(57)【要約】【課題】使用できる骨格が限定されていたため、大きくすることが困難であった誘電率異方性の絶対値を大きくした液晶組成物を提供し、さらにそれを用いたＶＡ方式用の液晶表示素子を提供する。【解決手段】分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物を１種又は２種以上含有し、その誘電率異方性が負であることを特徴とするネマチック液晶組成物及び、これを用いた液晶表示素子を提供する。この液晶組成物は誘電率異方性の絶対値が大きいためＶＡ型の液晶表示素子の低電圧化に効果的である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物を１種又は２種以上含有し、その誘電率異方性が負であることを特徴とするネマチック液晶組成物。
【請求項２】
６員環ラクトン骨格が一般式（Ｉ）〜（Ｖ）
【化１】
2004292774.tif 000010
で表される請求項１記載の液晶組成物。
【請求項３】
分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物が一般式（Ｉａ）
【化２】
2004292774.tif 000011
（式中、Ｌａｃｔは請求項２記載の（Ｉ）〜（Ｖ）を表し、Ｒ１及びＲ２は各々独立して炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基、アルコキシル基、アルカノイルオキシ基又はアルコキシカルボニル基を表し、Ｌａ〜Ｌｄは各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ａ〜Ｄは各々独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１個から３個のフッ素原子で置換されてもよいナフタレン−２，６−ジイル基を表し、ｎ１〜ｎ４は各々独立して０又は１を表すが、すべて０であることはない。）で表される請求項２記載の液晶組成物。
【請求項４】
Ｌａ〜Ｌｄが各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−又は−Ｃ≡Ｃ−である請求項３記載の液晶組成物。
【請求項５】
Ａ〜Ｄが各々独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基である請求項３又は４記載の液晶組成物。
【請求項６】
Ｒ１及びＲ２が各々独立して炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基又はアルコキシル基である請求項３、４又は５記載の液晶組成物。
【請求項７】
Ｌａｃｔが（Ｉ）である請求項３〜６の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項８】
Ｌａｃｔが（ＩＩ）である請求項３〜６の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項９】
Ｌａｃｔが（ＩＩＩ）である請求項３〜６の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項１０】
Ｌａｃｔが（ＩＶ）である請求項３〜６の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項１１】
Ｌａｃｔが（Ｖ）である請求項３〜６の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項１２】
ネマチック液晶相の上限温度７０℃以上であり、下限温度が−２０℃以下であり、誘電率異方性が−２より小さい請求項１〜１１の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項１３】
一般式（ＶＩ）
【化３】
2004292774.tif 000012
（式中、Ｒ３及びＲ４は各々独立して炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基又はアルコキシル基を表し、Ｙ１及びＹ２は各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−又は−ＣＨ２Ｏ−を表し、Ｅ及びＦはトランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基を表し、ｍは０〜２の整数を表す。）で表される化合物を１種又は２種以上含有する請求項１〜１２の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項１４】
一般式（ＶＩＩ）
【化４】
2004292774.tif 000013
（式中、Ｒ５及びＲ６は各々独立して水素原子、炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基又はアルコキシル基を表し、Ｙ３は単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−又は−ＣＨ２Ｏ−を表し、Ｇ及びＨは各々独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基を表し、Ｌは１〜３の整数を表す。）で表される化合物を１種又は２種以上含有する請求項１〜１３の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項１５】
分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物の含有率が１〜３０質量％の範囲である請求項１〜１４の何れかに記載の液晶組成物。
【請求項１６】
請求項１〜１５記載の液晶組成物を使用した液晶表示素子。
【請求項１７】
