WO2004083340A1

WO2004083340A1 - 液晶組成物

Info

Publication number: WO2004083340A1
Application number: PCT/JP2004/003574
Authority: WO
Inventors: Shotaro Kawakami
Original assignee: Dainippon Ink And Chemicals, Inc.
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2004-09-30
Also published as: EP1607463A4; TWI362411B; EP1607463B1; KR20050118187A; TW200508369A; KR101109529B1; CN100390250C; DE602004016734D1; EP1607463A1; US20060172089A1; CN1761732A; US7405026B2

Abstract

ネマチック液晶組成物は、骨格中にトランス-4-トリフルオロメトキシシクロヘキシル基を有し分子中のシクロヘキサン環の数が2から4である化合物を少なくとも1種含有し、Δεの絶対値が1未満である化合物を少なくとも1種含有し、さらに骨格中にナフタレン-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-ジイル基を有しΔεの絶対値が1以上の化合物、又は骨格中の6員環の数が4でありΔεの絶対値が1以上の化合物を少なくとも1種含有する。25℃における屈折率異方性が0.05から0.1の範囲であり、20℃における粘性が25mPa・s以下であり、25℃における閾値電圧が1.9V以下であり、液晶相上限温度と液晶相下限温度の差が80℃以上である。

Description

液晶組成物技術分野

本発明は電気光学的液晶表示材料として有用な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。

本出願は、 2 0 0 3年 3月 2 0日明に出願された日本国特許出願第 2 0 0 3— 0 7 7 8 4 5号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。書

背景技術

ッイストネマチック、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、特に中小型の携帯用液晶表示素子においては、使用環境温度に対する表示の安定性が重要なボイントとなっており、応答性や消費電力を低減できるより低 V、駆動電圧の液晶材料、あるいは一 3 0から 0 °Cや 4 0 から 8 0 °Cの温度域での駆動電圧、急峻な駆動電圧に対する光学特性や所望のデユーティー駆動の周波数依存性等がより小さいこと等が求められている。

特に、液晶相の下限温度 (T_→N)と液晶相上限温度（Ί^)の差の絶対値である液晶相温度範囲（Δ Τ)は、液晶表示素子の低消費電力特性を生かした屋外での使用が増大したため重要である。また、低消費電力化のためにバックライトが不要の反射型あるいは半透過型の液晶表示素子の需要が増加し、表示品位の改善のために屈折率異方性の小さレ、液晶材料が求められている。

しかしながら、従来の材料の組み合わせでは、液晶相温度範囲を拡大することは可能でも、屈折率異方性の点では反射型あるいは半透過型の液晶表示素子に求められるような充分に小さな値が得られていないのが現状であった（特許文献 1 参照)。そのため、粘度、閾値電圧等の液晶諸特性を悪化させずに屈折率異方性が充分に小さレ、液晶組成物の開発又は、この用途に最適な液晶材料の開発が望まれていた。

一方、トリフルォロメトキシ基を有する液晶化合物は既に知られており、幾つかの化合物及びこれらを用いた液晶組成物が開示されている（特許文献 1 及び 2 参照)。当該文献には、液晶化合物あるいは組成物との相溶性に優れ、粘性が低く高速応答が可能で、閾値電圧が低く低電圧駆動が可能であり、屈折率異方性が小さく、さらに電圧保持率が高くアクティブマトリックス駆動も充分可能であるようなネマチック液晶組成物としての使用が可能との記載はある。しかし、反射型及び半透過型液晶表示素子に要求される極めて小さレ、屈折率異方性を有する液晶組成物を他の液晶諸特性を良好に維持したまま実現するかについての具体的な構成は開示されていない。

又、トリフルォロメトキシ基を有する液晶化合物を用いた屈折率異方性の小さい液晶組成物も既に知られており、好ましい化合物の具体例が開示されている（特許文献 4参照）。し力しながら、この組成物は液晶相の下限温度が髙いため実用的な液晶組成物としては使用することができない。

以上より、反射型あるいは半透過型に有効な屈折率異方性の小さい、優れた特性を有するネマチック液晶組成物の開発が望まれていた。

特許文献 1 ：独国特許出願公開第 4 0 2 3 1 0 7号明細書（2頁請求項 1参照）特許文献 2 ：特開 2 0 0 2 - 5 3 8 6 1号公報（8頁から実施例参照）特許文献 3 ：特開平 1 0— 2 1 8 8 2 5号公報（8頁から実施例参照）特許文献 4 ：特表 2 0 0 2— 5 3 3 5 2 6号公報（ 3 2頁の実施例 7参照）本発明の課題の一つは、広いネマチック液晶相温度範囲を有した、閾値電圧が低く、粘度が低く、屈折率異方性の小さい、ネマチック液晶組成物を提供することにある。また、本発明の別の課題の一つは、当該液晶組成物を構成部材とした特に反射型又は半透過型において優れた品位を有する表示素子を提供することでめる。発明の開示

本発明において液晶化合物とは次の二つの化合物を示すものとする。

1 ；単独で液晶性を示す液晶化合物

2 ；その化合物単独では液晶性を示さなくとも、液晶化合物の少なくとも一種と混合された状態で液晶性を示し、かつ環構造及び連結基からなるコアに側鎖が結合した構造を有する化合物。

