JP3593721B2 - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気光学的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装置に関する。
【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、一画面に表示される情報量が増大しており、シェファー（Ｓｃｈｅｆｆｅｒ）等［ＳＩＤ ’８５ Ｄｉｇｅｓｔ， １２０頁（１９８５年）］、あるいは衣川等［ＳＩＤ ’８６ Ｄｉｇｅｓｔ， １２２頁（１９８６年）］によって、ＳＴＮ−ＬＣＤ（スーパー・ツイスティッド・ネマチック液晶表示素子）が開発され、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ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】
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液晶テレビ、プロジェクター表示、コンピューター等のディスプレイの応用分野に有力なものとして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）等のスイッチング素子が設けられている。（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の提案がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤの応用製品の広がりの中で、１．４Ｖ以下の低い駆動電圧で動作できる液晶材料が必要とされている。 例えば、携帯用装置やパーソナルコンピューター等の表示には高時分割数で良好な駆動特性が要求されている。しかしながら、このような液晶材料は、粘性の増加により応答特性の悪化、各画素毎のキャパシタンス成分の増加により表示のちらつきやクロストーク現象の発生、低電圧で調製された液晶材料の抵抗値の低下による耐熱性及び耐光性等の問題があった。この様な特性を得るために、例えば、下記のような一般式（ａー１）の化合物が多用されてきた。
【０００５】
【化６】

【０００６】
（式中、Ｒは直鎖状アルキル基を表わす。）
また、本発明に係わる、例えば一般式（Ｉ−１）の様なフルオロトラン系化合物は、本発明者らが特開平６−４０９７号公報でその物性特性等を開示しただけであり、これを用いた組成物の特性等は未だ知られていないのである。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題に応えることにあり、特にしきい値電圧が１．４Ｖ以下と低い液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【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、本発明の第１の液晶組成物として、（１）一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）
【０００９】
【化７】

【００１０】
（式中、Ｒ^１１は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣ_ｐＨ_２ｐ＋１ＯＣ_ｑＨ_２ｑを表わし、Ｒ^１２は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ^１１及びＸ^１２はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｙ^１１はフッ素原子、塩素原子又はトリフルオロメチル基を表わし、Ｚ^１１及びＺ^１２のうち少なくとも一方は単結合を表わし、他方は単結合、−Ｃ_２Ｈ_４−又は−Ｃ_４Ｈ_８−を表わし、ｆは０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第１群から選ばれる化合物及び（２）一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−３）
【００１１】
【化８】

【００１２】
（式中、Ｒ^２１及びＲ^２３はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ^２２は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣ_ｒＨ_２ｒ＋１ＯＣ_ｓＨ_２ｓを表わし、ｒ及びｓはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ^２１〜Ｘ^２３はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、ｇは０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を含有し、且つ該２つの群から選ばれる化合物のうちの少なくとも１種が、１，４−シクロヘキシレン基の少なくとも１個の水素原子（Ｈ）が重水素原子（Ｄ）で置換された化合物であることを特徴とするネマチック液晶組成物を提供する。
【００１３】
上記の一般式（Ｉ−１）〜（ＩＩ−３）及び後述の一般式（ＩＩＩ−４）、（ＩＶ−２）〜（ＩＶ−４）で表わされる化合物において、水素原子（Ｈ）を重水素原子（Ｄ）に置換した１，４−シクロヘキシレン基を有する化合物の代表的な化合物を下記に示す。尚、これらの化合物中、式（ｂ−１）
【００１４】
【化９】

【００１５】
で表わされるシクロヘキサン環は、天然に存在する質量数１の水素原子に対する存在比に相当した確率で重水素原子（Ｄ）を有することを表わし、式（ｂ−２）
【００１６】
【化１０】

【００１７】
で表わされるシクロヘキサン環は、天然に存在する比と著しく異なった確率でＤで示した位置に重水素原子（Ｄ）を有することを表わす。以下、本発明においてはこの２つのシクロヘキサン環を同様の定義で用いる。
【００１８】
【化１１】

【００１９】
【化１２】

【００２０】
（式中、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^２２、Ｒ^３４、Ｒ^４２、Ｒ^４３、Ｒ^４４、Ｘ^１１、Ｘ^１２、Ｘ^２２、Ｘ^４２、Ｘ^４３、Ｘ^４４、Ｙ^１１、Ｙ^３４は前述と同じ意味を表わす。）
本発明は第２の液晶組成物として、上記の第１の液晶組成物に添加することができる第３成分として、（３）一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）
【００２１】
【化１３】

