JP4385415B2

JP4385415B2 - Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display device using the same

Info

Publication number: JP4385415B2
Application number: JP30840598A
Authority: JP
Inventors: 清文竹内; 晴義高津
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: JP2000129260A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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（スーパー・ツイスティッド・ネマチック）−LCD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】
最近、STN-LCDでの応答特性を改善する目的でアクティブアドレッシング駆動方式が提案されている。（Proc.12th International Display Research Conference p.503 1992年）この様な液晶材料として、弾性定数比Ｋ３３／Ｋ１１が１．５前後、複屈折率△ｎが０．１１〜０．２４の範囲で、誘電率異方性△εの大きさに比較してより小さい粘性が特に要求されている。従って、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】
本発明に関連する化合物は、以下のような化合物の記載が、例えば特表平３−５０３６３７では一般式(a)におけるＲ^aがアルキル基、アルコキシ基でＹ^aがＦで表される化合物が、特開平４−３００８６１では一般式(b)におけるＲ^bがアルケニル基、アルケニルオキシ基で表される化合物が報告されている。また、本発明者らは、特開平９−１５７６５４号等において、一般式(a)で表される化合物を含む組成物を示している。
【０００５】
【化４】

しかしながら、これらの化合物を用いても、応答性や急峻性等の電気光学特性を更に改善することが要望されており、依然として問題が残されたままである。
【０００６】
より具体的には、例えば、誘電率異方性△εの大きさに比較してより小さい粘弾性により液晶表示の応答性を改善させたり、他の液晶材料に対し結晶化あるいは析出しやすい傾向を低減させ、低温での安定したネマチック相を得ることにより広い温度範囲で駆動可能な液晶表示をすることが望まれている。また、例えば、ワードプロセッサ、パーソナルコンピューター等の情報量の多いSTN-LCDでは高デューティー化に対応して駆動電圧の周波数特性の安定化、あるいは携帯用では駆動電圧の温度依存性の安定化等が求められている。このため、更に優れている液晶材料が新たに必要とされている。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決しようとするものであり、少量の添加によっても、他の特性を損なうことなく、目的に応じた液晶材料を提供することにある。より詳しくは、低温でも駆動可能な温度範囲を有し、駆動電圧の大きさに対してより速い応答性を有し、またより低い電圧でも駆動可能なネマチック液晶組成物を提供することにあり、この液晶組成物を構成材料として用いた、電気光学特性の改善され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、
１．３種〜４０種の化合物からなる液晶組成物であって、該液晶組成物が、一般式（I-1）及び（I-2）
【０００９】
【化５】

【００１０】
（式中、Ｒ¹¹及びＲ¹²は各々独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基を表わし、Ｙ¹¹〜Ｙ¹⁶は各々独立的に水素原子又はフッ素原子を表わす。）で表される１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ａを１〜５０重量％含有し、−２〜２の誘電率異方性（Δε）を有する２種以上の化合物からなる液晶成分Ｂを１０〜９５重量％含有し、且つ該ネマチック液晶組成物のネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_N-I）が６０℃以上であり、結晶相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度（Ｔ_→ _n）が−１０℃以下であることを特徴とするネマチック液晶組成物。
２．前記液晶成分Ａが、一般式（I-1）及び（I-2）において、Ｒ¹¹及びＲ¹²が共にブテニル基である化合物、及び／又はＹ¹³及びＹ¹⁶が共に水素原子である化合物、から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有することを特徴とする上記１記載のネマチック液晶組成物。
３．液晶成分Ｂが、一般式（II-1）〜（II-3）
【００１１】
【化６】

【００１２】
（式中、Ｒ²¹〜Ｒ²³は各々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、Ｒ²⁴〜Ｒ²⁶は各々独立的に炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基あるいはアルコキシ基、又は炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基あるいはアルケニルオキシ基を表わし、Ｙ²¹は水素原子、フッ素原子又は-ＣＨ₃を表わし、Ｙ²²及びＹ²³は各々独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ²¹〜Ｚ²⁴は各々独立的に単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ₂Ｈ₄-又は-Ｃ₄Ｈ₈-を表わし、Ｚ²⁵は単結合、-ＣＯＯ-又は-Ｃ≡Ｃ-を表わし、環Ａはシクロヘキサン環又はシクロヘキセン環を表わし、ｍ、ｎ及びｐは各々独立的に０又は１の整数を表わす。）で表される化合物群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする上記１又は２記載のネマチック液晶組成物。
【００１３】
４．前記液晶成分Ｂが、一般式（II-1）〜（II-3）において、Ｒ²¹〜Ｒ²³が各々独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基で表される化合物、Ｒ²⁴〜Ｒ²⁶が各々独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基で表される化合物、一般式（II-1）におけるｍが０又は１で表される化合物、一般式（II-2）におけるｎが０で表される化合物、一般式（II-3）におけるｐが０でありＺ²⁵が-Ｃ≡Ｃ-である化合物、一般式（II-3）におけるｐが１でありＺ²⁵が単結合又は-Ｃ≡Ｃ-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を特徴とする上記３記載のネマチック液晶組成物。
５．液晶成分Ａ及び液晶成分Ｂの他に、加えることのできる液晶成分Ｃとして、一般式（III-1）〜（III-4）
【００１４】
【化７】

【００１５】
（式中、Ｒ³¹〜Ｒ³⁴は各々独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣ_sＨ_2s+1-Ｏ-Ｃ_tＨ_2tを表わし、ｓ及びｔは各々独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ³¹〜Ｘ³⁴は各々独立的にフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ₃、-ＯＣＨＦ₂、-ＣＦ₃又は-ＣＮを表わし、Ｙ³¹〜Ｙ³⁹は各々独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ³¹、Ｚ³³〜Ｚ³⁵は各々独立的に単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ₂Ｈ₄-又は-Ｃ₄Ｈ₈-を表わし、Ｚ³²、Ｚ³⁶は各々独立的に単結合、-ＣＯＯ-又は-Ｃ≡Ｃ-を表わし、各化合物におけるシクロヘキサン環における水素原子（Ｈ）うち少なくとも１つは重水素原子（Ｄ）で置換されていても良い。）で表される化合物群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする上記１、２、３又は４記載のネマチック液晶組成物。
【００１６】
６．前記液晶成分Ｃが、一般式（III-1）におけるＺ³¹が単結合でありＲ³¹が炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基で表される化合物、一般式（III-2）におけるＸ³²が-ＣＮでありＺ³²が単結合又は-ＣＯＯ-で表される化合物、一般式（III-3）におけるＺ³³及びＺ³⁴の少なくとも一方が単結合でありＲ³³が炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基で表される化合物、一般式（III-3）におけるＺ³³及びＺ³⁴の少なくとも一方が単結合でありＸ³³がフッ素原子である化合物、一般式（III-4）におけるＺ³⁶が単結合又は-ＣＯＯ-を表しＸ³⁴が-ＣＮである化合物、一般式（III-4）におけるＺ³⁶が単結合、-ＣＯＯ-又は-Ｃ≡Ｃ-を表しＸ³⁴がフッ素原子である化合物、から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有することを特徴とする上記５記載のネマチック液晶組成物。
【００１７】
７．該ネマチック液晶組成物の誘電率異方性（△ε）が３〜１５の範囲であり、２０℃における粘度（η）が８〜２０ｃ．ｐ．の範囲であることを特徴とする上記１、２、３、４、５又は６記載のネマチック液晶組成物。
８．該ネマチック液晶組成物の誘電率異方性（△ε）が１５〜３０の範囲であることを特徴とする上記１、２、３、４、５又は６記載のネマチック液晶組成物。
９．上記１乃至８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。
を前記課題を解決するための手段として見出した。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一例について説明する。
【００１９】
本発明に係わる一般式（I-1）、（I-2）で表される化合物の代表的なものは、下記に示す式（I-1a）〜（I-2l）である。尚、各化合物は、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。
【００２０】
【化８】

