JP5163018B2 - クロロフルオロベンゼン系液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
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Description
(1)化学的に安定であること、および物理的に安定であること、
(2)高い透明点(液晶相−等方相の転移温度)を有すること、
(3)液晶相(ネマチック相、スメクチック相等)の下限温度、特にネマチック相の下限温度が低いこと、
(4)粘度が小さいこと、
(5)適切な光学異方性を有すること、
(6)適切な負の誘電率異方性を有すること、
(7)適切な弾性定数K33、およびK11(K33:ベンド弾性定数、K11:スプレイ弾性定数)を有すること、および
(8)他の液晶性化合物との相溶性に優れること、
である。
また、(2)、(3)のように、高い透明点、あるいは液晶相の低い下限温度を有する液晶性化合物を含む組成物ではネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度領域で表示素子として使用することが可能となる。
電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低いこと、さらに、上記組成物を含有する液晶表示素子が、応答時間が短く、消費電力および駆動電圧が小さく、コントラスト比が大きく、広い温度範囲で使用可能であることを見い出し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明は、以下〔1〕〜〔18〕に示す事項を含んでいる。
〔1〕:下記式(a)で表される化合物群から選択された液晶性化合物。
環A1、環A2、および環A3は、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシレン、トラ
ンス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、トランス−テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、6−フルオロピリジン−2,5−ジイル、またはピリダジン−2,5−ジイルであり;
Z1、Z2、およびZ3は、独立して、単結合、−(CH2)2−、−CH=CH−、−C≡
C−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−OCF2−、−CF2O−、−CH2CH2OCF2−、または−CF2OCH2CH2−のいずれかであり;
l、m、およびnは、独立して、0、1、または2であるが、l+m+nは0、1、2、または3であり;
X1およびX2は、一方がフッ素であり、他方が塩素であり;
Qは、
また、これらの化合物を構成する原子は、その同位体であってもよい。)
〔2〕:環A1、環A2、および環A3が、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシ
レン、または1,4−フェニレンであり;
Z1、Z2、およびZ3が、独立して、単結合、または−(CH2)2−であり;
Qが、
〔3〕:下記式(a−1)で表される化合物群から選択された液晶性化合物。
直鎖アルケニルであり、Rb1は、炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数1〜9
の直鎖アルコキシである。)
〔4〕:下記式(b−1)で表される化合物群から選択された液晶性化合物。
直鎖アルケニルであり、Rb1は、炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数1〜9
の直鎖アルコキシである。)
〔5〕:下記式(a−2)で表される化合物群から選択された液晶性化合物。
直鎖アルケニルであり、Rb1は、炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数1〜9
の直鎖アルコキシである。)
〔6〕:下記式(b−2)で表される化合物群から選択された液晶性化合物。
直鎖アルケニルであり、Rb1は、炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数1〜9
の直鎖アルコキシである。)
〔7〕:項〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1つ含有する液晶組成物。
環A11、環A12、環A13、および環A14は、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシレン、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、トランス−テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、またはピリジン−2,5−ジイルであり;
Z11、Z12、およびZ13は、独立して、単結合、−CH2−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−CH2O−である。)
〔9〕:下記式(a−1)、式(a−2)、式(a−3)、式(b−1)、式(b−2)、および式(b−3)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第一成分と下記式(e−1)、式(e−2)、および式(e−3)からなる化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分とを含有する誘電率異方性が負である液晶組成物。
数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数2〜10の直鎖アルケニルであり、Rb1は、
炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数1〜9の直鎖アルコキシである。)
環A11、環A12、環A13、および環A14は、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシレン、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、トランス−テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、またはピリジン−2,5−ジイルであり;
Z11、Z12、およびZ13は、独立して、単結合、−CH2−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−CH2O−である。)
〔10〕:上記液晶組成物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が30〜85重量%の範囲であり、上記第二成分の含有割合が15〜70重量%の範囲である、項〔8〕または〔9〕に記載の液晶組成物。
環A21、環A22、および環A23は、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシレン、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、トランス−テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、6−フルオロピリジン−2,5−ジイル、またはピリダジン−2,5−ジイルであり;
Z21、Z22、およびZ23は、独立して、単結合、−CH2−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCF2−、−CF2O−、−OCF2CH2CH2−、−CH2CH2CF2O−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、または−CH2O−であり;Y1、Y2、Y3、
およびY4は、独立して、フッ素、または塩素であり;
q、r、およびsは、独立して0、1、または2であるが、q+r+sは1、2、または3であり;
tは0、1、または2である。)
〔12〕:上記第三成分が、下記式(h−1)、式(h−2)、式(h−3)、式(h−4)、および式(h−5)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなることを特徴とする項〔11〕に記載の液晶組成物。
Rb22は、炭素数1〜8の直鎖アルキル、炭素数2〜8の直鎖アルケニル、または炭素数1〜7のアルコキシであり;
Z24は、単結合、または−CH2CH2−であり;
Y1およびY2は、いずれもフッ素であるか、または一方がフッ素で他方が塩素である。)
〔13〕:下記式(a−1)〜式(a−3)、および式(b−1)〜式(b−3)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第1成分と、
項〔8〕に記載される式(e−1)、式(e−2)、および式(e−3)からなる化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分と、項〔12〕に記載される式(h−1)、式(h−2)、式(h−3)、式(h−4)、および式(h−5)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第3成分を含有する誘電率異方性が負である液晶組成物。
炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数2〜10の直鎖アルケニルであり、Rb1
は、炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数1〜9の直鎖アルコキシである。)
〔14〕:上記液晶組成物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が10〜80重量%の範囲であり、上記第二成分の含有割合が10〜80重量%の範囲であり、上記第三成分の含有割合が10〜80重量%の範囲である、項〔11〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の液晶組成物。
〔16〕:下記式(I)で表される酸化防止剤を含む項〔15〕に記載の液晶組成物。
〔17〕:項〔7〕〜〔16〕のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
本発明の液晶性化合物は、下記式(a)で示される構造を有する(以下、これら化合物を「液晶性化合物(a)」ともいう。)。
ロヘキシレン、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、トランス−テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、
2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、6−フルオロピリジン−2,5−ジイル、またはピリダジン−2,5−ジイルである。
H=CH−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−OCF2−、−CF2O−、−CH2CH2OCF2−、または−CF2OCH2CH2−のいずれかである。
上記式(a)中、X1およびX2は、一方がフッ素であり、他方が塩素である。
なお、これらの化合物を構成する原子は、その同位体であってもよい。
化合物(a)は、上述のように、シクロヘキセニレンと、2位および3位の一方の水素がフッ素で置き換えられ、他方の水素が塩素で置き換えられた1,4−フェニレンとを有する。このような構造を有することで、大きな光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を示し、さらに他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する。しかも熱、光に対する安定性に優れる。
