JP2003013066A - 液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 広い液晶温度範囲を有し、屈折率異方性が低
い液晶組成物及びこれを使用した液晶表示素子提供す
る、若しくは従来より上記の特性を改善した液晶組成物
及び種々の液晶表示素子(TN、STN、AM-LCD、反射型)を
提供する。 【解決手段】 一般式Iのエキソメチレン系液晶化合
物及び一般式II、IIIa、IIIb、IIIcの１種以上を含有す
るの液晶化合物を含有する液晶組成物。 （Ｒ^１は、Ｈ、Ｃ_１〜１５の置換、非置換アルキル基、
Ｒ^２〜Ｒ^４はＣ_１〜１６の置換、非置換アルキル基、ア
ルコキシル機、Ｃ_２〜１６のアルケニル基アルケニルオ
キシ基等、環Ａ〜Ｇは置換、非置換１，４−フェニレン
基、１，４−シクロヘキシレン基、ピペリジン−１，４
−ジイル基ナフタレン−２，６−ジイル基等を、Ｌ^１〜
Ｌ^４、Ｌ^６は単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ
−、−Ｃ≡Ｃ−等（Ｌ^１、Ｌ^２は−ＣＯＯ−を含む）
を、Ｘ^３〜Ｘ^７はＨまたはＦを、ｒ^２はＨ、Ｆ、Ｃｌ、
ＣＮを、Ｑ^２は単結合、ＣＦ_２ＯＣＦ_２を表す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気光学的液晶表示
材料として有用なネマチック液晶組成物及び、これを用
いた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の代表的なものにTN-LCD
（ツイスティッド・ネマチック液晶表示素子）があり、
時計、電卓、電子手帳、ポケットコンピュータ、ワード
プロセッサ、パーソナルコンピュータなどに使用されて
いる。一方、OA機器の処理情報の増加に伴い、シェファ
ー（Scheffer）等［SID '85 Digest, p.120 1985年］、
衣川等［SID '86 Digest, p.122 1986年］によって、ST
N（スーパー・ツイスティッド・ネマチック）-LCDが開
発され、携帯端末、電子手帳、ポケットコンピュータ、
ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、あるいは
モニター表示などの高情報処理用の表示に広く普及しは
じめている。

【０００３】最近、STN-LCDの応答特性改善を目的にア
クティブアドレッシング駆動方式［Proc.12th IDRC p.5
03 1992年］やマルチラインアドレッシング駆動方式［S
ID'92Digest, p.232 1992年］が提案されている。ま
た、より明るい表示やより高いコントラスト比を達成す
る目的で、カラーフィルター層の代わりに、液晶と位相
差板の複屈折性を利用した新規反射型カラー液晶表示方
式［テレビジョン学会技術報告 vol.14 No10.p.51 1990
年］や基板電極側に小さな放物面を施した反射面有した
液晶表示装置が提案されている。

【０００４】特に、表示面積の大型化の用途では、バッ
クライトの温度分布に対する表示の均一性や高コントラ
ストが求められており、より安定な配向性やより温度依
存性の小さい液晶材料が、あるいはセル厚のばらつきを
押さえるために所定の値に対応した複屈折率が求められ
ている。また、画素数の増加により高いデューティー駆
動が行われているため、これに対応した応答性、階調性
等も重視されている。一方、中小型の携帯用表示では、
使用環境温度に対する表示の安定性が重要なポイントと
なっており、応答性や消費電力を低減できるより低い駆
動電圧の液晶材料、あるいは-30〜0℃や40〜80℃の温度
域での駆動電圧、急峻性や所望のデューティー駆動の周
波数依存性等がより小さいこと等が求められている。更
に、液晶の電気的抵抗（比抵抗）は、消費電力を少なく
するために低すぎることは避ける必要があるものの、焼
き付き現象を無くすために高くなり過ぎないように所定
の値にすることが求められている。この様に現在も、よ
り詳細に差別化され少しでも改良された液晶材料が要望
されている。

