(57)【要約】【課題】  本発明は、超高速応答液晶組成物及びこれを利用した液晶表示装置に関する。【解決手段】  主要必須成分として物性の優れたネマチック液晶化合物を含み、高速応答特性を満足させ、液晶の相転移温度が高く、駆動電圧が低く、広い温度範囲のネマチック状を有する超高速応答特性を有する液晶組成物及びこれを利用した液晶表示装置に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式（１）に示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物:
【化１】
2004307810.tif 000053
式中、ＲはＣnＨ2n+1Ｏ、ＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2n-1であり、ここで、ｎは１〜１５の整数、Ｒ1はＨまたはＦ、Ｌは０乃至２の整数、Ａは単一結合、-ＣＨ2ＣＨ2-、-ＣＯＯ-、-Ｃ=Ｃ-、または-Ｃ≡Ｃ-、ＸはＨ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒ、ＹはＨ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒ、Ｘ及びZのいずれか一つはＦである。
【請求項２】
ａ）前記化学式（１）で示されるネマチック液晶化合物１乃至８０重量％、及び
ｂ）下記の化学式（７）、化学式（８）及び化学式（９）で示される化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の液晶化合物２０乃至９９重量％を含む請求項１に記載のネマチック液晶組成物：
【化２】
2004307810.tif 000054
【化３】
2004307810.tif 000055
【化４】
2004307810.tif 000056
式中、Ｒ2は各々独立的にまたは同時にＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2nであり、ここでｎは１〜１５の整数である。また、Ａ1及びＢ1は各々独立的にまたは同時に、下記化学式（１０）で表される。
【化５】
2004307810.tif 000057
さらに、Ｘ1はＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、ＣＨ=ＣＦ2、またはＯＣＨ=ＣＦ2である。また、Ａ2は各々独立的にまたは同時に下記化学式（１１）で表される。
【化６】
2004307810.tif 000058
さらに、Ａ3、Ｂ2及びＣは各々独立的にまたは同時にＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、またはＨである。
【請求項３】
下記化学式（２）で示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物:
【化７】
2004307810.tif 000059
式中、ＲはＣnＨ２n+1Ｏ、ＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2n-1であり、ここで、ｎは１〜１５の整数である。また、Ｒ´は下記化学式（３）で表される。
【化８】
2004307810.tif 000060
さらに、Ｌは０乃至２の整数、Ｂは単一結合、-ＣＨ2ＣＨ2-、-ＣＯＯ-、-Ｃ=Ｃ-、または-Ｃ≡Ｃ-、Ｘ及びＹは各々独立的にまたは同時にＨ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒで、Ｘ及びＹのいずれか一つはＦである。
【請求項４】
ａ）前記化学式（２）で示されるネマチック液晶化合物１乃至８０重量％、及び
ｂ）下記化学式（７）、化学式（８）及び化学式（９）で示される化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の液晶化合物２０乃至９９重量％を含む請求項３に記載のネマチック液晶組成物：
【化９】
2004307810.tif 000061
【化１０】
2004307810.tif 000062
【化１１】
2004307810.tif 000063
式中、Ｒ2は各々独立的にまたは同時にＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2nがであり、ここでｎは１〜１５の整数である。また、Ａ1及びＢ1は各々独立的にまたは同時に、下記化学式（１０）で表される。
【化１２】
2004307810.tif 000064
Ｘ1はＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、ＣＨ=ＣＦ2、またはＯＣＨ=ＣＦ2で、Ａ2は各々独立的にまたは同時に下記化学式（１１）で表される。
【化１３】
2004307810.tif 000065
Ａ3、Ｂ2及びＣは各々独立的にまたは同時にＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、またはＨである。
【請求項５】
下記化学式（４）で示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物:
【化１４】
2004307810.tif 000066
式中、ＲはＣnＨ2n+1Ｏ、ＣnＨ2n+1、ＣnＨ2n+1ＳまたはＣnＨ２n-1（ｎは１乃至１５の整数）で、Ａはフェニル、フェニル-シクロヘキサン、シクロヘキサン-フェニル基、または単一結合（-）で、Ｌは０または１の整数で、Ｂは単一結合（-）、ＣＨ2ＣＨ2、-ＣＯＯ-、-Ｃ=Ｃ-、または-Ｃ≡Ｃ-で、ＸはＨ、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒ、ＹはＮＣＳ、ＳＣＮ、またはＦで、ZはＨ、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒで、Ｘ及びZの少なくとも一つはＦで、Ａ及びＢの少なくとも一つは単一結合ではない。
【請求項６】
ａ）前記化学式（４）で示されるネマチック液晶化合物１乃至８０重量％、及び
ｂ）下記化学式（７）、化学式（８）及び化学式（９）で示される化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の液晶化合物２０乃至９９重量％を含む請求項５に記載のネマチック液晶組成物:
【化１５】
2004307810.tif 000067
【化１６】
2004307810.tif 000068
【化１７】
2004307810.tif 000069
式中、Ｒ2は各々独立的にまたは同時にＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2nがであり、ここでｎは１〜１５の整数で、Ａ1及びＢ1は各々独立的にまたは同時に、下記化学式（１０）で表される。
【化１８】
2004307810.tif 000070
Ｘ1はＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、ＣＨ=ＣＦ2、またはＯＣＨ=ＣＦ2で、
Ａ2は各々独立的にまたは同時に下記化学式（１１）で表される。
【化１９】
2004307810.tif 000071
Ａ3、Ｂ2及びＣは各々独立的にまたは同時にＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、またはＨである。
【請求項７】
下記化学式（５）で示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物:
【化２０】
2004307810.tif 000072
式中、Ｒ1は炭素数１乃至１２のアルキル基であり、ここで、隣接しない１種または２種のＣＨ2グループは酸素原子、-ＣＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＯＯ-または-Ｃ=Ｃ-グループに置換することができ、Ａ０とＡ１は各々独立的にまたは同時に下記化学式（６）で表される。
【化２１】
2004307810.tif 000073
Ｘ1及びＸ2は各々独立的にまたは同時にＦ、Ｃｌ、ＣＮまたはＮＣＳで、ｌは０または１の整数である。
【請求項８】
ａ）前記化学式（５）で示されるネマチック液晶化合物２０乃至８０重量％、及び
ｂ）下記化学式（１４）で示されるネマチック液晶化合物２０乃至８０重量％を含む請求項７に記載のネマチック液晶組成物:
【化２２】
2004307810.tif 000074
式中、Ｒ3は炭素数１乃至１２のアルキル基であり、ここで隣接しない１種または２種のＣＨ2グループは酸素原子、-ＣＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＯＯ-または-Ｃ=Ｃ-グループに置換することができ、
