JPS63196685A - 液晶装置 - Google Patents

液晶装置

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JPS63196685A
JPS63196685A JP62028635A JP2863587A JPS63196685A JP S63196685 A JPS63196685 A JP S63196685A JP 62028635 A JP62028635 A JP 62028635A JP 2863587 A JP2863587 A JP 2863587A JP S63196685 A JPS63196685 A JP S63196685A
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JP
Japan
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liquid crystal
formula
liq
crystal
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP62028635A
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English (en)
Inventor
Shuhei Yamamoto
修平 山本
Mitsuyoshi Hara
光義 原
Naoki Kato
直樹 加藤
Hiroaki Odai
尾台 弘章
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.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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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〕 本発明は液晶装置に係わり、特にワードプロセッサやパ
ーソナルコンピュータ等に用いられる大型液晶表示装置
或いは電気光学シャッタの具現化に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶組
成物が、対向配置された上下一対の透明1!掻基板間に
挟持され、その厚さ方向に180°〜270°の範囲で
ねじれた螺旋構造を形成し、且つ、この螺旋構造を挟ん
で設けられた一対の偏光機の透過軸、或いは吸収軸が液
晶分子の界面近傍の液晶分子配列方向に対して、それぞ
れ45゛ ±30°或いは135°±30°の角度で配
置され、液晶層の厚みd(μm)と、液晶の屈折率異方
性へ〇の積Δn−dが0.5〜1.2の範囲内になるよ
うに構成された電界制御複屈折効果を応用した液晶装置
(以下NewTN型液晶装置と呼ぶ)において、該液晶
装置の内部に封入される液晶組成物として、一般式 F
−Q−Q−9−R(Rはn−アルキル基。
OはフェニルL E>はピリミジル基)で表わされはト
ランスクロヘキシル基)で表わされる液晶化合物を少な
くとも5〜25重量パーセント一般式R−■−■−0−
R’(Rはn−アルキル基、R′はn−アルキル基、C
N基、F基)で表わされる液晶化合物を少なくとも5〜
20重量パーセント。
一般式 R−[相]−(CN(Rはn−アルキル基)で
表わされる液晶化合物を少なくとも5〜20重量パーセ
ント含有し、且つ、液晶層の厚みd(μm)と、液晶の
固有ピッチP(μm)との比d/Pの値が0.5〜1.
0の範囲内になる様に旋光性物質を含存する液晶組成物
を用いる事により、応答が速く低駆動電圧、広温度範囲
で動作可能で、且つ時分割特性の優れた大容量液晶装置
を提供する事ができる様にしたものである。
更に、上記液晶組成物中に、一般式 R−O−C=C−O−R’  (Rはn−アルキル基。
n−フルキルシクロヘキシル基、R′はn−アルキル基
、n−アルコキシ基)で表わされる液晶化合物を少なく
とも5〜30重量パ重量パーセントム液晶組成物を用い
る事により、掻めて高速応答で動作する大容量液晶装置
を提供する事を可能にしたものである。
〔従来の技術〕
近年は表示情報量の増大に伴い、X−Yマトリクス状に
