JPS6020432B2 - 混合コレステリック液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は明確なしきい値を有し、応答速度が速く、Ｘ−
Ｙマトリックス表示装置に適した浪合コレステリック液
晶組成物に関する。

従釆より優れた表示特性を有する液晶材料の開発が望ま
れている。

現在、表示装置に使用可能なネマティック液晶はいくつ
か知られているし、また製造販売もされている。しかし
、それらには明確なしきし、値がないということに難点
があり、またネマティック液晶にコレステリン譲導体を
混合したような明確なしきい値のある液晶もあるが応答
速度が遅く、これ等は多絵素表示に有利なＸ−Ｙマトリ
ックス表示には使用できないか、もしくは、表示性能が
劣る。×一Ｙマトリックス表示というのは、Ｘ方向に伸
びた複数の平行帯状の×電極群と、Ｘ方向とは直角の方
向に伸びた複数の平行帯状のＹ電極との交点にできるｍ
ｎ個（ｍ：Ｘ電極数、ｎ：Ｙ電極数）の絵素をＸ電極と
Ｙ電極によりアドレスして表示しようとするものである
。

この場合の利点はｍｎ個の絵素を制御するのに各電極に
接続されるリード線がｍ＋ｎ本しかいらないことと、ｍ
＋ｎ個のドライバーしか必要としないことである。しか
しこの表示法には、クロストークと呼ばれる問題がある
。クロストークとは、Ｘ電極群の中の１つの×電極とＹ
電極群の中の１つのＹ電極とによってその交点の絵素を
選択し、×，Ｙ両電極間に電圧Ｖを印加した場合に、こ
の交点を中心として十字状に並ぶ絵素にＶ／２の電圧が
印力ロされ、半選択状態となってしまうことである。こ
れを防止するには、×電極群とＹ電極群の間に挟まれる
液晶として、電圧Ｖ′２までは何ら視覚的変化（例えば
、光を散乱する）を起さないような即ちしきし、値を持
つ液晶が必要とされる。またＸ−Ｙマトリックス表示で
は必然的に走査（順次アドレスすること）の手段が用い
られなければならないから応答速度の速い液晶材料が要
求される。本発明はしきし、値を有し、かつ応答速度の
速い多絵素表示に有利な×一Ｙマトリックス表示装置に
適合した液晶材料を提供するものである。

以下実施例をあげて詳細に説明する。次の構造式で示さ
れる（十）−８−メチルプチル−４−（ｐ−ｎーヘキシ
ルフエニル）ペンゾエート（スメクテイックー等方液体
転移温度１４℃）（以後この化合物をＭＢＨＰＢと呼ぶ
）を含む混合液晶は全てコレステリック相を示し、しき
い値を持つ。

＊（十）一３ーメチルブチルー４一（ｐ−ｎ−へキシル
フエニル）ペンゾエート上記化合物は次のように作られ
た。

４−（ｐ−ｎ−へキシルフェニル）安息香酸８．５夕、
塩化チオニル２０夕の混合物を１００ｑ０にて塩化水素
が発生しなくらるまで加熱する。

のち常圧にて最後に減圧下、塩化チオニルを完全に隣去
する。のち光学活性な（一）−２ーメチルー１ーブタノ
ール３夕を加え、加熱還流する。塩化水素が発生しなく
なれば加熱を止め、冷却後目的物をトルェン抽出する。
トルェン溶液は、洗液が中性となるまで水洗し、硫酸ナ
トリウムにて乾燥する。トルヱンを蟹去後ｎーヘキサン
に溶かし、ｎーヘキサンを簾関剤として活性度１の中性
アルミナを用いてカラムクロマトを行なう。ｎーヘキサ
ンを蟹去後寒剤（ドライアイスーメタノール）を用いて
ｎーヘキサンより２回再結晶すると室温にて液状の（十
）一８ーメチルプチルー４−（ｐ−ｎ−へキシルフェニ
ル）ペンゾヱートが３１タ得られた。この目的物の比旋
光度〔Ｑ〕。は、２０℃で６．１（１００ｃｃのＣＨＣ
１３の溶媒中に目的物を２．６？含む濃度において）で
あった。元素分析の結果はＣ２４日３夕２として Ｃ（％） 計算値８１．７６ 実測値８１．５５日（％
） 計算値 ９．１７ 実測値 ９．０２が得られた。

