JP2009067780A - クロロナフタレン部位を有する液晶化合物、液晶組成物および光素子 - Google Patents

クロロナフタレン部位を有する液晶化合物、液晶組成物および光素子 Download PDF

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Abstract

【課題】液晶化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、液晶相の広い温度範囲、他の液晶化合物との良好な相溶性、大きな誘電率異方性および大きな屈折率異方性を有する液晶化合物であり、特に大きな屈折率異方性および大きな誘電率異方性を有する液晶化合物を提供すること。また、この化合物を含有し、広い液晶相温度範囲、大きな屈折率異方性、大きな誘電率異方性を有する液晶組成物を提供すること。さらには、この組成物を含有し、広い温度範囲で使用可能であり、短い応答時間、大きなコントラスト、および低い駆動電圧を有する各種光素子を提供すること。
【解決手段】式(1)で表される化合物、およびこれらの化合物を適量含む液晶組成物を用いることにより、上記課題が解決される。


Figure 2009067780

【選択図】なし

Description

本発明は光素子用の材料として有用な新規液晶化合物、液晶組成物に関する。詳しくは広い液晶相温度範囲、大きな誘電率異方性、屈折率異方性、他の液晶化合物との良好な相溶性を持ち、加えて、光素子に使用した場合には幅広い温度範囲で使用可能な、低電圧駆動が可能であり、急峻な電気光学特性を得ることができる新規液晶化合物およびこの組成物を含有する光素子に関する。本発明において、光素子とは電気光学効果を利用して、光変調や光スイッチングなどの機能を奏する各種の素子を指し、たとえば、表示素子(液晶表示素子)、光通信システム、光情報処理や種々のセンサーシステムに用いられる光変調素子が挙げられる。
液晶化合物を用いた表示素子は、時計、電卓、ワ−プロなどのディスプレイに広く利用されている。これらの表示素子は液晶化合物の屈折率異方性、誘電率異方性などを利用したものである。
液晶表示素子における液晶の動作モードとしては、主として1枚以上の偏光板を利用して表示するPC(phase change)、TN(twisted nematic)、STN(super twisted nematic)、BTN(Bistable twisted nematic)、ECB(electrically controlled birefringence)、OCB(opticallycompensated bend)、IPS(in-plane switching)、VA(vertical alignment)などが知られている。さらに、偏光板を必要としないモードとしては、高分子/液晶複合膜、高分子分散型液晶(PDLC)(非特許文献1〜2)、ゲストホストモードあるいは高分子安定化コレステリック液晶(PSChLC)(非特許文献3〜6)などの液晶複合材料に電場を印加し、透明と散乱状態のスイッチングあるいは透明と有色状態のスイッチングをさせるモードが知られている。
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(passive matrix)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。
これらの液晶表示素子は、適切な物性を有する液晶組成物を含有する。液晶表示素子の特性を向上させるには、この液晶組成物が適切な物性を有するのが好ましい。液晶組成物の成分である液晶化合物に必要な一般的物性は、次のとおりである。
(1)化学的に安定であること、および物理的に安定であること、
(2)高い透明点(液晶相−等方相の相転移温度)を有すること、
(3)液晶相(ネマチック相、コレステリック相、スメクチック相、ブルー相などの光学的に等方性の液晶相等)の下限温度が低いこと、
(4)他の液晶化合物との相溶性に優れること、
(5)適切な大きさの誘電率異方性を有すること、
(6)適切な大きさの屈折率異方性を有すること、
である。
(1)のように化学的、物理的に安定な液晶化合物を含む組成物を表示素子に用いると、電圧保持率を高くすることができる。
また、(2)および(3)のように、高い透明点、あるいは液晶相の低い下限温度を有する液晶化合物を含む組成物ではネマチック相や光学的に等方性の液晶相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で表示素子として使用することができる。
液晶化合物は、単一の化合物では発揮することが困難な特性を発現させるために、他の多くの液晶化合物と混合して調製した組成物として用いることが一般的である。したがって、表示素子に用いる液晶化合物は、(4)のように、他の液晶化合物等との相溶性が良好であることが好ましい。
近年は特に表示性能、例えばコントラスト、表示容量、応答時間特性等のより高い液晶表示素子が要求されている。さらに使用される液晶材料には駆動電圧の低い液晶組成物が要求されている。
ネマチック液晶では、しきい値電圧(Vth)はよく知られているように、式(a)により示される(H.J.Deuling, et al.,Mol.Cryst.Liq.Cryst.,27 81 (1975))。

th=π(K/εΔε)1/2 ・・・(a)

式(a)において、Kは弾性定数、εは真空の誘電率である。該式から判るように、Vthを低下させるには、Δε(誘電率異方性)の値を大きくするかまたはKを小さくするかの2通りの方法が考えられる。通常はΔεの大きな液晶材料を用いて要求に対処しているのが現状である。このような事情から(5)のように適切な大きさの誘電率異方性を有する液晶化合物、特に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の開発が盛んに行われている。
さらに、ネマチック液晶を用いて、良好な液晶表示を行うためには、それを構成する液晶表示素子のセルの厚みと、使用される液晶材料のΔn(屈折率異方性)の値が一定であることが好ましい (E.Jakeman, et al., Pyhs.Lett., 39A. 69 (1972))。また、液晶表示素子の応答速度は用いられるセルの厚みの二乗に反比例する。その為、動画等の表示にも応用できる高速応答可能な液晶表示素子を製造するには、大きな屈折率異方性を有する液晶組成物を用いなくてはならない。したがって(6)のように適切な大きさの屈折率異方性を有する液晶化合物、特に大きな屈折率異方性を有する液晶化合物が要求されている。
これまで、ハロゲン置換ナフタレン環を有する液晶化合物として、フルオロナフタレン環を有する次のような化合物が知られている(特許文献1)


Figure 2009067780
また特許文献2〜6には、式として、クロロナフタレン環を有する化合物が挙げられている。
前述の偏光板を必要としないモードに用いられる液晶においても、素子を低電圧駆動させるためには、大きな誘電率異方性を有する液晶化合物を用いることが好ましく、また、屈折率異方性が大きな液晶を用いれば、散乱強度の増大、選択反射波長の波長帯域の拡大が可能となる。
これまで、フルオロナフタレン環を有する液晶化合物を含有する液晶組成物を用いた高分子分散型液晶については、すでに知られている(特許文献7〜10)。
特開2000−63305号公報 国際公開2000−17287号パンフレット 特開2000−119653号公報 特開2001−11460号公報 特開2001−11454号公報 特開2001−26779号公報 特開2005−232214号公報 特開2005−232215号公報 特開2005−250223号公報 特開2005−257274号公報 日本化学会誌,No.10,1019 (1992) SID Symposium Digest Tech Papers 16,68 (1985) 日本液晶学会誌,Vol.11,No.2,137 (2007) Mol. Cryst. Liq. Cryst., 200, 197 (1991) Liq. Cryst.,24, 387 (1998) Liq. Cryst.,24, 397 (1998)
本発明の第一の目的は、液晶化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、液晶相の広い温度範囲、他の液晶化合物との良好な相溶性、大きな誘電率異方性および大きな屈折率異方性を有する液晶化合物であり、特に大きな屈折率異方性および大きな誘電率異方性を有する液晶化合物を提供することである。第二の目的は、この化合物を含有し、広い液晶相温度範囲、大きな屈折率異方性、大きな誘電率異方性を有する液晶組成物を提供することである。第三の目的は、この組成物を含有し、広い温度範囲で使用可能であり、短い応答時間、大きなコントラスト、および低い駆動電圧を有する各種光素子を提供することである。
本発明は、以下のような液晶化合物、液晶組成物、および液晶組成物を含有する光素子等を提供する。また、以下に、式(1)で表わされる化合物における末端基、環および結合基等に関して好ましい例も述べる。
[1] 式(1)で表される化合物。

Figure 2009067780
式(1)において、Rは水素、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキルにおいて任意の水素はハロゲンまたは炭素数1〜3のアルキルで置き換えられてもよく;環A、環A、環A、環A、および環Aは独立して、ベンゼン環、ピペリジン環、テトラヒドロピラン環、またはジオキサン環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキル、炭素数1〜3のアルコキシ、または炭素数1〜3のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、環の−CH=は−N=で置き換えられてもよく;Z、Z、Z、Z、およびZは独立して、単結合、−COO−または−CFO−であり、Zは単結合または−CFO−であり;Zが単結合の場合は、環Aが式(RG−5)で表される環であるか、LおよびLがともにフッ素であるか、あるいはZ、Z、Z、Z、およびZのうち少なくとも1つは−CFO−であり、;L、L、L、およびLは独立して、水素またはハロゲンであり;Xは水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF、または炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−CH−は、−O−、−S−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンにより置き換えられてもよく;l、m、n、o、およびpは独立して、0または1であり、l+m+n+o+p≦4である。

Figure 2009067780
[2] 式(1)において、Rが炭素数1〜20のアルキル、炭素数2〜21のアルケニル、炭素数2〜21のジフルオロアルケニル、炭素数2〜21のアルキニル、炭素数1〜19のアルコキシ、炭素数2〜20のアルケニルオキシ、炭素数1〜19のアルキルチオ、または炭素数2〜19のアルケニルチオであり;Xが水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−SF、−CHF、−CHF、−CF、−(CH−F、−CFCHF、−CFCHF、−CHCF、−CFCF、−(CH−F、−(CF−F、−CFCHFCF、−CHFCFCF、−(CH−F、−(CF−F、−(CH−F、−(CF−F、−OCHF、−OCHF、−OCF、−O−(CH−F、−OCFCHF、−OCFCHF、−OCHCF、−O−(CH−F、−O−(CF−F、−OCFCHFCF、−OCHFCFCF、−O(CH−F、−O−(CF−F、−O−(CH−F、−O−(CF−F、−CH=CHF、−CH=CF、−CF=CHF、−CH=CHCHF、−CH=CHCF、−(CH−CH=CF、−CHCH=CHCF、または−CH=CHCFCFである項[1]に記載の化合物。
[3] 式(1)において、Z、Z、Z、Z、Z、およびZのいずれか1つが−CFO−である項[1]または[2]に記載の化合物。
[4] 式(1)において、Zが単結合であり、Zが−CFO−である項[3]に記載の化合物。
[5] 式(1)において、Z、Z、Z、Z、およびZが単結合であり、Zが−COO−である項[1]または[2]に記載の化合物。
[6] 式(1)において、Z、Z、Z、Z、Z、およびZが単結合である項[1]または[2]に記載の化合物。
[7] Rが式(AC−1)〜(AC−19)のいずれか1つで表される基であり、R1aが水素または炭素数1〜20のアルキルである項[1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物。

Figure 2009067780
[8] Rが式(AC−1)、(AC−4)、(AC−7)、(AC−8)、(AC−11)、および(AC−14)のいずれか1つで表される基であり、R1aが水素または炭素数1〜20のアルキルである項[1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物。

Figure 2009067780
[9] Rが式(AC−8)で表される基であり、R1aが水素または炭素数1〜20のアルキルである項[1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物。
Figure 2009067780
[10] 環A、環A、環A、環A、および環Aがそれぞれ独立して、式(RG−1)〜(RG−10)のいずれか1つで表される環である項[1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物。
Figure 2009067780
[11] 式(1−1)〜(1−9)のいずれか一つで表される項[1]に記載の化合物。
Figure 2009067780


Figure 2009067780
これらの式において、Rが項[7]に記載の式(AC−1)〜(AC−19)のいずれか1つで表される基であり、R1aは水素または炭素数1〜20のアルキルであり、;環A、環A、環A、環A、および環Aは独立して、項[10]に記載の式(RG1)〜(RG−10)で表される1つの環であり、;L1およびL2は独立して、水素、フッ素または塩素であり;Xはフッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、−OCHF、または−C=C−CFであり、Z、Z、Z、Z、およびZは独立して、単結合、−COO−または−CFO−であり、Zは単結合または−CFO−であり;Zが単結合の場合は、環Aが式(RG−5)で表される環であるか、LおよびLがともにフッ素であるか、あるいはZ、Z、Z、Z、およびZのうち少なくとも1つは−CFO−である。
[12] 式(1−1)〜(1−8)において、環A、環A、環A、環A、および環Aのうち少なくとも1つが式(RG−5)で表される環である項[11]に記載の化合物。
[13] 式(1−7)および(1−8)において、環Aおよび環Aの少なくとも一方が式(RG−9)で表される環である項[11]に記載の化合物。
[14] 式(1−5)および(1−8)において環Aが式(RG−2)で表される環である項[11]に記載の化合物。
[15] 式(1−5)および(1−8)において環Aが式(RG−10)で表される環である項[11]に記載の化合物。
[16] 式(1−7)において、Rが式(AC−1)で表される基であり、ZおよびZが単結合であり、環Aが式(RG−5)で表される環である項[11]に記載の化合物。
[17] 式(1−8)において、Rが式(AC−1)で表される基であり、ZおよびZが単結合であり、LおよびLがフッ素である項[11]に記載の化合物。
[18] 式(1−7)において、Rが式(AC−1)で表される基であり、Zが単結合であり、Zが−COO−であり、環Aが式(RG−5)で表される環である項[11]に記載の化合物。
[19] 式(1−4)および(1−7)において、Rが式(AC−8)で表される基であり、Zが単結合であり、Zが−CFO−であり、環Aが式(RG−5)で表される環である項[11]に記載の化合物。
[20] 項[1]〜[19]のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1つ含有することを特徴とする液晶組成物。
[21] 式(2)、(3)、および(4)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する、項[20]に記載の液晶組成物。

