JP2003193052A - 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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- JP2003193052A JP2003193052A JP2001394472A JP2001394472A JP2003193052A JP 2003193052 A JP2003193052 A JP 2003193052A JP 2001394472 A JP2001394472 A JP 2001394472A JP 2001394472 A JP2001394472 A JP 2001394472A JP 2003193052 A JP2003193052 A JP 2003193052A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低粘性で、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有する液晶組成物を提供す
ることにあり、また、この液晶組成物を使用し電気光学
特性を改善した液晶表示素子を提供することにある。 【解決手段】 一般式(I)、一般式(II)、一般式(III-a)
及び一般式(III-b) 【化１】 で表される化合物を含有し、なおかつネマチック相−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。 【効果】 本発明のネマチック液晶組成物は、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、信頼性の高い
表示特性を達成することを可能する。この液晶組成物
は、STN-LCDとして非常に有用である。
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有する液晶組成物を提供す
ることにあり、また、この液晶組成物を使用し電気光学
特性を改善した液晶表示素子を提供することにある。 【解決手段】 一般式(I)、一般式(II)、一般式(III-a)
及び一般式(III-b) 【化１】 で表される化合物を含有し、なおかつネマチック相−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。 【効果】 本発明のネマチック液晶組成物は、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、信頼性の高い
表示特性を達成することを可能する。この液晶組成物
は、STN-LCDとして非常に有用である。
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
る技術として特公昭63-502114、DE 4027869A1がある
が、低粘性等の記載はあるものの温度依存性や周波数依
存性に関わる特性については記載されていない。
る技術として特公昭63-502114、DE 4027869A1がある
が、低粘性等の記載はあるものの温度依存性や周波数依
存性に関わる特性については記載されていない。
【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、粘度が小さく、閾値電圧の温度依存性や周
波数依存性が良好な液晶組成物を提供することにあり、
またこの液晶組成物を使用した広い温度範囲で安定した
高いコントラストを有する液晶表示素子を提供すること
にある。
する課題は、粘度が小さく、閾値電圧の温度依存性や周
波数依存性が良好な液晶組成物を提供することにあり、
またこの液晶組成物を使用した広い温度範囲で安定した
高いコントラストを有する液晶表示素子を提供すること
にある。
【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だした。
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だした。
【０００８】第１成分として、一般式(I)
【化６】
(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、A
はシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレン環を表し、i
は0又は1を表し、Z1、Z2はそれぞれ独立に単結合、-CH2
CH2-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)
ル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表し、A
はシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレン環を表し、i
は0又は1を表し、Z1、Z2はそれぞれ独立に単結合、-CH2
CH2-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)
【０００９】
【化７】
(式中、R2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、B
はシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレン環を表し、j
は0又は1を表し、X2、X4はそれぞれ独立に水素原子又は
フッ素原子を表し、X3は塩素原子、フッ素原子、トリフ
ルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基を
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-a)及び一般式(III-b)
ル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表し、B
はシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレン環を表し、j
は0又は1を表し、X2、X4はそれぞれ独立に水素原子又は
フッ素原子を表し、X3は塩素原子、フッ素原子、トリフ
ルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基を
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-a)及び一般式(III-b)
【００１０】
【化８】
(式中、R7、R8、R9、R10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、X9、X10、X11、X12はそれぞ
れ独立に水素原子、フッ素原子又はメチル基を表し、Z6
は単結合、-COO-又は-C2H4-を表し、p、qは0又は1を表
し、かつp+qが1又は2を表し、rは0又は1を表す。)で表
される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物を
含有し、なおかつネマチック相−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(Δ
n)が0.06〜0.30の範囲であることを特徴とする液晶組成
物、及びこの液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供す
る。
〜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、X9、X10、X11、X12はそれぞ
れ独立に水素原子、フッ素原子又はメチル基を表し、Z6
