JPH06108054A

JPH06108054A - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06108054A
Application number: JP4256415A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Takeuchi; 清文竹内; Haruyoshi Takatsu; 晴義高津
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1994-04-19

Abstract

(57)【要約】【構成】一般式（Ｉ）【化１】（Ｒ¹：Ｃ₂〜Ｃ₇のアルキル、アルケニル、ｌ、ｍ、
ｎ：０、１、Ｘ¹：Ｈ、Ｆ）で表わされる化合物及び一
般式（ＩＩ）【化２】（Ｒ²：Ｃ₂〜Ｃ₇のアルキル、アルケニル、Ｃ_jＨ_2j+1-
Ｏ-Ｃ_kＨ_2k-、ｊ：１〜３、ｋ：２〜５）で表わされる
化合物を含有するネマチック液晶組成物及びこれを用い
た液晶表示装置。【効果】本発明のネマチック液晶組成物は、しきい値
電圧が低く、応答速度が速く、しかも化学的安定性が高
いものである。従って、これを用いた液晶表示装置は、
広い温度範囲において駆動電圧の変動が小さく高速応答
性を有するとともに、誘電異方性の低減により表示画面
のちらつきやクロストーク現象が改善され、情報量の多
いSTN-LCDにおいても良好な駆動特性及び表示特性が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気光学的表示材料と
して有用なネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の代表的なものにTN-LCD
（ツイスティッド・ネマチック液晶表示素子）があり、
時計、電卓、電子手帳、ポケットコンピュータ、ワード
プロセッサ、パーソナルコンピュータなどに使用されて
いる。一方、近年、ＯＡ機器の処理情報の増加に伴い、
一画面に表示される情報量が増大しており、従来のTN-L
CDではコントラスト及び視野角等の表示品位面からも、
特にワードプロセッサ、パーソナルコンピューターなど
の高時分割駆動の要求に応えられなくなっている。

【０００３】このような状況の中で、シェファー（Sche
ffer）等［SID '85 Digest, 120頁(1985年)］、あるい
は衣川等［SID '86 Digest, 122頁(1986年)］によっ
て、STN（スーパー・ツイスティッド・ネマチック）−L
CDが開発され、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュ
ータなどの高情報処理用の表示に広く普及しはじめてい
る。そして、この様な表示素子に対応するために現在も
新しい液晶化合物あるいは液晶組成物の提案がなされて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】TN-LCDやSTN-LCDに
は、液晶材料の化学的安定性、液晶表示装置の低電圧駆
動性及び応答特性等の課題がある。

【０００５】例えば、ワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピューター等の情報量の多いSTN-LCDには高時分割数
で良好な駆動特性が要求されるが、時分割数の増大は駆
動電圧の上昇を起こし駆動回路に大きな影響を与える。
これを低減させる一つの方法として、

【０００６】

【数１】

【０００７】（式中、Ｖ_thはしきい値電圧を、ｋは比例
定数を、Ｋは弾性定数を、Δεは誘電異方性をそれぞれ
表わす。）の関係から、誘電異方性の大きな液晶材料を
用いて駆動電圧を低下させる方法が知られている。しか
しながら、このような液晶材料の多くは液晶材料の粘性
を増加させるものであるので、良好な応答特性を得るこ
とを困難にさせる、あるいは各画素毎のキャパシタンス
成分を増加させるものであるので表示可能な駆動周波数
範囲を狭め、これによりクロストーク現象を発生させる
等の問題を有している。

【０００８】一方、低電圧で駆動可能な従来の液晶材料
の場合、一般的に、調製された初期あるいは促進テスト
後の抵抗値が低いことが知られている。この様な液晶材
料の低い抵抗値は、時分割数の増大により表示画面のち
らつきやコントラストの低下等を引き起こす原因とな
り、好ましくなかった。

【０００９】更に、情報量の増加による暗い画質を補う
目的で、STN-LCDにはバックライトを補助光源として利
用することが一般的である。このために、バックライト
方式のSTN-LCDに用いられる液晶材料には、耐熱性及び
耐光性等の化学的安定性が新たに要求されている。

【００１０】本発明が解決しようとする課題は、TN-LCD
やSTN-LCD用液晶材料として誘電異方性と弾性定数の両
者の絶対値が小さく、また、しきい値電圧が低く、応答
速度が速く、しかも化学的安定性の高い液晶組成物を提
供することにあり、更に、この液晶組成物を用いた液晶
表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、第１の液晶組成物として、（１）一般式
（Ｉ）