Ａ4及びＡ5は各々独立的にまたは同時に、下記化学式（１５）で表される。
【化２３】
2004307810.tif 000075
Ｘ5及びＸ6は各々独立的にまたは同時にＦ、Ｃｌ、ＣＮまたはＮＣＳで、ｎは０または１の整数である。
【請求項９】
ｃ）下記化学式（１６）、化学式（１８）及び化学式（２０）で示されるネマチック液晶化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の化合物をさらに含む請求項７に記載のネマチック液晶組成物:
【化２４】
2004307810.tif 000076
式中、Ｒ4は炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｒ5は炭素数１〜１２のアルキル基またはアルコキシ基で、
Ａ6は、下記化学式（１７）で表される。
【化２５】
2004307810.tif 000077
【化２６】
2004307810.tif 000078
式中、Ｒ6は炭素数１〜１２のアルキル基であり、
Ａ7は、下記化学式（１９）で表される。
【化２７】
2004307810.tif 000079
Ｘ7はＨ、Ｆ、ＣｌまたはＯＣＨ3で、Ｘ8及びＸ9は各々独立的にまたは同時にＨ、Ｆ、またはＣｌである。
【化２８】
2004307810.tif 000080
式中、Ｒ7は炭素数１〜１２のアルキル基であり、
Ａ8は、下記化学式（２１）で表される。
【化２９】
2004307810.tif 000081
Ｘ10、Ｘ11及びＸ9は各々独立的にまたは同時にＨ、Ｆ、またはＣｌである。
【請求項１０】
請求項１、３、５、７のいずれかに記載のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶表示装置が能動駆動方式のＴＮ（ｔｗｉｓｔ  ｎｅｍａｔｉｃ）、ＳＴＮ、ＯＣＢ、ＴＦＴ-ＴＮモードの液晶表示装置、ＩＰＳ（Ｉｎ  ｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードまたはＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置である請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１または３に記載のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置がＡＯＣまたはＣＯＡ液晶表示装置、または光学的に補正されたバンドモードの液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項５のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置がＡＯＣまたはＣＯＡ液晶表示装置、またはＬＣＯＳモードである液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項７のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置が手動駆動方式のＴＦＴモードである液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高速応答特性を有する液晶組成物及びこれを利用した液晶表示装置に関し、さらに詳しくは液晶の相転移温度が高く、複屈折率と弾性係数が大きく、駆動可能なネマチック状の温度範囲が広くて高速応答速度が実現できるので、ＬＣＤのような液晶が用いられる多様な素子に有効に適用できる液晶組成物及びこれを利用した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、１９７０年代初めに電子計算機とデジタル時計の表示装置として登場した。そして、ワードプロセッサや個人用端末機ＰＤＡの普及を経て現在のノート型パソコンやＰＣ及びＴＶの表示として多く使われ、大規模の産業に発展している。ＴＦＴ液晶ディスプレイがＴＶ市場に参与して占有率を拡大するためには、動映像の視認性確保、高輝度、高速応答技術に関する要求が非常に重要な内容となる。
【０００３】
液晶は、光学/誘電率異方性を有する流体であって、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に用いられる場合、ＬＣＤの基本単位であるセルに印加される電圧により光学異方性を異ならせ、光の位相差を変化させてディスプレイを実現できる。このようなＬＣＤの代表的な例としては、ＤＳモード（ｄｙｎａｍｉｃ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｍｏｄｅ）、ＴＮモード（ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｍｏｄｅ）、ＳＴＮモード（ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｍｏｄｅ）、ＩＰＳモード（ｉｎｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｍｏｄｅ）、ＯＣＢモード（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ｂｅｎｄ  ｍｏｄｅ）、ＶＡモード（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｍｏｄｅ）などがある。最近、ＬＣＤの主流は、能動駆動方式であるＴＦＴを利用したＬＣＤである。
【０００４】
ＬＣＤに用いられる液晶は、基本的に化学的安定性、光化学的安定性及び熱に対する安定性を確保しなければならない。そして、電場及び電磁波照射に対する良好な耐性を有する必要がある。さらに、低粘度、低臨界値電圧及び高コントラストを有する必要があり、動作温度は室温以上及び室温以下のできるだけ広い範囲でなければならない。また、液晶は、一般に混合物として用いられるため、多様な成分との容易な混和性を有することが重要である。即ち、良質の優れたＬＣＤを実現するためには、ＬＣＤの特性に適合する液晶の物性が要求される。液晶がＬＣＤに用いられるための基本的な物性条件は次の通りである。
【０００５】
第１に、広いネマチック温度範囲を維持すること。融点の温度は最低-２０℃以下でなかればならない。大部分の商用ネマチック液晶混合物は-４０℃でもネマチック状を維持している。また、相転移温度は殆ど８０℃以上である。最近、ネマチック液晶混合物が直下型バックライトを使用するＴＶ等に応用されることにより、９０℃以上の高い相転移温度を有する混合物が要求されることもある。
【０００６】
第２に、高い比抵抗である。ＬＣＤにおける液晶は、誘電体またはキャパシターの役割をするために高い抵抗が要求される。ＴＦＴを使用するＬＣＤの場合、１０１２Ωｃｍ以上の比抵抗が要求される。
【０００７】
第３に、液晶の屈折率異方性は電気-光学ディスプレイに用いられる液晶の配列状態、駆動条件、コントラスト比、視野角などを考慮して、電気-光学ディスプレイメーカ別に若干異なる屈折率異方性を要求するが、大概は０．０７〜０．１程の屈折率異方性が要求される。
【０００８】
第４に、下記数式（１）から分かるように、低電圧駆動のために誘電率異方性が大きい液晶混合物が必要である。また、低弾性係数を有するネマチック液晶混合物が要求されるが、応答速度を考慮して適合な弾性係数値が要求される。ノート型パソコンやモニターに用いられる液晶混合物の場合、しきい電圧は１．５〜２．０Ｖ程である。
【０００９】
【数１】
2004307810.tif 000002
【００１０】
ここで、Ｖｔｈはしきい電圧、Δεは誘電率異方性、Ｋは弾性係数を示す。
【００１１】
モバイル用ＬＣＤでは、バッテリーの長時間維持のために低電圧駆動が要求され、このような低電圧駆動のためには、誘電率が大きく、相転移温度が高い物質が必要である。
【００１２】
ＴＦＴ液晶ディスプレイは、薄型、軽量、低消費電力の長所により情報端末機器に広く採用されており、その市場は次第に拡大されている。最近、ＴＦＴ液晶ディスプレイにおいて、ＣＲＴ代替液晶モニターや液晶デスクトップＰＣなどの応用製品が開発され、その需要はさらに増加している。
【００１３】
現在、能動駆動型液晶表示素子は、高解像度、高コントラスト比及び計量、薄型、小型構造であるため、ＣＲＴに代わる新たな表示素子として脚光を浴びている。液晶表示素子は、電子計算機、電子手帳またはノート型パソコンの表示素子として長い間応用されており、今はその応用分野をモニター及び液晶ＴＶまで拡大させている。このように、益々増加している高品位、高容量の表示情報処理及び優れた動映像表示特性を確保するための技術的目標の一つが速い応答特性を示す液晶組成物を開発することである。
【００１４】
液晶表示素子内における液晶組成物の応答特性とこれに関する相関関係式は次の数式（２）及び数式（３）に記載の通りである。
【００１５】
【数２】
2004307810.tif 000003
