JP5987264B2

JP5987264B2 - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子

Info

Publication number: JP5987264B2
Application number: JP2015050770A
Authority: JP
Inventors: 平田　真一; 真一平田; 栗山　毅; 毅栗山; 川上　正太郎; 正太郎川上
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: WO2014136770A1; US20160009999A1; JP2015157948A; TW201504400A; TWI624531B; JP5761468B2; CN105121597B; CN105121597A; JP2015180727A

Description

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（Ｔ_ｎｉ）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が改良されてきた。

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。

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。

また、式（Ｅ）で表される化合物を３０％以上用いることで応答速度を改善する液晶組成物組成物も開示されている。（特許文献２参照）

一方で、ＶＡ型の表示モードのひとつとして、ＰＳＡ（ＰｏｌｙｍｅｒＳｕｓｔａｉｎｅｄＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶表示素子が知られている。この表示素子は、液晶分子のプレチルト角を制御するためにセル内にポリマー構造物を形成した構造を有するものであり、高速応答性や高いコントラストから液晶表示素子として開発が進められてきた。

ＰＳＡ型液晶表示素子の製造は、重合性化合物及び液晶化合物からなる重合性化合物含有液晶組成物を基板間に注入し、電圧を印加し液晶分子を配向させた状態で重合性化合物を重合させて液晶分子の配向を固定することにより行われる。

ＰＳＡ型液晶表示素子の課題として、焼き付き等による表示不良の発生が挙げられる。この焼き付きの原因としては、不純物によるもの及び液晶分子の配向の経時変化（プレチルト角の経時変化）が知られている。プレチルト角の変化の原因として、重合性化合物の硬化物であるポリマーが柔軟であると、液晶表示素子を構成した場合において同一パターンを長時間表示し続けたときにポリマーの構造が変化し、その結果としてプレチルト角が変化してしまうことがある。このような問題を解決するため、１，４−フェニレン基等の構造を有する重合性化合物を用いてＰＳＡ型表示素子（特許文献３参照）や、ビアリール構造を有する重合性化合物を用いてＰＳＡ型表示素子（特許文献４参照）が検討されている。また、ＰＳＡ型表示素子に使用する組成物が開示されている。（特許文献５参照）
このように、有用な表示性能（コントラスト、応答速度）を有するＰＳＡ型表示素子における液晶分子の配向に伴う表示不良問題を重合性化合物の最適化によって解決が試みられている一方で、ＰＳＡ型表示素子を構成している液晶組成物の構成成分によって、ＰＳＡ型表示素子への使用に適さないものがあった。特に、低粘性化に有効なアルケニル基を有する液晶材料を含有する液晶組成物はＶＡ型の表示素子の応答速度の低減に有効であるが、ＰＳＡ型表示素子の作製プロセスである重合性化合物の重合後に、液晶分子のプレチルト角付与を阻害するという配向制御に関する新たな問題があった。液晶分子に適度なプレチルトが付与されない場合、駆動時における液晶分子の動く方向が規定できず、液晶分子が一定方向に倒れずにコントラストが低下したり、応答速度が遅くなるなどの問題が発生する。
また、特許文献６において、（式１）で示される指数が大きい液晶材料を使用することでホメオトロピック液晶セルの応答速度を向上させることが開示されているが、十分とは言えるものではなかった。

このように、ＶＡ型等の垂直配向型表示素子において求められる高コントラスト、高速応答、高電圧保持率等の性能に加えて、ＰＳＡ型表示素子において求められる適切なプレチルト角の生成、プレチルト角の継時的な安定性等の要求事項を両立することが必要となっていた。

特開平８−１０４８６９号公報特表２００９−５０４８１４号公報特開２００３−３０７７２０号公報特開２００８−１１６９３１号公報ＷＯ２０１０／０８４８２３号公報特開２００６−３０１６４３号

本発明が解決しようとする課題は、屈折率異方性（Δｎ）及びネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_ｎｉ）を低下させることなく、粘度（η）が十分に小さく、回転粘度（γ_１）が十分に小さく、弾性定数（Ｋ３３）が大きく、比抵抗や電圧保持率が安定して高いことに加え、ＰＳＡ型表示素子を作製するための紫外線を照射した際に、液晶分子のプレチルト角の生成を阻害することなく重合性化合物が重合する液晶組成物を提供し、更にこれを用いてプレチルト角が適切に付与され、配向安定性が良好で、表示不良がない又は抑制され、表示品位の優れた応答速度の速いＰＳＡ型液晶表示素子を提供することにある。

本発明者は、種々の化合物を検討し、特定の化合物およびその使用する含有量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。

本発明の液晶組成物は、第一成分として、式（Ｉ）

で表される化合物を５質量％〜２５質量％含有し、
第二成分として、誘電率異方性（Δε）が負でその絶対値が３よりも大きい化合物を１種又は２種以上含有し、その構造が一般式（Ｉａ）、一般式（Ｉｂ）及び一般式（Ｉｃ）

