JP2021102697A - 液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】マスク領域への高分子ネットワーク析出を防止してヘイズを抑制でき、かつ、応答速度及びコントラスト比に優れる液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶化合物、連鎖移動剤、及び重合性化合物を含有し、該重合性化合物として、下記一般式（ｉ）（式中、Ｒ１は、水素原子等を表し、Ｓｐはスペーサー基等を表し、Xは脂肪族環状炭化水素基を表し、ｎは１〜４の整数を表す）を１〜２０質量％、および下記一般式（ｉｉ）（式中、Ｒ２０２、Ｒ２０３、Ｒ２０４、Ｒ２０５、Ｒ２０６、Ｒ２０７、Ｒ２０８及びＲ２０９はそれぞれ独立して、Ｃ１〜１８のアルキル基等を表し、Ｐ２１は重合性基である。）を１．５〜４．８質量％含有する液晶組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、液晶組成物及び液晶表示素子に関する。

近年、情報化社会の進展に伴い、人と情報とを繋ぐデバイスとして、電子ディスプレイの重要性が高まってきている。現在、普及しているフラットパネルディスプレイは、主に基板としてガラスを用いているが、衝撃により破損すること、湾曲面への設置が困難であることなど、使用する環境に制約がある。

これらに対して、近年、フレキシブルディスプレイの実現が期待されている。フレキシブルディスプレイは、従来用いられてきたガラス基板に代わり、柔軟なプラスチック製の基板を用いて構成されていることから、高い衝撃耐性を有しており、また湾曲面への設置が可能となることから、自動車の車内をはじめとして様々な環境において情報表示が可能であるという利点を有している。

現在、フレキシブルディスプレイのデバイス方式として、有機ＥＬ方式と液晶方式が主に検討されているが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、水蒸気や酸素に対する材料劣化が少なく、基板に高度なガスバリア性を必要としないこと、また、高精細化が可能という利点を有している。しかし、プラスチック基板を用いたフレキシブル液晶ディスプレイ（フレキシブルＬＣＤ）は、液晶を２枚の基板で挟み込む構造であることから、湾曲時に、上下の基板間で圧縮力の働く箇所と拡張力の働く箇所が生じたり、ずり変形が生じたりして、曲率や伸縮に差が生じ、この結果、液晶層のセル厚さが変化して表示画像の品位が低下するという問題を有していた。したがって、フレキシブルＬＣＤの実現において、湾曲時における液晶層のセル厚さの変化を抑制する構造の実現が重要な課題となっていた。

湾曲時における液晶層のセル厚さの変化を抑えるため、これまでに２枚の基板を接合する作用を有する壁形状の高分子スペーサーが提案されている（特許文献１〜４）。例えば、これらのフレキシブルＬＣＤにおいて、高分子スペーサーは、光重合性のモノマーを混合した液晶組成物（重合性液晶組成物）に対し、所定のパターンを有する光学マスク越しに紫外線を照射してパターン露光することで、紫外線が照射された領域（すなわち、露光領域）に高分子を析出させることにより形成する。高分子スペーサーの形成により、２枚のプラスチック基板間の厚さ及びセル厚さを一定に保ち、2枚の基板の間が接着されていることから、湾曲時の表示の乱れや、湾曲によるディスプレイの変形・破損のリスクを大幅に低減することが可能である。

また近年、液晶ディスプレイにはゲームやＡＲ/ＶＲディスプレイ用途に速い応答速度が求められている。特に駆動電圧の印加方法を工夫することで高速化が可能な電圧無印加時から電圧印加時への遷移するときのon応答ではなく、電圧印加時から電圧無印加への遷移するときのoff応答の高速化に強い要求がある。

特開平０６−１６０８１８号公報 特開平０９−３１８９３１号公報 特開平１０−１２３５３５号公報 特開２０１７−０５８６７８号公報

しかしながら、高分子スペーサーを有する従来の液晶表示素子では、パターン露光の際に、光学マスクによりマスクされた領域（すなわち、マスク領域）に漏れ出た紫外光によるモノマーの重合や、露光領域からマスク領域へのポリマーの伸長により、マスク領域に高分子ネットワークの析出を招いていた。析出した高分子ネットワークは、液晶分子を束縛し、散乱させることによるヘイズの増加や、マスク領域の液晶の電圧応答を阻害する、といった問題を有してた。その結果、液晶分子の動きが束縛されることによる駆動電圧の上昇と、高分子ネットワークの複屈折効果によるコントラスト比の低下の問題を引き起こしていた。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、湾曲時に表示画像の品位低下を防ぐことができるとともに、マスク領域への高分子ネットワーク析出を防止できてヘイズを抑制でき、かつ、応答速度及びコントラスト比に優れる液晶組成物及び液晶表示素子を提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ヘイズの増加を抑制できる低屈折率モノマーを用い、且つ高分子の重合反応を停止させる作用を有する連鎖移動剤を液晶組成物に混合することにより、マスク領域へ伸長する高分子ネットワークを抑制しつつ、低屈折率の高分子壁構造のスペーサーを露光領域に形成させることにより、湾曲時に表示画像の品位低下を防ぐことができ、かつ応答速度に優れ、ヘイズが少なくコントラスト比に優れる液晶表示素子を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、液晶化合物、連鎖移動剤、光重合開始剤および重合性化合物を含有し、該重合性化合物として、下記一般式（ｉ）

（式中、Ｒ^１は、水素原子、炭素原子数１〜５個のアルキル基又は炭素原子数１〜５個のハロゲン化アルキル基を表し、Ｓｐはスペーサー基又は単結合を表し、Xは脂肪族環状炭化水素基を表し、ｎは１〜４の整数を表す）で荒らされる脂環式炭化水素構造を有する化合物（ｉ）を１〜２０質量％、および下記一般式（ｉｉ）

（上記一般式（Ｉ）中、Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８及びＲ^２０９はそれぞれ独立して、炭素原子数１から１８のアルキル基、炭素原子数１から１８のアルコキシ基、ハロゲン原子又は水素原子のいずれかを表し、Ｐ^２１は、以下の式（Ｒ−１）から式（Ｒ−９）のいずれかを表し、

