JPH10330754A - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
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
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- JPH10330754A JPH10330754A JP9141741A JP14174197A JPH10330754A JP H10330754 A JPH10330754 A JP H10330754A JP 9141741 A JP9141741 A JP 9141741A JP 14174197 A JP14174197 A JP 14174197A JP H10330754 A JPH10330754 A JP H10330754A
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Abstract
温度範囲が広く、応答性に優れたネマチック液晶組成
物、これを用いた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 一般式(I) 【化1】 (R11、R12:H原子又はC数1〜10の直鎖状アルキ
ル基又はアルコキシ基)で表される1種又は2種以上の
化合物からなる液晶成分A、+2以上の誘電率異方性を
有する化合物からなる液晶成分B、誘電率異方性(Δ
ε)3以上、ネマチック相−等方性液体相転移温度(T
N−I)60℃以上、結晶相又はスメクチック相−ネマ
チック相転移温度(T→I)0℃以下のネマチック液晶
組成物及びこれを用いた液晶表示装置。
Description
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。
CD(ツイステッド・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ー、
ワードプロセッサー、パーソナルコンピューターなどに
使用されている。一方、OA機器の処理情報の増加に伴
い、シェファー(Scheffer)等 [SID 85 Digest, p.120
1985年]、衣川等 [SID 86 Digest, p.122 1986年]によ
って、STN(スーパー・ツイステッド・ネマチック)
−LCDが開発され、携帯端末、ワードプロセッサー、
パーソナルコンピューターなどの高情報処理用の表示に
広く普及しはじめている。
クティブアドレッシング駆動方式[Proc.12th IDRC p.5
03 1992年]やマルチラインアドレッシング駆動方式[S
ID'92Digest, p.232 1992年]が提案されている。この
様な液晶材料として、弾性定数比K33/K11が1.5前
後、誘電率異方性や粘性が比較的小さいことと併せて、
特に複屈折率が大きいものが要求されている。また、よ
り明るい表示やより高いコントラスト比を達成する目的
で、カラーフィルター層の代わりに、液晶と位相差板の
複屈折性を利用した新規反射型カラー液晶表示方式 [テ
レビジョン学会技術報告 Vol 14 No.10 p.51 1990年]
や基板電極側に小さな放物面を施した反射面を有した
液晶表示装置が提案されている。これに適した液晶材料
として、光の波長の違いによってより大きな位相差を生
じさせる複屈折率特性や、広い視野角でも高いコントラ
ストを維持させる複屈折率の光学特性が要求されてい
る。更に、小型化、携帯化、画素数の増加等の表示用途
のために、より広い動作温度の液晶表示装置が要求され
ている。これに適した液晶材料として、弾性定数K11
が10.〜25.の範囲、化学的に安定で、効率的に応
答速度を低減でき、より広いネマチック温度のものが要
求されている。この様に、液晶材料の個々の物性特性を
総合的に最適化したものが必要とされており、現在も新
しい液晶化合物あるいは液晶組成物の提案が要求されて
いる。
ら、アクティブ・マトリクス形液晶表示装置が携帯端
末、液晶テレビ、プロジェクター、コンピューター等の
市場に出されている。アクティブ・マトリクス表示方式
は、画素毎にTFT(薄膜トランジスタ)あるいはMI
M(メタル・インシュレータ・メタル)等が使われてお
り、この方式には高電圧保持率であることが重要視され
ている。また、更に広い視角特性を得るためにIPSモ
ードと組み合わせたスーパーTFT[Asia Display95 Di
gest, p.707 1995年]が近藤等によって提案されている
(以下、これらのアクティブ・マトリクス表示方式の液
晶表示素子を総称してTFT−LCDと呼称する)。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、例えば特開平6−31294
9号公報、特公表5−501735号公報等の提案がな
されている。
ラストの良い液晶デバイスとして、ポリマー中に液晶滴
を分散させた液晶表示素子が知られている。特表昭58
−501631号公報、米国特許第4,435,047
号明細書には、カプセル化物質として、ゼラチン、アラ
ビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案され、これ以
外にも、例えば、特表昭61−502128号公報、特
開昭62−2231号公報等において知られている。こ
れらは、液晶材料の個々の屈折率とポリマーの屈折率と
の一致不一致を最適化することや、十分な透明性を得る
のに25V以上と高い電圧を必要とする問題を有してい
た。
ントラスト、時分割駆動性を可能にする技術として、米
国特許第5,304,323号、特開平1−19872
5号公報があり、液晶材料が連続層を形成し、この連続
層中に、高分子物質が三次元編目状に分布した構造を有
する液晶表示素子が開示されている。
ば、欧州特許第359,146号公報には液晶材料の複
屈折率や誘電率異方性を最適化する方法が、特開平6−
222320号公報には液晶材料の弾性定数を特定する
技術等が示されている。また、特開平5−339573
号公報及び特開平6−123866号公報には、フルオ
ロ形の化合物を用いることにより、プロジェクション表
示でのコントラストが約40であるものが開示されてい
る。しかし、要求される特性、抵抗値が高く、電圧保持
率が優れていること、駆動電圧が低いこと、光散乱が強
く、コントラスト比が大きいこと、応答速度が速いこ
と、温度特性が良いこと等全てを満足させるのに問題を
有しており、現在も新しい提案がなされている。
特性を改善するには、所望の複屈折率の液晶材料が必要
である。また、液晶材料のより高い化学的安定性、より
低い粘性、液晶表示の高速応答性及び駆動温度範囲のよ
り広い特性についても必要である。本発明に関わる一般
式(I)の化合物及びその類似化合物に関する技術は、
例えば特開昭54−87688号公報で触れられている
が、一般式(I)の化合物を含有した混合物の知見は、
今だ充分な報告がされていない。また、上述のようなTN
-LCD、STN-LCD、光散乱形液晶表示に有用な所望の複屈
折率、誘電率異方性、弾性定数等を調整した液晶材料物
性や混合物は、今だ報告されていない。
必要とする場合、液晶材料のより高い化学的安定性、よ
り低い粘性、より広いネマチック温度特性を兼ね備えた
液晶材料として、例えば下記一般式(a-1)〜(a-4)
シ基を表す。)の化合物が用いられてきた。しかし、依
然として問題が残されたままである。具体的には、一般
式(a-4)の化合物は、特に強い極性を有する化合物
との相溶性において特異性があり、スメクチック相や結
晶相が出現しやすい傾向を有しており、一般式(a-
1)の化合物との溶解性に乏しいものである。
問題を解決あるいはより改善することにあり、所望の複
屈折率の大きさに対して、駆動可能な温度範囲が広く、
応答性に優れたネマチック液晶組成物を提供することに
あり、この液晶組成物を構成材料として用いた、電気光
