JPH0217599B2 - - Google Patents

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JPH0217599B2
JPH0217599B2 JP55081245A JP8124580A JPH0217599B2 JP H0217599 B2 JPH0217599 B2 JP H0217599B2 JP 55081245 A JP55081245 A JP 55081245A JP 8124580 A JP8124580 A JP 8124580A JP H0217599 B2 JPH0217599 B2 JP H0217599B2
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JP
Japan
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liquid crystal
group
carbon atoms
frequency
compounds
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JP55081245A
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Japanese (ja)
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JPS575782A (en
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Katsumori Takei
Sadao Kanbe
Motoyuki Toki
Yoshitake Shionozaki
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は液晶組成物に係わり、更に詳しくは、
液晶の誘電分散現象を応用した二周波駆動方式
(特開昭50―104043号、特開昭54―139394号)に
よる液晶表示素子に用いられる液晶材料に関す
る。 液晶を用いた電気光学的表示素子は、低電圧駆
動、低消費電力、高コントラスト等のメリツトが
あり、現在では、デジタル時計、電卓、計測器等
に広く使われているが、そのほとんどがセグメン
ト表示あるいは数十文字を表示する程度のドツト
マトリクス表示であり、数百文字が表示できる、
キヤラクターデイスプレイや、グラフイツクデイ
スプレイ、更にはテレビに液晶を用いることは困
難であつた。 従来、マトリクス表示は電圧平均化法等のダイ
ナミツク駆動により行なわれているが、この方法
では最大桁数がたかだか8桁程度に限られるた
め、キヤラクターデイスプレイ・グラフイツクデ
イスプレイ等のマルチプレツクス駆動は困難であ
る。 この欠点を補うものとして、液晶の誘電異方性
が印加電圧の周波数により変化し、fcを境にして
その符号が逆転する性質を利用し、fcより低周
波、またfcより高周波の二つの周波数成分をもつ
信号を印加することによつて液晶分子の配向を制
御し、ON―OFF表示を行なう二周波駆動方式が
注目されている。 この方式で駆動する場合、液晶材料に要求され
る特性の代表的なものを次に示す。 駆動周波数(特にfcより高周波)での誘電異
方性の絶対値が大きいこと。 fcが動作温度範囲で比較的低いこと。 fcの温度依存性が小さいこと。 応答速度(この場合、二周波駆動方式を特開
昭54―139394号に記されている如くとし、条件
一定のもとに、立ち上がり速度、立ち下がり速
度の和の平均値とする)が速い。 上記特性〜について簡単に説明する。 一般に、液晶デイスプレイは、低電圧駆動、低
消費電力で高いコントラストが得られところに最
大のメリツトがあるが、二周波駆動で多桁マトリ
クス表示するには、数十Vの印加電圧が必要であ
り、また駆動周波数も高周波側は数+KHzと高
い。 従つて、消費電力削減のために、誘電異方性の
絶対値を大きくすること、とりわけ、fcより高周
波側の誘電異方性の絶対値を大きくすることは非
常に効果的である。→特性 表示部を小型にするため、回路にC―MOS―
IC等を組込んで駆動するには、駆動電圧、駆動
周波数に限界値がある。室温付近ではfcが数KHz
で十分駆動可能なもものでも、温度が上がるとfc
が高周波側へずれるため、表示ができなくなり、
動作温度範囲が狭くなつてしまう。また低温でfc
があまり低すぎると、逆にfcより低周波側の誘電
異方性が小さくなり、これも表示不可能となり、
動作温度範囲を狭めることになる。このため、温
度変化によるfcの上昇の割合が小さく、かつ高温
においてfcの値が小さい液晶が要求される。→特
性、 応答性はコントラストと共に表示品質上最も重
要特性であり、特にON―OFFの切り換え速度の
速いテレビ等への応用では、これが実用化の鍵と
なる。→特性 これらの特性を単品あるいは同族体の混合物で
出せるような液晶はほとんど無いため、数種類の
液晶化合物あるいは非液晶化合物を混合して要求
される特性をもつた組成物をつくつている。しか
し、上記特性のうち、とは相反するものであ
り、例えば応答性を良くするとfcが高くなつてし
まい、室温より高い温度では表示できないのが多
くの液晶の特徴である。また液晶の物性には温度
依存性があることは自明であるが、前述したよう
に二周波駆動方式ではfcの温度変化が実用上特に
問題であり、従来の液晶ではfcの温度依存性が大
きいため、温度補償回路をつけても動作温度範囲
を広くとることは困難である。 このように、従来、上記特性〜をバランス
よく満足し、二周波駆動した場合、動作温度範囲
が広くとれ(5℃〜40℃が実用的であると考え
る)、コントラストがとれ(10:1以上)、応答が
速い(常温で立ち上がり、立ち下がり共、
300mstc以下)ような液晶組成物はなかつた。 本発明はこのような欠点を改良するためになさ
れたものであり、その目的は、二周波駆動した場
合、広い温度範囲にわたつて動作でき、かつ応答
速度の速い液晶組成物を提供することにある。 本発明の二周波駆動用液晶組成物は、 一般式が (但し、R1は炭素数3,5の直鎖アルキル基、
R2は炭素数4,5,6,7の直鎖アルキル基を
示す。)で表わされるa群の化合物と、 化学式が とで表わされるb群の化合物のなかから選ばれた
少なくとも一種と、 一般式が、 (但し、R2は炭素数4,5,6の直鎖アルコ
キシ基、R3は炭素数4,5の直鎖アルキル基を
示し、XはCNまたはClを示す。) で表わされるc群の化合物と、 一般式が (但し、R4は炭素数数5,7の直鎖アルキル
基、Aは
The present invention relates to a liquid crystal composition, and more specifically, the present invention relates to a liquid crystal composition, and more specifically,
This invention relates to a liquid crystal material used in a liquid crystal display element using a dual-frequency driving method (Japanese Patent Application Laid-open Nos. 104043-1982 and 139394-1970) that utilizes the dielectric dispersion phenomenon of liquid crystals. Electro-optical display elements using liquid crystals have advantages such as low voltage drive, low power consumption, and high contrast, and are currently widely used in digital watches, calculators, measuring instruments, etc., but most of them are segment-based. It is a dot matrix display that can display several dozen characters, and can display several hundred characters.
It has been difficult to use liquid crystals in character displays, graphic displays, and even televisions. Conventionally, matrix display has been performed using dynamic drive such as voltage averaging, but this method limits the maximum number of digits to about 8 digits, making multiplex drive for character displays, graphic displays, etc. difficult. be. To compensate for this drawback, the dielectric anisotropy of liquid crystal changes depending on the frequency of the applied voltage, and the sign of the dielectric anisotropy changes with the frequency of the applied voltage. A dual-frequency drive system that controls the orientation of liquid crystal molecules by applying signals with different components and performs ON-OFF display is