ＶＡモードで表示される請求項１６記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学的液晶液晶表示材料として有用な、誘電率異方性が負のネマチック液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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るようになっている。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）方式やＳＴＮ（超捩れネマチック）方式、ＤＳ（動的光散乱）方式、ＧＨ（ゲスト・ホスト）方式、ＩＰＳ（インプレインスイッチング）方式、ＯＣＢ（光学補償複屈折）方式、ＥＣＢ（電圧制御複屈折）方式、ＶＡ（垂直配向）方式、ＦＬＣ（強誘電性液晶）等を挙げることができる。また、駆動方式としても従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、単純マトリックス方式、最近では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＭＩＭにより駆動されるＡＭ（アクティブマトリックス）方式が主流になっている。
【０００３】
これらの表示方式において、ＩＰＳ方式、ＥＣＢ（電圧制御複屈折）方式やＶＡ（垂直配向）方式は、現在汎用のＴＮ方式やＳＴＮ方式と異なり、誘電率異方性が負の液晶材料を用いる特徴を有する。これらの中で、ＶＡ方式は高速で広視野角の要求される表示素子として、特にテレビ等への応用が現在も友期待されている。
【０００４】
これまで、液晶材料はその方式に応じて、非常に多くの化合物が設計・合成されてきたが、ＶＡ方式に必要は誘電率異方性が負の液晶材料についてはそれほど多くの化合物が知られているわけではない。実際には２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン基を有する化合物（特許文献１参照）に限られているのが実情である。そのため、Δεの絶対値が十分に大きくないことから低電圧駆動等の特性に問題があった。
【０００５】
一方、６員環ラクトン構造を有する液晶化合物は大きな分極率を有し、また光学活性体が合成できることから、ＦＬＣ方式への応用を目指し多くの化合物が合成されてきたが、ＶＡ方式用の誘電率異方性が負の液晶材料として検討されたことはなかった（特許文献２及び３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５７−１１４５３２号公報  （２頁）
【特許文献２】
特開平１−１９９９５９号公報  （２頁）
【特許文献３】
特開平６−２５２１０号公報  （２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、誘電率異方性が負であって絶対値の大きい液晶組成物を提供し、さらにそれを用いたＶＡ方式用の液晶表示素子を提供することにある。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物を少なくとも１種含有し、その誘電率異方性が負であることを特徴とするネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する。
【０００９】
本発明の液晶組成物は、分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物を含有するため、分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物が有する負の誘電率を効率的に用いてＶＡ等の表示方式に使用したときに低電圧駆動を可能とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明における液晶組成物は、分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物を少なくとも１種含有するが、一般式（Ｉ）〜（Ｖ）
【００１１】
【化５】
2004292774.tif 000002
【００１２】
で表される６員環ラクトン骨格を分子内に含む液晶性化合物を少なくとも１種含有することが好ましい。
【００１３】
さらに、分子内に６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物が一般式（Ｉａ）
【００１４】
【化６】
2004292774.tif 000003
【００１５】
で表される化合物であることがさらに好ましい。
ここで、６員環ラクトン骨格（Ｌａｃｔ）は先に示した一般式（Ｉ）〜（Ｖ）であるが、中でも（Ｉ）が好ましい。（Ｉ）の骨格では２つの不斉炭素を有しており、光学活性体となりうるが、ラセミ体が好ましい、また、（Ｉ）の骨格ではシス体とトランス体があるが、どちらか又は混合物でも構わないが、トランス体が好ましい。
Ｒ１及びＲ２は各々独立して炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基、アルコキシル基、アルカノイルオキシ基又はアルコキシカルボニル基を表すが、炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基又はアルコキシル基が好ましい。
Ｌａ〜Ｌｄは各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表すが、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−が好ましい。
Ａ〜Ｄは各々独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又は１個から３個のフッ素原子で置換されてもよいナフタレン−２，６−ジイル基を表すが、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基が好ましく、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基が特に好ましい。
