WO2014192390A1 - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

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将之 齋藤
好優 古里
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Jnc石油化学株式会社
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • C09K2019/3422Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered ring

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal composition, a liquid crystal display element containing the composition, and the like.
  • the present invention relates to a liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy, and an AM (active matrix) device containing this composition and having a TN, OCB, IPS, FFS, or FPA mode.
  • the classification based on the operation mode of liquid crystal molecules 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), FFS (Fringe field Switching), FPA (field-induced photo-reactive alignment), etc.
  • 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 liquid crystal display element contains a liquid crystal composition having a nematic phase.
  • This composition has suitable properties. By improving the characteristics of the composition, an AM device having good characteristics can be obtained. The relationship between the two characteristics is summarized in Table 1 below. The 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.
  • a preferred upper limit temperature of the nematic phase is about 70 ° C. or more, and a preferred lower limit temperature of the nematic phase is about ⁇ 10 ° C. or less.
  • 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.
  • the elastic constant of the composition is related to the contrast of the device. In order to increase the contrast in the device, a large elastic constant in the composition is more preferable.
  • the optical anisotropy of the composition is related to the contrast ratio of the device. Depending on the mode of the device, a large optical anisotropy or a small optical anisotropy, ie an appropriate optical anisotropy is required.
  • 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. In this case, 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 is related to the lifetime of the liquid crystal display device. 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.
  • a composition having a positive dielectric anisotropy is used for an AM device having a TN mode.
  • a composition having a negative dielectric anisotropy is used in an AM device having a VA mode.
  • an AM device having an IPS mode or an FFS mode a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used.
  • a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used in a polymer-supported alignment (PSA) type AM device. Examples of liquid crystal compositions having positive dielectric anisotropy are disclosed in the following Patent Document 1 to Patent Document 2, and the like.
  • 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 suitable optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a large specific resistance, a high stability against ultraviolet rays, a high heat It is a liquid crystal composition satisfying at least one characteristic in the characteristics such as high stability with respect to and a large elastic constant. Another object is a liquid crystal composition having an appropriate balance between at least two properties. Another object is a liquid crystal display device containing such a composition. Another object is an AM device having characteristics such as a short response time, a large voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime.
  • the present invention provides at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) as the first component and at least one selected from the group of compounds represented by formula (2) as the second component A liquid crystal composition containing two compounds and having a nematic phase, and a liquid crystal display device containing the composition.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons;
  • R 3 Is alkenyl having 2 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • ring A and ring B are independently 1,4-cyclohexylene, 1 , 4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3 - dioxane-2,5-diyl or tetrahydropyran-2,5-diyl,;
  • Z 1 and Z 2 are each independently a single bond, ethylene, vinylene, methyleneoxy, carbonyl O Or be a difluoromethyleneoxy,;
  • L 1 and L 2 are each independently
  • 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 suitable optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a large specific resistance, a high stability against ultraviolet light, and a high heat resistance.
  • the liquid crystal composition satisfies at least one characteristic in characteristics such as stability and a large elastic constant.
  • Another advantage is a liquid crystal composition having an appropriate balance between at least two properties.
  • Another advantage is a liquid crystal display device containing such a composition.
  • Another advantage is an AM device having characteristics such as a short response time, a large voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime.
  • liquid crystal composition and “liquid crystal display element” may be abbreviated as “composition” and “element”, respectively.
  • “Liquid crystal display element” is a general term for liquid crystal display panels and liquid crystal display modules.
  • “Liquid crystal compound” is a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase and a smectic phase, and a composition that does not have a liquid crystal phase, but has the purpose of adjusting properties such as temperature range, viscosity, and dielectric anisotropy of the nematic phase. It is a general term for compounds mixed with products.
  • This compound has a six-membered ring such as 1,4-cyclohexylene and 1,4-phenylene, and its molecular structure is rod-like.
  • the “polymerizable compound” is a compound added for the purpose of forming a polymer in the composition.
  • the liquid crystal composition is prepared by mixing a plurality of liquid crystal compounds.
  • the ratio (content) of the liquid crystal compound is expressed as a percentage by weight (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition.
  • additives such as an optically active compound, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, and a polymerization inhibitor are added to the liquid crystal composition.
  • the ratio (addition amount) of the additive is represented by a weight percentage (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition, similarly to the ratio of the liquid crystal compound. Weight parts per million (ppm) may be used.
  • the ratio of the polymerization initiator and the polymerization inhibitor is exceptionally expressed based on the weight of the polymerizable compound.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “the upper limit temperature”.
  • “Lower limit temperature of 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 expression“ at least one ‘A’ may be replaced by ‘B’ ” means that the number of‘ A ’is arbitrary. When the number of ‘A’ is one, the position of ‘A’ is arbitrary, and when the number of ‘A’ is two or more, the positions can be selected without limitation. This rule also applies to the expression “at least one 'A' is replaced by 'B'”.
  • the symbol of terminal group R 1 is used for a plurality of compounds.
  • two groups represented by two arbitrary R 1 may be the same or different.
  • R 1 of compound (1) is ethyl and R 1 of compound (1-1) is ethyl.
  • R 1 of compound (1) is ethyl and R 1 of compound (1-1) is propyl.
  • This rule also applies to symbols such as R 4 , X 1 , Y 1 .
  • formula (1) when m is 2, two rings A exist. In this compound, the two rings represented by the two rings A may be the same or different. This rule also applies to any two rings A when n is greater than 2. This rule also applies to Z 1 , ring B, and the like.
  • 2-Fluoro-1,4-phenylene means the following two divalent groups.
  • fluorine may be leftward (L) or rightward (R). This rule also applies to asymmetric ring divalent groups such as tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • the present invention includes the following items.
  • Item 1 Contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) as the first component and at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) as the second component And a liquid crystal composition having a nematic phase.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons;
  • R 3 Is alkenyl having 2 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • ring A and ring B are independently 1,4-cyclohexylene, 1 , 4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3 - dioxane-2,5-diyl or tetrahydropyran-2,5-
  • Item 2. The liquid crystal composition according to item 1, containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (1-1) to (1-14) as a first component.
  • R 1 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons
  • L 1 and L 2 is independently fluorine or chlorine
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , and X 8 are independently hydrogen or fluorine
  • Y 1 is , Fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with halogen, or alkoxy having 1 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with halogen.
  • Item 3 Item 1 or 2 wherein the proportion of the first component is in the range of 5% to 40% by weight and the proportion of the second component is in the range of 15% to 60% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • Item 4. The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 3, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (3) as a third 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 at least one hydrogen is replaced with fluorine.
  • Ring C and ring D are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, or 2,5- Difluoro-1,4-phenylene; Z 3 is a single bond, ethylene or carbonyloxy; n is 1, 2, or 3; provided that when n is 1, ring C is 1,4- Phenylene.
  • Item 5. The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 4, comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-12) as a third component: object.
  • 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 C2-C12 alkenyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine.
  • Item 6. The liquid crystal composition according to item 4 or 5, wherein the ratio of the third component is in the range of 5% by weight to 35% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • Item 7. The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 6, further containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (4) as a fourth component.
  • R 6 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons;
  • ring E is 1,4-cyclohexylene, 1, 4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or tetrahydropyran- Z 4 is a single bond, ethylene, carbonyloxy, or difluoromethyleneoxy;
  • X 9 and X 10 are independently hydrogen or fluorine;
  • Y 2 is fluorine, chlorine 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by halogen, or 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is
  • Item 8. The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 7, comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (4-1) to (4-27) as a fourth component: object.
  • R 6 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons.
  • Item 9 The liquid crystal composition according to item 7 or 8, wherein the ratio of the fourth component is in the range of 10% by weight to 60% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • Item 10 The upper limit temperature of the nematic phase is 70 ° C. or higher, the optical anisotropy at a wavelength of 589 nm (measured at 25 ° C.) is 0.07 or higher, and the dielectric anisotropy at a frequency of 1 kHz (measured at 25 ° C.) is 2.
  • Item 10 The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 9, which is the above.
  • Item 11 A liquid crystal display device comprising the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 10.
