WO2007077872A1 - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

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Hiroaki Fujita
Norikatsu Hattori
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Chisso Corporation
Chisso Petrochemical Corporation
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    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition

Definitions

  • Liquid crystal composition and liquid crystal display element Liquid crystal composition and liquid crystal display element
  • the present invention relates to a liquid crystal composition and a liquid crystal display element. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal composition suitable for a liquid crystal display element driven mainly by an AM (active matrix) method, and a liquid crystal display element containing the composition.
  • AM active matrix
  • a liquid crystal display element (in the present invention, a liquid crystal display element means a general term for a liquid crystal display panel and a liquid crystal display module) is an optical anisotropy and dielectric anisotropy of a liquid crystal composition.
  • the operating modes of this liquid crystal display element include PC (phase change) mode, TN (twisted nematic) mode, STN (super twisted nematic) mode 1 to BTN (Bist aole twisted nematic) ) mode 1 to de, ECB (electrically controlled birerrmgence) mode 1 to de, ⁇ _CB (optically compensated bend) mode 1 to de, IPS (in-plane switching) mode 1 to de, VA (vertica 1 alignment) mode, such as Various modes are known.
  • TN mode In the TN mode, STN mode, etc., a composition having a positive dielectric anisotropy is used.
  • VA mode a composition having negative dielectric anisotropy is used.
  • IPS mode a composition having positive or negative dielectric anisotropy is used.
  • the ECB mode, IPS mode, VA mode, etc. in which a composition having a negative dielectric anisotropy is used, are the viewing angles that are disadvantages of conventional display modes such as TN mode and STN mode. It is known that the narrowness can be improved.
  • liquid crystal compound means a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase, and a compound having no liquid crystal phase but useful as a liquid crystal composition. It means the generic name. The content ratio of the component is calculated based on the total weight of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal compound in this case is a compound represented by the following formula (A). The compound may be optically active.
  • R and R are each independently hydrogen, alkyl, alkoxy, alkoxyalkyl, alkoxyalkoxy, acyloxy, acyloxyalkyl, alkoxycarbonyl, alkoxycarbonylalkyl, alkenyl, Alkenyloxy, nitroalkenyloxyalkyl, alkoxyalkenyl, alkynyl, alkynyloxy, cyanide_NCS, fluorine, or chlorine.
  • the carbon number is 10 or less.
  • arbitrary hydrogen may be replaced by fluorine or chlorine, and the total of the replaced fluorine and chlorine is 1 to 11:
  • ring A is 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, pyran-1,2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-dinole, pyridine 2, 5 Ginole, Pyrimidine 1,2,5 Ginole, Decahydronaphthalene 2,6 Ginole, 1, 2, 3, 4 Tetrahydronaphthalene 2,6 Ginole, or Naphthalene 1,2,6 Dil.
  • any hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine.
  • Y is a single bond, — (CH 2) —, —COO—, —OCO—, —CH 2 O—, —OCH—, —C
  • n 1, 2, 3, or 4.
  • Patent Document 3 discloses a liquid crystal composition containing a compound having a terphenyl structure.
  • Patent Document 4 discloses a liquid crystal composition containing the first component of the present invention.
  • Patent Documents 3 and 4 disclose only examples of liquid crystal compositions having a positive dielectric anisotropy, and liquid crystal compositions having a negative dielectric anisotropy are not studied at all.
  • Patent Document 1 Patent No. 2811342
  • Patent Document 2 Patent No. 1761492
  • Patent Document 3 International Publication No. 2004/035710 Pamphlet
  • Patent Document 4 International Publication No. 2005/007775 Pamphlet
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 9 183974
  • liquid crystal display elements in operation modes such as IPS mode and VA mode still have problems as display elements when compared with CRTs, and improvements in physical properties are desired.
  • the display element operating in the above-described IPS mode or VA mode mainly includes a liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy, but in order to further improve the above characteristics and the like.
  • the liquid crystal composition preferably has the following characteristics (1) to (5).
  • the temperature range of the nematic phase is related to the temperature range in which the liquid crystal display element is used.
  • the liquid crystal display element containing a liquid crystal composition having a wide temperature range of the nematic phase as in (1) is a liquid crystal display element.
  • the temperature range used as a display element can be widened.
  • a liquid crystal display element containing a liquid crystal composition having a low viscosity as in (2) has a short response time. I can. When the response time of the liquid crystal display element is short, it can be suitably used for displaying moving images. In addition, when the liquid crystal composition is injected into the liquid crystal cell of the liquid crystal display element, the injection time can be shortened and workability can be improved.
  • a liquid crystal display element containing a liquid crystal composition with appropriate optical anisotropy can have a high contrast ratio.
  • a liquid crystal display element containing a liquid crystal composition having a large absolute value of dielectric anisotropy as in (4) can reduce the threshold voltage value, drive voltage, and power consumption.
  • a liquid crystal display element containing a liquid crystal composition having a large specific resistance as in (5) can have a high voltage holding ratio and a high contrast ratio. Therefore, a liquid crystal composition having a large specific resistance value in the initial stage and a large specific resistance value even after being used for a long time is preferable.
  • AM active matrix
  • the present inventors have a first component that is a liquid crystalline compound having a terphenyl in which hydrogen is mono-substituted with fluorine, and a second component that is a specific liquid crystalline compound having 2,3 difluorophenylene.
  • the liquid crystal composition containing a negative dielectric anisotropy has an appropriate optical anisotropy with a wide nematic phase temperature range, a low viscosity, and a large negative dielectric anisotropy.
  • the present inventors have found that the value is large, and that the liquid crystal display element containing the composition has a large voltage holding ratio, and the present invention has been completed.
  • [0021] a first component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formulas (11) to (13), and the following formulas (2-1) to A liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy, comprising a second component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by (2-3).
  • a first component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formulas (11) to (13), and the following formulas (2-1) to A liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy, comprising a second component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by (2-3).
  • R 1 is independently alkyl or alkenyl
  • R 3 is independently Is alkyl
  • R 2 , R 4 and R 5 are independently alkyl, alkenyl or alkoxy; Ring B is 1,4-cyclohexylene or 1,4_phenylene;
  • Z 1 is independently a single bond, one (CH 3) —, —OCH—, or one CH 0. )
  • the first component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formulas (1 1 1) to (1 1 3), the following formula (2-1 1) and formula Contains a second component that is at least one compound selected from the group of compounds represented by (2-2-1) and formula (2-2-2) A liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy.
  • R 1 is independently alkyl or alkenyl
  • R 3 is independently alkyl
  • R 2 and R 4 are independently alkyl, alkenyl, or alkoxy.
  • the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formulas (1 1 1) to (1 3), and the second component is the above At least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-1) and at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-2) and formula (2-3) above.
  • Item 2 The liquid crystal composition according to item [1], which is a mixture with two compounds.
  • [0028] a first component that is at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formulas (11) to (13), and the following formula (2-1-2), Liquid crystal having negative dielectric anisotropy, comprising a second component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-2-2) and formula (2-2-3) Composition.
  • R 1 is independently alkyl or alkenyl
  • R 3 is independently alkyl
  • R 2 and R 4 are independently alkyl, alkenyl, or alkoxy.
  • the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (11), and the second component is the above formula (2-1 1 2), formula (2) — 2— 2) and formula (2— 2— Item 6.
  • the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formulas (11-11) to (11-3), and the second component is the above Item 6.
  • the liquid crystal composition according to item [6] which is at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2_1_2) and formula (2_2_3).
  • the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (1 1 1), and the second component is the above formula (2-1 2) and formula Item 2.
  • the content of the first component is 5 to 40% by weight and the content of the second component is 60 to 95% by weight based on the total weight of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition according to any one of [1] to [9].
  • the compound group represented by the following formula (3) contains a third component that is at least one compound selected from the group of forces [1]
  • the liquid crystal composition according to any one of [9].
  • R 6 is alkyl or alkenyl
  • R 7 is alkyl, alkenyl or alkoxy
  • Ring C and Ring D are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4_phenylene, 2_fluor _1,4-phenylene, or 3-funoleo 1,4_ Bilen;
  • P is 0 or 1.
  • the third component is selected from the group of compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-13): Item 12.
  • R 6 is independently alkyl or alkenyl
  • R 7 is independently alkyl, alkenyl or alkoxy.
  • [0045] From a first component that is at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formula (11), and a group of compounds represented by the following formula (2-1-11) A second mixture which is a mixture of at least one selected compound and at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formula (2-2-1) and formula (2-2-2) A component, at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formula (3-1), and at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formula (3-4): A liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy, comprising a third component which is a mixture of the above.
  • R 1 and R 6 are independently alkyl or alkenyl
  • R 3 is independently alkyl
  • R 2 , R 4 and R 7 are independently alkyl, alkenyl, or alkoxy.
  • liquid crystal compound component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (11) according to item [1], and item [1]
  • a second component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-1) to formula (2-3), and formula (3-1) to formula (12) according to item [12]
  • a liquid crystal composition comprising only a third component which is at least one compound selected from the group of compounds represented by (3-13).
  • [0048] [22]: a first component that is at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formulas (1_1) to (1_3); ) And the second component which is at least one compound selected from the compound group represented by formula (2-2-3) and the compound group represented by formula (3-1) below
  • R 1 and R 6 are independently alkyl or alkenyl; R 3 is independently alkyl;
  • R 2 , R 4 and R 7 are independently alkyl, alkenyl, or alkoxy.
  • the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (11-1), and the second component is the above formula (2_1_2) and formula (2 _ 2_ 3) is at least one compound selected from the compound group represented by formula (3-1), and the third component is at least one compound selected from the compound group represented by formula (3-1) above The liquid crystal composition according to item [22].
  • the content ratio of the first component is 5 to 30% by weight
  • the content ratio of the second component is 50 to 90% by weight
  • liquid crystal compound component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (11), the above formula (2-1), and the formula ( Item 2.
  • the liquid crystal composition according to item [1] which only has a second component that is at least one compound selected from the group of compounds represented by 2-2) and formula (2-3).
  • a liquid crystal display element comprising the liquid crystal composition according to any one of items [1] to [27].
  • the liquid crystal composition of the present invention has an appropriate optical anisotropy in which the temperature range of the nematic phase is widened, a large negative dielectric anisotropy and a large specific resistance. Further, the above composition is excellent in the balance of these characteristics.
  • the liquid crystal composition of the present invention can lower the minimum temperature of the nematic phase, Optical anisotropy can be increased.
  • the liquid crystal composition of the present invention can preferably have an optical anisotropy in the range of 0.08 to 0.15.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably has a dielectric constant anisotropy. 5. Can be in the range of 0 to 1.5.
  • the liquid crystal display element of the present invention contains the above composition and has a high voltage holding ratio.
  • liquid crystal display element contains a composition having the above characteristics
  • a liquid crystal display element (hereinafter referred to as “AM element”) driven by an active matrix (AM) method having an operation mode such as a VA mode or an IPS mode. It can also be used conveniently.
  • AM element liquid crystal display element driven by an active matrix (AM) method having an operation mode such as a VA mode or an IPS mode. It can also be used conveniently.
  • the liquid crystal composition of the present invention includes a first component which is a liquid crystal compound having a terphenyl in which one or two hydrogens are replaced by fluorine, and a specific liquid crystal compound having 2,3-difluorophenylene And a second component, which is a liquid crystal compound having a specific structure, if necessary.
  • the first component of the liquid crystal composition of the present invention includes at least one terphenyl having one or two hydrogens represented by the following formulas (1 1 1) to (1 3) replaced with fluorine. It is a liquid crystal compound.
  • R 1 and R 2 are independently defined as follows.
  • R 1 is independently alkyl or alkenyl
  • R 2 is independently alkyl, alkenyl or alkoxy.
  • alkyls having 1 to 20 carbon atoms are preferable: alkyls having! To 10 alkyls are more preferable methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, Or octyl is more preferred, and ethyl, propyl, butyl, pentyl, or heptyl is particularly preferred.
  • alkenyl having 2 to 20 carbon atoms is preferred, and alkenyl having 2 to 10 carbon atoms is more preferred.
  • Bull, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, More preferred are 2 butenyl, 3 butenyl, 1 pentenyl, 2 pentenyl, 3 pentenyl, 4 _penteninole, 1 _hexeninore, 2 _hexeninore, 3 _hexeninore, 4 _hexeninole, or 5—hexenyl Gubure, 1_propenyl, 3-buter, or 3_pentur are particularly preferred.
  • _CH CH— depends on the position of the double bond.
  • R 1 or R 2 is 1_propenyl, 1-butyr, 1_pentur, 1_hexenyl, 3_pentenyl
  • a trans configuration is preferred when the position number of the carbon where the double bond begins, such as 3-hexenyl, is odd.
  • the cis configuration is preferred when R 1 or R 2 is an even number of carbons where the double bond begins, such as 2-butur, 2-pentur, 2-hexenyl, or 4-hexenyl.
  • alkoxy having 1 to 20 carbon atoms is preferable.
  • Methoxy, ethoxy, or butoxy with methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, or heptyloxy being more preferred, with 0 alkoxy being more preferred.
  • the compounds represented by the above formulas (11) to (13) have a terphenyl structure in which one or two hydrogens are replaced by fluorine.
  • the liquid crystal composition according to the present invention can increase the upper limit temperature of the nematic phase and increase the optical anisotropy.
  • the liquid crystalline compounds represented by the above formulas (11) to (13) are higher in the upper limit temperature of the nematic phase than the general liquid crystalline compounds, and have a moderate viscosity.
  • the anisotropy is large, the negative dielectric anisotropy is extremely small, and the specific resistance is large.
  • the liquid crystal compound as the first component is a compound represented by the above formula
  • the upper limit temperature of the nematic phase of the liquid crystal composition is further increased, and the optical anisotropy is increased. That can reduce the degree of rice occupancy.
  • liquid crystalline compounds may be used alone or in combination as a first component.
  • the second component of the liquid crystal composition of the present invention is at least one liquid crystal compound represented by the following formulas (2— :!) to (2-3).
  • each of R 3 , R 4 , R 5 , ring B, and Z 1 is independently defined as follows.
  • R 3 is independently alkyl or alkenyl.
  • R 4 and R 5 are independently alkyl, alkenyl or alkoxy. Preferred embodiments of alkyl, alkenyl and alkoxy for R 3 , R 4 and R 5 are the same as those for R 1 and R 2 .
  • Ring B is independently 1,4-cyclohexylene, or 1,4_phenylene.
  • the configuration is preferably a trans configuration. .
  • Z 1 is independently a single bond, one (CH 3) one, —OCH one, or one CHO 1.
  • the compounds represented by the above formulas (2— :!) to (2-3) are characterized by having 1,4-cyclohexylene and 2,3-difluoro-1,4-phenylene. is there.
  • the liquid crystal compound as the second component has such a structure, the dielectric anisotropy can be negatively increased in the liquid crystal composition according to the present invention.
  • the liquid crystalline compound represented by the above formula (2-1) is not necessarily high in the upper limit temperature of the nematic phase as compared with a general liquid crystalline compound, but the viscosity is moderate to It is relatively large, has a medium optical anisotropy, has a medium to relatively large negative dielectric anisotropy, and has a large specific resistance.
  • the liquid crystalline compound represented by the above formula (2-2) has a moderate to high upper limit temperature of the nematic phase and a large viscosity compared to a general liquid crystalline compound, Optical anisotropy is moderate to large, negative dielectric anisotropy is large, and specific resistance is large There is a feature.
  • the liquid crystalline compound represented by the above formula (2-3) has a moderate upper limit temperature of the nematic phase and a large viscosity as compared with a general liquid crystalline compound. It is characterized by a medium to large optical anisotropy, a large negative dielectric anisotropy, and a large specific resistance.
  • the compounds represented by the above formula (2-11-1), formula (2-2-1), and formula (2-2-2) are preferable. 1) 1) and a compound represented by the formula (2-2-1) are more preferable.
