JPS6134090A - 液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はネマチック液晶組成物に関するものであり、更
に詳しくは一般式 ％式％（１） で表わされ、−〇ｎｌｈ　？Ｌ＋＋　　の炭素数ｎが奇
数であり、−ＯＣｍ１ｈ　ｒｎ＋ｓの炭素数部が偶数で
あるシクロヘキサンカルボン酸エステル系液晶を主成分
とする液晶混合物で、正の誘雷、異方性を示すネマチッ
ク液晶を適当前添加することによって、ネマチック液晶
温げ範囲が広く、特Ｋ（Ｎ→工）点が高く、かつ優れた
応答特性を有する混合液晶組成物に関する。

〔従来技術〕

最近、液晶表示体の需要１−ｔτ卓、ウォッチ、クロッ
ク、ゲーム等の第一世代が飽和状態となり、応用範囲の
拡大に伸び悩みが入られる。そのためパーツナルコンピ
ューター用ディスプレイに代表ジれる大容量ディスプレ
イや、高速応答、広い使用温度範囲等が要求でれる車載
用ディスプレイなどの第二世代の液晶表示体の開発、商
品化が盛んに行なわれている。

中でも、車載用ディスプレイの商品化においては、高速
応答と広いネマチック液晶温度範囲という、ある意味で
は矛盾する２つの特性が液晶材料に要求される。これに
対し、従来は、粘度に着目し、低粘度の構造を有する液
晶材料の開発が行なわれ、西独のメルク社によって、１
９７６年に７ＬＰタイプのＰＯＨ（Ｒ七や−ＣＮ）が、
１９７９年に特開昭５４−９５９８５でｎｎタイプのｐ
　ｃ　Ｈ（Ｒ−＠−ｏ−ｏｕ）が開発された。また関東
化学と日立Ｖｉ特開昭５７−１４０７５７でフルコキシ
メチレンタイプ（Ｒ−＠−０−Ｃ＆−０Ｒ）を開発した
。これらは、低粘度であるものの、Ｎ−Ｊ１点が低いと
いう欠点があう友。よって、他方で粘度を上げずにＮ→
工点を上昇ζせる添加物の開発を進めなければならなか
った。こうした添加物の代表例として、メルク社が１９
７９年に開発した Ｒ例会Ｒ、ト００℃魯Ｒ などがトげられる。

また、一般拶なζタイプの液晶の構造式（２）において ｘ　−０−ｙ　−Ｃｙ、　　　　　　　　　　　　　（
２１但シ、Ｘ、Ｚ：アルキル、アルコ千シナトＯ：◎、
■、ｄ、ｄなど げ、Ｘおよび２のアルキルおよびアルコ千シ基の炭素数
の和に比例する事が一般に知られている。

これに対し１本発明者は化合物（１）において、０？Ｌ
Ｈ２？１．＋１−＠−ｃｏｏ−＠−ｏ　ａｍＨ２ｍ＋＋
　　　　　（１）−ＣｎＨｘ　？１．＋Ｉおよび−００
ｍＨｒｎ＋＋の炭素数の和の平均値π＋ｍを一定にした
際の液晶混合物における？Ｌおよびｍの奇偶の効果を調
査し、ｎが奇数であり、ｍが偶数である化合物（１）を
２稲以上含有せしめる事が１ｑ→工点を上昇はせ、かつ
高速応答化につながる事を見出し、本発明の液晶組成物
を構成したものである。

なお、ｎ＋ｍけ以下の式で表わされる。

成分ｔの−Ｃｎ　Ｈｌ　ｎ”ｒの炭素数および−００Ｍ
　Ｈ２？ｌＬ＋１の炭素数を示し、Ｚｚけ成分ｔのモル
分率を示す。

〔目的〕　　　　　　゛ 本発明の目的は、液晶温度範囲が広く、特ＫＮ−■点が
高く、かつ応答特性の優れた液晶組成物を提供するＫあ
る。

本発明の他の目的は、かかる液晶組成物を用いた駆動温
度範囲および併存温度範囲が広く、かつ表示応答特性の
優れた液晶表示体を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、かかる液晶組成物を用いた車
載用液晶表示装置および計測器用液晶表示装置を提供す
るにある。

〔発明の概要〕

本発明者は上記目的に鑑み、化合物（１）の０ｎＨｉｒ
Ｌ＋＋とＯＣｍ　Ｈ２ｔｎ、＋＋　の炭素数の奇偶に着
目し、種々研究、検討を重ねた結果、上記目的を全て満
足する液晶組成物を見出したものである。即ち、本発明
け、一般式 ％式％（１） で表わ烙れ、−０ｙ１２？Ｌ＋１　の炭素数ｎが奇数で
あり−ＯＯｍＨ２ｍ＋　１の炭素数ｍが偶数である化合
物（１）を少なくとも２種以上含有して、Ｎ→工点が高
く、かつ応答特性の優れた液晶組成物を構成した。

