JPS6291584A - アクテイブマトリクス型液晶表示素子 - Google Patents

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
ＴＰＴを組み込んだアクティブマトリクス型ＴＮ−ＦＥ
Ｍ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、これらの要件を満たすためには、液晶組成物に
は次のような性質が必要とされる。

（１）誘電率異方性（Δε）が大きいこと。

（２）粘度（η）が低いこと。

（３）屈折率異方性（Δｎ）が小さいこと。

（４弾性定数比（Ｋ３３／に１１　）の値が大きいこと
。

（６）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。第１表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シ
実用的な液晶組成物を得ているのが現状である。

第１表 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。そしてとの場合、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ビ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（Δｎ）が大きくなってしまうため
、更に液晶の透明点ａ１．ｐ、　　（ネマチック−等方
相相転移温度）が比較的高いうえ粘度（Ｖ）や屈折率異
方性（Δｎ）が小さいアルコキシフェニル−シクロヘキ
シルカルボキシレート系液晶などが加えられる。このア
ルコキシフェニル−シクロヘ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
素子として用いる場合には、電圧無印加の状態からしき
い値電圧に和尚する電圧を印加した時の立ち上がり応答
速度を２００　ｍＦＭ、以下にするのが非常に困難であ
る。

問題点を解決するための手段 本発明の液晶表示素子は、少なくとも、一般式（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−５−ｎ−アルキル−２−（４−シアノフェニル）
−ジオキサンの１種以上を含有す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。

前記液晶組成物の例として、（１）式で表わされる化合
物の１種以上と、 一般式 （式中ｍ　、　ｎは１．２，３．４または５を表わす）
で表わされるトランス−４−アルキル−（４−アルキル
フェニル）−シクロヘキサン、するいバ一般式 （式中ｍ　、　ｎは１．２，３，４または５を表わす）
で表わされるトランス−４−アルキル−（４−アルキル
オキシフェニル）−シクロヘキサンの１種以上と、 一般式 （式中ｍ　、　ｎは１．２，３，４または５を表わす）
で表わされるトランス−４−アルキル−（４−アルキル
ビフェニル）−シクロヘキサンの１種以上と、 一般式 （式中ｍ　、　ｎは１．２，３，４または６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）　−４１−トランス−４−アルキルシクロへキシ
ルビフェニルの１種以上とを含有する液晶組成物がある
。

まだ、他の例として、（１）式で表わされる化合物の１
種以上と、 一般式 （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−アルコキシフェニル−トラン
ス−４−アルキルシクロヘキシルカルボキシレートの１
種以上を含有する液晶組成物かある。

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
で、は次式で表わされる。

τ＝ｖ−ｄ２／（ε。・ΔεＶ２−Ｋｉｉ・Ｋ２）但し
、■は印加電圧、ｄはセルギャップ、ε。は真空中の誘
電率、Ｋ　ｉ　ｉ　＝　Ｋ　１１　＋　（Ｋ３３−２に
２２　）／４（Ｋ１１はスプレーの弾性定数、Ｋ２２は
ツイストの弾性定数、Ｋ３３　はペンドの弾性定数）を
表わしている。

本発明の液晶表示素子に用いられるシアノフェニルジオ
キサン系液晶が、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、シアノフェニルシ
クロへキサン系液晶などの他の液晶化合物に比べて、■
分子間相互作用が太きくＫ１１　　が小さくなっている
ことや、■基板表面に対するアンカリングが弱いことに
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。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。

Ｃ５Ｈ７−Ｇバ＞　Ｃ２Ｈ５１９Ｗｔ　−％Ｃ５Ｈ７ｎ
ＱＣ２Ｈ５ｅｖｖ　ｔ　、％Ｃ３Ｈ７煩Ｘ）０ｃ　４Ｈ
９５ｗ　、　、％Ｃ３Ｈ７（Ｘ）ＣＮ　　　　　９ｗ　
ｔ　、ｏ４゜ｃ４Ｈ９１ｃＮ１２ｗｔ　、％ Ｃ３Ｈ４１（バ）ｃＮ９Ｗｔ・％ ｃ３ａ７（：４　ＣＮ　　　　ｓｗｔ　、％Ｃ４Ｈ９Ｃ
４Ｈ９ｓＷ　ｔ　、％ Ｃ５Ｈ１１ｍＣ２Ｈ５２０ｗｔ０％ Ｃ３Ｈ１１ＨＯＯＨＣ３Ｈ７１ｏｖｒｔ０％この液晶組
成物（Ａ）の物性値は第２表の通りである。

