JPWO2013141116A1 - ネマチック液晶組成物 - Google Patents

Abstract

本発明のネマチック液晶組成物は、ＴＮモード、ＯＣＢモード、ＥＣＢモード、ＩＰＳモード又はＶＡ−ＩＰＳモード用液晶表示素子などに使用されるものである。該液晶組成物は、誘電率異方性が正であって、屈折率異方性およびネマチック相−等方性液体相転移温度を低減及びネマチック相の下限温度の上昇を抑えることによりネマチック相の温度範囲を悪化させることなく、粘度が十分に低いという特徴を有し、高速応答であり表示品位が良く、また表示不良が抑制されるという優れた特徴を有し、実用的な液晶組成物として適している。

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）が正の値を示すネマチック液晶組成物に関する。

液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワードプロセッサー、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型、ＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマチック）型、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた垂直配向型やＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチング）型等がある。これらの液晶表示素子に用いられる液晶組成物は水分、空気、熱、光などの外的要因に対して安定であること、また、室温を中心としてできるだけ広い温度範囲で液晶相を示し、低粘性であり、かつ駆動電圧が低いことが求められる。さらに液晶組成物は個々の表示素子に対してあわせ最適な誘電率異方性（Δε）または及び屈折率異方性（Δｎ）等を最適な値とするために、数種類から数十種類の化合物から構成されている。

垂直配向型ディスプレイではΔεが負の液晶組成物が用いられており、ＴＮ型、ＳＴＮ型又はＩＰＳ型等の水平配向型ディスプレイではΔεが正の液晶組成物が用いられている。また、Δεが正の液晶組成物を電圧無印加時に垂直に配向させ、横電界を印加する事で表示する駆動方式も報告されており、Δεが正の液晶組成物の必要性はさらに高まっている。一方、全ての駆動方式において低電圧駆動、高速応答、広い動作温度範囲が求められている。すなわち、Δεが正で絶対値が大きく、粘度（η）が小さく、高いネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_ｎｉ）が要求されている。また、Δｎとセルギャップ（ｄ）との積であるΔｎ×ｄの設定から、液晶組成物のΔｎをセルギャップに合わせて適当な範囲に調節する必要がある。加えて液晶表示素子をテレビ等へ応用する場合においては高速応答性が重視されるため、γ_１の小さい液晶組成物が要求される。

液晶組成物の構成成分として、Δεが正の液晶化合物である式（Ａ−１）や（Ａ−２）で表される化合物を使用した液晶組成物の開示があるが（特許文献１から４）、これら液晶組成物は十分に低い粘性を実現するに至っていない。

ＷＯ９６／０３２３６５号 特開平０９−１５７２０２号 ＷＯ９８／０２３５６４号 特開２００３−１８３６５６号

本発明が解決しようとする課題は、屈折率異方性（Δｎ）およびネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_ｎｉ）を低減又は上昇させることなく、粘度（η）が十分に低く、なおかつ、誘電率異方性（Δε）が正の液晶組成物を提供することにある。

本発明者は、種々のフルオロベンゼン誘導体を検討し、特定の化合物を組み合わせることにより前記課題を解決することができることを見出し、本件発明を完成するに至った。
本発明は、正の誘電率異方性を有する液晶組成物であって、前記液晶組成物が一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有し、さらに一般式（ＬＣ１）から一般式（ＬＣ５）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有することを特徴とする液晶組成物を提供し、更に、当該液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。

（式中、Ｒ^０１〜Ｒ^４１はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲンで置換されていてもよく、Ｒ^５１及びＲ^５２はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−で置換されてよく、Ａ^０１〜Ａ^４２はそれぞれ独立して下記の何れかの構造

（該構造中、シクロヘキサン環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−で置換されていてもよく、該構造中ベンゼン環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝は窒素原子が直接隣接しないように、−Ｎ＝で置換されていてもよく、Ｘ^６１及びＸ^６２はそれぞれ独立して−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表す。）を表し、Ａ^５１〜Ａ^５３はそれぞれ独立して下記の何れかの構造