本発明に用いられる化合物（１）はいずれも安定である
。本発明において化合物（１）は、ｎ＋ｍが小さい程、
粘度は低く応答特性は向上するが、同時にｎおよび情の
奇偶によって、Ｎ−＋Ｉ点が上下する振幅も大きくなる
。この際、ｎおよび情の奇偶に関する４種の組入合せ（
奇−奇、奇−偶、偶−奇。

偶−偶）のうちで、ｎが奇数であり、情が偶数である化
合物（１）を少なくとも２種以上含有する液晶組成物の
Ｎ→工点が最も高くなる。ζらに、Ｍ。

Ｓ　ｃ　ｈ、ｏ　ｄ　ｔの昭和５３年１０月２７日の日
本学術振興会第１４２委員会Ａ部会（液晶グループ）研
究会資料によると、立上りおよび立下りの応答時間ｔ。

ｎ。

ｔ　ｎｆｆけ以下の式（２）、（３）で表わされる。

’０％＝η／（１ｏ△ξＥ’−Ｋｑ”）　　　　　　（
２１’　０ｆｆ−η／Ｋ（７”　　　　　　　　　　（
５）ここで、ｋ＝に、、＋Ｃｋｊ３−２に、２）／４．
ｑ＝π／ｄＥ：印加電界　へ：真空の絶対誘電率 △Ｃ：誘電率異方性、　　η：粘度 また、後に実施例を用いて説明するように、ｎが奇数で
あ伶、溝が偶数である化合物（１）を少なくとも２種以
上含有する液晶組成物は他の奇偶の組入合せに比べ、最
も”１１およびんおの値が大きく、にの値が最も大きく
なり、ｔ　Ｏｆｆけ最小となる。さらに！出のＭ、５ｃ
ｈａｄｔの資料によると、ＴＮ−ＬＣＤのしきい値電圧
Ｖｔけ以下の式（４）で表わされる。

よって実際にｔｏｎを測定する際に印加する電界ＥはＶ
ｔ／ｄ以上（連常は飽和電界以上）となるため（ｔｏΔ
εｗ２ｘｑ２　）の値は結果として、Ｋが大きい液晶程
大きくなり−ｔｏｎは小はくなる。この原理に従って、
ｎが奇数であり、ｍが偶数である化合物（１）を少なく
とも２種以上含有する液晶組成物は、ｔｏｎにおいても
後に実施例を用いて説明するよ５に、最小となる。よっ
て本発明の液晶組成物は、（Ｎ→工）点が高く、かつ優
れた応答特性を有する。

次に本発明に用いられる化合物（１）の具体例を第１衣
に示す。

第１表 〔実施例〕 第１表に示した化合物を使用して本発明の液晶組成物を
構成した実施例および比較例を第２表に示す。

第２＠で例示する実施例および比較例の液晶組成物は、
第１図に示されるような液晶表示装置で使用される。時
分割駆動回路１１け液晶セル１２に時分割信号を印加し
、液晶セル１２を駆動する。

液晶セル１２け上電啄基板１３と下電極基板１４がスペ
ーサー１６により所定の間隔で隔てられており、電極基
板１’３．１４にはそれぞれ雷、極１７゜１８がその内
表面に形成されている。電極基板１３１４間隔をより一
定に僅つために、液晶セル内にグラスファイバー、ガラ
スポール等のスペーサーを散在させてもよい。液晶セル
１２にけ上側光子２０と下側光子２１がセルの上下に配
きれており、下側光子２１の下には反射体２２が配され
る。液晶表示装置が透過型の場合には反射体２２は不要
である。本願の液晶組成物１９け上下電極基板１３１４
の間に置かれ、約９０’、（８０°〜１００’）でツイ
スト配向されている。そして上下電極基板２０．２１は
少なくとも液晶組成物１９に接する表面が液晶配向層１
３０，１４０でおおわれている。駆動信号は選択的に電
極１３．１４に印加される。そして、電極１３．１４間
に選択的に印加窟れる電圧により液晶の配向が変化し、
配向が変化しない部分との間で液晶セル１２を通過する
光の状態がかわり、光が反射（又は透過）する部分とＲ
断する部分に分れ、表示が行なわれる。そして、少なく
とも電極１７．１８の一方は透明電極である。透過型セ
ルにおいては少なくとも表示部の電極１７．１８が共に
透明電極である。

