(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記〔化１〕の一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とするネマチック液晶組成物。
【化１】
0003642601.tif 000008
【請求項２】
下記〔化２〕の一般式（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物の少なくとも一種と、下記〔化３〕の一般式（II）で表されるアルキルもしくはアルコキシ安息香酸および／またはアルキルもしくはアルコキシシクロヘキサンカルボン酸の少なくとも一種を含有することを特徴とするネマチック液晶組成物。
【化２】
0003642601.tif 000009
【化３】
0003642601.tif 000010
【請求項３】
さらに、下記〔化４〕の一般式（III)、（IV）および（Ｖ）で表される化合物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する請求項１または２記載のネマチック液晶組成物。
【化４】
0003642601.tif 000011
【請求項４】
上記一般式（III)、（IV）および（Ｖ）におけるR2が、ハロゲン原子またはシアノ基である請求項３記載のネマチック液晶組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ネマチック液晶組成物、詳しくは、特定のカルボン酸化合物を含有する、液晶表示素子に用いられるネマチック液晶組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
液晶の電気光学的効果を利用した液晶表示素子の普及につれて、これらの用途に適した特性を有する液晶が求められており、液晶表示素子に用いられる液晶に要求される特性としては次の（１）〜（５）に示すことがあげられる。
【０００３】
（１）液晶の化学的安定性が大きいこと。
（２）室温を含む広い温度範囲で液晶相を示すこと。
（３）広い温度範囲で応答性が良いこと。
（４）駆動回路との整合性が良いこと。
（５）光学的異方性が光学的要請にかなった値であること。
【０００４】
このような特性を全て満足する単一の液晶化合物は現在のところ知られておらず、数種類の液晶化合物等を混合した液晶組成物として上記の諸特性を満足させようとしているのが現状である。
【０００５】
上記液晶組成物の調製に用いられる液晶化合物としては、アルキルまたはアルコキシ安息香酸、アルキルシクロヘキサンカルボン酸等の環状カルボン酸のフェニルエステル化合物、芳香族ニトリル化合物、アルキルまたはアルコキシビフェニルあるいはターフェニル誘導体、アルキル安息香酸、アルキルシクロヘキサンカルボン酸等が知られている。
【０００６】
しかしながら、従来知られているこれらの液晶化合物の混合物は、液晶相を示す温度範囲が適当でなかったり、応答速度が遅い等の種々の欠点があり、実用上は満足できるものではなかった。
【０００７】
上記液晶組成物の中でも、アルキル安息香酸、アルキルシクロヘキサンカルボン酸等の環状カルボン酸を用いた液晶組成物は、Ｎ−Ｉ点が高く、低粘度である等の特徴を有しており、例えば、特開昭５４−１５１９５１号公報、特開昭５９−２０７９８２号公報、特開昭６０−１５５２８９号公報、特開平３−２６３４８２号公報、特開平４−１００８９１号公報、特開平６−５７２５２号公報、米国特許第４４９０２７７号明細書には、これらの環状カルボン酸を用いた液晶組成物が記載されている。
【０００８】
しかしながら、これらの液晶組成物は、しきい値電圧が高い欠点があり、実用上十分には満足しえるものではなかった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、高いＮ−Ｉ点、低粘度である特徴を維持しながら、しきい値電圧が低いネマチック液晶組成物を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、特定の置換基を有するカルボン酸化合物を含有する液晶組成物が、上記目的を達成し得ることを知見した。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、下記〔化４〕の一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸化合物の少なくとも一種を含有するネマチック液晶組成物を提供するものである。
また、本発明は、下記〔化４〕の一般式（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物の少なくとも一種と、下記〔化４〕の一般式（II）で表されるアルキルもしくはアルコキシ安息香酸および／またはアルキルもしくはアルコキシシクロヘキサンカルボン酸の少なくとも一種を含有することを特徴とするネマチック液晶組成物を提供するものである。
【００１２】
【化４】
0003642601.tif 000002
【００１３】
以下、本発明のネマチック液晶組成物について、詳細に説明する。
【００１４】
