(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を２〜１０重量％、第二成分として一般式（II）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第三成分として一般式（III ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を２０〜４０重量％、第四成分として一般式（IV）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第五成分として一般式（Ｖ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第六成分として一般式（VI−ａ）または（VI−ｂ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を１０〜２５重量％それぞれ含有することを特徴とする液晶組成物。
ただし、第一成分は、一般式（Ｉ）
【化１】
0003637932.tif 000064
（式中、Ｒ1 およびＲ2 はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物であり、
第二成分は、一般式（II）
【化２】
0003637932.tif 000065
（式中、Ｒ3 は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ａはシクロヘキサン環またはベンゼン環を示す。）
で表される化合物であり、
第三成分は、一般式（III ）
【化３】
0003637932.tif 000066
（式中、Ｒ4 は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｘ1 はＨまたはＦを示す。）
で表される化合物であり、
第四成分は、一般式（IV）
【化４】
0003637932.tif 000067
（式中、Ｒ5 は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物であり、
第五成分は、一般式（Ｖ）
【化５】
0003637932.tif 000068
（式中、Ｒ6 は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｂはシクロヘキサン環またはベンゼン環を示す。）
で表される化合物であり、
第六成分は、一般式（VI−ａ）
【化６】
0003637932.tif 000069
（式中、Ｒ7 は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物または一般式（VI−ｂ）
【化７】
0003637932.tif 000070
（式中、Ｒ8 は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物である。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示用の液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、アクティブマトリックス（ＡＭ）方式の液晶表示用のネマチック液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報機器、特に携帯用端末機器の発達に伴い、従来のＣＲＴ並みの表示容量と表示品位をもち、小型、薄型、かつ低消費電力の表示素子に対する要求が高くなってきている。その中でもＴＦＴ（薄膜トランジスタ−）などのアクティブマトリックスＬＣＤ（ＡＭ−ＬＣＤ）はカラ−化、高精細化が進み、フラットパネルディスプレイの本命として期待されている。しかしながら、ディスプレイとして現在最も普及しているＣＲＴに比べ精細さ、応答性、画面サイズなどが大きく劣っている。そこで駆動回路、スイッチング素子、カラーフィルターなどＡＭ−ＬＣＤを構成するさまざまな要素について活発な研究が行われている。
液晶材料については、シアノ基を有する化合物はＡＭ−ＬＣＤ素子における信頼性を低下させるため、代わりにフッ素原子を有する化合物のみで構成されたＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の例が最近報告されている。
【０００３】
しかしながら、あいにくこれら公報に記載されているフッ素原子を有する化合物のみで構成された液晶組成物にもなおいくつかの問題がある。多くの場合、フッ素原子を有する化合物で構成された液晶組成物はシアノ基を有する化合物で構成された液晶組成物に比べて低いプレチルト角を示す傾向が有り、低温にてスメクチック相或いは結晶相を示しがちである。また、非常に低いしきい値電圧を実現することも困難である。
加えて、フッ素原子を有する化合物から構成された液晶組成物は多くの場合に逆ドメイン現象（リバースチルトドメイン）を示す。この原因の一つとして、シアノ基を有する化合物から構成された液晶組成物に比べてこれらのフッ素原子を有する化合物から構成された液晶組成物が比較的小さなプレチルト角を有することが挙げられる。
【０００４】
現在、このＡＭ方式に使われる液晶材料に求められている課題としては、高信頼性を得る為に比抵抗値が高いこと（１×１０13Ωｃｍ以上であること）、ネマチック相温度領域が広いこと（−３０℃〜８０℃の温度域でネマチック相であること）、高速応答性を得る為に粘性が低いこと（３０ｍＰａ・ｓ以下であること）、３．３Ｖ単一駆動を可能にする為にしきい値電圧が低いこと（１．７Ｖ以下であること）また逆ドメイン現象（リバースチルトドメイン）が全く見られないこと（その為には液晶組成物のプレチルト角が４度以上であること）などが挙げられる。
【０００５】
しかしながら、今までＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物としては種々検討されているが、本発明の目的とするすべての課題を満足する液晶組成物の調整は困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は高い比抵抗値を保ちながら、広いネマチック相温度領域そして高いプレチルト角を有する液晶組成物およびこれを用いた高コントラスト、高信頼性かつ逆ドメイン現象（リバースチルトドメイン）が全く見られない非常に優れた液晶表示素子を提供することを目的とする。
これらの課題を解決すべく、本発明者らは種々の化合物を用いた液晶組成物を鋭意検討した結果、ＡＭ方式に使用する場合にこの目的を達成できる液晶組成物を見い出した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記（１）および（２）の構成を有する。
