JP2023028799A - Liquid crystal composition used for element for controlling electromagnetic wave, and element - Google Patents

Liquid crystal composition used for element for controlling electromagnetic wave, and element Download PDF

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英二 岡部
Eiji Okabe
崇徳 森
Takanori Mori
一志 枝連
Kazushi Shiren
裕子 片野
Yuko Katano
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Abstract

To provide a liquid crystal composition as a material used for an element for phase control of an electromagnetic wave with a frequency of 1GHz to 10THz, which has: a wide temperature range of nematic phase; large refractive index anisotropy and small tanδ in a frequency region used for phase control; and further large specific resistance in a drive frequency region, and which exhibits an excellent balance in characteristics.SOLUTION: A liquid crystal composition containing at least one compound selected from a group of compounds represented by formula (1) is disclosed. For example: R1 is a C1 to C12 alkyl; a ring A1 is a 1,4 phenylene; Z11 and Z13 are single bonds; Z12 is -C≡C- or -C≡C-C≡C-; L13 to L16 are a hydrogen or a fluorine; Y11 and Y12 are a hydrogen or a fluorine; X1 is -CF3; and n1 is 0.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、周波数1GHz~10THzの電磁波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。この液晶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 electromagnetic wave control with a frequency of 1 GHz to 10 THz and a liquid crystal composition used in this element. This liquid crystal composition has a nematic phase and positive dielectric anisotropy.

ディスプレイ用途に多く用いられている液晶組成物の新規用途として、液晶組成物を用いた電磁波の送受信を行うアンテナなど高周波技術への応用が注目されている。 As a new use of liquid crystal compositions, which are often used for displays, attention has been paid to the application of liquid crystal compositions to high-frequency technology such as antennas for transmitting and receiving electromagnetic waves.

具体的に周波数1GHz~10THzの電磁波制御に使用される素子として、ミリ波帯または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組成物を用いた方式が注目されている。 Specific examples of elements used for controlling electromagnetic waves with frequencies of 1 GHz to 10 THz include millimeter wave band or microwave band antennas, infrared laser elements, and the like. Various systems have been studied for these elements, but a system using a liquid crystal composition, which is considered to be less likely to fail because it has no mechanically movable parts, 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、すなわちマイクロ波~テラヘルツ波(~10THz)の範囲においても、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、誘電率異方性がある(非特許文献1)。そのため液晶組成物は、外場(電界)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 has a frequency (relaxation frequency) lower than the frequency at which alignment polarization is relaxed (relaxation frequency) (from several 100 kHz to several 100 MHz). Dielectric constants in different directions.
At frequencies higher than the relaxation frequency, that is, in the range from microwaves to terahertz waves (up to 10 THz), there is a difference in the dielectric constant between the vertical direction and the horizontal direction with respect to the alignment direction of the liquid crystal composition, although the value is small. There is index anisotropy (Non-Patent Document 1). Therefore, the liquid crystal composition can change the dielectric constant in one direction by changing the alignment direction of the molecules according to the external field (electric field).

この性質を利用すれば、液晶組成物は、外部からの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 in response to an external electric field and change the dielectric constant. For example, it is possible to realize a microwave device that can electrically control the transmission characteristics of a high-frequency transmission line from the outside. Such devices include a voltage-controlled millimeter wave band variable phase shifter in which a nematic liquid crystal composition is filled in a waveguide, and a microwave/millimeter wave band in which a nematic liquid crystal composition is used as a dielectric substrate for a microstrip line. Wideband variable phase shifters and the like have been reported (Patent Documents 1 and 2).

また近年、光を含む電磁波に対して自然界の物質には無い振る舞いを示すメタマテリアル技術の研究が進んでいる。その特性から高周波デバイス、マイクロ波デバイス又はアンテナなどの技術分野へ応用され、様々な電磁波制御素子が考案されている。メタマテリアルを用いた伝送線路のキャパシタンス制御材料として、外部からの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液晶組成物の利用も考えられている。 Moreover, in recent years, research has progressed on metamaterial technology that exhibits behavior that is not found in natural substances in response to electromagnetic waves, including light. Due to its characteristics, it is applied to technical fields such as high-frequency devices, microwave devices, and antennas, and various electromagnetic wave control elements have been devised. As a capacitance control material for a transmission line using a metamaterial, the use of a liquid crystal composition that can change the orientation of molecules in response to an external electric field and change the dielectric constant is also considered.

このような電磁波制御に使用される素子は、高利得かつ低挿入損失であるなどの特性を有する事が望ましい。高周波信号の位相制御を考えると、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、大きな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)。 Elements used for such electromagnetic wave control desirably have characteristics such as high gain and low insertion loss. Considering the phase control of high-frequency signals, the properties required of the liquid crystal composition are a large dielectric anisotropy that enables a large phase control in the frequency region used for phase control, and the electromagnetic wave of the liquid crystal composition. A dielectric loss tangent (tan δ) proportional to the absorbed energy of a signal is required to be small (Non-Patent Document 1).

液晶組成物は誘電体であるため外場(電界)に対し分極(誘電分極)を生じる。誘電率は電界に対する誘電体の応答を示す物性量であり、誘電率の大きさは誘電分極に関係する。誘電分極が生じるメカニズムは大きく3つに分けられる。電子分極、イオン分極、および配向分極である。配向分極は双極子モーメントの配向に伴う分極であり、上記に示すように数100kHzから数100MHz程度の周波数において緩和し、配向分極は小さくなる。その結果、高周波(マイクロ波~テラヘルツ波(~10THz)の範囲)における、誘電分極は電子分極及びイオン分極のみが関与することになる。なお挿入損失のない誘電体においては誘電率と屈折率にはε=nの関係があり、液晶組成物のイオン分極を小さいと考えるならば、電子分極に起因する可視光における屈折率異方性(Δn)が大きいほど高周波領域における誘電率異方性(Δε)もより大きくなると考えられる(非特許文献2)。そのため液晶組成物としては大きな屈折率異方性を持つことが好ましい。 Since the liquid crystal composition is a dielectric, it generates polarization (dielectric polarization) with respect to an external field (electric field). Permittivity is a physical quantity that indicates the response of a dielectric to an electric field, and the magnitude of the permittivity is related to dielectric polarization. The mechanism by which dielectric polarization occurs can be roughly divided into three. They are electronic polarization, ionic polarization, and orientational polarization. The orientation polarization is polarization accompanying the orientation of the dipole moment, and as shown above, it relaxes at frequencies from several hundred kHz to several hundred MHz, and the orientation polarization becomes small. As a result, at high frequencies (range of microwaves to terahertz waves (~10 THz)), dielectric polarization involves only electronic polarization and ionic polarization. In dielectrics with no insertion loss, there is a relationship of ε= n2 between the dielectric constant and the refractive index. It is considered that the greater the property (Δn), the greater the dielectric anisotropy (Δε) in the high frequency region (Non-Patent Document 2). Therefore, it is preferable that the liquid crystal composition has a large refractive index anisotropy.

また、当該素子のスイッチング特性および高エネルギー効率を実現するために、低い駆動電圧であることが望ましい。そのため液晶組成物としては低周波数(緩和周波数より低い周波数)においても大きな誘電率異方性を持つことが好ましい。 Also, a low drive voltage is desirable to achieve switching characteristics and high energy efficiency of the device. Therefore, the liquid crystal composition preferably has a large dielectric anisotropy even at low frequencies (frequencies lower than the relaxation frequency).

そのほかに、電磁波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, elements used for electromagnetic wave control are required to have a wide operating temperature range and a short response time. Low minimum temperature, stability against heat, low viscosity, etc. are also required.

従来の当該素子に使用される液晶組成物は、下記の特許文献3から4に開示されている。 Liquid crystal compositions used in conventional devices are disclosed in Patent Documents 3 to 4 below.

国際公開2017/201515号WO2017/201515 国際公開2017/208996号WO2017/208996 特開2004-285085号公報JP 2004-285085 A 特開2011-74074号公報JP 2011-74074 A

EKISHO、23巻(1号)、(2019年)、51~55頁EKISHO, Vol. 23 (No. 1), (2019), pp. 51-55 誘電体現象論 社団法人 電気学会 株式会社オーム社 1973年7月25日 92~95頁Dielectric Phenomenon Theory The Institute of Electrical Engineers of Japan Ohmsha Co., Ltd. July 25, 1973 pp.92-95

電磁波制御に使用される素子用の材料として、液晶組成物はネマチック相の高い上限温度およびネマチック相の低い下限温度を有しながら、電磁波制御を行う周波数領域での大きな誘電率異方性(大きな屈折率異方性)、小さなtanδ、および駆動電圧の低減のための低周波数における大きな誘電率異方性を有し、さらに好ましくは、小さな粘度、駆動周波数領域での大きな比抵抗および熱に対する安定性を有することが要求されている。 As a material for devices used for electromagnetic wave control, liquid crystal compositions have a high upper limit temperature of the nematic phase and a low lower limit temperature of the nematic phase, while exhibiting a large dielectric anisotropy (large refractive index anisotropy), small tan δ, and large dielectric anisotropy at low frequencies for driving voltage reduction, and more preferably small viscosity, large resistivity in the driving frequency range and thermal stability It is required to have sex.