は単結合、-COO-又は-C2H4-を表し、p、qは0又は1を表
し、かつp+qが1又は2を表し、rは0又は1を表す。)で表
される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物を
含有し、なおかつネマチック相−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(Δ
n)が0.06〜0.30の範囲であることを特徴とする液晶組成
物、及びこの液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供す
る。
【００１１】一般式(I)の化合物は、非常に大きい誘電
率異方性を有するため、閾値電圧を低下させる効果が大
きく、また閾値電圧の温度依存性及び周波数依存性が小
さい。一般式(II)の化合物を同時に使用することによ
り、より低い閾値電圧を有し、閾値電圧の温度依存性及
び周波数依存性が更に小さくなる。さらに、一般式(II
I)の化合物を同時に使用することにより、広い温度範囲
で安定にコントラストを高くすることができる。
率異方性を有するため、閾値電圧を低下させる効果が大
きく、また閾値電圧の温度依存性及び周波数依存性が小
さい。一般式(II)の化合物を同時に使用することによ
り、より低い閾値電圧を有し、閾値電圧の温度依存性及
び周波数依存性が更に小さくなる。さらに、一般式(II
I)の化合物を同時に使用することにより、広い温度範囲
で安定にコントラストを高くすることができる。
【００１２】
【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。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、iは0又は1
を表すが、iが0である一般式(I-a)
する。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、iは0又は1
を表すが、iが0である一般式(I-a)
【００１３】
【化９】
(式中、R5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、Z5
はそれぞれ独立に単結合、-CH2CH2-を表し、X7は水素原
子又はフッ素原子を表す。)がより好ましい。更に、一
般式(I-a)において、X7は水素原子又はフッ素原子を表
すが、フッ素原子がより好ましい。
ル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表し、Z5
はそれぞれ独立に単結合、-CH2CH2-を表し、X7は水素原
子又はフッ素原子を表す。)がより好ましい。更に、一
般式(I-a)において、X7は水素原子又はフッ素原子を表
すが、フッ素原子がより好ましい。
【００１４】複数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、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)の化合物の含有率が5〜6
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%がより好ましい。
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、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)の化合物の含有率が5〜6
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%がより好ましい。
【００１５】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。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。一般式(II)中、jは0又は1を
表し、X2、X4はそれぞれ独立に水素原子又はフッ素原子
を表し、X3は塩素原子、フッ素原子、トリフルオロメチ
ル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基を表すが、j
が1で、X2、X3がフッ素原子である一般式一般式(II-a)
合物を1種又は2種以上を含有する。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。一般式(II)中、jは0又は1を
表し、X2、X4はそれぞれ独立に水素原子又はフッ素原子
を表し、X3は塩素原子、フッ素原子、トリフルオロメチ
ル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基を表すが、j
が1で、X2、X3がフッ素原子である一般式一般式(II-a)
【００１６】
【化１０】
(式中、R6はそれぞれ独立に炭素原子数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、Gはシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレ
ン環を表し、X8は水素原子又はフッ素原子を表す。)が
より好ましい。
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、Gはシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレ
ン環を表し、X8は水素原子又はフッ素原子を表す。)が
より好ましい。
【００１７】一般式(II)及び一般式(II-a)の化合物の含
有率は5〜60質量%の範囲であるが、5〜50質量%の範囲が
好ましく、5〜40質量%がより好ましい。
有率は5〜60質量%の範囲であるが、5〜50質量%の範囲が
好ましく、5〜40質量%がより好ましい。
【００１８】第３成分として、一般式(III-a)又は一般
式(III-b)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種〜20種がさらに好まし
く、3種〜15種が特に好ましい。
式(III-b)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種〜20種がさらに好まし
く、3種〜15種が特に好ましい。
【００１９】一般式(III-a)及び一般式(III-b)におい
て、R7、R8、R9、R10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。
て、R7、R8、R9、R10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。
【００２０】
【化１１】
X9、X10、X11、X12はそれぞれ独立に水素原子、フッ素
原子又はメチル基を表すが、水素原子又はフッ素原子が
好ましい。
原子又はメチル基を表すが、水素原子又はフッ素原子が
好ましい。
【００２１】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、R7、R8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、R7、R8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。
【００２２】
【化１２】