【００２２】
（式中、Ｒ^３１〜Ｒ^３５はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｘ^３１は水素原子、フッ素原子又はＣＨ_３を表わし、Ｙ^３１〜Ｙ^３３はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｙ^３４及びＹ^３５はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基又はＣ_ｔＨ_２ｔ＋１ＯＣ_２Ｈ_４Ｏを表わし、ｔは１〜５の整数を表わし、ｈ、ｉ及びｊはそれぞれ独立的に０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物を含有することを特徴とするネマチック液晶組成物を提供する。
【００２３】
また、本発明の第３の液晶組成物として、上記の第１又は第２の液晶組成物に添加することができる第４成分として、（４）一般式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）
【００２４】
【化１４】

【００２５】
（式中、Ｒ^４１〜Ｒ^４４はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ^４５は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣ_ｕＨ_２ｕ＋１ＯＣ_ｖＨ_２ｖを表わし、ｕ及びｖはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ^４１〜Ｘ^４４はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、ｋは０、１又は２を表わし、ｌ及びｍはそれぞれ独立的に０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第４群から選ばれる化合物を含有することを特徴とするネマチック液晶組成物を提供する。
【００２６】
更に、本発明は上記の第１、第２又は第３のネマチック液晶組成物を用いたツイスティッド・ネマチック又はスーパー・ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置を提供する。
【００２７】
本発明に係わる一般式（Ｉ−１）〜（ＩＩ−３）で表わされる代表的な化合物例を下記第１表に示す。下記表中、ｍ．ｐ．は結晶相から液晶相又は等方性液体相に相転移する温度を、ｃ．ｐ．は液晶相から等方性液体相に相転移する温度をそれぞれ表わす。また、各液晶化合物は、蒸留、カラム精製、再結晶等の方法を用いて不純物を除去し、充分精製したものを使用した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
本発明の液晶組成物の特徴は、一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表わされる化合物からなる第１群から選ばれる化合物と、一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−３）で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を必須成分として組み合わせて用いる点にある。この様にして得られた液晶組成物は、しきい値電圧が１．４Ｖ以下の特性を示すことが可能となる。
【００３０】
このことを示すために、下記の液晶組成物（２−１）及び比較のための混合液晶（２−２）〜（２−４）をそれぞれ調製し、その特性を測定した結果を示す。尚、測定した特性の各記号の意味は以下の通りである。
【００３１】
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃）
Ｖ_ｔｈ ： 液晶層の厚みが８μｍでのＴＮ−ＬＣＤのしきい値電圧（Ｖ）
△ε ： 誘電異方性
△ｎ ： 複屈折率
τｒ＝τｄ：電圧無印加状態から電圧を印加して光が透過する状態になるまでの立ち上がり時間τｒと、電圧印加状態から電圧を除いて光が透過しなくなるまでの立ち下がり時間τｄが等しくなる応答時間（ｍｓｅｃ）
【００３２】
【化１５】

【００３３】
Ｔ_ＮＩ ： ６５．９ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．０５ Ｖ
Δε ： １５．１
Δｎ ： ０．１１１
τｒ＝τｄ ： ５８．９ ｍｓｅｃ
【００３４】
【化１６】

【００３５】
Ｔ_ＮＩ ： ６５．０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．４３ Ｖ
Δε ： １５．４
Δｎ ： ０．１４２
τｒ＝τｄ ： ５７．２ ｍｓｅｃ
【００３６】
【化１７】

【００３７】
Ｔ_ＮＩ ： ６２．９ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．９５ Ｖ
Δε ： ４．２
Δｎ ： ０．０９５
τｒ＝τｄ ： ５５．５ ｍｓｅｃ
【００３８】
【化１８】

