JP2005154745A - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 比抵抗を大幅に低下させる材料を使用することなく、適度に大きい比抵抗値を有し且つ液晶表示素子の静電気等の一時的な電圧の印加に対する挙動を改善する液晶組成物を提供する。
【解決手段】 電荷移動錯体を形成する化合物を1種以上含有することを特徴とするネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子。本発明の液晶組成物は静電気等の一時的な電圧の印加に対する緩和が十分速いため、製造工程における電場の放電時間を短縮し液晶表示素子の効率的な製造を可能とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、静電気等の一時的な電圧の印加に対する挙動を改善する効果を有する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。

ツイストネマチック、超ねじれツイストネマチック又はアクティブマトリックスを初めとする液晶表示素子の製造工程において、液晶表示素子表面に貼られた保護フィルムを剥離した際、素子中に静電気による電場（剥離帯電）が発生する。この電場はしばしば非点灯部の液晶組成物を配向させ、すなわち点灯状態となり、電場が放電するまでその配向状態は継続する。この電場が放電するまでに要する時間は無視できず、製造工程に限らず検査工程あるいは素子表面の汚れの拭き取り作業等の出荷工程までも、その作業を中断しなければならないようになり、タクト時間（製品１個当りの生産時間）の悪化を招くことになる。

帯電による異常配向の問題は、液晶組成物の比抵抗値を低下させることにより緩和できることが開示されている（特許文献１参照）。比抵抗値の低い液晶組成物は、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加があっても、比抵抗が低いため電荷は速やかに放電し、液晶分子は電圧無印加時の配向状態を復元することができる。例えば、ネマチック液晶表示素子における一般的な液晶組成物の比抵抗値は、１×１０^１１Ωｃｍ以上であるものが多く、帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の緩和時間はかなり長い、この組成物に比抵抗を下げるような物質を添加し比抵抗を１×１０^９Ωｃｍ台まで低下させると、電荷の緩和は非常に速くなり、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加があっても、配向状態の変化は殆ど確認できないようになる。しかしながら、比抵抗が１×１０^１０Ωｃｍより低い液晶組成物を用いた液晶表示素子においては、しばしば消費電力の増大を招き、さらには電気的短絡による文字の焼き付き等不良表示の原因となることがある。従って、適度に大きい比抵抗値を有し、且つ液晶表示素子の静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する挙動を改善した液晶組成物、すなわち、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の緩和が十分速い液晶組成物の開発が求められている。

上述の液晶組成物における静電気等による液晶分子の異常配向を緩和させる方法として、例えば、クリプタンド（Cryptand）等のイオン性物質を添加する方法が開示されている（特許文献２参照）。しかしながら、この液晶組成物中のイオン性成分は、注入口等の一部分において液晶表示素子中のポリイミド等の高分子膜に吸着されてしまい、しばしば表示ムラの原因となるという問題を有していた。

また、同様に静電気等による液晶分子の異常配向を緩和させる方法として、エチレングリコール等の非イオン系界面活性剤及びこれらの共重合体を添加する方法が開示されている（特許文献３）。しかしながら、この方法は帯電防止の機構上、液晶や配向膜中のイオン量や配向状態により効果が左右されやすく、十分な帯電防止効果が得られない場合もあり、その効果を十分に得るため大量に添加すると、添加割合の増加に伴い、液晶表示素子の信頼性を示す項目の一つである、液晶組成物のネマチック−イソトロピック相転移温度（液晶相上限温度）が大幅に低下しまうという問題を有していた。

あるいは、同様に静電気等による液晶分子の異常配向を緩和させる方法として、環状ポリエーテル等いわゆるクラウンエーテルを添加する方法が開示されている（特許文献４）。しかしながら、クラウンエーテル類は人間の皮膚あるいは目に対して著しい刺激を与える等の強い毒性があり、液晶表示素子製造等における作業環境に危険性を生じるおそれがあるという問題を有していた。

さらに上記のような従来の非液晶性化合物を添加した場合には、ほかの液晶化合物との相溶性が低下したり、液晶物性を損なう等の問題があった。また、比抵抗値及び表示品位を低下させることなく、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和することができる添加物は見出されていなかった。

特開昭５９−４６７６号公報（２頁） 特開平４−２８７８８号公報（２頁） 特開平４−１８０９９３号公報（４頁） 特表平１１−５０８２８６号公報（２頁）

本願発明の課題は、比抵抗を大幅に低下させる材料を使用することなく、適度に大きい比抵抗値を有し且つ液晶表示素子の静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和できる液晶組成物を提供することである。