しかし、このような電磁波制御に使用される素子へ使用するための液晶組成物として、従来のディスプレイ用途等で使用される液晶組成物は特性面で不十分である。それらは高い挿入損失(insertion loss)および/または不十分な位相シフト等、高周波制御用に使用するには不十分な特性だからである。 However, as a liquid crystal composition for use in elements used for such electromagnetic wave control, liquid crystal compositions used for conventional display applications and the like are insufficient in terms of characteristics. This is because they have poor properties for use in high frequency control, such as high insertion loss and/or poor phase shift.

電磁波制御に使用される素子用の液晶材料の開発はまだ発展途上であり、高周波制御の特性を改善するために、そのような素子の最適化を可能にする新規の化合物を開発するための試みが常になされている。そして電磁波制御に使用される素子用の材料として使用するために、特異な液晶媒体が必要とされる。 The development of liquid crystal materials for devices used for electromagnetic wave control is still in its infancy, and attempts are being made to develop novel compounds that enable the optimization of such devices in order to improve the characteristics of high frequency control. is always done. A unique liquid crystal medium is required for use as a material for devices used in electromagnetic wave control.

本発明の目的は、周波数1GHz~10THzの電磁波制御用の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 which satisfies the above-mentioned required characteristics and has an excellent balance of characteristics as a material for use in an element for controlling electromagnetic waves with a frequency of 1 GHz to 10 THz.

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ことを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies, the inventors have found that a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound having a specific structure can solve the above problems, and completed the present invention.

本発明は、以下などの構成を有する。 The present invention has the following configurations.

項1 式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有し、1GHzから10THzのいずれかの周波数の電磁波制御に使用される液晶組成物。

Figure 2023028799000001

式(1)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
環Aは、

Figure 2023028799000002

Figure 2023028799000003

または

Figure 2023028799000004

であり;
11は、単結合、-CH=CH-、または-C≡C-であり;Z12およびZ13は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であるが、Z12およびZ13のうちの少なくとも1つは単結合ではなく;
11、L12、L13、L14、L15、およびL16は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチルまたはシクロプロピルであり;
11およびY12は、水素、フッ素、メチルまたは塩素であり;
は、フッ素、-CF、または-OCFであり;
n1は、0、1、または2である。 Item 1: A liquid crystal composition containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) and used for electromagnetic wave control at a frequency of any one of 1 GHz to 10 THz.

Figure 2023028799000001

In formula (1),
R 1 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
Ring A 1 is

Figure 2023028799000002

Figure 2023028799000003

or

Figure 2023028799000004

is;
Z 11 is a single bond, —CH═CH—, or —C≡C—; Z 12 and Z 13 are a single bond, —C≡C—, or —C≡CC≡C— but at least one of Z 12 and Z 13 is not a single bond;
L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 and L 16 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl or cyclopropyl;
Y 11 and Y 12 are hydrogen, fluorine, methyl or chlorine;
X 1 is fluorine, —CF 3 , or —OCF 3 ;
n1 is 0, 1, or 2;

項2 式(1-1)から式(1-8)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000005

式(1-1)から式(1-8)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
11、L14、L15、およびL16は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、またはシクロプロピルであり;
11およびY12は、水素、フッ素、または塩素である。 Item 2. The liquid crystal composition according to Item 1, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (1-1) to (1-8).

Figure 2023028799000005

In formulas (1-1) to (1-8),
R 1 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
L 11 , L 14 , L 15 , and L 16 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 11 and Y 12 are hydrogen, fluorine, or chlorine.

項3 液晶組成物の重量に基づいて、式(1)で表される化合物の割合が10重量%から100重量%の範囲である、項1に記載の液晶組成物。 Item 3. The liquid crystal composition according to item 1, wherein the proportion of the compound represented by formula (1) is in the range of 10% by weight to 100% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.

項4 式(2)で表される化合物の群および式(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、項1から3に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000006

式(2)~(3)において、
21、R22、R31およびR32は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
21、Z23、およびZ31は、単結合、-CH=CH-、または-C≡C-であり;Z32およびZ33は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり、Z22は-C≡C-または-C≡C-C≡C-であり;
21、L22、L23、L31、L32、L33、L34、L35、およびL36は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。 Item 4. The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 3, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) and the group of compounds represented by formula (3).

Figure 2023028799000006

In formulas (2) to (3),
R 21 , R 22 , R 31 and R 32 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl is —O— may be replaced with;
Z 21 , Z 23 , and Z 31 are a single bond, —CH═CH—, or —C≡C—; Z 32 and Z 33 are a single bond, —C≡C—, or —C≡C -C≡C- and Z 22 is -C≡C- or -C≡CC≡C-;
L21 , L22 , L23 , L31 , L32, L33 , L34 , L35 , and L36 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, or ethyl.

項5 式(2-1)から式(2-5)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4に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000007

式(2-1)から式(2-5)において、
21およびR22は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
21、L22、およびL23は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。 Item 5. The liquid crystal composition according to Item 4, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (2-1) to (2-5).

Figure 2023028799000007

In formulas (2-1) to (2-5),
R 21 and R 22 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O— often;
L 21 , L 22 and L 23 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl.

項6 液晶組成物の重量に基づいて、式(2)で表される化合物の割合が20重量%から50重量%の範囲である、項4に記載の液晶組成物。 Item 6. The liquid crystal composition according to Item 4, wherein the proportion of the compound represented by formula (2) is in the range of 20% by weight to 50% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.

項7 式(3-1)から式(3-4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項4から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000008

式(3-1)から式(3-4)において、
31およびR32は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
31、L32、L33、L34、L35、およびL36は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。 Item 7. The liquid crystal composition according to any one of Items 4 to 6, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-4).

Figure 2023028799000008

In formulas (3-1) to (3-4),
R 31 and R 32 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O— often;
L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 and L 36 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl.

項8 液晶組成物の重量に基づいて、式(3)で表される化合物の割合が10重量%から40重量%の範囲である、項4に記載の液晶組成物。 Item 8. The liquid crystal composition according to Item 4, wherein the proportion of the compound represented by formula (3) is in the range of 10% by weight to 40% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.

項9 式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から8のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000009

式(4)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
41は、単結合、-CH=CH-、または-C≡C-であり;Z42およびZ43は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
41、L42、L43、L44、およびL45は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチルまたはシクロプロピルであり;
41およびY42は、水素、フッ素、または塩素であり;
は、-C≡N、-C≡C-C≡N、または-N=C=Sであり;
n4は、0、1、または2である。 Item 9. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 8, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (4).

Figure 2023028799000009

In formula (4),
R 4 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
Z 41 is a single bond, —CH═CH—, or —C≡C—; Z 42 and Z 43 are a single bond, —C≡C—, or —C≡CC≡C— ;
L 41 , L 42 , L 43 , L 44 and L 45 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl or cyclopropyl;
Y 41 and Y 42 are hydrogen, fluorine, or chlorine;
X 4 is -C≡N, -C≡C-C≡N, or -N=C=S;
n4 is 0, 1, or 2;

項10 式(4-1)から式(4-12)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9に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000010

Figure 2023028799000011

式(4-1)から式(4-12)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
41、L43、L44、およびL46は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、またはシクロプロピルであり;
41およびY42は、水素、フッ素、または塩素である。 Item 10. The liquid crystal composition according to Item 9, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (4-1) to (4-12).

Figure 2023028799000010

Figure 2023028799000011

In formulas (4-1) to (4-12),
R 4 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
L 41 , L 43 , L 44 , and L 46 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 41 and Y 42 are hydrogen, fluorine, or chlorine.

項11 液晶組成物の重量に基づいて、式(4)で表される化合物の割合が5重量%から40重量%の範囲である、項9に記載の液晶組成物。 Item 11. The liquid crystal composition according to Item 9, wherein the proportion of the compound represented by formula (4) is in the range of 5% by weight to 40% by weight based on the weight 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 12. 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 in the range of 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0.4~3.0の範囲である、項1から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 13. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 12, wherein dielectric anisotropy at 25° C. at any frequency from 1 GHz to 10 THz is in the range of 0.4 to 3.0.

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. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 13, comprising an optically active compound.

項15 重合性化合物を含む項1から14いずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 15. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 14, comprising 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から10THzのいずれかの周波数の電磁波制御に使用される素子。
Item 16. A device used for electromagnetic wave control at a frequency of 1 GHz to 10 THz, containing the liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 15.

本発明によれば、ネマチック相の高い上限温度およびネマチック相の低い下限温度を有しながら、電磁波制御を行う周波数領域での大きな誘電率異方性、小さなtanδ、および駆動電圧の低減のための低周波数における大きな誘電率異方性も有し、さらに、小さな粘度、駆動周波数領域での大きな比抵抗および熱に対する安定性を有する液晶組成物の提供が可能となり、本発明の液晶組成物を使用した素子は、広い温度範囲で電磁波制御することができる優れた特性を示すことができる。 According to the present invention, while having a high upper limit temperature of the nematic phase and a low lower limit temperature of the nematic phase, a large dielectric anisotropy in the frequency range for electromagnetic wave control, a small tan δ, and a reduction in the driving voltage It is possible to provide a liquid crystal composition that has a large dielectric anisotropy at low frequencies, a small viscosity, a large specific resistance in the drive frequency range, and stability against heat, and the liquid crystal composition of the present invention is used. The device can exhibit excellent characteristics of electromagnetic wave control over a wide temperature range.