【００３９】
Ｔ_ＮＩ ： ４４．０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．００ Ｖ
Δε ： １８．１
Δｎ ： ０．１１０
τｒ＝τｄ ： ９１．４ ｍｓｅｃ
液晶組成物（２−１）は、本発明のネマチック液晶組成物である。本発明外の液晶組成物（２−２）は、本発明に係わる一般式（ＩＩ−２）で表わされる化合物からなる液晶材料「ＺＬＩ−１１３２」（メルク社製）に、本発明に係わる一般式（ＩＩ−１）で表わされる化合物を液晶組成物（２−１）と同等量添加したものである。本発明外の液晶組成物（２−３）及び（２−４）は、本発明外のエステル系化合物からなる液晶材料「ＤＯＮ−１０３」（ＲＯＤＩＣ社製）に、本発明に係わる一般式（ＩＩ−１）の化合物を添加量を変えて添加したものである。液晶組成物（２−２）〜（２−４）は、現在汎用されている代表的な液晶材料である。
【００４０】
液晶組成物（２−１）〜（２−３）は、ネマチック相−等方性液体相転移温度がほぼ同じである。しかしながら、しきい値電圧は本発明の液晶組成物（２−１）が最も低く優れていることが明らかである。応答速度では、本発明の液晶組成物（２−１）は、液晶組成物（２−２）及び（２−３）とほぼ同等であった。従って、本発明の液晶組成物が最も優れていることが明らかである。
【００４１】
液晶組成物（２−４）は、液晶組成物（２−１）とほぼ同じしきい値電圧を示しているが、誘電率異方性が大きくなっている。従って、本発明の液晶組成物のほうが、画素毎のキャパシタンス成分をより低減させ、また耐久性を改善できることが明らかである。
【００４２】
この様に優れた特性を得ることができたのは、第１群と第２群のそれぞれから選ばれる化合物を組み合わせた効果であり、この発明により低い電圧で駆動可能なネマチック液晶組成物を調製できることを示している。
【００４３】
本発明の液晶組成物の更なる特徴は、第１群から選ばれる化合物と第２群から選ばれる化合物を必須成分とする液晶組成物が、特に低温においてネマチック相を誘起拡大させる性質があり、また低温に保存してもネマチック液晶性をより長期に保持できる点にある。
【００４４】
一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物は、誘電率異方性Δεが１５〜２５の範囲にあり、フルオロトラン構造を有するものである。この化合物は、液晶材料との相溶性において特異な性質があり、例えば下記一般式（２−５）〜（２−７）と組み合わせた場合、誘起した結晶相あるいは一部が結晶化したスメクチック相が発現し、液晶相を逆に狭くさせてしまう問題を有し、組み合わせとしては不適合であった。
【００４５】
【化１９】

【００４６】
（式中、Ｒはアルキル基を、Ｒ’はアルキル基又はアルコキシ基を表わす。）
しかしながら、本発明に係わる他の化合物と組み合わせた時、低温側においてネマチック相を誘起拡大させる相溶性を示し、駆動電圧を維持あるいは低減させる効果がある。特に、相溶性については、一般式（Ｉ−２）の化合物と併用すると効果的であり、より好ましい。
【００４７】
一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物は、３，４，５−トリフルオロフェニル基を有するものである。この化合物において、Ｒ^１２がアルキル基であり、且つＺ^１１及びＺ^１２が単結合の化合物は長期の低温保存において結晶の析出がみられる問題があった。本発明者らはこの問題を解決する方法として、Ｒ^１２がアルケニル基であり、且つＺ^１１及びＺ^１２が単結合の化合物と、Ｒ^１２がアルキル基であり、且つＺ^１１及びＺ^１２の一方が−Ｃ_２Ｈ_４又は−Ｃ_４Ｈ_８−であり、他方が単結合の化合物を組み合わせると、低温側においてネマチック相を誘起拡大させる特段の効果があることを既に明らかにしている。一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物と第２の化合物群で表わされる化合物とを組み合わせた本発明の液晶組成物は、相溶性において更に有為なものとなることを見い出した。
【００４８】
一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）においてＲ^１１及びＲ^１２がアルケニル基である化合物は、表示特性に重要な役割を果たす弾性定数比（Ｋ_３３／Ｋ_１１）が比較的大きいあるいは小さい特徴を有しており、用途に応じた弾性定数比を示す液晶組成物を調製することができるものである。更に、液晶組成物の粘性を低下させることもできるので、高速応答性を有する液晶材料を容易に得ることができる。この様な化合物として特に下記のものが優れている。
【００４９】
【化２０】

