WO2014007118A1 - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

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須藤 豪
川上 正太郎
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Definitions

  • the present invention relates to a nematic liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) useful as a liquid crystal display material, and a liquid crystal display device using the same.
  • Liquid crystal display elements are used in clocks, calculators, various household electrical devices, measuring devices, automotive panels, word processors, electronic notebooks, printers, computers, televisions, and the like.
  • Typical liquid crystal display methods include TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), DS (dynamic light scattering), GH (guest / host), and IPS (in-plane switching).
  • Type OCB (optical compensation birefringence) type, ECB (voltage controlled birefringence) type, VA (vertical alignment) type, CSH (color super homeotropic) type, FLC (ferroelectric liquid crystal), etc.
  • Examples of the driving method include static driving, multiplex driving, simple matrix method, active matrix (AM) method driven by TFT (thin film transistor), TFD (thin film diode), and the like.
  • the IPS type, ECB type, VA type, CSH type, and the like have a feature that a liquid crystal composition having a negative value of ⁇ is used.
  • the VA type display method by AM driving is used for a display element that requires a high speed response and a wide viewing angle, such as a television.
  • liquid crystal composition having a negative ⁇ As a liquid crystal composition having a negative ⁇ , a liquid crystal composition using the following liquid crystal compounds (A) and (B) having a 2,3-difluorophenylene skeleton (see Patent Document 1) is disclosed.
  • liquid crystal compounds (C) and (D) are used as the liquid crystal compound having ⁇ of approximately 0.
  • the liquid crystal composition has a sufficiently low viscosity. It has not been realized.
  • liquid crystal composition using the liquid crystal compound (E) has already been disclosed, but a liquid crystal composition having a small refractive index anisotropy ⁇ n in combination with the liquid crystal compound (D) (see Patent Document 2) and response.
  • a liquid crystal composition to which a liquid crystal compound (F) is added for improving the speed has been introduced.
  • a liquid crystal composition in which a liquid crystal compound represented by the formula (I) in which ⁇ is substantially zero is combined with the liquid crystal compound (A) and the liquid crystal compound (G) is disclosed.
  • the compound having a low vapor pressure volatilizes because the liquid crystal composition is injected into the liquid crystal cell, so that the content cannot be increased. .
  • the liquid crystal composition has a problem that the content of the liquid crystal compound represented by the formula (I) is limited and the viscosity is remarkably high although it exhibits a large ⁇ n.
  • Patent Document 8 discloses that the response speed of a homeotropic liquid crystal cell is improved by using a liquid crystal material having a large index represented by (Equation 1), but this is not sufficient.
  • JP-A-8-104869 European Patent Application No. 0474402 JP 2006-37054 A JP 2001-354967 A WO2007 / 077872 JP 2003-327965 A WO2007 / 077872 JP 2006-301643 A
  • the problem to be solved by the present invention is that the viscosity ( ⁇ ) is sufficiently small without reducing the refractive index anisotropy ( ⁇ n) and the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ), and the rotational viscosity
  • a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) having a sufficiently small ( ⁇ 1), a large elastic constant (K 33 ), and a large absolute value is provided.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element with excellent quality and quick response speed.
  • the present inventor has studied various terphenyl derivatives and fluorobenzene derivatives, and found that the above problems can be solved by combining specific compounds, and has completed the present invention.
  • the present invention is the general formula (I) as the first component
  • R 11 represents an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms or an alkenyloxyl group having 2 to 8 carbon atoms
  • R 12 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, carbon 1 or 2 or more types of compounds represented by the formula 2 to 8 or an alkenyloxyl group having 2 to 8 carbon atoms
  • the content thereof is 3% by mass to 45% by mass
  • a liquid crystal composition containing one or more liquid crystal compounds having a negative ⁇ having an absolute value of 3 or more is provided, and a liquid crystal display device using the same is provided.
  • liquid crystal composition of the present invention without reducing the ⁇ n and T ni, eta is sufficiently small, .gamma.1 is sufficiently small, those K 33 is large, the display quality of a VA liquid or the like by the use of this An excellent liquid crystal display element with a high response speed can be provided.
  • the liquid crystal composition of the present invention contains one or more compounds represented by the general formula (I) as the first component, and the content thereof is 3% to 45% by mass, but 5% by mass. % To 30% by mass is more preferable, and 7% to 25% by mass is particularly preferable.
  • R 11 in formula (I) is more preferably an alkenyl group having 4 to 8 carbon atoms or an alkenyloxyl group having 4 to 8 carbon atoms, particularly preferably an alkenyl group having 4 to 5 carbon atoms, and R 12 is carbon. More preferably, it represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxyl group having 4 to 8 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Or an alkenyl group having 4 to 5 carbon atoms is particularly preferable.
  • the general formula (I) is preferably the general formula (IA).
  • R 13 represents an alkenyl group having 4 to 8 carbon atoms or an alkenyloxyl group having 4 to 8 carbon atoms. More specifically, a compound represented by the formula (I-A1) or (I-A2) is preferable.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably contains the compounds represented by formulas (I-A1) and (I-A2) at the same time.
