JP4815671B2

JP4815671B2 - Liquid crystal composition

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Publication number: JP4815671B2
Application number: JP2001007599A
Authority: JP
Inventors: 安男梅津; 晴己大石; 正太郎川上; 博之大西
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-01-16
Also published as: JP2002212562A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気光学的液晶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素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置(LCD)は、電卓のディスプレイとして登場して以来、コンピューターの開発と歩みを同じくして、TN-LCD(捻れネマチック液晶表示装置)から、STN-LCDへと表示容量の拡大に対応してきた。STN-LCDは、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。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)また、携帯用端末表示(Personal Digital Assistance)ではより広い温度域で良好な表示特性が要求されている。この様な液晶材料として粘性が低く、駆動電圧が低くなおかつ広い温度範囲に対して一定値を保持することや、あるいは種々の時分割に対応した周波数範囲で駆動電圧が変動しないことが要求されている。しかし、表示素子に組み込んだときの応答速度やコントラストなどはまだ十分とは言えず、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。
【０００３】
上述のようにTN-LCDやSTN-LCDの重要な特性改善課題の一つにコントラストの向上がある。LCDの急速な用途拡大に伴い、室内で使用されるだけでなく、コンピューターの携帯端末ディスプレイ、車載用計器、屋外使用計測機のディスプレイのように、温度条件の過酷な屋外で使用されることが増加してきた。そのため、LCDが置かれる環境の温度変化による表示コントラストの低下、低温における応答速度の低下による表示品位の悪化が問題になってきている。また、屋外での使用では高い信頼性も求められるようになってきた。
【０００４】
周囲の温度変化によるLCD表示品位の低下の原因は、様々な要因が上げられるが、ネマティック液晶の弾性定数・誘電率などの温度変化と添加したカイラル物質の固有ピッチの温度変化に起因する閾値電圧Vthの温度変化を抑えるため、カイラル物質の固有ピッチの温度変化を制御することにより閾値電圧の温度依存性を改善する提案(特開昭55-38869公報)はすでに知られており、母体液晶とカイラル物質の組み合わせによりその効果が変化する事や、カイラル量を増やすことによりレスポンス等の表示特性に悪影響を及ぼすことが問題になっていた。
しかし、ネマティック液晶の粘度の温度変化によるレスポンス等の表示特性の悪影響に対する改善策は知られていない。
【０００５】
粘性を下げる材料として、式(A)
【０００６】
【化１０】

【０００７】
で表される材料が既に知られている。しかし、粘度の低減効果、その温度依存性の低減は十分とは言えなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、閾値電圧、急峻性等の液晶諸特性を低下させることなく、粘度の温度依存性の小さい液晶組成物を提供することにあり、またこの液晶組成物を使用した応答速度が速くコントラストの高い液晶表示素子を提供することにある。
【０００９】
【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、種々の液晶化合物を用いた液晶組成物を検討した結果以下の液晶組成物を見いだした。
【００１０】
発明1、第一成分として一般式(I)
【００１１】
【化１１】

【００１２】
(式中、Ｒ^１、Ｒ^２は炭素原子数０〜５のアルキル基を表し、ｓ、ｔはそれぞれ独立的に０、１、２もしくは３を表す。)から選ばれる化合物を１種もしくは２種以上を含有し、第二成分として一般式（ＩＩ)、及び（ＩＩＩ）
【００１３】
【化１２】

