JPS61290A - 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】 〔技術分野〕 本発明は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、一般式 ％式％（１） で表わされる各成分の一〇〇ｇＪｉ２ｍ＋１の炭素数の
平均値−が４以上であるシクロヘキサンカルボン酸エス
テル系液晶混合物で、正の誘電異方性を示すネマチック
液晶を適当量添加することによって、少なくともデユー
ティ比Ｖ１２５１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。

〔従来技術〕

最近、液晶表示体の時分割特性の改良によって表示密度
、表示容量の拡大を図ろうとする研究、開発が一段と精
力的に行なわれているが、現時点ではデユーティ比１／
８２程度が商品化されているにとどまり、表示品質も十
分なものとは言い難い。

また、表示密度、表示容量を高めるための別の手段とし
て、シリコーン基板上にトランジスタを並べ、液晶を直
接ドライブする方式、液晶の周波数特性を利用して駆動
する方式、電極の構造やパネル構造を２層、８層とする
方式、また最近発表されたものとしては、ガラス基板上
に薄膜トランジスタを形成し、スイッチング素子として
駆動する方式、ガラス基板上に金属−絶縁物−金属のＭ
工Ｍ構造を形成し、Ｍ工Ｍ素子の非線形性を利用してデ
ユーティ比の小さい時分割駆動を行なおうとする方式等
、精力的な開発が進められている。

しかし、これらの方式は、液晶の最も優れた特徴である
低電圧、低消費電力、低コストと言う面を殺してしまっ
ており、本質的には好ましい方式ではない。例えば、シ
リコン基板を用いる方式では極めてコストが高くなり、
しかもコントラストも、２枚偏光板方式に比べはるかに
落ちる。）２周波駆動方式は、消費電力が従来方式の１
００倍近く、電圧も５０Ｖ近い、２層構造は、その構造
の複雑さ、歩留りの事を考えれば、コストが相当高くな
る事は言うまでもない事である。また薄膜トランジスタ
方式についても、表示品質は非常に優れているものの、
構造の複雑さから、低価格化は非常に困難であり、大画
面化も難しい、ＭＩＭ方式も大画面化は可能であるが、
やはり低価格化は困難である。

、リ　　　　　　　一方、液晶組成物の時分割特性の改
良によって表示密度、表示容量の拡大を図るためのアプ
ローチとしては、ＪＡＰＡＮ　　ＤＩＳＰＬＡＹ　　＋
８３において諏訪精工舎のアルキルおよびアルコキシ鎖
長を長くすると、電圧−コントラストカーブにおける急
峻性が向上するという内容の報告（Ｐ。３２０〜８２８
）が、化合物（１）につ−てなされている。それまで、
化合物（１）は広く一般に使用されてはいたものの、ネ
マチック液晶温度範囲や粘度の点から、ｎ＋ｍが７以下
の成分に限られ、また比較的ｎの方が大きい成分が多く
用いられていた。さら忙ＪＡＰＡＮ　　Ｄ工５ＰＬＡＹ
Ｉ１３３の諏訪精工舎の報告忙おいても、ｎ＋ｍが大き
くなると急峻性が向上するが、（Ｎ−＋８ｇ１）点も上
昇し、おのずと限界があった。

これに対し、本発明者は、上述の報告に注目し、ｎ＋ｍ
を一定にした際のｉと一個々の効果を調査し、蕉を４以
上にする事が時分割特性の格段の向上につながり、（Ｎ
−＋Ｅ　ｇ　）点の上昇も少ない事を見出し、本発明の
液晶組成物を構成したものである。

〔目的〕

本発明の目的は、少なくともデユーティ比１／１２５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
を有する液晶組成分を提供するにある。

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小
壓化、簡素化した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、コントラストが高く、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
。

本発明の更に他の目的は光劣化防止のカラーフィルター
を必要としない明るい表示ができ、かつプルカラー表示
が可能な液晶表示装置を提供するＩｃある。

〔概要〕

本発明者は上記目的に鑑み、化合物（１）の￥２針１と
ＯＣｍＨ２ｍ＋　１　　の炭素数に着目し、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Ｃ？ＬＨ
２？Ｌ＋１−Ｊ！Ｄ−Ｃｏｏ÷ＯＣｍ１ｌ　ｙｈ＋　ｉ
　　　　（１）で表わされる化合物（１）を２種以上含
有し、化合物（１）に属する各成分の一〇〇ｍＢ　＠ｍ
＋　１の炭素数の平均値；が４以上になるように調合す
ることによって、飛躍的に時分割特性の向上した液晶組
成物を構成した。

