JP4407101B2 - Liquid crystal composition and liquid crystal display element - Google Patents

Description

（式中、m及びnはそれぞれ独立して0〜7を表す。）で表される化合物を1種又は2種以上を含有し、第二成分として、一般式(II)
【０００７】
【化６】

（式中、R¹は炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基を、X¹及びX²はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。）で表される化合物を1種又は2種以上を含有し、第三成分として、一般式(III)
【０００８】
【化７】

（式中、R²は2〜7のアルケニル基を表し、X³は水素原子又はフッ素原子を表す。）で表される化合物を1種又は2種以上を含有することを特徴とする液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
【００１０】
（一般式(I)で表される化合物）
一般式(I)で表される化合物（以下、化合物(I)と言う。）は、nが0又は2である式(I-a)〜(I-d)
【化８】

で表される化合物が好ましい。
【００１１】
また、液晶組成物中で、化合物(I)の含有量は3〜25質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることが特に好ましい。更に具体的には、式(I-a)又は式(I-b)で表される化合物を5〜15質量%含有することが好ましく、式(I-a)で表される化合物のみを5〜15質量%含有することが特に好ましい。
【００１２】
（一般式(II)で表される化合物）
液晶組成物は、更に、一般式(II)から選ばれる化合物を含有することを特徴とするが、R¹は炭素原子数2〜4のアルキル基であることが特に好ましい。また、X¹及びX²はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表すが、
X¹=X²=H
又は
X¹=F、X²=H
が好ましい。
また、液晶組成物中で、化合物(III)の含有量は3〜25質量%であることが好ましく、3〜10質量%であることが特に好ましい。
【００１３】
（一般式(III)で表される化合物）
液晶組成物は、更に、一般式(III)から選ばれる化合物を含有することを特徴とするが、R²は炭素原子数2〜5のアルケニル基が特に好ましい。更に具体的には、式(III-a)又は(III-b)が好ましい。
【化９】

また、液晶組成物中で、化合物(II)の含有量は3〜30質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることがより好ましく、20〜30質量%であることが特に好ましい。
【００１４】
（液晶組成物の物性値について）
本発明の液晶表示素子に使用する液晶組成物のネマチック相−等方性液体相転移温度（以下、Tniと言う。）は、STN-LCDのコントラストを高くするためには低い方が望ましいが、Tniを低くし過ぎると高い温度の雰囲気下で表示が消えてしまうなどの諸問題が生じるため、75℃〜130℃であることが好ましく、80℃〜120℃であることがより好ましく、85℃〜110℃であることが特に好ましい。屈折率異方性(Δn)は、0.12〜0.24であることが好ましいが、0.13〜0.18がより好ましく、0.13〜0.16が特に好ましい。
【００１５】
（一般式(IV)で表される化合物）
本発明の液晶組成物は、更に、一般式(IV)
【化１０】

（式中、R⁶は炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基を表し、R⁷は炭素原子数1〜7のアルコキシル基を表す。）で表される化合物を1種又は2種以上を含有し、その含有率が3〜15質量%であることを特徴とするが、R⁶は炭素原子数2〜5のアルキル基がより好ましく、R⁷は炭素原子数1〜5のアルコキシル基がより好ましい。
また、液晶組成物中で、化合物(IV)の含有率は、3〜10質量%であることがより好ましい。
【００１６】
本発明の液晶組成物は、更に、一般式(V)
【化１１】

（式中、R⁸、R⁹はそれぞれ独立してフッ素置換されていてもよい炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基、炭素原子数3〜7のアルケニルオキシ基を表し、Z¹は単結合、-CH₂-CH₂-又は-CH=CH-を表し、Aは1,4-フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表し、qは0又は1を表す。）で表される化合物（以下、化合物(V)と言う。）を含有することが好ましく、急峻性γをより改善することができる。この液晶組成物は、化合物(V)を1種又は2種以上を含有するが、1〜8種含有することが好ましく、1〜4種含有することがより好ましい。また、その含有量は、5〜40質量%が好ましいが、5〜30質量%がより好ましく、5〜20質量%が特に好ましい。
【００１７】
化合物(V)の好ましい例は、一般式(V-a)
【化１２】

