特許第6186974号(P6186974)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6186974液晶組成物、酸化防止剤および液晶表示素子
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6186974
(24)【登録日】2017年8月10日
(45)【発行日】2017年8月30日
(54)【発明の名称】液晶組成物、酸化防止剤および液晶表示素子
(51)【国際特許分類】
   C09K 19/54 20060101AFI20170821BHJP
   C09K 19/42 20060101ALI20170821BHJP
   C09K 19/30 20060101ALI20170821BHJP
   C09K 19/12 20060101ALI20170821BHJP
   C09K 19/34 20060101ALI20170821BHJP
   C09K 19/14 20060101ALI20170821BHJP
   C07C 39/15 20060101ALI20170821BHJP
   C07D 309/06 20060101ALI20170821BHJP
   C07D 319/06 20060101ALI20170821BHJP
   G02F 1/13 20060101ALI20170821BHJP
【FI】
   C09K19/54 C
   C09K19/42
   C09K19/30
   C09K19/12
   C09K19/34
   C09K19/14
   C07C39/15CSP
   C07D309/06
   C07D319/06
   G02F1/13 500
【請求項の数】31
【全頁数】77
(21)【出願番号】特願2013-150123(P2013-150123)
(22)【出願日】2013年7月19日
(65)【公開番号】特開2014-43561(P2014-43561A)
(43)【公開日】2014年3月13日
【審査請求日】2016年1月15日
(31)【優先権主張番号】特願2012-168460(P2012-168460)
(32)【優先日】2012年7月30日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】311002067
【氏名又は名称】JNC株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】596032100
【氏名又は名称】JNC石油化学株式会社
(72)【発明者】
【氏名】後藤 泰行
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 禎治
(72)【発明者】
【氏名】松隈 真依子
(72)【発明者】
【氏名】金谷 親英
(72)【発明者】
【氏名】古里 好優
【審査官】 林 建二
(56)【参考文献】
【文献】 特表2012−511558(JP,A)
【文献】 特開平03−149287(JP,A)
【文献】 特開平01−319472(JP,A)
【文献】 特開平09−124529(JP,A)
【文献】 特開平06−166645(JP,A)
【文献】 特開2008−248248(JP,A)
【文献】 特開2010−138336(JP,A)
【文献】 特開2007−262288(JP,A)
【文献】 特公昭42−023086(JP,B1)
【文献】 特表平09−506904(JP,A)
【文献】 特表2006−502205(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09K 19/54
C07C 39/06
C07C 39/07
C07C 39/23
C07C 39/42
C07C 39/367
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有し、ネマチック相を有する液晶組成物。

ここで、Rは炭素数2から20の直鎖アルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は、−O−または−S−で置き換えられてもよく;R、R、R、およびRは独立して、水素またはメチルであり;環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり;Zは、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CF=CF−、−CHS−、または−SCH−であり;mは0または1であり;mが0であるときのRは炭素数5から8の直鎖アルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。
【請求項2】
第一成分として式(1−1)から式(1−3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1に記載の液晶組成物。

ここで、Rは炭素数5から8の直鎖アルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は、−O−または−S−で置き換えられてもよく;R、R、R、およびRは独立して、水素またはメチルである。
【請求項3】
第一成分として請求項2記載の式(1−1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1または2に記載の液晶組成物。
【請求項4】
第一成分として請求項2記載の式(1−2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項5】
第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Bおよび環Cは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Zは独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;nは、1、2、または3である。
【請求項6】
第二成分として式(2−1)から式(2−13)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
【請求項7】
第二成分として請求項6記載の式(2−1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項8】
第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項1から7のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Dは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリミジン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;XおよびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシであり;Zは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり;pは、1、2、または3である。
【請求項9】
第三成分として式(3−1)から式(3−18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から8のいずれか1項に記載の液晶組成物。


ここで、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;X、X、X、X、X、X、X、およびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシである。
【請求項10】
第三成分として請求項9記載の式(3−3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項11】
第三成分として請求項9記載の式(3−10)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から10のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項12】
第四成分として式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、RおよびR10は独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Eおよび環Gは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4−フェニレン、またはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;環Fは、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−5−メチル−1,4−フェニレン、3,4,5−トリフルオロナフタレン−2,6−ジイル、または7,8−ジフルオロクロマン−2,6−ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;rは、1、2、または3であり;sは、0または1であり、そして、rとsとの和が3以下である。
【請求項13】
第四成分として式(4−1)から式(4−19)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。


ここで、RおよびR10は独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
【請求項14】
第四成分として請求項13記載の式(4−4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項15】
第四成分として請求項13記載の式(4−6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項16】
第五成分として式(5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項1から15のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、R11は、炭素数1から9のアルキルである。
【請求項17】
第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量100重量部に対して、第一成分の割合が0.005重量部から1重量部の範囲である請求項1から16のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項18】
第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第二成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である請求項5から17のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項19】
第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第三成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である請求項8から18のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項20】
第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第四成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である請求項12から19のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項21】
第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量100重量部に対して、第五成分の割合が0.005重量部から1重量部の範囲である請求項16から20のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項22】
ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、25℃で測定した波長589nmにおける光学異方性が0.07以上である請求項1から21のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項23】
式(1−a)で表される化合物。

