明 細 書
ί夜晶,組成物および ί夜晶表示素子
技術分野
[0001] 本発明は、液晶組成物、および液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、主として A M (active matrix)方式で駆動する液晶表示素子に適する液晶組成物、およびこの 組成物を含有する液晶表示素子に関する。
背景技術
[0002] 液晶表示素子 (本発明におレ、て液晶表示素子とは液晶表示パネル、液晶表示モ ジュールの総称を意味する。 )は、液晶組成物が有する光学異方性、誘電率異方性 などを利用している力 この液晶表示素子の動作モードとしては、 PC (phase change) モ1 ~~ト、 TN (twisted nematic)モ1 ~~ト、 STN (super twisted nematic)モート、 BTN (Bi stabletwisted nematic)モ1 ~~ト、 ECB (electrically controlled biremngence)モ1 ~~ト、 O CB (optically compensated bend)モ1 ~~ド、 IPS (in—plane switching)モ1 ~~ド、 VA (verti cal alignment)モードなどの様々なモードが知られている。これら動作モードの中でも ECBモード、 IPSモード、 VAモードなどは TNモード、 STNモード等の従来の動作 モードの欠点である視野角の狭さを改善できることが知られている。これら動作モード の液晶表示素子には負の誘電率異方性を有する液晶組成物を使用できる。
[0003] 従来からこれら動作モードの液晶表示素子に使用可能な、負の誘電率異方性を有 する液晶組成物として、ベンゼン環上の水素がフッ素で置き換えられた 2, 3 _ジフォ 口フエ二レンを有する液晶性化合物を含む組成物が数多く検討されてレ、る。例えば、 特許文献 1および 2には、 2, 3—ジフオロフヱ二レンを有する液晶性化合物が開示さ れている。
[0004] なお本明細書中では、「液晶性化合物」とは、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、液晶相を有さないが液晶組成物として有用な化合物 の総称を意味する。成分の含有割合は液晶性化合物の全重量に基づいて算出する 。この際の液晶性化合物は、下記 (A)式で示される化合物である。この化合物は光 学活个生であってもよい。
[0005] [化 1]
[0006] 上記(A)式中、 Rおよび Rは、各々独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アルコ キシアルキル、アルコキシアルコキシ、ァシルォキシ、ァシルォキシアルキル、アルコ キシカルボニル、アルコキシカルボニルアルキル、アルケニル、アルケニルォキシ、ァ ノレケニルォキシアルキル、アルコキシァルケニル、アルキニル、アルキニルォキシ、シ ァ入 NCS、フッ素、または塩素である。これら基において炭素数は 10以下である 。炭素数が 1〜5の基において任意の水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよ ぐ置き換えられたフッ素と塩素との合計は、 1〜: 11である。上記 (A)式中、環 Aは、 1 , 4—シクロへキシレン、 1 , 4_フエ二レン、ピラン一 2, 5—ジィノレ、 1 , 3—ジォキサン - 2, 5—ジィノレ、ピリジン一 2, 5—ジィル、ピリミジン一 2, 5—ジィノレ、デカヒドロナフ タレン一 2, 6—ジィノレ、 1, 2, 3, 4—テトラヒドロナフタレン一 2, 6—ジィノレ、またはナ フタレン一2, 6 _ジィルである。これら環 Aにおいて任意の水素は、フッ素または塩 素で置き換えられてもよレ、。環 Aにおいて置き換えられたフッ素と塩素との合計は 1〜 4である。 1 , 4_フエ二レンにおいて任意の 1つまたは 2つの水素は、シァ入メチル、 ジフルォロメチル、またはトリフルォロメチルで置き換えられてもよレ、。
上記(A)式中、 Yは、単結合、―(CH ) ―、— COO—、—〇C〇—、 -CH〇—、
-OCH -CF O—、 -OCF CH = CH CF = CF (CH )
、一 (CH ) ー〇一、 -0- (CH ) 一、 -CH = CH- (CH ) 一、 (CH ) —CH
=CH (CH ) CF O OCF (CH ) (CH ) COO (CH ) O
CO— -COO (CH ) -OCO (CH ) CH = CH— COO CH = C
H— OC〇一、 COO— CH = CH―、または、 OC〇一 CH = CH である。上記
(A)式中、 nは、 1 2、 3、または 4である。
[0007] しかし、特許文献 1および 2に例示されるベンゼン環上の水素がフッ素で置き換えら れた化合物は他の液晶性化合物に対して低い温度領域での相溶性に乏しぐ液晶 組成物とした場合、低温領域で使用することができない場合があった。
[0008] 特許文献 3には、本発明の第一成分である、ターフェニル構造を有する化合物を含
有する液晶組成物が開示されている。特許文献 4には、本発明の第一成分を含有す る液晶組成物が開示されている。しかし、特許文献 3および 4の実施例等で具体的に 検討されている組成物は正の誘電率異方性を有しており、負の誘電率異方性を有す る液晶組成物は全く検討されてレ、なレ、。
[0009] 特許文献 5の比較例 3には、本発明の第一成分を含有する、誘電率異方性が負の 液晶組成物が開示されているが、液晶組成物の誘電率異方性(Δ ε = - 2. 6)は負 に大きくなぐまた、ネマティック相の下限温度は必ずしも低くない。
特許文献 1:特許第 2811342号
特許文献 2 :特許第 1761492号
特許文献 3:国際公開第 2004/035710号パンフレット
特許文献 4:国際公開第 2005/007775号パンフレット
特許文献 5 :特開 2003— 327965号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] IPSモードおよび VAモード等の動作モードの液晶表示素子であっても、 CRTと比 較すれば表示素子としてはいまだ問題があり、物性の向上が望まれている。
[0011] 上述した IPSモード、あるいは VAモードで動作する表示素子は、主として、負の誘 電率異方性を有する液晶組成物を含有しているが、上記特性等をさらに向上させる ためには、上記液晶組成物が、以下(1)〜(5)で示す特性を有することが好ましい。
[0012] すなわち、(1)ネマチック相の温度範囲が広い、(2)粘度が小さい、(3)光学異方 性が適切である、(4)誘電率異方性の絶対値が大きい、(5)比抵抗が大きい、ことが 好ましい。
[0013] ネマチック相の温度範囲は、液晶表示素子を使用する温度範囲に関連をしており 、 (1)のようにネマチック相の温度範囲が広い液晶組成物を含有する液晶表示素子 は、液晶表示素子として使用する温度範囲を広くできる。
[0014] (2)のように粘度の小さい液晶組成物を含有する液晶表示素子は、応答時間を短 くできる。液晶表示素子の応答時間が短い場合には、動画表示に好適に使用できる 。また、液晶組成物を液晶表示素子の液晶セルに液晶組成物を注入する際に、注
入時間を短縮し作業性を向上できる。
[0015] (3)のように光学異方性が適切な液晶組成物を含有する液晶表示素子は、コントラ スト比を大きくできる。
[0016] (4)のように誘電率異方性の絶対値が大きい液晶組成物を含有する液晶表示素子 は、しきい電圧値を下げ、駆動電圧を低くでき、さらに消費電力を小さくできる。
[0017] (5)のように比抵抗が大きい液晶組成物を含有する液晶表示素子は、電圧保持率 を大きくでき、コントラスト比を大きくできる。したがって、初期に大きな比抵抗値を有し 、さらに長時間使用したあとでも大きな比抵抗値を有する液晶組成物が好ましい。
[0018] 本発明の目的は、ネマチック相の温度範囲が広ぐ適切な光学異方性を有し、負の 誘電率異方性が大きぐ比抵抗値が大きい液晶組成物を提供することである。また本 発明の他の目的は、上記特性を満たしながら、光学異方性が大きぐネマチック相の 下限温度が低い、好ましくは _ 20°C以下である液晶組成物を提供することである。さ らに本発明の他の目的は、上記組成物を含有し、電圧保持率が大きぐ VAモード、 I PSモードなどに適したアクティブマトリクス (AM)方式で駆動する液晶表示素子を提 供することである。
課題を解決するための手段
[0019] 本発明者らは、 1つまたは 2つの水素がフッ素で置き換えられたターフェニルを有す る液晶性化合物である第一成分と、 2つの水素がハロゲンで置き換えられたフエニレ ンを有する液晶性化合物である第二成分とを含有する特定の液晶組成物が、ネマチ ック相の温度範囲が広ぐ適切な光学異方性を有し、負の誘電率異方性が大きぐ比 抵抗値が大きいこと、さらに、上記組成物を含有する液晶表示素子が、電圧保持率 が大きいことを見い出し、本発明を完成するに到った。
[0020] すなわち本発明は、以下〔1〕〜〔: 15〕に記載された事項を有している。
[0021] 〔1〕:下記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である第一成分と、下記式(2— 1)〜式(2— 3)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有する負の誘電率異方性を有 する液晶組成物。
[0023] 式(1 1)〜式(1 3)および式(2— 1)〜式(2— 3)において、
R1および R3は独立して、アルキル、またはアルケニルであり;
R
2 R
4および R
5は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり; 環 B、環 C、および環 Dは独立して、 1, 4—シクロへキシレン、 1, 4—フエ二レン、 2— フルオロー 1, 4—フエ二レン、または 3—フルオロー 1 , 4—フエ二レンであり;
Z
2お よび Z
3は独立して、単結合、一(CH ) -CH O 、または— OCH—であり;
X1および X2は、一方はフッ素であり他方は塩素である。
[0024] 〔2〕:下記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である第一成分と、下記式(2— 1一 1)、式(2— 1一 2)、式(2— 2— 1)、式 (2_ 2_ 2)、式(2 _ 3 _ 1)、および式(2_ 3_ 2)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有する負の誘電率異方性を有する液 晶組成物。
[化 3]
式(1_1)〜式(1_3)および式(2_1_1)、式(2_1_2)、式(2_2_1)、式(2 _2_2)、式(2— 3— 1)、および式(2_ 3— 2)において、
R1,および R3は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R2、 R4、および R5は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり;
環 Bおよび環 Cは独立して、 1, 4ーシクロへキシレンまたは 1, 4 フエ二レンであり; Z2は独立して、単結合、―(CH ) ―、 -OCH―、または— CH O である。)
〔3〕:第一成分が上記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少 なくとも 1つの化合物であり、第二成分が、上記式(2— 1一 1)および式(2— 1一 2)で 表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物と、上記式(2— 2— 1)、式( 2_ 2_ 2)、式(2 _ 3 _ 1)、および式(2_ 3_ 2)で表される化合物群から選択される 少なくとも 1つの化合物との混合物である項〔2〕に記載の液晶組成物。
[0027] 〔4〕:上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である第一成分と、上記式(2— 1一 1)、式(2— 1一 2)、式(2— 2— 1)、式 (2_ 2_ 2)、式(2 _ 3 _ 1)、および式(2_ 3_ 2)で表され、 Z2が単結合で表される 化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有する、項〔2 〕または〔3〕に記載の液晶組成物。
[0028] 〔5〕:下記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である第一成分と、下記式(2— 1 1 1)、式(2— 1 2— 1)、式(2— 2 — 1— 1)、式(2— 2— 2— 1)、式(2 3 1— 1)、および式(2 3 2— 1)で表され る化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分とを含有する、負 の誘電率異方性を有する液晶組成物。
