JP4892823B2

JP4892823B2 - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子

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Publication number: JP4892823B2
Application number: JP2004312217A
Authority: JP
Inventors: 洋介赤地; 毅栗山
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: JP2006016586A

Description

本願発明は、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加による挙動を改善した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。

ツイストネマチック、超ねじれツイストネマチック又はアクティブマトリックスを初めとする液晶表示素子の製造工程において、液晶表示素子表面に貼られた保護フィルムを剥離した際、素子中に静電気による電場（剥離帯電）が発生する。この電場はしばしば非点灯部の液晶組成物を配向させ、すなわち点灯状態となり、電場が放電するまでその配向状態は継続する。この電場が放電するまでに要する時間は無視できず、製造工程に限らず検査工程あるいは素子表面の汚れの拭き取り作業等の出荷工程までも、その作業を中断しなければならないようになり、タクト時間（製品１個当りの生産時間）の悪化を招くことになる。

帯電による異常配向の問題は、液晶組成物の比抵抗値を低下させることにより緩和できることが開示されている（特許文献１参照）。比抵抗値の低い液晶組成物は、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加があっても、比抵抗が低いため電荷は速やかに放電し、液晶分子は電圧無印加時の配向状態を復元することができる。例えば、ネマチック液晶表示素子における一般的な液晶組成物の比抵抗値は、１×１０^１１Ωｃｍ以上であるものが多く、帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の緩和時間はかなり長い、この組成物に比抵抗を下げるような物質を添加し比抵抗を１×１０^９Ωｃｍ台まで低下させると、電荷の緩和は非常に速くなり、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加があっても、配向状態の変化は殆ど確認できないようになる。しかしながら、比抵抗が１×１０^１０Ωｃｍより低い液晶組成物を用いた液晶表示素子においては、しばしば消費電力の増大を招き、さらには電気的短絡による文字の焼き付き等不良表示の原因となることがある。従って、適度に大きい比抵抗値を有し、且つ液晶表示素子の静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する挙動を改善した液晶組成物、すなわち、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の緩和が十分速い液晶組成物の開発が求められている。

上述の液晶組成物における静電気等による液晶分子の異常配向を緩和させる方法として、例えば、クリプタンド（Cryptand）等のイオン性物質を添加する方法が開示されている（特許文献２参照）。しかしながら、この液晶組成物中のイオン性成分は、注入口等の一部分において液晶表示素子中のポリイミド等の高分子膜に吸着されてしまい、しばしば表示ムラの原因となるという問題を有していた。

また、同様に静電気等による液晶分子の異常配向を緩和させる方法として、エチレングリコール等の非イオン系界面活性剤及びこれらの共重合体を添加する方法が開示されている（特許文献３）。しかしながら、この方法は帯電防止の機構上、液晶や配向膜中のイオン量や配向状態により効果が左右されやすく、十分な帯電防止効果が得られない場合もあり、その効果を十分に得るため大量に添加すると、添加割合の増加に伴い、液晶表示素子の信頼性を示す項目の一つである、液晶組成物のネマチック−イソトロピック相転移温度（液晶相上限温度）が大幅に低下しまうという問題を有していた。

あるいは、同様に静電気等による液晶分子の異常配向を緩和させる方法として、環状ポリエーテル等いわゆるクラウンエーテルを添加する方法が開示されている（特許文献４）。しかしながら、クラウンエーテル類は人間の皮膚あるいは目に対して著しい刺激を与える等の強い毒性があり、液晶表示素子製造等における作業環境に危険性を生じるおそれがあるという問題を有していた。

さらに上記のような従来の非液晶性化合物を添加した場合には、ほかの液晶化合物との相溶性が低下したり、液晶物性を損なう等の問題があった。また、比抵抗値及び表示品位を低下させることなく、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和することができる添加物は見出されていなかった。