（上記式（Ｒ−１）〜（Ｒ−９）中、Ｒ^２１、Ｒ^３１、Ｒ^４１、Ｒ^５１およびＲ^６１はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数１〜５個のアルキル基または炭素原子数１〜５個のハロゲン化アルキル基であり、Ｗは単結合、−Ｏ−またはメチレン基であり、Ｔは単結合または−ＣＯＯ−であり、ｐ、ｔおよびｑはそれぞれ独立して、０、１または２である。）
Ｓ^２１は、炭素原子数１〜１５のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＯＯ−で置換されてよく、
Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８およびＲ^２０９の少なくとも一つはハロゲン原子、炭素原子数１から１８のアルキル基、炭素原子数１から１８のアルコキシ基である。）
で表される化合物（ｉｉ）の１．５〜４．８質量％を含有することを特徴とする液晶組成物に関する。

本発明は、更に、前記液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。

本発明によれば、湾曲時に表示画像の品位低下を防ぐことができるとともに、マスク領域への高分子ネットワーク析出を防止できてヘイズを抑制でき、かつ、応答速度及びコントラスト比に優れる液晶組成物及び液晶表示素子を提供できる。

本発明で用いる重合性化合物は、前記一般式（ｉ）で表される脂環式炭化水素構造を有する化合物（ｉ）と、前記一般式（ｉｉ）で表される化合物（ｉｉ）とを併用することを特徴としている。

本発明では、前記一般式（ｉ）で表される脂環式炭化水素構造を有する重合性化合物（ｉ）が複屈折率が低いものとなる。

（式中、Ｒ^１は、水素原子、炭素原子数１〜５個のアルキル基又は炭素原子数１〜５個のハロゲン化アルキル基を表し、Ｓｐはスペーサー基、又は単結合を表し、Sp中の−CH₂−は−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２−又は−Ｃ≡Ｃ−に置き換わっても良く、Xは脂肪族環状炭化水素基を表し、ｎは１〜４の整数を表す）
ここで、前記Spがスペーサー基を表す場合、該スペーサー基としては、−（ＣＨ２）_ｂ−であることが好ましく（ただし、ｂは１〜６の整数である）、該構造中の−CH₂−は−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２−又は−Ｃ≡Ｃ−に置き換わっても良い。

更に好ましくは一般式（ｉ）のXが、コレステリル基、イソボロニル基、アダマンチル基、炭素数６〜１６のシクロアルキレン基、ビシクロヘキシレン基、ビシクロペンタニル基、ビシクロペンテニル基、ビシクロオクチル基又は下記（Ｘ−１）〜（Ｘ−３）の構造から選ばれる構造が挙げられる。

かかる一般式（ｉ）で表される化合物の具体例としては、下記式（ｉ−１）〜（ｉ−１２）が挙げられる。ここで、これらの構造式中のｂは１〜６の整数である。

一方、本発明で用いる化合物（ｉｉ）は下記一般式（ｉｉ）で表されるものである。

上記一般式（ｉｉ）中、Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８及びＲ^２０９はそれぞれ独立して、炭素原子数１から１８のアルキル基、炭素原子数１から１８のアルコキシ基、ハロゲン原子又は水素原子のいずれかを表し、Ｐ^２１は、以下の式（Ｒ−１）から式（Ｒ−９）のいずれかを表し、

（上記式（Ｒ−１）〜（Ｒ−９）中、Ｒ^２１、Ｒ^３１、Ｒ^４１、Ｒ^５１およびＲ^６１はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数１〜５個のアルキル基または炭素原子数１〜５個のハロゲン化アルキル基であり、Ｗは単結合、−Ｏ−またはメチレン基であり、Ｔは単結合または−ＣＯＯ−であり、ｐ、ｔおよびｑはそれぞれ独立して、０、１または２である。）
Ｓ^２１は、炭素原子数１〜１５のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＯＯ−で置換されてよく、
Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８およびＲ^２０９の少なくとも一つはハロゲン原子、炭素原子数１から１８のアルキル基、炭素原子数１から１８のアルコキシ基である。）１．５〜４．８質量％を含有する。含有量は１．８〜４．６質量％がより好ましく、２．０〜４．３質量％がさらに好ましい。

Ｓ^２１は、炭素原子数１〜１５のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＯＯ−で置換されてよく、
Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８およびＲ^２０９の少なくとも一つはハロゲン原子、炭素原子数１から１８のアルキル基、炭素原子数１から１８のアルコキシ基である。

ここで、本発明では、上記化合物（ｉｉ）を１．５〜４．８質量％となる割合で含有するものである。

一般式（ｉｉ）で表される化合物（ｉｉ）を１．５〜４．８質量％使用すると、液晶ディスプレイの基板表面のみでなく、液晶媒体中にも高分子ネットワークが形成され、この高分子ネットワークによって電圧無印加時の配向が強く安定化される。これによって、電圧印加時から電圧無印加時の液晶の応答速度を速くすることができる。

上記一般式（ｉｉ）において、Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７のいずれかがハロゲン原子であることが好ましく、ふっ素原子であることがより好ましい。

上記一般式（ｉｉ）において、Ｐ^２１は、それぞれ独立して、式（Ｒ−１）、式（Ｒ−２）、式（Ｒ−３）、式（Ｒ−４）、式（Ｒ−５）または式（Ｒ−７）であることが好ましく、式（Ｒ−１）、式（Ｒ−２）、式（Ｒ−３）または式（Ｒ−４）であることがより好ましく、式（Ｒ−１）であることがより好ましく、アクリル基またはメタクリル基であることが更に好ましく、メタクリル基であることがよりさらに好ましい。また、上記一般式（ｉｉ）の２つ以上のＰ^２１は同一であっても異なってもよいが、同一であることが好ましい。

上記一般式（ｉ）において、Ｓ^２１は、炭素原子数１〜４のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子のうち一つが−Ｏ−で置換されていることが好ましい。

また、上記一般式（ｉ）の２つ以上のＳ^２１は同一であっても異なってもよいが、同一であることが好ましい。
なお、炭素原子数１から１８のアルキル基（該アルキル基中の１個又は非隣接の２個以上の−ＣＨ_２−はそれぞれ独立して−Ｏ−によって置換されていてもよい。）、炭素原子数１から１８のアルコキシ基は、直鎖または分岐が挙げられ、直鎖が好ましい。さらに、アルキル基の好ましい炭素原子数としては、液晶組成物の溶解性重視する場合、１〜３個が好ましい。一方、液晶分子に対する垂直配向性を重視する場合は、１０〜１９個が好ましい。

