JP5729384B2

JP5729384B2 - 液晶組成物および液晶表示素子

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Publication number: JP5729384B2
Application number: JP2012520451A
Authority: JP
Inventors: 貴子伊藤; 憲和服部
Original assignee: JNC Corp; JNC Petrochemical Corp
Current assignee: JNC Corp; JNC Petrochemical Corp
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: US9062250B2; WO2011158820A1; US20130105731A1; KR20130122522A; JPWO2011158820A1

Description

本発明は、主としてＡＭ（active matrix）素子などに適する液晶組成物およびこの組成物を含有するＡＭ素子などに関する。特に、誘電率異方性が負の液晶組成物に関し、この組成物を含有するＩＰＳ（in-plane switching）モード、ＶＡ（vertical alignment）モードまたはＰＳＡ（polymer sustained alignment）モードの素子などに関する。

液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、ＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（optically compensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＶＡ（vertical alignment）、ＰＳＡ（Polymer sustained alignment）モードなどである。素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭはスタティック（static）とマルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭはＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。ＴＦＴの分類は非晶質シリコン（amorphous silicon）および多結晶シリコン（polycrystal silicon）である。後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、そして自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。

これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。この液晶組成物はネマチック相を有する。良好な一般的特性を有するＡＭ素子を得るには組成物の一般的特性を向上させる。２つの一般的特性における関連を下記の表１にまとめる。組成物の一般的特性を市販されているＡＭ素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は約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。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。

組成物の光学異方性は、素子のコントラスト比に関連する。組成物の光学異方性（Δｎ）と素子のセルギャップ（ｄ）との積（Δｎ×ｄ）は、コントラスト比を最大にするように設計される。適切な積の値は動作モードの種類に依存する。ＶＡモードの素子では約０．３０μｍから約０．４０μｍの範囲、ＩＰＳモードの素子では約０．２０μｍから約０．３０μｍの範囲である。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。組成物における絶対値の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、絶対値の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、大きな電圧保持率に寄与し、素子における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高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、室温だけでなく高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。一方、ＶＡモードを有するＡＭ素子においては負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。ＩＰＳモードを有するＡＭ素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。ＰＳＡモードを有するＡＭ素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。負の誘電率異方性を有する液晶組成物の例は次に述べる特許文献１に開示されている。特許文献２および３には正の誘電率異方性を有するＳＴＮモード用の液晶組成物の例が開示されている。

特開２００８−０３８１０９号公報特開２０００−０９８３９４号公報特開平１０−２４５５６０号公報

望ましいＡＭ素子は、使用できる温度範囲が広い、応答時間が短い、コントラスト比が大きい、しきい値電圧が低い、電圧保持率が大きい、寿命が長い、などの特性を有する。１ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物の望ましい特性は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、正または負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などである。

本発明の１つの目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、大きな弾性定数、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも１つの特性を充足する液晶組成物である。他の目的は、少なくとも２つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物であり、特に小さな粘度、および大きな弾性定数を充足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、小さな光学異方性、または大きな光学異方性である適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、紫外線に対する高い安定性などを有する組成物であり、そして短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などを有するＡＭ素子である。

第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物、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、そして負の誘電率異方性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。

ここで、Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ^２およびＲ^３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；環Ａおよび環Ｂは独立して、

であり；Ｘ^１およびＸ^２は独立して、フッ素、または塩素であり；Ｙ^１は水素またはメチルであり；Ｚ^１およびＺ^２は独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり；ｍおよびｎは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｍとｎとの和は、１、２、または３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、負に大きな誘電率異方性、大きな弾性定数、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも１つの特性を充足する液晶組成物である。本発明の１つの側面は、少なくとも２つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。別の側面は、このような組成物を含有する液晶表示素子である。他の側面は、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、紫外線に対する高い安定性などを有する組成物であり、そして短い応答時間、大きな電圧保持率、大きなコントラスト比、長い寿命などを有するＡＭ素子である。

この明細書における用語の使い方は次のとおりである。本発明の液晶組成物または本発明の液晶表示素子をそれぞれ「組成物」または「素子」と略すことがある。液晶表示素子は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物または液晶相を有さないが組成物の成分として有用な化合物を意味する。この有用な化合物は例えば１，４−シクロヘキシレンや１，４−フェニレンのような六員環を含有し、棒状（rod like）の分子構造を有する。光学活性な化合物および重合可能な化合物は組成物に添加されることがある。これらの化合物が液晶性化合物であったとしても、ここでは添加物として分類される。式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を「化合物（１）」と略すことがある。「化合物（１）」は、式（１）で表される１つの化合物または２つ以上の化合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「任意の」は、位置だけでなく個数についても自由に選択できることを示すが、個数が０である場合を含まない。

ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有することを意味する。光学異方性などの特性を説明するときは、実施例に記載した方法で測定した値を用いる。第一成分は、１つの化合物または２つ以上の化合物である。「第一成分の割合」は、液晶組成物の全重量に基づいた第一成分の重量百分率（重量％）で表す。第二成分の割合などにおいても同様である。組成物に混合される添加物の割合は、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）または重量百万分率（ｐｐｍ）で表す。