本発明者は、電荷移動錯体を形成する化合物を用いたネマチック液晶組成物を検討した結果、本件発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は電荷移動錯体を１種以上含有し、比抵抗値が１．０×１０^１０Ωｃｍ以上、１．０×１０^１３Ωｃｍ以下であることを特徴とするネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する。

本願発明のネマチック液晶組成物は、適度に大きい比抵抗値を有し、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和する特徴を有することから、製造工程における帯電に起因する電荷の放電時間を短縮し液晶表示素子の効率的な製造を可能とする。

以下に本発明の一例について説明する。

電子供与体となりやすい化合物は、適当な電子受容体との組み合わせにより電荷移動錯体を形成する。この電荷移動錯体が、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和する作用を有する。

本願発明に使用される電荷移動錯体を形成するためには、電子受容体となる化合物及び電子供与体が必要である。電子供与体としてはテトラチオフルバレン、テトラセレノフルバレンなどのフルバレン誘導体や、フタロシアニン及びその誘導体、アミン系化合物、ヒドロキノン類、等が知られているが、アミン系化合物が好ましい。アミン系化合物としては、脂肪族アミン化合物及び芳香族アミン化合物に分類されるが、例えばエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、フェニレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、ピペラジン、ポリエチレンイミノ及びそのエチレンオキシド付加物、ポリビニルピリジン、ポリ（ジメチルアミノエチル）アクリレート、ポリ（ジメチルアミノプロピル）アクリルアミド、ジアリルアミン−イソブチレン交互共重合体などが挙げられる。

電子受容体としては、ヨウ素、２，３−ジシアノ−５，６−ジクロロベンゾキノンなどのベンゾキノン類、ナフタレン、ビフェニル、フルオレン、アントラセン、フェナントレン、アセナフトレン、クリセン、ピレン、カルバゾール、フェニルインドール類、トリアゾール類、フラーレン化合物及びその誘導体などが挙げられるがフラーレン化合物及びその誘導体が好ましい。フラーレン化合物及びその誘導体としては、炭素原子を２０から２００個有するフラーレン化合物、好ましくは炭素原子を６０から１００個有するフラーレン化合物、さらに好ましくは、炭素原子が６０から７０個有するフラーレン化合物が特に好ましい。

電子受容体及び電子供与体の関係は相対的なものであって、それぞれの分類は必ずしも明確なものばかりではない。よって、以上記載した化合物を電荷移動錯体を形成する限り電子受容体及び電子供与体の区別とは無関係に使用することもできる。

上述のような化合物をネマチック液晶組成物に１種以上含有することで、従来知られていた方法に比べ、液晶表示素子の静電気等の一時的な電圧の印加に対する挙動を改善された液晶組成物を製造でき、非常に有用である。

これら電荷移動錯体の含有率は、０．００１〜１０質量％の範囲であるが、０．００１〜５質量％の範囲が好ましく、０．００１〜１質量％の範囲がより好ましい。

ネマチック液晶組成物としては、一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１は、水素原子、炭素数１から１２のアルキル基、少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、炭素数２から１２のアルケニル基又は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ_２基はそれぞれ独立的にＯ原子が相互に直接結合しないものとして酸素原子、硫黄原子、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＯＣＯ−Ｏ−により置き換えられてもよく、
Ａ^１及びＡ^２はそれぞれ独立的に、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ＣＨ_２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子は−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、
ｓ及びｔはそれぞれ独立的に、０、１又は２を表すが、ｓ及びｔの和は３以下であり、
Ｚ^１及びＺ^２はそれ独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−又は単結合を表し、
Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に、−Ｈ、−Ｆ又は−Ｃｌを表し、Ｌ^２は、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＯＣＨ_２Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＦ_３又は−ＣＨ_２ＣＦ_３を表し、Ａ^１、Ａ^２、Ｚ^１及びＺ^２が複数存在する場合は、それらは同一でもよく異なっていてもよい。）で表される化合物を１種又は２種以上を含有するが、１〜２０種が好ましく、１〜１５種がさらに好ましい。一般式（Ｉ）において、Ｒ^１は、水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基、少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数２〜１２のアルケニル基又は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数２〜１２のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ_２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−又は−ＯＣＯ−Ｏ−により置き換えられてもよいが、炭素数１〜１２のアルキル基、アルコシキ基、炭素数２〜１２のアルケニル基又は炭素数２〜１２のアルケニルオキシ基が好ましく、中でも直鎖型アルキル基及び直鎖型アルケニル基がさらに好ましい。環Ａ^１及びＡ^２は式群１