（式中、R¹⁰及びR¹¹は、R⁸と同じ意味を有する。）で表される化合物（以下、化合物(V-a)と言う。）である。
【００１８】
また、化合物(V)の別の好ましい例は、一般式(V-b)
【化１３】

（式中、R¹²及びR¹³は、R⁸と同じ意味を有する。）で表される化合物（以下、化合物(V-b)と言う。）である。
化合物(V-a)又は化合物(V-b)を使用することは、急峻な電気-光学特性を得るために効果的であり、特に、化合物(V-b)を使用することが好ましい。
【００１９】
R⁸及びR⁹は、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基であることがより好ましい。更に具体的には、アルケニル基は、式(a)〜(e)の構造が好ましく、
【化１４】

（構造式は右端で環に連結しているものとする。）その中でも(b)、(d)が特に好ましい。
【００２０】
更に、本発明の液晶組成物は、一般式(VI)
【化１５】

（式中、R¹⁴及びR¹⁵は、炭素原子数1〜7のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又は炭素原子数3〜7のアルケニルオキシ基を表し、B及びDは、それぞれ独立的に1,4-フェニレン基、2又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2又は3-メチル-1,4-フェニレン基、2,3-ジメチル-1,4-フェニレン基、3,5-ジメチル-1,4-フェニレン基、2,6-ジメチル-1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、r及びsは、それぞれ独立的に0又は1を表し、Z²及びZ³は、それぞれ独立的に単結合、-CH₂-CH₂-、-CH=CH-、-COO-又は-OCO-を表し、X⁴、X⁵、X⁶及びX⁷は、それぞれ独立的にH又はFを表す。）で表される化合物（以下、化合物(VI)と言う。）を含有し、液晶組成物中における化合物(VI)の含有量は、5〜60質量%が好ましいが、5〜40質量%がより好ましく、10〜30質量%が特に好ましい。
【００２１】
一般式(VI) の好ましい例は、(VI-a)〜(VI-m)で表される化合物（以下、化合物(VI-a)〜(VI-m)と言う。）である。
【００２２】
【化１６】

【００２３】
更に、本発明の液晶組成物は、一般式(VII)
【化１７】

（式中、R¹⁶及びR¹⁷は、炭素原子数1〜7のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又は炭素原子数3〜7のアルケニルオキシ基を表し、Eは、1,4-フェニレン基、2又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2又は3-メチル-1,4-フェニレン基、2,3-ジメチル-1,4-フェニレン基、3,5-ジメチル-1,4-フェニレン基、2,6-ジメチル-1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、Z⁴は、単結合、-CH₂-CH₂-、-CH=CH-、-COO-又は-OCO-を表す。）で表される化合物を含有することが好ましく、液晶組成物中における化合物(VII)の含有量は、3〜20質量%が好ましいが、急峻性γなどの諸特性とバランスをとるためには、3〜15質量%が更に好ましく、3〜10質量%が特に好ましい。
【００２４】
化合物(VII)の好ましい例は、一般式(VII-a)又は(VII-b)（以下、化合物(VII-a)及び(VII-b)と言う。）である。
【化１８】