なお、少なくとも波長３８０　ｎｍ以下の光をカットし
て液晶に紫外線が到達しないようにして液晶の分解等の
劣化を防ぐ。反射型の液晶表示装置においては、フィル
ターは液晶と光源との間に配される。例えば電極基板１
３や上側光子２０自身にフィルター特性を付方したり、
上側光子２０の上や電極基板１３と上側光子２０の間に
フィルターを設置する。上側光子２０を貼り合わせる接
着剤にフィルター特性が付与されていても良い。このよ
５な特性のフィルターは液晶を紫外線から守ると共に５
色付きがなく、液晶表示品質が良い。透過型の液晶表示
装置の場合はさらにバックライト光源と液晶との間に同
様の特性フィルターを設置する。

第２表における化合物■〜０け第１表と同じ化合物を示
す。また、第２表において記号で示した化合物は、以下
のような構造式を有し、組成は重量係で示されている。

３−０３　−−→０ｓＨ７−＠−ｃ　ｏ　ｏつ−００ｓ
Ｈ７Ａ　−０２−−→ｃ４Ｈｇ合ｃｏｏ−＠−ｏ　０２
）ｋａ　−０３−ｚ　ｃａＨｅ−＠−ｃｏｏ−ｏ−ｏ　
０ｓＨｖ４−０４　　←ｃ４Ｈｏ−＠−Ｃｏｏ−＠−Ｏ
ｃ＜Ｈ。

４−０５　←０４　Ｈｅ　−＠）−ａ　ｏ　ｏ−◎−０
（ｓＨ。

４−０６−→０４Ｈ，金ｃｏｏつ−ＯＣｅＨ１ｓ５−０
１　−〇５Ｈｕ−＄−Ｃｏｏ℃−〇　〇Ｈｓ５−０３　
−一０５Ｈ１１−＠−ＣＯＯ−＠−ＯＣ５Ｈ７５−０５
−→０５Ｈ１１番ｃｏｏ℃−ＯＣ５Ｈｎ６−０２　←０
６Ｈ１３−＠−０００−◎−ＯＣ！２Ｈ５６−０５→　
ＣａＨ＋ａ−（〕〉−〕Ｃ！００−＠−ＯＣ！３Ｈ？７
　−　０　３　　　　→　Ｃｔ’ｋｈａ−＠／−Ｃｏｏ
−＠−ＯＣ５Ｈｖ８−０２−ＣｉａＨ＋７告ＣＯＯ−＠
−ＯＣ２Ｈ５２Ｋ　ＯＮ　　−→ＣｚＨ５−＠−Ｃｏｏ
−＠−０Ｎ４　ＥＣＮ　　−→０４Ｈ９［相］−ｃｏｏ
℃−ＯＮさらに第２表の奇偶の欄は化合物（１）に属す
る成分の左側がｎの奇偶、右側がｍの奇偶を示す。低温
特性は室温（２０°Ｃ）から冷却した際に、結晶化ある
いけスメクチック化が見られた温度を表わしている。セ
ル厚以下はすべて測定温度２０℃におけるデータであり
、Ｖｔｈ　、　Ｖｓａｔ　、　ｔｎ　、　ｉｐ　ｔｄ各
セル厚におけるデータである。

ｖｔｈおよびｖｓａｔけ、液晶セルをスタティック駆動
し、真上（視角９０°）から観察した場合の電圧と光透
過率との関係を示す第２図のダラフ１において、それぞ
れ光透過率９０チおよび１０チのしきい電圧を示す。

ｉ！Ｉ、ｉｙは、駆動電圧ｖｔｈとＶｓａｔの間でＯＮ
。

ＣＩＰＦさせた際に要する応答時間である。以下実施例
を詳細に説明する。

本発明の液晶組成物の実施例１，２．３ｄ、いずれもｎ
が奇数であり、ｍが偶数である化合物（１）を少なくと
も２糧以上含有することにより、（Ｎ→工）点が高く、
かつ優れた応答特性を有することを可能にした。さらに
実施例１，２．３に示すように、本実施例の液晶組成物
は、低温においてけ実用的であるとけ言えないが、この
点け、成分数を増やしたり、共晶組成に近づけたりする
事によって容易に改良される。むしろ、本実施例は。

その実用性もでることながら、比較例と比べる事により
、本発明の外が奇数であす、情が偶数である化合物（１
）を少なくとも２種以上含有せしめるという調合方法の
新規性および優位性を端的に説明するためのものである
。

