JPS59100183A - 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】 本発明は液晶組成物に関する。史にｇＩシ、　＜は、ネ
マチック型ゲストホスト化−ドで秋序性、コントラスト
、腋品瀞４度利ｊ囲、および配久←−全１貝なわず、低
′市圧で応答の速いホス）　７ｊｌｊ品用の液晶組成物
に関する。

近年、液晶平面ナイスプレイとして画素毎に能動素子を
設けた、いわゆるアクテイヴマトリクス力式のパネルの
研究が盛んに行りわわている。アクテイヴマトリクス方
式は単結晶シリコン（Ｓｌ）基板を用い１こもの、ガラ
ス基板」二に薄膜ｌ・ランジスタ（ＴＰＴ）を形成した
もの、バリスタ基板を用いたもの、史には金属−絶縁体
一金楓（Ｍ工Ｍ　）基板を１ｐいたものなど、数多く考
案さカーでいるが、こえ１らの中で素子特性、安宗性、
是産性等の点で優ハ、でいるのしｊ”、単結晶Ｓｉ基板
全甲ｌ−″ｈたものである。

この方式のパネルは第１図に示すように、単結晶Ｓ１基
、１反１−上の画素２毎にスイッチングトランジスタ３
を形成し、これに、全面にＳｉＯｘや工ＴＯ（ｊｎｄｉ
ｕｍ　ｔｈｉｎ　ｏｘｉｄｅ）のような透明電極４を施
したガラス基板５をシール剤６で接治Ｉ２である。

シール剤乙には、グラスファイバーや粒状プラスチック
のようなスペーサが添加してあって、単結晶８１基板１
Ｊ−ガラス基板５との間に数μｎ１から上載μｍ１１の
−１−き間が出来、このすき間に液晶７が封入さハ、て
いる。この単結晶Ｓ１基４及を甲いたアク−７゛イウで
トリクス方式のパネルを坦体簡単に１＠結晶Ｓ　１　パ
ネルと呼ぶことにする。

単結晶０１パネルでは下側基板が不透明なため、６１基
板のｊ！＋ｉ素電極上に偏光子を形成しない限り。

ＴＮ−ＦＥＭ（ライスティドネマチック電界効果モード
）をよ使えない。従って、偏光板が熱片、ないしは１枚
で済むモードｆ選ぶ必要がある。これにはＤＳＭ（動的
散乱モード）とＧ、　Ｈ（ゲストホスト）モードがある
６ＤＥ３ＭＣ１コントラストは高いが視野角が狭く、１
１丁、流駆動であるために液晶の寿命が短く、駆動電圧
が十数ボットドで消砦電、力も大きい等の欠点がある。

ネマチック型Ｇ　Ｈモードは視野角が広く、電圧−反射
光強度がなだらかなたｄ）テレビ画像のよう々ｌｉｈ調
表示に適［２ている。

才だ、市５界効果型なので液晶の寿保も長く、駆動電圧
はＴＮ並に低くて、消費電力も僅かである・以前は色素
（ゲスト）の１光４−Ｌがノぬく、長時間露光すると退
色するという欠点がＡ・・つπが、近年アントラギノン
系色素の登場により、はｔ１′解決されブζ。−まだコ
ントラストがＤＥ’ＭやＴＮに劣る点は否めないが、一
応画像を判別できる域には達している。以上の点か丙、
単結晶Ｓｉ・くネルにはネマチック型ＧＨモードが適し
ている。

サテ、ネマチック型ＧＨモードのホスト液晶に要求され
る特性は、コントラストが良く、低電圧駆動が可能で、
応答が連〈て液晶温度範囲が広く。

そして耐久性が良好なことである。この他、間接的要素
ではあるが１色素の秩序性を高める材料であることも重
要である。色素の秩序性はコントラストに影響するから
である。

従来、ネマチック型Ｇ　Ｈモードのホスト液晶トしては
、ビフェニル系のものが多く用いられてきた。ビフェニ
ル系のホスト液晶を用いると、色素の秩序性が高゛まり
％飽和時のコントラストが高く、液晶温度範囲や１ｆｉ
ｒｌ久性も良好である反面、駆動電圧が高く、応答も違
いという欠点があった。