【００５０】
この様な本発明の優位性は、例えば特公表５−５０１７３５号公報で開示された技術と比較するとより明確にされる。これによれば、３，４，５−トリフルオロフェニル基を有する化合物は含有量を５０重量％以下にすることが好適であるとしている。このため、より低いしきい値電圧を課題とするも充分に低減させるに到っておらず、その原因が低温での相溶性あるいはネマチック相の狭さに問題を有し、多くの量を含有させることができないことに由来することと思われる。
【００５１】
本発明における３，４，５−トリフルオロフェニル基を有する第１群の化合物は、総含有量で５０％以上含有させても、広い温度範囲で使用できるネマチック液晶組成物を調製できるのである。
【００５２】
本発明の液晶組成物の第２の特徴は、第１群及び第２群からそれぞれ選ばれる化合物のうちの少なくとも１種が、１，４−シクロヘキシレン基の少なくとも１個の水素原子（Ｈ）を重水素原子（Ｄ）に置換された化合物を用いる点にある。この様な液晶組成物は、低温でのネマチック相を安定化させる性質があり、特に低温に保存してもネマチック液晶性をより長期に保持できるものである。本発明者らは、このような重水素原子（Ｄ）を有する化合物のこの様な効果を特願平５−１０４１４４号明細書、特願平５−１８２７３４号明細書等で明らかにしたが、本発明は更にこの効果を優れたものとしている。即ち、本発明の第２の特徴により、例えば、本発明の液晶組成物は、後述の実施例で詳述するが、−２５℃あるいは−４０℃に保存してもネマチック液晶性を長期に保持することができるものである。
【００５３】
また、重水素原子（Ｄ）を有する一般式（Ｉ−１）〜（ＩＩ−３）で表わされる化合物は、重水素原子で置換されていない化合物と比較して、有為さのある弾性定数及びそれらの比、あるいは有利なしきい値電圧を示しており、用途に応じた電気光学特性に調製できるものである。
【００５４】
本発明のネマチック液晶組成物に用いる一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＶ−５）で表わされる化合物は上述の特性及びＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤ等に要求される特性を維持向上する効果を有する。
【００５５】
詳しくは、一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−４）で表わされる化合物は、液晶組成物の複屈折率（△ｎ）を０．０８〜０．１３に最適化して、液晶表示装置の視角特性の向上、コントラスト比の増加等を行うことができる。また、組成物のネマチック相温度範囲を高温側及び低温側に拡大させる効果を有し、液晶表示装置の駆動可能な温度範囲を拡大することができる。更に、低温側での応答特性を改善させることができる。
【００５６】
一般式（ＩＩＩ−５）の化合物は、液晶組成物の複屈折率（△ｎ）を０．１０〜０．２４に最適化して、液晶表示装置の色ムラを低減させることができる。また、この様にして得られた液晶組成物は、日経マイクロデバイス１９９４年１月号９９頁で提案されている位相差フィルムとＬＣＤの複屈折率を調整してカラー表示をさせる液晶表示装置にも有用である。
【００５７】
一般式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）の化合物は、上記液晶組成物のネマチック相の温度範囲を高温域及び／又は低温域に拡大し得るものであり、複屈折率（△ｎ）をより小さくあるいはより大きく調整するのに有用である。
【００５８】
更に、本発明の液晶組成物は、一般式（Ｉ−１）〜（ＩＶ−５）の化合物に加えて、液晶組成物の他の特性を改善するために、液晶化合物として認識される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もよい。
【００５９】
本発明の液晶組成物における各化合物の含有量は、一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物を０〜２０重量％、一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物を０〜２５重量％の範囲で含有することが好ましい。一般式（ＩＩ−１）で表わされる化合物を０〜１５重量％、一般式（ＩＩ−２）で表わされる化合物を０〜３５重量％、一般式（ＩＩ−３）で表わされる化合物を０〜３５重量％の範囲で含有することが好ましい。
【００６０】
また、液晶組成物における各化合物の総含有量は、一般式（Ｉ−１）の化合物群を０〜４０重量％、一般式（Ｉ−２）の化合物群を０〜８０重量％の範囲で含有することが好ましく、一般式（ＩＩ−１）の化合物群を０〜３５重量％、一般式（ＩＩ−２）の化合物群を０〜７０重量％、一般式（ＩＩ−３）の化合物群を０〜７０重量％の範囲で含有することが好ましい。
【００６１】