特開昭５９−４６７６号公報（２頁）特開平４−２８７８８号公報（２頁）特開平４−１８０９９３号公報（４頁）特表平１１−５０８２８６号公報（２頁）

本願発明の課題は、比抵抗及び液晶相上限温度を大幅に低下させる材料を使用することなく、適度に大きい比抵抗値を有し且つ液晶表示素子の静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和できる液晶組成物を提供することである。

本願発明者は、半極性有機ホウ素化合物又は、半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体含有するネマチック液晶組成物を検討した結果、静電気等による液晶分子の異常配向を速やかに緩和する効果を有することを見出し本件発明を完成するに至った。

すなわち、本願発明は半極性有機ホウ素化合物又は、半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体を１種以上含有し、該半極性有機ホウ素化合物一分子中のホウ素原子の数が５以下であり、比抵抗値が１．０×１０^１０Ωｃｍ以上１．０×１０^１３Ωｃｍ以下であることを特徴とするネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する。

本願発明のネマチック液晶組成物は、適度に大きい比抵抗値を有し、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和する特徴を有することから、製造工程における帯電に起因する電荷の放電時間を短縮し液晶表示素子の効率的な製造を可能とする。

以下に本願発明の一例について説明する。
本願発明において半極性有機ホウ素化合物又は、半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体をネマチック液晶組成物に1種以上含有することで、従来の液晶組成物に比べ、液晶表示素子の静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向緩和する時間を改善することが可能である。

半極性有機ホウ素化合物とは、一般に半極性結合を有する有機ホウ素化合物を表す。ホウ素は３価であるため、ホウ酸誘導体を形成する場合にはホウ素は３個の酸素原子と結合を形成する。ところが、ホウ素原子には空の電子軌道が存在し、この軌道に酸素原子等の孤立電子対が配位することにより４個の酸素原子と結合した特殊な構造で安定化する。この配位結合のことを半極性結合と呼ぶことから、半極性結合を有する有機ホウ素化合物を半極性ホウ素化合物と一般に呼ばれている。本願発明で使用される半極性有機ホウ素化合物（なる用語）もこの意味で使用する。

本願発明の液晶組成物に添加する半極性有機ホウ素化合物としては、ジ（グリセリン）ボラート、ジ（グリセリン）ボラートの一価カルボン酸エステル、ジ（カテコール）ボラート、ジ（1,2-プロピレングリコール）ボラート、ジ（2-エチル-1,3-ヘキサンジオール）ボラート又は一般式（I）

で表される骨格を有する化合物が好ましいが、液晶組成物との相溶性を考慮すると、一分子中に含まれるホウ素原子の数は一原子であることが好ましい。さらに具体的には一般式（I-1）又は一般式（I-2）

（式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立的に水素原子、水酸基、炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表し、Ａ^１及びＡ^２はそれぞれ独立的に、単結合、炭素数１から１０のアルキレン基、炭素数６から１８のアリール基、−（−（ＣＨ_２）_ｎＯ−）_ｍ−（ｎは、１から１０の整数を表し、ｍは、１から３０の整数を表す。）、−ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^３−ＣＯ−（Ｒ^３は、炭素数１から６０の炭化水素基を表す。）又は−ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ^３−ＮＨ−ＣＯ−を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に、１から１０の整数を表す。）で表される化合物が好ましい。

これら半極性有機ホウ素化合物の含有率は、０．００００１から１質量％の範囲が好ましく、０．０００１から０．１質量％の範囲がより好ましい。

本願発明の液晶組成物は比抵抗値が１．０×１０^１０Ωｃｍ以上１．０×１０^１３Ωｃｍ以下であるが、下限値は１．０×１０^１１Ωｃｍ以上が好ましく、上限値は１．０×１０^１２Ωｃｍ以下が好ましく、１．０×１０^１１Ωｃｍ以上１．０×１０^１２Ωｃｍ以下がより好ましい。

