JP4407121B2 - 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、ネマチック相および正の誘電率異方性を有する液晶組成物、並びにこの液晶組成物を含有する液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、反射型または半透過型のアクティブ・マトリックス表示素子に使用できる液晶組成物、およびこの液晶組成物を含有する液晶表示素子に関する。
【０００２】
本発明の明細書においては、「液晶組成物」および「液晶表示素子」をそれぞれ「組成物」および「素子」と表記することがある。液晶組成物の主成分は液晶性化合物である。これはネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶表示素子は、液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。光学異方性などを数値を用いて説明する際には、実施例に示した測定法による値を用いた。
【０００３】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−１４４１３５号公報
液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、ＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（optically compensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＶＡ（vertical alignment）などである。素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭはスタティック（static）とマルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭはＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。ＴＦＴの分類は非晶質シリコン（amorphous silicon）および多結晶シリコン（polycrystal silicon）であり、後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
【０００４】
低温で製造した多結晶シリコンを有するＴＦＴ素子は、非晶質シリコンを有するＴＦＴ素子に比べて、極めて大きな周波数で駆動される。したがって、この素子には誘電率異方性に関して周波数依存性が小さな組成物が好ましい。低温で小さな周波数依存性を有する組成物がさらに好ましい。
【０００５】
これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。ＡＭ素子に使う組成物には、ＡＭ素子の一般的特性を向上させるため、下記の表１にまとめられた一般的特性が必要である。この一般的特性を、市販されているＡＭ素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は８０℃以上であり、ネマチック相の好ましい下限温度は−３０℃以下である。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低温における小さな粘度は、より好ましい。
【０００６】
【０００７】
素子を設計する際に、組成物の光学異方性（Δｎ）と素子のセルギャップ（ｄ）の積（Δｎ・ｄ）を一定の値にする。この値は素子の種類によって異なる。透過型のＡＭ素子におけるΔｎ・ｄは約０．４５μｍである。透過型のＡＭ素子におけるセルギャップは、応答時間と製造技術とを考慮して４．０〜５．５μｍである。したがって、透過型のＡＭ素子には０．０８〜０．１２の光学異方性を有する組成物が適している。一方、反射型および半透過型のＡＭ素子におけるΔｎ・ｄは約０．２５μｍである。反射型および半透過型のＡＭ素子におけるセルギャップは、応答時間と製造技術とを考慮して２．０〜４．０μｍである。したがって、反射型および半透過型のＡＭ素子には０．０６〜０．０７５の光学異方性を有する組成物が適している。
【０００８】
組成物における低いしきい値電圧は、素子における小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、低いしきい値電圧が好ましい。初期に大きな比抵抗を有する組成物も好ましい。長時間使用したあとでも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。これらの比抵抗は、素子の電圧保持率（ＶＨＲ）に関係する。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比に寄与する。
【０００９】
近年、反射型または半透過型のＡＭ素子が携帯電話、ＰＤＡに使用されるようになった。このＡＭ素子に使用するための液晶組成物が、特許文献１などに開示されている。この公報に開示された液晶組成物は、小さなしきい値電圧および小さな光学異方性を有する。この組成物は、これらの利点を有するが、ネマチック相の下限温度が高い。この組成物を含有するＡＭ素子は、長時間使用した後に、電圧保持率が低下することがある。そこで、ＡＭ素子の電圧保持率を低下させないような組成物が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の課題は、組成物に必要な一般的特性を有し、ネマチック相の広い温度範囲、小さな光学異方性、正の誘電率異方性、および低いしきい値電圧を有する組成物を提供することである。本発明の第２の課題は、ＡＭ素子に必要な一般的特性、広い使用温度範囲、小さな消費電力、大きなコントラスト比、および大きな電圧保持率を有する、反射型または半透過型のＡＭ素子を提供することである。大きな電圧保持率を有するという表現は、ＡＭ素子が初期に大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用した後でも大きな電圧保持率を有することを意味する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を有する。
［１］第１成分として式（１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物と式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、第２成分として式（２−１）で表される化合物の群と式（２−２）で表される化合物の群とからなる群から選択される少なくとも１つの化合物、第３成分として式（３）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、並びに第４成分として式（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する液晶組成物。
これらの式において、Ｒ１およびＲ４は独立してアルキルであり；Ｒ２はアルキルまたはアルケニルであり；Ｒ３はアルキル、アルケニル、アルコキシまたは−ＣＦ３であり；Ｘ１は水素またはフッ素であり；Ｙ１はフッ素、−ＯＣＦ２Ｈまたは−ＯＣＦ３であり；Ｚ１およびＺ２は独立して−Ｃ２Ｈ４−または単結合であり；そして、ｎは０または１である。
［２］液晶組成物の全重量に基づいて、第１成分の割合が１０〜６０重量％であり、第２成分の割合が１０〜８０重量％であり、第３成分の割合が５〜４０重量％であり、そして第４成分の割合が５〜２０重量％である、［１］項に記載の液晶組成物。
［３］第５成分として式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、［１］または［２］項に記載の液晶組成物。
式（５）において、Ｒ１はアルキルである。
［４］液晶組成物の全重量に基づいて、第５成分の割合が１〜２０重量％である、［３］項に記載の液晶組成物。
［５］［１］〜［４］のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における用語の使い方は次の通りである。本発明の液晶組成物および本発明の液晶表示素子を、それぞれ「組成物」および「素子」と略すことがある。液晶表示素子は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。液晶組成物の主成分は液晶性化合物である。これはネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有さないが組成物の成分として有用な化合物の総称である。化合物の略記法を例示する。「化合物（１−１）」は、「式（１−１）で表わされる化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物」を意味する。「化合物（１−１）および（１−２）」は、「式（１−１）で表される化合物の群と式（１−２）で表される化合物の群とからなる群から選択される少なくとも１つの化合物」を意味する。「化合物（１−１）および化合物（１−２）」は、「式（１−１）で表わされる化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、および式（１−２）で表わされる化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物」を意味する。第２成分〜第５成分に属する化合物も第１成分と同様な定義で示される。
【００１３】
本発明において、第１のタイプの組成物は少なくとも４つの成分を含有する。この組成物は第５の成分をさらに含有してもよい。これらの組成物はその他の化合物をさらに含有してもよい。その他の化合物は、第１成分、第２成分、第３成分、第４成分、および第５成分とは異なる。その他の化合物は液晶性化合物や添加物などである。組成物の特性を調整するなどの目的でその他の液晶性化合物を添加してもよい。添加物を用いて組成物の特性を調整してもよい。液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で、光学活性な化合物を添加してもよい。ＧＨ（Guest host）モードの素子に使うために二色性色素を添加してもよい。
【００１４】