【０００５】これに適した液晶材料として、複屈折率、
弾性定数、誘電率異方性、より低い粘性、より広いネマ
チック温度、化学的な安定性、電気的な安定性（所望の
比抵抗、電圧保持率）等の物性特性や、配向性に関わる
所定のプレチルト角、より広いd/pマージン等の個々の
特性を総合的に最適化したものが必要とされており、現
在も新しい液晶化合物あるいは液晶組成物の提案が要求
されている。

【０００６】更に、その表示品質が優れていることか
ら、アクティブ・マトリクス形液晶表示装置が携帯端
末、液晶テレビ、プロジェクター、コンピューター等の
市場に出されている。アクティブ・マトリクス表示方式
は、画素毎にTFT（薄膜トランジスタ）あるいはMIM（メ
タル・インシュレータ・メタル）等が使われており、こ
の方式には高電圧保持率であることが重要視されてい
る。また、更に広い視角特性を得るためにIPSモードと
組み合わせたスーパーTFT［Asia Display '95 Digest,
p.707 1995年］が近藤等によって提案されている。これ
以外にもMVA、OCB(Optically Compensated Birefringen
ce mode;特開平7-84254号公報、SID93DIGEST,p277)、EC
B(Electrically Controlled Birefringence)、PC、PSCT
等にアクティブ・マトリクス表示方式を用いることが報
告されている(以下、これらアクティブ・マトリクス表
示方式の液晶表示素子を総称してTFT-LCDと呼称する)こ
の様な表示素子に対応するために、現在も新しい液晶化
合物あるいは液晶組成物、例えば特開平2-233626号公報、
特表平4-501575号公報等の提案がなされている。これら
の表示方式や駆動方式に応じて、液晶材料としても種々
の特性が要求されているが、現在実用化されているTN-L
CD、STN-LCDおよびTFT-LCDにおいては、近年の携帯化に
伴いバックライトを用いない反射型の液晶表示素子が実
用化されている。

【０００７】液晶表示素子においては、干渉縞の発生に
よる着色やむらを防止するために、セル厚(d)と屈折率
異方性(Δn)の積(Δn・d)をある値(0.5、1.0、1.6、2.
2、通常前二者が用いられることが多い。)に設定する必
要があるが、これはバックライトを使用したときのこと
であり、前述の反射型液晶表示素子においては、反射光
をみるため同じセル厚であれば光路長が往復となるため
dの値は2倍となり、その結果Δnとしては1/2の値が必要
となる。セル厚を薄くすることにより、その干渉縞の発
生による着色やむらを防止することはできるが限界があ
り、その結果として小さなΔnを有する液晶材料が必要
となる。しかし、Δnの比較的小さな化合物に単純に置
き換えた組成物ではΔnを十分に低減することはでき
ず、前述のその他の液晶諸特性を悪化させてしまうなど
の問題があり、新しい液晶組成物の開発が望まれてい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
光学表示素子、特に上記の液晶表示素子に求められる種
々の特性を満足し、かつ、広い液晶温度範囲を持ちΔn
が十分に低い液晶組成物及びこれを使用した液晶表示素
子(TN、STN、AM-LCD)を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、種々の液晶化合物を用いた液晶組成物を
検討した結果以下の液晶組成物を見いだした。

【００１０】一般式(I)

【化10】 (式中R¹は、水素原子、炭素数1〜15のアルキル基もしく
は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数1
〜15のアルキル基を表し、これらの基中に存在する1個
もしくは2個以上のCH₂基はそれぞれ独立してO原子が相
互に直接結合しないものとして -O-、-S-、-CO-、-COO
-、-OCO-、-OCO-O-により置き換えられても良く、

【００１１】環A及び環Bはそれぞれ独立して、 (a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在
する1個のCH₂基もしくは隣接していない2個以上のCH₂基
は -O- 及びもしくは -S- に置き換えられてもよい) (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH₂基
もしくは隣接していない2個以上のCH₂基は -N- に置き
換えられてもよい) (c) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オ
クチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジ
イル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-
テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルからなる群より選
ばれる基であり、上記の基(a)、基(b)、基(c)はCNもし
くはハロゲンで置換されていても良く、lは、0、1もし
くは2であり、L¹及びL²はそれぞれ独立して、-COO-、-O
CO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-C≡C-、-
(CH₂)₄-、-CH=CH-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂-CH=CH- もしくは単
結合であり、Y¹は、-H、-F、-Cl-、CNもしくはR¹と同じ
定義であり、Q¹は、単結合、-CF₂-もしくは-OCF₂- であ
り、環A及びL²が複数存在する場合はそれらは同一でも
良く異なっていても良い。)から選ばれる化合物を1種も
しくは2種以上を含有し、さらに一般式(II)

