JPS6127430B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はコレステリツク液晶相を呈している液
晶の電界効果を利用する表示装置に係り、特にそ
の液晶材料の組成に関するものである。 コレステリツク液晶相（以下Chと言う）の電
界効果にはグラジユアン（Grandjean）組織（以
下Gjと言う。）からフオーカルーコニツク（focal
−conic）組織（以下fcと言う。）への組織変化モ
ードと、Chからネマチツク液晶相（以下Ｎと言
う。）への相転移モード（以下PTMと言う。）が
ある。後者にはChのピツチ変化による光学効果
も含まれている。本発明は特に後者のPTMの材
料に関するものである。 このPTMの電気光学特性は、低電界領域では
Chのfcによる光散乱現象を示すが、ある臨界電
界（Ec）以上ではホメオトロピツク配向のＮと
なり透明状態となる。この光学的二状態を用いて
表示を行うのである。このPTMの電気光学特性
は臨界電界Ec、透明率Ts（％）の変化特性及び
応答特性でその主な特徴を表わすことができる。
上記の応答特性としては、ChからＮへの応答を
表わす 〓cN，ＮからChへの応答を表わす 〓〓
Nc，Eo〓Ecである保持電界（Eo）を印加した場
合のＮからChへの応答を表わすτ^Ｍ _Ｎがある。 尚、上記保持電界Eoとはネマチツク状態の液
晶に対し印加電界の値を降下せしめた際において
（後述する第４図の破線部分参照）コレステリツ
ク状態に移る少し前の値の電界であり、上記臨界
電界Ecより以下である印加電界の降下時におい
てネマチツク状態を保持できるだけの大きさを有
する電界として定義される。 ここで、 〓cNは電界ＥがEo（ 〓Ec）から
2Eo（＞Ec）へ変つた時点より光学効果がその飽
和値の90％に到達するまでの時間であり、第１図
ａに電界Ｅの変化、第１図ｂに透過率Ts（％）
の変化を示し、 〓cNを図解する。 τ^Ｍ _Ｎは電界Ｅが2EoからE₀へ変つた時点より光
学効果が先の飽和値の90％まで10％だけ減少する
時間であり、第２図ａに電界Ｅの変化、第２図ｂ
に透過率Ts（％）の変化を示しτ^Ｍ _Ｎを図解する。
〓Ncは電界Ｅが2Eo又はEoからＯへ変つた時点
より光学効果が飽和値からその値の10％まで減少
するに要する時間であり、第３図ａに電界Ｅの変
化、第３図ｂに透過率Ts（％）の変化を示し、
〓Ncを図解する。 また第４図にPTMのＥ対Ts特性を示す。 このPTMをマトリツクス表示に応用する際に
は、駆動電圧Voを低くし、特に低消費電力駆動
が可能なＣ／MOSドライバーの耐圧を越さない
ことが望ましい。また特性的には、１：２バイア
ス電圧法で駆動し、１フレームごとに全ドツトを
一旦Ｎ状態にして順次Chのfcで書込む時間分割
法を取ればマトリツクス表示が可能となるが、そ
のライン数Ｍの上限値は近似的に次の関係式で表
わされる。 Ｍ〓（τ^Ｍ _Ｎ− 〓cN）÷ 〓Nc ………(1) (1)式より、マトリツクスの本数Ｍを増加させる
ためにはτ^Ｍ _Ｎを増加させ、 〓cN， 〓Ncを減少さ
せればよい。この内τ^Ｍ _Ｎは主として液晶を保持す
る基板の表面処理に依存し、Ch液晶材料にはあ
まり依存しない。例えばC₁₈H₃₇（CH₃）₂CIN
（CH₂）₃Si（OCH₃）₃や、 ここでｍは５〜16の整数）などによつてホメオ
トロピツク配向処理することにより、１桁以上τ
^Ｍ _Ｎを増加させることができる。 一方、 〓cN， 〓Ncは逆に基板の表面処理状
態にはτ^Ｍ _Ｎほど大きく依存せず、Ch液晶材料に依
存する。そして 〓cN， 〓NcはCh液晶の粘性を
η、ねじれ弾性係数をK₂₂、ピツチをＰとする
と、 〓cN＝C₁ηP²＋K₂₂ ………(2) 〓Nc＝C₂ηP²＋K₂₂ ………(3) となる。ここでC₁，C₂は物質によらない定数で
ある。 一方、低電圧駆動の問題に関しては駆動電圧
Voは Vo＝ｄ・Eo ………(4) ここで、ｄは電極間距離（＝液晶層厚）である
から、低駆動電圧を得るためには、ｄとEoを下
げることが必要である。この駆動電界EoはEo 〓
Ecである条件を満足させていなければならない
ので、結局臨界電界Ecの低い値を有した液晶組
成物が、液晶材料的には要求される。 ところで、このEcは、次式で表わすことがで
きる。 Ec＝π^２（K₂₂＋ 〓ａ 〓ｏ） 〓＋Ｐ ……(5) 上式で〓ａは正の誘電異方性であり、〓ｏは真
空の誘電定数である。したがつてEcを減少させ
るためには、Ｐと〓ａを大きな値とし、K₂₂を小
さな値とする様な材料であればよい。しかしK₂₂
やＰは、先の(2)，(3)式からもわかるように 〓
cN， 〓Ncへも影響を及ぼすために、単純に変化
できうる量ではない。なお、ｄについけは、現在
の技術水準からは、ｄ〓５μｍが量産レベルにお
いて製作可能な範囲である。 さて、(1)，(2)，(3)および(5)式を用いると、先述
したＭの上限値としては、 Ｍ〓（τ^Ｍ _Ｎ・ 〓ａ・Ec²）／η ……(6) となる。すなわち、(6)式において、駆動電圧から
制限されるEcと表面状態で変化し液晶材料的に
は大きく変化しないでτ^Ｍ _Ｎを一定と考えるなら
ば、Ｍは液晶材料的には 〓ａ／ηに比例する。
本発明は、これらの点に留意して成されたもの
で、従来にない高い 〓ａ／η値を有したCh液晶
材料の組成を提供することを目的とするものであ
る。 次に本発明の一実施例の混合液晶と、従来のも
のとの諸特性を表−１に比較して示す。

