JP2023121129A - Liquid crystal composition and liquid crystal device - Google Patents

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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 excellent in a feature balance, satisfying at least one feature from among: a wide temperature range in a nematic phase; a large refractive index anisotropy in a frequency range to be used in control; and a small dielectric tangent (tanδ), as a material used for a device for controlling an electromagnetic wave signal within a range of frequency 1GHz to 10THz, and a device including the composition.SOLUTION: A liquid crystal composition includes at least one compound selected from a group of compounds expressed with a formula (1). For instance, R1 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms; Z11 is a single bond; L11, L12, L13 or L18 is hydrogen; L17 is methyl; Y11 or Y22 is hydrogen; and a is 0, b is 1 and c is 0.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ネマチック相および正の誘電率異方性を有する液晶組成物およびそれを含む素子に関する。特に周波数1GHzから10THzの範囲の電磁波制御に使用される液晶組成物およびそれを含む素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal composition having a nematic phase and positive dielectric anisotropy and a device containing the same. In particular, the present invention relates to a liquid crystal composition used for controlling electromagnetic waves in the frequency range of 1 GHz to 10 THz and a device containing the same.

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から10THzの範囲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 in the frequency range 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10kHz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からテラヘルツ波(凡そ10THz程度)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 10 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 (approximately 10 THz), the difference in dielectric constant between the vertical direction and the horizontal direction with respect to the alignment direction of the liquid crystal composition is observed, although the value is small. There is dielectric 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 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(マイクロ波からテラヘルツ波(凡そ10THz程度)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, dielectric polarization at high frequencies (range from microwaves to terahertz waves (approximately 10 THz)) involves only electronic polarization and ionic polarization. In a lossless dielectric, the relationship between the dielectric constant and the refractive index is ε= n2 . It is considered that the dielectric anisotropy (Δε) in the high frequency region increases as the (Δn) increases (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、および小さな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, thermal stability, and low viscosity 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および4に開示されている。 Liquid crystal compositions used in conventional devices are disclosed in Patent Documents 3 and 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)、小さな誘電正接(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 dielectric loss tangent (tan δ), and large dielectric anisotropy at low frequencies for driving voltage reduction, more preferably small viscosity, large resistivity in the driving frequency region and thermal stability.

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 applications, such as high insertion loss and/or poor phase shift.

電磁波制御に使用させ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. 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から10THzの範囲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、この組成物を含む素子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 range of 1 GHz to 10 THz. It is to provide the element.

発明者らは鋭意検討した結果、第一成分として、特定の構造を有する液晶性化合物である式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する液晶組成物が、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 by the inventors, a liquid crystal composition containing, as a first component, at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1), which are liquid crystalline compounds having a specific structure, has been found. , found that the above problems can be solved, and completed the present invention.

本発明は、下記の項などである。 The present invention includes the following items.

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つの化合物を含有する液晶組成物。

Figure 2023121129000001

式(1)において、
は、水素、ハロゲン、または炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく;
環Aは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよく;
11およびZ12は、単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
11、L12、L13、L14、L15、L16、L17、およびL18は、水素、ハロゲン、炭素数1から3のアルキル、または炭素数3から5のシクロアルキルであり;
11は、水素、ハロゲン、または炭素数1から3のアルキルであり;
12は、水素またはハロゲンであり;
14、L15、L16、L17、L18、およびY11のうち少なくとも1つは、炭素数1から3のアルキルであり;
aおよびcは、0または1であり、bは、0、1、または2であり、a、b、およびcの和は1以上3以下であるが、aが0であり、bが1であり、cが0であり、Z11が単結合であり、L11、L12,L13,L17、L18、およびY12が水素である時は、Y11はメチルではない。 Item 1. A liquid crystal composition containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1).
Figure 2023121129000001

In formula (1),
R 1 is hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S—, and at least one — (CH 2 ) 2 — may be replaced by —CH═CH— or —C≡C— and in these groups at least one hydrogen may be replaced by halogen;
Ring A 1 is 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 2 , 6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkyl of 1 to 3 carbon atoms;
Z 11 and Z 12 are a single bond, —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—, or —C≡CC≡C—;
L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 , L 16 , L 17 , and L 18 are hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms, or cycloalkyl having 3 to 5 carbon atoms;
Y 11 is hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 3 carbon atoms;
Y 12 is hydrogen or halogen;
at least one of L 14 , L 15 , L 16 , L 17 , L 18 , and Y 11 is alkyl having 1 to 3 carbon atoms;
a and c are 0 or 1; b is 0, 1, or 2; and when c is 0, Z 11 is a single bond, and L 11 , L 12 , L 13 , L 17 , L 18 , and Y 12 are hydrogen, then Y 11 is not methyl.

項2.式(2)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に記載の液晶組成物。

Figure 2023121129000002

式(2)において、
は、水素、ハロゲンまたは炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく;
環Aは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよく;
21およびZ22は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
21、L22、L23、およびL24は、水素、ハロゲン、炭素数1から3のアルキル、または炭素数3から5のシクロアルキルであり;
は、-C≡C-CF、または-C≡C-C≡Nであり;
21およびY22は、水素、ハロゲン、または炭素数1から3のアルキルであり;
dは、0または1であり、eは0、1、2、または3であり、dおよびeの和は1以上3以下であり;
Figure 2023121129000003

式(3)において、
31は、水素または炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく: R32は、R31または-N=C=Sであり;
環Aは、ピリミジン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよく;
31およびZ32は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、L38、およびL39は、水素またはハロゲンであり;
fは、0または1であり、gは、0、1または2であり、fおよびgの和は0以上2以下である。 Section 2. Item 2. The liquid crystal composition according to item 1, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) and formula (3).

Figure 2023121129000002

In formula (2),
R 2 is hydrogen, halogen or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S— and at least one —( CH 2 ) 2 — may be replaced by —CH═CH— or —C≡C— and in these groups at least one hydrogen may be replaced by halogen;
Ring A 2 is 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 2 , 6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkyl of 1 to 3 carbon atoms;
Z 21 and Z 22 are a single bond, —C≡C—, or —C≡C—C≡C—;
L 21 , L 22 , L 23 , and L 24 are hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms, or cycloalkyl having 3 to 5 carbon atoms;
X 2 is —C≡C—CF 3 or —C≡C—C≡N;
Y 21 and Y 22 are hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 3 carbon atoms;
d is 0 or 1, e is 0, 1, 2, or 3, and the sum of d and e is 1 or more and 3 or less;
Figure 2023121129000003

In formula (3),
R 31 is hydrogen or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S— and at least one —(CH 2 ) 2- may be replaced by -CH=CH- or -C≡C-: R 32 is R 31 or -N=C=S;
Ring A 3 is pyrimidine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and at least one hydrogen on these rings is halogen or has 1 to 3 carbon atoms. may be substituted with an alkyl of;
Z 31 and Z 32 are a single bond, —C≡C—, or —C≡C—C≡C—;
L31 , L32 , L33 , L34 , L35 , L36 , L37 , L38 , and L39 are hydrogen or halogen;
f is 0 or 1, g is 0, 1 or 2, and the sum of f and g is 0 or more and 2 or less.

項3.式(1)で表される化合物として、式(1-1)から式(1-6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1または2に記載の液晶組成物。

Figure 2023121129000004
式(1-1)から式(1-6)において、
1’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
11’、L12’、L13’、L14’ 、L15’、L16’、L17’、およびL18’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’は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルであり;
12’は、水素、フッ素、または塩素であり;
14’、L15’、L16’、L17‘、L18’、およびY11’のうち少なくとも1つは、メチルまたはエチルであり;
ここで式(1-1)において、L11’、L12’、L13’、L17’、L18’、およびY12’が水素である時は、Y11’はメチルではない。 Item 3. Item 1 or 2, wherein the compound represented by formula (1) contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (1-1) to (1-6). liquid crystal composition.

Figure 2023121129000004
In formulas (1-1) to (1-6),
R 1′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —(CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH═CH— or —C≡C—;
L 11′ , L 12′ , L 13′ , L 14′ , L 15′ , L 16′ , L 17′ , and L 18′ are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 11' is hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, or ethyl;
Y 12' is hydrogen, fluorine, or chlorine;
at least one of L 14′ , L 15′ , L 16′ , L 17′ , L 18′ , and Y 11′ is methyl or ethyl;
Here, in formula (1-1), when L 11′ , L 12′ , L 13′ , L 17′ , L 18′ and Y 12′ are hydrogen, Y 11′ is not methyl.

項4.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5重量%から80重量%の範囲である、項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Section 4. 4. The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 3, wherein the ratio of the compound represented by formula (1) is in the range of 5% by weight to 80% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.

項5.式(2)で表される化合物として、式(2-1)から式(2-8)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2から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2023121129000005

式(2-1)から式(2-8)において、
2’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
21’、L22’、L23’、およびL24’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;
21’およびY22’は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。 Item 5. Any one of items 2 to 4, wherein the compound represented by formula (2) contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (2-1) to (2-8). 2. The liquid crystal composition according to item 1.
Figure 2023121129000005

In formulas (2-1) to (2-8),
R 2′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —(CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH═CH— or —C≡C—;
L 21′ , L 22′ , L 23′ and L 24′ are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 21' and Y 22' 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5重量%から50重量%の範囲である、項2から5のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 6. 6. The liquid crystal composition according to any one of items 2 to 5, wherein the ratio of the compound represented by formula (2) is in the range of 5% by weight to 50% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.

