JPS6013883A - 液晶組成物及び液晶表示体 - 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】 本発明は可視光に吸収を持たない正の誘電異方性を示す
ネマチック液晶組成物に関するものであり、更に詳しく
は、シクロヘキサンカルボン酸エステル系液晶とアシロ
キシ基を有するエステル系液晶をベースとしたネマチッ
ク液晶混合物で駆動電圧１０Ｖ以下で、少なくともデユ
ーティ比１／３２までの時分割駆動が十分に行える優れ
た時分割特性を有する混合液晶組成物に関する０ 〔従来技術〕 ＴＮ型液晶表示装置を駆動する方法としてはスタティッ
ク駆動および時分割駆動が知られているが、時分割駆動
はリード取出数を少なくできるため、■液晶セルの構造
の簡素化、■液晶セルと駆動回路出力部との結合部数の
軽減、■駆動回路の簡素化等の点から有利である。また
、さらに大容量の表示を行なおうとすると、いっそうリ
ード取出数が増大するため、デユーティ比の小さい時分
割駆動が必要となる。

然るに時分割駆動する場合液晶との関係において駆動電
圧が制限されることが問題となっている。

例えば時分割駆動波形の選択波形を第１図（α）とし・
半選択波形を第１図（６）とし、この波形に対応する液
晶セルの電圧と光透過率との関係を第２図に示す。但し
、第２図においてグラフ１とグラフ２はそれぞれ選択波
形（α）と半選択波形（＆）が液晶セルに印加された時
１、液晶セルと観察する方向とのなす角（視角）をそれ
ぞれ８０度と５０度にした場合の電圧と光透過率との関
係を示す。また、ｖｔｈ−１とＶｔｈ−２はそれぞれ光
透過率３０％と８０％のしきい電圧を示す。この時、時
分割駆動が実用上充分な表示コントラストと視角範囲を
伴なって行なわれ得る駆動電圧幅Ｖｄは ｖｔｈ−＋≦Ｖｄ＜Ｖｔｈ−２ となる。

一方駆動電圧は電池電圧の経時変化あるいは回路のバラ
ツキ等によっても変動するＯそこで駆動電圧の変動を許
容する尺度として電圧マージン（Ｍ）を次式の様に定翰
し、 但し、Ｖａは駆動電圧で Ｖｃ＝　−（（ｖｔｈ−２）−１−（ｖｔｈ−１））液
晶の時分割駆動に対する適性を表すことができる０ ところが、一般にデユーティ比が小さくなればなる程選
択波形と半選択波形の実効電圧比は小さくなるため、Ｖ
ｔｈ−，１とＶｔｈ−２の差は減少し、マージ：／：　
（Ｍ）も減少する。また、さらにデユーティ比を小さく
すると Ｖｔｈ−１）Ｖｔｈ−２、か”）Ｍ＜０となり、このデ
ユーティ比における時分割駆動は実用上不可能となる。

よって大容量の表示を高品質で行なうためには、より小
さいデユーティ比の時分割駆動をより広い電圧マージン
を持って行ない得る液晶が必要となる。

こうした観点より、従来はアゾキシ液晶を主体とした混
合液晶が用いられた。しかしアゾキシ液晶は可視光によ
り劣化するために、有害光をしや断する必要から黄色フ
ィルターが用いられていた０このため表示色は黄色に限
定され・種々のカラー表示を行なうことができなかった
〇 −一方色フイルターを必要としない非アゾキシ液晶とし
ては次のようなものを主体とした混合液晶が知られてい
る。

