JPS638478A - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、新規な液晶組成物、特に強誘電性液晶ｍ酸物
に関するものである。

本発明の強誘電性液晶組成物は、従来の液晶材料と比較
して、特に高速応答性及びメモリー性にすぐれた液晶表
示素子への利用を有効成らしめるものである。

［従来技術］ 液晶表示素子はその低電圧作動性、低消費電力性、薄型
表示が可能なこと、受光型で目が疲れないことなどのす
ぐれた特徴を有するため、各種表示素子として、広く用
いられている。

現在のところ、表示方式としてはＴＮ（ＴｖｉＳｔｅｄ
Ｎｅｔｓれｉｃ）型と呼ばれるネメチツク液晶を材料と
して用いるものが最も一般的である。しかし、このＴＮ
型表示素子においては、前記のすぐれた特徴をすべて有
する反面、ＣＲＴなど、他の発光型の表示方式と比較す
ると、応答が非常に遅いという欠点があった。そのため
、テレビ等の動画面や、高速プリンターのヘッド等、速
い応答が必要とされる表示素子への応用においては種々
の制約を受けていた。

液晶表示素子としては、ＴＮ型以外にもデストーホスト
（ＧＨ）型、複利折制１ｌｌ（ＥＣＢ）型、相転移（ｐ
ｃ）型、熱効果型等が開発されており、それぞれに特徴
を有しているが、その応答性においては、いずれもＴＮ
型と比べて特に高速が得られるものとは言えなかった。

これらの表示素子に対して、高速応答が得られる表示方
式として二周波駆動型が開発され、応答性においてはか
なりの改善がなされたが、それでも充分満足のできるも
のとは言い難かった。このため、さらに応答性にすぐれ
た新しい表示方式の開発か試みられてきた。

この目的に沿ったものとして、最近、強誘電性液晶が発
表された（メイヤーら、ジュルナール・ド・フイジーク
、３６　　Ｌ６９（１９７５））。

この強誘電性液晶を利用した表示素子は、従来の液晶と
比較して、１００〜１０００倍という高速応答と、双安
定性によるメモリー効果が可能であり（クラークら、ア
プライド・フィツクス・レタース、１１８．９９（１９
８０））、テレビ等の動画像や、高速光シャッター等を
はじめとする多方面の表示素子への応用が期待できるも
のである。

強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のカイラルス
メクチック相に属するものであり、その中でも−カイラ
ルスメクチックＣ相（以下ＳＣ本本相略記する）が、最
も低粘性で実用的に望ましいものである。

ＳＣ本和の示す液晶化合物は、これまでにも検討されて
きており、既に、数多く知られている。

代表的なものとしては、初めて合成された強誘電性液晶
として知られている（Ｓ　）−２−メチルブチル・ｐ−
デシルオキシベンジリデンアミノシンナメー）（ＤＯＢ
ＡＭＢＣと略称されている）およびその同族体のシッフ
塩基系液晶をあげることができる。これは今でも強誘電
性液晶の物性や配向などの検討用として最もよく用いら
れている液晶化合物の１つであって、自発分極やピッチ
など強誘電性液晶において重要な物性値を比較検討する
場合の１つの基準物質ともなっている。しがしＤＯＢＡ
ＭＢＣとその系列化合物には、■光に対する安定性に欠
ける■水分に対する安定性に欠けろ■それ自身有色であ
る■ＳＣ本相本相す温度範囲が、７６°〜９３°　と狭
くがっ室温よりはるかに高い、などの欠点があり実用面
からみると満足できるものではなかった。

こうした欠点を改良すべ（、化学的に安定なエステル系
のものが最近検討されており、既に報告例もある。総説
としては、１）グツドビー他、リキッド・クリスタル・
アンド・オーダード・７リユーイズ、４．、Ｐｉ〜２）
グツドビー旭、モレキュラー・クリスタルズ・アンド・
リキッド・クリスタルズ、１１０．１７５（１９８４１
などをあげることができる。

しかし、これらに紹介されている化合物では、分子内に
ベンゼン環を２個含むいわゆる２環性のものではＳＣ本
和のモノドロピンクであることが多く、また、ベンゼン
環を３個含むいわゆる３環性のものではＳＣ本和の温度
範囲が高すぎるというきらいがあった。このためこれら
の化合物は、すべて配合によってその温度域を調整する
必要があった。本発明者らは既に、こうした化合物の特
定の位置にフッ素、塩素等のハロゲン原子を導入するこ
とによって、その転移温度、特に融点を大きく引き下げ
て、より実用的な強誘電性液晶化合物を得ることができ
ることを報告している（特願昭６０−１７９１、特願昭
ｆ３０−７１６２８、特願昭６０−８１６８８、特願昭
６０−’９０６７６、特願昭６０−９８７１２など）。