【００２１】
本発明の液晶組成物は、一般式（I-1）及び（I-2）で表される１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ａを必須成分として含有する。この一般式（I-1）、（I-2）で表される化合物は、誘電率異方性Δεが非常に大きいという特徴を有する。このため本発明の液晶組成物は広い範囲で誘電率異方性Δεを調整することが可能となり、低電圧で駆動できるという特徴を有している。誘電率異方性Δεが非常に大きい化合物は、同時に粘度も大きいという欠点を有している。しかし、本発明の液晶組成物は、一般式（I-1）及び（I-2）で表される１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ａを１〜５０重量％含有し、−２〜２の誘電率異方性を有する２種以上の化合物からなる液晶成分Ｂを１０〜９５重量％含有させることで、誘電率異方性の大きさに対してより小さい粘度を有することを見いだした。
【００２２】
更に、本発明の液晶成分Ａを構成する一般式（I-1）及び（I-2）の化合物は、側鎖基がアルケニル基であることから、TN-LCD、STN-LCDの所望の駆動電圧に対しより改善した表示特性を示している。目的に応じた誘電率異方性を得るために、液晶成分Ａを１〜５０重量％の範囲で含有させることができるが、５〜４０重量％の範囲が特に好ましい。また、低温での相溶性を好ましくさせるには、単体では７重量％以下が好ましく、１〜６重量％が特に好ましく、総量に応じて成分数を増やすことが好ましい。
【００２３】
より好ましい形態は、液晶成分Ａが、一般式（I-1）及び（I-2）において、Ｒ¹¹及びＲ¹²が共にブテニル基である化合物、及び／又はＹ¹³及びＹ¹⁶が共に水素原子である化合物、から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有させることであり、更に特に好ましい化合物は、式（I-1a）、（I-1b）、（I-1d）、（I-1g）、（I-1h）、（I-1j）である。これらを主な構成成分とした場合、駆動電圧と粘性を同時により好ましいものとさせる。
【００２４】
本発明のネマチック液晶組成物は、必須成分である液晶成分Ａに加えて、−２〜２の誘電率異方性を有する２種以上の化合物からなる液晶成分Ｂを含有させることが好ましい。本発明で述べる−２〜２より大きい誘電率異方性を有する液晶化合物の好ましいものとしては、以下に示すものである。即ち、液晶化合物の化学構造は棒状であり、中央部分が１個から４個の六員環を有したコア構造を有し、中央部分長軸方向の両端に位置する六員環が、液晶分子長軸方向に相当する位置で置換された末端基を有し、両端に存在する末端基の両方が非極性基であること、即ち例えばアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルカノイルオキシ基である化合物である。液晶成分Ｂは、２種以上２０種以下の範囲で構成することが好ましく、５種以上１２種以下の範囲で構成することがより好ましい。
【００２５】
本発明の液晶成分Ｂとして、一般式（II-1）〜（II-3）で表される化合物群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。一般式（II-1）〜（II-3）で表される好ましい化合物の代表的なものは、下記に示す一般式（II-1a）〜（II-3i）である。尚、各化合物は、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。
【００２６】
【化９】

【００２７】
一般式（II-1a）〜（II-3i）で表される中で、特に好ましい化合物は、一般式（II-1a）、（II-1b）、（II-1d）、（II-2a）、（II-3c）、（II-3e）、（II-3g）で表される化合物であり、これらの化合物は、必須成分である液晶成分Ａの一般式（I-1）、（I-2）の化合物と良く混合する特徴を有し、粘性の低減効果が大きく、低温でのネマチック相を改善させるのに有用である。
【００２８】
更に、より好ましい形態を以下に示す。
【００２９】
液晶成分Ｂが、一般式（II-1）〜（II-3）に対して、小群Ｂ１：Ｒ²¹〜Ｒ²³が各々独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基を表す化合物、及び／又はＲ²⁴〜Ｒ²⁶が各々独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基を表す化合物、から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましいのは、Ｒ²¹〜Ｒ²⁶が各々独立的に炭素原子数２〜５の直鎖状アルキル基又はＣＨ₂=ＣＨ₂-(ＣＨ₂)_u（ｕ＝０、２）のアルケニル基である化合物であり、少なくとも１種以上含有させることにより好ましい効果が得られる。
【００３０】
液晶成分Ｂが、小群Ｂ２：一般式（II-1）におけるｍが０又は１で表される化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００３１】
【化１０】

【００３２】
液晶成分Ｂが、小群Ｂ３：一般式（II-2）におけるｎが０である化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００３３】
【化１１】

【００３４】
液晶成分Ｂが、小群Ｂ４：一般式（II-3）におけるｐが０でありＺ²⁵が-Ｃ≡Ｃ-である化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００３５】
【化１２】

【００３６】
液晶成分Ｂが、小群Ｂ５：一般式（II-3）におけるｐが１でありＺ²⁵が単結合又は-Ｃ≡Ｃ-で表される化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００３７】
【化１３】

【００３８】
これら小群Ｂ１〜Ｂ５の各々について１種のみの小群で液晶成分Ｂを構成してもよく、２種以上の小群を組み合わせてもよく、あるいはすべての小群から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有することもできる。但し、液晶成分Ｂが１種のみの小群からなる場合は、該群において少なくとも２種以上の化合物を含有するものである。このようにして、粘度を低減させることができ、比抵抗が比較的高いという特徴を有し、液晶組成物の複屈折率Δｎを用途に応じて容易に最適化することができ、液晶表示装置の色むらの低減、視角特性の向上、コントラスト比の増加を容易に達成することができる。また、小群Ｂ４、Ｂ５の化合物を多用することで液晶層が１〜５μｍの薄いTN-LCD、STN-LCD液晶表示素子の作製を可能とすることができる。
【００３９】
更に、液晶成分Ｃとして、一般式（III-1）〜（III-4）で表される化合物群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。一般式（III-1）〜（III-4）で表される特に好ましい化合物として、以下に示す一般式（III-1a）〜（III-4h）を示す。これらの化合物は、必須成分の液晶成分Ａである一般式（I-1）、（I-2）の化合物や、これに一般式（II-1）〜（II-3）の化合物を含有する液晶成分Ｂを混合した液晶組成物と良く混合する特徴を有し、特に駆動電圧の目的に応じた調製やその温度依存性の改善あるいは応答性の改善に有用である。特に、一般式（III-1a）、（III-1b）、（III-2b）、（III-3a）、（III-4a）、（III-4d）、（III-4e）の化合物はこの効果に優れており、３〜２０％と少量の添加でもこの効果を得ることができる。
【００４０】
【化１４】

【００４１】
更により好ましい形態を以下に示す。
【００４２】
液晶成分Ｃが、小群Ｃ１：一般式（III-1）におけるＺ³¹が単結合でありＲ³¹が炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基で表される化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００４３】
【化１５】

【００４４】
液晶成分Ｃが、小群Ｃ２：一般式（III-2）におけるＸ³²が-ＣＮでありＺ³²が単結合又は-ＣＯＯ-で表される化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００４５】
【化１６】

【００４６】
液晶成分Ｃが、小群Ｃ３：一般式（III-3）におけるＺ³³及びＺ³⁴のうち少なくとも一方が単結合でありＲ³³が炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基である化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００４７】
【化１７】

【００４８】
液晶成分Ｃが、小群Ｃ４：一般式（III-3）におけるＺ³³及びＺ³⁴のうち少なくとも一方が単結合でありＸ³³がフッ素原子である化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００４９】
【化１８】

【００５０】
液晶成分Ｃが、小群Ｃ５：一般式（III-4）におけるＺ³⁶が単結合又は-ＣＯＯ-を表しＸ³⁴が-ＣＮである化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００５１】
【化１９】

【００５２】
液晶成分Ｃが、小群Ｃ６：一般式（III-4）におけるＺ³⁶が単結合、-ＣＯＯ-又は-Ｃ≡Ｃ-を表しＸ³⁴がフッ素原子である化合物を１種又は２種以上含有し、該化合物の含有量が５〜１００重量％である。特に好ましい化合物を下記に示す。
【００５３】
【化２０】