（式中、シクロヘキサン環中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２ＣＨ_２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されていてもよく、ベンゼン環中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝は窒素原子が直接隣接しないように、−Ｎ＝で置換されていてもよい。）を表し、Ｘ^０１〜Ｘ^０３は水素原子又はフッ素原子を表し、Ｘ^１１〜Ｘ^４３はそれぞれ独立して−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表し、Ｙ^０１〜Ｙ^４１は−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表し、Ｚ^０１及びＺ^０２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、Ｚ^３１〜Ｚ^４２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、存在するＺ^３１及びＺ^３２の内少なくとも１つは単結合でなく、Ｚ^５１及びＺ^５２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、ｍ^０１〜ｍ^５１はそれぞれ独立して０〜３の整数を表し、ｍ^３１＋ｍ^３２及びｍ^４１＋ｍ^４２はそれぞれ独立して１、２、３又は４を表し、Ａ^０１、Ａ^０２、Ａ^０３、Ａ^２３、Ａ^３１、Ａ^３２、Ａ^４１、Ａ^４２、Ａ^５２、Ｚ^０１、Ｚ^０２、Ｚ^３１、Ｚ^３２、Ｚ^４１、Ｚ^４２及び／又はＺ^５２が複数存在する場合、それらは同一であっても、異なっていてもよい。但し、ｍ^４２が０の場合、Ｚ^４１はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−又は−（ＣＨ_２）_４−を表す。）

本発明の液晶組成物は、Δεが正であってその絶対値が大きいという特徴を有する。またηも低く、回転粘性（γ_１）も小さく、液晶性に優れ、広い温度範囲で安定な液晶相を示す。更に、熱、光、水等に対し、化学的に安定であり、溶解性が良好であるため、低温での相安定も良く、低電圧駆動が可能である実用的で信頼性の高い液晶組成物である。

本願発明における液晶組成物は前記が一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有し、さらに一般式（ＬＣ１）から一般式（ＬＣ５）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する液晶組成物は低温においても安定した液晶相を示すため、実用的な液晶組成物であるということができる。
これらの一般式（ＬＣ０−１）から一般式（ＬＣ５）中、Ｒ^０１〜Ｒ^４１はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲンで置換されていてもよいが、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数２〜８のアルケニル基又は炭素数１〜８のアルコキシ基であることが好ましく、直鎖であることが好ましく、Ｒ^５１及びＲ^５２はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−で置換されてよいが、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数２〜８のアルケニル基又は炭素数１〜８のアルコキシ基であることが好ましく、直鎖であることが好ましい。Ａ^０１〜Ａ^４２はそれぞれ独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，４−フェニレン基、３−フルオロ−１，４−フェニレン基又は３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン基が好ましい。Ａ^５１〜Ａ^５３はそれぞれ独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，４−フェニレン基、２−フルオロ−１，４−フェニレン基又は３−フルオロ−１，４−フェニレン基が好ましい。Ｘ^０１〜Ｘ^０３は水素原子又はフッ素原子が好ましく、Ｘ^１１〜Ｘ^４３はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。Ｙ^０１〜Ｙ^４１は−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３が好ましい。
Ｚ^０１及びＺ^０２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−が好ましく、存在するＺ^０１及びＺ^０２のうち一つが−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表す場合、他は単結合を表すことが好ましく、全てが単結合を表すことが更に好ましい。Ｚ^３１〜Ｚ^４２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−が好ましく、存在するＺ^３１及びＺ^３２の内少なくとも１つは単結合でない。ｍ^４２が０の場合、Ｚ^４１はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−又は−（ＣＨ_２）_４−を表す。Ｚ^５１及びＺ^５２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−が好ましく、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−が更に好ましく、単結合が特に好ましい。ｍ^０１、ｍ^０２はそれぞれ独立して０〜２の整数を表すことが好ましく、ｍ^２１は０又は１の整数を表すことが好ましい。ｍ^３１〜ｍ^４２はそれぞれ独立して０〜２の整数を表すことが好ましく、ｍ^３１＋ｍ^３２及びｍ^４１＋ｍ^４２はそれぞれ独立して１、２又は３が好ましい。ｍ^５１は１又は２の整数を表すことが好ましい。Ａ^０１、Ａ^０２、Ａ^２３、Ａ^３１、Ａ^３２、Ａ^４１、Ａ^４２、Ａ^５２、Ｚ^０１、Ｚ^０２、Ｚ^３１、Ｚ^３２、Ｚ^４１、Ｚ^４２及び／又はＺ^５２が複数存在する場合、それらは同一であっても、異なっていてもよい。

