JP3601415B2 - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネマチック液晶組成物に関する。更に詳しくは、アクティブマトリックス液晶表示素子（ＡＭ−ＬＣＤ）用の液晶組成物、およびこの液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在フルカラー表示が可能な液晶表示素子として、バックライトを使用した透過型ＡＭ−ＬＣＤが、コンピュータ端末やカーナビゲーションシステム等様々な分野で実用化されている。しかし、このバックライトは消費電力が大きいという欠点を有しており、透過型ＡＭ−ＬＣＤを搭載したデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラは、長時間使用することができないという不都合が生じている。
【０００３】
この問題を解決するために、バックライトを使用しない反射型のＡＭ−ＬＣＤが開発された。反射型のＡＭ−ＬＣＤは、Ｓ．−Ｔ．Ｗｕ、Ｃ．−Ｓ．Ｗｕ、Ｃ．−Ｌ．Ｋｕｏ等によりＳＩＤ９７ Ｄｉｇｅｓｔ／６４３頁に報告されているように、光が液晶層を２回通過するので、液晶層の厚み（ｄ）と液晶の屈折率異方性値（Δｎ）の積（Δｎ・ｄ）を小さく設定しなければならない。具体的には、従来の透過型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤに使用する液晶に要求されるΔｎがおよそ０．０７５〜０．１２０程度であったのに対して、反射型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤの場合、液晶に要求されるΔｎは０．０７５以下である。
【０００４】
Δｎ以外に、反射型のＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物に求められる特性としては、従来の透過型のＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の場合と同様に、下記（１）〜（４）が挙げられる。
（１）ＬＣＤのコントラストを良くするために、高い比抵抗値と高い電圧保持率（ＶＨＲ）を有すること。
（２）ＬＣＤの屋外での使用を可能とするために、ネマチック相を示す温度範囲が広いこと（ネマチック相を示す上限温度が高く、ネマチック相を示す下限温度が低いこと）。
（３）ＬＣＤの消費電力を小さくするために、しきい値電圧（Ｖｔｈ）が低いこと。
（４）ＬＣＤの応答速度を速くするために粘度（η）が小さいこと。
である。
【０００５】
ＡＭ−ＬＣＤに使用可能と考えられる液晶性化合物または液晶組成物を開示した文献としては、例えば、特開平１１−２９７７１号公報、特開平１０−２４５５５９号公報、特開平９−２５５９５６号公報及び特開平９−２４９８８１号公報を挙げることができる。しかし、これらの開示されている液晶組成物は、Δｎが大きかったり、Δｎが比較的小さくてもネマチック相を示す下限温度が高かったり、電圧保持率が低いという欠点を有しているため、反射型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤに用いるには不十分であった。
このように、ＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物は、種々の目的に応じて鋭意検討されているものの、常に新たな改良を要求されているのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、先に述べたＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物に求められる一般的な特性を満たしながら、特に、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低く、かつ屈折率異方性値の小さい液晶組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、式（Ｉ−１）または（Ｉ−２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分Ｉ、式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−８） で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分ＩＩ、ならびに式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分ＩＩＩを含有する液晶組成物により、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明の液晶組成物は、次の（１）〜（６）項に示される。（１）式（I−１）または（I−２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分I、式（ II −３）および式（ II −８）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分II、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分IIIを含有することを特徴とする液晶組成物。
【０００９】
【化４】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
（式中、Ｒ１およびＲ２は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ３は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基または−ＣＯＯ−Ｒ６を示し；Ｒ６は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示し；Ｒ４は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ５は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ ４ は単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−を示し；Ｚ２はおよびＺ３は各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ２はＦ、ＯＣＨＦ２、ＯＣＦ３を示し；Ｙ１およびＹ２は各々独立してＨまたはＦを示し；ＱはＨまたはＦを示す）
（２）式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −１）〜式（ II −８）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −５）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有することを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ １ およびＲ ２ は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ５ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ １ およびＺ ４ は各々独立して単結合または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を示し；Ｚ ２ およびＺ ３ は各々独立して単結合、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ １ はＦ、Ｃｌ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｘ ２ はＦ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｙ １ およびＹ ２ は各々独立してＦを示す）
【００１３】
（３）液晶組成物の全重量に対して、成分Ｉの含有量が３〜３０重量％、成分IIの含有量が５〜８０重量％、成分IIIの含有量が３〜７０重量％であることを特徴とする前記（１）項または（２）項に記載の液晶組成物。
【００１４】
（４）ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０７５以下であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の液晶組成物。