【００１２】

【化11】 (式中、R²、R³はそれぞれ独立的にフッ素置換されてい
ても良い炭素原子数1〜16のアルキル基もしくはアルコ
キシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子
数3〜16のアルケニルオキシ基、もしくは炭素原子数1〜
10のアルコキシル基で置換された炭素原子数1〜12のア
ルキル基を表し、環C、環D及び環Eはそれぞれ独立的に
フッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン
基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニ
レン基、フッ素原子により置換されていてもよいナフタ
レン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていて
もよいフェナントレン-2,7-ジイル基、フッ素原子によ
り置換されていてもよいフルオレン-2,7-ジイル基、ト
ランス-1,4-シクロヘキシレン基、フッ素原子により置
換されていてもよい1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-
2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、
トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5
-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピラジン-2,5-
ジイル基もしくはピリダジン-2,5-ジイル基を表し、mは
0、1もしくは2を表し、L³及びL⁴はそれぞれ独立的に単
結合、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-OCH₂-、-CH₂O-もしくは-C≡C
-を表し、環E及びL⁴が複数存在する場合はそれらは同一
でも良く異なっていても良い。)、一般式(IIIa)、一般
式(IIIb)、一般式(IIIc)からなる群

【００１３】

【化12】 (式中R⁴はフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜16
のアルキル基もしくはアルコキシル基、炭素原子数2〜1
6のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ
基、もしくは炭素原子数1〜10のアルコキシル基で置換
された炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、環F及び環
Gはそれぞれ相互に独立して、

【００１４】(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(こ
の基中に存在する1個のCH₂基もしくは隣接していない2
個以上のCH₂基は -O- 及びもしくは -S- に置き換えら
れてもよい) (e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH₂基
もしくは隣接していない2個以上のCH₂基は -N- に置き
換えられてもよい) (f) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オ
クチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジ
イル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル及
びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルからなる群より選
ばれる基であり、上記の基(d)、基(e)、基(f)はCNもし
くはハロゲンで置換されていても良いが、1,2,3,4-テト
ラヒドロナフタレン-2,6-ジイルを表す場合、無置換で
あるか、少なくとも2つ以上のハロゲンによって置換さ
れており、L⁵、L⁶はそれぞれ相互に独立して一般式(I)
におけるL¹、L²と同じ定義であり、X³、X⁴、X⁵、X⁶、
X⁷、はそれぞれ独立してHもしくはFであり、nは、0、1
もしくは2であり、kは、0もしくは1であり、Y²は、-H、
-F、-Cl-もしくはCNであり、Q²は、単結合、-CF₂-もし
くは-OCF₂- である。)から選ばれる1種もしくは2種以上
の化合物を含有することを特徴とする液晶組成物及びこ
れを用いた液晶表示素子を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一例について説明
する。本発明において、第一成分として一般式(I)から
選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、1
種〜8種が好ましく、1種〜6種がより好ましく、1種〜4
種が特に好ましい。また、R¹は、炭素数1〜10のアルキ
ル基もしくはアルコキシル基が好ましく、未置換の直鎖
状炭素数1〜8のアルキル基もしくはアルコキシル基がよ
り好ましく、未置換の直鎖状炭素数1〜5のアルキル基が
特に好ましい。環Aはトランス-1,4-シクロへキシレン
基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基
もしくは3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基が好まし
く、1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロへ
キシレン基がより好ましく、環Bはトランス-1,4-シクロ
へキシレン基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フ
ェニレン基もしくは3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基
が好ましく、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェ
ニレン基もしくは3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基が
より好ましく、特に好ましい。L¹及びL²はそれぞれ独立
して、-COO-、-OCO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH₂CH₂-、-CH=
CH-、-C≡C-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂-CH=
CH- もしくは単結合であるが、-COO-、-OCO-、-CH₂CH
₂-、-C≡C-、-(CH₂)₄-もしくは単結合が好ましく、-CH₂
CH₂-、-C≡C-もしくは単結合がより好ましく、-CH₂CH₂-
もしくは単結合が特に好ましい。lは0から2であるが、0
もしくは1が好ましい。Y¹は、-H、-F、-Cl-、CNもしく
はR¹と同じ定義であるが、-F、CN、未置換の直鎖状炭素
数1〜8のアルキル基もしくはアルコキシル基が好まし
い。具体的な構造として以下の一般式で示される構造が
特に好ましい。

