(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一成分として一般式（Ｉ）
【化１】
0004956861.tif 000030
（式中、Ｒ１は炭素原子数１〜１０のアルキル基もしくは水素原子を表す。）から選ばれる化合物を１種もしくは２種以上を含有し、
なおかつ一般式（ＩＩ−ｃ）
【化２】
0004956861.tif 000031
（式中、Ｒ２ａ、Ｒ３ａはそれぞれ独立的に炭素原子数１〜８のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、さらに／もしくは一般式（ＩＩ−ｄ）
【化３】
0004956861.tif 000032
（式中、Ｒ２ａ、Ｒ３ａはそれぞれ独立的に炭素原子数１〜８のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、
なおかつ一般式（ＩＩＩ）
【化４】
0004956861.tif 000033
（式中、Ｒ２ｂ、Ｒ３ｂはそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数１〜１６のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数２〜１６のアルケニル基、炭素原子数３〜１６のアルケニルオキシ基、または炭素原子数１〜１０のアルコキシル基で置換された炭素原子数１〜１２のアルキル基を表し、環Ａ'、環Ｂ'、環Ｃ'はそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、３−メチル−１，４−フェニレン基、ナフタレン−２,６−ジイル基、フェナントレン−２，７−ジイル基、フルオレン−２，７−ジイル基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基またはピリダジン−２，５−ジイル基を表し、ｌは０、１もしくは２を表し、Ｚ２はそれぞれ独立的に単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯ２−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−もしくは−Ｃ≡Ｃ−を表す。） から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、
なおかつ一般式（ＩＶ）
【化５】
0004956861.tif 000034
（式中、Ｒ４はフッ素置換されていても良い炭素原子数１〜１６のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数２〜１６のアルケニル基、炭素原子数３〜１６のアルケニルオキシ基、または炭素原子数１〜１０のアルコキシル基で置換された炭素原子数１〜１２のアルキル基を表し、環Ｄ及び環Ｅはそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、３−メチル−１，４−フェニレン基、ナフタレン−２，６−ジイル基、フェナントレン−２，７−ジイル基、フルオレン−２，７−ジイル基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基またはピリダジン−２，５−ジイル基を表し、ｍは０、１もしくは２を表し、Ｚ３、Ｚ４は単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯ２−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−もしくは−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｘ２はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメトキシ基、水素原子、３，３，３−トリフルオロエトキシ基、Ｒ'または−ＯＲ'を表し、Ｒ'は炭素原子数１〜１２の直鎖状アルキル基または、２〜１２の直鎖状アルケニル基を表し、Ｘ１、Ｘ３は水素原子、フッ素原子または塩素原子を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、なおかつネマチック相上限温度が６０℃以上であり、屈折率の異方性（Δｎ）が０．０６〜０．３の範囲であり、
一般式（ＩＶ）として一般式（ＩＶ−ｃ）
【化６】
0004956861.tif 000035
（式中、Ｒ４は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｘ３は水素原子を表し、Ｚ４は単結合を表す。)から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有しその含有率が５〜４０質量％の範囲である液晶組成物を用いたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
一般式（Ｉ）の化合物の含有率が５〜４０質量％の範囲で、なおかつ一般式（ＩＩ−ｃ）の含有率が５〜４０質量％の範囲で、さらに／もしくは一般式（ＩＩ−ｄ）の含有率が５〜６０質量％の範囲で、なおかつ一般式（ＩＩＩ）の含有率が５〜４０質量％の範囲で、なおかつ一般式（ＩＶ）の化合物の含有率が５〜４０質量％の範囲であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
一般式（ＩＩＩ）の化合物として、一般式（ＩＩＩ−ａ）
【化７】
0004956861.tif 000036
（式中、Ｒ２ｂ、Ｒ３ｂは一般式（Ｉ）と同じ意味を表し、環Ｃ'は１，４−フェニレン基またはトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表し、ｌは０もしくは１を表し、Ｘ４ 及びＸ５はそれぞれ独立的に水素原子もしくはフッ素原子を表し、Ｚ２は単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯ２−もしくは−ＯＣＯ−を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
一般式（ＩＶ）の化合物として、一般式（ＩＶ−ａ）
【化８】
0004956861.tif 000037