本発明の第 1の態様に係るネマチック液晶組成物は、骨格中にトランス - 4-トリフルォロメトキシシク口へキシル基を有し分子中のシク口へキサン環の数が 2から 4である化合物を少なくとも 1種含有し、 Δ εの絶対値が 1未満である液晶化合物を少なくとも 1種含有し、さらに骨格中にナフタレン - 2, 6-ジィル基、デカヒドロナフタレン- 2， 6 -ジィル基又は 1， 2， 3, 4-テトラヒドロナフタレン- 2, 6-ジィル基を有し Δ εの絶対値が 1以上の液晶化合物、又は骨格中の 6員環の数が 4であり Δ εの絶対値が 1以上の液晶化合物を少なくとも 1種含有し、 2 5 °Cにおける屈折率異方性が 0 . 0 5から 0 . 1の範囲であり、 2 0 °Cにおける粘性が 2 5 m P a ' s以下であり、 2 5 °Cにおける閾値電圧が 1 . 9 V以下であり、液晶相上限温度と液晶相下限温度の差が 8 0 °C以上である。

本発明の他の態様に係る液晶表示素子は、前記液晶組成物を用いた液晶表示素子である。

本発明のネマチック液晶組成物は、液晶相温度範囲が広く、閾値電圧が低く、粘度が低く、屈折率異方性が小さい。

前記液晶組成物は、アクティブマトリックス液晶表示素子、特に反射型又は半透過型の液晶表示素子の構成部材として用いることにより優れた表示品位を有する表示素子を提供することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る液晶表示素子の一例を示す拡大図である。発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の態様について説明する。

第一成分

本発明の一態様のネマチック液晶組成物は、第一成分として、骨格中にトラン' ス -4 -トリフルォロメトキシシク口へキシル基を有し分子中のシク口へキサン環の数が 2から 4である化合物を少なくとも 1種含有する。具体的には、第一成分として、下記の一般式 (I) で表される化合物を含有することが好ましい。

(式中、 R¹は炭素原子数 1から 1 0のアルキル基、炭素原子数 1から 1 0のアルコキシル基、炭素原子数 2から 1 0のアルケニル基、又は炭素原子数 2から 1 0のアルケニルォキシ基を表す。 Z¹及ぴ Z²はそれぞれ独立して一 C00—、一 0C0—、一 CH₂=CH₂—、一 CH₂CH₂—、又は単結合を表す。 nは 0又は 1を表す。）

一般式 (I)において、 R¹は、直鎖状の炭素数 1から 8のアルキル基、又は炭素数 2から 8のアルケニル基が好ましく、アルケニル基では以下の (1)から (5)の構造がさらに好ましい。

, ~V_ ， ^_ Λ ΓΛ^

(1) (2) (3) (4) (5)

(構造式は右端で環に連結しているものとする。）

Ζ¹及び Ζ²はそれぞれ独立して、 _CH₂=CH₂—、一 C CH₂—、又は単結合が好ましく、一 CH₂C _、又は単結合がより好ましい。

第一成分としては、以下の一般式で表される化合物がより好ましい。

(式中、 R¹は一般式 (I)におけると同じ意味を表す。 )

第一成分としては、以下の一般式で表される化合物が特に好ましい。

(式中、 R⁶は、炭素原子数 1から 8のアルキル基、炭素原子数 1から 8のアルコキシル基、又は炭素原子数 2から 8のアルケニル基を表す。 )

本態様の液晶組成物は、これらの、骨格中にトランス - 4 -トリフルォロメトキシシクロへキシル基を有する化合物を 1種から 8種含有することが好ましく、 1種から 6種含有することがより好ましく、 1種から 4種含有することが特に好ましレ、。又、その含有率が 5から 5 0質量％の範囲であることが好ましく、 1 0から 4 0質量％の範囲であることが特に好ましい。

第一成分の化合物は、粘度を上昇させるものの閾値電圧を低くする効果があり、低い粘度を重視する場合はこれらの化合物の含有率が少ないことが好ましく、低い閾値電圧を重視する場合はこれらの化合物の含有率が多いことが好ましい。第二成分

本態様のネマチック液晶組成物は、第二成分として Δ εの絶対値が 1未満である化合物を含有する。具体的には、第二成分として、一般式（Π) で表される化合物を含有することが好ましい。

(式中、及びはそれぞれ独立的に水素原子、炭素数 1から 1 5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 1 5のアルキル基、炭素数 2から 1 5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 1 5のアルケニル基を表わす。これらの基中に存在する 1個又は 2個以上の CH₂基は、それぞれ独立して酸素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—、一 C00—、 —0C0—、又は一 0C0— 0—により置き換えられていても良い。

B'、 B²及び B³は、それぞれ独立的に下記の（a)〜（c)からなる群より選ばれる基を表す。 ( a ) 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個以上の CH₂基は酸素原子又は硫黄原子に置き換えられても良い。 )

( b ) 1, 4-フエ二レン基（この基中に存在する 1個の CH₂基、又は隣接していない 2 個以上の CH₂基は窒素原子に置き換えられても良い。）

( c ) 1， 4 -シクロへキセニレン、 1， 4-ビシク口（2· 2. 2)ォクチレン、ピぺリジン - 1， 4 -ジィル、ナフタレン- 2， 6 -ジィル、デカヒドロナフタレン- 2， 6-ジィル及び 1，2， 3， 4-テトラヒドロナフタレン- 2, 6-ジィノレ