（５）式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −５）および式（ II −６）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有し、ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０７５以下であることを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ １ およびＲ ２ は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ３ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基または−ＣＯＯ−Ｒ ６ を示し；Ｒ ６ は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示し；Ｒ ４ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ５ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ １ およびＺ ４ は各々独立して単結合または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を示し；Ｚ ２ およびＺ ３ は各々独立して単結合、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ ２ はＦ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｙ １ およびＹ ２ はＨまたはＦを示し；ＱはＨまたはＦを示す）
（６）式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −５）および式（ II −６）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有し、液晶組成物の全重量に対して、成分 I の含有量が３〜３０重量％、成分 II の含有量が５〜８０重量％、成分 III の含有量が３〜７０重量％であり、ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０ ７５以下であることを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ １ およびＲ ２ は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ３ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基または−ＣＯＯ−Ｒ ６ を示し；Ｒ ６ は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示し；Ｒ ４ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ５ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ １ およびＺ ４ は各々独立して単結合または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を示し；Ｚ ２ およびＺ ３ は各々独立して単結合、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ ２ はＦ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｙ １ およびＹ ２ はＨまたはＦを示し；ＱはＨまたはＦを示す）
【００１５】
本発明の液晶表示素子は次の（７）項に示される。
（７）前記（１）〜（６）項のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶組成物における成分Ｉは、式（Ｉ−１）または（Ｉ−２）で表される化合物からなる。式（Ｉ−１）で表される化合物は、屈折率異方性値（Δｎ）がほぼ０の値を有し、透明点（Ｔｃ）がおよそ１０〜３０℃の範囲、また、誘電率異方性値（Δε）がほぼ０の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。また、式（Ｉ−２）で表される化合物は、Δｎがおよそ０．０６〜０．０７の範囲、Ｔｃがおよそ１４０〜１６０℃の範囲、また、Δεがほぼ０の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。これより成分Ｉは高信頼性を要求されるＴＦＴ用液晶組成物において特に高いＴｃを維持しながらΔｎを小さくする役割を担う。しかしながら、これらの化合物だけで、組成物を調整すると、組成物のネマチック相を示す温度範囲が狭くなりすぎるのに加えて、しきい値電圧が上がりすぎるため好ましくない。
【００１７】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩは、式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−８）で表される化合物からなる。式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−８）で表される化合物は、Ｔｃがおよそ−５０〜１６０℃の範囲、Δεがおよそ５〜２０の範囲、Δｎがおよそ０．０３〜０．１２の範囲の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。これより成分ＩＩは高信頼性を要求されるＴＦＴ用液晶組成物において特に、しきい値電圧を下げる役割を担う。しかしながら、これらの化合物だけで、組成物を調整すると、組成物の相溶性が悪くなってしまうことに加えて、Δｎおよび粘度が大きくなってしまうので好ましくない。
成分ＩＩの好ましい化合物として以下の化合物を挙げることができる。式中のＲ１は前記の定義と同じ意味を表す。
【００１８】
【化７】
【００１９】
【化８】
【００２０】
【化９】
【００２１】
【化１０】
【００２２】
【化１１】
【００２３】
【化１２】
【００２４】
【化１３】
【００２５】
【化１４】
【００２６】
【化１５】
【００２７】
【化１６】
【００２８】
【化１７】
【００２９】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩＩは、式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）で表される化合物からなる。式（ＩＩＩ−１）および（ＩＩＩ−２）で表される化合物は、Ｔｃがおよそ０〜６０℃の範囲、Δεがほぼ０であり、Δｎがおよそ０．０３〜０．０７の範囲の値を有し、また、特に粘度が低く、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。また、式（ＩＩＩ−３）〜（ＩＩＩ−５）で表される化合物は、Ｔｃがおよそ１４０〜２６０℃の範囲、Δεがほぼ０であり、Δｎがおよそ０．１２〜０．１６の範囲の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。これより、成分ＩＩＩは組成物のＴｃを上げるとともに粘度を小さくする役割を担う。しかしながら、これらの化合物だけで組成物を調製すると、しきい値電圧が上がりすぎてしまうことがあり好ましくない。
成分ＩＩＩの好ましい化合物として以下の化合物を挙げることができる。式中のＲ１およびＲ３〜Ｒ６は前記の定義と同じ意味を表す。
【００３０】
【化１８】
【００３１】
【化１９】
【００３２】
【化２０】
【００３３】
【化２１】
【００３４】
【化２２】
【００３５】
本発明においては、成分Ｉ、成分ＩＩおよび成分ＩＩＩを任意に組み合わせることによって、小さいΔｎ、小さい粘度、および広いネマチック相を有するＡＭ−ＬＣＤ用の液晶組成物を調製することができる。すなわち、Ｔｃがおよそ７０〜１００℃の範囲にあり、Δｎがおよそ０．０５〜０．０７５の範囲にあり、しきい値電圧がおよそ１．０〜２．５Ｖの範囲にあり、かつ低粘度で広いネマチック相範囲と高い電圧保持率を有する液晶組成物を得ることができる。
【００３６】
本発明の液晶組成物における各成分の含有量について説明する。成分Ｉの含有量は液晶組成物全量に対して３〜３０重量％が好ましく、５〜２８重量％が更に好ましい。３重量％未満であると、液晶組成物のΔｎが大きくなることがあり好ましくない。また、３０重量％を超えると、液晶組成物の低温での相溶性が悪くなってしまうことがあり好ましくない。
【００３７】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩの含有量は、液晶組成物全量に対して５〜８０重量％が好ましく、１０〜８０重量％が更に好ましい。５重量％未満であると、液晶組成物のしきい値電圧が上がりすぎるため好ましくない。また、８０重量％を超えると、液晶組成物の粘性が大きくなるのに加えてΔｎが大きくなることがあり好ましくない。
【００３８】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩＩの含有量は、液晶組成物全量に対して３〜７０重量％が好ましく、５〜７０重量％が更に好ましい。３重量％未満であると、液晶組成物の低温での相溶性が悪くなってしまうことがあり好ましくない。７０重量％を超えると、液晶組成物のしきい値電圧が上がってしまうことがあり好ましくない。
【００３９】
次に、本発明を構成する液晶組成物の持つ特性値について詳細に説明する。
ネマチック相の上限温度が７０℃より低く、ネマチック相の下限温度が−２０℃より高い液晶組成物を使用したディスプレイは、使用する環境温度に制限がある。特に、屋外で使用する場合には、表示できなくなり、ディスプレイとしての機能を果たせなくなる恐れがある。このため、液晶組成物のネマチック相範囲は、ネマチック相を示す上限温度を７０℃以上、下限温度を−２０℃以下にすることが望ましい。
