JP2021088704A - Liquid crystal composition for use in phase control of electromagnetic wave signal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周波数1GHz〜10THzの電磁波信号の位相制御に使用される素子およびこの素子に使用される液晶組成物に関する。この組成物はネマチック相、および正の誘電率異方性を有する。 The present invention relates to an element used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of 1 GHz to 10 THz and a liquid crystal composition used for this element. This composition has a nematic phase and positive permittivity anisotropy.
周波数1GHz〜10THzの電磁波信号の位相制御に使用される素子としては、ミリ波帯、マイクロ波帯アンテナ、および赤外線レーザー素子等が挙げられる。これらの素子は種々の方式が検討されているが、機械的な可動部が無いため故障が少ないと考えられる液晶を用いた方式が注目されている。 Examples of the element used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of 1 GHz to 10 THz include a millimeter wave band, a microwave band antenna, an infrared laser element, and the like. Various methods have been studied for these elements, but a method using a liquid crystal, which is considered to have few failures because there is no mechanical moving part, is attracting attention.
誘電率異方性を有する液晶組成物は、配向分極の緩和が行われる周波数(緩和周波数)より低い周波数(数100kHzから数100MHz程度以下)では、液晶組成物の配向方向に対し垂直方向および水平方向の誘電率が異なる。
緩和周波数より高い周波数においても、値は小さくなるが、液晶組成物の配向方向に対し垂直方向および水平方向の誘電率の差が見られ、マイクロ波〜テラヘルツ波(〜10THz)の範囲で、ほぼ一定である(非特許文献1)。そのため液晶組成物は、外場に応じて分子の配向方向を変化させることにより、一方向における誘電率を変化させることができる。
A liquid crystal composition having dielectric anisotropy is perpendicular and horizontal to the orientation direction of the liquid crystal composition at a frequency (several hundred kHz to several hundred MHz or less) lower than the frequency at which the orientation polarization is relaxed (relaxation frequency). The permittivity in the direction is different.
Even at frequencies higher than the relaxation frequency, the value becomes smaller, but there is a difference in permittivity between the vertical direction and the horizontal direction with respect to the orientation direction of the liquid crystal composition, and it is almost in the range of microwave to terahertz wave (10 THz). It is constant (Non-Patent Document 1). Therefore, the liquid crystal composition can change the dielectric constant in one direction by changing the orientation direction of the molecules according to the external field.
この性質を利用すれば、液晶組成物は、外部からのバイアス電界に応じて分子の配向が変化し、誘電率を変化させることができる。例えば、高周波伝送線路の伝送特性を外部から電気的に制御できるマイクロ波デバイスの実現が可能になる。このようなデバイスは、導波管にネマチック液晶組成物を充填した電圧制御ミリ波帯可変移相器や、マイクロストリップ線路の誘電体基板としてネマチック液晶組成物を用いたマイクロ波・ミリ波帯の広帯域可変移相器などが報告されている(特許文献1および2)。 By utilizing this property, the liquid crystal composition can change the orientation of the molecules according to the bias electric field from the outside and change the dielectric constant. For example, it becomes possible to realize a microwave device capable of electrically controlling the transmission characteristics of a high-frequency transmission line from the outside. Such devices include voltage-controlled millimeter-wave band variable phase shifters in which a waveguide is filled with a nematic liquid crystal composition, and microwave / millimeter-wave bands using a nematic liquid crystal composition as a dielectric substrate for a microstrip line. Wideband variable phase shifters and the like have been reported (Patent Documents 1 and 2).
このような電磁波信号の位相制御に使用される素子は、高利得かつ低損失であるなどの特性を有する事が望ましい。したがって、液晶組成物に求められる特性は、位相制御に使用される周波数領域において、広い位相制御を可能とする誘電率異方性が大きなこと、および液晶組成物の電磁波信号の吸収エネルギーに比例する誘電正接(tanδ)が小さなことが求められる(非特許文献1) It is desirable that the element used for the phase control of such an electromagnetic wave signal has characteristics such as high gain and low loss. Therefore, the characteristics required for the liquid crystal composition are proportional to the large dielectric anisotropy that enables wide phase control in the frequency domain used for phase control and the absorbed energy of the electromagnetic wave signal of the liquid crystal composition. It is required that the dielectric anisotropy (tan δ) is small (Non-Patent Document 1).
そのほかに、電磁波信号の位相制御に使用される素子は、使用できる温度範囲が広いこと、素子の応答時間が短いことなどが求められ、液晶組成物の特性としては、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、熱に対する安定性、低い粘度なども求められる。 In addition, the element used for phase control of the electromagnetic wave signal is required to have a wide usable temperature range and a short response time of the element, and the characteristics of the liquid crystal composition include a high upper limit temperature of the nematic phase. Low lower limit temperature of nematic phase, stability against heat, low viscosity, etc. are also required.
従来の当該素子に用いられる液晶組成物は、下記の特許文献3および4に開示されている。
Conventional liquid crystal compositions used in the device are disclosed in Patent Documents 3 and 4 below.
本発明の目的は、周波数1GHz〜10THzの電磁波信号の位相制御に使用される素子に使用される材料として、上記に示した要求特性が良好で、かつ特性バランスに優れた液晶組成物を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal composition having good characteristic requirements and an excellent balance of characteristics as described above as a material used for an element used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of 1 GHz to 10 THz. That is.
発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造を有する液晶化合物を含む液晶組成物が、上記課題を解決する事を見出し、本発明を完成するに至った。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種類の化合物、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種類の化合物、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種類の化合物を含むことを特徴とする、1GHz〜10THzのいずれかの周波数の電磁波信号の位相制御に使用される液晶組成物。
式(1)、式(2)、および式(3)における各記号の定義は後述する。
As a result of diligent studies, the inventors have found that a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound having a specific structure solves the above-mentioned problems, and have completed the present invention. At least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (1) as the first component, and at least one selected from the group of compounds represented by the formula (2) as the second component. For phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of any frequency of 1 GHz to 10 THz, which comprises at least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (3) as a compound and a third component. The liquid crystal composition used.
The definitions of the symbols in the equations (1), (2), and (3) will be described later.
本発明の組成物は、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、位相制御に使用される周波数領域での大きな屈折率異方性、大きな誘電率異方性、小さな誘電正接(tanδ)、および熱に対する安定性を有する。そのため、この材料を用いた素子は、実用的に優れた特性を有する。
The compositions of the present invention have a high upper limit temperature of the nematic phase, a lower lower limit temperature of the nematic phase, a large refractive index anisotropy in the frequency domain used for phase control, a large dielectric anisotropy, and a small dielectric loss tangent (tan δ). ), And has heat stability. Therefore, the device using this material has practically excellent characteristics.
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。「液晶組成物」および「液晶表示素子」の用語をそれぞれ「組成物」および「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、スメクチック相のような液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが、ネマチック相の温度範囲、粘度、誘電率異方性のような特性を調節する目的で組成物に混合される化合物の総称である。この化合物は、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(液晶分子)は棒状(rod like)である。「重合性化合物」は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加する化合物である。アルケニルを有する液晶性化合物は、その意味では重合性化合物に分類されない。 The usage of terms in this specification is as follows. The terms "liquid crystal composition" and "liquid crystal display element" may be abbreviated as "composition" and "element", respectively. "Liquid crystal display element" is a general term for a liquid crystal display panel and a liquid crystal display module. A "liquid crystal compound" is a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase and a compound having no liquid crystal phase, but for the purpose of adjusting properties such as temperature range, viscosity, and dielectric constant anisotropy of the nematic phase. It is a general term for compounds mixed in a composition. This compound has a six-membered ring such as 1,4-cyclohexylene and 1,4-phenylene, and its molecule (liquid crystal molecule) is rod-like. The "polymerizable compound" is a compound added for the purpose of forming a polymer in the composition. Liquid crystal compounds having alkenyl are not classified as polymerizable compounds in that sense.
液晶組成物は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。この液晶組成物に、光学活性化合物や重合性化合物のような添加物が必要に応じて添加される。液晶性化合物の割合は、添加物を添加した場合であっても、添加物を含まない液晶組成物の質量に基づいた質量百分率(質量%)で表される。添加物の割合は、添加物を含まない液晶組成物の質量に基づいた質量百分率(質量%)で表される。すなわち、液晶性化合物や添加物の割合は、液晶性化合物の全質量に基づいて算出される。 The liquid crystal composition is prepared by mixing a plurality of liquid crystal compounds. Additives such as optically active compounds and polymerizable compounds are added to the liquid crystal composition as needed. The proportion of the liquid crystal compound is expressed as a mass percentage (mass%) based on the mass of the liquid crystal composition containing no additive even when the additive is added. The ratio of the additive is expressed as a mass percentage (mass%) based on the mass of the liquid crystal composition containing no additive. That is, the ratio of the liquid crystal compound or the additive is calculated based on the total mass of the liquid crystal compound.
「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。「誘電率異方性を上げる」の表現は、誘電率異方性が正である組成物のときは、その値が正に増加することを意味し、誘電率異方性が負である組成物のときは、その値が負に増加することを意味する。 The "upper limit temperature of the nematic phase" may be abbreviated as the "upper limit temperature". The "lower limit temperature of the nematic phase" may be abbreviated as the "lower limit temperature". The expression "increase the dielectric anisotropy" means that when the composition has a positive dielectric anisotropy, its value increases positively, and the composition has a negative dielectric anisotropy. When it is a thing, it means that its value increases negatively.
上記の化合物(1z)を例にして説明する。式(1z)において、六角形で囲んだαおよびβの記号はそれぞれ環αおよび環βに対応し、六員環、縮合環のような環を表す。添え字‘x’が2のとき、2つの環αが存在する。2つの環αが表す2つの基は、同一であってもよく、または異なってもよい。このルールは、添え字‘x’が2より大きいとき、任意の2つの環αに適用される。このルールは、結合基Zのような、他の記号にも適用される。環βの一辺を横切る斜線は、環β上の任意の水素が置換基(−Sp−P)で置き換えられてもよいことを表す。添え字‘y’は置き換えられた置換基の数を示す。添え字‘y’が0のとき、そのような置き換えはない。添え字‘y’が2以上のとき、環β上には複数の置換基(−Sp−P)が存在する。この場合にも、「同一であってもよく、または異なってもよい」のルールが適用される。なお、このルールは、Raの記号を複数の化合物に用いた場合にも適用される。
The above compound (1z) will be described as an example. In formula (1z), the symbols α and β enclosed in hexagons correspond to rings α and ring β, respectively, and represent rings such as a six-membered ring and a condensed ring. When the subscript'x' is 2, there are two rings α. The two groups represented by the two rings α may be the same or different. This rule applies to any two rings α when the subscript'x' is greater than 2. This rule also applies to other symbols, such as binding group Z. A diagonal line across one side of the ring β indicates that any hydrogen on the ring β may be replaced by a substituent (-Sp-P). The subscript'y'indicates the number of substituents replaced. When the subscript'y'is 0, there is no such replacement. When the subscript'y'is 2 or more, a plurality of substituents (-Sp-P) are present on the ring β. In this case as well, the rule of "may be the same or different" applies. This rule also applies when the Ra symbol is used for a plurality of compounds.