【００１２】

【化４】

【００１３】（式中、Ｒ¹は炭素原子数２〜７の直鎖状
アルキル基又はアルケニル基を表わし、ｌ、ｍ及びｎは
各々独立的に０又は１を表わし、Ｘ¹はＨ又はＦを表わ
す。但し、ｍが０の場合、ｎは０である。）で表わされ
る化合物及び（２）一般式（ＩＩ）

【００１４】

【化５】

【００１５】（式中、Ｒ²は炭素原子数２〜７の直鎖状
アルキル基、アルケニル基又はＣ_jＨ_2j+1-Ｏ-Ｃ_kＨ_2k-
を表わし、ｊは１〜３の整数を表わし、ｋは２〜５の整
数を表わす。）で表わされる化合物を含有することを特
徴とするネマチック液晶組成物を提供する。

【００１６】また、本発明の第２の液晶組成物として、
（１）上記一般式（ＩＩ）で表わされる化合物及び
（２）一般式（ＩＩＩ）〜（ＸＩＩ）

【００１７】

【化６】

【００１８】（式中、Ｒ³は炭素原子数２〜７の直鎖状
アルキル基、アルケニル基又はＣ_pＨ_2p+1-Ｏ-Ｃ_qＨ_2q-
を表わし、ｐは１〜３の整数を表わし、ｑは２〜５の整
数を表わし、Ｒ⁴は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル
基又はＣ_sＨ_2s+1-Ｏ-Ｃ_tＨ_2t-を表わし、ｓは１〜３の
整数を表わし、ｔは２〜５の整数を表わす。）で表わさ
れる化合物から成る群から選ばれる化合物を含有するこ
とを特徴とするネマチック液晶組成物を提供する。

【００１９】更に、本発明の第３の液晶組成物として、
（１）上記一般式（Ｉ）で表わされる化合物、（２）上
記一般式（ＩＩ）で表わされる化合物及び（３）上記一
般式（ＩＩＩ）〜（ＸＩＩ）で表わされる化合物から成
る群から選ばれる化合物を含有することを特徴とするネ
マチック液晶組成物を提供する。

【００２０】また、本発明は上記のネマチック液晶組成
物を用いたツイスティッド・ネマチック又はスーパー・
ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置を提供する。

【００２１】本発明に係わる一般式（Ｉ）で表わされる
化合物の代表的なものの例（Ｎｏ．１〜６）とその相転
移温度を下記第１表に、一般式（ＩＩ）で表わされる化
合物の代表的なものの例（Ｎｏ．７、８）とその相転移
温度を下記第２表に、また、一般式（ＩＩＩ）〜（ＸＩ
Ｉ）で表わされる化合物の代表的なものの例（Ｎｏ．９
〜２５）とその相転移温度を下記第３表に示す。

【００２２】尚、下記表中、ｍ.ｐ.は結晶相から液晶相
又は等方性液体相に相転移する温度を、ｃ.ｐ.は液晶相
から等方性液体相に相転移する温度をそれぞれ表わす。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】一般式（ＩＩ）で表わされる化合物自体
は、特開昭６０−１２０８５８号公報において開示され
たものであり、これを用いた液晶材料としては、特開昭
６１−２８９号公報の技術が知られている。しかしなが
ら、一般式（ＩＩ）の化合物だけでは組成物の駆動電圧
を十分に低下させることができず、また、△ｎが大きい
ため、液晶表示素子への用途に制限がある。また、一般
式（ＩＩ）の化合物と式（ａ）の化合物を併用すると、
後述の比較例にも示したように、液晶材料の比抵抗値が
大きく低下し、液晶材料自体が黄変し、化学反応をする
などの問題を有している。

【００２８】本発明者らは、このような問題を解決する
ために鋭意検討した結果、一般式（ＩＩ）で表わされる
化合物と、一般式（Ｉ）及び／又は一般式（ＩＩＩ）〜
（ＸＩＩ）で表わされる化合物からなる群から選ばれる
化合物とを組み合わせて用いることにより、上記課題を
解決することができる優れたネマチック液晶組成物を得
られることを見いだしたのである。

【００２９】本発明の液晶組成物は、一般式（ＩＩ）の
化合物を５〜３５重量％の範囲で含有することが好まし
く、５〜３０重量％の範囲で含有することが特に好まし
い。

【００３０】本発明の第１及び３の液晶組成物の特徴の
１つは、一般式（Ｉ）で表わされる化合物を含有するも
のであり、応答速度を悪化させることなく駆動電圧を低
減させる効果が得られる点にある。また、一般式（Ｉ）
の化合物は、STN-LCDの表示特性に重要な役割を果たす
液晶材料の弾性定数の調整にも有用なものであり、用途
に応じた弾性定数比Ｋ₃₃／Ｋ₁₁を示すネマチック液晶組
成物を調製可能とするものである。

