JP2003003169A - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置Info
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- JP2003003169A JP2003003169A JP2001189541A JP2001189541A JP2003003169A JP 2003003169 A JP2003003169 A JP 2003003169A JP 2001189541 A JP2001189541 A JP 2001189541A JP 2001189541 A JP2001189541 A JP 2001189541A JP 2003003169 A JP2003003169 A JP 2003003169A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 閾値電圧を低減化し、閾値電圧の温度依存性
や周波数依存性を良好にし、より広い温度範囲で安定し
た高いコントラストを有した液晶組成物及びそれを用い
た液晶表示素子を提供。 【解決手段】 第１成分として、一般式I、第２成分と
して、一般式II、第３成分として、一般式IIIの化合物
を含有し、ネマチック相−等方性液体相転移温度が70〜
180℃であり、屈折異方性が0.06〜0.30の範囲である液
晶組成物。 （式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はＣ８以下のアルキル基、ア
ルケニル基等、Ｘ１，Ｘ２はＨ又はＦ、環Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄは１，４−シクロヘキシル基又は置換、非置換の１，
４−フェニレニ基を、Ｚ１，Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ
−，−Ｃ２Ｈ４−，−ＣＨ＝ＣＨ−−ＣＦ＝ＣＦ−又は
−Ｃ≡Ｃ−を、ｉ，ｊはｏ又はｌを表す。）
や周波数依存性を良好にし、より広い温度範囲で安定し
た高いコントラストを有した液晶組成物及びそれを用い
た液晶表示素子を提供。 【解決手段】 第１成分として、一般式I、第２成分と
して、一般式II、第３成分として、一般式IIIの化合物
を含有し、ネマチック相−等方性液体相転移温度が70〜
180℃であり、屈折異方性が0.06〜0.30の範囲である液
晶組成物。 （式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はＣ８以下のアルキル基、ア
ルケニル基等、Ｘ１，Ｘ２はＨ又はＦ、環Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄは１，４−シクロヘキシル基又は置換、非置換の１，
４−フェニレニ基を、Ｚ１，Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ
−，−Ｃ２Ｈ４−，−ＣＨ＝ＣＨ−−ＣＦ＝ＣＦ−又は
−Ｃ≡Ｃ−を、ｉ，ｊはｏ又はｌを表す。）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示材料として
有用なネマチック液晶組成物及び、これを用いた液晶表
示素子に関する。
有用なネマチック液晶組成物及び、これを用いた液晶表
示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置(LCD)は、電卓のディスプ
レイとして登場して以来、コンピューターの開発と歩み
を同じくして、TN-LCD(捻れネマチック液晶表示装置)か
ら、STN-LCDへと表示容量の拡大に対応してきた。STN-L
CDは、シェファー(Scheffer)等［SID '85 Digest, 120
頁(1985年)］、あるいは衣川等［SID '86 Digest, 122
頁(1986年)］によって開発され、ワードプロセッサ、パ
ーソナルコンピュータなどの高情報処理用の表示に広く
普及しはじめている。最近、STN-LCDでの応答特性を改
善する目的でアクティブアドレッシング駆動方式が提案
されている。(Proc.12th International Display Resea
rch Conference p.503 1992年) この方式用の液晶材料
として、弾性定数比 K33／K11 が 1.5 前後、誘電率異
方性Δεや粘性が比較的小さいことと併せて、特に複屈
折率Δn が大きいものが要求されている。又、カラーフ
ィルター層を用いないでカラー表示ができる方法とし
て、液晶と位相差板の複屈折性を利用した新規反射型カ
ラー液晶表示方式が提案されている。(テレビジョン学
会技術報告 vol.14 No10.p.51 1990年)この用途用の液
晶材料として、光の波長の違いによってより大きな位相
差が現れるものがよいことから、特に複屈折率Δnが大
きいものが要求されており、現在も新しい液晶化合物あ
るいは液晶組成物の提案がなされている。又、携帯用端
末表示(Personal Digital Assistance)では、より広い
温度域で良好な表示特性が要求されている。この様な液
晶材料として粘性が低く、駆動電圧が低くなお且つ広い
温度範囲に対して駆動電圧が一定値を保持することや、
あるいは種々の時分割に対応した周波数範囲で駆動電圧
が変動しないことが要求されている。しかし、表示素子
に組み込んだときの応答速度やコントラストなどはまだ
十分とは言えず、現在も新しい液晶化合物あるいは液晶
組成物の提案がなされている。
レイとして登場して以来、コンピューターの開発と歩み
を同じくして、TN-LCD(捻れネマチック液晶表示装置)か
ら、STN-LCDへと表示容量の拡大に対応してきた。STN-L
CDは、シェファー(Scheffer)等［SID '85 Digest, 120
頁(1985年)］、あるいは衣川等［SID '86 Digest, 122