【００５４】
これら小群Ｃ１〜Ｃ６の各々について１種のみの小群で液晶成分Ｃを構成してもよく、２種以上の小群を組み合わせてもよく、あるいはすべての小群から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有することもできる。これによって、所望の駆動電圧に対しより改善した応答性や駆動電圧のより安定な温度特性あるいは周波数特性を得ることができる。尚、小群Ｃ１、Ｃ３で示したアルケニル基については、液晶成分Ｂの小群Ｂ１で記述したアルケニル基が特に好ましい。また、Ｒ³¹〜Ｒ³⁴がＣ_sＨ_2s+1-Ｏ-Ｃ_tＨ_2tで表される化合物の場合ではｓが１又は２で、ｔが１〜３の化合物が好ましい。
【００５５】
本発明の液晶組成物は、駆動電圧の大きさに対してより速い応答性を有することを特徴とするものである。中位の駆動電圧を目的とする場合は、本発明の液晶組成物の誘電率異方性（Δε）が３〜１５の範囲であり、２０℃における粘性（η）が８〜２０ｃ．ｐ．の範囲であることが好ましい。特に低い駆動電圧を目的とする場合は、本発明の液晶組成物の誘電率異方性（Δε）が１５〜３０の範囲にあることが好ましく、１８〜２８の範囲が特に好ましい。また、後述の実施例でも明らかなように、液晶成分Ｂのみの粘性が２５ｃ．ｐ．以下が好ましく、１５ｃ．ｐ．以下がより好ましく、１０ｃ．ｐ．以下が特に好ましい。
【００５６】
本発明のネマチック液晶組成物における各群の化合物の含有量は、一般式（I-1）、（I-2）で表される化合物群から選ばれる化合物を３０重量％以下で含有することが好ましく、総量では少なくとも１重量％以上の範囲が好ましく、１〜５０重量％の範囲が好ましく、５〜４０重量％の範囲が好ましい。また、一般式（II-1）〜（II-3）で表される化合物群から選ばれる化合物を液晶成分Ｂにおいて０〜３０重量％の範囲で含有することが好ましく、総量では多くとも９５重量％以下の範囲が好ましく、特に１０〜９５重量％の範囲が好ましく、なかでも１０〜７０重量％の範囲が好ましい。更に、一般式（III-1）〜（III-4）で表される化合物群から選ばれる化合物を液晶成分Ｃにおいて０〜３０重量％の範囲で含有することが好ましく、総量では多くとも９５重量％以下の範囲が好ましく、５〜５０重量％の範囲が好ましい。
【００５７】
本発明のネマチック液晶組成物は、液晶成分Ｃの化合物を用いない場合、液晶成分Ａと液晶成分Ｂとの含有量比率を５：９５〜４０：６０の範囲にすることが好ましく、液晶成分Ｃを用いる場合には、液晶成分Ａと液晶成分Ｂとの含有量比率を２０：８０〜８０：２０の範囲にすることが好ましい。また、液晶成分Ｃを多用する場合、液晶成分Ａと液晶成分Ｂの総量を１０〜５０重量％の範囲で用いることができる。
【００５８】
本発明の液晶組成物は、上記一般式（II-1）〜（II-3）、（III-1）〜（III-4）で表される化合物以外にも、液晶組成物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いてもよい。しかしながら、これらの化合物を多量に用いることはネマチック液晶組成物の特性が低減することになるので、添加量は得られるネマチック液晶組成物の要求特性に応じて制限されるものである。
【００５９】
本発明に関わる化合物は、構成する原子をその同位体原子で意識的に置換させることができる。この場合、水素原子を重水素原子に置換させた化合物は特に好ましく、相溶性、弾性定数、プレチルト角、電圧保持率等により好ましい効果を示す。好ましい形態は、上述してきた側鎖基、連結基あるいは環に存在する水素原子のうち少なくとも１個を重水素原子で置換した化合物である。
【００６０】
現在、TN-LCD、STN-LCDあるいはTFT-LCDに用いられている配向膜は、ポリイミド系のものが多用されており、例えばLX1400、SE150、SE610、AL1051、AL3408等が使用されている。配向膜の仕様には、液晶表示特性、表示品位、信頼性、生産性が深く関係しており、液晶材料に対しては例えばプレチルト角特性が重要である。プレチルト角の大きさは、所望の液晶表示特性や均一な配向性を得るために、適時調整する必要がある。例えば、大きなプレチルト角の場合不安定な配向状態となりやすく、小さい場合充分な表示特性を満たされないこととなる。
【００６１】
本発明者らは、プレチルト角がより大きい液晶材料とより小さい液晶材料とに選別されることを見いだしており、これを応用することによって所望の液晶表示特性や均一な配向性を液晶材料から達成させることを見いだした。この技術は、本発明にも応用できる。具体的には、一般式（II-1）〜（II-3）、一般式（III-1）、（III-3）、（III-4）におけるシクロヘキサン環において、該環の水素原子のうち少なくとも１個を重水素原子で置換した化合物の場合、置換位置によって異なり、プレチルト角の幅広い調整を可能にさせる。
【００６２】
また、水素原子を重水素原子置換した化合物を多用した場合、不純物の混入に対して、より高い電圧保持率を維持する特段の効果があり、焼き付き防止等の表示特性や製造上の歩留まりに好適である。この様な効果は、重水の性質、即ち反応の平衡定数や速度定数の差異、低いイオン移動度、無機物や酸素の低い溶解性等の性質が、液晶化合物においても発現していることが考えられる。より高い電圧保持率を維持することを得るためには、上述した化合物を液晶組成物総量に対して１０〜４０重量％あるいはそれ以上含有させることによってほぼ得ることができる。
【００６３】
上記ネマチック液晶組成物は、高速応答性のTN-LCDやSTN-LCDに有用であり、またカラーフィルター層を用いなくても、液晶層と位相差板の複屈折性でカラー表示をすることができる液晶表示素子に有用なものであり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子の用いることができる。この液晶表示素子は、透明性電極層を有し少なくとも一方が透明である基板を有し、この基板間に前記ネマチック液晶組成物の分子をねじれた配向にさせ、目的に応じて３０°〜３６０°の範囲で選択することができ、９０°〜２７０°の範囲で選択することが好ましく、４５°〜１３５°の範囲または１８０°〜２６０°の範囲で選択することが特に好ましい。この為に、本発明の液晶組成物は、誘起螺旋ピッチが０．５〜１０００μｍとなる光学活性基を有する化合物を含有させることができる。透明性電極基板に設けられる配向膜によって得られるプレチルト角は、１°〜２０°の範囲で選択することが好ましく、ねじれ角が３０°〜１００°では１°〜４°のプレチルト角が好ましく、１００°〜１８０°では２°〜６°のプレチルト角が好ましく、１８０°〜２６０°では３°〜１２°のプレチルト角が好ましく、２６０°〜３６０°では６°〜２０°のプレチルト角が好ましい。
【００６４】
【実施例】
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。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「％」は「重量％」を意味する。
【００６５】
組成物の化学的安定性は、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、１５０℃、１時間の加熱促進テストを行い、この液晶組成物の比抵抗を測定した。実施例中、測定した特性は以下の通りである。
【００６６】
ＴＮ−Ｉ：ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃）
Ｔ→Ｎ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度（℃）
Ｖｔｈ：セル厚６μｍのTN-LCDを構成した時のしきい値電圧（Ｖ）
Δε ：誘電率異方性
Δｎ：複屈折率
η ：２０℃での粘度（ｃ．ｐ．）
（実施例１）
【００６７】
【化２１】

からなるネマチック液晶組成物（3-01）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。
【００６８】
ＴＮ−Ｉ：８５．２ ℃
Ｔ→Ｎ：−３０．０ ℃
Ｖｔｈ：１．６１Ｖ
Δε ：７．２
Δｎ：０．１６９
η ：２０．０ｃ．ｐ．
テスト前の比抵抗：８．４×１０¹² Ω・ｃｍ
加熱促進テスト後の比抵抗：４．０×１０¹² Ω・ｃｍ
【００６９】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の比抵抗が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするツイスティッド・ネマチック及びスーパー・ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置を作製したところ、フリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００７０】
さらにこのネマチック液晶組成物にカイラル物質「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610」（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、速い応答性を有し、視差の小さな視角特性という特段の効果を有するSTN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００７１】
なお、カイラル物質はカイラル物質の添加による混合液晶の固有らせんピッチＰと表示用セルのセル厚ｄが、Δｎ・ｄ＝０．８５、ｄ／Ｐ＝０．５３となるように添加した。
【００７２】
更にまた、セル厚ｄが３．０μｍのTN-LCDを構成してその表示特性を測定したところ、しきい値電圧が１．３９Ｖ、応答速度が１．２ｍｓｅｃであった。
TN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
（参考例１）
【００７３】
【化２２】

からなるネマチック液晶組成物（3-02）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。
【００７４】
ＴＮ−Ｉ：１００．０ ℃
Ｔ→Ｎ：−４０．０ ℃
Ｖｔｈ：１．８０Ｖ
Δε ：６．９
Δｎ：０．１１４
η ：１２．３ｃ．ｐ．
テスト前の比抵抗：４．１×１０¹³ Ω・ｃｍ
加熱促進テスト後の比抵抗：１．０×１０¹³ Ω・ｃｍ
【００７５】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の比抵抗が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするツイスティッド・ネマチック及びスーパー・ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置を作製したところ、フリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００７６】
また、ここで作製したTN-LCDを用いて電気光学特性の−１０℃〜６０℃での温度依存性を測定したところ、１．７ｍＶ／℃と優れた表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
（実施例３）
【００７７】
【化２３】

からなるネマチック液晶組成物（3-03）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。
【００７８】
ＴＮ−Ｉ：７４．０ ℃
Ｔ→Ｎ：−２０．０ ℃
Ｖｔｈ：１．３２Ｖ
Δε ：１０．８
Δｎ：０．１３０
η ：１３．９ｃ．ｐ．
【００７９】
さらにこのネマチック液晶組成物にカイラル物質「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610」（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、速い応答性を有し、視差の小さな視角特性という特段の効果を有するSTN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００８０】
なお、カイラル物質はカイラル物質の添加による混合液晶の固有らせんピッチＰと表示用セルのセル厚ｄが、Δｎ・ｄ＝０．８５、ｄ／Ｐ＝０．５３となるように添加した。
（実施例４）
【００８１】
【化２４】

からなるネマチック液晶組成物（3-04）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。
【００８２】
ＴＮ−Ｉ：８２．１ ℃
Ｔ→Ｎ：−３０．０ ℃
Ｖｔｈ：０．８１Ｖ
Δε ：２１．２
Δｎ：０．１０７
η ：３６．５ｃ．ｐ．
テスト前の比抵抗：８．０×１０¹¹ Ω・ｃｍ
加熱促進テスト後の比抵抗：３．２×１０¹¹ Ω・ｃｍ
【００８３】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の比抵抗が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするツイスティッド・ネマチック液晶表示装置を作製したところ、フリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００８４】
また、ここで作製したTN-LCDを用いて電気光学特性の−１０℃〜４０℃での温度依存性を測定したところ、１．０ｍＶ／℃と優れた表示特性を示す液晶表示装置が得られた。また、低温での応答性も良好であった。
（実施例５）
【００８５】
【化２５】

