JPH09151377A - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

液晶組成物および液晶表示素子

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JPH09151377A
JPH09151377A JP7335783A JP33578395A JPH09151377A JP H09151377 A JPH09151377 A JP H09151377A JP 7335783 A JP7335783 A JP 7335783A JP 33578395 A JP33578395 A JP 33578395A JP H09151377 A JPH09151377 A JP H09151377A
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trans
phenylene
cyclohexylene
carbon atoms
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JP7335783A
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Norihisa Hachitani
典久 蜂谷
Katsuyuki Muraki
勝之 村城
Tetsuya Matsushita
哲也 松下
Fusayuki Takeshita
房幸 竹下
Etsuo Nakagawa
悦男 中川
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Chisso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな屈折率異方性、広いネマチックレンジ
と低い粘度を有し、低温相溶性に優れた液晶組成物及び
(S)TN液晶素子。 【解決手段】 第一成分:式(1-2)、第二成分:式(2
-a)及び第三成分:(3)と(4)、をそれぞれ3〜30
%、10〜60%、20〜80%(全て重量)含有する
液晶組成物。各式中、R、R'、R3、R4、R5及びR6は独立
にC1-10アルキル又はC2-10アルケニルを、R7はC1-10
アルキル、アルコキシ又はアルコキシメチルを、B1
C、D及びJは1,4-シクロヘキシレン又は1,4-フェニレン
を、Eは1,4-シクロヘキシレン又はピリミジン-2,5-ジイ
ルを、Gは1,4-シクロヘキシレン又は側位のHがFで置換
されてもよい1,4-フェニレンを、Z1及びZ6は-COO-、-C2
H4-又は単結合を、Z5及びZ7は-C≡C-又は単結合を、そ
れぞれ示す。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネマチック液晶組
成物および該液晶組成物を用いた液晶表示素子に関す
る。さらに詳しくは、ツイストネマチック(TN)方式
あるいはスーパーツイストネマチック(STN)方式の
表示素子に使用される液晶組成物およびその液晶組成物
を用いた液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】電界効果型の液晶表示素子(LCD)の
表示方式としては、ツイストネマチック(TN)方式、
スーパーツイストネマチック(STN)方式、アクティ
ブマトリックス(AM−LCD)方式等が提案され次々
に実用化されてきた。これらのうち、TNおよびSTN
方式の液晶表示素子に用いられる液晶組成物には、共通
して以下の(1)〜(5)のような特性が求められる。 (1)室温を含む広い温度範囲でネマチック液晶相を示
すこと。 (2)消費電力を小さくするために、しきい値電圧が小
さいこと。 (3)応答時間(τ)をできるだけ小さくするために、
粘度(η)が小さいこと。 (4)液晶表示素子に応じた適切な屈折率異方性値(Δ
n)を取り得ること。 (5)化学的に安定であること。 近年、LCDの動画への対応が強く要求され、それぞれ
のLCD表示方式について種々検討されてきた。例え
ば、上下基盤間における液晶分子の配向を90゜にねじ
ったTN表示方式においては、G.Bauerによって
報告されているように(Cryst.Liq.,63
45(1981))、セル表面の干渉縞の発生を防止す
るために、セルに充填される液晶材料の屈折率異方性値
(Δn)とセル厚(d)μmの積Δn・d(μm)をあ
る一定の値(例えばΔn・d=0.5あるいはΔn・d
=1.0等)に設定する必要がある。この場合Δnの大
きな液晶材料を用いればdの値を小さくすることができ
る。液晶素子の電気光学応答の時間(τ)は液晶材料の
粘度(η)に比例し、かつセル厚dの2乗に比例するた
めに、dが小さくなればτは著しく低下する。したがっ
て、このような液晶表示素子に用いられる液晶組成物と
しては、高いΔnを有し、かつ低粘度であることは非常
に有益である。一方、T.J.Scheffer等によ
って提案された(Appl.Phys.Lett.,
,(10),1021(1984))、上下基板にお
ける液晶分子の配向を180〜270゜のある角度にね
じったスーパーツイストネマチック表示方式(STN)
においては、特に複屈折効果による干渉色を表示として
用いているため、複屈折の光路長Δn・dはある一定の
値(例えばΔn・d=0.85等)に調節されている。
したがって、Δnの大きい液晶材料を用いれば、前述し
たように応答速度τは著しく低下する。それ故、STN
表示方式に用いられる液晶組成物としても、高いΔnを
有することは非常に有益である。
【0003】また、特にアクティブアドレッシング(M
LS)表示方式や、反射型カラーSTN表示方式等の用
途では、△nの大きい(例えば、△n≧0.18)液晶
組成物が要求される。また、携帯型ディスプレイの増加
に伴って、屋外での使用を目的とした素子の開発も検討
されるようになってきた。屋外での使用に耐え得るに
は、使用環境の温度範囲を超えた領域にわたってネマチ
ック相を呈することが要求される。このような観点か
ら、液晶組成物のネマチック−アイソトロピック相転移
温度(透明点:TNI)が60℃以上、ネマチック相の下
限温度((スメクチック−ネマチック相転移温度
(TSN)もしくは結晶−ネマチック相転移温度
(TCN))(TL)が−20℃以下であるものが主とし
て使用される。このような背景に伴って、例えば、特開
平6−316541、特開平2−83340および特開
平1−305040で本願発明の一般式(1)で示され
る化合物を含有する液晶組成物が開示されている。しか
し上記特開平6−316541、特開平2−83340