Figure 2009067780
これらの式において、Rは炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xはフッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;環B、環B、および環Bは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、または任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンであり;ZおよびZは独立して、−(CH22−、−(CH24−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;LおよびLは独立して、水素またはフッ素である。
[22] 式(2−1)、(2−2)、(3−1)、(3−3)、(3−22)、(3−24)、(3−69)、(3−80)、(3−96)、(3−97)、(3−100)、(4−5)、(4−9)、(4−37)、(4−40)、および(4−46)のそれぞれ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[21]に記載の液晶組成物。
Figure 2009067780

Figure 2009067780


Figure 2009067780
これらの式において、Rは炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xはフッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3である。
[23] 式(3−69)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[22]に記載の液晶組成物。
[24] 式(3−97)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[22]に記載の液晶組成物。
[25] 式(3−69)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、および式(3−97)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する項[22]に記載の液晶組成物。
[26] 式(4−46)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22に記載の液晶組成物。
[27] 式(3−97)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、および式(4−46)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する項[22]に記載の液晶組成物。
[28] 式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する項[20]に記載の液晶組成物。
Figure 2009067780
この式において、Rは炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xは−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nであり;環C、環C、および環Cは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;Zは−(CH22−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;LおよびLは独立して、水素またはフッ素であり;rは0、1または2であり、sは0または1であり、r+sは0、1または2である。
[29] 式(6)、(7)、(8)、(9)、および(10)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する項[20]に記載の液晶組成物。

Figure 2009067780
これらの式において中、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;環D、環D、環D、および環Dは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;Z10、Z11、Z12、およびZ13は独立して、−(CH22−、−COO−、−CHO−、−OCF−、−OCF(CH22−、または単結合であり;LおよびL10は独立して、フッ素または塩素であり;t、u、x、y、およびzは独立して0または1であり、u+x+y+zは1または2である。
[30] 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する項[20]に記載の液晶組成物。

Figure 2009067780
これらの式において、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;環E、環E、および環Eは独立して、1,4−シクロヘキシレン、ピリミジン−2,5−ジイル、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;Z14およびZ15は独立して、−C≡C−、−COO−、−(CH22−、−CH=CH−、または単結合である。
[31]
式(11−1)、(11−5)、(11−8)、(12−1)、(12−4)、(12−6)、(13−1)、(13−2)、および(13−5)のそれぞれ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[30]に記載の液晶組成物。

Figure 2009067780

Figure 2009067780

Figure 2009067780
これらの式において、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよい。
[32] 式(11−1)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[30]に記載の液晶組成物。
[33] 式(12−1)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[30]に記載の液晶組成物。
[34] 式(12−6)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[30]に記載の液晶組成物。
[35] 式(12−1)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、および式(12−6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する項[30]に記載の液晶組成物。
[36] 式(11−1)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、式(12−1)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、および式(12−6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する項[30]に記載の液晶組成物。
[37] 式(13−5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する項[30]に記載の液晶組成物。
[38] 式(12−6)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、および式(13−5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する項[30]に記載の液晶組成物。
[39] 項[28]記載の式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する項[21]に記載の液晶組成物。
[40] 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する項[21]に記載の液晶組成物。
[41] 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する項[28]に記載の液晶組成物。
[42] 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する項[29]に記載の液晶組成物。
[43] 式(15)、(16)、(17)、および(18)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する項[20]に記載の液晶組成物。
Figure 2009067780
これらの式において、Rは炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数2〜10のアルキニルであり、アルキル、アルケニル、およびアルキニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xはフッ素、塩素、−SF、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;環F、環F、環F、および環Fは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイルまたは任意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、任意の水素がフッ素で置き換えられたナフタレン−2,6−ジイルであり;Z16、Z17、およびZ18は独立して、−(CH22−、−(CH24−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;LおよびL10は独立して、水素またはフッ素である。
[44] 式(19)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する、[20]に記載の液晶組成物。
Figure 2009067780
この式において、Rは炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数2〜10のアルキニルであり、アルキル、アルケニル、およびアルキニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xは−C≡N、−N=C=S、または−C≡C−C≡Nであり;環G、環G、および環Gは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、任意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、ナフタレン−2,6−ジイル、任意の水素がフッ素で置き換えられたナフタレン−2,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;Z19は−(CH22−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;L11およびL12は独立して、水素またはフッ素であり;aaは1または2であり、abは0または1であり、aa+abは0、1または2である。
[45] 少なくとも1つのキラル剤をさらに含有し、光学的に等方性の液晶相を発現しない、項[20]〜[44]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
[46] 液晶組成物の全重量に対して、キラル剤の割合が0.001〜20重量%の範囲であり、光学的に等方性の液晶相を発現しない項[45]に記載の液晶組成物。
[47] キラル剤が、式(K1)〜(K5)、および(Op−1)〜(Op−13)のそれぞれで表される少なくとも1つの化合物である、項[45]〜[46]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure 2009067780

Figure 2009067780
式(K1)〜(K5)において、
は独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=S、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルの任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキルの任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Aは独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の3員環ないし8員環、または、炭素数9以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、環の−CH−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;
Zは独立して、単結合、炭素数1〜8のアルキレンであり、アルキレンの任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Xは単結合、または−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−であり;
mKは1〜4の整数である。
[48] キラル剤が、式(K2−1)〜(K2−8)、および(K5−1)〜(K5−3)のそれぞれで表される少なくとも1つの化合物である、項[45]〜[47]のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2009067780

Figure 2009067780
K’は独立して、炭素数3〜10のアルキルであり、このアルキルの環に隣接する−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH−は、−CH=CH−で置き換えられてもよい。
[49] 項[20]〜[48]のいずれか1項に記載の液晶組成物と、重合性モノマーとを含む混合物。
[50] 重合性モノマーが光重合性モノマーまたは熱重合性モノマーである、項[49]に記載の混合物。
[51] 項[49]または[50]に記載の混合物を重合して得られる、光学的に等方性の液晶相を発現しない高分子/液晶複合材料。
[52] 項[20]〜[44]のいずれか1項に記載の液晶組成物を用い、かつ、電界の印加および除去により、散乱(透過)状態と透過(散乱)状態の2状態を発現する項[51]に記載の高分子/液晶複合材料。
[53] 項[45]〜[48]のいずれか1項に記載の液晶組成物を用い、かつ、コレステリック相のプラーナー組織が発現している状態で重合されて得られる項[51]に記載の高分子/液晶複合材料。
[54] 液晶組成物の割合が60〜99重量%の範囲であり、高分子の割合が1〜40重量%の範囲である、項[51]〜[53]のいずれかに記載の高分子/液晶複合材料。
[55] 少なくとも1つの酸化防止剤および/または紫外線吸収剤を含む項[20]〜[44]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
[56] 項[20]〜[48]、および[51]〜[55]のいずれか1項に記載の液晶組成物あるいは高分子/液晶複合材料を含有する光素子。
[57] 項[20]〜[48]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。
[58] 液晶表示素子の動作モードが、TNモード、OCBモードまたはIPS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[57]に記載の液晶表示素子。
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶化合物は、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および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、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。ネマチック相の上限温度はネマチック相−等方相の相転移温度であり、そして単に透明点または上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。式(1)で表わされる化合物を化合物(1)と略すことがある。この略記は式(2)などで表される化合物にも適用することがある。式(1)〜(19)において、六角形で囲んだB、D、Eなどの記号はそれぞれ環B、環D、環Eなどに対応する。百分率で表した化合物の量は組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。環A、Y、Bなど複数の同じ記号を同一の式または異なった式に記載したが、これらはそれぞれが同一であってもよいし、または異なってもよい。
「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意であることを示すが、個数が0である場合を含まない。任意のAがB、CまたはDで置き換えられてもよいという表現は、任意のAがBで置き換えられる場合、任意のAがCで置き換えられる場合および任意のAがDで置き換えられる場合に加えて、複数のAがB〜Dの少なくとも2つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、任意の−CH−が−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルなどが含まれる。なお、本発明においては、連続する2つの−CH−が−O−で置き換えられて、−O−O−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−CH−が−O−で置き換えられ、アルキル鎖の末端がヒドロキシ基となることも好ましくない。以下に本発明をさらに説明する。
本発明の化合物は、液晶化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、液晶相の広い温度範囲、他の化合物との良好な相溶性、大きな誘電率異方性および屈折率異方性を有する。本発明の液晶組成物は、これらの化合物の少なくとも一つを含有し、そして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、大きな屈折率異方性およびネマチック相、キラルネマチック相において駆動させる光素子において低いしきい値電圧を有する。
また本発明の高分子/液晶複合膜、高分子分散型液晶(PDLC)、ゲストホストモードあるいは高分子安定化コレステリック液晶(PSChLC)は、低い駆動電圧、大きな散乱強度、広帯域の選択反射を示す。
1−1 本発明の化合物
本発明の第1の態様は、式(1)で表される化合物に関する。


Figure 2009067780
式(1)において、R1は水素、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル基中の任意の水素はハロゲンまたは炭素数1〜3のアルキルで置き換えられてもよい。
例えば、CH(CH−において任意の−CH−を−O−、−S−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えた基の例は、CH(CHO−、CH−O−(CH−、CH−O−CH−O−、CH(CHS−、CH−S−(CH−、CH−S−CH−S−、CH=CH−(CH−、CH−CH=CH−(CH−、CH−CH=CH−CHO−、CHCHC≡C−などである。例えば、CH(CH−または、CH(CH−において任意の−CH−を−O−、−C≡C−または−CH=CH−で置き換えた基中の任意の水素がハロゲンに置き換えられた基の例として、ClCH(CH−、CF=CH−(CH−、CHF(CHO−、CHFCHC≡C−が挙げられる。
このようなRにおいて分岐よりも直鎖の方が好ましい。Rが分岐の基であっても光学活性であるときは好ましい。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。−CH=CHCH、−CH=CHC、−CH=CHC、−CH=CHC、−CCH=CHCH、および−CCH=CHCのような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。−CHCH=CHCH、−CHCH=CHC、および−CHCH=CHCのような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst.,131, 109(1985)、およびMol. Cryst. Liq. Cryst.,131, 327(1985)に詳細な説明がある。
アルキルとしては、直鎖でも分岐鎖でもよく、アルキルの具体的な例は、−CH、−C、−C、−C、−C11、−C13、−C15、−C17、−C19、−C1021、−C1123、−C1225、−C1327、−C1429、および−C1531である。
アルコキシとしては、直鎖でも分岐鎖でもよく、アルコキシの具体的な例は、−OCH、−OC、−OC、−OC、−OC11、−OC13、−OC15、−OC17、−OC19、−OC1021、−OC1123、−OC1225、−OC1327、および−OC1429である。
アルコキシアルキルとしては、直鎖でも分岐鎖でもよく、アルコキシアルキルの具体的な例は、−CHOCH、−CHOC、−CHOC、−(CH−OCH、−(CH−OC、−(CH−OC、−(CH−OCH、−(CH−OCH、および−(CH−OCHである。
アルケニルとしては、直鎖でも分岐鎖でもよく、アルケニルの具体的な例は、−CH=CH、−CH=CHCH、−CHCH=CH、−CH=CHC、−CHCH=CHCH、−(CH−CH=CH、−CH=CHC、−CHCH=CHC、−(CH−CH=CHCH、および−(CH−CH=CHである。
アルケニルオキシとしては、直鎖でも分岐鎖でもよく、アルケニルオキシの具体的な例は、−OCHCH=CH、−OCHCH=CHCH、および−OCHCH=CHCである。
アルキニルとしては、直鎖でも分岐鎖でもよく、アルキニルの具体的例は、−C≡CH、−C≡CCH、−CHC≡CH、−C≡CC、−CHC≡CCH、−(CH−C≡CH、−C≡CC、−CHC≡CC、−(CH−C≡CCH、および−C≡C(CHであるが、三重結合が環に最も近い位置にある−C≡CCH、−C≡CC、−C≡CC、および−C≡C(CHが好ましい。
は式(AC−1)〜(AC−19)のそれぞれで表される基が好ましい。ここでR1aは前述と同様の意味を示す。
Figure 2009067780
としてより好ましくは式(AC−1)、(AC−4)、(AC−7)、(AC−8)、(AC−11)、および(AC−14)のそれぞれで表される基である。ここでR1aは前述と同様の意味を示す。

Figure 2009067780
これらのなかで、式(AC−1)、(AC−4)、および(AC−7)のぞれぞれで表される基を有する化合物は低粘性であり、式(AC−8)で表される基を有する化合物は屈折率異方性が大きいという特徴を有する。特にl+m+n+o+p=0である場合は、式(AC−8)で表される基を有する化合物が透明点、屈折率異方性の観点から好ましい。
式(1)において環A、環A、環A、環A、および環Aは独立して、ベンゼン環、ピペリジン環、テトラヒドロピラン環またはジオキサン環あり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキル、アルコキシ、またはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、環の−CH=は−N=で置き換えられてもよい。環A、環A、環A、環A、および環Aの好ましい例は、式(RG−1)〜(RG−10)のそれぞれで表される環である。


Figure 2009067780
環A、環A、環A、環A、および環Aのより好ましい例は式(RG−2)、(RG−3)、(RG−4)、(RG−5)、(RG−7)、(RG−9)、および(RG−10)のそれぞれで表される環である。

