JP7119640B2 - 重合性極性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子 - Google Patents
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Description
前記組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。1ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、前記組成物の粘度は低いことが好ましく、さらに、低温でも低いとより好ましい。
前記組成物における大きな誘電率異方性は、素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、正または負に大きな誘電率異方性が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比とに寄与する。したがって、初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。長時間使用した後、室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。
紫外線および熱に対する組成物の安定性は、素子の寿命に関連する。この安定性が高いとき、素子の寿命は長い。このような特性は、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いるAM素子に好ましい。
R1は、炭素数1から15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-CH2-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-(CH2)2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
aは、2から12の整数であり;
M1およびM2は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
R2は、式(1-a)、式(1-b)、および式(1-c)で表される基から選択された基であり;
式(1-a)、式(1-b)、および式(1-c)において、
Sp2およびSp3は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
R3は、水素、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数1から9のアルコキシアルキルであり;
X1は独立して、-OH、-NH2、-N(R4)2、-COOH、-SH、または-Si(R4)3であり;
-N(R4)2、および-Si(R4)3において、
R4は、水素または炭素数1から10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-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-は、-CH=CH-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
式(1)において、
Sp1は、単結合または炭素数1から15のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-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、フッ素、塩素、または式(1-d)で表される基で置き換えられてもよく;
式(1-d)において、
Sp4は、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
M3およびM4は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
R5は、水素または炭素数1から10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-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが、上限温度、下限温度、粘度、誘電率異方性などの組成物の物性を調節する目的で添加する化合物の総称である。この化合物は、通常、1,4-シクロヘキシレンや1,4-フェニレンなどの六員環を有し、その分子構造は棒状(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ではない。
「極性化合物」は、極性基が基板表面などと相互作用することによって液晶分子が配列するのを援助する。
「液晶表示素子」は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールなどの総称である。
六角形で囲んだA1、B1、C1などの記号はそれぞれ環A1、環B1、環C1などに対応する。六角形は、シクロヘキサン環やベンゼン環などの六員環またはナフタレン環などの縮合環を表す。この六角形の一辺を横切る直線は、環上の任意の水素が-Sp1-P1などの基で置き換えられてもよいことを表す。
f、g、hなどの添え字は、置き換えられた基の数を示す。添え字が0のとき、そのような置き換えはない。
「環Aおよび環Cは独立して、X、Y、またはZである」との表現では、主語が複数であるから、「独立して」を用いる。主語が「環Aは」であるときは、主語が単数であるから「独立して」を用いない。
R1は、炭素数1から15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-CH2-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-(CH2)2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
aは、2から12の整数であり;
M1およびM2は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
R2は、式(1-a)、式(1-b)、および式(1-c)で表される基から選択された基であり;
式(1-a)、式(1-b)、および式(1-c)において、
Sp2およびSp3は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
R3は、水素、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数1から9のアルコキシアルキルであり;
X1は独立して、-OH、-NH2、-N(R4)2、-COOH、-SH、または-Si(R4)3であり;
-N(R4)2、および-Si(R4)3において、
R4は、水素または炭素数1から10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-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-は、-CH=CH-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
式(1)において、
Sp1は、単結合または炭素数1から15のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-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、フッ素、塩素、または式(1-d)で表される基で置き換えられてもよく;
式(1-d)において、
Sp4は、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
M3およびM4は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
R5は、水素または炭素数1から10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-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
式(1)において、
R2が、式(1-a)または式(1-b)で表される基である、項1に記載の化合物。
式(1)において、
R2が、式(1-a)または式(1-b)で表される基であり、式(1-a)および式(1-b)において、X1が独立して、-OH、-NH2、-COOH、または-SHである、項1に記載の化合物。
R1は、炭素数1から15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-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-は、-CH=CH-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、フッ素で置き換えられてもよく;
aは、2から8の整数であり;
Sp1、Sp2、Sp3、およびSp4は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく;
Sp5、およびSp6は独立して、単結合または炭素数1から7のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく;
R3は、水素、炭素数1から7のアルキル、炭素数1から6のアルコキシ、または炭素数1から6のアルコキシアルキルであり;
R5は、水素または炭素数1から5のアルキルである。
項5.