上記の基（ a )、基（ b )及ぴ基（ c )はシァノ基又はハ口ゲンで置換されていても良い。 1は 0又は 1を表す。 L¹及び L²はそれぞれ独立して、一C00—、一 0C0—、一 CH₂0_、一 0CH₂—、一CH₂CH₂—、一 CH二 CH―、 _C≡C一、 _ (CH₂) ₄—、 -CH=CH — CH₂CH₂—、一 C CH₂_CH=CH—、又は単結合を表す。）

一般式（II)において R²及びは、それぞれ独立して未置換の直鎖状炭素数 1から 1 0のアルキル基、又は炭素数 2から 1 0のアルケニル基が好ましい。未置換の直鎖状炭素数 1から 8のアルキル基、又は炭素数 2から 6のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基では式（1)から（5)の構造が特に好ましい。また、 R²及ぴ R³は同一でも異なっていても良いが、同一分子中の R²及び R³は異なっていることがより好ましい。

L¹及び L²は、それぞれ独立して、一 C00—、一 0C0—、一 CH₂CH₂—、 _CH=CH—、一 C≡C一、一（CH₂) ₄—、又は単結合を表すことが好ましく、一 CH₂C —、又は単結合を表すことがより好ましい。

B B²及び B³はそれぞれ独立してトランス- 1， 4-シクロへキシレン基、 1, 4-フエ二レン基、 3-フルォロ- 1, 4-フエ二レン基、 3, 5-ジフルォロ- 1, 4-フエ-レン基、又はデカヒド.ロナフタレン- 2, 6 -ジィルを表すことが好ましい。トランス- 1, 4 -シク口へキシレン基、 1， 4-フエ二レン基、又はデカヒドロナフタレン- 2， 6-ジィルがより好ましい。トランス- 1, 4-シク口へキシレン基が特に好ましい。

一般式（II)は、さらに具体的に、以下に列記する一般式で表される構造のいずれかであることが好ましい。

(式中、 R⁷及びは炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2から 8のアルケニル基、炭素原子数 3〜8のアルケニルォキシ基を表す。）ネマチック液晶組成物は、これら Δ εの絶対値が 1未満である化合物を 1種から 1 2種含有することが好ましく、 1種から 8種含有することがより好ましく、 1種から 6種含有することが特に好ましい。又、これらの含有率は 5質量。/。から 5 0質量。/。であることが好ましい。

第二成分の化合物は、閾値電圧を低くする効果はないものの粘度を低くする効果がある。低い粘度を重視する場合はこれらの化合物の含有率が多いことが好ましく、低い閾値電圧を重視する場合はこれらの化合物の含有率が少ないことが好ましい。第三成分

本態様のネマチック液晶組成物は、第三成分として、さらに骨格中にナフタレン- 2, 6-ジィル基、デカヒドロナフタレン- 2， 6_ジィル基、又は 1, 2, 3， 4-テトラヒドロナフタレン- 2， 6-ジィル基を有し、 Δ εの絶対値が 1以上の化合物；又は骨格中の 6員環の数が 4であり、 Δ εの絶対値が 1以上の化合物を少なくとも 1種含有する。

骨格中にナフタレン- 2， 6-ジィル基、デカヒドロナフタレン- 2， 6_ジィル基、又は 1, 2， 3， 4 -テトラヒドロナフタレン - 2， 6 -ジィル基を有し、 Δ εの絶対値が 1以上の化合物として、具体的には以下の一般式（Ilia)、一般式（Illb)、一般式（IIIc) で表される化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。

(式中、は炭素原子数 1から 1 0のアルキル基、炭素原子数 1から 1 0のアルコキシル基、炭素原子数 2から 1 0のアルケニル基、又は炭素原子数 2から 1 0のアルケニルォキシ基を表す。

C C²及び C³はそれぞれ独立して、下記（d ) , ( e ) ，および（f ) からなる群より選ばれる基を表す。

( d ) トランス- 1, 4-シク口へキシレン基（この基中に存在する 1個の CH₂基、又は隣接していない 2個以上の CH₂基は酸素原子又は硫黄原子に置き換えられても良い。 )

( e ) 1，4_フエ二レン基（この基中に存在する 1個の CH₂基、又は隣接していない 2 個以上の CH₂基は窒素原子に置き換えられても良い。）

( f ) 1， 4-シクロへキセニレン、 1, 4 -ビシクロ（2. 2. 2)ォクチレン、ピぺリジン - 1, 4 -ジィル、ナフタレン - 2， 6-ジィル、 1, 2, 3, 4-テトラヒドロナフタレン- 2， 6-ジィル及ぴデカヒドロナフタレン- 2, 6 -ジィル

上記の基（d )、基（e )及び基（ f )の少なくとも一つは、シァノ基又はハロゲンで置換されていても良い。

Κ\ Κ²及び Κ³はそれぞれ独立して、一 C00—、一 0C0—、一 CH₂0—、一 0C —、一 C H₂CH₂—、 — CH=CH—、一 C≡C一、一（CH₂) ₄—、一 CH=CH— CH₂CH₂—、 — CH H₂— CH =CH—、又は単結合を表す。 X⁴、 X⁵及ぴ X⁶はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。 p及び qはそれぞれ独立して、 0又は 1を表す。 X²は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シァノ基、トリフルォロメチル基、ジフルォロメチル基、フルォロメトキシ基、ジフルォロメトキシ基、トリフルォロメトキシ基、 2， 2， 2 - トリフルォロェチル基、又は R⁴と同じ定義を表す。）