式(1z)において、例えば、「RaおよびRbは、アルキル、アルコキシ、またはアルケニルである」のような表現は、RaおよびRbが独立して、アルキル、アルコキシ、およびアルケニルの群から選択されることを意味する。ここで、Raによって表される基とRbによって表される基が同一であってもよく、または異なってもよい。このルールは、Raの記号を複数の化合物に用いた場合にも適用される。このルールは、複数のRaを1つの化合物に用いた場合にも適用される。 In formula (1z), for example, expressions such as "Ra and Rb are alkyl, alkoxy, or alkenyl" are such that Ra and Rb are independently selected from the group of alkyl, alkoxy, and alkenyl. Means. Here, the group represented by Ra and the group represented by Rb may be the same or different. This rule also applies when the Ra symbol is used for multiple compounds. This rule also applies when multiple Ras are used in one compound.
式(1z)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を「化合物(1z)」と略すことがある。「化合物(1z)」は、式(1z)で表される1つの化合物、2つの化合物の混合物、または3つ以上の化合物の混合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「式(1z)および式(2z)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物」の表現は、化合物(1z)および化合物(2z)の群から選択された少なくとも1つの化合物を意味する。 At least one compound selected from the compounds represented by the formula (1z) may be abbreviated as "Compound (1z)". "Compound (1z)" means one compound represented by the formula (1z), a mixture of two compounds, or a mixture of three or more compounds. The same applies to compounds represented by other formulas. The expression "at least one compound selected from the compounds of formula (1z) and formula (2z)" means at least one compound selected from the group of compounds (1z) and compound (2z). ..
「少なくとも1つの‘A’」の表現は、‘A’の数は任意であることを意味する。「少なくとも1つの‘A’は、‘B’で置き換えられてもよい」の表現は、‘A’の数が1つのとき、‘A’の位置は任意であり、‘A’の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できる。「少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよい」の表現が使われることがある。この場合、−CH2−CH2−CH2−は、隣接しない−CH2−が−O−で置き換えられることによって−O−CH2−O−に変換されてもよい。しかしながら、隣接した−CH2−が−O−で置き換えられることはない。この置き換えでは−O−O−CH2−(ペルオキシド)が生成するからである。 The expression "at least one'A'" means that the number of'A's is arbitrary. The expression "at least one'A'may be replaced by'B'" is that when the number of'A's is 1, the position of the'A'is arbitrary and the number of'A's is 2. When there is more than one, their positions can be selected without limitation. The expression "at least one -CH 2- may be replaced by -O-" may be used. In this case, −CH 2 −CH 2 −CH 2− may be converted to −O−CH 2− O− by replacing the non-adjacent −CH 2− with −O−. However, the adjacent −CH 2− is not replaced by −O−. This is because -O-O-CH 2- (peroxide) is produced by this replacement.
液晶性化合物のアルキルは、直鎖または分岐鎖であり、環状アルキルを含まない。直鎖アルキルは、分岐鎖アルキルよりも好ましい。これらのことは、アルコキシ、アルケニルのような末端基についても同様である。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−フェニレンは左右非対称であるから、左向き(L)および右向き(R)が存在する。
テトラヒドロピラン−2,5−ジイルのような二価基においても同様である。なお、好ましいテトラヒドロピラン−2,5−ジイルは、上限温度を上げるために右向き(R)である。カルボニルオキシのような結合基(−COO−または−OCO−)も同様である。
The alkyl of the liquid crystal compound is a straight chain or a branched chain and does not contain a cyclic alkyl. Straight chain alkyls are preferred over branched chain alkyls. The same applies to terminal groups such as alkoxy and alkenyl. The configuration for 1,4-cyclohexylene is preferably trans over cis in order to raise the upper temperature limit. Since 2-fluoro-1,4-phenylene is asymmetrical, there are leftward (L) and rightward (R).
The same is true for divalent groups such as tetrahydropyran-2,5-diyl. The preferred tetrahydropyran-2,5-diyl is rightward (R) in order to raise the upper limit temperature. The same is true for binding groups such as carbonyloxy (-COO- or -OCO-).
本発明は、下記の項などである。 The present invention includes the following items.
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、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、および第三成分として、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つの化合物を含有する、1GHz〜10THzのいずれかの周波数の電磁波信号の位相制御に使用される液晶組成物。
式(1)、式(2)、および式(3)において、R1a、R1b、R2a、およびR2bは、炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、炭素数2から20のアルケニル、または炭素数2から20のアルケニルオキシであり;R3aは、炭素数1から20のアルキルまたは炭素数2から20のアルケニルであり;環A1a、環A2a、および環A2bは、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−フェニレンであり;環A3aは、1,4−シクロへキシレン、ピリジン−2,5−ジイル、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;環A3b、環A3cおよび環A3d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、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、ピリジン−2,5−ジイル、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;Z3a、Z3b、Z3cおよびZ3dは、単結合、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;
X3a、X3b、およびX3cは、水素またはフッ素であるが、X3aおよびX3bが同時にフッ素であることはなく;Y3aは、−CN、−NCS、フッ素、塩素、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数2から12のアルケニルであり;n1aは1または2であり;n3aおよびn3bは、0または1であり、n3aが0、n3bが1である場合、Z3cはジフルオロメチレンオキシである。
Item 1. At least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (1) as the first component, and at least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (2) as the second component. A liquid crystal composition used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of 1 GHz to 10 THz, which contains at least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (3) as a third component. ..
In formulas (1), (2), and (3), R 1a , R 1b , R 2a , and R 2b are alkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, and 2 carbon atoms. To 20 alkenyl, or 2 to 20 carbon alkenyloxy; R 3a is an alkyl 1 to 20 carbon or an alkenyl 2 to 20 carbon; ring A 1a , ring A 2a , and ring A. 2b is 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1. , 4-Phenylene; ring A3a is 1,4-cyclohexylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or tetrahydro. It is pyran-2,5-diyl; ring A 3b , ring A 3c and ring A 3d are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5. -Difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or Tetrahydropyrene-2,5-diyl; Z 3a , Z 3b , Z 3c and Z 3d are single-bonded, carbonyloxy or difluoromethyleneoxy;
X 3a , X 3b , and X 3c are hydrogen or fluorine, but X 3a and X 3b are not fluorine at the same time; Y 3a is -CN, -NCS, fluorine, chlorine, at least one hydrogen. Is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms which may be replaced by a halogen, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms which may be replaced by a halogen at least one hydrogen, or a carbon which may be replaced by a halogen at least one hydrogen. The numbers 2 to 12 are alkenyl; n 1a is 1 or 2; n 3a and n 3b are 0 or 1, n 3a is 0, n 3b is 1, Z 3c is difluoromethyleneoxy. Is.
項2.第一成分として、式(1−1)から式(1−9)で表される化合物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。
これらの式においてR1aおよびR1bは、炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、炭素数2から20のアルケニル、または炭素数2から20のアルケニルオキシである。
Item 2. Item 2. The liquid crystal composition according to Item 1, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (1-1) to (1-9) as the first component.
In these formulas, R 1a and R 1b are alkyls having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl having 2 to 20 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 20 carbon atoms.
項3.液晶組成物の質量に基づいて、第一成分の割合が3質量%から80質量%の範囲である、項1または2に記載の液晶組成物。 Item 3. Item 2. The liquid crystal composition according to Item 1 or 2, wherein the ratio of the first component is in the range of 3% by mass to 80% by mass based on the mass of the liquid crystal composition.
項4.第二成分として、式(2−1)から式(2−4)で表される化合物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。
これらの式においてR2aおよびR2bは、炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、炭素数2から20のアルケニル、または炭素数2から20のアルケニルオキシである。
Item 4. Item 6. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 3, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (2-1) to (2-4) as the second component. ..
In these formulas, R 2a and R 2b are alkyls having 1 to 20 carbon atoms, alkoxys having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl having 2 to 20 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 20 carbon atoms.
項5.液晶組成物の質量に基づいて、第二成分の割合が3質量%から40質量%の範囲である、項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 5. Item 2. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 4, wherein the ratio of the second component is in the range of 3% by mass to 40% by mass based on the mass of the liquid crystal composition.
項6.第三成分として、式(3−1)から式(3−41)で表される化合物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。
これらの式において、R3aは、炭素数1から20のアルキルまたは、炭素数2から20のアルケニルである。
Item 6. Item 2. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 5, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (3-1) to (3-41) as the third component. ..
In these formulas, R 3a is an alkyl having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl having 2 to 20 carbon atoms.
項7.第三成分として請求項1に記載の式(3)で表されるすべての化合物において、Z3a、Z3b、Z3cおよびZ3dが全て単結合である、項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 7. Item 1 to any one of Items 1 to 5 , wherein Z 3a , Z 3b , Z 3c and Z 3d are all single bonds in all the compounds represented by the formula (3) according to claim 1 as the third component. The liquid crystal composition according to.
項8.液晶組成物の質量に基づいて、第三成分の割合が3質量%から50質量%の範囲である、項1から7のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 8. Item 2. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 7, wherein the ratio of the third component is in the range of 3% by mass to 50% by mass based on the mass of the liquid crystal composition.
項9.第四成分として式(4)で表される化合物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8のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(4)において、R4aおよびR4b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つの水素がフッ素または塩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Aおよび環Bは、1,4−シクロヘキシレン、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−フェニレンまたは、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z4aは、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;aは、1、2、または3であり;aが2または3の時、複数存在する環AおよびZ4aは、同じであっても異なっていてもよく、Z4aのいずれかは単結合でもよいが、Z4aの全てが同時に単結合であることはない。
Item 9. Item 8. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 8, further containing at least one compound selected from the compounds represented by the formula (4) as the fourth component.
In formula (4), R 4a and R 4b have an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, or at least one hydrogen being replaced with fluorine or chlorine. It is an alkoxy having 2 to 12 carbon atoms; rings A and B are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-. Phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene or 2,6-difluoro-1,4-phenylene; Z 4a is ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, or carbonyloxy; a is 1, 2, or 3; when a is 2 or 3, the plurality of rings A and Z 4a may be the same or different, and any of Z 4a may be a single bond. , Z 4a are not all single bonds at the same time.
項10.第四成分として式(4−1)から式(4−20)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項9に記載の液晶組成物。
R4aおよびR4b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つの水素がフッ素または塩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。
Item 10. Item 9. The liquid crystal composition according to Item 9, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (4-1) to (4-20) as the fourth component.
R 4a and R 4b are alkyls with 1 to 12 carbon atoms, alkoxys with 1 to 12 carbon atoms, alkenyl with 2 to 12 carbon atoms, or 2 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine. It is alkenyl.
項11.液晶組成物の質量に基づいて、第四成分の割合が3質量%から80質量%の範囲である、項9または10に記載の液晶組成物。 Item 11. Item 9. The liquid crystal composition according to Item 9 or 10, wherein the ratio of the fourth component is in the range of 3% by mass to 80% by mass based on the mass of the liquid crystal composition.
