JP3674999B2 - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示用の液晶組成物およびこれを用いた液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、高信頼性を要するアクティブマトリックス方式の液晶表示用ネマティック液晶組成物およびこれを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（ＬＣＤ）の開発テーマとしては、高精細（高コントラスト）および高速応答の二点が挙げられ、表示方法を含め検討されてきた。そのなかでも、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）などのスイッチング素子を備えたアクティブマトリックス型ＬＣＤ（ＡＭ−ＬＣＤ）はカラー表示ならびに高精細表示の技術が進み、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、ディスプレイのなかでも現在最も普及しているＣＲＴ（ブラウン管）に比べ、精細さ、応答時間、画面サイズなどの点でまだ大きく劣っている。
そのため、駆動回路、スイッチング素子、カラーフィルターなど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。また、液晶材料に対しては、ビフェニル系、ＰＣＨ系といったシアノ基を有する従来の材料系では満足できない特性が要求されている。
【０００３】
特開平２−２８９６８２号公報に開示されているように、末端基もしくは側鎖としてシアノ基を有する化合物を用いるとき、それ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、表示素子の電流値、比抵抗値ひいては表示コントラストに悪影響を及ぼすものと考えられる。
このシアノ基を有する化合物の欠点は、素子における信頼性の低下として、２端子または３端子スイッチ素子の駆動電流とあいまって、消費電流の増大と比抵抗値の低下を導き、表示特性的には、表示むら、コントラスト低下を引き起こすことである。
【０００４】
ＴＦＴ液晶表示素子におけるコントラストは、その信号電圧保持特性と密接に関係している。液晶表示素子の信号電圧保持特性とは所定のフレーム周期内において液晶を含むＴＦＴ画素に印加される信号電圧の低下の度合いを示す。この信号電圧の低下がない場合はコントラストの低下は発生しない。 また、表示素子の信号電圧保持特性は、液晶と並列に設けられる蓄積容量（Ｃs）と液晶（ＬＣ）の比抵抗または信号電圧保持率が低くなるほど相乗的に悪くなる。特に、液晶の比抵抗または信号電圧保持率がある下限値以下になると指数関数的に表示素子の信号電圧保持率を劣化せしめ極端なコントラスト低下をもたらす。特にＴＦＴ製造工程簡略化などの理由により蓄積容量を付加しない場合においては蓄積容量の寄与を期待できないだけに特に比抵抗または信号電圧保持率の高い液晶組成物が必要となる。
【０００５】
このような観点から、シアノ基を有しないフッ素化化合物だけで構成されたＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物が前述の特開平２−２８９６８２号公報あるいは特願平４−２２９３８０号公報に好ましい液晶材料として開示されている。
現在、このＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物に求められている課題としては、ネマティック相温度領域が広いこと（少なくとも−３０℃〜９０℃の温度領域でネマティック相であること）、高速応答性を得るために粘性が低いこと（少なくとも２０ｍＰａ・ｓｅｃ以下であること）、また高信頼性を得るために比抵抗値が高いこと（少なくとも５×１０13Ω・ｃｍ以上であること）などが挙げられる。
しかしながら、今までＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物としてはいろいろと検討されているが（例えば、前述した特開平２−２８９６８２号公報、特願平４−２２９３８０号公報、あるいは特開平６−２２０４５４号公報等参照）、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製は困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のひとつの目的は、高比抵抗値、低消費電流という特性を保ちながら低粘度で、かつ、比較的低いしきい値電圧を持った液晶組成物を提供することにある。 本発明の別の目的は、高いコントラストと高い信頼性を持ち、しかも電気光学応答が早く、動画の表示に対応し得る液晶表示装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の目的は、（１）第一成分として後記の一般式（I）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第二成分として後記の一般式（II−ａ）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５〜２０重量％、第三成分として後記の一般式（III−ａ）または（III−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％、第四成分として後記の一般式（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３〜２０重量％、第五成分として後記の一般式（V−ａ）、（V−ｂ）、（V−ｃ）または（V−ｄ）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３０〜６０重量％、それぞれ含有する液晶組成物、によって解決される。
【０００８】
【０００９】
【化７】
【００１０】
これらの式において、Ｒ1、Ｒ2 、Ｒ 7 、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16およびＲ17は、炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルコキシ基、または炭素数２〜１０のアルケニル基、アルケニルオキシ基もしくはオキサアルキル基を示し、Ａはトランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンを示し、ｋ、ｓ、ｔ、ｕおよびｖは１または２を示し、（ｓ＋ｔ）および（ｕ＋ｖ）は３または４である。前記の（１）項の発明の態様として以下の（２）項および（３）項に記載される液晶組成物を挙げることができる。
【００１１】
（２）第一成分が一般式（ I ）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物であり、第二成分が一般式（ II −ａ）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であり、第三成分が一般式（ III −ａ）または（ III −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であり、第四成分が一般式（ 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であり、第五成分が一般式（ V −ａ）または（ V −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であり、一般式（I）において、Ｒ1が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｋが１であり、一般式（II−ａ）において、Ｒ2が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり、一般式（III−ａ）において、Ｒ7およびＲ8が互いに独立に炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（III−ｂ）において、Ｒ9が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ10が炭素数１〜１０のアルコキシ基であり、一般式（IV−ａ）において、Ｒ 11 が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ 12 が炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基であり、ｓが２であり、ｔが１であり、一般式（IV−ｂ）において、Ｒ13が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｕおよびｖが１または２でｕとｖの和が３であり、一般式（V−ａ）において、Ｒ14が炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（V−ｂ）において、Ｒ15が炭素数１〜１０のアルキル基である、前記の（１）項に記載の液晶組成物。