前述の半極性有機ホウ素化合物は電子供与体となり易い性質を有し、適当な電子受容体との組み合わせにより電荷移動錯体を形成する。この半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体もまた、静電気等による帯電に起因する一時的な電圧の印加に対する液晶分子の異常配向を速やかに緩和する作用を有する。

本願発明に使用される電荷移動錯体を形成するためには、電子受容体となる半極性有機ホウ素化合物及び電子供与体が必要である。電子供与体としてはテトラチオフルバレン、テトラセレノフルバレンなどのフルバレン誘導体や、フタロシアニン及びその誘導体、アミン系化合物、ヒドロキノン類、等が知られているが、アミン系化合物が好ましい。アミン系化合物としては、脂肪族アミン化合物及び芳香族アミン化合物に分類されるが、例えばエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、フェニレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、ピペラジン、ポリエチレンイミノ及びそのエチレンオキシド付加物、ポリビニルピリジン、ポリ（ジメチルアミノエチル）アクリレート、ポリ（ジメチルアミノプロピル）アクリルアミド、ジアリルアミン−イソブチレン交互共重合体などが挙げられる。これらは必要に応じて単独で使用されても組み合わせて使用されても良い。

これら半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体の含有率は、０．００００１から１質量％の範囲が好ましく、０．０００１から０．１質量％の範囲がより好ましい。

本願発明のネマチック液晶組成物は、一般式（II）

（式中、Ｒ^４は、水素原子、炭素数１から１２のアルキル基、少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、炭素数２から１２のアルケニル基又は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ_２基はそれぞれ独立的にＯ原子が相互に直接結合しないものとして酸素原子、硫黄原子、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＯＣＯ−Ｏ−により置き換えられてもよく、
Ｂ^１及びＢ^２はそれぞれ独立的に、トランス−１，４−シクロへキシレン基（この基中に存在する１個のＣＨ_２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子はメチル基、−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、
ｓ及びｔはそれぞれ独立的に、０、１又は２を表すが、ｓ及びｔの和は３以下であり、
Ｚ^１及びＺ^２はそれ独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−又は単結合を表し、
Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に、−Ｈ、−Ｆ又は−Ｃｌを表し、Ｌ^２は、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＯＣＨ_２Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＦ_３又は−ＣＨ_２ＣＦ_３を表し、Ｂ^１、Ｂ^２、Ｚ^１及びＺ^２が複数存在する場合は、それらは同一でもよく異なっていてもよい。）で表される化合物を１種又は２種以上を含有することが好ましいが、１から２０種が好ましく、１から１５種がさらに好ましい。

一般式（ＩＩ）で表される化合物の含有率は１から８０質量％の範囲が好ましく、１から５０質量％の範囲がより好ましく、１から２０質量％が特に好ましい。

一般式（ＩＩ）において、Ｒ^４は、炭素数１から１２のアルキル基、アルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基又は炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、直鎖型アルキル基及び直鎖型アルケニル基がさらに好ましい。Ｂ^１及びＢ^２はそれぞれ独立的に式群１

で表される構造から選ばれることが好ましく、中でも、式群2

で表される構造から選ばれることがさらに好ましい。

Ｚ^１及びＺ^２はそれぞれ独立的に、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表すことが好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯがさらに好ましく、単結合又は−ＣＯＯ−が特に好ましい。Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に、−Ｆ、−ＣＮ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表すことが好ましく、−Ｆ又は−ＣＮが特に好ましい。ｓ及びｔは、ｓ＋ｔが１又は２を表すことが好ましい。一般式（II）で表される化合物は、具体的には、一般式（II-1）、一般式（II-2）、一般式（II-3）、一般式（II-4）、一般式（II-5）、一般式（II-6）、一般式（II-7）、又は一般式（II-8）で表される化合物が好ましい。

（式中、Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に、−Ｈ、−Ｆ又は−Ｃｌを表し、Ｌ^２は、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＯＣＨ_２Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＦ_３又は−ＣＨ_２ＣＦ_３を表し、Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ独立的に、−Ｈ又は−Ｆを表す。）
ネマチック液晶組成物としてはさらに、一般式（III）