（１）第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を２〜１０重量％、第二成分として一般式（II）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第三成分として一般式（III ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を２０〜４０重量％、第四成分として一般式（IV）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第五成分として一般式（Ｖ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第六成分として一般式（VI−ａ）または（VI−ｂ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を１０〜２５重量％それぞれ含有することを特徴とする液晶組成物。
ただし、第一成分は、一般式（Ｉ）
【化８】
0003637932.tif 000002
（式中、Ｒ1 およびＲ2 はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物であり、
第二成分は、一般式（II）
【化９】
0003637932.tif 000003
（式中、Ｒ3 は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ａはシクロヘキサン環またはベンゼン環を示す。）
で表される化合物であり、
第三成分は、一般式（III ）
【化１０】
0003637932.tif 000004
（式中、Ｒ4 は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｘ1 はＨまたはＦを示す。）
で表される化合物であり、
第四成分は、一般式（IV）
【化１１】
0003637932.tif 000005
（式中、Ｒ5 は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物であり、
第五成分は、一般式（Ｖ）
【化１２】
0003637932.tif 000006
（式中、Ｒ6 は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｂはシクロヘキサン環またはベンゼン環を示す。）
で表される化合物であり、
第六成分は、一般式（VI−ａ）
【化１３】
0003637932.tif 000007
（式中、Ｒ7 は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物または一般式（VI−ｂ）
【化１４】
0003637932.tif 000008
（式中、Ｒ8 は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物である。
（２）前記１項に記載の液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子。
【０００８】
次に、本発明を詳細に説明する。フッ素原子を有する化合物は一般にシアノ基を有する化合物よりも低いプレチルト角を有している。それにもかかわらず、本発明者らは異なる構造のフッ素化合物の間に大きなプレチルト角の相違があることを見いだした。フッ素化合物がシアノ化合物のプレチルト角に近づくことができることを示しているいくつかの例を表１に示す。
【０００９】
各化合物共に下記に示されるベ−ス液晶組成物（Ｍｉｘ．Ｘ）に各々３０重量％添加して混合物を調整し、プレチルト角を測定した。
【００１０】
ベ−ス液晶組成物（Ｍｉｘ．Ｘ）
【００１１】
【化１５】
0003637932.tif 000009
【００１２】
液晶セルには表面にポリイミド系樹脂（ＰＳＩ−Ａ−４１０４、チッソ（株）製）を塗布し硬化させた後、平行ラビング処理を施したセルギャップ２０μｍの透明電極付きガラス板を使用した。またプレチルト角はクリスタルローテーション法にて測定した。
【００１３】
【表１】
0003637932.tif 000010
【００１４】
表１に使用した化合物の構造式を以下に示す。
【００１５】
【化１６】
0003637932.tif 000011
【００１６】
次に、本発明の液晶組成物を構成する各成分の化合物について説明する。第一成分を構成する一般式（Ｉ）で表される化合物は非常に大きいプレチルト角、低い粘性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第一成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のプレチルト角を高くすることができる。
これらの化合物は、本発明において高信頼性、高速応答性および逆ドメイン現象を防止するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（Ｉ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ1 およびＲ2 がそれぞれ独立に炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
【００１７】
第二成分を構成する一般式（II）で表される化合物は非常に大きいプレチルト角、高いＮＩ相転移温度を有し、かつ比較的比抵抗値が高い化合物である。この第二成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のプレチルト角、ＮＩ相転移温度を高くすることができる。これらの化合物は、本発明において逆ドメイン現象を防止するのに重要な役割を担う。
本発明の一般式（II）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ3 が炭素数１〜７のアルキル基、Ａがシクロヘキサン環で表される化合物である。
【００１８】
第三成分を構成する一般式（III ）で表される化合物は非常に大きいプレチルト角、比較的大きい正の誘電異方性（Δε）並びに屈折率異方性（Δｎ）を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第三成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のプレチルト角を高くすることができ、しきい値電圧を低くすることができる。