化合物(I)、化合物(II)及び化合物(III)を含有することを特徴とする本発明の液晶組成物は、化合物(IV)〜(VII)を同時に含有することが、より優れた本発明の効果を得るために、特に好ましい。
【００２５】
本発明の効果を得るために、特に好ましい液晶組成物（以下、液晶組成物Gと言う。）は、式(I-a)で表される化合物を5〜15質量%と、一般式(II)で表される化合物を3〜10質量%と、一般式(III-a)で表される化合物を20〜30質量%と、一般式(IV)で表される化合物を3〜10質量%と、化合物(V-a)又は(V-b)を5〜20質量%と、化合物(VI-a)又は(VI-d)を10〜30質量%と、化合物(VII-a)を3〜10質量%とを含有する。この液晶組成物Gは、低い閾値電圧と急峻な電気-光学特性を同時に併せ持っており、これを用いた液晶表示素子は駆動電圧が低いため、バッテリーの交換又は充電を必要としないで長時間の使用が可能となり、また、高いコントラストを有しているため、表示品位が非常に優れているという特徴を有する。
【００２６】
本発明に使用する液晶組成物は、一般式(I)〜(VII)で表される化合物以外に、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、カイラル剤などを使用することができる。なお、カイラル剤の代表的なものとしては、コレステリルノナネイト、C-15、CB-15、S-811などがある。
【００２７】
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、スーパーツイステッドネマチック(STN)液晶表示素子にした場合、ツイスト角は180°〜270°が好ましく、220°〜260°がより好ましく、230°〜250°が特に好ましい。
【００２８】
本発明のSTN-LCDは、従来のSTN-LCDと比較して急峻性γが驚くべきほどに改善されている。このため、本発明のSTN-LCDは高いコントラストを有する。具体的には、条件式(i)
【数３】

（但し、Vsatは、セル厚d(μm)のSTN-LCDを構成した時の25℃での飽和電圧(V)、すなわち、透過率が10%のときの駆動電圧である。セル厚d(μm)は、Δn・d=0.90の関係式により決定。印加駆動波形は100Hz矩形波。Vthは、セル厚d(μm)のSTN液晶表示素子(STN-LCD)を構成したときの25℃での閾値電圧(V)、すなわち、透過率が90%のときの駆動電圧である。セル厚d(μm)は、Δn・d=0.90の関係式により決定。印加駆動波形は100Hz矩形波。）で表される急峻性γを満たしており、高いコントラストであることを特徴とするSTN-LCDを作製することができる。
【００２９】
更に、本発明のSTN-LCDは低い閾値電圧を有しているという特徴がある。具体的には、条件式(ii)
【数４】

（但し、Vthはセル厚d(μm)のSTN液晶表示素子(STN-LCD)を構成したときの25℃での閾値電圧(V)、すなわち、透過率が90%のときの駆動電圧である。セル厚d(μm)は、Δn・d=0.90の関係式により決定。印加駆動波形は100Hz矩形波。）で表される閾値電圧Vthを満たすSTN-LCDを作製することができ、より好ましくは1.45V以下、特に好ましくは1.40V以下の閾値電圧を有するSTN-LCDを作成することができる。すなわち、駆動電圧が低いため、携帯情報端末に求められている長時間の使用に対する改善効果が非常に大きい。
【００３０】
以上のことから、本発明のSTN-LCDは高いコントラストと低い駆動電圧を同時に実現しており、携帯情報端末に求められている1/32〜1/480Duty、より好適には1/64〜1/240Dutyの時分割駆動において非常に優れた表示特性を有している。
【００３１】
なお、本発明のSTN-LCDは透過型、半透過型、反射型などのいずれの表示方式であってもよい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳述するが、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。
【００３３】
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（℃）
T-n ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度（℃）
Δn ：25℃での屈折率異方性
Vth ：セル厚d(μm)のSTN液晶表示素子(STN-LCD)を構成したときの25℃での閾値電圧(V)、すなわち、透過率が90%のときの駆動電圧である。セル厚d(μm)は、Δn・d=0.90の関係式により決定。印加駆動波形は100Hz矩形波。
Vsat ：セル厚d(μm)のSTN-LCDを構成した時の25℃での飽和電圧(V)、すなわち、透過率が10%のときの駆動電圧である。セル厚d(μm)は、Δn・d=0.90の関係式により決定。印加駆動波形は100Hz矩形波。
γ ：25℃における急峻性 γ=Vsat/Vth
STN-LCDの作製は、以下のように行った。ネマチック液晶組成物にカイラル剤「S-811」(メルク社製)を添加して混合液晶を調製し、対向する平面透明電極上に「サンエバー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たツイスト角240°のSTN-LCDに注入した。なお、カイラル剤は、カイラル剤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、d/P=0.50となるように添加した。
【００３４】
化合物の記載に下記の略号を使用する。