本発明の液晶組成物における一般式（ｉｉ）で表される重合性モノマーの含有量の下限は、１．５質量％が好ましく、１．８質量％以上が更に好ましく、２．１質量％以上が特に好ましい。

本発明の液晶組成物における一般式（ｉ）で表される重合性化合物の含有量の上限は４．８質量％が好ましく、４．３質量％がより好ましく、３．８質量％が特に好ましい。

本発明に係る液晶組成物は、１種または２種以上の一般式（ｉ）で表される重合性モノマーを含むことが好ましい。本発明に係る液晶組成物に含まれる一般式（ｉｉ）で表される重合性モノマーの種類は、１種〜５種、１種〜４種、１種〜３種、１種〜２種であることが好ましい。また別の実施形態では、垂直配向性や配向ムラの向上の観点から、２種〜５種、２種〜４種、２種〜３種を含むことが好ましい。

本発明に係る一般式（ｉｉ）で表される化合物（ｉｉ）の好適な化合物としては、以下の式ＲＭ−１〜ＲＭ−１７が挙げられる。

Ｓｐ^ｘｘは炭素原子数１〜８のアルキレン基または−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｓ−（式中、ｓは１から７の整数を表し、酸素原子は環に結合するものとする。）を表す。

上記式ＲＭ−１、２、４、６、７がより好ましく、ＲＭ−１、２、４が特に好ましい。これらの中でも、Ｓｐ^ｘｘとして、−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｓ−であり、かつｓが２もしくは３の化合物が特に好ましい。

前記した一般式（ｉｉ）で表される化合物（ｉｉ）として特に好ましい例として、

をあげることができる。

本願発明で使用する液晶化合物は、単独で液晶相を示す化合物であっても、２種以上を勘合した際に液晶相を示す化合物であっても良い。

２種以上の液晶化合物を混合して使用する場合には、種々の組み合わせが可能であるが、少なくとも１種類は一般式（ＩＩ）で表される化合物（ＩＩ）を含み、液晶組成物の誘電率異方性が正の場合は、更に一般式（ＩＩＩａ）で表される化合物（ＩＩＩａ）、又は一般式（ＩＩＩｂ）で表される化合物（ＩＩＩｂ）、一般式（ＩＩＩｃ）で表される化合物（ＩＩＩｃ）を含むことが好ましい。一方、液晶組成物の誘電率異方性が負の場合は、化合物（ＩＩ）に加え、更に、一般式（ＩＶａ）で表される化合物（ＩＶａ）、一般式（ＩＶｂ）で表される化合物（ＩＶｂ）、又は一般式（ＩＶｃ）で表される化合物（ＩＶｃ）を含有することが好ましい。

ここで、前記化合物（ＩＩ）は、下記一般式（ＩＩ）で表されるものである。

（式中、Ｒ^２１及びＲ^２２は、それぞれ独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置換されても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
Ｍ^２１、Ｍ^２２及びＭ^２３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個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−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−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は窒素原子に置き換えられてもよい）、２−フルオロ−１，４−フェニレン基、３−フルオロ−１，４−フェニレン基、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン基及び
（ｃ） 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−２，５−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−ジイル基及び１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、
ｏは０、１又は２を表し、
Ｌ^２１及びＬ^２２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｌ^２２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く、Ｍ^２３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。）
ここで、一般式（ＩＩ）で表される化合物において、Ｒ^２１及びＲ^２２はそれぞれ独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基（これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置換されたもの、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されたものも含む。）が好ましく、炭素原子数１から５のアルキル基、炭素原子数１から５のアルコキシ基、炭素原子数２から５のアルケニル基又は炭素原子数３から６のアルケニルオキシ基がより好ましく、炭素原子数１から５のアルキル基又は炭素原子数１から５のアルコキシ基が特に好ましい。

Ｍ^２１、Ｍ^２２及びＭ^２３はそれぞれ独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基（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基が酸素原子に置換されているものを含む）、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いるものを含む）、３−フルオロ−１，４−フェニレン基、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン基、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−ジイル基が好ましく、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，４−フェニレン基又は１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基がより好ましく、トランス−１，４−シクロヘキシレン基又は１，４−フェニレン基が特に好ましい。ｏは０、１又は２が好ましく、０又は１がより好ましい。Ｌ^２１及びＬ^２２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−が好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−又は−ＣＨ_２Ｏ−がより好ましく、単結合又は−ＣＨ_２ＣＨ_２−が更に好ましい。

上記の選択肢の組み合わせにより形成される構造のうち、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ−及び−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ≡Ｃ−は化学的な安定性から好ましくない。またこれら構造中の水素原子がフッ素原子に置き換わったものも同様に好ましくない。また酸素同士が結合する構造、硫黄原子同士が結合する構造及び硫黄原子と酸素原子が結合する構造となることも同様に好ましくない。また窒素原子同士が結合する構造、窒素原子と酸素原子が結合する構造及び窒素原子と硫黄原子が結合する構造も同様に好ましくない。

更に詳述すると、一般式（ＩＩ）は具体的な構造として以下の一般式（ＩＩ−Ａ）から一般式（ＩＩ−Ｐ）からなる群で表される化合物が好ましい。

（式中、Ｒ^２３及びＲ^２４はそれぞれ独立的に炭素数１から１０のアルキル基、炭素数１から１０のアルコキシ基、炭素数２から１０のアルケニル基又は炭素数３から１０のアルケニルオキシ基を表す。）
Ｒ^２３及びＲ^２４はそれぞれ独立的に炭素数１から１０のアルキル基、炭素数１から１０のアルコキシ基又は炭素数２から１０のアルケニル基がより好ましく、炭素数１から５のアルキル基又は炭素数１から１０のアルコキシ基が更に好ましい。

一般式（ＩＩ−Ａ）から一般式（ＩＩ−Ｐ）で表される化合物中、一般式（ＩＩ−Ａ）、一般式（ＩＩ−Ｂ）、一般式（ＩＩ−Ｃ）、一般式（ＩＩ−Ｅ）、一般式（ＩＩ−Ｈ）、 一般式（ＩＩ−Ｉ）、一般式（ＩＩ−Ｉ）又は一般式（ＩＩ−Ｋ）で表される化合物が好ましく、一般式（ＩＩ−Ａ）、一般式（ＩＩ−Ｃ）、一般式（ＩＩ−Ｅ）、一般式（ＩＩ−Ｈ）又は一般式（ＩＩ−Ｉ）で表される化合物が更に好ましい。