C2H4CH=CHCH3、−C2H4CH=CHC2H5などのように奇数位に二重結合を有
するアルケニルでは、立体配置はトランス配置が好ましい。
、−C6H13、−C7H15、−C8H17、−C9H19、および−C10H21を挙げることができ;
上記アルコキシの具体例としては、−OCH3、−OC2H5、−OC3H7、−OC4H9、
−OC5H11、−OC6H13、−OC7H15、−OC8H17、および−OC9H19を挙げるこ
とができ;
上記アルコキシアルキルの具体例としては、−CH2OCH3、−CH2OC2H5、−CH2OC3H7、−(CH2)2OCH3、−(CH2)2OC2H5、−(CH2)2OC3H7、−(
CH2)3OCH3、−(CH2)4OCH3、および−(CH2)5OCH3を挙げることがで
き;
上記アルケニルの具体例としては、−CH=CH2、−CH=CHCH3、−CH2CH=
CH2、−CH=CHC2H5、−CH2CH=CHCH3、−(CH2)2CH=CH2、−CH=CHC3H7、−CH2CH=CHC2H5、−(CH2)2CH=CHCH3、−(CH2
)3CH=CH2、−CH=CHC5H11、−(CH2)2CH=CHC3H7、および−(C
H2)7CH=CH2を挙げることができ;
上記アルケニルオキシの具体例としては、−OCH2CH=CH2、−OCH2CH=CH
CH3、−O(CH2)2CH=CH2、および−OCH2CH=CHC2H5を挙げることができる。
水素をハロゲンで置き換えたアルコキシの具体例としては、−OCF3、−OCHF2、−OCH2F、−OCF2CF3、−OCF2CHF2、−OCF2CH2F、−OCF2CF2C
F3、−OCF2CHFCF3、および−OCHFCF2CF3を挙げることができ;
水素をハロゲンで置き換えたアルケニルの具体例としては、−CH=CHF、−CH=CF2、−CF=CHF、−CH=CHCH2F、−CH=CHCF3、および−(CH2)2
CH=CF2を挙げることができる。
−C5H11、−OCH3、−OC2H5、−OC3H7、−OC4H9、−OC5H11、−CH2OCH3、−(CH2)2OCH3、−(CH2)3OCH3、−CH=CH2、−CH=CHCH3、−CH2CH=CH2、−CH=CHC2H5、−CH2CH=CHCH3、−(CH2)2
CH=CH2、−CH=CHC3H7、−CH2CH=CHC2H5、−(CH2)2CH=CHCH3、−(CH2)3CH=CH2、−OCH2CH=CH2、−OCH2CH=CHCH3、−OCH2CH=CHC2H5、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、−OCH2F、−OCF2CF3、−OCF2CHF2、−OCF2CH2F、−OCF2CF2CF3、−OCF2CHFCF3、および−OCHFCF2CF3が好ましく、−CH3、−
C2H5、−C3H7、−C4H9、−C5H11、−OCH3、−OC2H5、−OC3H7、−OC4H9、−OC5H11、−CH2OCH3、−CH=CH2、−CH=CHCH3、−CH2CH=CH2、−CH=CHC2H5、−CH2CH=CHCH3、−(CH2)2CH=CH2、−CH=CHC3H7、−CH2CH=CHC2H5、−(CH2)2CH=CHCH3、および−(CH2)3CH=CH2がより好ましく、−CH3、−C2H5、−C3H7、−C4H9、−C5H11、−OCH3、−OC2H5、−OC3H7、−OC4H9、−CH=CH2、−CH=C
HCH3、−(CH2)2CH=CH2、および−(CH2)2CH=CHCH3がさらに好ま
しい。
ランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、トランス−テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオ
ロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、6−フルオロピリジン−2,5−ジイル、またはピリダジン−2,5−ジイルである。
少なくとも二つの環が1,4−フェニレンであるときは、さらに光学異方性を大きくすることができる。
−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−OCF2−、−C
F2O−、−CH2CH2OCF2−、または−CF2OCH2CH2−である。
合に対する他の基の立体配置は、トランス配置が好ましい。このような立体配置であることにより、この液晶性化合物の液晶相の温度範囲を広げることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加すると、ネマチック相の上限温度(TNI)を高くすることができる。
H−が好ましい。上記Z1、Z2、およびZ3が、単結合、−(CH2)2−、および−CH
=CH−である場合は、熱および光に対して安定であり、ネマチック相の上限温度(TNI)を高くし、化合物の粘度を小さくすることができる。特に、上記Z1、Z2、およびZ3
が、単結合、または−(CH2)2−であるときは、熱および光に対してより安定である。
の温度範囲を広げること、弾性定数比K33/K11を大きくすること、化合物の粘度を小さくすること、光学異方性(Δn)を大きくすることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加したときにはネマチック相の上限温度(TNI)を高くすることができる。
(重水素)、13Cなどの同位体を天然存在比の量より多く含んでもよい。
、結合基Z1、Z2、およびZ3を上記範囲で適宜選択することにより、誘電率異方性(Δ
ε)などの物性を所望の物性に調整することが可能である。
炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数2〜10の直鎖アルケニルであり、Rb1
は、炭素数1〜10の直鎖アルキル、または炭素数1〜9の直鎖アルコキシである。
したとき、相溶性により優れ、誘電率異方性を負に大きくすることができ、光学異方性を大きくすることができ、ネマチック相の上限温度を高くすることができるため好ましい。
液晶性化合物(a)は、有機合成化学の合成手法を適切に組み合わせることにより合成することができる。出発物に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、例えば、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ている。
結合基Z1、Z2、およびZ3を形成する方法の一例を示す。結合基を形成するスキーム
を以下示す。このスキームにおいて、MSG1またはMSG2は1価の有機基である。スキームで用いた複数のMSG1(またはMSG2)は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物(1A)から化合物(1J)は液晶性化合物(a)に相当する。
一価の有機基MSG2を有する有機ハロゲン化合物(a1)とマグネシウムとを反応さ
せ、グリニャール試薬を調製する。この調製したグリニャール試薬と、アルデヒド誘導体(a4)もしくは(a5)とを反応させることにより、対応するアルコール誘導体を合成する。ついで、p−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いて、得られたアルコール誘導体の脱水反応を行うことにより、対応する2重結合を有する化合物(1A)もしくは化合物(1B)を合成することができる。
有機ハロゲン化合物(a1)を、ブチルリチウム、もしくはマグネシウムで処理して得られた化合物を、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などのホルムアミドと反応させて、アルデヒド(a6)を得る。ついで、得られたアルデヒド(a6)と、ホスホニウム塩(a7)、または(a8)をカリウムt−ブトキシド(t−BuOK)等の塩基で処理して得られるリンイリドとを反応させ、対応する2重結合を有する化合物(1A)、または化合物(1B)を合成することができる。なお、上記反応では、反応条件によってシ
ス体が生成する場合もあるので、トランス体を得る必要がある場合には、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化する。
有機ハロゲン化合物(a1)とマグネシウムとを反応させ、グリニャール試薬を調製する。この調製したグリニャール試薬と、シクロヘキサノン誘導体(a2)とを反応させることにより、対応するアルコール誘導体を合成する。ついで、p−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いて、得られたアルコール誘導体の脱水反応を行うことにより、対応する2重結合を有する化合物(a3)を合成する。得られた化合物(a3)をRaney−Niのような触媒の存在下で水素化することにより、化合物(1C)を合成することができる。なお、シクロヘキサノン誘導体(a2)は、例えば、特開昭59−7122号に記載の方法に従い合成することができる。
一価の有機基MSG1を有する有機ハロゲン化合物(a9)とマグネシウムまたはブチ
ルリチウムとを反応させ、グリニャール試薬、またはリチウム塩を調製する。この調製したグリニャール試薬、またはリチウム塩とホウ酸トリメチルなどのホウ酸エステルとを反応させ、塩酸などの酸で加水分解することによりジヒドロキシボラン誘導体(a10)を合成する。そのジヒドロキシボラン誘導体(a10)と有機ハロゲン化合物(a1)とを、例えば、炭酸塩水溶液とテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh3)4)とからなる触媒の存在下で反応させることにより、化合物(1F)を合成することができる。
化合物(1F)を合成することもできる。
化合物(1A)を炭素担持パラジウム(Pd/C)のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物(1D)を合成することができる。
化合物(1B)をPd/Cのような触媒の存在下で水素化することにより、化合物(1E)を合成することができる。
ジヒドロキシボラン誘導体(a10)を過酸化水素等の酸化剤により酸化し、アルコール誘導体(a11)を得る。別途、アルデヒド誘導体(a6)を水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤で還元して化合物(a12)を得る。得られた化合物(a12)を臭化水素酸等でハロゲン化して有機ハロゲン化合物(a13)を得る。このようにして得られた化合物(a11)と化合物(a13)とを炭酸カリウムなどの存在下反応させることにより化合物(1G)を合成することができる。
化合物(a9)にn−ブチルリチウムを、続いて二酸化炭素を反応させてカルボン酸(a14)を得る。化合物(a14)と、化合物(a11)が得られるような手法で合成されるフェノール(a15)とをDCC(1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド)とDMAP(4−ジメチルアミノピリジン)の存在下で脱水させて−COO−を有する化合物(1H)を合成することができる。この方法によって−OCO−を有する化合物も合成することができる。
化合物(1H)をローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物(a16)を得る。化合物(a16)をフッ化水素ピリジン錯体とNBS(N−ブロモスクシンイミド)でフッ素化し、−CF2O−を有する化合物(1I)を合成する。M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827.を参照。化合物(1I)は化合物(a16)を(ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド(DAST)でフッ素化しても合成される。W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照。この方法によって−OCF2−を有する化合物も合成する。Peer. Kirsch et al., Anbew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこれらの結合基を生成させることも可能である。
ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物(a9)に2−メチル−3−ブチン−2−オールを反応させたのち、塩基性条件下で脱保護して化合物(a17)を得る。ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物(a17)を化合物(a1)と反応させて、化合物(1J)を合成する。
以下、液晶性化合物(a)、すなわち上記式(a)で示される液晶性化合物の製造例を示す。
触媒存在下、反応させることにより本発明の液晶性化合物(a)の一例である液晶性化合物(b10)を製造することができる。
以下、本発明の液晶組成物について説明をする。この液晶組成物の成分は、少なくとも一種の液晶性化合物(a)を含むことを特徴とするが、液晶性化合物(a)を2種以上含んでいてもよく、液晶性化合物(a)のみから構成されていてもよい。
本発明の液晶組成物は第一成分として液晶性化合物(a)に加え、第二成分として下記式(e−1)〜式(e−3)で表される液晶性化合物(以下、化合物(e−1)〜化合物(e−3)ともいう。)の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する組成物が好ましい
(以下、液晶組成物(1)ともいう。)。
る。
らの化合物においてRa11、およびRb11は、上記化合物(e−1)〜化合物(e−3)の場合と同一の意味である。
本発明の液晶組成物は、上記第一成分および第二成分に加えてさらに、第三成分として下記式(g−1)〜式(g−4)で表される液晶性化合物(以下、化合物(g−1)〜化合物(g−4)ともいう。)の群から選択される少なくとも1つの化合物も好ましい(以下、液晶組成物(2)ともいう。)。
−CH2−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCF2−、−CF2O−、−OCF2CH2CH2−、−CH2CH2CF2O−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、また
は−CH2O−であり;
上記式(g−1)〜式(g−4)中、Y1、Y2、Y3、およびY4は、独立して、フッ素、または塩素である。
は一方がフッ素で他方が塩素である。例えば、化合物(g−2)〜化合物(g−4)のような縮合環を有する化合物は、それを含有する液晶組成物の閾値電圧値を低くすることができる。
特に、液晶組成物(2)の中でも、式(a−1)〜式(a−3)、および式(b−1)〜式(b−3)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第1成分と、上記式(e−1)、式(e−2)、および式(e−3)からなる化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分と、上記式(h−1)、式(h−2)、式(h−3)、式(h−4)、および式(h−5)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第3成分を含有する液晶組成物は、熱や光に対して安定であり、ネマチック相の温度範囲が広く、粘度が小さく、誘電率異方性が負に大きく、比抵抗値が大きい。さらにこれら物性が適切にバランスした液晶組成物という点で好ましい。
本発明に係る上記液晶組成物(2)の第一成分、第二成分、および第三成分の含有割合は特に制限はされないが、上記液晶組成物(2)の全重量に基づいて、液晶性化合物(a)の含有割合が10〜80重量%の範囲、第二成分の含有割合が10〜80重量%の範囲、第三成分の含有割合が10〜80重量%の範囲であることが好ましく、さらに、第一成分の含有割合が10〜70重量%の範囲、第二成分の含有割合が10〜50重量%の範囲、第三成分の含有割合が20〜60重量%の範囲であることがより好ましい。
本発明に係る液晶組成物では、上記第一成分、および必要に応じて添加する第二成分お
よび第三成分を構成する液晶性化合物に加えて、例えば液晶組成物の特性をさらに調整する目的で、さらに他の液晶性化合物を添加して使用する場合がある。また、例えばコストの観点から、本発明の液晶組成物では、上記第一成分、および必要に応じて添加する第二成分および第三成分を構成する液晶性化合物以外の液晶性化合物は添加せずに使用する場合もある。
光学活性化合物を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶にらせん構造を誘起して、ねじれ角を与えることなどができる。
消泡剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶組成物の運搬中、あるいは該液晶組成物から液晶表示素子を製造工程中で、発泡を抑制することなどが可能となる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の具体例は、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノンである。
トリアゾール系紫外線吸収剤の具体例は、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロキシフタルイミド−メチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、および2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールである。
フェノール系酸化防止剤の具体例は、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−プロピルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ペンチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ヘキシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ヘプチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−オクチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ノニルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−デシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ウンデシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ドデシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−トリデシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−テトラデシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ペンタデシルフェノール、2,2’−メチレンビス(6−t−ブチルー4−メチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−4−(2−オクタデシルオキシカルボニル)エチルフェノール、およびペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]である。
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分を構成する化合物が液体の場合には、それぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれの化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調製することができる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製することも可能である。
本発明に係る液晶組成物では、ネマチック相の上限温度を70℃以上とすること、ネマチック相の下限温度は−20℃以下とすることができ、ネマチック相の温度範囲が広い。したがって、この液晶組成物を含む液晶表示素子は広い温度領域で使用することが可能である。
数値範囲にある液晶組成物は、IPSモード、およびVAモードで動作する液晶表示素子として好適に使用することができる。
本発明に係る液晶性組成物は、PCモード、TNモード、STNモード、OCBモード等の動作モードを有し、AM方式で駆動する液晶表示素子だけでなく、PCモード、TNモード、STNモード、OCBモード、VAモード、IPSモード等の動作モードを有しパッシブマトリクス(PM)方式で駆動する液晶表示素子にも使用することができる。
や、液晶組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)素子
、例えばPN(polymer network)素子にも使用できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によっては制限されない。なお特に断りのない限り、「%」は「重量%」を意味する。
グラフィー(GC)分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定したので、まず分析方法について説明をする。
測定装置は、DRX−500(ブルカーバイオスピン(株)社製)を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、CDCl3等のサンプルが可溶な重水素化溶媒に溶解し
、室温で、500MHz、積算回数24回の条件で行った。なお、得られた核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、mはマルチプレットであることを意味する。また、化学シフトδ値のゼロ点の基準物質としてはテトラメチルシラン(TMS)を用いた。
測定装置は、島津製作所製のGC−14B型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、島津製作所製のキャピラリーカラムCBP1−M25−025(長さ25m、内径0.32mm、膜厚0.25μm);固定液相はジメチルポリシロキサン;無極性)を用いた。
キャリアーガスとしてはヘリウムを用い、流量は1ml/分に調整した。試料気化室の温度を280℃、検出器(FID)部分の温度を300℃に設定した。
たはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、Agilent Technologies Inc.製のHP
−1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、Restek Corporation製のRtx−1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製のBP−1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)などを用いてもよい。
液晶性化合物の物性値を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の2種類がある。
液晶性化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が25℃で析出する場合には、液晶性化合物と母液晶との割合を10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が25℃で析出しなくなった組成で試料の物性値を測定し上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶性化合物の物性値とする。
