WO2010106910A1 - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

液晶組成物および液晶表示素子 Download PDF

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WO2010106910A1
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liquid crystal
carbons
component
crystal composition
formula
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隆志 平岡
将之 齋藤
弘毅 佐郷
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チッソ株式会社
チッソ石油化学株式会社
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    • C09K2019/123Ph-Ph-Ph
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    • C09K19/3001Cyclohexane rings
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    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition

Definitions

  • the present invention mainly relates to a liquid crystal composition suitable for an AM (active matrix) device and the like, and an AM device containing the composition.
  • a liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy, a TN (twisted nematic) mode, an OCB (optically compensated bend) mode, an IPS (in-plane switching) mode, or a PSA (polymer sustainable) containing the composition. alignment) mode element.
  • the classification based on the operation mode of the liquid crystal is as follows: PC (phase change), TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), ECB (electrically controlled birefringence), OCB (optically compensated bend), IPS ( in-plane switching), VA (vertical alignment), PSA (Polymer sustained alignment) mode, and the like.
  • the classification based on the element drive system is PM (passive matrix) and AM (active matrix). PM is classified into static and multiplex, and AM is classified into TFT (thin film insulator), MIM (metal insulator metal), and the like. TFTs are classified into amorphous silicon and polycrystalline silicon. The latter is classified into a high temperature type and a low temperature type according to the manufacturing process.
  • the classification based on the light source includes a reflection type using natural light, a transmission type using backlight, and a semi-transmission type using both natural light and backlight.
  • the elements contain a liquid crystal composition having appropriate characteristics.
  • This liquid crystal composition has a nematic phase.
  • the general characteristics of the composition are improved.
  • the relationships in the two general characteristics are summarized in Table 1 below.
  • the general characteristics of the composition will be further described based on a commercially available AM device.
  • the temperature range of the nematic phase is related to the temperature range in which the device can be used.
  • the preferable upper limit temperature of the nematic phase is 70 ° C. or higher, and the preferable lower limit temperature of the nematic phase is ⁇ 10 ° C. or lower.
  • the viscosity of the composition is related to the response time of the device. A short response time is preferred for displaying moving images on the device. Therefore, a small viscosity in the composition is preferred. Small viscosities at low temperatures are more preferred.
  • the optical anisotropy of the composition is related to the contrast ratio of the device.
  • the product ( ⁇ n ⁇ d) of the optical anisotropy ( ⁇ n) of the composition and the cell gap (d) of the device is designed to maximize the contrast ratio.
  • the appropriate product value depends on the type of operation mode. For a device with a mode such as TN, a suitable value is about 0.45 ⁇ m.
  • a composition having a large optical anisotropy is preferable for a device having a small cell gap.
  • a large dielectric anisotropy in the composition contributes to a low threshold voltage, a small power consumption and a large contrast ratio in the device. Therefore, a large dielectric anisotropy is preferable.
  • a large specific resistance in the composition contributes to a large voltage holding ratio and a large contrast ratio in the device. Therefore, a composition having a large specific resistance not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase in the initial stage is preferable. A composition having a large specific resistance not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase after being used for a long time is preferable.
  • the stability of the composition against ultraviolet rays and heat relates to the lifetime of the liquid crystal display element. When their stability is high, the lifetime of the device is long. Such characteristics are preferable for an AM device used in a liquid crystal projector, a liquid crystal television, and the like.
  • an optically active compound is mixed with a composition for the purpose of inducing a helical structure of a liquid crystal to give a twist angle.
  • a composition having positive dielectric anisotropy is used.
  • a composition having negative dielectric anisotropy is used for an AM device having a VA mode.
  • a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used in an AM device having an IPS mode.
  • a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used in an AM device having a PSA mode.
  • Examples of liquid crystal compositions having positive dielectric anisotropy are disclosed in the following patent documents.
  • Desirable AM elements have such characteristics as a wide usable temperature range, a short response time, a large contrast ratio, a low threshold voltage, a large voltage holding ratio, and a long life. A shorter response time is desirable even at 1 millisecond. Therefore, desirable properties of the composition include a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a large optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a large specific resistance, a high stability to ultraviolet light, a heat High stability against.
  • One object of the present invention is to provide a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a large optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a large specific resistance, a high stability to ultraviolet light, and a high resistance to heat. It is a liquid crystal composition satisfying at least one characteristic in characteristics such as high stability. Another object is a liquid crystal composition having an appropriate balance regarding at least two properties. Another object is a liquid crystal display device containing such a composition.
  • Another object is a composition having a large optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a high stability to ultraviolet light, etc., and has a short response time, a large voltage holding ratio, a large contrast ratio, a long lifetime, etc. It is an AM element.
  • R 1 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced by fluorine;
  • R 2 and R 3 are different from each other and are alkyl having 1 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons;
  • ring A is 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene.
  • the same pitch is used to shorten the helical pitch of the composition and to reduce the amount of the compound represented by the formula (1). It is preferable to use a compound having a twist direction. However, in order to adjust the temperature dependence of the length of the helical pitch of the composition, it is possible to combine twist compounds having the same twist direction and opposite directions.
  • Advantages of the present invention include a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a large optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a large specific resistance, a high stability to ultraviolet light, and a high stability to heat. It is a liquid crystal composition that satisfies at least one characteristic such as property.
  • One aspect of the present invention is a liquid crystal composition having an appropriate balance regarding at least two properties.
  • Another aspect is a liquid crystal display device containing such a composition.
  • the other aspect is a composition having a large optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a high stability to ultraviolet light, etc., and has a short response time, a large voltage holding ratio, a large contrast ratio, a long lifetime, etc. It is an AM element.
  • liquid crystal composition of the present invention or the liquid crystal display device of the present invention may be abbreviated as “composition” or “device”, respectively.
  • a liquid crystal display element is a general term for a liquid crystal display panel and a liquid crystal display module.
  • Liquid crystal compound means a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase, or a compound having no liquid crystal phase but useful as a component of a composition. This useful compound has a six-membered ring such as 1,4-cyclohexylene and 1,4-phenylene, and its molecular structure is rod-like.
  • An optically active compound or polymerizable compound may be added to the composition.
  • Compound (1) means one compound or two or more compounds represented by formula (1). The same applies to compounds represented by other formulas. “Arbitrary” indicates that not only the position but also the number is arbitrary, but the case where the number is 0 is not included.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “upper limit temperature”.
  • the lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • “High specific resistance” means that the composition has a large specific resistance not only at room temperature in the initial stage but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase. It means having a large specific resistance even at a close temperature.
  • “High voltage holding ratio” means that the device has a large voltage holding ratio not only at room temperature in the initial stage but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase. It means having a large voltage holding ratio even at a temperature close to.
  • the first component is one compound or two or more compounds.
  • the “ratio of the first component” means the weight ratio (parts by weight) of the first component when the weight of the liquid crystal composition excluding the first component is 100.
  • the ratio of the second component means the weight percentage (% by weight) of the second component based on the weight of the liquid crystal composition excluding the first component.
  • the “ratio of the third component” is the same as that of the second component.
  • the ratio of the additive mixed with the composition means a percentage by weight (% by weight) or a percentage by weight (ppm) based on the total weight of the liquid crystal composition.
  • R 1 is used for a plurality of compounds.
  • the meanings of any two R 1 may be the same or different.
  • R 1 of the compound (1-1) is ethyl and R 1 of the compound (1-2) is ethyl.
  • R 1 of compound (1-1) is ethyl and R 1 of compound (1-2) is propyl.
  • R 4 , R 5 and the like represents chlorine.
  • R 1 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced by fluorine;
  • R 2 and R 3 are different from each other and are alkyl having 1 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons;
  • ring A is 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene.
  • Item 3 The liquid crystal composition according to item 2, wherein the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1-1) and formula (1-2).
  • R 1 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced with fluorine.
  • Item 4 The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 3, wherein the proportion of the first component is in the range of 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal composition excluding the first component.
  • Item 5 The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 4, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) as the second component.
  • R 4 and R 5 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon 2 having any hydrogen substituted with fluorine.
  • Ring B and ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 3-fluoro-1,4-phenylene. , Or 2,5-difluoro-1,4-phenylene;
  • Z 1 is independently a single bond, ethylene, or carbonyloxy;
  • p is 1 or 2.
  • Item 6 The liquid crystal composition according to item 5, wherein the second component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (2-1) to (2-7).
  • R 4 and R 5 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon 2 having any hydrogen substituted with fluorine. To 12 alkenyl.
  • At least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-1) and at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-5) Item 7.
  • At least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-1) and at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2-7) Item 7.
  • Item 11 The liquid crystal composition according to any one of items 5 to 10, wherein the ratio of the second component is in the range of 35% by weight to 95% by weight based on the weight of the liquid crystal composition excluding the first component.
  • R 6 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced by fluorine;
  • Ring D is independently 1,4-cyclohexylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 3-fluoro-1,4 -Phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, or 2,5-pyrimidine;
  • Z 2 is independently a single bond, ethylene, carbonyloxy, or difluoromethyleneoxy;
  • X 1 and X 2 is independently hydrogen or fluorine;
  • Y 1 is fluorine, chlorine, or trifluoromethoxy;
  • k is 1, 2, 3, or 4.
  • Item 13 The liquid crystal composition according to item 12, wherein the third component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-23).
  • R 6 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced by fluorine.
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 , and X 9 are independently hydrogen or fluorine;
  • Y 1 is fluorine, chlorine, or trifluoro; Methoxy.
  • Item 14 The liquid crystal composition according to item 13, wherein the third component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (3-11).
  • Item 21 The liquid crystal composition according to any one of items 12 to 20, wherein the ratio of the third component is in the range of 5% by weight to 60% by weight based on the weight of the liquid crystal composition excluding the first component.
  • Item 23 A liquid crystal display device comprising the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 22.
  • Item 24 The liquid crystal display device according to item 23, wherein an operation mode of the liquid crystal display device is a TN mode, an OCB mode, an IPS mode, or a PSA mode, and a driving method of the liquid crystal display device is an active matrix method.
  • R 1 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced with fluorine.
  • the present invention includes the following items. 1) The above composition further containing an optically active compound, 2) the above composition further containing additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, 3) AM device containing the above composition 4) Device containing the above composition and having a TN, ECB, OCB, IPS, or PSA mode 5) Transmission type containing the above composition 6) Use of the above composition as a composition having a nematic phase, 7) Use of the above composition as an optically active composition.
  • additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, 3) AM device containing the above composition 4) Device containing the above composition and having a TN, ECB, OCB, IPS, or PSA mode 5) Transmission type containing the above composition 6) Use of the above composition as a composition having a nematic phase, 7)
  • composition of the present invention will be described in the following order. First, the constitution of component compounds in the composition will be described. Second, the main characteristics of the component compounds and the main effects of the compounds on the composition will be explained. Third, the combination of components in the composition, the preferred ratio of the component compounds, and the basis thereof will be described. Fourth, a preferred form of the component compound will be described. Fifth, specific examples of component compounds are shown. Sixth, additives that may be mixed into the composition will be described. Seventh, a method for synthesizing the component compounds will be described. Finally, the use of the composition will be described.
  • the composition of the component compounds in the composition will be described.
  • the composition of the present invention is classified into Composition A and Composition B.
  • the composition A may further contain other liquid crystal compounds, additives, impurities and the like.
  • the “other liquid crystal compound” is a liquid crystal compound different from the compound (1), the compound (2), and the compound (3). Such compounds are mixed into the composition for the purpose of further adjusting the properties.
  • a smaller amount of cyano compound is preferable from the viewpoint of stability to heat or ultraviolet light.
  • a more desirable ratio of the cyano compound is 0% by weight.
  • Additives include optically active compounds other than the first component, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, and the like. Impurities are compounds mixed in a process such as synthesis of component compounds. Even if this compound is a liquid crystal compound, it is classified as an impurity here.