Figure 2009067780
また、環Aは相溶性と誘電率異方性のバランスの観点から式(RG−5)で表される環であることが好ましい。
また、環Aは式(RG−2)、(RG−3)、(RG−4)、(RG−5)、(RG−7)、(RG−9)、および(RG−10)で表されるいずれか1つの環であれば優れた特性を発現する。透明点、相溶性、屈折率異方性、誘電率異方性のバランスの観点から、環A〜Aはそれぞれ独立して式(RG−3)〜(RG−9)のいずれか一つで表される環であることが好ましい。
上記のうち、式(RG−5)、(RG−7)、および(RG−9)のいずれか1つを有する化合物は特に屈折率異方性と誘電率異方性が大きく、式(RG−2)と(RG−10)のいずれか1つを有する化合物は誘電率異方性が大きく、相溶性が良好である。
式(1)においてZ、Z、Z、Z、およびZは独立して、単結合、−COO−、または−CFO−であり、Zは単結合または−CFO−である。
特に大きな誘電率異方性と良好な相溶性が要求される場合はZ、Z、Z、Z、Z、およびZのうち、いずれか一つが−CFO−であることが好ましい。すべてのZ、Z、Z、Z、Z、およびZが単結合であれば、大きな屈折率異方性を発現する。
式(1)においてL1、L2、L3、およびL4は独立して、水素またはハロゲンである。また、L1、L2、L3、およびL4は独立して水素またはフッ素であることが好ましい。
式(1)においてXは水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF、または炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−CH−は、−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−により置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンにより置き換えられてもよい。
任意の水素がハロゲンにより置き換えられたアルキルの具体的な例は、−CHF、−CHF、−CF、−(CH−F、−CFCHF、−CFCHF、−CHCF、−CFCF、−(CH−F、−(CF−F、−CFCHFCF、−CHFCFCF、−(CH−F、−(CF−F、−(CH−F、および−(CF−Fである。
任意の水素がハロゲンにより置き換えられたアルコキシの具体的な例は、−OCHF、−OCHF、−OCF、−O−(CH−F、−OCFCHF、−OCFCHF、−OCHCF、−O−(CH−F、−O−(CF−F、−OCFCHFCF、−OCHFCFCF、−O(CH−F、−O−(CF−F、−O−(CH−F、および−O−(CF−Fである。
任意の水素がハロゲンにより置き換えられたアルケニルの具体的な例は、−CH=CHF、−CH=CF、−CF=CHF、−CH=CHCHF、−CH=CHCF、−(CH−CH=CF、−CHCH=CHCF、および−CH=CHCFCFである。
の具体的な例は、水素、フッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−SF、−CH、−C、−C、−C、−C11、−C13、−C15、−C17、−C19、−C1021、−CHF、−CHF、−CF、−(CH−F、−CFCHF、−CFCHF、−CHCF、−CFCF、−(CH−F、−(CF−F、−CFCHFCF、−CHFCFCF、−(CH−F、−(CF−F、−(CH−F、−(CF−F、−OCH、−OC、−OC、−OC、−OC11、−OCHF、−OCHF、−OCF、−O−(CH−F、−OCFCHF、−OCFCHF、−OCHCF、−O−(CH−F、−O−(CF−F、−OCFCHFCF、−OCHFCFCF、−O(CH−F、−O−(CF−F、−O−(CH−F、−O−(CF−F、−CH=CH、−CH=CHCH、−CHCH=CH、−CH=CHC、−CHCH=CHCH、−(CH−CH=CH、−CH=CHC、−CHCH=CHC、−(CH−CH=CHCH、−(CH−CH=CH、−CH=CHF、−CH=CF、−CF=CHF、−CH=CHCHF、−CH=CHCF、−(CH−CH=CF、−CHCH=CHCF、および−CH=CHCFCFである。
好ましいXの例は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、およびOCHFである。より好ましいXの例は、フッ素、塩素、−CF、およびOCFである。
式(1)においてl、m、n、o、およびpは独立して、0または1であり、l+m+n+o+p≦4である。好ましくはl+m+n+o+p≦3であり、より好ましくはl+m+n+o+p≦2である。
好ましい式(1)は、式(1−1)〜(1−9)のぞれぞれで表される化合物である。

Figure 2009067780
これらの式において、Rは式(AC−1)〜(AC−19)のいずれか1つで表される基であり、R1aは前述と同様の意味を示し;環A、環A、環A、環A、および環Aは独立して、式(RG−1)〜(RG−10)いずれか1つで表される環であり、;Z、Z、Z、Z、およびZは独立して、単結合、−COO−または−CFO−であり、Zは単結合または−CFO−であり、Zが単結合の場合は、環Aが式(RG−5)で表される環であるか、LおよびLがともにフッ素であるか、またはZ、Z、Z、Z、およびZのうち少なくとも1つは−CFO−であり、
;L1およびL2は独立して、水素、フッ素または塩素であり;Xはフッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、−OCHF、または−CH=CH−CFである。
相溶性の観点から、より好ましくは式(1−4)〜(1−9)で表される基あり、さらに好ましくは(1−7)〜(1−9)で表される基である。これらの中では、透明点と誘電率異方性のバランスの観点から(1−7)表される基がより好ましい。
1−2 本発明の化合物の性質
本発明の化合物(1)をさらに詳細に説明する。化合物(1)はクロロナフタレン環を有する液晶化合物である。この化合物は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶化合物との相溶性がよい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。したがって組成物においてネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で表示素子として使用することができる。さらにこの化合物は誘電率異方性と屈折率異方性が大きい為、ネマチック相で駆動される組成物のしきい値電圧を下げるための成分として有用であり、また光学的に等方性の液晶相で駆動される組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用であり、光学的に等方性の液晶相ではない状態で駆動される組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。
化合物(1)のl、m、n、o、およびpの組み合わせと、環A〜A5の種類、左末端基R、一番右側のベンゼン環上の基およびその置換位置(L、L、およびX)、あるいは結合基Z〜Zを適切に選択することによって、透明点、屈折率異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。l、m、n、o、およびpの組み合わせ、環A〜A5、左末端基R、右末端基X、結合基Z〜Z、LおよびLの種類が、化合物(1)の物性に与える効果を以下に説明する。
一般にl+m+n+o+pが大きいほど透明点が高く、l+m+n+o+pが小さいほど融点が低い。
環A〜Aに芳香族環が多く含まれるほど、屈折率異方性が大きくなる。任意の水素がハロゲンにより置き換えられた1,4−フェニレン、ピペリジン環、ピリミジン環、ピリジン環、テトラヒドロピラン環、1,3−ジオキサン−2,5−ジイルは大きな誘電率異方性発現に効果があり、ピペリジン環、テトラヒドロピラン環は良好な相溶性発現に寄与する。
が直鎖であるときは液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さい。Rが分岐鎖であるときは他の液晶化合物との相溶性がよい。Rが光学活性基である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、TN型表示素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン(Reverse twisted domain)を防止することができる。Rが光学活性基でない化合物は組成物の成分として有用である。Rがアルケニルであるとき、好ましい立体配置は二重結合の位置に依存する。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。
結合基Z、Z、Z、Z、およびZが−COO−、−CFO−であるときは誘電率異方性が大きい。Z、Z、Z、Z、Z、およびZが単結合、−CFO−であるときは化学的に比較的安定であって、比較的劣化をおこしにくい。
右末端基Xがフッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−SF、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHFまたは−OCHFであるときは誘電率異方性が大きい。Xが−C≡N、−N=C=Sまたはアルケニルであるときは屈折率異方性が大きい。Xがフッ素、−OCF、またはアルキルであるときは、化学的に安定である。
およびLが共にフッ素であり、Xがフッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−SF、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHFまたは−OCHFであるときは、誘電率異方性が大きい。Lがフッ素でありXが−CF、−OCFであるとき、LおよびLが共にフッ素でありXが−CF、−OCFであるとき、またはL、L、およびXが全てフッ素であるときは誘電率異方性値が大きく、液晶相の温度範囲が広いうえ、化学的に安定であり劣化を起こしにくい。
以上のように、環構造、末端基、結合基などの種類を適当に選択することにより目的の物性を有する化合物を得ることができる。
1−3 化合物(1)の具体例
化合物(1)の好ましい例は、項[11]に示した式(1−1)〜(1−9)である。より好ましい例として、式(1−4A)〜(1−4E)、(1−5A)〜(1−5G)、(1−6A)〜(1−6G)、(1−7A)〜(1−7D)、(1−8A)〜(1−8E)、および(1−9A)を挙げることができる。

Figure 2009067780
Figure 2009067780
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これらの式において、Rは式(AC−1)、(AC−4)、(AC−7)、(AC−8)、(AC−11)、および(AC−14)で表される基から選択される一つであり、;環Aは、(RG−2)、(RG−3)、(RG−4)、(RG−5)、(RG−7)、(RG−9)、および(RG−10)のそれぞれで表される環から選択される一つであり;L1およびLは独立して、水素またはフッ素であり;Xはフッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、または−OCHFである。
1−4 化合物(1)の合成
次に、化合物(1)の合成について説明する。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。出発物に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、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)などに記載されている。
1−4−1 クロロナフタレン環を生成する方法
1−クロロナフタレン環は例えば、Synlett,No.18,2837(2005)に記載の方法で構築できる。
Figure 2009067780
1−4−2 結合基Z〜Zを生成する方法
化合物(1)における結合基Z〜Zを生成する方法の一例は、下記のスキームの通りである。このスキームにおいて、MSGまたはMSGは少なくとも一つの環を有する1価の有機基である。スキームで用いた複数のMSG(またはMSG)は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物(1A)〜(1C)は、化合物(1)に相当する。
Figure 2009067780
次に、化合物(1)における結合基Z〜Zについて、各種の結合の生成方法について、以下の(I)〜(III)項で説明する。
(I)単結合の生成
アリールホウ酸(20)と公知の方法で合成される化合物(21)とを、炭酸塩水溶液とテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で反応させて化合物(1A)を合成する。この化合物(1A)は、公知の方法で合成される化合物(22)にn−ブチルリチウムを、次いで塩化亜鉛を反応させ、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で化合物(21)を反応させることによっても合成される。
(II)−COO−の生成
化合物(22)にn−ブチルリチウムを、続いて二酸化炭素を反応させてカルボン酸(23)を得る。化合物(23)と、公知の方法で合成されるフェノール(24)とをDCC(1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド)とDMAP(4−ジメチルアミノピリジン)の存在下で脱水させて−COO−を有する化合物(1B)を合成する。
(III)−CFO−の生成
化合物(1B)をローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物(25)を得る。化合物(25)をフッ化水素ピリジン錯体とNBS(N−ブロモスクシンイミド)でフッ素化し、−CFO−を有する化合物(1C)を合成する。M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827.を参照。化合物(1C)は化合物(25)を(ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド(DAST)でフッ素化しても合成される。W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. ,55, 768 (1990)を参照。Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. ,40, 1480 (2001)に記載の方法によってこの結合基を生成させることも可能である。
1−4−3 環A、環A、環A、環A、環A、および環Aを合成する方法
ピペリジン−1,4−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,3,5,6−テトラフルオロ−1,4−フェニレン、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、などの環に関しては出発物が市販されているか、または合成方法がよく知られている。
1−4−3−1 化合物(1)を合成する方法
式(1)で表される化合物を合成する方法は複数あり、市販の試薬から適宜、本明細書実施例や文献、書籍を参考にして合成することが可能である。
2 本発明の組成物
本発明の第2の態様は、式(1)で表される化合物を含む組成物であり、ネマチック相、キラルネマチック相で駆動される素子に好適な液晶組成物である。本発明の液晶組成物は、前記本発明の式(1)で表される化合物を成分Aとして含む必要がある。この成分Aのみの組成物、または成分Aと本明細書中で特に成分名を示していないその他の成分とを含有する組成物でもよいが、この成分Aに以下に示す成分B、C、D、およびEから選ばれた成分を加えることにより種々の特性を有する本発明の液晶組成物が提供できる。
成分Aに加える成分として、前記式(2)、(3)、および(4)からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物からなる成分B、または前記式(5)からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物からなる成分C、または前記式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物からなる成分Dを混合したものが好ましい。
さらに式(11)、(12)、および(13)からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物からなる成分Eを混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度等を調整することができる。
また、本発明に使用される液晶組成物の各成分は、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその物理特性に大きな差異がない。
上記成分Bのうち、式(2)で表される化合物の好適例として式(2−1)〜(2−16)、式(3)で表される化合物の好適例として式(3−1)〜(3−112)、式(4)で表される化合物の好適例として式(4−1)〜(4−52)をそれぞれ挙げることができる。

Figure 2009067780
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Figure 2009067780
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(式中、R、Xは前記と同じ意味を表す)
これらの式(2)〜(4)で表される化合物すなわち成分Bは、誘電率異方性値が正であり、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、TFT用の液晶組成物を調製する場合に用いられる。本発明の液晶組成物における成分Bの含有量は、液晶組成物の全重量に対して1〜99重量%の範囲が適するが、好ましくは10〜97重量%、より好ましくは40〜95重量%である。また式(11)〜(13)で表される化合物(成分E)をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
前記、式(5)で表される化合物すなわち成分Cのうちの好適例として、式(5−1)〜(5−62)を挙げることができる。
Figure 2009067780
Figure 2009067780
Figure 2009067780

(これらの式において、RおよびXは前記と同じ意味である)
これらの式(5)で表される化合物すなわち成分Cは、誘電率異方性値が正でその値が非常に大きいのでSTN,TN用の液晶組成物を調製する場合に主として用いられる。この成分Cを含有させることにより、組成物のしきい値電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、屈折率異方性値の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。さらに急峻性の改良にも利用できる。
成分Cの含有量は、STNまたはTN用の液晶組成物を調製する場合には、組成物全量に対して好ましくは0.1〜99.9重量%の範囲、より好ましくは10〜97重量%の範囲、さらに好ましくは40〜95重量%の範囲である。また、後述の成分を混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度などを調整できる。
式(6)〜(8)、および(10)からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物からなる成分Dは、垂直配向モ−ド(VAモ−ド)などに用いられる誘電率異方性が負の本発明の液晶組成物を調製する場合に、好ましい成分である。
この式(6)〜(8)、および(10)で表される化合物(成分D)の好適例として、それぞれ式(6−1)〜(6−5)、(7−1)〜(7−9)、(8−1)、および(10−1)〜(10−11)を挙げることができる。
Figure 2009067780

