JP5845655B2 - 誘電率異方性が負である液晶組成物、及び該液晶組成物を用いた液晶表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、電気光学的液晶表示材料として有用な誘電率異方性（Δε）が負である液晶組成物、及び該液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。

負の誘電率異方性（負のΔε）を有する液晶組成物を使用した垂直配向型のＶＡ−ＬＣＤは、漆黒な黒を表現することができるため表示品位に優れ、高コントラストな液晶表示装置として、液晶テレビを中心とした市場に広く浸透している。また、最近では液晶テレビなどに代表されるアクティブマトリックス駆動方式の他、車載や家電用途の表示器として使用されているパッシブマトリックス駆動方式でもＶＡ−ＬＣＤの採用が増えている。液晶テレビ用途では、滑らかな動画表示性能を実現するためにガラス基板間のギャップが狭くなる傾向にあり、液晶材料の複屈折率（Δn）は大きくなる傾向にある。一方、車載用表示器においては、表示容量の大きな高時分割駆動でも良好なコントラストを得るために、負のΔεを有する液晶組成物としては従来にない大きなΔnが求められるとともに、低電圧化にも対応するためΔεの絶対値も大きなものが要求されるようになってきた。

ＶＡ−ＬＣＤ用の液晶材料として多くの液晶化合物および液晶組成物が提案されている。ここで、Δｎを増大させるためには、液晶組成物中におけるΔｎの大きな液晶化合物の含有量を上昇させる必要があり、Δεの絶対値を増大させるためには、液晶組成物中におけるΔεの絶対値の大きな液晶化合物の含有量を上昇させる必要がある。しかし、これらの化合物の含有量を上昇させた場合には、粘性（η）が悪化し、応答速度が悪化してしまう。

これまでにも、Δεが負の値を示し、かつΔｎの値が大きな液晶組成物が開示されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。また、Δεは正の比較的大きな値であり、かつηの低い液晶組成物も開示されている（例えば、特許文献７参照。）
しかしながら、これらの液晶組成物は未だ改良の余地があり、十分な表示品位を備える液晶表示素子を製造するためには、Δεの絶対値やΔｎの大きさが大きく、かつηの低い液晶組成物が求められている。

特開２０００−０９６０５８号公報 特開２００１−３５４９６７号公報 特開平１１−１４０４４７号公報 特開平１１−２２８９６６号公報 特開平８−１０４８６９号公報 特開２００２−０６９４４９号公報 特開平６−５０１５１７号公報

本発明の目的は、Δｎが大きく、かつηも低い誘電率異方性が負である液晶組成物、及び該液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定の構造を有する化合物を含有する液晶組成物であれば、上記の課題を解決できることを見出した。

すなわち、本発明は、第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物

（式中、Ｒ^１１及びＲ^１２は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｘ^１１〜Ｘ^１８は互いに独立して、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、ａ^１１及びａ^１２は互いに独立して０又は１を表し、Ｚ^１１及びＺ^１２は互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ＝Ｎ−Ｎ＝Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表し、Ａ^１１及びＡ^１２は互いに独立して

のいずれかを表す。Ａ^１１が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。Ａ^１２が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。）から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有し、
第二成分として、一般式（ＩＩ）で表される化合物

（式中、Ｒ ^２１ 及びＲ ^２２ は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｚ ^２１ 及びＺ ^２２ は互いに独立して、単結合、−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣ−、−ＣＨ _２ Ｏ−、−ＯＣＨ _２ −、−ＣＦ _２ Ｏ−、−ＯＣＦ _２ −、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表し、Ａ ^２１ 及びＡ ^２２ は互いに独立して、

のいずれかを表し、ａ ^２１ は１、２又は３を表し、ａ ^２２ は０又は１を表す。Ａ ^２１ が複数存在する場合には、それらは同一であっても、異なっていてもよく、Ｚ ^２１ が複数存在する場合には、それらは同一であっても、異なっていてもよい。Ａ ^２１ が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。Ａ ^２２ が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。）から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有し、
第三成分として、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物