および特開平1−305040は、本願発明の課題の一
つである低温相溶性(広いネマチックレンジ)に関して
は何等記述していない。また特開平1−305040は
組成例として本願発明の一般式(1)の化合物とシアノ
フェニルシクロヘキサン系混合物との混合物を開示した
だけであり、液晶材料の特徴を発現させるために必要な
液晶組成物の構成成分および混合比については何等開示
がない。このように液晶組成物は種々の目的に応じて鋭
意検討されてはいるものの、常に新規な改良を要求され
ているのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
したTN−LCD表示方式およびSTN−LCD表示方
式において求められる種々の特性を満たしながら、特に
屈折率異方性が高く、かつ低温相溶性に優れてネマチッ
ク相範囲が大きく、かつ粘度の低い液晶組成物を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】以下に、本発明を詳細に
説明する。本発明の第一は、(1)第一成分として、一
般式(1)
【0006】
【化9】
【0007】(式中、R1およびR2はそれぞれ独立に炭
素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアル
ケニル基を示し、いずれの基においても基中の任意の一
つまたは相隣接しない2つのメチレン基は酸素原子によ
って置換されていてもよく、Aは側位の一つのHがFで
置換されていてもよい1,4−フェニレンを示す。)で
表される化合物を少なくとも一つ含有し、第二成分とし
て一般式(2−a)、(2−b)、(2−c)、(2−
d)または(2−e)
【0008】
【化10】
【0009】(これらの式において、R3は炭素数1〜
10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基
を示し、いずれの基においても基中の任意の一つまたは
相隣接しない二つのメチレン基は酸素原子によって置換
されていてもよく、Z1およびZ4はそれぞれ独立に−C
OO−、−C24−または単結合を示し、Z2およびZ3
はそれぞれ独立に−C24−または単結合を示し、Z4
は−COO−、−C24−または単結合を示し、B1
トランス−1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニ
レンまたは1,3−ジオキサン−トランス−2,5−ジ
イルを示し、B2、B3、B4、B6およびB7はそれぞれ
独立にトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,
4−フェニレンを示し、B5はトランス−1,4−シク
ロヘキシレンまたは側位の一つのHがFで置換されても
よい1,4−フェニレンを示し、qおよびmはそれぞれ
独立に0または1を示す。)で表される化合物の群から
選択される化合物を少なくとも一つ含有し、第三成分と
して、一般式(3)、(4)または(5)
【0010】
【化11】
【0011】(これらの式において、R4、R5、R6
よびR8はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基
または炭素数2〜10のアルケニル基を示し、いずれの
基においても基中の任意の一つまたは相隣接しない二つ
のメチレン基は酸素原子によって置換されていてもよ
く、R7およびR9はそれぞれ独立に炭素数1〜10のア
ルキル基、アルコキシ基またはアルコキシメチル基を示
し、Cはトランス−1,4−シクロヘキシレン、ピリミ
ジン−2,5−ジイルまたは1,4−フェニレンを示
し、DおよびJはトランス−1,4−シクロヘキシレン
または1,4−フェニレンを示し、Eはトランス−1,
4−シクロヘキシレンまたはピリミジン−2,5−ジイ
ルを示し、Gはトランス−1,4−シクロヘキシレンま
たは側位の一つのHがFで置換されていてもよい1,4
−フェニレンを示し、Z5は−C≡C−、−C24−、
−CH=CH−または単結合を示し、Z6は−C2
4−、−COO−または単結合を示し、Z7は−C≡C
−、−COO−、−CH=CH−または単結合を示し、
1はHまたはFを示す。)で表される化合物の群から
選択される化合物を少なくとも一つ含有することを特徴
とする液晶組成物、に関する。
【0012】本発明の態様の一つは、(2)液晶組成物
の全重量に対して、第一成分、第二成分および第三成分
の混合割合がそれぞれ3〜30%、10〜60%、およ
び20〜80%であることを特徴とする前記(1)に記
載の液晶組成物、に関する。本発明の別の態様は、
(3)第四成分として、一般式(6)または(7)
【0013】
【化12】
【0014】(これらの式において、R10およびR11
それぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基を示し、K
はトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−
フェニレンを示し、Z8およびZ9はそれぞれ独立に−C
OO−、−C24−または単結合を示し、XはFまたは
Clを示し、Q2、Q3およびQ4はそれぞれ独立にHま
たはFを示し、kは0または1を示し、hは0、1また
は2を示す。)で表される化合物の群から選択される化
合物の少なくとも一つをさらに含有することを特徴とす
る前記の(1)または(2)に記載の液晶組成物、に関
する。本発明のさらに別の態様として、(4)液晶組成
物の全重量に対して、第四成分の混合割合が40%以下
であることを特徴とする前記の(3)項に記載の液晶組
成物、を挙げることができる。本発明の第二は、上記の
(1)〜(4)のいずれか一項に記載の液晶組成物を用
いた液晶表示素子に関する。
【0015】以下に本発明の液晶組成物を構成する液晶
化合物について説明する。本発明の第一成分である、一
般式(1)で表される好ましい化合物として、以下の化
合物を挙げることができる。
【0016】
【化13】
【0017】これらの式において、RおよびR’はアル
キル基またはアルケニル基を示す。これらの化合物の中
では、式(1−1)または式(1−2)で表される化合
物が、本発明において特に好ましく用いられる。一般式
(1)の化合物は、屈折率異方性(△n)が高く、比較
的高い透明点を有するので、得られる組成物の△nの調
整する目的で、また、得られる組成物のネマチックレン
ジを拡げる目的で使用される。本発明の第二成分である
一般式(2−a)、(2−b)、(2−c)、(2−
d)または(2−e)で表される化合物としては、以下
の式で表される化合物が好ましく用いられる。
【0018】