  • the second component is the above compound, the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition can be increased negatively, and the viscosity of the liquid crystal composition can be decreased.
  • the first component is a compound represented by the above formula (11), and the second component is the above formula (2).
  • _1_1), formula (2_2_1), and at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2_2_2), increase the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition negatively
  • the compounds represented by the above formula (2_1_2), formula (2_2-2), and formula (2-2-3) are liquid crystal compositions. This is preferable in that the dielectric anisotropy can be negatively increased and the viscosity of the liquid crystal composition can be reduced.
  • the first component is a compound represented by the above formula (11), and the second component is the above formula (2).
  • the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition is negatively increased. It is preferable for decreasing the viscosity and lowering the lower limit temperature.
  • the second component is represented by the formulas (2-1 2) and (2-2-3), it is preferable for lowering the minimum temperature and further reducing the viscosity.
  • the first component is a compound represented by the above formula (1-1)
  • the second component is at least one compound represented by the above formulas (2-1 2) and (2-2-3). In some cases, it is preferable to reduce the viscosity of the liquid crystal composition.
  • R 4 in the above formula is preferably alkoxy.
  • Examples of the compounds represented by these formulas (2_1) to (2_3) include the following formula (2_1_3), formula (2_2_4), formula (2_2_5), and formula (2_2_6).
  • the dielectric of the liquid crystal composition The force S can be increased by increasing the negative anisotropy.
  • liquid crystalline compounds may be used alone or in combination as the second component.
  • the second component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (2-1), and a compound represented by the above formulas (2-2) and (2-3).
  • the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition can be negatively increased, and the above-described formula (2—
  • the upper limit temperature of the nematic phase can be changed by changing the content ratios of 1), formulas (2-2), and formulas (2-3).
  • the optical anisotropy of the liquid crystal composition can be changed by changing the content ratio of the second component with respect to the total weight of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition of the present invention further contains a third component, which is at least one liquid crystal compound represented by the following formula (3), as necessary.
  • R 6 is alkyl or alkenyl
  • R 7 is alkyl, alkenyl, or alkoxy. Preferred embodiments of these alkyl, alkenyl, and alkoxy are the same as those of R 1 and R 2 in the compounds represented by the formulas (11) to (13) of the first component.
  • Ring C and Ring D are independently 1, 4-cyclohexylene, 1,4_phenylene, 2_fluor 1,4-phenylene, or 3-funoleone. —Fuenylene. P is 0 or 1.
  • the viscosity of the liquid crystal composition according to the present invention can be reduced. Further, by changing the content ratio of the third component with respect to the total weight of the liquid crystal compound, the upper limit temperature of the nematic phase can be changed, and the optical anisotropy can be changed.
  • R 6 and R 7 are the same as in the case of the compound represented by the above (3).
  • the liquid crystalline compounds represented by the above formulas (3 ::!) To (3-3) are not so high in the upper limit temperature of the nematic phase as compared with general liquid crystalline compounds.
  • the optical anisotropy is small to large with low viscosity, and the specific resistance pile with extremely small negative dielectric anisotropy is large.
  • the liquid crystalline compounds represented by the above formulas (3-4) and (3-5) are higher in the upper limit temperature of the nematic phase and lower in viscosity than the general liquid crystalline compounds.
  • the optical anisotropy is moderate to large, the negative dielectric anisotropy is extremely small, and the specific resistance is large.
  • the liquid crystalline compounds represented by the above formulas (3-6) to (3-9) are not so high in the upper limit temperature of the nematic phase as compared with general liquid crystalline compounds.
  • the optical anisotropy is small and the viscosity is medium to large, the negative dielectric anisotropy is small, and the specific resistance is large.
  • the liquid crystalline compounds represented by the above formulas (3-10) to (3-13) are higher in the maximum temperature of the nematic phase than the general liquid crystalline compounds. It is moderate, optical anisotropy is medium to large, negative dielectric anisotropy is small to medium, and has a large specific resistance.
  • the compounds represented by the above formulas (3— :!) to (3-5) are preferable because the minimum temperature of the nematic phase of the liquid crystal composition can be lowered and the viscosity can be further reduced.
  • the compounds represented by the above formulas (3-6) to (3-13) lower the minimum temperature of the nematic phase of the liquid crystal composition and negatively increase the dielectric anisotropy. It is preferable because the viscosity can be reduced.
  • the compounds represented by the above formulas (3-1) and (3-4) are preferable because the viscosity can be further reduced.
  • liquid crystalline compounds may be used alone or in combination as a third component.
  • the second component is represented by at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (2-1-1 1), the above formula (2_2_1), and the formula (2_2_2)
  • the viscosity can be further reduced.
  • the upper limit temperature of the nematic phase can be changed by changing the content ratio of the third component with respect to the total weight of the liquid crystal compound.
  • the second component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (2_1_2) and formula (2_2_3), and the third component is When at least one compound selected from the group of compounds represented by the above formula (3-1) is used, the viscosity can be reduced.
  • the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (11), and the second component is the formula (2-1 2) and the formula (2—
  • the third component is at least one compound selected from the compound group represented by the above formula (31) Can negatively increase the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition, decrease the viscosity, and decrease the minimum temperature.
  • the upper limit temperature of the nematic phase can be changed by changing the content ratio of the third component with respect to the total weight of the liquid crystal compound.
  • liquid crystal composition of the present invention combines the first component and the second component (hereinafter also referred to as "liquid crystal composition (1)").
  • the dielectric anisotropy of the composition can be increased negatively, and the viscosity can be decreased.
  • the liquid crystal composition of Example 6 of Patent Document 5 contains a liquid crystal compound in which hydrogen bonded to the carbon at the 4-position with respect to the carbon having a bonding group in the terminal ring is replaced by halogen. In addition, it contains a liquid crystalline compound with a total of four cyclohexylene and phenylene rings. Thus, in the terminal ring, a liquid crystal composition having an electron withdrawing group such as halogen or cyan at the 4-position with respect to carbon having a bonding group is included.
  • the liquid crystal composition has a dielectric anisotropy. It tends to be positive or not negative, and the viscosity tends to increase.
  • liquid crystal compounds having a total of four cyclohexylene and phenylene rings tend to increase the minimum temperature and viscosity of the nematic phase of the liquid crystal composition.
  • the viscosity can be reduced when the composition does not contain a liquid crystal compound having a total power of cyclohexylene ring and phenylene ring as the liquid crystal compound.
  • the terminal ring does not contain a liquid crystalline compound having an electron-withdrawing group such as a halogen in the 4-position carbon based on the carbon having a bonding group
  • the dielectric constant is particularly large. Anisotropy can be increased negatively and viscosity can be decreased.
  • the content ratio of the first component and the second component of the liquid crystal composition (1) according to the present invention is not particularly limited, but is based on the total weight of the liquid crystal compound in the liquid crystal composition (1).
  • the content ratio of the first component is preferably 5 to 40% by weight and the content ratio of the second component is preferably 60 to 95% by weight,
  • the content ratio of the second component is more preferably 70 to 90% by weight.
  • the temperature range of the nematic phase of the liquid crystal composition is widened, the dielectric anisotropy is set to an appropriate range, and the specific resistance is increased. Can increase the power S.
  • the lower limit temperature of the nematic phase of the liquid crystal composition can be lowered.
  • the content ratio of the first component and the second component is in the above range, the content ratio of each compound of the first component is 10% by weight or less per compound, the content ratio of each compound of the second component is 15% per compound.
  • the minimum temperature of the nematic phase of the liquid crystal composition can be easily adjusted to _20 ° C or less.
  • liquid crystal composition (2) a combination of the third component in addition to the first component and the second component is also preferable (hereinafter also referred to as “liquid crystal composition (2)”).
  • liquid crystal composition (2) a combination of the third component in addition to the first component and the second component is also preferable.
  • the content ratios of the first component, the second component, and the third component of the liquid crystal composition (2) according to the present invention are not particularly limited, but the first component is based on the total weight of the liquid crystal compound. It is preferable that the content of the component is in the range of 5 to 30% by weight, the content of the second component is in the range of 50 to 90% by weight, and the content of the third component is in the range of 5 to 40% by weight. More preferably, the content of one component is in the range of 10 to 25% by weight, the content of the second component is in the range of 60 to 80% by weight, and the content of the third component is in the range of 10 to 30% by weight.
  • the minimum temperature of the nematic phase of the liquid crystal composition can be lowered.
  • the content ratio of the first component, the second component, and the third component is in the above range, the content ratio of each compound of the first component is 10% by weight or less per one compound, and the content ratio of each compound of the second component is 1
  • the minimum temperature of the nematic phase of the liquid crystal composition is set to ⁇ 20 ° C. Easy to adjust below.
  • the liquid crystal composition (2) when the content ratios of the first component, the second component, and the third component are in the above range, and the liquid crystal compound contains no components other than the above components, the liquid crystal composition
  • the temperature range of the nematic phase of the composition can be expanded, the optical anisotropy can be set within an appropriate range, the dielectric anisotropy can be set within an appropriate range, the viscosity can be further reduced, and the specific resistance can be further increased.
  • liquid crystal composition according to the present invention in addition to the first component, the second component, and the liquid crystal compound as the third component added as necessary, for example, for the purpose of further adjusting the characteristics of the liquid crystal composition.
  • other liquid crystal compounds are added and used.
  • a liquid crystal compound other than the liquid crystal compound as the first component, the second component, and the third component added as necessary is added. Sometimes it is used without.
  • the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition is negatively increased, resulting in an optical difference. Increase the directionality and lower the minimum temperature.
  • liquid crystal composition of the present invention when the liquid crystalline compound is composed of only the first component, the second component, and the third component, the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition is negatively increased. However, the viscosity is reduced and the minimum temperature is lowered.
  • the liquid crystal composition according to the present invention may further contain additives such as an optically active compound, a dye, an antifoaming agent, an ultraviolet absorber, and an antioxidant.
  • additives such as an optically active compound, a dye, an antifoaming agent, an ultraviolet absorber, and an antioxidant.
  • the liquid crystal composition can be applied to a liquid crystal display device that displays in a GH (Guest host) mode.
  • GH Guest host
  • an antifoaming agent is added to the liquid crystal composition according to the present invention, foaming during transportation of the liquid crystal composition or production of a liquid crystal display element from the liquid crystal composition can be suppressed.
  • the liquid crystal composition according to the present invention When an ultraviolet absorber or an antioxidant is added to the liquid crystal composition according to the present invention, it is possible to prevent deterioration of the liquid crystal composition or a liquid crystal display device containing the liquid crystal composition. It becomes.
  • the antioxidant can suppress a decrease in specific resistance when the liquid crystal composition is heated.
  • Examples of the ultraviolet absorber include benzophenone ultraviolet absorbers, benzoate ultraviolet absorbers, and triazole ultraviolet absorbers.
  • a specific example of the benzophenone-based ultraviolet absorber is 2-hydroxy-4 octoxybenzophenone.
  • a specific example of the benzoate-based UV absorber is 2,4 tert-butyl phenenoyl 3,5-di-tert butyl -4-hydroxybenzoate.
  • triazole-based UV absorbers 2- (2 hydroxy-5 methylphenyl) benzotriazole, 2- [2 hydroxy-1- (3-, 4, 5, 6 tetrahydroxyphthalimidomethyl) 5 methylphenyl] benzo Triazole, and 2- (3-tert-butyl-1,2-hydroxy-1,5-methylphenyl) -15-clobenzobenzotriazole.
  • antioxidants examples include phenol-based antioxidants and organic sulfur-based antioxidants.
  • phenolic antioxidants include 3,5-di-tert_butyl_4-hydroxytoluene, 2, 6_di-tert-butyl_4_propylphenol, 2, 6_di-tert- Butinole _4 _Pentylphenol, 2, 6 _Di tert-Butyl _4_Heptylphenol, 2, 2 '-Methylenebis (6 _tert-Butyl-4 _Methylphenol), 4, 4' -Butylidenebis (6 _tert _Butyl) _ 3 _Methylphenol), 2, 6 _Di-tert-butyl _4 _ (2-Otadecyloxycarbonyl) ethylphenol, and pentaerythritol tetrakis [3-(3,5 _di-tert-butyl _4-hydroxy Phenyl) propionate].
  • organic sulfur antioxidant examples include dilauryl-3,3'-thiopropionate, dimyristinole-1,3'-thiopropionate, distearyl-1,3'-thiopropio , Pentaerythritol tetrakis (3 lauryl thiopropionate), and 2 mercap Tobenzimidazole.
  • the above-mentioned additives typified by ultraviolet absorbers, antioxidants and the like can be used in amounts that do not impair the object of the present invention and can achieve the object of adding the additive.
  • the addition ratio is usually in the range of 100 ppm to 1000000 ppm, preferably in the range of 100 to 10 ppm, based on the total weight of the liquid crystal compound.
  • the amount is preferably in the range of 1000 to 10000 ppm.
  • the ratio of addition is determined based on the total weight of the liquid crystal compound (based on this amount, usually in the range of 10 ppm to 500 ppm, preferably in the range of 30 to 300 ppm). More preferably, the amount is in the range of 40 to 200 ppm.
  • the liquid crystal composition according to the present invention includes a synthesis raw material, a by-product, a reaction solvent, a synthesis catalyst, and the like mixed in a synthesis process of each compound constituting the liquid crystal composition, a preparation process of the liquid crystal composition, and the like. Sometimes it contains impurities.
  • each component compound when each component compound is a liquid, the respective compounds are mixed and shaken. It can be prepared by mixing and making each other liquid by heating and then shaking.
  • the liquid crystal composition according to the present invention can be prepared by other known methods.
  • the liquid crystal composition according to the present invention usually has an optical anisotropy in the range of 0.08-0.20.
  • the optical anisotropy can be in the range of 0.10 to 0.15 by appropriately adjusting the composition and the like.
  • the temperature range of the nematic phase of the liquid crystal composition can be widened to reduce the viscosity.
  • the dielectric anisotropy is usually in the range of _6.5 to 12.0, preferably in the range of -5.0 to 12.5. It is possible to obtain a liquid crystal composition having a dielectric anisotropy, more preferably a dielectric anisotropy in the range of ⁇ 4.5 to 3.0.
  • the dielectric anisotropy is in the above numerical range, it can be suitably used as a liquid crystal display device displayed in IPS mode and VA mode.
  • the liquid crystal composition according to the present invention usually has both the optical anisotropy in the numerical range and the dielectric anisotropy in the numerical range.
  • the optical anisotropy ( ⁇ ) of the liquid crystal composition and the cell gap of the liquid crystal display element (d) is designed to be a constant value.
  • this value (A n 'd) is preferably in the range of 0.30 to 0.35 zm.
  • the cell gap (d) is usually 3 to 6 ⁇ m
  • the optical anisotropy of the liquid crystal composition is, for example, in the range of 0.05 to 0.11 in order to maximize the contrast ratio. It is preferable.
  • Cell gap of 4 / im or more in VA mode (In this case, it may not be preferable for the response speed of the liquid crystal display device to slow down.
  • a liquid crystal display element with a cell gap (d) smaller than 4 / im is used, and the optical anisotropy of the liquid crystal composition used for these is higher than the normal optical anisotropy range. For example, it is in the range of 0.10 to 0.15, and this also applies to IPS mode.
  • the liquid crystal composition according to the present invention can be used for a liquid crystal display element.
  • the liquid crystal display device according to the present invention may be driven by either AM mode or passive matrix (PM) mode, and may be PC mode, TN mode, STN mode, OCB mode, VA mode, IPS mode, etc. It may be displayed in the operation mode of deviation.
  • the liquid crystal display elements driven by these AM and PM systems can be applied to any liquid crystal display such as a reflective type, a transmissive type and a transflective type.