【００４０】
２５℃、λ＝５８９ｎｍの条件で測定したΔｎが０．０７５より大きい液晶組成物を使用した場合、反射型のＡＭ−ＬＣＤでは、白色の表示が黄色味を帯びてしまうことがある。このため、液晶組成物の屈折率異方性値は０．０７５以下であることが好ましい。
【００４１】
本発明の液晶組成物の成分を構成する化合物は、それぞれ下記の公報に記載された方法で合成することができる。式（Ｉ−２）で表される化合物の合成法は、特開昭５４−１０６４５４号公報に記載されている。式（ＩＩ−２）、（ＩＩ−４）、（ＩＩ−５）、（ＩＩ−６）、（ＩＩ−７）で表される化合物の例として、各々該当する（ＩＩ−２−３）、（ＩＩ−４−７）、（ＩＩ−５−５）、（ＩＩ−６−３）、（ＩＩ−７−３）の化合物の合成法は特開平２−２３３６２６号公報に記載されている。また、式（ＩＩ−７）で表される化合物の一例として、（ＩＩ−７−１）の化合物の合成法は、特開昭５６−１３５４４５号公報に記載されている。式（ＩＩ−８）で表される化合物の一例として、（ＩＩ−８−３）の化合物の合成法は、特開平１０−２０４０１６号公報に記載されている。
【００４２】
式（ＩＩＩ−１）で表される化合物の一例として、（ＩＩＩ−１−１）の化合物の合成法は、特開昭５９−７０６２４号公報または特開昭６０−１６９４０号公報に記載されている。式（ＩＩＩ−３）で表される化合物の一例として、（ＩＩＩ−３−１）の化合物の合成法は、特開昭５７−１６５３２８号公報に記載されている。式（ＩＩＩ−４）で表される化合物の一例として、（ＩＩＩ−４−１）の化合物の合成法は、特公昭６２−４６５２７号公報に記載されている。このように、本願発明の組成物を構成する成分の各々の化合物は先行技術によって、合成して得られるものである。
【００４３】
本発明の液晶組成物は、一般に用いられる慣用な方法、例えば、種々の化合物を混合し高い温度で互いに溶解させる方法で調製することができる。本発明の液晶組成物には、液晶分子のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整する目的で、コレステリックノナノエート等のキラルドープ剤を添加して使用してもよい。また、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系およびテトラジン系の２色性色素を添加してゲストホストモードの液晶組成物としても使用できる。さらに、ポリマー分散型液晶表示素子、複屈折制御モードおよび動的散乱モードの液晶組成物としても使用することができる。あるいは、イン・プレイン・スイッチング方式の液晶組成物としても使用することができる。
【００４４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、比較例及び実施例においては、組成比を示す％は全て重量％であり、化合物は表１に示した定義に基づき記号で表記した。また、液晶組成物の特性データにおいては、ネマチック相を示す上限温度、すなわち透明点をＴｃ、ネマチック相を示す下限温度をＴＬ、２５℃における屈折率異方性値をΔｎ、２５℃における誘電率異方性値をΔε、２０℃における粘度をη２０、２５℃と８０℃における電圧保持率をそれぞれＶＨＲ（２５℃）とＶＨＲ（８０℃）で表した。なお、ＴＬは、０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、−４０℃の各々のフリーザー中に３０日間放置した後の液晶相で判断した。例えば、一つの液晶組成物について、−２０℃でネマチック状態をとり、−３０℃で結晶化した場合には、その液晶組成物のＴＬは、＜−２０℃と表現した。Δｎは、５８９ｎｍの波長を有する光源ランプを使用して測定した。Ｖｔｈは、セル厚が（０．４ ／ Δｎ）μｍ、ツイスト角が８０°のセルを用い、ノーマリーホワイトモードで、周波数が３２Ｈｚの矩形波を印加し、セルを通過する光の透過率が９０％になったときに印加されている電圧の値を測定した。２５℃と８０℃における電圧保持率（ＶＨＲ）の測定は、ＴＮセルを作製し（配向膜はチッソ社製のＰＩＡ−５２１０を使用）、保持時間を１６．６ｍｓｅｃとして面積法に基づいて実施した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
上述したように、ＡＭ−ＬＣＤ用であり比較的小さいΔｎを有する液晶組成物を開示している特開平１１−２９７７１号公報、特開平１０−２４５５５９号公報、特開平９−２５５９５６号公報及び特開平９−２４９８８１号公報の中で、特開平１１−２９７７１号公報の実施例２０と実施例１０、特開平９−２５５９５６号公報の実施例１に開示された液晶組成物を比較例とした。
【００４７】
比較例１
特開平１１−２９７７１号公報に開示されている液晶組成物の中で、最もΔｎの小さい実施例２０に記載の液晶組成物を当方で調製し、物性値を測定した。
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝７５．５℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０７４
ＶＨＲ（２５℃）＝９３．７％
ＶＨＲ（８０℃）＝６８．２％
この液晶組成物は、Δｎは比較的小さいが、ＣＮ化合物を含有しているため、特に高温（８０℃）での電圧保持率が低い。
【００４８】
比較例２
特開平１１−２９７７１号公報に開示されている液晶組成物の中で、Δｎが小さく、かつＣＮ化合物を含有していない実施例１０に記載の液晶組成物を当方で調製し、物性値を測定した。
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝７７．２℃
ＴＬ＜−１０℃
Δｎ＝０．０７６
η２０＝２２．６ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４７Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．６％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．１％
この液晶組成物は、ＴＬ点が高く、また、組成物の中に、ビフェニル骨格を有する３環の化合物を含有しているために、同等のＴＣとＶｔｈを有する本発明の組成物と比較してΔｎが大きい。
【００４９】
比較例３
特開平９−２５５９５６号公報に開示されている液晶組成物の中で、Δｎが小さく、かつＣＮ化合物を含有していない実施例１に記載の液晶組成物を当方で調製し、物性値を測定した。
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８５．２℃
ＴＬ＜ −１０℃
Δｎ＝０．０８０
Ｖｔｈ＝１．２９Ｖ
この液晶組成物は、ＴＬ点が高く、また、Δｎが大きい。
【００５０】
実施例１
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８３．０℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５９
η２０＝２１．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．５０Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．７％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．１％
この液晶組成物は、ＶＨＲが高く、ＴＣ点が高く、ＴＬ点が低く、Δｎが小さい。
【００５１】
実施例２
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝７２．９℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６１
η２０＝１６．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．７８Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
この液晶組成物は、ＶＨＲが高く、ＴＣ点が高く、ＴＬ点が低く、Δｎが小さい。
【００５２】
実施例３
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８６．７℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０７１
η２０＝２１．４ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４６Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．１％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
この液晶組成物は、ＶＨＲが高く、ＴＣ点が高く、ＴＬ点が低く、Δｎが小さい。
【００５３】
実施例４
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８６．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６０
