JP3684613B2

JP3684613B2 - Liquid crystal composition and liquid crystal display element

Info

Publication number: JP3684613B2
Application number: JP12899595A
Authority: JP
Inventors: 兼詞寺島; 房幸竹下; 均山本; 浩明川宿田
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: JPH08302353A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示用の液晶組成物、およびこれを用いる液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、アクティブマトリックス（以下ＡＭ）方式の液晶表示用のネマチック液晶組成物、およびこれを用いる液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報機器、特に携帯用端末機器の発達に伴い、従来のＣＲＴ並みの表示容量と表示品位をもち、小型、薄型、かつ低消費電力の表示素子に対する要求が高くなってきている。その中でもＴＦＴ（薄膜トランジスタ−）などのアクティブマトリックスＬＣＤ（ＡＭ−ＬＣＤ）はカラ−化、高精細化が進み、フラットパネルディスプレイの本命として期待されている。
しかしながら、ディスプレイとして現在最も普及しているＣＲＴに比べ精細さ、応答性、画面サイズなどが大きく劣っている。そこで駆動回路、スイッチング素子、カラ−フィルタ−などＡＭ−ＬＣＤを構成するさまざまな要素について活発な研究が行われている。液晶材料については、シアノビフェニル系、シアノフェニルシクロヘキサン系（以下ＰＣＨ系）といったシアノ基を有する化合物はＡＭ−ＬＣＤ素子における信頼性を低下させると言う欠点を有している。
これは、末端基もしくは側鎖のシアノ基が表示素子内に存在するイオン性不純物と何らかの相互作用を持つことにより、消費電流の増大、比抵抗率の低下を招き、その結果表示ムラ、コントラストの低下など表示品位の低下を招くと考えられている。
このような観点から、特にシアノ基を有しない化合物のみで構成されたＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の例が最近報告されている（例えば、特開平２−２８９６８２号公報等参照）。
【０００３】
しかしながら、これら公報に記載の液晶組成物はＮＩ相転移温度（ネマチック−等方相転移温度）が低く、また粘性も高い為応答性が悪く、屋外使用がメインとなるＡＶ用途としてのＡＭ−ＬＣＤでは、動画表示する際に応答時間が遅い為画面のチラツキといったような表示品位の低下、あるいは使用時にパネルが高温になるプロジェクション用途としてのＡＭ−ＬＣＤでは、ＮＩ相転移温度が低い為△ｎ（屈折率異方性）が小さくなり、コントラストが低くなるといったような表示品位の低下を招く。
またＯＡ用途としてのＡＭ−ＬＣＤでは、応答時間が遅い為マウスやスクロールの動きに対応できないといった欠点を有している。
【０００４】
現在、このＡＭ方式に使われる液晶材料に求められている課題としては、室内使用のＯＡ用途以外に屋外使用のＡＶ用途あるいは車載用途（ナビゲ−ション用等）としても使用する為にネマチック相温度領域が広いこと（−３０℃〜９５℃の温度域でネマティク相であること）、高速応答性を得る為に粘性が低いこと（２５ｍＰａ・ｓ以下であること）、５Ｖ単一駆動を可能にする為にしきい値電圧が低いこと（３Ｖ以下であること）また高信頼性を得る為に比抵抗値が高いこと（５×１０¹³Ωｃｍ以上であること）などが挙げられる。
【０００５】
しかしながら、今までＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物としては種々検討されているが（例えば、前記した特開平２−２８９６８２号公報等参照のこと）、本発明の目的とするすべての課題を満足する液晶組成物の調整は困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は高比抵抗値を保ちながら、高いＮＩ相転移温度そして非常に低粘性である液晶組成物およびこれを用いた高コントラスト、高信頼性かつ非常に応答性に優れた液晶表示素子を提供することを目的とする。これらの課題を解決すべく、本発明者らは種々の化合物を用いた液晶組成物を鋭意検討した結果、ＡＭ方式に使用する場合にこの目的を達成できる液晶組成物を見い出した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記（１）〜（５）の構成を有する。
（１）第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を１５〜４５重量％、第二成分として一般式（II）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜４０重量％、第三成分として一般式（III −ａ）、（III −ｂ）または（III −ｃ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を３〜３０重量％、第四成分として一般式（IV−ａ）または（IV−ｂ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第五成分として一般式（Ｖ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を３〜１５重量％それぞれ含有することを特徴とする液晶組成物。
ただし、第一成分は、一般式（Ｉ）
【化１０】

（式中、Ｒ¹ は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物であり、
第二成分は、一般式（II）
【化１１】

（式中、Ｒ² は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物であり、
第三成分は、一般式（III −ａ）
【化１２】

（式中、Ｒ³ およびＲ⁴ はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物または
一般式（III −ｂ）
【化１３】

（式中、Ｒ⁵ およびＲ⁶ はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物または
一般式（III −ｃ）
【化１４】

（式中、Ｒ⁷ およびＲ⁸ はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物であり、
第四成分は、一般式（IV−ａ）
【化１５】

（式中、Ｒ⁹ およびＲ¹⁰はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物または
一般式（IV−ｂ）
【化１６】

（式中、Ｒ¹¹は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）で表される化合物であり、
第五成分は、一般式（Ｖ）
【化１７】