[0029] [化 4]
式(2— 1— 1— 1)、式(2— 1— 2— 1)、式(2— 2— 1— 1)、式(2— 2— 2— 1)、 2— 3— 1— 1)、および式(2— 3— 2— 1)において、
R1および R3は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R2、 R4、および R5は独立して、アルキル、アルケニル、またはアルコキシであり; 環 Bは独立して、 1 , 4—シクロへキシレンまたは 1 , 4_フエ二レンである。
[0031] 〔6〕:第一成分が上記式(1 1)および式(1 2)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物である項〔1〕〜〔5〕のいずれ力 1項に記載の液晶組成物。
[0032] 〔7〕:第一成分が上記式(1 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つ の化合物である項〔1〕〜〔5〕のレ、ずれか 1項に記載の液晶組成物。
[0033] 〔8〕:液晶性化合物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が 5〜40重 量%の範囲であり、上記第二成分の含有割合が 60〜95重量%の範囲である項〔1〕
〜〔7〕のレ、ずれか 1項に記載の液晶組成物。
[0034] 〔9〕:液晶性化合物成分が、上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から 選択される少なくとも 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1一 1)、式(2— 1
_ 2)、式(2_ 2_ 1)、式(2_ 2_ 2)、式(2_ 3_ 1)、および式(2_ 3 _ 2)で表され る化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分だけからなる、項〔
2]に記載の液晶組成物。
[0035] 〔10〕:上記第一成分および第二成分に加えて、下記式(3)で表される化合物群か ら選択される少なくとも 1つの化合物である第三成分を含有する、項〔1〕〜〔7〕のいず れか 1項に記載の液晶組成物。
[0037] 式(3)において、
R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R7は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり;
環 Eおよび環 Gは独立して、 1, 4ーシクロへキシレン、 1 , 4 フエ二レン、 2—フルォ ロー 1 , 4 フエ二レン、または 3—フノレオロー 1, 4 フエ二レンであり;
Pは 0または 1である。
[0038] 〔11〕:上記第三成分が、下記式(3— 1)〜式(3— 13)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である項〔10〕に記載の液晶組成物。
[0039] [化 6]
R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり;
R7は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシである。
[0041] 〔12〕:液晶性化合物成分が、上記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から 選択される少なくとも 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1 1)、式 (2— 1 _ 2)、式(2_ 2_ 1)、式(2_ 2_ 2)、式(2_ 3_ 1)、および式(2_ 3 _ 2)で表され る化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分と、上記式(3— 1) 〜式(3— 13)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第三 成分だけからなる項〔11〕に記載の液晶組成物。
[0042] 〔13〕:上記第三成分が、上記式(3— 1)〜式(3— 5)で表される化合物群から選択 される少なくとも 1つの化合物である項〔11〕または〔12〕に記載の液晶組成物。
[0043] 〔14〕:上記第三成分が、上記式(3— 6)〜式(3— 13)で表される化合物群から選 択される少なくとも 1つの化合物である項〔11〕または〔12〕に記載の液晶組成物。
[0044] 〔15〕:液晶性化合物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が 2〜30重 量%の範囲であり、上記第二成分の含有割合が 40〜90重量%の範囲であり、上記 第三成分の含有割合が 3〜38重量%の範囲である、項〔10〕〜〔: 14〕のいずれか 1項 に記載の液晶組成物。
[0045] 〔16〕:上記第一成分、第二成分および第三成分に加えて、
下記式 (4 1)〜式 (4 4)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合 物かである第四成分を含有する、項〔10〕、〔11〕、〔13〕、および〔14〕のいずれか 1 項に記載の液晶組成物。
[0046] [化 7]
[0047] 式(4一 1)〜式(4一 4)において、
R8は独立して、アルキルであり;
R9は独立して、アルキルまたはアルコキシである。
[0048] 〔17〕:第一成分が、上記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択され る少なくとも 1つの化合物であり、第二成分が上記式(2— 1 1)、式 (2— 1 2)、式 (2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(2— 3— 1)、および式(2— 3— 2)で表される化合物 群から選択される少なくとも 1つの化合物であり、第三成分が上記式 (3 1)〜式 (3 5)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物であり、第四成分が 上記式 (4 1)〜式 (4 3)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合 物である、項〔16〕に記載の液晶組成物。
[0049] 〔18〕:液晶性化合物の全重量に基づいて、上記第一成分の含有割合が 2〜30重 量%の範囲であり、上記第二成分の含有割合が 10〜85重量%の範囲であり、上記 第三成分の含有割合が 3〜38重量%であり、上記第四成分の含有割合が 5〜50重 量%の範囲である、項〔16〕または〔17〕のいずれ力 4項に記載の液晶組成物。
[0050] 〔19〕:上記液晶組成物の光学異方性の値が 0. 10-0. 20の範囲である項〔1〕〜 〔18〕のいずれか 1項に記載の液晶組成物。
[0051] 〔20〕:上記液晶組成物の誘電率異方性の値が一 5. 0〜一 2. 0の範囲である項〔1 〕〜〔19〕のレ、ずれか 1項に記載の液晶組成物。
[0052] 〔21〕:項〔1〕〜〔20〕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。
[0053] 〔22〕:上記液晶表示素子の動作モードが、 VAモードまたは IPSモードであり、上 記液晶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〔21〕に記載の液晶表 示素子。
発明の効果
[0054] 本発明の液晶組成物は、ネマチック相の温度範囲が広ぐ適切な光学異方性を有 し、負の誘電率異方性が大きぐ比抵抗が大きい。また、これら特性のバランスにも優 れる。本発明の液晶組成物は光学異方性を大きくでき、ネマチック相の下限温度を 低ぐ好ましくは— 20°C以下にできる。本発明の液晶組成物は、好ましくは光学異方 性を 0. 10 0. 20の範囲とし、誘電率異方性を一 6. 5 2. 0の範囲とすること力 S できる。本発明の液晶表示素子は上記組成物を含有しており、電圧保持率が高い。 また、この液晶表示素子は、上記特性を有する組成物を含有するので、 VAモード、 I PSモードなどの動作モードを有するアクティブマトリクス (AM)方式で駆動する液晶 表示素子(以下「AM素子」ともいう)として好適に使用できる。
発明を実施するための最良の形態
[0055] 本発明の液晶組成物は、 1つまたは 2つの水素がフッ素で置き換えられたターフェ ニルを有する液晶性化合物である第一成分と、 2つの水素がハロゲンで置き換えら れたフエ二レンを有する液晶性化合物である第二成分と、必要に応じてさらに、特定 構造の液晶性化合物である第三成分、第四成分を含有している。
[0056] 以下、まず各成分につき、成分に用いる化合物の構造、成分の特徴および効果、 具体例および好ましい態様について説明をする。
[0057] 〔第一成分〕
本発明の液晶組成物の第一成分は、下記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合 物群から選択された少なくとも 1つの液晶性化合物であり、 1つまたは 2つの水素がフ ッ素で置き換えられたターフェニルを有する。
[0059] 上記式(1 _ 1)〜式(1 _ 3)におレ、て、各々独立して、 R1,および R2は以下のように 定義される。
[0060] R1は独立して、アルキル、またはアルケニルであり、 R2は独立して、アルキル、アル ケニル、またはアルコキシである。
[0061] 上記アルキルの中でも、炭素数が 1〜20のアルキルが好ましぐ炭素数が:!〜 10の アルキルがより好ましぐメチノレ、ェチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、へ プチル、またはォクチルがさらに好ましぐェチル、プロピル、ブチル、ペンチル、また はへプチルが特に好ましレ、。
[0062] 上記アルケニルの中でも、炭素数が 2〜20のアルケニルが好ましぐ炭素数が 2〜 10のアルケニルがより好ましぐビニル、 1 プロぺニル、 2—プロぺニル、 1 ブテニ ノレ、 2—ブテュル、 3—ブテュル、 1 ペンテュル、 2—ペンテュル、 3—ペンテュル、 4 ペンテ二ノレ、 1一へキセニノレ、 2—へキセニノレ、 3—へキセニノレ、 4一へキセニノレ、 または 5—へキセエルがさらに好ましぐビニル、 1 プロぺニル、 3—ブテニル、また は 3—ペンテエルが特に好ましレ、。
[0063] なお、 R1または R2が上記アルケニルである場合には、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をしている。 R1または R2が、 1—プロぺニル、 1—ブテュル、 1—ペンテニル、 1—へキセニル、 3 ペンテ二 ル、または 3—へキセニル等の二重結合が始まる炭素の位置番号が奇数である場合 にはトランス配置が好ましレ、。 R1または R2が、 2—ブテュル、 2—ペンテュル、 2—へキ セニル、4_へキセニル等の二重結合が始まる炭素の位置番号が偶数である場合に
はシス配置が好ましい。
[0064] 上記アルコキシの中でも、炭素数が 1〜20のアルコキシが好ましぐ炭素数が:!〜 1 0のアルコキシがより好ましぐメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルォキ シ、へキシルォキシ、またはへプチルォキシがさらに好ましぐメトキシ、エトキシ、また はブトキシが特に好ましい。
[0065] 上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物は、 1つまたは 2つの水素がフッ素で 置き換えられたターフェニルを有してレ、る。第一成分である液晶性化合物がこのよう な構造を有することにより、本発明に係る液晶組成物では、ネマチック相の上限温度 を高くでき、光学異方性を大きくできる。
[0066] 上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶性化合物と 比較すると、ネマチック相の上限温度は高ぐ粘度が中程度であり、光学異方性が大 であり、負の誘電率異方性が極めて小さぐ比抵抗が大きい点に特徴がある。
[0067] これら上記式(1 1 )〜式(1 3)で表される化合物の中でも、 R2が独立してアルキ ルまたはアルケニルで表される化合物が好ましい。これら化合物の中でも上記式(1 1)および式(1 2)で表される化合物がより好ましぐ式(1 1)で表される化合物 力 Sさらに好ましい。