  • Composition B consists essentially of a compound selected from compound (1), compound (2), and compound (3). “Substantially” means that the composition may contain additives and impurities, but the composition does not contain a liquid crystal compound different from these compounds. Composition B has fewer components than composition A. From the viewpoint of reducing the cost, the composition B is preferable to the composition A. The composition A is preferable to the composition B from the viewpoint that the physical properties can be further adjusted by mixing other liquid crystal compounds.
  • the main characteristics of the component compounds and the main effects of the compounds on the characteristics of the composition will be explained.
  • the main characteristics of the component compounds are summarized in Table 2 based on the effects of the present invention.
  • L means large or high
  • M means moderate
  • S means small or low.
  • L, M, and S are classifications based on a qualitative comparison among the component compounds, and 0 (zero) means that the value is close to zero.
  • the main effects of the component compound on the properties of the composition are as follows.
  • Compound (2) increases the maximum temperature or decreases the viscosity.
  • Compound (3) decreases the minimum temperature and increases the dielectric anisotropy.
  • the combination of the components in the composition is only the first component, the first component + second component, the first component + third component, and the first component + second component + third component.
  • the combination of components in a preferred composition is first component + second component + third component.
  • a desirable ratio of the first component is 0.01 parts by weight or more and 5 parts by weight or less.
  • a more desirable ratio is in the range of 0.05 to 3 parts by weight.
  • a particularly desirable ratio is in the range of 0.1 to 2 parts by weight.
  • a desirable ratio of the second component is 35% by weight or more for increasing the maximum temperature or decreasing the viscosity, and is 95% by weight or less for increasing the dielectric anisotropy.
  • a more desirable ratio is in the range of 40% to 90% by weight.
  • a particularly desirable ratio is in the range of 45% to 85% by weight.
  • a desirable ratio of the third component is 5% by weight or more for increasing the dielectric anisotropy, and 60% by weight or less for decreasing the viscosity.
  • a more desirable ratio is in the range of 10% to 55% by weight.
  • a particularly desirable ratio is in the range of 15% to 50% by weight.
  • R 1 , R 4 , R 5 and R 6 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or any hydrogen replaced with fluorine Alkenyl having 2 to 12 carbons.
  • Desirable R 1 , R 5 or R 6 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat.
  • Desirable R 4 is alkenyl having 2 to 12 carbons for decreasing the minimum temperature or decreasing the viscosity.
  • R 2 and R 3 are independently alkyl having 1 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons. Desirable R 2 or R 3 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat.
  • Preferred alkyl is methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl or octyl. More desirable alkyl is ethyl, propyl, butyl, pentyl, or heptyl for decreasing the viscosity.
  • Preferred alkoxy is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, or heptyloxy. More desirable alkoxy is methoxy or ethoxy for decreasing the viscosity.
  • Preferred alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-hexenyl, 2-hexenyl, 3-hexenyl, 4-hexenyl, or 5-hexenyl. More desirable alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 3-butenyl, or 3-pentenyl for decreasing the viscosity.
  • the preferred configuration of —CH ⁇ CH— in these alkenyls depends on the position of the double bond.
  • Trans is preferable in alkenyl such as 1-propenyl, 1-butenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 3-pentenyl and 3-hexenyl for decreasing the viscosity.
  • Cis is preferred for alkenyl such as 2-butenyl, 2-pentenyl, and 2-hexenyl.
  • linear alkenyl is preferable to branching.
  • alkenyl in which any hydrogen is replaced by fluorine include 2,2-difluorovinyl, 3,3-difluoro-2-propenyl, 4,4-difluoro-3-butenyl, 5,5-difluoro-4- Pentenyl and 6,6-difluoro-5-hexenyl. Further preferred examples are 2,2-difluorovinyl and 4,4-difluoro-3-butenyl for decreasing the viscosity.
  • Ring A is 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene. Desirable ring A is 1,4-cyclohexylene for decreasing the minimum temperature. Ring B and Ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 3-fluoro-1,4-phenylene or 2,5-difluoro- When it is 1,4-phenylene and p is 2, any two rings B may be the same or different. Desirable ring B or ring C is 1,4-cyclohexylene for decreasing the viscosity, and 1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy.
  • Ring D is 1,4-cyclohexylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 3-fluoro-1,4-phenylene, Any two rings D when 3,5-difluoro-1,4-phenylene or 2,5-pyrimidine and k is 2 or 3 may be the same or different. Desirable ring D is 1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy.
  • Z 1 is a single bond, ethylene, or carbonyloxy, and any two Z 1 when p is 2 may be the same or different. Desirable Z 1 is a single bond for decreasing the viscosity.
  • Z 2 is a single bond, ethylene, carbonyloxy, or difluoromethyleneoxy, and any two Z 2 when k is 2 or 3 may be the same or different. Desirable Z 2 is difluoromethyleneoxy for increasing the dielectric anisotropy.
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 , and X 9 are independently hydrogen or fluorine. Desirable X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 , or X 9 is fluorine for increasing the dielectric anisotropy.
  • Y 1 is fluorine, chlorine, or trifluoromethoxy. Desirable Y 1 is fluorine for decreasing the minimum temperature.
  • p is independently 1 or 2. Preferred p is 1 for decreasing the viscosity. k is independently 1, 2, 3, or 4. Preferred k is 2 for decreasing the minimum temperature.
  • R 7 and R 11 are independently straight-chain alkyl having 1 to 12 carbons.
  • R 8 is straight-chain alkyl having 1 to 12 carbons or straight-chain alkoxy having 1 to 12 carbons.
  • R 9 and R 10 are independently straight-chain alkyl having 1 to 12 carbons or straight-chain alkenyl having 2 to 12 carbons.
  • trans is preferable to cis for the configuration of 1,4-cyclohexylene for increasing the maximum temperature.
  • Desirable compounds (1) are the compound (1-1-1) and the compound (1-2-1). More desirable compound (1) is the compound (1-1-1). Desirable compounds (2) are from the compound (2-1-1) to the compound (2-7-1). More desirable compounds (2) are the compound (2-1-1), the compound (2-5-1), and the compound (2-7-1). Desirable compounds (3) are the compound (3-1-1) to the compound (3-18-1), the compound (3-19-1) to the compound (3-19-2), and the compound (3-20-1). ) To compound (3-20-3), compound (32-1-1) to compound (3-21-2), compound (3-22-1), compound (323-1) to compound (3 -23-2), and compound (3-24) to compound (3-32).
  • More desirable compounds (3) are the compound (3-6-1), the compound (3-9-1), the compound (3-11-1), the compound (3-15-1), and the compound (3-18). -1). Particularly preferred compounds (3) are the compound (3-9-1), the compound (3-11-1), the compound (3-15-1), and the compound (3-18-1).
  • additives that may be mixed with the composition will be described.
  • Such additives are optically active compounds other than the first component, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, and the like.
  • Examples of the optically active compound are the compound (4-1) to the compound (4-4).
  • a desirable ratio of the optically active compound is 5% by weight or less.
  • a more desirable ratio is in the range of 0.01% to 2% by weight.
  • an optically active compound other than the first component When an optically active compound other than the first component is added, it is preferable to use an optically active compound having the same twist direction as that of the first component, that is, the compound (1), in order to shorten the helical pitch of the composition. .
  • twist compounds having the same twist direction and in the opposite direction can be combined.
  • oxidation prevention An agent is mixed into the composition.
  • a preferred example of the antioxidant is a compound (5) wherein n is an integer of 1 to 9.
  • n is 1, 3, 5, 7, or 9.
  • Further preferred n is 1 or 7. Since the compound (5) in which n is 1 has high volatility, it is effective in preventing a decrease in specific resistance due to heating in the atmosphere. Since the compound (5) in which n is 7 has low volatility, it is effective for maintaining a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase after using the device for a long time.
  • a desirable ratio of the antioxidant is 50 ppm or more for achieving its effect, and is 600 ppm or less for avoiding a decrease in the maximum temperature or avoiding an increase in the minimum temperature. A more desirable ratio is in the range of 100 ppm to 300 ppm.
  • the ultraviolet absorber examples include benzophenone derivatives, benzoate derivatives, triazole derivatives and the like. Also preferred are light stabilizers such as sterically hindered amines.
  • a desirable ratio in these absorbents and stabilizers is 50 ppm or more for obtaining the effect thereof, and 10,000 ppm or less for avoiding a decrease in the maximum temperature or avoiding an increase in the minimum temperature. A more desirable ratio is in the range of 100 ppm to 10,000 ppm.
  • a dichroic dye such as an azo dye or an anthraquinone dye is mixed with the composition so as to be adapted to a GH (guest host) mode element.
  • a preferred ratio of the dye is in the range of 0.01% by weight to 10% by weight.
  • an antifoaming agent such as dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil is mixed with the composition.
  • a desirable ratio of the antifoaming agent is 1 ppm or more for obtaining the effect thereof, and 1000 ppm or less for preventing a poor display.
  • a more desirable ratio is in the range of 1 ppm to 500 ppm.
  • a polymerizable compound is mixed with the composition in order to adapt to a PSA (polymer-sustained alignment) mode element.
  • Preferred examples of the polymerizable compound are compounds having a polymerizable group such as acrylate, methacrylate, vinyl compound, vinyloxy compound, propenyl ether, epoxy compound (oxirane, oxetane), vinyl ketone and the like. Particularly preferred examples are acrylate or methacrylate derivatives.
  • a desirable ratio of the polymerizable compound is 0.05% by weight or more for obtaining the effect thereof, and is 10% by weight or less for preventing a display defect. A more desirable ratio is in the range of 0.1% to 2% by weight.
  • the polymerizable compound is preferably polymerized by UV irradiation or the like in the presence of a suitable initiator such as a photopolymerization initiator.
  • a suitable initiator such as a photopolymerization initiator.
  • Appropriate conditions for polymerization, the appropriate type of initiator, and the appropriate amount are known to those skilled in the art and are described in the literature.
  • Irgacure 651 registered trademark
  • Irgacure 184 registered trademark
  • Darocure 1173 registered trademark
  • the polymerizable compound preferably contains a photopolymerization initiator in the range of 0.1% to 5% by weight.
  • the photopolymerization initiator is contained in the range of 1% by weight to 3% by weight.
  • a phenol derivative (1-1b) is prepared by adding a catalyst such as Pd to a mixture of the corresponding boronic acid derivative (1-1a) and 2-fluoro-4-bromo-phenol and performing a Suzuki coupling reaction. .
  • a catalyst such as Pd
  • 2-fluoro-4-bromo-phenol performing a Suzuki coupling reaction.
  • the compound (1-1b) and optically active 2-octanol By subjecting the obtained compound (1-1b) and optically active 2-octanol to Mitsunobu reaction using diethyl azocarboxylate (DEAD), the compound (1-1) can be derived.
  • DEAD diethyl azocarboxylate
  • tosyl chloride is added to optically active 2-octanol to add tosyl chloride, followed by etherification by adding a base to the obtained compound (1-1c) and 2-fluoro-4-bromophenol.
  • the target compound (1-1) can be obtained by adding a catalyst such as Pd to the mixture of the compound (1-1d) and the boronic acid derivative (1-1a) and performing a Suzuki coupling reaction.
  • the composition is prepared from the compound thus obtained by known methods. For example, the component compounds are mixed and dissolved in each other by heating.
  • the composition of the present invention mainly has a minimum temperature of ⁇ 10 ° C. or lower, a maximum temperature of 70 ° C. or higher, and an optical anisotropy in the range of 0.07 to 0.20.
  • a device containing this composition has a large voltage holding ratio.
  • This composition is suitable for an AM device.
  • This composition is particularly suitable for a transmissive AM device.
  • a composition having an optical anisotropy in the range of 0.08 to 0.25, or 0.10 to 0.30 by controlling the ratio of the component compounds or by mixing other liquid crystal compounds. You may prepare the composition which has the optical anisotropy of the range of these.
  • This composition can be used as an optically active composition by adding an optically active compound.
  • This composition can be used for an AM device. Further, it can be used for PM elements.
  • This composition can be used for an AM device and a PM device having modes such as PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, VA, and PSA.
  • Use for an AM device having a TN, OCB or IPS mode is particularly preferable.
  • These elements may be reflective, transmissive, or transflective. Use in a transmissive element is preferred. It can also be used for an amorphous silicon-TFT device or a polycrystalline silicon-TFT device.
  • NCAP non-curvilinear-aligned-phase
  • PD polymer-dispersed
  • the obtained compound was analyzed by nuclear magnetic resonance spectrum obtained by 1 H-NMR analysis and 19 F-NMR analysis, gas chromatogram obtained by gas chromatography (GC) analysis, specific optical rotation obtained by polarimeter analysis, etc. First, the analysis method will be described.
  • 1 H-NMR analysis DRX-500 (Bruker Biospin Co., Ltd.) was used as the measuring apparatus. The measurement was carried out by dissolving the sample produced in Examples and the like in a deuterated solvent in which a sample such as CDCl 3 was soluble, at room temperature, 500 MHz, and 32 times of integration.
  • s means a singlet
  • d is a doublet
  • t is a triplet
  • q is a quartet
  • m is a multiplet
  • br is broad.
  • Tetramethylsilane (TMS) was used as a reference material for the zero point of the chemical shift ⁇ value.
  • 19 F-NMR analysis DRX-500 (manufactured by Bruker BioSpin Corporation) was used as a measuring apparatus. The measurement was carried out by dissolving the sample produced in Examples and the like in a deuterated solvent in which a sample such as CDCl 3 was soluble, at room temperature, 500 MHz, and 32 times of integration.
  • s means a singlet
  • d is a doublet
  • t is a triplet
  • q is a quartet
  • m is a multiplet
  • br is broad.
  • trichlorofluoromethane was used as a reference material for the zero point of the chemical shift ⁇ value.
  • GC analysis A GC-14B gas chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation was used as a measuring apparatus.
  • a capillary column CBP1-M25-025 (length: 25 m, inner diameter: 0.22 mm, film thickness: 0.25 ⁇ m) manufactured by Shimadzu Corporation; dimethylpolysiloxane; nonpolar) as the stationary liquid phase was used.
  • Helium was used as the carrier gas, and the flow rate was adjusted to 1 ml / min.
  • the temperature of the sample vaporizing chamber was set to 280 ° C., and the temperature of the detector (FID) portion was set to 300 ° C.
  • the sample was dissolved in toluene to prepare a 1% by weight solution, and 1 ⁇ l of the resulting solution was injected into the sample vaporization chamber.
  • a recorder a C-R6A type Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation or an equivalent thereof was used.
  • the obtained gas chromatogram shows the peak retention time and peak area value corresponding to the component compounds.
  • capillary column DB-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m) manufactured by Agilent Technologies Inc.
  • HP-1 length 30 m, inner diameter 0
  • Rtx-1 from Restek Corporation (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m)
  • BP-1 from SGE International Corporation Pty. Ltd (length 30 m, inner diameter) 0.32 mm, film thickness of 0.25 ⁇ m) or the like
  • SGE International Corporation Pty. Ltd length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness of 0.25 ⁇ m
  • the peak area ratio in the gas chromatogram corresponds to the ratio of the component compounds.
  • the weight% of the component compound of the analysis sample is not completely the same as the area% of each peak of the analysis sample.
  • the correction factor is substantially 1. Therefore, the weight% of the component compound in the analysis sample substantially corresponds to the area% of each peak in the analysis sample. This is because there is no significant difference in the correction coefficients of the component liquid crystal compounds.