【００１２】
（削除）
【００１３】
本発明の別の目的は、（３）表面に設置したスイッチング素子付きの透明電極の上に有機高分子の液晶配向膜を設けた一対の基板を、所定の間隔を隔て互いに対向させて組み立てたセルに、液晶材料を封入して作成した液晶表示素子において、液晶材料が、前記の（１）ないし（２）項のいずれか一項に記載の液晶組成物であることを特徴とする、液晶表示素子、により解決される。この発明の態様として、以下の（４）〜（７）に記載の液晶表示素子を挙げることができる。
（４）一対の基板の間隔（ｄμｍ）と液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）との積（ｄΔｎ）が０．３〜１．０（μｍ）であり、そしてアクティブマトリックス型を有する前記（３）項に記載の液晶表示素子。
（５）液晶配向膜がポリイミド系有機高分子皮膜であり、そしてアクティブマトリックス型を有する前記（３）項に記載の液晶表示素子。
（６）ポリイミド系有機高分子が、後記の一般式（VI−ａ）または一般式（VI−ｂ）で示される基本骨格を有する前記（５）項に記載の液晶表示素子。
【００１４】
【化８】
【００１５】
これらの式において、Ｚ1およびＺ2は−ＣＨ2−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（ＣＦ3）2−、または−ＣＯＮＨ−を示し、−Ｐｈ−は１，４−フェニレンを示し、ｐとｑの和は１である。
（７）液晶材料のプレティルト角が３〜７度である前記の（３）項ないし（６）項のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
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、正の誘電率異方性、比較的大きな屈折率異方性および非常に低い粘性を有する。この化合物は低温度領域でのスメクティック相の発生を抑え、かつ、電圧保持率が非常に高い化合物である。この液晶化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物の粘性が低くなり、また、電圧保持率を高くすることができる。この化合物はまた、本発明において特に粘性が低い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（I）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ1が１〜１０のアルキルで表され、ｋが１または２である化合物である。
【００１６】
第二成分を構成する一般式（II−ａ）で表される化合物は、大きな正の誘電率異方性を有し、かつ電圧保持率が非常に高い化合物である。これらの化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物のしきい値電圧を低下させたり、また電圧保持率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、比較的低いしきい値を有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（II−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ2が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンである化合物である。
【００１７】
本発明の組成物において第三成分を構成する一般式（III−ａ）、または（III−ｂ）で表される化合物は比較的低い粘性を有し、かつ電圧保持率が高い化合物である。この第三成分の化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物の粘性を低くしたり、また電圧保持率を高くすることもできる。本発明の一般式（III−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ7およびＲ8が互いに独立に炭素数１〜１０のアルキル基である化合物であり、一般式（III−ｂ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ9が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ10が炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基である化合物である。
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、非常に高いＮＩ点を有し、かつ電圧保持率が高い化合物である。
この第四成分の化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物のＮＩ点を高くしたり、また電圧保持率を高くすることができる。本発明の一般式（IV−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ11が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ12が炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルコキシ基であり、ｓおよびｔが１または２であり、ｓとｔの和が３または４である化合物である。一般式（IV−ｂ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ13が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｕおよびｖが１または２であり、ｕとｖの和が３または４である化合物である。
【００１８】
本発明の液晶組成物において、第五成分を構成する一般式（V−ａ）、（V−ｂ）、（V−ｃ）または（V−ｄ）で表される化合物は、大きな正の誘電異方性と比較的高いＮＩ点を有し、かつ、電圧保持率の高い化合物である。この第五成分の化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物のＮＩ点を高くしたり、また電圧保持率を高くすることができる。
本発明の一般式（V−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式においてＲ14が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物であり、一般式（V−ｂ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ15が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物である。一般式（V−ｃ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ16が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物であり、一般式（V−ｄ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ17が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物である。
【００１９】