Ｒ−◎−〇−〇Ｎ ）−〇−ＯＮ Ｒ−◎−ｃｏｏ−◎−０Ｎ ＲＯ−◎−ＣＯＯ−◎−Ｒ Ｒ凌−ｃｏｏ−０−６８ Ｒ−◇−◎−〇Ｎ 但し、Ｒは直鎖アルキル基を示す０ しかし、これらの液晶を組み合わせた混合液晶において
は、１／１６より小さいデユーティ比の時分割駆動と行
なうと負マージンとなりかかるデー−ティ比の時分割駆
動を行なうことは不可能であり、大容量表示には不向き
であった０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、低電圧でデー−ティ比１／３２までの
時分割駆動が実用上十分に行える優れた時分割特性を有
する液晶組成物を提供するにある０本発明の他の目的は
、かかる液晶組成物を用いた大容量の表示を高品質で行
ない得る液晶表示装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、かかる液晶組成物を用いた駆
動回路の負担の小さな湾晶表示装置を提供するにある０ 本発明の更に他の目的は、黄色フィルターを必要としな
いフントラストが高く、視角範囲の広い見易い表示装置
用液晶組成物を提供するにあるＯ本発明者は上記目的に
鑑み、種々研究、検討を重ねた結果上記目的を全て満足
する液晶組成物を見出したものである。即ち、本発明は
、一般式％式％（２） （４） 但し、Ｒ１は炭素＠２〜６の直鎖アルキル基Ｒ２〃　１
〜６　〃 Ｒ３〃　３〜６　〃 Ｒ番　〃　１〜５　〃 Ｒ５〃　２〜８ Ｒ６〃　２〜４ Ｒ７〃　３〜５　〃 Ｒ８〃　２〜７　〃 Ｒ９・は炭素数２〜８の直鎖アルキル基で表わされる各
群の化合物（ｉ）　、　（３）　、　（３）　、　（４
）、　（５）　５（６）を適当に組み合わせ含有して得
られる液晶組成物に関するものである。

本発明に用いられる化合物（１）　、　（２）、　（３
）　、　（４）、　（５）、（６）はいずれも安定であ
り、又アゾキシ液晶と異なり可視光域に吸収を持たない
ため、光劣化防止のための黄色フィルターを必要としな
い。従って、明るい表示を可能とするばかりでなく、種
々のカラー表示にも応用できる優れた利点を有する＠本
発明において化合物（１）は主にかかる液晶組成物を用
いた液晶表示装置の視角範囲を広げる作用効果があり、
時分割駆動における低視角側でのクロストークを起こり
にくくする作用効果がある。

又特に、化合物（１）のうちＲ１とＲ２の炭素数の和が
８〜１０の成分の濃度を増すと、上記作用効果はいっそ
う増大する。

さらに化合物（２）は、主に時分割駆動における一定視
角でのコントラストを向上させる作用効果がある。

また、化合物（３）は駆動電圧を下げる作用効果がある
◇化合物（３）のかわりに化合物（６）を用いてもよい
。化合物（６）に比べ、化合物（３）はこのような作用
効果に加え、更に化合物（１）と同様に視角範囲を広げ
、クロストークを起こりにくくする効果がある。

化合物（４）　、　（５）は、液晶の透明点を高くする
とともに一般式 ％式％ 但し、Ｒは直鎖アルキル基を示す。

で表わされる液晶に比ベコントラストを向上させ、視角
範囲を広げる作用効果がある。

化合物（６）は化合物（３）のかわりに用いることがで
き、駆動電圧を下げ１、コントラストを上げる作用効果
がある。

本発明の液晶組成物は、上記化合物（１）　、　（２）
　、　（３）αｎｄ１０ｒ（６）をそれぞれ含有させる
ことにより構成し、第２表を用いて後述する実施例とし
ては透明点調整のために化合物（４）ａ　ｎｄ　／　ｏ
　ｒ　（５）を加え示した。

第１表−１ 第１表−２ 第１表−３ 実施例 第１表に示した化合物を使用して本発明の液晶組成物を
構成した実施例を第２表に示す。

第２表−２ 第２表において○印は、本発明による組成物を封入した
セルを一６０℃に４日間放置した後も結晶化が認められ
なかった事を示す。’７ｔｈ−１゜Ｖｔｈ−２，Ｍ、応
答時間は、ｖ　−（（−ｚ　）　ｖ（液晶をデユーティ
比１／Ｎ（Ｎは正整数）で時分割駆動する際、非選択期
間と選択期間に液晶に印加される電圧の比が１：（ＪＴ
＋１）の駆動方式）。

