JPH07116440B2 - 液晶組成物および液晶表示装置 - Google Patents
液晶組成物および液晶表示装置Info
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- JPH07116440B2 JPH07116440B2 JP62248388A JP24838887A JPH07116440B2 JP H07116440 B2 JPH07116440 B2 JP H07116440B2 JP 62248388 A JP62248388 A JP 62248388A JP 24838887 A JP24838887 A JP 24838887A JP H07116440 B2 JPH07116440 B2 JP H07116440B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な液晶物質を含有する液晶組成物およびこ
の液晶組成物を用いた液晶表示装置に係わり、特に強誘
電性液晶組成物および強誘電性液晶表示装置に関するも
のである。
の液晶組成物を用いた液晶表示装置に係わり、特に強誘
電性液晶組成物および強誘電性液晶表示装置に関するも
のである。
従来の技術 近年液晶表示は、腕時計、電卓などだけでなく映像機器
にも広く使われるようになり、液晶カラーテレビも市場
に出始めている。現在カラー表示用液晶パネルはネマチ
ック液晶を用いたものがその主流を占めている。しか
し、そのネマチック液晶の諸特性は理想的とは言い難
く、多くの問題を含んでいる。強誘電性液晶は速い応答
速度、メモリー性などのネマチック液晶にはない諸特性
を有しており、ディスプレイ装置への応用が考えられ多
方面から研究が進められている（たとえばオプトロニク
ス、1983,No.9）。
にも広く使われるようになり、液晶カラーテレビも市場
に出始めている。現在カラー表示用液晶パネルはネマチ
ック液晶を用いたものがその主流を占めている。しか
し、そのネマチック液晶の諸特性は理想的とは言い難
く、多くの問題を含んでいる。強誘電性液晶は速い応答
速度、メモリー性などのネマチック液晶にはない諸特性
を有しており、ディスプレイ装置への応用が考えられ多
方面から研究が進められている（たとえばオプトロニク
ス、1983,No.9）。
以下図面に基づいて強誘電性液晶について説明する。第
３図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液晶
は通常スメクチック液晶と呼ばれる層構造を有する液晶
で、液晶分子は層法線方向に対してθだけ傾いた構造を
とっている。また、通常、強誘電性液晶分子はラセミ体
でない光学活性な液晶分子によって構成されている。
３図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液晶
は通常スメクチック液晶と呼ばれる層構造を有する液晶
で、液晶分子は層法線方向に対してθだけ傾いた構造を
とっている。また、通常、強誘電性液晶分子はラセミ体
でない光学活性な液晶分子によって構成されている。
第３図において、11は強誘電性液晶分子、12は自発分
極、13はＣダイレクター、14はコーン、15は層構造、16
は層法線方向、17は層法線方向16に対する傾き角θを示
している。第３図に示すように、強誘電性液晶分子11は
自発分極12を有しており、カイラルスメクチックＣ相に
おいては、第３図の円錐形のコーン８の外側を自由に動
くことができる。層毎に分子長軸の方向は少しだけずれ
ており、全体としてはねじれ構造をとっている。
極、13はＣダイレクター、14はコーン、15は層構造、16
は層法線方向、17は層法線方向16に対する傾き角θを示
している。第３図に示すように、強誘電性液晶分子11は
自発分極12を有しており、カイラルスメクチックＣ相に
おいては、第３図の円錐形のコーン８の外側を自由に動
くことができる。層毎に分子長軸の方向は少しだけずれ
ており、全体としてはねじれ構造をとっている。