η２０＝１８．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．１８Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．３％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．７％
【００５４】
実施例５
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８１．２℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６３
η２０＝１６．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．７９Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
【００５５】
実施例６
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８３．７℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６５
η２０＝２３．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４２Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．８％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．３％
【００５６】
実施例７
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８４．３℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６５
η２０＝１７．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．６２Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
【００５７】
実施例８
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８２．４℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５３
η２０＝１４．６ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．４７Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．８％
【００５８】
実施例９
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８７．０℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５７
η２０＝１７．５ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．９１Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
【００５９】
実施例１０
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝９４．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５９
η２０＝２１．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．１０Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
【００６０】
実施例１１
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８１．４℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６４
η２０＝２２．４ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４８Ｖ
【００６１】
実施例１２
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝９３．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６６
η２０＝１９．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．７４Ｖ
【００６２】
実施例１３
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８３．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６８
η２０＝１９．５ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．６２Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．８％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．３％
【００６３】
実施例１４
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝７４．８℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６３
η２０＝１７．４ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．８７Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
【００６４】
実施例１５
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８７．０℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６７
η２０＝１８．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．６４Ｖ
【００６５】
実施例１６
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝７０．５℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６２
η２０＝２５．８ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．３２Ｖ
【００６６】
実施例１７
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝９２．２℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５９
η２０＝２１．３ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．９１Ｖ
【００６７】
実施例１８
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝７９．８℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６９
η２０＝２４．０ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．２８Ｖ
【００６８】
実施例１９
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝８７．４℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６２
η２０＝１８．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．２４Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
【００６９】
実施例２０
からなる液晶組成物を調製した。この組成物の特性を次に示す。
ＴＣ＝９２．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６５
η２０＝１９．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．９９Ｖ
【００７０】
【発明の効果】
本発明によって、ＡＭ−ＬＣＤに求められる一般的な特性を満たしながら、特に、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低く、屈折率異方性値の小さい液晶組成物を提供することができた。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネマチック液晶組成物に関する。更に詳しくは、アクティブマトリックス液晶表示素子（ＡＭ−ＬＣＤ）用の液晶組成物、およびこの液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在フルカラー表示が可能な液晶表示素子として、バックライトを使用した透過型ＡＭ−ＬＣＤが、コンピュータ端末やカーナビゲーションシステム等様々な分野で実用化されている。しかし、このバックライトは消費電力が大きいという欠点を有しており、透過型ＡＭ−ＬＣＤを搭載したデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラは、長時間使用することができないという不都合が生じている。