ここで、R12は炭素数2から20の直鎖アルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよく;R、R、R、およびRは独立して、水素またはメチルであり;環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり;Zは、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CF=CF−、−CHS−、または−SCH−であり;mは、0または1であり;mが0であるときのR12は炭素数5から8の直鎖アルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。
【請求項24】
式(1−a)において、R12が炭素数2から20の直鎖アルキルであり;R、R、R、およびRが独立して、水素またはメチルであり;環Aが1,4−シクロヘキシレンまたはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;Zが単結合であり;mが1である請求項23に記載の化合物。
【請求項25】
式(1−a)において、R12が炭素数2から20の直鎖アルキルであり;R、R、R、およびRが水素であり;環Aがテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;Zが単結合であり;mが1である請求項23または24に記載の化合物。
【請求項26】
請求項23から25のいずれか1項に記載の化合物を含有する液晶組成物。
【請求項27】
請求項23から25のいずれか1項に記載の化合物の酸化防止剤としての使用。
【請求項28】
請求項1に記載の第一成分である化合物を含まない液晶組成物に、請求項23から25のいずれか1項に記載の化合物を添加することにより、液晶組成物を安定化させる方法。
【請求項29】
請求項1から22および26のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【請求項30】
液晶表示素子の動作モードが、TNモード、ECBモード、OCBモード、VAモード、IPSモード、PSAモード、FFSモード、またはFPAモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である請求項29に記載の液晶表示素子。
【請求項31】
請求項1から22および26のいずれか1項に記載の液晶組成物の液晶表示素子における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、主としてAM(active matrix)素子などに適する液晶組成物およびこの組成物を含有するAM素子などに関する。特に、この組成物を含有するTN(twisted nematic)モード、ECB(electrically controlled birefringence)モード、OCB(optically compensated bend)モード、VA(vertical alignment)モード、IPS(in-plane switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)、PSA(polymer sustained alignment)モード、またはFPA(field induced photo-reactive alignment)モードの素子などに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、PC(phase change)、TN(twisted nematic)、STN(super twisted nematic)、ECB(electrically controlled birefringence)、OCB(optically compensated bend)、IPS(in-plane switching)、VA(vertical alignment)、FFS(Fringe Field Switching)、PSA(polymer sustained alignment)、FPA(field induced photo-reactive alignment)モードなどである。素子の駆動方式に基づいた分類は、PM(passive matrix)とAM(active matrix)である。PMはスタティック(static)とマルチプレックス(multiplex)などに分類され、AMはTFT(thin film transistor)、MIM(metal insulator metal)などに分類される。TFTの分類は非晶質シリコン(amorphous silicon)および多結晶シリコン(polycrystal silicon)である。後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、そして自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
【0003】
これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。この液晶組成物はネマチック相を有する。良好な一般的特性を有するAM素子を得るには組成物の一般的特性を向上させる。2つの一般的特性における関連を下記の表1にまとめる。組成物の一般的特性を市販されているAM素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は約70℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は約−10℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はより好ましい。組成物の弾性定数は素子のコントラストに関連する。素子においてコントラストを上げるためには、組成物における大きな弾性定数がより好ましい。
【0004】
【0005】
組成物の光学異方性は、素子のコントラスト比に関連する。組成物の光学異方性(Δn)と素子のセルギャップ(d)との積(Δn×d)は、コントラスト比を最大にするように設計される。適切な積の値は動作モードの種類に依存する。TNのようなモードの素子では、適切な値は約0.45μmである。VAモードの素子では約0.30μmから約0.40μmの範囲、IPSモード、またはFFSモードの素子では約0.20μmから約0.30μmの範囲である。この場合、小さなセルギャップの素子には大きな光学異方性を有する組成物が好ましい。組成物における絶対値の大きな誘電率異方性は素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、絶対値の大きな誘電率異方性が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、大きな電圧保持率に寄与し、素子における大きなコントラスト比に寄与する。したがって、初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。長時間使用したあと、室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。紫外線および熱に対する組成物の安定性は、液晶表示素子の寿命に関連する。これらの安定性が高いとき、この素子の寿命は長い。このような特性は、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いるAM素子に好ましい。組成物における大きな弾性定数は素子における大きなコントラスト比と短い応答時間に寄与する。したがって、大きな弾性定数が好ましい。
【0006】
上記のとおり、液晶組成物は大きな電圧保持率をもつ必要があり、結果として大きな比抵抗をもつ液晶性化合物を用いることが要求される。一方、この様に注意深く調製された液晶組成物であっても、経時変化により表示不良が発生することが知られている。これは、液晶組成物が使用条件下における熱、光、空気の働きにより徐々に酸化され、高極性物質が生成すると考えられ、これにより電圧保持率の低下を引き起こすことが表示不良の原因の一つと考えられている。
【0007】
そこで、液晶性化合物の酸化を防止するために、2,6−ジ−ターシャリーブチル−4−メチルフェノール(BHT)等既知の酸化防止剤を添加する方法が特許文献1および2に開示されている。しかし、これらの酸化防止剤は蒸気圧が高い、液晶性化合物との相溶性が不十分等の理由で、液晶組成物中での量が減少し所期の効果が得られない問題や、低温条件下で結晶が析出する問題を起こすことが知られている。
これらの問題を解決すべく新規の酸化防止剤を添加する試みが行われている。例えば、特許文献3に下記(S−1)式で示される化合物、特許文献4には下記(S−2)式で示される化合物を液晶組成物に添加することが記載されている。しかしながら、いずれも2,6−ジ−ターシャリーブチルフェノール部位を有する上記化合物は、所望の効果を得るためには高濃度で添加する必要がある。また、この化合物は、液晶組成物との相溶性に劣り、低温条件下での表示不良を引き起こす。非特許文献1には、2,6位の嵩高さを減少させたフェノールの酸化防止活性について記述されている。しかしながら、該文献では液晶組成物の安定化についての言及は無い。
【0008】
【0009】
TNモードを有するAM素子においては正の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。一方、VAモードを有するAM素子においては負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。PSAモードまたはFPAモードを有するAM素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。酸化防止剤を用いた液晶組成物の例は次の特許文献1から4に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2002−256267号公報
【特許文献2】特開2010−180266号公報
【特許文献3】特開平9−124529号公報
【特許文献4】特開2003−160525号公報
【非特許文献】
【0011】
【非特許文献1】ファインケミカルVol.41, No.3, p61.
【0012】
望ましいAM素子は、使用できる温度範囲が広い、応答時間が短い、コントラスト比が大きい、しきい値電圧が低い、電圧保持率が大きい、寿命が長い、などの特性を有する。1ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物の望ましい特性は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、正または負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数などである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明の1つの目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、正または負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する液晶組成物である。他の目的は、少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。別の目的は、このような組成物を含有する液晶表示素子である。別の目的は、適切な光学異方性、正または負に大きな誘電率異方性、紫外線に対する高い安定性、大きな弾性定数などを有する組成物であり、そして短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有するAM素子である。別の目的は、液晶組成物との高い相溶性を持ち、揮発性が低く計量、分析が容易であり、経時変化による濃度変化が低く、少量の添加で所望の安定性を附与できる酸化防止剤、およびこれを含有する液晶組成物である。
【課題を解決するための手段】
【0014】
第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有し、ネマチック相を有する液晶組成物、およびこの組成物を含有する液晶表示素子である。

ここで、Rは炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよく;R、R、R、およびRは独立して、水素またはメチルであり;環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり;Zは、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CF=CF−、−CHS−、または−SCH−であり;mは0または1である。
【発明の効果】
【0015】
本発明の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、正または負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する液晶組成物である。本発明の1つの側面は、少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。別の側面は、このような組成物を含有する液晶表示素子である。他の側面は、適切な光学異方性、正または負に大きな誘電率異方性、紫外線に対する高い安定性などの特性を有する組成物であり、そして短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有するAM素子である。別の側面は、液晶組成物を安定化することができる酸化防止剤である。安定化とは、紫外線または熱に対する安定性を上げることを示す。別の側面は、低揮発性で他の液晶化合物との高い相溶性を持ち、従来技術と比較して分子量が小さいため、より小重量の添加で同モル数加えることができる酸化防止剤である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。本発明の液晶組成物または本発明の液晶表示素子をそれぞれ「組成物」または「素子」と略すことがある。液晶表示素子は、液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物または液晶相を有さないが、組成物の成分として有用な化合物を意味する。この有用な化合物は、例えば1,4−シクロヘキシレンや1,4−フェニレンのような六員環を有し、その分子構造は棒状(rod like)である。光学活性な化合物または重合可能な化合物が、組成物に添加されることがある。これらの化合物が液晶性化合物であったとしても、ここでは添加物として分類される。式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を「化合物(1)」と略すことがある。「化合物(1)」は、式(1)で表される1つの化合物または2つ以上の化合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「置き換えられた」に関する「少なくとも1つの」は、位置だけでなく、その個数についても制限なく選択してよいことを意味する。
【0017】
ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有することを意味する。光学異方性などの特性を説明するときは、実施例に記載した測定方法で得られた値を用いる。第一成分は、1つの化合物または2つ以上の化合物である。「第一成分の割合」は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量を100としたときの第一成分の重量比率(重量部)で表す。「第二成分の割合」は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいた第二成分の重量百分率(重量%)で表す。「第三成分の割合」および「第四成分の割合」は「第二成分の割合」と同様である。「第五成分の割合」は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量を100としたときの第五成分の重量比率(重量部)で表す。組成物に混合される添加物の割合は、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)または重量百万分率(ppm)で表す。
【0018】
成分化合物の化学式において、Rの記号を複数の化合物に用いた。これらの任意の2つの化合物において、Rで選択されるものは同じであっても、異なってもよい。例えば、化合物(1)のRがエチルであり、化合物(1−1)のRがエチルであるケースがある。化合物(1)のRがエチルであり、化合物(1−1)のRがプロピルであるケースもある。このルールは、R、Xなどにも適用される。
【0019】
本発明は、下記の項などである。
【0020】
1. 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有し、ネマチック相を有する液晶組成物。

ここで、Rは炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は、−O−または−S−で置き換えられてもよく;R、R、R、およびRは独立して、水素またはメチルであり;環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり;Zは、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CF=CF−、−CHS−、または−SCH−であり;mは0または1である。
【0021】
2. 第一成分として式(1−1)から式(1−3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1に記載の液晶組成物。

ここで、Rは炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は、−O−または−S−で置き換えられてもよく;R、R、R、およびRは独立して、水素またはメチルである。
【0022】
3. 第一成分として項2記載の式(1−1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1または2に記載の液晶組成物。
【0023】
4. 第一成分として項2記載の式(1−2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0024】
5. 第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Bおよび環Cは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Zは独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;nは、1、2、または3である。
【0025】
6. 第二成分として式(2−1)から式(2−13)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
【0026】
7. 第二成分として項6記載の式(2−1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0027】
8. 第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する項1から7のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Dは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリミジン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;XおよびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシであり;Zは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり;pは、1、2、または3である。
【0028】
9. 第三成分として式(3−1)から式(3−18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から8のいずれか1項に記載の液晶組成物。


ここで、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;X、X、X、X、X、X、X、およびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシである。
【0029】
10. 第三成分として項9記載の式(3−3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0030】
11. 第三成分として項9記載の式(3−10)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から10のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0031】
12. 第四成分として式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、RおよびR10は独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Eおよび環Gは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4−フェニレン、またはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;環Fは、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−5−メチル−1,4−フェニレン、3,4,5−トリフルオロナフタレン−2,6−ジイル、または7,8−ジフルオロクロマン−2,6−ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;rは、1、2、または3であり;sは、0または1であり、そして、rとsとの和が3以下である。
【0032】
13. 第四成分として式(4−1)から式(4−19)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。


ここで、RおよびR10は独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
【0033】
14. 第四成分として項13記載の式(4−4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0034】
15. 第四成分として項13記載の式(4−6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0035】
16. 第五成分として式(5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する項1から15のいずれか1項に記載の液晶組成物。