式(1-7)から式(1-24)のいずれか1つで表される、項1から4のいずれか1項に記載の化合物。
式(1-7)から式(1-24)において、
R1は、炭素数1から15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-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-(CH2)2-は、-CH=CH-で置き換えられてもよく;
aは、2から8の整数であり;
Sp1は、単結合または炭素数1から7のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく;
R3は、水素または炭素数1から5のアルキルである。
R1は、炭素数1から15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-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく;
Sp1は、炭素数1から7のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-で置き換えられてもよい。
R1は、炭素数1から10のアルキルである。
項1から7のいずれか1項に記載の化合物の少なくとも1つを含有する液晶組成物。
R11およびR12は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環B1、環B2、環B3、および環B4は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
Z11、Z12、およびZ13は独立して、単結合、-COO-、-CH2CH2-、-CH=CH-、または-C≡C-である。
R13は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X11は、フッ素、塩素、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、または-OCF2CHFCF3であり;
環C1、環C2、および環C3は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、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、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレンであり;
Z14、Z15、およびZ16は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、または-(CH2)4-であり;
L11およびL12は独立して、水素またはフッ素である。
R14は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X12は-C≡Nまたは-C≡C-C≡Nであり;
環D1は、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、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、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレンであり;
Z17は、単結合、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、または-C≡C-であり;
L13およびL14は独立して、水素またはフッ素であり;
iは、1、2、3、または4である。
R15、R16、およびR17は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そしてR17は、水素またはフッ素であってもよく;
環E1、環E2、環E3、および環E4は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレンであり;
環E5および環E6は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン,テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルであり;
Z18、Z19、Z20、およびZ21は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2OCH2CH2-、または-OCF2CH2CH2-であり;
L15およびL16は独立して、フッ素または塩素であり;
S11は、水素またはメチルであり;
Xは、-CHF-または-CF2-であり;
j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、r、およびsの和は、0、1、2、または3であり、
tは、1、2、または3である。
環Fおよび環Iは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、テトラヒドロピラン-2-イル、1,3-ジオキサン-2-イル、ピリミジン-2-イル、またはピリジン-2-イルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、ハロゲン、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、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;
環Gは、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、ナフタレン-1,2-ジイル、ナフタレン-1,3-ジイル、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、ナフタレン-1,6-ジイル、ナフタレン-1,7-ジイル、ナフタレン-1,8-ジイル、ナフタレン-2,3-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、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、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、ハロゲン、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、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;
Z22およびZ23は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2CH2-は、-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-、または-C(CH3)=C(CH3)-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
P11、P12、およびP13は独立して、重合性基であり;
Sp11、Sp12、およびSp13は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2CH2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
