JP5062923B2 - 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、液晶表示用の液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。 さらに詳しくは、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式の液晶表示用のネマチック液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、情報機器、特に携帯電話を始めとする移動体通信機器やＰＤＡ等の携帯用端末機器の発達に伴い、従来のＣＲＴ並みの表示容量と表示品質を持ちながらより小型、薄型かつ低消費電力化した表示素子への要求が高くなってきている。
このような要請に沿うものとして、現在ではスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式の液晶表示が主流となっている。この方式は、１９８４年にシェーファー（Ｔ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒ）らによって提案されたもので、従来広く使われていたツイステッドネマチック（ＴＮ）方式ではねじれ角が９０度であったものをその限界を打ち破って１８０〜２７０度の間に設定するという画期的なものであった。
かかるねじれ角の設定により、液晶セルの複屈折効果を利用してＴＮ方式に比べかなり良好なコントラストと広い視野角を達成することが可能となる上、デューティ数を拡大（例えば〜１／４８０デューティ）しても表示品質の低下を伴わない等の効果が得られる（Ｔ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒら：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，４５（１９８４）１０２１参照）。
【０００３】
携帯電話等の反射型または半透過型移動体通信機器用パネルの表示素子には、現在このようにＳＴＮ方式の液晶材料が用いられているが、この液晶材料には、1)高コントラストを得るために電気光学特性が急峻であること、2)室温において高速応答性を示すこと、3)低温側においても視認可能な程度の応答時間を達成するため粘性が比較的低いこと、4)低温側での駆動電圧の急激な上昇を抑えるため低温での誘電率の周波数に対する依存性が小さいこと、5)屋外使用が前提であるため、広い温度範囲においてネマチック相を有すること、および 6)１０Ｖ以下の比較的低い駆動電圧で動作できること等の特性が同時に必要とされている。
【０００４】
この要請を満たすため従来より種々の検討がなされているが、従来の技術では上記必要特性の全てを同時に満足することは困難で、例えば1)の高コントラストと3)の低粘性を同時に達成した液晶組成物が知られている程度に過ぎない（特開平５−１２５３６３号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、高コントラスト、室温における高速応答性、視認可能な低温応答性、低温側での急激な駆動電圧の上昇抑制、広温度範囲での使用可能性、比較的低い駆動電圧といった特性を同時に達成可能なネマチック液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の構成は以下の通りである。
（１）総重量に基ずき、第一成分として式（I）
【０００７】
【化１０】
【０００８】
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ1はトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンを示す。）で表される化合物の少なくとも一種類を２〜１０重量％、第二成分として式（II−ａ）および（II−ｂ）
【０００９】
【化１１】
【００１０】
（式中、Ｒ2は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ1およびＹ2はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を示す。）
【００１１】
【化１２】
【００１２】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ3およびＹ4はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を示す。）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種類を１０〜５０重量％含有することを特徴とする液晶組成物。
（２）第三成分として式（III）
【００１３】
【化１３】
【００１４】
（式中、Ｒ4は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ2はトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンを示す。）で表される化合物の少なくとも一種類の４〜２０重量％をさらに含有することを特徴とする（１）に記載の液晶組成物。
（３）第四成分として式（IV−ａ）、（IV−ｂ）および（IV−ｃ）
【００１５】
【化１４】
【００１６】
（式中、Ｒ5は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ6は炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示す。）
【００１７】
【化１５】
【００１８】
（式中、Ｒ7およびＲ8はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ａは-CH=CH-または単結合を示す。）
【００１９】
【化１６】
【００２０】
（式中、Ｒ9は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種類の１〜３０重量％をさらに含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の液晶組成物。
（４）第五成分として式（V−ａ）および（V−ｂ）
【００２１】
【化１７】
【００２２】
（式中、Ｒ10は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｒ11は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基またはアルコキシ基を示す。）
【００２３】
【化１８】
【００２４】
（式中、Ｒ12は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、ｎは０または２である。）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種類の５〜５０重量％をさらに含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の液晶組成物。
（５）（１）〜（４）のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶組成物において、第一成分として用いられる式（I）の液晶性化合物は非常に大きな正の誘電異方性を有するものである。
この第一成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物のしきい値電圧を低下させる作用があるので、本発明においてしきい値電圧の低い液晶組成物を提供するに当たり重要な役割を担う。
該式（I）で表される化合物は、式中のＲ1が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ1がトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンで示されるものを広く含むが、好ましくはＲ1が素素数２〜７の直鎖状アルケニル基、Ｘ1が１，４-フェニレンのものである。
【００２６】
