JPS6041107B2 - 液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規なネマチック液晶組成物に関する。

更に詳しくはビフェニル系の正の誘電的異方性を有する
ネマチック液晶とカルボン酸ェステル系の正の誘電的異
方性を有するネマチック液晶とを主成分とする液晶組成
物に関するものである。ネマチック液晶はその誘導的性
質に依って２つに分類される。即ち、１つは誘電的異方
性が分子軸と垂直方向にある、負の誘電的異方性を有す
るＮｎ型液晶であり、他は誘電的異方性が分子軸と平行
である正の誘導的異方性を有するＮｐ型液晶である。Ｎ
ｎ型液晶は、１９６群壬にＲ．Ｃ．Ａ社のＨｅｉｌｍｅ
ｉｅｒによって、その動的散乱モードを利用したパネル
型の表示装置に応用されて以来急激に研究開発が進み時
計、卓上電子計算機等に実用化されている。

一方Ｎｐ型液晶は動的散乱を示さ無い為開発が遅れてい
たが、１９７１年、ホフマン・ラ・ロッシュのＭ．Ｓｃ
ｈａｄｔ、とＷ．Ｈｅｌｍｃｈにより発表された、（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 比ｔｔｅ笛、１８、（
４｝、１２７・１９７１）ッィステッド・ネマチック方
式（Ｔ・Ｎ方式）に依り注目を引く様になった。このＴ
Ｎ方式のセル製造方法は、前記文献及び特開昭４７一１
１７３７に詳述されているが、略記すると少く共一方が
透明な二枚の電極間に、スベーサーを介して液晶物質が
挟持され、電極面には液晶を方向付ける様な処理が為さ
れて居り、且つ、該電極面上に配同した液晶の分子軸が
互に直角になる様に方向付けられ、偏光板を使用して表
示可能とした構造を有するセルで、液晶分子は、その分
子軸が電極面に平行で一方の面から他方の面に９０ｏ螺
旋を巻く構造になっている。勿論、配向処理の方向を変
える事によって角度は自由に変えられる。このＴＮ方式
の良い点は、従来の「ねじれていない」電界効果型液晶
セルに比べてレスポンスが良くなる事である。

以上述べた様に、近年Ｎｐ型液晶が特に注目を浴びる様
になったが、従釆良く知られている、ベンジリデン系、
アゾ系、アゾキシ系、カルボン酸ェステル系のＮｐ型液
晶には幾つかの欠点があった。

第一に液晶相を示す温度範囲（以後Ｍ．Ｒ．と称す）が
高温側に片寄って居り、固相と液晶相との転移点（以後
Ｓ→Ｎ点と称す）が高く、常温或し、地温で液晶相を武
なし、０この為１こ従来のものの多くは、Ｐ−メトキシ
ベンジリデン−Ｐ−ｎ−ブチルアニリン等のＮｎ型の低
温液晶を混合して、Ｍ．Ｒ．を低温領域まで広げていた
。

併乍ら、Ｎｎ型液晶を混入したＮｐ型液晶は、Ｎｐ型液
晶単独或いはＮｐ型同志の混合液晶と比べた場合レスポ
ンス等の性能面に欠点を有していた。第二に前言印ｐ型
液晶を使用した電界効果型セルは動的散乱モードを応用
したセルと比較して低電圧駆動できる事（一般的には３
〜６Ｖ）、電流が流れ難い事で、比較的寿命が長くなる
が、電気化学的反応や紫外線の影響を受ける為、従来の
ニキシー管、Ｌ．Ｅ．Ｄ．等に比べ短寿命であった。

第三に誘電異万隆が大きい程電気的性能が良いのである
が従来の液晶物質では誘電異万性が０〜十３程度まで実
用上充分な値には到っていなかつた。第四に液晶物質は
一般に高粘度で、これが電圧印加、消去時の応答性（即
ちレスポンス）、特に消去時の立ち下りに大きな影響を
及ぼして居り、低粘性の液晶物質が必要であった。

前記諸問題を有する液晶に対し、最近下記の礎造を有す
るピフェニル系のＮｐ型液晶が された（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔにｒｓ、９■肌 Ｍａｒｃｈｌ９
７３）。

