JPS62127384A - アクテイブマトリクス型液晶表示素子 - Google Patents

アクテイブマトリクス型液晶表示素子

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JPS62127384A
JPS62127384A JP60267889A JP26788985A JPS62127384A JP S62127384 A JPS62127384 A JP S62127384A JP 60267889 A JP60267889 A JP 60267889A JP 26788985 A JP26788985 A JP 26788985A JP S62127384 A JPS62127384 A JP S62127384A
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JP
Japan
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trans
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liquid crystal
formulas
alkylcyclohexyl
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Pending
Application number
JP60267889A
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English (en)
Inventor
Shoichi Ishihara
將市 石原
Fumiko Yokoya
横谷 文子
Yoshihiro Matsuo
嘉浩 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電気光学的な液晶ディスプレイに用いられる液
晶表示素子、更に詳しくはスイッチング素子を組み込ん
だアクティブマトリクス型TN−FEM用液晶表示素子
に関するものである。
従来の技術 従来からスイッチング素子、例えばC−MOSあるいは
FETを組み込んだアクティブマドl)クス型TN−F
EM用液晶表示素子をテレビ受像機として用いる場合に
は、下記要件が必要とされている。
(1)低電圧駆動 (2)  高速応答性、しきい値電圧付近でも速いこと
(3)広視野角 (4)  高コントラスト (6)高階調性 (6)幅広い使用温度範囲 そして、こハらの′皮件を、kたすためには、液晶’v
fltt物には次のような畦’+tが必要とされる。
(1)誘電−トu方叶(」ε)が大きいこと。
(2)  粘度(η)が低いこと。
(3)屈折率異方性(Jn)が小さいこと。
(4)  弾性定数比(K33/に11)の値が大きい
こと。
(5)液晶温度範囲(M、R,)が広いこと。
しかしながら、これら物性値の中には、(1)と(2)
(1)と(3)のごとくお互いに相反する物性もあり、
これらの物性値を充分に満足する液晶組成物は未だ提案
されていない。表1は代表的な液晶化合物の各物性値で
あり、これらの化合物を適当に混合することにより実用
的な液晶組成物を得ているのが現状である。
p型液晶としては誘電率異方性(Δε)が大きいにも拘
らず粘度(η)が小さいシアノフェニルシクロヘキサン
系液晶が多用されている。そしてこの場合、その狭い液
晶温度範囲を広げるためにビフェニルシクロヘキサン系
液晶やシクロヘキシルピフェニルシクロヘキサン系液晶
などの高温用液晶材料などが一般に加えられている。し
かしながらこのような高温用液晶材料を加えると粘度(
η)や屈折率異方性(Jn)が大きくなってしまうため
、更に液晶の透明点C1,P、(ネマチック−等吉相相
転移温度)が比較的高いうえ粘度(η)や屈折率異方性
(Jn)が小さいアルコキシフェニル−シクロへキシル
カルボキシレート系液晶などが加エラれる。コノアルコ
キシフェニル−シクロへキシルカルボキシレート系液晶
は物性調整用の液晶材料として非常に有用である。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このようにして調製された液晶組成物は
マルチプレックス駆動のような使い方をする場合には充
分速い応答特性を示すものの、スイツチング素子を咀み
込んだアクティブマトリクス梨TN−FEM用液晶表示
素子とし7て用いる場合には、電圧無印加の状態からし
きい値電圧に相当する電圧を印加した時の立ち上がり応
答速度を200 rnM以下にするのが非常に困難であ
る。
問題点を解決するだめの手段 一般式 (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
YはF、アルキル基、アルコキシ基壇たは4−置換フェ
ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物と、 (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
YはF、アルキル基、アルコキシ基または4−置換フェ
ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物と、 一般式 (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