一般式（Ilia)、一般式（Illb)及び一般式（IIIc)において、 R⁴は、未置換の直鎖状炭素数 1から 1 5のアルキル基、又は炭素数 2から 1 5のアルケニル基が好ましく、未置換の直鎖状炭素数 1から 8のアルキル基、又は炭素数 2から 6のアルケニル基がより好ましく、アルケニル基では式（1)から（5)の構造が特に好ましレ、。

K¹, K²及び K³は、それぞれ独立して一 C00—、一 0C0_、 _C C 一、一 CH=CH—、 — C≡C一、一（CH₂) ₄—、又は単結合を表すことが好ましく、一 C CH₂—、 -CH=CH 一、一（CH₂) ₄—、又は単結合を表すことがより好ましく、 _CH₂CH₂—、又は単結合を表すことが特に好ましい。 K¹, K²又は K³が複数存在する場合には、少なくとも一つは単結合であることが好ましい。

C\ C²及び C³はそれぞれ独立してトランス- 1, 4 -シクロへキシレン基、 1, 4-フエ二レン基、 3-フルォロ- 1， 4-フエ二レン基、又は 3， 5-ジフルォロ- 1, 4-フエ二レン基を表すことが好ましく、トランス- 1, 4-シクロへキシレン基、又は 1, 4-フエニレン基を表すことがより好ましく、トランス- 1, 4-シクロへキシレン基を表すことが特に好ましい。

X²は、フッ素原子、シァノ基、トリフルォロメチル基、ジフルォロメチル基、フルォロメトキシ基、ジフルォロメトキシ基、又はトリフルォロメトキシ基を表すことが好ましく、フッ素原子を表すことがより好ましい。

一般式（Ilia)の化合物は、下記の第 1および第 2グループの一般式で表される化合物の少なくとも 1種であることが好ましい。第 1のグループは、以下の通りである。

(式中、 R⁹は炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2 から 8のアルケニル基を表し、 Υ·¹はシァノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフノレォロメチル基、ジフルォロメトキシ基又はトリフノレオロメトキシ基を表す。 ) 第 2のグループは、以下の通りである。

(式中、 R⁹は炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2 から 8のアルケニル基を表す。）

一般式 (Illb)の化合物は、以下の一般式で表される化合物の少なくとも 1種であることが好ましい。 W

(式中、 R⁹は炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2 から 8のアルケニル基を表し、 Y⁴はシァノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルォロメチル基、ジフルォロメトキシ基又はトリフルォロメトキシ基を表す。）一般式（IIIc)の化合物は、以下の一般式で表される化合物の少なくとも 1種であることが好ましい。

(式中、は炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2 から 8のアルケニル基を表し、 Y⁴はシァノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルォロメチル基、ジフルォロメトキシ基又はトリフルォロメトキシ基を表す。）ネマチック液晶組成物は、一般式（iii_a)、一般式（Illb)及ぴ一般式 (Hie)からなる群から選ばれる化合物を 1種から 1 2種含有することが好ましく、 1種から 6種含有することがより好ましい。 ■

ネマチック液晶組成物は、 Δ εの絶対値が 1以上の化合物として、具体的には以下の一般式 (IV) で表される化合物を含有することが好ましい。

(式中 R⁵は、水素原子、炭素数 1から 1 5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 1 5のアルキル基、炭素数 2から 1 5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 1 5のアルケニル基を表す。これらの基中に存在する 1個又は 2個以上の C 基は、それぞれ独立して、酸素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、一CO—、 — C00—、一0C0—、又は一0C0—0—により置き換えられていても良レ、。

B⁵、 B⁶は及び B⁷は、それぞれ独立的に、下記の（g )および（h )からなる群より選ばれる基を表す。

( g ) 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個以上の C 基は酸素原子又は硫黄原子に置き換えられても良い。 )

( h ) 1, 4 -フエ二レン基（この基中に存在する 1個の CH₂基、又は隣接していない 2 個以上の C 基は窒素原子に置き換えられても良い。）

上記の基（g )及ぴ基（h )はシァノ基又はハロゲンで置換されていても良い。 L L⁵及び L⁶はそれぞれ独立して、一C00—、一0C0_、一C 0—、一 0CH₂—、一C H₂CH₂—、一 CH=CH—、 _C≡C一、一（C¾) ₄一、一 CH=CH— CH₂CH₂—、一 CH₂CH₂— CH =CH—、又は単結合を表す。 X¹及び X³はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。

X²は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シァノ基、トリフルォロメチル基、ジフルォロメチル基、フルォロメトキシ基、ジフルォロメトキシ基、トリフルォロメトキシ基、 2, 2, 2 -トリフルォロェチル基、又は R⁵と同じ定義を表す。 ) 一般式（IV)において、 R⁵は、未置換の直鎖状炭素数 1から 1 5のアルキル基、又は炭素数 2から 1 5のアルケニル基が好ましく、未置換の直鎖状炭素数 1から 8のアルキル基、又は炭素数 2から 6のアルケニル基がより好ましく、アルケニル基では式（1)から（5)の構造が特に好ましい。