  • the liquid crystal composition according to the present invention includes a DS (dynamic scattering) mode element using a liquid crystal composition to which a conductive agent is added, and an N CAP (nematic curvilinear) manufactured by microencapsulating a liquid crystal composition. It can also be used for aligned phase (PD) devices and PD (polymer dispersed) devices in which three-dimensional network molecules are formed in a liquid crystal composition, for example, PN (polymer network) devices.
  • PD aligned phase
  • PN polymer network
  • the liquid crystal composition according to the present invention has the characteristics as described above, it has a negative dielectric constant. It can be suitably used for AM mode liquid crystal display elements that display in a display mode that uses directionality, for example, VA mode, IPS mode, etc., and is particularly suitable for AM type liquid crystal display elements that display in VA mode. I can.
  • the direction of the electric field is perpendicular to the liquid crystal layer when compared with a liquid crystal display element that displays in TN mode, VA mode, or the like.
  • a liquid crystal display element that displays in IPS mode or the like the direction of the electric field is parallel to the liquid crystal layer.
  • the structure of the liquid crystal display element that displays in VA mode was reported in K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki and Y. Koike, SID '97 Digest of Technical Papers, 28, 845 (1997).
  • the structure of the liquid crystal display device that displays in the IPS mode is reported in the pamphlet of International Publication No. 91/10936 (family: US557686 7).
  • liquid crystal composition obtained by the present invention will be described in detail with reference to examples.
  • the present invention is not limited by the following examples.
  • the liquid crystalline compounds used in the examples are represented by symbols based on the definitions in Table 1 below.
  • Table 1 the configuration of 1,4-cyclohexylene is a trans configuration.
  • the ratio (percentage) of each compound is a weight percentage (% by weight) based on the total weight of the liquid crystal compound unless otherwise specified.
  • each component is accurately weighed and formulated.
  • the characteristic values of the liquid crystal composition obtained at the end of each example are shown.
  • the characteristic values were measured according to the following method. Many of these measurement methods are the methods described in the Standard of Electric Industries Association of Japan (EIAJ'E D-2521A) or a modified method thereof.
  • the sample was placed on a hot plate of a melting point measurement apparatus equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1 ° CZ.
  • the temperature at which a part of the sample changed from a nematic phase to an isotropic liquid was measured.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “upper limit temperature”.
  • Samples with nematic phase are 0 ° C, _10 ° C, _20. C, _30 ° C, and -40. After storage in a C freezer for 10 days, the liquid crystal phase was observed. For example, if the sample is -20 ° C, Tc was described as ⁇ _20 ° C when it remained in the matic phase and changed to crystalline or smectic phase at _30 ° C.
  • the lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • Measurement was performed using an Abbe refractometer with a polarizing plate attached to the eyepiece using light having a wavelength of 589 nm.
  • the sample was dropped on the main prism.
  • the refractive index (n II) when the polarization direction was parallel to the rubbing direction and the refractive index (n ⁇ ) when the polarization direction was perpendicular to the rubbing direction were measured.
  • the value of optical anisotropy ( ⁇ ) is
  • a polyimide alignment film was prepared on a glass substrate in the same manner. After the alignment film of the obtained glass substrate was rubbed, a TN device in which the distance between the two glass substrates was 9 zm and the twist angle was 80 degrees was assembled.
  • a sample (liquid crystal composition) was put into the obtained VA device, 0.5 volt (lkHz, sine wave) was applied, and the dielectric constant ( ⁇ II) in the major axis direction of the liquid crystal molecules was measured. .
  • VHR Voltage holding ratio
  • a sample was placed in a cell having a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) was 6 am, to produce a TN device.
  • the TN device was charged by applying a pulse voltage (5 volts, 60 microseconds).
  • the waveform of the voltage applied to the TN device was observed with a cathode ray oscilloscope, and the area between the voltage curve and the horizontal axis in the unit period (16.7 milliseconds) was determined.
  • the area was obtained in the same way from the waveform of the voltage applied after removing the TN device.
  • the value of voltage holding ratio (%) is
  • VHR-1 The voltage holding ratio obtained in this manner was indicated as "VHR-1”.
  • this TN element was heated at 100 ° C for 250 hours. After returning the TN device to 25 ° C, the voltage holding ratio was measured by the same method as described above. The voltage holding ratio obtained after this heating test is shown as “VHR-2”. This heating test is an accelerated test and corresponds to the long-term durability test of TN devices.
  • Liquid crystal cells were injected with 1.OmL of liquid crystal and a DC voltage of 10V was applied.
  • the direct current of the cell was measured 10 seconds after voltage application, and the specific resistance was calculated.
  • the measuring device used was a GC-14B gas chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation or an equivalent measuring instrument.
  • the column was a single-strength ram CBP1-M25-025 (length: 25 m, inner diameter: 0.22 mm, film thickness: 0.25 ⁇ m; stationary liquid phase: dimethylpolysiloxane; nonpolar) manufactured by Shimadzu Corporation.
  • Helium was used as the carrier gas, and the flow rate was adjusted to 2 mlZ.
  • the column is held at 200 ° C for 2 minutes and then heated to 280 ° C at a rate of 5 ° C / min. It was.
  • the temperature of the sample vaporization chamber was set to 280 ° C, and the temperature of the detector (FID) was set to 300 ° C.
  • C-R5A Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation or an equivalent product was used as a recorder.
  • the obtained gas chromatogram shows the peak retention time and peak area values corresponding to the component compounds.
  • a dilution solvent for the sample for example, black mouth form or hexane may be used.
  • a column Agilent Technologies Inc.'s first strength ram DB-1 (length 30 m, inner diameter 0 ⁇ 32 mm ⁇ thickness 0 ⁇ 25 ⁇ m), Agilent Technologies Inc.
  • HP-1 ( Rtx— 1 (length 30 m, inner diameter 0 ⁇ 32 mm ⁇ thickness 0 ⁇ 25 ⁇ m), SGE International Pty, length 30 mm, inner diameter 0 ⁇ 32 mm, film thickness 0 ⁇ 25 ⁇ m)
  • BP td BP-1 (length 30 m, inner diameter 0 ⁇ 32 mm, film thickness 0 ⁇ 25 ⁇ m)
  • Shimadzu capillary column 8? 1-? ⁇ 50-025 length 50111, inner diameter 0.25mm, monthly J? 0.25 ⁇ m
  • the area ratio of the peaks in the gas chromatogram corresponds to the ratio of the component compounds.
  • the weight% of the component compounds in the sample is not completely the same as the area% of each peak in the sample.
  • the correction factor is substantially 1. Therefore, the weight% of the component compound in the sample substantially corresponds to the area% of each peak in the sample. This is because there is no significant difference in the correction coefficients of the liquid crystal compounds of the respective components.
  • an internal standard method using the gas chromatogram is used.
  • compositions containing the second and third components of the present invention were prepared and described above. Each characteristic value was measured by the method.
  • Example 6 of Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 9183974.
  • the physical property values are those described in Patent Document 5.
  • the composition of Example 6 contains a first component of the present invention and a compound component similar to the second component.
  • the dielectric anisotropy ⁇ of the above composition is _2.6, which is not a large negative value.
  • liquid crystal composition of the present invention can increase ⁇ negatively.
  • Comparative Example 2 is a composition similar to Example 6 of Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 9183974) of the above reference data.
  • the composition of the present invention has a temperature range of the nematic phase in which the lower limit temperature is lower than that of the composition of Comparative Example 2, and has a more negative ⁇ .
  • the minimum temperature Tc of the nematic phase is ⁇ _20 ° C.
  • compositions were prepared, and each characteristic value was measured by the method described above.
  • the composition of Example 1 is a composition obtained by replacing the third component (3-2) of Comparative Example 1 with the first component (11). Compared with Comparative Example 1, the composition of Example 1 contains the first component of the present invention, so that the maximum temperature is high and the temperature range of the nematic phase is wide. In addition, ⁇ of the above composition is larger than that of Comparative Example 1, and can be easily applied to a liquid crystal display device having a smaller cell gap (d) for high-speed response. Furthermore, the above composition has a large voltage holding ratio.
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 2 Compared with Comparative Example 1, the composition of Example 2 has a wide nematic phase temperature range where the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ _20 ° C. Also, ⁇ is negatively large and ⁇ is large. In addition, the voltage holding ratio is large.
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 3 Compared with Comparative Example 1, the composition of Example 3 had a wide nematic phase temperature range where the maximum temperature was high and the minimum temperature was ⁇ 20 ° C. Also, ⁇ could be increased . And it has a large voltage holding ratio.
  • Example 4 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 4 has a wide nematic phase temperature range where the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ _20 ° C. Also, ⁇ is large and the voltage holding ratio is large.
  • Example 5
  • compositions were prepared, and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 5 The following compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • the first component of Example 5 was replaced with a component of a similar compound having no fluorine.
  • the composition of Example 5 has a negative ⁇ that is negative. Also, the minimum temperature of nematic phase is low.
  • NI 82.7 ° C; Tc ⁇ 0 ° C; ⁇ -3.0;
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 4 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 4 has a wide nematic phase temperature range in which the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ ° C. Also, ⁇ is large.
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 8 Compared with Comparative Example 1, the composition of Example 7 has a wide nematic phase temperature range where the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ _20 ° C. Also, ⁇ is negative and ⁇ is large.
  • Example 8
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • VHR-1 99.2%.
  • Example 8 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 8 has a wide nematic phase temperature range where the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ 20 ° C. ⁇ is negatively large ⁇ is large. In addition, the voltage holding ratio is large.
  • Example 9 Compared with Comparative Example 1, the composition of Example 9 has a higher upper limit temperature of 11111111 and a lower limit temperature of ⁇
  • the temperature range of the nematic phase is as low as ° C.
  • 1 1 1 1 viscosity 1 1 1 1 degree is small ⁇ is large,
  • compositions were prepared, and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 11 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 10 has a higher maximum temperature and a lower temperature limit of ⁇ Wide temperature range of nematic phase as low as ° C. In addition, ⁇ is large and the voltage holding ratio is large.
  • Example 11 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 10 has a higher maximum temperature and a lower temperature limit of ⁇ Wide temperature range of nematic phase as low as ° C. In addition, ⁇ is large and the voltage holding ratio is large. Example 11
  • compositions were prepared, and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 12 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 11 has a higher maximum temperature and a large ⁇ .
  • compositions were prepared, and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 12 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 12 has a wide nematic phase temperature range in which the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ _20 ° C. Also, the viscosity is small and ⁇ is large.
  • Example 1 of JP 2006-131906 A examples of the composition described in Example 1 of JP 2006-131906 A are given below.
  • the physical property values are those described in JP-A-2006-131906.
  • compositions containing the first component, the second component, and the third component of the present invention were prepared, and each characteristic value was measured by the method described above.
  • This Reference Example 1 is based on the above reference data.
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 14 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 13 has a wide temperature range of the nematic phase where the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ ° C. Also, the viscosity is small and ⁇ is large.
  • Example 14 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 13 has a wide temperature range of the nematic phase where the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ ° C. Also, the viscosity is small and ⁇ is large. Example 14
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above. 11
  • Example 15 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 15 has a wide nematic phase temperature range in which the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ ° C. Also, the viscosity is small and ⁇ is large.
  • Example 16 The following compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 16 Compared to Comparative Example 4, the composition of Example 16 has the same maximum temperature, minimum temperature, ⁇ and ⁇ , but a low viscosity.
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 17 is a combination of the first component, the second component compound (2-1-2) and the compound (2-2-3), and the third component compound (3-1). .
  • the composition of Example 17 has a relatively large ⁇ but a small viscosity.
  • Example 18
  • compositions were prepared, and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 18 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 18 has a wide nematic phase temperature range in which the maximum temperature is high and the minimum temperature is ⁇ _40 ° C. Also, the viscosity is small and ⁇ is large.
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 19 Compared with Comparative Example 1, the composition of Example 19 has a higher maximum temperature and a lower limit temperature of ⁇ _20.
  • the temperature range of the nematic phase is as low as ° C. Also, the viscosity is small and ⁇ is large.
  • Example 21 Compared to Comparative Example 1, the composition of Example 21 has a wide nematic phase temperature range in which the upper limit temperature is higher and the lower limit temperature is ⁇ _30 ° C. Also, the viscosity is small and ⁇ is large.
  • compositions were prepared and each characteristic value was measured by the method described above.
  • Example 22 Compared to Comparative Example 4, the composition of Example 22 has the same ⁇ and ⁇ , but a lower viscosity.

