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WO2011024664A1 - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

液晶組成物および液晶表示素子 Download PDF

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Publication number
WO2011024664A1
WO2011024664A1 PCT/JP2010/063821 JP2010063821W WO2011024664A1 WO 2011024664 A1 WO2011024664 A1 WO 2011024664A1 JP 2010063821 W JP2010063821 W JP 2010063821W WO 2011024664 A1 WO2011024664 A1 WO 2011024664A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
component
carbons
compound
crystal composition
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/063821
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将之 齋藤
Original Assignee
チッソ株式会社
チッソ石油化学株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by チッソ株式会社, チッソ石油化学株式会社 filed Critical チッソ株式会社
Priority to US13/391,816 priority Critical patent/US8632861B2/en
Priority to JP2011528740A priority patent/JP5761021B2/ja
Publication of WO2011024664A1 publication Critical patent/WO2011024664A1/ja

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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13712—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having negative dielectric anisotropy

Definitions

  • the present invention mainly relates to a liquid crystal composition suitable for an AM (active matrix) device and the like, and an AM device containing the composition.
  • the present invention relates to a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy, and relates to an element such as an IPS (in-plane switching) mode, a VA (vertical alignment) mode, or a PSA (polymer sustainable alignment) mode containing the composition.
  • IPS in-plane switching
  • VA vertical alignment
  • PSA polymer sustainable alignment
  • the classification based on the operation mode of the liquid crystal includes PC (phase change), TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), ECB (electrically controlled birefringence), OCB (optically compensated bend), IPS ( in-plane switching), VA (vertical alignment), PSA (polymer sustained alignment) mode, and the like.
  • the classification based on the element drive system is PM (passive matrix) and AM (active matrix). PM is classified into static and multiplex, and AM is classified into TFT (thin film insulator), MIM (metal insulator metal), and the like. TFTs are classified into amorphous silicon and polycrystalline silicon. The latter is classified into a high temperature type and a low temperature type according to the manufacturing process.
  • the classification based on the light source includes a reflection type using natural light, a transmission type using backlight, and a semi-transmission type using both natural light and backlight.
  • the elements contain a liquid crystal composition having appropriate characteristics.
  • This liquid crystal composition has a nematic phase.
  • the general characteristics of the composition are improved.
  • the relationships in the two general characteristics are summarized in Table 1 below.
  • the general characteristics of the composition will be further described based on a commercially available AM device.
  • the temperature range of the nematic phase is related to the temperature range in which the device can be used.
  • 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. Therefore, a small viscosity in the composition is preferred. Small viscosities at low temperatures are more preferred.
  • the optical anisotropy of the composition is related to the contrast ratio of the device.
  • the product ( ⁇ n ⁇ d) of the optical anisotropy ( ⁇ n) of the composition and the cell gap (d) of the device is designed to maximize the contrast ratio.
  • the appropriate product value depends on the type of operation mode.
  • the range is about 0.30 ⁇ m to about 0.40 ⁇ m for the VA mode device, and the range is about 0.20 ⁇ m to about 0.30 ⁇ m for the IPS mode device. In this case, a composition having a large optical anisotropy is preferable for a device having a small cell gap.
  • the dielectric anisotropy having a large absolute value in the composition contributes to a low threshold voltage, a small power consumption and a large contrast ratio in the device. Therefore, a dielectric anisotropy having a large absolute value 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 high temperature in the initial stage is preferable.
  • a composition having a large specific resistance not only at room temperature but also at a high temperature 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 negative dielectric anisotropy is used for an AM device having a VA mode.
  • a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used in an AM device having an IPS mode.
  • a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used in an AM device having a PSA mode.
  • Examples of liquid crystal compositions having negative dielectric anisotropy are disclosed in the following Patent Documents 1 to 6.
  • Desirable AM elements have such characteristics as a wide usable temperature range, a short response time, a large contrast ratio, a low threshold voltage, a large voltage holding ratio, and a long life. A shorter response time is desirable even at 1 millisecond. Therefore, desirable properties of the composition include a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a suitable optical anisotropy, a large positive or negative dielectric anisotropy, a large specific resistance, and a high resistance to ultraviolet light. High stability, high heat stability, etc.
  • 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 negative dielectric anisotropy, a large specific resistance, and a high stability to ultraviolet light.