母液晶(i−i):
〔液晶性化合物等の物性値の測定方法〕
物性値の測定は後述する方法で行った。これら測定方法の多くは、日本電子機械工業会規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ・ED−2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。また、測定に用いたTN素子、またはVA素子には、TFTを取り付けなかった。
以下(1)、および(2)の方法で測定を行った。
(1)偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP−52型ホットステージ)に化合物を置き、3℃/分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕
微鏡で観察し、相の種類を特定した。
(2)パーキンエルマー社製走査熱量計DSC−7システム、またはDiamond D
SCシステムを用いて、3℃/分速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピーク、または発熱ピークの開始点を外挿により求め(on set)、転移温度を決定した。
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP−52型ホットステージ)に、試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を置き、1℃/分の速度で加熱しながら偏光顕微鏡を観察した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度をネマチック相の上限温度とした。以下、ネマチック相の上限温度を、単に「上限温度」と略すことがある。
母液晶と液晶性化合物とを、液晶性化合物が、20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、および1重量%の量となるように混合した試料を作製し、試料をガラス瓶に入れる。このガラス瓶を、−10℃または−20℃のフリーザー中に一定期間保管したあと、結晶もしくはスメクチック相が析出しているかどうか観察をした。
E型回転粘度計を用いて測定した。
回転粘度(γ1;25℃で測定;mPa・s)
測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmのVA素子に試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を入れた。この素子に30ボルトから50ボルトの範囲で1ボルト毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。なお、この計算に必要な誘電率異方性は、後述する誘電率異方性の項で測定した値を用いた。
測定は、25℃の温度下で、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を主プリズムに滴下した。屈折率(n‖)は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率(n⊥)は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性(Δn)の値は、Δn=n‖−n⊥の式から計算した。
誘電率異方性は以下の方法によって測定した。
よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン(0.16mL)のエタノ
ール(20mL)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板から、間隔(セルギャップ)が20μmであるVA素子を組み立てた。同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の配向膜にラビング処理をした後、2枚のガラス基板の間隔が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子を組み立てた。得られたVA素子に試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を入れ、0.5V(1kHz、サイン波)を印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。また、得られたTN素子に試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を入れ、0.5V(1kHz、サイン波)を印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
紫外電流値(Juv;25℃で測定;μA)
二酸化珪素を斜方蒸着したガラス基板を調製した。得られた2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が10μmであるセルに試料を入れてTN素子を作製した。このTN素子に12mW/cm2の紫外光を20分間照射した(光源と被写体の距離は20cm)。このTN素子に3V、32Hzの矩形波を印加させて測定した。なお、この紫外線照射テストは促進試験であり、TN素子の耐光試験に対応する試験として用いた。
2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオロ−4−(4−ペンチルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼン(No. 23)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、良く乾燥させたマグネシウム 2.9gとTHF 20mlとを加えて、43℃まで加熱した。そこへ、THF 80mlに溶解した1−ブロモ−3−
クロロ−4−エトキシ−2−フルオロ−ベンゼン(1) 30.0gを、38℃から46
℃の温度範囲でゆっくり滴下し、さらに90分攪拌した。その後、THF 20mlに溶
解した4−ペンチル−シクロヘキサノン(2)19.0gを、38℃から44℃の温度範囲でゆっくり滴下し、さらに60分攪拌した。得られた反応混合物を30℃まで冷却した後、3N−塩酸 100mlとトルエン 100mlとが入った容器中に添加して混合した後、静置して、有機層と水層とに分離させ抽出操作を行った。得られた有機層を分取し、水、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシ
ウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去し、1−(3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニル)−4−ペンチルシクロヘキサノール (3) 39.5gを得た。
得られた化合物(3)は黄色油状物であった。
化合物(3) 39.5g、p−トルエンスルホン酸 0.4g、およびトルエン 12
0mlを混合し、この混合物を、留出する水を抜きながら2時間加熱還流させた。反応混合物を30℃まで冷却した後、得られた液に水 200mlとトルエン 100mlとを加え混合した後、静置して有機層と水層の2層に分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。得られた残渣をヘプタンを展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、さらにソルミックス A−11(日本アルコール販売株式会社製)からの再結晶により精製し、2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオロ−4−(4−ペンチルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼン(No. 23)21.5gを得た。化合物(2)からの収率は58.7%であった。
転移温度 :C 24.8 (N 10.9) I
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、
2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオロ−4−(4−ペンチルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼンであることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
〔実施例2〕
4−(3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニル)−トランス−4'−プロピ
ルビシクロヘキシル−3−エン(No. 74)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、良く乾燥させたマグネシウム 2.6gとTHF 20mlとを加えて、40℃まで加熱した。そこへ、THF 80mlに溶解した化合物(1) 26.6gを、30℃から45℃の温度範囲でゆっくり滴下し、さらに30分攪拌した。その後、THF 40mlに溶解した4'−プロピルビシクロヘキシル−4−オン(4)22.2gを、30℃から50℃の温度範囲でゆっくり滴下し、さらに60分攪拌した。得られた反応混合物を25℃まで冷却した後、3N−塩酸 100mlとトルエン 100mlとが入った容器中に添加して混合した後、静置して、有機層と水層とに分離させ抽出操作を行った。得られた有機層を分取し、水、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去し、4−(3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニル)−トランス−4’−プロピルビシクロヘキシル−4−オール(5) 45.8gを得た。得られた化合物(5)は黄色固形物であった。
化合物(5) 45.8g、p−トルエンスルホン酸 0.5g、およびトルエン 15
0mlを混合し、この混合物を、留出する水を抜きながら1時間加熱還流させた。反応混合物を25℃まで冷却した後、得られた液に水 200mlとトルエン 100mlとを加え混合した後、静置して有機層と水層の2層に分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。得られた残渣をヘプタンとトルエンとの混合溶媒(体積比 ヘプタン:トルエン=4:1)を展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、さらにヘプタンとエタノールとの混合溶媒(体積比 へプタン:エタノール=2:1)からの再結晶により精製し、4−(3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニル)−トランス−4’−プロピルビシクロヘキシル−3−エン(b74)28.5gを得た。化合物(4)からの収率は68.4%であった。
転移温度 :C1 69.4 C2 81.8 C389.4 SA 122.1 N 160.8 I
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、
4−(3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニル)−トランス−4’−プロピルビシクロヘキシル−3−エンであることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3であ
る。
〔実施例3〕
2−クロロ−4−エトキシ−3−フルオロ−1−{4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−2−エチル]−シクロヘキサ−1−エニル}ベンゼン(No. 10
