(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＡＰ方式の液晶表示素子に用いる液晶組成物であって、一般式
【化１】
0003608916.tif 000003
で表されるトラン誘導体の少なくとも１種類を含有することを特徴とする液晶組成物。
【請求項２】
前記液晶組成物は投射型液晶表示装置を構成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。
【請求項３】
前記液晶表示装置はアクティブマトリクス駆動により駆動されることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
前記化１で表されるトラン誘導体の含有量が、３〜２０ｗｔ％（重量％）であることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直配向型液晶の複屈折を電場印加で制御するＤＡＰ方式の液晶表示素子に用いる液晶組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今までに製品化されている液晶表示素子は、誘電率異方性が正であるネマティック液晶を用いたＴＮまたはＳＴＮ等の動作方式が一般的である。しかし、この動作方式は液晶分子のねじれを利用しているため、表示素子の見る方向によって液晶分子のねじれ方が変化する。その結果、視角によってコントラストが変化するという欠点を有する。
【０００３】
この改善策として、誘電率異方性が負であるネマティック液晶を用いたＤＡＰ（Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｐｈａｓｅ）方式の表示素子が検討されている。この方式は、液晶の初期配列（しきい値電圧以下）では液晶素子がガラス基板に対してほぼ垂直に並んでいる。このため、見る方向によらず液晶分子の配列は同一であり、コントラストの視角依存性が小さいという特徴を有する。このような背景のもとＤＡＰ方式の表示素子が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＡＰ方式の液晶を表示素子に用いるには、急峻なしきい値特性、すなわち急峻性γ（Ｖ９０／Ｖ１０）が小さいことが要求される。Ｖ９０は透過率が９０％得られる電圧、Ｖ１０は透過率が１０％得られる電圧である。
【０００５】
また、この液晶を用いてアクティブマトリクス駆動の投射型液晶ディスプレイを実現するには、広い液晶相温度範囲が要求される。この液晶相温度範囲は、一般には−３０度から７０度程度と言われている。
【０００６】
ＤＡＰ方式の透過光強度Ｉは、
Ｉ＝Ｉ０  Ｓｉｎ２  ２θＳｉｎ２  （πＲ／λ）
で表される。ここで、Ｉ０  は入射光強度、θは入射偏光方向と液晶セル中の通常光の振動方向のなす角度、λは入射光の波長である。そして、Ｒは液晶セルのリタデーション量を示し、セル厚ｄ、液晶の屈折率異方性Δｎ、液晶分子長軸の傾斜角φ（Ｖ）に依存し、
Ｒ＝ｄΔｎＳｉｎ２  φ（Ｖ）
で表される。
【０００７】
これより、急峻性γを良くするには、セル厚ｄを厚くするとともに液晶の屈折率異方性Δｎを大きくすることが必要である。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、投射型液晶表示装置にも適応可能な広い液晶相温度範囲を有し、急峻性γの温度特性が良好な、ＤＡＰ方式の液晶表示素子に用いる液晶組成物を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶材料は、ＤＡＰ型液晶材料である誘電率異方性が負のネマティック液晶材料に、屈折率異方性が大きく、且つ、Ｎ−Ｉ点（ネマティック−等方相転移温度）の高いトラン誘導体を混合することで実現できる。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、トラン誘導体を混合することで、ネマティック相の相転移温度を高く、且つ、液晶材料の屈折率異方性を大きくできる。その結果、急峻性γの温度特性を改善できる。かかる液晶組成物は、アクティブマトリクス駆動などの駆動方式を使用した直視型液晶表示装置ならびに投射型液晶表示装置に使用可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下の説明では、下記構造を有するトラン液晶を例にとって説明する。
【００１２】
【化２】
0003608916.tif 000002
【００１３】
（第１の実施の形態）
ネマティック液晶Ａ（メルク社製ＭＸ９５４０５）にトラン液晶を混合したときの混合物の屈折率異方性Δｎを図２に示した。図中、横軸はネマティック液晶Ａに化２で表されるトラン液晶を混合したときの混合物内のトラン液晶の混合  比、すなわち濃度を重量％で示したもので、縦軸は混合物の屈折率異方性Δｎを示している。図２より、トラン液晶を混合することで屈折率異方性Δｎを大きくできることがわかる。
【００１４】
また、等方相への転移温度（ＴＮＩ）を測定した結果を図３に示す。図中、横軸はネマティック液晶Ａに化２で表されるトラン液晶を混合した混合物内のトラン液晶の混合比、縦軸は混合物の等方相への転移温度を表している。図３より、トラン液晶を混合することで、等方相への転移温度ＴＮＩも高くできる。
【００１５】
したがって、トラン液晶を混合することで屈折率異方性Δｎを大きくできるとともに、等方相への転移温度ＴＮＩも高くできる。このことより急峻性γの温度特性を改善できることがわかる。
【００１６】
次に、この混合物の液晶を用いて、液晶パネルを作製し、電圧対明るさの関係（Ｖ−Ｔカーブ）を測定した。
【００１７】
図１は作製した液晶パネルの模式図である。図中１はガラス基板、２はＡｌの反射膜、３は透明電極、４は配向膜、５は液晶を表している。液晶パネルは、液晶５の両側に配向膜４、透明電極３を配し、その片側にはさらに反射膜としてＡｌ反射膜２を具えた反射型で構成した。なお、液晶５の配向はＳｉＯ２  の斜方蒸着と垂直配向処理剤の組み合わせで行った。パネルの厚さは約３μｍであり、プレチルト角はパネルの法線方向から約１度であった。