一般式（ＬＣ０−１）、一般式（ＬＣ０−２）で表される液晶化合物は、下記一般式（ＬＣ０−１−１）〜（ＬＣ０−２−４）

(式中、Ｒ^０１、Ｘ^０１及びＹ^０１は請求項１と同じ意味を表す。）で表される化合物であることがより好ましい。

一般式（ＬＣ１）で表される化合物は、下記一般式（ＬＣ１−１）から一般式（ＬＣ１−４）

(式中、Ｒ^１１、Ｘ^１１、Ｘ^１２及びＹ^１１は請求項１と同じ意味を表す。）で表される化合物であることがより好ましい。

一般式（ＬＣ２）で表される化合物は、下記一般式（ＬＣ２−１）から一般式（ＬＣ２−８）

(式中、Ｘ^２３、Ｘ^２４、Ｘ^２５及びＸ^２６はそれぞれ独立して水素原子、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３を表し、Ｘ^２２、Ｒ^２１及びＹ^２１は請求項１と同じ意味を表す。）で表される化合物であることがより好ましい。

一般式（ＬＣ３）で表される化合物は、下記一般式（ＬＣ３−１）から一般式（ＬＣ３−１２１）

（式中、Ｘ^３３、Ｘ^３４、Ｘ^３５、Ｘ^３６、Ｘ^３７及びＸ^３８はそれぞれ独立してＨ、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３を表し、Ｘ^３２、Ｒ^３１、Ａ^３１、Ｙ^３１及びＺ^３１は請求項１と同じ意味を表し、ＲはＲ^３１を表し、Ｆ，ＣＦ_３，ＯＣＦ_３は、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３のいずれかを表し、（Ｆ）は、Ｈ又はＦのいずれかを表す。）で表される化合物であることが好ましい。

一般式（ＬＣ４）で表される化合物は、下記一般式（ＬＣ４−１）から一般式（ＬＣ４−１２）

（式中、Ｘ^４４、Ｘ^４６、Ｘ^４７、Ｘ^７１及びＸ^７２はそれぞれ独立してＨ、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３を表し、Ｘ^４２、Ｘ^４３、Ｒ^４１及びＹ^４１は請求項１と同じ意味を表す。）で表される化合物であることが好ましい。

一般式（ＬＣ５）で表される化合物は、下記一般式（ＬＣ５−１）から一般式（ＬＣ５−１４）

（式中、Ｒ^５１及びＲ^５２は請求項１と同じ意味を表す。）で表される化合物であることが好ましい。

本発明の液晶組成物において、一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物の含有量は、５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜４０質量％であることが更に好ましい。一般式（ＬＣ−１）から（ＬＣ−４）で表される化合物の含有量は、それぞれ独立して１０〜６０質量＆であることが好ましく、１０〜４０質量％であることが更に好ましい。一般式（ＬＣ−５）で表される化合物の含有量は、１０〜９０質量であることが好ましく、１５〜７０質量％であることが更に好ましい。
また、本発明の液晶組成物には、高分子安定化（ＰＳ）モードなどの液晶表示素子を作製するために、重合性化合物を含有することができる。使用できる重合性化合物として、光などのエネルギー線により重合が進行する光重合性モノマーなどが挙げられ、構造として、例えば、ビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの六員環が複数連結した液晶骨格を有する重合性化合物などが挙げられる。具体的には重合性化合物が一般式（ＰＣ１）