項7.式(3)で表される化合物として、式(3-1)から式(3-6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項2から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。

Figure 2023121129000006

式(3-1)から式(3-6)において、
31’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;R32‘は、R31’または-N=C=Sであり;L32’、L34’、L35’、L36’、L37‘、L38’、およびL39‘は、水素、フッ素、または塩素であり;
式(3-6)において、L35’、L36’、L38’、およびL39‘が水素であるとき、R32‘は、-N=C=Sである。 Item 7. Any one of items 2 to 6, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-6) as the compound represented by formula (3) 2. The liquid crystal composition according to item 1.
Figure 2023121129000006

In formulas (3-1) to (3-6),
R 31′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O—, and at least one —(CH 2 ) 2 — is — optionally replaced by CH═CH— or —C≡C—; R 32′ is R 31′ or —N═C═S; L 32′ , L 34′ , L 35′ , L 36′ , L 37′ , L 38′ , and L 39′ are hydrogen, fluorine, or chlorine;
In formula (3-6), when L 35' , L 36' , L 38' and L 39' are hydrogen, R 32' is -N=C=S.

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5重量%から50重量%の範囲である、項2から7のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 8. 8. The liquid crystal composition according to any one of Items 2 to 7, wherein the ratio of the compound represented by formula (3) is in the range of 5% by weight to 50% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.

項9.波長589nmにおける25℃の屈折率異方性が0.35以上である、項1から8のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 9. Item 9. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 8, wherein the refractive index anisotropy at 25°C at a wavelength of 589 nm is 0.35 or more.

項10.1MHz未満の周波数の範囲における25℃の誘電率異方性が5以上である、項1から9のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 9. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 9, wherein the dielectric anisotropy at 25°C in a frequency range of less than 10.1 MHz is 5 or more.

項11.1GHz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0.50から3.0の範囲である、項1から10のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 10. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 10, wherein the dielectric anisotropy at 25° C. at any frequency from 11.1 GHz to 10 THz is in the range of 0.50 to 3.0.

項12.光学活性化合物を含む、項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 12. Item 12. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 11, comprising an optically active compound.

項13.重合性化合物を含む、項1から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 13. Item 13. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 12, comprising a polymerizable compound.

項14.酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、および二色性色素の少なくとも1つを含有する、項1から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。 Item 14. 14. The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 13, containing at least one of an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antistatic agent, and a dichroic dye.

項15.項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する素子であって、液晶分子の配向方向を可逆的に変えることにより誘電率を可逆的に制御可能な、スイッチングに使用される素子。 Item 15. 15. A device containing the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 14, wherein the dielectric constant can be reversibly controlled by reversibly changing the alignment direction of the liquid crystal molecules, and is used for switching. element.

項16.項1から14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の周波数の範囲の電磁波制御に使用される素子。 Item 16. 15. A device used for electromagnetic wave control in a frequency range of 1 GHz to 10 THz, containing the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 14.

項17.項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する、液晶レンズまたは立体画像表示用複屈折レンズ。 Item 17. 15. A liquid crystal lens or a birefringent lens for stereoscopic image display, comprising the liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 14.

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、小さな誘電正接(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のような、組成物の特性の少なくとも一つを充足させることができる。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のような、組成物の特性の少なくとも一つをさらに充足させ、より好ましい液晶組成物を提供することが可能となる。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, a small dielectric loss tangent (tan δ), and a low driving voltage in the frequency range where electromagnetic wave control is performed. At least one of the properties of the composition can be satisfied, such as a large dielectric anisotropy at low frequencies for reduction. Furthermore, at least one of the properties of the composition, such as low viscosity, high resistivity in the driving frequency range, and stability against heat, can be further satisfied, making it possible to provide a more preferable liquid crystal composition. An element using the liquid crystal composition of the present invention 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、液晶相の温度範囲、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 it is used for the purpose of adjusting the temperature range, viscosity, dielectric anisotropy, etc. of the liquid crystal phase. 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(二色性色素)、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、帯電防止剤、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 (dichroic dye), an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, and a polymerization inhibitor. Additives such as agents, antistatic agents, magnetic compounds are added as required. 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 2023121129000007

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、複数の環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 2023121129000007

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 multiple 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 substituted substituents. 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シクロ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、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 2023121129000008
Alkyl in liquid crystalline compounds is straight-chain alkyl or branched-chain alkyl, and does not include cycloalkyl unless otherwise specified. Straight chain alkyls are preferred over branched chain alkyls. 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 2023121129000008

ベンゾ[b]チオフェン-2,5-ジイルおよびベンゾ[b]チオフェン-2,6-ジイルは、それぞれ以下の構造式で表される。

Figure 2023121129000009
Benzo[b]thiophene-2,5-diyl and benzo[b]thiophene-2,6-diyl are represented by the following structural formulas, respectively.
Figure 2023121129000009

これらの環上の少なくとも1つの水素が、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられる場合は、合成し易さから、以下の構造であることが好ましい。

Figure 2023121129000010
Rは、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルである。 When at least one hydrogen on these rings is replaced with halogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, the following structures are preferred for ease of synthesis.
Figure 2023121129000010
R is halogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms.

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。 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R1’がメチルであり、化合物(1-2)のR1’がエチルであるケースがある。化合物(1-1)のR1’がエチルであり、化合物(1-2)のR1’がプロピルであるケースもある。このルールは、R、R31、R32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 2 , R 31 , R 32 .

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、紫外線および熱に対する安定剤、消光剤、色素(二色性色素)、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、帯電防止剤、磁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) optically active compound, antioxidant, ultraviolet absorber, stabilizer against ultraviolet light and heat, quencher, dye (dichroic dye), antifoaming agent, polymerizable compound, polymerization initiator, polymerization inhibitor, charge The above composition further comprising at least one selected from additives such as inhibitors, magnetic compounds. (b) a device containing the above composition; (c) A device containing the above composition and used for controlling electromagnetic wave signals with a frequency anywhere 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から10THzの範囲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誘電正接(tanδ)を有する。その為、1GHzから10THzの範囲だけでなく、1GHzから50GHzの範囲の電磁波(マイクロ波)に関わる素子としても好適に使用する事ができる。 The liquid crystal composition of the present invention has a large dielectric anisotropy and a small dielectric loss tangent (tan δ) in the frequency range of electromagnetic wave signals in the range of 1 GHz to 10 THz. Therefore, it can be suitably used as an element related to electromagnetic waves (microwaves) not only in the range of 1 GHz to 10 THz but also in the range of 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)、化合物(2)、および化合物(3)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)、および化合物(3)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(二色性色素)、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、帯電防止剤、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), compound (2), and compound (3). "Other liquid crystalline compounds" are liquid crystalline compounds different from compound (1), compound (2), and compound (3). 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 (dichroic dyes), antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, Antistatic agents, polar compounds, and the like.

組成物Bは、実質的に、化合物(1)、化合物(2)、および化合物(3)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), compound (2) and compound (3). "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 2023121129000011
Table 1 Properties of compounds
Figure 2023121129000011

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、誘電率異方性を上げる効果がある。化合物(1)のa、b、およびcの和の選択により、上限温度および粘度は、ある程度制御可能である。すなわち、a、b、およびcの和を小さくすると、上限温度は低くなり、粘度は小さくなる傾向にある。a、b、およびcの和を大きくすると、上限温度は高くなり、粘度は大きくなる傾向にある。化合物(1)の比抵抗は、総じて低い傾向にある。
化合物(2)は、主に液晶組成物の屈折率異方性を上げ、誘電率異方性を化合物(1)よりも上げる効果がある。高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、誘電率異方性は大きい方が好ましい。化合物に含まれる環数(式(2)におけるdおよびeの和)と上限温度および粘度の関係は、化合物(1)と同様の傾向である。
化合物(3)は、主に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効果がある。また、R32が-N=C=Sの時、誘電率異方性を上げる効果がある。化合物に含まれる環数(式(3)におけるfおよびgの和)と上限温度および粘度の関係は、化合物(1)および化合物(2)と同様の傾向であるが、化合物(3)の方が化合物(1)および化合物(2)よりも、上限温度を上げる、下限温度を下げる、および粘度を下げる効果はより大きい傾向にある。
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 of the liquid crystal composition and increasing the dielectric anisotropy. By selecting the sum of a, b, and c in compound (1), the upper limit temperature and viscosity can be controlled to some extent. That is, when the sum of a, b, and c is decreased, the maximum temperature tends to decrease and the viscosity tends to decrease. Increasing the sum of a, b, and c tends to increase the maximum temperature and increase the viscosity. The specific resistance of compound (1) tends to be low as a whole.
The compound (2) has the effect of increasing mainly the refractive index anisotropy of the liquid crystal composition and increasing the dielectric anisotropy more than the compound (1). In order to achieve high switching characteristics and high energy efficiency, a large dielectric anisotropy is preferable. The relationship between the number of rings contained in the compound (the sum of d and e in formula (2)), the maximum temperature, and the viscosity has the same tendency as compound (1).
Compound (3) has the effect of widening the temperature range of the nematic phase while mainly increasing the refractive index anisotropy. Also, when R 32 is -N=C=S, there is an effect of increasing the dielectric anisotropy. The relationship between the number of rings contained in the compound (the sum of f and g in formula (3)), the maximum temperature, and the viscosity shows the same tendency as for compound (1) and compound (2), but compound (3) tends to be more effective in raising the upper limit temperature, lowering the lower limit temperature, and lowering the viscosity than compounds (1) and (2).