学特性の改善されたTN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD等の液晶
表示装置を提供することにある。
も、より速い応答性、より低い電圧駆動性、より高い調
光層の抵抗値、あるいはより高いコントラスト比等の要
求される表示特性を維持向上させると共に、メモリー現
象を低減し、白濁性のより均一な表示、温度変化に対す
る改善された表示特性、応答特性を達成した光散乱形液
晶表示装置を提供することにある。
するために、 1.一般式(I)
原子又は炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基又はア
ルコキシ基を表す。)で表される1種又は2種以上の化
合物からなる液晶成分Aを含有し、+2以上の誘電率異
方性を有する化合物からなる液晶成分Bを含有する液晶
組成物であって、該液晶組成物がの3以上の誘電率異方
性(Δε)を有し、60℃以上のネマチック相−等方性
液体相転移温度(TN−I)を有し、0℃以下の結晶相
又はスメクチック相−ネマチック相転移温度(T→I)
を有することを特徴とするネマチック液晶組成物。 2.前記液晶成分Aが、一般式(I)の化合物における
R12がメチル基、エチル基又はプロピル基で表される化
合物を30〜100重量%含有することを特徴とする上
記1記載のネマチック液晶組成物。 3.前記液晶組成物が、前記液晶成分Aを1〜50重量
%含有することを特徴とする上記1又は2記載のネマチ
ック液晶組成物。 4.前記液晶成分Bが、一般式(II-1)〜(II-4)
子数2〜10の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はC
sH2s+1-O-CtH2tを表し、s及びtは各々独立的に1
〜5の整数を表し、X21〜X24は各々独立的にフッ素原
子、塩素原子、-OCF3、-OCHF2、-CF3又は-CN
を表し、Y21〜Y28は各々独立的に水素原子又はフッ素
原子を表し、W21〜W24は各々独立的に水素原子又はフ
ッ素原子を表し、Z21〜Z23は各々独立的に単結合、-
COO-、-C2H4-、-C4H8-を表し、Z21はまた-C≡
C-又は-CH=CH-であってもよく、Z24及びZ25は
各々独立的に単結合、-COO-、-C≡C-又は-CF=
CF-を表し、m1〜m4は各々独立的に0又は1の整数
を表し、m3+m4は0又は1の整数であり、各化合物に
おけるシクロヘキサン環の水素原子(H)は重水素原子
(D)で置換されていても良い。)で表される化合物群
から選ばれる化合物を含有することを特徴とする上記
1、2又は3記載のネマチック液晶組成物。 5.前記液晶成分Bが、前記一般式(II-1)〜(II-4)
におけるR21〜R24が各々独立的に炭素原子数2〜5の
アルキル基又はアルケニル基である化合物、及び/又は
X21〜X24がフッ素原子、塩素原子、-OCF3、又は-C
Nである化合物を10〜100重量%含有することを特
徴とする上記4記載のネマチック液晶組成物。 6.前記液晶成分Bが、前記一般式(II-1)の化合物に
おけるZ21及びZ22が各々独立的に単結合、-COO-、
-C2H4-又は-C4H8-で表される化合物を10〜100
重量%含有することを特徴とする上記4又は5記載のネ
マチック液晶組成物。 7.前記液晶成分Bが、前記一般式(II-2)の化合物に
おけるZ24が単結合、-COO-又は-C≡C-で表される
化合物を10〜100重量%含有することを特徴とする
上記4、5又は6記載のネマチック液晶組成物。 8.前記液晶成分Bが、前記一般式(II-3)の化合物に
おけるZ25が単結合又は-C≡C-で表される化合物を少
なくとも10重量%含有することを特徴とする上記4、
5、6又は7記載のネマチック液晶組成物。 9.前記液晶組成物が、前記液晶成分Bを10〜99重
量%含有することを特徴とする上記1、2、3、4、
5、6、7又は8記載のネマチック液晶組成物。 10.前記液晶組成物が、−2〜2の誘電率異方性(Δ
ε)を有する化合物からなる液晶成分Cを含有し、該液
晶成分Cが、一般式(III-1)〜(III-4)
子数2〜7の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表
し、R35〜R38は各々独立的に炭素原子数1〜7の直鎖
状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニ
ルオキシ基又はCuH2u+1-O-CvH2vを表し、u及びv
は各々独立的に1〜5の整数を表し、Y31は水素原子、
フッ素原子又は-CH3を表し、Y32及びY33は各々独立
的に水素原子又はフッ素原子を表し、Z31〜Z34は各々
独立的に単結合、-COO-、-C2H4-又は-C4H8-を表
し、Z31は-C≡C-又は-CH=CH-であってもよく、
Z35は単結合、-C≡C-、-COO-又は-CF=CF-を
表し、環A31及び環A32は各々独立的にシクロヘキサン
環又はシクロヘキセン環を表し、環A33及び環A34は各
々独立的にシクロヘキサン環又はベンゼン環を表し、n
1〜n5は各々独立的に0又は1の整数を表し、n4+n5
は0又は1の整数であり、各化合物におけるシクロヘキ
サン環の水素原子(H)は重水素原子(D)で置換され
ていても良い。)で表される化合物群から選ばれる化合
物を1種又は2種以上含有することを特徴とする上記
1、2、3、4、5、6、7、8又は9記載のネマチッ
ク液晶組成物。 11.前記液晶成分Cが、前記一般式(III-1)の化合
物におけるR31が炭素原子数2〜5の直鎖状アルキル基
又はアルケニル基を表し、R35が炭素原子数1〜5の直
鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケ
ニルオキシ基を表し、環A31がシクロヘキサン環を表
し、n1が0の場合、Z32が単結合又は-COO-で表さ
れる化合物、及び/又は、n1が1の場合、Z31及びZ
32が共に単結合で表される化合物を10〜100重量%
含有することを特徴とする上記10記載のネマチック液
晶組成物。 12.前記液晶成分Cが、前記一般式(III-2)の化合
物におけるR32が炭素原子数2〜5の直鎖状アルキル基
又はアルケニル基を表し、R36が炭素原子数1〜5の直
鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケ
ニルオキシ基を表し、n2が0の場合、環A32がシクロ
ヘキサン環又はシクロヘキセン環を表し、Z33が単結
合、-COO-又は-C2H4-で表される化合物、及び/又
は、n2が1の場合、環A32がシクロヘキサン環を表
し、Z33が単結合又は-C2H4-で表される化合物を10
〜100重量%含有することを特徴とする上記10又は
11記載のネマチック液晶組成物。 13.前記液晶成分Cが、前記一般式(III-3)の化合
物におけるZ35が-C≡C-で表される化合物を10〜1
00重量%含有することを特徴とする上記10、11又
は12記載のネマチック液晶組成物。 14.前記液晶組成物が、前記液晶成分Cを多くとも7
0重量%含有することを特徴とする上記10、11、1
2又は13記載のネマチック液晶組成物。 15.前記液晶組成物が、4個の六員環を有したコア構
造の化合物であって、該化合物の液晶相−等方性液体相
転移温度が100℃以上である化合物を1種又は2種以
上含有することを特徴とする上記1乃至14記載のネマ
チック液晶組成物。 16.前記液晶組成物が、4〜30の誘電率異方性(Δ
ε)であり、0.08〜0.33の複屈折率が(Δn)
であり、70℃以上のネマチック相−等方性液体相転移
温度(TN−I)であり、−10℃以下の結晶相又はス
メクチック相−ネマチック相転移温度(T→I)である
ことを特徴とする上記1乃至15記載のネマチック液晶
組成物。 17.前記液晶組成物に、誘起螺旋ピッチが0.5〜1
000μmとなる光学活性基を有する化合物を含有する
ことを特徴とする上記1乃至16記載のネマチック液晶