ここで、R11は、炭素数1から9のアルキルである。
【0036】
17. 第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量100重量部に対して、第一成分の割合が0.005重量部から1重量部の範囲である項1から16のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0037】
18. 第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第二成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である項5から17のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0038】
19. 第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第三成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である項8から18のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0039】
20. 第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第四成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である項12から19のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0040】
21. 第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量100重量部に対して、第五成分の割合が0.005重量部から1重量部の範囲である項16から20のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0041】
22. ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、25℃で測定した波長589nmにおける光学異方性が0.07以上である項1から21のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0042】
23. 式(1−a)で表される化合物。

ここで、R12は炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよく;R、R、R、およびRは独立して、水素またはメチルであり;環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり;Zは、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CF=CF−、−CHS−、または−SCH−であり;mは、0または1であり;mが0であるときのR12は炭素数5から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。
【0043】
24. 式(1−a)において、R12が炭素数2から20のアルキルであり;R、R、R、およびRが独立して、水素またはメチルであり;環Aが1,4−シクロヘキシレンまたはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;Zが単結合であり;mが1である項23に記載の化合物。
【0044】
25. 式(1−a)において、R12が炭素数2から20のアルキルであり;R、R、R、およびRが水素であり;環Aがテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり;Zが単結合であり;mが1である項23または24に記載の化合物。
【0045】
26. 項23から25のいずれか1項に記載の化合物を含有する液晶組成物。
【0046】
27. 項23から25のいずれか1項に記載の化合物の酸化防止剤としての使用。
【0047】
28. 第一成分である化合物を含まない液晶組成物に、項23から25のいずれか1項に記載の化合物を添加することにより、液晶組成物を安定化させる方法。
【0048】
29. 項1から22および26のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【0049】
30. 液晶表示素子の動作モードが、TNモード、ECBモード、OCBモード、VAモード、IPSモード、PSAモード、FFSモード、またはFPAモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である項29に記載の液晶表示素子。
【0050】
31. 項1から22および26のいずれか1項に記載の液晶組成物の液晶表示素子における使用。
【0051】
本発明は、次の項も含む。1)光学活性な化合物をさらに含有する上記の組成物、2)酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などの添加物をさらに含有する上記の組成物、3)上記の組成物を含有するAM素子、4)上記の組成物を含有し、そしてTN、ECB、OCB、VA、IPS、FFS、PSA、FPAのモードを有する素子、5)上記の組成物を含有する透過型の素子、6)上記の組成物を、ネマチック相を有する組成物としての使用、7)上記の組成物に光学活性な化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用。
【0052】
本発明の組成物を次の順で説明する。第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分の好ましい割合およびその根拠を説明する。第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。第五に、成分化合物の具体的な例を示す。第六に、組成物に混合してもよい添加物を説明する。第七に、成分化合物の合成法を説明する。最後に、組成物の用途を説明する。
【0053】
第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。本発明の組成物は、組成物Aと組成物Bに分類される。組成物Aは、化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、および化合物(5)から選択された液晶化合物の他に、その他の液晶性化合物、添加物、不純物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、および化合物(5)とは異なる液晶性化合物である。このような化合物は、特性をさらに調整する目的で組成物に混合される。添加物は、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などである。不純物は成分化合物の合成などの工程において混入した化合物などである。この化合物が液晶性化合物であったとしても、ここでは不純物として分類される。
【0054】
組成物Bは、実質的に化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、および化合物(5)から選択された化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物が添加物および不純物を含有してもよいが、これらの化合物と異なる液晶性化合物を含有しないことを意味する。組成物Bは組成物Aに比較して成分の数が少ない。コストを下げるという観点から、組成物Bは組成物Aよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって物性をさらに調整できるという観点から、組成物Aは組成物Bよりも好ましい。
【0055】
第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を本発明の効果に基づいて表2にまとめる。表2の記号において、Lは大きいまたは高い、Mは中程度の、Sは小さいまたは低い、を意味する。記号L、M、Sは、成分化合物のあいだの定性的な比較に基づいた分類であり、0(ゼロ)は、値がほぼゼロであることを意味する。
【0056】
【0057】
成分化合物を組成物に混合したとき、成分化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果は次のとおりである。化合物(1)および化合物(5)は紫外線または熱に対する安定性を上げる。化合物(2)は上限温度を上げる、または粘度を下げる。化合物(3)は誘電率異方性を上げ、そして下限温度を下げる。化合物(4)は誘電率異方性の絶対値を上げ、そして下限温度を下げる。
【0058】
第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分の好ましい割合およびその根拠を説明する。組成物における成分の組み合わせは、第一成分のみ、第一成分+第二成分、第一成分+第三成分、第一成分+第四成分、第一成分+第五成分、第一成分+第二成分+第三成分、第一成分+第二成分+第四成分、第一成分+第二成分+第五成分、第一成分+第三成分+第四成分、第一成分+第三成分+第五成分、第一成分+第四成分+第五成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分、第一成分+第二成分+第三成分+第五成分、第一成分+第二成分+第四成分+第五成分、第一成分+第三成分+第四成分+第五成分、および第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分である。組成物における成分の好ましい組み合わせは、第一成分+第二成分+第三成分+第五成分および第一成分+第二成分+第四成分+第五成分である。
【0059】
第一成分の好ましい割合は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物100重量部に対して、紫外線または熱に対する安定性を上げるために約0.005重量部以上であり、下限温度を下げるために約1重量部以下である。さらに好ましい割合は約0.01重量部から約0.5重量部の範囲である。特に好ましい割合は約0.03重量部から約0.3重量部の範囲である。
【0060】
第二成分の好ましい割合は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、上限温度を上げるため、または粘度を下げるために約10重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために約90重量%以下である。さらに好ましい割合は約20重量%から約80重量%の範囲である。特に好ましい割合は約25重量%から約75重量%の範囲である。
【0061】
第三成分の好ましい割合は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、誘電率異方性を上げるために約10重量%以上であり、下限温度を下げるために約90重量%以下である。さらに好ましい割合は約20重量%から約80重量%の範囲である。特に好ましい割合は約25重量%から約35重量%の範囲である。
【0062】
第四成分の好ましい割合は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、誘電率異方性の絶対値を上げるために10重量%以上であり、粘度を下げるために90重量%以下である。さらに好ましい割合は20重量%から80重量%の範囲である。特に好ましい割合は30重量%から70重量%の範囲である。
【0063】
第五成分の好ましい割合は、第一成分および第五成分を除く液晶組成物100重量部に対して、紫外線または熱に対する安定性を上げるために約0.005重量部以上であり、下限温度を下げるために約1重量部以下である。さらに好ましい割合は約0.01重量部から約0.5重量部の範囲である。特に好ましい割合は約0.03重量部から約0.3重量部の範囲である。
【0064】
第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。Rは炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。R、R、R、およびRは、水素またはメチルである。RおよびRは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRまたはRは、紫外線に対する安定性を上げるため、または熱に対する安定性を上げるために、炭素数1から12のアルキルであり、下限温度を下げるために炭素数2から12のアルケニルである。Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRは、紫外線に対する安定性を上げるため、または熱に対する安定性のために、炭素数1から12のアルキルである。RおよびR10は、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRまたはR10は、紫外線に対する安定性などを上げるため、または熱に対する安定性を上げるために、炭素数1から12のアルキルであり、誘電率異方性の絶対値を上げるために炭素数1から12のアルコキシである。R11は、炭素数1から9のアルキルである。好ましいR11は、炭素数1、3、5、7、または9のアルキルである。さらに好ましいR11は、大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、揮発性が大きい炭素数1のアルキルであり、素子を長時間使用したあと、室温だけではなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、揮発性が小さい炭素数7のアルキルである。R12は炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、mが0であるときのR12は炭素数5から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。
【0065】
好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるために、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。
【0066】
好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。さらに好ましいアルコキシは、粘度を下げるために、メトキシまたはエトキシである。
【0067】
好ましいアルケニルは、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、4−ペンテニル、1−ヘキセニル、2−ヘキセニル、3−ヘキセニル、4−ヘキセニル、または5−ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるために、ビニル、1−プロペニル、3−ブテニル、または3−ペンテニルである。これらのアルケニルにおける−CH=CH−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。粘度を下げるために、1−プロペニル、1−ブテニル、1−ペンテニル、1−ヘキセニル、3−ペンテニル、3−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。2−ブテニル、2−ペンテニル、2−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。
【0068】
少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、2,2−ジフルオロビニル、3,3−ジフルオロ−2−プロペニル、4,4−ジフルオロ−3−ブテニル、5,5−ジフルオロ−4−ペンテニル、および6,6−ジフルオロ−5−ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために2,2−ジフルオロビニル、および4,4−ジフルオロ−3−ブテニルである。
【0069】
アルキルは環状アルキルを含まない。アルコキシは環状アルコキシを含まない。アルケニルは環状アルケニルを含まない。1,4−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。
【0070】
環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンである。好ましい環Aは、1,4−シクロヘキシレンまたはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルである。環Bおよび環Cは、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり、nが2または3である時の任意の2つの環Bは同じであっても、異なってもよい。好ましい環Bまたは環Cは、粘度を下げるために1,4−シクロヘキシレンであり、光学異方性を上げるために1,4−フェニレンである。1,4−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるために、シスよりもトランスが好ましい。「2−フルオロ−1,4−フェニレン」などは、左側を1位とした環で表し、「2−フルオロ−1,4−フェニレン」と「3−フルオロ−1,4−フェニレン」とは、フッ素の位置の違いがあることを示している。環Dは、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリミジン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり、pが2または3である時、任意の2つの環Dは同じであっても、異なってもよい。好ましい環Dは、上限温度を上げるために1,4−シクロへキシレンであり、光学異方性を上げるために1,4−フェニレンであり、誘電率異方性を上げるために3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。環Eおよび環Gは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4−フェニレン、またはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルであり、rが2または3である時の任意の2つの環Eは同じであっても、異なってもよい。好ましい環Eまたは環Gは、粘度を下げるために1,4−シクロへキシレンである。環Fは、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−5−メチル−1,4−フェニレン、3,4,5−トリフルオロナフタレン−2,6−ジイル、または7,8−ジフルオロクロマン−2,6−ジイルである。好ましい環Fは、粘度を下げ、誘電率異方性の絶対値を上げるために、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。
【0071】
は単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CF=CF−、−CHS−、または−SCH−である。好ましいZは、粘度を下げるために単結合である。Z、Z、およびZは独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり、nが2または3である時の任意の2つのZは同じであっても、異なってもよく、rが2または3である時の任意の2つのZは同じであっても、異なってもよい。好ましいZは、粘度を下げるために単結合である。好ましいZまたはZは、粘度を下げるために単結合であり、誘電率異方性の絶対値を上げるためにメチレンオキシである。Zは、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり、pが2または3である時、任意の2つのZは同じであっても、異なってもよい。好ましいZは、粘度を下げるために単結合であり、誘電率異方性を上げるために、ジフルオロメチレンオキシである。
【0072】
、X、X、X、X、X、X、およびXは独立して、水素またはフッ素である。好ましいX、X、X、X、X、X、X、またはXは、誘電率異方性を上げるためにフッ素であり、粘度を下げるために水素である。
【0073】
は、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシである。好ましいYは、粘度を下げるためにフッ素である。
【0074】
mは、0または1である。好ましいmは、揮発性を下げるために1である。nは、1、2、または3である。好ましいnは、粘度を下げるために1であり、上限温度を上げるために3である。pは、1、2、または3である。好ましいpは下限温度を下げるために2であり、上限温度を上げるために3である。rは、1、2、または3であり、sは0または1であり、そして、rとsとの和が3以下である。好ましいrは、下限温度を下げるために1である。好ましいsは、粘度を下げるために0である。
【0075】
第五に、成分化合物の具体的な例を示す。下記の好ましい化合物において、Rは炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。R12は炭素数2から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。R13は炭素数5から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−または−S−で置き換えられてもよい。R14は直鎖状の炭素数1から12のアルキルまたは直鎖状の炭素数1から12のアルケニルである。R15は炭素数1から12を有する直鎖のアルキル、炭素数1から12を有する直鎖のアルコキシ、または炭素数2から12を有する直鎖のアルケニルである。R16は、炭素数1、3、5、7、または9の直鎖のアルキルである。
【0076】
好ましい化合物(1)は、化合物(1−1−1)、化合物(1−1−2)、化合物(1−2−1)、化合物(1−2−2)、化合物(1−3−1)、および化合物(1−3−2)である。さらに好ましい化合物(1)は、化合物(1−1−1)、化合物(1−1−2)、化合物(1−2−1)、および化合物(1−2−2)である。特に好ましい化合物(1)は、化合物(1−1−2)および化合物(1−2−1)である。好ましい化合物(2)は、化合物(2−1−1)から化合物(2−13−1)である。さらに好ましい化合物(2)は、化合物(2−1−1)、化合物(2−3−1)、化合物(2−5−1)、化合物(2−7−1)、および化合物(2−9−1)である。特に好ましい化合物(2)は、化合物(2−1−1)である。好ましい化合物(3)は、化合物(3−1−1)、化合物(3−2−1)、化合物(3−3−1)、化合物(3−3−2)、化合物(3−4−1)、化合物(3−5−1)、化合物(3−5−2)、化合物(3−6−1)、化合物(3−6−2)、化合物(3−7−1)、化合物(3−8−1)、化合物(3−9−1)、化合物(3−10−1)、化合物(3−10−2)、化合物(3−11−1)、化合物(3−12−1)、化合物(3−13−1)、化合物(3−13−2)、化合物(3−14−1)、化合物(3−15−1)、化合物(3−16−1)、化合物(3−17−1)、化合物(3−17−2)、および化合物(3−18−1)である。さらに好ましい化合物(3)は、化合物(3−2−1)、化合物(3−3−1)、化合物(3−4−1)、化合物(3−5−1)、化合物(3−6−1)、化合物(3−8−1)、化合物(3−10−1)、化合物(3−10−2)、化合物(3−17−1)、および化合物(3−17−2)である。特に好ましい化合物(3)は、化合物(3−3−1)および化合物(3−10−1)である。好ましい化合物(4)は、化合物(4−1−1)から化合物(4−19−1)である。さらに好ましい化合物(4)は、化合物(4−1−1)、化合物(4−2−1)、化合物(4−4−1)、化合物(4−6−1)、化合物(4−8−1)、化合物(4−11−1)、化合物(4−13−1)である。特に好ましい化合物(4)は、化合物(4−4−1)および化合物(4−6−1)である。好ましい化合物(5)は、化合物(5−1)である。好ましい化合物(1−a)は、化合物(1−a−1)から化合物(1−a−110)である。
【0077】
【0078】
【0079】
【0080】
【0081】
【0082】
【0083】
【0084】
【0085】
【0086】
【0087】
【0088】
【0089】
【0090】
【0091】
第六に、組成物に混合してもよい添加物を説明する。このような添加物は、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などである。液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性な化合物が組成物に混合される。このような化合物の例は、化合物(6−1)から化合物(6−5)である。光学活性な化合物の好ましい割合は約5重量%以下である。さらに好ましい割合は約0.01重量%から約2重量%の範囲である。
【0092】
【0093】
紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤もまた好ましい。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために約50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないために約10000ppm以下である。さらに好ましい割合は約100ppmから約10000ppmの範囲である。
【0094】
GH(guest host)モードの素子に適合させるために、アゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素(dichroic dye)が組成物に混合される。色素の好ましい割合は、約0.01重量%から約10重量%の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に混合される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために約1ppm以上であり、表示の不良を防ぐために約1000ppm以下である。さらに好ましい割合は、約1ppmから約500ppmの範囲である。
【0095】
PSA(polymer sustained alignment)モードの素子に適合させるために重合可能な化合物が組成物に混合される。重合可能な化合物の好ましい例はアクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、ビニルケトンなどの重合可能な基を有する化合物である。特に好ましい例は、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体である。このような化合物の例は、化合物(7−1)から化合物(7−9)である。重合可能な化合物の好ましい割合は、その効果を得るために、約0.05重量%以上であり、表示不良を防ぐために約10重量%以下である。さらに好ましい割合は、約0.1重量%から約2重量%の範囲である。
【0096】

