JP5561449B1

JP5561449B1 - 液晶表示素子

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Publication number: JP5561449B1
Application number: JP2014512576A
Authority: JP
Inventors: 和樹栗沢; 真治小川; 芳典岩下
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: JPWO2014188613A1

Abstract

誘電率異方性、粘度、ネマチック相上限温度、低温でのネマチック相安定性、γ_１等の液晶表示素子としての諸特性及び表示素子の焼き付き特性を悪化させること無く、ＦＦＳモードの液晶表示素子に用いることにより優れた表示特性を実現可能な、誘電率異方性が負の液晶組成物を用いた液晶表示素子として、下記一般式（Ｉ）

で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、及び、下記一般式（ＩＩ）

で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、及び、下記一般式（III）

Description

本願発明は、誘電率異方性が負のネマチック晶組成物を用い、高透過率、高開口率に特徴を有するＦＦＳモードの液晶表示装置に関する。

表示品質が優れていることから、アクティブマトリクス方式液晶表示素子が、携帯端末、液晶テレビ、プロジェクタ、コンピューター等の市場に出されている。アクティブマトリクス方式は、画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）あるいはＭＩＭ（メタル・インシュレータ・メタル）等が使われており、この方式に用いられる液晶化合物あるいは液晶組成物は、高電圧保持率であることが重要視されている。また、更に広い視角特性を得るためにＶＡ（Vertical Alignment：垂直配向）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend, Optically Compensated Birefringence）モードと組み合わせた液晶表示素子や、より明るい表示を得るためにECB（Electrically Controlled Birefringence）モードの反射型の液晶表示素子が提案されている。この様な液晶表示素子に対応するために、現在も新しい液晶化合物あるいは液晶組成物の提案がなされている。

現在スマートホン用の液晶ディスプレイとしては、高品位で、視覚特性に優れるＩＰＳモードの液晶表示素子の一種であるフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置（Fringe Field Switching mode Liquid Crystal Display；ＦＦＳモード液晶表示装置）が広く用いられている（特許文献１、特許文献２参照）。ＦＦＳモードは、ＩＰＳモードの低い開口率及び透過率を改善するため導入された方式であり、用いられている液晶組成物としては、低電圧化がし易いことから誘電率異方性が正のｐ型液晶組成物を用いた材料が広く用いられている。また、ＦＦＳモードの用途の大部分が携帯端末であるため、さらなる省電力化の要求は強く液晶素子メーカはＩＧＺＯを用いたアレイの採用等盛んな開発が続いている。

一方、現在ｐ型材料を用いている液晶材料を、誘電率異方性が負のｎ型材料とすることによっても、透過率を改善することが可能となる（特許文献３参照）。これは、ＦＦＳモードがＩＰＳモードとは異なり完全な平行電界を生じるわけでは無く、ｐ型材料を用いた場合は画素電極に近い液晶分子はフリンジの電界に沿って液晶分子の長軸が傾くため透過率が悪化する。これに対しｎ型液晶組成物を用いた場合には、ｎ型組成物の分極方向が分子短軸方向にあることから、フリンジ電界の影響は、液晶分子を長軸に沿って回転させるのみで分子長軸は平行配列が維持されるため、透過率の低下は生じない。

しかし、ｎ型液晶組成物はＶＡ用液晶組成物としては一般的であるが、ＶＡモードとＦＦＳモードでは、配向の方向、電界の向き、必要とされる光学特性のいずれの点を取っても異なる。さらに、ＦＦＳモードの液晶表示素子は、後述するように電極の構造に特徴を有し、ＶＡモードでは二つの基板の双方に電極を有するのに対して、ＦＦＳモードではアレイ基板のみに電極を有している。そのため、焼き付きや滴下痕といった、従来の技術から効果の予測のつけにくい課題については、全く知見が無い状態である。従って、単純にＶＡ用に使用される液晶組成物を転用しても、今日求められるような高性能な液晶表示素子を構成することは困難であり、ＦＦＳモードに最適化したｎ型液晶組成物の提供が求められている。

特開平１１−２０２３５６号公報特開２００３−２３３０８３号公報特開２００２−３１８１２号公報

本発明の課題は、誘電率異方性（Δε）、粘度（η）、ネマチック相−等方性液体の転移温度（Ｔ_ＮＩ）、低温でのネマチック相安定性、回転粘度（γ_１）等の液晶表示素子としての諸特性に優れ、ＦＦＳモードの液晶表示素子に用いることにより優れた表示特性を実現可能なｎ型液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供することにある。

本願発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、ＦＦＳモードの液晶表示素子に最適な種々の液晶組成物の構成を検討した結果、三つの特徴的構造を有する液晶化合物を含有する液晶組成物の有用性を見出し本願発明の完成に至った。

本願発明は、対向に配置された第一の透明絶縁基板と、第二の透明絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板間に液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、
前記第一基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスラインと、
前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交叉部に、薄膜トランジスタと、該トランジスタにより駆動され透明導電性材料からなる画素電極とを各画素毎に有し、
前記液晶層と、前記第一基板と第二基板のそれぞれの間にホモジニアス配向を誘起する配向膜層を有し、各配向膜の配向方向は平行であり、
前記画素電極と共通電極とはこれらの電極間にフリンジ電界を形成するために、前記画素電極と共通電極との間の電極間距離：Ｒが前記第一の基板と第二の基板との距離：Ｇより小さく、
前記共通電極は、前記第一基板のほぼ全面に、前記画素電極より第一基板に近い位置に配置され、
該液晶組成物が、負の誘電率異方性を有し、ネマチック相−等方性液体の転移温度が６０℃以上であり、誘電率異方性の絶対値が２以上であり、一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、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、ｋは１又は２を表すが、ｋが２の場合二つのＡは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、下記一般式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^３は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ^４は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数４〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数３〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｂ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、ｍは０、１又は２を表すが、ｍが２の場合二つのＢは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、及び下記一般式（ＩＩＩ）

（式中、Ｒ^５は炭素原子数１〜５のアルキル基を表し、Ｒ^６は炭素原子数１〜５のアルキル基、又は炭素原子数１〜４のアルコキシ基を表し、ｎは０又は１を表す。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有することを特徴とする液晶表示素子を提供する。

本発明のＦＦＳモードの液晶表示素子は高速応答性に優れ、表示不良の発生が少ない特徴を有し、優れた表示特性を有する。本発明の液晶表示素子は、液晶ＴＶ、モニター等の表示素子に有用である。