[0068] 第一成分である液晶性化合物が上記式で表される化合物である場合には、液晶組 成物のネマチック相の上限温度をより一層高くでき、光学異方性を大きくできる。
[0069] これら液晶性化合物は、第一成分として、単独で用いても、複数組み合わせて用い てもよい。
[0070] 〔第二成分〕
本発明の液晶組成物の第二成分は、下記式(2— 1)〜式(2— 3)で表される少なく とも 1つの液晶性化合物である。
[0071] [化 9]
X1 X2
R3" c)-Z2 ^R4 (2-1)
[0072] 上記式(2— 1)〜式(2— 3)において、各々独立して、 R3、 R4、 R5、環 B、環 C、環 D 、 Z2および Z3は以下のように定義される。
[0073] R3は独立して、アルキルまたはアルケニルであり、 R4および R5は独立して、アルキ ノレ、アルケニルまたはアルコキシである。 R3、 R4および R5のアルキル、アルケニル、お よびアルコキシの好ましい態様については、 R1および R2の場合と同様である。
[0074] 環 B、環 C、および環 Dは独立して、 1 , 4—シクロへキシレン、 1 , 4—フエ二レン、 2 ーフノレオロー 1 , 4 フエ二レン、または 3—フノレオロー 1 , 4 フエ二レンである。なお 、上記式(2 _ 1)〜式(2 _ 3)で表される化合物に含まれる環が 1, 4—シクロへキシ レンである場合には、その立体配置はトランス配置が好ましレ、。
である。
[0076] X1および X2は一方がフッ素であり、他方は塩素である。
[0077] 上記式(2— 1)〜式(2— 3)で表される化合物は 2位および 3位の一方の水素がフ ッ素で置き換えられ、他方の水素が塩素で置き換えられた 1 , 4_フエ二レンを有する 第二成分である液晶性化合物がこのような構造を有することにより、本発明に係る液 晶組成物は誘電率異方性を負に大きくできる。
[0078] これら式(2— 1 )〜式(2— 3)で表される化合物の中でも、下記式(2— 1 1)、式( 2— 1 2)、式(2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(2— 3— 1)、および式(2— 3— 2)で 表される化合物が好ましい。
[0079] [化 10]
上記式(2_1_1)、式(2_1_2)、式(2_2_1)、式(2_2_2)、式(2_3_1) および式(2— 3— 2)において、 R2、 R4、 R5、環 B、環 Cおよび Z2は以下のように定義 される。
[0081] R3、 R4および R5は独立して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシであり;
環 Bおよび環 Cは独立して、 1, 4ーシクロへキシレンまたは 1, 4 フエ二レンであり;
Z2は独立して、単結合、一(CH ) OCH または CH O である c
[0082] 上記式(2— 1 1)、式(2— 1 2)、式(2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(2— 3— 1) 、および式(2— 3— 2)で表される化合物は 2位および 3位の一方の水素がフッ素で 置き換えられ、他方の水素が塩素に置き換えられた 1, 4 フエ二レンを有し、特定の 結合基を有している。第二成分である液晶性化合物がこのような構造を有することに より、本発明に係る液晶組成物では液晶組成物の誘電率異方性を負に大きくでき、 粘度が大きくなることを抑制できる。
[0083] これら化合物の中でも上記式(2— 1一 1)および式(2— 1 - 2)で表される液晶性化
合物は、一般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は必ずしも 高くないが、粘度が中程度〜比較的大であり、光学異方性が中程度〜比較的大であ り、負の誘電率異方性が中程度〜比較的大であり、比抵抗が大きい点に特徴がある
[0084] これら化合物の中でも上記式(2— 2— 1)および式(2— 2— 2)で表される液晶性化 合物は、一般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は中程度〜 高ぐ粘度が大であり、光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が大で あり、比抵抗が大きい点に特徴がある。
[0085] これら化合物の中でも上記式(2— 3— 1)および式(2— 3- 2)で表される液晶性化 合物は、一般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は中程度で あり、粘度が大であり、光学異方性が大であり、負の誘電率異方性が大であり、比抵 抗が大きい点に特徴がある。
[0086] これら式(2— 1 1)、式(2— 1 2)、式(2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(2— 3— 1 )および式(2 3 2)で表される化合物の中でも、下記式(2— 1 1 1)〜式(2—
1— 1— 6)、式(2— 1— 2— 1)〜式(2— 1— 2— 6)、式(2— 2— 1— 1— 1)、式(2—
2— 1— 1— 2)、式(2— 2— 1— 2— 1)、式(2— 2— 1— 2— 2)、式(2— 2— 1— 3—1 )、式(2— 2— 1 3— 2)、式(2— 2— 1 4)〜式(2— 2— 1 6)、式(2— 2— 2—1 1)、式(2— 2— 2— 1— 2)、式(2— 2— 2— 2— 1)、式(2— 2— 2— 2— 2)、式(2 — 2— 2— 3— 1)、式(2— 2— 2— 3— 2)、式(2— 2— 2— 4)〜式(2— 2— 2— 6)、 式(2— 3— 1 1)〜式(2— 3— 1 6)、および式(2— 3— 2— 1)〜式(2— 3— 2— 6 )で表される化合物が好ましい。第二成分が下記化合物である場合には、液晶組成 物の誘電率異方性を負に大きくできる。なお、式中における R3、 R4および R5は、上記 式(2_ 1 _ 1)、式(2 _ 1 _ 2)、式(2_ 2_ 1)、式(2_ 2_ 2)、式(2 _ 3 _ 1)および 式(2— 3— 2)で表される化合物の場合と同様である。
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1— 1— 1)、式(2— 1— 1— 2)、式 (2— 1— 2— 1)、式(2— 1— 2— 2)、式(2_2_1_1_1)、式(2_2_1_1_2)、 式(2— 2— 2— 1— 1)、式(2— 2— 2— 1— 2)、式(2— 3— 1—1)、式(2— 3— 1— 2 )、式(2_3_2_1)、および式(2_3_2_2)で表される化合物が好ましい。第二 成分が上記化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の下限温度を低くし 、誘電率異方性を負に大きくできる。
[0094] また上記式で表される化合物の中でも上記式(2— 1一 1一 1)、式(2— 1一 2— 1)、 式(2_2_1_1_1)、式(2_2_1_1_2)、式(2— 2— 2— 1—1)、式(2— 2— 2 _1_2)、式(2_3_1_1)および式(2_3_2_1)で表される化合物がより好まし レ、。第二成分が上記化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の下限温度 を低くし、誘電率異方性を負に大きくし、光学異方性を大きくできる。
[0095] 本発明の液晶組成物に用いる第二成分は、上記式(2— 1)〜式(2— 3)で表され、 X1が塩素で X2がフッ素である 1つの化合物だけであってもよぐ上記式で表され、 X1 が塩素で X2がフッ素である 2つ以上の化合物であってもよい。
[0096] また上記第二成分は、上記式(2— 1)〜式(2— 3)で表され、 X1がフッ素で X2が塩 素である 1つの化合物だけであってもよぐ上記式で表され、 X1がフッ素で X2が塩素 である 2つ以上の化合物であってもよい。
[0097] さらに上記第二成分は、上記式(2— 1)〜式(2— 3)で表され、 X1が塩素で X2がフッ 素である化合物と、 X1がフッ素で X2が塩素である化合物との混合物であってもよレ、。 この場合には、液晶組成物のネマチック相の下限温度が低くなる場合がある。
[0098] 〔第三成分〕
本発明の液晶組成物は、さらに必要に応じて、下記式(3)で表される少なくとも 1つ の液晶性化合物である第三成分を含有する。
[0100] 上記式(3)において、 R6は独立して、アルキルまたはアルケニルであり、 R'は独立 して、アルキル、アルケニルまたはアルコキシである。 R6の好ましい態様は、上記第 一成分の式(1 _ 1)〜式(1 _ 3)で表される化合物中の R1と同様である。また R7の好 ましい態様は、上記第一成分の式(1 _ 1)〜式(1 _ 3)で表される化合物中の R2と同 様である。
[0101] 環 Eおよび環 Gは独立して、 1 , 4ーシクロへキシレン、 1 , 4 フエ二レン、 2 フル オロー 1 , 4 フエ二レン、または 3—フノレオロー 1, 4 フエ二レンである。 Pは 0または 1である。
[0102] 第三成分である液晶性化合物が上記式で表される化合物である場合には、液晶性 化合物全重量に対する第三成分の含有割合を変化させることで、ネマチック相の上 限温度を容易に変化させることができ、光学異方性を容易に変化させることができる
[0103] 上記式(3)で表される化合物の中でも、下記式(3— 1)〜式(3— 13)で表される化 合物が好ましい。
[0104] [化 18]
[0105] R6および R7は、上記式(3)で表される化合物の場合と同様である。
[0106] これら化合物の中でも上記式(3— 1)〜式(3— 3)で表される液晶性化合物は、一 般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は高くはないが、粘度 力 S小さぐ光学異方性が小〜大であり、負の誘電率異方性が極めて小さぐ比抵抗が 大きい点に特徴がある。
[0107] これら化合物の中でも上記式(3— 4)および式(3— 5)で表される液晶性化合物は 、一般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は高ぐ粘度が小さ ぐ光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が極めて小さぐ比抵抗が 大きい点に特徴がある。
[0108] これら化合物の中でも上記式(3— 6)〜式(3— 9)で表される液晶性化合物は、一 般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度はそれほど高くはない 、粘度が小さぐ光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が小さぐ比 抵抗が大きレ、点に特徴がある。
[0109] これら化合物の中でも上記式(3— 10)〜式(3— 13)で表される液晶性化合物は、 一般的な液晶性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は高ぐ粘度が中程 度であり、光学異方性が中程度〜大であり、負の誘電率異方性が小〜中程度であり
、比抵抗が大きい点に特徴がある。
[0110] これら化合物の中でも上記式(3— 1)〜式(3— 5)で表される化合物は、液晶組成 物のネマチック相の下限温度を低くできるため好ましい。
[0111] これら化合物の中でも上記式(3— 6)〜式(3— 13)で表される化合物は、液晶組 成物のネマチック相の下限温度を低くし、誘電率異方性を負に大きくできるため好ま しい。
[0112] これら液晶性化合物は、第三成分として、単独で用いても、複数組み合わせて用い てもよい。
[0113] 〔第四成分〕
本発明の液晶組成物は、さらに必要に応じて、下記式 (4一 1)〜式 (4一 4)で表さ れる少なくとも 1つの液晶性化合物である第四成分を含有する。
[0114] [化 19]
[0115] 上記式 (4—1)〜式 (4— 4)において、各々独立して、 R8および R9は以下のように 定義される。
[0116] R8は独立して、アルキルである。 R9は独立して、アルキルまたはアルコキシである。
R8の好ましレ、態様は、上記第一成分の式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物中 の R1のアルキルと同様である。また R9の好ましい態様は、上記第一成分の式(1— 1) 〜式(1 3)で表される化合物中の R2のアルキルおよびアルコキシと同様である。