  • the liquid crystal composition of the present invention contains one or more liquid crystal compounds having a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) having an absolute value of 3 or more as the second component, but the absolute value is 4 or more. It is more preferable to contain a liquid crystal compound having a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ), and a liquid crystal compound having a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) having an absolute value of 5 or more. Particularly preferred.
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the liquid crystal compound was prepared by adding 10% by mass of a liquid crystal compound to the liquid crystal composition having a dielectric anisotropy of about 0 at 25 ° C. It shall be obtained by extrapolation from the measured value of dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the object.
  • the liquid crystal composition of the present invention contains one or more second components, but preferably contains 1 to 15 species, more preferably 2 to 10 species.
  • the content of the second component is preferably 10% by mass to 90% by mass, more preferably 20% by mass to 80% by mass, and particularly preferably 30% by mass to 70% by mass.
  • the second component is preferably a compound represented by general formulas (II-A) and (II-B).
  • each of R 1 and R 2 independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxyl group having 2 to 8 carbon atoms. It represents, R 1 and R 2 in present in one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be substituted each independently -O- and or -S- In addition, one or two or more hydrogen atoms present in R 1 and R 2 may be independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.
  • Ring A and Ring B are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, It represents a piperidine-1,4-diyl group, a naphthalene-2,6-diyl group, a decahydronaphthalene-2,6-diyl group or a 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group.
  • p and q each independently represents 0, 1 or 2.
  • R 1 and R 2 in the formula are each independently a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or a group having 2 to 5 carbon atoms. More preferred is an alkenyloxyl group.
  • R 1 is an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
  • ring A and ring B are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4- A phenylene group, a 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, or a 2,3-difluoro-1,4-phenylene group is more preferable, and a trans-1,4-cyclohexylene group or 1,4-diphenyl group is preferable.
  • a phenylene group is particularly preferred. More preferably, p and q in the formula are each independently 0 or 1.
  • the compound represented by the general formula (II-A) is more preferably a compound represented by the general formulas (II-A1) and (II-A2), represented by the general formula (II-B). More preferably, the compound is of the general formula (II-B1).
  • R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and one or more hydrogen atoms present in R 3 and R 4 Each atom may be independently substituted with a fluorine atom.
  • R 3 and R 4 in the formula are each independently a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
  • R 3 and R 4 is an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
  • the liquid crystal composition of the present invention further contains one or more compounds selected from the group of compounds represented by formulas (III-A) to (III-J) as a third component. However, it may further contain 1 to 10 compounds selected from general formulas (III-A), (III-D), (III-F), (III-G) and (III-H). preferable.
  • R 5 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms
  • R 6 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms, and 2 to 5 carbon atoms. Or an alkenyloxyl group having 2 to 5 carbon atoms.
  • R 5 is more preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms
  • R 6 is more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • one or more compounds represented by the general formula (V) may be contained.
  • R 21 and R 22 each independently represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably contains a compound represented by general formula (I), general formula (II-A1) and general formula (II-A2) at the same time. It is more preferable that the compounds represented by (II-A1), general formula (II-A2) and general formula (III-A) are simultaneously contained. It is also preferable to simultaneously contain compounds represented by general formula (I), general formula (II-A1), general formula (II-A2) and general formula (II-B1). It is further preferable to simultaneously contain the compounds represented by (II-A1), general formula (II-A2), general formula (II-B1) and general formula (III-A). Further, it is particularly preferable that the compounds represented by the general formula (I), the general formula (II-A1), the general formula (II-A2), the general formula (III-A), and the general formula (V) are simultaneously contained. .
  • the liquid crystal composition of the present invention has a dielectric anisotropy ( ⁇ ) at ⁇ 25 ° C. of ⁇ 2.0 to ⁇ 8.0, preferably ⁇ 2.0 to ⁇ 6.0, -5.0 is more preferable, and -2.5 to -4.0 is particularly preferable.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a refractive index anisotropy ( ⁇ n) at 20 ° C. of 0.08 to 0.14, more preferably 0.09 to 0.13, and 0.09 to 0.12. Particularly preferred. More specifically, it is preferably 0.10 to 0.13 when dealing with a thin cell gap, and preferably 0.08 to 0.10 when dealing with a thick cell gap.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a viscosity ( ⁇ ) at 20 ° C. of 10 to 30 mPa ⁇ s, more preferably 10 to 25 mPa ⁇ s, and particularly preferably 10 to 22 mPa ⁇ s.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a rotational viscosity ( ⁇ 1) at 20 ° C. of 60 to 130 mPa ⁇ s, more preferably 60 to 110 mPa ⁇ s, and particularly preferably 60 to 100 mPa ⁇ s.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ) of 60 ° C. to 120 ° C., more preferably 70 ° C. to 100 ° C., and particularly preferably 70 ° C. to 85 ° C.
  • T ni nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain a normal nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, antioxidant, ultraviolet absorber, polymerizable monomer and the like in addition to the above-mentioned compounds.