ここで、R17、R18、R19、およびR20は独立して、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシであり、R21およびR22は独立して、水素、ハロゲン、または炭素数1から10のアルキルであり、Z、Z、Z、およびZは独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、少なくとも1つの−CH−は−O−または−CH=CH−により置き換えられていてもよく、t、u、およびvは独立して、0、1、または2である。化合物(7−1)において、六角形を横切る垂直な線は、六員環上の任意の水素がフッ素によって置き換えられてもよいことを表す。tなどの添え字は、置き換えられたフッ素の数を示す。このルールは、化合物(7−2)などにも適用される。化合物(7−1)において、tとuとの和は1以上であり、化合物(7−4)において、tとuとvとの和は1以上である。
【0097】
重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤などの適切な開始剤存在下でUV照射などにより重合する。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光開始剤であるIrgacure651(登録商標;BASF)、Irgacure184(登録商標;BASF)、またはDarocure1173(登録商標;BASF)がラジカル重合に対して適切である。光重合開始剤の好ましい割合は、重合可能な化合物の約0.1重量%から約5重量%の範囲であり、特に好ましい割合は、約1重量%から約3重量%の範囲である。
【0098】
組成物に更に添加してもよい酸化防止剤の好ましい例は、xが1から9の整数である化合物(8−1)から化合物(8−6)などである。化合物(8−1)から化合物(8−6)において、好ましいxは、1、3、5、7、または9である。さらに好ましいxは3である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために、液晶組成物の約50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように、約600ppm以下である。さらに好ましい割合は、約100ppmから約300ppmの範囲である。
【0099】