本発明に用いられる上記一般式（Ｉ）および（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物において、式中、ＸおよびＹで示されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子があげられ、特に、ＸおよびＹのうち少なくとも一個がフッ素原子であるカルボン酸化合物が好ましい。
【００１５】
また、Ｙで示される炭素原子数１〜１２のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｎ−ペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、４−メチルペンチル、ｎ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル等の直鎖または分岐のアルキル基があげられ、炭素原子数１〜１２のアルコキシ基としては、上記のアルキル基から誘導されるアルコキシ基があげられ、また、上記アルキル基または上記アルコキシ基が分岐の場合には、光学活性基であってもよい。
【００１６】
また、Ｒで示される炭素原子数１〜４のアルキレン基としては、メチレン、メチルメチレン、１，２−エチレン、１，３−プロピレン、１，２−プロピレン、１，４−ブチレン等があげられ、炭素原子数１〜４のオキシアルキレン基としては、上記のアルキレン基から誘導されるオキシアルキレン基があげられる。
【００１７】
従って、上記一般式（Ｉ）および（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物の具体例としては、例えば、２−フルオロ安息香酸、３−フルオロ安息香酸、４−フルオロ安息香酸、４−シアノ安息香酸、２，４−ジフルオロ安息香酸、２−フルオロ−４−シアノ安息香酸、２，６−ジフルオロ安息香酸、３，４−ジフルオロ安息香酸、３−フルオロ−４−シアノ安息香酸、２−フルオロ−４−クロロ安息香酸、２，４−ジクロロ安息香酸、２−フルオロ−４−メチル安息香酸、２−フルオロ−４−ブチル安息香酸、２−フルオロ−４−オクチル安息香酸、２−フルオロ−４−ブトキシ安息香酸、２−フルオロ−４−オクトキシ安息香酸、３，４−ジフルオロフェニル酢酸、３，４−ジフルオロフェニルプロピオン酸、３，４−ジフルオロフェノキシ酢酸、２−（３，４−ジフルオロフェノキシ）プロピオン酸等があげられる。ただし、上記の４−シアノ安息香酸、２−フルオロ−４−シアノ安息香酸、３−フルオロ−４−シアノ安息香酸は、上記一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸化合物ではない。
【００１８】
上記一般式（Ｉ）および（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物の含有量は、特に制限を受けないが、通常は、全液晶組成物に対して、１〜８０重量％、特に３〜５０重量％とりわけ３〜２５重量％の範囲にあるのが好ましい。上記含有量が１重量％未満の場合は、その結果があまり認められず、８０重量％を超えた場合には、他の液晶成分が少なくなるため、所望の特性の液晶組成物を調製することが困難となる傾向にある。
【００１９】
本発明のネマチック液晶組成物は、上記一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸化合物の少なくとも一種を、従来既知のネマチック液晶化合物またはそれらの混合物に配合することによって得られるものである。上記ネマチック液晶化合物またはそれらの混合物の一部または全部として、下記〔化５〕の一般式（II）で表されるアルキルもしくはアルコキシ安息香酸および／またはアルキルもしくはアルコキシシクロヘキサンカルボン酸の少なくとも一種（以下、「化合物（II）」と称す）を用いた場合には、上記一般式（Ｉ）または（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物を比較的少量配合することによって、その他の特性に悪影響を及ぼすことなく、しきい値電圧を低下させる効果が顕著であるので、上記一般式（Ｉ）または（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物とともに、さらに、該化合物（II）を用いることが好ましい。
【００２０】
【化５】
0003642601.tif 000003
【００２１】
上記化合物（II）において、R'で表される炭素原子数１〜１２のアルキル基またはアルコキシ基としては、上記一般式（Ｉ）で例示したアルキル基またはアルコキシ基と同じものがあげられる。
【００２２】
上記化合物（II）の含有量は、特に制限を受けず、全液晶組成物に対して、０〜９９重量％の範囲から適宜選択されるが、特に５０〜９７重量％の範囲内にあるのが好ましい。上記含有量が好ましい範囲内にあると、特に、Ｎ−Ｉ点が高く、低粘度であり、しかも、しきい値電圧の低いネマチック液晶組成物を得ることができる。
【００２３】