に示すような構造が好例として挙げられる。
中でも、式群２

に示すような構造がさらに好ましい。

連結基Ｚ^１及びＺ^２は、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−又は単結合を挙げることができ、中でも単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−がより好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯがさらに好ましく、単結合又は−ＣＯＯ−が特に好ましい。Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌであるが、−Ｈ又は−Ｆが好ましい。Ｌ^２は、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＯＣＨ_２Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＦ_３、−ＣＨ_２ＣＦ_３であるが、−Ｆ、−ＣＮ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３が好ましく、−Ｆ又は−ＣＮが特に好ましい。ｓ及びｔはそれぞれ独立して、０、１又は２であり、ｓ＋ｔが３以下であるが、ｓ＋ｔが１又は２が好ましい。一般式（Ｉ）は、具体的には、一般式（Ｉ−１）、一般式（Ｉ−２）、一般式（Ｉ−３）、一般式（Ｉ−４）、一般式（Ｉ−５）、一般式（Ｉ−６）、一般式（Ｉ−７）、又は一般式（Ｉ−８）で表される化合物が好ましい。

一般式（Ｉ−１）〜一般式（Ｉ−８）において、Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ独立して、−Ｈ又は−Ｆを表す。一般式（Ｉ）の化合物の含有率は１〜８０質量％の範囲であるが、１〜５０質量％の範囲が好ましく、１〜２０質量％がより好ましい。

ネマチック液晶組成物としてはさらに、一般式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立的に一般式（I）におけるＲ^１と同じ意味を表し、Ｂ^１、Ｂ^２及びＢ^３はそれぞれ独立的に、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ＣＨ_２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子はメチル基、−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、
ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ独立的に、０又は１を表し、
Ｚ^３、Ｚ^４及びＺ^５はそれぞれ独立的に、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−又は単結合を表す。）から選ばれる化合物を１種又は２種以上を含有するが、１〜２０種が好ましく、１〜１５種がさらに好ましい。一般式（ＩＩ）の式中、Ｒ^２及びＲ^５は、それぞれ独立的に水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基、少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数２〜１２のアルケニル基又は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数２〜１２のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ_２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−又は−ＯＣＯ−Ｏ−により置き換えられてもよいが、炭素数１〜１２のアルキル基、アルコシキ基、炭素数２〜１２のアルケニル基又は炭素数２〜１２のアルケニルオキシ基が好ましく、中でも直鎖型アルキル基及び直鎖型アルケニル基がさらに好ましい。環Ｂ^１、Ｂ^２及びＢ^３は式群３

に示すような構造が好適であるが、式群４

に示すような構造がさらに好ましい。

連結基Ｚ^３、Ｚ^４及びＺ^５は、それぞれ独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−又は単結合を挙げることができ、中でも単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−がより好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−がさらに好ましい。ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ独立して、０又は１であり、かつｕ、ｖ及びｗの和が１以上であるが、ｕ、ｖ及びｗの和が２又は３が好ましい。一般式（ＩＩ）は、具体的には、一般式（ＩＩ−１）、一般式（ＩＩ−２）、一般式（ＩＩ−３）、一般式（ＩＩ−４）、一般式（ＩＩ−５）、一般式（ＩＩ−６）、一般式（ＩＩ−７）、又は一般式（ＩＩ−８）で表される化合物が好ましい。

一般式（ＩＩ−１）〜一般式（ＩＩ−８）において、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｙ^３及びＹ^４は、それぞれ独立して、−Ｈ、−Ｆ又はメチル基を表すが、−Ｈが好ましい。Ｚ^７は、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、又は単結合を表すが、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合が好ましい。Ｚ^８は、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−を表すが、−Ｃ≡Ｃ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−が好ましい。一般式（ＩＩ）の化合物の含有率は５〜９５質量％の範囲であるが、１０〜９０質量％の範囲が好ましく、２５〜９０質量％がより好ましい。
この液晶組成物は比抵抗値が１．０×１０^１３Ωｃｍ以下であることが好ましく、１．０×１０^１２Ωｃｍ以下がより好ましく、比抵抗値が１．０×１０^１１Ωｃｍ以下が特に好ましい。ネマチック相上限温度は６０℃以上であることが好ましく、８０℃以上がより好ましく、９０℃以上が特に好ましい。屈折率異方性（Δｎ）は０．０６〜０．３０の範囲であることが好ましく、０．０７〜０．１８が更に好ましい範囲であり、０．０７〜０．１６の範囲がＴＮ−ＬＣＤのセル厚の設計に特に好ましく、０．１２〜０．１８の範囲がＳＴＮ−ＬＣＤのセル厚の設計に特に好ましい。誘電率異方性（Δε）は、１以上２０以下が好ましいが、１以上１５以下が特に好ましい。