  • Item 12. The liquid crystal display element according to item 11, wherein the operation mode of the liquid crystal display element is a TN mode, an ECB mode, an OCB mode, an IPS mode, an FFS mode, or an FPA mode, and the driving method of the liquid crystal display element is an active matrix method .
  • Item 13 Use of a liquid crystal composition according to any one of items 1 to 10 in a liquid crystal display device.
  • the present invention includes the following items.
  • A The above composition further containing at least one of additives such as an optically active compound, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, and a polymerization inhibitor.
  • B An AM device containing the above composition.
  • C The above-mentioned composition further containing a polymerizable compound, and a polymer-supported orientation (PSA) type AM device containing this composition.
  • D A polymer-supported orientation (PSA) type AM device comprising the above-described composition, wherein the polymerizable compound in the composition is polymerized.
  • (E) A device containing the above composition and having a mode of PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, or FPA.
  • (F) A transmissive device containing the above composition.
  • (G) Use of the above composition as a composition having a nematic phase.
  • (H) Use as an optically active composition by adding an optically active compound to the above composition.
  • 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 components, and the basis thereof will be described. Fourth, a preferred form of the component compound will be described. Fifth, preferred component compounds are shown. Sixth, additives that may be added to 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.
  • 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 further contains other liquid crystal compounds, additives and the like in addition to the liquid crystal compounds selected from the compound (1), the compound (2), the compound (3), and the compound (4). Also good.
  • the “other liquid crystal compound” is a liquid crystal compound different from the compound (1), the compound (2), the compound (3), and the compound (4).
  • Additives include optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, and the like.
  • Composition B consists essentially of a liquid crystal compound selected from Compound (1), Compound (2), Compound (3), and Compound (4). “Substantially” means that the composition may contain an additive but no other liquid crystal compound. 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 characteristics 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 almost zero.
  • Compound (1) increases the dielectric anisotropy.
  • Compound (2) decreases the viscosity.
  • Compound (3) increases the maximum temperature or decreases the minimum temperature.
  • Compound (4) decreases the minimum temperature and increases the dielectric anisotropy.
  • first component + second component first component + second component + third component, first component + second component + fourth component, or first component + second component + first component 3 components + 4th component.
  • the combination of the components in the preferred composition is first component + second component + third component or first component + second component + third component + fourth component.
  • a desirable ratio of the first component is approximately 5% by weight or more for increasing the dielectric anisotropy, and approximately 40% by weight or less for decreasing the minimum temperature or decreasing the viscosity.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 10% by weight to approximately 35% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 15% by weight to approximately 30% by weight.
  • a desirable ratio of the second component is approximately 15% by weight or more for decreasing the viscosity, and approximately 60% by weight or less for increasing the dielectric anisotropy.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 20% by weight to approximately 55% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 25% by weight to approximately 50% by weight.
  • a desirable ratio of the third component is approximately 5% by weight or more for increasing the maximum temperature or decreasing the viscosity, and approximately 35% by weight or less for increasing the dielectric anisotropy.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 30% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 25% by weight.
  • a desirable ratio of the fourth component is approximately 10% by weight or more for increasing the dielectric anisotropy, and approximately 60% by weight or less for decreasing the minimum temperature.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 15% by weight to approximately 50% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 20% by weight to approximately 45% by weight.
  • R 1 , R 2 and R 6 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons. Desirable R 1 , R 2 or R 6 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat.
  • R 3 is alkenyl having 2 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine.
  • 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 2 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine.
  • Desirable R 4 or R 5 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat, etc., and alkenyl having 2 to 12 carbons for decreasing the minimum temperature or decreasing the viscosity. is there.
  • 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 at least one hydrogen is replaced by fluorine are 2,2-difluorovinyl, 3,3-difluoro-2-propenyl, 4,4-difluoro-3-butenyl, 5,5-difluoro-4 -Pentenyl, or 6,6-difluoro-5-hexenyl. Further preferred examples are 2,2-difluorovinyl or 4,4-difluoro-3-butenyl for decreasing the viscosity.
  • M and j are independently 0, 1, 2, or 3, and the sum of m and j is 3 or less. Desirable m is 1 or 2 for increasing the maximum temperature. Desirable j is 0 for decreasing the minimum temperature. n is 1, 2 or 3. Desirable n is 2 for decreasing the minimum temperature. p is 1, 2, 3, or 4. Preferred p is 2 or 3 for increasing the dielectric anisotropy.
  • Z 1 and Z 2 are independently a single bond, ethylene, vinylene, methyleneoxy, carbonyloxy, or difluoromethyleneoxy. Desirable Z 1 or Z 2 is a single bond for decreasing the viscosity.
  • Z 3 is a single bond, ethylene or carbonyloxy. Desirable Z 3 is a single bond for decreasing the viscosity.
  • Z 4 is a single bond, ethylene, carbonyloxy, or difluoromethyleneoxy. Desirable Z 4 is difluoromethyleneoxy for increasing the dielectric anisotropy.
  • Ring A and Ring B are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,6- Difluoro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • Desirable ring A or ring B is 1,4-phenylene or 2-fluoro-1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy.
  • Ring C and Ring D are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, or 2,5-difluoro-1,4-phenylene, and n
  • ring C is 1,4-phenylene.
  • Desirable ring C or ring D is 1,4-cyclohexylene for decreasing the viscosity, and 1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy.
  • Ring E is 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, 1, 3-dioxane-2,5-diyl or tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • Desirable ring E is 1,4-phenylene or 2-fluoro-1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy.
  • trans is preferable to cis for increasing the maximum temperature.
  • Tetrahydropyran-2,5-diyl is
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 , X 9 , and X 10 are independently hydrogen or fluorine. Desirable X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 , X 9 , or X 10 is fluorine for increasing the dielectric anisotropy.
  • Y 1 and Y 2 are independently fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with halogen, or alkoxy having 1 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with halogen. It is. Desirable Y 1 or Y 2 is fluorine for decreasing the minimum temperature.
  • Desirable compounds (1) are the compounds (1-1) to (1-14) described above.
  • at least one of the first components is compound (1-3), compound (1-4), compound (1-7), compound (1-8), compound (1-9), compound ( 1-10), compound (1-12), or compound (1-13) is preferred.
  • At least two of the first components are compound (1-3) and compound (1-9), compound (1-4) and compound (1-7), compound (1-4) and compound (1-10), Alternatively, a combination of the compound (1-10) and the compound (1-13) is preferable.
  • Desirable compounds (3) are the above compounds (3-1) to (3-12).
  • at least one of the third components is compound (3-2), compound (3-4), compound (3-5), compound (3-6), compound (3-9), or compound (3-12) is preferred.
  • At least two of the third components are compound (3-2) and compound (3-4), compound (3-2) and compound (3-5), or compound (3-2) and compound (3-6) It is preferable that it is the combination of these.
  • Desirable compounds (4) are the compounds (4-1) to (4-27) described above.
  • at least one of the fourth components is compound (4-5), compound (4-11), compound (4-12), compound (4-13), compound (4-15), compound ( 4-16), compound (4-20), compound (4-23), or compound (4-25) is preferred.
  • At least two of the fourth components are the compound (4-12) and the compound (4-23), the compound (4-13) and the compound (4-16), the compound (4-15) and the compound (4-16), The compound (4-16) and the compound (4-25), the compound (4-20) and the compound (4-25), or a combination of the compound (4-23) and the compound (4-25) is preferable.
  • additives that may be added to the composition will be described.
  • Such additives are optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, and the like.
  • An optically active compound is added to the composition for the purpose of inducing a helical structure of liquid crystal to give a twist angle.
  • Examples of such compounds are compound (5-1) to compound (5-5).
  • a desirable ratio of the optically active compound is approximately 5% by weight or less.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 0.01% by weight to approximately 2% by weight.
  • an antioxidant is composed. Added to the product.
  • a preferred example of the antioxidant is a compound (6) in which t is an integer of 1 to 9.
  • preferred t is 1, 3, 5, 7, or 9. Further preferred t is 1 or 7. Since the compound (6) in which t is 1 has high volatility, it is effective in preventing a decrease in specific resistance due to heating in the atmosphere. Since the compound (6) in which t 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 after using the device for a long time.
  • a desirable ratio of the antioxidant is approximately 50 ppm or more for achieving its effect, and is approximately 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 approximately 100 ppm to approximately 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 of these absorbers and stabilizers is approximately 50 ppm or more for achieving the effect thereof, and approximately 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 approximately 100 ppm to approximately 10,000 ppm.
  • a dichroic dye such as an azo dye or an anthraquinone dye is added to the composition in order to adapt it to a GH (guest host) mode element.
  • a preferred ratio of the dye is in the range of approximately 0.01% by weight to approximately 10% by weight.
  • an antifoaming agent such as dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil is added to the composition.
  • a desirable ratio of the antifoaming agent is approximately 1 ppm or more for obtaining the effect thereof, and approximately 1000 ppm or less for preventing a display defect.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 1 ppm to approximately 500 ppm.
  • a polymerizable compound is added to the composition in order to adapt it to a polymer support alignment (PSA) type device.
  • 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. Further preferred examples are acrylate or methacrylate derivatives.