（式中、Ｒ４は炭素原子数１〜８のアルキル基または、２〜８のアルケニル基を表し、環Ｅは１，４−フェニレン基またはトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表し、Ｘ２ はフッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基を表し、Ｘ１、Ｘ３はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、Ｚ４は単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯ２−もしくは−Ｃ≡Ｃ−を表し、ｍは０もしくは１を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
一般式（ＩＶ）の化合物として、一般式（ＩＶ−ｂ）
【化９】
0004956861.tif 000038
（式中、Ｒ４は炭素原子数１〜８のアルキル基または、２〜８のアルケニル基を表し、環Ｅは１，４−フェニレン基またはトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表し、Ｘ１、Ｘ３はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、Ｚ４は単結合もしくは−ＣＯ２−を表し、ｍは０もしくは１を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
一般式（Ｉ）の化合物を１種もしくは２種以上を含有し、その含有率が５〜４０質量％の範囲で、なおかつ一般式（ＩＩＩ−ｂ）
【化１０】
0004956861.tif 000039
（式中、Ｒ２ｂ、Ｒ３ｂはそれぞれ独立的に炭素原子数１〜８のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、その含有率が５〜４０質量%の範囲で、さらに／もしくは一般式（ＩＩＩ−ｃ）
【化１１】
0004956861.tif 000040
（式中、Ｒ２ｂ、Ｒ３ｂはそれぞれ独立的に炭素原子数１〜８のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｚ２は単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＯ−もしくは−ＣＯ２−を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有しその含有率が５〜６０質量%の範囲であることを特徴とする請求項1〜５のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
一般式（ＩＶ）もしくは（ＩＶ−ａ）として一般式（ＩＶ−ｄ）
【化１２】
0004956861.tif 000041
（式中、Ｒ４は炭素原子数１〜１６のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｘ３は水素原子またはフッ素原子を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有しその含有率が５〜４０質量％の範囲であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
一般式（ＩＶ）もしくは（ＩＶ−ｂ）として一般式（ＩＶ−ｅ）
【化１３】
0004956861.tif 000042
（式中、Ｒ４は炭素原子数１〜１６のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｘ１及びＸ３はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、環Ｅは１，４−フェニレン基またはトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有しその含有率が５〜４０質量%の範囲であり、さらに／もしくは一般式（ＩＶ−ｆ）
【化１４】
0004956861.tif 000043
（式中、Ｒ４は炭素原子数１〜１６のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｘ１及びＸ３はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、環Ｅは１，４−フェニレン基またはトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有しその含有率が５〜４０質量%の範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶表示素子を用いた、ねじれ角が２２０°〜２７０°であることを特徴とする超捩れネマチック（ＳＴＮ）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表示材料として有用なネマチック液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置(LCD)は、電卓のディスプレイとして登場して以来、コンピューターの開発と歩みを同じくして、TN-LCD(捻れネマチック液晶表示装置)から、STN-LCDへと表示容量の拡大に対応してきた。STN-LCDは、シェファー(Scheffer)等［SID '85 Digest, 120頁(1985年)］、あるいは衣川等［SID '86 Digest, 122頁(1986年)］によって、開発され、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータなどの高情報処理用の表示に広く普及しはじめている。最近、STN-LCDでの応答特性を改善する目的でアクティブアドレッシング駆動方式が提案されている。(Proc.12th International Display Research Conference p.503 1992年)また、携帯用端末表示(Personal Digital Assistance)ではより広い温度域で良好な表示特性が要求されている。この様な液晶材料として粘性が低く、駆動電圧が低くなおかつ広い温度範囲に対して一定値を保持することや、あるいは種々の時分割に対応した周波数範囲で駆動電圧が変動しないことが要求されている。しかし、表示素子に組み込んだときの応答速度やコントラストなどはまだ十分とは言えず、現在も新しい液晶組成物の提案がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにTN-LCDやSTN-LCDの重要な特性改善課題の一つにコントラストの向上がある。また、LCDの急速な用途拡大に伴い、室内で使用されるだけでなく、コンピューターの携帯端末ディスプレイ、車載用計器、屋外使用計測機のディスプレイのように、温度条件の過酷な屋外で使用されることが増加してきた。そのため、LCDが置かれる環境の温度変化による表示コントラストの低下、低温における応答速度の低下による表示品位の悪化が問題になってきており、電流値もまた表示品位に影響を与えることが知られている。また、屋外での使用では高い化学的安定性に代表される高い信頼性も求められるようになってきた。
