JPS6218592B2 - - Google Patents
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- JPS6218592B2 JPS6218592B2 JP57225826A JP22582682A JPS6218592B2 JP S6218592 B2 JPS6218592 B2 JP S6218592B2 JP 57225826 A JP57225826 A JP 57225826A JP 22582682 A JP22582682 A JP 22582682A JP S6218592 B2 JPS6218592 B2 JP S6218592B2
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- liquid crystal
- formula
- straight chain
- cholesteric
- carbon atoms
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
- C09K19/50—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing steroidal liquid crystal compounds
Description
(1) 発明の技術分野
本発明はネマテイツク−コレステリツク相転移
を利用した誘電率異方性が正の蓄積型液晶表示用
液晶組成物に関し、更に詳しくはこの方式特有な
高い駆動電圧を低くし、なおかつ一時的白濁を生
じないようにし、十分な蓄積時間を確保するため
の液晶組成物に関する。 (2) 技術の背景 液晶が記憶効果を奏し且つ通常いわゆる「単
品」として市場に出され、そして腕時計や電卓等
の表示目的に利用されている。このような液晶の
奏する記憶効果にはその液晶の誘電異方性の正負
により２つのタイプが存在する。すなわち負の誘
電異方性を有する液晶は電界電圧を該液晶に印加
することによつて透明状態から白濁状態へと変化
し、この白濁状態は、該電圧の除去後においても
そのまま長時間にわたり保持される。一方、正の
誘電異方性を有する液晶は電界電圧を該液晶に印
加するにつれて透明状態から白濁状態へと移行
し、そしてある電圧に達すると再び透明状態とな
る。この透明状態は印加していり電圧を急激に取
り去ることによつて最初の透明状態に戻すことが
出来る。後者の正の誘電異方性を有する蓄積型液
晶は電界電圧がゼロの時に２つの安定状態、すな
わち、白濁状態及び透明状態を任意に選択し得る
という点で特徴的である。 (3) 従来技術と問題点 ネマテイツク−コレステリツク相転移を利用し
た正の誘電率異方性を示す蓄積極液晶表示は、蓄
積機能を有するためにXYマトリクスの場合、従
来のTN型液晶表示、DSM表示では実現不可能な
大面積表示が可能であることがProceodings of
the SID21／２ 71（1980年）などで知られてい
る。しかしこの方式では従来駆動電圧として±
20Vという液晶表示としては極めて高い駆動電圧
を必要としていた。また、CMOSで駆動できる電
圧範囲で駆動しようとすると、たとえ書き込みが
できたとしても、蓄積時間が殆どとれず、蓄積型
液晶表示素子とすることができなかつた。 このためCMOSICによる駆動ができず、原理
的には大面積ドツトマトリクス表示が可能であり
ながら、駆動回路の実装が困難であつたために表
示素子とすることができなかつた。更に従来のネ
マテイツク−コレステリツク混合液晶表示方式に
よりＸ−Ｙマトリクス駆動に供した場合一画面の
書き込みの終了した後、蓄積状態へ移行する際、
画面全体が一時的に例えば10秒間程度白濁してし
まうという欠点があつた。このように画面全体が
白濁状態になるということは一時的にせよ画面上
の情報が消失してしまうことを意味し、これは書