成分化合物の化学式において、Ｒ^２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^２で選択されるものは、同じであっても、異なってもよい。例えば、化合物（２）のＲ^２がエチルであり、化合物（２−１）のＲ^２がエチルであるケースがある。化合物（２）のＲ^２がエチルであり、化合物（２−１）のＲ^２がプロピルであるケースもある。このルールは、Ｒ^１、Ｒ^３、Ｚ^１などにも適用される。

本発明は、下記の項などである。
１．第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物、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、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物。

２．第一成分が式（１−１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^４は、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。

３．第二成分が式（２−１）から（２−１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１または２に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^２およびＲ^３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。

４．第二成分が式（２−２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項３に記載の液晶組成物。

５．第二成分が式（２−４）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項３に記載の液晶組成物。

６．第二成分が式（２−６）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項３に記載の液晶組成物。

７．第二成分が式（２−９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項３に記載の液晶組成物。

８．第二成分が、式（２−３）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、および式（２−６）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項３に記載の液晶組成物。

９．液晶組成物の全重量に基づいて、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５重量％から９５重量％の範囲である項１から８のいずれか１項に記載の液晶組成物。

１０．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９のいずれか１項に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^５およびＲ^６は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；環Ｃ、環Ｄ、および環Ｅ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３−フルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ^３およびＺ^４は独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり；ｐは、０、１、または２であり；ｐが１であり、かつ環Ｄが１，４−シクロへキシレンであるとき、Ｒ^５およびＲ^６は独立して、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。

１１．第三成分が式（３−１）から式（３−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１０に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^５およびＲ^６は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり、Ｒ^７およびＲ^８は独立して、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。

１２．第三成分が式（３−１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。

１３．式（３−１）において、Ｒ^５が炭素数１から１２のアルキルであり、Ｒ^６が炭素数２から１２のアルケニルである項１１に記載の液晶組成物。

１４．式（３−１）において、Ｒ^５およびＲ^６がともに炭素数１から１２のアルキルである項１１に記載の液晶組成物。

１５．第三成分が、式（３−７）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。

１６．液晶組成物の全重量に基づいて、第三成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である項１０から１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。

１７．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１６のいずれか１項に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ⁹およびＲ¹⁰は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；環Ｆおよび環Ｇは独立して、１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ^５およびＺ^６は独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり；ｑおよびｒは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｑとｒとの和は、１、２、または３である。

１８．第四成分が式（４−１）から式（４−５）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１７に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ⁹およびＲ¹⁰は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。

１９．第四成分が式（４−４）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１８に記載の液晶組成物。

２０．液晶組成物の全重量に基づいて、第四成分の割合が５重量％から４０重量％の範囲である項１７から１９のいずれか１項に記載の液晶組成物。

２１．ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、波長５８９ｎｍにおける光学異方性（２５℃）が０．０８以上であり、そして周波数１ｋＨｚにおける誘電率異方性（２５℃）が−２以下である項１から２０のいずれか１項に記載の液晶組成物。

２２．項１から２１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。

２３．液晶表示素子の動作モードが、ＶＡモード、ＩＰＳモード、またはＰＳＡモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である項２２に記載の液晶表示素子。

本発明は、次の項も含む。１）光学活性な化合物をさらに含有する上記の組成物、２）酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤などの添加物をさらに含有する上記の組成物、３）上記の組成物を含有するＡＭ素子、４）上記の組成物を含有し、そしてＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、またはＰＳＡのモードを有する素子、５）上記の組成物を含有する透過型の素子、６）上記の組成物を、ネマチック相を有する組成物としての使用、７）上記の組成物に光学活性な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、成分化合物の具体的な例を示す。第六に、組成物に混合してもよい添加物を説明する。第七に、成分化合物の合成法を説明する。最後に、組成物の用途を説明する。

第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。本発明の組成物は組成物Ａと組成物Ｂに分類される。組成物Ａは、化合物（１）、化合物（２）、および化合物（３）から選択された化合物の他に、その他の液晶性化合物、添加物、不純物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物（１）、化合物（２）、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。その他の液晶性化合物の中で、シアノ化合物は熱または紫外線に対する安定性の観点から少ない方が好ましい。シアノ化合物のさらに好ましい割合は０重量％である。添加物は、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などである。不純物は成分化合物の合成などの工程において混入した化合物などである。この化合物が液晶性化合物であったとしても、ここでは不純物として分類される。

組成物Ｂは、実質的に化合物（１）、化合物（２）、化合物（３）、および化合物（４）から選択された化合物のみからなる。「実質的に」は、添加物および不純物を除いて、これらの化合物と異なる液晶性化合物を組成物が含有しないことを意味する。組成物Ｂは組成物Ａに比較して成分の数が少ない。コストを下げるという観点から、組成物Ｂは組成物Ａよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって物性をさらに調整できるという観点から、組成物Ａは組成物Ｂよりも好ましい。