【００１６】

【化13】

【００１７】

【化14】

【００１８】(式中、R^1aは水素原子、炭素原子数1〜8の
アルキル基もしくはアルコキシル基を表しX¹及びX²はそ
れぞれ独立して水素原子もしくはフッ素原子を表し、Y
^1aはCN、F、Cl、-CF₃、-OCF₃、-OCHF₂もしくはR^1aと同
じ意味を表す。)これらの一般式(I)から選ばれる化合物
のうち少なくとも1種以上の組成物の誘電率異方性(Δ
ε)が1.5以上の化合物を含有することが好ましく、5以
上を示すことがより好ましい。

【００１９】第二成分として一般式(II)、一般式(III
a)、一般式(IIIb)、一般式(IIIc)からなる群から選ばれ
る化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、1種〜20
種が好ましく、1種〜15種がより好ましく、1種〜10種が
特に好ましい。また、これらの含有率は10質量%〜80質
量%が好ましい。

【００２０】R²、R³は、未置換の直鎖状炭素数1〜15の
アルキル基もしくは炭素数2〜15のアルケニル基が好ま
しく、未置換の直鎖状炭素数1〜10のアルキル基もしく
は炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、未置換
の直鎖状炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜6の
アルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下の
式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。

【００２１】

【化15】 (構造式は右端で環に連結しているものとする。)また、
R²、R³は同一でも異なっていても良いが、同一分子中の
R²、R³は異なっていることがより好ましい。L³、L⁴は、
-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-、-C≡C-、-(CH₂)₄-もしくは単
結合が好ましく、-CH₂CH₂-、-C≡C-もしくは単結合がよ
り好ましく、-CH₂CH₂-もしくは単結合が特に好ましく、
L³、L⁴が複数存在する場合少なくとも一つは単結合であ
ることが好ましい。mは、0もしくは1が好ましい。環C、
環D、環Eはそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキ
シレン基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニ
レン基もしくは3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基が好
ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基もしくは1,4
-フェニレン基より好ましく、環C、環D、環Eの内少なく
とも一つはトランス-1,4-シクロへキシレン基であるこ
とが好ましい。

【００２２】R⁴は、未置換の直鎖状炭素数1〜15のアル
キル基もしくは炭素数2〜15のアルケニル基が好まし
く、未置換の直鎖状炭素数1〜10のアルキル基もしくは
炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、未置換の
直鎖状炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜6のア
ルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では式(a)〜
(e)の構造がさらに好ましい。L⁵、L⁶は、-COO-、-OCO
-、-CH₂CH₂-、-C≡C-、-(CH₂)₄-もしくは単結合が好ま
しく、-CH₂CH₂-、-C≡C-もしくは単結合がより好まし
く、-CH₂CH₂-もしくは単結合が特に好ましく、L⁵、L⁶が
複数存在する場合少なくとも一つは単結合であることが
好ましい。nは、0もしくは1が好ましい。環F、環Gはそ
れぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4
-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基もしくは
3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基が好ましく、トラン
ス-1,4-シクロへキシレン基もしくは1,4-フェニレン基
より好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基が特
に好ましい。Q²は、単結合、-CF₂-、-OCF₂-を表すが、-
OCF₂-もしくは単結合が好ましく、単結合がより好まし
く、一般式(IIIb)、一般式(IIIc)においては前述の式
(f)、式(g)、式(h)もまた好ましく、式(g)、式(h)が特
に好ましい。Y²は、-H、-F、-Cl-、CNであるが、-Fもし
くは-CNが好ましい。