項12.波長589nmにおける25℃の屈折率異方性が0.20〜0.80である、項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 12. Item 2. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 11, wherein the refractive index anisotropy at 25 ° C. at a wavelength of 589 nm is 0.20 to 0.80.
項13.1GHzから10THzのいずれかの周波数における25℃の誘電率異方性が0.40〜2.0の範囲である、項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 2. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 11, wherein the dielectric anisotropy at 25 ° C. at any frequency from 13.1 GHz to 10 THz is in the range of 0.40 to 2.0.
項14.光学活性化合物を含む項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 14. Item 6. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 13, which contains an optically active compound.
項15.重合性化合物を含む項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 15. Item 6. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 13, which contains a polymerizable compound.
項16.項1から15のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する、1GHz〜10THzのいずれかの周波数の電磁波信号の位相制御に使用される素子。 Item 16. An element used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of any one of 1 GHz to 10 THz, which contains the liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 15.
本発明は、次の項も含む。(a)光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、小鋼材、色素、将泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物のような添加物から選択された1つの化合物、2つの化合物、または3つ以上の化合物を含有する上記の組成物。(b)上記の組成物を含有するAM素子。(c)重合性化合物をさらに含有する上記の組成物、およびこの組成物を含有する高分子支持配向(PSA)型のAM素子。(d)上記の組成物を含有し、そしてPC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、またはFPAのモードを有する素子。(e)上記の組成物を含有する透過型の素子。(f)ネマチック相を有する組成物として、上記の組成物の使用。(g)上記の組成物に光学活性化合物を添加することによって得られる光学活性な組成物の使用。 The present invention also includes the following sections. (A) One compound selected from additives such as optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, small steel materials, dyes, general foaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds. The above composition containing two compounds, or three or more compounds. (B) AM device containing the above composition. (C) The above composition further containing a polymerizable compound, and a polymer-supported orientation (PSA) type AM device containing this composition. (D) A device containing the above composition and having a mode of PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, or FPA. (E) A transmissive device containing the above composition. (F) Use of the above composition as a composition having a nematic phase. (G) Use of an optically active composition obtained by adding an optically active compound to the above composition.
このような組成物は、1GHz〜10THzの電磁波信号の周波数領域で大きな屈折率異方性、大きな誘電率異方性および、小さな誘電正接(tanδ)を有する。本発明の組成物は、誘電率の変動が少なく、電磁波の損失の小さい、誘電緩和周波数からイオン分極周波数の間の周波数、すなわち1GHz〜10THz、さらには1GHz〜50GHzの電磁波周波数に関わる素子の制御用途に使用する事が好ましい。 Such a composition has a large refractive index anisotropy, a large dielectric anisotropy, and a small dielectric loss tangent (tan δ) in the frequency domain of an electromagnetic wave signal of 1 GHz to 10 THz. The composition of the present invention controls an element related to an electromagnetic wave frequency between the dielectric relaxation frequency and the ionic polarization frequency, that is, 1 GHz to 10 THz, and further 1 GHz to 50 GHz, in which the variation in the dielectric constant is small and the loss of the electromagnetic wave is small. It is preferable to use it for various purposes.
本発明の組成物を次の順で説明する。第一に、組成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や素子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化合物の組合せ、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、好ましい成分化合物を示す。第六に、組成物に添加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。 The composition of the present invention will be described in the following order. First, the composition of the composition will be described. Secondly, the main properties of the component compound and the main effect of this compound on the composition and the device will be described. Thirdly, the combination of the component compounds in the composition, the preferable ratio, and the rationale thereof will be described. Fourth, preferable forms of the component compounds will be described. Fifth, preferred component compounds are shown. Sixth, additives that may be added to the composition will be described. Seventh, a method for synthesizing a component compound will be described. Finally, the use of the composition will be described.
第一に、組成物の構成を説明する。この組成物は、複数の液晶性化合物を含有する。この組成物は、添加物を含有してもよい。添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物などである。この組成物は、液晶性化合物の観点から組成物(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)および化合物(4)から選択された液晶性化合物の他に、その他の液晶性化合物、添加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)および化合物(4)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。 First, the composition of the composition will be described. This composition contains a plurality of liquid crystal compounds. This composition may contain additives. Additives include optically active compounds, antioxidants, UV absorbers, light extinguishing agents, dyes, defoamers, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds and the like. This composition is classified into the composition (a) and the composition (b) from the viewpoint of the liquid crystal compound. The composition (a) further contains other liquid crystal compounds, additives and the like in addition to the liquid crystal compound selected from the compound (1), the compound (2), the compound (3) and the compound (4). You may. The "other liquid crystal compound" is a liquid crystal compound different from the compound (1), the compound (2), the compound (3) and the compound (4). Such compounds are mixed into the composition for the purpose of further adjusting the properties.
組成物(b)は、実質的に化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)および化合物(4)から選択された液晶性化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物(b)が添加物を含有してもよいが、その他の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特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。 The composition (b) is substantially composed of only a liquid crystal compound selected from the compound (1), the compound (2), the compound (3) and the compound (4). "Substantially" means that the composition (b) may contain additives but does not contain other liquid crystal compounds. The composition (b) has a smaller number of components than the composition (a). The composition (b) is preferable to the composition (a) from the viewpoint of reducing the cost. The composition (a) is preferable to the composition (b) from the viewpoint that the properties can be further adjusted by mixing other liquid crystal compounds.
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や素子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1にまとめる。表1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、記号0(ゼロ)は、Sよりも小さいことを意味する。
Secondly, the main properties of the component compound and the main effect of this compound on the composition and the device will be described. The main properties of the constituent compounds are summarized in Table 1 based on the effects of the present invention. In the symbols in Table 1, L means large or high, M means medium, and S means small or low. The symbols L, M and S are classifications based on qualitative comparisons between the constituent compounds, and the symbol 0 (zero) means less than S.
表1 液晶性化合物の特性
Table 1 Characteristics of liquid crystal compounds
成分化合物の主要な効果は次のとおりである。化合物(1)は、粘度を下げる、下限温度を下げる。誘電率異方性には影響しない。化合物(2)は屈折率異方性を上げる。上限温度を上げる。誘電率異方性には影響しない。化合物(3)は、誘電率異方性を上げる。化合物(4)は、粘度を下げる、下限温度を下げる。屈折率異方性を上げる。誘電率異方性には影響しない。 The main effects of the component compounds are as follows. Compound (1) lowers the viscosity and lowers the lower limit temperature. It does not affect the dielectric anisotropy. Compound (2) increases the refractive index anisotropy. Raise the upper limit temperature. It does not affect the dielectric anisotropy. Compound (3) increases the dielectric anisotropy. Compound (4) lowers the viscosity and lowers the lower limit temperature. Increase the refractive index anisotropy. It does not affect the dielectric anisotropy.
第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分化合物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好ましい組合せは、化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)、または化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+化合物(4)である。さらに好ましい組合せは、化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+化合物(4)である。 Thirdly, the combination of components in the composition, the preferable ratio of the component compounds, and the rationale thereof will be described. A preferred combination of components in the composition is compound (1) + compound (2) + compound (3) or compound (1) + compound (2) + compound (3) + compound (4). A more preferred combination is compound (1) + compound (2) + compound (3) + compound (4).
化合物(1)の好ましい割合は、下限温度を下げるために、または粘度を下げるために約3質量%から約80質量%の範囲である。さらに好ましい割合は約20質量%から約75質量%の範囲である。特に好ましい割合は約15質量%から約70質量%の範囲である。 The preferred proportion of compound (1) is in the range of about 3% by weight to about 80% by weight in order to lower the lower limit temperature or lower the viscosity. A more preferable ratio is in the range of about 20% by mass to about 75% by mass. A particularly preferable ratio is in the range of about 15% by mass to about 70% by mass.
化合物(2)の好ましい割合は、屈折率異方性を上げる。上限温度を上げるために約3質量%から約40質量%の範囲である。さらに好ましい割合は約3質量%から約35質量%の範囲である。特に好ましい割合は約3質量%から約30質量%の範囲である。 A preferred proportion of compound (2) increases the refractive index anisotropy. It is in the range of about 3% by mass to about 40% by mass in order to raise the upper limit temperature. A more preferable ratio is in the range of about 3% by mass to about 35% by mass. A particularly preferable ratio is in the range of about 3% by mass to about 30% by mass.
化合物(3)の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるために約3質量%から約50質量%の範囲である。さらに好ましい割合は約5質量%から約40質量%の範囲である。特に好ましい割合は約10質量%から約35質量%の範囲である。 The preferred proportion of compound (3) is in the range of about 3% by mass to about 50% by mass in order to increase the dielectric anisotropy. A more preferable ratio is in the range of about 5% by mass to about 40% by mass. A particularly preferable ratio is in the range of about 10% by mass to about 35% by mass.
化合物(4)の好ましい割合は、粘度を下げる、下限温度を下げる。屈折率異方性を上げるために約3質量%から約80質量%の範囲である。さらに好ましい割合は約5質量%から約70質量%の範囲である。特に好ましい割合は約10質量%から約60質量%の範囲である。 A preferred proportion of compound (4) is to lower the viscosity, lower the lower limit temperature. The range is from about 3% by mass to about 80% by mass in order to increase the refractive index anisotropy. A more preferable ratio is in the range of about 5% by mass to about 70% by mass. A particularly preferable ratio is in the range of about 10% by mass to about 60% by mass.
第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。式(1)、式(2)、式(3)および式(4)において、R1a、R1b、R2a、およびR2bは、炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、炭素数2から20のアルケニル、または炭素数2から20のアルケニルオキシである。好ましいR1a、R1b、R2a、およびR2bは、光または熱に対する安定性を上げるために、炭素数1から20のアルキルである。 Fourth, preferable forms of the component compounds will be described. In formulas (1), (2), (3) and (4), R 1a , R 1b , R 2a , and R 2b are alkyl having 1 to 20 carbon atoms and alkoxy having 1 to 20 carbon atoms. , Alkoxy having 2 to 20 carbon atoms, or Alkoxyoxy having 2 to 20 carbon atoms. Preferred R 1a , R 1b , R 2a , and R 2b are alkyl having 1 to 20 carbon atoms for increased stability to light or heat.
R3aは、炭素数1から20のアルキルまたは炭素数2から20のアルケニルである。好ましいR3aは、光または熱に対する安定性を上げるために、炭素数1から20のアルキルである。 R 3a is an alkyl having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl having 2 to 20 carbon atoms. Preferred R3a is an alkyl having 1 to 20 carbon atoms for increased stability to light or heat.
R4aおよびR4b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つの水素がフッ素または塩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R4aまたはR4bは、粘度を下げるために炭素数2から12のアルケニルであり、光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のアルキルである。 R 4a and R 4b are alkyls with 1 to 12 carbon atoms, alkoxys with 1 to 12 carbon atoms, alkenyl with 2 to 12 carbon atoms, or 2 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine. It is alkenyl. Preferred R 4a or R 4b are alkenyl with 2 to 12 carbons to reduce viscosity and alkyl with 1 to 12 carbons to increase stability to light or heat.
