JP2002146356A - 液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents
液晶組成物及び液晶表示素子Info
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- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 使用温度における閾値電圧の温度依存度と周
波数依存度を同時に低減した液晶組成物及びこれを用い
た液晶表示素子の提供。 【解決手段】 第一成分として一般式I の化合物及び第二成分として一般式ＩＩ、ＩＩＩの１種
以上の化合物を含有し、ネマチック相-等方性液体相転
移温度75〜130℃、スメクチック相または固体相-ネマチ
ック相転移温度-60〜-20℃、屈折率異方性(Δn)0.07〜
0.30である液晶組成物。 （Ｒ１〜Ｒ３はＣ１〜１６の置換、非置換アルキル基、
Ｃ２〜１６のアルケニル基等を表す。）
波数依存度を同時に低減した液晶組成物及びこれを用い
た液晶表示素子の提供。 【解決手段】 第一成分として一般式I の化合物及び第二成分として一般式ＩＩ、ＩＩＩの１種
以上の化合物を含有し、ネマチック相-等方性液体相転
移温度75〜130℃、スメクチック相または固体相-ネマチ
ック相転移温度-60〜-20℃、屈折率異方性(Δn)0.07〜
0.30である液晶組成物。 （Ｒ１〜Ｒ３はＣ１〜１６の置換、非置換アルキル基、
Ｃ２〜１６のアルケニル基等を表す。）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、閾値電圧の温度依
存度と周波数依存度を低減した液晶組成物及び液晶表示
素子に関する。
存度と周波数依存度を低減した液晶組成物及び液晶表示
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子の中でも、特にスーパーツ
イステッドネマチック液晶表示素子(以下、STN-LCDと言
う。)は、幅広い用途の表示装置として使用されてお
り、用途展開に伴い様々な特性が要求されている。携帯
用表示端末に対しては、多くの情報量を表示でき、広い
使用温度域で良好な表示特性を示すSTN-LCDが求められ
ている。これに対し、使用温度の影響を、電気的な温度
補償回路を駆動回路に付加することにより軽減する方法
が行われている。しかし、余分な回路を付加するため、
プロセスの複雑化等による収率の低減を招いていた。こ
のため、使用温度範囲で液晶表示素子の閾値電圧が使用
温度により影響を受けにくいことが求められている。更
に、多くの情報量を表示するための時分割駆動におい
て、時分割数及び表示内容により変化する駆動電圧の周
波数範囲でSTN-LCDの閾値電圧が変動しないことが要求
されている。すなわち、使用温度範囲において、閾値電
圧の温度依存度及び周波数依存度の小さいSTN-LCDが求
められている。これらの特性を達成できれば、戸外等の
過酷な温度環境下でも、置かれた温度に依存しない良好
な表示を得ることが可能となる。これに対して、例え
ば、特開平4-296387号、特開平4-300681号、特開平7-20
9624号、特開平9-157654号、WO89/08102、WO91/08184な
どの改善方法が提案されているが、これらの改善方法に
よるSTN-LCDの閾値電圧の温度依存度や周波数依存度の
改善の程度はまだ十分とは言えず、現在もこれらを改善
した液晶化合物、液晶組成物あるいはSTN-LCDの提案が
求められている。
イステッドネマチック液晶表示素子(以下、STN-LCDと言
う。)は、幅広い用途の表示装置として使用されてお
り、用途展開に伴い様々な特性が要求されている。携帯
用表示端末に対しては、多くの情報量を表示でき、広い
使用温度域で良好な表示特性を示すSTN-LCDが求められ
ている。これに対し、使用温度の影響を、電気的な温度
補償回路を駆動回路に付加することにより軽減する方法
が行われている。しかし、余分な回路を付加するため、
プロセスの複雑化等による収率の低減を招いていた。こ
のため、使用温度範囲で液晶表示素子の閾値電圧が使用
温度により影響を受けにくいことが求められている。更
に、多くの情報量を表示するための時分割駆動におい
て、時分割数及び表示内容により変化する駆動電圧の周
波数範囲でSTN-LCDの閾値電圧が変動しないことが要求
されている。すなわち、使用温度範囲において、閾値電
圧の温度依存度及び周波数依存度の小さいSTN-LCDが求
められている。これらの特性を達成できれば、戸外等の
過酷な温度環境下でも、置かれた温度に依存しない良好
な表示を得ることが可能となる。これに対して、例え
ば、特開平4-296387号、特開平4-300681号、特開平7-20
9624号、特開平9-157654号、WO89/08102、WO91/08184な
どの改善方法が提案されているが、これらの改善方法に
よるSTN-LCDの閾値電圧の温度依存度や周波数依存度の
改善の程度はまだ十分とは言えず、現在もこれらを改善
した液晶化合物、液晶組成物あるいはSTN-LCDの提案が
求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、使用温度範囲における閾値電圧の温度依存
度と周波数依存度を同時に低減した液晶組成物及びこれ
を用いた液晶表示素子を提供することにある。
する課題は、使用温度範囲における閾値電圧の温度依存
度と周波数依存度を同時に低減した液晶組成物及びこれ
を用いた液晶表示素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次に述べる液晶組成物及びこれを用いた
液晶表示素子を提供する。
決するために、次に述べる液晶組成物及びこれを用いた
液晶表示素子を提供する。
【０００５】すなわち、本発明は、第一成分として、一
般式(I)
般式(I)
【化１６】
【０００６】(式中、R1は炭素原子数1〜16のアルキル
基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16
のアルケニルオキシ基、X1は水素原子またはフッ素原子
を表す。) で表される化合物を1種もしくは2種以上を含
有し、第二成分として、
基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16
のアルケニルオキシ基、X1は水素原子またはフッ素原子
を表す。) で表される化合物を1種もしくは2種以上を含
有し、第二成分として、