電極を構成した所謂ドツトマトリクス液晶表示装置が、
薄型軽量コンパクトな表示端末として注目を築めている
第2図に示す様な90°の螺旋構造を持つツイストネマ
ティック型液晶表示装置(以下90°TN型液晶表示と
呼ぶ)は、液晶分子に印加された電圧に対する光透過率
(反射率)変化が急峻でない為、時分割駆動特性が悪く
、表示コントラストの悪さ、クロストークの発生に伴う
視野角の狭さ等、大型表示端末装置としては重大な欠点
を有しており、広く市場に受は入れられる迄には到って
いない。
弾性論理からの解析により、液晶パネル内に封入される
正の誘電異方性を有するネマティック液晶組成物として
は、スプレーの弾性定数に1と、ベンドの弾性定数に、
との比K + / K 3の小さいものを用いると、液
晶分子に印加される電圧に対する光透過率(反射率)変
化が急峻になる事が知られているが、実際上はその様な
液晶材料を開発する事が困難であり、今のところ十分な
成果は得られていない。
最近では第1図に示す様に、正の誘電異方性を有するネ
マティック液晶組成物(6)を、180°〜270゜の
大きな螺旋構造を持たせるように、対向配置された一対
の透明電極基板(2a) 、 (2b)で挟持し、この
螺旋構造を挟んで設けられた一対の偏光板(la)。
(1b)の透過軸(8a) 、 (8b) 、或いは吸
収軸が、液晶配向膜(4a)、 (4b)の界面近傍の
液晶分子配列方向に対してそれぞれ45゛ ±30°、
或いは135° ±30゜の角度になる様に配置し、液
晶層の厚みd (μm)と、液晶の屈折率異方性Anの
積、Δn−dが0.5〜1.2μ鶴になる様なパネル構
造をとる電界制御複屈折効果(R,A、5oref  
and  M。
J、Rafuse、J、Appl、Phys、43゜2
029(1972))を応用したNeW  TN型液晶
表示装置が提案されており、従来の90″TN型液晶表
示装置の表示特性を大幅に上回る事が確認されており、
今後大容量液晶表示装置としての応用が大いに期待され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、New  TN型液晶表示装置の場合は
、液晶分子の配列方向と偏光板の透過軸(吸収軸)が大
幅にずれているために、液晶パネルの厚みの、公差或い
は温度変化に対する色相の変化が極めて大きく、特に温
度に対する色相の変化は著しい。
温度変化に対する色相の変化を小さく抑え込むためには
、New  TN型液晶表示装置の内部に封入される正
の誘電異方性を有するネマティック液晶組成物のN−1
(ネマティック−アイソトロピック)転移温度と高くす
る事によって、液晶組成物の屈折異方性Δnの温度変化
を極力小さくする方法が考案されているが、これを実現
するに当たっては、従来は第1表に示すように、一般式
%式%) わされる液晶化合物や、一般式 R−e−0−:Q−R’  (R,R’はn−7JL’
キル基)で表わされる液晶化合物、一般式 R−8−0−0−R’  (Rはn−アルキル基、R′
はn−アルキル基又はCN基)で表わされる液晶化合物
をかなり多量に含有させる必要があったが、この結果第
2表に示すように液晶表示装置の闇値電圧が高くなって
しまい、駆動電圧が高くなるという欠点を有していた0
表中のv、、は、第1表に示した液晶組成物を用いたN
ew  TN型液晶表示装置を25℃で最適なコントラ
ストで動作する為に必要な電圧を記載したものである。
又、この様な組成によるネマティック液晶組成物では粘
度が高くなり、屈折異方性もあまり大きくできない事か
ら応答速度が遅くなってしまい、更にN e wTNT
N型液晶表示装置合は、液晶分子の螺旋角度が180°
から270°と90°TN型液晶表示装置の2〜3倍も
大きくなっており、特に立ち下がりの応答速度(ton
)が遅く、立ち上がりの応答速度(ton) と合わせ
ると、25℃で600〜800 asecもかがてしま
っていた。
従って本発明は、前述した問題を解決する為になされた
ものであり、その目的とするところは、New  TN
型液晶装置において、周囲温度の変化に対する表示面の
色相変化を最小限に抑えながら、駆動電圧を低くし、且
つ応答速度の速いコントラストの高い液晶装置を具現化
することである。
く第1表 従来の液晶組成物を示す表〉く第2表 従来