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「電磁波制御素子」の用語をそれぞれ「組成物」および「素子」と略すことがある。「電磁波制御素子」は電磁波制御パネルおよび電磁波制御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。 Terms used in this specification are as follows. The terms "liquid crystal composition" and "electromagnetic wave control element" may be abbreviated as "composition" and "element", respectively. "Electromagnetic wave control element" is a general term for an electromagnetic wave control panel and an electromagnetic wave control module. "Liquid crystal compound" means a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase, or a compound having no liquid crystal phase, but for the purpose of adjusting the properties of the nematic phase such as temperature range, viscosity, dielectric It is a general term for compounds mixed in the composition. This compound has a six-membered ring such as 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene, and its molecules (liquid crystal molecules) are rod-like. A "polymerizable compound" is a compound added for the purpose of forming a polymer in the composition. A liquid crystalline compound having alkenyl is not classified as a polymerizable compound 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。液晶性化合物の割合(含有量)は、この液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。この液晶組成物に、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線および熱に対する安定剤、消光剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、磁性化合物のような添加物が必要に応じて添加される。添加物の割合(添加量)は、液晶性化合物の割合と同様に、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。重量百万分率(ppm)が用いられることもある。重合開始剤および重合禁止剤の割合は、例外的に重合性化合物の重量に基づいて表される。 A liquid crystal composition is prepared by mixing a plurality of liquid crystalline compounds. The ratio (content) of the liquid crystalline compound is represented by weight percentage (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition. This liquid crystal composition contains an optically active compound, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a stabilizer against ultraviolet rays and heat, a quenching agent, a dye, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, a polymerization inhibitor, a magnetic compound, and the like. Additives are added as needed. The proportion (addition amount) of the additive is represented by weight percentage (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition, like the proportion of the liquid crystalline compound. Parts per million (ppm) by weight are sometimes used. Proportions of polymerization initiators and polymerization inhibitors are exceptionally expressed based on the weight of the polymerizable 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". "Lower limit temperature of nematic phase" may be abbreviated as "lower limit temperature". The expression "increase the dielectric anisotropy" means that the value increases positively in the case of a composition with a positive dielectric anisotropy, and in a composition with a negative dielectric anisotropy. When it is a thing, it means that its value increases negatively.

式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を「化合物(1)」と略すことがある。「化合物(1)」は、式(1)で表される1つの化合物または2つ以上の化合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「置き換えられてもよい」に関する「少なくとも1つの」は、位置だけでなく、その個数についても制限なく選択してよいことを意味する。 At least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) may be abbreviated as "compound (1)". "Compound (1)" means one compound or two or more compounds represented by Formula (1). The same applies to compounds represented by other formulas. "At least one" with respect to "may be replaced" means that not only the position but also the number thereof may be selected without limitation.


Figure 2023028799000012

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。
Figure 2023028799000012

The above compound (1z) will be described as an example. In formula (1z), the symbols α and β surrounded by hexagons correspond to ring α and ring β, respectively, and represent rings such as six-membered rings and condensed rings. When the index 'x' is 2, there are two rings α. Two groups represented by two rings α may be the same or different. This rule applies to any two rings α when the index 'x' is greater than two. This rule also applies to other symbols, such as the bonding group Z. A slash across one side of ring β indicates that any hydrogen on ring β may be replaced with a substituent (-Sp-P). The subscript 'y' indicates the number of substituents replaced. When the index 'y' is 0, there is no such replacement. When the subscript 'y' is 2 or more, there are multiple substituents (-Sp-P) on the ring β. In this case as well, the "can be the same or can be different" rule applies. This rule also applies when the symbol Ra 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" mean 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 Ra's 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 compounds represented by formula (1z) may be abbreviated as "compound (1z)". "Compound (1z)" means one compound, a mixture of two compounds, or a mixture of three or more compounds represented by formula (1z). The same applies to compounds represented by other formulas. The expression "at least one compound selected from compounds represented by formula (1z) and formula (2z)" means at least one compound selected from the group of compound (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-CH-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、-CH-CH-CH-は、隣接しない-CH-が-O-で置き換えられることによって-O-CH-O-に変換されてもよい。しかしながら、隣接した-CH-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-CH-(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' is arbitrary. The expression "at least one 'A' may be replaced with 'B'" means that when the number of 'A' is 1, the position of 'A' is arbitrary, and the number of 'A' is 2 When there are more than one, their positions can be chosen without restriction. The expression "at least one -CH 2 - may be replaced with -O-" is sometimes used. In this case, -CH 2 -CH 2 -CH 2 - may be converted to -O-CH 2 -O- by replacing non-adjacent -CH 2 - with -O-. However, 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、直鎖アルキルまたは分岐鎖アルキルであり、特にことわりがない限り環状アルキルを含まない。液晶相の安定性(幅広い温度範囲で液晶相を示すということ)の観点から、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、下記の2つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き(L)であってもよいし、右向き(R)であってもよい。このルールは、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、テトラヒドロピラン-2,5-ジイルのような、非対称な環の二価基にも適用される。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。

Figure 2023028799000013

カルボニルオキシのような結合基も同様に、-COO-であってもよいし、-OCO-であってもよい。 Alkyl in the liquid crystalline compound is straight-chain alkyl or branched-chain alkyl, and does not include cyclic alkyl unless otherwise specified. Straight-chain alkyl is preferable to branched-chain alkyl from the viewpoint of the stability of the liquid crystal phase (the fact that the liquid crystal phase is exhibited over a wide temperature range). The same applies to terminal groups such as alkoxy and alkenyl. The configuration of 1,4-cyclohexylene is preferably trans rather than cis in order to increase the maximum temperature. 2-Fluoro-1,4-phenylene means the following two divalent radicals. In the chemical formula, fluorine may be directed leftward (L) or rightward (R). This rule includes 2,5-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane- It also applies to asymmetric ring divalent radicals such as 2,5-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl. A preferred tetrahydropyran-2,5-diyl is rightward (R) in order to increase the maximum temperature.

Figure 2023028799000013

A linking group such as carbonyloxy may similarly be -COO- or -OCO-.

成分化合物の化学式において、末端基Rの記号を複数の化合物に用いた。これらの化合物において、任意の2つのRが表わす2つの基は同一であってもよく、または異なってもよい。例えば、化合物(1-1)のRがメチルであり、化合物(1-2)のRがエチルであるケースがある。化合物(1-1)のRがエチルであり、化合物(1-2)のRがプロピルであるケースもある。このルールは、R21、R22、R31、R32、Rなどの記号にも適用される。 In the chemical formulas of component compounds, the symbol for the terminal group R1 is used for multiple compounds. In these compounds, any two groups represented by R 1 may be the same or different. For example, there is a case where R 1 of compound (1-1) is methyl and R 1 of compound (1-2) is ethyl. In some cases, R 1 of compound (1-1) is ethyl and R 1 of compound (1-2) is propyl. This rule also applies to symbols such as R 21 , R 22 , R 31 , R 32 , R 4 .

本発明は、次の項(a)~(f)も含む。(a)光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線および熱に対する安定剤、消光剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物のような添加物から選択された少なくとも1つをさらに含有する上記の組成物。(b)上記の組成物を含有する素子。(c)上記の組成物を含有し、1GHzから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。(d)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素子。(e)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。(f)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光学活性な組成物としての使用。 The present invention also includes the following items (a) to (f). (a) additives such as optically active compounds, antioxidants, UV absorbers, UV and heat stabilizers, quenchers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds; The above composition further comprising at least one selected from (b) a device containing the above composition; (c) A device containing the above composition and used for phase control of an electromagnetic wave signal of any frequency from 1 GHz to 10 THz. (d) the above composition further containing a polymerizable compound, and a device containing this composition; (e) Use of the above composition as a composition having a nematic phase. (f) Use as an optically active composition by adding an optically active compound to the above composition.

本発明の液晶組成物は、1GHz~10THzの電磁波信号の周波数領域で大きな誘電率異方性および小さなtanδを有する。その為、1GHz~10THz、さらには1GHz~50GHzの電磁波に関わる素子に使用する事が好ましい。 The liquid crystal composition of the present invention has a large dielectric anisotropy and a small tan δ in the frequency range of electromagnetic wave signals from 1 GHz to 10 THz. Therefore, it is preferable to use it for elements related to electromagnetic waves of 1 GHz to 10 THz, more preferably 1 GHz to 50 GHz.

本発明の組成物を次の順で説明する。第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分の好ましい割合およびその根拠を説明する。第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。第五に、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 component compounds in the composition will be described. Second, the main properties of the component compound and the main effect of this compound on the composition are described. Third, the combination of ingredients in the composition, the preferred proportions of the ingredients and the rationale for them are described. Fourth, preferred forms of component compounds are described. Fifth, preferred component compounds are shown. Sixth, additives that may be added to the composition are described. Seventh, the method for synthesizing the component compounds will be explained. Finally, the use of the composition will be explained.

第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。本発明の組成物は、組成物Aと組成物Bに分類される。組成物Aは、化合物(1)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)とは異なる液晶性化合物である。このような化合物は、特性をさらに調整する目的で組成物に混合される。添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線および熱に対する安定剤、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。 First, the composition of the component compounds in the composition will be described. The compositions of the present invention are classified into composition A and composition B. Composition A may further contain other liquid crystalline compounds, additives, etc., in addition to the liquid crystalline compound selected from compound (1). "Another liquid crystalline compound" is a liquid crystalline compound different from compound (1). Such compounds are incorporated into the composition for the purpose of further adjusting its properties. Additives include optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, stabilizers against ultraviolet rays and heat, quenchers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds, and the like.

