(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種〜４０種の化合物からなる液晶組成物であって、該液晶組成物が、（１）一般式（I-1）〜（I-3）
【化１】
0003864442.tif 000025
（式中、Ｒ11〜Ｒ13はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルコキシ基を表わし、Ｘ11〜Ｘ13はそれぞれ独立的にフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2、-ＣＦ3、-ＣＮ、-ＯＣＨ3又は-ＣＨ3を表わす。）で表わされる化合物からなる第１群から選ばれる１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ａを含有し、２より大きい誘電異方性を有し一般式（III-1）〜（III-5）
【化３】
0003864442.tif 000026
（式中、Ｒ31〜Ｒ35はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣsＨ2s+1-Ｏ-ＣtＨ2tを表わし、ｓ及びｔはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ31〜Ｘ35はそれぞれ独立的にフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2、-ＣＦ3又は-ＣＮを表わし、Ｙ7〜Ｙ20はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ30〜Ｚ37はそれぞれ独立的に単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ2Ｈ4-又は-Ｃ4Ｈ8-を表わし、環Ａ1はシクロヘキサン環又はフェニル環を表わし、各化合物におけるシクロヘキサン環の水素原子（Ｈ）は重水素原子（Ｄ）により置換されていても良い。）で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物の１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ｂを含有し、第３群から選ばれる化合物の少なくとも１種が-ＣＮを有する化合物であり、−２〜２の誘電異方性を有する１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ｃを含有することを特徴とするネマチック液晶組成物。
【請求項２】
液晶成分Ｂとして、（２）一般式（II-1）〜（II-4）
【化２】
0003864442.tif 000027
（式中、Ｒ21、Ｒ22はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣqＨ2q+1-Ｏ-ＣrＨ2rを表わし、ｑ及びｒはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｒ23、Ｒ24はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルコキシ基を表わし、Ｘ21〜Ｘ24はそれぞれ独立的にフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2又は-ＣＦ3を表わし、Ｙ1〜Ｙ6はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、各化合物におけるシクロヘキサン環の水素原子（Ｈ）は重水素原子（Ｄ）により置換されていても良い。）で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする請求項１記載のネマチック液晶組成物。
【請求項３】
液晶成分Ｃとして、（４）一般式（IV-1）〜（IV-3）
【化４】
0003864442.tif 000028
（式中、Ｒ41〜Ｒ43はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ44〜Ｒ46はそれぞれ独立的に炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｙ21は水素原子、フッ素原子又は-ＣＨ3を表わし、Ｙ22、Ｙ23はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ41〜Ｚ44はそれぞれ独立的に単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ2Ｈ4-又は-Ｃ4Ｈ8-を表わし、Ｚ45は単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ≡Ｃ-を表わし、環Ａ2はシクロヘキサン環又はシクロヘキセン環を表わし、ｍ、ｎ及びｐはそれぞれ独立的に０又は１の整数を表わす。）で表わされる化合物からなる第４群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする請求項１又は２記載のネマチック液晶組成物。
【請求項４】