次に強誘電性液晶の表示原理について説明する。第４図
は強誘電性液晶の動作原理図である。第４図（ａ）は電
圧無印加のときの状態を、第４図（ｂ）は紙面裏から表
方向に電圧を印加したときの状態を第４図（ｃ）は逆方
向に電圧を印加したときの状態をそれぞれ示す図であ
る。18は層法線に対して分子長軸が＋θ度傾いた液晶分
子、19は−θ度傾いた液晶分子、20は紙面表方向を向い
ている双極子モーメント、21は紙面裏方向を向いている
双極子モーメント、22は２枚の偏光板の方向である。強
誘電性液晶を透明電極を有したガラス基板に挟みそのパ
ネルの厚を螺旋ピッチ以下にすると第４図（ａ）のよう
に螺旋がほどけ、層に対して分子が＋θ度傾いた領域と
−θ度傾いた領域にわかれる。上下電極間で、紙面裏か
ら表方向に電圧を印加することにより、第４図（ｂ）の
ように、セル全体が＋θ度傾いたモノドメインになる。
また、逆電圧を印加すると、第４図（ｃ）のようにセル
全体が−θ度傾いたモノドメインになる。したがって、
電気光学効果による複屈折または２色性を利用すれば、
＋θ度傾いた２つの状態により明暗を表すことができ
る。
は強誘電性液晶の動作原理図である。第４図（ａ）は電
圧無印加のときの状態を、第４図（ｂ）は紙面裏から表
方向に電圧を印加したときの状態を第４図（ｃ）は逆方
向に電圧を印加したときの状態をそれぞれ示す図であ
る。18は層法線に対して分子長軸が＋θ度傾いた液晶分
子、19は−θ度傾いた液晶分子、20は紙面表方向を向い
ている双極子モーメント、21は紙面裏方向を向いている
双極子モーメント、22は２枚の偏光板の方向である。強
誘電性液晶を透明電極を有したガラス基板に挟みそのパ
ネルの厚を螺旋ピッチ以下にすると第４図（ａ）のよう
に螺旋がほどけ、層に対して分子が＋θ度傾いた領域と
−θ度傾いた領域にわかれる。上下電極間で、紙面裏か
ら表方向に電圧を印加することにより、第４図（ｂ）の
ように、セル全体が＋θ度傾いたモノドメインになる。
また、逆電圧を印加すると、第４図（ｃ）のようにセル
全体が−θ度傾いたモノドメインになる。したがって、
電気光学効果による複屈折または２色性を利用すれば、
＋θ度傾いた２つの状態により明暗を表すことができ
る。
強誘電性液晶をディスプレイデバイスに応用する場合、
液晶材料が要求される条件として以下のものがあげられ
る。
液晶材料が要求される条件として以下のものがあげられ
る。
室温を含む広い温度範囲で強誘電性液晶相（たとえ
ばカイラルスメクチックＣ相）を示すこと。
ばカイラルスメクチックＣ相）を示すこと。
強誘電性液晶の電界に対する応答速度τは、 τ＝η／（PS・Ｅ） 但し、η：粘度 PS：自発分極 Ｅ：印加電場 で与えられ、このため、数μsecオーダーの高速応答を
実現するために、大きな自発分極をもち、かつ粘度が低
いこと。
実現するために、大きな自発分極をもち、かつ粘度が低
いこと。
上記したように、強誘電性液晶の光学応答は安定な
２状態（bistable static）により初めて実現される
が、クラークらによると、この状態を実現するために、
セルギャップｄを螺旋ピッチｐ以下にし螺旋をほどく必
要があること〔エヌ．エー．クラーク、エス．テイー．
ラガヴァル；アプル．フィズ．レット．、36 899（198
0）（N.A.Clark,S.T.Lagerwa 11;Apll.Phys.Lett.、36
899（1980））〕。そこで、セル作成上作成容易なセル
ギャップの厚いセルを利用するためには、強誘電性液晶
の螺旋ピッチを長くする必要があること。
２状態（bistable static）により初めて実現される
が、クラークらによると、この状態を実現するために、
セルギャップｄを螺旋ピッチｐ以下にし螺旋をほどく必
要があること〔エヌ．エー．クラーク、エス．テイー．
ラガヴァル；アプル．フィズ．レット．、36 899（198
0）（N.A.Clark,S.T.Lagerwa 11;Apll.Phys.Lett.、36
899（1980））〕。そこで、セル作成上作成容易なセル