からなるネマチック液晶組成物（3-05）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。
【００８６】
ＴＮ−Ｉ：８３．０ ℃
Ｔ→Ｎ：−７０．０ ℃
Ｖｔｈ：１．３２Ｖ
Δε ：１０．０
Δｎ：０．０９４
η ：１９．１ｃ．ｐ．
テスト前の比抵抗：４．１×１０¹² Ω・ｃｍ
加熱促進テスト後の比抵抗：１．０×１０¹² Ω・ｃｍ
【００８７】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の比抵抗が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料として、「サンエバー610」の配向膜を有する液晶表示セルを作製したところ、高いチルト角を有していた。
（実施例６及び比較例）
本発明に関わる一般式（II-1b）で表される化合物を等量混合したネマチック液晶組成物
【００８８】
【化２６】

を調製した。これは本発明における液晶成分Ｂに相当する。
【００８９】
これに、本発明において必須成分である液晶成分Ａに相当する一般式(I-1）で表される式（3-06）、（3-07）の化合物、及び本発明の必須成分に相当しない比較のための式（c）、（d）の化合物
【００９０】
【化２７】

をそれぞれ混合した液晶組成物を調製した。式（3-06）の化合物を含有する液晶組成物については、上記した母体液晶に対する式（3-06）の化合物の含有比率を１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％及び３０重量％として、各々５種の液晶組成物を調整した。式（c）を含有する液晶組成物の場合も、式（3-06）の場合と同様にして液晶組成物を調整した。また、式（3-07）の化合物を含有する液晶組成物については、上記した母体液晶に対する式（3-07）の化合物の含有比率を１０重量％、１５重量％及び２０重量％として、各々３種の液晶組成物を調整した。式（d）を含有する液晶組成物の場合も、式（3-07）の化合物の場合と同様にして液晶組成物を調整した。
【００９１】
上記のようにして調整した液晶組成物各々について、２０℃における粘度及びしきい値電圧を測定した。第１図はこの測定結果を示したものである。
【００９２】
第１図の示す結果から明らかなように、本発明に関わる式（3-06）の化合物を含有する液晶組成物及び式（3-07）の化合物を含有する液晶組成物は、本発明外の式（c）を含有する液晶組成物及び式（d）を含有する液晶組成物と比較して、しきい値電圧（Ｖｔｈ）に対する粘度（η）が低くなっていることが明らかである。これより、本発明のネマチック液晶組成物が、駆動電圧の大きさに対してより速い応答性を有する表示装置に好適なものであることが理解できる。
【００９３】
この効果は、−２〜２の誘電率異方性を有する２種以上の化合物からなる液晶成分Ｂの粘性が小さいほど達成されやすい傾向があり、液晶成分Ｂのみの粘性が２５ｃ．ｐ．以下が好ましく、１５ｃ．ｐ．以下がより好ましく、１０ｃ．ｐ．以下が更に好ましく、８ｃ．ｐ．以下が特に好ましい。特に、Ｙ¹³、Ｙ¹⁶がフッ素原子の場合、具体的には式（I-1b）、（I-1d）、（I-1e）、（I-1g）、（I-1i）、（I-1j）、（I-2b）、（I-2d）、（I-2e）、（I-2g）、（I-2i）、（I-2j）の化合物を液晶成分Ａとして用いた場合には、液晶成分Ｂとして一般式（II-1d）、（II-2a）、（II-2d）（II-3c）の化合物、特に好ましい具体的化合物としては小群Ｂ１あるいはＢ２〜Ｂ４の化合物を含有させて用いることが粘性改善に好ましい。このような使用により、上述の化合物式（3-07）を含有したネマチック液晶組成物の粘性は更に改良される。
（実施例７）
【００９４】
【化２８】

からなるネマチック液晶組成物（3-08）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。
【００９５】
ＴＮ−Ｉ：９１．７ ℃
Ｔ→Ｎ：−５０．０ ℃
Ｖｔｈ：１．３２Ｖ
Δε ：１８．９
Δｎ：０．１４５
η ：４４．８ｃ．ｐ．
【００９６】
さらにこのネマチック液晶組成物にカイラル物質「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610」（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240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、視差の小さな視角特性という特段の効果を有するSTN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００９７】
なお、カイラル物質はカイラル物質の添加による混合液晶の固有らせんピッチＰと表示用セルのセル厚ｄが、Δｎ・ｄ＝０．８５、ｄ／Ｐ＝０．５３となるように添加した。
ツイスト角240度のSTN-LCD表示特性
Ｖth ：０．９８Ｖ
γ ：１．０２７
△（Ｖth）／△（Ｔ）：１．３ｍＶ／℃
【００９８】
【発明の効果】
本発明のネマチック液晶組成物は、少量の添加によっても、他の特性を損なうことなく、目的に応じた液晶材料を提供することができる。より詳しくは、低温でも駆動可能な温度範囲を有し、駆動電圧の大きさに対してより速い応答性を有し、またより低い電圧でも駆動可能なネマチック液晶組成物である。従って、本発明の液晶組成物を用いることにより、表示画面のちらつき、クロストーク現象の改善された液晶表示装置を得ることができる。また複屈折率を大きくした場合、液晶層の厚みｄを低減でき応答特性を改善でき、特に情報量の多いTN-LCD、STN-LCD形液晶表示装置において良好な駆動特性及び表示特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例６及び比較例において測定した２０℃における粘度（η）及びしきい値電圧（Ｖｔｈ）を示した図表である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nematic liquid crystal composition useful as an electro-optical display material and a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
A typical liquid crystal display element is a TN-LCD (twisted nematic liquid crystal display element), which is used in watches, calculators, electronic notebooks, pocket computers, word processors, personal computers, and the like. On the other hand, with the increase in processing information of OA equipment, the amount of information displayed on one screen is increasing, such as Schefer [SID '85 Digest, page 120 (1985)], or Kinugawa [SID '86 Digest, p. 122 (1986)], STN (Super Twisted Nematic) -LCD has been developed and has begun to spread widely in displays for high information processing such as word processors and personal computers.
[0003]
Recently, an active addressing drive system has been proposed for the purpose of improving the response characteristics of STN-LCD. (Proc. 12th International Display Research Conference p.503 1992) As such a liquid crystal material, the elastic constant ratio K33 / K11 is around 1.5, and the birefringence Δn is in the range of 0.11 to 0.24. A lower viscosity than the dielectric anisotropy Δε is particularly required. Therefore, new liquid crystal compounds or liquid crystal compositions have been proposed at present.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As for the compounds related to the present invention, the following compounds are described, for example, in JP-T-3-503637, R in the general formula (a)^aIs an alkyl group or an alkoxy group, Y^aIs a compound represented by F in Japanese Patent Laid-Open No. 4-3000861, R in the general formula (b)^bHave been reported in which is represented by an alkenyl group or an alkenyloxy group. In addition, the present inventors show a composition containing a compound represented by the general formula (a) in JP-A-9-157654 and the like.
[0005]
[Formula 4]

However, even if these compounds are used, it is desired to further improve electro-optical characteristics such as responsiveness and steepness, and problems still remain.
[0006]
More specifically, for example, the response of the liquid crystal display is improved by a smaller viscoelasticity compared to the magnitude of the dielectric anisotropy Δε, or the liquid crystal material tends to be crystallized or precipitated. It is desired to provide a liquid crystal display that can be driven in a wide temperature range by reducing the above and obtaining a stable nematic phase at a low temperature. In addition, for example, STN-LCDs with a large amount of information such as word processors and personal computers are required to stabilize the frequency characteristics of the drive voltage in response to higher duty, or to stabilize the temperature dependence of the drive voltage for portable use. It has been. For this reason, a further excellent liquid crystal material is newly required.
[0007]
An object of the present invention is to provide a liquid crystal material according to the purpose without impairing other characteristics even when added in a small amount. More specifically, the object is to provide a nematic liquid crystal composition having a temperature range that can be driven even at a low temperature, having a faster response to the magnitude of the driving voltage, and capable of being driven at a lower voltage. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device using the liquid crystal composition as a constituent material and having improved electro-optical characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention
A liquid crystal composition comprising 1.3 to 40 compounds, wherein the liquid crystal composition has the general formulas (I-1) and (I-2)
[0009]
[Chemical formula 5]

[0010]
(Wherein R¹¹And R¹²Each independently represents a linear alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms;¹¹~ Y¹⁶Each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom. 1) to 50% by weight of a liquid crystal component A composed of one or two or more compounds represented by (2), and a liquid crystal composed of two or more compounds having a dielectric anisotropy (Δε) of −2 to 2. The nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T) of the nematic liquid crystal composition containing 10 to 95% by weight of component B_NI) Is 60 ° C. or higher, and the crystalline phase or smectic phase-nematic phase transition temperature (T_→ _n) Is −10 ° C. or lower.
2. In the general formulas (I-1) and (I-2), the liquid crystal component A is R¹¹And R¹²Wherein both are butenyl groups and / or Y¹³And Y¹⁶2. The nematic liquid crystal composition as described in 1 above, which comprises one or more compounds selected from compounds in which both are hydrogen atoms.
3. The liquid crystal component B is represented by the general formulas (II-1) to (II-3)
[0011]
[Chemical 6]

