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WO2013094596A1 - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 Download PDF

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WO2013094596A1
WO2013094596A1 PCT/JP2012/082779 JP2012082779W WO2013094596A1 WO 2013094596 A1 WO2013094596 A1 WO 2013094596A1 JP 2012082779 W JP2012082779 W JP 2012082779W WO 2013094596 A1 WO2013094596 A1 WO 2013094596A1
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WO
WIPO (PCT)
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liquid crystal
group
carbon atoms
crystal composition
independently
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/082779
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English (en)
French (fr)
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栗山　毅
須藤　豪
平田　真一
川上　正太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
DIC Corp
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR1020157036473A priority patent/KR101886175B1/ko
Priority to US14/366,562 priority patent/US9683173B2/en
Priority to CN201280062911.6A priority patent/CN104136575A/zh
Priority to KR1020147017338A priority patent/KR101738906B1/ko
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13712—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having negative dielectric anisotropy

Definitions

  • the present invention relates to a nematic liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) useful as a liquid crystal display material, and a liquid crystal display device using the same.
  • Liquid crystal display elements are used in clocks, calculators, various household electrical devices, measuring devices, automotive panels, word processors, electronic notebooks, printers, computers, televisions, and the like.
  • Typical liquid crystal display methods include TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), DS (dynamic light scattering), GH (guest / host), and IPS (in-plane switching).
  • Type OCB (optical compensation birefringence) type, ECB (voltage controlled birefringence) type, VA (vertical alignment) type, CSH (color super homeotropic) type, FLC (ferroelectric liquid crystal), and the like.
  • Examples of the driving method include static driving, multiplex driving, simple matrix method, active matrix (AM) method driven by TFT (thin film transistor), TFD (thin film diode), and the like.
  • the IPS type, ECB type, VA type, CSH type, and the like have a feature that a liquid crystal material having a negative value of ⁇ is used.
  • the VA type display method by AM driving is used for a display element that requires a high speed and a wide viewing angle, such as a television.
  • a nematic liquid crystal composition used for a display method such as a VA type is required to have a low voltage drive, a high-speed response, and a wide operating temperature range. That is, ⁇ is negative, the absolute value is large, the viscosity is low, and a high nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ) is required. Further, from the setting of ⁇ n ⁇ d, which is the product of refractive index anisotropy ( ⁇ n) and cell gap (d), it is necessary to adjust ⁇ n of the liquid crystal material to an appropriate range according to the cell gap. In addition, when applying a liquid crystal display element to a television or the like, since high-speed response is important, a liquid crystal material having a low viscosity ( ⁇ ) is required.
  • a liquid crystal composition using the following liquid crystal compounds (A) and (B) having a 2,3-difluorophenylene skeleton (see Patent Document 1) as a liquid crystal material having a negative ⁇ is disclosed.
  • liquid crystal compounds (C) and (D) are used as compounds having ⁇ of approximately 0.
  • This liquid crystal composition is used in liquid crystal compositions such as liquid crystal televisions that require high-speed response. A sufficiently low viscosity has not been achieved.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 liquid crystal compositions using a compound having a fluorine-substituted terphenyl structure have already been disclosed. Response performance was required.
  • liquid crystal compositions used for narrow-cell compatible products for improved response are increasing in ⁇ n, but there is a problem of solubility at low temperatures, and low viscosity and low temperature for high-speed response.
  • a liquid crystal composition having both the solubility for stably maintaining the liquid crystal phase there has been a demand for a liquid crystal composition having both the solubility for stably maintaining the liquid crystal phase.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a liquid crystal composition having a liquid crystal phase in a wide temperature range, a low viscosity, a negative ⁇ and a large absolute value, and a good solubility at low temperatures.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element such as a VA type or a PSVA type having excellent display quality using the same.
  • the present inventor has studied various liquid crystal compounds and found that the above problems can be solved by combining specific compounds, and has completed the present invention.
  • the present invention is the general formula (I)
  • R 11 and R 12 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms. of represents alkenyloxy group, R 11 and R 12 in present in one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - are each independently -O- and / or -S- And one or two or more hydrogen atoms present in R 11 and R 12 may be independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom, and p represents 0 or 1 .) Containing one or more compounds selected from the group of compounds represented by As the second component, the general formula (II)
  • R 21 and R 22 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms. of represents alkenyloxy group, R 11 and R 12 in present in one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - are each independently -O- and / or -S- And one or two or more hydrogen atoms present in R 21 and R 22 may be independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom, and ring A, ring B and ring Each C independently represents a 1,4-phenylene group, a 2-fluoro-1,4-phenylene group, a 3-fluoro-1,4-phenylene group or a 2,3-difluoro-1,4-phenylene group. At least one And a liquid crystal composition containing one or more compounds selected from the group of compounds represented by (2), a
  • the liquid crystal composition having a negative ⁇ according to the present invention can obtain a significantly low viscosity, and has good solubility at low temperatures, so that the practicality of the product is high.
  • PSVA type liquid crystal display elements are very useful because they can achieve high-speed response and display defects are suppressed.
  • R 11 and R 12 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 2 from 10 alkenyloxy group (one -CH 2 present in the group - or nonadjacent two or more -CH 2 - is replaced by -O- and / or -S- And those in which one or two or more hydrogen atoms present in these groups are substituted with fluorine atoms or chlorine atoms are preferable.
