JP3924812B2 - 液晶組成物およびこれを用いた液晶素子 - Google Patents

液晶組成物およびこれを用いた液晶素子 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶組成物およびそれを用いた液晶素子に関する。さらに詳しくは、本発明は高い屈折率異方性(Δn)を有する新規なネマティック液晶組成物およびそれを使用した光シャッターや、STN(超捩れネマティック)型液晶素子やPDLC(ポリマー分散型液晶)型液晶素子に代表される表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年情報化社会の進展に伴い、各種の表示素子はマン−マシーンインターフェースの一つとして、その重要性がますます高まっている。このような中で平面ディスプレイ、特に液晶ディスプレイ(LCD)は、薄型・軽量・低電圧駆動・低消費電力などの特徴を有していることから急速に普及してきた。液晶ディスプレイに代表される液晶素子のうち、情報量の大きいマトリクス型液晶素子には、アクティブマトリクス方式と単純マトリクス方式と呼ばれている二つの駆動方式がある。
【0003】
アクティブマトリクス方式は、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどの薄膜トランジスターまたはダイオードを画素毎に非線形素子として装着したものである。しかし、アクティブマトリクス方式は、複雑な製造プロセスと歩留まり悪さから、大面積化、低価格化、高密度化に関して課題を有しており、価格や生産性などを考え合わせると単純マトリクス方式の方が有力である。
【0004】
現在実用化されている単純マトリクス方式の液晶素子としては、TN(捩れネマティック)型液晶素子、STN(超捩れネマティック)型液晶素子を用いたものが主流である。TN型液晶素子は、時計や電卓などの表示素子として幅広く応用されているが、この方式では電気光学特性の立ち上がりが緩やかであり、デューティー比が増すに従いコントラストが著しく低下するため、原理的に大画面表示が困難である。
【0005】
STN型液晶素子は、このようなTN型液晶素子の欠点を補うために開発された方式であり、急峻な電気光学特性を有していることから大画面化が可能となった。現在ではラップトップパーソナルコンピューターなどのディスプレイに用いられている。
【0006】
しかしながら、STN型液晶素子は上記のようにTN型液晶素子に比べると優れた特性を有しているものの、より一層の大面積化、低価格化、高密度化のためには未だ解決すべき課題を残している。
【0007】
例えば、STN型液晶素子は、アクティブマトリクス方式の代表的な液晶素子であるTFT型液晶素子と比較した場合、視野角特性や応答速度の点で未だ不十分である。とりわけ、さらなる大面積化や高密度化、あるいは動画表示などを行なうためには、高速応答化は不可欠である。
【0008】
STN型液晶素子を高速応答化するためには、セル厚を薄くすることが有力な方法の一つである。STN型は表示方法に複屈折効果を利用しており、この方式を用いるためには、パネルの色調や光学特性の変化を押さえること、すなわちレタデーションを一定の最適値に設定することが必要である。レタデーションRは下記(式−1)で表されるため、セル厚dを薄くするためには、屈折率異方性Δnを大きくする必要がある。
R=Δn×d (式−1)
【0009】
しかしながら、大きなΔnを有する液晶組成物は、一般に粘度が高く高速応答化には不適であり、Δnが大きく、かつ低粘度の液晶組成物が望まれている。応答パラメータη/Δn2 は応答時間とよい相関があることが知られており、応答パラメータが小さいほど応答時間が短い傾向がある(「次世代液晶ディスプレイ技術」内田龍男 著、工業調査会 第136頁に記載)。従ってこの応答パラメータが小さい液晶が望まれている。
【0010】
また、Δnの温度依存性も解決すべき課題の一つである。動作温度範囲でのΔnの変化を抑えるためには、一般に液晶組成物の転移温度を上昇させることが有効であるとされている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高い屈折率異方性(Δn)を有し、室温を含む広い温度範囲にネマティック相を有し、かつ応答パラメータの小さい液晶組成物、および該液晶組成物を使用した光シャッターや表示素子などに用いられる液晶素子を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を加えた結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は次に記す各項の液晶組成物を提供するものである。
〔1〕下記一般式(1)
【0013】
【化11】
Figure 0003924812
【0014】
