JP4461729B2

JP4461729B2 - Nematic liquid crystal composition containing indane compound

Info

Publication number: JP4461729B2
Application number: JP2003203701A
Authority: JP
Inventors: 安男梅津; 清文竹内
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP2005047980A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気光学的液晶表示材料として有用なネマチック晶組成物、これを用いた液晶表示素子、及びネマチック液晶組成物の構成材料として有用なインダン系化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在広く使用されているTN（Twisted Nematic）型液晶表示素子やSTN（Super Twisted Nematic）型液晶表示素子は、視野角により電気光学特性に変化が生じるため視角特性が悪いという問題を有しており、TV等の視角特性が重要な用途において大きな問題となっている。より広い視野角を得る方法としてVA（Vertically aligned）方式（非特許文献1参照）、IPS（In-Plane Switching）方式（非特許文献2参照）等が提案され実用化に至っている。VA-LCD (Vertically Aligned Liquid Crystal Display)において用いられる液晶材料は、TN型、STN型と異なり誘電率異方性が負の液晶材料が必要とされている。しかしながら、誘電率異方性が負の液晶材料では、液晶相の下限温度(T_→ _N)と液晶相上限温度(T_N-I)の差の絶対値である液晶相温度範囲(ΔT)において、充分な液晶相温度範囲が得られていないのが現状であった(特許文献1参照)。そのため液晶相温度範囲が広い液晶組成物の開発が望まれていた。
【０００３】
一方、骨格中にインダンを有する液晶化合物は既に知られており、幾つかの化合物が開示されている(特許文献2参照)。しかしながら、骨格中にインダンを有する液晶化合物の開示はあるものの、当該化合物をネマチック液晶組成物として使用した場合どのような特徴を有するかは開示されていない。又、インダン系化合物を用いた液晶組成物も既に知られており、好ましい化合物の具体例が開示されている(特許文献3参照)。しかしながら、ここで開示される液晶組成物は強誘電性液晶表示素子に使用する液晶組成物であり、ネマチック液晶組成物に関する開示はない。
【０００４】
以上より、骨格中にインダンを有する液晶化合物を応用した誘電率異方性が負の液晶材料は知られておらず、インダン系化合物を用いた、液晶相温度範囲の広い、優れた特性を有するネマチック液晶組成物の開発が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１４０４４７号公報（１３頁）
【特許文献２】
国際公開第９４／１８２８５号パンフレット（２６〜３１頁）
【特許文献３】
国際公開第９９／１９４２０号パンフレット（３０〜３５頁）
【非特許文献１】
国際ディスプレイワークショップ（IDW）‘９７ダイジェスト、１９９７年（１５６頁）
【非特許文献２】
アジアディスプレイ’９５ダイジェスト、１９９５年（７０７頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、インダン系化合物を用いた、液晶相の下限温度(T_→ _N)が低く、液晶相上限温度(T_N-I)が高く、さらに液晶相温度範囲の広いネマチック液晶組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために、インダン化合物を含有するネマチック液晶組成物を検討した結果本件発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は以下に記載のネマチック液晶組成物を提供する。
一般式(I)
【化６】

(式中R¹及びR²はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数1〜15のアルキル基、炭素数2〜15のアルケニル基又は少なくとも一つのハロゲンにより置換された炭素数2〜15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個又は2個以上のCH₂基はそれぞれ独立してO原子が相互に直接結合しないものとして -O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-又は-OCO-O-により置き換えられても良く、
A¹は、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH₂基又は隣接していない2個以上のCH₂基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH₂基又は隣接していない2個以上のCH₂基は -N- に置き換えられてもよい)
(c) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)、基(b)、基(c)はCN又はハロゲンで置換されていても良く、
lは、0又は1であり、
Z¹は、-COO-、-OCO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂-CH=CH- 又は単結合であり、
Z²は、-CH₂CH₂-、-CH=CH- 又は単結合である。)から選ばれる化合物及び一般式(IIa) 、一般式（IIb）及び一般式(IIc)からなる群
【０００９】
【化７】