attracting attention. When driving with this method, typical characteristics required of the liquid crystal material are shown below. The absolute value of dielectric anisotropy at the driving frequency (especially higher frequencies than fc) is large. fc is relatively low over the operating temperature range. The temperature dependence of fc is small. The response speed (in this case, the dual-frequency drive method is used as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 139394/1983, and the average value of the sum of the rise speed and fall speed under constant conditions) is fast. The above characteristics will be briefly explained. In general, the greatest advantage of liquid crystal displays is that they can be driven at low voltages, consume low power, and provide high contrast, but in order to display a multi-digit matrix using dual-frequency drive, an applied voltage of several tens of volts is required. Also, the driving frequency is as high as several KHz on the high frequency side. Therefore, in order to reduce power consumption, it is very effective to increase the absolute value of dielectric anisotropy, especially to increase the absolute value of dielectric anisotropy on the higher frequency side than fc. →Characteristics In order to make the display smaller, the circuit is C-MOS-
There are limits to the drive voltage and drive frequency when incorporating and driving ICs, etc. fc is several KHz near room temperature
Even if the thigh can be driven satisfactorily with FC, if the temperature rises
Shifts to the high frequency side, making it impossible to display
The operating temperature range becomes narrower. Also fc at low temperature
If is too low, the dielectric anisotropy on the frequency side lower than fc will be smaller, and this will also become impossible to display.
This will narrow the operating temperature range. Therefore, a liquid crystal is required that has a small rate of increase in fc due to temperature changes and has a small fc value at high temperatures. →Characteristics: Along with contrast, responsiveness is the most important characteristic in terms of display quality, and this is the key to practical application, especially in applications such as televisions, which have fast ON-OFF switching speeds. →Characteristics Since there are almost no liquid crystals that can exhibit these characteristics either singly or as a mixture of homologues, compositions with the required characteristics are created by mixing several types of liquid crystal compounds or non-liquid crystal compounds. However, among the above characteristics, these are contradictory; for example, improving responsiveness increases fc, and many liquid crystals are characterized by the inability to display at temperatures higher than room temperature. Furthermore, it is obvious that the physical properties of liquid crystals are temperature dependent, but as mentioned above, temperature changes in fc are a particular problem in practice in dual-frequency drive systems, and in conventional liquid crystals, temperature dependence of fc is large. Therefore, it is difficult to widen the operating temperature range even if a temperature compensation circuit is installed. Conventionally, when the above characteristics ~ are satisfied in a well-balanced manner and dual-frequency drive is performed, the operating temperature range is wide (5℃ to 40℃ is considered practical) and the contrast is good (10:1 or higher). ), quick response (both rise and fall at room temperature,
300 mstc or less). The present invention has been made to improve these drawbacks, and its purpose is to provide a liquid crystal composition that can operate over a wide temperature range and has a fast response speed when driven at two frequencies. be. The liquid crystal composition for dual-frequency driving of the present invention has the general formula: (However, R 1 is a straight-chain alkyl group having 3.5 carbon atoms,
R 2 represents a straight chain alkyl group having 4, 5, 6, or 7 carbon atoms. ), and the chemical formula is At least one compound selected from group b compounds represented by and the general formula is (However, R 2 represents a straight chain alkoxy group having 4, 5 or 6 carbon atoms, R 3 represents a straight chain alkyl group having 4 or 5 carbon atoms, and X represents CN or Cl.) The compound and the general formula are (However, R 4 is a straight-chain alkyl group having 5 to 7 carbon atoms, and A is