【００３１】このような効果は、一般式（Ｉ）で表わさ
れる化合物の一方の末端基がアルキル基又はアルケニル
基であり、他方が−ＯＣＮの極性基であることによると
考えられる。そしてより詳しくは、一般式（Ｉ）の化合
物の誘電異方性が非常に小さく、弾性定数比Ｋ₃₃／Ｋ₁₁
の大きさに係わりなく、弾性定数の絶対値も非常に小さ
いことによると考えられる。

【００３２】本発明の第１及び３の液晶組成物は、一般
式（Ｉ）の化合物を５〜７５重量％の範囲で含有するこ
とが好ましく、１０〜５０重量％の範囲が特に好まし
い。

【００３３】本発明の第１及び３の液晶組成物における
一般式（Ｉ）の化合物の効果を明らかにするために、以
下の実験を行った。まず、現在汎用されている化合物か
らなる母体液晶として、下記に示す混合液晶（Ａ）を調
製した。

【００３４】

【化７】

【００３５】（上記中、「％」は『重量％』を意味す
る。）次いで、混合液晶（Ａ）７０重量％及び上記第１表に示
したＮｏ．１の化合物３０重量％からなる液晶組成物Ｎ
ｏ.２６を調製した。また、比較のために、Ｎｏ．１の
化合物の類似構造を有し、−ＯＣＮの代わりに−ＣＮの
極性基を有する式（ａ）

【００３６】

【化８】

【００３７】の化合物を用いて、同様にして液晶組成物
（ｂ）を調製した。これらの組成物Ｎｏ．２６、（ｂ）
及び混合液晶（Ａ）について、ネマチック相−等方性液
体相転移温度（Ｔ_N-I）、誘電異方性（△ε）、複屈折
率（△ｎ）、弾性定数（Ｋ₁₁、Ｋ₃₃）、セル厚８μｍの
TN-LCDを構成したときのしきい値電圧（Ｖ_th）、応答速
度に重要な影響を与える粘性（η）の測定を行った。こ
の結果を下記第４表に示す。

【００３８】

【表５】

【００３９】この結果から、一般式（Ｉ）で表わされる
化合物を含有するネマチック液晶材料Ｎｏ．２６は、△
εが比較の組成物（ｂ）の６０％に相当する小さい値に
も拘らず、駆動電圧が低いことが認められた。これは極
性基の僅かな違いにより、弾性定数Ｋ₁₁、Ｋ₃₃のそれぞ
れの値が小さいことに由来するものであると考えられ
る。更に、本発明のＮｏ．２６の組成物では、２０℃、
０℃、−２０℃の全ての温度で低粘性の特性を示し、特
に−２０℃では比較の組成物（ｂ）の６５％に相当する
小さい値になっている。この特性は、特に低温での高速
応答性が重要視される車載用に有用なものである。この
ように、駆動電圧と応答速度の両者を十分に低減できる
特性は、いまだかつて類を見ないものである。

【００４０】本発明の第１の液晶組成物は、（１）一般
式（Ｉ）で表わされる化合物及び（２）一般式（ＩＩ）
で表わされる化合物を併用することにより、特に上述の
特性を維持向上する効果が得られるものである。

【００４１】また、本発明の第２の液晶組成物は、
（１）一般式（ＩＩ）で表わされる化合物及び（２）一
般式（ＩＩＩ）〜（ＸＩＩ）で表わされる化合物からな
る群から選ばれる化合物を併用することにより、特に化
学的安定性に優れ、しきい値の温度依存性を低減し、低
温での応答特性に優れるという効果が得られるものであ
る。

【００４２】また、本発明の第３の液晶組成物は、
（１）一般式（Ｉ）で表わされる化合物、（２）一般式
（ＩＩ）で表わされる化合物及び（３）一般式（ＩＩ
Ｉ）〜（ＸＩＩ）で表わされる化合物からなる群から選
ばれる化合物を併用することにより、上述の特性を維持
向上する効果が得られるものである。また、表示特性に
重要な役割を果たす弾性定数の最適化ができ、用途に応
じた弾性定数比Ｋ₃₃／Ｋ₁₁を示すネマチック液晶組成物
を調製可能とするものである。

【００４３】本発明の第２及び３の液晶組成物で使用す
る一般式（ＩＩＩ）〜（ＸＩＩ）で表わされる化合物
は、誘電異方性が４〜１２の中位の値を有する化合物で
あり、一般的にはこれらの化合物を用いて液晶組成物の
しきい値電圧を１．６Ｖ以下に低減させることが難しい
という欠点を有するが、本発明においては、一般式
（Ｉ）で表わされる化合物及び／又は一般式（ＩＩ）で
表わされる化合物と併用することにより、十分に低い駆
動電圧で動作できるネマチック液晶組成物を得ることが
できるものである。