(式中、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５及びＲ^１６はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはお互い独立して、０、１又は２を表すが、ｕ＋ｖ、ｗ＋ｘ及びｙ＋ｚは２以下であり、
Ｍ^１１、Ｍ^１２、Ｍ^１３、Ｍ^１４、Ｍ^１５、Ｍ^１６、Ｍ^１７、Ｍ^１８及びＭ^１９はお互い独立して、
（ａ）トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置き換えられてもよい)、
（ｂ）1,4-フェニレン基(この基中に存在する１個の−CH＝又は隣接していない２個以上の−CH＝は窒素原子に置き換えられてもよい)及び、
（ｃ）1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）又は基（ｃ）に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良いが、Ｍ^１２、Ｍ^１３、Ｍ^１５、Ｍ^１６、Ｍ^１８及びＭ^１９が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、
Ｌ^１１、Ｌ^１２、Ｌ^１３、Ｌ^１４、Ｌ^１５、Ｌ^１６、Ｌ^１７、Ｌ^１８及びＬ^１９はお互い独立して単結合、−COO−、−OCO−、−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−OCH₂−、−CH₂O−、−OCF₂−、−CF₂O−又は−C≡C−を表すが、Ｌ^１１、Ｌ^１３、Ｌ^１４、Ｌ^１６、Ｌ^１７及びＬ^１９が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、存在するＬ^１１、Ｌ^１２及びＬ^１３のうち少なくとも一つは単結合を表さず、存在するＬ^１４、Ｌ^１５及びＬ^１６のうち少なくとも一つは単結合を表さず、存在するＬ^１７、Ｌ^１８及びＬ^１９のうち少なくとも一つは単結合を表さず、
Ｘ^１１、Ｘ^１２はお互い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又はフッ素原子を表し、Ｘ^１３、Ｘ^１４、Ｘ^１５、Ｘ^１６、Ｘ^１７、及びＸ^１８はお互い独立して水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はフッ素原子を表すが、Ｘ^１１及びＸ^１２の何れか一つはフッ素原子を表し、Ｘ^１３、Ｘ^１４、及びＸ^１５の何れか一つはフッ素原子を表し、Ｘ^１６、Ｘ^１７、及びＸ^１８の何れか一つはフッ素原子を表すが、Ｘ^１６及びＸ^１７は同時にフッ素原子を表すことはなく、Ｘ^１６及びＸ^１８は同時にフッ素原子を表すことはなく、Ｇはメチレン基又は−Ｏ−を表す。）で表される化合物であり、
第三成分として、重合性官能基を１つ又は２つ以上有する重合性化合物を１種又は２種以上含有することを特徴とする液晶組成物を提供し、また、これを用いた液晶表示素子を提供する。

本発明の液晶組成物は、屈折率異方性（Δｎ）及びネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_ｎｉ）を低下させることなく、粘度（η）が十分に小さく、回転粘度（γ_１）が十分に小さく、弾性定数（Ｋ３３）が比較的大きく、液晶組成物中の重合性化合物が重合する際に配向制御を阻害することがないため、これを用いたＰＶＡ型液晶表示素子は、適切な配向制御がなされ、表示不良がない又は抑制された、表示品位の優れた応答速度の速いものである。

本発明の液晶組成物は、第一成分として、一般式（Ｉ−１）で表される化合物を５から２５質量％含有するが、７から２３質量％であることが更に好ましく、１０から２２質量％であることが特に好ましい。

本発明の液晶組成物は、第二成分として、誘電率異方性（Δε）が負でその絶対値が３よりも大きな化合物を含有する。具体的には、一般式（Ｉａ）、一般式（Ｉｂ）及び一般式（Ｉｃ）

で表される化合物が挙げられる。

式中、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５及びＲ^１６はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良いが、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３は炭素原子数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、炭素原子数２から５のアルケニル基又は炭素原子数２から５のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数１から５のアルキ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く、炭素原子数１から３のアルキル基又は炭素原子数３のアルケニル基が更に好ましく、Ｒ^１４、Ｒ^１５及びＲ^１６は炭素原子数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アルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数１から２のアルキル基又は炭素原子数１から２のアルコキシ基がより好ましい。ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはお互い独立して、０、１又は２を表すが、ｕ＋ｖ、ｗ＋ｘ及びｙ＋ｚは２以下である。

Ｍ^１１、Ｍ^１２、Ｍ^１３、Ｍ^１４、Ｍ^１５、Ｍ^１６、Ｍ^１７、Ｍ^１８及びＭ^１９はお互い独立して、
（ａ）トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置き換えられてもよい)、
（ｂ）1,4-フェニレン基(この基中に存在する１個の−CH＝又は隣接していない２個以上の−CH＝は窒素原子に置き換えられてもよい)及び、
（ｃ）1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）又は基（ｃ）に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良く、Ｍ^１２、Ｍ^１３、Ｍ^１５、Ｍ^１６、Ｍ^１８及びＭ^１９が複数存在する場合に、それらは同一でも良く異なっていても良いが、それぞれ独立的にトランス−１，４−シクロへキシレン基又は１，４−フェニレン基が好ましい。

Ｌ^１１、Ｌ^１２、Ｌ^１３、Ｌ^１４、Ｌ^１５、Ｌ^１６、Ｌ^１７、Ｌ^１８及びＬ^１９はお互い独立して単結合、−COO−、−OCO−、−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−OCH₂−、−CH₂O−、−OCF₂−、−CF₂O−又は−C≡C−を表し、Ｌ^１１、Ｌ^１３、Ｌ^１４、Ｌ^１６、Ｌ^１７及びＬ^１９が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、存在するＬ^１１、Ｌ^１２及びＬ^１３のうち少なくとも一つは単結合を表さず、存在するＬ^１４、Ｌ^１５及びＬ^１６のうち少なくとも一つは単結合を表さず、存在するＬ^１７、Ｌ^１８及びＬ^１９のうち少なくとも一つは単結合を表さないが、Ｌ^１２、Ｌ^１５及びＬ^１８はお互い独立して−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−CH₂O−又は−CF₂O−が好ましく、−CH₂CH₂−、−又は−CH₂O−が更に好ましい。存在するＬ^１１、Ｌ^１３、Ｌ^１４、Ｌ^１６、Ｌ^１７及びＬ^１９はお互い独立して単結合、−CH₂CH₂−、−OCH₂−、−CH₂O−、−OCF₂−又は−CF₂O−が好ましく、単結合が更に好ましい。

Ｘ^１１及びＸ^１２はお互い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又はフッ素原子を表すが、フッ素原子が好ましい。Ｘ^１３、Ｘ^１４及びＸ^１５はお互い独立して水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はフッ素原子を表し、何れか一つはフッ素原子を表すが、すべてフッ素原子であることが好ましい。Ｘ^１６、Ｘ^１７、及びＸ^１８はお互い独立して水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はフッ素原子を表し、Ｘ^１６、Ｘ^１７、及びＸ^１８の何れか一つはフッ素原子を表し、Ｘ^１６及びＸ^１７は同時にフッ素原子を表すことはなく、Ｘ^１６及びＸ^１８は同時にフッ素原子を表すことはないが、Ｘ^１６は水素原子であることが好ましく、Ｘ^１７及びＸ^１８はフッ素原子であることが好ましい。