【００１４】
(式中、Ｒ^３、Ｒ^４及びＲ^５はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数１〜１６のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数２〜１６のアルケニル基、炭素原子数３〜１６のアルケニルオキシ基、または炭素原子数１〜１０のアルコキシル基で置換された炭素原子数１〜12のアルキル基を表し、環Ａ、環Ｂ及び環Ｃはそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい１,４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、３−メチル−１，４−フェニレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基またはピリダジン−２，５−ジイル基を表し、ｍは０、１もしくは２を表し、Ｚ^１及びＺ^２はそれぞれ独立的に単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｘ^１、Ｘ^２は、フッ素原子を表し、Ｘ^３、Ｘ^４は、水素原子、またはフッ素原子を表す。ただしｍ＝０、環Ａ及び環Ｂが１，４−フェニレン基、Ｚ^１が−Ｃ≡Ｃ−の場合、Ｒ^４及びＲ^５は同時にアルケニル基ではない。)それぞれから選ばれる化合物を１種もしくは２種以上を含有することを特徴とする液晶組成物に関する。
【００１５】
発明2、一般式(I)の化合物の含有率が2〜40質量%の範囲で、なお且つ第二成分として一般式(II)の化合物を1種もしくは2種以上を含有しその含有率が2〜60質量%の範囲であることを特徴とする発明1記載の液晶組成物に関する。
【００１６】
発明3、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が2〜40質量%の範囲で、さらに一般式(II)もしくは一般式(III)の化合物の中から選んだ1種もしくは2種以上を含有し、選んだ化合物の含有率がそれぞれ2〜95質量%の範囲であることを特徴とする発明1または2記載の液晶組成物に関する。
【００１７】
発明4、一般式(III)の化合物として、環Aおよび環Bがトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、Z¹、Z²が単結合の一般式(III-a)
【００１８】
【化１３】

【００１９】
(式中、R⁶、R⁷はR⁴、R⁵と同じ意味を表し、環Dは1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、nは0もしくは1を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有することを特徴とする発明1〜3のいずれかに記載の液晶組成物に関する。
【００２０】
発明5、一般式(III-a)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が2〜60質量%の範囲であることを特徴とする発明1〜4のいずれかに記載の液晶組成物に関する。
【００２１】
発明6、一般式(III-b)
【００２２】
【化１４】

【００２３】
(式中、R⁸、R⁹はそれぞれ独立的炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が2〜40質量%の範囲で、さらに一般式(III-c)
【００２４】
【化１５】

【００２５】
(式中、R¹⁰、R¹¹はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率が2〜40質量%の範囲であることを特徴とする発明1〜5のいずれかに記載の液晶組成物に関する。
【００２６】
発明7、一般式(I)が、一般式(Ia)
【００２７】
【化１６】

【００２８】
(式中、R¹²、R¹³は炭素原子数0〜5のアルキル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が2〜40質量%であり、且つ一般式(II) の化合物として、一般式(IIa)
【００２９】
【化１７】

【００３０】
(式中、R¹⁴は炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が2〜60質量%であり、且つ一般式(III)の化合物として、一般式(III-b)
【００３１】
【化１８】

【００３２】
(式中、R¹⁵、R¹⁶はそれぞれ独立的炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が2〜40質量%の範囲で、さらに一般式(III-c)
【００３３】
【化１９】

【００３４】
(式中、R¹⁷、R¹⁸はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率が2〜40質量%の範囲であることを特徴とする発明1〜6のいずれかに記載の液晶組成物に関する。
【００３５】
発明8、発明1〜7のいずれかに記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【００３７】
【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。
【００３８】
発明1において、第一成分として一般式(I)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、1種もしくは2種が好ましい。また、式中、R¹、R²は炭素原子数0〜5のアルキル基を表すが、炭素原子数0もしくは1のアルキル基が特に好ましい。またs、tはそれぞれ独立的に0、1、2もしくは3を表すが、s=2、t=2の場合が特に好ましい。さらに、第二成分として一般式(II)、(III)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、3種以上が好ましく、3種〜20種がさらに好ましく、5種〜15種が特に好ましく、その中に一般式(II)の化合物を少なくとも1種以上含むことがより好ましい。この液晶組成物はネマチック相上限温度が75℃以上であることを特徴とするが、80℃以上が好ましく、85℃以上が特に好ましい。また、Δnは0.07〜0.30の範囲であることを特徴とするが、0.08〜0.24が好ましい。R³、R⁴及びR⁵はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜16のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基、または炭素原子数1〜10のアルコキシル基で置換された炭素原子数1〜12のアルキル基を表すが、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基がより好ましく、1〜5のアルキル基もしくはアルケニル基として式(a)〜(e)が特に好ましい。
【００３９】
【化２０】