Abstract

 本発明は、ネマチック相温度範囲が広く、適切な光学異方性を有し、負の誘電率異方性が大きく、比抵抗値が大きい液晶組成物、好ましくはこれら特性を満たしながら、光学異方性を大きくすることが可能で、ネマチック相の下限温度が低くできる液晶組成物を提供し、さらに、この組成物を含む液晶表示素子を提供する。  1つまたは2つの水素がフッ素で置き換えられたターフェニル構造を有する液晶性化合物からなる第一成分と、水素がフッ素2置換されたフェニレンを有する液晶性化合物からなる第二成分とを含有する誘電率異方性が負である液晶組成物、およびこの液晶組成物を含有する液晶表示素子。

Description

明 細 書
液晶組成物および液晶表示素子
技術分野
[0001] 本発明は、液晶組成物、および液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、主として A M (active matrix)方式で駆動する液晶表示素子に適する液晶組成物、およびこの 組成物を含有する液晶表示素子に関する。
背景技術
[0002] 液晶表示素子(本発明におレ、て液晶表示素子とは液晶表示パネル、液晶表示モ ジュールの総称を意味する。 )は、液晶組成物が有する光学異方性、誘電率異方性 などを利用している力 この液晶表示素子の動作モードには、 PC (phase change)モ 一 、 TN (twisted nematic)モート、 STN (super twisted nematic)モ1 ~ト、 BTN (Bist aole twisted nematic)モ1 ~ド、 ECB (electrically controlled birerrmgence)モ1 ~ド、〇C B (optically compensated bend)モ1 ~ド、 IPS (in-plane switching)モ1 ~ド、 VA (vertica 1 alignment)モードなどの様々なモードが知られてレ、る。
[0003] TNモード、 STNモード等においては、正の誘電率異方性を有する組成物が用い られる。一方、 VAモードにおいては、負の誘電率異方性を有する組成物が用いられ る。 IPSモードにおいては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる 。これら動作モードの中でも負の誘電率異方性を有する組成物が用いられた ECBモ ード、 IPSモード、 VAモードなどは、 TNモード、 STNモード等の従来の表示モード の欠点である視野角の狭さを改善可能であることが知られている。
[0004] 従来からこれら動作モードの液晶表示素子に使用可能な、負の誘電率異方性を有 する液晶組成物として、ベンゼン環上の水素がフッ素で置き換えられた 2, 3—ジフル オロフェニレンを有する液晶性化合物を含む組成物が数多く検討されてレ、る。例え ば、特許文献 1および 2には、 2, 3—ジフルオロフヱ二レンを有する液晶性化合物が 開示されている。
[0005] なお本明細書中では、「液晶性化合物」とは、ネマチック相、スメクチック相などの液 晶相を有する化合物、および、液晶相を有さないが液晶組成物として有用な化合物 の総称を意味する。成分の含有割合は液晶性化合物の全重量に基づいて算出する 。この際の液晶性化合物は、下記 (A)式で示される化合物である。この化合物は光 学活性であってもよい。
[0006] [化 1]
[0007] 上記(A)式中、 Rおよび Rは、各々独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アルコ キシアルキル、アルコキシアルコキシ、ァシルォキシ、ァシルォキシアルキル、アルコ キシカルボニル、アルコキシカルボニルアルキル、アルケニル、アルケニルォキシ、了 ノレケニルォキシアルキル、アルコキシァルケニル、アルキニル、アルキニルォキシ、シ ァ入 _NCS、フッ素、または塩素である。これら基において炭素数は 10以下である 。炭素数が 1〜5の基において任意の水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよ ぐ置き換えられたフッ素と塩素との合計は、 1〜: 11である。上記 (A)式中、環 Aは、 1 , 4—シクロへキシレン、 1, 4—フエ二レン、ピラン一 2, 5—ジィル、 1 , 3—ジォキサン —2, 5 ジィノレ、ピリジン一 2, 5 ジィノレ、ピリミジン一 2, 5 ジィノレ、デカヒドロナフ タレン 2, 6 ジィノレ、 1 , 2, 3, 4 テトラヒドロナフタレン 2, 6 ジィノレ、またはナ フタレン一 2, 6 ジィルである。これら環 Aにおいて任意の水素は、フッ素または塩 素で置き換えられてもよい。環 Aにおいて置き換えられたフッ素と塩素との合計は 1〜 4である。 1, 4—フエ二レンにおいて任意の 1つまたは 2つの水素は、シァ入メチル、 ジフルォロメチル、またはトリフルォロメチルで置き換えられてもよい。上記(A)式中、 Yは、単結合、―(CH ) ―、― COO—、― OCO—、 -CH O—、 -OCH―、― C
F〇一、 -OCF一、一CH = CH 、一CF = CF 、一 (CH ) 一、一 (CH ) 一〇
―、 -0- (CH ) ―、 -CH = CH- (CH ) ―、 - (CH ) _CH = CH―、 - (CH
) CF〇_、 -OCF (CH ) 一、 - (CH ) COO_、 - (CH ) OC〇_、 _COO (
CH ) 一、 -OCO (CH ) 一、一 CH = CH— COO—、一 CH = CH— OC〇一、 -
COO— CH = CH―、または、一 OC〇一 CH = CH—である。上記(A)式中、 nは、 1、 2、 3、または 4である。
[0008] 特許文献 3には、ターフェニルの構造を有する化合物を含有する液晶組成物が開 示されている。特許文献 4には本発明の第一成分を含有する液晶組成物が開示され ている。しかし、特許文献 3および 4では正の誘電率異方性を有する液晶組成物の実 施例しか開示されておらず、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を全く検討され ていない。
[0009] 特許文献 5の実施例 6には、本発明の第一成分を含有する、誘電率異方性が負の 液晶組成物が開示されているが、液晶組成物の誘電率異方性(Δ ε = 2. 6)は負 に大きくない。
特許文献 1 :特許第 2811342号
特許文献 2 :特許第 1761492号
特許文献 3:国際公開第 2004/035710号パンフレット
特許文献 4:国際公開第 2005/007775号パンフレット
特許文献 5:特開平 9 183974号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] IPSモードおよび VAモード等の動作モードの液晶表示素子であっても、 CRTと比 較すれば表示素子としてはいまだ問題があり、物性の向上が望まれている。
[0011] 上述した IPSモード、あるいは VAモードで動作する表示素子は、主として、負の誘 電率異方性を有する液晶組成物を含有しているが、上記特性等をさらに向上させる ためには、上記液晶組成物が、以下(1)〜(5)で示す特性を有することが好ましい。
[0012] すなわち、(1)ネマチック相の温度範囲が広い、(2)粘度が小さい、(3)光学異方 性が適切である、 (4)誘電率異方性の絶対値が大きい、(5)比抵抗が大きい、ことが 必要である。
[0013] ネマチック相の温度範囲は、液晶表示素子を使用する温度範囲に関連をしており 、(1)のようにネマチック相の温度範囲が広い液晶組成物を含有する液晶表示素子 は、液晶表示素子として使用する温度範囲を広くできる。
[0014] (2)のように粘度の小さい液晶組成物を含有する液晶表示素子は、応答時間を短 くできる。液晶表示素子の応答時間が短い場合には、動画表示に好適に使用できる 。また、液晶組成物を液晶表示素子の液晶セルに液晶組成物を注入する際に、注 入時間を短縮し作業性を向上できる。
[0015] (3)のように光学異方性が適切な液晶組成物を含有する液晶表示素子は、コントラ スト比を大きくできる。
[0016] (4)のように誘電率異方性の絶対値が大きい液晶組成物を含有する液晶表示素子 は、しきい電圧値を下げ、駆動電圧を低くでき、さらに消費電力が小さくできる。
[0017] (5)のように比抵抗が大きい液晶組成物を含有する液晶表示素子は、電圧保持率 を大きくでき、コントラスト比を大きくできる。したがって、初期に大きな比抵抗値を有し 、さらに長時間使用したあとでも大きな比抵抗値を有する液晶組成物が好ましい。
[0018] 本発明の目的は、ネマチック相の温度範囲が広ぐ粘度が小さぐ適切な光学異方 性を有し、負の誘電率異方性が大きぐ比抵抗値が大きい液晶組成物を提供するこ とである。また本発明の他の目的は、上記特性を満たしながら、粘度が小さぐネマチ ック相の下限温度が低い液晶組成物を提供することである。さらに本発明の他の目 的は、上記組成物を含有し、電圧保持率が大きぐ VAモード、 IPSモードなどに適し たアクティブマトリクス (AM)方式で駆動する液晶表示素子を提供することである。 課題を解決するための手段
[0019] 本発明者らは、水素がフッ素で 1置換されたターフェニルを有する液晶性化合物で ある第一成分と、 2, 3 ジフルオロフェニレンを有する特定の液晶性化合物である第 二成分とを含有する誘電率異方性が負である液晶組成物が、ネマチック相温度範囲 が広ぐ粘度が小さぐ適切な光学異方性を有し、負の誘電率異方性が大きぐ比抵 抗値が大きいこと、さらに、上記組成物を含有する液晶表示素子が、電圧保持率が 大きいことを見い出し、本発明を完成するに到った。
[0020] すなわち本発明は、以下〔1〕〜〔29〕に記載された事項を有している。
[0021] 〔1〕:下記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である第一成分と、下記式(2— 1)〜式(2— 3)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有する負の誘電率異方性を有 する液晶組成物。 [化 2]
(式(1一 1)〜式(1一 3)、式(2— 1)〜式(2— 3)において、 R1は独立して、アルキル またはアルケニルであり; R3は独立して、アルキルであり;
R2、 R4および R5は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり; 環 Bは、 1, 4—シクロへキシレンまたは 1, 4_フエ二レンであり;
Z1は独立して、単結合、一(CH ) ―、 -OCH—または一 CH〇一である。 )
〔2〕:下記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である第一成分と、下記式(2— 1 1)、式(2— 2— 1)および式(2— 2— 2 )で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有 する負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
[0024] [化 3]
[0025] (式(1 1)〜式(1 3)、式(2— 1 1)、式(2— 2— 1)および式(2— 2— 2)におレ、 て、
R1は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R3は独立して、アルキルであり;
R2および R4は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 )
〔3〕:第一成分が上記式(1一 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物であり、第二成分が、上記式(2— 1一 1)、式(2— 2— 1)および式(2— 2— 2)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、項〔2〕に記載 の液晶組成物。
[0026] [4]:上記第一成分の式(1 _ 1)におレ、て、 R1または R2のレ、ずれか一方がアルケニ ノレである、項〔3〕に記載の液晶組成物。
[0027] [5]:第一成分が上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少 なくとも 1つの化合物であり、第二成分が、上記式(2— 1)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物と、上記式(2— 2)および式(2— 3)で表される化合 物群から選択される少なくとも 1つの化合物との混合物である、項〔1〕に記載の液晶 組成物。
[0028] 〔6〕:下記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である第一成分と、下記式(2— 1 2)、式(2— 2— 2)および式(2— 2— 3 )で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有 する負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
[0029] [化 4]
(式(1 1)〜式(1 3)、式(2— 1 2)、式(2— 2— 2)および式(2— 2 3)におレヽ て、
R1は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R3は独立して、アルキルであり;
R2および R4は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 )
[7]:第一成分が上記式(1 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物であり、第二成分が、上記式(2— 1一 2)、式(2— 2— 2)および式(2— 2— 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、項〔6〕に記載 の液晶組成物。
[0031] 〔8〕:第一成分が上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少 なくとも 1つの化合物であり、第二成分が、上記式(2_ 1 _ 2)および式(2_ 2_ 3)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、項〔6〕に記載の液 晶組成物。
[0032] 〔9〕: 第一成分が上記式(1一 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1 つの化合物であり、第二成分が、上記式(2— 1 2)および式(2— 2— 3)で表される 化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、項〔6〕に記載の液晶組成物
[0033] 〔10〕:液晶性化合物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が 5〜40重 量%であり、上記第二成分の含有割合が 60〜95重量%である項〔1〕〜〔9〕のいず れか 1項に記載の液晶組成物。
[0034] 〔11〕: 上記第一成分および第二成分に加えて、下記式(3)で表される化合物群 力ら選択される少なくとも 1つの化合物である第三成分を含有する、項〔1〕〜〔9〕のい ずれか 1項に記載の液晶組成物。
[0035] [化 5]
[0036] (式(3)において、
R6は、アルキルまたはアルケニルであり;
R7は、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり;
環 Cおよび環 Dは独立して、 1 , 4—シクロへキシレン、 1 , 4_フエ二レン、 2 _フルォ 口 _ 1, 4—フエ二レン、または 3—フノレオ口一1 , 4_フエ二レンであり;
Pは 0または 1である。 )
〔12〕 上記第三成分が、下記式(3— 1)〜式(3— 13)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である項〔11〕に記載の液晶組成物。
[化 6]
11
R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R7は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシである。 )
〔13〕:上記第三成分が、上記式 (3— 1)〜式 (3— 5)で表される化合物群から選択 される少なくとも 1つの化合物である項〔 12〕に記載の液晶組成物。
[0039] 〔14〕:上記第三成分が、上記式(3— 6)〜式(3— 13)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である項〔 12〕に記載の液晶組成物。
[0040] [15]:上記第三成分が、上記式(3— 1)〜式(3— 3)で表される化合物群から選択 される少なくとも 1つの化合物である項〔 12〕に記載の液晶組成物。
[0041] 〔16〕:上記第三成分が、上記式(3— 4)および式(3— 5)で表される化合物群から 選択される少なくとも 1つの化合物である項〔 12〕に記載の液晶組成物。
[0042] [17]:上記第三成分が、上記式(3— 6)〜式(3— 9)で表される化合物群から選択 される少なくとも 1つの化合物である項〔 12〕に記載の液晶組成物。
[0043] 〔18〕:上記第三成分が、上記式(3— 10)〜式(3— 13)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である項〔 12〕に記載の液晶組成物。
[0044] 〔19〕:上記第三成分が、上記式(3— 1)および式(3— 4)で表される化合物群から 選択される少なくとも 1つの化合物である項〔 12〕に記載の液晶組成物。
[0045] 〔20〕:下記式(1 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物で ある第一成分と、下記式 (2— 1一 1 )で表される化合物群から選択される少なくとも 1 つの化合物と、下記式(2— 2— 1)、および式(2— 2— 2)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物との混合物である第二成分と、下記式(3— 1)で表さ れる化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物と、下記式(3— 4)で表される化 合物群から選択される少なくとも 1つの化合物との混合物である第三成分とを含有す る負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
[0046] [化 7]
(式(1 1)、式(2— 1 1)、式(2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(3— 1)および式(3 4)において、
R1,および R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R3は独立して、アルキルであり;
R2、 R4および R7は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 )
〔21〕:液晶性化合物成分が、項〔1〕に記載の式(1 1)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である第一成分と、項〔1〕に記載の式(2— 1)〜式( 2— 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分と 、項〔12〕に記載の式(3— 1)〜式(3— 13)で表される化合物群から選択される少な くとも 1つの化合物である第三成分とだけからなる液晶組成物。 [0048] 〔22〕:下記式(1 _ 1)〜式(1 _ 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1 つの化合物である第一成分と、下記式(2— 1一 2)および式(2— 2— 3)で表される化 合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分と、下記式(3— 1)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第三成分とを含有す る負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
[0049] [化 8]
[0050] (式(1一 1)〜式(1一 3)、式(2— 1一 2)、式(2— 2— 3)および式(3— 1)において、 R1,および R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり; R3は独立して、アルキルであり;
R2、 R4および R7は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 )
〔23〕:第一成分が上記式(1一 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物であり、第二成分が、上記式(2_ 1 _ 2)および式(2 _ 2_ 3)で表されるィ匕 合物群から選択される少なくとも 1つの化合物であり、第三成分が、上記式(3— 1)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、項〔22〕に記載の液 晶組成物。
[0051] 〔24〕:液晶性化合物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が 5〜30重 量%であり、上記第二成分の含有割合が 50〜90重量%であり、上記第三成分の含 有割合が 5〜40重量%である、項〔11〕〜〔23〕のいずれ力 1項に記載の液晶組成物
[0052] 〔25〕:液晶性化合物成分が、上記式(1 1)で表される化合物群から選択される 少なくとも 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1)、式(2— 2)および式(2— 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とだけ 力 なる項〔1〕に記載の液晶組成物。
[0053] 〔26〕:上記液晶組成物の光学異方性の値が 0. 08-0. 20の範囲である項〔1〕〜 〔25〕のいずれ力 1項に記載の液晶組成物。