uは、0、1、または2であり;
f、g、およびhは独立して、0、1、2、3、または4であり、そしてf、g、およびhの和は、1以上である。
M11、M12、およびM13は独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、およびL38は独立して、水素、フッ素、またはメチルであり;
Sp11、Sp12、およびSp13は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2CH2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
P11、P12、およびP13は独立して、式(P-1)から式(P-3)で表される重合性基の群から選択された基であり、
M11、M12、およびM13は独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。
式(1)または式(20)で表される化合物とは異なる重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、および消泡剤の群から選択された少なくとも1つを含有する、項8から15のいずれか1項に記載の液晶組成物。
項8から16のいずれか1項に記載の液晶組成物、および項8から16のいずれか1項に記載の液晶組成物の少なくとも一部が重合したものからなる群より選択された少なくとも1つ含有する液晶表示素子。
(a)重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、消泡剤などの添加物の少なくとも2つをさらに含有する前記の液晶組成物。
(b)前記の液晶組成物に化合物(1)または化合物(20)とは異なる重合性化合物を添加することによって調製した重合性組成物。
(c)前記の液晶組成物に化合物(1)と化合物(20)とを添加することによって調製した重合性組成物。
(d)前記重合性組成物を重合させることによって調製した液晶複合体。
(e)この液晶複合体を含有する高分子支持配向型の素子。
(f)前記の液晶組成物に化合物(1)と化合物(20)と、化合物(1)または化合物(20)とは異なる重合性化合物とを添加することによって調製した重合性組成物を使用することによって作成した高分子支持配向型の素子。
本発明の化合物(1)は、ペルフルオロアルキル鎖、極性基、および少なくとも1つの重合性部位を有することを特徴とする。化合物(1)は、極性基がガラス(または金属酸化物)等の基板表面と非共有結合的に相互作用するので有用である。用途の一つは、液晶表示素子に使われる液晶組成物用の添加物であり、この用途において、化合物(1)は液晶分子の配向を制御する目的で添加される。このような添加物は、素子に密閉された条件下では化学的に安定であり、液晶分子を配向させる能力が高く、液晶組成物への溶解度が大きく、そして液晶表示素子に用いた場合の電圧保持率が大きいことが好ましい。化合物(1)は、このような特性をかなりの程度で充足し、従来の化合物では達成できなかった、液晶表示素子に用いた場合の電圧保持率が大きく、該化合物(1)を用いることで、従来の化合物を用いた場合に比べ、配向性および長期安定性に優れる素子を容易に得ることができる。
さらに好ましいR1は、炭素数1から15のアルキルであり、少なくとも1つの-CH2-は、-O-で置き換えられてもよい。
特に好ましいR1は、炭素数1から10のアルキルである。
化合物(1)の合成法について説明する。化合物(1)は、有機合成化学の方法を適切に組み合わせることにより合成できる。合成法を記載しなかった化合物は、「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。
化合物(1)を合成する方法の例は、次のとおりである。これらの化合物において、R1、R2、R3、R4、R5、a、Sp1、Sp2、Sp3、Sp4、M1、M2、M3、およびM4の定義は、項1の記載と同一である。
これらの式において、R51は炭素数1から13のアルキルであり、aは2から12の整数であり、bは0から13の整数である。
これらの式において、R51は炭素数1から13のアルキルであり、aは2から12の整数である。
これらの式において、R51は炭素数1から13のアルキルであり、aは2から12の整数であり、bは0から13の整数である。
これらの式において、R51は炭素数1から13のアルキルであり、aは2から12の整数であり、bは0から13の整数であり、cは1から8の整数である。
化合物(56)を四臭化炭素およびトリフェニルホスフィンで臭素化し化合物(62)を得た後、水素化ナトリウムを用いてマロン酸ジエチルに付加させて化合物(63)を得る。化合物(63)を水素化リチウムアルミニウムを用いて還元して化合物(64)を得た後、メタクリル酸クロリドおよびトリエチルアミンを作用させて化合物(65)を得る。化合物(65)と化合物(57)をDCCおよびDMAPの存在下で反応させ、化合物(66)を得た後、PPTSを用いて脱保護させる事により、化合物(1-65)へと導く事ができる。
化合物(67)をヨウ素、トリフェニルホスフィン、およびイミダゾールでヨウ化し化合物(68)を得た後、化合物(69)および水素化ナトリウム、パラホルムアルデヒドおよび炭酸カリウムと順次反応させて化合物(70)を得る。化合物(70)を水酸化リチウムを用いて加水分解して化合物(71)を得る。化合物(56)と化合物(71)をDCCおよびDMAPの存在下で反応させ、化合物(72)を得た後、PPTSを用いて脱保護させる事により、化合物(1-66)へと導く事ができる。
3-1.成分化合物
本発明の液晶組成物は、化合物(1)を成分Aとして含む。化合物(1)は、素子の基板との非共有結合的な相互作用によって、液晶分子の配向を制御することができる。この組成物は、化合物(1)を成分Aとして含み、下記成分B、C、D、およびEから選択された少なくとも1つの液晶性化合物をさらに含むことが好ましい。成分Bは、化合物(2)から(4)である。成分Cは、化合物(5)から(7)である。成分Dは、化合物(8)である。成分Eは、化合物(11)から(19)である。この組成物は、化合物(2)から(8)および(11)から(19)とは異なる、その他の液晶性化合物を含んでもよい。この組成物を調製するときには、正または負の誘電率異方性の大きさなどを考慮して成分B、C、D、およびEを選択することが好ましい。成分を適切に選択した組成物は、高い上限温度、低い下限温度、低粘度、適切な光学異方性(すなわち、大きな光学異方性または小さな光学異方性)、正または負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、熱または紫外線に対する安定性、および適切な弾性定数(すなわち、大きな弾性定数または小さな弾性定数)を有する。
液晶組成物は公知の方法によって調製される。例えば、前記成分を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる方法が挙げられる。用途に応じて、この組成物に添加物を添加してよい。添加物の例は、化合物(1)以外の重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、消泡剤などである。このような添加物は当業者によく知られており、文献に記載されている。