（式中、Ｐ_１は重合性官能基を表し、Ｓｐ_１は炭素原子数０〜２０のスペーサー基を表し、Ｑ_１は単結合、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＮＨＣＯＯ−、−ＯＣＯＮＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＯＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、ｎ_１及びｎ_２はそれぞれ独立して１、２又は３を表し、ＭＧはメソゲン基又はメソゲン性支持基を表し、Ｒ_３は、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数１〜２５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上のＣＨ_２基は、Ｏ原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＳＣＯ−、−ＣＯＳ−又は−Ｃ≡Ｃ−より置き換えられていても良く、あるいはＲ_３はＰ_２−Ｓｐ_２−Ｑ_２−（式中、Ｐ_２、Ｓｐ_２、Ｑ_２はそれぞれ独立してＰ_１、Ｓｐ_１、Ｑ_１と同じ意味を表す。）を表す。）で表される重合性化合物であることが好ましい。

より好ましくは、重合性化合物一般式（ＰＣ１）におけるＭＧが以下の構造

（式中、Ｃ_１〜Ｃ_３はそれぞれ独立して1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、1,4-シクロヘキセニル基、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、テトラヒドロチオピラン-2,5-ジイル基、1,4-ビシクロ(2,2,2)オクチレン基、デカヒドロナフタレン-2,6-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、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、2,6-ナフチレン基、フェナントレン-2,7-ジイル基、9,10-ジヒドロフェナントレン-2,7-ジイル基、1,2,3,4,4a,9,10a-オクタヒドロフェナントレン2,7-ジイル基又はフルオレン2,7-ジイル基を表し、該1,4-フェニレン基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、2,6-ナフチレン基、フェナントレン-2,7-ジイル基、9,10-ジヒドロフェナントレン-2,7-ジイル基、1,2,3,4,4a,9,10a-オクタヒドロフェナントレン2,7-ジイル基及びフルオレン2,7-ジイル基は置換基として１個以上のＦ、Ｃｌ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、シアノ基、炭素原子数１〜８のアルキル基、アルコキシ基、アルカノイル基、アルカノイルオキシ基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケノイル基又はアルケノイルオキシ基を有していても良く、Ｙ_１及びＹ_２はそれぞれ独立して−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＯ−、−ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＯＣＯＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−又は単結合を表し、ｎ_５は０、１又は２を表す。）で表される重合性化合物であり、
Ｓｐ_１及びＳｐ_２がそれぞれ独立してアルキレン基を表し、該アルキレン基は１つ以上のハロゲン原子又はＣＮにより置換されていても良く、この基中に存在する１つ又は２つ以上のＣＨ_２基はＯ原子が直接隣接しないように−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＳＣＯ−、−ＣＯＳ−又は−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよく、
Ｐ_１及びＰ_２がそれぞれ独立して以下の一般式（ＰＣ１−ａ）〜一般式（ＰＣ１−ｄ）

（式中、Ｒ^６１〜Ｒ^６３、Ｒ^７１〜Ｒ^７３、及びＲ^８１〜Ｒ^８３はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数１〜５のアルキル基を表す。）のいずれかで表される。

より具体的には、重合性化合物一般式（ＰＣ１）が一般式（ＰＣ１）−１又は一般式（ＰＣ１）−２

（式中、Ｐ_１、Ｓｐ_１、Ｑ_１、Ｐ_２、Ｓｐ_２、Ｑ_２及びＭＧは一般式（ＰＣ１）と同じ意味を表し、ｎ_３及びｎ_４はそれぞれ独立して１、２又は３を表す。）で表される重合性化合物であることが好ましい。