【００２３】R11〜R24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。Z7〜Z13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-c)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。Z7〜Z13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-c)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。
【００２４】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、3以上40以下が好ましい。閾値電圧が1.5V〜1.9
Vの場合は5≦Δε≦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≦Δε≦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≦Δε≦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、3以上40以下が好ましい。閾値電圧が1.5V〜1.9
Vの場合は5≦Δε≦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≦Δε≦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≦Δε≦30の範囲
がより好ましい。
【００２５】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。
又、TN-LCDのリバースツイストドメイン防止のためやST
N-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-811、R-811、CB-15、C-15などが挙
げられる。温度上昇によって誘起螺旋ピッチが長くなる
ものと短くなるものが知られているが、これらの一方を
１種あるいは２種以上を用いても良く、両者を組み合わ
せて１種あるいは２種以上用いても良い。例えば、TN-L
CD、STN-LCD、TFT-LCDにおいては、基板間の厚みｄと誘
起螺旋ピッチpの商d/pは、0.001〜24の範囲から選ぶこと
ができるが、0.01〜12の範囲が好ましく、0.1〜2の範囲が
より好ましく、0.1〜1.5の範囲が更に好ましく、0.1〜1の
範囲が更により好ましく、0.1〜0.8の範囲が特に好まし
い。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。また、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。
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。
又、TN-LCDのリバースツイストドメイン防止のためやST
N-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-811、R-811、CB-15、C-15などが挙
げられる。温度上昇によって誘起螺旋ピッチが長くなる
ものと短くなるものが知られているが、これらの一方を
１種あるいは２種以上を用いても良く、両者を組み合わ
せて１種あるいは２種以上用いても良い。例えば、TN-L
CD、STN-LCD、TFT-LCDにおいては、基板間の厚みｄと誘
起螺旋ピッチpの商d/pは、0.001〜24の範囲から選ぶこと
ができるが、0.01〜12の範囲が好ましく、0.1〜2の範囲が
より好ましく、0.1〜1.5の範囲が更に好ましく、0.1〜1の
範囲が更により好ましく、0.1〜0.8の範囲が特に好まし
い。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。また、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。
【００２６】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。
【００２７】
【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。
【００２８】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℃) η ：25℃での回転粘度(mPa・s) 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。
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℃) η ：25℃での回転粘度(mPa・s) 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。
【００２９】
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
Ir ：240°ツイストのSTN-LCDに液晶組成物を真空注入し80℃、
100時間加熱後の電流値(μA/cm2)
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(Vth(1kHz)/Vth(64Hz))
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-
置換基
-CN ：-C≡N -F ：-F
-NCS :-N=C=S
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 Ma ：ピリミジン-2,5-ジイル基
【００３０】(実施例1、比較例1、比較例2、比較例3)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。
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。
【表１】
【００３１】実施例１において、一般式(I-a)の化合物
に対応する0d1-Cy-Ph2-NCS、一般式(II-a)及び一般式(I
II)に対応する化合物を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、低粘性化が達成され
ている。また閾値電圧の温度依存性dV／dTが良好な特性
を示しており、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。また、比
較例2においては、一般式(I)を使用するが、一般式(II)
を使用しない液晶組成物の結果であるが、粘度は実施例
1と同等の特性が得られているが、閾値電圧の温度依存
性dV／dT及び閾値電圧の周波数依存性dV／dFが大きく悪
いものとなっている。さらに、比較例3においては、粘
度が大幅に上昇し、閾値電圧の温度依存性dV／dT及び閾
値電圧の周波数依存性dV／dFも大きく悪いものとなって
いる。
に対応する0d1-Cy-Ph2-NCS、一般式(II-a)及び一般式(I
II)に対応する化合物を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、低粘性化が達成され
ている。また閾値電圧の温度依存性dV／dTが良好な特性
を示しており、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。また、比
較例2においては、一般式(I)を使用するが、一般式(II)
を使用しない液晶組成物の結果であるが、粘度は実施例
1と同等の特性が得られているが、閾値電圧の温度依存
性dV／dT及び閾値電圧の周波数依存性dV／dFが大きく悪