【００４０】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
環A、環B及び環Cはそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、フルオレン-2,7-ジイル基、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピラジン-2,5-ジイル基またはピリダジン-2,5-ジイル基を表すが、1,4-フェニレン基、トランス-1,4-シクロヘキシレン基が好ましく、環A、環Bにおいてはトランス-1,4-シクロヘキシレン基がより好ましく、環Cにおいては1,4-フェニレン基がより好ましい。mは0、1もしくは2を表すが、0もしくは1が好ましい。Z¹及びZ²はそれぞれ独立的に単結合、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CH=CH-、-COO-または-C≡C-を表すが、Z¹においては単結合もしくは-CH₂CH₂-が好ましく、単結合がより好ましい。Z²においては単結合もしくは-C≡C-が好ましく、単結合がより好ましい。X¹、X²、X³、X⁴は水素原子、フッ素原子または塩素原子を表すが、水素原子、フッ素原子が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。X¹、X²の少なくとも一方がフッ素原子であることが好ましく、同時にフッ素原子であることも好ましい。
【００４１】
【化２１】

【００４２】
発明2において、一般式(I)の含有率は2〜40質量%であるが、2〜25質量%が好ましく、2〜20質量%が特に好ましく、一般式(II)の含有率は2〜60質量%であるが、5〜60質量%が好ましく、10〜60質量%が特に好ましい。
【００４３】
発明3において、一般式(I)の含有率は2〜40質量%であるが、2〜25質量%が好ましく、2〜20質量%が特に好ましく、一般式(II)もしくは一般式(III)の含有率は2〜95質量%であるが、10〜85質量%が好ましく、20〜80質量%が特に好ましい。
【００４４】
発明5において、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種含有し、その含有率が2〜25質量%が好ましく、2〜20質量%が特に好ましく、一般式(II)の化合物を2種以上含有しその含有率が2〜50質量%であることが好ましく、5〜40質量%が特に好ましく、一般式(III-a)の化合物を2種以上含有しその含有率が2〜50質量%であることが好ましく、5〜40質量%が特に好ましい。
【００４５】
発明6において、一般式(III-b)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率は2〜25質量%が好ましい。さらに一般式(III-c)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率が2〜40質量%の範囲であるが、5〜40質量%が好ましく5〜30質量%であることがより好ましい。式中R⁸、R⁹、R¹⁰、R¹ ¹はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表すが、1〜5のアルキル基もしくはアルケニル基として式(a)〜(e)が特に好ましい。
【００４６】
発明7において、一般式(Ia)の含有率は2〜25質量%が好ましく、2〜20質量%が特に好ましい。式中、R¹²、R¹³は炭素原子数0〜5のアルキル基を表すが、炭素原子数は0もしくは1のアルキル基が特に好ましい。一般式(II-a)の化合物を1〜10種含有しその含有率が2〜35質量%の範囲であることが好ましく、1〜5種を含有しその含有率が2〜30質量%の範囲であることがより好ましい。式中、R¹⁴は炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表すが、1〜5のアルキル基もしくはアルケニル基として式(a)〜(e)が特に好ましい。一般式(III-b)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が2〜40質量%の範囲が良いが2〜25質量%が好ましい。さらに一般式(III-c)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率は5〜40質量%が好ましく5〜30質量%であることがより好ましい。式中R¹⁵、R¹⁶、R¹⁷、R¹⁸はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表すが、1〜5のアルキル基もしくはアルケニル基として式(a)〜(e)が特に好ましい。
【００４７】
上記ネマチック液晶組成物はTN-LCDやSTN-LCDに有用であるがSTN-LCDに特に有用である。また、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。本発明の液晶組成物は、上記の化合物以外に、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。
【００４８】
【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『質量%』を意味する。
【００４９】
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
T_N-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）
Δn ：複屈折率
η ：粘度(mPa・s)
dη/dT：-20℃から20℃における粘度の温度依存性(mPa・s／℃)
【００５０】
【数１】

【００５１】

【００５２】
STN-LCD表示素子の作成は以下のように行った。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、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たツイスト角240°のSTN-LCD表示用セルに注入した。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=0.50となるように添加した。
【００５３】
化合物の記載に下記の略号を使用する。