（式中、Ｒ¹²は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、Ｘ¹ はＨまたはＦを示す。）表される化合物である。
（２）第六成分として一般式（VI）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物をさらに３〜１５重量％含有することを特徴とする前記１に記載の液晶組成物。
ただし、第六成分は一般式（VI）
【化１８】

（式中、Ｒ¹³は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、Ｘ² はＨまたはＦを示す。）で表される化合物である。
（３）一般式（Ｉ）において、Ｒ¹ は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、ＣＨ₃ −ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −で表される化合物であり、
一般式（II）において、Ｒ² は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、ＣＨ₃ −ＣＨ ₂−ＣＨ₂ −ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −で表される化合物であり、
一般式（III −ａ）において、Ｒ³ は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ⁴ は炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、
一般式（III −ｂ）において、Ｒ⁵ は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ⁶ は炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、
一般式（III −ｃ）において、Ｒ⁷ は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ⁸ は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、
一般式（IV−ａ）において、Ｒ⁹ は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ¹⁰は炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、
一般式（IV−ｂ）において、Ｒ¹¹は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −で表される化合物であり、
一般式（Ｖ）において、Ｒ¹²は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｘ¹ はＨまたはＦで表される化合物であり、
一般式（VI）において、Ｒ¹³は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｘ² はＨまたはＦで表される化合物である前記１または２に記載の液晶組成物。
（４）一般式（Ｉ）において、Ｒ¹ は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、
一般式（II）において、Ｒ² は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、
一般式（III −ａ）において、Ｒ³ は炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ⁴ は炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、
一般式（III −ｂ）において、Ｒ⁵ は炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ⁶ は炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、
一般式（III −ｃ）において、Ｒ⁷ およびＲ⁸ はそれぞれ独立に炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、
一般式（IV−ａ）において、Ｒ⁹ は炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ¹⁰は炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、
一般式（IV−ｂ）において、Ｒ¹¹は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、
一般式（Ｖ）において、Ｒ¹²は炭素数１〜７のアルキル基、Ｘ¹ はＨまたはＦで表される化合物であり、
一般式（VI）において、Ｒ¹³は炭素数１〜７のアルキル基、Ｘ² はＨまたはＦで表される化合物である前記１〜３のいずれか一項に記載の液晶組成物。
（５）前記１〜４のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
前記１の液晶組成物では、第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を１５〜４５重量％、第二成分として一般式（II）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜４０重量％、第三成分として一般式（III −ａ）、（III −ｂ）または（III −ｃ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を３〜３０重量％、第四成分として一般式（IV−ａ）または（IV−ｂ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第五成分として一般式（Ｖ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を３〜１５重量％それぞれ含有することにより前記課題の解決を図った。
【０００９】
次に、本発明の液晶組成物を構成する各成分の化合物について説明する。
第一成分を構成する一般式（Ｉ）で表される化合物は比較的大きな正の誘電異方性、高いＮＩ相転移温度、比較的低い粘性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第一成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のしきい値電圧の低下、ＮＩ相転移温度を高くすることができ、また比抵抗値を高くすることができる。
これらの化合物は、本発明において高速応答性および５Ｖ単一駆動を実現させる組成物を提供するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（Ｉ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ¹ が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、ＣＨ₃ −ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −で表される化合物であり、高信頼性という点から特に好ましい物は、Ｒ¹ が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
【００１０】
次に第二成分を構成する一般式（II）で表される化合物は比較的大きな正の誘電異方性、高いＮＩ相転移温度、比較的大きな△ｎを有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第二成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のしきい値電圧の低下、ＮＩ相転移温度を高くすることができ、また比抵抗値を高くすることができる。また、第一成分である一般式（Ｉ）の化合物と組み合わせることにより、△ｎを任意に調整することもできる。これらの化合物は、本発明において特に５Ｖ単一駆動を実現させる液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。
本発明の一般式（II）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ² が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −で表される化合物であり、高信頼性という点から特に好ましい物は、Ｒ² が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
【００１１】
次に第三成分を構成する一般式（III −ａ）、（III −ｂ）または（III −ｃ）で表される化合物は非常に低い粘性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第三成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物の粘性を低下させ、比抵抗値を高くすることができる。これらの化合物は、本発明において特に高速応答性を実現する液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。
本発明の一般式（III −ａ）、（III −ｂ）または（III −ｃ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ³ が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂=ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ⁴ が炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、Ｒ⁵ が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ⁶ が炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、Ｒ⁷ が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ⁸ が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、高信頼性という点から特に好ましいものは、Ｒ³ が炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ⁴ が炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、Ｒ⁵ が炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ⁶ が炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、Ｒ⁷ および、Ｒ⁸ がそれぞれ独立に炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
【００１２】
次に第四成分を構成する一般式（IV−ａ）または（IV−ｂ）で表される化合物は高いＮＩ転移温度、比較的低い粘性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第四成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のＮＩ相転移温度を高くすることができ、また比抵抗値を高くすることができる。これらの化合物は、本発明において特に高いＮＩ相転移温度を実現させる液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。
本発明の一般式（IV−ａ）または（IV−ｂ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ⁹ が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｒ¹⁰が炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、Ｒ¹¹が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −で表される化合物であり、高信頼性という点から特に好ましい物はＲ⁹ が炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ¹⁰が炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基で表される化合物であり、Ｒ¹¹が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
【００１３】
次に第五成分を構成する一般式（Ｖ）で表される化合物は高いＮＩ相転移温度を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第五成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のＮＩ相転移温度を高くすることができる。また、これらの化合物は、エステル結合を有している為液晶組成物の結晶化温度あるいはＳＮ相転移温度（スメクチック−ネマチック相転移温度）を低下させることもできる。これらの化合物は、本発明において特に広い温度範囲にてネマチック相を実現させる液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。
本発明の一般式（Ｖ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ¹²が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｘ¹ がＨまたはＦで表される化合物であり、高信頼性という点から特に好ましい物は、Ｒ¹²が炭素数１〜７のアルキル基、Ｘ¹ がＨまたはＦで表される化合物である。
【００１４】
次に第六成分を構成する一般式（VI）で表される化合物は大きな正の誘電異方性を有し、かつ比抵抗値が高い化合物である。この第六成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のしきい値電圧を低下することができる。これらの化合物は、本発明において特に５Ｖ単一駆動を実現させる組成物を提供するのに重要な役割を担う。
本発明の一般式（VI）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ¹³が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−、ＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −またはＣＨ₃ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、Ｘ² はＨまたはＦで表される化合物であり、高信頼性という点から特に好ましい物は、Ｒ¹³が炭素数１〜７のアルキル基、Ｘ² がＨまたはＦで表される化合物である。
【００１５】
本発明の液晶組成物における第一成分の一般式（Ｉ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１５〜４５％が好ましい。混合割合が１５重量％未満だと本発明の課題であるしきい値電圧を低くすることができず、またＮＩ相転移温度を高くすることができない。また混合割合が４５重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００１６】
本発明の第二成分の一般式（II）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して５〜４０％が好ましい。混合割合が５重量％未満だと本発明の課題であるしきい値電圧を低くすることができず、またＮＩ相転移温度を高くすることができない。また混合割合が４０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００１７】
本発明の第三成分の一般式（III −ａ）、（III −ｂ）または（III −ｃ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して３〜３０％が好ましい。混合割合が３重量％未満だと本発明の課題である粘性を低くすることができない。また混合割合が３０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００１８】
本発明の第四成分の一般式（IV−ａ）または（IV−ｂ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して５〜２５％が好ましい。混合割合が５重量％未満だと本発明の課題であるＮＩ相転移温度を高くすることができない。また混合割合が２５重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００１９】
本発明の第五成分の一般式（Ｖ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して３〜１５％が好ましい。混合割合が３重量％未満だと本発明の課題であるＮＩ相転移温度を高くすることができず、また結晶化温度あるいはＳＮ相転移温度を低くすることができない。また混合割合が１５重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
【００２０】
本発明の第六成分の一般式（VI）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して３〜１５％が好ましい。混合割合が３重量％未満だと本発明の課題であるしきい値電圧を低くすることができない。また混合割合が１５重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
【００２１】
また、本発明の液晶組成物には使用する液晶表示素子の目的に応じて、得られる液晶組成物のしきい値電圧、ネマチック相温度範囲、△ｎ、粘性などを調整する目的で上記した一般式（Ｉ）〜（VI）で表される化合物以外の他の化合物を本発明の目的を害さない範囲で適当量含有することができる。このような化合物の例として以下の化合物を挙げることができる。
【００２２】
【化１９】

