JPS5896674A - 液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な液晶組成物に関する。さらに詳しくは、
本発明は表示セルとして極低温を含む広い温度範囲でネ
マチック状態を示し、低温域でも応答速度が速く、かつ
広い温度範囲で応答速度の立上がりと立下がりのバラン
スがよい液晶組成物に関する。

卓上電気計算器、デジタル表示式時計などの液晶表示用
材料として使用されている従来のネマチック液晶組成物
は、そのネマチック状態を示す温度域が約−１０〜５５
°ａ程度の狭い範囲に限られている。近年、カーエレク
トロニクスの進歩とともに、自動車内の各種メーター表
示、レベル表示および信号表示を液晶表示に置き換える
ことによって、それぞれの表示を小振薄形化および低消
費電力化することが行なわれてきているが、自動車内と
いう特殊な条件であることから、それらの表示に従来の
液晶組成物を用いたばあい、充分満足しうる機能をはた
しえないばあいがある。自動車内の液晶表示装置に用い
る液晶組成物に必要な性質は、（１）極低温（−４０ａ
ｏ以下）を含む広い温度範囲でネマチック状態を示すこ
と、 （ｉｉ）熱、光および湿度に対して安定であること、（
ｉｉｉ）低温域でも充分速い応答速度を示し、かつ広い
温度範囲において応答速度の立上がり速度と立下がり速
度のバランスがよいこと、 ←）駆動電圧力が低いことおよび （ｖ）各種のカラー表示を可能とするために無色である
こと などであり、なかんづ＜（１）および（ｉｉｉ）の性質
がとくに重要である。

卓上電気計算器、デジタル表示時計などに用いられてい
る従来の液晶組成物はビフェニル化合物およびベンゾエ
ートエステル化合物を主成分としているが、それらは前
記（１）〜（マ）の性質を完全には有しておらず、した
がって自動車内の液晶表示に用いる液晶組成物としては
不適当である。

本発明は前記（１）〜（マ）のすべての性質を有するネ
マチック液晶組成物を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、 （＆）一般式（Ｉ）： （式中、Ｒ工は炭素数２〜７の直鎖状アルキル基を表わ
す）で表わされる化合物の１種または２種以上からなる
第１成分、 伽）一般式値）： （式中、−は炭素数５〜７の直鎖状アルキル基を表わし
、Ｒ３は炭素数２〜５の直鎮状アルキル基または炭素数
２〜５の直鎮状アルコキシ基を表わす）で表わされる化
合物の１＠！ｌまたは２種以上からなる第２成分、 （０）一般式（１）８ （式中、−は炭素数２〜７の直鎮状アルキル基を表わし
、へは炭素数２〜７の直鎮状アルキル基または炭素数２
〜５の直鎖状アルコキシ基を表わす）で表わされる化合
物の１種または２種以上からなる第６成分、 （ｄ）一般式（転）： （式中、Ｒ６および臀は炭素数２〜７の直鎮状アルキル
基を表わす）で表わされる化合物の１種または２種以上
からなる第４成分および （・）一般式（Ｖ）： Ｒ８で）０べ＞９　　　　（Ｖ） （式中、−は炭素数６〜５の直鎖状ア／＆／＋ル基を表
わし、〜は炭素数１〜６の鎖状アルコキシ基を表わす）
で表わされる化合物の１種または２種以上からなる第５
成分 憂少なくとも含有することを特徴とする液晶組成物に関
する。

（＆）の第１１成分は、液晶組成物の室温および室温以
下の低温域におけるネマチック状態を安定化させ、また
液晶組成物全体の粘度（以下、ηという）を低減させ、
さらに液晶組成物全体の誘電異方性（以下、Δεという
）を増大させることができ、それによって応答速度（以
下、τという）の立上がり速度（以下、τ、という）を
速くするという効果を有する。

伽）の第２成分は、液晶組成物の室温および室温以下の
低温域におけるネマチック状態を安定化させ、また液晶
組成物全体のηを低減させ、さらに第１成分とは逆に液
晶組成物全体のＭを低減させることによって立下がり速
度（以下、τ。という１を速くするという効果を有する
。

（０）の第６成分は、液晶組成物の室温および室温以上
でのネマチック状態をηの顕著な増大なしに安定化でき
、かつ液晶組成物全体のΔεを低減させることができ、
それによって高温下でのτ９を速くできるという効果を
有する。

（＋１）の第４成分は、液晶組成物の高温域でのネマチ
ック状態をηの顕著な増大なしに安定化でき、かつ液晶
組成物全体のΔεを低減させることができ、それによっ
てτ２を速くできるという効果を有する。

（・）の第５成分は、液晶組成物のセル中での配向能力
をｇの顕著な増大なしに高めることができ、かつ液晶組
成分全体のΔεを低減させることができ、それによって
ｆａを速くすることができる。