【００５４】
【化２２】

【００５５】
例えば、以下に示すように略号を用いる。
【００５６】
【化２３】

【００５７】
(実施例1、実施例2、比較例1)
ネマチック液晶組成物No.1、No.2を調製し、この組成物の諸特性を測定した結果を比較例1と共に表1に示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
比較例1中の4-Ph-T-Ph-02および5-Ph-T-Ph-01を一般式(I)の化合物である0d3-Ph-T-Ph-0d3に置換することにより、更に比較例1中の3-Ph-VO-Ph1-CNおよび4-Ph-VO-Ph1-CNを一般式(II-a)の化合物である5-Ph-VO-Ph3-CNに置換することにより、更に比較例1中の3-Cy-Cy-Ph-1を一般式(III-c)の化合物である0d1-Cy-Cy-Ph-1および0d3-Cy-Cy-Ph-1に置換することにより、それぞれ実施例1、2を作製した。結果、20℃および-20で低い粘度を得ることができ、レスポンスτは、室温域(25℃)においても、低温域(-20℃)においても改善されていることがわかる。同時に急峻性γも1.053より、1.045、1.046と急峻となっている。また実施例1、2の-20℃から20℃における粘度の温度依存性dη/dTは比較例1のそれよりも小さく、低温域での粘性の改善効果が大きいためレスポンスも4800msecより、3400msec、2850msecと改善されている。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の液晶材料の組み合わせによって、粘度が低く、かつ、急峻性の良い液晶組成物が得られた。また、この組成物を液晶表示素子として用いた場合、レスポンスが速く、コントラストの高い優れたものであった。この液晶ディスプレイはSTNおよびTN-LCDとして非常に有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nematic liquid crystal composition useful as an electro-optical liquid crystal display material and a liquid crystal display element using the same.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display (LCD) has been used as a calculator display, and it has been the same as the development of computers to support the expansion of display capacity from TN-LCD (twisted nematic liquid crystal display) to STN-LCD. I have done it. STN-LCD was developed by Scheffer et al. [SID '85 Digest, 120 (1985)] or Kinugawa et al. [SID '86 Digest, 122 (1986)]. Widely used in displays for high information processing. 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) In addition, in portable terminal display (Personal Digital Assistance), good display characteristics are required in a wider temperature range. As such a liquid crystal material, it is required that the viscosity is low, the driving voltage is low and a constant value is maintained over a wide temperature range, or that the driving voltage does not fluctuate in a frequency range corresponding to various time divisions. Yes. However, the response speed and contrast when incorporated in a display element are still not sufficient, and new liquid crystal compounds or liquid crystal compositions have been proposed.
[0003]
As described above, one of the important characteristics improvement issues of TN-LCD and STN-LCD is the improvement of contrast. With the rapid expansion of LCD applications, it is not only used indoors but also used outdoors with severe temperature conditions, such as computer mobile terminal displays, in-vehicle instruments, and displays used outdoors. It has increased. For this reason, display contrast deterioration due to temperature changes in the environment where the LCD is placed, and display quality deterioration due to low response speed at low temperatures, are becoming problems. In addition, high reliability has been required for outdoor use.
[0004]
There are various causes for the deterioration of LCD display quality due to ambient temperature changes, but the threshold voltage is caused by temperature changes such as the elastic constant and dielectric constant of the nematic liquid crystal and the temperature change of the intrinsic pitch of the added chiral substance. In order to suppress the temperature change of Vth, a proposal for improving the temperature dependence of the threshold voltage by controlling the temperature change of the natural pitch of the chiral substance (Japanese Patent Laid-Open No. 55-38869) has already been known. It has been a problem that the effect changes depending on the combination of chiral substances, and that the display characteristics such as response are adversely affected by increasing the amount of chiral substances.
However, there is no known improvement measure for adverse effects of display characteristics such as response due to temperature changes in the viscosity of nematic liquid crystals.
[0005]
As a material that reduces viscosity, the formula (A)
[0006]
[Chemical Formula 10]

[0007]
The material represented by is already known. However, it cannot be said that the effect of reducing the viscosity and the temperature dependency thereof are sufficiently reduced.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide a liquid crystal composition having a small temperature dependency of viscosity without deteriorating various liquid crystal properties such as threshold voltage and steepness, and using this liquid crystal composition. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element having a high response speed and high contrast.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has found the following liquid crystal compositions as a result of studying liquid crystal compositions using various liquid crystal compounds in order to solve the above problems.
[0010]
Invention 1, General Formula (I) as the first component
[0011]
Embedded image