  • the compound represented by the general formula (I) contains one or two compounds, but preferably contains 1 to 5 compounds, and its content is 5 to 70% by mass. It is preferable that the content is 5 to 60% by mass.
  • R 21 and R 22 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 2 from 10 alkenyloxy group (one -CH 2 present in the group - or nonadjacent two or more -CH 2 - is replaced by -O- and / or -S- And those in which one or two or more hydrogen atoms present in these groups are substituted with fluorine atoms or chlorine atoms are preferable.
  • ring A, ring B and ring C are each independently 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group or 2,3-difluoro. -1,4-phenylene group, at least one of which represents a 2,3-difluoro-1,4-phenylene group.
  • the compound represented by the general formula (II) is preferably a compound represented by the following general formula (II-A) to general formula (II-H).
  • R 21 and R 22 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms. of represents alkenyloxy group, R 11 and R 12 in present in one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - are each independently -O- and / or -S- And one or two or more hydrogen atoms present in R 21 and R 22 may be independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.)
  • general formula (II-A), general formula (II-B), general formula (II-C), general formula (II -E), general formula (II-F), and general formula (II-G) are more preferable.
  • the present invention contains at least one compound represented by the general formula (II), preferably 1 to 10 compounds, particularly preferably 1 to 8 compounds, and its content is 2 To 30% by mass, more preferably 2 to 20% by mass.
  • the liquid crystal composition of the present invention further includes, as a third component, general formula (III-A) to general formula (III-J).
  • R 31 and R 32 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.
  • an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms is more preferable.
  • the content of the compound represented by the general formula (III) is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, and further 25 to 70% by mass. It is particularly preferably 30 to 65% by mass.
  • the liquid crystal composition of the present invention is represented by a compound represented by general formula (I), a compound represented by general formula (II), and general formula (III-A) to general formula (III-J). It is preferable to simultaneously contain compounds selected from the compound group, and it is more preferable to simultaneously contain general formula (I), general formula (II) and general formula (III-A).
  • ⁇ at 25 ° C. is ⁇ 2.0 to ⁇ 6.0, more preferably ⁇ 2.5 to ⁇ 5.5, and particularly preferably ⁇ 2.5 to ⁇ 5.0. preferable.
  • ⁇ n at 25 ° C. is 0.08 to 0.13, more preferably 0.09 to 0.13, and particularly preferably 0.09 to 0.12. More specifically, it is preferably 0.10 to 0.13 when dealing with a thin cell gap, and preferably 0.08 to 0.10 when dealing with a thick cell gap.
  • the ⁇ at 20 ° C. is 10 to 30 mPa ⁇ s, more preferably 10 to 25 mPa ⁇ s, and particularly preferably 10 to 20 mPa ⁇ s.
  • T ni is 60 ° C. to 120 ° C., more preferably 70 ° C. to 100 ° C., and particularly preferably 70 ° C. to 85 ° C.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain a normal nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a polymerizable monomer and the like in addition to the above-described compounds.
  • a stabilizer may be added to the liquid crystal composition of the present invention in order to improve the storage stability.
  • the stabilizer include hydroquinones, hydroquinone monoalkyl ethers, tert-butylcatechols, pyrogallols, thiophenols, nitro compounds, ⁇ -naphthylamines, ⁇ -naphthols, nitroso compounds, and the like. It is done.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain a polymerizable compound in order to produce a liquid crystal display element such as a PS mode, a PSA mode, or a PSVA mode.
  • a polymerizable compound such as a PS mode, a PSA mode, or a PSVA mode.
  • the polymerizable compound that can be used include a photopolymerizable monomer that undergoes polymerization by energy rays such as light.
  • the structure has, for example, a liquid crystal skeleton in which a plurality of six-membered rings such as biphenyl derivatives and terphenyl derivatives are connected. Examples thereof include a polymerizable compound. More specifically, the general formula (IV)
  • R 41 and R 42 are each independently the following formulas (R-1) to (R-15):
  • X 1 to X 12 each independently represents a trifluoromethyl group, a trifluoromethoxy group, a fluorine atom, a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • S 1 and S 2 are independently from each other, it represents an alkylene group or a single bond of 1 to 8 carbon atoms, one -CH 2 in the alkylene group - or nonadjacent two or more -CH 2 - is -O-, It may be replaced by —COO—, —OCO— or —OCOO—, and q represents 0 or 1. It is preferable that it is a compound represented by this.
  • R 41 and R 42 in the compound are preferably each independently of the formula (R-1) or (R-2), and X 1 to X 12 are each independently a fluorine atom, a hydrogen atom Or a methyl group, S 1 and S 2 are preferably each independently an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxylene group or a single bond, and S 1 and S 2 are each a single bond It is more preferable that
  • the liquid crystal composition containing the polymerizable compound described above undergoes polymerization even when no polymerization initiator is present, but may contain a polymerization initiator in order to promote polymerization.
  • the polymerization initiator include benzoin ethers, benzophenones, acetophenones, benzyl ketals, acylphosphine oxides, and the like.
  • the liquid crystal display device using the liquid crystal composition of the present invention is useful for achieving both high-speed response and suppression of display failure, and is particularly useful for a liquid crystal display device for active matrix driving, including VA mode, PSVA mode, Applicable for PSA mode, IPS mode or ECB mode.