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、得られる液晶組成物の全重量に対して５〜２０％である。混合割合が５重量％未満であると本発明の課題である得られる組成物の粘性を低くすることができず、また、低温度領域でスメクティック相の発現が起こりやすくなる。また、第一成分の混合割合が２０重量％を超えると得られる組成物のΔｎが大きくなることがあるので好ましくない。第二成分の一般式（II−ａ）で表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して５〜２０％が好ましい。混合割合が５重量％未満である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２０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなることがあるので好ましくない。第三成分の一般式（III−ａ）または一般式（III−ｂ）で表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して５〜２５％である。第三成分の混合割合が５重量％未満であると、本発明の課題である粘性を低くすることが困難となる。また第三成分の混合割合が２５重量％を超えると、得られる液晶組成物のＮＩ点が低くなることがあるので好ましくない。
【００２０】
本発明における第四成分の一般式（IV−ａ）または一般式（IV−ｂ）で表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して３〜２０％である。第四成分の混合割合が３重量％未満であると本発明の課題である得られる組成物のＮＩ点を高くすることが困難である。また第四成分の混合割合が２０重量％を超えると得られる液晶組成物の△ｎが過大になることがあって好ましくない。本発明の第五成分の一般式（V−ａ）ないし一般式（V−ｄ）のいずれかで表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して３０〜６０％である。混合割合が３０重量％未満であると本発明の課題である得られる組成物のＮＩ点を高くすることが困難である。また、混合割合が６０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り過ぎるので好ましくない。
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、ネマティック相温度範囲、△ｎ、粘度などを調整する目的で上記した一般式（I）ないし一般式（V−ｄ）の各式で表される化合物以外にのほかの化合物を、本発明の目的を害さない範囲で適当量含有させることができる。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。
【００２１】
【化９】
【００２２】
これらの式において、Ｒ18、Ｒ19、Ｒ21、Ｒ22およびＲ23はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ20は炭素数１〜５のアルキル基を示す。本発明の好ましい態様を以下の（ア）〜（エ）項に示す。
（ア）第一成分として前記の一般式（I）で表される少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第二成分として前記の一般式（II−ａ）で表される少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第三成分として前記の一般式（III−ａ）または（III−ｂ）で表される少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第四成分として前記の一般式（IV−ａ）または（IV−ｂ）で表される少なくとも一つの化合物を３〜２０重量％、および第五成分として前記の一般式（V−ａ）または（V−ｂ）で表される少なくとも一つの化合物を３０〜６０重量％、それぞれ含有する液晶組成物。
（イ）第一成分が式（I）でＲ1が炭素数３〜７のアルキル基で、ｋが１である化合物から選ばれ、第二成分が式（II）でＲ2が炭素数２〜５のアルキル基で、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンである化合物から選ばれ、第三成分が式（III−ａ）または（III−ｂ）で、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9およびＲ10が炭素数１〜５のアルキル基またはアルコキシ基である化合物から選ばれ、第四成分が式（IV−ａ）で、Ｒ11およびＲ12が炭素数１〜３のアルキル基またはアルコキシ基でｓ＝２、ｔ＝１である化合物および、式（IV−ｂ）で、Ｒ13が炭素数３〜５で、ｕおよびｖが１または２である化合物から選ばれ、第五成分が式（V−ａ）または（V−ｂ）でＲ14およびＲ15が炭素数２〜５のアルキル基である化合物から選ばれている、前記の（ア）項に記載の液晶組成物。
（ウ）第一成分、第二成分、第三成分、第四成分および第五成分の混合割合がそれぞれ、１０〜１５重量％、５〜１０重量％、１５〜１８重量％、５〜１２重量％および４６〜５４重量％である、前記（ア）項に記載の液晶組成物。
（エ）第一成分、第二成分、第三成分、第四成分および第五成分の混合割合がそれぞれ、１０〜１５重量％、５〜１０重量％、１５〜１８重量％、５〜１２重量％および４６〜５４重量％である、前記（イ）項に記載の液晶組成物。
【００２３】
【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。
なお、実施例において、略号は下記の意味を有する。
実施例において、作成した液晶表示素子の電圧保持率は、パルス巾が６０μｓ．で周波数３０Ｈｚの矩形波を印加した時の、セルの保持電圧波形から面積法によって測定した。測定は２５℃で行なった。
【００２４】
実施例１
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００２５】
【化１０】
【００２６】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−３０℃
ＮＩ ： ９７．０℃
η ： １８．１ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ３．９
Ｖth ： ２．１５Ｖ
△ｎ ： ０．０８１
ρ ： ５×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて下記のパラメーターを有し、配向膜として前記の一般式（VI−ａ）におけるＺ1がＣＨ2であるポリイミド系高分子被膜を用いたＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．２μｍ
ピッチ（２５℃）： ８８μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４２１
この液晶表示素子は、２５℃における電気光学応答として３５ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．４％であった。この表示素子はＡＭ−ＬＣＤに充分に適している。
実施例２
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００２７】
【化１１】
【００２８】
【化１２】
【００２９】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９６．４℃
η ： １８．０ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ３．９
Ｖth ： ２．１８Ｖ
△ｎ ： ０．０９１
ρ ： ６×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、配向膜として前記の一般式（VI−ａ）におけるＺ1がＣＨ2であるポリイミド系高分子被膜を使ったＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ４．７μｍ
ピッチ（２５℃）： ９０μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４２８