【００４４】このうち、一般式（ＩＩＩ）〜（ＶＩＩ
Ｉ）で表わされる化合物は、液晶組成物の△ｎを容易に
低減させることができ、ネマチック液晶組成物に要求さ
れるΔｎを最適化して、液晶表示装置の色むらの低減、
視角特性の向上、コントラスト比の増加等を行うことが
できるものである。そして、STN-LCDの表示特性に必要
な大きな弾性定数比Ｋ₃₃／Ｋ₁₁を得るのに有用なもので
あり、多くの情報を表示することができる。また、ネマ
チック相を高温側及び低温側に拡大させる傾向を有し、
液晶表示装置の操作可能な温度範囲を広げることができ
る。更に、ネマチック液晶組成物の粘性を向上させるも
のであり、高速応答の液晶表示装置を得ることができる
ものである。

【００４５】また、一般式（ＩＸ）〜（ＸＩＩ）で表わ
される化合物は、液晶組成物の△ｎを増大させることが
でき、ネマチック液晶組成物に要求されるΔｎを最適化
して、液晶表示装置の色むらの低減やコントラスト比の
増加を行うことができるものである。また、大きな弾性
定数比Ｋ₃₃／Ｋ₁₁を容易に得ることができ、ビューファ
インダー等の表示特性を改善するのに有用なものであ
る。特にネマチック相を高温側に拡大させる傾向を有
し、液晶表示装置の駆動可能な温度範囲を広げることが
でき、ネマチック液晶組成物の粘性を悪化させず、高速
応答の液晶表示装置を得ることができるものである。更
に一般式（ＩＸ）〜（ＸＩＩ）の化合物は、一般式（Ｉ
ＩＩ）〜（ＶＩＩＩ）の化合物より駆動電圧を低下させ
る傾向を有するものが多い。

【００４６】本発明の第２及び第３の液晶組成物は、一
般式（ＩＩＩ）〜（ＶＩＩＩ）で表わされる化合物から
なる群から選ばれる化合物を各々０〜３０重量％の範囲
で含有することが好ましく、総量では１０〜８０重量％
の範囲で含有することが好ましい。あるいは、一般式
（ＩＸ）〜（ＸＩＩ）で表わされる化合物からなる群か
ら選ばれる化合物を各々０〜２５重量％の範囲で含有す
ることが好ましく、総量では５〜８０重量％の範囲で含
有することが好ましい。勿論、より高度の液晶表示装置
に適した特性が必要とされる場合には、本発明の液晶組
成物は一般式（ＩＩＩ）〜（ＶＩＩＩ）で表わされる化
合物からなる群から選ばれる化合物及び一般式（ＩＸ）
〜（ＸＩＩ）で表わされる化合物からなる群から選ばれ
る化合物を併用することがより好ましい。

【００４７】また、後述の実施例にも示したように、本
発明の液晶組成物を用いることによって、しきい値電圧
の温度依存性が改善された液晶表示装置を提供すること
ができる。

【００４８】しきい値電圧の温度依存性を改善させる従
来の技術としては、誘起されたピッチが負の温度依存性
を有するカイラル化合物を用いることが知られている。
本発明はこの様な化合物の添加に起因した欠点、即ち粘
性の悪化、しきい値電圧の増加、調整の煩わしさ、コス
トの上昇等の課題をも解決できる優れたものである。

【００４９】更に、本発明の液晶組成物は、一般式（Ｉ
ＩＩ）〜（ＸＩＩ）で表わされる化合物からなる群から
選ばれる化合物を含有することにより、より大きなプレ
チルト角を形成できる効果も認められる。具体的には、
一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表わされる化合物だ
けでは、形成されるプレチルト角に特段の効果は見られ
ないが、一般式（ＩＩＩ）〜（ＸＩＩ）で表わされる化
合物における末端基がアルコキシアルキル基である化合
物、あるいはこれを多く含有する液晶組成物では大きな
プレチルト角が形成され、この化合物あるいは液晶組成
物に一般式（Ｉ）及び／又は一般式（ＩＩ）で表わされ
る化合物を混合した場合も、プレチルト角を改善維持で
きる効果が得られる。この様なプレチルト角を改善維持
できる効果によって、ストライプ・ドメインが顕著に発
生しにくくなり、STNーLCDの作製時の歩止まりを向上さ
せることができる。

【００５０】また、本発明の液晶組成物は後述の実施例
にも示したように、化学的に安定であって高い抵抗値を
有するものであり、従って、広い駆動周波数で表示可能
である。