(式中、R,Rは前記と同じ意味を表す)
これら成分Dの化合物は主として誘電率異方性の値が負であるVAモ−ド用の液晶組成物に用いられる。その含有量を増加させると組成物のしきい値電圧が低くなるが、粘度が大きくなるので、しきい値電圧の要求値を満足している限り含有量を少なくすることが好ましい。しかしながら、誘電率異方性値の絶対値が5程度であるので、含有量が40重量%より少なくなると電圧駆動ができなくなる場合がある。
成分Dのうち式(6)で表される化合物は2環化合物であるので、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果がある。また、式(7)および式(8)で表される化合物は3環化合物であるので透明点を高くする、ネマチックレンジを広くする、しきい値電圧を低くする、屈折率異方性値を大きくするなどの効果が得られる。
成分Dの含有量は、VAモ−ド用の組成物を調製する場合には、組成物全量に対して好ましくは40重量%以上であり、より好ましくは50〜95重量%の範囲である。また、成分Dを混合することにより、弾性定数をコントロ−ルし、組成物の電圧透過率曲線を制御することが可能となる。成分Dを誘電率異方性値が正である組成物に混合する場合はその含有量が組成物全量に対して30重量%以下が好ましい。
式(11)、(12)、および(13)で表わされる化合物(成分E)の好適例として、それぞれ式(11−1)〜(11−11)、(12−1)〜(12−18)、および(13−1)〜(13−6)を挙げることができる。
Figure 2009067780
Figure 2009067780
(式中、RおよびRは前記と同じ意味を表す)
式(11)〜(13)で表される化合物(成分E)は、誘電率異方性値の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。式(11)で表される化合物は主として粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果があり、また式(12)および(13)で表される化合物は透明点を高くするなどのネマチックレンジを広げる効果、または屈折率異方性値の調整の効果がある。
成分Eで表される化合物の含有量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が高くなり、粘度が低くなるので、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが望ましい。TFT用の液晶組成物を調製する場合に、成分Eの含有量は、組成物全量に対して好ましくは60重量%以下、より好ましくは40重量%以下である。また、STNまたはTN用の液晶組成物を調製する場合には、成分Eの含有量は、組成物全量に対して好ましくは70重量%以下より好ましくは60重量%以下である。
本発明の液晶組成物は、本発明の式(1)で表される化合物の少なくとも1種類を0.1〜99重量%の割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるために好ましい。
本発明の液晶組成物の調製は、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で溶解させる方法などにより一般に調製される。また、用途に応じて当業者によく知られている添加物を添加して、例えばつぎに述べるようなキラル剤を含む本発明の液晶組成物、染料を添加したGH型用の液晶組成物を調製することができる。通常、添加物は当該業者によく知られており、文献などに詳細に記載されている。
本発明の液晶組成物は、前述の本発明の液晶組成物にさらに1種以上のキラル剤を含有してもよい。
キラル剤として、公知のキラル剤などを添加する。このキラル剤は液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれを防ぐといった効果を有する。キラル剤の例として以下のキラル剤(Op−1)〜(Op−13)を挙げることができる。
Figure 2009067780
また、ねじり力(HTP)が大きい化合物である式(K1)〜(K5)、(K2−1)〜(K2−8)または(K5−1)〜(K5−3)で表される化合物が使用出来る。

Figure 2009067780
式(K1)〜(K5)において、
は独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=S、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルの任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキルの任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Aは独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の3員環ないし8員環、または、炭素数9以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、環の−CH−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;
Zは独立して、単結合、炭素数1〜8のアルキレンであり、アルキレンの任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Xは単結合、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、または−CHCH−であり;
mKは1〜4の整数である。

Figure 2009067780

Figure 2009067780
K’は独立して、炭素数3〜10のアルキルであり、このアルキルの環に隣接する−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH−は、−CH=CH−で置き換えられてもよい。
本発明の液晶組成物は、通常これらのキラル剤を添加して、ねじれのピッチを調整する。ねじれのピッチはTFT用およびTN用の液晶組成物であれば40〜200μmの範囲に調整するのが好ましい。STN用の液晶組成物であれば6〜20μmの範囲に調整するのが好ましい。また、双安定TN(Bistable TN)モ−ド用の場合は、1.5〜4μmの範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で2種以上のキラル剤を添加しても良い。
液晶組成物の全重量に対して、キラル剤を0.001〜20重量%の範囲で使用することが出来るが、TFT用、TN用およびSTN用などの液晶組成物に対しては0.001〜5重量%が好ましく、後述の高分子安定化コレステリック液晶表示素子用の短ピッチを求められる液晶組成物では0.1〜10重量%が好ましい。
本発明の液晶組成物は、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などの二色性色素を添加すれば、GH型用の液晶組成物として使用することもできる。
また、本発明の液晶組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したNCAP、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマ−分散型液晶表示素子(PDLCD)、ポリマ−ネットワ−ク液晶表示素子(PNLCD)、複屈折制御(ECB)型液晶表示素子やDS型液晶表示素子の用途に用いることができる。
3 本発明の液晶組成物2
本発明の第3の態様は、式(1)で表される化合物を含む組成物であり、好ましくはPDLCD、PNLCD、高分子安定化コレステリック液晶表示素子(PSCLCD)などの用途に用いることのできる液晶組成物である。本発明の液晶組成物は前記本発明の式(1)で表される化合物を成分Aとして含む必要がある。この成分Aのみの組成物、または成分Aと本明細書中で特に成分名を示していないその他の成分との組成物でもよいが、この成分Aに以下に示す成分FおよびGから選ばれた成分を加えることにより種々の特性を有する本発明の液晶組成物を提供することができる。
成分Aに加える成分として、前記式(15)、(16)、(17)、および(18)からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物からなる成分F、または前記式(19)からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物からなる成分Gを混合したものが好ましい。
また、本発明に使用される液晶組成物の各成分は、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその誘電率異方性、屈折率異方性、相転移点などの物理特性に大きな差異がない。
上記成分Fのうち、式(15)で表される化合物の好適例として式(15−1)〜(15−8)、式(16)で表される化合物の好適例として式(16−1)〜(16−26)、式(17)で表される化合物の好適例として式(17−1)〜(17−22)をそれぞれ挙げることができる。
Figure 2009067780
Figure 2009067780

Figure 2009067780
(式中、R8、X4は前記と同じ意味を表し、(F)は水素またはフッ素を表す。)
これらの式(15)〜(18)で表される化合物すなわち成分Fは、誘電率異方性値が正であり、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、TFT駆動などのアクティブ駆動用の液晶組成物を調製する場合に好適である。本発明の液晶組成物における成分Fの含有量は、液晶組成物の全重量に対して1〜99重量%の範囲が適するが、好ましくは10〜97重量%、より好ましくは40〜95重量%である。また式(11)〜(13)で表される化合物(成分E)をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
前記、式(19)で表される化合物すなわち成分Gのうちの好適例として、式(19−1)〜(19−37)を挙げることができる。
Figure 2009067780

Figure 2009067780
(これらの式において、RおよびXは前記と同じ意味である)
これらの式(19)で表される化合物すなわち成分Gは、誘電率異方性値が正でその値が非常に大きいので光学的に等方性の液晶相で駆動される素子、PDLCD、PNLCD、PSCLCDなどの素子を低駆動電圧化する場合に主として用いられる。この成分Gを含有させることにより、組成物の駆動電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、屈折率異方性値の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。さらに急峻性の改良にも利用できる。
成分Gの含有量は、組成物全量に対して好ましくは0.1〜99.9重量%の範囲、より好ましくは10〜97重量%の範囲、さらに好ましくは40〜95重量%の範囲である。
なお、本願の液晶組成物、高分子/液晶複合材料は光学的に等方性の液晶相を発現しない。液晶組成物が光学的等方性を有するとは、巨視的には液晶分子配列は等方的であるため光学的に等方性を示すが、微視的には液晶秩序が存在することをいう。
本明細書中、単に「等方相」とは一般的に定義される等方相、すなわち、無秩序相であり、局所的な秩序パラメーターがゼロでない領域が生成したとしても、その原因がゆらぎによるものである等方相である。たとえばネマチック相の高温側に発現する等方相は、本明細書では等方相に該当する。本明細書におけるキラルな液晶についても、同様の定義があてはまるものとする。そして、本明細書において「光学的に等方性の液晶相」とは、ゆらぎではなく光学的に等方性の液晶相を発現する相を表し、たとえばプレートレット組織を発現する相(狭義のブルー相)はその一例である。
4. その他
本発明の液晶組成物は、その組成物の特性に影響を与えない範囲で、さらに高分子の物質等、他の化合物が添加されてもよい。本発明の液晶組成物は、高分子の物質の他にも、たとえば二色性色素、フォトクロミック化合物を含有していてもよい。
5.高分子/液晶複合材料
本発明の第4の態様は、式(1)で表される化合物を含む液晶組成物と高分子の複合材料であり、光学的に等方性の液晶相を示さないものである。このような高分子/液晶複合材料は例えば、項[20]〜[48]に記載の液晶組成物と高分子で構成される。
本発明の、「高分子/液晶複合材料」とは、液晶材料と高分子の化合物の両者を含む複合材料であれば特に限定されないが、高分子の一部または全部が液晶材料に溶解していない状態で高分子が液晶材料と相分離している状態でもよい。
本発明の好ましい態様に係る高分子/液晶複合材料は、偏光板を必要としないモードすなわち、高分子/液晶複合膜、高分子分散型液晶(PDLC)(非特許文献1〜2)、ゲストホストモードあるいは高分子安定化コレステリック液晶(PSChLC)(非特許文献3〜6)などの液晶複合材料に電場を印加し、透明と散乱状態のスイッチングあるいは透明と有色状態のスイッチングをさせるモードに用いることができる。
本発明の高分子/液晶複合材料を用いれば、上述の偏光板を必要としないモードにおいても、素子の低電圧駆動駆動、散乱強度の増大、選択反射波長の波長帯域の拡大が可能となる。
5.2 高分子
本発明の複合材料は、ネマチック相あるいはコレステリック相を示す液晶組成物と、予め重合されて得られた高分子とを混合しても製造できるが、高分子の材料となる低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等(以下、まとめて「モノマー等」という)と液晶組成物とを混合してから、当該混合物において重合反応を行うことによって、製造されることが好ましい。モノマー等と液晶組成物とを含む混合物を本件明細書では、「重合性モノマー/液晶混合物」と呼ぶ。「重合性モノマー/液晶混合物」には必要に応じて、後述する重合開始剤、硬化剤、触媒、安定剤、二色性色素、またはフォトクロミック化合物等を、本発明の効果を損なわない範囲で含んでもよい。たとえば、本件発明の重合性モノマー/液晶混合物には必要に応じて、重合開始剤を重合性モノマーの0.1〜20重量部含有してもよい。
重合温度は、高分子/液晶複合膜、高分子分散型液晶(PDLC)を調製する場合は「重合性モノマー/液晶混合物」が等方相を示す温度で、かつ重合中に液晶相に相転移する温度であることが好ましい。高分子安定化コレステリック液晶(PSChLC)を調製する場合は、「重合性モノマー/液晶混合物」がプラーナー組織を示す状態で重合することが好ましい。プラーナー組織を発現する方法は、配向層を形成する、基板を適宜選択する、あるいは電圧を印加して液晶分子を垂直配向させたのち、瞬時に電圧を除去するなど、すでにいくつか知られているが、特に限定されない。
本発明の複合材料を構成する高分子の原料としては、例えば低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマーを使用することができ、本明細書において高分子の原料モノマーとは低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等を包含する意味で用いる。また、得られる高分子が三次元架橋構造を有してもよく、そのために、高分子の原料モノマーとして2つ以上の重合性官能基を有する多官能性モノマーを用いることができる。重合性の官能基は特に限定されないが、アクリル基、メタクリル基、グリシジル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニル基などを上げることができるが、重合速度の観点からアクリル基およびメタクリル基が好ましい。
また、高分子はメソゲン部位を有するものであってもよく、高分子の原料モノマーとしてメソゲン部位を有する原料モノマーをその一部に、あるいは全部に用いることができる。
5.2.1 メソゲン部位を有する単官能性・二官能性モノマー
メソゲン部位を有する単官能性、または二官能性モノマーは構造上特に限定されないが、例えば下記の式(M1)または(M2)で表される化合物を挙げることができる。
−Y−(A−Zm1−A−Y−R(M1)
−Y−(A−Zm1−A−Y−R (M2)
Figure 2009067780
式(M1)中、Rは、それぞれ独立して水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=S、または炭素数1〜20のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意の−CH2−は−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらのアルキルにおいて任意の水素はハロゲンまたは−C≡Nで置き換えられてもよい。
好ましいRは、水素、ハロゲン、−C≡N、−CF、−CFH、−CFH、−OCF、−OCFH、炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜19のアルコキシ、炭素数2〜21のアルケニル、および炭素数2〜21のアルキニルである。より好ましいRは、−C≡N、炭素数1〜20のアルキル、および炭素数1〜19のアルコキシである。式(M1)中、Rは、それぞれ独立して、基(M3−1)〜(M3−7)の重合性基である。
式(M2)中、Rは、それぞれ独立して、基(M3−1)〜(M3−7)の重合性基である。
ここで、基(M3−1)〜(M3−7)におけるRは、それぞれ独立して水素、ハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。好ましいRは、水素、ハロゲン、およびメチルである。より好ましいRは、水素、フッ素、およびメチルである。
また、基(M3−2)、(M3−3)、(M3−4)、および(M3−7)はラジカル重合で重合するのが好適である。基(M3−1)、(M3−5)、および(M3−6)はカチオン重合で重合するのが好適である。いずれもリビング重合なので、少量のラジカルあるいはカチオン活性種が反応系内に発生すれば重合は開始する。活性種の発生を加速する目的で重合開始剤を使用できる。活性種の発生には例えば光または熱を使用できる。
式(M1)および(M2)中、Aは、それぞれ独立して芳香族性または非芳香族性の5員環、6員環または炭素数9以上の縮合環であるが、環中の−CH−は−O−、−S−、−NH−、または−NCH−で、環中の−CH=は−N=で置き換わってもよく、環上の水素原子はハロゲン、および炭素数1〜5のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換わってもよい。好ましいAの具体例は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、またはビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環において任意の−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH=は−N=で置き換えられてもよく、これらの環において任意の水素はハロゲン、炭素数1〜5のアルキルまたは炭素数1〜5のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。
化合物の安定性を考慮して、酸素と酸素とが隣接した−CH−O−O−CH−よりも、酸素と酸素とが隣接しない−CH−O−CH−O−の方が好ましい。硫黄においても同様である。
これらの中でも、より好ましいAは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−メチル−1,4−フェニレン、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン、2,3−ビス(トリフルオロメチル)−1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、およびピリミジン−2,5−ジイルである。なお、前記1,4−シクロヘキシレン、および1,3−ジオキサン−2,5−ジイルの立体配置はシスよりもトランスの方が好ましい。
2−フルオロ−1,4−フェニレンは、3−フルオロ−1,4−フェニレンと構造的に同一であるので、後者は例示しなかった。この規則は、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンと3,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンの関係などにも適用される。
式(M1)および(M2)中、Yは、それぞれ独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、これらのアルキレンにおいて任意の−CH2−は−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−OCO−で置き換えられてもよい。好ましいYは、単結合、−(CH2m2−、−O(CH2m2−、および−(CH2m2O−(前記式中、m2は1〜20の整数である)である。より好ましいYは、単結合、−(CH2m2−、−O(CH2m2−、および−(CH2m2O−(前記式中、m2は1〜10の整数である)である。化合物の安定性を考慮して、−Y−Rおよび−Y−Rは、それらの基中に−O−O−、−O−S−、−S−O−、または−S−S−を有しない方が好ましい。
式(M1)および(M2)中、Zは、それぞれ独立して単結合、−(CH2m3−、−O(CH2m3−、−(CH2m3O−、−O(CH2m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CF22−、−(CH2−COO−、−OCO−(CH2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−COO−、−OCO−C≡C−、−CH=CH−(CH22−、−(CH22−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−CH=CH−、−CH=CH−C≡C−、−OCF−(CH2−、−(CH2−CFO−、−OCF−、または−CFO−(前記式中、m3は1〜20の整数である)である。
好ましいZは単結合、−(CH2m3−、−O(CH2m3−、−(CH2m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CH2−COO−、−OCO−(CH2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−OCF−、および−CFO−である。
式(M1)および(M2)中、m1は1〜6の整数である。好ましいm1は、1〜3の整数である。m1が1のときは、6員環などの環を2つ有する二環の化合物である。m1が2と3のときは、それぞれ三環と四環の化合物である。例えばm1が1であるとき、2つのAは同一であってもよいし、または異なってもよい。また、例えばm1が2であるとき、3つのA(または2つのZ)は同一であってもよいし、または異なってもよい。m1が3〜6であるときについても同様である。R、R、Z、A、およびYについても同様である。
式(M1)で表される化合物(M1)および式(M2)で表される化合物(M2)はH(重水素)、13Cなどの同位体を天然存在比の量よりも多く含んでいても同様の特性を有するので好ましく用いることができる。
化合物(M1)および化合物(M2)の更に好ましい例は、式(M1−1)〜(M1−41)、および(M2−1)〜(M2−27)で表される化合物(M1−1)〜(M1−41)、および化合物(M2−1)〜(M2−27)である。これらの化合物において、R、R、Z、およびYの意味は、本発明の態様に記載した式(M1)および式(M2)のそれらと同一である。
化合物(M1−1)〜(M1−41)、および(M2−1)〜(M2−27)における下記の部分構造について説明する。部分構造(a1)は、任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンを表す。部分構造(a2)は、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンを表す。部分構造(a3)は、任意の水素がフッ素またはメチルのいずれかで置き換えられてもよい1,4−フェニレンを表す。部分構造(a4)は、9位の水素がメチルで置き換えられてもよいフルオレン−2,7−ジイルを表す。