  • the measured characteristics are as follows.
  • T ni Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C.) ⁇ n: refractive index anisotropy at 25 ° C. ⁇ : dielectric anisotropy at 25 ° C. ⁇ : viscosity at 20 ° C. (mPa ⁇ s) Example 1 The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
  • the physical properties of the nematic liquid crystal composition shown in Example 1 were T ni : 75.6 ° C., ⁇ n: 0.116, ⁇ : -2.8, and ⁇ : 15.3 mPa ⁇ s. Moreover, it was 7.6 msec when the response speed of the liquid crystal display element using this liquid-crystal composition was measured. Furthermore, the voltage holding ratio (VHR) was measured and confirmed to have a high VHR.
  • the cell thickness is 3.5 ⁇ m
  • the vertical alignment film is JALS2096
  • the response speed measurement conditions are Von 5.5 V, Voff 1.0 V, measurement temperature 20 ° C.
  • AUTRONIC-MELCHERS DMS301 Using. VHR measurement conditions were a voltage of 5 V, a frequency of 60 Hz, and a temperature of 60 ° C., and VHR-1 manufactured by Toyo Technica Co., Ltd. was used.
  • the nematic liquid crystal composition shown in Comparative Example 1 does not contain the formula (I) of the present invention, T ni : 76.0 ° C., ⁇ n: 0.117, ⁇ : -2.9, ⁇ : 18.5 mPa ⁇ s. there were.
  • T ni , ⁇ n, ⁇ as in Example 1 without using the compound represented by the general formula (I) the viscosity was higher than in Example 1. Further, the response speed of the liquid crystal display device using the present liquid crystal composition was measured and found to be 10.1 msec.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 1, an example of a liquid crystal composition not using the compound represented by the formula (I) was shown, but a liquid crystal composition not using the compound represented by the general formula (II) was prepared.
  • Example 1 can improve (eta) the liquid crystal composition containing the compound represented by general formula (I) and general formula (II) like this invention.
  • Example 1 Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were subjected to a low temperature storage test, Example 1 maintained the nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks, whereas Comparative Example 1 and Comparative Example 2 Maintained a nematic state for only one week, and precipitation was confirmed in the second week. From this, it was confirmed that Example 1 is a very practical liquid crystal composition that maintains a nematic state over a wide temperature range and is used. (Example 2) The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
  • Example 3 The physical properties of the nematic liquid crystal composition shown in Example 2 were T ni : 78.1 ° C., ⁇ n: 0.104, ⁇ : -2.9, and ⁇ : 15.5 mPa ⁇ s. This liquid crystal composition maintained a nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks. From this, it was confirmed that the nematic state was maintained over a wide temperature range and the liquid crystal composition was very practical for use. (Example 3) The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
  • Example 3 The physical properties of the nematic liquid crystal composition shown in Example 3 were T ni : 76.9 ° C., ⁇ n: 0.098, ⁇ : ⁇ 3.0, and ⁇ : 14.7 mPa ⁇ s.
  • This liquid crystal composition maintained a nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks. From this, it was confirmed that the nematic state was maintained over a wide temperature range and the liquid crystal composition was very practical for use.
  • Example 4 The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
  • Example 5 The physical properties of the nematic liquid crystal composition shown in Example 4 were T ni : 77.4 ° C., ⁇ n: 0.100, ⁇ : -2.9, and ⁇ : 14.9 mPa ⁇ s.
  • This liquid crystal composition maintained a nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks. From this, it was confirmed that the nematic state was maintained over a wide temperature range and the liquid crystal composition was very practical for use.
  • Example 5 With respect to 99.7% of the nematic liquid crystal composition shown in Example 1, the formula (IV-a)
  • a polymerizable liquid crystal composition CLC-1 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving.
  • the physical properties of CLC-1 were hardly different from those of the nematic liquid crystal composition shown in Example 1.
  • CLC-1 was injected by a vacuum injection method into a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces homeotropic alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m. After measuring the pretilt angle (crystal rotation method) of this cell, UV light is irradiated to the liquid crystal cell with a high-pressure mercury lamp through a filter that cuts UV light of 320 nm or less while applying a 1.8 V rectangular wave at a frequency of 1 kHz. did.
  • the cell surface was adjusted to have an irradiation intensity of 10 mW / cm 2 and irradiated for 600 seconds to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. It was confirmed that the alignment regulating force for the liquid crystal compound was generated by the polymerization of the polymerizable compound. In addition, it was confirmed that the vertically aligned liquid crystal display element has excellent optical characteristics and high-speed response.
  • This polymerizable liquid crystal composition maintained a nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks. From this, it was confirmed that the nematic state was maintained over a wide temperature range and the liquid crystal composition was very practical for use. (Example 6) With respect to 99.7% of the nematic liquid crystal composition shown in Example 2, the formula (IV-b)
  • a polymerizable liquid crystal composition CLC-2 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving.
  • the physical properties of CLC-2 were almost the same as those of the nematic liquid crystal composition shown in Example 1.
  • CLC-2 was injected by vacuum injection into a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces homeotropic alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m. After measuring the pretilt angle (crystal rotation method) of this cell, UV light is irradiated to the liquid crystal cell with a high-pressure mercury lamp through a filter that cuts UV light of 320 nm or less while applying a 1.8 V rectangular wave at a frequency of 1 kHz. did.