（式中、Ｒ^５及びＲ^６は、一般式（II）におけるＲ^４と同じ意味を表し、Ｃ^１、Ｃ^２及びＣ^３はそれぞれ独立的に、トランス−１，４−シクロへキシレン基（この基中に存在する１個のＣＨ_２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子はメチル基、−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ独立的に、０又は１を表し、
Ｚ^３、Ｚ^４及びＺ^５はそれぞれ独立的に、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−又は単結合を表す。）
で表される化合物を１種又は２種以上を含有することが好ましいが、１から２０種含有することが好ましく、１から１５種がさらに好ましい。

一般式（III）で表される化合物の含有率は５から９５質量％の範囲であるが、１０から９０質量％の範囲が好ましく、２５から９０質量％がより好ましい。

一般式（III）において、Ｒ^５及びＲ^６はそれぞれ独立的に、炭素数１から１２のアルキル基、アルコシキ基、炭素数２から１２のアルケニル基又は炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、中でも直鎖型アルキル基及び直鎖型アルケニル基がさらに好ましい。Ｃ^１、Ｃ^２及びＣ^３は式群３

で表される構造から選ばれることが好ましく、式群４

で表される構造から選ばれることがより好ましい。

Ｚ^３、Ｚ^４及びＺ^５は、それぞれ独立的に単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−を表すことが好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−がより好ましい。ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ独立的に、０又は１であり、かつｕ、ｖ及びｗの和が１以上であるが、ｕ、ｖ及びｗの和が２又は３が好ましい。一般式（III）は、具体的には、一般式（III-1）、一般式（III-2）、一般式（III-3）、一般式（III-4）、一般式（III-5）、一般式（III-6）、一般式（III-7）、又は一般式（III-8）で表される化合物が好ましい。

（式中、Ｒ^５は、一般式（II）におけるＲ^４と同じ意味を表し、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｙ^３及びＹ^４は、それぞれ独立的に、−Ｈ、−Ｆ又はメチル基を表し、Ｚ^７は、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、又は単結合を表し、Ｚ^８は、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−を表す。）
一般式（III-1）から一般式（III-8）において、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｙ^３及びＹ^４は、−Ｈが好ましい。Ｚ^７は、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合が好ましい。Ｚ^８は、−Ｃ≡Ｃ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−が好ましい。

液晶組成物のネマチック相上限温度は６０℃以上であることが好ましく、８０℃以上がより好ましく、９０℃以上が特に好ましい。

屈折率異方性（Δｎ）は０．０６から０．３０の範囲であることが好ましく、０．０７から０．１８の範囲がより好ましいが、ＴＮ−ＬＣＤの場合０．０７から０．１６の範囲であることがセル厚の設計上特に好ましく、ＳＴＮ−ＬＣＤの場合０．１２から０．１８の範囲であることがセル厚の設計上特に好ましい。

誘電率異方性（Δε）は、１以上２０以下が好ましいが、１以上１５以下がより好ましい。

本願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、２色性色素などを含有していてもよい。又、ＴＮ−ＬＣＤのリバースツイストドメイン防止のためやＳＴＮ−ＬＣＤの螺旋構造を誘起するため、カイラル剤を添加しても良い。カイラル剤は通常市販されているものを使用することができる。例えば、コレステリルノナノエート（ＣＮ）、メルク社製Ｓ−８１１、Ｒ−８１１、ＣＢ−１５、Ｃ−１５などが挙げられる。温度上昇によって誘起螺旋ピッチが長くなるものと短くなるものが知られているが、これらの一方を１種あるいは２種以上を用いても良く、両者を組み合わせて１種あるいは２種以上用いても良い。例えば、ＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤ、ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、基板間の厚みｄと誘起螺旋ピッチｐの商ｄ／ｐは、０．００１から２４の範囲から選ぶことができるが、０．０１から１２の範囲が好ましく、０．１から２の範囲がより好ましく、０．１から１．５の範囲が更に好ましく、０．１から１の範囲が更により好ましく、０．１から０．８の範囲が特に好ましい。