本発明の液晶表示素子の構成の一例を模式的に示す図図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図配向膜４により誘起された液晶の配向方向を模式的に示す図図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域の他の例を拡大した平面図図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した他の例の断面図

前述の通り、本願発明は、ＦＦＳモードの液晶表示素子に最適なｎ型液晶組成物を見出したものである。以下、まず、本発明における液晶組成物の実施の態様について説明する。

（液晶層）
本発明における液晶組成物は、第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物を１種または２種以上含有する。

（式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、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、ｋは１又は２を表すが、ｋが２の場合二つのＡは同一であっても異なっていてもよい。）
一般式（Ｉ）で表される化合物の合計含有量は、組成物全体の含有量の内、下限値としては１０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましく、２０質量％が更に好ましく、２５質量％が特に好ましく、２７質量％が最も好ましく、上限値としては６５質量％が好ましく、５５質量％がより好ましく、５０質量％が更に好ましく、４７質量％が特に好ましく、４５質量％が最も好ましい。

一般式（Ｉ）で表される化合物としては、具体的には、例えば下記一般式（Ｉ−ａ）から一般式（Ｉ−ｅ）で表される化合物群で表される化合物が挙げられる。

（式中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵及びＲ²¹〜Ｒ²⁵は、それぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表す。）
一般式（Ｉ−ａ）〜一般式（Ｉ−ｅ）で表される化合物群から選ばれる化合物は、１種〜１０種含有することが好ましく、１種〜８種含有することが特に好ましく、１種〜５種含有することが特に好ましく、２種以上の化合物を含有することも好ましい。

Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵及びＲ²¹〜Ｒ²⁵は、それぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基又は炭素原子数２〜８のアルコキシ基を表すことが好ましく、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２〜５のアルコキシ基を表すことがより好ましく、アルケニル基を表す場合は次に記載する式（ｉ）〜式（ｉｖ）

（式中、環構造へは右端で結合するものとする。）
で表される構造が好ましい。

又、Ｒ¹¹及びＲ²¹、Ｒ¹²及びＲ²²、Ｒ¹³及びＲ²³、Ｒ¹⁴及びＲ²⁴、Ｒ¹⁵及びＲ²⁵は同一でも異なっていても良いが、異なった置換基を表すことが好ましい。

これらの点から、例えば、一般式（Ｉ）で表される化合物として、下記一般式（Ｖ）

（式中、Ｒ^９は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ^１０は炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数２〜５のアルケニル基、炭素原子数１〜４のアルコキシ基を表す。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有することが好ましい。

一般式（Ｖ）で表される化合物は、より具体的には次に記載する化合物が好ましい。

一般式（Ｖ）で表される化合物の液晶組成物中の含有率として、下限値としては５質量％が好ましく、１５質量％がより好ましく、２０質量％が更に好ましく、２３質量％が特に好ましく、２５質量％が最も好ましく、上限値としては５５質量％が好ましく、４５質量％がより好ましく、４０質量％が更に好ましく、３５質量％が特に好ましく、３３質量％が最も好ましい。より具体的には、応答速度を重視する場合には下限値としては２０質量％が好ましく、２３質量％がより好ましく、２５質量％が更に好ましく、上限値としては５５質量％が好ましく、５０質量％がより好ましく、４５質量％が更に好ましく、より駆動電圧を重視する場合には下限値としては５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましく、１５質量％が更に好ましく、上限値としては４０質量％が好ましく、３５質量％がより好ましく、３３質量％が更に好ましい。一般式（Ｖ）で表される化合物の割合は、液晶組成物における一般式（Ｉ）で表される化合物の合計含有量の内、一般式（Ｖ）で表される化合物の含有量が下限値としては５０質量％が好ましく、５５質量％がより好ましく、６０質量％が更に好ましく、６５質量％が特に好ましく、６７質量％が最も好ましく、上限値としては８０質量％が好ましく、９０質量％がより好ましく、９５質量％が更に好ましく、９７質量％が特に好ましく、１００質量％が好ましい。

また、一般式（Ｖ）で表される化合物以外の一般式（Ｉ−ａ）から一般式（Ｉ−ｅ）で表される化合物としては、より具体的には次に記載する化合物が好ましい。

これらの中でも、式（Ｖ−ａ２）、式（Ｖ−ｂ２）、式（Ｉ−ａ１）〜式（Ｉ−ａ６）、式（Ｉ−ｂ２）、式（Ｉ−ｂ６）、式（Ｉ−ｄ１）、式（Ｉ−ｄ２）、式（Ｉ−ｄ３）、及び式（Ｉ−ｅ２）で表される化合物が好ましい。

本発明における液晶組成物は、第二成分として一般式（ＩＩ）で表される化合物を１種または２種以上含有する。

（式中、Ｒ^３は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ^４は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数４〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数３〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｂ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、ｍは０、１又は２を表すが、ｍが２の場合二つのＢは同一であっても異なっていてもよい。）
一般式（ＩＩ）で表される化合物において、Ｒ^３は炭素原子数１〜８のアルキル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数１〜８のアルキル基であることがより好ましく、炭素原子数２〜５のアルキル基であることが更に好ましく、Ｒ^４は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数１〜８のアルコキシ基であることがより好ましく、炭素原子数２〜５のアルコキシ基であることがさらに好ましい。

一般式（ＩＩ）で表される化合物で表される化合物の液晶組成物中の含有率として、下限値としては２５質量％が好ましく、３５質量％がより好ましく、４０質量％が更に好ましく、４３質量％が特に好ましく、４５質量％が最も好ましく、上限値としては８５質量％が好ましく、７５質量％がより好ましく、７０質量％が更に好ましく、６７質量％が特に好ましく、６５質量％が最も好ましい。

一般式（ＩＩ）で表される化合物は次に記載する一般式（ＩＩａ）〜一般式（ＩＩｃ）

（式中、R³¹〜R³³及びR⁴¹〜R⁴³は一般式（ＩＩ）におけるR³及びR⁴と同じ意味を表す）で表される化合物群の中から少なくとも１種以上選ばれることが好ましいが、２種以上選ばれることがより好ましい。

一般式（ＩＩａ）で表される化合物は具体的には次に記載する式（ＩＩａ−１）〜式（ＩＩａ−８）

で表される化合物が好ましいが、式（ＩＩａ−１）〜式（ＩＩａ−４）で表される化合物がより好ましく、式（ＩＩａ−１）及び式（ＩＩａ−４）で表される化合物が更に好ましい。

