JP2003321678A - 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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- JP2003321678A JP2003321678A JP2002128293A JP2002128293A JP2003321678A JP 2003321678 A JP2003321678 A JP 2003321678A JP 2002128293 A JP2002128293 A JP 2002128293A JP 2002128293 A JP2002128293 A JP 2002128293A JP 2003321678 A JP2003321678 A JP 2003321678A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 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、応答速度が速い液晶組
成物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 一般式(I)及び一般式(II)で表される化
合物を含有し、ネマチック相-等方性液体相転移温度が7
5℃〜130℃であり、スメクチック相又は固体相-ネマチ
ック相転移温度が-60℃〜-20℃であり、屈折率異方性
(Δn)が0.07〜0.30である液晶組成物及びこれを用いた
液晶表示素子。 ［式中、ｍ及びｎは０〜１０、Ｒ１はＣ１〜Ｃ１６のア
ルキル基、Ｃ２〜１６のアルケニル基又はＣ３〜１６の
アルケニルオキシ基を表す。］
と周波数依存度を同時に低減し、応答速度が速い液晶組
成物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 一般式(I)及び一般式(II)で表される化
合物を含有し、ネマチック相-等方性液体相転移温度が7
5℃〜130℃であり、スメクチック相又は固体相-ネマチ
ック相転移温度が-60℃〜-20℃であり、屈折率異方性
(Δn)が0.07〜0.30である液晶組成物及びこれを用いた
液晶表示素子。 ［式中、ｍ及びｎは０〜１０、Ｒ１はＣ１〜Ｃ１６のア
ルキル基、Ｃ２〜１６のアルケニル基又はＣ３〜１６の
アルケニルオキシ基を表す。］
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同時に低減し、なおかつ、応答速
度が速いことを特徴とする液晶組成物及びこれを用いた
液晶表示素子に関する。
存度と周波数依存度を同時に低減し、なおかつ、応答速
度が速いことを特徴とする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】液晶表示素子の中でも、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。これに対して、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、使用温度の影響を軽減する方
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、液晶表示素子の閾値電圧は、使用温度の
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
及び表示内容による駆動電圧の周波数の変化により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
及び周波数依存度が同時に小さいSTN-LCDが求められて
いる。これらの特性を達成できれば、戸外等の過酷な環
境下でも、その温度変化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4-29
6387号公報、特開平4-300681号公報、特開平7-209624号
公報、特開平9-157654号公報、WO89/08102、WO91/08184
などの改善方法が提案されている。また、特開2000-960
59号公報では周波数依存度の改善方法が提案されてい
る。しかし、これらの改善方法によるSTN-LCDの閾値電
圧の温度依存度と周波数依存度を同時に改善する程度は
まだ十分とは言えず、現在もこれらを改善した高時分割
駆動が可能な液晶化合物、液晶組成物あるいはSTN-LCD
の提案が求められている。
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。これに対して、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、使用温度の影響を軽減する方
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、液晶表示素子の閾値電圧は、使用温度の
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
及び表示内容による駆動電圧の周波数の変化により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
及び周波数依存度が同時に小さいSTN-LCDが求められて
いる。これらの特性を達成できれば、戸外等の過酷な環
境下でも、その温度変化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4-29
6387号公報、特開平4-300681号公報、特開平7-209624号
公報、特開平9-157654号公報、WO89/08102、WO91/08184
などの改善方法が提案されている。また、特開2000-960
59号公報では周波数依存度の改善方法が提案されてい
る。しかし、これらの改善方法によるSTN-LCDの閾値電
圧の温度依存度と周波数依存度を同時に改善する程度は