【００１６】
【数３】
2004307810.tif 000004
【００１７】
ここで、γは回転粘度、ｄはセルギャップ、ε０は誘電定数、Δεは誘電率異方性（Δε=εII-ε⊥：液晶分子の長軸方向とそれに垂直な方向（短軸方向）で誘電率の差。）、Ｖは作動電圧、Ｖｔｈはしきい電圧、Ｋｅｆｆは有効弾性定数を示す。
【００１８】
前記式から分かるように、応答速度の改善方法としては、液晶組成物の物理的特性のうち回転粘度を減らす方法や弾性定数を増加させる方法がある。しかし、応答速度の改善のために回転粘度を減らせば、液晶の弾性定数及び等方性化温度（ＴＮＩ）の減少を招く。また、弾性定数を増加させる場合には、それと共にしきい電圧（Ｖｔｈ）及び回転粘度も増加する傾向がある。従って、応答速度を改善するためには、前記二つの特性間の相補的効果（ｔｒａｄｅ-ｏｆｆ  ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）をできるだけ最少化する必要がある。
【００１９】
現在までに発表されたり市販中である液晶表示素子の応答速度は２５ｍｓ以上であり、動映像実現に必要な約１７ｍｓ（１フレームに当該）にはなっていない。しかも、実際応用のためには応答速度が１０ｍｓ以下である必要がある。消費者がまだここまで速い応答速度を要求してはいないが、ＬＣＤ-ＴＶ市場の成熟と、ＰＤＰ及び有機ＥＬディスプレイとの競争で生き残るためには、必ず達成しなければならない課題である。しかし、液晶自体の特性改善のみで１０ｍｓ以下の高速応答を得ることは非常に難しいものと判断される。従って、液晶の特性改善のみだけでなく、デバイス自体の特性変化を同時に進める必要がある。現実的に接近可能な最も良い方法は、パネルのセルギャップを低くし、これに適合する液晶を開発することである。セルギャップを低くする場合、視野角及び輝度、即ち、最適Δｎｄを考慮して、液晶の屈折率異方性を増加させる必要がある。一般に、液晶の屈折率異方性を増加させる場合、回転粘度は増加し、弾性定数及び誘電率異方性は増加する。つまり、液晶の応答速度減少に係わる各因子が互いに相補的に影響を与えることになる。従って、このような相補的特性を減少できる液晶化合物を利用した新たなネマチック液晶の開発が要求されている。
【００２０】
一方、ＴＦＴ液晶ディスプレイの応用製品としてＴＶ市場が期待されているが、ＴＦＴ液晶ディスプレイがＴＶ市場に参与して占有率を拡大するためには、動映像の視認性確保、高輝度、高速応答技術に対する要求に対応することが極めて重要である。ＴＶ-製品群として、ＴＮ、ＩＰＳ、ＶＡモード等が議論されているが、ＩＰＳ、ＶＡ等は視野角の長所を有する反面、応答速度が遅く、動画像に対応し難い短所がある。ＴＮモードは視野角が狭い問題があるが、補償フィルムなどを開発して視野角を補償し、応答速度を改善すれば、特性面や生産収率面で最も競争力のあるＴＶモードになることであろう。
【００２１】
高輝度及び液晶の劣化を防止するためには、バックライトの光電流による温度上昇を考慮して、液晶の相転移温度が現行より高く維持される必要がある。高速応答のためには、物質の回転粘度を減らしたりセルギャップを小さくし、液晶の屈折率を大きくする方法などがある。
【００２２】
ＴＮ-ＬＣＤは、ディスプレイ分野での領域を持続的に拡大してきており、ノート型パソコン、モニターは勿論、家庭用ＴＶ、中小型にもその領域を拡大させている。また、モニター及び新たなＬＣＤ市場として注目を集めているＬＣＤ-ＴＶ市場が形成、様々な分野に拡大されるにつれて、高輝度、高速応答技術に対する要求が非常に高まっている。高輝度を実現するためには、バックライトの光電流などのため、液晶の相転移温度が現行より高く維持される必要がある。ＴＶ-製品群として、ＴＮ、ＩＰＳ（ＣＥ）、ＶＡモードなどが議論されているが、ＩＰＳ（ＣＥ）、ＶＡ等は視野角に関しては有利であるが、応答速度が遅く、動画像に対応することが難しい。
【００２３】
ＴＮモードは視野角が狭い問題があるが、補償フィルム等を開発して視野角を補償し、応答速度を改善すれば、特性面や生産収率面で最も競争力のあるＴＶモードになるだろう。しかし、現在商用化されているＴＮ液晶は相転移温度が８０度程度と低い。
【００２４】
前記のような問題を解決するために、次のような条件を満足させる必要がある。第１に、応答速度を高速に改善するためには、液晶材料粘度を低くし、２０乃至２５mm2/ｓ範囲内に調節する。第２に、駆動電圧を低くするためには、誘電率異方性（△ε）を増加させ、１０乃至１５（３５℃、１ｋＨｚ）範囲内に調節する。第３に、広い温度範囲においてネマチック状を有し、好ましいネマチック状温度範囲は-３０乃至８０℃である。第４に、複屈折率（△ｎ）値が０．２０（２５℃）以上である。
【００２５】
前記のように、現在のＬＣＤ製品は、ＴＮ、ＩＰＳ、ＶＡモードに多様に製品化されており、大概はネマチック液晶を使用し、相転移温度は７０〜８０℃、応答速度は２０〜３０ｍｓである。従って、ＴＶへの応用及び動画像に対応するためには、応答速度の改善及び相転移温度の増加が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
前記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明は、高輝度、高速応答技術を目標として、液晶の相転移温度を高め、屈折率異方性を増加させるなど、高温高速の液晶の開発による高速応答技術が実現できる低電圧ネマチック液晶組成物を提供することを目的とする。
【００２７】
本発明の他の目的は、液晶温度区間が広く、しきい電圧が低く、誘電率異方性（Δε）が少なくとも５以上である動画像対応の高速応答液晶組成物を提供することにある。
【００２８】
本発明の他の目的は、屈折率異方性（Δｎ）、弾性定数（Ｋ１１、Ｋ３３）及び誘電率異方性（Δε）が大きく、低回転粘度特性により速い応答速度が実現でき、能動駆動液晶表示装置に十分に応用できる程の電圧保持率を有する液晶組成物を提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、前記液晶組成物を利用した液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
前記目的を達成するために本発明は、下記の化学式（１）で示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物を提供する。
【００３１】
【化１】
2004307810.tif 000005
【００３２】
式中、ＲはＣnＨ2n+1Ｏ、ＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2n-1であり、ここで、ｎは１〜１５の整数、Ｒ1はＨまたはＦ、Ｌは０乃至２の整数、Ａは単一結合、-ＣＨ2ＣＨ2-、-ＣＯＯ-、-Ｃ=Ｃ-、または-Ｃ≡Ｃ-、ＸはＨ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒ、ＹはＨ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒ、Ｘ及びZのいずれか一つはＦである。また、本発明は下記化学式（２）で示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物を提供する。
【００３３】
【化２】
2004307810.tif 000006
【００３４】
式中、ＲはＣnＨ２n+1Ｏ、ＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2n-1であり、ここで、ｎは１〜１５の整数、Ｌは０乃至２の整数、Ｂは単一結合、-ＣＨ2ＣＨ2-、-ＣＯＯ-、-Ｃ=Ｃ-、または-Ｃ≡Ｃ-、Ｘ及びＹは各々独立的にまたは同時にＨ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒで、Ｘ及びＹのいずれか一つはＦである。さらに、Ｒ´は下記化学式（３）で表される。
【００３５】
【化３】
2004307810.tif 000007
【００３６】
また、本発明は下記の化学式（４）に示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物を提供する。
【００３７】
【化４】
2004307810.tif 000008
【００３８】
式中、ＲはＣnＨ2n+1Ｏ、ＣnＨ2n+1、ＣnＨ2n+1ＳまたはＣnＨ２n-1（ｎは１乃至１５の整数）であり、Ａはフェニル、フェニル-シクロヘキサン、シクロヘキサン-フェニル基、または単一結合（-）、Ｌは０または１の整数、Ｂは単一結合（-）、ＣＨ2ＣＨ2、-ＣＯＯ-、-Ｃ=Ｃ-、または-Ｃ≡Ｃ-、ＸはＨ、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒ、ＹはＮＣＳ、ＳＣＮ、またはＦ、ZはＨ、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒ、Ｘ及びZの少なくとも一つはＦ、Ａ及びＢの少なくとも一つは単一結合ではない。また、本発明は下記化学式（５）に示されるネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物を提供する。