【化１９】

【００３５】
例えば、以下に表すように略号を用いる。
【化２０】

【００３６】
(実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2)
液晶組成物No.1(実施例1)、No.2(実施例2)、液晶組成物M1(比較例1)、M2(比較例2)を調製した。また、これらの液晶組成物を使用したSTN-LCDを作製した。表1には、これらの液晶組成物の組成比と液晶組成物を使用したSTN-LCDの特性測定値を示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
液晶組成物No.1(実施例1)及び液晶組成物No.2(実施例2)は、本発明の組み合わせである一般式(I)、(II)及び(III)のほか、更に一般式(IV)〜(VII)などを含有している。液晶組成物M1(比較例1)と特性測定値を比較すると、実施例1及び実施例2のSTN-LCDは、比較例1よりも急峻性γが大幅に改善されており、先に述べた条件式(i)及び(ii)を満たしている。すなわち、急峻な電気-光学特性（高いコントラスト）と低い閾値電圧（低い駆動電圧）とを同時に満たしている。
【００３９】
比較例2は、急峻性γが条件式(i)を満たしているものの、低電圧化が不十分で条件式(ii)を満たしていない。一般に低電圧化を行うと急峻性γは悪化する傾向にあり、低電圧かつ高コントラストを実現することは困難である。
【００４０】
比較例3は、低い閾値電圧は実現されているが、急峻性γの改善が不十分であり高いコントラストを有するSTN-LCDを作成することは困難である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、低い閾値電圧と急峻な電気-光学特性を同時に併せ持つ液晶組成物を提供することにより、表示品位が大幅に改善されたSTN-LCDを得ることができる。したがって、本発明のSTN-LCDはコントラストが高く、なおかつ、駆動電圧も低いという非常に優れた特徴を有している。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal composition having both a low threshold voltage and steep electro-optical characteristics, and a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
Among liquid crystal display elements, a super twisted nematic liquid crystal display element (hereinafter referred to as STN-LCD) is used as a display device for a wide range of applications, and various characteristics are required with the development of applications.
[0003]
In particular, in mobile information terminals, it is a very important feature that it can be used for a long time without the need for battery replacement or charging, and for this, the drive voltage of STN-LCD is reduced, that is, liquid crystal Reducing the threshold voltage Vth of the composition is one effective improvement method. In time-division driving for displaying a large amount of information such as images as well as characters, more steep electro-optical characteristics are required. Various improvement methods have been proposed to meet these demands, but are still insufficient, and a liquid crystal composition that simultaneously realizes a low threshold voltage and steep electro-optical characteristics and a liquid crystal using the same There is a need for display elements.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide a liquid crystal composition having both a low threshold voltage and steep electro-optical characteristics at the same time, and a liquid crystal display device using the same.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventor uses a compound selected from general formula (I), general formula (II) and general formula (III) at the same time to reduce the threshold voltage, and The inventors have found that the optical characteristics are surprisingly improved, and have reached the present invention.
[0006]
That is, the present invention provides the general formula (I) as the first component
[Chemical formula 5]

(Wherein m and n each independently represents 0 to 7), containing one or more compounds represented by the general formula (II)
[0007]
[Chemical 6]

(Wherein R ¹ represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and X ¹ and X ² each independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom). Containing one or more compounds, and as a third component, the general formula (III)
[0008]
[Chemical 7]

(Wherein R ² represents an alkenyl group of ² to 7 and X ³ represents a hydrogen atom or a fluorine atom), a liquid crystal composition comprising one or more compounds represented by And a liquid crystal display element using the same.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0010]
(Compound represented by the general formula (I))
The compound represented by the general formula (I) (hereinafter referred to as the compound (I)) has the formulas (Ia) to (Id) in which n is 0 or 2.
[Chemical 8]