重合性化合物の特に好ましい例は、化合物(20)が挙げられる。化合物(20)は、化合物(1)とは異なる化合物である。化合物(1)は極性基を有する。一方、化合物(20)は、極性基を有さないことが好ましい。
紫外線吸収剤は、上限温度の低下を防ぐために有効である。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り、具体例として下記の化合物(AO-3)および(AO-4);Tinuvin329、TinuvinP、Tinuvin326、Tinuvin234、Tinuvin213、Tinuvin400、Tinuvin328、およびTinuvin99-2(商品名;BASF社);および1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を挙げることができる。
熱安定剤も大きな電圧保持率を維持するために有効であり、好ましい例としてIrgafos168(商品名;BASF社)を挙げることができる。
GH(guest host)モードの素子に適合させるために、必要により、アゾ系色素、アントラキノン系色素などの二色性色素(dichroic dye)が組成物に添加される。
消泡剤は、泡立ちを防ぐために有効である。消泡剤の好ましい例は、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である。
液晶組成物は、PC、TN、STN、OCB、PSAなどの動作モードを有し、アクティブマトリックス方式で駆動する液晶表示素子に好適に使用できる。この組成物は、PC、TN、STN、OCB、VA、IPSなどの動作モードを有し、パッシブマトリクス方式で駆動する液晶表示素子にも好適に使用することができる。これらの素子は、反射型、透過型、半透過型のいずれのタイプにも適用できる。
特に記載のない限り、反応は窒素雰囲気下で行った。化合物(1)は、実施例1などに示した手順により合成した。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物(1)、液晶性化合物、組成物、素子の特性は、下記の方法により測定した。
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社製、FP-52型ホットステージ)に試料を置いた。この試料を、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。
測定には、パーキンエルマー社製の走査熱量計、Diamond DSCシステムまたは(株)日立ハイテクサイエンス製の高感度示差走査熱量計、X-DSC7000を用いた。試料は、3℃/分の速度で昇降温し、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、転移温度を決定した。化合物の融点、重合開始温度もこの装置を使って測定した。化合物が固体からスメクチック相、ネマチック相などの液晶相に転移する温度を「液晶相の下限温度」と略すことがある。化合物が液晶相から液体に転移する温度を「透明点」と略すことがある。
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。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。試料が化合物(1)と母液晶との混合物であるときは、TNIの記号で示した。試料が化合物(1)と成分B、C、Dのような化合物との混合物であるときは、NIの記号で示した。
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日間保管した後、液晶相を観察した。例えば、試料が-20℃ではネマチック相のままであり、-30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、TCを≦-20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
測定には、東京計器(株)製のE型回転粘度計を用いた。
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後、試料を主プリズムに滴下した。屈折率(n∥)は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率(n⊥)は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性(Δn)の値は、Δn=n∥-n⊥、の式から計算した。
電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
正の誘電率異方性:測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。ツイスト角が0度であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5μmであるTN素子に試料を入れた。この素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V毎に段階的に電圧を印加した。0.2秒の無印加の後、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。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度を測定した素子を用い、下に記載した方法で求めた。
負の誘電率異方性: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素子に試料を入れた。この素子に39ボルトから50ボルトの範囲で1ボルト毎に段階的に電圧を印加した。0.2秒の無印加の後、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。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性の項で測定した値を用いた。
正の誘電率異方性: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。
負の誘電率異方性:誘電率異方性の値は、Δε=ε∥-ε⊥、の式から計算した。誘電率(ε∥およびε⊥)は次のように測定した。
1)誘電率(ε∥)の測定: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後、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであるVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε∥)を測定した。
2)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
正の誘電率異方性:測定にはアジレント・テクノロジー社製のHP4284A型LCRメータを用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである水平配向素子に試料を入れた。この素子に0ボルトから20ボルトの電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.99)からK11およびK33の値を得た。次に171頁にある式(3.18)に、先ほど求めたK11およびK33の値を用いてK22を算出した。弾性定数Kは、このようにして求めたK11、K22およびK33の平均値で表した。