【０００３】
この問題を解決するために、バックライトを使用しない反射型のＡＭ−ＬＣＤが開発された。反射型のＡＭ−ＬＣＤは、Ｓ．−Ｔ．Ｗｕ、Ｃ．−Ｓ．Ｗｕ、Ｃ．−Ｌ．Ｋｕｏ等によりＳＩＤ９７ Ｄｉｇｅｓｔ／６４３頁に報告されているように、光が液晶層を２回通過するので、液晶層の厚み（ｄ）と液晶の屈折率異方性値（Δｎ）の積（Δｎ・ｄ）を小さく設定しなければならない。具体的には、従来の透過型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤに使用する液晶に要求されるΔｎがおよそ０．０７５〜０．１２０程度であったのに対して、反射型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤの場合、液晶に要求されるΔｎは０．０７５以下である。
【０００４】
Δｎ以外に、反射型のＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物に求められる特性としては、従来の透過型のＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の場合と同様に、下記（１）〜（４）が挙げられる。
（１）ＬＣＤのコントラストを良くするために、高い比抵抗値と高い電圧保持率（ＶＨＲ）を有すること。
（２）ＬＣＤの屋外での使用を可能とするために、ネマチック相を示す温度範囲が広いこと（ネマチック相を示す上限温度が高く、ネマチック相を示す下限温度が低いこと）。
（３）ＬＣＤの消費電力を小さくするために、しきい値電圧（Ｖｔｈ）が低いこと。
（４）ＬＣＤの応答速度を速くするために粘度（η）が小さいこと。
である。
【０００５】
ＡＭ−ＬＣＤに使用可能と考えられる液晶性化合物または液晶組成物を開示した文献としては、例えば、特開平１１−２９７７１号公報、特開平１０−２４５５５９号公報、特開平９−２５５９５６号公報及び特開平９−２４９８８１号公報を挙げることができる。しかし、これらの開示されている液晶組成物は、Δｎが大きかったり、Δｎが比較的小さくてもネマチック相を示す下限温度が高かったり、電圧保持率が低いという欠点を有しているため、反射型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤに用いるには不十分であった。
このように、ＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物は、種々の目的に応じて鋭意検討されているものの、常に新たな改良を要求されているのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、先に述べたＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物に求められる一般的な特性を満たしながら、特に、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低く、かつ屈折率異方性値の小さい液晶組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、式（Ｉ−１）または（Ｉ−２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分Ｉ、式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−８） で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分ＩＩ、ならびに式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分ＩＩＩを含有する液晶組成物により、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明の液晶組成物は、次の（１）〜（６）項に示される。（１）式（I−１）または（I−２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分I、式（ II −３）および式（ II −８）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分II、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分IIIを含有することを特徴とする液晶組成物。
【０００９】
【化４】
（式中、Ｒ１およびＲ２は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ３は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基または−ＣＯＯ−Ｒ６を示し；Ｒ６は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示し；Ｒ４は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ５は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ ４ は単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−を示し；Ｚ２はおよびＺ３は各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ２はＦ、ＯＣＨＦ２、ＯＣＦ３を示し；Ｙ１およびＹ２は各々独立してＨまたはＦを示し；ＱはＨまたはＦを示す）
（２）式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −１）〜式（ II −８）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −５）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有することを特徴とする液晶組成物。
【００１３】
（３）液晶組成物の全重量に対して、成分Ｉの含有量が３〜３０重量％、成分IIの含有量が５〜８０重量％、成分IIIの含有量が３〜７０重量％であることを特徴とする前記（１）項または（２）項に記載の液晶組成物。
【００１４】
（４）ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０７５以下であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の液晶組成物。
（５）式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −５）および式（ II −６）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有し、ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０７５以下であることを特徴とする液晶組成物。
（６）式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −５）および式（ II −６）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有し、液晶組成物の全重量に対して、成分 I の含有量が３〜３０重量％、成分 II の含有量が５〜８０重量％、成分 III の含有量が３〜７０重量％であり、ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０ ７５以下であることを特徴とする液晶組成物。
【００１５】
本発明の液晶表示素子は次の（７）項に示される。
（７）前記（１）〜（６）項のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶組成物における成分Ｉは、式（Ｉ−１）または（Ｉ−２）で表される化合物からなる。式（Ｉ−１）で表される化合物は、屈折率異方性値（Δｎ）がほぼ０の値を有し、透明点（Ｔｃ）がおよそ１０〜３０℃の範囲、また、誘電率異方性値（Δε）がほぼ０の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。また、式（Ｉ−２）で表される化合物は、Δｎがおよそ０．０６〜０．０７の範囲、Ｔｃがおよそ１４０〜１６０℃の範囲、また、Δεがほぼ０の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。これより成分Ｉは高信頼性を要求されるＴＦＴ用液晶組成物において特に高いＴｃを維持しながらΔｎを小さくする役割を担う。しかしながら、これらの化合物だけで、組成物を調整すると、組成物のネマチック相を示す温度範囲が狭くなりすぎるのに加えて、しきい値電圧が上がりすぎるため好ましくない。