実施例ｉ、２．３はそれぞれ異なった３通りの組合せで
、ｎが奇数であり、ｍが偶数である化合物（１）を少な
くとも２種以上含有せしめ、かつ、「Ｔｌが８になるよ
うに調合した液晶組成物である。またこの際、化合物（
１）に属する成分のトータルの比率は９０重量％とし、
正の誘電異方性を示すネマチック液晶として、２ＥＯＮ
と４ＥＯＮをそれぞれ５重量％ずつ含有せしめた。これ
に対し、比較例１〜５ｆ′ｉｎ＋ｍは８になるように調
合したが比較例１と５はｎが偶数であり１ｍが奇数であ
る化合物（１）を少なくとも２種以上含有せしめ、比較
例２けｎが偶数であり、ｍが偶数である化合物（１）を
少なくとも２種以上含有せしめ、比較例３と４はｎが奇
数であり、ｍが奇数である化合物（１）を少なくとも２
種以上含有せしめた。化合物（１）のトータルの比率、
２ＥＯＮと４ＥＯＮの比率が全く同様であるにもかかわ
らず、（Ｎ→工）点の値から明らかなように、実施例１
〜３け比較例１〜５に比べ格段に高い（Ｎ→Ｉ）点を有
し、かつｔｘｂよびｔＦの値から明らかなよろに、実施
例１〜３け比較例１〜５に比べ、格段に優れた応答特性
を有している。これは、本実施例の液晶組成物を改良す
ることによって液晶温度範囲が広く、特にＮ→工点が高
く、かつ応答特性の優れた液晶組成物が得られることを
示し、ζらにかかる液晶組成物を用いた駆動温度範囲お
よび保存温度範囲が広く、かつ表示応答特性の優れた液
晶表示体が得られることを示し、実用的価値は非常に大
きなものがある。

なお、前述のように式（２＞、　（３）、　（４’ｌよ
りＫが大き一液晶穆、ｔｏ？Ｌ、ｔｏｆｆは小ζくなる
事が、第２表のに１１およびＫｓｓの値とｉｐおよびｔ
Ｆの値を比較する事によって証明されている。

士た、本実施例および比較例は、比較のため、セル厚を
約９μに統一したが、式（２Ｌ　（５）よりｄを小ζく
すると、ｔｏｎおよびｔｏｆｆ　　１−を小ざくなり、
ｔＲおよびｔＦけシらに改Ｓざねるが、本実施の比較例
に対するｌｘおよびｔＦの優位性は変らない。

なお、本実施例および比較例は、本発明の液晶組成物の
効果を端的に説明するため、化合物（１）と正エステル
（２Ｆ、ＯＮと４ＥＣＮ）の入で構成し、また正エステ
ルの比率も１０重量％で一定にしたため、ｖｔｈ、が比
較的高いが、この点圧エヌテルの量を増やしたり、他の
正の誘電異方性を水子液晶を添加することによって容易
に改良はれる。また、正の誘電異方性を示す液晶として
、正エステル以外の液晶（ビフェニル、ＰＣ！Ｈ，ジオ
千サンなど）あるいはこれらの混合物でも良い、 〔効果〕 以上実施例１〜３および比較例１〜５け、ｎが奇数であ
り、常が偶数である化合物（１）を少なくとも２種以上
含有することによって、（Ｎ→工）点が高く、かつ優れ
几応答特性を有する液晶組成物が得られることを示して
いる。

また、本発明に用いられる化合物（１）は可視光に吸収
を持たない。よって、カラーフィルターを設ける必要が
なく、表示が明るくなる。また、表示をカラー化する際
にも、原理的にフルカラー化が可能でトる。

ばらに化合物（１）は、合成が容易で収率も高く、低コ
ストで得られるため、パネルの大型化による液晶使用帯
の増大を考先合せると、コスト的メリットも太きい。

以上説明したように、本発明による液晶組成物を用いた
液晶表示装置は、駆動温度範囲および銖存温度範囲が広
く、かつ優れた表示応答峙性が得られる等の利点があり
、実用的価値は非常に大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１必は本願の液晶組成物を使用した液晶表示装置。 第２図は雷、圧−光透過率の関係を説明するための図。 １１・・・・・・時分割駆動回路 １３．１４・・・・・・Ｎ極基板 １９・・・・・液晶組成物 ｐノ上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） で表わされ、かつ−Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１の炭素数
   ｎが奇数であり、−ＯＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１の炭素
   数ｍが偶数である化合物（１）を少なくとも２種以上含
   有することを特徴とする液晶組成物。