まだ十分とは言えず、現在もこれらを改善した高時分割
駆動が可能な液晶化合物、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、応答速度が速いこと
を特徴とす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、応答速度が速いこと
を特徴とする液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、一般式(I)及び一般式(II)から選ばれ
る化合物を同時に2種以上使用することで、閾値電圧の
温度依存度及び周波数依存度を改善し、なおかつ、応答
速度が驚くべきほど改善されるとの知見に基づき本発明
に至った。
解決するために、一般式(I)及び一般式(II)から選ばれ
る化合物を同時に2種以上使用することで、閾値電圧の
温度依存度及び周波数依存度を改善し、なおかつ、応答
速度が驚くべきほど改善されるとの知見に基づき本発明
に至った。
【０００５】すなわち、本発明は、第一成分として、一
般式(I)
般式(I)
【化１２】
(式中、m及びnはそれぞれ独立して0〜10を表す。)で表
される化合物を1種又は2種以上を含有し、第二成分とし
て、一般式(II)
される化合物を1種又は2種以上を含有し、第二成分とし
て、一般式(II)
【０００６】
【化１３】
【０００７】(式中、R1は炭素原子数1〜16のアルキル
基、炭素原子数2〜16のアルケニル基又は炭素原子数3〜
16のアルケニルオキシ基を表す。)で表される化合物を1
種又は2種以上を含有し、なおかつ、ネマチック相-等方
性液体相転移温度が75℃〜130℃であり、スメクチック
相又は固体相-ネマチック相転移温度が-60℃〜-20℃で
あり、屈折率異方性(Δn)が0.07〜0.30であることを特
徴とする液晶組成物である。
基、炭素原子数2〜16のアルケニル基又は炭素原子数3〜
16のアルケニルオキシ基を表す。)で表される化合物を1
種又は2種以上を含有し、なおかつ、ネマチック相-等方
性液体相転移温度が75℃〜130℃であり、スメクチック
相又は固体相-ネマチック相転移温度が-60℃〜-20℃で
あり、屈折率異方性(Δn)が0.07〜0.30であることを特
徴とする液晶組成物である。
【０００８】
【発明の実施の形態】(一般式(I)で表される化合物)一
般式(I)で表される化合物(以下、化合物(I)と言う。)
は、nが0又は2であることが電気-光学特性の急峻性γ
(γ=Vth／Vsat)及び応答速度τの点から好ましく、特に
nが0であることが好ましい。更に具体的には、式(I-a)
〜(I-d)
般式(I)で表される化合物(以下、化合物(I)と言う。)
は、nが0又は2であることが電気-光学特性の急峻性γ
(γ=Vth／Vsat)及び応答速度τの点から好ましく、特に
nが0であることが好ましい。更に具体的には、式(I-a)
〜(I-d)
【０００９】
【化１４】
で表される化合物が好ましい。液晶組成物中で、化合物
(I)の含有量は5〜30質量%であることが好ましく、5〜20
質量%がより好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。更
に具体的には、式(I-a)又は式(I-b)で表される化合物を
5〜15質量%含有することが好ましい。特に、式(I-a)で
表される化合物を5〜15質量%含有することが好ましい。
(I)の含有量は5〜30質量%であることが好ましく、5〜20
質量%がより好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。更
に具体的には、式(I-a)又は式(I-b)で表される化合物を
5〜15質量%含有することが好ましい。特に、式(I-a)で
表される化合物を5〜15質量%含有することが好ましい。
【００１０】(一般式(II)で表される化合物)液晶組成物
は、更に、一般式(II)から選ばれる化合物を含有するこ
とを特徴とするが、具体的には、一般式(II-a)〜(II-h)
は、更に、一般式(II)から選ばれる化合物を含有するこ
とを特徴とするが、具体的には、一般式(II-a)〜(II-h)
【００１１】
【化１５】
で表される化合物を含有することが好ましいが、式(II-
b)、(II-c)又は(II-d)から選ばれる化合物を含有するこ
とが更に好ましい。また、化合物(II)の含有量は、3〜3
0質量%であるが、4〜20質量%がより好ましく、5〜15質
量%が特に好ましい。特に、式(II-b)で表される化合物
を5〜15質量%含有することが好ましい。
b)、(II-c)又は(II-d)から選ばれる化合物を含有するこ
とが更に好ましい。また、化合物(II)の含有量は、3〜3
0質量%であるが、4〜20質量%がより好ましく、5〜15質
量%が特に好ましい。特に、式(II-b)で表される化合物
を5〜15質量%含有することが好ましい。
【００１２】また、化合物(I)と化合物(II)の組み合わ
せとしては、式(I-a)又は式(I-b)と式(II-b)、式(II-c)
又は式(II-d)で表される化合物を同時に含有することが
好ましく、閾値電圧の温度依存度及び周波数依存度の改
善、応答速度τの改善に効果的である。
せとしては、式(I-a)又は式(I-b)と式(II-b)、式(II-c)
又は式(II-d)で表される化合物を同時に含有することが
好ましく、閾値電圧の温度依存度及び周波数依存度の改
善、応答速度τの改善に効果的である。
【００１３】(液晶組成物の物性値について)本発明の液
晶表示素子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、80
℃〜120℃であることがより好ましく、85℃〜110℃が更
に好ましい。また、固体相又はスメクチック相-等方性
液体相転移温度(以下、T-nと言う。)は、-20℃以下が好
ましく、-30℃以下が更に好ましい。特に、低温度域で
の閾値電圧の温度依存度を改善するためには、-30℃以