  • a desirable ratio of the polymerizable compound is approximately 0.05% by weight or more for achieving the effect thereof, and approximately 10% by weight or less for preventing a display defect. A more desirable ratio is in the range of approximately 0.1% by weight to approximately 2% by weight.
  • the polymerizable compound is polymerized by irradiation with ultraviolet rays.
  • the polymerization may be performed in the presence of an initiator such as a photopolymerization initiator.
  • an 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; BASF
  • Irgacure 184 registered trademark; BASF
  • Darocur 1173 registered trademark; BASF
  • a desirable ratio of the photopolymerization initiator is in the range of approximately 0.1% by weight to approximately 5% by weight based on the weight of the polymerizable compound.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 1% by weight to approximately 3% by weight.
  • a polymerization inhibitor When storing the polymerizable compound, a polymerization inhibitor may be added to prevent polymerization.
  • the polymerizable compound is usually added to the composition without removing the polymerization inhibitor.
  • the polymerization inhibitor include hydroquinone derivatives such as hydroquinone and methylhydroquinone, 4-tert-butylcatechol, 4-methoxyphenol, phenothiazine and the like.
  • Step 1 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-1) (9.25 g), toluene (20.0 ml), and 2,2,4-trimethylpentane (20.0 ml) were placed in a reactor and heated to 60 ° C. Heated. Propane dithiol (4.31 ml) was added thereto and stirred for 1 hour, and then trifluoromethanesulfonic acid (7.63 ml) was slowly added and stirred for 1 hour. Subsequently, the mixture was further heated under reflux for 2 hours while removing the distilled water. The reaction mixture was cooled to room temperature, concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by recrystallization from t-butyl methyl ether to obtain compound (T-2) (13.9 g; 78%).
  • the composition of the present invention mainly has a minimum temperature of about ⁇ 10 ° C. or lower, a maximum temperature of about 70 ° C. or higher, and an optical anisotropy in the range of about 0.07 to about 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 about 0.08 to about 0.25 by controlling the proportion of the component compounds or by mixing other liquid crystal compounds, and further from about 0.10 Compositions having optical anisotropy in the range of about 0.30 may be prepared.
  • This composition can be used as a composition having a nematic phase, or 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, FFS, VA, and FPA.
  • Use for an AM device having a TN, OCB, IPS mode or FFS mode is particularly preferable.
  • the alignment of liquid crystal molecules may be parallel to or perpendicular to the glass substrate.
  • 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 present invention will be described in more detail with reference to examples. The invention is not limited by these examples.
  • the present invention includes a mixture of the composition of Example 1 and the composition of Example 2.
  • the invention also includes a mixture of at least two of the example compositions.
  • the synthesized compound was identified by a method such as NMR analysis. The properties of the compounds and compositions were measured by the methods described below.
  • NMR analysis DRX-500 manufactured by Bruker BioSpin Corporation was used for measurement.
  • the sample was dissolved in a deuterated solvent such as CDCl 3, and the measurement was performed at room temperature, 500 MHz, and 16 times of integration.
  • Tetramethylsilane was used as an internal standard.
  • CFCl 3 was used as an internal standard and the number of integrations was 24.
  • s is a singlet
  • d is a doublet
  • t is a triplet
  • q is a quartet
  • quint is a quintet
  • sex is a sextet
  • m is a multiplet
  • br is broad.
  • 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.
  • a mixture of liquid crystal compounds is detected by a gas chromatograph (FID).
  • the area ratio of peaks in the gas chromatogram corresponds to the ratio (weight ratio) of liquid crystal compounds.
  • the correction coefficient of each liquid crystal compound may be regarded as 1. Therefore, the ratio (% by weight) of the liquid crystal compound can be calculated from the peak area ratio.
  • Measurement sample When measuring the properties of the composition, the composition was used as it was as a sample.
  • a sample for measurement was prepared by mixing this compound (15% by weight) with mother liquid crystals (85% by weight). The characteristic value of the compound was calculated from the value obtained by the measurement by extrapolation.
  • (Extrapolated value) ⁇ (Measured value of sample) ⁇ 0.85 ⁇ (Measured value of mother liquid crystal) ⁇ / 0.15.
  • the ratio of the compound and the mother liquid crystal is 10% by weight: 90% by weight, 5% by weight: 95% by weight, 1% by weight: 99% by weight in this order. changed.
  • the maximum temperature, optical anisotropy, viscosity, and dielectric anisotropy values for the compound were determined.
  • the following mother liquid crystals were used.
  • the ratio of the component compounds is shown by weight%.
  • Measurement method The characteristics were measured by the following method. Many of these methods have been modified or modified by the JEITA standard (JEITA ED-2521B) deliberated by the Japan Electronics and Information Industry Association (hereinafter referred to as JEITA). Was the way. No thin film transistor (TFT) was attached to the TN device used for the measurement.
  • JEITA Japan Electronics and Information Industry Association
  • nematic phase (NI; ° C.): A sample was placed on a hot plate of a melting point measuring apparatus 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
  • a sample having a nematic phase is placed in a glass bottle and placed in a freezer at 0 ° C., ⁇ 10 ° C., ⁇ 20 ° C., ⁇ 30 ° C. and ⁇ 40 ° C. for 10 days. After storage, the liquid crystal phase was observed. For example, when the sample remained in a nematic phase at ⁇ 20 ° C. and changed to a crystalline or smectic phase at ⁇ 30 ° C., the TC was described as ⁇ 20 ° C.
  • the lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • Viscosity Bulk viscosity; ⁇ ; measured at 20 ° C .; mPa ⁇ s: An E-type viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. was used for the measurement.
  • Viscosity (Rotational Viscosity; ⁇ 1; Measured at 25 ° C .; mPa ⁇ s): The measurement was performed according to the method described in M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). I followed. A sample was put in a TN device having a twist angle of 0 ° and a distance (cell gap) between two glass substrates of 5 ⁇ m. A voltage was applied to this device in steps of 0.5 V in the range of 16 V to 19.5 V. 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 the measurement.
  • the light source was 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 0.45 / ⁇ 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 was expressed as a voltage when the transmittance reached 90%.
  • VHR-1 Voltage holding ratio
  • the TN device used for the measurement had a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) was 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.
  • Area B was the area when it was not attenuated.
  • the voltage holding ratio was expressed as a percentage of area A with respect to area B.
  • VHR-2 Voltage holding ratio (VHR-2; measured at 80 ° C .;%): The voltage holding ratio was measured in the same procedure as above except that it was measured at 80 ° C. instead of 25 ° C. The obtained value was expressed as VHR-2.
  • VHR-3 Voltage holding ratio
  • the TN device used for the measurement had a polyimide alignment film, and the cell gap was 5 ⁇ m.
  • a sample was injected into this element and irradiated with light for 20 minutes.
  • the light source was an ultra high pressure mercury lamp USH-500D (manufactured by USHIO), and the distance between the element and the light source was 20 cm.
  • a decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds.
  • a composition having a large VHR-3 has a large stability to ultraviolet light.
  • VHR-3 is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more.
  • VHR-4 Voltage holding ratio
  • the TN device injected with the sample was heated in a constant temperature bath at 80 ° C. for 500 hours, and then the voltage holding ratio was measured to determine the stability against heat. Evaluated. In the measurement of VHR-4, a voltage decaying for 16.7 milliseconds was measured. A composition having a large VHR-4 has a large stability to heat.
  • 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 was expressed as the sum of the rise time and the fall time thus obtained.
  • Helical pitch (P; measured at room temperature; ⁇ m): The helical pitch was measured by the wedge method. See “Liquid Crystal Handbook", page 196 (2000 published, Maruzen). The sample was poured into a wedge-shaped cell and allowed to stand at room temperature for 2 hours, and then the disclination line interval (d2-d1) was observed with a polarizing microscope (Nikon Corporation, trade name: MM40 / 60 series). The helical pitch (P) was calculated from the following equation in which the angle of the wedge cell was expressed as ⁇ . P 2 ⁇ (d2 ⁇ d1) ⁇ tan ⁇ .
  • Dielectric constant in the minor axis direction ( ⁇ ; measured at 25 ° C.): A sample was put in a TN device in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 9 ⁇ m and the twist angle was 80 degrees. . Sine waves (0.5 V, 1 kHz) were applied to the device, and after 2 seconds, the dielectric constant ( ⁇ ) in the minor axis direction of the liquid crystal molecules was measured.
  • the compounds in 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 compound number.
  • 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.
  • Example 39 was selected from the compositions disclosed in WO 1996/11897. The basis is that this composition contains compound (4) and has the smallest ⁇ .
  • the components and properties of this composition were as follows. 3-HBXB (F, F) -F (4) 3% 5-HBXB (F, F) -F (4) 8% 3-HBXB-OCF3 (4) 5% 2-HBB (F) -F (4) 8% 3-HBB (F) -F (4) 8% 5-HBB (F) -F (4) 16% 5-HB-F (4) 6% 7-HB-F (4) 6% 5-HHB-OCF3 (4) 8% 3-H2HB-OCF3 (4) 8% 5-H2HB-OCF3 (4) 8% 3-HH2B-OCF3 (4) 8% 5-HH2B-OCF3 (4) 8% 5-HH2B-OCF3 (4) 8% 5-HH2B-OCF3 (4) 8% 5-HH2B-OCF3 (4) 8% 5-HH2B-OCF3 (4)
  • the viscosities ( ⁇ ) of the compositions of Comparative Examples 1 to 2 were 16.6 to 20.2.
  • the viscosities of the compositions of Examples 1 to 18 were 9.2 to 14.6.
  • the composition of the example had a smaller viscosity than the composition of the comparative example. Therefore, it is concluded that the liquid crystal composition of the present invention has excellent characteristics.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a high maximum temperature, a low minimum temperature, a small viscosity, a suitable optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, a large specific resistance, a large elastic constant, a high stability against ultraviolet rays, and a high heat resistance.
  • properties such as stability, large elastic constants, at least one property is satisfied, or an appropriate balance is achieved with respect to at least two properties. Since the liquid crystal display element containing this composition has a short response time, a large voltage holding ratio, a large contrast ratio, a long lifetime, and the like, it can be used for a liquid crystal projector, a liquid crystal television, and 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、適切な光学異方性、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。 第一成分として大きな誘電率異方性を有する特定の化合物、および第二成分として小さな粘度を有する特定の化合物を含有し、第三成分として高い上限温度または小さな粘度を有する特定の化合物、および第四成分として大きな誘電率異方性を有する特定の化合物を含有してもよく、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。

