JPH01174592A - 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］ この発明は、テレビ画像表示用電界効果型液晶表示素子
に用いられる液晶組成物に係り、特には、時分割駆動を
おこなうのに好適な液晶組成物に関する。

［従来の技術および問題点］ マトリックス型表示方式による液晶表示素子を用いたテ
レビ画像表示装置は、近年、さらに大壓化し、その画質
向上に対する要求はきわめて強く、液晶表示素子のコン
トラストや画素数の向上が望まれている。

上記タイプの液晶表示素子の画素数を増すために、さら
に高時分割駆動させることにより表示容量を増加しよう
とすると、動作マージンが低下してコントラストの低下
をもたらす。

これを解決するためには、液晶組成物の閾値特性を急峻
にする必要がある。

Ｎ、　５ｃｈａｄｔらの報告（Ｚ、　Ｎａｔｕｒｆｏｒ
ｓｃｈ、　３７ａ。

１８５　（１９８２）およびＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　
ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＩＤ　２３（１）、　２９　（１９８
２））によれば、液晶の光透過率が５０％になる電圧を
Ｖ２Ｏ，９０％になる電圧をＶ２Ｏとｔ６　と（Ｖ２Ｏ
−Ｖ２Ｏ）／Ｖ９Ｇで定義サレル値Ｐが最小値を示すと
きに、時分割特性が最もよくなり、かつ急峻なγ特性が
得られ、コントラストがよくなる。ところで、Ｐは式 （ここで、Δｎ　＝ｎ、ｌ　　−ｎ上　：屈折率異方性
に３３：曲り弾性定数 Ｋｌｌニスプレイ弾性定数 ｄ＝液晶層の厚さ（勝ｍ）） で近似的に表わされる。

上記式から明らかなように、Ｋ３３／Ｋ　１１＜　１お
よび右辺第３項がＯのときＰは最小値を示す、また可視
光線のほぼ中心の波長５５０ｎｍを入とすれば、Δｎ１
１ｄ（ｇｍ）＝１．１（７）とｇｐは最小となり、γ特
性が最も急峻となる。

そこで、従来の液晶セルは液晶化合物の屈折率異方性が
Δｎ＝０．１６程度であるため、液晶層厚をほぼ７．Ｏ
ＩＬｍ以上に設定しなければならない。

また、γ特性が急峻で、コントラストが高い液晶組成物
を得るべく弾性定数比に３３／Ｋｌｌを小さくする必要
がある。

上記弾性定数比が示さい液晶化合物として、ピリミジン
系液晶化合物が知られており、その弾性定数比は°、１
．０未満である。このため、ピリミジン系液晶化合物は
、従来ワードプロセッサー用等ある程度高時分割駆動を
要求される液晶表示素子の液晶組成物に用いられてきた
が、同様な高時分割駆動が要求されるテレビ画像表示用
には用いることができなかった。これは、テレビ画像と
しては、高速応答性が要求されるため、粘度の高い（４
０ｃＰ以上）ピリミジン系液晶化合物は適さないためで
ある。また、一般に、テレビ画像表示用として高速応答
性に優れた低粘度の液晶化合物の弾性定数比の値は大き
く、急峻なγ特性が得られない。

また、液晶層厚（ｄ）を小さくして電界強度を大きくす
ることによって応答特性を改善しようとすると、急峻な
γ特性を得るための条件（Δｎ・ｄ＝　１．１）を満足
できなくなるのである。

したがって、この発明の目的は、高時分割駆動した場合
に良好なコントラストと高速応答を可能にする、テレビ
画像表示用電界効果型液晶表示素子を実現できる液晶組
成物を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、上記目的を達成するために、Δｎが大きい
液晶材料と、弾性定数比の小さい液晶材料と、低粘度液
晶材料と、Δεの大きい液晶材料を配合している。この
ような配合の液晶組成物は、弾性定数比の小さい液晶化
合物を用いるこ、とによりγ特性が向上し、低粘度であ
りながら大きな屈折率異方性を有する液晶化合物を用い
ることにより急峻なγ特性の得られる条件が液晶層厚（
ｄ）を小さくしても実現できるため、高速応答が可能に
なる。