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メチル、エチル、プロピル、ブチル、またはペンチルである。 Preferred alkyls are methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, or octyl. More preferred alkyls are methyl, ethyl, propyl, butyl, or pentyl to reduce viscosity.
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。 Preferred alkoxys are methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, or heptyloxy. More preferred alkoxys are methoxy or ethoxy to reduce the viscosity.
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。粘度を下げるためなどから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。 Preferred alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-hexenyl, 2-hexenyl, 3-hexenyl, 4-hexenyl, or 5-hexenyl. More preferred alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 3-butenyl, or 3-pentenyl to reduce the viscosity. The preferred configuration of -CH = CH- in these alkenyl depends on the position of the double bond. Trans is preferable in alkenyl such as 1-propenyl, 1-butenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 3-pentenyl, 3-hexenyl for the purpose of lowering the viscosity. Sis is preferred for alkenyl such as 2-butenyl, 2-pentenyl, 2-hexenyl.
好ましいアルケニルオキシは、ビニルオキシ、アリルオキシ、3−ブテニルオキシ、3−ペンテニルオキシ、または4−ペンテニルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルケニルオキシは、アリルオキシまたは3−ブテニルオキシである。 Preferred alkenyloxys are vinyloxy, allyloxy, 3-butenyloxy, 3-pentenyloxy, or 4-pentenyloxy. More preferred alkenyloxy to reduce viscosity are allyloxy or 3-butenyloxy.
環A1a、環A2a、および環A2bは、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−フェニレンである。好ましい環A1a、環A2a、および環A2bは、屈折率異方性を上げるために1,4−フェニレンまたは3−フルオロ−1,4−フェニレンである。 Ring A 1a , Ring A 2a , and Ring A 2b are 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1, 4-Phenylene and 2,6-difluoro-1,4-phenylene. Preferred rings A 1a , ring A 2a , and ring A 2b are 1,4-phenylene or 3-fluoro-1,4-phenylene to increase refractive index anisotropy.
環A3aは、1,4−シクロへキシレン、ピリジン−2,5−ジイル、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−ジイルである。好ましい環A3aは屈折率異方性を上げるために1,3−ジオキサン−2,5−ジイルである。環A3b、環A3cおよび環A3d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、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、ピリジン−2,5−ジイル、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−ジイルである。好ましい環A3b、環A3cおよび環A3dは、屈折率異方性を上げるために1,4−フェニレンまたは3−フルオロ−1,4−フェニレンである。 Ring A3a is 1,4-cyclohexylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or tetrahydropyran-2,5-diyl. Is. The preferred ring A3a is 1,3-dioxane-2,5-diyl to increase the refractive index anisotropy. Rings A 3b , A 3c and A 3d are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene, 2 , 6-Difluoro-1,4-phenylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or tetrahydropyran-2,5-diyl. .. Preferred rings A 3b , ring A 3c and ring A 3d are 1,4-phenylene or 3-fluoro-1,4-phenylene to increase refractive index anisotropy.
環Aおよび環Bは、1,4−シクロヘキシレン、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、または2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。好ましい環Aまたは環Bは、粘度を下げるために1,4−シクロヘキシレンであり、または屈折率異方性を上げるために1,4−フェニレンである。 Rings A and B are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, or 2,5-difluoro-1. , 4-Phenylene. Preferred ring A or ring B is 1,4-cyclohexylene to reduce viscosity, or 1,4-phenylene to increase refractive index anisotropy.
テトラヒドロピラン−2,5−ジイルは、
または
であり、好ましくは
である。
Tetrahydropyran-2,5-diyl is
Or
And preferably
Is.
Z3a、Z3b、Z3cおよびZ3dは、単結合、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る。好ましいZ3a、Z3b、Z3cおよびZ3dは、粘度を下げるため、また誘電正接(tanδ)を下げるために単結合である。
Z4aは、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり、Z4aのいずれかは単結合でもよいが、Z4aの全てが同時に単結合であることはない。好ましいZ4aは、屈折率異方性を上げるためにエチニレンである。
Z 3a , Z 3b , Z 3c and Z 3d are single bond, carbonyloxy or difluoromethyleneoxy. Preferred Z 3a , Z 3b , Z 3c and Z 3d are single bonds to reduce viscosity and to reduce dielectric loss tangent (tan δ).
Z 4a is ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, or carbonyloxy, and any of Z 4a may be a single bond, but not all of Z 4a are single bonds at the same time. Preferred Z 4a is ethynylene to increase the refractive index anisotropy.
メチレンオキシのような二価基は、左右非対称である。メチレンオキシにおいて、−CH2O−は−OCH2−よりも好ましい。カルボニルオキシにおいて、−COO−は−OCO−よりも好ましい。ジフルオロメチレンオキシにおいて、−CF2O−は−OCF2−よりも好ましい。 Divalent groups such as methyleneoxy are asymmetrical. In methyleneoxy, −CH 2 O− is preferred over −OCH 2 −. In carbonyloxy, -COO- is preferred over -OCO-. In difluoromethyleneoxy, −CF 2 O− is preferred over −OCF 2 −.
X3a、X3b、およびX3cは、水素またはフッ素であるが、X3aおよびX3bが同時にフッ素であることはない。好ましいX3a、X3b、およびX3cは、誘電率異方性を上げるためにフッ素である。 X 3a , X 3b , and X 3c are hydrogen or fluorine, but X 3a and X 3b are not fluorine at the same time. Preferred X 3a , X 3b , and X 3c are fluorine to increase the dielectric anisotropy.
Y3aは、−CN、−NCS、フッ素、塩素、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数2から12のアルケニルである。好ましいY3aは、下限温度を下げるためにフッ素である。 Y 3a is, -CN, -NCS, fluorine, chlorine, at least one hydrogen alkyl having carbon atoms 1 be replaced by halogen 12, at least one hydrogen from carbon atoms 1 be replaced by halogen Twelve alkoxys, or alkenyls having 2 to 12 carbon atoms, wherein at least one hydrogen may be replaced with a halogen. Preferred Y3a is fluorine to lower the lower limit temperature.
n1aは1または2である。好ましいn1a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2である。n3aおよびn3bは、0または1である。好ましいn3aおよびn3bは、下限温度を下げるために0であり、誘電率異方性を上げるために1である。n3aが0、n3bが1である場合、Z3cはジフルオロメチレンオキシである。 n 1a is 1 or 2. The preferred n 1a is 1 for lowering the viscosity and 2 for raising the upper limit temperature. n 3a and n 3b are 0 or 1. Preferred n 3a and n 3b are 0 to lower the lower limit temperature and 1 to increase the dielectric anisotropy. When n 3a is 0 and n 3b is 1, Z 3c is difluoromethyleneoxy.
aは、1、2、または3である。好ましいa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2または3である。 a is 1, 2, or 3. Preferred a is 1 for lowering the viscosity and 2 or 3 for raising the upper temperature limit.
第五に、好ましい成分化合物を示す。好ましい化合物(1)は、項2に記載の化合物(1−1)から化合物(1−9)である。これらの化合物において、第一成分の少なくとも1つが、化合物(1−1)、化合物(1−4)または化合物(1−5)であることが好ましい。 Fifth, preferred component compounds are shown. Preferred compounds (1) are compounds (1-1) to compounds (1-9) according to Item 2. In these compounds, at least one of the first components is preferably compound (1-1), compound (1-4) or compound (1-5).
好ましい化合物(2)は、項4に記載の化合物(2−1)から化合物(2−4)である。これらの化合物において、第二成分の少なくとも1つが、化合物(2−1)または化合物(2−2)であることが好ましい。 Preferred compounds (2) are compounds (2-1) to compounds (2-4) according to Item 4. In these compounds, at least one of the second components is preferably compound (2-1) or compound (2-2).
好ましい化合物(3)は、項6に記載の化合物(3−1)から式(3−41)である。第三成分の少なくとも1つが、化合物(3−6)、化合物(3−13)、化合物(3−14)、化合物(3−26)、化合物(3−27)、化合物(3−30)、化合物(3−31)、化合物(3−32)、化合物(3−33)、または化合物(3−34)であることが好ましい。 A preferable compound (3) is the compound (3-1) to the formula (3-41) according to Item 6. At least one of the third components is compound (3-6), compound (3-13), compound (3-14), compound (3-26), compound (3-27), compound (3-30), It is preferably compound (3-31), compound (3-32), compound (3-33), or compound (3-34).
好ましい化合物(4)は、項12に記載の化合物(4−1)から化合物(4−20)である。これらの化合物において、第四成分の少なくとも1つが、化合物(4−4)、化合物(4−9)、化合物(4−10)、または化合物(4−11)であることが好ましい。 Preferred compounds (4) are compounds (4-1) to compounds (4-20) according to Item 12. In these compounds, at least one of the fourth components is preferably compound (4-4), compound (4-9), compound (4-10), or compound (4-11).
第六に、組成物に添加してもよい添加物を説明する。このような添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物などである。液晶分子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化合物が組成物に添加される。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。光学活性化合物の好ましい割合は約5質量%以下である。さらに好ましい割合は約0.01質量%から約2質量%の範囲である。 Sixth, additives that may be added to the composition will be described. Such additives include optically active compounds, antioxidants, UV absorbers, light extinguishing agents, defoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds and the like. An optically active compound is added to the composition for the purpose of inducing a helical structure of liquid crystal molecules to give a twist angle. Examples of such compounds are compound (6-1) to compound (6-5). The preferred proportion of the optically active compound is about 5% by mass or less. A more preferable ratio is in the range of about 0.01% by mass to about 2% by mass.
大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または素子を長時間使用したあと、室温だけではなく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、化合物(7−1)から化合物(7−3)のような酸化防止剤を組成物にさらに添加してもよい。
Compound (7-1) to prevent a decrease in resistivity due to heating in the atmosphere, or to maintain a large voltage retention not only at room temperature but also at temperatures close to the upper limit temperature after long-term use of the device. ) To an antioxidant such as compound (7-3) may be further added to the composition.
揮発性が小さい化合物は、素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。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。 A compound having low volatility is effective in maintaining a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature after the device has been used for a long time. The preferable ratio of the antioxidant is about 50 ppm or more in order to obtain the effect, and is about 600 ppm or less so as not to lower the upper limit temperature or raise the lower limit temperature. A more preferred ratio is in the range of about 100 ppm to about 300 ppm.
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。光安定剤の好ましい例は、化合物(8−1)から化合物(8−16)などである。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ように約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。
Preferred examples of UV absorbers are benzophenone derivatives, benzoate derivatives, triazole derivatives and the like. Light stabilizers such as sterically hindered amines are also preferred. Preferred examples of the light stabilizer are compounds (8-1) to compounds (8-16) and the like. The preferable ratio of these absorbents and stabilizers is about 50 ppm or more in order to obtain the effect, and is about 10,000 ppm or less so as not to lower the upper limit temperature or raise the lower limit temperature. A more preferred ratio is in the range of about 100 ppm to about 10000 ppm.