デー−ティ比１／３２の波形で駆動した場合の特性を示
しである。いずれの実施例においても・実用上充分な表
示コントラストと視角範囲が得られた０なお、第２表に
おける化合物■〜Ｏは第１表と同じ化合物を示す。以下
、実施例を詳細に説明する０実施例において、１は化合
物（１）のうちＲ１とＲ２の炭素数の和が８以上の成分
（全体の５８．　Ｏｗｔ％）と化合物（２）（全体の２
８．　Ｏｗｔ％）をベースとし・正の誘電異方性を持つ
化合物（３）と透明点を高くする化合物（４）を添加し
て成る液晶組成物で、電圧は１０’Ｖを越えるが、マー
ジンＭは４．５％と最も優れ、デユーティ比１／４８の
時分割駆動も可能である。実施例１の確晶組成物をデユ
ーティ比１／４８で駆動すると、ｖｔｈ−＋は１２６８
　Ｖ、　ｖｔｈ−２は１２．８９　Ｖとなり、マージン
Ｍは１６％とれる。

化合物（４）と（５）は透明点を調整するために添加さ
れるものであり、例えばターフェニルの如き化合物を添
加させても透明点を調整できるが、化合物（４）ａｎｄ
ｌｏｒ　（５）は、この他コントラストを上げ視角範囲
を広げる作用効果を有する。

実施例２，５は実施例１とほぼ同様の系の組成物である
が化合物（３）の濃度が実施例２，３が１７．０％と実
施例１の１０．５％に対して濃度が増えている。これに
より駆動電圧は約８ｖと実施例２，５の方が実施例１よ
り低くなっている。反面、実施例１の方が応答スピード
が速い。また、透明点調整用に入れた化合物（４）　ｓ
　（５）は、実施例１が３．５％で、実施例２が１０．
０％、実施例６は化合物（４）に加えて化合物（５）を
入れ全体で１６．０％と、実施例１から６に向い多く混
入され、これにより、透明点が実施例１では５５．０％
、実施例２では５８．０％、実施例３では６０．０　％
と、透明点が高くなっていることが理解できる。

実施例４も駆動デユーティ比１／３２で１．５％と正の
マージンを有する。実施例４を実施例２と比較すること
により、化合物（１）についてＲ１とＲ２の炭素数の和
が８以上の成分のマージンＭ（Ｃ及ぼす作用効果を理解
することができる。実施例４は実施例２と比較すると化
合物（２）〜（４）の組成は同じであり、化合物（１）
も共に５１．　Ｏｗｔ％で同じであるが、化合物（１）
の組成が異なる。実施例４では直鎖アルキル基Ｒ１とＲ
７の炭素数の和が８〜１０のものが化合物（１）のもの
の全てを占め、全体の５１．０ｗｔ％を占゛めるのに対
し、実施例２では化合物（１）は全体の５１．０　ｖｖ
ｔ％であるが、Ｒ１とＲ２の炭素数の和が８〜１０のも
のは全体の３４、Ｏｗｔ％を占めるにすぎない。このた
め、駆動電圧は実施例４の方が実施例２よりも低くなり
、応答スピードも実施例４の方が実施例２より早い。反
面・駆動マージンＭＫついてみれば実施例４が１５％に
対し実施例４は２．４％と実施例２の方が駆動マージン
Ｍは大きい。