[0117] 上記式(4 1)〜式(4 4)で表される化合物は 2, 3 ジフルオロー 1 , 4 フエ二 レンを有する。第四成分である液晶性化合物がこのような構造を有することにより、本 発明に係る液晶組成物の誘電率異方性を負に大きくできる。
[0118] これら化合物の中でも上記式 (4 1)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶 性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は必ずしも高くはないが、粘度が中 程度〜比較的大であり、光学異方性が中程度であり、負の誘電率異方性が中程度 〜比較的大であり、比抵抗が大きい点に特徴がある。
[0119] これら化合物の中でも上記式 (4一 2)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶 性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は中程度〜高ぐ粘度が大であり、 光学異方性が中程度であり、負の誘電率異方性が大であり、比抵抗が大きい点に特 徴がある。
[0120] これら化合物の中でも上記式 (4一 3)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶
性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は中程度〜高ぐ粘度が大であり、 光学異方性が大であり、負の誘電率異方性が大であり、比抵抗が大きい点に特徴が ある。
[0121] これら化合物の中でも上記式 (4一 4)で表される液晶性化合物は、一般的な液晶 性化合物と比較すると、ネマチック相の上限温度は中程度であり、粘度が大であり、 光学異方性が大であり、負の誘電率異方性が大であり、比抵抗が大きい点に特徴が ある。
[0122] 上記式 (4一 1)、〜式 (4一 4)で表される化合物の中でも、上記式 (4一 1)、式 (4一
2)、および式 (4 - 3)で表される化合物が好ましレ、。
[0123] 第二成分が上記化合物である場合には、液晶組成物の誘電率異方性を負に大き くでさる。
[0124] これら液晶性化合物は、第四成分として、単独で用いても、複数組み合わせて用い てもよい。
[0125] 〔液晶性化合物の合成方法〕
以下、本発明に係る液晶組成物に用いる液晶性化合物の合成法を例示する。
[0126] 上記式(2— 2— 1)、および式(2— 2— 2)で表される化合物に代表される式(2)で 表される化合物は、特願 2005— 59154号に記載された方法に基づいて合成できる
[0127] また、上記式(3— 1)等で表される化合物に代表される式(3)で表される化合物は 、特開昭 59— 70624号公報、または特開昭 60— 16940号公報に記載された方法 に基づいて合成できる。
[0128] なお、上記文献のみで合成できない化合物については、さらに、オーガニック 'シン セシス (Organic Synthesis, John Wiley & Sons, Inc)、オーガニック -ジアクション (Orga nic Reactions, John Wiley & Sons, Inc)、コンプリへンシブ 'オーガニック 'シンセシス ( comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新夹験ィ匕学講 J坐 (丸善)など に記載された方法に基づいて合成できる。
[0129] 〔液晶組成物(1)〕
以下、組成物の各成分の組合せ、各成分の好ましい割合について説明をする。
[0130] 本発明の液晶組成物は、上記第一成分と第二成分とを組み合わせる(以下「液晶 組成物(1)」ともいう。)。
[0131] これら 2成分を組み合わせた組成物は、誘電率異方性を負に大きくでき、また光学 異方性を大きくできる。
[0132] 特許文献 5の比較例 3に開示された液晶組成物は、本発明の第一成分である液晶 性化合物を含有してレ、るが、末端位のベンゼン環の水素がハロゲンで置き換えられ た液晶性化合物、および 4つの環を含有する液晶性化合物をさらに含有している。こ のように、ハロゲンやシァノ等の電子求引性基を末端位に有する液晶性化合物が含 まれる液晶組成物は、誘電率異方性が正になる場合、あるいは負に大きくならない 場合がある。また、 4つの環を有する液晶性化合物を含む液晶組成物は、ネマチック 相の下限温度が高くなる場合、あるいは粘度が大きくなる場合がある。
[0133] そのため本発明の第一成分および第二成分だけからなる液晶組成物は、誘電率 異方性を負に大きくし、光学異方性を大きくすることができる場合がある。
[0134] 液晶性化合物成分が、上記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1 1)、式(2— 1 2)、 式(2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(2— 3— 1)、および式(2— 3— 2)で表される化合 物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分だけからなる液晶組成物 は、ネマチック相の下限温度を低くでき、誘電率異方性を負に大きくできる。
[0135] 液晶性化合物成分が、上記式(1 1)〜式(1 3)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1 1 1)、式(2— 1 2 1)、式(2— 2— 1 1)、式(2— 2— 2— 1)、式(2 3 1 1)、および式(2 3— 2— 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分だ けからなる液晶組成物は、ネマチック相の下限温度を低くし、誘電率異方性を負に大 きくし、より光学異方性を大きくすることができる。
[0136] 本発明に係る上記液晶組成物(1一 1)〜式(1一 3)の第一成分および第二成分の 含有割合は特に制限はされないが、上記液晶組成物(1一 1)〜式(1一 3)中の液晶 性化合物の全重量に基づいて、第一成分の含有割合が 5〜40重量%の範囲、第二 成分の含有割合が 60〜95重量%の範囲であることが好ましぐ第一成分の含有割
合が 12〜30重量%の範囲、第二成分の含有割合が 70〜88重量%の範囲であるこ とがより好ましい。
[0137] なお第二成分が、式(2— 3— 1— 1)および式(2— 3— 2— 1)で表され、かつ が アルキルまたはアルケニルの化合物である場合には、両式で表される化合物は重複 する。したがって、式(2_ 3 _ 1 _ 1)および式(2_ 3_ 2_ 1)で表され、かつ R5がァ ルキルまたはアルケニルの化合物は、式(2_ 3 _ 1 _ 1)で表される化合物として、式 番号を表記し、第二成分の含有割合を計算する。
[0138] 第一成分と第二成分との含有割合が上記範囲にある場合には、液晶組成物のネ マチック相の温度範囲を広くし、光学異方性を大きくしつつ適切な範囲とし、誘電率 異方性を適切な範囲とし、比抵抗を大きくすることができる。
[0139] 第一成分および第二成分の含有割合が上記範囲にある場合、液晶組成物のネマ チック相の下限温度を低くすることができる。第一成分および第二成分の含有割合 が上記範囲にあり、第一成分の各化合物の含有割合が 1つの化合物につき 10重量 %以下、第二成分の各化合物の含有割合が 1つの化合物につき 15重量%以下、好 ましくは式(2— 2)で表される化合物の含有割合が 1つの化合物につき 10重量%以 下および式(2— 3)で表される化合物の含有割合が 1つの化合物につき 5重量%以 下である場合には、液晶組成物のネマチック相の下限温度を— 20°C以下に調整し やすい。
[0140] 〔液晶組成物(2)〕
本発明に係る液晶組成物では、上記第一成分、第二成分に加えて、さらに上記第 三成分を組み合わせた組成物も好ましい(以下「液晶組成物(2)」ともいう。)。このよ うに組合せると、液晶組成物のネマチック相の温度範囲を広くし、光学異方性を適切 な範囲とし、誘電率異方性を適切な範囲とし、比抵抗を大きくすることができる。
[0141] 本発明の第一成分、第二成分および第三成分だけからなる液晶組成物は、ネマチ ック相の下限温度を低くできる。
[0142] 液晶性化合物成分が、上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1一 1)、式(2— 1一 2)、 式(2— 2— 1)、式(2— 2— 2)、式(2— 3— 1)、および式(2— 3— 2)で表される化合
物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分と、上記式 (3— 1)〜式( 3— 13)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第三成分 とだけからなる液晶組成物は、ネマチック相の下限温度を低くできる。
[0143] 液晶性化合物成分が、上記式(1一 1)〜式(1一 3)で表される化合物群から選択さ れる少なくとも 1つの化合物である第一成分と、上記式(2— 1一 1一 1)、式(2— 1一 2 — 1)、式(2— 2—1— 1)、式(2 _ 2 _ 2 _ 1)、式(2— 3—1— 1)、および式(2 _ 3 _ 2 - 1)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの化合物である第二成分と 、上記式(3— 1)〜式(3— 13)で表される化合物群から選択される少なくとも 1つの 化合物である第三成分とだけからなる液晶組成物は、ネマチック相の下限温度を低く し、光学異方性をより大きくすることできる。
[0144] 本発明に係る上記液晶組成物(2)の第一成分、第二成分、および第三成分の含 有割合は特に制限はされないが、液晶性化合物の全重量に基づいて、第一成分の 含有割合が 2〜30重量%の範囲、第二成分の含有割合が 40〜90重量%の範囲、 第三成分の含有割合が 3〜38重量%の範囲であることが好ましぐ第一成分の含有 割合が 2〜30重量%の範囲、第二成分の含有割合が 50〜90重量%の範囲、第三 成分の含有割合が 5〜38重量%の範囲であることがより好ましぐ第一成分の含有 割合が 10〜25重量%の範囲、第二成分の含有割合が 60〜80重量%の範囲、第 三成分の含有割合が 10〜30重量%の範囲であることが更により好ましい。
[0145] 上記液晶組成物(2)の第一成分、第二成分、および第三成分の含有割合が上記 範囲にある場合には、液晶組成物のネマチック相の温度範囲を広げ、光学異方性を 適切な範囲とし、さらに誘電率異方性を適切な範囲とし、比抵抗を大きくできる。
[0146] 第一成分、第二成分および第三成分の含有割合が上記範囲にある場合、液晶組 成物のネマチック相の下限温度を低くすることができる。第一成分、第二成分および 第三成分の含有割合が上記範囲にあり、第一成分の各化合物の含有割合が 1つの 化合物につき 10重量%以下、第二成分の各化合物の含有割合が 1つの化合物に つき 15重量%以下、好ましくは式(2 _ 2)で表される化合物の含有割合力 S1つの化 合物につき 10重量%以下および式(2 _ 3)で表される化合物の含有割合が 1つの化 合物につき 5重量%以下、好ましくは第三成分の各化合物の含有割合力 S1つの化合
物につき 15重量%以下である場合には、液晶組成物のネマチック相の下限温度を 20°C以下に調整しやすレ、。
[0147] 〔液晶組成物(3)〕
本発明に係る液晶組成物では、上記第一成分、第二成分および第三成分に加え て、さらに上記第四成分を組み合わせた組成物も好ましい(以下「液晶組成物(3)」と もいう。)。このように組合せると、液晶組成物のネマチック相の温度範囲を広くし、光 学異方性を適切な範囲とし、さらに誘電率異方性を適切な範囲とし、比抵抗を大きく すること力 Sできる。
[0148] 本発明の第二成分である 2位および 3位の一方の水素がフッ素で置き換えられ、他 方の水素が塩素に置き換えられた 1, 4—フエ二レンを有する少なくとも 1つの化合物 と、第四成分である 2, 3—ジフルオロフヱ二レンを有する少なくとも 1つの化合物とを 組み合わせると、液晶組成物のネマチック相の下限温度を低くでき、ネマチック相の 温度範囲を広くできる。
[0149] 本発明に係る上記液晶組成物(3)の第一成分、第二成分、第三成分および第四 成分の含有割合は特に制限はされないが、液晶性化合物の全重量に基づいて、第 一成分の含有割合が 2〜30重量%の範囲、第二成分の含有割合が 10〜85重量% の範囲、第三成分の含有割合が 3〜38重量%の範囲、第四成分の含有割合が 5〜 50重量%の範囲であることが好ましぐ第一成分の含有割合が 2〜30重量%の範囲 、第二成分の含有割合が 10〜85重量%の範囲、第三成分の含有割合が 5〜38重 量%の範囲、第四成分の含有割合が 5〜50重量%の範囲であることがより好ましぐ 第一成分の含有割合が 12〜25重量%の範囲、第二成分の含有割合が 30〜60重 量%の範囲、第三成分の含有割合が 5〜30重量%の範囲、第四成分の含有割合が 20〜40重量%の範囲であることが更により好ましい。