より具体的には、一般式（ＰＣ１）が一般式（ＰＣ１）−３〜一般式（ＰＣ１）−８

（式中、Ｗ_１はそれぞれ独立してＦ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＣＨ_３、ＯＣＨ_３、炭素原子数２〜５のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、ＣＯＯＷ_２、ＯＣＯＷ_２又はＯＣＯＯＷ_２を表し（式中、Ｗ_２は炭素原子数１〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキル基又は炭素原子数２〜５のアルケニル基を表し、ｎ_３、ｎ_４及びｎ_６はそれぞれ独立して０、１、２、３又は４を表す。）で表される重合性化合物であることがより好ましい。

さらには、一般式（ＰＣ１）−３〜一般式（ＰＣ１）−８におけるＳｐ_１、Ｓｐ_２、Ｑ_１及びＱ_２がすべて単結合であり、ｎ_３及びｎ_４において、ｎ_３＋ｎ_４が３〜６であり、Ｐ_１及びＰ_２が一般式（ＰＣ１−ｃ）であり、Ｗ_１がＦ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＣＨ_３又はＯＣＨ_３であり、ｎ_６が１以上であることが好ましい。

また、一般式（ＰＣ１）におけるＭＧが一般式（ＰＣ１）−９で表される円盤状液晶化合物であることも好ましい

（式中、Ｒ^７はそれぞれ独立してＰ_１−Ｓｐ_１−Ｑ_１又は一般式（ＰＣ１−ｅ）

（式中、Ｐ_１、Ｓｐ_１及びＱ_１は一般式（ＰＣ１）と同じ意味を表し、Ｒ^９１及びＲ^９２はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、Ｒ^９３は炭素原子数１〜２０のアルコキシ基を表し、該アルコキシ基中の少なくとも１つの水素原子が前記一般式（ＰＣ１−ａ）〜（ＰＣ１−ｄ）で表される置換基で置換されていてもよい。）の置換基を表す。）
重合性化合物の使用量は好ましくは０．１〜２．０質量％である。

更に、本発明の液晶組成物は、その安定性を向上させるために酸化防止剤を１種又は２種以上含有することもでき、ＵＶ吸収剤を１種又は２種以上含有することもできる。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は高速応答と表示不良の抑制を両立させた有用なものであり、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、ＴＮモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード又はＶＡ−ＩＰＳモード用液晶表示素子に適用できる。
上述の重合性化合物を含有する本発明の液晶組成物を用いることで、高分子安定化（ＰＳ）モード液晶表示素子を作製することができる。具体的には、二枚の基板間に重合性化合物を含有する液晶組成物を狭持し、電圧印加下あるいは電圧無印加下で紫外線等のエネルギーによって液晶組成物中の重合性化合物を重合させることで作製することができる。この液晶表示素子においては、重合性化合物の高分子化によって液晶分子の配向状態を記憶化させることができ、それによって配向状態の安定性を向上させることができる。また、応答速度の改善も期待できる。

以下、例を挙げて本願発明を更に詳述するが、本願発明はこれらによって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。

液晶組成物の物性として、以下のように表す。
T_N-I ：ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃）
T-n ：ネマチック相の下限温度（℃）
ε⊥ ：２５℃での分子長軸方向に対し垂直な方向の誘電率
Δε ：２５℃での誘電率異方性
ｎo ：２５℃での常光に対する屈折率
Δｎ ：２５℃での屈折率異方性
Vth ：２５℃での周波数１ＫＨｚの矩形波を印加した時の透過率が１０％変化するセル厚６μｍのセルでの印加電圧（Ｖ）
η_２０ ：２０℃でのバルク粘性（ｍＰａ・s）
γ_１ ：回転粘性（ｍＰａ・s）
化合物記載に下記の略号を使用する。

（実施例１）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（比較例１）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

