JP7229342B2 - 液晶組成物、液晶表示素子及び化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶組成物、当該液晶組成物を用いた液晶表示素子及び当該液晶組成物に添加可能な化合物に関する。
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワードプロセッサー、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものとして、TN(ツイステッド・ネマチック)型、STN(スーパー・ツイステッド・ネマチック)型、TFT(薄膜トランジスタ)を用いた垂直配向型(バーチカル・アライメント;VA)やIPS(イン・プレーン・スイッチング)型等が挙げられる。これらの液晶表示素子に用いられる液晶組成物は、水分、空気、熱、光などの外的要因に対して安定であること、また、室温を中心としてできるだけ広い温度範囲で液晶相を示し、低粘性であり、かつ駆動電圧が低いことが求められる。液晶組成物は、個々の液晶表示素子に対して、誘電率異方性(Δε)や屈折率異方性(Δn)等を最適な値とするために、数種類から数十種類の化合物から構成されている。
VA型ディスプレイでは、Δεが負の液晶組成物が用いられており、液晶TV等に広く用いられている。中でもPSA(高分子支持配向)モードは、液晶中に溶解させたモノマーを重合させ垂直配向している液晶分子に所望のプレチルト角を付与するモードであり、視野角の拡大や高速応答及び高透過率を得られるため、現在のTVの主流となっている。また近年では、液晶表示素子の更なる高速応答化が検討されており、かかる技術としてアルケニル基等のアルケニル部分構造を有する液晶化合物(アルケニル系液晶化合物)を含む液晶組成物を用いて液晶層を形成する試みがなされている(例えば、特許文献1及び2参照)。
特開2014-112192号公報 特開2010-285499号公報
しかし、アルケニル系液晶化合物を含む液晶組成物は、バックライトから放射される光や液晶表示素子の製造過程において照射される紫外線等の活性エネルギー線によって劣化しやすく、液晶組成物の光劣化により生じた不純物が液晶パネルの電圧保持率(VHR)の低下を引き起こすという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、高い電圧保持率(VHR)を達成可能な液晶組成物、液晶表示素子及び化合物を提供することにある。
本発明者らが鋭意検討した結果、液晶組成物において、重合性基及び極性基を有する特定の化合物を含むことにより、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の液晶組成物は、
下記一般式(Y)
Figure 0007229342000001
(一般式(Y)中、
y1及びSy2は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
y1、My2及びMy3は、それぞれ独立して、2価の芳香族基、2価の環脂肪族基、2価の複素環式化合物基、2価の縮合環又は2価の縮合多環を表し、これらの環構造中の水素原子はLy1で置換されてもよく、
y1は、Py3-Sy3-、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、Ly1が複数存在する場合それらは同じでも異なっていてもよく、
y1、Py2及びPy3は重合性基を表し、
y3は、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
y1及びZy2は、それぞれ独立して、単結合、-C-、-C-、-C-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CH=CRa-COO-、-CH=CRa-OCO-、-COO-CRa=CH-、-OCO-CRa=CH-、-COO-CRa=CH-COO-、-COO-CRa=CH-OCO-、-OCO-CRa=CH-COO-、-OCO-CRa=CH-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CHOCO-、-COOCH-、-OCOCH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表す。)を表し、
m及びnはそれぞれ独立して0~4の整数を表すが、m+nは0~6であり、
y1、Sy2又はLy1が、炭素原子数1~12のアルキレン基又はアルキル基である場合、その1個以上の-CH-が下記一般式(A-1)
Figure 0007229342000002
(一般式(A-1)中、Sy4及びSy5は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
i1は、それぞれ独立して下記一般式(K-1)又は(K-2)
Figure 0007229342000003
(一般式(K-1)中、
Spi3及びSpi4は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキレン基、炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のハロゲン化アルキレン基を表し、該アルキレン基又はハロゲン化アルキレン基中の-CH-は2個の-O-が連続して隣り合うことなく-CH=CH-、-C≡C-又は-O-で置換されてもよく、
i2は、重合性基を表し、
k1は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は-O-で置換されてもよく、
ki1及びki3は独立して0又は1を表し、ki2は1又は2を表すが、ki1+ki2+ki3は2であり、
k1は、それぞれ独立して一般式(T-1)から(T-10)
Figure 0007229342000004
(一般式(T-1)から(T-10)中、ST1は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~15の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、炭素原子数2~18の直鎖状又は分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の-CH-は酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよく、
T1は、それぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基を表し、当該アルキル基の-CH-は酸素原子が連続して隣り合わないように-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよく、
T2、RT3及びRT4は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~12のアルキル基を表し、当該アルキル基の-CH-は酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよい)で表される基を表し、
一般式(K-2)中、Tk2は、それぞれ独立して一般式(T-11)から(T-13)
Figure 0007229342000005
(一般式(T-11)から(T-13)中、XK1及びYK1は、それぞれ独立して、-CH-、酸素原子又は硫黄原子を表し、
K1は、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。)
で表される基を表す。但し、式中の黒点は結合手を表す。)で表される基を表す。)で表される部分構造で置換されるか、又は、Sy1、Sy2、My1、My2、My3又はLy1中の1個以上の水素原子が下記一般式(A-2)
Figure 0007229342000006
(一般式(A-2)中、Sy6は、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
k3は、一般式(T-1)から(T-13)及び(T-14)から(T-24)
Figure 0007229342000007
(一般式(T-14)から(T-24)中、XK2はXK1の定義と同じものを表し、
K2はYK1の定義と同じものを表し、
K2はZK1の定義と同じものを表し、
K2、VK2及びSK2は、それぞれ独立してメチン基又は窒素原子を表す。
但し、式中の黒点は結合手を表す。)で表される基を表し、ki4は1~3である。)で表される部分構造で置換される。)で表される化合物Aを1種又は2種以上含有することを特徴とする。
本発明の液晶表示素子は、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とする。
本発明の化合物は、上述の一般式(Y)で表される化合物であることを特徴とする。
本発明の液晶組成物によれば、上述の一般式(Y)で表される化合物Aを含有することにより、高い電圧保持率(VHR)を達成することができる。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子の一例を示す分解斜視図である。
1.液晶組成物
本発明者等は、液晶組成物において下記一般式(Y)で表される化合物Aを含有することにより、高い電圧保持率(VHR)を達成することができることを知見した。詳述すれば、下記一般式(Y)で表される化合物は、化合物Aが有する極性基が、液晶組成物の使用に伴って生じた不純物、例えばアルケニル系化合物の光劣化により生じた不純物を捕獲することにより、上記不純物による液晶組成物の電圧保持率の低下を抑制することができる。さらに、化合物Aが重合化(ポリマー化)する際に、捕獲した不純物が重合体中に取り込まれて固定化されるため、不純物の液晶組成物への再放出を抑制することができる。これにより、不純物が液晶組成物の全域に分散せず、液晶分子と分離させることができ、その結果、液晶組成物の比抵抗及び電圧保持率を高くすることができる。よって、本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、高い信頼性を有することができる。
1-1.一般式(Y)で表される化合物A
本発明の液晶組成物は、下記一般式(Y)で表される化合物Aを1種又は2種以上含有することを特徴とする。
Figure 0007229342000008
一般式(Y)中、Sy1及びSy2は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表す。該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよい。該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが、2個以上の-O-が連続して隣り合うことはない。Sy1及びSy2の少なくとも一方が単結合である場合には、電圧保持率がより向上されたりプレチルト角がより形成されやすくなると共に、ストレスにおけるプレチルト角の安定性の向上も期待できるため、より好ましい。
y1、My2及びMy3は、それぞれ独立して、2価の芳香族基、2価の環脂肪族基、2価の複素環式化合物基、2価の縮合環又は2価の縮合多環を表し、これらの環構造中の水素原子はLy1で置換されてもよい。
より具体的には、My1、My2及びMy3が、それぞれ独立して下記の式(V-1)から式(V-21)からなる群から選択される基を表し、これらの基はLy1で置換されてもよい。
Figure 0007229342000009
式(V-1)から式(V-21)中、任意の位置に結合手を有してよく、任意の-CH=は各々独立して-N=に置き換えられてもよく、-CH-は各々独立して-O-、-S-、-NR-(式中、Rは水素原子又は炭素原子数1~20のアルキル基を表す。)、-CS-又は-CO-に置き換えられてもよいが、-O-O-結合を含まない。
液晶組成物への溶解性を重要視する場合は、(V-1)、(V-2)、(V-3)、(V-4)及び(V-7)が好ましく、高反応性を重要視する場合は(V-4)、(V-11)、(V-16)及び(V-20)が好ましく、良好なプレチルト角形成を重要視する場合は、(V-2)、(V-4)、(V-7)、(V-8)、(V-10)及び(V-11)が好ましく、VHRの改善効果を重要視する場合は、(V-2)、(V-4)及び(V-11)が好ましく、これらのバランスを重要視する場合は、(V-2)、(V-4)、(V-10)、及び(V-11)がより好ましい。
y2は、原料の入手容易さ及び合成の容易さの観点から、下記の式(V-4-1)又は式(V-4-2)で表される基であることが特に好ましい。式中、結合手はそれぞれSy3、Zy1及びZy2のいずれかに結合する。
Figure 0007229342000010
また、My1及びMy3は、原料の入手容易さ及び合成の容易さの観点から各々独立して無置換又は1つ以上のLy1によって置換されてもよい。My1及びMy3は、1,4-フェニレン基、1,4-シクロへキシレン基又はナフタレン-2,6-ジイルを表すことが好ましく、各々独立して下記の式(W-1)から式(W-11)から選ばれる基を表すことがより好ましく、各々独立して式(W-1)から式(W-8)から選ばれる基を表すことがさらに好ましく、各々独立して式(W-1)から式(W-4)から選ばれる基を表すことが特に好ましい。
Figure 0007229342000011
一般式(Y)中、Ly1は、Py3-Sy3-、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表す。該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよい。該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはない。但し、Ly1が複数存在する場合それらは同じでも異なっていてもよい。Ly1は、より好ましくは、Py3-Sy3-、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子、塩素原子、シアノ基に置換されていてもよく、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-O-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはない。Ly1は、さらに好ましくは、Py3-Sy3-、フッ素原子、塩素原子、炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子、塩素原子に置換されていてもよく、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-COO-、-OCO-又は-O-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはない。
一般式(Y)中、Py1、Py2及びPy3は重合性基を表す。重合性基は、熱あるいは光などの外部刺激により、液晶表示素子の界面に偏在するように重合体を形成する機能を有する。Py1、Py2及びPy3として、それぞれ独立して下記の式(YP-1)から(YP-16)で表される基を挙げることがでできる。式中、黒点は結合手を表す。取り扱いの簡便性、反応性の点から、式(YP-1)~(YP-3)、(YP-14)、(YP-15)で表される基が好ましく、(YP-1)、(YP-2)がより好ましい。
Figure 0007229342000012
一般式(Y)中、Sy3は、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表す。該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよい。該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが、2個以上の-O-が連続して隣り合うことはない。
一般式(Y)中、Zy1及びZy2は、それぞれ独立して、単結合、-C-、-C-、-C-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CH=CRa-COO-、-CH=CRa-OCO-、-COO-CRa=CH-、-OCO-CRa=CH-、-COO-CRa=CH-COO-、-COO-CRa=CH-OCO-、-OCO-CRa=CH-COO-、-OCO-CRa=CH-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CHOCO-、-COOCH-、-OCOCH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-を表す。但し、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表す。
一般式(Y)中、m及びnはそれぞれ独立して0~4の整数を表し、0~3の整数を表すことがより好ましく、0~2の整数を表すことがさらに好ましい。また、m+nの合計値は0~6であることが好ましい。ここで、m+nの合計値が大きい場合には、液晶組成物として真空注入する際の揮発の懸念を軽減したり、プレチルト角の付与をより大きくできることが期待される。しかし、一方でm+nの合計値が小さい場合には、液晶組成物への溶解性が低下することが懸念される。そこで、m+nの合計値は1~2であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。そして、m+nの合計値が1であって且つ一般式(Y)中のSy1及びSy2の少なくとも一方が単結合であることが特に好ましい。
そして、上記一般式(Y)において、
y1、Sy2又はLy1が、炭素原子数1~12のアルキレン基又はアルキル基である場合、その1個以上の-CH-が下記一般式(A-1)で表される部分構造で置換されるか、又は、Sy1、Sy2、My1、My2、My3又はLy1中の1個以上の水素原子が後述の一般式(A-2)で表される部分構造で置換される。
Figure 0007229342000013
まず、一般式(A-1)で表される部分構造について説明する。一般式(A-1)中、Sy4及びSy5は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表す。該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよい。該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが、2個以上の-O-が連続して隣り合うことはない。
i1は、それぞれ独立して下記一般式(K-1)又は(K-2)で表される基を表す。但し、式中の黒点は結合手を表す。
Figure 0007229342000014
一般式(K-1)中、Spi3及びSpi4は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキレン基、炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のハロゲン化アルキレン基を表す。該アルキレン基又はハロゲン化アルキレン基中の-CH-は2個の-O-が隣り合うことなく-CH=CH-、-C≡C-又は-O-で置換されてもよい。
i2は、重合性基を表す。なお、Pi2の定義は、上述のPy1、Py2及びPy3が表す重合性基の定義に同じである。
k1は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は-O-で置換されてもよい。
ki1及びki3は独立して0又は1を表し、ki2は1又は2を表すが、ki1+ki2+ki3は2である。
k1は、それぞれ独立して一般式(T-1)から(T-10)で表される基を表す。
Figure 0007229342000015
ここで、一般式(T-1)から(T-10)中、ST1は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~15の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、炭素原子数2~18の直鎖状又は分岐状のアルケニレン基を表す。当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の-CH-は酸素原子が連続して隣り合わないように-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよい。
T1は、それぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基を表し、当該アルキル基の-CH-は酸素原子が連続して隣り合わないように-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよい。
T2、RT3及びRT4は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~12、より好ましくは1~5のアルキル基を表す。
一般式(K-2)中、Tk2は、それぞれ独立して一般式(T-11)から(T-13)で表される基を示す。但し、式中の黒点は結合手を表す。
Figure 0007229342000016
一般式(T-11)から(T-13)中、XK1及びYK1は、それぞれ独立して、-CH-、酸素原子又は硫黄原子を表す。
K1は、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。
次に、下記一般式(A-2)で表される部分構造について説明する。
Figure 0007229342000017
一般式(A-2)中、Sy6は、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表す。該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよい。該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが、2個以上の-O-が連続して隣り合うことはない。
k3は、一般式(T-1)から(T-13)及び(T-14)から(T-24)で表される基を表し、ki4は1~3である。但し、式中の黒点は結合手を表す。
Figure 0007229342000018
一般式(T-14)から(T-24)中、XK2はXK1の定義と同じものを表す。YK2はYK1の定義と同じものを表す。ZK2はZK1の定義と同じものを表す。UK2、VK2及びSK2は、それぞれ独立してメチン基又は窒素原子を表す。
一般式(Y)で表される化合物Aは、溶解性や電圧保持率(VHR)が高い等の点から、Sy1、Sy2及びLy1中の1つの-CH-が、以下の式(w-1)又は(w-2)で表される部分構造で表される基で置換されている化合物であることが好ましい。式中の黒点は結合手を表し、Meはメチル基を表す。