き込みを行なう者にとつて不安であつた。更に
又、書き込んだ画面を部分的に書き直す際には書
き直す毎に書き直す場所が前述同様に一時的白濁
を生ずることになり書き換え作業に余分な時間が
かかるという欠点があつた。 (4) 発明の目的および構成 本発明は上記の欠点を解消するためになされた
もので、高い駆動電圧を低くし（例えば7.0〜
4.4V）かつ一時的白濁を生じない液晶組成物お
よびそれぞれ利用した液相表示素子を提供するこ
とをその目的とする本発明の蓄積型液晶組成物
は、正の誘電率異方性を示すネマテイツク−コレ
ステリツク混合液晶を用いた蓄積型液晶組成物に
おいて、それぞれ下記式の構造を持つシクロヘ
キサン系液晶、式ａおよび／又はｂのアゾキ
シ系液晶ならびに式の補償型コレステリツク液
晶から成ることを特徴とし、更に下記式のシク
ロヘキサン液液晶、第ａおよび／又は式ｂの
アゾキシ系液晶および第のコレステリルオレエ
イトから成ることを特徴とする。 式： （式中R1は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又は直
鎖アルコキシ基である） 式ａ： 式ｂ： （両式中、R2は炭素数１〜７のアルキル基又はア
ルコキシ基であり、R3は炭素数１〜７の直鎖ア
ルキル基、直鎖アルコキシ基、又はシアノ基であ
る） 式（補償型コレステリツク液晶）： 式： CH3（CH2）7CH＝CH（CH2）7COOC27H45 （コレステリルオレエイト）。 更に他の発明のXYドツトマトリツクス型蓄積
型液晶表示素子は正の誘電率異方性を示すネマテ
イツク−コレステリツク混合液晶を用いた蓄積型
液晶組成物において、それぞれ下記式の構造を
持つシクロヘキサン系液晶、式ａおよび／又は
式ｂのアゾキシ系液晶ならびに式の補償型コ
レステリツク液晶から成るか、又は式のシクロ
ヘキサン系液晶、式ａおよび／又は式ｂのア
ゾキシ系液晶並びに式のコレステリルオレエイ
トから成る蓄積型液晶組成物を用いることを特徴
とする。 式： （式中R1は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又は直
鎖アルコキシ基である） 式ａ： 式ｂ： （両式中、R2は炭素数１〜７のアルキル基又はア
ルコキシ基であり、R3は炭素数１〜７の直鎖ア
ルキル基、直鎖アルコキシ基、又はシアノ基であ
る） 式（補償型コレステリツク液晶）： 式： CH3（CH2）7CH＝CH（CH2）7COOC27H45 （コレステリルオレエイト）。 ネマテイツク−コレステリツク相転移を利用し
た誘電率異方性が正を示す蓄積型液晶表示は第１
図に示すような印加電圧−光透過率の関係を利用
して行われる。 まず電界が印加されない時は、図１中Ｇの状態
にあり透明である。これに電圧を徐々に加えてい
くと液晶層は白濁してＦの状態になる。 更に電圧を加えていきＶH以上の電圧を加える
ことによつて液晶は透明なＨ状態にある。ここで
Ｇ、Ｆの状態はともにコレステリツク相でありＨ
の状態はネマテイツク相である。すなわちＶH以
上の電圧印加によつて液晶はコレステリツク相か
らネマテイツク相へ相転移する。 相転移後のＨまたはH′状態が書き込みを行え
る状態であるため、Ｇ→Ｆ→Ｈの変化を初期化と
呼んでいる。蓄積型液晶表示は、このＨまたは
H′状態から電圧をゼロにしてＧ（透明：非選
択）またはF0（濁：選択）へそれぞれ状態を変
化させて書き込みを行う。この時初期化状態を保
つておくために必要な電圧が駆動電圧ＶDであり
ＶHとは2VD〓ＶHという関係を持つている。 駆動電圧ＶDは、液晶層の厚さｄ、蓄積型液晶
が示すラセン構造のラセンピツチＰ、トウイスト
の弾性定数K22誘電率異方性Δεとの間に次の関
係を持つ。 この式よりＶDを低減するためには、液晶層を
薄く、トウイストの弾性定数を小さく、ラセンピ
ツチを大きく、誘電率異方性を大きくすればよい
ことがわかる。 これらＶDに関係する因子はネマテイツク液晶