第二成分として用いられる式（II−ａ）または（II−ｂ）で表される化合物は比較的大きな正の誘電異方性を有し、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値が非常に大きく、かつ低温での誘電率の周波数に対する依存性が比較的小さい化合物である。 この第二成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物の弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができまた低温での駆動電圧の急激な上昇を抑えることもできるので、本発明において電気光学特性が急峻であり、低温での駆動電圧の急激な上昇がない液晶組成物を提供するに当たり重要な役割を担う。
該式（II−ａ）または（II−ｂ）で表される化合物のうち、前者は式中のＲ2が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ1およびＹ2がそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ2が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜５の直鎖状アルケニル基であるが、該直鎖状アルキル基の場合にはＹ1は水素原子またはフッ素原子でかつＹ2は水素原子であり、該直鎖状アルケニル基の場合にはＹ1とＹ2が共に水素原子であるものである。
また、後者はＲ3が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ3およびＹ4がそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ3が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ｙ3およびＹ4がそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子のものである。
【００２７】
第三成分として用いられる式（III）で表される化合物は、大きな正の誘電異方性を有する化合物である。
この第三成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物のしきい値電圧を低下させることができるという点で本発明において重要な役割を担う。
該式（III）で表される化合物は、式中のＲ4が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ2がトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンで示されるものを広く含むが、好ましくはＲ4が炭素数１〜７のそれぞれ直鎖状アルキル基または直鎖状アルコキシ基、Ｘ2が１，４-フェニレンのものである。
【００２８】
第四成分として用いられる式（IV−ａ）、（IV−ｂ）または（IV−ｃ）で表される化合物は非常に低い粘性を有し、かつ弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値が比較的大きな化合物である。
この第四成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物の粘性を低下させまた弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができるので、本発明において特に高速応答性の実現が望まれる液晶組成物の提供に当たり重要な役割を担う。
該式（IV−ａ）、（IV−ｂ）または（IV−ｃ）で表される化合物のうち、式（IV−ａ）で表されるものは式中のＲ5が炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ6が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基またはアルコキシ基で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ6が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ｒ6が炭素数１〜７のそれぞれ直鎖状アルキル基または直鎖状アルコキシ基のものである。
【００２９】
式（IV−ｂ）で表されるものは式中のＲ7およびＲ8はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ａは-CH=CH-または単結合で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ7およびＲ8がそれぞれ独立して炭素数の１〜７の直鎖状アルキル基、Ａが単接合のものである。
また、式（IV−ｃ）で表されるものは式中のＲ9が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ9が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜７の直鎖状アルケニル基のものである。
【００３０】
第五成分として用いられる式（V−ａ）または（V−ｂ）で表される化合物は高いＮＩ転移温度と低い粘性を有し、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値が比較的大きく、かつｄ／ｐマージンが広い化合物である。
この第五成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物ののＮＩ転移温度を高くし、しきい値電圧の温度依存性を小さくし、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができる上、ｄ／ｐマージンを広くすることもできるので、本発明において特にＮＩ転移温度が高い液晶組成物を提供するに当たり重要な役割を担う。
該式（V−ａ）または（V−ｂ）で表される化合物のうち、前者は式中のＲ10が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｒ11は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基またはアルコキシ基で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ10が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ｒ11が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または-OCH3のものである。また、後者はＲ12が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、ｎが０または２のものを広く含むが、好ましくはＲ12が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜７の直鎖状アルケニル基、ｎが０または２のものである。
【００３１】
本発明の液晶組成物は、第一成分と第二成分を必須成分として含みさらに好ましくは第三成分〜第五成分を含むことを特徴とするが、優良な特性を発現するため上記各成分の混合割合は液晶組成物の全重量に基ずき以下とすることが必要である。
先ず、第一成分の混合割合は２〜１０重量％が適する。すなわち、混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が２重量％未満になると本発明の課題のうち特に低いしきい値電圧を達成できず、また同１０重量％を超えると得られる液晶組成物の誘電率の周波数に対する依存性が低温下で大きくなったりするため好ましくない。
【００３２】
次に、第二成分の混合割合は１０〜５０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が１０重量％未満になると本発明の課題のうち特に弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができず、また同５０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００３３】