(式中、Rは、C1 〜C12のアルキル基、C2 〜C16のアルケニル基もしくはC2 〜C16のアルコキシアルキル基を示し、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 およびY4 は、それぞれCH、CFまたはNを示す。Aは、水素原子、4−R1 −(シクロアルキル)基、4−R1 −(シクロアルケニル)基もしくはR1 −(O)p基を示し、R1 は、C1 〜C12のアルキル基、C2 〜C12のアルケニル基もしくはC2 〜C12のアルキニル基、C2 〜C12のアルコキシアルキル基を示し、pは0または1である。)で表される化合物、または下記一般式(2)
【0015】
【化12】
Figure 0003924812
【0016】
(式中、Bは、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もしくはシアノ基を示し、R、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 およびY4 は上記一般式(1)におけるものと同じ意味を表す。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式(3)
【0017】
【化13】
Figure 0003924812
【0018】
(式中、C、D、EおよびFは、それぞれ独立に、フッ素置換されていてもよい1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセレン、4,1−シクロヘキセレン、2,5−シクロヘキセレン、5,2−シクロヘキセレン、3,6−シクロヘキセレン、6,3−シクロヘキセレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイル、5,2−ピリジンジイル、2,5−ジオキサンジイルもしくは5,2−ジオキサンジイルを示し、
【0019】
2 は、水素原子、C1 〜C12のアルキル基、C2 〜C12のアルケニル基、C1 〜C16のアルコキシ基もしくはC2 〜C16のアルコキシアルキル基を示し、R3 は、水素原子、フッ素原子、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、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、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、C1 〜C12のアルキル基、C2 〜C12のアルケニル基、C1 〜C16のアルコキシ基もしくはC2 〜C16のアルコキシアルキル基を示し、
【0020】
1 、Z2 およびZ3 は、それぞれ独立に、COO、OCO、OCH2 、CH2 O、C1 〜C5 のアルキレン基、C2 〜C5 のアルケニレン基、C2 〜C5 のアルキニレン基もしくは単結合を示し、JおよびKは、それぞれ独立に、メチレン基もしくは−O−を示し、a、b、c、dおよびeは、それぞれ独立に、0または1であり、かつb+c+d≧1を満たすものである。
【0021】
ただし、R2 がアルコキシ基の場合はaが0、R3 がアルコキシ基の場合はeが0である。また、R2 およびR3 がアルコキシ基でない場合において、bが1で、Cが1,4−フェニレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイルもしくは5,2−ピリジンジイルの場合、bが0、cが1で、かつDが1,4−フェニレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイルもしくは5,2−ピリジンジイルの場合およびbが0、cが0、dが1で、かつEが1,4−フェニレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイルもしくは5,2−ピリジンジイルの場合は、aが1であり、また、Fが1,4−フェニレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイルもしくは5,2−ピリジンジイルの場合はeが1である。また、一般式(1)および(2)に含まれるものは除く。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0022】
〔2〕上記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式(4)
【0023】
【化14】
Figure 0003924812
【0024】
(式中、R、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 およびAは上記一般式(1)におけるものと同じ意味である。また、Zは−C C−もしくは単結合を示す。)で表される化合物、あるいは下記一般式(5)
【0025】
【化15】
Figure 0003924812
【0026】
(式中、R、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 およびBは上記一般式(2)におけるものと同じ意味である。Zは上記一般式(4)におけるものと同じ意味である。)で表される化合物、あるいは一般式(6)
【0027】