第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を本発明の効果に基づいて表２にまとめる。表２の記号において、Ｌは大きいまたは高い、Ｍは中程度の、Ｓは小さいまたは低い、を意味する。記号Ｌ、Ｍ、Ｓは、成分化合物のあいだの定性的な比較に基づいた分類であり、０（ゼロ）は、値がほぼゼロであることを意味する。

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）は上限温度を上げ、粘度を下げ、弾性定数を上げる。化合物（２）は誘電率異方性の絶対値を上げる。化合物（３）は粘度を下げ、適切な光学異方性を調節し、上限温度を上げ、下限温度を下げる。化合物（４）は誘電率異方性の絶対値を上げ、そして下限温度を下げる。

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。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、および第一成分＋第二成分＋第三成分＋第四成分である。

組成物における成分の好ましい組み合わせは、誘電率異方性の絶対値を上げるために第一成分＋第二成分であり、粘度を下げるため、または上限温度を上げるために第一成分＋第二成分＋第三成分であり、および誘電率異方性の絶対値をより上げるため、または上限温度を上げるために、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、弾性定数を上げるために約５重量％以上であり、下限温度を下げるために約４０重量％以下である。さらに好ましい割合は約８重量％から約３５重量％の範囲である。特に好ましい割合は約１０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、誘電率異方性の絶対値を上げるために５重量％以上であり、下限温度を下げるために約９５重量％以下である。さらに好ましい割合は粘度を下げるために約１０重量％から約８０重量％の範囲である。特に好ましい割合は約１５重量％から約７０重量％の範囲である。

第三成分の好ましい割合は、粘度を下げるために約１０重量％以上であり、誘電率異方性の絶対値を上げるために約９０重量％以下である。さらに好ましい割合は約３０重量％から８０重量％の範囲である。特に好ましい割合は約４０重量％から約６０重量％の範囲である。

第四成分の好ましい割合は、誘電率異方性の絶対値を上げるために約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３０重量％の範囲である。特に好ましい割合は約１５重量％から約２０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^１、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^９、およびＲ^１０は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。Ｒ^２およびＲ^３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。Ｒ^４、Ｒ^７、およびＲ^８は独立して、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。

好ましいＲ^１、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^９、またはＲ^１０は、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１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルである。好ましいＲ^２またはＲ^３は、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１から１２のアルキルであり、誘電率異方性の絶対値を上げるために、炭素数１から１２のアルコキシである。好ましいＲ^４、Ｒ^７、またはＲ^８は、粘度を下げるために、炭素数１から１２のアルキルである。さらに好ましいＲ^１、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^９、またはＲ^１０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。

好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。

好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルコキシは、メトキシ、またはエトキシである。

好ましいアルケニルは、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、４−ペンテニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、４−ヘキセニル、または５−ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるためにビニル、１−プロペニル、３−ブテニル、または３−ペンテニルである。これらのアルケニルにおける−ＣＨ＝ＣＨ−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。粘度を下げるためなどから１−プロペニル、１−ブテニル、１−ペンテニル、１−ヘキセニル、３−ペンテニル、３−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。２−ブテニル、２−ペンテニル、２−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。これらのアルケニルにおいては、分岐よりも直鎖のアルケニルが好ましい。

好ましいアルケニルオキシは、ビニルオキシ、アリルオキシ、３−ブテニルオキシ、３−ペンテニルオキシ、または４−ペンテニルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルケニルオキシは、アリルオキシまたは３−ブテニルオキシである。

任意の水素がフッ素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、２，２−ジフルオロビニル、３，３−ジフルオロ−２−プロペニル、４，４−ジフルオロ−３−ブテニル、５，５−ジフルオロ−４−ペンテニル、および６，６−ジフルオロ−５−ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために、２，２−ジフルオロビニルおよび４，４−ジフルオロ−３−ブテニルである。

ｍおよびｎは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｍとｎとの和は、１、２、または３である。好ましいｍは、上限温度を上げるために２または３である。ｐは、０、１、または２である。好ましいｐは、上限温度を上げるために２であり、粘度を下げるために０または１である。ｑおよびｒは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｑとｒとの和は、１、２、または３である。好ましいｑは、上限温度を上げるために２または３であり、粘度を下げるために１である。

環Ａおよび環Ｂは独立して、

であり、ｍおよびｎが２または３であるときの任意の２つの環Ａまたは環Ｂは、同じであっても、異なってもよい。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−フェニレンであり、誘電率異方性を上げるために、

である。環Ｃ、環Ｄ、および環Ｅ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３−フルオロ−１，４−フェニレンであり、ｐが１であるとき、環Ｂ、環Ｃ、および環Ｄは１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり、ｐが２であるときの２つの環Ｃは同じであっても、異なってもよい。好ましい環Ｃ、環Ｄ、または環Ｅは、上限温度を上げるため、また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Ｆおよび環Ｇは独立して、１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり、ｑが２または３であるときの任意の２つの環Ｆは同じであっても、異なってもよく、ｒが２または３であるときの任意の２つの環Ｇは同じであっても、異なってもよい。好ましい環Ｆまたは環Ｇは上限温度を上げるため、また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。そして、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。