[0012]
(Wherein R ¹ and R ² represent an alkyl group having 0 to 5 carbon atoms, and s and t each independently represents 0, 1, 2 or 3). Containing at least seeds and having the general formulas (II) and (III) as the second component
[0013]
Embedded image

[0014]
(Wherein R ³ , R ⁴ and R ⁵ are each independently a fluorine-substituted alkyl group or alkoxyl group, an alkoxyl group having 2 to 16 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, or the number of carbon atoms. Represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms substituted with an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms or an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, and ring A, ring B and ring C are each independently a fluorine atom. optionally substituted 1,4-phenylene group, 2-methyl-1,4-phenylene group, 3-methyl-1,4-phenylene group, trans-1,4-cyclohexylene group, trans -1 , 3-dioxane-2,5-diyl group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, pyrazine-2,5-diyl group or pyridazine-2,5-diyl group, m is 0, Or it represents a 2, ^{Z 1} and ^{Z 2} are each independently a single _{_{_{_{bond, -CH 2 CH 2 -, -}}}} (CH 2) 4 -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - CH = CH-, represents -COO- or ^-C≡C-, X 1, ^{X 2} represents a fluorine atom, ^X 3, ^{X 4} represents a hydrogen atom or a fluorine atom. However m = 0, rings a and B is 1,4-phenylene group, if ^{Z 1} is -C≡C-, ^{R 4} and ^{R 5} are not simultaneously alkenyl group.) Rukoto to contain the compound one or two or more selected from each of The present invention relates to a liquid crystal composition.
[0015]
Invention 2, the content of the compound of the general formula (I) is in the range of 2 to 40% by mass, and contains one or more compounds of the general formula (II) as the second component, the content is The present invention relates to the liquid crystal composition according to invention 1, which is in the range of 2 to 60% by mass.
[0016]
Invention 3, containing one or more compounds of general formula (I) in the range of 2 to 40% by mass, and among the compounds of general formula (II) or general formula (III) The present invention relates to the liquid crystal composition according to invention 1 or 2, wherein the liquid crystal composition comprises one or more selected from the above, and the content of the selected compound is in the range of 2 to 95% by mass.
[0017]
Invention 4, as a compound of general formula (III), ring A and ring B are trans-1,4-cyclohexylene groups, and Z ¹ and Z ² are single bonds of general formula (III-a)
[0018]
Embedded image

[0019]
(Wherein R ⁶ and R ⁷ have the same meanings as R ⁴ and R ⁵ , ring D represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group, and n represents 0 or 1) 4. A liquid crystal composition according to any one of inventions 1 to 3, which comprises one or more compounds selected from the group consisting of:
[0020]
Invention 5, one or more compounds of general formula (III-a) are contained, and the content is in the range of 2 to 60% by mass, according to any one of inventions 1 to 4 It relates to a liquid crystal composition.
[0021]
Invention 6, general formula (III-b)
[0022]
Embedded image

