JPH0987629A - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

液晶組成物および液晶表示素子

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JPH0987629A
JPH0987629A JP24443195A JP24443195A JPH0987629A JP H0987629 A JPH0987629 A JP H0987629A JP 24443195 A JP24443195 A JP 24443195A JP 24443195 A JP24443195 A JP 24443195A JP H0987629 A JPH0987629 A JP H0987629A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal composition
group
compound
crystal display
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Pending
Application number
JP24443195A
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English (en)
Inventor
Masaharu Kaneko
雅晴 金子
Masami Kadowaki
雅美 門脇
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧保持率およびセル抵抗率の高い液晶組成
物が可能となり、焼き付き等の表示不良の改善された特
にTFT等を用いたアクティブ駆動方式の液晶表示素子
を提供する。 【解決手段】 少なくとも一種以上の液晶材料を含み、
好ましくは二色性色素やカイラルドーパント等の添加剤
を含む液晶表示素子用液晶組成物において、この組成物
中に含まれるフェノール性水酸基を有する化合物の含有
量が1×10-5mol/g以下であることを特徴とする
液晶組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の表示素子等
に用いられる液晶表示素子に使用する液晶組成物および
該液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子用液晶組成物において、比
抵抗値や電荷保持特性は表示性能を支配する重要なパラ
メータである。特に現在広く使用されている薄膜トラン
ジスタ(TFT)などによって液晶を駆動するアクティ
ブ駆動方式においては、液晶表示パネルの焼き付き等の
表示不良の問題に関わるため、特に比抵抗値や電荷保持
特性の向上が必須となっている。
【0003】アクティブ駆動方式用液晶組成物には、こ
れらの対策として、使用する液晶材料を従来のシアノ系
液晶材料からフッ素系液晶材料に置き換えることが行わ
れてきた。これはフッ素基、フルオロメチル基、フルオ
ロメトキシ基などのフッ素含有置換基を有するフッ素系
液晶材料が、シアノ系液晶材料に比べて、比抵抗値や電
荷保持特性の低下の原因とされる不純物を含みにくいた
め効果があるものと考えられている。しかしながら、本
来、液晶材料等から微量不純物を分離することは難し
く、さらに、液晶表示素子に注入する液晶組成物は、一
般にこれら液晶材料を数種混合したり、カイラルドーパ
ントや二色性色素などの添加剤を混合して用いるため、
これら添加剤そのものや添加剤に含まれる不純物、ある
いは混合操作による不純物の混入による汚染等も考えら
れるため、比抵抗値や電荷保持特性の低下の原因となる
具体的な不純物の構造の同定や定量は困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶表示素
子、特にアクティブ駆動方式の液晶表示素子用の高い比
抵抗値や電荷保持特性を要求される液晶組成物におい
て、優れた比抵抗値および電荷保持特性を有する液晶組
成物および液晶表示素子を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々研究
の結果、エステル系などの液晶材料あるいはカイラルド
ーパント、二色性色素などの合成原料として使用される
フェノール性水酸基を有する化合物が液晶組成物の比抵
抗値や電荷保持特性の低下に、特に著しく影響すること
を見いだした。さらにこれらフェノール性水酸基を有す
る化合物の液晶組成物中での濃度を1×10-5mol/
g以下にコントロールすることにより高い比抵抗値と高
い電荷保持特性を達成できるということを見い出し、本
発明に至ったものである。
【0006】すなわち本発明は、少なくとも一種以上の
液晶材料を含む液晶表示素子用液晶組成物において、こ
の組成物中に含まれるフェノール性水酸基を有する化合
物の含有量が1×10-5mol/g以下であることを特
徴とする液晶組成物およびこれら液晶組成物を少なくと
も一方が透明な2枚の電極基板間に挟持することを特徴