[0054] [27]:上記液晶組成物の誘電率異方性の値が一 5. 0〜一 2. 5の範囲である項〔1 〕〜〔26〕のいずれか 1項に記載の液晶組成物。
[0055] 〔28〕:項〔1〕〜〔27〕のいずれ力 1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素 子。
[0056] 〔29〕:上記液晶表示素子の動作モードが、 VAモードまたは IPSモードであり、上 記液晶素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、項〔28〕に記載の液晶表 示素子。
発明の効果
[0057] 本発明の液晶組成物は、ネマチック相の温度範囲が広ぐ適切な光学異方性を有 し、負の誘電率異方性が大きぐ比抵抗が大きい。また上記組成物は、これら特性の ノくランスにも優れる。本発明の液晶組成物は、ネマチック相の下限温度を低くでき、 光学異方性を大きくできる。本発明の液晶組成物は、好ましくは、光学異方性を 0. 0 8〜0. 15の範囲とすることができ、本発明の液晶組成物は、好ましくは、誘電率異方 性を一5. 0〜一 2. 5の範囲とすることができる。本発明の液晶表示素子は上記組成 物を含有しており、電圧保持率が高い。またこの液晶表示素子は、上記特性を有す る組成物を含有するので、 VAモード、 IPSモードなどの動作モードを有するァクティ ブマトリクス (AM)方式で駆動する液晶表示素子(以下「AM素子」ともいう)として好 適に使用できる。
発明を実施するための最良の形態
[0058] 本発明の液晶組成物は、 1つまたは 2つの水素がフッ素で置き換えられたターフェ ニルを有する液晶性化合物である第一成分と、 2, 3—ジフルオロフェニレンを有する 特定の液晶性化合物である第二成分と、必要に応じてさらに、特定構造の液晶性化 合物である第三成分とを含有してレ、る。
[0059] 以下、まず各成分につき、成分に用いる化合物の構造、成分の特徴および効果、 具体例および好ましい態様について説明をする。
[0060] 〔第一成分〕
本発明の液晶組成物の第一成分は、下記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される 1つま たは 2つの水素がフッ素で置き換えられたターフェニルを有する少なくとも 1つの液晶 性化合物である。
[0061] [化 9]
[0062] 上記式(1 _ 1)〜式(1 _ 3)において、各々独立して、 R1 および R2は以下のように 定義される。
[0063] R1は独立して、アルキル、またはアルケニルであり、 R2は独立して、アルキル、アル ケニルまたはアルコキシである。
[0064] 上記アルキルの中でも、炭素数が 1〜20のアルキルが好ましぐ炭素数が:!〜 10の アルキルがより好ましぐメチル、ェチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、へ プチル、またはォクチルがさらに好ましぐェチル、プロピル、ブチル、ペンチル、また はへプチルが特に好ましい。
[0065] 上記アルケニルの中でも、炭素数が 2〜20のアルケニルが好ましぐ炭素数が 2〜 10のアルケニルがより好ましぐビュル、 1 プロぺニル、 2—プロぺニル、 1 ブテニ ル、 2 ブテニル、 3 ブテニル、 1 ペンテニル、 2 ペンテニル、 3 ペンテニル、 4 _ペンテ二ノレ、 1 _へキセニノレ、 2 _へキセニノレ、 3 _へキセニノレ、 4 _へキセニノレ、 または 5—へキセニルがさらに好ましぐビュル、 1 _プロぺニル、 3—ブテュル、また は 3 _ペンテュルが特に好ましい。
[0066] なお、 R1または R2が上記アルケニルである場合には、これらのアルケニルにおける
_CH = CH—の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存をしている。 R1または R2が、 1 _プロぺニル、 1—ブテュル、 1 _ペンテュル、 1 _へキセニル、 3 _ペンテ二 ル、または 3—へキセニル等の二重結合が始まる炭素の位置番号が奇数である場合 にはトランス配置が好ましレ、。 R1または R2が、 2—ブテュル、 2—ペンテュル、 2—へキ セニル、または 4一へキセニル等の二重結合が始まる炭素の位置番号が偶数である 場合にはシス配置が好ましい。
[0067] 上記アルコキシの中でも、炭素数が 1〜20のアルコキシが好まし 炭素数が:!〜 1
0のアルコキシがより好ましぐメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルォキ シ、へキシルォキシ、またはへプチルォキシがさらに好ましぐメトキシ、エトキシ、また はブトキシが特に好ましい。
[0068] 上記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物は 1つまたは 2つの水素がフッ素で置 き換えられたターフェニル構造を有してレ、る。第一成分である液晶性化合物がこのよ うな構造を有することにより、本発明に係る液晶組成物では、ネマチック相の上限温 度を高くでき、光学異方性を大きくできる。
[0069] 上記式(1 1)〜式(1 3)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶性化合物と 比較すると、ネマチック相の上限温度は高ぐ粘度が中程度であり、光学異方性が大 であり、負の誘電率異方性が極めて小さぐ比抵抗が大きい点に特徴がある。
[0070] これら上記式(1— 1)〜式(1— 3)で表される化合物の中でも、 R1および R2は独立 してアルキルで表される化合物が好ましレ、。
[0071] 第一成分である液晶性化合物が上記式で表される化合物である場合には、液晶組 成物のネマチック相の上限温度をより一層高くすること、および光学異方性を大きく すること、米占度をより小さくすること力できる。
[0072] これら液晶性化合物は、第一成分として、単独で用いても、複数組み合わせて用い てもよい。
[0073] 〔第二成分〕
本発明の液晶組成物の第二成分は、下記式(2—:!)〜(2— 3)で表される少なくと も 1つの液晶性化合物である。
[0074] [化 10]
[0075] 上記式(2—:!)〜(2— 3)において、各々独立して、 R3、 R4、 R5、環 B、および Z1は 以下のように定義される。
[0076] R3は独立して、アルキルまたはアルケニルである。 R4および R5は独立して、アルキ ル、アルケニルまたはアルコキシである。 R3、 R4および R5のアルキル、アルケニルお よびアルコキシの好ましい態様については、 R1および R2の場合と同様である。
環 Bは独立して、 1, 4—シクロへキシレン、または 1 , 4_フエ二レンである。なお、上 記式(2— :!)〜(2— 3)で表される化合物に含まれる環が 1 , 4ーシクロへキシレンで ある場合には、その立体配置はトランス配置であることが好ましい。
Z1は独立して、単結合、一(CH ) 一、 -OCH 一、または一 CH〇一である。
[0077] 上記式(2—:!)〜(2— 3)で表される化合物は、 1 , 4ーシクロへキシレンおよび 2, 3 —ジフルォロ一 1 , 4—フエ二レンを有することに特徴がある。第二成分である液晶性 化合物がこのような構造を有することにより、本発明に係る液晶組成物では誘電率異 方性を負に大きくできる。
[0078] これら化合物の中でも上記式(2— 1)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶 性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は必ずしも高くはないが、粘度が中 程度〜比較的大であり、光学異方性が中程度であり、負の誘電率異方性が中程度 〜比較的大であり、比抵抗が大きい点に特徴がある。
[0079] これら化合物の中でも上記式(2— 2)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶 性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は中程度〜高ぐ粘度が大であり、 光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が大であり、比抵抗が大きい点 に特徴がある。
[0080] これら化合物の中でも上記式(2— 3)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶 性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は中程度であり、粘度が大であり、 光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が大であり、比抵抗が大きい点 に特徴がある。
[0081] これら式(2—:!)〜(2— 3)で表される化合物として、下記式(2— 1一 1)、式(2— 1
_ 2)、式(2_ 2_ 1)、式(2_ 2_ 2)、および式(2_ 2_ 3)で表される化合物が例示 できる。なお、式中における R3、 R4および R5は、これら式(2— 1)、式(2— 2)および 式(2— 3)で表される化合物の場合と同様である。
[0082] [化 11]
[0083] 上記化合物の中でも、上記式(2— 1一 1)、式(2— 2— 1)、および式(2— 2— 2)で 表される化合物は好ましぐ上記式(2— 1一 1)、および式(2— 2— 1)で表される化 合物はさらに好ましい。第二成分が上記化合物である場合には、液晶組成物の誘電 率異方性を負に大きくでき、液晶組成物の粘度を小さくできる。
[0084] 特に、第一成分が上記式(1 1)で表される化合物であり、第二成分が上記式(2 _1_1)、式(2_2_1)、および式(2_2_2)で表される化合物群から選ばれる少 なくとも 1つの化合物である場合には、液晶組成物の誘電率異方性を負に大きくする
[0085] さらに上記式(1— 1)で表される化合物の中でも、 R1または R2のいずれか一方がァ ルケニルであるである場合には、より光学異方性を大きくするため好ましい。
[0086] また、第二成分として例示される上記化合物の中でも、上記式(2_1_2)、式(2_ 2— 2)、および式(2— 2— 3)で表される化合物は、液晶組成物の誘電率異方性を負 に大きくし、さらに液晶組成物の粘度を小さくできるという点で好ましい。
[0087] 特に、第一成分が上記式(1 1)で表される化合物であり、第二成分が上記式(2
1 2)、式(2— 2— 2)、および式(2— 2— 3)で表される少なくとも 1つの化合物で ある場合には、液晶組成物の誘電率異方性を負に大きくし、粘度を小さくし、下限温 度を低くするため好ましい。
[0088] さらに、第二成分が式(2— 1 2)および式(2— 2— 3)の場合には、下限温度を低 くし、さらに粘度をより小さくするために好ましい。特に、第一成分が上記式(1— 1)で 表される化合物であり、第二成分が上記式(2— 1 2)および(2— 2— 3)で表される 少なくとも 1つの化合物である場合には、液晶組成物の粘度をより小さくするために 好ましい。
[0089] なお、誘電率異方性を負により大きくするためには、上記式中の R4はアルコキシが 好ましい。
[0090] また、これら式(2_1)〜式(2_3)で表される化合物として、下記式(2_1_3)、 式(2_2_4)、式(2_2_5)および式(2_2_6)が例示される。
[0091] [化 12]
[0092] 第二成分が上記式(2_ 1 _ 3)、式(2_ 2_4)、式(2_ 2_ 5)および式(2_ 2_ 6 )で表される化合物である場合は、液晶組成物の誘電率異方性を負により大きくする こと力 Sできる。
[0093] これら液晶性化合物は、第二成分として、単独で用いても、複数組み合わせて用い てもよい。例えば第二成分が、上記式(2— 1)で表される化合物群から選択される少 なくとも 1つの化合物と、上記式(2— 2)および式(2— 3)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物との混合物である場合には、液晶組成物の誘電率異 方性を負に大きくでき、液晶性化合物全重量に対する第二成分である上記式 (2— 1 )、式(2— 2)および式(2— 3)の含有割合を変化させることで、ネマチック相の上限 温度を変化させることができる。
[0094] また、液晶性化合物全重量に対する第二成分の含有割合を変化させることで、液 晶組成物の光学異方性を変化させることができる。
[0095] 〔第三成分〕
本発明の液晶組成物は、さらに必要に応じて、下記式(3)で表される少なくとも 1つ の液晶性化合物である第三成分を含有する。
[0096] [化 13]
[0097] 上記式(3)におレ、て、 R6は、アルキルまたはアルケニルであり、 R7は、アルキル、ァ ルケニルまたはアルコキシである。これらアルキル、アルケニル、およびアルコキシの 好ましい態様については、第一成分の式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物中の R1および R2の場合と同様である。
[0098] 環 Cおよび環 Dは独立して、 1 , 4—シクロへキシレン、 1, 4_フエ二レン、 2_フル オロー 1, 4—フエ二レン、または 3—フノレオ口一1 , 4—フエ二レンである。 Pは 0または 1である。
[0099] 第三成分である液晶性化合物がこのような構造を有することにより、本発明に係る 液晶組成物の粘度を小さくすることができる。また、液晶性化合物全重量に対する第 三成分の含有割合を変化させることで、ネマチック相の上限温度を変化させることが でき、光学異方性を変化させることができる。
[0100] 上記式(3)で表される化合物の中でも、下記式(3— 1)〜式(3— 13)で表されるィ匕 合物が好ましい。
[0101] [化 14]
[0102] R6および R7は、上記(3)で表される化合物の場合と同様である。 [0103] これら化合物の中でも上記式(3—:!)〜(3— 3)で表される液晶性化合物は、一般 的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度はそれほど高くはないが、 粘度が小さぐ光学異方性が小〜大であり、負の誘電率異方性が極めて小さぐ比抵 杭が大きい点に特徴がある。
[0104] これら化合物の中でも上記式(3— 4)および(3— 5)で表される液晶性化合物は、 一般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は高ぐ粘度が小さく 、光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が極めて小さ 比抵抗が大 きい点に特徴がある。
[0105] これら化合物の中でも上記式(3— 6)〜(3— 9)で表される液晶性化合物は、一般 的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度はそれほど高くはないが、 粘度が小さぐ光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が小さぐ比抵 抗が大きい点に特徴がある。
[0106] これら化合物の中でも上記式(3— 10)〜(3— 13)で表される液晶性化合物は、一 般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は高ぐ粘度が中程度 であり、光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が小〜中程度であり、 比抵抗が大きい点に特徴がある。
[0107] これら化合物の中でも上記式(3— :!)〜(3— 5)で表される化合物は、液晶組成物 のネマチック相の下限温度を低くし、粘度をより一層小さくできるため好ましい。
[0108] これら化合物の中でも上記式(3— 6)〜(3— 13)で表される化合物は、液晶組成 物のネマチック相の下限温度を低くし、誘電率異方性を負に大きくし、粘度を小さく できるため好ましい。
[0109] これら化合物の中でも上記式(3— 1)および式(3— 4)で表される化合物は、粘度 をより一層小さくできるため好ましい。
[0110] これら液晶性化合物は、第三成分として、単独で用いても、複数組み合わせて用い てもよレ、。例えば、第二成分を上記式(2— 1一 1)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物と、上記式(2_ 2_ 1)、および式(2_ 2_ 2)で表されるィ匕 合物群から選択される少なくとも 1つの化合物との混合物とし、さらに第三成分を上記 式(3— 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物と、上記式(3 一 4)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物との混合物とした場 合には、粘度を一層より小さくできる。また、液晶性化合物全重量に対する第三成分 の含有割合を変化させることで、ネマチック相の上限温度を変化させることができる。
[0111] また、第二成分を上記式(2 _ 1 _ 2)、および式(2 _ 2 _ 3)で表される化合物群か ら選択される少なくとも 1つの化合物とし、さらに第三成分を上記式(3— 1 )で表され る化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物とした場合には、粘度を小さくでき る。
[0112] 特に、第一成分が上記式(1 1)で表される化合物群から選択された少なくとも 1つ の化合物とし、第二成分を上記式(2— 1 2)、および式(2— 2— 3)で表される化合 物群から選択される少なくとも 1つの化合物とし、さらに第三成分を上記式 (3 1)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物とした場合には、液晶組成 物の誘電率異方性を負に大きくし、粘度を小さくし、下限温度を低くできる。
[0113] また、液晶性化合物全重量に対する第三成分の含有割合を変化させることで、ネ マチック相の上限温度を変化させることができる。
[0114] 〔液晶性化合物の合成方法〕
以下、本発明に係る液晶組成物に用いる液晶性化合物の合成法を例示する。
[0115] 上記式(2— 1 1)、 (2— 2— 1)および(2— 2— 2)で表される化合物に代表される 式(2)で表される化合物は、特許第 2811342号や特許 1761492号に記載された 方法に基づいて合成をすることができる。
[0116] また、上記式(3— 1)等で表される化合物に代表される式(3)で表される化合物は 、特開昭 59— 70624号公報、または特開昭 60— 16940号公報に記載された方法 に基づいて合成することができる。
[0117] なお上記文献のみで合成できない化合物については、さらに、オーガニック 'シン セシス (Organic Synthesis, John Wiley & Sons, Inc)、オーガニック 'リアクション (Orga nic Reactions, John Wiley & Sons, Inc)、コンプリへンシブ ·オーガニック 'シンセシス ( Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新夹験ィ匕学講 J坐 (丸善)など に記載された方法に基づいて合成することができる。
[0118] 〔液晶組成物(1)〕 以下、組成物の各成分の組合せ、各成分の好ましい割合について説明をする。
[0119] 本発明の液晶組成物は、上記第一成分と第二成分とを組み合わせる(以下「液晶 組成物(1)」ともいう。)。
[0120] これら 2成分を組み合わせることにより、組成物の誘電率異方性を負に大きくでき、 粘度を小さくできる。
[0121] 特許文献 5の実施例 6の液晶組成物は、末端環において、結合基を有する炭素を 基準とし 4位の炭素に結合した水素がハロゲンで置き換えられた液晶性化合物を含 有しており、さらにシクロへキシレン環とフエ二レン環との合計が 4つである液晶性化 合物を含有している。このように末端環において、ハロゲンやシァノ等の電子求引性 基を、結合基を有する炭素を基準とし 4位の位置に有する液晶性化合物が含まれる 液晶組成物は、誘電率異方性が正になる、あるいは負に大きくならない傾向にあり、 また粘度が大きくなる傾向にある。またシクロへキシレン環とフエ二レン環との合計が 4 つである液晶性化合物は液晶組成物のネマチック相の下限温度を高くする傾向、粘 度を大きくする傾向にある。
[0122] 本発明において、液晶性化合物としてシクロへキシレン環とフエ二レン環との合計 力 以上の液晶性化合物を含んでいない組成物である場合には、粘度を小さくでき る。
[0123] また本発明において、末端環において、結合基を有する炭素を基準として 4位の炭 素にハロゲン等の電子求引性基を有する液晶性化合物を含んでいない場合には、 特に誘電率異方性を負に大きくし、粘度を小さくできる。
[0124] 本発明に係る上記液晶組成物(1)の第一成分および第二成分の含有割合は特に 制限はされないが、上記液晶組成物(1)中の液晶性化合物の全重量に基づいて、 第一成分の含有割合が 5〜40重量%であり、第二成分の含有割合が 60〜95重量 %であることが好ましぐ第一成分の含有割合が 10〜30重量%であり、第二成分の 含有割合が 70〜90重量%であることがより好ましい。
[0125] 第一成分と第二成分との含有割合が上記範囲にある場合には、液晶組成物のネ マチック相の温度範囲を広くし、誘電率異方性を適切な範囲とし、比抵抗を大きくす ること力 Sできる。 [0126] 第一成分および第二成分の含有割合が上記範囲にある場合、液晶組成物のネマ チック相の下限温度を低くすることができる。第一成分および第二成分の含有割合 が上記範囲にあり、第一成分の各化合物の含有割合が 1つの化合物につき 10重量 %以下、第二成分の各化合物の含有割合カ^つの化合物につき 15重量%以下、好 ましくは式(2_ 2)で表される化合物の含有割合力 つの化合物につき 10重量%以 下および式(2— 3)で表される化合物の含有割合力 つの化合物につき 5重量%以 下である場合には、液晶組成物のネマチック相の下限温度を _ 20°C以下に調整し やすい。
[0127] 〔液晶組成物(2)〕
本発明に係る液晶組成物では、上記第一成分、第二成分に加えて、さらに上記第 三成分を組み合わせたものも好ましい(以下「液晶組成物(2)」ともいう。)。このように 組合せると、液晶組成物のネマチック相の温度範囲を広くし、光学異方性を適切な 範囲とし、誘電率異方性を適切な範囲とし、粘度を小さくし、比抵抗を大きくすること ができる。