Ｇはメチレン基又は−Ｏ−を表すが、−Ｏ−であることが好ましい。

主な第二成分として挙げられる一般式（Ｉａ）、一般式（Ｉｂ）及び一般式（Ｉｃ）で表される化合物の内、一般式（Ｉａ）で表される化合物が特に好ましい。

一般式（Ｉａ）で表される化合物は、

（式中、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは各々独立的に炭素原子数１〜７のアルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜６のアルケニル基、アルケニルオキシ基を表し、該アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り１ヶ所以上酸素に置換されていてもよく、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基中の水素原子は1ヶ所以上フッ素で置換されていても良いが、Ｒ_ａは炭素原子数１〜５のアルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基が好ましく、Ｒ_ｂは炭素原子数１〜５のアルキル基、アルコキシが好ましい。）から選ばれる化合物であることが好ましく、一般式（Ｉａ−１）、一般式（Ｉａ−２）、一般式（Ｉａ−４）又は一般式（Ｉａ−５）の化合物であることが更に好ましく、一般式（Ｉａ−２）又は一般式（Ｉａ−５）の化合物であることが特に好ましい。
Ｒａ及び／又はＲｂがアルケニル基を表す場合アルケニル基としては次に記載する式（Ａｌｋｅｎｙｌ−１）〜式（Ａｌｋｅｎｙｌ−４）

（式中、環構造へは右端で結合するものとする。）
で表される置換基であることも好ましい。さらに（Ａｌｋｅｎｙｌ−２）及び／又は（Ａｌｋｅｎｙｌ−４）であることも好ましい。

本発明の液晶組成物中の一般式（Ｉａ）で表される化合物の含有量は１０から５０質量％であることが好ましく、１５から４０質量％であることが更に好ましく、２０から３５質量％であることが更に好ましい。

その他の第二成分として、一般式（Ｉｄ）

で表される化合物を含有することも好ましい。
式中、Ｒ^１７及びＲ^１８はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良いが、Ｒ^１７は炭素原子数１から５のアルキル基、アルコキシ基又は炭素原子数２から５のアルケニル基が好ましく、炭素原子数１から５のアルキル基が更に好ましい。Ｒ^１８は炭素原子数１から５のアルキル基、アルコキシ基又は炭素原子数２から５のアルケニル基が好ましく、炭素原子数１から４のアルキル基又はアルコキシ基が更に好ましい。ｓ及びｔはお互い独立して、０から２を表すが、ｓ＋ｔは２以下であるが、ｓが０の時はｔは０又は１が好ましく、ｓが１の時はｔは０が好ましい。環Ａ及び環Ｂはお互い独立して、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すが、環Ａはトランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基がより好ましい。環Ｂはトランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基が好ましい。

一般式（Ｉｄ）で表される化合物の具体例として、一般式（Ｉｄ−１）〜一般式（Ｉｄ−８）で表される化合物が挙げられる。

本発明の液晶組成物中の一般式（Ｉｄ）で表される化合物の含有量は１０から４０質量％であることが好ましく、１５から３５質量％であることが更に好ましく、１５から３０質量％であることが更に好ましい。

Ｒ^１７及び／又はＲ^１８がアルケニル基を表す場合アルケニル基としては次に記載する式（Ａｌｋｅｎｙｌ−１）〜式（Ａｌｋｅｎｙｌ−４）

一般式（Ｉｄ）の化合物として、一般式（Ｎｐ−１）及び（Ｎｐ−２）

（式中、Ｒ^Ｎｐ１及びＲ^Ｎｐ２はそれぞれ独立的に炭素原子数１から５のアルキル基又は炭素原子数２から５のアルケニル基を表し、基中に存在する１個の−ＣＨ_２−又は隣接していない２個以上の−ＣＨ_２−はそれぞれ独立的に−Ｏ−又は−Ｓ−に置換されても良く、また、基中に存在する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に置換されても良く、
Ｘ^Ｎｐ１、Ｘ^Ｎｐ２、Ｘ^Ｎｐ３、Ｘ^Ｎｐ４及びＸ^Ｎｐ５はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表す。）で表される化合物も好ましい。ＰＳＡモード又はＰＳＶＡモード等の液晶表示素子を作製する際に用いられる重合性化合物を含有させた液晶組成物に対し、一般式（Ｎｐ−１）及び（Ｎｐ−２）の化合物を含有させることにより含有する重合性化合物の重合速度を十分に速くさせ、重合後の重合性化合物の残留量が無いか、十分に抑制させる効果がある。そのため、例えば、重合性化合物を重合させるためのＵＶ照射ランプの仕様に適合させるための重合反応速度の調整剤として用いることもできる。

本発明の液晶組成物の第二成分は誘電率異方性（Δε）が負でその絶対値が３よりも大きい化合物であるが、主に一般式（Ｉａ）及び一般式（Ｉｄ）で表される化合物で構成されることが好ましい。第二成分中の一般式（Ｉａ）及び一般式（Ｉｄ）で表される化合物の含有量の合計が、９０〜１００質量％が好ましく、９２〜１００質量％がより好ましく、９５〜１００質量％が更に好ましい。

本発明の液晶組成物は、第三成分として、重合性化合物を含有する。具体的には、一般式（ＩＩ）

で表される化合物が挙げられる。

式中、Ｚ^２１およびＺ^２２は各々独立して

を表し、Ｘ^２１〜Ｘ^２５は水素、フッ素または

であり、Ｚ^２１およびＺ^２２中のＸ^２１〜Ｘ^２５の内の少なくとも１つは、

であるが、Ｚ^２１およびＺ^２２中のＸ^２３は、

であることが好ましい。

Ｓ^２１は、炭素原子数１〜１２のアルキル基、又は単結合を表し、該アルキル基中のメチレン基は酸素原子同士が直接結合しないものとして酸素原子、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、又は−ＯＣＯＯ−に置き換えられても良い。