YはF、アルキル基、アルコキン基または4−置換フェ
ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物と、 一般式 (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
YはF、アルキル基、アルコキン基または4−置換フェ
ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物とか
らなる群より選ばれる1種以上の化合物と光学活性物質
とからなる液晶組成物を含み、かつ、スイッチング素子
を有することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶
表示素子を用いる。
作  用 一般にTN型液晶表示素子における立ち上がり応答速度
rrは次式で表わされる。
r 、−1−d2/ (t。−1jtV −ICH−r
r2)但し、■は印加電圧、dはセルギャップ、ε。は
に空中の誘電率、Ki i=に11 ” (K33−2
に2゜)/4(K11はスプレーの弾性定数、K22は
ツイストの弾性定数、K33はベンドの弾性定数)を表
わしている。
本発明液晶表示素子に用いられる液晶組成物が、何故し
きい値電圧付近で立ち上がり応答速度が速いのかは明ら
かでないが、アルコキシフェニルーンクロへキシルカル
ボキンレート系液晶を含む他の組成系に比べて、各組成
物の分子骨格が類似しており、系全体のに11が小さく
なっていることによるものであると考えられる。
実施例 以下に本発明の実施の態様を図面を参照しつつ、詳細に
説明する。本実施例では測定の便宜上、個々の液晶表示
素子は外部駆動回路によりスイッチングを行なった。
〈実施例1〉 下記組成の液晶組成物(A)を調製した。
C3H11C(8悴02H519w t%C6H11召
に涼DCNawt% この液晶組成物(A)の物性値は表2の通りである。
表    2 次に、このようにして得られた液晶組成物(A)に光学
活性物質として4−シアノ−4’−(2−メチルブチル
)ビフェニルを0.1wt%添加した後、TNセル〔A
〕(セルギャップ:6.0μm1ポリイミド配向膜使用
)に減圧注入した。その後、偏光板を上下基板にラビン
グ方向と偏光軸とが一致するように貼り、常法に従い、
セルの光透過率の電圧依存性および電圧応答特性を測定
した。測定はキャノン社製液晶評価装置を用い、20℃
で行なった。液晶組成物(A)のしきい値電圧は1.3
7V、飽和電圧は2.09Vであった。
また、電圧無印加の状態からしきい値電圧に相自する電
圧を印加した時の立ち上がり応答速度は120rnsI
Xであり、5vの電圧を印加した状態から電圧無印加の
状態にした時の立ち下がり応答速度は15m亀であった
以上より明らかなよう(で、本発明液晶表示素子は低電
圧駆動が可能であるとともに、高階調性、高応答性に優
れアクティブマ) IJクス型液晶表示素子に適してい
る。
〈実施例2〉 下記組成の液晶組成物(B)を調製した。
C3H7召<02H525w tチ C3H7<E>◎CN     15wt%C5馬1<
 ON         20wt%C7H164CN
          15 W t%この液晶組成物(
B)の物性値は表3の通りである。
表    3 次に、このようにして得られた液晶組成物(B)に光学
活性物質として4−シアノ−4’−(2−メチルブチル
)ピフェニルをQ 、1 w t%添加した後、TNセ
ル〔B〕(セルギャップ=5.0μm1ポリイミド配向
1iI使用)に減圧注入した。その後、偏光板を上下基
板にラビング方向と偏光軸とが一致するように貼り、常
法に従い、セルの電圧応答特性を測定した。測定はキャ
ノン社製液晶評価装置を用い、20℃で行なった。結果
を図に示す。
また、比較例として下記組成の液晶組成物(C)を調製
した。
この液晶組成物(C)の物性値は表4の通りである。
表    4 次に、このようにして得られた液晶組成物(C)に光学
活性物質として4−シアノ−4’−(2−メチルブチル
)ビフェニルを0 、1 w t%添加した後、液晶組
成物(A)の場合と同様にしてT N 〔C) (セル
ギャップ:5.071m、ポリイミド配向膜使用)に減
圧注入し、セルの電圧応答特性を測定した。
結果を液晶組成物(B)の場合と共に図に示す。液晶組
成物(B)しきい値電圧に1.61V、液晶組成物(C
,)のしきい値電圧は1,78Vであった。何れの場合
も立ち下がり電圧応答特性は、しきい値電圧付近の電圧
ででも50m5eC以下であり実用上問題はなかった。
iり[より明らかなようにアルコキ/ファニル−/クロ
ヘキ/ルカルボキ/レート系液晶を糸にa−ますjハ糸
且f’i 物1d、 、アルコキンフェニル−シルカル
ボキンレート系液晶を系に含む且1成物に比べて、しき
い値電圧付近での立ち上がり応答速度が非常に速く、ア
クティブマ) IJクス型液晶表示素子に用いる場合、
その実用的価値は極めて高い。
本発明液晶表示素子中に含1れる光学活性物質としては
、4−シアノ−4J   ( 2−メチルブチル)ビフ
ェニルや4−シアノ−4’ −(2−メチルブチルオキ
シ)ビフェニルなどのエステル結合を持たない剛直な分
子が好ましい。光学活性物質の添加割合としては、0.