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前述のメソゲン部位を有さないモノマー、およびメソゲン部位を持つモノマー(M1)、および(M2)以外の重合性化合物を必要に応じて使用することができる。
本発明の高分子/液晶複合材料には、メソゲン部位を持ち3つ以上の重合性官能基を持つモノマーを使用することもできる。メソゲン部位を持ち3つ以上の重合性官能基を持つモノマーとしては公知の化合物を好適に使用できるが、例えば、式(M4−1)〜(M4−3)であり、より具体的な例として、特開2000−327632号、特開2004−182949号、特開2004−59772号に記載された化合物を挙げることができる。ただし、式(M4−1)〜(M4−3)において、R、Z、Y、および(F)は前述と同一の意味を示す。

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5.2.2 メソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマー
メソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマーとして、例えば、炭素数1〜30の直鎖あるいは分岐アクリレート、炭素数1〜30の直鎖あるいは分岐ジアクリレート、三つ以上の重合性官能基を有するモノマーとしては、グリセロール・プロポキシレート(1PO/OH)トリアクリレート、ペンタエリスリトール・プロポキシレート・トリアクリレート、ペンタエリスリトール・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・エトキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・プロポキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ペンタエリスリトール・テトラアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ペンタアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレートなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
5.2.3 重合開始剤
本発明の複合材料を構成する高分子の製造における重合反応は特に限定されず、例えば、光ラジカル重合、熱ラジカル重合、光カチオン重合等が行われる。
光ラジカル重合において用いることができる光ラジカル重合開始剤の例は、ダロキュア(DAROCUR、登録商標)1173、および4265(いずれも商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株))、イルガキュア(IRGACURE、登録商標)184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、および2959(いずれも商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株))、などである。
熱ラジカル重合において用いることができる熱によるラジカル重合の好ましい開始剤の例は、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル(MAIB)、ジt−ブチルパーオキシド(DTBPO)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(ACN)などである。
光カチオン重合において用いることができる光カチオン重合開始剤として、ジアリールヨードニウム塩(以下、「DAS」という。)、トリアリールスルホニウム塩(以下、「TAS」という。)などがあげられる。
DASとしては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナートなどが挙げられる。
DASには、チオキサントン、フェノチアジン、クロロチオキサントン、キサントン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ルブレンなどの光増感剤を添加することで高感度化することもできる。
TASとしては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネートなどが挙げられる。
光カチオン重合開始剤の具体的な商品名の例は、サイラキュア(Cyracure、登録商標)UVI−6990、サイラキュアUVI−6974、サイラキュアUVI−6992(それぞれ商品名、UCC(株))、アデカオプトマーSP−150、SP−152、SP−170、SP−172(それぞれ商品名、(株)ADEKA)、Rhodorsil Photoinitiator 2074(商品名、ローディアジャパン(株))、イルガキュア(IRGACURE、登録商標)250(商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株))、UV−9380C(商品名、GE東芝シリコーン(株))などである。
5.2.4 硬化剤等
本発明の複合材料を構成する高分子の製造において、前記モノマー等および重合開始剤の他にさらに1種または2種以上の他の好適な成分、例えば、硬化剤、触媒、安定剤等を加えてもよい。
硬化剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として使用されている従来公知の潜在性硬化剤が使用できる。潜在性エポキシ樹脂用硬化剤は、アミン系硬化剤、ノボラック樹脂系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。アミン系硬化剤の例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、m−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ノルボルネンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、ラロミン等の脂環式ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエタン、メタフェニレンジアミン等の芳香族ポリアミンなどが挙げられる。
ノボラック樹脂系硬化剤の例としては、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂などが挙げられる。イミダゾール系硬化剤としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルへキシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウム・トリメリテートなどが挙げられる。
酸無水物系硬化剤の例としては、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
また、グリシジル基、エポキシ基、オキセタニル基を有する重合性化合物と硬化剤との硬化反応を促進するための硬化促進剤をさらに用いてもよい。硬化促進剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジメチルシクロヘキシルアミン等の3級アミン類、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン等の有機リン系化合物、テトラフェニルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩類、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等やその有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の4級アンモニウム塩類、三フッ化ホウ素、トリフェニルボレート等のホウ素化合物などが挙げられる。これらの硬化促進剤は単独または2種以上を混合して使用することができる。
また、例えば貯蔵中の不所望な重合を防止するために、安定剤を添加することが好ましい。安定剤として、当業者に知られているすべての化合物を用いることができる。安定剤の代表例としては、4−エトキシフェノール、ハイドロキノン、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)等が挙げられる。
5.3 液晶材料等の含有率
本発明の高分子/液晶複合材料において、液晶材料の含有率は複合材料に対して60〜99重量%であることが好ましく、60〜95重量%がより好ましく、65〜95重量%が特に好ましい。高分子の含有率は複合材料に対して1〜40重量%であることが好ましく、5〜40重量%がより好ましく、5〜35重量%が特に好ましい。
5.4 その他
本発明の高分子/液晶複合材料は、たとえば二色性色素、フォトクロミック化合物を本発明の効果を損なわない範囲で含有していてもよい。
[実施例]
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によっては制限されない。なお特に断りのない限り、「%」は「重量%」を意味する。
得られた化合物は、1H−NMR分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー(GC)分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定したので、まず分析方法について説明をする。
1H−NMR分析:測定装置は、DRX−500(ブルカーバイオスピン(株)社製)を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、CDCl3等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。
GC分析:測定装置は、島津製作所製のGC−14B型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、島津製作所製のキャピラリーカラムCBP1−M25−025(長さ25m、内径0.22mm、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。キャリアーガスとしてはヘリウムを用い、流量は1ml/分に調整した。試料気化室の温度を300℃、検出器(FID)部分の温度を300℃に設定した。
試料はトルエンに溶解して、1重量%の溶液となるように調製し、得られた溶液1μlを試料気化室に注入した。
記録計としては島津製作所製のC−R6A型Chromatopac、またはその同等品を用いた。得られたガス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。
なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロロホルム、ヘキサンを用いてもよい。また、カラムとしては、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)、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)などを用いてもよい。
ガス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。ガスクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶化合物の組成比をより正確に求めるには、ガス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化合物成分(被検成分)と基準となる液晶化合物(基準物質)を同時にガスクロ測定して、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化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求めることができる。
液晶化合物等の物性値の測定試料
液晶化合物の物性値を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の2種類がある。
化合物を母液晶と混合した試料を用いる後者の場合には、以下の方法で測定を行う。まず、得られた液晶化合物15重量%と母液晶85重量%とを混合して試料を作製する。そして、得られた試料の測定値から、下記式に基づく外挿法にしたがって、外挿値を計算する。この外挿値をこの化合物の物性値とする。
〈外挿値〉=(100×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量%〉×〈母液晶の測定値〉)/〈液晶化合物の重量%〉
液晶化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が25℃で析出する場合には、液晶化合物と母液晶との割合を10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が25℃で析出しなくなった組成で試料の物性値を測定し上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶化合物の物性値とする。
測定に用いる母液晶としては様々な種類が存在するが、例えば、母液晶Aの組成(重量%)は以下のとおりである。
母液晶A:
Figure 2009067780
液晶化合物等の物性値の測定方法
物性値の測定は後述する方法で行った。これら測定方法の多くは、日本電子機械工業会規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ・ED−2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。また、測定に用いたTN素子には、TFTを取り付けなかった。
測定値のうち、液晶化合物そのものを試料とした場合は、得られた値を実験データとして記載した。液晶化合物と母液晶との混合物を試料として用いた場合は、外挿法で得られた値を実験データとして記載した。
相構造および相転移温度(℃):以下(1)、および(2)の方法で測定を行った。
(1)偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP−52型ホットステージ)に化合物を置き、3℃/分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、液晶相の種類を特定した。
(2)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)、相転移温度を決定した。
以下、結晶はKと表し、さらに結晶の区別がつく場合は、それぞれK1またはK2と表した。また、スメクチック相はSm、ネマチック相はNと表した。液体(アイソトロピック)はIと表した。スメクチック相の中で、スメクチックB相、またはスメクチックA相の区別がつく場合は、それぞれSmB、またはSmAと表した。BPはブルー相または光学的に等方性の液晶相を表す。2相の共存状態は(N+I)、(N+BP)という形式で表記することがある。具体的には、(N+I)は、それぞれ非液晶等方相とキラルネマチック相がと共存する相を表し、(N+BP)は、BP相または光学的に等方性の液晶相とキラルネマチック相が共存した相を表す。Unは光学的等方性ではない未確認の相を表す。相転移温度の表記として、例えば、「K 50.0 N 100.0 I」とは、結晶からネマチック相への相転移温度(KN)が50.0℃であり、ネマチック相から液体への相転移温度(NI)が100.0℃であることを示す。他の表記も同様である。
ネマチック相の上限温度(TNI;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP−52型ホットステージ)に、試料(液晶化合物と母液晶との混合物)を置き、1℃/分の速度で加熱しながら偏光顕微鏡を観察した。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ネマチック相の上限温度とした。以下、ネマチック相の上限温度を、単に「上限温度」と略すことがある。
低温相溶性:母液晶と液晶化合物とを、液晶化合物が、20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、および1重量%の量となるように混合した試料を作製し、試料をガラス瓶に入れる。このガラス瓶を、−10℃または−20℃のフリーザー中に一定期間保管したあと、結晶もしくはスメクチック相が析出しているかどうか観察をした。
粘度(η;20℃で測定;mPa・s):液晶化合物と母液晶との混合物を、E型回転粘度計を用いて測定した。
屈折率異方性(Δn):測定は25℃の温度下で、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(液晶化合物と母液晶との混合物)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。屈折率異方性(Δn)の値は、Δn=n‖−n⊥の式から計算した。
誘電率異方性(Δε;25℃で測定):2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μm、ツイスト角が80度の液晶セルに試料(液晶化合物と母液晶との混合物)を入れた。このセルに20ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。0.5ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。
ピッチ(P;25℃で測定;nm)
ピッチ長は選択反射を用いて測定した(液晶便覧196頁(2000年発行、丸善)。選択反射波長λには、関係式<n>p/λ=1が成立する。ここで<n>は平均屈折率を表し、次式で与えられる。<n>={(n 2+n 2)/2}1/2。選択反射波長は顕微分光光度計(日本電子(株)、商品名MSV-350)で測定した。得られた反射波長を平均屈折率で除すことにより、ピッチを求めた。
可視光より長波長領域に反射波長を有するコレステリック液晶のピッチは、キラル剤濃度が低い領域ではキラル剤の濃度の逆数に比例することから、可視光領域に選択反射波長を有する液晶のピッチ長を数点測定し、直線外挿法により求めた。
1−クロロ−6−(4−ペンチルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン (S1−7)の合成