(式中、Ｒ ^３１ 及びＲ ^３２ は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ａ ^３１ 、Ａ ^３２ 及びＡ ^３３ は互いに独立して

のいずれかを表し、Ｚ ^３１ 及びＺ ^３２ は互いに独立して、単結合、−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ＝Ｎ−Ｎ＝Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ _２ Ｏ−、−ＯＣＦ _２ −、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表し、ａ ^３１ は０、１又は２を表し、Ａ ^３２ 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く、Ｚ ^３２ 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。）から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有することを特徴とする、誘電率異方性が負である液晶組成物を提供する。
さらに本発明は、前記液晶組成物を用いたことを特徴とする液晶表示素子を提供する。

本発明の液晶組成物は、Δｎが大きく、かつηが低いという特徴を有する。つまり、本発明の液晶組成物は、液晶性と流動性に優れた液晶相を示す。
このため、本発明の液晶組成物を用いることにより、表示品位と応答速度に優れた液晶表示素子を得ることができる。

本発明の誘電率異方性が負である液晶組成物（以下、本発明の液晶組成物）は、第一成分として下記一般式（Ｉ）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有することを特徴とする。
以下、成分ごとに説明する。

＜一般式（Ｉ）で表される化合物＞
本発明の液晶組成物は、下記一般式（Ｉ）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する。一般式（Ｉ）で表される化合物を液晶組成物に含有させることにより、Δｎとηの少なくとも一方を、他方を悪化させることなく、改善することができる。本発明の液晶組成物は、一般式（Ｉ）で表される化合物を１種類のみ含有していてもよいが、２種類以上を含有していることが好ましい。

一般式（Ｉ）中、Ｒ^１１及びＲ^１２は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表す。本発明においては、Ｒ^１１及びＲ^１２は互いに独立して、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数２〜５のアルケニルオキシ基が好ましく、互いに独立して炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数２〜５のアルケニルオキシ基がより好ましい。また、Ｒ^１１及びＲ^１２は、それぞれ分岐鎖状の基であってもよく、直鎖状の基であってもよいが、直鎖状の基であることが好ましい。

一般式（Ｉ）中、Ｘ^１１〜Ｘ^１８は互いに独立して、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表す。本発明においては、Ｘ^１１〜Ｘ^１８は互いに独立して、水素原子又はフッ素原子であることが好ましい。

一般式（Ｉ）中、ａ^１１及びａ^１２は互いに独立して０又は１を表す。

一般式（Ｉ）中、Ａ^１１及びＡ^１２は互いに独立して、下記の４種の６員環を有する２価の基のいずれかを表す。なお、以下、これらの４種の６員環を有する２価の基をまとめて「２価の環状炭化水素基群Ａ」ということがある。Ａ^１１が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。Ａ^１２が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。本発明の液晶組成物においては、Ａ^１１及びＡ^１２は互いに独立して、１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基が好ましく、１，４−フェニレン基は１個又は２個以上のフッ素原子により置換されていてもよい。

一般式（Ｉ）中、Ｚ^１１及びＺ^１２は互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ＝Ｎ−Ｎ＝Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表す。本発明においては、Ｚ^１１及びＺ^１２は互いに独立して、単結合又は−ＣＨ_２ＣＨ_２−が好ましく、単結合がより好ましい。

一般式（Ｉ）で表される化合物としては、Ｒ^１１及びＲ^１２が互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基であり、Ｘ^１１〜Ｘ^１８が互いに独立して、水素原子又はフッ素原子であり、ａ^１１及びａ^１２が互いに独立して０又は１であり、Ａ^１１及びＡ^１２が互いに独立して、１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基であり、Ｚ^１１及びＺ^１２が互いに独立して、単結合又は−ＣＨ_２ＣＨ_２−である化合物が好ましい。

一般式（Ｉ）で表される化合物は、より具体的には、下記の一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−２１）で表される化合物が好ましい。一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−２１）中、Ｒ^１１は一般式（Ｉ）におけるＲ^１１と同じ意味を表し、Ｒ^１２は一般式（Ｉ）におけるＲ^１２と同じ意味を表す。本発明の液晶組成物は、第一成分として、一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−２１）で表される化合物を少なくとも１種類含有していることが好ましく、一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−２１）で表される化合物を１種類又は２種類以上含有していることがより好ましい。