[0128] 本発明に係る上記液晶組成物(2)の第一成分、第二成分、および第三成分の含 有割合は特に制限はされないが、液晶性化合物の全重量に基づいて、第一成分の 含有割合が 5〜30重量%の範囲、第二成分の含有割合が 50〜90重量%の範囲、 第三成分の含有割合が 5〜40重量%の範囲であることが好ましぐ第一成分の含有 割合が 10〜25重量%の範囲、第二成分の含有割合が 60〜80重量%の範囲、第 三成分の含有割合が 10〜30重量%の範囲であることがより好ましい。
[0129] 上記液晶組成物(2)の第一成分、第二成分、および第三成分の含有割合が上記 範囲にある場合には、液晶組成物のネマチック相の温度範囲を広げ、光学異方性を 適切な範囲とし、誘電率異方性を適切な範囲とし、粘度を小さくし、比抵抗を大きくで きる。
[0130] 第一成分、第二成分および第三成分の含有割合が上記範囲にある場合、液晶組 成物のネマチック相の下限温度を低くすることができる。第一成分、第二成分および 第三成分の含有割合が上記範囲にあり、第一成分の各化合物の含有割合が 1つの 化合物につき 10重量%以下、第二成分の各化合物の含有割合が 1つの化合物に つき 15重量%以下、好ましくは式(2_ 2)で表される化合物の含有割合が 1つの化 合物につき 10重量%以下および式(2— 3)で表される化合物の含有割合が 1つの化 合物につき 5重量%以下、好ましくは第三成分の各化合物の含有割合が 1つの化合 物につき 15重量%以下である場合には、液晶組成物のネマチック相の下限温度を - 20°C以下に調整しやすレ、。
[0131] 上記液晶組成物(2)が第一成分、第二成分、および第三成分の含有割合が上記 範囲であり、液晶性化合物として上記成分以外は含まれていない場合には、液晶組 成物のネマチック相の温度範囲を広げ、光学異方性を適切な範囲とし、誘電率異方 性を適切な範囲とし、より粘度を小さくし、さらに比抵抗を大きくできる。
[0132] 〔液晶組成物の態様等〕
本発明に係る液晶組成物では、上記第一成分、第二成分、および必要に応じて添 加する第三成分である液晶性化合物に加えて、例えば液晶組成物の特性をさらに 調整する目的で、さらに他の液晶性化合物を添加して使用する場合がある。また、例 えばコストの観点から、本発明の液晶組成物では、上記第一成分、第二成分、およ び必要に応じて添加する第三成分である液晶性化合物以外の液晶性化合物は添加 せずに使用する場合もある。
[0133] 例えば、本発明の液晶組成物において、液晶性化合物が、上記第一成分および 第二成分だけからなる場合には、液晶組成物の誘電率異方性を負に大きくし、光学 異方性を大きくし、下限温度を低くする。
[0134] また、本発明液晶組成物において、液晶性化合物が、上記第一成分、第二成分、 および第三成分だけからなる場合には、液晶組成物の誘電率異方性を負に大きくし 、粘度を小さくし、下限温度を低くする。
[0135] また本発明に係る液晶組成物には、さらに、光学活性化合物、色素、消泡剤、紫外 線吸収剤、酸化防止剤等の添加物を添加してもよい。
[0136] 光学活性化合物を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶にらせん 構造を誘起して、ねじれ角を与えることなどができる。
[0137] 色素を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶組成物を GH (Guest h ost)モードで表示される液晶表示素子に適用できる。 [0138] 消泡剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶組成物の運搬する 際、あるいは該液晶組成物から液晶表示素子を製造する際の発泡を抑制できる。
[0139] 紫外線吸収剤、あるいは酸化防止剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合 には、液晶組成物、あるいは上記液晶組成物を含む液晶表示素子の劣化を防止す ることなどが可能となる。例えば酸化防止剤は、液晶組成物を加熱したときに比抵抗 の低下を抑制できる。
[0140] 上記紫外線吸収剤としては、ベンゾフエノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外 線吸収剤、トリァゾール系紫外線吸収剤などを挙げることができる。
[0141] ベンゾフヱノン系紫外線吸収剤の具体例は、 2 ヒドロキシー 4 オタトキシベンゾ フエノンである。
[0142] ベンゾエート系紫外線吸収剤の具体例は、 2, 4 ジー tert ブチルフエニノレー 3, 5—ジー tert ブチルー 4ーヒドロキシベンゾエートである。
[0143] トリァゾール系紫外線吸収剤の具体例は、 2—(2 ヒドロキシー 5 メチルフエニル )ベンゾトリアゾール、 2— [2 ヒドロキシ一 3— (3, 4, 5, 6 テトラヒドロキシフタルイ ミドーメチル) 5 メチルフエニル]ベンゾトリァゾール、および 2—(3—tert ブチ ル一 2 ヒドロキシ一 5—メチルフエ二ル)一 5 クロ口べンゾトリアゾールである。
[0144] 上記酸化防止剤としては、フエノール系酸化防止剤、有機硫黄系酸化防止剤など を挙げることができる。
[0145] フエノール系酸化防止剤の具体例は、 3, 5—ジ _tert _ブチル _4—ヒドロキシトル ェン、 2, 6 _ジ一 tert—ブチル _4 _プロピルフエノール、 2, 6 _ジ一 tert—ブチノレ _4 _ペンチルフヱノール、 2, 6 _ジ一 tert—ブチル _4_へプチルフヱノール、 2, 2 '—メチレンビス(6 _tert—ブチルー 4 _メチルフエノール)、 4, 4 '—ブチリデンビス (6 _tert _ブチル _ 3 _メチルフエノール)、 2, 6 _ジ一 tert—ブチル _4 _ (2—オタ タデシルォキシカルボニル)ェチルフエノール、およびペンタエリスリトールテトラキス [ 3 - (3, 5 _ジ一 tert—ブチル _4—ヒドロキシフエニル)プロピオネート]である。
[0146] 有機硫黄系酸化防止剤の具体例は、ジラウリル— 3, 3'—チォプロピオネート、ジミ リスチノレ一3, 3'—チォプロピオネート、ジステアリル一 3, 3'—チォプロピオネート、 ペンタエリスリトールテトラキス(3 ラウリルチオプロピオネート)、および 2 メルカプ トベンズイミダゾールである。
[0147] 紫外線吸収剤、酸化防止剤などに代表される上記添加物は、本発明の目的を損な わず、かつ添加物を添加する目的を達成できる範囲の量で用いることができる。例え ば、上記紫外線吸収剤を添加する場合には、その添加割合は、液晶性化合物の全 重量に基づいて、通常 100ppm〜1000000ppmの範囲の量、好ましくは 100〜10 OOOppmの範囲の量、より好ましくは 1000〜10000ppmの範囲の量である。例えば 、上記酸化防止剤を添加する場合には、その添加割合は、液晶性化合物の全重量 (こ基づレヽて、通常 10ppm〜500ppmの範囲の量、好ましく ίま 30〜300ppmの範囲 の量、より好ましくは 40〜200ppmの範囲の量である。
[0148] なお、本発明に係る液晶組成物は、液晶組成物を構成する各化合物の合成工程、 液晶組成物の調製工程等において混入する合成原料、副生成物、反応溶媒、合成 触媒等の不純物を含んでレ、る場合もある。
[0149] 〔液晶組成物の製造方法〕
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分となる化合物が液体の場合には、そ れぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれ の化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調 製できる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製できる。
[0150] 〔液晶組成物の特性〕
本発明に係る液晶組成物では、通常、 0. 08-0. 20の範囲の光学異方性を有す る。なお、本発明に係る液晶組成物では、組成等を適宜調整することで、光学異方 性を 0. 10〜0. 15の範囲とすることもできる。
[0151] 光学異方性が上記範囲にある場合には、液晶組成物のネマチック相の温度範囲を 広げ、粘度を小さくすることができる。
[0152] また、本発明に係る液晶組成物では、通常、 _ 6. 5〜一 2. 0の範囲の誘電率異方 性、好ましくは、 - 5. 0〜一 2. 5の範囲の誘電率異方性、さらに好ましくは、 -4. 5 〜一 3. 0の範囲の誘電率異方性を有する液晶組成物を得ることができる。
[0153] 誘電率異方性が上記数値範囲にある場合には、 IPSモード、および VAモードで表 示される液晶表示素子として好適に使用することができる。 [0154] 本発明に係る液晶組成物では、通常、上記数値範囲の光学異方性、および上記 数値範囲の誘電率異方性の両方を有する。
[0155] また、 VAモード、 IPSモードで表示される液晶表示素子のコントラスト比を最大にす るために、液晶組成物の光学異方性( Δ η)と液晶表示素子のセルギャップ (d)との 積の値(A n' d)を一定値とするように設計する。 VAモードでは、この値(A n' d)を例 えば 0. 30〜0. 35 z mの範囲とすることが好ましぐ IPSモードでは、例えば 0. 20〜 0. 30 μ mの範囲とすることが好ましレ、。なお、セルギャップ(d)は通常 3〜6 μ mであ るので、コントラスト比を最大とするためには液晶組成物の光学異方性は、例えば 0. 05〜0. 11の範囲であることが好ましい。
[0156] VAモードにおいて 4 /i mまたはそれ以上のセルギャップ(その場合には、液晶表 示素子の応答速度が遅くなるためには好ましくない場合がある。動画等を表示するた めには迅速な応答速度が必要であり、 4 /i mより小さいセルギャップ(d)の液晶表示 素子が用いられる。これらに用いられる液晶組成物の光学異方性は、通常の光学異 方性の範囲よりも大きぐ例えば 0. 10〜0. 15の範囲にある。なお、このことは IPSモ ードにも当てはまる。
[0157] 〔液晶表示素子〕
本発明に係る液晶組成物は液晶表示素子に用いることができる。本発明に係る液 晶表示素子は、 AM方式、パッシブマトリクス(PM)方式のいずれで駆動をしてもよい し、 PCモード、 TNモード、 STNモード、 OCBモード、 VAモード、 IPSモード等のい ずれの動作モードで表示されてもよレ、。これら AM方式、および PM方式で駆動する 液晶表示素子は、反射型、透過型、半透過型、いずれの液晶ディスプレイ等にも適 用ができる。
[0158] また、本発明に係る液晶組成物は、導電剤を添加させた液晶組成物を用いた DS ( dynamic scattering)モード素子や、液晶組成物をマイクロカプセル化して作製した N CAP (nematic curvilinear aligned phase)素子や、液晶組成物中に三次元の網目状 咼分子を形成させた PD (polymer dispersed)素子、例 ば PN (polymer network)素 子にも使用できる。
[0159] 本発明に係る液晶組成物は上述のような特性を有するので、中でも負の誘電率異 方性を利用した表示モード、例えば、 VAモード、 IPSモードなどで表示する AM方式 の液晶表示素子に好適に用いることができ、特に、 VAモードで表示する AM方式の 液晶表示素子に好適に用レ、ることができる。
[0160] なお、 TNモード、 VAモード等で表示する液晶表示素子にぉレ、ては、電場の方向 は、液晶層に対して垂直である。一方、 IPSモード等で表示する液晶表示素子にお いては、電場の方向は、液晶層に対して平行である。なお、 VAモードで表示する液 晶表示素子の構造は、 K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki and Y. Koike, SID '97 Dig est of Technical Papers, 28, 845 (1997)に報告されており、 IPSモードで表示する液 晶表示素子の構造は、国際公開 91/10936号パンフレット(ファミリー: US557686 7)に報告されている。
[0161] 〔実施例〕
以下、本発明で得られる液晶組成物を実施例により詳細に説明する。本発明は下 記の実施例によって限定されない。なお、実施例で用いる液晶性化合物は、下記表 1の定義に基づいて記号により表す。なお、表 1中、 1, 4ーシクロへキシレンの立体 配置はトランス配置である。各化合物の割合(百分率)は、特に断りのない限り、液晶 性化合物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。以下の実施例は各成分 を正確に重量を秤量し調合したものである。各実施例の最後に得られた液晶組成物 の特性値を示す。
[0162] なお、各実施例で使用する液晶性化合物の部分に記載した番号は、上述した本発 明の第一成分から第三成分に用いる液晶性化合物を示す式番号に対応をしており 、式番号を記載せずに、単に「-」と記載をしている場合には、この化合物はこれら成 分には対応をしていないその他の液晶性化合物であることを意味している。
[0163] 化合物の記号による表記方法を以下に示す。
[0164] [表 1] 記号を用いた化合物の表記方法
- (A -Ζ,-…- ·■-∑„-- (Αρ) — X
[0165] 特性値の測定は以下の方法にしたがって行った。これら測定方法の多くは、 日本 電子機械 1業会規格 (Standard of Electric Industries Association of Japanリ EIAJ'E D— 2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。
[0166] (1)ネマチック相の上限温度(NI;°C)
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、 1°CZ分の速度 で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測 定した。以下、ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略することがある。
[0167] (2)ネマチック相の下限温度 (Tc;°C)
ネマチック相を有する試料を 0°C、 _10°C、 _20。C、 _30°C、および— 40。Cのフリ 一ザ一中に 10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が— 20°Cではネ マチック相のままであり、 _ 30°Cでは結晶またはスメクチック相に変化したとき、 Tcを ≤_ 20°Cと記載した。以下、ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある
[0168] (3)光学異方性( Δ n; 25°Cで測定)
波長が 589nmである光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により 測定した。まず、主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに 滴下した。そして、偏光の方向がラビングの方向と平行であるときの屈折率 (n II )、お よび偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときの屈折率 (n丄)を測定した。光学 異方性の値(Δ η)は、
( Δ η) = (η || Ηη丄)
の式から算出した。
[0169] (4)粘度(7] ; 20°Cで測定; mPa' s)
測定には E型粘度計を用いた。
[0170] (5)誘電率異方性(Δ ε ; 25°Cで測定)
よく洗浄したガラス基板にォクタデシノレトリエトキシシラン(0. 16ml)のエタノール(2 Oml)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナ一で回転させたあと、 150°Cで 1時間加 熱した。 2枚のガラス基板から、間隔(セルギャップ)が 20 μ mである VA素子を組み 立てた。
[0171] 同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の 配向膜にラビング処理をした後、 2枚のガラス基板の間隔が 9 z mであり、ツイスト角 が 80度である TN素子を組み立てた。
[0172] 得られた VA素子に試料 (液晶組成物)を入れ、 0. 5ボルト(lkHz、サイン波)を印 加して、液晶分子の長軸方向における誘電率( ε II )を測定した。
[0173] また、得られた ΤΝ素子に試料 (液晶組成物)を入れ、 0. 5ボノレト(lkHz、サイン波) を印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率( ε丄)を測定した。
[0174] 誘電率異方性の値は、
( Δ ε ) = ( ε || )一(ε丄)
の式から算出した。 [0175] この値が負である組成物力 負の誘電率異方性を有する組成物である。
[0176] (6)電圧保持率 (VHR; 25°Cと 100°Cで測定;%)
ポリイミド配向膜を有し、 2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が 6 a mであるセル に試料を入れて TN素子を作製した。 25°Cにおいて、この TN素子にパルス電圧(5 ボルトで 60マイクロ秒)を印加して充電した。 TN素子に印加した電圧の波形を陰極 線オシロスコープで観測し、単位周期(16. 7ミリ秒)における電圧曲線と横軸との間 の面積を求めた。 TN素子を取り除いたあと印加した電圧の波形から同様にして面積 を求めた。電圧保持率(%)の値は、
(電圧保持率) = (TN素子がある場合の面積値) / (TN素子がない場合の面積値) X 100
の値から算出した。
[0177] このようにして得られた電圧保持率を「VHR—1」として示した。つぎに、この TN素 子を 100°C、 250時間カロ熱した。この TN素子を 25°Cに戻したあと、上述した方法と 同様の方法により電圧保持率を測定した。この加熱試験をした後に得た電圧保持率 を「VHR— 2」として示した。なお、この加熱テストは促進試験であり、 TN素子の長時 間耐久試験に対応する試験である。
[0178] (7)比抵抗 ; 25°Cで測定; Q cm)
液体セルに液晶 1. OmLを注入し、 10Vの直流電圧をかけた。電圧印加後 10秒後 のセルの直流電流を測定し、比抵抗を算出した。
[0179] 比抵抗 pは、
(比抵抗) = { (電圧) X (セル容量) }/{ (直流電流) X (真空の誘電率) } の式から算出した。
[0180] (8)ガスクロ分析
測定装置は、島津製作所製の GC— 14B型ガスクロマトグラフ、またはその同等の 測定機器を用いた。カラムは、島津製作所製のキヤビラリ一力ラム CBP1— M25— 0 25 (長さ 25m、内径 0. 22mm、膜厚 0. 25 μ m ;固定液相はジメチルポリシロキサン ;無極性)を用いた。キャリアーガスとしてはヘリウムを用レ、、流量は 2mlZ分に調整し た。このカラムは、 200°Cで 2分間保持した後、 5°C/分の割合で 280°Cまで昇温し た。試料気化室の温度を 280°C、検出器(FID)部分の温度を 300°Cに設定した。
[0181] 試料はアセトンに溶解して、 0. 1重量%の溶液となるように調製し、得られた溶液 1
μ 1を試料気化室に注入した。
[0182] 記録計としては島津製作所製の C— R5A型 Chromatopac、またはその同等品を用 いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間お よびピークの面積値が示されてレ、る。
[0183] なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロ口ホルム、へキサンを用いてもよレ、。ま た、カラムとしては、 Agilent Technologies Inc.製のキヤビラリ一力ラム DB— 1 (長さ 30 m、内径 0· 32mmヽ膜厚 0· 25 μ m)、 Agilent Technologies Inc.製の HP— 1 (長さ 3 0m、内径 0· 32mm,膜厚 0· 25 μ m)、 Restek Co卬 oration製の Rtx— 1 (長さ 30m 、内径 0· 32mmゝ膜厚 0· 25 μ m)、 SGE International Pty丄 td製の BP— 1 (長さ 30 m、内径 0· 32mm,膜厚 0· 25 μ m)などを用いてもよい。化合物ピークの重なりを防 ぐ目的で島津製作所製のキャピラリーカラムじ8?1—?^50— 025 (長さ50111、内径 0 . 25mm、月莫 J?0. 25 μ m)を fflレヽてもよレヽ。
[0184] ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般 には、試料の成分化合物の重量%は、試料の各ピークの面積%とは完全に同一で はないが、本発明において、上述のカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は 1であるので、試料中の成分化合物の重量%は、試料中の各ピークの面積%とほぼ 対応する。各成分の液晶性化合物における補正係数に大きな差異がないからである 。ガスクロクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶化合物の組成比をより正確に求め るには、ガスクロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に枰量された各 液晶化合物成分 (被検成分)と基準となる液晶化合物 (基準物質)を同時にガスクロ 測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度を あらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補 正すると、液晶組成物中の液晶化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求め ること力 Sできる。
[0185] 〔比較例 1〕
本発明の第二成分および第三成分を含有する以下の組成物を調合し、上述した 方法により各特性値を測定した。
NI = 68.9°C;Tc≤- 10。C; Δη=0.081; Δ ε = -3.3;
η =20.3mPa-s;VHR-l = 99.3%.