すなわち、この発明の液晶組成物は、 式 ％式％（） （ここで、Ｒは炭素数２〜５の直鎖アルキル基、ＲＺは
炭素数１〜５の直鎖アルキル）で示される液晶化合物、 式 ％式％） （ここで、Ｒ３は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、Ｒ＋
は炭素ａ１〜５の直鎖アルキル）で示される液晶化合物
、および式 ％式％（） （ここで、Ｒ”およびＲ６はそれぞれ炭素数１〜５の直
鎖アルキル基）で示される液晶化合物のうち式（Ｉ）で
示される液晶化合物の少なくとも１種以上を含む第１の
液晶材料を３０〜６０ｇ１１％。

式 （ここで、Ｒは炭素数６〜９の直鎖アルキル基　１ｆ　
は炭素数５〜１１の直鎖アルキル基）で示される液晶化
合物からなる第２の液晶材料を１０〜４０重量％、 １９％　ｃ　＝　ｃ　（トＲ１０（ｖ　）（ここで、Ｒ
は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、ＲＩＯは炭素数１〜
４の直鎖アルキル基）で示される液晶化合物および式 ％式％（ （ここで、Ｒ１＋は炭素数ｌ〜３の直鎖アルキル基）で
示される液晶化合物から選ばれた少なくとも１種からな
る第３の液晶化合物を０〜２０重量％、 式 ％式％） （ここで、Ｒ１２は炭素数２〜３の直鎖フルキル基、Ｒ
１３は炭素数２〜５の直鎖アルキル基もしくは直鎖アル
コキシ基）で示される液晶化合物および式 （ここで、Ｒ１＋は炭素数２〜４の直、＃１１アルキル
基）で示される液晶化合物のうち式（ＶＩｌ）で示され
る液晶化合物の少なくとも１種を含む第４の液晶材料を
１０〜４０重量％、並びに 式 （ここで、Ｒは炭素数２〜５の直鎖アルキル基）および
式 （ここで、ｕ　Ｌ＆は炭素数２〜５の直鎖アルキル基）
から選ばれた少なくとも１種、からなる第５の液晶材料
を任卒的に５〜３０重量％ の割合で、かつ液晶組成物誘電異方性が正となるように
配合したことを特徴とする液晶組成物である。

一般式（りの化合物は、Δｎが大きく （０，２以上）、低粘度であり（約２０ｃＰ）、Ｎ−Ｉ
点が高い（７０〜９６℃）。

一般式（ＩＩ）の化合物は、Δｎが大きく（０，１８以
上）、低粘度である（１５ｃＰ以下）。

一般式（ＩＩＩ）の化合物は、弾性定数比が比較的小さ
く、低粘度であり（１４〜１７ｃＰ）、Ｎ−１点が高い
（７０〜８０℃）。

一般式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で示される液晶化合物によっ
て構成される第１の液晶材料は液晶ｍ酸物のΔｎを大き
くするためのものであり、そのうち、一般式（Ｉ）の化
合物は、特にΔｎが高いので必ず配合される。一般式（
ＩＩ）の化合物は、特にΔｎを大きくする場合に配合さ
れ、一般式（ＩＩＩ）の化合物は特に弾性定数比を小さ
くする場合に配合される。

一般式（ｒｖ）の化合物の粘度は高い（４０ｃＰ以上）
が、弾性定数比が小さい（０，７〜０．５）、また、Ｒ
７およびＲ８の炭素数が少ない程融点が低く、弾性定数
比が大きくなり、また粘度が低くなる。したがって、液
晶温度範囲を広げ、応答速度を速める場合にはＲ７およ
びＲ８の炭素数の小さいものを用い、他方、γ特性の向
上を重視した場合はＲおよびＲ８の炭素数が多いものを
用いることが好ましい。