消光剤は、液晶性化合物が吸収した光エネルギーを受容し、熱エネルギーに変換することにより、液晶性化合物の分解を防止する化合物である。消光剤の好ましい例は、化合物(9−1)から化合物(9−7)などである。これらの消光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、下限温度を下げるために約20000ppm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。
The quencher is a compound that prevents the decomposition of the liquid crystal compound by receiving the light energy absorbed by the liquid crystal compound and converting it into heat energy. Preferred examples of the quencher are compounds (9-1) to compounds (9-7) and the like. The preferred proportion of these quenchers is about 50 ppm or more to obtain the effect and about 20000 ppm or less to lower the lower limit temperature. A more preferred ratio is in the range of about 100 ppm to about 10000 ppm.
高分子支持配向(PSA)型の素子に適合させるために重合性化合物が組成物に添加される。重合性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化合物である。さらに好ましい例は、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体である。重合性化合物の好ましい割合は、その効果を得るために、約0.05質量%以上であり、粘度上昇および配向不良を防ぐために約10質量%以下である。さらに好ましい割合は、約0.1質量%から約2質量%の範囲である。重合性化合物は紫外線照射により重合する。光重合開始剤などの開始剤の存在下で重合させてもよい。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Darocur1173(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、重合性化合物の質量に基づいて約0.1質量%から約5質量%の範囲である。さらに好ましい割合は、約1質量%から約3質量%の範囲である。 Polymerizable compounds are added to the composition to accommodate polymer-supported orientation (PSA) type devices. Preferred examples of the polymerizable compound are compounds such as acrylate, methacrylate, vinyl compound, vinyloxy compound, propenyl ether, epoxy compound (oxylane, oxetane), vinyl ketone and the like. A more preferred example is a derivative of acrylate or methacrylate. The preferable ratio of the polymerizable compound is about 0.05% by mass or more in order to obtain the effect, and about 10% by mass or less in order to prevent an increase in viscosity and poor orientation. A more preferable ratio is in the range of about 0.1% by mass to about 2% by mass. The polymerizable compound is polymerized by irradiation with ultraviolet rays. Polymerization may be carried out in the presence of an initiator such as a photopolymerization initiator. Appropriate conditions for polymerization, the appropriate type of initiator, and the appropriate amount are known to those of skill in the art and are described in the literature. For example, the photoinitiators Irgacure651®, Irgacure184® (registered trademark; BASF), or Darocur1173® are suitable for radical polymerization. The preferred proportion of photopolymerization initiator is in the range of about 0.1% by mass to about 5% by mass based on the mass of the polymerizable compound. A more preferable ratio is in the range of about 1% by mass to about 3% by mass.
重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、4−tert−ブチルカテコール、4−メトキシフェノール、フェノチアジンなどである。 When storing the polymerizable compound, a polymerization inhibitor may be added to prevent polymerization. The polymerizable compound is usually added to the composition without removing the polymerization inhibitor. Examples of polymerization inhibitors are hydroquinone, hydroquinone derivatives such as methylhydroquinone, 4-tert-butylcatechol, 4-methoxyphenol, phenothiazine and the like.
この明細書において極性化合物は、極性をもつ有機化合物であり、イオン結合を有する化合物は含まれない。酸素、硫黄、および窒素のような原子は、より電気的に陰性であり、部分的な負電荷をもつ傾向にある。炭素および水素は中性であるか、または部分的な正電荷をもつ傾向がある。極性は、化合物中の別種の原子間で部分電荷が均等に分布しないことから生じる。例えば、極性化合物は、−OH、−COOH、−SH、−NH2、>NH、>N−のような部分構造の少なくとも1つを有する。 In this specification, the polar compound is an organic compound having polarity, and does not include a compound having an ionic bond. Atoms such as oxygen, sulfur, and nitrogen are more electrically negative and tend to have partial negative charges. Carbon and hydrogen tend to be neutral or have a partially positive charge. Polarity arises from the uneven distribution of partial charges between different atoms in a compound. For example, polar compounds have at least one of the partial structures such as -OH, -COOH, -SH, -NH 2,>NH,> N-.
第七に、成分化合物の合成法を説明する。これらの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。 Seventh, a method for synthesizing a component compound will be described. These compounds are Organic Synthesis, John Wiley & Sons, Inc., Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc, Comprehensive Syntheses Organic Syntheses It can be synthesized by the method described in books such as the New Experimental Chemistry Course (Maruzen). The composition is prepared from the compound thus obtained by a known method. For example, the component compounds are mixed and dissolved by heating.
最後に、組成物の用途を説明する。こ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0.20から約0.80の範囲の屈折率異方性を有する。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0.25から約0.50の範囲の屈折率異方性を有する組成物を調製してもよい。試行錯誤によって、約0.33から約0.50の範囲の屈折率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。 Finally, the use of the composition will be described. The composition mainly has a lower limit temperature of about −10 ° C. or lower, an upper limit temperature of about 70 ° C. or higher, and a refractive index anisotropy in the range of about 0.20 to about 0.80. Compositions having a refractive index anisotropy in the range of about 0.25 to about 0.50 may be prepared by controlling the proportion of the constituent compounds or by mixing other liquid crystal compounds. By trial and error, a composition having a refractive index anisotropy in the range of about 0.33 to about 0.50 may be prepared. This composition can be used as a composition having a nematic phase, or can be used as an optically active composition by adding an optically active compound.
この組成物は、周波数1GHz〜10THzの電磁波信号の位相制御に使用される素子への使用が可能である。応用例として例えば、ミリ波帯可変移相器、ライダー(LiDAR;Light Detection and Ranging)素子等が挙げられる。
This composition can be used for an element used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of 1 GHz to 10 THz. Examples of applications include a millimeter-wave band variable phase shifter, a lidar (Light Detection and Ranger) element, and the like.
実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。本発明は、実施例の組成物の少なくとも2つを混合した混合物をも含む。 The present invention will be described in more detail by way of examples. The present invention is not limited by these examples. The present invention also includes a mixture of at least two of the compositions of the Examples.
測定方法:特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association;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った。測定に用いたTN素子には、薄膜トランジスター(TFT)を取り付けなかった。 Measurement method: The characteristics were measured by the following method. Many of these are methods described in the JEITA standard (JEITA ED-2521B) deliberated and enacted by the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA), or modifications thereof. Met. A thin film transistor (TFT) was not attached to the TN element used for the measurement.
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。 Upper limit temperature of the nematic phase (NI; ° C.): The sample was placed on a hot plate of a melting point measuring device equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1 ° C./min. The temperature when a part of the sample changed from the nematic phase to the isotropic liquid was measured. The upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as "upper limit temperature".
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、TCを<−20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。 Minimum Temperature of a Nematic Phase (T C; ℃): A sample having a nematic phase was put in a glass bottle, 0 ℃, -10 ℃, -20 ℃, then kept for 10 days in a freezer at -30 ° C., and -40 ℃ , The liquid crystal phase was observed. For example, TC was described as <-20 ° C. when the sample remained in the nematic phase at −20 ° C. and changed to a crystalline or smectic phase at −30 ° C. The lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as "lower limit temperature".
粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s):測定には東京計器株式会社製のE型回転粘度計を用いた。 Viscosity (bulk viscosity; η; measured at 20 ° C.; mPa · s): An E-type rotational viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. was used for the measurement.
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。 Refractive index anisotropy (Δn; measured at 25 ° C.): The measurement was performed using light having a wavelength of 589 nm and using an Abbe refractometer with a polarizing plate attached to the eyepiece. After rubbing the surface of the main prism in one direction, the sample was dropped onto the main prism. The refractive index n‖ was measured when the direction of polarization was parallel to the direction of rubbing. The refractive index n⊥ was measured when the direction of polarization was perpendicular to the direction of rubbing. The value of optical anisotropy was calculated from the equation Δn = n ‖ −n ⊥.
誘電率異方性(Δε;25℃で測定):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。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。 Dielectric constant anisotropy (Δε; measured at 25 ° C.): The sample was placed in a TN device having a distance (cell gap) between two glass substrates of 9 μm and a twist angle of 80 degrees. A sine wave (10 V, 1 kHz) was applied to this device, and after 2 seconds, the permittivity (ε ‖) of the liquid crystal molecule in the long axis direction was measured. A sine wave (0.5 V, 1 kHz) was applied to this device, and after 2 seconds, the permittivity (ε⊥) of the liquid crystal molecule in the minor axis direction was measured. The value of permittivity anisotropy was calculated from the equation Δε = ε‖−ε⊥.
短軸方向における誘電率(ε⊥;25℃で測定):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(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。 Permittivity in the minor axis direction (ε⊥; measured at 25 ° C.): The sample was placed in a TN device having a distance (cell gap) between two glass substrates of 9 μm and a twist angle of 80 degrees. A sine wave (0.5 V, 1 kHz) was applied to this device, and after 2 seconds, the permittivity (ε⊥) of the liquid crystal molecule in the minor axis direction was measured.
50GHzでの屈折率異方性(室温で測定):Applied Optics,Vol.44,No.7,p1150(2005)に開示された方法で測定した。屈折率異方性は、窓材を取り付けた可変短絡導波管に液晶を充填し、0.3Tの静磁場内に3分保持した。導波管に50GHzのマイクロ波を入力し、入射波に対する反射波の振幅比を測定した。静磁場の向きと短絡器の管長を変えて測定し、屈折率(ne,no)および損失パラメーター(αe,αo)を決定した。屈折率異方性(Δn@50GHz)は、ne−noから計算した。 Refractive index anisotropy at 50 GHz (measured at room temperature): Applied Optics, Vol. 44, No. 7, Measured by the method disclosed in p1150 (2005). The refractive index anisotropy was maintained in a static magnetic field of 0.3 T for 3 minutes by filling a variable short-circuit waveguide to which a window material was attached with a liquid crystal. A microwave of 50 GHz was input to the waveguide, and the amplitude ratio of the reflected wave to the incident wave was measured. The refractive index (ne, no) and loss parameters (αe, αo) were determined by measuring by changing the direction of the static magnetic field and the tube length of the short circuit. Refractive index anisotropy (Δn @ 50 GHz) was calculated from ne-no.
50GHzでのtanδおよび誘電率異方性(室温で測定):複素誘電率(ε’,ε”)の算出には、前項で算出した屈折率(n:ne, no)、損失パラメータ(α:αe,αo)と以下の関係式を用いた。ここでcは真空の光速度であり、ωは角速度、κは消衰係数である。誘電率異方性(Δε@50GHz)は、neからε‘‖を、noからε’⊥を算出し、ε‘‖−ε’⊥から計算した。またtanδ(tanδ@50GHz)は、複素誘電率(ε’,ε”)を用い、tanδ=ε”/ε’として計算した。tanδにも異方性が発現するため、値の大きい方を記載した。
ε’=n2−κ2
ε”=2nκ
α=2ωκ/c
Tan δ and permittivity anisotropy at 50 GHz (measured at room temperature): To calculate the complex permittivity (ε', ε ”), the refractive index (n: ne, no) and loss parameters (α:) calculated in the previous section are used. .alpha.e, used the following relational expressions between .alpha.o). where c is the vacuum light velocity, omega is angular velocity, kappa is the extinction coefficient. dielectric anisotropy ([Delta] [epsilon] @ 50 GHz) is, n e the Ipushiron'‖ from 'calculates a ⊥, ε'‖-ε' ε from n o was calculated from ⊥. the tanδ (tanδ @ 50GHz) uses complex permittivity (ε ', ε "), tanδ It was calculated as = ε "/ ε'. Since anisotropy also appears in tan δ, the one with the larger value is described.