  • an internal standard method by gas chromatogram is used.
  • the measuring apparatus used was a JASCO DIP-360 digital polarimeter.
  • the sample produced in Examples and the like was dissolved in CHCl 3 in which the sample is soluble, and placed in a CG1-100 cylindrical glass cell (diameter: 10 mm, length: 100 mm) manufactured by JASCO Corporation. The number of times was 10 times.
  • a light source a sodium lamp (589 nm) standard was used.
  • samples for measuring physical properties of liquid crystal compounds There are two types of samples for measuring the physical property values of the liquid crystal compound: when the compound itself is used as a sample, and when the compound is mixed with a mother liquid crystal as a sample.
  • the components of the mother liquid crystals are as follows. The ratio of each component is% by weight.
  • Measured characteristic values according to the following method. Many of them are the methods described in the Standard of Electronics Industry Association of Japan EIAJ ED-2521A, or a modified method thereof.
  • the values obtained using the liquid crystal compound itself as a sample and the values obtained using the liquid crystal composition itself as a sample are described as experimental data.
  • the value obtained by extrapolation was used as the value.
  • Phase structure and transition temperature (°C) Measurement was carried out by the methods (1) and (2) below.
  • a compound is placed on a hot plate (Mettler FP-52 type hot stage) of a melting point measuring apparatus equipped with a polarizing microscope, and a phase state and its change are observed with a polarizing microscope while heating at a rate of 3 ° C./min. , Identified the type of phase.
  • (2) Using a scanning calorimeter DSC-7 system or Diamond DSC system manufactured by PerkinElmer, Inc., the temperature is raised and lowered at a rate of 3 ° C / min, and the start point of the endothermic peak or exothermic peak accompanying the phase change of the sample is excluded.
  • the transition temperature was determined by onset.
  • the crystal was expressed as Cr.
  • the smectic phase is represented as S and the nematic phase is represented as N.
  • the liquid (isotropic) was expressed as Iso.
  • the smectic phase if can be distinguished in the smectic F phase, or a smectic C phase, expressed as S F or S C, respectively.
  • Cr 50.0 N 100.0 Iso means that the transition temperature (CN) from the crystal to the nematic phase is 50.0 ° C., and the transition temperature from the nematic phase to the liquid ( NI) is 100.0 ° C. The same applies to other notations.
  • NI Maximum temperature of nematic phase
  • a sample was placed on a hot plate of a melting point measuring device equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1 ° C./min. The temperature was measured when a part of the sample changed from a nematic phase to an isotropic liquid.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “upper limit temperature”.
  • T C Minimum temperature of nematic phase
  • Viscosity (bulk viscosity; ⁇ ; measured at 20 ° C .; mPa ⁇ s): An E-type viscometer was used for measurement.
  • Viscosity (rotational viscosity; ⁇ 1; measured at 25 ° C .; mPa ⁇ s): Measurement was performed according to the method described in M. ⁇ Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). A sample was put in a device in which the twist angle was 0 ° and the distance between two glass substrates (cell gap) was 5 ⁇ m. The voltage was applied stepwise to the device every 0.5V in the range of 16V to 19.5V. After no application for 0.2 seconds, the application was repeated under the condition of only one rectangular wave (rectangular pulse; 0.2 seconds) and no application (2 seconds).
  • the peak current (peak current) and peak time (peak time) of the transient current (transient current) generated by this application were measured.
  • the value of rotational viscosity was obtained from these measured values and the calculation formula (8) described on page 40 in the paper by M. Imai et al.
  • the value of dielectric anisotropy necessary for this calculation was determined by the method described below using the element whose rotational viscosity was measured.
  • Threshold voltage (Vth; measured at 25 ° C .; V): An LCD5100 luminance meter manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used for measurement.
  • the light source is a halogen lamp.
  • a sample was put in a normally white mode TN device in which the distance between two glass substrates (cell gap) was about 0.45 mm / ⁇ n ( ⁇ m) and the twist angle was 80 degrees.
  • the voltage (32 Hz, rectangular wave) applied to this element was increased stepwise from 0V to 10V by 0.02V.
  • the device was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured.
  • a voltage-transmittance curve was created in which the transmittance was 100% when the light amount reached the maximum and the transmittance was 0% when the light amount was the minimum.
  • the threshold voltage is a voltage when the transmittance reaches 90%.
  • Voltage holding ratio (VHR-1; 25 ° C .;%):
  • the TN device used for the measurement has a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) is 5 ⁇ m. This element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays after the sample was placed.
  • the TN device was charged by applying a pulse voltage (60 microseconds at 5 V).
  • the decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds with a high-speed voltmeter, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit cycle was determined.
  • the area B is an area when it is not attenuated.
  • the voltage holding ratio is a percentage of the area A with respect to the area B.
  • Voltage holding ratio (VHR-2; 80 ° C .;%):
  • the TN device used for the measurement has a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) is 5 ⁇ m. This element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays after the sample was placed.
  • the TN device was charged by applying a pulse voltage (60 microseconds at 5 V).
  • the decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds with a high-speed voltmeter, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit cycle was determined.
  • the area B is an area when it is not attenuated.
  • the voltage holding ratio is a percentage of the area A with respect to the area B.
  • VHR-3 Voltage holding ratio
  • the TN device used for measurement has a polyimide alignment film, and the cell gap is 5 ⁇ m.
  • a sample was injected into this element and irradiated with light for 20 minutes.
  • the light source is an ultra high pressure mercury lamp USH-500D (manufactured by USHIO), and the distance between the element and the light source is 20 cm.
  • the decreasing voltage was measured for 16.7 milliseconds.
  • VHR-3 is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more.
  • VHR-4 Voltage holding ratio
  • the TN device into which the sample was injected was heated in a constant temperature bath at 80 ° C. for 500 hours, and then the voltage holding ratio was measured to evaluate the stability against heat.
  • a composition having a large VHR-4 has a large stability to heat.
  • the decreasing voltage was measured for 16.7 milliseconds.
  • the rise time ( ⁇ r: rise time; millisecond) is the time required for the transmittance to change from 90% to 10%.
  • the fall time ( ⁇ f: fall time; millisecond) is the time required to change the transmittance from 10% to 90%.
  • the response time is the sum of the rise time and the fall time thus obtained.
  • Twist direction of helix A helical pitch (P 1 ) of a composition prepared by adding 1 part by weight of a sample to 100 parts by weight of a base liquid crystal was measured. Another composition was prepared by adding a standard sample of optically active compound that was right-twisted to the mother liquid crystals. The amount of the standard sample was determined in advance so that the helical pitch (P 2 ) of this composition was the same as that of P 1 . Next, these compositions were mixed in equal amounts, and the helical pitch (P mix ) was measured. The sample was determined to be right twist if P mix was between P 1 and P 2 , and was determined to be left twist when P mix was clearly greater than P 1 and P 2 .
  • Standard optically active compounds are as follows. :
  • GC-14B gas chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation was used for measurement.
  • the carrier gas is helium (2 mL / min).
  • the sample vaporization chamber was set at 280 ° C, and the detector (FID) was set at 300 ° C.
  • capillary column DB-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m; stationary liquid phase is dimethylpolysiloxane; nonpolar) manufactured by Agilent Technologies Inc. was used.
  • the column was held at 200 ° C. for 2 minutes and then heated to 280 ° C. at a rate of 5 ° C./min.
  • a sample was prepared in an acetone solution (0.1% by weight), and 1 ⁇ L thereof was injected into the sample vaporization chamber.
  • the recorder is a C-R5A Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation, or an equivalent product.
  • the obtained gas chromatogram showed the peak retention time and peak area corresponding to the component compounds.
  • capillary column As a solvent for diluting the sample, chloroform, hexane or the like may be used.
  • the following capillary column may be used.
  • HP-1 from Agilent Technologies Inc. (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m), Rtx-1 from Restek Corporation (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m), BP-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m) manufactured by SGE International Pty.
  • a capillary column CBP1-M50-025 length 50 m, inner diameter 0.25 mm, film thickness 0.25 ⁇ m
  • Shimadzu Corporation may be used.
  • the ratio of the liquid crystal compound contained in the composition may be calculated by the following method. Liquid crystalline compounds can be detected by gas chromatography. The area ratio of peaks in the gas chromatogram corresponds to the ratio (number of moles) of liquid crystal compounds. When the capillary column described above is used, the correction coefficient of each liquid crystal compound may be regarded as 1. Accordingly, the ratio (% by weight) of the liquid crystal compound is calculated from the peak area ratio.
  • the present invention will be described in detail by examples.
  • the present invention is not limited by the following examples.
  • the compounds in Comparative Examples and Examples were represented by symbols based on the definitions in Table 3 below.
  • Table 3 the configuration regarding 1,4-cyclohexylene is trans.
  • the number in parentheses after the symbol corresponds to the number of the preferred compound.
  • the symbol ( ⁇ ) means other liquid crystal compounds.
  • the ratio (percentage) of the liquid crystal compound is a weight percentage (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition excluding the first component, and the liquid crystal composition contains impurities in addition to this.
  • Example 2 Synthesis of (S) -3-fluoro-4- (octane-2-yloxy) -4 ′-(4-propylcyclohexyl) biphenyl (compound (1-1-1) in which R 1 is propyl) [Example 1] (S) -3-fluoro-4- (octane) in the same manner except that (R) -2-octanol was used instead of (S) -2-octanol -2-yloxy) -4 ′-(4-propylcyclohexyl) biphenyl (1.5 g) was obtained.
  • V-HH-3 (2-1-1) 28% V-HH-5 (2-1-1) 6% 1V-HH-3 (2-1-1) 5% 3-HH-O1 (2-1-1) 5% 1V2-BB-1 (2-3-1) 4% 3-HHEH-5 (2-4-1) 3% VFF-HHB-1 (2-5) 3% 3-HHB-O1 (2-5-1) 3% 3-HB-CL (3-1-1) 9% 3-HHXB (F, F) -F (3-6-1) 16% 3-HBB (F, F) -F (3-8-1) 8% 3-BB (F) B (F, F) -F (3-9-1) 7% 5-HBBB (F, F) XB (F, F) -F (3-20-1) 3% 0.8 parts by weight of the following compound (1-2-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • V-HH-3 (2-1-1) 34% V-HH-5 (2-1-1) 3% 7-HB-1 (2-2-1) 4% V2-BB-1 (2-3-1) 6% V-HHB-1 (2-5-1) 14% 3-HBB-2 (2-6-1) 3% 1V2-BB-F (3-2) 5% 1V2-BB-CL (3-3) 3% 3-HHB (F, F) -F (3-5-1) 10% 3-BB (F) B (F, F) -F (3-9-1) 9% 3-HHB (F) B (F, F) -F (3-14-1) 6% 5-BB (F) B (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-21-2) 3% 0.5 parts by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • Example 8 V-HH-3 (2-1-1) 45% 1V-HH-3 (2-1-1) 9% V2-BB-1 (2-3-1) 3% V2-BB (F) B-1 (2-7-1) 12% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 9% 3-BB (F, F) XB (F) -OCF3 (3-12-1) 8% 5-HBB (F, F) XB (F, F) -F (3-16-1) 3% 4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 5% 5-HB (F) B (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-22-1) 3% 1O1-HBBH-5 (-) 3% 2 parts by weight of the following compound (1) was added to 100 parts by weight of the composition.
  • V-HH-3 (2-1-1) 42% 1V-HH-3 (2-1-1) 8% V-HHB-1 (2-5-1) 10% 3-HB-CL (3-1-1) 8% 3-HHB-CL (3-4-1) 6% 3-PyBB-F (3-10-1) 3% 4-PyBB-F (3-10-1) 3% 5-PyBB-F (3-10-1) 3% 3-HHBB (F, F) -F (3-13-1) 6% 4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 8% 5-PyB (F) B (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-32) 3% 1 part by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • V-HH-3 (2-1-1) 44% 1V-HH-3 (2-1-1) 10% V2-BB-1 (2-3-1) 6% 3-HHB-1 (2-5-1) 3% V-HHB-1 (2-5-1) 6% 1-BB (F) B-2V (2-7-1) 3% 2-BB (F) B-2V (2-7-1) 3% 3-HBBBXB (F, F) -F (3-15-1) 7% 5-HGB (F, F) -F (3-28) 6% 3-GHB (F, F) -F (3-29) 6% 5-dhB (F) B (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-30) 3% 5-dhB (F) B (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-30) 3% 5 parts by weight of the following compound (1) was added to 100 parts by weight of the composition.
  • VFF-HH-3 (2-1) 9% V-HH-3 (2-1-1) 39% 1V-HH-3 (2-1-1) 10% V-HHB-1 (2-5-1) 3% V2-HHB-1 (2-5-1) 8% 3-HHB (F, F) -F (3-5-1) 6% 3-HBB-F (3-7-1) 6% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 13% 5-HB (F) B (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-20-3) 3% 5-BB (F) B (F, F) XB (F) B (F) -OCF3 (3-23-1) 3% 0.5 parts by weight of the following compound (1-1-2) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • Example 13 V-HH-3 (2-1-1) 36% 1V-HH-3 (2-1-1) 7% V2-BB-1 (2-3-1) 4% 3-HHEH-5 (2-4-1) 4% 2-BB (F) B-3 (2-7-1) 9% 1-BB (F) B-2V (2-7-1) 7% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 10% 5-BB (F) B (F, F) XB (F) B (F, F) -F (3-23-2) 3% 3-BB (F, F) XB (F) -F (3-25) 10% 3-HHEB (F, F) -F (3-26) 10% 1 part by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • V-HH-3 (2-1-1) 34% 1V-HH-3 (2-1-1) 10% V-HHB-1 (2-5-1) 12% 2-BB (F) B-3 (2-7-1) 10% 2-BB (F) B-5 (2-7-1) 9% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 20% 3-HHBB (F, F) -F (3-13-1) 5% 0.8 parts by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • Example 15 V-HH-3 (2-1-1) 39% 1V-HH-3 (2-1-1) 7% V-HHB-1 (2-5-1) 10% 2-BB (F) B-3 (2-7-1) 12% 2-BB (F) B-5 (2-7-1) 8% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 13% 3-HHBB (F, F) -F (3-13-1) 5% 4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 6% 0.5 parts by weight of the following compound (1-2-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • V-HH-3 (2-1-1) 45% V-HHB-1 (2-5-1) 11% 1-BB (F) B-2V (2-7-1) 6% 2-BB (F) B-2V (2-7-1) 8% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 14% 3-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 3% 4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 9% 5-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 4% 0.4 parts by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • V-HH-3 (2-1-1) 48% V2-BB-1 (2-3-1) 5% 1-BB (F) B-2V (2-7-1) 8% 2-BB (F) B-2V (2-7-1) 8% 3-BB (F) B-2V (2-7-1) 13% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 9% 3-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 3% 4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 6% 0.5 parts by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • Example 18 V-HH-3 (2-1-1) 46% 1V-HH-3 (2-1-1) 10% V-HHB-1 (2-5-1) 11% V2-HHB-1 (2-5-1) 4% 2-BB (F) B-3 (2-7-1) 9% 2-BB (F) B-5 (2-7-1) 3% 3-HBB (F, F) -F (3-8-1) 5% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 7% 4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 5% 0.5 parts by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • V-HH-3 (2-1-1) 42% 1V-HH-3 (2-1-1) 10% V-HHB-1 (2-5-1) 3% V2-HHB-1 (2-5-1) 4% 1-BB (F) B-2V (2-7-1) 3% 2-BB (F) B-2V (2-7-1) 8% 3-BB (F) B-2V (2-7-1) 9% 3-BB (F) B (F, F) -F (3-9-1) 5% 3-BB (F, F) XB (F, F) -F (3-11-1) 4% 3-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 3% 4-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 5% 5-BB (F) B (F, F) XB (F, F) -F (3-18-1) 4% 1 part by weight of the following compound (1-1-1) was added to 100 parts by weight of the above composition.
  • the compositions of Examples 3 to 19 have a shorter helical pitch and a shorter response time than that of Comparative Example 1. Therefore, the liquid crystal composition according to the present invention has more excellent characteristics than the liquid crystal composition shown in Comparative Example 1.
  • the present invention has a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a large optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a large specific resistance, a high stability to ultraviolet rays, a high stability to heat, etc. Therefore, the liquid crystal display device using this composition has a short response time, a large voltage holding ratio, a liquid crystal composition satisfying at least one characteristic or having an appropriate balance with respect to at least two characteristics. Since it has a large contrast ratio and a long lifetime, it is suitable for an AM device or the like.