頁(1986年)］によって開発され、ワードプロセッサ、パ
ーソナルコンピュータなどの高情報処理用の表示に広く
普及しはじめている。最近、STN-LCDでの応答特性を改
善する目的でアクティブアドレッシング駆動方式が提案
されている。(Proc.12th International Display Resea
rch Conference p.503 1992年) この方式用の液晶材料
として、弾性定数比 K33／K11 が 1.5 前後、誘電率異
方性Δεや粘性が比較的小さいことと併せて、特に複屈
折率Δn が大きいものが要求されている。又、カラーフ
ィルター層を用いないでカラー表示ができる方法とし
て、液晶と位相差板の複屈折性を利用した新規反射型カ
ラー液晶表示方式が提案されている。(テレビジョン学
会技術報告 vol.14 No10.p.51 1990年)この用途用の液
晶材料として、光の波長の違いによってより大きな位相
差が現れるものがよいことから、特に複屈折率Δnが大
きいものが要求されており、現在も新しい液晶化合物あ
るいは液晶組成物の提案がなされている。又、携帯用端
末表示(Personal Digital Assistance)では、より広い
温度域で良好な表示特性が要求されている。この様な液
晶材料として粘性が低く、駆動電圧が低くなお且つ広い
温度範囲に対して駆動電圧が一定値を保持することや、
あるいは種々の時分割に対応した周波数範囲で駆動電圧
が変動しないことが要求されている。しかし、表示素子
に組み込んだときの応答速度やコントラストなどはまだ
十分とは言えず、現在も新しい液晶化合物あるいは液晶
組成物の提案がなされている。
【０００３】上述のような、TN-LCDやSTN-LCDの重要な
特性改善課題の一つにコントラストの向上がある。LCD
の急速な用途拡大に伴い、室内で使用されるだけでな
く、コンピューターの携帯端末ディスプレイ、車載用計
器、屋外使用計測機のディスプレイのように、温度条件
の過酷な屋外で使用されることが増加してきた。そのた
め、LCDが置かれる環境の温度変化による表示コントラ
ストの低下、低温における応答速度の低下による表示品
位の悪化が問題になってきている。
特性改善課題の一つにコントラストの向上がある。LCD
の急速な用途拡大に伴い、室内で使用されるだけでな
く、コンピューターの携帯端末ディスプレイ、車載用計
器、屋外使用計測機のディスプレイのように、温度条件
の過酷な屋外で使用されることが増加してきた。そのた
め、LCDが置かれる環境の温度変化による表示コントラ
ストの低下、低温における応答速度の低下による表示品
位の悪化が問題になってきている。
【０００４】周囲の温度変化によるLCD表示品位の低下
の原因は、様々な要因が上げられるが、ネマチック液晶
の弾性定数・誘電率などの温度変化と添加したカイラル
物質の固有ピッチの温度変化に起因する閾値電圧Vthの
温度変化を低減するため、カイラル物質の固有ピッチの
温度変化を制御することにより、閾値電圧の温度依存性
を改善する提案(特開昭55-38869号公報)は既に知られて
いる。しかし、母体液晶とカイラル物質の組み合わせに
より、その効果が出現しない事や、カイラル量を増やす
ことにより、レスポンス等の表示特性に悪影響を及ぼす
ことが問題になっていた。
の原因は、様々な要因が上げられるが、ネマチック液晶
の弾性定数・誘電率などの温度変化と添加したカイラル
物質の固有ピッチの温度変化に起因する閾値電圧Vthの
温度変化を低減するため、カイラル物質の固有ピッチの
温度変化を制御することにより、閾値電圧の温度依存性
を改善する提案(特開昭55-38869号公報)は既に知られて
いる。しかし、母体液晶とカイラル物質の組み合わせに
より、その効果が出現しない事や、カイラル量を増やす
ことにより、レスポンス等の表示特性に悪影響を及ぼす
ことが問題になっていた。
【０００５】本発明の必須成分である一般式(I)に関わ
る技術として特公平4-501270号公報、特開平5-3111724
号公報、特開平6-340877号公報があるが、閾値電圧の低
減化、温度依存性や周波数依存性の改善、低温温度域で
の応答性の改善、より広い温度範囲での高いコントラス
ト比(より1に近い急峻性)等の要望を達成した特性は得
られていない。
る技術として特公平4-501270号公報、特開平5-3111724
号公報、特開平6-340877号公報があるが、閾値電圧の低
減化、温度依存性や周波数依存性の改善、低温温度域で
の応答性の改善、より広い温度範囲での高いコントラス
ト比(より1に近い急峻性)等の要望を達成した特性は得
られていない。
【０００６】
【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、閾値電圧を低減化し、閾値電圧の温度依存
性や低温温度域での閾値電圧の周波数依存性を良好に
し、より広い温度範囲で安定した高いコントラスト(急
峻性)を有した表示特性を達成することに有る。具体的
には、閾値電圧Vthが1.8V以下で、閾値電圧の温度依存
性dV/dT(温度：-20〜60℃)が2.8mV/℃以下で、閾値電圧
の周波数依存性dV/dF(1kHz/64Hz)が-20℃において1.08
以下で、急峻性(Vsat/Vth)が1.10以下(コントラストが
4.5以上)を達成することにある。液晶表示素子にこのよ
うな液晶組成物を使用した場合、例えば1/32〜1/400 Du
ty、より好適には1/80〜1/250 Dutyの表示において特性
改善に効果があり、情報量の増加やカラー表示に対し
て、より改善した高コントラストの液晶表示素子(STN-L
CD)を提供することができる。
する課題は、閾値電圧を低減化し、閾値電圧の温度依存
性や低温温度域での閾値電圧の周波数依存性を良好に
し、より広い温度範囲で安定した高いコントラスト(急
峻性)を有した表示特性を達成することに有る。具体的
には、閾値電圧Vthが1.8V以下で、閾値電圧の温度依存
性dV/dT(温度：-20〜60℃)が2.8mV/℃以下で、閾値電圧