【化14】
【0019】
【化15】
【0020】
【化16】
【0021】上記の式において、Rはアルキル基または
アルケニル基を、R’はアルカンジイル基またはアルケ
ンジイル基をそれぞれ示す。これらの化合物の中では、
式(2−a−1)、(2−a−2)、(2−a−3)、
(2−a−4)、(2−a−5)、(2−a−8)、
(2−b−1)、(2−b−2)、(2−b−3)、
(2−c−1)、(2−c−4)、(2−c−5)、
(2−c−6)、(2−c−9)、(2−c−10)、
(2−c−11)、(2−d−1)、(2−d−2)、
(2−e−1)または(2−e−2)で表される化合物
が、本発明において特に好ましく用いられる。これら第
二成分の化合物は、誘電率異方性(Δε)が大きな正の
値を示す化合物であり、主として得られる組成物のしき
い値電圧を小さくする目的で、また、STN方式におい
て重要な透過率−印加電圧曲線の急峻性を改善する目的
で使用される。第三成分の、一般式(3)、(4)およ
び(5)で表される好ましい化合物として、以下の式の
化合物を挙げることができる。
【0022】
【化17】
【0023】
【化18】
【0024】
【化19】
【0025】上記の式において、RおよびR’はそれぞ
れ独立にアルキル基またはアルケニル基を示す。これら
の化合物の中で、式(3)で表される化合物としては、
式(3−1)、(3−2)、(3−4)、(3−5)、
(3−6)、(3−9)、(3−10)、(3−14)
または(3−15)で表される化合物が本発明において
特に好ましく用いられる。また、式(4)で表される化
合物としては、式(4−1)、(4−2)、(4−
3)、(4−5)、(4−6)、(4−8)、(4−
9)、(4−11)、(4−12)、(4−14)また
は(4−15)で表される化合物が本発明において特に
好ましく用いられる。さらに、式(5)で表される化合
物としては式(5−2)または(5−3)で表される化
合物が本発明において特に好ましく用いられる。第三成
分の、一般式(3)、(4)および(5)の化合物は、
負値または小さい正値の誘電率異方性を持つ化合物であ
る。一般式(3)の化合物は、主として得られる組成物
の粘度を低下する目的および/またはΔnを調整する目
的で使用される。一般式(4)の化合物は得られる組成
物のネマチックレンジを拡げる目的、Δnを調整する目
的、および/または粘度を調整する目的で使用される。
また、一般式(5)の化合物は得られる組成物のネマチ
ックレンジを拡げる目的および/またはΔnを調整する
等の目的で使用される。第四成分の一般式(6)および
(7)の化合物としては、以下の式の化合物が好ましく
用いられる。
【0026】
【化20】
【0027】
【化21】
【0028】
【化22】
【0029】上記の式においてRはアルキル基を示す。
一般式(6)で表される化合物としては、式(6−
1)、(6−2)または(6−3)で表される化合物が
本発明において特に好ましく用いられる。また、一般式
(7)で表される化合物としては、式(7−1)、(7
−5)、(7−6)、(7−7)、(7−8)、(7−
9)、(7−10)、(7−11)、(7−12)、
(7−13)、(7−14)、(7−15)、(7−1
6)、(7−17)、(7−18)、(7−19)、
(7−20)、(7−21)、(7−22)、(7−2
4)、(7−28)、(7−31)、(7−32)、
(7−33)または(7−34)で表される化合物が本
発明において特に好ましく用いられる。一般式(6)お
よび(7)の化合物は誘電率異方性が正である化合物で
あり、特に得られる組成物のしきい値電圧を小さくする
目的およびしきい値電圧の温度依存性を改善する目的で
使用される。また、得られる組成物の粘度の調整、Δn
の調整、および/または透明点を高くしてネマチックレ
ンジを拡げる目的で使用することもできる。
【0030】本発明の液晶組成物における第一成分の混
合割合は、液晶組成物の全重量に対して3〜30重量%
であることが好ましい。より好ましい第一成分の混合割
合は3〜25重量%である。さらに好ましい第一成分の
混合割合は5〜25重量%である。第一成分の混合割合
が3重量%未満であると発明の一つの目的である高い△
nを有する組成物が得にくいし、また、混合割合が30
重量%を越えると得られる液晶組成物の低温における相
溶性が悪くなることがある。すなわち、この場合低温下
で固体の析出やスメクチック相の出現する場合があり本
発明の目的を達成できないことがある。第二成分の好ま
しい混合割合は得られる組成物重量の10〜60%であ
る。より好ましい混合割合は10〜50重量%である。
さらに好ましい第二成分の混合割合は15〜50重量%
である。第二成分の混合割合が10重量%未満であると
得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなることがあ
る。また、第二成分の混合割合が60重量%を越えると
得られる組成物の△nを高くできなかったり、粘度が低
くできない等の結果になりやすい。第三成分の混合割合
は組成物の全重量の20〜80%であることが好まし
い。より好ましい第三成分の混合割合は25〜75重量
%である。さらに好ましい第三成分の混合割合は35〜
71重量%である。第三成分の混合割合が20重量%未
満であると、低粘度組成物が得られないことがあり、ま
た混合割合が80重量%を越えると得られる液晶組成物
のしきい値電圧が高くなることがある。
【0031】本発明において、第四成分を使用する場
合、その混合割合は得られる液晶組成物の全重量の40
%以下であることが好ましい。より好ましい混合割合は
35重量%以下である。本発明の液晶組成物は使用され
る液晶表示素子の目的に応じて、上記した一般式(1)
〜(7)で表される化合物のほかに、得られる組成物の
しきい値電圧、ネマティックレンジ、Δn、誘電率異方
性、粘度等を調整する目的で、該式に含まれない化合物
を本発明の目的を損なわない範囲で適当量含有すること
ができる。本発明に従い使用される液晶組成物は、それ
自体慣用な方法で調製される。一般には、種々の成分を
高い温度で互いに溶解させて均一な混合物とする方法が
とられている。また、本発明の液晶組成物には、適当な
化合物を添加して意図する用途に適した液晶材料とする
ことができる。このような添加物は当業者によく知られ
ており、文献等に詳細に記載されている。通常、液晶の
らせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整して、逆ね
じれ(reverse twist)を防止するためのキラルドープ
剤(chiral dopant)などが添加される。また、本発明