の組成物による電気光学特性及び物性を示す表) 〔問題点を解決するための手段〕 これ迄述べてきた問題を解決する為には、NewTN型
液晶装置内に封入されるネマティック液晶組成物の最適
設計を行って、下記の様な特性を付与する事が必要であ
る。
+11周囲温度の変化に対する表示面の色相変化を最小
限に抑え込む為には、極力N−1転移点の高いネマティ
ック液晶組成物を用いる事。最低でも80℃以上のN−
1転移点を持つ事が要求される。
(2)駆動電圧を低く抑え込む為には、弾性定数が小さ
い事及び、正の誘電異方性が橿力大きいネマティック液
晶組成物である事。
(3)応答速度を速める為には、極力低粘度であり、且
つ屈折率異方性Δnの大きなネマティック液晶組成物で
ある事、Δnが大きければ、New TN型液晶装置の
最適な液晶層の厚みd(μm)が小さくなり、その結果
応答速度を速める事が可能となる。
しかしながら、従来から知られていた液晶組成物では、
これらの要件を満足できる様なものはなく、本件発明者
らは鋭意努力した結果、一般式F−OOE)−Rで表わ
される液晶化合物を少なくとも5〜30重量パーセント
、一般式 R−00ダFで表わされる液晶化合物を少な
くとも5〜25重量パーセント、一般式 R−Goo−
R’で表わされ少なくとも゛5〜20重量パーセント含
有し、且つ液晶層の厚みd(μm)と、液晶の固有ピッ
チP(μ111)の比d/Pの値が0.5〜1.0の範
囲になる様に旋光物質を含有するネマティック液晶組成
物をNew  TN型液晶装置に用いると、周囲温度変
化に対する表示面の色相変化の小さな、低電圧、高速応
答の液晶装置を実現できる事が発見した。
更に、前述の液晶組成物に、−i式 R−O−C;C−0−R’で表わされる液晶化合物を少
なくとも5〜30重量パーセント添加する事により、一
層高速応答可能な液晶装置を実現できる事を見出した。
〔実施例〕
第3表は、実施例として用いたネマティ、り液晶の組成
を表わした表である。使用したNe wTN型液晶装置
の基本構造は第1図に示したものであり、具体的には、
液晶分子の螺旋の角度(5)は200’、液晶配向膜(
4a) 、 (4b) 、の界面近傍の分子配列方向(
7a) 、 (7b)と偏光板(la) 、 (lb)
の透過軸(8a) 、 (8b) と試す角度は45°
とした。又液晶層の厚みとしては、屈折率異方性Δnと
液晶層の厚みdとの積Δn−dが0.95となる様にし
、液晶層の厚みdと液晶組成物の固有とソチP(μm)
との比d/Pが0.65となる様にメルク社の旋光性物
質S−811を添加した。
第4表は第3表に記載された組成で構成されたネマティ
ック液晶をNew  TN型液晶装置に封入した時の電
気光学特性と、物質値を記したものである0本件特許に
使用したネマティック液晶は、大きな正の誘電異方性を
持ち、Δnが大きく、N−1点の高い4−フルオロ、4
′−アルキルビフェニルピリミジン、低粘度でN−1点
が高く正の誘電異方性を持つ4−アルキル−3”、4′
ジフロロフエニルシクロへキシクロヘキサン。
橿めて低粘度で高いN−1点を持ち相溶性の優れた4−
アルキル、41−アルキルフェニルシクロへキシルシク
ロヘキサン、極めて大きな正の誘電異方性を持ち、低粘
度な4−アルキル、3°フルオロ、4“シアノフェニル
シクロヘキサン系の液晶化合物であり、これらをベース
として液晶組成物を構成した。
〈第3表 本発明によって構成されたネマティック液晶
組成物の組成表) く第3表 本発明によって構成されたネマティック液晶
組成物の組成表〉 (第3表 本発明によって構成されたネマティック液晶
組成物の組成表〉 く第3表 本発明によって構成されたネマティック液晶
組成物の組成表〉 (第3表 本発明によって構成されたネマティック液晶
組成物の組成表) く第4表 第3表に示す組成物によるNewTN型液晶
表示装置の電気光学特性及び特性値を示す表〉実施例1
〜3の液晶組成物をNew  TN型液晶装置に用いる
事により、N−1点が80℃であり、闇値電圧も1.3
〜1.6v程度と極めて低い値を示す液晶表示装置を実
現する事ができた。この液晶表示装置を1/100デユ
ーテイ、 1/11バイアスで動作したところ、1O−
11Vの低い動作電圧で、非常にコントロラストの良い
表示が得られ、応答速度もtOn+ torf合わせて