Abstract

 ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する、または少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物を提供する。短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などを有するAM素子を提供する。 第一成分として特定の光学活性化合物を含有し、第二成分として大きな上限温度、または小さな粘度を有する特定の化合物、および第三成分として正に大きな誘電率異方性を有する特定の化合物をそれぞれ含有してもよい、ネマチック相を有する液晶組成物、およびこの組成物を含有する液晶表示素子である。

Description

液晶組成物および液晶表示素子
 本発明は、主としてAM(active matrix)素子などに適する液晶組成物およびこの組成物を含有するAM素子などに関する。特に、誘電率異方性が正の液晶組成物に関し、この組成物を含有するTN(twisted nematic)モード、OCB(optically compensated bend)モード、IPS(in-plane switching)モード、またはPSA(polymer sustained alignment)モードの素子などに関する。
 液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、PC(phase change)、TN(twisted nematic)、STN(super twisted nematic)、ECB(electrically controlled birefringence)、OCB(optically compensated bend)、IPS(in-plane switching)、VA(vertical alignment)、PSA(Polymer sustained alignment)モードなどである。素子の駆動方式に基づいた分類は、PM(passive matrix)とAM(active matrix)である。PMはスタティック(static)とマルチプレックス(multiplex)などに分類され、AMはTFT(thin film transistor)、MIM(metal insulator metal)などに分類される。TFTの分類は非晶質シリコン(amorphous silicon)および多結晶シリコン(polycrystal silicon)である。後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、そして自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
 これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。この液晶組成物はネマチック相を有する。良好な一般的特性を有するAM素子を得るには組成物の一般的特性を向上させる。2つの一般的特性における関連を下記の表1にまとめる。組成物の一般的特性を市販されているAM素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は70℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は-10℃以下である。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。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
 組成物の光学異方性は、素子のコントラスト比に関連する。組成物の光学異方性(Δn)と素子のセルギャップ(d)との積(Δn×d)は、コントラスト比を最大にするように設計される。適切な積の値は動作モードの種類に依存する。TNのようなモードの素子では、適切な値は約0.45μmである。この場合、小さなセルギャップの素子には大きな光学異方性を有する組成物が好ましい。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、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。長時間使用したあと、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、液晶表示素子の寿命に関する。これらの安定性が高いとき、この素子の寿命は長い。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。
 TNモードを有するAM素子においては、液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性な化合物が組成物に混合される。また、正の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。一方、VAモードを有するAM素子においては負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。IPSモードを有するAM素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。PSAモードを有するAM素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。正の誘電率異方性を有する液晶組成物の例は次の特許文献に開示されている。
特開平2-67232号公報 特開平5-229979号公報
 望ましいAM素子は、使用できる温度範囲が広い、応答時間が短い、コントラスト比が大きい、しきい値電圧が低い、電圧保持率が大きい、寿命が長い、などの特性を有する。1ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物の望ましい特性は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などである。
 本発明の1つの目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する液晶組成物である。他の目的は、少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。別の目的は、このような組成物を含有する液晶表示素子である。別の目的は、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、紫外線に対する高い安定性などを有する組成物であり、そして短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などを有するAM素子である。
 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの光学活性化合物を含有し、そしてネマチック相を有する液晶組成物、およびこの組成物を含有する液晶表示素子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010

ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;RおよびRは互いに異なって、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、1,4-シクロへキシレンまたは1,4-フェニレンである。
 式(1)で表される化合物を2つ以上組み合わせて使用する場合、組成物のらせんピッチを短くするため、および式(1)で表される化合物の添加量を少なくするために、同一のねじれ方向を持つ化合物を使用することが好ましい。ただ、組成物のらせんピッチの長さの温度依存性を調整するために、同一のねじれ方向を持つ、及び逆向きのねじれ化合物を組み合わせることができる。
 本発明の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する液晶組成物である。本発明の1つの側面は、少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。別の側面は、このような組成物を含有する液晶表示素子である。他の側面は、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、紫外線に対する高い安定性などを有する組成物であり、そして短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などを有するAM素子である。
 この明細書における用語の使い方は次のとおりである。本発明の液晶組成物または本発明の液晶表示素子をそれぞれ「組成物」または「素子」と略すことがある。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の総称である。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物または液晶相を有さないが組成物の成分として有用な化合物を意味する。この有用な化合物は例えば1,4-シクロヘキシレンや1,4-フェニレンのような六員環を有し、その分子構造は棒状(rod like)である。光学活性な化合物または重合可能な化合物は組成物に添加されることがある。これらの化合物が液晶性化合物であったとしても、ここでは添加物として分類される。式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を「化合物(1)」と略すことがある。「化合物(1)」は、式(1)で表される1つの化合物または2つ以上の化合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意であることを示すが、個数が0である場合を含まない。
 ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。「比抵抗が大きい」は、組成物が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し、そして長時間使用したあと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ことを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が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電圧保持率を有し、そして長時間使用したあと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電圧保持率を有することを意味する。光学異方性などの特性を説明するときは、実施例に記載した測定方法で得られた値を用いる。第一成分は、1つの化合物または2つ以上の化合物である。「第一成分の割合」は、第一成分を除く液晶組成物の重量を100としたときの第一成分の重量比率(重量部)を意味する。「第二成分の割合」は、第一成分を除く液晶組成物の重量に基づいた第二成分の重量百分率(重量%)を意味する。「第三成分の割合」は、第二成分と同様である。組成物に混合される添加物の割合は、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)または重量百万分率(ppm)を意味する。
 成分化合物の化学式において、Rの記号を複数の化合物に用いた。これらの化合物において、任意の2つのRの意味は同じであっても、異なってもよい。例えば、化合物(1-1)のRがエチルであり、化合物(1-2)のRがエチルであるケースがある。化合物(1-1)のRがエチルであり、化合物(1-2)のRがプロピルであるケースもある。このルールは、R、Rなどにも適用される。化学式において、「CL」は塩素を表す。
 本発明は、下記の項などである。
1. 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの光学活性化合物を含有し、ネマチック相を有する液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;RおよびRは互いに異なって、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、1,4-シクロへキシレンまたは1,4-フェニレンである。
2. 式(1)において、RおよびRの炭素数の和が3~10の範囲である、項1に記載の液晶組成物。
3. 第一成分が式(1-1)および式(1-2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項2に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
4. 第一成分を除く液晶組成物100重量部に対して、第一成分の割合が0.01重量部から5重量部の範囲である項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
5. 第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Bおよび環Cは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、3-フルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは独立して、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり;pは1または2である。
6. 第二成分が式(2-1)から式(2-7)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項5に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
7. 第二成分が式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項6に記載の液晶組成物。
8. 第二成分が、式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物、および式(2-5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である項6に記載の液晶組成物。
9. 第二成分が、式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物、および式(2-7)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である項6に記載の液晶組成物。
10. 第二成分が、式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物、式(2-5)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、および式(2-7)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である項6に記載の液晶組成物。
11. 第一成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第二成分の割合が35重量%から95重量%の範囲である項5から10のいずれか1項に記載の液晶組成物。
12. 第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015

ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Dは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、3-フルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ピリミジンであり;Zは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり;XおよびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、またはトリフルオロメトキシであり;kは、1、2、3、または4である。
13. 第三成分が式(3-1)から式(3-23)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項12に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

ここで、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;X、X、X、X、X、X、X、X、およびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、またはトリフルオロメトキシである。
14. 第三成分が式(3-9)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項13に記載の液晶組成物。
15. 第三成分が式(3-11)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項13に記載の液晶組成物。
16. 第三成分が式(3-15)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項13に記載の液晶組成物。
17. 第三成分が式(3-18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である項13に記載の液晶組成物。
18. 第三成分が、式(3-6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および式(3-11)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である項13に記載の液晶組成物。
19. 第三成分が、式(3-9)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および式(3-18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である項13に記載の液晶組成物。
20. 第三成分が、式(3-15)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および式(3-18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である項13に記載の液晶組成物。
21. 第一成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第三成分の割合が5重量%から60重量%の範囲である項12から20のいずれか1項に記載の液晶組成物。
22. ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、波長589nmにおける光学異方性(25℃)が0.08以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃)が2以上である項1から21のいずれか1項に記載の液晶組成物。
23. 項1から22のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
24. 液晶表示素子の動作モードが、TNモード、OCBモード、IPSモード、またはPSAモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である項23に記載の液晶表示素子。
25. 式(1-1)で表される光学活性化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018

ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
 本発明は、次の項も含む。1)光学活性な化合物をさらに含有する上記の組成物、2)酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などの添加物をさらに含有する上記の組成物、3)上記の組成物を含有するAM素子、4)上記の組成物を含有し、そしてTN、ECB、OCB、IPS、またはPSAのモードを有する素子、5)上記の組成物を含有する透過型の素子、6)上記の組成物を、ネマチック相を有する組成物としての使用、7)上記の組成物を、光学活性な組成物としての使用。
 本発明の組成物を次の順で説明する。第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分化合物の好ましい割合およびその根拠を説明する。第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。第五に、成分化合物の具体的な例を示す。第六に、組成物に混合してもよい添加物を説明する。第七に、成分化合物の合成法を説明する。最後に、組成物の用途を説明する。
 第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。本発明の組成物は組成物Aと組成物Bに分類される。組成物Aはその他の液晶性化合物、添加物、不純物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物(1)、化合物(2)、および化合物(3)とは異なる液晶性化合物である。このような化合物は、特性をさらに調整する目的で組成物に混合される。その他の液晶性化合物の中で、シアノ化合物は熱または紫外線に対する安定性の観点から少ない方が好ましい。シアノ化合物のさらに好ましい割合は0重量%である。添加物は、第一成分以外の光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などである。不純物は成分化合物の合成などの工程において混入した化合物などである。この化合物が液晶性化合物であったとしても、ここでは不純物として分類される。
 組成物Bは、実質的に、化合物(1)、化合物(2)、および化合物(3)から選択された化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物が添加物および不純物を含有してもよいが、これらの化合物と異なる液晶性化合物を組成物が含有しないことを意味する。組成物Bは組成物Aに比較して成分の数が少ない。コストを下げるという観点から、組成物Bは組成物Aよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって物性をさらに調整できるという観点から、組成物Aは組成物Bよりも好ましい。
 第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を本発明の効果に基づいて表2にまとめる。表2の記号において、Lは大きいまたは高い、Mは中程度の、Sは小さいまたは低い、を意味する。記号L、M、Sは、成分化合物のあいだの定性的な比較に基づいた分類であり、0(ゼロ)は、値がゼロに近いことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
 成分化合物を組成物に混合したとき、成分化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果は次のとおりである。化合物(2)は上限温度を上げる、または粘度を下げる。化合物(3)は下限温度を下げ、そして誘電率異方性を上げる。
 第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分化合物の好ましい割合およびその根拠を説明する。組成物における成分の組み合わせは、第一成分のみ、第一成分+第二成分、第一成分+第三成分、および第一成分+第二成分+第三成分である。好ましい組成物における成分の組み合わせは、第一成分+第二成分+第三成分である。
 第一成分の好ましい割合は、0.01重量部以上であり、5重量部以下である。さらに好ましい割合は0.05重量部から3重量部の範囲である。特に好ましい割合は0.1重量部から2重量部の範囲である。
 第二成分の好ましい割合は、上限温度を上げるため、または粘度を下げるために35重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために95重量%以下である。さらに好ましい割合は40重量%から90重量%の範囲である。特に好ましい割合は45重量%から85重量%の範囲である。
 第三成分の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるために5重量%以上であり、粘度を下げるために60重量%以下である。さらに好ましい割合は10重量%から55重量%の範囲である。特に好ましい割合は15重量%から50重量%の範囲である。
 第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。R、R、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。好ましいR、RまたはRは、紫外線または熱に対する安定性などを上げるために、炭素数1から12のアルキルである。好ましいRは下限温度を下げるため、または粘度を下げるために、炭素数2から12のアルケニルである。RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRまたはRは、紫外線または熱に対する安定性などを上げるために、炭素数1から12のアルキルである。
 好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。
 好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。
 好ましいアルケニルは、ビニル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、3-ペンテニル、4-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、4-ヘキセニル、または5-ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるためにビニル、1-プロペニル、3-ブテニル、または3-ペンテニルである。これらのアルケニルにおける-CH=CH-の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。粘度を下げるためなどから1-プロペニル、1-ブテニル、1-ペンテニル、1-ヘキセニル、3-ペンテニル、3-ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。2-ブテニル、2-ペンテニル、2-ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。これらのアルケニルにおいては、分岐よりも直鎖のアルケニルが好ましい。
 任意の水素がフッ素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、2,2-ジフルオロビニル、3,3-ジフルオロ-2-プロペニル、4,4-ジフルオロ-3-ブテニル、5,5-ジフルオロ-4-ペンテニル、および6,6-ジフルオロ-5-ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために2,2-ジフルオロビニル、および4,4-ジフルオロ-3-ブテニルである。
 環Aは1,4-シクロへキシレンまたは1,4-フェニレンである。好ましい環Aは、下限温度を下げるため、1,4-シクロへキシレンである。
環Bおよび環Cは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、3-フルオロ-1,4-フェニレンまたは2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり、pが2である時の任意の2つの環Bは同じであっても、異なっていてもよい。好ましい環Bまたは環Cは、粘度を下げるために1,4-シクロへキシレンであり、光学異方性を上げるために1,4-フェニレンである。環Dは、1,4-シクロへキシレン、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、3-フルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ピリミジンであり、kが2または3である時の任意の2つの環Dは同じであっても、異なっていてもよい。好ましい環Dは、光学異方性を上げるために1,4-フェニレンである。
 Zは、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり、pが2である時の任意の2つのZは同じであっても、異なっていてもよい。好ましいZは粘度を下げるために単結合である。Zは、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり、kが2または3である時の任意の2つのZは同じであっても、異なってもよい。好ましいZは誘電率異方性を上げるためにジフルオロメチレンオキシである。
、X、X、X、X、X、X、X、およびXは独立して、水素またはフッ素である。好ましいX、X、X、X、X、X、X、X、またはXは、誘電率異方性を上げるためにフッ素である。
 Yは、フッ素、塩素、またはトリフルオロメトキシである。好ましいYは、下限温度を下げるためにフッ素である。
pは独立して、1または2である。好ましいpは粘度を下げるために1である。kは独立して、1、2、3、または4である。好ましいkは下限温度を下げるために2である。
 第五に、成分化合物の具体的な例を示す。下記の好ましい化合物において、RおよびR11は独立して、炭素数1から12を有する直鎖のアルキルである。Rは、炭素数1から12を有する直鎖のアルキルまたは炭素数1から12を有する直鎖のアルコキシである。RおよびR10は独立して、炭素数1から12を有する直鎖のアルキルまたは炭素数2から12を有する直鎖のアルケニルである。これらの化合物において1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。
 好ましい化合物(1)は、化合物(1-1-1)および化合物(1-2-1)である。さらに好ましい化合物(1)は、化合物(1-1-1)である。好ましい化合物(2)は、化合物(2-1-1)から化合物(2-7-1)である。さらに好ましい化合物(2)は、化合物(2-1-1)、化合物(2-5-1)、および化合物(2-7-1)である。好ましい化合物(3)は、化合物(3-1-1)から化合物(3-18-1)、化合物(3-19-1)から化合物(3-19-2)、化合物(3-20-1)から化合物(3-20-3)、化合物(3-21-1)から化合物(3-21-2)、化合物(3-22-1)、化合物(3-23-1)から化合物(3-23-2)、および化合物(3-24)から化合物(3-32)である。さらに好ましい化合物(3)は、化合物(3-6-1)、化合物(3-9-1)、化合物(3-11-1)、化合物(3-15-1)、および化合物(3-18-1)である。特に好ましい化合物(3)は、化合物(3-9-1)、化合物(3-11-1)、化合物(3-15-1)、および化合物(3-18-1)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
 第六に、組成物に混合してもよい添加物を説明する。このような添加物は、第一成分以外の光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などである。光学活性な化合物の例は、化合物(4-1)から化合物(4-4)である。光学活性な化合物の好ましい割合は5重量%以下である。さらに好ましい割合は0.01重量%から2重量%の範囲である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
 第一成分以外の光学活性な化合物を添加する場合、組成物のらせんピッチを短くするために、第一成分すなわち化合物(1)と同一のねじれ方向を持つ光学活性な化合物を使用することが好ましい。ただし、組成物のらせんピッチの長さの温度依存性を調整するために、同一のねじれ方向を持つ、及び逆向きのねじれ化合物を組み合わせることができる。
 大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または素子を長時間使用したあと、室温だけではなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、酸化防止剤が組成物に混合される。
 酸化防止剤の好ましい例は、nが1から9の整数である化合物(5)などである。化合物(5)において、好ましいnは、1、3、5、7、または9である。さらに好ましいnは1または7である。nが1である化合物(5)は、揮発性が大きいので、大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するときに有効である。nが7である化合物(5)は、揮発性が小さいので、素子を長時間使用したあと、室温だけではなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように600ppm以下である。さらに好ましい割合は、100ppmから300ppmの範囲である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
 紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤もまた好ましい。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように10000ppm以下である。さらに好ましい割合は100ppmから10000ppmの範囲である。
 GH(guest host)モードの素子に適合させるためにアゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素(dichroic dye)が組成物に混合される。色素の好ましい割合は、0.01重量%から10重量%の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に混合される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために1ppm以上であり、表示の不良を防ぐために1000ppm以下である。さらに好ましい割合は、1ppmから500ppmの範囲である。
 PSA(polymer sustained alignment)モードの素子に適合させるために重合可能な化合物が組成物に混合される。重合可能な化合物の好ましい例はアクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、ビニルケトンなどの重合可能な基を有する化合物である。特に好ましい例は、アクリレート、またはメタクリレートの誘導体である。重合可能な化合物の好ましい割合は、その効果を得るために、0.05重量%以上であり、表示不良を防ぐために10重量%以下である。さらに好ましい割合は、0.1重量%から2重量%の範囲である。重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤などの適切な開始剤存在下でUV照射などにより重合する。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光開始剤であるIrgacure651(登録商標)、Irgacure184(登録商標)、またはDarocure1173(登録商標)(Ciba Japan K.K.)がラジカル重合に対して適切である。重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤を0.1重量%から5重量%の範囲で含む。特に好ましくは光重合開始剤を1重量%から3重量%の範囲で含む。
 第七に、成分化合物の合成法を説明する。これらの化合物は既知の方法によって合成できる。合成法を例示する。化合物(2-1-1)および化合物(2-5-1)は、特公平4-30382号公報に記載された方法で合成する。化合物(3-5-1)および化合物(3-8-1)は、特開平2-233626号公報に記載された方法で合成する。化合物(3-11-1)および化合物(3-18-1)は、特開平10-251186号公報に記載された方法で合成する。酸化防止剤は市販されている。式(5)のnが1である化合物は、アルドリッチ(Sigma-Aldrich Corporation)から入手できる。nが7である化合物(5)などは、米国特許3660505号明細書に記載された方法によって合成する。
 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。下記に化合物(1-1)の合成法の一例を示す。尚、化合物(1-1)の合成法は下記に限定するものではない。
一般式(1-1)で表される化合物の合成法

