(57)【要約】【課題】液晶ディスプレイの応答特性をシミュレーションによって再現するために、液晶の粘性係数の測定あるいは算出する方法とそれに使用する測定装置を提供する。【解決手段】１）液晶のダイレクターの外場に対する応答特性を解析することによってγ１を算出した後、２つの同心円筒あるいは平行におかれた平板の間隙に液晶を注入し、一方を固定し、他方にずれを発生させることによって粘性係数を測定し、また、その２つの円筒あるいは平板を通して液晶に電圧を印加することが可能である粘度計において、２）電圧を印加し、2004020255.tif 000017の条件下で、大部分のダイレクターを電界に対して平行に配向させた状態でη１を測定し、３）電圧を印加しない状態でη２を測定し、液晶の粘性係数であるη１とη２を測定する方法。（ここで、2004020255.tif 000018は無次元のパラメーターであり、Ｄは速度勾配を表し、Δε、γ１およびｄは、液晶の誘電率異方性値、回転粘性係数および液晶層の間隙の厚みを表し、Ｕは印加電圧を表す。なお、電源として交流を利用した場合は実効値を表している。）【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの同心円筒あるいは平行におかれた平板の間隙に液晶を注入し、一方を固定し、他方にずれを発生させることによって粘性係数を測定することができ、また、その２つの円筒あるいは平板を通して液晶に電圧を印加することが可能である粘度計において、
１）電圧を印加し、液晶がニュートン流体として振舞う範囲内で、大部分のダイレクターを電界に対して平行に配向させた状態でη１を測定し、
２）電圧を印加しない状態でη２を測定し、
３）上記１）によるη１から上記２）によるη２の差をγ１として算出する、
液晶の粘性係数であるη１、η２、γ１を測定あるいは算出する方法。
【請求項２】
１）液晶のダイレクターの外場に対する応答特性を解析することによってγ１を算出した後、
２つの同心円筒あるいは平行におかれた平板の間隙に液晶を注入し、一方を固定し、他方にずれを発生させることによって粘性係数を測定し、また、その２つの円筒あるいは平板を通して液晶に電圧を印加することが可能である粘度計において、
２）電圧を印加し、上記γ１の値を用いて、
2004020255.tif 000013
の条件下で、大部分のダイレクターを電界に対して平行に配向させた状態でη１を測定し、
３）電圧を印加しない状態でη２を測定する、
液晶の粘性係数であるγ１、η１、η２を測定する方法。
（ここで、
2004020255.tif 000014
は無次元のパラメーターであり、Ｄは速度勾配を表わし、Δε、γ１およびｄは、液晶の誘電率異方性値、回転粘性係数および液晶層の間隙の厚みを表わし、Ｕは印加電圧を表わし、電源として交流を利用した場合は実効値を表わす）。
【請求項３】
過渡電流法によりγ１を算出する請求項２に記載のγ１、η１、η２を測定する方法。
【請求項４】
緩和法によりγ１を算出する請求項２に記載のγ１、η１、η２を測定する方法。
【請求項５】
回転磁界法によりγ１を算出する請求項２に記載のγ１、η１、η２を測定する方法。
【請求項６】
１）液晶のダイレクターの外場に対する応答特性を解析することによってγ１を算出した後、
２つの同心円筒あるいは平行におかれた平板の間隙に液晶を注入し、一方を固定し、他方にずれを発生させることによって粘性係数を測定することができ、また、その２つの円筒あるいは平板を通して液晶に電圧を印加することが可能である粘度計において、
２）電圧を印加し、上記γ１の値を用いて、
2004020255.tif 000015
の条件下で、大部分のダイレクターを電界に対して平行に配向させた状態でη１を測定し、
３）電圧を印加しない状態でη２を測定し、
４）電圧を印加しない状態で等方相を示す温度領域における粘性係数の温度依存性からη３を算出する、
液晶の粘性係数であるγ１、η１、η２、η３を測定する方法。
（ここで、
2004020255.tif 000016
は無次元のパラメーターであり、Ｄは速度勾配を表わし、Δε、γ１およびｄは、液晶の誘電率異方性値、回転粘性係数および液晶層の間隙の厚みを表わし、Ｕは印加電圧を表わし、電源として交流を利用した場合は実効値を表わす）。