第２のタイプの組成物は、実質的に４つの成分のみからなるか、または実質的に５つの成分のみからなる。「実質的に」は、これらの組成物がこれらの成分とは異なる液晶性化合物を含有しないことを意味する。「実質的に」は、この組成物が組成物の成分である化合物に含まれていた不純物、光学活性な化合物、色素などの化合物をさらに含有してもよいことも意味する。
【００１５】
これらの組成物を次の順で説明する。最初に、組成物の成分である化合物の主要な特性、および化合物を組成物に添加したとき、組成物に生じる主要な効果を説明する。２番目に、成分である化合物の好ましい割合およびその理由について説明する。３番目に、成分である化合物の具体的な例を示す。最後に、これらの化合物の合成法を述べる。
【００１６】
第１成分は化合物（１−１）と化合物（１−２）とからなる。第２成分の選択範囲は化合物（２−１）および（２−２）である。第３成分は化合物（３）である。第４成分は化合物（４）である。本発明の組成物は、化合物（５）をさらに含有してもよい。この組成物は、必要に応じてその他の化合物をさらに含有してもよい。なお、本発明においては、複数の式において同一の記号（例えば、Ｒ１）を用いた。その記号によって表される具体的な基は、複数の式において同一であってもよいし、異なってもよい。例えば、化合物（１−１）のＲ１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ１がエチルであるケースがあってよい。化合物（１−１）のＲ１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ１がプロピルであるケースもあってよい。他の記号についても同様である。
【００１７】
組成物の成分である化合物において、好ましいＲ１は、炭素数１〜１０のアルキルである。好ましいＲ２は、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルである。好ましいＲ３は、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニル、炭素数１〜１０のアルコキシ、または−ＣＦ３である。好ましいＲ４は、炭素数１〜１０のアルキルである。これらのアルキル、アルケニルまたはアルコキシは、直鎖の基であってもよく、分岐された基であってもよい。化学式中の１，４−シクロへキシレンに関する立体配置は、シスよりもトランスが好ましい。
【００１８】
好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルまたはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。
【００１９】
好ましいアルケニルは、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、４−ペンテニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、４−ヘキセニル、または５−ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、ビニル、１−プロペニル、３−ブテニル、または３−ペンテニルである。
【００２０】
好ましいアルコキシは、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、またはヘプチルオキシである。さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。
【００２１】
本発明の組成物の成分である化合物の主要な特性を表２にまとめた。表２の記号において、Ｌは大きいまたは高い、Ｍは中程度の、そしてＳが小さいまたは低い、を意味する。０（ゼロ）は誘電率異方性がほぼゼロであることを意味する。記号Ｌ、Ｍ、およびＳは、化合物における相対的な評価である。以下の説明において、上限温度はネマチック相の上限温度を意味し、下限温度はネマチック相の下限温度を意味する。
【００２２】
【００２３】
化合物を組成物に添加するとき、組成物に生じた主要な効果は次のとおりである。高い上限温度を有する化合物は、組成物における上限温度を上げる。小さな粘度を有する化合物は、組成物における粘度を下げる。小さな光学異方性を有する化合物は、組成物における光学異方性を小さくする。大きな誘電率異方性を有する化合物は、組成物におけるしきい値電圧を下げる。大きな比抵抗を有する化合物は、組成物における電圧保持率を上げる。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期に大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあとでも組成物が大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期に大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあとでも素子が大きな電圧保持率を有することを意味する。
【００２４】
次に、組成物の成分である化合物の好ましい割合およびその理由は、次の通りである。割合は、組成物の全重量に基づいた重量百分率である。第１成分の好ましい割合は、しきい値電圧を下げるために１０％以上であり、そして光学異方性を小さくするために６０％以下である。さらに好ましい割合は１５〜５５％である。第２成分の好ましい割合は、粘度を下げるために１０％以上であり、そして光学異方性を小さくするために８０％以下である。さらに好ましい割合は２０〜７０％である。第３成分の好ましい割合は、光学異方性を小さくするために５％以上であり、そしての下限温度を下げるために４０％以下である。さらに好ましい割合は５〜３０％である。第４成分の好ましい割合は、上限温度を上げるために５％以上であり、そして下限温度を下げるために２０％以下である。さらに好ましい割合は５〜１０％である。第５成分をさらに添加する場合、その好ましい割合は、しきい値電圧を下げるために２０％以下、または１〜２０％である。さらに好ましい割合は１〜１５％である。
【００２５】
次に、本発明の組成物の成分である化合物の好ましい例を示す。化合物（１−１）の好ましい例は、化合物（１−１−１）〜化合物（１−１−４）である。化合物（１−２）の好ましい例は、化合物（１−２−１）〜化合物（１−２−４）である。化合物（２−１）の好ましい例は、化合物（２−１−１）〜化合物（２−１−７）である。化合物（２−２）の好ましい例は、化合物（２−２−１）〜化合物（２−２−３）である。化合物（３）の好ましい例は、化合物（３−１）〜化合物（３−５）である。化合物（４）の好ましい例は、化合物（４−１）および化合物（４−２）である。化合物（５）の好ましい例は、前記の式（５）で表される化合物と同じである。式（１−１−１）〜式（４−２）において、Ｒ１およびＲ４は独立してアルキルであり、Ｒ２１およびＲ２２は独立してアルケニルである。アルキルの好ましい例およびアルケニルの好ましい例は、それぞれ前記の通りである。化学式中の１，４−シクロへキシレンに関する立体配置は、上記と同様にシスよりもトランスが好ましい。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
組成物の成分である化合物は、既知の方法によって合成する。例を以下に示す。化合物（１−１−１）および化合物（１−２−１）は、特開平９−２７８６９８号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（２−１−５）は、特開平２−２３３６２６号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（３−１）は、特開昭５９−７０６２４号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（４−１）は、特開昭５４−１０６４５４号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（５−１）は、特開昭５６−１３５４４５号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。組成物は公知の方法によって調製される。例えば、成分である化合物を混合し、加熱によって互いに溶解させる。
【００３３】
本発明の組成物は、０．０６０〜０．０７５の光学異方性を有するので、ＡＭ素子に適している。成分である化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を添加することによって、０．０７０〜０．１８０の光学異方性を有する組成物、さらには０．０６０〜０．２００の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。従ってこの組成物は、ＡＭ素子だけでなくＰＭ素子にも使用することが可能である。この組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡなどのモードを有する素子に使用できる。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）素子、例えばＰＮ（polymer network）素子にも使用できる。
【００３４】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例および比較例に示した成分の割合は、すべて重量％である。実施例および比較例における化合物は、表３に示した定義に基づき記号で表した。実施例において、この記号に続けて記載した括弧付きの番号は、好ましい化合物を表す式の番号に対応する。そして（−）は、その他の成分であることを示す。実施例および比較例においては、最初に組成物の成分を示し、その後にその組成物の特性値を示した。
【００３５】
【００３６】
組成物の特性を示す記号および測定法を以下に示す。
＜ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）＞
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。
＜ネマチック相の下限温度（ＴＣ；℃）＞
ネマチック相を有する試料を０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−２０℃ではネマチック相のままであり、−３０℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、ＴＣを＜−２０℃と記載した。