すでに、エステル系、ハロゲン置換されたエステル系又
はピリミノン骨格を含む強誘電性液晶は配合により室温
を含む広い温度範囲でｓｃ本本相とろことが報告されて
いる。

しかしこれらの室温付近での応答速度は、たかだか０．
５〜１，０ｍ５ｅｃであり実用上充分なものとは云えな
い。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 強誘電性液晶は、その実用化上、室温を含む広い温度範
囲でＳＣ本和のとる事を前提として、高速応答性、大き
な自発分極、適切ならせんピッチ、チルト角やメモリー
性等の緒特性を具備していなければならない。一般的に
液晶は単独化合物で必要な緒特性を満足するものはなく
、各種特性を有する液晶を配合することによって実用的
特性を示すようになる。

強誘電性液晶に関しても、当然、配合により緒特性を具
備することが必要である。ところが、現在、強誘電性液
晶の配合に関する報告は少なく、ＳＣ本和の温度範囲拡
大に関して数件（第１０回液晶討論会１４ＡＯ９北村、
向尾等；第１１回液晶討論会２Ｎ２０　山口、末永等；
特開昭６０−２４８７８９など）及びピッチ調整に関す
る報告［Ｍｏｆ、　Ｃｒｙｓｔ、　Ｌｉｑ、　Ｃｒｙｓ
ｊ、　＋１１０（１９８４）１７５　、Ｊ　、　Ｗ、　
Ｇｏｏｄｂｙ　　ｅｔ、　ａｌ、　］がなされているに
すぎない。しかし、それら配合によって得られる強誘電
性液晶組成物は、室温付近での応答速度が遅く、実用化
に不十分なものである。ＴＶ等のディスプレイ用表示素
子として要求される１００μＳｅｅ以下の高速応答性を
室温を含む温度範囲で示す強誘電性液晶が強く望まれて
いる。

本発明は、そのような要Ｒｎにこたえる液晶組成物を提
供するものである。

Ｅ問題点を解決する手段］ 本発明者等は、強誘電性液晶の室温を含む広い温度範囲
で高速応答性を示す配合条件について鋭意研究を重さね
た結果、一般式 ％式％（１） （式中、Ｒ５は炭素原子数１〜２０の直鎖状アルキル基
を示し、Ｒ２は炭素原子数２〜８の直鎖状アルキル基又
はフェニル基を示し、をしめし、Ｑは単結合又は−〇＝
Ｃ−を示し、ｎはＯ又は１を示し、木は不整炭素原子を
示す。） で表わされる少なくとも１種の化合物を強誘電性液晶又
は強誘電性液晶組成物に０．１〜５０重量％配合するこ
とにより、その応答速度を大幅に改善し得ることを見出
した。例えば、添付図面の図−１には、化合物（１）を
エステル系強誘電性液晶組成物に添加した時の２５°Ｃ
における添加量（重量％）と応答速度及びＳ　Ｃ本−Ｓ
　Ａ相転移温度（但しＳＡはスメクチックＡ相を表わす
）との関係が示されているが、それによると、化合物の
添加量には制限があり、０．１〜５０％、望ましくは１
〜２０％添加した場合に室温付近において実用的高速応
答性能を示す強誘電性液晶組成物が得られることが判る
。

本発明化合物（１）の好適な化合物（Ａ−Ｅ）を化学式
にて例示すれば、次の通りである。

・・・・・（Ａ） ＣＨ。

・・・・・（Ｂ） ＣＨ。

・・・・・（Ｃ） ・・・・・（Ｄ） ・・・・・（Ｅ） ン環を示し、 車は不整炭素原子を示す、） 本発明においては、添加のＮ象となる強誘電性液晶又は
強誘電性液晶組成物は、特に限定されることなく広範囲
に選ばれる。しかし、実用的な面からは、一般式 ％式％（） （式中、Ｒ，は炭素原子数１〜２ｏのアルキル基又はア
ルコキシル基又はアルヵノイロシル基を示し、Ｑは単結
合、−ＣＯＯ−１ −〇〇−１−ＣＨ＝Ｎ−１−Ｎ＝ＣＨ−１し、Ｙは単結
合又は−ＣＯＯ−１Ｏ −ＯＣ−１ 一〇−又は−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−を示し、Ｒ２は不整
炭素を含むアルキル基又はハロゲン化アルキル基を示し
、Ｘｌ及びＸ２はＨ又はＦ、ＣＩ等のハロゲン原子又は
−〇　Ｈ基を示し、ｎ及び層はＯ〜３より選ばれる整数
であってどちらも同時にゼロであることはない、）で示
されるエステル系強誘電性液晶、ビリークン系強誘電性
液晶、シップ塩基系強誘電性液晶及びそれらの混合物が
好ましい。特に、化合物（ＩＩ）の強誘電性液晶に化合
物（１）を配合すると、室温を含む広い温度範囲でＳＣ
本相合示す強誘電性液晶組成物が得られる。