と、コレステリツク液晶の混合物である蓄積型液
晶材料と、次のような関係を持つている。すなわ
ちトウイストの弾性定数およびラセンピツチは主
としてコレステリツク液晶によつて決定され、誘
電率異方性は主としてネマテイツク液晶によつて
決定される。またｄは液晶パネルによつて決まる
値である。 ここでトウイストの弾性定数およびラセンピツ
チは蓄積型液晶の書き込みに要する時間ｔw、す
なわちＨまたはH′状態からＦ状態にネマテイツ
ク→コレステリツク相転移を起こすのみ必要な時
間と次の関係にある。 ｔw＝ηＰ２／４πＫ２２ (2) ただしηは液晶粘性係数を表わす。 この式から、ＶDを低下させるために、ラセン
ピツチＰを大きくし、トウイストの弾性定数K22
を小さくすると、ｔwが大きくなつてしまうこと
がわかる。また液晶層の厚さｄもパネル構成の技
術的制限から７〜８μｍ程度までしか小さくでき
ない。 従つて、書き込みを遅くせずにＶDを低減させ
るためには、まず誘電率異方性を大きくするこ
と、そしてｔwとのバランスをとりながら粘度を
低くしてＰを大きくK22を小さくすることが必要
である。なぜならば、初期状態H′を保つておく
ための駆動電圧ＶDは累積応答すなわち実効値で
働くのに対して、書き込み時間であるｔwは液晶
自身が有する物性値によつて決まるため、ＶDは
単に式(1)によつて決定されるのではなく、電界に
よつて誘起されるダイポールモーメントと、これ
に対して抵抗力として働く液晶自身の粘性との力
関係を加味して考えなければならないからであ
る。ＶDと蓄積型液晶の粘度との関係は後記表１
から明らかなように、粘度が低い液晶組成物ほど
ＶDも低くなることがわかる。ただし粘度が更に
低くなつて50cP以下の領域に入つてくると、今
度は相対的にΔεの大きさの効果が粘度の大小の
効果より勝るようになるため、粘度が低いことが
必ずしもＶDを低下させることにつながらなくな
る。 このような考察から、ＶDを下げる液晶組成
は、ネマテイツク液晶として、誘電率異方性が大
きく、粘度の低いシクロヘキサン系液晶（30〜70
％）および立ち上がり特性が急峻なアゾキシ液晶
（10〜40重量％）を用い、粘度に最も大きな影響
を与えるコレステリツク液晶には、右旋性ラセン
を形成するコレステリル・クロライドと、左旋性
ラセンを形成するコレステリル・ミリステイトの
1.75：1.00重量パーセントの混合物でＰが大きく
ネマテイツク液晶と混合しても混合物の粘度
50cP以下（20℃）に低くおさえられる補償型液
晶（７〜12重量パーセント）を用いることが、こ
こでの目的である駆動電圧の低減に十分な効果が
ある。
を利用した誘電率異方性が正の蓄積型液晶表示用
液晶組成物に関し、更に詳しくはこの方式特有な
高い駆動電圧を低くし、なおかつ一時的白濁を生
じないようにし、十分な蓄積時間を確保するため
の液晶組成物に関する。 (2) 技術の背景 液晶が記憶効果を奏し且つ通常いわゆる「単
品」として市場に出され、そして腕時計や電卓等
の表示目的に利用されている。このような液晶の
奏する記憶効果にはその液晶の誘電異方性の正負
により２つのタイプが存在する。すなわち負の誘
電異方性を有する液晶は電界電圧を該液晶に印加
することによつて透明状態から白濁状態へと変化
し、この白濁状態は、該電圧の除去後においても
そのまま長時間にわたり保持される。一方、正の
誘電異方性を有する液晶は電界電圧を該液晶に印
加するにつれて透明状態から白濁状態へと移行
し、そしてある電圧に達すると再び透明状態とな
る。この透明状態は印加していり電圧を急激に取
り去ることによつて最初の透明状態に戻すことが
出来る。後者の正の誘電異方性を有する蓄積型液
晶は電界電圧がゼロの時に２つの安定状態、すな
わち、白濁状態及び透明状態を任意に選択し得る
という点で特徴的である。 (3) 従来技術と問題点 ネマテイツク−コレステリツク相転移を利用し