液晶のスレッショルド電１ｆＶｔｈ　　（相対コントラ
ストが１０係になる電圧）が高いと％１９［定の駆動電
圧では充分なコントラストに達せず、せっが（飽和時の
コントラストが良くても、点灯時のコントラストが、　
ｖｔｈ　　の低い液晶よりもむしろ悪いということがあ
る。一般に、駆動電圧は単結晶８１基板の特性（主に耐
電圧特性）、消歎電力等から制御され、むやみに高くで
きないので、飽和時のコントラス［−多少犠牲にしてで
も、低電圧化することが必要である。

寸だ、単結晶Ｓ１パネルでテレビ画像のような動画を表
示する場合、液晶の応答ｊ（（・Ｉｌｌが遅いど。

前の画像が残ったりしてきれいな動画が伊らねない。

本発明はかかる欠点ヲ詐去１，１こもので、その目的は
、秩序性、コントラスト、潜晶潟摩岬、囲、卦よび耐久
性′（ｒ−損なうことな（、低電ＦＪ三で高速応答のホ
スト液晶全稈ることである。

すなわち Ｅ、−■−〇−ＯＮ　　　　　　　　　・・・・・・（
１）で表りさｈるシアノフェニルシフ口へ−ｐｆ７１Ｌ
′合物群、一般式 ％式％（２） で表わさｈるシアノビフェニルｆヒ合物群、および一般
式 ％式％（６） テ表ワされるシアノビフェニルシクロへ−ｂ　サ：／　
（ヒ合物群の５群から、各りの群につき少なくとも一釉
以上の化合物を選び、混合することにより、低電圧で応
答の速いネマチック型ＧＨモード用のホスト液晶組成物
が得られｆｃｏここで、（１）弐〜（６）式中のＰ１〜
Ｂｍは直鎖アルギル基を表わす。

化合物群（１）、　（２）　：ｉ、−よび（６）はい−
ｆハも正の誘電異方性（Δε〉０）を有しており、その
１１！］も比較的大きいために、ｖｔｈ　　’１下げる
ことができた。才だ、（１合物群（１）は粘度が低いた
めに、応答、特に立下り応答が連〈なりた。更に、ｖｔ
ｈ　　が低下しまたために、同一駆動電圧での立上り応
答が連〈なった。（ｌｊ合物群（２）は従来どおりのビ
フェニル系液晶であるが、こね、によって色素の秩序性
をある程度保チ、コントラストの低下全防いでいる。化
合物群（１）も高秩序性に蚕与する。ｖｔｈ　　の低下
と高秩序性とが相俟って高コントラス）ｋ得ている。