Ｒ^２１は以下の式（Ｒ−１）から式（Ｒ−１５）

の何れかを表すが、式（Ｒ−１）又は式（Ｒ−２）を表すことが好ましい。

Ｌ^２１及びＬ^２２はお互い独立して、単結合、−Ｏ−、−ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｃ_２Ｈ_４−、―ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、―ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＣＯＯ―ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＯＣＯ−、―ＣＯＯＣ_２Ｈ_４−、―ＯＣＯＣ_２Ｈ_４−、―Ｃ_２Ｈ_４ＯＣＯ−、―Ｃ_２Ｈ_４ＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ_２−、―ＣＨ_２ＣＯＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｌ^２２が複数存在する場合はそれらは同一でも異なっていてもよいが、単結合、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−Ｃ_２Ｈ_４−、―ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、―ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＣＯＯ―ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＯＣＯ−、―ＣＯＯＣ_２Ｈ_４−、―ＯＣＯＣ_２Ｈ_４−、―Ｃ_２Ｈ_４ＯＣＯ−、―Ｃ_２Ｈ_４ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、又は−Ｃ≡Ｃ−が好ましく、単結合、−Ｃ_２Ｈ_４−、―ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、―ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＣＯＯ―ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＯＣＯ−、―ＣＯＯＣ_２Ｈ_４−、―ＯＣＯＣ_２Ｈ_４−又は―Ｃ_２Ｈ_４ＣＯＯ−がより好ましい。

Ｍ^２１は、お互い独立して１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、ナフタレン−２，６−ジイル基を表し、Ｍ^２１は、お互い独立して無置換であるか又はこれらの基中に含まれる水素原子がフッ素原子、塩素原子、又は炭素原子数１〜８のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、又は

に置換されていても良く、Ｍ^２１が複数存在する場合はそれらは同一でも異なっていてもよいが、好ましくは、１，４−フェニレン基であって、無置換であるか又はこれらの基中に含まれる水素原子がフッ素原子、又は炭素原子数１〜８のアルキル基又はアルコキシ基に置換されているものがよい。その場合、Ｍ^２１が複数存在する場合はそれらは同一でも異なっていてもよい。

ｍ^２１は０、１又は２を表すが、０又は１が好ましい。

更に詳述すると、重合性化合物である一般式（ＩＩ）で表される化合物として、具体的に以下の一般式（ＩＩ−１）で表される化合物が挙げられる。

（式中、Ｒ^２１及びＳ^２１は、一般式（ＩＩ）中のＲ^２１及びＳ^２１と同じ意味を表し、Ｘ^２１１〜Ｘ^２１８は水素、フッ素又は、

を表す。）
一般式（ＩＩ）で表される化合物において、上記のビフェニル骨格の構造は、式（ＩＶ−１１）から式（ＩＶ−１４）であることが好ましく、式（ＩＶ−１１）であることが好ましい。

式（ＩＶ−１１）から式（ＩＶ−１４）で表される骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力が最適であり、良好な配向状態が得られる。

また、一般式（ＩＩ）で表される化合物として、一般式（ＩＩ−２）で表される化合物も挙げられる。

（式中、Ｒ^２１、Ｓ^２１、Ｌ^２１、Ｌ^２２、Ｍ^２１及びｍ^２１は、一般式（ＩＩ）中のＲ^２１、Ｓ^２１、Ｌ^２１、Ｌ^２２、Ｍ^２１及びｍ^２１と同じ意味を表し、Ｘ^２１〜Ｘ^２５は水素、フッ素又は、

を表す。）
重合性化合物である一般式（ＩＩ）で表される化合物として、具体的に以下の構造式（Ｍ１−１）〜（Ｍ１−１３）、（Ｍ２−１）〜（Ｍ２−８）、（Ｍ３−１）〜（Ｍ３−６）および（Ｍ４−１）〜（Ｍ４−７）で表される化合物が好ましい。

更に（Ｍ１−１）〜（Ｍ１−８）（Ｍ１−１０）〜（Ｍ１−１３）、（Ｍ２−２）〜（Ｍ２−５）、（Ｍ３−１）、（Ｍ３−４）、（Ｍ３−５）、（Ｍ４−１）、（Ｍ４−２）、（Ｍ４−４）、（Ｍ４−６）、（Ｍ４−７）、（Ｍ３０１）〜（Ｍ３０４）および（Ｍ３０９）〜（Ｍ３１６）で表される化合物が好ましく、
特に（Ｍ１−１）、（Ｍ１−３）、（Ｍ１−６）〜（Ｍ１−８）、（Ｍ１−１１）、（Ｍ１−１２）、（Ｍ２−２）、（Ｍ２−４）、（Ｍ３−１）、（Ｍ３−５）、（Ｍ４−２）、（Ｍ４−６）、（Ｍ４−７）、（Ｍ３０１）〜（Ｍ３０４）および（Ｍ３０９）〜（Ｍ３１２）で表される化合物が好ましい。

第三成分として、一般式（ＩＩ）で表される化合物１種又は２種以上を含有するが、１種〜５種含有することが好ましく、１種〜３種含有することがより好ましい。一般式（ＩＩ）で表される化合物の含有率が少ない場合、液晶組成物に対する配向規制力が弱くなる。逆に、一般式（ＩＩ）で表される化合物の含有率が多すぎる場合、重合時の必要エネルギーが上昇し、重合せず残存してしまう重合性化合物の量が増加し、表示不良の原因となるため、その含有量は０．０１〜２．００質量％であることが好ましく、０．０５〜１．００質量％であることがより好ましく、０．１０〜０．５０質量％であることが特に好ましい。

本発明の液晶組成物は、第四成分として誘電率異方性（Δε）がほぼゼロの化合物、具体的には、Δεが−３より大きく３より小さい化合物を含有する。具体的には、一般式（ＩＶ）

で表される化合物を含有することが好ましい。（ただし、式（Ｉ）で表される化合物は含まない。）
式中、Ｒ^４１及びＲ^４２はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良いが、炭素原子数１から５のアルキル基、アルコキシ基又は炭素原子数２から５のアルケニル基が好ましい。

ｏは０、１又は２を表すが、０又は１が好ましい。

Ｍ^４１、Ｍ^４２及びＭ^４３はお互い独立して
（ｄ）トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置き換えられてもよい)、
（ｅ）1,4-フェニレン基(この基中に存在する１個の−CH＝又は隣接していない２個以上の−CH＝は窒素原子に置き換えられてもよい)、3-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、及び
（ｆ）1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、Ｍ^４３が複数存在する場合には同一であっても異なっていても良いが、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基がより好ましい。