一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−２１）で表される化合物としては、Ｒ^１１及びＲ^１２が互いに独立して、炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数２〜５のアルケニルオキシ基である化合物が好ましく、Ｒ^１１及びＲ^１２が共に炭素原子数２〜５のアルケニル基である化合物がより好ましい。

本発明の液晶組成物中の第一成分の含有量（すなわち、一般式（Ｉ）で表される１種類又は２種類以上の化合物の総含有量）は、２質量％以上であることが好ましく、２〜８０質量％がより好ましく、２〜４０質量％がさらに好ましく、５〜３０質量％がよりさらに好ましい。

＜一般式（ＩＩ）で表される化合物＞
本発明の液晶組成物は、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する。本発明の液晶組成物は、一般式（ＩＩ）で表される化合物を１種類のみ含有していてもよいが、２種類以上を含有していることが好ましい。

一般式（ＩＩ）中、Ｒ^２１及びＲ^２２は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表す。本発明においては、Ｒ^２１及びＲ^２２は互いに独立して、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数２〜５のアルケニルオキシ基が好ましく、互いに独立して炭素原子数１〜５のアルキル基又は炭素原子数１〜５のアルコキシ基がより好ましく、いずれか一方が炭素原子数１〜５のアルキル基、他方が炭素原子数１〜５のアルコキシ基がさらに好ましい。また、Ｒ^２１及びＲ^２２は、それぞれ分岐鎖状の基であってもよく、直鎖状の基であってもよいが、直鎖状の基であることが好ましい。

一般式（ＩＩ）中、ａ^２１は１、２又は３を表し、ａ^２２は０又は１を表す。本発明においては、ａ^２１は１又は２が好ましい。

一般式（ＩＩ）中、Ｚ^２１及びＺ^２２は互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表す。Ｚ^２１が複数存在する場合には、それらは同一であっても、異なっていてもよい。本発明においては、Ｚ^２１及びＺ^２２は互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣ−、−ＣＨ_２Ｏ−、又は−ＯＣＨ_２−が好ましい。

一般式（ＩＩ）中、Ａ^２１及びＡ^２２は互いに独立して、前記２価の環状炭化水素基群Ａ中のいずれかの基を表す。Ａ^２１が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。Ａ^２２が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。また、Ａ^２１が複数存在する場合には、それらは同一であっても、異なっていてもよい。本発明においては、Ａ^２１及びＡ^２２は互いに独立して、無置換の１，４−フェニレン基、１個又は２個以上のフッ素原子が置換されている１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基が好ましく、無置換の１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基がより好ましい。本発明の液晶組成物において、粘性をより低下させることを重視する場合には、一般式（ＩＩ）中、Ａ^２１は１，４−シクロヘキシレン基がより好ましい。

一般式（ＩＩ）で表される化合物としては、Ｒ^２１及びＲ^２２が互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基であり、ａ^２１が１又は２であり、ａ^２２が０又は１であり、Ｚ^２１及びＺ^２２が互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣ−、−ＣＨ_２Ｏ−、又は−ＯＣＨ_２−である化合物が好ましい。

一般式（ＩＩ）で表される化合物は、より具体的には、下記の一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１６）で表される化合物が好ましい。一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１６）中、Ｒ^２１は一般式（ＩＩ）におけるＲ^２１と同じ意味を表し、Ｒ^２２は一般式（ＩＩ）におけるＲ^２２と同じ意味を表し、Ａ^２１は一般式（ＩＶ）におけるＡ^２１と同じ意味を表し、Ａ^２２は一般式（ＩＩ）におけるＡ^２２と同じ意味を表す。本発明の液晶組成物は、第四成分として、一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１６）で表される化合物を少なくとも１種類含有していることが好ましく、一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１６）で表される化合物を１種類又は２種類以上含有していることがより好ましい。