本願発明では、液晶化合物として一般式（ＩＩ）で表される化合物（ＩＩ）を少なくとも１種を含有するが、１種〜１０種含有することが好ましく、２種〜８種含有することが特に好ましく、一般式（ＩＩ）で表される化合物（ＩＩ）の含有率の下限値は５質量％であることが好ましく、１０質量％であることがより好ましく、２０質量％であることが更に好ましく、３０質量％であることが特に好ましく、上限値としては８０質量％が好ましく、７０質量％が更に好ましく、６０質量％が更に好ましい。

次に、液晶組成物の誘電率異方性が正の場合に用いられる、化合物（ＩＩＩａ）、化合物（ＩＩＩｂ）、又は化合物（ＩＩＩｃ）は、以下の一般式（ＩＩＩａ）、一般式（ＩＩＩｂ）、又は一般式（ＩＩＩｃ）で表されるものである。

（式中Ｒ^３１、Ｒ^３２及びＲ^３３はそれぞれ独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置換されても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
Ｍ^３１、Ｍ^３２、Ｍ^３３、Ｍ^３４、Ｍ^３５、Ｍ^３６、Ｍ^３７及びＭ^３８はそれぞれ独立して、
（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個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−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−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられてもよい）、３−フルオロ−１，４−フェニレン基、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン基及び、
（ｆ） 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−２，５−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基及びデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ｄ）、基（ｅ）又は基（ｆ）に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良く、
Ｌ^３１、Ｌ^３２、Ｌ^３３、Ｌ^３４、Ｌ^３５、Ｌ^３６、Ｌ^３７及びＬ^３８はそれぞれ独立して単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｍ^３２、Ｍ^３４、Ｍ^３５、Ｍ^３７、Ｍ^３８、Ｌ^３１、Ｌ^３３、Ｌ^３５、Ｌ^３６及び／又はＬ^３８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く、
Ｘ^３１、Ｘ^３２、Ｘ^３３、Ｘ^３４、Ｘ^３５、Ｘ^３６及びＸ^３７はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、
Ｙ^３１、Ｙ^３２及びＹ^３３はそれぞれ独立してフッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基又はジフルオロメトキシ基を表し、
ｐ、ｑ、ｒ、ｓ及びｔはそれぞれ独立して、０、１又は２を表すが、ｑ＋ｒ及びｓ＋ｔは２以下である。）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。

ここで、 一般式（ＩＩＩａ）、一般式（ＩＩＩｂ）及び一般式（ＩＩＩｃ）で表される化合物において、Ｒ^３１、Ｒ^３２及びＲ^３３はそれぞれ独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基、炭素数１〜１５の直鎖状アルキル基又は炭素数２〜１５のアルケニル基（これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置換されているもの、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されているものも含む。）が好ましく、炭素数１〜１０の直鎖状アルキル基、炭素数１〜１０の直鎖状アルコキシ基又は炭素数２〜１０アルケニル基がより好ましく、炭素数１〜８の直鎖状アルキル基又は炭素数１〜８のアルコキシ基が特に好ましい。

Ｍ^３１、Ｍ^３２、Ｍ^３３、Ｍ^３４、Ｍ^３５、Ｍ^３６、Ｍ^３７及びＭ^３８はそれぞれ独立して、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個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置き換えられているものも含む。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は窒素原子に置き換えられているものも含む）、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、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基及びデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基で表す基（各々の基はそれぞれ水素原子がシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されているものも含む。）が好ましく、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−フェニレン基又は３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン基がより好ましく、トランス−１，４−シクロへキシレン基又は１，４−フェニレン基が更に好ましく、トランス−１，４−シクロへキシレン基が特に好ましい。

Ｌ^３１、Ｌ^３２、Ｌ^３３、Ｌ^３４、Ｌ^３５、Ｌ^３６、Ｌ^３７及びＬ^３８はそれぞれ独立して単結合、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−が好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−又は−Ｃ≡Ｃ−がより好ましく、単結合又は−ＣＨ_２ＣＨ_２−が特に好ましい。Ｘ^３１、Ｘ^３２、Ｘ^３３、Ｘ^３４、Ｘ^３５、Ｘ^３６及びＸ^３７はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子をし、Ｙ^３１、Ｙ^３２及びＹ^３３はそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、ジフルオロメトキシ基又は炭素原子数１〜１２のアルキル基を表すことが好ましく、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基又は炭素原子数１〜１２のアルキル基を表すことが好ましく、フッ素原子を表すことが特に好ましい。ｐ、ｑ、ｒ、ｓ及びｔはそれぞれ独立して、０、１又は２を表すが、ｑ＋ｒ及びｓ＋ｔは２以下を表す。

上記の選択肢の組み合わせにより形成される構造のうち、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ−及び−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ≡Ｃ−は化学的な安定性から好ましくない。またこれら構造中の水素原子がフッ素原子に置き換わったものも同様に好ましくない。また酸素同士が結合する構造、硫黄原子同士が結合する構造及び硫黄原子と酸素原子が結合する構造となることも同様に好ましくない。また窒素原子同士が結合する構造、窒素原子と酸素原子が結合する構造及び窒素原子と硫黄原子が結合する構造も同様に好ましくない。

具体的には以下の一般式（ＩＩＩａ−１）で示される構造を表すことが好ましい。

（式中、Ｒ^３４は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｌ^３９及びＬ^４０はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｍ^３８は１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表し、Ｘ^３２は水素原子又はフッ素原子を表し、ｐ_１は０又は１を表し、Ｙ^３４はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。）
更に具体的には以下の一般式（ＩＩＩａ−２ａ）〜一般式（ＩＩＩａ−４ｄ）

（式中、Ｒ^３４は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｘ^３１及びＸ^３２はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Ｙ^３１はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。）で表される構造が好ましく、

（式中、Ｒ^３４は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｙ^３１はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。）で表される構造も好ましい。

一般式（ＩＩＩｂ）は具体的な構造として以下の一般式

（式中、Ｒ^３５は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｙ^３５はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。）で表される構造が好ましく、
一般式（ＩＩＩｃ）は具体的な構造として以下の一般式