当該液晶組成物は本願の一般式（ＬＣ０−１）及び一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物を含有しない液晶組成物である。実施例１の方がはるかに低粘度であり、γ_１も小さく、本発明の組み合わせが非常に優れたものであることがわかる
（実施例２）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例３）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例４）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例５）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例６）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例７）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例８）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例９）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例１０）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例１１）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

（実施例１２）
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。

このように、実施例２〜１２の液晶組成物は低粘度であり、γ_１も小さく、本発明の組み合わせが非常に優れたものであることがわかる。
（実施例１３）
櫛形電極構造の透明電極を同一基板に一対設けた第一の基板と電極構造を設けない第二の基板を使用し各々の基板上に垂直配向性の配向膜を形成し、第一の基板と第二の基板をギャップ間隔４．０ミクロンのＩＰＳ用空セルを作製した。この空セルに実施例９で示された液晶組成物を注入し液晶表示素子を作製した。この表示素子の電気光学特性を測定したところ、透過率が１０％変化する印加電圧は、１．５３ｖであった。また、５ｖを印加した時の応答速度は５．２ミリ秒であり、電圧をオフにした時の応答速度は１３．４秒であった。
この実施例３で示された液晶組成物９９％に対して、式（ＰＣ−１）−３−１で表される重合性化合物

を１％添加し均一溶解することにより重合性液晶組成物ＣＬＣ−Ａを調製した。ＣＬＣ−Ａの物性は実施例３で示された液晶組成物の物性とほとんど違いはなかった。
上述のＩＰＳ用空セルにＣＬＣ−Ａを挟持した後、周波数１ＫＨｚで１．８Ｖの矩形波を印加しながら、３００ｎｍ以下の紫外線をカットするフィルターを介して、高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射した。セル表面の照射強度が２０ｍＷ／ｃｍ^２となるように調整して６００秒間照射して、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。この表示素子の電気光学特性を測定したところ、透過率が１０％変化する印加電圧は、１．６１ｖであった。また、５ｖを印加した時の応答速度は５．２ミリ秒であった。また、電圧をオフにした時の応答速度は５．２ミリ秒と、実施例９で示された液晶組成物のみで作製した液晶表示素子と比較して、非常に速いものであった。

Claims (14)

1. 正の誘電率異方性を有する液晶組成物であって、前記液晶組成物が一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有し、さらに一般式（ＬＣ１）から一般式（ＬＣ５）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
   

   

   （式中、Ｒ^０１〜Ｒ^４１はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲンで置換されていてもよく、Ｒ^５１及びＲ^５２はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−で置換されてよく、Ａ^０１〜Ａ^４２はそれぞれ独立して下記の何れかの構造
   

   

   （該構造中シクロヘキサン環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−で置換されていてもよく、該構造中ベンゼン環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝は窒素原子が直接隣接しないように、−Ｎ＝で置換されていてもよく、Ｘ^６１及びＸ^６２はそれぞれ独立して−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表す。）を表し、Ａ^５１〜Ａ^５３はそれぞれ独立して下記の何れかの構造
   

   

   （式中、シクロヘキサン環中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２ＣＨ_２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されていてもよく、ベンゼン環中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝は窒素原子が直接隣接しないように、−Ｎ＝で置換されていてもよい。）を表し、Ｘ^０１〜Ｘ^０３は水素原子又はフッ素原子を表し、Ｘ^１１〜Ｘ^４３はそれぞれ独立して−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表し、Ｙ^０１〜Ｙ^４１は−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表し、Ｚ^０１及びＺ^０２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、Ｚ^３１〜Ｚ^４２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、存在するＺ^３１及びＺ^３２の内少なくとも１つは単結合でなく、Ｚ^５１及びＺ^５２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、ｍ^０１〜ｍ^５１はそれぞれ独立して０〜３の整数を表し、ｍ^３１＋ｍ^３２及びｍ^４１＋ｍ^４２はそれぞれ独立して１、２、３又は４を表し、Ａ^０１、Ａ^０２、Ａ^０３、Ａ^２３、Ａ^３１、Ａ^３２、Ａ^４１、Ａ^４２、Ａ^５２、Ｚ^０１、Ｚ^０２、Ｚ^３１、Ｚ^３２、Ｚ^４１、Ｚ^４２及び／又はＺ^５２が複数存在する場合、それらは同一であっても、異なっていてもよい。但し、ｍ^４２が０の場合、Ｚ^４１はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−又は−（ＣＨ_２）_４−を表す。）
2. 一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有し、さらに一般式（ＬＣ１）から一般式（ＬＣ４）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有し、さらに一般式（ＬＣ５）で表される化合物群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する請求項１記載の液晶組成物。
3. 一般式（ＬＣ０−１−１）から一般式（ＬＣ０−１−８）で表される化合物からなる群、及び／又は一般式（ＬＣ０−２−１）から一般式（ＬＣ０−２−４）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する請求項１又は２記載の液晶組成物。
   

