JPS5943503B2 - 液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶組成物の中捩れた配置を持つネマチツク
液晶を用いる表示素子に適する液晶組成物に関するもの
である。

更に詳しくは、本発明は、４−アルキルー４’ −ビフ
ェニルカルボン酸−ｐ−シアノフェニルエステルと４’
一位にシアノ基をもつ４−アルキルビフェニル類及び／
又は４−アルコキシビフェニル類の中選ばれたものから
なり、水分、空気、光、熱等の作用に対して安定性が高
く、広い範囲にわたつてネマチツク構造を保持し得る液
晶組成物に関する。４’一位にシアノ基を持つ４−アル
キル（若しくは４−アルコキシ）ビフェニル類は、一般
に水分、空気、光、熱等の作用に対して安定なネマチツ
ク液晶であることを本発明者等は、研究の結果確認した
。

併し、之等の化合物を適当に混合してなる液晶組成物は
、後述の参考例にも明らかな如くネマチツク範囲が狭い
という欠点がある。液晶表示素子の使用温度範囲は、広
いことが望ましいことはいうまでもないが、従来、捩れ
た配置をもつネマチツク液晶（いわゆるＴｗｉｓｔｅｄ
ＮｅｍａｔｉｃＤｉｓｐｌａｙのことで以下ＴＮＤと略
記する）に於て、後述の本発明の実施例に示すような広
いネマチツク温度範囲を持ち、その上、水分、空気、光
、熱等の作用に対して安全な液晶組成物は知られてなく
、勿論かかる組成物を得る方法も不明であつた。

ところで、かかる液晶組成物に対しては、表示用素子に
対する性能的要求として、常温を含み、４上限は６０℃
内外若しくは６０℃を超える温度であるが下限が−１０
℃以下のように下限温度の低いもの、◎下限は０℃以下
若しくは１０℃以下のように比較的高目の温度であるが
上限が、例えば９０℃以上のように上限温度の高いもの
、〇上限は６０℃を超える温度であり、下限は−５℃以
下−１０℃未満のように中庸的温度範囲をもつものに区
分できる。

後述のように、本発明の液晶組成物は前記４、◎、０の
いずれかに相当する（その他、中間的性能のものを含む
）有用なものである。本発明者等は、前記４、＠、０の
温度範囲を有する安定なネマチツク液晶組成物を製造す
べく鋭意研究の結果、本発明者等が先に発明し、特願昭
４９−１１６９３８号（特公昭５２−５５０１号公報）
として製法特許出願中の新規物質である４−アルキルー
４’−ビフェニルカルボン酸−Ｐ−フェニルエステルと
公知物質である４−アルキル−４’−シアノビフェニル
及び／又は４−アルコキシー ４’ −シアノビフェニ
ルを用いて製造した液晶組成物が本発明の目的を達成し
うること確認して本発明に到達した。

前記のように、本発明の第１の目的は、前記１、◎、０
の如く適当かつ広い温度範囲（各常温の範囲を含む）の
ネマチツク液晶組成物であつて、水分、空気、光、熱等
の作用に対し安定性の良好なものを提供することであり
、同じく第２の目的は、新規な物質である４−アルキル
−４′−ビフエニルカルボン酸−Ｐ−フエニルエステル
の具体的用途を提供することであり、第３の目的は、た
とえば４−アルキル−４′−シアノ−ｎ−アルキルター
フエニルのような液晶物質であるターフエニルを使用せ
ずに前記４，◎，◎の温度範囲をもつ４−アルキル又は
４−アルコキシ−４′−シアノビフエニルを主要成分と
して使用したネマチツク液晶組成物を提供することであ
る。

其他の目的は以下述べる本発明の構成ならびに効果の記
載から明らかにされる。前記のように、本発明は、１４
−アルキル−４′ービフエニルカルボン酸−ｐ−シアノ
フエニルエステルと２４−アルキル−４１−シアノビフ
エニル及び／又は４−アルコキシ−４′−シアノビフエ
ニルからなる液晶組成物である。

前記１の化合物群においてアルキル基は直鎖であり、そ
の炭素数は、通常合成しうる範囲即ち３ないし８以下で
あるが液晶物質であることを要する。

炭素数４ないし８が特に望ましい。これらの物質の化学
構造式と必要な物性は下記の如くであり単独物質として
広い液晶範囲を有するが、勿論常温の範囲を含まない。

次に前記２の化合物群の中、５４−アルキル−４′−シ
アノビフエニルに於てアルキル基は直鎖であり、また個
々の化合物が液晶物質であることが要求されることから
、該アルキル基の炭素数は５ないし７が望ましく使用さ
れ、同様に５４−アルコキシ−４′−ビフエニルに於て
アルコキシ基は直鎖であり、個々の化合物は液晶物質で
あることから、該アルコキシ基の炭素数は５ないし８が
望ましく使用される。（但し、これらは、いずれも既知
物質である）本発明者等は、前記５，５の２群のシアノ
ービフエニル類の組合せのみによつて前記４，◎，◎の
中いずれかの特に４の目的即ち、目的とする液晶組成物
のネマチツク液晶温度範囲の上限が６０℃内外で、下限
が−１０℃以下のものを製造すべく試みたが不可能であ
つた（後述比較例１〜７）。