本発明の液晶組成物には、さらに （・）一般式（６）富 （式中、Ｒ工。は炭素数５〜１０の直鎖状アルキル基を
表わす）で表わされる化合物の１種または２種以上から
なる第６成分 を加えることができる。この第６成分は、液晶組成物全
体のΔεを増大させることができ、それによってτγを
連くするという効果を有する。

本発明の液晶組成物は、全成分とも無色の化合物である
ため無色であり、また光に対して安定でかつ熱的、化学
的にも安定である。

また本発明の液晶組成物のネマチック状態としうる温度
領域は従来の液晶組成物にくらべて幅広い。室温および
室温以下でのネマチック状態の安定化には第１成分と第
２成分が重要な役割を果たしている。かかる第１成分お
よび第２成分は、低粘度のものが好ましいため、前記一
般式（１）および一般式値）で表わされる化合物の置換
基Ｒ工、Ｒｇおよび宜、の炭素数が少ないものほど好ま
しい。第１成分および第２成分の配合量は、それぞれ全
液晶組成物中３０％（重量％、以下同様）以下であるこ
と４好ましい。

室温および室温以上でのネマチック状態の安定化には、
第６成分が重要な役割を果たしている。

かかる第６成分も低粘度のものが好ましいため、前記一
般式＠）で表わされる化合物の置換ｌｌ５ｙ、、および
Ｒ５の炭素数が少ないものほど好ましい。また第６成分
の配合量は全液晶組成物中６５％であることが好ましい
。

さらに室温以上を超える高温度域においてのネマチック
状態の安定化には、第４成分が重要な役割を果す。かか
る理由は、おそらく第４成分のクリアーエング温度が６
００Ｃ′ｏ以上の高いものであるためと考えられる。第
４成分も低粘度のものが好ましく、そのため前記一般式
Ｖ）で表わされる化合物の置換基〜および〜の炭素数は
少ないものほど好ましい。またその配合量は全液晶組成
物中２０％以下とするのが好ましい。

さらにまた、表示用セル中での本発明の液晶組成物の配
向能力はとくに極低温でも発現される。

かかる理由については未だ充分な理論的根拠をえていな
いが、おそらく第５成分に用いられる一般式ｑ）で表わ
される化合物がエステル基を有するため、セル表面との
嘘理化学的相互作用能が高く、したがってその配合によ
りセル内での配向能力が高まり、かつセル中での低温域
における液晶組成物の過冷却本！チック状態が安定化す
るためと考えられる。第５成分に用いる一般弐Ｍで表わ
される化合物の置換基Ｒ８およびＲ８は、液晶組成物が
高温においてネマチック状態の安定化が望まれるばあし
）には、−の炭素数が４以上かつ〜の炭素数が２以上で
あることが好ましく、液晶組成物の低粘度の確保が望ま
れるばあいには、への炭素数が４以下かつ−の炭素数が
２以下であることが好ましい。また第５成分の配合量は
、全液晶組成物中に１０％以下で用いることが好ましい
。

応答速度τは、一定の駆動電圧のもとでは液晶組成物全
体の粘度ηと誘電率異方性Δεが大きな支配因子となる
。すなわちＴ１τ、およびτ１は、Ｔ−τｒ＋τａ の関係にあり、それらはいずれもηが小さいほど連（な
る。一方、τ、はＭが正の大きな値であるときほど速く
なるが、τヶは逆にΔεが小さいときほど速くなるとい
う関係にあり、Δεがτ、とτヶにおよぼす影響は逆で
ある。このことはτ、とτ４のバランスをとりなからτ
を速くされた液晶組成物を開発するにあたっては非常に
重要である。

従来のシアノビフェニル系化合物を主体とする液晶組成
物では、用いられる化合物がその構造、とくにシアノ基
に起因する大きな双極子モーメントを有するため、ηが
高くなりτの高速化には限度がある。さらには、従来の
液晶組成物はＭが１０以上と大きいため、τ、は速くな
るがτ。が遅くなり１τを高速化することおよびτ、と
τ１のバランスを保つことの両特性を発現することは困
難である。

しかるに本発明によれば、第１〜５成分のいずれもがη
の小さいものを用いており、液晶組成物全体としても従
来のものよりηが小さくされるため、τをいちじるしく
小さくすることができる。

また本発明の液晶組成物は、第１の成分のＭが１０前後
、第２〜４成分のΔεが５前後またはそれ以下、第５成
分が負の値であるため、それら各成分の組成比を適度に
調製することにより、Δεを広い範囲から選ぶことが可
能となり、τ、とτ４のバランスをとることができるよ
うになる。