(式中R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷及びR⁸はR¹と同じ意味を表し、B¹及びB²はそれぞれ独立して、
(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH₂基又は隣接していない2個以上のCH₂基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい)
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH₂基又は隣接していない2個以上のCH₂基は -N- に置き換えられてもよい)
(f) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル
からなる群より選ばれる基であり、C¹、C²及びC³はそれぞれ独立して、
(g) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH₂基又は隣接していない2個以上のCH₂基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい)
(h) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH₂基又は隣接していない2個以上のCH₂基は -N- に置き換えられてもよい)
(i) 2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン
を表すが、C²及びC³の少なくとも一方は2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレンを表し、
m、n、oはそれぞれ独立して0、1又は2であり、
Z³、Z⁴、Z⁵及びZ⁶はそれぞれ独立してはZ¹と同じ定義である。)から選ばれる1種又は2種以上の化合物を含有することを特徴とする負の誘電率異方性を有するネマチック液晶組成物を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一例について説明する。
本発明において、第一成分として一般式(I)から選ばれる化合物を1種又は2種以上を含有するが、1種〜6種が好ましく、1種〜4種がより好ましく、1種〜3種が特に好ましい。
【００１１】
一般式(I)の含有率が5〜50質量%の範囲であることが好ましく、10〜40質量%の範囲であることが特に好ましい。また、R¹は、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数2〜10のアルケニル基が好ましく、未置換の直鎖状炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数2〜8のアルケニル基がより好ましく、アルケニル基では以下の式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【化８】

(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
【００１２】
A¹はトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基が好ましく、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロへキシレン基がより好ましい。Z¹は、-COO-、-OCO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂-CH=CH- 又は単結合であるが、-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-、-C≡C-、-(CH₂)₄-又は単結合が好ましく、-CH₂CH₂-、-C≡C-又は単結合がより好ましく、-CH₂CH₂-又は単結合が特に好ましい。Z²は、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、又は単結合であるが、-CH₂CH₂-、又は単結合が好ましく、単結合がより好ましい。nは0又は1であるが、0であることが好ましい。
【００１３】
具体的な構造として以下の一般式(Ia)
【化９】

(式中R¹、R²及びlは一般式(I)におけると同じ意味を表す。)が好ましく、次の化合物が特に好ましい。
【００１４】
【化１０】

(式中、R¹は、炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシル基を表す。)
これらの一般式(I)から選ばれる化合物のうち少なくとも1種以上の組成物の誘電率異方性(Δε)が-1.5以下の化合物を含有することが好ましく、-2以下を示すことがより好ましい。
【００１５】
本願発明の液晶組成物は一般式(IIa)、一般式(IIb)及び一般式(IIc)からなる群から選ばれる化合物を1種又は2種以上を含有するが、1種〜15種が好ましく、1種〜10種がより好ましく、2種〜8種が特に好ましい。また、これらの含有率は10質量%〜80質量%が好ましい。
【００１６】
一般式(IIa)、一般式(IIb)及び一般式(IIc)においてR³〜R⁸は、未置換の直鎖状炭素数1〜15のアルキル基又は炭素数2〜15のアルケニル基が好ましく、未置換の直鎖状炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、未置換の直鎖状炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数2〜6のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。Z¹、Z²、Z³及びZ⁴は、-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-、-C≡C-、-(CH₂)₄-又は単結合が好ましく、-CH₂CH₂-、-C≡C-又は単結合がより好ましく、-CH₂CH₂-又は単結合が特に好ましく、Z¹、Z²、Z³及びZ⁴が複数存在する場合少なくとも一つは単結合であることが好ましい。B¹及びB²はそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基より好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基が特に好ましい。C¹、C²及びC³はそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレンが好ましいが、C²及びC³の少なくとも一方は2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレンを表す。
【００１７】
一般式(IIa)は具体的な構造として以下の一般式
【化１１】