一般式（ＩＶ）の化合物からなる第２の液晶材料は、弾
性定数比を小さくするためのものである。

一般式（Ｖ）の化合物は、Ｎ−Ｉ点が高く（１９０〜２
１０℃）、Δｎが大きい（０，２以上）。

一般式（ＶＩ）の化合物は、Ｎ−Ｉ点が高く（１６０〜
１８０℃）、比較的低粘度である（２０〜２５ｃＰ）。

一般式（Ｖ）および（ＩＶ）の化合物によって構成され
る第３の液晶材料は、一般にＮ−Ｉ点を高くするための
高温液晶材料であり、その内、一般式（Ｖ）の化合物は
特にΔｎをさらに大きくする場合に用いられ、また一般
式（ＶＩ）の化合物は、低粘度であるために応答速度の
向上を目的とした場合に用いられる。

一般式（ＶＩＥ）の化合物は低粘度であり（４〜１０ｃ
Ｐ）、Δｎは０．０９程度である。

一般式（ＶＩｌｌ）の化合物は低粘度であり（１０〜１
５ｃＰ）、融点が低く　（−２８〜−３０℃）。

Δ（が正（３〜６）である。

一般式（ＶＩｌ）および（ＶＩＩＩ）の化合物によって
構成される第４の液晶材料は、一般に粘度を低下される
ための低粘度液晶であり、その内−最大（ＶＩりの化合
物は粘度低下のために必ず配合される。

−最大（ＶＩＩＩ）の化合物はΔεが正でありかつ融点
が低いことから、駆動電圧を低くし、また液晶温度範囲
を低温側に広げる場合に用いられる。

−最大（ＩＸ）の化合物は、Δεが正に大きく（１０〜
１２）、低粘度である（２０〜２５ｃＰ）が、Δｎは小
さい（０，１３程度）。

−最大（Ｘ）の化合物は、Δεが正に大きく（１３程度
）、Δｎが太きく（０，２０程度）。

低粘度である（２２〜３０ｃＰ）。

−最大（ＩＸ）および（Ｘ）の化合物によって構成され
る第５の液晶材料は、Δ（を大きくするためのｐ型液晶
材料である。−最大（ｒＸ）の化合物は。

Δεを大きくして駆動電圧を低下させることを重視した
場合に配合され、多量に加えてもＮ−Ｉ点を著しく低下
させることはない、−最大（Ｘ）の化合物は、特に、Δ
ｎを大きくすることを重視した場合に配合される。

さて、各液晶材料の配合割合は、上記の通りであるが、
一般に、第１の液晶材料のうち１式（Ｉ）で示される液
晶化合物が３０〜５０重量％の割合で、式（ＩＩ）で示
される液晶化合物が０〜２０重量％の割合で、および式
（ＩＩＩ）で示される液晶化合物が０〜３０重量％の割
合で配合され、第３の液晶材料のうち１式（Ｖ）で示さ
れる液晶化合物が０〜２０重量％の割合で、および式（
Ｖりで示される液晶化合物が０〜２０重量％の割合で配
合され、第４の液晶材料のうち、式（ＶＩＩ）で示され
る液晶化合物が５〜４０重量％の割合で、および式（Ｖ
　Ｉ　Ｉ　Ｉ）で示される液晶化合物が０〜２０重量％
の割合で配合され、第５の液晶材料のうち、式（ＩＸ）
で示される液晶化合物が０〜２０！ｉ量％の割合で、お
よび式（Ｘ）で示される液晶化合物が０〜１５重量％の
割合で配合される。

また、この発明の好ましい態様において、−最大（Ｉ）
で示される液晶化合物を２５〜３５重量％、−最大（！
りで示される液晶化合物を５〜１５重量％、−最大（Ｉ
ＩＩ）で示される液晶化合物を５〜１５重量％、−最大
（ＥＶ）で示される液晶化合物を１５〜３０重量％、−
最大（Ｖ）で示される液晶化合物を５〜１０重量％、−
最大（Ｖりで示される液晶化合物を５〜１５重量％、−
最大（ＶＩＩ）で示される液晶化合物を１０〜３０重量
％、−最大（ＶＩＩＩ）で示される液晶化合物を５〜１
５重量％、−最大（ＩＸ）で示される液晶化合物を５〜
１５重量％、および−最大（Ｘ）で示される液晶化合物
を３〜８重量％の割合で配合する。