（式中、Ｒ^３６は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｙ^３６はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。）で表される構造が好ましい。

一般式（ＩＩＩａ）、一般式（ＩＩＩｂ）及び一般式（ＩＩＩｃ）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を少なくとも１種を含有するが、１種〜１０種含有することが好ましく、２種〜８種含有することが特に好ましく、一般式（ＩＩＩａ）、一般式（ＩＩＩｂ）及び一般式（ＩＩＩｃ）で表される化合物からなる群の含有率の下限値は５質量％であることが好ましく、１０質量％であることがより好ましく、２０質量％であることが好ましく、上限値は８０質量％が好ましく、７０質量％が好ましく、６０質量％が好ましく、５０質量％が更に好ましい。
一方、液晶組成物の誘電率異方性が負の場合に用いられる化合物（ＩＶａ）、化合物（ＩＶｂ）、又は化合物（ＩＶｃ）は、それぞれ下記一般式（ＩＶａ）、一般式（ＩＶｂ）及び一般式（ＩＶｃ）で表されるものである。

（式中Ｒ^４１、Ｒ^４２、Ｒ^４３、Ｒ^４４、Ｒ^４５及び、Ｒ^４６はそれぞれ独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
Ｍ^４１、Ｍ^４２、Ｍ^４３、Ｍ^４４、Ｍ^４５、Ｍ^４６、Ｍ^４７、Ｍ^４８及びＭ^４９はそれぞれ独立して、
（ｇ） 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個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置き換えられてもよい）、
（ｈ） １，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は窒素原子に置き換えられてもよい）及び、
（ｉ） 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−２，５−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基及びデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ｇ）、基（ｈ）又は基（ｉ）に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良く、
Ｌ^４１、Ｌ^４２、Ｌ^４３、Ｌ^４４、Ｌ^４５、Ｌ^４６、Ｌ^４７、Ｌ^４８及びＬ^４９はそれぞれ独立して単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｍ^４２、Ｍ^４３、Ｍ^４５、Ｍ^４６、Ｍ^４８、Ｍ^４９、Ｌ^４１、Ｌ^４３、Ｌ^４４、Ｌ^４６、Ｌ^４７及び／又はＬ^４９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く、Ｘ^４１、Ｘ^４２、Ｘ^４３、Ｘ^４４、Ｘ^４５、Ｘ^４６、Ｘ^４７及びＸ^４８はそれぞれ独立して水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はフッ素原子を表すが、Ｘ^４１及びＸ^４２の何れか一つはフッ素原子を表し、Ｘ^４３、Ｘ^４４及びＸ^４５の何れか一つはフッ素原子を表し、Ｘ^４６、Ｘ^４７及びＸ^４８の何れか一つはフッ素原子を表すが、Ｘ^４６及びＸ^４７は同時にフッ素原子を表すことはなく、Ｘ^４６及びＸ^４８は同時にフッ素原子を表すことはなく、Ｇはメチレン基又は−Ｏ−を表し、
ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ独立して、０、１又は２を表すが、ｕ＋ｖ、ｗ＋ｘ及びｙ＋ｚは２以下である。）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。

ここで、一般式（ＩＶａ）、一般式（ＩＶｂ）及び一般式（ＩＶｃ）で表される各化合物において、Ｒ^４１、Ｒ^４２、Ｒ^４３、Ｒ^４４、Ｒ^４５及びＲ^４６はそれぞれ独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基、炭素数１〜１５の直鎖状アルキル基又は炭素数２〜１５のアルケニル基（これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置換されているもの、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されているものも含む。）が好ましく、炭素数１〜１０の直鎖状アルキル基、炭素数１〜１０の直鎖状アルコキシ基又は炭素数２〜１０アルケニル基がより好ましく、炭素数１〜８の直鎖状アルキル基又は炭素数１〜８のアルコキシ基が特に好ましい。Ｍ^４１、Ｍ^４２、Ｍ^４３、Ｍ^４４、Ｍ^４５、Ｍ^４６、Ｍ^４７、Ｍ^４８及びＭ^４９はそれぞれ独立して、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個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−Ｏ−又は−Ｓ−に置き換えられているものも含む。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられているものも含む）、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−２，５−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基及びデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基で表す基（各々の基に含まれる水素原子がそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されているものも含む。）が好ましく、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−フェニレン基又は２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン基がより好ましく、トランス−１，４−シクロへキシレン基又は１，４−フェニレン基が更に好ましく、トランス−１，４−シクロへキシレン基が特に好ましい。Ｌ^４１、Ｌ^４２、Ｌ^４３、Ｌ^４４、Ｌ^４５、Ｌ^４６、Ｌ^４７、Ｌ^４８及びＬ^４９はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−が好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ^２−、−ＯＣＨ_２−又は−ＣＨ_２Ｏ−がより好ましい。Ｘ^４１、Ｘ^４２、Ｘ^４３、Ｘ^４４、Ｘ^４５、Ｘ^４６及びＸ^４７はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Ｇはメチレン基又は−Ｏ−を表し、ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ独立して、０、１又は２を表すが、ｕ＋ｖ、ｗ＋ｘ及びｙ＋ｚは２以下で表す。

上記の選択肢の組み合わせにより形成される構造のうち、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ−及び−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ≡Ｃ−は化学的な安定性から好ましくない。またこれら構造中の水素原子がフッ素原子に置き換わったものも同様に好ましくない。また酸素同士が結合する構造、硫黄原子同士が結合する構造及び硫黄原子と酸素原子が結合する構造となることも同様に好ましくない。また窒素原子同士が結合する構造、窒素原子と酸素原子が結合する構造及び窒素原子と硫黄原子が結合する構造も同様に好ましくない。

一般式（ＩＶａ）で表される化合物（ＩＶａ）において、具体的には以下の一般式（ＩＶａ−１）で示される構造を表すことが好ましい。

（式中、Ｒ^４７及びＲ^４８はそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｌ^５０、Ｌ^５１及びＬ^５２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｍ^５０は１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表し、ｕ_１及びｖ_１はそれぞれ独立して０又は１を表す。）
更に具体的には以下の一般式（ＩＶａ−２ａ）〜一般式（ＩＶａ−３ｉ）

（式中、Ｒ^４７及びＲ^４８はそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）で表される構造が好ましく、Ｒ^４７及びＲ^４８がそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基又は炭素原子数１〜８のアルコキシル基が更に好ましい。