【００２３】
【化２０】

【化２１】

【化２２】

【化２３】

【００２４】
上記の各式において、Ｒ¹⁴は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ¹⁵は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｙは直結、−Ｃ₂ Ｈ₄ −、−ＣＯＯ−、Ｒ¹⁶は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ¹⁷およびＲ¹⁸はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、Ｘ³ はＨまたはＦ、Ｒ¹⁹またはＲ²⁰はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、Ｘ⁴ はＨまたはＦを示す。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。またこれらの例における組成は全て重量％で示される。略号は下記の意味を有するものとする。
ＳＮスメクチック−ネマチック相転移温度（℃）
ＮＩネマチック−等方相転移温度（℃）
η₂₀ ２０℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）
η_-10 −１０℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｖｔｈ２５℃のしきい値電圧（Ｖ）
△ｎ２５℃の屈折率異方性（λ；５８９ｎｍ）
ρ ２５℃の比抵抗値（Ωｃｍ）
【００２６】
実施例１
【化２４】

【化２５】

【００２７】
【化２６】

【化２７】

【化２８】

【化２９】

【化３０】

【化３１】

【化３２】

【００２８】
【化３３】

【化３４】

【化３５】

【化３６】

【化３７】

【００２９】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ９８．９℃
η₂₀ １９．１ｍＰａ・ｓ
η_-10 １２７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．２６Ｖ
△ｎ０．０９
ρ ４．４×１０¹⁴Ωｃｍ
を有し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００３０】
実施例２
【化３８】

【化３９】

【化４０】

【００３１】
【化４１】

【化４２】

【化４３】

【化４４】

【化４５】

【化４６】

【化４７】

【化４８】

【００３２】
【化４９】

【化５０】

【化５１】

【００３３】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ９５．６℃
η₂₀ ２０．０ｍＰａ・ｓ
η_-10 １２６ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．０３Ｖ
△ｎ０．０８９
ρ ９．９×１０¹³Ωｃｍ
を有し、そして下記のパラメ−タ−；
ねじれ角９０°
ティルト角４°
セル厚５μｍ
ピッチ７９μｍ
ｄ×△ｎ０．４５
を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子は２０℃にて３４ｍｓｅｃの応答時間を示し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００３４】
実施例３
【化５２】