  • the liquid crystal composition satisfies at least one characteristic in characteristics such as high stability to heat.
  • Another object is a liquid crystal composition having an appropriate balance regarding at least two properties.
  • Another object is a liquid crystal display device containing such a composition.
  • Another object is a composition having a small optical anisotropy, or a suitable optical anisotropy that is a large optical anisotropy, a negative large dielectric anisotropy, a high stability to ultraviolet rays, etc., and a short
  • the AM device has a response time, a large voltage holding ratio, a large contrast ratio, a long lifetime, and the like.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon number 2 in which any hydrogen is replaced with fluorine.
  • R 3 and R 4 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced by fluorine.
  • M is 1 or 2.
  • the advantages of the present invention are that the upper limit temperature of the nematic phase, the lower limit temperature of the nematic phase, the small viscosity, the appropriate optical anisotropy, the negative dielectric constant anisotropy, the large specific resistance, the high stability to ultraviolet rays, the heat It is a liquid crystal composition satisfying at least one of the properties such as high stability against the liquid crystal.
  • One aspect of the present invention is a liquid crystal composition having an appropriate balance regarding at least two properties.
  • Another aspect is a liquid crystal display device containing such a composition.
  • Other aspects are compositions with suitable optical anisotropy, negatively large dielectric anisotropy, high stability to ultraviolet light, etc., and short response time, large voltage holding ratio, large contrast ratio, long lifetime An AM device having the above.
  • liquid crystal composition of the present invention or the liquid crystal display device of the present invention may be abbreviated as “composition” or “device”, respectively.
  • a liquid crystal display element is a general term for a liquid crystal display panel and a liquid crystal display module.
  • Liquid crystal compound means a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase, or a compound having no liquid crystal phase but useful as a component of a composition. This useful compound has a six-membered ring such as 1,4-cyclohexylene and 1,4-phenylene, and its molecular structure is rod-like. Optically active compounds and polymerizable compounds may be added to the composition.
  • Compound (1) means one compound or two or more compounds represented by formula (1). The same applies to compounds represented by other formulas. “Arbitrary” indicates that not only the position but also the number is arbitrary, but the case where the number is 0 is not included.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “upper limit temperature”.
  • the lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • “High specific resistance” means that the composition has a large specific resistance not only at room temperature in the initial stage but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase. It means having a large specific resistance even at a close temperature.
  • “High voltage holding ratio” means that the device has a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a high temperature in the initial stage, and a large voltage not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase after a long period of use. It means having a retention rate.
  • the first component is one compound or two or more compounds.
  • the “ratio of the first component” is expressed as a weight percentage (% by weight) of the first component based on the total weight of the liquid crystal composition. The same applies to the ratio of the second component.
  • the ratio of the additive mixed with the composition is expressed in terms of weight percentage (% by weight) or weight parts per million (ppm) based on the total weight of the liquid crystal composition.
  • R 1 is used for a plurality of compounds. In any two of these compounds, the selected R 1 may be the same or different. For example, there is a case where R 1 of the compound (1) is ethyl and R 1 of the compound (2) is ethyl. R 1 is ethyl of the compound (1), there is also a case R 1 is propyl compound (2). This rule also applies to Z 2 , ring E 1 and the like.
  • the present invention includes the following items. 1. At least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) as the first component, at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) as the second component, and A liquid crystal composition containing at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (3) as a three component and having negative dielectric anisotropy.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon number 2 in which any hydrogen is replaced with fluorine.
  • R 3 and R 4 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced by fluorine.
  • M is 1 or 2.
  • the proportion of the first component is in the range of 5 wt% to 40 wt%
  • the proportion of the second component is in the range of 5 wt% to 30 wt%
  • the third component Item 3.
  • 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 (4) as a fourth component.
  • R 5 and R 6 are each independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon 2 having any hydrogen substituted with fluorine.
  • Ring A, ring B, and ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 3-fluoro-1 , 4-phenylene, or 2,5-difluoro-1,4-phenylene, and at least one of ring A, ring B, and ring C is 1,4-phenylene;
  • Z 1 is independently Single bond, ethylene, or carbonyloxy;
  • j is 0, 1, or 2;
  • Item 5 The liquid crystal composition according to item 4, wherein the fourth component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (4-1) to (4-8).