Ｘ^１およびＸ^２は独立して、フッ素または塩素である。好ましいＸ^１またはＸ^２は粘度を下げるためにフッ素である。

Ｙ^１は、水素またはメチルである。好ましいＹ^１は粘度を下げるために水素であり、紫外線または熱に対する安定性を上げるために、メチルである。

Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４、Ｚ^５、およびＺ^６は独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり、ｍまたはｎが２または３であるときの任意の２つのＺ^１またはＺ^２は、同じであっても、異なってもよく、ｐが２であるときの２つのＺ^３は同じであっても、異なってもよく、ｑまたはｒが２または３であるときの任意の２つのＺ^５およびＺ^６は同じであっても、異なってもよい。好ましいＺ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４、Ｚ^５、またはＺ^６は、粘度を下げるために単結合であり、誘電率異方性を上げるためにメチレンオキシである。

第五に、成分化合物の具体的な例を示す。
下記の好ましい化合物において、Ｒ^６は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。Ｒ^１１は炭素数１から１２を有する直鎖のアルキルまたは炭素数１から１２を有する直鎖のアルコキシである。Ｒ^１２は炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルである。Ｒ^１３およびＲ^１４は独立して、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。

好ましい化合物（１）は、化合物（１−１−１）である。好ましい化合物（２）は、化合物（２−１−１）から化合物（２−１２−１）である。さらに好ましい化合物（２）は、化合物（２−１−１）から化合物（２−４−１）、および化合物（２−６−１）から化合物（２−１０−１）である。特に好ましい化合物（２）は、化合物（２−２−１）、化合物（２−４−１）、化合物（２−９−１）から化合物（２−１０−１）である。好ましい化合物（３）は、化合物（３−１−１）から化合物（３−１３−１）である。さらに好ましい化合物（３）は、化合物（３−１−１）から化合物（３−７−１）、および化合物（３−９−１）、化合物（３−１３−１）である。特に好ましい化合物（３）は、化合物（３−１−１）、化合物（３−６−１）、化合物（３−９−１）、化合物（３−１３−１）である。好ましい化合物（４）は、化合物（４−１−１）から化合物（４−５−１）である。さらに好ましい化合物（４）は、化合物（４−１−１）および化合物（４−４−１）である。特に好ましい化合物（４）は、化合物（４−４−１）である。

第六に、組成物に混合してもよい添加物を説明する。このような添加物は、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合可能な化合物、重合開始剤などである。液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性な化合物が組成物に混合される。このような化合物の例は、化合物（５−１）から化合物（５−４）である。光学活性な化合物の好ましい割合は５重量％以下である。さらに好ましい割合は約０．０１重量％から約２重量％の範囲である。

大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または素子を長時間使用したあと、室温だけではなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、酸化防止剤が組成物に混合される。

酸化防止剤の好ましい例は、ｗが１から９の整数である化合物（６）などである。化合物（６）において、好ましいｗは、１、３、５、７、または９である。さらに好ましいｗは１または７である。ｗ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。ｗ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、室温だけではなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために約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ように約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）が組成物に混合される。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混合される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために約１ｐｐｍ以上であり、表示の不良を防ぐために１０００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、約１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの範囲である。

ＰＳＡ（polymer sustained alignment）モードの素子に適合させるために重合可能な化合物が組成物に混合される。重合可能な化合物の好ましい例はアクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物（オキシラン、オキセタン）、ビニルケトンなどの重合可能な基を有する化合物である。特に好ましい例は、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体である。重合可能な化合物の好ましい割合は、その効果を得るために、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。重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤などの適切な開始剤存在下でＵＶ照射などにより重合する。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光重合開始剤であるＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（登録商標）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（登録商標）、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、重合可能な化合物の約０．１重量％から約５重量％の範囲であり、特に好ましい割合は、約１重量％から約３重量％の範囲である。

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（１−１−１）は、特開平１−１５１５３１号公報に記載された方法で合成する。化合物（２−３−１）は、特表平２−５０３４４１号公報に記載された方法で合成する。化合物（３−１−１）は、特開昭５９−７０６２４号公報に記載された方法で合成する。化合物（４−４−１）は、特開２００５−０３５９８６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ｗ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。ｗ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。

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。多くの組成物は、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、光学活性な化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用が可能である。

この組成物はＡＭ素子への使用が可能である。さらにＰＭ素子への使用も可能である。この組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＰＳＡなどのモードを有するＡＭ素子およびＰＭ素子への使用が可能である。ＩＰＳまたはＶＡモードを有するＡＭ素子への使用は特に好ましい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン−ＴＦＴ素子または多結晶シリコン−ＴＦＴ素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）型の素子にも使用できる。