該液晶物質は、従来の液晶物質と比較して、二つのフヱ
ニル基間に官能基を持たず、化学的安定性の面で、充分
なる効果があり、譲電異方性が十１０と大きく、又操粘
性が従来の液晶より低く、比較的低温で液晶相を示し、
過冷却も大きい液晶物質である。併乍ら、例えば一２０
０〜十３７０とＭ．Ｒ．が狭く且つ低温側に片寄って居
り、実用性の面からは示だ不充分であった。本発明は上
記の諸点を鑑みて、低温で液晶相を示す液晶で且つ液晶
温度範囲（Ｍ．Ｒ．）が広く化学的に安定な構造を有し
、議電的異方性が大きく優れた電気光学的性能を有する
液晶組成物を提供することを目的とするものである。

本発明の液晶組成物は一般式｛１１で示されるビフェニ
ル系の正の誘電的異方性を有するネマチック液晶物質の
少なくとも一種と一般式ｔ２｝で示されるカルボン酸ェ
ステル系の正の誘電的異方性を有するネマチック液晶物
質の少なくとも一種とを主成分として構成される。

（但しｎは０又は１であり、Ｒ，、Ｒ２は炭素数１乃至
１０のァルキル基及びァルコキシ基又はシアノ基から選
択される。

）本発明の特徴は一般式‘１｝で示される液晶物質と一
般式■で示される液晶物質とから構成される液晶組成物
がＭ．Ｒ．が充分広く且つ低温領域で液晶相を示し過冷
却及び正の誘電異方性が大きく粘性の低い優れた液晶組
成物であることを見出した点にある。

一般式■で示されるもので本発明に使用出来る正の議電
的異方性を示すものとしては次の様な構造のものがある
。

但し、Ｒ，、Ｒ２はアルキル基、アルコキシ基から選択
される。

勿論、一般式‘３｝、■、脚で表わされるものを単体の
みならず二種以上を任意の割合で混合してなる組成物を
Ｎｐ型液晶となり本発明の構成要素として有効である。

更に一般式‘３’、■、【５）で表わされるものの単体
あるいはそれ等から構成される組成物と下記の一般式｛
６１で表わされるものとを所望に応じて任意に混合して
成る組成物も本発明に極めて有効である。特に｛６１は
液晶相の低温領域を広げるのに有効である。（但しＲ，
、Ｒ２はアルキル基、アルコキシ基から選択される。

）従来、一般式■で表わされる液晶は過冷却が大きく、
一５０ｏｏ程度まで液晶相を稚持するものであるが単体
ではＭ．Ｒ．が６０ｏｏ〜２００ｏｏ程度と高温側に片
寄って居り、これ等同志の組成物でも常温で液晶相を示
すものは無かった。

本発明は一般式｛１｝で示されるビフェニル系の正の誘
電的異方性を有するネマチック液晶物質と一般式■で示
されるカルボン酸ェステル系の正の誘電的異方性を有す
るネマチツク液晶物質とを所要に応じた任意の割合で構
成される組成物が各々単独種の場合の特性を失うことな
く、Ｍ．Ｒ．が充分広く且つ低温領域で液晶相を示し、
過冷却及び正の誘電的異方性が極めて大きく、化学的に
安定で粘性の低い応答性の良好な優れた液晶組成物であ
る点に基づいている。

本発明の液晶組成物は所望の性能に応じて任意に混合す
る事が出来るが応答性の面の改良にはビフェニル系のネ
マチック液晶が多い方が良く、Ｍ．Ｒ．の改良の点に就
てはカルボン酸ェステル系のネマチツク液晶が多い方が
良いが、カルボン酸ェステル系のネマチック液晶が少量
含まれるだけでも本発明の目的に適う。

更にカルボン酸ェステル系のネマチツク液晶の添加量が
１％〜９９％であることが好ましく特に５％〜９６％で
あることが好ましい。本発明に好ましく使用出来る一般
式‘１｝で示される液晶の具体例としては例えば下表に
示す様なものである。