[0150] 上記液晶組成物(3)の第一成分、第二成分、第三成分および第四成分の含有割 合が上記範囲にある場合には、液晶組成物のネマチック相の温度範囲を広げ、適切 な光学異方性にし、適切な範囲の誘電率異方性を有し、さらに比抵抗を大きくできる
[0151] 第一成分、第二成分、第三成分および第四成分の含有割合が上記範囲にある場
合、液晶組成物のネマチック相の下限温度を低くすることができる。第一成分、第二 成分、第三成分および第四成分の含有割合が上記範囲にあり、第一成分の各化合 物の含有割合が 1つの化合物につき 10重量%以下、第二成分の各化合物の含有 割合が 1つの化合物につき 15重量%以下、好ましくは式(2_ 2)で表される化合物 の含有割合力 S1つの化合物につき 10重量%以下および式(2_ 3)で表される化合物 の含有割合力 S1つの化合物につき 5重量%以下、好ましくは第三成分の各化合物の 含有割合が 1つの化合物につき 15重量%以下、第四成分の各化合物の含有割合 力 つの化合物につき 15重量%以下、好ましくは式 (4_ 2)および式 (4_ 3)で表さ れる化合物の含有割合が 1つの化合物につき 10重量%以下および式 (4一 4)で表さ れる化合物の含有割合が 1つの化合物につき 5重量%以下、である場合には、液晶 組成物のネマチック相の下限温度を一 20°C以下に調整しやすレ、。
[0152] 〔液晶組成物の態様等〕
本発明に係る液晶組成物では、上記第一成分、第二成分、および必要に応じて添 加する第三成分、第四成分である液晶性化合物に加えて、例えば液晶組成物の特 性をさらに調整する目的で、さらに他の液晶性化合物を添加して使用する場合があ る。また、例えばコストの観点から、本発明の液晶組成物では、上記第一成分、第二 成分、および必要に応じて添加する第三成分、第四成分である液晶性化合物以外 の液晶性化合物は添加せずに使用する場合もある。
[0153] また本発明に係る液晶組成物には、さらに、光学活性化合物、色素、消泡剤、紫外 線吸収剤、酸化防止剤等の添加物を添加してもよレヽ。
[0154] 光学活性化合物を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶にらせん 構造を誘起し、ねじれ角を与えることなどができる。
[0155] 色素を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶組成物を GH (Guest h ost)モードで動作する液晶表示素子に適用できる。
[0156] 消泡剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、例えば、液晶組成物を運 搬する際、あるいは上記液晶組成物から液晶表示素子を製造する際の発泡を抑制 できる。
[0157] 紫外線吸収剤、あるいは酸化防止剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合
には、液晶組成物、あるいは上記液晶組成物を含む液晶表示素子の劣化を防止す ることなどが可能となる。例えば酸化防止剤は、液晶組成物を加熱した際の比抵抗 の低下を抑制できる。
[0158] 上記紫外線吸収剤としては、ベンゾフエノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外 線吸収剤、トリァゾール系紫外線吸収剤などを挙げられる。
[0159] ベンゾフヱノン系紫外線吸収剤の具体例は、 2—ヒドロキシ一 4—オタトキシベンゾ フエノンである。
[0160] ベンゾエート系紫外線吸収剤の具体例は、 2, 4_ジ— _ブチルフエ二ノレ— 3, 5 —ジ _t_ブチル _4—ヒドロキシベンゾエートである。
[0161] トリァゾール系紫外線吸収剤の具体例は、 2 _ (2—ヒドロキシ _ 5_メチルフエニル )ベンゾトリアゾール、 2— [2 ヒドロキシ一 3— (3, 4, 5, 6 テトラヒドロキシフタルイ ミド一メチノレ) _ 5 _メチルフエニル]ベンゾトリァゾール、および 2_ (3_t—ブチル一 2 ヒドロキシ一 5 メチルフエニル) 5 クロ口べンゾトリアゾールである。
[0162] 上記酸化防止剤としては、フエノール系酸化防止剤、有機硫黄系酸化防止剤など を挙げられる。
[0163] フエノール系酸化防止剤の具体例は、 3, 5 ジー tーブチルー 4ーヒドロキシトルェ ン、 2, 2'—メチレンビス(6— t ブチルー 4 メチルフエノール)、 4, 4'ーブチリデン ビス(6— t ブチルー 3 メチルフエノール)、 2, 6 ジ tーブチルー 4 (2—オタ タデシルォキシカルボ二ノレ)ェチルフエノール、およびペンタエリスリトールテトラキス [ 3- (3, 5—ジ一 t ブチル 4—ヒドロキシフエニル)プロピオネート]である。
[0164] 有機硫黄系酸化防止剤の具体例は、ジラウリル 3, 3' チォプロピオネート、ジミ リスチノレ _ 3, 3'—チォプロピオネート、ジステアリル一 3, 3'—チォプロピオネート、 ペンタエリスリトールテトラキス(3 ラウリルチオプロピオネート)、および 2_メルカプ トベンズイミダゾールである。
[0165] 紫外線吸収剤、酸化防止剤などに代表される上記添加物は、本発明の目的を損な わず、かつ添加物を添加する目的を達成できる範囲の量で用いることができる。例え ば、上記紫外線吸収剤を添加する場合には、その添加割合は、液晶性化合物の全 重量に基づいて、通常 100ppm〜1000000ppmの範囲の量、好ましくは 100〜10
OOOppmの範囲の量、より好ましくは 1000 10000ppmの範囲の量である。例えば 、上記酸化防止剤を添加する場合には、その添加割合は、液晶性化合物の全重量 ίこ基づレヽて、通常 10ppm 500ppmの範囲の量、好まし <ίま 30 300ppmの範囲 の量、より好ましくは 40 200ppmの範囲の量である。
[0166] なお、本発明に係る液晶組成物は、液晶組成物を構成する各化合物の合成工程、 液晶組成物の調製工程等において混入する合成原料、副生成物、反応溶媒、合成 触媒等の不純物を含んでレヽる場合もある。
[0167] 〔液晶組成物の製造方法〕
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分となる化合物が液体の場合には、そ れぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれ の化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調 製できる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製できる。
[0168] 〔液晶組成物の特性〕
本発明に係る液晶組成物では、通常、 0. 10-0. 20の範囲の光学異方性を有す る。なお、本発明に係る液晶組成物では、組成等を適宜調整して、光学異方性を 0. 09 0. 22の範囲とすることもできる。
[0169] また、本発明に係る液晶組成物では、通常、 6. 5 2. 0の範囲の誘電率異方 性、好ましくは、 - 5. 0 3· 0の範囲の誘電率異方性を有する液晶組成物を得る こと力 Sできる。上記数値範囲にある液晶組成物は、 IPSモード、および VAモードで表 示される液晶表示素子として好適に使用できる。
[0170] 本発明に係る液晶組成物は、通常、上記数値範囲の光学異方性、および上記数 値範囲の誘電率異方性の両方を有する。
[0171] また、 VAモード、 IPSモードで表示される液晶表示素子のコントラスト比を最大にす るためには、液晶組成物の光学異方性( Δ n)と液晶表示素子のセルギャップ (d)との 積の値(A n' d)を一定値とするように設計する。 VAモードでは、この値(A n' d)を例 えば 0. 30 0. 35 x mの範囲とすることが好ましぐ IPSモードでは、例えば 0. 20 0. 30 z mの範囲とすることが好ましレ、。なお、セルギャップ(d)は通常 3 6 x mであ るので、コントラスト比を最大とするためには液晶組成物の光学異方性は、通常 0. 0
5〜0· 11の範囲であることが好ましい。
[0172] VAモードにおいて 4 μ mまたはそれ以上のセルギャップ(d)の場合には、液晶表 示素子の応答速度が遅くなるためには好ましくない場合がある。動画等を表示するた めには迅速な応答速度が必要であり、 4 μ mより小さいセルギャップ (d)の液晶表示 素子が用いられる。セルギャップ (d)が 3 x m以下である場合には、液晶組成物の光 学異方性は、 0. 10〜0. 11の範囲より大きいことが好ましレ、。なお、このことは IPSモ ードにも当てはまる。
[0173] 〔液晶表示素子〕
本発明に係る液晶組成物は液晶表示素子に用レ、ることができる。本発明に係る液 晶表示素子は、 AM方式、パッシブマトリクス(PM)方式のいずれで駆動をしてもよい し、 PCモード、 TNモード、 STNモード、〇CBモード、 VAモード、 IPSモード等のい ずれの動作モードで表示されてもよい。これら AM方式、および PM方式で駆動する 液晶表示素子は、反射型、透過型、半透過型、いずれの液晶ディスプレイ等にも適 用ができる。
[0174] また、本発明に係る液晶組成物は、導電剤を添加させた液晶組成物を用いた DS ( dynamic scattering)モード素子や、液晶組成物をマイクロカプセノレ化して作製した N CAP (nematic curvilinear aligned phase)素子や、液晶糸且成物中に三次元の網目状 咼分子を开成させた PD (.polymer dispersed)素子、 ί列えば PN (polymer network)素 子にも使用できる。
[0175] 本発明に係る液晶組成物は上述のような特性を有するので、中でも負の誘電率異 方性を利用した動作モード、例えば、 VAモード、 IPSモードなどで表示する AM方式 の液晶表示素子に好適に用いることができ、特に、 VAモードで表示する AM方式の 液晶表示素子に好適に用いることができる。
[0176] なお、 TNモード、 VAモード等で表示する液晶表示素子においては、電場の方向 は、液晶層に対して垂直である。一方、 IPSモード等で表示する液晶表示素子にお いては、電場の方向は、液晶層に対して平行である。なお、 VAモードで表示する液 晶表示素子の構造は、 K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki and Y. Koike, SID,97 Dig est of Technical Papers, 28, 845 (1997)に報告されており、 IPSモードで表示する液
晶表示素子の構造は、国際公開 91/10936号パンフレット(ファミリー: US557686 7)に報告されている。
[0177] 〔実施例〕
以下、本発明で得られる液晶組成物を実施例により詳細に説明する。本発明は下 記の実施例によって限定されない。なお、実施例で用いる液晶性化合物は、下記表 1の定義に基づいた記号により表す。なお、表 1中、 1 , 4—シクロへキシレンの立体 配置はトランス配置である。各化合物の割合(百分率)は、特に断りのない限り、液晶 性化合物の全重量に基づいた重量百分率 (重量%)である。以下の実施例は各成分 を正確に重量を秤量し調合したものである。各実施例の最後に得られた液晶組成物 の特性値を示す。
[0178] なお、各実施例で使用する液晶性化合物の部分に記載した番号は、上述した本発 明の第一成分から第四成分に用いる液晶性化合物を示す式番号に対応をしており 、式番号を記載せずに、単に「一」と記載をしている場合には、この化合物はこれら成 分には対応をしていないその他の液晶性化合物であることを意味している。
[0179] 化合物の記号による表記方法を以下に示す。
[0180] [表 1]
【表 ι】
記号を用いた化合物の表記方法
[0181] 特性値の測定は以下の方法にしたがって行った。これら測定方法の多くは、 日本 電子機械 1業会夫見格 (Standard of Electric Industries Association of Japan) EIAJ · E D— 2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。
[0182] (1)ネマチック相の上限温度(NI ; °C)
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°C/分の速度 で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測 定した。以下、ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