組成物および組成物に含有させる化合物の評価をするために、組成物およびこの化合物を測定目的物とする。測定目的物が組成物のときはそのままを試料として測定し、得られた値を記載した。測定目的物が化合物のときは、この化合物（１５重量％）を母液晶（８５重量％）に混合することによって測定用試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法によって化合物の特性値を算出した。（外挿値）＝｛（測定用試料の測定値）−０．８５×（母液晶の測定値）｝／０．１５。この割合でスメクチック相（または結晶）が２５℃で析出するときは、化合物と母液晶の割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更した。この外挿法によって化合物に関する上限温度、光学異方性、粘度および誘電率異方性の値を求めた。

母液晶の組成は下記のとおりである。

特性値の測定は下記の方法にしたがった。それらの多くは、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（ＪＥＩＴＡＥＤ−２５２１Ｂ）に記載された方法、またはこれを修飾した方法である。

ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）：偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。

ネマチック相の下限温度（Ｔ_Ｃ；℃）：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_Ｃを≦−２０℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。

粘度（バルク粘度；η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定にはＥ型回転粘度計を用いた。

光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）：測定は、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率ｎ‖は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率ｎ⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥、の式から計算した。

誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。誘電率（ε‖およびε⊥）は次のように測定した。
１）誘電率（ε‖）の測定：よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン（０．１６ｍＬ）のエタノール（２０ｍＬ）溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、１５０℃で１時間加熱した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が４μｍであるＶＡ素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。
２）誘電率（ε⊥）の測定：よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が９μｍであり、ツイスト角が８０度であるＴＮ素子に試料を入れた。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。

しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプである。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が４μｍであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード（normally black mode）のＶＡ素子に試料を入れ、この素子をＵＶ硬化の接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧（６０Ｈｚ、矩形波）は０Ｖから２０Ｖまで０．０２Ｖずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が１０％になったときの電圧である。

電圧保持率（ＶＨＲ−１；２５℃；％）：測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）は５μｍである。この素子は試料を入れたあと紫外線によって重合する接着剤で密閉した。このＴＮ素子にパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で１６．７ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Ａを求めた。面積Ｂは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率である。

電圧保持率（ＶＨＲ−２；８０℃；％）：測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）は５μｍである。この素子は試料を入れたあと紫外線によって重合する接着剤で密閉した。このＴＮ素子にパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で１６．７ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Ａを求めた。面積Ｂは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率である。

電圧保持率（ＶＨＲ−３；２５℃；％）：紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは５μｍである。この素子に試料を注入し、光を２０分間照射した。光源は超高圧水銀ランプＵＳＨ−５００Ｄ（ウシオ電機製）であり、素子と光源の間隔は２０ｃｍである。ＶＨＲ−３の測定では、減衰する電圧を１６．７ミリ秒のあいだ測定した。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。

電圧保持率（ＶＨＲ−４；２５℃；％）：試料を注入したＴＮ素子を８０℃の恒温槽内で５００時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。ＶＨＲ−４の測定では、減衰する電圧を１６．７ミリ秒のあいだ測定した。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。

応答時間（τ；２５℃で測定；ｍｓ）：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプである。ローパス・フィルター（Low-pass filter）は５ｋＨｚに設定した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が４μｍであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード（normally black mode）のＶＡ素子に試料を入れ、この素子をＵＶ硬化の接着剤を用いて密閉した。この素子に矩形波（６０Ｈｚ、１０Ｖ、０．５秒）を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％である。応答時間は透過率９０％から１０％に変化するのに要した時間（立ち下がり時間；fall time；ミリ秒）である。

比抵抗（ρ；２５℃で測定；Ωｃｍ）：電極を備えた容器に試料１．０ｍＬを注入した。この容器に直流電圧（１０Ｖ）を印加し、１０秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。（比抵抗）＝｛（電圧）×（容器の電気容量）｝／｛（直流電流）×（真空の誘電率）｝。

弾性定数（Ｋ１１：広がり（spray）弾性定数、Ｋ３３：曲げ（bend）弾性定数；２５℃で測定；ｐＮ）：測定には株式会社東陽テクニカ製のＥＣ−１型弾性定数測定器を用いた。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍである垂直配向セルに試料を入れた。このセルに２０ボルトから０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（２．１００）から弾性定数の値を得た。

ガスクロマト分析：測定には島津製作所製のＧＣ−１４Ｂ型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム（２ｍＬ／分）である。試料気化室を２８０℃に、検出器（ＦＩＤ）を３００℃に設定した。成分化合物の分離には、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムＤＢ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ；固定液相はジメチルポリシロキサン；無極性）を用いた。このカラムは、２００℃で２分間保持したあと、５℃／分の割合で２８０℃まで昇温した。試料はアセトン溶液（０．１重量％）に調製したあと、その１μＬを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のＣ−Ｒ５Ａ型Chromatopac、またはその同等品である。得られたガスクロマトグラムは、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積を示した。