Figure 2009067780
(S1−7)
合成スキームを下図に示す。

Figure 2009067780
化合物(S1−2)の合成
(S1−2)の合成は、Synlett,No.18,2837(2005)に記載の方法に準じて行った。窒素雰囲気下の反応器へ、N−クロロこはく酸イミド29.9gとジクロロメタン600mlを加え、0℃まで冷却し、ジルコニウム(IV)クロリド2.6gを加え、次いで、6−ブロモー2−ナフトール(S1−1)50gを徐々に加えた。室温まで加温し、10h撹拌した後、反応液を飽和重曹水、水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて溶媒を留去した。トルエン/ヘプタン=1/1(体積比)の混合溶媒を用いて再結晶することにより、6−ブロモ−1−クロロ−2−ナフトール(S1−2)を55g得た。
化合物(S1−4)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、6−ブロモ−1−クロロ−2−ナフトール(S1−2)を55g、4−ペンチルフェニルボロン酸(S1−3)12.3g、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム1.0g、炭酸ナトリウム13.6gとトルエン/エタノール/水=3/3/1の混合溶媒100mlを加え、10時間還流した。反応液を室温まで冷却し、これにトルエンを加え、これを1N−塩酸、水で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて溶媒を留去した。トルエンを展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、減圧にて乾燥して6−(4−ペンチルフェニル)−1−クロロ−2−ナフトール(S1−4)15gを得た。
化合物(S1−5)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、6−(4−ペンチルフェニル)−1−クロロ−2−ナフトール(S1−4)15g、ピリジン14mlとジクロロメタン200mlを加え、0℃まで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物14.3gを滴下した。そのままの温度で4時間撹拌し、反応液を重曹水、水で洗浄し、硫酸マグネシウム乾燥した後、溶媒を減圧にて留去した。ヘプタン/トルエン=1/1の混合溶媒を展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、減圧にて乾燥して(S1−5)13.3gを得た。
化合物(S1−7)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、(S1−5)を5.0g、3,4,5−トリフルオロフェニルボロン酸(S1−6)2.9g、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム2.0g、リン酸カリウム(KPO)4.2gとジオキサン100mlを加え、12時間還流した。反応液にトルエンを加え、これを1N−塩酸、水で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて溶媒を留去した。ヘプタン/トルエン=9/1の混合溶媒を展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、次いで、エタノール/酢酸エチル=4/1の混合溶媒を用いて、再結晶し、減圧にて乾燥して1−クロロ−6−(4−ペンチルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン (S1−7)1.8gを得た。
得られた化合物(S1−7)の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度(℃) :K 116.5 (SmA 111.4) N 126.1 I 。
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、1−クロロ−6−(4−ペンチルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン (S1−7)であることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
化学シフトδ(ppm);8.42(d,1H),8.06(d,1H),7.93−7.91(dd,1H),7.85(d,1H),7.66(d、2H)、7.38(d、1H),7.33(d、2H),7.17〜7.14(m,2H),2.68(t、2H),1.69−1.66(m,2H),1.38−1.35(m,4H),0.92(t,3H).
前述した母液晶Aとして記載された4つの化合物を混合し、ネマチック相を有する母液晶Aを調製した。この母液晶Aの物性は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=71.7℃;誘電率異方性(Δε)=11.0;屈折率異方性(Δn)=0.137。
液晶化合物(S1−7)の物性
母液晶A 85重量%と、実施例1で得られた1−クロロ−6−(4−ペンチルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン(S1−7)の15重量%とからなる液晶組成物Bを調製した。得られた液晶組成物Bの物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶化合物(S1−7)の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=104.4℃;誘電率異方性(Δε)=22.7;屈折率異方性(Δn)=0.230。
これらのことから液晶化合物(S1−7)は、他の液晶化合物との優れた相溶性を有し、上限温度(TNI)が高いうえに、誘電率異方性(Δε)、屈折率異方性(Δn)の大きい化合物であることがわかった。
1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン (S3)の合成

Figure 2009067780
(S3)
化合物(S3)の合成
実施例1と同様の合成手法を用いて、1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン (S3)を合成した。(S1−2)11.4gから(S−3)3.1gを得た。
得られた化合物(S3)の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度(℃) :K (110 SmA 121 N 135) 142 I 。
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン(S3)であることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
化学シフトδ(ppm);8.43(d,1H),8.07(d,1H),7.94−7.92(dd,1H),7.86(d,1H),7.67(d、2H)、7.39(d、1H),7.33(d、2H),7.18〜7.15(m,2H),2.67(t、2H),1.74−1.69(m,2H),1.00(t,3H).
前述した母液晶Aとして記載された4つの化合物を混合し、ネマチック相を有する母液晶Aを調製した。この母液晶Aの物性は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=71.7℃;誘電率異方性(Δε)=11.0;屈折率異方性(Δn)=0.137。
液晶化合物(S3)の物性
母液晶A 85重量%と、実施例3で得られた1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ナフタレン(S−3)の10重量%とからなる液晶組成物Cを調製した。得られた液晶組成物Cの物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶化合物(S3)の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=100.7℃;誘電率異方性(Δε)=25.7;屈折率異方性(Δn)=0.237。
これらのことから液晶化合物(S3)は、上限温度(TNI)が高いうえに、誘電率異方性(Δε)、屈折率異方性(Δn)の大きい化合物であることがわかった。
Figure 2009067780
1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−[4−ジフルオロ(3,4,5−トリフルオロフェノキシ)メチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン (S5−4)の合成
合成スキームを下図に示す。

Figure 2009067780
化合物(S5−1)の合成
1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−(3,5−ジフルオロフェニル)ナフタレン(S5−1)の合成は、実施例1の方法に準じて合成した。(S1−2)26.5gから(S5−1)9.3gを得た。
化合物(S5−2)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、化合物(S5−1) 9.3gとTHF 100mlとを加えて、−74℃まで冷却した。そこへ、1.60M n−ブチルリチウム,n−ヘキサン溶液 18mlを−74〜−60℃の温度範囲で滴下し、さらに60分攪拌した。続いてジブロモジフルオロメタン 6.95gのTHF 20.0ml溶液を−75〜−70℃の温度範囲で滴下し、25℃に戻しつつ60分攪拌した。得られた反応混合物を氷水 150mlに注ぎ込み、混合した。トルエン 100mlを加え有機層と水層とに分離させ抽出操作を行い得られた有機層を分取し、続いて食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液を、減圧下で濃縮し、残渣をヘプタン/トルエン=4/1の混合溶媒を展開溶媒とし、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製した。溶媒を留去し乾燥させ、1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−[4−ブロモジフルオロメチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン(S5−2)10.4gを得た。
化合物(S5−4)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、化合物(S5−2) 2.7g、3,4,5−トリフルオロフェノール(S5−3) 0.8g、炭酸カリウム 3.5g、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF) 50mlを加え、90℃で120分攪拌した。反応混合物を25℃に戻した後、氷水 50mlに注ぎ込み混合させ、トルエン 100mlを加え有機層と水層とに分離させ抽出操作を行い得られた有機層を分取し、続いて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、0.5N水酸化ナトリウム水溶液、食塩水で順次洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液を、減圧下で濃縮し、残渣をヘプタン/酢酸エチルの混合溶媒を展開溶媒とし、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製した。さらにヘプタン/ソルミックスA−11の混合溶媒からの再結晶により精製し、乾燥させ、1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−[4−ジフルオロ(3,4,5−トリフルオロフェノキシ)メチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン (S5−4)1.8gを得た。
得られた化合物(S5−4)の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度 :K 133.6 N 200.0 I 。
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−[4−ジフルオロ(3,4,5−トリフルオロフェノキシ)メチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン (S5−4)であることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
化学シフトδ(ppm);8.44(d,1H),8.08(d,1H),7.95−7.93(dd,1H),7.89(d,1H),7.67(d、2H)、7.39(d、1H),7.33(d、2H),7.20(d,2H),7.04〜7.01(m,2H),2.67(t、2H),1.73−1.69(m,2H),1.00(t,3H).
液晶化合物(S5−4)の物性
母液晶A 85重量%と、実施例5で得られた1−クロロ−6−(4−プロピルフェニル)−2−[4−ジフルオロ(3,4,5−トリフルオロフェノキシ)メチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン (S5−4)の5重量%とからなる液晶組成物Dを調製した。得られた液晶組成物Dの物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶化合物(S5−4)の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=133.7℃;誘電率異方性(Δε)=39.7;屈折率異方性(Δn)=0.237。
これらのことから液晶化合物(S5−4)は、上限温度(TNI)が高いうえに、誘電率異方性(Δε)、屈折率異方性(Δn)の大きい化合物であることがわかった。
1−クロロ−6−(1−ペンチニル)−2−[4−ジフルオロ(3,4,5−トリフルオロフェノキシ)メチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン(S7−8)の合成