【式】または[expression] or

【式】または、[Formula] or

【式】を表 わし、R5は炭素数5〜7の直鎖アルキル、R6
炭素数5,8の直鎖アルキル基、R7は5の直鎖
アルキル基を示す。)で表される(d―1)群の
化合物の少なくとも一種と、 一般式が
[Formula], R 5 represents a straight chain alkyl group having 5 to 7 carbon atoms, R 6 represents a straight chain alkyl group having 5 to 8 carbon atoms, and R 7 represents a straight chain alkyl group having 5 carbon atoms. ) and at least one compound of group (d-1) represented by

【表】 〓
とで表わされるd―n群の化合物のなかから選ば
れた少なくとも一種とからなることを特徴とす
る。 即ち以下に示す成分 a 一般 (式中、Rは炭素数3,5の、R′は炭素数4
〜7の直鎖アルキルを示す)で表わされる化合
物。 b 端末にシアノ基を有し、大きな正の誘電異方
性を有する液晶化合物。 c 絶対値の大きな負の誘電異方性を有する液晶
化合物、あるいは分子の形が棒状である非液晶
化合物。 d 下記条件のうち少なくとも2つ以上を満足す
る液晶化合物、または液晶混合物。 1 fcが低い。 2 fcの温度依存性が小さい。 3 粘性が低い。 4 液晶温度範囲が広く、融点が低い。 a〜dの各群の成分を適当な割合で調合するこ
とにより、二周波駆動用液晶材料として十分実用
レベルに達する液晶組成物を作り出すことに成功
した。 次に上記a〜dの各成分を混合するに際し、そ
の各成分が、前述の二周波駆動用液晶材料に要求
される特性〜にどのように寄与するかについ
て説明する。 一般に液晶の誘電率(ε=分子の長軸と平行
方向の誘電率、ε⊥=分子の長軸と垂直方向の誘
電率)は印加電圧の周波数に依つて変化する。 すなわち第1図に示すように誘電分散を起こ
す。図中、ε=ε⊥となる周波数がfc(交差周
波数)であり、液晶の誘電異方性(Δε=ε−
ε⊥)はfcより低周波領域ではε−ε⊥>0よ
り正であり、fcより高周波領域ではε−ε⊥<
0より負である。 このような性質をもつ液晶を、TN型液晶セル
に封入し、これに異なつた周波数成分をもつ信号
を印加すると液晶の配向方向を変えることができ
る。すなわち、第2図、aに示すように、第1図
中fLの周波数成分をもつ信号を印加したときは、
液晶分子はセル面と垂直方向に配向し、TN型セ
ルでは、ON状態となる。同様に第2図bに示す
ように第1図中fHの周波数成分をもつ信号を印
加したときは、液晶分子はセル面と水平方向に配
向し、OFF状態となる。これが二周波駆動の基
本原理であるが、キヤラクターデイスプレイのよ
うにダイナミツク駆動により表示するときは、低
周波と高周波との複合成分からなる信号を印加し
て、ON―OFF表示を行なうことになる。 このような液晶の誘電分散は、fc、ΔεL、ΔεH
(第1図)で特徴づけられる。 まず液晶材料に要求される特性のうち 駆動周波数(特にfcより高周波)での誘電異
方性の絶対値が大きいこと。これは前述したよ
うに駆動電圧を下げるためであるが、これに大
きく寄与する成分は前記a〜d群のうちb群と
c群である。 即ち、ΔεLを大きく、また調整する成分が、b
群化合物(端末にシアノ基を有し、大きな正の誘
電異方性を有する液晶化合物群)であり、ΔεL
調整にも少なからず影響はするが、主な目的とし
てΔεHの絶対値を大きくする成分がC群化合物
(絶対値の大きな負の誘電異方性を有する液晶化
合物、あるいは分子の形が棒状である非液晶性化
合物群)である。 即ち、主にb群とc群によりΔεLとΔεHを調
整するわけである。b群の化合物としては、公知
液晶で非常に多種が考えられるが、なかでも特性
の優れたものとして、 一般式 (式中、Rは炭素数6,8の直鎖アルコキシ基
を示す。)で表わされる端末にCN基を有する化
合物が掲げられる。他にも公知のものとして
[Table] 〓
and at least one type of compound selected from the d-n group of compounds represented by: That is, component a shown below General (In the formula, R has 3 or 5 carbon atoms, and R' has 4 carbon atoms.
~7 straight chain alkyl). b A liquid crystal compound that has a cyano group at its terminal and has large positive dielectric anisotropy. c A liquid crystal compound that has negative dielectric anisotropy with a large absolute value, or a non-liquid crystal compound that has a rod-like molecular shape. d A liquid crystal compound or liquid crystal mixture that satisfies at least two of the following conditions. 1 fc is low. 2 The temperature dependence of fc is small. 3. Low viscosity. 4. Wide liquid crystal temperature range and low melting point. By blending the components of each group a to d in appropriate proportions, we succeeded in creating a liquid crystal composition that is sufficiently practical as a liquid crystal material for dual-frequency driving. Next, when mixing each of the components a to d above, how each component contributes to the characteristics required of the above-mentioned dual-frequency driving liquid crystal material will be explained. In general, the dielectric constant of a liquid crystal (ε=permittivity in the direction parallel to the long axis of the molecule, ε⊥=permittivity in the direction perpendicular to the long axis of the molecule) changes depending on the frequency of the applied voltage. That is, dielectric dispersion occurs as shown in FIG. In the figure, the frequency at which ε=ε⊥ is fc (crossing frequency), and the dielectric anisotropy of the liquid crystal (Δε=ε−
ε⊥) is more positive than ε−ε⊥>0 in the frequency region lower than fc, and ε−ε⊥< in the frequency region higher than fc.
It is more negative than 0. If a liquid crystal with such properties is sealed in a TN liquid crystal cell and signals with different frequency components are applied to the cell, the orientation direction of the liquid crystal can be changed. That is, as shown in Fig. 2, a, when a signal having the frequency component fL in Fig. 1 is applied,
Liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the cell surface, and in a TN cell, it is in an ON state. Similarly, as shown in FIG. 2b, when a signal having a frequency component of fH in FIG. 1 is applied, the liquid crystal molecules are aligned horizontally to the cell surface and are in the OFF state. This is the basic principle of dual-frequency drive, but when displaying with dynamic drive like a character display, ON-OFF display is performed by applying a signal consisting of a composite component of low and high frequencies. The dielectric dispersion of such a liquid crystal is fc, ΔεL, ΔεH
It is characterized by (Figure 1). First, among the properties required of liquid crystal materials, the absolute value of dielectric anisotropy at the driving frequency (especially at frequencies higher than FC) must be large. This is to lower the drive voltage as described above, and the components that greatly contribute to this are the b and c groups among the a to d groups. That is, the component that increases and adjusts Δε L is b
(a group of liquid crystal compounds that have a cyano group at the terminal and have large positive dielectric anisotropy) and have a considerable influence on the adjustment of Δε L , but the main purpose is to adjust the absolute value of Δε H. The increasing component is a C group compound (a liquid crystal compound having negative dielectric anisotropy with a large absolute value, or a group of non-liquid crystal compounds whose molecules have a rod-like shape). That is, ΔεL and ΔεH are mainly adjusted by the b group and c group. There are a wide variety of known liquid crystal compounds as group b compounds, but among them, those with the general formula (In the formula, R represents a straight-chain alkoxy group having 6 or 8 carbon atoms.) Examples include compounds having a CN group at the terminal. Other well-known