組成物。 18.上記17記載のネマチック液晶組成物を用いたア
クティブ・マトリクス、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。 19.液晶層の厚みが1〜30μmであることを特徴と
する上記18記載の液晶表示装置。 20.上記1乃至19記載の液晶組成物及び透明性固体
物質を含有する調光層を有する光散乱形液晶表示装置。 21.前記調光層において、前記液晶組成物が連続層を
なし、該連続層中に前記透明性固体物質が均一な三次元
網目状構造を形成することを特徴とする上記20記載の
光散乱形液晶表示装置。 22.前記透明性固体物質が、高分子形成性2官能性モ
ノマー及び単官能性モノマーを含有した重合性組成物か
ら形成されることを特徴とする上記20又は21記載の
光散乱形液晶表示装置。を前記課題の解決手段として見
出した。
(I)で表される化合物からなる液晶成分Aを必須成分
として含有する。この液晶成分Aは、より低い粘性でよ
り大きい複屈折率を有し、より大きい弾性定数を有して
いる。このため本発明の液晶組成物は、広い範囲で複屈
折率や弾性定数を調整することが可能となり、例えば高
速応答で駆動できるという特徴を有している。本発明の
液晶組成物は、一般式(I)の化合物からなる液晶成分
Aを1〜50重量%含有し、+2以上の誘電率異方性を
有する化合物からなる液晶成分Bを10〜99重量%含
有させることで、より速い応答特性を有することを見い
だした。また、液晶成分Aは、上記の他に、他の液晶材
料と混合したとき、ネマチック相−等方性液体相転移温
度を比較的高い温度に改善し、また相溶性に優れている
ので、表示温度範囲をより広くさせることができる。更
に、誘電率異方性が−2〜+2の範囲であり、より高い
化学的安定性を有している。
る化合物におけるより好ましい形態は、R12がメチル
基、エチル基又はプロピル基で表される化合物であり、
より具体的には一般式(I-1)〜(Iー5)
には、上記化合物のを少なくとも1種以上を30〜10
0重量%含有するネマチック液晶組成物が好ましい。
尚、上記の各化合物は、蒸留、カラム精製、再結晶等の
方法を用いて不純物を除去し、充分精製したものを使用
した。
1種以上含有させることができるが、1種であっても上
記の効果を得ることができる。一般式(I)で表される
化合物を少なくとも1種以上含む液晶成分Aを含有する
本発明の液晶組成物は、これを構成材料として用いたTN
-LCD、STN-LCD、TFT-LCD等の液晶表示装置を、より改善
された電気光学特性にし、特に低温での応答性、急峻性
駆動電圧の温度依存性をより好ましいものとさせる。
加えて、誘電率異方性が+2以上の化合物を1種又は2
種以上含む液晶成分Bを含有するものである。尚、本発
明で述べる2より大きい誘電異方性を有する液晶化合物
とは、以下の意義で用いる。液晶化合物の化学構造は棒
状であり、中央部分が1個から4個の六員環を有したコ
ア構造を有し、中央部分長軸方向の両端に位置する六員
環が、液晶分子長軸方向に相当する位置で置換された末
端基を有し、両端に存在する末端基の少なくとも一方が
極性基であること、即ち例えば-CN、-OCN、-NC
S、、-F、-Cl、-NO2、-CF3、-OCF3、-OCHF
2である化合物である。これによって、液晶層の光学異
方性を所定の値にすることができ、電気的に駆動可能と
なり、動作温度範囲を広くさせることができる。
上の化合物は、少なくとも1種以上を必要とし、3〜1
5種の範囲が好ましい。また、誘電率異方性が+8〜+
13の化合物、+14〜+18の化合物、+18以上の
化合物から適時選んで含有させることが好ましく、所定
の駆動電圧や応答特性を得ることができる。この場合、
+8〜+13の誘電率異方性の化合物は多くとも10種
以下の範囲で混合することが好ましく、+14〜+18
の誘電率異方性の化合物は多くとも8種以下の範囲で混
合することが好ましく、+18以上の誘電率異方性の化
合物は多くとも10種以下の範囲で混合することが好ま
しい。液晶成分Bを上述の様に使用することは、表示特
性の温度特性により好ましい効果を付与する。より具体
的には、駆動電圧、急峻性に関わるコントラスト、応答
性等の温度依存性をより好ましいものとする。
1)〜(II-4)で表される化合物から選ばれる化合物を
10〜100重量%含有することが好ましい。一般式
(II-1)〜(II-4)で表される化合物におけるより好ま
しい形態は、R21〜R24が炭素原子数2〜7のアルキル
基、アルケニル基で表される化合物及び/又はX21〜X
24がF、Cl、-OCF3、又は-CNで表される化合物を
選択して、少なくとも1種以上含むことが好ましい。ま
た、一般式(II-2)においてZ24が単結合、-COO-又
は-C≡C-で表される化合物、一般式(II-3)において
Z25が-C≡C-で表される化合物を含有することが好ま
しい。一般式(II-1)〜(II-4)で表される特に好まし
いより具体的な化合物として、一般式(II-1a)〜(II-
4d)
Y28、Z21〜Z25及びW21〜W23は前記におけると同じ
意味を表す。)を示す。尚、各化合物は、蒸留、カラム
精製、再結晶等の方法を用いて不純物を除去し、充分精
製したものを使用した。これらの化合物を含有した液晶
成分Bは、必須成分の液晶成分Aと良く混合する特徴を
有し、特に駆動電圧の目的に応じた調製やその温度依存
性の改善あるいは応答性の改善に有用である。特に、一
般式(II-1a)〜(II-1h)、一般式(II-2a)〜(II-4
d)の化合物はこの効果に優れており、1〜25%と少
量の含有率でもこの効果を得ることができる。
る。尚、以下の説明における-Fはフッ素原子を、-Cl
は塩素原子を、-Hは水素原子を意味する。
はCH2=CH-(CH2)p(p=0、2)のアルケニル基で
ある化合物が好ましく、一般式(II-1a)、(II-1d)の
化合物がこの基を有することが好ましく、液晶成分Bに
アルケニル基を有する化合物を少なくとも1種以上含有
させることで、粘度や粘弾性を低減させることができ
る。同様に、R22も炭素原子数2〜5のアルキル基、上
述のアルケニル基である化合物が好ましく、一般式(II
-2a)、(II-2d)、(II-2f)、(II-2g)の化合物がこ
の基を有することが好ましい。X21〜X24はF、Cl、
-OCF3、-CNである化合物を多用することが好まし
く、高速応答を重視する場合X21〜X24がF、-OCF3
である一般式(II-1a)、(II-1d)、(II-2a)、(II-
2c)、(II-2d)、(II-2g)、(II-3a)の化合物を液
晶成分Bに多用することが好ましく、より大きい複屈折
率を必要とする場合はX22〜X24がCl、-OCF3、-C
Nである一般式(II-2a)〜(II-4d)の化合物を液晶成
分Bに多用することが好ましく、より低い駆動電圧必要
とする場合はX21が-CNでY21がH又はFである一般
式(II-1a)〜(II-1g)の化合物、X22がF、Cl、-
CNでY23がH又はFである一般式(II-2a)〜(II-2
f)の化合物、X23がF、Cl、-CNでY25がFである
一般式(II-3a)〜(II-3c)の化合物、X24がF、C
l、-CNでY27がFである一般式(II-4a)〜(II-4
d)の化合物を液晶成分Bに多用することが好ましい。
特に、アクティブ・マトリクス表示方式、TFT-LCD、MIM
-LCD、IPSモードと組み合わせたスーパーTFTやアク
ティブ・マトリクス技術を有した光散乱形液晶表示装置
(例えば、液晶材料及び透明性固体物質を含有する調光
層を有する表示装置)には、X21〜X24が-Fである化
合物を多用することが好ましい。
応答性を重視する場合Y21〜Y28がH、及び/又はW21
〜W24がHである化合物を多用することができ、駆動電
圧の温度依存性を改善させる場合Y21〜Y28がF、W21
〜W24がFである化合物、特に好ましくはY21、Y23、Y
25、Y27、W21〜W24がFである化合物を多用すること