負の誘電率異方性:測定には(株)東陽テクニカ製のEC-1型弾性定数測定器を用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである垂直配向素子に試料を入れた。この素子に20ボルトから0ボルトの電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。静電容量(C)と印加電圧(V)の値を、「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.100)から弾性定数の値を得た。
正の誘電率異方性:測定には大塚電子(株)製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプとした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が0.45/Δn(μm)であり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧(32Hz、矩形波)は0Vから10Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧-透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が90%になったときの電圧で表した。
負の誘電率異方性:測定には大塚電子(株)製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプとした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧(60Hz、矩形波)は0Vから20Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧-透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が10%になったときの電圧で表した。
正の誘電率異方性:測定には大塚電子(株)製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプとした。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5.0μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に矩形波(60Hz、5V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。立ち上がり時間(τr:rise time;ミリ秒)は、透過率が90%から10%に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間(τf:fall time;ミリ秒)は透過率10%から90%に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和で表した。
負の誘電率異方性:測定には大塚電子(株)製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプとした。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が3.2μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のPVA素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子にしきい値電圧を若干超える程度の電圧を1分間印加し、次に5.6Vの電圧を印加しながら23.5mW/cm2の紫外線を8分間照射した。この素子に矩形波(60Hz、10V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。応答時間は透過率90%から10%に変化するのに要した時間(立ち下がり時間;fall time;ミリ秒)で表した。
アイグラフィックス(株)製ブラックライト、F40T10/BL(ピーク波長369nm)を用いて紫外線を照射することによって、重合性化合物を重合させた。この素子に60℃でパルス電圧(1Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で1.67秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
化合物(T-1)(35.0g)、化合物(T-2)(8.86ml)、およびアセトニトリル(525ml)を反応器に入れ、0℃に冷却した。そこへ亜ジチオン酸ナトリウム(7.34g)と炭酸水素ナトリウム(2.65g)の水(70.0ml)溶液をゆっくりと滴下し、さらに1時間攪拌した。化合物(T-3)(4.32ml)を加えた後、亜ジチオン酸ナトリウム(14.7g)と炭酸水素ナトリウム(5.30g)の水(140ml)溶液をゆっくりと滴下し、反応混合物を室温に戻しつつ2時間攪拌した。反応混合物を氷水に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(体積比、トルエン:酢酸エチル=20:1)で精製して、化合物(T-4)(8.69g;19%)を得た。
水素化アルミニウムリチウム(1.63g)およびTHF(220ml)を反応器に入れ、-10℃に冷却した。そこへ化合物(T-4)(8.69g)のTHF(80.0ml)溶液をゆっくりと滴下し、反応混合物を室温に戻しつつ8時間攪拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、不溶物を濾別した後、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(体積比、トルエン:酢酸エチル=10:1)で精製した。さらにヘプタンからの再結晶により精製して、化合物(T-5)(3.70g;66%)を得た。
化合物(T-5)(3.70g)、WO2017209161A1に記載された手法によって合成した化合物(T-6)(1.80g)、DMAP(0.493g)、およびジクロロメタン(40.0ml)を反応器に入れ、0℃に冷却した。そこへDCC(2.50g)のジクロロメタン(15.0ml)溶液をゆっくりと滴下し、室温に戻しつつ12時間攪拌した。不溶物を炉別した後、反応混合物を水に注ぎ込み、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:酢酸エチル=8:1)で精製して、化合物(T-7)(4.66g;92%)を得た。
化合物(T-7)(4.66g)、PPTS(0.93g)、THF(25.0ml)、およびメタノール(25.0ml)を反応器に入れ、50℃で4時間攪拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:酢酸エチル=3:1)で精製した。さらにヘプタンからの再結晶により精製して、化合物(1-1-5)(3.44g;85%)を得た。
1H-NMR:化学シフトδ(ppm;CDCl3):6.27(s,1H)、5.89(s,1H)、4.35(d,J=6.8Hz,2H)、4.27(t,J=6.3Hz,2H)、2.28-2.12(m,3H)、2.11-1.98(m,4H)、1.65-1.56(m,2H)、1.42-1.24(m,8H)、0.89(t,J=7.1Hz,3H).