The compound represented by these is preferable.
[0011]
In the liquid crystal composition, the content of the compound (I) is preferably 3 to 25% by mass, and particularly preferably 5 to 15% by mass. More specifically, it is preferable to contain 5 to 15% by mass of the compound represented by the formula (Ia) or (Ib), and only 5 to 15% by mass of the compound represented by the formula (Ia). It is particularly preferred.
[0012]
(Compound represented by formula (II))
The liquid crystal composition is further characterized by containing a compound selected from the general formula (II), and R ¹ is particularly preferably an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms. X ¹ and X ² each independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom,
X ¹ = X ² = H
Or
X ¹ = F, X ² = H
Is preferred.
In the liquid crystal composition, the content of the compound (III) is preferably 3 to 25% by mass, and particularly preferably 3 to 10% by mass.
[0013]
(Compound represented by the general formula (III))
The liquid crystal composition is further characterized by containing a compound selected from general formula (III), and R ² is particularly preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms. More specifically, formula (III-a) or (III-b) is preferred.
[Chemical 9]

In the liquid crystal composition, the content of the compound (II) is preferably 3 to 30% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, and particularly preferably 20 to 30% by mass. .
[0014]
(About physical properties of liquid crystal composition)
The nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (hereinafter referred to as Tni) of the liquid crystal composition used in the liquid crystal display element of the present invention is preferably low in order to increase the contrast of the STN-LCD. If Tni is too low, the display disappears in an atmosphere of high temperature. Therefore, it is preferably 75 ° C to 130 ° C, more preferably 80 ° C to 120 ° C, and 85 ° C. A temperature of ˜110 ° C. is particularly preferred. The refractive index anisotropy (Δn) is preferably 0.12 to 0.24, more preferably 0.13 to 0.18, and particularly preferably 0.13 to 0.16.
[0015]
(Compound represented by formula (IV))
The liquid crystal composition of the present invention further has the general formula (IV)
[Chemical Formula 10]

(Wherein R ⁶ represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to ⁷ carbon atoms, and R ⁷ represents an alkoxyl group having 1 to 7 carbon atoms). 1 or 2 or more, and the content thereof is 3 to 15% by mass, R ⁶ is more preferably an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, R ⁷ is a carbon atom An alkoxyl group of 1 to 5 is more preferable.
In the liquid crystal composition, the content of compound (IV) is more preferably 3 to 10% by mass.
[0016]
The liquid crystal composition of the present invention further has the general formula (V)
Embedded image

(In the formula, R ⁸ and R ⁹ are each independently a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and an alkenyloxy having 3 to 7 carbon atoms. represents a group, Z ¹ is a single bond, -CH ₂ -CH ₂ - or an -CH = CH-, a represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group, q is 0 Or a compound represented by 1 (hereinafter referred to as compound (V)), and the steepness γ can be further improved. The liquid crystal composition contains one or more compounds (V), preferably 1 to 8 types, more preferably 1 to 4 types. Further, the content is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 5 to 20% by mass.
[0017]
Preferred examples of the compound (V) are those represented by the general formula (Va)
Embedded image

(Wherein R ¹⁰ and R ¹¹ have the same meaning as R ⁸ ) (hereinafter referred to as compound (Va)).
[0018]
Another preferred example of the compound (V) is a compound represented by the general formula (Vb)
Embedded image

(Wherein R ¹² and R ¹³ have the same meaning as R ⁸ ) (hereinafter referred to as compound (Vb)).
Use of the compound (Va) or the compound (Vb) is effective for obtaining steep electro-optical properties, and it is particularly preferable to use the compound (Vb).
[0019]
R ⁸ and R ⁹ are more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms. More specifically, the alkenyl group preferably has a structure of formulas (a) to (e),
Embedded image

(The structural formula is connected to the ring at the right end.) Among these, (b) and (d) are particularly preferred.
[0020]
Furthermore, the liquid crystal composition of the present invention has the general formula (VI)
Embedded image