試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。Agilent Technologies Inc.製のＨＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Restek Corporation製のＲｔｘ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、SGE International Pty. Ltd製のＢＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムＣＢＰ１−Ｍ５０−０２５（長さ５０ｍ、内径０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）を用いてもよい。

組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物はガスクロマトグラフで検出することができる。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合（モル数）に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を１とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合（重量％）は、ピークの面積比から算出する。

実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によって限定されない。比較例および実施例における化合物は、下記の表３の定義に基づいて記号により表した。
表３において、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。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、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）であり、液晶組成物にはこの他に不純物が含まれている。最後に、組成物の特性値をまとめた。

［比較例１］
特開２００８−０３８１０９号公報に開示された液晶組成物の中から実施例２０を選んだ。根拠はこの組成物が、化合物（１）に類似の化合物、化合物（２）、および化合物（３）を含有し、誘電率異方性が負の液晶組成物だからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
１Ｖ２−ＨＢＢ−２（３−５−１）（１）類似４％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１４％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１４％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）１１％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）１１％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１（２−４−１）１０％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１（２−４−１）１０％
３−Ｈ２ｄｈ−２（−）７％
３−ｄｈＨ−Ｏ１（−）７％
３−ＨＢＢ−２（３−５−１）４％
２−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−３（３−６−１）８％
ＮＩ＝８６．７℃；Ｔｃ≦−３０℃；Δｎ＝０．１１０；η＝３１．０ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．６；Ｋ１１＝１５．４ｐＮ；Ｋ３３＝１５．１ｐ；ＶＨＲ−１＝９８．９％；ＶＨＲ−２＝９８．４％；ＶＨＲ−３＝９８．３％．

［比較例２］
特開２０００−０９８３９４号公報に開示された組成物の中から実施例３の液晶組成物（ＬＩ）を選んだ。根拠は、この組成物が化合物（１−１−１）、化合物（３−１−１）、化合物（３−３−１）、化合物（３−４−１）、化合物（３−９−１）、およびシアノ化合物を含有するからである。上限温度、光学異方性、誘電率異方性、しきい値電圧、粘度、電圧保持率についての記載がなかったため、本組成物を調合し、上述した方法により測定した。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
比較例２の液晶組成物は誘電率異方性が正の液晶組成物であり、本願の目的を達成できないことが明らかとなった。
１Ｖ２−ＨＨＢ−２（１−１−１）１０％
５−ＨＨ−Ｖ（３−１−１）１１％
３−ＨＨ−２Ｖ（３−１−１）１０％
４−ＢＢ−３（３−３−１）１１％
３−ＨＨＢ−１（３−４−１）９％
３−ＨＨＥＢＨ−３（３−９−１）５％
Ｖ−ＨＨＢ−１（−）７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１（−）１５％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ（−）１１％
５−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ（−）５％
５−ＰｙＢ−Ｃ（−）６％
ＮＩ＝９６．６℃；Δｎ＝０．１１３；Δε＝３．１；η＝１３．８ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９５．３％；ＶＨＲ−２＝７９．７％；ＶＨＲ−３＝２１．７％．

［実施例１］
比較例１において化合物（１）に類似の化合物を化合物（１−１−１）と置き換え、上述した方法により測定を行った。実施例１は比較例１に比べて上限温度（ＮＩ）が高く、曲げ弾性定数（Ｋ３３）が大きくなった。
１Ｖ２−ＨＨＢ−１（１−１−１）４％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１４％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１４％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）１１％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）１１％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１（２−４−１）１０％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１（２−４−１）１０％
３−Ｈ２ｄｈ−２（−）７％
３−ｄｈＨ−Ｏ１（−）７％
３−ＨＢＢ−２（３−５−１）４％
２−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−３（３−６−１）８％
ＮＩ＝８８．０℃；Ｔｃ≦−３０℃；Δｎ＝０．１０７；η＝２９．０ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．７；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．３％；Ｋ１１＝１５．６ｐＮ；Ｋ３３＝１６．０ｐＮ．

［比較例３］
実施例１において化合物（１−１−１）の化合物を化合物（１）に類似の化合物と置き換え、上述した方法により測定を行った。比較例３は実施例１に比べて上限温度（ＮＩ）が低く、曲げ弾性定数（Ｋ３３）が小さくなった。
Ｖ２−ＨＨＢ−１（−）（１）類似４％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１４％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１４％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）１１％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）１１％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１（２−４−１）１０％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１（２−４−１）１０％
３−Ｈ２ｄｈ−２（−）７％
３−ｄｈＨ−Ｏ１（−）７％
３−ＨＢＢ−２（３−５−１）４％
２−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−３（３−６−１）８％
ＮＩ＝８７．４℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１０７；η＝２９．２ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．６；Ｋ１１＝１５．５ｐＮ；Ｋ３３＝１５．３ｐＮ；ＶＨＲ−１＝９８．９％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９７．７％．