このＡＭ−ＬＣＤ表示素子は、２５℃における応答時間２７ｍｓｅｃを示し、電圧保持率は９９．５％であった。この表示素子は、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
実施例３
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００３０】
【化１３】
【００３１】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９６．２℃
η ： １８．５ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ４．１
Ｖth ： ２．１２Ｖ
△ｎ ： ０．０８１
ρ ６×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、実施例１に使用した物と同様にして作成したポリイミド系配向膜を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．２μｍ
ピッチ（２５℃） ： ８３μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４２１
この液晶表示素子は、２５℃において３４ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．６％であった。この表示素子はＡＭ−ＬＣＤとして充分に適している。
実施例４
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００３２】
【化１４】
【００３３】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９５．４℃
η ： １８．８ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ４．３
Ｖth ： ２．０８Ｖ
△ｎ ： ０．０８１
ρ ： ８×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、実施例１に使用した物と同様にして作成したポリイミド系配向膜を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．０μｍ
ピッチ（２５℃）： ８５μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４０５
このＡＭ−ＬＣＤ表示素子は、２５℃において３１ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．４％であった。この素子はＡＭ駆動に充分に適している。
実施例５
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００３４】
【化１５】
【００３５】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９１．１℃
η ： １７．６ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ４．４
Ｖth ： ２．０８Ｖ
△ｎ ： ０．０８８
ρ ： ７×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、実施例１に使用した物と同様にして作成したポリイミド系配向膜を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．０μｍ
ピッチ（２５℃）： ８５μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４４０
このＡＭ−ＬＣＤ表示素子は、２５℃において２３ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．６％であった。これはＡＭ−ＬＣＤとして充分に適している。
【００３６】
【発明の効果】
実施例で示したように、本発明によって、応答時間が速く、しきい値電圧が比較的に低い液晶組成物が得られ、これにより高コントラスト、高信頼性、高速応答、比較的低電圧駆動が可能な製造歩留まりの高いＡＭ方式の液晶表示素子を提供することが可能になった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示用の液晶組成物およびこれを用いた液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、高信頼性を要するアクティブマトリックス方式の液晶表示用ネマティック液晶組成物およびこれを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（ＬＣＤ）の開発テーマとしては、高精細（高コントラスト）および高速応答の二点が挙げられ、表示方法を含め検討されてきた。そのなかでも、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）などのスイッチング素子を備えたアクティブマトリックス型ＬＣＤ（ＡＭ−ＬＣＤ）はカラー表示ならびに高精細表示の技術が進み、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、ディスプレイのなかでも現在最も普及しているＣＲＴ（ブラウン管）に比べ、精細さ、応答時間、画面サイズなどの点でまだ大きく劣っている。
そのため、駆動回路、スイッチング素子、カラーフィルターなど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。また、液晶材料に対しては、ビフェニル系、ＰＣＨ系といったシアノ基を有する従来の材料系では満足できない特性が要求されている。
【０００３】
特開平２−２８９６８２号公報に開示されているように、末端基もしくは側鎖としてシアノ基を有する化合物を用いるとき、それ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、表示素子の電流値、比抵抗値ひいては表示コントラストに悪影響を及ぼすものと考えられる。
このシアノ基を有する化合物の欠点は、素子における信頼性の低下として、２端子または３端子スイッチ素子の駆動電流とあいまって、消費電流の増大と比抵抗値の低下を導き、表示特性的には、表示むら、コントラスト低下を引き起こすことである。
【０００４】
ＴＦＴ液晶表示素子におけるコントラストは、その信号電圧保持特性と密接に関係している。液晶表示素子の信号電圧保持特性とは所定のフレーム周期内において液晶を含むＴＦＴ画素に印加される信号電圧の低下の度合いを示す。この信号電圧の低下がない場合はコントラストの低下は発生しない。 また、表示素子の信号電圧保持特性は、液晶と並列に設けられる蓄積容量（Ｃs）と液晶（ＬＣ）の比抵抗または信号電圧保持率が低くなるほど相乗的に悪くなる。特に、液晶の比抵抗または信号電圧保持率がある下限値以下になると指数関数的に表示素子の信号電圧保持率を劣化せしめ極端なコントラスト低下をもたらす。特にＴＦＴ製造工程簡略化などの理由により蓄積容量を付加しない場合においては蓄積容量の寄与を期待できないだけに特に比抵抗または信号電圧保持率の高い液晶組成物が必要となる。
【０００５】
このような観点から、シアノ基を有しないフッ素化化合物だけで構成されたＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物が前述の特開平２−２８９６８２号公報あるいは特願平４−２２９３８０号公報に好ましい液晶材料として開示されている。
現在、このＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物に求められている課題としては、ネマティック相温度領域が広いこと（少なくとも−３０℃〜９０℃の温度領域でネマティック相であること）、高速応答性を得るために粘性が低いこと（少なくとも２０ｍＰａ・ｓｅｃ以下であること）、また高信頼性を得るために比抵抗値が高いこと（少なくとも５×１０13Ω・ｃｍ以上であること）などが挙げられる。