第三に、組成物における成分の組合せ、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(1)+化合物(3)または化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)である。このほか、化合物(1)のみからなる組成物も調製できる。特に好ましい組合せは、より屈折率異方性および誘電率異方性を上げ、粘度を下げる観点から、化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)である。 Thirdly, the combination of ingredients in the composition, the preferred proportions of the ingredient compounds and the basis thereof will be explained. Preferred combinations of components in the composition are compound (1) + compound (2), compound (1) + compound (3) or compound (1) + compound (2) + compound (3). In addition, a composition consisting only of compound (1) can also be prepared. A particularly preferred combination is compound (1)+compound (2)+compound (3) from the viewpoint of increasing refractive index anisotropy and dielectric anisotropy and decreasing viscosity.

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、屈折率異方性を上げ、誘電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5重量%から約80重量%の範囲である。さらに好ましい割合は約10重量%から約70重量%の範囲である。特に好ましい割合は約20重量%から約60重量%の範囲である。 Based on the weight of the liquid crystal composition, the preferred ratio of compound (1) is from about 5% by weight to widen the temperature range of the nematic phase while increasing the refractive index anisotropy and dielectric anisotropy. It is in the range of about 80% by weight. A more preferred proportion ranges from about 10% to about 70% by weight. A particularly preferred proportion ranges from about 20% to about 60% 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、下限温度の上昇を抑えながら、誘電率異方性を上げ、屈折率異方性を上げるために、約5重量%から約50重量%の範囲である。さらに好ましい割合は約10重量%から約45重量%の範囲である。特に好ましい割合は約15重量%から約40重量%の範囲である。 Based on the weight of the liquid crystal composition, the preferred proportion of compound (2) is from about 5% by weight to about It is in the range of 50% by weight. A more preferred proportion ranges from about 10% to about 45% by weight. A particularly preferred proportion ranges from about 15% 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5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10重量%から約45重量%の範囲である。特に好ましい割合は約15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 (3) is about 5% by weight or more in order to increase 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 10% to about 45% by weight. A particularly preferred proportion ranges from about 15% to about 40% by weight.

第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。
およびRは、水素、ハロゲン、または炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
Fourth, preferred forms of component compounds are described.
R 1 and R 2 are hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S— and at least One -(CH 2 ) 2 - may be replaced by -CH=CH- or -C≡C- and in these groups at least one hydrogen may be replaced by halogen.

31およびR32は、水素または炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよい。
また、R32は-N=C=Sであってもよい。
R 31 and R 32 are hydrogen or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S— and at least one — (CH 2 ) 2 — may be replaced by —CH═CH— or —C≡C—.
Also, R 32 may be -N=C=S.

好ましいR、R、R31、およびR32は、紫外線または熱に対する安定性を上げるためには、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、またはエトキシが好ましい。粘度を下げるためには、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、メトキシ、またはエトキシが好ましい。
32は、屈折率異方性または誘電率異方性を上げるために、-N=C=Sもまた好ましい。
Preferred R 1 , R 2 , R 31 , and R 32 are preferably methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, methoxy, or ethoxy for increased UV or thermal stability. Methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, methoxy, or ethoxy are preferred to reduce viscosity.
R 32 is also preferably -N=C=S in order to increase refractive index anisotropy or dielectric anisotropy.

aおよびcは、0または1であり、bは、0、1、または2であり、a、b、およびcの和は、1以上3以下である。好ましいaは、屈折率異方性を上げるため、および粘度を下げるために0であり、下限温度を下げるために1である。好ましいbは、下限温度を下げるため、および粘度を下げるために1であり、屈折率異方性を上げるため、および上限温度を上げるために2である。好ましいcは、下限温度を下げるため、および粘度を下げるために0であり、屈折率異方性を上げるため、および上限温度を上げるために1である。好ましいa、bおよびcの和は、屈折率異方性を上げるため、および上限温度を上げるために2または3である。 a and c are 0 or 1, b is 0, 1, or 2, and the sum of a, b, and c is 1 or more and 3 or less. Preferred a is 0 for increasing the refractive index anisotropy and lowering the viscosity, and 1 for lowering the minimum temperature. Desirable b is 1 for lowering the lower limit temperature and lowering the viscosity, and 2 for increasing the refractive index anisotropy and raising the upper limit temperature. Preferred c is 0 for lowering the lower limit temperature and lowering the viscosity, and 1 for increasing the refractive index anisotropy and raising the upper limit temperature. The sum of a, b and c is preferably 2 or 3 in order to increase the refractive index anisotropy and increase the maximum temperature.

aが0であり、bが1であり、cが0であり、Z11が単結合であり、L11、L12,L13,L17、L18、およびY12が水素である時は、Y11はメチルではない。 when a is 0, b is 1, c is 0, Z 11 is a single bond, and L 11 , L 12 , L 13 , L 17 , L 18 and Y 12 are hydrogen , Y 11 is not methyl.

dは、0または1であり、eは0、1、2、または3であり、dおよびeの和は、1以上3以下である。好ましいdは、屈折率異方性を上げるため、および粘度を下げるために0であり、下限温度を下げるために1である。好ましいeは、下限温度を下げるため、および粘度を下げるために1であり、屈折率異方性を上げるため、および上限温度を上げるために2または3である。好ましいdおよびeの和は、屈折率異方性を上げるため、および上限温度を上げるために2または3である。 d is 0 or 1, e is 0, 1, 2, or 3, and the sum of d and e is 1 or more and 3 or less. Desirable d is 0 for increasing the refractive index anisotropy and lowering the viscosity, and 1 for lowering the minimum temperature. Desirable e is 1 for lowering the minimum temperature and viscosity, and 2 or 3 for increasing the refractive index anisotropy and increasing the maximum temperature. A preferable sum of d and e is 2 or 3 in order to increase the refractive index anisotropy and increase the maximum temperature.

fは、0または1であり、gは、0、1、または2であり、fおよびgの和は、0以上2以下である。好ましいfは、屈折率異方性を上げるため、および粘度を下げるために0である。好ましいgは、下限温度を下げるため、および粘度を下げるために0であり、屈折率異方性を上げるため、および上限温度を上げるために1または2である。好ましいfおよびgの和は、屈折率異方性を上げるため、および上限温度を上げるために1または2である。 f is 0 or 1, g is 0, 1, or 2, and the sum of f and g is 0 or more and 2 or less. Preferred f is 0 to increase refractive index anisotropy and decrease viscosity. Preferred g is 0 for lowering the lower limit temperature and lowering the viscosity, and 1 or 2 for increasing the refractive index anisotropy and raising the upper limit temperature. A preferable sum of f and g is 1 or 2 for increasing the refractive index anisotropy and increasing the maximum temperature.

11およびZ12は、単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-である。好ましいZ11およびZ12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-CH=CH-または-C≡C-である。 Z 11 and Z 12 are a single bond, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, or -C≡CC≡C-. Preferred Z 11 and Z 12 are a single bond to reduce viscosity, and -CH=CH- or -C≡C- to increase refractive index anisotropy.

21およびZ22は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-である。好ましいZ21およびZ22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。 Z 21 and Z 22 are a single bond, -C≡C-, or -C≡CC≡C-. Preferred Z 21 and Z 22 are single bonds to reduce viscosity, and -C≡C- or -C≡CC≡C- to increase refractive index anisotropy.

31およびZ32は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-である。好ましいZ31およびZ32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。 Z 31 and Z 32 are a single bond, -C≡C-, or -C≡CC≡C-. Preferred Z 31 and Z 32 are a single bond to reduce viscosity, and -C≡C- or -C≡CC≡C- to increase refractive index anisotropy.

環Aおよび環Aは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよい。
好ましい環Aおよび環Aは、1,4-シクロヘキシレン、ピリミジン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルである。さらに好ましくは、1,4-シクロヘキシレンである。
Ring A 1 and Ring A 2 are 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5 -diyl, 2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and on these rings At least one hydrogen of may be replaced with halogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms.
Preferred ring A 1 and ring A 2 are 1,4-cyclohexylene, pyrimidine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl or pyridine-2,5-diyl. More preferred is 1,4-cyclohexylene.

環Aは、ピリミジン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよい。 Ring A 3 is pyrimidine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and at least one hydrogen on these rings is halogen or has 1 to 3 carbon atoms. may be substituted with alkyl of

11、L12、L13、L14、L15、L16,L17,L18、L21、L22、L23、およびL24は、水素、ハロゲン、炭素数1から3のアルキル、または炭素数3から5のシクロアルキルである。好ましいL11、L12、L13、L14、L15、L16,L17,L18、L21、L22、L23、およびL24は、上限温度を上げるために水素であり、誘電率異方性を上げるためにフッ素または塩素であり、下限温度を下げるためにフッ素、塩素、メチル、エチル、またはシクロプロピルである。液晶組成物全体の誘電率異方性を大きくするためには、L11およびL12、L13およびL14、またはL21およびL22が同時にハロゲンでないことが好ましい。 L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 , L 16 , L 17 , L 18 , L 21 , L 22 , L 23 and L 24 are hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms, or cycloalkyl having 3 to 5 carbon atoms. Preferred L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 , L 16 , L 17 , L 18 , L 21 , L 22 , L 23 , and L 24 are hydrogen to raise the upper limit temperature, and the dielectric Fluorine or chlorine is used to increase the rate anisotropy, and fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl is used to decrease the minimum temperature. In order to increase the dielectric anisotropy of the entire liquid crystal composition, it is preferable that L 11 and L 12 , L 13 and L 14 , or L 21 and L 22 are not halogen at the same time.