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、２色性色素などを含有していてもよい。又、ＴＮ−ＬＣＤのリバースツイストドメイン防止のためやＳＴＮ−ＬＣＤの螺旋構造を誘起するため、カイラル剤を添加しても良い。カイラル剤は通常市販されているものを使用することができる。例えば、コレステリルノナノエート（ＣＮ）、メルク社製Ｓ−８１１、Ｒ−８１１、ＣＢ−１５、Ｃ−１５などが挙げられる。温度上昇によって誘起螺旋ピッチが長くなるものと短くなるものが知られているが、これらの一方を１種あるいは２種以上を用いても良く、両者を組み合わせて１種あるいは２種以上用いても良い。例えば、ＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤ、ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、基板間の厚みｄと誘起螺旋ピッチｐの商ｄ／ｐは、０．００１〜２４の範囲から選ぶことができるが、０．０１〜１２の範囲が好ましく、０．１〜２の範囲がより好ましく、０．１〜１．５の範囲が更に好ましく、０．１〜１の範囲が更により好ましく、０．１〜０．８の範囲が特に好ましい。

上記ネマチック液晶組成物はＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤ、ＯＣＢ−ＬＣＤ、高分子分散型液晶表示素子、フェーズチェンジ型コレステリック液晶表示素子に有用であるが、ＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤに特に有用である。また、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ＴＮ液晶表示素子は目的に応じて、ねじり角を８０°から１３０°の範囲で選択することができ、８５°から１１０°が好ましい。本発明のＳＴＮ液晶表示素子は目的に応じて、ねじり角を１８０°から２７０°の範囲で選択することができ、２２０°から２６０°が好ましい。
本発明の液晶組成物を使用することにより、適度に大きい比抵抗値を有し、かつ液晶表示素子に対して一時的に静電気で印加された電圧が十分速い時間で緩和することができる。

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。又、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(℃)
Δε ：誘電率異方性(25℃)
Δn ：複屈折率(25℃)
ρ ：比抵抗値（Ω・cm）
帯電時間：液晶組成物をセルに注入し、静電気ガンを用いて点灯状態にした
後、元の電圧無印加状態に戻るまでの時間（秒）
化合物記載に下記の略号を使用する。
-n 数字 ：-C_nH_2n+1 (アルキル側鎖は数字、代表するときはRとする。)
-On ：-OC_nH_2n+1
-ndm ：-(C_nH_2n+1-CH=CH-(CH₂)_m-1)
ndm- ：C_nH_2n+1-CH=CH-(CH₂)_m-1-
-Od(m)n ：-O(C_nH_2n+1-CH=CH-(CH₂)_m-2)
d(m)nO- ：C_nH_2n+1-CH=CH-(CH₂)_m-2O-
連結基
-VO- ：-COO- T- ：-C≡C- -2- ：-CH₂CH₂-
置換基
-CN ：-C≡N -F ：-F
環
Ph ：1,4-フェニレン基 Ph1：3-フルオロ-1,4-フェニレン基
Ph2：3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基
Ma ：ピリミジン-2,5-ジイル基 Cy ：1,4-シクロヘキシレン基
（実施例１、比較例１）
以下に示すネマチック液晶組成物(LC1)を調製し、その物性値を測定し、その結果を表1に示す。

得られた液晶組成物ＬＣ１は、高い比抵抗値を示している。次に、上述のネマチック液晶組成物ＬＣ１に、フラーレン化合物であるＣ_６０を含有した電荷移動錯体を加えた液晶組成物（ＬＣ２、３、４）を実施例（１−１）、（１−２）及び（１−３）として調製した。また、比較のために、ネマチック液晶組成物ＬＣ１に非イオン性界面活性剤であるテトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧ）

を加えた液晶組成物（ＬＣ５、６）を比較例（１−１）及び（１−２）として調製した。それらの比抵抗値ならびに６．０μｍのＴＮセルに注入したときの帯電特性を測定し、その結果を表２に示す。