の周波数依存性dV/dF(1kHz/64Hz)が-20℃において1.08
以下で、急峻性(Vsat/Vth)が1.10以下(コントラストが
4.5以上)を達成することにある。液晶表示素子にこのよ
うな液晶組成物を使用した場合、例えば1/32〜1/400 Du
ty、より好適には1/80〜1/250 Dutyの表示において特性
改善に効果があり、情報量の増加やカラー表示に対し
て、より改善した高コントラストの液晶表示素子(STN-L
CD)を提供することができる。
【０００７】
【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、種々の液晶化合物を用いた液晶組成物を
検討した結果、以下の液晶組成物を見い出した。
決するために、種々の液晶化合物を用いた液晶組成物を
検討した結果、以下の液晶組成物を見い出した。
【０００８】第1成分として、一般式(I)
【０００９】
【化９】
【００１０】(式中、l及びnは独立して0〜10を表し、X1
は水素原子又はフッ素原子を表す。)で表される化合物
を1種又は2種以上を含有し、第2成分として、一般式(I
I)
は水素原子又はフッ素原子を表す。)で表される化合物
を1種又は2種以上を含有し、第2成分として、一般式(I
I)
【００１１】
【化１０】
【００１２】(式中、R1は炭素原子数2〜8のアルキル
基、アルコキシル基、アルケニル基又はアルケニルオキ
シ基を表し、X2は水素原子、フッ素原子を表し、環Aは
基、アルコキシル基、アルケニル基又はアルケニルオキ
シ基を表し、X2は水素原子、フッ素原子を表し、環Aは
【００１３】
【化１１】
【００１４】を表し、X3、X4は独立に水素原子又はフッ
素原子を表す。)で表され化合物を1種又は2種以上を含
有し、第3成分として、一般式(III)
素原子を表す。)で表され化合物を1種又は2種以上を含
有し、第3成分として、一般式(III)
【００１５】
【化１２】
【００１６】(式中、R2、R3はそれぞれ独立にフッ素置
換されていても良い炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素
原子数1〜8のアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケ
ニル基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表
し、環B、環C、環Dは、それぞれ独立に
換されていても良い炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素
原子数1〜8のアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケ
ニル基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表
し、環B、環C、環Dは、それぞれ独立に
【００１７】
【化１３】
【００１８】を表し、X5、X6は独立に水素原子、フッ素
原子又はメチル基を表し、Z1、Z2は単結合、-COO-、-C2
H4-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、i、jは独立
に0又は1を表し、且つi+jが1又は2を表す。)で表される
化合物を1種又は2種以上を含有し、なお且つネマチック
相−等方性液体相転移温度(TN-I)が70℃以上180℃以下
であり、屈折率の異方性(Δn)が0.06〜0.30の範囲であ
ることを特徴とする液晶組成物。
原子又はメチル基を表し、Z1、Z2は単結合、-COO-、-C2
H4-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、i、jは独立
に0又は1を表し、且つi+jが1又は2を表す。)で表される
化合物を1種又は2種以上を含有し、なお且つネマチック
相−等方性液体相転移温度(TN-I)が70℃以上180℃以下
であり、屈折率の異方性(Δn)が0.06〜0.30の範囲であ
ることを特徴とする液晶組成物。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一例について説明
する。
する。
【００２０】第1成分として一般式(I)から選ばれる化合
物を1種もしくは2種以上を含有するが、1〜10種が好ま
しく、1〜5種がさらに好ましい。一般式(I)の式中、l及
びnは独立して0〜10を表し、X1は水素原子又はフッ素原
子を表すが、一般式(I)のより好ましい形態は式(I-a-1)
〜(I-d-1)及び式(I-a-2)〜(I-d-2)である。
物を1種もしくは2種以上を含有するが、1〜10種が好ま
しく、1〜5種がさらに好ましい。一般式(I)の式中、l及
びnは独立して0〜10を表し、X1は水素原子又はフッ素原
子を表すが、一般式(I)のより好ましい形態は式(I-a-1)
〜(I-d-1)及び式(I-a-2)〜(I-d-2)である。
【００２１】
【化１４】
【００２２】1種のみ含有する場合、応答速度を重視す
るときは、式(I-a-1)又は(I-a-2)が好ましく、コントラ
ストを重視するときは式(I-b-1)〜(I-d-1)又は(I-b-2)
〜(I-d-2)が好ましい。2〜4種の該化合物を含有するこ
とは、所望の屈折率異方性、誘電率異方性、ネマチック
相‐等方性液体相転移温度又はコントラストなどを調整
するときに特に効果的であり、式(I-a-1)〜(I-d-1)、(I
-a-2)〜(I-d-2)の任意の組み合わせはすべて好ましい。
一般式(I)及び一般式(I-a-1)〜(I-d-1)、(I-a-2)〜(I-d
-2)の化合物の含有率が5〜60質量%の範囲であるが、5〜
40質量%の範囲が好ましく、5〜35質量%がより好まし
い。第2成分として一般式(II)から選ばれる化合物を1種
又は2種以上を含有するが、3種以上が好ましく、3〜20
種がさらに好ましく、3〜15種が特に好ましい。一般式