【００５１】本発明の液晶組成物は、上記一般式（Ｉ）
〜（ＸＩＩ）の化合物に加えて、液晶組成物の他の特性
を改善するために、液晶化合物として認識される通常の
ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液
晶などを含有していてもよい。この様な液晶化合物の代
表的なものの例を以下に挙げる。

【００５２】

【化９】

【００５３】（上記一般式中、Ｒはアルキル基、アルケ
ニル基又はアルコキシアルキル基を表わし、ＸはＨ又は
Ｆを表わす。）

【００５４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳述するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。ま
た、以下の実施例及び比較例において、「％」は『重量
％』を表わす。

【００５５】組成物の比抵抗は、液晶組成物２ｇをアン
プル管に入れ、真空脱気後、窒素置換の処理をして封入
し、１５０℃、１時間の加熱促進テスト、及び１０時間
の紫外線照射促進テスト「ＳＵＮＴＥＳＴ」（オリジナ
ルハナウ社製）を行なった後の液晶組成物の比抵抗を測
定した。

【００５６】実施例中、測定した特性の各記号の意味は
以下の通りである。Ｔ_N-I ：ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃） Δε ：誘電異方性 Δｎ：複屈折率Ｖ_th ：セル厚８μｍのTN-LCDを構成した時のしきい
値電圧（Ｖ） τ_r＝τ_d：電圧無印加状態から電圧を印加して光が透
過する状態になるまでの立ち上がり時間（τ_r）と電圧
印加状態から電圧を除いて光が透過しなくなるまでの立
ち下がり時間（τ_d）が等しくなる応答時間（ミリ秒） η_T ：Ｔ℃における粘度（c.p.）Ｋ₁₁、Ｋ₂₂、Ｋ₃₃ ：弾性定数（Newton）Ｋ₃₃／Ｋ₁₁、Ｋ₃₃／Ｋ₂₂：弾性定数比

【００５７】（参考例１）第２表中のＮｏ．７とＮｏ．
８の化合物について、合成最終工程で以下の精製を行な
った。

【００５８】まず、３％中性アルミナ精製剤、３％シリ
カゲル精製剤及び５％活性炭を、Ｎｏ．７の化合物又は
Ｎｏ．８の化合物に混合し、液晶相状態の温度で２時間
攪拌した。その後、０．１μｍのメンブランフィルター
を用いて濾過し、各化合物を精製した。この様にして得
られたＮｏ．７及びＮｏ．８の化合物を等量ずつ混合
し、この混合液晶２ｇをアンプル管に入れ、真空脱気
後、窒素置換の処理をして封入し、１５０℃、１時間の
加熱促進テスト後の比抵抗を測定した。

【００５９】その結果、未精製混合液晶の比抵抗が１．
０×１０⁹Ω・cmであったのに対して、精製後の混合液晶
の比抵抗は２．０×１０¹⁰Ω・cmであった。本発明の以
下の実施例及び比較例においては、全てこのような精製
を施した化合物を使用しており、化学的信頼性の高いも
のであることが明らかである。

【００６０】（実施例１）

【００６１】

【化１０】

【００６２】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．２７
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：９３．６ ℃ △ε ：１１．３ △ｎ：０．１２０Ｖ_th ：１．５５Ｖ η₂₀ ：１９．５ c.p.

【００６３】このネマチック液晶組成物Ｎｏ．２７にカ
イラル物質「Ｓ−８１１」（メルク社製）を添加して混
合液晶を調製した。一方、対向する平面透明電極上に
「サンエバー150」（日産化学社製）の有機膜をラビン
グして配向膜を形成し、ツイスト角220度のSTN-LCD表示
用セルを作製した。上記の混合液晶をこのセルに注入し
て液晶表示装置を構成し、表示特性を測定した。その結
果、しきい値電圧が低く、高時分割特性に優れ、表示画
面のちらつきやクロストーク現象が改善されたSTN-LCD
表示特性を示す液晶表示装置が得られた。

【００６４】なお、カイラル物質は、カイラル物質の添
加による混合液晶の固有らせんピッチＰと表示用セルの
セル厚ｄが、Δｎ・ｄ＝０．８５、ｄ／Ｐ＝０．５３と
なるように添加した。

【００６５】（実施例２）

【００６６】

【化１１】

【００６７】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．２８
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：７５．９ ℃ △ε ：９．５ △ｎ：０．１１３Ｖ_th ：１．５２Ｖ η₂₀ ：１６．５ c.p. η₀ ：４８．４ c.p. η_-20 ：２１９ c.p.