【化16】
Figure 0003924812
【0028】
(式中、CはC1 〜C12のアルキル基、C2 〜C12のアルケニル基、C2 〜C16のアルコキシアルキル基、4−R1 −(シクロアルキル)基、4−R1 −(シクロアルケニル)基、R1 −(O)p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もしくはシアノ基を示し、R、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 およびR1 は、上記一般式(1)におけるものと同じ意味である。Zは上記一般式(4)におけるものと同じ意味である。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0029】
〔3〕上記一般式(1)もしくは一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、上記一般式(3)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種および上記一般式(4)、一般式(5)もしくは一般式(6)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0030】
また、本発明は、前記項〔1〕から前記項〔3〕記載の液晶組成物から選ばれる少なくとも1種の液晶組成物を一対の電極基板間に挟侍してなることを特徴とする液晶素子を提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶組成物は、上記一般式(1)から一般式(10)で表される各種の化合物群を上記項〔1〕から項〔3〕に記載のように組み合わせることにより得られるものであり、該液晶組成物は、上記の本発明の目的とする優れた特性を達成するものである。
【0032】
本発明の液晶組成物の好ましい実施態様は、下記の項〔4〕から項〔9〕に記載の、上記一般式(1)から一般式(10)で表される各種の化合物群の組み合わせからなる液晶組成物である。
〔4〕上記一般式(1)もしくは一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式(7)
【0033】
【化17】
Figure 0003924812
【0034】
(式中、R2 、J、C、DおよびZ1 は、上記一般式(3)におけるものと同じ意味を表す。aまたはbは、それぞれ独立に0または1であり、fは、0、1または2である。ただし、R2 がアルコキシ基の場合は、aは0である。また、R2 がアルコキシ基でない場合において、bが1で、Cが1,4−フェニレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイルもしくは5,2−ピリジンジイルの場合は、aは1である。ただし、上記一般式(4)および(5)に含まれるものは除く。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0035】
〔5〕上記一般式(1)もしくは一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、上記一般式(7)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種および上記一般式(4)、一般式(5)もしくは一般式(6)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0036】
〔6〕上記一般式(1)もしくは一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式(8)
【0037】
【化18】
Figure 0003924812
【0038】
(式中、R2 、J、C、D、Z1 、aおよびbは、上記一般式(7)におけるものと、R3 およびKは、上記一般式(3)におけるものと、それぞれ同じ意味を表す。eは、R3 がアルコキシ基のとき0であり、それ以外のときは1を表す。ただし、上記一般式(4)および(5)に含まれるものは除く。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0039】
〔7〕上記一般式(1)または(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、上記一般式(8)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種および上記一般式(4)、一般式(5)もしくは一般式(6)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0040】
〔8〕上記一般式(1)もしくは一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式(9)
【0041】
【化19】
Figure 0003924812
【0042】