【００３９】
【化５】
2004307810.tif 000009
【００４０】
式中、Ｒ1は炭素数１乃至１２のアルキル基であり、ここで、隣接しない１種または２種のＣＨ2グループは酸素原子、-ＣＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＯＯ-または-Ｃ=Ｃ-グループに置換することができ、Ｘ1及びＸ2は各々独立的にまたは同時にＦ、Ｃｌ、ＣＮまたはＮＣＳ、ｌは０または１の整数である。さらに、Ａ0とＡ1は各々独立的にまたは同時に下記化学式（６）で表される。
【００４１】
【化６】
2004307810.tif 000010
【００４２】
また、本発明は前記のいずれか一つのネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置を提供する。
【００４３】
前記液晶表示装置は、好ましくは、能動駆動方式のＴＮ、ＳＴＮ、ＴＦＴ-ＴＮモード、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードの液晶表示装置、ＡＯＣまたはＣＯＡ液晶表示装置、または光学的に補正されたバンドモードの液晶表示装置である。また、前記液晶表示装置は手動駆動方式のＴＦＴ液晶表示装置であり得る。
【００４４】
つまり、化学式（１）のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置、化学式（２）のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置、化学式（４）ののネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置、化学式（５）ののネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置を提供する。ここで、化学式（１）、（２）、（４）、（５）のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置は、ＴＮ（ｔｗｉｓｔ  ｎｅｍａｔｉｃ）、ＳＴＮ、ＯＣＢ、ＴＦＴ-ＴＮモードの液晶表示装置、ＩＰＳ（Ｉｎ  ｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードまたはＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置である。化学式（１）、（２）のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置は、ＡＯＣまたはＣＯＡ液晶表示装置、または光学的に補正されたバンドモードの液晶表示装置である。化学式（４）のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置は、ＡＯＣまたはＣＯＡ液晶表示装置、またはＬＣＯＳモードの液晶表示装置である。化学式（５）のネマチック液晶組成物を含む液晶表示装置は、手動駆動方式のＴＦＴモードの液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００４５】
本発明による動画像対応用液晶組成物は、商用混合液晶に比べて複屈折率（Δｎ）及び誘電率異方性（Δε）が大きく、しきい電圧（Ｖｔｈ）が低く、低粘性を示し、高速の応答速度を実現することができ、低電圧駆動が可能であるので、ＬＣＤのような液晶を必要とする様々な素子に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明について詳細に説明する。本発明は、液晶の粘度を低くし、誘電率異方性及び複屈折率を増加させ、ネマチック状の温度範囲を広め、応答速度を早くし、低電圧駆動が可能なネマチック液晶組成物の提供にその特徴がある。
【００４７】
本発明は、下記化学式（１）のネマチック化合物を含むネマチック液晶組成物を提供する。
【００４８】
【化７】
2004307810.tif 000011
【００４９】
本発明のネマチック液晶組成物は、前記化学式（１）の化合物を重要性分として含み、既存商用液晶に比して相転移温度を少なくとも１８℃以上高く、応答速度を１０ｍｓ程に実現することができる。このような本発明の化学式（１）の化合物と従来液晶化合物の物性を比較すると下記表１の通りである。
【００５０】
【表１】
2004307810.tif 000012
【００５１】
上記表１により、本発明の化学式１-１の化合物は、通常のＮＣＳ化合物（化合物ａ）に比べて誘電率が大きく、フッ素のみ置換された化合物ｂと比較しても相転移温度が１００度以上高く、誘電率及び屈折率異方性が大きいことがわかる。
【００５２】
このように、本発明の化学式（１）の化合物は、現在低電圧駆動液晶混合物の製造に有用な材料として用いることができる。
【００５３】
前記化学式（１）で示されるネマチック液晶化合物の含量は、全体組成物に対して１乃至８０重量％が好ましく、さらに好ましくは１乃至３０重量％である。ここで、前記化学式（１）の使用量が１重量％未満であれば応答速度が遅く、８０重量％を超えると高い相転移温度が得られない問題がある。
【００５４】
さらに好ましくは、本発明の液晶組成物は前記化学式（１）の化合物と一緒に下記化学式（７）、化学式（８）及び化学式（９）に示される化合物からなる群から１種以上選択される化合物を含むことが良い。
【００５５】
【化８】
2004307810.tif 000013
【００５６】
【化９】
2004307810.tif 000014
【００５７】
【化１０】
2004307810.tif 000015
【００５８】
式中、Ｒ2は各々独立的にまたは同時にＣnＨ2n+1、またはＣnＨ2nがであり、ここでｎは１〜１５の整数、Ｘ1はＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、ＣＨ=ＣＦ2、またはＯＣＨ=ＣＦ2、Ａ3、Ｂ2及びＣは各々独立的にまたは同時にＦ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、またはＨである。さらに、Ａ１及びＢ１は各々独立的にまたは同時に、下記化学式（１０）で表される。
【００５９】
【化１１】
2004307810.tif 000016
【００６０】
さらに、Ａ2は各々独立的にまたは同時に下記化学式（１１）で表される。
【００６１】
【化１２】
2004307810.tif 000017
【００６２】
前記化学式（７）、化学式（８）及び化学式（９）に示される化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の液晶化合物の含量は、２０乃至９９重量％であることが好ましい。
【００６３】
また、本発明の液晶組成物は、前記化学式（１）の液晶化合物以外にも液晶組成物の特性を改善するために一般に知られているネマチック液晶、スメチック液晶、コレステリック液晶などを混合して用いることができる。しかし、このような液晶化合物を多量添加すると、所望の液晶組成物の特性を減少させることがあるので、ネマチック液晶組成物の要求特性に応じてその添加量を制限的に決定する必要がある。
【００６４】
また、本発明は下記化学式（２）のネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物を提供する。
【００６５】
【化１３】
2004307810.tif 000018
【００６６】
本発明は前記化学式（２）の化合物を主要成分として含むことにより、既存の商用液晶に比べて相転移温度を少なくとも１０℃以上高め、応答速度を１２ｍｓ程に実現することができる。
【００６７】
本発明の液晶組成物は、前記化学式（２）の化合物と共に前記化学式（７）、（８）、（９）の化合物を含むことができる。前記化学式（２）のネマチック液晶化合物の含量は、全体組成物に対して１乃至８０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは、１乃至３０重量％である。ここで、前記化学式（２）の使用量が１重量％未満であれば応答速度が遅く、８０重量％を超えれば高い相転移温度が得られない問題がある。前記化学式（７）、化学式（８）及び化学式（９）に示される化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の液晶化合物の含量は、２０乃至９９重量％であることが好ましい。
【００６８】
また、本発明は下記化学式（４）のネマチック液晶化合物を含むネマチック液晶組成物を提供する。
【００６９】