一般式（ＩＩａ）で表される化合物は、下限値としては２質量％が好ましく、３質量％がより好ましく、４質量％が更に好ましく、５質量％が特に好ましく、７質量％が最も好ましく、上限値としては４５質量％が好ましく、３５質量％がより好ましく、２９質量％が更に好ましく、２６質量％が特に好ましく、２４質量％が最も好ましい。

一般式（ＩＩａ）で表される化合物を４種以上使用する場合には、式（ＩＩａ−１）〜式（ＩＩａ−４）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩａ−１）〜式（ＩＩａ−４）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩａ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。

一般式（ＩＩａ）で表される化合物を３種使用する場合には、式（ＩＩａ−１）、式（ＩＩａ−２）及び式（ＩＩａ−４）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩａ−１）、式（ＩＩａ−２）及び式（ＩＩａ−４）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩａ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。

一般式（ＩＩａ）で表される化合物を２種使用する場合には、式（ＩＩａ−１）及び式（ＩＩａ−４）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩａ−１）及び式（ＩＩａ−４）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩａ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。

一般式（ＩＩｂ）で表される化合物は具体的には次に記載する式（ＩＩｂ−１）〜式（ＩＩｂ−６）

で表される化合物が好ましいが、式（ＩＩｂ−１）〜式（ＩＩｂ−４）で表される化合物がより好ましく、式（ＩＩｂ−１）〜式（ＩＩｂ−３）で表される化合物が更に好ましく、式（ＩＩｂ−１）及び式（ＩＩｂ−３）で表される化合物が特に好ましい。

また、本願発明の液晶組成物が高いネマチック−等方相転移温度（Ｔ_ｎｉ）を求められる場合には、式（ＩＩｂ−５）及び式（ＩＩｂ−６）で表される化合物群の中から少なくとも１種類が選ばれることが好ましい。

一般式（ＩＩｂ）で表される化合物を４種以上使用する場合には、式（ＩＩｂ−１）〜式（ＩＩｂ−４）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｂ−１）〜式（ＩＩｂ−４）で表される化合物の含有量が、（ＩＩｂ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。

一般式（ＩＩｂ）で表される化合物を３種使用する場合には、（ＩＩｂ−１）〜式（ＩＩｂ−３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｂ−１）〜式（ＩＩｂ−３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩｂ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。

一般式（ＩＩｂ）で表される化合物を２種使用する場合には、式（ＩＩｂ−１）及び式（ＩＩｂ−３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｂ−１）及び式（ＩＩｂ−３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩｂ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。

一般式（ＩＩｃ）で表される化合物は具体的には次に記載する式（ＩＩｃ−１）〜（ＩＩｃ−４）

で表される化合物が好ましいが、式（ＩＩｃ−１）又は式（ＩＩｃ−２）で表される化合物が好ましい。

一般式（ＩＩｃ）で表される化合物を２種以上使用する場合には、式（ＩＩｃ−１）及び式（ＩＩｃ−２）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｃ−１）及び式（ＩＩｃ−２）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩｃ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。

本発明における液晶組成物は、第三成分として一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を１種または２種以上含有する。

（式中、Ｒ^５は炭素原子数１〜５のアルキル基を表し、Ｒ^６は炭素原子数１〜５のアルキル基、又は炭素原子数１〜４のアルコキシ基を表し、ｎは０、１、又は２を表す。Ｙ^１〜Ｙ^４はそれぞれ独立して水素原子、又はフッ素原子を表すが、Ｙ^１〜Ｙ^４の少なくとも１つはフッ素原子を表し、ｎ＝０の場合、Ｙ^１又はＹ^２の少なくとも１つはフッ素原子を表す。）
本願発明の液晶組成物において、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物群の総含有率は、下限値としては２質量％が好ましく、３質量％がより好ましく、４質量％が更に好ましく、５質量％が特に好ましく、上限値としては３５質量％が好ましく、２８質量％がより好ましく、２３質量％が更に好ましく、１９質量％が特に好ましく、１７質量％が最も好ましい。

一般式（ＩＩＩ）で表される化合物として、ｎ＝０のものは、次に記載する式（ＩＩＩａ−１）〜式（ＩＩＩａ−８）

で表される化合物群の中から選ばれることが好ましく、式（ＩＩＩａ−１）〜式（ＩＩＩａ−４）で表される化合物がより好ましく、式（ＩＩＩａ−１）及び式（ＩＩＩａ−３）で表される化合物が更に好ましく、式（ＩＩＩａ−１）で表される化合物が特に好ましい。

一般式（ＩＩＩａ）で表される化合物を４種以上使用する場合には、式（ＩＩＩａ−１）〜式（ＩＩＩａ−４）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩＩａ−１）〜式（ＩＩＩａ−４）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。

一般式（ＩＩＩａ）で表される化合物を３種使用する場合には、式（ＩＩＩａ−１）〜式（ＩＩＩａ−３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩＩａ−１）〜式（ＩＩＩａ−３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩＩａ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。

一般式（ＩＩＩａ）で表される化合物を２種使用する場合には、式（ＩＩＩａ−１）及び式（ＩＩＩａ−３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩＩａ−１）及び式（ＩＩＩａ−３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩＩａ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。

一般式（ＩＩＩ）で表される化合物として、ｎ＝１、又は２のものは、次に記載する一般式（ＩＩＩｂ−１）〜一般式（ＩＩＩｂ−１１）

（式中、Ｒ^５及びＲ^６は一般式（ＩＩＩ）におけるＲ^５及びＲ^６と同じ意味を表す。）で表される化合物群の中から選ばれることが好ましく、式（ＩＩＩｂ−１）、式（ＩＩＩｂ−３）〜式（ＩＩＩｂ−１１）がより好ましく、式（ＩＩＩｂ−１）、式（ＩＩＩｂ−３）、式（ＩＩＩｂ−５）、式（ＩＩＩｂ−６）、及び式（ＩＩＩｂ−１２）が更に好ましく、式（ＩＩＩｂ−１）、式（ＩＩＩｂ−５）、式（ＩＩＩｂ−６）が特に好ましく、式（ＩＩＩｂ−５）が最も好ましい。