また、第一成分或いは第二成分である一般式（Ｉ）あるいは（II）の化合物と組み合わせることにより、Δｎを任意に調整することもできる。これらの化合物は、本発明において高信頼性および逆ドメイン現象を防止するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（III ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ4 が炭素数１〜７のアルキル基、Ｘ1 がＨまたはＦで表される化合物である。
【００１９】
第四成分を構成する一般式（IV）で表される化合物は、比較的大きいプレチルト角並びに正の誘電異方性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第四成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のしきい値電圧を低くすることができる。これらの化合物は、本発明において高信頼性、逆ドメイン防止および３．３Ｖ単一駆動を実現するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（IV）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ5 が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
【００２０】
第五成分を構成する一般式（Ｖ）で表される化合物は非常に大きい正の誘電異方性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第五成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のしきい値電圧を低くすることができる。これらの化合物は、本発明において高信頼性及び３．３Ｖ単一駆動を実現するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（Ｖ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ6 が炭素数１〜７のアルキル基、Ｂがシクロヘキサン環またはベンゼン環で表される化合物である。
【００２１】
第六成分を構成する一般式（VI−ａ）または（VI−ｂ）で表される化合物は大きな正の誘電異方性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第六成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のしきい値電圧を低下することができる。これらの化合物は、本発明において高信頼性及び３．３Ｖ単一駆動を実現するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（VI−ａ）または（VI−ｂ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ7 およびＲ8 が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
【００２２】
本発明の液晶組成物における第一成分の一般式（Ｉ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して２〜１０％が好ましい。混合割合が２重量％未満だと本発明の課題であるプレチルト角を高くすることができず、粘性を低くすることもできない。また混合割合が１０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００２３】
第二成分の一般式（II）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して５〜２０％が好ましい。混合割合が５重量％未満だと本発明の課題であるプレチルト角を高くすることができない。また混合割合が２０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００２４】
第三成分の一般式（III ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して２０〜４０％が好ましい。混合割合が２０重量％未満だと本発明の課題であるプレチルト角を高くすることができない。また混合割合が４０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００２５】
第四成分の一般式（IV）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して５〜２５％が好ましい。混合割合が５重量％未満だと本発明の課題であるプレチルト角を高くすることができず、しきい値電圧を低くすることもできない。また混合割合が２５重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００２６】
第五成分の一般式（Ｖ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して５〜２５％が好ましい。混合割合が５重量％未満だと本発明の課題であるしきい値電圧を低くすることができない。また混合割合が２５重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００２７】
第六成分の一般式（VI−ａ）または（VI−ｂ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１０〜２５％が好ましい。混合割合が１０重量％未満だと本発明の課題であるしきい値電圧を低くすることができない。また混合割合が２５重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００２８】
本発明の液晶組成物には使用する液晶表示素子の目的に応じて、得られる液晶組成物のしきい値電圧、ネマチック相温度範囲、Δｎ、粘性などを調整する目的で上述した一般式（Ｉ）〜（VI−ｂ）で表される化合物以外の他の化合物を本発明の目的を害さない範囲で適当量含有することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。またこれらの例における組成は全て重量％で示される。略号は下記の意味を有するものとする：
ＳＮ      スメクチック−ネマチック相転移温度（℃）
ＮＩ      ネマチック−等方相転移温度（℃）
η20      ２０℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｖｔｈ    ２５℃のしきい値電圧（Ｖ）