【式】【formula】

【式】等が考えら れるが、これらの化合物は、単品での分散周波数
が高いため、組成物中に添加すると、組成物の分
散周波数を高くしてしまうので、前述の要求され
る特性とのバランスを考えると、あまり好まし
くないものである。その点前記〜(特に、
)の化合物は分散周波数が低く、特性とのバ
ランスも良い。 これらの液晶化合物は融点、透明点共に比較的
高いところにある。依つてこれらの化合物を組成
物中に添加すると、組成物の透明点を上げること
ができるが、量が多い場合には、組成物の融点が
上がり、低温で結晶が析出することがある。従つ
て量はあまり入れることができないが、Δεが大
きいので、微量(10εt%以下、望ましくは6εt%
以下)添加するだけで、組成物のΔεLの大きさを
適当な値に調整することができる。以上のような
理由より、b群の化合物として望ましいものは、
1)融点が150℃以下、望ましくは130℃以下、よ
り望ましくは100℃以下、2)ベンゼン環、シク
ロヘキサン環の数の合計が3以上4以下、3)ベ
ンゼン環またはシクロヘキサン環の間の結合は
[Formula], etc. are possible, but since these compounds have a high dispersion frequency as a single product, adding them to the composition will increase the dispersion frequency of the composition, so it may be difficult to meet the required characteristics described above. Considering balance, this is not very desirable. On that point, as mentioned above (in particular,
) has a low dispersion frequency and good balance with properties. These liquid crystal compounds have relatively high melting points and clearing points. When these compounds are added to a composition, it is possible to raise the clearing point of the composition, but if the amount is large, the melting point of the composition increases and crystals may precipitate at low temperatures. Therefore, it is not possible to add a large amount, but since Δε is large, a very small amount (10εt% or less, preferably 6εt%) can be added.
The magnitude of ΔεL of the composition can be adjusted to an appropriate value simply by adding (below). For the above reasons, the preferred compounds of group b are:
1) The melting point is 150°C or less, preferably 130°C or less, more preferably 100°C or less, 2) The total number of benzene rings and cyclohexane rings is 3 or more and 4 or less, 3) The bond between the benzene rings or cyclohexane rings is

【式】またはC―Cであり、化合物中 のエステル結合の数は0以上3以下、無論、端末
に―CNがつきΔεが大きいこと、また光学的、化
学的に安定なことはいうまでもないが、上記1)
〜3)に該当する化合物であれば、表1の化合物
で端末のアルキル鎖の長さが異なるもの、更に
は、前記一般式〜以外の構造式をもつ化合物
でも、b群の化合物に相当するものとして、十分
効果的かつ実用的である。 c群の化合物として揚げられるもので公知のも
のは、上述b群の化合物のように多種類ではな
い。シアノ基のような強い双極子でも、分子長軸
の末端に長軸と平行についた場合は、同方向の分
極をたかめ、Δεを大きくする効果があるが、長
軸と垂直方向(実際にベンゼン環につく場合は長
軸と約60゜の角方向につく)についた場合の同方
向の分極はあまり大きくないため、絶対値の大き
な負液晶は数少ない。そのため、非液晶化合物で
も棒状形をしており、液晶と混合した場合、絶対
値の大きい負の誘電異方性を有し、比較的融点の
低い化合物は、|ΔεH|を大きくするための添加
剤として用いても十分効果がある。一例として、 一般式
[Formula] or C-C, the number of ester bonds in the compound is 0 to 3, it goes without saying that the terminal has -CN and Δε is large, and it is optically and chemically stable. No, but 1) above
As long as the compounds fall under ~3), compounds in Table 1 with different terminal alkyl chain lengths, and even compounds with structural formulas other than the general formula ~ above, correspond to Group b compounds. As such, it is sufficiently effective and practical. There are not as many types of compounds known as group c compounds as there are in the group b compounds mentioned above. Even a strong dipole such as a cyano group has the effect of increasing polarization in the same direction and increasing Δε if it is attached at the end of the long axis of the molecule in parallel with the long axis. When attached to a ring, the polarization in the same direction (at an angle of about 60° to the long axis) is not very large, so there are only a few negative liquid crystals with large absolute values. Therefore, even non-liquid crystal compounds have a rod-like shape, and when mixed with liquid crystal, they have negative dielectric anisotropy with a large absolute value and have a relatively low melting point. It is also sufficiently effective when used as an agent. As an example, the general formula