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
 最初に、対応するボロン酸誘導体(1-1a)と2-フルオロ-4-ブロモ-フェノールの混合物にPdなどの触媒を加えて鈴木カップリング反応を行ってフェノール誘導体(1-1b)を準備する。得られた化合物(1-1b)と光学活性である2-オクタノールをアゾカルボン酸ジエチル(DEAD)を用いた光延反応を行うことにより、目的とする化合物(1-1)に誘導することができる。
 また、下記の方法でも合成できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
 最初に、光学活性である2-オクタノールにトシルクロライドを加えてトシル化を行い、次いで得られた化合物(1-1c)と2-フルオロ-4-ブロモフェノールに塩基を加えることによってエーテル化を行って化合物(1-1d)に誘導する。さらに、化合物(1-1d)とボロン酸誘導体(1-1a)の混合物にPdなどの触媒を加えて鈴木カップリング反応を行い、目的とする化合物(1-1)を得ることができる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。
 最後に、組成物の用途を説明する。本発明の組成物は主として、-10℃以下の下限温度、70℃以上の上限温度、そして0.07から0.20の範囲の光学異方性を有する。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。この組成物はAM素子に適する。この組成物は透過型のAM素子に特に適する。成分化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、0.08から0.25の範囲の光学異方性を有する組成物、さらには0.10から0.30の範囲の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。この組成物は、光学活性化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用が可能である。
 この組成物はAM素子への使用が可能である。さらにPM素子への使用も可能である。この組成物は、PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSAなどのモードを有するAM素子およびPM素子への使用が可能である。TN、OCBまたはIPSモードを有するAM素子への使用は特に好ましい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン-TFT素子または多結晶シリコン-TFT素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)型の素子にも使用できる。
〔液晶性化合物の実施例〕
 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によっては制限されない。なお特に断りのない限り、「%」は「重量%」を意味する。
 得られた化合物は、1H-NMR分析、および19F-NMR分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー(GC)分析で得られるガスクロマトグラム、旋光計分析で得られる比旋光度などにより同定したので、まず分析方法について説明をする。
1H-NMR分析
 測定装置は、DRX-500(ブルカーバイオスピン(株)社製)を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、CDCl3等のサンプルが可溶な重水素化溶媒に溶解し、室温で、500MHz、積算回数32回の条件で行った。なお、得られた核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。また、化学シフトδ値のゼロ点の基準物質としてはテトラメチルシラン(TMS)を用いた。
19F-NMR分析
 測定装置は、DRX-500(ブルカーバイオスピン(株)社製)を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、CDCl3等のサンプルが可溶な重水素化溶媒に溶解し、室温で、500MHz、積算回数32回の条件で行った。なお、得られた核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。また、化学シフトδ値のゼロ点の基準物質としてはトリクロロフルオロメタンを用いた。
GC分析
 測定装置は、島津製作所製のGC-14B型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、島津製作所製のキャピラリーカラムCBP1-M25-025(長さ25m、内径0.22mm、膜厚0.25μm);固定液相はジメチルポリシロキサン;無極性)を用いた。キャリアーガスとしてはヘリウムを用い、流量は1ml/分に調整した。試料気化室の温度を280℃、検出器(FID)部分の温度を300℃に設定した。
 試料はトルエンに溶解して、1重量%の溶液となるように調製し、得られた溶液1μlを試料気化室に注入した。
 記録計としては島津製作所製のC-R6A型Chromatopac、またはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
 なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロロホルム、ヘキサンを用いてもよい。また、カラムとしては、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムDB-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、Agilent Technologies Inc.製のHP-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、Restek Corporation製のRtx-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製のBP-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)などを用いてもよい。
 ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般には、分析サンプルの成分化合物の重量%は、分析サンプルの各ピークの面積%と完全に同一ではないが、本発明において上述したカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は1であるので、分析サンプル中の成分化合物の重量%は、分析サンプル中の各ピークの面積%とほぼ対応している。成分の液晶性化合物における補正係数に大きな差異がないからである。ガスクロクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をより正確に求めるには、ガスクロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に秤量された各液晶性化合物成分(被検成分)と基準となる液晶性化合物(基準物質)を同時にガスクロ測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度をあらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補正すると、液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求めることができる。
比旋光度(α;28℃で測定)
 測定装置は、日本分光DIP-360型ディジタル旋光計を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、サンプルが可溶なCHClに溶解し、日本分光社製CG1-100円筒形ガラスセル(直径10mm、長さ100mm)に入れ、28℃で、積算回数10回の条件で行った。また、光源としては、ナトリウムランプ(589nm)標準を用いた。
〔液晶性化合物等の物性値の測定試料〕
 液晶性化合物の物性値を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の2種類がある。
 試料が組成物のときはそのままを試料として測定し、得られた値を記載した。試料が化合物のときは、この化合物(15重量%)を母液晶(85重量%)に混合することによって測定用試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法によって化合物の特性値を算出した。(外挿値)={(測定用試料の測定値)-0.85×(母液晶の測定値)}/0.15。この割合でスメクチック相(または結晶)が25℃で析出するときは、化合物と母液晶の割合を10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%の順に変更した。この外挿法によって化合物に関する上限温度、光学異方性、粘度、および誘電率異方性の値を求めた。
 母液晶の成分は下記のとおりである。各成分の割合は、重量%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
 特性値の測定は下記の方法にしたがった。それらの多くは、日本電子機械工業会規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ・ED-2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。
 測定値のうち、液晶性化合物単体そのものを試料として得られた値と、液晶組成物そのものを試料として得られた値は、そのままの値を実験データとして記載した。化合物を母液晶に混合し試料として得られた場合には、外挿法で得られた値を値とした。
相構造および転移温度(℃)
 以下(1)、および(2)の方法で測定を行った。
(1)偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP-52型ホットステージ)に化合物を置き、3℃/分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、相の種類を特定した。
(2)パーキンエルマー社製走査熱量計DSC-7システム、またはDiamond DSCシステムを用いて、3℃/分速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピーク、または発熱ピークの開始点を外挿により求め(on set)、転移温度を決定した。
 以下、結晶はCrと表した。結晶の区別がつく場合は、それぞれC1またはC2と表した。また、スメクチック相はS、ネマチック相はNと表した。液体(アイソトロピック)はIsoと表した。スメクチック相の中で、スメクチックF相、またはスメクチックC相の区別がつく場合は、それぞれS、またはSと表した。転移温度の表記として、例えば、「Cr 50.0 N 100.0 Iso」とは、結晶からネマチック相への転移温度(CN)が50.0℃であり、ネマチック相から液体への転移温度(NI)が100.0℃であることを示す。他の表記も同様である。
 ネマチック相の上限温度(NI;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
 ネマチック相の下限温度(T;℃):ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、0℃、-10℃、-20℃、-30℃、および-40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が-20℃ではネマチック相のままであり、-30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、Tを≦-20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
 粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s):測定にはE型回転粘度計を用いた。
 粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s):測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995)に記載された方法に従った。ツイスト角が0°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である素子に試料を入れた。素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文中の40頁記載の計算式(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。
 光学異方性(屈折率異方性;Δn;25℃で測定):測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率n∥は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率n⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δn=n∥-n⊥、の式から計算した。
 誘電率異方性(Δε;25℃で測定):2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、そしてツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(10V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε∥)を測定した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε∥-ε⊥、の式から計算した。
 しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプである。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が約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ある。
 電圧保持率(VHR-1;25℃;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmである。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7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の百分率である。
 電圧保持率(VHR-2;80℃;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmである。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7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の百分率である。
 電圧保持率(VHR-3;25℃;%):紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。大きなVHR-3を有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは5μmである。この素子に試料を注入し、光を20分間照射した。光源は超高圧水銀ランプUSH-500D(ウシオ電機製)であり、素子と光源の間隔は20cmである。VHR-3の測定では、減衰する電圧を16.7ミリ秒のあいだ測定した。VHR-3は90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
 電圧保持率(VHR-4;25℃;%):試料を注入したTN素子を80℃の恒温槽内で500時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。大きなVHR-4を有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。VHR-4の測定では、減衰する電圧を16.7ミリ秒のあいだ測定した。
 応答時間(τ;25℃で測定;ms):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプである。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。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ある。
 比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm):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)}。
 らせんピッチ(P;室温で測定;μm):らせんピッチはくさび法にて測定した(液晶便覧196頁(2000年発行、丸善))。試料をくさび形セルに注入し、室温で2時間静置した後、ディスクリネーションラインの間隔(d2-d1)を偏光顕微鏡(ニコン(株)、商品名MM40/60シリーズ)にて観察した。らせんピッチ(P)は、くさびセルの角度をθとあらわした次の式から算出した。
 P=2×(d2-d1)×tanθ
 らせんのねじれ方向:母液晶100重量部に試料1重量部を添加して調製した組成物のらせんピッチ(P)を測定した。右ねじれである光学活性化合物の標準試料を母液晶に添加して、別の組成物を調製した。標準試料の量は、この組成物のらせんピッチ(P)がPとのそれと同一になるように計算してあらかじめ決めた。次に、これらの組成物を同量ずつ混合し、らせんピッチ(Pmix)を測定した。試料は、Pmixが、PとPの中間ならば、右ねじれと判定し、PmixがPとPよりも明らかに大きくなったら、左ねじれと判定した。
 標準光学活性化合物は下記のとおりである。:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
 ガスクロマト分析:測定には島津製作所製のGC-14B型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム(2mL/分)である。試料気化室を280℃に、検出器(FID)を300℃に設定した。成分化合物の分離には、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムDB-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm;固定液相はジメチルポリシロキサン;無極性)を用いた。このカラムは、200℃で2分間保持したあと、5℃/分の割合で280℃まで昇温した。試料はアセトン溶液(0.1重量%)に調製したあと、その1μLを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のC-R5A型Chromatopac、またはその同等品である。得られたガスクロマトグラムは、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積を示した。
 試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。Agilent Technologies Inc.製のHP-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、Restek Corporation製のRtx-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、SGE International Pty. Ltd製のBP-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムCBP1-M50-025(長さ50m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を用いてもよい。
 組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物はガスクロマトグラフで検出することができる。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合(モル数)に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を1とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合(重量%)は、ピークの面積比から算出する。
 実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によって限定されない。比較例および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3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。実施例において記号の後にあるかっこ内の番号は好ましい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、第一成分を除く液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)であり、液晶組成物にはこの他に不純物が含れている。最後に、組成物の特性値をまとめた。
[実施例1]
 (R)-3-フルオロ-4-(オクタン-2-イルオキシ)-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニル(Rがプロピルである化合物(1-1-1))の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
(第1段)3-フルオロ-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニル-4-オールの合成
 窒素気流下で、4-(4-プロピルシクロヘキシル)フェニルボロン酸(10.0g)、2-フルオロ-4-ブロモフェノール(7.76g)、炭酸カリウム(11.2g)、イソプロピルアルコール(90ml)の混合物に、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム(0.143g)を加えて70℃で4時間加熱還流した。反応混合物を水に空けてジエチルエーテルにて抽出し、水で3度洗浄して溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒(体積比):トルエン/酢酸エチル=10/1)、さらに再結晶ろ過(溶媒(体積比):トルエン/ヘプタン=0.5/2)によって精製し、無色結晶である3-フルオロ-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニル-4-オール(7.0g、GC純度:95%)を得た。
(第2段)(R)-3-フルオロ-4-(オクタン-2-イルオキシ)-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニルの合成
 窒素気流下で、前段で得た3-フルオロ-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニル-4-オール(3.00g)、(S)-2-オクタノール(2.84g)、トリフェニルホスフィン(2.83g)のTHF溶液に、アゾカルボン酸ジエチル(DEAD)のトルエン溶液(2.2mol/l)(4.8ml)を30℃でゆっくりと滴下し、40℃で2時間攪拌した。反応混合物を水にあけてトルエンにて抽出し、水で3度洗浄して溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒(体積比):トルエン/ヘプタン=1/5)、さらに再結晶ろ過(溶媒(体積比):ヘプタン/エタノール=1/3)によって精製し、目的物である無色の(R)-3-フルオロ-4-(オクタン-2-イルオキシ)-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニル(2.8g)を得た。
 H-NMR(CDCl)δ(ppm):7.44(d,2H)、7.30(dd,1H)、7.25(d,2H)、7.25~7.24(dd,1H)、7.00(dd,1H)、4.37(m,1H)、2.50(tt,1H)、1.90(m,4H)、1.84~1.76(m,1H)、1.64~1.20(m,18H)、1.12~1.02(m,2H)、0.92~0.86(m,6H)
 19F-NMR(CDCl)δ(ppm):133.66(dd,1F)
 相転移 Cr 39.5 S 58.1 S 69.1 Iso
 比旋光度 α=+2.3(c=1.0、CHCl、28℃)
 ねじれの方向 左ねじれ
[実施例2]
 (S)-3-フルオロ-4-(オクタン-2-イルオキシ)-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニル(Rがプロピルである化合物(1-1-1))の合成
 [実施例1]の(第2段)において、(S)-2-オクタノールの代わりに(R)-2-オクタノールを用いた以外は、全く同様の方法にて(S)-3-フルオロ-4-(オクタン-2-イルオキシ)-4’-(4-プロピルシクロヘキシル)ビフェニル(1.5g)を得た。
 H-NMR(CDCl)δ(ppm):7.44(d,2H)、7.30(dd,1H)、7.25(d,2H)、7.25~7.24(dd,1H)、7.00(dd,1H)、4.37(m,1H)、2.50(tt,1H)、1.90(m,4H)、1.84~1.76(m,1H)、1.64~1.20(m,18H)、1.12~1.02(m,2H)、0.92~0.86(m,6H)
 19F-NMR(CDCl)δ(ppm):133.66(dd,1F)
 相転移 Cr 39.5 S 58.1 S 69.1 Iso
 比旋光度 α=-2.3(c=1.0、CHCl、28℃)
 ねじれの方向 右ねじれ
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
[比較例1]
V-HH-3                 (2-1-1) 44%
V2-BB-1                (2-3-1)  7%
V-HHB-1                (2-5-1)  3%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1) 6%
3-HBBXB(F,F)-F         (3-15-1) 6%
4-HBBXB(F,F)-F         (3-15-1) 6%
5-HBBXB(F,F)-F         (3-15-1) 6%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 9%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 7%
 上記組成物100重量部に本発明の第一成分とは異なる下記化合物を1重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034