組成物Bは、実質的に、化合物(1)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。 Composition B consists essentially of a liquid crystalline compound selected from compound (1). "Substantially" means that the composition may contain additives, but does not contain other liquid crystalline compounds. Composition B has fewer components than Composition A. Composition B is preferable to composition A from the viewpoint of cost reduction. The composition A is preferable to the composition B from the viewpoint that the properties can be further adjusted by mixing other liquid crystalline 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の特性に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を本発明の効果に基づいて表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、0(ゼロ)は、値がほぼゼロであるか、またはゼロに近いことを意味する。 Second, the main properties of the component compound and the main effect of this compound on the properties of the composition are described. The main properties of the component 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 medium, and S small or low. The symbols L, M, S are classifications based on qualitative comparisons between component compounds, with 0 (zero) meaning the value is approximately zero or close to zero.

表1 化合物の特性

Figure 2023028799000014

Table 1 Properties of compounds

Figure 2023028799000014

成分化合物を組成物に混合したとき、成分化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果は次のとおりである。
化合物(1)は、主に液晶組成物の屈折率異方性を上げる、誘電率異方性を上げる効果がある。上限温度および粘度は、化合物(1)に含まれる環数、式(1)におけるn1の数により調整が可能である。すなわち、n1が0の時、上限温度は下がるが粘度は下がり、n1が2の時、粘度は上がるが、上限温度は上がる。
化合物(2)は、主に液晶組成物の屈折率異方性を上げ、ネマチック相の温度範囲を拡げる効果がある。化合物(2)は、液晶組成物の下限温度および粘度を下げる能力が高い。
化合物(3)は、主に液晶組成物の屈折率異方性を上げ、ネマチック相の温度範囲を拡げる効果がある。化合物(3)は、液晶組成物の上限温度を上げる能力が高い。
化合物(4)は、主に液晶組成物の屈折率異方性を上げる、誘電率異方性を上げる効果がある。上限温度および粘度は、化合物(4)に含まれる環数、式(4)におけるn4の数により調整が可能である。すなわち、n4が0の時、上限温度は下がるが粘度は下がり、n4が2の時、粘度は上がるが、上限温度は上がる。
When the component compounds are mixed into the composition, the main effects of the component compounds on the properties of the composition are as follows.
Compound (1) mainly has the effect of increasing the refractive index anisotropy and increasing the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition. The upper limit temperature and viscosity can be adjusted by the number of rings contained in compound (1) and the number of n1 in formula (1). That is, when n1 is 0, the maximum temperature decreases but the viscosity decreases, and when n1 is 2, the viscosity increases but the maximum temperature increases.
The compound (2) mainly increases the refractive index anisotropy of the liquid crystal composition and has the effect of widening the temperature range of the nematic phase. Compound (2) has a high ability to lower the minimum temperature and viscosity of the liquid crystal composition.
Compound (3) has the effect of mainly increasing the refractive index anisotropy of the liquid crystal composition and widening the temperature range of the nematic phase. Compound (3) has a high ability to raise the maximum temperature of the liquid crystal composition.
The compound (4) mainly has the effect of increasing the refractive index anisotropy and increasing the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition. The upper limit temperature and viscosity can be adjusted by the number of rings contained in compound (4) and the number of n4 in formula (4). That is, when n4 is 0, the maximum temperature decreases but the viscosity decreases, and when n4 is 2, the viscosity increases but the maximum temperature increases.

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組み合わせは、化合物(1)+化合物(2)、化合物(1)+化合物(3)、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。 Thirdly, the combination of ingredients in the composition, the preferred proportions of the ingredient compounds and the rationale thereof will be explained. The combination of components in the composition is compound (1) + compound (2), compound (1) + compound (3), compound (1) + compound (2) + compound (3) or compound (1) + compound ( 2) + compound (3) + compound (4).

液晶組成物の重量に基づいて、化合物(1)の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるため、そして屈折率異方性を上げるために約10重量%以上であり、ネマチック相の温度範囲を拡げるため、また粘度を下げるために約100重量%以下である。さらに好ましい割合は約20重量%から約100重量%の範囲である。特に好ましい割合は約30重量%から約100重量%の範囲である。 Based on the weight of the liquid crystal composition, a preferable proportion of compound (1) is about 10% by weight or more for increasing dielectric anisotropy and refractive index anisotropy, and the temperature range of the nematic phase is and to reduce the viscosity, it is about 100% by weight or less. A more preferred proportion ranges from about 20% to about 100% by weight. A particularly preferred proportion ranges from about 30% to about 100% by weight.

液晶組成物の重量に基づいて、化合物(2)の好ましい割合は、屈折率異方性を上げながら、ネマチック相の温度範囲を拡げるために約20重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために約50重量%以下である。さらに好ましい割合は約20重量%から約45重量%の範囲である。特に好ましい割合は約20重量%から約40重量%の範囲である。 Based on the weight of the liquid crystal composition, a preferable proportion of compound (2) is about 20% by weight or more in order to widen the temperature range of the nematic phase while increasing the refractive index anisotropy. up to about 50% by weight. A more preferred proportion ranges from about 20% to about 45% by weight. A particularly preferred proportion ranges from about 20% to about 40% by weight.

液晶組成物の重量に基づいて、化合物(3)の好ましい割合は、屈折率異方性を上げながら、ネマチック相の温度範囲を拡げるために約10重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために約40重量%以下である。さらに好ましい割合は約10重量%から約35重量%の範囲である。特に好ましい割合は約10重量%から約30重量%の範囲である。 Based on the weight of the liquid crystal composition, a preferable proportion of compound (3) is about 10% by weight or more in order to increase the temperature range of the nematic phase while increasing the refractive index anisotropy. up to about 40% by weight. A more preferred proportion ranges from about 10% to about 35% by weight. A particularly preferred proportion ranges from about 10% to about 30% by weight.

液晶組成物の重量に基づいて、化合物(4)の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるため、そして屈折率異方性を上げるために約5重量%以上であり、ネマチック相の温度範囲を拡げるため、また粘度を下げるために約40重量%以下である。さらに好ましい割合は約5重量%から約35重量%の範囲である。特に好ましい割合は約10重量%から約35重量%の範囲である。 Based on the weight of the liquid crystal composition, a preferable proportion of compound (4) is about 5% by weight or more for increasing dielectric anisotropy and refractive index anisotropy, and the temperature range of the nematic phase is is about 40% by weight or less in order to spread the viscosity and to lower the viscosity. A more preferred proportion ranges from about 5% to about 35% by weight. A particularly preferred proportion ranges from about 10% to about 35% by weight.

第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。R、R21、R22、R31、R32およびRは、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく、好ましいR、R21、R22、R31、R32またはRは、紫外線または熱に対する安定性を上げるために、炭素数1から6のアルキルである。 Fourth, preferred forms of component compounds are described. R 1 , R 21 , R 22 , R 31 , R 32 and R 4 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 in said alkyl or said alkenyl — may be replaced with —O—, and preferred R 1 , R 21 , R 22 , R 31 , R 32 or R 4 has 1 to 6 carbon atoms in order to increase stability against ultraviolet light or heat. is an alkyl of

好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。 Preferred alkyls are methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl or octyl. More preferred alkyls are ethyl, propyl, butyl, pentyl, or heptyl 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。粘度を下げるために、さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。 Preferred alkoxy are methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy or heptyloxy. More preferred alkoxy is methoxy or ethoxy for reducing 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。これらのアルケニルにおいては、分岐よりも直鎖のアルケニルが好ましい。 Preferred alkenyls are 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 alkenyls are vinyl, 1-propenyl, 3-butenyl, or 3-pentenyl to reduce viscosity. The preferred configuration of -CH=CH- in these alkenyls depends on the position of the double bond. Trans is preferred in alkenyls such as 1-propenyl, 1-butenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 3-pentenyl, and 3-hexenyl in order to lower the viscosity. Cis is preferred in alkenyls such as 2-butenyl, 2-pentenyl, 2-hexenyl. Among these alkenyls, straight-chain alkenyls are preferred to branched alkenyls.

好ましいアルコキシアルキルは、-CHOCH、-CHOC、-CHOC、-(CH-OCH、-(CH-OC、-(CH-OC、-(CH-OCH、-(CH-OCH、または-(CH-OCHである。 Preferred alkoxyalkyls are -CH2OCH3 , -CH2OC2H5 , -CH2OC3H7 , -(CH2)2-OCH3 , - ( CH2 ) 2 - OC2H5 , - (CH 2 ) 2 -OC 3 H 7 , -(CH 2 ) 3 -OCH 3 , -(CH 2 ) 4 -OCH 3 , or -(CH 2 ) 5 -OCH 3 .

n1は、0、1、または2である。好ましいn1は、粘度を下げるために0であり、上限温度を上げるため、誘電率異方性を上げるため、および屈折率異方性を上げるために1または2である。
n4は、0、1、または2である。好ましいn4は、粘度を下げるために0であり、上限温度を上げるため、誘電率異方性を上げるため、および屈折率異方性を上げるために1または2である。
n1 is 0, 1, or 2; Preferred n1 is 0 for lowering the viscosity, and 1 or 2 for raising the maximum temperature, dielectric anisotropy, and refractive index anisotropy.
n4 is 0, 1, or 2; Preferred n4 is 0 for lowering the viscosity, and 1 or 2 for raising the maximum temperature, dielectric anisotropy, and refractive index anisotropy.