た正の誘電率異方性を示す蓄積極液晶表示は、蓄
積機能を有するためにXYマトリクスの場合、従
来のTN型液晶表示、DSM表示では実現不可能な
大面積表示が可能であることがProceodings of
the SID21／２ 71（1980年）などで知られてい
る。しかしこの方式では従来駆動電圧として±
20Vという液晶表示としては極めて高い駆動電圧
を必要としていた。また、CMOSで駆動できる電
圧範囲で駆動しようとすると、たとえ書き込みが
できたとしても、蓄積時間が殆どとれず、蓄積型
液晶表示素子とすることができなかつた。 このためCMOSICによる駆動ができず、原理
的には大面積ドツトマトリクス表示が可能であり
ながら、駆動回路の実装が困難であつたために表
示素子とすることができなかつた。更に従来のネ
マテイツク−コレステリツク混合液晶表示方式に
よりＸ−Ｙマトリクス駆動に供した場合一画面の
書き込みの終了した後、蓄積状態へ移行する際、
画面全体が一時的に例えば10秒間程度白濁してし
まうという欠点があつた。このように画面全体が
白濁状態になるということは一時的にせよ画面上
の情報が消失してしまうことを意味し、これは書
き込みを行なう者にとつて不安であつた。更に
又、書き込んだ画面を部分的に書き直す際には書
き直す毎に書き直す場所が前述同様に一時的白濁
を生ずることになり書き換え作業に余分な時間が
かかるという欠点があつた。 (4) 発明の目的および構成 本発明は上記の欠点を解消するためになされた
もので、高い駆動電圧を低くし（例えば7.0〜
4.4V）かつ一時的白濁を生じない液晶組成物お
よびそれぞれ利用した液相表示素子を提供するこ
とをその目的とする本発明の蓄積型液晶組成物
は、正の誘電率異方性を示すネマテイツク−コレ
ステリツク混合液晶を用いた蓄積型液晶組成物に
おいて、それぞれ下記式の構造を持つシクロヘ
キサン系液晶、式ａおよび／又はｂのアゾキ
シ系液晶ならびに式の補償型コレステリツク液
晶から成ることを特徴とし、更に下記式のシク
ロヘキサン液液晶、第ａおよび／又は式ｂの
アゾキシ系液晶および第のコレステリルオレエ
イトから成ることを特徴とする。 式： （式中R1は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又は直
鎖アルコキシ基である） 式ａ： 式ｂ： （両式中、R2は炭素数１〜７のアルキル基又はア
ルコキシ基であり、R3は炭素数１〜７の直鎖ア
ルキル基、直鎖アルコキシ基、又はシアノ基であ
る） 式（補償型コレステリツク液晶）： 式： CH3（CH2）7CH＝CH（CH2）7COOC27H45 （コレステリルオレエイト）。 更に他の発明のXYドツトマトリツクス型蓄積
型液晶表示素子は正の誘電率異方性を示すネマテ
イツク−コレステリツク混合液晶を用いた蓄積型
液晶組成物において、それぞれ下記式の構造を
持つシクロヘキサン系液晶、式ａおよび／又は
式ｂのアゾキシ系液晶ならびに式の補償型コ
レステリツク液晶から成るか、又は式のシクロ
ヘキサン系液晶、式ａおよび／又は式ｂのア
ゾキシ系液晶並びに式のコレステリルオレエイ
トから成る蓄積型液晶組成物を用いることを特徴
とする。 式： （式中R1は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又は直
鎖アルコキシ基である） 式ａ： 式ｂ： （両式中、R2は炭素数１〜７のアルキル基又はア
ルコキシ基であり、R3は炭素数１〜７の直鎖ア
ルキル基、直鎖アルコキシ基、又はシアノ基であ
る） 式（補償型コレステリツク液晶）： 式： CH3（CH2）7CH＝CH（CH2）7COOC27H45 （コレステリルオレエイト）。 ネマテイツク−コレステリツク相転移を利用し
た誘電率異方性が正を示す蓄積型液晶表示は第１
図に示すような印加電圧−光透過率の関係を利用
して行われる。 まず電界が印加されない時は、図１中Ｇの状態