が好ましく、このなかでW21及びW22がFの場合はY24
がHである化合物を選択するとより相溶性を改善でき、
一般式(II-3)の場合はW23及び/又はW24がFである
化合物を選択するとより相溶性を改善できる。一般式
(II-1)において、Z21とZ22の一方は単結合の化合物
が好ましく、低温での応答性、相溶性を改善するには、
単結合の化合物と-COO-、-C2H4-、-C4H8-の化合
物を併用した液晶成分Bを用いることが好ましい。複屈
折率がより大きいことを必要とする場合は、一般式(II
-2)、(II-3)におけるZ24、Z25が-C≡C-の化合
物、及び/又は一般式(II-4)におけるX24がCNの化
合物を液晶成分Bに多用することが好ましい。一般式
(II-1)、(II-2)、(II-4)におけるm1〜m4が0の
化合物と、一般式(II-1)、(II-2)におけるm1、m2
が1の化合物、一般式(II-4)におけるm3+m4が1の
化合物及び/又は一般式(II-3)の化合物との液晶成分
Bでの混合比は、0〜100から100〜0の範囲で適
時選ぶことができ、より高いネマチック相−等方性液体
相転移温度を必要とする場合、一般式(II-1)、(II-
2)におけるm1、m2が1の化合物、一般式(II-3)の
化合物及び/又は一般式(II-4)におけるm3+m4が1
の化合物を多用することが好ましい。一般式(II-1)、
(II-2)のシクロヘキサン環中の水素原子が重水素原子
で置換された化合物を用いることができるが、この化合
物は液晶組成物の弾性定数の調整や配向膜に対応したプ
レチルト角の調整に有用であることから、重水素原子で
置換された化合物を少なくとも1種以上含有させること
が好ましい。上述してきた液晶成分Bの効果は、後述す
る液晶成分Cの含有率が非常に小さい場合においても得
ることができる。駆動電圧を特に低くさせる目的のため
に、液晶成分Cの含有率を10重量%以下にすることが
できる。この場合、液晶成分Cの粘性を可能な限り低く
させることが好ましく、駆動電圧の上昇がほとんどない
か小さい範囲に止まり、応答速度の改善が効率的に得ら
れる。例えば、液晶成分Cが少量の場合、この効果を液
晶成分Bで達成させる方法として、一般式(II-1)〜
(II-4)において、X21〜X24がF、Cl、-OCF3で
ある化合物又はY 21〜Y24がFである化合物又はZ24、
Z25が-COO-、-C≡C-である化合物又はm1が1で
ある化合物の何れかの化合物を液晶成分Bに含有させる
ことが好ましい。特に、一般式(II-1)〜(II-4)にお
いて、X21〜X24がF、Cl、-OCF3、-CN、及び/
又はY21〜Y23がFである化合物は好ましい。
晶成分A及び液晶成分Bに加えて、−2〜2の誘電率異
方性を有する化合物からなる液晶成分Cを多くとも70
重量%含有させることが好ましい。本発明で述べる−2
〜2の誘電率異方性を有する液晶化合物の好ましいもの
としては、以下に示すものである。即ち、液晶化合物の
化学構造は棒状であり、中央部分が1個から4個の六員
環を有したコア構造を有し、中央部分長軸方向の両端に
位置する六員環が、液晶分子長軸方向に相当する位置で
置換された末端基を有し、両端に存在する末端基の両方
が非極性基であること、即ち例えばアルキル基、アルコ
キシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基、アルケ
ニルオキシ基、アルカノイルオキシ基である化合物であ
る。液晶成分Cは、1種以上20種以下の範囲で構成す
ることが好ましく、2種以上12種以下の範囲で構成す
ることがより好ましい。
1)〜(III-4)で表される化合物から選ばれる化合物を
10〜100重量%含有することが好ましい。一般式
(III-1)〜(III-4)で表される特に好ましい化合物と
して、一般式(III-1a)〜(III-4e)
おけると同じ意味を表す。)を示す。これらの化合物を
含有した液晶成分Cは、一般式(I)の化合物を含有し
た液晶成分Aと良く混合する特徴を有し、低温でのネマ
チック相を改善させるのに有用である。
II-4)の化合物を含有することで、粘度や粘弾性を低減
させることができ、比抵抗や電圧保持率が比較的高いと
いう特徴を有する。液晶成分Cの粘度は、可能な限り低
い粘度であることが好ましく、本発明の場合、45cp
以下が好ましく、30cp以下がより好ましく、20c
p以下が更に好ましく、15cp以下が特に好ましい。
液晶成分Cとして、一般式(III-1)〜(III-4)のより
好ましい化合物は、一般式(III-1a)〜(III-3a)、
(III-3c)〜(III-3g)、(III-4a)、(III-4d)〜
(III-4e)である。また、R31〜R34が炭素原子数2〜
5の直鎖状アルキル基又はCH2=CH-(CH 2)q(q=
0、2)のアルケニル基である化合物を少なくとも1種
以上含有した液晶成分Cはより好ましい効果が得られ
る。更に特に、一般式(III-1a)、(III-1d)、(III-
2a)の化合物、Y31が水素原子である一般式(III-3c)
〜(III-3f)の化合物及び/又はR38がアルキル基であ
る一般式(III-4a)の化合物は、3〜30%と少量含有
させてもこの効果を得ることができ、応答速度の改善に
有用であり、例えばSTN-LCDに有用である。
すべきより好ましい化合物は、一般式(III-1)の化合
物においては、R31が炭素原子数2〜5の直鎖状アルキ
ル基又はアルケニル基を表し、R35が炭素原子数1〜4
の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、ア
ルケニルオキシ基を表し、環A31がシクロヘキサン環を
表し、n1が0の場合、Z32が単結合又は-COO-であ
り、n1が1の場合、Z 31、Z32が単結合で表される化合
物であり、一般式(III-2)の化合物においては、R32
が炭素原子数2〜5の直鎖状アルキル基又はアルケニル
基を表し、R36が炭素原子数1〜4の直鎖状アルキル
基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基
を表し、n2が0の場合、環A32がシクロヘキサン環又
はシクロヘキセン環であり、Z33が単結合、-COO-又
は-C2H4-であり、n2が1の場合、環A32がシクロヘキ
サン環であり、Z33が単結合又は-C2H4-で表される化
合物である。
1)、一般式(III-2)、一般式(III-3)、一般式(III
-4)で表される化合物を各々単独で構成することもでき
るが、一般式(III-1)及び/又は(III-2)で表される
化合物と一般式(III-3)及び/又は一般式(III-4)で
表される化合物特にZ35が-C≡C-で表される化合物を
併用することによって、液晶組成物の複屈折率を用途に
応じて容易に最適化することができる。一般式(III-
1)、一般式(III-2)の化合物、例えば一般式(III-1
a)〜(III-2f)の化合物を多用することによって、複
屈折率を減少させることができ、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を容易
に達成することができる。又、一般式(III-3)の化合
物、例えば一般式(III-3a)〜(III-3h)の化合物、あ
るいは一般式(III-4)の化合物、例えば一般式(III-4
a)〜(III-4e)の化合物を多用することで、複屈折率
を増大させることができ、液晶層が1〜5μmの薄い液
晶表示素子の作製を可能とすることができる。
に対してより速い応答性を目的とする場合、以下のよう
にすることができる。中位の駆動電圧を目的とする場合
は、本発明の液晶組成物の誘電率異方性が3〜15の範
囲であり、20℃における粘性が8〜20c.p.の範
囲であることが好ましい。この場合、液晶成分Cのみの
粘性が25c.p.以下が好ましく、15c.p.以下
がより好ましく、10c.p.以下が特に好ましい。