一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１６）で表される化合物としては、Ａ^２１及びＡ^２２が互いに独立して、無置換の１，４−フェニレン基、１個又は２個以上のフッ素原子が置換されている１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基が好ましく、無置換の１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基がより好ましい。

一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１６）で表される化合物としては、Ｒ^２１及びＲ^２２が互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基又は炭素原子数１〜８のアルコキシ基である化合物が好ましく、Ｒ^２１及びＲ^２２の一方が炭素原子数１〜８のアルキル基であり、他方が炭素原子数１〜８のアルコキシ基である化合物がより好ましい。

一般式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１６）で表される化合物としては、特に、下記一般式（ＩＩ−１０１）〜（ＩＩ−１６６）で表される化合物が好ましい。一般式（ＩＩ−１０１）〜（ＩＩ−１６６）中、Ｒ^２１は一般式（ＩＩ）におけるＲ^２１と同じ意味を表し、Ｒ^２２は一般式（ＩＩ）におけるＲ^２２と同じ意味を表す。

一般式（ＩＩ）で表される化合物を含有する場合には、本発明の液晶組成物中の第二成分の含有量（すなわち、一般式（ＩＩ）で表される１種類又は２種類以上の化合物の総含有量）は、３質量％以上であることが好ましく、３〜７０質量％がより好ましく、１０〜６０質量％がさらに好ましく、２０〜６０質量％がよりさらに好ましい。

＜一般式（ＩＩＩ）で表される化合物＞
本発明の液晶組成物は、下記一般式（ＩＩＩ）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する。本発明の液晶組成物は、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を１種類のみ含有していてもよく、２種類以上を含有していてもよい。

一般式（ＩＩＩ）中、Ｒ^３１及びＲ^３２は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表す。本発明においては、Ｒ^３１及びＲ^３２は互いに独立して、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数２〜５のアルケニルオキシ基が好ましい。また、Ｒ^３１及びＲ^３２は、それぞれ分岐鎖状の基であってもよく、直鎖状の基であってもよいが、直鎖状の基であることが好ましい。

一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を含有する場合、本発明の液晶組成物中に含まれている少なくとも１種類の一般式（ＩＩＩ）で表される化合物において、Ｒ^３１及びＲ^３２のうちの少なくとも一方は、アルケニル基又はアルケニルオキシ基であることが好ましい。

一般式（ＩＩＩ）中、Ａ^３１、Ａ^３２及びＡ^３３は互いに独立して下記の１７種の環状構造を有する２価の基のいずれかを表す。なお、以下、これら１７種の環状構造を有する２価の基をまとめて「２価の環構造含有基群Ａ’」ということがある。本発明においては、Ａ^３１、Ａ^３２及びＡ^３３は互いに独立して、２価の環構造含有基群Ａ’中の無置換の１，４−フェニレン基、１個又は２個以上のフッ素原子が置換されている１，４−フェニレン基、１個のメチル基が置換されている１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基が好ましく、無置換の１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基がより好ましい。

一般式（ＩＩＩ）中、Ｚ^３1及びＺ^３2は互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ＝Ｎ−Ｎ＝Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表す。本発明においては、Ｚ^３1及びＺ^３２は互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−が好ましく、単結合又は−Ｃ≡Ｃ−がより好ましい。

一般式（ＩＩＩ）中、ａ^３１は０、１又は２を表す。本発明においては、ａ^３１は０又は１が好ましい。ａ^３１が２であり、Ａ^３２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。同様に、Ｚ^３２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。

一般式（ＩＩＩ）で表される化合物としては、Ｒ^３１及びＲ^３２は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基であり、Ａ^３１、Ａ^３２及びＡ^３３が互いに独立して２価の環構造含有基群Ａ’中の無置換の１，４−フェニレン基、１個又は２個以上のフッ素原子が置換されている１，４−フェニレン基、１個のメチル基が置換されている１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシレン基であり、Ｚ^３1及びＺ^３2が互いに独立して単結合又は−Ｃ≡Ｃ−であり、ａ^３１が０又は１である化合物が好ましい。より具体的には、下記の一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−１２）で表される化合物が好ましい。一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−１２）中、Ｒ^３１は一般式（ＩＩＩ）におけるＲ^３１と同じ意味を表し、Ｒ^３２は一般式（ＩＩＩ）におけるＲ^３２と同じ意味を表す。