本発明釦用いられる化合物（１）はいずれも安定である
。本発明において化合物（１）は、籠ができる限り大き
くなるように調合することが、時分割特性のいっそうの
向上につながるが、同時にスメクチック性も増し、応答
特性も悪化するため、適当な成分を選択し、適当量含有
させる必要がある。従って；は４〜７程度が良い。

次に木兄１！ＡＫ−用いられる化合物（１）の具体例を
第１表に示す。

第１表 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表におよび比較例を第８表に示す
。

第２表で例示する本願の液晶組成物は、第１図に示され
る様な液晶表示装置で使用される。時分割駆動回路１１
は液晶セル１２に時分割信号を印加し、液晶セル１２を
駆動する。液晶セル１２は上電極基板１８と下電極基板
１４がスペーサー１６により所定の間隔で隔てられてお
り、電極基板１３、１４にはそれぞれ電極１７．１８が
その内表面に形成されている。電極基板１８．１４間隔
をより一定に保つために、液晶セル内にグラスファイバ
ー、ガラスポール等のスペーサーを散在させてもよい。

液晶セル１２には上側光子２０と下側光子２１がセルの
上下に配されており、下側光子２１の下には反射体２２
が配される。液晶表示装置が透過型の場合には反射体２
２は不要である。本願の液晶組成物１９は上下電極基板
１８，１４の間に置かれ、約９０°（８００〜１００°
〕でツイスト配向されている。そして上下電極基板２０
．２１は少なくとも液晶組成物１９に接する表面が液晶
配向層１８０．１４０でおおわれている。駆動信号は選
択的に電極１３．１４に印加される。

そして、電極１３．１４間に選択的に印加される電圧に
より液晶の配向が変化し、配向が変化しない部分との間
で液晶セル１２を通過する光の状態がかわり、光が反射
（又は透過〕する部分と遮断する部分に分かれ、表示が
行なわれる。そして、少なくとも電極１７．１８の一方
は透明電極である。透過型セルにおいては少なくとも表
示部の電極１７．１８が共に透明電極である。

なお、少なくとも波長１３８０　ｎｍ以下の光をカット
して液晶に紫外線が到達しないようにして液晶の分解等
の劣化を防ぐ。反射型の液晶表示装置においては、フィ
ルターは液晶と光源との間に配される。例えば電極基板
１８や上側光子２０自身にフィルター特性を付与したり
、上側光子２０の上や電極基板１８と上側光子２０の間
にフィルターを設置する。上側光子２０を貼り合わせる
接着剤にフィルター特性が付与されていても良い。この
ような特性のフィルターは液晶を紫外線から守ると共に
、色付きがなく、液晶表示品質が良い。

透過型の液晶表示装置の場合はさらにバックライト光源
と液晶との間に同様の特性フィルターを設置する。

第２表−１ 第２表−２ 第２表−８ 第２表−４ 第８表−１ 第８表−２ 第２表および第８表における化合物■〜■は第１表と同
じ化合物を示す。また、第２表および第３表において、
記号で示した化合物は、以下のような構造式を有し、組
成比はｗｔ％を示す。

２ＥＣＮ　−＋　Ｃ２Ｈ５−＠−ＣＯｏ−＠−ｃ　Ｎ４
　Ｅ　ＣＮ　−＋　Ｃ４Ｈｇ−ｏ−Ｃ０Ｏ−ｏ−ＣＮ５
−　Ｑ　ｌ　−＋　Ｃ３Ｈ１１−＠−Ｃｏｏぺ１０ｃＨ
３６０２→Ｃ６Ｈ１３−’Ｂ）−ＣＯｏ−ｏ−ｏ　ｃ２
ａ５７−０２→Ｃ７Ｈ１５’■−ＣＯＯ−◎−ロＣ２Ｈ
５８−０２−＋　０８Ｈ１７−４ｔ−ＧＯＣＩ−＠−Ｑ
Ｃ２Ｈ。

五および硯は以下の式で示される。

ｉ＝帽２２．　トｒ　＊ ここで、ｎＬ、ｒｎＪ−は、それぞれ化合物（１）に属
する成分ｊの−ＣｎＨ２７１，＋１　　の炭素数および
−ｏ　Ｃ７１１Ｅ　２．ｙ、＋　１の炭素数を示し、Ｘ
！は成分！のモル分率を示す。

低温特性は室温（２０℃）から冷却した際に、結晶化あ
るいはスメクチック化が見られた温度を表わしている。

セル厚以下はすべて測定温度２０℃におけるデータであ
る。またセル厚とは、４〜１１μで＃１は１μおきのセ
ル厚で測定した際に、βの値が最小となったセル厚を示
し、ｖｔｈ、α、β。