ε'= n 2- κ 2
ε ”= 2nκ
α = 2ωκ / c
実施例における化合物は、下記の表2の定義に基づいて記号により表した。表2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、液晶組成物の質量に基づいた質量百分率(質量%)である。最後に、組成物の特性値をまとめた。 The compounds in the examples are represented by symbols based on the definitions in Table 2 below. In Table 2, the configuration for 1,4-cyclohexylene is trans. The number in parentheses after the symbol corresponds to the compound number. The symbol (-) means other liquid crystal compounds. The proportion (percentage) of the liquid crystal compound is a mass percentage (mass%) based on the mass of the liquid crystal composition. Finally, the characteristic values of the composition are summarized.
[比較例1] 液晶組成物1
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 9%
3−BB(F)B(F,F)XB(F)−F (−) 3%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (−) 2%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (−) 7%
5−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (−) 7%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 6%
3−BB(F)B(F,F)−F (3−26) 3%
2−BTB−O1 (4−4) 8%
3−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O2 (4−4) 8%
5−BTB−O1 (4−4) 7%
3−HB(F)TB−2 (4−9) 5%
3−HB(F)TB−3 (4−9) 5%
3−HB(F)TB−4 (4−9) 5%
3−H2BTB−2 (4−11) 3%
3−H2BTB−3 (4−11) 3%
3−H2BTB−4 (4−11) 3%
NI=90.0℃;Tc<−20℃;Δn=0.246;Δε=9.4;η=42.7mPa・s;γ1=279mPa・s
液晶組成物1の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.16
Δε@50GHz=0.49
tanδ@50GHz=0.013
[Comparative Example 1] Liquid crystal composition 1
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 9%
3-BB (F) B (F, F) XB (F) -F (-) 3%
3-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (-) 2%
4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (-) 7%
5-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (-) 7%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 6%
3-BB (F) B (F, F) -F (3-26) 3%
2-BTB-O1 (4-4) 8%
3-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O2 (4-4) 8%
5-BTB-O1 (4-4) 7%
3-HB (F) TB-2 (4-9) 5%
3-HB (F) TB-3 (4-9) 5%
3-HB (F) TB-4 (4-9) 5%
3-H2BTB-2 (4-11) 3%
3-H2BTB-3 (4-11) 3%
3-H2BTB-4 (4-11) 3%
NI = 90.0 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.246; Δε = 9.4; η = 42.7 mPa · s; γ1 = 279 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 1 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.16
Δε @ 50GHz = 0.49
tan δ @ 50GHz = 0.013
[比較例2] 液晶組成物2
1−BB(F)B−2V (1−4) 6%
2−BB(F)B−2V (1−4) 6%
3−BB(F)B−2V (1−4) 7%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 5%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 10%
3−BB(F)B(F,F)−F (3−26) 9%
2−BTB−O1 (4−4) 7%
3−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O2 (4−4) 7%
5−BTB−O1 (4−4) 6%
3−HB(F)TB−2 (4−9) 7%
3−HB(F)TB−3 (4−9) 6%
3−HB(F)TB−4 (4−9) 6%
3−H2BTB−2 (4−11) 2%
3−H2BTB−3 (4−11) 2%
NI=100.6℃;Tc<−30℃;Δn=0.258;Δε=5.1 ;η=36.4mPa・s
液晶組成物2の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.17
Δε@50GHz=0.57
tanδ@50GHz=0.010
[Comparative Example 2] Liquid crystal composition 2
1-BB (F) B-2V (1-4) 6%
2-BB (F) B-2V (1-4) 6%
3-BB (F) B-2V (1-4) 7%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 5%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 10%
3-BB (F) B (F, F) -F (3-26) 9%
2-BTB-O1 (4-4) 7%
3-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O2 (4-4) 7%
5-BTB-O1 (4-4) 6%
3-HB (F) TB-2 (4-9) 7%
3-HB (F) TB-3 (4-9) 6%
3-HB (F) TB-4 (4-9) 6%
3-H2BTB-2 (4-11) 2%
3-H2BTB-3 (4-11) 2%
NI = 100.6 ° C; Tc <-30 ° C; Δn = 0.258; Δε = 5.1; η = 36.4 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 2 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.17
Δε @ 50GHz = 0.57
tan δ @ 50GHz = 0.010
[比較例3] 液晶組成物3
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 12%
3−BB(F)B(F,F)−F (3−26) 15%
2−BTB−O1 (4−4) 8%
3−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O2 (4−4) 8%
5−BTB−O1 (4−4) 7%
3−HB(F)TB−2 (4−9) 9%
3−HB(F)TB−3 (4−9) 8%
3−HB(F)TB−4 (4−9) 8%
3−H2BTB−2 (4−11) 4%
3−H2BTB−3 (4−11) 3%
3−H2BTB−4 (4−11) 2%
NI=90.1℃;Tc<−30℃;Δn=0.247;Δε=5.0 ;η=32.4mPa・s
液晶組成物3の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.17
Δε@50GHz=0.57
tanδ@50GHz=0.011
[Comparative Example 3] Liquid crystal composition 3
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 12%
3-BB (F) B (F, F) -F (3-26) 15%
2-BTB-O1 (4-4) 8%
3-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O2 (4-4) 8%
5-BTB-O1 (4-4) 7%
3-HB (F) TB-2 (4-9) 9%
3-HB (F) TB-3 (4-9) 8%
3-HB (F) TB-4 (4-9) 8%
3-H2BTB-2 (4-11) 4%
3-H2BTB-3 (4-11) 3%
3-H2BTB-4 (4-11) 2%
NI = 90.1 ° C; Tc <-30 ° C; Δn = 0.247; Δε = 5.0; η = 32.4 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 3 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.17
Δε @ 50GHz = 0.57
tan δ @ 50GHz = 0.011
[比較例4] 液晶組成物4
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 1%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 12%
3−BB(F)B(F,F)−F (3−26) 14%
2−BTB−O1 (4−4) 8%
3−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O2 (4−4) 8%
5−BTB−O1 (4−4) 7%
3−HB(F)TB−2 (4−9) 9%
3−HB(F)TB−3 (4−9) 8%
3−HB(F)TB−4 (4−9) 8%
3−H2BTB−2 (4−11) 4%
3−H2BTB−3 (4−11) 3%
3−H2BTB−4 (4−11) 2%
NI=99.3℃;Tc<−30℃;Δn=0.255;Δε=5.5 ;η=36.4mPa・s
液晶組成物4の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.18
Δε@50GHz=0.61
tanδ@50GHz=0.013
[Comparative Example 4] Liquid crystal composition 4
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 1%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 12%
3-BB (F) B (F, F) -F (3-26) 14%
2-BTB-O1 (4-4) 8%
3-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O2 (4-4) 8%
5-BTB-O1 (4-4) 7%
3-HB (F) TB-2 (4-9) 9%
3-HB (F) TB-3 (4-9) 8%
3-HB (F) TB-4 (4-9) 8%
3-H2BTB-2 (4-11) 4%
3-H2BTB-3 (4-11) 3%
3-H2BTB-4 (4-11) 2%
NI = 99.3 ° C; Tc <-30 ° C; Δn = 0.255; Δε = 5.5; η = 36.4 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 4 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.18
Δε @ 50GHz = 0.61
tan δ @ 50GHz = 0.013
[比較例5] 液晶組成物5
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 1%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 12%
3−GB(F)B(F)B(F)−F (3−30) 8%
3−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 6%
4−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 6%
2−BTB−O1 (4−4) 8%
3−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O1 (4−4) 8%
4−BTB−O2 (4−4) 8%
5−BTB−O1 (4−4) 7%
3−HB(F)TB−2 (4−9) 7%
3−HB(F)TB−3 (4−9) 6%
3−HB(F)TB−4 (4−9) 6%
3−H2BTB−2 (4−11) 4%
3−H2BTB−3 (4−11) 3%
3−H2BTB−4 (4−11) 2%
NI=118.8℃;Tc<−30℃;Δn=0.259;Δε=8.2 ;η=54.7mPa・s
液晶組成物5の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.13
Δε@50GHz=0.44
tanδ@50GHz=0.010
[Comparative Example 5] Liquid crystal composition 5
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 1%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 12%
3-GB (F) B (F) B (F) -F (3-30) 8%
3-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 6%
4-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 6%
2-BTB-O1 (4-4) 8%
3-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O1 (4-4) 8%
4-BTB-O2 (4-4) 8%
5-BTB-O1 (4-4) 7%
3-HB (F) TB-2 (4-9) 7%
3-HB (F) TB-3 (4-9) 6%
3-HB (F) TB-4 (4-9) 6%
3-H2BTB-2 (4-11) 4%
3-H2BTB-3 (4-11) 3%
3-H2BTB-4 (4-11) 2%
NI = 118.8 ° C; Tc <-30 ° C; Δn = 0.259; Δε = 8.2; η = 54.7 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 5 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.13
Δε @ 50GHz = 0.44
tan δ @ 50GHz = 0.010
[実施例1] 液晶組成物6
1−BB−3 (1−1) 9%
3−HB−O2 (−) 8%
1−BB(F)B−2V (1−4) 4%
2−BB(F)B−2V (1−4) 4%
3−BB(F)B−2V (1−4) 5%
2−BB(F)B−3 (1−4) 10%
2−BB(F)B−5 (1−4) 10%
3−BB(F)B−5 (1−4) 10%
3−BB(2F,5F)B−3 (1−5) 5%
5−HBB(F)B−2 (2−2) 6%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 7%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 10%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 12%
NI=108.9℃;Tc<−20℃;Δn=0.225;Δε=5.2;η=45.8mPa・s
液晶組成物6の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.16
Δε@50GHz=0.53
tanδ@50GHz=0.006
[Example 1] Liquid crystal composition 6
1-BB-3 (1-1) 9%
3-HB-O2 (-) 8%
1-BB (F) B-2V (1-4) 4%
2-BB (F) B-2V (1-4) 4%
3-BB (F) B-2V (1-4) 5%
2-BB (F) B-3 (1-4) 10%
2-BB (F) B-5 (1-4) 10%
3-BB (F) B-5 (1-4) 10%
3-BB (2F, 5F) B-3 (1-5) 5%
5-HBB (F) B-2 (2-2) 6%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 7%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 10%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 12%
NI = 108.9 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.225; Δε = 5.2; η = 45.8 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 6 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.16
Δε @ 50GHz = 0.53
tan δ @ 50GHz = 0.006
[実施例2] 液晶組成物7
1−BB−3 (1−1) 9%
3−HB−O2 (−) 8%
1−BB(F)B−2V (1−4) 6%
2−BB(F)B−2V (1−4) 6%
3−BB(F)B−2V (1−4) 5%
2−BB(F)B−5 (1−4) 10%
3−BB(F)B−5 (1−4) 10%
3−BB(2F,5F)B−3 (1−5) 5%
5−HBB(F)B−2 (2−2) 6%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 7%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 1%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 17%
3−BB(F)B−C (3−33) 10%
NI=126.1℃;Tc<−20℃;Δn=0.240;Δε=8.1
液晶組成物7の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.16
Δε@50GHz=0.53
tanδ@50GHz=0.009
[Example 2] Liquid crystal composition 7
1-BB-3 (1-1) 9%
3-HB-O2 (-) 8%
1-BB (F) B-2V (1-4) 6%
2-BB (F) B-2V (1-4) 6%
3-BB (F) B-2V (1-4) 5%
2-BB (F) B-5 (1-4) 10%
3-BB (F) B-5 (1-4) 10%
3-BB (2F, 5F) B-3 (1-5) 5%
5-HBB (F) B-2 (2-2) 6%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 7%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 1%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 17%