【化１４】
2004307810.tif 000019
【００７０】
式中、ＲはＣnＨ2n+1Ｏ、ＣnＨ2n+1、ＣnＨ2n+1ＳまたはＣnＨ２n-1（ｎは１乃至１５の整数）であり、Ａはフェニル、フェニル-シクロヘキサン、シクロヘキサン-フェニル基、または単一結合（-）、Ｌは０または１の整数、Ｂは単一結合（-）、ＣＨ2ＣＨ2、-ＣＯＯ-、-Ｃ=Ｃ-、または-Ｃ≡Ｃ-、ＸはＨ、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒ、ＹはＮＣＳ、ＳＣＮ、またはＦ、ZはＨ、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒ、Ｘ及びZの少なくとも一つはＦ、Ａ及びＢの少なくとも一つは単一結合ではない。
【００７１】
本発明は、前記化学式（４）の化合物を主要成分として含むことにより、既存の商用液晶に比べて相転移温度を少なくとも２０℃以上高め、応答速度を改善することができる。
【００７２】
本発明の液晶組成物は、前記化学式（４）の化合物と共に前記化学式（７）、（８）、（９）の化合物を含むことができる。前記化学式（４）のネマチック液晶化合物の含量は、全体組成物に対して１乃至８０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは、１乃至３０重量％である。ここで、前記化学式（４）の使用量が１重量％未満であれば応答速度が遅く、８０重量％を越えれば高い相転移温度が得られない問題がある。前記化学式（７）、化学式（８）及び化学式（９）で示される化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の液晶化合物の含量は、２０乃至９９重量％であることが好ましい。
【００７３】
また、本発明は下記の化学式（５）の化合物を主要必須成分として含む動画像対応の高速応答液晶組成物及びこれを利用した能動駆動方式液晶表示装置を提供する。
【００７４】
【化１５】
2004307810.tif 000020
【００７５】
式中、Ｒ1は炭素数１乃至１２のアルキル基であり、ここで隣接しない１種または２種のＣＨ2グループは酸素原子、-ＣＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＯＯ-または-Ｃ=Ｃ-グループに置換することができ、Ｘ1及びＸ2は各々独立的にまたは同時にＦ、Ｃｌ、ＣＮまたはＮＣＳ、ｌは０または１の整数である。
【００７６】
Ａ0とＡ1は、各々独立的にまたは同時に、下記化学式（６）で表される。
【００７７】
【化１６】
2004307810.tif 000021
【００７８】
本発明の新規液晶組成物は、主要構成液晶化合物として前記化学式（５）の化合物の成分を少なくとも一つ以上含んでいる。
【００７９】
本発明で用いられる前記化学式（５）の液晶化合物は、現在の商用液晶に多く用いられている下記化学式（１２）の液晶に比して、低回転粘度（γ）と高弾性定数（Ｋ１１、Ｋ３３）、そして高屈折率異方性（Δｎ）及び高誘電率異方性（Δε）を有する。
【００８０】
【化１７】
2004307810.tif 000022
【００８１】
式中、Ｒ2は炭素数１乃至１２のアルキル基であり、ここで隣接しない１種または２種のＣＨ2グループは酸素原子、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−または、−Ｃ＝Ｃ−グループに置換することができ、Ａ2とＡ3は、各々独立的にまたは同時に下記化学式（１３）で表される。
【００８２】
【化１８】
2004307810.tif 000023
【００８３】
さらに、Ｘ3及びＸ4は各々独立的にまたは同時にＦ、Ｃｌ、ＣＮまたはＮＣＳ、ｍは０または１の整数である。
【００８４】
前記のような特性差を示す要因は、末端構造単位間の物理的性質差に起因する。
即ち、従来の液晶であるシクロヘキシル基を含む構造単位より本発明のベンゼン環を含む構造単位が、分子間の結合を難しくし、回転粘度を減少させる役割をする。そして、シクロヘキシル環の代りにさらに強い構造のベンゼン環が構造単位に導入されることにより弾性定数が増加する。従って、液晶の回転粘度の減少と弾性定数の増加は、液晶の応答速度を減少させる改善効果をもたらす。また、本発明の化合物に含まれたベンゼン環は、屈折率異方性（Δｎ）及び誘電率異方性（Δε）を高めることに寄与する。これは非常に重要なことであって、弾性定数増加によるしきい電圧（Ｖｔｈ）の上昇効果を高まった誘電率異方性（Δε）が補償することにより、既存ＴＮモード用商用液晶とほぼ同じ大きさのしきい電圧値を有することになる。従って、本発明に応用された液晶の構造単位（ＩＶ）、つまり置換基は、前記の相補的特性を最少化し、液晶組成物の応答速度を減少させる非常に有効な構造であるといえる。特に、新規液晶組成物の場合、最適Δｎｄに適したセルギャップは４μｍで、既存量産条件に近づけるようにデザインした。そして、このような条件下で１２ｍｓ以下の速い応答速度を実現し、これが本発明の核心内容である。
【００８５】
本発明のネマチック液晶組成物は、低温信頼性の向上のために下記化学式（１４）で示される化合物を一定量含むことが好ましい。
【００８６】
【化１９】
2004307810.tif 000024
【００８７】
式中、Ｒ3は炭素数１乃至１２のアルキル基であり、ここで隣接しない１種または２種のＣＨ2グループは酸素原子、-ＣＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＯＯ-または-Ｃ=Ｃ-グループに置換することができ、
Ａ4及びＡ5は各々独立的にまたは同時に、下記化学式（１５）で表される。
【００８８】
【化２０】
2004307810.tif 000025
【００８９】
さらに、Ｘ5及びＸ6は各々独立的にまたは同時にＦ、Ｃｌ、ＣＮまたはＮＣＳ、ｎは０または１の整数である。
【００９０】
また、本発明の液晶組成物は、前記組成以外にも下記化学式（１６）、化学式（１８）及び化学式（２０）からなる群から選択される少なくとも１種以上の化合物をさらに含むことができる。
【００９１】
【化２１】
2004307810.tif 000026
【００９２】
式中、Ｒ4は炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｒ5は炭素数１〜１２のアルキル基またはアルコキシ基、
Ａ6は、下記化学式（１７）である。
【００９３】
【化２２】
2004307810.tif 000027
【００９４】
【化２３】
2004307810.tif 000028
【００９５】
式中、Ｒ6は炭素数１〜１２のアルキル基であり、
Ａ7は、下記化学式（１９）である。
【００９６】
【化２４】
2004307810.tif 000029
【００９７】
さらに、Ｘ7はＨ、Ｆ、ＣｌまたはＯＣＨ3、
X8及びＸ9は各々独立的にまたは同時にＨ、Ｆ、またはＣｌである。
【００９８】
【化２５】
2004307810.tif 000030
【００９９】
式中、Ｒ7は炭素数１〜１２のアルキル基であり、
Ａ8は、下記化学式（２１）である。
【０１００】
【化２６】
2004307810.tif 000031
【０１０１】
さらに、Ｘ10、Ｘ11及びＸ9は各々独立的にまたは同時にＨ、Ｆ、またはＣｌである。
【０１０２】
前記化学式（５）及び化学式（１４）の液晶化合物は、全体組成物含量中の５０重量％以内にすることが最も良い。従って、化学式（５）の含量は２０乃至８０重量％とし、化学式（１４）の化合物の含量は２０乃至８０重量％とすることが好ましい。
【０１０３】
前記化学式（１６）、化学式（１８）及び化学式（２０）に示される化合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の液晶化合物の含量は、２０乃至９９重量％であることが好ましい。
【０１０４】
そして、本発明の液晶組成物は、液晶組成物の特性を改善するために一般に知られているネマチック液晶、スメチック液晶、コレステリック液晶などを混合使用することもできる。しかし、このような液晶化合物を多量添加すると、所望の液晶組成物の特性を減少させることがあるので、添加量はネマチック液晶組成物の要求特性に応じて制限的に決める必要がある。
【０１０５】
このような本発明の液晶組成物は、温度区間が３０℃から+１００℃、しきい電圧が１．５Ｖ以下、誘電率異方性（Δε）が+５以上である。また、本発明のネマチック液晶組成物は、屈折率異方性（Δｎ）、弾性定数（Ｋ１１、Ｋ３３）及び誘電率異方性（Δε）が大きい。反面、低回転粘度特性を有するので、速い応答速度を示す特徴がある。また、能動駆動液晶表示装置に十分に応用できる程度の電圧保持率を有する。
【０１０６】
本発明において、向上された高温及び高速応答特性は、動画像対応の液晶表示装置への応用に有効であり、特に今後のＬＣＤ市場で最も大きい比重を占めることになるＴＶ用ＬＣＤパネルの核心素材となることができる。