の液晶組成物には、メロシアニン系、スチリル系、アゾ
系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アン
トラキノン系およびテトラジン系等の二色性色素を添加
してゲストホスト(GH)モード用の液晶組成物とする
こともできる。あるいは、ネマチック液晶をマイクロカ
プセル化して作製したNCAPや液晶中に三次元網目状
高分子を作製したポリマーネットワーク液晶表示素子
(PNLCD)に代表されるポリマー分散型液晶表示素
子(PNLCD)用の液晶組成物としても本発明の組成
物を使用することができる。そのほかに、複屈折制御
(ECB)モードや動的散乱(DS)モード用の液晶材
料としても本発明の組成物を使用できる。
【0032】本発明のより好ましい態様を以下の(ア)
ないし(エ)に示す。 (ア)第一成分として、前記した式(1−1)または
(1−2)で表される少なくとも一つの化合物を、第二
成分として前記の式(2−a−1)、(2−a−2)、
(2−a−3)、(2−a−5)、(2−a−8)、
(2−b−1)、(2−b−2)、(2−c−1)、
(2−c−5)、(2−c−6)、(2−c−9)、
(2−c−11)、(2−d−1)、(2−d−2)、
(2−e−1)または(2−e−2)で表される少なく
とも一つの化合物を、第三成分として前記の式(3−
1)、(3−2)、(3−4)、(3−6)、(3−
9)、(3−10)、(3−14)、(3−15)、
(4−1)、(4−2)、(4−3)、(4−5)、
(4−6)、(4−8)、(4−11)、(4−1
2)、(4−14)または(5−2)で表される少なく
とも一つの化合物を、組成物の全重量に対してそれぞ
れ、5〜25%、15〜50%および25〜75%含有
する液晶組成物。 (イ)前記(ア)に記載の組成物において、第一、第二
および第三の各成分の混合割合が、組成物の全重量に対
してそれぞれ、5〜21%、19〜50%および35〜
71%である、液晶組成物。 (ウ)第一成分として、前記した式(1−1)または
(1−2)で表される少なくとも一つの化合物を、第二
成分として前記の式(2−a−1)、(2−a−2)、
(2−a−3)、(2−a−5)、(2−a−8)、
(2−b−1)、(2−b−2)、(2−c−1)、
(2−c−5)、(2−c−6)、(2−c−9)、
(2−c−11)、(2−d−1)、(2−d−2)、
(2−e−1)または(2−e−2)で表される少なく
とも一つの化合物を、第三成分として前記の式(3−
1)、(3−2)、(3−4)、(3−6)、(3−
9)、(3−10)、(3−14)、(3−15)、
(4−1)、(4−2)、(4−3)、(4−5)、
(4−6)、(4−8)、(4−11)、(4−1
2)、(4−14)または(5−2)で表される少なく
とも一つの化合物を、第四成分として前記の式(6−
1)、(6−2)、(6−3)、(7−5)、(7−
6)、(7−7)、(7−8)、(7−10)、(7−
11)、(7−12)、(7−19)、(7−20)、
(7−21)、(7−24)、(7−28)、(7−3
3)または(7−34)で表される少なくとも一つの化
合物を、組成物の全重量に対してそれぞれ、5〜25
%、15〜50%、25〜75%および35%以下の混
合割合で含有する液晶組成物。 (エ)前記(ウ)に記載の組成物において、第一、第
二、第三および第四の各成分の混合割合が組成物の全重
量に対してそれぞれ、5〜15%、15〜42%、30
〜54%および10〜35%である、液晶組成物。
【0033】
【実施例】以下に比較例および実施例を示して本発明を
詳細に説明するが、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、比較例、実施例における組成は
すべて重量%で示される。尚、実施例および比較例で用
いた化合物は、表1に定義した表記方法に基づき、記号
で表した。
【0034】
【表1】
【0035】液晶組成物の特性値は、それぞれ括弧内の
記号で略記する。すなわち、透明点(TNI)、ネマティ
ック相下限温度(TNL)、20℃における粘度
(η20)、25℃における屈折率異方性(Δn)、25
℃における誘電率異方性(Δε)、25℃におけるしき
い値電圧(Vth)で略記する。なお、TNLの測定は、そ
れぞれ0℃、−10℃、−20℃、および−30℃に保
持したフリーザー中に資料を30日間保存した後の観察
により行い、固相(結晶相)の出現したフリーザーの温
度からその概略値として示した。 すなわち、凝固点の
含まれる温度範囲の下限側の値を省略して表現すること
として、例えば−10℃のフリーザーでは固相がなく、
−20℃のフリーザーで固相が出現している場合には、
−10℃>TNL>−20℃であるが、概略のTNLとして
は<−10℃と表記した。また、固相の出現を認めなか
った場合にはTNL<−30℃と表記した。 比較例1 特開平1−305040公報の使用例1で開示されてい
る、以下の組成物を調製した。 4−BTBTB−4 5.0% 3−HB−C 28.5% 5−HB−C 38.0% 7−HB−C 28.5% 特性値は TNI=57.2℃ TNL<0℃ η20=22.5mPa・s Δn=0.131 △ε=10.1 Vth=1.58V であった。
【0036】比較例2 特開平6−316541公報に液晶組成物aで開示され
ている、以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−5 10.0% 2−BEB−C 12.0% 4−BEB−C 12.0% 3−HEB−O2 6.6% 3−HEB−O4 17.4% 4−HEB−O1 13.5% 4−HEB−O2 13.6% 5−HEB−O1 14.9% この組成物の特性値は TNI=69.1℃ TNL<0℃ η20=33.4mPa・s Δn=0.134 △ε=6.2 Vth=1.65V
【0037】実施例1 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−5 5.0% 3−HB−C 20.0% 5−HB−C 6.0% 2−BB−C 5.0% 2−BTB−O1 5.0% 3−BTB−O1 5.0% 4−BTB−O1 5.0% 4−BTB−O2 5.0% 5−BTB−O1 5.0% 3−HHB−1 8.0% 3−HHB−3 7.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−HB(F)TB−2 8.0% 3−HB(F)TB−3 8.0% この組成物の特性値は TNI=98.6℃ TNL<−30℃ η20=20.6mPa・s Δn=0.206 △ε=5.7 Vth=2.20V であった。この液晶組成物は、比較例1および比較例2