とする液晶表示素子に存するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明において液晶組成物は、液晶材料にカイラル
ドーパント又は二色性色素などの添加剤を含んでいても
よい。本発明で規定されるフェノール性水酸基を有する
化合物としては、下記一般式[I]で示される化合物が
挙げられる。
【0008】
【化1】
【0009】一般式[I]におけるR1〜R3としてはメ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基等
のC1〜C12の直鎖状または分枝状のアルキル基;メト
キシメチル基、ブトキシメチル基、エトキシエチル基等
のC2〜C8の直鎖状または分枝状のアルコキシアルキル
基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子
が挙げられ、さらにこれらの基を置換基として有する置
換シクロヘキシル基、置換シクロヘキシルメチル基、置
換フェニル基、置換ベンジル基等のアリール基も挙げら
れる。また、これらアリール基はアゾ基により連結して
もよい。また、 R1とR2およびR2とR3は互いに連結
してナフタレン環の一部を形成してもよい。
【0010】液晶組成物を構成する液晶材料や二色性色
素及び各種添加剤から液晶組成物の比抵抗値や電荷保持
特性(電圧保持率)の低下を引き起こす原因物質である
フェノール性水酸基を有する化合物を排除、又は液晶組
成物調製における混合操作により該フェノール性水酸基
を有する化合物の混入を防ぐことにより、優れた比抵抗
値、電圧保持率を有する液晶組成物を得ることができ
る。
【0011】液晶組成物中のフェノール性水酸基を有す
る化合物の含有量は、2×10-5mol/g以下、好ま
しくは10-6mol/g以下の範囲である。本発明で用
いられる液晶材料としては、例えば、「季刊化学総説
液晶の化学、日本化学会編、学会出版センター発行、第
42頁から第43頁、第48頁から第49頁」や「液晶
とディスプレイ応用の基礎、吉野勝美、尾崎雅則共著、
コロナ社発行、第164頁から第173頁」が挙げら
れ、具体的には下記[表−1]中の一般式で示されるフ
ッ素系液晶材料が好ましい。(表中、RおよびXとして
は、いずれか一方が、フッ素基;ジフルオロメチル基、
トリフルオロメチル基等のフルオロアルキル基;ジフル
オロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基等のフルオロ
アルコキシ基等及びこれらの基を置換基として有する置
換シクロヘキシル基、置換フェニル基等のアリール基等
のフッ素含有置換基であり、他の一方がメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ペンチル基、ヘプチル基等のC1
10のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキ
シ基、ペンチルオキシ基、ヘプチルオキシ基等のC1
10のアルコキシ基;シアノ基;塩素基;さらにこれら
の基を置換基として有する置換シクロヘキシル基、置換
フェニル基等のアリール基である。
【0012】さらに一般式中のフェニル基及びシクロヘ
キシル基のR及びX以外の置換基としては、塩素基、フ
ッ素基などのハロゲン原子等の置換基を有してもよ
い。)
【0013】
【表1】
【0014】さらに本発明で用いられる液晶組成物とし
ては、上記のフッ素系置換基を有する材料を中心として
混合して構成されたいわゆるフッ素系液晶組成物が好ま
しく、一般式中のR及びXが上記のアルキル基やアルコ
キシ基等を示し、シアノ基やフッ素含有置換基を有して
いない誘電異方性が小さいかあるいは示さない化合物を
含んでいてもよい。
【0015】さらにこの液晶組成物中にアゾ系、アント
ラキノン系、キノフタロン系、ペリレン系、クマリン系
等の二色性色素や、コレステリルナノエート等のカイラ
ルドーパント、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加剤を
混合してもよい。本発明で使用する二色性色素は具体的
には、「日本学術振興会第142委員会編、液晶デバイ
スハンドブック、日本工業新聞社(1989)、第72
4頁から第730頁」に記載の色素の他、液晶表示素子
用の液晶組成物に使用可能な各種の二色性色素が使用で
き、特にアゾ系およびアントラキノン系の色素が好まし
い。
【0016】これらの成分を混合して調製された液晶組
成物を、少なくとも一方が透明な二枚の電極基板間に挟
持させることにより、液晶表示素子を形成する。液晶表
示素子としては、液晶材料、二色性色素、添加剤及び偏
光板の有無等の表示素子の構成を適宜選択することによ
り、TNモード、さらに「液晶デバイスハンドブック、
日本学術振興会第142委員会編、日本工業新聞社発
行、第315頁から第329頁および第367頁から第
370頁」等に記載されているHeilmeier型ゲ