  • the cell surface was adjusted to have an irradiation intensity of 10 mW / cm 2 and irradiated for 600 seconds to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. It was confirmed that the alignment regulating force for the liquid crystal compound was generated by the polymerization of the polymerizable compound. In addition, it was confirmed that the vertically aligned liquid crystal display element has excellent optical characteristics and high-speed response.
  • This polymerizable liquid crystal composition maintained a nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks. From this, it was confirmed that the nematic state was maintained over a wide temperature range and the liquid crystal composition was very practical for use. (Example 7) With respect to 99.7% of the nematic liquid crystal composition shown in Example 2, the formula (IV-c)
  • a polymerizable liquid crystal composition CLC-3 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving it uniformly.
  • the physical properties of CLC-3 were almost the same as those of the nematic liquid crystal composition shown in Example 1.
  • CLC-3 was injected by vacuum injection into a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces homeotropic alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m. After measuring the pretilt angle (crystal rotation method) of this cell, UV light is irradiated to the liquid crystal cell with a high-pressure mercury lamp through a filter that cuts UV light of 320 nm or less while applying a 1.8 V rectangular wave at a frequency of 1 kHz. did.
  • the cell surface was adjusted to have an irradiation intensity of 10 mW / cm 2 and irradiated for 600 seconds to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. It was confirmed that the alignment regulating force for the liquid crystal compound was generated by the polymerization of the polymerizable compound. In addition, it was confirmed that the vertically aligned liquid crystal display element has excellent optical characteristics and high-speed response.
  • This polymerizable liquid crystal composition maintained a nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks. From this, it was confirmed that the nematic state was maintained over a wide temperature range and the liquid crystal composition was very practical for use. (Example 8) With respect to 99.7% of the nematic liquid crystal composition shown in Example 2, the formula (IV-d)
  • a polymerizable liquid crystal composition CLC-3 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving it uniformly.
  • the physical properties of CLC-3 were almost the same as those of the nematic liquid crystal composition shown in Example 1.
  • CLC-3 was injected by vacuum injection into a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces homeotropic alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m. After measuring the pretilt angle (crystal rotation method) of this cell, UV light is irradiated to the liquid crystal cell with a high-pressure mercury lamp through a filter that cuts UV light of 320 nm or less while applying a 1.8 V rectangular wave at a frequency of 1 kHz. did.
  • the cell surface was adjusted to have an irradiation intensity of 10 mW / cm 2 and irradiated for 600 seconds to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. It was confirmed that the alignment regulating force for the liquid crystal compound was generated by the polymerization of the polymerizable compound. In addition, it was confirmed that the vertically aligned liquid crystal display element has excellent optical characteristics and high-speed response.