第１群から選ばれる化合物を１０〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする請求項１、２又は３記載のネマチック液晶組成物。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載のネマチック液晶組成物を用いたアクティブ・マトリクス形液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１、２、３又は４記載のネマチック液晶組成物を用いたツイスティッド・ネマチック又はスーパー・ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学的表示材料として有用なネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子の代表的なものにTN-LCD（ツイスティッド・ネマチック液晶表示素子）があり、時計、電卓、電子手帳、ポケットコンピュータ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータなどに使用されている。一方、ＯＡ機器の処理情報の増加に伴い、一画面に表示される情報量が増大しており、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、STN（スーパー・ツイスティッド・ネマチック）−LCDが開発され、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。
【０００３】
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）この様な液晶材料として、弾性定数比Ｋ３３／Ｋ１１が１．５前後、誘電率異方性△εや粘性が比較的小さいことと併せて、特に複屈折率△ｎが大きいものが要求されている。また、カラーフィルター層を用いないでカラー表示ができる方法として、液晶と位相差板の複屈折性を利用した新規反射型カラー液晶表示方式が提案されている。（テレビジョン学会技術報告 vol.14 No10.p.51 1990年）この様な液晶材料として、光の波長の違いによってより大きな位相差が現れるものがよいことから、特に複屈折率Δｎが大きいものが要求される。
【０００４】
更に、その表示品質が優れていることから、アクティブ・マトリクス形液晶表示装置が液晶テレビ、プロジェクター表示、コンピューター等のディスプレイの応用分野に有力なものとして市場に出されている。アクティブ・マトリクス表示方式は、画素毎にTFT（薄膜トランジスタ）あるいはMIM（メタル・インシュレータ・メタル）等のスイッチング素子が使われており、この方式には漏れ電流の小さな高電圧保持率が重要視されている。
【０００５】
従って、上記の様な表示素子に対応するために、現在も新しい液晶化合物あるいは液晶組成物の提案がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなTN-LCDやSTN-LCDの電気光学特性を改善するには、複屈折率（Δｎ）の大きい液晶材料が必要である。複屈折率（Δｎ）の大きな液晶材料としては、例えば以下のような化合物を挙げることができる。
【０００７】
【化５】
0003864442.tif 000002
【０００８】
（式中、Ｒ及びＲ’はそれぞれアルキル基、アルコキシル基等を表わす。）
しかしながら、これらの化合物を用いて液晶材料の複屈折率（Δｎ）を大きくすることにより、電気光学特性を改善することができても、液晶材料のより高い化学的安定性、液晶表示の高速応答性及び駆動温度範囲等の特性については、依然として問題が残されたままである。
【０００９】
例えば、上記一般式（ａ）〜（ｃ）の化合物のうちの任意成分と一般式（ｄ）で表わされる化合物を混合した場合、得られる液晶組成物の複屈折率（△ｎ）は大きくなるものの、スメクチック相が出現しやすい傾向を有するため、このような化合物を用いても電気光学特性に優れ、且つ広い温度範囲で駆動可能な液晶表示装置を作製することは非常に困難である。
【００１０】
また、例えば、ワードプロセッサ、パーソナルコンピューター等の情報量の多いSTN-LCDに用いられる従来の液晶材料の場合、一般的に、調製された初期あるいは促進テスト後の抵抗値が低いことが知られている。このために、暗い画質を補う目的で補助光源が付加されたバックライト方式のSTN-LCDには、耐熱性等の化学的安定性に優れている液晶材料が新たに必要とされている。
【００１１】
一方、例えば、TFT-LCDにおいては、均一で高いコントラストを得るために、漏れ電流が小さく、高い電圧保持率を有することが重要である。この様な特性を得るために、例えば、下記のような化合物が用いられてきた。
【００１２】
【化６】
0003864442.tif 000003
【００１３】
（式中、Ｒは前述と同じ意味を表わす。）
しかしながら、このような化合物を主成分として構成した液晶材料は、高電圧保持率を得られるものの、液晶材料の複屈折率（Δｎ）を大きくすることができず、しきい値電圧を充分に低減させることも非常に困難であった。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、少量の添加によっても、他の特性を損なうことなく、目的に応じた複屈折率Δｎの液晶材料を提供することにあり、より詳しくは複屈折率Δｎを０．２７以下から０．０８以上の広い範囲で調整ができ、しかも駆動可能な温度範囲が広く、駆動電圧に対してより速い応答性を有し、比較的低い電圧でも駆動可能なネマチック液晶組成物を提供することにあり、この液晶組成物を構成材料として用いた、電気光学特性の改善された液晶表示装置を提供することにある。
【００１５】