31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、L38、およびL39は、水素またはハロゲンである。好ましいL31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、L38、およびL39は、上限温度を上げるために水素であり、誘電率異方性を上げるため、および下限温度を下げるために、フッ素または塩素である。液晶組成物全体の誘電率異方性を大きくするためには、L31およびL32、L34およびL35、またはL37およびL38が同時にハロゲンでないことが好ましい。 L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 , L 36 , L 37 , L 38 and L 39 are hydrogen or halogen. Preferred L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 , L 36 , L 37 , L 38 , and L 39 are hydrogen for increasing the upper limit temperature, for increasing dielectric anisotropy, and Fluorine or chlorine to lower the minimum temperature. In order to increase the dielectric anisotropy of the entire liquid crystal composition, it is preferable that L 31 and L 32 , L 34 and L 35 , or L 37 and L 38 are not halogen at the same time.

11は、水素、ハロゲン、または炭素数1から3のアルキルである。好ましいY11は、屈折率異方性を上げるために水素であり、下限温度を下げるためにメチルまたはエチルである。Y12は、水素またはハロゲンである。好ましいY12は、屈折率異方性を上げるために水素であり、誘電率異方性を上げるために、フッ素または塩素である。
21およびY22は、水素、ハロゲン、または炭素数1から3のアルキルである。好ましいY21およびY22は、屈折率異方性を上げるために水素であり、誘電率異方性を上げるためにフッ素または塩素であり、下限温度を下げるためにメチルまたはエチルである。
Y 11 is hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 3 carbon atoms. Preferred Y 11 is hydrogen for increasing the refractive index anisotropy, and methyl or ethyl for decreasing the minimum temperature. Y 12 is hydrogen or halogen. Preferred Y 12 is hydrogen for increasing refractive index anisotropy, and fluorine or chlorine for increasing dielectric anisotropy.
Y 21 and Y 22 are hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 3 carbon atoms. Preferred Y 21 and Y 22 are hydrogen for increasing the refractive index anisotropy, fluorine or chlorine for increasing the dielectric anisotropy, and methyl or ethyl for decreasing the minimum temperature.

は、-C≡C-CFまたは-C≡C-C≡Nである。好ましいXは、屈折率異方性を上げるために、-C≡C-C≡Nである。 X 2 is -C≡C-CF 3 or -C≡CC≡N. Preferred X2 is -C≡C—C≡N in order to increase the refractive index anisotropy.

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(1-6)である。
Fifth, preferred component compounds are shown.
Preferred compounds (1) are compounds (1-1) to (1-6).

Figure 2023121129000012
Figure 2023121129000012

式(1-1)から式(1-6)において、
1’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-(CH-は-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
11’、L12’、L13’、L14’ 、L15’、L16’、L17’、およびL18’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’は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルであり;
12’は、水素、フッ素、または塩素であり;
14’、L15’、L16’、L17‘、L18’、およびY11’のうち少なくとも1つは、メチルまたはエチルであり;
ここで式(1-1)において、L11’、L12’、L13’、L17’、L18’、およびY12’が水素である時は、Y11’はメチルではない。
In formulas (1-1) to (1-6),
R 1′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —(CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH═CH— or —C≡C—;
L 11′ , L 12′ , L 13′ , L 14′ , L 15′ , L 16′ , L 17′ , and L 18′ are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 11' is hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, or ethyl;
Y 12' is hydrogen, fluorine, or chlorine;
at least one of L 14′ , L 15′ , L 16′ , L 17′ , L 18′ , and Y 11′ is methyl or ethyl;
Here, in formula (1-1), when L 11′ , L 12′ , L 13′ , L 17′ , L 18′ and Y 12′ are hydrogen, Y 11′ is not methyl.

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(1-4)、または化合物(1-5)であることが好ましい。 At least one compound (1) is preferably compound (1-1), compound (1-2), compound (1-4), or compound (1-5).

好ましい化合物(2)は、化合物(2-1)から化合物(2-8)である。 Preferred compounds (2) are compounds (2-1) to (2-8).

Figure 2023121129000013
Figure 2023121129000013

式(2-1)から式(2-8)において、
2’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
21’、L22’、L23’、およびL24’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;
21’およびY22’は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。
In formulas (2-1) to (2-8),
R 2′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —(CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH═CH— or —C≡C—;
L 21′ , L 22′ , L 23′ and L 24′ are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 21' and Y 22' are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, or ethyl.

化合物(2)の少なくとも1つが、化合物(2-1)、化合物(2-3)、または化合物(2-4)であることが好ましい。 At least one compound (2) is preferably compound (2-1), compound (2-3), or compound (2-4).

好ましい化合物(3)は、化合物(3-1)から化合物(3-6)である。 Preferred compounds (3) are compounds (3-1) to (3-6).

Figure 2023121129000014
Figure 2023121129000014

式(3-1)から式(3-6)において、
31’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;R32‘は、R31’または-N=C=Sであり;L32’、L34’、L35’、L36’、L37‘、L38’、およびL39‘は、水素、フッ素、または塩素であり;
式(3-6)において、L35’、L36’、L38’、およびL39‘が水素であるとき、R32‘は、-N=C=Sである。
In formulas (3-1) to (3-6),
R 31′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O—, and at least one —(CH 2 ) 2 — is — optionally replaced by CH═CH— or —C≡C—; R 32′ is R 31′ or —N═C═S; L 32′ , L 34′ , L 35′ , L 36′ , L 37′ , L 38′ , and L 39′ are hydrogen, fluorine, or chlorine;
In formula (3-6), when L 35' , L 36' , L 38' and L 39' are hydrogen, R 32' is -N=C=S.

化合物(3)の少なくとも1つが、化合物(3-2)、化合物(3-3)、化合物(3-4)、または化合物(3-5)であることが好ましい。化合物(3)の少なくとも2つが、化合物(3-2)および化合物(3-4)、または化合物(3-3)および化合物(3-4)の組合せであることがより好ましい。 At least one compound (3) is preferably compound (3-2), compound (3-3), compound (3-4), or compound (3-5). More preferably, at least two compounds (3) are compound (3-2) and compound (3-4), or a combination of compound (3-3) and compound (3-4).

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(二色性色素)、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、帯電防止剤、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 (dichroic dyes), antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization These include inhibitors, antistatic agents, and polar compounds. Hereinafter, the mixing ratio of these additives is the ratio (weight) based on the weight of the liquid crystal composition unless otherwise specified.

使用する添加物の組み合わせは任意であり、例えば異なる種類の酸化防止剤を組み合わせて用いる事も可能である。例えば酸化防止剤と紫外線吸収剤、さらに安定化剤を組み合わせて使用するように、異なる種類の添加剤を組み合わせて使用することも可能である。 Any combination of additives may be used, and for example, it is possible to use a combination of different types of antioxidants. It is also possible to use a combination of different types of additives, for example, a combination of antioxidants, UV absorbers, and stabilizers.

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(4-1)から化合物(4-5)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 (4-1) to (4-5). 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 2023121129000015
Figure 2023121129000015

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(5)などである。

Figure 2023121129000016
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 (5) where t is an integer from 1 to 9.

Figure 2023121129000016

化合物(5)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(5)は、揮発性が低いので、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 (5), preferred t is 1, 3, 5, 7, or 9. More preferable t is 7. Compound (5) 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。光安定剤の好ましい例は、化合物(6-1)から化合物(6-16)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 light stabilizers include compounds (6-1) to (6-16). 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.

Figure 2023121129000017

Figure 2023121129000018
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紫外線および熱に対する安定剤として好ましい添加物は、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 2023121129000019
Additives preferred as stabilizers against ultraviolet light and heat include amino-tolan compounds represented by compound (7) (US Pat. No. 6,495,066).
Figure 2023121129000019

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から20重量%の範囲であり、さらに好ましくは5から10重量%の範囲である。 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; a is —NO 2 , —C≡N, —N═C═S, fluorine, or —OCF 3 ; Y a and Y b are hydrogen or fluorine. A preferred proportion of these stabilizers is in the range of 1 to 20% by weight, more preferably in the range of 5 to 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 adapt to GH (guest host) mode devices. 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重合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 a polymerization 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-メトキシフェノール、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。 A polar compound, as used herein, is an organic compound having polarity and does not include compounds having 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, Pergamon Press), It can be synthesized by the method described in books such as Shin Jikken Kagaku Koza (Maruzen). Compositions are prepared from the compounds thus obtained by known methods. 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、約-10℃以下の下限温度、および約70℃以上の上限温度を有するため、ネマチック相を有する組成物としての使用だけでなく、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. Since the composition of the present invention has a lower limit temperature of about −10° C. or lower and an upper limit temperature of about 70° C. or higher, it can be used not only as a composition having a nematic phase but also as an optically active compound by adding an optically active compound. Use as an active composition is possible.

配向している液晶組成物は、その垂直方向および水平方向の誘電率が異なる。そのため誘電率異方性を特性として有する。 Oriented liquid crystal compositions have different dielectric constants in the vertical and horizontal directions. Therefore, it has dielectric anisotropy as a characteristic.