【００２３】一般式(II)は具体的な構造として以下の一
般式で示される構造が好ましく、

【化16】 (式中、R⁶、R⁸は炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは
アルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素
原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。)で示される
構造が好ましく、以下の一般式(IIa)で示される構造が
特に好ましい。

【００２４】

【化17】 (式中、R^2a、R^3aは炭素原子数1〜8のアルキル基もしく
はアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭
素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表し、環Hは1,4-
フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン
基を表し、pは0もしくは1を表す。)

【００２５】一般式(IIIa)は具体的な構造として以下の
一般式

【化18】

【００２６】

【化19】

【００２７】

【化20】 (式中、R⁷は炭素原子数1〜8のアルキル基もしくはアル
コキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、X³
及びX⁴はそれぞれ独立してHもしくはFを表し、Y⁴はCN、
F、Cl、-CF₃、-OCF₃もしくは-OCHF₂を表す。)で示され
る構造が好ましく、以下の一般式(IIIa-1)で示される構
造が特に好ましい。

【００２８】

【化21】 (式中、R⁷は炭素原子数1〜8のアルキル基もしくはアル
コキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、
L⁵、L⁶はそれぞれ独立して、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-C≡C
-、-(CH₂)₄-もしくは単結合を表し、環Iは1,4-フェニレ
ン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表
し、X⁶はHもしくはFを表し、nは0もしくは1を表し、Y⁴
はCN、F、Cl、-CF₃、-OCF₃もしくは-OCHF₂を表す。)本
発明の実施形態として、第二成分として一般式(II)から
選ばれる化合物を1種もしくは2種以上含有し、さらに第
三成分として一般式(IIIa)、一般式(IIIb)、一般式(III
c)からなる群から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上
を含有することが好ましい。この場合、第二成分を1種
〜12種含有し第三成分を1種〜10種含有することが好ま
しく、第二成分を2種〜10種含有し第三成分を1種〜8種
含有することがより好ましく、第二成分を2種〜8種含有
し第三成分を1種〜5種含有することが特に好ましい。

【００２９】本発明の液晶組成物は広い液晶温度範囲(T
_N-I−T_→N)を有するが、液晶温度範囲が80℃以上である
ことが好ましく、90℃以上であることがより好ましく、
100℃以上が特に好ましい。また、T_N-Iは70℃以上が好
ましく、80℃以上がより好ましい。さらに、T_→Nは-20
℃以下が好ましく、-30℃以下がより好ましい。

【００３０】上記ネマチック液晶組成物はAM-LCDやSTN-
LCDに有用であるがAM-LCDに特に有用であり、透過型あ
るいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。本
発明の液晶組成物は、上記の化合物以外に、通常のネマ
チック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶な
どを含有していてもよい。

【００３１】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述する
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、以下の実施例及び比較例の組成物における
「%」は『質量%』を意味する。実施例中、測定した特性
は以下の通りである。 T_N-I ：ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃) T_→N ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相
転移温度(℃) Vth ：セル厚6μmのTN-LCDを構成した時のしき
い値電圧(V) Δε ：誘電異方性 Δn ：複屈折率 τr=τd ：応答速度 (ms)

【００３２】(実施例1、比較例1)以下に示す液晶組成物
(M-1)を作成した。

【化22】 また、比較例として液晶組成物(M-R1)を調整した。

【００３３】

【化23】 を調整しその物性値を測定し、その結果を表1に示す。

【００３４】

【表１】 表1に示すように、実施例1の液晶組成物は、広い液晶温
度範囲を有し、比較例1の液晶組成物に較べ極めて低い
Δnを有することが解る。この液晶組成物を用いて、表
示品位の優れたTFT液晶表示素子を作成することができ
た。

【００３５】(実施例2、3、比較例2)一般式(I)の化合物
として(I-1)を、一般式(II)の化合物として(II-1)を、
一般式(IIIa)の化合物として(IIIa-2)、(IIIa-3)を用い
て実施例2、3及び比較例2の液晶組成物を調整した。