3)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、良く乾燥させたマグネシウム 1.0gとTHF 30mlとを加えて、43℃まで加熱した。そこへTHF 20mlに溶解した1−ブロモ−2−ク
ロロ−4−エトキシ−3−フルオロベンゼン(6) 10.0gを、43℃から51℃の
温度範囲でゆっくり滴下し、さらに30分攪拌した。その後、THF 20mlに溶解し
た4−[2−(トランス−4−プロピル−シクロヘキシル)−エチル]−シクロヘキサノン(7) 21.2gを50℃から55℃の温度範囲でゆっくり滴下し、さらに30分攪
拌した。得られた反応混合物を25℃まで冷却した後、3N−塩酸 100mlとトルエ
ン 100mlとが入った容器中に添加して混合した後、得られた液を静置して、有機層
と水層とに分離させ、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、水、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで
乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去し、1−(2−クロロ−4−エトキシ−3−フルオロフェニル)−4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−エチル]−シクロヘキサノール(8) 16.4gを得た。得られた化合物(8)は黄色固形物であっ
た。
化合物(8) 16.4g、p−トルエンスルホン酸 0.2g、およびトルエン 80
mlを混合し、この混合物を、留出する水を抜きながら2時間加熱還流させた。反応混合物を25℃まで冷却した後、得られた液に水 200mlとトルエン 200mlとを加え混合した後、静置して有機層と水層の2層に分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗
浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。
得られた残渣をヘプタンとトルエンとの混合溶媒(体積比 ヘプタン:トルエン=4:1
)を展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、さらにヘプタンとエタノールとの混合溶媒(体積比 へプタン:エタノール
=2:1)からの再結晶により精製し、2−クロロ−4−エトキシ−3−フルオロ−1−{4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−2−エチル]−シクロヘキサ−1−エニル}ベンゼン(No. 103) 6.2gを得た。化合物(7)からの収率は42.4%であった。
転移温度 :C1 58.7 C2 63.3 N 102.2 I
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、
2−クロロ−4−エトキシ−3−フルオロ−1−{4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−2−エチル]−シクロヘキサ−1−エニル}ベンゼンであることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
〔実施例4〕
4−(3−クロロ−2−フルオロ−4−メチルフェニル)−トランス−4’’ペンチル− [1,1’;4’,1’’]テルシクロヘキサン−3−エン(No. 177)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、良く乾燥させたマグネシウム 1.1gとTHF 20mlとを加えて、53℃まで加熱した。そこへTHF 80mlに溶解した1−ブロモ−3−ク
ロロ−2−フロオロ−4−メチルベンゼン(9) 9.3gを、52℃から62℃の温度
範囲で60分かけて滴下し、さらに30分攪拌した。その後、THF 50mlに溶解し
たトランス−4−ペンチル−[1,1’;4’1’’]テルシクロヘキサン−4’’−オン (10) 10.0gを53℃から59℃の温度範囲で30分かけて滴下し、さらに30分攪拌した。得られた反応混合物を25℃まで冷却した後、3N−塩酸 100mlとトルエン 200mlとが入った容器中に添加して混合した後、得られた液を静置して、有機層と水層とに分離させ、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、水、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去し、4−(3−クロロ−2−フルオロ−4−メチルフェニル)−トランス−4’’ペンチル− [1,1’;4’,1’’]テルシクロヘキサン−4−オール(11)20.0gを得た。得られた化合物(11)は黄色固形物であった。
化合物(11) 20.0g、p−トルエンスルホン酸 0.2g、およびトルエン 1
00mlを混合し、この混合物を、留出する水を抜きながら2時間加熱還流させた。反応混合物を30℃まで冷却した後、得られた液に水 200mlとトルエン 100mlとを
加え混合した後、静置して有機層と水層の2層に分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水
で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムを濾別後、得られた濾液を、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーに展開した。得られた溶離液を減圧下、濃縮し、その残渣をトルエンとエタノールとの混合溶媒(体積比 トルエ
ン:エタノール=5:1)からの再結晶により精製し、4−(3−クロロ−2−フルオロ−4−メチルフェニル)−トランス−4’’ペンチル− [1,1’;4’,1’’]テ
ルシクロヘキサン−3−エン(No. 177) 9.7gを得た。得られた化合物(No. 177)は無色結晶であり、化合物(10)からの収率は70.3%であった。
転移温度 :C 105.4 SA 252.2 N 268.3 I
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、
4−(3−クロロ−2−フルオロ−4−メチルフェニル)−トランス−4’’ペンチル−
[1,1’;4’,1’’]テルシクロヘキサン−3−エンであることが同定できた。
なお、測定溶媒はCDCl3である。
〔実施例5〕
3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロ−4’−(4−プロピルシクロヘキサ−1−エニル)−ビフェニル(No. 130)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、良く乾燥させたマグネシウム 4.79gとTHF 50mlとを加えて、50℃まで加熱した。そこへ、THF 200mlに溶解した化合物(1) 50.0gを43℃から48℃の温度範囲で60分かけて滴下し、さらに60分攪拌した。この反応混合物を25℃まで冷却した。その後、−50℃まで冷却したホウ酸トリメチル 24.6gとTHF 100mlとの溶液へ、窒素雰囲気下、−60℃から−40℃の温度範囲で、60分かけて、得られた反応混合物を滴下した。この反応混合物を0℃まで戻した後に、0℃の3N−塩酸 400ml中へ注ぎ込んだ。そして、この溶液に酢酸エチル 700mlを加えて混合し、その後静置して有機層と水層とに分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。この残渣をヘプタンから再結晶させた。この再結晶操作を再度繰返し、3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニルボロン酸(12) 35.9gを得た。得られた化合物(12)
は、微黄色の固体であった。
窒素雰囲気下の反応器へ、1,4−ジブロモベンゼン(13) 37.7gとTHF 300mlをいれ、―69℃で攪拌した。そこへ1.6M n−BuLi ヘキサン溶液 100mlを−69℃から−62℃の温度範囲で1時間かけて滴下し、さらに−70℃で1時間攪拌した。その反応混合物へTHF 20mlに溶解した4−プロピルシクロヘキサノン(14) 22.4g を−70℃から−60℃の温度範囲でゆっくり滴下した。徐々に0℃まで戻した後、反応混合物を0℃の水 1000mlへゆっくり注ぎ込み、トルエン 500mlにて抽出した。得られた有機層を、1N 塩酸、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去し、1−(4−ブロモフェニル)−4−プロピルシクロヘキサノール(15) 50.1gを得た。得られた化合物(15)は黄色油状物であった。
化合物(15) 50.1g、p−トルエンスルホン酸 0.5g、およびトルエン 2
00mlを混合し、この混合物を、留出する水を抜きながら3時間加熱還流させた。反応混合物を30℃まで冷却した後、得られた液に水 200mlとトルエン 100mlとを加え混合した後、静置して有機層と水層の2層に分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水
で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。得られた残渣をヘプタンを展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、さらにソルミックス A−11からの再結晶によ
り精製し、1−ブロモ−4−(4−プロピルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼン (16)27.2gを得た。
窒素雰囲気下、IPA 60mlの入った反応器へ、化合物(16) 6.0g、化合物(12)5.5g、炭酸カリウム 5.9g、およびPd(PPh3)2Cl2 0.13gを加えた。これらを加熱還流下、3時間攪拌した。得られた反応混合物を25℃まで冷却した後、トルエン 200ml、続いて水 200mlを加え、得られたトルエン溶液を2N−水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄した。その後、減圧下溶媒を留去して残渣を得た。この残渣をトルエンと酢酸エチルとの混合溶媒(体積比 トルエン:
酢酸エチル=1:1)からの再結晶により精製した。得られた結晶を、トルエンを展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、さらにヘプタンとエタノールとの混合溶媒(体積比 ヘプタン:エタノール=5:1)からの再結晶により精製し、3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロ−4’−(4−プロピルシクロヘキサ−1−エニル)−ビフェニル(No. 130)5.9gを得た。得られた化合物(No. 130)は無色結晶であり、化合物(13)からの収率は45.0%であった。
相転移温度(℃) : C 100.1 N 162.2 I
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、
3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロ−4’−(4−プロピルシクロヘキサ−1−エニル)−ビフェニルあることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
化学シフトδ(ppm);7.44(s,4H),7.25(t,1H),6.77(dd,1H),6.17(m,1H),4.14(q,2H),2.47(m,2H),2
.33(dt,1H),1.92(m,1H),1.87−1.81(m,1H),1.59(m,1H),1.49(t,3H),1.43―1.27(m,5H),0.93(t,3H).