アンテナ素子に限らず、液晶組成物を使用する素子は、一般的に2枚の基板が液晶組成物を層として挟んでできた素子で構成されており、その界面にある配向膜により、一方向に液晶分子が並んでいる(配向している)。外場が無い場合、素子内の液晶分子は配向膜の配向規制力により一方向に分子が並んでいるが、外場が加わると、素子内の液晶分子は配向膜の並びから外れて外場の方向に向くようになる。また再び外場を無くすと、配向膜の配向規制力により、元の一方向に並んだ状態に戻る。このようにして素子内の液晶分子の向きを外場の向きや大きさで制御することができ、それにより一方向に対する素子内の液晶分子の傾き(角度)を制御することができる。液晶組成物は、誘電率異方性を有するため、一方向に対する素子内の液晶分子の角度を制御することにより、一方向に対する素子内の液晶組成物の層が有する誘電率を制御することができる。例えば外場がない場合の一方向の素子内の液晶組成物の層の誘電率が液晶組成物の垂直方向の誘電率であり、それに外場を一方向に対し垂直に加えることにより、それを液晶組成物の水平方向の誘電率まで変化させることができる。 Not limited to antenna elements, elements that use a liquid crystal composition generally consist of an element in which two substrates sandwich a liquid crystal composition as a layer. liquid crystal molecules are aligned (orientated). When there is no external field, the liquid crystal molecules in the element are aligned in one direction due to the alignment control force of the alignment film. will turn in the direction of When the external field is removed again, the alignment control force of the alignment film restores the original alignment in one direction. In this manner, the orientation of the liquid crystal molecules in the element can be controlled by the orientation and magnitude of the external field, thereby controlling the inclination (angle) of the liquid crystal molecules in the element with respect to one direction. Since the liquid crystal composition has dielectric anisotropy, it is possible to control the dielectric constant of the liquid crystal composition layer in the device in one direction by controlling the angle of the liquid crystal molecules in the device in one direction. can. For example, the dielectric constant of a layer of liquid crystal composition in a device in one direction in the absence of an external field is the dielectric constant in the vertical direction of the liquid crystal composition, and by applying an external field perpendicular to the one direction, it is Even the dielectric constant in the horizontal direction of the liquid crystal composition can be changed.

このように、本発明の液晶組成物は、液晶分子の配向方向を可逆的に変えることにより誘電率を可逆的に制御可能なスイッチング素子としての使用が可能である。 Thus, the liquid crystal composition of the present invention can be used as a switching element capable of reversibly controlling the dielectric constant by reversibly changing the alignment direction of the liquid crystal molecules.

素子内の液晶分子の角度を制御は、外場として電場を使用して行うことができる。液晶分子を駆動するために必要な電圧が駆動電圧である。液晶分子の角度を制御するには、液晶組成物の1MHz未満の周波数の範囲における25℃の誘電率異方性が、少なくとも2より大きいことが求められる。駆動電圧をより低減するためには、1MHz未満の周波数の範囲における25℃の誘電率異方性をより大きくする必要があり、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上である。 Controlling the angles of the liquid crystal molecules in the device can be done using an electric field as the external field. The voltage required to drive the liquid crystal molecules is the drive voltage. In order to control the angles of the liquid crystal molecules, it is required that the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition at 25° C. is at least greater than 2 in the frequency range of less than 1 MHz. In order to further reduce the driving voltage, it is necessary to increase the dielectric anisotropy at 25° C. in the frequency range of less than 1 MHz, preferably 5 or more, more preferably 10 or more.

記述の通り、可視光(例えば、波長589nm)における屈折率異方性(Δn)が大きいほど高周波領域(マイクロ波からテラヘルツ波(凡そ10THz程度)の範囲)における誘電率異方性(Δε)もより大きくなる。本願発明の一般式(1)で表される化合物を含有する液晶組成物は、25℃における屈折率異方性(Δn)が0.25以上であることが好ましい。特に、高周波に対する用途に用いる場合、Δnが0.35以上であることが好ましく、0.45以上であることがより好ましい。 As described, the larger the refractive index anisotropy (Δn) in visible light (for example, a wavelength of 589 nm), the higher the dielectric anisotropy (Δε) in the high-frequency region (range from microwave to terahertz wave (approximately 10 THz)). get bigger. The liquid crystal composition containing the compound represented by formula (1) of the present invention preferably has a refractive index anisotropy (Δn) at 25° C. of 0.25 or more. In particular, when used for high-frequency applications, Δn is preferably 0.35 or more, more preferably 0.45 or more.

高周波領域において位相差制御を行うには、高周波領域における誘電率異方性が0.5以上であることが好ましい。より好適に位相制御を行うには、その高周波領域における誘電率異方性を大きくする必要がある。十分な位相制御を行うには、誘電率異方性は1.0以上であることが好ましく、1.2以上であることがより好ましい。 In order to control the phase difference in the high frequency region, the dielectric anisotropy in the high frequency region is preferably 0.5 or more. In order to perform more suitable phase control, it is necessary to increase the dielectric anisotropy in the high frequency region. In order to perform sufficient phase control, the dielectric anisotropy is preferably 1.0 or more, more preferably 1.2 or more.

さらに本発明の組成物は、周波数1GHzから10THzの範囲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、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。 Further, the composition of the present invention can be used for elements used for controlling electromagnetic waves with frequencies in the range of 1 GHz to 10 THz. Examples of applications include millimeter wave band variable phase shifters, LiDAR (Light Detection and Ranging) elements, and antennas to which metamaterial technology is applied.

この組成物を含有する物品は、電磁波制御以外の用途でも用いることが可能である。液晶分子の配向方向を可逆的に変えることにより、誘電率異方性のほか、屈折率異方性も制御することができる。これら特性制御の応用用途として液晶レンズ、立体画像表示用複屈折レンズなどが挙げられる。 Articles containing this composition can be used for applications other than electromagnetic wave control. By reversibly changing the alignment direction of the liquid crystal molecules, it is possible to control not only the dielectric anisotropy but also the refractive index anisotropy. Liquid crystal lenses, birefringent lenses for stereoscopic image display, and the like are examples of applications for controlling these characteristics.

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 the methods described in the JEITA standard (JEITA ED-2521B) deliberated and enacted 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.

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 using light with a wavelength of 589 nm and an Abbe refractometer having a polarizing plate attached to an 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 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⊥ .

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(ε’,ε”)の算出には、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-κ
ε”=2nκ
α=2ωκ/c
ここでcは真空の光速度、ωは角速度、κは消衰係数である。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, p1150 (2005), a 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 (ε′, ε″), the calculated refractive index, loss parameter 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 vacuum, ω is the angular velocity, and κ is the extinction coefficient. ε'∥ was calculated from ne , ε'⊥ was calculated from no , and the dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) was calculated from ε'∥ - ε'⊥ .

28GHzでの誘電正接(tanδ;室温で測定):
28GHzでの誘電正接(tanδ@28GHz)は、複素誘電率(ε’,ε”)を用い、ε”/ε’から計算した。tanδにも異方性が発現するため、値の大きい方を記載した。
Dielectric loss tangent (tan δ; measured at room temperature) at 28 GHz:
The dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) at 28 GHz was calculated from ε″/ε′ using the complex permittivity (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 2023121129000020
Figure 2023121129000020

[比較例1] 液晶組成物C1
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 15%
5-B(Me)TB(F)-TC (2-1) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
5-BTB(F)TB-3 (3-3) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 15%
5-BTTB-O1 (3-5) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=128.3℃;Δn=0.44;Δε=12.3
液晶組成物C1の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.04
tanδ@28GHz=0.014
[Comparative Example 1] Liquid crystal composition C1
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 15%
5-B(Me)TB(F)-TC (2-1) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
5-BTB (F) TB-3 (3-3) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 15%
5-BTTB-O1 (3-5) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=128.3° C.; Δn=0.44; Δε=12.3
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition C1 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.04
tan δ @ 28 GHz = 0.014

[比較例2] 液晶組成物C2
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
5-BTB(F)TB-3 (3-3) 10%
3-BTB(F,F)-NCS (3-4) 10%
3-BTB(F)-NCS (3-4) 5%
3-BTTB-O1 (3-5) 15%
5-BTTB-O1 (3-5) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=121.5℃;Δn=0.43;Δε=9.7
液晶組成物C2の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.06
tanδ@28GHz=0.014
[Comparative Example 2] Liquid crystal composition C2
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
5-BTB (F) TB-3 (3-3) 10%
3-BTB(F,F)-NCS (3-4) 10%
3-BTB(F)-NCS (3-4) 5%
3-BTTB-O1 (3-5) 15%
5-BTTB-O1 (3-5) 15%
2O-btTB-3 (-) 20%
NI=121.5° C.; Δn=0.43; Δε=9.7
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition C2 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.06
tan δ @ 28 GHz = 0.014