Figure 2009067780
(S7−8)
合成スキームを下図に示す。


Figure 2009067780
化合物(S7−3)の合成
(S7−3)の合成は、Synthesis,No.9,1439(2004)に記載の方法に準じて行った。窒素雰囲気下の反応器へ、1−クロロ−6−ブロモ−2−ナフトール(S1−2)38.3g、PdCl(PPhを5.2g、ヨウ化銅0.71g、トリエチルアミン400mlを加え、室温で撹拌し、次いで1−ヘプチン(S7−2)35.8gを加え、6時間還流した。反応液を室温まで冷却し、減圧にて溶媒を留去し、残分に酢酸エチルを加え、セライトを用いてろ過した。溶液を1N−塩酸と水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧にて留去し、残分を、ヘプタン/酢酸エチル=3/1を展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、減圧にて乾燥して1−クロロ−6−(1−ペンチニル)−2−ナフトール(S7−3)32.3gを得た。
化合物(S7−6)の合成
(S7−3)から(S7−6)の合成は、実施例1の(S1−4)から(S1−7)を合成する手法に準じた。(S7−3)32.3gから(S7−6)1.8gを得た。
化合物(S7−8)の合成
(S7−6)から(S7−8)の合成は、実施例5の(S5−1)から(S5−4)を合成する手法に準じた。(S7−6)1.7gから(S7−8)0.4gを得た。
得られた化合物(S7−8)の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度(℃) :K 61.7 I 。
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、1−クロロ−6−(1−ペンチニル)−2−[4−ジフルオロ(3,4,5−トリフルオロフェノキシ)メチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン(S7−8)であることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
化学シフトδ(ppm);8.29(d,1H),7.94(s,1H),7.77(d,1H),7.65−7.62(dd,1H),7.37(d,1H),7.17(d、2H)、7.03〜7.00(m,2H),2.48(t、2H),1.68−1.65(m,2H),1.49−1.45(m,2H),1.42−1.37(m,2H),0.95(t,3H).
液晶化合物(S7−8)の物性
母液晶A 85重量%と、実施例7で得られた1−クロロ−6−(1−ペンチニル)−2−[4−ジフルオロ(3,4,5−トリフルオロフェノキシ)メチル−3,5−ジフルオロフェニル]ナフタレン(S7−8)の15重量%とからなる液晶組成物Eを調製した。得られた液晶組成物Eの物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶化合物(S7−8)の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=47.0℃;誘電率異方性(Δε)=34.7;屈折率異方性(Δn)=0.20。
これらのことから液晶化合物(S7−8)は、他の液晶化合物との優れた相溶性を有し、上限温度(TNI)が低いにもかかわらず、誘電率異方性(Δε)、屈折率異方性(Δn)の大きい化合物であることがわかった。
Figure 2009067780
さらに本発明の代表的な組成物を実施例9〜30にまとめた。最初に、組成物の成分である化合物とその量(重量%)を示した。化合物は表1の取り決めに従い、左末端基、結合基、環構造、および右末端基の記号によって表示した。1,4−シクロヘキシレンおよび1,3−ジオキサン−2,5−ジイルの立体配置はトランスである。末端基の記号がない場合は、末端基が水素であることを意味する。次に組成物の物性値を示した。ここでの物性値は測定値そのままの値である。
特性値の測定は下記の方法にしたがって行うことができる。それらの多くは、日本電子機械工業会規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ・ED-2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。測定に用いたTN素子には、TFTを取り付けなかった。
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。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(TC;℃):ネマチック相を有する試料を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、TCを≦−20℃と記載する。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
粘度(η;20℃で測定;mPa・s):測定にはE型回転粘度計を用いた。
回転粘度(γ1;25℃で測定;mPa・s):
1)誘電率異方性が正である試料: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。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である素子に試料を入れた。素子に16〜19.5ボルトの範囲で0.5ボルト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、40頁の計算式(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、この回転粘度の測定で使用した素子にて、下記の誘電率異方性の測定方法で求めた。
2)誘電率異方性が負である試料: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。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmのVA素子に試料を入れた。この素子に30〜50ボルトの範囲で1ボルト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、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性で測定した値を用いた。
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(rubbing)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。屈折率異方性値は、Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。試料が組成物のときはこの方法によって屈折率異方性値を測定した。試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと屈折率異方性値を測定した。化合物の屈折率異方性値は外挿値である。
誘電率異方性(Δε;25℃で測定):試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと誘電率異方性値を測定した。化合物の誘電率異方性値は外挿値である。
1)誘電率異方性が正である組成物:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μm、ツイスト角が80度の液晶セルに試料を入れた。このセルに20ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。0.5ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。
2)誘電率異方性が負である組成物:ホメオトロピック配向に処理した液晶セルに試料を入れ、0.5ボルトを印加して誘電率(ε‖)を測定した。ホモジニアス配向に処理した液晶セルに試料を入れ、0.5ボルトを印加して誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。
しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあとしきい値電圧を測定した。化合物のしきい値電圧は外挿値である。1)誘電率異方性が正である組成物:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が(0.5/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)の液晶表示素子に試料を入れた。屈折率異方性(Δn)は上記の方法で測定した値である。この素子に周波数が32Hzである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が90%になったときの電圧の値を測定した。
2)誘電率異方性が負である組成物:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μmであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード(normally black mode)の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が32Hzである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率10%になったときの電圧の値を測定した。
電圧保持率(VHR;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6μmである。この素子は試料を入れたあと紫外線によって重合する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(5V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16.7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。
らせんピッチ(20℃で測定;μm):らせんピッチの測定には、カノのくさび型セル法を用いた。カノのくさび型セルに試料を注入し、セルから観察されるディスクリネーションラインの間隔(a;単位はμm)を測定した。らせんピッチ(P)は、式P=2・a・tanθから算出した。θは、くさび型セルにおける2枚のガラス板の間の角度である。
成分または液晶化合物の割合(百分率)は、液晶化合物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。組成物は、液晶化合物などの成分の重量を測定してから混合することによって調製される。したがって、成分の重量%を算出するのは容易である。
3−BNp(Cl)B(F,F)−F 5%
5−BNp(Cl)B(F,F)−F 5%

2−BEB(F)−C 5%
3−BEB(F)−C 4%
4−BEB(F)−C 8%
1V2−BEB(F,F)−C 12%
3−HB−O2 10%
3−HH−4 3%
3−HHB−F 3%
3−HHB−1 7%
3−HHB−O1 4%
3−HBEB−F 3%
3−HHEB−F 7%
5−HHEB−F 7%
3−H2BTB−2 4%
3−H2BTB−3 4%
3−H2BTB−4 4%
3−HB(F)TB−2 5%
NI=96.0℃;Δn=0.152;η(20℃)=46.0mPa・s;Δε=26.1;Vth=1.14V.
5T−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 6%
3−BNp(Cl)B(F,F)XB(F,F)−F 3%

2−HB−C 5%
3−HB−C 9%
3−HB−O2 15%
2−BTB−1 3%
3−HHB−F 4%
3−HHB−1 8%
3−HHB−O1 5%
3−HHB−3 8%
3−HHEB−F 4%
5−HHEB−F 4%
2−HHB(F)−F 7%
3−HHB(F)−F 7%
5−HHB(F)−F 7%
3−HHB(F,F)−F 5%
NI=97.3℃;Δn=0.109;η(20℃)=26.5mPa・s;Δε=7.4;Vth=2.08V.
3−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 5%
3−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−CL 3%

3−BEB(F)−C 8%
3−HB−C 8%
V−HB−C 8%
1V−HB−C 8%
3−HB−O2 3%
3−HH−2V 13%
3−HH−2V1 7%
V2−HHB−1 8%
3−HHB−1 5%
3−HHEB−F 7%
3−H2BTB−2 6%
3−H2BTB−3 6%
3−H2BTB−4 5%
3−Np(Cl)B(F,F)EB(F,F)−F 6%
5−PyNp(Cl)B(F,F)−F 5%

5−BEB(F)−C 5%
V−HB−C 11%
5−PyB−C 6%
4−BB−3 11%
3−HH−2V 10%
5−HH−V 11%
V−HHB−1 7%
V2−HHB−1 9%
3−HHB−1 9%
1V2−HBB−2 5%
3−HHEBH−3 5%
3T−Np(Cl)B(F,F)XB(F)B(F,F)−F 4%
3T−Np(Cl)B(F,F)−CF3 4%
V2−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−CF3 4%

1V2−BEB(F,F)−C 6%
3−HB−C 18%
2−BTB−1 10%
5−HH−VFF 18%
3−HHB−1 4%
VFF−HHB−1 8%
VFF2−HHB−1 11%
3−H2BTB−2 5%
3−H2BTB−3 4%
3−H2BTB−4 4%
3−BNp(Cl)B(F,F)−F 6%
5−BNp(Cl)B(F,F)−F 6%

5−HB−CL 16%
3−HH−4 12%
3−HH−5 4%
3−HHB−F 4%
3−HHB−CL 3%
4−HHB−CL 4%
3−HHB(F)−F 6%
4−HHB(F)−F 6%
5−HHB(F)−F 6%
7−HHB(F)−F 6%
5−HBB(F)−F 4%
1O1−HBBH−5 3%
3−HHBB(F,F)−F 2%
4−HHBB(F,F)−F 3%
5−HHBB(F,F)−F 3%
3−HH2BB(F,F)−F 3%
4−HH2BB(F,F)−F 3%
NI=114.6℃;Δn=0.109;η(20℃)=30.4mPa・s;Δε=5.9;Vth=1.98V.
上記組成物100部にキラル剤(Op−5)を0.25部添加したときのピッチは60.5μmであった
5T−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 4%
3T−Np(Cl)B(F,F)XB(F)B(F,F)−F 3%
3T−Np(Cl)B(F,F)−CF3 3%

3−HHB(F,F)−F 9%
3−H2HB(F,F)−F 8%
4−H2HB(F,F)−F 8%
5−H2HB(F,F)−F 8%
3−HBB(F,F)−F 21%
5−HBB(F,F)−F 10%
3−H2BB(F,F)−F 10%
5−HHBB(F,F)−F 3%
5−HHEBB−F 3%
3−HH2BB(F,F)−F 2%
1O1−HBBH−4 4%
1O1−HBBH−5 4%
3−BNp(Cl)B(F,F)XB(F,F)−F 4%
3−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−CL 3%

5−HB−F 12%
6−HB−F 9%
7−HB−F 7%
2−HHB−OCF3 7%
3−HHB−OCF3 7%
4−HHB−OCF3 7%
5−HHB−OCF3 5%
3−HH2B−OCF3 4%
5−HH2B−OCF3 4%
3−HHB(F,F)−OCF2H 4%
3−HHB(F,F)−OCF3 5%
3−HH2B(F)−F 3%
3−HBB(F)−F 7%
5−HBB(F)−F 6%
5−HBBH−3 3%
3−HB(F)BH−3 3%
3−BNp(Cl)B(F,F)−F 7%
3−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 3%

5−HB−CL 11%
3−HH−4 8%
3−HHB−1 5%
3−HHB(F,F)−F 8%
3−HBB(F,F)−F 15%
5−HBB(F,F)−F 10%
3−HHEB(F,F)−F 10%
4−HHEB(F,F)−F 3%
5−HHEB(F,F)−F 3%
2−HBEB(F,F)−F 3%
3−HBEB(F,F)−F 5%
5−HBEB(F,F)−F 3%
3−HHBB(F,F)−F 6%
3−Np(Cl)B(F,F)EB(F,F)−F 4%
V2−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−CF3 4%

3−HB−CL 6%
5−HB−CL 4%
3−HHB−OCF3 5%
3−H2HB−OCF3 5%
5−H4HB−OCF3 7%
V−HHB(F)−F 5%
3−HHB(F)−F 5%
5−HHB(F)−F 5%
3−H4HB(F,F)−CF3 8%
5−H4HB(F,F)−CF3 10%
5−H2HB(F,F)−F 5%
5−H4HB(F,F)−F 7%
2−H2BB(F)−F 5%
3−H2BB(F)−F 10%
3−HBEB(F,F)−F 5%
5−PyNp(Cl)B(F,F)−F 4%
3T−Np(Cl)B(F,F)−CF3 3%

5−HB−CL 10%
7−HB(F,F)−F 3%
3−HH−4 10%
3−HH−5 5%
3−HB−O2 15%
3−HHB−1 8%
3−HHB−O1 5%
2−HHB(F)−F 7%
3−HHB(F)−F 7%
5−HHB(F)−F 7%
3−HHB(F,F)−F 6%
3−H2HB(F,F)−F 5%
4−H2HB(F,F)−F 5%
3−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 3%
3−Np(Cl)B(F,F)EB(F,F)−F 3%

5−HB−CL 3%
7−HB(F)−F 7%
3−HH−4 9%
3−HH−EMe 17%
3−HHEB−F 8%
5−HHEB−F 8%
3−HHEB(F,F)−F 10%
4−HHEB(F,F)−F 5%
4−HGB(F,F)−F 5%
5−HGB(F,F)−F 6%
2−H2GB(F,F)−F 4%
3−H2GB(F,F)−F 5%
5−GHB(F,F)−F 7%
3−BNp(Cl)B(F,F)XB(F,F)−F 3%
3T−Np(Cl)B(F,F)XB(F)B(F,F)−F 3%

3−HH−4 8%
3−HHB−1 6%
3−HHB(F,F)−F 10%
3−H2HB(F,F)−F 9%
3−HBB(F,F)−F 15%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F 29%
1O1−HBBH−5 7%
2−HHBB(F,F)−F 3%
3−HHBB(F,F)−F 3%
3−HH2BB(F,F)−F 4%
5−BNp(Cl)B(F,F)−F 4%
5−PyNp(Cl)B(F,F)−F 4%

5−HB−CL 13%
3−HB−O2 10%
3−PyB(F)−F 10%
5−PyB(F)−F 10%
3−HBB(F,F)−F 7%
3−PyBB−F 8%
4−PyBB−F 7%
5−PyBB−F 7%
5−HBB(F)B−2 10%
5−HBB(F)B−3 10%
3−BNp(Cl)B(F,F)−F 6%
5−BNp(Cl)B(F,F)−F 5%

3−HH−V 36%
3−HH−V1 11%
V−HHB−1 11%
V2−HHB−1 3%
2−BB(F)B−3 8%
2−BB(F)B−3 4%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F 16%
NI=76.1℃;Δn=0.114;η(20℃)=16.0mPa・s;Δε=4.5;Vth=1.97V.
5T−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 5%
3−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−CL 3%

3−HH−V 49%
V2−BB−1 6%
3−HHB−1 5%
1−BB(F)B−2V 5%
2−BB(F)B−2V 5%
3−HHXB(F)−OCF3 6%
3−HGB(F,F)−F 4%
5−GHB(F,F)−F 4%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F 5%
1O1−HBBH−5 3%
3−BNp(Cl)B(F,F)−F 8%
3T−Np(Cl)B(F,F)XB(F)B(F,F)−F 7%

3−HH−V 35%
3−HH−V1 11%
V−HHB−1 12%
1−BB(F)B−2V 6%
2−BB(F)B−2V 4%
3−HBB(F,F)−F 5%
3−BB(F)B(F,F)−F 7%
3−BB(F,F)XB(F)−OCF3 5%
3T−Np(Cl)B(F,F)−CF3 4%
V2−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−CF3 3%

3−HH−V 40%
3−HH−V1 11%
V−HHB−1 13%
V2−HHB−1 5%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F 10%
3−HHEB(F,F)−F 7%
3−HBEB(F,F)−F 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F 4%
3−Np(Cl)B(F,F)EB(F,F)−F 3%
5−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−F 9%

2−HH−3 5%
3−HH−4 10%
3−HH−V 25%
V2−BB−1 7%
V−HHB−1 7%
1V−HBB−2 3%
3−BB(F)B−5 7%
3−HB−CL 6%
3−HHB−CL 4%
3−HHXB(F,F)−F 4%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F 10%
5T−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 5%
3−Np(Cl)B(F,F)B(F,F)−F 5%

3−HH−VFF 15%
3−HH−V 30%
5−HH−V 10%
V2−BB−1 5%
3−HBB−2 3%
1−BB(F)B−2V 7%
3−HHB(F,F)−F 4%
3−HHB(F)B(F,F)−F 3%
3−HBB(F,F)XB(F,F)−F 7%
3−HB(F)B(F,F)XB(F,F)−F 6%
3−BNp(Cl)B(F,F)XB(F,F)−F 3%
3−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−CL 3%