01〜0.5wt%、特に好ましくは0.06〜0.2
wt%が適当である。0.01wt%未満の場合にはそ
の効果は認められず、0.6wt%を越えると実用的な
物性を有する液晶組成物を得るのが甚だ困難となる。
〈実施例3〉 下記組成の液晶組成物(D)を調製した。
この液晶組成物(D)の物性値は表6の通りである。
表      6 次に、このようにして得られた液晶組成物(D)に光学
活性物質として4−シアノ−4’−(2−メチルブチル
オキシ)ビフェニルを0,1wt%添加した後、TNセ
ル〔D〕(セルギャップ: 5 、 0μm。
ポリイミド配向膜使用)に減圧注入した。その後、偏光
板を上下基板にラビング方向と偏光軸とが一致するよう
に貼り、常法に従い、セルの光透過率の電圧依存性およ
び電圧応答特性を測定した。測定はキャノン社製液晶評
価装置を用い、20’Cで行なった。液晶組成物(D)
のしきい値電圧は1.98V、飽和電圧は3,09Vで
あった。
また、電圧無印加の状態からしきい値電圧に相する電圧
を印加した時の立ち上がり応答速度は140mff1で
ちり、5■の電圧を印加した状態かr)’;fi圧無印
加の状態にした時の立ち下がり応答法′ψ(41S m
5代であった。
以−ヒより明らかなように、本発明液晶表示素子は高階
調性、高速応答性に優れアクティブマ) IJクス型液
晶表示素子に適している。
〈実施例4〉 下記組成の液晶組成物(E)を調製した。
C3H11<EXφハ舗)C2Hs       20
W t %この液晶組成物(E)の物性値は表6の通り
である。
表    6 次に、このようにして得られた液晶組成物(E)に光学
活性物質として4−シアノ−4’−(2−メチルブチル
オキシ)ピフェニルヲo 、1w t % 添加した後
、TNセル〔E〕(セルギャップ:6.08m、ポ゛)
イミド配向膜使用)に減圧注入した。その後、偏尤板を
上下基板にラビング方向と偏光軸とが一致するように貼
り、常法に従い、セルの光透過率の電圧依存性および電
圧応答性を測定した。測定はキャノン社製液晶評価装置
を用い、20℃で行なった。液晶組成物(E)のしきい
値電圧は1.76■、飽和電圧は2.95Vであった。
まだ、電圧無印加の状態からしきい値電圧に相当する電
圧を印加した時の立ち上がり応答速度は155rnSC
Cであ0.5vの電圧を印加した状態から117圧5無
印加の状態にした時の立ち下がり応答速度は17m5e
Cであった。
以上より明らかなように、本発明液晶表示素子は低電圧
駆動が可能であるとともに、高階調性、高速応答性に優
れアクティブマ) IJクス型液晶表示素子に適してい
る。
発明の効果 以上述べたように、本発明液晶表示素子はスイッチング
素子を有するアクティブマトリクス型において特に優れ
た特性を示す液晶組成物を用いた液晶表示素子であり、
しきい値電圧(Vth)付近での高速応答特性に優れて
おり、その実用的価値は非常に高い。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例であるTNセルの電圧応答特性を
示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
    YはF、アルキル基、アルコキシ基または4−置換フェ
    ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
    YはF、アルキル基、アルコキシ基または4−置換フェ
    ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
    YはF、アルキル基、アルコキシ基または4−置換フェ
    ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、Xはアルキル基またはアルコキシ基を表わし、
    YはF、アルキル基、アルコキシ基または4−置換フェ
    ニル基を表わす)で表わされる骨格を有する化合物とか
    らなる群より選ばれる1種以上の化合物と光学活性物質
    とからなる液晶組成物を含み、かつ、スイッチング素子
    を有することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶
    表示素子。 (2)少なくとも、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6または7を表わす)で表わさ
    れるトランス−4−アルキル−(4−シアノフェニル)
    シクロヘキサンの1種以上を含有する液晶組成物を含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアクティ
    ブマトリクス型液晶表示素子。 (3)少なくとも、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6または7を表わす)で表わさ
    れる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル)−
    4′−シアノビフェニルの1種以上を含有する液晶組成
    物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
    アクティブマトリクス型液晶表示素子。 (4)少なくとも、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4、6、または7を表わす
    )で表わされる4−(トランス−4−アルキルシクロヘ
    キシル)−4′−トランス−4−アルキル−シクロヘキ
    シルビフェニルの1種以上を含有する液晶組成物を含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のアクティ
    ブマトリクス型液晶表示素子。 (6)少なくとも、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または6を表わす)で表