かかる目的は、本発明の組成物による以外には、たとえ
ぱ本願出願人が特願昭４９−１１０７６５，−１１０７
６６，−１１０７６７号として出願中の４−シアノ−４
″−ｎ−アルキルターフエニル類を使用し、厳密に規定
された組成物の成分化合物間のモル比の範囲を維持する
以外には、現在の公知の技術水準では不可能と考えられ
る。しかるに、前記１の化合物群特にアルキル基の炭素
数が４ないし８の４−アルキル−４’ −ビフエニルカ
ルボン酸−ｐ−シアノーフエニルエステルを必須成分と
して使用すると、液晶組成物の温度範囲の上限温度が引
上げられ、組成により前記１，◎，〇の温度範囲のいず
れかを容易に達成することができる。前記１の液晶温度
範囲（上限６０℃内外若しくは６０℃以上、下限−１０
℃以下）を達成するためには、４−アルキル−４″−ビ
フエニルカルホン酸−ｐ−シアノフエニルエステルを２
種類以上使用し（２種類の場合はアルキル基の炭素数５
のものと同じく７のものとの組合せが好ましく用いられ
る）、その合計量は組成物の１０％（重量％以下同じ）
以上２２％以下とし、使用する４−アルコキシ−４′−
シアノビフエニルは炭素数５，７，８のもの３種類を組
合せ使用し、その合計量は１７（Ｆ６以上３０％以下と
する。また使用する４ーアルキル−４′−シアノビフエ
ニルは、２種以上（２種類の場合は炭素数５のものと７
のものとの組合せ）が好ましく用いられる。次に、前記
◎の液晶温度範囲（上限８０℃以上、下限１０℃以下）
を達成するためには、４−アルキル−４′−ビフエニル
カルボン酸−ｐ−シアノフエニルエステルを２種類以上
使用し（２種類の場合はアルキル基の炭素数５のものと
同じく７のものとの組合せが好ましく用いられる）、そ
の合計量は１７％ないし５０％内外とし、使用される４
ーアルコキシ−４′−シアノビフエニルはアルコキシ基
の炭素数５，７，８のもの３種類を組合せ使用し、その
合計量は約３０％ないし約６０％とし、使用する４−ア
ルキル−４′−シアノビフエニルは、必ず１種類若しく
は使用せず該使用量は約５０％以下とする。

次に、前記◎の液晶温度範囲（上限６０℃以上、下限−
５℃〜−１０℃未満）を達成するためには、４−アルキ
ル−４′−ビフエニルカルボン酸−ｐ−シアノフエニル
エステルを１種類以上使用し、その合計量は約８％以上
３０％以下であり、使用する４−アルコキシ−４′−シ
アノビフエニルはアルコキシ基の炭素数５，７，８のも
のいずれか１種類以上を約８％以上約４０％使用し若し
くは使用せず（使用しない場合は、後述のように４−ア
ルキル−４′−シアノビフエニルの２種類以上を所定量
以上使用する）、使用する４−アルキル−４′−シアノ
ビフエニルは、アルキル基の炭素数５，６，７のものの
いずれか１種類以上を約４０％以上約７０％使用し、特
に前記４−アルコキシ−４′−シアノビフエニルを使用
しない場合は、４−アルキル−４′−シアノビフエニル
は２種類（好ましくは４−ペンチル一４１−シアノービ
フエニルと４−ヘプチル−４′−シアノビフエニルとの
組合せ）以上使用し、使用量は、７０％を超えるものと
することが望ましい。

以上、本発明の液晶組成物に含まれる前記液晶温度範囲
別の４，◎，Ｏの組成物グループに共通の特徴は、５必
ず４−アルキル−４′−ビフエニルカルボン酸−ｐ−シ
アノフエニルエステルを１種以上含んでいること、５４
−アルキル−４′−シアノビフエニル又は４−アルコキ
シ−４／−シアノビフエニルのいずれかのグループの化
合物を含まない場合は、他方のグループの化合物を２種
類以上組合せて使用することである。

本発明の液晶組成物特に前記４，◎，◎の条件を満すよ
うに混合された本発明の液晶組成物は、後述の参考例１
〜７と異り、常温を中心とする広いネマチツク液晶範囲
を有し（参考例の６１る以下に較べて６７晶ないし９０
（以上）、また、常温ないし６０℃の範囲を完全に包含
し、液晶温度範囲の下限が−１０℃以下−２０℃のよう
に低く（前記４のグループ）、若しくは液晶温度範囲の
上限が８０℃以上１２２若のように高く（前記◎のグル
ープ）、若しくは液晶温度範囲は下限−５〜−１０℃で
上限６２〜７５℃程度であるが使用する組成物の成分化
合物の使用割合（重量％）に自由度が極めて大きい（前
記◎のグループ）等の特徴を有する。