実施例５はさらに実施例４のうち化合物（３）をシアノ
基を有するエステル（６）Ｋ置き換えた組成物で・駆動
マージンＭは１．０％と正の値をとり、このよう圧して
も高デユーテイ用の液晶組成物を構成できることがわか
る。しかし、実施例５を実施例４と比較して明らかな様
に、実施例５の方、が実ｊ施例４に比較して透明点を高
くでき、応答スピードも速いが、反面、駆動マージンＭ
についてみると、実施例４が１５％に対して実施例５は
１．０％であり、マージンＭは実施例４の方が実施例５
より大きい。なお、化合物（３）と（６）を共に混合さ
せた場合には、化合物（３）が（６）に比べて少ないと
きは実施例５に近い実施例４と５の中間の特性を示し、
化合物（６）が（３）に比べて少ないときは実施例４に
近い実施例４と５の中間の特性を示し、半々の場合は実
施例４と５のほぼ中間の特性を示すことは自明である。

また、実施例４と５において、化合物（４）と（５）が
入れ替わっているが、前述した様に、化合物（４）と（
５）は共にほぼ同様の作用効果を示すものであり、これ
による作用効果の変化はほとんどない。

本発明の液晶組成物の実施例１〜５は、いずれも化合物
（１）と（２）をそれぞれ少なくとも一成分含有させた
ものである０このように化合物（１）と（２）をそれぞ
れ少なくとも一成分含有させることにより、デユーティ
比１／３２の駆動で正のマージンを得ることを可能にし
た。さらに、実施例１〜５に示す様に・本発明の液晶組
成物は低温において結晶化せず、透明点の温度も高い為
、使用温度範＠が広く、実用上問題ない、等の利点を有
する０これらの効果は、実施例１〜５に示す様に、本発
明の液晶組成物として化合物（１）と（２）をそれぞれ
少なくとも一成分含有させることによって得られたもの
である。

実施例１〜４の液晶組成物は、化合物（１）と（２）を
それぞれ少なくとも一成分含有させた本発明の液晶組成
物に、化合物（３）と（４）αｎｄ１０　ｒ　（５）を
それぞれ少なくとも一成分含有させること棹より駆動マ
ージンＭをさらに大きくしたものである。

実施例５の様に化合物（３）のかわりに化合物（６）を
用い、デユーティ比の小さな液晶組成物を構成すること
もできる−が、実施例１の様に化合物（６）でなく化合
物（３）を用いてデユーティ比の小さな液晶組成物を構
成することもできるＯこのように構成した実施例１〜４
の液晶組成物は実施例５の液晶組成物に比較して駆動マ
ージンＭがいずれも大きい。

このことから、化合物（３）を含有させることにより駆
動マージンが上がることがわかる。

また、実施例１〜５の液晶組成物は化合物（１）を主成
分とし、さらに化合物（１）の中でも直鎖アルキル基Ｒ
１とＲ２の炭素数の和が８〜１０の゛化合物を多く含有
させている。また、第２表から明ら力）な様に液晶組成
物全体に占める直鎖アルキル基Ｒ１とＲ２の炭素数の和
が８〜１０の化合物（１）（第２表中で言えば化合物■
、■、■、０）の暫合が、実施例１は５　Ｂ、　Ｏｗｔ
％・実施例２を１５１．　Ｏｗｔ％実施例３は４５．　
Ｏｗｔ％・実施例４，５（ま３４，０ｗｔ％で鼠り、実
施例５及び４ｓ　！１ｔ　２　ｔ　’の順に直鎖アルキ
ル基Ｒ１とＲ７の炭素数の和が８〜１０の化合物（１）
が液晶組成物全体中に占める割合が増大し、実施例ｓ　
、　４　、３　、２　、１　ノ順Ｖｃ駆動マージンＭが
大きい。ここで実施例４＆まイヒ金物（６）のかわりに
化合物（３）を用いて実施例５より駆動マージンＭを大
きくしている。また実施例１の液晶組成物は実施例１〜
５中で最も駆動マーシンカ；大きく、１／３２デユーテ
イ駆動のみならず１／４８デユーテイ駆動しても、駆動
マージンＭ４−！正の値をとり、駆動が可能である。こ
れら＆ま、イし金物（１）。