上記ネマチック液晶組成物はＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤ、ＯＣＢ−ＬＣＤ、高分子分散型液晶表示素子、フェーズチェンジ型コレステリック液晶表示素子に有用であるが、ＴＮ−ＬＣＤ、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。

本願発明のＴＮ液晶表示素子は目的に応じて、ねじり角を８０°から１３０°の範囲で選択することができ、８５°から１１０°が好ましい。本願発明のＳＴＮ液晶表示素子は目的に応じて、ねじり角を１８０°から２７０°の範囲で選択することができ、２２０°から２６０°が好ましい。

以下、実施例を挙げて本願発明を更に詳述するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。又、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。

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（℃）
Δε ：誘電率異方性（25℃）
Δn ：複屈折率（25℃）
ρ ：比抵抗値（Ω・cm）
帯電時間：液晶組成物をセルに注入し、静電気ガンを用いて点灯状態にした
後、元の電圧無印加状態に戻るまでの時間（秒）
化合物記載に下記の略号を使用する。
-n 数字：-C_nH_2n+1 （アルキル側鎖は数字、代表するときはRとする。）
-On ：-OC_nH_2n+1
-ndm ：-（C_nH_2n+1-CH=CH-（CH₂）_m-1）
ndm- ：C_nH_2n+1-CH=CH-（CH₂）_m-1-
-Od（m）n ：-O（C_nH_2n+1-CH=CH-（CH₂）_m-2）
d（m）nO- ：C_nH_2n+1-CH=CH-（CH₂）_m-2O-
連結基
-VO- ：-COO- T- ：-C≡C- -2- ：-CH₂CH₂-
置換基
-CN ：-C≡N -F ：-F
環
Ph ：1,4-フェニレン基 Ph1：3-フルオロ-1,4-フェニレン基
Ph2：3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基
Ma ：ピリミジン-2,5-ジイル基 Cy ：1,4-シクロヘキシレン基
（実施例１、比較例１）
以下に示すネマチック液晶組成物（Ｈ１）を調製し、その物性値を測定し、その結果を表１に示す。

得られた液晶組成物Ｈ１は、一時的な電圧の印加に対する液晶分子の帯電時間が比較的長く、有効な対策を実施しない場合３００秒と長時間に渡って異常配向が持続する特徴を有している。

このＨ１に、実施例１-２から１-４として、半極性有機ホウ素化合物としてエマルボンＳ−８３又は、Ｔ−２０（東邦化学工業株式会社製）を加えた液晶組成物（ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３）を調製した。また、比較のために、比較例１-１および１-２として、ネマチック液晶組成物Ｈ１に下記一般式で示される非イオン性界面活性剤であるテトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧ）

を加えた液晶組成物（Ｒ１及びＲ２）を調製した。それらの比抵抗値ならびに６．０μｍのＴＮセルに注入したときの帯電特性を測定し、その結果を表２に示す。

ネマチック液晶組成物ＬＣ１は、半極性有機ホウ素化合物を添加していないＨ１と比較して比抵抗及び液晶相上限温度を低下することなく、帯電時間を短縮している。

ＬＣ２及びＬＣ３は、比抵抗及び液晶相上限温度を低下することなく、帯電時間をさらに短縮している。これに対し、ＴＥＧを加えたＲ１の場合、ＬＣ１の１０倍量の０．１％を添加しても比抵抗は低下し、液晶相上限温度も低下しているにもかかわらず効果が無く、２０倍の０．２％を添加したＲ２では帯電時間の短縮効果は見られるもののその効果は十分ではなく、液晶相上限温度の低下が見られた。

この様にＴＥＧを用いた場合、添加量をさらに増やさなければ効果が得られず、ＬＣ１からＬＣ３の組成物と比較して抵抗値及び液晶相上限温度の大幅な低下が予想され実用的な液晶組成物としては使用できないものであった。