第２表 次に、このようにして得られた液晶組成物（Ａ）を、Ｔ
Ｎセル（Ａ）（セルギャップ：　５．０１１ｍ　、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１．４３ｖ１飽和電圧は２．６１Ｖであった
。

また、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１２（ＭＩＳｅ
Ｃ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１３ｍ５ｅＣ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トリ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％０２°５　　　２０ｗ　ｔ　、％Ｃ２Ｈ５％
　ＣＮ　　　　　８ｗ　１１％Ｃ５Ｈ７（’、４ＣＮａ
ｗｔ　、％ Ｃ３Ｈ，８ＣＯＯＱＯＣ２Ｈ５８ｗ　ｔ　、％Ｃ４Ｈ，
＠ＣＯＣ００ＱＯＣＨ３７，％ｃ４Ｈ７＠ｃｏｏｏｏｃ
２ａ５９ｗｔ．％Ｃ３Ｈ７＄Ｃ２Ｈ５１０Ｗ　ｔ　、％ Ｃ５Ｈ，１−＠に泥）Ｃ２Ｈ５９Ｗｔ・％Ｃ３Ｈ７”　
ＯＯ”　Ｃ３Ｈ７６ｗｔ．％Ｃ３Ｈ１１ＨＱ　Ｑ　ＨＣ
３Ｈ７６Ｗｔ、％この液晶組成物（Ｂ）の物性値は第３
表の通りである。

第３表 次に、このようにして得られた液晶組成物（Ｂ）を、Ｔ
Ｎセル（Ｂ〕（セルギャップ：　５．Ｏｐｍ　、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。

ｃ３Ｈ，Ｉｃ２Ｈ５２ｏｗｔ　、％ Ｃ５Ｈｖ　ｍ　ＣＮ　　　　１１Ｗｔ　−％Ｃ３Ｈ１１
仝）−＠−ＯＮ　　　　　’　６ｗｔ１％Ｃ７Ｈ１５′
８ｏ″ＣＮ１１Ｗｔ０％ Ｃ５Ｈ７−ＧヴＣｏ（へ））ＯＣ２Ｈ５６Ｗｔ０％Ｃ４
Ｈ２（５とｏユｏＣ２Ｈ５１ｏＷｔ６％Ｃ３Ｈ１，０ｃ
ｏｏＱｏｃａ３１０ｗｔ０％Ｃ３Ｈ４１頑パ翼ＤｃｚＨ
５１０ｗ　ｔ　、％Ｃ３Ｈ１１ゆに洲）ＣＮ　　　　３
ｗｔ　、％Ｃ５馬べり＋Ｃ３Ｈ７４ｖｒｔ　、％ この液晶組成物（Ｃ）の物性値は第４表の通りである。

第４表 次に、このようにして得られた液晶組成物（Ｃ）を、液
晶組成物（Ａ）の場合と同様にしてＴＮセル〔Ｃ〕（セ
ルギャップ：６．０μ扉、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）
のしきい値電圧は１．６５Ｖ。

液晶組成物（Ｃ）のしきい値電圧は１．５７Ｖ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５ｏｒｒＬｓｅＣ以下であり実用上
問題はなかった。