【０００７】一般式(II)
【化１７】 (式中、R2はフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜
16のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数2〜1
6のアルケニル基またはアルコキシアルキル基、炭素原
子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。) 及び
16のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数2〜1
6のアルケニル基またはアルコキシアルキル基、炭素原
子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。) 及び
【０００８】一般式(III)
【化１８】 (式中、R3は前記R2と同じ意味を有する。) で表される
化合物群から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含
有し、なおかつネマチック相-等方性液体相転移温度が7
5〜130℃であり、スメクチック相または固体相-ネマチ
ック相転移温度が-60〜-20℃であり、屈折率異方性(Δ
n)が0.07〜0.30の範囲であることを特徴とする液晶組成
物であり、これを用いることを特徴とする条件式(i)
化合物群から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含
有し、なおかつネマチック相-等方性液体相転移温度が7
5〜130℃であり、スメクチック相または固体相-ネマチ
ック相転移温度が-60〜-20℃であり、屈折率異方性(Δ
n)が0.07〜0.30の範囲であることを特徴とする液晶組成
物であり、これを用いることを特徴とする条件式(i)
【０００９】
【数３】 (但し、Vth(-20℃)は-20℃の温度下で周波数100Hzの矩
形波の電圧を印加して測定される閾値電圧、Vth(50℃)
は50℃の温度下で周波数100Hzの矩形波の電圧を印加し
て測定される前記液晶表示素子の閾値電圧を表す。)及
び条件式(ii)
形波の電圧を印加して測定される閾値電圧、Vth(50℃)
は50℃の温度下で周波数100Hzの矩形波の電圧を印加し
て測定される前記液晶表示素子の閾値電圧を表す。)及
び条件式(ii)
【００１０】
【数４】 (但し、Vth(5000Hz)及びVth(100Hz)は、-20℃の温度下
で周波数5000Hz及び100Hzの矩形波の電圧をそれぞれ印
加して測定される前記液晶表示素子の閾値電圧をそれぞ
れ表す。)で表される閾値電圧の温度依存度及び周波数
依存度を満たす液晶表示素子である。
で周波数5000Hz及び100Hzの矩形波の電圧をそれぞれ印
加して測定される前記液晶表示素子の閾値電圧をそれぞ
れ表す。)で表される閾値電圧の温度依存度及び周波数
依存度を満たす液晶表示素子である。
【００１１】閾値電圧の温度依存度は、前記条件式(i)
の左辺で定義される。この値が3mVを越えると、低温領
域では表示が薄くなり、高温領域では逆に表示が濃すぎ
て良好な表示品位が得られない。また、閾値電圧の周波
数依存度は前記条件式(ii)の左辺で定義される。STN-LC
Dの駆動方式である時分割駆動では、時分割数や表示内
容により印加される電圧の周波数が変化するため、閾値
電圧の周波数依存度が0.3を越えると、表示内容による
閾値電圧の変化が視認され表示にムラが生じる。本発明
の液晶組成物を用いたSTN-LCDの閾値電圧の温度依存度
は3mV以下であり、かつ閾値電圧の周波数依存度は0.3以
下となるため、本発明のSTN-LCDは使用温度範囲で、ム
ラのない良好な表示品位を得ることができる。
の左辺で定義される。この値が3mVを越えると、低温領
域では表示が薄くなり、高温領域では逆に表示が濃すぎ
て良好な表示品位が得られない。また、閾値電圧の周波
数依存度は前記条件式(ii)の左辺で定義される。STN-LC
Dの駆動方式である時分割駆動では、時分割数や表示内
容により印加される電圧の周波数が変化するため、閾値
電圧の周波数依存度が0.3を越えると、表示内容による
閾値電圧の変化が視認され表示にムラが生じる。本発明
の液晶組成物を用いたSTN-LCDの閾値電圧の温度依存度
は3mV以下であり、かつ閾値電圧の周波数依存度は0.3以
下となるため、本発明のSTN-LCDは使用温度範囲で、ム
ラのない良好な表示品位を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】液晶組成物が含有する一般式(I)
で表される化合物(以下、化合物(I)と言う。)の式中R1
は、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のア
ルケニル基が好ましく、コントラスを高くするためには
式(p)または(q)
で表される化合物(以下、化合物(I)と言う。)の式中R1
は、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のア
ルケニル基が好ましく、コントラスを高くするためには
式(p)または(q)
【００１３】
【化１９】 (構造式は右端で環に連結しているものとする。) で表
されるアルケニル基が更に好ましく、式(q)で表される
アルケニルが特に好ましい。式中X1は、水素原子がより
好ましい。
されるアルケニル基が更に好ましく、式(q)で表される
アルケニルが特に好ましい。式中X1は、水素原子がより
好ましい。
【００１４】化合物(I)の好ましい化合物は、一般式(I-
a)
a)
【化２０】
【００１５】または一般式(I-b)
【化２１】 (式中、R13は炭素原子数1〜16のアルキル基又は炭素原
子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
(以下、それぞれ化合物(I-a)、化合物(I-b)と言う。)で
ある。液晶組成物中で、化合物(I)の含有率は5〜40質量
%であることが好ましく、5〜30質量%がより好ましく、5
〜20質量%が特に好ましい。また、その液晶組成物は化
合物(I-a)及び化合物(I-b)から選ばれる化合物を1〜4種
含有することが好ましく、1〜2種含有することが特に好
ましい。更に、一般式(II)及び一般式(III)で表される
化合物(以下、それぞれ化合物(II)及び化合物(III)と言
う。)から成る群から選ばれる化合物の液晶組成物中に
おける含有率は、5〜40質量％であることが好ましく、1