(II)中、R1は炭素原子数2〜8のアルキル基、アルコキシ
ル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表すが、
アルキル基、アルケニル基が好ましい。環Aは
るときは、式(I-a-1)又は(I-a-2)が好ましく、コントラ
ストを重視するときは式(I-b-1)〜(I-d-1)又は(I-b-2)
〜(I-d-2)が好ましい。2〜4種の該化合物を含有するこ
とは、所望の屈折率異方性、誘電率異方性、ネマチック
相‐等方性液体相転移温度又はコントラストなどを調整
するときに特に効果的であり、式(I-a-1)〜(I-d-1)、(I
-a-2)〜(I-d-2)の任意の組み合わせはすべて好ましい。
一般式(I)及び一般式(I-a-1)〜(I-d-1)、(I-a-2)〜(I-d
-2)の化合物の含有率が5〜60質量%の範囲であるが、5〜
40質量%の範囲が好ましく、5〜35質量%がより好まし
い。第2成分として一般式(II)から選ばれる化合物を1種
又は2種以上を含有するが、3種以上が好ましく、3〜20
種がさらに好ましく、3〜15種が特に好ましい。一般式
(II)中、R1は炭素原子数2〜8のアルキル基、アルコキシ
ル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表すが、
アルキル基、アルケニル基が好ましい。環Aは
【００２３】
【化１５】
【００２４】を表すが、フッ素置換フェニレン環である
一般式(II-a)がより好ましい。
一般式(II-a)がより好ましい。
【００２５】
【化１６】
【００２６】X2、X3、X4はそれぞれ独立に水素原子又は
フッ素原子を表す。一般式(II)の化合物の含有率が5〜5
0質量%の範囲であるが、5〜40質量%の範囲が好ましく。
5〜35質量%の範囲がより好ましい。第3成分として、一
般式(III)から選ばれる化合物を1種又は2種以上を含有
するが、2種以上が好ましく、2〜20種がさらに好まし
く、3〜15種が特に好ましい。一般式(III)において、
R2、R3はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い
炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコ
キシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子
数3〜8のアルケニルオキシ基を表すが、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、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のア
ルケニル基がより好ましく、1〜5のアルキル基又はアル
ケニル基として式(a)〜(e)が特に好ましい。
フッ素原子を表す。一般式(II)の化合物の含有率が5〜5
0質量%の範囲であるが、5〜40質量%の範囲が好ましく。
5〜35質量%の範囲がより好ましい。第3成分として、一
般式(III)から選ばれる化合物を1種又は2種以上を含有
するが、2種以上が好ましく、2〜20種がさらに好まし
く、3〜15種が特に好ましい。一般式(III)において、
R2、R3はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い
炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコ
キシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子
数3〜8のアルケニルオキシ基を表すが、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、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のア
ルケニル基がより好ましく、1〜5のアルキル基又はアル
ケニル基として式(a)〜(e)が特に好ましい。
【００２７】
【化１７】
【００２８】環B、環Cおよび環Dはそれぞれ独立的に
【００２９】
【化１８】
【００３０】を表すが、シクロへキシレン環又は、X5、
X6は水素原子で表されるフェニレン環が好ましい。Z1、
Z2は単結合、-COO-、-C2H4-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C
≡C-を表すが、単結合、-COO-、-C2H4-又は-C≡C-が好
ましい。i、jは独立して0又は1であり、且つ、i+jは0又
は1を表すが、応答速度を重視する場合はi+j=0が好まし
く、ネマチック液晶範囲を重視する場合はi+j=1が好ま
しい。一般式(III)の好ましい形態は、一般式(III-a)、
(III-b)である。
X6は水素原子で表されるフェニレン環が好ましい。Z1、
Z2は単結合、-COO-、-C2H4-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C
≡C-を表すが、単結合、-COO-、-C2H4-又は-C≡C-が好
ましい。i、jは独立して0又は1であり、且つ、i+jは0又
は1を表すが、応答速度を重視する場合はi+j=0が好まし
く、ネマチック液晶範囲を重視する場合はi+j=1が好ま
しい。一般式(III)の好ましい形態は、一般式(III-a)、
(III-b)である。
【００３１】
【化１９】
【００３２】低粘性化により高速応答性を図る場合は、
一般式(III-a)が有用であり、薄セル化に伴う高Δnを図
る場合は、一般式(III-b)が有用である。一般式(III-a)
中、R 4、R5はそれぞれ独立に炭素原子数1〜8のアルキル
基、炭素原子数1〜8のアルコキシル基、炭素原子数2〜8
のアルケニル基又は炭素原子数3〜8のアルケニルオキシ
基を表すが、特に、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭
素原子数2〜8のアルケニル基が好ましい。p、qは0又は1
を表し、且つp+qが1又は2を表すが、ネマチック相液晶
相の温度範囲を広くする場合は、p、qは1が好ましい。
粘性を低下させる場合は、p、qは0又は1で、且つp+qが1
であることが好ましく、pが１で、且つqが0であること
が特に好ましい。一般式(III-b)のさらに好ましい形態
は、一般式(III-b-1)〜(III-b-7)である。
一般式(III-a)が有用であり、薄セル化に伴う高Δnを図
る場合は、一般式(III-b)が有用である。一般式(III-a)
中、R 4、R5はそれぞれ独立に炭素原子数1〜8のアルキル
基、炭素原子数1〜8のアルコキシル基、炭素原子数2〜8
のアルケニル基又は炭素原子数3〜8のアルケニルオキシ
基を表すが、特に、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭
素原子数2〜8のアルケニル基が好ましい。p、qは0又は1
を表し、且つp+qが1又は2を表すが、ネマチック相液晶
相の温度範囲を広くする場合は、p、qは1が好ましい。
粘性を低下させる場合は、p、qは0又は1で、且つp+qが1
であることが好ましく、pが１で、且つqが0であること
が特に好ましい。一般式(III-b)のさらに好ましい形態
は、一般式(III-b-1)〜(III-b-7)である。
【００３３】
【化２０】
【００３４】R8〜R21はそれぞれ独立に炭素原子数1〜8
のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシル基、炭素
原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数3〜8のアルケ
ニルオキシ基を表すが、原子数1〜8のアルキル基、炭素
原子数1〜8のアルコキシル基又は炭素原子数2〜8のアル
ケニル基が好ましい。Z4〜Z10は単結合、-COO-又は-C2H
4-を表す。r1〜r7は0又は1を表すが、ネマチック相液晶
相の温度範囲を広くする場合は、r1〜r7は0が好まし
く、粘性を低下させる場合は、r1〜r7は0が好ましい。
一般式(III)及び一般式(III-a)、(III-b)の化合物の含
有率が5〜70質量%の範囲であるが、5〜60質量%の範囲が
好ましく、5〜50質量%の範囲がより好ましい。
のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシル基、炭素
原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数3〜8のアルケ
ニルオキシ基を表すが、原子数1〜8のアルキル基、炭素
原子数1〜8のアルコキシル基又は炭素原子数2〜8のアル
ケニル基が好ましい。Z4〜Z10は単結合、-COO-又は-C2H
4-を表す。r1〜r7は0又は1を表すが、ネマチック相液晶
相の温度範囲を広くする場合は、r1〜r7は0が好まし
く、粘性を低下させる場合は、r1〜r7は0が好ましい。
一般式(III)及び一般式(III-a)、(III-b)の化合物の含
有率が5〜70質量%の範囲であるが、5〜60質量%の範囲が
好ましく、5〜50質量%の範囲がより好ましい。
【００３５】この液晶組成物はネマチック相上限温度が
70℃以上であることを特徴とするが、75℃以上が好まし
く、80℃以上がより好ましく、85℃以上が特に好まし
い。Δnは0.06〜0.30の範囲であることを特徴とする
が、0.08〜0.22が好ましく、0.10〜0.20が更に好ましい
範囲であり、0.12〜0.18の範囲がSTN-LCDのセル厚の設
計に特に好ましい。誘電率異方性(Δε)は、1以上でも
良いが、4以上40以下が好ましい。閾値電圧が1.5V〜1.8
Vの場合は5≦△ε≦12の範囲がより好ましく、閾値電圧
が1.2V〜1.6Vの場合は8≦△ε≦16の範囲がより好まし
く、閾値電圧が0.8V〜1.3Vの場合は12≦△ε≦30の範囲
がより好ましい。
70℃以上であることを特徴とするが、75℃以上が好まし
く、80℃以上がより好ましく、85℃以上が特に好まし
い。Δnは0.06〜0.30の範囲であることを特徴とする
が、0.08〜0.22が好ましく、0.10〜0.20が更に好ましい
範囲であり、0.12〜0.18の範囲がSTN-LCDのセル厚の設
計に特に好ましい。誘電率異方性(Δε)は、1以上でも
良いが、4以上40以下が好ましい。閾値電圧が1.5V〜1.8
Vの場合は5≦△ε≦12の範囲がより好ましく、閾値電圧
が1.2V〜1.6Vの場合は8≦△ε≦16の範囲がより好まし
く、閾値電圧が0.8V〜1.3Vの場合は12≦△ε≦30の範囲
がより好ましい。
【００３６】本発明の液晶組成物は、上記の化合物以外
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、2色性色素などを含有していてもよい。
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、2色性色素などを含有していてもよい。
【００３７】本発明の液晶組成物は、TN-LCDのリバース
ツイストドメイン防止のためやSTN-LCDの螺旋構造を誘
起するため、カイラル剤を添加しても良い。カイラル剤
は通常市販されているものを使用することができる。例
えば、コレステリルノナノエート(CN)、メルク社製「S-8
11」、「R-811」、「CB-15」、「C-15」などが挙げられる。
ツイストドメイン防止のためやSTN-LCDの螺旋構造を誘
起するため、カイラル剤を添加しても良い。カイラル剤
は通常市販されているものを使用することができる。例
えば、コレステリルノナノエート(CN)、メルク社製「S-8
11」、「R-811」、「CB-15」、「C-15」などが挙げられる。
【００３８】上記ネマチック液晶組成物はTN-LCD、STN-
LCD、OCB-LCD、高分子分散型液晶表示素子、フェーズチ
ェンジ型コレステリック液晶表示素子に有用であるが、