ギャップの厚いセルを利用するためには、強誘電性液晶
の螺旋ピッチを長くする必要があること。
強誘電性液晶の配向状態は、液晶材料の相系列によ
って異なり、特に強誘電性液晶相の高温側にスメクチッ
クＡ相（SmA）およびコレステリック相（Ch）を有する
液晶材料が良好な配向状態が得られると考えられてお
り、したがって、強誘電性液晶材料の相系列がたとえば
カイラルスメクチックＣ相の場合、 Iso→Ch→SmA→SmC＊ 但し、Iso：等方性液体 Ch：コレステリック相 SmA：スメクチックＡ相 SmC＊：カイラルスメクチックＣ相 であることが望ましく、特にSmC＊の温度範囲が広いこ
とが望ましいこと。
って異なり、特に強誘電性液晶相の高温側にスメクチッ
クＡ相（SmA）およびコレステリック相（Ch）を有する
液晶材料が良好な配向状態が得られると考えられてお
り、したがって、強誘電性液晶材料の相系列がたとえば
カイラルスメクチックＣ相の場合、 Iso→Ch→SmA→SmC＊ 但し、Iso：等方性液体 Ch：コレステリック相 SmA：スメクチックＡ相 SmC＊：カイラルスメクチックＣ相 であることが望ましく、特にSmC＊の温度範囲が広いこ
とが望ましいこと。
さらに、上記のような相系列を持つ液晶材料の中でもCh
相のピッチが長いものの方が配向状態が良好であると考
えられている。
相のピッチが長いものの方が配向状態が良好であると考
えられている。
以上述べた条件以外にも液晶分子の傾き角θなどに対す
る様々な要求がある。
る様々な要求がある。
従来の強誘電性液晶材料はエステル系の強誘電性液晶化
合物を使用していたため、応答速度も100μsec程度で遅
く、上記の条件をすべて満たし、実用に耐え得る材料は
皆無に等しいのが現状であった。
合物を使用していたため、応答速度も100μsec程度で遅
く、上記の条件をすべて満たし、実用に耐え得る材料は
皆無に等しいのが現状であった。
以下に従来の強誘電性液晶材料の一例を示す。ここで、
混合系のカイラル成分（１）〜（４）と非カイラル成分
（５）〜（６）のwt％は50％である。
混合系のカイラル成分（１）〜（４）と非カイラル成分
（５）〜（６）のwt％は50％である。
転移温度 Iso → Ch → SmA → SmC＊ 74℃ 63℃ 57℃ 融点 −６℃ 自発分極 13nC/cm2（C:クーロン） 応答速度 150μsec（24Vpp印加時） このような液晶組成物を用いた液晶表示パネルでは応答
速度が遅く、表示品位の点では満足のいくものではなか
った。
速度が遅く、表示品位の点では満足のいくものではなか
った。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の強誘電性液晶材料は、上記のよう
に化合物（１）および（２）で示されるような自発分極
の大きい材料や、化合物（３）で示されるような温度範
囲を拡大しあるいは螺旋ピッチをのばすために、エステ
ル系の強誘電性液晶化合物を用いていた。エステル系の
化合物は粘度が高く、自発分極の大きい強誘電性液晶化
合物とともに用いても、応答速度が150μsec程度と遅く
なってしまい、表示品位の優れた強誘電性液晶表示装置
は得難いという問題点を有していた。
に化合物（１）および（２）で示されるような自発分極
の大きい材料や、化合物（３）で示されるような温度範
囲を拡大しあるいは螺旋ピッチをのばすために、エステ
ル系の強誘電性液晶化合物を用いていた。エステル系の
化合物は粘度が高く、自発分極の大きい強誘電性液晶化
合物とともに用いても、応答速度が150μsec程度と遅く
なってしまい、表示品位の優れた強誘電性液晶表示装置
は得難いという問題点を有していた。
本発明は上記問題点を解決するもので、室温を含む広い
温度範囲で液晶相を示し、高速応答が可能な液晶組成物
およびこの液晶組成物を用いた液晶表示装置を提供する
ことを目的とするものである。
温度範囲で液晶相を示し、高速応答が可能な液晶組成物
およびこの液晶組成物を用いた液晶表示装置を提供する