0〜30質量%がより好ましい。液晶組成物は、化合物(II)
を含むこと、または、化合物(III)を含むことが好まし
いが、化合物(III)を含むことが閾値電圧の温度依存度
及び周波数依存度の低減のためにはより好ましい。更
に、化合物(II)と化合物(III)を同時に含有すること
が、閾値電圧の温度依存度及び周波数依存度の低減のた
めには更に好ましい。式中R2及びR3は、炭素原子数1〜1
6のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基が好ま
しく、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8の
アルケニル基がより好ましく、式(p)〜(t)
子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
(以下、それぞれ化合物(I-a)、化合物(I-b)と言う。)で
ある。液晶組成物中で、化合物(I)の含有率は5〜40質量
%であることが好ましく、5〜30質量%がより好ましく、5
〜20質量%が特に好ましい。また、その液晶組成物は化
合物(I-a)及び化合物(I-b)から選ばれる化合物を1〜4種
含有することが好ましく、1〜2種含有することが特に好
ましい。更に、一般式(II)及び一般式(III)で表される
化合物(以下、それぞれ化合物(II)及び化合物(III)と言
う。)から成る群から選ばれる化合物の液晶組成物中に
おける含有率は、5〜40質量％であることが好ましく、1
0〜30質量%がより好ましい。液晶組成物は、化合物(II)
を含むこと、または、化合物(III)を含むことが好まし
いが、化合物(III)を含むことが閾値電圧の温度依存度
及び周波数依存度の低減のためにはより好ましい。更
に、化合物(II)と化合物(III)を同時に含有すること
が、閾値電圧の温度依存度及び周波数依存度の低減のた
めには更に好ましい。式中R2及びR3は、炭素原子数1〜1
6のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基が好ま
しく、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8の
アルケニル基がより好ましく、式(p)〜(t)
【００１６】
【化２２】 (構造式は右端で環に連結しているものとする。) で表
されるアルケニル基が特に好ましい。更に、(r)または
(s)で表されるアルケニル基がコントラストの改善を同
時に図るためには、特に好ましい。
されるアルケニル基が特に好ましい。更に、(r)または
(s)で表されるアルケニル基がコントラストの改善を同
時に図るためには、特に好ましい。
【００１７】本発明のSTN-LCDに使用する液晶組成物の
ネマチック相-等方性液体相転移温度(以下、Tniと言
う。)は、閾値電圧の温度依存度を更に低減するために
は高い方が望ましいが、Tniを高くし過ぎると応答速度
が悪化するため、75℃以上130℃以下であることが好ま
しく、80℃以上120℃以下が更に好ましく、85℃以上110
以下が特に好ましい。また、固体相またはスメクチック
相-等方性液体相転移温度(以下、T-nと言う。)は、低い
方が閾値電圧の温度依存度を改善されるために好まし
く、-60℃以上-20℃以下が好ましく、-60℃以上-30℃以
下が更に好ましい。屈折率異方性(Δn)は0.07〜0.30が
好ましいが、0.08〜0.25が好ましく、0.12〜0.20がより
好ましい。
ネマチック相-等方性液体相転移温度(以下、Tniと言
う。)は、閾値電圧の温度依存度を更に低減するために
は高い方が望ましいが、Tniを高くし過ぎると応答速度
が悪化するため、75℃以上130℃以下であることが好ま
しく、80℃以上120℃以下が更に好ましく、85℃以上110
以下が特に好ましい。また、固体相またはスメクチック
相-等方性液体相転移温度(以下、T-nと言う。)は、低い
方が閾値電圧の温度依存度を改善されるために好まし
く、-60℃以上-20℃以下が好ましく、-60℃以上-30℃以
下が更に好ましい。屈折率異方性(Δn)は0.07〜0.30が
好ましいが、0.08〜0.25が好ましく、0.12〜0.20がより
好ましい。
【００１８】本発明で使用する液晶組成物は、好ましく
は更に一般式(IV)
は更に一般式(IV)
【化２３】 (式中、R4、R5は、R2と同じ意味を表し、Aは1,4-フェニ
レン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表
し、nは0または1を表す。) で表される化合物(以下、化
合物(IV)と言う。)を含有する。これにより、閾値電圧
の周波数依存度を改善することができる。液晶組成物は
化合物(IV)を1〜5種含有することが好ましく、その含有
率は5〜40質量%が好ましく、10〜40質量%が特に好まし
い。
レン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表
し、nは0または1を表す。) で表される化合物(以下、化
合物(IV)と言う。)を含有する。これにより、閾値電圧
の周波数依存度を改善することができる。液晶組成物は
化合物(IV)を1〜5種含有することが好ましく、その含有
率は5〜40質量%が好ましく、10〜40質量%が特に好まし
い。
【００１９】化合物(IV)の好ましい例は、一般式(IV-a)
【化２４】 (式中、R7、R8はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のア
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) で表される化合物(以下、化合物(IV-a)と言う。)
である。その液晶組成物中における含有率は、5〜40質
量%が好ましく、10〜40質量%が特に好ましい。
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) で表される化合物(以下、化合物(IV-a)と言う。)
である。その液晶組成物中における含有率は、5〜40質
量%が好ましく、10〜40質量%が特に好ましい。
【００２０】また、化合物(IV)の別の好ましい例は、一
般式 (IV-b)
般式 (IV-b)
【化２５】 (式中、R9、R10はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のア
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) で表される化合物(以下、化合物(IV-b)と言う。)