STN-LCDに特に有用である。又、透過型あるいは反射型
の液晶表示素子に用いることができる。
LCD、OCB-LCD、高分子分散型液晶表示素子、フェーズチ
ェンジ型コレステリック液晶表示素子に有用であるが、
STN-LCDに特に有用である。又、透過型あるいは反射型
の液晶表示素子に用いることができる。
【００３９】本発明のSTN液晶表示素子は目的に応じ
て、ねじり角を180°から270°の範囲で選択することが
でき、220°から260°が好ましい。本発明の液晶組成物
を使用することにより、閾値電圧Vthが1.8V以下で、閾
値電圧の温度依存性dV/dT(温度：-20〜60℃)が2.8mV/℃
以下で、閾値電圧の周波数依存性dV/dF(1kHz/64Hz)が-2
0℃において1.08以下で、急峻性(Vsat/Vth)が1.10以下
(コントラストが4.5以上)である液晶表示素子が得られ
た。このようなSTN液晶表示素子は、例えば、1/60〜1/4
00 Duty、より好適には1/80〜1/250 Dutyの表示におい
て、温度や周波数の変化による表示品位の悪化が小さ
く、高いコントラストを有したものである。
て、ねじり角を180°から270°の範囲で選択することが
でき、220°から260°が好ましい。本発明の液晶組成物
を使用することにより、閾値電圧Vthが1.8V以下で、閾
値電圧の温度依存性dV/dT(温度：-20〜60℃)が2.8mV/℃
以下で、閾値電圧の周波数依存性dV/dF(1kHz/64Hz)が-2
0℃において1.08以下で、急峻性(Vsat/Vth)が1.10以下
(コントラストが4.5以上)である液晶表示素子が得られ
た。このようなSTN液晶表示素子は、例えば、1/60〜1/4
00 Duty、より好適には1/80〜1/250 Dutyの表示におい
て、温度や周波数の変化による表示品位の悪化が小さ
く、高いコントラストを有したものである。
【００４０】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。又、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。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。又、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。
【００４１】実施例中、測定した特性は以下の通りであ
る。 TN-I ：ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃) T→N ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相
転移温度(℃) Vth ：25℃でセル厚8.3μmのTN-LCDを構成した時、
透過率が10%変化するのに必要な電圧(V) Δn ：複屈折率（25℃）
る。 TN-I ：ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃) T→N ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相
転移温度(℃) Vth ：25℃でセル厚8.3μmのTN-LCDを構成した時、
透過率が10%変化するのに必要な電圧(V) Δn ：複屈折率（25℃）
【００４２】STN-LCD表示素子の作成は以下のように行
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度
のSTN-LCD表示用セルに注入した。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、Δn・d=0.90、d/P=0.50
となるように添加した。 Vth(STN) ：25℃での閾値電圧（透過率が10%変化するの
に必要な電圧）(V) Vsat(STN)：25℃での飽和値電圧（透過率が90%変化する
のに必要な電圧）(V) γ ：25℃での急峻性 Vsat(STN)／Vth(STN) CR ：240°ツイストのSTN-LCDに液晶組成物を真空
注入し、1/200 Duty、1/16バイアスの駆動波形で駆動し
たときのコントラスト dV／dT ：-20〜60℃における閾値電圧の温度依存性
（1kHz、mV/℃）(Vth(-20℃)-Vth(60℃))/80 dV／dF ：-20℃における閾値電圧の周波数依存性（Vt
h(1kHz)/Vth(64Hz)
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度
のSTN-LCD表示用セルに注入した。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、Δn・d=0.90、d/P=0.50
となるように添加した。 Vth(STN) ：25℃での閾値電圧（透過率が10%変化するの
に必要な電圧）(V) Vsat(STN)：25℃での飽和値電圧（透過率が90%変化する
のに必要な電圧）(V) γ ：25℃での急峻性 Vsat(STN)／Vth(STN) CR ：240°ツイストのSTN-LCDに液晶組成物を真空
注入し、1/200 Duty、1/16バイアスの駆動波形で駆動し
たときのコントラスト dV／dT ：-20〜60℃における閾値電圧の温度依存性
（1kHz、mV/℃）(Vth(-20℃)-Vth(60℃))/80 dV／dF ：-20℃における閾値電圧の周波数依存性（Vt
h(1kHz)/Vth(64Hz)
【００４３】化合物記載に下記の略号を使用する。
-n 数字 ：-CnH2n+1 (アルキル側鎖は数字、代表するときはRとする。)
-On ：-OCnH2n+1
-ndm ：-(CnH2n+1-CH=CH-(CH2)m-1)
ndm- ：CnH2n+1-CH=CH-(CH2)m-1-
-Od(m)n ：-O(CnH2n+1-CH=CH-(CH2)m-2)