  • R 5 and R 6 are each independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon 2 having any hydrogen substituted with fluorine. To 12 alkenyl.
  • Item 9 The liquid crystal composition according to any one of items 4 to 8, wherein the ratio of the fourth component is in the range of 5% to 30% by weight based on the total weight of the liquid crystal composition.
  • Item 10 The liquid crystal according to any one of items 1 to 9, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (5-1) and formula (5-2) as a fifth component: Composition.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon number 2 in which any hydrogen is replaced with fluorine.
  • Ring D, ring E, and ring F are independently 1,4-cyclohexylene, or 1,4-phenylene;
  • Z 2 and Z 3 are independently a single bond , Ethylene, methyleneoxy, or carbonyloxy;
  • X 1 and X 2 are independently fluorine or chlorine;
  • k is 1, 2, or 3;
  • p and q are independently 0, 1, 2, or 3, and the sum of p and q is 3 or less.
  • the fifth component is selected from the group of compounds represented by formula (5-1-1) to formula (5-1-3) and formula (5-2-1) to formula (5-2-4) Item 11.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon number 2 in which any hydrogen is replaced with fluorine.
  • Ring E 1 , ring E 2 , ring F 1 , and ring F 2 are independently 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene;
  • Z 2 and Z 3 are Independently, a single bond, ethylene, methyleneoxy, or carbonyloxy.
  • Item 15 The liquid crystal composition according to any one of items 10 to 14, wherein the ratio of the fifth component is in the range of 5% by weight to 40% by weight based on the total weight of the liquid crystal composition.
  • the upper limit temperature of the nematic phase is 70 ° C. or higher, the optical anisotropy (25 ° C.) at a wavelength of 589 nm is 0.08 or higher, and the dielectric anisotropy (25 ° C.) at a frequency of 1 kHz is ⁇ 2 or lower.
  • Item 16 The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 15.
  • Item 17 A liquid crystal display device comprising the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 16.
  • Item 18 The liquid crystal display element according to item 17, wherein the operation mode of the liquid crystal display element is a VA mode, an IPS mode, or a PSA mode, and the driving method of the liquid crystal display element is an active matrix method.
  • the present invention includes the following items. 1) The above-described composition further containing an optically active compound, 2) the above-mentioned composition further containing additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and an antifoaming agent. 3) an AM device containing the above composition, 4) a device containing the above composition and having a mode of TN, ECB, OCB, IPS, VA or PSA, 5) a transmission containing the above composition 6) Use of the above composition as a composition having a nematic phase, 7) Use of the composition 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 component compounds, and the basis thereof will be described. Fourth, a preferred form of the component compound will be described. Fifth, specific examples of component compounds are shown. Sixth, additives that may be mixed into the composition will be described. Seventh, a method for synthesizing the component compounds will be described. Finally, the use of the composition will be described.
  • composition of the component compounds in the composition will be described.
  • the composition of the present invention is classified into Composition A and Composition B.
  • the composition A may further contain other liquid crystal compounds, additives, impurities and the like.
  • “Other liquid crystal compounds” are liquid crystal compounds different from the compounds (1), (2), (3), (4), (5-1), and (5-2). is there. Such compounds are mixed into the composition for the purpose of further adjusting the properties.
  • a smaller amount of cyano compound is preferable from the viewpoint of stability to heat or ultraviolet light.
  • a more desirable ratio of the cyano compound is 0% by weight.
  • Additives include optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, and the like. Impurities are compounds mixed in a process such as synthesis of component compounds. Even if this compound is a liquid crystal compound, it is classified as an impurity here.
  • Composition B consists essentially of a compound selected from Compound (1), Compound (2), Compound (3), Compound (4), Compound (5-1), and Compound (5-2). . “Substantially” means that the composition may contain additives and impurities, but does not contain a liquid crystal compound different from these compounds. Composition B has fewer components than composition A. From the viewpoint of reducing the cost, the composition B is preferable to the composition A. The composition A is preferable to the composition B from the viewpoint that the physical properties can be further adjusted by mixing other liquid crystal compounds.
  • the main characteristics of the component compounds and the main effects of the compounds on the characteristics of the composition will be explained.