【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、２種〜４０種の化合物からなる液晶組成物であって、該液晶組成物が、（１）一般式（I-1）〜（I-3）
【００１６】
【化７】
0003864442.tif 000004
【００１７】
（式中、Ｒ11〜Ｒ13はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルコキシ基を表わし、Ｘ11〜Ｘ13はそれぞれ独立的にフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2、-ＣＦ3、-ＣＮ、-ＯＣＨ3又は-ＣＨ3を表わす。）で表わされる化合物からなる第１群から選ばれる１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ａを含有し、２より大きい誘電異方性を有する１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ｂ及び−２〜２の誘電異方性を有する１種又は２種以上の化合物からなる液晶成分Ｃの少なくとも一方の成分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。
【００１８】
本発明は、液晶成分Ｂとして、（２）一般式 （II-1）〜（II-4）
【００１９】
【化８】
0003864442.tif 000005
【００２０】
（式中、Ｒ21、Ｒ22はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣqＨ2q+1-Ｏ-ＣrＨ2rを表わし、ｑ及びｒはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｒ23、Ｒ24はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルコキシ基を表わし、Ｘ21〜Ｘ24はそれぞれ独立的にフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2又は-ＣＦ3を表わし、Ｙ1〜Ｙ6はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、各化合物におけるシクロヘキサン環の水素原子（Ｈ）は重水素原子（Ｄ）により置換されていても良い。）で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を含有するネマチック液晶組成物を提供する。
【００２１】
また、液晶成分Ｂとして、（３）一般式（III-1）〜（III-5）
【００２２】
【化９】
0003864442.tif 000006
【００２３】
（式中、Ｒ31〜Ｒ35はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、アルケニル基又はＣsＨ2s+1-Ｏ-ＣtＨ2tを表わし、ｓ及びｔはそれぞれ独立的に１〜５の整数を表わし、Ｘ31〜Ｘ35はそれぞれ独立的にフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2、-ＣＦ3又は-ＣＮを表わし、Ｙ7〜Ｙ20はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ30〜Ｚ37はそれぞれ独立的に単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ2Ｈ4-又は-Ｃ4Ｈ8-を表わし、環Ａ1はシクロヘキサン環又はフェニル環を表わし、各化合物におけるシクロヘキサン環の水素原子（Ｈ）は重水素原子（Ｄ）により置換されていても良い。）で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物を含有することができる。
【００２４】
更に、液晶成分Ｃとして、（４）一般式（IV-1）〜（IV-3）
【００２５】
【化１０】
0003864442.tif 000007
【００２６】
（式中、Ｒ41〜Ｒ43はそれぞれ独立的に炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ44〜Ｒ46はそれぞれ独立的に炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｙ21は水素原子、フッ素原子又は-ＣＨ3を表わし、Ｙ22、Ｙ23はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ41〜Ｚ44はそれぞれ独立的に単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ2Ｈ4-又は-Ｃ4Ｈ8-を表わし、Ｚ45は単結合、-ＣＯＯ-、-Ｃ≡Ｃ-を表わし、環Ａ2はシクロヘキサン環又はシクロヘキセン環を表わし、ｍ、ｎ及びｐはそれぞれ独立的に０又は１の整数を表わす。）で表わされる化合物からなる第４群から選ばれる化合物を含有するネマチック液晶組成物を提供する。
【００２７】
また、更に本発明は上記のネマチック液晶組成物を用いたアクティブ・マトリクス形、ツイスティッド・ネマチックあるいはスーパー・ツイスティッド・ネマチック液晶表示装置を提供する。
【００２８】
本発明に係わる一般式（I-1）〜（I-3）で表わされる化合物の代表的なものの例（Ｎｏ．１〜９）とその相転移温度を下記第１表に示す。
尚、下記表中、ｍ.ｐ.は結晶相から液晶相又は等方性液体相に相転移する温度（℃）を、ｃ.ｐ.は液晶相から等方性液体相に相転移する温度（℃）をそれぞれ表わす。また、各化合物は、蒸留、カラム精製、再結晶等の方法を用いて不純物を除去し、充分精製したものを使用した。