第三成分の混合割合は４〜２０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が４重量％未満になると本発明の課題のうち特に低いしきい値電圧を達成できず、また同２０重量％を超えると得られる液晶組成物の誘電率の周波数に対する依存性が低温下で大きくなったりして好ましくない。
【００３４】
第四成分の混合割合は１〜３０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が１重量％未満になると本発明の課題のうち特に粘性を低くすることができない上、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることもできない。また同３０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００３５】
第五成分の混合割合は５〜５０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が５重量％未満になると本発明の課題のうち特にＮＩ転移温度を高くすることができない上、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることもできない。また同５０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００３６】
本発明の液晶組成物は上記各成分のみを含むものでもよいが、これらに加えさらに他の成分、例えばしきい値電圧、ネマチック相温度範囲、△ｎまたは粘性等を調整するための成分を本発明目的の範囲内で適当量含有することもできる。
このような他成分の例として以下の化合物を挙げることができる。
【００３７】
【化１９】
【００３８】
【化２０】
【００３９】
（各式中、Ｒ13およびＲ14はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、Ｙ5は水素原子またはフッ素原子、Ｒ15およびＲ16はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
【００４０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
なお、実施例中、各成分（液晶性化合物）は略記号で示したが、両者の対応関係は以下の通りであり、また各成分の含有量は特に規定のない限り重量％を意味する。
【００４１】
【化２１】
【００４２】
【化２２】
【００４３】
【化２３】
【００４４】
また、物性値は下記右欄参照の下に理解される左欄の略号のものについて示した。
【００４５】
実施例１
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １７％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＨ−ＶＦ２ ９％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ ８％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ５％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−３ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−４ ７％
２−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−４ ３％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
【００４６】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９５．９℃
η ： ２７．８ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．４７Ｖ
△ｎ ： ０．１７０
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６２、τ25＝１４５ｍｓｅｃ、τ-20＝２．６ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５７、△Ｆ＝６７ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００４７】
実施例２
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １７％
３−ＨＢ（Ｆ）−ＴＣ １５％
３−ＨＨ−ＶＦ２ １２％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ ８％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−３ ７％
２−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
【００４８】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９８．４℃
η ： １９．１ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．５５Ｖ
△ｎ ： ０．１７０
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０５７、τ25＝１１０ｍｓｅｃ、τ-20＝２．０ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５７、△Ｆ＝６９ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００４９】
比較例１
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １１％
１Ｖ２−ＨＢ−Ｃ １１％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＨ−ＶＦ２ １４％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ １０％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ５％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−３ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−４ ３％
２−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ３％
【００５０】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： １００．３℃
η ： ２４．７ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．５６Ｖ
△ｎ ： ０．１６９
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６５、τ25＝１７５ｍｓｅｃ、τ-20＝３．８ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９００、△Ｆ＝１１０ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに大きく駆動電圧の上昇が大きかった。
【００５１】
実施例３
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １６％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ−Ｏ２ ５％
３−ＨＨ−４ ５％
３−ＨＨＢ−１ ３％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ １１％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ２４％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ３％
【００５２】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９１．０℃