【０００４】
コントラスト及びコントラストの角度依存性の改善には、電気光学的特性曲線の急峻性が求められる。STNディスプレイにおいて、急峻な電気光学的特性を達成するために、液晶組成物は比較的高いK33/K11値及び比較的小さなΔε/ε⊥値が必要となる。しかし、従来の液晶組成物は急峻性と低閾値電圧が共に優れた組成物は得にくいのが現状であり。さらに、これらの特性に加えて応答速度の短い組成物を得ることは極めて困難であり、高マルチプレックス化が求められる現状では、これらの特性の最適化が強く求められていた。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、閾値電圧、レスポンス(応答速度)、特性曲線の急峻性、広域な使用温度等の液晶諸特性を改善あるいは低下させることなく、信頼性の高い液晶組成物を提供することにあり、この液晶組成物を使用した表示品位の高い液晶表示素子を提供することにある。
【０００６】
【課題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、種々の液晶化合物を用いた液晶組成物を検討した結果以下の液晶組成物を用いた液晶表示素子を見いだした。
【０００７】
本発明の液晶表示素子は、第一成分として一般式（Ｉ）
【化１５】
0004956861.tif 000002
（式中、Ｒ１は炭素原子数１〜１０のアルキル基もしくは水素原子を表す。）から選ばれる化合物を１種もしくは２種以上を含有し、
なおかつ一般式（ＩＩ−ｃ）
【０００８】
【化１６】
0004956861.tif 000003
（式中、Ｒ２ａ、Ｒ３ａはそれぞれ独立的に炭素原子数１〜８のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、さらに／もしくは一般式（ＩＩ−ｄ）
【化１７】
0004956861.tif 000004
（式中、Ｒ２ａ、Ｒ３ａはそれぞれ独立的に炭素原子数１〜８のアルキル基または炭素原子数２〜８のアルケニル基を表す。）から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、
なおかつ一般式（ＩＩＩ）
【化１８】
0004956861.tif 000005
（式中、Ｒ２ｂ、Ｒ３ｂはそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数１〜１６のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数２〜１６のアルケニル基、炭素原子数３〜１６のアルケニルオキシ基、または炭素原子数１〜１０のアルコキシル基で置換された炭素原子数１〜１２のアルキル基を表し、環Ａ'、環Ｂ'、環Ｃ'はそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、３−メチル−１，４−フェニレン基、ナフタレン−２,６−ジイル基、フェナントレン−２，７−ジイル基、フルオレン−２，７−ジイル基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基またはピリダジン−２，５−ジイル基を表し、ｌは０、１もしくは２を表し、Ｚ２はそれぞれ独立的に単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯ２−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−もしくは−Ｃ≡Ｃ−を表す。)）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、
なおかつ一般式（ＩＶ）
【化１９】
0004956861.tif 000006
（式中、Ｒ４はフッ素置換されていても良い炭素原子数１〜１６のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数２〜１６のアルケニル基、炭素原子数３〜１６のアルケニルオキシ基、または炭素原子数１〜１０のアルコキシル基で置換された炭素原子数１〜１２のアルキル基を表し、環Ｄ及び環Ｅはそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、３−メチル−１，４−フェニレン基、ナフタレン−２，６−ジイル基、フェナントレン−２，７−ジイル基、フルオレン−２，７−ジイル基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基またはピリダジン−２，５−ジイル基を表し、ｍは０、１もしくは２を表し、Ｚ３、Ｚ４は単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯ２−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−もしくは−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｘ２はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメトキシ基、水素原子、３，３，３−トリフルオロエトキシ基、Ｒ'または−ＯＲ'を表し、Ｒ'は炭素原子数１〜１２の直鎖状アルキル基または、２〜１２の直鎖状アルケニル基を表し、Ｘ１、Ｘ３は水素原子、フッ素原子または塩素原子を表す。）から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有し、なおかつネマチック相上限温度が６０℃以上であり、屈折率の異方性（Δｎ）が０．０６〜０．３の範囲であり、