より好ましくは、一般式（Ｉ−１）の化合物群を１０〜３０重量％、一般式（Ｉ−２）の化合物群を２０〜７０重量％の範囲で含有することが好ましく、一般式（ＩＩ−１）の化合物群を１０〜２０重量％、一般式（ＩＩ−２）の化合物群を５〜２０重量％、一般式（ＩＩ−３）の化合物群を５〜３０重量％の範囲である。
【００６２】
更に、各化合物群の総含有量は、一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）の第１群の化合物を１０〜９０重量％の範囲で含有することが好ましく、一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−３）の第２群の化合物を５〜７０重量％の範囲で含有することが好ましい。
【００６３】
より好ましくは、第１群の化合物を３０〜８５重量％の範囲で含有することが好ましく、第２群の化合物を５〜４０重量％の範囲である。
【００６４】
一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）で表わされる化合物は各々０〜２５重量％の範囲で含有することが好ましく、一般式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）で表わされる化合物は各々０〜２０重量％の範囲で含有することが好ましい。
【００６５】
本発明に係わる各化合物は、液晶組成物あるいは液晶表示特性に要求される目的に応じて以下のように組み合わせることができる。液晶表示のしきい値電圧Ｖ_ｔｈを低くする目的には、［（Ｉ−１）、（Ｉ−２）］＋［（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−３）］＋［（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）］の組み合わせが好ましく、更にしきい値電圧Ｖ_ｔｈを低くする目的には、一般式（Ｉ−１）＋（ＩＩ−１）を組み合わせることが特に好ましい。液晶表示の応答特性を速くする目的には、［（Ｉ−１）、（Ｉ−２）］＋［（ＩＩ−２）〜（ＩＩ−３）］＋［（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−４）］の組み合わせが好ましく、更に一般式（ＶＩ−２）の化合物を組み合わせることが好ましい。液晶組成物の複屈折率△ｎを０．０８〜０．１３とする目的には、（Ｉ−２）＋［（ＩＩ−２）〜（ＩＩ−３）］＋［（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−４）］の組み合わせが好ましく、液晶組成物の複屈折率△ｎを０．１５〜０．２４とする目的には、（Ｉ−１）＋［（ＩＩ−１）、（ＩＩ−２）］＋（ＩＩＩ−５）＋（ＩＶ−５）の組み合わせが好ましい。
【００６６】
この様にして得られた本発明の液晶組成物は、後述の実施例に示したように、６０〜１００℃のネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_Ｎ−Ｉ）を有し１．１〜１．４Ｖしきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）、−４０℃以下の結晶相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度（Ｔ→_Ｎ）、０．０８〜０．２０の複屈折率△ｎの特性を得ることができる。
【００６７】
また、本発明のネマチック液晶組成物は、後述の実施例に示した加熱促進テスト、紫外線照射促進テストを行ったところ、各促進テスト後も化学的にも非常に安定で高い抵抗値を有することが確認された。
【００６８】
このように、本発明のネマチック液晶組成物は、広い温度範囲で液晶性を示し、しきい値電圧が低く、更に、この組成物を用いてＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤ液晶表示パネルを作製したところ、優れた表示が可能であることが確認された。
【００６９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例中、測定した特性の各記号の意味は以下の通りである。
【００７０】
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃）
Ｔ→_Ｎ ： 結晶相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度（℃）
Ｖ_ｔｈ ： 液晶層の厚みが８μｍでのＴＮ−ＬＣＤのしきい値電圧（Ｖ）
△ε ： 誘電異方性
△ｎ ： 複屈折率
Ｐｒ_−２５：−２５℃に保存してネマチック性を有した時間（日間）
Ｐｒ_−４０：−４０℃に保存してネマチック性を有した時間（日間）
又、組成物の促進テストは、液晶組成物２ｇをアンプル管に入れ、真空脱気後、窒素置換の処理をして封入し、１８０℃、１時間の加熱促進テスト、及び１０時間の紫外線照射促進テスト「ＳＵＮＴＥＳＴ」（オリジナルハナウ社製）で行った。液晶組成物の比抵抗と電圧保持率は促進テスト前後で測定した。
【００７１】
（実施例１）
【００７２】
【化２１】