d(m)nO- ：CnH2n+1-CH=CH-(CH2)m-2O-
連結基
-VO- ：-COO- -T- ：-C≡C-
-2- ：-CH2CH2- -1O- ：-CH2-O-
置換基
-CN ：-C≡N -F ：-F
環
Ph ：1,4-フェニレン基 Ph1：3-フルオロ-1,4-フェニレン基
Ph2：3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基
Cy ：1,4-シクロヘキシレン基
【００４４】(実施例1、比較例1、比較例2)ネマチック
液晶組成物No.1を調製し、この組成物の諸特性を測定し
た結果を比較例1と共に表1に示す。
液晶組成物No.1を調製し、この組成物の諸特性を測定し
た結果を比較例1と共に表1に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】実施例１において、一般式（I-a-1）の化
合物に対応する0d1-Cy-Cy-Ph1-CN、一般式(II-a)に対応
する化合物および一般式（III-a）、一般式(III-b-1)に
対応する化合物を同時に使用した液晶組成物No.1を作製
した。その結果、比較例1と比べ、閾値電圧の温度依存
性dV／dTが良好な特性が示していることがわかる。また
閾値電圧の周波数依存性dV/dFにおいても、-20℃におい
て、より1に近い値となっており周波数による閾値電圧
の変化が小さいことがわかる。さらに、優れた急峻性γ
を有しており、幅広い温度範囲でコントラストCRが大幅
に改善している。また、一般式（I-a-1）の化合物に対
応する0d1-Cy-Cy-Ph1-CNを使用しているが一般式(II)に
対応する化合物を含有しない液晶組成物（比較例2）に
おいては、良好な閾値電圧の温度依存性dV／dTおよび閾
値電圧の周波数依存性dV/dFが得られているものの、閾
値電圧が大幅に上昇しているおり、課題を同時に解決で
きていない。
合物に対応する0d1-Cy-Cy-Ph1-CN、一般式(II-a)に対応
する化合物および一般式（III-a）、一般式(III-b-1)に
対応する化合物を同時に使用した液晶組成物No.1を作製
した。その結果、比較例1と比べ、閾値電圧の温度依存
性dV／dTが良好な特性が示していることがわかる。また
閾値電圧の周波数依存性dV/dFにおいても、-20℃におい
て、より1に近い値となっており周波数による閾値電圧
の変化が小さいことがわかる。さらに、優れた急峻性γ
を有しており、幅広い温度範囲でコントラストCRが大幅
に改善している。また、一般式（I-a-1）の化合物に対
応する0d1-Cy-Cy-Ph1-CNを使用しているが一般式(II)に
対応する化合物を含有しない液晶組成物（比較例2）に
おいては、良好な閾値電圧の温度依存性dV／dTおよび閾
値電圧の周波数依存性dV/dFが得られているものの、閾
値電圧が大幅に上昇しているおり、課題を同時に解決で
きていない。
【００４７】(実施例2、3)さらに、ネマチック液晶組成
物No.2およびNO.3を調製し、これらの組成物の諸特性を
測定した結果を表2に示す。
物No.2およびNO.3を調製し、これらの組成物の諸特性を
測定した結果を表2に示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】実施例2、3は本発明の効果である高コント
ラスト、優れた温度依存性、周波数依存性を示すもので
ある。
ラスト、優れた温度依存性、周波数依存性を示すもので
ある。
【００５０】
【発明の効果】本発明のネマチック液晶組成物は、閾値
電圧を低減化し、閾値電圧の温度依存性や周波数依存性
を良好にし、より広い温度範囲で安定した高いコントラ
ストを有した表示特性を達成することを可能にしたもの
である。液晶表示素子にこのような液晶組成物を使用し
た場合、例えば1/32〜1/400 Duty、より好適には1/80〜
1/250 Dutyの表示において特性改善に効果があり、情報
量の増加やカラー表示に対して、より改善した高コント
ラストの液晶表示素子(STN-LCD)を提供することができ
る。
電圧を低減化し、閾値電圧の温度依存性や周波数依存性
を良好にし、より広い温度範囲で安定した高いコントラ
ストを有した表示特性を達成することを可能にしたもの
である。液晶表示素子にこのような液晶組成物を使用し
た場合、例えば1/32〜1/400 Duty、より好適には1/80〜
1/250 Dutyの表示において特性改善に効果があり、情報
量の増加やカラー表示に対して、より改善した高コント
ラストの液晶表示素子(STN-LCD)を提供することができ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０９Ｋ 19/30 Ｃ０９Ｋ 19/30
Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００
Claims (8)
- 【請求項１】 第1成分として、一般式(I) 【化１】 (式中、l及びnは独立して0〜10を表し、X1は水素原子又
はフッ素原子を表す。)で表される化合物を1種又は2種
以上を含有し、第2成分として、一般式(II) 【化２】 (式中、R1は炭素原子数2〜8のアルキル基、アルコキシ
ル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表し、X2
は水素原子、フッ素原子を表し、環Aは 【化３】 を表し、X3、X4は独立に水素原子又はフッ素原子を表
す。)で表され化合物を1種又は2種以上を含有し、第3成
分として、一般式(III) 【化４】 (式中、R2、R3はそれぞれ独立にフッ素置換されていて
も良い炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数1〜8の
アルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基または
炭素原子数3〜8のアルケニルオキシ基を表し、環B、環