下が好ましい。屈折率異方性(Δn)は、0.07〜0.30であ
ることが好ましいが、0.08〜0.25がより好ましく、0.12
〜0.20が特に好ましい。
晶表示素子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、80
℃〜120℃であることがより好ましく、85℃〜110℃が更
に好ましい。また、固体相又はスメクチック相-等方性
液体相転移温度(以下、T-nと言う。)は、-20℃以下が好
ましく、-30℃以下が更に好ましい。特に、低温度域で
の閾値電圧の温度依存度を改善するためには、-30℃以
下が好ましい。屈折率異方性(Δn)は、0.07〜0.30であ
ることが好ましいが、0.08〜0.25がより好ましく、0.12
〜0.20が特に好ましい。
【００１４】本発明の液晶組成物は、更に、一般式(II
I)
I)
【化１６】
(式中、R2及びR3は、それぞれ独立してフッ素置換され
ていてもよい炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子
数2〜16のアルケニル基又は炭素原子数3〜16のアルケニ
ルオキシ基を表し、Z4は単結合、-CH2-CH2-又は-CH=CH-
を表し、Aは1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロ
ヘキシレン基を表し、qは0又は1を表す。)を含有するこ
とが好ましく、化合物(III)を含有することで、閾値電
圧の周波数依存度をより改善することができる。この液
晶組成物は、化合物(III)を1種又は2種以上を含有する
が、1〜8種含有することが好ましく、1〜4種含有するこ
とがより好ましい。また、その含有量は、5〜60質量%が
好ましいが、10〜50質量%がより好ましく、10〜40質量%
が特に好ましい。
ていてもよい炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子
数2〜16のアルケニル基又は炭素原子数3〜16のアルケニ
ルオキシ基を表し、Z4は単結合、-CH2-CH2-又は-CH=CH-
を表し、Aは1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロ
ヘキシレン基を表し、qは0又は1を表す。)を含有するこ
とが好ましく、化合物(III)を含有することで、閾値電
圧の周波数依存度をより改善することができる。この液
晶組成物は、化合物(III)を1種又は2種以上を含有する
が、1〜8種含有することが好ましく、1〜4種含有するこ
とがより好ましい。また、その含有量は、5〜60質量%が
好ましいが、10〜50質量%がより好ましく、10〜40質量%
が特に好ましい。
【００１５】化合物(III)の好ましい例は、一般式(III-
a)
a)
【化１７】
(式中、R4及びR5は、R2と同じ意味を有する。)で表され
る化合物(以下、化合物(III-a)と言う。)である。
る化合物(以下、化合物(III-a)と言う。)である。
【００１６】また、化合物(III)の別の好ましい例は、
一般式(III-b)
一般式(III-b)
【化１８】
(式中、R6及びR7は、R2と同じ意味を有する。)で表され
る化合物(以下、化合物(III-b)と言う。)である。
る化合物(以下、化合物(III-b)と言う。)である。
【００１７】化合物(III-a)又は化合物(III-b)を使用す
ることは、閾値電圧の周波数依存度及び応答速度の改善
に対してより効果的である。特に、化合物(III-a)は応
答速度の改善にも効果がある。また、化合物(III-b)は
液晶温度範囲の拡大にも効果がある。なお、化合物(III
-a)及び化合物(III-b)の両方を同時に使用することが更
に好ましい。
ることは、閾値電圧の周波数依存度及び応答速度の改善
に対してより効果的である。特に、化合物(III-a)は応
答速度の改善にも効果がある。また、化合物(III-b)は
液晶温度範囲の拡大にも効果がある。なお、化合物(III
-a)及び化合物(III-b)の両方を同時に使用することが更
に好ましい。
【００１８】R2、R3、R4、R5、R6及びR7は、炭素原子数
1〜8のアルキル基又は炭素原子数2〜8のアルケニル基で
あることがより好ましく、炭素原子数2〜5のアルケニル
基であることが電気-光学特性の改善のためには特に好
ましい。更に具体的には、アルケニル基は、式(a)〜(e)
の構造が好ましく、
1〜8のアルキル基又は炭素原子数2〜8のアルケニル基で
あることがより好ましく、炭素原子数2〜5のアルケニル
基であることが電気-光学特性の改善のためには特に好
ましい。更に具体的には、アルケニル基は、式(a)〜(e)
の構造が好ましく、
【化１９】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)その中
でも(b)、(d)が特に好ましい。
でも(b)、(d)が特に好ましい。
【００１９】更に、本発明の液晶組成物は、一般式(IV)
【化２０】
【００２０】(式中、R8及びR9は炭素原子数1〜16のアル
キル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケ
ニル基又は炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表
し、A及びBはそれぞれ独立的に1,4-フェニレン基、2-フ
ルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン
基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオ
ロ-1,4-フェニレン基、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン
基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニ
レン基、2,3-ジメチル-1,4-フェニレン基、3,5-ジメチ
ル-1,4-フェニレン基、2,6-ジメチル-1,4-フェニレン基
又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、r及びs
はそれぞれ独立的に0又は1を表し、Z1及びZ2はそれぞれ
独立的に単結合、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-COO-又は-OCO-
を表し、X1、X2、X3及びX4はそれぞれ独立的に水素原
子、フッ素原子又はメチル基を表す。)で表される化合
物(以下、化合物(IV)と言う。)を含有することで、閾値
電圧の周波数依存度及び応答速度をより改善することが
できる。また、液晶温度範囲の拡大にも効果がある。液
晶組成物中における化合物(IV)の含有量は、5〜60質量%
が好ましいが、5〜50質量%がより好ましく、10〜40質量
%が特に好ましい。一般式(IV) の好ましい例は、(IV-a)
〜(IV-m)で表される化合物(以下、化合物(IV-a)〜(IV-
m)と言う。)である。
キル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケ
ニル基又は炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表
し、A及びBはそれぞれ独立的に1,4-フェニレン基、2-フ
ルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン
基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオ
ロ-1,4-フェニレン基、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン
基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニ
レン基、2,3-ジメチル-1,4-フェニレン基、3,5-ジメチ
ル-1,4-フェニレン基、2,6-ジメチル-1,4-フェニレン基
又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、r及びs
はそれぞれ独立的に0又は1を表し、Z1及びZ2はそれぞれ
独立的に単結合、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-COO-又は-OCO-
を表し、X1、X2、X3及びX4はそれぞれ独立的に水素原
子、フッ素原子又はメチル基を表す。)で表される化合
物(以下、化合物(IV)と言う。)を含有することで、閾値
電圧の周波数依存度及び応答速度をより改善することが
できる。また、液晶温度範囲の拡大にも効果がある。液
晶組成物中における化合物(IV)の含有量は、5〜60質量%
が好ましいが、5〜50質量%がより好ましく、10〜40質量
%が特に好ましい。一般式(IV) の好ましい例は、(IV-a)
〜(IV-m)で表される化合物(以下、化合物(IV-a)〜(IV-
m)と言う。)である。
【００２１】
【化２１】
【００２２】更に、本発明の液晶組成物は、一般式(V)
【化２２】
(式中、R10は炭素原子数1〜8のアルキル基又は2〜8のア
ルケニル基を表し、Bは1,4-フェニレン基又はトランス-
1,4-シクロヘキシレン基を表し、X6はシアノ基、フッ素
原子、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ
基を表し、X5及びX7はそれぞれ独立的に水素原子又はフ
ッ素原子を表す。)を含有することが好ましく、化合物
(V)を含有することで、閾値電圧の温度依存度をより改
善することができる。液晶組成物中における化合物(V)
の含有量は、5〜40質量%が好ましく、10〜30質量%が更
に好ましい。
ルケニル基を表し、Bは1,4-フェニレン基又はトランス-
1,4-シクロヘキシレン基を表し、X6はシアノ基、フッ素
原子、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ
基を表し、X5及びX7はそれぞれ独立的に水素原子又はフ
ッ素原子を表す。)を含有することが好ましく、化合物
(V)を含有することで、閾値電圧の温度依存度をより改
善することができる。液晶組成物中における化合物(V)
の含有量は、5〜40質量%が好ましく、10〜30質量%が更
に好ましい。
【００２３】化合物(V)の好ましい例は、一般式(V-a)
【化２３】
(式中、R11は、R10と同じ意味を有する。)で表される化
合物(以下、化合物(V-a)と言う。)である。
合物(以下、化合物(V-a)と言う。)である。
【００２４】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２４】
(式中、R12はR10と同じ意味を有する。)で表される化合
物(以下、化合物(V-b)と言う。)である。なお、化合物
(V-a)又は化合物(V-b)を使用することは、閾値電圧の温
度依存度をより改善することに非常に有効である。
物(以下、化合物(V-b)と言う。)である。なお、化合物
(V-a)又は化合物(V-b)を使用することは、閾値電圧の温
度依存度をより改善することに非常に有効である。
【００２５】更に、本発明の液晶組成物は、一般式(VI)
【化２５】
(式中、R13及びR14は炭素原子数1〜7のアルキル基もし
くはアルコキシル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又
は炭素原子数3〜7のアルケニルオキシ基を表し、Dは1,4
-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フル
オロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレ
ン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,6-ジフル
オロ-1,4-フェニレン基、2-メチル-1,4-フェニレン基、
3-メチル-1,4-フェニレン基、2,3-ジメチル-1,4-フェニ
レン基、3,5-ジメチル-1,4-フェニレン基、2,6-ジメチ
ル-1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレ
ン基を表し、Z3は単結合、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-COO-
又は-OCO-を表す。)で表される化合物を含有することが
好ましく、閾値電圧の温度依存度を更に改善できる。液
晶組成物中における化合物(VI)の含有量は、3〜30質量%
が好ましいが、応答速度τなどの諸特性とバランスをと
るためには、3〜15質量%が特に好ましい。
くはアルコキシル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又
は炭素原子数3〜7のアルケニルオキシ基を表し、Dは1,4
-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フル
オロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレ
ン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,6-ジフル
オロ-1,4-フェニレン基、2-メチル-1,4-フェニレン基、
3-メチル-1,4-フェニレン基、2,3-ジメチル-1,4-フェニ
レン基、3,5-ジメチル-1,4-フェニレン基、2,6-ジメチ
ル-1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレ
ン基を表し、Z3は単結合、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-COO-
又は-OCO-を表す。)で表される化合物を含有することが
好ましく、閾値電圧の温度依存度を更に改善できる。液
晶組成物中における化合物(VI)の含有量は、3〜30質量%
が好ましいが、応答速度τなどの諸特性とバランスをと
るためには、3〜15質量%が特に好ましい。
【００２６】化合物(VI)の好ましい例は、一般式(VI-a)
又は(VI-b)(以下、化合物(VI-a)及び(VI-b)と言う。)で
ある。
又は(VI-b)(以下、化合物(VI-a)及び(VI-b)と言う。)で
ある。
【化２６】
化合物(I)及び化合物(II)を含有することを特徴とする
本発明の液晶組成物は、化合物(III)〜(VI)を同時に含
有することが、より優れた本発明の効果を得るために、
特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、化合物(III)〜(VI)を同時に含
有することが、より優れた本発明の効果を得るために、
特に好ましい。
【００２７】本発明の効果を得るために、特に好ましい
液晶組成物(以下、液晶組成物Gと言う。)は、化合物(I-
a)を5〜15質量%と、化合物(II-b)を5〜15質量%と、化合
物(III-a)及び(III-b)から選ばれる化合物を10〜40質量
%と、化合物(IV-a)、(IV-d)及び(IV-m)から選ばれる化
合物を10〜40質量%と、化合物(V-b)を10〜30質量%と、
化合物(VI-a)を3〜15質量%含有する。この液晶組成物G
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し、更
に、応答速度τの改善に対しても優れた効果を有する。
このような液晶組成物を用いた液晶表示素子は、閾値電
圧の温度依存度及び周波数依存度が低減されており、応
答速度も速いという優れた特徴を有する。このため、戸
外などの過酷な環境下、すなわち、温度変化に対しても
優れた表示特性を維持することができる。
液晶組成物(以下、液晶組成物Gと言う。)は、化合物(I-
a)を5〜15質量%と、化合物(II-b)を5〜15質量%と、化合
物(III-a)及び(III-b)から選ばれる化合物を10〜40質量
%と、化合物(IV-a)、(IV-d)及び(IV-m)から選ばれる化
合物を10〜40質量%と、化合物(V-b)を10〜30質量%と、
化合物(VI-a)を3〜15質量%含有する。この液晶組成物G
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し、更
に、応答速度τの改善に対しても優れた効果を有する。
このような液晶組成物を用いた液晶表示素子は、閾値電
圧の温度依存度及び周波数依存度が低減されており、応
答速度も速いという優れた特徴を有する。このため、戸
外などの過酷な環境下、すなわち、温度変化に対しても
優れた表示特性を維持することができる。
【００２８】本発明に使用する液晶組成物は、上記化合
物(I)〜(VI)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。
物(I)〜(VI)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。
【００２９】本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子
は、スーパーツイステッドネマチック(STN)液晶表示素
子にした場合、ツイスト角は180°〜270°が好ましく、
220°〜260°がより好ましく、230°〜250°が特に好ま
しい。
は、スーパーツイステッドネマチック(STN)液晶表示素
子にした場合、ツイスト角は180°〜270°が好ましく、
220°〜260°がより好ましく、230°〜250°が特に好ま
しい。