一般式（ＩＩＩｂ−１）〜一般式（ＩＩＩｂ−１１）で表される化合物を使用する場合には、式（ＩＩＩｂ−５）で表される化合物を使用することが好ましいが、式（ＩＩＩｂ−５）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩＩｂ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。

一般式（ＩＩＩｂ−１）〜一般式（ＩＩＩｂ−１１）におけるＲ^５は炭素原子数１〜５のアルキル基を表し、Ｒ^６は炭素原子数１〜５のアルキル基、又は炭素原子数１〜４のアルコキシ基を表すが、炭素原子数２〜５のアルキル基を表すことが好ましく、Ｒ^５及びＲ^６が共にアルキル基である場合には、それぞれの炭素原子数は異なっている方が好ましい。

更に詳述すると、Ｒ^５がプロピル基を表しＲ^６がエチル基を表す化合物又はＲ^５がブチル基を表しＲ^６がエチル基を表す化合物が好ましい。

本願発明の液晶組成物は、以下に示す一般式（ＩＶ）で表される化合物から選ばれる少なくとも一種をさらに含有することができる。ただし、一般式（ＩＶ）で表される化合物は、一般式（ＩＩ）、及び一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を除くものとする。

（式中Ｒ⁷及びＲ⁸はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又は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酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
Ａ¹及びＡ²はそれぞれ独立して、1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又はテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基を表すが、A¹又は／及びA²が1,4-フェニレン基を表す場合、該1,4-フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
Ｚ¹及びＺ²はそれぞれ独立して単結合、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、
ｎ¹及びｎ²はそれぞれ独立して、０、１、２又は３を表すが、ｎ¹+ｎ²は１〜３であり、Ａ¹、Ａ²、Ｚ¹及び／又はＺ²が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよいが、前記一般式（ＩＩ）、及び一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を除く。）
一般式（ＩＶ）で表される化合物は具体的には次に記載する一般式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）

（式中、Ｒ^７及びＲ^８は一般式（ＩＶ）におけるＲ^７及びＲ^８と同じ意味を表す。）で表される化合物が好ましいが、一般式（ＩＶ−１）、及び式（ＩＶ−４）が更に好ましい。

一般式（ＩＶ）におけるＲ^７及びＲ^８はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数１〜８のアルキル基又は炭素原子数２〜８のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数２〜５のアルキル基又は炭素原子数２〜５のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数２〜５のアルキル基を表すことが更に好ましく、直鎖であることが好ましく、Ｒ^７及びＲ^８が共にアルキル基である場合には、それぞれの炭素原子数は異なっている方が好ましい。

更に詳述すると、Ｒ^７がプロピル基を表しＲ^８がエチル基を表す化合物又はＲ^７がブチル基を表しＲ^８がエチル基を表す化合物が好ましい。

本願発明の液晶組成物は、また更に、一般式（ＶＩ）

（式中、Ｒ^１１からＲ^１２はそれぞれ独立して炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数１から１０のアルコキシ基又は炭素原子数２から１０のアルケニル基を表すが、一般式（ＶＩ）で表される化合物において、Ｒ^１１が炭素原子数１〜３のアルキル基を表し、Ｒ^１２が炭素原子数１〜５の１−アルケン又は水素原子を表す化合物は除かれる。）で表される化合物群から選ばれる化合物を含有することができる。

一般式（ＶＩ）で表される化合物群から選ばれる化合物を含有する場合、２種以上の化合物を含有することが好ましく、１種の化合物を含有することも好ましいが、この場合の含有率は、下限値としては１質量％が好ましく、２質量％がより好ましく、２．５質量量％が更に好ましく、上限値としては２５質量％が好ましく、２０質量％がより好ましく、１０質量％が更に好ましい。

Ｒ^１１、Ｒ^１２はそれぞれ独立しては炭素原子数１から１０のアルキル基、炭素原子数２から１０のアルケニル基又は炭素原子数２から１０のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数１から５のアルキル基、炭素原子数２から５のアルケニル基又は炭素原子数２から５のアルコキシ基を表すことがより好ましい。又、Ｒ^１１及びＲ^１２は同一でも異なっていても良いが、異なった置換基を表すことが好ましい。

これらの点から、式（ＶＩ）で表される化合物は、より具体的には次に記載する化合物が好ましい。

これらの中でも、式（ＶＩ−２）、式（ＶＩ−４）及び式（ＶＩ−５）で表される化合物が好ましい。

本願における１，４−シクロヘキシル基はトランス−１，４−シクロヘキシル基であることが好ましい。

本発明における液晶組成物は、一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）及び式（ＩＩＩ）で表される化合物を必須の成分とするものであるが、更に一般式（ＩＶ）及び／又は一般式（ＶＩ）で表される化合物を含有することができる。液晶組成物中に含有する一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）、一般式（ＩＩＩ）、一般式（ＩＶ）及び一般式（ＶＩ）で表される化合物の合計含有量は、８０〜１００質量％が好ましく、８５〜１００質量％がより好ましく、９０〜１００質量％が更に好ましく、９５〜１００質量％が特に好ましく、９７〜１００質量％が最も好ましい。

より具体的には、液晶組成物中に含有する一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）、及び一般式（ＩＩＩ）で表される化合物の合計含有量は、３５〜５５質量％であることが好ましく、４０〜５０質量％であることがより好ましく、４２〜４８質量％であることが更に好ましい。

一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）、一般式（ＩＩＩ）、一般式（ＩＶ）及び一般式（ＶＩ）で表される化合物の合計含有量は、下限値としては５５質量％が好ましく、６５質量％がより好ましく、７０質量％が更に好ましく、７３質量％が特に好ましく、７５質量％が最も好ましく、上限値としては８５質量％が好ましく、９０質量％がより好ましく、９２質量％が更に好ましく、９４質量％が特に好ましく、９５質量％が最も好ましい。

本願発明の液晶組成物は、分子内に過酸（−ＣＯ−ＯＯ−）構造等の酸素原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。

液晶組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して５質量％以下とすることが好ましく、３質量％以下とすることがより好ましく、１質量％以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。

分子内の環構造がすべて６員環である化合物の含有量を多くすることが好ましく、分子内の環構造がすべて６員環である化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して８０質量％以上とすることが好ましく、９０質量％以上とすることがより好ましく、９５質量％以上とすることが更に好ましく、実質的に分子内の環構造がすべて６員環である化合物のみで液晶組成物を構成することが最も好ましい。