 NI=77.2℃;Tc≦-20℃;Δn=0.118;Δε=5.7;Vth=1.38V;η=13.1mPa・s;γ1=54.8mPa・s;τ=12.6ms;VHR-1=99.1%;VHR-2=98.0%;P=149.2μm.
[実施例3]
V-HH-3                 (2-1-1) 44%
V2-BB-1                (2-3-1)  7%
V-HHB-1                (2-5-1)  3%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1) 6%
3-HBBXB(F,F)-F         (3-15-1) 6%
4-HBBXB(F,F)-F         (3-15-1) 6%
5-HBBXB(F,F)-F         (3-15-1) 6%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 9%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 7%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を1重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035

 NI=77.1℃;Tc≦-20℃;Δn=0.118;Δε=5.8;Vth=1.53V;η=13.2mPa・s;γ1=55.0mPa・s;τ=10.8ms;VHR-1=99.1%;VHR-2=97.9%;P=24.5μm.
[実施例4]
V-HH-3                (2-1-1)  47%
1V-HH-3               (2-1-1)   8%
1-BB(F)B-2V           (2-7-1)   6%
2-BB(F)B-2V           (2-7-1)   7%
3-BB(F)B-2V           (2-7-1)  11%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (3-11-1) 13%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(3-18-1)  5%
5-HHBB(F,F)XB(F,F)-F  (3-19-1)  3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-2-1)を0.3重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036

 NI=72.6℃;Tc≦-20℃;Δn=0.121;Δε=3.8;Vth=2.43V;η=10.8mPa・s;γ1=47.5mPa・s;τ=7.8ms;VHR-1=98.8%;VHR-2=98.3%;P=58.4μm.
[実施例5]
2-HH-3               (2-1-1)   20%
V-HH-3               (2-1-1)   28%
3-HB-O2              (2-2-1)    4%
V2-BB-1              (2-3-1)    5%
V-HHB-1              (2-5-1)    5%
1V-HBB-2             (2-6-1)    5%
2-BB(F)B-3           (2-7-1)    7%
3-HHB-CL             (3-4-1)    6%
3-BB(F,F)XB(F)-OCF3  (3-12-1)   9%
5-HB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                     (3-17-1)   8%
5-HHB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                     (3-19-2)   3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を0.6重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037

 NI=79.6℃;Tc≦-20℃;Δn=0.100;Δε=2.7;Vth=2.78V;η=13.1mPa・s;γ1=54.4mPa・s;τ=8.7ms;VHR-1=99.0%;VHR-2=98.6%;P=38.6μm.
[実施例6]
V-HH-3                 (2-1-1) 28%
V-HH-5                 (2-1-1)  6%
1V-HH-3                (2-1-1)  5%
3-HH-O1                (2-1-1)  5%
1V2-BB-1               (2-3-1)  4%
3-HHEH-5               (2-4-1)  3%
VFF-HHB-1              (2-5)    3%
3-HHB-O1               (2-5-1)  3%
3-HB-CL                (3-1-1)  9%
3-HHXB(F,F)-F          (3-6-1) 16%
3-HBB(F,F)-F           (3-8-1)  8%
3-BB(F)B(F,F)-F        (3-9-1)  7%
5-HBBB(F,F)XB(F,F)-F   (3-20-1) 3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-2-1)を0.8重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038

 NI=74.3℃;Tc≦-20℃;Δn=0.094;Δε=3.7;Vth=2.56V;η=12.5mPa・s;γ1=51.9mPa・s;τ=8.0ms;VHR-1=99.2%;VHR-2=98.7%;P=28.1μm.
[実施例7]
V-HH-3                 (2-1-1) 34%
V-HH-5                 (2-1-1)  3%
7-HB-1                 (2-2-1)  4%
V2-BB-1                (2-3-1)  6%
V-HHB-1                (2-5-1) 14%
3-HBB-2                (2-6-1)  3%
1V2-BB-F               (3-2)    5%
1V2-BB-CL              (3-3)    3%
3-HHB(F,F)-F           (3-5-1) 10%
3-BB(F)B(F,F)-F        (3-9-1)  9%
3-HHB(F)B(F,F)-F       (3-14-1) 6%
5-BB(F)B(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                       (3-21-2) 3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を0.5重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039