[0012]
(Wherein R^{twenty one}~ R^{twenty three}Each independently represents a linear alkyl group or alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms;^{twenty four}~ R²⁶Each independently represents a linear alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or a linear alkenyl group or alkenyloxy group having 2 to 7 carbon atoms, Y^{twenty one}Is a hydrogen atom, a fluorine atom or —CH_ThreeY^{twenty two}And Y^{twenty three}Each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom;^{twenty one}~ Z^{twenty four}Are each independently a single bond, -COO-, -C₂H_Four-Or-C_FourH₈-Represents Z^{twenty five}Represents a single bond, —COO— or —C≡C—, ring A represents a cyclohexane ring or a cyclohexene ring, and m, n and p each independently represents an integer of 0 or 1. 3. The nematic liquid crystal composition according to 1 or 2 above, which comprises a compound selected from the group of compounds represented by:
[0013]
4). In the general formulas (II-1) to (II-3), the liquid crystal component B is R^{twenty one}~ R^{twenty three}Wherein each independently represents a linear alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, R^{twenty four}~ R²⁶Are each independently a straight-chain alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, a compound in which m in the general formula (II-1) is 0 or 1, in the general formula (II-2) A compound in which n is 0, p in general formula (II-3) is 0, and Z^{twenty five}Is a compound in which —C≡C—, p in the general formula (II-3) is 1, and Z^{twenty five}4. The nematic liquid crystal composition as described in 3 above, which comprises one or more compounds selected from the group consisting of a single bond or a compound represented by —C≡C—.
5). In addition to liquid crystal component A and liquid crystal component B, as liquid crystal component C that can be added, general formulas (III-1) to (III-4)
[0014]
[Chemical 7]

[0015]
(Wherein R³¹~ R³⁴Are each independently a linear alkyl group having 2 to 7 carbon atoms, an alkenyl group or C_sH_{2s + 1}-OC_tH_2tS and t each independently represents an integer of 1 to 5;³¹~ X³⁴Are each independently a fluorine atom, a chlorine atom, -OCF_Three, -OCHF₂, -CF_ThreeOr -CN, Y³¹~ Y³⁹Each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom;³¹, Z³³~ Z³⁵Are each independently a single bond, -COO-, -C₂H_Four-Or-C_FourH₈-Represents Z³², Z³⁶Each independently represents a single bond, —COO— or —C≡C—, and at least one of the hydrogen atoms (H) in the cyclohexane ring in each compound may be substituted with a deuterium atom (D). 5. The nematic liquid crystal composition according to the above 1, 2, 3 or 4, which comprises a compound selected from the group of compounds represented by
[0016]
6). The liquid crystal component C is Z in the general formula (III-1).³¹Is a single bond and R³¹Wherein X is a linear alkyl group or alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, X in the general formula (III-2)³²Is -CN and Z³²Wherein Z is a single bond or —COO—, Z in the general formula (III-3)³³And Z³⁴At least one of which is a single bond and R³³, A compound represented by a linear alkyl group or alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, Z in the general formula (III-3)³³And Z³⁴At least one of which is a single bond and X³³Wherein Z is a fluorine atom, Z in formula (III-4)³⁶Represents a single bond or —COO— and X³⁴Wherein Z is —CN, Z in the general formula (III-4)³⁶Represents a single bond, —COO— or —C≡C—³⁴6. The nematic liquid crystal composition as described in 5 above, which comprises one or more compounds selected from compounds in which is a fluorine atom.
[0017]
7. The nematic liquid crystal composition has a dielectric anisotropy (Δε) in the range of 3 to 15, and a viscosity (η) at 20 ° C. of 8 to 20 c. p. The nematic liquid crystal composition according to 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the nematic liquid crystal composition is in the range of
8). 7. The nematic liquid crystal composition according to 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the dielectric anisotropy (Δε) of the nematic liquid crystal composition is in the range of 15 to 30.
9. 9. A twisted nematic or super twisted nematic liquid crystal display device using the nematic liquid crystal composition as described in 1 to 8 above.
Has been found as a means for solving the above problems.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of the present invention will be described below.
[0019]
Typical examples of the compounds represented by the general formulas (I-1) and (I-2) according to the present invention are the following formulas (I-1a) to (I-2l). In addition, each compound removed the impurity using methods, such as distillation, column refinement | purification, and recrystallization, and used what was fully refine | purified.
[0020]
[Chemical 8]

[0021]
The liquid crystal composition of the present invention contains, as an essential component, a liquid crystal component A composed of one or more compounds represented by general formulas (I-1) and (I-2). The compounds represented by the general formulas (I-1) and (I-2) have a feature that the dielectric anisotropy Δε is very large. For this reason, the liquid crystal composition of the present invention can adjust the dielectric anisotropy Δε in a wide range and can be driven at a low voltage. A compound having a very large dielectric anisotropy Δε has a disadvantage of having a large viscosity at the same time. However, the liquid crystal composition of the present invention contains 1 to 50% by weight of liquid crystal component A composed of one or more compounds represented by general formulas (I-1) and (I-2), By containing 10 to 95% by weight of liquid crystal component B composed of two or more compounds having a dielectric anisotropy of 2 to 2, the liquid crystal component B has a smaller viscosity with respect to the magnitude of the dielectric anisotropy. I found it.
[0022]
Further, the compounds of the general formulas (I-1) and (I-2) constituting the liquid crystal component A of the present invention have a desired TN-LCD or STN-LCD driving because the side chain group is an alkenyl group. The display characteristics are improved with respect to the voltage. In order to obtain the dielectric anisotropy according to the purpose, the liquid crystal component A can be contained in the range of 1 to 50% by weight, and the range of 5 to 40% by weight is particularly preferable. Moreover, in order to make compatibility at low temperature preferable, 7 weight% or less is preferable in a single-piece | unit, 1 to 6 weight% is especially preferable, It is preferable to increase the number of components according to a total amount.
[0023]
In a more preferred form, the liquid crystal component A is R in the general formulas (I-1) and (I-2).¹¹And R¹²Wherein both are butenyl groups and / or Y¹³And Y¹⁶Is a compound in which both are hydrogen atoms, and one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by formulas (I-1a), (I-1b), (I-1d), (I-1g), (I-1h), (I-1j). When these are the main constituent components, the drive voltage and viscosity are made more preferable at the same time.
[0024]
In addition to the essential liquid crystal component A, the nematic liquid crystal composition of the present invention preferably contains a liquid crystal component B composed of two or more kinds of compounds having a dielectric anisotropy of −2 to 2. Preferable liquid crystal compounds having a dielectric anisotropy greater than −2 to 2 described in the present invention are as follows. That is, the chemical structure of the liquid crystal compound is rod-shaped, the central part has a core structure with one to four six-membered rings, and the six-membered rings located at both ends in the central part major axis direction are liquid crystal molecules. It has a terminal group substituted at a position corresponding to the major axis direction, and both terminal groups present at both ends are nonpolar groups, that is, for example, an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkenyl group, an alkenyloxy Group, an alkanoyloxy group. The liquid crystal component B is preferably composed of 2 or more and 20 or less, more preferably 5 or more and 12 or less.
[0025]
The liquid crystal component B of the present invention preferably contains a compound selected from the group of compounds represented by formulas (II-1) to (II-3). Typical examples of preferred compounds represented by the general formulas (II-1) to (II-3) are the following general formulas (II-1a) to (II-3i). In addition, each compound removed the impurity using methods, such as distillation, column refinement | purification, and recrystallization, and used what was fully refine | purified.
[0026]
[Chemical 9]

[0027]
Among the compounds represented by the general formulas (II-1a) to (II-3i), particularly preferred compounds are the general formulas (II-1a), (II-1b), (II-1d), (II-2a) , (II-3c), (II-3e), and (II-3g), and these compounds are represented by the general formulas (I-1), (I- It has a characteristic of mixing well with the compound of 2), has a large viscosity reducing effect, and is useful for improving the nematic phase at low temperatures.
[0028]
Furthermore, a more preferable form is shown below.
[0029]
The liquid crystal component B is a small group B1: R with respect to the general formulas (II-1) to (II-3).^{twenty one}~ R^{twenty three}Each independently represents a straight-chain alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and / or R^{twenty four}~ R²⁶Contain one or more compounds selected from compounds each independently representing a straight-chain alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and the content of the compound is 5 to 100% by weight. Particularly preferred is R^{twenty one}~ R²⁶Are each independently a linear alkyl group of 2 to 5 carbon atoms or CH₂= CH₂-(CH₂)_uIt is a compound which is an alkenyl group (u = 0, 2), and a preferable effect can be obtained by containing at least one kind.
[0030]
Liquid crystal component B contains small group B2: one or more compounds represented by m in general formula (II-1) represented by 0 or 1, and the content of the compound is 5 to 100% by weight. . Particularly preferred compounds are shown below.
[0031]
Embedded image

[0032]
The liquid crystal component B contains one or more compounds in which the n in the small group B3: general formula (II-2) is 0, and the content of the compound is 5 to 100% by weight. Particularly preferred compounds are shown below.
[0033]
Embedded image

[0034]
Liquid crystal component B is small group B4: p in general formula (II-3) is 0 and Z^{twenty five}Contains one or more compounds in which —C≡C—, and the content of the compound is 5 to 100% by weight. Particularly preferred compounds are shown below.
[0035]
Embedded image