(式中、R2 、J、C、D、a、bおよびfは、上記一般式(7)におけるものと同じ意味を表す。ただし、R2 がアルコキシ基の場合は、aは0である。また、R2 がアルコキシ基でない場合において、Cが1,4−フェニレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイルもしくは5,2−ピリジンジイルの場合、aは1であり、また、上記一般式(4)および(5)に含まれるものは除く。)で表される化合物および下記一般式(10)
【0043】
【化20】
Figure 0003924812
【0044】
(式中、R2 、J、C、a、b、R3 、f、Kおよびeは、上記一般式(8)におけるものと同じ意味を表す。gは0もしくは1を表す。ただし一般式(4)および(5)に含まれるものは除く。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0045】
〔9〕上記一般式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、上記一般式(9)または一般式(10)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種および上記一般式(4)、一般式(5)もしくは一般式(6)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【0046】
次に、一般式(1)で表される化合物について説明する。
一般式(1)において、Aとしては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、オクチニル、ノニニル、デシニル、ドデシニル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、ビニルオキシ、プロペニルオキシ、ブテニルオキシ、ペンテニルオキシ、ヘキシニルオキシ、ヘプテニルオキシ、オクテニルオキシ、ノネニルオキシ、デセニルオキシ、プロピニルオキシ、ブチニルオキシ、ペンチニルオキシ、ヘキシニルオキシ、ヘプチニルオキシ、オクチニルオキシ、ノニニルオキシ、デシニルオキシ、ウンデシニルオキシ、ドデシニルオキシ、4−メチルシクロヘキシル、4−エチルシクロヘキシル、4−プロピルシクロヘキシル、4−ブチルシクロヘキシル、4−ペンチルシクロヘキシル、4−ヘキシルシクロヘキシル、4−ヘプチルシクロヘキシル、4−オクチルシクロヘキシル、4−ノニルシクロヘキシル、4−デシルシクロヘキシル、4−プロピルシクロヘキセニル、水素原子等が挙げられる。
【0047】
一般式(1)において、Rとしては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、ペンチルオキシメチル、ヘキシルオキシメチル、ヘプチルオキシメチル、オクチルオキシメチル、ノニルオキシメチル、デシルオキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロポキシエチル、ブトキシエチル、ペンチルオキシエチル、ヘキシルオキシエチル、ヘプチルオキシエチル、オクチルオキシエチル、ノニルオキシエチル、デシルオキシエチル、メトキシプロピル、エトキシプロピル、プロポキシプロピル、ブトキシプロピル、ペンチルオキシプロピル、ヘキシルオキシプロピル、ヘプチルオキシプロピル、オクチルオキシプロピル、ノニルオキシプロピル、デシルオキシプロピル、メトキシブチル、エトキシブチル、プロポキシブチル、ブトキシブチル、ペンチルオキシブチル、ヘキシルオキシブチル、ヘプチルオキシブチル、オクチルオキシブチル、ノニルオキシブチル、デシルオキシブチル、メトキシペンチル、エトキシペンチル、プロポキシペンチル、ブトキシペンチル、ペンチルオキシペンチル、ヘキシルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、オクチルオキシペンチル、ノニルオキシペンチル、デシルオキシペンチル等が挙げられる。
【0048】
また、一般式(1)において、X1 、X2 、X3 、X4 を含む環構造からなる芳香環およびY1 、Y2 、Y3 、Y4 を含む環構造からなる芳香環の具体例としては、それぞれ独立に1,4−フェニレン、1,4−(2−フルオロ)フェニレン、1,4−(3−フルオロ)フェニレン、1,4−(2,5−ジフルオロ)フェニレン、1,4−(3,6−ジフルオロ)フェニレン、1,4−(2,6−ジフルオロ)フェニレン、1,4−(3,5−ジフルオロ)フェニレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイル、および5,2−ピリジンジイル等が挙げられる。
また、Zの具体例としては、単結合および−C≡C−が挙げられる。
【0049】
一般式(2)において、Bの具体例としては、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、シアノ基が挙げられ、また、R、およびX1 、X2 、X3 、X4 を含む環構造からなる芳香環、およびY1 、Y2 、Y3 、Y4 を含む環構造からなる芳香環の具体例としては、上記一般式(1)におけるR、およびX1 、X2 、X3 、X4 を含む環構造からなる芳香環、およびY1 、Y2 、Y3 、Y4 を含む環構造からなる芳香環の具体例と同じである。