(Wherein R ¹⁴ and R ¹⁵ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 7 carbon atoms, and B and D Are each independently 1,4-phenylene group, 2 or 3-fluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene Group, 2,6-difluoro-1,4-phenylene group, 2 or 3-methyl-1,4-phenylene group, 2,3-dimethyl-1,4-phenylene group, 3,5-dimethyl-1,4 Represents a -phenylene group, a 2,6-dimethyl-1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group, r and s each independently represent 0 or 1, and Z ² and Z ³ represent Each independently represents a single bond, —CH ₂ —CH ₂ —, —CH═CH—, —COO— or —OCO—, wherein X ⁴ , X ⁵ , X ⁶ and X ⁷ are each independently H Or F)) (hereinafter referred to as compound (VI)). And, the content of the compound in the liquid crystal composition (VI) is preferably 5 to 60 wt%, more preferably from 5 to 40 mass%, particularly preferably 10 to 30 mass%.
[0021]
Preferable examples of general formula (VI) are compounds represented by (VI-a) to (VI-m) (hereinafter referred to as compounds (VI-a) to (VI-m)).
[0022]
Embedded image

[0023]
Furthermore, the liquid crystal composition of the present invention has the general formula (VII)
Embedded image

(Wherein R ¹⁶ and R ¹⁷ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 7 carbon atoms, and E is 1,4-phenylene group, 2 or 3-fluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 2,6- Difluoro-1,4-phenylene group, 2 or 3-methyl-1,4-phenylene group, 2,3-dimethyl-1,4-phenylene group, 3,5-dimethyl-1,4-phenylene group, 2, Represents a 6-dimethyl-1,4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group, Z ⁴ represents a single bond, —CH ₂ —CH ₂ —, —CH═CH—, —COO— or —OCO; In the liquid crystal composition, the content of the compound (VII) is preferably 3 to 20% by mass, but it has a balance with various characteristics such as steepness γ. In order to take, 3-15 mass% is further more preferable, 3-10 Mass% is particularly preferred.
[0024]
A preferred example of compound (VII) is general formula (VII-a) or (VII-b) (hereinafter referred to as compounds (VII-a) and (VII-b)).
Embedded image

The liquid crystal composition of the present invention comprising the compound (I), the compound (II), and the compound (III) is more excellent in that it contains the compounds (IV) to (VII) at the same time. In order to obtain the effect of, it is particularly preferable.
[0025]
In order to obtain the effects of the present invention, a particularly preferred liquid crystal composition (hereinafter referred to as “liquid crystal composition G”) comprises 5 to 15% by mass of the compound represented by the formula (Ia), represented by the general formula (II). 3 to 10% by mass of the compound represented, 20 to 30% by mass of the compound represented by the general formula (III-a), 3 to 10% by mass of the compound represented by the general formula (IV), Compound (Va) or (Vb) 5-20% by mass, Compound (VI-a) or (VI-d) 10-30% by mass, Compound (VII-a) 3-10% by mass contains. This liquid crystal composition G has both a low threshold voltage and steep electro-optical characteristics at the same time, and since a liquid crystal display device using this has a low driving voltage, it does not require battery replacement or charging for a long time. It can be used and has a high contrast, so that it has a feature of excellent display quality.
[0026]
In addition to the compounds represented by the general formulas (I) to (VII), ordinary nematic liquid crystals, smectic liquid crystals, cholesteric liquid crystals, chiral agents and the like can be used for the liquid crystal composition used in the present invention. Representative examples of chiral agents include cholesteryl nonanate, C-15, CB-15, and S-811.
[0027]
When the liquid crystal display element using the liquid crystal composition of the present invention is a super twisted nematic (STN) liquid crystal display element, the twist angle is preferably 180 ° to 270 °, more preferably 220 ° to 260 °, more preferably 230 ° to 250 ° is particularly preferred.
[0028]
In the STN-LCD of the present invention, the steepness γ is surprisingly improved as compared with the conventional STN-LCD. For this reason, the STN-LCD of the present invention has a high contrast. Specifically, conditional expression (i)
[Equation 3]