一般式（ＩＶｂ）で表される化合物（ＩＶｂ）において、具体的には以下の一般式（ＩＶｂ−１）で示される構造を表すことが好ましい。

（式中、Ｒ^４９及びＲ^５０はそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｌ^５２、Ｌ^５３及びＬ^５４はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｍ^５１、Ｍ^５２及びＭ^５３は１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表し、ｗ１及びｘ１は独立して０、１又は２を表すが、ｗ１＋ｘ１は２以下を表す。）
更に具体的には以下の一般式（ＩＶｂ−２ａ）〜（ＩＶｂ−３ｌ）

（式中、Ｒ^４９及びＲ^５０はそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）で表される構造が好ましい。

一般式（ＩＶｃ）で表される化合物（ＩＶｃ）において、具体的には以下の一般式（ＩＶｃ−１ａ）及び一般式（ＩＶｃ−１ｂ）で示される構造を表すことが好ましい。

（式中、Ｒ^５１及びＲ^５２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｌ^５６、Ｌ^５７及びＬ^５８はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｍ^５４、Ｍ^５５及びＭ^５６は１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表し、ｙ１及びｚ１は独立して０、１又は２を表すが、ｙ１＋ｚ１は２以下を表す。）
更に具体的には以下の一般式（ＩＶｃ−２ａ）〜（ＩＶｃ−２ｇ）

（式中、Ｒ^５１及びＲ^５２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）
第三成分として使用する一般式（ＩＩＩａ）、一般式（ＩＩＩｂ）及び一般式（ＩＩＩｃ）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物又は一般式（ＩＶａ）、一般式（ＩＶｂ）及び一般式（ＩＶｃ）で表される各化合物からなる群から選ばれる化合物を少なくとも１種を含有するが、２種〜１０種含有することが好ましく、２種〜８種含有することが特に好ましく、含有率の下限値が５質量％であることが好ましく、１０質量％であることがより好ましく、２０質量％であることがより好ましく、上限値が８０質量％であることが好ましく、７０質量％であることが好ましく、６０質量％であることが好ましく、５０質量％であることが好ましい。

本願発明の液晶組成物において、Δｎは０．０８〜０．２５の範囲であることが好ましい。

本願発明の液晶組成物において、Δεは液晶表示素子の表示モードによって、正又は負のΔεを有するものを用いることができる。ＶＡモードの液晶表示素子においては、負のΔεを有する液晶組成物を使用する。その場合のΔεは、−１以下が好ましく、−２以下がより好ましい。

本願発明の液晶組成物は、広い液晶相温度範囲（液晶相下限温度と液晶相上限温度の差の絶対値）を有するが、液晶相温度範囲が１００℃以上であることが好ましく、１２０℃以上がより好ましい。また、液晶相上限温度は７０℃以上であることが好ましく、８０℃以上がより好ましい。更に、液晶相下限温度は−２０℃以下であることが好ましく、−３０℃以下がより好ましい。

本願発明の液晶組成物は、上記の化合物以外に、STN液晶用のネマチック液晶、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。

本発明の液晶組成物で用いる連鎖移動剤は、光開始剤由来の活性ラジカルや、モノマーの成長ラジカルを抑制することにより不必要な部分の重合を抑え透過率の高い表示素子を得ることができる。連鎖移動剤としては、光開始剤等から発生したラジカルやモノマーの成長ラジカルを補足できる何れの化合物でも構わないが、特にアルキルチオール化合物、メルカプトプロピオン酸エステル、αメチルスチレンダイマーから選ばれる1種又は２種以上を含有することが好ましく、特にアクティブマトリックス駆動方式に用いる場合は、電圧保持率の点でαメチルスチレンダイマーがより好ましい。

本願発明の重合性化合物を含有する液晶組成物は、光重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。特にアセトフェノン類、ベンジルケタール類が好ましく、例えば１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「オムニラッド１８４」、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン「オムニラッド１１７３」、２−メチル−１−［（メチルチオ）フェニル］−２−モリホリノプロパン−１「オムニラッド９０７」、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン「オムニラッド３６９」）、２−ジメチルアミノ−２−（４−メチルベンジル）−１−（４−モルフォリノ−フェニル）ブタン−１−オン「オムニラッド３７９」、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ジフェニルフォスフィンオキサイド「オムニラッドＴＰＯ」、２，４，６−トリメチルベンゾイル−フェニル−フォスフィンオキサイド「オムニラッド８１９」（ＩＧＭ Ｒｅｓｉｎｓ株式会社製）、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］，２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン「イルガキュア６５１」、エタノン「イルガキュアＯＸＥ０１」）、１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）「イルガキュアＯＸＥ０２」、「イルガキュアＯＸＥ０４」（ＢＡＳＦ株式会社製）、「アデカアークルズＮＣＩ−８３１」、「アデカアークルズＮＣＩ−９３０」、「アデカアークルズＮ−１９１９」（ＡＤＥＫＡ社製）、２，４−ジエチルチオキサントン（日本化薬社製「カヤキュアＤＥＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル（日本化薬社製「カヤキュアＥＰＡ」）との混合物、イソプロピルチオキサントン（ワ−ドプレキンソップ社製「カンタキュア−ＩＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルとの混合物、「エサキュア ＯＮＥ」、「エサキュアＫＩＰ１５０」、「エサキュアＫＩＰ１６０」、「エサキュア１００１Ｍ」、「エサキュアＡ１９８」、「エサキュアＫＩＰ ＩＴ」、「エサキュアＫＴＯ４６」、「エサキュアＴＺＴ」（ｌａｍｂｅｒｔｉ株式会社製）、「スピードキュアＢＭＳ」、「スピードキュアＰＢＺ」、「ベンゾフェノン」（ＬＡＭＢＳＯＮ社製）等が挙げられる。さらに、光カチオン開始剤としては、光酸発生剤を用いることができる。光酸発生剤としてはジアゾジスルホン系化合物、トリフェニルスルホニウム系化合物、フェニルスルホン系化合物、スルフォニルピリジン系化合物、トリアジン系化合物及びジフェニルヨードニウム化合物などが挙げられる。特に電圧保持率、高信頼性の観点から重合性基を有する下記（ＰＩ−１）及び（ＰＩ−２）の化合物がより好ましい。光重合開始剤の添加量は、液晶組成物に対して０．００５〜１質量％の範囲が好ましく、０．０２〜０．５質量％が更に好ましく、０．０３〜０．１質量％が特に好ましい。