【００１８】
【化１２】

【００１９】
【化１３】

(式中、R³、R⁴は炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。)で示される構造が好ましい。
【００２０】
一般式(IIb)は具体的な構造として以下の一般式
【化１４】

【００２１】
【化１５】

【００２２】
【化１６】

(式中、R⁵、R⁶は炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。)で示される構造が好ましく、一般式(IIc)は具体的な構造として以下の一般式
【００２３】
【化１７】

【００２４】
【化１８】

【００２５】
【化１９】

(式中、R⁷、R⁸は炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。)
【００２６】
一般式(III)においてR⁹及びR¹⁰は、未置換の直鎖状炭素数1〜15のアルキル基又は炭素数2〜15のアルケニル基が好ましく、未置換の直鎖状炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、未置換の直鎖状炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数2〜6のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
また、R⁹及びR¹⁰は同一でも異なっていても良いが、同一分子中のR⁹及びR¹⁰は異なっていることがより好ましい。Z⁷及びZ⁸は、-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-、-C≡C-、-(CH₂)₄-又は単結合が好ましく、-CH₂CH₂-、-C≡C-又は単結合がより好ましく、-CH₂CH₂-又は単結合が特に好ましく、Z⁷及びZ⁸が複数存在する場合少なくとも一つは単結合であることが好ましい。oは、0又は1が好ましい。
【００２７】
D¹、D²及びD³はそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基より好ましく、D¹、D²及びD³の内少なくとも一つはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが好ましい。
【００２８】
一般式(III)は具体的な構造として以下の一般式(IIIa)で示される構造が好ましい。
【化２０】

(式中、R⁹及びR¹⁰は炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表し、D²及びD³はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、rは0又は1を表す。)
一般式(IIIa)の化合物の含有率は5〜60質量%の範囲であることが好ましい。
【００２９】
又、以下の一般式で示される構造も好ましい。
【化２１】

(式中、R⁹、R¹⁰は炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基を表す。)で示される構造が好ましい。
又、一般式(III)から選ばれる化合物を1種又は2種以上を含有するが、1種〜6種が好ましく、1種〜4種が特に好ましい。
【００３０】
本発明のネマチック液晶組成物は一般式(Ia)から選ばれる化合物を1種又は2種以上を含有し、さらに一般式(IIa)、一般式(IIb)及び一般式(IIc)からなる群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有することが好ましく、一般式(Ia)から選ばれる化合物を1種又は2種以上を含有し、一般式(IIa)、一般式(IIb)及び一般式(IIc)からなる群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有し、さらに一般式(III)から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有することも好ましい。
【００３１】
少なくとも1種以上の一般式(III)の化合物を含有し、さらに一般式(IIa)、一般式(IIb)及び一般式(IIc)からなる群から選ばれる化合物を少なくとも2種以上含有することが好ましい。
【００３２】
本発明のネマチック液晶組成物は広い液晶相温度範囲(液晶相下限温度と液晶相上限温度の差の絶対値)を有するが、液晶相温度範囲が80℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましく、100℃以上が特に好ましい。また、液晶相上限温度は70℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましい。さらに、液晶相下限温度は-20℃以下が好ましく、-30℃以下がより好ましい。
【００３３】
上記ネマチック液晶組成物はAM-LCDやSTN-LCDに有用であるがAM-LCDに特に有用であり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。本発明のネマチック液晶組成物は、上記の化合物以外に、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶などを含有していてもよい。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。
【００３５】
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
T_N-I ：ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)を液晶相上限温度とする
T_→ _N ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度(℃)を液晶相下限温度とする
ΔT ：ネマチック液晶相温度範囲、｜T_N-I − T_→ _N ｜
Δε ：誘電異方性
Δn ：複屈折率
化合物記載に下記の略号を使用する。
末端のn(数字) C_nH_2n+1-
On -OC_nH_2n+1
F -F
ndm- C_nH_2n+1-C=C-(CH₂)_m-1-
-O(dm)n -O(CH2)m-2-C=C-CnH2n+1
【００３６】
【化２２】