一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を含有する場合には、本発明の液晶組成物は、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を１〜１０種類含有することが好ましく、２〜８種類含有することがより好ましい。また、一般式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−１２）で表される化合物を少なくとも１種類含有していることが好ましい。本発明の液晶組成物中の一般式（ＩＩＩ）で表される化合物の含有量は、１０質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることが更に好ましい。また、該化合物の含有量は、８０質量％以下が好ましく、７０質量％以下が更に好ましく、６０質量％以下が更に好ましい。

一般式（ＩＩ）で表される化合物及び一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を含有する場合には、本発明の液晶組成物中の第一成分の含有量、第二成分の含有量、及び第三成分の含有量の総量は、１０質量％以上であることが好ましく、１０〜９０質量％であることがより好ましく、２０〜９０質量％であることがさらに好ましく、４０〜９０質量％であることがよりさらに好ましい。

本発明の液晶組成物は、本願発明の効果が損われない限度において、上述の化合物以外に、通常のネマティック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合性モノマー等を含有することができる。但し、本発明の液晶組成物は、−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−Ｓ−及び−Ｓ−Ｓ−等のヘテロ原子同士が直接結合する部分構造を有する液晶化合物は含有しないことが好ましい。

本発明の液晶組成物が含有し得る重合性モノマーは、光重合性モノマーが好ましい。光重合性モノマーを含有している場合、本発明の液晶組成物の光重合性モノマーの含有量は、５００〜５０００ｐｐｍが好ましい。該光重合性モノマーとしては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の重合性不飽和二重結合を有するモノマー等が挙げられる。

本発明の液晶組成物をアクティブマトリックス駆動液晶表示素子に用いる場合は、本発明の液晶組成物のＴ_ｎｉは６０〜１２０℃であることが好ましく、下限値としては６５℃がより好ましく、７０℃が特に好ましい。上限値としては９０℃がより好ましく、８０℃が特に好ましい。２５℃におけるΔεが−２．０〜−６．０であることが好ましく、−２．５〜−５．０であることがより好ましく、−２．５〜−３．５であることが特に好ましい。２５℃におけるΔｎは、０．０８〜０．１３であることが好ましく、０．０９〜０．１２であることがより好ましい。更に詳述すると、２５℃におけるΔｎは、薄いセルギャップに対応する場合は０．１０〜０．１２であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は０．０８〜０．１０であることが好ましい。２０℃における粘度（η）は、１０〜３０ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１０〜２５ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、１０〜２０ｍＰａ・ｓであることが特に好ましい。

本発明の液晶組成物をパッシブマトリクス駆動液晶表示素子に用いる場合は、本発明の液晶組成物のＴ_ｎｉは、民生用途では６０〜１２０℃であることが好ましく、下限値としては６５℃がより好ましく、７０℃が特に好ましい。上限値としては９０℃がより好ましく、８０℃が特に好ましい。車載用途などでは、下限値としては９０℃がより好ましく、１００℃が特に好ましい。上限値としては１１５℃がより好ましく、１０５℃が特に好ましい。２５℃におけるΔｎは、低ｄｕｔｙ駆動用では０．０８〜０．１３であることが好ましく、０．０８〜０．１１であることが特に好ましい。また、高ｄｕｔｙ駆動用では０．１３〜０．２０であることが好ましく、０．１５〜０．１８であることが特に好ましい。２５℃におけるΔεは、低ｄｕｔｙ駆動では−２．０〜−７．０であることが好ましく、−２．５〜−５．５であることが特に好ましい。２０℃におけるηは、１０〜４０ ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１０〜３０ ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、１０〜２５ ｍＰａ・ｓであることが特に好ましい。