である。その液晶組成物中における含有率は5〜40質量%
が好ましく、10〜40質量%が更に好ましい。化合物(IV-
a)または化合物(IV-b)を使用することは、閾値電圧の周
波数依存度の改善に対し、より効果的である。また、化
合物(IV-b)は、液晶温度範囲の拡大にも効果がある。ま
た、化合物(IV-a)及び化合物(IV-b)の両方を使用するこ
とが更に好ましい。
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) で表される化合物(以下、化合物(IV-b)と言う。)
である。その液晶組成物中における含有率は5〜40質量%
が好ましく、10〜40質量%が更に好ましい。化合物(IV-
a)または化合物(IV-b)を使用することは、閾値電圧の周
波数依存度の改善に対し、より効果的である。また、化
合物(IV-b)は、液晶温度範囲の拡大にも効果がある。ま
た、化合物(IV-a)及び化合物(IV-b)の両方を使用するこ
とが更に好ましい。
【００２１】本発明で使用する液晶組成物は、好ましく
は一般式(V)
は一般式(V)
【化２６】 (式中、R6は炭素原子数1〜8のアルキル基または2〜8の
アルケニル基を表し、Gは1,4-フェニレン基またはトラ
ンス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X3はシアノ基、
フッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメト
キシ基を表し、X2、X4はそれぞれ独立的に水素原子また
はフッ素原子を表す。) で表される化合物(以下、化合
物(V)と言う。)を含有する。これにより閾値電圧の温度
依存度を更に改善することができる。化合物(V)の液晶
組成物中における含有率は5〜40質量%が好ましく、10〜
30質量%が更に好ましい。
アルケニル基を表し、Gは1,4-フェニレン基またはトラ
ンス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X3はシアノ基、
フッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメト
キシ基を表し、X2、X4はそれぞれ独立的に水素原子また
はフッ素原子を表す。) で表される化合物(以下、化合
物(V)と言う。)を含有する。これにより閾値電圧の温度
依存度を更に改善することができる。化合物(V)の液晶
組成物中における含有率は5〜40質量%が好ましく、10〜
30質量%が更に好ましい。
【００２２】化合物(V)の好ましい例は、一般式(V-a)
【化２７】 (式中、R11は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素
原子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
(以下、化合物(V-a)と言う。)である。その液晶組成物
中における含有率は、5〜40質量%が好ましく、10〜30質
量%が更に好ましい。
原子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
(以下、化合物(V-a)と言う。)である。その液晶組成物
中における含有率は、5〜40質量%が好ましく、10〜30質
量%が更に好ましい。
【００２３】また、化合物(V)の別の好ましい例は、一
般式(V-b)
般式(V-b)
【化２８】 (式中、R12は炭素原子数1〜16のアルキル基又は炭素原
子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
(以下、化合物(V-b)と言う。)である。その液晶組成物
中における含有率量は、5〜40質量%が好ましく、10〜30
質量%が更に好ましい。化合物(V-a)または化合物(V-b)
を使用することは、閾値電圧の温度依存度の改善に対
し、より効果的である。また、化合物(IV)と化合物(V)
の両方を同時に含有することが特に好ましい。本発明で
使用される特に好ましい液晶組成物は、化合物(I-a)を5
〜40質量%と、化合物(II-a)を5〜40質量%と、化合物(IV
-b)を5〜40質量%とを含有することを特徴とする。本発
明で使用される別の特に好ましい液晶材料は、化合物(I
-a)を5〜40質量%と、化合物(III-a)を5〜40質量%と、化
合物(IV-b)を5〜40質量%とを含有することを特徴とす
る。これらの液晶組成物は、STN-LCDの閾値電圧の温度
依存度を更に低減し、同時に閾値電圧の駆動周波数依存
度をも更に低減するために好ましい。
子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
(以下、化合物(V-b)と言う。)である。その液晶組成物
中における含有率量は、5〜40質量%が好ましく、10〜30
質量%が更に好ましい。化合物(V-a)または化合物(V-b)
を使用することは、閾値電圧の温度依存度の改善に対
し、より効果的である。また、化合物(IV)と化合物(V)
の両方を同時に含有することが特に好ましい。本発明で
使用される特に好ましい液晶組成物は、化合物(I-a)を5
〜40質量%と、化合物(II-a)を5〜40質量%と、化合物(IV
-b)を5〜40質量%とを含有することを特徴とする。本発
明で使用される別の特に好ましい液晶材料は、化合物(I
-a)を5〜40質量%と、化合物(III-a)を5〜40質量%と、化
合物(IV-b)を5〜40質量%とを含有することを特徴とす
る。これらの液晶組成物は、STN-LCDの閾値電圧の温度
依存度を更に低減し、同時に閾値電圧の駆動周波数依存
度をも更に低減するために好ましい。
【００２４】本発明に使用する液晶組成物は、上記化合
物(I)〜(V)以外に、通常のネマチック液晶、スメクチッ
ク液晶、コレステリック液晶、カイラル剤などを使用す
ることができる。STN―LCDのツイスト角は180〜270°が
好ましく、220〜260°の範囲がより好ましく、230〜250
°の範囲が特に好ましい。
物(I)〜(V)以外に、通常のネマチック液晶、スメクチッ
ク液晶、コレステリック液晶、カイラル剤などを使用す
ることができる。STN―LCDのツイスト角は180〜270°が
好ましく、220〜260°の範囲がより好ましく、230〜250
°の範囲が特に好ましい。
【００２５】本発明のSTN-LCDは、従来のSTN-LCDに比