化合物群（３）は、液晶≠液体転移温度Ｔｃが高く。

ｌヲ晶組成物の液晶温度範囲を広く【−でいる。最後に
、いずれの（Ｖ、金物群も耐久性は良好である。

式中、直鎖アルキル基の仄ｊ数は、電圧（炭素数の少な
い方が低い）、応答速度（少ない方が速い）、秩序性（
多い方が高い）等？考慮すると。

′Ｂ１が１〜８１固、Ｐ３が１〜５イ固、Ｐ昌が６〜７
個であることが望寸１．い。

すだ、各液晶化合物群の組成比は、電属、応答速度、秩
序性、卦よび液晶瀞、１今慴′］囲ン・″に慮すると。

（Ｖ合物群（１）は５５〜７５重量％、（Ｐ合物群（２
）は５〜２０重量係、ｆヒ合物群（３）は５〜１５　Ｍ
ｌ−Ｆｉ’（係であることが望１１−．い。

この直鎖アルギル基炭素数とｎ１成比全砧足する範囲１
内であれば、各（ヒ合物ｉ１４の中から選び出す化合物
と駕は任意である。

次に、前記液晶組成′ｌり１に、一般式％式％（４） で表わさｈるアルコルシブエニルシクロ／＼キサン化合
物ｒｉｆ：、丸・よび／あるいは一般デこＦａ　　−ト
ｏ−＊　　Ｆ？　　　　　　　　　　　　　　　　　　
−−（５）で表りさｈるアルキルビブエニルシクロヘキ
サン化合物群から少な（とも−利ｊ句以上のｆヒ合物會
添加すると、粘度が低くなるので史に応答の速い液晶組
成物が得られる。但し、ｆヒ合吻群（４）と（５）は誘
電異方性が負でちるので、若干ｖｔｈ　　が、−４くな
る。

式中の′Ｂ４〜Ｂｙは直鎖アルキル基を示す。

式中のｉｉ’＋鎖アルキル基の炭素数は、先程と同様の
理由か１−）、ＦｍとＨシが１〜５個、Ｂｓが５〜６個
、Ｅ　ｔ　；７１Ｋ　１〜４個であることが短寸【２い
６まｌこ、添加起１成丹−も先程と同様のｆ！４１由が
ち１合わせて５〜２０東量係が短寸しい。

才ブこ、前記液晶組成物に。一般式 ％式％（６） で表わさｆ＋るシアノフェニルエステルｆｉ合物群。

ふ・よび／あるいは一般式 ％式％（７） で表わさオ］る・ンアノフェニルジオルサン化合物群か
ら少々〈ども一種類以上の化合物ｋ　ｊｄ％加すると。

更に低電圧ｆヒが可能どなる。式中のＦｍとＨｌは直鎖
アルキル基を示す。

先般と同様の理由から、直鎖アルキル基の炭素数は、Ｂ
膠が１〜５個、１′ｌ奮が１〜４　（１２ｉ１　、添加
組成比は合わせて５〜２０に量憾であることが望ましい
。

以上の液晶組成物の実抱例を第１表に示す。比較のため
に従来例としてビフェニル系液晶ｋ　衣（Ｄ右欄に示す
。

ここで、第１表のｆ［合物群（１）〜（７）は前記の（
１）式〜（７）式に相当する。才たイ「食物Ａ〜Ｍは各
々。

Ａ・・・Ｃ翼Ｈ，−■−■−〇Ｎ Ｂ　・・・　ＣｎＨフ　−ａ訪−（■−０ＮＣ・・・Ｃ
ａｎｅ−■−〇−Ｃυ Ｄ・・・Ｃ・Ｈｘｉ−■−針ＯＮ Ｅ　−０ｙＨｔｓ−−■−〇−（’！ＮＦ・・・Ｃ寞Ｈ
５−０−０−ＣＮ Ｇ　・・・　ＯＩＨテ　−（）−◎−〇、ＮＨ・・・Ｏ
ａ　Ｈｅ−◎−Ｑ−Ｏｌｙ 工・・・０６Ｈ＋＋−−■−０−Ｕンー〇、ＮＪ　−Ｃ
５Ｈｔ−■−◎−００ｓＨ６ Ｋ・・・Ｃ＊Ｈ＋＋−■−◎−Ｃ０ｓｅ６Ｌ・・・０箕
Ｈｓ−◎−００Ｃ１−ＪＪ−ＯＮＭ・・・ＣＦＨ６−Ｃ
Σリ−ＯＮ 第　　　　　１　　　　　表 １ ｊ ＼１１ 廿 ン１ １′ １、 ｊ を示す。

ｖｔｈ　　は前述のように、相対コントラストが１０係
に達する雷、庄で、フ１／−ム周波截３２　ＨＺのスタ
ティック波形全印加している。ｉＱ三述べているように
、　ｖｔｈ　　は小さい方が短寸しい。

応答はオフ電位をＯ凹、オン電位全４（ｙｌにと９゜立
上り応答はオフを位からオン電位に切換えてから、相対
コントラストゲ６９０幅に遅する賽での時間、立下り応
答はオン電位からオフ電位に切り換えてから、相対コン
トラストが１０係に下がる着での時間である。単位はｍ
５ｅｃで、２５℃の値である。応答には液晶の粘度が係
わっており、当然粘度の小さい液晶は応答が速い。ブた
。同じオン電位なら、　ｖｔｈ　　の小さい液晶の方が
立ち上り応答が速い。もちろん応答は速いことが短寸し
い。