に示される液晶組成物に比べて、低温相溶性に優れ、ネ
マチック相範囲および△nが大きく、粘度が小さくなっ
ている。
【0038】実施例2 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 10.0% 1V2−BEB(F,F)−C 5.0% 3−HB−C 25.0% 2−BTB−1 11.0% 3−BTB−1 5.0% V2−HH−3 8.0% V−HH−4 6.0% 3−HHB−1 10.0% 3−HHB−3 9.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−H2BTB−4 3.0% この組成物の特性値は TNI=86.1℃ TNL<−30℃ η20=13.5mPa・s Δn=0.173 △ε=6.7 Vth=2.08V であった。
【0039】実施例3 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 12.0% 5−BTB(F)TB−5 8.0% V2−HB−C 12.0% 3−HB−C 16.0% 5−HB−C 5.0% 1O1−HB−C 3.0% 2−HHB−C 3.0% 3−HHB−C 3.0% 4−HHB−C 3.0% 1O1−HH−5 4.0% 2−BTB−O1 7.0% 3−HH−4 10.0% 3−HB(F)VB−2 4.0% 3−HB(F)VB−3 4.0% 3−HHB−1 6.0% この組成物の特性値は TNI=141.4℃ TNL<−20℃ η20=25.6mPa・s Δn=0.200 △ε=6.4 Vth=2.64V であった。
【0040】実施例4 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 10.0% 3−HB−C 30.0% 5−HB−C 10.0% 2−BTB−1 10.0% 3−HH−4 10.0% 3−HHB−1 10.0% 3−HHB−3 11.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 3.0% 3−H2BTB−4 2.0% この組成物の特性値は TNI=90.0℃ TSN<−30℃ η20=14.0mPa・s Δn=0.163 △ε=6.5 Vth=2.20V であった。
【0041】実施例5 以下の組成物を調製した。 5−BTBTB−3 3.0% 5−BTB(F)TB−2 3.0% 5−BTB(F)TB−3 5.0% 3−HB−C 10.0% 5−HB−C 5.0% 3−HHEBB−C 2.0% 3−HBEBB−C 2.0% 3−HB−O2 10.0% 2−PyB−2 8.3% 3−PyB−2 8.3% 4−PyB−2 8.4% 2−PyB−O2 3.0% 3−HHB−3 4.0% 3−HHB−1 5.0% 3−PyBH−2 7.0% 2−PyBH−3 7.0% 4−PyBB−2 5.0% 6−PyBB−2 4.0% この組成物の特性値は TNI=87.3℃ TNL<−10℃ η20=25.1mPa・s Δn=0.198 △ε=5.1 Vth=2.11V であった。
【0042】実施例6 以下の組成物を調製した。 5−BTBTB−2 3.0% 5−BTBTB−3 4.0% 3−HB−C 16.0% 5−HB−C 12.0% V2−HB−C 12.0% 1V2−HB−C 10.0% 3−HB−O2 7.0% 2−BTB−O1 2.6% 3−BTB−O1 2.6% 4−BTB−O1 2.6% 4−BTB−O2 2.6% 5−BTB−O1 2.6% 3−HH−4 7.0% 3−HB(F)TB−2 8.0% 3−HB(F)TB−3 6.0% 3−HEBEB−1 2.0% この組成物の特性値は TNI=77.9℃ TNL<−10℃ η20=18.0mPa・s Δn=0.172 △ε=7.4 Vth=1.87V であった。
【0043】実施例7 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 10.0% 3O1−BEB(F)−C 12.0% 1V2−HB−C 7.0% 2−BTB−O1 2.8% 3−BTB−O1 2.8% 4−BTB−O1 2.8% 4−BTB−O2 2.8% 5−BTB−O1 2.8% 2−BTB−1 10.0% 2−BTB−3 9.0% 3−HH−4 4.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−H2BTB−4 4.0% 2−H2BTB−4 4.0% 3−HB(F)TB−2 5.0% 3−HB(F)TB−3 8.0% 3−HB(F)TB−4 5.0% この物の特性値は TNI=90.1℃ TNL<−30℃ η20=21.8mPa・s Δn=0.239 △ε=5.0 Vth=2.11V であった。
【0044】実施例8 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 10.0% 3O1−BEB(F)−C 8.0% V2−HB−C 5.0% 3−HB−C 6.0% 2−BTB−O1 2.8% 3−BTB−O1 2.8% 4−BTB−O1 2.8% 4−BTB−O2 2.8% 5−BTB−O1 2.8% 2−BTB−1 10.0% 2−BTB−3 10.0% V2−HH−3 6.0% 3−H2BTB−2 6.0% 3−H2BTB−3 6.0% 3−H2BTB−4 6.0% 3−HB(F)TB−2 5.0% 3−HB(F)TB−3 4.0% 3−HB(F)TB−4 4.0% この物の特性値は TNI=87.3℃ TSN<−30℃ η20=19.7mPa・s Δn=0.233 △ε=4.8 Vth=2.18V であった。
【0045】実施例9 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−5 5.0% 5−BTB(F)TB−3 10.0% 2O1−BEB(F)−C 10.0% 2O1−HBEB(F)−C 3.0% 5−HB(F)EB(F)−C 3.0% 3−HB(F)−C 8.0% 3−HHB(F)−C 7.0% 1O1−HH−3 9.0% 3−HH−4 10.0% 3−HH−5 5.0% 3−HB−O2 15.0% 3−HHB−1 10.0% 3−HHB−3 5.0% この組成物の特性値は TNI=94.0℃ TNL<−20℃ η20=19.3mPa・s Δn=0.143 △ε=9.5 Vth=1.74V であった。
