JPS5940864B2 - 混合コレステリツク液晶およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混合コレステリツク液晶およびその装置に関し
、詳しくは明確なしきい値（閾値）を有し、応答速度が
速く、Ｘ−Ｙマトリクス表示装置に適した混合コレステ
リツク液晶とその装置に関するものである。

従来より優れた表示特性を有する液晶材料の開発が望ま
れており、今１表示装置に使用可能なネマチツク液晶が
いくつか知られているとともに、製造販売もなされてい
る現状である。

しかしながら、これら従来の液晶には明確なしきい値が
ないという欠点がある。

これを改善するためにネマチツク液晶にコレステリン誘
導体を混合して明確なしきい値を持たせたものがあるけ
れども、この混合液晶は応答速度が極めて遅い欠点があ
る。

これら従来の各液晶は多絵素表示に有利なＸ一Ｙマトリ
クス表示には使用できず、仮に使用できたとしてもその
表示性能は著るしく低下するものである。

このことは、上記従来の各液晶は明確なるしきい値と良
好なる応答速度との両者を有するものではないことから
容易に理解できるであろう。Ｘ−Ｙマトリクス表示とは
、Ｘ方向に伸びた複数の平行帯状のＸ電極群と、Ｘ方向
に対して直角な方向に伸びた複数の平行帯状のＹ電極群
との交点にできるｍｎ個（ここでｍはＸ電極数を、ｎは
Ｙ電極数をそれぞれ表わす）の絵素をＸ電極とＹ電極と
によつてアドレスして表示しようとするものである。こ
のようなＸ−Ｙマトリクス表示の利点はｍｎ個の絵素制
御を極めて少ないリード線とドライバ回路とで制御し得
ることである。

すなわち、上記の絵素制御に必要なリード線はｍ＋ｎ本
でよく、またドライバ回路はｍ＋ｎ回路でよい。しかし
ながら、上記Ｘ−Ｙマトリクス表示においてはＸ電極群
中の１つのＸ電極とＹ電極群中の１っのＹ電極とによつ
てその交点の絵素を選択し・これらＸＹ両電極間に電圧
Ｖを印加した場合、この交点を中心として十字状に並ぶ
各絵素にＶ２の電圧がそれぞれ印加され、不所望の絵素
が半選択状態になる、即ちクロストークが生ずる欠点が
ある。

Ｘ−Ｙマトリクス表示におけるクロストークを防止する
ためには、Ｘ電極群とＹ電極群との間に挟持される液晶
として、電圧Ｙ２までは何ら視覚的変化たとえば光散乱
を起さない液晶すなわちしきい値を持つ液晶が必要とさ
れる。

また、Ｘ−Ｙマトリクス表示においては、各絵素を順次
アドレスする走査手段が用いられるため応答速度の速い
液晶が要求される。

しかしながら、上述した従来液晶は明確なるしきい値と
良好なる応答速度との両者を有するものではありえない
ため、Ｘ−Ｙマトリクス表示には何ら用をなさないもの
である。

したがつて、本発明の目的は、明確なしきい値を有し、
しかも応答速度が速く、Ｘ−Ｙマトリクス表示装置に適
した混合コレステリツク液晶とその装置を提供すること
にある。

本発明にしたがえば、各種の液晶母体たとえばＰ−ネマ
チツク液晶およびｎ−ネマチツク液晶に光学活性（ト）
−ｐ−アルコキシフエニル一φ−（２メチルブチル）ベ
ンゾエートが０．１重量％〜７０重量％混合される。

液晶母体に光学活性（ト）−Ｐ−アルコキシフエニル一
Ｐ−（２−メチルブチル）ベンゾエート（以下説明の便
宜上この化合物をＡＰ（２ＭＢ）Ｂとする）を０．１重
量％〜７０重量％混合した混合コレステリツク液晶は明
確なしきい値を有し、しかも応答速度が速いことが本発
明者等によつて明らかにされた。