又、特に低い駆動電圧を目的とする場合は、本発明の液
晶組成物の誘電率異方性が15〜30の範囲にあること
が好ましく、18〜28の範囲が特に好ましい。
用いられている配向膜は、ポリイミド系のものが多用さ
れており、例えばLX1400、SE150、SE610、AL1051、AL34
08等が使用されている。配向膜の仕様には、液晶表示特
性、表示品位、信頼性、生産性が深く関係しており、液
晶材料に対しては例えばプレチルト角特性が重要であ
る。プレチルト角の大きさは、所望の液晶表示特性や均
一な配向性を得るために、適時調整する必要がある。例
えば、大きなプレチルト角の場合不安定な配向状態とな
りやすく、小さい場合充分な表示特性を満たされないこ
ととなる。
液晶材料とより小さい液晶材料とに選別されることを見
いだしており、これを応用することによって所望の液晶
表示特性や均一な配向性を液晶材料から達成させること
を見いだした。この技術は、本発明にも応用できる。例
えば、液晶成分Bが一般式(II-1)〜(II-4)を含有す
る場合は以下のようになる。より大きいプレチルト角
は、R21がアルケニル基、X21がF、Cl、-CN、Y
21、Y22がFの化合物及び/又はR21がアルキル基、X
21がF、Cl、-CN、Z22が-C2H4-、-C4H8-の化
合物の含有率を多くさせることで得られ、より小さいプ
レチルト角は、R21がアルケニル基、CsH2s +1-O-CtH
2t、X21がF、Y21がF、Y22がHの化合物及び/又は
Z22が-COO-の化合物の含有率を多くさせることで得
られる。一般式(II-1)、(II-2)におけるシクロヘキ
サン環の水素原子を重水素原子置換した化合物の場合、
置換位置によって異なり、プレチルト角の幅広い調整を
可能にさせる。この様な効果は、例えばより大きいプレ
チルト角を得る場合、上述した化合物を液晶組成物総量
に対して10〜40重量%あるいはそれ以上含有させる
ことによってほぼ得ることができる。
する技術は、例えば特開昭54−87688号公報で触
れられており、例えば、一般式(a-3)の化合物を含有
した混合物が示されている。また、一般式(a-1)、(a
-2)の化合物を更に混合し、相溶性や応答特性に有用と
している。しかし、特開昭54−87688号公報で開
示されている組成物から一般式(a-3)の化合物を除く
と、難溶性であり、改善策を必要としていた。更にまた
応答特性についても、例えばTN-LCDの応答特性は、60
msec以下、好ましくは50msec以下、より好ましくは4
0msec以下、特に好ましくは30msec以下が現在要求さ
れており、改善を必要としている。特に、一般式(a-
3)の化合物は、応答特性を悪化させる傾向があり、新
たな改善手段を必要としていた。
り、詳細には、例えば以下の各々の方策を見いだしたこ
とによるものである。(1)液晶成分Aの含有率を過度
に多用せず、50重量%以下にすること。(2)液晶成
分Bを構成する化合物を、液晶成分Aの含有率が特に多
い場合、4種以上にすること。(3)シクロヘキサン環
を有する化合物を、1種以上液晶成分Bに含有するこ
と。この場合、一般式(II-1)の化合物がより好ましい
結果を示した。(4)一般式(II-2)、(II-3)の化合
物を用いた場合、一般式(II-1)の化合物を併用するこ
とが特に好ましい結果を示した。(5)液晶成分Cを構
成する化合物を、液晶成分Aの含有率が特に多い場合、
含有すること。(6)液晶成分Bが一般式(II-2)、
(II-3)の化合物を含有した場合、液晶成分Cを微量で
も併用することが好ましい結果を示した。この場合、一
般式(III-1)から(III-3)の化合物がより好ましい結
果を示した。
液晶成分の含有量は以下のようにできる。液晶成分A
は、1〜50重量%の範囲であるが、3〜40重量%の
範囲が好ましく、3〜30重量%の範囲がより好まし
い。液晶成分Bは、10〜99重量%の範囲であるが、
25〜90重量%の範囲が好ましく、25〜80重量%
の範囲がより好ましい。液晶成分Cは、多くとも70重
量%の範囲であるが、3〜65重量%の範囲が好まし
く、5〜60重量%の範囲がより好ましく、10〜55
重量%の範囲が更に好ましい。一般式(I)で表される
化合物の含有率は、単体で20重量%以下が好ましく、
それ以上は2種以上で構成することが好ましく、一般式
(I-1)〜(I-5)で表される化合物の液晶成分Aに対す
る含有率は、50〜100重量%の範囲であるが、70
〜100重量%の範囲が好ましい。一般式(II-1)〜
(II-4)で表される化合物あるいは一般式(II-1a)〜
(II-4d)で表される化合物の含有率は、単体で30重
量%以下が好ましく、25重量%以下が更に好ましく、
それ以上は2種以上で構成することが好ましく、液晶成
分Bに対する含有率は、10〜100重量%の範囲であ
るが、50〜100重量%の範囲が好ましく、75〜1
00重量%の範囲が更に好ましい。一般式(III-1)〜
(III-4)で表される化合物あるいは一般式(III-1a)
〜(III-4e)で表される化合物の含有率は、単体で30
重量%以下が好ましく、25重量%以下が更に好まし
く、それ以上は2種以上で構成することが好ましく、液
晶成分Cに対する含有率は、10〜100重量%の範囲
であるが、50〜100重量%の範囲が好ましく、75
〜100重量%の範囲が更に好ましい。
転移温度は、好ましくは−10℃以下、更に好ましくは
−20℃以下、特に好ましくは−30℃以下である。ネ
マチック相−等方性液体相転移温度は、60℃以上、好
ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃〜130℃
の範囲である。本発明の液晶組成物は、誘電率異方性が
3以上を必要とし、4〜40の範囲が好ましく、高速応
答性を重視する場合は4〜16の範囲が、より低い駆動
電圧を必要とする場合は17〜30の範囲が好ましい。
より小さい或いは中位の複屈折率は、0.09〜0.1
8の範囲が好ましく、より大きい複屈折率は、0.18
〜0.33の範囲が好ましい。この様なネマチック液晶
組成物の特性は、アクティブ・マトリクス形、ツイステ
ィッド・ネマチックあるいはスーパー・ツイスティッド
・ネマチック液晶表示装置に用いるのに有用である。
のTN-LCDやSTN-LCDに有用であり、またカラーフィルタ
ー層を用いなくても、液晶層と位相差板の複屈折性でカ
ラー表示をすることができる液晶表示素子に有用なもの
であり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子の用いる
ことができる。この液晶表示素子は、透明性電極層を有
し少なくとも一方が透明である基板を有し、この基板間
に前記ネマチック液晶組成物の分子をねじれた配向にさ
せ、目的に応じて30°〜360°の範囲で選択するこ
とができ、90°〜270°の範囲で選択することが好
ましく、45°〜135°の範囲または180°〜26
0°の範囲で選択することが特に好ましい。この為に、
本発明の液晶組成物は、誘起螺旋ピッチが0.5〜10
00μmとなる光学活性基を有する化合物を含有させる
ことができる。透明性電極基板に設けられる配向膜によ
って得られるプレチルト角は、1°〜20°の範囲で選
択することが好ましく、ねじれ角が30°〜100°で
は1°〜4°のプレチルト角が好ましく、100°〜1
80°では2°〜6°のプレチルト角が好ましく、18
0°〜260°では3°〜12°のプレチルト角が好ま
しく、260°〜360°では6°〜20°のプレチル
ト角が好ましい。
1)〜(III-4)で表される化合物以外にも、液晶組成物
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。しかしながら、こ
れらの化合物を多量に用いることはネマチック液晶組成
物の特性が低減することになるので、添加量は得られる
ネマチック液晶組成物の要求特性に応じて制限されるも
のである。
屈折率を有することから、透明性電極層を有する少なく