  • a polymerizable compound such as a biphenyl derivative or a terphenyl derivative is contained as a polymerizable monomer, and the content is preferably 0.01% to 2%. More specifically, the liquid crystal composition of the present invention has the general formula (IV).
  • R 7 and R 8 are each independently the following formulas (R-1) to (R-15):
  • X 1 to X 8 each independently represents a trifluoromethyl group, a trifluoromethoxy group, a fluorine atom or a hydrogen atom.
  • the structure of the biphenyl skeleton in general formula (IV) is more preferably formula (IV-11) to formula (IV-14), and particularly preferably formula (IV-11).
  • a polymerizable compound containing a skeleton represented by the formulas (IV-11) to (IV-14) has an optimum orientation regulating force after polymerization, and a good orientation state can be obtained.
  • a polymerizable compound-containing liquid crystal composition containing general formula (I), general formula (II-A1), (II-A2), general formula (III-A) and general formula (IV) simultaneously has a low viscosity ( Since ⁇ ), low rotational viscosity ( ⁇ 1), and large elastic constant (K 33 ) are achieved, a PSA mode or PSVA mode liquid crystal display element using the same can achieve high-speed response.
  • the liquid crystal display device using the liquid crystal composition of the present invention has a remarkable characteristic of high-speed response, and is particularly useful for a liquid crystal display device for active matrix driving, and includes a VA mode, a PSVA mode, a PSA mode, and an IPS mode. Or it can be applied for ECB mode.
  • the measured characteristics are as follows.
  • T ni Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C.) ⁇ n: refractive index anisotropy at 20 ° C. ⁇ : dielectric anisotropy at 25 ° C. ⁇ : viscosity at 20 ° C. (mPa ⁇ s) ⁇ 1: rotational viscosity at 20 ° C. (mPa ⁇ s) K 33 : Elastic constant at 20 ° C.
  • liquid crystal compositions LC-1, LC-2 and LC-3 of the present invention have a small viscosity ( ⁇ ), a small rotational viscosity ( ⁇ 1) and a large elastic constant (K 33 ), ⁇ 1 / K 33 is 5 5.9, 5.6 and 5.8, which were significantly smaller than those of the comparative examples LC-A and LC-B.
  • LC-1, LC-2 and LC-3 were sufficiently high-speed responses of 3.2 to 3.5 msec, whereas LC-A was 4.2 msec, and LC-B was 4.1 msec.
  • VHR voltage holding ratio
  • the cell thickness is 3.5 ⁇ m
  • the alignment film is JALS2096
  • the response speed measurement conditions are Von 5.5 V, Voff 1.0 V, measurement temperature 20 ° C.
  • AUTRONIC-MELCHERS DMS301 is used. It was.
  • VHR measurement conditions were a voltage of 5 V, a frequency of 60 Hz, and a temperature of 60 ° C., and VHR-1 manufactured by Toyo Technica Co., Ltd. was used.
  • LC-4 which is a liquid crystal composition of the present invention, has a small viscosity ( ⁇ ), a small rotational viscosity ( ⁇ 1), and a large elastic constant (K 33 ). Therefore, ⁇ 1 / K 33 is 5.9.
  • the value was significantly smaller than that of LC-C as an example.
  • LC-4 was sufficiently fast response of 3.6 msec, whereas LC-C was 4.3 msec.
  • VHR voltage holding ratio
  • the cell thickness is 3.5 ⁇ m
  • the alignment film is JALS2096
  • the response speed measurement conditions are Von 5.5 V, Voff 1.0 V, measurement temperature 20 ° C.
  • AUTRONIC-MELCHERS DMS301 is used. It was.
  • VHR measurement conditions were a voltage of 5 V, a frequency of 60 Hz, and a temperature of 60 ° C., and VHR-1 manufactured by Toyo Technica Co., Ltd. was used.
  • LC-5, LC-6, and LC-7 which are liquid crystal compositions of the present invention, have a small viscosity ( ⁇ ), a small rotational viscosity ( ⁇ 1), and a large elastic constant (K 33 ). Therefore, ⁇ 1 / K 33 was significantly smaller than that of the comparative example LC-D.
  • LC-E (Comparative Example 5) and LC-8 (Example 8) having the compositions shown in Table 4 were prepared and their physical properties were measured and found to be as follows.
  • LC-8 which is a liquid crystal composition of the present invention has a small viscosity ( ⁇ ), a small rotational viscosity ( ⁇ 1) and a large elastic constant (K 33 ), and therefore ⁇ 1 / K 33 is 5.7.
  • the value was significantly smaller than that of LC-E as an example. From the above, the liquid crystal composition of the present invention without reducing the ⁇ n and T ni, eta is sufficiently small, the rotational viscosity ⁇ 1 is sufficiently small, a large elastic constant K 33, the absolute value is large negative dielectric It was confirmed that the VA liquid crystal display element using this has an excellent anisotropy and a fast response speed.