べ、閾値電圧の温度依存度が改善されている。このた
め、本発明のSTN-LCDは使用温度範囲である-20℃から50
℃において、良好な表示品位を有する。具体的には、条
件式(i)
べ、閾値電圧の温度依存度が改善されている。このた
め、本発明のSTN-LCDは使用温度範囲である-20℃から50
℃において、良好な表示品位を有する。具体的には、条
件式(i)
【数５】 (但し、Vth(-20℃)は-20℃の温度下で周波数100Hzの矩
形波の電圧を印加して測定される閾値電圧、Vth(50℃)
は50℃の温度下で周波数100Hzの矩形波の電圧を印加し
て測定される閾値電圧を表す。)で表される閾値電圧の
温度依存度を満たすことを特徴とするSTN-LCDである。
形波の電圧を印加して測定される閾値電圧、Vth(50℃)
は50℃の温度下で周波数100Hzの矩形波の電圧を印加し
て測定される閾値電圧を表す。)で表される閾値電圧の
温度依存度を満たすことを特徴とするSTN-LCDである。
【００２６】更に、本発明のSTN-LCDは、従来のSTN-LCD
に比べ、閾値電圧の周波数依存度が大幅に改善されてい
る。具体的には、条件式(ii)
に比べ、閾値電圧の周波数依存度が大幅に改善されてい
る。具体的には、条件式(ii)
【数６】 (但し、Vth(5000Hz)及びVth(100Hz)は、-20℃の温度下
で周波数5000Hz及び100Hzの矩形波の電圧をそれぞれ印
加して測定される閾値電圧を表す。)で表される閾値電
圧の周波数依存度を満たすことを特徴とする液晶表示素
子である。このため、印加電圧の周波数が液晶表示に与
える影響が小さくなり、ムラの少ないSTN-LCDを提供す
ることが可能となる。一般に、時分割駆動の時分割数が
大きくなると、印加電圧の周波数幅が大きくなる。この
ため、携帯電話などに求められている1/32〜1/480 Duty
の時分割駆動による高密度表示に、本発明のSTN-LCDは
適している。また、本発明のSTN-LCDは1/64〜1/240 Dut
y駆動により好適である。本発明のSTN-LCDは透過型、半
透過型、反射型などのいずれであってもよく、表示型式
により発明の効果が制限されることはない。
で周波数5000Hz及び100Hzの矩形波の電圧をそれぞれ印
加して測定される閾値電圧を表す。)で表される閾値電
圧の周波数依存度を満たすことを特徴とする液晶表示素
子である。このため、印加電圧の周波数が液晶表示に与
える影響が小さくなり、ムラの少ないSTN-LCDを提供す
ることが可能となる。一般に、時分割駆動の時分割数が
大きくなると、印加電圧の周波数幅が大きくなる。この
ため、携帯電話などに求められている1/32〜1/480 Duty
の時分割駆動による高密度表示に、本発明のSTN-LCDは
適している。また、本発明のSTN-LCDは1/64〜1/240 Dut
y駆動により好適である。本発明のSTN-LCDは透過型、半
透過型、反射型などのいずれであってもよく、表示型式
により発明の効果が制限されることはない。
【００２７】本発明のSTN-LCDは、使用温度範囲におけ
る閾値電圧の温度依存度と周波数依存度を同時に低減
し、携帯電話などに求められている1/32〜1/480 Duty、
より好適には1/64〜1/240 Dutyの時分割駆動において非
常に優れた表示特性を有する。
る閾値電圧の温度依存度と周波数依存度を同時に低減
し、携帯電話などに求められている1/32〜1/480 Duty、
より好適には1/64〜1/240 Dutyの時分割駆動において非
常に優れた表示特性を有する。
【００２８】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳述するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。ま
た、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は
『質量%』を意味する。
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。ま
た、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は
『質量%』を意味する。
【００２９】実施例中、測定した特性は以下の通りであ
る。 Tni ：ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃) T-n ：固体相またはスメクチック相-ネマチック相転
移温度(℃) η ：20℃での粘度(mPa・s) Δn ：25℃での屈折率異方性 Vth ：セル厚d(μm)のSTN液晶表示素子(STN-LCD)を構
成したときの25℃での閾値電圧(V)。印加駆動波形は100
Hz矩形波。セル厚d(μm)は、Δn・d=0.90の関係式によ
り決定。(Vthは、透過率が90%のときの駆動電圧であ
る。) Vsat ：セル厚d(μm)のSTN-LCDを構成した時の25℃で
の飽和電圧(V)。印加駆動波形は100Hz矩形波。セル厚d
(μm)は、Δn・d=0.90 の関係式により決定。(Vsatは、
透過率が10%のときの駆動電圧である。) γ ：25℃における急峻性 γ=Vsat/Vth τ ：STN-LCDに注入したときの25℃における応答速
度(msec)
る。 Tni ：ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃) T-n ：固体相またはスメクチック相-ネマチック相転
移温度(℃) η ：20℃での粘度(mPa・s) Δn ：25℃での屈折率異方性 Vth ：セル厚d(μm)のSTN液晶表示素子(STN-LCD)を構
成したときの25℃での閾値電圧(V)。印加駆動波形は100
Hz矩形波。セル厚d(μm)は、Δn・d=0.90の関係式によ
り決定。(Vthは、透過率が90%のときの駆動電圧であ
る。) Vsat ：セル厚d(μm)のSTN-LCDを構成した時の25℃で
の飽和電圧(V)。印加駆動波形は100Hz矩形波。セル厚d
(μm)は、Δn・d=0.90 の関係式により決定。(Vsatは、
透過率が10%のときの駆動電圧である。) γ ：25℃における急峻性 γ=Vsat/Vth τ ：STN-LCDに注入したときの25℃における応答速
度(msec)
【００３０】
【数７】
【数８】
【数９】 (但し、Vth(-20℃)、Vth(25℃)及びVth(50℃)は、STN-L
CDを-20℃、25℃及び50℃の温度において、周波数100Hz