L⁴、 L⁵及び L⁶は、それぞれ独立して一 C00—、一0C0—、 _CH₂CH₂—、一 CH=CH—、一 C≡C一、一（CH₂) ₄—、又は単結合を表すことが好ましい。一 CH₂CH₂—、 -CH=CH 一、一（CH₂) ₄—、又は単結合を表すことがより好ましく、一 CH₂C _、又は単結合を表すことが特に好ましい。 l\ L⁵又は L⁶のうち少なくとも二つは単結合であることが好ましレ、。

B⁵、 B⁶は及ぴはそれぞれ独立してトランス- 1， 4-シクロへキシレン基、 1，4 -フェニレン基、 3-フルォロ- 1， 4-フエ二レン基、又は 3， 5-ジフルォロ- 1， 4-フエニレン基を表すことが好ましい。トランス - 1， 4-シク口へキシレン基、又は 1, 4 -フエ二レン基を表すことがより好ましく、トランス - 1， 4-シク口へキシレン基を表すことが特に好ましい。

X¹及び X³はどちらか一方がフッ素原子を表すことが好ましい。

一般式（IV)の化合物としては、以下の一般式で表される化合物が好ましい。

(式中、は炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2 から 8のァルケ-ル基を表し、 X³及び X⁴はそれぞれ独立して H又は Fを表し、 Y⁴はシァノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルォロメチル基、ジフルォロメトキシ基又はトリフルォロメトキシ基を表す。）

ネマチック液晶組成物は、一般式（IV)で表される化合物を 1種から 8種含有することが好ましく、 1種から 4種含有することがより好ましい。

ネマチック液晶組成物は、一般式（Ilia)、一般式（Illb)、一般式（IIIc)及び一般式（IV)からなる群から選ばれる化合物を、 1種から 2 0種含有することが好ましく、 1種から 1 6種含有することがより好ましく、 1種から 1 2種含有することが特に好ましい。又、これらの含有率は 1 0質量。/。から 8 0質量。/。が好ましい。これらの化合物は、粘度を上昇させてしまうものの閾値電圧を低くする効果があり、低い閾値電圧を重視する場合はこれらの化合物の含有率が多いことが好ましく、低い粘度を重視する場合はこれらの化合物の含有率を少なくすることが好ましい。

本態様のネマチック液晶組成物は、一般式 (la)で表される化合物、一般式 (Π) で表される化合物、一般式（Ilia)、一般式（Illb)及び一般式（IIIc)からなる群から選ばれる化合物、及び一般式（IV)で表される化合物を含有することが好ましい。ネマチック液晶組成物は、一般式 (I)で表される化合物を含有し、その含有率が 5から 5 0質量％の範囲であり；一般式（Π)で表される化合物を含有し、その含有率が 5から 5 0質量％の範囲であり；一般式（Ilia)、一般式（Illb)及び一般式 (IIIc)からなる群から選ばれる化合物を含有し、その含有率が 5から 6 0質量％の範囲であり；さらに一般式 (IV)で表される化合物を含有し、その含有率が 5 から 5 0 %であることが特に好ましい。

ネマチック液晶組成物は、又、追加の成分として、以下の一般式 (V - 1) で表される化合物を含有することが好ましい。

(式中、 R⁹は炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2 から 8のアルケニル基を表す。 L⁷及び L⁸はそれぞれ独立して、一 CH₂CH₂—、一 CH=C H—、 _C≡C―、一（CH₂) ₄—、又は単結合を表す。 Iは 1， 4-フエ-レン基、又はトランス- 1， 4-シクロへキシレン基を表す。 X⁶は水素原子又はフッ素原子を表す。 n は 0又は 1を表す。 Y⁴はシァノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルォロメチル基、ジフルォロメトキシ基、又はトリフルォロメトキシ基を表す。 )

一般式 (V- 1)の化合物としては、具体的には以下の一般式で表される化合物が好ましい。

(式中、 R⁹は炭素原子数 1から 8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数 2 から 8のァルケ-ル基を表す。 X³及'び X⁴はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。 Y⁴はシァノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルォロメチル基、ジフルォロメトキシ基又はトリフルォロメトキシ基を表す。）

本態様のネマチック液晶組成物は、広！/、液晶相温度範囲（液晶相下限温度と液晶相上限温度の差の絶対値）を有する。液晶相温度範囲は 8 0 °C以上であることが好ましく、 9 0 °C以上であることがより好ましく、 1 0 0 °C以上が特に好ましい。また、液晶相上限温度は 7 0 °C以上が好ましく、 8 0 °C以上がより好ましい。さらに、液晶相下限温度は一 2 0 °C以下が好ましく、一 3 0 °C以下がより好ましい。本態様のネマチック液晶組成物は、消費電力を低減する低い駆動電圧に有効な低い閾値電圧、応答速度の改良に有効な低い粘度及び反射型又は半透過型液晶表示素子に有効な小さい屈折率異方性を有する。

本態様のネマチック液晶組成物の 2 5 °Cにおける閾値電圧は 1 · 9 V 以下であることが好ましく、 1 . 7 V 以下であることがより好ましい。 2 0 °Cにおける粘度は 2 S raPa' s以下であることが好ましく、 2 O raPa- s以下であることがより好ましい。 2 5 °Cにおける屈折率異方性は 0 . 0 5から 0 . 1の範囲であることが好ましく、 0 . 0 5から0 . 0 9の範囲であることがより好ましく、 0 . 0 5 5力ら 0 . 0 7の範囲であることが特に好ましい。