Abstract

 本発明は、屈折率異方性(Δn)及びネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)を低下させることなく、粘度(η)が十分に小さく、回転粘性(γ1)が十分に小さく、弾性定数(K33)が大きな、絶対値が大きな負のΔεを有する液晶組成物を提供し、更にこれを用いたVA型等の表示品位の優れた応答速度の速い液晶表示素子を提供するものである。 本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は高速応答という顕著な特徴を有用しており、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、VAモード、PSVAモード、PSAモード、IPSモード又はECBモード用に適用できる。

Description

ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
 本発明は液晶表示材料として有用な誘電率異方性(Δε)が負の値を示すネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子に関する。
 液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、家庭用各種電気機器、測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(捩れネマチック)型、STN(超捩れネマチック)型、DS(動的光散乱)型、GH(ゲスト・ホスト)型、IPS(インプレーンスイッチング)型、OCB(光学補償複屈折)型、ECB(電圧制御複屈折)型、VA(垂直配向)型、CSH(カラースーパーホメオトロピック)型、あるいはFLC(強誘電性液晶)等を挙げることができる。また駆動方式としてもスタティック駆動、マルチプレックス駆動、単純マトリックス方式、TFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)等により駆動されるアクティブマトリックス(AM)方式を挙げることができる。
 これらの表示方式において、IPS型、ECB型、VA型、あるいはCSH型等は、Δεが負の値を示す液晶組成物を用いるという特徴を有する。これらの中で特にAM駆動によるVA型表示方式は、高速応答で広視野角の要求される表示素子、例えばテレビ等の用途に使用されている。
 Δεが負の液晶組成物として、以下のような2,3-ジフルオロフェニレン骨格を有する液晶化合物(A)及び(B)(特許文献1参照)を用いた液晶組成物が開示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 この液晶組成物は、Δεがほぼ0である液晶化合物として液晶化合物(C)及び(D)を用いているが、液晶テレビ等の高速応答が要求される液晶組成物においては十分に低い粘性を実現するに至っていない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一方、液晶化合物(E)を用いた液晶組成物も既に開示されているが、上記の液晶化合物(D)を組み合わせた屈折率異方性Δnが小さい液晶組成物(特許文献2参照)や応答速度の改善のために液晶化合物(F)を添加した液晶組成物(特許文献3参照)が紹介されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 また、液晶化合物(G)及び液晶化合物(F)を用いた液晶組成物も既に開示されている(特許文献4参照)が、更なる高速応答化が求められている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 液晶化合物(A)及び液晶化合物(G)にΔεがほぼゼロである式(I)で表される液晶化合物を組み合わせた液晶組成物(特許文献5参照)が開示されている。しかし液晶表示素子の製造工程では液晶組成物を液晶セルに注入する際に極低圧とするため蒸気圧が低い化合物は揮発してしまうため、その含有量を増やすことが出来ないと考えられていた。このため、該液晶組成物は式(I)で表される液晶化合物の含有量を限定してしまっており、大きなΔnを示すものの、粘度が著しく高いという問題があった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 更に、特許文献6や特許文献7において、フッ素置換されたターフェニル構造を有する化合物を用いた液晶組成物も既に開示されている。
 一方、特許文献8において、(式1)で示される指数が大きい液晶材料を使用することでホメオトロピック液晶セルの応答速度を向上させることが開示されているが、十分とは言えなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 以上のことから、液晶テレビ等の高速応答が要求される液晶組成物においては、屈折率異方性(Δn)及びネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)を低下させることなく、粘度(η)を十分に小さく、回転粘性(γ1)を十分に小さく、弾性定数(K33)を大きくすることが求められていた。
特開平8-104869号 欧州特許出願公開第0474062号 特開2006-37054号 特開2001-354967号 WO2007/077872 特開2003-327965号 WO2007/077872号 特開2006-301643号
 本発明が解決しようとする課題は、屈折率異方性(Δn)及びネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)を低下させることなく、粘度(η)が十分に小さく、回転粘性(γ1)が十分に小さく、弾性定数(K33)が大きく、絶対値が大きな負の誘電率異方性(Δε)を有する液晶組成物を提供し、更にこれを用いたVA型等の表示品位の優れた応答速度の速い液晶表示素子を提供することにある。
 本発明者は、種々のターフェニル誘導体及びフルオロベンゼン誘導体を検討し、特定の化合物を組み合わせることにより前記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明は、第一成分として、一般式(I)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、R11は炭素数2から8のアルケニル基又は炭素数2から8のアルケニルオキシル基を表し、R12は炭素数1から8のアルキル基、炭素数1から8のアルコキシル基、炭素数2から8のアルケニル基又は炭素数2から8のアルケニルオキシル基を表す。)で表される化合物を1種又は2種以上含有し、その含有量は3質量%から45質量%であり、第二成分として、絶対値が3以上である負のΔεを有する液晶化合物を1種又は2種以上含有する液晶組成物を提供し、また、これを用いた液晶表示素子を提供する。
 本発明の液晶組成物は、Δn及びTniを低下させることなく、ηが十分に小さく、γ1が十分に小さく、K33が大きいものであり、これを用いることによりVA型等の表示品位の優れた応答速度の速い液晶表示素子を提供することができる。
 本発明の液晶組成物は、第一成分として、一般式(I)で表される化合物を1種又は2種以上含有し、その含有量は3質量%から45%質量であるが、5質量%から30%質量であることが更に好ましく、7質量%から25質量%であることが特に好ましい。
 一般式(I)のR11は炭素数4から8のアルケニル基又は炭素数4から8のアルケニルオキシル基を表すことが更に好ましく、炭素数4から5のアルケニル基が特に好ましく、R12は炭素数1から5のアルキル基、炭素数1から5のアルコキシル基、炭素数4から8のアルケニル基又は炭素数4から8のアルケニルオキシル基を表すことが更に好ましく、炭素数1から3のアルキル基又は炭素数4から5のアルケニル基が特に好ましい。