【００１７】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩは、式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−８）で表される化合物からなる。式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−８）で表される化合物は、Ｔｃがおよそ−５０〜１６０℃の範囲、Δεがおよそ５〜２０の範囲、Δｎがおよそ０．０３〜０．１２の範囲の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。これより成分ＩＩは高信頼性を要求されるＴＦＴ用液晶組成物において特に、しきい値電圧を下げる役割を担う。しかしながら、これらの化合物だけで、組成物を調整すると、組成物の相溶性が悪くなってしまうことに加えて、Δｎおよび粘度が大きくなってしまうので好ましくない。
成分ＩＩの好ましい化合物として以下の化合物を挙げることができる。式中のＲ１は前記の定義と同じ意味を表す。
【００１８】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩＩは、式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−５）で表される化合物からなる。式（ＩＩＩ−１）および（ＩＩＩ−２）で表される化合物は、Ｔｃがおよそ０〜６０℃の範囲、Δεがほぼ０であり、Δｎがおよそ０．０３〜０．０７の範囲の値を有し、また、特に粘度が低く、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。また、式（ＩＩＩ−３）〜（ＩＩＩ−５）で表される化合物は、Ｔｃがおよそ１４０〜２６０℃の範囲、Δεがほぼ０であり、Δｎがおよそ０．１２〜０．１６の範囲の値を有し、熱安定性、化学的安定性および相溶性に優れている。これより、成分ＩＩＩは組成物のＴｃを上げるとともに粘度を小さくする役割を担う。しかしながら、これらの化合物だけで組成物を調製すると、しきい値電圧が上がりすぎてしまうことがあり好ましくない。
成分ＩＩＩの好ましい化合物として以下の化合物を挙げることができる。式中のＲ１およびＲ３〜Ｒ６は前記の定義と同じ意味を表す。
【００３０】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【化２２】
本発明においては、成分Ｉ、成分ＩＩおよび成分ＩＩＩを任意に組み合わせることによって、小さいΔｎ、小さい粘度、および広いネマチック相を有するＡＭ−ＬＣＤ用の液晶組成物を調製することができる。すなわち、Ｔｃがおよそ７０〜１００℃の範囲にあり、Δｎがおよそ０．０５〜０．０７５の範囲にあり、しきい値電圧がおよそ１．０〜２．５Ｖの範囲にあり、かつ低粘度で広いネマチック相範囲と高い電圧保持率を有する液晶組成物を得ることができる。
【００３６】
本発明の液晶組成物における各成分の含有量について説明する。成分Ｉの含有量は液晶組成物全量に対して３〜３０重量％が好ましく、５〜２８重量％が更に好ましい。３重量％未満であると、液晶組成物のΔｎが大きくなることがあり好ましくない。また、３０重量％を超えると、液晶組成物の低温での相溶性が悪くなってしまうことがあり好ましくない。
【００３７】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩの含有量は、液晶組成物全量に対して５〜８０重量％が好ましく、１０〜８０重量％が更に好ましい。５重量％未満であると、液晶組成物のしきい値電圧が上がりすぎるため好ましくない。また、８０重量％を超えると、液晶組成物の粘性が大きくなるのに加えてΔｎが大きくなることがあり好ましくない。
【００３８】
本発明の液晶組成物における成分ＩＩＩの含有量は、液晶組成物全量に対して３〜７０重量％が好ましく、５〜７０重量％が更に好ましい。３重量％未満であると、液晶組成物の低温での相溶性が悪くなってしまうことがあり好ましくない。７０重量％を超えると、液晶組成物のしきい値電圧が上がってしまうことがあり好ましくない。
【００３９】
次に、本発明を構成する液晶組成物の持つ特性値について詳細に説明する。
ネマチック相の上限温度が７０℃より低く、ネマチック相の下限温度が−２０℃より高い液晶組成物を使用したディスプレイは、使用する環境温度に制限がある。特に、屋外で使用する場合には、表示できなくなり、ディスプレイとしての機能を果たせなくなる恐れがある。このため、液晶組成物のネマチック相範囲は、ネマチック相を示す上限温度を７０℃以上、下限温度を−２０℃以下にすることが望ましい。
【００４０】
２５℃、λ＝５８９ｎｍの条件で測定したΔｎが０．０７５より大きい液晶組成物を使用した場合、反射型のＡＭ−ＬＣＤでは、白色の表示が黄色味を帯びてしまうことがある。このため、液晶組成物の屈折率異方性値は０．０７５以下であることが好ましい。
【００４１】
本発明の液晶組成物の成分を構成する化合物は、それぞれ下記の公報に記載された方法で合成することができる。式（Ｉ−２）で表される化合物の合成法は、特開昭５４−１０６４５４号公報に記載されている。式（ＩＩ−２）、（ＩＩ−４）、（ＩＩ−５）、（ＩＩ−６）、（ＩＩ−７）で表される化合物の例として、各々該当する（ＩＩ−２−３）、（ＩＩ−４−７）、（ＩＩ−５−５）、（ＩＩ−６−３）、（ＩＩ−７−３）の化合物の合成法は特開平２−２３３６２６号公報に記載されている。また、式（ＩＩ−７）で表される化合物の一例として、（ＩＩ−７−１）の化合物の合成法は、特開昭５６−１３５４４５号公報に記載されている。式（ＩＩ−８）で表される化合物の一例として、（ＩＩ−８−３）の化合物の合成法は、特開平１０−２０４０１６号公報に記載されている。
【００４２】
式（ＩＩＩ−１）で表される化合物の一例として、（ＩＩＩ−１−１）の化合物の合成法は、特開昭５９−７０６２４号公報または特開昭６０−１６９４０号公報に記載されている。式（ＩＩＩ−３）で表される化合物の一例として、（ＩＩＩ−３−１）の化合物の合成法は、特開昭５７−１６５３２８号公報に記載されている。式（ＩＩＩ−４）で表される化合物の一例として、（ＩＩＩ−４−１）の化合物の合成法は、特公昭６２−４６５２７号公報に記載されている。このように、本願発明の組成物を構成する成分の各々の化合物は先行技術によって、合成して得られるものである。
【００４３】
本発明の液晶組成物は、一般に用いられる慣用な方法、例えば、種々の化合物を混合し高い温度で互いに溶解させる方法で調製することができる。本発明の液晶組成物には、液晶分子のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整する目的で、コレステリックノナノエート等のキラルドープ剤を添加して使用してもよい。また、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系およびテトラジン系の２色性色素を添加してゲストホストモードの液晶組成物としても使用できる。さらに、ポリマー分散型液晶表示素子、複屈折制御モードおよび動的散乱モードの液晶組成物としても使用することができる。あるいは、イン・プレイン・スイッチング方式の液晶組成物としても使用することができる。
【００４４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、比較例及び実施例においては、組成比を示す％は全て重量％であり、化合物は表１に示した定義に基づき記号で表記した。また、液晶組成物の特性データにおいては、ネマチック相を示す上限温度、すなわち透明点をＴｃ、ネマチック相を示す下限温度をＴＬ、２５℃における屈折率異方性値をΔｎ、２５℃における誘電率異方性値をΔε、２０℃における粘度をη２０、２５℃と８０℃における電圧保持率をそれぞれＶＨＲ（２５℃）とＶＨＲ（８０℃）で表した。なお、ＴＬは、０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、−４０℃の各々のフリーザー中に３０日間放置した後の液晶相で判断した。例えば、一つの液晶組成物について、−２０℃でネマチック状態をとり、−３０℃で結晶化した場合には、その液晶組成物のＴＬは、＜−２０℃と表現した。Δｎは、５８９ｎｍの波長を有する光源ランプを使用して測定した。Ｖｔｈは、セル厚が（０．４ ／ Δｎ）μｍ、ツイスト角が８０°のセルを用い、ノーマリーホワイトモードで、周波数が３２Ｈｚの矩形波を印加し、セルを通過する光の透過率が９０％になったときに印加されている電圧の値を測定した。２５℃と８０℃における電圧保持率（ＶＨＲ）の測定は、ＴＮセルを作製し（配向膜はチッソ社製のＰＩＡ−５２１０を使用）、保持時間を１６．６ｍｓｅｃとして面積法に基づいて実施した。
【００４５】
【表１】
上述したように、ＡＭ−ＬＣＤ用であり比較的小さいΔｎを有する液晶組成物を開示している特開平１１−２９７７１号公報、特開平１０−２４５５５９号公報、特開平９−２５５９５６号公報及び特開平９−２４９８８１号公報の中で、特開平１１−２９７７１号公報の実施例２０と実施例１０、特開平９−２５５９５６号公報の実施例１に開示された液晶組成物を比較例とした。
【００４７】
比較例１
特開平１１−２９７７１号公報に開示されている液晶組成物の中で、最もΔｎの小さい実施例２０に記載の液晶組成物を当方で調製し、物性値を測定した。
ＴＣ＝７５．５℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０７４
ＶＨＲ（２５℃）＝９３．７％