【００６８】（実施例３）

【００６９】

【化１２】

【００７０】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．２９
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：７３．６ ℃ △ε ：８．０ △ｎ：０．１０４Ｖ_th ：１．５５ＶＫ₁₁ ：６．７×１０^-12 newton Ｋ₃₃ ：１７．１×１０^-12 newton Ｋ₃₃／Ｋ₁₁ ：２．５４

【００７１】（実施例４）

【００７２】

【化１３】

【００７３】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３０
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：８７．３ ℃ △ε ：７．９ △ｎ：０．０９１Ｖ_th ：１．５８ＶＫ₁₁ ：８．３×１０^-12 newton Ｋ₃₃ ：１６．５×１０^-12 newton Ｋ₃₃／Ｋ₁₁ ：１．９８テスト前の比抵抗：２．１×１０¹²Ω・c
m 加熱促進テスト後比抵抗：４．６×１０¹¹Ω・c
m 紫外線照射促進テスト後比抵抗：４．８×１０¹¹Ω・c
m

【００７４】（実施例５）

【００７５】

【化１４】

【００７６】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３１
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：７２．８ ℃ △ε ：８．４ △ｎ：０．１０１Ｖ_th ：１．４６ＶＫ₁₁ ：７．４×１０^-12 newton Ｋ₃₃ ：１６．６×１０^-12 newton Ｋ₃₃／Ｋ₁₁ ：２．２４

【００７７】このネマチック液晶組成物Ｎｏ．３１に実
施例１と同様にしてカイラル物質「Ｓ−８１１」を添加
して混合液晶を調製した。この混合液晶を用いて実施例
１と同様にして、ツイスト角220度のSTN-LCDを作製し、
表示特性を測定した。その結果、しきい値電圧が低く、
高時分割特性に優れ、表示画面のちらつきやクロストー
ク現象が改善されたSTN-LCD表示特性を示す液晶表示装
置が得られた。

【００７８】なお、カイラル物質は、カイラル物質の添
加による混合液晶の固有らせんピッチＰと表示用セルの
セル厚ｄが、Δｎ・ｄ＝０．８５、ｄ／Ｐ＝０．５３と
なるように添加した。

【００７９】（実施例６）

【００８０】

【化１５】

【００８１】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３２
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：８１．０ ℃ △ε ：７．３ △ｎ：０．１１８Ｖ_th ：２．１１Ｖ τr＝τd ：１９．０ミリ秒

【００８２】（実施例７）

【００８３】

【化１６】

【００８４】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３３
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：９２．２ ℃ △ε ：６．７ △ｎ：０．１１２Ｖ_th ：１．９６Ｖ

【００８５】（実施例８）

【００８６】

【化１７】

【００８７】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３４
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：１０４．７ ℃ △ε ：７．３ △ｎ：０．１３２Ｖ_th ：１．９８Ｖ

【００８８】（実施例９）

【００８９】

【化１８】

【００９０】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３５
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：９１．０ ℃ △ε ：６．９ △ｎ：０．１１１Ｖ_th ：１．８０Ｖ

【００９１】（実施例１０）

【００９２】

【化１９】

【００９３】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３６
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：９１．０ ℃ △ε ：７．３ △ｎ：０．１１８Ｖ_th ：１．９１Ｖ

【００９４】このネマチック液晶組成物Ｎｏ．３６に実
施例１と同様にして、カイラル物質「Ｓ−８１１」を添
加して混合液晶を調製した。この混合液晶を用いて実施
例１と同様にして、ツイスト角220度のSTN-LCDを作製
し、表示特性を測定した。その結果、しきい値電圧が低
く、高時分割特性に優れ、表示画面のちらつきやクロス
トーク現象が改善されたSTN-LCD表示特性を示す液晶表
示装置が得られた。

【００９５】なお、カイラル物質は、カイラル物質の添
加による混合液晶の固有らせんピッチＰと表示用セルの
セル厚ｄが、Δｎ・ｄ＝０．８５、ｄ／Ｐ＝０．５３と
なるように添加した。

【００９６】（実施例１１）

【００９７】

【化２０】

【００９８】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３７
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：９６．０ ℃ △ε ：６．９ △ｎ：０．１０９Ｖ_th ：１．８９Ｖ

【００９９】（実施例１２）

【０１００】

【化２１】

【０１０１】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３８
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：９５．９ ℃ △ε ：６．５ △ｎ：０．１２０Ｖ_th ：２．１４Ｖ

【０１０２】（実施例１３）

【０１０３】

【化２２】

【０１０４】からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３９
を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下
の通りであった。Ｔ_N-I ：８８．２ ℃ △ε ：９．１ △ｎ：０．１３１Ｖ_th ：１．６９Ｖ τr＝τd ：３０．６ミリ秒 η₂₀ ：２１．５ c.p. η₀ ：６９．４ c.p. η_-20 ：３５２ c.p. Ｋ₁₁ ：９．１×１０^-12 newton Ｋ₂₂ ：３．２×１０^-12 newton Ｋ₃₃ ：１９．５×１０^-12 newton Ｋ₃₃／Ｋ₁₁ ：１．９５Ｋ₃₃／Ｋ₂₂ ：６．１０