 一般式(I)は一般式(I-A)であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式中、R13は炭素数4から8のアルケニル基又は炭素数4から8のアルケニルオキシル基を表す。更に具体的には、式(I-A1)又は(I-A2)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 本発明の液晶組成物は、式(I-A1)及び(I-A2)で表される化合物を同時に含有することも好ましい。
 本発明の液晶組成物は、第二成分として、絶対値が3以上である負の誘電率異方性(Δε)を有する液晶化合物を1種又は2種以上含有するが、絶対値が4以上である負の誘電率異方性(Δε)を有する液晶化合物を含有することが更に好ましく、絶対値が5以上である負の誘電率異方性(Δε)を有する液晶化合物を含有することが特に好ましい。尚、液晶化合物の誘電率異方性(Δε)は、25℃において誘電率異方性が約0である液晶組成物に対し、液晶化合物を10質量%添加した組成物を調製し、その組成物の誘電率異方性(Δε)の測定値から、外挿して求めるものとする。
 本発明の液晶組成物は、第二成分を1種又は2種以上含有するが、1種から15種含有することが好ましく、2種から10種含有することが更に好ましい。
 第二成分の含有量は10質量%から90質量%であることが好ましく、20質量%から80質量%であることが更に好ましく、30質量%から70質量%であることが特に好ましい。
 第二成分は、一般式(II-A)及び(II-B)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式中、R及びRはそれぞれ独立的に炭素数1から8のアルキル基、炭素数1から8のアルコキシル基、炭素数2から8のアルケニル基又は炭素数2から8のアルケニルオキシル基を表し、R及びR中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-はそれぞれ独立的に-O-及び又は-S-に置換されても良く、また、R及びR中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良い。環A及び環Bはそれぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表す。p及びqはそれぞれ独立的に0、1又は2を表す。
 式中のR及びRはそれぞれ独立的に直鎖状の炭素数1から5のアルキル基、炭素数1から5のアルコキシル基、炭素数2から5のアルケニル基又は炭素数2から5のアルケニルオキシル基であることが更に好ましい。更に詳述すると、弾性定数K33を大きくするためには、Rは炭素数2から5のアルケニル基であることが更に好ましい。
 式中の環A及び環Bはそれぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基又は2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基であることが更に好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基であることが特に好ましい。
式中のp及びqはそれぞれ独立的に0又は1であることが更に好ましい。
 一般式(II-A)で表される化合物は、一般式(II-A1)及び(II-A2)で表される化合物であることが更に好ましく、一般式(II-B)で表される化合物は、一般式(II-B1)であることが更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 式中、R及びRはそれぞれ独立的に炭素数1から8のアルキル基又は炭素数2から8のアルケニル基を表し、R及びR中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子に置換されてもよい。
 式中のR及びRはそれぞれ独立的に直鎖状の炭素数1から5のアルキル基又は炭素数2から5のアルケニル基であることが更に好ましい。更に詳述すると、弾性定数K33を大きくするためには、R及びRのどちらか一方は炭素数2から5のアルケニル基であることが特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、更に、第三成分として、一般式(III-A)から一般式(III-J)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有しても良いが、一般式(III-A)、(III-D)、(III-F)、(III-G)及び(III-H)から選ばれる化合物を1種から10種含有することが更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 式中、Rは炭素数1から5のアルキル基又は炭素数2から5のアルケニル基、Rは炭素数1から5のアルキル基、炭素数1から5のアルコキシル基、炭素数2から5のアルケニル基又は炭素数2から5のアルケニルオキシル基を表す。なお、一般式(III-A)においては、Rは炭素原子数2から5のアルケニル基、Rは炭素原子数1から5のアルキル基であることが更に好ましい。
 更なる成分として、一般式(V)で表される化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式中、R21及びR22はそれぞれ独立して炭素数1から8のアルキル基、炭素数1から8のアルコキシル基を表すが、炭素数1から5のアルキル基が好ましい。
 本発明の液晶組成物は、一般式(I)、一般式(II-A1)及び一般式(II-A2)で表される化合物を同時に含有することが好ましく、一般式(I)、一般式(II-A1)、一般式(II-A2)及び一般式(III-A)で表される化合物を同時に含有することが更に好ましい。一般式(I)、一般式(II-A1)、一般式(II-A2)及び一般式(II-B1)で表される化合物を同時に含有することも好ましく、一般式(I)、一般式(II-A1)、一般式(II-A2)、一般式(II-B1)及び一般式(III-A)で表される化合物を同時に含有することも更に好ましい。また、一般式(I)、一般式(II-A1)、一般式(II-A2)、一般式(III-A)及び一般式(V)で表される化合物を同時に含有することも特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、25℃における誘電率異方性(Δε)が-2.0から-8.0であるが、-2.0から-6.0が好ましく、-2.0から-5.0がより好ましく、-2.5から-4.0が特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、20℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14であるが、0.09から0.13がより好ましく、0.09から0.12が特に好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.13であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。
 本発明の液晶組成物は、20℃における粘度(η)が10から30mPa・sであるが、10から25mPa・sであることがより好ましく、10から22mPa・sであることが特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、20℃における回転粘性(γ1)が60から130mPa・sであるが、60から110mPa・sであることがより好ましく、60から100mPa・sであることが特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、ネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)が60℃から120℃であるが、70℃から100℃がより好ましく、70℃から85℃が特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、上述の化合物以外に、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合性モノマーなどを含有してもよい。