【００３７】
(実施例1及び比較例1) 液晶組成物の調整
以下に示すネマチック液晶組成物(No.1)及び比較例としてネマチック液晶組成物(R1)を調整し、その物性値を測定した結果を表1に示す。
【表１】

【００３８】
表1に示すように、実施例1のネマチック液晶組成物は、比較例1のネマチック液晶組成物と比較して液晶相下限温度(T_→ _N)が低く、広い液晶温度範囲を有することが解る。
このネマチック液晶組成物を用いて、表示品位の優れたTFT液晶表示素子を作成することができた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のネマチック液晶組成物により、インダン系化合物を用いた、液晶相の下限温度が低く、液晶相上限温度が高く、液晶相温度範囲の広いネマチック液晶組成物を提供することが可能となった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nematic crystal composition useful as an electro-optical liquid crystal display material, a liquid crystal display element using the composition, and an indane compound useful as a constituent material of the nematic liquid crystal composition.
[0002]
[Prior art]
Currently used TN (Twisted Nematic) type liquid crystal display elements and STN (Super Twisted Nematic) type liquid crystal display elements have the problem of poor viewing angle characteristics due to changes in electro-optic characteristics depending on the viewing angle. This is a big problem in applications where viewing angle characteristics are important, such as TV. As a method for obtaining a wider viewing angle, a VA (Vertically aligned) method (see Non-Patent Document 1), an IPS (In-Plane Switching) method (see Non-Patent Document 2), and the like have been proposed and put into practical use. A liquid crystal material used in a VA-LCD (Vertically Aligned Liquid Crystal Display), unlike a TN type or STN type, requires a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy. However, a liquid crystal material with a negative dielectric anisotropy is sufficient in the liquid crystal phase temperature range (ΔT), which is the absolute value of the difference between the minimum temperature of the liquid crystal phase (T _→ _N ) and the maximum temperature of the liquid crystal phase (T _NI ). In the present situation, a liquid crystal phase temperature range is not obtained (see Patent Document 1). Therefore, development of a liquid crystal composition having a wide liquid crystal phase temperature range has been desired.
[0003]
On the other hand, liquid crystal compounds having indane in the skeleton are already known, and some compounds have been disclosed (see Patent Document 2). However, although there is disclosure of a liquid crystal compound having indane in the skeleton, it is not disclosed what characteristics the compound has when used as a nematic liquid crystal composition. In addition, liquid crystal compositions using indane compounds are already known, and specific examples of preferable compounds are disclosed (see Patent Document 3). However, the liquid crystal composition disclosed here is a liquid crystal composition used for a ferroelectric liquid crystal display device, and there is no disclosure regarding a nematic liquid crystal composition.
[0004]
From the above, no liquid crystal material with negative dielectric anisotropy using a liquid crystal compound having indane in the skeleton is known, and it has excellent characteristics with a wide liquid crystal phase temperature range using indane compounds. Development of nematic liquid crystal compositions has been desired.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-140447 (page 13)
[Patent Document 2]
International Publication No. 94/18285 (26-31 pages)
[Patent Document 3]
WO99 / 19420 pamphlet (pages 30-35)
[Non-Patent Document 1]
International Display Workshop (IDW) '97 Digest, 1997 (page 156)
[Non-Patent Document 2]
Asia Display '95 Digest, 1995 (page 707)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a nematic liquid crystal composition using an indane compound, having a low liquid crystal phase lower limit temperature (T _→ _N ), a higher liquid crystal phase upper limit temperature (T _NI ), and a wider liquid crystal phase temperature range. It is to be.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studying a nematic liquid crystal composition containing an indane compound in order to solve the above problems, the present inventor has completed the present invention.
[0008]
That is, the present invention provides the nematic liquid crystal composition described below.
Formula (I)
[Chemical 6]