〔実施例6〕
2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオロ−4−(4−ビニルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼン(No. 286)の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−8−オン(17) 200.0g、ジエチルホスホノ酢酸エチル 301.4gおよびトルエン1,000mlを加えて、氷冷下5℃で攪拌した。そこへ20%ナトリウムエトキシド エタノール溶液 457.5gを5℃から11℃の温度範囲で2時間かけて滴下し、さらに10℃で3時間攪拌した。その後、反応混合物を0℃の水 2,000ml中へ注ぎ込み、混合した。その後静置して有機層と水層とに分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。得られた残渣をヘプタンを展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、減圧下、溶媒を留去することで、微黄色液体の(1,4−ジオキサスピロ[4,5]デカ−8−イリデン)アセチックアシッドエチルエステル(18) 267.3gを得た。
反応器へ、化合物(18) 267.3g、Pd/C 5.0g、イソプロピルアルコール(IPA) 500mlおよびトルエン500mlを加えて、水素雰囲気下、24時間
、攪拌した。GC分析により反応が完結していることを確認後、Pd/Cを濾別し、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。得られた残渣を、ヘプタンを展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、減圧下、溶媒を留去することで、無色透明液体の(1,4−ジオキサスピロ[4,5]デカ−8−イル)アセチックアシッドエチルエステル(19) 255.2gを得た。
窒素雰囲気下の反応器へ、水素化リチウムアルミニウム(LAH) 20.0gとTH
F 800mlを加え、氷冷下3℃で攪拌した。そこへTHF200mlに溶解した化合
物(19)190.0gを0℃から7℃の温度範囲で2時間かけて滴下し、さらに0℃で3時間攪拌した。GC分析により反応が完結していることを確認後、THF 60mlと
アセトン 60mlの混合液を0℃で30分かけて滴下し、さらに2N−水酸化ナトリウ
ム水溶液 100mlを10℃で30分かけて滴下した。析出した白色固形物を濾別し、
濾液にトルエン300mlと食塩水 1,000mlを加え、混合した。その後静置して
有機層と水層とに分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去することで、無色透明液体の2−(1,4−ジオキサスピロ[4,5]デカ−8−イル)エタノール(20)152.7gを得た。
窒素雰囲気下の反応器へ、化合物(20) 150.0g、トリフェニルホスフィン(
Ph3P) 274.3g、イミダゾール 71.3gおよびトルエン900mlを加え
、氷冷下3℃で攪拌した。そこへヨウ素 255.5gを10分割して3℃から10℃の
温度範囲で2時間かけて加え、さらに0℃で3時間攪拌した。GC分析により反応が完結していることを確認後、析出した赤褐色固形物を濾別し、濾液を濃縮した。得られた残渣にヘプタン400mlを加え、析出した微黄色固形物を濾別し、濾液を濃縮し残渣を得た。その残渣を、トルエンを展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、減圧下、溶媒を留去することで、無色透明液体の8−(2−ヨードエチル)−1,4−ジオキサスピロ[4,5]デカン(21) 223.9gを得た。
窒素雰囲気下の反応器へ、化合物(21) 223.0gおよびDMF 800mlを加え、氷冷下3℃で攪拌した。そこへカリウムt−ブトキシド(t−BuOK) 92.9
gを10分割して3℃から10℃の温度範囲で2時間かけて加え、さらに0℃で3時間攪拌した。GC分析により反応が完結していることを確認後、反応混合物をヘプタン1,500mlと0℃の水 1,500mlの混合液へ注ぎ込み、混合した。その後静置して有機層と水層とに分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた有機層をヘプタンを展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、減圧下、溶媒を留去した。得られた残渣を減圧蒸留し、無色透明液体の8−ビニル−1,4−ジオキサスピロ[4,5]デカン(22) 103.3g を得た。
窒素雰囲気下の反応器へ、化合物(22) 103.3g、98%蟻酸 86.5gおよびトルエン 200mlを加え、加熱し、還流下、2時間攪拌した。GC分析により反応
が完結していることを確認後、反応混合物を0℃の食塩水 500mlへ注ぎ込み、混合
した。その後静置して有機層と水層とに分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに減圧下、溶媒を留去した。得られた残渣を減圧蒸留し、無色透明液体の4−ビニルシクロヘキサノン(23) 66.7g を得た。
窒素雰囲気下の反応器へ、良く乾燥させたマグネシウム 1.5gとTHF 30mlとを加えて、40℃まで加熱した。そこへTHF 30mlに溶解した化合物(1) 15.3gを、35℃から49℃の温度範囲でゆっくり滴下し、さらに30分攪拌した。その後、THF 5mlに溶解した化合物(23) 5.0gを30℃から40℃の温度範囲でゆっくり滴下し、さらに30分攪拌した。得られた反応混合物を25℃まで冷却した後、1N−塩酸 100mlとトルエン 100mlとの混合液へ注ぎ込み混合した。その後、静置して、有機層と水層とに分離させ、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、水、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、および水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去し、黄色液体の1−(3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニル)−4−ビニルシクロヘキサノール(24) 16.0gを得た。
化合物(24) 16.0g、p−トルエンスルホン酸 0.3g、およびトルエン 8
0mlを混合し、この混合物を、留出する水を抜きながら1時間加熱還流させた。反応混合物を25℃まで冷却した後、得られた液に水 100mlとトルエン 100mlとを加え混合した。その後、静置して有機層と水層の2層に分離させて、有機層への抽出操作を行った。得られた有機層を分取して、2N 水酸化ナトリウム水溶液、飽和重曹水、およ
び水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、減圧下、溶媒を留去して残渣を得た。得られた残渣をヘプタンとトルエンとの混合溶媒(体積比 ヘプタン:トルエン
=2:1)を展開溶媒、シリカゲルを充填剤として用いたカラムクロマトグラフィーによる分取操作で精製し、さらにエタノールからの再結晶により精製し、乾燥させ、白色の2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオロ−4−(4−ビニルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼン(No. 286) 5.11gを得た。化合物(23)からの収率は45.2%であった。
転移温度 :C1 14.5 C2 29.4 I
1H−NMR分析の化学シフトδ(ppm)は以下の通りであり、得られた化合物が、
2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオロ−4−(4−ビニルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼンであることが同定できた。なお、測定溶媒はCDCl3である。
〔実施例7〕
実施例1〜6に記載された合成方法と同様の方法により以下に示す、化合物(No.1
)〜(No. 476)を合成することができる。なお、上記化合物群には、実施例1〜
6で得られる化合物についても記載している。付記したデータは前記した手法に従い、測定した値である。転移温度は化合物自体の測定値であり、上限温度(TNI)、誘電率異方性(Δε)、および光学異方性(Δn)は、化合物を母液晶(i−i)に混合した試料の測定値を、上記外挿法に従って換算した外挿値である。
比較例としてベンゼン環上の2位の水素がフッ素と3位の水素が塩素で置換され、シクロヘキセニレン基を有しないトランス−4−(3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロフェニル)−トランス−4’−プロピルビシクロヘキシル(E)を合成した。
上限温度(TNI)=74.0℃;
粘度(η20)=18.9mPa・s;
光学異方性(Δn)=0.087;
誘電率異方性(Δε)=−1.3。
トキシ−2−ジフルオロフェニル)−トランス−4’−プロピルビシクロヘキシル(E)の15重量%とからなる液晶組成物(ii)を調製した。得られた液晶組成物(ii)の物性値を測定し、測定値を外挿することで比較例化合物(E)の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=146.5℃;
光学異方性(Δn)=0.108;
誘電率異方性(Δε)=−5.5;
粘度(η)=70.8 mPa・s
前述した母液晶(i−ii)として記載された4つの化合物を混合し、ネマチック相を有する母液晶(i−ii)を調製した。この母液晶(i−ii)の紫外線照射後の電流値は以下のとおりであった。
紫外電流値(Juv)=0.64μA
この母液晶(i−ii) 85重量%と、合成したトランス−4−(3−クロロ−4−
エトキシ−2−ジフルオロフェニル)−トランス−4’−プロピルビシクロヘキシル(E)の15重量%とからなる液晶組成物(iii)を調製した。得られた液晶組成物(iii)の紫外電流値(Juv)を測定した。
紫外電流値(Juv)=10.38μA
〔比較例2〕
比較例としてベンゼン環上の2位の水素がフッ素と3位の水素が塩素で置換され、シクロヘキセニレン基を有しない2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオロ−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ベンゼン(F)を合成した。
−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ベンゼン(F)の15重量%とからなる液晶組成物(iv)を調製した。得られた液晶組成物(iv)の物性値を測定し、測定値を外挿することで比較例化合物(F)の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=0.6℃;
光学異方性(Δn)=0.065;
誘電率異方性(Δε)=−5.3;
粘度(η)=51.0 mPa・s
母液晶(i−ii) 85重量%と、合成した2−クロロ−1−エトキシ−3−フルオ
ロ−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ベンゼン(F)の15重量%とからなる液晶組成物(v)を調製した。得られた液晶組成物(v)の紫外電流値(Juv)を測定した。
紫外電流値(Juv)=11.83μA
〔比較例3〕
比較例としてベンゼン環上の2位の水素が塩素と3位の水素がフッ素で置換され、シクロヘキセニレン基を有しない2−クロロ−4−エトキシ−3−フルオロ−1−{4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル}ベンゼン(G)を合成した。
−1−{4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル}ベンゼン(G)の15重量%とからなる液晶組成物(vi)および母液晶(i−i) 90重量%と、合成した2−クロロ−4−エトキシ−3−フルオロ−1−{4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル}ベンゼン(G)の10重量%とからなる液晶組成物(vii)を調製した。これらの液晶組成物(vi)および(vii)を−10℃のフリーザー中、30日間保存したところ、液晶組成物(vi)は、結晶が析出しており、液晶組成物(vii)はネマチック相のままであった。
〔実施例8〕
液晶性化合物(No. 74)の物性
母液晶(i−i) 85重量%と、実施例2で得られた4−(3−クロロ−4−エトキ
シ−2−フルオロフェニル)−トランス−4'−プロピルビシクロヘキシル−3−エン(
No. 74)の15重量%とからなる液晶組成物(viii)を調製した。得られた液晶組
成物(viii)の物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶性化合物(No. 74)
の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=145.6℃;
光学異方性(Δn)=0.127;
誘電率異方性(Δε)=−5.1;
粘度(η)=63.5 mPa・s
このことから液晶性化合物(No. 74)は、上限温度(TNI)を高く、光学異方性