Figure 0007229342000019
一般式(Y)で表される化合物Aとして、具体的には、下記の式(x-1)~(x-31)、(y-1)~(y-25)及び(z-1)~(z-6)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007229342000020
Figure 0007229342000021
Figure 0007229342000022
Figure 0007229342000023
Figure 0007229342000024
Figure 0007229342000025
Figure 0007229342000026
Figure 0007229342000027
Figure 0007229342000028
Figure 0007229342000029
Figure 0007229342000030
上述したように、一般式(Y)で表される化合物Aとしてはm+nの合計値が1である化合物が特に好ましいことから、式(x-1)~(x-12)、(x-14)~(x-21)、(y-1)~(y-12)、(y-14)~(y-21)及び(z-1)~(z-6)で表される化合物が好ましい。
また、上述したように、一般式(Y)で表される化合物AとしてはSy1及びSy2の少なくとも一方が単結合である化合物が好ましいことから、式(x-1)~(x-6)、(x-8)~(x-12)、(x-14)~(x-20)、(y-1)~(y-6)、(y-8)~(y-12)、(y-14)~(y-20)、(z-2)、(z-3)、(z-5)及び(z-6)で表される化合物が好ましい。
本発明の液晶組成物は、上記一般式(Y)で表される化合物Aを1種含有してもよく、2種以上含んでいてもよい。本発明の液晶組成物は、重合反応速度の異なる上記一般式(Y)で表される化合物Aを2種以上組み合わせて含有することにより、重合反応速度を適切に制御することが可能となり、残存モノマー量を低減でき、且つ、適切なプレチルト角を付与することができる。また、本発明の液晶組成物は、上記一般式(P)で表される化合物を2種類以上含有することで、保存安定性と重合反応速度のバランスをより良くすることができる。
一般式(Y)で表される化合物Aは、含有量が少なすぎる場合には、電圧保持率(VHR)向上の効果を十分に得られないことがあり、含有量が多すぎる場合には、プレチルト角変化量が低下することがある。
そこで、一般式(Y)で表される化合物Aの合計の含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量中、0.01質量%が好ましく、0.02質量%が好ましく、0.03質量%が好ましく、0.04質量%が好ましく、0.05質量%が好ましく、0.06質量%が好ましく、0.07質量%が好ましく、0.08質量%が好ましく、0.09質量%が好ましく、0.1質量%が好ましく、0.12質量%が好ましく、0.15質量%が好ましく、0.17質量%が好ましく、0.2質量%が好ましく、0.22質量%が好ましく、0.25質量%が好ましく、0.27質量%が好ましく、0.3質量%が好ましく、0.32質量%が好ましく、0.35質量%が好ましく、0.37質量%が好ましく、0.4質量%が好ましく、0.42質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.55質量%が好ましい。
また、一般式(Y)で表される化合物Aの合計の含有量の上限値は、本発明の液晶組成物の総量中、3質量%が好ましく、2.5質量%が好ましく、2質量%が好ましく、1.5質量%が好ましく、1.3質量%が好ましく、1質量%が好ましく、0.95質量%が好ましく、0.9質量%が好ましく、0.85質量%が好ましく、0.8質量%が好ましく、0.75質量%が好ましく、0.7質量%が好ましく、0.65質量%が好ましく、0.6質量%が好ましく、0.55質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.4質量%が好ましい。
一般式(Y)で表される化合物Aの合計の含有量の好ましい範囲は、化合物Aを加える効果、液晶組成物の配向規制力、化合物Aを反応させた際の残存モノマー量、反応時間、液晶の信頼性の影響等を考慮して、上述した上限値および下限値を組み合わせて設定することができる。中でも本発明の液晶組成物の総量中、0.1質量%~3質量%、0.2質量%~2質量%、0.2質量%~1.3質量%、0.2質量%~1質量%、0.2質量%~0.55質量%が好ましい。
1-2.重合性化合物B
本発明の液晶組成物は、上述の一般式(Y)で表される化合物Aに加えて、化合物Aとは異なる重合性化合物Bを1種又は2種含有することが好ましい。本発明の液晶組成物は、重合性化合物Bを含むことにより、VHRをより高くすることができ、特にPSA方式の液晶表示素子の製造に好適に用いることができる。
前記重合性化合物Bは、下記一般式(P)で表される化合物であることが好ましい。但し、一般式(P)で表される化合物において、上述の一般式(Y)で表される化合物は除く。
Figure 0007229342000031
一般式(P)中、Rp1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、炭素原子数1~15のアルキル基又は-Spp2-Pp2を表し、該アルキル基中に存在する1個又は隣接しない2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わないように-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよく、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されてもよい。
p1及びPp2は、それぞれ独立して重合性基を表す。
Spp1及びSpp2は、それぞれ独立して単結合又はスペーサ基を表す。
p1及びZp2は、それぞれ独立して、単結合、-O-、-S-、-CH-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH-、-CHS-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-(C=O)-O-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、zはそれぞれ独立して1~4の整数を表し、RZP1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なってもよい。)を表す。
p1及びAp2は、それぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する1個又は2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-O-で置換されていてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)及び
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-1,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これらの基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)
からなる群から選択され基を表し、前記基(a)、基(b)及び基(c)中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数1~8のアルケニル基又は-Spp2-Pp2で置換されていてもよい。
p3は上記の基(a)、基(b)及び基(c)、ならびに単結合からなる群から選択される基を表し、
また、mp1が0でAp1が基(c)で表される基である場合Ap3は単結合であってもよい。
p1は、0、1、2又は3を表す。
分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2が複数存在する場合、それらは同一であっても異なってもよい。
但し、mp1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基以外の基である場合は、Ap3は単結合以外の基を表す。
一般式(P)中、Rp1は、-Spp2-Pp2であることが好ましい。
一般式(P)中、Pp1及びPp2は、それぞれ独立して下記一般式(Pp1-1)から(Pp1-8)のいずれかを表すことが好ましく、一般式(Pp1-1)から(Pp1-3)のいずれかを表すことがさらに好ましく、一般式(Pp1-1)を表すことがより好ましい。
Figure 0007229342000032
一般式(Pp1-1)から(Pp1-8)中、Rp11、Rp12、Rp13、Rp14、及びRp15は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のハロゲン化アルキル基を表す。
p11は、単結合、-O-、-COO-、炭素原子数1~5のアルキレン基を表す。
p11は、0、1又は2を表す。
p12及びtp13は、それぞれ独立して0、1又は2を表すが、tp12及び/又はtp13が0を表す場合には単結合を表す。
p14は、0、1又は2を表す。
p15及びtp16は、それぞれ独立して0、1又は2を表すが、tp15及び/又はtp16が0を表す場合には単結合を表す。
分子内にRp11、Rp12、Rp13、Rp14、Rp15、Wp11、tp11、tp12、tp13、tp14、tp15及びtp16がそれぞれ複数存在する場合、それらは同一であっても異なってもよい。
一般式(Pp1-1)から(Pp1-8)中、Rp11、Rp12及びRp13は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
p11は、0又は1であることが好ましい。
p14は、0又は1であることが好ましい。
p15及びtp16は、それぞれ独立して0又は1であることが好ましい。
p11は、単結合、-O-、-CH-又は-C-であることが好ましい。
一般式(Pp1-1)から(Pp1-8)で表される基は、さらに一般式(Pp11-1)から(Pp11-8)で表される基とすることができる。
Figure 0007229342000033
一般式(Pp11-1)から(Pp11-10)中、Rp111、Rp112、Rp113、及びWp111は、それぞれ一般式Rp11、Rp12、Rp13、及びWp11と同じ意味を表し、tp117は、0、1又は2を表す。分子内にRp11、Rp12、Wp11及び/又はtp11が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。
一般式(P)中、Zp1及びZp2は、それぞれ独立して、単結合、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CCOO-、-CH=CH-、-CF-、-CFO-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH-、-OCF-又は-C≡C-であることが好ましい。中でもZp1及びZp2は、それぞれ独立して、単結合、-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-、-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CCOO-、-CH=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH-又は-C≡C-であることがより好ましい。
なお、分子内に存在するZp1及びZp2の1つのみが-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-、-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CCOO-、-CH=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH-又は-C≡C-であり、他がすべて単結合であることが好ましく、分子内に存在するZp1及びZp2の1つのみが、-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-又は-OCO-であり、他がすべて単結合であることがより好ましく、分子内に存在するZp1及びZp2のすべてが単結合であることがさらに好ましい。
また、分子内に存在するZp1及びZp2の1つのみが、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-O-CO-(CH-、及び-COO-(CH-からなる群から選択される連結基であり、他がすべて単結合であることが好ましい。
一般式(P)中、Spp1及びSpp2は、それぞれ独立して、スペーサ基を表す。スペーサ基は、単結合若しくは炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキレン基を表すことが好ましく、該アルキレン基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子同士が直接連結しない場合に限り-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-又は-C≡C-で置換されてもよく、該アルキレン基中の1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。中でも、Spp1及びSpp2は、それぞれ独立して、炭素原子数1~10の直鎖アルキレン基又は単結合であることが好ましい。
一般式(P)中、Ap1、Ap2及びAp3は、それぞれ独立して、前記基(a)、基(b)及び基(c)からなる群から選択される基を表す。中でもAp1、Ap2及びAp3は、それぞれ独立して、基(a)または基(b)を表すことがさらに好ましく、1,4-フェニレン基又は1,4-シクロヘキシレン基を表すことが好ましく、1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。mp1が0でAp1が基(c)で表される基である場合、Ap3は単結合を表すことが好ましい。
また、基(a)、基(b)及び基(c)中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子、炭素原子数1~18のアルキル基、炭素原子数1から18のアルコキシ基、炭素原子数2~18のアルケニル基、シアノ基又は-Spp2-Pp2で置換されていることが好ましく、中でもフッ素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、又は-Spp2-Pp2で置換されることが好ましい。Ap1、Ap2及びAp3がそれぞれ1,4-フェニレン基を表す場合、Ap1、Ap2及びAp3は、それぞれ独立して1個のフッ素原子、1個のメチル基又は1個のメトキシ基で置換されていることが好ましい。液晶分子(液晶化合物)との相溶性を改善することができるからである。
一般式(P)中、mp1は、0、1又は2であることが好ましく、0又は1であることが好ましい。
一般式(P)で表される重合性化合物の好ましい態様の1つは、下記一般式(RM)で表される化合物である。
Figure 0007229342000034
一般式(RM)中、R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107及びR108は、それぞれ独立して、P13-S13-、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、
11、P12及びP13は、それぞれ独立して重合性基を表し、
11、S12及びS13は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1~15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が直接結合しないように-O-、-OCO-又は-COO-で置換されてもよく、
13及びS13が複数存在する場合は、複数のP13及び複数のS13は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
一般式(RM)において、R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107及びR108は、それぞれ独立して、P13-S13-、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表すが、アルキル基及びアルコキシ基である場合の好ましい炭素原子数は、1~16であり、より好ましくは1~10であり、さらに好ましくは1~8であり、よりさらに好ましくは1~6であり、さらにより好ましくは1~3である。また、前記アルキル基及びアルコキシ基は、直鎖または分岐であってもよいが、直鎖が特に好ましい。
一般式(RM)において、R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107及びR108は、それぞれ独立して、P13-S13-、炭素原子数1から3のアルキル基、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表すことが好ましく、P13-S13-、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表すことが更に好ましい。アルコキシ基は、炭素原子数が1以上3以下であることが好ましく、1以上2以下であることがより好ましく、1であること、すなわちメトキシ基であることが特に好ましい。
一般式(RM)において、P11、P12及びP13は、全て同一の重合性基であっても、異なる重合性基でもよい。P11、P12及びP13は、それぞれ独立して、式(Re-1)から式(Re-9)で表される重合性基であることが好ましい。
Figure 0007229342000035
式(Re-1)から式(Re-9)中、R11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、
r5、mr7、nr5及びnr7は、それぞれ独立して、0、1、又は2を表すが、mr5、mr7、nr5及び/又はnr7が0を表す場合には単結合を表す。
中でも、P11、P12及びP13は、それぞれ独立して、式(Re-1)、式(Re-2)、式(Re-3)、式(Re-4)、式(Re-5)または式(Re-7)で表される基であることが好ましく、式(Re-1)、式(Re-2)、式(Re-3)または式(Re-4)で表される基であることがより好ましく、式(Re-1)で表される基であることがさらに好ましく、アクリル基またはメタクリル基であることが特に好ましい。また、P11及びP12の少なくとも一方が、式(Re-1)であることが好ましく、アクリル基又はメタクリル基であることがより好ましく、メタクリル基であることがさらに好ましく、P11及びP12がメタクリル基であることが特に好ましい。
上記一般式(RM)において、S11、S12及びS13は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1~5のアルキレン基であることが好ましく、単結合であることが特に好ましい。本発明の液晶表示素子の駆動方式がPSA方式やPSVA方式の場合は、上記一般式(RM)において、S11、S12及びS13がそれぞれ独立して単結合であることが好ましい。本発明の液晶表示素子の製造過程において、活性エネルギー線照射後の重合性化合物Bの残留量が十分に少なく、プレチルト角の変化による表示不良(例えば焼き付き等)が発生しないか、または、極めて少なくなるからである。また、本発明の液晶表示素子の駆動方式がNPS型の場合は、上記一般式(RM)において、S11、S12及びS13が炭素原子数1から3であることが好ましい。
一般式(P)で表される重合性化合物Bの好ましい態様の1つは、下記一般式(i)で表される化合物である。
Figure 0007229342000036
一般式(i)中、Pi1及びPi2は、それぞれ独立して重合性基を表す。
i1及びSi2は、それぞれ独立してスペーサ基を表す。
i1及びZi2は、それぞれ独立して、単結合、-O-、-S-、-CH-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH-、-CHS-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-(C=O)-O-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、RZP1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なってもよい。)を表す。
i1、Ai2、Ai3及びAi4は、それぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する1個又は2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-O-で置換されていてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)及び
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-1,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これらの基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)
からなる群から選択される基を表し、前記基(a)、基(b)及び基(c)中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、シアノ基又はフッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1~18のアルキル基、若しくは-Spp2-Pp2で置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して、酸素原子が連続して隣り合わないように-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。
i1は、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子を表し、
i1及びni2は、それぞれ独立して、0、1、2又は3を表すが、ni1+ni2は0、1、2又は3を表す。
分子内にAi1、Ai4、Zi1及びZi2がそれぞれ複数存在する場合、それらは同一であっても異なってもよい。