本発明の液晶組成物のＴ_ｎｉ、Δε、及びΔｎは、それぞれ、第一成分及び第二成分をはじめとする各種化合物の組成比を調整することにより、該液晶組成物の使用用途等に適した範囲に適宜調整することができる。本発明の液晶組成物としては、Ｔ_ｎｉが７０℃〜１２０℃であり、２５℃、５８９ｎｍにおけるΔεが−１．５〜−８．０であり、２５℃、１ｋＨｚにおけるΔｎが０．０８０〜０．２５０であることが好ましい。Ｔ_ｎｉ、Δε、及びΔｎがこれらの範囲内にあることにより、様々な用途に好適に用いることができる。

また、本発明の液晶組成物を用いることにより、垂直配向能を有する液晶表示素子を製造することができる。例えば、本発明の液晶組成物を用いることにより、プレチルト角が８０°ないし９０°である液晶表示素子を製造することができる。

以下、実施例等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等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。

実施例中の用語を以下に説明する。
Ｔ_ｎｉ ： ネマティック−アイソトロピック転移温度［℃］
Ｔ_→Ｎ ： 固体又はスメクチック−ネマティック転移温度［℃］
Δn ： 屈折率異方性（５８９ｎｍ, ２５℃）
ｎ_０ ： 常光屈折率（５８９ｎｍ, ２５℃）
Δε ： 誘電率異方性（１ｋＨｚ, ２５℃）
ε_⊥ ： 分子軸に対して垂直方向の誘電率（１ｋＨｚ, ２５℃）
η ： バルクフロー粘度［ｍＰａ・ｓ］（２０℃）
応答速度 ： 液晶組成物をギャップ３．５μｍ、プレチルト角８９°の垂直配向セルに注入し、５Ｖ、１００Ｈｚ矩形波にて測定［ｍｓｅｃ］

実施例中の化合物記載に下記略号を使用する。
側鎖略号を以下に示す。
-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-C=C-(CH₂)_m-1)
ndm- ： C_nH_2n+1-C=C-(CH₂)_m-1-
-nOm ： -(CH₂)_nOC_mH_2m+1
nOm- ： C_nH_2n+1O(CH₂)_m-
-Od(m)n：-O(C_nH_2n+1-C=C-(CH₂)_m-2)
d(m)nO- ： C_nH_2n+1-C=C-(CH₂)_m-2O-

連結基略号を以下に示す。
-AZ- ： -CH=N-N=CH-
-V- ： -CO-
-T- ： -C≡C-
-2- ： -CH₂CH₂-
-1O- ： -CH₂-O-
-O1- ： -O-CH₂-
環略号を以下に示す。

（実施例１〜２及び比較例１〜２）
表１に記載の組成からなる液晶組成物を製造し、該液晶組成物のＴ_ｎｉ、Ｔ_→Ｎ、Δε、ε_⊥、Δｎ、ｎ_０、η、及び応答速度（２５℃及び−２０℃）を測定した。測定結果を表１に示す。

比較例１は、一般式（ＩＩ）で表される化合物及び一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を含有する液晶組成物である。また、実施例１は、比較例１の液晶組成物中の一般式（ＩＩＩ）で表される化合物のうち、一般式（ＩＩＩ−９)及び（ＩＩＩ−１１)で表される化合物を、一般式（Ｉ）で表される化合物に置き換えた液晶組成物である。表１に示すように、実施例１の液晶組成物は、比較例１の液晶組成物に比べてΔｎは大きくなっていたが、ηをはじめとするその他の物性値はほぼ同等であった。すなわち、一般式（Ｉ）で表される化合物を液晶組成物に含有させることにより、ηを大幅に増大させることなく、Δｎを大きくすることができた。

実施例２の液晶組成物は、ΔｎとΔεの絶対値の大きさを比較例１の液晶組成物に揃えつつ、比較例１の液晶組成物中の一般式（ＩＩＩ）で表される化合物のうち、一般式（ＩＩＩ−９)及び（ＩＩＩ−１１)で表される化合物を、一般式（Ｉ）で表される化合物に置き換えた液晶組成物である。表１に示すように、実施例２の液晶組成物は、比較例１の液晶組成物に比べてηが低くなり、２５℃と−２０℃における応答速度も速くなっていた。特に−２０℃における応答速度は、比較例１が１２７６．０ミリ秒であったのに対して実施例２では８０１．０ミリ秒であり、一般式（Ｉ）で表される化合物を含有させることにより、低温域において著しい改善効果が得られた。