【請求項７】
過渡電流法によりγ１を算出する請求項６に記載のγ１、η１、η２、η３を測定する方法。
【請求項８】
緩和法によりγ１を算出する請求項６に記載のγ１、η１、η２、η３を測定する方法。
【請求項９】
回転磁界法によりγ１を算出する請求項６に記載のγ１、η１、η２、η３を測定する方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載の方法を利用した粘性測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜９の何れかに記載の方法で測定されたη１及びη２が６０ｍＰａ・ｓｅｃ≦η１≦４００ｍＰａ・ｓｅｃ、および１０ｍＰａ・ｓｅｃ≦η２≦６０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲にある液晶組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの応答特性をシミュレーションによって再現するために、液晶の粘性係数であるγ１、η１、η２、η３を測定あるいは算出する方法とそれを利用した測定装置並びにその測定装置を用いて測定した好ましい粘性係数を有する液晶組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ある外場下における配向プロファイルおよびその時間発展を決定する液晶層中の主なパラメーターは、液晶の物性値である、スプレイ変形に対する弾性定数（Ｋ１１）、ツイスト変形に対する弾性定数（Ｋ２２）、ベンド変形に対する弾性定数（Ｋ３３）、誘電率異方性値（Δε）とダイレクターに垂直な誘電率（ε⊥）、屈折率異方性値（Δｎ）とダイレクターに垂直な屈折率（ｎｏ）、および、５つの粘性係数（γ１、η１、η２、η３、η１２）があり、また、カイラル性を有する場合はピッチ（ｐ）があり、これらに加えて、液晶層のギャップおよび境界条件として上下基板上でのダイレクターのプレチルト角（θｐ）と上下基板間でのねじれ角（φ）、等がある。
【０００３】
この他、必要に応じてアンカリングエネルギーを考慮することもできる。ここで、５つの粘性係数の中のγ１は回転粘性係数を表し、η１、η２、η３およびη１２はずれ粘性係数であるミエソビッツ係数を表している。また、これらは、粘性係数の別表記であるレスリー係数α１〜α６に変換することができる。上記の液晶のパラメーターの中で、Ｋ１１、Ｋ２２、Ｋ３３、Δε、ε⊥、Δｎ、ｎｏ、ｐは、比較的簡便な測定方法が確立している。例えば、Ｋ１１、Ｋ２２、Ｋ３３、Δε、ε⊥に対しては、平行配向セルを作成し電気容量の電圧依存性を測定することによって算出する方法（ＣＲＩＧ　ＭＡＺＥ，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，Ｖｏｌ．４８，２７３（１９７８））が提案されている。また、Δｎ、ｎｏに対しては、アッべ屈折計を用いて、ｐに対しては、楔セルを作製しディスクリネーションラインを観察することによって測定される。
【０００４】
しかしながら、粘性係数に関しては、上記５つの粘性係数を全て測定することは、過去にいくつかの液晶に対して評価は行われているものの、手間がかかるのに加えて測定が著しく困難であるという欠点があった。γ１に関しては、例えば、平行配向セルの過渡電流特性を解析することによって得る過渡電流法（ＭＡＳＡＨＩＲＯ　ＩＭＡＩ，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，Ｖｏｌ．２６２，２６７（１９９５））、平行配向セルの光学的応答特性から得る緩和法（Ｓｈｉｎ−Ｔｓｏｎ，Ｗｕ　ａｎｄ　Ｃｈｉｕｎｇ−Ｓｈｅｎｇ　Ｗｕ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ４２，２２１９（１９９０））、円筒状の液晶に回転磁界を印加することが可能な構成において液晶に働くトルクを測定することによってγ１を算出する回転磁界法（Ｖ．Ｔｓｖｅｔｋｏｖ，Ａｃｔａ　Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｉｍ（ＵＳＳＲ），１０，５５７（１９３９））等が提案されており、公知技術として確立されている。