【0046】実施例10 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 12.0% 1V2−BEB(F,F)−C 5.0% 3−HBEB(F,F)−C 2.0% 3−HB−C 23.0% 2−BTB−1 11.0% 3−HH−4 11.0% 3−HH−5 5.0% 2−HH−5 3.0% 3−HHB−1 10.0% 3−HHB−3 8.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−H2BTB−4 4.0% 101−HBBH−3 2.0% この組成物の特性値は TNI=95.0℃ TNL<−30℃ η20=15.0mPa・s Δn=0.169 △ε=7.3 Vth=2.08V であった。
【0047】実施例11 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 5.0% 3−HB−C 14.0% 2−BB−C 8.0% 4−BB−C 6.0% 3−HHB−C 4.0% 2−PyB−2 3.3% 3−PyB−2 3.3% 4−PyB−2 3.4% 3−HH−4 10.0% 3−HB−O2 10.0% 2−BTB−O1 10.0% 3−HHB−1 6.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 3.0% 3−PyBB−F 5.0% 5−PyBB−F 3.0% 5−PyB−F 2.0% この組成物の特性値は TNI=69.5℃ TNL<−30℃ η20=17.2mPa・s Δn=0.172 △ε=7.0 Vth=2.27V であった。
【0048】実施例12 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 7.0% 3−HB−C 7.0% 1V2−HB−C 8.0% 3−HB(F)−C 15.0% 2−HHB−C 6.0% 3−HHB−C 6.0% 3−HHB−1 10.0% 3−HHB−3 6.0% 3−H2BTB−2 6.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−H2BTB−4 4.0% 5−PyB(F)−F 8.0% 5−PyB−F 6.0% 3−HBB−F 4.0% 3−HHB−F 3.0% この組成物の特性値は TNI=99.2℃ TNL<−30℃ η20=23.0mPa・s Δn=0.160 △ε=9.9 Vth=1.91V であった。
【0049】実施例13 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−2 8.0% 5−BTB(F)TB−3 4.0% 5−BTBTB−3 3.0% 2−BB−C 5.0% 1O1−HB−C 5.0% 2−BEB−C 5.0% 3−DB−C 5.0% 3−HB−C 10.0% 2−PyB−2 5.0% 3−PyB−2 5.0% 4−PyB−2 5.0% 3−HH−4 5.0% 3−HH−5 5.0% 2−PyBH−3 5.0% 3−HHB−1 5.0% 3−HHB−O1 5.0% 2−HHB(F)−F 3.6% 3−HHB(F)−F 3.7% 4−HHB(F)−F 3.7% 7−HB(F)−F 2.0% 5−H2B(F)−F 2.0% この組成物の特性値は TNI=77.5℃ TNL<−20℃ η20=19.8mPa・s Δn=0.164 △ε=7.6 Vth=1.74V であった。
【0050】実施例14 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 10.0% 3−HB−C 10.0% 4−HB−C 3.0% 5−HBB−C 2.0% 2−BTB−1 10.0% 2−BTB−3 10.0% 3−HH−4 10.0% 3−HB−O2 10.0% 2−H2HB(F)−F 2.0% 3−H2HB(F)−F 1.0% 5−H2HB(F)−F 2.0% 2−HBB(F)−F 2.5% 3−HBB(F)−F 2.5% 4−HBB(F)−F 5.0% 3−HBB(F,F)−F 5.0% 3−H2BB(F,F)−F 5.0% 3−HB−CL 5.0% 3−HHB−CL 5.0% この組成物の特性値は TNI=68.1℃ TNL<−10℃ η20=16.1mPa・s Δn=0.162 △ε=4.3 Vth=2.13V であった。
【0051】実施例15 以下の組成物を調製した。 3−BTB(F)TB−5 5.0% 5−BTB(F)TB−2 5.0% 2−HB−C 6.0% 3−HB−C 11.0% 2−BTB−1 12.0% 1−BTB−3 10.0% 2−BTB−3 3.0% 3−HH−4 7.0% 3−HB(F)TB−2 4.0% 3−HB(F)TB−3 4.0% 3−HB(F)TB−4 3.0% 3−H2BTB−2 3.0% 3−H2BTB−3 3.0% 3−H2BTB−4 3.0% 2−PyBB−F 7.0% 3−PyBB−F 7.0% 4−PyBB−F 7.0% この組成物の特性値は TNI=94.8℃ TNL<−10℃ η20=19.4mPa・s Δn=0.236 △ε=6.2 Vth=2.15V であった。
【0052】実施例16 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−2 6.0% 5−BTB(F)TB−4 6.0% V−HB−C 15.0% 1V−HB−C 15.0% 2−BTB−1 11.0% V2−HH−3 11.0% V−HH−4 6.0% V−HHB−1 10.0% 1V2−HBB−2 8.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−H2BTB−4 4.0% この組成物の特性値は TNI=92.2℃ TNL<−30℃ η20=13.4mPa・s Δn=0.181 △ε=5.1 Vth=2.42V であった。
【0053】実施例17 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−2 5.0% 3−BTB(F)TB−5 5.0% 3−HB−C 20.0% 5−HB−C 5.0% 2−BTB−1 10.0% 3−BTB−1 5.0% 3−HH−4 10.0% 3−HH−5 4.0% 3−HHB−1 10.0% 3−H2BTB−2 5.0% 3−H2BTB−3 5.0% 3−H2BTB−4 5.0% 3−HHEB−F 3.0% 3−HBEB−F 3.0% 3−HH2B(F,F)−F 5.0% この組成物の特性値は TNI=94.8℃ TNL<−30℃ η20=14.2mPa・s Δn=0.175 △ε=5.0 Vth=2.57V であった。