＜光学異方性（Δｎ；２５℃で測定）＞
波長が５８９ｎｍの光によりアッベ屈折計を用いて測定した。
＜粘度（η；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）＞
Ｅ型粘度計を用いた。
＜誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）＞
２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が９μｍ、ツイスト角が８０度の液晶セルに試料を入れる。このセルに１０Ｖを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定する。０．５Ｖを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定する。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算される。
＜しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）＞
２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が（０．５／Δｎ）μｍであり、ツイスト角が８０度であるノーマリーホワイトモード（normally white mode）のＴＮ素子に試料を入れた。このＴＮ素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。印加電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が９０％になったときの電圧の値を測定した。この方法によって、比較例と実施例に記載した組成物のしきい値電圧を測定した。測定値が得られたという事実から、これらの組成物における誘電率異方性が正であることが分かった。
＜電圧保持率（ＶＨＲ；％）＞
日本電子機械工業会規格（Standard of Electric Industries Association of Japan）ＥＩＡＪ ＥＤ−２５２１Ａに記載された、液晶組成物および配向膜を有する素子の電圧保持率を測定する方法に従った。測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは６μｍであった。２５℃のＴＮ素子に印加した電圧の波形を陰極線オシロスコープで観測し、単位周期において電圧曲線と横軸との間の面積を求めた。この面積を、ＴＮ素子を取り除いて測定した電圧の波形から同様にして求めた面積と比較して、電圧保持率を算出した。この測定値をＶＨＲ−１と記載した。
一方、ＴＮ素子を１００℃で２５０時間加熱した。これを２５℃に戻したあと、同様な方法で電圧保持率を測定した。加熱後の測定値をＶＨＲ−２と記載した。この加熱テストは、素子を長時間使用するテストの代わりに行った。
【００３７】
実施例１
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） １０％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ７％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） １８％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢＨ−４ （４−２） ２％
ＮＩ＝９０．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６５；η＝１９．２ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４１Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．８％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００３８】
実施例２
５−ＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−１−３） ４％
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ６％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ３％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
３−ＨＨ−４ （３−１） ６％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ５％
ＮＩ＝９１．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６９；η＝２３．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．２８Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．１％．
【００３９】
実施例３
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ８％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ６％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ４％
ＮＩ＝９３．７℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０７４；η＝２４．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４３Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．９％；ＶＨＲ−２＝９７．５％．
【００４０】
実施例４
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ４％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） １０％
４−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ２５％
４−ＨＨ−Ｖ （３−２） ５％
３−ＨＨＥＨ−３ （４−１） ３％
３−ＨＨＥＨ−４ （４−１） ３％
ＮＩ＝８５．９℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６４；η＝１８．０ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４８Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．３％．
【００４１】
実施例５
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ４％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） １０％
４−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
Ｖ−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−２） ８％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ２５％
４−ＨＨ−Ｖ （３−２） ５％
３−ＨＨＥＨ−３ （４−１） ３％
３−ＨＨＥＨ−４ （４−１） ３％
ＮＩ＝８６．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６６；η＝１８．２ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．５０Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．６％；ＶＨＲ−２＝９７．１％．
【００４２】
実施例６
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨ２Ｂ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） １２％
Ｖ−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−２） ８％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） １０％
２−ＨＨ２Ｂ（Ｆ）−Ｆ （２−１−４） ３％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ４％
ＮＩ＝９２．１℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０７２；η＝２４．０ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４１Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００４３】
実施例７
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） １０％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ９％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ （２−２−２） ３％
３−ＨＨ２Ｂ−ＯＣＦ３ （２−２−３） ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ４％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） １８％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢＨ−４ （４−２） ２％