3−HH−V 35%
3−HH−V1 8%
2−BB(F)B−3 6%
V2−BB(F)B−1 5%
V2−BB(F)B−2 5%
V2−BB(F)B−3 6%
1V2−BB−F 3%
1V2−BB−CL 3%
3−HBB−F 5%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F 10%
5−HHBB(F,F)−F 3%
3−BB(F,F)XB(F)−F 5%
3−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−F 8%
5−Np(Cl)B(F,F)XB(F,F)−F 7%

3−HH−V 45%
3−HH−V1 8%
7−HB−1 3%
3−HB−O2 4%
1V2−BB−1 6%
3−BB(F)B−2V 4%
3−PyBB−F 5%
4−PyBB−F 5%
5−PyBB−F 5%

Claims (58)

  1. 式(1)で表される化合物。
    Figure 2009067780

    式(1)において、Rは水素、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキルにおいて任意の水素はハロゲンまたは炭素数1〜3のアルキルで置き換えられてもよく;環A、環A、環A、環A、および環Aは独立して、ベンゼン環、ピペリジン環、テトラヒドロピラン環、またはジオキサン環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキル、炭素数1〜3のアルコキシ、または炭素数1〜3のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、環の−CH=は−N=で置き換えられてもよく;Z、Z、Z、Z、およびZは独立して、単結合、−COO−または−CFO−であり、Zは単結合または−CFO−であり;Zが単結合の場合は、環Aが式(RG−5)で表される環であるか、LおよびLがともにフッ素であるか、あるいはZ、Z、Z、Z、およびZのうち少なくとも1つは−CFO−であり、;L、L、L、およびLは独立して、水素またはハロゲンであり;Xは水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF、または炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−CH−は、−O−、−S−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンにより置き換えられてもよく;l、m、n、o、およびpは独立して、0または1であり、l+m+n+o+p≦4である。
    Figure 2009067780
  2. 式(1)において、Rが炭素数1〜20のアルキル、炭素数2〜21のアルケニル、炭素数2〜21のジフルオロアルケニル、炭素数2〜21のアルキニル、炭素数1〜19のアルコキシ、炭素数2〜20のアルケニルオキシ、炭素数1〜19のアルキルチオ、または炭素数2〜19のアルケニルチオであり;Xが水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−SF、−CHF、−CHF、−CF、−(CH−F、−CFCHF、−CFCHF、−CHCF、−CFCF、−(CH−F、−(CF−F、−CFCHFCF、−CHFCFCF、−(CH−F、−(CF−F、−(CH−F、−(CF−F、−OCHF、−OCHF、−OCF、−O−(CH−F、−OCFCHF、−OCFCHF、−OCHCF、−O−(CH−F、−O−(CF−F、−OCFCHFCF、−OCHFCFCF、−O(CH−F、−O−(CF−F、−O−(CH−F、−O−(CF−F、−CH=CHF、−CH=CF、−CF=CHF、−CH=CHCHF、−CH=CHCF、−(CH−CH=CF、−CHCH=CHCF、または−CH=CHCFCFである請求項1に記載の化合物。
  3. 式(1)において、Z、Z、Z、Z、Z、およびZのいずれか1つが−CFO−である請求項1または2に記載の化合物。
  4. 式(1)において、Zが単結合であり、Zが−CFO−である請求項3に記載の化合物。
  5. 式(1)において、Z、Z、Z、Z、およびZが単結合であり、Zが−COO−である請求項1または2に記載の化合物。
  6. 式(1)において、Z、Z、Z、Z、Z、およびZが単結合である請求項1または2に記載の化合物。
  7. が式(AC−1)〜(AC−19)のいずれか1つで表される基であり、R1aが水素または炭素数1〜20のアルキルである請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。

    Figure 2009067780
  8. が式(AC−1)、(AC−4)、(AC−7)、(AC−8)、(AC−11)、および(AC−14)のいずれか1つで表される基であり、R1aが水素または炭素数1〜20のアルキルである請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。

    Figure 2009067780
  9. が式(AC−8)で表される基であり、R1aが水素または炭素数1〜20のアルキルである請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 2009067780
  10. 環A、環A、環A、環A、および環Aがそれぞれ独立して、式(RG−1)〜(RG−10)のいずれか1つで表される環である請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 2009067780
  11. 式(1−1)〜(1−9)のいずれか一つで表される請求項1に記載の化合物。
    Figure 2009067780

    Figure 2009067780

    これらの式において、Rが請求項7に記載の式(AC−1)〜(AC−19)のいずれか1つで表される基であり、R1aは水素または炭素数1〜20のアルキルであり、;環A、環A、環A、環A、および環Aは独立して、請求項10に記載の式(RG1)〜(RG−10)で表される1つの環であり、;L1およびL2は独立して、水素、フッ素または塩素であり;Xはフッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、−OCHF、または−C=C−CFであり、Z、Z、Z、Z、およびZは独立して、単結合、−COO−または−CFO−であり、Zは単結合または−CFO−であり;Zが単結合の場合は、環Aが式(RG−5)で表される環であるか、LおよびLがともにフッ素であるか、あるいはZ、Z、Z、Z、およびZのうち少なくとも1つは−CFO−である。
  12. 式(1−1)〜(1−8)において、環A、環A、環A、環A、および環Aのうち少なくとも1つが式(RG−5)で表される環である請求項11に記載の化合物。
  13. 式(1−7)および(1−8)において、環Aおよび環Aの少なくとも一方が式(RG−9)で表される環である請求項11に記載の化合物。
  14. 式(1−5)および(1−8)において環Aが式(RG−2)で表される環である請求項11に記載の化合物。
  15. 式(1−5)および(1−8)において環Aが式(RG−10)で表される環である請求項11に記載の化合物。
  16. 式(1−7)において、Rが式(AC−1)で表される基であり、ZおよびZが単結合であり、環Aが式(RG−5)で表される環である請求項11に記載の化合物。
  17. 式(1−8)において、Rが式(AC−1)で表される基であり、ZおよびZが単結合であり、LおよびLがフッ素である請求項11に記載の化合物。
  18. 式(1−7)において、Rが式(AC−1)で表される基であり、Zが単結合であり、Zが−COO−であり、環Aが式(RG−5)で表される環である請求項11に記載の化合物。
  19. 式(1−4)および(1−7)において、Rが式(AC−8)で表される基であり、Zが単結合であり、Zが−CFO−であり、環Aが式(RG−5)で表される環である請求項11に記載の化合物。
  20. 請求項1〜19のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1つ含有することを特徴とする液晶組成物。
  21. 式(2)、(3)、および(4)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する、請求項20に記載の液晶組成物。

    Figure 2009067780

    これらの式において、Rは炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xはフッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;環B、環B、および環Bは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、または任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンであり;ZおよびZは独立して、−(CH22−、−(CH24−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;LおよびLは独立して、水素またはフッ素である。
  22. 式(2−1)、(2−2)、(3−1)、(3−3)、(3−22)、(3−24)、(3−69)、(3−80)、(3−96)、(3−97)、(3−100)、(4−5)、(4−9)、(4−37)、(4−40)、および(4−46)のそれぞれ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21に記載の液晶組成物。

    Figure 2009067780

    Figure 2009067780

    Figure 2009067780

    これらの式において、Rは炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xはフッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3である。
  23. 式(3−69)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22に記載の液晶組成物。
  24. 式(3−97)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22に記載の液晶組成物。
  25. 式(3−69)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、および式(3−97)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する請求項22に記載の液晶組成物。
  26. 式(4−46)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22に記載の液晶組成物。
  27. 式(3−97)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、および式(4−46)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する請求項22に記載の液晶組成物。
  28. 式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する請求項20に記載の液晶組成物。
    Figure 2009067780
    この式において、Rは炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xは−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nであり;環C、環C、および環Cは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;Zは−(CH22−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;LおよびLは独立して、水素またはフッ素であり;rは0、1または2であり、sは0または1であり、r+sは0、1または2である。
  29. 式(6)、(7)、(8)、(9)、および(10)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する請求項20に記載の液晶組成物。

    Figure 2009067780
    これらの式において中、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;環D、環D、環D、および環Dは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;Z10、Z11、Z12、およびZ13は独立して、−(CH22−、−COO−、−CHO−、−OCF−、−OCF(CH22−、または単結合であり;LおよびL10は独立して、フッ素または塩素であり;t、u、x、y、およびzは独立して0または1であり、u+x+y+zは1または2である。
  30. 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する請求項20に記載の液晶組成物。

    Figure 2009067780

    これらの式において、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;環E、環E、および環Eは独立して、1,4−シクロヘキシレン、ピリミジン−2,5−ジイル、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;Z14およびZ15は独立して、−C≡C−、−COO−、−(CH22−、−CH=CH−、または単結合である。
  31. 式(11−1)、(11−5)、(11−8)、(12−1)、(12−4)、(12−6)、(13−1)、(13−2)、および(13−5)のそれぞれ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30に記載の液晶組成物。

    Figure 2009067780

    Figure 2009067780

    Figure 2009067780
    これらの式において、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよい。
  32. 式(11−1)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30に記載の液晶組成物。
  33. 式(12−1)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30に記載の液晶組成物。
  34. 式(12−6)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30に記載の液晶組成物。
  35. 式(12−1)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、および式(12−6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する請求項30に記載の液晶組成物。
  36. 式(11−1)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、式(12−1)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、および式(12−6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する請求項30に記載の液晶組成物。
  37. 式(13−5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する請求項30に記載の液晶組成物。
  38. 式(12−6)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、および式(13−5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物を含有する請求項30に記載の液晶組成物。
  39. 請求項28記載の式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項21に記載の液晶組成物。
  40. 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項21に記載の液晶組成物。
  41. 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項28に記載の液晶組成物。
  42. 式(11)、(12)、および(13)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する請求項29に記載の液晶組成物。
  43. 式(15)、(16)、(17)、および(18)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する請求項20に記載の液晶組成物。
    Figure 2009067780

    これらの式において、Rは炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数2〜10のアルキニルであり、アルキル、アルケニル、およびアルキニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xはフッ素、塩素、−SF、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;環F、環F、環F、および環Fは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイルまたは任意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、任意の水素がフッ素で置き換えられたナフタレン−2,6−ジイルであり;Z16、Z17、およびZ18は独立して、−(CH22−、−(CH24−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;LおよびL10は独立して、水素またはフッ素である。
  44. 式(19)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する、請求項20に記載の液晶組成物。
    Figure 2009067780

    この式において、Rは炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数2〜10のアルキニルであり、アルキル、アルケニル、およびアルキニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Xは−C≡N、−N=C=S、または−C≡C−C≡Nであり;環G、環G、および環Gは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、任意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、ナフタレン−2,6−ジイル、任意の水素がフッ素で置き換えられたナフタレン−2,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;Z19は−(CH22−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−C≡C−、−CHO−、または単結合であり;L11およびL12は独立して、水素またはフッ素であり;aaは1または2であり、abは0または1であり、aa+abは0、1または2である。
  45. 少なくとも1つのキラル剤をさらに含有し、光学的に等方性の液晶相を発現しない、請求項20〜44のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  46. 液晶組成物の全重量に対して、キラル剤の割合が0.001〜20重量%の範囲であり、光学的に等方性の液晶相を発現しない請求項45に記載の液晶組成物。
  47. キラル剤が、式(K1)〜(K5)、および(Op−1)〜(Op−13)のそれぞれで表される少なくとも1つの化合物である、請求項45〜46のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure 2009067780


    Figure 2009067780

    式(K1)〜(K5)において、
    は独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=S、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルの任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキルの任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    Aは独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の3員環ないし8員環、または、炭素数9以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、環の−CH−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;
    Zは独立して、単結合、炭素数1〜8のアルキレンであり、アルキレンの任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    Xは単結合、または−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−であり;
    mKは1〜4の整数である。
  48. キラル剤が、式(K2−1)〜(K2−8)、および(K5−1)〜(K5−3)のそれぞれで表される少なくとも1つの化合物である、請求項45〜47のいずれか1項に記載の液晶組成物。

    Figure 2009067780

    Figure 2009067780
    K’は独立して、炭素数3〜10のアルキルであり、このアルキルの環に隣接する−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH−は、−CH=CH−で置き換えられてもよい。
  49. 請求項20〜48のいずれか1項に記載の液晶組成物と、重合性モノマーとを含む混合物。
  50. 重合性モノマーが光重合性モノマーまたは熱重合性モノマーである、請求項49に記載の混合物。
  51. 請求項49または50に記載の混合物を重合して得られる、光学的に等方性の液晶相を発現しない高分子/液晶複合材料。
  52. 請求項20〜44のいずれか1項に記載の液晶組成物を用い、かつ、電界の印加および除去により、散乱(透過)状態と透過(散乱)状態の2状態を発現する請求項51に記載の高分子/液晶複合材料。
  53. 請求項45〜48のいずれか1項に記載の液晶組成物を用い、かつ、コレステリック相のプラーナー組織が発現している状態で重合されて得られる請求項51に記載の高分子/液晶複合材料。
  54. 液晶組成物の割合が60〜99重量%の範囲であり、高分子の割合が1〜40重量%の範囲である、請求項51〜53のいずれかに記載の高分子/液晶複合材料。
  55. 少なくとも1つの酸化防止剤および/または紫外線吸収剤を含む請求項20〜44のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  56. 請求項20〜48、および51〜55のいずれか1項に記載の液晶組成物あるいは高分子/液晶複合材料を含有する光素子。
  57. 請求項20〜48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。
  58. 液晶表示素子の動作モードが、TNモード、OCBモードまたはIPS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57に記載の液晶表示素子。
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