本発明におけるＡＰ（２ＭＢ）Ｂの混合比率の限定理由
は次のとおりである。

ＡＰ（２ＭＢ）Ｂを０．１重量％以上含む混合コレステ
リツク液晶のしきい値は、ＡＰ（２ＭＢ）Ｂを含まない
液晶のそれよりも極めて明確である。

またＡＰ（２ＭＢ）Ｂを７０重量％以上にすると、しき
い値電圧が約７０Ｖ以上になるため絶縁破壊が起りやす
くなり、使用困難になるからである。本発明に用いられ
るＡＰ（２ＭＢ）Ｂとして、たとえば第１図に示す（ト
）−Ｐ−ヘキシルオキシフラエニル一Ｐ−（２−メチル
ブチル）ベンゾエート（コレステリツク液晶温度範囲２
４〜３『Ｃ）を含む混合コレステリツク液晶は全てコレ
ヌテリツク相を示し、しきい値を持つ。

以下、母体の液晶がＰ−ネマチツク液晶およびｎ−ネマ
チツク液晶の場合について説明する。

Ｐ−ネマチツク液晶とは、液晶分子の長軸方向の誘電率
が直角方向の誘電率より大きいネマチツク液晶で、誘電
率異方向が正のネマチツク液晶のことである。このよう
な特性を持つＰ−ネマチツク液晶としては、たとえばＰ
−アルコキシベンジリデン−Ｐツーシアノアニリン、Ｐ
−シアノベンジリデン−Ｐアルコキシアニリン、Ｐ−ア
ルキルベンジリデｔン一Ｐ−シアノアニリン、Ｐ−シア
ノベンジリデツン一Ｐ−アルキルアニリン、Ｐ−アシロ
キシベンツジリデン一Ｐ−シアノアニリン、Ｐ−シアノ
ベン！ジリデン一Ｐ−アシロキシアニリン、Ｐ−シアノ
！フエニール一Ｐ−アルキルベンゾエート、Ｐ−シアノ
フエニール一Ｐ−アルコキシベンゾエート、ｐ−アルキ
ルフエニール一Ｐ−シアノベンゾエイフト、Ｐ−アルコ
キシフエニール一Ｐ−シアノベンゾエート、Ｐ−アルコ
キシベンジリデン−Ｐ−アミノベンゼン、ｎ−アルキル
−Ｐ−シアノベンジ′リデン一Ｐ−アミノシナメイト、
Ｐ−ｎ−アルキラル一Ｐ−ｎ−アルキルアゾベンゼン、
Ｐ−アルキ！ル一Ｐ−シアノビフエニールおよびＰ−ア
ルコキ′シ一Ｐ−シアノビフエニール等がある。

そして、これらのＰ−ネマチツク液晶をいくつか混合し
た混合体もＰ−ネマチツク液晶である。

また、Ｐ−ネマチツク液晶としては、上記Ｐーネマチツ
ク液晶と後述するｎ−ネマチツク液晶とを混合したもの
がある。ここで、この混合液晶がＰ−ネマチツク液晶で
あるということは液晶の配向方向（分子の長軸方向）の
誘電率の平均値が、配向方向に対して直角な方向の誘電
率の平均値よりも大きいことによつて判定される。この
ため、混合されるｎ−ネマチツク液晶の混合量は調節す
る必要がある。例えばＰ−ネマチツク液晶に属するＰ−
ブトキシベンジリデン一Ｐ−シアノアニリンとｎ−ネマ
チツク液晶に属するＰ−メトキシベテンジリデン一ｐ−
ブチルアニリンとを混合した混合液晶においては、Ｐ−
ブトキシベンジリデンＰ−シアノアニリンが５モル％以
上であればＰネマチツク液晶になることが知られている
。