【化24】

【００３６】調整した液晶組成物の組成比及び物性値を
表2に示す。

【表２】 表2に示すように、一般式(I)と一般式(II)で構成した低
閾値電圧の実施例2の液晶組成物及び液晶相上限温度を
重視した実施例3の何れにおいても、比較例3の液晶組成
物に較べ極めて低いΔnを有することが解る。

【００３７】(実施例4、比較例3)極めて低い閾値電圧を
有する液晶組成物として実施例4の液晶組成物(M-2)、比
較例3として液晶組成物(MR-2)を調整した。

【化25】

【００３８】

【化26】 調整した液晶組成物の物性値を表3に示す。

【００３９】

【表３】 表3に示すように、極めて低い閾値電圧を要求するよう
な液晶組成物においても、本発明の液晶組成物はΔnを
明らかに低減することが解る。この液晶組成物を用い
て、表示品位の優れたSTN液晶表示素子を作成すること
ができた。

【００４０】

【発明の効果】本発明の液晶材料及び液晶材料の組み合
わせによって、液晶表示素子に求められる種々の特性を
改善するもしくは悪化させることなく、広い液晶温度範
囲を有し、Δnが十分に低い液晶組成物及びこれを使用
した液晶表示素子を提供することができる。この液晶組
成物を用いた液晶ディスプレイはSTNおよびAM-LCDもし
くは反射型の液晶ディスプレイとして非常に実用的であ
る。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 19/32 Ｃ０９Ｋ 19/32 19/34 19/34 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ 1/139 1/139 Ｆターム(参考） 2H088 EA02 GA02 HA08 HA11 HA21 JA05 JA13 JA14 KA11 KA14 MA02 MA04 MA05 4H027 BA01 BB03 BB04 BC04 BD02 BD07 CC04 CM04 CN01 CT01 CT04 CU01 CU04 CW01 CW02 DK04