  • This polymerizable liquid crystal composition maintained a nematic state at ⁇ 30 ° C. and ⁇ 20 ° C. for 2 weeks. From this, it was confirmed that the nematic state was maintained over a wide temperature range and the liquid crystal composition was very practical for use.

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Abstract

　本発明の液晶組成物は、高速応答性を要求されるアクティブマトリックス駆動方式の液晶表示素子などに使用されるものである。該液晶組成物は誘電率異方性が負であり、その絶対値が大きく、低い粘度を有する。熱、光、水等に対し、化学的に安定であり、低電圧駆動が可能である実用的で信頼性の高い液晶組成物として適している。これを用いた液晶表示素子は、ＶＡ型、ＰＳＶＡ型、ＰＳＡ型等の液晶表示素子に好適に使用することができる。

Description

ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
　本発明は液晶表示材料として有用な誘電率異方性（Δε）が負の値を示すネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子に関する。
　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）型、ＳＴＮ（超捩れネマチック）型、ＤＳ（動的光散乱）型、ＧＨ（ゲスト・ホスト）型、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）型、ＯＣＢ（光学補償複屈折）型、ＥＣＢ（電圧制御複屈折）型、ＶＡ（垂直配向）型、ＣＳＨ（カラースーパーホメオトロピック）型、あるいは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スタティック駆動、マルチプレックス駆動、単純マトリックス方式、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）等により駆動されるアクティブマトリックス（ＡＭ）方式を挙げることができる。
　これらの表示方式において、ＩＰＳ型、ＥＣＢ型、ＶＡ型、あるいはＣＳＨ型等は、Δεが負の値を示す液晶材料を用いるという特徴を有する。これらの中で特にＡＭ駆動によるＶＡ型表示方式は、高速で広視野角の要求される表示素子、例えばテレビ等の用途に使用されている。
　ＶＡ型等の表示方式に用いられるネマチック液晶組成物には、低電圧駆動、高速応答及び広い動作温度範囲が要求される。すなわち、Δεが負で絶対値が大きく、低粘度であり、高いネマチック相－等方性液体相転移温度（Ｔｎｉ）が要求されている。また、屈折率異方性（Δｎ）とセルギャップ（ｄ）との積であるΔｎ×ｄの設定から、液晶材料のΔｎをセルギャップに合わせて適当な範囲に調節する必要がある。加えて液晶表示素子をテレビ等へ応用する場合においては高速応答性が重視されるため、粘度（η）の低い液晶材料が要求される。
　これまでは、Δεが負でその絶対値の大きな化合物を種々検討することにより液晶組成物の特性を改良してきた。
　Δεが負の液晶材料として、以下のような２，３－ジフルオロフェニレン骨格を有する液晶化合物（Ａ）及び（Ｂ）（特許文献１参照）を用いた液晶組成物が開示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　この液晶組成物は、Δεがほぼ０である化合物として液晶化合物（Ｃ）及び（Ｄ）を用いているが、この液晶組成物は、液晶テレビ等の高速応答が要求される液晶組成物においては十分に低い粘性を実現するに至っていない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　一方、特許文献２や特許文献３において、フッ素置換されたターフェニル構造を有する化合物を用いた液晶組成物も既に開示されているが、スピーディな映像や３Ｄ映像に対応するために現行から更に高速応答性能を求められていた。加えて、応答改善のための狭セル対応品に合わせ使用される液晶組成物の高Δｎ化が進んでいるが、低温での溶解性の問題も発生し、高速応答のための低粘性と低温においても安定に液晶相を保つ溶解性を両立させた液晶組成物が求められていた。
特開平８－１０４８６９号 特開２００３－３２７９６５号 ＷＯ２００７／０７７８７２
　本発明が解決しようとする課題は、広い温度範囲の液晶相を有し、粘性が小さく、Δεが負でその絶対値が大きく、低温での溶解性が良好な液晶組成物を提供し、更にこれを用いた表示品位に優れたＶＡ型やＰＳＶＡ型等の液晶表示素子を提供することにある。
　本発明者は、種々の液晶化合物を検討し、特定の化合物を組み合わせることにより前記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明は、第一成分として、一般式（Ｉ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
（式中、Ｒ１１及びＲ１２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ１１及びＲ１２中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－はそれぞれ独立的に－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されてもよく、またＲ１１及びＲ１２中に存在する１個又は２個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、ｐは０又は１を表す。）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有し、
第二成分として、一般式（ＩＩ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
（式中、Ｒ２１及びＲ２２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ１１及びＲ１２中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－はそれぞれ独立的に－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されてもよく、またＲ２１及びＲ２２中に存在する１個又は２個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、環Ａ、環Ｂ及び環Ｃはそれぞれ独立的に１，４－フェニレン基、２－フルオロ－１，４－フェニレン基、３－フルオロ－１，４－フェニレン基又は２，３－ジフルオロ－１，４－フェニレン基を表すが、少なくともひとつは、２，３－ジフルオロ－１，４－フェニレン基を表す。）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する液晶組成物を提供し、更に、当該液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
本発明のΔεが負の液晶組成物は、大幅に低い粘性を得ることができ、また、低温での溶解性が良好になっているため、製品の実用性が高く、これを用いたＶＡ型やＰＳＶＡ型等の液晶表示素子は高速応答を達成でき、表示不良が抑制され、非常に有用である。
　本発明における液晶組成物において、第一成分として使用する一般式（Ｉ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
で表される化合物において、Ｒ１１及びＲ１２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基（これらの基中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－が－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されているもの、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子に置換されているものも含む。）を表すことが好ましく、炭素数１～１０の直鎖状アルキル基、炭素数１～１０の直鎖状アルコキシ基又は炭素数２～１０アルケニル基を表すことがより好ましく、炭素数１～８の直鎖状アルキル基又は炭素数１～８のアルコキシ基を表すことが特に好ましく、ｐは０又は１を表す。本願発明の液晶組成物において、一般式（Ｉ）で表される化合物を１種又は２種を含有するが、１種から５種含有することが好ましく、その含有量は５から７０質量％であることが好ましく、更に５から６０質量％が好ましい。