11、Z21、Z23、Z31、およびZ41は、単結合、-CH=CH-または-C≡C-である。好ましいZ11、Z21、Z23、Z31、およびZ41は、粘度を下げるために単結合であり、屈折率異方性を上げるために-C≡C-である。Z12、Z13、Z32、Z33、Z42およびZ43は、単結合、-C≡C-または-C≡C-C≡C-であるが、屈折率異方性を上げるためにZ12およびZ13のうちの少なくとも1つは単結合ではない。好ましいZ12、Z13、Z32、Z33、Z42およびZ43は、粘度を下げるために単結合であり、屈折率異方性を上げるために-C≡C-または-C≡C-C≡C-である。Z22は、-C≡C-または-C≡C-C≡C-である。好ましいZ22は、屈折率異方性を上げるために-C≡C-C≡C-である。 Z 11 , Z 21 , Z 23 , Z 31 and Z 41 are a single bond, -CH=CH- or -C≡C-. Preferred Z 11 , Z 21 , Z 23 , Z 31 and Z 41 are single bonds to reduce viscosity and -C≡C- to increase refractive index anisotropy. Z 12 , Z 13 , Z 32 , Z 33 , Z 42 and Z 43 are single bonds, -C≡C- or -C≡CC≡C-, but in order to increase the refractive index anisotropy, At least one of Z12 and Z13 is not a single bond. Preferred Z 12 , Z 13 , Z 32 , Z 33 , Z 42 and Z 43 are single bonds to reduce viscosity, and -C≡C- or -C≡C- to increase refractive index anisotropy. C≡C-. Z 22 is -C≡C- or -C≡CC≡C-. Preferred Z 22 is -C≡CC≡C- for increasing refractive index anisotropy.

環Aは、

Figure 2023028799000015

Figure 2023028799000016

または

Figure 2023028799000017

である。好ましい環Aは、屈折率異方性を上げるために、

Figure 2023028799000018

である。 Ring A 1 is

Figure 2023028799000015

Figure 2023028799000016

or

Figure 2023028799000017

is. A preferable ring A1 is, in order to increase the refractive index anisotropy,

Figure 2023028799000018

is.

11、L12、L13、L14、L15、L16、L41、L42、L43、L44、またはL45は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチルまたはシクロプロピルである。好ましいL11、L12、L13、L14、L15、L16、L41、L42、L43、L44、またはL45は、相溶性を上げるために、フッ素、エチルまたはシクロプロピルである。L21、L22、L23、L31、L32、L33、L34、L35およびL36は、水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルである。好ましいL21、L22、L23、L31、L32、L33、L34、L35またはL36は、相溶性を上げるために、フッ素またはエチルである。L13およびL14、L21およびL22、L32およびL34、またはL42およびL43は、誘電率異方性が負となり、液晶組成物全体の誘電率異方性を小さくしてしまうため、同時にフッ素等でない方が好ましい。 L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 , L 16 , L 41 , L 42 , L 43 , L 44 or L 45 is hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl or cyclopropyl. Preferred L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 , L 16 , L 41 , L 42 , L 43 , L 44 or L 45 are fluorine, ethyl or cyclopropyl to improve compatibility. be. L21 , L22 , L23 , L31 , L32 , L33 , L34 , L35 and L36 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl. Preferred L 21 , L 22 , L 23 , L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 or L 36 are fluorine or ethyl to improve compatibility. L 13 and L 14 , L 21 and L 22 , L 32 and L 34 , or L 42 and L 43 have a negative dielectric anisotropy, which reduces the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition as a whole. Therefore, it is preferable that it is not fluorine or the like at the same time.

11、Y12、Y41、およびY42は、水素、フッ素、または塩素である。好ましいY11、Y12、Y41、およびY42は、誘電率異方性を上げるためにフッ素である。L14およびY11、またはL45およびY41は、誘電率異方性が負となり、液晶組成物全体の誘電率異方性を小さくしてしまうため、同時にフッ素等でない方が好ましい。 Y 11 , Y 12 , Y 41 and Y 42 are hydrogen, fluorine or chlorine. Preferred Y 11 , Y 12 , Y 41 and Y 42 are fluorine in order to increase dielectric anisotropy. L 14 and Y 11 , or L 45 and Y 41 have a negative dielectric anisotropy and reduce the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition as a whole.

第五に、好ましい成分化合物を示す。好ましい化合物(1)は、化合物(1-1)から化合物(1-8)である。 Fifth, preferred component compounds are shown. Preferred compounds (1) are compounds (1-1) to (1-8).


Figure 2023028799000019

Figure 2023028799000019

これらの式において、Rは、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;L11、L14、L15、およびL16は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチルまたはシクロプロピルであり;Y11およびY12は、水素、フッ素または塩素である。化合物(1)の少なくとも1つが、化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-5)または化合物(1-6)であることが好ましい。 In these formulas, R 1 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl is replaced with —O—. L 11 , L 14 , L 15 and L 16 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl or cyclopropyl; Y 11 and Y 12 are hydrogen, fluorine or chlorine. At least one compound (1) is preferably compound (1-1), compound (1-2), compound (1-5) or compound (1-6).

好ましい化合物(2)は、化合物(2-1)から化合物(2-5)である。 Preferred compounds (2) are compounds (2-1) to (2-5).


Figure 2023028799000020

Figure 2023028799000020

これらの式において、R21およびR22は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;L21、L22、およびL23は、水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルである。化合物(2)の少なくとも1つが、化合物(2-1)、または化合物(2-4)であることが好ましい。化合物(2)の少なくとも2つが、化合物(2-1)または化合物(2-2)のうちの1つと、化合物(2-4)の組み合わせであることが好ましい。 In these formulas, R 21 and R 22 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl is —O— optionally substituted; L 21 , L 22 and L 23 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl. At least one compound (2) is preferably compound (2-1) or compound (2-4). At least two compounds (2) are preferably a combination of one of compound (2-1) or compound (2-2) and compound (2-4).

好ましい化合物(3)は、化合物(3-1)から化合物(3-4)である。 Preferred compounds (3) are compounds (3-1) to (3-4).


Figure 2023028799000021

Figure 2023028799000021

これらの式において、R31およびR32は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;L31、L32、L33、L34、L35、およびL36は、水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルである。化合物(3)の少なくとも1つが、化合物(3-1)、化合物(3-2)、または化合物(3-3)であることが好ましい。 In these formulas, R 31 and R 32 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl is —O— optionally substituted; L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 and L 36 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl. At least one compound (3) is preferably compound (3-1), compound (3-2), or compound (3-3).

好ましい化合物(4)は、化合物(4-1)から化合物(4-12)である。 Preferred compounds (4) are compounds (4-1) to (4-12).


Figure 2023028799000022

Figure 2023028799000023

Figure 2023028799000022

Figure 2023028799000023

これらの式において、Rは、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;L41、L43、L44、およびL45は、水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり;Y41およびY42は、水素、フッ素、または塩素である。化合物(4)の少なくとも1つが、化合物(4-3)、化合物(4-4)、化合物(4-9)、化合物(4-10)、化合物(4-11)、または化合物(4-12)であることが好ましい。 In these formulas, R 4 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl is replaced with —O—. L 41 , L 43 , L 44 and L 45 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl; Y 41 and Y 42 are hydrogen, fluorine or chlorine. at least one compound (4) is compound (4-3), compound (4-4), compound (4-9), compound (4-10), compound (4-11), or compound (4-12) ) is preferred.

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、紫外線および熱に対する安定剤、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。以下において、これらの添加物の混合割合は、特に断らない場合は、液晶組成物の重量に基づく割合(重量)である。 Sixth, additives that may be added to the composition are described. Such additives include optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, stabilizers against ultraviolet rays and heat, quenchers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds, and the like. is. Hereinafter, the mixing ratio of these additives is the ratio (weight) based on the weight of the liquid crystal composition unless otherwise specified.

液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性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(5-1)から化合物(5-6)である。光学活性化合物の好ましい割合は約5重量%以下である。さらに好ましい割合は約0.01重量%から約2重量%の範囲である。 An optically active compound is added to the composition for the purpose of inducing a helical structure of liquid crystals to give a twist angle. Examples of such compounds are compounds (5-1) to (5-6). A preferred proportion of the optically active compound is about 5% by weight or less. A more preferred proportion ranges from about 0.01% to about 2% by weight.


Figure 2023028799000024

Figure 2023028799000024

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、酸化防止剤が組成物に添加される。酸化防止剤の好ましい例は、tが1から9の整数である化合物(6)などである。

Figure 2023028799000025
In order to prevent a decrease in resistivity due to heating in the atmosphere, or to maintain a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at temperatures close to the upper limit after long-term use of the device, an antioxidant is added. added to things. Preferred examples of antioxidants include compounds (6) where t is an integer from 1 to 9.