【0054】実施例18 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−1 8.0% 5−BTB(F)TB−3 8.0% V2−HB−C 5.0% 1V2−HB−C 10.0% 2O1−BEB(F)−C 7.0% 3−HB−C 17.0% 2−BTB−O1 5.6% 3−BTB−O1 5.6% 4−BTB−O1 5.6% 4−BTB−O2 5.6% 5−BTB−O1 5.6% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−H2BTB−4 4.0% 2−H2BTB−2 5.0% この組成物の特性値は TNI=87.5℃ TNL<−30℃ η20=25.0mPa・s Δn=0.230 △ε=8.5 Vth=1.83V であった。
【0055】実施例19 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−3 10.0% 3O1−BEB(F)−C 12.0% 1V2−HB−C 7.0% 2−BTB−O1 8.2% 3−BTB−O1 8.2% 4−BTB−O1 8.2% 4−BTB−O2 8.2% 5−BTB−O1 8.2% 3−H2BTB−2 5.0% 3−H2BTB−3 4.0% 3−H2BTB−4 4.0% 3−HB(F)TB−2 5.0% 3−HB(F)TB−3 6.0% 3−HB(F)TB−4 6.0% この組成物の特性値は TNI=97.4℃ TNL<−30℃ η20=28.1mPa・s Δn=0.260 △ε=6.5 Vth=2.17V であった。
【0056】実施例20 以下の組成物を調製した。 5−BTB(F)TB−2 7.0% 5−BTB(F)TB−3 7.0% 3−BTB(F)TB−5 7.0% V2−HB−C 12.0% 1V2−HB−C 12.0% 2−BTB−1 9.0% 3−BTB−1 8.0% 2−BTB−3 8.0% 3−HH−4 11.0% 3−HH−5 5.0% 2−HH−5 6.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−H2BTB−3 4.0% この組成物の特性値は TNI=80.5℃ TNL<−20℃ η20=13.8mPa・s Δn=0.211 △ε=3.9 Vth=2.47V であった。
【0057】
【発明の効果】図1に比較例および実施例に示された液
晶組成物の透明点と粘度の相関を示す。一般に液晶材料
では透明点が高くなると粘度が大きくなる傾向がある。
しかし図1から明らかなように、本発明の組成物は比較
例に比べ透明点が大きく、また粘度が低いという特徴が
ある。以上述べた如く、本発明によってTN−LCDお
よびSTN−LCD表示方式に用いられる種々の特性を
満たしながら、特に屈折率異方性が高く、かつ低温相溶
性にも優れてネマチック相温度範囲が大きく、かつ粘度
の低い液晶組成物が提供さらる。
【図面の簡単な説明】
【図1】比較例および実施例の組成物における、透明点
と粘度の相関を示す図 符号の説明 ● 比較例(添字は比較例の番号を示す) ○ 実施例(添字は実施例の番号を示す)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一成分として、一般式(1) 【化1】 (式中、R1およびR2はそれぞれ独立に炭素数1〜10
    のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示
    し、いずれの基においても基中の任意の一つまたは相隣
    接しない二つのメチレン基は酸素原子によって置換され
    ていてもよく、Aは側位の一つのHがFで置換されてい
    てもよい1,4−フェニレンを示す。)で表される化合
    物を少なくとも一つ含有し、第二成分として一般式(2
    −a)、(2−b)、(2−c)、(2−d)または
    (2−e) 【化2】 (これらの式において、R3は炭素数1〜10のアルキ
    ル基または炭素数が2〜10のアルケニル基を示し、い
    ずれの基においても基中の任意の一つまたは相隣接しな
    い二つのメチレン基は酸素原子によって置換されていて
    もよく、Z1およびZ4は、それぞれ独立に−COO−、
    −C24−または単結合を示し、Z2およびZ3はそれぞ
    れ独立に−C24−または単結合を示し、B1はトラン
    ス−1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレンま
    たは1,3−ジオキサン−トランス−2,5−ジイルを
    示し、B2、B3、B4、B6およびB7はそれぞれ独立に
    トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フ
    ェニレンを示し、B5はトランス−1,4−シクロヘキ
    シレンまたは側位の一つのHがFで置換されていてもよ
    い1,4−フェニレンを示し、qおよびmはそれぞれ独
    立に0または1を示す。)で表される化合物の群から選
    択される化合物を少なくとも一つ含有し、第三成分とし
    て、一般式(3)、(4)または(5) 【化3】 (これらの式において、R4、R5、R6およびR8はそれ
    ぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2
    〜10のアルケニル基を示し、いずれの基においても基
    中の任意の一つまたは相隣接しない二つのメチレン基は
    酸素原子によって置換されていてもよく、R7およびR9
    はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルコ
    キシ基またはアルコキシメチル基を示し、Cはトランス
    −1,4−シクロヘキシレン、ピリミジン−2,5−ジ
    イルまたは1,4−フェニレンを示し、DおよびJはそ
    れぞれ独立にトランス−1,4−シクロヘキシレンまた
    は1,4−フェニレンを示し、Eはトランス−1,4−
    シクロヘキシレンまたはピリミジン−2,5−ジイルを
    示し、Gはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは
    側位の一つのHがFで置換されていてもよい1,4−フ
    ェニレンを示し、Z5は−C≡C−、−C24−、−C
    H=CH−または単結合を示し、Z6は−C24−、−