上述したＰ−ネマチツク液晶を母体の液晶として、この
液晶母体と前記ＡＰ（２ＭＢ）Ｂとを混合したＰ−コレ
ステリツク混合液晶を２枚の透明電極間に挟持した電気
光学的特性を第２図に示す。い値電圧ＶｔｈはＡＰ（２
ＭＢ）Ｂの混合比率によつて変化する。

すなわち、ＡＰ（２ＭＢ）Ｂの混合比率が大きくなれば
なるほどしきい値電圧Ｖｔｈは増加する。曲線の急激な
変化はコレステリツク相からネマチツク相への相転移を
表わすもので、しきい値電圧Ｖｔｈ以下においてはコレ
ステリツク相であり、飽和電圧Ｖｓａｔ以上においては
ネマチツク相である。同図の特性曲線からも明らかなよ
うにＰ−ネマチツク液晶とＡＰ（２ＭＢ）Ｂとを所望の
混合比率範囲において混合することによつて、明確なし
きい値を有するＰ−コレステリツク混合液晶を得ること
ができた。

（実施例１および実施例２参照）つぎにｎ−ネマチツク
液晶およびｎ−ネマチツク液晶とＡＰ（２ＭＢ）Ｂとを
混合したｎ−コレステリツク混合液晶について述べる。
ｎ−ネマチツク液晶とは、液晶分子の長軸方向の誘電率
がそれに直角な方向の誘電率より小さいネマチツク液晶
で、誘電率異方性が負のネマチツク液晶のことである。

このような特性を持つｎ−ネマチツク液晶としｔては、
たとえば、Ｐ−アルコキシ−Ｐ−ｎ−アルｔキルアゾキ
シベンゼン、Ｐ−ｎ−アルキル−Ｐアルコキシアゾキシ
ベンゼン、Ｐ−アルコキシツＰ−アルコキシアゾキシベ
ンゼン、Ｐ−ｎ−アルツキル一Ｐ−アルコキシアゾベン
ゼン、Ｐ−アルコキシ一Ｐ−アルキルアゾベンゼン、Ｐ
−アルコキシ−Ｐ−アルコキシアゾベンゼン、Ｐ−アル
コキシベンジリデン一Ｐ−アシロキシアニリン、Ｐｎ−
アルキルベンジリデン−Ｐ−アシロキシアニリン、Ｐ−
ｎ−アルキルベンジリデン−Ｐ−アルコキシアニリン、
Ｐ−アルコキシベンジリデン！Ｐ−ｎ−アルキルアニリ
ン、およびＰ−ｎ−アルキル一Ｐ−アシロキシアゾキシ
ベンゼン等がある。

そして、これらのｎ−ネマチツタ液晶をいくつか混合し
た混合体もまたｎ−ネマチツク液晶である。上述したｎ
−ネマチツク液晶を母体の液晶として、この液晶母体と
前記ＡＰ（２ＭＢ）Ｂとを混合したｎ−コレステリツク
混合液晶を２枚の透明電極間に挟持して、その電気光学
的特性を第３図に示す。

同図の特性曲線からも明らかなようにｎ−コレステリツ
ク混合液晶には記憶作用があり、無印加時においては光
透過率は大きく、透明状態である。

そして両電極間に直流もしくはある限界周波数Ｆｃ以下
の交流電圧を印加すると、同図の１で示す透明状態から
２で示す不透明な状態に変移し、この状態において印加
電圧を下げても３で示すように不透明な状態を持続する
。この３で示す不透明な状態下において、限界周波数Ｆ
ｃ以上の交流電圧を印加すると、１で示す透明状態に戻
る。