【０００５】
また、η１、η２、η３、η１２に関しては、キャピラリー中を流れる液晶のダイレクターの磁場による変化から算出する方法（ＣＨ．ＧＡＨＷＩＬＬＥＲ，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，Ｖｏｌ．２０，３０１（１９７３））等が提案されている。
【０００６】
しかし、特に、ミエソビッツ係数の測定は非常に困難であるため殆ど評価が行われておらず、また、γ１の上述した測定方法は、他の粘性係数を考慮しないトルクバランス方程式に基づいた理論から算出されているため、フローの影響（γ１以外の粘性係数の影響）を考慮して応答特性を再現するという観点からは、その妥当性や精度において不明瞭な点があった。そこで、実際的な評価においては、γ１のみを評価するか、あるいは、回転粘度計で測定した粘性係数（ηｓ）のみを評価するかのいづれかであり、種々のモードの応答特性の再現に必要な全ての粘性係数を簡便かつ体系的に測定する方法や装置は提供されていないのが現状である。
【０００７】
これによって、上記の液晶層のパラメーターを用いて、種々のモード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＥＣＢ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　Ａｌｉｇｎｅｄ）、ＩＰＳ（Ｉｎ　Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）、等における光学特性をシミュレーションによって定量的に再現するという観点から、静的な光学特性である輝度あるいは透過率の電圧依存性等は再現することが可能であるが、動的な光学特性である輝度あるいは透過率の応答特性に関してはγ１あるいはηｓしか考慮していないため全く不十分であるという欠点があった。
【０００８】
特に、ＯＣＢモードの応答特性に関しては、フローの影響（γ１以外の粘性係数の影響）が著しく重要であり、γ１以外の他の粘性係数も考慮しなければ、その高速応答性を説明することができないことが知られている（Ｓｙｎｙａ．Ｏｎｄａ，Ｔｅｔｓｕｙａ．Ｍｉｙａｓｈｉｔａ　ａｎｄ　Ｔ．Ｕｃｈｉｄａ．，ＡＳＩＡ　ＤＩＳＰＬＡＹ　９８，ｐ１０５５）。ただし、提案されている全てのモードに対してη１２は寄与しないため、最終的にはγ１、η１、η２、η３の４つの粘性係数の簡便な測定方法と測定装置が必要とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、液晶ディスプレイの応答特性をシミュレーションによって再現することを目的として、粘性係数γ１、η１、η２、η３を簡便に測定する方法ならびにその測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、この目的を達成するために鋭意検討した。その結果、二枚の平行板からなる回転粘度計と電源を用いて液晶の粘性係数の評価と種々のモードにおける応答特性の評価を行うことによって、上記の課題を解決することを見出し、本発明を完成した。本発明は以下に示す各発明からなる。
【００１１】
本発明における第１の発明は、２つの同心円筒あるいは平行におかれた平板の間隙に液晶を注入し、一方を固定し、他方にずれを発生させることによって粘性係数を測定することができ、また、その２つの円筒あるいは平板を通して液晶に電圧を印加することが可能である粘度計において、
１）電圧を印加し、液晶がニュートン流体として振舞う範囲内で、大部分のダイレクターを電界に対して平行に配向させた状態でη１を測定し、
２）電圧を印加しない状態でη２を測定し、
３）上記１）によるη１から上記２）によるη２の差をγ１として算出する、液晶の粘性係数であるη１、η２、γ１を測定あるいは算出する方法である。
【００１２】
本発明における第２の発明は、
１）液晶のダイレクターの外場に対する応答特性を解析することによってγ１を算出した後、
２つの同心円筒あるいは平行におかれた平板の間隙に液晶を注入し、一方を固定し、他方にずれを発生させることによって粘性係数を測定し、また、その２つの円筒あるいは平板を通して液晶に電圧を印加することが可能である粘度計において、