Description

液晶組成物および液晶表示素子
 本発明は、液晶組成物、この組成物を含有する液晶表示素子などに関する。特に、誘電率異方性が正の液晶組成物、およびこの組成物を含有し、TN、OCB、IPS、FFS、またはFPAのモードを有するAM(active matrix)素子に関する。
 液晶表示素子において、液晶分子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)、FFS(Fringe Field Switching)、FPA(field-induced photo-reactive alignment)などのモードである。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。
 液晶表示素子はネマチック相を有する液晶組成物を含有する。この組成物は適切な特性を有する。この組成物の特性を向上させることによって、良好な特性を有するAM素子を得ることができる。2つの特性における関連を下記の表1にまとめる。組成物の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約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約-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。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。組成物の弾性定数は素子のコントラストに関連する。素子においてコントラストを上げるためには、組成物における大きな弾性定数がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 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。素子のモードに応じて、大きな光学異方性または小さな光学異方性、すなわち適切な光学異方性が必要である。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連する。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素子においては正の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。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モードまたはFFS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。高分子支持配向(PSA;polymer sustained alignment)型の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1から特許文献2などに開示されている。
国際公開第1996/11897号 特開2001-139511号公報
 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、適切な光学異方性、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、大きな弾性定数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つの特性のあいだで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、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有するAM素子である。
 本発明は、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つの化合物、および第二成分として式(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-I000011

式(1)および式(2)において、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、または炭素数2から12のアルケニルであり;Rは、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Aおよび環B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、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、ビニレン、メチレンオキシ、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;LおよびLは独立して、フッ素または塩素であり;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、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシであり;mおよびjは独立して、0、1、2、または3であり、そしてmとjの和は3以下である。
 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、適切な光学異方性、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、大きな弾性定数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。別の長所は、少なくとも2つの特性のあいだで適切なバランスを有する液晶組成物である。別の長所は、このような組成物を含有する液晶表示素子である。別の長所は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有する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。「液晶組成物」および「液晶表示素子」の用語をそれぞれ「組成物」および「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、および液晶相を有しないがネマチック相の温度範囲、粘度、誘電率異方性のような特性を調節する目的で組成物に混合される化合物の総称である。この化合物は、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。「重合性化合物」は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加される化合物である。
 液晶組成物は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。液晶性化合物の割合(含有量)は、この液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。この液晶組成物に、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤のような添加物が必要に応じて添加される。添加物の割合(添加量)は、液晶性化合物の割合と同様に、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。重量百万分率(ppm)が用いられることもある。重合開始剤および重合禁止剤の割合は、例外的に重合性化合物の重量に基づいて表される。
 「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。
 「少なくとも1つの‘A’は、‘B’で置き換えられてもよい」の表現は、‘A’の数は任意であることを意味する。‘A’の数が1つのとき、‘A’の位置は任意であり、‘A’の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できる。このルールは、「少なくとも1つの‘A’が、‘B’で置き換えられた」の表現にも適用される。
 成分化合物の化学式において、末端基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が表わす2つの基は同一であってもよく、または異なってもよい。例えば、化合物(1)のRがエチルであり、化合物(1-1)のRがエチルであるケースがある。化合物(1)のRがエチルであり、化合物(1-1)のRがプロピルであるケースもある。このルールは、R、X、Yなどの記号にも適用される。式(1)において、mが2のとき、2つの環Aが存在する。この化合物において、2つの環Aが表わす2つの環は、同一であってもよく、または異なってもよい。このルールは、nが2より大きいとき、任意の2つの環Aにも適用される。このルールは、Z、環Bなどにも適用される。
 2-フルオロ-1,4-フェニレンは、下記の2つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き(L)であってもよいし、右向き(R)であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン-2,5-ジイルのような、非対称な環の二価基にも適用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
 本発明は、下記の項などである。
項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つの化合物、および第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有し、そしてネマチック相を有する液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

式(1)および式(2)において、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、または炭素数2から12のアルケニルであり;Rは、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Aおよび環B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、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、ビニレン、メチレンオキシ、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;LおよびLは独立して、フッ素または塩素であり;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、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシであり;mおよびjは独立して、0、1、2、または3であり、そしてmとjの和は3以下である。
項2. 第一成分として式(1-1)から式(1-14)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015

式(1-1)から式(1-14)において、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、または炭素数2から12のアルケニルであり;LおよびLは独立して、フッ素または塩素であり;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、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシである。
項3. 液晶組成物の重量に基づいて、第一成分の割合が5重量%から40重量%の範囲であり、第二成分の割合が15重量%から60重量%の範囲である、項1または2に記載の液晶組成物。
項4. 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3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016

式(3)において、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、または少なくとも1つ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Cおよび環D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、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは、単結合、エチレンまたはカルボニルオキシであり;nは、1、2、または3であり;ただしnが1のとき、環Cは1,4-フェニレンである。
項5. 第三成分として式(3-1)から式(3-12)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

式(3-1)から式(3-12)において、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、または少なくとも1つ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。
項6. 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35重量%の範囲である、項4または5に記載の液晶組成物。
項7. 第四成分として式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018

式(4)において、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、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Eは、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、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;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;XおよびX10は独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシであり;pは、1、2、3、または4である。
項8. 第四成分として式(4-1)から式(4-27)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から7のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021