  • the main characteristics of the component compounds are summarized in Table 2 based on the effects of the present invention.
  • L means large or high
  • M means moderate
  • S means small or low.
  • L, M, and S are classifications based on a qualitative comparison among the component compounds, and 0 (zero) means that the value is almost zero.
  • Compound (1) increases the absolute value of dielectric anisotropy.
  • Compound (2) decreases the minimum temperature.
  • Compound (3) decreases the viscosity.
  • Compound (4) increases the maximum temperature or decreases the minimum temperature.
  • Compound (5-1) and Compound (5-2) increase the absolute value of dielectric anisotropy and decrease the minimum temperature.
  • first component + second component + third component first component + second component + third component + fourth component, first component + second component + third component + fifth
  • first component + second component + third component + fourth component + fifth component Preferred combinations of the components in the composition are first component + second component + third component + fourth component and first component + second component + third component + fourth component + fifth component.
  • a desirable ratio of the first component is approximately 5% by weight or more for increasing the absolute value of the dielectric anisotropy, and approximately 40% by weight or less for decreasing the minimum temperature.
  • 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 10% by weight to approximately 30% by weight.
  • a desirable ratio of the second component is approximately 5% by weight or more for decreasing the minimum temperature, and approximately 30% by weight or less for increasing the maximum temperature.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 25% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 20% by weight.
  • a desirable ratio of the third component is approximately 10% by weight or more for decreasing the viscosity, and approximately 60% by weight or less for increasing the absolute value of the dielectric anisotropy.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 15% by weight to 55% by weight.
  • a particularly desirable ratio is in the range of approximately 20% by weight to approximately 50% by weight.
  • a desirable ratio of the fourth component is approximately 5% by weight or more for increasing the maximum temperature or decreasing the minimum temperature, and approximately 30% by weight or less for increasing the absolute value of the dielectric anisotropy.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 25% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 20% by weight.
  • a desirable ratio of the fifth component is approximately 5% by weight or more for increasing the absolute value of the dielectric anisotropy, and approximately 40% by weight or less for decreasing the viscosity.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 35% by weight.
  • a particularly desirable ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 30% by weight.
  • R 1 , R 2 , R 5 , and R 6 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or any hydrogen is replaced with fluorine And alkenyl having 2 to 12 carbon atoms.
  • Desirable R 1 or R 2 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat, etc., and alkoxy having 1 to 12 carbons for increasing the absolute value of dielectric anisotropy.
  • Desirable R 5 or R 6 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat, etc., or alkenyl having 2 to 12 carbons for decreasing the minimum temperature.
  • R 3 and R 4 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which any hydrogen is replaced by fluorine. Desirable R 3 is alkenyl having 2 to 12 carbons for decreasing the minimum temperature. Desirable R 4 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat.
  • Preferred alkyl is methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl or octyl. More desirable alkyl is ethyl, propyl, butyl, pentyl, or heptyl for decreasing the viscosity.
  • Preferred alkoxy is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, or heptyloxy. More desirable alkoxy is methoxy or ethoxy for decreasing the viscosity.
  • Preferred alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-hexenyl, 2-hexenyl, 3-hexenyl, 4-hexenyl, or 5-hexenyl. More desirable alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 3-butenyl, or 3-pentenyl for decreasing the viscosity.
  • the preferred configuration of —CH ⁇ CH— in these alkenyls depends on the position of the double bond.
  • Trans is preferable in alkenyl such as 1-propenyl, 1-butenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 3-pentenyl and 3-hexenyl for decreasing the viscosity.
  • Cis is preferred for alkenyl such as 2-butenyl, 2-pentenyl, and 2-hexenyl.
  • linear alkenyl is preferable to branching.
  • alkenyl in which any hydrogen is replaced by fluorine include 2,2-difluorovinyl, 3,3-difluoro-2-propenyl, 4,4-difluoro-3-butenyl, 5,5-difluoro-4- Pentenyl and 6,6-difluoro-5-hexenyl. Further preferred examples are 2,2-difluorovinyl and 4,4-difluoro-3-butenyl for decreasing the viscosity.
  • Ring A, Ring B, and Ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 3-fluoro-1,4-phenylene, or 2 , 5-difluoro-1,4-phenylene, at least one of ring A, ring B, and ring C is 1,4-phenylene, and when j is 2, the two rings C are the same. Or different. Desirable ring A, ring B, or ring C is 1,4-cyclohexylene for decreasing the viscosity, and 1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy.