【化５３】

【化５４】

【化５５】

【００３５】
【化５６】

【化５７】

【化５８】

【化５９】

【化６０】

【化６１】

【化６２】

【化６３】

【００３６】
【化６４】

【００３７】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ９５．５℃
η₂₀ １８．９ｍＰａ・ｓ
η_-10 １１１ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．０１Ｖ
△ｎ０．０９０
ρ １．７×１０¹⁴Ωｃｍ
を有し、そして下記のパラメ−タ−；
ねじれ角９０°
ティルト角４°
セル厚５μｍ
ピッチ８１μｍ
ｄ×△ｎ０．４５
を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子は２０℃にて３１ｍｓｅｃ、−１０℃にて１３８ｍｓｅｃの応答時間を示し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００３８】
実施例４
【化６５】

【化６６】

【化６７】

【化６８】

【化６９】

【化７０】

【００３９】
【化７１】

【化７２】

【化７３】

【化７４】

【化７５】

【化７６】

【化７７】

【化７８】

【００４０】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ９７．９℃
η₂₀ １８．４ｍＰａ・ｓ
η_-10 １１９ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．５１Ｖ
△ｎ０．０９０
ρ １．２×１０¹⁴Ωｃｍ
を有し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００４１】
実施例５
【化７９】

【化８０】

【化８１】

【化８２】

【化８３】

【化８４】

【化８５】

【００４２】
【化８６】

【化８７】

【化８８】

【化８９】

【化９０】

【化９１】

【化９２】

【００４３】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ１０３．３℃
η₂₀ １９．５ｍＰａ・ｓ
η_-10 １２６ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．１０Ｖ
△ｎ０．０９１
ρ ２．５×１０¹⁴Ωｃｍ
を有し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００４４】
実施例６
【化９３】

【化９４】

【化９５】

【化９６】

【化９７】

【化９８】

【化９９】

【００４５】
【化１００】

【化１０１】

【化１０２】

【化１０３】

【００４６】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−３０℃
ＮＩ１００．３℃
η₂₀ １９．０ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．１３Ｖ
△ｎ０．０８７
ρ ５．３×１０¹³Ωｃｍ
を有し、そして下記のパラメ−タ−；
ねじれ角９０°
ティルト角４°
セル厚５μｍ
ピッチ８７μｍ
ｄ×△ｎ０．４４
を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子は２０℃にて３０ｍｓｅｃ、−１０℃にて１２０ｍｓｅｃの応答時間を示し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００４７】
実施例７
【化１０４】

【化１０５】

【化１０６】

【００４８】
【化１０７】

【化１０８】

【化１０９】

【化１１０】

【化１１１】

【化１１２】

【化１１３】

【化１１４】

【００４９】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ９８．４℃
η₂₀ ２３．５ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ１．７８Ｖ
△ｎ０．１００
ρ ３．４×１０¹⁴Ωｃｍ
を有し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００５０】
実施例８
【化１１５】

【化１１６】

【化１１７】

【化１１８】

【化１１９】

【化１２０】

【化１２１】

【００５１】
【化１２２】

【化１２３】

【化１２４】

【化１２５】

【化１２６】

【化１２７】

【００５２】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ９５．４℃
η₂₀ １９．３ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．１３Ｖ
△ｎ０．０９１
ρ ３．１×１０¹⁴Ωｃｍ
を有し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００５３】
実施例９
【化１２８】