[0023]
(Wherein R ⁸ and R ⁹ each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms), and contains one or more compounds selected from the group consisting of In addition, the content is in the range of 2 to 40% by mass, and the general formula (III-c)
[0024]
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[0025]
(In the formula, each of R ¹⁰ and R ¹¹ independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms.) Contains one or more compounds selected from In addition, the present invention relates to the liquid crystal composition according to any one of inventions 1 to 5, wherein the content is in the range of 2 to 40% by mass.
[0026]
Invention 7, General Formula (I) is General Formula (Ia)
[0027]
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[0028]
(Wherein R ¹² and R ¹³ each represents an alkyl group having 0 to 5 carbon atoms), or one or more compounds selected from the group, and the content thereof is 2 to 40% by mass, And as a compound of general formula (II), general formula (IIa)
[0029]
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[0030]
(In the formula, R ¹⁴ represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms), and the content ratio thereof is 2 or more. To 60 mass%, and as a compound of general formula (III), general formula (III-b)
[0031]
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[0032]
(In the formula, each of R ¹⁵ and R ¹⁶ independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms). In addition, the content is in the range of 2 to 40% by mass, and the general formula (III-c)
[0033]
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[0034]
(In the formula, each of R ¹⁷ and R ¹⁸ independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms.) Contains one or more compounds selected from In addition, the present invention relates to the liquid crystal composition according to any one of inventions 1 to 6, wherein the content is in the range of 2 to 40% by mass.
[0035]
The present invention relates to a liquid crystal display device using the liquid crystal composition according to any one of inventions 8 and 1-7.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of the present invention will be described below.
[0038]
In the invention 1, the first component contains one or more compounds selected from the general formula (I), but one or two compounds are preferable. In the formula, R ¹ and R ² represent an alkyl group having 0 to 5 carbon atoms, and an alkyl group having 0 or 1 carbon atoms is particularly preferable. S and t each independently represent 0, 1, 2 or 3, but s = 2 and t = 2 are particularly preferred. Furthermore, it contains one or more compounds selected from general formulas (II) and (III) as the second component, preferably 3 or more, more preferably 3 to 20 and more preferably 5 to 15 Species are particularly preferred, and it is more preferred that at least one compound of the general formula (II) is contained therein. The liquid crystal composition has a nematic phase upper limit temperature of 75 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, particularly preferably 85 ° C. or higher. Further, Δn is characterized in that it is in the range of 0.07 to 0.30, preferably 0.08 to 0.24. R ³ , R ⁴ and R ⁵ each independently may be fluorine-substituted alkyl group or alkoxyl group having 1 to 16 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, or 3 to 16 carbon atoms Represents an alkenyloxy group or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms substituted with an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, but an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms Are more preferable, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms are more preferable, and formulas (a) to (e) are particularly preferable as an alkyl group or alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms.
[0039]
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[0040]
(The structural formula shall be connected to the ring at the right end.)
Ring A, Ring B and Ring C are each independently a 1,4-phenylene group, a 2-methyl-1,4-phenylene group or a 3-methyl-1,4-phenylene group which may be substituted with a fluorine atom , Naphthalene-2,6-diyl group, phenanthrene-2,7-diyl group, fluorene-2,7-diyl group, trans-1,4-cyclohexylene group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2 , 6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, trans-1,3-dioxane-2,5-diyl group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, Represents a pyrazine-2,5-diyl group or pyridazine-2,5-diyl group, preferably a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group, and in ring A and ring B, trans-1 1,4-cyclohexylene group is more preferable, and in the ring C, a 1,4-phenylene group is more preferable. m represents 0, 1 or 2, with 0 or 1 being preferred. Z ¹ and Z ² are each independently a single bond, —CH ₂ CH ₂ —, — (CH ₂ ) ₄ —, —OCH ₂ —, —CH ₂ O—, —CH═CH—, —COO— or — C≡C— is represented, but Z ¹ is preferably a single bond or —CH ₂ CH ₂ —, and more preferably a single bond. Z ² is preferably a single bond or —C≡C—, and more preferably a single bond. X ¹ , X ² , X ³ and X ⁴ represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, preferably a hydrogen atom or a fluorine atom, particularly preferably a fluorine atom. At least one of X ¹ and X ² is preferably a fluorine atom, and at the same time, preferably a fluorine atom.
[0041]
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[0042]
In Invention 2, the content of the general formula (I) is 2 to 40% by mass, preferably 2 to 25% by mass, particularly preferably 2 to 20% by mass, and the content of the general formula (II) is 2 to Although 60 mass%, 5 to 60 mass% is preferable, and 10 to 60 mass% is particularly preferable.
[0043]
In the invention 3, the content of the general formula (I) is 2 to 40% by mass, preferably 2 to 25% by mass, particularly preferably 2 to 20% by mass, the general formula (II) or the general formula (III) The content of is from 2 to 95 mass%, preferably from 10 to 85 mass%, particularly preferably from 20 to 80 mass%.
[0044]
In invention 5, one or two compounds of general formula (I) are contained, the content is preferably 2 to 25% by mass, particularly preferably 2 to 20% by mass, and the compound of general formula (II) is 2 It is preferable that the content is 2 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, and the content of the compound of the general formula (III-a) is 2 to 50%. It is preferable that it is mass%, and 5-40 mass% is especially preferable.
[0045]
In the invention 6, one or more compounds selected from the general formula (III-b) are contained, and the content thereof is preferably 2 to 25% by mass. Furthermore, it contains one or more compounds selected from general formula (III-c), and the content thereof is in the range of 2 to 40% by mass, preferably 5 to 40% by mass, and 5 to 30% by mass. More preferably. Wherein ^{^{^{R 8, R 9, R 10}}} , R 1 1 is each independently an alkyl group or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms of 1 to 8 carbon atoms, 1 to 5 alkyl or alkenyl Particular preference is given to formulas (a) to (e) as groups.
[0046]
In Invention 7, the content of the general formula (Ia) is preferably 2 to 25% by mass, particularly preferably 2 to 20% by mass. In the formula, R ¹² and R ¹³ represent an alkyl group having 0 to 5 carbon atoms, and an alkyl group having 0 or 1 carbon atoms is particularly preferable. It is preferable that the content of the compound of the general formula (II-a) is 1 to 10 and the content is in the range of 2 to 35% by mass, the content is 1 to 5 and the content is 2 to 30% by mass. A range is more preferable. In the formula, R ¹⁴ represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and the formulas (a) to (e) are particularly preferable as the alkyl group or alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms. . It contains one or more compounds selected from general formula (III-b), and the content is preferably in the range of 2 to 40% by mass, but preferably 2 to 25% by mass. Furthermore, it contains one or more compounds selected from general formula (III-c), and the content thereof is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. In the formula, R ¹⁵ , R ¹⁶ , R ¹⁷ and R ¹⁸ each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, but an alkyl group or alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms. Are particularly preferred as formulas (a) to (e).
[0047]
The nematic liquid crystal composition is useful for TN-LCD and STN-LCD, but is particularly useful for STN-LCD. Further, it can be used for a transmissive or reflective liquid crystal display element. The liquid crystal composition of the present invention may contain a normal nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal and the like in addition to the above compounds.
[0048]
【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 “mass%”.
[0049]
In the examples, the measured characteristics are as follows.
T _NI : 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 6μm is constructed
Δn: Birefringence index η: Viscosity (mPa · s)
dη / dT: Temperature dependence of viscosity at -20 ° C to 20 ° C (mPa · s / ° C)
[0050]
[Expression 1]