η ： ２２．５ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．４０Ｖ
△ｎ ： ０．１３６
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０５８、τ25＝２８０ｍｓｅｃ、τ-20＝５．２ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５５、△Ｆ＝６８ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００５３】
実施例４
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １６％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ−Ｏ２ ７％
３−ＨＨ−４ ５％
３−ＨＨＢ−１ １０％
３−ＨＨＢ−３ ５％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ２０％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
【００５４】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９２．２℃
η ： ２２．４ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．４５Ｖ
△ｎ ： ０．１３６
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６０、τ25＝２６０ｍｓｅｃ、τ-20＝４．６ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５６、△Ｆ＝６８ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００５５】
比較例２
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １７％
３−ＨＢ−Ｃ １８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １０％
３−ＨＨ−４ ４％
３−ＨＨＢ−１ ９％
３−ＨＨＢ−３ ３％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ １０％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ １７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
【００５６】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９０．６℃
η ： ２１．４ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．３８Ｖ
△ｎ ： ０．１３６
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６５、τ25＝２９０ｍｓｅｃ、τ-20＝５．２ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．８０５、△Ｆ＝１８０ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに大きく駆動電圧の上昇が大きかった。
【００５７】
実施例５
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １６％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ−Ｏ２ ７％
３−ＨＨ−４ ５％
３−ＨＨＢ−１ ６％
３−ＨＨＢ−３ ５％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ２０％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
【００５８】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９２．４℃
η ： ２３．０ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．２５Ｖ
△ｎ ： ０．１４２
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６１、τ25＝２５０ｍｓｅｃ、τ-20＝４．４ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５７、△Ｆ＝６７ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００５９】
実施例６
以下に示す液晶組成物を調製した。
３−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １２％
２−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ７％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ７％
４−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ １３％
５−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
５−ＨＨ−Ｖ １８％
Ｖ−ＨＨＢ−１ １１％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
４−ＨＢＢ−Ｖ１ ３％
５−ＨＢＢ−Ｖ１ ２％
６−ＨＢＢ−Ｖ１ ２％
３−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ３％
５−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ２％
３−ＨＨＥＢＨ−３ ３％
４−ＨＨＥＢＨ−３ ３％
５−ＨＨＥＢＨ−３ ２％
【００６０】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： １００．１℃
η ： ４３．０ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．２６Ｖ
△ｎ ： ０．１４９
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０５７、τ25＝３７０ｍｓｅｃ、τ-20＝５．９ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９４０、△Ｆ＝７１ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば電気光学特性が急峻でかつ比較的低粘性の液晶組成物が得られるので、高コントラスト、室温における高速応答性、視認可能な低温応答性、低温側での急激な駆動電圧の上昇抑制、広温度範囲での使用可能性、比較的低い駆動電圧といった特性を同時に達成なネマチック液晶組成物とこれを用いたＳＴＮ方式の液晶表示素子を得ることが可能になった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示用の液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。 さらに詳しくは、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式の液晶表示用のネマチック液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、情報機器、特に携帯電話を始めとする移動体通信機器やＰＤＡ等の携帯用端末機器の発達に伴い、従来のＣＲＴ並みの表示容量と表示品質を持ちながらより小型、薄型かつ低消費電力化した表示素子への要求が高くなってきている。