[0036]
Liquid crystal component B is small group B5: p in general formula (II-3) is 1, and Z^{twenty five}Contains one or more compounds represented by a single bond or —C≡C—, and the content of the compound is 5 to 100% by weight. Particularly preferred compounds are shown below.
[0037]
Embedded image

[0038]
For each of these small groups B1 to B5, the liquid crystal component B may be composed of only one kind of small group, two or more kinds of small groups may be combined, or one compound selected from all the small groups Or it can also contain 2 or more types. However, when the liquid crystal component B consists of only one kind of small group, the group contains at least two kinds of compounds. In this way, the viscosity can be reduced, the specific resistance is relatively high, and the birefringence Δn of the liquid crystal composition can be easily optimized according to the application, and the liquid crystal display device It is possible to easily achieve a reduction in color unevenness, an improvement in viewing angle characteristics, and an increase in contrast ratio. Further, by using many compounds of the small groups B4 and B5, it is possible to produce thin TN-LCD and STN-LCD liquid crystal display elements having a liquid crystal layer of 1 to 5 μm.
[0039]
Furthermore, the liquid crystal component C preferably contains a compound selected from the group of compounds represented by formulas (III-1) to (III-4). As particularly preferred compounds represented by the general formulas (III-1) to (III-4), the following general formulas (III-1a) to (III-4h) are shown. These compounds contain the compounds of general formulas (I-1) and (I-2) which are essential liquid crystal components A and the compounds of general formulas (II-1) to (II-3). The liquid crystal composition is well mixed with the liquid crystal composition mixed with the liquid crystal component B, and is particularly useful for preparation according to the purpose of the driving voltage, improvement of its temperature dependency, or improvement of responsiveness. In particular, the compounds of the general formulas (III-1a), (III-1b), (III-2b), (III-3a), (III-4a), (III-4d), (III-4e) have this effect. This effect can be obtained even when added in a small amount of 3 to 20%.
[0040]
Embedded image

[0041]
An even more preferred form is shown below.
[0042]
The liquid crystal component C is a small group C1: Z in the general formula (III-1)³¹Is a single bond and R³¹Contains one or more compounds represented by a linear alkyl group or alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and the content of the compound is 5 to 100% by weight. Particularly preferred compounds are shown below.
[0043]
Embedded image

[0044]
Liquid crystal component C is small group C2: X in general formula (III-2)³²Is -CN and Z³²Contains one or more compounds represented by a single bond or —COO—, and the content of the compound is 5 to 100% by weight. Particularly preferred compounds are shown below.
[0045]
Embedded image

[0046]
Liquid crystal component C is small group C3: Z in the general formula (III-3)³³And Z³⁴At least one of which is a single bond and R³³1 type or 2 types or more of the compound whose is a C2-C7 linear alkyl group or alkenyl group is contained, and content of this compound is 5 to 100 weight%. Particularly preferred compounds are shown below.
[0047]
Embedded image

[0048]
Liquid crystal component C is small group C4: Z in the general formula (III-3)³³And Z³⁴At least one of which is a single bond and

X

³³1 or 2 or more types of the compound whose is a fluorine atom is contained, and content of this compound is 5 to 100 weight%. Particularly preferred compounds are shown below.
[0049]
Embedded image

[0050]
Liquid crystal component C is small group C5: Z in the general formula (III-4)³⁶Represents a single bond or —COO— and

X

³⁴1 or 2 or more types of compounds in which —CN is contained, and the content of the compounds is 5 to 100% by weight. Particularly preferred compounds are shown below.
[0051]
Embedded image

[0052]
Liquid crystal component C is small group C6: Z in the general formula (III-4)³⁶Represents a single bond, —COO— or —C≡C—³⁴1 or 2 or more types of the compound whose is a fluorine atom is contained, and content of this compound is 5 to 100 weight%. Particularly preferred compounds are shown below.
[0053]
Embedded image

[0054]
For each of these small groups C1 to C6, the liquid crystal component C may be composed of only one kind of small group, two or more kinds of small groups may be combined, or one compound selected from all the small groups Or it can also contain 2 or more types. As a result, improved response to a desired drive voltage and more stable temperature characteristics or frequency characteristics of the drive voltage can be obtained. The alkenyl groups described in the subgroup B1 of the liquid crystal component B are particularly preferable for the alkenyl groups shown in the subgroups C1 and C3. R³¹~ R³⁴Is C_sH_{2s + 1}-OC_tH_2tIn the case of a compound represented by the formula, a compound in which s is 1 or 2 and t is 1 to 3 is preferable.
[0055]
The liquid crystal composition of the present invention is characterized by having a faster response to the magnitude of the driving voltage. For the purpose of a medium driving voltage, the liquid crystal composition of the present invention has a dielectric anisotropy (Δε) in the range of 3 to 15 and a viscosity (η) at 20 ° C. of 8 to 20 c. p. It is preferable that it is the range of these. In particular, when a low driving voltage is aimed, the dielectric anisotropy (Δε) of the liquid crystal composition of the present invention is preferably in the range of 15 to 30, particularly preferably in the range of 18 to 28. Further, as is apparent from the examples described later, the viscosity of only the liquid crystal component B is 25 c. p. The following are preferred, 15c. p. More preferred is 10c. p. The following are particularly preferred:
[0056]
The content of each group of compounds in the nematic liquid crystal composition of the present invention may contain 30% by weight or less of a compound selected from the compound group represented by formulas (I-1) and (I-2). Preferably, the total amount is preferably at least 1% by weight or more, preferably 1 to 50% by weight, and more preferably 5 to 40% by weight. Further, the compound selected from the group of compounds represented by the general formulas (II-1) to (II-3) is preferably contained in the range of 0 to 30% by weight in the liquid crystal component B, and the total amount is at most 95% by weight. % Or less is preferable, particularly 10 to 95% by weight is preferable, and 10 to 70% by weight is particularly preferable. Further, the compound selected from the group of compounds represented by the general formulas (III-1) to (III-4) is preferably contained in the range of 0 to 30% by weight in the liquid crystal component C, and the total amount is at most 95% by weight. % Or less is preferable, and the range of 5 to 50% by weight is preferable.
[0057]
In the nematic liquid crystal composition of the present invention, when the compound of the liquid crystal component C is not used, the content ratio of the liquid crystal component A and the liquid crystal component B is preferably in the range of 5:95 to 40:60. Is used, the content ratio of the liquid crystal component A and the liquid crystal component B is preferably in the range of 20:80 to 80:20. When the liquid crystal component C is frequently used, the total amount of the liquid crystal component A and the liquid crystal component B can be used in the range of 10 to 50% by weight.
[0058]
The liquid crystal composition of the present invention improves the properties of the liquid crystal composition in addition to the compounds represented by the general formulas (II-1) to (II-3) and (III-1) to (III-4). Therefore, a normal nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, or the like recognized as a liquid crystal compound may be contained. However, when these compounds are used in a large amount, the characteristics of the nematic liquid crystal composition are reduced, so that the addition amount is limited depending on the required characteristics of the obtained nematic liquid crystal composition.
[0059]
In the compounds according to the present invention, constituent atoms can be consciously substituted with the isotope atoms. In this case, a compound in which a hydrogen atom is substituted with a deuterium atom is particularly preferable, and exhibits a preferable effect due to compatibility, elastic constant, pretilt angle, voltage holding ratio, and the like. A preferred form is a compound in which at least one of the hydrogen atoms present in the side chain group, linking group or ring described above is substituted with a deuterium atom.
[0060]
Currently, polyimide-based alignment films are frequently used for TN-LCD, STN-LCD, or TFT-LCD, and for example, LX1400, SE150, SE610, AL1051, AL3408, etc. are used. The specifications of the alignment film are closely related to liquid crystal display characteristics, display quality, reliability, and productivity. For example, pretilt angle characteristics are important for liquid crystal materials. The size of the pretilt angle needs to be adjusted in a timely manner in order to obtain desired liquid crystal display characteristics and uniform orientation. For example, when the pretilt angle is large, an unstable alignment state is likely to be obtained, and when the angle is small, sufficient display characteristics are not satisfied.
[0061]
The present inventors have found that a liquid crystal material having a larger pretilt angle is selected and a liquid crystal material having a smaller pretilt angle, and by applying this, desired liquid crystal display characteristics and uniform alignment are achieved from the liquid crystal material. I found out that This technique can also be applied to the present invention. Specifically, in the cyclohexane ring in general formulas (II-1) to (II-3), general formulas (III-1), (III-3), and (III-4), In the case of a compound in which at least one of the compounds is substituted with a deuterium atom, the pretilt angle can be widely adjusted depending on the substitution position.
[0062]
In addition, when a compound in which hydrogen atoms are substituted with deuterium atoms is used extensively, it has a special effect of maintaining a higher voltage holding ratio against contamination of impurities, and is suitable for display characteristics such as image sticking prevention and manufacturing yield. It is. It is considered that such effects are also exhibited in liquid crystal compounds such as heavy water properties, that is, differences in equilibrium constants and rate constants of reactions, low ion mobility, low solubility of inorganic substances and oxygen, and the like. . In order to obtain a higher voltage holding ratio, the above-mentioned compound can be almost obtained by containing 10 to 40% by weight or more based on the total amount of the liquid crystal composition.
[0063]
The nematic liquid crystal composition is useful for responsive TN-LCDs and STN-LCDs, and can display colors with the birefringence of the liquid crystal layer and the retardation plate without using a color filter layer. It is useful for a liquid crystal display element that can be used, and a transmissive or reflective liquid crystal display element can be used. This liquid crystal display element has a substrate having a transparent electrode layer and at least one of which is transparent, and the molecules of the nematic liquid crystal composition are twisted between the substrates, depending on the purpose, from 30 ° to 360 °. The range can be selected in the range of 90 °, preferably in the range of 90 ° to 270 °, particularly preferably in the range of 45 ° to 135 ° or in the range of 180 ° to 260 °. For this purpose, the liquid crystal composition of the present invention can contain a compound having an optically active group with an induced helical pitch of 0.5 to 1000 μm. The pretilt angle obtained by the alignment film provided on the transparent electrode substrate is preferably selected in the range of 1 ° to 20 °, and when the twist angle is 30 ° to 100 °, a pretilt angle of 1 ° to 4 ° is preferable. A pretilt angle of 2 ° to 6 ° is preferable at 100 ° to 180 °, a pretilt angle of 3 ° to 12 ° is preferable at 180 ° to 260 °, and a pretilt angle of 6 ° to 20 ° is preferable at 260 ° to 360 °. .
[0064]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is further explained in full detail, this invention is not limited to these Examples. Further, “%” in the compositions of the following Examples and Comparative Examples means “% by weight”.
[0065]
The chemical stability of the composition is as follows. 2 g of the liquid crystal composition is placed in an ampule tube, vacuum degassed and nitrogen-substituted, sealed, and subjected to a heating acceleration test at 150 ° C. for 1 hour. The specific resistance was measured. In the examples, the measured characteristics are as follows.
[0066]
TN-I: Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C)
T → N: Solid phase or smectic phase-nematic phase transition temperature (° C.)
Vth: threshold voltage (V) when a TN-LCD with a cell thickness of 6 μm is constructed
Δε: dielectric anisotropy
Δn: birefringence
η: Viscosity at 20 ° C. (cp)
Example 1
[0067]
Embedded image

