JPH10231482A - 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Info
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- JPH10231482A JPH10231482A JP9141205A JP14120597A JPH10231482A JP H10231482 A JPH10231482 A JP H10231482A JP 9141205 A JP9141205 A JP 9141205A JP 14120597 A JP14120597 A JP 14120597A JP H10231482 A JPH10231482 A JP H10231482A
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- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
の特性を満たしながら、特にしきい値電圧の小さい、且
つ低温相溶性に優れネマチック相範囲の大きい液晶組成
物を提供すること。 【解決手段】 第1成分として、一般式(I−1)〜
(I−6)からなる特定の化合物群から選択される化合
物を少なくとも1種類含有することを特徴とする。 【化1】
Description
2枚の基板で形成される密閉セル中に設けられた、少な
くとも1種のカイラル添加物を含むネマチック液晶組成
物およびその液晶組成物を用いた液晶表示素子に関す
る。さらに詳しくはアクティブマトリックスLCD用の
液晶組成物およびその組成物を用いた液晶表示素子に関
する。
ラウン管方式ディスプレイ)に比べて、低消費電力、小
型化、軽量化が可能であるために、ツイストネマチック
(TN)方式、スーパーツイストネマチック(STN)
方式、薄膜トランジスター(TFT)方式等の種々のL
CDが実用化されてきた。その中で薄膜トランジスター
(TFT)等のアクティブマトリックスLCD(AM−
LCD)は、カラー化、高精細化が進みフラットディス
プレイの本命として注目をあびている。
ている特性として、 1)LCDの高コントラストを維持するために、電圧保
持率(V.H.R)が高いこと。 2)使用環境に応じて、ネマチック液晶相範囲が大きい
こと。 3)セル厚に応じて、適当な屈折率異方性(Δn)を取
り得ること。 4)駆動回路に応じて、適当なしきい値電圧を取り得る
こと。 を挙げることができる。
における液晶分子の配向を90゜にツイストさせたTN
表示方式を採用している。このTN表示方式において
は、電圧を印加しない時の液晶セルの干渉による着色を
防ぎ、最適なコントラストを得る為に、屈折率異方性
(Δn)とセル厚(d)μmの積Δn・dをある一定の
値(例えばΔn・d=0.5μm等)に設定する必要が
ある。このような制限のもとで現在実用化されているT
FT用液晶組成物のΔnは1st.Min.系で0.0
7〜0.11程度、とりわけ0.08〜0.10が主体
となっている。
特徴としたノート型パーソナルコンピュ−ター等が開発
され、LCDの用途が広がってきた。携帯用を目的とし
たLCDは、駆動電源によって特性の制約を受ける。長
時間使用するためには消費電力を小さくする必要がある
ので、しきい値電圧の小さい液晶組成物が要求されるよ
うになった。また、さらに駆動電源を軽量化、低コスト
化するためにも、しきい値電圧の小さい液晶が要求され
るようになった。
的とした開発も検討されるようになってきた。屋外での
使用に耐え得るには、使用環境の温度範囲を超えた領域
にわたってネマチック相を呈することが要求される。こ
のような観点から現在実用化されているTFT用液晶組
成物のネマチックーアイソトロピック相転移温度(透明
点:Tni)が60℃以上、スメクチック−ネマチック相
転移温度(TSN)が−20℃以下が主体である。
3626号公報には、誘電率異方性(Δε)の比較的大
きいトリフルオロ化合物が開示されている。例えば応用
例2には、トリフルオロ化合物15重量%とジフルオロ
化合物85重量%との組成物例が開示されているが、し
きい値電圧が大きく、また特に低温における相溶性が悪
く、ネマチック液晶相の範囲が狭いために実用性に欠け
ているという欠点を有している。このように液晶組成物
は種々の目的に応じて鋭意検討されてはいるものの、常
に新規な改良を要求されているのが現状である。
AM−LCD用液晶組成物に求められる種々の特性を満
たしながら、特に、しきい値電圧の小さい、且つ低温相
溶性に優れネマチック相範囲の大きい液晶組成物を提供
することにある。本発明者らは、これらの課題を解決す
べく種々の液晶化合物を用いた組成物を鋭意検討した結
果、本発明の液晶組成物をAM−LCDに使用する場合
に、この目的を達成できることを見い出した。
第1成分として、一般式(I−1)〜(I−6)からな
る化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含
有し、第2成分として、一般式(II−1)〜(II−4)
からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも1
種類含有することを特徴とする液晶組成物に関する。
を示し、Z1、Z2、Z3、Z4は各々独立して−CH2C
H2−または単結合を示し、環(A)はトランス−1,
4−シクロヘキシレン、または1,4−フェニレンを示
し、環(B)は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、
または側位HがFで置換されてもよい1,4−フェニレ
ンを示し、環(C)はトランス−1,4−シクロヘキシ
レン、または側位HがFで置換されても良い1,4−フ
ェニレンを示し、XはF、OCF3、CF3、OCH
F2、またはClを示し、Y1、Y2は各々独立してHま
たはFを示す。また、これらの化合物を構成する各原子
は、その同位体原子で置換されていてもよい。) 本発明の第2の発明は、液晶組成物の全重量に対して、
第1成分が3〜40重量%、第2成分が60〜97重量
%であることを特徴とする上記第1の発明に記載の液晶
組成物に関する。
前記一般式(I−1)〜(I−6)からなる化合物群か
ら選択される化合物を少なくとも1種類含有し、第2成
分として、前記一般式(II−1)〜(II−4)からなる
化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有
し、第3成分として、一般式(III) で表わされる化合
物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有する
ことを特徴とする液晶組成物に関する。
を示し、Z5は−CH2CH2−、−COO−または単結
合を示し、XはF、OCF3、CF3、OCHF2、また
はClを示し、Y1、Y2は各々独立してHまたはFを示
す。また、これらの化合物を構成する各原子は、その同
位体原子で置換されていてもよい。) 本発明の第4の発明は、第1成分として、前記一般式
(I−1)〜(I−6)からなる化合物群から選択され
る化合物を少なくとも1種類含有し、第2成分として、
前記一般式(II−1)〜(II−4)からなる化合物群か
ら選択される化合物を少なくとも1種類含有し、第3成
分として、一般式(IV−1)〜(IV−4)からなる化合
物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有する
ことを特徴とする液晶組成物に関する。
を示し、Z6は−CH2CH2−または単結合を示し、X
はF、OCF3、CF3、OCHF2、またはClを示
し、Y1、Y2は各々独立してHまたはFを示す。また、
これらの化合物を構成する各原子は、その同位体原子で
置換されていてもよい。) 本発明の第5の発明は、第1成分として、前記一般式
(I−1)〜(I−6)からなる化合物群から選択され
る化合物を少なくとも1種類含有し、第2成分として、
前記一般式(II−1)〜(II−4)からなる化合物群か
ら選択される化合物を少なくとも1種類含有し、第3成
分として、前記一般式(III) で表わされる化合物群か
ら選択される化合物を少なくとも1種類含有し、第4成
分として、前記一般式(IV−1)〜(IV−4)からなる
化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有
することを特徴とする液晶組成物に関する。
発明のいずれかに記載の液晶組成物を用いた液晶表示素
子に関する。以下、本発明の各成分を構成する化合物に
ついて説明する。本発明において一般式(I−4)で表
される化合物として、以下の化合物が好ましく用いられ
る。
定義した通りである。一般式(II−1)〜(II−4)で
表される化合物として、以下の化合物が好ましく用いら
れる。
定義した通りである。一般式(III) で表される化合物
として、以下の化合物が好ましく用いられる。
式(IV−3)で表される化合物として、以下の化合物が
好ましく用いられる。
3)、(I−5)および(I−6)の化合物は、誘電率
異方性(Δε)がおおよそ16〜25の範囲にあり、熱
安定性、化学的安定性に優れているので、特にTFT用
液晶組成物のしきい値電圧を小さくする役割を担う。一
般式(II−1)〜(II−4)、(III)、(IV−1)〜
(IV−4)の化合物は、Δεがおおよそ6〜16の範囲
にあり、熱的安定性、化学的安定性に優れているので低
電圧TFT用化合物として良く知られている化合物であ
る。
ネマチック−アイソトロピック転移点(透明点:TNI)
がおおよそ50〜100℃の範囲にあり、低電圧TFT
用組成物のベース化合物としては、最適な化合物であ
る。本発明の第1成分の使用量は3〜40重量%が好ま
しい。3重量%未満であれば、本願発明の主題である低
電圧の効果が得にくいし、40重量%を超えると、液晶
組成物の低温における相溶性が悪くなる場合があり好ま
しくない。
量%が好ましい。60重量%未満だと液晶組成物の低温
における相溶性が悪くなることがあり好ましくない。ま
た97重量%を超えると本願発明の低電圧の効果が得に