 NI=71.4℃;Tc≦-20℃;Δn=0.106;Δε=3.3;Vth=2.64V;η=12.9mPa・s;γ1=52.7mPa・s;τ=8.7;VHR-1=99.1%;VHR-2=98.4%;P=41.6μm.
[実施例8]
V-HH-3                 (2-1-1) 45%
1V-HH-3                (2-1-1)  9%
V2-BB-1                (2-3-1)  3%
V2-BB(F)B-1            (2-7-1) 12%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1) 9%
3-BB(F,F)XB(F)-OCF3    (3-12-1) 8%
5-HBB(F,F)XB(F,F)-F    (3-16-1) 3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 5%
5-HB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                       (3-22-1) 3%
1O1-HBBH-5             (―)      3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1)を2重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040

 NI=79.3℃;Tc≦-20℃;Δn=0.106;Δε=4.9;Vth=1.86V;η=14.1mPa・s;γ1=60.4mPa・s;τ=10.1ms;VHR-1=99.0%;VHR-2=98.2%;P=48.1μm.
[実施例9]
V-HH-3                 (2-1-1) 42%
1V-HH-3                (2-1-1)  8%
V-HHB-1                (2-5-1) 10%
3-HB-CL                (3-1-1)  8%
3-HHB-CL               (3-4-1)  6%
3-PyBB-F               (3-10-1) 3%
4-PyBB-F               (3-10-1) 3%
5-PyBB-F               (3-10-1) 3%
3-HHBB(F,F)-F          (3-13-1) 6%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 8%
5-PyB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F 
                       (3-32)   3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を1重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041

 NI=88.1℃;Tc≦-20℃;Δn=0.105;Δε=3.8;Vth=2.58V;η=13.5mPa・s;γ1=55.1mPa・s;τ=9.2ms;VHR-1=98.1%;VHR-2=97.4%;P=21.6μm.
[実施例10]
V-HH-3                 (2-1-1) 44%
1V-HH-3                (2-1-1) 10%
V2-BB-1                (2-3-1)  6%
3-HHB-1                (2-5-1)  3%
V-HHB-1                (2-5-1)  6%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  3%
2-BB(F)B-2V            (2-7-1)  3%
3-HBBXB(F,F)-F         (3-15-1) 7%
5-HGB(F,F)-F           (3-28)   6%
3-GHB(F,F)-F           (3-29)   6%
5-dhB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                       (3-30)   3%
5-dhB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                       (3-30)   3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1)を5重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042

 NI=79.8;Tc≦-20℃;Δn=0.093;Δε=3.4;Vth=2.64V;η=13.5mPa・s;γ1=54.5mPa・s;τ=9.0ms;VHR-1=99.1%;VHR-2=98.0%;P=85.3μm.
[実施例11]
VFF-HH-3               (2-1)    9%
V-HH-3                 (2-1-1) 39%
1V-HH-3                (2-1-1) 10%
V-HHB-1                (2-5-1)  3%
V2-HHB-1               (2-5-1)  8%
3-HHB(F,F)-F           (3-5-1)  6%
3-HBB-F                (3-7-1)  6%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1)13%
5-HB(F)B(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                       (3-20-3) 3%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F)-OCF3
                       (3-23-1) 3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-2)を0.5重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043

 NI=75.5℃;Tc≦-20℃;Δn=0.098;Δε=4.2;Vth=2.13V;η=12.9mPa・s;γ1=53.1mPa・s;τ=8.9ms;VHR-1=99.2%;VHR-2=98.6%;P=44.1μm. 
[実施例12]
V-HH-3                 (2-1-1) 36%
1V-HH-3                (2-1-1)  9%
V2-BB-1                (2-3-1)  4%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  5%
2-BB(F)B-2V            (2-7-1)  8%
3-BB(F)B-2V            (2-7-1)  5%
3-HBB(F,F)-F           (3-8-1)  6%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1)10%
5-HBB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(3-20-2) 3%
5-BB(F)B(F)B(F,F)XB(F)-F
                       (3-21-1) 3%
3-HHXB(F)-OCF3         (3-24)   8%
3-HBEB(F,F)-F          (3-27)   3%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を0.4重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044

 NI=73.2℃;Tc≦-20℃;Δn=0.120;Δε=4.3;Vth=2.01V;η=13.7mPa・s;γ1=56.1mPa・s;τ=9.8ms;VHR-1=99.0%;VHR-2=98.6%;P=48.3μm.
[実施例13]
V-HH-3                 (2-1-1) 36%
1V-HH-3                (2-1-1)  7%
V2-BB-1                (2-3-1)  4%
3-HHEH-5               (2-4-1)  4%
2-BB(F)B-3             (2-7-1)  9%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  7%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1)10%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                       (3-23-2) 3%
3-BB(F,F)XB(F)-F       (3-25)  10%
3-HHEB(F,F)-F          (3-26)  10%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を1重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045

 NI=73.3℃;Tc≦-20℃;Δn=0.119;Δε=4.4;Vth=1.90V;η=13.1mPa・s;γ1=55.2mPa・s;τ=9.5ms;VHR-1=98.9%;VHR-2=98.1%;P=21.6μm.
[実施例14]
V-HH-3                 (2-1-1) 34%
1V-HH-3                (2-1-1) 10%
V-HHB-1                (2-5-1) 12%
2-BB(F)B-3             (2-7-1) 10%
2-BB(F)B-5             (2-7-1)  9%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1)20%
3-HHBB(F,F)-F          (3-13-1) 5%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を0.8重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046

 NI=73.9℃;Tc≦-20℃;Δn=0.114;Δε=3.9;Vth=2.30V;η=10.8mPa・s;γ1=46.9mPa・s;τ=7.8ms;VHR-1=99.0%;VHR-2=98.5%;P=27.6μm.
[実施例15]
V-HH-3                 (2-1-1) 39%
1V-HH-3                (2-1-1)  7%
V-HHB-1                (2-5-1) 10%
2-BB(F)B-3             (2-7-1) 12%
2-BB(F)B-5             (2-7-1)  8%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1)13%
3-HHBB(F,F)-F          (3-13-1) 5%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 6%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-2-1)を0.5重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047

 NI=77.8℃;Tc≦-20℃;Δn=0.118;Δε=3.9;Vth=2.15V;η=11.1mPa・s;γ1=47.9mPa・s;τ=8.0ms;VHR-1=99.3%;VHR-2=98.5%;P=42.1μm.
[実施例16]
V-HH-3                 (2-1-1) 45%
V-HHB-1                (2-5-1) 11%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  6%
2-BB(F)B-2V            (2-7-1)  8%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1)14%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 9%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 4%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を0.4重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048

 NI=72.5℃;Tc≦-20℃;Δn=0.120;Δε=5.5;Vth=1.62V;η=11.8mPa・s;γ1=49.6mPa・s;τ=8.5ms;VHR-1=99.2%;VHR-2=98.9%;P=47.1μm.
[実施例17]
V-HH-3                 (2-1-1) 48%
V2-BB-1                (2-3-1)  5%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  8%
2-BB(F)B-2V            (2-7-1)  8%
3-BB(F)B-2V            (2-7-1) 13%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1) 9%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 6%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を0.5重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049

 NI=71.2℃;Tc≦-20℃;Δn=0.137;Δε=4.0;Vth=2.30V;η=12.1mPa・s;γ1=52.1mPa・s;τ=8.8ms;VHR-1=99.4%;VHR-2=98.5%;P=40.1μm.
[実施例18]
V-HH-3                (2-1-1)  46%
1V-HH-3               (2-1-1)  10%
V-HHB-1               (2-5-1)  11%
V2-HHB-1              (2-5-1)   4%
2-BB(F)B-3            (2-7-1)   9%
2-BB(F)B-5            (2-7-1)   3%
3-HBB(F,F)-F          (3-8-1)   5%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (3-11-1)  7%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(3-18-1)  5%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を0.5重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050

 NI=75.1℃;Tc≦-20℃;Δn=0.098;Δε=2.5;Vth=2.87V;η=9.37mPa・s.γ1=38.4mPa・s;τ=6.5ms;VHR-1=99.2%;VHR-2=98.8%;P=42.6μm.
[実施例19]
V-HH-3                 (2-1-1) 42%
1V-HH-3                (2-1-1) 10%
V-HHB-1                (2-5-1)  3%
V2-HHB-1               (2-5-1)  4%
1-BB(F)B-2V            (2-7-1)  3%
2-BB(F)B-2V            (2-7-1)  8%
3-BB(F)B-2V            (2-7-1)  9%
3-BB(F)B(F,F)-F        (3-9-1)  5%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (3-11-1) 4%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 5%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (3-18-1) 4%
 上記組成物100重量部に下記化合物(1-1-1)を1重量部添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051

 NI=79.9℃;Tc≦-20℃;Δn=0.126;Δε=4.0;Vth=2.38V;η=11.1mPa・s;γ1=48.9mPa・s;τ=8.2ms;VHR-1=98.9%;VHR-2=98.0%;P=21.6μm. 
 実施例3から実施例19の組成物は、比較例1のそれと比べて短いらせんピッチ、および短い応答時間を有する。よって、本発明による液晶組成物は、比較例1に示された液晶組成物よりも、さらに優れた特性を有する。
 本発明は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも1つの特性を充足する、または少なくとも2つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物であるので、この組成物を用いた液晶表示素子は、短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などを有するので、AM素子などに適する。

Claims (25)

  1.  第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの光学活性化合物を含有し、ネマチック相を有する液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

    ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;RおよびRは互いに異なって、炭素数1から12のアルキルまたは炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、1,4-シクロへキシレンまたは1,4-フェニレンである。
  2. 式(1)において、RおよびRの炭素数の和が3~10の範囲である、請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 第一成分が式(1-1)および式(1-2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項2に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

    ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
  4.  第一成分を除く液晶組成物100重量部に対して、第一成分の割合が0.01重量部から5重量部の範囲である請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  5.  第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Bおよび環Cは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、3-フルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは独立して、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり;pは1または2である。
  6.  第二成分が式(2―1)から式(2―7)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項5に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    ここで、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
  7.  第二成分が式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項6に記載の液晶組成物。
  8.  第二成分が、式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物、および式(2-5)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である請求項6に記載の液晶組成物。
  9.  第二成分が、式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物、および式(2-7)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である請求項6に記載の液晶組成物。
  10.  第二成分が、式(2-1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物、式(2-5)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、および式(2-7)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である請求項6に記載の液晶組成物。
  11.  第一成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第二成分の割合が35重量%から95重量%の範囲である請求項5から10のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  12.  第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

    ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Dは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、3-フルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ピリミジンであり;Zは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり;XおよびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、またはトリフルオロメトキシであり;kは、1、2、3、または4である。
  13.  第三成分が式(3-1)から式(3-23)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項12に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

    ここで、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;X、X、X、X、X、X、X、X、およびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、またはトリフルオロメトキシである。
  14.  第三成分が式(3-9)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項13に記載の液晶組成物。
  15.  第三成分が式(3-11)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項13に記載の液晶組成物。
  16.  第三成分が式(3-15)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項13に記載の液晶組成物。
  17.  第三成分が式(3-18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である請求項13に記載の液晶組成物。
  18.  第三成分が、式(3-6)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および式(3-11)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である請求項13に記載の液晶組成物。
  19.  第三成分が、式(3-9)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および式(3-18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である請求項13に記載の液晶組成物。
  20.  第三成分が、式(3-15)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および式(3-18)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物の混合物である請求項13に記載の液晶組成物。
  21.  第一成分を除く液晶組成物の重量に基づいて、第三成分の割合が5重量%から60重量%の範囲である請求項12から20のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  22.  ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、波長589nmにおける光学異方性(25℃)が0.08以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃)が2以上である請求項1から21のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  23.  請求項1から22のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
  24.  液晶表示素子の動作モードが、TNモード、OCBモード、IPSモード、またはPSAモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である請求項23に記載の液晶表示素子。
  25. 式(1-1)で表される光学活性化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

    ここで、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
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