しかしながら、今までＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物としてはいろいろと検討されているが（例えば、前述した特開平２−２８９６８２号公報、特願平４−２２９３８０号公報、あるいは特開平６−２２０４５４号公報等参照）、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製は困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のひとつの目的は、高比抵抗値、低消費電流という特性を保ちながら低粘度で、かつ、比較的低いしきい値電圧を持った液晶組成物を提供することにある。 本発明の別の目的は、高いコントラストと高い信頼性を持ち、しかも電気光学応答が早く、動画の表示に対応し得る液晶表示装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の目的は、（１）第一成分として後記の一般式（I）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第二成分として後記の一般式（II−ａ）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５〜２０重量％、第三成分として後記の一般式（III−ａ）または（III−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％、第四成分として後記の一般式（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３〜２０重量％、第五成分として後記の一般式（V−ａ）、（V−ｂ）、（V−ｃ）または（V−ｄ）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３０〜６０重量％、それぞれ含有する液晶組成物、によって解決される。
【０００８】
【化７】
これらの式において、Ｒ1、Ｒ2 、Ｒ 7 、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16およびＲ17は、炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルコキシ基、または炭素数２〜１０のアルケニル基、アルケニルオキシ基もしくはオキサアルキル基を示し、Ａはトランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンを示し、ｋ、ｓ、ｔ、ｕおよびｖは１または２を示し、（ｓ＋ｔ）および（ｕ＋ｖ）は３または４である。前記の（１）項の発明の態様として以下の（２）項および（３）項に記載される液晶組成物を挙げることができる。
【００１１】
（２）第一成分が一般式（ I ）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物であり、第二成分が一般式（ II −ａ）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であり、第三成分が一般式（ III −ａ）または（ III −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であり、第四成分が一般式（ 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であり、第五成分が一般式（ V −ａ）または（ V −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であり、一般式（I）において、Ｒ1が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｋが１であり、一般式（II−ａ）において、Ｒ2が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり、一般式（III−ａ）において、Ｒ7およびＲ8が互いに独立に炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（III−ｂ）において、Ｒ9が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ10が炭素数１〜１０のアルコキシ基であり、一般式（IV−ａ）において、Ｒ 11 が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ 12 が炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基であり、ｓが２であり、ｔが１であり、一般式（IV−ｂ）において、Ｒ13が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｕおよびｖが１または２でｕとｖの和が３であり、一般式（V−ａ）において、Ｒ14が炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（V−ｂ）において、Ｒ15が炭素数１〜１０のアルキル基である、前記の（１）項に記載の液晶組成物。
【００１２】
（削除）
【００１３】
本発明の別の目的は、（３）表面に設置したスイッチング素子付きの透明電極の上に有機高分子の液晶配向膜を設けた一対の基板を、所定の間隔を隔て互いに対向させて組み立てたセルに、液晶材料を封入して作成した液晶表示素子において、液晶材料が、前記の（１）ないし（２）項のいずれか一項に記載の液晶組成物であることを特徴とする、液晶表示素子、により解決される。この発明の態様として、以下の（４）〜（７）に記載の液晶表示素子を挙げることができる。
（４）一対の基板の間隔（ｄμｍ）と液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）との積（ｄΔｎ）が０．３〜１．０（μｍ）であり、そしてアクティブマトリックス型を有する前記（３）項に記載の液晶表示素子。
（５）液晶配向膜がポリイミド系有機高分子皮膜であり、そしてアクティブマトリックス型を有する前記（３）項に記載の液晶表示素子。
（６）ポリイミド系有機高分子が、後記の一般式（VI−ａ）または一般式（VI−ｂ）で示される基本骨格を有する前記（５）項に記載の液晶表示素子。
【００１４】
【化８】
これらの式において、Ｚ1およびＺ2は−ＣＨ2−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（ＣＦ3）2−、または−ＣＯＮＨ−を示し、−Ｐｈ−は１，４−フェニレンを示し、ｐとｑの和は１である。
（７）液晶材料のプレティルト角が３〜７度である前記の（３）項ないし（６）項のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
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、正の誘電率異方性、比較的大きな屈折率異方性および非常に低い粘性を有する。この化合物は低温度領域でのスメクティック相の発生を抑え、かつ、電圧保持率が非常に高い化合物である。この液晶化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物の粘性が低くなり、また、電圧保持率を高くすることができる。この化合物はまた、本発明において特に粘性が低い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（I）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ1が１〜１０のアルキルで表され、ｋが１または２である化合物である。
【００１６】
第二成分を構成する一般式（II−ａ）で表される化合物は、大きな正の誘電率異方性を有し、かつ電圧保持率が非常に高い化合物である。これらの化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物のしきい値電圧を低下させたり、また電圧保持率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、比較的低いしきい値を有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（II−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ2が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンである化合物である。