【００３０】本発明のSTN-LCDは、従来のSTN-LCDと比較
して、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、良好な表示特性を有する。具体的には、条
件式(i)
して、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、良好な表示特性を有する。具体的には、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STN-LCDを作製することができ
る。
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STN-LCDを作製することができ
る。
【００３１】更に、本発明のSTN-LCDは、従来のSTN-LCD
と比較して、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)
と比較して、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液晶表示素子を作製すること
ができる。
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液晶表示素子を作製すること
ができる。
【００３２】STN-LCD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。また、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。
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。また、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。
【００３３】したがって、本発明のSTN-LCDは、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1/32〜1/480Duty、より好適に
は1/64〜1/240Dutyの時分割駆動において非常に優れた
表示特性を有しており、なおかつ応答速度が速いという
優れた特徴を有している。本発明のSTN-LCDは、透過
型、半透過型、反射型などのいずれの表示方式であって
もよい。
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1/32〜1/480Duty、より好適に
は1/64〜1/240Dutyの時分割駆動において非常に優れた
表示特性を有しており、なおかつ応答速度が速いという
優れた特徴を有している。本発明のSTN-LCDは、透過
型、半透過型、反射型などのいずれの表示方式であって
もよい。
【００３４】
【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。
【００３５】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 ：固体相又はスメクチック相-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(μ
m)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 τ25℃ ：STN-LCDに注入したときの25℃における応答
速度(msec) τ-20℃ ：STN-LCDに注入したときの-20℃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 ：固体相又はスメクチック相-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(μ
m)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 τ25℃ ：STN-LCDに注入したときの25℃における応答
速度(msec) τ-20℃ ：STN-LCDに注入したときの-20℃における応
答速度(msec)
【００３６】
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】
【数５】
(但し、Vth(-20℃)、Vth(25℃)及びVth(50℃)は、STN-L
CDを-20℃、25℃及び50℃の温度下において、周波数100
Hzの矩形波の電圧を印加して測定される閾値電圧を表
す。)
CDを-20℃、25℃及び50℃の温度下において、周波数100
Hzの矩形波の電圧を印加して測定される閾値電圧を表
す。)
【００３９】
【数６】
(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閾値電圧を表す。)
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閾値電圧を表す。)
【００４０】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剤「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、カイラル剤は、カイラル剤の添加に
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。
ネマチック液晶組成物にカイラル剤「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、カイラル剤は、カイラル剤の添加に
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。
【００４１】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２７】
【００４２】例えば、以下に表すように略号を用いる。
【化２８】
【００４３】(実施例1、実施例2及び比較例1)化合物(I-