２）電圧を印加し、上記γ１の値を用いて、
2004020255.tif 000002
の条件下で、大部分のダイレクターを電界に対して平行に配向させた状態でη１を測定し、
３）電圧を印加しない状態でη２を測定する、
液晶の粘性係数であるγ１、η１、η２を測定する方法である。
（ここで、
2004020255.tif 000003
は無次元のパラメーターであり、Ｄは速度勾配を表わし、Δε、γ１およびｄは、液晶の誘電率異方性値、回転粘性係数および液晶層の間隙の厚みを表わし、Ｕは印加電圧を表わし、電源として交流を利用した場合は実効値を表わす）。
【００１３】
本発明における好ましい態様は、過渡電流法によりγ１を算出する上記第２の発明である。
本発明における別の好ましい態様は、緩和法によりγ１を算出する上記第２の発明である。
本発明における別の好ましい態様は、回転磁界法によりγ１を算出する上記第２の発明である。
【００１４】
本発明における第３の発明は、
１）液晶のダイレクターの外場に対する応答特性を解析することによってγ１を算出した後、
２つの同心円筒あるいは平行におかれた平板の間隙に液晶を注入し、一方を固定し、他方にずれを発生させることによって粘性係数を測定することができ、また、その２つの円筒あるいは平板を通して液晶に電圧を印加することが可能である粘度計において、
２）電圧を印加し、上記γ１の値を用いて、
2004020255.tif 000004
の条件下で、大部分のダイレクターを電界に対して平行に配向させた状態でη１を測定し、
３）電圧を印加しない状態でη２を測定し、
４）電圧を印加しない状態で等方相を示す温度領域における粘性係数の温度依存性からη３を算出する、
液晶の粘性係数であるγ１、η１、η２、η３を測定する方法である。
（ここで、
2004020255.tif 000005
は無次元のパラメーターであり、Ｄは速度勾配を表わし、Δε、γ１およびｄは、液晶の誘電率異方性値、回転粘性係数および液晶層の間隙の厚みを表わし、Ｕは印加電圧を表わし、電源として交流を利用した場合は実効値を表わす）。
【００１５】
本発明における好ましい態様は、過渡電流法によりγ１を算出する上記第３の発明である。
本発明における別の好ましい態様は、緩和法によりγ１を算出する上記第３の発明である。
本発明における別の好ましい態様は、回転磁界法によりγ１を算出する上記第３の発明である。
【００１６】
本発明の第４の発明は、上記第１〜３の発明の何れかに記載の方法を利用した粘性測定装置である。
本発明の第５の発明は、上記第１〜３の発明の何れかに記載の方法で測定されたη１及びη２が６０ｍＰａ・ｓｅｃ≦η１≦４００ｍＰａ・ｓｅｃ、および１０ｍＰａ・ｓｅｃ≦η２≦６０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲にある液晶組成物である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
下記の液晶組成物を用いて本発明を具体的に説明する。なお、用いる液晶化合物は、表１に示した定義に基づき、記号で表した。
（用いる液晶）５−ＢＢ−Ｃ
（既知の方法で得られる液晶の物性値）
Δε＝１１．０
ε⊥＝６．３５
Ｋ１１＝６．３２（ｐＮ）
Ｋ２２＝４．６２（ｐＮ）
Ｋ３３＝１０．７（ｐＮ）
Δｎ＝０．１８８
ｎｏ＝１．５３３
【００１８】
液晶の物性値に関して、誘電率異方性値（Δε）、ダイレクターに垂直な誘電率（ε⊥）、スプレイ変形に対する弾性定数（Ｋ１１）、およびベンド変形に対する弾性定数（Ｋ３３）は、平行配向セルを作製しＬＣＲメーターにより電気容量の電圧依存性を測定しその結果を連続体理論に基づく理論曲線でカーブフィッティングすることによって算出を行った。ツイスト変形に対する弾性定数（Ｋ２２）は、９０°のねじれ配向セルを作製し電気容量の電圧依存性におけるしきい値から見積もった。また、屈折率異方性値（Δｎ）およびダイレクターに垂直な屈折率（ｎｏ）は、５８９ｎｍの波長（λ）を有するＮａＤ線を光源とし市販のアッべ屈折計を用いて測定を行った。いずれも一般的に確立した既知の方法を用いている。なお、上記物性値および下記の透過率の応答特性における測定温度（Ｔ）はＴ＝２３℃である。