ＮＩ＝９３．２℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６９；η＝２２．１ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４６Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．９％；ＶＨＲ−２＝９７．５％．
【００４４】
実施例８
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ４％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） １０％
４−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ２５％
Ｖ−ＨＨ−Ｖ （３−３） ５％
３−ＨＨＥＨ−３ （４−１） ３％
３−ＨＨＥＨ−４ （４−１） ３％
ＮＩ＝８５．１℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６８；η＝１９．２ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４９Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００４５】
実施例９
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） １０％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ７％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
５−ＨＨ−Ｏ１ （３−４） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） １６％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢＨ−４ （４−２） ２％
１Ｏ１−ＨＨ−３ （−） ２％
ＮＩ＝８９．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６７；η＝２０．５ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４３Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．７％；ＶＨＲ−２＝９７．１％．
【００４６】
実施例１０
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
５−ＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−１−２） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
４−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ５％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ５％
ＮＩ＝８５．６℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６８；η＝２１．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４７Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．７％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００４７】
実施例１１
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
４−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ４％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−３） ３％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ５％
３−ＨＨ−４ （３−１） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ７％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ７％
１Ｏ１−ＨＨ−３ （−） ２％
ＮＩ＝９０．０℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０７４；η＝２２．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．５０Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．８％；ＶＨＲ−２＝９７．３％．
【００４８】
実施例１２
５−ＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−１−４） ４％
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ６％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−２−４） ３％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−２−４） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−２−４） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
３−ＨＨ−４ （３−１） ３％
５−ＨＨ−ＣＦ３ （３−５） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ５％
ＮＩ＝９１．０℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６８；η＝２３．９ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．２９Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．２％；ＶＨＲ−２＝９７．３％．
【００４９】
比較例１
特開２０００−１４４１３５号公報に開示された組成物の中から、最も小さな光学異方性、および高い上限温度を有する実施例１６を選んだ。この組成物およびその特性は下記の通りである。この組成物において、下限温度は高く、しきい値電圧は高い。そして、この組成物が含有された素子の加熱後の電圧保持率は小さい。
３−ＨＨ−ＥＭｅ ３０％
５−ＨＨ−ＥＭｅ １５％
３−ＨＨ−Ｏ１ ２０％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ６％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ６％
ＮＩ＝７９．２℃；ＴＣ＜−２０℃；Δｎ＝０．０５８；η＝１７．７ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．４７Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．３％；ＶＨＲ−２＝９１．９％．
【００５０】
比較例２
特開２０００−１４４１３５号公報に開示された組成物の中から、最も小さなしきい値電圧を有する実施例１３を選んだ。この組成物およびその特性は下記の通りである。この組成物において、上限温度は低く、下限温度は高く、粘度は大きい。そして、この組成物が含有された素子の加熱後の電圧保持率は小さい。
３−ＨＨ−４ ６％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １２％
５−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２０％
７−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ５％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ５％
ＮＩ＝７１．０℃；ＴＣ＜−２０℃；Δｎ＝０．０６５；η＝３８．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝０．９０Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．２％；ＶＨＲ−２＝９０．１％．
【００５１】
【発明の効果】
本発明の組成物は、組成物に必要な一般的特性、広いネマチック相の温度範囲、小さな光学異方性、および低いしきい値電圧を有している。この組成物を含有する素子は、ＡＭ素子に必要な一般的特性、および大きな電圧保持率を有している。この組成物は、反射型または反透過型のＡＭ素子に特に適している。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネマチック相および正の誘電率異方性を有する液晶組成物、並びにこの液晶組成物を含有する液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、反射型または半透過型のアクティブ・マトリックス表示素子に使用できる液晶組成物、およびこの液晶組成物を含有する液晶表示素子に関する。
【０００２】
本発明の明細書においては、「液晶組成物」および「液晶表示素子」をそれぞれ「組成物」および「素子」と表記することがある。液晶組成物の主成分は液晶性化合物である。これはネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶表示素子は、液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。光学異方性などを数値を用いて説明する際には、実施例に示した測定法による値を用いた。
【０００３】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−１４４１３５号公報