【式】 (式中、Rは炭素数4〜6の、R′は炭素数4,5
の直鎖アルキル基を示し、XはCN、Yは―Clま
たは―CNを示す。)で表わされる化合物である。
これらの化合物は液晶相は示さない。しかし液晶
分子と同じく棒状形であるので、他の液晶と混合
した場合は、液晶と同様に誘電異方性を示す。従
つて液晶との相性が良く、また融点が比較的低い
ため、組成物の融点をあげることがなく、低温エ
ージングも良い。 このように、c群の化合物として望ましいもの
は、1)融点が150℃以下、望ましくは130℃以
下、より望ましくは100℃以下、2)Δεが、−4
以上、望ましくは−7以上、より望ましくは−10
以上、3)ベンゼン環、シクロヘキサン環の数が
2以上3以下、4)ベンゼン環、シクロヘキサン
環の間の結合は
[Formula] (In the formula, R has 4 to 6 carbon atoms, and R' has 4.5 carbon atoms.
represents a straight-chain alkyl group, X represents CN, and Y represents -Cl or -CN. ) is a compound represented by
These compounds do not exhibit a liquid crystal phase. However, since it has a rod-like shape like liquid crystal molecules, when mixed with other liquid crystals, it exhibits dielectric anisotropy like liquid crystals. Therefore, it has good compatibility with liquid crystals and has a relatively low melting point, so it does not raise the melting point of the composition and can be aged at low temperatures. As described above, compounds of group c are desirable: 1) have a melting point of 150°C or lower, preferably 130°C or lower, more preferably 100°C or lower, 2) have a Δε of -4
or more, preferably -7 or more, more preferably -10
Above, 3) the number of benzene rings and cyclohexane rings is 2 to 3, 4) the bond between the benzene ring and cyclohexane ring is