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式(I) 【化1】 (式中R¹は、水素原子、炭素数1〜15のアルキル基もしく
   は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数1
   〜15のアルキル基を表し、これらの基中に存在する1個
   もしくは2個以上のCH₂基はそれぞれ独立してO原子が相
   互に直接結合しないものとして -O-、-S-、-CO-、-COO
   -、-OCO-、-OCO-O-により置き換えられても良く、環A及
   び環Bはそれぞれ独立して、 (a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在
   する1個のCH₂基もしくは隣接していない2個以上のCH₂基
   は -O- 及びもしくは -S- に置き換えられてもよい) (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH₂基
   もしくは隣接していない2個以上のCH₂基は -N- に置き
   換えられてもよい) (c) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オ
   クチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジ
   イル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-
   テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルからなる群より選
   ばれる基であり、上記の基(a)、基(b)、基(c)はCNもし
   くはハロゲンで置換されていても良く、lは、0、1もし
   くは2であり、L¹及びL²はそれぞれ独立して、-COO-、-O
   CO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-C≡C-、-
   (CH₂)₄-、-CH=CH-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂-CH=CH- もしくは単
   結合であり、Y¹は、-H、-F、-Cl-、CNもしくはR¹と同じ
   定義であり、Q¹は、単結合、-CF₂-もしくは-OCF₂- であ
   り、環A及びL²が複数存在する場合はそれらは同一でも
   良く異なっていても良い。)から選ばれる化合物を1種も
   しくは2種以上を含有し、さらに一般式(II) 【化2】 (式中、R²、R³はそれぞれ独立的にフッ素置換されてい
   ても良い炭素原子数1〜16のアルキル基もしくはアルコ
   キシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子
   数3〜16のアルケニルオキシ基、もしくは炭素原子数1〜
   10のアルコキシル基で置換された炭素原子数1〜12のア
   ルキル基を表し、環C、環D及び環Eはそれぞれ独立的に
   フッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン
   基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニ
   レン基、フッ素原子により置換されていてもよいナフタ
   レン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていて
   もよいフェナントレン-2,7-ジイル基、フッ素原子によ
   り置換されていてもよいフルオレン-2,7-ジイル基、ト
   ランス-1,4-シクロヘキシレン基、フッ素原子により置
   換されていてもよい1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-
   2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、
   トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5
   -ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピラジン-2,5-
   ジイル基もしくはピリダジン-2,5-ジイル基を表し、mは
   0、1もしくは2を表し、L³及びL⁴はそれぞれ独立的に単
   結合、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-OCH₂-、-CH₂O-もしくは-C≡C
   -を表し、環E及びL⁴が複数存在する場合はそれらは同一
   でも良く異なっていても良い。)、一般式(IIIa)、一般
   式(IIIb)、一般式(IIIc)からなる群 【化3】 (式中R⁴はフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜16
   のアルキル基もしくはアルコキシル基、炭素原子数2〜1
   6のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ
   基、もしくは炭素原子数1〜10のアルコキシル基で置換
   された炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、環F及び環
   Gはそれぞれ相互に独立して、 (d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在
   する1個のCH₂基もしくは隣接していない2個以上のCH₂基
   は -O- 及びもしくは -S- に置き換えられてもよい) (e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH₂基
   もしくは隣接していない2個以上のCH₂基は -N- に置き
   換えられてもよい) (f) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オ
   クチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジ
   イル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル及
   びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルからなる群より選
   ばれる基であり、上記の基(d)、基(e)、基(f)はCNもし
   くはハロゲンで置換されていても良いが、1,2,3,4-テト
   ラヒドロナフタレン-2,6-ジイルを表す場合、無置換で
   あるか、少なくとも2つ以上のハロゲンによって置換さ
   れており、L⁵、L⁶はそれぞれ相互に独立して一般式(I)
   におけるL¹、L²と同じ定義であり、X³、X⁴、X⁵、X⁶、
   X⁷、はそれぞれ独立してHもしくはFであり、nは、0、1
   もしくは2であり、kは、0もしくは1であり、Y²は、-H、
   -F、-ClもしくはCNであり、Q²は、単結合、-CF₂-もしく