［発明の作用］ 化合物（１）を含む強誘電性液晶組成物を、ポリイミド
が塗布されてラビング配向処理されたＩ。

Ｔ、Ｏ，Ｆラスセルに注入し、温度勾配法にて配向させ
、２０Ｖ、５０Ｈｚの矩形波を印加して応答速度を測定
したところ、２５℃において１００μｓｅｃ以下という
高速応答性を示すことが見出された。

従って、本発明の強誘電性液晶組成物は、液晶表示用素
子として充分実用域に達するものである。

［実施例１ 以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明の主旨と適用範囲はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

実施例１ 化合物（Ａ）を一般式（ｎ）で示される４種の化合物で
構成される配合組成物（Ｆ） に１０％添加して成る強誘電性液晶組成物を、ポリイミ
ド塗膜を有し、ラビング配向処理を施された厚さ３゜１
μ−のＩ、Ｔ、Ｏ，Ｆラスセルに注入し、温度勾配法に
て配向させ、２０Ｖ、５０Ｈｚの矩形波を印加し、応答
速度を測定した。この時の測定温度と応答速度との関係
を図−２に示すが、図−２より判るように、室温域（２
５℃）において、１２０μｓｅｃという速い、即ち元の
組成物（Ｆ）にくらべて６倍余も速い、応答速度が得ら
れた。また、この時の強誘電性液晶組成物のＳＣ本相合
度範囲は、−５〜５６℃と広範囲であった。

実施例２ 化合物（Ａ）を、下式（Ｇ） ■ で示される強誘電性液晶に１０％添加し、実施例１と同
様に２．７μ−の厚さのセルで応答速度を測定したとこ
ろ、２５℃で９３μ９ｅＣという非常に速い応答速度を
示した。この速度は元の強誘電性液晶の１３倍の速さで
あった。また、この時の組成物のＳＣ本相合度範囲は、
３〜７６℃と広範囲であった。

実施例３〜７ 実施例１で示した強誘電性液晶組成物（Ｆ）に、各種化
合物（１）を１０％添加したときのＳＣ本相合度範囲と
２５℃における応答速度を表−１に示す。

実施例８ 実施例１で示された化合物（Ｂ）を、下式（Ｈ）で示さ
れる強誘電性液晶化合物に１０％添加し、実施例１と同
様に２．５μ醜厚のセルに注入し、応答速度を測定した
ところ、６５℃において８０μＳｅｔの応答性を示した
。また、この組成物のＳＣｌＣ混相範囲は、５５〜８７
℃であった。

一方、化合物（Ｂ）を添加しない場合の応答速度は、６
５℃において１８０μＳｅｅであった。

［発明の効果１ 本発明により、現在までに開発された種々の強誘電性液
晶又は強誘電性液晶組成物の応答速度を大巾に改善する
ことが可能となった。特に、室温を含む温度領域におい
て１００μｓｅｃ前後の高速応答性を示す強誘電性組成
物を得ることができた。

その結果、従来にない高速応答性の液晶表示素子の製作
が可能となったので、本発明が強誘電性液晶の本格的な
実用化に寄与し得る効果は大きい。

図面−１化合物（１）を強誘電性液晶組成物（Ｆ）に添
加した時の化合物（１）の濃度と応答速度及びＳＣ本−
ＳΔ転移温度の関 係を示す。

図面−２実施例１に示す組成物の温度と応答速度の関係
を示す。

【図面の簡単な説明】 図−１は化合物（１）を強誘電性液晶組成物（Ｆ）に添
加した場合における化合物（Ｉ）の濃度と応答速度及び
ＳＣ”−３Ａ［＄ｉ：移温度との関係を示すグラフであ
り、図−２は実施例１の組成物の温度と応答速度との関
係を示すグラフである。 特許出願人　大日本インキ化学工業株式会社峯１図 ノヒ１イγ物（Ｉ）：、Ｉｔニアｔ　　（ｗ↑％）第２
図 温＆　　（’Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ・・・・・（ I ） （式中、Ｒ＿１は炭素原子数１〜２０の直鎖状アルキル
   基を示し、Ｒ＿２は炭素原子数２〜８の直鎖状アルキル
   基又はフエニル基を示し、 ▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式
   、表等があります▼は各々独立的に▲数式、化学式、表
   等があります▼ 又はトランス−１，４−シクロヘキサン環 を示し、Ｑは単結合又は−Ｃ≡Ｃ−を示し、ｎは０又は
   １を示し、＊は不整炭素原子を示す。） で表わされる少なくとも１種の化合物が強誘電性液晶又
   は強誘電性液晶組成物に０．１〜５０重量％配合されて
   成ることを特徴とする改善された応答速度を有する強誘
   電性液晶組成物。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の強誘電性液晶組成物
   の少なくとも１種を構成要素として成ることを特徴とす
   る液晶表示素子。