コントラスト比は、４０印加時の透過率Ｔ４と。

０［！ｌｌ印加時の透過率Ｔｏとの比Ｔ　ａ　／　Ｔ　
ｏである。

コントラスト差はＴａ　　Ｔｏである。コントラストは
比も差も大きい方が良い。

次に二色比とは、ゲストホスト液晶中のゲスト材（色素
）の秩序性を表わすもので、最大吸収波侵で、色素長軸
ど偏光軸が平行なときと垂直方ときの透過小分そノー１
．ぞＪ］、Ｔｉｔ、Ｔｌ　とするとＲ＝ｌｎ　（１００
／Ｔｔｔ　）／　ｅｎ　（１００／Ｔ、Ｊ−）＝−・−
（８）で定議さｆｌ−る。二色比Ｐは、大きい方が高秩
序性で、歯コントラストに結びつく。

Ｔｃｉ：ｊ前述のように％液晶≠計体転移温度である。

Ｔｃは高い方が液晶温度範囲）が広くなり、好ましい。

耐久性のうち、低温試験は一３０°Ｃ中に１０００時間
放１ｍ　ｌ、でも、結晶化や色素の析出の々いものを（
Ｉ　Ｋと１−ている。液晶表示体の使用得度全力えた場
合、−５０℃寸では必要だからである。

高温試験は１１０℃中に５００時間、高湿熱試験は６０
℃、湿度９０チ中に５００時１ｔ、ｉ＋放ねして、液晶
表示体の消費電流値が２倍以上増加しないものをＯＫと
し１こ。

以上の静特性は両側が透明電極付きのガラス基板で、セ
ルギャップが８μｍのもの金片いた。ゲスト材は、アン
トラキノン系の青色色素である。

液晶の配向ｔ」：、ホモジニアス配向で、十基版と下基
板とでソイストシていない所ｇｆ″１ネマテンク型ＧＨ
モードである。

実施例１．２と従来例とケ比ｆｌｆ勧すると、市川、応
答共にかなり改古さえ）−ている。特に立上り応答の改
善が著しい。二色比は若干悪〈なっているが、一番実要
なコントラスト 結果的には改善されている。）友、　Ｔｃは実施例２で
少し低下したが、耐久件ｉｔ両者とも問題なかった□ 次に実施例６け、ツ４．　Ｉ＋ん例１ふ・よび２と比べ
ると、Δεが負であるｆ［合物群（４）と（５）の添加
により、電圧が増加しているが、粘度が低下１〜て２立
下り応答が改善されている、立上り応答はｖｔｈ　　の
増加により若干悪くかっている。コントラスト、二色比
、Ｔｃおよび耐久性は実旅１例１と同程度であつ１こＯ 実施例４卦よび５は、化合物群（６）又は（７）の添加
により更に電圧が下がり、立上り応答やコントラストが
少し良くなっている６Ｔｃはやや低めだが、耐久性は問
題なかつ１こ。

５つの実韓酉夕１１＆よ、いｔ′名も、従来例よりも低
電圧で応答が速く、コントラストが良好で、しかも二色
比（秩序性）、ＴＣ，耐久性などは同程度のものになっ
ている。