γ、　ｉＲ、ｉＦはそのセル厚における特性を示す。

ｖｔｈは液晶セルをスタティック駆動し、真上（視角９
００）から観察した場合の電圧と光透過率との関係を示
す第２図のグラフＩＶｃおいて、光透過率９０％のしき
い電圧を示す。さらに視角５０°から観察した場合の電
圧と光透過率との関係を第２図グラフ２とすると、α、
β、γは次式で表わされる。

ｖｃＬ（視角５００．透過率９０チ〕 Ｖｔｈ（視角９０°、？過率９０％） ｔＲ、ｔＦは、駆動１１　圧Ｖ　ｔ　ｈ　ｌ！−Ｖ　ｂ
　０間”？’　ＯＰｉ、ＯＦＦさせた際に要する応答時
間である。

β５ｏは次式で表わされ、 ｖｔｈ（視角９０°、透過率９０チ） この値が、最適バイアス比での電圧平均化法のＶ○Ｎと
Ｖ　ＯＦＦ　　の比以下であれば、そのデユーティ比１
における時分割駆動が実用上充分可能であると判断し、
１ｇの最大値をＮ　ｍＺとした。すなわち、なお、一般
にβ値との相関関係が成り立つといわれる各液晶組成物
の弾性定数比に３３／Ｋｌｌ　　（Ｋｌｌ　：ＳＩ’１
（１４／　ｒ　Ｋｌｌ、’、　ｂｅｎｄ、　）を示した
。以下実施例を詳細に説明する。

本発明の液晶組成物の実施例１〜８は、いずれも化合物
（１）を２種以上含有し、かつ化合物（１）に属する各
成分の一〇　〇？？１Ｅ　２ｍ＋　１　　の炭素数の平
均値がか４以上になるように調合する事により、少なく
ともデユーティ比１／１２５までの時分割駆動を可能に
した。さらに実施例１〜８に示すように、本発明の液晶
組成物は（Ｎ→工）点がいずれも６０℃以上ｊ　　　よ
お３、よおえおい−Ｃ４，、え６オ。１ゆあ、、８、実
施例３と５のようにかなり実用性の高いものもあり、液
晶温度範囲が広い、また、この点は、成分数を増やした
り、共晶組成に近づけたりする事によって容易に改良さ
れる。

むしろ、本実施例は、その実用性の高さもさることなが
ら、比較例と比べる事により、本発明の化合物（１）を
２種以上含有し、かつ化合物（１）に属する各成分の一
○ＣｒｎＥ　２ｍ＋１　　の炭素数の平均値玉が４以上
になるように調合するという調合方法の新規性および優
位性を端的に表現するためのものである。

実施例１〜４は、それぞれ異なった４通りの組み合せで
化合物（１）を２種以上含有し、かつ化合物（１）に属
する各成分の−ＯＣｔｎＥ２ｍ＋１　　の炭素数の平均
値ｉが４になり、かつ−０７１Ｈ２ｎ＋Ｌの炭素数の平
均値ｉが４になるように、つまりｎ＋ｍが８になるよう
に調合した液晶組成物である。また、この際化合物（１
）に属する成分のトータルの比率は９０ｗｔ％とじ、正
の誘電異方性を示すネマチック液晶として、９．ＩＩＩ
ＣＭと４ＦｉＣＮをそれぞれ５　ｗｔ％スつ含有せしめ
た。これに対し、比較例１〜４は、同じ化合物（１）を
２種以上含有し、かつ化合物（１）に属する成分の血が
８になり、かつｉが５になる、（比較例１と２）あるい
は茄が２になりπが６になる（比較例８と４）ように、
またやはりｎ＋ｍが８になるように調合せしめた液晶組
成物である。化合物（１）のトータルの比率、２’ＢＣ
Ｎと４ＢＣＭρ比率が全く同様であるにもかかわらず、
β、β５０６　Ｎ　ｍ１ＬＺ　、　Ｋｓ３／ＫｎＯ値か
ら明らかなように、比較例１〜４に比べ、実施例１〜４
は格段に優れた時分割特性を示し、Ｎ璽Ｚにおいては、
前者が、１００程度であるのに対し、後者は１２５を超
えている。これは液晶表示体における走査線数に置き換
えると、上下からテータ信号を入力する場合、比較例１
〜４の２００本に対し、実施例１〜４は２５０本となり
、５０本分の高密度化、大容量化が同等の表示品質をも
って可能であることを示し、実用的価値は非常に大きな
ものがある。