【００１８】
作製した液晶の反射光を測定する測定系を図１９に示す。図１９において１０１はレーザ光源、１０２は偏光ビームスプリッタ、１０３は液晶パネル、１０４はディテクタ、１０５はアンプ、１０６は駆動電源、１０７は計測器である。
レーザ光源１０１から射出されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ１０２で被測定液晶１０３へ導かれ、液晶パネル１０３で反射されて偏光ビームスプリッタ１０２を透過し、ディテクタ１０４で受光される。ディテクタ１０４は受光量に応じた電気出力をアンプ１０５へ入力し、アンプ１０５で増幅された電気信号は計測器１０７で計測される。また、計測器１０７は液晶パネル１０３へ印加する駆動電源１０６を制御する制御部を備えている。
【００１９】
図４から図８に、ネマティック液晶Ａに対するトラン液晶の混合比をそれぞれ０，５，１０，１５，２０ｗｔ％と変化させた時のＶ−Ｔカーブを示した。ここで、Ｖは液晶パネル１０３ヘの印加電圧でありＴは計測器１０７で計測されるレベルである。図４は、ネマティック液晶Ａに対するトラン液晶の混合比を０％としたときのＶ−Ｔカーブである。図５は、ネマティック液晶Ａに対するトラン液晶の混合比を５％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図６は、ネマティック液晶Ａに対するトラン液晶の混合比を１０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図７は、ネマティック液晶Ａに対するトラン液晶の混合比を１５％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図８は、ネマティック液晶Ａに対するトラン液晶の混合比を２０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。なお、図４乃至図８には液晶パネルの温度条件を２０℃，４０℃，６０℃，８０℃としたときの測定結果を示し、出力レベルについては、計測された最大レベルを１００％として図示している。
【００２０】
各図の比較により、トラン液晶を含有させていない図４では液晶パネルの温度が上昇するにつれて出力レベルの立ち上がりの急峻性γが悪くなるが、トラン液晶を含有させることでかかる急峻性γの温度特性を改善できることがわかる。
【００２１】
（第２の実施の形態）
前述のネマティック液晶Ａとは異なるネマティック液晶Ｂ（メルク社製ＭＪ９４１９６）に前記のトラン液晶を混合し、屈折率異方性Δｎを測定した結果を図９に示す。
【００２２】
図９は、ネマティック液晶Ｂにトラン液晶をそれぞれ０，５，１０，１５，２０ｗｔ％混合したときの屈折率異方性Δｎを表している。図９で、横軸はネマティック液晶Ｂにトラン液晶を混合した混合物内のトラン液晶の混合比、縦軸は混合物の屈折率異方性Δｎの大きさを表している。図９より、第１の実施の形態と同様にトラン液晶を混合することで、屈折率異方性Δｎを大きくできることがわかる。
【００２３】
次に、ネマティック液晶Ｂを用いて図１に示すような液晶パネルを作製し、同様にＶ−Ｔカーブを測定した結果を図１０から図１３に示す。図１０は、ネマティック液晶Ｂに対するトラン液晶の混合比を０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図１１は、ネマティック液晶Ｂに対するトラン液晶の混合比を５％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図１２は、ネマティック液晶Ｂに対するトラン液晶の混合比を１０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図１３は、ネマティック液晶Ｂに対するトラン液晶の混合比を１５％にしたときのＶ−Ｔカーブである。
【００２４】
なお、図１０については液晶パネルの温度条件を２０℃，４０℃，６０℃，７５℃としたときの測定結果を示し、図１１乃至図１３については液晶パネルの温度条件を２０℃，４０℃，６０℃，８０℃としたときの測定結果を示す。
【００２５】
また、出力レベルＴも同様に計測された最大レベルを１００％として図示している。図１０から図１３を比較すると、トラン液晶を混合しない図１０と比べ  て、図１１、図１２、図１３のようにトラン液晶を含有させることで急峻性γの温度特性を改善できることがわかる。
【００２６】
（第３の実施の形態）
第１、第２の実施の形態と同様に、ネマティック液晶ＡないしＢとは異なるネマティック液晶Ｃ（チッソ社製ＥＮ−３５）に前記トラン液晶を混合した液晶パネルを作製し、Ｖ−Ｔカーブを測定した。図１４は、ネマティック液晶Ｃに対するトラン液晶の混合比を０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図１５は、ネマティック液晶Ｃに対するトラン液晶の混合比を１０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図１６は、ネマティック液晶Ｃに対するトラン液晶の混合比を２０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。
【００２７】
また、等方相転移温度ＴＮＩを測定した結果、トラン液晶を混合していないネマティック液晶の等方相転移温度ＴＮＩは６２℃、トラン液晶の混合比を１０％とした場合の等方相転移温度ＴＮＩは７５℃、トラン液晶の混合比を２０％とした場合の等方相転移温度ＴＮＩは８５℃となり、第１の実施の形態と同様に等方相への転移温度も改善できることがわかった。
【００２８】
以上の結果から、トラン液晶を混合しない図１４と比べて、図１５、図１６のようにトラン液晶を含有させることで急峻性γの温度特性を改善できることがわかる。