第二成分として使用する一般式（ＩＩ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
で表される化合物において、Ｒ２１及びＲ２２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基（これらの基中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－が－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されているもの、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子に置換されているものも含む。）を表すことが好ましく、炭素数１～１０の直鎖状アルキル基、炭素数１～１０の直鎖状アルコキシ基又は炭素数２～１０アルケニル基を表すことがより好ましく、炭素数１～８の直鎖状アルキル基又は炭素数１～８のアルコキシ基を表すことが特に好ましく、環Ａ、環Ｂ及び環Ｃはそれぞれ独立的に１，４－フェニレン基、２－フルオロ－１，４－フェニレン基、３－フルオロ－１，４－フェニレン基又は２，３－ジフルオロ－１，４－フェニレン基を表すが、少なくともひとつは、２，３－ジフルオロ－１，４－フェニレン基を表す。
　一般式（ＩＩ）で表される化合物は、より具体的には、下記の一般式（ＩＩ－Ａ）から一般式（ＩＩ－Ｈ）で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
（式中、Ｒ２１及びＲ２２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ１１及びＲ１２中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－はそれぞれ独立的に－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されてもよく、またＲ２１及びＲ２２中に存在する１個又は２個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよい。）
一般式（ＩＩ－Ａ）から一般式（ＩＩ－Ｈ）で表される化合物中、一般式（ＩＩ－Ａ）、一般式（ＩＩ－Ｂ）、一般式（ＩＩ－Ｃ）、一般式（ＩＩ－Ｅ）、一般式（ＩＩ－Ｆ）、一般式（ＩＩ－Ｇ）が更に好ましい。
　本願発明では一般式（ＩＩ）で表される化合物を少なくとも１種を含有するが、１種～１０種含有することが好ましく、１種～８種含有することが特に好ましく、その含有量は２から３０質量％であることが好ましく、２から２０質量％であることが更に好ましい。
　本願発明の液晶組成物は、更に、第三成分として、一般式（ＩＩＩ－Ａ）から一般式（ＩＩＩ－Ｊ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
で表される化合物群から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有してもよいが、一般式（ＩＩＩ－Ａ）、（ＩＩＩ－Ｄ）、（ＩＩＩ－Ｆ）、（ＩＩＩ－Ｇ）及び（ＩＩＩ－Ｈ）から選ばれる化合物を２種から１０種含有することがより好ましい。なお、Ｒ３１及びＲ３２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基が好ましく、炭素原子数１から５のアルキル基、炭素原子数１から５のアルコキシル基又は炭素原子数２から５のアルケニル基がより好ましい。
　本願発明では一般式（ＩＩＩ）で表される化合物の含有量は１０から９０質量％であることが好ましく、２０から８０質量％であることがより好ましく、２５から７０質量％であることが更に好ましく、３０から６５質量％であることが特に好ましい。
本願発明の液晶組成物は、一般式（Ｉ）で表される化合物、一般式（ＩＩ）で表される化合物、及び一般式（ＩＩＩ－Ａ）から一般式（ＩＩＩ－Ｊ）で表される化合物群から選ばれる化合物を同時に含有することが好ましく、一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）及び一般式（ＩＩＩ－Ａ）を同時に含有することが更に好ましい。
　本願発明の液晶組成物は、２５℃におけるΔεが－２．０から－６．０であるが、－２．５から－５．５がより好ましく、－２．５から－５．０が特に好ましい。２５℃におけるΔｎが０．０８から０．１３であるが、０．０９から０．１３がより好ましく、０．０９から０．１２が特に好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は０．１０から０．１３であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は０．０８から０．１０であることが好ましい。２０℃におけるηが１０から３０　ｍＰａ・ｓであるが、１０から２５ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、１０から２０ｍＰａ・ｓであることが特に好ましい。Ｔｎｉが６０℃から１２０℃であるが、７０℃から１００℃がより好ましく、７０℃から８５℃が特に好ましい。
　本願発明の液晶組成物は、上述の化合物以外に、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、酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合性モノマーなどを含有してもよい。
　　本願発明の液晶組成物には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添加することもできる。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β－ナフチルアミン類、β－ナフトール類、ニトロソ化合物等が挙げられる。
　本願発明の液晶組成物には、ＰＳモード、ＰＳＡモード又はＰＳＶＡモードなどの液晶表示素子を作製するために、重合性化合物を含有することができる。使用できる重合性化合物として、光などのエネルギー線により重合が進行する光重合性モノマーなどが挙げられ、構造として、例えば、ビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの六員環が複数連結した液晶骨格を有する重合性化合物などが挙げられる。更に具体的には、一般式（ＩＶ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
（式中、Ｒ４１及びＲ４２はそれぞれ独立して以下の式（Ｒ－１）から式（Ｒ－１５）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
の何れかを表し、Ｘ１からＸ１２はそれぞれ独立してトリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、フッ素原子、水素原子又は炭素原子数１から３のアルキル基を表し、Ｓ１及びＳ２はお互い独立して、炭素原子数１～８のアルキレン基又は単結合を表し、該アルキレン基中の１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－は－Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－又は－ＯＣＯＯ－に置き換えられても良く、ｑは０又は１を表す。）で表される化合物であることが好ましい。
更には、化合物中のＲ４１及びＲ４２はお互い独立して、式（Ｒ－１）又は（Ｒ－２）であることが好ましく、Ｘ１からＸ１２はそれぞれ独立してフッ素原子、水素原子又はメチル基であることが好ましく、Ｓ１及びＳ２はお互い独立して炭素原子数１～４のアルキレン基、アルコキシレン基又は単結合であることが好ましく、Ｓ１及びＳ２はそれぞれ単結合であることがより好ましい。
　重合性化合物は１種又は２種以上含有することが好ましく、その含有量は、０．０１質量％から２質量％であることが好ましい。　
　上述の重合性化合物を含有した液晶組成物は、重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は高速応答と表示不良の抑制を両立させた有用なものであり、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、ＶＡモード、ＰＳＶＡモード、ＰＳＡモード、ＩＰＳモード又はＥＣＢモード用に適用できる。