とも一方が透明な2枚の基板間に挟持された調光層を有
し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する
光散乱形液晶表示にも、有利な光散乱特性による高いコ
ントラストを具備させるのに有用であることを見いだし
た。
しばしば、誘起した結晶相あるいは一部が結晶化したス
メクチック相が発現し、逆に液晶相が狭くなるという問
題を有したり、大きな複屈折率及び広い温度で液晶相を
示すが、アクティブ・マトリクス方式に必須の特段に高
い電圧保持率を達成するには至らなかった。更に、光散
乱形液晶表示を作製した場合、電圧無印加時の光透過率
T0が、作製した直後の値あるいは電圧印加後長期に放
置させた値に比べ電圧印加状態から無印加状態に切り替
えた直後の値のほうが大きくなってしまうメモリー現象
が発現し、結果的に液晶表示のコントラストを悪化させ
ることになり、単にフルオロトラン系の化合物を用いれ
ば、好ましい結果に到るとは限らないのである。本発明
の液晶組成物は、このような問題を回避したり、あるい
は低減するに到ったものである。
物質を形成させる高分子形成性化合物により高い相溶性
を示す液晶材料であることを見い出したことにある。透
明性固体物質は、高分子形成性化合物を重合させること
により形成することが好ましく、例えば、紫外線硬化型
ビニル基を有する化合物を含有する紫外線硬化型樹脂組
成物を液晶材料と混合した調光層形成材料を2枚の基板
間に挟持した後、紫外線硬化型樹脂組成物を硬化させて
作製する。高分子形成性化合物と液晶材料との相溶性が
より高い場合、より広い温度域でより均一な溶液を得る
ことを可能とする。このような状態で高分子形成性化合
物を硬化させると、片寄りが無いあるいは少ない状態
で、光散乱性を有する調光層を作製することができ、駆
動電圧やコントラスト比にムラの無い表示特性を得ると
共に、白濁性のより均一な表示を達成した光散乱形液晶
表示を提供できるのである。従って、より均一な光散乱
特性を示す液晶表示あるいは比較的大型の液晶表示を真
空注入法等を用いて作製するのに適した液晶材料を見い
出したものである。
式において必要な高い電圧保持率あるいは大きい複屈折
率0.200以上を得るために、シアノ基を有さない液
晶化合物を用いることが好ましい。使用する液晶化合物
としては、一般式(I)で表されるアジン系化合物が好
ましく、一般式(II-2)、(II-3)で表されるフルオロ
トラン系化合物と組み合わせることが好ましく、特に3
つの環を有するフルオロトラン系化合物を必須成分とし
て使用することがより好ましい。一般式(I)で表され
るアジン系化合物を含有したことにより、特に応答性に
改善効果があり、動画表示に有用な光散乱形液晶表示装
置を提供することができる。また、より高い電圧保持率
を有する液晶表示を調製するには、より高い比抵抗の液
晶材料を用いることが好ましく、比抵抗としては1011
Ω・cm以上が好ましく、1012Ω・cm以上がより好
ましく、1013Ω・cm以上が最も好ましい。
報において、液晶材料の物性値と液晶表示の表示特性と
の関係が次式(IV)で表されることを示した。
2Kiiは弾性定数を表し、iiは11、22又は33を表し、△ε
は誘電率異方性を表し、<r>は透明性固体物質界面の
平均空隙間隔を表し、Aは液晶分子に対する透明性固体
物質のアンカリングエネルギーを表し、dは透明性電極
を有する基板間の距離を表す。
与える規制力が弾性定数1Kiiとアンカリングエネルギー
Aの比によって変化することを意味しており、特にその
効果が実際の平均空隙間隔<r>より1Kii/Aの量だけ
実質的に広げる作用を為し、従って効果的に駆動電圧を
低減させることを示している。この関係は、本発明にお
いても応用することができ、液晶材料を構成する液晶化
合物によって液晶材料の誘電率異方性と弾性定数を選定
することにより、低い電圧で駆動するより好ましい液晶
表示を得ることができるものである。より具体的には、
以下のようにすることが好ましい。透明性固体物質が高
分子形成性化合物として2官能性モノマー及び単官能性
モノマーを含有した重合性組成物から形成することによ
り、より優れた液晶表示の表示特性を得ることができ
る。高分子形成性化合物として2官能性モノマーと単官
能性モノマーを組み合わせた組成物を用いることによっ
て、高分子形成性化合物から透明性固体物質を形成する
過程において、透明性固体物質の形状がより均一な構造
を成し、液晶材料との界面の性質を操作できると考えら
れる。更に詳細には、前述した式(IV)における平均空
隙間隔<r>及びアンカリングエネルギーAを優位にで
きる。このようにして、白濁性や透明性を維持したま
ま、駆動電圧を低減できるのである。更に又、例えば、
前述した一般式(I)で表される化合物を含有した液晶
材料は、高分子形成性化合物として2官能性モノマー及
び単官能性モノマーを併用した重合性組成物を用いるこ
とで、メモリー現象を解消あるいは低減させることがで
きる。
層を有する2枚の基板間に液晶材料をマイクロカプセル
化した液晶小滴を透明性固体物質中に分散させた表示に
も有用なものであることが期待される。基板間に形成さ
れる透明性固体物質は、繊維状あるいは粒子状に分散す
るものでも、液晶材料を小滴状に分散させたフィルムの
ものでも良いが、三次元網目状の構造を有するものがよ
り好ましい。また、液晶材料は連続層を形成することが
好ましいが、液晶材料の無秩序な状態を形成することに
より、光学的境界面を形成し、光の散乱を発現させる上
で重要である。このような透明性固体物質から形成され
た三次元網目状構造の形状の平均径は、光の波長に比べ
て大きすぎたり、小さすぎる場合、光散乱性が衰える傾
向にあるので、0.2〜2μmの範囲が好ましい。ま
た、調光層の厚みは、使用目的に応じ、2〜30μmの
範囲が好ましく、5〜20μmの範囲が特に好ましい。
示は、本発明者らが光散乱不透明状態と透明状態を利用
する液晶表示を構成する液晶材料と透明性固体物質につ
いて鋭意検討し、液晶材料を構成する液晶化合物、高分
子形成性化合物との相溶性及び重合性組成物の好ましい
構成を見い出したことにより、より速い応答性、より低
い電圧駆動性、より高い調光層の抵抗値、あるいはより
高いコントラスト比等の表示特性を維持向上させると共
に、メモリー現象を低減し、白濁性のより均一な表示を
達成し、これにより、アクティブ・マトリクス方式に要
求される特性を有するものである。また、本発明の液晶
表示は、例えば、プロジェクション表示装置や直視型の
携帯用端末表示(Personal Digital Assistance)とし
て利用することができる。
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、以下の実施例の組成物における「%」は『重
量%』を意味する。
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を行い、こ
の液晶組成物の比抵抗あるいは電圧保持率を測定した。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
た。結果は以下の通りであった。 TN−I : 93.6 ℃ T→N : −1. ℃ Vth : 2.59 V γ : 1.15 △ε : 4.9 △n : 0.281 このネマチック液晶組成物を用いて、セル厚dが1.8
μmのTN-LCDを構成してその表示特性を測定したとこ
ろ、しきい値電圧が2.28V、応答速度が1.1ms
ecを示す液晶表示装置が得られた。
率の波長分散を測定したところ、光の波長650nmに
対する400nmでの比が1.15以上であった。この
液晶材料は、光の波長の違いによってより大きな位相差
が現れていることから、カラーフィルター層を用いない
でカラー表示を行う、液晶と位相差板の複屈折性を利用
した新規反射型カラー液晶表示方式に有用なものであ
る。
「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