このような要請に沿うものとして、現在ではスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式の液晶表示が主流となっている。この方式は、１９８４年にシェーファー（Ｔ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒ）らによって提案されたもので、従来広く使われていたツイステッドネマチック（ＴＮ）方式ではねじれ角が９０度であったものをその限界を打ち破って１８０〜２７０度の間に設定するという画期的なものであった。
かかるねじれ角の設定により、液晶セルの複屈折効果を利用してＴＮ方式に比べかなり良好なコントラストと広い視野角を達成することが可能となる上、デューティ数を拡大（例えば〜１／４８０デューティ）しても表示品質の低下を伴わない等の効果が得られる（Ｔ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒら：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，４５（１９８４）１０２１参照）。
【０００３】
携帯電話等の反射型または半透過型移動体通信機器用パネルの表示素子には、現在このようにＳＴＮ方式の液晶材料が用いられているが、この液晶材料には、1)高コントラストを得るために電気光学特性が急峻であること、2)室温において高速応答性を示すこと、3)低温側においても視認可能な程度の応答時間を達成するため粘性が比較的低いこと、4)低温側での駆動電圧の急激な上昇を抑えるため低温での誘電率の周波数に対する依存性が小さいこと、5)屋外使用が前提であるため、広い温度範囲においてネマチック相を有すること、および 6)１０Ｖ以下の比較的低い駆動電圧で動作できること等の特性が同時に必要とされている。
【０００４】
この要請を満たすため従来より種々の検討がなされているが、従来の技術では上記必要特性の全てを同時に満足することは困難で、例えば1)の高コントラストと3)の低粘性を同時に達成した液晶組成物が知られている程度に過ぎない（特開平５−１２５３６３号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、高コントラスト、室温における高速応答性、視認可能な低温応答性、低温側での急激な駆動電圧の上昇抑制、広温度範囲での使用可能性、比較的低い駆動電圧といった特性を同時に達成可能なネマチック液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の構成は以下の通りである。
（１）総重量に基ずき、第一成分として式（I）
【０００７】
【化１０】
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ1はトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンを示す。）で表される化合物の少なくとも一種類を２〜１０重量％、第二成分として式（II−ａ）および（II−ｂ）
【０００９】
【化１１】
（式中、Ｒ2は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ1およびＹ2はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を示す。）
【００１１】
【化１２】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ3およびＹ4はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を示す。）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種類を１０〜５０重量％含有することを特徴とする液晶組成物。
（２）第三成分として式（III）
【００１３】
【化１３】
（式中、Ｒ4は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ2はトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンを示す。）で表される化合物の少なくとも一種類の４〜２０重量％をさらに含有することを特徴とする（１）に記載の液晶組成物。
（３）第四成分として式（IV−ａ）、（IV−ｂ）および（IV−ｃ）
【００１５】
【化１４】
（式中、Ｒ5は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ6は炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示す。）
【００１７】
【化１５】
（式中、Ｒ7およびＲ8はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ａは-CH=CH-または単結合を示す。）
【００１９】
【化１６】
（式中、Ｒ9は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種類の１〜３０重量％をさらに含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の液晶組成物。
（４）第五成分として式（V−ａ）および（V−ｂ）
【００２１】
【化１７】
（式中、Ｒ10は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｒ11は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基またはアルコキシ基を示す。）
【００２３】
【化１８】
（式中、Ｒ12は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、ｎは０または２である。）で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種類の５〜５０重量％をさらに含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の液晶組成物。
（５）（１）〜（４）のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶組成物において、第一成分として用いられる式（I）の液晶性化合物は非常に大きな正の誘電異方性を有するものである。
この第一成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物のしきい値電圧を低下させる作用があるので、本発明においてしきい値電圧の低い液晶組成物を提供するに当たり重要な役割を担う。
該式（I）で表される化合物は、式中のＲ1が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ1がトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンで示されるものを広く含むが、好ましくはＲ1が素素数２〜７の直鎖状アルケニル基、Ｘ1が１，４-フェニレンのものである。
【００２６】
第二成分として用いられる式（II−ａ）または（II−ｂ）で表される化合物は比較的大きな正の誘電異方性を有し、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値が非常に大きく、かつ低温での誘電率の周波数に対する依存性が比較的小さい化合物である。 この第二成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物の弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができまた低温での駆動電圧の急激な上昇を抑えることもできるので、本発明において電気光学特性が急峻であり、低温での駆動電圧の急激な上昇がない液晶組成物を提供するに当たり重要な役割を担う。
該式（II−ａ）または（II−ｂ）で表される化合物のうち、前者は式中のＲ2が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ1およびＹ2がそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ2が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜５の直鎖状アルケニル基であるが、該直鎖状アルキル基の場合にはＹ1は水素原子またはフッ素原子でかつＹ2は水素原子であり、該直鎖状アルケニル基の場合にはＹ1とＹ2が共に水素原子であるものである。