【0100】
第七に、成分化合物の合成法を説明する。化合物(1)は有機合成化学における手法を適切に組み合わせることにより合成できる。
【0101】
例えば、化合物(1−1)は、反応式(A)に従い合成することができる。
【0102】
化合物(1−2)は、反応式(B)に従い合成することができる。
【0103】
化合物(1−3)、および環Aが1,3−ジチアン−2,5−ジイルであり、Zが単結合であり、nが1である化合物(1)は、反応式(C)に従い合成することができる。
【0104】
環Aが1,4−フェニレンであり、Zが単結合であり、nが1である化合物(1)は、反応式(D)に従い合成することができる。
【0105】
化合物(2)から化合物(5)は既知の方法によって合成できる。合成法を例示する。化合物(2−1−1)および化合物(2−5−1)は、特開昭59−176221号公報に記載された方法で合成する。化合物(3−3−1)、化合物(3−6−2)、化合物(3−7−1)、および化合物(3−10−1)は、特開平10−251186号公報に記載された方法で合成する。化合物(3−14−1)、および化合物(3−16−1)は、特開平2−233626号公報に記載された方法で合成する。化合物(4−1−1)は、特開2000−053602号公報に記載された方法で合成する。酸化防止剤は市販されている。R16が炭素数1のアルキルである化合物(5−1)は、アルドリッチ(Sigma-Aldrich Corporation)から入手できる。R16が炭素数7のアルキルである化合物(5−1)などは、米国特許3660505号明細書に記載された方法によって合成する。
【0106】
合成法を記載しなかった化合物は、オーガニック・シンセシス(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などの成書に記載された方法によって合成できる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。
【0107】
最後に、組成物の用途を説明する。本発明の組成物は主として、約−10℃以下の下限温度、約70℃以上の上限温度、そして約0.07から約0.20の範囲の光学異方性を有する。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。この組成物はAM素子に適する。この組成物は透過型のAM素子に特に適する。成分化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、約0.08から約0.25の範囲の光学異方性を有する組成物、さらには約0.10から約0.30の範囲の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。この組成物は、ネマチック相を有する組成物としての使用、光学活性な化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用が可能である。
【0108】
この組成物はAM素子への使用が可能である。さらにPM素子への使用も可能である。この組成物は、PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA、FPAなどのモードを有するAM素子およびPM素子への使用が可能である。TN、OCB、IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子への使用は特に好ましい。IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子において、電圧が無印加状態での液晶分子の配列がパネル基板に対して並行あるいは垂直であってもよい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン−TFT素子または多結晶シリコン−TFT素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)型の素子にも使用できる。
【実施例】
【0109】
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より制限されない。
【0110】
合成によって得られた化合物は、プロトン核磁気共鳴分光法(H−NMR)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、紫外/可視分光度法(UV/Vis)などにより同定した。化合物の融点は、示差走査熱量測定(DSC)により決定した。まず、各分析方法について説明をする。
【0111】
H−NMR分析:測定装置は、DRX−500(ブルカーバイオスピン製)を用いた。測定は、実施例などで製造したサンプルを、CDClなどのサンプルが可溶な重水素化溶媒に溶解し、室温で、500MHz、積算回数24回などの条件で行った。なお、得られた核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、mはマルチプレットであることを意味する。また、化学シフトδ値のゼロ点の基準物質としてはテトラメチルシラン(TMS)を用いた。
【0112】
HPLC分析:測定装置は、島津製作所製のProminence(LC−20AD;SPD−20A)を用いた。カラムはワイエムシー製のYMC−Pack ODS−A(長さ150mm、内径4.6mm、粒子径5μm)を用いた。溶出液はアセトニトリル/水(容量比:80/20)を用い、流速は1mL/分に調整した。検出器としてはUV検出器、RI検出器、CORONA検出器などを適宜用いた。UV検出器を用いた場合、検出波長は254nmとした。
試料はアセトニトリルに溶解して、0.1重量%の溶液となるように調製し、得られた溶液1μLを試料室に導入した。
記録計としては島津製作所製のC−R7Aplusを用いた。得られたクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
【0113】
HPLCより得られたクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般には、分析サンプルの成分化合物の重量%は、分析サンプルの各ピークの面積%と完全に同一ではないが、本発明において上述したカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は1であるので、分析サンプル中の成分化合物の重量%は、分析サンプル中の各ピークの面積%とほぼ対応している。成分の液晶性化合物における補正係数に大きな差異がないからである。クロマトグラムにより液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をより正確に求めるには、クロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に秤量された各液晶性化合物成分(被検成分)と基準となる液晶性化合物(基準物質)を同時にHPLCにより測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度をあらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補正すると、液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をクロマトグラムより正確に求めることができる。
【0114】
UV/Vis分析:測定装置は、島津製作所製のPharmaSpec UV‐1700を用いた。検出波長は190nmから700nmとした。
試料はアセトニトリルに溶解して、0.01mmol/Lの溶液となるように調製し、石英セル(光路長1cm)に入れて測定した。
【0115】
DSC測定:パーキンエルマー社製走査熱量計DSC−7システム、またはDiamond DSCシステムを用いて、3℃/分速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピーク、または発熱ピークの開始点を外挿により求め(on set)、融点を決定した。
【0116】
[実施例1]
化合物(1−a−1)を、下記に示す合成スキームに従って合成した。
【0117】
第1工程:化合物(T−1)の合成
2,6−ジメチル−4−ブロモアニソール(200g)を塩化メチレン(1L)に溶解させ、窒素雰囲気下−30℃に冷却した。臭素(240g)を−30℃を保ちながら滴下した後、2時間攪拌した。反応終了後亜硫酸ナトリウム水溶液を加え、水層を塩化メチレン(200mLで2回)にて抽出した。合わせた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液(300mL)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(300mL)および水(300mL)にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮することにより、化合物(T−1)を無色油状物として(280g)得た。
【0118】
第2工程:化合物(T−2)の合成
上記操作で得られた化合物(T−1)(140g)をテトラヒドロフラン(600ml)に溶解させ、窒素雰囲気下−70℃に冷却した。ブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M 447mL)を−70℃を保ちながら滴下した後、30分間攪拌した。4−プロピルシクロヘキサノン(100g)のテトラヒドロフラン(200mL)溶液を−65℃で滴下した。その後−40℃で30分間攪拌した後、室温まで昇温させた。反応混合物を10%塩酸(400mL)にあけ、トルエン(300mLで3回)で抽出した。合わせた有機層を水(200mLで2回)で洗浄した。有機層にパラトルエンスルホン酸一水和物(2g)を加え還流させ、生成した水をディーンスタークを用いて除いた。有機層を水(200mLで2回)で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(T−2)(150g)を得た。
【0119】
第3工程:化合物(T−3)の合成
上記操作で得られた化合物(T−2)(150g)をテトラヒドロフラン(600mL)に溶解させ、5%パラジウム炭素(10g)を添加した。0.1MPaの水素雰囲気下、40℃で7時間攪拌した。濾過の後、減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィーで精製した。このものに臭化水素酢酸溶液(20g)とヘプタン(700mL)を加え紫外線を照射しながら70℃で48時間異性化させた。水で洗浄した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(T−3)(124g)を得た。
【0120】
第4工程:化合物(1−a−1)の合成
上記操作で得られた化合物(T−3)(62g)を塩化メチレン(300mL)に溶解させ、窒素雰囲気下0℃に冷却した。三臭化ホウ素(72g)を0℃を保ちながら滴下した後、25℃で2時間攪拌した。反応混合物を氷水にあけ、塩化メチレン(200mLで2回)で抽出した。合わせた有機層を水(100mLで2回)で洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥したのち、減圧濃縮した。再結晶(ヘプタン/酢酸エチルで3回)により精製し、化合物(1−a−1)を無色針状結晶として(18g)得た。
【0121】
[実施例2]
2,6−ジイソプロピルアニソールを原料とし、実施例1に示した方法および記載した合成法と同様にして、2,6−ジイソプロピル−4−(4−ペンチル−トランス−シクロへキシル)フェノール(1−a−63)を無色針状結晶として得た。
【0122】
[実施例3]
化合物(1−a−13)を、下記に示す合成スキームに従って合成した。