【００１９】
この液晶に対して本発明の測定法ならびに測定装置を用いて粘性係数の算出を行った。具体的には、２枚の平行におかれた上下円板からなる回転粘度計の円板間に電圧を印加できるような測定装置を作製し評価を行った。ただし、本発明の方法で用いられる粘性測定装置は、電界の方向と大部分のダイレクターの方向を一致させ、この方向とずれの方向が直交するような構成を有すればよいので回転粘度計に限定されるものではない。この測定装置を用い電圧を印加することによってη１を正しく測定するためには、η１の定義から流れ方向に対してダイレクターを垂直状態に保つことが必須である。そのため、ダイレクターに作用する電界トルクは、それに作用する粘性トルクに比べて十分大きいという条件を満足しなければならず、液晶材料の評価という観点からは、指針となるパラメーターを見出し明確にする必要がある。
【００２０】
鋭意検討の結果、無次元のパラメーター
2004020255.tif 000006
を導入し、５％以内の精度におけるη１の測定条件として、１０−７≦β≦０．２が好ましいことがわかった。更に好ましくは、１０−７≦β≦０．１である。βが０．２を越えると、速度勾配あるいは電界の方向に対するダイレクターの傾き角が大きくなるため、η１の値を実際より小さく見積もってしまうため好ましくない。また、βが１０−７より小さくなると、安定な粘度が得られないため好ましくない。ここで、γ１は回転粘性係数であり、Ｄは速度勾配であり、ｄは液晶層の厚みであり、Δεは誘電率異方性値であり、Ｕは印加電圧である。ただし、交流電圧を使用した場合、Ｕは実効値である。また、η１が精度よく測定できているかどうかの確認は、測定に用いるＤを包含する範囲内で縦軸を粘性応力、横軸をＤとしてプロットした場合に単純な比例関係が得られ、その傾きから算出される粘度がＤに無関係であることが示され、ニュートン流体であることを確認することによって成される。
【００２１】
上記液晶材料に関しては、直流電圧でＵ＝８００Ｖ、２枚の平行な円板間の距離（ｄ）はｄ＝０．５ｍｍ、ずれ速度勾配（Ｄ）はＤ＝５０（１／ｓｅｃ）、β＝０．０２においてη１の算出を行った。また、Ｄ＝５〜１２０（１／ｓｅｃ）の範囲内で変化させニュートン流動状態であることを確認した。回転粘度計を用いた場合は、Ｄ＝αωと書け、αはｄと円板の半径で決定する定数である。ここで、ωは角速度である。Ｄ＝５〜１２０（１／ｓｅｃ）の範囲は、ω＝０．１４〜３．４（ｒａｄ／ｓｅｃ）の範囲に対応する。以上の条件から、η１＝１２５ｍＰａ・ｓｅｃを得た。
【００２２】
η２の測定は、電圧を印加しない状態で、ニュートン流動する条件内で粘度を測定することによってなされる。経験的に流動配向角はかなり小さいので、これより得られた粘性係数（ηｓ）は近似的にη２に等しい。そこで、η２＝２６．０ｍＰａ・ｓｅｃを得た。
上記方法によって、種々の液晶組成物のη１とη２を測定した。その結果、実用的に好ましい液晶組成物のη１、η２は、６０ｍＰａ・ｓｅｃ≦η１≦４００ｍＰａ・ｓｅｃ、および１０ｍＰａ・ｓｅｃ≦η２≦６０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲であることがわかった。この下限未満では誘電率異方性が低下し、上限を超えると応答特性が悪くなり、何れも好ましくない。
【００２３】
η３は、電圧無印加の状態でネマチック・等方相相転移温度（ＮＩ点）以上の温度領域において等方相の粘度の温度依存性を測定することによって算出される。等方的流体の温度依存性は経験的に下記の式で与えられる。
【数１】
2004020255.tif 000007
ここで、ηｉｓｏ、η０、ＥｇおよびｋＢは、それぞれ、等方相における粘度、適当な定数、エネルギーギャップ、およびボルツマン定数を示している。等方相においては粘性の異方性は消失しη３のみ残る。そこで、ネマチック相を示す温度領域内の適当な温度におけるη３は、等方相における粘度の温度依存性を上式でカーブフィッティングし、ネマチック相温度領域内まで外挿することによって算出される。このような方法に従って、Ｔ＝２３℃においてη３＝３８．０ｍＰａ・ｓｅｃを得た。
【００２４】