式(4-1)から式(4-27)において、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、または炭素数2から12のアルケニルである。
項9. 液晶組成物の重量に基づいて、第四成分の割合が10重量%から60重量%の範囲である、項7または8に記載の液晶組成物。
項10. 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℃で測定)が0.07以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃で測定)が2以上である、項1から9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
項11. 項1から10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。
項12. 液晶表示素子の動作モードが、TNモード、ECBモード、OCBモード、IPSモード、FFSモード、またはFPA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11に記載の液晶表示素子。
項13. 項1から10のいずれか1項に記載の液晶組成物の液晶表示素子における使用。
 本発明は、次の項も含む。(a)光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などの添加物の少なくとも1つをさらに含有する上記の組成物。(b)上記の組成物を含有するAM素子。(c)重合性化合物をさらに含有する上記の組成物、およびこの組成物を含有する高分子支持配向(PSA)型のAM素子。(d)上記の組成物を含有し、この組成物中の重合性化合物が重合されている、高分子支持配向(PSA)型のAM素子。(e)上記の組成物を含有し、そしてPC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、またはFPAのモードを有する素子。(f)上記の組成物を含有する透過型の素子。(g)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。(h)上記の組成物に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。
 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、好ましい成分化合物を示す。第六に、組成物に添加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、化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、および化合物(4)から選択された液晶性化合物の他に、その他の液晶性化合物、添加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)、化合物(3)、および化合物(4)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。添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などである。
 組成物Bは、実質的に、化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、および化合物(4)から選択された液晶性化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物が添加物を含有してもよいが、その他の液晶性化合物を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特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、値がほぼゼロであることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
 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(1)は誘電率異方性を上げる。化合物(2)は粘度を下げる。化合物(3)は上限温度を上げる、または下限温度を下げる。化合物(4)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+第二成分、第一成分+第二成分+第三成分、第一成分+第二成分+第四成分、または第一成分+第二成分+第三成分+第四成分である。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+第三成分または第一成分+第二成分+第三成分+第四成分である。
 第一成分の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるために約5重量%以上であり、下限温度を下げるために、または粘度を下げるために、約40重量%以下である。さらに好ましい割合は約10重量%から約35重量%の範囲である。特に好ましい割合は約15重量%から約30重量%の範囲である。
 第二成分の好ましい割合は、粘度を下げるために約15重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために約60重量%以下である。さらに好ましい割合は約20重量%から約55重量%の範囲である。特に好ましい割合は約25重量%から約50重量%の範囲である。
 第三成分の好ましい割合は、上限温度を上げるために、または粘度を下げるために、約5重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために約35重量%以下である。さらに好ましい割合は約5重量%から約30重量%の範囲である。特に好ましい割合は約5重量%から約25重量%の範囲である。
 第四成分の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるために約10重量%以上であり、下限温度を下げるために約60重量%以下である。さらに好ましい割合は約15重量%から約50重量%の範囲である。特に好ましい割合は約20重量%から約45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、または炭素数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を上げるために、炭素数1から12のアルキルである。Rは炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数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、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、または少なくとも1つ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のアルキルであり、下限温度を下げるために、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。
 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。さらに好ましいアルコキシは、粘度を下げるために、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。
 少なくとも1つ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、または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-ジフルオロビニルまたは4,4-ジフルオロ-3-ブテニルである。
 mおよびjは独立して、0、1、2、または3であり、そしてmとjの和は3以下である。好ましいmは、上限温度を上げるために1または2である。好ましいjは、下限温度を下げるために0である。nは、1、2、または3である。好ましいnは、下限温度を下げるために2である。pは、1、2、3、または4である。好ましいpは、誘電率異方性を上げるために2または3である。
 ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、ビニレン、メチレンオキシ、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る。好ましいZまたはZは、粘度を下げるために単結合である。Zは、単結合、エチレンまたはカルボニルオキシである。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る。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。
 環Aおよび環B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、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。好ましい環Aまたは環Bは、光学異方性を上げるために、1,4-フェニレンまたは2-フルオロ-1,4-フェニレンである。環Cおよび環D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、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり、nが1のとき、環Cは1,4-フェニレンである。好ましい環Cまたは環D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Eは、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、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。好ましい環Eは光学異方性を上げるために、1,4-フェニレンまたは2-フルオロ-1,4-フェニレンである。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。テトラヒドロピラン-2,5-ジイルは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
 X、X、X、X、X、X、X、X、X、およびX10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、X、またはX10は、誘電率異方性を上げるためにフッ素である。
 YおよびYは独立して、フッ素、塩素、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシである。好ましいYまたはYは、下限温度を下げるためにフッ素である。
 第五に、好ましい成分化合物を示す。好ましい化合物(1)は、上記の化合物(1-1)から化合物(1-14)である。これらの化合物において、第一成分の少なくとも1つが、化合物(1-3)、化合物(1-4)、化合物(1-7)、化合物(1-8)、化合物(1-9)、化合物(1-10)、化合物(1-12)、または化合物(1-13)であることが好ましい。第一成分の少なくとも2つが、化合物(1-3)および化合物(1-9)、化合物(1-4)および化合物(1-7)、化合物(1-4)および化合物(1-10)、または化合物(1-10)および化合物(1-13)の組み合わせであることが好ましい。
 好ましい化合物(3)は、上記の化合物(3-1)から化合物(3-12)である。これらの化合物において、第三成分の少なくとも1つが、化合物(3-2)、化合物(3-4)、化合物(3-5)、化合物(3-6)、化合物(3-9)、または化合物(3-12)であることが好ましい。第三成分の少なくとも2つが、化合物(3-2)および化合物(3-4)、化合物(3-2)および化合物(3-5)、または化合物(3-2)および化合物(3-6)の組み合わせであることが好ましい。
 好ましい化合物(4)は、上記の化合物(4-1)から化合物(4-27)である。これらの化合物において、第四成分の少なくとも1つが、化合物(4-5)、化合物(4-11)、化合物(4-12)、化合物(4-13)、化合物(4-15)、化合物(4-16)、化合物(4-20)、化合物(4-23)、または化合物(4-25)であることが好ましい。第四成分の少なくとも2つが、化合物(4-12)および化合物(4-23)、化合物(4-13)および化合物(4-16)、化合物(4-15)および化合物(4-16)、化合物(4-16)および化合物(4-25)、化合物(4-20)および化合物(4-25)、または化合物(4-23)および化合物(4-25)の組み合わせであることが好ましい。
 第六に、組成物に添加してもよい添加物を説明する。このような添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などである。
 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化合物が組成物に添加される。このような化合物の例は、化合物(5-1)から化合物(5-5)である。光学活性化合物の好ましい割合は約5重量%以下である。さらに好ましい割合は約0.01重量%から約2重量%の範囲である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
 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添加される。酸化防止剤の好ましい例は、tが1から9の整数である化合物(6)などである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
 化合物(6)において、好ましいtは、1、3、5、7、または9である。さらに好ましいtは1または7である。tが1である化合物(6)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。tが7である化合物(6)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約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約600ppm以下である。さらに好ましい割合は、約100ppmから約300ppmの範囲である。
 紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。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約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ために約10000ppm以下である。さらに好ましい割合は約100ppmから約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)が組成物に添加される。色素の好ましい割合は、約0.01重量%から約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添加される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために約1ppm以上であり、表示不良を防ぐために約1000ppm以下である。さらに好ましい割合は、約1ppmから約500ppmの範囲である。
 高分子支持配向(PSA)型の素子に適合させるために重合性化合物が組成物に添加される。重合性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。さらに好ましい例は、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体である。重合性化合物の好ましい割合は、その効果を得るために、約0.05重量%以上であり、表示不良を防ぐために約10重量%以下である。さらに好ましい割合は、約0.1重量%から約2重量%の範囲である。重合性化合物は紫外線照射により重合する。光重合開始剤などの開始剤の存在下で重合させてもよい。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;BASF)、Irgacure184(登録商標;BASF)、またはDarocure1173(登録商標;BASF)がラジカル重合に対して適切である。光重合開始剤の好ましい割合は、重合性化合物の重量に基づいて約0.1重量%から約5重量%の範囲である。さらに好ましい割合は、約1重量%から約3重量%の範囲である。
 重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、4-tert-ブチルカテコール、4-メトキシフェノ-ル、フェノチアジンなどである。
 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)は、特開昭59-176221号公報に記載された方法で合成する。化合物(3-12)は、特開平2-237949号公報に記載された方法で合成する。化合物(4-3)および化合物(4-8)は、特開平2-233626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(6)のt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。tが7である化合物(6)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。化合物(1-4)として、例えば化合物(1-4-1)は、下記記載の方法により合成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
第1工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-1)(9.25g)、トルエン(20.0ml)、および2,2,4-トリメチルペンタン(20.0ml)を反応器に入れて、60℃に加熱した。そこへプロパンジチオール(4.31ml)を加え1時間撹拌したのち、トリフルオロメタンスルホン酸(7.63ml)をゆっくりと加え1時間撹拌した。続いて留出してくる水を除去しつつ、さらに2時間加熱還流を行った。反応混合物を室温まで冷却したのち、減圧下で濃縮し、残渣をt-ブチルメチルエーテルからの再結晶により精製して、化合物(T-2)(13.9g;78%)を得た。
第2工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-3)(5.38g)、トリエチルアミン(5.48ml)、およびジクロロメタン(50.0ml)を反応器に入れて、-70℃に冷却した。そこへ化合物(T-2)(13.9g)のジクロロメタン(200ml)溶液をゆっくりと加え1時間撹拌した。次にフッ化水素トリエチルアミン錯体(14.8ml)をゆっくりと加え30分間撹拌した。続いて臭素(7.80ml)をゆっくりと加えさらに1時間撹拌した。反応混合物を氷水に注ぎ込み、炭酸水素ナトリウムを用いて中和したのち、水層をジクロロメタンで抽出した。一緒にした有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-4)(11.0g;93%)を得た。
第3工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-4)(4.00g)、化合物(T-5)(1.86g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.119g)、炭酸カリウム(2.84g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)(0.663g)、トルエン(40.0ml)、ソルミックス(日本アルコール販売株式会社;登録商標)A-11(40.0ml)、および水(40.0ml)を反応器に入れて、5時間加熱還流を行った。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製した。さらにソルミックス(日本アルコール販売株式会社;登録商標)A-11からの再結晶により精製して、化合物(No.1-4-1)(3.73g;85%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.51-7.44(m,3H)、7.33-7.26(m,3H)、7.03-6.96(m,2H)、2.66(t,J=7.9Hz,2H)、1.75-1.64(m,2H)、0.98(t,J=7.4Hz,3H).
 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。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、約-10℃以下の下限温度、約70℃以上の上限温度、そして約0.07から約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、約0.08から約0.25の範囲の光学異方性を有する組成物、さらには約0.10から約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、ネマチック相を有する組成物としての使用、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、FFS、VA、FPA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、IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子への使用は特に好ましい。IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子において、電圧が無印加のとき、液晶分子の配列がガラス基板に対して並行であってもよく、または垂直であってもよい。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。
 実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。本発明は、実施例1の組成物と実施例2の組成物との混合物を含む。本発明は、実施例の組成物の少なくとも2つを混合した混合物をも含む。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物および組成物の特性は、下記に記載した方法により測定した。