Ｌ^４１及びＬ^４２はお互い独立して単結合、−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−OCH₂−、−CH₂O−、−OCF₂−、−CF₂O−、−CH=CH−、−CH=N−N=CH−又は−C≡C−を表し、Ｌ^４２が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良いが、単結合、−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−OCH₂−、−CH₂O−、−OCF₂−、−CF₂O−又は−CH=CH−が好ましく、単結合又は−CH₂CH₂−がより好ましく、単結合が特に好ましい。

本発明の液晶組成物中の一般式（ＩＶ）で表される化合物の含有量は１０から７０質量％であることが好ましく、２０から６０質量％であることが更に好ましく、２５から５０質量％であることが更に好ましい。

好ましい一般式（ＩＶ）で表される化合物として、一般式（ＩＶ−１）〜一般式（ＩＶ−６）

（式中、Ｒ_ｃおよびＲ_ｄは各々独立的に炭素原子数１〜７のアルキル基、アルコキシ基、炭素数２〜６のアルケニル基、アルケニルオキシを表し、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り1ヶ所以上酸素に置換されていてもよく、基中の水素原子は1ヶ所以上フッ素で置換されていてもよい。ただし、式（ＩＶ−１）には式（Ｉ）で表される化合物は含まない。）で表される化合物が挙げられる。

本発明の液晶組成物の第四成分は誘電率異方性（Δε）がほぼゼロの化合物であるが、粘度、回転粘度、比抵抗、電圧保持率を良好なものにするために、主に一般式（ＩＶ−１）から一般式（ＩＶ−６）で表される化合物で構成されることが好ましい。第四成分中の一般式（ＩＶ−１）から一般式（ＩＶ−６）で表される化合物の含有量の合計が、９０〜１００質量％が好ましく、９２〜１００質量％がより好ましく、９５〜１００質量％が更に好ましい。

Ｒ_ｃ及び／又はＲ_ｄがアルケニル基を表す場合アルケニル基としては次に記載する式（Ａｌｋｅｎｙｌ−１）〜式（Ａｌｋｅｎｙｌ−４）

その他の第四成分として、一般式（ＶＩＩＩ−ａ）、一般式（ＶＩＩＩ−ｃ）又は一般式（ＶＩＩＩ−ｄ）で表される化合物を１種又は２種以上含有することもできる。

（式中、Ｒ^５１およびＲ^５２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数１〜４のアルコキシ基を表す。）

（式中、Ｒ^５１およびＲ^５２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数１〜４のアルコキシを表し、Ｘ^５１およびＸ^５２はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、Ｘ^５１およびＸ^５２の少なくとも一つはフッ素原子であり、両方がフッ素原子はない。）

（式中、Ｒ^５１およびＲ^５２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数２〜５のアルケニル基又は炭素原子数１〜４のアルコキシ基を表し、Ｘ^５１およびＸ^５２はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、Ｘ^５１およびＸ^５２の少なくとも一つはフッ素原子であり、両方がフッ素原子はない。）
本発明の液晶組成物は、２５℃における誘電率異方性（Δε）が−２．０から−８．０であるが、−２．０から−６．０が好ましく、−２．０から−５．０がより好ましく、−２．５から−４．０が特に好ましい。

本発明の液晶組成物は、２０℃における屈折率異方性（Δｎ）が０．０８から０．１４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。

本発明の液晶組成物は、２０℃における粘度（η）が１０から３０ｍＰａ・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２２ｍＰａ・ｓであることが特に好ましい。

本発明の液晶組成物は、２０℃における回転粘度（γ_１）が６０から１３０ｍＰａ・ｓであるが、６０から１１０ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、６０から１００ｍＰａ・ｓであることが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、２０℃における回転粘度（γ_１）と弾性定数（Ｋ_３３）の比（γ_１／Ｋ_３３）が３．５から９．０ｍＰａ・ｓ・ｐＮ^−１であるが、３．５から８．０ｍＰａ・ｓ・ｐＮ^−１であることがより好ましく、３．５から７．０ｍＰａ・ｓ・ｐＮ^−１であることが特に好ましい。

本発明の液晶組成物は、ネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_ｎｉ）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。

本発明の液晶組成物は、重合性化合物を含有しているので、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。また、保存安定性を向上させるために、安定剤を添加しても良い。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。
本発明の液晶組成物は、更に、一般式（Ｑ）で表される化合物を含有しても良い。

式中、Ｒ^Ｑは、炭素原子数１から２２の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基を表し、基中の１つ又は非隣接の２つ以上のＣＨ_２基は、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−によって置換されていても良い。

Ｍ^Ｑは、トランス−１，４−シクロへキシレン基、１，４−フェニレン基又は単結合を表す。

一般式（Ｑ）で表される化合物は、具体的には、下記の一般式（Ｑ−ａ）から一般式（Ｑ−ｅ）で表される化合物が好ましい。

式中、Ｒ^Ｑ１は、炭素原子数１から１０の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましい。

Ｒ^Ｑ２は、炭素原子数１から２０の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましい。

Ｒ^Ｑ３は、炭素原子数１から８の直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基又は分岐鎖アルコキシ基が好ましい。

Ｌ^Ｑは炭素原子数１から８の直鎖アルキレン基又は分岐鎖アルキレン基が好ましい。

Ｌ^Ｑ２は炭素原子数２から１２の直鎖アルキレン基又は分岐鎖アルキレン基が好ましい。

一般式（Ｑ−ａ）から一般式（Ｑ−ｅ）で表される化合物中、一般式（Ｑ−ｃ）、一般式（Ｑ−ｄ）及び一般式（Ｑ−ｅ）で表される化合物が更に好ましい。

本発明の液晶組成物は、一般式（Ｑ）で表される化合物を１種又は２種以上含有するが、１種から５種含有することが好ましく、１種から３種含有することが更に好ましく、１種含有することが特に好ましい。また、その含有量は０．００１質量％から１質量％であることが好ましく、０．００１質量％から０．１質量％が更に好ましく、０．００１質量％から０．０５質量％が特に好ましい。

本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、液晶表示素子に有用であり、特にアクティブマトリクス駆動用液晶表示素子に有用であり、ＰＳＡモード、ＰＳＶＡモード、ＶＡモード、ＩＰＳモード又はＥＣＢモード用液晶表示素子に用いることができる。