［実施例２］
１Ｖ２−ＨＨＢ−２（１−１−１）８％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−１−１）１０％
Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−１−１）１０％
Ｖ−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１０％
１Ｖ２−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）５％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−３−１）１０％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）５％
５−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−５−１）５％
５−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−７−１）５％
２−ＨＨ−３（３−１−１）７％
１Ｖ２−ＢＢ−１（３−３−１）７％
３−ＨＨＥＢＨ−３（３−９−１）３％
３−ＨＢＢＨ−３（３−１０−１）５％
３−ＨＢ（Ｆ）ＨＨ−２（３−１１−１）５％
３−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３（３−１２−１）５％
ＮＩ＝８８．２℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１１８；η＝２６．６ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．７；Ｋ１１＝１６．７ｐＮ；Ｋ３３＝１６．５ｐＮ；ＶＨＲ−１＝９９．３％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．

［実施例３］
１Ｖ２−ＨＨＢ−２（１−１−１）７％
１Ｖ２−ＨＨＢ−３（１−１−１）３％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−３−１）１８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−６−１）７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ３（２−６−１）７％
Ｖ２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−６−１）７％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−４（２−１２−１）５％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）５％
Ｖ−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）５％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ，６Ｍｅ）−Ｏ２
（２）３％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３ＣＬ）−Ｏ２（２）３％
２−ＨＨ−２Ｖ１（３−１−１）３％
３−ＨＨ−２Ｖ１（３−１−１）３％
３−ＨＢ−Ｏ２（３−２−１）８％
Ｖ−ＢＢ−１（３−３−１）５％
２−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−３（３−６−１）８％
３−ＨＨＥＢＨ−３（３−９−１）３％
ＮＩ＝８９．４℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１３７；η＝２６．０ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．８；Ｋ１１＝１７．３ｐＮ；Ｋ３３＝１７．１ｐＮ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．０％；ＶＨＲ−３＝９７．８％．

［実施例４］
１Ｖ２−ＨＨＢ−１（１−１−１）７％
１Ｖ２−ＨＨＢ−３（１−１−１）５％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−３−１）７％
１Ｖ２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−４−１）５％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−７−１）５％
５−ＤｈＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−８−１）５％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−９−１）５％
３−ｄｈＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−１０−１）５％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３ＣＬ）−Ｏ２（２−１１−１）５％
２−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）８％
Ｖ−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）５％
３−ＨＨ−ＶＦＦ（３−１−１）３％
Ｖ−ＢＢ−１（３−３−１）１０％
１Ｖ２−ＢＢ−１（３−３−１）５％
３−ＨＨＢ−Ｏ１（３−４−１）５％
５−Ｂ（Ｆ）ＢＢ−３（３−７−１）３％
Ｖ２−Ｂ（Ｆ）ＢＢ−１（３−７−１）３％
２−Ｂ（Ｆ）ＢＢ−２Ｖ（３−７−１）４％
２−Ｈ２Ｈ−３（３）５％
ＮＩ＝８９．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１２５；η＝２６．２ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．８；Ｋ１１＝１７．２ｐＮ；Ｋ３３＝１７．３ｐＮ；ＶＨＲ−１＝９８．８％；ＶＨＲ−２＝９７．８％；ＶＨＲ−３＝９７．５％．

［実施例５］
１Ｖ２−ＨＨＢ−１（１−１−１）７％
１Ｖ２−ＨＨＢ−２（１−１−１）３％
１Ｖ２−ＨＨＢ−３（１−１−１）５％
１Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−１−１）５％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−３−１）３％
３−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−５−１）１０％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−７−１）３％
５−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−７−１）７％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）４％
Ｖ−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）３％
３−ＨＨ−Ｖ（３−１−１）１０％
Ｖ−ＢＢ−１（３−３−１）１０％
Ｖ２−ＢＢ−１（３−３−１）３％
１Ｖ２−ＢＢ−１（３−３−１）５％
５−Ｂ（Ｆ）ＢＢ−２（３−７−１）３％
５−ＨＢ（Ｆ）ＨＨ−Ｖ（３−１１−１）３％
５−Ｈ２Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５（４−１−１）３％
５−Ｈ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５（４−２−１）５％
３−ＨＨ２Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５（４−３−１）３％
５−ＨＨ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５（４−４−１）５％
ＮＩ＝８９．４℃；Ｔｃ≦−３０℃；Δｎ＝０．１１３；η＝２５．９ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．７；Ｋ１１＝１７．１ｐＮ；Ｋ３３＝１７．１ｐＮ；ＶＨＲ−１＝９８．６％；ＶＨＲ−２＝９７．５％；ＶＨＲ−３＝９７．４％．