　以下に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。
　実施例中、測定した特性は以下の通りである。
　Ｔｎｉ　：ネマチック相－等方性液体相転移温度（℃）
　Δｎ　：２５℃における屈折率異方性
　Δε　：２５℃における誘電率異方性
　η　　：２０℃における粘度（ｍＰａ・ｓ）
（実施例１）
　以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
実施例１に示すネマチック液晶組成物の物性値は、Ｔｎｉ：７５．６℃、Δｎ：０．１１６、Δε：－２．８、η：１５．３ｍＰａ・ｓであった。また、本液晶組成物を使用した液晶表示素子の応答速度を測定したところ、７．６ｍｓｅｃであった。更に、電圧保持率（ＶＨＲ）を測定し、高いＶＨＲを有していることが確認された。なお、セル厚は３．５ｕｍ、垂直配向膜はＪＡＬＳ２０９６であり、応答速度の測定条件は、Ｖｏｎは５．５Ｖ、Ｖｏｆｆは１．０Ｖ、測定温度は２０℃で、ＡＵＴＲＯＮＩＣ－ＭＥＬＣＨＥＲＳ社のＤＭＳ３０１を用いた。ＶＨＲの測定条件は電圧５Ｖ、周波数６０Ｈｚ、温度６０℃で、東陽テクニカ株式会社のＶＨＲ－１を用いた。
　また、液晶セル注入の条件（圧力及びＯＤＦ法）を変えても物性値に変化は見られず、ムラは無く、均一で表示品位の良いものであった。
（比較例１）
　以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
　比較例１に示すネマチック液晶組成物は本発明の式（Ｉ）を含まず、Ｔｎｉ：７６．０℃、Δｎ：０．１１７、Δε：－２．９、η：１８．５ｍＰａ・ｓであった。一般式（Ｉ）で表される化合物を使用せずに実施例１と同様のＴｎｉ、Δｎ、Δεに調整した場合には、実施例１よりも粘度が高くなった。また、本液晶組成物を使用した液晶表示素子の応答速度を測定したところ、１０．１ｍｓｅｃであった。
（比較例２）
　比較例１では式（Ｉ）で表される化合物を使用しない液晶組成物の例を示したが、一般式（ＩＩ）で表される化合物を使用しない液晶組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
　その物性値は、Ｔｎｉ：７６．３℃、Δｎ：０．１１９、Δε：－２．８、η：１７．８ｍＰａ・ｓであった。一般式（ＩＩ）で表される化合物を使用せずに実施例１と同様のＴｎｉ、Δｎ、Δεに調整した場合には、実施例１よりも粘度が高くなった。
　これにより本願発明のように一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）で表される化合物を含有する液晶組成物は、ηを改善できることがわかった。
更に、実施例１、比較例１および比較例２を低温保存試験したところ、－３０℃及び－２０℃で実施例１はネマチック状態を２週間維持したのに対し、比較例１および比較例２は１週間しかネマチック状態を維持せず、２週目には析出が確認された。このことから、実施例１は広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。
（実施例２）
　以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
　実施例２に示すネマチック液晶組成物の物性値は、Ｔｎｉ：７８．１℃、Δｎ：０．１０４、Δε：－２．９、η：１５．５ｍＰａ・ｓであった。この液晶組成物は－３０℃及び－２０℃でネマチック状態を２週間維持した。このことから、広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。
（実施例３）
　以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
　実施例３に示すネマチック液晶組成物の物性値は、Ｔｎｉ：７６．９℃、Δｎ：０．０９８、Δε：－３．０、η：１４．７ｍＰａ・ｓであった。この液晶組成物は－３０℃及び－２０℃でネマチック状態を２週間維持した。このことから、広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。
（実施例４）
　以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
　実施例４に示すネマチック液晶組成物の物性値は、Ｔｎｉ：７７．４℃、Δｎ：０．１００、Δε：－２．９、η：１４．９ｍＰａ・ｓであった。この液晶組成物は－３０℃及び－２０℃でネマチック状態を２週間維持した。このことから、広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。
（実施例５）
　実施例１に示すネマチック液晶組成物　９９．７％に対して、式（ＩＶ－ａ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
で示される重合性化合物を０．３％添加し均一溶解することにより重合性液晶組成物ＣＬＣ－１を調製した。ＣＬＣ－１の物性は実施例１に示すネマチック液晶組成物の物性とほとんど違いはなかった。ＣＬＣ－１をセルギャップ３．５μｍでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入した。このセルのプレチルト角（クリスタルローテーション法）を測定した後、周波数１ｋＨｚで１．８Ｖの矩形波を印加しながら、３２０ｎｍ以下の紫外線をカットするフィルターを介して、高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射した。セル表面の照射強度が１０ｍＷ／ｃｍ２となるように調整して６００秒間照射して、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。重合性化合物が重合することにより、液晶化合物に対する配向規制力が生じていることが確認できた。また、垂直配向性液晶表示素子は優れた光学特性及び高速応答性を有していることを確認した。
この重合性液晶組成物は－３０℃及び－２０℃でネマチック状態を２週間維持した。このことから、広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。
（実施例６）
　実施例２に示すネマチック液晶組成物　９９．７％に対して、式（ＩＶ－ｂ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
で示される重合性化合物を０．３％添加し均一溶解することにより重合性液晶組成物ＣＬＣ－２を調製した。ＣＬＣ－２の物性は実施例１に示すネマチック液晶組成物の物性とほとんど違いはなかった。ＣＬＣ－２をセルギャップ３．５μｍでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入した。このセルのプレチルト角（クリスタルローテーション法）を測定した後、周波数１ｋＨｚで１．８Ｖの矩形波を印加しながら、３２０ｎｍ以下の紫外線をカットするフィルターを介して、高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射した。セル表面の照射強度が１０ｍＷ／ｃｍ２となるように調整して６００秒間照射して、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。重合性化合物が重合することにより、液晶化合物に対する配向規制力が生じていることが確認できた。また、垂直配向性液晶表示素子は優れた光学特性及び高速応答性を有していることを確認した。
この重合性液晶組成物は－３０℃及び－２０℃でネマチック状態を２週間維持した。このことから、広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。
（実施例７）
　実施例２に示すネマチック液晶組成物　９９．７％に対して、式（ＩＶ－ｃ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