また、前記一般式（Ｉ）または（Ｉ’）で表されるカルボン酸化合物および上記化合物（II）とともに、必要に応じて、従来既知の他のネマチック液晶化合物またはそれらの混合物を用いることもできる。上記他のネマチック液晶化合物またはそれらの混合物としては、例えば、下記〔化６〕の一般式（III)、（IV）および（Ｖ）で表される化合物からなる群より選ばれた少なくとも一種があげられる。
【００２４】
【化６】
0003642601.tif 000004
【００２５】
上記一般式（III)、（IV）および（Ｖ）で表される化合物の具体例としては、例えば、下記〔化７〕に示す化合物等があげられる。
【００２６】
【化７】
0003642601.tif 000005
【００２７】
本発明のネマチック液晶組成物は、前記一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸化合物を含有することによって、該液晶組成物のしきい値電圧が大幅に低下するものであるが、上記一般式（III)、（IV）および（Ｖ）で表される化合物のうち、R2がシアノ基またはハロゲン原子である化合物まはた該化合物の混合物を含有することによって、上記しきい値電圧をさらに低下させることが可能である。
【００２８】
上記一般式（III)、（IV）および（Ｖ）で表される化合物の含有量は、特に制限を受けず、全液晶組成物に対して、０〜４０重量％の範囲から適宜選択されるが、特に１〜３０重量％の範囲内であるのが好ましい。上記含有量が好ましい範囲内にあると、特にしきい値電圧を低下させることが可能となるが、４０重量％を超える場合には、Ｎ−Ｉ点が低下し、しかも粘度が高くなる傾向がある。
【００２９】
また、本発明のネマチック液晶組成物には、本発明の目的を損なわない範囲でネマチック液晶化合物と類似の化学構造を有する非液晶性化合物を配合することも可能であり、場合によっては、該非液晶性化合物を配合することによって液晶組成物の特性をさらに改善することもできる。
【００３０】
本発明のネマチック液晶組成物は、液晶の電気光学的効果を利用した液晶表示素子に用いられるものである。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではない。
【００３２】
実施例１
４−エチル安息香酸５．２重量％、４−ｎ−ブチル安息香酸１５．８重量％、４−ｎ−ペンチル安息香酸１５．８重量％、４−ｎ−ヘキシル安息香酸１５．８重量％、４−ｎ−プロピルシクロヘキサンカルボン酸１５．８重量％、４−ｎ−ブチルシクロヘキサンカルボン酸１５．８重量％および４−ｎ−ペンチルシクロヘキサンカルボン酸１５．８重量％からなる４−アルキル安息香酸および４−アルキルシクロヘキサンカルボン酸の混合物（母液晶）を調製した。この母液晶と下記〔表１〕に示すカルボン酸化合物とを、全液晶組成物に対するカルボン酸化合物の含有量が下記〔表１〕に示す比率となるように混合してネマチック液晶組成物を調製した。このネマチック液晶組成物について２５℃における屈折率の異方性（Δｎ）を測定し、また、この液晶組成物を用いて厚さ９μの９０°ＴＮセルを作成し、２５℃におけるしきい値電圧（Ｖth）を測定した。それらの結果を下記〔表１〕に示す。
【００３３】
【表１】
0003642601.tif 000006
【００３４】
実施例２
実施例１で用いた母液晶８０重量％および３，４−ジフルオロ安息香酸２０重量％からなる液晶組成物を調製し、この液晶組成物と下記〔表２〕に示す試料化合物とを、全液晶組成物に対する試料化合物の含有量が下記〔表２〕に示す比率となるように混合してネマチック液晶組成物を調製した。得られた液晶組成物について、実施例１と同様にしてしきい値電圧（Ｖth）を測定した。また、比較のため、３，４−ジフルオロ安息香酸を含まない液晶組成物についても同様に試験を行った。それらの結果を下記〔表２〕に示す。
【００３５】
【表２】
0003642601.tif 000007
【００３６】
上記〔表１〕および〔表２〕の結果から次のことが明らかである。前記一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸化合物を用いることにより、その他の特性に悪影響を及ぼすことなく、特に、４−アルキル安息香酸および／または４−アルキルシクロヘキサンカルボン酸系母液晶のしきい値電圧を大幅に低下させることができる（実施例 1-1〜1-7 ）。また、このしきい値を低下させる効果は、シアノ基あるいはハロゲン原子を有する他の液晶化合物を併用することによってさらに増大させることが可能である（実施例 2-1〜2-5 ）。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のネマチック液晶組成物（請求項１）は、高いＮ−Ｉ点、低粘度である特徴を維持しながら、しきい値電圧が低いものである。従って、本発明のネマチック液晶組成物（請求項１〜４）は、低電圧駆動用液晶表示素子に有用である。本発明のネマチック液晶組成物（請求項２）は、前記一般式（Ｉ）で表されるカルボン酸化合物を比較的少量配合するだけでも、その他の特性に悪影響を及ぼすことなく、しきい値電圧を低下させる効果が顕著である。
本発明のネマチック液晶組成物（請求項３、４）は、しきい値電圧がさらに低下したものである。