【表】 測定条件 電極材料：In₂O₃ 配向処理：SiO₂ラビング処理 印加電圧：AC SIN波の実効値 温 度：25℃ 液晶層厚：６μｍ 〓cN， 〓Nc，τ^Ｍ _Ｎ，Tsの値はEo＝Ecの場合 試料Ａ：本発明の液晶であり、後述する。 試料Ｂ：先行技術によるものであり、次の組成
よりなる。 この組成比については確認していない。 試料Ｃ：先行技術によるものであり、次の組成よ
りなる。 試料Ｄ：先行技術によるものであり、次の組成よ
りなる。 上記先行技術の試料としては多用されるものに
ついて選択して調べた。 上記した表−１は本発明の液晶と先行技術によ
る液晶の諸特性を示している訳であるが、本発明
の液晶は表−１から分るように、 〓Nc， 〓cN
は他の液晶よりも小さい値を有し、マトリツクス
駆動に適している。これは本発明の液晶が、 (a)

【式】型液晶の 高誘電率異方性（例えば

【式】で、 〓ａ＝2.3）を 保ちつつ、その高粘度を(b)

【式】型液晶で低粘度化 し、更に比較的低粘度で高誘電率異方性を有した
Ch液晶である (c) を混合した組成であるためである。この混合液晶
は液晶温度範囲が広く、液晶材料自身が着色して
いないため表示コントラストが良い。 本発明の混合液晶の具体的組成は次の通りであ
る。 試料Ａ この組成のコレステリツク液晶相を示す温度範
囲は−20℃から45℃である。 尚、上記組成において、 と と とは性質が近いので互換性を有する（アルキル基
の炭素数が６のものも同様である。）。又 と も性質が近いので互換性を有する（アルキル基の
炭素数が６のものも同様である。）。 又、上記組成において、成分ａ類の合計重量比
は50.4wt％であるが、この値が、20wt％以上で
70wt％以内であれば、本発明の特長が失なわれ
ない。一方、成分ｂ類の合計重量比は、試料Ａで
は、25.2wt％であるが、15wt％以上70wt％以内
であれば、本発明の特長は失なわれない。また混
合組成物をCh液晶とするための光学活性材料で
ある成分ｃの重量組成比は、試料Ａでは16wt％
としているが、この量は応答特性や駆動電圧の設
定から任意に決められるが、一般には、5wt％か
ら、25wt％以下の値で使用される。 第５図と第６図に試料Ａの成分ｃの重量比を変
化させた場合の臨界電界Ecと 〓cN， 〓Ncの特
性変化を示す。第５図、第６図において横軸は成
分ｃの濃度を重量パーセント（Ｄ／wt％）で表
わす。なお、この際の他の成分の相対組成比は試
料Ａと同一である。 試料Ａは成分ａ，ｂ及びｃの合計重量組成比は
91.6wt％であり、その他に液晶温度範囲を調節す
るために、 を合計8.4wt％混合しているが20wt％以内の混合
であれば有効である。 以上述べたように、本発明の液晶組成物は、
Ch→Ｎ相移転型表示装置に用いる液晶材料とし
て従来の組成物には見られない良好な特性を示す
新規なCh材料を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は 〓cNを説明する図で、第１図ａは電
界Ｅ、第１図ｂは透過率Tsを示し、第２図はτ^Ｍ _Ｎ
を説明する図で、第２図ａは電界Ｅ、第２図ｂは
透過率Tsを示し、第３図は 〓Ncを説明する図
で、第３図ａは電界Ｅ、第３図ｂは透過率Tsを
示し、第４図は電界Ｅに対する透過率Tsの変化
特性を表わす図、第５図、第６図は本発明の液晶
組成において、ある成分の濃度を変化させたとき
の特性曲線図で、第５図は臨界電界Ecの変化、
第６図は 〓cN， 〓Ncの変化を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （ｎ＝４，５，６又は７）で表わされる化合物を
   全体に対して20wt％〜70wt％、 一般式 （ｍ＝５，６又は７）で表わされる化合物を全体
   に対して20wt％以下、 【式】をで表わされ る化合物を全体に対して1.5wt％〜70wt％、 をで表わされる化合物を全体に対して5wt％〜
   25wt％の割合で含有したことを特徴とする液晶
   組成物。