一般式（ＩＶ）として一般式（ＩＶ−ｃ）
【化２０】
0004956861.tif 000007
（式中、Ｒ４は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表し、Ｘ３は水素原子を表し、Ｚ４は単結合を表す。)から選ばれる１種もしくは２種以上の化合物を含有しその含有率が５〜４０質量％の範囲である液晶組成物を用いたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一例について説明する。
【００１０】
本発明の液晶組成物において、第一成分として一般式(I)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、1種もしくは2種が好ましい。また、式中R1は炭素原子数1〜10のアルキル基もしくは水素原子を表すが、炭素原子数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜3のアルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。さらに、第二成分として一般式(II)、(III)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、3種以上が好ましく、3種〜20種がさらに好ましく、5種〜15種が特に好ましく、その中に一般式(II)の化合物を少なくとも2種以上含むことがより好ましい。この液晶組成物はネマチック相上限温度が60℃以上であることを特徴とするが、70℃以上が好ましく、75℃以上が特に好ましい。また、Δnは0.06〜0.3の範囲であることを特徴とするが、0.07〜0.22が好ましい。R2a、R3a、R2b、R3b、R4はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜16のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基、または炭素原子数1〜10のアルコキシル基で置換された炭素原子数1〜12のアルキル基を表すが、炭素原子数1〜10のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数2〜10のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基またはアルコキシル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基がより好ましく、アルケニル基として式(a)〜(e)
【００１１】
【化１７】
0004956861.tif 000008
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)が特に好ましい。環A、環B、環C、環A'、環B'、環C'、環D及び環Eはそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、フルオレン-2,7-ジイル基、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、トランス-1,3ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピラジン-2,5-ジイル基またはピリダジン-2,5-ジイル基を表すが、1,4-フェニレン基、トランス-1,4-シクロヘキシレン基が好ましく、環A、B、D、Eにおいてはトランス-1,4-シクロヘキシレン基がより好ましく、環A'、環B'及び環Cにおいては1,4-フェニレン基より好ましい。l、mはそれぞれ独立的に0、1もしくは2を表すが、0もしくは1が好ましい。Z1、Z2、Z3、Z4はそれぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CO2-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-もしくは-C≡C-を表すが、Z1、Z2においては単結合、-CH2CH2-、-CO2-、-OCO-もしくは-C≡C-が好ましく、Z1においては単結合もしくは-C≡C-がより好ましく、Z2においては単結合、-CO2-もしくは-OCO-が好ましい。Z3、Z4においては単結合、-CO2-、-OCO-もしくは-C≡C-が好ましく、単結合もしくは-CO2-がより好ましい。
X2はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメトキシ基、水素原子、3,3,3-トリフルオロエトキシ基、R'または-OR'を表し、R'は炭素原子数1〜12の直鎖状アルキル基または、2〜12の直鎖状アルケニル基を表すが、シアノ基、フッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基がより好ましく、シアノ基もしくはフッ素原子が特に好ましい。X1、X3は水素原子、フッ素原子または塩素原子を表すが、水素原子もしくはフッ素原子が好ましい。
本発明の別の実施形態として、一般式(I)の含有率は5〜40質量%であるが、5〜25質量%が好ましく、5〜20質量%が特に好ましく、一般式(II)もしくは一般式(III)の含有率は5〜95質量%であるが、15〜85質量%が好ましく、25〜85質量%が特に好ましい。
【００１２】
本発明の別の実施形態として、一般式(II)の化合物として、一般式(II-a)
【化１８】
0004956861.tif 000009
(式中、R2a、R3aは一般式(II)と同じ意味を表し、環B及び環Cはそれぞれ独立的に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、kは0もしくは1を表す。)から選ばれる化合物を含有することを特徴とするが、一般式(II-a)の好ましい対応は、一般式(II)と同様。
本発明の別の実施形態として、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種以上を含有しその含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(II-a)の化合物を1種もしくは2種以上を含有しその含有率が5〜95質量%の範囲であるが、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種含有しその含有率が5〜25質量%が好ましく、5〜20質量%が特に好ましく、一般式(II-a)の化合物を2種以上含有しその含有率が5〜95質量%であることが好ましく、15〜85質量%が好ましく、25〜85質量%が特に好ましい。