本願発明の液晶組成物には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添加することもできる。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類、ニトロソ化合物等や下記（ＡＤ−１）〜（ＡＤ−１１）等のヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン類が挙げられる。安定剤を使用する場合の添加量は、液晶組成物に対して０．００５〜１質量％の範囲が好ましく、０．０２〜０．５質量％が更に好ましく、０．０３〜０．１質量％が特に好ましい。安定剤の具体的構造を下記の（ＡＤ−１）〜（ＡＤ−１１）に示す。

液晶組成物において、（AD-1）〜（AD-11）で表される化合物から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有することが好ましく、その含有量は０．００１〜０．５質量％であることが好ましく、０．００１〜０．１質量％が更に好ましく、０．００１〜０．０５質量％が特に好ましい。

本発明の液晶組成物は、脂環式炭化水素構造を有する重合性化合物（ｉ）を含有し、更に一般式（ｉｉ）で表される化合物（ｉｉ）を必須の重合成分として含有するものであるが、環構造を有さない重合性化合物も含有しても良い。

具体的には２−ヒドロキシエチルアクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２−フェノキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、（２−メチル−２−エチル−１，３−ジオキソラン−４−イル）メチル（メタ）アクリレート、（３−エチルオキセタン−３−イル）メチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノ（メタ）アクリレート、ジエチルアミノ（メタ）アクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル（メタ）アクリレート、２−（パーフルオロブチル）エチル（メタ）アクリレート、２−（パーフルオロヘキシル）エチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ−ドデカフルオロヘプチル（メタ）アクリレート、１Ｈ−１−（トリフルオロメチル）トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、１，２，２，２−テトラフルオロ−１−（トリフルオロメチル）エチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ−ペンタデカフルオロオクチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−トリデカフルオロオクチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルりん酸、アクリロイルモルホリン、ジメチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、イロプロピルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等のモノ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルジオールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクロイルオキシプロピルメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、等のジアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス−（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、等のトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、等のテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、オリゴマー型の（メタ）アクリレート、各種ウレタンアクリレート、各種マクロモノマー、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、マレイミド等が挙げられる。これらは単独で使用することもできるし、２種類以上混合して使用することもできる。

次に、本発明の液晶表示素子は、上記した液晶組成物を液晶層に用いたものであり、具体的には、表面に透明電極と配向層とが配設された2枚の基板を配向層が内側となるように対抗させ、その基板間に本発明の液晶組成物を狭持させてなり、他方、基板外側に直交格子形状の光学マスクを被せ、紫外線照射させて液晶組成物中の重合成分を硬化させることによって、光学マスクの光の抜け部分にポリマーウォールを形成し、更に紫外線照射により液晶層中にポリマーネットワークが形成されてなるフレキシブル液晶ディスプレイ用液晶表示素子が挙げられる。

ここで、基材としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアリレート（ＡＲ）、およびポリノルボルネンが挙げられる。

また、液晶層の厚さは１〜１００μｍとなるように調整するのが好ましく、１．５〜１０μｍの範囲が更に好ましい。

本発明の液晶表示素子は、前記したポリマーウォールが形成されつつ、液晶層中にポリマーネットワークが繊維状、又は柱状の形態であって、液晶セル基板に対して液晶材料の垂直方向と略同一の方向に形成されていることが好ましい。また、セル基板表面にある垂直配向膜に液晶が傾斜配向を誘起するようにラビング処理等を施してプレチルト角を誘起するようにした垂直配向膜が用いられた場合は、プレチルトして配向している液晶材料と同方向に繊維状、又は柱状のポリマーネットワークが形成されていることが好ましい。
本発明の液晶表示素子は、露光領域からマスク領域へのポリマーの伸長が抑制されるため、かかるポリマー伸長に起因する液晶分子を束縛、散乱が防止できて、ヘイズを効果的に抑制でき、かつ、露光領域には前記したポリマーネットワークが形成されて液晶の応答速度が改善されることから、フレキシブル液晶ディスプレイとして良好に適用できる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明の範囲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。

［液晶組成物（１）の調製］
下記に示す組成比で混合し、液晶組成物（ＬＣ−１）を調製した。

液晶組成物（ＬＣ−１）のＴＮＩは9０.４℃であった。また、２５℃における、誘電率及び誘電率異方性（Δε）、屈折率及び屈折率異方性（Δｎ）、回転粘性係数（γ１）は下記の通りであった。
Δｎ：０．０９９
Δε：９．１
γ_１ ：７６ｍＰａ・ｓ
液晶組成物（ＬＣ−１）１００質量部に対して、酸化防止剤（ＡＤ−４、ｎ＝３）を０．０２質量部加えて、液晶組成物（ＬＣ−１−１）を調製した。
［液晶組成物（２）の調製］
下記に示す組成比で混合し、液晶組成物（ＬＣ−2）を調製した。

液晶組成物（ＬＣ−２）のＴＮＩは8１℃であった。また、２５℃における、誘電率及び誘電率異方性（Δε）、屈折率及び屈折率異方性（Δｎ）、回転粘性係数（γ１）は下記の通りであった。
Δｎ：０．１１
Δε：−３．０
γ_１ ：９５ｍＰａ・ｓ

液晶組成物（ＬＣ−２）１００質量部に対して、酸化防止剤（ＡＤ−４、ｎ＝３）を０．０２質量部加えて、液晶組成物（ＬＣ−２−１）を調製した。

実施例１［重合性液晶組成物の調製］
下記に示す重合性組成物（Ｍ−１）に対して、２％のOmnirad（登録商標）６５１（IGM Resin社製）、及び０．５％のαメチルスチレンダイマーを混合して、重合性組成物（Ｍ−２）を調製した。
（Ｍ−１）

更に、８５％の液晶組成物（ＬＣ−１−１）、及び、１５％の重合性組成物（Ｍ−２）を混合して、本発明の重合性液晶組成物（ＬＣ−１−１Ｍ）を得た。

実施例２
８５％の上記液晶組成物（ＬＣ−２−１）、及び、１５％の重合性組成物（Ｍ−２）を混合して、本発明の重合性液晶組成物（ＬＣ−２−１Ｍ）を得た。
（参考例１）
下記に示す重合性組成物（Ｍ−３）に対して、２％のOmnirad（登録商標）６５１（IGM Resin社製）、及び０．５％のαメチルスチレンダイマーを混合して、重合性組成物（Ｍ−４）を調製した。
（M-3)