いものとなっている。さらに、比較例3においては、粘
度が大幅に上昇し、閾値電圧の温度依存性dV／dT及び閾
値電圧の周波数依存性dV／dFも大きく悪いものとなって
いる。
【００３２】(実施例2)さらに、ネマチック液晶組成物N
o.2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。
o.2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。
【表２】
【００３３】実施例2は、本発明の効果である低粘性
で、優れた閾値電圧の温度依存性、優れた周波数依存性
及び広い温度範囲で高コントラストであることを同時に
満たすものである。
で、優れた閾値電圧の温度依存性、優れた周波数依存性
及び広い温度範囲で高コントラストであることを同時に
満たすものである。
【００３４】
【発明の効果】本発明の液晶材料の組み合わせによっ
て、低粘性で、閾値電圧の温度依存性や周波数依存性が
良好で、より広い温度範囲でコントラストが高く、高信
頼性な表示特性を達成することを可能にしたものであ
る。本発明の液晶ディスプレイによ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。
て、低粘性で、閾値電圧の温度依存性や周波数依存性が
良好で、より広い温度範囲でコントラストが高く、高信
頼性な表示特性を達成することを可能にしたものであ
る。本発明の液晶ディスプレイによ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。
Claims (8)
- 【請求項１】 第１成分として、一般式(I) 【化１】 (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、A
はシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレン環を表し、i
は0又は1を表し、Z1、Z2はそれぞれ独立に単結合、-CH2
CH2-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、R2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、B
はシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレン環を表し、j
は0又は1を表し、X2、X4はそれぞれ独立に水素原子又は
フッ素原子を表し、X3は塩素原子、フッ素原子、トリフ
ルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基を
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-a)及び一般式(III-b) 【化３】 (式中、R7、R8、R9、R10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、X9、X10、X11、X12はそれぞ
れ独立に水素原子、フッ素原子又はメチル基を表し、Z6
は単結合、-COO-又は-C2H4-を表し、p、qは0又は1を表
し、かつp+qが1又は2を表し、rは0又は1を表す。)で表
される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物を
含有し、なおかつネマチック相−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(Δ
n)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)の化合物の含有率が5〜60質量
%の範囲であり、一般式(II)の化合物の含有率が5〜60質
量%の範囲であり、かつ一般式(III-a)又は一般式(III-
b)の化合物の含有率が5〜70質量%の範囲である請求項１
記載の液晶組成物。 - 【請求項３】 一般式(I)が一般式(I-a) 【化４】 (式中、R5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、Z5
はそれぞれ独立に単結合、-CH2CH2-を表し、X7は水素原
子又はフッ素原子を表す。)で表される請求項1又は2記
載の液晶組成物。 - 【請求項４】 一般式(II)が一般式(II-a) 【化５】 (式中、R6はそれぞれ独立に炭素原子数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、Gはシクロヘキシレン環又は1,4-フェニレ
ン環を表し、X8は水素原子又はフッ素原子を表す。)で
ある請求項1〜3の何れかに記載の液晶組成物。 - 【請求項５】 誘電率異方性(Δε)が3以上40以下であ
る請求項1〜4の何れかに記載の液晶組成物。 - 【請求項６】 請求項1〜5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７】 請求項1〜5のいずれかに記載の液晶組成
物を用い、ねじれ角が180°〜270°である超捩れネマチ
ック(STN)液晶表示素子。 - 【請求項８】 請求項1〜5のいずれかに記載の液晶組成
物を用い、ねじれ角が80°〜130°である捩れネマチッ
ク(TN)液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001394472A JP2003193052A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2001394472A JP2003193052A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 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 |
|---|---|
| JP2003193052A true JP2003193052A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27601196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001394472A Pending JP2003193052A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 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) | JP2003193052A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009541234A (ja) * | 2006-06-23 | 2009-11-26 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | メソゲン化合物、液晶媒体および液晶ディスプレイ |
-
2001
- 2001-12-26 JP JP2001394472A patent/JP2003193052A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009541234A (ja) * | 2006-06-23 | 2009-11-26 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | メソゲン化合物、液晶媒体および液晶ディスプレイ |
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