そして、この限界周波数Ｆｃは液晶の温度おびｎ−ネマ
チツク液晶の性質、たとえば、粘性、導電率および誘電
率等によつて変化する。

上記限界周波数Ｆｃは通常数１０Ｈｚ〜数何ｚである。
上述したｎ−コレステリツク混合液晶の記憶作用はＡＰ
（２ＭＢ）Ｂの含有量が１０重量％以下の場合は少なく
なり、動的散乱を示すようになる。ただし、０．１重量
％以上のＡＰ（２ＭＢ）Ｂを含む限りその液晶のしさい
値はＡＰ（２ＭＢ）Ｂを含有しない場合と比較して極め
て鋭く、しかも明確である。このように、ｎ−ネマチツ
ク液晶とＡＰ（２ＭＢ）Ｂとを所望の混合比率範囲にお
いて混合することによつて、明確なしきい値を有するｎ
−コレステリツク混合液晶を得ることができた。

（実施例３参照）以上の説明においてはＰ−コレステリ
ツク混合液晶とｎ−コレステリツク混合液晶とについて
述べたけれども、これらの各混合液晶にコレステリン誘
導体からなるコレステリツク液晶を加えたものも、それ
ぞれ電気光学的性質（第２図および第３図の特性）を示
し、コレステリン誘導体としてコレステリツクノナノエ
イトを加えた場合には、低いしきい値電圧を有すること
ができた。

（実施例４参照）コレステリン誘導体からなるコレステ
リツク液晶としては、たとえば塩化コレステロールと、
臭化コレステロールと、コレステルノナノエイト等のコ
レステリンカルボン酸エステルと、コレステリルオレイ
ルカーボネイト等のコレステリン炭酸エステルなどがあ
る。

本発明は以上の説明並びに次に掲げる実施例の記載から
明らかなように、その第１の発明にしたがえば明確なし
きい値を有し、応答速度が速く、Ｘ−Ｙマトリクス表示
装置に適した混合コレステリツク液晶を提供することが
できる利点をもつている。

また、その第２の発明にしたがえば明確なしきい値を有
し、しかも応答速度が速く、Ｘ−Ｙマトリクス表示装置
に適した電気光学的液晶表示装置を提供することができ
る利点をもつている。

実施例 １Ｐ−ネマチツク液晶として、Ｐ−ｎ−ヘキシ
ル童ベンジリデン−ｐ−シアノアニリンを７０重量％、
ＡＰ（２ＭＢ）Ｂとして、（ト）−Ｐ−ヘキシルオキ費
ジフェニル−Ｐ−（２−メチルブチノ（ハ）ベンゾエー
ト（コレステリツク液晶温度範囲２４〜３『Ｃ）を３０
重量％混合して得た混合コレステリツク液晶は、温度２
０℃、電極間１隔６μで、矩形波２５０Ｈｚの交流を印
加するとき、明確なしきい値を持ち、しきい値電圧は１
２ボルトであつた。

また電圧２０ボルトを印加したとき、立上り時間３０ｍ
ｓｅｃ１減衰時間１５ｍｓｅｃで速い応答速度を示した
。

ここで、ＡＰ（２ＭＢ）Ｂを２重量％以下にすると明確
なしきい値がなくなり、逆にＡＰ（２ＭＢ）Ｂの混合比
率を７０重量％以上にすると、しきい値電圧が約７０Ｖ
以上になり、絶縁破壊が起りやく、使用困難となる。

実施例 ２ Ｐ−ネマチツク液晶として、Ｐ−ブトキシベンジリデン
一ｐ゛−シアノアニリンを３０重量％、ｎ−ネマチツク
液晶として、Ｐ−メトキシベンジリデン一ｐ−ブチルア
ニリンを５０重量％、ＡＰ（２ＭＢ）Ｂとして、（イ）
−Ｐ−メトキシフエニルＰ−（２−メチルブチル）ベン
ゾエートを２０重量％、混合して得た混合コレステリツ
ク液晶は、温度２０℃、電極間隔６μ、矩形波２５０Ｈ
ｚの交流を印加したとき、明確なしきい値を持ち、しき
い値電圧は１６ボルトであつた。