[0183] (2)ネマチック相の下限温度 (Tc;。 C)
ネマチック相を有する試料を 0° (、—10° (、一 20°C、一 30° (、および—40°Cのフリ
一ザ一中に 10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が 20°Cではネ マチック相のままであり、 30°Cでは結晶またはスメクチック相に変化したとき、 Tcを ≤— 20°Cと記載した。以下、ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある
[0184] (3)光学異方性(A n ; 25°Cで測定)
波長が 589nmである光を用レ、、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により 測定した。まず、主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに 滴下した。そして、偏光の方向がラビングの方向と平行であるときの屈折率 (n II )、お よび偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときの屈折率 (n丄)を測定した。光学 異方性の値(Δ η)は、
の式から算出した。
[0185] (4)粘度 ; 20°Cで測定; mPa's)
測定には E型粘度計を用いた。
[0186] (5)誘電率異方性(Δ ε ; 25°Cで測定)
よく洗浄したガラス基板にォクタデシルトリエトキシシラン(0. 16ml)のエタノール(2 Oml)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナ一で回転させたあと、 150°Cで 1時間加 熱した。 2枚のガラス基板から、間隔(セルギャップ)が 20 μ ΐηである VA素子を組み 立てた。
[0187] 同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の 配向膜にラビング処理をした後、 2枚のガラス基板の間隔が 9 μ ΐηであり、ツイスト角 力^ 0度である TN素子を組み立てた。
[0188] 得られた VA素子に試料 (液晶組成物)を入れ、 0. 5ボノレト(lkHz、サイン波)の電 圧を印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率( ε II )を測定した。
[0189] また、得られた ΤΝ素子に試料 (液晶組成物)を入れ、 0. 5ボルト(lkHz、サイン波) の電圧を印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率( ε丄)を測定した。
[0190] 誘電率異方性の値は、
( Δ ε ) = ( ε || ) - ( ε丄)
の式から算出した。
[0191] この値が負である組成物力 負の誘電率異方性を有する組成物である。
[0192] (6)電圧保持率(VHR ; 25°Cと 100°Cで測定;%)
ポリイミド配向膜を有し、 2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が 6 μ mであるセル に試料を入れて TN素子を作製した。 25°Cにおいて、この TN素子にパルス電圧(5 ボルトで 60マイクロ秒)を印加して充電した。 TN素子に印加した電圧の波形を陰極 線オシロスコープで観測し、単位周期(16. 7ミリ秒)における電圧曲線と横軸との間 の面積を求めた。 TN素子を取り除いたあと印加した電圧の波形から同様にして面積 を求めた。電圧保持率(%)の値は、
(電圧保持率) = (TN素子がある場合の面積値) / (TN素子がない場合の面積値) X 100
の式から算出した。
[0193] このようにして得られた電圧保持率を「VHR—1」として示した。つぎに、この TN素 子を 100°C、 250時間カロ熱した。この TN素子を 25°Cに戻したあと、上述した方法と 同様の方法により電圧保持率を測定した。この加熱試験をした後に得た電圧保持率 を「VHR— 2」として示した。なお、この加熱テストは促進試験であり、 TN素子の長時 間耐久試験に対応する試験である。
[0194] (7)比抵抗( p; 25°Cで測定; Ω cm)
液体セルに液晶 1. OmLを注入し、 10Vの直流電圧をかけた。電圧印加後 10秒 後のセルの直流電流を測定し、比抵抗を算出した。
[0195] 比抵抗 pは、
(比抵抗) = { (電圧) X (セル容量) }Z{ (直流電流) X (真空の誘電率) } の式から算出した。
[0196] (8)ガスクロ分析
測定装置は、島津製作所製の GC—14B型ガスクロマトグラフ、またはその同等の 測定機器を用いた。カラムは、島津製作所製のキヤピラリーカラム CBP1— M25— 0 25 (長さ 25m、内径 0. 22mm、膜厚 0. 25 μ m ;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レ、、流量は 2ml/分に調整し
た。このカラムは、 200°Cで 2分間保持した後、 5°C/分の割合で 280°Cまで昇温し た。試料気化室の温度を 280°C、検出器 (FID)部分の温度を 300°Cに設定した。
[0197] 試料はアセトンに溶解して、 0. 1重量%の溶液となるように調製し、得られた溶液 1
μ 1を試料気化室に注入した。
[0198] 記録計としては島津製作所製の C— R5A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レ、る。
[0199] なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロ口ホルム、へキサンを用いてもよレ、。ま た、カラムとしては、 Agilent Technologies In 製のキヤピラリーカラム DB— 1 (長さ 30 m、内径 0. 32mm,膜厚 0. 25 μ m)、 Agilent Technologies Inc.製の HP— 1 (長さ 3 0m、内径 0. 32mm,膜厚 0. 25 μ m)、 Restek Conjoration製の Rtx_ 1 (長さ 30m 、内径 0. 32mm,膜厚 0. 25 μ m)、 SGE International Pty.Ltd製の BP— 1 (長さ 30 m、内径 0· 32mm、膜厚 0. 25 /i m)などを用いてもよレ、。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ーカラムじ8?1—^150— 025 (長さ50111、内径 0 . 25mm、膜厚 0. 25 /i m)を用いてもよレ、。
[0200] 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、試料の成分化合物の重量%は、試料の各ピークの面積%とは完全に同一で はないが、本発明において、上述の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、試料中の成分化合物の重量%は、試料中の各ピークの面積%とほぼ 対応する。各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レ、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 液晶化合物成分 (被検成分)と基準となる液晶化合物 (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 ること力 Sできる。
[0201] 〔比較例 1〕
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。この比較例 1の 組成物は、本発明の第二成分および第三成分を含有する。後述する実施例に記載 されるように、本発明の第一成分、第」二成分等を含有する液晶組成物は、この比較 例 1の組成物よりも Δηが大きレ、。
3-HB-02 (3-2) 6%
V-HHB-1 (3-4) 8%
V2-HHB-1 (3-4) 8%
NI = 81.9°C;Tc≤-20°C; Δη: =0.110; Δ ε =-3. 2;
VHR-1 = 99.2%.
〔比較例 2〕
本発明の第三成分および第四成分を含有する以下の組成物を調合し、上述した 方法により各特性値を測定した。本発明の組成物は、この比較例 2の組成物よりも、 上限温度が高ぐ下限温度が低ぐ 目の温度範囲が広ぐまた、より大きな Δηを有する。
3-ΗΗ-4 (3-1) 7
3-ΗΗ-5 (3-1) 7
3-HB-Ol (3-2) 8
5-ΗΒ-3 (3-2) 8(
3-HB(2F, 3F)—〇2 (4-1) 14°/
5-HB(2F, 3F)—〇2 (4-1) 14°/
3— HHB(2F, 3F)一〇2 (4-2) 11
5 — HHB(2F, 3F)一〇2 (4-2) 11
2- — HHB(2F, 3F)— 1 (4-2) 10'
3. -HHB(2F, 3F) -1 (4-2) 10'
NI = 68. 9°C;Tc≤-10°C; Δη= 0.081; Δ ε =-3. 3;
VHR-1 = 99. 3%.
〔参考データ〕
特許文献 5 (特開 2003— 327965号公報)の比較例 3に記載の組成物を以下に例 示する。物性値は特許文献 5に記載された数値である。なお特許文献 5では合計 10 0%と記載されているが、実際の組成物の合計は 97%である。この特許文献 5の比 較例 3の組成物は、本発明の第一成分および、第四成分を含有する。しかし、上記 組成物の誘電率異方性 Δ εは一 2. 6であり、負に大きな値ではない。
3-BB(3F)B-2 (1-1) 11%
3— BB(2F, 3F)一〇2 15c,
3— BB(2F, 3F)一〇4 18c,
2-BB(2F, 3F)B-3 (4-4) 15%
4— HEB(2F, 3F)一〇2 ― 4
3— BB(2F)B(2F)— C1 ― 10%
5— BB(2F)B(2F)— C1 ― 15%
3-HB(3F)BH-3 ― 3
5-HB(3F)BH-3 ― 3
5-HB(3F)BH-5 ― 3
NI = 87. 6。C; Δη(20°Ο =0. 2116; Δ ε =-2.6;
この参考データと本発明の実施例とを比較すると、本発明の液晶組成物の方が Δ εを負に大きくできることがわかる。また本発明の液晶組成物はいずれもネマチック 相の下限温度が低ぐ実施例で具体的に開示した液晶組成物の多くは、ネマチック 相の下限温度 Tcは≤ _20°Cである。
〔比較例 3〕
本発明の第一成分および第四成分を含有する以下の組成物を調合し、上述した 方法により各特性値を測定した。この比較例 3は、上記参考データの特許文献 5 (特 開 2003— 327965号公報)の比較例 3に類似の組成物である。本発明の組成物は 、この比較例 3の組成物よりも、下限温度が低ぐネマチック相の温度範囲が広ぐま た、より負に大きな Δ εを有する。
3-BB(3F)B-2 (1-1) 11%
3-BB(2F, 3F) _〇2 17%
3-BB(2F, 3F) _〇1 16%
2- BB(2F, 3F)B-3 (4-4) 15%
5-HEB(2F, 3F) _〇2 4%
5-BB(2F)B(2F)-Cl 25%
3- HB(3F)BH-3 4%
5-HB(3F)BH-3 4%
5-HB(3F)BH-5 4%
NI = 74.8°C;Tc≤-10°C; Δη=0.194; Δ 2.3;
実施例 1
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した,
2-BB(3F)B-3 (1-1) 10%
2- BB(3F)B-5 (1-1) 5%
3- HB(2F, 3CD-02 (2- -2) 15%
5-HB(2F, 3CD-02 (2- -2) 5%
3-H2B(2F, 3CD-02 (2- ■4) 10%
3-HH2B(2F, 3Cl)-02 (2- -2- -5) 5%
5-HH2B(2F, 3Cl)-02 (2- -2- -5) 5%
3— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2- 2- .2) 9%
3— HBB(2F, 3C1)—〇4 (2- 2- .2) 6%
5— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2- 2- .2) 9%
5— HBB(2F, 3C1)—〇4 (2- 2- .2) 6%
3-HB-02 (3-2) 10%
5-HB-02 (3-2) 5%
NI = 82.5°C;Tc≤-20°C; Δη=0.135; Δ ε =— 3.2;
VHR-1 = 99.3%.