610」(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、高時分割
特性に優れ、速応答性が改善されたSTN-LCD表示特性を
示す液晶表示装置が得られた。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。 (実施例2) ネマチック液晶組成物(2-2)
た。結果は以下の通りであった。 TN−I : 115.6 ℃ T→N : −8. ℃ Vth : 2.70 V γ : 1.13 △ε : 3.9 △n : 0.143 η : 23.1 c.p. テスト前の比抵抗 : 6.0×1011 Ω・cm 加熱促進テスト後の比抵抗 : 6.3×1011 Ω・cm テスト前の電圧保持率 : 98.4% 加熱促進テスト後電圧保持率 : 98.0% このネマチック液晶組成物は、文献『高速液晶技術』
(63頁、(株)シーエムシー社出版)中に示された液晶
表示の光学的急峻性の限界値である1.12に近い値を
示しており、従って、この液晶組成物は高時分割駆動に
有用であることが理解できる。
ト後の比抵抗や電圧保持率が高いことから、熱に安定で
あることが理解できる。また、この組成物を基本的な構
成材料とする新たな本発明のネマチック液晶組成物を作
製し、これを用いたアクティブ・マトリクス液晶表示装
置を作製したところ、漏れ電流が小さくフリッカの発生
しない優れたものであることが確認できた。更に同様に
して、この組成物を基本的な構成材料とする他の本発明
のネマチック液晶組成物を作製し、これをツイスティッ
ド・ネマチック及びスーパー・ツイスティッド・ネマチ
ック液晶表示装置を作製したところ、フリッカの発生し
ない優れたものであることが確認できた。
体液晶(b-1)
の母体液晶(b-1)の諸特性を測定した。結果は以下の
通りであった。 TN−I : 116.7 ℃ T→N : +11. ℃ Vth : 2.14 V γ : 1.23 △ε : 4.8 △n : 0.090 η : 19.8 c.p. 特性を比較すると、本発明の液晶組成物は、複屈折率が
より大きく、ネマチック相の温度範囲がより広く、飽和
電圧としきい値電圧の比がより小さく、より好ましい結
果であった。しかし、一般式(I)の化合物は、より大
きな粘性を有しており、母体液晶(b-1)の粘性を増加
させる傾向にあった。
き有用な事実を見いだした。即ち、本発明の液晶組成物
(2-2)と母体液晶(b-1)の応答特性を測定し、比較す
ると、母体液晶(b-1)では25.3msecであったが、
本発明の液晶組成物(2-2)では21.3msecとより好
ましい結果であった。このことから、一般式(I)の化
合物は、より大きな粘性にもかかわらず、応答速度を低
減させる効果を有していることが見いだされた。この様
な効果は、例えば一般式(I)の化合物の弾性定数ある
いは回転粘性の物性値が特異な傾向を有していることが
予想される。(実施例3)ネマチック液晶組成物(2-
3)
た。結果は以下の通りであった。 TN−I : 100.1 ℃ T→N : −70. ℃ Vth : 2.01 V γ : 1.15 △ε : 8.6 △n : 0.173 このネマチック液晶組成物にカイラル物質「S−81
1」(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610」(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、高時分割特性に優
れ、速応答性が改善されたSTN-LCD表示特性を示す液晶
表示装置が得られた。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。 (実施例4) ネマチック液晶組成物(2-4)
屈折率がより大きく、ネマチック相の温度範囲がより広
く、飽和電圧としきい値電圧の比がより小さく、応答速
度がより速く、好ましい結果であった。
晶表示について更に詳細に説明する。しかしながら、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。液晶
材料として液晶組成物(2-4)を80%、高分子形成性
化合物として「HX−220」(日本化薬社製)を1
3.86%、ラウリルアクリレートを5.94%、重合
開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニ
ルプロパン−1−オンを0.2%の比率で混合し、均一
溶液の調光層形成材料を作製した。この調光層形成材料
を、平均粒径10μmのスペーサーが介在した2枚のI
TO電極ガラス基板を用いて作製した大きさ50×50
mmの空セルに、均一溶液の転移温度より10℃高い温度
の下で真空注入した。 これを、均一溶液の転移温度よ
り3℃高い温度に保持しながら、 メタルハライドラン
プ(80W/cm2)の下を3.5m/分の速度で通過さ
せ、500mJ/cm2に相当するエネルギーの紫外線を
照射して高分子形成化合物を硬化させて、液晶材料と透
明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得
た。得られた液晶デバイスについて、基板間に形成され
た硬化物の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したと
ころ、ポリマーから成る三次元ネットワーク構造の透明
性固体物質が認められた。
の光散乱形液晶デバイスと比較して、広い動作温度範囲
を示し、動画有利な応答性を有し、高コントラストでか
つ均一でむらのない表示特性を有しており、広告板等の
装飾表示板や時計等の表示装置、又はプロジェクション
表示装置等に有用なものであった。
折率Δnが大きく、広い温度範囲でネマチック相を示
し、応答特性の改善効果に優れ、また、電圧保持率が高
く、化学的安定性が高いことが明らかである。従って、
本発明のネマチック液晶組成物は、アクティブ・マトリ
クス形、ツイスティッド・ネマチックあるいはスーパー
・ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置に用いるこ
とができる。
ー表示をする液晶表示素子を提供することができる。特
に、大きな複屈折率により液晶層の厚みdを低減でき応
答特性を改善でき、特に情報量の多い表示特性を提供で
きる。さらに、液晶材料及び透明性固体物質を含有する
調光層を有する光散乱形液晶表示にも有用装置を提供で
きる。
Claims (22)
- 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、R11及びR12は各々独立的に水素原子又は炭素
原子数1〜10の直鎖状アルキル基又はアルコキシ基を
表す。)で表される1種又は2種以上の化合物からなる
液晶成分Aを含有し、+2以上の誘電率異方性を有する
化合物からなる液晶成分Bを含有する液晶組成物であっ
て、該液晶組成物がの3以上の誘電率異方性(Δε)を
有し、60℃以上のネマチック相−等方性液体相転移温
度(TN−I)を有し、0℃以下の結晶相又はスメクチ
ック相−ネマチック相転移温度(T→I)を有すること
を特徴とするネマチック液晶組成物。 - 【請求項2】 前記液晶成分Aが、一般式(I)の化合
物におけるR12がメチル基、エチル基又はプロピル基で
表される化合物を30〜100重量%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3】 前記液晶組成物が、前記液晶成分Aを1
〜50重量%含有することを特徴とする請求項1又は2
記載のネマチック液晶組成物。 - 【請求項4】 前記液晶成分Bが、一般式(II-1)〜
(II-4) 【化2】 (式中、R21〜R24は各々独立的に炭素原子数2〜10
の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はCsH2s+1-O-
CtH2tを表し、s及びtは各々独立的に1〜5の整数