【００７３】
からなるネマチック液晶組成物（３−１）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ６０．７ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−６０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．０７ Ｖ
△ε ： １６．２
△ｎ ： ０．１１９
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
加熱促進テスト後比抵抗 ： ２．５×１０^１１Ω ｃｍ
紫外線照射促進テスト後比抵抗： ６．９×１０^１０Ω ｃｍ
このネマチック液晶組成物（３−１）にカイラル物質「Ｓ−８１１」（メルク社製）を添加して混合液晶を調製した。一方、対向する平面透明電極上に「サンエバー１５０」（日産化学社製）の有機膜をラビングして配向膜を形成し、ツイスト角２２０度のＳＴＮ−ＬＣＤ表示用セルを作製した。上記の混合液晶をこのセルに注入して液晶表示装置を構成し、表示特性を測定した。その結果、しきい値電圧が低く、高時分割特性に優れ、表示画面のちらつきやクロストーク現象が改善されたＳＴＮ−ＬＣＤ表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００７４】
（実施例２）
【００７５】
【化２２】

【００７６】
からなるネマチック液晶組成物（３−２）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ９４．６ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−７０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．１０ Ｖ
△ε ： １８．２
△ｎ ： ０．１２１
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
【００７７】
このネマチック液晶組成物（３−２）にカイラル物質「Ｓ−８１１」（メルク社製）を添加して混合液晶を調製した。一方、対向する平面透明電極上に「サンエバー１５０」（日産化学社製）の有機膜をラビングして配向膜を形成し、ツイスト角２２０度のＳＴＮ−ＬＣＤ表示用セルを作製した。上記の混合液晶をこのセルに注入して液晶表示装置を構成し、表示特性を測定した。その結果、しきい値電圧が低く、高時分割特性に優れ、表示画面のちらつきやクロストーク現象が改善されたＳＴＮ−ＬＣＤ表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００７８】
（実施例３）
【００７９】
【化２３】

【００８０】
からなるネマチック液晶組成物（３−３）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ９７．２ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−７０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．３５ Ｖ
△ε ： １４．０
△ｎ ： ０．１３０
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
【００８１】
（実施例４）
【００８２】
【化２４】

【００８３】
からなるネマチック液晶組成物（３−４）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ９０．９ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−７０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．４０ Ｖ
△ε ： １１．４
△ｎ ： ０．１２３
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
【００８４】
（実施例５）
【００８５】
【化２５】

【００８６】
からなるネマチック液晶組成物（３−５）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ８３．３ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−７０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．３９ Ｖ
△ε ： ９．７
△ｎ ： ０．１２７
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
【００８７】
（実施例６）
【００８８】
【化２６】

【００８９】
からなるネマチック液晶組成物（３−６）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ７６．４ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−７０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．１９ Ｖ
△ε ： １５．９
△ｎ ： ０．１０９
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
【００９０】
（実施例７）
【００９１】
【化２７】

【００９２】
からなるネマチック液晶組成物（３−７）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ８０．０ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−７０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： １．１２ Ｖ
△ε ： １５．７
△ｎ ： ０．１２７
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
【００９３】
（実施例８）
【００９４】
【化２８】

【００９５】
からなるネマチック液晶組成物（３−８）を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
Ｔ_Ｎ−Ｉ ： ７７．９ ℃
Ｔ→_Ｎ ：＜−７０ ℃
Ｖ_ｔｈ ： ０．９８ Ｖ
△ε ： ２２．３
△ｎ ： ０．１４１
Ｐｒ_−２５ ： ３０ 日間
Ｐｒ_−４０ ： ３０ 日間
【００９６】
【発明の効果】
本発明のネマチック液晶組成物は、広い温度範囲でネマチック相を示し、しかも長期の低温保存にネマチック液晶性をより保持する改善効果を有し、しきい値電圧が低く、しかも化学的安定性が高い。従って、これを用いた本発明の液晶表示装置は、情報量の多いＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤあるいは携帯用のＬＣＤとして良好な表示特性が得られる。

Claims (19)

1. （１）一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）
   

   

   （式中、Ｒ^１１は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣ_ｐＨ_２ｐ＋１ＯＣ_ｑＨ_２ｑを表わし、Ｒ^１２は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ^１１及びＸ^１２はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｙ^１１はフッ素原子、塩素原子又はトリフルオロメチル基を表わし、Ｚ^１１及びＺ^１２のうち少なくとも一方は単結合を表わし、他方は単結合、−Ｃ_２Ｈ_４−又は−Ｃ_４Ｈ_８−を表わし、ｆは０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第１群から選ばれる化合物及び（２）一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−３）
   

   