【化１２９】

【００５４】
【化１３０】

【化１３１】

【化１３２】

【化１３３】

【化１３４】

【化１３５】

【化１３６】

【００５５】
【化１３７】

【化１３８】

【化１３９】

【化１４０】

【００５６】
から成る液晶組成物は次のパラメ−タ−；
ＳＮ＜−４０℃
ＮＩ９５．２℃
η₂₀ １８．４ｍＰａ・ｓ
η_-10 １０７ｍＰａ・ｓ
Ｖｔｈ２．０２Ｖ
△ｎ０．０９０
ρ ２．３×１０¹⁴Ωｃｍ
を有し、そして下記のパラメ−タ−；
ねじれ角９０°
ティルト角４°
セル厚５μｍ
ピッチ８０μｍ
ｄ×△ｎ０．４５
を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子は２０℃にて３１ｍｓｅｃの応答時間を示し、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
【００５７】
【発明の効果】
実施例で示したように、本発明によって広い温度範囲にてネマチック相を示し、低粘性、かつ高比抵抗の液晶組成物が得られ、これにより高コントラスト、高速応答性、高信頼性のＡＭ方式の液晶表示素子を提供することが可能になった。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a liquid crystal composition for liquid crystal display and a liquid crystal display element using the same. More specifically, the present invention relates to an active matrix (hereinafter referred to as AM) type nematic liquid crystal composition for liquid crystal display and a liquid crystal display element using the same.
[0002]
[Prior art]
With the development of information devices in recent years, especially portable terminal devices, there is an increasing demand for display elements that have a display capacity and display quality comparable to those of conventional CRTs, and that are small, thin, and have low power consumption. Among them, active matrix LCDs (AM-LCDs) such as TFTs (Thin Film Transistors) have been developed as color and high definition, and are expected as a favorite of flat panel displays.
However, the definition, responsiveness, screen size, and the like are greatly inferior to CRTs that are currently most popular as displays. Therefore, active research has been conducted on various elements constituting the AM-LCD, such as a drive circuit, a switching element, and a color filter. As for the liquid crystal material, a compound having a cyano group such as a cyanobiphenyl-based compound or a cyanophenylcyclohexane-based compound (hereinafter referred to as a PCH-based compound) has a defect that reliability in an AM-LCD element is lowered.
This is because the terminal group or side chain cyano group has some interaction with the ionic impurities present in the display element, leading to an increase in current consumption and a decrease in specific resistivity. It is considered that the display quality is lowered, such as a drop.
From such a viewpoint, an example of a liquid crystal composition for AM-LCD composed only of a compound having no cyano group has been recently reported (for example, see JP-A-2-289682).
[0003]
However, the liquid crystal compositions described in these publications have a low NI phase transition temperature (nematic-isotropic phase transition temperature) and a high viscosity, resulting in poor response and AM-LCD as an AV application mainly used outdoors. In the AM-LCD as a projection application in which the display quality deteriorates such as flickering of the screen due to slow response time when displaying a moving image, or the panel becomes high temperature when used, the NI phase transition temperature is low, so Δn ( (Refractive index anisotropy) is reduced, and the display quality is lowered such that the contrast is lowered.
In addition, the AM-LCD as an OA application has a drawback in that it cannot respond to the movement of the mouse or the scroll because the response time is slow.
[0004]
Currently, the liquid crystal material used in this AM system is required to have a nematic phase temperature for use in outdoor AV applications or in-vehicle applications (for navigation, etc.) in addition to indoor OA applications. Wide range (nematic phase in the temperature range from -30 ° C to 95 ° C), low viscosity to obtain high-speed response (25 mPa · s or less), enabling 5V single drive For this purpose, the threshold voltage is low (3 V or less) and the specific resistance value is high (5 × 10 ¹³ Ωcm or more) to obtain high reliability.
[0005]
However, various liquid crystal compositions for AM-LCD have been studied so far (see, for example, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-289682, etc.), but the liquid crystal satisfying all the objects of the present invention. It was difficult to adjust the composition.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a liquid crystal composition having a high NI phase transition temperature and a very low viscosity while maintaining a high specific resistance value, and a liquid crystal display device using the same and having high contrast, high reliability, and extremely excellent responsiveness. The purpose is to do. In order to solve these problems, the present inventors diligently studied a liquid crystal composition using various compounds, and as a result, found a liquid crystal composition capable of achieving this object when used in an AM system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configurations (1) to (5).
(1) 15 to 45% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by general formula (I) as the first component, and from a compound represented by general formula (II) as the second component 5 to 40% by weight of at least one compound selected from the group consisting of: selected from the group consisting of compounds represented by the general formula (III-a), (III-b) or (III-c) as the third component 3 to 30% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (IV-a) or (IV-b) as the fourth component: 5 to 25 A liquid crystal composition comprising 3% to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by general formula (V) as a fifth component by weight%.
However, the first component is represented by the general formula (I)
[Chemical Formula 10]

(Wherein R ¹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The second component is represented by the general formula (II)
Embedded image

(Wherein R ² represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The third component is represented by the general formula (III-a)
Embedded image

(Wherein R ³ and R ⁴ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms) or a general formula (III-b)
Embedded image

(Wherein R ⁵ and R ⁶ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms) or a general formula (III-c)
Embedded image

(Wherein R ⁷ and R ⁸ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The fourth component is represented by the general formula (IV-a)
Embedded image

(Wherein R ⁹ and R ¹⁰ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms) or a general formula (IV-b)
Embedded image

(Wherein R ¹¹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The fifth component is represented by the general formula (V)
Embedded image

(Wherein R ¹² represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and X ¹ represents H or F).
(2) The liquid crystal composition according to item 1, further comprising 3 to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (VI) as a sixth component. .
However, the sixth component is the general formula (VI)
Embedded image