を表し、X21〜X24は各々独立的にフッ素原子、塩素原
子、-OCF3、-OCHF2、-CF3又は-CNを表し、Y
21〜Y28は各々独立的に水素原子又はフッ素原子を表
し、W21〜W24は各々独立的に水素原子又はフッ素原子
を表し、Z21〜Z23は各々独立的に単結合、-COO-、
-C2H4-、-C4H8-を表し、Z21はまた-C≡C-又は-
CH=CH-であってもよく、Z24及びZ25は各々独立
的に単結合、-COO-、-C≡C-又は-CF=CF-を表
し、m1〜m4は各々独立的に0又は1の整数を表し、m
3+m4は0又は1の整数であり、各化合物におけるシク
ロヘキサン環の水素原子(H)は重水素原子(D)で置
換されていても良い。)で表される化合物群から選ばれ
る化合物を含有することを特徴とする請求項1、2又は
3記載のネマチック液晶組成物。 - 【請求項5】 前記液晶成分Bが、前記一般式(II-1)
〜(II-4)におけるR21〜R24が各々独立的に炭素原子
数2〜5のアルキル基又はアルケニル基である化合物、
及び/又はX21〜X24がフッ素原子、塩素原子、-OC
F3、又は-CNである化合物を10〜100重量%含有
することを特徴とする請求項4記載のネマチック液晶組
成物。 - 【請求項6】 前記液晶成分Bが、前記一般式(II-1)
の化合物におけるZ 21及びZ22が各々独立的に単結合、
-COO-、-C2H4-又は-C4H8-で表される化合物を1
0〜100重量%含有することを特徴とする請求項4又
は5記載のネマチック液晶組成物。 - 【請求項7】 前記液晶成分Bが、前記一般式(II-2)
の化合物におけるZ 24が単結合、-COO-又は-C≡C-
で表される化合物を10〜100重量%含有することを
特徴とする請求項4、5又は6記載のネマチック液晶組
成物。 - 【請求項8】 前記液晶成分Bが、前記一般式(II-3)
の化合物におけるZ 25が単結合又は-C≡C-で表される
化合物を少なくとも10重量%含有することを特徴とす
る請求項4、5、6又は7記載のネマチック液晶組成
物。 - 【請求項9】 前記液晶組成物が、前記液晶成分Bを1
0〜99重量%含有することを特徴とする請求項1、
2、3、4、5、6、7又は8記載のネマチック液晶組
成物。 - 【請求項10】 前記液晶組成物が、−2〜2の誘電率
異方性(Δε)を有する化合物からなる液晶成分Cを含
有し、該液晶成分Cが、一般式(III-1)〜(III-4) 【化3】 (式中、R31〜R34は各々独立的に炭素原子数2〜7の
直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表し、R35〜R38
は各々独立的に炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、
アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基又は
CuH2u+1-O-CvH2vを表し、u及びvは各々独立的に
1〜5の整数を表し、Y31は水素原子、フッ素原子又は
-CH3を表し、Y32及びY33は各々独立的に水素原子又
はフッ素原子を表し、Z31〜Z34は各々独立的に単結
合、-COO-、-C2H4-又は-C4H8-を表し、Z31は-
C≡C-又は-CH=CH-であってもよく、Z35は単結
合、-C≡C-、-COO-又は-CF=CF-を表し、環A
31及び環A32は各々独立的にシクロヘキサン環又はシク
ロヘキセン環を表し、環A33及び環A34は各々独立的に
シクロヘキサン環又はベンゼン環を表し、n1〜n5は各
々独立的に0又は1の整数を表し、n4+n5は0又は1
の整数であり、各化合物におけるシクロヘキサン環の水
素原子(H)は重水素原子(D)で置換されていても良
い。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又
は2種以上含有することを特徴とする請求項1、2、
3、4、5、6、7、8又は9記載のネマチック液晶組
成物。 - 【請求項11】 前記液晶成分Cが、前記一般式(III-
1)の化合物におけるR31が炭素原子数2〜5の直鎖状
アルキル基又はアルケニル基を表し、R35が炭素原子数
1〜5の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル
基、アルケニルオキシ基を表し、環A31がシクロヘキサ
ン環を表し、n1が0の場合、Z32が単結合又は-COO
-で表される化合物、及び/又は、n1が1の場合、Z31
及びZ32が共に単結合で表される化合物を10〜100
重量%含有することを特徴とする請求項10記載のネマ
チック液晶組成物。 - 【請求項12】 前記液晶成分Cが、前記一般式(III-
2)の化合物におけるR32が炭素原子数2〜5の直鎖状
アルキル基又はアルケニル基を表し、R36が炭素原子数
1〜5の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル
基、アルケニルオキシ基を表し、n2が0の場合、環A
32がシクロヘキサン環又はシクロヘキセン環を表し、Z
33が単結合、-COO-又は-C2H4-で表される化合物、
及び/又は、n2が1の場合、環A32がシクロヘキサン
環を表し、Z33が単結合又は-C 2H4-で表される化合物
を10〜100重量%含有することを特徴とする請求項
10又は11記載のネマチック液晶組成物。 - 【請求項13】 前記液晶成分Cが、前記一般式(III-
3)の化合物におけるZ35が-C≡C-で表される化合物
を10〜100重量%含有することを特徴とする請求項
10、11又は12記載のネマチック液晶組成物。 - 【請求項14】 前記液晶組成物が、前記液晶成分Cを
多くとも70重量%含有することを特徴とする請求項1
0、11、12又は13記載のネマチック液晶組成物。 - 【請求項15】 前記液晶組成物が、4個の六員環を有
したコア構造の化合物であって、該化合物の液晶相−等
方性液体相転移温度が100℃以上である化合物を1種
又は2種以上含有することを特徴とする請求項1乃至1
4記載のネマチック液晶組成物。 - 【請求項16】 前記液晶組成物が、4〜30の誘電率
異方性(Δε)であり、0.08〜0.33の複屈折率
が(Δn)であり、70℃以上のネマチック相−等方性
液体相転移温度(TN−I)であり、−10℃以下の結
晶相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度(T→
I)であることを特徴とする請求項1乃至15記載のネ
マチック液晶組成物。 - 【請求項17】 前記液晶組成物に、誘起螺旋ピッチが
0.5〜1000μmとなる光学活性基を有する化合物
を含有することを特徴とする請求項1乃至16記載のネ
マチック液晶組成物。 - 【請求項18】 請求項17記載のネマチック液晶組成
物を用いたアクティブ・マトリクス、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。 - 【請求項19】 液晶層の厚みが1〜30μmであるこ
とを特徴とする請求項18記載の液晶表示装置。 - 【請求項20】 請求項1乃至19記載の液晶組成物及
び透明性固体物質を含有する調光層を有する光散乱形液
晶表示装置。 - 【請求項21】 前記調光層において、前記液晶組成物
が連続層をなし、該連続層中に前記透明性固体物質が均
一な三次元網目状構造を形成することを特徴とする請求
項20記載の光散乱形液晶表示装置。 - 【請求項22】 前記透明性固体物質が、高分子形成性
2官能性モノマー及び単官能性モノマーを含有した重合
性組成物から形成されることを特徴とする請求項20又
は21記載の光散乱形液晶表示装置。
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-
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