【００２９】
【表１】
0003864442.tif 000008
【００３０】
本発明の液晶組成物は必須成分として、（１）一般式（I-1）〜（I-3）で表わされる化合物からなる第１群から選ばれる化合物を液晶成分Ａとして含有する。この一般式（I-1）〜（I-3）で表わされる化合物は、複屈折率（Δｎ）が非常に大きいという特徴を有する。このため本発明の液晶組成物は広い範囲で複屈折率（Δｎ）を調整することが可能となった。また、誘電率異方性（Δε）が大きいので、低電圧で駆動でき、しかも電圧保持率が高いという特徴も有している。更に、（１）一般式（I-1）〜（I-3）で表わされる化合物からなる第１群から選ばれる化合物は、一般式（I-1）〜（I-3）の化合物と類似構造を有する下記化合物
【００３１】
【化１１】
0003864442.tif 000009
【００３２】
（式中、Ｒはそれぞれアルキル基、アルコキシル基等を表わす。）
と比較して、特段に高い相溶性を示しているのである。
【００３３】
一般式（I-1）〜（I-3）において、Ｒ11〜Ｒ13の炭素原子数は２〜７が好ましいが、２〜５の直鎖状アルキル基がより好ましい。Ｘ11〜Ｘ13のより好ましいものとしては、フッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2、-ＣＦ3である。第１群から選ばれる液晶成分Ａとして、１種以上１０種以下の範囲で構成することが好ましく、大きな複屈折率（Δｎ）を調整する目的には一般式（I-1）、（I-2）の化合物を多用することが好ましく、大きな誘電率異方性（Δε）を調整する目的には一般式（I-2）、（I-3）の化合物を多用することが好ましい。
【００３４】
本発明のネマチック液晶組成物は、必須成分である液晶成分Ａに加えて、２より大きい誘電異方性を有する液晶成分Ｂ及び−２〜２の誘電異方性を有する液晶成分Ｃの少なくとも一方の成分を含有することを特徴とする。
【００３５】
本発明で述べる２より大きい誘電異方性を有する液晶化合物の好ましいものとしては、以下に示すものである。即ち、液晶化合物の化学構造は棒状であり、中央部分が１個から４個の六員環を有したコア構造を有し、中央部分長軸方向の両端に位置する六員環が、液晶分子長軸方向に相当する位置で置換された末端基を有し、両端に存在する末端基の少なくとも一方が極性基であること、即ち例えば-ＣＮ、-ＯＣＮ、-ＮＣＳ、 -Ｆ、-Ｃｌ、-ＮＯ2、-ＣＦ3、-ＯＣＦ3、-ＯＣＨＦ2である化合物である。
【００３６】
また、本発明で述べる−２〜２の誘電異方性を有する液晶化合物の好ましいものとしては、以下に示すものである。即ち、両端に存在する末端基の両方が非極性基であること、例えばアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルカノイルオキシ基である化合物である。
【００３７】
液晶成分Ｂ、液晶成分Ｃは、１種以上２０種以下の範囲で構成することが好ましく、４種以上１０種以下の範囲で構成することがより好ましい。
【００３８】
本発明の液晶成分Ｂとして、（２）一般式（II-1）〜（II-4）で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。一般式（II-1）〜（II-4）で表わされる化合物の代表的なものの例（Ｎｏ．１０〜１６）とその相転移温度を下記第２表に示す。尚、下記表中、ｍ.ｐ.は結晶相から液晶相又は等方性液体相に相転移する温度（℃）を、ｃ.ｐ.は液晶相から等方性液体相に相転移する温度（℃）をそれぞれ表わす。
【００３９】
【表２】
0003864442.tif 000010
【００４０】
本発明のネマチック液晶組成物は必須成分である液晶成分Ａ、即ち一般式（I-1）〜（I-3）の液晶組成物に、一般式（II-1）〜（II-4）で表わされる化合物を加えることによって、複屈折率（Δｎ）が大きい組成物を得ることができる。また、ネマチック相の温度範囲もより広くさせる改善効果を示す。更に、駆動電圧も上昇させにくい傾向がある。このような効果は、一般式（II-1）〜（II-4）の化合物がフルオトラン構造を有し、化合物の弾性定数が小さいことによるものと考えられる。また、必須成分である一般式（I-1）〜（I-3）の化合物からなる群から選ばれる化合物との相溶性にも優れているので、この必須成分による優れた特性をほとんど低減させることなく、良好なネマチック液晶組成物を得ることができる。
【００４１】
Ｒ21、Ｒ22は、特に炭素原子数２〜５のアルキル基又はＣＨ2=ＣＨ2-(ＣＨ2)u（ｕ＝０、２）のアルケニル基が好ましい。Ｒ23は炭素原子数３〜５のアルキル基又は炭素原子数２〜４のアルコキシ基が特に好ましい。Ｒ24は炭素原子数２〜４のアルキル基が好ましい。Ｘ21〜Ｘ24はフッ素原子、塩素原子、-ＯＣＦ3、-ＣＦ3が好ましい。Ｙ1とＹ2の少なくとも一方はフッ素原子が好ましく、Ｙ3、Ｙ4の少なくとも一方は水素原子が好ましい。
【００４２】
更に、液晶成分Ｂとして、（３）一般式（III-1）〜（III-5）で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。一般式（III-1）〜（III-5）で表わされる化合物の代表的なものの例（Ｎｏ．１７〜２４）とその相転移温度（℃）を下記第３表に示す。尚、表中のｍ.ｐ.とｃ.ｐ.は前記と同じである。
【００４３】
【表３】