(Wherein R ¹³ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and X ² represents H or F).
3 in Formula (I), R ¹ is an alkyl group of 1 to 7 _{_{carbons, CH 2 = CH-, CH 3}} -CH = CH-, CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -, CH 3 a compound represented _{_{by, - -CH 2 -CH 2 -CH =}} CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2
In general formula (II), R ² represents an alkyl group having 1 to 7 carbon _{_{atoms, CH 2 = CH-, CH 3}} -CH = CH-, CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -, CH 3 -CH 2 a compound represented by, - -CH ₂ -CH = CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2
In the general formula (III-a), R ³ represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁴ is a compound represented by an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (III-b), R ⁵ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁶ is a compound represented by an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (III-c), R ⁷ is an alkyl group having 1 to ⁷ carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁸ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (IV-a), R ⁹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ¹⁰ is a compound represented by an alkyl or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (IV-b), R ¹¹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. A compound represented by CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —,
In the general formula (V), R ¹² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. CH—CH ₂ —CH ₂ —, X ¹ is a compound represented by H or F,
In the general formula (VI), R ¹³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. 3. The liquid crystal composition according to 1 or 2, wherein CH—CH ₂ —CH ₂ — and X ² are compounds represented by H or F.
(4) In the general formula (I), R ¹ is a compound represented by the alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (II), R ² is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (III-a), R ³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁴ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group,
In the general formula (III-b), R ⁵ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁶ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group,
In the general formula (III-c), R ⁷ and R ⁸ are each independently a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (IV-a), R ⁹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ¹⁰ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group,
In the general formula (IV-b), R ¹¹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (V), R ¹² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, X ¹ is a compound represented by H or F,
In General Formula (VI), R < ¹³ > is a C1-C7 alkyl group, X < ² > is a liquid crystal composition as described in any one of said 1-3 which is a compound represented by H or F.
(5) A liquid crystal display element using the liquid crystal composition according to any one of the above 1 to 4.
[0008]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the liquid crystal composition of 1 above, 15 to 45% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the general formula (I) as a first component and a general formula (II) as a second component 5 to 40% by weight of at least one compound selected from the group consisting of the compounds represented by the formula (III-a), (III-b) or (III-c) as the third component 3 to 30% by weight of at least one compound selected from the group consisting of: at least one selected from the group consisting of compounds represented by formula (IV-a) or (IV-b) as the fourth component The above-mentioned problem is solved by containing 5 to 25% by weight of a compound and 3 to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (V) as the fifth component. It was.
[0009]
Next, the compound of each component which comprises the liquid crystal composition of this invention is demonstrated.
The compound represented by the general formula (I) constituting the first component is a compound having a relatively large positive dielectric anisotropy, a high NI phase transition temperature, a relatively low viscosity, and a high specific resistance value. . By adding this first component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the threshold voltage of the liquid crystal composition can be lowered, the NI phase transition temperature can be increased, and the specific resistance can be increased. .
These compounds play an important role in providing a composition that achieves fast response and 5V single drive in the present invention. Preferred compounds represented by the general formula (I) of the present invention are those in which R ¹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH. _{_{_{2 -CH 2 -, CH 3 -CH}}} 2 -CH 2 -CH = CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2 - a compound represented by, particularly preferred ones from the viewpoint of reliability Is a compound in which R ¹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
[0010]
Next, the compound represented by the general formula (II) constituting the second component has a relatively large positive dielectric anisotropy, a high NI phase transition temperature, a relatively large Δn, and a high specific resistance value. A compound. By adding this second component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the threshold voltage of the liquid crystal composition can be lowered, the NI phase transition temperature can be increased, and the specific resistance can be increased. . Moreover, (DELTA) n can also be arbitrarily adjusted by combining with the compound of general formula (I) which is a 1st component. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition that can achieve 5 V single driving, in the present invention.
Preferred compounds represented by the general formula (II) of the present invention are those in which R ² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH. ₂ -CH ₂ - or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2 - is a compound represented by, particularly preferred ones from the viewpoint of high reliability, R ² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms It is a compound represented.
[0011]
Next, the compound represented by the general formula (III-a), (III-b) or (III-c) constituting the third component is a compound having a very low viscosity and a high specific resistance value. . By adding this third component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the viscosity of the liquid crystal composition can be lowered and the specific resistance value can be increased. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition that achieves particularly high-speed response in the present invention.
The compounds of general formula (III -a), (III -b ) or (III -c) preferred as the compound represented by, R ³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ = CH-, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, wherein R ⁴ is an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms. R ⁵ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH —CH ₂ —CH ₂ —, R ⁶ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group, R ⁷ is an alkyl group having 1 to ⁷ carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ _{-CH = CH-, CH 2 = CH} -CH 2 -CH 2 - or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2 -, R 8 A compound represented by the alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, particularly preferred from the viewpoint of high reliability, R ³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁴ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms Or a compound represented by an alkoxy group, R ⁵ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁶ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group, and R ⁷ and R ⁸ is a compound independently represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
[0012]
Next, the compound represented by the general formula (IV-a) or (IV-b) constituting the fourth component is a compound having a high NI transition temperature, a relatively low viscosity, and a high specific resistance value. By adding this fourth component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the NI phase transition temperature of the liquid crystal composition can be increased, and the specific resistance value can be increased. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition that achieves a particularly high NI phase transition temperature in the present invention.
Preferred compounds represented by the general formula (IV-a) or (IV-b) of the present invention are those wherein R ⁹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH —, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, wherein R ¹⁰ is a C 1-7 alkyl group or alkoxy group, R ¹¹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ A compound represented by-, and particularly preferred from the viewpoint of high reliability, is a compound in which R ⁹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R ¹⁰ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group. And R ¹¹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
[0013]
Next, the compound represented by the general formula (V) constituting the fifth component is a compound having a high NI phase transition temperature and a high specific resistance value. By adding this fifth component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the NI phase transition temperature of the liquid crystal composition can be increased. In addition, since these compounds have an ester bond, the crystallization temperature or SN phase transition temperature (smectic-nematic phase transition temperature) of the liquid crystal composition can be lowered. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition that realizes a nematic phase in a particularly wide temperature range in the present invention.
Preferred compounds represented by the general formula (V) of the present invention are those in which R ¹² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH. _2- CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, a compound in which X ¹ is represented by H or F, and particularly preferred from the viewpoint of high reliability, R ¹² is a carbon number 1 to 7 alkyl groups, wherein X ¹ is H or F.
[0014]
Next, the compound represented by the general formula (VI) constituting the sixth component is a compound having a large positive dielectric anisotropy and a high specific resistance value. By adding this sixth component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the threshold voltage of the liquid crystal composition can be lowered. These compounds play an important role in the present invention, particularly for providing a composition that realizes a single 5V drive.
Preferred compounds represented by formula (VI) of the present invention are those in which R ¹³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH. ₂ -CH ₂ - or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2 -, X 2 is a compound represented by H or F, particularly preferable ones from the viewpoint of reliability, R ¹³ carbon atoms 1 to 7 alkyl groups, wherein X ² is H or F.
[0015]
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (I) as the first component in the liquid crystal composition of the present invention is preferably 15 to 45% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. When the mixing ratio is less than 15% by weight, the threshold voltage, which is the subject of the present invention, cannot be lowered, and the NI phase transition temperature cannot be raised. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 45% by weight, the viscosity of the obtained liquid crystal composition becomes undesirably high.
[0016]
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (II) of the second component of the present invention is preferably 5 to 40% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 5% by weight, the threshold voltage, which is the subject of the present invention, cannot be lowered, and the NI phase transition temperature cannot be raised. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 40% by weight, the viscosity of the obtained liquid crystal composition becomes undesirably high.
[0017]
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (III-a), (III-b) or (III-c) of the third component of the present invention is 3 to 30% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. preferable. If the mixing ratio is less than 3% by weight, the viscosity which is the subject of the present invention cannot be lowered. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 30% by weight, the threshold voltage of the liquid crystal composition obtained is undesirably high.
[0018]
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (IV-a) or (IV-b) of the fourth component of the present invention is preferably 5 to 25% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 5% by weight, the NI phase transition temperature, which is the subject of the present invention, cannot be increased. On the other hand, if the mixing ratio exceeds 25% by weight, the threshold voltage of the liquid crystal composition obtained is undesirably high.
[0019]
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (V) of the fifth component of the present invention is preferably 3 to 15% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 3% by weight, the NI phase transition temperature, which is the subject of the present invention, cannot be increased, and the crystallization temperature or SN phase transition temperature cannot be decreased. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 15% by weight, the threshold voltage of the liquid crystal composition obtained is undesirably increased.
[0020]
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (VI) of the sixth component of the present invention is preferably 3 to 15% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 3% by weight, the threshold voltage which is the subject of the present invention cannot be lowered. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 15% by weight, the liquid crystal composition obtained is not preferable because the viscosity becomes high.
[0021]
In addition, the liquid crystal composition of the present invention is generally used for the purpose of adjusting the threshold voltage, nematic phase temperature range, Δn, viscosity, etc. of the obtained liquid crystal composition according to the purpose of the liquid crystal display element used. A compound other than the compounds represented by the formulas (I) to (VI) can be contained in an appropriate amount within a range that does not impair the object of the present invention. Examples of such compounds include the following compounds.
[0022]
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[0023]
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[0024]
In the above formulas, R ¹⁴ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R ¹⁵ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Y is a direct bond, —C ₂ H ₄ —, —COO—, and R ¹⁶ is a carbon number. 1 to 10 alkyl groups, R ¹⁷ and R ¹⁸ are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, X ³ is H or F, R ¹⁹ or R ²⁰ is each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, X ⁴ represents H or F.
[0025]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples. In addition, the compositions in these examples are all expressed in weight percent. Abbreviations shall have the following meanings:
SN Smectic-nematic phase transition temperature (℃)
NI Nematic-isotropic phase transition temperature (° C)
η ₂₀ Viscosity at 20 ° C (mPa · s)
η _-10 -10 ° C viscosity (mPa · s)
Vth 25 ° C threshold voltage (V)
Δn Refractive index anisotropy at 25 ° C. (λ; 589 nm)
ρ Specific resistance value at 25 ℃ (Ωcm)
[0026]
Example 1
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[0027]
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[0028]
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[0029]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 98.9 ° C
η ₂₀ 19.1 mPa · s
η _-10 127 mPa · s
Vth 2.26V
△ n 0.09
ρ 4.4 × 10 ¹⁴ Ωcm
And is well suited for AM-LCDs.
[0030]
Example 2
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[0031]
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[0032]
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[0033]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 95.6 ° C
η ₂₀ 20.0 mPa · s
η _-10 126mPa · s
Vth 2.03V
△ n 0.089
ρ 9.9 × 10 ¹³ Ωcm
And the following parameters:
Twist angle 90 °
Tilt angle 4 °
Cell thickness 5μm
Pitch 79μm
d × Δn 0.45
An AM-LCD display element having a response time of 34 msec at 20 ° C. is sufficiently suitable for an AM-LCD.
[0034]
Example 3
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[0035]
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[0036]
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[0037]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 95.5 ° C
η ₂₀ 18.9 mPa · s
η _-10 111mPa · s
Vth 2.01V
Δn 0.090
ρ 1.7 × 10 ¹⁴ Ωcm
And the following parameters:
Twist angle 90 °
Tilt angle 4 °
Cell thickness 5μm
Pitch 81μm
d × Δn 0.45
An AM-LCD display element having a response time of 31 msec at 20 ° C. and 138 msec at −10 ° C. is sufficiently suitable for an AM-LCD.
[0038]
Example 4
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[0039]
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[0040]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 97.9 ° C
η ₂₀ 18.4 mPa · s
η _-10 119 mPa · s
Vth 2.51V
Δn 0.090
ρ 1.2 × 10 ¹⁴ Ωcm
And is well suited for AM-LCDs.
[0041]
Example 5
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[0042]
[Chemical Formula 86]