 NMR分析:測定には、ブルカーバイオスピン社製のDRX-500を用いた。H-NMRの測定では、試料をCDClなどの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、500MHz、積算回数16回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。19F-NMRの測定では、CFClを内部標準として用い、積算回数24回で行った。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、quinはクインテット、sexはセクステット、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。
 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。液晶性化合物の混合物をガスクロマトグラフ(FID)で検出する。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(重量比)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ことができる。
 測定試料:組成物の特性を測定するときは、組成物をそのまま試料として用いた。化合物の特性を測定するときは、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の試料を調製した。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)={(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。
 下記の母液晶を用いた。成分化合物の割合は重量%で示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
 測定方法:特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association;以下JEITAという)で審議制定されるJEITA規格(JEITA・ED-2521B)に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたTN素子には、薄膜トランジスター(TFT)を取り付けなかった。
(1)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。
(2)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。
(3)粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s):測定には東京計器株式会社製のE型回転粘度計を用いた。
(4)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TN素子に試料を入れた。この素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V毎に段階的に印加した。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。
(5)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。
(6)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。
(7)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った。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が0.45/Δn(μm)であり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧(32Hz、矩形波)は0Vから10Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧-透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が90%になったときの電圧で表した。
(8)電圧保持率(VHR-1;25℃で測定;%):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であった。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った。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
(9)電圧保持率(VHR-2;80℃で測定;%):25℃の代わりに、80℃で測定した以外は、上記と同じ手順で電圧保持率を測定した。得られた値をVHR-2で表した。
(10)電圧保持率(VHR-3;25℃で測定;%):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。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であった。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であった。VHR-3の測定では、16.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。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。VHR-3は90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
(11)電圧保持率(VHR-4;25℃で測定;%):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。VHR-4の測定では、16.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。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。
(12)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った。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5.0μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に矩形波(60Hz、5V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。立ち上がり時間(τr:rise time;ミリ秒)は、透過率が90%から10%に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間(τf:fall time;ミリ秒)は透過率10%から90%に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和で表した。
(13)弾性定数(K;25℃で測定;pN):測定には横河・ヒューレットパッカード株式会社製のHP4284A型LCRメータを用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである水平配向素子に試料を入れた。この素子に0ボルトから20ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.99)からK11およびK33の値を得た。次に同171頁にある式(3.18)に、先ほど求めたK11およびK33の値を用いてK22を算出した。弾性定数は、このようにして求めたK11、K22、およびK33の平均値で表した。
(14)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)}。
(15)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)を参照。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)によって観察した。らせんピッチ(P)は、くさびセルの角度をθと表した次の式から算出した。P=2×(d2-d1)×tanθ。
(16)短軸方向における誘電率(ε⊥;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(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。
 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。記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。(-)の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合(百分率)は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、組成物の特性値をまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
[比較例1]
 国際公開第1996/11897号パンフレットに開示された組成物の中から実施例39を選んだ。根拠は、この組成物が化合物(4)を含有し、そしてηが最も小さいからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりであった。
3-HBXB(F,F)-F         (4)      3%
5-HBXB(F,F)-F         (4)      8%
3-HBXB-OCF3           (4)      5%
2-HBB(F)-F            (4)      8%
3-HBB(F)-F            (4)      8%
5-HBB(F)-F            (4)     16%
5-HB-F                (4)      6%
7-HB-F                (4)      6%
5-HHB-OCF3            (4)      8%
3-H2HB-OCF3           (4)      8%
5-H2HB-OCF3           (4)      8%
3-HH2B-OCF3           (4)      8%
5-HH2B-OCF3           (4)      8%
 NI=84.9℃;Δn=0.101;Δε=5.5;Vth=2.12V;η=16.6mPa・s.
[比較例2]
 特開2001-139511号公報に開示された組成物の中から使用例18を選んだ。根拠は、この組成物が化合物(3-1)、化合物(3-4)、および化合物(4)を含有し、そしてηが最も小さいからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりであった。
3-HBxB(2F,3F)-O2      (-)      5%
5-HBxB(2F,3F)-O2      (-)      5%
7-HB(F)-F             (4)      5%
5-H2B(F)-F            (4)      5%
3-HB-O2               (3-1)   10%
3-HH-4                (-)      5%
2-HHB(F)-F            (4)     10%
3-HHB(F)-F            (4)     10%
3-H2HB(F)-F           (4)      5%
2-HBB(F)-F            (4)      3%
3-HBB(F)-F            (4)      3%
5-HBB(F)-F            (4)      6%
2-H2BB(F)-F           (4)      5%
3-H2BB(F)-F           (4)      6%
3-HHB-1               (3-4)    8%
3-HHB-O1              (3-4)    5%
3-HHB-3               (3-4)    4%
 NI=89.2℃;Δn=0.099;Δε=2.2;Vth=3.05V;η=20.2mPa・s.
[実施例1]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)   19%
3-HH-V                (2)     32%
3-HH-V1               (2)      5%
V-HHB-1               (3-4)   13%
1-BB(F)B-2V           (3-6)    2%
2-HHBB(F,F)-F         (4-17)   3%
3-HHBB(F,F)-F         (4-17)   3%
3-HBBXB(F,F)-F        (4-20)   8%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   2%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   7%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   6%
 NI=86.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.116;Δε=7.6;Vth=1.56V;η=10.0mPa・s;γ1=80.1mPa・s;ε⊥/Δε=0.47.
[実施例2]
5-HB(2F,3F)B(2F,3F)XB(F,F)-F
                      (1)      6%
3-GB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-3)    7%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)    8%
4-HH-V                (2)     20%
4-HH-V1               (2)     12%
7-HB-1                (3-1)    3%
3-HHEH-3              (3-3)    3%
3-HHEH-5              (3-3)    4%
3-HBB-2               (3-5)    3%
5-B(F)BB-2            (3-7)    5%
5-B(F)BB-3            (3-7)    3%
3-HHXB(F,F)-CF3       (4)      6%
3-HB-CL               (4-1)    3%
3-HBB(F,F)-F          (4-8)    3%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F    (4-12)   5%
3-HBB(F,F)XB(F,F)-F   (4-21)   3%
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(4-26)   3%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                      (4-27)   3%
 NI=71.4℃;Tc<-20℃;Δn=0.105;Δε=7.0;Vth=1.65V;η=13.9mPa・s;γ1=83.7mPa・s;ε⊥/Δε=0.51.
[実施例3]
3-BB(2F,3F)XB(F)-F    (1-4)    5%
3-HBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-7)    5%
3-dhBB(2F,3F)XB(F,F)-F(1-8)    5%
3-HH-V                (2)     10%
3-HH-V1               (2)      5%
3-HH-VFF              (2)     22%
V2-BB-1               (3-2)    5%
3-HB(F)HH-2           (3-8)    4%
5-HBB(F)B-2           (3-12)   4%
5-HXB(F,F)-F          (4-2)    4%
3-HHXB(F,F)-F         (4-5)    6%
3-BBXB(F,F)-F         (4-15)   3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (4-16)   3%
3-dhBB(F,F)XB(F,F)-F  (4-22)   5%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   5%
5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   4%
1O1-HBBH-5            (-)      5%
 NI=86.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.112;Δε=7.8;Vth=1.53V;η=11.1mPa・s;γ1=81.1mPa・s;ε⊥/Δε=0.46.
[実施例4]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)   10%
3-GBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-9)    6%
3-GBB(2F,3F)XB(F)-F   (1-9)    5%
1V2-HH-1              (2)     10%
1V2-HH-3              (2)     12%
3-HH-V                (2)     19%
3-BB(2F,5F)B-3        (3)      3%
3-HHEBH-3             (3-9)    5%
3-HHEBH-5             (3-9)    5%
3-HHB(F,F)-F          (4-3)    6%
3-HGB(F,F)-F          (4-6)    3%
V-HB(F)B(F,F)-F       (4-9)    5%
3-BB(F)B(F,F)-F       (4-13)   3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   5%
 NI=93.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.110;Δε=5.7;Vth=1.81V;η=13.4mPa・s;γ1=83.0mPa・s;ε⊥/Δε=0.49.
[実施例5]
3-GB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-3)    6%
3-BB(2F,3F)XB(F)-F    (1-4)    8%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)    7%
3-HH-V                (2)     25%
3-HH-V1               (2)      6%
1V2-BB-1              (3-2)    4%
5-HBBH-3              (3-10)   6%
5-HEB(F,F)-F          (4)      3%
3-HHB-CL              (4)      5%
5-HHB-CL              (4)      4%
3-HHEB(F,F)-F         (4-4)    4%
5-HHEB(F,F)-F         (4-4)    4%
3-HBEB(F,F)-F         (4-10)   3%
5-HBEB(F,F)-F         (4-10)   3%
4-HHB(F)B(F,F)-F      (4-18)   7%
4-BB(F)B(F,F)XB(F、F)-F(4-25)   5%
 NI=83.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.105;Δε=6.4;Vth=1.69V;η=12.2mPa・s;γ1=82.2mPa・s;ε⊥/Δε=0.50.
[実施例6]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)   10%
3-HBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-7)    5%
3-dhBB(2F,3F)XB(F,F)-F(1-8)    5%
4-HH-V                (2)     12%
3-HH-V                (2)     20%
3-HHB-1               (3-4)    6%
3-HHB-3               (3-4)    7%
5-HB(F)BH-3           (3-11)   2%
3-H2GB(F,F)-F         (4)      4%
3-GHB(F,F)-F          (4-7)    3%
5-GB(F)B(F,F)-F       (4-11)   3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (4-16)   6%
3-GBB(F)B(F,F)-F      (4-19)   3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   5%
1O1-HBBH-3            (-)      3%
1O1-HBBH-4            (-)      3%