【００１７】
本発明の組成物において第三成分を構成する一般式（III−ａ）、または（III−ｂ）で表される化合物は比較的低い粘性を有し、かつ電圧保持率が高い化合物である。この第三成分の化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物の粘性を低くしたり、また電圧保持率を高くすることもできる。本発明の一般式（III−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ7およびＲ8が互いに独立に炭素数１〜１０のアルキル基である化合物であり、一般式（III−ｂ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ9が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ10が炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基である化合物である。
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、非常に高いＮＩ点を有し、かつ電圧保持率が高い化合物である。
この第四成分の化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物のＮＩ点を高くしたり、また電圧保持率を高くすることができる。本発明の一般式（IV−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ11が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ12が炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルコキシ基であり、ｓおよびｔが１または２であり、ｓとｔの和が３または４である化合物である。一般式（IV−ｂ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ13が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｕおよびｖが１または２であり、ｕとｖの和が３または４である化合物である。
【００１８】
本発明の液晶組成物において、第五成分を構成する一般式（V−ａ）、（V−ｂ）、（V−ｃ）または（V−ｄ）で表される化合物は、大きな正の誘電異方性と比較的高いＮＩ点を有し、かつ、電圧保持率の高い化合物である。この第五成分の化合物を他の液晶化合物または液晶混合物に加えることにより、得られる液晶組成物のＮＩ点を高くしたり、また電圧保持率を高くすることができる。
本発明の一般式（V−ａ）で表される化合物として好ましいものは、該式においてＲ14が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物であり、一般式（V−ｂ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ15が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物である。一般式（V−ｃ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ16が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物であり、一般式（V−ｄ）で表される化合物として好ましいものは、該式でＲ17が炭素数１〜１０のアルキル基である化合物である。
【００１９】
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、得られる液晶組成物の全重量に対して５〜２０％である。混合割合が５重量％未満であると本発明の課題である得られる組成物の粘性を低くすることができず、また、低温度領域でスメクティック相の発現が起こりやすくなる。また、第一成分の混合割合が２０重量％を超えると得られる組成物のΔｎが大きくなることがあるので好ましくない。第二成分の一般式（II−ａ）で表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して５〜２０％が好ましい。混合割合が５重量％未満である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２０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなることがあるので好ましくない。第三成分の一般式（III−ａ）または一般式（III−ｂ）で表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して５〜２５％である。第三成分の混合割合が５重量％未満であると、本発明の課題である粘性を低くすることが困難となる。また第三成分の混合割合が２５重量％を超えると、得られる液晶組成物のＮＩ点が低くなることがあるので好ましくない。
【００２０】
本発明における第四成分の一般式（IV−ａ）または一般式（IV−ｂ）で表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して３〜２０％である。第四成分の混合割合が３重量％未満であると本発明の課題である得られる組成物のＮＩ点を高くすることが困難である。また第四成分の混合割合が２０重量％を超えると得られる液晶組成物の△ｎが過大になることがあって好ましくない。本発明の第五成分の一般式（V−ａ）ないし一般式（V−ｄ）のいずれかで表される化合物の混合割合は、得られる液晶組成物の全重量に対して３０〜６０％である。混合割合が３０重量％未満であると本発明の課題である得られる組成物のＮＩ点を高くすることが困難である。また、混合割合が６０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り過ぎるので好ましくない。
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、ネマティック相温度範囲、△ｎ、粘度などを調整する目的で上記した一般式（I）ないし一般式（V−ｄ）の各式で表される化合物以外にのほかの化合物を、本発明の目的を害さない範囲で適当量含有させることができる。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。
【００２１】
【化９】
これらの式において、Ｒ18、Ｒ19、Ｒ21、Ｒ22およびＲ23はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ20は炭素数１〜５のアルキル基を示す。本発明の好ましい態様を以下の（ア）〜（エ）項に示す。
（ア）第一成分として前記の一般式（I）で表される少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第二成分として前記の一般式（II−ａ）で表される少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第三成分として前記の一般式（III−ａ）または（III−ｂ）で表される少なくとも一つの化合物を５〜２５重量％、第四成分として前記の一般式（IV−ａ）または（IV−ｂ）で表される少なくとも一つの化合物を３〜２０重量％、および第五成分として前記の一般式（V−ａ）または（V−ｂ）で表される少なくとも一つの化合物を３０〜６０重量％、それぞれ含有する液晶組成物。