また、後者はＲ3が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｙ3およびＹ4がそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ3が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ｙ3およびＹ4がそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子のものである。
【００２７】
第三成分として用いられる式（III）で表される化合物は、大きな正の誘電異方性を有する化合物である。
この第三成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物のしきい値電圧を低下させることができるという点で本発明において重要な役割を担う。
該式（III）で表される化合物は、式中のＲ4が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｘ2がトランス-１，４-シクロヘキシレンまたは１，４-フェニレンで示されるものを広く含むが、好ましくはＲ4が炭素数１〜７のそれぞれ直鎖状アルキル基または直鎖状アルコキシ基、Ｘ2が１，４-フェニレンのものである。
【００２８】
第四成分として用いられる式（IV−ａ）、（IV−ｂ）または（IV−ｃ）で表される化合物は非常に低い粘性を有し、かつ弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値が比較的大きな化合物である。
この第四成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物の粘性を低下させまた弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができるので、本発明において特に高速応答性の実現が望まれる液晶組成物の提供に当たり重要な役割を担う。
該式（IV−ａ）、（IV−ｂ）または（IV−ｃ）で表される化合物のうち、式（IV−ａ）で表されるものは式中のＲ5が炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ6が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基またはアルコキシ基で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ6が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ｒ6が炭素数１〜７のそれぞれ直鎖状アルキル基または直鎖状アルコキシ基のものである。
【００２９】
式（IV−ｂ）で表されるものは式中のＲ7およびＲ8はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ａは-CH=CH-または単結合で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ7およびＲ8がそれぞれ独立して炭素数の１〜７の直鎖状アルキル基、Ａが単接合のものである。
また、式（IV−ｃ）で表されるものは式中のＲ9が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ9が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜７の直鎖状アルケニル基のものである。
【００３０】
第五成分として用いられる式（V−ａ）または（V−ｂ）で表される化合物は高いＮＩ転移温度と低い粘性を有し、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値が比較的大きく、かつｄ／ｐマージンが広い化合物である。
この第五成分は、他の液晶化合物または液晶組成物に加えた場合得られる液晶組成物ののＮＩ転移温度を高くし、しきい値電圧の温度依存性を小さくし、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができる上、ｄ／ｐマージンを広くすることもできるので、本発明において特にＮＩ転移温度が高い液晶組成物を提供するに当たり重要な役割を担う。
該式（V−ａ）または（V−ｂ）で表される化合物のうち、前者は式中のＲ10が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基、Ｒ11は炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基またはアルコキシ基で示されるものを広く含むが、好ましくはＲ10が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ｒ11が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または-OCH3のものである。また、後者はＲ12が炭素数１〜１０のそれぞれアルキル基、アルコキシ基もしくはオキサアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、ｎが０または２のものを広く含むが、好ましくはＲ12が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜７の直鎖状アルケニル基、ｎが０または２のものである。
【００３１】
本発明の液晶組成物は、第一成分と第二成分を必須成分として含みさらに好ましくは第三成分〜第五成分を含むことを特徴とするが、優良な特性を発現するため上記各成分の混合割合は液晶組成物の全重量に基ずき以下とすることが必要である。
先ず、第一成分の混合割合は２〜１０重量％が適する。すなわち、混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が２重量％未満になると本発明の課題のうち特に低いしきい値電圧を達成できず、また同１０重量％を超えると得られる液晶組成物の誘電率の周波数に対する依存性が低温下で大きくなったりするため好ましくない。
【００３２】
次に、第二成分の混合割合は１０〜５０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が１０重量％未満になると本発明の課題のうち特に弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることができず、また同５０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００３３】
第三成分の混合割合は４〜２０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が４重量％未満になると本発明の課題のうち特に低いしきい値電圧を達成できず、また同２０重量％を超えると得られる液晶組成物の誘電率の周波数に対する依存性が低温下で大きくなったりして好ましくない。
【００３４】
第四成分の混合割合は１〜３０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が１重量％未満になると本発明の課題のうち特に粘性を低くすることができない上、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることもできない。また同３０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００３５】
第五成分の混合割合は５〜５０重量％が適する。混合割合がこの範囲内であれば好適な組成物特性を達成できるが、該混合割合が５重量％未満になると本発明の課題のうち特にＮＩ転移温度を高くすることができない上、弾性定数比（Ｋ33／Ｋ11）の値を大きくすることもできない。また同５０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００３６】