Δｎ      ２５℃の屈折率異方性（λ；５８９ｎｍ）
ρ        ２５℃の比抵抗値（Ωｃｍ）
θｐ      ２５℃のプレチルト角（度）
【００３０】
実施例１
【化１７】
0003637932.tif 000012
【化１８】
0003637932.tif 000013
【化１９】
0003637932.tif 000014
【化２０】
0003637932.tif 000015
【化２１】
0003637932.tif 000016
【化２２】
0003637932.tif 000017
【化２３】
0003637932.tif 000018
【化２４】
0003637932.tif 000019
【化２５】
0003637932.tif 000020
【化２６】
0003637932.tif 000021
【化２７】
0003637932.tif 000022
【化２８】
0003637932.tif 000023
【００３１】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ      ＜−３０℃
ＮＩ      ８３．０℃
η20      ２４．６ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ    １．６２Ｖ
Δｎ      ０．０９３
ρ        １．２×１０13Ωｃｍ
θｐ      ４．６度
を有し、また逆ドメイン現象も見られず、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００３２】
比較例１
【化２９】
0003637932.tif 000024
【化３０】
0003637932.tif 000025
【化３１】
0003637932.tif 000026
【化３２】
0003637932.tif 000027
【化３３】
0003637932.tif 000028
【化３４】
0003637932.tif 000029
【化３５】
0003637932.tif 000030
【化３６】
0003637932.tif 000031
【化３７】
0003637932.tif 000032
【化３８】
0003637932.tif 000033
【化３９】
0003637932.tif 000034
【００３３】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ      ＜−３０℃
ＮＩ      ８３．１℃
η20      ２７．８ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ    １．５４Ｖ
Δｎ      ０．０８６
ρ        ２．７×１０13Ωｃｍ
θｐ      ３．３度
を有し、逆ドメイン現象が見られた。
【００３４】
実施例２
【化４０】
0003637932.tif 000035
【化４１】
0003637932.tif 000036
【化４２】
0003637932.tif 000037
【化４３】
0003637932.tif 000038
【化４４】
0003637932.tif 000039
【化４５】
0003637932.tif 000040
【化４６】
0003637932.tif 000041
【化４７】
0003637932.tif 000042
【化４８】
0003637932.tif 000043
【化４９】
0003637932.tif 000044
【化５０】
0003637932.tif 000045
【化５１】
0003637932.tif 000046
【化５２】
0003637932.tif 000047
【化５３】
0003637932.tif 000048
【００３５】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ      ＜−３０℃
ＮＩ      ８２．７℃
η20      ２３．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ    １．６２Ｖ
Δｎ      ０．０９１
ρ        １．２×１０13Ωｃｍ
θｐ      ４．４度
を有し、また逆ドメイン現象もみられず、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００３６】
実施例３
【化５４】
0003637932.tif 000049
【化５５】
0003637932.tif 000050
【化５６】
0003637932.tif 000051
【化５７】
0003637932.tif 000052
【化５８】
0003637932.tif 000053
【化５９】
0003637932.tif 000054
【化６０】
0003637932.tif 000055
【化６１】
0003637932.tif 000056
【化６２】
0003637932.tif 000057
【化６３】
0003637932.tif 000058
【化６４】
0003637932.tif 000059
【化６５】
0003637932.tif 000060
【化６６】
0003637932.tif 000061
【化６７】
0003637932.tif 000062
【化６８】
0003637932.tif 000063
【００３７】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ      ＜−３０℃
ＮＩ      ９０．４℃
η20      ２５．９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ    １．６４Ｖ
Δｎ      ０．０９２
ρ        １．２×１０13Ωｃｍ
θｐ      ４．３度
を有し、そして下記のパラメ−タ−；
ねじれ角  ９０°
セル厚    ５μｍ
ピッチ    ８１μｍ
ｄ×Δｎ  ０．４６
を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子は２０℃にて６１ｍｓｅｃの応答時間を示し、また逆ドメイン現象も見られず、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００３８】
【発明の効果】
実施例で示したように、本発明によって高いプレチルト角、広い温度範囲にてネマチック相を有し、かつ高比抵抗の液晶組成物が得られ、これにより逆ドメイン現象も見られず、高信頼性のＡＭ方式の液晶表示素子を提供することが可能になった。