 例えば、重合性モノマーとしてビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの重合性化合物を含有し、その含有量は0.01%から2%であることが好ましい。更に詳述すると、本発明の液晶組成物に、一般式(IV)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
で表される重合性モノマーを一種又は二種以上含有することが好ましい。
 式中、R及びRはそれぞれ独立して以下の式(R-1)から式(R-15)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
の何れかを表し、XからXはそれぞれ独立してトリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、フッ素原子又は水素原子を表す。
 一般式(IV)におけるビフェニル骨格の構造は、式(IV-11)から式(IV-14)であることがより好ましく、式(IV-11)であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式(IV-11)から式(IV-14)で表される骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力が最適であり、良好な配向状態が得られる。
 例えば、一般式(I)、一般式(II-A1)、(II-A2)、一般式(III-A)及び一般式(IV)を同時に含有する重合性化合物含有液晶組成物は低い粘度(η)、低い回転粘性(γ1)及び大きな弾性定数(K33)を達成しているため、これを用いたPSAモード又はPSVAモードの液晶表示素子は高速応答が実現できる。
 本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は高速応答という顕著な特徴を有用しており、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、VAモード、PSVAモード、PSAモード、IPSモード又はECBモード用に適用できる。
 以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。
 実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
(側鎖)
 -n    -CnH2n+1 炭素数nの直鎖状アルキル基
 n-    CnH2n+1- 炭素数nの直鎖状アルキル基
 -On   -OCnH2n+1 炭素数nの直鎖状アルコキシル基
nO-   CnH2n+1O- 炭素数nの直鎖状アルコキシル基
 -V    -CH=CH2
 V-    CH2=CH-
 -V1   -CH=CH-CH3
 1V-   CH3-CH=CH-
 -2V   -CH2-CH2-CH=CH3
V2-   CH3=CH-CH2-CH2-
-2V1   -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2-   CH3-CH=CH-CH2-CH2
-T-   -C≡C-
(環構造)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 実施例中、測定した特性は以下の通りである。
 Tni :ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃)
 Δn :20℃における屈折率異方性
 Δε :25℃における誘電率異方性
 η  :20℃における粘度(mPa・s)
 γ1 :20℃における回転粘性(mPa・s)
 K33 :20℃における弾性定数K33(pN)
(比較例1、2及び実施例1、2、3)
 表1に記載の組成から成るLC-A(比較例1)、LC-B(比較例2)、LC-1(実施例1)、LC-2(実施例2)及びLC-3(実施例3)を調製し、その物性値を測定した。結果は以下のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 本発明の液晶組成物LC-1、LC-2及びLC-3は、粘度(η)が小さく、回転粘性(γ1)が小さく、弾性定数(K33)が大きいため、γ1/K33が5.9、5.6、5.8であり、比較例であるLC-A及びLC-Bのそれよりも顕著に小さな値であった。これらを使用した液晶表示素子の応答速度を測定したところ、LC-1、LC-2及びLC-3は3.2~3.5msecと十分に高速応答であったのに対して、LC-Aは4.2msec、LC-Bは4.1msecであった。更に、電圧保持率(VHR)を測定し、高いVHRを有していることが確認された。なお、セル厚は3.5um、配向膜はJALS2096であり、応答速度の測定条件は、Vonは5.5V、Voffは1.0V、測定温度は20℃で、AUTRONIC-MELCHERS社のDMS301を用いた。VHRの測定条件は電圧5V、周波数60Hz、温度60℃で、東陽テクニカ株式会社のVHR-1を用いた。
 また、液晶セル注入の条件(圧力及びODF法)を変えても物性値に変化は見られなかった。
(比較例3及び実施例4)
 表2に記載の組成から成るLC-C(比較例3)及びLC-4(実施例4)を調製し、その物性値の測定したところ以下のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 本発明の液晶組成物であるLC-4は、粘度(η)が小さく、回転粘性(γ1)が小さく、弾性定数(K33)が大きいため、γ1/K33は5.9であり、比較例であるLC-Cのそれよりも顕著に小さな値であった。これらを使用した液晶表示素子の応答速度を測定したところ、LC-4は3.6msecと十分に高速応答であったのに対して、LC-Cは4.3msecであった。更に、電圧保持率(VHR)を測定し、高いVHRを有していることが確認された。なお、セル厚は3.5um、配向膜はJALS2096であり、応答速度の測定条件は、Vonは5.5V、Voffは1.0V、測定温度は20℃で、AUTRONIC-MELCHERS社のDMS301を用いた。VHRの測定条件は電圧5V、周波数60Hz、温度60℃で、東陽テクニカ株式会社のVHR-1を用いた。
 また、液晶セル注入の条件(圧力及びODF法)を変えても物性値に変化は見られなかった。
(比較例4、実施例5、実施例6及び実施例7)
 表3に記載の組成から成るLC-D(比較例4)、LC-5(実施例5)、LC-6(実施例6)及びLC-7(実施例7)を調製し、その物性値の測定したところ以下のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 本発明の液晶組成物であるLC-5、LC-6及びLC-7は、粘度(η)が小さく、回転粘性(γ1)が小さく、弾性定数(K33)が大きいため、γ1/K33は比較例であるLC-Dのそれよりも顕著に小さな値であった。
(比較例5及び実施例8)
 表4に記載の組成から成るLC-E(比較例5)及びLC-8(実施例8)を調製し、その物性値の測定したところ以下のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 本発明の液晶組成物であるLC-8は、粘度(η)が小さく、回転粘性(γ1)が小さく、弾性定数(K33)が大きいため、γ1/K33は5.7であり、比較例であるLC-Eのそれよりも顕著に小さな値であった。
以上のことから、本発明の液晶組成物はΔn及びTniを低下させることなく、ηが十分に小さく、回転粘性γ1が十分に小さく、弾性定数K33が大きな、絶対値が大きな負の誘電率異方性(Δε)を有するものであり、これを用いたVA型液晶表示素子は表示品位の優れた応答速度の速いものであることが確認された。

Claims (16)