くい。一般式(III) の化合物は2環の化合物であるの
で、主として液晶組成物の粘度を下げる役割を担う。2
環化合物であるので多量に使用すると液晶組成物の透明
点が下がる場合がある。一般式(III) の化合物の使用
量は20重量%以下が好ましい。
は、4環のトリフルオロ化合物であるので、特に液晶組
成物の透明点を上げる役割を持つが、4環化合物である
ために多量に使用すると液晶組成物のしきい値電圧が大
きくなる場合もあり、また低温相溶性が悪くなることが
あり好ましくない。一般式(IV−1)〜(IV−4)の化
合物の使用量は20重量%以下が好ましい。
ない範囲で前記した一般式で表される化合物以外の化合
物を混合して使用することができる。また、本発明で
は、OCB(Optically Compensat
edBirefringence)モード用液晶組成物
等の特別な場合を除き、通常、液晶組成物のらせん構造
を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれ(rev
erse twist)を防ぐ目的で、光学活性化合物
を添加する。本発明の光学活性化合物は、このような目
的で使用するのであれば、公知化されたいずれの光学活
性化合物を使用してもかまわないが、好ましくは以下の
光学活性化合物を挙げることができる。
学活性化合物を添加して、ねじれのピッチ(pitc
h)長を調整する。ねじれのピッチ長は、TFT用およ
びTN用の液晶組成物であれば40〜200μmの範囲
に調整するのが好ましい。STN用の液晶組成物であれ
ば6〜20μmの範囲に調整するのが好ましい。また、
双安定TN(Bistable TN)モード用の場合
は、1.5〜4μmの範囲に調整するのが好ましい。ま
た、ピッチ長の温度依存性を調整する目的で2種以上の
光学活性化合物を添加して良い。
れ自体慣用な方法で調整される。一般には、種々の成分
を高い温度で互いに溶解させる方法がとられている。ま
た、本発明に従い使用される液晶組成物は、メロシアニ
ン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ
系、キノフタロン系、アントラキノン系およびテトラジ
ン系等の二色性色素を添加してゲストホスト(GH)モ
ード用の液晶組成物としても使用できる。あるいは、ネ
マチック液晶をマイクロカプセル化して作製したNCA
Pや液晶中に三次元網目状高分子を作製したポリマーネ
ットワーク液晶表示素子(PNLCD)に代表されるポ
リマー分散型液晶表示素子(PDLCD)用の液晶組成
物としても使用できる。その他、複屈折制御(ECB)
モードや動的散乱(DS)モード用の液晶組成物として
も使用できる。
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、比較例、実施例の組成比はすべて重量%で示
される。尚、実施例および比較例で用いる化合物は、表
1に示した定義に基づき、記号で表した。
NI)、スメクティック−ネマティック相転移点(TSN)
20℃における粘度(η20)、25℃における屈折率異
方性(Δn)、25℃における誘電率異方性(Δε)、
20℃におけるしきい値電圧(Vth)で表した。電圧保
持率(V.H.R)の測定は面積法に基づいて、25℃
において実施した。なお、Tsn点は、0℃、−10℃、
−20℃、−30℃の各々のフリーザー中に30日間放
置した後の液晶相で判断した。
いる、以下の組成物を調製した。 3−HHB(F,F)−F 15.0% 2−HHB(F)−F 28.4% 3−HHB(F)−F 28.3% 5−HHB(F)−F 28.3% TNI=110.7℃ TSN<0℃ η20=25.0mPa・s Δn=0.077 Vth=2.32(V) V.H.R=98.8% この液晶組成物は、しきい値電圧が大きく、また、低温
相溶性が良くない(TSNが高い)。
囲が大きく、しきい値電圧が小さく実用性に富んでい
る。
明によって、AM−LCD用液晶組成物に求められる種
々の特性を満たしながら、特に、しきい値電圧の小さ
い、且つ低温相溶性に優れ、ネマチック相範囲の大きい
液晶組成物を提供できる。
Claims (6)
- 【請求項1】 第1成分として、一般式(I−1)、
(I−2)、(I−3)、(I−4)、(I−5)およ
び(I−6)からなる化合物群から選択される化合物を
少なくとも1種類含有し、第2成分として、一般式(II
−1)、(II−2)、(II−3)および(II−4)から
なる化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類
含有することを特徴とする液晶組成物。 【化1】 (式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を示し、
Z1、Z2、Z3、Z4は各々独立して−CH2CH2−また
は単結合を示し、環(A)はトランス−1,4−シクロ
ヘキシレン、または1,4−フェニレンを示し、環
(B)は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、または