従って所望の化合物が得られていると考えられる。以下
母体の液晶が、ｐ−ネマティック、ｎーネマティツクの
場合について説明する。

〔１〕 ｐーネマティツク液晶とＭＢＨＰＢとの混合液
晶（ｐ一混合コレステリック液晶組成物とする。

）ｐーネマティック液晶とは、液晶分子の長鼠方向の譲
函率が直角方向の誘電率より大きいネマティック液晶で
誘電率異方性が正のネマティック液晶と呼ばれる液晶で
ある。

第１図の曲線は、２枚の透明な電極の間に挟まれたｐ−
コレステリック混合液晶の一般的な電気光学特性を示す
。印加電圧が直流でも交流でも同機の特性を示す。しき
い値雛宵【ｈ‘ま、光透過率が急激こ変化し始める点で
あり、Ｍ旧ＨＰＢの比率によって変化し、Ｍ旧ＨＰＢの
比率が大きくなる程増加する。曲線の急激な変化は、コ
レステリック相からネマティック相への相転移である。
しきし、値Ｖｔｈ以下ではコレステリツク相で、飽和電
圧Ｖｓａｔ以上ではネマテイツク相である。ｐ−ネマテ
イツク液晶のみでは上記のような大きな光り透過率の変
化はなく、しきい値は観測し簸い（電界をかけたときに
分子の回転による光透過率のへんかはあるが、せいぜい
光透過率１００％と９０％の間を変化するぐらいである
）。ｐ−ネマティツク液晶の中にはｐーアルコキシベン
ジリデンーｐ′ーシアノアニリン、ｐーシアノベンジリ
デン−ｂーアルコキシアニリン、ｐーアルキルベンジリ
デンーｂーシアノアニリン、ｐーシアノベンジリデン一
ｐ′−アルキルアニリン、Ｐーアシロキシベンジリデン
ーｐ′ーシアノアニリン、ｐーシアノベンジリデン一ｐ
′−アシロキシアニリン、ｐーシアノフエニル−ｐ′−
アルキルベンゾエイト、ｐーシアノフエニルーｐ′−ア
ルコキシベンゾエイト、ｐ−アルキルフエニル−ｐ′−
シアノベンゾエイト、ｐーアルコキシフエニル一ｐ′−
シアノベンゾエイト、ｐ−アルコキシベンジリデン−ｐ
′ーアミノベンゼン、ｎーアルキルーｐーシア／ペンジ
リデンーｐ′ーアミノシナミイト、ｐ−ｎーアルキル−
ｐ′−ｎ−アルキルアゾベンゼン、ｐ−アルキルーｐ′
ーシアノビフエニル、Ｐ一アルコキシーｐ′ーシアノビ
フエニル等のネマテイック液晶化合物がある。これらの
中のいくつかの混合体もやはりｐーネマティツク液晶で
ある。

他のｐーネマティツク液晶としては、上記ｐ−ネマテイ
ック液晶に、後述するｎーネマティック液晶を混合した
液晶がある。この混合液晶がｐ−ネマテイック液晶であ
るかどうかは、液晶の配向方向（分子の最軸方向）の誘
電率の平均が、配向方向に対して直角の方向の誘電率の
平均より大きいことにより判定される。従ってこの場合
は、混合されるｎ−ネマテイツク液晶の量は調節されな
ければならない。例えばｐーネマティツク液晶に属する
ｐ−ブトキシベンジリデン−ｐ′−シアノアニリンとｎ
−ネマテイック液晶に属するｐーメトキシベンジリデン
ーｐ′ープチルアニリンとの混合液晶では、ｐ一ブトキ
シベンジリデン−〇ーシアノアニリンが５モル％あれば
ｐーネマテイツク液晶になることが知られている。（実
施例 １） ｐ−ネマテイツク液晶、ｐ−ｎ−へキ シルベンジリデンーｐ′ーシアノアニ リン ７の重量％船Ｈ
ＰＢ 雌量％この混合コレ
ステリツク液晶組成物は、温度１０℃、６ムの電極間隔
で、矩形波２５０日２の交流を印加するとき、明確なし
きい値を持ち、しきし、値電圧Ｖｔｈは６ボルトであり
、飽和電圧Ｖｓａｔは１２ボルトである。