γ１の測定に関して、ここでは１）経験的な近似を用いて算出する方法、２）平行配向セルの光学的応答特性から算出する緩和法（Ｓｈｉｎ−Ｔｓｏｎ，Ｗｕ　ａｎｄ　Ｃｈｉｕｎｇ−Ｓｈｅｎｇ　Ｗｕ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ４２，２２１９（１９９０））、３）平行配向セルの過渡電流特性を解析することによって得る過渡電流法（ＭＡＳＡＨＩＲＯ　ＩＭＡＩ，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，Ｖｏｌ．２６２，２６７（１９９５））、の検討を行った。２）と３）における測定法は従来技術であるがγ１単独の評価に終始しており、異なる測定法によって得られたγ１の値の整合性、精度、および、上記方法で得られたずれ粘性係数と組み合わせることによる応答特性の定量的な再現性、に関しては不明確であった。
【００２５】
１）経験的な近似を用いて算出する方法とは、γ１≒η１−η２の関係式から得る方法である。上記の方法で得たη１とη２からγ１＝９９ｍＰａ・ｓｅｃを得た。
２）緩和法とは、平行配向セルにおいて電圧除去後の透過率の時間変化を測定することによって算出する方法である。より詳細には、Γｔｏｔａｌ、Ｔ（ｔ）、τ１、ｔおよびΓ０を、それぞれ、全リタデーション、透過率、時定数、時間および定数とすると、これらの間に下記の関係式が成り立つ。
【００２６】
【数２】
2004020255.tif 000008
【００２７】
これより、縦軸を上式の左辺にとり横軸を時間にとってプロットしその直線の傾きからτ１を算出することによってγ１を得ることができる。ただし、この関係式は、▲１▼プレチルト角を無視、▲２▼弾性定数比（Ｋ３３／Ｋ１１）を無視、▲３▼他のずれ粘性係数を無視したトルクバランス方程式を出発点、としているため、精度良くγ１を得る条件は不明確であった。そこで、われわれは鋭意検討した結果、▲１▼〜▲３▼が無視できる条件として、平行配向セルの中央におけるダイレクターのチルト角（θｍ）が３０°以下であり、かつ、プレチルト角（θｐ）が１°以下であることを見出した。更に好ましくは、θｍは２０°以下、かつθｐは０．５°以下である。
【００２８】
この条件を達成するために上記θｍの上限値における配向プロファイルの数値計算を行い対応する透過率を得るとともに、低プレチルト角を実現するために配向膜としてＰＶＡ（Ｐｏｌｙ　Ｖｉｎｙｌ　Ａｌｃｏｈｏｌ）を用いて平行配向セルを作製した。構成は、クロスニコルの偏光子間にその吸収軸に対して４５°の角度に平行配向セルの光学軸が位置するようにし、測定波長（λ）をλ＝５８９ｎｍとして、電圧除去後の透過率の時間依存性の測定を行った。光干渉法からセル厚（ｄ）はｄ＝５．３５μｍであり、クリスタルローテーション法からθｐ＝０．３°となっていることを確認した。この測定結果からθｍ≦２０°の範囲内で上式を適用することによりγ１＝９６．５ｍＰａ・ｓｅｃを得た。
【００２９】
３）過渡電流法とは、平行配向セルを作製し電圧変化に対する過渡電流特性を解析することによってγ１を算出する方法である。ただし、この測定方法も他の粘性係数を無視したトルクバランス方程式から出発している。上記文献に記載されている方法に従ってγ１を算出すると、γ１＝９７．１ｍＰａ・ｓｅｃとなった。
これより１）〜３）の異なるγ１の算出法で、５％以内の許容範囲内で整合性がとれていることがわかる。
【００３０】
粘性係数の１つである回転粘性係数γ１は、応答特性の再現性に対して最も高い精度が求められる。そこで、１）〜３）の測定方法において、測定の簡便さという観点からは、１）が最も簡便であるが一般的に粘度計における測定精度は５％程度であるのに加えて近似を用いてγ１を算出しているため２）と３）の方法の精度には及ばない。これより、より高い精度で応答特性を再現したい場合には、１）よりも測定の簡便さという観点では劣るが、２）や３）の方法で算出するのが好ましい。
【００３１】
【実施例】
本発明の方法ならびに測定装置を用いて粘性係数を算出し光学的応答特性を定量的に再現できることを下記の液晶を用いて具体的に説明する。
【００３２】
実施例１
以上より、液晶層において、応答特性の計算に必要な全てのパラメーターが揃い、下記のように要約される。
（用いる液晶）
５−ＢＢ−Ｃ
（物性値）
Δε＝１１．０
ε⊥＝６．３５