（２＋　、　（３）　、　（４）、　（５）　、　（６
）の割合を適当に調整することにより、駆動マージンＭ
が大きく取れる液晶組成物を構成できることを示してい
るＯ また、第２表に示した液晶組成物の実施例１〜５はいず
れも″デーーティ比η３２で駆動マージンＭが正であり
デー−ティ比が小さい用途で使用でき、実施例１〜５か
ら実験的、および理論的に明らかとなるどのようなタイ
プの液、晶組放物を使用するかは、駆動マージンの大小
、駆動電圧、液晶材料のコスト等の総合点な観点から１
長１短、を比較し各用途に適合したタイプの液晶組成物
を用ｌ／）れＧｉ′よい。

実施例１〜５で具体例を示した本発明の液晶１組成物は
、この他−、デユーティ比が１／６２で駆動させた際２
５℃における応答晴間が１０．０ｇ５ｃ台であり、応答
スピードの点でも実用化に於て問題のないものである利
点を有する０ また、デユーティ比１／６２で駆動させても駆動電圧が
ｉ’ｏｖ近傍と低い。電圧を低くすることをま電源の簡
略化、装置の小型化において有利であるばかりでなく、
駆動用の集積回路の製造上も大変有利である。集積回路
は製造の容易性、低消費電力の点から０−ＭＯＳで製作
することが一般的であるが、駆動電圧が高くなると製造
が非常に難しくなる。本発明の液晶組成物は格別に高い
駆動電圧を必要としない為、０−ＭＯＳの駆動回路の製
造が容易であり、かつ歩留りも良くコストも安い０以上
、駆動回路上も利点がある。

以上説明したように、本発明による液晶組成物を用いた
液晶表示装置は、低電圧でデユーティ比１／３２、さ、
らには１／４８までの時分割駆動が実用上十分に行える
優れた時分割特性を有するため、大容量の表示を高品質
で行なう事ができるばかりでなく、黄色フィルターを必
要としないため、明るい表示やカラー表示を行なう事が
できる等の利点があり、実用的価値は非常に大きいもの
である０

【図面の簡単な説明】

第１図は時分割駆動波形の一例を示し、（α）は選択波
形、（ｅ）は半選択波形を示す。 第２図は電圧−光透過率の関係を説明するための図Ｏ 以　上 出願人　エプソン株式会社 代理人　弁理士最上　務

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式 ％式％（１） （２） （６） で表わされる各群の化金物（１）　、　（２１、（３）
   　ａｎｄ　／　ｏ　ｒ　（６＞を各々少なくとも一放物
   含有させたことを特徴とする液晶組成物０ 但し、Ｒ１は炭素数２〜６の直鎖アルキル基Ｒ２は炭素
   数１〜６　〃 Ｒ８は炭素数３〜６　〃 Ｒ４は炭素数１〜５ Ｒ６は炭素数２〜８の直鎖アルキル基 Ｒ０は炭素数２〜８ ２）化合物（１）が直鎖アルキル基Ｒ１とＲ２の炭素数
   の和が８〜１０の化合物を主成分としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の液晶組成物。 ３）一般式 ％式％（４ で表わされる各群の化合物（４）ａ％ｄ　／　ｏ　ｒ　
   （５）を少なくとも一成分含有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、第２項記載の液晶組成物。 但し、Ｒｏは炭素数２〜４−１の直鎖アルキル基Ｒ７は
   炭素数３〜５　〃 Ｒ８は炭素数２〜７　〃 ４）特許請求の範囲第１〜３項記載の液晶組成物を使用
   し、駆動電圧が約１０Ｖ以下でデユーティ比が約１／３
   ２までの時分割駆動したことを特徴とする液晶表示装置
   。 ５）化合物（３）　ａｔＬｄ／　ｏｒ　（６）のうち、
   化合物（３）を用いた特許請求の範囲第１〜３項記載の
   液晶組成物を使用し２、デー−ティ比が約１／３２〜１
   ／４８までの時分割駆動したことを特徴とする液晶表示
   装置０