また電圧１５ボルトを印加した時には、立上り時間５仇
ｈｓｅｃ、減衰時間８０ｈｓｅｃである。これらの値（
印加電圧に対する光透過率の化率、および応答速度）は
後述するｎーネマティック液晶（ｐ−メトキシベンジリ
デン−ｐ′−ｎ−ブチルアニリン、略号Ｍ旧ＢＡ）の特
性より一段と優れている。（実施例 ２） ｐーネマティック液晶、ｐ−ｎーオク チルオキシベンジリデンーｐ′ーシア ／アニリン ３の重量％ｎー
ネマティック液晶、ｐ−メトキシベンジリデン一ｐ′一
ｎーブチルアニ リン ５の重量％船Ｈ
ＰＢ 雌量％この混合液晶
は温度４０℃、電極間隔６山、２５０ＨＺ矩形波の交流
を印加する時、しきい値電圧ｙｔｈは６ボルトであり、
飽和電圧Ｖｓａｔは１２ボルトである。

電圧１５ボルトを印加した時、立上り時間３８ｈｓｅｃ
、減衰時間２００ｈｓｅｃである。一般にＭ旧ＨＰＢは
他の液晶とよく混じるが３の重量％を越えると室温では
液晶ではなくなり室温では使用できなくなる。この実施
例でもやはり後述のＭＢＢＡの特性より優れている。〔
２〕‐ｎ−ネマテイック液晶とＭＢＨＰＢとの混合液晶
（ｎ一混合コレステリツク液晶組成物とする。

）ｎーネマテイツク液晶とは、分子の長藤方向の譲函率
が、それに直角の方向の誘電率よりも４・さし、ネマテ
イツク液晶であり、誘電率異方性が負のネマテイック液
晶と呼ばれるネマテイック液晶である。

第２図の曲線は２枚の透明な電極の間に挟まれたｎーコ
レステリック混合液晶の一般的な電気光学的特性を示す
。このｎーコレステリック液晶は第２図に示されるよう
に、記憶作用があり、最初、光透過率は大きいが、これ
に直流あるいはある限界周波数ｆｃ以下の交流を印加す
る時、第３図の１の透明な状態から２の不透明な状態に
移り、鰭圧を下げても３の不透明な状態を持続する。こ
の３の不透明な状態は、限界周波数ｆｃ以上の交流を印
加することにより、透明な１の状態に戻る。この限界周
波数ｆｃは、温度やｎーネマティツク液晶の性質、例え
ば、粘性、導電率、誘電率等により変化し、普通は、数
十ＨＺ〜数ＫＨＺである。１例は実施例３に示す。

ＭＢＨＰＢの量が１５重量％以下の場合には、上記の記
憶作用は少なくなり、よく知られている動的散乱を示す
ようになるが、２重量％以上のＭＢＨＰＢを含む限りし
きい値はＭＢＨＰＢを入れない時よりも鋭く明確である
。例えば、Ｍ旧ＢＡの場合は電極間隔１２ムのセルで電
圧を印加したとき、いわゆる動的散乱を起すがしきし、
値Ｖ仇は５ボルトぐらいでだらだらと光透過率が変化し
飽和電圧Ｖ仇が２０ボルトぐらいとなる。２５ｑｏの時
２０ボルト印加で立ち上がり時間ｌｏｗｈｓ、減衰時間
５０伽ｓを越える。