Figure 2023028799000025

化合物(6)において、好ましいtは、1、3、5、7、または9である。さらに好ましいtは7である。tが7である化合物(6)は、揮発性が小さいので、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。 In compound (6), preferred t is 1, 3, 5, 7, or 9. More preferable t is 7. The compound (6) in which t is 7 has low volatility and is effective in maintaining a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at temperatures close to the upper limit temperature after long-term use of the device. A preferable proportion of the antioxidant is about 50 ppm or more to obtain its effect, and about 600 ppm or less so as not to lower the upper limit temperature or raise the lower limit temperature. A more preferred percentage 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。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために約50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないために約10000ppm以下である。さらに好ましい割合は約100ppmから約10000ppmの範囲である。 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. A preferable ratio of these absorbents and stabilizers is about 50 ppm or more to obtain the effect, and about 10000 ppm or less so as not to lower the upper limit temperature or raise the lower limit temperature. More preferred proportions range from about 100 ppm to about 10,000 ppm.

紫外線および熱に対する安定剤の好ましい例は、化合物(7)で示すアミノ-トラン化合物などである(米国登録特許第6495066号)。

Figure 2023028799000026

式(7)において、RおよびRは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニルまたは炭素数2から12のアルケニルオキシであり;Xは、-NO、-C≡N、-N=C=S、フッ素、または-OCFであり;YおよびYは、水素またはフッ素である。これらの安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために1~20重量%の範囲であり、好ましくは5~10重量%の範囲である。 A preferred example of a stabilizer against ultraviolet light and heat is an amino-tolane compound represented by compound (7) (US Pat. No. 6,495,066).

Figure 2023028799000026

In formula (7), R m and R n are alkyl having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl having 2 to 12 carbon atoms or alkenyloxy having 2 to 12 carbon atoms ; is —NO 2 , —C≡N, —N═C═S, fluorine, or —OCF 3 ; Y a and Y b are hydrogen or fluorine. Preferred proportions of these stabilizers are in the range of 1-20% by weight, preferably in the range of 5-10% by weight, in order to obtain their effect.

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。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。 A quenching agent is a compound that receives light energy absorbed by a liquid crystalline compound and converts it into heat energy, thereby preventing decomposition of the liquid crystalline compound. A preferable proportion of these quenchers is about 50 ppm or more to obtain the effect, and about 20000 ppm or less to lower the minimum temperature. More preferred proportions range from about 100 ppm to about 10,000 ppm.

GH(guest host)モードの素子に適合させるために、アゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素(dichroic dye)が組成物に添加される。色素の好ましい割合は、約0.01重量%から約10重量%の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に添加される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために約1ppm以上であり、表示不良を防ぐために約1000ppm以下である。さらに好ましい割合は、約1ppmから約500ppmの範囲である。 Dichroic dyes such as azo dyes, anthraquinone dyes, etc. are added to the composition in order to match the GH (guest host) mode device. Preferred proportions of pigment range from about 0.01% to about 10% by weight. Antifoaming agents such as dimethylsilicone oil, methylphenylsilicone oil, etc. are added to the composition to prevent foaming. A preferable proportion of the antifoaming agent is about 1 ppm or more to obtain its effect, and about 1000 ppm or less to prevent display defects. More preferred percentages range from about 1 ppm to about 500 ppm.

高分子安定化された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重合可能な基を有する化合物である。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重量%以上であり、駆動温度の上昇を防ぐために約20重量%以下である。さらに好ましい割合は、約0.1重量%から約10重量%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。例えば光重合開始剤であるIrgacure651(登録商標;BASF)、Irgacure184(登録商標;BASF)、またはDarocure1173(登録商標;BASF)がラジカル重合に対して適切である。光重合開始剤の好ましい割合は、重合性化合物の重量100重量部に基づいて約0.1重量部から約5重量部の範囲である。さらに好ましい割合は、約1重量部から約3重量部の範囲である。 A polymerizable compound is added to the composition to make it compatible with the polymer-stabilized device. Preferred examples of polymerizable compounds are compounds having polymerizable groups such as acrylates, methacrylates, vinyl compounds, vinyloxy compounds, propenyl ethers, epoxy compounds (oxiranes, oxetanes), vinyl ketones. Further preferred examples are derivatives of acrylates or methacrylates. A preferable proportion of the polymerizable compound is about 0.05% by weight or more to obtain its effect, and about 20% by weight or less to prevent an increase in driving temperature. A more preferred percentage ranges from about 0.1% to about 10% by weight. The polymerizable compound is polymerized by UV irradiation. Polymerization may be carried out in the presence of an initiator such as a photoinitiator. Suitable conditions for polymerization, suitable types of initiators, and suitable amounts are known to those skilled in the art and described in the literature. For example, the photoinitiators Irgacure 651 (registered trademark; BASF), Irgacure 184 (registered trademark; BASF) or Darocure 1173 (registered trademark; BASF) are suitable for radical polymerization. A preferred proportion of photoinitiator ranges from about 0.1 parts by weight to about 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymerizable compound. A more preferred proportion is in the range of about 1 part to about 3 parts by weight.

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-ル、フェノチアジンなどである。 A polymerization inhibitor may be added to prevent polymerization during storage of the polymerizable compound. 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、-NH、>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, a polar compound is an organic compound with polarity and does not include compounds with ionic bonds. Atoms such as oxygen, sulfur, and nitrogen are more electronegative and tend to have a partial negative charge. Carbon and hydrogen tend to be neutral or have a partial positive charge. Polarity results from the uneven distribution of partial charges between different atoms in a compound. For example, a polar compound has at least one substructure 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, the method for synthesizing the component compounds will be described. These compounds are available from Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc., Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc., Comprehensive Organic Synthesis, Perga. It can be synthesized by the method described in books such as Shin Jikken Kagaku Koza (Maruzen). Compositions are prepared by known methods from the compounds thus obtained. For example, the component compounds are mixed and dissolved together by heating.

最後に、組成物の用途を説明する。本発明の組成物は主として、約-10℃以下の下限温度、約70℃以上の上限温度、そして約0.20から約0.80の範囲の波長589nmにおける25℃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0.30から約0.60の範囲の屈折率異方性を有する組成物、さらには約0.40から約0.55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 explained. The compositions of the present invention primarily have a lower temperature limit of about −10° C. or lower, an upper temperature limit of about 70° C. or higher, and a refractive index anisotropy of 25° C. at a wavelength of 589 nm in the range of about 0.20 to about 0.80. have.
Compositions having refractive index anisotropy in the range of about 0.30 to about 0.60, or even about 0.40, by controlling the proportions of component compounds or by mixing other liquid crystalline compounds Compositions having refractive index anisotropy ranging from to about 0.55 may be prepared. This composition can be used as a composition having a nematic phase, and 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、メタマテリアル技術を応用したアンテナ等が挙げられる。 This composition can be used for elements used for controlling electromagnetic waves with frequencies of 1 GHz to 10 THz. Applications include, for example, a millimeter wave band variable phase shifter, a LiDAR (Light Detection and Ranging) element, an antenna to which metamaterial technology is applied, and the like.

周波数約100kHzまでの素子の駆動での使用において、組成物の誘電率異方性(Δε)は、素子の駆動電圧を低減するために大きい方が望ましい。誘電率異方性は好ましくは1~50の範囲であり、さらに好ましくは1~30の範囲である。周波数1GHz~10THzの電磁波制御に使用される素子への使用の観点からは、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(例えばΔε@28GHz)が好ましくは0.8~3.0の範囲であり、さらに好ましくは1.0~3.0の範囲である。 For use in driving devices at frequencies up to about 100 kHz, the dielectric anisotropy (Δε) of the composition should be large in order to reduce the driving voltage of the device. The dielectric anisotropy is preferably in the range of 1-50, more preferably in the range of 1-30. From the viewpoint of use in elements used for electromagnetic wave control with a frequency of 1 GHz to 10 THz, the dielectric anisotropy at 25 ° C. (for example, Δε@28 GHz) at any frequency from 1 GHz to 10 THz is preferably 0.8 It is in the range of 3.0, more preferably in the range of 1.0 to 3.0.

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。組成物の特性は、下記に記載した方法により測定した。 The present invention will be described in more detail by way of examples. The invention is not limited by these examples. The invention also includes mixtures of at least two of the compositions of the Examples. The properties of the compositions were measured by the methods described below.

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;以下JEITAという)で審議制定されるJEITA規格(JEITA・ED-2521B)に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。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: Properties were measured by the following methods. Many of these are methods described in the JEITA standard (JEITA ED-2521B) deliberated and established by the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (hereinafter referred to as JEITA), or modified methods thereof was the method. A thin film transistor (TFT) was not attached to the TN device 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。
Upper limit temperature of nematic phase (NI; °C):
The sample was placed on a hot plate of a melting point apparatus equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1°C/min. The temperature was measured when part of the sample changed from the nematic phase to the isotropic liquid.

ネマチック相の下限温度(T;℃):
ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、0℃、-10℃、-20℃、-30℃、および-40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が-20℃ではネマチック相のままであり、-30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、Tを<-20℃と記載した。
Lower limit temperature of nematic phase ( TC ; °C):
A sample having a nematic phase was placed in a glass bottle and stored in a freezer at 0°C, -10°C, -20°C, -30°C and -40°C for 10 days, and then the liquid crystal phase was observed. For example, when a sample remained in a nematic phase at -20°C and changed to a crystalline or smectic phase at -30°C, the T C was described as < -20°C.

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.

粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s):
測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995)に記載された方法に従った。ツイスト角が0°であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5μmであるTN素子に試料を入れた。この素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文中の40頁記載の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度を測定した素子を用い、下に記載した方法で求めた。
Viscosity (rotational viscosity; γ1; measured at 25°C; mPa s):
The measurement followed the method described in M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). A sample was placed in a TN device with a twist angle of 0° and a gap (cell gap) between two glass substrates of 5 μm. A voltage of 16 V to 19.5 V was applied to the device in steps of 0.5 V. After 0.2 seconds of no application, application was repeated under the conditions of only one rectangular wave (rectangular pulse; 0.2 seconds) and no application (2 seconds). The peak current and peak time of the transient current generated by this application were measured. Rotational viscosity values were obtained from these measurements and equation (8) on page 40 of M. Imai et al. The value of the dielectric anisotropy required for this calculation was obtained by the method described below using the device for which the rotational viscosity was measured.

屈折率異方性(Δn<0.30の場合;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。屈折率異方性の値は、Δn=n-n、の式から計算した。
Refractive index anisotropy (for Δn<0.30; measured at 25° C.):
The measurement was performed with an Abbe refractometer having a polarizing plate attached to an eyepiece using light with a wavelength of 589 nm. 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 rubbing direction. The refractive index n⊥ was measured when the polarization direction was perpendicular to the rubbing direction. The value of refractive index anisotropy was calculated from the formula Δn= n∥n⊥ .

屈折率異方性(Δn≧0.30の場合;25℃で測定):
2枚のガラス基板にて構成される素子に試料を入れアンチパラレル配向をさせた。この素子の厚み方向リタデ一ション(Rth)を位相差フイルム・光学材料検査装置(大塚電子株式会社製、商品名:RETS-100)を用いて測定し、リタデーション値(Rth)とガラス基板の間隔(d:セルギャップ)より屈折率異方性(Δn)を以下の式により算出した。使用した光の波長は589nmである。
Rth =Δn・d
Refractive index anisotropy (for Δn≧0.30; measured at 25° C.):
A sample was placed in a device composed of two glass substrates and oriented antiparallel. The thickness direction retardation (Rth) of this element was measured using a retardation film/optical material inspection device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., trade name: RETS-100), and the retardation value (Rth) and the distance between the glass substrates were measured. The refractive index anisotropy (Δn) was calculated from (d: cell gap) by the following formula. The wavelength of light used is 589 nm.
Rth=Δn·d

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 anisotropy (Δε; measured at 25°C):
A sample was placed in a TN device in which the distance (cell gap) between the two glass substrates was 9 μm and the twist angle was 80 degrees. A sine wave (10 V, 1 kHz) was applied to this device, and after 2 seconds the permittivity ( ε∥ ) in the longitudinal direction of the liquid crystal molecules was measured. A sine wave (0.5 V, 1 kHz) was applied to this device, and after 2 seconds the permittivity (ε ) in the minor axis direction of the liquid crystal molecules was measured. The value of the dielectric anisotropy was calculated from the formula Δε= ε∥ε⊥ .

しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):
測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が0.45/Δn(μm)であり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧(32Hz、矩形波)は0Vから10Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧-透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が90%になったときの電圧で表した。
Threshold voltage (Vth; measured at 25°C; V):
A luminance meter LCD5100 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used for the measurement. The light source was a halogen lamp. A sample was placed in a normally white mode TN device in which the distance (cell gap) between the two glass substrates was 0.45/Δn (μm) and the twist angle was 80 degrees. The voltage (32 Hz, square wave) applied to this device was increased stepwise from 0 V to 10 V by 0.02 V. At this time, the device was irradiated with light from a vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured. A voltage-transmittance curve was prepared in which the transmittance was 100% when the amount of light was maximum and the transmittance was 0% when the amount of light was minimum. The threshold voltage was expressed as the voltage when the transmittance reached 90%.

比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm):
電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
Specific resistance (ρ; measured at 25°C; Ωcm):
A 1.0 mL sample was injected into the container with the electrodes. A DC voltage (10 V) was applied to this container, and the DC current was measured after 10 seconds. The specific resistance was calculated from the following formula. (Specific resistance)={(Voltage)×(Electric capacity of container)}/{(DC current)×(Vacuum permittivity)}.

28GHzでの誘電率異方性(室温で測定):
28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)は、Applied Optics,Vol.44,No.7,p1150(2005)に開示された方法により、窓材を取り付けたVバンドの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28GHz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(n:ne,no)および損失パラメーター(α:αe,αo)を決定した。
複素誘電率の算出には、前項で算出した屈折率、損失パラメータと以下の関係式を用いた。
ε’=n
ε”=2nκ
α=2ωκ/c
ここでcは真空の光速度である。nからε’を、nからε’を算出し、誘電率異方性(Δε@28GHz)は、ε’-ε’から計算した。
Dielectric anisotropy at 28 GHz (measured at room temperature):
Dielectric anisotropy at 28 GHz (Δε@28 GHz) is reported in Applied Optics, Vol. 44, No. 7, p. 1150 (2005), a V-band variable short-circuit waveguide fitted with a window material was filled with liquid crystal and held in a static magnetic field of 0.3 T for 3 minutes. A microwave of 28 GHz was input to the waveguide, and the amplitude ratio of the reflected wave to the incident wave was measured. Refractive indices (n: ne, no) and loss parameters (α: αe, αo) were determined by changing the direction of the static magnetic field and the tube length of the shunt.
For the calculation of the complex permittivity, the refractive index and the loss parameter calculated in the previous section and the following relational expression were used.
ε′=n 2 −κ 2
ε″=2nκ
α=2ωκ/c
where c is the speed of light in a vacuum. ε'∥ was calculated from ne and ε'⊥ from no , and the dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) was calculated from ε'∥ - ε'⊥ .

28GHzでのtanδ(室温で測定):
28GHzでのtanδ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。
Tan δ at 28 GHz (measured at room temperature):
Tan δ at 28 GHz was calculated as tan δ=ε″/ε′ using complex dielectric constants (ε′, ε″). Since anisotropy also appears in tan δ, the larger value is indicated.

実施例における化合物は、表2の定義に基づいて記号により表した。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、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、組成物の特性値をまとめた。 Compounds in Examples are represented by symbols based on the definitions in Table 2. The numbers in parentheses after the symbols correspond to the compound numbers. The symbol (-) means other liquid crystalline compounds. The ratio (percentage) of the liquid crystal compound is the weight percentage (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition. Finally, the characteristic values of the composition are summarized.


Figure 2023028799000027

Figure 2023028799000027

[比較例1] 液晶組成物C1
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
5-BTB(F)TB-3 (3-3) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (4-3) 15%
5-B(Me)TB(F)-TC (4-3) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=128.3℃;Tc<-10℃;Δn=0.440;Δε=12.3;ρ=9.8E9Ωcm.
液晶組成物C1の28GHzでの誘電率異方性およびtanδは以下の通りであった。
Δε@28GHz =1.05
tanδ@28GHz =0.014
[Comparative Example 1] Liquid crystal composition C1
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
5-BTB (F) TB-3 (3-3) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (4-3) 15%
5-B(Me)TB(F)-TC (4-3) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=128.3° C.; Tc<−10° C.; Δn=0.440; Δε=12.3;
The dielectric anisotropy and tan δ of the liquid crystal composition C1 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.05
tan δ @ 28 GHz = 0.014

[実施例1] 液晶組成物1
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 15%
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
5-BTB(F)TB-3 (3-3) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (4-3) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=117.3℃;Tc<-10℃;Δn=0.420;Δε=11.0;ρ=3.3E11Ωcm.
液晶組成物1の28GHzでの誘電率異方性およびtanδは以下の通りであった。
Δε@28GHz =1.02
tanδ@28GHz =0.014
[Example 1] Liquid crystal composition 1
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 15%
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
5-BTB (F) TB-3 (3-3) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (4-3) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=117.3° C.; Tc<−10° C.; Δn=0.420; Δε=11.0;
The dielectric anisotropy and tan δ of liquid crystal composition 1 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.02
tan δ @ 28 GHz = 0.014

[実施例2] 液晶組成物2
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 15%
4-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
5-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
5-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
5-BTB(F)TB-3 (3-3) 10%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=130.4℃;Tc<-10℃;Δn=0.411;Δε=8.4;ρ=4.7E13Ωcm.
液晶組成物2の28GHzでの誘電率異方性およびtanδは以下の通りであった。
Δε@28GHz =1.01
tanδ@28GHz =0.013
[Example 2] Liquid crystal composition 2
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 15%
4-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
5-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
5-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
5-BTB (F) TB-3 (3-3) 10%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=130.4° C.; Tc<−10° C.; Δn=0.411; Δε=8.4;
The dielectric anisotropy and tan δ of liquid crystal composition 2 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.01
tan δ @ 28 GHz = 0.013

[実施例3] 液晶組成物3
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 15%
4-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
5-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
3-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
4-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
5-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
5-BTB(F)TB-3 (3-3) 10%
2O-btTB-3 (-) 10%
NI=133.8℃;Tc<-10℃;Δn=0.413;Δε=10.1;ρ=2.1E13Ωcm.
液晶組成物3の28GHzでの誘電率異方性およびtanδは以下の通りであった。
Δε@28GHz =1.03
tanδ@28GHz =0.013
[Example 3] Liquid crystal composition 3
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 15%
4-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
5-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 5%
3-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
4-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
5-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 5%
3-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTTB-O1 (2-4) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
5-BTB (F) TB-3 (3-3) 10%
2O-btTB-3 (-) 10%
NI=133.8° C.; Tc<−10° C.; Δn=0.413; Δε=10.1;
The dielectric anisotropy and tan δ of liquid crystal composition 3 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.03
tan δ @ 28 GHz = 0.013