【００１３】
本発明の別の実施形態として、一般式(III)の化合物として、一般式(III-a)
【化１９】
0004956861.tif 000010
(式中、R2b、R3bは一般式(I)と同じ意味を表し、環C'は1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、lは0もしくは1を表し、X4及びX5はそれぞれ独立的に水素原子もしくはフッ素原子を表し、Z2は単結合、-CH2CH2-、-CO2-もしくは-OCO-を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有するが、R2b、R3b、Z2、環C'、lの好ましい対応は一般式(III)と同様であり、X4及びX5はそれぞれ独立的に水素原子もしくはフッ素原子を表すが、共に水素原子を表すか、X4もしくはX5のどちらかがフッ素原子を表し、もう一方が水素原子を表すことが好ましく、共に水素原子を表すことがより好ましい。
本発明の別の実施形態として、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ第二成分として一般式(III-a)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜95質量%の範囲であるが、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種含有しその含有率が5〜25質量%が好ましく、5〜15質量%が特に好ましく、一般式(III-a)の化合物を2種以上含有しその含有率が5〜95質量%であることが好ましく、15〜85質量%が好ましく、25〜85質量%が特に好ましい。
【００１４】
本発明の別の実施形態として、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(II)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、なおかつ一般式(III)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、なおかつ一般式(IV)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有する、また、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(II)もしくは一般式(III)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、なおかつ一般式(IV)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有することを特徴とするが、一般式(I)の化合物を1種もしくは2種含有しその含有率が5〜25質量%が好ましく、5〜15質量%が特に好ましく、一般式(II)の化合物を2種以上含有しその含有率が5〜85質量%であることが好ましく、15〜65質量%が好ましく、25〜55質量%が特に好ましく、一般式(III)の化合物を2種以上含有しその含有率が5〜85質量%であることが好ましく、15〜65質量%が好ましく、25〜55質量%が特に好ましく、一般式(IV)の化合物を2種以上含有しその含有率が5〜85質量%であることが好ましく、15〜65質量%が好ましく、25〜55質量%が特に好ましい。
【００１５】
本発明の別の実施形態として、一般式(IV-a)
【化２０】
0004956861.tif 000011
(式中、R4は炭素原子数1〜8のアルキル基または、2〜8のアルケニル基を表し、環Eは1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X2はフッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基を表し、X1、X3はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、Z4は単結合、-CH2CH2-、-CO2-もしくは-C≡C-を表し、mは0もしくは1を表す。)もしくは一般式(IV-b)
【００１６】
【化２１】
0004956861.tif 000012
(式中、R4は炭素原子数1〜8のアルキル基または、2〜8のアルケニル基を表し、環Eは1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X1、X3はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、Z4は単結合もしくは-CO2-を表し、mは0もしくは1を表す。)もしくは一般式(IV-c)
【００１７】
【化２２】
0004956861.tif 000013
(式中、R4は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、X3は水素原子またはフッ素原子を表し、Z4は単結合もしくは-CH2CH2-を表す。)もしくは一般式(IV-d)
【００１８】
【化２３】
0004956861.tif 000014
(式中、R4は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、X3は水素原子またはフッ素原子を表す。)もしくは一般式(IV-e)
【００１９】
【化２４】
0004956861.tif 000015
(式中、R4は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、X1及びX3はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、環Eは1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表す。)もしくは一般式(IV-f)
【００２０】
【化２５】
0004956861.tif 000016