300〜400!1secと従来のネマティック液晶組
成物を用いたものの約172の速さに改善する事ができ
た。
更に、前述のネマティック液晶をベースに、トラン系の
液晶化合物を混合して作った実施例4.5の液晶組成物
を封入したNew  TN型液晶表示装置では、低閾値
電圧、高N−1点という良好な特性を保持しながら、応
答速度が200〜250m5ecとなり、極めて高速で
応答可能な液晶表示装置を実現する事ができた。
〔発明の効果〕
以上述べてきた様に、本発明を用いれば周rj5温度の
変化に対する表示面の色相変化の少ない、低電圧駆動で
高速応答可能な、コントラストの優れたNew  TN
型液晶装置を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を用いた表示装置の構成を示す斜視断面
図。第2図は90°TN型液晶表示装置の構成を示す断
面図である。 la、 lb・・・偏光板 2a、 2b・・・透明ガラス基板 3a、 3b・・・透明電極 4a、 4b・・・液晶配向膜 5・・・・・液晶のねじれ角 6・・・・・液晶 7a、7b ・・・配向膜近傍の液晶分子の配列方向8
a、 8b・・・偏光板の透過軸 21a、21b −・偏光板 22a、22b  ・・透明ガラス基板23・・・・・
液晶分子       以 玉出願人 セイコー電子工
業株式会社 へ 代理人 弁理士 最 上  務(他1名)  1第1図 %’ねじれイマティー、7型液疑Iムj1の■h釦回第
2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)正の誘電異方性を有するネマティック液晶組成物
    が、対向配置された上下一対の透明電極基板間に挟持さ
    れ、その厚さ方向に180°から270°の範囲内でね
    じれた螺旋構造を形成し、且つこの螺旋構造を挟んで設
    けられた一対の偏光板の透過軸、或いは吸収軸が、液晶
    配向膜の界面近傍の液晶分子配列方向に対して、それぞ
    れ45°±30°、135°±30°の角度で配置され
    、液晶層の厚みd(μm)と、液晶の屈折率異方性Δn
    の積Δn・dが0.5〜1.2μmの範囲内にある液晶
    装置において、該液晶装置内に封入される液晶組成物と
    して、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(Rはn−アルキル
    基、▲数式、化学式、表等があります▼はフ ェニル基、▲数式、化学式、表等があります▼はピリミ
    ジル基)で表わされる液晶化合物を少なくとも5〜30
    重量パーセント、一般式▲数式、化学式、表等がありま
    す▼(Rはn−アルキル基、▲数式、化学式、表等があ
    ります▼は トランスシクロヘキシル、R′はCN又はF基)で表わ
    される液晶化合物を少なくとも5〜25重量パーセント
    、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(Rはn−アルキル
    基、R′ はn−アルキル基、CN基、F基)で表わされる液晶化
    合物を少なくとも5〜20重量パーセント、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(Rはnアルキル基
    で表わされ る液晶化合物を少なくとも5〜20重量パーセント含有
    し、且つ、液晶層の厚みd(μm)と、液晶の固有ピッ
    チP(μm)との比d/Pの値が0.5から1.0の範
    囲になる様に旋光性物質を含有する液晶組成物を用いた
    事を特徴とする液晶装置。
  2. (2)該液晶装置内に封入される液晶組成物は、特許請
    求の範囲第1項記載の液晶組成物中に、一般式▲数式、
    化学式、表等があります▼(Rはn−アルキル基、 n−アルキルシクロヘキシル基、R′はn−アルキル基
    、n−アルコキシ基)で表わされる液晶化合物を少なく
    とも、5〜30重量パーセント添加したものである事を
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶装置。
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