[実施例4] 液晶組成物4
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 20%
5-B(F)TB(F)-TCF3 (1-1) 20%
3-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 10%
4-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 10%
5-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 10%
3-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 10%
4-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 10%
5-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 10%
NI=98.3℃;Δn=0.383;Δε=22.7;ρ=9.7E12Ωcm.
液晶組成物4の28GHzでの誘電率異方性およびtanδは以下の通りであった。
Δε@28GHz =1.00
tanδ@28GHz =0.012
[Example 4] Liquid crystal composition 4
5-BTB(F,F)-TCF3 (1-1) 20%
5-B(F)TB(F)-TCF3 (1-1) 20%
3-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 10%
4-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 10%
5-BBTB(F,F)-TCF3 (1-5) 10%
3-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 10%
4-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 10%
5-BB(F)TB-TCF3 (1-5) 10%
NI=98.3° C.; Δn=0.383; Δε=22.7; ρ=9.7E12 Ωcm.
The dielectric anisotropy and tan δ of liquid crystal composition 4 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.00
tan δ @ 28 GHz = 0.012

比較例と比べると、実施例では28GHzでのΔεは同程度に大きく、28GHzでのtanδは同程度に小さく維持しながら、比抵抗(ρ)が大きい液晶組成物を調製することができた。 Compared with the comparative example, in the example, Δε at 28 GHz was similarly large, and tan δ at 28 GHz was maintained similarly small, while a liquid crystal composition having a large specific resistance (ρ) could be prepared.

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誘電率異方性、位相制御に使用される周波数領域での小さなtanδ、さらに駆動周波数領域での大きな比抵抗を有する。この組成物を含有する素子は、広い温度範囲で、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 low lower limit temperature of the nematic phase, a low viscosity, a large dielectric anisotropy in the frequency range used for phase control, and a frequency range used for phase control. and a large resistivity in the driving frequency range. Devices containing this composition can be used for phase control of electromagnetic wave signals with frequencies of 1 GHz to 10 THz over a wide temperature range.

Claims (16)

式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有し、1GHzから10THzのいずれかの周波数の電磁波制御に使用される液晶組成物。

Figure 2023028799000028

式(1)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
環Aは、

Figure 2023028799000029

Figure 2023028799000030

または

Figure 2023028799000031

であり;
11は、単結合、-CH=CH-、または-C≡C-であり;Z12およびZ13は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であるが、Z12およびZ13のうちの少なくとも1つは単結合ではなく;
11、L12、L13、L14、L15、およびL16は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチルまたはシクロプロピルであり;
11およびY12は、水素、フッ素、メチルまたは塩素であり;
は、フッ素、-CF、または-OCFであり;
n1は、0、1、または2である。
A liquid crystal composition containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) and used for electromagnetic wave control at a frequency of any one of 1 GHz to 10 THz.

Figure 2023028799000028

In formula (1),
R 1 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
Ring A 1 is

Figure 2023028799000029

Figure 2023028799000030

or

Figure 2023028799000031

is;
Z 11 is a single bond, —CH═CH—, or —C≡C—; Z 12 and Z 13 are a single bond, —C≡C—, or —C≡CC≡C— but at least one of Z 12 and Z 13 is not a single bond;
L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 and L 16 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl or cyclopropyl;
Y 11 and Y 12 are hydrogen, fluorine, methyl or chlorine;
X 1 is fluorine, —CF 3 , or —OCF 3 ;
n1 is 0, 1, or 2;
式(1-1)から式(1-8)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000032

式(1-1)から式(1-8)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
11、L14、L15、およびL16は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、またはシクロプロピルであり;
11およびY12は、水素、フッ素、または塩素である。
2. The liquid crystal composition according to claim 1, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (1-1) to (1-8).

Figure 2023028799000032

In formulas (1-1) to (1-8),
R 1 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
L 11 , L 14 , L 15 , and L 16 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 11 and Y 12 are hydrogen, fluorine, or chlorine.
液晶組成物の重量に基づいて、式(1)で表される化合物の割合が10重量%から100重量%の範囲である、請求項1に記載の液晶組成物。 2. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the proportion of the compound represented by formula (1) is in the range of 10% by weight to 100% by weight based on the weight of the liquid crystal composition. 式(2)で表される化合物の群および式(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、請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000033

式(2)~(3)において、
21、R22、R31およびR32は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
21、Z23、およびZ31は、単結合、-CH=CH-、または-C≡C-であり;Z32およびZ33は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり、Z22は-C≡C-または-C≡C-C≡C-であり;
21、L22、L23、L31、L32、L33、L34、L35、およびL36は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。
4. The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 3, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) and the group of compounds represented by formula (3). thing.

Figure 2023028799000033

In formulas (2) to (3),
R 21 , R 22 , R 31 and R 32 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl is —O— may be replaced with;
Z 21 , Z 23 , and Z 31 are a single bond, —CH═CH—, or —C≡C—; Z 32 and Z 33 are a single bond, —C≡C—, or —C≡C -C≡C- and Z 22 is -C≡C- or -C≡CC≡C-;
L21 , L22 , L23 , L31 , L32, L33 , L34 , L35 , and L36 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, or ethyl.
式(2-1)から式(2-5)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4に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000034

式(2-1)から式(2-5)において、
21およびR22は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
21、L22、およびL23は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。
5. The liquid crystal composition according to claim 4, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (2-1) to (2-5).

Figure 2023028799000034

In formulas (2-1) to (2-5),
R 21 and R 22 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O— often;
L 21 , L 22 and L 23 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl.
液晶組成物の重量に基づいて、式(2)で表される化合物の割合が20重量%から50重量%の範囲である、請求項4に記載の液晶組成物。 5. The liquid crystal composition according to claim 4, wherein the proportion of the compound represented by formula (2) is in the range of 20% by weight to 50% by weight based on the weight of the liquid crystal composition. 式(3-1)から式(3-4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項4から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000035

式(3-1)から式(3-4)において、
31およびR32は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
31、L32、L33、L34、L35、およびL36は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。
7. The liquid crystal composition according to any one of claims 4 to 6, comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-4).

Figure 2023028799000035

In formulas (3-1) to (3-4),
R 31 and R 32 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O— often;
L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 and L 36 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl or ethyl.
液晶組成物の重量に基づいて、式(3)で表される化合物の割合が10重量%から40重量%の範囲である、請求項4に記載の液晶組成物。 5. The liquid crystal composition according to claim 4, wherein the proportion of the compound represented by formula (3) is in the range of 10% by weight to 40% by weight based on the weight of the liquid crystal composition. 式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000036

式(4)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
41は、単結合、-CH=CH-、または-C≡C-であり;Z42およびZ43は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
41、L42、L43、L44、およびL45は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチルまたはシクロプロピルであり;
41およびY42は、水素、フッ素、または塩素であり;
は、-C≡N、-C≡C-C≡N、または-N=C=Sであり;
n4は、0、1、または2である。
9. The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 8, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (4).

Figure 2023028799000036

In formula (4),
R 4 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
Z 41 is a single bond, —CH═CH—, or —C≡C—; Z 42 and Z 43 are a single bond, —C≡C—, or —C≡CC≡C— ;
L 41 , L 42 , L 43 , L 44 and L 45 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl or cyclopropyl;
Y 41 and Y 42 are hydrogen, fluorine, or chlorine;
X 4 is -C≡N, -C≡C-C≡N, or -N=C=S;
n4 is 0, 1, or 2;
式(4-1)から式(4-12)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9に記載の液晶組成物。

Figure 2023028799000037

Figure 2023028799000038

式(4-1)から式(4-12)において、
は、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり、該アルキルまたは該アルケニル中の少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられていてもよく;
41、L43、L44、およびL46は、水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、またはシクロプロピルであり;
41およびY42は、水素、フッ素、または塩素である。
10. The liquid crystal composition according to claim 9, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (4-1) to (4-12).

Figure 2023028799000037

Figure 2023028799000038

In formulas (4-1) to (4-12),
R 4 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and at least one —CH 2 — in said alkyl or said alkenyl may be replaced with —O—;
L 41 , L 43 , L 44 , and L 46 are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 41 and Y 42 are hydrogen, fluorine, or chlorine.
液晶組成物の重量に基づいて、式(4)で表される化合物の割合が5重量%から40重量%の範囲である、請求項9に記載の液晶組成物。 10. The liquid crystal composition according to claim 9, wherein the proportion of the compound represented by formula (4) is in the range of 5% by weight to 40% by weight based on the weight of the liquid crystal composition. 波長589nmにおける25℃の屈折率異方性が0.20~0.80の範囲である、請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。 12. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the refractive index anisotropy at 25° C. at a wavelength of 589 nm is in the range of 0.20 to 0.80. 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0.4~3.0の範囲である、請求項1から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。 13. The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the dielectric anisotropy at 25°C at any frequency from 1 GHz to 10 THz is in the range of 0.4 to 3.0. 光学活性化合物を含む請求項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。 14. The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 13, comprising an optically active compound. 重合性化合物を含む請求項1から14いずれか1項に記載の液晶組成物。 15. The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 14, comprising a polymerizable compound. 請求項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から10THzのいずれかの周波数の電磁波制御に使用される素子。 16. A device used for electromagnetic wave control of any frequency from 1 GHz to 10 THz, containing the liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 15.
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