以下に示すネマチック液晶組成物（Ｈ２）を調製し、その物性値を測定し、その結果を表３に示す。

得られた液晶組成物Ｈ２は、一時的な電圧の印加に対する液晶分子の緩和時間はＨ２よりは短く、未対策の場合の帯電時間は３０秒程度である。このＨ２に、半極性有機ホウ素化合物を含有する電荷移動錯体として、ハイボロンＥＢ−６（ボロンインターナショナル社製）を加えた液晶組成物（ＬＣ４、及びＬＣ５）を実施例２-１及び２-２として調製した。また、比較のために、比較例２-１及び２-２としてネマチック液晶組成物Ｈ２に実施例１と同様の非イオン性界面活性剤であるテトラエチレングリコールジメチルエーテルを加えた液晶組成物（Ｒ３及びＲ４）を調製した。それらの比抵抗値ならびに６．０μｍのＴＮセルに注入したときの帯電特性を測定し、その結果を表４に示す。

帯電時間が比較的短い液晶組成物Ｈ２を使用した場合、ＥＢ−６を０．０１％添加したＬＣ４では帯電時間を０．１秒以下迄に短縮することができ、液晶相温度範囲の低下は見られなかった。ＥＢ−６を０．１％添加した場合には、液晶相上限温度の低下が発生するが、ＥＢ−６は前述のように０．０１％の添加で実用上十分帯電時間を短縮することができる。これに対し、ＴＥＧを０．１％添加したＲ３では比抵抗の低下は最小限に抑えることができるが帯電時間の短縮効果が無く、０．２％添加したＲ４では比抵抗は低下しないものの、帯電時間の短縮はまだ不十分であり、これ以上の添加は、液晶相上限温度の大幅な低下が予想されることから実用的な液晶組成物として使用することはできないものであった。

以下に示すネマチック液晶組成物（Ｈ３）を調整し、Ｈ３の９９．９９％及び半極性有機ホウ素化合物としてエマルボンＳ−８３を０．０１％からなる液晶組成物（ＬＣ６）を調整した。さらに、Ｈ３の９９．９９７％及びＴ−２０を０．００３％からなる液晶組成物（ＬＣ７）を調製した。

液晶組成物ＬＣ６及びＬＣ７もまた帯電時間を短縮する効果が認められた。

本願発明の電気光学素子の構造の一例

符号の説明

１偏光板
２基板
３透明電極もしくはアクティブ素子を伴う透明電極
４配向膜
５液晶

Claims

半極性有機ホウ素化合物又は、半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体を１種以上含有し、
該半極性有機ホウ素化合物として一般式（I）

で表される骨格を有する化合物を含有し、
該半極性有機ホウ素化合物一分子中のホウ素原子の数が５以下であり、
比抵抗値が１．０×１０^１０Ωｃｍ以上１．０×１０^１３Ωｃｍ以下であることを特徴とするネマチック液晶組成物。
半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体として、一般式（I）で表される骨格を有する化合物及びアミン系化合物により構成される電荷移動錯体を含有する請求項１記載のネマチック液晶組成物。
半極性有機ホウ素化合物として一般式（I-1）又は一般式（I-2）

（式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立的に水素原子、水酸基、炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表し、Ａ^１及びＡ^２はそれぞれ独立的に、単結合、炭素数１から１０のアルキレン基、炭素数６から１８のアリール基、−（−（ＣＨ_２）_ｎＯ−）ｍ−（ｎは、１から１０の整数を表し、ｍは、１から３０の整数を表す。）、−ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^３−ＣＯ−（Ｒ^３は、炭素数１から６０の炭化水素基を表す。）又は−ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ^３−ＮＨ−ＣＯ−を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に、１から１０の整数を表す。）で表される化合物を含有する請求項１記載のネマチック液晶組成物。
半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体として、一般式（I-1）又は一般式（I-2）で表される化合物及びアミン系化合物により構成される電荷移動錯体を含有する請求項３記載のネマチック液晶組成物。
アミン系化合物が３級アミンである請求項４記載のネマチック液晶組成物。
一般式（II）