1O1-HBBH-5            (-)      3%
 NI=94.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.110;Δε=6.1;Vth=1.74V;η=14.6mPa・s;γ1=84.0mPa・s;ε⊥/Δε=0.48.
[実施例7]
5-HB(2F,3F)B(2F,3F)XB(F,F)-F
                      (1)      4%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)    9%
3-GBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-9)    5%
3-GBB(2F,3F)XB(F)-F   (1-9)    5%
3-HH-V                (2)     20%
3-HH-V1               (2)      4%
3-HH-VFF              (2)      3%
3-HHEH-3              (3-3)    4%
3-HHEH-5              (3-3)    3%
4-HHEH-3              (3-3)    4%
V2-BB(F)B-1           (3-6)    2%
3-HHB-F               (4)      4%
5-HB-CL               (4-1)    5%
1-HHXB(F,F)-F         (4-5)    5%
3-HHXB(F,F)-F         (4-5)    5%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F    (4-12)   8%
3-HHB(F)B(F,F)-F      (4-18)   4%
3-HH-5                (-)      6%
 NI=79.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.092;Δε=6.3;Vth=1.70V;η=12.1mPa・s;γ1=82.0mPa・s;ε⊥/Δε=0.51.
[実施例8]
3-GB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-3)   10%
3-HBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-7)    5%
3-dhBB(2F,3F)XB(F,F)-F(1-8)    6%
5-HH-V                (2)      6%
3-HH-V                (2)     31%
3-HH-V1               (2)      8%
5-B(F)BB-2            (3-7)    3%
5-B(F)BB-3            (3-7)    2%
3-BB(F)B(F,F)-CF3     (4-14)   4%
5-HBBXB(F,F)-F        (4-20)   8%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   2%
4-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   5%
5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   7%
3-HH-O1               (-)      3%
 NI=78.7℃;Tc<-20℃;Δn=0.105;Δε=9.1;Vth=1.35V;η=13.0mPa・s;γ1=82.7mPa・s;ε⊥/Δε=0.47.
[実施例9]
5-HB(2F,3F)B(2F,3F)XB(F,F)-F
                      (1)      4%
3-GB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-3)    8%
3-GBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-9)    5%
3-GBB(2F,3F)XB(F)-F   (1-9)    5%
3-HH-V                (2)     18%
4-HH-V                (2)     10%
5-HH-V                (2)     10%
5-HB-O2               (3-1)    4%
V-HHB-1               (3-4)    8%
3-HH2BB(F,F)-F        (4)      3%
4-HH2BB(F,F)-F        (4)      3%
3-HHB(F,F)-F          (4-3)    4%
5-HHB(F,F)-F          (4-3)    3%
3-HBB(F,F)-F          (4-8)    5%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   2%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   6%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                      (4-27)   2%
 NI=85.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.103;Δε=6.7;Vth=1.66V;η=14.2mPa・s;γ1=83.9mPa・s;ε⊥/Δε=0.51.
[実施例10]
3-BB(2F,3F)XB(F)-F    (1-4)    6%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)    6%
3-HBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-7)    5%
3-dhBB(2F,3F)XB(F,F)-F(1-8)    5%
3-HH-V                (2)     26%
3-HH-V1               (2)      5%
3-HH-VFF              (2)      4%
1V-HBB-2              (3-5)    5%
3-HHEBH-4             (3-9)    3%
3-HHEBH-5             (3-9)    4%
5-HB(F)BH-3           (3-11)   5%
5-HXB(F,F)-F          (4-2)    6%
3-BB(F)B(F,F)-F       (4-13)   3%
3-HBB(F,F)XB(F,F)-F   (4-21)   3%
2-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   4%
3-HH-4                (-)      4%
 NI=93.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.112;Δε=5.4;Vth=1.85V;η=9.4mPa・s;γ1=78.4mPa・s;ε⊥/Δε=0.51.
[実施例11]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-CF3(1-4)   19%
3-HH-V                (2)     32%
3-HH-V1               (2)      5%
V-HHB-1               (3-4)   13%
1-BB(F)B-2V           (3-6)    2%
2-HHBB(F,F)-F         (4-17)   3%
3-HHBB(F,F)-F         (4-17)   3%
3-HBBXB(F,F)-F        (4-20)   8%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   2%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   7%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-25)   6%
 NI=85.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.117;Δε=9.4;Vth=1.49V;η=11.6mPa・s;γ1=81.9mPa・s;ε⊥/Δε=0.48.
[実施例12]
3-HH1OB(2F,3F)XB(F,F)-F
                      (1)      6%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)    8%
4-BBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-10)   7%
4-HH-V                (2)     20%
4-HH-V1               (2)     12%
7-HB-1                (3-1)    3%
3-HHEH-3              (3-3)    3%
3-HHEH-5              (3-3)    4%
3-HBB-2               (3-5)    3%
5-B(F)BB-2            (3-7)    5%
5-B(F)BB-3            (3-7)    3%
3-HHXB(F,F)-CF3       (4)      6%
3-HB-CL               (4-1)    3%
3-HBB(F,F)-F          (4-8)    3%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F    (4-12)   5%
3-HBB(F,F)XB(F,F)-F   (4-21)   3%
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(4-26)   3%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                      (4-27)   3%
 NI=80.7℃;Tc<-20℃;Δn=0.112;Δε=5.9;Vth=1.70V;η=14.5mPa・s;γ1=84.0mPa・s;ε⊥/Δε=0.50.
[実施例13]
5-HBB(2F,3F)XB(F)B(F,F)-F
                      (1)      5%
3-HBB(2F,3F)XB(F)-OCF3(1-7)    5%
3-BB(2F,3F)XB(F)B(F,F)-F
                      (1-13)   5%
3-HH-V                (2)     10%
3-HH-V1               (2)      5%
3-HH-VFF              (2)     22%
V2-BB-1               (3-2)    5%
3-HB(F)HH-2           (3-8)    4%
5-HBB(F)B-2           (3-12)   4%
5-HXB(F,F)-F          (4-2)    4%
3-HHXB(F,F)-F         (4-5)    6%
3-BBXB(F,F)-F         (4-15)   3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (4-16)   3%
3-dhBB(F,F)XB(F,F)-F  (4-22)   5%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   5%
5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   4%
1O1-HBBH-5            (-)      5%
 NI=92.7℃;Tc<-20℃;Δn=0.116;Δε=8.1;Vth=1.50V;η=13.0mPa・s;γ1=76.5mPa・s;ε⊥/Δε=0.47.
[実施例14]
3-B(2F,3F)XB(F,F)-F   (1-1)    5%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)   10%
2O-BB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-4)    6%
1V2-HH-1              (2)     10%
1V2-HH-3              (2)     12%
3-HH-V                (2)     19%
3-BB(2F,5F)B-3        (3)      3%
3-HHEBH-3             (3-9)    5%
3-HHEBH-5             (3-9)    5%
3-HHB(F,F)-F          (4-3)    6%
3-HGB(F,F)-F          (4-6)    3%
V-HB(F)B(F,F)-F       (4-9)    5%
3-BB(F)B(F,F)-F       (4-13)   3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   5%
 NI=75.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.099;Δε=5.5;Vth=1.83V;η=9.2mPa・s;γ1=73.5mPa・s;ε⊥/Δε=0.50.
[実施例15]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)    7%
2O-BB(2F,3F)XB(F,F)-CF3
                      (1-4)    6%
2O-BB(2F,3F)XB(F)-OCF3(1-4)    8%
3-HH-V                (2)     25%
3-HH-V1               (2)      6%
1V2-BB-1              (3-2)    4%
5-HBBH-3              (3-10)   6%
5-HEB(F,F)-F          (4)      3%
3-HHB-CL              (4)      5%
5-HHB-CL              (4)      4%
3-HHEB(F,F)-F         (4-4)    4%
5-HHEB(F,F)-F         (4-4)    4%
3-HBEB(F,F)-F         (4-10)   3%
5-HBEB(F,F)-F         (4-10)   3%
4-HHB(F)B(F,F)-F      (4-18)   7%
4-BB(F)B(F,F)XB(F、F)-F(4-25)   5%
 NI=89.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.112;Δε=7.3;Vth=1.62V;η=13.1mPa・s;γ1=84.1mPa・s;ε⊥/Δε=0.49.
[実施例16]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)   10%
1V2-BB(2F,3F)XB(F,F)-F(1-4)    5%
1V2-BB(2F,3F)XB(F,F)-CF3
                      (1-4)    5%
4-HH-V                (2)     12%
3-HH-V                (2)     20%
3-HHB-1               (3-4)    6%
3-HHB-3               (3-4)    7%
5-HB(F)BH-3           (3-11)   2%
3-H2GB(F,F)-F         (4)      4%
3-GHB(F,F)-F          (4-7)    3%
5-GB(F)B(F,F)-F       (4-11)   3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (4-16)   6%
3-GBB(F)B(F,F)-F      (4-19)   3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (4-24)   5%
1O1-HBBH-3            (-)      3%
1O1-HBBH-4            (-)      3%
1O1-HBBH-5            (-)      3%
 NI=86.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.109;Δε=6.9;Vth=1.70V;η=12.2mPa・s;γ1=80.2mPa・s;ε⊥/Δε=0.48.
[実施例17]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-4)    9%
2O-BB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-4)    5%
3-BB(2F,3F)XB(F)B(F,F)-F
                      (1-13)   4%
3-GBB(2F,3F)XB(F)-F   (1-9)    5%
3-HH-V                (2)     20%
3-HH-V1               (2)      4%
3-HH-VFF              (2)      3%
3-HHEH-3              (3-3)    4%
3-HHEH-5              (3-3)    3%
4-HHEH-3              (3-3)    4%
V2-BB(F)B-1           (3-6)    2%
3-HHB-F               (4)      4%
5-HB-CL               (4-1)    5%
1-HHXB(F,F)-F         (4-5)    5%
3-HHXB(F,F)-F         (4-5)    5%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F    (4-12)   8%
3-HHB(F)B(F,F)-F      (4-18)   4%
3-HH-5                (-)      6%
 NI=75.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.092;Δε=6.5;Vth=1.68V;η=9.5mPa・s;γ1=72.6mPa・s;ε⊥/Δε=0.50.
[実施例18]
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-CF3(1-4)   10%
3-HBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-7)    5%
4-BBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1-10)   6%
5-HH-V                (2)      6%
3-HH-V                (2)     31%
3-HH-V1               (2)      8%
5-B(F)BB-2            (3-7)    3%
5-B(F)BB-3            (3-7)    2%
3-BB(F)B(F,F)-CF3     (4-14)   4%
5-HBBXB(F,F)-F        (4-20)   8%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   2%
4-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   5%
5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(4-23)   7%
3-HH-O1               (-)      3%
 NI=78.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.113;Δε=9.2;Vth=1.34V;η=12.1mPa・s;γ1=77.3mPa・s;ε⊥/Δε=0.48.
 比較例1から比較例2の組成物の粘度(η)は、16.6から20.2であった。一方、実施例1から実施例18の組成物の粘度は、9.2から14.6であった。このように、実施例の組成物は、比較例の組成物と比べて、小さな粘度を有した。したがって、本発明の液晶組成物は優れた特性を有すると結論される。
 本発明の液晶組成物は、高い上限温度、低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、大きな弾性定数、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数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。この組成物を含有する液晶表示素子は、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、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いることができる。