また電圧２５ボルトを印加した時、立上り時間２５ｍｓ
ｅｃ１減衰時間１０ｍｓｅｃで速い応答速度を示した。

実施例 ３ ｎ−ネマチツク液晶として、Ｐ−メトキシベンジリデン
−Ｐ−ｎ−ブチルアニリン−を７０重量％、ＡＰ（２Ｍ
Ｂ）Ｂとして、（ト）−Ｐ−ヘキシルオキシフエニル一
Ｐ−（２−メチルブチル）ベンゾエートを３０重量％、
混合して得た混合コレステリツク液晶は、温度２０℃、
電極間隔１２μ、矩形波３００Ｈｚの交流電圧を印加し
たとき、明確なしきい値を持ち、しきい値電圧は１０ボ
ルトであつた。

また、電圧２０ボルトを印加したとき、立士り時間４ｍ
ｓｅｃ１限界周波数Ｆｃは７００Ｈｚであつた。

さらに、矩形波２ＫＩＩｚ３０Ｖの交流電圧を印加した
とき、消去時間８００ｍｓｅｃであつた。

上記のような明確なしきい値と速い応答速度を小した。
実施例 ４ Ｐ−ネマチツク液晶として、Ｐ−ヘキシルベンクジリデ
ン一Ｐ−シアノアニリンを６０重量％、ＡＰ（２ＭＢ）
Ｂとして、（ト）−Ｐ−ヘキシルオキシフエニル一Ｐ−
（２−メチルブチル）ベンゾエートを３０重量％、コレ
ステリン誘導体からなるコレステリツク液晶として、コ
レステリツクノナノエイトを１０重量％混合して得た混
合コレステリツク液晶は、第２図の電気光学的特性を示
し、温度２０℃、電極間隔６μ、矩形波２５０Ｈｚの交
流を印加したとき、明確なしきい値を持ち、しきい値電
圧は８ボルトであつた。

また、電圧２０ボルトを印Ｏ口したとき、立上り時間１
００ｍｓｅｃ、減衰時間８０ｍｓｅｃで速い応答速度を
示した。

上記の各実施例の記載からも明らかなように、ＡＰ（２
ＭＢ）Ｂを各種の液晶母体に加えることによつて、明確
なしきい値を有し、しかも応答速度が速く、さらに種々
の特性を有する混合コレステリツク液晶を得ることがで
きた。

さらに、混合コレステリツク液晶の性能向上のために、
液晶以外の化合物を上記液晶状態が壊れない程度に添加
することも可能である。

ツ 例えば、Ｐ−ｎ−アルキルベンジリデン−Ｐｎ−アルキ
ルアニリンを適量添加することによつて、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こともでき
る。

また、適当な導電率を得るために、有機電解質を微量添
加してもよい。

この有機電解質としては、トリメチルアンモニウムハラ
イド等が用いられる。なお、本発明に係る電気光学的液
晶表示装置として透過型の表示装置について説明したけ
れども、混合コレステリツク液晶を挟持する２枚の電極
のうちの一方の電極を鏡面等の反射面にすることによつ
て反射型の表示装置にしてもよいことは云うまでもない
。以上の説明から明らかなように、本発明は明確なしき
い値を有し、応答速度が速く、多絵素表示に有利なＸ−
Ｙマトリクス表示装置を実現させるものであり、さらに
、他の表示装置に用いても優れた性能を発揮する顕著な
効果をもつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学活性…−Ｐ−ヘキシルオキシフエニル一Ｐ
−（２−メチルブチル）ベンゾエートの化学構造式、第
２図はＰ−コレステリツク混合液晶の電気光学的特性図
、第３図はｎ−コレステリツタ混合液晶の電気光学的特
性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学活性（＋）−Ｐ−アルコキシフエニル−■−（
   ２−メチルブチル）ベンゾエートを０．１重量％及至７
   ０重量％含有することを特徴とする混合コレステリツク
   液晶。 ２ 前項記載の混合コレステリツク液晶を２枚の電極間
   に挟持し、これら電極のうち少なくとも一方を透明電極
   にしてなることを特徴とする電気光学的液晶表示装置。