ｎ−ネマティツク液晶としては、例えば、ｐ−アルコキ
シ−ｐ−ｎーアルキルアゾキシベンゼ、ン、ｐ−ｎーア
ルキルーメーアルコキシアゾキシベンゼン、ｐ−アルコ
キシーｐ′ーアルコキシアゾキシベンゼン、ｐ−ｎーア
ルキルーｐ′−アルコキシアゾベンゼン、ｐーアルコキ
シーリーアルキルアゾベンゼン、ｐーアルコキシーｐ′
−アルコキシアゾベンゼン、Ｐーアルコキシベンジリデ
ンーｐ′ーアシ。キシアニリン、ｐ−ｎーアルキリベン
ジリデンーｐ′ーアシロキシアニリン、ｐ−ｎーアルキ
ルベンジリデンーｐ′ーアルコキシアニリン、ｐーアル
コキシベンジリデンーｐ′−ｎーアルキルアニリン、ｐ
−ｎーアルキルーｐ′ーアシロキシアゾキシベンゼン等
がある。これ等の中のいくつかの混合液晶もやはりｎー
ネマティック液晶である。（実施例 ３） ｎーネマティック液晶、ｐ‐メトキシ ベンジリデン一ｐ′−ｎ−ブチルアニ リン ７の重量％船Ｈ
ＰＢ ３腰鷹％この液晶
は、温度２０℃、電極間隔１２〃、印加交流電圧７０日
２、矩形波の時、しきい値Ｖ比は１０ボルト、飽和電圧
Ｖｓａｔは２５ボルトで電圧４０ボルト印加の時、立上
り時間８０ｈｓｅｃ、限界周波数ｆｃは１４０日２であ
る。

２８０ＨＺ４０ボルトの矩形波交流印加の時、消去時間
１５０ｈｓｅｃである。

上記のｐ一混合コレステリック液晶組成物、ｎ一混合コ
レステリック液晶組成物の外にこれ等、それぞれにコレ
ステリツク誘導体からなるコレステリック液晶を加えた
液晶も本質的には、それぞれの電気光学的性質（第１図
及び第２図の曲線の形）を変えないが実施例４において
示されるように、コレステリック誘導体の１部のもの、
例えばコレステリックノナノエイトはしきい値電圧を下
げる。

コレステリツク誘導体からなるコレステリツク液晶は、
例えば塩化コレステロル、臭化コレステロールの外にコ
レステルノナノェィト等のコレステリンカルボン酸ェス
テル、コレステリルオレィルカーポネート等のコレステ
リン炭酸ヱステル等である。（実施例 ４） ｐ−ネマティック液晶、ｐ−ｎ−ヘキシルベンジリデン
−ｐ′−シアノアニリン ６の重量％船ＨＰ
Ｂ 増量％コレステリツク
ノナノエイト １の重量％この液晶は、第１図
の電気光学的特性を示し、温度１が０、電極間隔６Ａ、
２５０ＨＺ、矩形波の交流を印加した時、しきい値Ｖｔ
ｈは１．６ボルト、飽和電圧Ｖｓａｔは１０ボルトで、
電圧１０ボルト印加の時、立上り時間６０仇ｈｓｅｃ、
減衰時間１０伍ｈｓｅｃである。

上記の説明から明らかなように、ＭＢＨＰＢを各種の液
晶母体を加えることにより、種々の特性を持つ混合コレ
ステリック液晶組成物を得ることができるが、更に性能
向上のために、元来液晶でない化合物を液晶状態をこわ
さない程度に添加することもできる。例えば、Ｐ−ｎ−
アルキルベンジリデン一ｐ′−ｎ−アルキルアニリンは
、固体から液晶への転移温度を下げ、高速応答の特性を
得るのに有効である。また適当な導電率を得るために、
有機電解質を徴量添加することもできる。例えば、トリ
メチルアンモニウムハラィド等の添加はよく知られてい
る。また本発明の表示装置の説明においては透過型の表
示装置が用いられたが、一方の電極を反射面とすること
により反射型の表示装置が得られることはよく知られて
いる。以上の説明から明らかなように、本発明の混合コ
レステリック液晶組成物は明確なしきし、値をもち、応
答速度が遠く、多絵素表示に有利な×−Ｙマトリックス
表示装置を実現させるものである。また通常の電気光学
的表示装置に用いられても優れた性能を発揮する。図面
の岡単な説明 第１図はｐ−混合コレステリック液晶組成物の電気光学
的特性を示す図、第２図はｎ−混合コレステリツク液晶
組成物の電気光学的特性を示す図である。

簾１函 舞２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ （＋）−β−メチルブチル−４−（ｐ−ｎ−ヘキシ
   ルフエニル）ベンゾエートを２重量％〜３０重量％とネ
   マテイツク液晶化合物とを含有することを特徴とする混
   合コレステリツク液晶組成物。