液晶組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。

液晶組成物の酸化による劣化を抑えるためには、連結基として−ＣＨ＝ＣＨ−を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、当該化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。

粘度の改善及びＴ_ｎｉの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい２−メチルベンゼン−１，４−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記２−メチルベンゼン−１，４−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。

本発明の第一実施形態の組成物に含有される化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は２〜５であることが好ましく、前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は４〜５であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。また、液晶組成物の安定性を重視する場合には、側鎖としてアルケニル基を有しかつ２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、当該化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。

本願発明における液晶組成物の誘電率異方性Δεの値は負の誘電率異方性を有し、誘電率異方性の絶対値は２以上である。誘電率異方性Δεの値は、２５℃において、−２．０から−６．０であることが好ましく、−２．５から−５．０であることがより好ましく、−２．５から−４．０であることが特に好ましいが、更に詳述すると、応答速度を重視する場合には−２．５〜−３．４であることが好ましく、駆動電圧を重視する場合には−３．４〜−４．０であることが好ましい。

本発明における液晶組成物の屈折率異方性Δｎの値は、２５℃において、０．０８から０．１３であることが好ましいが、０．０９から０．１２であることがより好ましい。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０．１２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。

本発明における液晶組成物の回転粘度（γ_１）は１５０以下が好ましく、１３０以下がより好ましく、１２０以下が特に好ましい。

本発明における液晶組成物では、回転粘度と屈折率異方性の関数であるＺが特定の値を示すことが好ましい。

（式中、γ_１は回転粘度を表し、Δｎは屈折率異方性を表す。）
Ｚは、１３０００以下が好ましく、１２０００以下がより好ましく、１１０００以下が特に好ましい。

本発明における液晶組成物のネマチック相−等方性液体相転移温度（Ｔ_ｎｉ）は、６０℃以上であり、好ましくは７５℃以上であり、より好ましくは８０℃以上であり、さらに好ましくは９０℃以上である。

本発明の液晶組成物は、アクティブマトリクス表示素子に使用する場合においては、１０^１２（Ω・ｍ）以上の比抵抗を有することが必要であり、１０^１３（Ω・ｍ）が好ましく、１０^１４（Ω・ｍ）以上がより好ましい。

本発明の液晶組成物は、上述の化合物以外に、用途に応じて、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含有しても良いが、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には塩素原子をその分子内に有さないことが好ましく、液晶組成物の紫外線などの光に対する安定性が求められる場合にはナフタレン環などに代表される共役長が長く紫外領域に吸収ピークが存在する縮合環等をその分子内に有さないことが望ましい。
（液晶表示素子）
上記のような本発明の液晶組成物は、ＦＦＳモードの液晶表示素子に適用される。以下、図１〜６を参照にして、本発明に係るＦＦＳモードの液晶表示素子の例を説明する。

図１は、液晶表示素子の構成を模式的に示す図である。図１では、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。本発明に係る液晶表示素子１０の構成は、図１に記載するように、対向に配置された第一の透明絶縁基板２と、第二の透明絶縁基板７との間に挟持された液晶組成物（または液晶層５）を有するＦＦＳモードの液晶表示素子であって、該液晶組成物として前記本発明の液晶組成物を用いたことに特徴を有するものである。第一の透明絶縁基板２は、液晶層５側の面に電極層３が形成されている。また、液晶層５と、第一の透明絶縁基板２及び第二の透明絶縁基板８のそれぞれの間に、液晶層５を構成する液晶組成物と直接当接してホモジニアス配向を誘起する一対の配向膜４を有し、該液晶組成物中の液晶分子は、電圧無印加時に前記基板２，７に対して略平行になるように配向されている。図１および図３に示すように、前記第二の基板２および前記第一の基板８は、一対の偏光板１，８により挟持されてもよい。さらに、図１では、前記第二の基板７と配向膜４との間にカラーフィルタ６が設けられている。

すなわち、本発明に係る液晶表示素子１０は、第一の偏光板１と、第一の基板２と、薄膜トランジスタを含む電極層３と、配向膜４と、液晶組成物を含む液晶層５と、配向膜４と、カラーフィルタ６と、第二の基板７と、第二の偏光板８と、が順次積層された構成である。第一の基板２と第二の基板７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。２枚の基板２、７は、周辺領域に配置されたエポキシ系熱硬化性組成物等のシール材及び封止材によって貼り合わされていて、その間には基板間距離を保持するために、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子等の粒状スペーサーまたはフォトリソグラフィー法により形成された樹脂からなるスペーサー柱が配置されていてもよい。

図２は、図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図である。図２に示すように、第一の基板２の表面に形成されている薄膜トランジスタを含む電極層３は、走査信号を供給するための複数のゲートバスライン２６と表示信号を供給するための複数のデータバスライン２５とが、互いに交差してマトリクス状に配置されている。なお、図２には、一対のゲートバスライン２５及び一対のデータバスライン２４のみが示されている。

複数のゲートバスライン２６と複数のデータバスライン２５とにより囲まれた領域により、液晶表示装置の単位画素が形成され、該単位画素内には、画素電極２１及び共通電極２２が形成されている。ゲートバスライン２６とデータバスライン２５が互いに交差している交差部近傍には、ソース電極２７、ドレイン電極２４およびゲート電極２８を含む薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタは、画素電極２１に表示信号を供給するスイッチ素子として、画素電極２１と連結している。また、ゲートバスライン２６と並行して、共通ライン２９が設けられる。この共通ライン２９は、共通電極２２に共通信号を供給するために、共通電極２２と連結している。

薄膜トランジスタの構造の好適な一態様は、例えば、図３で示すように、基板２表面に形成されたゲート電極１１と、当該ゲート電極１１を覆い、且つ前記基板２の略全面を覆うように設けられたゲート絶縁層１２と、前記ゲート電極１１と対向するよう前記ゲート絶縁層１２の表面に形成された半導体層１３と、前記半導体層１７の表面の一部を覆うように設けられた保護膜１４と、前記保護層１４および前記半導体層１３の一方の側端部を覆い、かつ前記基板２表面に形成された前記ゲート絶縁層１２と接触するように設けられたドレイン電極１６と、前記保護膜１４および前記半導体層１３の他方の側端部を覆い、かつ前記基板２表面に形成された前記ゲート絶縁層１２と接触するように設けられたソース電極１７と、前記ドレイン電極１６および前記ソース電極１７を覆うように設けられた絶縁保護層１８と、を有している。ゲート電極１１の表面にゲート電極との段差を無くす等の理由により陽極酸化被膜（図示せず）を形成してもよい。
前記半導体層１３には、アモルファスシリコン、多結晶ポリシリコンなどを用いることができるが、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＩＴＯ等の透明半導体膜を用いると、光吸収に起因する光キャリアの弊害を抑制でき、素子の開口率を増大する観点からも好ましい。
さらに、ショットキー障壁の幅や高さを低減する目的で半導体層１３とドレイン電極１６またはソース電極１７との間にオーミック接触層１５を設けても良い。オーミック接触層には、ｎ型アモルファスシリコンやｎ型多結晶ポリシリコン等のリン等の不純物を高濃度に添加した材料を用いることができる。