トリフルオロメタンスルホン酸無水物(25.0g)およびジクロロメタン(80.0ml)を反応器に入れ、0℃に冷却した。そこへ、化合物(T-8)(10.3g)およびトリエチルアミン(8.97g)のジクロロメタン(160ml)溶液をゆっくりと滴下した。得られた溶液を1,6-ヘキサンジオール(314g)に注ぎ込み、室温で12時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:酢酸エチル=3:2)で精製して、化合物(T-9)(11.3g;59%)を得た。
化合物(T-9)(11.3g)、3,4-ジヒドロ-2H-ピラン(4.83g)、およびジクロロメタン(115ml)を反応器に入れ、0℃に冷却した。そこへ、PPTS(1.31g)を加え、室温に戻しつつ12時間攪拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:酢酸エチル=7:1)で精製して、化合物(T-10)(15.0g;96%)を得た。なお、THPはテトラヒドロピラニル基を示す。
化合物(T-10)(15.0g)、THF(75.0ml)、および水(75.0ml)を反応器に入れ、0℃に冷却した。そこへ水酸化リチウム一水和物(4.19g)を加え、室温に戻しつつ7時間攪拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、1N塩酸(112ml)をゆっくりと加え酸性にした後、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮して化合物(T-11)(13.0g;91%)を得た。
化合物(T-5)(3.00g)および化合物(T-11)(2.25g)を原料として用い、合成例1の第3工程と同様の手法により化合物(T-12)(4.44g;93%)を得た。
化合物(T-12)(4.44g)を原料として用い、合成例1の第4工程と同様の手法により化合物(1-1-19)(3.54g;90%)を得た。
1H-NMR:化学シフトδ(ppm;CDCl3):6.30(d,J=0.8Hz,1H)、5.90(d,J=1.6Hz,1H)、4.25(t,J=6.2Hz,2H)、4.17(s,2H)、3.68-3.61(m,2H)、3.49(t,J=6.6Hz,2H)、2.26-2.12(m,2H)、2.12-1.97(m,4H)、1.67-1.57(m,6H)、1.42-1.22(m,13H)、0.89(t,J=7.1Hz,3H).
比較化合物として、化合物(S-1)を合成し、特性を測定した。この化合物は、特開2016-108310号公報に記載されており、本発明の化合物に類似しているからである。
1H-NMR:化学シフトδ(ppm;CDCl3):3.75(t,J=6.1Hz,2H)、2.28-2.14(m,2H)、2.12-1.98(m,2H)、1.92-1.82(m,2H)、1.64-1.53(m,2H)、1.42-1.23(m,8H)、0.89(t,J=7.0Hz,3H).
組成物(i)に重合性化合物(M-1-1)を0.4重量%の割合で添加した。ここに化合物(1-1-5)または比較化合物(S-1)を3.5重量%の割合で添加した。この混合物を2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が3.5μmである配向膜を有さない素子に注入した。この素子を偏光顕微鏡にセットし、下から素子に光を照射し、光漏れの有無を観察した。液晶分子が充分に配向し、光が素子を通過しない場合は、垂直配向性が「良好」と判断した。素子を通過した光が観察された場合は、「不良」と表した。
上記で作成した素子にアイグラフィックス株式会社製ブラックライト、F40T10/BL(ピーク波長355nm)を用いて紫外線を照射(20J)することによって、重合性化合物を重合させた。この素子に60℃でパルス電圧(1Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で1.67ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
実施例における化合物は、下記の表3の定義に基づいて記号により表した。表2において、1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。(-)の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合(百分率)は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、液晶組成物の特性値をまとめた。特性は、先に記載した方法にしたがって測定し、測定値を(外挿することなく)そのまま記載した。
1-BB-3 (2-8) 7%
1-BB-5 (2-8) 8%
2-BTB-1 (2-10) 3%
3-HHB-1 (3-1) 8%
3-HHB-3 (3-1) 14%
3-HHB-O1 (3-1) 5%
3-HHB-F (6-1) 4%
2-HHB(F)-F (6-2) 6%
3-HHB(F)-F (6-2) 7%
5-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 5%
3-HHEB-F (6-10) 5%
5-HHEB-F (6-10) 4%
2-HB-C (8-1) 7%
3-HB-C (8-1) 10%
3-HH-4 (2-1) 13%
5-HB-O2 (2-5) 4%
7-HB-1 (2-5) 3%
5-HBB(F)B-2 (4-5) 5%
5-HBB(F)B-3 (4-5) 5%
3-HB-CL (5-2) 13%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 4%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 29%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 24%
1V2-HH-1 (2-1) 3%
1V2-HH-3 (2-1) 4%
7-HB(F,F)-F (5-4) 3%
2-HHB(F)-F (6-2) 10%
3-HHB(F)-F (6-2) 9%
5-HHB(F)-F (6-2) 9%
2-HBB-F (6-22) 5%
3-HBB-F (6-22) 5%
5-HBB-F (6-22) 3%
2-HBB(F)-F (6-23) 9%
3-HBB(F)-F (6-23) 9%
5-HBB(F)-F (6-23) 16%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 5%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 10%
2-HH-3 (2-1) 4%
3-HH-4 (2-1) 12%
1O1-HBBH-5 (4-1) 5%
5-HB-CL (5-2) 14%
3-HHB-F (6-1) 4%
3-HHB-CL (6-1) 4%
4-HHB-CL (6-1) 4%
3-HHB(F)-F (6-2) 10%
4-HHB(F)-F (6-2) 9%
5-HHB(F)-F (6-2) 8%
7-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HBB(F)-F (6-23) 3%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 2%
4-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
5-HHBB(F,F)-F (7-6) 4%
3-HH2BB(F,F)-F (7-15) 3%
4-HH2BB(F,F)-F (7-15) 3%
V-HBB-2 (3-4) 10%
1O1-HBBH-4 (4-1) 4%