[比較例3] 液晶組成物C3
4-BTB(F,F)-TC (2-1) 5%
5-BTB(F,F)-TC (2-1) 5%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB-TC (2-1) 5%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 7%
5-BTB(F)TB-3 (3-3) 10%
2-BTB-O1 (3-4) 2%
3-BTB-O1 (3-4) 2%
4-BTB-O1 (3-4) 2%
4-BTB-O2 (3-4) 2%
5-BTB-O1 (3-4) 2%
3-BTTB-O1 (3-5) 15%
5-BTTB-O1 (3-5) 15%
2O-btTB-3 (-) 10%
NI=147.3℃;Δn=0.46;Δε=15.5
液晶組成物C3の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.08
tanδ@28GHz=0.014
[Comparative Example 3] Liquid crystal composition C3
4-BTB(F,F)-TC (2-1) 5%
5-BTB(F,F)-TC (2-1) 5%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B (F) TB-TC (2-1) 5%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 7%
5-BTB (F) TB-3 (3-3) 10%
2-BTB-O1 (3-4) 2%
3-BTB-O1 (3-4) 2%
4-BTB-O1 (3-4) 2%
4-BTB-O2 (3-4) 2%
5-BTB-O1 (3-4) 2%
3-BTTB-O1 (3-5) 15%
5-BTTB-O1 (3-5) 15%
2O-btTB-3 (-) 10%
NI=147.3° C.; Δn=0.46; Δε=15.5
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition C3 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.08
tan δ @ 28 GHz = 0.014

[比較例4] 液晶組成物C4
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB-3 (-) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=178.6℃;Δn=0.47;Δε=9.0
液晶組成物C4の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.08
tanδ@28GHz=0.014
[Comparative Example 4] Liquid crystal composition C4
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB-3 (-) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=178.6° C.; Δn=0.47; Δε=9.0
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition C4 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.08
tan δ @ 28 GHz = 0.014

[実施例1] 液晶組成物M1
5-BB(F)TB(2Me)B(F,F)-NCS(1-5) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB-3 (-) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=182.6℃;Δn=0.49;Δε=8.4
液晶組成物M1の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.14
tanδ@28GHz=0.013
[Example 1] Liquid crystal composition M1
5-BB(F)TB(2Me)B(F,F)-NCS(1-5) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB-3 (-) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=182.6° C.; Δn=0.49; Δε=8.4
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M1 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.14
tan δ @ 28 GHz = 0.013

[実施例2] 液晶組成物M2
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 5%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
5-BB(F)TB(F)-NCS (3-2) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=186.5℃;Δn=0.50;Δε=10.9
液晶組成物M2の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.17
tanδ@28GHz=0.013
[Example 2] Liquid crystal composition M2
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 5%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
5-BB(F)TB(F)-NCS (3-2) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=186.5° C.; Δn=0.50; Δε=10.9
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M2 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.17
tan δ @ 28 GHz = 0.013

[実施例3] 液晶組成物M3
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
5-BTB(F)TB-2 (3-3) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=172.4℃;Δn=0.49;Δε=10.7
液晶組成物M3の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.12
tanδ@28GHz=0.013
[Example 3] Liquid crystal composition M3
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-B(F)TB(Me)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
5-BTB (F) TB-2 (3-3) 10%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=172.4° C.; Δn=0.49; Δε=10.7
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M3 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.12
tan δ @ 28 GHz = 0.013

[実施例4] 液晶組成物M4
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 25%
NI=170.7℃;Δn=0.49;Δε=13.4
液晶組成物M4の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.14
tanδ@28GHz=0.012
[Example 4] Liquid crystal composition M4
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 25%
NI=170.7° C.; Δn=0.49; Δε=13.4
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M4 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.14
tan δ @ 28 GHz = 0.012

[実施例5] 液晶組成物M5
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 16%
5-BB(F)TB(2Me)B(F,F)-NCS(1-5) 11%
5-BTB(F)-TC (2-1) 16%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 16%
3-BTTB-O1 (3-5) 16%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 25%
NI=184.0℃;Δn=0.51;Δε=10.5
液晶組成物M5の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.19
tanδ@28GHz=0.012
[Example 5] Liquid crystal composition M5
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 16%
5-BB(F)TB(2Me)B(F,F)-NCS(1-5) 11%
5-BTB(F)-TC (2-1) 16%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 16%
3-BTTB-O1 (3-5) 16%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 25%
NI=184.0° C.; Δn=0.51; Δε=10.5
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M5 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.19
tan δ @ 28 GHz = 0.012

[実施例6] 液晶組成物M6
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me)B(F,F)-NCS(1-5) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=202.4℃;Δn=0.51;Δε=10.9
液晶組成物M6の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.19
tanδ@28GHz=0.012
[Example 6] Liquid crystal composition M6
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me)B(F,F)-NCS(1-5) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TBB-3 (-) 5%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=202.4° C.; Δn=0.51; Δε=10.9
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M6 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.19
tan δ @ 28 GHz = 0.012

[実施例7] 液晶組成物M7
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 25%
NI=173.6℃;Δn=0.50;Δε=13.1
液晶組成物M7の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.18
tanδ@28GHz=0.013
[Example 7] Liquid crystal composition M7
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
3-BTTB-O1 (3-5) 10%
5-BTTB-O1 (3-5) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 25%
NI=173.6° C.; Δn=0.50; Δε=13.1
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M7 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.18
tan δ @ 28 GHz = 0.013

[実施例8] 液晶組成物M8
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 12%
5-BTB(F)-TC (2-1) 13%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 13%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 12%
NI=166.1℃;Δn=0.52;Δε=20.5
液晶組成物M8の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.34
tanδ@28GHz=0.011
[Example 8] Liquid crystal composition M8
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 12%
5-BTB(F)-TC (2-1) 13%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 13%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 12%
NI=166.1° C.; Δn=0.52; Δε=20.5
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M8 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.34
tan δ @ 28 GHz = 0.011

[実施例9] 液晶組成物M9
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
3-BTB(Me)-NCS (-) 20%
5-BTB(Me)-NCS (-) 20%
NI=91.5℃;Δn=0.45;Δε=15.3
液晶組成物M9の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.24
tanδ@28GHz=0.008
[Example 9] Liquid crystal composition M9
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
3-BTB(Me)-NCS (-) 20%
5-BTB(Me)-NCS (-) 20%
NI=91.5° C.; Δn=0.45; Δε=15.3
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M9 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.24
tan δ @ 28 GHz = 0.008

[実施例10] 液晶組成物M10
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 12%
5-BTB(F)-TC (2-1) 13%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=159.2℃;Δn=0.49;Δε=17.4
液晶組成物M10の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.20
tanδ@28GHz=0.011
[Example 10] Liquid crystal composition M10
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 12%
5-BTB(F)-TC (2-1) 13%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 15%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 20%
NI=159.2° C.; Δn=0.49; Δε=17.4
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M10 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.20
tan δ @ 28 GHz = 0.011

[実施例11] 液晶組成物M11
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 15%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BTB(2Me,5Me)-NCS (1-1) 15%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 10%
NI=110.2℃;Δn=0.47;Δε=20.5
液晶組成物M11の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.22
tanδ@28GHz=0.011
[Example 11] Liquid crystal composition M11
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 15%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BTB(2Me, 5Me)-NCS (1-1) 15%
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 10%
NI=110.2° C.; Δn=0.47; Δε=20.5
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M11 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.22
tan δ @ 28 GHz = 0.011

[実施例12] 液晶組成物M12
3-BTB(2Me,5Me)-NCS (1-1) 15%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 13%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 10%
3-BTB(Me)-NCS (-) 14%
5-BTB(Me)-NCS (-) 8%
NI=112.6℃;Δn=0.48;Δε=22.3
液晶組成物M12の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.21
tanδ@28GHz=0.010
[Example 12] Liquid crystal composition M12
3-BTB(2Me, 5Me)-NCS (1-1) 15%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 13%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 10%
3-BTB(Me)-NCS (-) 14%
5-BTB(Me)-NCS (-) 8%
NI=112.6° C.; Δn=0.48; Δε=22.3
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M12 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.21
tan δ @ 28 GHz = 0.010

[実施例13] 液晶組成物M13
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 15%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 7%
NI=115.0℃;Δn=0.48;Δε=19.0
液晶組成物M13の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.25
tanδ@28GHz=0.010
[Example 13] Liquid crystal composition M13
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 15%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 7%
NI=115.0° C.; Δn=0.48; Δε=19.0
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M13 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.25
tan δ @ 28 GHz = 0.010

[実施例14] 液晶組成物M14
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 15%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 7%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 10%
NI=137.4℃;Δn=0.49;Δε=18.8
液晶組成物M14の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.22
tanδ@28GHz=0.011
[Example 14] Liquid crystal composition M14
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 15%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 7%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 10%
NI=137.4° C.; Δn=0.49; Δε=18.8
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M14 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.22
tan δ @ 28 GHz = 0.011

[実施例15] 液晶組成物M15
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 15%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 15%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 15%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 7%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 10%
NI=135.0℃;Δn=0.49;Δε=19.4
液晶組成物M15の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.21
tanδ@28GHz=0.010
[Example 15] Liquid crystal composition M15
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 15%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 15%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 15%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 8%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 7%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 10%
NI=135.0° C.; Δn=0.49; Δε=19.4
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M15 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.21
tan δ @ 28 GHz = 0.010

