(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族アミン化合物および脂肪族アミン化合物において、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ナフチル）−１，４−フェニレンジアミン、ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、フェニルピペラジン、トリフェニルアミン、Ｎ−フェニルベンジルアミン、およびＮ−ベンジルフェネチルアミンから選ばれた少なくとも１種の化合物を含有することを特徴とするスーパーツイステッドネマチック型表示素子用のネマチック液晶組成物。
【請求項２】
請求項１に記載した少なくとも一つの化合物を0.0001〜３重量％の範囲で含有するスーパーツイステッドネマチック型表示素子用のネマチック液晶組成物。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１項に記載した組成物の電圧保持率を40〜80％の範囲に制御したスーパーツイステッドネマチック型表示素子用のネマチック液晶組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載した液晶組成物を用いることを特徴とするスーパーツイステッドネマチック型表示素子。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載したスーパーツイステッドネマチック型表示素子用のネマチック液晶組成物の電圧保持率を40〜80％の範囲に制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示用の液晶組成物、およびこれを用いる液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式の液晶表示用のネマチック液晶組成物、およびこれを用いる液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報機器、特に携帯用端末機器の発達に伴い、従来のＣＲＴ並みの表示容量と表示品質をもち、小型、薄型、かつ低消費電力の表示素子に対する要求が高くなってきている。このため現在は表示方式として、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式を用いた液晶表示方法が主流となっている。この方式は、1984年にシェーファー（T. J. Scheffer) らによって提案されたが、従来液晶表示として広く使われていたねじれ角が90度のツイステッドネマチック（ＴＮ）方式の限界を打ち破った画期的なものである。即ち、ねじれ角を 180〜 270度の間に設定することにより、液晶セルの複屈折効果を利用し、90度のＴＮ方式よりもかなり良好なコントラストと広い視野角がえられること、並びにデューティ数を拡大しても（〜1/480 デューティ）、表示品質の低下を伴わないことが報告されている（例えば、T. J. Schefferら：Appl. Phys. Lett., 45 (1984) 1021参照) 。
【０００３】
しかしながら、ＳＴＮ方式は、高コントラスト、広視野角という優れた特徴を有する反面、静電気により液晶表示セルが点灯する異常現象、パネルの組立などの工程でとり込まれた異物などによる液晶表示画面の表示ムラ、あるいは、長時間点灯により生ずる表示画面の焼き付きなどの表示不良を生じ、製品の歩留まりを下げるという問題点があった。これらの問題点を解決する方法の１つとして、液晶組成物の電気的な性質を制御することが挙げられる。静電気による異常現象においては、比抵抗が大きい液晶組成物に４級アンモニウム塩などのイオン性化合物を添加して比抵抗を調節することが報告された（たとえば特開昭59−4647号公報を参照) 。しかし、イオン性化合物は通常の液晶組成物に対しては相溶性・溶解性の点で不充分であり、また液晶セルの注入口付近に吸着され易いので液晶セル中に均一に分散させることが困難であるという問題点、並びに比抵抗を調節するだけでなく同時に電圧保持率を低下させるので液晶セルの消費電力が大きくなる問題点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は表示ムラあるいは焼き付け現象などの表示不良のないＳＴＮ方式の液晶表示素子、およびこれを実現するために比抵抗をそれほど下げることなく、電圧保持率を消費電力が大きくならない程度に制御することにより、安定な液晶組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、芳香族アミン化合物、脂肪族アミン化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物を微少量含有させることにより、液晶組成物の比抵抗を殆ど低下させることなく、電圧保持率を容易に制御できるという新規な知見に基づくものである。
【０００６】