【式】またはC―Cで あり、化合物中のエステル結合の数は0以上2以
下、また光学的、化学的に安定な化合物である
が、上記1)〜4)に該当する化合物であれば、
これらの化合物で端末のアルキル鎖の長さが異な
るもの、更には、これら以外の構造式をもつ化合
物でもc群の化合物に相当するものとして、十分
効果的、かつ実用的である。 このようにb群(端末にシアノ基を有し、大き
な正の誘電異方性を有する液晶化合物群)とc群
(絶対値の大きな負の誘電異方性を有する液晶化
合物、あるいは分子の形が棒状である非液晶化合
物群)を適当量組成物中に混合することにより、
液晶材料に要求される条件である(駆動周波数
(特にfcより高周波)での誘電異方性の絶対値が
大きいこと)を満足させる液晶組成物をつくるこ
とができる。また第1図中、ΔεL/|ΔεH|も
駆動上、重要な条件であるが、b群とc群の調合
比を変えることで調整することができる。 次に液晶材料に要求される特性のうち、、
、であるが、これらは密接な相関関係がある
ため、成分との関連性について、まとめて説明す
る。 液晶分子の誘電分散現象は、多くの有極性高分
子に比べて比較的低周波領域で起こるが、この現
象は主に分子全体の回転や分子内の双極子の変化
に起因するものである。ここで、分散周波数を
fr、緩和時間をτ、液晶の粘度をηとすると、 fr=1/τ∝1/ηの関係がある。 また立ち上がり、立ち下がりの応答時間は、液
晶の粘度が上がれば、遅くなる。従つて、分散周
波数と応答時間とは反比例の関係にあることにな
る。またfrは、液晶分子の分子長、分子の形や分
子のもつ熱力学的エネルギー、温度等の関数でも
あり、要求される特性、、をバランス良く
満たす、即ち、応答が速く、fcの温度依存性が小
さく、fc値が高温でも比較的低いような組成物を
つくり出すには、当然、それらのバランスの良く
とれた成分を必ず用いなければならない。即ち、
本発明による成分a群の(一般式 (式中、Rは炭素数3,5の、R′は炭素数4〜
7の直鎖アルキル基を示す))で表わされる化合
物とd群(下記条件のうち少くとも2つ以上を満
足する液晶化合物または液晶混合物。 1 fcが低い。 2 fcの温度依存性が小さい。 3 粘性が低い。 4 液晶温度範囲が広く、融点が低い。) の化合物がこれに相当する。上記d群のうち条件
4は、2周波駆動用液晶に限らず、動作温度範囲
を広くするためと、エージング、特に低温エージ
ングを良くするために必要な項目である。 d群の化合物として望ましいものは、一般式 (式中、R1は炭素数3〜5の、R2は炭素数1,
2,4の、R3は炭素数5,8の、R4は5,7の
直鎖アルキル基を示す)で表わされる化合物など
がある。化合物は、粘性が低く、融点が低くか
つ液晶温度範囲も比較的広く、またfcの温度依存
性も小さい、即ち、d群の化合物として要求され
る条件のうち2,3,4を同時に満たすものとし
て優れた液晶化合物である。化合物は、液晶温
度範囲が非常に広く、fcが低く、その温度依存性
も小さい、即ち、条件1,2,4を満たすため、
やはり優れた液晶化合物である。 上記,以外の化合物で、d群の化合物に相
当するものとして望ましいものに、一般式が (式中、R5は炭素数5〜7から選ばれた直鎖
アルキル基、R6は炭素数6の直鎖アルキル基ま
たはH、R7は炭素数6,8のアルコキシ基、R8
は炭素数5の直鎖アルキル基または6の直鎖アル
コキシ基、R9は炭素数5〜7の直鎖アルキル基
を示し、Xは―Clまたは―Hを示す)で示される
化合物などがある。 本発明者等は、多くの実験を重ねた結果、応答
性が良く、かつfcが低く、fcの温度依存性が小さ
い化合物は次のような構造からなる液晶化合物で
あることを見出した。即ち、1)融点が150℃以
下、望ましくは100℃以下、より望ましくは、70
℃以下、2)ベンゼン環とシクロヘキサン環の数
の和が2以上3以下、望ましくは3.より望ましく
はベンゼン環2、シクロヘキサン環1、3)ベン
ゼン環、シクロヘキサン環の間の結合は
[Formula] or C-C, the number of ester bonds in the compound is 0 or more and 2 or less, and the compound is optically and chemically stable, but if the compound falls under 1) to 4) above. ,
These compounds having different terminal alkyl chain lengths, and even compounds having structural formulas other than these, are sufficiently effective and practical as corresponding to the compounds of group c. In this way, group B (a group of liquid crystal compounds that have a cyano group at the terminal and a large positive dielectric anisotropy) and group C (a group of liquid crystal compounds that have a negative dielectric anisotropy with a large absolute value, or a group of molecular shapes) By mixing an appropriate amount of non-liquid crystal compounds (group of non-liquid crystal compounds having a rod shape) into the composition,
It is possible to create a liquid crystal composition that satisfies the conditions required for liquid crystal materials (the absolute value of dielectric anisotropy is large at the driving frequency (particularly at a frequency higher than fc)). Further, in FIG. 1, ΔεL/|ΔεH| is also an important condition for driving, but it can be adjusted by changing the blending ratio of group b and group c. Next, among the characteristics required for liquid crystal materials,
, but since these have a close correlation, their relationship with the components will be explained together. The dielectric dispersion phenomenon of liquid crystal molecules occurs in a relatively low frequency region compared to many polar polymers, and this phenomenon is mainly caused by the rotation of the entire molecule and the change of dipoles within the molecule. Here, the dispersion frequency is
When fr is the relaxation time, τ is the viscosity of the liquid crystal, and η is the viscosity of the liquid crystal, there is a relationship of fr=1/τ∝1/η. Furthermore, the response time for rising and falling becomes slower as the viscosity of the liquid crystal increases. Therefore, the dispersion frequency and response time are inversely proportional. In addition, fr is a function of the molecular length of the liquid crystal molecule, the shape of the molecule, the thermodynamic energy of the molecule, temperature, etc., and satisfies the required characteristics in a well-balanced manner, i.e., fast response and temperature dependence of fc. Naturally, in order to create a composition that has a low fc value and a relatively low fc value even at high temperatures, it is necessary to use well-balanced components. That is,
(General formula of component a group according to the present invention) (In the formula, R has 3.5 carbon atoms, R' has 4 to 4 carbon atoms.
A liquid crystal compound or liquid crystal mixture that satisfies at least two of the following conditions: 1. Low fc. 2. Low temperature dependence of fc. 3. Low viscosity. 4. Wide liquid crystal temperature range, low melting point). Condition 4 of the above group d is necessary for widening the operating temperature range and improving aging, especially low-temperature aging, not only for dual-frequency drive liquid crystals. Desirable compounds of group d have the general formula (In the formula, R 1 has 3 to 5 carbon atoms, R 2 has 1 carbon number,
2,4, R3 represents a straight chain alkyl group having 5,8 carbon atoms, and R4 represents a straight chain alkyl group having 5,7 carbon atoms. The compound has a low viscosity, a low melting point, a relatively wide liquid crystal temperature range, and a small temperature dependence of fc, that is, it simultaneously satisfies conditions 2, 3, and 4 of the requirements for a D group compound. It is an excellent liquid crystal compound. The compound has a very wide liquid crystal temperature range, low fc, and small temperature dependence, that is, satisfies conditions 1, 2, and 4, so
It is still an excellent liquid crystal compound. Compounds other than those listed above that are desirable as equivalent to group d compounds have the general formula: (In the formula, R 5 is a straight chain alkyl group selected from 5 to 7 carbon atoms, R 6 is a straight chain alkyl group having 6 carbon atoms or H, R 7 is an alkoxy group having 6.8 carbon atoms, R 8
is a straight-chain alkyl group having 5 carbon atoms or a straight-chain alkoxy group having 6 carbon atoms, R9 is a straight-chain alkyl group having 5 to 7 carbon atoms, and X is -Cl or -H). . As a result of many experiments, the present inventors have found that a compound with good responsiveness, low fc, and small temperature dependence of fc is a liquid crystal compound having the following structure. That is, 1) the melting point is 150°C or lower, preferably 100°C or lower, more preferably 70°C or lower;
℃ or less, 2) The sum of the numbers of benzene rings and cyclohexane rings is 2 or more and 3 or less, preferably 3. More preferably, 2 benzene rings and 1 cyclohexane ring, 3) The bond between the benzene ring and the cyclohexane ring is