(However, Vsat is a saturation voltage (V) at 25 ° C. when a STN-LCD having a cell thickness d (μm) is constructed, that is, a drive voltage when the transmittance is 10%. Cell thickness d ( μm) is determined by the relational expression of Δn · d = 0.90, the applied drive waveform is a 100 Hz rectangular wave, and Vth is 25 ° C when a STN liquid crystal display element (STN-LCD) with a cell thickness d (μm) is constructed Threshold voltage (V), that is, a driving voltage when the transmittance is 90% .The cell thickness d (μm) is determined by the relational expression Δn · d = 0.90. The applied driving waveform is a 100 Hz rectangular wave.) An STN-LCD characterized by satisfying the steepness γ expressed by ## EQU2 ## and high contrast can be manufactured.
[0029]
Furthermore, the STN-LCD of the present invention is characterized by having a low threshold voltage. Specifically, conditional expression (ii)
[Expression 4]

(However, Vth is a threshold voltage (V) at 25 ° C. when a STN liquid crystal display element (STN-LCD) having a cell thickness d (μm) is constructed, that is, a drive voltage when the transmittance is 90%. The cell thickness d (μm) is determined by the relational expression of Δn · d = 0.90. The applied drive waveform is a 100 Hz rectangular wave.) An STN-LCD that satisfies the threshold voltage Vth represented by Can produce an STN-LCD having a threshold voltage of 1.45V or less, particularly preferably 1.40V or less. That is, since the drive voltage is low, the improvement effect for a long time use required for the portable information terminal is very large.
[0030]
From the above, the STN-LCD of the present invention realizes high contrast and low drive voltage at the same time, 1/32 to 1/480 Duty required for portable information terminals, more preferably 1/64 to 1 / 240Duty time-division drive has very good display characteristics.
[0031]
Note that the STN-LCD of the present invention may be any display system such as a transmissive type, a transflective type, and a reflective type.
[0032]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is explained in full detail, this invention is not limited to these Examples. Further, “%” in the compositions of the following Examples and Comparative Examples means “% by mass”.
[0033]
In the examples, the measured characteristics are as follows.
Tni: Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C)
Tn: Solid phase or smectic phase-nematic phase transition temperature (° C)
Δn: refractive index anisotropy at 25 ° C
Vth: threshold voltage (V) at 25 ° C. when a STN liquid crystal display element (STN-LCD) having a cell thickness d (μm) is formed, that is, a drive voltage when the transmittance is 90%. The cell thickness d (μm) is determined by the relational expression Δn · d = 0.90. The applied drive waveform is a 100Hz rectangular wave.
Vsat: Saturation voltage (V) at 25 ° C. when a STN-LCD having a cell thickness d (μm) is constructed, that is, a drive voltage when the transmittance is 10%. The cell thickness d (μm) is determined by the relational expression Δn · d = 0.90. The applied drive waveform is a 100Hz rectangular wave.
γ: Steepness at 25 ° C γ = Vsat / Vth
The STN-LCD was manufactured as follows. A chiral liquid "S-811" (Merck) is added to the nematic liquid crystal composition to prepare a mixed liquid crystal, and an organic film of "Sunever 150" (Nissan Chemical) is rubbed on the opposing flat transparent electrode. Then, it was injected into an STN-LCD with a twist angle of 240 ° on which an orientation film was formed. The chiral agent was added so that the natural helical pitch P of the mixed liquid crystal and the cell thickness d of the display cell were d / P = 0.50 by adding the chiral agent.
[0034]
The following abbreviations are used in the description of compounds.