【０１０５】（比較例１）

【０１０６】

【化２３】

【０１０７】からなる比較の混合液晶（ｃ）を調製し、
この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであ
った。Ｔ_N-I ：９６．５ ℃ △ε ：１２．８ △ｎ：０．１５０Ｖ_th ：１．９１Ｖ η₂₀ ：３２．１ c.p. Ｋ₁₁ ：１０．５×１０^-12 newton Ｋ₂₂ ：３．０×１０^-12 newton Ｋ₃₃ ：３１．８×１０^-12 newton Ｋ₃₃／Ｋ₁₁ ：３．０２Ｋ₃₃／Ｋ₂₂ ：１０．５

【０１０８】この混合液晶（ｃ）と実施例１のネマチッ
ク液晶組成物Ｎｏ．２７のＴ_N-Iはほぼ等しいが、Ｎ
ｏ．２７の組成物は、混合液晶（ｃ）と比べて誘電異方
性が小さいにも拘らず、しきい値電圧が低くなってい
る。また、Ｎｏ．２７の組成物は粘性にも優れているこ
とが明らかである。このような効果は、一般式（Ｉ）の
化合物の誘電異方性と弾性定数のそれぞれの絶対値が小
さいことによると考えられる。

【０１０９】（比較例２）

【０１１０】

【化２４】

【０１１１】からなる比較の混合液晶（ｄ）を調製し、
この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであ
った。Ｔ_N-I ：８７．３ ℃ △ε ：１２．１ △ｎ：０．１２０Ｖ_th ：１．６２Ｖ τr＝τd ：５４．２ミリ秒 η₂₀ ：２７．０ c.p. η₀ ：９８．０ c.p. η_-20 ：スケール・オーバーＫ₁₁ ：８．４×１０^-12 newton Ｋ₂₂ ：４．３×１０^-12 newton Ｋ₃₃ ：２２．８×１０^-12 newton Ｋ₃₃／Ｋ₁₁ ：２．７１Ｋ₃₃／Ｋ₂₂ ：５．３０

【０１１２】この混合液晶（ｄ）と実施例１３のネマチ
ック液晶組成物Ｎｏ．３９のＴ_N-Iはほぼ等しいが、Ｎ
ｏ．３９の組成物は応答時間、各温度での粘性にも優
れ、特にネマチック液晶性が低温域でより安定して得ら
れることが認められた。このような効果は、一般式
（Ｉ）の化合物の誘電異方性と弾性定数のそれぞれの絶
対値が小さいことによると考えられる。

【０１１３】（実施例１４）実施例１３のネマチック液
晶組成物Ｎｏ．３９及び比較例２の混合液晶（ｄ）を用
いて、ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置（TN-L
CD）をそれぞれ作製した。この液晶表示装置の各温度に
おけるしきい値電圧を測定し、その結果を第１図に示し
た。

【０１１４】第１図から、本発明の液晶組成物は、比較
の混合液晶に比べて、温度変化に対するしきい値電圧の
変化が小さいことが明らかであり、これを用いることに
よって、しきい値電圧の温度依存性が改善された液晶表
示装置を提供することができる。

【０１１５】また、しきい値電圧の温度依存性が低減し
たことにより TN-LCDやSTN-LCDの時分割駆動に係わる
課題を解決することができ、高時分割数で良好な駆動特
性が得られ、時分割駆動の温度マージンを拡大できる優
れた液晶表示装置を提供することができる。

【０１１６】また、従来のように、しきい値電圧の温度
依存性を改善するために、誘起されたピッチが負の温度
依存性を有するカイラル化合物を用いる必要がなく、こ
の様な化合物の添加に起因した欠点、即ち粘性の悪化、
しきい値電圧の増加、調整の煩わしさ、コストの上昇等
の課題をも解決できることが明らかである。

【０１１７】（比較例３）

【０１１８】

【化２５】

【０１１９】からなる比較の混合液晶（ｅ）を調製し、
この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであ
った。Ｔ_N-I ：８９．５ ℃ △ε ：１０．０ △ｎ：０．１２０Ｖ_th ：１．６９Ｖテスト前の比抵抗：６．４×１０¹¹Ω・c
m 加熱促進テスト後比抵抗：９．９×１０⁹Ω・cm 紫外線照射促進テスト後比抵抗：８．９×１０¹⁰Ω・c
m