実施例５と６は、化合物（１）を２種以上含有し、茄が
５になり、ｉが８になるように、またやはりｎ＋ｍが８
になるように調合せしめた液晶組成物である。比較例１
〜４との比較はもちろんの事、実施１〜４と比較しても
、同等あるいはそれ以上の優れた時分割特性を示してい
る。

実施例７と８は、化合物（１）を２種以上含有し、飛が
６になり、ｉが８になるよう釦調合せしめた液晶組成物
である。実施例７と８は、ｎ＋ｍが９になっているが、
実施例１〜６に比較し、明らかに時分割特性の向上が見
られ、ＮｍｔＬｘは１４０程度となり、今後の改良によ
りては、走査線数８００本も可能であると思われる。に
もかかわらず、ｖｔｈ、低温特性などには著しい悪化が
見られていない。

以上、実施例１〜８と比較例１〜４から明らかなように
、化合物（１）を２成分以上含有し、かつ化合物（１）
　Ｋ属する各成分の−ＯＣｍｌ−針１　　の炭素数の平
均値茄が４以上である本発明の液晶組成物は、β値に代
表される優れた急峻性を有しているが、同時に、α値に
代表される優れた視角依存性をも有している。比較例１
〜４のα値が１゜１２７〜１．１６８であるのく対し、
実施例１〜８は１．１０６〜１．１２２であり、いずれ
の場合にも実施例の方が優れている。これは、本発明の
液晶組成物が、コントラストが良いだけでなく、視角の
広い高密度大容量液晶表示体を可能にする事を示してい
る。

また、第２表に実施例１〜８のセル厚、△ｎ。

△ｔＬｄ　（△ｎ＝ｎ　ｅ−？Ｌ　ｏ　、　ｄ　：セル
厚）を示したが、一般に時分割特性ば△ｎｄが０．８〜
１．０程度で最筒となる事が、本実施例においても確認
されている。よって、現状では薄いセル厚（６μ以下）
での大型パネルの量産に困難な点が多い事を考えると、
本発明の液晶組成物を封入せしめた液晶表示体の最適セ
ル厚は９μ前後となり、量産性も優れている。

さらに、第２表、第８表に実施例１〜８と比較例１〜４
のＫ　３３７　Ｋ　１１を示したが、β、β５ｇ　、　
Ｎ用Ｚと非常によく対応しており、本実施例および本比
較例におけるデータの信頼性の高さを証明している。

１　　　　　なゝ・本実施例ゝ１び本比較例は・本発明
の液晶組成物の効果を端的に説明するため、化合物α）
ト正エステル（２ＢＣＮと４ＢＯＮ）のみで構成し、ま
た正エステルの比率も１０　ｗｔ％で一定にし次ため、
ｖｔｈが比較的高く、応答特性も優れているとは言えな
いが、これらの点は、正エステルの量を増やしたり、Ｐ
ＣＨ系液晶のような減粘剤を添加することによって容易
に改良される。また、正の誘電異方性を示すネマチック
液晶とし、て、正エステル以外の液晶（ビフェニル、ｐ
ＣＨ，ジオキサンなど）あるいはこれらの混合物でも良
い。

〔効果〕

以上実施例１〜８．比較例１〜４は、化合物（１）を２
種以上含有し、かつ化合物（１）に属する各成分の一〇
〇−２ｍ＋１　　の炭素数の平均値ｍが４以上になるよ
うに調合することによって、少なくともデユーティ比１
Δ２５　の時分割駆動が実用上十分可能な液晶組成物が
得られることを示している。

また、本発明に用いられる化合物（１）は可視光に吸収
を持たない。よって、カラーフィルターＫｌける必要が
なく、表示が明るくなる。また、表示をカラー化する際
妊も原理的にフルカラー化が可能である。

さらに化合物（１）は、合成が容易で収率も高く、低コ
ストで得られるため、パネルの大型化による液晶使用量
の増大を考え合せると、コスト的メリットも大きい。

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、少なくともデユーティ比１／１２５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、少なくとも走査線数２５０本までの大容
量、高密度の表示を広い視角範囲を伴なって、高品質で
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７　　である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の液晶組成物を使用した液晶表示装置。 第２図は電圧−光透過率の関係を説明するための図。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） で表わされる化合物（１）を２種以上含有し、かつ化合
   物（１）に属する各成分の−ＯＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿
   １の炭素数の平均値＠ｍ＠（＠ｍ＠＝■（ｍｌ／Ｘｌ）
   ｍｌ：成分ｌの−ＯＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１の炭素数
   、Ｘｌ：成分ｌのモル分率）が４以上であることを特徴
   とする液晶組成物。