液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、ＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（optically compensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＶＡ（vertical alignment）などである。素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭはスタティック（static）とマルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭはＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。ＴＦＴの分類は非晶質シリコン（amorphous silicon）および多結晶シリコン（polycrystal silicon）であり、後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
【０００４】
低温で製造した多結晶シリコンを有するＴＦＴ素子は、非晶質シリコンを有するＴＦＴ素子に比べて、極めて大きな周波数で駆動される。したがって、この素子には誘電率異方性に関して周波数依存性が小さな組成物が好ましい。低温で小さな周波数依存性を有する組成物がさらに好ましい。
【０００５】
これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。ＡＭ素子に使う組成物には、ＡＭ素子の一般的特性を向上させるため、下記の表１にまとめられた一般的特性が必要である。この一般的特性を、市販されているＡＭ素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は８０℃以上であり、ネマチック相の好ましい下限温度は−３０℃以下である。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低温における小さな粘度は、より好ましい。
【０００６】
素子を設計する際に、組成物の光学異方性（Δｎ）と素子のセルギャップ（ｄ）の積（Δｎ・ｄ）を一定の値にする。この値は素子の種類によって異なる。透過型のＡＭ素子におけるΔｎ・ｄは約０．４５μｍである。透過型のＡＭ素子におけるセルギャップは、応答時間と製造技術とを考慮して４．０〜５．５μｍである。したがって、透過型のＡＭ素子には０．０８〜０．１２の光学異方性を有する組成物が適している。一方、反射型および半透過型のＡＭ素子におけるΔｎ・ｄは約０．２５μｍである。反射型および半透過型のＡＭ素子におけるセルギャップは、応答時間と製造技術とを考慮して２．０〜４．０μｍである。したがって、反射型および半透過型のＡＭ素子には０．０６〜０．０７５の光学異方性を有する組成物が適している。
【０００８】
組成物における低いしきい値電圧は、素子における小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、低いしきい値電圧が好ましい。初期に大きな比抵抗を有する組成物も好ましい。長時間使用したあとでも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。これらの比抵抗は、素子の電圧保持率（ＶＨＲ）に関係する。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比に寄与する。
【０００９】
近年、反射型または半透過型のＡＭ素子が携帯電話、ＰＤＡに使用されるようになった。このＡＭ素子に使用するための液晶組成物が、特許文献１などに開示されている。この公報に開示された液晶組成物は、小さなしきい値電圧および小さな光学異方性を有する。この組成物は、これらの利点を有するが、ネマチック相の下限温度が高い。この組成物を含有するＡＭ素子は、長時間使用した後に、電圧保持率が低下することがある。そこで、ＡＭ素子の電圧保持率を低下させないような組成物が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の課題は、組成物に必要な一般的特性を有し、ネマチック相の広い温度範囲、小さな光学異方性、正の誘電率異方性、および低いしきい値電圧を有する組成物を提供することである。本発明の第２の課題は、ＡＭ素子に必要な一般的特性、広い使用温度範囲、小さな消費電力、大きなコントラスト比、および大きな電圧保持率を有する、反射型または半透過型のＡＭ素子を提供することである。大きな電圧保持率を有するという表現は、ＡＭ素子が初期に大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用した後でも大きな電圧保持率を有することを意味する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を有する。
［１］第１成分として式（１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物と式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、第２成分として式（２−１）で表される化合物の群と式（２−２）で表される化合物の群とからなる群から選択される少なくとも１つの化合物、第３成分として式（３）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、並びに第４成分として式（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する液晶組成物。
［２］液晶組成物の全重量に基づいて、第１成分の割合が１０〜６０重量％であり、第２成分の割合が１０〜８０重量％であり、第３成分の割合が５〜４０重量％であり、そして第４成分の割合が５〜２０重量％である、［１］項に記載の液晶組成物。
［３］第５成分として式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、［１］または［２］項に記載の液晶組成物。
［４］液晶組成物の全重量に基づいて、第５成分の割合が１〜２０重量％である、［３］項に記載の液晶組成物。
［５］［１］〜［４］のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における用語の使い方は次の通りである。本発明の液晶組成物および本発明の液晶表示素子を、それぞれ「組成物」および「素子」と略すことがある。液晶表示素子は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。液晶組成物の主成分は液晶性化合物である。これはネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有さないが組成物の成分として有用な化合物の総称である。化合物の略記法を例示する。「化合物（１−１）」は、「式（１−１）で表わされる化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物」を意味する。「化合物（１−１）および（１−２）」は、「式（１−１）で表される化合物の群と式（１−２）で表される化合物の群とからなる群から選択される少なくとも１つの化合物」を意味する。「化合物（１−１）および化合物（１−２）」は、「式（１−１）で表わされる化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、および式（１−２）で表わされる化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物」を意味する。第２成分〜第５成分に属する化合物も第１成分と同様な定義で示される。
【００１３】
本発明において、第１のタイプの組成物は少なくとも４つの成分を含有する。この組成物は第５の成分をさらに含有してもよい。これらの組成物はその他の化合物をさらに含有してもよい。その他の化合物は、第１成分、第２成分、第３成分、第４成分、および第５成分とは異なる。その他の化合物は液晶性化合物や添加物などである。組成物の特性を調整するなどの目的でその他の液晶性化合物を添加してもよい。添加物を用いて組成物の特性を調整してもよい。液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で、光学活性な化合物を添加してもよい。ＧＨ（Guest host）モードの素子に使うために二色性色素を添加してもよい。
【００１４】
第２のタイプの組成物は、実質的に４つの成分のみからなるか、または実質的に５つの成分のみからなる。「実質的に」は、これらの組成物がこれらの成分とは異なる液晶性化合物を含有しないことを意味する。「実質的に」は、この組成物が組成物の成分である化合物に含まれていた不純物、光学活性な化合物、色素などの化合物をさらに含有してもよいことも意味する。
【００１５】
これらの組成物を次の順で説明する。最初に、組成物の成分である化合物の主要な特性、および化合物を組成物に添加したとき、組成物に生じる主要な効果を説明する。２番目に、成分である化合物の好ましい割合およびその理由について説明する。３番目に、成分である化合物の具体的な例を示す。最後に、これらの化合物の合成法を述べる。
【００１６】
第１成分は化合物（１−１）と化合物（１−２）とからなる。第２成分の選択範囲は化合物（２−１）および（２−２）である。第３成分は化合物（３）である。第４成分は化合物（４）である。本発明の組成物は、化合物（５）をさらに含有してもよい。この組成物は、必要に応じてその他の化合物をさらに含有してもよい。なお、本発明においては、複数の式において同一の記号（例えば、Ｒ１）を用いた。その記号によって表される具体的な基は、複数の式において同一であってもよいし、異なってもよい。例えば、化合物（１−１）のＲ１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ１がエチルであるケースがあってよい。化合物（１−１）のＲ１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ１がプロピルであるケースもあってよい。他の記号についても同様である。
【００１７】