i1及びAi4は、それぞれ独立してお互い独立して1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、又はナフタレン-2,6-ジイル基が好ましく、1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基が好ましい。これらの基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、フッ素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、又は-Spp2-Pp2で置換されていてもよく、フッ素原子、メチル基又はメトキシ基で置換されていることが好ましい。液晶分子(液晶化合物)との相溶性を改善することができるからである。
i2は1,4-フェニレン基であることが好ましい。1,4-フェニレン基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、フッ素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、又は-Spp2-Pp2で置換されていてもよく、フッ素原子、メチル基又はメトキシ基で置換されていることが好ましい。液晶分子(液晶化合物)との相溶性を改善することができるからである。
i3は1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基、ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-1,5-ジイル基、又はナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、中でも1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。1,4-フェニレン基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、フッ素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、又は-Spp2-Pp2で置換されていてもよく、フッ素原子、メチル基又はメトキシ基で置換されていることが好ましい。液晶分子(液晶化合物)との相溶性を改善することができるからである。
i1及びPi2は、それぞれ独立して、上述した一般式(Pp1-1)から(Pp1-8)のいずれかを表すことが好ましく、一般式(Pp1-1)から(Pp1-3)のいずれかを表すことがさらに好ましく、一般式(Pp1-1)を表すことがより好ましい。
i1及びSi2は、それぞれ独立して単結合若しくは炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキレン基を表すことが好ましく、該アルキレン基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子同士が直接連結しない場合に限り-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-又は-C≡C-で置換されてもよく、該アルキレン基中の1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。中でも、Si1及びSi2は、それぞれ独立して炭素原子数1~10の直鎖アルキレン基又は単結合であることが好ましい。
i1及びZi2は、それぞれ独立して、液晶配向性の観点から、-O-、-OCH-、-CHO-、―COO-、-OCO-、-C-、-C≡C-及び単結合が好ましく、-OCH-、-CHO-、―COO-、-OCO-又は単結合がより好ましい。
i1は、メチル基、エチル基、フッ素原子又は水素原子であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
i1およびni2は、共に0である組み合わせ、ni1が1でni2が0である組み合わせ、ni1が2でni2が0である組み合わせ、ni1が1でni2が1である組み合わせ、ni1が0でni2が2である組み合わせが好ましい。
一般式(P)で表される重合性化合物Bの好ましい例としては、下記式(P-1-1)から式(P-1-48)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 0007229342000037
Figure 0007229342000038
Figure 0007229342000039
Figure 0007229342000040
Figure 0007229342000041
式(P-1-1)から式(P-1-48)中、Pp11、Pp12、Spp11及びSpp12は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。
一般式(P)で表される重合性化合物の好ましい例としては、下記式(P-2-1)から式(P-2-18)で表される重合性化合物も挙げられる。
Figure 0007229342000042
Figure 0007229342000043
Figure 0007229342000044
式(P-2-1)から式(P-2-18)中、Pp21、Pp22、Spp21及びSpp22は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。
一般式(P)で表される重合性化合物の好ましい例としては、下記式(P-3-1)から式(P-3-15)で表される重合性化合物も挙げられる。
Figure 0007229342000045
Figure 0007229342000046
式(P-3-1)から式(P-3-15)中、Pp31、Pp32、Spp31及びSpp32は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。
一般式(P)で表される重合性化合物の好ましい例としては、下記式(P-4-1)から式(P-4-19)で表される重合性化合物も挙げられる。
Figure 0007229342000047
Figure 0007229342000048
Figure 0007229342000049
Figure 0007229342000050
式(P-4-1)から式(P-4-19)中、Pp41、Pp42、Spp41及びSpp42は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。
本発明の液晶組成物は、上記一般式(P)で表される重合性化合物Bを1種含有してもよく、2種以上含んでいてもよい。本発明の液晶組成物は、重合反応速度の異なる上記一般式(P)で表される化合物Bを2種又は3種以上組み合わせて含有することにより、重合反応速度を適切に制御することが可能となり、残存モノマー量を低減でき、且つ、適切なプレチルト角を付与することができる。また、本発明の液晶組成物は、上記一般式(P)で表される化合物Bを2種類以上含有することにより、保存安定性と重合反応速度のバランスをよりよくすることができる。
中でも本発明の液晶組成物は、一般式(P)で表される重合性化合物Bとして、上記一般式(RM)で表される化合物及び一般式(i)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
一般式(P)で表される重合性化合物Bの合計の含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量中、0.01質量%が好ましく、0.02質量%が好ましく、0.03質量%が好ましく、0.04質量%が好ましく、0.05質量%が好ましく、0.06質量%が好ましく、0.07質量%が好ましく、0.08質量%が好ましく、0.09質量%が好ましく、0.1質量%が好ましく、0.12質量%が好ましく、0.15質量%が好ましく、0.17質量%が好ましく、0.2質量%が好ましく、0.22質量%が好ましく、0.25質量%が好ましく、0.27質量%が好ましく、0.3質量%が好ましく、0.32質量%が好ましく、0.35質量%が好ましく、0.37質量%が好ましく、0.4質量%が好ましく、0.42質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.55質量%が好ましい。
また、一般式(P)で表される重合性化合物Bの合計の含有量の上限値は、本発明の液晶組成物の総量中、10質量%が好ましく、8質量%が好ましく、5質量%が好ましく、4.5質量%が好ましく、4質量%が好ましく、3.5質量%が好ましく、3質量%が好ましく、2.5質量%が好ましく、2質量%が好ましく、1.5質量%が好ましく、1.3質量%が好ましく、1質量%が好ましく、0.95質量%が好ましく、0.9質量%が好ましく、0.85質量%が好ましく、0.8質量%が好ましく、0.75質量%が好ましく、0.7質量%が好ましく、0.65質量%が好ましく、0.6質量%が好ましく、0.55質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.4質量%が好ましい。
一般式(P)で表される重合性化合物Bの合計の含有量の好ましい範囲は、重合性化合物Bを加える効果、液晶組成物の配向規制力、重合性化合物Bを反応させた際の残存モノマー量、反応時間、液晶の信頼性の影響等を考慮して、上述した上限値および下限値を組み合わせて設定することができる。中でも本発明の液晶組成物の総量中、0.05質量%~10質量%、0.1質量%~8質量%、0.1質量%~5質量%、0.1質量%~3質量%、0.2質量%~2質量%、0.2質量%~1.3質量%、0.2質量%~1質量%、0.2質量%~0.55質量%が好ましい。
1-2.化合物C
本発明の液晶組成物は、上述の一般式(Y)で表される化合物Aに加えて、一般式(II)で表される化合物Cを1種又は2種以上含有することが好ましい。但し、一般式(II)で表される化合物Cにおいて、上述の一般式(Y)で表される化合物A、上述の一般式(P)で表される重合性化合物Bは除く。化合物Cは、後述のとおり、RII1及びRII2の少なくとも一方が炭素原子数2~10のアルケニル基を表し、一般に「アルケニル系化合物」と呼ばれる。本発明の液晶組成物は、特に化合物Cを含むことにより、高速応答を確実に実現することができる。
Figure 0007229342000051
一般式(II)中、RII1は炭素原子数1~10のアルキル基又は炭素原子数2~10のアルケニル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限りそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。
II2は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~10のアルキル基又は炭素原子数2~10のアルケニル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、また、アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。
ただし、RII1及びRII2の少なくとも一方は、炭素原子数2~10のアルケニル基を表す。
II1及びAII2はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
からなる群から選択される基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
II1は単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表す。
II1は1、2、3又は4を表す。
II1が2、3又は4を表す場合、複数存在するAII1及びZII1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
一般式(II)中、RII1及びRII2の少なくとも一方は、炭素原子数2~10のアルケニル基を表すが、中でも炭素原子数2~8のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2~5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2又は3のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2のアルケニル基を表すことが好ましい。
II1及びRII2の少なくとも一方は、下記式(R1)から(R5)でからなる群から選択される基を表すことが好ましく、液晶組成物の回転粘性(γ)を小さくする効果がより高いことから式(R1)又は式(R2)を表すことがより好ましく、式(R1)を表すことがさらに好ましい。
Figure 0007229342000052
各式中の黒点はAII1又はAII2が表す環構造中の炭素原子を表す。
一般式(II)で表される化合物Cは、誘電的にほぼ中性の非極性化合物であってもよく、負の誘電率異方性(Δε)を有する化合物であってもよい。
本発明の液晶組成物は、一般式(II)で表される非極性化合物、及び一般式(II)で表される負の誘電率異方性(Δε)を有する化合物の少なくとも一方を1種又は2種以上含んでいてもよく、一般式(II)で表される非極性化合物を1種又は2種以上と、一般式(II)で表される負の誘電率異方性(Δε)を有する化合物を1種又は2種以上含んでいてもよい。
中でも本発明の液晶組成物は、少なくとも一般式(II)で表される非極性化合物を1種又は2種以上含むことが好ましい。一般式(II)で表される非極性化合物は、液晶組成物の回転粘性(γ)を小さくする効果が高く、液晶組成物の応答速度を向上させることができるからである。
なお、本明細書において対象の化合物の誘電率異方性(Δε)とは、20℃において誘電的にほぼ中性(Δεが-2以上2以下の範囲内)のベースとなる組成物に、対象の化合物を添加したときの誘電率異方性の測定値から、対象の化合物を添加する前のベースの組成物の誘電率異方性の値を引いた値である。
一般式(II)で表される化合物Cの好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量中、1質量%であり、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、10質量%であり、12質量%であり、15質量%であり、20質量%であり、25質量%であり、25.5質量%であり、30質量%である。また、一般式(I)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、60質量%であり、55質量%であり、50質量%であり、45質量%であり、40質量%であり、38質量%であり、35質量%であり、33質量%である。
一般式(II)で表される化合物Cの好ましい含有量の範囲は、上述した上限値及び下限値を組み合わせて設定することができる。上述した一般式(II)で表される化合物Cの好ましい含有量の上限値及び下限値を組み合わせた範囲内とすることで、液晶組成物の回転粘性(γ)を低くすることができ、ネマチック相を呈する温度範囲を広域にすることができ、低温保存性を良好とすることができる。
<一般式(II)で表される非極性化合物>
本発明の液晶組成物は、一般式(II)で表される化合物Cとして、下記一般式(II-NU-01)、(II-NU-02)、(II-NU-03)、(II-NU-04)、(II-NU-05)及び(I-NU-06)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000053
上記各式中、RIINU11及びRIINU12は、それぞれ独立して、炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限りそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。
ただし、各式中、RIINU11及びRIINU12の少なくとも一方は、炭素原子数2~10のアルケニル基を表す。
一般式(II-NU-01)から一般式(II-NU-06)で表される化合物は、非極性化合物であり、20℃において誘電的にほぼ中性、具体的には20℃における誘電率異方性(Δε)が-2以上2以下を示す化合物である。
一般式(II-NU-01)から一般式(II-NU-06)の各式中、RIINU11及びRIINU12の少なくとも一方は、炭素原子数2~8のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2~5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2又は3のアルケニル基を表すことが好ましい。
中でもRIINU11が、炭素原子数2~8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数2又は3のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数2のアルケニル基であることが好ましい。
IINU11は、下記式(R1)から(R5)でからなる群から選択される基を表すことが好ましく、液晶組成物の回転粘性(γ)を小さくする効果がより高いことから式(R1)又は式(R2)を表すことがより好ましく、式(R1)を表すことがさらに好ましい。
Figure 0007229342000054
各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。
また、RIINU12は炭素原子数1から8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基を表すことが好ましく、中でも炭素原子数1から5のアルキル基を表すことが好ましく、炭素原子数1から3のアルキル基を表すことがより好ましい。
IINU11及びRIINU12は、それぞれ独立して、基中の1個又は2個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、置換されていなくてもよいが、誘電率異方性の観点から置換されていないことが好ましい。ハロゲン原子は、フッ素原子又は塩素原子が挙げられる。
一般式(II-NU-01)から一般式(II-NU-06)で表される化合物の含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量中、好ましくは1質量%であり、5質量%であり、10質量%であり、15質量%であり、20質量%であり、25質量%であり、25.5質量%であり、30質量%である。また、一般式(II-NU-01)から一般式(II-NU-06)で表される化合物の含有量の上限値は、本発明の液晶組成物の総量中、好ましくは50質量%であり、45質量%であり、40質量%であり、35質量%である。
一般式(II-NU-01)から一般式(II-NU-06)で表される化合物の好ましい含有量の具体的な範囲は、上述した上限値及び下限値を組み合わせて適宜設定することができる。中でも、上記含有量は、本発明の液晶組成物の総量中、5~50質量%の範囲内であり、20~40質量%の範囲内であり、30~35質量%の範囲内である。一般式(II-NU-01)から一般式(II-NU-06)で表される化合物の含有量を上記範囲内とすることで、液晶組成物のネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)を維持しながら回転粘性(γ)を低減することができるので、液晶組成物の応答速度を高速化することができる。
本発明の液晶組成物は、前記一般式(II)で表される化合物として、下記一般式(II-NU-01A)、(II-NU-02A)、(II-NU-03A)、(II-NU-04A)及び(II-NU-05A)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000055
(上記各式中RII3は、それぞれ独立して炭素原子数1から8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-で置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。
n1は、それぞれ独立して0から6の整数を表す。)
一般式(II-NU-01A)から(II-NU-05A)中、n1は、それぞれ独立して0から6の整数を表すが、中でも0、1、2、3又は4のいずれかの整数を表すことが好ましく、0、1又は2のいずれかの整数を表すことがさらに好ましい。応答速度の高速化を重視する場合、n1は0であることが特に好ましい。
一般式(II-NU-01A)から(II-NU-05A)中、RII3は、それぞれ独立して炭素原子数1から5のアルキル基を表すことが好ましく、炭素原子数1から3のアルキル基を表すことがより好ましい。液晶組成物の応答速度の高速化により有利な化合物となるからである。
II3は、基中の1個又は2個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、置換されていなくてもよいが、誘電率異方性の観点から置換されていないことが好ましい。ハロゲン原子は、フッ素原子又は塩素原子が挙げられる。
一般式(II-NU-01A)から(II-NU-05A)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の応答速度の高速化の効果を発揮する観点から、本発明の液晶組成物の総量中、好ましくは1~50質量%の範囲内であり、10~40質量%の範囲内であり、20~30質量%の範囲内である。
本発明の液晶組成物は、高速速度と高信頼性を両立する観点から、一般式(II-NU-01A)及び一般式(II-NU-04A)で表される化合物の少なくとも一方を1種または2種以上含むことが好ましく、中でも一般式(II-NU-01A)で表される化合物を1種または2種以上含むことが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(II-NU-01A)で表される化合物を1種又は2種以上含むことが好ましい。上記化合物は、低い粘度又は低い回転粘性を有し、信頼性向上と応答性向上との両方の物性に大きく寄与するためである。
Figure 0007229342000056
式中、Alkylは炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
中でも信頼性向上と応答性向上との両方の物性改善の効果が高いことから、一般式(II-NU-01A)中のAlkylは、好ましくは炭素原子数1から5のアルキル基であり、炭素原子数1から3のアルキル基であり、炭素原子数2又は3のアルキル基であり、炭素原子数3のアルキル基である。