の矩形波の電圧を印加して測定されるSTN-LCDの閾値電
圧を表す。)
CDを-20℃、25℃及び50℃の温度において、周波数100Hz
の矩形波の電圧を印加して測定されるSTN-LCDの閾値電
圧を表す。)
【００３１】
【数１０】 (但し、Vth(5000Hz)及びVth(100Hz)は、STN-LCDを-20℃
の温度において、周波数500Hz及び100Hzの矩形波の電圧
をそれぞれ印加して測定されるSTN-LCDの閾値電圧を表
す。) STN-LCDの作製は以下のように行った。ネマチック液晶
組成物にカイラル物質「S-811」(メルク社製)を添加し
て混合液晶を調製し、対向する平面透明電極上に「サン
エバー150」(日産化学社製)の有機膜をラビングして配
向膜を形成したツイスト角240°のSTN-LCDに注入した。
なお、カイラル物質はカイラル物質の添加による混合液
晶の固有らせんピッチPと表示用セルのセル厚dが、d/P=
0.50となるように添加した。
の温度において、周波数500Hz及び100Hzの矩形波の電圧
をそれぞれ印加して測定されるSTN-LCDの閾値電圧を表
す。) STN-LCDの作製は以下のように行った。ネマチック液晶
組成物にカイラル物質「S-811」(メルク社製)を添加し
て混合液晶を調製し、対向する平面透明電極上に「サン
エバー150」(日産化学社製)の有機膜をラビングして配
向膜を形成したツイスト角240°のSTN-LCDに注入した。
なお、カイラル物質はカイラル物質の添加による混合液
晶の固有らせんピッチPと表示用セルのセル厚dが、d/P=
0.50となるように添加した。
【００３２】化合物の記載に下記の略号を使用する。 -末端の n(数字) : -CnH2n+1 ndm- : CnH2n+1-CH=CH-(CH2)m-1- -T- : -C≡C- -ndm : -(CnH2n+1-CH=CH-(CH2)m-1) -F : -F -On : -OCnH2n+1 -VO- : -COO- -CN : -C≡N -Z- : -CH=N-N=CH-
【化２９】
【００３３】例えば、以下に表すように略号を用いる。
【化３０】
【００３４】(比較例1、比較例2、比較例3、実施例1及
び実施例2)液晶組成物 No.1(実施例1)、液晶組成物 No.
2(実施例2)、液晶組成物 M1(比較例1)、液晶組成物 M2
(比較例2)及び液晶組成物 M3(比較例3)を調製した。ま
た、これらの液晶組成物を使用したSTN-LCDを作製し
た。表1には、これらの液晶組成物の組成比と液晶組成
物を使用したSTN-LCDの特性測定値を示す。
び実施例2)液晶組成物 No.1(実施例1)、液晶組成物 No.
2(実施例2)、液晶組成物 M1(比較例1)、液晶組成物 M2
(比較例2)及び液晶組成物 M3(比較例3)を調製した。ま
た、これらの液晶組成物を使用したSTN-LCDを作製し
た。表1には、これらの液晶組成物の組成比と液晶組成
物を使用したSTN-LCDの特性測定値を示す。
【表１】
【００３５】液晶組成物 M1(比較例1)95%に化合物(I)で
ある3-Ph1-VO-Ph3-CNを5％添加することにより液晶組成
物 M2(比較例2)を作製し、液晶組成物 M1(比較例1)95%
に化合物(II)である0d1-Cy-Ph3-CNを5％添加することに
より液晶組成物 M3(比較例3)を作製し、液晶組成物 M1
(比較例1)90%に化合物(I)である3-Ph1-VO-Ph3-CN及び化
合物(II)である0d1-Cy-Ph3-CNを5％ずつ添加することに
より液晶組成物 No.1(実施例1)を作製し、液晶組成物 N
o.1に更に化合物(V)である0d1-Cy-Cy-Ph1-Fを添加した
液晶組成物No.2(実施例2)を作製した。その結果、実施
例1及び実施例2のSTN-LCDは、閾値電圧の温度依存度が
改善されていることがわかる。また、実施例1及び実施
例2のSTN-LCDの閾値電圧の周波数依存度も比較例1、比
較例2及び比較例3と比較して、大幅に改善されている。
ある3-Ph1-VO-Ph3-CNを5％添加することにより液晶組成
物 M2(比較例2)を作製し、液晶組成物 M1(比較例1)95%
に化合物(II)である0d1-Cy-Ph3-CNを5％添加することに
より液晶組成物 M3(比較例3)を作製し、液晶組成物 M1
(比較例1)90%に化合物(I)である3-Ph1-VO-Ph3-CN及び化
合物(II)である0d1-Cy-Ph3-CNを5％ずつ添加することに
より液晶組成物 No.1(実施例1)を作製し、液晶組成物 N
o.1に更に化合物(V)である0d1-Cy-Cy-Ph1-Fを添加した
液晶組成物No.2(実施例2)を作製した。その結果、実施
例1及び実施例2のSTN-LCDは、閾値電圧の温度依存度が
改善されていることがわかる。また、実施例1及び実施
例2のSTN-LCDの閾値電圧の周波数依存度も比較例1、比
較例2及び比較例3と比較して、大幅に改善されている。
【００３６】(比較例1、比較例2、比較例4、実施例3及
び実施例4)液晶組成物 No.3 (実施例3)及び液晶組成物N
o.4(実施例4)を調製し、これらの液晶組成物を使用した
STN-LCDを作製した。表2には、これらの液晶組成物の組
成比と液晶組成物を使用したSTN-LCDの特性測定値を示
す。比較のために、比較例1、比較例2及び比較例4も表2
に示す。
び実施例4)液晶組成物 No.3 (実施例3)及び液晶組成物N
o.4(実施例4)を調製し、これらの液晶組成物を使用した
STN-LCDを作製した。表2には、これらの液晶組成物の組
成比と液晶組成物を使用したSTN-LCDの特性測定値を示
す。比較のために、比較例1、比較例2及び比較例4も表2
に示す。
【表２】
【００３７】液晶組成物 M1(比較例1)95%に、化合物(I
I)である1d1-Cy-Ph1-CNを5％添加することにより液晶組
成物 M4(比較例4)を作製し、液晶組成物 M190%に化合物
(I)である3-Ph1-VO-Ph3-CN及び化合物(II)である1d1-Cy
-Ph1-CNを5％ずつ添加することにより液晶組成物 No.3
(実施例3)を作製し、さらに液晶組成物No.3に化合物(V)
である0d1-Cy-Cy-Ph1-Fを添加した液晶組成物No.4(実施
例4)を作製した。その結果、実施例3及び実施例4のSTN-
LCDは、閾値電圧の温度依存度に大きな改善がみられ
た。実施例3及び実施例4のSTN-LCDの閾値電圧の周波数
依存度も比較例1、比較例2及び比較例4のSTN-LCDと比較
して大幅な改善がみられた。
I)である1d1-Cy-Ph1-CNを5％添加することにより液晶組