   （式中、Ｒ^２１及びＲ^２３はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ^２２は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣ_ｒＨ_２ｒ＋１ＯＣ_ｓＨ_２ｓを表わし、ｒ及びｓはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ^２１〜Ｘ^２３はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、ｇは０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を含有し、且つ該２つの群から選ばれる化合物のうちの少なくとも１種が、１，４−シクロヘキシレン基の少なくとも１個の水素原子（Ｈ）が重水素原子（Ｄ）で置換された化合物であることを特徴とするネマチック液晶組成物。
2. 第２群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＩ−１）及び（ＩＩ−２）で表わされる化合物からなる群から選ばれる化合物であることを特徴とする請求項１記載のネマチック液晶組成物。
3. （３）一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）
   

   

   （式中、Ｒ^３１〜Ｒ^３５はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｘ^３１は水素原子、フッ素原子又はＣＨ_３を表わし、Ｙ^３１〜Ｙ^３３はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｙ^３４及びＹ^３５はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基又はＣ_ｔＨ_２ｔ＋１ＯＣ_２Ｈ_４Ｏを表わし、ｔは１〜５の整数を表わし、ｈ、ｉ及びｊはそれぞれ独立的に０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする請求項１又は２記載のネマチック液晶組成物。
4. （４）一般式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）
   

   

   （式中、Ｒ^４１〜Ｒ^４４はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ^４５は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣ_ｕＨ_２ｕ＋１ＯＣ_ｖＨ_２ｖを表わし、ｕ及びｖはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ^４１〜Ｘ^４４はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、ｋは０、１又は２を表わし、ｌ及びｍはそれぞれ独立的に０又は１を表わす。）で表わされる化合物からなる第４群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする請求項１、２又は３記載のネマチック液晶組成物。
5. １，４−シクロヘキシレン基の少なくとも１個の水素原子（Ｈ）が重水素原子（Ｄ）で置換された化合物が、一般式（１−２ａ）〜（２−２ａ）
   

   

   （式中、Ｒ^１２ａは炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ^１２ｂ及びＲ^１２ｃはそれぞれ独立的に炭素原子数炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わし、Ｒ^２２ａは炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わす。）で表わされる化合物からなる群から選ばれる化合物であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のネマチック液晶組成物。
6. 第２群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＩ−１）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項５記載のネマチック液晶組成物。
7. 第２群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＩ−２）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項５記載のネマチック液晶組成物。
8. 第２群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＩ−１）及び（ＩＩ−２）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項５記載のネマチック液晶組成物。
9. 第３群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＩＩ−４）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項７又は８記載のネマチック液晶組成物。
10. 第３群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＩＩ−１）及び（ＩＩＩ−４）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項８記載のネマチック液晶組成物。
11. 第４群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＶ−３）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項６又は８記載のネマチック液晶組成物。
12. 第４群から選ばれる化合物が、一般式（ＩＶ−１）及び（ＩＶ−３）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項６記載のネマチック液晶組成物。
13. 一般式（Ｉ−１）において、Ｒ^１１が炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わし、ｆは１を表わし、Ｘ^１１及びＸ^１２は共に水素原子を表わし、Ｙ^１１はフッ素原子を表わすことを特徴とする請求項６乃至１２記載のネマチック液晶組成物。
14. 一般式（Ｉ−２）において、Ｚ^１１は単結合を表わすことを特徴とする請求項６乃至１３記載のネマチック液晶組成物。
15. 一般式（ＩＩ−１）において、Ｒ^２１は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わすことを特徴とする請求項６、１１、１２、１３又は１４記載のネマチック液晶組成物。
16. 一般式（ＩＩＩ−１）において、Ｒ^３１は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わし、Ｙ^３１は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わし、ｈは０を表わすことを特徴とする請求項１０、１３又は１４記載のネマチック液晶組成物。
17. 一般式（ＩＶ−１）において、Ｒ^４１は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わし、Ｘ^４１は水素原子を表わすことを特徴とする請求項１２乃至１５記載のネマチック液晶組成物。
18. 一般式（ＩＶ−３）において、Ｒ^４３は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基を表わし、ｌは０を表わすことを特徴とする請求項１１乃至１５記載のネマチック液晶組成物。
19. 請求項１乃至１８記載のネマチック液晶組成物を用いたツイスティッド・ネマチック又はスーパー・ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置。