一般式(II-NU-01A)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量中、好ましくは0~50質量%の範囲内であり、10~40質量%の範囲内であり、20~30質量%の範囲である。一般式(II-NU-01A)で表される化合物の含有量を上記範囲内とすることで、液晶組成物の回転粘性(γ)を低くすることができ、ネマチック相を呈する温度範囲を広域にすることができ、低温保存性を良好とすることができる。
一般式(II-NU-01A)で表される化合物は、具体的には、下記式(II-NU-01A11)から(II-NU-01A14)で表される化合物が挙げられ、中でも応答速度の高速化に優位に作用することから式(II-NU-01A12)で表される化合物を好適に用いることができる。
Figure 0007229342000057
<一般式(II)で表される負の誘電率異方性(Δε)を有する化合物>
本発明の液晶組成物は、一般式(II)で表される化合物Cとして、下記一般式(II-N-01)、(II-N-02)、(II-N-03)、(II-N-04)、及び(II-N-05)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000058
(式中、RIIN1及びRIIN2は、それぞれ独立して、炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限りそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。
ただし、各式中、RIIN1及びRIIN2のうち少なくとも一方は、炭素原子数2~10のアルケニル基を表す。
IIN1は、それぞれ独立して、単結合、-CHCH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表す。
IIN1は、それぞれ独立して、1又は2を表す。
ただし、一般式(I)で表される化合物は除く。)
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)で表される化合物は、負の誘電率異方性(Δε)を有する化合物であり、また、アルケニル基を有することからアルケニル化合物である。負の誘電率異方性(Δε)を有する化合物とは、誘電率異方性(Δε)の符号が負で、その絶対値が2より大きい値を有する化合物をいい、中でもΔεの絶対値が3以上であることが好ましい。
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)中、RIIN1及びRIIN2のうち少なくとも一方は、炭素原子数2~8のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2~5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2又は3のアルケニル基を表すことが好ましい。中でもRIIN1が、炭素原子数2~8のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2~5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2又は3のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数2のアルケニル基であることが好ましい。
IIN1は、下記式(R1)から(R5)でからなる群から選択される基を表すことが好ましく、液晶組成物の回転粘性(γ)を小さくする効果がより高いことから式(R1)又は式(R2)を表すことがより好ましく、式(R1)を表すことがさらに好ましい。
Figure 0007229342000059
(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
IIN2は、炭素原子数1から8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から4のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表すことが更に好ましい。
また、Δεの絶対値をより大きくするためには、RIIN2は、炭素原子数1から8のアルコキシ基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基を表すことが好ましい。
IIN1及びRIIN2は、それぞれ独立して、基中の1個又は2個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、置換されていなくてもよいが、誘電率異方性の観点から置換されていないことが好ましい。ハロゲン原子は、フッ素原子又は塩素原子が挙げられる。
IIN1は、単結合、-CHCH-、-OCH-、-CHO-が好ましく、単結合又は-CHO-がより好ましい。mIIN1が1のとき、ZIIN1は単結合であることが好ましい。mIIN1が2のとき、ZIIN1は-CHCH-又は-CHO-であることが好ましい。
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)中のフッ素原子は、同じハロゲン族である塩素原子で置換されていてもよい。但し、塩素原子で置換された化合物の含有量はできる限り少ない方がよく、含有しない方が好ましい。
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)中の環上に存在する1個又は2個以上の水素原子は、更にフッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよい。但し、塩素原子で置換された化合物の含有量はできる限り少ない方がよく、含有しない方が好ましい。
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)で表される化合物の中でも、一般式(II-N-01)で表される化合物は、低い回転粘性(γ)でありながら大きなΔnとΔεを備えることができ、液晶組成物の高速応答化及び低電圧化の効果を向上させることができる点で好ましい。
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)で表される化合物の含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量中、好ましくは0質量%であり、3質量%であり、5質量%である。また、一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)で表される化合物の含有量の上限値は、本発明の液晶組成物の総量中、好ましくは15質量%であり、10質量%であり、7質量%である。
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)で表される化合物の好ましい含有量の範囲は、上述した上限値及び下限値を組み合わせて適宜設定することができる。中でも、上記含有量は、本発明の液晶組成物の総量中、0~15質量%の範囲内であり、3~10質量%の範囲内であり、5~7質量%の範囲内である。
一般式(II-N-01)から一般式(II-N-05)で表される化合物の含有量を上記範囲内とすることで、液晶組成物のネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)の向上及び高速応答化を図ることができる。
また本発明における液晶組成物は、更に、一般式(II-N-06)で表される化合物を1種又は2種以上含有してもよい。
Figure 0007229342000060
(式中、RIIN1及びRIIN2は先述と同じ意味を表す。)
本発明の液晶組成物の総量中、一般式(II-NU-01)、(II-NU-02)、(II-NU-03)、(II-NU-04)、(II-NU-05)及び(I-NU-06)で表される化合物からなる群から選択される化合物、並びに一般式(II-N-01)、(II-N-02)、(II-N-03)、(II-N-04)、及び(II-N-05)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物の合計含有量の下限値は、一般式(II)で表される化合物の好ましい含有量の下限値と同様とすることができ、上記合計含有量の上限値は、一般式(II)で表される化合物の好ましい含有量の上限値と同様とすることができる。
1-4.一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)で表される化合物D
本発明の液晶組成物は、さらに一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)で表される化合物から選択される化合物Dを1種又は2種以上含有することができる。但し、一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)において一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除き、一般式(N-2)及び一般式(N-3)において一般式(N-1)で表される化合物は除き、一般式(N-3)において一般式(N-2)で表される化合物は除く。
Figure 0007229342000061
式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。
N11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-O-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個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
からなる群より選択される基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表す。
N21は水素原子又はハロゲン原子、好ましくはフッ素原子を表す。
N31は-CH-又は酸素原子を表す。
N11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32はそれぞれ独立して0、1、2又は3の整数を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32はそれぞれ独立して1、2又は3を表す。
N11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32がそれぞれ複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。
一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)で表される化合物は、一般式(I)及び一般式(II)で表される化合物を除いた、負の誘電率異方性を示す化合物であり、Δεの符号が負で、その絶対値が2より大きい値を示す化合物である。中でも一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)で表される化合物は、Δεの絶対値が3以上であることが好ましい。
一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基が更に好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基が更に好ましい。
また、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32がそれぞれ結合する環構造がフェニル環(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基又は直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基又は直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
N11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、それぞれ独立して、基中の1個又は2個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、置換されていなくてもよいが、誘電率異方性の観点から置換されていないことが好ましい。ハロゲン原子は、フッ素原子又は塩素原子が挙げられる。
N11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32はそれぞれ独立してΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
Figure 0007229342000062
トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-シクロヘキセニレン基又は1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して-CHO-、-CFO-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合を表すことが好ましく、-CHO-、-CHCH-又は単結合が更に好ましく、-CHO-又は単結合が特に好ましい。
N21はフッ素原子が好ましい。
N31は酸素原子が好ましい。
N11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は1又は2が好ましく、nN11が1でありnN12が0である組み合わせ、nN11が2でありnN12が0である組み合わせ、nN11が1でありnN12が1である組み合わせ、nN11が2でありnN12が1である組み合わせ、nN21が1でありnN22が0である組み合わせ、nN21が2でありnN22が0である組み合わせ、nN31が1でありnN32が0である組み合わせ、nN31が2でありnN32が0である組み合わせ、が好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-1)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。また、一般式(N-1)で表される化合物として、一般式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)及び(N-05)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。但し、一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除く。
Figure 0007229342000063
上記各式中、R21及びR22は、それぞれ独立して、炭素原子数1から8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、また、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
は、それぞれ独立して、単結合、-CHCH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表す。
mは、それぞれ独立して、1又は2を表す。
一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物は、20℃における誘電率異方性(Δε)の符号が負で、その絶対値が2より大きい値を示す非アルケニル化合物である。中でも一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物は、Δεの絶対値が3以上であることが好ましい。
21は、炭素原子数1から8のアルキル基が好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1から4のアルキル基が更に好ましい。但し、Zが単結合以外を表す場合は、R21は、炭素原子数1から3のアルキル基が好ましい。
21が表すアルキル基中の1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、置換されていなくてもよいが、誘電率異方性の観点から置換されていないことが好ましい。ハロゲン原子は、フッ素原子又は塩素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
22は、炭素原子数1から8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基が好ましく、中でもΔεの絶対値を大きくできることから、R22は、炭素原子数1から8のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1から4のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1から4のアルコキシ基が更に好ましい。該アルキル基及びアルコキシ基中の1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、置換されていなくてもよいが、誘電率異方性の観点から置換されていないことが好ましい。ハロゲン原子は、フッ素原子又は塩素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
は、それぞれ独立して、単結合、-CHCH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表すが、単結合、-CHCH-、-OCH-、-CHO-が好ましく、単結合又は-CHO-がより好ましい。mが1のとき、Zは単結合であることが好ましい。mが2のとき、Zは-CHCH-又は-CHO-であることが好ましい。
一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物中のフッ素原子は、同じハロゲン族である塩素原子で置換されていてもよい。塩素原子で置換された化合物の含有量はできる限り少ない方がよく、含有しない方が好ましい。
一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物の環上に存在する1個又は2個以上の水素原子は、更にフッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよい。但し、塩素原子で置換された化合物の含有量はできる限り少ない方がよく、含有しない方が好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-01)で表される化合物として、下記一般式(N-01-1)及び(N-01-2)で表される化合物群から選択される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000064
式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表し、該アルコキシ基中の1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。但し、一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除く。
また、本発明の液晶組成物は、一般式(N-01)で表される化合物として、下記一般式(N-01-3)及び一般式(N-01-4)で表される化合物群から選択される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000065
(式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表し、該アルコキシ基中の1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。但し、一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除く。
本発明の液晶組成物は、中でも一般式(N-01-3)及び一般式(N-01-4)で表される化合物の少なくとも一方を1種又は2種以上含有することが好ましい。液晶組成物のΔεを高くすることができるからである。
一般式(N-01-3)及び(N-01-4)中、R21の好ましい態様は先述の通りである。また、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表すが、炭素原子数1から3のアルコキシを表すことが好ましく、炭素原子数1又は2のアルコキシを表すことがより好ましい。
一般式(N-01-3)で表される化合物として、具体的には下記式(N-01-3a)から式(N-01-3e)で表される化合物が挙げられる。中でも式(N-01-3b)で表される化合物が好ましく用いられる。
Figure 0007229342000066
一般式(N-01-4)で表される化合物として、具体的には下記式(N-01-4a)から式(N-01-4f)で表される化合物が挙げられる。中でも式(N-01-4d)で表される化合物が好ましく用いられる。
Figure 0007229342000067
本発明の液晶組成物は、式(N-01-3b)及び式(N-01-4d)で表される化合物の一方又は両方を含むことが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-02)で表される化合物として、下記一般式(N-02-1)から一般式(N-02-3)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000068
式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表し、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。ただし一般式(II)で表される化合物は除く。)
本発明の液晶組成物は、一般式(N-02-1)および一般式(N-02-3)で表される化合物の少なくとも一方を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-03)で表される化合物として、下記一般式(N-03-1)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000069
式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表し該アルコキシ基中の1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。但し、一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除く。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-04)で表される化合物として、下記一般式(N-04-1)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000070