以上のように本発明は。

（１）　　化合物群（１）〜（３）で液晶組成物全作る
ことにより、従来例よりも低電圧、高速応答、高コント
ラストのホスト液晶が得らハる。

Φ）　更に、化合物群（４）又は（５）全添加すること
により、応答ヲ速くすることができる。

４山　寸だ、ｆヒ合物群（６）又（４＜７）′１ｆ添加
することにより、更に′１扛圧ケ下げ、コントラストケ
上げることができ；！、）。

等、優オｌた効果を有する。

本発明による液晶組成物は、単純アドレッシングマトリ
クス、ＴＦＴ、ＭｌＭ、バリスタ＆板パネル、県結晶ｅ
ｉ　パネル等の表示体の形式、およびネマチック型ＧＨ
，相転移型ＧＨ等のモード形式、更には、テレビ画像、
文字、グラフインク等の表示形態に関係なく、全てのゲ
ストホスト液晶に有効であることは云う寸でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単結晶シリコン基也上にスイッチンクトラン
ジスタを設けた了りテイヴマｌ−ＩＪクス方式液晶表示
体の断面図である。 １　ｋ’！、、単結晶”　’）　：）　７Ｍ＆、　２　
ｆｄｉｉ！ｕ、ｅ、　３１ｔ、１．スインチンブトラン
ジス臥４は透明電極、５はガラス基板、６はシール剤、
７はｉ′１Ｖ品でネ）る。 以上 出願人株式会社　諏訪梢工舎 代理人弁理士　最上　　務

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　少なくとも一方は透明の相対する２枚の電極付支
   持体の表面に配向膜をコーティングし７、液晶分子の配
   向が両支持体表面に対し平行か又は微小角傾斜して、か
   つ一方の支持体表面上と他方の支持体表面上とで液晶分
   子の配向が平行であるいわゆるホモジニアス配列の液晶
   セル内で用い、分子長軸方向の光吸収が短軸方向の光吸
   収より高い光吸収異方性が正の二色性色素を添加したい
   わゆるネマチック型ゲストホストモードのホスト用液晶
   組成物において、一般式 ％式％ テ表ワされるシアノフェニルシクロへギザル化合物群、
   一般式 ％式％ で表わさハるシアノビフェニル化合物群、および一般式 ％式％ ｆ表ワサレ、Ｅ、シアノビフェニルシクロヘキ→Ｊ゛ン
   化合物群の５群から、各々の群につき少たくとも一種類
   以上のｆヒ合物を選び、混合し１こごとを特徴とする液
   晶組成物。（但し５式中のＢ、〜ｒｔｍは直鎖アルキル
   基を表わし２、その炭素原子数は、Ｂ１が１〜８個、Ｆ
   ｓが１〜５個、Ｒｓが５へ・７個である。） ２、Ｒｔ　　−■−〇−ＯＮ ？５５〜７５重ｉ！：チ。 Ｆｌ　寞　−◎−ｏ−ａｎ 全５〜２０重量係、および Ｐ、−■−〇−■−ＯＮ を５〜１５重量嗟名む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・ ３、　該液晶組成物に、一般式 ％式％ で表ワされるアルコ弗ジフェニルシクロヘキサン化合物
   群、および／あるいは一般式 Ｒ６−■−〇−■−Ｒ７ ｆ　表ｂ　サｆｑ、　ル了ルニ料ルビフェニルシクＴｆ
   ｆヘキザンｆヒ金物詳、上？よび／あるいは一般式％式
   ％ で表わさえ１４るシアノフェニルエステル１１１合物ｔ
   ４−１卦よび／あるいは一般式 ％式％ で表わさｈる・ンアノフェニルジオキザン化合物群の４
   群から少なくとも一種類以上のｆヒ金物を選び、添加し
   左こと全特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の液晶組成物。（但し、式中のＩ（ａ〜Ｂ、は直鎖ア
   ルキル基を表わし、その炭素原子数は、Ｆａ、Ｅｈおよ
   び丘尋が１〜５個、Ｐ６が６〜６１固、ｌ（アとＰ−が
   １〜４１固である６）４、　Ｂ４−士◎−０Ｘ３゜ 卦よび／あるいは Ｐ６−σト◎−０−Ｒ１ および／あるいは Ｒａ　　　−（Ｄｈａｏｏ−ｅ−ａ　Ｎおよび／あるい
   は ”　、Ｃ，’＞ｏ−０、Ｎ を合わせて５〜２０１Ｆ量幅添加したこと全特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２ｍ又は第６項記載の液晶組
   成物。