【式】またはC―Cでエステル結合の 数は0以上、2以下、より望ましくは、1以上2
以下、より望ましくは1.また光学的、化学的に安
定な化合物であること。即ちこのような化合物
は、前記dに相当する化合物、〜の構造式を
もつものであるが、上記1)〜3)に該当するも
のであれば、これらの化合物で炭素数の異なるも
の、更には〜以外の構造式をもつ化合物でも
b群の化合物に相当するものとして十分効果的、
かつ実用的である。 a群・一般式 (式中Rは炭素数3,5の、R′は炭素数4〜7
の直鎖アルキルを示す)で表わされる化合物は、
応答性が良い、fcが低い、fcの温度依存性が小さ
い点で、d群の化合物に含まれると考えられるも
のであるが、なかでも、各特性またはバランスの
優れたものであり特に重要である。 このようにa群(一般式 (式中Rは炭素数3,5の、R′は炭素数4〜7
の直鎖アルキルを示す)で表わされる化合物)と
d群(下記条件のうち少なくとも2つ以上を満足
する液晶化合物または液晶混合物)とc群、d群
とを混合することにより、液晶材料に要求される
条件である.(駆動周波数(特にfcより高周波)
での誘電異方性の絶対値が大きいこと).(fc
が動作温度範囲で比較的低いこと)、.(fcの温
度依存性が小さいこと)、.(応答速度が速いこ
と)を満足させる液晶組成物をつくることができ
る。 以下、この優れた特性をもつ二周波駆動用液晶
組成物について実施例を掲げて詳しく説明する。 実施例 1 表1に示す液晶組成物をつくり、第3図に示す
液晶セル中に封入し、交流測定電圧の周波数100
Hz〜100KHzの範囲で液晶の誘電率の測定を行な
つた。(このとき液晶分子の配向を制御する直流
バイアス電圧は60V、測定電圧は50mV)
[Formula] or C-C, the number of ester bonds is 0 or more and 2 or less, more preferably 1 or more and 2 or more
The following are more desirable: 1. It is also an optically and chemically stable compound. That is, such compounds are those corresponding to the above d, and have the structural formula of ~, but as long as they fall under 1) to 3) above, these compounds may have a different number of carbon atoms, and is a compound with a structural formula other than ~ that is sufficiently effective as a compound of group b,
And practical. Group a/general formula (In the formula, R has 3.5 carbon atoms, R' has 4 to 7 carbon atoms.
(representing a straight chain alkyl) is a compound represented by
They are considered to be included in Group D compounds because they have good responsiveness, low fc, and small temperature dependence of fc, but they are especially important because they have excellent characteristics or balance. be. In this way, group a (general formula (In the formula, R has 3.5 carbon atoms, R' has 4 to 7 carbon atoms.
By mixing the d group (liquid crystal compound or liquid crystal mixture that satisfies at least two of the following conditions) with the c group and the d group, it is possible to meet the requirements for liquid crystal materials. This is the condition for (Drive frequency (especially higher frequency than FC)
(the absolute value of dielectric anisotropy is large). (fc
is relatively low within the operating temperature range). (The temperature dependence of fc is small). It is possible to create a liquid crystal composition that satisfies (fast response speed). Hereinafter, this liquid crystal composition for dual-frequency driving having excellent characteristics will be described in detail with reference to Examples. Example 1 A liquid crystal composition shown in Table 1 was prepared and sealed in a liquid crystal cell shown in FIG. 3, and the frequency of AC measurement voltage was 100
The dielectric constant of liquid crystal was measured in the range of Hz to 100KHz. (At this time, the DC bias voltage that controls the orientation of liquid crystal molecules is 60V, and the measurement voltage is 50mV)

【表】【table】

【表】 この結果を第4図に示す。但し測定温度は40℃
である。 またこの液晶組成物を液晶層の厚みが8μmであ
る第3図に示すような液晶セル中に封入し、特開
昭54―139394号に記されている二周波駆動方式で
応答性をを測定したところ、立ち上がり、立ち下
がりの平均が315Wsecであつた。(ただし駆動条
件はTemp=20℃、Vt(タイミング電圧)=30V、
fH(高周波側の駆動周波数)=50KHz、fL(低周波
側の駆動周波数)=100Hzである) 実施例 2 表2に示す液晶組成物をつくり、実施例1と同
様な方法で誘電率を測定したところ、第5図のよ
うになつた。
[Table] The results are shown in Figure 4. However, the measurement temperature is 40℃
It is. In addition, this liquid crystal composition was sealed in a liquid crystal cell as shown in Fig. 3, in which the liquid crystal layer has a thickness of 8 μm, and the response was measured using the dual-frequency driving method described in JP-A-54-139394. As a result, the average rise and fall was 315Wsec. (However, the driving conditions are Temp = 20℃, Vt (timing voltage) = 30V,
fH (driving frequency on the high frequency side) = 50 KHz, fL (driving frequency on the low frequency side) = 100 Hz) Example 2 The liquid crystal composition shown in Table 2 was made and the dielectric constant was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it turned out as shown in Figure 5.

【表】【table】

【表】 また実施例1と同様に応答速度を測定したとこ
ろ、立ち上がり立ち下がりの平均が275msecであ
つた。 実施例 3 表3に示す液晶組成物をつくり、実施例1と同
様に誘電率を測定した結果を第6図に示す。
[Table] Furthermore, when the response speed was measured in the same manner as in Example 1, the average rising and falling times were 275 msec. Example 3 The liquid crystal compositions shown in Table 3 were prepared, and the dielectric constants were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG.

【表】【table】

【表】 実施例1と同様に応答速度を測定したところ、
立ち上がり、立ち下がりの平均は各々、220msec
であつた。 実施例 4 表4に示す液晶組成物をつくり、実施例1と同
様に誘電率を測定した結果を第7図に示す。
[Table] When the response speed was measured in the same manner as in Example 1,
The average of rising and falling times is 220msec each.
It was hot. Example 4 Liquid crystal compositions shown in Table 4 were prepared, and the dielectric constants were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG.