【0123】
第1工程:化合物(T−4)の合成
塩化アルミ(147g)を塩化メチレン(700mL)に懸濁させ、窒素雰囲気下0℃に冷却した。3−クロロプロピオン酸塩化物(152g)次いで、2,6−ジメチルアニソール(136g)を0℃を保ちながら滴下し、2時間攪拌した。反応混合物を氷水にあけ、水層を塩化メチレン(200mLで2回)にて抽出した。合わせた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液(200mL)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(200mL)および水(200mL)にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮することにより、化合物(T−4)(290g)を得た。
【0124】
第2工程:化合物(T−5)の合成
化合物(T−4)(50g)、吉草酸アルデヒド(23g)とN,N’−ジエチルトリメチルシリルアミン(38.5g)をアセトニトリル(500mL)に溶解させ、窒素雰囲気下80℃で4時間攪拌した。減圧濃縮し、メチルターシャリーブチルエーテル(500mL)と水(200mL)を加え、水層をメチルターシャリーブチルエーテル(100mLで2回)にて抽出した。合わせた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液(100mL)、および水(100mL)にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮することにより、化合物(T−5)(85g)を得た。
【0125】
第3工程:化合物(T−6)の合成
ホウ酸水素ナトリウム(24g)をエタノール(700mL)に懸濁させ、15℃に冷却した。化合物(T−5)(85g)を加えたのち、20℃で2時間攪拌した。15%塩酸(10mL)を加えた後、トルエン(300mLを2回)で抽出した。合わせた有機層を水(100mLで2回)にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。パラトルエンスルホン酸一水和物(10g)を加え還流させ、生成した水をディーンスタークを用いて除いた。有機層を水(100mLを2回)で洗浄した後、減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(T−6)(45g)を得た。
【0126】
第4工程:化合物(1−a−13)の合成
化合物(T−6)(45g)を塩化メチレン(150mL)に溶解させ、窒素雰囲気下0℃に冷却した。三臭化ホウ素(53g)を0℃を保ちながら滴下し、25℃で2時間攪拌した。氷水を加えた後、水層を塩化メチレン(100mLで2回)にて抽出した。合わせた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液(100mL)、および水(100mL)にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して粗結晶を得た。ヘキサン/酢酸エチルから再結晶して化合物(1−a−13)を無色針状晶(13g)として得た。
【0127】
組成物および組成物に含有させる化合物の特性を評価するために、組成物およびこの化合物を測定目的物とする。測定目的物が組成物のときはそのままを試料として測定し、得られた値を記載した。測定目的物が化合物のときは、この化合物(15重量%)を母液晶(85重量%)に混合することによって測定用試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法によって化合物の特性値を算出した。(外挿値)={(測定用試料の測定値)−0.85×(母液晶の測定値)}/0.15。この割合でスメクチック相(または結晶)が25℃で析出するときは、化合物と母液晶の割合を10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%の順に変更した。この外挿法によって化合物に関する上限温度、光学異方性、粘度および誘電率異方性の値を求めた。
【0128】
測定目的物の誘電率異方性がゼロまたは正であるときの、母液晶の成分は下記のとおりである。各成分の割合は、重量%である。
【0129】
測定目的物の誘電率異方性がゼロまたは負であるときの、母液晶の成分は下記のとおりである。各成分の割合は、重量%である。
【0130】
特性値の測定は下記の方法にしたがった。それらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association、以下JEITAという)で審議制定されるJEITA規格(JEITA ED−2521B)に記載された方法、またはこれを修飾した方法である。
【0131】
ネマチック相の上限温度(NI;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。
【0132】
ネマチック相の下限温度(T;℃):ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、0℃、−10℃、−20℃、−30℃、および−40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−20℃ではネマチック相のままであり、−30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、Tを<−20℃と記載した。
【0133】
粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s):測定にはE型回転粘度計を用いた。
【0134】
粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s):測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995)に記載された方法に従った。
誘電率異方性が正の組成物については、ツイスト角が0°であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5μmであるTN素子に試料を入れた。この素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。
誘電率異方性が負の組成物については、ツイスト角が0°であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmであるVA素子に試料を入れた。この素子に39Vから50Vの範囲で1V毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。
この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文中の40頁記載の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度を測定した素子を用い、下に記載した方法で求めた。
【0135】
光学異方性(屈折率異方性;Δn;25℃で測定):測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率n‖は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率n⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。
【0136】
誘電率異方性(Δε;25℃で測定):誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。誘電率(ε‖およびε⊥)は次のように測定した。
誘電率異方性が正の組成物については、2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、そしてツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(10V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
誘電率異方性が負の組成物については、次のように測定した。
1)誘電率(ε‖)の測定:よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン(0.16mL)のエタノール(20mL)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであるVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。
2)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
【0137】
しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプである。
誘電率異方性が正の組成物については、2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が約0.45 / Δn (μm)であり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧(32Hz、矩形波)は0Vから10Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が90%になったときの電圧である。
誘電率異方性が負の組成物については、2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧(60Hz、矩形波)は0Vから20Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が10%になったときの電圧である。
【0138】
電圧保持率(VHR−a;25℃で測定;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmである。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にパルス電圧(1Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で166.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率である。
【0139】
電圧保持率(VHR−b;60℃で測定;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmである。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(1Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で166.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率である。
【0140】
電圧保持率(VHR−c;60℃で測定;%):紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは5μmである。この素子に試料を注入し、紫外線を5分間照射した。光源は超高圧水銀ランプUSH−500D(ウシオ電機製)であり、素子と光源の間隔は20cmである。VHR−cの測定では、166.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなVHR−cを有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。また、VHR−bとVHR−cとの差が小さい組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。
【0141】
電圧保持率(VHR−d;60℃で測定;%):試料を注入したTN素子を120℃の恒温槽内で240時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。VHR−dの測定では、166.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなVHR−dを有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。
【0142】
応答時間(τ;25℃で測定;ms):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプである。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。
誘電率異方性が正の組成物については、2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5.0μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に矩形波(60Hz、5V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である。立ち上がり時間(τr:rise time;ミリ秒)は、透過率が90%から10%に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間(τf:fall time;ミリ秒)は透過率10%から90%に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和である。
誘電率異方性が負の組成物については、2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子をUV硬化の接着剤を用いて密閉した。この素子に矩形波(60Hz、10V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である。応答時間は透過率90%から10%に変化するのに要した時間(立ち下がり時間;fall time;ミリ秒)である。
【0143】
弾性定数(K;25℃で測定;pN):誘電率異方性が正の組成物について、測定には横河・ヒューレットパッカード株式会社製のHP4284A型LCRメータを用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである水平配向セルに試料を入れた。このセルに0ボルトから20ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を『液晶デバイスハンドブック』(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.99)からK11およびK33の値を得た。次に同171頁にある式(3.18)に、先ほど求めたK11およびK33の値を用いてK22を算出した。弾性定数は、このようにして求めたK11、K22、およびK33の平均値である。
【0144】
弾性定数(K11:広がり(spray)弾性定数、K33:曲げ(bend)弾性定数;25℃で測定;pN):誘電率異方性が負の組成物について、測定には株式会社東陽テクニカ製のEC−1型弾性定数測定器を用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである垂直配向セルに試料を入れた。このセルに20ボルトから0ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を『液晶デバイスハンドブック』(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.100)から弾性定数の値を得た。
【0145】
比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm):電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
【0146】
らせんピッチ(P;室温で測定;μm):らせんピッチはくさび法にて測定した(液晶便覧196頁(2000年発行、丸善))。試料をくさび形セルに注入し、室温で2時間静置した後、ディスクリネーションラインの間隔(d2−d1)を偏光顕微鏡(ニコン(株)、商品名MM40/60シリーズ)にて観察した。らせんピッチ(P)は、くさびセルの角度をθとあらわした次の式から算出した。
P=2×(d2−d1)×tanθ
【0147】
ガスクロマトグラフ分析:測定には島津製作所製のGC−2014型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム(2mL/分)である。試料気化室を280℃に、検出器(FID)を300℃に設定した。成分化合物の分離には、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムDB−1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm;固定液相はジメチルポリシロキサン;無極性)を用いた。このカラムは、200℃で2分間保持したあと、5℃/分の割合で280℃まで昇温した。試料はトルエン溶液(0.1質量%)に調製したあと、その1μLを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のC−R7A型Chromatopac、またはその同等品である。得られたガスクロマトグラムは、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積を示した。
【0148】
試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。Agilent Technologies Inc.製のHP−1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、Restek Corporation製のRtx−1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、SGE International Pty. Ltd製のBP−1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムCBP1−M50−025(長さ50m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を用いてもよい。
【0149】
組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物はガスクロマトグラフで検出することができる。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合(モル数)に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を1とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合(重量%)は、ピークの面積比から算出する。
【0150】
実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によって限定されない。比較例および実施例における化合物は、下記の表3の定義に基づいて記号により表した。
表3において、1,4−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。(−)の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合(百分率)は、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)であり、液晶組成物には不純物が含まれている。最後に、組成物の特性値をまとめた。
【0151】
【0152】
[実施例M1]
液晶組成物A100重量部に基づいて、化合物(1−1−1)を0.05重量部添加した試料を調製し、液晶表示素子を作成した。液晶組成物Aの成分とその割合は以下のとおりである。
【0153】
(液晶組成物A)
3−HH−V (2−1−1) 28%
1−BB−5 (2−3−1) 11%
3−BB(2F,3F)−O2 (4−4−1) 13%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (4−8−1) 18%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (4−8−1) 16%
3−HHB−1 (2−5−1) 4%
5−HHB−1 (2−5−1) 4%
5−B(F)BB−3 (2−7−1) 6%
【0154】
実施例M1に記載の液晶表示素子について、電圧保持率を測定した。測定結果を表4に示す。
【0155】
[実施例M2]
液晶組成物A100重量部に基づいて、化合物(1−1−2)を0.05重量部添加した試料を調製し、液晶表示素子を作成し、電圧保持率を測定した。測定結果を表4に示す。
【0156】
[実施例M3]
液晶組成物A100重量部に基づいて、化合物(1−2−1)を0.05重量部添加した試料を調製し、液晶表示素子を作成し、電圧保持率を測定した。測定結果を表4に示す。
【0157】
[比較例M1]
液晶組成物A100重量部に基づいて、特開平9−124529号公報に記載の化合物(S−1)を0.05重量部添加した試料を調製し、液晶表示素子を作成し、電圧保持率を測定した。測定結果を表4に示す。
【0158】
[比較例M2]
液晶組成物Aを用いた液晶表示素子を作成し、電圧保持率を測定した。測定結果を表4に示す。
【0159】
【0160】
表4より、実施例M1から実施例M3の組成物は、比較例M1および比較例M2のそれと比べて大きなVHR−cを有し、VHR−bとVHR−cとの小さな差を有するので、紫外線に対する高い安定性を有する。よって、本発明による液晶組成物は優れた特性を有する。
【0161】
[実施例M4]
3−HH−V (2−1−1) 46%
V−HHB−1 (2−5−1) 10%
1−BB(F)B−2V (2−8−1) 7%
2−BB(F)B−2V (2−8−1) 9%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−3−1) 6%
3−GB(F,F)XB(F,F)−F (3−4−1) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 6%
3−BB(F)B(F,F)XB(F)−F (3−10−2) 3%
3−HBB−F (3−14) 5%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−1)を0.05重量部、