0003864442.tif 000011
【００４４】
Ｒ31〜Ｒ37は炭素原子数２〜５の直鎖状アルキル基、アルケニル基が特に好ましい。アルケニル基の場合ではＲ21、Ｒ22で述べたと同様のものが特に好ましい。ＣsＨ2s+1-Ｏ-ＣtＨ2tの場合ではｓが１又は２で、ｔが１〜３の化合物が好ましい。Ｘ31〜Ｘ37はＦ、Ｃｌ、-ＯＣＦ3、-ＣＮが好ましい。一般式（III-1）、、（III-2）は混合するのに特に好ましい化合物である。また、Ｚ32とＺ33の少なくとも一方が単結合の一般式（III-3）及びＺ34とＺ35の少なくとも一方が単結合の一般式（III-4）で表わされる化合物も含有することが特に好ましい。
【００４５】
また、（３）一般式（III-1）〜（III-5）で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物の少なくとも１種が-ＣＮを有する化合物であってもよい。
【００４６】
また更に、液晶成分Ｃとして、（４）一般式（IV-1）〜（IV-3）で表わされる化合物からなる第４群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。一般式（IV-1）〜（IV-3）で表わされる化合物の代表的なものの例（Ｎｏ．２５〜２９）とその相転移温度（℃）を下記第４表に示す。尚、表中、Ｃは結晶相、Ｓはスメクチック相、Ｎはネマチック相、Ｉは等方性液体相を意味する。
【００４７】
【表４】
0003864442.tif 000012
【００４８】
一般式（IV-1）〜（IV-3）で表わされる特に好ましい化合物として、以下に示す一般式（IV-4）〜（IV-17）を示す。これらの化合物は、必須成分の液晶成分Ａである一般式（I-1）〜（I-3）の化合物と良く混合する特徴を有し、低温でのネマチック相を改善させるのに有用である。
【００４９】
【化１２】
0003864442.tif 000013
【００５０】
本発明のネマチック液晶組成物は（３）一般式（III-1）〜（III-5）で表わされる第３群から選ばれる化合物及び／又は（４）一般式（IV-1）〜（IV-3）で表わされる第４群から選ばれる化合物を含有することによって、液晶組成物の複屈折率（Δｎ）を用途に応じて容易に最適化することができ、これにより液晶表示装置の色むらの低減、視角特性の向上、コントラスト比の増加を容易に達成することができる。
【００５１】
また、この一般式（IV-3）の化合物のうちＺ45が-Ｃ≡Ｃ-であるものは、前述の一般式（ｄ）の化合物を包含するものである。しかしながら、これに対して、本発明の必須成分である（１）一般式（I-1）〜（I-3）の第１群から選ばれる化合物を含有する液晶組成物に、一般式（IV-3）の化合物のうちＺ45が-Ｃ≡Ｃ-である化合物を混合した場合、良好な相溶性を示し、結晶相又はスメクチック相とネマチック相との相転移温度を低温側に拡大し易い傾向を示す。従って、本発明の必須成分による優れた特性をほとんど低減させることなく、良好なネマチック液晶組成物を得ることができる。
【００５２】
また、（２）一般式（II-1）〜（II-4）の第２群から選ばれる化合物群から選ばれる化合物及び／又は（３）一般式（III-1）〜（III-5）の第３群から選ばれる化合物を含有することによって、大きなプレチルト角を形成できる液晶表示装置を提供することができる。
【００５３】
具体的には、一般式（II-1）〜（II-4）で表わされる化合物の側鎖基Ｒ1及びＲ2がアルコキシアルキル基を有している化合物、又は、一般式（III-1）〜（III-5）で表わされる化合物において、側鎖基がアルコキシアルキル基である化合物を含有することによって、このプレチルト角を維持あるいは改善することができる。このようなプレチルト角が改善された本発明のネマチック液晶組成物は、TFT-LCDにおけるバックライトの放熱によるリバースチルトの発生、あるいはSTN-LCDにおけるストライプ・ドメインの発生を顕著に抑えることができ、歩留まりを向上させることができる。
【００５４】
本発明のネマチック液晶組成物における各群の化合物の含有量は、一般式（I-1）〜（I-3）で表わされる化合物群から選ばれる化合物を３０重量％以下で含有することが好ましく、総量では少なくとも１重量％以上の範囲が好ましく、５〜６０重量％の範囲がより好ましく、１０〜４０重量％の範囲が特により好ましい。また、一般式（II-1）〜（II-4）で表わされる化合物群から選ばれる化合物を０〜３０重量％の範囲で含有することが好ましく、総量では多くとも９０重量％以下の範囲が好ましく、０〜８０重量％の範囲がより好ましく、１０〜６０重量％の範囲が特により好ましい。
【００５５】
更に、一般式（III-1）〜（III-5）で表わされる化合物群から選ばれる化合物を０〜３０重量％の範囲で含有することが好ましく、総量では多くとも９９重量％以下の範囲が好ましく、一般式（IV-1）〜（IV-3）で表わされる化合物群から選ばれる化合物を０〜３０重量％の範囲で含有することが好ましく、総量では多くとも８０重量％以下の範囲が好ましく、０〜６０重量％の範囲がより好ましく、５〜５０重量％の範囲が特により好ましい。
【００５６】
本発明の液晶組成物は、上記一般式（II-1）〜（II-4）、（III-1）〜（III-5）、（IV-1）〜（IV-3）で表わされる化合物以外にも、液晶組成物の特性を改善するために、液晶化合物として認識される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い。しかしながら、これらの化合物を多量に用いることはネマチック液晶組成物の特性が低減することになるので、添加量は得られるネマチック液晶組成物の要求特性に応じて制限されるものである。