で示される重合性化合物を０．３％添加し均一溶解することにより重合性液晶組成物ＣＬＣ－３を調製した。ＣＬＣ－３の物性は実施例１に示すネマチック液晶組成物の物性とほとんど違いはなかった。ＣＬＣ－３をセルギャップ３．５μｍでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入した。このセルのプレチルト角（クリスタルローテーション法）を測定した後、周波数１ｋＨｚで１．８Ｖの矩形波を印加しながら、３２０ｎｍ以下の紫外線をカットするフィルターを介して、高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射した。セル表面の照射強度が１０ｍＷ／ｃｍ２となるように調整して６００秒間照射して、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。重合性化合物が重合することにより、液晶化合物に対する配向規制力が生じていることが確認できた。また、垂直配向性液晶表示素子は優れた光学特性及び高速応答性を有していることを確認した。
この重合性液晶組成物は－３０℃及び－２０℃でネマチック状態を２週間維持した。このことから、広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。
（実施例８）
　実施例２に示すネマチック液晶組成物　９９．７％に対して、式（ＩＶ－ｄ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
で示される重合性化合物を０．３％添加し均一溶解することにより重合性液晶組成物ＣＬＣ－３を調製した。ＣＬＣ－３の物性は実施例１に示すネマチック液晶組成物の物性とほとんど違いはなかった。ＣＬＣ－３をセルギャップ３．５μｍでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入した。このセルのプレチルト角（クリスタルローテーション法）を測定した後、周波数１ｋＨｚで１．８Ｖの矩形波を印加しながら、３２０ｎｍ以下の紫外線をカットするフィルターを介して、高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射した。セル表面の照射強度が１０ｍＷ／ｃｍ２となるように調整して６００秒間照射して、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。重合性化合物が重合することにより、液晶化合物に対する配向規制力が生じていることが確認できた。また、垂直配向性液晶表示素子は優れた光学特性及び高速応答性を有していることを確認した。
この重合性液晶組成物は－３０℃及び－２０℃でネマチック状態を２週間維持した。このことから、広い温度範囲でネマチック状態を維持し、使用するにあたり非常に実用的な液晶組成物であることが確認された。

Claims (11)

  1. 第一成分として、一般式（Ｉ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、Ｒ１１及びＲ１２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ１１及びＲ１２中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－はそれぞれ独立的に－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されてもよく、またＲ１１及びＲ１２中に存在する１個又は２個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、ｐは０又は１を表す。）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有し、
    第二成分として、一般式（ＩＩ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、Ｒ２１及びＲ２２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ１１及びＲ１２中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－はそれぞれ独立的に－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されてもよく、またＲ２１及びＲ２２中に存在する１個又は２個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、環Ａ、環Ｂ及び環Ｃはそれぞれ独立的に１，４－フェニレン基、２－フルオロ－１，４－フェニレン基、３－フルオロ－１，４－フェニレン基又は２，３－ジフルオロ－１，４－フェニレン基を表すが、少なくともひとつは、２，３－ジフルオロ－１，４－フェニレン基を表す。）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する液晶組成物。
  2. 　第二成分として、一般式（ＩＩ－Ａ）から一般式（ＩＩ－Ｈ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式中、Ｒ２１及びＲ２２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ１１及びＲ１２中に存在する１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－はそれぞれ独立的に－Ｏ－及び／又は－Ｓ－に置換されてもよく、またＲ２１及びＲ２２中に存在する１個又は２個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよい。）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物を含有する請求項１に記載の液晶組成物。
  3. 第一成分の含有量が５から６０質量％であり、第二成分の含有量が２から３０質量％である請求項１又は２のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  4. 　第三成分として、更に、一般式（ＩＩＩ－Ａ）から一般式（ＩＩＩ－Ｊ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （式中、Ｒ３１及びＲ３２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルケニルオキシ基を表す。）で表される化合物群から選ばれる化合物を１種又は２種以上含有す請求項１～３のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  5. 第三成分の含有量が１０から９０質量％である請求項１～４のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  6. 　２５℃における誘電率異方性Δεが－２．０から－６．０の範囲であり、２５℃における屈折率異方性Δｎが０．０８から０．１３の範囲であり、ネマチック相－等方性液体相転移温度（Ｔｎｉ）が６０℃から１２０℃の範囲である請求項１～５のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  7. 　重合性化合物を含有する請求項１～６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
  8. 　重合性化合物が一般式（ＩＶ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     （式中、Ｒ４１及びＲ４２はそれぞれ独立して以下の式（Ｒ－１）から式（Ｒ－１５）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     の何れかを表し、Ｘ１からＸ１２はそれぞれ独立してトリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、フッ素原子、水素原子又は炭素原子数１から３のアルキル基を表し、ｑは０又は１を表す。）で表される化合物である請求項７に記載の液晶組成物。
  9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
  10. 請求項１～８のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
  11. 請求項１～８のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いたＶＡモード、ＰＳＡモード、ＰＳＶＡモード、ＩＰＳモード又はＥＣＢモード用液晶表示素子。
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