[実施例16] 液晶組成物M16
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 11%
4-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 11%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 12%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 10%
5-BB(F)TB(F)-NCS (3-2) 10%
5-BB(F)TB(F,F)-NCS (3-2) 10%
3-BTB(F,F)-NCS (3-4) 10%
5-BTB(F,F)-NCS (3-4) 10%
3-BTB(Me)-NCS (-) 8%
5-BTB(Me)-NCS (-) 8%
NI=111.2℃;Δn=0.46;Δε=17.0
液晶組成物M16の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.29
tanδ@28GHz=0.009
[Example 16] Liquid crystal composition M16
5-BB(F)TB(2Me)-NCS (1-2) 11%
4-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 11%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 12%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 10%
5-BB(F)TB(F)-NCS (3-2) 10%
5-BB(F)TB(F,F)-NCS (3-2) 10%
3-BTB(F,F)-NCS (3-4) 10%
5-BTB(F,F)-NCS (3-4) 10%
3-BTB(Me)-NCS (-) 8%
5-BTB(Me)-NCS (-) 8%
NI=111.2° C.; Δn=0.46; Δε=17.0
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M16 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.29
tan δ @ 28 GHz = 0.009

[実施例17] 液晶組成物M17
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 10%
NI=146.8℃;Δn=0.50;Δε=18.9
液晶組成物M17の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.24
tanδ@28GHz=0.011
[Example 17] Liquid crystal composition M17
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB(F)-TC (2-3) 10%
1O-bt(Me)TB(2F)B-5 (-) 10%
NI=146.8° C.; Δn=0.50; Δε=18.9
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M17 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.24
tan δ @ 28 GHz = 0.011

[実施例18] 液晶組成物M18
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 25%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 15%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 15%
NI=119.3℃;Δn=0.48;Δε=20.4
液晶組成物M18の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.28
tanδ@28GHz=0.009
[Example 18] Liquid crystal composition M18
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 25%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 15%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 15%
NI=119.3° C.; Δn=0.48; Δε=20.4
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M18 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.28
tan δ @ 28 GHz = 0.009

[実施例19] 液晶組成物M19
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 5%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 20%
5-BTB(Me)-NCS (-) 10%
NI=123.0℃;Δn=0.48;Δε=18.7
液晶組成物M19の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.30
tanδ@28GHz=0.009
[Example 19] Liquid crystal composition M19
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 7.5%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 5%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 20%
5-BTB(Me)-NCS (-) 10%
NI=123.0° C.; Δn=0.48; Δε=18.7
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M19 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.30
tan δ @ 28 GHz = 0.009

[実施例20] 液晶組成物M20
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 5%
5-BTB(2Me,5F)B(F,F)-NCS (1-3) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 5%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 20%
5-BTB(2F)B(F)-NCS (3-6) 10%
5-BTB(Me)-NCS (-) 10%
NI=115.4℃;Δn=0.46;Δε=18.8
液晶組成物M20の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.30
tanδ@28GHz=0.010
[Example 20] Liquid crystal composition M20
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 5%
5-BTB (2Me, 5F) B (F, F)-NCS (1-3) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 5%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
3-BB(F)B(F,F)-NCS (3-1) 20%
5-BTB (2F) B (F)-NCS (3-6) 10%
5-BTB(Me)-NCS (-) 10%
NI=115.4° C.; Δn=0.46; Δε=18.8
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and the dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M20 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.30
tan δ @ 28 GHz = 0.010

[実施例21] 液晶組成物M21
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me,5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F)TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC (2-1) 15%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 5%
NI=131.5℃;Δn=0.50;Δε=21.0
液晶組成物M21の28GHzでの誘電率異方性(Δε@28GHz)および誘電正接(tanδ@28GHz)は以下の通りであった。
Δε@28GHz=1.29
tanδ@28GHz=0.008
[Example 21] Liquid crystal composition M21
3-BTB(2Me)-NCS (1-1) 20%
5-BTB(2Me)-NCS (1-1) 10%
3-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(Me)-NCS (1-2) 10%
5-BB(F)TB(2Me, 5Me)-NCS (1-2) 10%
5-B(F) TB(F)-TC (2-1) 10%
5-BTB(F)-TC(2-1) 15%
3-BB(F)TB-TC (2-3) 10%
5-BB(F)TB-TC (2-3) 5%
NI=131.5° C.; Δn=0.50; Δε=21.0
The dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz) of the liquid crystal composition M21 at 28 GHz were as follows.
Δε @ 28 GHz = 1.29
tan δ @ 28 GHz = 0.008

比較例4中の式(3-3)で表される化合物を、式(1-5)で表される化合物に変更した組成物が実施例1である。ここで、比較例4の組成物の屈折率異方性(Δn)は、0.47であり、実施例1の組成物のΔnは0.49となった。このことから、化合物(1)がΔnを大きくする効果があることが確認できた。 Example 1 is a composition in which the compound represented by the formula (3-3) in Comparative Example 4 was changed to the compound represented by the formula (1-5). Here, the refractive index anisotropy (Δn) of the composition of Comparative Example 4 was 0.47, and the Δn of the composition of Example 1 was 0.49. From this, it was confirmed that compound (1) had the effect of increasing Δn.

比較例1から比較例4の組成物のΔε@28GHzは、1.04から1.08であり、tanδ@28GHzは、0.014であった。一方、実施例1から実施例21の組成物のΔε@28GHzは、1.12から1.34であり、またtanδ@28GHzは、0.008から0.013であった。 The Δε @ 28 GHz of the compositions of Comparative Examples 1 to 4 were 1.04 to 1.08, and the tan δ @ 28 GHz was 0.014. On the other hand, the compositions of Examples 1 to 21 had a Δε @ 28 GHz of 1.12 to 1.34 and a tan δ @ 28 GHz of 0.008 to 0.013.

実施例1から実施例21のtanδ@28GHzの値は比較例1から比較例4よりもそれぞれ小さな値であった。 The values of tan δ@28 GHz of Examples 1 to 21 were smaller than those of Comparative Examples 1 to 4, respectively.

実施例1から実施例21の組成物にはそれぞれ、化合物(1)が含まれる。組成物の構成成分として、このような化合物を多く含むものほど、高周波での誘電率異方性は大きくなる。一方でtanδ@28GHzの値はより小さくなる。
化合物(1)を使用した液晶組成物は、液晶組成物としての基本的な性能は保持した上で、589nmでのΔnを大きくすることで、tanδ@28GHzの値を小さく維持したまま、Δε@28GHzを相対的に大きくすることができた。
The compositions of Examples 1 through 21 each contain compound (1). The dielectric anisotropy at high frequencies increases as the amount of such compounds contained in the composition increases. On the other hand, the value of tan δ@28 GHz becomes smaller.
The liquid crystal composition using the compound (1) maintains the basic performance as a liquid crystal composition, and by increasing the Δn at 589 nm, the value of tan δ @ 28 GHz is kept small, and the Δε @ 28 GHz could be made relatively large.

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(Δε)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。実施例と比較例の結果から、本発明の組成物が大きな誘電率異方性(Δε@28GHz)、および小さな誘電正接(tanδ@28GHz)を有することが証明された。一般に、tanδが小さいと、電磁波の吸収エネルギーは低くなる。よって、式(1)で表される化合物を使用した液晶組成物は、電磁波信号の吸収エネルギーを低くすることが可能であり、そして電磁波信号の損失をより小さく設定することができる。以上のことから、本発明の液晶組成物は、より効率的に電磁波信号の伝達を行うことが出来ると結論できる。 Characteristics required for liquid crystal compositions are a large dielectric anisotropy (Δε) that enables large phase control in the frequency range used for phase control, and a property that is proportional to the absorption energy of electromagnetic wave signals in the liquid crystal composition. A small dielectric loss tangent (tan δ) is required. The results of Examples and Comparative Examples prove that the composition of the present invention has a large dielectric anisotropy (Δε@28 GHz) and a small dielectric loss tangent (tan δ@28 GHz). In general, the smaller the tan δ, the lower the absorption energy of electromagnetic waves. Therefore, the liquid crystal composition using the compound represented by formula (1) can reduce the absorption energy of electromagnetic wave signals and can set the loss of electromagnetic wave signals to be smaller. From the above, it can be concluded that the liquid crystal composition of the present invention can transmit electromagnetic wave signals more efficiently.

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、小さな粘度、電磁波信号の制御を行う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、駆動電圧低減のため低周波数における大きな誘電率異方性などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する、または少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する。この組成物を含有する素子は、周波数1GHzから10THzの範囲の電磁波信号の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 small viscosity, a large refractive index anisotropy in the frequency region for controlling the electromagnetic wave signal, a large dielectric anisotropy, a small It satisfies at least one characteristic, or has an appropriate balance with respect to at least two characteristics, such as dielectric loss tangent, large dielectric anisotropy at low frequencies for driving voltage reduction, and the like. Devices containing this composition can be used to control electromagnetic signals in the frequency range of 1 GHz to 10 THz.