成物 M4(比較例4)を作製し、液晶組成物 M190%に化合物
(I)である3-Ph1-VO-Ph3-CN及び化合物(II)である1d1-Cy
-Ph1-CNを5％ずつ添加することにより液晶組成物 No.3
(実施例3)を作製し、さらに液晶組成物No.3に化合物(V)
である0d1-Cy-Cy-Ph1-Fを添加した液晶組成物No.4(実施
例4)を作製した。その結果、実施例3及び実施例4のSTN-
LCDは、閾値電圧の温度依存度に大きな改善がみられ
た。実施例3及び実施例4のSTN-LCDの閾値電圧の周波数
依存度も比較例1、比較例2及び比較例4のSTN-LCDと比較
して大幅な改善がみられた。
【００３８】(実施例5、実施例6、比較例5)液晶組成物
No.5(実施例5)、液晶組成物 No.6(実施例6)及び液晶組
成物 M5(比較例5)を調製し、これらの液晶組成物を使用
したSTN-LCDを作製した。表3には、これらの液晶組成物
の組成比と液晶組成物を使用したSTN-LCDの特性測定値
を示す。
No.5(実施例5)、液晶組成物 No.6(実施例6)及び液晶組
成物 M5(比較例5)を調製し、これらの液晶組成物を使用
したSTN-LCDを作製した。表3には、これらの液晶組成物
の組成比と液晶組成物を使用したSTN-LCDの特性測定値
を示す。
【表３】
【００３９】液晶組成物 M5(比較例5)中の4-Ph-VO-Ph1-
CNを化合物(I)である3-Ph1-VO-Ph3-CNと化合物(II)であ
る0d1-Cy-Ph3-CNに置換することにより液晶組成物 No.5
(実施例5)を作製し、液晶組成物 M5(比較例5)中の4-Ph-
VO-Ph1-CN及び3-Cy-Ph-CNを化合物(I)である3-Ph1-VO-P
h3-CN及び5-Ph3-VO-Ph3-CN、化合物(II)である1d1-Cy-P
h1-CN及び化合物(V)である0d1-Cy-Cy-Ph1-Fに置換する
ことにより液晶組成物No.6(実施例6)を作製した。その
結果、実施例5及び実施例6のSTN-LCD閾値電圧の温度依
存度が驚くべき改善をされていることがわかった。ま
た、閾値電圧の周波数依存度も液晶組成物 M5から大き
く改善されていることがわかる。
CNを化合物(I)である3-Ph1-VO-Ph3-CNと化合物(II)であ
る0d1-Cy-Ph3-CNに置換することにより液晶組成物 No.5
(実施例5)を作製し、液晶組成物 M5(比較例5)中の4-Ph-
VO-Ph1-CN及び3-Cy-Ph-CNを化合物(I)である3-Ph1-VO-P
h3-CN及び5-Ph3-VO-Ph3-CN、化合物(II)である1d1-Cy-P
h1-CN及び化合物(V)である0d1-Cy-Cy-Ph1-Fに置換する
ことにより液晶組成物No.6(実施例6)を作製した。その
結果、実施例5及び実施例6のSTN-LCD閾値電圧の温度依
存度が驚くべき改善をされていることがわかった。ま
た、閾値電圧の周波数依存度も液晶組成物 M5から大き
く改善されていることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】本発明は、閾値電圧の温度依存度と周波
数依存度を同時に改善することを特徴とする液晶組成物
を提供することにより、使用温度範囲で表示品位が大幅
に改善されたSTN-LCDを得ることができる。したがっ
て、本発明のSTN-LCDは使用温度範囲で表示ムラの少な
い良好な表示品位を有する。
数依存度を同時に改善することを特徴とする液晶組成物
を提供することにより、使用温度範囲で表示品位が大幅
に改善されたSTN-LCDを得ることができる。したがっ
て、本発明のSTN-LCDは使用温度範囲で表示ムラの少な
い良好な表示品位を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高津 晴義 東京都東大和市仲原３−６−27 Ｆターム(参考） 4H027 BA01 BB04 BD02 BD05 BD07 CC04 CM04 CN01 CT02 CT04 CU01 CW02
Claims (13)
- 【請求項１】 第一成分として、一般式(I) 【化１】 (式中、R1は炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数
2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオ
キシ基、X1は水素原子またはフッ素原子を表す。) で表
される化合物を1種もしくは2種以上を含有し、第二成分
として、一般式(II) 【化２】 (式中、R2はフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜
16のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数2〜1
6のアルケニル基またはアルコキシアルキル基、炭素原
子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。) 及び一般式
(III) 【化３】 (式中、R3は前記R2と同じ意味を有する。) で表される
化合物群から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含
有し、なおかつネマチック相-等方性液体相転移温度が7
5〜130℃であり、スメクチック相または固体相-ネマチ
ック相転移温度が-60〜-20℃であり、屈折率異方性(Δ
n)が0.07〜0.30の範囲であることを特徴とする液晶組成
物。 - 【請求項２】 一般式(I)から選ばれる化合物の含有率
が5〜40質量％の範囲であり、なおかつ一般式(II)及び
(III)で表される化合物群から選ばれる化合物の含有率
が5〜40質量％であることを特徴とする請求項1記載の液
晶組成物。 - 【請求項３】 更に追加の成分として、一般式(IV) 【化４】 (式中、R4、R5は前記R2と同じ意味を有し、Aは1,4-フェ
ニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表
し、nは0または1を表す。) で表される化合物を1種もし
くは2種以上を含有することを特徴とする請求項1または
2記載の液晶組成物。 - 【請求項４】 前記液晶組成物が、一般式(IV)として、
一般式(IV-a) 【化５】 (式中、R7、R8はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のア