本発明の液晶組成物は上記各成分のみを含むものでもよいが、これらに加えさらに他の成分、例えばしきい値電圧、ネマチック相温度範囲、△ｎまたは粘性等を調整するための成分を本発明目的の範囲内で適当量含有することもできる。
このような他成分の例として以下の化合物を挙げることができる。
【００３７】
【化１９】
【化２０】
（各式中、Ｒ13およびＲ14はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、Ｙ5は水素原子またはフッ素原子、Ｒ15およびＲ16はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
【００４０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
なお、実施例中、各成分（液晶性化合物）は略記号で示したが、両者の対応関係は以下の通りであり、また各成分の含有量は特に規定のない限り重量％を意味する。
【００４１】
【化２１】
【化２２】
【化２３】
また、物性値は下記右欄参照の下に理解される左欄の略号のものについて示した。
実施例１
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １７％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＨ−ＶＦ２ ９％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ ８％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ５％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−３ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−４ ７％
２−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−４ ３％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
【００４６】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９５．９℃
η ： ２７．８ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．４７Ｖ
△ｎ ： ０．１７０
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６２、τ25＝１４５ｍｓｅｃ、τ-20＝２．６ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５７、△Ｆ＝６７ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００４７】
実施例２
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １７％
３−ＨＢ（Ｆ）−ＴＣ １５％
３−ＨＨ−ＶＦ２ １２％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ ８％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−３ ７％
２−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
【００４８】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９８．４℃
η ： １９．１ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．５５Ｖ
△ｎ ： ０．１７０
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０５７、τ25＝１１０ｍｓｅｃ、τ-20＝２．０ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５７、△Ｆ＝６９ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００４９】
比較例１
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １１％
１Ｖ２−ＨＢ−Ｃ １１％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＨ−ＶＦ２ １４％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ １０％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ５％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−３ ７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−４ ３％
２−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
２−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ３％
【００５０】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： １００．３℃
η ： ２４．７ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．５６Ｖ
△ｎ ： ０．１６９
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６５、τ25＝１７５ｍｓｅｃ、τ-20＝３．８ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９００、△Ｆ＝１１０ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに大きく駆動電圧の上昇が大きかった。
【００５１】
実施例３
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １６％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ−Ｏ２ ５％
３−ＨＨ−４ ５％
３−ＨＨＢ−１ ３％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ １１％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ２４％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ３％
【００５２】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９１．０℃
η ： ２２．５ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．４０Ｖ
△ｎ ： ０．１３６
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０５８、τ25＝２８０ｍｓｅｃ、τ-20＝５．２ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５５、△Ｆ＝６８ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００５３】
実施例４
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １６％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ−Ｏ２ ７％
３−ＨＨ−４ ５％
３−ＨＨＢ−１ １０％
３−ＨＨＢ−３ ５％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ２０％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