a)である0d1-Cy-Ph3-CNを10%、化合物(II-b)である3-Ma
-Ph3-CNを6%含有することにより液晶組成物No.1(実施例
1)を作製し、更に閾値電圧を調節した液晶組成物No.2
(実施例2)及び液晶組成物M1(比較例1)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。
a)である0d1-Cy-Ph3-CNを10%、化合物(II-b)である3-Ma
-Ph3-CNを6%含有することにより液晶組成物No.1(実施例
1)を作製し、更に閾値電圧を調節した液晶組成物No.2
(実施例2)及び液晶組成物M1(比較例1)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。
【００４４】
【表１】
【００４５】その結果、実施例1及び実施例2のSTN-LCD
は、比較例1よりも閾値電圧の温度依存度及び周波数依
存度が改善されており、なおかつ、応答速度が大幅に改
善された。
は、比較例1よりも閾値電圧の温度依存度及び周波数依
存度が改善されており、なおかつ、応答速度が大幅に改
善された。
【００４６】
【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し、なおかつ、応答速度をも改善
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-LC
D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し、なおかつ、応答速度をも改善
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-LC
D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。
Claims (12)
- 【請求項１】 第一成分として、一般式(I) 【化１】 (式中、m及びnはそれぞれ独立して0〜10を表す。)で表
される化合物を1種又は2種以上を含有し、第二成分とし
て、一般式(II) 【化２】 (式中、R1は炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数
2〜16のアルケニル基又は炭素原子数3〜16のアルケニル
オキシ基を表す。)で表される化合物を1種又は2種以上
を含有し、なおかつ、ネマチック相-等方性液体相転移
温度が75℃〜130℃であり、スメクチック相又は固体相-
ネマチック相転移温度が-60℃〜-20℃であり、屈折率異
方性(Δn)が0.07〜0.30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を5〜30質
量%含有し、なおかつ、一般式(II)から選ばれる化合物
を3〜30質量%含有する請求項1記載の液晶組成物。 - 【請求項３】 一般式(I)として、式(I-a)〜(I-d) 【化３】 で表される化合物群から選ばれる化合物を含有する請求
項1又は2記載の液晶組成物。 - 【請求項４】 一般式(III) 【化４】 (式中、R2及びR3は、それぞれ独立してフッ素置換され
ていてもよい炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子
数2〜16のアルケニル基又は炭素原子数3〜16のアルケニ
ルオキシ基を表し、Z4は単結合、-CH2-CH2-又は-CH=CH-
を表し、Aは1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロ
ヘキシレン基を表し、qは0又は1を表す。)で表される化
合物を5〜60質量%含有する請求項1〜3のいずれかに記載
の液晶組成物。 - 【請求項５】 一般式(III)として、一般式(III-a) 【化５】 (式中、R4及びR5は、R2と同じ意味を有する。)又は一般
式(III-b) 【化６】 (式中、R6及びR7は、R2と同じ意味を有する。)で表され
る化合物を1種又は2種以上を含有する請求項4記載の液
晶組成物。 - 【請求項６】 一般式(IV) 【化７】 (式中、R8及びR9は炭素原子数1〜16のアルキル基又はア
ルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基又は炭
素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表し、A及びBは
それぞれ独立的に1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-
フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジ
フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェ
ニレン基、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2-メチ
ル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニレン基、2,
3-ジメチル-1,4-フェニレン基、3,5-ジメチル-1,4-フェ
ニレン基、2,6-ジメチル-1,4-フェニレン基又はトラン
ス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、r及びsはそれぞれ
独立的に0又は1を表し、Z1及びZ2はそれぞれ独立的に単
結合、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-COO-又は-OCO-を表し、
X1、X2、X3及びX4はそれぞれ独立的に水素原子、フッ素
原子又はメチル基を表す。)で表される化合物を5〜60質
量%含有する請求項1〜5のいずれかに記載の液晶組成
物。 - 【請求項７】 一般式(V) 【化８】 (式中、R10は炭素原子数1〜8のアルキル基又は2〜8のア