ゲートバスライン２６やデータバスライン２５、共通ライン２９は金属膜であることが好ましく、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ又はその合金がより好ましく、Ａｌ又はその合金の配線を用いる場合が特に好ましい。また、絶縁保護層１８は、絶縁機能を有する層であり、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素酸窒化膜等で形成される。

図２及び図３に示す実施の形態では、共通電極２２はゲート絶縁層１２上のほぼ全面に形成された平板状の電極であり、一方、画素電極２１は共通電極２２を覆う絶縁保護層１８上に形成された櫛形の電極である。すなわち、共通電極２２は画素電極２１よりも第一の基板２に近い位置に配置され、これらの電極は絶縁保護層１８を介して互いに重なりあって配置される。画素電極２１と共通電極２２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium Zinc Tin Oxide）等の透明導電性材料により形成される。画素電極２１と共通電極２２が透明導電性材料により形成されるため、単位画素面積で開口される面積が大きくなり、開口率及び透過率が増加する。

画素電極２１と共通電極２２とは、これらの電極間にフリンジ電界を形成するために、画素電極２１と共通電極２２との間の電極間距離：Ｒが、第一の基板１と第二の基板７との距離：Ｇより小さくなるように形成されている。ここで、電極間距離：Ｒは各電極間の基板に水平方向の距離を表す。図３には、平板状の共通電極２２と櫛形の画素電極２１とが重なり合っているため、電極間距離：Ｒ＝０となる例が示されており、電極間距離：Ｒが第一の基板２と第二の基板７との距離（すなわち、セルギャップ）：Ｇよりも小さくなるため、フリンジの電界Ｅが形成される。したがって、ＦＦＳ型の液晶表示素子は、画素電極２１の櫛形を形成するラインに対して垂直な方向に形成される水平方向の電界と、放物線状の電界を利用することができる。画素電極２１の櫛状部分の電極幅：ｌ、及び、画素電極２１の櫛状部分の間隙の幅：ｍは、発生する電界により液晶層５内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に形成することが好ましい。

カラーフィルタ６は、光の漏れを防止する観点で、薄膜トランジスタおよびストレイジキャパシタ２３に対応する部分にブラックマトリックス（図示せず）を形成することが好ましい。

電極層３、及び、カラーフィルタ６上には、液晶層５を構成する液晶組成物と直接当接してホモジニアス配向を誘起する一対の配向膜４が設けられている。配向膜４は、例えば、ラビング処理されたポリイミド膜であり、各配向膜の配向方向は平行である。ここで、図４を用いて、本実施形態における配向膜４のラビング方向（液晶組成物の配向方向）について説明する。図４は、配向膜４により誘起された液晶の配向方向を模式的に示す図である。本発明においては、負の誘電率異方性を有する液晶組成物が用いられる。したがって、画素電極２１の櫛形を形成するラインに対して垂直な方向（水平電界が形成される方向）をｘ軸としたときに、該ｘ軸と液晶分子３０の長軸方向とのなす角θが、概ね０〜４５°となるように配向されることが好ましい。図３に示す例では、ｘ軸と液晶分子３０の長軸方向とのなす角θが、概ね０°の例が示されている。このように液晶の配向方向を誘起するのは、液晶表示装置の最大透過率を高めるためである。

また、偏光板１及び偏光板８は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラストが良好になるように調整することができ、それらの透過軸がノーマリブラックモードで作動するように、互いに直行する透過軸を有することが好ましい。特に、偏光板１及び偏光板８のうちいずれかは、液晶分子３０の配向方向と平行な透過軸を有するように配置することが好ましい。また、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。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。

上記のような構成のＦＦＳ型の液晶表示装置１０は、薄膜ＴＦＴを介して画素電極２１に画像信号（電圧）を供給することで、画素電極２１と共通電極２２との間にフリンジ電界を生じさせ、この電界によって液晶を駆動する。すなわち、電圧を印加しない状態では、液晶分子３０は、その長軸方向が、配向膜４の配向方向と平行になるように配置している。電圧を印加すると、画素電極２１と共通電極２２との間に放物線形の電界の等電位線が画素電極２１と共通電極２２の上部にまで形成され、液晶層５内の液晶分子３０は、形成された電界に沿って液晶層５内を回転する。本発明では、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０を用いるため、液晶分子３０の長軸方向が、発生した電界方向に直行するように回転する。画素電極２１の近くに位置する液晶分子３０はフリンジ電界の影響を受けやすいものの、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０は分極方向が分子の短軸にあることから、その長軸方向が配向膜４に対して直行する方向に回転することはなく、液晶層５内の全ての液晶分子３０の長軸方向は、配向膜４に対して平行方向を維持できる。したがって、正の誘電率異方性を有する液晶分子３０を用いたＦＦＳ型の液晶表示素子に比べて、優れた透過率特性を得ることができる。

図１〜図４を用いて説明したＦＦＳ型の液晶表示素子は一例であって、本発明の技術的思想から逸脱しない限りにおいて、他の様々な形態で実施することが可能である。例えば、図５は、図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図の他の例である。図５に示すように、画素電極２１がスリットを有する構成としてもよい。また、スリットのパターンを、ゲートバスライン２６又はデータバスライン２５に対して傾斜角を持つようにして形成してもよい。

また、図６は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図の他の例である。図６に示す例では、櫛形あるいはスリットを有する共通電極２２を用いており、画素電極２１と共通電極２２との電極間距離はＲ＝αとなる。さらに、図３では共通電極２２がゲート絶縁膜１２上に形成されている例が示されていたが、図６に示されるように、共通電極２２を第一の基板２上に形成して、ゲート絶縁膜１２を介して画素電極２１を設けるようにしてもよい。画素電極２１の電極幅：ｌ、共通電極２２の電極幅：ｎ、及び、電極間距離：Ｒは、発生する電界により液晶層５内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に適宜調整することが好ましい。