本態様のネマチック液晶組成物はァクティブマトリツタス液晶ディスプレイ (AM LCD)や単純マトリックス型ネマテック液晶ディスプレイ (STN-LCD)に有用であるが、 AM-LCDに特に有用であり、透過型、半透過型又は反射型の液晶表示素子に用いることができる。

本態様のネマチック液晶組成物は、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などを含有していてもよい。

図 1は、上記のネマチック液晶糸且成物を用いた液晶表示素子の一例を示す。この液晶表示素子は、互いに平行に配置された一対の偏光板 1と、これら偏光板 1 の内側にそれぞれ配置された絶縁性を有する透明な基板 2と、これら基板 2の内側にそれぞれ配置された透明電極 3 (もしくはァクティブ素子を伴う透明電極）と、これら透明電極 3の内側にそれぞれ配置された配向膜 4とを有する。これら一対の配向膜 4の間に液晶 5が充填され、配向膜 4の作用により液晶分子が一定方向に配向されている。液晶 5として前述したネマチック液晶組成物を使用することにより、前述した優れた効果が得られる。

なお、本発明の液晶表示素子は図示の構造に限定されず、必要に応じて、従来より既知の他の要素を付加してもよいし、あるいは他の要素を図示の要素の一部と置換してもよい。実施例

以下、実施例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糸且成物における「％」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_! ：ネマチック相一等方性液体相転移温度 (°C)を液晶相上限温度とする T_→N ：固体相又はスメクチック相ーネマチック相転移温度（°C)を液晶相下限温度とする

Δ Τ ：ネマチック液晶相温度範囲、 Ι Ί^ ― _Ν I △ n ： 25°Cにて測定した屈折率異方性

Vth ：セル厚 6 μ mの TN- LCDを構成した時、 25°Cにて測定した閾値電圧 (V) V ： 20°Cにて測定した粘度 (mPa' s)

化合物記載に下記の略号を使用する。

末端の n (数字) C_nH_2n+1 - C トランス- 1， 4-シクロへキシレン基

P 1, 4フエ二レン基

E -C00- e -0C0- A 一し H₀し π

t - C≡C -

CN - C≡N

On -0C_nH_2n+1

F - F

f 末端基のオルト位に結合した F原子

ndm- C_nH_2n+1 - C=C - CH₂) ^ -

-0 (dm) n — 0 (CH2) m - 2- C=C_CnH2n+l

実施例 1、 2、 3、 4、 5、 6及び 7

液晶組成物の調整

以下に示すネマチック液晶組成物、実施例 1 (No. 1)、実施例 2 (No. 2)、実施例 3 (No. 3)、実施例 4 (No. 4)、実施例 5 (No. 5)、実施例 6 (No. 6)及び実施例 7 (No. 7) を調整しその物性値を測定した。その結果を表 1に示す。表 1

実施例 1、 2、 3、 4、 5、 6及び 7

表 1に示すように、実施例 1、 2、 3、 4、 5、 6及び 7のネマチック液晶糸且成物は、液晶相の下限温度 (T_→N)が低く、液晶相上限温度が高く、広い液晶温度範囲を有しており、屈折率異方性 ( Δ n)が小さく、 Vthが低く、粘度も低いことが判る。このネマチック液晶組成物を用いて、表示品位の優れた TFT液晶表示素子を作成することができた。比較例 1、 2、 3、 4、 5及ぴ 6

比較例 1 (R1)、比較例 2 (R2)、比較例 3 (R3)、比較例 4 (R4)、比較例 5 (R5)及び比較例 6 (R6)のネマチック液晶組成物を調整した。その物性値を表 2に示す。表 2

比較例 1、 2、 3、 4、 5及び 6

析出：結晶の析出により粘性の測定が不能トリフルォロメトキシシク口へキシル基を有する化合物を含有しない、比較例

1のネマチック液晶組成物は、実施例と同様に屈折率異方性（Δη)は小さく、 T_N— j が +9 0°Cと高い組成物である。し力し、 T—_Nが +2 3°Cと高いために液晶相温度範囲が 6 7°Cと狭く、 20°Cでは結晶が析出してしまい、粘度測定ができなかつた。また、 Vthが 2. 08Vと高いことから、実施例よりも明らかに劣ることが判る。

トリフルォロメトキシシクロへキシル基を有する化合物を含有せず、縮合環系の化合物を含有する比較例 2のネマチック液晶組成物も、実施例と同様に屈折率異方性（Δη)は小さく、粘度も 15. 3raPa-s と低い組成物である。し力し、 T_→N が _ 4 °Cと高いために液晶相温度範囲が 85。〇と狭く、 1 カ 1. 82Vと高いことから、実施例よりも劣ることが判る。

トリフルォロメトキシシク口へキシル基を有する化合物を含有する特許文献 3 開示の液晶組成物である比較例 3のネマチック液晶組成物は、実施例と同様に屈折率異方性（厶 n)は小さいが、が 0°Cと高いために液晶相温度範囲が 66°Cと狭く、 20°Cでは結晶が析出してしまい粘度測定ができない。また、 Vth が 1. 9 IVと高いことから、実施例よりも明らかに劣ることが判る。 , トリフルォロメトキシシク口へキシル基を有する化合物及ぴ縮合環系の化合物を含有する特許文献 1に開示された比較例 4のネマチック液晶組成物は、実施例と同様に屈折率異方性（Δη)は小さく、 Vthは 1. 40Vと低い組成物である。しかし、 _Nが 0°Cと高いことから液晶相温度範囲が 74°Cと狭く、粘度が 37. 2mPa-sと高いことから、実施例よりも明らかに劣ることが判る。