比較例 1と較べて、この実施例 1の組成物は Δηを大きくすることができた。またこの 組成物は、ネマチック相の下限温度が≤_20°Cと低ぐ大きな電圧保持率を有する 実施例 2
[0204] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した
2-BB(3F)B-3 (1-1) 10%
2- BB(3F)B-5 (1-1) 5%
3- BB(3F)B-5 (1-1) 5%
3-HB(2F, 3Cl)-02 (2-1-1- -2) 12°/
5-HB(2F, 3Cl)-02 (2-1-1- -2) 12°/
3— HHB(2F, 3Cl)-02 (2-2- 1-4) 8(
5-HHB(2F, 3CD-02 (2-2- 1-4) 8'
3-HBB(2F, 3C1)—〇2 -1-2) 8
5-HBB(2F, 3C1)—〇2 -1-2) 8
3-HBB(2Cl, 3F) _〇2 -1-2) 7
5-HBB(2Cl, 3F) _〇2
-1-2) 7
5-HH-V (3- -1) 10(
NI=100.2°C;Tc≤-20°C; Δ] 0.143; Δ ε =-3, ■ 3;
VHR-1 = 99.2%.
比較例 1と較べて、この実施例 2の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤_20°C であり、ネマチック相の温度範囲を広くすること、そして Δηを大きくすることができた。 またこの組成物は、大きな電圧保持率を有する。
実施例 3
[0205] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-一 BB(3F)B— 3 (1-1) 8%
2-一 BB(3F)B— 5 (1-1) 6%
3 — HB(2F, 3Cl)-02 (2-1-1- -2) 12?
5. -HB(2F, 3CD-02 12?
3. -HB(2C1, 3F)-02 5°
5. -HB(2C1, 3F)-02 5°
3. -HHB(2F, 3CD-02 8<
4. -HHB(2F, 3CD-02 6(
3. -HBB(2F, 3C1) _〇2 1-2) 9
1
5. -HBB(2F, 3C1) _〇2 1-2) 9
I I
3. -HBB(2C1, 3F) _〇2 1 1-2) 6
5 -HBB(2C1, 3F)一〇2 (2-2-2- 1— 2) 6
NI = 98.4°C;Tc≤-20°C; Δη= :0.137; Δ ε = = -4. 0;
比較例 1と較べて、この実施例 3の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ 20°C であり、ネマチック相の温度範囲を広くすること、 Δ εを負に大きくすること、そして Δ ηを大きくすることができた。
実施例 4
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 7%
2- BB(3F)B-5 (1-1) 4%
3- HB(2F, 3CD-02 (2-1-1-2) 15%
5-HB(2F, 3CD-02 (2-1-1-2) 15%
3-HHB(2F, 3CD-02 (2-2-1-4) 9%
5— HHB(2F, 3Cl)-02 (2-2-1-4) 9%
3— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2-2-1-1-2) 9%
5— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2-2-1-1-2) 9%
3-HH-4 (3-1) 10%
3-HH-5 (3-1) 6%
3-HH-V1 (3-1) 7%
NI = 78.7°C;Tc≤-20°C; Δη=0.106; Δ ε =— 2.9;
VHR-1 = 99.2%.
この組成物は、下限温度が≤_20°Cと低ぐまた、大きな電圧保持率を有する 実施例 5
[0207] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-一 BB(3F)B— 3 (1-1) 9%
2-一 BB(3F)B— 5 (1-1) 5%
3 -BB(3F)B-4 (1-1) 4%
3一 BB(3F)B— 5 (1-1) 5%
5一 BB(3F)B— 2 (1-1) 4%
3 — HB(2F, 3C1)- 02 (2 - 1-2) 12%
5 — HB(2F, 3C1)- 02 (2 - 1-2) 12%
3 -HB(2C1, 3F)- 02 (2 - ■2-2) 10%
3. -HHB(2F, 3C1) -02 (2-2- -1-4) 8%
5. -HHB(2F, 3C1) -02 (2-2- -1-4) 8%
3. -HBB(2F, 3C1) -02 (2-2-1- ■2) 8%
3. -HBB(2C1, 3F) -02 (2-2-2- ■2) 7%
5. -HBB(2F, 3C1) -02 (2-2-1- ■2) 8%
NI = 93. l°C;Tc≤_20。C; Δη= :0.154; Δ ε =-3.3;
比較例 1と較べて、この実施例 5の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤_20°C であり、ネマチック相の温度範囲を広くすること、そして Δηを大きくすることができた。 実施例 6
[0208] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2— BB(3F)B— 3 (1-1) 10%
2— BB(3F)B— 5 (1-1) 6%
3-BB(3F)B-5 (1-1) 6%
5-BB(3F)B-2 (1-1) 3%
3— BB(2F, 3C1) - 〇2 (2-1-1- -1) 10°/
5— BB(2F, 3C1) - 〇2 (2-1-1- -1) 8°/
3-HB(2F, 3C1) -04 -2) 8°
3-BB(2Cl, 3F) - 02 -1) 10°/
3-BBB(2F, 3C1 -02 1-1) 2(
1
1 1
1
1
NI = 85.0°C;Tc≤-20°C; Δη=0.177; Δ ε = 3.4;
比較例 1と較べて、この実施例 6の組成物はかなり Δηを大きくすることができた。 この組成物は、下限温度が≤ 20°Cと低い。
実施例 7
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1- 1) 9%
2- BB(3F)B-5 (1- 1) 6%
3- HB(2F,3Cl)-02 (2-1- — 1. -2) 10<
5-HB(2F,3Cl)-02 (2-1- — 1. -2) 10<
5-H10B(2F,3Cl)—〇2 (2-1 — 1 -2) 10
3-HBB(2F,3Cl) _〇2 (2-2-1-1-2) 8%
5-HBB(2F,3Cl) _〇2 (2-2-1-1-2) 8%
3-HH2B(2F,3Cl)-02 (2-2-1-5) 5%
5-HH2B(2F,3Cl)-02 (2-2-1-5) 5%
3-HBB(2Cl,3F)一〇2 (2-2-2-1-2) 8%
5-HB(2F)-02 (3-6) 5%
3— HB(3F)— 02 (3-7) 5%
3-HB(2F)-02 (3-8) 5%
3-HBB(2F)—〇2 (3-12) 6%
NI = 78. l°C;Tc≤-20°C; Δη = 0. 137; Δ ε =— 3. 5;
比較例 1と較べて、この実施例 7の組成物は Δηを大きくすることができた。またこの 組成物は、下限温度が≤_20°Cと低い。
実施例 8
[0210] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- - BB(3F)B— 3 (1-1) 9%
V-一 BB(3F)B— 5 (1-1) 3%
1
3- -HB(2F,3Cl)-02 (2-OO C C1-1- 2) 14°
1
5- -HB(2F,3Cl)-02 (2-1-1O C- 2) 14°
3- -HH10B(2F,3C1) - 〇2 (2-2-1- -6) 8
5- -HH10B(2F,3C1) - 〇2 (2-2-1- -6) 8
3- -HH10B(2C1,3F) - 〇2 (2-2-2- -6) 8
5- -HH10B(2C1,3F) - 02 -6) 8
3- -HB(2F)-02 (3-6) 8%
3- -HB(3F)-02 (3-7) 8%
3- -HBB(2F) -02 6%
3- — HBB(3F) -02 6%
NI = 83. 7°C;Tc≤ - -20°C; Δη= 0. Ill; Δ ε = =—4. 6;
比較例 1と較べて、この実施例 8の組成物の Δηはほぼ同等ではある力 Δ εを負 大きくすることができた。またこの組成物は、下限温度が≤_20°Cと低い。
実施例 9
[0211] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2— BB(3F)B— 3 (1-1) 9%
2— BB(3F)B— 5 (1-1) 6%
3-BB(3F)B-5 (1-1) 6%
5一 BB(3F)B— 2 (1-1) 4%
3 — BB(2F, 3C1) - 〇2 (2-1-1- -1) 10°/
5 — BB(2F, 3C1) - 〇2 (2-1-1- -1) 10°/
3. -BB(2C1, 3F) - 02 10°/
5. -BB(2C1, 3F) - 02 8°/
3. -BBB(2F, 3C1) -02 ) 2<
3. -BBB(2C1, 3F) -02 ) 2<
2- -BB(2F, 3C1)B -3 3°/
3. -BB(2C1, 3F)B -02 -1) 3°/
3. -HBB(2F, 3C1) -02 1-2) 7
5. -HBB(2F, 3C1) -02 1-2) 6
3 -HBB(2C1, 3F)一〇2 (2-2-2- 1— 2) 8
NI = 74. l°C;Tc≤-20°C; Δη .188; Δ ε = = -3. 0;
比較例 1と較べて、この実施例 9の組成物はかなり Δηを大きくすることができた この組成物は、下限温度が≤ 20°Cと低い。
実施例 10
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- BB(3F)B-3 (1-1) 8%
3- HB(2F, 3CD-02 (2-1-1-2) 14%
5-HB(2F, 3CD-02 (2-1-1-2) 14%
3-HBB(2F, 3C1)—〇2 (2-2-1-1-2) 9%
5-HBB(2F, 3C1)—〇2 (2-2-1-1-2) 9%
3-HBB(2Cl, 3F) _〇2 (2-2-2-1-2) 8%
5-HBB(2Cl, 3F)一〇2 (2-2-2-1-2) 8%
3-HBB(2Cl, 3F)一〇4 (2-2-2-1-2) 6%
3-HH-4 (3-1) 10%
3-HB-02 (3-2) 6%
V-HHB-1 (3-4) 8% NI = 79. l°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 123; Δ ε 3. 2;
VHR-1 = 99. 2%.
比較例 1と較べて、この実施例 10の組成物は Δηを大きくすることができた。またこの 組成物は、下限温度が≤_20°Cと低ぐ大きな電圧保持率を有する。
実施例 11
[0213] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1- -1) 9%
2- BB(3F)B-5 (1- -1) 6%
3- BB(3F)B-5 (1- -1) 6%
3-HB(2F, 3Cl)-02 (2- -1- -1-2) 10°/
1
5-HB(2F, 3Cl)-02 (2- -1- -1-2) 10°/
1
3— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2— 2— 1-1-2) 8
5— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2— 2— 1-1-2) 8
3— HHB(2F, 3Cl)-02 (2 2 -1-4) 8(
3-HBB(2Cl, 3F) _〇2 (2- 2- 7
3-HBB(2F) -02 (3- -12) 6°/
3-BOCF B(2F, 3F)_02 ― 7°/
2
3-BOCF 2B(2F, 3F)— 02 ― 7°/
2
3-HBOCF B(2F, 3F)_02 ― 4C
2
3-HBOCF 2B(2F, 3F)_02 一 4C,
2
NI = 89. 0°C;Tc≤-20°C; Δη = 0. 153; Δ ε =— 3. 3;
比較例 1と較べて、この実施例 11の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤_20 °Cであり、ネマチック相の温度範囲を広くすること、そして Δηを大きくすることができ た。
実施例 12
[0214] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-BB(3F)B-3 (1-1) 10%
2- BB(3F)B-5 (1-1) 6%
3- BB(3F)B-4 (1-1) 4%
3-BB(3F)B-5 (1-1) 6%
5-BB(3F)B-2 (1-1) 5%
5-BB(3F)B-2V (1-1) 4%
3-BB(2F, 3C1) _〇2 (2-1-1-1) 12%
5-BB(2F, 3C1) _〇2 (2-1-1-1) 10%
3-BB(2Cl, 3F) _〇2 (2-1-2-1) 12%
3-BBB(2F, 3C1) _〇2 (2-2-1-1-1) 2%
5-BBB(2F,3Cl) _〇2 (2-2-1-1-1) 2%
3-BBB(2Cl,3F) _〇2 (2-2-2-1-1) 2%
5-BBB(2Cl,3F) _〇2 (2-2-2-1-1) 2%
2- BB(2F,3Cl)B-3 (2-3-1-1) 4%
3- BB(2F,3Cl)B-2 (2-3-1-1) 5%
3-BB(2Cl,3F)B-02 (2-3-2-1) 3%
3-HBB(2F,3Cl)—〇2 (2-2-1-1-2) 6%
3-HBB(2Cl,3F)一〇2 (2-2-2-1-2) 5%
NI = 75.8。C; Δη=0.200 = -2.7;
比較例 1と較べて、この実施例 12の組成物はかなり Δηを大きくすることができた 実施例 13
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- BB(3F)B-3 (1- -1) 2%
3- HB(2F,3Cl)-02 (2- — 1— 1- ■2) 12?