および下記化合物(1−1−2)を0.05重量部添加した。

NI=77.3℃;Tc<−20℃;η=13.7mPa・s;Δn=0.118;Δε=4.6;Vth=2.05V.
【0162】
[実施例M5]
3−HH−V (2−1−1) 20%
3−HB−O2 (2−2−1) 5%
V−HHB−1 (2−5−1) 7%
2−BB(F)B−3 (2−8−1) 3%
5−HBBH−3 (2−11−1) 5%
5−HB(F)BH−3 (2−12−1) 3%
5−HBB(F)B−2 (2−13−1) 4%
5−HXB(F,F)−F (3−1−1) 5%
3−BBXB(F,F)−F (3−2−1) 5%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−3−1) 8%
3−HHXB(F,F)−F (3−5−1) 8%
4−HBB(F,F)XB(F,F)−F (3−6−2) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 8%
5−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 3%
3−HBB(F,F)−F (3−14−1) 6%
3−BB(F)B(F,F)−CF3 (3−17−2) 4%
3−HHBB(F,F)−F (3−18−1) 3%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−2)を0.05重量部添加した。

NI=88.4℃;Tc<−20℃;η=16.3mPa・s;Δn=0.117;Δε=8.4;Vth=1.82V.
【0163】
[実施例M6]
2−HH−3 (2−1−1) 20%
3−HH−4 (2−1−1) 7%
3−HHB−1 (2−5−1) 5%
2−BB(F)B−5 (2−8−1) 3%
5−HBB(F)B−2 (2−13−1) 6%
5−HBB(F)B−3 (2−13−1) 6%
3−BBXB(F,F)−F (3−2−1) 7%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−3−1) 7%
3−dhBB(F,F)XB(F,F)−F (3−9−1) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 5%
3−HB−CL (3−12−1) 10%
3−HHB−CL (3−13−2) 3%
5−HHB−CL (3−13−2) 4%
3−HBB(F,F)−F (3−14−1) 8%
3−HHBB(F,F)−F (3−18−1) 3%
4−HHBB(F,F)−F (3−18−1) 3%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−1)を0.1重量部添加した。

NI=95.5℃;Tc<−20℃;η=16.5mPa・s;Δn=0.123;Δε=6.3;Vth=2.14V.
【0164】
[実施例M7]
2−HH−5 (2−1−1) 6%
3−HH−4 (2−1−1) 10%
7−HB−1 (2−2−1) 5%
5−HBB−2 (2−6−1) 5%
3−HHEBH−3 (2−9−1) 5%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−3−1) 16%
3−HHXB(F,F)−CF3 (3−5−2) 5%
3−HB−CL (3−12−1) 8%
2−HHB(F,F)−F (3−13−1) 10%
3−HHB−CL (3−13−2) 3%
3−HHB−F (3−13) 4%
3−HBB−F (3−14) 3%
3−HBB(F)−F (3−14) 10%
5−HBB(F)−F (3−14) 10%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−2−1)を0.05重量部添加した。

NI=75.5℃;Tc<−20℃;η=19.0mPa・s;Δn=0.098;Δε=6.8;Vth=1.76V.
【0165】
[実施例M8]
3−HH−V (2−1−1) 35%
3−HH−V1 (2−1−1) 10%
4−HH−V1 (2−1−1) 3%
1V2−HHB−1 (2−5−1) 6%
3−BB(F)B−5 (2−8−1) 3%
1−BB(F)B−2V (2−8−1) 6%
2−BB(F)B−2V (2−8−1) 7%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−3−1) 13%
3−BB(F,F)XB(F)−OCF3 (3−3−2) 3%
4−HHB(F,F)XB(F,F)−F (3−7−1) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 6%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−3−1)を0.05重量部添加した。

NI=74.4℃;Tc<−20℃;η=13.2mPa・s;Δn=0.116;Δε=5.5;Vth=1.92V.
【0166】
[実施例M9]
3−HH−V (2−1−1) 18%
5−HB−O2 (2−2−1) 5%
V2−BB−1 (2−3−1) 5%
V−HHB−1 (2−5−1) 14%
V2−HHB−1 (2−5−1) 5%
5−B(F)BB−2 (2−7−1) 5%
5−HBB(F)B−2 (2−13−1) 4%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−3−1) 10%
3−BB(F,F)XB(F)−OCF3 (3−3−2) 5%
3−HHXB(F,F)−F (3−5−1) 7%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−10−1) 5%
4−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−11−1) 5%
3−HBB(F,F)−F (3−14−1) 3%
3−GHB(F,F)−F (3−15−1) 5%
3−HHBB(F,F)−F (3−18−1) 4%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−2−1)を0.05重量部、

および下記化合物(1−3−1)を0.1重量部添加した。

NI=86.1℃;Tc<−20℃;η=16.6mPa・s;Δn=0.124;Δε=8.8;Vth=1.77V.
【0167】
[実施例M10]
3−HH−V (2−1−1) 33%
1V2−BB−1 (2−3−1) 4%
3−HHB−O1 (2−5−1) 4%
2−BB(F)B−3 (2−8−1) 7%
2−BB(F)B−5 (2−8−1) 6%
3−BBXB(F,F)−F (3−2−1) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F)−F (3−10−2) 6%
3−HBB(F)−F (3−14) 10%
3−HHEB(F,F)−F (3−16−1) 10%
4−HHEB(F,F)−F (3−16−1) 4%
3−BB(F)B(F,F)−F (3−17−1) 6%
1O1−HBBH−3 (−) 5%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−1)を0.1重量部、