  • Ring D, Ring E, Ring E 1 , Ring E 2 , Ring F, Ring F 1 , and Ring F 2 are each independently 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene, and k is 2 or When 3, any two rings D may be the same or different; when p is 2 or 3, any two rings E may be the same or different; When q is 2 or 3, any two rings F may be the same or different. Desirable ring D, ring E, ring E 1 , ring E 2 , ring F, ring F 1 , or ring F 2 is 1,4-cyclohexylene for decreasing the optical anisotropy. As the configuration of 1,4-cyclohexylene, trans is preferable to cis for increasing the maximum temperature.
  • Z 1 is independently a single bond, ethylene, or carbonyloxy, and when j is 2, the two Z 1 may be the same or different. Desirable Z 1 is a single bond for decreasing the viscosity.
  • Z 2 and Z 3 are independently a single bond, ethylene, methyleneoxy, or carbonyloxy, and when k and p are 2 or 3, any two Z 2 may be the same or different. And when q is 2 or 3, any two Z 3 may be the same or different. Desirable Z 2 or Z 3 is a single bond for decreasing the viscosity, or methyleneoxy for increasing the absolute value of the dielectric anisotropy.
  • X 1 and X 2 are independently fluorine or chlorine. Desirable X 1 or X 2 is fluorine for decreasing the viscosity.
  • M is 1 or 2. Desirable m is 2 for increasing the maximum temperature. j is 0, 1, or 2. Desirable j is 1 for decreasing the minimum temperature. k is 1, 2 or 3. Desirable k is 2 for decreasing the minimum temperature. p and q are independently 0, 1, 2, or 3, and the sum of p and q is 3 or less. Preferred p is 2 for increasing the maximum temperature. Desirable q is 0 for decreasing the minimum temperature.
  • R 7 is linear alkyl having 1 to 12 carbons or linear alkoxy having 1 to 12 carbons.
  • R 8 and R 9 are independently straight-chain alkyl having 1 to 12 carbons or straight-chain alkenyl having 2 to 12 carbons.
  • R 10 is straight-chain alkenyl having 2 to 12 carbons.
  • Desirable compounds (1) are the compound (1-1) and the compound (1-2). More desirable compound (1) is compound (1-2). Desirable compound (2) is compound (2-1). Desirable compound (3) is compound (3-1). Desirable compounds (4) are from the compound (4-1-1) to the compound (4-8-1). More desirable compounds (4) are the compound (4-2-1), the compound (4-3-1), the compound (4-4-1), and the compound (4-8-1). Particularly preferred compounds (4) are the compound (4-3-1), the compound (4-4-1), and the compound (4-8-1). Desirable compounds (5-1) are the compounds (5-1-1-1) to (5-1-3-1). More desirable compounds (5-1) are the compound (5-1-1-1) and the compound (5-1-2-1).
  • Desirable compound (5-2) is the compound (5-2-1-1), the compound (5-2-1-2), the compound (5-2-2-1), the compound (5-2-3- From 1) to Compound (5-2-3-5), Compound (5-2-4-1), and Compound (5-2-4-2). More desirable compounds (5-2) are the compound (5-2-1-2), the compound (5-2-3-1), the compound (5-2-3-3), and the compound (5-2-2-). 4-1). Particularly preferred compounds (5-2) are the compound (5-2-1-2) and the compound (5-2-3-3).
  • additives that may be mixed with the composition will be described.
  • Such additives are optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, and the like.
  • An optically active compound is mixed with the composition for the purpose of inducing a helical structure of liquid crystal to give a twist angle. Examples of such a compound are the compound (6-1) to the compound (6-4).
  • a desirable ratio of the optically active compound is 5% by weight or less. A more desirable ratio is in the range of approximately 0.01% by weight to approximately 2% by weight.
  • oxidation prevention An agent is mixed into the composition.
  • Preferred examples of the antioxidant include a compound (7) where n is an integer of 1 to 9.
  • n is 1, 3, 5, 7, or 9. Further preferred n is 1 or 7. Since the compound (7) in which n is 1 has high volatility, it is effective in preventing a decrease in specific resistance due to heating in the atmosphere. Since the compound (7) in which n is 7 has low volatility, it is effective for maintaining a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase after using the device for a long time.