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[0043]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 103.3 ° C
η ₂₀ 19.5 mPa · s
η _-10 126mPa · s
Vth 2.10V
Δn 0.091
ρ 2.5 × 10 ¹⁴ Ωcm
And is well suited for AM-LCDs.
[0044]
Example 6
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[0045]
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[0046]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-30 ° C
NI 100.3 ° C
η ₂₀ 19.0 mPa · s
Vth 2.13V
△ n 0.087
ρ 5.3 × 10 ¹³ Ωcm
And the following parameters:
Twist angle 90 °
Tilt angle 4 °
Cell thickness 5μm
Pitch 87μm
d × Δn 0.44
An AM-LCD display element having a response time of 30 msec at 20 ° C. and 120 msec at −10 ° C. is sufficiently suitable for an AM-LCD.
[0047]
Example 7
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[0048]
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[0049]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 98.4 ° C
η ₂₀ 23.5 mPa · s
Vth 1.78V
△ n 0.100
ρ 3.4 × 10 ¹⁴ Ωcm
And is well suited for AM-LCDs.
[0050]
Example 8
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[0051]
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[0052]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 95.4 ° C
η ₂₀ 19.3 mPa · s
Vth 2.13V
Δn 0.091
ρ 3.1 × 10 ¹⁴ Ωcm
And is well suited for AM-LCDs.
[0053]
Example 9
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[0054]
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[0055]
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[0056]
The liquid crystal composition comprising the following parameters:
SN <-40 ° C
NI 95.2 ° C
η ₂₀ 18.4 mPa · s
η _-10 107mPa · s
Vth 2.02V
Δn 0.090
ρ 2.3 × 10 ¹⁴ Ωcm
And the following parameters:
Twist angle 90 °
Tilt angle 4 °
Cell thickness 5μm
Pitch 80μm
d × Δn 0.45
An AM-LCD display device having a response time of 31 msec at 20 ° C. is sufficiently suitable for an AM-LCD.
[0057]
【The invention's effect】
As shown in Examples, according to the present invention, a liquid crystal composition exhibiting a nematic phase in a wide temperature range and having a low viscosity and a high specific resistance can be obtained, whereby an AM having high contrast, high speed response, and high reliability. It has become possible to provide a liquid crystal display element of the type.