および下記化合物(5−1)を0.05重量部添加した。

NI=89.5℃;Tc<−20℃;η=13.0mPa・s;Δn=0.125;Δε=4.5;Vth=2.38V.
【0168】
[実施例M11]
3−HH−V (2−1−1) 37%
3−HH−VFF (2−1) 6%
3−HHEH−3 (2−4−1) 3%
3−HHB−O1 (2−5−1) 3%
2−BB(F)B−3 (2−8−1) 5%
3−HB(F)HH−5 (2−10−1) 5%
3−GB(F,F)XB(F,F)−F (3−4−1) 3%
3−HBBXB(F,F)−F (3−6−1) 5%
4−GB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (3−8−1) 7%
3−BB(F)B(F,F)XB(F)−F (3−10−2) 10%
3−HHB(F)−F (3−13) 5%
3−BB(F)B(F,F)−F (3−17−1) 8%
3−HHBB(F,F)−F (3−18−1) 3%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−2−1)を0.1重量部、

および下記化合物(5−1)を0.05重量部添加した。

NI=92.4℃;Tc<−20℃;η=16.2mPa・s;Δn=0.110;Δε=7.3;Vth=1.99V.
【0169】
[実施例M12]
V−HH−3 (2−1−1) 28%
1−BB−3 (2−3−1) 4%
3−HHB−1 (2−5−1) 3%
3−HHB−3 (2−5−1) 3%
5−B(F)BB−2 (2−7−1) 5%
5−B(F)BB−3 (2−7−1) 3%
3−BB(2F,3F)−O2 (4−4−1) 9%
5−BB(2F,3F)−O2 (4−4−1) 5%
V−HHB(2F,3F)−O2 (4−6−1) 11%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (4−8−1) 12%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (4−8−1) 14%
3−HDhB(2F,3F)−O2 (4−11−1) 3%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−1)を0.1重量部添加した。

NI=83.8℃;Tc<−20℃;η=18.3mPa・s;Δn=0.108;Δε=−3.4;Vth=2.29V.
【0170】
[実施例M13]
2−HH−3 (2−1−1) 25%
3−HB−O2 (2−2−1) 7%
3−HHEH−4 (2−4−1) 3%
3−HHB−1 (2−5−1) 3%
V−HHB−1 (2−5−1) 4%
3−HHEBH−3 (2−9−1) 4%
3−HB(F)HH−5 (2−10−1) 3%
3−H2B(2F,3F)−O2 (4−2−1) 15%
5−H2B(2F,3F)−O2 (4−2−1) 9%
3−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 8%
4−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 8%
3−dhBB(2F,3F)−O2 (4−14−1) 6%
3−HH1OCro(7F,8F)−5 (4−19−1) 5%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−2−1)を0.1重量部添加した。

NI=83.8℃;Tc<−20℃;η=20.8mPa・s;Δn=0.093;Δε=−3.2;Vth=2.43V.
【0171】
[実施例M14]
V−HH−3 (2−1−1) 29%
VFF−HH−3 (2−1) 4%
V2−BB−1 (2−3−1) 5%
1−BB(F)B−2V (2−8−1) 3%
3−HB(2F,3F)−O2 (4−1−1) 13%
3−H1OB(2F,3F)−O2 (4−3−1) 3%
3−HHB(2F,3F)−O2 (4−6−1) 10%
5−HHB(2F,3F)−O2 (4−6−1) 8%
2−BB(2F,3F)B−3 (4−9−1) 6%
3−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 10%
4−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 4%
5−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 5%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−3−1)を0.1重量部添加した。

NI=83.6℃;Tc<−20℃;η=16.3mPa・s;Δn=0.110;Δε=−3.0;Vth=2.46V.
【0172】
[実施例M15]
3−HH−4 (2−1−1) 5%
3−HH−O1 (2−1−1) 3%
V−HH−3 (2−1−1) 30%
3−HHB−1 (2−5−1) 3%
3−HHB−3 (2−5−1) 3%
2−BB(F)B−3 (2−8−1) 7%
3−HHEBH−3 (2−9−1) 4%
3−HHEBH−4 (2−9−1) 3%
3−H2B(2F,3F)−O2 (4−2−1) 12%
5−H2B(2F,3F)−O2 (4−2−1) 10%
3−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 10%
4−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 5%
3−HH1OCro(7F,8F)−5 (4−19−1) 5%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−1)を0.05重量部、

および下記化合物(1−2−1)を0.05重量部添加した。

NI=80.4℃;Tc<−20℃;η=15.2mPa・s;Δn=0.095;Δε=−2.4;Vth=2.57V.
【0173】
[実施例M16]
2−HH−3 (2−1−1) 24%
1V−HH−3 (2−1−1) 6%
5−HB−O2 (2−2−1) 5%
3−HHB−1 (2−5−1) 3%
3−HBB−2 (2−6−1) 3%
3−HB(F)HH−5 (2−10−1) 3%
5−HBB(F)B−2 (2−13−1) 4%
3−HB(2F,3F)−O2 (4−1−1) 15%
5−HB(2F,3F)−O2 (4−1−1) 11%
2O−B(2F,3F)B(2F,3F)−O6 (4−5) 3%
3−DhHB(2F,3F)−O2 (4−10−1) 3%
3−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 10%
4−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 5%
5−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 5%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−2−1)を0.05重量部、

および下記化合物(1−3−1)を0.05重量部添加した。

NI=76.9℃;Tc<−20℃;η=17.6mPa・s;Δn=0.100;Δε=−3.0;Vth=2.34V.
【0174】
[実施例M17]
V−HH−3 (2−1−1) 32%
V−HH−5 (2−1−1) 5%
5−HBBH−3 (2−11−1) 3%
3−HB(F)BH−3 (2−12−1) 3%
V−HB(2F,3F)−O2 (4−1−1) 12%
V−HB(2F,3F)−O4 (4−1−1) 4%
3−HH2B(2F,3F)−O2 (4−7−1) 3%
3−DhH1OB(2F,3F)−O2 (4−12−1) 5%
3−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 8%
4−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 4%
5−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 6%
3−HEB(2F,3F)B(2F,3F)−O4 (4−15−1) 3%
3−HHB(2F,3CL)−O2 (4−16−1) 3%
5−HHB(2F,3CL)−O2 (4−16−1) 3%
3−HBB(2F,3CL)−O2 (4−17−1) 3%
V−HBB(2F,3CL)−O2 (4−17−1) 3%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−2)を0.05重量部、

および下記化合物(5−1)を0.03重量部添加した。

NI=83.6℃;Tc<−20℃;η=19.8mPa・s;Δn=0.095;Δε=−3.1;Vth=2.44V.
【0175】
[実施例M18]
V−HH−3 (2−1−1) 35%
3−HB−O2 (2−2−1) 5%
3−HHB−1 (2−5−1) 3%
V−HHB−1 (2−5−1) 5%
1V−HBB−2 (2−6−1) 3%
1−BB(F)B−2V (2−8−1) 3%
3−HB(2F,3F)−O2 (4−1−1) 8%
3−H1OB(2F,3F)−O2 (4−3−1) 3%
3−HHB(2F,3F)−O2 (4−6−1) 6%
3−HHB(2F,3F)−1 (4−6−1) 5%
1V2−HHB(2F,3F)−O2 (4−6−1) 5%
2−BB(2F,3F)B−3 (4−9−1) 3%
3−HBB(2F,3F)−O2 (4−13−1) 10%
3−H1OCro(7F,8F)−5 (4−18−1) 3%
1O1−HBBH−5 (−) 3%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−2)を0.05重量部添加した。

NI=88.7℃;Tc<−20℃;η=12.6mPa・s;Δn=0.102;Δε=−2.3;Vth=2.67V.
【0176】
[実施例M19]
V−HH−3 (2−1−1) 29%
V2−HB−1 (2−2−1) 4%
3−HHB−1 (2−5−1) 3%
3−HHB−O1 (2−5−1) 3%
5−HB(F)HH−V (2−10−1) 3%
3−BB(2F,3F)−O2 (4−4−1) 10%
2O−BB(2F,3F)−O2 (4−4) 4%
V−HHB(2F,3F)−O2 (4−6−1) 10%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (4−8−1) 10%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (4−8−1) 14%
2−BB(2F,3F)B−3 (4−9−1) 5%
3−HDhB(2F,3F)−O2 (4−11−1) 5%
上記組成物100重量部に下記化合物(1−1−1)を0.05重量部、

および下記化合物(5−1)を0.05重量部添加した。

NI=88.4℃;Tc<−20℃;η=19.1mPa・s;Δn=0.101;Δε=−3.6;Vth=2.30V.
【産業上の利用可能性】
【0177】
ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、大きな弾性定数、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する、または少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。このような組成物を含有する液晶表示素子は、短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などを有するAM素子となるので、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いることができる。