  • a desirable ratio of the antioxidant is 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 in these absorbents and stabilizers is approximately 50 ppm or more for obtaining 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 mixed with the composition so as to be adapted to a GH (guest host) mode element.
  • a preferred ratio of the dye is in the range of approximately 0.01% by weight to approximately 10% by weight.
  • an antifoaming agent such as dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil is mixed with the composition.
  • a desirable ratio of the antifoaming agent is about 1 ppm or more for obtaining the effect thereof, and 1000 ppm or less for preventing a poor display.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 1 ppm to approximately 500 ppm.
  • a polymerizable compound is mixed with the composition in order to adapt to a PSA (polymer-sustained alignment) mode element.
  • Preferred examples of the polymerizable compound are compounds having a polymerizable group such as acrylate, methacrylate, vinyl compound, vinyloxy compound, propenyl ether, epoxy compound (oxirane, oxetane), vinyl ketone and the like. Particularly preferred examples are acrylate or methacrylate derivatives.
  • a desirable ratio of the polymerizable compound is approximately 0.05% by weight or more for obtaining 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 preferably polymerized by UV irradiation or the like in the presence of a suitable initiator such as a photopolymerization initiator.
  • a suitable initiator such as a photopolymerization initiator.
  • Appropriate conditions for polymerization, the appropriate type of initiator, and the appropriate amount are known to those skilled in the art and are described in the literature.
  • Irgacure 651 registered trademark
  • Irgacure 184 registered trademark
  • Darocure 1173 registered trademark
  • a preferred ratio of the photopolymerization initiator is in the range of about 0.1% to about 5% by weight of the polymerizable compound, and a particularly preferable ratio is in the range of about 1% to about 3% by weight.
  • the composition of the present invention mainly has a minimum temperature of about ⁇ 10 ° C. or lower, a maximum temperature of 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, VA, and PSA.
  • Use for an AM device having an IPS or VA mode is particularly preferable.
  • These elements may be reflective, transmissive, or transflective. Use in a transmissive element is preferred. It can also be used for an amorphous silicon-TFT device or a polycrystalline silicon-TFT device.
  • NCAP non-curvilinear-aligned-phase
  • PD polymer-dispersed
  • the composition and this compound are used as measurement objects.
  • the object to be measured was a composition, it was measured as it was and the obtained value was described.
  • the smectic phase (or crystal) is precipitated at 25 ° C.
  • 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 components of the mother liquid crystals are as follows. The ratio of each component is% by weight.
  • the characteristics were measured according to the following method. Many of them are the methods described in the Standard of Electronics Industry Association of Japan EIAJ ED-2521A, or a modified method thereof.
  • NI Maximum temperature of nematic phase
  • a sample was placed on a hot plate of a melting point measuring device equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1 ° C./min. The temperature was measured when a part of the sample changed from a nematic phase to an isotropic liquid.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “upper limit temperature”.
  • T C Minimum temperature of nematic phase
  • Viscosity (bulk viscosity; ⁇ ; measured at 20 ° C .; mPa ⁇ s): An E-type viscometer was used for measurement.
  • the dielectric constants ( ⁇ and ⁇ ) were measured as follows. 1) Measurement of dielectric constant ( ⁇ ): An ethanol (20 mL) solution of octadecyltriethoxysilane (0.16 mL) was applied to a well-cleaned glass substrate. The glass substrate was rotated with a spinner and then heated at 150 ° C. for 1 hour. A sample was put in a VA element in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 4 ⁇ m, and the element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays.
  • Sine waves (0.5 V, 1 kHz) were applied to the device, and after 2 seconds, the dielectric constant ( ⁇ ) in the major axis direction of the liquid crystal molecules was measured.
  • 2) Measurement of dielectric constant ( ⁇ ) A polyimide solution was applied to a well-cleaned glass substrate. After baking this glass substrate, the obtained alignment film was rubbed. 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.
  • Threshold voltage (Vth; measured at 25 ° C .; V): An LCD5100 luminance meter manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used for measurement.
  • the light source is a halogen lamp.