(式中、R4は炭素原子数1〜16のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、X1及びX3はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、環Eは1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有する場合の化合物の具体的な好ましい対応は一般式(IV)と同様。
【００２１】
本発明の別の実施形態として、一般式(II-c)
【化２６】
0004956861.tif 000017
(式中、R2a、R3aはそれぞれ独立的炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)もしくは一般式(II-d)
【００２２】
【化２７】
0004956861.tif 000018
(式中、R2a、R3aはそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有する場合の具体的な好ましい対応は一般式(II)と同様。
【００２３】
本発明の別の実施形態として、一般式(III-b)
【化２８】
0004956861.tif 000019
(式中、R2b、R3bはそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)もしくは一般式(III-c)
【００２４】
【化２９】
0004956861.tif 000020
(式中、R2b、R3bはそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、Z2は単結合、-CH2CH2-、-OCO-もしくは-CO2-を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有する場合の具体的な好ましい対応は一般式(III)と同様。
【００２５】
上記ネマチック液晶組成物はTN-LCDやSTN-LCDに有用であるがSTN-LCDに特に有用である。また、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。本発明の液晶組成物は、上記の化合物以外に、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などを含有していてもよく、光学活性物質を含有していても良い。
【００２６】
【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。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。
【００２７】
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
TN-I：ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
T→N：固体相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度(℃)
Vth：セル厚6μmのTN-LCDを構成した時のしきい値電圧(V)
Δε：誘電異方性
Δn：複屈折率
η：20℃での粘度(mPa・s)
Ir：240°ツイストのSTN-LCDに液晶組成物を真空注入し80℃、
100時間加熱後の電流値(μA/cm2)
γ：急峻性
τr=τd：応答時間(ms)
CR：240°ツイストのSTN-LCDに組成物を真空注入し、1/200デューティ、
1/16バイアスの駆動波形で駆動したときのコントラスト。
【００２８】
STN-LCD表示素子の作成は以下のように行った。ネマチック液晶組成物にカイラル物質「S-811」(メルク社製)を添加して混合液晶を調製し、対向する平面透明電極上に「サンエバー610」(日産化学社製)の有機膜をラビングして配向膜を形成したツイスト角240度のSTN-LCD表示用セルに注入した。なお、カイラル物質はカイラル物質の添加による混合液晶の固有らせんピッチＰと表示用セルのセル厚dが、Δn・d=0.85、d/P=0.50となるように添加した。
【００２９】
(実施例1、比較例1)
ネマチック液晶組成物No.1(実施例1)
【化３０】
0004956861.tif 000021
【００３０】
ネマチック液晶組成物No.2(比較例1)
【化３１】
0004956861.tif 000022
を調製し、この組成物の諸特性を測定した結果を表1に示す。
【００３１】
【表１】
0004956861.tif 000023
表1に示すように、実施例1の液晶組成物は、比較例1の組成物に比べ急峻性(γ)を大幅に改善しコントラストも向上している。また、液晶相温度範囲もかなり改善している。
【００３２】
ここで作製した液晶組成物を用いて、優れた表示特性を示す液晶表示装置を作成することができた。
【００３３】
(実施例2、比較例2)
ネマチック液晶組成物No.3(実施例2)
【化３２】
0004956861.tif 000024
【００３４】
ネマチック液晶組成物No.4(比較例2)
【化３３】
0004956861.tif 000025
を調製し、この組成物の諸特性を測定した結果を表2に示す。
【００３５】
【表２】
0004956861.tif 000026
表2に示すように、実施例2の液晶組成物もまた、比較例2の組成物に比べ急峻性を改善しコントラストも向上している。また、応答速度も改善している。
【００３６】
(実施例3、比較例3)
ネマチック液晶組成物No.5(実施例3)
【化３４】
0004956861.tif 000027
ネマチック液晶組成物No.6(比較例3)
【００３７】
【化３５】
0004956861.tif 000028
を調製し、この組成物の諸特性を測定した結果を表1に示す。
【００３８】
【表３】
0004956861.tif 000029
表3に示すように、実施例3の液晶組成物は、比較例3の組成物に比べ応答速度を大幅に改善しコントラストも向上している。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の液晶材料の組み合わせによって、液晶相温度範囲、急峻性の優れた液晶組成物が得られた。また、この組成物を液晶表示素子として用いた場合、コントラスト、応答速度及び信頼性が高く優れたものであった。この液晶ディスプレイはSTNおよびTN-LCDとして非常に実用的である。