系化合物又、本発明に使用される一般式（２１で示され
る好ましいものとしては例えば下表に示すものが具体的
にあげられる。

系化合物 系化合物 本発明に使用される液晶は、これ等に限れらるものでは
無く単体若しくは混合して正の誘電的性質を示す液晶組
成物の総てを含むものである。

以下、本発明を実施例を以つて具体的に説明する。実施
例 １ 第１図に、４一ｎ−ベンチルー４ーシアノビフェニル（
Ａ２）３重量部と、４一ｎーヘプチルー４−シアノビフ
ェニル（Ａ４）２重量部との混合液晶（以後ＢＰＰ３２
と称す）と４ーメトキシ安息香酸−プチルフェニルェス
テル（Ｂ２４）３３の％、４−ブチル−安息香酸・メト
キシフェニルェステル（Ｂ２０）１４ｗｔ％、４−（４
ープチルベンゾイルオキシ）安息香酸−プチルフェニル
ェステル（Ｃ２）２欧れ％、４−（４−メトキシベンゾ
イルオキシ）安息香酸ーブチルフェニルェステル（Ｃ５
）２５ｗｔ％の混合液晶（以後ＣＭ−４と称す）との混
合液晶組成物のＭ．Ｒ．を示す。

図から判かる様にこの混合系の組成物では、液晶温度範
囲（Ｍ．Ｒ．）が−３０ｑｏ〜７０℃程度の物が容易に
得られる。実施例 ２ 第２図に、４ーメトキシ安息香酸ーシアノフェニルェス
テル（ＢＩ）２重量部と４ーブチル安息香酸・シアノフ
ェニルェステル（Ｂ７）１重量部との混合液晶（以後Ｃ
ＭＢ２１と称す）、とＢＰＰ３２との混合液晶組成物の
Ｍ．Ｒ．を示す。

図からも判かる様に本発明の液晶組成物はＭ．Ｒ．が充
分広く且つ低温城で液晶相を示し、又相溶性が良く低温
放置しても分離析出する事は無かつた。

実施例 ３ ＣＭ−４とＢＰＰ３２とを混合して成る本発明液晶組成
物を前述した方法で二枚のｌｎ２０３電極をラビングし
てＴＮ型液晶セルを作製して印加電圧ＡＣ取にして電圧
応答性の立ち上がり時間（７Ｒ）及び立ち下り時間（７
Ｄ）を測定したのを下表に示す。

比較の為にＣＭ−４及びＢＰＰ３２に就ての測定値も示
す。表から本発明液晶組成物を用いたＴＮ型液晶セルは
電圧応答性が優れていることが判かる。

又、交流６Ｖで連続通電したところ長時間初期の状態を
維持し性能の劣化はなかった。実施例 ４ ＣＭＢ２１とＢＰＰ３２との混合液晶組成物に就て実施
例３と同様にＴＮ型液晶セルを作成して７Ｒ、７０に就
て測定したのを下表に示す。

表の示す様に本発明液晶組成物はカルボン酸ェステル系
液晶単種に比べて電圧応答性の面で優れていることが判
かる。

更に交流６Ｖを印加して長時間連続通電しても性能の低
下は認められなかった。

実施例 ５ 下表の成分から成る液晶組成物に就てＭ．Ｒ．の測定を
行なったところ広範囲のＭ．Ｒ．を示し且つ低温領域で
も液晶相を示し過冷却も大きいことを示した。

更にこれ等の液晶組成物を用いて実施例３と同様にＴＮ
型のセルを構成し電圧応答性を測定したところ優れた効
果を示した。この様に本発明に於ける液晶組成物は、低
温液晶で且つ液晶温度範囲が実用温度城にまで拡大され
電気的性能、化学的安定性に優れた非常に有用なもので
、該液晶組成物を用いた液晶セルは優秀な性能を有し幾
多の応用が考えられる。

例示すれば、電気光学的装置光シャッター等に更に詳し
くは、電子卓上計算機や電子時計に用いるアルファ・ニ
ューメリツクなディスプレイ素子、画像表示素子、カラ
ー表示素子等に適している。

又特に電気的性能が優れて居るので、マトリツクディス
プレィ、ダイナミックドライブの応用が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１に於ける、第２図は実施例２に於ける
本発明液晶組成物のＭ．Ｒ．を示す相図であり、図中Ｓ
→Ｎ点は固相液晶相の転移点をＮ→Ｌ点は液晶相液相の
転移点を表わすものである。 多′図孫２１幻

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記一般式（１）で示されるビフエニル系の正の誘
   電的異方性を有するネマチツク液晶物質の少なくとも一
   種と、下記一般式（２）で示されるカルボン酸エステル
   系の正の誘電的異方性を有するネマチツク液晶物質の少
   なくとも一種とを含有することを特徴とする液晶組成物
   。 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒはアルキル基を表わす。 Ｒ＿１、およびＲ＿２はアルキル基、アルコキシ基又は
   シアノ基を表わす。）