更に、８５％の液晶組成物（ＬＣ−１−１）、及び、１５％の重合性組成物（Ｍ−４）を混合して、重合性液晶組成物（ＬＣ−１−１Ｒ）を得た。
（参考例２）
８５％の上記液晶組成物（ＬＣ−２−１）、及び、１５％の重合性組成物（Ｍ−４）を混合して、重合性液晶組成物（ＬＣ−２−１Ｒ）を得た。

実施例３
セルギャップが５.6μｍで、縦横1ｃｍの透明電極を有するＴＮセルに、本発明の重合性液晶組成物（ＬＣ−１−１Ｍ）を注入した。直交格子形状で、マスク領域は一辺が１００μｍの正方形、露光領域の線幅（光の抜け部分の間隔）は１０μｍ、ピッチ１１０μｍの繰り返し構造を持つ光学マスクを準備した。この光学マスクを液晶セルの直上に置き、光学マスクの上から波長365nmで0.5mW/cm²の紫外線を20分間照射した。その後、光学マスクを取り除き、波長365nmで0.5mW/cm²の紫外線を20分間照射し、本発明の液晶表示素子を作成した。得られた液晶表示素子に電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したところ、光学マスク露光時に光の抜け部分となっていたところにはポリマーウォールが形成されていることが確かめられた。液晶セルの外観も透明であり、光散乱は観察されなかった。電圧１０Ｖ印加時から電圧無印加の状態への遷移の応答速度は8.１ｍsであった。

実施例４
セルギャップが3.6μｍで、縦横1ｃｍの透明電極を有し、プレチルト角が88°でチルト方向が上下基板でアンチパラレル配置となっている垂直配向セルに本発明の重合性液晶組成物（ＬＣ−１−２Ｍ）を注入した。 直交格子形状で、マスク領域は一辺が１００μｍの正方形、露光領域の線幅（光の抜け部分の間隔）は１０μｍ、ピッチ１１０μｍの繰り返し構造を持つ光学マスクを準備した。この光学マスクを液晶セルの直上に置き、光学マスクの上から波長365nmで0.5mW/cm2の紫外線を20分間照射した。その後、光学マスクを取り除き、波長365nmで0.5mW/cm2の紫外線を20分間照射し、本発明の液晶表示素子を作成した。得られた液晶表示素子に電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したところ、光学マスク露光時に光の抜け部分となっていたところにはポリマーウォールが形成されていることが確かめられた。液晶セルの外観も透明であり、光散乱は観察されなかった。電圧１０Ｖ印加時から電圧無印加の状態への遷移の応答速度は3.2ｍsであった。

比較例１
重合性液晶組成物として（ＬＣ−１−１Ｒ）を使用した以外は、実施例３と同様にして液晶表示素子を作成した。得られた液晶表示素子に電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したところ、光学マスク露光時に光の抜け部分となっていたところにはポリマーウォールが形成されていることが確かめられた。液晶セルの外観も透明であり、光散乱は観察されなかった。電圧１０Ｖ印加時から電圧無印加の状態への遷移の応答速度は5.１ｍsであった。

比較例２
重合性液晶組成物として（ＬＣ−１−２Ｒ）を使用した以外は、実施例４と同様にして液晶表示素子を作成した。得られた液晶表示素子に電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したところ、光学マスク露光時に光の抜け部分となっていたところにはポリマーウォールが形成されていることが確かめられた。液晶セルの外観も透明であり、光散乱は観察されなかった。電圧１０Ｖ印加時から電圧無印加の状態への遷移の応答速度は6.4ｍsであった。

Claims (5)

1. 液晶化合物、連鎖移動剤、及び重合性化合物を含有し、該重合性化合物として、下記一般式（ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ^１は、水素原子、炭素原子数１〜５個のアルキル基又は炭素原子数１〜５個のハロゲン化アルキル基を表し、Ｓｐはスペーサー基又は単結合を表し、Xは脂肪族環状炭化水素基を表し、ｎは１〜４の整数を表す）で表される脂環式炭化水素構造を有する化合物（ｉ）を１〜２０質量％、および下記一般式（ｉｉ）
   

   

   
   （上記一般式（Ｉ）中、Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８及びＲ^２０９はそれぞれ独立して、炭素原子数１から１８のアルキル基、炭素原子数１から１８のアルコキシ基、ハロゲン原子又は水素原子のいずれかを表し、Ｐ^２１は、以下の式（Ｒ−１）から式（Ｒ−９）のいずれかを表し、
   

   

   （上記式（Ｒ−１）〜（Ｒ−９）中、Ｒ^２１、Ｒ^３１、Ｒ^４１、Ｒ^５１およびＲ^６１はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数１〜５個のアルキル基または炭素原子数１〜５個のハロゲン化アルキル基であり、Ｗは単結合、−Ｏ−またはメチレン基であり、Ｔは単結合または−ＣＯＯ−であり、ｐ、ｔおよびｑはそれぞれ独立して、０、１または２である。）
   Ｓ^２１は、炭素原子数１〜１５のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＯＯ−で置換されてよく、
   Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８およびＲ^２０９の少なくとも一つはハロゲン原子、炭素原子数１から１８のアルキル基、炭素原子数１から１８のアルコキシ基である。）
   で表される化合物（ｉｉ）の１．５〜４．８質量％を含有することを特徴とする液晶組成物。
2. 一般式（ｉ）のXが、コレステリル基、イソボロニル基、アダマンチル基、炭素数６〜１６のシクロアルキレン基、ビシクロヘキシレン基、ビシクロペンタニル基、ビシクロペンテニル基、ビシクロオクチル基又は下記（Ｘ−１）〜（Ｘ−３）の構造から選ばれる構造である請求項１記載の液晶組成物。
   

   
3. 連鎖移動剤として、アルキルチオール化合物、メルカプトプロピオン酸エステル、αメチルスチレンダイマーから選ばれる1種又は２種以上を含有する請求項１又は２に記載の液晶組成物。
4. 更に、光重合開始剤を含有する請求項１~３の何れか一つに記載の液晶組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。