式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表し該アルコキシ基中の1個又は2個以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。但し、一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除く。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-05)で表される化合物として、下記式(N-05-1)から式(N-05-3)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000071
本発明の液晶組成物は、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-02-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-02-3)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-03-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-04-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物の総量中、一般式(N-01)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、5質量%であり、8質量%であり、10質量%であり、15質量%であり、20質量%であり、30質量%であり、40質量%であり、50質量%であり、55質量%であり、60質量%であり、65質量%であり、70質量%であり、75質量%であり、80質量%である。好ましい含有量の上限値は、95質量%であり、85質量%であり、75質量%であり、65質量%であり、55質量%であり、45質量%であり、35質量%であり、25質量%であり、20質量%であり、15質量%であり、10質量%である。
本発明の液晶組成物の総量中、一般式(N-02)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、5質量%であり、10質量%であり、20質量%であり、30質量%であり、40質量%であり、50質量%であり、55質量%であり、60質量%であり、65質量%であり、70質量%であり、75質量%であり、80質量%である。好ましい含有量の上限値は、95質量%であり、85質量%であり、75質量%であり、65質量%であり、55質量%であり、45質量%であり、35質量%であり、25質量%であり、20質量%であり、15質量%であり、10質量%である。
本発明の液晶組成物の総量中、一般式(N-03)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、5質量%であり、10質量%であり、20質量%であり、30質量%であり、40質量%であり、50質量%であり、55質量%であり、60質量%であり、65質量%であり、70質量%であり、75質量%であり、80質量%である。好ましい含有量の上限値は、95質量%であり、85質量%であり、75質量%であり、65質量%であり、55質量%であり、45質量%であり、35質量%であり、25質量%であり、20質量%であり、15質量%であり、10質量%である。
本発明の液晶組成物の総量中、一般式(N-04)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、5質量%であり、10質量%であり、20質量%であり、30質量%であり、40質量%であり、50質量%であり、55質量%であり、60質量%であり、65質量%であり、70質量%であり、75質量%であり、80質量%である。好ましい含有量の上限値は、95質量%であり、85質量%であり、75質量%であり、65質量%であり、55質量%であり、45質量%であり、35質量%であり、25質量%であり、20質量%であり、15質量%であり、10質量%である。
本発明の液晶組成物の総量中、式(N-05)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、2質量%であり、5質量%であり、8質量%であり、10質量%であり、13質量%であり、15質量%であり、17質量%であり、20質量%である。好ましい含有量の上限値は、30質量%であり、28質量%であり、25質量%であり、23質量%であり、20質量%であり、18質量%であり、15質量%であり、13質量%である。
また本発明の液晶組成物は、更に、一般式(N-06)で表される化合物を1種又は2種以上含有してもよい。
Figure 0007229342000072
式中、R21及びR22は先述と同じ意味を表す。但し、一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除く。
一般式(N-06)で表される化合物は、種々の物性を調整したい場合に有効であり、中でも大きな屈折率異方性(Δn)、高いネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)、大きなΔεを得るために使用することができる。
本発明の液晶組成物の総量中、一般式(N-06)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、2質量%であり、5質量%であり、8質量%であり、10質量%であり、13質量%であり、15質量%であり、17質量%であり、20質量%である。好ましい含有量の上限値は、30質量%であり、28質量%であり、25質量%であり、23質量%であり、20質量%であり、18質量%であり、15質量%であり、13質量%であり、10質量%であり、5質量%である。
また、本発明の液晶組成物は、更に、一般式(N-1)で表される化合物として、以下の一般式(N-07-1)、(N-07-2)で表される化合物を1種又は2種含有してもよい。
Figure 0007229342000073
式中、Ri111及びRi112は一般式(N-1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。但し、一般式(Y)、一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除く。
一般式(N-07-1)、(N-07-2)で表される化合物は、特に、モノマーの反応性を向上させるのに有効であり、モノマーのポリマー化処理を行う際のUV照射時間を短縮することができる。
1-5.一般式(L)で表される化合物E
本発明の液晶組成物は、さらに一般式(L)で表される化合物Eを1種又は2種以上含有することができる。
Figure 0007229342000074
式中、RL1及びRL2はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
L1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、-O-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個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
からなる群より選択される基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、
L1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
L1は0、1、2又は3を表し、
L1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、複数のAL2は同一であっても異なっていてもよく、
L1が2又は3であってZL3が複数存在する場合は、複数のZL3は同一であっても異なっていてもよい。
但し、一般式(Y)、一般式(P)、一般式(II)、一般式(N-1)、一般式(N-2)及び一般式(N-3)で表される化合物を除く。
一般式(L)で表される化合物は、誘電的にほぼ中性を示す化合物である。具体的には、一般式(L)で表される化合物は、20℃における誘電率異方性(Δε)が-2以上2以下を示すことが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(L)で表される化合物として、下記一般式(NU-01)から一般式(NU-06)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure 0007229342000075
式中、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61及びRNU62は、それぞれ独立して、炭素原子数1から8のアルキル基を表し、該基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-はそれぞれ独立して酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-C=C-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。但し、一般式(Y)、一般式(P)、一般式(II)、一般式(N-1)、一般式(N-2)及び一般式(N-3)で表される化合物を除く。
一般式(NU-01)から一般式(NU-06)中、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61及びRNU62は、それぞれ独立して炭素原子数1から8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基であることが更に好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基であることがより好ましい。
本発明の液晶組成物は、少なくとも一般式(NU-01)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、少なくとも一般式(NU-04)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、少なくとも一般式(NU-06)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-02)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-03)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-06)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)で表される化合物および一般式(NU-02)で表される化合物および一般式(NU-04)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)で表される化合物および一般式(NU-03)で表される化合物および一般式(NU-05)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)で表される化合物および一般式(NU-02)で表される化合物および一般式(NU-03)で表される化合物および一般式(NU-05)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-03)で表される化合物、一般式(NU-04)で表される化合物、及び一般式(NU-05)で表される化合物を含有することが好ましい。
一般式(NU-01)で表される化合物として、具体的には、下記式(NU-01-1)から式(NU-01-7)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007229342000076
一般式(NU-02)で表される化合物として、具体的に下記式(NU-02-1)から式(NU-02-6)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007229342000077
一般式(NU-03)で表される化合物として、具体的に下記式(NU-03-1)から式(NU-03-7)で表される化合物が挙げられる。中でも式(NU-03-1)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007229342000078
一般式(NU-04)で表される化合物として、具体的に下記式(NU-04-4)から式(NU-04-6)で表される化合物が挙げられる。中でも式(NU-04-4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007229342000079
一般式(NU-05)で表される化合物として、具体的に下記式(NU-05-1)から式(NU-05-7)で表される化合物が挙げられる。中でも式(NU-05-2)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007229342000080
一般式(NU-01)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量中、5~60質量%であることが好ましく、10~50質量%であることがより好ましく、25~45質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU-02)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量中、3~30質量%であることが好ましく、5~25質量%であることがより好ましく、5~20質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU-03)で表される化合物の含有量の合計は、本発明の液晶組成物の総量中、0~30質量%であることが好ましく、0~25.5質量%であることが好ましく、0~20質量%であることが好ましく、0~15質量%であることが好ましく、0~10質量%であることが好ましい。
一般式(NU-04)で表される化合物の含有量の合計は、本発明の液晶組成物の総量中、3~30質量%であることが好ましく、3~20質量%であることが好ましく、3~17質量%であることが好ましく、3~15質量%であることが好ましく、3~10質量%であることが好ましい。
一般式(NU-05)で表される化合物の含有量の合計は、本発明の液晶組成物の総量中、1~30質量%であることが好ましく、1~20質量%であることが好ましく、3~20質量%であることが好ましく、3~17質量%であることが好ましく、3~15質量%であることが好ましい。
一般式(NU-06)で表される化合物の含有量の合計は、本発明の液晶組成物の総量中、1~30質量%であることが好ましく、3~20質量%であることが好ましく、3~10質量%であることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、更に、下記一般式(N-07-1)から一般式(N-07-12)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種類又は2種類以上含有していてもよい。
Figure 0007229342000081
Figure 0007229342000082
式中、Ri111及びRi112は、それぞれ前記一般式(L)中のRL1及びRL2と同じ定義を表す。
1-6.他の化合物
本発明の液晶組成物は、上述の化合物A~E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、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤又は赤外線吸収剤等を含有してもよい。
例えば、以下の一般式(Q-1)~(Q-4)で表される化合物を添加することができる。
Figure 0007229342000083
式中、Ri111及びRi112は、それぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。
そして、本発明の液晶組成物は、酸化防止剤及び光安定剤からなる群から選択される添加剤を1種又は2種以上含むことが好ましい。上述した一般式(I)で表される化合物と一般式(II)で表される化合物との組み合わせによる劣化抑制効果に加えて、酸化防止剤や光安定剤による液晶組成物の劣化抑制効果が発揮されることで、アルケニル化合物含有の液晶組成物及びそれを用いた素子の信頼性をより向上させることができるからである。好ましい添加量としては、1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、さらに好ましくは0.11質量%以下である。
酸化防止剤又は光安定剤としてより具体的には、以下の式(III-1)~式(III-41)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007229342000084
Figure 0007229342000085
Figure 0007229342000086
Figure 0007229342000087
Figure 0007229342000088
Figure 0007229342000089
Figure 0007229342000090
Figure 0007229342000091
Figure 0007229342000092
Figure 0007229342000093
式中、nは0から20の整数を表す。
酸化防止剤および光安定剤の含有量は、本発明の液晶組成物の総量中、0.001質量%から1質量%であることが好ましく、0.001質量%から0.1質量%が更に好ましく、0.001質量%から0.05質量%が特に好ましい。
1-7.その他
本発明の液晶組成物は、一般式(Y)で表される化合物A及び一般式(II)で表される化合物Cの含有量の合計の上限値が、本発明の液晶組成物の総量中、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。また、これらの含有量の合計の下限値が、本発明の液晶組成物の総量中、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%、100質量%であることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I)で表される化合物、一般式(II)で表される化合物、一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物、及び一般式(NU-01)から(NU-06)で表される化合物の含有量の合計の上限値が、本発明の液晶組成物の総量中、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。また、これらの含有量の合計の下限値が、本発明の液晶組成物の総量中、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%、100質量%であることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I)で表される化合物、一般式(II)で表される化合物、一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物、及び一般式(NU-01)から(NU-06)で表される化合物の含有量の合計の上限値が、本発明の液晶組成物の総量中、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。また、これらの含有量の合計の下限値が、本発明の液晶組成物の総量中、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%、100質量%であることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I-1)及び(I-2)で表される化合物、一般式(II-NU-01)から(II-NU-06)で表される化合物、一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物、及び一般式(NU-01)から(NU-06)で表される化合物の含有量の合計の上限値が、本発明の液晶組成物の総量中、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。また、これらの含有量の合計の下限値が、本発明の液晶組成物の総量中、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%、100質量%であることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I-1)及び(I-2)で表される化合物、一般式(II-NU-01)から(II-NU-06)で表される化合物、一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物、一般式(NU-01)から(NU-06)で表される化合物、及び一般式(P)で表す重合性化合物の含有量の合計の上限値が、本発明の液晶組成物の総量中、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。また、これらの含有量の合計の下限値が、本発明の液晶組成物の総量中、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%、100質量%であることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I-1)、(I-2)、(I-3)、(I-4)、(I-5)及び(I-6)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(II-NU-01)、(II-NU-02)、(II-NU-03)、(II-NU-04)、(II-NU-05)、及び(II-NU-06)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(II-N-01)、(II-N-02)、(II-N-03)、(II-N-04)及び(II-N-05)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)及び(N-05)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(NU-01)、(NU-02)、(NU-03)、(NU-04)、(NU-05)、及び(NU-06)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、を含むことが好ましく、これらの化合物に加えてさらに一般式(P)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含むことが好ましく、一般式(RM)及び一般式(i)で表される重合性化合物を1種又2種以上含むことが好ましい。