本発明の液晶組成物は、これに含まれる重合性化合物が紫外線照射により重合することで液晶配向能が付与され、液晶組成物の複屈折を利用して光の透過光量を制御する液晶表示素子に使用される。液晶表示素子として、ＡＭ−ＬＣＤ（アクティブマトリックス液晶表示素子）、ＴＮ（ネマチック液晶表示素子）、ＳＴＮ−ＬＣＤ（超ねじれネマチック液晶表示素子）、ＯＣＢ−ＬＣＤ及びＩＰＳ−ＬＣＤ（インプレーンスイッチング液晶表示素子）に有用であるが、ＡＭ−ＬＣＤに特に有用であり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。

液晶表示素子に使用される液晶セルの２枚の基板はガラス又はプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド（ＩＴＯ）をスパッタリングすることにより得ることができる。

カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の３色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、ＴＦＴ、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。

前記基板を、透明電極層が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整してもよい。このときは、得られる調光層の厚さが１〜１００μｍとなるように調整するのが好ましい。１．５から１０μｍが更に好ましく、偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δｎとセル厚ｄとの積を調整することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。

２枚の基板間に重合性化合物含有液晶組成物を狭持させる方法は、通常の真空注入法又はＯＤＦ法などを用いることができる。

重合性化合物を重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度が望ましいので、紫外線又は電子線等の活性エネルギー線を単一又は併用又は順番に照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、重合性化合物含有液晶組成物を２枚の基板間に挟持させて状態で重合を行う場合には、少なくとも照射面側の基板は活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場又は温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、更に活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。特に紫外線露光する際には、本発明の液晶組成物に交流電界を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流電界は、周波数１０Ｈｚから１０ｋＨｚの交流が好ましく、周波数６０Ｈｚから１０ｋＨｚがより好ましく、電圧は液晶表示素子の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する電圧により液晶表示素子のプレチルト角を制御すること。ＭＶＡモードの液晶表示素子においては、配向安定性及びコントラストの観点からプレチルト角を約８０度から約８８度に制御することが必要であるが、本発明の液晶組成物を使用することにより、所望のプレチルト角に制御することができる。

照射時の温度は、本発明の液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には１５〜３５℃での温度で重合させることが好ましい。紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長としては、液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、必要に応じて、紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、０．１ｍＷ／ｃｍ^２〜１００Ｗ／ｃｍ^２が好ましく、２ｍＷ／ｃｍ^２〜５０Ｗ／ｃｍ^２がより好ましい。照射する紫外線のエネルギー量は、適宜調整することができるが、１０ｍＪ／ｃｍ^２から５００Ｊ／ｃｍ^２が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ^２から２００Ｊ／ｃｍ^２がより好ましい。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、１０秒から３６００秒が好ましく、１０秒から６００秒がより好ましい。

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。
実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
（側鎖）
-n -C_nH_2n+1 炭素数ｎの直鎖状のアルキル基
n- C_nH_2n+1- 炭素数ｎの直鎖状のアルキル基
-On -OC_nH_2n+1 炭素数ｎの直鎖状のアルコキシル基
nO- C_nH_2n+1O- 炭素数ｎの直鎖状のアルコキシル基
-V -CH=CH₂
V- CH₂=CH-
-V1 -CH=CH-CH₃
1V- CH₃-CH=CH-
-2V -CH₂-CH₂-CH=CH₃
V2- CH₃=CH-CH₂-CH₂-
-2V1 -CH₂-CH₂-CH=CH-CH₃
1V2- CH₃-CH=CH-CH₂-CH₂
（環構造）

実施例中、測定した特性は以下の通りである。

Ｔ_ｎｉ：ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃）
Δｎ：２０℃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）
γ_１：２０℃における回転粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｋ_３３：２０℃における弾性定数Ｋ_３３（ｐＮ）
チルト角（初期）：テストパネル注入後のチルト角（°）
チルト角（ＰＳＡ化後）：周波数１ｋＨｚで５．０Ｖの矩形波を印加しながら５０ＪのＵＶ照射した後のチルト角（°）
（比較例１、比較例２、実施例１及び実施例２）
ＬＣ−Ａ（比較例１）、ＬＣ−Ｂ（比較例２）、ＬＣ−１（実施例１）及びＬＣ−２（実施例２）の重合性化合物含有液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。重合性化合物含有液晶組成物の構成とその物性値の結果は表１のとおりであった。

これらの重合性化合物含有液晶組成物をセルギャップ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ラビング処理を施したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入し、周波数１ｋＨｚで５．０Ｖ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、セル表面の照射強度が１００ｍＷ／ｃｍ^２となるように調整してＵＶ照射し、重合性化合物含有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（ＰＳＡセル）を得た。更に、重合性化合物の液晶化合物に対する配向規制力をプレチルト角の測定により確認した。なお、プレチルト角の測定に関して、測定温度は２５℃であり、ＡＵＴＲＯＮＩＣ−ＭＥＬＣＨＥＲＳ社のＴＢＡ１０５を用いた。
ＵＶを５０［Ｊ］照射したとき、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−１及びＬＣ−２は、ＵＶ照射により２°前後の適度なプレチルト角が付与され、γ_１／Ｋ_３３も十分に小さいものであった。このＰＳＡセルは高いコントラストを示し、高速応答が可能であった。
一方で、比較例であるＬＣ−Ａはγ_１／Ｋ_３３が９．１と大きかったため、ＬＣ−１及びＬＣ−２の応答速度と比較して７％以上遅く、十分な高速応答を示さなかった。また、ＬＣ−Ｂは誘起プレチルト角が０．１°と小さく、プレチルト角が形成されていなかったため、ＬＣ−１及びＬＣ−２の応答速度と比較して１０％以上遅く十分な高速応答を示さなかったことに加え、駆動時にコントラストが低下していた。
従って、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−１及びＬＣ−２中の重合性化合物は、比較例１であるＬＣ−Ａおよび比較例２であるＬＣ−Ｂと比較して、十分に応答速度が速く、高品位なＰＳＡセルを得ることができることを確認できた。