本発明に係るＦＦＳモードの液晶表示素子は、特定の液晶組成物を用いているため、高速応答と表示不良の抑制を両立させることができる。

また、ＦＦＳモードの液晶表示素子は、第一の基板２と第２の基板７との間に液晶層５を注入する際、例えば、真空注入法又は滴下注入（ＯＤＦ：One Drop Fill）法等の方法が行われるが、本願発明においては、ＯＤＦ法において、液晶組成物を基板に滴下した際の滴下痕の発生を抑えることができる。なお、滴下痕とは、黒表示した場合に液晶組成物を滴下した痕が白く浮かび上がる現象と定義する。

滴下痕の発生は、注入される液晶材料に大きな影響を受けるものであるが、さらに、表示素子の構成によってもその影響は避けられない。ＦＦＳモードの液晶表示素子においては、表示素子中に形成される薄膜トランジスター、及び、櫛形やスリットを有する画素電極２１等は、薄い配向膜４、あるいは薄い配向膜４と薄い絶縁保護層１８等しか液晶組成物とを隔てる部材が無いことから、イオン性物質を遮断しきれない可能性が高く、電極を構成する金属材料と液晶組成物の相互作用による滴下痕の発生を避けることができなかったが、ＦＦＳ型の液晶表示素子において本願発明の液晶組成物を組み合わせて用いることにより、効果的に滴下痕の発生が抑えられる。

また、ＯＤＦ法による液晶表示素子の製造工程においては、液晶表示素子のサイズに応じて最適な液晶注入量を滴下する必要があるが、本願発明の液晶組成物は、例えば、液晶滴下時に生じる滴下装置内の急激な圧力変化や衝撃に対する影響が少なく、長時間にわたって安定的に液晶を滴下し続けることが可能であるため、液晶表示素子の歩留まりを高く保持することもできる。特に、最近流行しているスマートフォンに多用される小型液晶表示素子は、最適な液晶注入量が少ないために最適値からのずれを一定範囲内に制御すること自体が難しいが、本願発明の液晶組成物を用いることにより、小型液晶表示素子においても安定した液晶材料の吐出量を実現できる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「％」は『質量％』を意味する。

実施例中、測定した特性は以下の通りである。

Ｔ_ｎｉ：ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃）
Δｎ：２５℃における屈折率異方性
Δε ：２５℃における誘電率異方性
η ：２０℃における粘度（ｍＰａ・ｓ）
γ_１：２５℃における回転粘度（ｍＰａ・ｓ）
ＶＨＲ：周波数６０Ｈｚ，印加電圧１Ｖの条件下で６０℃における電圧保持率（％）
焼き付き：
液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを１０００時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の４段階評価で行った。

◎残像無し
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
滴下痕：
液晶表示装置の滴下痕の評価は、全面黒表示した場合における白く浮かび上がる滴下痕を目視にて以下の４段階評価で行った。

◎残像無し
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
プロセス適合性：
プロセス適合性は、ＯＤＦプロセスにおいて、定積計量ポンプを用いて１回に５０ｐＬずつ液晶を滴下することを１０００００回行い、次の「０〜１００回、１０１〜２００回、２０１〜３００回、・・・・９９９０１〜１０００００回」の各１００回ずつ滴下された液晶量の変化を以下の４段階で評価した。

◎変化が極めて小さい（安定的に液晶表示素子を製造できる）
○変化が僅かに有るも許容できるレベル
△変化が有り許容できないレベル（斑発生により歩留まりが悪化）
×変化が有りかなり劣悪（液晶漏れや真空気泡が発生）
低温での溶解性：
低温での溶解性評価は、液晶組成物を調製後、２ｍＬのサンプル瓶に液晶組成物を１ｇ秤量し、これに温度制御式試験槽の中で、次を１サイクル「−２０℃（１時間保持）→昇温（０．１℃／毎分）→０℃（１時間保持）→昇温（０．１℃／毎分）→２０℃（１時間保持）→降温（−０．１℃／毎分）→０℃（１時間保持）→降温（−０．１℃／毎分）→−２０℃」として温度変化を与え続け、目視にて液晶組成物からの析出物の発生を観察し、以下の４段階評価を行った。

◎６００時間以上析出物が観察されなかった。

○３００時間以上析出物が観察されなかった。

△１５０時間以内に析出物が観察された。

×７５時間以内に析出物が観察された。
尚、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炭素原子数ｎの直鎖状アルキル基
−Ｏｎ −ＯＣ_ｎＨ_２ｎ＋１炭素原子数ｎの直鎖状アルコキシ基
−Ｖ −Ｃ＝ＣＨ_２ビニル基
−Ｖｎ −Ｃ＝Ｃ−Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１炭素原子数（ｎ＋１）の１−アルケン
（環構造）

（実施例１（液晶組成物１））
次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物１）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物１を用いて、ＴＶ用として一般的であるセル厚３．０μｍのＦＦＳモードの液晶表示素子を作製した。液晶組成物の注入は、滴下法にて行い、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った。

尚、含有量の左側の記号は、上記化合物の略号の記載である。

液晶組成物１は、ＴＶ用液晶組成物として実用的な８５．３℃のＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物１を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、極めて優れた評価結果を示した。

（実施例２（液晶組成物２））
液晶組成物１と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物２）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物２を用いて、実施例１と同様にＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った結果を同じ表に示す。

液晶組成物２は、ＴＶ用液晶組成物として実用的な液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物２を用いて、実施例１と同様のＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

（実施例３（液晶組成物３））
液晶組成物１，２と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物３）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物３を用いて、実施例１と同様にＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った結果を同じ表に示す。

液晶組成物３は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物３を用いて、実施例１と同様のＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

（比較例１〜３）
液晶組成物１〜３を用いて、ＴＶ用として一般的であるセル厚３．５μｍの垂直配向液晶表示素子（ＶＡモードの液晶表示素子）を作製した。

実施例１〜３においてそれぞれ作製したＦＦＳモードの液晶表示素子と、比較例１〜３においてそれぞれ作成したＶＡモードの液晶表示素子について、透過率、コントラスト比、応答速度の比較を行った。その結果を次に示す。なお、実施例１〜３及び比較例１〜３の液晶表示素子における透過率は、それぞれのモードにおける液晶組成物注入前の素子の透過率を１００％とした際の値である。