側位HがFで置換されてもよい1,4−フェニレンを示
し、環(C)はトランス−1,4−シクロヘキシレン、
または側位HがFで置換されても良い1,4−フェニレ
ンを示し、XはF、OCF3、CF3、OCHF2、また
はClを示し、Y1、Y2は各々独立してHまたはFを示
す。また、これらの化合物を構成する各原子は、その同
位体原子で置換されていてもよい。) - 【請求項2】 液晶組成物の全重量に対して、第1成分
が3〜40重量%、第2成分が60〜97重量%であ
る、ことを特徴とする請求項1記載の液晶組成物。 - 【請求項3】 第1成分として、請求項1記載の一般式
(I−1)、(I−2)、(I−3)、(I−4)、
(I−5)および(I−6)からなる化合物群から選択
される化合物を少なくとも1種含有し、第2成分とし
て、請求項1記載の一般式(II−1)、(II−2)、
(II−3)および(II−4)からなる化合物群から選択
される化合物を少なくとも1種類含有し、第3成分とし
て、一般式(III) で表わされる化合物群から選択され
る化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする
液晶組成物。 【化2】 (式中、Rは1〜10のアルキル基を示し、Z5は−C
H2CH2−、−COO−または単結合を示し、XはF、
OCF3、CF3、OCHF2、Clを示し、Y1、Y2は
各々独立してHまたはFを示す。また、これらの化合物
を構成する各原子は、その同位体原子で置換されていて
もよい。) - 【請求項4】 第1成分として、請求項1記載の一般式
(I−1)、(I−2)、(I−3)、(I−4)、
(I−5)および(I−6)からなる化合物群から選択
される化合物を少なくとも1種類含有し、第2成分とし
て、請求項1記載の一般式(II−1)、(II−2)、
(II−3)および(II−4)からなる化合物群から選択
される化合物を少なくとも1種類含有し、第3成分とし
て、一般式(IV−1)、(IV−2)、(IV−3)および
(IV−4)からなる化合物群から選択される化合物を少
なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。 【化3】 (式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を示し、Z6
は−CH2CH2−または単結合を示し、XはF、OCF
3、CF3、OCHF2、Clを示し、Y1、Y2は各々独
立してHまたはFを示す。また、これらの化合物を構成
する各原子は、その同位体原子で置換されていてもよ
い。) - 【請求項5】 第1成分として、請求項1記載の一般式
(I−1)、(I−2)、(I−3)、(I−4)、
(I−5)および(I−6)からなる化合物群から選択
される化合物を少なくとも1種類含有し、第2成分とし
て、請求項1記載の一般式(II−1)、(II−2)、
(II−3)および(II−4)からなる化合物群から選択
される化合物を少なくとも1種類含有し、第3成分とし
て、請求項3記載の一般式(III) で表わされる化合物
群から選択される化合物を少なくとも1種類含有し、第
4成分として、請求項4記載の一般式(IV−1)、(IV
−2)、(IV−3)および(IV−4)からなる化合物群
から選択される化合物を少なくとも1種類含有すること
を特徴とする液晶組成物。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の液
晶組成物を用いた液晶表示素子。
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|---|---|---|---|
| JP14120597A JP3511846B2 (ja) | 1996-10-22 | 1997-05-16 | 液晶組成物および液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP29798396 | 1996-10-22 | ||
| JP8-297983 | 1996-10-22 | ||
| JP14120597A JP3511846B2 (ja) | 1996-10-22 | 1997-05-16 | 液晶組成物および液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=26473491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14120597A Expired - Lifetime JP3511846B2 (ja) | 1996-10-22 | 1997-05-16 | 液晶組成物および液晶表示素子 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3511846B2 (ja) |
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