Wherein R ¹ and R ² are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms substituted with at least one halogen, or an alkenyl having 2 to 15 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms substituted by a group or at least one halogen, and one or two or more CH ₂ groups present in these groups each independently have an O atom directly bonded to each other May be replaced by -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO- or -OCO-O-
A ¹ is
(a) trans-1,4-cyclohexylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups are replaced by -O- and / or -S- (May be)
(b) 1,4-phenylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups may be replaced by -N-)
(c) 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl and 1 , 2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, the group (a), the group (b) and the group (c) are substituted with CN or halogen. Well,
l is 0 or 1;
Z ¹ is —COO—, —OCO—, —CH ₂ O—, —OCH ₂ —, —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, —C≡C—, — (CH ₂ ) ₄ —, -CH = CH-CH ₂ CH _2- , -CH ₂ CH ₂ -CH = CH- or a single bond,
Z ² is —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, or a single bond. And a group consisting of general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula (IIc)
[Chemical 7]

(Wherein R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ , R ⁷ and R ⁸ represent the same meaning as R ^1, and B ¹ and B ² are each independently
(d) trans-1,4-one CH ₂ group or nonadjacent two or more CH ₂ groups existing in xylene group (in this group the cycloalkyl is replaced by -O- and or -S- (May be)
(e) 1,4-phenylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups may be replaced by -N-)
(f) 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene- A group selected from the group consisting of 2,6-diyl and decahydronaphthalene-2,6-diyl, wherein C ¹ , C ² and C ³ are each independently
(g) trans-1,4-cyclohexylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups are replaced by -O- and / or -S- (May be)
(h) 1,4-phenylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups may be replaced by -N-)
(i) represents 2,3-difluoro-1,4-phenylene, but at least one of C ² and C ³ represents 2,3-difluoro-1,4-phenylene,
m, n and o are each independently 0, 1 or 2,
Z ³ , Z ⁴ , Z ⁵ and Z ⁶ are each independently the same definition as Z ¹ . And a nematic liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy, which comprises one or more compounds selected from the group consisting of:
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of the present invention will be described below.
In the present invention, the compound selected from the general formula (I) as the first component contains one or more kinds, preferably 1 to 6 kinds, more preferably 1 to 4 kinds, and more preferably 1 to 3 kinds. Species are particularly preferred.
[0011]
The content of the general formula (I) is preferably in the range of 5 to 50% by mass, particularly preferably in the range of 10 to 40% by mass. R ¹ is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an unsubstituted linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms. More preferably, in the case of an alkenyl group, structures of the following formulas (a) to (e) are more preferable.
[Chemical 8]

(The structural formula shall be connected to the ring at the right end.)
[0012]
A ¹ is trans-1,4-cyclohexylene group, 1,3-dioxane-trans-2,5-diyl group, 1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group or 3,5 -Difluoro-1,4-phenylene group is preferred, 1,3-dioxane-trans-2,5-diyl group, 1,4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group is more preferred. Z ¹ is —COO—, —OCO—, —CH ₂ O—, —OCH ₂ —, —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, —C≡C—, — (CH ₂ ) ₄ —, -CH = CH-CH ₂ CH _2- , -CH ₂ CH ₂ -CH = CH- or a single bond, but -COO-, -OCO-, -CH ₂ CH _2- , -C≡C-,- (CH ₂ ) ₄ — or a single bond is preferred, —CH ₂ CH ₂ —, —C≡C— or a single bond is more preferred, —CH ₂ CH ₂ — or a single bond is particularly preferred. Z ² is —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, or a single bond, preferably —CH ₂ CH ₂ — or a single bond, and more preferably a single bond. n is 0 or 1, but is preferably 0.
[0013]
As a specific structure, the following general formula (Ia)
[Chemical 9]