〔参考データ〕
特許文献 5 (特開平 9 183974号公報)の実施例 6に記載の組成物を以下に例示 する。物性値は特許文献 5に記載された数値である。この実施例 6の組成物は、本発 明の第一成分および、第二成分に類似する化合物成分を含有する。しかし、上記組 成物の誘電率異方性 Δ εは _2.6であり、負に大きな値ではない。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 11%
3-BB(2F,3F)-02 ― 15°/
3-BB(2F,3F)-04 ― 18°/
2-BBB(2F,3F)—3 ― 15%
3— BB(2F)B(2F) - CI ― 10%
5-BB(2F)B(2F) - CI ― 15%
3-HB(3F)BH-3 ― 3°
5-HB(3F)BH-3 ― 3°
5-HBBH-3 3 5-HBBH-5 - 3%
NI = 87. 6。C; Δη(20°Ο =0. 2116; Δ ε =— 2. 6.
この参考データと本発明の実施例とを比較すると、本発明の液晶組成物の方が Δ εを負に大きくできることがわかる。
[0186] 〔比較例 2〕
本発明の第一成分および、第二成分に類似する化合物成分を含有する以下の組 成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。この比較例 2は、上記参考 データの特許文献 5 (特開平 9 183974号公報)の実施例 6に類似の組成物である 。本発明の組成物は、この比較例 2の組成物よりも、下限温度が低ぐネマチック相の 温度範囲が広ぐまた、より負に大きな Δ εを有する。
3一 BB(3F)B— 2 (1-1) 11%
3 — BB(2F,3F)— 02 ― 17%
3 — BB(2F,3F)— Ol ― 16%
2 -BB(2F,3F)B-3 ― 15%
5- -HEB(2F,3F)-02 ― 4%
5- — BB(2F)B(2F)— CI ― 25%
3 — HB(3F)BH— 3 ― 4%
5- -HB(3F)BH-3 ― 4%
5- -HB(3F)BH-5 ― 4%
NI = 74. 8°C;Tc≤0°C; Δη= :0. 194; Δ ε = -2. 3.
本発明の液晶組成物はいずれもネマチック相の下限温度が低ぐ実施例で具体的 に開示した液晶組成物の多くは、ネマチック相の下限温度 Tcは≤_20°Cである。こ の比較例 2と本発明の実施例とを比較すると、本発明の液晶組成物の方が Δ εを負 に大きくできることがわかる。
実施例 1
[0187] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1— 1) 8%
2-BB(3F)B-5 (1— 1) 4% 3-BB(3F)B-5 (1-1) 小 3_HB(2F, 3F) -02 (2-1- 1) 14'
5-HB(2F, 3F) -02 (2-1- 1) 14'
3_HHB(2F, 3F) -02 (2-2- -1) 11
5-HHB(2F, 3F) -02 (2-2- -1) 11
2- HHB(2F, 3F) -1 (2-2- 1) 10'
3_HHB(2F, 3F) -1 (2-2- 1) 10'
3- HH-4 (3-1) τ
3-HH-5 (3-1) τ
113; Δ ε -3. 4;
η =28. 7mPa's;VHR— 1 = 99· 3%.
上記実施例 1の組成物は、比較例 1の第三成分(3— 2)を、第一成分(1 1)に置 き換えた組成物である。比較例 1と較べて、この実施例 1の組成物は、本発明の第一 成分を含んでいるため、上限温度が高くなり、ネマチック相の温度範囲が広くなつて いる。また上記組成物の Δηは比較例 1と較べて大きくなつており、高速応答用のより 小さいセルギャップ (d)の液晶表示素子に適用することが容易である。さらに上記組 成物は電圧保持率が大きい。
実施例 2
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- BB(3F)B-3 (1-1) 6%
3— HB(2F, 3F) -02 (2-1-1) 14%
5— HB(2F, 3F) -02 (2-1-1) 14%
3- HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 9%
3- HBB(2F, 3F) -04 (2-2-2) 7%
4- HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 8%
5- HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 9%
5-HBB(2F, 3F) -04 (2-2-2) 7%
3-BB-l (3-1) 2% 3-HB(3F) _〇2 (3-7) 7%
3-BB(3F)-02 (3-9) 7%
3-HHB(2F) _〇2 (3-10) 5%
3-HHB(3F) _〇2 (3-11) 5%
NI = 78.4°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 143; Δ ε = 3.7;
η =27.5mPa-s;VHR-l = 99.1%.
比較例 1と較べて、この実施例 2の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤_20 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、 Δ εは負に大きぐ Δηが大きい。さ らに電圧保持率が大きい。
実施例 3
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1- -1) 10°/
2- BB(3F)B-5 (1- -1) 5°/
3_HB(2F, 3F)-02 (2- 1-1) 15(
5-HB(2F, 3F)-02 (2- 1-1) 5(
3- H2B(2F, 3F)-02 (2- 1-2) 10c
3-HH2B(2F, 3F)_02 (2- -2-3) 5
5-HH2B(2F, 3F)_02 (2- -2-3) 5
3_HBB(2F, 3F)-02 (2- ■2-2) 9'
3_HBB(2F, 3F)-04 (2- ■2-2) 6'
5— HBB(2F, 3F)-02 (2- ■2-2) 9'
5— HBB(2F, 3F)-04 (2- ■2-2) 6'
3-HB-02 (3- -2) 10'
5-HB-02 (3- -2) 5
NI = 82.5°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 144; Δ 3.2;
7] =26.2mPa-s;VHR-l = 99.3%.
比較例 1と較べて、この実施例 3の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ 20 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広くなつた。また、 Δηを大きくすることができた 。そして、大きな電圧保持率を有する。
実施例 4
[0190] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定し
2-BB(3F)B-3 (1- - 1) 7°/c
2-BB(3F)B-5 (1- - 1) 4°/c
3— HB(2F, 3F)-02 (2- 1 1) 15c
5— HB(2F, 3F)-02 (2- 1 1) 15c
3— HHB(2F, 3F)-02 (2- -2- -1) 9
5— HHB(2F, 3F)-02 (2- -2- -1) 9
3— HBB(2F, 3F)-02 (2- -2- 2) 9(
5-HBB(2F, 3F)-02 (2- -2- 2) 9<
2- HH-5 (3- -1) 6<
3- HH-4 (3- -1) 10(
3-HH-V1 (3- -1) 7
NI = 83.5°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 116; Δ ε =-2.9;
η =25.5mPa-s;VHR-l = 99.2%.
比較例 1と較べて、この実施例 4の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤_20 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また Δηが大き 電圧保持率が大きい。 実施例 5
[0191] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 6%
3— HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 15%
5— HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 13%
3_HHB(2F, 3F)-02 (2-2-1) 10%
5-HHB(2F, 3F)-02 (2-2-1) 10%
2-HHB(2F, 3F)-1 (2-2-1) 10%
3_HHB(2F, 3F)-1 (2-2-1) 10%
2-HH-5 (3-1) 12% 3-HH-V1 (3-1) 10%
3-HB-02 (3-2) 4%
NI = 80.3°C;Tc≤-20°C; Δη=0.092; Δ ε =— 3.3;
η =23.2mPa-s;VHR-l = 99.2%.
〔比較例 3〕
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。この比較例 3で は、上記実施例 5の第一成分をフッ素を有しない類似化合物の成分に置き換えた。 比較例 3に対して、実施例 5の組成物は、 Δ εが負に大きい。また、ネマチック相の 下限温度が低い。
3— HB(2F, 3F)-02 (2— 1- - 1) 15c
5— HB(2F, 3F)-02 (2— 1- - 1) 13c
3 -HHB(2F, 3F) -02 (2-2 — 1) 10'
5 -HHB(2F, 3F) -02 (2-2 — 1) 10'
2 -HHB(2F, 3F) — 1 (2-2- -1) 10c
3 -HHB(2F, 3F) — 1 (2-2- -1) 10c
2 -HH-5 (3— 1) 12c
3 -HH-V1 (3- 1) 10'
3. -HB-02 (3- 2) 4(
2- -BBB-3 ― 3
3. -BBB-3 一 3
NI = 82.7°C;Tc≤0°C; Δ -3.0;
η =22.4mPa-s;VHR-l = :99.2%.
実施例 6
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した
2-BB(3F)B-3 (1-1) 9
2-BB(3F)B-4 (1-1) 4
2-BB(3F)B-5 (1-1) 5
3-BB(3F)B-4 (1-1) 4
3_HB(2F, 3F)-02 (2-1- 1) 10
3_HB(2F, 3F)-04 (2-1- 1) 12
5-HB(2F, 3F)-02 (2-1- 1) 12
3_HHB(2F, 3F)-02 (2-2- -1) 8
5-HHB(2F, 3F)-02 (2-2- -1) 8
3_HBB(2F, 3F)-02 (2-2- ■2) 8(
3— HBB(2F, 3F)-04 (2-2- 2) 7(
5— HBB(2F, 3F)-02 (2-2- 2) 8(
166; Δ ε = -3. 0.
比較例 1と較べて、この実施例 4の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、 Δηが大きい。
実施例 7
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 6%
2- BB(3F)B-5 (1-1) 4%
3- BB(3F)B-5 (1-1) 4%
3_HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 15%
5-HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 15%
3_HHB(2F, 3F)-02 (2-2-1) 8%
3— HHB(2F, 3F)-04 (2-2-1) 6%
5— HHB(2F, 3F)-02 (2-2-1) 8%
3— HBB(2F, 3F)-02 (2-2-2) 9%
3— HBB(2F, 3F)-04 (2-2-2) 8%
5— HBB(2F, 3F)-02 (2-2-2) 9%
3-HH-4 (3-1) 4%
3-HHB-3 (3-4) 2%
3-HHB-Ol (3-4) 2% NI=106.2°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 146; Δ ε =— 3.6.
比較例 1と較べて、この実施例 7の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤_20 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、 Δ εは負に大きぐ Δηが大きレ、。 実施例 8
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 9%
V2-BB(3F)B-5 (1-1) 3°/c
3— HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 12?
3— H1〇B(2F, 3F)—〇2 (2-1-3) 8C
O CO C
3-HB(2F) _〇2 (3-6) 7°/
3-HB(3F) _〇2 (3-7) 7°/
3-BB(2F)-02 (3-8) 2%
3-HHB(2F) _〇2 3°/
3-HHB(3F) _〇2 3°/
3-HBB(2F)-02 3°/
3— HBB(3F)— 02 (3-13) 3°/
NI = 86.7°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 121; Δ ε = -4.6;
VHR-1 = 99.2%.
比較例 1と較べて、この実施例 8の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ 20 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、 Δ εが負に大きぐ Δηは大きい。さ らに電圧保持率が大きい。
実施例 9
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。 2-BB(3F)B-3 (1-1) 10%
3_HB(2F, 3F) -02 15%
5-HB(2F, 3F) -02 15%
3_HHB(2F, 3F) -02 10%
5-HHB(2F, 3F) -02 10%
3-HH-V (3-1) 30%
V-HHB-1 (3-4) 10%
NI = 73. l°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 094; Δ ε = -2. 4;
?7 = 14. 7mPa*s.
比較例 1と較べて、この実施例 9の組成物は 11111111上限温度が高ぐ下限温度が≤
°Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広レ、 '。また、 1 1 1 1粘 1 1 1 1度が小さぐ Δηが大きレ、。 実施例 10
以下の組成物を調合し、上述した方法こより各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 5%
3-BB(3F)B-5 (1-1) 5%
3_HB(2F, 3F) -02 15%
5-HB(2F, 3F) -02 13%
3_HHB(2F, 3F) -02 10%
5-HHB(2F, 3F) -02 10%
3-HH-4 (3-1) 5%
5-HH-V (3-1) 10%
3-HB-02 (3-2) 5%
5-HB-02 (3-2) 5%
3-HHB-3 (3-4) 7%
NI = 85. 3°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 111; Δ ε = -3. 1;
η =24. 5mPa's;VHR— 1 = 99· 4%.