勿論之等４，◎，◎のグループ別は、本発明の液晶組成
物中の特徴ある性能（温度範囲）と組成との関係を説明
するため区分的に述べたものであつて、之等グループの
中間的な組成と性能を除外するものでないことはいうま
でもない。また、本発明のＴＮＤ組成物は、他の化合物
を含む組成物例えば４−アルキル−４′−シアノビフエ
ニル類と４−アルコキシベンジリデン−４′−シアノア
ニリン類からなる液晶組成物よりも、化学的に安定即ち
、水分、光、空気、熱等の作用により、成分化合物が化
学変化を受けることが極めて少ないから、液晶表示素子
用として実用上長寿命を期待することができる。

また、特に４−アルキル−４′−ビフエニルカルボン酸
−ｐ−シアノフエニルエステル類に新規かつ有用な液晶
組成物用としての用途を提供するものである。参考例
１〜７ 表１に示すような化合物の種類と組成からなる液晶組成
物を試験したところそのネマツク温度範囲の最下限は−
１８℃（参考例６）であり、同じく最上限は、６ＦＣ（
参考例７）であつた。

これらの中、上限温度が６０℃以上の参考例３，７は、
本発明の液晶組成物の前記０のグループと比較すると下
限温度が５℃若しくは１℃といずれも前記Ｏのグループ
の液晶組成物の−５゜Ｃ〜−１０℃より高く、液晶表示
素子としての適用範囲が限定されることが明らかであり
、また下限温度が−１０℃以下の参考例５，６は、本発
明の液晶組成物の前記４のグループと比較すると上限温
度が４２℃若しくは４４℃といずれも、本発明の液晶組
成物の４のグループの６０℃を超える温度より著しく低
く実用性が不充分であることが明らかである。また、其
他の参考例１，２，４は、強いて比較すると本発明の液
晶組成物の◎のグループと対比できるが、下限温度がや
や不充分ながらＯ℃〜−１０℃の範囲内にあるに対し、
上限温度は４５゜Ｃ〜５４℃の範囲内にあり、前記＠の
グループの液晶組成物のそれの８０℃を超える温度に対
して著しく劣るばかりでなく、本発明の液晶組成物の上
限温度の最低の６０℃にも達しない結果となつている。
実施例 １〜６ 表２に示すような化合物の種類と割合からなる液晶組成
物をつくりそのネマチツク液晶温度範囲を測定して同表
下部に示す値（下限、上限℃）を得た。

各実施例は、本発明の液晶組成物について、発明の詳細
な説明に於て述べた４のグループのネマチツク液晶温度
範囲即ち、該温度の下限が−１０℃以下であり、該温度
の上限が６０℃若しくは６０℃を超えるものであつて、
通常の取扱いにおける水（吸湿性）、空気（被酸化性）
、熱又は光（耐熱又は耐光性）に対して安定であつた。
実施例 ７〜１０表３に示すような化合物の種類と割合
からなる液晶組成物をつくり、そのネマチツク液晶温度
範囲を測定して同表下部に示す値（下限、上限℃）を得
た。

各実施例は、本発明の液晶組成物に於て、発明の詳細な
説明に於て述べた◎のグループのネマチツク液晶温度範
囲即ち、該温度の下限が１０゜Ｃ以下であり、該温度の
上限が８０℃以上であつて、通常の取扱いにおける水（
吸湿性）、空気（被酸化性）、熱又は光（耐光性）に対
して安定であつた。表３に於て実施例７の温度範囲は、
次表４のならびに前記グループＯの範囲をもカバーして
おり、特にすぐれた組成物である。

実施例 １１〜１９ 表４に示すような化合物の種類と割合からなる液晶組成
物をつくり、そのネマチツク液晶温度範囲を測定して同
表下部に示す値（下限、上限℃）を得た。

各実施例は、本発明の液晶組成物に於て、発明の詳細な
説明に於て述べたｏのグループのネマチツク液晶温度範
囲即ち、該温度の下限が−５℃以下−１０℃未満であり
、該温度の上限が６０℃を超えるものであつて、通常の
取扱いにおける水（吸湿性）、空気（被酸化性）、熱又
は光（耐熱又は耐光性）に対して安定であつた。表４の
組成物中では、 ４−ｎ−アルキル−４′一 ビフエニルカルボン酸−ｐ−シアノフエニルエステルを
３種類以上用いたものがネマチツク液晶温度範囲が広く
好ましい結果を示した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ （１）４−アルキル−４′−ビフェニルカルボン酸
   −Ｐ−シアノフェニルエステルと（２）４−アルキル−
   ４′−シアノビフェニル及び／又は４−アルコキシ−４
   ′−シアノビフェニルからなる液晶組成物。