1O1-HBBH-5 (4-1) 4%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 9%
3-H2HB(F,F)-F (6-15) 9%
4-H2HB(F,F)-F (6-15) 8%
5-H2HB(F,F)-F (6-15) 8%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 9%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 20%
3-H2BB(F,F)-F (6-27) 10%
5-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
3-HH2BB(F,F)-F (7-15) 4%
5-HHEBB-F (7-17) 2%
5-HBBH-3 (4-1) 3%
3-HB(F)BH-3 (4-2) 3%
5-HB-F (5-2) 12%
6-HB-F (5-2) 9%
7-HB-F (5-2) 7%
2-HHB-OCF3 (6-1) 8%
3-HHB-OCF3 (6-1) 6%
4-HHB-OCF3 (6-1) 7%
5-HHB-OCF3 (6-1) 6%
3-HHB(F,F)-OCF2H (6-3) 4%
3-HHB(F,F)-OCF3 (6-3) 4%
3-HH2B-OCF3 (6-4) 4%
5-HH2B-OCF3 (6-4) 4%
3-HH2B(F)-F (6-5) 3%
3-HBB(F)-F (6-23) 10%
5-HBB(F)-F (6-23) 10%
2-HH-5 (2-1) 4%
3-HH-4 (2-1) 5%
5-B(F)BB-2 (3-8) 4%
5-HB-CL (5-2) 10%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 11%
3-HHEB(F,F)-F (6-12) 8%
4-HHEB(F,F)-F (6-12) 3%
5-HHEB(F,F)-F (6-12) 3%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 20%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 15%
2-HBEB(F,F)-F (6-39) 5%
3-HBEB(F,F)-F (6-39) 3%
5-HBEB(F,F)-F (6-39) 4%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 5%
V2-HHB-1 (3-1) 6%
3-HB-CL (5-2) 5%
5-HB-CL (5-2) 5%
3-HHB-OCF3 (6-1) 4%
5-HHB(F)-F (6-2) 5%
V-HHB(F)-F (6-2) 6%
3-H2HB-OCF3 (6-13) 5%
5-H2HB(F,F)-F (6-15) 4%
5-H4HB-OCF3 (6-19) 15%
5-H4HB(F,F)-F (6-21) 7%
3-H4HB(F,F)-CF3 (6-21) 8%
5-H4HB(F,F)-CF3 (6-21) 10%
2-H2BB(F)-F (6-26) 5%
3-H2BB(F)-F (6-26) 10%
3-HBEB(F,F)-F (6-39) 5%
3-HH-4 (2-1) 8%
3-HH-5 (2-1) 7%
3-HB-O2 (2-5) 13%
3-HHB-1 (3-1) 8%
3-HHB-O1 (3-1) 4%
5-HB-CL (5-2) 15%
7-HB(F,F)-F (5-4) 4%
2-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 7%
3-H2HB(F,F)-F (6-15) 6%
4-H2HB(F,F)-F (6-15) 6%
3-HH-4 (2-1) 10%
3-HH-5 (2-1) 9%
3-HHB-1 (3-1) 12%
5-HB-CL (5-2) 4%
7-HB(F)-F (5-3) 6%
2-HHB(F,F)-F (6-3) 5%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 4%
3-HHEB-F (6-10) 9%
5-HHEB-F (6-10) 8%
3-HHEB(F,F)-F (6-12) 10%
4-HHEB(F,F)-F (6-12) 6%
3-GHB(F,F)-F (6-109) 7%
4-GHB(F,F)-F (6-109) 5%
5-GHB(F,F)-F (6-109) 5%
3-HH-VFF (2-1) 10%
5-HH-VFF (2-1) 20%
2-BTB-1 (2-10) 9%
3-HHB-1 (3-1) 5%
VFF-HHB-1 (3-1) 9%
VFF2-HHB-1 (3-1) 10%
3-H2BTB-2 (3-17) 5%
3-H2BTB-3 (3-17) 4%
3-H2BTB-4 (3-17) 4%
3-HB-C (8-1) 18%
1V2-BEB(F,F)-C (8-15) 6%
Claims (14)
- 式(1-1)から式(1-4)のいずれか1つで表される化合物。
式(1-1)から式(1-4)において、
R1は、炭素数1から15のアルキルであり;
aは、2から8の整数であり;
Sp 1 およびSp 4 は独立して、炭素数1から10のアルキレンであり、
Sp 2 、およびSp 3 は独立して、炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH 2 -は、-O-で置き換えられてもよく;
Sp5、およびSp6は独立して、炭素数1から7のアルキレンであり;
R3は、水素、炭素数1から7のアルキル、炭素数1から6のアルコキシ、または炭素数1から6のアルコキシアルキルであり;
R5は、水素または炭素数1から5のアルキルである。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の化合物の少なくとも1つを含有する液晶組成物。
- 式(2)から(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項5に記載の液晶組成物。
式(2)から(4)において、
R11およびR12は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環B1、環B2、環B3、および環B4は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
Z11、Z12、およびZ13は独立して、単結合、-COO-、-CH2CH2-、-CH=CH-、または-C≡C-である。 - 式(5)から(7)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5または6に記載の液晶組成物。
式(5)から(7)において、
R13は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X11は、フッ素、塩素、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、または-OCF2CHFCF3であり;
環C1、環C2、および環C3は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、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、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレンであり;
Z14、Z15、およびZ16は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、または-(CH2)4-であり;