にあり透明である。これに電圧を徐々に加えてい
くと液晶層は白濁してＦの状態になる。 更に電圧を加えていきＶH以上の電圧を加える
ことによつて液晶は透明なＨ状態にある。ここで
Ｇ、Ｆの状態はともにコレステリツク相でありＨ
の状態はネマテイツク相である。すなわちＶH以
上の電圧印加によつて液晶はコレステリツク相か
らネマテイツク相へ相転移する。 相転移後のＨまたはH′状態が書き込みを行え
る状態であるため、Ｇ→Ｆ→Ｈの変化を初期化と
呼んでいる。蓄積型液晶表示は、このＨまたは
H′状態から電圧をゼロにしてＧ（透明：非選
択）またはF0（濁：選択）へそれぞれ状態を変
化させて書き込みを行う。この時初期化状態を保
つておくために必要な電圧が駆動電圧ＶDであり
ＶHとは2VD〓ＶHという関係を持つている。 駆動電圧ＶDは、液晶層の厚さｄ、蓄積型液晶
が示すラセン構造のラセンピツチＰ、トウイスト
の弾性定数K22誘電率異方性Δεとの間に次の関
係を持つ。 この式よりＶDを低減するためには、液晶層を
薄く、トウイストの弾性定数を小さく、ラセンピ
ツチを大きく、誘電率異方性を大きくすればよい
ことがわかる。 これらＶDに関係する因子はネマテイツク液晶
と、コレステリツク液晶の混合物である蓄積型液
晶材料と、次のような関係を持つている。すなわ
ちトウイストの弾性定数およびラセンピツチは主
としてコレステリツク液晶によつて決定され、誘
電率異方性は主としてネマテイツク液晶によつて
決定される。またｄは液晶パネルによつて決まる
値である。 ここでトウイストの弾性定数およびラセンピツ
チは蓄積型液晶の書き込みに要する時間ｔw、す
なわちＨまたはH′状態からＦ状態にネマテイツ
ク→コレステリツク相転移を起こすのみ必要な時
間と次の関係にある。 ｔw＝ηＰ２／４πＫ２２ (2) ただしηは液晶粘性係数を表わす。 この式から、ＶDを低下させるために、ラセン
ピツチＰを大きくし、トウイストの弾性定数K22
を小さくすると、ｔwが大きくなつてしまうこと
がわかる。また液晶層の厚さｄもパネル構成の技
術的制限から７〜８μｍ程度までしか小さくでき
ない。 従つて、書き込みを遅くせずにＶDを低減させ
るためには、まず誘電率異方性を大きくするこ
と、そしてｔwとのバランスをとりながら粘度を
低くしてＰを大きくK22を小さくすることが必要
である。なぜならば、初期状態H′を保つておく
ための駆動電圧ＶDは累積応答すなわち実効値で
働くのに対して、書き込み時間であるｔwは液晶
自身が有する物性値によつて決まるため、ＶDは
単に式(1)によつて決定されるのではなく、電界に
よつて誘起されるダイポールモーメントと、これ
に対して抵抗力として働く液晶自身の粘性との力
関係を加味して考えなければならないからであ
る。ＶDと蓄積型液晶の粘度との関係は後記表１
から明らかなように、粘度が低い液晶組成物ほど
ＶDも低くなることがわかる。ただし粘度が更に
低くなつて50cP以下の領域に入つてくると、今
度は相対的にΔεの大きさの効果が粘度の大小の
効果より勝るようになるため、粘度が低いことが
必ずしもＶDを低下させることにつながらなくな
る。 このような考察から、ＶDを下げる液晶組成
は、ネマテイツク液晶として、誘電率異方性が大
きく、粘度の低いシクロヘキサン系液晶（30〜70
％）および立ち上がり特性が急峻なアゾキシ液晶
（10〜40重量％）を用い、粘度に最も大きな影響
を与えるコレステリツク液晶には、右旋性ラセン
を形成するコレステリル・クロライドと、左旋性
ラセンを形成するコレステリル・ミリステイトの
1.75：1.00重量パーセントの混合物でＰが大きく
ネマテイツク液晶と混合しても混合物の粘度
50cP以下（20℃）に低くおさえられる補償型液
晶（７〜12重量パーセント）を用いることが、こ
こでの目的である駆動電圧の低減に十分な効果が
ある。
【表】
尚、透明な初期化状態ＨまたはH′から、透明
な安定状態Ｇへ移行する時には実際にはＨ