ＶＨＲ（８０℃）＝６８．２％
この液晶組成物は、Δｎは比較的小さいが、ＣＮ化合物を含有しているため、特に高温（８０℃）での電圧保持率が低い。
【００４８】
比較例２
特開平１１−２９７７１号公報に開示されている液晶組成物の中で、Δｎが小さく、かつＣＮ化合物を含有していない実施例１０に記載の液晶組成物を当方で調製し、物性値を測定した。
ＴＣ＝７７．２℃
ＴＬ＜−１０℃
Δｎ＝０．０７６
η２０＝２２．６ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４７Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．６％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．１％
この液晶組成物は、ＴＬ点が高く、また、組成物の中に、ビフェニル骨格を有する３環の化合物を含有しているために、同等のＴＣとＶｔｈを有する本発明の組成物と比較してΔｎが大きい。
【００４９】
比較例３
特開平９−２５５９５６号公報に開示されている液晶組成物の中で、Δｎが小さく、かつＣＮ化合物を含有していない実施例１に記載の液晶組成物を当方で調製し、物性値を測定した。
ＴＣ＝８５．２℃
ＴＬ＜ −１０℃
Δｎ＝０．０８０
Ｖｔｈ＝１．２９Ｖ
この液晶組成物は、ＴＬ点が高く、また、Δｎが大きい。
【００５０】
実施例１
ＴＣ＝８３．０℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５９
η２０＝２１．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．５０Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．７％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．１％
この液晶組成物は、ＶＨＲが高く、ＴＣ点が高く、ＴＬ点が低く、Δｎが小さい。
【００５１】
実施例２
ＴＣ＝７２．９℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６１
η２０＝１６．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．７８Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
この液晶組成物は、ＶＨＲが高く、ＴＣ点が高く、ＴＬ点が低く、Δｎが小さい。
【００５２】
実施例３
ＴＣ＝８６．７℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０７１
η２０＝２１．４ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４６Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．１％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
この液晶組成物は、ＶＨＲが高く、ＴＣ点が高く、ＴＬ点が低く、Δｎが小さい。
【００５３】
実施例４
ＴＣ＝８６．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６０
η２０＝１８．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．１８Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．３％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．７％
【００５４】
実施例５
ＴＣ＝８１．２℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６３
η２０＝１６．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．７９Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
【００５５】
実施例６
ＴＣ＝８３．７℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６５
η２０＝２３．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４２Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．８％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．３％
【００５６】
実施例７
ＴＣ＝８４．３℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６５
η２０＝１７．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．６２Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
【００５７】
実施例８
ＴＣ＝８２．４℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５３
η２０＝１４．６ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．４７Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．８％
【００５８】
実施例９
ＴＣ＝８７．０℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５７
η２０＝１７．５ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．９１Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
【００５９】
実施例１０
ＴＣ＝９４．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５９
η２０＝２１．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．１０Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
【００６０】
実施例１１
ＴＣ＝８１．４℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６４
η２０＝２２．４ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．４８Ｖ
【００６１】
実施例１２
ＴＣ＝９３．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６６
η２０＝１９．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．７４Ｖ
【００６２】
実施例１３
ＴＣ＝８３．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６８
η２０＝１９．５ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．６２Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９８．８％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．３％
【００６３】
実施例１４
ＴＣ＝７４．８℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６３
η２０＝１７．４ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．８７Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．５％
【００６４】
実施例１５
ＴＣ＝８７．０℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６７
η２０＝１８．２ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．６４Ｖ
【００６５】
実施例１６
ＴＣ＝７０．５℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６２
η２０＝２５．８ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．３２Ｖ
【００６６】
実施例１７
ＴＣ＝９２．２℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０５９
η２０＝２１．３ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．９１Ｖ
【００６７】
実施例１８
ＴＣ＝７９．８℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６９