組成物の成分である化合物において、好ましいＲ１は、炭素数１〜１０のアルキルである。好ましいＲ２は、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルである。好ましいＲ３は、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニル、炭素数１〜１０のアルコキシ、または−ＣＦ３である。好ましいＲ４は、炭素数１〜１０のアルキルである。これらのアルキル、アルケニルまたはアルコキシは、直鎖の基であってもよく、分岐された基であってもよい。化学式中の１，４−シクロへキシレンに関する立体配置は、シスよりもトランスが好ましい。
【００１８】
好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルまたはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。
【００１９】
好ましいアルケニルは、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、４−ペンテニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、４−ヘキセニル、または５−ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、ビニル、１−プロペニル、３−ブテニル、または３−ペンテニルである。
【００２０】
好ましいアルコキシは、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、またはヘプチルオキシである。さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。
【００２１】
本発明の組成物の成分である化合物の主要な特性を表２にまとめた。表２の記号において、Ｌは大きいまたは高い、Ｍは中程度の、そしてＳが小さいまたは低い、を意味する。０（ゼロ）は誘電率異方性がほぼゼロであることを意味する。記号Ｌ、Ｍ、およびＳは、化合物における相対的な評価である。以下の説明において、上限温度はネマチック相の上限温度を意味し、下限温度はネマチック相の下限温度を意味する。
【００２２】
化合物を組成物に添加するとき、組成物に生じた主要な効果は次のとおりである。高い上限温度を有する化合物は、組成物における上限温度を上げる。小さな粘度を有する化合物は、組成物における粘度を下げる。小さな光学異方性を有する化合物は、組成物における光学異方性を小さくする。大きな誘電率異方性を有する化合物は、組成物におけるしきい値電圧を下げる。大きな比抵抗を有する化合物は、組成物における電圧保持率を上げる。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期に大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあとでも組成物が大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期に大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあとでも素子が大きな電圧保持率を有することを意味する。
【００２４】
次に、組成物の成分である化合物の好ましい割合およびその理由は、次の通りである。割合は、組成物の全重量に基づいた重量百分率である。第１成分の好ましい割合は、しきい値電圧を下げるために１０％以上であり、そして光学異方性を小さくするために６０％以下である。さらに好ましい割合は１５〜５５％である。第２成分の好ましい割合は、粘度を下げるために１０％以上であり、そして光学異方性を小さくするために８０％以下である。さらに好ましい割合は２０〜７０％である。第３成分の好ましい割合は、光学異方性を小さくするために５％以上であり、そしての下限温度を下げるために４０％以下である。さらに好ましい割合は５〜３０％である。第４成分の好ましい割合は、上限温度を上げるために５％以上であり、そして下限温度を下げるために２０％以下である。さらに好ましい割合は５〜１０％である。第５成分をさらに添加する場合、その好ましい割合は、しきい値電圧を下げるために２０％以下、または１〜２０％である。さらに好ましい割合は１〜１５％である。
【００２５】
次に、本発明の組成物の成分である化合物の好ましい例を示す。化合物（１−１）の好ましい例は、化合物（１−１−１）〜化合物（１−１−４）である。化合物（１−２）の好ましい例は、化合物（１−２−１）〜化合物（１−２−４）である。化合物（２−１）の好ましい例は、化合物（２−１−１）〜化合物（２−１−７）である。化合物（２−２）の好ましい例は、化合物（２−２−１）〜化合物（２−２−３）である。化合物（３）の好ましい例は、化合物（３−１）〜化合物（３−５）である。化合物（４）の好ましい例は、化合物（４−１）および化合物（４−２）である。化合物（５）の好ましい例は、前記の式（５）で表される化合物と同じである。式（１−１−１）〜式（４−２）において、Ｒ１およびＲ４は独立してアルキルであり、Ｒ２１およびＲ２２は独立してアルケニルである。アルキルの好ましい例およびアルケニルの好ましい例は、それぞれ前記の通りである。化学式中の１，４−シクロへキシレンに関する立体配置は、上記と同様にシスよりもトランスが好ましい。
【００２６】
組成物の成分である化合物は、既知の方法によって合成する。例を以下に示す。化合物（１−１−１）および化合物（１−２−１）は、特開平９−２７８６９８号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（２−１−５）は、特開平２−２３３６２６号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（３−１）は、特開昭５９−７０６２４号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（４−１）は、特開昭５４−１０６４５４号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。化合物（５−１）は、特開昭５６−１３５４４５号公報に記載の合成法を利用することにより得ることができる。組成物は公知の方法によって調製される。例えば、成分である化合物を混合し、加熱によって互いに溶解させる。
【００３３】
本発明の組成物は、０．０６０〜０．０７５の光学異方性を有するので、ＡＭ素子に適している。成分である化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を添加することによって、０．０７０〜０．１８０の光学異方性を有する組成物、さらには０．０６０〜０．２００の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。従ってこの組成物は、ＡＭ素子だけでなくＰＭ素子にも使用することが可能である。この組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡなどのモードを有する素子に使用できる。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）素子、例えばＰＮ（polymer network）素子にも使用できる。
【００３４】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例および比較例に示した成分の割合は、すべて重量％である。実施例および比較例における化合物は、表３に示した定義に基づき記号で表した。実施例において、この記号に続けて記載した括弧付きの番号は、好ましい化合物を表す式の番号に対応する。そして（−）は、その他の成分であることを示す。実施例および比較例においては、最初に組成物の成分を示し、その後にその組成物の特性値を示した。
【００３５】
組成物の特性を示す記号および測定法を以下に示す。
＜ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）＞
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。
＜ネマチック相の下限温度（ＴＣ；℃）＞
ネマチック相を有する試料を０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−２０℃ではネマチック相のままであり、−３０℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、ＴＣを＜−２０℃と記載した。
＜光学異方性（Δｎ；２５℃で測定）＞
波長が５８９ｎｍの光によりアッベ屈折計を用いて測定した。
＜粘度（η；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）＞
Ｅ型粘度計を用いた。
＜誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）＞
２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が９μｍ、ツイスト角が８０度の液晶セルに試料を入れる。このセルに１０Ｖを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定する。０．５Ｖを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定する。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算される。
＜しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）＞
２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が（０．５／Δｎ）μｍであり、ツイスト角が８０度であるノーマリーホワイトモード（normally white mode）のＴＮ素子に試料を入れた。このＴＮ素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。印加電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が９０％になったときの電圧の値を測定した。この方法によって、比較例と実施例に記載した組成物のしきい値電圧を測定した。測定値が得られたという事実から、これらの組成物における誘電率異方性が正であることが分かった。