図よシ明らかなようにｎｆｉであり高速応答性に不利と
思われるアルコキシフェニル−シクロヘキシルカルボキ
シレート系液晶を液晶組成物中に含む液晶表示素子にお
いても、ｐ凰液晶としてシアノフェニルジオキサン系液
晶を含む本発明液晶表示素子は、ｐ型液晶としてシアノ
フェニルシクロヘキサン系液晶や７アノビフエニルシク
ロヘキサン系液晶などを含みシアノフェニルジオキサン
系液晶を含まない液晶表示素子に比べて、しきい値電圧
付近での立ち上がシ応答速度が非常に速く、アクティブ
マトリ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まれるシアノフェニルジオキ
サン系液晶の混合割合としては、１〜５０　ｗ　ｔ　、
’％、特に好ましくは５〜４０ｗｔ．％が適当である。

１ｗｔ．％未満の場合にはその効果は認められず、５０
ｗｔ．％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 シアノフェニルジオキサン系液晶およびアルコキシフェ
ニル−シクロヘキシルカルボキシレート系液晶を含有す
る液晶組成物としてメルク社製混合液晶ＺＬＩ−１７０
１、ＺＬＩ−２４４７−１００１ＺＬＩ−２７８Ｂ−１
００を用い、アルコキシフェニル−シクロヘキシルカル
ボキシレート系液晶を含有しシアノフェニルジオキサン
系液晶を含まない液晶組成物としてメルク社製混合液晶
ＺＬＩ−３０９７−０００、ＺＬＩ−２８４７、ＺＬＩ
−２８５０を用い、それぞれセルギャップが５．０μｍ
のＴＮセル（ポリイミド配向膜使用）に減圧注入した。

その後、実施例１と同様の方法でセルの立ち上がり電圧
応答特性を測定した。第６表は各液晶組成物のしきい値
電圧（ｖｔｈ）およびしきい値電圧（ｖｔｈ）での立ち
上がり応答速度（τｒ）をまとめたものである。

第５表 第６表より明らかなように、本発明液晶表示素子はしき
い値電圧（ｖｔｈ）付近での高速応答待、性に優れアク
ティブマトリ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少なくともシ
アノフェニルジオキサン系液晶を含む液晶組成物を含有
し、かつ、スイッチング素子を有するアクティブマトリ
クス型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いる、■液晶の透明点（
ネマチック−等方相相転移温度）、粘度（η）および屈
折率異方性（Δｎ）の調整用として有用なアルコキシフ
ェニル−シクロヘキシルカルボキシレート系液晶ヲ用イ
ることができるなどその実用的価値は非常に高い。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例でちるＴＮセルの電圧応答特性を示
すグラフである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）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−５−ｎ−アルキル−２−（４−シアノフ
   ェニル）−ジオキサンの１種以上を含有する液晶組成物
   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. （２）前記液晶組成物におけるトランス−５−ｎ−アル
   キル−２−（４−シアノフェニル）−ジオキサン系液晶
   の混合割合が６〜４０ｗｔ％であ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. （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、６、６または７を表わす）で表わさ
   れるトランス−５−ｎ−アルキル−２−（４−シアノフ
   ェニル）−ジオキサンの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
   わされるトランス−４−アルキル−（４−アルキルフェ
   ニル）−シクロヘキサン、あるいは一般式 ▲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
   わされるトランス−４−アルキル−（４−アルキルオキ
   シフェニル）−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
   わされるトランス−４−アルキル−（４−アルキルビフ
   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−（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種以上とを含有す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。
4. （４）前記液晶組成物におけるトランス−５−ｎ−アル
   キル−２−（４−シアノフェニル）−ジオキサン系液晶
   の混合割合が５〜４０ｗｔ．％であ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。
5. （５）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、６、６または７を表わす）で表わさ
   れるトランス−５−ｎ−アルキル−２−（４−シアノフ
   ェニル）−ジオキサンの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、５、６または７を表わ
   す）で表わされる４−アルコキシフェニル−トランス−
   ４−アルキルシクロヘキシルカルボキシレートの１種以
   上を含有す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。
6. （６）前記液晶組成物におけるトランス−５−ｎ−アル
   キル−２−（４−シアノフェニル）−ジオキサン系液晶
   の混合割合が５〜４０ｗｔ．％であ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。