一般式(3)で表される化合物の具体例としては、以下に記す化合物を例示することができる。
【0050】
【化21】
Figure 0003924812
【0051】
【化22】
Figure 0003924812
【0052】
【化23】
Figure 0003924812
【0053】
【化24】
Figure 0003924812
【0054】
【化25】
Figure 0003924812
【0055】
【化26】
Figure 0003924812
【0056】
【化27】
Figure 0003924812
【0057】
【化28】
Figure 0003924812
【0058】
【化29】
Figure 0003924812
【0059】
【化30】
Figure 0003924812
【0060】
【化31】
Figure 0003924812
【0061】
上記例示中、R2 の具体例としては、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、ペンチルオキシメチル、ヘキシルオキシメチル、ヘプチルオキシメチル、オクチルオキシメチル、ノニルオキシメチル、デシルオキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロポキシエチル、ブトキシエチル、ペンチルオキシエチル、ヘキシルオキシエチル、ヘプチルオキシエチル、オクチルオキシエチル、ノニルオキシエチル、デシルオキシエチル、メトキシプロピル、エトキシプロピル、プロポキシプロピル、ブトキシプロピル、ペンチルオキシプロピル、ヘキシルオキシプロピル、ヘプチルオキシプロピル、オクチルオキシプロピル、ノニルオキシプロピル、
【0062】
デシルオキシプロピル、メトキシブチル、エトキシブチル、プロポキシブチル、ブトキシブチル、ペンチルオキシブチル、ヘキシルオキシブチル、ヘプチルオキシブチル、オクチルオキシブチル、ノニルオキシブチル、デシルオキシブチル、メトキシペンチル、エトキシペンチル、プロポキシペンチル、ブトキシペンチル、ペンチルオキシペンチル、ヘキシルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、オクチルオキシペンチル、ノニルオキシペンチル、デシルオキシペンチル等が挙げられる。
【0063】
上記例示中、R3 の具体例としては、水素原子、フッ素原子、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、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、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、ペンチルオキシメチル、ヘキシルオキシメチル、ヘプチルオキシメチル、オクチルオキシメチル、ノニルオキシメチル、デシルオキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロポキシエチル、ブトキシエチル、ペンチルオキシエチル、ヘキシルオキシエチル、ヘプチルオキシエチル、オクチルオキシエチル、ノニルオキシエチル、デシルオキシエチル、
【0064】
メトキシプロピル、エトキシプロピル、プロポキシプロピル、ブトキシプロピル、ペンチルオキシプロピル、ヘキシルオキシプロピル、ヘプチルオキシプロピル、オクチルオキシプロピル、ノニルオキシプロピル、デシルオキシプロピル、メトキシブチル、エトキシブチル、プロポキシブチル、ブトキシブチル、ペンチルオキシブチル、ヘキシルオキシブチル、ヘプチルオキシブチル、オクチルオキシブチル、ノニルオキシブチル、デシルオキシブチル、メトキシペンチル、エトキシペンチル、プロポキシペンチル、ブトキシペンチル、ペンチルオキシペンチル、ヘキシルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、オクチルオキシペンチル、ノニルオキシペンチル、デシルオキシペンチル等が挙げられる。
【0065】
さらに、上記例示中、Wは水素原子またはフッ素原子を表し、xは0〜3までの整数である。
上記例示中、
【0066】
【化32】
Figure 0003924812
【0067】
は、1,4−シクロヘキシレンを表し、
上記例示中、
【0068】
【化33】
Figure 0003924812
【0069】
は、フッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセレン、4,1−シクロヘキセレン、2,5−シクロヘキセレン、5,2−シクロヘキセレン、3,6−シクロヘキセレン、6,3−シクロヘキセレン、2,5−ピリミジンジイル、5,2−ピリミジンジイル、2,5−ピリジンジイル、5,2−ピリジンジイル、2,5−ジオキサンジイルまたは5,2−ジオキサンジイルを表す。