(Wherein R ¹ , R ² and l have the same meaning as in general formula (I)) are preferred, and the following compounds are particularly preferred.
[0014]
[Chemical Formula 10]

(In the formula, R ¹ represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxyl group.)
Among these compounds selected from general formula (I), it is preferable that at least one composition contains a compound having a dielectric anisotropy (Δε) of −1.5 or less, more preferably −2 or less. preferable.
[0015]
The liquid crystal composition of the present invention contains one or more compounds selected from the group consisting of general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula (IIc), preferably 1 to 15 types. 1 to 10 are more preferable, and 2 to 8 are particularly preferable. Further, the content is preferably 10% by mass to 80% by mass.
[0016]
In general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula (IIc), R ^{3 to} R ⁸ are preferably an unsubstituted linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms. More preferably, an unsubstituted linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an unsubstituted linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. Groups are particularly preferred, and structures of formulas (a) to (e) are more preferred for alkenyl groups. Z ¹ , Z ² , Z ³ and Z ⁴ are preferably —COO—, —OCO—, —CH ₂ CH ₂ —, —C≡C—, — (CH ₂ ) ₄ — or a single bond, —CH ₂ CH _2- , -C≡C- or a single bond is more preferable, -CH ₂ CH ₂ -or a single bond is particularly preferable, and when there are a plurality of Z ¹ , Z ² , Z ³ and Z ^4, at least one is a single bond. A bond is preferred. B ¹ and B ² are each independently trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group or 3,5-difluoro-1,4-phenylene. Group is preferable, trans-1,4-cyclohexylene group or 1,4-phenylene group is more preferable, and trans-1,4-cyclohexylene group is particularly preferable. C ¹ , C ² and C ³ are each independently preferably a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group or 2,3-difluoro-1,4-phenylene, but C ² and C ^At least one of ³ represents 2,3-difluoro-1,4-phenylene.
[0017]
General formula (IIa) has the following general formula as a specific structure:

[0018]
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[0019]
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(Wherein R ³ and R ⁴ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms). A structure is preferred.
[0020]
General formula (IIb) has the following general formula as a specific structure:

[0021]
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[0022]
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(Wherein R ⁵ and R ⁶ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms). The structure is preferred, and the general formula (IIc) has the following general formula as a specific structure:
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[0024]
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[0025]
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(Wherein R ⁷ and R ⁸ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms.)
[0026]
In general formula (III), R ⁹ and R ¹⁰ are preferably an unsubstituted linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, and an unsubstituted linear carbon number of 1 to 10 Are more preferable, and an unsubstituted linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms is particularly preferable. The structure of (e) is more preferable.
R ⁹ and R ¹⁰ may be the same or different, but R ⁹ and R ¹⁰ in the same molecule are more preferably different. Z ⁷ and Z ⁸ are preferably —COO—, —OCO—, —CH ₂ CH ₂ —, —C≡C—, — (CH ₂ ) ₄ — or a single bond, —CH ₂ CH ₂ —, —C ≡C— or a single bond is more preferable, —CH ₂ CH ₂ — or a single bond is particularly preferable. When a plurality of Z ⁷ and Z ⁸ are present, at least one is preferably a single bond. o is preferably 0 or 1.
[0027]
D ¹ , D ² and D ³ are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group or 3,5-difluoro-1, 4-phenylene group is preferable, trans-1,4-cyclohexylene group or 1,4-phenylene group is more preferable, and at least one of D ¹ , D ² and D ³ is trans-1,4-cyclohexylene It is preferably a group.
[0028]
The general formula (III) is preferably a structure represented by the following general formula (IIIa) as a specific structure.
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(Wherein R ⁹ and R ¹⁰ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms, and D ² and D ³ each independently represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group, and r represents 0 or 1.)
The content of the compound of the general formula (IIIa) is preferably in the range of 5 to 60% by mass.
[0029]
A structure represented by the following general formula is also preferable.
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(Wherein R ⁹ and R ¹⁰ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms). A structure is preferred.
Further, the compound selected from the general formula (III) contains one or more compounds, preferably 1 to 6 species, particularly preferably 1 to 4 species.
[0030]
The nematic liquid crystal composition of the present invention contains one or more compounds selected from general formula (Ia), and is further selected from the group consisting of general formula (IIa), general formula (IIb), and general formula (IIc). It is preferable to contain one or more selected compounds, including one or more compounds selected from general formula (Ia), general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula It is also preferable to contain one or more compounds selected from the group consisting of (IIc) and further to contain one or more compounds selected from general formula (III).
[0031]
Containing at least one compound of general formula (III), and further containing at least two compounds selected from the group consisting of general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula (IIc) preferable.
[0032]
The nematic liquid crystal composition of the present invention has a wide liquid crystal phase temperature range (absolute value of the difference between the liquid crystal phase lower limit temperature and the liquid crystal phase upper limit temperature), but the liquid crystal phase temperature range is preferably 80 ° C or higher, preferably 90 ° C or higher. Is more preferable, and 100 ° C. or higher is particularly preferable. Further, the upper limit temperature of the liquid crystal phase is preferably 70 ° C. or higher, and more preferably 80 ° C. or higher. Further, the lower limit temperature of the liquid crystal phase is preferably −20 ° C. or lower, and more preferably −30 ° C. or lower.
[0033]
The nematic liquid crystal composition is useful for AM-LCDs and STN-LCDs, but is particularly useful for AM-LCDs, and can be used for transmissive or reflective liquid crystal display elements. The nematic liquid crystal composition of the present invention may contain a normal nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal and the like in addition to the above compounds.
[0034]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is further explained in full detail, this invention is not limited to these Examples. Further, “%” in the compositions of the following Examples and Comparative Examples means “% by mass”.
[0035]
In the examples, the measured characteristics are as follows.
T _NI : Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C) is the liquid crystal phase upper limit temperature
T _→ _N : solid phase or smectic phase-nematic phase transition temperature (° C.) ΔT: nematic liquid crystal phase temperature range, | T _NI −T _→ _N |
[Delta] [epsilon]: Dielectric anisotropy [Delta] n: Birefringence compound The following abbreviations are used in the description.
Terminal n (number) C _n H _{2n + 1-}
On -OC _n H _{2n + 1}
F -F
ndm- C _n H _{2n + 1} -C = C- (CH ₂ ) _m-1-
-O (dm) n -O (CH2) m-2-C = C-CnH2n + 1
[0036]
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[0037]
(Example 1 and Comparative Example 1) Adjustment of liquid crystal composition Nematic liquid crystal composition (No. 1) shown below and nematic liquid crystal composition (R1) as a comparative example were prepared, and the physical property values thereof were measured. Shown in 1.
[Table 1]

[0038]
As shown in Table 1, it can be seen that the nematic liquid crystal composition of Example 1 has a lower liquid crystal phase lower limit temperature (T _→ _N ) than the nematic liquid crystal composition of Comparative Example 1, and has a wide liquid crystal temperature range. .
Using this nematic liquid crystal composition, a TFT liquid crystal display device having excellent display quality could be produced.
[0039]
【The invention's effect】
The nematic liquid crystal composition of the present invention makes it possible to provide a nematic liquid crystal composition that uses an indane compound and has a low liquid crystal phase lower limit temperature, a higher liquid crystal phase upper limit temperature, and a wider liquid crystal phase temperature range. .