ネマチック液晶組成物ＬＣ２、ＬＣ３は、液晶組成物ＬＣ１と比較し帯電時間を大幅に短縮することができた。それに対し、テトラエチレングリコールジメチルエーテルを加えた場合は、実施例１同様の帯電時間を短縮する効果は認められるが、Ｃ_６０含有電荷移動錯体の添加時ほどではなく、更には添加量によって帯電時間の短縮効果も大きく異なる。

さらに、以下に示すネマチック液晶組成物（ＬＣ７）を調整し、実施例１と同様の物性測定をおこない、Ｃ_６０を含有した電荷移動錯体を加えた液晶組成物を調製した。

実施例１と同様の帯電時間を短縮する効果が認められることが確認された。

本願発明の電気光学素子の構造の一例

符号の説明

１ 偏光板
２ 基板
３ 透明電極もしくはアクティブ素子を伴う透明電極
４ 配向膜
５ 液晶

Claims (9)

1. 電荷移動錯体を１種以上含有し、比抵抗値が１．０×１０^１０Ωｃｍ以上、 １．０×１０^１３Ωｃｍ以下であることを特徴とするネマチック液晶組成物。
2. 電荷移動錯体が炭素原子数２０から２００個のフラーレン化合物又はフラーレン化合物の誘導体である請求項１記載のネマチック液晶組成物。
3. 一般式(I)
   

   

   （式中、Ｒ^１は、水素原子、炭素数１から１２のアルキル基、少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、炭素数２から１２のアルケニル基又は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ_２基はそれぞれ独立的にＯ原子が相互に直接結合しないものとして酸素原子、硫黄原子、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＯＣＯ−Ｏ−により置き換えられてもよく、
   Ａ^１及びＡ^２はそれぞれ独立的に、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ＣＨ_２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子は−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、
   ｓ及びｔはそれぞれ独立的に、０、１又は２を表すが、ｓ及びｔの和は３以下であり、
   Ｚ^１及びＺ^２はそれ独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−又は単結合を表し、
   Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に、−Ｈ、−Ｆ又は−Ｃｌを表し、Ｌ^２は、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＯＣＨ_２Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＦ_３又は−ＣＨ_２ＣＦ_３を表し、Ａ^１、Ａ^２、Ｚ^１及びＺ^２が複数存在する場合は、それらは同一でもよく異なっていてもよい。）
   で表される化合物を１種以上を含有し、
   一般式(II)
   

   

   （式中、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立的に一般式（I）におけるＲ^１と同じ意味を表し、Ｂ^１、Ｂ^２及びＢ^３はそれぞれ独立的に、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ＣＨ_２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子はメチル基、−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、
   ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ独立的に、０又は１を表し、
   Ｚ^３、Ｚ^４及びＺ^５はそれぞれ独立的に、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−又は単結合を表す。）で表される化合物を、１種以上含有する請求項１又は２記載のネマチック液晶組成物。
4. 一般式(I-1)、一般式(I-2)、一般式(I-3)、一般式(I-4)、一般式(I-5)、一般式(I-6)、一般式(I-7)及び一般式(I-8)
   

   

   （式中、Ｒ^１は炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、炭素数２〜１２のアルケニル基又は炭素数２〜１２のアルケニルオキシ基を表し、Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表し、Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に−Ｈ又は−Ｆを表し、Ｌ^２は−Ｆ、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＯＣＨ_２Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＦ_３、−ＣＨ_２ＣＦ_３を表す。）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を１種以上を含有する請求項３記載のネマチック液晶組成物。
5. 一般式(II-1)、一般式(II-2)、一般式(II-3)、一般式(II-4)、一般式(II-5)、一般式(II-6) 、一般式(II-7)及び一般式(II-8)
   

   

   （式中、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立的に炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、炭素数２〜１２のアルケニル基、炭素数２〜１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１〜１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１〜１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２〜１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２〜１２のアルケニルオキシ基、を表し、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｙ^３及びＹ^４はそれぞれ独立的に−Ｈ、−Ｆ又はメチル基を表し、Ｚ^７は−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、又は単結合を表し、Ｚ^８は−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−を表す。）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を１種以上を含有する請求項４記載のネマチック液晶組成物。
6. 電荷移動錯体の含有率が０．００１〜１０質量％の範囲である請求項１から５の何れかに記載のネマチック液晶組成物。
7. 誘電率異方性（Δε）が１以上２０以下の範囲である請求項１から６の何れかに記載のネマチック液晶組成物。
8. 屈折率異方性（Δｎ）が０．０６以上０．１５以下の範囲である請求項１から７の何れかに記載のネマチック液晶組成物。
9. 請求項１から８の何れかに記載の液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子。
   

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