【００２９】
（第４の実施の形態）
さらに、前述のネマティック液晶とは異なるネマティック液晶Ｄ（メルク社製９４−１１２２）に前記のトラン液晶を混合した場合も、同様に急峻性γの温度特性を改善できた。
【００３０】
図１７は、ネマティック液晶Ｄに対するトラン液晶の混合比を０％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図１８は、ネマティック液晶Ｄに対するトラン液晶の混合比を１５％にしたときのＶ−Ｔカーブである。図１７及び図１８を比較する  と、トラン液晶を混合しない場合よりトラン液晶を混合した方が急峻性γの温度特性を改善できることがわかる。
【００３１】
なお、本実施例では、前述の化２のトラン液晶を一例として用いて検証しているが、屈折率異方性が大きく、Ｎ−Ｉ点の高い化１で表されるトラン誘導体を少なくとも１種類含有すれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、誘電率異方性が負であるネマティック液晶材料に、屈折率異方性が大きく、Ｎ−Ｉ点の高い化１で表されるトラン誘導体を少なくとも１種類を混合することにより、急峻性γの温度特性を改善することができ、電気光学特性の温度変化を少なくすることができる。また、かかる液晶組成物を使用することで良好な投射型液晶ディスプレイを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶パネルの模式図を示す。
【図２】本発明におけるネマティック液晶Ａへの化２で表されるトラン液晶の混合による屈折率異方性の変化を示す図である。
【図３】本発明におけるネマティック液晶Ａへの化２で表されるトラン液晶の混合による等方相転移温度の変化を示す図である。
【図４】ネマティック液晶Ａが１００ｗｔ％の時の電気光学特性を示す図である。
【図５】本発明におけるネマティック液晶Ａに化２で表されるトラン液晶を５ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図６】本発明におけるネマティック液晶Ａに化２で表されるトラン液晶を１０ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図７】本発明におけるネマティック液晶Ａに化２で表されるトラン液晶を１５ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図８】本発明におけるネマティック液晶Ａに化２で表されるトラン液晶を２０ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図９】本発明におけるネマティック液晶Ｂへの化２で表されるトラン液晶混合による屈折率異方性の変化を示す図である。
【図１０】ネマティック液晶Ｂが１００ｗｔ％の時の電気光学特性を示す図である。
【図１１】本発明におけるネマティック液晶Ｂに化２で表されるトラン液晶を５ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図１２】本発明におけるネマティック液晶Ｂに化２で表されるトラン液晶を１０ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図１３】本発明におけるネマティック液晶Ｂに化２で表されるトラン液晶を１５ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図１４】ネマティック液晶Ｃが１００ｗｔ％の時の電気光学特性を示す図である。
【図１５】本発明におけるネマティック液晶Ｃに化２で表されるトラン液晶を１０ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図１６】本発明におけるネマティック液晶Ｃに化２で表されるトラン液晶を２０ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図１７】ネマティック液晶Ｄが１００ｗｔ％の時の電気光学特性を示す図である。
【図１８】本発明におけるネマティック液晶Ｄに化２で表されるトラン液晶を１５ｗｔ％混合した場合の電気光学特性を示す図である。
【図１９】液晶の反射光量を測定する測定系を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・ガラス基板
２・・・・Ａｌ反射膜
３・・・・透明電極
４・・・・配向膜
５・・・・液晶
１０１・・・・レーザ光源
１０２・・・・偏光ビームスプリッタ
１０３・・・・液晶パネル
１０４・・・・ディテクタ
１０５・・・・アンプ
１０６・・・・駆動電源
１０７・・・・計測器
【図１】
0003608916.tif 000004
【図２】
0003608916.tif 000005
【図３】
0003608916.tif 000006
【図４】
0003608916.tif 000007
【図５】
0003608916.tif 000008
【図６】
0003608916.tif 000009
【図７】
0003608916.tif 000010
【図８】
0003608916.tif 000011
【図９】
0003608916.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
0003608916.tif 000014
【図１２】
0003608916.tif 000015
【図１３】
0003608916.tif 000016
【図１４】
0003608916.tif 000017
【図１５】
0003608916.tif 000018
【図１６】
0003608916.tif 000019
【図１７】
0003608916.tif 000020
【図１８】
0003608916.tif 000021
【図１９】
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