また、本発明の液晶組成物は、一般式(I-1-1)、(I-1-2)、(I-1-)、(I-1-4)、(I-2-1)、(I-2-2)、(I-2-2)及び(I-2-4)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(II-NU-01A)、(II-NU-02A)、(II-NU-03A)、(II-NU-04A)及び(II-NU-05A)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(II-N-01)、(II-N-02)、(II-N-03)、(II-N-04)及び(II-N-05)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、を少なくとも含むことが好ましく、これらの化合物に加えてさらに一般式(P)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含むことが好ましく、一般式(RM)及び一般式(i)で表される重合性化合物を1種又2種以上含むことが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I-1-1)、(I-1-2)、(I-1-)、(I-1-4)、(I-2-1)、(I-2-2)、(I-2-2)及び(I-2-4)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(II-NU-01)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、を含むことが好ましく、これらの化合物に加えてさらに一般式(P)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含むことが好ましく、一般式(RM)及び一般式(i)で表される重合性化合物を1種又2種以上含むことが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I-1-1)、(I-1-2)、(I-1-)及び(I-1-4)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(II-NU-01)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、を含むことが好ましく、一般式(II-NU-01)で表される化合物として式(II-NU-01A12)で表される化合物を含むことが好ましく、これらの化合物に加えてさらに一般式(P)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含むことが好ましく、一般式(RM)及び一般式(i)で表される重合性化合物を1種又2種以上含むことが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(I-2-1)、(I-2-2)、(I-2-2)及び(I-2-4)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、一般式(II-NU-01)で表される化合物からなる群から選択される化合物を1種又は2種以上と、を含むことが好ましく、一般式(II-NU-01)で表される化合物として式(II-NU-01A12)で表される化合物を含むことが好ましく、これらの化合物に加えてさらに一般式(P)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含むことが好ましく、一般式(RM)及び一般式(i)で表される重合性化合物を1種又2種以上含むことが好ましい。
本発明の液晶組成物は、ネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)が70℃から120℃であることが好ましく、80℃から120℃がより好ましく、90℃から110℃が特に好ましい。なお、本発明においては、80℃以上をTniが高いと表現する。
本発明の液晶組成物は、20℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14であることが好ましく、0.09から0.13がより好ましく、0.09から0.12が特に好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.13であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。なお、本発明においては、0.09以上をΔnが大きいとする。
本発明の液晶組成物は、20℃における回転粘性(γ)が50から160mPa・sであるが、55から160mPa・sであることが好ましく、60から160mPa・sであることが好ましく、70から150mPa・sであることが好ましく、75から140mPa・sであることが好ましく、80から130mPa・sであることが好ましく、80から120mPa・sであることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、誘電率異方性が負であり、その絶対値が2以上であることが好ましい。より詳述すれば、本発明の液晶組成物は、20℃における誘電率異方性(Δε)が-2.0から-8.0であるが、-2.0から-6.0が好ましく、-2.0から-5.0がより好ましく、-2.5から-4.0がより好ましく、-2.5から-3.5が特に好ましい。
2.液晶表示素子
本発明の液晶表示素子は、上記「1.液晶組成物」の項で説明した液晶組成物を用いた素子である。本発明の液晶表示素子は、液晶層を構成する液晶組成物が、一般式(Y)で表される化合物Aと、一般式(II)で表される化合物Cとを含むことで、高速応答性及び高い信頼性を有することができる。また、本発明の液晶表示素子は、これらの特性を具備することで優れた表示品位を示すことができる。
本発明の液晶表示素子は、アクティブマトリックス駆動であることが好ましい。また、本発明の液晶表示素子は、駆動方式をPSA方式、PSVA方式、VA方式、IPS方式、FFS方式、PS-IPS方式、PS-FFS方式、NPS方式、又はECB方式とすることができる。本発明の液晶表示素子は、PSA方式又はPSVA方式であることが好ましい。また、本発明の液晶表示素子は、IPS方式又はFFS方式であることが好ましい。
図1は、本発明の液晶表示素子の一例を示す模式図である。なお、本発明の液晶表示素子の構造はこの例に限定されるものではない。また、図1では、説明のために便宜上、各構成要素を離間させて示している。図1に示す液晶表示素子1は、対向して配置された第一基板2及び第二基板3と、第一基板2と第二基板3との間に設けられた液晶層4とを備えている。図1で例示するように、第一基板2には、液晶層4側の面に画素電極層5が形成されている。第二基板3には、液晶層4側に共通電極層6が形成されている。第一基板2及び第二基板3は、一対の偏光板7、8により挟持されていてもよい。第二基板3の液晶層4側には、カラーフィルタ9が更に設けられていてもよい。
液晶層4は、上記「1.液晶組成物」の項で説明した液晶組成物を含む。重合性化合物を含む液晶組成物を用いて製造された液晶表示素子の場合、製造過程において紫外線照射により生じた上記重合性化合物の重合物が、液晶層4中の第一基板2および第二基板側の界面に偏在している。すなわち、上記の場合は、液晶層4と第一基板2および第二基板との界面には、重合性化合物の重合物が形成されている。
図示しないが、本発明の液晶表示素子は、対向する第一基板及び第二基板と、上記第一基板および上記第二基板の間に設けられ、上記液晶組成物を含む液晶層とを備え、上記第一基板の上記液晶層側の面に第一配向膜を有し、上記第二基板の上記液晶層側の面に第二配向膜を有することができる。すなわち、本発明の液晶表示素子は、第一偏光板と、第一基板と、第一配向膜と、画素電極層と、液晶層と、共通電極層と、カラーフィルタと、第二配向膜と、第二基板と、第二偏光板と、がこの順に積層された構成とすることができる。配向膜は、液晶分子を配向させる機能を有する。配向膜は、ポリイミド配向膜等の液晶表示素子に汎用されるものを用いることができる。
本発明の液晶表示素子は公知の方法により製造することができ、例えばPSA方式の液晶表示素子であれば以下の手順で製造することができる。まず、第一の基板の配向膜が配置された側の面と第二の基板の配向膜が配置された側の面とが向かい合うようにして、所望のセルギャップとなるようにスペーサ突起物およびシール部を介して貼り合わせて、空セルを作製する。次に空セルの第一の基板および第二の基板の間に、液晶組成物を挟持させ、シール部を硬化し液晶組成物を第一基板と第二の基板との間に封止する。その後、紫外線や電子線等の活性エネルギー線を照射して液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合させる。これにより所望の液晶表示素子を得ることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下に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。実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
実施例において化合物の記載は以下の略号を用いる。なお、nは自然数を表す。
(側鎖)
-n -C2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
n- C2n+1- 炭素数nの直鎖状のアルキル基
-On -OC2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
nO- C2n+1O- 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
-V -CH=CH
V- CH=CH-
-V1 -CH=CH-CH
1V- CH-CH=CH-
-F -F
-OCF3 -OCF
(連結基)
-1O- -CH-O-
-O1- -O-CH
-2- -CH-CH
-COO- -COO-
-OCO- -OCO-
- 単結合
(環構造)
Figure 0007229342000094
実施例中、測定した特性は以下のとおりである。各物性値は、特別の記載がない限り、電子情報技術産業協会規格 JEITA ED-2521B 2009年3月改正 社団法人 電子情報技術産業協会発行 に記載の方法に基づき測定した。
ni :ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃)
Δn :20℃における屈折率異方性
Δε :20℃における誘電率異方性
γ :20℃における回転粘性(mPa・s)
(1)化合物Aの合成
化合物Aとして、下記式(RM-#1)~(RM-#4)で表される化合物を合成した。化合物の構造はH-NMRによって同定した。
(式(RM-#1)で表される化合物の合成)
撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、水素化ナトリウム4.4g(100.83ミリモル)、5,5-ビス(ブロモメチル)-2,2-ジメチル-1,3-ジオキサン20g(66.2ミリモル)及びジメチルスルホキシド120mlを加え、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下で2-ベンジルオキシエタノール10.0g(65.7ミリモル)をゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し10時間反応させた。反応液にヘキサン250ml及び水250mlを加え、水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、5倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(1)で表される化合物17.9gを得た。
Figure 0007229342000095
次に、撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、得られた式(1)で表される化合物9.6g(24.09ミリモル)、3-フルオロ-4’-ベンジルオキシ-1,1’-ビフェニル-4-オール6.3g(21.40ミリモル)、りん酸三カリウム13.8g(63.8ミリモル)、ヨウ化ナトリウム800mg(5.33ミリモル)及びジメチルホルムアミド45mlを加えて90℃に加熱し、6時間反応させた。反応液に酢酸エチル100ml、水100mlを加え、水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(2)で表される化合物10.3gを得た。
Figure 0007229342000096
次いで、撹拌装置、加熱装置を備えた反応容器に、得られた式(2)で表される化合物5.0g(8.52ミリモル)、川研ファインケム(株)製20%水酸化パラジウム炭素触媒WET 500mg及びテトラヒドロフラン40mlを加え、水素ガスの加圧雰囲気(0.5MPa)、50℃で5時間反応させた。ろ過により、触媒を除去後、溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(3)で表される化合物3.3gを得た。
Figure 0007229342000097
その後、撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、得られた(3)に示す化合物3.0g(7.38ミリモル)、メタクリル酸1.9g(22.1ミリモル)、4-ジメチルアミノピリジン270mg(2.2ミリモル)及び塩化メチレン30mlを加え、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下でN,N’-ジイソプロピルカルボジイミド3.1g(24.6ミリモル)をゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液に水20mlを加え、水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(4)で表される化合物3.5gを得た。
Figure 0007229342000098
そして、撹拌装置、加熱装置及び温度計を備えた反応容器に、得られた式(4)で表される化合物3.3g、テトラヒドロフラン33ml及び10%塩酸11mlを加え、窒素ガスの雰囲気下40℃で5時間反応させた。反応液に酢酸エチル50mlを加え、水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(5)で表される化合物3.0gを得た。
Figure 0007229342000099
その後、撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、得られた式(5)で表される化合物0.9g(1.79ミリモル)、クロロギ酸エチル0.58g(5.34ミリモル)及び塩化メチレン13.5mlを加え、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ちながら、窒素ガスの雰囲気下でトリエチルアミン0.55g(5.44ミリモル)をゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液15mlを加え洗浄し、続けて水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の(RM-#1)で表される化合物0.41gを得た。この式(RM-#1)で表される化合物は、後述の表2及び3では「a-4」と記載している。
Figure 0007229342000100
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.91(s,3H),2.08(s,3H),3.71(s,2H),3.74(d,2H),4.12(s,2H),4.30(d,2H),4.45(t,2H),4.49(t,2H),5.55(s,1H), 5.78(s,1H),6.07(s,1H),6.37(s,1H),7.01(dd,1H),7.19(d,2H),7.28(d,1H),7.32(d,1H),7.53(d,2H)
(式(RM-#2)で表される化合物の合成)
まず、上述の式(1)で表される化合物の合成方法において、2-ベンジルオキシエタノールに代えてベンジルアルコールを滴下したこと以外は全く同一に行うことにより、式(6)で表される化合物11.5gを得た。
Figure 0007229342000101
次に、上述の式(2)で表される化合物の合成方法において、式(1)で表される化合物に代えて式(6)で表された化合物を用いた点及び3-フルオロ-4’-ベンジルオキシ-1,1’-ビフェニル-4-オールに代えて4’-ベンジルオキシ-1,1‘-ビフェニル-4-オールを用いた点以外は全く同一にして、以下の式(7)で表される化合物12.7gを得た。
Figure 0007229342000102
次いで、上述の式(3)で表される化合物の合成方法において、式(2)で表される化合物に代えて式(7)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(8)で表される化合物8.3gを得た。
Figure 0007229342000103
その後、上述の式(4)で表される化合物の合成方法において、式(3)で表される化合物に代えて式(8)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(9)で表される化合物7.7gを得た。
Figure 0007229342000104
そして、上述の式(5)で表される化合物の合成方法において、式(4)で表される化合物に代えて式(9)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(10)に表される化合物5.1gを得た。
Figure 0007229342000105
その後、上述の式(RM-#1)で表される化合物の合成方法において、式(5)で表される化合物に代えて式(10)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(RM-#2)で表される化合物1.5gを得た。この式(RM-#2)で表される化合物は、後述の表2及び3では「a-1」と記載している。
Figure 0007229342000106
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.96(s,3H),2.08(s,3H),4.09(s,2H),4.38(s,2H),4.46(d,2H),4.56(d,2H),5.65(s,1H),5.77(s,1H),6.12(s,1H),6.37(s,1H),6.96(d,2H),7.18(d,2H),7.53(d,4H)
(式(RM-#3)で表される化合物の合成)
撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上述の式(10)で表される化合物2.5g(5.68ミリモル)、クロログリオキシル酸メチル0.65g(5.34ミリモル)、塩化メチレン13.5mlを加え、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ちながら、窒素ガスの雰囲気下でトリエチルアミン0.55g(5.44ミリモル)をゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液15mlを加え洗浄し、続けて水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(RM-#3)で表される示す化合物1.41gを得た。式中のMeはメチル基を表す。この式(RM-#3)で表される化合物は、後述の表2及び3では「a-2」と記載している。
Figure 0007229342000107
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.94(s,3H),2.08(s,3H),3.89(s,6H),4.14(s,2H),4.42(s,2H),4.56(s,4H),5.61(d,1H),5.77(d,1H),6.11(d,1H),6.37(d,1H),6.97(d,2H),7.17(d,2H),7.52(d,4H)
(式(RM-#4)で表される化合物の合成)
まず、撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器において、窒素ガスの雰囲気下でマグネシウム7.2g(296.17ミリモル)に、上述の式(6)で表される化合物100.0g(303.74ミリモル)のテトラヒドロフラン溶液(300ml)を作用させ、グリニャール試薬を発生させた中に、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ちながら、4-(ブロモメチル)-4’-(フェニルメトキシ)-1,1’-ビフェニル35.0g(99.08ミリモル)のテトラヒドロフラン溶液(105ml)をゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液500mlを加え洗浄し、続けて水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(11)で表される化合物27.4gを得た。
Figure 0007229342000108
次に、上述の式(3)で表される化合物の合成方法において、式(2)で表される化合物に代えて式(11)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(12)で表される化合物15.1gを得た。
Figure 0007229342000109
次いで、上述の式(4)で表される化合物の合成方法において、式(3)で表される化合物に代えて式(12)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(13)で表される化合物14.7gを得た。
Figure 0007229342000110