    わされる4−アルキル−〔トランス−4′−(トランス
    −4″−アルキルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕ベ
    ンゼン、および一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または6を表わす)で表
    わされる4−アルコキシ−〔トランス−4′−トランス
    −4″−アルキルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕ベ
    ンゼンからなる群から選ばれる1種以上を含有する液晶
    組成物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項記
    載のアクティブマトリクス型液晶表示素子。 (6)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル
    )−アルキルベンゼン、および一般式▲数式、化学式、
    表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル
    )−アルコキシベンゼンからなる群から選ばれる1種以
    上と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6または7を表わす)で表わさ
    れるトランス−4−アルキル−(4−シアノフェニル)
    シクロヘキサンの1種以上と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−アルキル−4′−(4−トランス−アルキ
    ル)シクロヘキシルビフェニルの1種以上と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6または7を表わす)で表わさ
    れる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル)−
    4′−シアノビフェニルの1種以上と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4、5、6または7を表わ
    す)で表わされる4−(トランス−4−アルキルシクロ
    ヘキシル)−4′−トランス−4−アルキル−シクロヘ
    キシルビフェニルの1種以上と光学活性物質とからなる
    液晶組成物を含み、かつ、スイッチング素子を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のアクティブ
    マトリクス型液晶表示素子。 (7)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル
    )−アルキルベンゼン、および一般式▲数式、化学式、
    表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル
    )−アルコキシベンゼンからなる群から選ばれる1種以
    上と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6または7を表わす)で表わさ
    れるトランス−4−アルキル−(4−シアノフェニル)
    シクロヘキサンの1種以上と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6または7を表わす)で表わさ
    れる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル)−
    4′−シアノビフェニルの1種以上と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4、5、6または7を表わ
    す)で表わされる4−(トランス−4−アルキルシクロ
    ヘキシル)−4′−トランス−4−アルキル−シクロヘ
    キシルビフェニルの1種以上と光学活性物質とからなる
    液晶組成物を含み、かつ、スイッチング素子を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のアクティブ
    マトリクス型液晶表示素子。 (8)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル
    )−アルキルベンゼン、および一般式▲数式、化学式、
    表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル
    )−アルコキシベンゼンからなる群から選ばれる1種以
    上と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6または7を表わす)で表わさ
    れるトランス−4−アルキル−(4−シアノフェニル)
    シクロヘキサンの1種以上と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6、7または8を表わす)で表
    わされる5−アルキル−2−(4−フルオロフェニル)
    ピリミジンの1種以上と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4、5、6または7を表わ
    す)で表わされる4−(トランス−4−アルキルシクロ
    ヘキシル)−トランス−アルコキシメチルシクロヘキサ
    ンの1種以上と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは3、4、5、6、7または8を表わす)で表
    わされる4−フルオロ−〔トランス−4′−(トランス
    −4″−アルキルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕ベ
    ンゼンの1種以上と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−アルキル−〔トランス−4′−(トランス
    −4″−アルキルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕ベ
    ンゼン、および一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中m、nは1、2、3、4または5を表わす)で表
    わされる4−アルコキシ−〔トランス−4′−(トラン
    ス−4″−アルキルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕
    ベンゼンからなる群から選ばれる1種以上と光学活性物
    質とからなる液晶組成物を含み、かつ、スイッチング素
    子を有することを特徴とする特許請求の範囲第5項記載
    のアクティブマトリクス型液晶表示素子。 (9)4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)
    エチルベンゼン、トランス−4−プロピル−(4−シア
    ノフェニル)−シクロヘキサン、トランス−4−ブチル
    −(4−シアノフェニル)−シクロヘキサン、トランス
    −4−ペンチル−(4−シアノフェニル)−シクロヘキ
    サン、4−エチル−4′−(4−トランス−ペンチル)
    シクロヘキシルビフェニル、4−(トランス−4−ペン
    チルシクロヘキシル)−4′−シアノビフェニル、およ
    び4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)−4
    ′−トランス−4−プロピルシクロヘキシルビフェニル
    と光学活性物質とからなる液晶組成物を含み、かつ、ス
    イッチング素子を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第6項記載のアクティブマトリクス型液晶表示素子。 (10)4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル
    )エチルベンゼン、トランス−4−プロピル−(4−シ
    アノフェニル)−シクロヘキサン、トランス−4−ペン
    チル−(4−シアノフェニル)−シクロヘキサン、トラ
    ンス−4−ヘプチル−(4−シアノフェニル)−シクロ
    ヘキサン、4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシ
    ル)−4′−シアノビフェニル、および4−(トランス
    −4−ペンチルシクロヘキシル)−4′−トランス−4
    −プロピルシクロヘキシルビフェニルと光学活性物質と
    からなる液晶組成物を含み、かつ、スイッチング素子を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第7項記載のア
    クティブマトリクス型液晶表示素子。 (11)4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル
    )−エトキシベンゼン、トランス−4−プロピル−(4
    −シアノフェニル)−シクロヘキサン、トランス−4−
    ブチル−(4−シアノフェニル)−シクロヘキサン、ト
    ランス−4−ペンチル−(4−シアノフェニル)−シク
    ロヘキサン、5−ペンチル−2−(4−フルオロフェニ
    ル)ピリミジン、4−(トランス−4−プロピルシクロ
    ヘキシル)−トランス−エトキシメチルシクロヘキサン
    、4−フルオロ−〔トランス−4′−(トランス−4″
    −プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕ベンゼン
    、4−メチル−〔トランス−4′−(トランス−4″−
    ブチルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕ベンゼン、4
    −エトキシ−〔トランス−4′−(トランス−4″−プ
    ロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕ベンゼンと光
    学活性物質とからなる液晶組成物を含み、かつ、スイッ
    チング素子を有することを特徴とする特許請求の範囲第
    8項記載のアクティブマトリクス型液晶表示素子。 (12)光学活性物質が、4−シアノ−4′−(2−メ
    チルブチル)ビフェニルあるいは4−シアノ−4′−(
    2−メチルブチルオキシ)ビフェニルであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のアクティブマトリク
    ス型液晶表示素子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4923632A (en) * 1987-11-24 1990-05-08 Chisso Corporation Liquid crystal composition for twist nematic mode
US5876626A (en) * 1988-10-20 1999-03-02 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Supertwist liquid crystal display
JP2003096460A (ja) * 2001-09-26 2003-04-03 Minolta Co Ltd 液晶組成物及び液晶表示素子

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