   は-OCF₂- である。)から選ばれる1種もしくは2種以上の
   化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
2. 【請求項２】 一般式(Ia) 【化4】 (式中R¹、環A、環B、l、L¹及びL²は一般式(I)における
   と同じ意味を表し、Y^1aは、F、ClもしくはCNを表し、Q
   ^1aは、単結合、-CF₂-、-OCF₂- もしくは -OCHF- を表
   し、環A及びL²が複数存在する場合はそれらは同一でも
   良く異なっていても良い。)から選ばれる化合物を1種も
   しくは2種以上を含有し、さらに一般式(II)から選ばれ
   る化合物を1種もしくは2種以上含有することを特徴とす
   る請求項1記載の液晶組成物。
3. 【請求項３】 一般式(Ib) 【化5】 (式中R¹、環A、環B、l、L¹及びL²は一般式(I)における
   と同じ意味を表し、Y^1bは、-R¹と同じ定義であり、Q^1b
   は単結合を表し、環A及びL²が複数存在する場合はそれ
   らは同一でも良く異なっていても良い。)から選ばれる
   化合物を1種もしくは2種以上を含有し、さらに一般式(I
   IIa)、一般式(IIIb)、一般式(IIIc)からなる群から選ば
   れる化合物を1種もしくは2種以上含有することを特徴と
   する請求項1記載の液晶組成物。
4. 【請求項４】 一般式(I)の化合物を1種もしくは2種以
   上含有し、さらに一般式(II)の化合物を1種もしくは2種
   以上含有し、さらに一般式(IIIa)、一般式(IIIb)、一般
   式(IIIc)からなる群から選ばれる化合物を少なくとも1
   種もしくは2種以上含有することを特徴とする請求項2も
   しくは3記載の液晶組成物。
5. 【請求項５】 一般式(I)の化合物の含有率が5〜40質量
   %の範囲であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに
   記載の液晶組成物。
6. 【請求項６】 少なくとも2種以上の一般式(II)の化合
   物を含むことを特徴とする請求項1、2、5の何れかに記
   載の液晶組成物。
7. 【請求項７】 一般式(IIIa)、一般式(IIIb)、一般式(I
   IIc)からなる群から選ばれる化合物を少なくとも2種以
   上含有することを特徴とする請求項1、3、5の何れかに
   記載の液晶組成物。
8. 【請求項８】 少なくとも2種以上の一般式(II)の化合
   物を含有し、さらに一般式(IIIa)、一般式(IIIb)、一般
   式(IIIc)からなる群から選ばれる化合物を少なくとも2
   種以上含有することを特徴とする請求項4もしくは5に記
   載の液晶組成物。
9. 【請求項９】 一般式(II)の化合物として、一般式(II
   a) 【化6】 (式中、R^2a、R^3aは炭素原子数1〜8のアルキル基もしく
   はアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭
   素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表し、環Hは1,4-
   フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン
   基を表し、pは0もしくは1を表す。)の化合物を含有する
   ことを特徴とする請求項2、4、8の何れかに記載の液晶
   組成物。
10. 【請求項１０】 一般式(IIa)の化合物の含有率が10〜8
    0質量%の範囲であることを特徴とする請求項9に記載の
    液晶組成物。
11. 【請求項１１】 少なくとも2種以上の一般式(IIa)の化
    合物を含むことを特徴とする請求項9に記載の液晶組成
    物。
12. 【請求項１２】 一般式(IIIa)の化合物として、一般式
    (IIIa-1) 【化7】 (式中、R⁷は炭素原子数1〜8のアルキル基もしくはアル
    コキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、
    L⁵、L⁶はそれぞれ独立して、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-C≡C
    -、-(CH₂)₄-もしくは単結合を表し、環Iは1,4-フェニレ
    ン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表
    し、X⁶はHもしくはFを表し、nは0もしくは1を表し、Y⁴
    はCN、F、Cl、-CF₃、-OCF₃もしくは-OCHF₂を表す。)の
    化合物を含むことを特徴とする請求項3、4、8の何れか
    に記載の液晶組成物。
13. 【請求項１３】 一般式(IIIa-1)の化合物を、少なくと
    も2種以上含むことを特徴とする請求項12記載の液晶組
    成物。
14. 【請求項１４】 一般式(IIIa-1)の含有率が10〜50質量
    %の範囲であることを特徴とする請求項12記載の液晶組
    成物。
15. 【請求項１５】 一般式(I)の化合物として、下記の一
    般式(Ia-1)〜(Ia-2)、一般式(Ib-1)〜(Ib-5)もしくは一
    般式(Ic-1)〜(Ic-4)から選んだ、少なくとも1種の化合
    物を含むことを特徴とする請求項2〜14の何れかに記載
    の液晶組成物。 【化8】 【化9】 (式中、R^1aは水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基も
    しくはアルコキシル基を表しX¹及びX²はそれぞれ独立し
    て水素原子もしくはフッ素原子を表し、Y^1aはCN、F、C
    l、-CF₃、-OCF₃、-OCHF₂もしくはR^1aと同じ意味を表
    す。)
16. 【請求項１６】 式(Ia-1)〜(Ia-2)、(Ib-1)〜(Ib-5)も
    しくは(Ic-1)〜(Ib-4)の中から選ばれる化合物を1種も
    しくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範
    囲で、なおかつ一般式(IIa)の化合物を1種もしくは2種
    以上を含有し、その含有率が10〜60質量%の範囲で、な
    おかつ一般式(IIIa)、一般式(IIIb)もしくは一般式(III
    c)の中から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有
    し、その含有率が5〜50質量%の範囲であることを特徴と
    する請求項15記載の液晶組成物。
17. 【請求項１７】 請求項1〜16の何れかに記載の液晶組
    成物を用いた液晶表示素子。
18. 【請求項１８】 請求項1〜16の何れかに記載の液晶組
    成物を用いた、ねじれ角が180°〜300°であることを特
    徴とする超捩れネマチック(STN)液晶表示素子。
19. 【請求項１９】 請求項1〜16の何れかに記載の液晶組
    成物を用いたアクティブマトリックス(AM)液晶表示素
    子。