【００５４】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９２．２℃
η ： ２２．４ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．４５Ｖ
△ｎ ： ０．１３６
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６０、τ25＝２６０ｍｓｅｃ、τ-20＝４．６ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５６、△Ｆ＝６８ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００５５】
比較例２
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １７％
３−ＨＢ−Ｃ １８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １０％
３−ＨＨ−４ ４％
３−ＨＨＢ−１ ９％
３−ＨＨＢ−３ ３％
１−ＢＨＨ−ＶＦ２ １０％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ １７％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
【００５６】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９０．６℃
η ： ２１．４ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．３８Ｖ
△ｎ ： ０．１３６
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６５、τ25＝２９０ｍｓｅｃ、τ-20＝５．２ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．８０５、△Ｆ＝１８０ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに大きく駆動電圧の上昇が大きかった。
【００５７】
実施例５
以下に示す液晶組成物を調製した。
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ（Ｆ）−Ｃ １６％
２Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
３Ｏ１−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ９％
３−ＨＢ−Ｏ２ ７％
３−ＨＨ−４ ５％
３−ＨＨＢ−１ ６％
３−ＨＨＢ−３ ５％
１−ＢＨＨ−２ＶＦ２ ２０％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
【００５８】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： ９２．４℃
η ： ２３．０ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．２５Ｖ
△ｎ ： ０．１４２
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０６１、τ25＝２５０ｍｓｅｃ、τ-20＝４．４ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９５７、△Ｆ＝６７ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００５９】
実施例６
以下に示す液晶組成物を調製した。
３−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １２％
２−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ７％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ７％
４−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ １３％
５−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ３％
５−ＨＨ−Ｖ １８％
Ｖ−ＨＨＢ−１ １１％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
４−ＨＢＢ−Ｖ１ ３％
５−ＨＢＢ−Ｖ１ ２％
６−ＨＢＢ−Ｖ１ ２％
３−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ３％
５−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ２％
３−ＨＨＥＢＨ−３ ３％
４−ＨＨＥＢＨ−３ ３％
５−ＨＨＥＢＨ−３ ２％
【００６０】
この液晶組成物は次の物性値を示した。
ＮＩ ： １００．１℃
η ： ４３．０ｍＰａ・ｓｅｃ
Ｖｔｈ ： １．２６Ｖ
△ｎ ： ０．１４９
この液晶組成物を下記のパラメーターを有するＳＴＮ表示素子に組み込んだ。
ねじれ角 ： ２４０゜
ティルト角 ： ４゜
ｄ／ｐ ： ０．５
ｄ×△ｎ ： ０．８５
得られたＳＴＮ表示素子の物性値は以下の通りであった。
γ＝１．０５７、τ25＝３７０ｍｓｅｃ、τ-20＝５．９ｓｅｃを示した。また、ε2kHz／ε500Hz＝０．９４０、△Ｆ＝７１ｍＶであり、低温での誘電率の周波数に対する依存性、Ｖ50の変化ともに小さく駆動電圧の上昇が小さかった。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば電気光学特性が急峻でかつ比較的低粘性の液晶組成物が得られるので、高コントラスト、室温における高速応答性、視認可能な低温応答性、低温側での急激な駆動電圧の上昇抑制、広温度範囲での使用可能性、比較的低い駆動電圧といった特性を同時に達成なネマチック液晶組成物とこれを用いたＳＴＮ方式の液晶表示素子を得ることが可能になった。
Claims (7)
- 総重量に基ずき、第一成分として式（Ｉ）
で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種類を１０〜５０重量％、
第四成分として式（ＩＶ−ａ）、（ＩＶ−ｂ）および（ＩＶ−ｃ）
第五成分として式（Ｖ−ｂ）
- 式（Ｉ）で表される化合物はＲ１が炭素数２〜７の直鎖状アルケニル基、Ｘ１が１，４−フェニレンのもの、式（ＩＩ−ａ）で表される化合物はＲ２が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基であるが、Ｙ１ はフッ素原子でかつＹ２は水素原子である請求項１に記載の液晶組成物。
- 第三成分として式（ＩＩＩ）
- 式（ＩＩＩ）で表される化合物はＲ４が炭素数１〜７のそれぞれ直鎖状アルキル基または直鎖状アルコキシ基、Ｘ２が１，４−フェニレンのものである請求項３に記載の液晶組成物。
- 式（ＩＶ−ａ）で表される化合物はＲ５が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ｒ６が炭素数１〜７のそれぞれ直鎖状アルキル基または直鎖状アルコキシ基のもの、式（ＩＶ−ｂ）で表される化合物はＲ７およびＲ８がそれぞれ独立して炭素数１〜７の直鎖状アルキル基、Ａが単結合のもの、式（ＩＶ−ｃ）で表される化合物はＲ９が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜７の直鎖状アルケニル基のものである請求項１に記載の液晶組成物。
- 式（Ｖ−ｂ）で表される化合物はＲ１２が炭素数１〜７の直鎖状アルキル基または炭素数２〜７の直鎖状アルケニル基、ｎが０または２のものである請求項１に記載の液晶組成物。
- 請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子。
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