本発明の液晶組成物は、液晶表示素子に有用であり、アクティブマトリクス駆動用液晶表示素子及びパッシブマトリクス駆動用液晶表示素子に有用であり、特にパッシブマトリクス駆動用液晶表示素子に有用である。またＶＡモード、ＰＳＶＡモード、ＩＰＳモード又はＥＣＢモード用液晶表示素子に用いることができる。

Claims (11)

1. 第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物
   

   

   （式中、Ｒ^１１及びＲ^１２は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｘ^１１〜Ｘ^１８は互いに独立して、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、ａ^１１及びａ^１２は互いに独立して０又は１を表し、Ｚ^１１及びＺ^１２は互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ＝Ｎ−Ｎ＝Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表し、Ａ^１１及びＡ^１２は互いに独立して
   

   

   のいずれかを表す。Ａ^１１が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。Ａ^１２が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。）から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有し、
   第二成分として、一般式（ＩＩ）で表される化合物
   

   

   （式中、Ｒ ^２１ 及びＲ ^２２ は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｚ ^２１ 及びＺ ^２２ は互いに独立して、単結合、−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣ−、−ＣＨ _２ Ｏ−、−ＯＣＨ _２ −、−ＣＦ _２ Ｏ−、−ＯＣＦ _２ −、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表し、Ａ ^２１ 及びＡ ^２２ は互いに独立して、
   

   

   のいずれかを表し、ａ ^２１ は１、２又は３を表し、ａ ^２２ は０又は１を表す。Ａ ^２１ が複数存在する場合には、それらは同一であっても、異なっていてもよく、Ｚ ^２１ が複数存在する場合には、それらは同一であっても、異なっていてもよい。Ａ ^２１ が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。Ａ ^２２ が１,４−フェニレン基である場合、ベンゼン環上に存在する１個又は２個以上の水素原子はハロゲンで置換されていてもよい。）から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有し、
   第三成分として、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物
   

   

   (式中、Ｒ ^３１ 及びＲ ^３２ は互いに独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ａ ^３１ 、Ａ ^３２ 及びＡ ^３３ は互いに独立して
   

   

   のいずれかを表し、Ｚ ^３１ 及びＺ ^３２ は互いに独立して、単結合、−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ＝Ｎ−Ｎ＝Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ _２ Ｏ−、−ＯＣＦ _２ −、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表し、ａ ^３１ は０、１又は２を表し、Ａ ^３２ 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く、Ｚ ^３２ 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。）から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有することを特徴とする、誘電率異方性が負である液晶組成物。
2. 前記第一成分の含有量が２質量％から８０質量％である請求項１に記載の誘電率異方性が負である液晶組成物。
3. 前記第一成分として、前記一般式（Ｉ）で表される化合物から選ばれる２種類以上の化合物を含有する請求項１又は２に記載の誘電率異方性が負である液晶組成物。
4. 前記第二成分として、前記一般式（ＩＩ）で表される化合物から選ばれる２種類以上の化合物を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘電率異方性が負である液晶組成物。
5. 前記第一成分、前記第二成分及び前記第三成分の総量が１０質量％から９０質量％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘電率異方性が負である液晶組成物。
6. ネマティック−アイソトロピック転移温度が７０℃〜１２０℃、誘電率異方性が−１．５〜−８．０、複屈折率が０．０８０〜０．２５０である請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘電率異方性が負である液晶組成物。
7. 光重合性モノマーを５００〜５０００ｐｐｍ含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘電率異方性が負である液晶組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘電率異方性が負である液晶組成物を用いたことを特徴とする液晶表示素子。
9. プレチルト角が８０°ないし９０°である請求項８に記載の液晶表示素子。
10. アクティブマトリクス駆動型である請求項８又は９に記載の液晶表示素子。
11. パッシブマトリクス駆動型である請求項８又は９に記載の液晶表示素子。