(Δn)を大きく、誘電率異方性(Δε)を負に大きくすることができる化合物であることがわかった。
キシ−2−フルオロフェニル)−トランス−4'−プロピルビシクロヘキシル−3−エン
(No. 74)の15重量%とからなる液晶組成物(ix)を調製した。得られた液晶組
成物(ix)の紫外電流値(Juv)を測定した。
紫外電流値(Juv)=2.04μA
比較例1と比較して、液晶製化合物(No. 74)は紫外電流値(Juv)の値が小
さいことから、耐光性に優れた化合物であることが明らかとなった。
液晶性化合物(No. 18)の物性
母液晶(i−i) 85重量%と、実施例6で得られた2−クロロ−1−エトキシ−3
−フルオロ−4−(4−プロピルシクロヘキサ−1−エニル)−ベンゼン(No. 18
)の15重量%とからなる液晶組成物(x)を調製した。得られた液晶組成物(x)の物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶性化合物(No. 18)の物性の外挿値を
算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度(TNI)=−1.4℃;
光学異方性(Δn)=0.087;
誘電率異方性(Δε)=−5.3;
粘度(η)=47.7 mPa・s
このことから液晶性化合物(No. 18)は、誘電率異方性(Δε)を負に大きくす
ることができる化合物であることがわかった。
3−フルオロ−4−(4−プロピルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼン(No. 18
)の15重量%とからなる液晶組成物(xi)を調製した。得られた液晶組成物(xi)の紫外電流値(Juv)を測定した。
紫外電流値(Juv)=1.54μA
比較例化合物(F)と比較して、液晶製化合物(No. 18)は紫外電流値(Juv
)が小さいことから、耐光性に優れた化合物であることが明らかとなった。
液晶性化合物(No. 103)の低温相溶性
母液晶(i−i) 85重量%と、実施例3で得られた2−クロロ−1−エトキシ−3
−フルオロ−4−(4−プロピルシクロヘキサ−1−エニル)ベンゼン(No. 103
)の15重量%とからなる液晶組成物(xii)を調製した。この液晶組成物(xii)を−10℃のフリーザー中、30日間保存したところ、液晶組成物(xii)はネマチック相のままであった。
た化合物であることが明らかとなった。
〔液晶組成物の実施例〕
以下、本発明で得られる液晶組成物を実施例により詳細に説明する。なお、実施例で用いる液晶性化合物は、下記表1の定義に基づいて記号により表す。なお、表1中、1,4−シクロへキシレンの立体配置はトランス配置である。各化合物の割合(百分率)は、特に断りのない限り、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。各実施例の最後に得られた液晶組成物の特性値を示す。
一成分から第三成分に用いる液晶性化合物を示す式番号に対応をしており、式番号を記載せずに、単に「−」と記載をしている場合には、この化合物はこれら成分には対応をしていないその他の化合物であることを意味している。
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。以下、ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略することがある。
ネマチック相を有する試料を0℃、−10℃、−20℃、−30℃、および−40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−20℃ではネマチック相のままであり、−30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、TCを≦−20℃と記載した。以下、ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
波長が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測定した。まず、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。そして、偏光の方向がラビングの方向と平行であるときの屈折率(n‖)、および偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときの屈折率(n⊥)を測定した。光学異方性の値(Δn)は、
(Δn)=(n‖)−(n⊥)
の式から算出した。
測定にはE型粘度計を用いた。
(5)誘電率異方性(Δε;25℃で測定)
よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン(0.16mL)のエタノール(20mL)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板から、間隔(セルギャップ)が20μmであるVA素子を組み立てた。同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の配向膜にラビング処理をした後、2枚のガラス基板の間隔が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子を組み立てた。得られたVA素子に試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を入れ、0.5ボルト(1kHz、サイン波)を印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。また、得られたTN素子に試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を入れ、0.5ボルト(1kHz、サイン波)を印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥の式から計算した。
ポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が6μmであるセルに試料を入れてTN素子を作製した。25℃において、このTN素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。TN素子に印加した電圧の波形を陰極線オシロスコープで観測し、単位周期(16.7ミリ秒)における電圧曲線と横軸との間の面積を求めた。TN素子を取り除いたあと印加した電圧の波形から同様にして面積を求めた。電圧保持率(%)の値は、
(電圧保持率)=(TN素子がある場合の面積値)/(TN素子がない場合の面積値)×100の値から算出した。
比較例として下記組成物を調製した。比較例として選択した根拠は、この組成物が化合物(2−1)、化合物(3−7)、化合物(3−29)、および化合物(3−33)を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HH−V (2−1) 24%
3−HB(2F,3Cl)−O2 (3−7) 15%
5−HB(2F,3Cl)−O2 (3−7) 14%
3−HHB(2F,3Cl)−O2 (3−29) 5%
4−HHB(2F,3Cl)−O2 (3−29) 5%
5−HHB(2F,3Cl)−O2 (3−29) 5%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
5−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
NI=69.9℃;TC≦―10℃;Δn=0.081;η=32.3mPa・s;Δε=−2.8.
実施例11の組成物は、比較例4のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および大きな光学異方性を有する。
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 5%
4−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.78) 5%
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 5%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HH−V (2−1) 24%
3−HB(2F,3Cl)−O2 (3−7) 15%
5−HB(2F,3Cl)−O2 (3−7) 14%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
5−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
NI=70.7℃;Δn=0.084;η=33.7mPa・s;Δε=−3.0.
実施例12の組成物は、比較例4のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および大きな光学異方性を有する。
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 6%
4−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.78) 6%
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 6%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 15%
5−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.23) 14%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HH−V (2−1) 21%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
5−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
NI=68.3℃;Δn=0.088;η=32.8mPa・s;Δε=−3.2.
実施例13の組成物は、比較例4のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および大きな光学異方性を有し、ネマチック相の下限温度が低い。
4−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.78) 5%
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 5%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 10%
5−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.23) 14%
3−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.102) 5%
3−ChB(2Cl,3F)−O2 (No.46) 5%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HH−V (2−1) 24%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
5−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 10%
NI=65.8℃;TC≦−20℃;Δn=0.083;η=33.0mPa・s;Δε=−3.1.
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 4%
4−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.78) 4%
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 4%
3−HH−V (2−1) 16%
3−HH−V1 (2−1) 8%
V−HHB−1 (2−25) 2%
3−H2B(2F,3F)−O2 (3−3) 19%
5−H2B(2F,3F)−O2 (3−3) 19%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 12%
5−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 12%
NI=71.6℃;Δn=0.096;η=24.8mPa・s;Δε=−3.6.
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 5%
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 5%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 10%
5−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.23) 10%
3−HH−4 (2−1) 10%
3−HB−O2 (2−4) 20%
5−HB(2F,3F)−O2 (3−1) 10%
2−HHB(2F,3F)−1 (3−19) 5%
3−HHB(2F,3F)−O2 (3−19) 15%
5−HHB(2F,3F)−O2 (3−19) 10%
NI=74.5℃;TC≦−20℃;Δn=0.089;η=28.7mPa・s;Δε=−3.9.