さらに他の態様において、−最大（Ｉ）で示される液晶
化合物を３０〜３２重量％、−最大（ＩＩ）で示される
液晶化合物を０〜１２重量％、−最大（ＩＩＩ）で示さ
れる液晶化合物を０〜２９重量％。

−最大（ＩＶ）で示される液晶化合物を１０〜２６重量
％、−最大（Ｖ）で示される液晶化合物を０〜７重量％
、−最大（ＶＩ）で示される液晶化合物をＯ〜１５ｇＸ
１％、−最大（ＶＩｌ）で示される液晶化合物を１０〜
３０重量％、−最大（ＶＩｌｌ）で示される液晶化合物
を０〜１０重量％、一般式（１）りで示される液晶化合
物を０〜１５重量％、および−最大（Ｘ）で示される液
晶化合物を０〜８重量％の割合で配合する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を記載する。

実施例１〜７．従来例１〜２ 下記表１に示す液晶化合物を同表に示す割合で配合し各
種液晶組成物を調製した。各液晶組成物の物性を表２に
示す、なお、表２において、ｌ）屈折率異方性は、２３
．０℃で５８７ｎｍの波長により測定した偵、２）内偵
電圧は、１ＫＨｚでスタティック駆動した場合において
セル透過輝度５０％における電圧、３）応答速度は（Ｔ
　ｒ　＋Ｔｄ）／２（Ｔｒは輝度が１０％から９０％に
なるときの立上がり時間、Ｔｄは輝度が９０％から１０
％になるときの立下がり時間）、４）γ特性はＶ５０／
ＶＩＯ（ＶＩＯはセル透過輝度ｌＯ％ニオケる電圧、Ｖ
２Ｏはセル透過輝度５０％における電圧である。

