JPH1036848A - ネマチック液晶組成物およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶温度範囲が広く、また粘度も小さく、屈
折率の異方性が大きい、優れたネマチック液晶組成物、
および液晶表示装置を提供すること。 【解決手段】 一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸系化
合物の少なくとも一種を含有するネマチック液晶組成物
を用いる。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネマチック液晶組
成物、詳しくは特定のカルボン酸系化合物を含有する、
液晶表示素子に用いられるネマチック液晶組成物に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、時計、電卓をはじめワ
ープロ、テレビ等に広く利用されている。これらの液晶
表示装置の中で特に多く使用されているのは、液晶材料
の光学的異方性および誘電率異方性を利用した液晶表示
装置である。

【０００３】液晶表示装置に用いられる液晶材料に要求
される特性としては、液晶温度範囲が広いこと、電気光
学的に速い応答速度を得るために粘度が小さいこと、広
い視野角範囲、高いコントラストを得るために適切な複
屈折（△ｎ）をもつこと、低い駆動電圧を得るために誘
電率異方性（△ε）が大きいこと、化学的および光学的
に安定であることなどが挙げられる。

【０００４】実用されている液晶組成物は通常、室温付
近に液晶相を有する化合物と、室温より高い温度領域に
液晶相を有する化合物とを混合して調整される。液晶表
示装置が屋外で使用し得る為には−４０℃〜９０℃の温
度範囲で安定に存在しなければならず、また誘電率異方
性、屈折率異方性の温度依存性を考慮すると、Ｎ−Ｉ点
（ネマチック−等方相転移温度）付近では急激な変化が
起こるので、Ｎ−Ｉ点の高い液晶材料が必要となる。

【０００５】また、広視野角、高コントラストを得るた
めには、液晶層のリターデーション△ｎ・ｄ（△ｎは液
晶材料の複屈折、ｄは液晶層の厚み）を最適化する必要
がある。しかし、実用に使用される液晶表示装置では液
晶層の厚みｄが、ある限定された範囲で設定されてお
り、かつ応答速度を速くすることが要求されているため
に、液晶層の厚みｄは薄くなる傾向が強まっている。よ
って、複屈折△ｎが大きな液晶材料が必要とされてい
る。

【０００６】これまで、種々の液晶化合物が開発され、
使用されているが、以上のような特性を全て満足する単
一の液晶化合物は未だに見い出されていない。また、液
晶表示装置によって、上記要求される特性の、度合いが
異なるため、液晶表示装置の目的に応じた適切な特性を
与える液晶組成物の提供が求められている。そのために
いろいろな特性をもった数種の液晶化合物を混合した
り、あるいは非液晶化合物を混合したりして液晶組成物
を調整し、実用に供しているのが現状であるが、やは
り、充分満足できるものではなかった。

【０００７】上記液晶組成物の調整に用いられる液晶化
合物としては、アルキルまたはアルコキシ安息香酸、ア
ルキルシクロヘキサンカルボン酸等のフェニルエステル
化合物、芳香族ニトリル化合物、アルキルまたはアルコ
キシビフェニルあるいはターフェニル誘導体、アルキル
安息香酸、アルキルシクロヘキサンカルボン酸等が知ら
れている。

【０００８】上記液晶組成物の中でも、アルキル安息香
酸、アルキルシクロヘキサンカルボン酸等の環状カルボ
ン酸を用いた液晶組成物はＮ−Ｉ点が高く、低粘度であ
る等の特徴を有しており、例えば、特開昭５４−１５１
９５１号公報、特開昭５９−１２０７９８２号公報、特
開昭６０−１５５２８９号公報、特開平３−２６３４８
２号公報、特開平４−１００８９１号公報、特開平５−
１３２６７１号公報、特開平６−５７２５２号公報、米
国特許第４４９０２７７号明細書にはこれら環状カルボ
ン酸を用いた液晶組成物が記載されている。しかしなが
ら、液晶組成物についての記載において、アルケニル安
息香酸化合物に関する記載は見られなかった。