ことを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、自発分極が大き
く、低粘度であるフェニルピリミジン系の液晶材料を混
合したものであり、一般式 （但し、式中ＸはＲ−,RO−,RCOO−,ROCOO−のいずれか
であり、Ｒはアルキル基を示す）で表される化合物と、
一般式 （但し、式中ｍは整数を示し、Ｒ′はアルキル基、アル
コキシ基、アシルオキシ基のいずれかを示す）で表され
るカイラル部がラセミ体をなさないフェニルピリミジン
系の液晶化合物とをそれぞれ少なくとも１種類含んだ液
晶組成物およびこの液晶組成物を用いた液晶表示装置で
ある。
く、低粘度であるフェニルピリミジン系の液晶材料を混
合したものであり、一般式 （但し、式中ＸはＲ−,RO−,RCOO−,ROCOO−のいずれか
であり、Ｒはアルキル基を示す）で表される化合物と、
一般式 （但し、式中ｍは整数を示し、Ｒ′はアルキル基、アル
コキシ基、アシルオキシ基のいずれかを示す）で表され
るカイラル部がラセミ体をなさないフェニルピリミジン
系の液晶化合物とをそれぞれ少なくとも１種類含んだ液
晶組成物およびこの液晶組成物を用いた液晶表示装置で
ある。
作用 上記構成により、自発分極の大きい強誘電性液晶化合物
に粘度の低いフェニルピリミジン系の強誘電性液晶化合
物を混合すると、自発分極の大きさはフェニルピリミジ
ン成分の増加とともに減少するが、粘度も減少するため
τ＝η／（PS・Ｅ）の関係より応答速度は遅くならずむ
しろ速くなり、数10μsecオーダーの高速応答が可能で
ある。
に粘度の低いフェニルピリミジン系の強誘電性液晶化合
物を混合すると、自発分極の大きさはフェニルピリミジ
ン成分の増加とともに減少するが、粘度も減少するため
τ＝η／（PS・Ｅ）の関係より応答速度は遅くならずむ
しろ速くなり、数10μsecオーダーの高速応答が可能で
ある。
また、フェニルピリミジン系の強誘電性液晶化合物は広
い温度範囲でSmC＊相を示すため温度範囲の拡大も容易
である。また、従来の化合物（１）のようなビフェニル
系化合物の螺旋のねじれ方向と逆のねじれ方向のフェニ
ルピリミジン系化合物を用いることにより螺旋ピッチの
のびた高速応答可能な強誘電性液晶化合物が容易に得ら
れる。この液晶組成物を用いることにより良好な配向状
態をもち広い温度範囲で動作し高速応答可能な優れた表
示品位を示す液晶表示装置が容易に得られる。
い温度範囲でSmC＊相を示すため温度範囲の拡大も容易
である。また、従来の化合物（１）のようなビフェニル
系化合物の螺旋のねじれ方向と逆のねじれ方向のフェニ
ルピリミジン系化合物を用いることにより螺旋ピッチの
のびた高速応答可能な強誘電性液晶化合物が容易に得ら
れる。この液晶組成物を用いることにより良好な配向状
態をもち広い温度範囲で動作し高速応答可能な優れた表
示品位を示す液晶表示装置が容易に得られる。
実施例 以下本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
第２図は本発明の一実施例の強誘電性液晶材料を用いる
液晶セルの構造を示す。第２図において、１は両端に配
置された偏光板、２はその内側に配置されたガラス基
板、３はガラス基板２の対向面に取付けられた透明電
極、４はラビングにより配向処理を施して透明電極３の
対向面に取付けられた有機高分子膜、５はセル厚を一定
に保つためのスペース、６はこのような構造のセルに封
入された強誘電性液晶材料である。この強誘電性材料
は、一般式が （但し、式中ＸはＲ−,RO−,RCOO−,ROCOO−のいずれか
であり、Ｒはアルキル基を示す）で表される化合物と、
一般式が （但し、式中ｍは整数を示し、Ｒ′はアルキル基、アル
コキシ基、アシルオキシ基のいずれかを示す）で表され
るカイラル部がラセミ体をなさない化合物とをそれぞれ
少なくとも１種類含んで構成したものである。
液晶セルの構造を示す。第２図において、１は両端に配
置された偏光板、２はその内側に配置されたガラス基
板、３はガラス基板２の対向面に取付けられた透明電