【0070】
本発明の液晶組成物に用いられる上記例示式の化合物中、好ましいものは、上記例示式において、Gが、フッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン、または1,4−シクロヘキシレンであるものである。
【0071】
一般式(4)で表される化合物の具体例としては、AおよびR、X1 、X2 、X3 、X4 が一般式(1)で表される化合物の具体例としてあげたものと同じである。
【0072】
一般式(5)で表される化合物の具体例としては、BおよびR、X1 、X2 、X3 、X4 が一般式(2)で表される化合物の具体例としてあげたものと同じである。
【0073】
一般式(6)で表される化合物の具体例としては、Cは、一般式(1)におけるAおよび一般式(2)におけるBと同じであり、また、R、X1 、X2 、X3 、X4 を含む環構造からなる芳香環、およびY1 、Y2 、Y3 、Y4 を含む環構造からなる芳香環の具体例は、一般式(1)におけるR、X1 、X2 、X3 、X4 を含む環構造からなる芳香環およびY1 、Y2 、Y3 、Y4 を含む環構造からなる芳香環の具体例と同じである。
【0074】
また、本発明の上記の液晶組成物には、捩れ剤として、カイラル化合物が一種もしくは複数種含まれていてもよい。本発明の液晶組成物に用いられるカイラル化合物は、とくに限定されないが、好ましくは以下に示す化合物を例示することができる。
【0075】
【化34】
Figure 0003924812
〔式中、*は不斉炭素を示す。〕
【0076】
【実施例】
以下、実施例により、本発明に関してより詳細に述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0077】
本発明に用いた液晶組成物の物性は、以下に示す方法によって測定した。
屈折率異方性(Δn)は、アッベの屈折計またはセナルモン法(レタデーションを測定してセルギャップで除することにより算出)により測定した。このときの測定波長は、589nmとした。
また、液晶組成物のN(ネマチック)相の上限温度(TNI)、下限温度(m.p.)は、偏光顕微鏡を用いて測定した。ネマティック相の転移温度以外の物性の測定は、実施例1〜6および実施例8は20℃、実施例7は35℃で行った。
【0078】
実施例1
一般式(3)または(7)で表される化合物(3−1)と、一般式(3)または(8)で表される化合物(3−2)および(3−3)と、一般式(3)または(7)で表される化合物(3−4)および(3−5)を表1に記載の比率で混合し、液晶組成物Aを調製した(表1)。
【0079】
【表1】
Figure 0003924812
【0080】
この液晶組成物Aと一般式(1)で表される化合物(1−1)と一般式(4)で表される化合物(4−1)および(4−2)を表2に記載の比率で混合し、液晶組成物Bを調製した(表2)。
【0081】
【表2】
Figure 0003924812
【0082】
このときの液晶組成物Bと液晶組成物AのN相の上限温度(TNI)、下限温度(m.p.)および屈折率異方性Δnを表3に示す。
【0083】
【表3】
Figure 0003924812
【0084】
表3から明らかなように、本発明の液晶組成物Bは、屈折率異方性(Δn)が大きくなっており、またこれに加えて、N相の温度範囲が拡大している。
【0085】
実施例2
一般式(1)で表される化合物(1−1)と、一般式(4)で表される化合物(4−2)および実施例1記載の組成物Aとを表4記載の比率で混合し、本発明の液晶組成物Cを調製した。
【0086】
【表4】
Figure 0003924812
【0087】
液晶組成物Cと液晶組成物Bの屈折率異方性ΔnとN相の上限温度(TNI)を表5に示す。
【0088】
【表5】
Figure 0003924812
【0089】
表5から明らかなように、本発明の液晶組成物Cにおいて、屈折率異方性(Δn)が大きくなっており、またこれに加えて、N相の上限温度(TNI)が高くなっている。
【0090】
実施例3
一般式(3)または(7)で表される化合物(3−1)と、一般式(3)または(8)で表される化合物(3−2)および(3−3)を表6に記載の比率で混合し、液晶組成物Dを調製した(表6)。
【0091】
【表6】
Figure 0003924812
【0092】
この液晶組成物Dと一般式(1)で表される化合物(1−1)と、一般式(4)で表される化合物(4−2)を表7に記載の比率で混合し、本発明の液晶組成物Eを調製した(表7)。
【0093】
【表7】
Figure 0003924812
【0094】
液晶組成物Dと液晶組成物Eの屈折率異方性ΔnおよびN相の上限温度(TNI)を表8に示す。
【0095】
【表8】
Figure 0003924812
【0096】
表8から明らかなように、本発明の液晶組成物Eにおいて、屈折率異方性(Δn)が大きくなっており、またこれに加えて、N相の上限温度(TNI)が高くなっている。
【0097】
実施例4