以上のことから、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、高速応答や高コントラストといった表示性能に影響を与えるプレチルト角の制御が可能であり、表示ムラや焼き付き等の表示不具合が起こらない、又は、極めて抑制されたものであることが確認された。
（実施例３〜実施例６）
組成系による傾向の違いを確認するため、ＬＣ−３（実施例３）、ＬＣ−４（実施例４）、ＬＣ−５（実施例５）及びＬＣ−６（実施例６）の重合性化合物含有液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。重合性化合物含有液晶組成物の構成とその物性値の結果は表２のとおりであった。

これらの重合性化合物含有液晶組成物をセルギャップ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ラビング処理を施したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入し、周波数１ｋＨｚで５．０Ｖ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、セル表面の照射強度が１００ｍＷ／ｃｍ^２となるように調整してＵＶ照射し、重合性化合物含有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（ＰＳＡセル）を得た。更に、重合性化合物の液晶化合物に対する配向規制力をプレチルト角の測定により確認した。なお、プレチルト角の測定に関して、測定温度は２５℃であり、ＡＵＴＲＯＮＩＣ−ＭＥＬＣＨＥＲＳ社のＴＢＡ１０５を用いた。
ＵＶを５０［Ｊ］照射したとき、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−３、ＬＣ−４、ＬＣ−５及びＬＣ−６は、ＵＶ照射により２°前後の適度なプレチルト角が付与され、γ_１／Ｋ_３３も十分に小さいものであった。このＰＳＡセルは高いコントラストを示し、高速応答が可能であった。
従って、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−３、ＬＣ−４、ＬＣ−５及びＬＣ−６中の重合性化合物は、比較例１であるＬＣ−Ａおよび比較例２であるＬＣ−Ｂと比較して、組成系によらず十分に応答速度が速く、高品位なＰＳＡセルを得ることができることを確認できた。

以上のことから、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、高速応答や高コントラストといった表示性能に影響を与えるプレチルト角の制御が可能であり、表示ムラや焼き付き等の表示不具合が起こらない、又は、極めて抑制されたものであることが確認された。
（実施例７〜実施例１２）
モノマー種による傾向の違いを確認するため、実施例２に使用したホスト液晶をＬＣＸとし、各種モノマーを添加したＬＣ−７（実施例７）、ＬＣ−８（実施例８）、ＬＣ−９（実施例９）、ＬＣ−１０（実施例１０）、ＬＣ−１１（実施例１１）及びＬＣ−１２（実施例１２）の重合性化合物含有液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。重合性化合物含有液晶組成物の構成とその物性値の結果は表３のとおりであった。

これらの重合性化合物含有液晶組成物をセルギャップ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ラビング処理を施したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入し、周波数１ｋＨｚで５．０Ｖ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、セル表面の照射強度が１００ｍＷ／ｃｍ^２となるように調整してＵＶ照射し、重合性化合物含有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（ＰＳＡセル）を得た。更に、重合性化合物の液晶化合物に対する配向規制力をプレチルト角の測定により確認した。なお、プレチルト角の測定に関して、測定温度は２５℃であり、ＡＵＴＲＯＮＩＣ−ＭＥＬＣＨＥＲＳ社のＴＢＡ１０５を用いた。
ＵＶを５０［Ｊ］照射したとき、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−７、ＬＣ−８、ＬＣ−９、ＬＣ−１０、ＬＣ−１１及びＬＣ−１２は、ＵＶ照射により２°前後またはそれ以上の適度なプレチルト角が付与され、γ_１／Ｋ_３３も十分に小さいものであった。このＰＳＡセルは高いコントラストを示し、高速応答が可能であった。
従って、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−７、ＬＣ−８、ＬＣ−９、ＬＣ−１０、ＬＣ−１１及びＬＣ−１２中の重合性化合物は、比較例１であるＬＣ−Ａおよび比較例２であるＬＣ−Ｂと比較して、モノマーによらず十分に応答速度が速く、高品位なＰＳＡセルを得ることができることを確認できた。

以上のことから、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、高速応答や高コントラストといった表示性能に影響を与えるプレチルト角の制御が可能であり、表示ムラや焼き付き等の表示不具合が起こらない、又は、極めて抑制されたものであることが確認された。

（実施例１３および実施例１４）
更にＬＣ−１３（実施例１３）及びＬＣ−１４（実施例１４）の重合性化合物含有液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。重合性化合物含有液晶組成物の構成とその物性値の結果は表４のとおりであった。

これらの重合性化合物含有液晶組成物をセルギャップ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ラビング処理を施したＩＴＯ付きセルに真空注入法で注入し、周波数１ｋＨｚで５．０Ｖ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、セル表面の照射強度が１００ｍＷ／ｃｍ^２となるように調整してＵＶ照射し、重合性化合物含有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（ＰＳＡセル）を得た。更に、重合性化合物の液晶化合物に対する配向規制力をプレチルト角の測定により確認した。なお、プレチルト角の測定に関して、測定温度は２５℃であり、ＡＵＴＲＯＮＩＣ−ＭＥＬＣＨＥＲＳ社のＴＢＡ１０５を用いた。
ＵＶを５０［Ｊ］照射したとき、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−１３及びＬＣ−１４は、ＵＶ照射により２°以上の適度なプレチルト角が付与され、γ_１／Ｋ_３３も十分に小さいものであった。このＰＳＡセルは高いコントラストを示し、高速応答が可能であった。
従って、本発明の重合性化合物含有液晶組成物であるＬＣ−１３及びＬＣ−１４中の重合性化合物は、比較例１であるＬＣ−Ａおよび比較例２であるＬＣ−Ｂと比較して、モノマーによらず十分に応答速度が速く、高品位なＰＳＡセルを得ることができることを確認できた。

以上のことから、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、高速応答や高コントラストといった表示性能に影響を与えるプレチルト角の制御が可能であり、表示ムラや焼き付き等の表示不具合が起こらない、又は、極めて抑制されたものであることが確認された。

Claims

第一成分として、式（Ｉ）

で表される化合物を５質量％〜２５質量％含有し、
第二成分として、誘電率異方性（Δε）が負でその絶対値が３よりも大きい化合物を１種又は２種以上含有し、その構造が一般式（Ｉａ）、一般式（Ｉｂ）及び一般式（Ｉｃ）