  1. 第一成分として、一般式(I)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、R11は炭素数2から8のアルケニル基又は炭素数2から8のアルケニルオキシル基を表し、R12は炭素数1から8のアルキル基、炭素数1から8のアルコキシル基、炭素数2から8のアルケニル基又は炭素数2から8のアルケニルオキシル基を表す。)で表される化合物を1種又は2種以上含有し、その含有量は3質量%から45質量%であり、第二成分として、絶対値が3以上である負のΔεを有する液晶化合物を1種又は2種以上含有する液晶組成物。
  2. 25℃における誘電率異方性(Δε)が-2.0から-8.0の範囲であり、20℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14の範囲であり、20℃における粘度(η)が10から30mPa・sの範囲であり、20℃における回転粘性γ1が60から130mPa・sの範囲であり、ネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)が60℃から120℃の範囲である請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 第二成分として、一般式(II-A)及び(II-B)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、R及びRはそれぞれ独立的に炭素数1から8のアルキル基、炭素数1から8のアルコキシル基、炭素数2から8のアルケニル基又は炭素数2から8のアルケニルオキシル基を表し、R及びR中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-はそれぞれ独立的に-O-及び又は-S-に置換されても良く、また、R及びR中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良い。環A及び環Bはそれぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表す。p及びqはそれぞれ独立的に0、1又は2を表す。)で表される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物を含有する請求項1又は2に記載の液晶組成物。
  4. 第二成分の含有量が10から90質量%である請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  5. 一般式(II-A)及び(II-B)が一般式(II-A1)、(II-A2)及び(II-B1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、R及びRはそれぞれ独立的に炭素数1から8のアルキル基又は炭素数2から8のアルケニル基を表し、R及びR中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子に置換されてもよい。)である請求項3に記載の液晶組成物。
  6. 第三成分として、一般式(III-A)から(III-J)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、Rは炭素数1から5のアルキル基又は炭素数2から5のアルケニル基、Rは炭素数1から5のアルキル基、炭素数1から5のアルコキシル基、炭素数2から5のアルケニル基又は炭素数2から5のアルケニルオキシル基を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  7. 一般式(I)、一般式(II-A1)及び一般式(II-A2)で表される化合物を同時に含有する請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  8. 一般式(I)、一般式(II-A1)、一般式(II-A2)及び一般式(III-A)で表される化合物を同時に含有する請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  9. 一般式(I)、一般式(II-A1)、一般式(II-A2)、一般式(II-B1)及び一般式(III-A)で表される化合物を同時に含有する請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  10. 一般式(V)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式中、R21及びR22はそれぞれ独立して炭素数1から8のアルキル基、炭素数1から8のアルコキシル基を表す。)で表される化合物を1種又は2種以上含有する請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  11. 一般式(I)、一般式(II-A1)、一般式(II-A2)、一般式(V)及び一般式(III-A)で表される化合物を同時に含有する請求項10に記載の液晶組成物。
  12. 重合性化合物を含有する請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  13. 重合性化合物として、一般式(IV)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式中、R及びRはそれぞれ独立して以下の式(R-1)から式(R-15)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    の何れかを表し、XからXはそれぞれ独立してトリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、フッ素原子又は水素原子を表す。)で表される重合性モノマーを1種又は2種以上含有する請求項12に記載の液晶組成物。
  14. 請求項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
  15. 請求項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
  16. 請求項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたVAモード、PSAモード、PSVAモード、IPSモード又はECBモード用液晶表示素子。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015157915A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US20160319191A1 (en) * 2013-06-17 2016-11-03 Dic Corporation Nematic liquid-crystal composition and liquid-crystal display element obtained using same
US10040997B2 (en) 2013-09-06 2018-08-07 Dic Corporation Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element including same
US10323186B2 (en) 2014-12-25 2019-06-18 Dic Corporation Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using the same
US10351772B2 (en) 2014-05-13 2019-07-16 Dic Corporation Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using same
CN110662819A (zh) * 2017-05-30 2020-01-07 默克专利股份有限公司 液晶介质

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180022634A (ko) * 2015-06-24 2018-03-06 디아이씨 가부시끼가이샤 네마틱 액정 조성물 및 이것을 사용한 액정 표시 소자