5-HB(2F,3Cl)-02 (2- — 1— 1- ■2) 12?
3-HBB(2F,3Cl)一〇2 (2- -2- 1- 1- ■2) 9
5-HBB(2F,3Cl)一〇2 (2- -2- 1- 1- ■2) 9
3-HBB(2Cl,3F)一〇2 (2- -2- 2- 1- ■2) 9
5-HBB(2Cl,3F)一〇2 (2- -2- 2- 1- ■2) 9
3-— HHB(2F,3C1)— 02 (2-2-1-4) 8'
5- — HHB(2F,3C1)— 02 (2-2-1-4) 8%
3- -HH-V1 (3-1) 10'
3- -HB-02 (3-2) 6'
v- -HHB-1 (3-4) 6
NI = 87. 8°C;Tc≤-20°C; Δη = 0. 115; Δ ε =. -3. 8;
VHR-1 = 99.2%.
比較例 1と較べて、この実施例 13の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤_20 °Cであり、ネマチック相の温度範囲を広くすること、 Δ εを負に大きくすること、そして Δηを大きくすることができた。
1
実施例 14 1 1 11
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特 1性 1
1値を測定した。
2-一 BB(3F)B— 3 (1-1) 6%
2-一 BB(3F)B— 5 (1-1) 4%
3一 BB(3F)B— 5 (1-1) 4%
3. -HB(2F,3Cl)-02 2) 10°/
5. -HB(2F,3Cl)-02
2) 10°/
3. -HHB(2F,3Cl)-02 -4) 8(
5. -HHB(2F,3Cl)-02 -4) 8(
3. -HBB(2F,3C1)—〇2 -2) 9
5. -HBB(2F,3C1)—〇2 -2) 9
3. -HH-4 (3-1) 4°/
3. -HB(2F,3F) -02 (4-1) 10°/
3 -HHB(2F,3F)一〇2 (4-2) 6°/
3 -HBB(2F,3F)一〇2 (4-3) 8°/
NI=101. 7°C;Tc≤ - 20°C; Δη=0. 137; Δ ε = -3. 6;
比較例 1と較べて、この実施例 14の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤
°Cであり、ネマチック相の温度範囲を広くすること、 Δ εを負に大きくすること、そして Δηを大きくすることができた。
実施例 15
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- — BB(3F)B_3 (1- -1) 6%
3- -HB(2F,3C1)- 02 (2 -1 -1-2) 14?
5-一 HB(2F,3C1)_ 02 (2 1 — 1— 2) 14°,
3- — HBB(2F,3C1)一〇2 (2- -2- 1-1-2) 8
3- — HBB(2F,3C1) -04 (2- -2- 1-1-2) 6
5- — HBB(2F,3C1)一〇2 (2- -2- 1-1-2) 8
3- -HBB(2C1,3F)一〇2 (2- -2- 2-1-2) 9
5- -HBB(2C1,3F)一〇2 (2- -2- 2-1-2) 9
3- -BB-1 (3- -3) 2%
3- -HB(3F)-02 (3- -7) 7%
3- -BB(3F) -02 (3- -9) 7%
3- -HHB(2F)-02 (3- -10) 5°/c
3- -HHB(3F)-02 (3- -11) 5°/c
NI = 75. l°C;Tc≤-20°C; Δη = 0.133; Δ ε =— 3.7;
比較例 1と較べて、この実施例 15の組成物は Δ εを負に大きくすること、そして Δη を大きくすることができた。またこの組成物は、下限温度が≤_20°Cと低い。
実施例 16
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- BB(3F)B-3 (1-1) 6%
5-BB(3F)B-02 (1-2) 5%
3- HB(2F, 3Cl)-02 (2-1-1-2) 14%
5-HB(2F, 3Cl)-02 (2-1-1-2) 14%
3— HHB(2F, 3Cl)-02 (2-2-1-4) 8%
5-HHB(2F, 3CD-02 (2-2-1-4) 8%
3— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2- -2-1-1—2) 9
5— HBB(2F, 3C1)—〇2 (2- -2-1-1 —2) 9
3-HH-4 (3-1) 10°
3-HB-02 (3-2) 6C
3-HBB-Ol (3-5) 3C
3-HBB-2 (3-5) °f
3-BB(2F, 3F)B-2 (4-4) 3%
3-BB(2F, 3F)B-3 (4-4) 3%
NI = 75. 2°C;Tc≤-20°C; Δη = 0. 125; Δ ε =— 3. 2;
VHR-1 = 99. 2%.
比較例 1と較べて、この実施例 16の組成物は Δηを大きくすることができた。またこの 組成物は、下限温度が≤_20°Cと低ぐ大きな電圧保持率を有する。
実施例 17
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2- BB(3F)B— 3 (1 -1) 8°/
2- -BBB(2F) -3 (1 -2) 4°/
2- -BBB(2F) -5 (1 -2) 3°/
2- -BB(3F,6F)B- -2 (1- -3) 3%
3. -BB(3F,6F)B- -3 (1- -3) 3%
3. -BB(2F,3C1) - 02 (2- - 1- -l-i) 10°/
3. -HB(2F,3C1)- 02 (2- — 1- -1-2) 10°/
5. -HB(2F,3C1)- 02 (2- — 1- -1-2) 10°/
3. -HBB(2F,3C1) -02 (2- 2- 1-1-2) 8
5. -HBB(2F,3C1) -02 (2- 2- 1-1-2) 8
3 -HBB(2C1,3F)一〇2 (2— 2— 2-1-2) 8
3 — HHB(2F,3C1) -02 (2 2 -1-4) 5C
5 — HHB(2F,3C1) -02 (2 2 -1-4) 5C
3 -HH-4 (3- — 1) 10
3-HB-02 (3-2) 5%
NI = 81. 8°C;Tc≤-20°C; Δη=0. 141; Δ ε =— 3. 1;
比較例 1と較べて、この実施例 17の組成物は Δηを大きくすることができた。またこの 組成物は、下限温度が≤_20°Cと低い。
実施例 18
[0220] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-一 BB(3F)B— 3 (1-1) 6
2-一 BB(3F)B— 5 (1-1) 4
3- — HB(2F, 3C1)- 02 (2- 1-1-2) 16%
3- -HB(2C1, 3F)- 02 (2- 1-2-2) 16%
2- — HHB(2F, 3C1) -02 (2- -2-1-4) 5°/
3- — HHB(2F, 3C1) -02 (2- -2-1-4) 8°/
5- — HHB(2F, 3C1) -02 (2- -2-1-4) 7°/
3- -HHB(2C1, 3F) -02 (2- -2-2-4) 8°/
5- -HH-V (3-1) 20°/
3- -HH-V1 (3-1) 10°/
NI = 76. l°C;Tc≤-20°C; Δη = 0.094; Δ ε =~2. 6;
VHR-1 = 99. 2%.
実施例 19
[0221] 以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定した。
2-一 BB(3F)B— 3 (1-1) 5
3 — HB(2F, 3C1)- 02 (2- -1-1-2) 10%
3 -HB(2C1, 3F)- 02 (2- -1-2-2) 10%
3 — HBB(2F, 3C1) —〇2 (2 - 2-1-1-2) 5°/
3 — HHB(2F, 3C1) -02 (2 -2-1-4) 8°/
3 -HHB(2C1, 3F) -02 (2 -2-2-4) 8°/
3. -HH-4 (3-1) 10%
3-HH-5 (3-1) 4%
3-HB-02 (3-2) 5%
3-HHB-l (3-4) 3%
3-HB(2F, 3F)—〇2 (4-1) 7%
5-HB(2F, 3F)—〇2 (4-1) 7%
3-HHB(2F, 3F)—〇2 (4-2) 5%
5-HHB(2F, 3F)—〇2 (4-2) 4%
3-HBB(2F, 3F)—〇2 (4-3) 4%
NI = 82. l°C;Tc≤-20°C; Δη = : 00..009966;; ΔΔ εε ==— 3.
VHR-1 = 99.3%.
実施例 20
以下の組成物を調合し、上述した方法により各特性値を測定し:
2-BB(3F)B-3 (1-1) 6%
2- BB(3F)B-5 (1- 1) 4%
3- BB(3F)B-5 (1- 1) 4%
V2-BB(3F)B-5 (1- 1) 4%
3-HB(2F,3Cl)-02 (2-1- — 1- -2) 10c
5-HB(2F,3Cl)-02 (2-1- — 1- -2) 10c
3-HHB(2F,3Cl)-02 (2-2 — 1 -4) 8
5-HHB(2F,3Cl)-02 (2-2 — 1 -4) 8
3-HBB(2F,3Cl) _〇2 2) 9%
5-HBB(2F,3Cl) _〇2 (2-2-1-1 ■2) 9%
3-HH-4 (3-1) 4%
3-HB(2F,3F)—〇2 (4-1) 10%
3-HHB(2F,3F)一〇2 (4-2) 6%
3-HBB(2F,3F)—〇2 (4-3) 8%
NI = 98.9°C;Tc≤-20°C :0.144; Δ ε = -3.7;
比較例 1と較べて、この実施例 14の組成物は上限温度が高ぐ下限温度が≤ 20
°Cであり、ネマチック相の温度範囲を広くすること、 Δ εを負に大きくすること、そして Δηを大きくすることができた。
実施例 21
[0223] 実施例 1の組成物に酸化防止剤として 120ppmの 3, 5—ジ _t_ブチル _4—ヒド ロキシトルエンを添カ卩した。得られた組成物の特性は次のとおりであった。
[0224] NI = 82.5°C;Tc≤ -20°C; Δη = 0.135; Δ ε =— 3.2;
VHR-1 = 99.3%.
上記実施例で示されるように、本発明の液晶性化合物成分の組合せによって、液 晶組成物のネマチック相の下限温度を低くすること、誘電率異方性が負に大きくする こと、そして、特に光学異方性を大きくすることができた。