極、４はラビングにより配向処理を施して透明電極３の
対向面に取付けられた有機高分子膜、５はセル厚を一定
に保つためのスペース、６はこのような構造のセルに封
入された強誘電性液晶材料である。この強誘電性材料
は、一般式が （但し、式中ＸはＲ−,RO−,RCOO−,ROCOO−のいずれか
であり、Ｒはアルキル基を示す）で表される化合物と、
一般式が （但し、式中ｍは整数を示し、Ｒ′はアルキル基、アル
コキシ基、アシルオキシ基のいずれかを示す）で表され
るカイラル部がラセミ体をなさない化合物とをそれぞれ
少なくとも１種類含んで構成したものである。
次に具体的な一実施例について説明する。第１表にその
組成を示す。自発分極の極性が負でピッチの捩れ方向が
右方向の液晶材料として化合物（１）および（２）を用
い、自発分極の極性が負でピッチの捩れ方向が左方向の
液晶材料として下記の化合物（７）および（８）を用
い、また混合物の温度範囲拡大のために、非カイラルな
SmC成分として化合物（５）および化合物（６）を用
い、この混合系のカイラル成分と非カイラル成分のwt％
が50％の組成物を作成した。第１図はこの混合系のカイ
ラル成分と非カイラル成分の相図を示す。ここで、ほぼ
全組成範囲にわたって室温を含む広い温度範囲で強誘電
性液晶相を示すことが分る。
組成を示す。自発分極の極性が負でピッチの捩れ方向が
右方向の液晶材料として化合物（１）および（２）を用
い、自発分極の極性が負でピッチの捩れ方向が左方向の
液晶材料として下記の化合物（７）および（８）を用
い、また混合物の温度範囲拡大のために、非カイラルな
SmC成分として化合物（５）および化合物（６）を用
い、この混合系のカイラル成分と非カイラル成分のwt％
が50％の組成物を作成した。第１図はこの混合系のカイ
ラル成分と非カイラル成分の相図を示す。ここで、ほぼ
全組成範囲にわたって室温を含む広い温度範囲で強誘電
性液晶相を示すことが分る。
次に、上記組成物を第２図に示すような構造のセルに封
入し、応答性および自発分極を測定した。自発分極につ
いては三角波法を用いて測定を行った。また相転位温度
については、偏光顕微鏡によるtexture観察により行
い、ピッチは厚さ5mmのガラス基板を用いた楔型セルに
より測定を行った。
入し、応答性および自発分極を測定した。自発分極につ
いては三角波法を用いて測定を行った。また相転位温度
については、偏光顕微鏡によるtexture観察により行
い、ピッチは厚さ5mmのガラス基板を用いた楔型セルに
より測定を行った。
転移温度 Iso → Ch → SmA → SmC* → Cryst 70℃ 61℃ 56℃ −28℃ 融点 −10.6℃ 応答速度 55μsec（25℃） 自発分極 13nC/cm2 Ch相の螺旋ピッチ ほとんど無限大 また上記の強誘電性液晶組成物を用いて作成した強誘電
性液晶表示装置は良好な配向状態を示し、かつ良好な表
示特性を示した。
性液晶表示装置は良好な配向状態を示し、かつ良好な表
示特性を示した。
発明の効果 以上のように本発明によれば、自発分極の大きい液晶化
合物に低粘度のフェニルピリミジン系の液晶化合物を混
合することにより、室温を含む広い温度範囲で液晶相を
示し、配向状態の良好な、高速応答可能な強誘電性液晶
組成物を得ることができ、この強誘電性液晶組成物を液
晶材料として用いた液晶表示装置は優れた表示品位を示
すものである。
合物に低粘度のフェニルピリミジン系の液晶化合物を混
合することにより、室温を含む広い温度範囲で液晶相を
示し、配向状態の良好な、高速応答可能な強誘電性液晶
組成物を得ることができ、この強誘電性液晶組成物を液
晶材料として用いた液晶表示装置は優れた表示品位を示
すものである。
第１図は本発明の一実施例における混合系の相図、第２
図は強誘電性液晶セルの構成図、第３図は強誘電性液晶
分子の模式図、第４図は強誘電性液晶の動作原理図であ
る。 １……偏光板、２……ガラス基板、３……透明電極、４
……有機高分子膜、５……スペーサ、６……強誘電性液
晶材料。