η２０＝２４．０ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．２８Ｖ
【００６８】
実施例１９
ＴＣ＝８７．４℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６２
η２０＝１８．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝２．２４Ｖ
ＶＨＲ（２５℃）＝９９．０％
ＶＨＲ（８０℃）＝９８．６％
【００６９】
実施例２０
ＴＣ＝９２．１℃
ＴＬ＜−２０℃
Δｎ＝０．０６５
η２０＝１９．７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ＝１．９９Ｖ
【００７０】
【発明の効果】
本発明によって、ＡＭ−ＬＣＤに求められる一般的な特性を満たしながら、特に、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低く、屈折率異方性値の小さい液晶組成物を提供することができた。
Claims (7)
- 式（I−１）または（I−２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分I、式（ II −３）および式（ II −８）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分II、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分IIIを含有することを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ１およびＲ２は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ３は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基または−ＣＯＯ−Ｒ６を示し；Ｒ６は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示し；Ｒ４は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ５は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ ４ は単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−を示し；Ｚ２はおよびＺ３は各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ２はＦ、ＯＣＨＦ２、ＯＣＦ３を示し；Ｙ１およびＹ２は各々独立してＨまたはＦを示し；ＱはＨまたはＦを示す） - 式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −１）〜式（ II −８）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −５）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有することを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ １ およびＲ ２ は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ５ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ １ およびＺ ４ は各々独立して単結合または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を示し；Ｚ ２ およびＺ ３ は各々独立して単結合、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ １ はＦ、Ｃｌ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｘ ２ はＦ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｙ １ およびＹ ２ は各々独立してＦを示す） - 液晶組成物の全重量に対して、成分Ｉの含有量が３〜３０重量％、成分IIの含有量が５〜８０重量％、成分IIIの含有量が３〜７０重量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶組成物。
- ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０７５以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
- 式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −５）および式（ II −６）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有し、ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０７５以下であることを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ １ およびＲ ２ は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ３ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基または−ＣＯＯ−Ｒ ６ を示し；Ｒ ６ は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示し；Ｒ ４ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ５ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ １ およびＺ ４ は各々独立して単結合または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を示し；Ｚ ２ およびＺ ３ は各々独立して単結合、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ ２ はＦ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｙ １ およびＹ ２ はＨまたはＦを示し；ＱはＨまたはＦを示す） - 式（ I −１）または（ I −２）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 I 、式（ II −５）および式（ II −６）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 II 、ならびに式（ III −１）〜（ III −４）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分 III を含有し、液晶組成物の全重量に対して、成分 I の含有量が３〜３０重量％、成分 II の含有量が５〜８０重量％、成分 III の含有量が３〜７０重量％であり、ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、ネマチック相の下限温度が−２０℃以下であり、かつ、屈折率異方性が０．０７５以下であることを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ １ およびＲ ２ は各々独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ３ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基または−ＣＯＯ−Ｒ ６ を示し；Ｒ ６ は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示し；Ｒ ４ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ５ は炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチル基または炭素原子数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｚ １ およびＺ ４ は各々独立して単結合または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を示し；Ｚ ２ およびＺ ３ は各々独立して単結合、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −または−ＣＨ＝ＣＨ−を示し；Ｘ ２ はＦ、ＯＣＨＦ ２ 、ＯＣＦ ３ を示し；Ｙ １ およびＹ ２ はＨまたはＦを示し；ＱはＨまたはＦを示す） - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
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