A nematic liquid crystal composition (3-01) comprising the following was prepared, and various properties of the composition were measured. The results were as follows.
[0068]
TN-I: 85.2 ° C
T → N: −30.0 ° C.
Vth: 1.61V
Δε: 7.2
Δn: 0.169
η: 20.0 c. p.
Specific resistance before test: 8.4 × 10¹² Ω · cm
Specific resistance after heating acceleration test: 4.0 × 10¹² Ω · cm
[0069]
Since this nematic liquid crystal composition has a high specific resistance after the heating acceleration test, it can be understood that it is stable to heat. Further, when twisted nematic and super twisted nematic liquid crystal display devices using this composition as a constituent material were produced, it was confirmed that they were excellent without flicker.
[0070]
Furthermore, a chiral substance “S-811” (manufactured by Merck) was added to the nematic liquid crystal composition to prepare a mixed liquid crystal. On the other hand, an organic film of “Sunever 610” (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was rubbed on the opposing planar transparent electrode to form an alignment film, and an STN-LCD display cell with a twist angle of 220 degrees was produced. The mixed liquid crystal was injected into this cell to constitute a liquid crystal display device, and the display characteristics were measured. As a result, STN-LCD has low threshold voltage, excellent high time-sharing characteristics, improved display screen flicker and crosstalk phenomenon, fast response, and special effects such as viewing angle characteristics with small parallax. A liquid crystal display device exhibiting display characteristics was obtained.
[0071]
The chiral material was added so that the inherent helical pitch P of the mixed liquid crystal and the cell thickness d of the display cell were Δn · d = 0.85 and d / P = 0.53.
[0072]
Furthermore, when a TN-LCD having a cell thickness d of 3.0 μm was constructed and its display characteristics were measured, the threshold voltage was 1.39 V and the response speed was 1.2 msec.
A liquid crystal display device showing TN-LCD display characteristics was obtained.
(Reference example 1)
[0073]
Embedded image

A nematic liquid crystal composition (3-02) was prepared, and various properties of the composition were measured. The results were as follows.
[0074]
TN-I: 100.0 ° C
T → N: −40.0 ° C.
Vth: 1.80 V
Δε: 6.9
Δn: 0.114
η: 12.3 c. p.
Specific resistance before test: 4.1 × 10¹³ Ω · cm
Specific resistance after heating acceleration test: 1.0 × 10¹³ Ω · cm
[0075]
Since this nematic liquid crystal composition has a high specific resistance after the heating acceleration test, it can be understood that it is stable to heat. Further, when twisted nematic and super twisted nematic liquid crystal display devices using this composition as a constituent material were produced, it was confirmed that they were excellent without flicker.
[0076]
In addition, when the temperature dependence of electro-optical characteristics at −10 ° C. to 60 ° C. was measured using the TN-LCD produced here, a liquid crystal display device having excellent display characteristics of 1.7 mV / ° C. was obtained. It was.
(Example 3)
[0077]
Embedded image

A nematic liquid crystal composition (3-03) was prepared, and various properties of this composition were measured. The results were as follows.
[0078]
TN-I: 74.0 ° C
T → N: −20.0 ° C.
Vth: 1.32 V
Δε: 10.8
Δn: 0.130
η: 13.9 c. p.
[0079]
Furthermore, a chiral substance “S-811” (manufactured by Merck) was added to the nematic liquid crystal composition to prepare a mixed liquid crystal. On the other hand, an organic film of “Sunever 610” (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was rubbed on the opposing planar transparent electrode to form an alignment film, and an STN-LCD display cell with a twist angle of 220 degrees was produced. The mixed liquid crystal was injected into this cell to constitute a liquid crystal display device, and the display characteristics were measured. As a result, STN-LCD has low threshold voltage, excellent high time-sharing characteristics, improved display screen flicker and crosstalk phenomenon, fast response, and special effects such as viewing angle characteristics with small parallax. A liquid crystal display device exhibiting display characteristics was obtained.
[0080]
The chiral material was added so that the inherent helical pitch P of the mixed liquid crystal and the cell thickness d of the display cell were Δn · d = 0.85 and d / P = 0.53.
(Example 4)
[0081]
Embedded image

A nematic liquid crystal composition (3-04) was prepared, and various properties of the composition were measured. The results were as follows.
[0082]
TN-I: 82.1 ° C
T → N: −30.0 ° C.
Vth: 0.81 V
Δε: 21.2
Δn: 0.107
η: 36.5 c. p.
Resistivity before test: 8.0 × 10¹¹ Ω · cm
Specific resistance after heating acceleration test: 3.2 × 10¹¹ Ω · cm
[0083]
Since this nematic liquid crystal composition has a high specific resistance after the heating acceleration test, it can be understood that it is stable to heat. Further, when a twisted nematic liquid crystal display device using this composition as a constituent material was produced, it was confirmed that it was excellent without flicker.
[0084]
In addition, when the temperature dependence of electro-optical characteristics at −10 ° C. to 40 ° C. was measured using the TN-LCD produced here, a liquid crystal display device having excellent display characteristics of 1.0 mV / ° C. was obtained. It was. Also, the response at low temperature was good.
(Example 5)
[0085]
Embedded image

A nematic liquid crystal composition (3-05) was prepared, and various properties of the composition were measured. The results were as follows.
[0086]
TN-I: 83.0 ° C
T → N: −70.0 ° C.
Vth: 1.32 V
Δε: 10.0
Δn: 0.094
η: 19.1 c. p.
Specific resistance before test: 4.1 × 10¹² Ω · cm
Specific resistance after heating acceleration test: 1.0 × 10¹² Ω · cm
[0087]
Since this nematic liquid crystal composition has a high specific resistance after the heating acceleration test, it can be understood that it is stable to heat. Further, a liquid crystal display cell having an alignment film of “Sunever 610” was produced using this composition as a constituent material, and had a high tilt angle.
(Example 6 and comparative example)
A nematic liquid crystal composition in which an equal amount of the compound represented by formula (II-1b) related to the present invention is mixed
[0088]
Embedded image

Was prepared. This corresponds to the liquid crystal component B in the present invention.
[0089]
This corresponds to the compounds of the formulas (3-06) and (3-07) represented by the general formula (I-1) corresponding to the liquid crystal component A which is an essential component in the present invention, and the essential components of the present invention. Don't compare compounds of formula (c), (d)
[0090]
Embedded image