Ｋ１１＝６．３２（ｐＮ）
Ｋ２２＝４．６２（ｐＮ）
Ｋ３３＝１０．７（ｐＮ）
Δｎ＝０．１８８
ｎｏ＝１．５３３
η１＝１２９ｍＰａ・ｓｅｃ
η２＝２６ｍＰａ・ｓｅｃ
η３＝３８ｍＰａ・ｓｅｃ
【００３３】
上記で得られたη１−η２からγ１を算出した場合
γ１＝１０３ｍＰａ・ｓｅｃ
平行配向セルの光学的応答特性からγ１を算出した場合
γ１＝９６．５ｍＰａ・ｓｅｃ
過渡電流特性からγ１を算出した場合
γ１＝９７．１ｍＰａ・ｓｅｃ
【００３４】
上記液晶材料を用いてＴＮセルとＯＣＢセルを作製し、応答特性において上記物性値を用いたシミュレーション値と実測値との比較を行った。連続体理論に基づく計算においてη１２は寄与しないのでη１２＝０として計算を行った。作製したＴＮセルおよびＯＣＢセルの仕様を下記に示す。ｄはセル厚、φはねじれ角、θｐはプレチルト角を示している。
【００３５】
（ＴＮセル）；クロスニコルの偏光子を用いたノーマリーホワイトモード、ｄ＝６．１μｍ、θｐ＝５．１°、φ＝９０°
（ＯＣＢセル）；クロスニコルの偏光子を用いてその吸収軸と４５°の角度をなす光学軸を有するベンド配向セルに光学補償層として平行配向セルを使用し、スプレイ・ベンド転移電圧（Ｖｃｒ）を駆動電圧域の下限電圧としたノーマリーホワイトモード、ｄ＝７．７μｍ、θｐ＝５．１°
【００３６】
ＴＮセルのセル厚は、第２極小点近傍に設定してあり、ＯＣＢセルのそれは、駆動電圧領域の上限電圧をＶ＝６．０Ｖとし、下限電圧をＶｃｒ＝１．６Ｖとし、この上限電圧と下限電圧におけるリタデーション変化がほぼ半波長となるように設定されている。また、ＯＣＢセルにおいては上限電圧であるＶ＝６．０Ｖにおいてベンド配向セルのリタデーションを補償するために光軸がベンド配向セルのそれと直交するような配置で電圧可変型の平行配向セルを利用した。透過率の測定波長（λ）はλ＝５８９ｎｍである。また、初期印加電圧は、両モードともＶ＝６．０Ｖとしており、時間ｔ＝０ｍｓｅｃにおいて、ＴＮセルに関してはＶ＝０Ｖへ、ＯＣＢセルに関してはＶ＝１．６Ｖへ変化させたときの透過率の時間変化を測定した。それぞれのモードにおいてシミュレーション値と実測値の比較を下記に示す（実線はシミュレーション結果であり、○は実測値を示す）。ＴＮセルは図１に、ＯＣＢセルは図２にそれぞれ示した。
なお、シミュレーションで用いたγ１は、平行配向セルの光学特性から算出されたものである。
【００３７】
これより、ＴＮセルとＯＣＢセルの応答特性において上記物性値を用いたシミュレーション結果は、ほぼ実測値を再現しており所期の目的を達成していることがわかる。また、電圧除去後、透過率が９０％に達する時間をτｄと定義すると
2004020255.tif 000009
液晶ディスプレイの応答特性の一般的な評価パラメーターであるτｄに関しても、シミュレーション結果は実測値とほぼ等しい。
【００３８】
この応答特性の計算結果と実測値の妥当性は、ＴＮモードとＯＣＢモードに限定されるものではない。境界条件のみが異なるＥＣＢモード、ＨＡＮモード、ＶＡモード、ならびに、横電界を利用したＩＰＳモード等においても全く同様である。応答特性の再現においては、配向変化に関して面内のみを考慮すればよいＯＣＢモード、ＥＣＢモード、ＨＡＮモード、ＶＡモード、等はη３に影響しない。従って、これらの応答特性を再現する上ではη１、η２、γ１が既知であればよい。また、光源のスペクトルや屈折率の波長依存性は既知の方法で測定されるので輝度の応答特性も計算できる。
【００３９】
実施例２と３に関しても同様に、本発明の測定方法と測定装置を用いて粘性係数の測定を行い、ＴＮモードとＯＣＢモードにおいてシミュレーション値と実測値の比較を行った。
【００４０】
実施例２
（用いる液晶組成物）
３−ＨＢ−Ｃ　　　　　　　　　２０．０％
５−ＨＨ−ＶＦＦ　　　　　　　４７．０％
２−ＢＴＢ−１　　　　　　　　　７．０％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２　　　　　　　５．０％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２　　　　　７．０％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−３　　　　　７．０％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−４　　　　　７．０％