一般式(3)または(8)で表される化合物(3−2)および(3−3)と、一般式(3)または(7)で表される化合物(3−6)を表9に記載の比率で混合し、液晶組成物Fを調製した(表9)。
【0098】
【表9】
Figure 0003924812
【0099】
この液晶組成物Fと一般式(I)で表される化合物(1−1)と、一般式(4)で表される化合物(4−2)を表10に記載の比率で混合し、本発明の液晶組成物Gを調製した(表10)。
【0100】
【表10】
Figure 0003924812
【0101】
液晶組成物Fと液晶組成物Gの屈折率異方性ΔnおよびN相の上限温度(TNI)を表11に示す。
【0102】
【表11】
Figure 0003924812
【0103】
表11から明らかなように、本発明の液晶組成物Gにおいて、屈折率異方性(Δn)が大きくなっており、またこれに加えて、N相の上限温度(TNI)が高くなっている。
【0104】
実施例5
一般式(3)または(7)で表される化合物(3−1)および(3−6)と、一般式(3)または(8)で表される化合物(3−2)および(3−3)を表12に記載の比率で混合し、組成物Hを調製した(表12)。
【0105】
【表12】
Figure 0003924812
【0106】
この液晶組成物Hと一般式(1)で表される化合物(1−1)と、一般式(4)で表される化合物(4−2)を表14に記載の比率で混合し、本発明の液晶組成物Iを調製した。(表13)
【0107】
【表13】
Figure 0003924812
【0108】
液晶組成物Iと液晶組成物Hの屈折率異方性ΔnおよびN相の上限温度(TNI)を表14に示す。
【0109】
【表14】
Figure 0003924812
【0110】
表14から明らかなように、本発明の液晶組成物Iにおいて、屈折率異方性(Δn)が大きくなっており、またこれに加えて、N相の上限温度(TNI)が高くなっている。
【0111】
実施例6
一般式(3)または(8)で表される化合物(3−3)および(3−7)を表15に記載の比率で混合し、組成物Jを調製した。(表15)
【0112】
【表15】
Figure 0003924812
【0113】
この組成物Jと一般式(2)で表される化合物(2−1)を表16に記載の比率で混合し、組成物Kを調製した。(表16)
【0114】
【表16】
Figure 0003924812
【0115】
このときの組成物Kと組成物Jの屈折率異方性Δnを表17に示す。表17から明らかなように、本発明の組成物において屈折率異方性(Δn)が大きくなっている。
【0116】
【表17】
Figure 0003924812
【0117】
実施例7
一般式(4)で表される化合物(4−3)および(4−4)を表18に記載の比率で混合し、組成物Lを調製した。(表18)
【0118】
【表18】
Figure 0003924812
【0119】
この組成物Lと一般式(2)で表される化合物(2−2)を表19に記載の比率で混合し、組成物Mを調製した。(表19)
【表19】
Figure 0003924812
【0120】
このときの組成物Mと組成物LのN相上限温度(TNI)と屈折率異方性Δnを表20に示す。表20から明らかなように、本発明の組成物において屈折率異方性(Δn)が大きくなっている。また、これに加えて本組成物ではN相上限温度(TNI)が高くなっている。
【0121】
【表20】
Figure 0003924812
【0122】
実施例8
一般式(3)または(8)で表される化合物(3−2)および(3−3)と、一般式(3)または(9)で表される化合物(3−6)を表19に記載の比率で混合し、組成物Nを調製した。(表21)
【0123】
【表21】
Figure 0003924812
【0124】
この組成物Nと一般式(1)で表される化合物(1−1)を表22に記載の比率で混合し、組成物Oを調製した。(表22)
【0125】
【表22】
Figure 0003924812
【0126】
このときの組成物Oと組成物Nの屈折率異方性Δnを表23に示す。表23から明らかなように、本発明の組成物において屈折率異方性(Δn)が大きくなっている。
【0127】
【表23】
Figure 0003924812
【0128】
実施例9
一般式(3)または(9)で表される化合物(3−6)、(3−7)および(3−8)を表24に記載の比率で混合し、組成物Pを調製した。(表24)
【0129】
【表24】
Figure 0003924812
【0130】
この組成物Pと一般式(2)で表される化合物(2−3)を表25に記載の比率で混合し、組成物Qを調製した。(表25)
【0131】
【表25】
Figure 0003924812
【0132】
このときの組成物Qと組成物Pの屈折率異方性Δn、粘度ηおよび応答パラメータη/Δn2 を表26に示す。粘度は自動転落球粘度計(Anton PARR社製、AMV−200)により測定した。表26から明らかなように、本発明の組成物において屈折率異方性(Δn)が大きくなっている。また粘度ηは減少し、応答パラメータη/Δn2 も減少している。
【0133】