Claims (13)

  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つの化合物、および第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有し、そしてネマチック相を有する液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

    式(1)および式(2)において、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、または炭素数2から12のアルケニルであり;Rは、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Aおよび環B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、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、ビニレン、メチレンオキシ、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;LおよびLは独立して、フッ素または塩素であり;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、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシであり;mおよびjは独立して、0、1、2、または3であり、そしてmとjの和は3以下である。
  2.  第一成分として式(1-1)から式(1-14)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    式(1-1)から式(1-14)において、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、または炭素数2から12のアルケニルであり;LおよびLは独立して、フッ素または塩素であり;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、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシである。
  3.  液晶組成物の重量に基づいて、第一成分の割合が5重量%から40重量%の範囲であり、第二成分の割合が15重量%から60重量%の範囲である、請求項1または2に記載の液晶組成物。
  4.  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3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    式(3)において、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、または少なくとも1つ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Cおよび環D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、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは、単結合、エチレンまたはカルボニルオキシであり;nは、1、2、または3であり;ただしnが1のとき、環Cは1,4-フェニレンである。
  5.  第三成分として式(3-1)から式(3-12)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

    式(3-1)から式(3-12)において、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、または少なくとも1つ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。
  6.  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35重量%の範囲である、請求項4または5に記載の液晶組成物。
  7.  第四成分として式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

    式(4)において、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、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Eは、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、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;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;XおよびX10は独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数1から12のアルコキシであり;pは、1、2、3、または4である。
  8.  第四成分として式(4-1)から式(4-27)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

    式(4-1)から式(4-27)において、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、または炭素数2から12のアルケニルである。
  9.  液晶組成物の重量に基づいて、第四成分の割合が10重量%から60重量%の範囲である、請求項7または8に記載の液晶組成物。
  10.  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℃で測定)が0.07以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃で測定)が2以上である、請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  11.  請求項1から10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。
  12.  液晶表示素子の動作モードが、TNモード、ECBモード、OCBモード、IPSモード、FFSモード、またはFPA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11に記載の液晶表示素子。
  13.  請求項1から10のいずれか1項に記載の液晶組成物の液晶表示素子における使用。
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