【００５７】
【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「重量％」を意味する。
【００５８】
組成物の化学的安定性は、液晶組成物２ｇをアンプル管に入れ、真空脱気後窒素置換の処理をして封入し、１５０℃、１時間の加熱促進テストを行い、この液晶組成物の電圧保持率を測定した。実施例中、測定した特性は以下の通りである。
【００５９】
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８μｍ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
η20℃：  ２０℃でのネマチック液晶組成物の粘度 （ＣＰ）
（実施例１）
【００６０】
【化１３】
0003864442.tif 000014
【００６１】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３０を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：  １０６．５      ℃
Ｔ→N   ：  −１６．０      ℃
Ｖth    ：      １．４３    Ｖ
Δε    ：    １７．０
Δｎ    ：      ０．２３２
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．２％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．６％
【００６２】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の電圧保持率が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするアクティブ・マトリクス液晶表示装置を作製したところ、漏れ電流が小さくフリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００６３】
また、このネマチック液晶組成物の複屈折率の波長分散を測定したところ、光の波長６５０ｎｍに対する４００ｎｍでの比が１．１５以上であった。この液晶材料は、光の波長の違いによってより大きな位相差が現れていることから、カラーフィルター層を用いないでカラー表示を行う、液晶と位相差板の複屈折性を利用した新規反射型カラー液晶表示方式に有用なものである。
【００６４】
（比較例１）
【００６５】
【化１４】
0003864442.tif 000015
【００６６】
からなる比較液晶ｆを調製し、この組成物の諸特性を測定しようとしたところ、Ｔ→Nが室温より高く、諸特性を得るに到らなかった。
【００６７】
（実施例２）
【００６８】
【化１５】
0003864442.tif 000016
【００６９】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３１を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ９０．６      ℃
Ｖth    ：      １．３３    Ｖ
Δε    ：    １５．７
Δｎ    ：      ０．２２５
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．１％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．６％
【００７０】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の電圧保持率が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするアクティブ・マトリクス液晶表示装置を作製したところ、漏れ電流が小さくフリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００７１】
さらにこの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た。一方、対向する平面透明電極上に「サンエバー150」（日産化学社製）の有機膜をラビングして配向膜を形成し、ツイスト角220度のSTN-LCD表示用セルを作製した。上記の混合液晶をこのセルに注入して液晶表示装置を構成し、表示特性を測定した。その結果、しきい値電圧が低く、高時分割特性に優れ、表示画面のちらつきやクロストーク現象が改善され、速い応答性を有し、視差の小さな視角特性という特段の効果を有するSTN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００７２】
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＝０．５３となるように添加した。
【００７３】
（実施例３）
【００７４】
【化１６】
0003864442.tif 000017
【００７５】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３２を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ９５．６      ℃