その後、上述の式(5)で表される化合物の合成方法において、式(4)で表される化合物に代えて式(13)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(14)で表される化合物12.1gを得た。
Figure 0007229342000111
次に、上述の式(RM-#1)で表される化合物の合成方法において、式(5)で表される化合物に代えて式(14)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(RM-#4)で表される化合物8.2gを得た。この式(RM-#4)で表される化合物は、後述の表2及び3では「a-3」と記載している。
Figure 0007229342000112
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.47(t,2H),1.99(s,3H),2.02(s,3H),2.67(t,2H),3.78(d,4H),4.12(d,2H),6.15(d,1H),6.37(d,1H),6.42(d,1H),6.49(d,1H), 7.12(d,2H),7.25(d,2H),7.62(d,2H),7.72(d,2H)
(2)重合性化合物Bの調製
重合性化合物Bとして、以下の式(b-1)及び(b-2)で表される化合物を調製した。なお、後述の表2及び3では、式(b-1)及び(b-2)で表される化合物を「b-1」及び「b-2」と記載する。
Figure 0007229342000113
(3)母体組成物の調製
表1に、化合物A及び/又は重合性化合物Bを加える前の液晶組成物(母体組成物)LC-1~LC-8を調製した。そして、これらの母体組成物において、以下の物性を測定した。表1及び表2に、母体組成物LC-1~LC-8の組成配合及びその物性を示す。
ni :ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃)
Δn :25℃における屈折率異方性
Δε :25℃における誘電率異方性
γ :25℃における回転粘度(mPa・s)
Figure 0007229342000114
(4)実施例1~28及び比較例1~11の液晶組成物の調製
母体組成物LC-1~LC-8の総量100質量%に対して、式(RM-#1)~(RM-#4)で表される化合物(化合物A)と、必要に応じて、式(b-1)、(b-2)で表される化合物(化合物B)を、下記表3~4に示す配合(質量%)で添加することにより、実施例1~28の液晶組成物を調製した。また、母体組成物LC-1~LC-8に式(b-1)、(b-2)で表される化合物を、下記表5に示す配合で添加することにより、比較例1~11の液晶組成物を調製した。
(5)液晶セル、液晶表示素子の作製及び評価
垂直配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布しラビング処理したITO付き基板を含むセルギャップ3.5μmの液晶セルに、得られた実施例1~28及び比較例1~11の液晶組成物を真空注入法で注入した。その後、液晶組成物を注入した液晶セルに、300~500nmの範囲で発光する蛍光UVランプを用いて、紫外線を90分間照射し液晶表示素子を得た。このとき、中心波長313nmの条件で測定した照度が3.0mW/cmになるように蛍光UVランプを調整した。
(電圧保持率の評価方法)
得られた液晶表示素子について、1V、0.6Hz、60℃の条件で電圧保持率(VHR)を測定した。その値が95%以上のものをAとし、95%未満90%以上のものをBとし、90%未満~80%以上のものをCとし、80%未満のものをDとした。
(プレチルト形成の評価方法)
得られた液晶表示素子に上述の照射条件で紫外線を200秒間照射し、その前後で液晶表示素子におけるプレチルト角変化量[°]を測定した。測定は以下のようにして行った。まず、液晶表示素子のプレチルト角を測定し、プレチルト角(初期)ストレスとした。次に、この液晶表示素子に周波数100Hzで電圧10Vを印加しながら紫外線を200秒間照射した。その後、プレチルト角を測定し、プレチルト角(UV後)とした。測定したプレチルト角(初期)からプレチルト角(UV後)を引いた値をプレチルト角変化量[°]とした。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。プレチルト角変化量[°]の値が2.0°以上のものをA、2.0°未満1.5°以上のものをB、1.5°未満~1.0°以上のものをC、1.0°未満のものをDとした。
(低温保存性の評価方法)
化合物A及び/又は重合性化合物Bを含む液晶組成物0.5gを試験管に秤量し、15分間脱気を行った後、窒素パージすることより、低温保存性評価用のサンプルを得た。このサンプルを-20℃の冷凍庫内で保管し、析出の有無を観察した。10日間保管後も析出しなかったものは〇、5日~9日以内に析出したものは△、5日以内に析出したものは×とした。以上の結果を表2に示す。
Figure 0007229342000115
表2に示すように、化合物Aと重合性化合物Bの両方を含む実施例1~18の液晶組成物は、重合性化合物Bを含むが化合物Aを含まない比較例1~10の液晶組成物の母体組成物が同一なものと比較して、電圧保持率及びプレチルト角変化量が向上するか維持しており、且つ低温保存性も良好であり、より優れた性能を備えることが確認できた。母体組成物が同一である実施例1~2の液晶組成物と比較例1の液晶組成物とを対比すると、実施例1~2は、比較例1よりも電圧保持率及びプレチルト変化量が共に向上している。これは、実施例1~2の液晶組成物は、上述のとおり、一般式(Y-1)で表される部分構造又は一般式(Y-2)で表される部分構造を有する一般式(Y)で表される化合物Aを含むことにより、液晶セル中に存在する不純物の影響が低減したためであると考えられる。
また、実施例12と実施例17との比較及び実施例16と実施例18との比較から、化合物Aに組み合わせる重合性化合物Bが式(b-2)で表される化合物である場合にも、重合性化合物Bが(b-1)で表される化合物であるときと同様の効果が得られることが確認できた。
そして、化合物Aと重合性化合物Bの合計含有量が0.7質量%である実施例1~18の液晶組成物、化合物Aを含まないが重合性化合物Bを0.3質量%含有する比較例1~10の液晶組成物、及び、化合物Aを含まないが重合性化合物Bを0.7質量%含有する比較例11の対比から、電圧保持率、プレチルト角変化量及び低温保存性の3つが向上したのは、化合物A及び重合性化合物Bの合計含有量の増加によるものでなく、化合物Aを添加したことによる効果であることが確認できた。さらに、実施例19~28の液晶組成物の結果からもわかるように、化合物Aを含有したことにより、重合性化合物Bを含有せずとも、高い電圧保持率、大きなプレチルト角変化量及び優れた低温保存性を実現できることが確認できた。
更に化合物Aとして、下記式(RM-#5)~(RM-#9)で表される化合物を合成した。化合物の構造はH-NMRによって同定した。
(式(RM-#5)で表される化合物の合成)
まず、上述の式(7)で表される化合物の合成方法において、4’-ベンジルオキシ-1,1’-ビフェニル-4-オールに代えて2-エチル-4’-[(テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ]-1,1’-ビフェニル-4-オールを用いた点以外は全く同一にして、以下の式(15)で表される化合物20.2gを得た。
Figure 0007229342000116
次いで、上述の式(3)で表される化合物の合成方法において、式(2)で表される化合物に代えて式(15)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(16)で表される化合物13.1gを得た。
Figure 0007229342000117
その後、上述の式(4)で表される化合物の合成方法において、式(3)で表される化合物に代えて式(16)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(17)で表される化合物12.5gを得た。
Figure 0007229342000118
撹拌装置、加熱装置及び温度計を備えた反応容器に、得られた式(17)で表される化合物11.0g、ピリジニウム p-トルエンスルホナート1.1g、アセトン33ml及びエタノール33mlを加え、窒素ガスの雰囲気下50℃で3時間反応させた。反応液に酢酸エチル50mlを加え、水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(18)で表される化合物8.9gを得た。
Figure 0007229342000119
その後、上述の式(4)で表される化合物の合成方法において、式(3)で表される化合物に代えて式(18)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(19)で表される化合物9.1gを得た。
Figure 0007229342000120
その後、上述の式(5)で表される化合物の合成方法において、式(4)で表される化合物に代えて式(19)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(20)で表される化合物7.6gを得た。
Figure 0007229342000121
その後、上述の式(RM-#1)で表される化合物の合成方法において、式(5)で表される化合物に代えて式(20)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(RM-#5)で表される化合物1.8gを得た。この式(RM-#5)で表される化合物は、後述の表3では「a-5」と記載している。
Figure 0007229342000122
1H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.09(t,3H),1.95(s,3H),2.08(s,3H),2.56(q,2H),4.07(s,2H),4.38(s,2H),4.43-4.56(dd,4H),5.64(m,1H),5.76(m,1H),6.11(s,1H),6.36(s,1H),6.73-6.83(m,2H),7.12-7.16(m,3H),7.25-7.28(m,2H)
(式(RM-#6)で表される化合物の合成)
撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、得られた式(18)で表される化合物4.3g(9.76ミリモル)、トリエチルアミン1.8g(17.79ミリモル)、塩化メチレン43mlを加え、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ちながら、窒素ガスの雰囲気下でアクリル酸クロリド1.3g(14.36ミリモル)及びをゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液に飽和塩化アンモニウム水溶液50mlを加え洗浄し、続けて水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルカラムにより精製を行い、以下の式(21)で表される化合物4.05gを得た。
Figure 0007229342000123
その後、上述の式(5)で表される化合物の合成方法において、式(4)で表される化合物に代えて式(21)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(22)で表される化合物2.4gを得た。
Figure 0007229342000124
その後、上述の式(RM-#1)で表される化合物の合成方法において、式(5)で表される化合物に代えて式(22)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(RM-#6)で表される化合物1.1gを得た。この式(RM-#6)で表される化合物は、後述の表3では「a-6」と記載している。
Figure 0007229342000125
1H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:1.08(t,3H),2.07(s,3H),2.55(q,2H),4.06(s,2H),4.39(s,2H),4.44-4.57(dd,4H),5.62(m,1H),5.75-5.92(m,2H),6.10(s,1H),6.34(s,1H),6.71-6.81(m,2H),7.13-7.16(m,3H),7.25-7.27(m,2H)
(式(RM-#7)で表される化合物の合成)
上述の式(21)で表される化合物の合成方法において、式(18)で表される化合物に代えて式(16)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(23)で表される化合物29.5gを得た。
Figure 0007229342000126
上述の式(18)で表される化合物の合成方法において、式(17)で表される化合物に代えて式(23)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(24)で表される化合物11.3gを得た。
Figure 0007229342000127
その後、上述の式(4)で表される化合物の合成方法において、式(3)で表される化合物に代えて式(24)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(25)で表される化合物6.7gを得た。
Figure 0007229342000128
その後、上述の式(5)で表される化合物の合成方法において、式(4)で表される化合物に代えて式(25)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(26)で表される化合物5.2gを得た。
Figure 0007229342000129
その後、上述の式(RM-#1)で表される化合物の合成方法において、式(5)で表される化合物に代えて式(26)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(RM-#7)で表される化合物3.0gを得た。この式(RM-#5)で表される化合物は、後述の表3では「a-7」と記載している。
Figure 0007229342000130
1H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.09(t,3H),2.06(s,3H),2.55(q,2H),4.07(s,2H),4.37(s,2H),4.42-4.55(dd,4H),5.64-5.76(m,2H),6.10(s,1H),6.36(s,1H),6.71-6.79(m,3H),7.11-7.16(m,3H),7.25-7.27(m,2H)
(式(RM-#8)で表される化合物の合成)
上述の式(21)で表される化合物の合成方法において、式(18)で表される化合物に代えて式(24)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(27)で表される化合物5.1gを得た。
Figure 0007229342000131
その後、上述の式(5)で表される化合物の合成方法において、式(4)で表される化合物に代えて式(27)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(28)で表される化合物4.6gを得た。
Figure 0007229342000132
その後、上述の式(RM-#1)で表される化合物の合成方法において、式(5)で表される化合物に代えて式(28)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(RM-#8)で表される化合物2.9gを得た。この式(RM-#8)で表される化合物は、後述の表3では「a-8」と記載している。
Figure 0007229342000133
1H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.09(t,3H),2.56(q,2H),4.07(s,2H),4.38(s,2H),4.43-4.56(dd,4H),5.64-5.75(m,3H),6.11-6.35(m,2H),6.73-6.83(m,2H),7.12-7.16(m,3H),7.24-7.29(m,3H)
(式(RM-#9)で表される化合物の合成)
まず、上述の式(7)で表される化合物の合成方法において、4’-ベンジルオキシ-1,1’-ビフェニル-4-オールに代えて4’-(3-ヒドロキシプロピル)-[1,1’-ビフェニル]-4-オールを用いた点以外は全く同一にして、以下の式(29)で表される化合物7.2gを得た。
Figure 0007229342000134
次いで、上述の式(3)で表される化合物の合成方法において、式(2)で表される化合物に代えて式(29)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(30)で表される化合物5.1gを得た。
Figure 0007229342000135
その後、上述の式(4)で表される化合物の合成方法において、式(3)で表される化合物に代えて式(30)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(31)で表される化合物9.4gを得た。
Figure 0007229342000136
その後、上述の式(5)で表される化合物の合成方法において、式(4)で表される化合物に代えて式(31)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(32)で表される化合物2.2gを得た。
Figure 0007229342000137
その後、上述の式(RM-#1)で表される化合物の合成方法において、式(5)で表される化合物に代えて式(32)で表される化合物を用いた点以外は全く同一にして、以下の式(RM-#9)で表される化合物1.7gを得た。この式(RM-#5)で表される化合物は、後述の表3では「a-9」と記載している。
Figure 0007229342000138
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.94(dd,2H),2.04(s,6H),2.78(d,2H),3.91(d,4H),4.01(d,2H),4.18(d,2H),4.21(d,2H),5.62(m,1H),5.77(m,1H),6.09(s,1H),6.32(s,1H),6.70-6.85(m,3H),7.10-7.14(m,3H),7.24-7.29(m,2H)
実施例29~52
実施例1~28と同様に種々の液晶組成物を調整し、評価を行ったところ同様の効果が得られることが確認できた。結果を表3に示す。
Figure 0007229342000139
1…液晶表示素子
2…第一の基板
3…第二の基板
4…液晶相
5…画素電極層
6…共通電極層
7…第一の偏光板
8…第二の偏光板
9…カラーフィルタ

Claims (8)

  1. 下記一般式(Y-1)
    Figure 0007229342000140
    (一般式(Y-1)中、
    y1及びSy2は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、
    該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていてもよく、
    該アルキレン基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-又は-O-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    y2及びMy3は、それぞれ独立して、下記の式(W-1)、(W-3)、(W-4)、(W-5)、(W-6)又は(W-7)
    Figure 0007229342000141
    で表される基から選ばれる基を表し、
    y1は、ハロゲン原子、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、
    該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていてもよく、
    該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-又は-O-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    y1が複数存在する場合それらは同じでも異なっていてもよく、
    y1及びPy2は重合性基を表し、
    y1、Sy2及びLy1の少なくとも一つは前記アルキレン基又は前記アルキル基を表し、
    y1、Sy2及びLy1中の1つの-CH-が、以下の式(w-1)又は(w-2)
    Figure 0007229342000142
    (式(w-1)又は式(w-2)中、
    黒点は結合手を表し、
    Meはメチル基を表す。)
    で表される部分構造で表される基で置換されている。)
    で表される化合物Aを1種又は2種以上含有することを特徴とする液晶組成物であって、 前記化合物AにおけるPy1及びPy2が、それぞれ独立して以下の式(YP-1)~式(YP-2)
    Figure 0007229342000143
    (式中、
    黒点はSy1又はSy2への結合手を表す。)
    で表される群から選択される置換基を表し、
    前記化合物Aの合計の含有量が、液晶組成物の総量中0.05~0.8質量%であり、
    更に、化合物C、化合物D及び化合物E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、
    前記化合物Cが、下記一般式(II)
    Figure 0007229342000144
    (一般式(II)式中、
    II1は炭素原子数1~10のアルキル基又は炭素原子数2~10のアルケニル基を表し、
    該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
    II2は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~10のアルキル基又は炭素原子数2~10のアルケニル基を表し、
    該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、また、アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、