表　　　　１ つづき １　　　つづき 表　　　　１ つづき これらの結果かられかるように、従来の液晶組成物には
高速応答性を示すものもある（従来例１）が、いずれも
γ特性に劣る。これに対し、この発明の液晶組成物は、
高速応答性を示すとともにγ特性が良好である。このコ
ントラストは、γ特性から、従来例ではｌＯ程度であり
、この発明の実施例では１５〜２０となり、この発明の
液晶組成物を用いた場合、コントラストが良好であるこ
とがわかる。また、この発明の液晶組成物はΔｎが大き
いので、急峻なγ特性を得るための条件（Δｎ１１ｄ＝
１．１）を、液晶層厚を小さくしても実現できる。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明の液晶組成物は、急峻な閾
値特性を有し、比較的低粘度でかつ大きな屈折率異方性
を有する。したがって、この発明の組成物は、高時分割
駆動による良好なコントラストと高速応答とを実現でき
、テレビ画像表示用電界効果型液晶表示素子に用いて好
適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ここで、Ｒ＾１は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、Ｒ
   ＾２は炭素数１〜５の直鎖アルキル）で示される液晶化
   合物、 式 ▲数式、化学式、表等があります▼（II） （ここで、Ｒ＾３は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、Ｒ
   ＾４は炭素数１〜５の直鎖アルキル）で示される液晶化
   合物、および式 ▲数式、化学式、表等があります▼（III） （ここで、Ｒ＾５およびＲ＾６はそれぞれ炭素数１〜５
   の直鎖アルキル基）で示される液晶化合物のうち式（
   I ）で示される液晶化合物の少なくとも１種以上を含む
   第１の液晶材料を３０〜６０重量％、 式 ▲数式、化学式、表等があります▼（IV） （ここで、Ｒ＾７は炭素数６〜９の直鎖アルキル基、Ｒ
   ＾８は炭素数５〜１１の直鎖アルキル基）で示される液
   晶化合物からなる第２の液晶材料を１０〜４０重量％、 式 ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｖ） （ここで、Ｒ＾９は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、Ｒ
   ＾１＾０は炭素数１〜４の直鎖アルキル基）で示される
   液晶化合物および式 ▲数式、化学式、表等があります▼（VI） （ここで、Ｒ＾１＾１は炭素数１〜３の直鎖アルキル基
   ）で示される液晶化合物から選ばれた少なくとも１種か
   らなる第３の液晶化合物を０〜２０重量％、 式 ▲数式、化学式、表等があります▼（VII） （ここで、Ｒ＾１＾２は炭素数２〜３の直鎖アルキル基
   、Ｒ＾１＾３は炭素数２〜５の直鎖アルキル基もしくは
   直鎖アルコキシ基）で示される液晶化合物および式 ▲数式、化学式、表等があります▼（VIII） （ここで、Ｒ＾１＾４は炭素数２〜４の直鎖アルキル基
   ）で示される液晶化合物のうち式（VII）で示される液
   晶化合物の少なくとも１種を含む第４の液晶材料を１０
   〜４０重量％、並びに 式 ▲数式、化学式、表等があります▼（IX） （ここで、Ｒ＾１＾５は炭素数２〜５の直鎖アルキル基
   ）および式 ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｘ） （ここで、Ｒ＾１＾６は炭素数２〜５の直鎖アルキル基
   ）から選ばれた少なくとも１種からなる第５の液晶材料
   を任意的に５〜３０重量％ の割合で、かつ液晶組成物誘電異方性が正となるように
   配合したことを特徴とする液晶組成物（２）第１の液晶
   材料のうち、式（ I ）で示される液晶化合物が３０〜
   ５０重量％の割合で、式（１１）で示される液晶化合物
   が０〜２０重量％の割合で、および式（III）で示され
   る液晶化合物が０〜３０重量％の割合で配合され、第３
   の液晶材料のうち、式（Ｖ）で示される液晶化合物が０
   〜２０重量％の割合で、および式（VI）で示される液晶
   化合物が０〜２０重量％の割合で配合され、第４の液晶
   材料のうち、式（VII）で示される液晶化合物が５〜４
   ０重量％の割合で、および式（VIII）で示される液晶化
   合物が０〜２０重量％の割合で配合され、第５の液晶材
   料のうち、式（IX）で示される液晶化合物が０〜２０重
   量％の割合で、および式（Ｘ）で示される液晶化合物が
   ０〜１５重量％の割合で配合されている特許請求の範囲
   第１項記載の液晶組成物。 （３）一般式（ I ）で示される液晶化合物を２５〜３
   ５重量％、一般式（II）で示される液晶化合物を５〜１
   ５重量％、一般式（III）で示される液晶化合物を５〜
   １５重量％、一般式（IV）で示される液晶化合物を１５
   〜３０重量％、一般式（Ｖ）で示される液晶化合物を５
   〜１０重量％、一般式（VI）で示される液晶化合物を５
   〜１５重量％、一般式（VII）で示される液晶化合物を
   １０〜３０重量％、一般式（VIII）で示される液晶化合
   物を５〜１５重量％、一般式（IX）で示される液晶化合
   物を５〜１５重量％、および一般式（Ｘ）で示される液
   晶化合物を３〜８重量％の割合で配合した特許請求の範
   囲第１項記載の液晶組成物。 （４）一般式（ I ）で示される液晶化合物を３０〜３
   ２重量％、一般式（II）で示される液晶化合物を０〜１
   ２重量％、一般式（III）で示される液晶化合物を０〜
   ２９重量％、一般式（IV）で示される液晶化合物を１０
   〜２６重量％、一般式（Ｖ）で示される液晶化合物を０
   〜７重量％、一般式（VI）で示される液晶化合物を０〜
   １５重量％、一般式（VII）で示される液晶化合物を１
   ０〜３０重量％、一般式（VIII）で示される液晶化合物
   を０〜１０重量％、一般式（IX）で示される液晶化合物
   を０〜１５重量％、および一般式（Ｘ）で示される液晶
   化合物を０〜８重量％の割合で配合した特許請求の範囲
   第１項記載の液晶組成物。