Claims

15 to 45% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by general formula (I) as the first component, and from the group consisting of compounds represented by general formula (II) as the second component 5 to 40% by weight of at least one selected compound, at least selected from the group consisting of compounds represented by the general formula (III-a), (III-b) or (III-c) as the third component 3 to 30% by weight of one compound, 5 to 25% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (IV-a) or (IV-b) as the fourth component, A liquid crystal composition comprising 3 to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (V) as a fifth component.
However, the first component is represented by the general formula (I)

(Wherein R ¹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The second component is represented by the general formula (II)

(Wherein R ² represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The third component is represented by the general formula (III-a)

(Wherein R ³ and R ⁴ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms) or a general formula (III-b)

(Wherein R ⁵ and R ⁶ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms) or a general formula (III-c)

(Wherein R ⁷ and R ⁸ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The fourth component is represented by the general formula (IV-a)

(Wherein R ⁹ and R ¹⁰ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms) or a general formula (IV-b)

(Wherein R ¹¹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms),
The fifth component is represented by the general formula (V)

(Wherein R ¹² represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and X ¹ represents H or F).

2. The liquid crystal composition according to claim 1, further comprising 3 to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (VI) as a sixth component.
However, the sixth component is the general formula (VI)

(Wherein R ¹³ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and X ² represents H or F).

In Formula (I), R ¹ represents an alkyl group having 1 to 7 carbon _{_{atoms, CH 2 = CH-, CH 3}} -CH = CH-, CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -, CH 3 -CH 2 a compound represented by, - -CH ₂ -CH = CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2
In formula (II), R ² is an alkyl group having 1 to 7 carbon _{_{atoms, CH 2 = CH-, CH 3}} -CH = CH-, CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -, CH 3 -CH 2 a compound represented by, - -CH ₂ -CH = CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2
In the general formula (III-a), R ³ represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁴ is a compound represented by an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (III-b), R ⁵ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁶ is a compound represented by an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (III-c), R ⁷ is an alkyl group having 1 to ⁷ carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁸ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (IV-a), R ⁹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ¹⁰ is a compound represented by an alkyl or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (IV-b), R ¹¹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —. A compound represented by CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —,
In the general formula (V), R ¹² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. CH—CH ₂ —CH ₂ —, X ¹ is a compound represented by H or F,
In the general formula (VI), R ¹³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. 3. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein CH—CH ₂ —CH ₂ — and X ² are compounds represented by H or F. 4.

In the general formula (I), R ¹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (II), R ² is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (III-a), R ³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁴ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group,
In the general formula (III-b), R ⁵ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁶ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group,
In the general formula (III-c), R ⁷ and R ⁸ are each independently a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In General Formula (IV-a), R ⁹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ¹⁰ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group,
In the general formula (IV-b), R ¹¹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (V), R ¹² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, X ¹ is a compound represented by H or F,
4. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein in general formula (VI), R ¹³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and X ² is a compound represented by H or F. 5. .

A liquid crystal display element using the liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 4.