【０１０７】
このような本発明の液晶組成物は、３．０μｍ以上のセルギャップを有するＬＣＤの場合にも有効に用いることができる。従って、本発明の組成物を液晶材料として用いて、適合な添加剤と共に各種表示用液晶セルに充填し、多様なＬＣＤ製品群の液晶表示装置を提供することができる。例えば、前記ネマチック液晶組成物を含む能動方式のＴＦＴ方式液晶表示装置、能動方式のＭＩＭ方式液晶表示装置、能動方式のＩＰＳ（Ｉｎ-ｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式液晶表示装置、単純マトリックス型ツイストネマチック方式液晶表示装置、単純マトリックス型スーパーツイストネマチック方式液晶表示装置、薄膜トランジスタ-ツイストネマチック（ＴＦＴ-ＴＮ）液晶表示装置、ＡＯＣ（Ａｒｒａｙ  ｏｎ  ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ）またはＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒｆｉｌｔｅｒ  ｏｎ  ａｒｒａｙ）液晶表示装置、光学的に補正されたバンドモードの液晶表示装置などを製造することができる。
【０１０８】
以下、本発明の実施例及び比較例を検討する。しかし、下記の実施例は本発明を説明するためのもので本発明を限定しない。
【比較例１】
【０１０９】
下記表２のように構成された商用混合物ＧＭ１を製造した（ＧＭ１=Ｇ１+Ｇ２+Ｇ３+Ｇ４）。各Ｇ１乃至Ｇ４の含量は重量％を示す。
【０１１０】
【表２】
2004307810.tif 000032
【０１１１】
上記表２のような組成により構成された液晶混合物は、現在商用化されている液晶であって、液晶の応答速度はセルギャップ４．５μｍから１６．２ｍｓと測定され、相転移温度（Ｔｎｉ）は８０℃、Δｎは０．０７７２、Δεは５．９（２０℃）であった。
【実施例１】
【０１１２】
実施例１においては、ＧＭ１の物性変化のために重要性分である下記化学式（１-２）の化合物９．８重量％を使用して下記表３のような組成の液晶を製造した。次に、液晶の相転移温度、屈折率異方性、誘電率異方性、応答速度（セルギャップ３．７５μｍ）を測定した。
【０１１３】
【化２７】
2004307810.tif 000033
【０１１４】
前記化学式（１-２）の相転移温度（Ｔｎｉ）は１３６℃（１００℃）、Δｎは０．１９８、Δεは２０．０（２０℃）であった。
【０１１５】
【表３】
2004307810.tif 000034
【０１１６】
前記化学式（１-２）を使用した場合、相転移温度（Ｔｎｉ）は８２℃、Δｎは０．０８７、Δεは７．０（２５℃）、応答速度（τ）は１０．３ｍｓであった。
【実施例２】
【０１１７】
前記実施例１と同様な方法により実施するが、重要性分として前記化学式（１-２）の化合物１７．５重量％を使用して下記表４と同じ組成の液晶を製造した。次に、液晶の相転移温度、屈折率異方性、誘電率異方性、応答速度（セルギャップ３．７５μｍ）を測定した。
【０１１８】
【表４】
2004307810.tif 000035
【０１１９】
前記化学式（１-２）を使用した場合、相転移温度（Ｔｎｉ）は９８．３℃、Δｎは０．１０１、Δεは７．８（２５℃）、応答速度（τ）は９．８ｍｓ、しきい電圧（Ｖｔｈ）は１．２Ｖであった。
【０１２０】
このように、前記化学式（１-２）の液晶を混合した場合、次のような向上した特性が示される。相転移温度は１２３％増加して高温信頼性が向上される。これは、高温安定性が要求される表示素子に非常に適した性能である。また、誘電率異方性は約１３２％増加し、液晶の低電圧駆動の特性を向上できる。これは、しきい電圧がＧＭ１液晶対比０．２Ｖ減少することで確認できた。そして、屈折率異方性は約１３０％増加し、最も重要な応答速度はＧＭ１液晶対比６１％に減少した。
【０１２１】
前記結果により、本発明の液晶は前記化学式（１）の化合物を含み、セルギャップ３．５μｍ以上のＬＣＤに適用することができ、低電圧駆動が可能であるため、高速高温液晶として充分活用することができる。
【比較例２】
【０１２２】
下記表５のように構成された商用混合物ＧＭ２を製造した（ＧＭ２=Ｇ１+Ｇ２+Ｇ４）。各Ｇ１乃至Ｇ４の含量は重量％を示す。
【０１２３】
【表５】
2004307810.tif 000036
【０１２４】
前記表５のような組成により構成された液晶混合物の場合、液晶の応答速度はセルギャップ４．４μｍから１３．２ｍｓと測定され、相転移温度（Ｔｎｉ）は７８℃、Δｎは０．０７０９、Δεは４．７（２０℃）であった。
【実施例３】
【０１２５】
ＧＭ１の物性変化のために、ＧＭ２と共に下記表６のような本発明の化学式（２-１）の化合物（３ＣＣｅｔＰＦＳ）３．３％、化学式（２-２）の化合物（３ＣＣｅｔＰＦＳＦ）３．２％、化学式（２-３）の化合物（２ＣＰＰＦＳ）３．３％、化学式（２-４）の化合物（２ＣＰＰＦＳＦ）３．３％を混合して、液晶の応答速度（セルギャップ４．４μｍ）及び物性変化を得た。
【０１２６】
【表６】
2004307810.tif 000037
【０１２７】
＊数値の（）は母体液晶から外挿して得た計算値
【０１２８】
【表７】
2004307810.tif 000038
【０１２９】
その結果、本発明化学式（２）の化合物を１３．１％混合した場合、相転移温度（Ｔｎｉ）は８９．４℃、Δｎは０．０９２２、Δεは５．０（２５℃）、応答速度（τ）は１２．１ｍｓであった。
【０１３０】
従って、相転移温度は１１２％に増加し、高温信頼性が向上されており、これは高温安定性が要求される表示素子に応用可能な性能である。そして、屈折率異方性は約１２０％に増加して４．０μｍセルギャップで駆動が適しており、誘電率異方性の減少にもかかわらず最も重要な応答速度はＧＭ１液晶対比７５％に減少した。
【実施例４】
【０１３１】
本発明化学式（４）の化合物の複屈折率、誘電率、相転移温度を下記表８に示している（ｎ=０）。下記表８において、ｍ．ｐ．は結晶状から液晶状または等方性液体状に相転移する温度で、ＴＮＩは液晶状から等方性液体状に相転移する各々の温度を示す。ここで、複屈折率（Δｎ）、誘電率異方性（Δε）は、ホスト液晶を使用する。下記表８に示した各化合物を１７乃至１８重量％混合し、混合液晶の複屈折率、誘電率を測定して、外挿法により単一液晶化合物の複屈折率（Δｎ）、誘電率を決定した。各化合物は、蒸留、コラム精製、及び再結晶方法等を利用して不純物を取り除き充分に精製した。
【０１３２】
【表８】
2004307810.tif 000039
【０１３３】
前記表８から分かるように、本発明化学式（４）の化合物は、複屈折率及び誘電率が高く、相転移温度も高く、低電圧セルギャップ用高速応答液晶混合物の主要必須成分として使用することができる。
【比較例３】
【０１３４】
下記表９のように構成されたホスト混合物ＧＭ１を製造した（ＧＭ１=Ｇ１+Ｇ２+Ｇ３+Ｇ４）。各Ｇ１乃至Ｇ４の含量は重量％を示す。
【０１３５】
【表９】
2004307810.tif 000040
【０１３６】
前記ホスト液晶混合物は、現在商用化されている液晶であって、液晶の応答速度はセルギャップ４．６μｍから１６．２ｍｓと測定された。また、前記表９のように、複屈折率は０．０７５、誘電率異方性は５．６、相転移温度は８０℃程であった。
【実施例５】
【０１３７】
前記ホスト混合物に主要必須成分として、前記化学式（４-１）の化合物を添加して液晶を製造し、％濃度による液晶の応答速度（セルギャップ３．７７μｍ）及び物性変化を測定した。
【０１３８】
まず、化学式（４-１）の化合物を１７％添加して液晶を製造した場合、物性結果は次の通りである。Ｔｎｉ:９６℃、△ｎ:０．１１５、Δε:６．６８（２０℃）、応答速度:９ｍｓ、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．５Ｖ、電圧保持率:９９．４。
【０１３９】
前記結果によれば、化学式（４-１）の化合物を１７重量％添加した場合、商用液晶対比応答速度は５６％に減り、相転移温度は１２０％に増加し、電圧保持率は９９．４と高速高温液晶としての使用に適している。
【０１４０】
化学式（４-１）の化合物の含量を各々７％及び３０％に変化した場合、物性結果は下記表１０の通りである。
【０１４１】
【表１０】
2004307810.tif 000041
【０１４２】
前記表１０の結果から、添加量により液晶物性が調節され、用途に応じて添加量を調節できることが分かる。
【実施例６】
【０１４３】
前記ホスト混合物に主要必須成分として前記化学式（４-２）の化合物を添加して液晶を製造し、％濃度による液晶の応答速度（セルギャップ３．７７μｍ）及び物性変化を測定した。
【０１４４】
まず、化学式（４-２）の化合物を１７％添加して液晶を製造した場合、物性結果は次の通りである。Ｔｎｉ:１０３．５℃、△ｎ:０．１１５、Δε:７．１４（２０℃）、応答速度:９．４ｍｓ、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．４Ｖ、電圧保持率:９９．０。