    COO−または単結合を示し、Z7は−C≡C−、−C
    OO−、−CH=CH−または単結合を示し、Q1はH
    またはFを示す。)で表される化合物の群から選択され
    る化合物を少なくとも一つ含有することを特徴とする液
    晶組成物。
  2. 【請求項2】 液晶組成物の全重量に対して、第一、第
    二および第三の各成分の混合割合がそれぞれ、3〜30
    %、10〜60%、および20〜80%であることを特
    徴とする請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 【請求項3】 第四成分として、一般式(6)または
    (7) 【化4】 (これらの式において、R10およびR11はそれぞれ独立
    に炭素数1〜10のアルキル基を示し、K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
    示し、Z8およびZ9はそれぞれ独立に−COO−、−C
    24−または単結合を示し、XはFまたはClを示し、
    2、Q3およびQ4はそれぞれ独立にHまたはFを示
    し、kは0または1を示し、hは0、1または2を示
    す。)で表される化合物の群から選択される化合物を少
    なくとも一つさらに含有することを特徴とする請求項1
    または請求項2に記載の液晶組成物。
  4. 【請求項4】 液晶組成物の全重量に対して、第四成分
    の混合割合が40%以下であることを特徴とする請求項
    3に記載の液晶組成物。
  5. 【請求項5】 第一成分として、一般式(1) 【化5】 (式中、R1およびR2はそれぞれ独立に炭素数1〜10
    のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示
    し、いずれの基においても基中の任意の一つまたは相隣
    接しない二つのメチレン基は酸素原子によって置換され
    ていてもよく、Aは側位の一つのHがFで置換されてい
    てもよい1,4−フェニレンを示す。)で表される化合
    物を少なくとも一つ含有し、第二成分として一般式(2
    −a)、(2−b)、(2−c)、(2−d)または
    (2−e) 【化6】 (これらの式において、R3は炭素数1〜10のアルキ
    ル基または炭素数が2〜10のアルケニル基を示し、い
    ずれの基においても基中の任意の一つまたは相隣接しな
    い二つのメチレン基は酸素原子によって置換されていて
    もよく、Z1およびZ4は、それぞれ独立に−COO−、
    −C24−または単結合を示し、Z2およびZ3はそれぞ
    れ独立に−C24−または単結合を示し、B1はトラン
    ス−1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレンま
    たは1,3−ジオキサン−トランス−2,5−ジイルを
    示し、B2、B3、B4、B6およびB7はそれぞれ独立に
    トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フ
    ェニレンを示し、B5はトランス−1,4−シクロヘキ
    シレンまたは側位の一つのHがFで置換されていてもよ
    い1,4−フェニレンを示し、qおよびmはそれぞれ独
    立に0または1を示す。)で表される化合物の群から選
    択される化合物を少なくとも一つ含有し、第三成分とし
    て、一般式(3)、(4)または(5) 【化7】 (これらの式において、R4、R5、R6およびR8はそれ
    ぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2
    〜10のアルケニル基を示し、いずれの基においても基
    中の任意の一つまたは相隣接しない二つのメチレン基は
    酸素原子によって置換されていてもよく、R7およびR9
    はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルコ
    キシ基またはアルコキシメチル基を示し、Cはトランス
    −1,4−シクロヘキシレン、ピリミジン−2,5−ジ
    イルまたは1,4−フェニレンを示し、DおよびJはそ
    れぞれ独立にトランス−1,4−シクロヘキシレンまた
    は1,4−フェニレンを示し、Eはトランス−1,4−
    シクロヘキシレンまたはピリミジン−2,5−ジイルを
    示し、Gはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは
    側位の一つのHがFで置換されていてもよい1,4−フ
    ェニレンを示し、Z5は−C≡C−、−C24−、−C
    H=CH−または単結合を示し、Z6は−C24−、−
    COO−または単結合を示し、Z7は−C≡C−、−C
    OO−、−CH=CH−または単結合を示し、Q1はH
    またはFを示す。)で表される化合物の群から選択され
    る化合物を少なくとも一つ含有することを特徴とする液
    晶組成物を液晶材料として用いる液晶表示素子。
  6. 【請求項6】 請求項5において、第一、第二および第
    三の各成分の混合割合が組成物重量のそれぞれ、3〜3
    0%、10〜60%および20〜80%である液晶組成
    物を液晶材料として用いる液晶表示素子。
  7. 【請求項7】 請求項5または請求項6において、液晶
    材料として、第一、第二および第三の成分のほかに、一
    般式(6)または(7) 【化8】 (これらの式において、R10およびR11はそれぞれ独立
    に炭素数1〜10のアルキル基を示し、K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
    示し、Z8およびZ9はそれぞれ独立に−COO−、−C
    24−または単結合を示し、XはFまたはClを示し、
    2、Q3およびQ4はそれぞれ独立にHまたはFを示
    し、kは0または1を示し、hは0、1または2を示
    す。)で表される化合物の群から選択される化合物を少
    なくとも一つ含む第四成分を含有する液晶組成物を用い
    る液晶表示素子。
  8. 【請求項8】 請求項7において、第四成分の混合割合
    が組成物重量の40%以下である液晶組成物を液晶材料
    として用いる、液晶表示素子。
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