Claims (17)

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つの化合物を含有する液晶組成物。
Figure 2023121129000021

式(1)において、
は、水素、ハロゲン、または炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく;
環Aは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよく;
11およびZ12は、単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
11、L12、L13、L14、L15、L16、L17、およびL18は、水素、ハロゲン、炭素数1から3のアルキル、または炭素数3から5のシクロアルキルであり;
11は、水素、ハロゲン、または炭素数1から3のアルキルであり;
12は、水素またはハロゲンであり;
14、L15、L16、L17、L18、およびY11のうち少なくとも1つは、炭素数1から3のアルキルであり;
aおよびcは、0または1であり、bは、0、1、または2であり、a、b、およびcの和は1以上3以下であるが、aが0であり、bが1であり、cが0であり、Z11が単結合であり、L11、L12,L13,L17、L18、およびY12が水素である時は、Y11はメチルではない。
A liquid crystal composition containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1).
Figure 2023121129000021

In formula (1),
R 1 is hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S—, and at least one — (CH 2 ) 2 — may be replaced by —CH═CH— or —C≡C— and in these groups at least one hydrogen may be replaced by halogen;
Ring A 1 is 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 2 , 6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkyl of 1 to 3 carbon atoms;
Z 11 and Z 12 are a single bond, —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—, or —C≡CC≡C—;
L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 , L 16 , L 17 , and L 18 are hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms, or cycloalkyl having 3 to 5 carbon atoms;
Y 11 is hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 3 carbon atoms;
Y 12 is hydrogen or halogen;
at least one of L 14 , L 15 , L 16 , L 17 , L 18 , and Y 11 is alkyl having 1 to 3 carbon atoms;
a and c are 0 or 1; b is 0, 1, or 2; and when c is 0, Z 11 is a single bond, and L 11 , L 12 , L 13 , L 17 , L 18 , and Y 12 are hydrogen, then Y 11 is not methyl.
式(2)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に記載の液晶組成物。

Figure 2023121129000022

式(2)において、
は、水素、ハロゲンまたは炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく;
環Aは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよく;
21およびZ22は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
21、L22、L23、およびL24は、水素、ハロゲン、炭素数1から3のアルキル、または炭素数3から5のシクロアルキルであり;
は、-C≡C-CF、または-C≡C-C≡Nであり;
21およびY22は、水素、ハロゲン、または炭素数1から3のアルキルであり;
dは、0または1であり、eは0、1、2、または3であり、dおよびeの和は1以上3以下であり;
Figure 2023121129000023

式(3)において、
31は、水素または炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく: R32は、R31または-N=C=Sであり;
環Aは、ピリミジン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環上の少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは炭素数1から3のアルキルで置き換えられてもよく;
31およびZ32は、単結合、-C≡C-、または-C≡C-C≡C-であり;
31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、L38、およびL39は、水素またはハロゲンであり;
fは、0または1であり、gは、0、1または2であり、fおよびgの和は0以上2以下である。
2. The liquid crystal composition according to claim 1, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) and formula (3).

Figure 2023121129000022

In formula (2),
R 2 is hydrogen, halogen or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S— and at least one —( CH 2 ) 2 — may be replaced by —CH═CH— or —C≡C— and in these groups at least one hydrogen may be replaced by halogen;
Ring A 2 is 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 2 , 6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkyl of 1 to 3 carbon atoms;
Z 21 and Z 22 are a single bond, —C≡C—, or —C≡C—C≡C—;
L 21 , L 22 , L 23 , and L 24 are hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms, or cycloalkyl having 3 to 5 carbon atoms;
X 2 is —C≡C—CF 3 or —C≡C—C≡N;
Y 21 and Y 22 are hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 3 carbon atoms;
d is 0 or 1, e is 0, 1, 2, or 3, and the sum of d and e is 1 or more and 3 or less;
Figure 2023121129000023

In formula (3),
R 31 is hydrogen or alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O— or —S— and at least one —(CH 2 ) 2- may be replaced by -CH=CH- or -C≡C-: R 32 is R 31 or -N=C=S;
Ring A 3 is pyrimidine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or pyridine-2,5-diyl, and at least one hydrogen on these rings is halogen or has 1 to 3 carbon atoms. may be substituted with an alkyl of;
Z 31 and Z 32 are a single bond, —C≡C—, or —C≡C—C≡C—;
L31 , L32 , L33 , L34 , L35 , L36 , L37 , L38 , and L39 are hydrogen or halogen;
f is 0 or 1, g is 0, 1 or 2, and the sum of f and g is 0 or more and 2 or less.
式(1)で表される化合物として、式(1-1)から式(1-6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1に記載の液晶組成物。

Figure 2023121129000024
式(1-1)から式(1-6)において、
1’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
11’、L12’、L13’、L14’ 、L15’、L16’、L17’、およびL18’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’は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルであり;
12’は、水素、フッ素、または塩素であり;
14’、L15’、L16’、L17‘、L18’、およびY11’のうち少なくとも1つは、メチルまたはエチルであり;
ここで式(1-1)において、L11’、L12’、L13’、L17’、L18’、およびY12’が水素である時は、Y11’はメチルではない。
2. The liquid crystal according to claim 1, wherein the compound represented by formula (1) contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (1-1) to (1-6). Composition.

Figure 2023121129000024
In formulas (1-1) to (1-6),
R 1′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —(CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH═CH— or —C≡C—;
L 11′ , L 12′ , L 13′ , L 14′ , L 15′ , L 16′ , L 17′ , and L 18′ are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 11' is hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, or ethyl;
Y 12' is hydrogen, fluorine, or chlorine;
at least one of L 14′ , L 15′ , L 16′ , L 17′ , L 18′ , and Y 11′ is methyl or ethyl;
Here, in formula (1-1), when L 11′ , L 12′ , L 13′ , L 17′ , L 18′ and Y 12′ are hydrogen, Y 11′ is not methyl.
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5重量%から80重量%の範囲である、請求項1または3に記載の液晶組成物。 4. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the proportion of the compound represented by formula (1) is in the range of 5% by weight to 80% by weight based on the weight of the liquid crystal composition. 式(2)で表される化合物として、式(2-1)から式(2-8)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2に記載の液晶組成物。
Figure 2023121129000025

式(2-1)から式(2-8)において、
2’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
21’、L22’、L23’、およびL24’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;
21’およびY22’は、水素、フッ素、塩素、メチル、またはエチルである。
3. The liquid crystal according to claim 2, wherein the compound represented by formula (2) contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (2-1) to (2-8). Composition.
Figure 2023121129000025

In formulas (2-1) to (2-8),
R 2′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —(CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH═CH— or —C≡C—;
L 21′ , L 22′ , L 23′ and L 24′ are hydrogen, fluorine, chlorine, methyl, ethyl, or cyclopropyl;
Y 21' and Y 22' 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5重量%から50重量%の範囲である、請求項2または5に記載の液晶組成物。 6. The liquid crystal composition according to claim 2, wherein the proportion of the compound represented by formula (2) is in the range of 5% by weight to 50% by weight based on the weight of the liquid crystal composition. 式(3)で表される化合物として、式(3-1)から式(3-6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項2に記載の液晶組成物。
Figure 2023121129000026

式(3-1)から式(3-6)において、
31’は、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく;R32‘は、R31’または-N=C=Sであり;L32’、L34’、L35’、L36’、L37‘、L38’、およびL39‘は、水素、フッ素、または塩素であり;
式(3-6)において、L35’、L36’、L38’、およびL39‘が水素であるとき、R32‘は、-N=C=Sである。
3. The liquid crystal according to claim 2, wherein the compound represented by formula (3) contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-6). Composition.
Figure 2023121129000026

In formulas (3-1) to (3-6),
R 31′ is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — may be replaced with —O—, and at least one —(CH 2 ) 2 — is — optionally replaced by CH═CH— or —C≡C—; R 32′ is R 31′ or —N═C═S; L 32′ , L 34′ , L 35′ , L 36′ , L 37′ , L 38′ , and L 39′ are hydrogen, fluorine, or chlorine;
In formula (3-6), when L 35' , L 36' , L 38' and L 39' are hydrogen, R 32' is -N=C=S.
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5重量%から50重量%の範囲である、請求項2または7に記載の液晶組成物。 8. The liquid crystal composition according to claim 2, wherein the proportion of the compound represented by formula (3) is in the range of 5% by weight to 50% 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0.35以上である、請求項1に記載の液晶組成物。 2. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the refractive index anisotropy at 25[deg.] C. at a wavelength of 589 nm is 0.35 or more. 1MHz未満の周波数の範囲における25℃の誘電率異方性が5以上である、請求項1に記載の液晶組成物。 2. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the dielectric anisotropy at 25[deg.] C. is 5 or more in the frequency range of less than 1 MHz. 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0.50から3.0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 dielectric anisotropy at 25[deg.] C. ranges from 0.50 to 3.0 at any frequency from 1 GHz to 10 THz. 光学活性化合物を含む、請求項1に記載の液晶組成物。 2. The liquid crystal composition according to claim 1, comprising an optically active compound. 重合性化合物を含む、請求項1に記載の液晶組成物。 2. The liquid crystal composition according to claim 1, comprising a polymerizable compound. 酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、および二色性色素の少なくとも1つを含有する、請求項1に記載の液晶組成物。 2. The liquid crystal composition according to claim 1, containing at least one of an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antistatic agent, and a dichroic dye. 請求項1に記載の液晶組成物を含有する素子であって、液晶分子の配向方向を可逆的に変えることにより誘電率を可逆的に制御可能な、スイッチングに使用される素子。 3. A device containing the liquid crystal composition according to claim 1, used for switching, wherein the dielectric constant can be reversibly controlled by reversibly changing the orientation direction of the liquid crystal molecules. 請求項1に記載の液晶組成物を含有する、1GHzから10THzの周波数の範囲の電磁波制御に使用される素子。 A device used for controlling electromagnetic waves in the frequency range from 1 GHz to 10 THz, containing the liquid crystal composition according to claim 1 . 請求項1に記載の液晶組成物を含有する、液晶レンズまたは立体画像表示用複屈折レンズ。 A liquid crystal lens or a birefringent lens for stereoscopic image display, comprising the liquid crystal composition according to claim 1 .
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