C、環Dは、それぞれ独立に 【化５】 を表し、X5、X6は独立に水素原子、フッ素原子又はメチ
ル基を表し、Z1、Z2は単結合、-COO-、-C2H4-、-CH=CH
-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、i、jは独立に0又は1を表
し、且つi+jが1又は2を表す。）で表される化合物を1種
又は2種以上を含有し、なお且つネマチック相−等方性
液体相転移温度(TN-I)が70℃以上180℃以下であり、屈
折率の異方性(Δn)が0.06〜0.30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)の化合物を1種又は2種以上を
含有し、その含有率が5〜60質量%の範囲であり、且つ一
般式(II)の化合物を1種又は2種以上を含有し、その含有
率が5〜50質量%の範囲であり、且つ一般式(III)の化合
物を1種又は2種以上を含有し、その含有率が5〜70質量%
の範囲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】 一般式(I)が、式(I-a-1)〜(I-d-2) 【化６】 で表される化合物であることを特徴とする請求項1又は2
記載の液晶組成物。 - 【請求項４】 一般式(II)の環Aがフェニレン環または
フッ素置換フェニレン環である一般式(II-a) 【化７】 (式中、R1は炭素原子数2〜8のアルキル基、アルコキシ
ル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表し、
X2、X3、X4は独立に水素原子又はフッ素原子を表す。)
で表される化合物であることを特徴とする請求項1〜4記
載の液晶組成物。 - 【請求項５】 一般式(III)の化合物として、一般式(II
I-a)、(III-b) 【化８】 (式中、R4、R5、R6、R7はそれぞれ独立に炭素原子数1〜
8のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシル基、炭
素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数3〜8のアル
ケニルオキシ基を表し、X7、X8、X9、X10は独立に水素
原子、フッ素原子又はメチル基を表し、Z3は単結合、-C
OO-又は-C2H4-を表し、p、qは0又は1を表し、且つp+qが
1又は2を表し、rは0又は1を表す。）から選ばれる1種又
は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜5記載
の液晶組成物。 - 【請求項６】 誘電率異方性(Δε)が4以上40以下であ
ることを特徴とする請求項1〜5記載の液晶組成物。 - 【請求項７】 請求項1〜6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８】 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶組成
物を用い、ねじれ角が180°〜270°であることを特徴と
する超捩れネマチック(STN)液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189541A JP2003003169A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189541A JP2003003169A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003003169A true JP2003003169A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19028445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001189541A Pending JP2003003169A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003003169A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006249179A (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Dainippon Ink & Chem Inc | 液晶組成物及び液晶表示素子 |
| CN104178179A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-12-03 | 北京大学 | 一种宽温域低粘度的向列相液晶材料 |
Citations (6)
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| JPH1060442A (ja) * | 1996-08-14 | 1998-03-03 | Chisso Corp | 液晶組成物および液晶表示素子 |
| JPH10140157A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-26 | Merck Patent Gmbh | Ｔｎおよびｓｔｎ液晶ディスプレイ |
| JPH10219250A (ja) * | 1997-02-10 | 1998-08-18 | Chisso Corp | 液晶組成物および液晶表示素子 |
| JP2000186283A (ja) * | 1990-12-20 | 2000-07-04 | Merck Patent Gmbh | 液晶表示素子 |
-
2001
- 2001-06-22 JP JP2001189541A patent/JP2003003169A/ja active Pending
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