3-BB (F) BC (3-33) 10%
NI = 126.1 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.240; Δε = 8.1
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 7 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.16
Δε @ 50GHz = 0.53
tan δ @ 50GHz = 0.009
[実施例3] 液晶組成物8
1−BB−3 (1−1) 9%
3−HB−O2 (−) 8%
1−BB(F)B−2V (1−4) 6%
2−BB(F)B−2V (1−4) 6%
3−BB(F)B−2V (1−4) 7%
2−BB(F)B−3 (1−4) 8%
2−BB(F)B−5 (1−4) 8%
3−BB(F)B−5 (1−4) 8%
3−BB(2F,5F)B−3 (1−5) 5%
5−HBB(F)B−2 (2−2) 6%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 7%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 1%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 12%
3−GB(F)B(F)B(F)−F (3−30) 8%
3−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 1%
NI=128.4℃;Tc<−20℃;Δn=0.236;Δε=5.3;η=51.7mPa・s
液晶組成物8の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.17
Δε@50GHz=0.57
tanδ@50GHz=0.009
[Example 3] Liquid crystal composition 8
1-BB-3 (1-1) 9%
3-HB-O2 (-) 8%
1-BB (F) B-2V (1-4) 6%
2-BB (F) B-2V (1-4) 6%
3-BB (F) B-2V (1-4) 7%
2-BB (F) B-3 (1-4) 8%
2-BB (F) B-5 (1-4) 8%
3-BB (F) B-5 (1-4) 8%
3-BB (2F, 5F) B-3 (1-5) 5%
5-HBB (F) B-2 (2-2) 6%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 7%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 1%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 12%
3-GB (F) B (F) B (F) -F (3-30) 8%
3-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 1%
NI = 128.4 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.236; Δε = 5.3; η = 51.7 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 8 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.17
Δε @ 50GHz = 0.57
tan δ @ 50GHz = 0.009
[実施例4] 液晶組成物9
1−BB−3 (1−1) 8%
1−BB−5 (1−1) 7%
3−HB−O2 (−) 10%
1−BB(F)B−2V (1−4) 4%
2−BB(F)B−2V (1−4) 4%
3−BB(F)B−2V (1−4) 5%
2−BB(F)B−3 (1−4) 4%
2−BB(F)B−5 (1−4) 4%
3−BB(F)B−5 (1−4) 4%
3−BB(2F,5F)B−3 (1−5) 4%
5−HBB(F)B−2 (2−2) 14%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 14%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 1%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 17%
NI=129.5℃;Tc<−20℃;Δn=0.222;Δε=4.3 ;η=47.2mPa・s
液晶組成物9の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.14
Δε@50GHz=0.46
tanδ@50GHz=0.009
[Example 4] Liquid crystal composition 9
1-BB-3 (1-1) 8%
1-BB-5 (1-1) 7%
3-HB-O2 (-) 10%
1-BB (F) B-2V (1-4) 4%
2-BB (F) B-2V (1-4) 4%
3-BB (F) B-2V (1-4) 5%
2-BB (F) B-3 (1-4) 4%
2-BB (F) B-5 (1-4) 4%
3-BB (F) B-5 (1-4) 4%
3-BB (2F, 5F) B-3 (1-5) 4%
5-HBB (F) B-2 (2-2) 14%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 14%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 1%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 17%
NI = 129.5 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.222; Δε = 4.3; η = 47.2 mPa · s
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 9 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.14
Δε @ 50GHz = 0.46
tan δ @ 50GHz = 0.009
[実施例5] 液晶組成物10
1−BB(F)B−2V (1−4) 4%
2−BB(F)B−2V (1−4) 4%
3−BB(F)B−2V (1−4) 5%
2−BB(F)B−3 (1−4) 8%
2−BB(F)B−5 (1−4) 7%
3−BB(F)B−5 (1−4) 7%
5−HBB(F)B−2 (2−2) 6%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 7%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 10%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 12%
2−BTB−O1 (4−4) 6%
3−BTB−O1 (4−4) 6%
4−BTB−O1 (4−4) 6%
4−BTB−O2 (4−4) 6%
5−BTB−O1 (4−4) 6%
NI=110.0℃;Tc<−20℃;Δn=0.256;Δε=5.2 ;η=47.6mPa・s
液晶組成物10の50GHzでの屈折率異方性および誘電率異方性は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.17
Δε@50GHz=0.59
[Example 5] Liquid crystal composition 10
1-BB (F) B-2V (1-4) 4%
2-BB (F) B-2V (1-4) 4%
3-BB (F) B-2V (1-4) 5%
2-BB (F) B-3 (1-4) 8%
2-BB (F) B-5 (1-4) 7%
3-BB (F) B-5 (1-4) 7%
5-HBB (F) B-2 (2-2) 6%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 7%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 10%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 12%
2-BTB-O1 (4-4) 6%
3-BTB-O1 (4-4) 6%
4-BTB-O1 (4-4) 6%
4-BTB-O2 (4-4) 6%
5-BTB-O1 (4-4) 6%
NI = 110.0 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.256; Δε = 5.2; η = 47.6 mPa · s
The refractive index anisotropy and the dielectric constant anisotropy of the liquid crystal composition 10 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.17
Δε @ 50GHz = 0.59
[実施例6] 液晶組成物11
3−HB−O2 (−) 15%
1−BB(F)B−2V (1−4) 8%
2−BB(F)B−2V (1−4) 8%
3−BB(F)B−2V (1−4) 7%
2−BB(F)B−5 (1−4) 4%
3−BB(F)B−5 (1−4) 4%
3−BB(2F,5F)B−3 (1−5) 5%
5−HBB(F)B−2 (2−2) 3%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 3%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 1%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 22%
3−BB(F)B−C (3−33) 10%
2−BTB−O1 (4−4) 2%
3−BTB−O1 (4−4) 2%
4−BTB−O1 (4−4) 2%
4−BTB−O2 (4−4) 2%
5−BTB−O1 (4−4) 2%
NI=112.0℃;Tc<−20℃;Δn=0.237;Δε=9.8
液晶組成物11の50GHzでの屈折率異方性および誘電率異方性は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.16
Δε@50GHz=0.54
[Example 6] Liquid crystal composition 11
3-HB-O2 (-) 15%
1-BB (F) B-2V (1-4) 8%
2-BB (F) B-2V (1-4) 8%
3-BB (F) B-2V (1-4) 7%
2-BB (F) B-5 (1-4) 4%
3-BB (F) B-5 (1-4) 4%
3-BB (2F, 5F) B-3 (1-5) 5%
5-HBB (F) B-2 (2-2) 3%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 3%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 1%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 22%
3-BB (F) BC (3-33) 10%
2-BTB-O1 (4-4) 2%
3-BTB-O1 (4-4) 2%
4-BTB-O1 (4-4) 2%
4-BTB-O2 (4-4) 2%
5-BTB-O1 (4-4) 2%
NI = 112.0 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.237; Δε = 9.8
The refractive index anisotropy and the dielectric constant anisotropy of the liquid crystal composition 11 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.16
Δε @ 50GHz = 0.54
[実施例7] 液晶組成物12
2−BTB−O1 (4−4) 8%
3−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O2 (4−4) 7%
5−BTB−O1 (4−4) 7%
1−BB(F)B−2V (1−4) 6%
2−BB(F)B−2V (1−4) 6%
3−BB(F)B−2V (1−4) 6%
2−BB(F)B−3 (1−4) 8%
2−BB(F)B−5 (1−4) 8%
3−BB(F)B−5 (1−4) 8%
3−BB(2F,5F)B−3 (1−5) 5%
3−GB(F)B(F)B(F)−F (3−30) 6%
3−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 4%
4−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 4%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 3%
NI=115.5℃;Tc<−20℃;Δn=0.275;Δε=2.9
液晶組成物12の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.19
Δε@50GHz=0.65
tanδ@50GHz=0.011
[Example 7] Liquid crystal composition 12
2-BTB-O1 (4-4) 8%
3-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O2 (4-4) 7%
5-BTB-O1 (4-4) 7%
1-BB (F) B-2V (1-4) 6%
2-BB (F) B-2V (1-4) 6%
3-BB (F) B-2V (1-4) 6%
2-BB (F) B-3 (1-4) 8%
2-BB (F) B-5 (1-4) 8%
3-BB (F) B-5 (1-4) 8%
3-BB (2F, 5F) B-3 (1-5) 5%
3-GB (F) B (F) B (F) -F (3-30) 6%
3-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 4%
4-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 4%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 3%
NI = 115.5 ° C; Tc <-20 ° C; Δn = 0.275; Δε = 2.9
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 12 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.19
Δε @ 50GHz = 0.65
tan δ @ 50GHz = 0.011
[実施例8] 液晶組成物13
2−BTB−O1 (4−4) 8%
3−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O2 (4−4) 7%
5−BTB−O1 (4−4) 7%
2−BB(F)B−3 (1−4) 12%
2−BB(F)B−5 (1−4) 11%
3−BB(F)TB−4 (4−10) 24%
3−GB(F)B(F)B(F)−F (3−30) 6%
3−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 4%
4−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 4%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 3%
NI=126.6℃;Tc<−30℃;Δn=0.300;Δε=2.8
液晶組成物13の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.20
Δε@50GHz=0.67
tanδ@50GHz=0.010
[Example 8] Liquid crystal composition 13
2-BTB-O1 (4-4) 8%
3-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O2 (4-4) 7%
5-BTB-O1 (4-4) 7%
2-BB (F) B-3 (1-4) 12%
2-BB (F) B-5 (1-4) 11%
3-BB (F) TB-4 (4-10) 24%
3-GB (F) B (F) B (F) -F (3-30) 6%
3-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 4%
4-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 4%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 3%
NI = 126.6 ° C; Tc <-30 ° C; Δn = 0.300; Δε = 2.8
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 13 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.20
Δε @ 50GHz = 0.67
tan δ @ 50GHz = 0.010
[実施例9] 液晶組成物14
2−BTB−O1 (4−4) 7%
3−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O1 (4−4) 7%
4−BTB−O2 (4−4) 7%
5−BTB−O1 (4−4) 6%
1−BB(F)B−2V (1−4) 7%
2−BB(F)B−2V (1−4) 7%
3−BB(F)B−2V (1−4) 6%
3−BB(F)TB−4 (4−10) 24%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (3−6) 1%
3−BB(F,F)XB(F)B(F,F)−F (3−13) 13%
3−GB(F)B(F)B(F)−F (3−30) 4%
4−GBB(F)B(F,F)−F (3−31) 1%
5−HBB(F)B−3 (2−2) 3%
NI=121.1℃;Tc<−30℃;Δn=0.290;Δε=4.8
液晶組成物14の50GHzでの屈折率異方性、誘電率異方性および誘電正接(tanδ)は以下の通りであった。
Δn@50GHz=0.22
Δε@50GHz=0.75
tanδ@50GHz=0.011
[Example 9] Liquid crystal composition 14
2-BTB-O1 (4-4) 7%
3-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O1 (4-4) 7%
4-BTB-O2 (4-4) 7%
5-BTB-O1 (4-4) 6%
1-BB (F) B-2V (1-4) 7%
2-BB (F) B-2V (1-4) 7%
3-BB (F) B-2V (1-4) 6%
3-BB (F) TB-4 (4-10) 24%
3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-6) 1%
3-BB (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-13) 13%
3-GB (F) B (F) B (F) -F (3-30) 4%
4-GBB (F) B (F, F) -F (3-31) 1%
5-HBB (F) B-3 (2-2) 3%
NI = 121.1 ° C; Tc <-30 ° C; Δn = 0.290; Δε = 4.8
The refractive index anisotropy, dielectric anisotropy and dielectric loss tangent (tan δ) of the liquid crystal composition 14 at 50 GHz were as follows.