Claims

Formula (I)

(Wherein R ¹ and R ² are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms substituted by at least one halogen, or an alkenyl having 2 to 15 carbon atoms) Represents an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms substituted by a group or at least one halogen, and one or two or more CH ₂ groups present in these groups each independently have an O atom directly bonded to each other May be replaced by -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO- or -OCO-O-
A ¹ is
(a) trans-1,4-cyclohexylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups are replaced by -O- and / or -S- (May be)
(b) 1,4-phenylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups may be replaced by -N-)
(c) 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl and 1 , 2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, the group (a), the group (b) and the group (c) are substituted with CN or halogen. Well,
l is 0 or 1;
Z ¹ is —COO—, —OCO—, —CH ₂ O—, —OCH ₂ —, —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, —C≡C—, — (CH ₂ ) ₄ —, -CH = CH-CH ₂ CH _2- , -CH ₂ CH ₂ -CH = CH- or a single bond,
Z ² is —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, or a single bond. And a group consisting of general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula (IIc)

(Wherein R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ , R ⁷ and R ⁸ represent the same meaning as R ^1, and B ¹ and B ² are each independently
(d) trans-1,4-one CH ₂ group or nonadjacent two or more CH ₂ groups existing in xylene group (in this group the cycloalkyl is replaced by -O- and or -S- (May be)
(e) 1,4-phenylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups may be replaced by -N-)
(f) 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene- A group selected from the group consisting of 2,6-diyl and decahydronaphthalene-2,6-diyl, wherein C ¹ , C ² and C ³ are each independently
(g) trans-1,4-cyclohexylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups are replaced by -O- and / or -S- (May be)
(h) 1,4-phenylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups may be replaced by -N-)
(i) represents 2,3-difluoro-1,4-phenylene, but at least one of C ² and C ³ represents 2,3-difluoro-1,4-phenylene,
m and n are each independently 1 or 2,
o is 0, 1 or 2;
Z ³ , Z ⁴ , Z ⁵ and Z ⁶ are each independently the same definition as Z ¹ . 1) a nematic liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy, comprising one or more compounds selected from the group consisting of

Formula (III)

(Wherein R ⁹ and R ¹⁰ represent the same meaning as R ¹ , D ¹ , D ² and D ³ are each independently
(d) trans-1,4-one CH ₂ group or nonadjacent two or more CH ₂ groups existing in xylene group (in this group the cycloalkyl is replaced by -O- and or -S- (May be)
(e) 1,4-phenylene group (one CH ₂ group present in this group or two or more non-adjacent CH ₂ groups may be replaced by -N-)
(f) 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene- A group selected from the group consisting of 2,6-diyl and decahydronaphthalene-2,6-diyl;
p is 0, 1 or 2;
Z ⁷ and Z ⁸ are each independently the same definition as Z ¹ . 2. The nematic liquid crystal composition according to claim 1, comprising one or more compounds selected from the group consisting of:

General formula (I) is general formula (Ia)

^2. The nematic liquid crystal composition according to claim ¹ , wherein R ¹ , R ² and l have the same meaning as in general formula (I).

4. The nematic liquid crystal composition according to claim 1, wherein the content of the compound represented by the general formula (I) or the general formula (Ia) is in the range of 5 to 50% by mass.

2. The nematic liquid crystal composition according to claim 1, comprising at least two compounds selected from the group consisting of general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula (IIc).

6. The nematic liquid crystal composition according to claim 1, wherein the content of the compound selected from the group consisting of general formula (IIa), general formula (IIb) and general formula (IIc) is in the range of 10 to 80% by mass.

3. The compound represented by the general formula (III), further comprising at least two compounds selected from the group consisting of the general formula (IIa), the general formula (IIb), and the general formula (IIc). Nematic liquid crystal composition.

As a compound represented by the general formula (III), the general formula (IIIa)

(Wherein R ⁹ and R ¹⁰ represent an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkenyloxy group having 3 to 16 carbon atoms, and D ² and D 8. Each of ³ independently represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group, and r represents 0 or 1. Nematic liquid crystal composition.

9. The nematic liquid crystal composition according to claim 8, wherein the content of the compound represented by the general formula (IIIa) is in the range of 5 to 60% by mass.

A liquid crystal display device using the nematic liquid crystal composition according to claim 1.

An active matrix liquid crystal display device using the nematic liquid crystal composition according to claim 1.