＜電圧保持率（ＶＨＲ；％）＞
日本電子機械工業会規格（Standard of Electric Industries Association of Japan）ＥＩＡＪ ＥＤ−２５２１Ａに記載された、液晶組成物および配向膜を有する素子の電圧保持率を測定する方法に従った。測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは６μｍであった。２５℃のＴＮ素子に印加した電圧の波形を陰極線オシロスコープで観測し、単位周期において電圧曲線と横軸との間の面積を求めた。この面積を、ＴＮ素子を取り除いて測定した電圧の波形から同様にして求めた面積と比較して、電圧保持率を算出した。この測定値をＶＨＲ−１と記載した。
一方、ＴＮ素子を１００℃で２５０時間加熱した。これを２５℃に戻したあと、同様な方法で電圧保持率を測定した。加熱後の測定値をＶＨＲ−２と記載した。この加熱テストは、素子を長時間使用するテストの代わりに行った。
【００３７】
実施例１
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） １０％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ７％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） １８％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢＨ−４ （４−２） ２％
ＮＩ＝９０．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６５；η＝１９．２ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４１Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．８％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００３８】
実施例２
５−ＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−１−３） ４％
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ６％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ３％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
３−ＨＨ−４ （３−１） ６％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ５％
ＮＩ＝９１．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６９；η＝２３．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．２８Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．１％．
【００３９】
実施例３
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ８％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ６％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ４％
ＮＩ＝９３．７℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０７４；η＝２４．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４３Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．９％；ＶＨＲ−２＝９７．５％．
【００４０】
実施例４
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ４％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） １０％
４−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ２５％
４−ＨＨ−Ｖ （３−２） ５％
３−ＨＨＥＨ−３ （４−１） ３％
３−ＨＨＥＨ−４ （４−１） ３％
ＮＩ＝８５．９℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６４；η＝１８．０ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４８Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．３％．
【００４１】
実施例５
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ４％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） １０％
４−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
Ｖ−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−２） ８％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ２５％
４−ＨＨ−Ｖ （３−２） ５％
３−ＨＨＥＨ−３ （４−１） ３％
３−ＨＨＥＨ−４ （４−１） ３％
ＮＩ＝８６．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６６；η＝１８．２ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．５０Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．６％；ＶＨＲ−２＝９７．１％．
【００４２】
実施例６
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨ２Ｂ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−７） １２％
Ｖ−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−２） ８％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） １０％
２−ＨＨ２Ｂ（Ｆ）−Ｆ （２−１−４） ３％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ４％
ＮＩ＝９２．１℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０７２；η＝２４．０ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４１Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００４３】
実施例７
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） １０％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ９％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ （２−２−２） ３％
３−ＨＨ２Ｂ−ＯＣＦ３ （２−２−３） ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ４％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） １８％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢＨ−４ （４−２） ２％
ＮＩ＝９３．２℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６９；η＝２２．１ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４６Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．９％；ＶＨＲ−２＝９７．５％．
【００４４】
実施例８
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ４％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） １０％
４−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （１−２−３） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ２５％
Ｖ−ＨＨ−Ｖ （３−３） ５％
３−ＨＨＥＨ−３ （４−１） ３％
３−ＨＨＥＨ−４ （４−１） ３％
ＮＩ＝８５．１℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６８；η＝１９．２ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４９Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００４５】
実施例９
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） １０％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
５−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ７％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−ＯＣＦ３ （２−２−１） ５％