比較例 5のネマチック液晶組成物は、実施例と同様に屈折率異方性（Δη)は小さく、力 S+ 90 °Cと高く、 T_→Nがー 23 °Cと低く、液晶相温度範囲が 1 13 °Cと広い組成物である。しかし、 Vthが 2. 27Vと高いことから、実施例よりも劣ることが判る。

比較例 6のネマチック液晶組成物は、実施例と同様に屈折率異方性（ Δ n)は小さく、力 S+ 86 °Cと高く、 T_→Nがー 46 °Cと低く、液晶相温度範囲が 132 °Cと広く、 Vthも 1. 53Vと低い。しかし、粘度が 55. 2mPa'sと極端に高いため、実施例よりも劣ることが判る。産業上の利用の可能性

本発明のネマチック液晶組成物は、液晶相温度範囲が広く、閾値電圧が低く、粘度が低く、屈折率異方性が小さい。したがって、この液晶組成物は、ァクティプマトリックス液晶表示素子、特に反射型又は半透過型の液晶表示素子の構成部材として用いることにより、優れた表示品位を有する表示素子を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . ネマチック液晶組成物であって、

骨格中にトランス- 4-トリフルォロメトキシシク口へキシル基を有し分子中のシク口へキサン環の数が 2から 4である液晶化合物の少なくとも 1種；

厶 εの絶対値が 1未満である化合物の少なくとも 1種；および

骨格中にナフタレン- 2， 6-ジィル基、デカヒドロナフタレン -2， 6-ジィル基又は

1, 2, 3， 4-テトラヒドロナフタレン- 2, 6-ジィル基を有し、厶 εの絶対値が 1以上の液晶化合物、又は骨格中の 6員環の数が 4であり Δ εの絶対値が 1以上の液晶化合物、のうちの少なくとも 1種；

を含有し、

2 5 °Cにおける屈折率異方性が 0 . 0 5から0 . 1の範囲であり、 2 0 °Cにおける粘性が 2 5 m P a · s以下であり、 2 5 °Cにおける閾値電圧が 1 . 9 V以下であり、液晶相上限温度と液晶相下限温度の差が 8 0 °C以上である。

2 . 請求項 1記載のネマチック液晶組成物であって、

前記トランス - 4-トリフルォロメトキシシクロへキシル基を有する化合物力一般式（I) で表され：

(式中、 R¹は炭素原子数 1から 1 0のアルキル基、炭素原子数 1から 1 0のアルコキシル基、炭素原子数 2から 1 0のアルケニル基又は炭素原子数 2から 1 0のァルケ二ルォキシ基を表し、 Z¹及び Z²はそれぞれ独立して一 C00—、一 0C0—、 -CH₂ CH₂—、一 CH₂CH₂—又は単結合を表し、 nは 0又は 1を表す。 )

前記 Δ εの絶対値が 1未満である化合物が、一般式（II) で表され：

(式中、 R²及び R³はそれぞれ独立的に水素原子、炭素数 1から 1 5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 1 5のアルキル基、炭素数 2から 1 5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 1 5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 CH₂基はそれぞれ独立して酸素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、 _C0_、 —C00—、一 0C0—又は一 0C0—0—により置き換えられていても良く、

B B²及び B³は、それぞれ独立的に

( a ) トランス- 1, 4-シク口へキシレン基（この基中に存在する 1個の CH₂基又は隣接していない 2 個以上の CH₂基は酸素原子又は硫黄原子に置き換えられても良い。 )

( b ) 1, 4-フエ二レン基（この基中に存在する 1個の C¾基又は隣接していない 2 個以上の CH₂基は窒素原子に置き換えられても良い。）

( c ) 1， 4 -シクロへキセニレン、 1， 4-ビシクロ（2. 2. 2)ォクチレン、ピぺリジン -1, 4-ジィル、ナフタレン- 2, 6-ジィル、デカヒドロナフタレン _2， 6 -ジィノレ及び 1, 2， 3， 4-テトラヒドロナフタレン - 2， 6 -ジィル

からなる群より選ばれる基を表し、

上記の基（a )、基（b )及び基（c )はシァノ基又はハロゲンで置換されていても良く、

1は 0又は 1を表し、

L¹及び L²はそれぞれ独立して、一 C00—、一0C0—、一 CH₂0—、 _0CH₂—、 -CH₂CH₂ 一、一CH=CH_、一 C≡C一、一（CH₂) ₄—、 — CH=CH— CH₂CH₂—、 _CH₂CH₂— CH=CH 一又は単結合を表す。）

前記 Δ εの絶対値が 1以上である化合物が、一般式 (IIIa)、一般式（IIIb)、一般式（IIIc) 、及び一般式（IV) で表される化合物からなる群から選ばれる化合物 ζ·-める：

(式中、 R⁴は炭素原子数 1から 1 0のアルキル基、炭素原子数 1から 1 0のアルコキシル基、炭素原子数 2から 1 0のアルケニル基又は炭素原子数 2から 1 0のァルケ二ルォキシ基を表し、

C C²及び C³はそれぞれ独立して、

( d ) 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個以上の CH₂基は酸素原子又は硫黄原子に置き換えられても良い。 )