【０１４５】
前記結果によれば、化学式（４-２）の化合物を１７重量％添加した時、商用液晶対比の応答速度は５８％に減り、相転移温度は１２９％に増加し、電圧保持率は９９．０と高速高温液晶としての使用に適している。
【０１４６】
化学式（４-２）の化合物の含量を各々７％及び３０％に変化させた場合、物性結果は下記表１１の通りである。
【０１４７】
【表１１】
2004307810.tif 000042
【０１４８】
前記表１１の結果によれば、添加量によって液晶物性が調節され、用途に応じて添加量が調節できることが分かる。
【実施例７】
【０１４９】
前記ホスト混合物に主要必須成分として前記化学式（４-３）の化合物を添加し、液晶を製造した後、％濃度による液晶の応答速度（セルギャップ３．７７μｍ）及び物性変化を測定した。
【０１５０】
まず、化学式（４-３）の化合物を１７．７％添加して液晶を製造した場合、物性結果は次の通りである。Ｔｎｉ:１０１．５℃、△ｎ:０．１１１、Δε:６．６５（２０℃）、応答速度:９．９ｍｓ、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．５Ｖ、電圧保持率:９９．１。
【０１５１】
前記結果によれば、化学式（４-３）の化合物を１７．７重量％添加した時、商用液晶対比応答速度は６１％に減り、相転移温度は１２７％に増加し、電圧保持率は９９．１と高速高温液晶としての使用に適している。
【０１５２】
化学式（４-３）の化合物の含量を各々７％及び３０％に変化させた場合、物性結果は下記表１２の通りである。
【０１５３】
【表１２】
2004307810.tif 000043
【０１５４】
前記表１２の結果によれば、添加量によって液晶物性が調節され、用途に応じて添加量を調節することができることが分かる。
【実施例８】
【０１５５】
前記ホスト混合物に主要必須成分として前記化学式（４-４）の化合物を添加し、液晶を製造した後、％濃度による液晶の応答速度（セルギャップ３．７７μｍ）及び物性変化を測定した。
【０１５６】
まず、化学式（４-４）の化合物を１７．７％添加して液晶を製造した場合、物性結果は次の通りである。Ｔｎｉ:１０２℃、△ｎ:０．１１１、Δε:６．１（２０℃）、応答速度:１１ｍｓ、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．４Ｖ、電圧保持率:９９．１。
【０１５７】
前記結果によれば、化学式（４-４）の化合物を１７．７重量％添加した時、商用液晶対比応答速度は６８％に減り、相転移温度は１２８％に増加し、電圧保持率は９９．１と高速高温液晶としての使用に適している。
【０１５８】
化学式（４-４）の化合物の含量を各々７％及び３０％に変化させた場合、物性結果は下記表１３の通りである。
【０１５９】
【表１３】
2004307810.tif 000044
【０１６０】
前記表１３の結果によれば、添加量によって液晶物性が調節され、用途に応じて添加量が調節できることが分かる。
【比較例４】
【０１６１】
前記ホスト液晶の含量を次のように変更した。
トランス、トランス-４-エチル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン２１％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン４％
１-メトキシ-（ｐ-トランス-４-プロピルシクロヘキシル）ベンゼン７％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-プロピルバイシクロヘキサン５％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン７％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン７％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-２-フルオロ-１-トリフルオロメトキシベンゼン４％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン４％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２-ダイフルオロベンゼン１１％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート４％
[４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]４-フルオロフェニルカルボキシレート９％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン４％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン４％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート９％
このようなホスト液晶混合物も現在商用化可能な液晶であって、液晶の応答速度はセルギャップ４．６μｍから１６．２ｍｓと測定された。しかし、実際にパネルで２５ｍｓの応答速度を示すので動映像対応は難しい。
【実施例９】
【０１６２】
前記ホスト液晶を下記のような組成に変更し、化学式（４-１）の化合物を１７％使用して物性を測定し、その結果を表１４に示した。含量は重量％を示す。
トランス、トランス-４-エチル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン１７．４３％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン３．３２％
１-メトキシ-（ｐ-トランス-４-プロピルシクロヘキシル）ベンゼン５．８１％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-プロピルバイシクロヘキサン４．１５％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン５．８１％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン５．８１％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-２-フルオロ-１-トリフルオロメトキシベンゼン３．３２％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン３．３２％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２-ダイフルオロベンゼン９．１３％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート３．３２％
[４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]４-フルオロフェニルカルボキシレート７．４７％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン３．３２％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン３．３２％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート７．４７％
【０１６３】
【表１４】
2004307810.tif 000045
【０１６４】
前記結果によれば、本発明の組成物は３．５乃至３．７μｍセルギャップに適用でき、ホスト対比応答速度は５６％に減り、相転移温度は１２０％に増加し、電圧保持率は９９．４％を示しているので、高速高温液晶として使用できる。
【０１６５】
また、化学式（４-１）の含量を各々７％及び３０％に変化させた場合、物性結果は次の通りである。
７％-Ｔｎｉ:８７．９℃、△ｎ:０．０９０９、Δε:６．１（２０℃）
３０％-Ｔｎｉ:１１３。８℃、△ｎ:０。１４３１、Δε:７。５２０℃）
【実施例１０】
【０１６６】
前記ホスト液晶を下記のような組成に変更し、化学式（４-１）の化合物２．２％、化学式（４-２）の化合物２．３％、化学式（４-３）の化合物２．２％、化学式（４-４）の化合物２．３％を使用して液晶を製造し、物性結果を下記表１５に示した。
トランス、トランス-４-エチル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン１９．１１％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン３．６４％