Ｔ→N   ：  −３４．０      ℃
Ｖth    ：      １．３９    Ｖ
Δε    ：    １５．２
Δｎ    ：      ０．２１９
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．０％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．３％
【００７６】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の電圧保持率が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするアクティブ・マトリクス液晶表示装置を作製したところ、漏れ電流が小さくフリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００７７】
さらにこの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た。一方、対向する平面透明電極上に「サンエバー150」（日産化学社製）の有機膜をラビングして配向膜を形成し、ツイスト角220度のSTN-LCD表示用セルを作製した。上記の混合液晶をこのセルに注入して液晶表示装置を構成し、表示特性を測定した。その結果、しきい値電圧が低く、高時分割特性に優れ、表示画面のちらつきやクロストーク現象が改善され、速い応答性を有し、視差の小さな視角特性という特段の効果を有するSTN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００７８】
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＝０．５３となるように添加した。
【００７９】
（実施例４）
【００８０】
【化１７】
0003864442.tif 000018
【００８１】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３３を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ８２．６      ℃
Ｖth    ：      １．５９    Ｖ
Δε    ：    １１．１
Δｎ    ：      ０．２２８
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．２％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．４％
【００８２】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の電圧保持率が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするアクティブ・マトリクス液晶表示装置を作製したところ、漏れ電流が小さくフリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００８３】
また、このネマチック液晶組成物の複屈折率の波長分散を測定したところ、光の波長６５０ｎｍに対する４００ｎｍでの比が１．１５以上であった。この液晶材料は、光の波長の違いによってより大きな位相差が現れていることから、カラーフィルター層を用いないでカラー表示を行う、液晶と位相差板の複屈折性を利用した新規反射型カラー液晶表示方式に有用なものである。
【００８４】
（実施例５）
【００８５】
【化１８】
0003864442.tif 000019
【００８６】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３４を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ８６．０      ℃
Ｔ→N   ：  −２６．０      ℃
Ｖth    ：      ２．７２    Ｖ
Δε    ：      ４．２
Δｎ    ：      ０．１２０
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．６％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．９％
【００８７】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の電圧保持率が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするアクティブ・マトリクス液晶表示装置を作製したところ、漏れ電流が小さくフリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００８８】
（実施例６）
【００８９】
【化１９】
0003864442.tif 000020
【００９０】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３５を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ８９．３      ℃
Ｔ→N   ：  −１９．０      ℃
Ｖth    ：      ２．５２    Ｖ
Δε    ：      ５．８
Δｎ    ：      ０．１０６