（イ）第一成分が式（I）でＲ1が炭素数３〜７のアルキル基で、ｋが１である化合物から選ばれ、第二成分が式（II）でＲ2が炭素数２〜５のアルキル基で、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンである化合物から選ばれ、第三成分が式（III−ａ）または（III−ｂ）で、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9およびＲ10が炭素数１〜５のアルキル基またはアルコキシ基である化合物から選ばれ、第四成分が式（IV−ａ）で、Ｒ11およびＲ12が炭素数１〜３のアルキル基またはアルコキシ基でｓ＝２、ｔ＝１である化合物および、式（IV−ｂ）で、Ｒ13が炭素数３〜５で、ｕおよびｖが１または２である化合物から選ばれ、第五成分が式（V−ａ）または（V−ｂ）でＲ14およびＲ15が炭素数２〜５のアルキル基である化合物から選ばれている、前記の（ア）項に記載の液晶組成物。
（ウ）第一成分、第二成分、第三成分、第四成分および第五成分の混合割合がそれぞれ、１０〜１５重量％、５〜１０重量％、１５〜１８重量％、５〜１２重量％および４６〜５４重量％である、前記（ア）項に記載の液晶組成物。
（エ）第一成分、第二成分、第三成分、第四成分および第五成分の混合割合がそれぞれ、１０〜１５重量％、５〜１０重量％、１５〜１８重量％、５〜１２重量％および４６〜５４重量％である、前記（イ）項に記載の液晶組成物。
【００２３】
【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。
なお、実施例において、略号は下記の意味を有する。
【００２４】
実施例１
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００２５】
【化１０】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−３０℃
ＮＩ ： ９７．０℃
η ： １８．１ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ３．９
Ｖth ： ２．１５Ｖ
△ｎ ： ０．０８１
ρ ： ５×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて下記のパラメーターを有し、配向膜として前記の一般式（VI−ａ）におけるＺ1がＣＨ2であるポリイミド系高分子被膜を用いたＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．２μｍ
ピッチ（２５℃）： ８８μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４２１
この液晶表示素子は、２５℃における電気光学応答として３５ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．４％であった。この表示素子はＡＭ−ＬＣＤに充分に適している。
実施例２
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００２７】
【化１１】
【化１２】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９６．４℃
η ： １８．０ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ３．９
Ｖth ： ２．１８Ｖ
△ｎ ： ０．０９１
ρ ： ６×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、配向膜として前記の一般式（VI−ａ）におけるＺ1がＣＨ2であるポリイミド系高分子被膜を使ったＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ４．７μｍ
ピッチ（２５℃）： ９０μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４２８
このＡＭ−ＬＣＤ表示素子は、２５℃における応答時間２７ｍｓｅｃを示し、電圧保持率は９９．５％であった。この表示素子は、ＡＭ−ＬＣＤに十分適している。
実施例３
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００３０】
【化１３】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９６．２℃
η ： １８．５ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ４．１
Ｖth ： ２．１２Ｖ
△ｎ ： ０．０８１
ρ ６×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、実施例１に使用した物と同様にして作成したポリイミド系配向膜を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．２μｍ
ピッチ（２５℃） ： ８３μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４２１
この液晶表示素子は、２５℃において３４ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．６％であった。この表示素子はＡＭ−ＬＣＤとして充分に適している。
実施例４
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００３２】
【化１４】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９５．４℃
η ： １８．８ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ４．３
Ｖth ： ２．０８Ｖ
△ｎ ： ０．０８１
ρ ： ８×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、実施例１に使用した物と同様にして作成したポリイミド系配向膜を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．０μｍ
ピッチ（２５℃）： ８５μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４０５
このＡＭ−ＬＣＤ表示素子は、２５℃において３１ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．４％であった。この素子はＡＭ駆動に充分に適している。
実施例５
以下の組成の液晶組成物を調製した。
【００３４】
【化１５】
この液晶組成物の特性値は
ＳＮ ： ＜−４０℃
ＮＩ ： ９１．１℃
η ： １７．６ｍＰａ・ｓｅｃ
△ε ： ４．４
Ｖth ： ２．０８Ｖ
△ｎ ： ０．０８８
ρ ： ７×１０13Ω・ｃｍ
であった。この液晶組成物を用いて、下記のパラメーターを有し、実施例１に使用した物と同様にして作成したポリイミド系配向膜を有するＡＭ−ＬＣＤ表示素子を作成した。
ねじれ角 ： ９０゜
ティルト角 ： ５゜
セル厚 ： ５．０μｍ
ピッチ（２５℃）： ８５μｍ
ｄ×△ｎ ： ０．４４０
このＡＭ−ＬＣＤ表示素子は、２５℃において２３ｍｓｅｃの応答時間を示し、電圧保持率は９９．６％であった。これはＡＭ−ＬＣＤとして充分に適している。
【００３６】
【発明の効果】
実施例で示したように、本発明によって、応答時間が速く、しきい値電圧が比較的に低い液晶組成物が得られ、これにより高コントラスト、高信頼性、高速応答、比較的低電圧駆動が可能な製造歩留まりの高いＡＭ方式の液晶表示素子を提供することが可能になった。
Claims (8)
- 第一成分として一般式（I）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第二成分として一般式（II−ａ）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５〜２０重量％、第三成分として一般式（III−ａ）または（III−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３〜２０重量％、および第五成分として一般式（V−ａ）、（V−ｂ）、（V−ｃ）、または（V−ｄ）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３０〜６０重量％、それぞれ含有することを特徴とする液晶組成物。