( e ) 1, 4-フエ二レン基（この基中に存在する 1個の CH₂基又は隣接していなレ、 2個以上の CH₂基は窒素原子に置き換えられても良い。 )

( f ) 1， 4 -シクロへキセニレン、 1， 4-ビシクロ（2. 2. 2)オタチレン、ピペリジン- 1, 4 -ジィル、ナフタレン- 2, 6-ジィル、 1, 2，3，4-テトラヒドロナフタレン- 2， 6-ジィノレ及ぴデ力ヒドロナフタレン- 2， 6-ジィノレ

からなる群より選ばれる基を表し、

上記の基（d )、基（e )及ぴ基（ f )はシァノ基又はハロゲンで置換されていても良く、

K Κ²及び Κ³はそれぞれ独立して、一 C00—、一 0C0—、一 CH₂0—、一 0CH₂—、一 C H₂CH₂—、 _CH=CH—、一 C≡C―、一（CH₂) ₄—、一 CH=CH— CH₂CH₂—、一 CH₂CH₂_CH =CH—又は単結合を表し、

X⁴、 X⁵及び X⁶はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、

p及び qはそれぞれ独立して、 0又は 1を表し、

X²は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シァノ基、トリフルォロメチル基、ジフルォロメチル基、フルォロメトキシ基、ジフルォロメトキシ基、トリロメトキシ基、 2， 2， 2-トリフルォロェチル基又は R⁴と同じ定義を表す。 )

(式中 R⁵は、水素原子、炭素数 1から 1 5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 1 5のアルキル基、炭素数 2から 1 5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 1 5のァルケ二ル基を表し、これらの基中に存在する 1個又は 2個以上のひ 1₂基はそれぞれ独立して酸素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、一 CO—、一COO—、一 0C0—又は一0C0— 0—により置き換えられていても良く、

B⁵、 B⁶は及び B⁷は、それぞれ独立的に

( g ) 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個以上の CH₂基は酸素原子又は硫黄原子に置き換えられても良い。 )

( h ) 1， 4-フエ二レン基（この基中に存在する 1個の CH₂基又は隣接していない 2 個以上の CH₂基は窒素原子に置き換えられても良い。 )

からなる群より選ばれる基を表し、

上記の基（ g. )及び基（ h )はシァノ基又はハ口ゲンで置換されていても良く、 L⁴、 L⁵及ぴ L⁶はそれぞれ独立して、一 C00—、一0C0—、一 CH₂0_、一 0C —、

_CH₂CH₂—、一 CH=CH―、一 C≡C一、一（CH₂) ₄—、 _ CH=CH— CH₂C —、 -CH₂CH₂ 一 CH=CH—又は単結合を表し、

X¹及ぴ X³はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、

X²は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シァノ基、トリフルォロメチル基、ジフルォロメチル基、フルォロメトキシ基、ジフルォロメトキシ基、トリフルォロメトキシ基、 2， 2， 2-トリフルォロェチル基又は R⁵と同じ定義を表す。 )

3 . 請求項 2記載のネマチック液晶組成物であって、 Z¹及び Z²がそれぞれ独立して単結合又は一 CH₂CH₂—を表す。

4 . 請求項 2記載のネマチック液晶組成物であって、前記一般式（Ilia)、一般式 (Illb)及び一般式 (IIIc)からなる群から選-ばれる化合物を含有する。

5 . 請求項 2記載のネマチック液晶組成物であって、前記一般式（IV)で表される化合物を含有する。

6 . 請求項 2記載のネマチック液晶組成物であって、前記一般式（Ilia)、一般式（Illb)及び一般式（IIIc)からなる群から選ばれる化合物を 1種以上含有し、一般式（IV)から選ばれる化合物を 1種以上含有する。

7 . 請求項 1又は 2記載のネマチック液晶組成物であって、前記一般式（I)から選ばれる化合物の含有率が 5から 5 0質量％の範囲であり、かつ一般式 (II)から選ばれる化合物の含有率が 5から 5 0質量％の範囲である。

8 . 請求項 4又は 6記載のネマチック液晶組成物であって、前記一般式（I Ila)、一般式 (Illb)及び一般式 (IIIc)からなる群から選ばれる化合物の含有率が 5から

6 0質量％の範囲である。

9 . 請求項 5又は 6に記載のネマチック液晶組成物であって、前記一般式（IV) から選ばれる化合物の含有率が 5から 5 0質量。/。の範囲である。

1 0 . 請求項 5記載のネマチック液晶組成物であって、前記一般式（I)で表される化合物の含有率が 5から 5 0質量％の範囲であり、前記一般式 (II)で表される化合物の含有率が 5から 5 0質量％の範囲であり、前記一般式（IIIa)、一般式（Illb) 及ぴ一般式（IIIc)からなる群から選ばれる化合物の含有率が 5から 6 0質量％の範囲であり、前記一般式（IV)で表される化合物の含有率が 5から 5 0質量％の範囲である。

1 1 . 請求項 1カゝら 1 0の何れかに記載のネマチック液晶組成物を用いた液晶表示素子。

1 2 . 請求項 1から 1 0の何れかに記載のネマチック液晶組成物を用いたァクティブマトリックス液晶表示素子。

1 3 · 請求項 1カゝら 1 0の何れかに記載のネマチック液晶組成物を用いた反射型又は半透過型液晶表示素子。