ｎ１〜ｎ４は各々独立して０又は１を表すが、少なくとも一つは１を表すことが好ましい。
６員環ラクトン骨格を含む液晶性化合物の含有量は、液晶性が低下しない範囲でどのような含有率で含んでもよいが、１〜３０質量％の範囲が好ましく、１〜２０質量％であることがより好ましい。
【００１６】
６員環ラクトン骨格を有する化合物以外の第２成分として、一般式（ＶＩ）
【００１７】
【化７】
2004292774.tif 000004
【００１８】
で表される化合物を少なくとも１種類含有することができる。
ここで、式中、Ｒ３及びＲ４は各々独立して炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基又はアルコキシル基を表す。
Ｙ１及びＹ２は各々独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−又は−ＣＨ２Ｏ−を表す。
Ｅ及びＦはトランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基を表し、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基が好ましい。
ｍは０〜２の整数を表す。
【００１９】
６員環ラクトン骨格を有する化合物以外の第２成分として、一般式（ＶＩＩ）
【００２０】
【化８】
2004292774.tif 000005
【００２１】
で表される化合物を少なくとも１種類含有することができる。
ここで、式中、Ｒ５及びＲ６は各々独立して水素原子、炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基又はアルコキシル基を表すが、炭素数１〜１０の飽和又は不飽和のアルキル基又はアルコキシル基が好ましい、
Ｙ３は単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−又は−ＣＨ２Ｏ−を表す。
Ｇ及びＨは各々独立してトランス−１，４−シクロヘキシレン基、トランス−デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基を表すが、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１個又は２個のフッ素原子で置換されてもよい１，４−フェニレン基が好ましい。
Ｌは１〜３の整数を表すが、１又は２が好ましい。
【００２２】
本願発明の液晶組成物は、一般式（Ｉａ）で表される化合物及び一般式（ＶＩ）で表される化合物を含有することが好ましく、一般式（Ｉａ）で表される化合物及び一般式（ＶＩＩ）で表される化合物を含有することが好ましく、一般式（Ｉａ）で表される化合物、一般式（ＶＩ）で表される化合物及び一般式（ＶＩＩ）で表される化合物を含有することがより好ましい。
上記の化合物を含有する液晶組成物は、負の誘電率異方性を示すが、−２より小さいことが好ましく、また、上限温度７０℃以上であり、下限温度が−２０℃以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明はさらに本発明の液晶組成物を使用した表示素子を提供するが、アクティブマトリックス用に使用することが好ましく、ＶＡ方式に使用することがより好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。セル厚３．５μｍのＶＡ−ＬＣＤ用表示セルを作製し、液晶組成物をこのセルに注入して液晶表示装置を構成した。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
【００２５】
ＴＮ−Ｉ      ：ネマチック相−等方性液体相転移温度    （℃）
Δε      ：誘電異方性    （２５℃及び１ｋＨｚ）
Δｎ        ：複屈折            （２０℃及び５８９ｎｍ）
η        ：粘度    （ｍＰａ・ｓ）  （２０℃）
Ｖｔｈ        ：しきい値電圧    （Ｖ）  （２５℃）
【００２６】
（実施例１、２、３及び比較例）  液晶組成物の調整
以下の液晶組成物（Ｍ−１）を作成した。
【００２７】
【化９】
2004292774.tif 000006
【００２８】
実施例１の液晶組成物として、（Ｍ−１）の９７．５％と（Ｉα）
【００２９】
【化１０】
2004292774.tif 000007
【００３０】
で表される化合物２．５％からなる液晶組成物（Ｍ−２）を調整した。又、実施例２の液晶組成物として、
組成物（Ｍ−１）の９５％と（Ｉβ）
【００３１】
【化１１】
2004292774.tif 000008
【００３２】
で表される化合物５％からなる液晶組成物（Ｍ−３）を調整した。
さらに、（Ｍ−１）の９２％と（Ｉα）３％及び（Ｉβ）５％からなる液晶組成物（Ｍ−４）を調整した。
【００３３】
比較例として（Ｍ−１）を含めたこれらの液晶組成物の物性を測定しその結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004292774.tif 000009
【００３５】
表１より、実施例１、２及び３は大きい負の誘電率異方性の絶対値を有することがわかる。
本発明の液晶組成物により、優れた表示品位のＶＡ型液晶表示素子を作成することができた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明により、大きい負の誘電率異方性の絶対値を有する液晶組成物を提供することが可能となった。又、本願発明の液晶組成物はＶＡ型の液晶表示素子の低電圧化に効果的である。