［実施例６］
１Ｖ２−ＨＨＢ−２（１−１−１）８％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１０％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４（２−２−１）５％
Ｖ−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）１０％
１Ｖ−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−２−１）３％
３−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−５−１）１０％
５−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−７−１）９％
３−ＨＨ−Ｖ（３−１−１）１４％
３−ＨＨ−Ｖ１（３−１−１）７％
７−ＨＢ−１（３−２−１）３％
３−ＨＨＥＨ−５（３−８−１）４％
５−ＨＢ（Ｆ）ＨＨ−Ｖ（３−１１−１）３％
５−ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ−３（３−１３−１）３％
５−ＨＢ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５（４−５−１）５％
４Ｏ−Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）Ｈ−３（４）３％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−４（−）３％
ＮＩ＝８８．７℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．０９２；η＝２５．２ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．７；Ｋ１１＝１７．０ｐＮ；Ｋ３３＝１６．８ｐＮ；ＶＨＲ−１＝９８．５％；ＶＨＲ−２＝９７．６％；ＶＨＲ−３＝９７．５％．

［実施例７］
１Ｖ２−ＨＨＢ−１（１−１−１）８％
１Ｖ２−ＨＨＢ−２（１−１−１）８％
５−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−３−１）１６％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−７−１）８％
４−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−７−１）８％
３−ｄｈＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−１０−１）５％
４−ｄｈＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２−１０−１）４％
２−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）５％
Ｖ−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（２）３％
３−ＨＨ−Ｖ（３−１−１）１９％
５−ＨＨ−Ｖ（３−１−１）５％
３−ＨＢＢ−２（３−５−１）３％
５−Ｂ（Ｆ）ＢＢ−３（３−７−１）５％
３−ＨＨ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５（４−４−１）３％
ＮＩ＝８８．９℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．０９９；η＝２４．７ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．７；Ｋ１１＝１７．１ｐＮ；Ｋ３３＝１６．９ｐＮ；ＶＨＲ−１＝９８．７％；ＶＨＲ−２＝９７．４％；ＶＨＲ−３＝９７．５％．

実施例１から７の組成物は、比較例２と異なり負の誘電率異方性を有し、比較例１および比較例３と比べて大きな上限温度、大きな弾性定数および小さな粘度を有する。よって、本発明による液晶組成物は、特許文献１から３に示された液晶組成物よりも、さらに優れた特性を有する。

Claims

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、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物。

ここで、Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ^２およびＲ^３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；環Ａおよび環Ｂは独立して、

であり；Ｘ^１およびＸ^２は独立して、フッ素、または塩素であり；Ｙ^１は水素またはメチルであり；Ｚ^１およびＺ^２は独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり；ｍおよびｎは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｍとｎとの和は、１、２、または３である。
第一成分が式（１−１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^４は、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。
第二成分が式（２−１）から（２−１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１または２に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^２およびＲ^３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。
第二成分が式（２−２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項３に記載の液晶組成物。
第二成分が式（２−４）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項３に記載の液晶組成物。
第二成分が式（２−６）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項３に記載の液晶組成物。
第二成分が式（２−９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項３に記載の液晶組成物。
第二成分が、式（２−３）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、および式（２−６）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項３に記載の液晶組成物。
液晶組成物の全重量に基づいて、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５重量％から９５重量％の範囲である請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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９のいずれか１項に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^５およびＲ^６は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；環Ｃ、環Ｄ、および環Ｅ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３−フルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ^３およびＺ^４は独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり；ｐは、０、１、または２であり；ｐが１であり、かつ環Ｄが１，４−シクロへキシレンであるとき、Ｒ^５およびＲ^６は独立して、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。
第三成分が式（３−１）から式（３−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１０に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ^５およびＲ^６は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり、Ｒ^７およびＲ^８は独立して、炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数１から１２のアルコキシである。
第三成分が式（３−１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１１に記載の液晶組成物。
式（３−１）において、Ｒ^５が炭素数１から１２のアルキルであり、Ｒ^６が炭素数２から１２のアルケニルである請求項１１に記載の液晶組成物。
式（３−１）において、Ｒ^５およびＲ^６がともに炭素数１から１２のアルキルである請求項１１に記載の液晶組成物。
第三成分が、式（３−７）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１１に記載の液晶組成物。
液晶組成物の全重量に基づいて、第三成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である請求項１０から１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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１６のいずれか１項に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ⁹およびＲ¹⁰は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；環Ｆおよび環Ｇは独立して、１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ^５およびＺ^６は独立して、単結合、エチレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり；ｑおよびｒは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｑとｒとの和は、１、２、または３である。
第四成分が式（４−１）から式（４−５）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１７に記載の液晶組成物。

ここで、Ｒ⁹およびＲ¹⁰は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。
第四成分が式（４−４）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１８に記載の液晶組成物。
液晶組成物の全重量に基づいて、第四成分の割合が５重量％から４０重量％の範囲である請求項１７から１９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、波長５８９ｎｍにおける光学異方性（２５℃）が０．０８以上であり、そして周波数１ｋＨｚにおける誘電率異方性（２５℃）が−２以下である請求項１から２０のいずれか１項に記載の液晶組成物。
請求項１から２１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。
液晶表示素子の動作モードが、ＶＡモード、ＩＰＳモード、またはＰＳＡモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である請求項２２に記載の液晶表示素子。