図は強誘電性液晶セルの構成図、第３図は強誘電性液晶
分子の模式図、第４図は強誘電性液晶の動作原理図であ
る。 １……偏光板、２……ガラス基板、３……透明電極、４
……有機高分子膜、５……スペーサ、６……強誘電性液
晶材料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 強 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 櫻井 孝男 神奈川県川崎市川崎区鈴木町１番１号 味 の素株式会社中央研究所内 (72)発明者 樋口 量一 神奈川県川崎市川崎区鈴木町１番１号 味 の素株式会社中央研究所内 (72)発明者 横田 忠彦 神奈川県川崎市川崎区鈴木町１番１号 味 の素株式会社中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】一般式 （但し、式中ＸはＲ−,RO−,RCOO−,ROCOO−のいずれか
であり、Ｒはアルキル基を示す）で表される化合物と、
一般式 （但し、式中ｍは整数を示し、Ｒ′はアルキル基、アル
コキシ基、アシルオキシ基のいずれかを示す）で表され
るカイラル部がラセミ体をなさない液晶化合物とをそれ
ぞれ少なくとも１種類含む液晶組成物。 - 【請求項２】ｍが奇数であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の液晶組成物。 - 【請求項３】一般式 （但し、式中ＸはＲ−,RO−,RCOO−,ROCOO−のいずれか
であり、Ｒはアルキル基を示す）で表される化合物と、
一般式 （但し、式中ｍは整数を示しＲ′はアルキル基、アルコ
キシ基、アシルオキシ基のいずれかを示す）で表される
カイラル部がラセミ体をなさない液晶化合物とをそれぞ
れ少なくとも１種類含む液晶組成物を用いた液晶表示装
置。 - 【請求項４】ｍが奇数であることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62248388A JPH07116440B2 (ja) | 1987-10-01 | 1987-10-01 | 液晶組成物および液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62248388A JPH07116440B2 (ja) | 1987-10-01 | 1987-10-01 | 液晶組成物および液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6490290A JPS6490290A (en) | 1989-04-06 |
| JPH07116440B2 true JPH07116440B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=17177365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62248388A Expired - Lifetime JPH07116440B2 (ja) | 1987-10-01 | 1987-10-01 | 液晶組成物および液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116440B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2691405B2 (ja) * | 1987-11-06 | 1997-12-17 | チッソ株式会社 | 強誘電性液晶組成物 |
-
1987
- 1987-10-01 JP JP62248388A patent/JPH07116440B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6490290A (en) | 1989-04-06 |
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