５−ＨＨ−Ｏ１ （３−４） ５％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） １６％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢＨ−４ （４−２） ２％
１Ｏ１−ＨＨ−３ （−） ２％
ＮＩ＝８９．３℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６７；η＝２０．５ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４３Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．７％；ＶＨＲ−２＝９７．１％．
【００４６】
実施例１０
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
５−ＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−１−２） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
４−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
３−ＨＨ−４ （３−１） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ５％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ５％
ＮＩ＝８５．６℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６８；η＝２１．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．４７Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．７％；ＶＨＲ−２＝９７．２％．
【００４７】
実施例１１
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ８％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
４−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ３％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−１） ４％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−１−３） ３％
５−ＨＨ−Ｖ （３−２） ５％
３−ＨＨ−４ （３−１） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ２％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ７％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （５） ７％
１Ｏ１−ＨＨ−３ （−） ２％
ＮＩ＝９０．０℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０７４；η＝２２．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．５０Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．８％；ＶＨＲ−２＝９７．３％．
【００４８】
実施例１２
５−ＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−１−４） ４％
５−ＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１−１） ７％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ６％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２−１） ５％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−Ｆ （１−２−２） ６％
２−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−２−４） ３％
３−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−２−４） ５％
５−ＨＨＺＢ（Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ （１−２−４） ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−５） １０％
２−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１−６） １２％
３−ＨＨ−４ （３−１） ３％
５−ＨＨ−ＣＦ３ （３−５） ３％
３−ＨＨＥＢＨ−２ （４−２） ５％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （４−２） ５％
ＮＩ＝９１．０℃；ＴＣ＜−３０℃；Δｎ＝０．０６８；η＝２３．９ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝１．２９Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．２％；ＶＨＲ−２＝９７．３％．
【００４９】
比較例１
特開２０００−１４４１３５号公報に開示された組成物の中から、最も小さな光学異方性、および高い上限温度を有する実施例１６を選んだ。この組成物およびその特性は下記の通りである。この組成物において、下限温度は高く、しきい値電圧は高い。そして、この組成物が含有された素子の加熱後の電圧保持率は小さい。
３−ＨＨ−ＥＭｅ ３０％
５−ＨＨ−ＥＭｅ １５％
３−ＨＨ−Ｏ１ ２０％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ６％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ６％
ＮＩ＝７９．２℃；ＴＣ＜−２０℃；Δｎ＝０．０５８；η＝１７．７ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．４７Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．３％；ＶＨＲ−２＝９１．９％．
【００５０】
比較例２
特開２０００−１４４１３５号公報に開示された組成物の中から、最も小さなしきい値電圧を有する実施例１３を選んだ。この組成物およびその特性は下記の通りである。この組成物において、上限温度は低く、下限温度は高く、粘度は大きい。そして、この組成物が含有された素子の加熱後の電圧保持率は小さい。
３−ＨＨ−４ ６％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １２％
５−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２０％
７−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ５％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ５％
ＮＩ＝７１．０℃；ＴＣ＜−２０℃；Δｎ＝０．０６５；η＝３８．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝０．９０Ｖ；ＶＨＲ−１＝９８．２％；ＶＨＲ−２＝９０．１％．
【００５１】
【発明の効果】
本発明の組成物は、組成物に必要な一般的特性、広いネマチック相の温度範囲、小さな光学異方性、および低いしきい値電圧を有している。この組成物を含有する素子は、ＡＭ素子に必要な一般的特性、および大きな電圧保持率を有している。この組成物は、反射型または反透過型のＡＭ素子に特に適している。
Claims (5)
- 第１成分として式（１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物と式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、第２成分として式（２−１）で表される化合物の群と式（２−２）で表される化合物の群とからなる群から選択される少なくとも１つの化合物、第３成分として式（３）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、並びに第４成分として式（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する液晶組成物。
これらの式において、Ｒ１およびＲ４は独立してアルキルであり；Ｒ２はアルキルまたはアルケニルであり；Ｒ３はアルキル、アルケニル、アルコキシ、または−ＣＦ３であり；Ｘ１は水素またはフッ素であり；Ｙ１はフッ素、−ＯＣＦ２Ｈまたは−ＯＣＦ３であり；Ｚ１およびＺ２は独立して−Ｃ２Ｈ４−または単結合であり；そして、ｎは０または１である。 - 液晶組成物の全重量に基づいて、第１成分の割合が１０〜６０重量％であり、第２成分の割合が１０〜８０重量％であり、第３成分の割合が５〜４０重量％であり、そして第４成分の割合が５〜２０重量％である、請求項１に記載の液晶組成物。
- 第５成分として式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１または２に記載の液晶組成物。
式（５）において、Ｒ１はアルキルである。 - 液晶組成物の全重量に基づいて、第５成分の割合が１〜２０重量％である、請求項３に記載の液晶組成物。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
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