   

   (式中、Ｒ^０１、Ｘ^０１及びＹ^０１は請求項１と同じ意味を表す。）
4. 一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物より選ばれる１種又は２種以上の化合物、及び一般式（ＬＣ２−１）から一般式（ＬＣ２−８）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶組成物。
   

   

   (式中、Ｘ^２３、Ｘ^２４、Ｘ^２５及びＸ^２６はそれぞれ独立して水素原子、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３を表し、Ｘ^２２、Ｒ^２１及びＹ^２１は請求項１と同じ意味を表す。）
5. 一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物より選ばれる１種又は２種以上の化合物、及び一般式（ＬＣ３−１）から一般式（ＬＣ３−２２）で表される化合物からなる群より選ばれる化合物及び／又は一般式（ＬＣ３−２３）から一般式（ＬＣ３−１２１）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶組成物。
   

   

   

   

   

   

   

   

   

   （式中、Ｘ^３３、Ｘ^３４、Ｘ^３５、Ｘ^３６、Ｘ^３７及びＸ^３８はそれぞれ独立してＨ、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３を表し、Ｘ^３２、Ｒ^３１、Ａ^３１、Ｙ^３１及びＺ^３１は請求項１と同じ意味を表し、ＲはＲ^３１表し、Ｆ，ＣＦ_３，ＯＣＦ_３は、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３のいずれかを表し、（Ｆ）は、Ｈ又はＦのいずれかを表す。）
6. 一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物より選ばれる１種又は２種以上の化合物、及び一般式（ＬＣ４−１）から一般式（ＬＣ４−１２）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶組成物。
   

   

   

   （式中、Ｘ^４４、Ｘ^４６、Ｘ^４７、Ｘ^７１及びＸ^７２はそれぞれ独立してＨ、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ_３又はＯＣＦ_３を表し、Ｘ^４２、Ｘ^４３、Ｒ^４１及びＹ^４１は請求項１と同じ意味を表す。）
7. 一般式（ＬＣ０−１）及び／又は一般式（ＬＣ０−２）で表される化合物より選ばれる１種又は２種以上の化合物、及び一般式（ＬＣ５−１）から一般式（ＬＣ５−１４）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶組成物。
   

   

   （式中、Ｒ^５１及びＲ^５２は請求項１と同じ意味を表す。）
8. 重合性化合物を１種又は２種以上含有する請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶組成物。
9. 酸化防止剤を１種又は２種以上含有する請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶組成物。
10. ＵＶ吸収剤を１種又は２種以上含有する請求項１から９のいずれか一項に記載の液晶組成物。
11. 請求項１から１０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。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
13. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いたＴＮモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード又はＶＡ−ＩＰＳモード用液晶表示素子
14. 請求項８に記載の液晶組成物を用い、電圧印加下あるいは電圧無印加下で該液晶組成物中に含有する重合性化合物を重合させて作製した高分子安定化のＴＮモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード又はＶＡ−ＩＰＳモード用液晶表示素子。