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) 及び一般式 (IV-b) 【化６】 (式中、R9、R10はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のア
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) で表される化合物をそれぞれ5〜40質量％含有す
ることを特徴とする請求項3記載の液晶組成物。 - 【請求項５】 前記液晶組成物が、第一成分として、一
般式(I-a) 【化７】 (式中、R13は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素
原子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
を5〜40質量%含有し、第二成分として一般式(II-a) 【化８】 (式中、R14は炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原
子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物を
5〜40質量%含有し、更に一般式(IV-b) 【化９】 (式中、R9、R10はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のア
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) で表される化合物を5〜40質量%含有することを特
徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶組成物。 - 【請求項６】 前記液晶組成物が、第一成分として一般
式(I-a) 【化１０】 (式中、R13は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素
原子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
を5〜40質量%含有し、第二成分として一般式(III-a) 【化１１】 (式中、R15は炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原
子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物を
5〜40質量%含有し、更に一般式(IV-b) 【化１２】 (式中、R9、R10はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のア
ルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表
す。) で表される化合物を5〜40質量%含有することを特
徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶組成物。 - 【請求項７】 前記液晶組成物が、一般式(V) 【化１３】 (式中、R6は炭素原子数1〜16のアルキル基または2〜8の
アルケニル基を表し、Gは1,4-フェニレン基またはトラ
ンス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X3はシアノ基、
フッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメト
キシ基を表し、X2、X4はそれぞれ独立的に水素原子また
はフッ素原子を表す。) で表される化合物を1種もしく
は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜6のい
ずれかに記載の液晶組成物。 - 【請求項８】一般式(V)として、一般式(V-a) 【化１４】 (式中、R11は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素
原子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
を5〜40質量％含有することを特徴とする請求項7記載の
液晶組成物。 - 【請求項９】一般式(V)として、一般式(V-b) 【化１５】 (式中、R12は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素
原子数2〜8のアルケニル基を表す。) で表される化合物
を5〜40質量％含有することを特徴とする請求項7または
8記載の液晶組成物。 - 【請求項１０】 請求項1〜9のいずれかに記載の液晶組
成物を用いた液晶表示素子。 - 【請求項１１】 請求項1〜9のいずれかに記載の液晶組
成物を用いたツイスト角が180〜270°であることを特徴
とするスーパーツイステッドネマチック(STN)液晶表示
素子。 - 【請求項１２】 条件式(i) 【数１】 (但し、Vth(-20℃)は-20℃の温度下で周波数100Hzの矩
形波の電圧を印加して測定される閾値電圧、Vth(50℃)
は50℃の温度下で周波数100Hzの矩形波の電圧を印加し
て測定される前記液晶表示素子の閾値電圧を表す。)で
表される閾値電圧の温度依存度を満たすことを特徴とす
る請求項10または11記載の液晶表示素子。 - 【請求項１３】 条件式(ii) 【数２】 (但し、Vth(5000Hz)及びVth(100Hz)は、-20℃の温度下
で周波数5000Hz及び100Hzの矩形波の電圧をそれぞれ印
加して測定される前記液晶表示素子の閾値電圧をそれぞ
れ表す。)で表される閾値電圧の周波数依存度を満たす
ことを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の液晶
表示素子。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017224644A (ja) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 株式会社アルバック | 搬送装置 |
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-
2001
- 2001-08-31 JP JP2001263664A patent/JP4876352B2/ja not_active Expired - Lifetime
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