液晶組成物１〜３を用いて作製されたＦＦＳモードの表示素子（実施例１〜３）は、それぞれ同じ液晶組成物を用いて作成されたＶＡモードの液晶表示素子（比較例１〜３）に比べ、最高透過率、コントラスト比及び応答速度いずれにおいても優れた特性を示した。

液晶分子が基板に対して平行に配向し、且つ、フリンジの電界が生じるＦＦＳモードの液晶表示素子においては、液晶分子が基板に対して垂直に配向し、且つ、垂直に電界が生じるＶＡモードの液晶表示素子とは異なった液晶の基本特性が求められる。液晶組成物１〜３が本願必須成分である一般式(Ｉ）、一般式(ＩＩ)、及び一般式(ＩＩＩ)の化合物を含有することにより、液晶表示素子としての基本的特性を損なうこと無く、ＦＦＳモードの大きな特徴である透過率の向上を達成したものである。一方、ＦＦＳモードのこれらの差異により、焼き付きや滴下痕といった効果については、従来の知見からは予測のつけにくいものとなっている。本発明の液晶表示素子においては、これらの点についても良好な特性を示している。

（実施例４（液晶組成物４））
組成物１〜３と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物４）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物４は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物４を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製したところ、実施例１〜３と同等の優れた表示特性を示した。

（実施例５（液晶組成物５））
液晶組成物１〜４と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物５）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物５は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物５を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製したところ、実施例１〜３と同等の優れた表示特性を示した。

（実施例６（液晶組成物６））
液晶組成物１〜５と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物６）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物６は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物６を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製したところ、実施例１〜３と同等の優れた表示特性を示した。

（実施例７（液晶組成物７））
液晶組成物１〜６と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物７）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物７は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物７を用いて、実施例１と同様のＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

（実施例８（液晶組成物８））
液晶組成物１〜７と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物８）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物８は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物８を用いて、実施例１と同様のＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

（実施例９（液晶組成物９））
液晶組成物１〜８と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物９）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物９は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物９を用いて、実施例１と同様のＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

（比較例４〜６）
液晶組成物７〜９を用いて、比較例１〜３と同様のＶＡモードの液晶表示素子を作製した。

実施例７〜９においてそれぞれ作製したＦＦＳモードの液晶表示素子と、比較例４〜６においてそれぞれ作成したＶＡモードの液晶表示素子について、透過率、コントラスト比、応答速度の比較を行った。その結果を次に示す。

液晶組成物７〜９を用いて作製されたＦＦＳモードの表示素子（実施例７〜９）は、それぞれ同じ液晶組成物を用いて作成されたＶＡモードの液晶表示素子（比較例４〜６）に比べ、最高透過率、コントラスト比及び応答速度いずれにおいても優れた特性を示した。

（実施例１０（液晶組成物１０））
液晶組成物７〜９と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物１０）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物１０は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物１０を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

（実施例１１（液晶組成物１１））
液晶組成物１〜１０と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物１１は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物１１を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

（実施例１２（液晶組成物１２））
液晶組成物７〜１１と同等のＴ_ＮＩ、同等のΔｎの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物１２）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。

液晶組成物１２は、ＴＶ用液晶組成物として実用的なＴ_ＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物１２を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。

１，８偏光板
２第一の基板
３電極層
４配向膜
５液晶層
６カラーフィルタ
７第二の基板
１１ゲート電極
１２ゲート絶縁膜
１３半導体層
１４絶縁層
１５オーミック接触層
１６ドレイン電極
１７ソース電極
１８絶縁保護層
２１画素電極
２２共通電極
２３ストレイジキャパシタ
２５データバスライン
２７ソースバスライン
２９共通ライン

Claims

対向に配置された第一の透明絶縁基板と、第二の透明絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板間に液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、
前記第一基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスラインと、
前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交叉部に、薄膜トランジスタと、該トランジスタにより駆動され透明導電性材料からなる画素電極とを各画素毎に有し、
前記液晶層と、前記第一基板と第二基板のそれぞれの間にホモジニアス配向を誘起する配向膜層を有し、各配向膜の配向方向は平行であり、
前記画素電極と共通電極とはこれらの電極間にフリンジ電界を形成するために、前記画素電極と共通電極との間の電極間距離：Ｒが前記第一の基板と第二の基板との距離：Ｇより小さく、
前記共通電極は、前記第一基板のほぼ全面に、前記画素電極より第一基板に近い位置に配置され、
該液晶組成物が、負の誘電率異方性を有し、ネマチック相−等方性液体の転移温度が６０℃以上であり、誘電率異方性の絶対値が２以上であり、一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、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、kは１又は２を表すが、kが２の場合二つのＡは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、下記一般式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^３は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ^４は炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数４〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数３〜８のアルケニルオキシ基を表し、Ｂ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、ｍは０、１又は２を表すが、ｍが２の場合二つのＢは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、及び下記一般式（III）

（式中、Ｒ^５は炭素原子数１〜５のアルキル基を表し、Ｒ^６は炭素原子数１〜５のアルキル基、又は炭素原子数１〜４のアルコキシ基を表し、ｎは０又は１を表す。Ｙ^１及びＹ^２はそれぞれ独立して水素原子、又はフッ素原子を表すが、Ｙ^１及びＹ^２の少なくとも１つはフッ素原子を表す。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有することを特徴とする液晶表示素子。
下記一般式（ＩＶ）

（式中Ｒ⁷及びＲ⁸はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数２〜８のアルケニル基、炭素原子数１〜８のアルコキシ基又は炭素原子数２〜８のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又は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酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
Ａ¹及びＡ²はそれぞれ独立して、1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又はテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基を表すが、A¹又は／及びA²が1,4-フェニレン基を表す場合、該1,4-フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
Ｚ¹及びＺ²はそれぞれ独立して単結合、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、
ｎ¹及びｎ²はそれぞれ独立して、０、１、２又は３を表すが、ｎ¹+ｎ²は１〜３であり、Ａ¹、Ａ²、Ｚ¹及び／又はＺ²が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよいが、前記一般式（ＩＩ）、及び一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を除く。）で表される化合物を１種以上含有する請求項１記載の液晶表示素子。
該画素電極が櫛形であるか又は、スリットを有する請求項１記載の液晶表示素子。
電極間距離（Ｒ）が０である請求項１記載の液晶表示素子。