さらにまた、本発明によればΔε値をコント田−ルする
際に、第１成分を多く使用することによってΔεをある
程度大きくしなければならないばあい、液晶組成物の高
温特性に支障をきたすことがあるが、そのばあいΔεが
２０〜５０以上の第６成分を適量配合することによって
第１ｅ、分の配合量を抑えかつΔεを新値の値にコント
リールすることができる。第６成分はでが高いが、その
配合量は通常７−以下の少量であるため液晶組成物全体
のηを高くしてしまうことはない。

つぎに実施例および比較例をあげて本発明の液晶組成物
をよ・り詳細に説明するが、本発明はそれらの実施例の
み−に限定されるものではない。

なお、以下の実施例において部は重量部であり、囁は重
量部である。また以下の実施例において、使用する化合
物はつぎの第１表に示すものであり、それぞれ第１表に
示すアル７アペツ）　Ａ　−０によって表記する。

第　　　　　１　　　　　表 実施例ｌ Ａｌ６部、０１０部、Ｉ）　１０部、０１０部、Ｈ５部
、ｘ２部、Ｊ　２８部、！１１６部およびＭ７部を加温
しながら常圧下で透明液体になるまで混合して液晶組成
物を調製した。

この液晶組成物のネマチック状態の上限温度を測定した
ところ＋８５ｑｏであった。

この液晶組成物をあらかじめツイスト配向処理した７Ｍ
セル（セル厚８ｍｍｍ　）に注入し、−４０’ｆｉ　、
２５０時間の低温放置試験を行なったが、本マチック状
態は保持されたままであり、凍結しなかった。

同様のセルの両面に偏光板を直交させて取り付けたもの
を電気光学特性側走用セルとした。１１０ＯＨ矩形波を
用い、透過光の変化率が７０％になるときの印加電圧と
して宇義した駆動しきい値電圧（ｖｔｈ）は−１０００
でＶｔ丘邸２．９ｖであった。このとき駆動電圧’（Ｖ
ｏｌｌ）を５．Ｏｖとすると、応答速度は−１０００に
おいて立上がり速度τγ−１２３１１ｓｅｏ、立下がり
速度丁ａｗｍ１４０ＩＩＩＩ＠Ｏテアツタ。

実施例２〜５ 液晶組成物の各成分をそれぞれ第２表に示すものに代え
たほかは実施例１と同様にして実験を行なった。各液晶
組成物の特性を第４表に示す。

第　　　　　２　　　　　表 比較例１および２ 液晶組成物の各成分をそれぞれ第６表に示すものに代え
たほかは実施例１と同様にして実験を行なった。各液晶
組成物の特性を第４表に示す。

第　　　　　６　　　　　表 実施例１〜５の結果かられかるように、本発明の液晶組
成物はネマチック状態の温度範囲が従来の液晶組成物に
くらべてかなり広＜、−４０°０以下の極低温でもネマ
チック状態が保たれ、また低温（−１０００）での応答
速度も５ＱＱｍｓ＠ｏ未満と低くかつτｒとτヶのバラ
ンスもよい。したがって本発明の液晶組成物は、とくに
自動車の各種表示パネルなどの特殊な条件下に用いられ
る表示材料として適したものであるといえる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　（＆）一般式（■）； ｐ□ｄｃｍ　　　（Ｉ） （式中、Ｒ工は炭素数２〜７の直鎖状アルキル基を表わ
   す）で表わされる化合物の１種または２種以上からなる
   第１成分、 ｃｂ）一般式値）： （式中、〜は炭素数６〜７の直鎖状アルキル基を表わし
   、−は炭素数２〜５の直鎮状アルキル基または炭素数２
   〜５の直鎖状アルコキシ基を表わす）で表わされる化合
   物の１種または２種以上からなる第２成分、 （）一般式（２）： （式中、Ｒ４は炭素数２〜７の直鎖状アルキル基を表わ
   し、−は炭素数２〜７の直鎖状アルキル基または炭素数
   ２〜５の直鎖状アルコキシ基を表わす）で表わされる化
   合物の１種または２種以上からなる第６成分、 （ｄ）一般式（財）： （式中、Ｒ６および〜は炭素数２〜７の直鎖状アルキル
   基を表わす）で表わされる化合物の１種または２種以上
   からなる第４成分および （式中、〜は炭素数６〜５の直鎖状アルキル基を表わし
   、〜は炭素数１〜６の鎖状アルコキシ基を表わす）で表
   わされる化合物の１種または２種以上からなる第５成分 を少なくとも含有することを特徴とする液晶組成物０
2. （２）　（１））一般式ｃ！Ｄ： （式中、Ｒよ。は炭素数５〜７の直鎖状アルキル基を表
   わす）で表わされる化合物の１種または２種以上からな
   る第６成分 を含有す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。