Embedded image

[0035]
For example, abbreviations are used as shown below.
Embedded image

[0036]
(Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2)
Liquid crystal composition No. 1 (Example 1), No. 2 (Example 2), liquid crystal composition M1 (Comparative Example 1), and M2 (Comparative Example 2) were prepared. In addition, STN-LCDs using these liquid crystal compositions were prepared. Table 1 shows the composition ratios of these liquid crystal compositions and the measured characteristics of STN-LCDs using the liquid crystal compositions.
[0037]
[Table 1]

[0038]
Liquid crystal composition No. 1 (Example 1) and liquid crystal composition No. 2 (Example 2), in addition to the general formulas (I), (II) and (III), which are combinations of the present invention, are further represented by the general formula (IV) to (VII) and the like are contained. When comparing the characteristic measurement values with the liquid crystal composition M1 (Comparative Example 1), the STN-LCDs of Example 1 and Example 2 have significantly improved steepness γ than Comparative Example 1, and are described above. Conditional expressions (i) and (ii) are satisfied. That is, a steep electro-optical characteristic (high contrast) and a low threshold voltage (low drive voltage) are simultaneously satisfied.
[0039]
In Comparative Example 2, the steepness γ satisfies the conditional expression (i), but the voltage reduction is insufficient and the conditional expression (ii) is not satisfied. In general, when the voltage is lowered, the steepness γ tends to deteriorate, and it is difficult to realize a low voltage and a high contrast.
[0040]
In Comparative Example 3, although a low threshold voltage is realized, it is difficult to produce an STN-LCD having a high contrast due to insufficient improvement of the steepness γ.
[0041]
【The invention's effect】
The present invention can provide an STN-LCD with greatly improved display quality by providing a liquid crystal composition having both a low threshold voltage and steep electro-optical characteristics. Therefore, the STN-LCD of the present invention has a very excellent feature that the contrast is high and the driving voltage is also low.

Claims (8)

As the first component, the general formula (I)

(Wherein m and n each independently represents 0 to 7), containing one or more compounds represented by the general formula (II)

(Wherein R ¹ represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and X ¹ and X ² each independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom). Containing one or more compounds, and as a third component, the general formula (III)

(Wherein R ² represents an alkenyl group of ² to 7 and X ³ represents a hydrogen atom or a fluorine atom), a liquid crystal composition comprising one or more compounds represented by object. 3 to 25% by mass of a compound selected from general formula (I), 3 to 25% by mass of a compound selected from general formula (II), and 3 to 30% by mass of a compound selected from general formula (III) 2. The liquid crystal composition according to claim 1, comprising: 3. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the liquid crystal composition has a nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature of 75 ° C. to 130 ° C. and a refractive index anisotropy (Δn) of 0.12 to 0.24. As the fourth component, general formula (IV)

(Wherein R ⁶ represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to ⁷ carbon atoms, and R ⁷ represents an alkoxyl group or alkyl group having 1 to 7 carbon atoms). 4. The liquid crystal composition according to claim 3, comprising one or more compounds to be produced, the content of which is 3 to 15% by mass. A liquid crystal display element using the liquid crystal composition according to claim 1. 6. The liquid crystal display element according to claim 5, wherein the twist angle is 180 to 270 °. Steepness γ is (i)

(However, Vsat is a saturation voltage (V) at 25 ° C. when a STN-LCD having a cell thickness d (μm) is constructed, that is, a drive voltage when the transmittance is 10%. Cell thickness d ( μm) is determined by the relational expression of Δn · d = 0.90, the applied drive waveform is a 100 Hz rectangular wave, and Vth is 25 ° C. when a STN liquid crystal display element (STN-LCD) with a cell thickness d (μm) is constructed. Threshold voltage (V), that is, a driving voltage when the transmittance is 90% .The cell thickness d (μm) is determined by the relational expression Δn · d = 0.90. The applied driving waveform is a 100 Hz rectangular wave.) 7. The liquid crystal display element according to claim 6, satisfying a conditional expression represented by: The threshold voltage Vth is (ii)

(However, Vth is a threshold voltage (V) at 25 ° C. when a STN liquid crystal display element (STN-LCD) having a cell thickness d (μm) is constructed, that is, a drive voltage when the transmittance is 90%. 8. The liquid crystal display element according to claim 6, wherein the cell thickness d (μm) is determined by a relational expression of Δn · d = 0.90. An applied drive waveform is a 100 Hz rectangular wave.