（式中、Ｒ^４は、水素原子、炭素数１から１２のアルキル基、少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、炭素数２から１２のアルケニル基又は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ_２基はそれぞれ独立的にＯ原子が相互に直接結合しないものとして酸素原子、硫黄原子、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＯＣＯ−Ｏ−により置き換えられてもよく、Ｂ^１及びＢ^２はそれぞれ独立的に、トランス−１，４−シクロへキシレン基（この基中に存在する１個のＣＨ２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子は−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、
ｓ及びｔはそれぞれ独立的に、０、１又は２を表すが、ｓ及びｔの和は３以下であり、Ｚ^１及びＺ^２はそれ独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−又は単結合を表し、
Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に、−Ｈ、−Ｆ又は−Ｃｌを表し、Ｌ^２は、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＯＣＨ_２Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＦ_３又は−ＣＨ_２ＣＦ_３を表し、Ｂ^１、Ｂ^２、Ｚ^１及びＺ^２が複数存在する場合は、それらは同一でもよく異なっていてもよい。）
で表される化合物を１種以上を含有し、
一般式（III）

（式中、Ｒ^５及びＲ^６は、それぞれ独立的に一般式（II）におけるＲ^４と同じ意味を表し、Ｃ^１、Ｃ^２及びＣ^３はそれぞれ独立的に、トランス−１，４−シクロへキシレン基（この基中に存在する１個のＣＨ_２基又は隣接していない２個のＣＨ_２基は酸素原子又は硫黄原子に置換されても良い。）、１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個又は２個以上のＣＨ基は窒素原子に置換されても良い。）、１，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン−１，４−ジイル基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基を表し、これらの基中に存在する水素原子はメチル基、−ＣＮ又はハロゲンで置換されていても良く、
ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ独立的に、０又は１を表し、
Ｚ^３、Ｚ^４及びＺ^５はそれぞれ独立的に、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＨ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−又は単結合を表す。）で表される化合物を、１種以上含有する請求項１記載のネマチック液晶組成物。
一般式（II-1）、一般式（II-2）、一般式（II-3）、一般式（II-4）、一般式（II-5）、一般式（II-6）、一般式（II-7）及び一般式（II-8）

（式中、Ｒ^４は炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基又は炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表し、Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表し、Ｌ^１及びＬ^３はそれぞれ独立的に−Ｈ又は−Ｆを表し、Ｌ^２は−Ｆ、−ＣＮ、−ＣＦ３、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＦ_３又は−ＣＨ_２ＣＦ_３を表す。）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を１種以上を含有する請求項６記載のネマチック液晶組成物。
一般式（III-1）、一般式（III-2）、一般式（III-3）、一般式（III-4）、一般式（III-5）、一般式（III-6）、一般式（III-7）及び一般式（III-8）

（式中、Ｒ^５及びＲ^６はそれぞれ独立的に炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、を表し、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｙ^３及びＹ^４はそれぞれ独立的に−Ｈ、−Ｆ又はメチル基を表し、Ｚ^７は−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、又は単結合を表し、Ｚ^８は−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−を表す。）で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を１種以上を含有する請求項６記載のネマチック液晶組成物。
半極性有機ホウ素化合物又は、半極性有機ホウ素化合物により構成される電荷移動錯体の含有率が０．０００１から１質量％の範囲である請求項１から８の何れかに記載のネマチック液晶組成物。
誘電率異方性（Δε）が１以上２０以下の範囲であり、屈折率異方性（Δｎ）が０．０６以上０．１６以下の範囲である請求項１から８の何れかに記載のネマチック液晶組成物。
請求項１０記載の液晶組成物を構成部材とする液晶表示素子。