即ち、本発明の第一は、芳香族アミン化合物、脂肪族アミン化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物を含有するスーパーツイステッドネマチック型表示素子用の液晶組成物である。本発明の第二は、この液晶組成物を用いることを特徴とするスーパーツイステッドネマチック型の液晶表示素子である。本発明の第三は、芳香族アミン化合物、脂肪族アミン化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物を含有さることによりスーパーツイステッドネマチック型表示素子用の液晶組成物の電圧保持率を制御する方法である。
【０００７】
以下に本発明を詳細に説明する。液晶組成物の電圧保持率および比抵抗は、その純度に大きく依存する。不純物を含む液晶組成物を用いた液晶表示素子は寿命が短くなるなどの問題を生じることも多いため、通常は充分に精製された液晶組成物が市場に供給されている。このような液晶組成物は通常90％以上の電圧保持率と1011〜1013Ω・cmの比抵抗を有している。
【０００８】
これらの液晶組成物に微少量の芳香族アミン化合物、脂肪族アミン化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物を含有させることにより、比抵抗を殆ど低下させることなく電圧保持率を容易に制御することができる。
液晶組成物の電圧保持率を制御するのに適した化合物は、芳香族アミン化合物、脂肪族アミン化合物である。
【０００９】
芳香族アミン化合物として具体的には、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ナフチル）−１，４−フェニレンジアミン、ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、フェニルピペラジン、トリフェニルアミン、Ｎ−フェニルベンジルアミンなどがある。
脂肪族アミン化合物としてＮ−ベンジルフェネチルアミンがある。
また、本発明に用いられる液晶組成物としては、たとえば下記構造式で示されるような各種の液晶化合物の混合物などがある。
【００１０】
【化１】
0003569940.tif 000002
【００１１】
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 はアルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルキルフェニル基、アルコキシアルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルケニルフェニル基、アルキルシクロヘキシル基、アルコキシアルキルシクロヘキシル基、アルケニルシクロヘキシル基、シアノフェニル基、シアノ基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、またはジフルオロメトキシ基を示し、また、Ｒ1 、Ｒ2 中のフェニル基はトリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、あるいはフッ素、塩素などのハロゲン原子で置換されていてもよい。また、Ｘは水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、あるいはフッ素、塩素などのハロゲン原子を表わす。）
本発明の液晶組成物における電圧保持率の適切な上限値は、ゴミなどによる配向ムラ、或いは長時間点灯による焼き付き現象など、表示不良の出現の有無から決められ、90％以下であることが好ましい。また、下限値は消費電力および信頼性におよぼす影響を考慮して40％以上であることが好ましい。さらに、液晶組成物の電圧保持率が40％から80％の範囲であることが好ましい。
【００１２】
本発明に用いられる芳香族アミン化合物、および脂肪族アミン化合物の群から選ばれた少なくとも１種の化合物の含有量は、液晶組成物の等方性状態への転移点などの安定性を著しく損なわない程度の微少量がよい。また析出、分離などが起こらない含有量が適している。したがって液晶組成物に対し、0.0001〜３重量％の範囲の含有量が好ましい。液晶組成物の電圧保持率は用いる化合物の種類とその含有量とに依存する。したがって、0.0001から３重量％の範囲内の適切な微少量を含有させることにより電圧保持率を40〜80％の範囲の目的とする値に制御することができる。
【００１３】
本発明の液晶組成物においては、芳香族アミン化合物、脂肪族アミン化合物から異なる２種以上の化合物を混合して用いることもできる。又、コレステリルノナノエートなどの光学活性物質を併用しても差し支えない。
【００１４】
【実施例】
以下の実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。
液晶組成物として、フェニルシクロヘキサン系化合物を主成分とする表１の組成を有する２種の液晶混合物（以下、液晶混合物１および液晶混合物２と呼ぶ）を用いた。液晶セルには、表面にポリイミド系樹脂 (PSI-A-2204、チッソ株式会社製) を塗布し硬化させた後、ラビング処理した透明電極付きガラス板を使用し、セルギャップを６μm に設定し、240度のツイスト配向をさせるように構成した。表１に使用した液晶混合物の組成を示す。
【００１５】
【表１】
0003569940.tif 000003
【００１６】
液晶組成物の電圧保持率は、図１に示す回路を用いて測定した。図２は測定時の波形であり、Ｖd の斜線部分は実際の観測した波形を例示した。電圧保持率は図２の斜線部分（V１−t１−t２−V２）の面積と、ソース電圧（V１）と印加時間（t１−t２) との積〔(V１)×(t１-t２) 〕で示される面積との比で表した。