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 5%
4−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.78) 5%
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 5%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 7%
5−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.23) 8%
3−ChBB(2F,3Cl)−O2 (No.130) 5%
3−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.102) 5%
3−ChB(2Cl,3F)−O2 (No.46) 5%
3−ChBB(2Cl,3F)−O2 (No.158) 8%
3−HH−V (2−1) 10%
2−H2H−3 (2−2) 5%
3−HB−O2 (2−4) 5%
3−HHB−1 (2−25) 5%
V−HHB−1 (2−25) 5%
3−HBB−2 (2−35) 4%
2−BB(3F)B−3 (2−44) 5%
V2−BB(3F)B−1 (2−44) 5%
5−HBB(3F)B−2 (2−73) 3%
NI=89.5℃;Δn=0.128;η=34.6mPa・s;Δε=−3.0.
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 5%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 10%
5−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.23) 10%
5−ChBB(2F,3Cl)−O2 (No.136) 5%
3−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.102) 5%
5−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.108) 5%
3−ChB(2Cl,3F)−O2 (No.46) 10%
3−ChBB(2Cl,3F)−O2 (No.158) 5%
3−HH−5 (2−1) 9%
3−HH−V1 (2−1) 10%
3−HH−O1 (2−1) 5%
3−HHB−O1 (2−25) 5%
2−BBB(2F)−3 (2−43) 5%
3−HHEH−3 (2−46) 3%
3−HHEH−5 (2−46) 3%
3−HHEBH−3 (2−74) 5%
NI=84.3℃;Δn=0.099;η=34.5mPa・s;Δε=−3.0.
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 5%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 8%
3−ChBB(2F,3Cl)−O2 (No.130) 5%
3−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.102) 5%
3−ChB(2Cl,3F)−O2 (No.46) 7%
3−HH−V1 (2−1) 10%
V−HHB−1 (2−25) 10%
5−HBB(3F)B−3 (2−73) 5%
3−HHEBH−5 (2−74) 5%
3−HB(2F,3F)−O2 (3−1) 10%
3−H2B(2F,3F)−O2 (3−3) 10%
3−HHB(2F,3F)−O2 (3−19) 5%
3−HH2B(2F,3F)−O2 (3−20) 5%
2−HBB(2F,3F)−O2 (3−23) 5%
2−BB(2F,3F)B−3 (3−27) 5%
NI=93.6℃;Δn=0.115;η=31.4mPa・s;Δε=−3.6.
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 5%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 10%
5−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.23) 10%
3−ChBB(2F,3Cl)−O2 (No.130) 5%
5−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.108) 5%
3−ChB(2Cl,3F)−O2 (No.46) 10%
3−ChBB(2Cl,3F)−O2 (No.158) 5%
3−HH−V1 (2−1) 5%
3−HHB−1 (2−25) 10%
2−BB(3F)B−3 (2−44) 5%
5−HBB(3F)B−2 (2−73) 5%
3−HB(2F,3Cl)−O2 (3−7) 10%
5−HB(2F,3Cl)−O2 (3−7) 5%
3−HHB(2F,3Cl)−O2 (3−29) 5%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 5%
NI=78.3℃;Δn=0.119;η=46.6mPa・s;Δε=−4.1.
5−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.80) 7%
3−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.18) 10%
3−ChBB(2F,3Cl)−O2 (No.130) 5%
3−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.102) 5%
3−ChB(2Cl,3F)−O2 (No.46) 10%
5−ChBB(2Cl,3F)−O2 (No.164) 5%
3−HBB−2 (2−35) 10%
2−BBB(2F)−3 (2−43) 5%
2−BB(3F)B−3 (2−44) 5%
5−HBB(3F)B−2 (2−73) 5%
3−HHEBH−5 (2−74) 7%
3−HB(2Cl,3F)−O2 (3−13) 7%
5−HB(2Cl,3F)−O2 (3−13) 7%
3−HHB(2Cl,3F)−O2 (3−39) 5%
3−HBB(2Cl,3F)−O2 (3−43) 7%
NI=99.6℃;Δn=0.136;η=48.3mPa・s;Δε=−3.5.
3−HChB(2F,3Cl)−O2 (No.74) 5%
5−ChB(2F,3Cl)−O2 (No.23) 10%
3−ChBB(2F,3Cl)−O2 (No.130) 5%
3−HChB(2Cl,3F)−O2 (No.102) 5%
3−ChB(2Cl,3F)−O2 (No.46) 5%
3−ChBB(2Cl,3F)−O2 (No.158) 5%
5−HH−V (2−1) 5%
5−HBB(3F)B−2 (2−73) 5%
3−HHEBH−3 (2−74) 5%
3−H2B(2F,3F)−O2 (3−3) 10%
3−HB(2F,3Cl)−O2 (3−7) 10%
3−HB(2Cl,3F)−O2 (3−13) 10%
3−HHB(2F,3Cl)−O2 (3−29) 5%
3−HHB(2Cl,3F)−O2 (3−39) 5%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 5%
5−HBB(2F,3Cl)−O2 (3−33) 5%
NI=82.6℃;Δn=0.109;η=49.4mPa・s;Δε=−4.6.
Claims (16)
- 下記式(a)で表される化合物群から選択された液晶性化合物。
環A1、環A2、および環A3は、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシレン、または1,4−フェニレンであり;Z1、Z2、およびZ3は、独立して、単結合、または−(CH2)2−であり;
l、およびmは、独立して、0、1、または2であり;nは0であり;l+m+nは0、1、または2であり;
X1およびX2は、一方がフッ素であり、他方が塩素であり;
Qは、
また、これらの化合物を構成する原子は、その同位体であってもよい。) - 請求項1〜5のいずれか1項に記載される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第一成分と、下記式(e−1)、式(e−2)、および式(e−3)からなる化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分とを含有する誘電率異方性が負である液晶組成物。
アルキル、炭素数1〜9のアルコキシ、または炭素数2〜10のアルケニルであり;
環A11、環A12、環A13、および環A14は、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、または2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;
Z11、Z12、およびZ13は、独立して、単結合、−CH2−CH2−、または−COO−である。) - 下記式(a−1)、式(a−2)、式(a−3)、式(b−1)、式(b−2)、および式(b−3)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第一成分と下記式(e−1)、式(e−2)、および式(e−3)からなる化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分とを含有する誘電率異方性が負である液晶組成物。
- 上記液晶組成物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が30〜85重量%の範囲であり、上記第二成分の含有割合が15〜70重量%の範囲である、請求項7に記載の液晶組成物。
- 上記第一成分および第二成分に加えて、下記式(g−1)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第三成分を含有する請求項7に記載の液晶組成物。
環A21、環A22、および環A23は、独立して、トランス−1,4−シクロヘキシレン、または1,4−フェニレンであり;
Z21、Z22、およびZ23は、独立して、単結合、または−CH2−CH2−であり;
Y1、Y2、Y3、およびY4は、独立して、フッ素、または塩素であり;
q、r、およびsは、独立して0、1、または2であるが、q+r+sは1、または2である。) - 下記式(a−1)〜式(a−3)、および式(b−1)〜式(b−3)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第1成分と、
請求項6に記載される式(e−1)、式(e−2)、および式(e−3)からなる化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分と、
請求項10に記載される式(h−1)、式(h−2)、式(h−3)、および式(h−5)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第3成分を含有する誘電率異方性が負である液晶組成物。
- 上記液晶組成物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が10〜80重量%の範囲であり、上記第二成分の含有割合が10〜80重量%の範囲であり、上記第三成分の含有割合が10〜80重量%の範囲である、請求項11に記載の液晶組成物。
- さらに、酸化防止剤および/または紫外線吸収剤を含む請求項11に記載の液晶組成物。
- 請求項6〜14のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
- 上記液晶表示素子の動作モードが、VAモード、またはIPSモードであり、上記液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、請求項15に記載の液晶表示素子。
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