【０００９】また、アルケニル安息香酸化合物は、例え
ば、特公平４−３０３８２号公報、特公平５−６６３７
７号公報、ＭＣＬＣ１９９１ Ｖｏｌ．１９９ ｐ．３
４５等に記載されているが、やはりそれらを液晶組成物
として用いた記載は見られなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上示したように、こ
れまで、液晶組成物については種々検討されているが、
未だ完全と言われるものは見いだされていない。また、
液晶組成物に用いられる化合物は、いずれもその特性に
一長一短があり、さらに液晶表示装置によって、前記要
求される特性の度合いも異なるため、目的に応じた特性
を与える液晶組成物の探索が行われている。そこで本発
明の目的は、液晶温度範囲が広く、粘度が小さく、屈折
率異方性が大きい新規な液晶組成物を提供することであ
り、さらに、その液晶組成物を搭載してなる液晶表示装
置を提供する事である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させる
に、本発明のうち、請求項１記載の液晶組成物は下記化
３に示した一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸系化合物
を少なくとも一種含有することを特徴とするネマチック
液晶組成物である。

【００１２】

【化３】

【００１３】（式中、Ｒはアルケニル基を示す）

【００１４】また、前記目的を達成させるための請求項
２に記載のもう一つの本発明の液晶組成物は化３で示し
た一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸系化合物ととも
に、下記化４に示した一般式（II）で表されるアルキル
もしくはアルコキシ安息香酸またはアルキルもしくはア
ルコキシシクロヘキサンカルボン酸を少なくとも一種含
有することを特徴とするネマチック液晶組成物である。

【００１５】

【化４】

【００１６】（式中、Ｒ’はアルキル基またはアルコキ
シ基を表し、Ａはフェニル基またはシクロヘキシル基を
示す）ものである。

【００１７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２記載の発明の液晶組成物を搭載してなる液晶表
示装置である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は前述した通り、化３の一
般式（Ｉ）で表されるカルボン酸系化合物を少なくとも
一種含有するネマチック液晶組成物を提供するものであ
る。

【００１９】以下、本発明のネマチック液晶組成物につ
いて、詳細に説明する。

【００２０】本発明に用いられる上記一般式（Ｉ）で表
されるカルボン酸において、式中Ｒで示されるアルケニ
ル基としては、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペン
テニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル等があげ
られる。

【００２１】上記一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸の
含有量は、特に制限を受けないが、通常は、全液晶組成
物に対して、１〜８０重量％、特に３〜５０重量％、と
りわけ５〜３０重量％の範囲にあるのが好ましい。上記
含有量が１重量％未満の場合は、その効果があまり認め
られず、８０重量％を超えた場合には、他の液晶成分が
少なくなるため、所望の特性の液晶組成物を調整するこ
とが困難となる傾向にある。

【００２２】次に、本発明の液晶組成物を構成するカル
ボン酸系化合物の液晶温度範囲（ＭＲ）あるいは融点
（ＭＰ）を示す。Ｒは一般式（Ｉ）中のＲを示す。

【００２３】 Ｒ＝ ＣＨ2 ＝ＣＨ− ＭＰ（℃）＝１４３ Ｒ＝ ＣＨ2 ＝ＣＨ−ＣＨ2 − ＭＲ（℃）＝１０７〜９６ Ｒ＝ ＣＨ2 ＝ＣＨ−ＣＨ2 −ＣＨ2 − ＭＲ（℃）＝１１８〜１３１ Ｒ＝ ＣＨ3 −ＣＨ＝ＣＨ− ＭＰ（℃）＝２２４ Ｒ＝ ＣＨ3 −ＣＨ2 −ＣＨ＝ＣＨ− ＭＲ（℃）＝１７８〜１９４ Ｒ＝ ＣＨ3 −ＣＨ2 −ＣＨ2 −ＣＨ＝ＣＨ− ＭＲ（℃）＝１５２〜１９８