これらの式において、Ｒ1、Ｒ2 、Ｒ 7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16およびＲ17は、炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルコキシ基、または炭素数２〜１０のアルケニル基、アルケニルオキシ基もしくはオキサアルキル基を示し、Ａはトランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンを示し、ｋ、ｓ、ｔ、ｕおよびｖは１または２を示し、（ｓ＋ｔ）および（ｕ＋ｖ）は３または４である。 - 第一成分が一般式（ I ）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物であり、第二成分が一般式（ II −ａ）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であり、第三成分が一般式（ III −ａ）または（ III −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であり、第四成分が一般式（ 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であり、第五成分が一般式（ V −ａ）または（ V −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であり、一般式（I）において、Ｒ1が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｋが１であり、一般式（II−ａ）において、Ｒ2が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり、一般式（III−ａ）において、Ｒ7およびＲ8が互いに独立に炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（III−ｂ）において、Ｒ9が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ10が炭素数１〜１０のアルコキシ基であり、一般式（IV−ａ）において、Ｒ 11 が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ 12 が炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基であり、ｓが２であり、ｔが１であり、一般式（IV−ｂ）において、Ｒ13が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｕおよびｖが１または２でｕとｖの和が３であり、一般式（V−ａ）において、Ｒ14が炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（V−ｂ）において、Ｒ15が炭素数１〜１０のアルキル基である、請求項１に記載の液晶組成物。
- 表面に設置したスイッチング素子付きの透明電極の上に有機高分子の液晶配向膜を設けた一対の基板を、所定の間隔を隔て互いに対向させて組み立てたセルに、液晶材料を封入して作成した液晶表示素子において、液晶材料が、第一成分として後記の一般式（I）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物を５〜２０重量％、第二成分として後記の一般式（II−ａ）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５〜２０重量％、第三成分として後記の一般式（III−ａ）または（III−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％、第四成分として後記の一般式（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３〜２０重量％、および第五成分として後記の一般式（V−ａ）、（V−ｂ）、（V−ｃ）、または（V−ｄ）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３０〜６０重量％、それぞれ含有する液晶組成物であることを特徴とする液晶表示素子。
これらの式において、Ｒ1、Ｒ2 、Ｒ 7 、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16およびＲ17は、炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルコキシ基、または炭素数２〜１０のアルケニル基、アルケニルオキシ基もしくはオキサアルキル基を示し、Ａはトランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンを示し、ｋ、ｓ、ｔ、ｕおよびｖは１または２を示し、（ｓ＋ｔ）および（ｕ＋ｖ）は３または４である。 - 第一成分が一般式（ I ）で表される化合物の群から選ばれた少なくとも一つの化合物であり、第二成分が一般式（ II −ａ）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であり、第三成分が一般式（ III −ａ）または（ III −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であり、第四成分が一般式（ 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であり、第五成分が一般式（ V −ａ）または（ V −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であり、一般式（I）において、Ｒ1が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｋが１であり、一般式（II−ａ）において、Ｒ2が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり、一般式（III−ａ）において、Ｒ7およびＲ8が互いに独立に炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（III−ｂ）において、Ｒ9が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ10が炭素数１〜１０のアルコキシ基であり、一般式（IV−ａ）において、Ｒ 11 が炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ 12 が炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基であり、ｓが２であり、ｔが１であり、一般式（IV−ｂ）において、Ｒ13が炭素数１〜１０のアルキル基であり、ｕおよびｖが１または２でｕとｖの和が３であり、一般式（V−ａ）において、Ｒ14が炭素数１〜１０のアルキル基であり、一般式（V−ｂ）において、Ｒ15が炭素数１〜１０のアルキル基である、請求項３に記載の液晶表示素子。
- 一対の基板の間隔（ｄμｍ）と液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）との積（ｄΔｎ）が０．３〜１．０（μｍ）であり、そしてアクティブマトリックス型を有する、請求項３に記載の液晶表示素子。
- 液晶配向膜がポリイミド系有機高分子皮膜であり、そしてアクティブマトリックス型を有する、請求項３に記載の液晶表示素子。
- ポリイミド系有機高分子が、一般式（VI−ａ）または一般式（VI−ｂ）で示される基本骨格を有する、請求項６に記載の液晶表示素子。
これらの式において、Ｚ1およびＺ2は−ＣＨ2−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（ＣＦ3）2−、または−ＣＯＮＨ−を示し、−Ｐｈ−は１，４−フェニレンを示し、ｐとｑの和は１である。 - 液晶材料のプレティルト角が３〜７度である請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
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