Δn @ 50GHz = 0.22
Δε @ 50GHz = 0.75
tan δ @ 50GHz = 0.011
比較例1から比較例5の組成物のΔn@50GHzは、0.13から0.17であり、Δε@50GHzは、0.44から0.57であった。また50GHzでの誘電正接(tanδ)は、0.010から0.013であった。 The Δn @ 50 GHz of the compositions of Comparative Examples 1 to 5 was 0.13 to 0.17, and Δε @ 50 GHz was 0.44 to 0.57. The dielectric loss tangent (tan δ) at 50 GHz ranged from 0.010 to 0.013.
一方、実施例1から実施例9のΔn@50GHzは、0.14から0.22であり、Δ誘電率(@50GHz)は、0.46から0.75であった。また組成物のtanδ@50GHzは、0.006から0.011であった。したがって本発明の液晶組成物は、高いΔn@50GHz、高いΔε@50GHzならびに低いtanδ@50GHzを有し、より優れた特性を有すると結論付ける。 On the other hand, the Δn @ 50 GHz of Examples 1 to 9 was 0.14 to 0.22, and the Δ dielectric constant (@ 50 GHz) was 0.46 to 0.75. The tan δ @ 50 GHz of the composition was 0.006 to 0.011. Therefore, it is concluded that the liquid crystal composition of the present invention has high Δn @ 50 GHz, high Δε @ 50 GHz and low tan δ @ 50 GHz and has better properties.
また比較例1から比較例5の組成物は、式(4−11)に示すような、リンカーにエチレンを持つ化合物が含まれる。組成物の構成化合物として、このようなリンカーに結合基が含まれる化合物を含むものほど、誘電正接(tanδ)は高い値になる。 Further, the compositions of Comparative Examples 1 to 5 contain a compound having ethylene as a linker as shown in the formula (4-11). As a constituent compound of the composition, the more the linker contains a compound having a binding group, the higher the dielectric loss tangent (tan δ) becomes.
より低い誘電正接(tanδ)を持つ液晶組成物としては、リンカーに結合基をもたない化合物、すなわち単結合のみで形成された化合物のみで構成することが望ましい。 The liquid crystal composition having a lower dielectric loss tangent (tan δ) is preferably composed only of a compound having no bonding group in the linker, that is, a compound formed only by a single bond.
電磁信号の位相制御に使用される素子の液晶組成物として、位相制御に使用される周波数領域での誘電正接(tanδ)をより小さくすることを重視する場合は比較例1から比較例5の組成物に含まれる式(3−6)、式(3−13)、式(4−9)、式(4−11)のようなリンカーに結合基をもつ化合物を含まない組成が望ましいが、ネマッチク相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、低い粘度、熱に対する安定性等の特性とのバランスを考慮して、このような化合物を組成中に含めることも好ましい。本発明の液晶組成物では、このような化合物を含めても、小さな誘電正接(tanδ)を実現することができた。 When it is important to make the dielectric loss tangent (tan δ) in the frequency domain used for phase control smaller as the liquid crystal composition of the element used for the phase control of the electromagnetic signal, the compositions of Comparative Examples 1 to 5 are used. It is desirable that the composition does not contain a compound having a binding group to the linker such as the formula (3-6), the formula (3-13), the formula (4-9), and the formula (4-11) contained in the product. It is also preferred to include such compounds in the composition in consideration of the balance between the high upper limit temperature of the phase, the lower lower limit temperature of the nematic phase, the low viscosity, the stability against heat and the like. In the liquid crystal composition of the present invention, even if such a compound is included, a small dielectric loss tangent (tan δ) can be realized.
本発明の液晶組成物は、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、低い粘度、位相制御に使用される周波数領域での大きな屈折率異方性、大きな誘電率異方性、小さな誘電正接(tanδ)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。この組成物を含有する素子は、周波数1GHz〜10THzの電磁波信号の位相制御に使用することができる。 The liquid crystal composition of the present invention has a high upper limit temperature of the nematic phase, a lower lower limit temperature of the nematic phase, a low viscosity, a large refractive index anisotropy in the frequency domain used for phase control, a large dielectric constant anisotropy, and a small value. In properties such as dielectric anisotropy (tan δ), it satisfies at least one property or has an appropriate balance with respect to at least two properties. The device containing this composition can be used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of 1 GHz to 10 THz.
Claims (16)
式(1)、式(2)、および式(3)において、R1a、R1b、R2a、およびR2bは、炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、炭素数2から20のアルケニル、または炭素数2から20のアルケニルオキシであり;R3aは、炭素数1から20のアルキルまたは炭素数2から20のアルケニルであり;環A1a、環A2a、および環A2bは、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−フェニレンであり;環A3aは、1,4−シクロへキシレン、ピリジン−2,5−ジイル、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;環A3b、環A3cおよび環A3d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、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、ピリジン−2,5−ジイル、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;Z3a、Z3b、Z3cおよびZ3dは、単結合、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;
X3a、X3b、およびX3cは、水素またはフッ素であるが、X3aおよびX3bが同時にフッ素であることはなく;Y3aは、−CN、−NCS、フッ素、塩素、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数2から12のアルケニルであり;n1aは1または2であり;n3aおよびn3bは、0または1であり、n3aが0、n3bが1である場合、Z3cはジフルオロメチレンオキシである。 At least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (1) as the first component, and at least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (2) as the second component. A liquid crystal composition used for phase control of an electromagnetic wave signal having a frequency of 1 GHz to 10 THz, which contains at least one compound selected from the group of compounds represented by the formula (3) as a third component. ..
In formulas (1), (2), and (3), R 1a , R 1b , R 2a , and R 2b are alkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, and 2 carbon atoms. To 20 alkenyl, or 2 to 20 carbon alkenyloxy; R 3a is an alkyl 1 to 20 carbon or an alkenyl 2 to 20 carbon; ring A 1a , ring A 2a , and ring A. 2b is 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1. , 4-Phenylene; ring A3a is 1,4-cyclohexylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or tetrahydro. It is pyran-2,5-diyl; ring A 3b , ring A 3c and ring A 3d are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5. -Difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or Tetrahydropyrene-2,5-diyl; Z 3a , Z 3b , Z 3c and Z 3d are single-bonded, carbonyloxy or difluoromethyleneoxy;
X 3a , X 3b , and X 3c are hydrogen or fluorine, but X 3a and X 3b are not fluorine at the same time; Y 3a is -CN, -NCS, fluorine, chlorine, at least one hydrogen. Is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms which may be replaced by a halogen, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms which may be replaced by a halogen at least one hydrogen, or a carbon which may be replaced by a halogen at least one hydrogen. The numbers 2 to 12 are alkenyl; n 1a is 1 or 2; n 3a and n 3b are 0 or 1, n 3a is 0, n 3b is 1, Z 3c is difluoromethyleneoxy. Is.
これらの式においてR1aおよびR1bは、炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、炭素数2から20のアルケニル、または炭素数2から20のアルケニルオキシである。 The liquid crystal composition according to claim 1, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (1-1) to (1-9) as the first component.
In these formulas, R 1a and R 1b are alkyls having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl having 2 to 20 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 20 carbon atoms.
これらの式においてR2aおよびR2bは、炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、炭素数2から20のアルケニル、または炭素数2から20のアルケニルオキシである。 The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 3, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (2-1) to (2-4) as the second component. Stuff.
In these formulas, R 2a and R 2b are alkyls having 1 to 20 carbon atoms, alkoxys having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl having 2 to 20 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 20 carbon atoms.
これらの式において、R3aは、炭素数1から20のアルキルまたは、炭素数2から20のアルケニルである。 The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 5, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (3-1) to (3-41) as the third component. Stuff.
In these formulas, R 3a is an alkyl having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl having 2 to 20 carbon atoms.
式(4)において、R4aおよびR4b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つの水素がフッ素または塩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Aおよび環Bは、1,4−シクロヘキシレン、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−フェニレンまたは、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z4aは、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;aは、1、2、または3であり;aが2または3の時、複数存在する環AおよびZ4aは、同じであっても異なっていてもよく、Z4aのいずれかは単結合でもよいが、Z4aの全てが同時に単結合であることはない。 The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 8, further containing at least one compound selected from the compounds represented by the formula (4) as the fourth component.
In formula (4), R 4a and R 4b have an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, or at least one hydrogen being replaced with fluorine or chlorine. It is an alkoxy having 2 to 12 carbon atoms; rings A and B are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-. Phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene or 2,6-difluoro-1,4-phenylene; Z 4a is ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, or carbonyloxy; a is 1, 2, or 3; when a is 2 or 3, the plurality of rings A and Z 4a may be the same or different, and any of Z 4a may be a single bond. , Z 4a are not all single bonds at the same time.
R4aおよびR4b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つの水素がフッ素または塩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。 The liquid crystal composition according to claim 9, which contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (4-1) to (4-20) as the fourth component.
R 4a and R 4b are alkyls with 1 to 12 carbon atoms, alkoxys with 1 to 12 carbon atoms, alkenyl with 2 to 12 carbon atoms, or 2 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine. It is alkenyl.
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