[0051]

[0052]
The STN-LCD display element was created as follows. A chiral substance `` S-811 '' (Merck) was added to the nematic liquid crystal composition to prepare a mixed liquid crystal, and an organic film of `` Sunever 610 '' (Nissan Chemical) was rubbed on the opposing flat transparent electrode. Then, it was injected into an STN-LCD display cell having a twist angle of 240 ° on which an alignment film was formed. The chiral material was added so that the intrinsic 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 = 0.50 by adding the chiral material.
[0053]
The following abbreviations are used in the description of compounds.

[0054]
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[0055]
For example, abbreviations are used as shown below.
[0056]
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[0057]
(Example 1, Example 2, Comparative Example 1)
Table 1 shows the results of preparing nematic liquid crystal compositions No. 1 and No. 2 and measuring various properties of the compositions together with Comparative Example 1.
[0058]
[Table 1]

[0059]
By substituting 4-Ph-T-Ph-02 and 5-Ph-T-Ph-01 in Comparative Example 1 with 0d3-Ph-T-Ph-0d3, which is a compound of general formula (I), By substituting 3-Ph-VO-Ph1-CN and 4-Ph-VO-Ph1-CN in Comparative Example 1 with 5-Ph-VO-Ph3-CN, which is a compound of general formula (II-a) Further, 3-Cy-Cy-Ph-1 in Comparative Example 1 is substituted with 0d1-Cy-Cy-Ph-1 and 0d3-Cy-Cy-Ph-1 which are compounds of the general formula (III-c) Thus, Examples 1 and 2 were produced, respectively. As a result, it can be seen that low viscosity can be obtained at 20 ° C. and −20, and the response τ is improved both in the room temperature region (25 ° C.) and in the low temperature region (−20 ° C.). At the same time, the steepness γ is steep from 1.053 to 1.045 and 1.046. Also, the temperature dependence dη / dT at −20 ° C. to 20 ° C. of Examples 1 and 2 is smaller than that of Comparative Example 1, and since the effect of improving the viscosity in the low temperature range is large, the response is also 4400 msec, 3400 msec, Improved to 2850msec.
[0060]
【The invention's effect】
A liquid crystal composition having a low viscosity and good steepness was obtained by the combination of the liquid crystal materials of the present invention. Further, when this composition was used as a liquid crystal display device, it was excellent in that the response was fast and the contrast was high. This liquid crystal display is very useful as STN and TN-LCD.