実施例１
芳香族アミン化合物であるジフェニルアミンを液晶混合物１に0.3重量％添加して液晶組成物を調製した。この組成物の電圧保持率は62％、比抵抗は９×1011Ω・cmであった。なお、液晶混合物１の電圧保持率は95％、比抵抗は５×1012Ω・cmであるので、アミン化合物であるジフェニルアミンにより、比抵抗をそれ程低下させないが、電圧保持率を著しく低下させることができた。
【００１７】
実施例２
芳香族アミン化合物であるＮ，Ｎ’−ジフェニルベンジジンを液晶混合物２にそれぞれ0.0005重量％、0.003重量％、0.03重量％及び 0.3重量％添加し、四種の液晶組成物を調製した。これらの組成物の電圧保持率はそれぞれ77％、65％、45％及び40％であった。一方、比抵抗は９×1011Ω・cm、８×1011Ω・cm及び６×1011Ω・cmおよび２×1011Ω・cmであった。なお、液晶混合物２の電圧保持率は92％、比抵抗は３×1012Ω・cmであるので、アミン化合物であるジフェニルベンジジンにより、比抵抗をそれ程低下させないが、電圧保持率を著しく低下させることができた。
【００１８】
実施例３
芳香族アミン化合物であるフェニルピペラジンを液晶混合物２に0.01重量％、0.05重量％、0.3重量％及び１重量％添加し、四種の液晶組成物を調製した。これらの組成物の電圧保持率はそれぞれ78％、69％、60％及び42％であった。一方、比抵抗はそれぞれ３×1011Ω・cm、１×1011Ω・cm、８×1010Ω・cm及び７×1010Ω・cmであった。
【００１９】
実施例４
脂肪族アミン化合物であるＮ−ベンジルフェネチルアミンを液晶混合物１に0.005重量％、0.03重量％、及び0.5重量％添加し、三種の液晶組成物を調製した。これらの組成物の電圧保持率はそれぞれ73％、64％、及び58％であった。
実施例５
芳香族アミン化合物であるトリフェニルアミンを液晶混合物２に２重量％添加して液晶組成物を調製した。この組成物の電圧保持率は78％、比抵抗は８×1010Ω・cmであった。
【００２０】
実施例６
芳香族アミン化合物であるＮ−フェニルベンジルアミンを液晶混合物２に0.3重量％添加し、液晶組成物を調製した。この組成物の電圧保持率は76％、比抵抗は３×1011Ω・cmであった。
実施例７
芳香族アミン化合物であるＮ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−フェニレンジアミンを液晶混合物１に 0.005重量％、0.01重量％及び0.5重量％添加し、三種の液晶組成物を調製した。
【００２１】
実施例８
芳香族アミン化合物であるＮ，Ｎ’−ビス（２−ナフチル）−１，４−フェニレンジアミンを液晶混合物１に0.005重量％、0.01重量％及び0.5重量％添加し、三種の液晶組成物を調製した。
【００２２】
実施例９（使用例）
実施例２に記載されているＮ，Ｎ’−ジフェニルベンジジンを液晶混合物２に0.003重量％添加して調製した液晶組成物を、電極面にポリイミド系樹脂 (PSI-A-2204、チッソ株式会社製) を塗布し、240度ツイスト配向するようラビング処理を施した 640×400 ドットから成るギャップ６μm の液晶セルに注入し、両側に２枚の偏光板を配置したＳＴＮ素子を作成した。この素子に、「Ａ」という文字が出るよう20Ｖ、70Hzの矩形波（ＯＮ電圧) 印加したところ、表示ムラはみられなかった。そのまま１時間印加し続けた後でＯＦＦ状態にしたところ、何ら焼き付き現象は認められなかった。
【００２３】
比較例１
何も添加しない液晶混合物２を実施例９と同様のセルに注入し、ＳＴＮ素子を作成した。この素子に同じように「Ａ」という文字が出るようＯＮ電圧を１時間印加し続けた後でＯＦＦ状態にしたところ、「Ａ」という文字がうすく残る焼き付き現象が見られた。
【００２４】
比較例２
イオン性化合物であるテトラブチルアンモニウムブロミドを液晶混合物２に0.0001重量％添加し、液晶組成物を調製した。この液晶組成物を電極面にポリイミド系樹脂 (PSI-A-2204、チッソ株式会社製) を塗布し、240度ツイスト配向するようラビング処理を施した 640×400 ドットから成るギャップ６μm の液晶セルに注入した。この場合には、注入時におけるテトラブチルアンモニウムブロミドの吸着が原因と考えられる表示ムラが、入口付近よりセル中央部に向かって認められた。
【００２５】
以上のことから明らかなように、芳香族アミン化合物、および脂肪族アミン化合物は、ＳＴＮ素子の表示ムラや焼き付き現象の大幅な改善に有効であった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により比抵抗をあまり低下させることなく、電圧保持率を適切に制御したＳＴＮ方式の液晶表示用の液晶組成物を得ることができ、これによってゴミによる表示ムラ或いは焼き付き現象の出ない高品位なＳＴＮ方式の液晶表示素子を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】電圧保持率測定回路を示す。
【図２】電圧保持率測定時における駆動波形及び測定波形を示す。
【図１】
0003569940.tif 000004
【図２】
0003569940.tif 000005