１-メトキシ-（ｐ-トランス-４-プロピルシクロヘキシル）ベンゼン６．３７％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-プロピルバイシクロヘキサン４．５５％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン６．３７％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン６．３７％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-２-フルオロ-１-トリフルオロメトキシベンゼン３．６４％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン３．６４％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２-ダイフルオロベンゼン１０．０１％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート３．６４％
[４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]４-フルオロフェニルカルボキシレート８．１９％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン３．６４％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン３．６４％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート８．１９％
【０１６７】
【表１５】
2004307810.tif 000046
【０１６８】
前記結果によれば、本発明の組成物は既存液晶に比べて物性が優れ、セルギャップ４μｍに適した高速液晶組成物として使用できる。
【０１６９】
即ち、既存ＮＣＳ混合物の場合、Ｔｎｉが７１℃、△ｎは０．１５、応答速度が１４．６ｍsと相転移温度が低く、屈折率が高いため製品化が難しかった。また、既存液晶のうちＴｎｉが９５℃、△ｎが０．０８９、応答速度が２１．３ｍｓである場合、応答速度が遅いため動画像対応の高速高温液晶としての適用は難しかった。ところが、本発明実施例の場合は、動画像に対応するための高速高温の条件を全て満足しているので製品化の可能性が非常に高い。
【実施例１１】
【０１７０】
新規液晶組成物を作製するために、下記のような組成の従来ＴＮモードに用いられる商用の母体液晶を製造した。含量は重量％を示す。
１-メトキシ-（ｐ-トランス-４-プロピルシクロヘキシル）ベンゼン７％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-プロピルバイシクロヘキサン５．５％
トランス、トランス-４-エチル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン２２％
トランス、トランス-４-プロピル-４´-ペンチルバイシクロヘキサン４％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン７．５％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン７％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-２-フルオロ-１-トリフルオロメトキシベンゼン３．５％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン３．５％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２-ダイフルオロベンゼン１１．５％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]トリフルオロメトキシベンゼン３％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]-１，２，６-トリフルオロベンゼン３％
[トランス-４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート３．５％
[４-（トランス-４-エチルシクロヘキシル）-２-フルオロフェニル]４-フルオロフェニルカルボキシレート９．５％
[トランス-４-（トランス-４-プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル]４-フルオロフェニルカルボキシレート９．５％
前記商用液晶は、等方性化温度（ＴＮＩ）が８０℃、屈折率異方性（Δｎ）が０．０７６、誘電率異方性（Δε）が５．６、しきい電圧（Ｖｔｈ）が１．４Ｖであり、この時テストセルでの応答速度は約１５ｍｓである。
【０１７１】
次に、下記化学式（５−１）の化合物１７重量％を使用し、その他は含量で前記母体液晶を使用して液晶組成物を製造した。
【０１７２】
【化２８】
2004307810.tif 000047
【０１７３】
前記組成からなる新規液晶の特性は次の通りである。等方性化温度（ＴＮＩ）:９０．４℃、屈折率異方性（Δｎ）:０．１１２、誘電率異方性（Δε）:７．３０、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．４Ｖ、応答速度:９．５ｍｓ、ＶＨＲ:９９．３％である。
【０１７４】
本発明の化合物が含まれた液晶の物性を試験した結果、商用液晶対比等方性化温度が２５％程増加して高温信頼性が向上し、これは高温安定性が要求されるＬＣＤ-ＴＶまたは自動車航法装置（ｃａｒｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）等の液晶表示素子に適合する性能といえる。また、誘電率異方性は約３０％増加し、液晶の低電圧駆動特性を向上させることができる。また、屈折率異方性は約１５％増加し、しきい電圧（Ｖｔｈ）は商用液晶対比殆ど変化はなかった。応答速度は約９乃至１０ｍｓと商用液晶対比約５０％程速くなった。
【実施例１２】
【０１７５】
前記実施例１１と同様の方法により実施するが、下記に示す前記化学式（５）の化合物及び前記化学式（１４）の化合物を各々１０重量％ドーピングした。
【０１７６】
【化２９】
2004307810.tif 000048
【０１７７】
【化３０】
2004307810.tif 000049
【０１７８】
本発明の液晶に対する物性を測定した結果、商用液晶対比等方性化温度が１１％程増加し、高温信頼性が向上された。これは高温安定性が要求されるＬＣＤ-ＴＶまたは自動車航法装置等の液晶表示素子に適した性能といえる。また、誘電率異方性は約１４％程増加し、液晶の低電圧駆動特性を向上させることができる。そして、屈折率異方性は約２０％程増加し、しきい電圧（Ｖｔｈ）は商用液晶対比殆ど変化がなかった。応答速度はテストセルで約１２ｍｓと商用液晶対比約２０％程速くなった。しかし、新規開発液晶組成物のΔｎｄに適したテストセルで測定すれば、１〜２ｍｓ程さらに速くなることができる。
【実施例１３】
【０１７９】
前記実施例１１と同様の方法により実施するが、下記化学式（５−２）の化合物１７．５重量％を添加して液晶組成物を製造した。
【０１８０】
【化３１】
2004307810.tif 000050
【０１８１】
前記組成からなる新規液晶の特性は次の通りである。等方性化温度（ＴＮＩ）:１０１．１℃、屈折率異方性（Δｎ）:０．１１３、誘電率異方性（Δε）:７．４６、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．４Ｖ、応答速度:９．７ｍｓ、ＶＨＲ:９８．７％である。
【実施例１４】
【０１８２】
前記実施例１１と同様の方法により実施するが、下記化学式（５−３）の化合物１７．６重量％を添加して液晶組成物を製造した。
【０１８３】
【化３２】
2004307810.tif 000051
【０１８４】
前記組成からなる新規液晶の特性は次の通りである。等方性化温度（ＴＮＩ）:１０１．１℃、屈折率異方性（Δｎ）:０．１１１、誘電率異方性（Δε）:６．９１、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．５Ｖ、応答速度:１０．１ｍｓ、ＶＨＲ:９５．４％である。
【実施例１５】
【０１８５】
前記実施例１１と同様の方法で実施するが、下記のような化合物を下記化学式（５−４）、化学式（５−５）、化学式（５−６）、化学式（５−７）に示す割合で添加して液晶組成物を製造した。
【０１８６】
【化３３】
2004307810.tif 000052
【０１８７】
前記組成からなる新規液晶の特性は次の通りである。等方性化温度（ＴＮＩ）:８８．８℃、屈折率異方性（Δｎ）:０．０９０１、誘電率異方性（Δε）:６．４、しきい電圧（Ｖｔｈ）:１．５Ｖ、応答速度:１２．２ｍｓ、ＶＨＲ:９９．３％である。