【０１２０】この混合液晶（ｅ）と実施例４のネマチッ
ク液晶組成物Ｎｏ．３０のＴ_N-Iはほぼ等しいが、Ｎ
ｏ．３０の組成物は、混合液晶（ｅ）と比べて誘電異方
性が小さいにも拘らず、しきい値電圧が低く、低電圧で
表示可能なことが認められた。

【０１２１】更に、各促進テストによる化学的安定性に
おいても、優れていることが明らかである。このような
効果は、一般式（Ｉ）の化合物の誘電異方性と弾性定数
のそれぞれの絶対値が小さいことによると考えられる。

【０１２２】（実施例１５）本発明における実施例１〜
１３の各ネマチック液晶組成物と比較例３の混合液晶
（ｅ）各々２ｇをアンプル管に入れ、真空脱気後、窒素
置換の処理をして封入した状態で、冷暗所に６ヵ月間保
存した。保存後、諸特性を測定し、調製直後の結果と比
較したところ、本発明のネマチック液晶組成物について
は大きな変化は認められなかったが、混合液晶（ｅ）は
黄変し、固形物の析出が認められ、比抵抗が劣化してい
た。

【０１２３】（比較例４）第２表中のＮｏ．７及びＮ
ｏ．８の化合物の等量混合液晶、混合液晶（Ａ）及び比
較の式（ａ）の化合物を三つの成分とする混合液晶を調
製した。この混合液晶２ｇをアンプル管に入れ、真空脱
気後、窒素置換の処理をして封入し、１５０℃、１時間
の加熱促進テスト後の比抵抗を測定し、その結果を第２
図に示した。

【０１２４】調製されたほとんどの混合液晶の比抵抗
は、１．０×１０¹⁰Ω・cm以下となり、化学的に不安定
なものであることが明らかとなった。これは式（ａ）の
化合物以外の−ＣＮを有する他の液晶化合物と一般式
（ＩＩ）で表わされる化合物からなる混合物においても
発生した。

【０１２５】従って、極性基−ＣＮを有する液晶化合物
と一般式（ＩＩ）で表わされる化合物を併用すること
は、実用上困難であることが明らかとなった。

【０１２６】

【発明の効果】本発明のネマチック液晶組成物は、しき
い値電圧が低く、応答速度が速く、しかも化学的安定性
が高いものである。

【０１２７】従って、これを用いた本発明の液晶表示装
置は、広い温度範囲において駆動電圧の変動が小さく、
高速応答性を有するとともに、誘電異方性の低減により
表示画面のちらつきやクロストーク現象を改善したもの
である。よって情報量の多いSTN-LCDにおいても良好な
駆動特性及び表示特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び比較の液晶組成物における温度とし
きい値電圧の関係を示した図表である。

【図２】比較の三成分系液晶組成物における混合割合と
比抵抗値の関係を示した図表である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）一般式（Ｉ）【化１】（式中、Ｒ¹は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又
はアルケニル基を表わし、ｌ、ｍ及びｎは各々独立的に
０又は１を表わし、Ｘ¹はＨ又はＦを表わす。但し、ｍ
が０の場合、ｎは０である。）で表わされる化合物及び
（２）一般式（ＩＩ）【化２】（式中、Ｒ²は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、
アルケニル基又はＣ_jＨ_2j+1-Ｏ-Ｃ_kＨ_2k-を表わし、ｊ
は１〜３の整数を表わし、ｋは２〜５の整数を表わ
す。）で表わされる化合物を含有することを特徴とする
ネマチック液晶組成物。
【請求項２】（１）請求項１記載の一般式（ＩＩ）で
表わされる化合物及び（２）一般式（ＩＩＩ）〜（ＸＩ
Ｉ）【化３】（式中、Ｒ³は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、
アルケニル基又はＣ_pＨ_2p+1-Ｏ-Ｃ_qＨ_2q-を表わし、ｐ
は１〜３の整数を表わし、ｑは２〜５の整数を表わし、
Ｒ⁴は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はＣ_sＨ
_2s+1-Ｏ-Ｃ_tＨ_2t-を表わし、ｓは１〜３の整数を表わ
し、ｔは２〜５の整数を表わす。）で表わされる化合物
から成る群から選ばれる化合物を含有することを特徴と
するネマチック液晶組成物。
【請求項３】請求項２記載の一般式（ＩＩＩ）〜（Ｘ
ＩＩ）で表わされる化合物から成る群から選ばれる化合
物を含有することを特徴とする請求項１記載のネマチッ
ク液晶組成物。
【請求項４】請求項１記載のネマチック液晶組成物を
用いたツイスティッド・ネマチック又はスーパー・ツイ
スティッド・ネマチック液晶表示装置。