    但し、RII1及びRII2の少なくとも一方は、炭素原子数2~10のアルケニル基を表し、
    II1及びAII2はそれぞれ独立して、
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-O-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-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    からなる群から選択される基を表し、
    上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、
    II1は単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
    II1は1、2、3又は4を表すが、
    II1が2、3又は4を表す場合、複数存在するAII1及びZII1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
    但し、一般式(II)において下記一般式(Y)
    Figure 0007229342000145
    (一般式(Y)中、
    y1 及びS y2 は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、
    該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、
    該アルキレン基中の-CH -は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    y1 、M y2 及びM y3 は、それぞれ独立して、2価の芳香族基、2価の環脂肪族基、2価の複素環式化合物基、2価の縮合環又は2価の縮合多環を表し、
    これらの環構造中の水素原子はL y1 で置換されてもよく、
    y1 は、P y3 -S y3 -、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、
    該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、
    該アルキル基中の-CH -は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    y1 が複数存在する場合それらは同じでも異なっていてもよく、
    y1 、P y2 及びP y3 は重合性基を表し、
    y3 は、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、
    該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、
    該アルキレン基中の-CH -は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    y1 及びZ y2 は、それぞれ独立して、単結合、-C -、-C -、-C -、-OCH -、-CH O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH -、-CH OCOO-、-OCH CH O-、-CH=CRa-COO-、-CH=CRa-OCO-、-COO-CRa=CH-、-OCO-CRa=CH-、-COO-CRa=CH-COO-、-COO-CRa=CH-OCO-、-OCO-CRa=CH-COO-、-OCO-CRa=CH-OCO-、-COOC -、-OCOC -、-C OCO-、-CH OCO-、-COOCH -、-OCOCH -、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF O-、-OCF -、-CF CH -、-CH CF -、-CF CF -又は-C≡C-(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表す。)を表し、
    m及びnはそれぞれ独立して0~4の整数を表すが、
    m+nは0~6であり、
    y1 、S y2 又はL y1 が、炭素原子数1~12のアルキレン基又はアルキル基である場合、その1個以上の-CH -が下記一般式(A-1)
    Figure 0007229342000146
    (一般式(A-1)中、
    y4 及びS y5 は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、
    該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、
    該アルキレン基中の-CH -は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    i1 は、それぞれ独立して下記一般式(K-1)又は(K-2)
    Figure 0007229342000147
    (一般式(K-1)中、
    Sp i3 及びSp i4 は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキレン基、炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のハロゲン化アルキレン基を表し、
    該アルキレン基又はハロゲン化アルキレン基中の-CH -は2個の-O-が連続して隣り合うことなく-CH=CH-、-C≡C-又は-O-で置換されてもよく、
    i2 は、重合性基を表し、
    k1 は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、
    該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH -は-O-で置換されてもよく、
    ki1及びki3は独立して0又は1を表し、
    ki2は1又は2を表すが、ki1+ki2+ki3は2であり、
    k1 は、それぞれ独立して一般式(T-1)から(T-10)
    Figure 0007229342000148
    (一般式(T-1)から(T-10)中、
    T1 は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~15の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、炭素原子数2~18の直鎖状又は分岐状のアルケニレン基を表し、
    当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の-CH -は酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよく、
    T1 は、それぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基を表し、
    当該アルキル基の-CH -は酸素原子が連続して隣り合わないように-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよく、
    T2 、R T3 及びR T4 は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~12のアルキル基を表し、
    当該アルキル基の-CH -は酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、-O-、-COO-、-C(=O)-又は-OCO-に置換されてもよい)
    で表される基を表し、
    一般式(K-2)中、T k2 は、それぞれ独立して一般式(T-11)から(T-13)
    Figure 0007229342000149
    (一般式(T-11)から(T-13)中、
    K1 及びY K1 は、それぞれ独立して、-CH -、酸素原子又は硫黄原子を表し、
    K1 は、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。)
    で表される基を表す。
    但し、式中の黒点は結合手を表す。)
    で表される基を表す。)
    で表される部分構造で置換されるか、又は、
    y1 、S y2 、M y1 、M y2 、M y3 又はL y1 中の1個以上の水素原子が下記一般式(A-2)
    Figure 0007229342000150
    (一般式(A-2)中、
    y6 は、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、
    該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、
    該アルキレン基中の-CH -は-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-O-、-NH-又は-S-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    k3 は、一般式(T-1)から(T-13)及び(T-14)から(T-24)
    Figure 0007229342000151
    (一般式(T-14)から(T-24)中、
    K2 はX K1 の定義と同じものを表し、
    K2 はY K1 の定義と同じものを表し、
    K2 はZ K1 の定義と同じものを表し、
    K2 、V K2 及びS K2 は、それぞれ独立してメチン基又は窒素原子を表す。
    但し、式中の黒点は結合手を表す。)
    で表される基を表し、
    ki4は1~3である。)
    で表される部分構造で置換される。)
    で表される化合物及び後述する一般式(P)で表される化合物は除く。)
    で表される化合物であり、
    前記化合物Dが、下記一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)
    Figure 0007229342000152
    (式中、
    N11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、それぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、
    該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
    N11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32は、それぞれ独立して
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り-O-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個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(これらの基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    からなる群から選択される基を表し、
    上記の基(a)、基(b)及び基(c)中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、
    N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32は、それぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
    N21は、水素原子又はハロゲン原子を表し、
    N31は、-CH-又は酸素原子を表し、
    N11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32は、それぞれ独立して0、1、2又は3の整数を表すが、
    N11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32はそれぞれ独立して1、2又は3を表し、
    N11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32がそれぞれ複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていてもよく、
    N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。
    但し、一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)において前記一般式(Y)、後述する一般式(P)及び一般式(II)で表される化合物は除き、
    一般式(N-2)及び一般式(N-3)において一般式(N-1)で表される化合物は除き、
    一般式(N-3)において一般式(N-2)で表される化合物は除く。)
    で表される化合物からなる群から選択される化合物であり、
    前記化合物Eが、下記一般式(L)
    Figure 0007229342000153
    (一般式(L)中、
    L1及びRL2は、それぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、
    該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、それぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
    L1、AL2及びAL3は、それぞれ独立して
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は、酸素原子が連続して隣り合わない場合に限り、-O-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個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(これらの基中に存在する1個又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    からなる群から選択される基を表し、
    上記の基(a)、基(b)及び基(c)中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、
    L1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
    L1は0、1、2又は3を表し、
    L1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、複数のAL2は同一であっても異なっていてもよく、
    L1が2又は3であってZL3が複数存在する場合は、複数のZL3は同一であっても異なっていてもよい。
    但し、前記一般式(Y)、後述する一般式(P)、一般式(II)、一般式(N-1)、一般式(N-2)及び一般式(N-3)で表される化合物を除く。)
    で表される化合物である液晶組成物。
  2. 一般式(Y-1)中のSy1及びSy2の少なくとも一方が単結合である、請求項1に記載の液晶組成物。
  3. さらに、前記化合物Aとは異なる重合性化合物Bを1種又は2種以上含有する、請求項1又は2に記載の液晶組成物。
  4. 前記重合性化合物Bが下記一般式(P)
    Figure 0007229342000154
    (一般式(P)中、
    p1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、炭素原子数1~15のアルキル基又は-Spp2-Pp2を表し、
    該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
    該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよく、
    p1及びPp2は、それぞれ独立して一般式(Pp1-1)から一般式(Pp1-9)
    Figure 0007229342000155
    (式中、
    p11及びRp12は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のハロゲン化アルキル基を表し、
    p11は、単結合、-O-、-COO-、炭素原子数1~5のアルキレン基を表し、
    p11は、0、1又は2を表し、
    分子内にRp11、Rp12、Wp11及び/又はtp11が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
    のいずれかを表し、
    Spp1及びSpp2は、それぞれ独立して単結合又はスペーサ基を表し、
    p1及びZp2は、それぞれ独立して単結合、-O-、-S-、-CH-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH-、-CHS-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-(C=O)-O-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、zはそれぞれ独立して1~4の整数を表し、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表す。)を表すが、
    分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。
    なお、式中の*はSpp1又はSpp2への結合点を表す。)
    を表し、
    p1及びAp2は、それぞれ独立して、
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は-O-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-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
    (c) 1,4-ナフタレンジイル基、2,6-ナフタレンジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個の-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    からなる群から選択される基を表し、
    p3は上記の基(a)、基(b)及び基(c)、ならびに単結合からなる群から選択される基を表し、
    上記の基(a)、基(b)及び基(c)中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数1~8のアルケニル基又は-Spp2-Pp2で置換されていてもよく、
    p1は、0、1、2又は3を表し、
    分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよいが、
    p1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基以外の基である場合は、Ap3は単結合以外の基を表す。
    但し、一般式(P)において前記一般式(Y)で表される化合物は除く。)
    で表される化合物である、請求項3に記載の液晶組成物。
  5. 請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたことを特徴とする液晶表示素子。
  6. アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子である請求項5に記載の液晶表示素子。
  7. PSAモード、PSVAモード、PS-IPSモード又はPS-FFSモード用液晶表示素子である請求項6に記載の液晶表示素子。
  8. 下記一般式(Y-1)
    Figure 0007229342000156
    (一般式(Y-1)中、
    y1及びSy2は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、
    該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていてもよく、
    該アルキレン基中の-CH-は-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-又は-O-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    y2及びMy3は、それぞれ独立して、下記の式(W-1)、(W-3)、(W-4)、(W-5)、(W-6)又は(W-7)
    Figure 0007229342000157
    で表される基から選ばれる基を表し、
    y1は、ハロゲン原子、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、
    該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていてもよく、
    該アルキル基中の-CH-は-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-又は-O-で置換されてもよいが2個以上の-O-が連続して隣り合うことはなく、
    y1が複数存在する場合それらは同じでも異なっていてもよく、
    y1及びPy2は重合性基を表し、
    y1、Sy2及びLy1の少なくとも一つは前記アルキレン基又は前記アルキル基を表し、
    y1、Sy2及びLy1中の1つの-CH-が、以下の式(w-1)又は(w-2)
    Figure 0007229342000158
    (式(w-1)又は式(w-2)中、
    黒点は結合手を表し、
    Meはメチル基を表す。)
    で表される部分構造で表される基で置換されている。)
    で表されることを特徴とする化合物であって、
    前記化合物におけるPy1及びPy2が、それぞれ独立して以下の式(YP-1)~式(YP-2)
    Figure 0007229342000159
    (式中、
    黒点はSy1又はSy2への結合手を表す。)
    で表される群から選択される置換基を表す化合物。
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