【表】【table】

【表】 実施例1と同様な方法で応答性を調べたとこ
ろ、立ち上がり、立ち下がりの平均が各々
140msecであつた。 実施例1〜4に示される如く、これらの液晶組
成物の成分はすべて(実施例1の は除く)エステル化合物であり、化学的、光学的
に安定である。また通電エージング、耐高(低)
温、耐湿エージングも良好な結果を示している。 このように本発明によつて提供される二周波駆
動用液晶組成物は、1)fcと応答性のバランス即
ち、fcが常温はもとより、高温においても十数K
Hzと比較的低く安定しており、高周波(50〜60K
Hz)においても誘電異方性の大きさが確保できて
いるため、低電圧駆動が可能であるとともに、応
答性も優れている)が良い。2)fcの温度依存性
が小さい。(温度補償回路をつければ、0℃〜40
℃での表示が十分可能である。)3)応答速度が
速い、の点で二周波駆動用液晶組成物として非常
に優れており、実用性大である。
[Table] Responsiveness was investigated using the same method as in Example 1, and the average of rising and falling times was
It was 140msec. As shown in Examples 1 to 4, all the components of these liquid crystal compositions (Example 1) It is an ester compound and is chemically and optically stable. Also energized aging, high (low) resistance
Temperature and humidity aging resistance also show good results. As described above, the liquid crystal composition for dual-frequency driving provided by the present invention has 1) a balance between fc and responsiveness, that is, an fc of more than 10 K at not only room temperature but also high temperature.
Hz and relatively low and stable, high frequency (50~60K
Since the dielectric anisotropy can be ensured even at Hz), low voltage driving is possible and responsiveness is excellent. 2) The temperature dependence of fc is small. (If you install a temperature compensation circuit, it will be 0°C to 40°C.
It is possible to display the temperature in °C. )3) It is very excellent as a liquid crystal composition for dual-frequency driving in terms of fast response speed, and is highly practical.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は液晶の周波数変化による誘電分散を示
す図。第2図は、液晶をTN型セルに封入し、低
周波高周波各々の信号を印加したときの液晶分子
の配向状態の略図を示す図。第3図は、本実施例
の諸特性を測定した液晶セル構造を示す図であ
る。第4図,第5図,第6図,第7図はそれぞれ
実施例1、実施例2、実施例3、実施例4に示す
液晶組成物の40℃における測定周波数と誘電異方
性の関係を示す図。(図中、横軸は周波数、縦軸
は誘電異方性) 1…偏光板、2…パイレツクスガラス、3…酸
化インジウム膜、4…ポリイミド膜、5…液晶、
6…ナイロンスペーサー。
FIG. 1 is a diagram showing dielectric dispersion due to frequency changes in liquid crystal. FIG. 2 is a diagram showing a schematic diagram of the alignment state of liquid crystal molecules when liquid crystal is sealed in a TN cell and low frequency and high frequency signals are applied. FIG. 3 is a diagram showing a liquid crystal cell structure in which various characteristics of this example were measured. Figures 4, 5, 6, and 7 show the relationship between measurement frequency and dielectric anisotropy at 40°C for the liquid crystal compositions shown in Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4, respectively. Diagram showing. (In the figure, the horizontal axis is frequency, and the vertical axis is dielectric anisotropy) 1... Polarizing plate, 2... Pyrex glass, 3... Indium oxide film, 4... Polyimide film, 5... Liquid crystal,
6...Nylon spacer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式が (但し、R1は炭素数3,5の直鎖アルキル基、
R2は炭素数4,5,6,7の直鎖アルキル基を
示す。)で表わされるa群の化合物と、 化学式が とで表わされるb群の化合物のなかから選ばれた
少なくとも一種と、 一般式が、 (但し、R2は炭素数4,5,6の直鎖アルコ
キシ基、R3は炭素数4,5の直鎖アルキル基を
示し、XはCNまたはClを示す。) で表わされるc群の化合物と、 一般式が (但し、R4は炭素数数5,7の直鎖アルキル
基、Aは【式】または 【式】または、【式】を表 わし、R5は炭素数5〜7の直鎖アルキル基、R6
は炭素数5,8の直鎖アルキル基、R7は5の直
鎖アルキル基を示す。)で表される(d―1)群
の化合物の少なくとも一種と、 一般式が 【表】 〓
とで表わされるd−n群の化合物のなかから選ば
れた少なくとも一種とからなることを特徴とする
二周波駆動用液晶組成物。
[Claims] 1. The general formula is (However, R 1 is a straight-chain alkyl group having 3.5 carbon atoms,
R 2 represents a straight chain alkyl group having 4, 5, 6, or 7 carbon atoms. ), and the chemical formula is At least one compound selected from group b compounds represented by and the general formula is (However, R 2 represents a straight chain alkoxy group having 4, 5 or 6 carbon atoms, R 3 represents a straight chain alkyl group having 4 or 5 carbon atoms, and X represents CN or Cl.) The compound and the general formula are (However, R 4 is a straight chain alkyl group having 5 to 7 carbon atoms, A is [Formula] or [Formula] or [Formula], R 5 is a straight chain alkyl group having 5 to 7 carbon atoms, R 6
represents a straight-chain alkyl group having 5,8 carbon atoms, and R 7 represents a straight-chain alkyl group having 5 carbon atoms. ) and the general formula is [Table] 〓
A liquid crystal composition for dual-frequency driving, characterized in that it comprises at least one kind selected from compounds of the dn group represented by:
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