ルケニル基を表し、Bは1,4-フェニレン基又はトランス-
1,4-シクロヘキシレン基を表し、X6はシアノ基、フッ素
原子、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ
基を表し、X5及びX7はそれぞれ独立的に水素原子又はフ
ッ素原子を表す。)で表される化合物を5〜40質量%含有
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９】 (式中、R11はR10と同じ意味を有する。)で表される化合
物を含有する請求項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１０】 (式中、R11はR10と同じ意味を有する。)で表される化合
物を含有する請求項7又は8記載の液晶組成物。 - 【請求項１０】 更に、一般式(VI) 【化１１】 (式中、R13及びR14は炭素原子数1〜7のアルキル基もし
くはアルコキシル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又
は炭素原子数3〜7のアルケニルオキシ基を表し、Dは1,4
-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フル
オロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレ
ン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,6-ジフル
オロ-1,4-フェニレン基、2-メチル-1,4-フェニレン基、
3-メチル-1,4-フェニレン基、2,3-ジメチル-1,4-フェニ
レン基、3,5-ジメチル-1,4-フェニレン基、2,6-ジメチ
ル-1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレ
ン基を表し、Z3は単結合、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-COO-
又は-OCO-を表す。)で表される化合物を5〜30質量%含有
する請求項1〜9のいずれかに記載の液晶組成物。 - 【請求項１１】 請求項1〜10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１２】 ツイスト角が180〜270°である請求項
11記載の液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002128293A JP2003321678A (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 液晶組成物及び液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002128293A JP2003321678A (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 液晶組成物及び液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003321678A true JP2003321678A (ja) | 2003-11-14 |
Family
ID=29542096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002128293A Pending JP2003321678A (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 液晶組成物及び液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003321678A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006257343A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Dainippon Ink & Chem Inc | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 |
| JP2007320985A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Dainippon Ink & Chem Inc | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 |
| JP2014162751A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Dic Corp | 化合物、液晶組成物、及び表示装置 |
| CN107406772A (zh) * | 2015-03-24 | 2017-11-28 | 捷恩智株式会社 | 液晶组合物及液晶显示元件 |
-
2002
- 2002-04-30 JP JP2002128293A patent/JP2003321678A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007320985A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Dainippon Ink & Chem Inc | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 |
| JP2014162751A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Dic Corp | 化合物、液晶組成物、及び表示装置 |
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