  • a sample is placed in a normally black mode VA element in which the distance between two glass substrates (cell gap) is 4 ⁇ m and the rubbing direction is anti-parallel, and an adhesive that cures the element with ultraviolet rays is used. And sealed.
  • the voltage (60 Hz, rectangular wave) applied to this element was increased stepwise from 0V to 20V by 0.02V.
  • the device was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured.
  • a voltage-transmittance curve was created in which the transmittance was 100% when the light amount reached the maximum and the transmittance was 0% when the light amount was the minimum.
  • the threshold voltage is a voltage when the transmittance reaches 10%.
  • Voltage holding ratio (VHR-1; 25 ° C .;%):
  • the TN device used for the measurement has a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) is 5 ⁇ m. This element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays after the sample was placed.
  • the TN device was charged by applying a pulse voltage (60 microseconds at 5 V).
  • the decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds with a high-speed voltmeter, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit cycle was determined.
  • the area B is an area when it is not attenuated.
  • the voltage holding ratio is a percentage of the area A with respect to the area B.
  • Voltage holding ratio (VHR-2; 80 ° C .;%):
  • the TN device used for the measurement has a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) is 5 ⁇ m. This element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays after the sample was placed.
  • the TN device was charged by applying a pulse voltage (60 microseconds at 5 V).
  • the decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds with a high-speed voltmeter, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit cycle was determined.
  • the area B is an area when it is not attenuated.
  • the voltage holding ratio is a percentage of the area A with respect to the area B.
  • VHR-3 Voltage holding ratio
  • the TN device used for measurement has a polyimide alignment film, and the cell gap is 5 ⁇ m.
  • a sample was injected into this element and irradiated with light for 20 minutes.
  • the light source is an ultra high pressure mercury lamp USH-500D (manufactured by USHIO), and the distance between the element and the light source is 20 cm.
  • USH-500D ultra high pressure mercury lamp manufactured by USHIO
  • the decreasing 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 into which the sample was injected was heated in a constant temperature bath at 80 ° C. for 500 hours, and then the voltage holding ratio was measured to evaluate the stability against heat. In the measurement of VHR-4, the decreasing voltage was measured for 16.7 milliseconds. A composition having a large VHR-4 has a large stability to heat.
  • a rectangular wave 60 Hz, 10 V, 0.5 seconds was applied to this element.
  • the device was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured.
  • the transmittance is 100% when the light amount is maximum, and the transmittance is 0% when the light amount is minimum.
  • the response time is the rise time (millisecond) required to change the transmittance from 0% to 90%.
  • GC-14B gas chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation was used for measurement.
  • the carrier gas is helium (2 mL / min).
  • the sample vaporization chamber was set at 280 ° C, and the detector (FID) was set at 300 ° C.
  • capillary column DB-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m; stationary liquid phase is dimethylpolysiloxane; nonpolar) manufactured by Agilent Technologies Inc. was used.
  • the column was held at 200 ° C. for 2 minutes and then heated to 280 ° C. at a rate of 5 ° C./min.
  • a sample was prepared in an acetone solution (0.1% by weight), and 1 ⁇ L thereof was injected into the sample vaporization chamber.
  • the recorder is a C-R5A Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation, or an equivalent product.
  • the obtained gas chromatogram showed the peak retention time and peak area corresponding to the component compounds.
  • capillary column As a solvent for diluting the sample, chloroform, hexane or the like may be used.
  • the following capillary column may be used.
  • HP-1 from Agilent Technologies Inc. (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m), Rtx-1 from Restek Corporation (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m), BP-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m) manufactured by SGE International Pty.
  • a capillary column CBP1-M50-025 length 50 m, inner diameter 0.25 mm, film thickness 0.25 ⁇ m
  • Shimadzu Corporation may be used.
  • the ratio of the liquid crystal compound contained in the composition may be calculated by the following method. Liquid crystalline compounds can be detected by gas chromatography. The area ratio of peaks in the gas chromatogram corresponds to the ratio (number of moles) of liquid crystal compounds. When the capillary column described above is used, the correction coefficient of each liquid crystal compound may be regarded as 1. Accordingly, the ratio (% by weight) of the liquid crystal compound is calculated from the peak area ratio.
  • the present invention will be described in detail by examples.
  • the present invention is not limited by the following examples.