ストホスト、相転移型ゲストホストなどの各種ゲストホ
ストモード等の電気光学効果を用いた方式、「液晶デバ
イスハンドブック、日本学術振興会第142委員会編、
日本工業新聞社発行、第387頁から第434頁」等に
記載されている直接駆動や薄膜トランジスタ(TFT)
やMIM(Metalinsulator meal)
などによるアクティブ駆動等の駆動方式や、これらを組
み合わせた方式の各種表示素子を構成することができ
る。この液晶表示素子の例として、相転移型ゲストホス
ト型液晶表示素子の略示的断面図を図13に表す。
【0017】本発明においては、その優れた比抵抗値、
電圧保持率を有する液晶組成物であるという特性から、
特に薄膜トランジスタ(TFT)やMIM(Metal
insulator meal)などによるアクティ
ブ駆動方式の液晶表示素子に使用するのが、その特性を
生かすことができる。
【0018】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、その要旨を越えない限り以下に限定されるもの
ではない。 [実施例1]下記[表−2]に示される組成で、アント
ラキノン系二色性色素及びフッ素系液晶組成物を含む液
晶組成物I及びIIを調製した。
【0019】
【表2】
【0020】なお、本実施例で使用した液晶材料「ZL
I−5080(E.MERCK社製」はフッ素系液晶組
成物であった。これら液晶組成物をそれぞれポリイミド
配向剤を塗布、ラビングした透明電極付きガラス板から
なるギャップ6μmの液晶セルに注入し、液晶表示素子
を作製した。
【0021】この時、液晶組成物I及びII中にそれぞれ
不純物として含まれているフェノール系水酸基を有する
化合物(4−n−ブチルフェノールおよびp−(トラン
ス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノール)の含有
量と電圧保持率及び比抵抗との関係をそれぞれ調べた。
【0022】電圧保持率の測定は、液晶表示素子を室温
下でフレーム周波数30Hz、電圧5V、ON時間60
μsecのパルス信号を印加することにより行い、結果
を図1(4−n−ブチルフェノールの含有量との関係を
示した)及び図2(p−(トランス−4−プロピルシク
ロヘキシル)フェノールの含有量との関係を示した)に
示した。その結果、いずれも10-5mol/g以上で急
激に電圧保持率の低下が見られた。
【0023】また、比抵抗は、液晶表示素子にOSCレ
ベル0.1Vrms、周波数60Hzの正弦波が印加さ
れるようにLCRメーターで並列抵抗値(Rp)を室温
下で測定した。この抵抗値を液晶表示素子の電極面積お
よびセルギャップで規格化し、セル抵抗率(Ωcm)を
算出した。この結果を図3(4−n−ブチルフェノール
の含有量との関係)及び図4(p−(トランス−4−プ
ロピルシクロヘキシル)フェノールの含有量との関係)
に示すように、いずれもその含有量が10-5mol/g
以上で急激にセル抵抗率の低下が見られた。従って、こ
れらフェノール性水酸基を有する化合物が1×10-5
ol/g以下とするのが好ましいことが理解される。
【0024】[実施例2]下記[表−3]に示される組
成で、アゾ系二色性色素及びフッ素系液晶組成物を含む
液晶組成物を調製した。
【0025】
【表3】
【0026】なお、本実施例で使用した液晶材料「ZL
I−4792(E.MERCK社製」はフッ素系液晶組
成物であった。この液晶組成物を用いて実施例1に記載
の方法と同様にして液晶表示素子を作製した。この時、
液晶組成物中の不純物であるフェノール系水酸基を有す
る化合物(1−ナフトールおよび下記構造式[II]に示
されるアゾ系フェノール化合物の含有量と電圧保持率及
び比抵抗との関係をそれぞれ実施例1と同様にして調べ
た。尚、これら以外のフェノール系水酸基を有する化合
物の混入は確認されなかった。
【0027】
【化2】
【0028】電圧保持率は図5(1−ナフトールの含有
量との関係を示した)及び図6(下記構造式[II]に示
されるアゾ系フェノール化合物との含有量を示した)に
示した通り、いずれも10-5mol/g以上で急激に電
圧保持率の低下が見られた。また抵抗率も図7(1−ナ
フトールの含有量との関係を示した)及び図8(下記構
造式[II]に示されるアゾ系フェノール化合物との含有
量を示した)に示した通り、いずれも10-5mol/g
以上で急激な低下が見られた。従って、これらフェノー
ル性水酸基を有する化合物が1×10-5mol/g以下
とするのが好ましいことが理解される。
【0029】[実施例3]下記[表−4]に示される組
成で、カイラルドーパント及びフッ素系液晶組成物を含
む液晶組成物を調製した。
【0030】
【表4】
【0031】なお、本実施例で使用した液晶材料「ZL
I−4792(E.MERCK社製」はフッ素系液晶組
成物であった。この液晶組成物を用いて実施例1に記載
の方法と同様にして液晶表示素子を作製した。この時、
液晶組成物中の不純物であるフェノール系水酸基を有す
る化合物(4−ブロモフェノールおよび4−メトキシフ