(式中、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５及びＲ^１６はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはお互い独立して、０、１又は２を表すが、ｕ＋ｖ、ｗ＋ｘ及びｙ＋ｚは２以下であり、
Ｍ^１１、Ｍ^１２、Ｍ^１３、Ｍ^１４、Ｍ^１５、Ｍ^１６、Ｍ^１７、Ｍ^１８及びＭ^１９はお互い独立して、
（ａ）トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置き換えられてもよい)、
（ｂ）1,4-フェニレン基(この基中に存在する１個の−CH＝又は隣接していない２個以上の−CH＝は窒素原子に置き換えられてもよい)及び、
（ｃ）1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）又は基（ｃ）に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良いが、Ｍ^１２、Ｍ^１３、Ｍ^１５、Ｍ^１６、Ｍ^１８及びＭ^１９が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、
Ｌ^１１、Ｌ^１２、Ｌ^１３、Ｌ^１４、Ｌ^１５、Ｌ^１６、Ｌ^１７、Ｌ^１８及びＬ^１９はお互い独立して単結合、−COO−、−OCO−、−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−OCH₂−、−CH₂O−、−OCF₂−、−CF₂O−又は−C≡C−を表すが、Ｌ^１１、Ｌ^１３、Ｌ^１４、Ｌ^１６、Ｌ^１７及びＬ^１９が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、存在するＬ^１１、Ｌ^１２及びＬ^１３のうち少なくとも一つは単結合を表さず、存在するＬ^１４、Ｌ^１５及びＬ^１６のうち少なくとも一つは単結合を表さず、存在するＬ^１７、Ｌ^１８及びＬ^１９のうち少なくとも一つは単結合を表さず、
Ｘ^１１、Ｘ^１２はお互い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又はフッ素原子を表し、Ｘ^１３、Ｘ^１４、Ｘ^１５、Ｘ^１６、Ｘ^１７、及びＸ^１８はお互い独立して水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はフッ素原子を表すが、Ｘ^１１及びＸ^１２の何れか一つはフッ素原子を表し、Ｘ^１３、Ｘ^１４、及びＸ^１５の何れか一つはフッ素原子を表し、Ｘ^１６、Ｘ^１７、及びＸ^１８の何れか一つはフッ素原子を表すが、Ｘ^１６及びＸ^１７は同時にフッ素原子を表すことはなく、Ｘ^１６及びＸ^１８は同時にフッ素原子を表すことはなく、Ｇはメチレン基又は−Ｏ−を表す。）で表される化合物であり、第二成分として、式（Ｉｄ−６）

（式中、Ｒ^１７及びＲ^１８はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良い。）で表される化合物を１種又は２種以上含有し、
第三成分として、一般式（ＩＩ−１）

（式中、Ｒ ^２１は以下の式（Ｒ−１）から式（Ｒ−２）

の何れかを表し、Ｓ ^２１は、炭素原子数１〜１２のアルキル基、又は単結合を表し、該アルキル基中のメチレン基は酸素原子同士が直接結合しないものとして酸素原子、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、又は−ＯＣＯＯ−に置き換えられても良く、Ｘ ^２１１〜Ｘ ^２１８は水素又はフッ素を表す。）で表される重合性化合物を１種又は２種以上含有することを特徴とする液晶組成物。
第二成分として、一般式（Ｉｄ）

（式中、Ｒ^１７及びＲ^１８はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
ｓ及びｔはお互い独立して、０から２を表すが、ｓ＋ｔは２以下であり、環Ａ及び環Ｂはお互い独立して、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表す。ただし、式（Ｉｄ−６）で表される化合物は除く。）で表される化合物を１種又は２種以上含有し、かつ、第二成分として、一般式（Ｉａ）、式（Ｉｄ−６）及び一般式（Ｉｄ）で表される化合物群から選ばれる化合物の含有量の合計が第二成分中の９０〜１００質量％である請求項１記載の液晶組成物。
一般式（Ｉａ）が式（Ｉａ−１）〜（Ｉａ−６）

（式中、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは各々独立的に炭素原子数１〜７のアルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜６のアルケニル基、アルケニルオキシ基を表し、該アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り１ヶ所以上酸素に置換されていてもよく、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基中の水素原子は1ヶ所以上フッ素で置換されていても良い。）で表される化合物である請求項２に記載の液晶組成物。
第四成分として、一般式(ＩＶ)

（式中、Ｒ^４１及びＲ^４２はお互い独立して炭素原子数１から１０のアルキル基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置換されても良く、またこれらの基中に存在する１個又は２個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
ｏは０、１又は２を表し、
Ｍ^４１、Ｍ^４２及びＭ^４３はお互い独立して
（ｄ）トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する１個のメチレン基又は隣接していない２個以上のメチレン基は−O−又は−S−に置き換えられてもよい)、
（ｅ）1,4-フェニレン基(この基中に存在する１個の−CH＝又は隣接していない２個以上の−CH＝は窒素原子に置き換えられてもよい)、3-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、及び
（ｆ）1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表すが、Ｍ^４３が複数存在する場合には同一であっても異なっていても良く、Ｌ^４１及びＬ^４２はお互い独立して単結合、−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−OCH₂−、−CH₂O−、−OCF₂−、−CF₂O−、−CH=CH−、−CH=N−N=CH−又は−C≡C−を表すが、Ｌ^４２が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良い。）で表される一種又は二種以上の化合物（ただし、式（Ｉ）で表される化合物は含まない。）を５〜７０質量％含有する請求項１又は２に記載の液晶組成物。
第四成分として、一般式（ＩＶ）が一般式（ＩＶ−１）〜一般式（ＩＶ−６）

（式中、Ｒ_ｃおよびＲ_ｄは各々独立的に炭素原子数１〜７のアルキル基、アルコキシ基、炭素数２〜６のアルケニル基、アルケニルオキシを表し、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り1ヶ所以上酸素に置換されていてもよく、基中の水素原子は1ヶ所以上フッ素で置換されていてもよい。ただし、式（ＩＶ−１）には式（Ｉ）で表される化合物は含まない。）で表される化合物であり、かつ、その含有量が第四成分中の９０〜１００質量％である請求項４記載の液晶組成物。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の重合性化合物を含有する液晶組成物を使用し、液晶組成物中の重合性化合物を重合することにより液晶配向能を付与することを特徴とする液晶表示素子。
請求項６に記載の液晶表示素子を用いた液晶ディスプレイ。