A liquid crystal composition in which each was mixed was prepared. For the liquid crystal composition containing the compound of the formula (3-06), the content ratio of the compound of the formula (3-06) to the base liquid crystal is 10% by weight, 15% by weight, 20% by weight, 25% by weight and Five liquid crystal compositions were prepared at 30% by weight. In the case of the liquid crystal composition containing the formula (c), the liquid crystal composition was prepared in the same manner as in the case of the formula (3-06). In addition, for the liquid crystal composition containing the compound of formula (3-07), the content ratio of the compound of formula (3-07) with respect to the base liquid crystal is 10% by weight, 15% by weight and 20% by weight, respectively. Three kinds of liquid crystal compositions were prepared. In the case of the liquid crystal composition containing the formula (d), the liquid crystal composition was prepared in the same manner as in the case of the compound of the formula (3-07).
[0091]
For each liquid crystal composition prepared as described above, the viscosity and threshold voltage at 20 ° C. were measured. FIG. 1 shows the measurement results.
[0092]
As is clear from the results shown in FIG. 1, the liquid crystal composition containing the compound of formula (3-06) and the liquid crystal composition containing the compound of formula (3-07) according to the present invention are not included in the present invention. It is clear that the viscosity (η) with respect to the threshold voltage (Vth) is lower than the liquid crystal composition containing the formula (c) and the liquid crystal composition containing the formula (d). From this, it can be understood that the nematic liquid crystal composition of the present invention is suitable for a display device having faster response to the magnitude of the driving voltage.
[0093]
This effect tends to be achieved more easily as the viscosity of the liquid crystal component B composed of two or more compounds having a dielectric anisotropy of −2 to 2 is smaller, and the viscosity of only the liquid crystal component B is 25c. p. The following are preferred, 15c. p. More preferred is 10c. p. The following are more preferred, 8c. p. The following are particularly preferred: In particular, Y¹³, Y¹⁶Is a fluorine atom, specifically, the formulas (I-1b), (I-1d), (I-1e), (I-1g), (I-1i), (I-1j), (I- When the compounds 2b), (I-2d), (I-2e), (I-2g), (I-2i), and (I-2j) are used as the liquid crystal component A, they are generally used as the liquid crystal component B. It is preferable to use the compounds of the formulas (II-1d), (II-2a), (II-2d) and (II-3c), and particularly preferred specific compounds containing the compounds of the small group B1 or B2 to B4. Preferred for improvement. By such use, the viscosity of the nematic liquid crystal composition containing the above compound formula (3-07) is further improved.
(Example 7)
[0094]
Embedded image

A nematic liquid crystal composition (3-08) was prepared, and various properties of this composition were measured. The results were as follows.
[0095]
TN-I: 91.7 ° C
T → N: −50.0 ° C.
Vth: 1.32 V
Δε: 18.9
Δn: 0.145
η: 44.8 c. p.
[0096]
Furthermore, a chiral substance “S-811” (manufactured by Merck) was added to the nematic liquid crystal composition to prepare a mixed liquid crystal. On the other hand, an organic film of “Sunever 610” (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was rubbed on the opposing planar transparent electrode to form an alignment film, and an STN-LCD display cell having a twist angle of 240 degrees was produced. The mixed liquid crystal was injected into this cell to constitute a liquid crystal display device, and the display characteristics were measured. As a result, the liquid crystal display device has a low threshold voltage, excellent high time-sharing characteristics, improved display screen flickering and crosstalk phenomenon, and has a special effect of viewing angle characteristics with small parallax. was gotten.
[0097]
The chiral material was added so that the inherent helical pitch P of the mixed liquid crystal and the cell thickness d of the display cell were Δn · d = 0.85 and d / P = 0.53.
STN-LCD display characteristics with twist angle of 240 degrees
Vth: 0.98 V
γ: 1.027
Δ (Vth) / Δ (T): 1.3 mV / ° C.
[0098]
【The invention's effect】
The nematic liquid crystal composition of the present invention can provide a liquid crystal material according to the purpose without impairing other characteristics even when added in a small amount. More specifically, it is a nematic liquid crystal composition that has a temperature range that can be driven even at a low temperature, has a faster response to the magnitude of the driving voltage, and can be driven at a lower voltage. Therefore, by using the liquid crystal composition of the present invention, a liquid crystal display device with improved display screen flickering and crosstalk phenomenon can be obtained. In addition, when the birefringence is increased, the thickness d of the liquid crystal layer can be reduced and the response characteristics can be improved. In particular, excellent driving characteristics and display characteristics can be obtained in TN-LCD and STN-LCD type liquid crystal display devices with a large amount of information. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a chart showing viscosity (η) and threshold voltage (Vth) at 20 ° C. measured in Example 6 and Comparative Example of the present invention.

Claims

A liquid crystal composition comprising 3 to 40 compounds, wherein the liquid crystal composition has the general formula (I-1)

(In the formula, R ¹¹ represents a butenyl group, Y ¹¹ represents a fluorine atom, Y ¹² represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and Y ¹³ represents a hydrogen atom .) 1 to 50% by weight of the liquid crystal component A composed of the above compound, 10 to 95% by weight of the liquid crystal component B composed of two or more compounds having a dielectric anisotropy (Δε) of −2 to 2, In the liquid crystal component B, the general formula (II-2a)

(Wherein R ²² represents a linear alkyl group having 2 to 7 carbon atoms, and R ²⁵ represents a linear alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms). And a nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T _NI ) of the nematic liquid crystal composition is 60 ° C. or higher, and a crystal phase or a smectic phase-nematic phase transition temperature (T _→ _n ) is −10 ° C. A nematic liquid crystal composition characterized by the following.

The liquid crystal component B is represented by the general formulas (II-1) to (II-3)

(Wherein R ^{21 to} R ²³ each independently represents a linear alkyl group or alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and R ^{24 to} R ²⁶ are each independently a straight chain having 1 to 7 carbon atoms. Represents a chain alkyl group or an alkoxy group, or a linear alkenyl group or alkenyloxy group having 2 to 7 carbon atoms, Y ²¹ represents a hydrogen atom, a fluorine atom or —CH ₃ , and Y ²² and Y ²³ each represents Independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom, Z ^{21 to} Z ²⁴ each independently represents a single bond, —COO—, —C ₂ H ₄ — or —C ₄ H ₈ —, and Z ²⁵ represents a single bond; -COO- or -C≡C-, ring A represents a cyclohexane ring or a cyclohexene ring, m, n and p each independently represents an integer of 0 or 1, but in general formula (II-2) , R ²² represents a linear alkyl group having 2 to 7 carbon atoms, R ²⁵ is -C 2 Represents a 7 straight-chain alkenyl group, a Z ²⁴ is a single bond, the ring A represents a cyclohexane ring, containing n excluding the compounds represent 0.) Selected from the group consisting of compounds represented by compound The nematic liquid crystal composition according to claim 1 .

In the general formulas (II-1) to (II-3), the liquid crystal component B is a compound in which R ^{21 to} R ²³ are each independently a linear alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, R A compound in which ^{24 to} R ²⁶ are each independently a linear alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, a compound in which m in the general formula (II-1) is 0 or 1, a general formula (II -2) a compound in which n is 0, p in general formula (II-3) is 0 and Z ²⁵ is -C≡C-, p in general formula (II-3) is 1 3. The nematic liquid crystal composition according to claim 2, wherein Z ²⁵ contains one or more compounds selected from the group consisting of a single bond or a compound represented by —C≡C—.

In addition to liquid crystal component A and liquid crystal component B, as liquid crystal component C that can be added, general formulas (III-1) to (III-4)

(Wherein R ^{31 to} R ³⁴ each independently represents a linear alkyl group having 2 to 7 carbon atoms, an alkenyl group, or C _s H _{2s + 1} —O—C _t H _2t , Each independently represents an integer of 1 to 5, X ^{31 to} X ³⁴ each independently represents a fluorine atom, a chlorine atom, —OCF ₃ , —OCHF ₂ , —CF ₃ or —CN, and Y ^{31 to} Y ^39. Each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom, Z ³¹ and Z ^{33 to} Z ³⁵ each independently represents a single bond, —COO—, —C ₂ H ₄ — or —C ₄ H ₈ —, ³² represents a single bond or —C≡C—, Z ³⁶ represents a single bond, —COO— or —C≡C—, and at least one of the hydrogen atoms (H) in the cyclohexane ring in each compound is a deuterium atom. (D) may be substituted with.) by containing a compound selected from the group consisting of compounds represented by and wherein the claim 1, 2 or 3 Symbol Nematic liquid crystal composition of the mounting.

The liquid crystal component C is a compound represented by the general formula (III-) wherein Z ³¹ in the general formula (III-1) is a single bond and R ³¹ is a linear alkyl group or alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms. 2) a compound in which X ³² is —CN and Z ³² is a single bond or —COO—, and at least one of Z ³³ and Z ³⁴ in general formula (III-3) is a single bond, and R ³³ is carbon. A compound represented by a linear alkyl group or alkenyl group having 2 to 7 atoms, a compound in which at least one of Z ³³ and Z ³⁴ in formula (III-3) is a single bond, and X ³³ is a fluorine atom, A compound in which Z ³⁶ in the general formula (III-4) represents a single bond or —COO— and X ³⁴ is —CN, Z ³⁶ in the general formula (III-4) is a single bond, —COO— or —C≡C It is characterized by containing one or more compounds selected from the compounds represented by-wherein X ³⁴ is a fluorine atom The nematic liquid crystal composition according to claim 4 .

The nematic liquid crystal composition has a dielectric anisotropy (Δε) in the range of 3 to 15, and a viscosity (η) at 20 ° C. of 8 to 20 c. p. The nematic liquid crystal composition according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein

6. The nematic liquid crystal composition according to claim 1, wherein the nematic liquid crystal composition has a dielectric anisotropy (Δε) in a range of 15 to 30.

A twisted nematic or super twisted nematic liquid crystal display device using the nematic liquid crystal composition according to claim 1 .