ェノール)の含有量と電圧保持率及び比抵抗との関係を
それぞれ実施例1と同様にして調べた。尚、これら以外
のフェノール系水酸基を有する化合物の混入は確認され
なかった。
【0032】電圧保持率は図9(4−ブロモフェノール
の含有量との関係を示した)及び図10(4−メトキシ
フェノールとの含有量を示した)に示した通り、いずれ
も10-5mol/g以上で急激に電圧保持率の低下が見
られた。また抵抗率も図11(4−ブロモフェノールの
含有量との関係を示した)及び図12(4−メトキシフ
ェノールとの含有量を示した)に示した通り、いずれも
10-5mol/g以上で急激な低下が見られた。従っ
て、これらフェノール性水酸基を有する化合物が1×1
-5mol/g以下とするのが好ましいことが理解され
る。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、電圧保持率およびセル
抵抗率の高い液晶組成物が可能となり、焼き付き等の表
示不良の改善された特にTFT等を用いたアクティブ駆
動方式の液晶表示素子を得ることができるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1において、液晶組成物中の4
−n−ブチルフェノールと電圧保持率との関係を示した
図である。
【図2】本発明の実施例1において、液晶組成物中のp
−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノー
ルと電圧保持率との関係を示した図である。
【図3】本発明の実施例1において、液晶組成物中の4
−n−ブチルフェノールとセル抵抗率との関係を示した
図である。
【図4】本発明の実施例1において、液晶組成物中のp
−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノー
ルとセル抵抗率との関係を示した図である。
【図5】本発明の実施例2において、液晶組成物中の1
−ナフトールと電圧保持率との関係を示した図である。
【図6】本発明の実施例2において、液晶組成物中の構
造式[II]で示されるアゾ系フェノール化合物と電圧保持
率との関係を示した図である。
【図7】本発明の実施例2において、液晶組成物中の1
−ナフトールとセル抵抗率との関係を示した図である。
【図8】本発明の実施例2において、液晶組成物中の構
造式[II]で示されるアゾ系フェノール化合物とセル抵抗
率との関係を示した図である。
【図9】本発明の実施例3において、液晶組成物中の4
−ブロモフェノールと電圧保持率との関係を示した図で
ある。
【図10】本発明の実施例1において、液晶組成物中の
4−メトキシフェノールと電圧保持率との関係を示した
図である。
【図11】本発明の実施例3において、液晶組成物中の
4−ブロモフェノールとセル抵抗率との関係を示した図
である。
【図12】本発明の実施例3において、液晶組成物中の
4−メトキシフェノールとセル抵抗率との関係を示した
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/137 500 G02F 1/137 500

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一種以上の液晶材料を含む液
    晶表示素子用液晶組成物において、この組成物中に含ま
    れるフェノール性水酸基を有する化合物の含有量が1×
    10-5mol/g以下であることを特徴とする液晶組成
    物。
  2. 【請求項2】 液晶組成物がフッ素系液晶材料を含有す
    る液晶組成物であることを特徴とする請求項1に記載の
    液晶組成物。
  3. 【請求項3】 液晶組成物が二色性色素を含むゲストホ
    スト型液晶組成物であることを特徴とする請求項1また
    は請求項2に記載の液晶組成物。
  4. 【請求項4】 液晶組成物がカイラルドーパントを含む
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶
    組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1から4に記載の液晶組成物を少
    なくとも一方が透明な2枚の電極基板間に挟持してなる
    ことを特徴とする液晶表示素子。
JP24443195A 1995-09-22 1995-09-22 液晶組成物および液晶表示素子 Pending JPH0987629A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014112133A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Toppan Printing Co Ltd 透明樹脂組成物、カラーフィルタ及び液晶表示装置

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