L11およびL12は独立して、水素またはフッ素である。 - 式(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5から7のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(8)において、
R14は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X12は-C≡Nまたは-C≡C-C≡Nであり;
環D1は、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、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、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレンであり;
Z17は、単結合、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、または-C≡C-であり;
L13およびL14は独立して、水素またはフッ素であり;
iは、1、2、3、または4である。 - 式(11)から(19)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5から8のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(11)から(19)において、
R15、R16、およびR17は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-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つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そしてR17は、水素またはフッ素であってもよく;
環E1、環E2、環E3、および環E4は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレンであり;
環E5および環E6は独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン,テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルであり;
Z18、Z19、Z20、およびZ21は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2OCH2CH2-、または-OCF2CH2CH2-であり;
L15およびL16は独立して、フッ素または塩素であり;
S11は、水素またはメチルであり;
Xは、-CHF-または-CF2-であり;
j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、r、およびsの和は、0、1、2、または3であり、
tは、1、2、または3である。 - 式(1)で表される化合物以外の、式(20)で表される少なくとも1つの重合性化合物を含有する、請求項5から9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(20)において、
環Fおよび環Iは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、テトラヒドロピラン-2-イル、1,3-ジオキサン-2-イル、ピリミジン-2-イル、またはピリジン-2-イルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、ハロゲン、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、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;
環Gは、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、ナフタレン-1,2-ジイル、ナフタレン-1,3-ジイル、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、ナフタレン-1,6-ジイル、ナフタレン-1,7-ジイル、ナフタレン-1,8-ジイル、ナフタレン-2,3-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、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、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、ハロゲン、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、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;
Z22およびZ23は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2CH2-は、-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-、または-C(CH3)=C(CH3)-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
P11、P12、およびP13は独立して、重合性基であり;
Sp11、Sp12、およびSp13は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2CH2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;
uは、0、1、または2であり;
f、g、およびhは独立して、0、1、2、3、または4であり、そしてf、g、およびhの和は、1以上である。 - 式(20)で表される重合性化合物が、式(20-1)から式(20-7)で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である、請求項10または11に記載の液晶組成物。
式(20-1)から式(20-7)において、
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、およびL38は独立して、水素、フッ素、またはメチルであり;
Sp11、Sp12、およびSp13は独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2CH2-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、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
P11、P12、およびP13は独立して、式(P-1)から式(P-3)で表される重合性基の群から選択された基であり、
式(P-1)から式(P-3)において、
M11、M12、およびM13は独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。 - 式(1)または式(20)で表される化合物とは異なる重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、および消泡剤の群から選択された少なくとも1つを含有する、請求項5から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 請求項5から13のいずれか1項に記載の液晶組成物、および請求項5から13のいずれか1項に記載の液晶組成物の少なくとも一部が重合したものからなる群より選択された少なくとも1つ含有する、液晶表示素子。
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