【００２４】本発明のネマチック液晶組成物は上記一般
式（Ｉ）で表されるカルボン酸系化合物の少なくとも一
種を、従来既知のネマチック液晶化合物またはそれらの
混合物に配合することによって得られるものである。前
記ネマチック液晶化合物またはそれらの混合物の一部ま
たは全部として、上記化４に示した一般式（II）で表さ
れる化合物を用いた場合には、その特性の改良効果が顕
著であるので、上記一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸
系化合物とともに、化４に示した一般式（II）で表され
る化合物の少なくとも１種を用いることが好ましい。

【００２５】また、前記一般式（Ｉ）で表されるカルボ
ン酸系化合物および化４に示した一般式（II）で表され
る化合物とともに、必要に応じて、従来既知の他のネマ
チック液晶化合物またはそれらの混合物を用いることも
できる。

【００２６】また、本発明のネマチック液晶組成物には
本発明の目的を損なわない範囲でネマチック液晶化合物
と類似の化学構造を有する非液晶性化合物を配合するこ
とも可能であり、場合によっては、該非液晶性化合物を
配合することによって液晶組成物の特性をさらに改善す
ることもできる。

【００２７】本発明のネマチック液晶組成物は、液晶の
電気光学的効果を利用した液晶表示素子にもちいられる
ものである。

【００２８】

【実施例】以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説
明する。しかしながら、本発明は以下の実施例によって
制限をうけるものではない。

【００２９】（実施例１）４−プロピルシクロヘキサン
カルボン酸３３．４重量％、４−ブチルシクロヘキサン
カルボン酸３３．３重量％、４−ペンチルシクロヘキサ
ンカルボン酸３３．３重量％、からなる混合物（母液
晶）を調整した。この母液晶と下記表１に示すカルボン
酸系化合物とを、全液晶組成物に対するカルボン酸系化
合物の含有量が表１中に示す比率となるように混合して
ネマチック液晶組成物を調整した。このネマチック液晶
組成物の液晶温度範囲（ＭＲ）、２０℃における粘度
（η、センチポイズ）、２５℃における屈折率の異方性
（△ｎ）を測定した。それらの結果を下記表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】比較のために、上記一般式（Ｉ）で表され
るカルボン酸系化合物を加えない母液晶のみの特性も測
定し、その結果を表１に併せて示した。

【００３２】（実施例２）市販のネマチック液晶組成物
ＺＬＩ−１０８３（メルク社製）９０重量部に実施例１
−２で使用したカルボン酸系化合物を１０重量部加えネ
マチック液晶組成物を調整した。その液晶組成物の特性
は、Ｎ−Ｉ点５６℃、η２２．９、△ｎ０．１２１であ
った。

【００３３】ここで、比較のためにＺＬＩ−１０８３の
みからなる液晶組成物の特性を測定したところ、Ｎ−Ｉ
点５４℃、η２３．０、△ｎ０．１１９であった。

【００３４】上記表１および実施例２の結果から次のこ
とが明らかである。すなわち、上記一般式（Ｉ）で表さ
れるカルボン酸系化合物を用いることにより、液晶組成
物の温度範囲を広げ、粘度を小さくし、屈折率の異方性
を大きくさせることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上示した通り、上記一般式（Ｉ）で表
されるカルボン酸系化合物を含有する本発明のネマチッ
ク液晶組成物は、液晶温度範囲が広く、また粘度も小さ
く、屈折率の異方性が大きいなど、優れた特性を有し、
液晶表示素子に有用である。また、本発明の液晶組成物
を搭載した液晶表示装置は、ＴＮ型あるいはＳＴＮ型表
示装置として、優秀な表示装置である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化１に示した一般式（Ｉ） 【化１】 （式中、Ｒはアルケニル基を示す）で表されるカルボン
   酸系化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする
   ネマチック液晶組成物。
2. 【請求項２】化１で示した一般式（Ｉ）で表されるカル
   ボン酸系化合物とともに、化２に示した一般式（II） 【化２】 （式中、Ｒ’はアルキル基またはアルコキシ基を表し、
   Ａはフェニル基またはシクロヘキシル基を示す）で表さ
   れるアルキルもしくはアルコキシ安息香酸またはアルキ
   ルもしくはアルコキシシクロヘキサンカルボン酸を少な
   くとも一種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。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の液晶組成物を搭載
   してなる液晶表示装置。