Claims

General formula (I) as the first component

(Wherein R ¹ and R ² represent an alkyl group having 0 to 5 carbon atoms, and s and t each independently represents 0, 1, 2 or 3). Containing at least seeds and having the general formulas (II) and (III) as the second component

(Wherein R ³ , R ⁴ and R ⁵ are each independently a fluorine-substituted alkyl group or alkoxyl group, an alkoxyl group having 2 to 16 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, or the number of carbon atoms. Represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms substituted with an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms or an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, and ring A, ring B and ring C are each independently a fluorine atom. optionally substituted 1,4-phenylene group, 2-methyl-1,4-phenylene group, 3-methyl-1,4-phenylene group, trans-1,4-cyclohexylene group, trans -1 , 3-dioxane-2,5-diyl group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, pyrazine-2,5-diyl group or pyridazine-2,5-diyl group, m is 0, Or it represents a 2, ^{Z 1} and ^{Z 2} are each independently a single _{_{_{_{bond, -CH 2 CH 2 -, -}}}} (CH 2) 4 -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - CH = CH-, represents -COO- or ^-C≡C-, X 1, ^{X 2} represents a fluorine atom, ^X 3, ^{X 4} represents a hydrogen atom or a fluorine atom. However m = 0, rings a and B is 1,4-phenylene group, if ^{Z 1} is -C≡C-, ^{R 4} and ^{R 5} are not simultaneously alkenyl group.) Rukoto to contain the compound one or two or more selected from each of A liquid crystal composition characterized by the above.

The content of the compound of the general formula (I) is in the range of 2 to 40% by mass, and contains one or more compounds of the general formula (II) as the second component. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the liquid crystal composition is in a range of mass%.

One or more compounds of general formula (I) are contained, and the content is in the range of 2 to 40% by mass, and further selected from compounds of general formula (II) or general formula (III) 3. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains one or more kinds, and the content of the selected compound is in the range of 2 to 95 mass%.

As the compound of general formula (III), ring A and ring B are trans-1,4-cyclohexylene groups, and Z ¹ and Z ² are single bonds.

(Wherein R ⁶ and R ⁷ have the same meanings as R ⁴ and R ⁵ , ring D represents a 1,4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group, and n represents 0 or 1) The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 3, further comprising one or more compounds selected from the group consisting of:

With a compound of general formula (III-a) contain more than one or two, according to claim 1 in which the content is equal to or in the range of 2 to 60 wt% Liquid crystal composition.

Formula (III-b)

Containing (wherein, R ^8, R ⁹ represent each independently an alkyl group or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms of 1 to 8 carbon atoms.) One or more compounds selected from In the range of 2 to 40% by mass, the general formula (III-c)

(In the formula, each of R ¹⁰ and R ¹¹ independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms.) Contains one or more compounds selected from And the content rate is the range of 2-40 mass%, The liquid-crystal composition as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.

The general formula (I) is represented by the general formula (Ia)

(Wherein R ¹² and R ¹³ each represent an alkyl group having 0 to 5 carbon atoms), one or more compounds selected from the group consisting of 2 to 40% by mass, And as a compound of general formula (II), general formula (IIa)

(In the formula, R ¹⁴ represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms), and the content ratio thereof is 2 or more. ˜60 mass%, and the compound of the general formula (III) is represented by the general formula (III-b)

^(Wherein, R ^15, R ¹⁶ represent each independently an alkyl group or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms of 1 to 8 carbon atoms.) Contain one or more compounds selected from In the range of 2 to 40% by mass, the general formula (III-c)

(In the formula, each of R ¹⁷ and R ¹⁸ independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms.) Contains one or more compounds selected from the liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 6, content, characterized in that a range of 5 40 mass% of perilla.

The liquid crystal display element using the liquid-crystal composition as described in any one of Claims 1-7.