（H′）→Ｆ→Ｇという経路をとる。そのため蓄積
型液晶表示では原理的に画面定着時に数秒間の白
濁を生ずる。この白濁している間をラピツドパツ
セージ時間τR
な安定状態Ｇへ移行する時には実際にはＨ
（H′）→Ｆ→Ｇという経路をとる。そのため蓄積
型液晶表示では原理的に画面定着時に数秒間の白
濁を生ずる。この白濁している間をラピツドパツ
セージ時間τR
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 正の誘電率異方性を示すネマテイツク−コレ
ステリツク混合液晶を用いた蓄積型液晶組成物に
おいて、それぞれ下記式の構造を持つシクロヘ
キサン系液晶、式ａおよび／又は式ｂのアゾ
キシ系液晶、式ａおよび式ｂの補償型コレス
テリツク液晶から成ることを特徴とする蓄積型液
晶組成物： 式： （式中、R1は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又は
直鎖アルコキシ基である） 式ａ： （両式中、R2は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又
はアルコキシ基であり、R3は炭素数１〜７の直
鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基、又はシアノ基
である） 式（補償型コレステリツク液晶）： ２ 正の誘電率異方性を示すネマテイツク−コレ
ステリツク混合液晶を用いた蓄積型液晶組成物に
おいて、それぞれ下記式の構造を持つシクロヘ
キサン系液晶30〜70重量％、式ａおよび／又は
式ｂのアゾキシ系液晶10〜40重量％、および式
のコレステリルオレエイト６〜10重量％から成
ることを特徴とする蓄積型液晶組成物： 式： （式中、R1は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又は
直鎖アルコキシ基である） 式ａ： 式ｂ： 式： CH3（CH2）7CH＝CH（CH2）7COOC27H45 （コレステリルオレエイト） ３ 正の誘電率異方性を示すネマテイツク−コレ
ステリツク混合液晶を用いた蓄積型液晶組成物に
おいて、それぞれ下記式の構造を持つシクロヘ
キサン系液晶、式ａおよび／又は式ｂのアゾ
キシ系液晶、式ａおよび式ｂの補償型コレス
テリツク液晶から成る蓄積型液晶組成物を用いる
ことを特徴とする、XYドツトマトリクス型蓄積
型液晶表示素子： 式： （式中R1は炭素数１〜７の直鎖アルキル基又は直
鎖アルコキシ基である） 式ａ： 式ａ： （両式中、R2は炭素数１〜７のアルキル基又はア
ルコキシ基であり、R3は炭素数１〜７の直鎖ア
ルキル基、直鎖アルコキシ基、又はシアノ基であ
る） 式（補償型コレステリツク液晶）：
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP57225826A JPS59126492A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 液晶組成物 |
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|---|---|---|---|
| JP57225826A JPS59126492A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 液晶組成物 |
Publications (2)
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- 1983-12-06 US US06/558,475 patent/US4547309A/en not_active Expired - Lifetime
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