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．５％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．９％
【００９１】
このネマチック液晶組成物は加熱促進テスト後の電圧保持率が高いことから、熱に安定であることが理解できる。またこの組成物を構成材料とするアクティブ・マトリクス液晶表示装置を作製したところ、漏れ電流が小さくフリッカの発生しない優れたものであることが確認できた。
【００９２】
（実施例７）
【００９３】
【化２０】
0003864442.tif 000021
【００９４】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３６を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ８５．９      ℃
Ｔ→N   ：  −４６．０      ℃
Ｖth    ：      １．２９    Ｖ
Δε    ：    １７．８
Δｎ    ：      ０．２１０
【００９５】
この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た。一方、対向する平面透明電極上に「サンエバー150」（日産化学社製）の有機膜をラビングして配向膜を形成し、ツイスト角220度のSTN-LCD表示用セルを作製した。上記の混合液晶をこのセルに注入して液晶表示装置を構成し、表示特性を測定した。その結果、特段にしきい値電圧が低く、高時分割特性に優れ、表示画面のちらつきやクロストーク現象が改善され、特段に速い応答性を有し、視差の小さな視角特性という特段の効果を有するSTN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
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＝０．５３となるように添加した。
【００９６】
また、このネマチック液晶組成物の複屈折率の波長分散を測定したところ、光の波長６５０ｎｍに対する４００ｎｍでの比が１．１５以上であった。この液晶材料は、光の波長の違いによってより大きな位相差が現れていることから、カラーフィルター層を用いないでカラー表示を行う、液晶と位相差板の複屈折性を利用した新規反射型カラー液晶表示方式に有用なものである。
【００９７】
更にまた、セル厚ｄが２．３μｍのTN-LCDを構成してその表示特性を測定したところ、しきい値電圧が１．０９Ｖ、応答速度が１ｍｓｅｃであった。
TN-LCD表示特性を示す液晶表示装置が得られた。
【００９８】
（実施例８）
【００９９】
【化２１】
0003864442.tif 000022
【０１００】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３７を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ８２．０      ℃
Ｔ→N   ：  −６０．０      ℃
Ｖth    ：      １．７９    Ｖ
Δε    ：      ９．９
Δｎ    ：      ０．２６１
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．３％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．７％
【０１０１】
（実施例９）
【０１０２】
【化２２】
0003864442.tif 000023
【０１０３】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３８を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ９０．０      ℃
Ｔ→N   ：  −３０．０      ℃
Ｖth    ：      １．３０    Ｖ
Δε    ：    １３．６
Δｎ    ：      ０．１３９
η20℃  ：    １６．９      ＣＰ
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．５％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．８％
（実施例１０）
【０１０４】
【化２３】
0003864442.tif 000024
【０１０５】
からなるネマチック液晶組成物Ｎｏ．３９を調製し、この組成物の諸特性を測定した。結果は以下の通りであった。
ＴN-I   ：    ９３．０      ℃
Ｔ→N   ：  −３０．０      ℃
Ｖth    ：      １．７０    Ｖ
Δε    ：      ９．２
Δｎ    ：      ０．１３８
テスト前の電圧保持率            ：  ９９．７％
加熱促進テスト後電圧保持率      ：  ９８．７％
【０１０６】
【発明の効果】
本発明のネマチック液晶組成物は、広い範囲の複屈折率（Δｎ）が調整でき、かつ広い温度範囲でネマチック相を示す。また、電圧保持率も高く、化学的安定性が高い。従って、本発明の液晶組成物を用いることにより、表示画面のちらつき、クロストーク現象の改善された液晶表示装置を得ることができる。また複屈折率を大きくした場合、液晶層の厚みｄを低減でき応答特性を改善でき、特に情報量の多いTN-LCD、STN-LCDあるいはアクティブ・マトリクス形液晶表示装置において良好な駆動特性及び表示特性が得られる。