CN107603640B (zh) * 2017-09-28 2023-10-31 江苏和成显示科技有限公司 液晶组合物及其液晶显示器件
US11708531B2 (en) 2020-01-29 2023-07-25 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal composition and display device having the same
CN113667491B (zh) * 2021-09-01 2024-01-19 重庆汉朗精工科技有限公司 具有负介电各向异性的液晶组合物和应用
CN113773856B (zh) * 2021-09-14 2023-02-21 浙江汽车仪表有限公司 低旋转粘度高弹性常数的负性液晶介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008208365A (ja) * 2007-02-13 2008-09-11 Merck Patent Gmbh 液晶媒体
JP2011012179A (ja) * 2009-07-02 2011-01-20 Chisso Corp 液晶組成物および液晶表示素子
JP2011144274A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Jnc Corp 液晶組成物および液晶表示素子
WO2012086504A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 Dic株式会社 重合性化合物含有液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4027981A1 (de) 1990-09-04 1992-04-30 Merck Patent Gmbh Matrix-fluessigkristallanzeige
US5599480A (en) 1994-07-28 1997-02-04 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Liquid-crystalline medium
JP5131222B2 (ja) 1998-06-02 2013-01-30 Jnc株式会社 Δεが負の値を有するアルケニル化合物、液晶組成物および液晶表示素子
JP4320824B2 (ja) 1998-06-02 2009-08-26 チッソ株式会社 Δεが負の値を有するアルケニル化合物、液晶組成物および液晶表示素子
DE10112955B4 (de) 2000-04-14 2010-09-09 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung
DE10216197B4 (de) 2002-04-12 2013-02-07 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallmedium und und seine Verwendung in einer elektrooptischen Anzeige
DE50306559D1 (de) * 2002-07-06 2007-04-05 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium
JP4883336B2 (ja) 2004-07-30 2012-02-22 Dic株式会社 ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
JP4947339B2 (ja) 2004-12-15 2012-06-06 Dic株式会社 ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
US20060238696A1 (en) 2005-04-20 2006-10-26 Chien-Hui Wen Method of aligning negative dielectric anisotropic liquid crystals
JP2007002132A (ja) 2005-06-24 2007-01-11 Chisso Corp 液晶組成物および液晶表示素子
CN101351432B (zh) 2006-01-06 2011-08-31 智索株式会社 具有烯基的单氟化联三苯化合物、液晶组成物及液晶显示元件
WO2011055643A1 (ja) 2009-11-09 2011-05-12 Jnc株式会社 液晶表示素子、液晶組成物及び配向剤並びに液晶表示素子の製造方法及びその使用
KR20130122522A (ko) 2010-06-16 2013-11-07 제이엔씨 주식회사 액정 조성물 및 액정 표시 소자
JP5678587B2 (ja) 2010-11-04 2015-03-04 Dic株式会社 ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
JP5636954B2 (ja) 2010-12-27 2014-12-10 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US9441158B2 (en) * 2013-05-28 2016-09-13 Dic Corporation Liquid crystal display device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008208365A (ja) * 2007-02-13 2008-09-11 Merck Patent Gmbh 液晶媒体
JP2011012179A (ja) * 2009-07-02 2011-01-20 Chisso Corp 液晶組成物および液晶表示素子
JP2011144274A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Jnc Corp 液晶組成物および液晶表示素子
WO2012086504A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 Dic株式会社 重合性化合物含有液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160319191A1 (en) * 2013-06-17 2016-11-03 Dic Corporation Nematic liquid-crystal composition and liquid-crystal display element obtained using same
US10040997B2 (en) 2013-09-06 2018-08-07 Dic Corporation Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element including same
JP2015157915A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US10351772B2 (en) 2014-05-13 2019-07-16 Dic Corporation Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using same
US10323186B2 (en) 2014-12-25 2019-06-18 Dic Corporation Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using the same
CN110662819A (zh) * 2017-05-30 2020-01-07 默克专利股份有限公司 液晶介质
CN110662819B (zh) * 2017-05-30 2023-05-12 默克专利股份有限公司 液晶介质

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