【表26】
Figure 0003924812
【0134】
【発明の効果】
本発明の液晶組成物は、高い屈折率異方性(Δn)を有し、また、室温を含む広い温度範囲にネマティック相を示す。また、本発明の液晶組成物は、応答パラメータ(η/Δn2 )が小さいことが期待される。このような特性を有する本発明の液晶組成物は、光シャッターやSTN(超ねじれネマティック)型液晶素子やPDLC(ポリマー分散型液晶)型液晶素子に代表される表示素子を構成する液晶組成物として特に有用である。

Claims (4)

  1. 下記一般式(1)
    Figure 0003924812
    (式中、Rは、C1 〜C12のアルキル基、C2 〜C16のアルケニル基もしくはC2 〜C16のアルコキシアルキル基を示し、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 およびY4 は、それぞれCH、CFまたはNを示す。Aは、水素原子、4−R1 −(シクロアルキル)基、4−R1 −(シクロアルケニル)基もしくはR1 −(O)p基を示し、R1 は、C1 〜C12のアルキル基、C2 〜C12のアルケニル基もしくはC2 〜C12のアルキニル基、C2 〜C12のアルコキシアルキル基を示し、pは0または1である。)で表される化合物または下記一般式(2)
    Figure 0003924812
    (式中、Bは、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もしくはシアノ基を示し、R、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 およびY4 は上記一般式(1)におけるものと同じ意味を表す。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式(4)
    Figure 0003924812
    (式中、R、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 およびAは上記一般式(1)におけるものと同じ意味である。また、Zは単結合を示す。)で表される化合物、あるいは下記一般式(5)
    Figure 0003924812
    (式中、R、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 およびBは上記一般式(2)におけるものと同じ意味である。Zは上記一般式(4)におけるものと同じ意味である。)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
  2. 上記一般式(1)もしくは一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式
    Figure 0003924812
    (式中、Gは、フッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン、または1,4−シクロヘキシレンを示す。Hは、フッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン、または1,4−シクロヘキシレンを示す。R2は、水素原子、C1〜C12のアルキル基、C2〜C12のアルケニル基、C1〜C16のアルコキシ基もしくはC2〜C16のアルコキシアルキル基を示す。R3は、水素原子、フッ素原子、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、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、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、C1〜C12のアルキル基、C2〜C12のアルケニル基、C1〜C16のアルコキシ基もしくはC2〜C16のアルコキシアルキル基を示す。)
    で表される化合物から選ばれる少なくとも1種および上記一般式(4)もしくは一般式(5)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
  3. 上記一般式(1)もしくは一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式
    Figure 0003924812
    (式中、G、R2は上記と同じ意味である。Wは、フッ素原子を表す。xは0〜3の整数である。)
    で表される化合物から選ばれる少なくとも1種および上記一般式(4)もしくは一般式(5)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする液晶組成物。
  4. 請求項1〜3に記載の液晶組成物から選ばれる少なくとも1種の液晶組成物を一対の電極基板間に挟持してなることを特徴とする液晶素子。
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