比較例 1と較べて、この実施例 10の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、 Δηが大きぐ電圧保持率が大きい 実施例 11
[0197] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- - BB(3F)B— 3 (1-1) 8°/c
3- - HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 14c,
5- - HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 14c,
3- - HHB(2F, 3F)-03 (2-2-1) 6
3- - HBB(2F, 3F)-02 (2-2-2) 12c
3- -HH-4 (3-1) 10c
3- -HB-02 (3-2) 5(
V- -HHB-1 (3-4) 6
3- -HBB-1 (3-5) 2C,
NI = 77. 7°C;Tc≤-10°C; Δη=0. 128; Δ ε =— 3.0.
比較例 1と較べて、この実施例 11の組成物は上限温度が高 また、 Δηが大きい 実施例 12
[0198] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した
2- BB(3F)B-3 (1-1) 6%
3- BB(3F)B-5 (1-1) 4%
3_HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 12%
5-HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 10%
3_HHB(2F, 3F)-02 (2-2-1) 10%
5-HHB(2F, 3F)-02 (2-2-1) 10% 3_HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 10%
3-HH-V (3-1) 28%
V-HHB-1 (3-4) 5%
V2-HHB-1 (3-4) 5%
NI = 88. 2°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 106; Δ ε =-2. 8;
η =17. 2mPa-s;VHR-l = 99. 3%.
比較例 1と較べて、この実施例 12の組成物は上限温度が高 下限温度が≤_20 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、粘度が小さぐ Δηが大きレ、。
〔参考データ〕
特開 2006— 131906号公報の実施例 1に記載の組成物を以下に例示する。物性 値は特開 2006 - 131906号公報に記載された数値である。
2— BB(3F)B— 3 (1— 1) 10%
3-HB(2F, 3F) -04 (2— 1— 1) 19%
5-HB(2F, 3F) -02 (2— 1— 1) 13%
3-HHB(2F, 3F) -02 (2— 2— 1) 9%
3-HHB(2F, 3F) -03 (2— 2— 1) 8%
5- HHB(2F, 3F) -02 (2— 2— 1) 8%
2- HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 12%
3- HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 12%
3-HBB-2 (3-5) 10%
NI=103. 6°C; Δη = 0. 1405; Δ ε =— 5. 4.
〔参考例 1〕
本発明の第一成分、第二成分および第三成分を含有する以下の組成物を調合し、 上述した方法により各特性値を測定した。この参考例 1は、上記参考データの特開 2
006— 131906公報の実施例 1に類似の組成物である。この参考例 1では、上記参 考データの組成物の第二成分および第三成分の一部をアルキルあるいはアルコキ シの鎖長の異なる化合物の成分に置き換えた。類似組成物であるが、特許文献 6と 測定方法が異なる為に各特性値は多少異なっている。この参考例 1の組成物は、粘 度が大きい。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 10%
3_HB(2F, 3F) -04 19°/c
3_HHB(2F, 3F) -02 9°/
4_HHB(2F, 3F) -02 8°/
5-HHB(2F, 3F) -02 8°/
2— HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 12°
3— HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 12°
5-HBB-2 ( 1111113-5) 10%
NI=103. 9°C;Tc≤ - -30。C; Δη=0. 137 1 1 1; 1 1 1 Δ ε = -4. 9;
η =53. 8mPa*s.
実施例 13
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- -BB(3F)B-3 (1-1) 7%
3- -H2B(2F, 3F) - 02 18°
5- -H2B(2F, 3F) - 02 18°
3- -HH-V (3-1) 19'
3- HH-Vl (3-1) 10(
V- -HHB-1 (3-4) 4
NI = 70. 8°C;Tc≤-30°C; Δη=0. 089; Δ ε =— 2. 8;
= 15. 4mPa*s.
比較例 1と較べて、この実施例 13の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、粘度が小さぐ Δηが大きレ、。 実施例 14
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。 11
1 1
3_HHB(2F, 3F)-02 10'
5-HHB(2F, 3F)-02 10'
3-HH-V (3-1) 20
5-HH-V (3-1) 10
V-HHB-1 (3-4) 10
NI = 75.5°C;Tc≤-20°C; Δη=0.095; Δ ε = 2.4;
= 15.9mPa*s.
比較例 1と較べて、この実施例 15の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、粘度が小さぐ Δηが大きレ、。 実施例 16 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- — BB(3F)B_3 (1-1) 10%
3. -H2B(2F, 3F) -02 19%
5- -H2B(2F, 3F) -02 13%
3. -HH2B(2F, 3F) -02 12°/
5- -HH2B(2F, 3F) -02 13°/
5 — HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 12°
5 -HBB-2 (3-5) 9
NI=104. 8°C;Tc≤-30°C; Δη= :0. t t t t 1111138; Δ ε = -4. 6;
η =36. 8mPa*s. t t t t 1 1 1 1
比較例 4と較べて、この実施例 16の組成物は上限温度、下限温度、 Δηおよび Δ εが同等であるが、粘度は小さい。
実施例 17
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- — BB(3F)B_3 (1-1) 10%
3. -H2B(2F, 3F) -02 20
5- -H2B(2F, 3F) -02 20
3. -HH2B(2F, 3F) -02 12
5- -HH2B(2F, 3F) -02 12
3 — HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 8'
5 — HBB(2F, 3F) -02 (2-2-2) 8'
3 -HH-V (3-1) 10
NI = 80. 7°C;Tc≤-30°C; Δη=0. 115; Δ ε = -4. 5;
η =23. 6mPa*s.
この実施例 17の組成物は、第一成分、第二成分の化合物(2— 1 2)および化合 物(2— 2— 3)、および第三成分の化合物(3— 1)の組み合わせである。この実施例 17の組成物は Δ εが負に大きいが粘度は小さい。 実施例 18
[0204] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した
V2-BB(3F)B-3 (1-1) 2°/
3-BB(3F)B-2V (1-1) 2%
3— H2B(2F, 3F)- 02 (2-1-2) 21°
5— H2B(2F, 3F)- 02 (2-1-2) 21°
3— HBB(2F, 3F)- -02 (2-2-2) 10c
5— HBB(2F, 3F)- -02 (2-2-2) 10c
2-HH-3 (3-1) 15c
3-HHB-Ol (3-4) 3
V-HHB-1 (3-4) 8
V2-HHB-1 (3-4) 8
NI = 73. 2°C;Tc≤-40°C; Δη=0. 102; Δ ε =— 3. 1;
τ] =19. 4mPa-s.
比較例 1と較べて、この実施例 18の組成物は上限温度が高 下限温度が≤_40 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、粘度が小さぐ Δηが大きレ、。
実施例 19
[0205] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
V2-BBB(2F) 3 (1-2) 3
3-BBB(2F)-2V (1-2) 3
3— HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 12c,
5— HB(2F, 3F)-02 (2-1-1) 10c,
3-HH-V (3-1) 28'
V-HHB-1 (3-4) 5 V2-HHB-1 (3-4) 5%
NI = 88.8°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 108; Δ ε =-2.9;
η =17.4mPa
比較例 1と較べて、この実施例 19の組成物は上限温度が高 下限温度が≤_20
°cと低ぐネマチック相の温度範囲が広レ、 '。また、粘度が小さぐ Δηが大きい。
実施例 20
[0206] 以下の組成物を調合し、上述した方法二より各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 7%
2-BBB(2F)-3 (1-2) 4%
t
[0207]
5-HH2B(2F, 3F)_02 12% 3-HH-V (3-1) 18%
3-HH-V1 (3-1) 10%
NI = 70.7°C;Tc≤-30°C; Δη=0.097; Δ ε =-2.9;
7] = 16.6mPa*s.
比較例 1と較べて、この実施例 21の組成物は上限温度が高 下限温度が≤_30 °Cと低ぐネマチック相の温度範囲が広い。また、粘度が小さぐ Δηが大きレ、。
実施例 22
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 10%
2- BB(3F)B-5 (1-1) 5%
3- H2B(2F, 3F)-02 (2-1-2) 18%
5-H2B(2F, 3F)-02 (2-1-2) 18%
3-HH2B(2F, 3F)_02 (2-2-3) 12%
5-HH2B(2F, 3F)_02 (2-2-3) 13%
3_HBB(2F, 3F)-02 (2-2-2) 12%
5-HBB(2F, 3F)-02 (2-2-2) 12%
NI = 97.5°C;Tc≤-30°C; 0. 138; Δ ε =■ -4.8;
η =37.2mPa-s.
比較例 4と較べて、この実施例 22の組成物は Δηおよび Δ εが同等であるが、粘 度は小さい。

Claims

請求の範囲
[1] 下記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物である第一成分と、下記式 (2— 1)〜式 (2— 3)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有する負の誘電率異方性を有する 液晶組成物。
[化 1]
(式(1 _ 1)〜式(1 _ 3)、式(2_ 1)〜式(2_ 3)において、 Rは独立して、アルキル またはアルケニルであり; R3は独立して、アルキルであり;
R2、 R4および R5は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり; 環 Bは、 1, 4—シクロへキシレンまたは 1, 4_フエ二レンであり; Z1は独立して、単結合、一(CH ) ―、 -OCH—または一CH〇_である。 ) 下記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物である第一成分と、下記式(2— 1一 1)、式(2— 2— 1)および式(2— 2— 2)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有す る負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
[化 2]
(式(1_1)〜式(1_3)、式(2_1_1)、式(2_2_1)および式(2_2_2)におレヽ て、
R1は独立して、アルキルまたはアルケニルであり; R3は独立して、アルキルであり;
R2および R4は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 )
[3] 第一成分が上記式(1一 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物であり、第二成分が、上記式(2_ 1 _ 1)、式(2_ 2_ 1)および式(2_ 2_ 2)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、請求項 2に記載の 液晶組成物。
[4] 上記第一成分の式(1— 1)において、 R1または R2のいずれか一方がアルケニルで ある、請求項 3に記載の液晶組成物。
[5] 第一成分が上記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少なく とも 1つの化合物であり、第二成分が、上記式(2— 1)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物と、上記式(2— 2)および式(2— 3)で表される化合物群 力 選択される少なくとも 1つの化合物との混合物である、請求項 1に記載の液晶組 成物。
[6] 下記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物である第一成分と、下記式(2— 1 2)、式(2— 2— 2)および式(2— 2— 3)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有す る負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
[化 3]
(式(1一 1)〜式(1一 3)、式(2— 1一 2)、式(2— 2— 2)および式(2— 2— 3)におい て、
R1は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R3は独立して、アルキルであり;
R2および R4は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 )
[7] 第一成分が上記式(1 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物であり、第二成分が、上記式(2— 1 2)、式(2— 2— 2)および式(2— 2— 3)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、請求項 6に記載の 液晶組成物。
[8] 第一成分が上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少なく とも 1つの化合物であり、第二成分が、上記式(2_ 1 _ 2)および式(2_ 2_ 3)で表 される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、請求項 6に記載の液 晶組成物。
[9] 第一成分が上記式(1 _ 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物であり、第二成分が、上記式(2— 1 2)および式(2— 2— 3)で表される化合物 群から選択される少なくとも 1つの化合物である、請求項 6に記載の液晶組成物。
[10] 液晶性化合物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が 5〜40重量%で あり、上記第二成分の含有割合が 60〜95重量%である請求項 1〜9のいずれ力 1項 に記載の液晶組成物。
[11] 上記第一成分および第二成分に加えて、下記式 (3)で表される化合物群から選択 される少なくとも 1つの化合物である第三成分を含有する、請求項 1〜9のいずれ力 1 項に記載の液晶組成物。
[化 4]
(式(3)において、
R6は、アルキルまたはアルケニルであり;
R7は、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり;
環 Cおよび環 Dは独立して、 1 , 4—シクロへキシレン、 1 , 4_フエ二レン、 2 _フルォ 口 _ 1, 4—フエ二レン、または 3—フノレオ口一1 , 4_フエ二レンであり;
Pは 0または 1である。 )
上記第三成分が、下記式(3 1 )〜式 (3 13)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物である請求項 11に記載の液晶組成物。 / ts09s90s<ev:l£ ί OAV.
(式(3— 1)〜式(3— 13)において、
R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R7は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシである。 )
[13] 上記第三成分が、上記式(3— 1)〜式(3— 5)で表される化合物群から選択される 少なくとも 1つの化合物である請求項 12に記載の液晶組成物。
[14] 上記第三成分が、上記式(3— 6)〜式 (3— 13)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物である請求項 12に記載の液晶組成物。
[15] 上記第三成分が、上記式(3— 1)〜式 (3— 3)で表される化合物群から選択される 少なくとも 1つの化合物である請求項 12に記載の液晶組成物。
[16] 上記第三成分が、上記式(3— 4)および式(3— 5)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物である請求項 12に記載の液晶組成物。
[17] 上記第三成分が、上記式(3— 6)〜式 (3— 9)で表される化合物群から選択される 少なくとも 1つの化合物である請求項 12に記載の液晶組成物。
[18] 上記第三成分が、上記式(3— 10)〜式 (3— 13)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物である請求項 12に記載の液晶組成物。
[19] 上記第三成分が、上記式(3— 1)および式 (3— 4)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物である請求項 12に記載の液晶組成物。
[20] 下記式(1一 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第 一成分と、下記式(2— 1一 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物と、下記式(2— 2— 1)、および式(2— 2— 2)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物との混合物である第二成分と、下記式(3— 1)で表されるィ匕 合物群から選択される少なくとも 1つの化合物と、下記式(3— 4)で表される化合物群 力 選択される少なくとも 1つの化合物との混合物である第三成分とを含有する負の 誘電率異方性を有する液晶組成物。
[化 6]
(式(1 1)、式(2— 1 1)、式(2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(3 1)および式(3 4)において、
R1,および R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R3は独立して、アルキルであり;
R2、 R4および R7は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 ) 液晶性化合物成分が、請求項 1に記載の式(1一 1)で表される化合物群から選択 される少なくとも 1つの化合物である第一成分と、請求項 1に記載の式(2— 1)〜式( 2— 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分と 、請求項 12に記載の式(3— 1)〜式(3— 13)で表される化合物群から選択される少 なくとも 1つの化合物である第三成分とだけからなる液晶組成物。 下記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物である第一成分と、下記式(2— 1一 2)および式(2— 2— 3)で表される化合物 群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分と、下記式(3— 1)で表され る化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第三成分とを含有する負の 誘電率異方性を有する液晶組成物。
[化 7]
(3-1)
(式(1 1)〜式(1 3)、式(2— 1 2)、式(2— 2 3)および式(3 1)において、 R1,および R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R3は独立して、アルキルであり;
R2、 R4および R7は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシである。 ) [23] 第一成分が上記式(1一 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化 合物であり、第二成分が、上記式(2— 1一 2)および式(2— 2— 3)で表される化合物 群から選択される少なくとも 1つの化合物であり、第三成分が、上記式(3— 1)で表さ れる化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である、請求項 22に記載の液 晶組成物。
[24] 液晶性化合物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が 5 30重量%で あり、上記第二成分の含有割合が 50 90重量%であり、上記第三成分の含有割合 力 〜 40重量%である、請求項 11 23のいずれ力 1項に記載の液晶組成物。
[25] 液晶性化合物成分が、上記式(1 1)で表される化合物群から選択される少なくと も 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1)、式(2— 2)および式(2— 3)で表 される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とだけからなる 請求項 1に記載の液晶組成物。
[26] 上記液晶組成物の光学異方性の値が 0. 08-0. 20の範囲である請求項:!〜 25の レ、ずれ力 1項に記載の液晶組成物。
[27] 上記液晶組成物の誘電率異方性の値が 5. 0 2. 5の範囲である請求項:!〜
26のいずれ力 1項に記載の液晶組成物。
[28] 請求項:!〜 27のいずれか 1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
[29] 上記液晶表示素子の動作モードが、 VAモードまたは IPSモードであり、上記液晶 素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、請求項 28に記載の液晶表示素 子。
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