（物性値）
Δε＝４．０
ε⊥＝３．３
Ｋ１１＝１０．２（ｐＮ）
Ｋ２２＝７．６（ｐＮ）
Ｋ３３＝２１．０（ｐＮ）
Δｎ＝０．１３１
ｎｏ＝１．４８０
η１＝７８．７（ｍＰａ・ｓｅｃ）
η２＝１０．６（ｍＰａ・ｓｅｃ）
η３＝２０．５（ｍＰａ・ｓｅｃ）
【００４１】
上記で得られたη１−η２からγ１を算出した場合
γ１＝６８．１（ｍＰａ・ｓｅｃ）
緩和法からγ１を算出した場合
γ１＝７１．５（ｍＰａ・ｓｅｃ）
過渡電流法からγ１を算出した場合
γ１＝７２．９（ｍＰａ・ｓｅｃ）
（ＴＮセルの仕様）；ｄ＝４．０μｍ、θｐ＝６．２°
（ＯＣＢセルの仕様）；ｄ＝１９．６μｍ、θｐ＝６．１
透過率の測定波長（λ）はλ＝５８９ｎｍ、測定温度（Ｔ）はＴ＝２０℃である。また、τｄの測定における電圧変化は、ＴＮに対しては６．０Ｖ→０Ｖ、ＯＣＢ（Ｖｃｒ＝３．３Ｖ）に対しては６．０Ｖ→３．３Ｖである。これらの条件においてシミュレーション値と実測値を下記に示す。
【００４２】
2004020255.tif 000010
これより、本発明の方法によって粘性係数を測定し、その結果を用いたシミュレーション結果は実測値をほぼ再現していることがわかる。
【００４３】
実施例３
（用いる液晶組成物）
３−ＰｙＢ（Ｆ）−Ｆ　　　　　１１．０％
５−ＰｙＢ（Ｆ）−Ｆ　　　　　１２．０％
３−ＨＢ−Ｏ２　　　　　　　　２０．０％
３−ＨＥＢ−Ｏ４　　　　　　　　５．０％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ　　　　　　　　８．０％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ　　　　　　　　８．０％
３−ＰｙＢＢ−Ｆ　　　　　　　　８．０％
４−ＰｙＢＢ−Ｆ　　　　　　　　８．０％
５−ＰｙＢＢ−Ｆ　　　　　　　　８．０％
２−ＰｙＢＨ−３　　　　　　　　４．０％
３−ＰｙＢＨ−３　　　　　　　　４．０％
４−ＰｙＢＨ−３　　　　　　　　４．０％
【００４４】
（物性値）
Δε＝８．５
ε⊥＝４．２
Ｋ１１＝１４．０（ｐＮ）
Ｋ２２＝７．１（ｐＮ）
Ｋ３３＝１４．０（ｐＮ）
Δｎ＝０．１５９
ｎｏ＝１．５０５
η１＝１３４．０（ｍＰａ・ｓｅｃ）
η２＝２７．６（ｍＰａ・ｓｅｃ）
η３＝５５．５（ｍＰａ・ｓｅｃ）
【００４５】
上記で得られたη１−η２からγ１を算出した場合
γ１＝１０６．４（ｍＰａ・ｓｅｃ）
緩和法からγ１を算出した場合
γ１＝１０９．０（ｍＰａ・ｓｅｃ）
過渡電流法からγ１を算出した場合
γ１＝１１２．０（ｍＰａ・ｓｅｃ）
（ＴＮセルの仕様）；ｄ＝７．１μｍ、θｐ＝４．８°
（ＯＣＢセルの仕様）；ｄ＝９．３μｍ、θｐ＝４．８°
透過率の測定波長（λ）はλ＝５８９ｎｍ、測定温度（Ｔ）はＴ＝２０℃である。
【００４６】
また、τｄの測定における電圧変化は、ＴＮに対しては６．０Ｖ→０Ｖ、ＯＣＢ（Ｖｃｒ＝２．２Ｖ）に対しては６．０Ｖ→２．２Ｖである。これらの条件においてシミュレーション値と実測値を下記に示す。
2004020255.tif 000011
これより、本発明の方法によって粘性係数を測定し、その結果を用いたシミュレーション結果は実測値をほぼ再現していることがわかる。
【００４７】
【表１】
2004020255.tif 000012
【００４８】
【発明の効果】
本発明の粘性係数の測定法ならびに測定装置を使用することによって、液晶性化合物ならびに液晶性組成物の粘性係数を算出し、種々のモードにおいて応答特性をシミュレーションによって再現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＮセルにおける時間と透過率の関係である。
【図２】ＯＣＢセルにおける時間と透過率の関係である。
【図１】
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【図２】
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