  • the compounds in Comparative Examples and Examples were represented by symbols based on the definitions in Table 3 below.
  • Table 3 the configuration regarding 1,4-cyclohexylene is trans.
  • the number in parentheses after the symbol corresponds to the 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 total weight of the liquid crystal composition, and the liquid crystal composition contains impurities.
  • Example 1 was selected from the compositions disclosed in EP-A-474062. This is because the composition contains the compound (1-1), the compound (1-2), and the compound (2-1). Since there was no description about bulk viscosity, this composition was prepared and it measured by the method mentioned above. The components and properties of this composition are as follows.
  • Example 1 was selected from the compositions disclosed in JP-A-2006-37053. The basis is that this composition contains compound (1-2), compound (3-1), compound (4-1-1), and compound (5-2-1-2), and has the lowest bulk viscosity. Because. The components and properties of this composition are as follows.
  • Comparative Example 3 Comparative Example 2 was selected from the compositions disclosed in JP-A-2006-37054. This is because the composition contains the compound (1-2), the compound (3-1), and the compound (4-1-1) and has the lowest bulk viscosity. The components and properties of this composition are as follows.
  • Example 6 was selected from the compositions disclosed in JP-A-2006-233182. This is because the composition contains the compound (1-2), the compound (3-1), and the compound (4-1-1) and has the lowest bulk viscosity.
  • the components and properties of this composition are as follows.
  • Example 20 was selected from the compositions disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-39639. This is because the composition contains the compound (1-1) and the compound (3-1) and has the lowest bulk viscosity.
  • the components and properties of this composition are as follows.
  • Example 1 was selected from the compositions disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-308581. This is based on the fact that this composition is compound (1-2), compound (3-1), compound (4-2-1), compound (4-3-1), compound (5-1-2-1), And the compound (5-2-1-2) is contained.
  • the components and properties of this composition are as follows.
  • V-H1OB (2F, 3F) -O3 (1-1) 5% 3-HH1OB (2F, 3F) -O2 (1-2) 6% 4-HH1OB (2F, 3F) -O2 (1-2) 6% 5-HH1OB (2F, 3F) -O2 (1-2) 6% 3-H2B (2F, 3F) -O2 (2-1) 17% V-HH-3 (3-1) 29% 5-HB-O2 (4-1-1) 3% 3-HHB-1 (4-3-1) 7% 3-HHB-O1 (4-3-1) 4% V-HHB (2F, 3F) -O2 (5-1-2-1) 5% V2-HHB (2F, 3F) -O2 (5-1-2-1) 5% 3-HHB (2F, 3Cl) -O2 (5-1-3-1) 3% 4-HHB (2F, 3Cl) -O2 (5-1-3-1) 2% 5-HHB (2F, 3Cl) -O2 (5-1-3-1) 2% NI 84.0
  • compositions of Examples 1 to 7 have a smaller bulk viscosity than that of Comparative Examples 1 to 6. Therefore, the liquid crystal composition according to the present invention has more excellent characteristics than the liquid crystal compositions disclosed in Patent Documents 1 to 6.
  • a liquid crystal composition satisfying at least one characteristic or having an appropriate balance regarding at least two characteristics becomes an AM element having a short response time, a large voltage holding ratio, a large contrast ratio, a long lifetime, and the like, and thus can be used for a liquid crystal projector, a liquid crystal television, and the like.

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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、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。第一成分として負に大きな誘電率異方性を有する特定の化合物、第二成分として低い下限温度および負の誘電率異方性を有する特定の二環化合物、および第三成分として低い粘度を有する特定の二環化合物を含有し、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。

Description

液晶組成物および液晶表示素子
　本発明は、主としてＡＭ（active matrix）素子などに適する液晶組成物およびこの組成物を含有するＡＭ素子などに関する。特に、誘電率異方性が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）モードなどの素子に関する。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　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、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の特許文献１から６に開示されている。
欧州特許出願公開４７４０６２号明細書 特開２００６－３７０５３号公報 特開２００６－３７０５４号公報 特開２００６－２３３１８２号公報 特開２００７－３９６３９号公報 特開２００８－３０８５８１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、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも１つの特性を充足する液晶組成物である。他の目的は、少なくとも２つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。別の目的は、このような組成物を含有する液晶表示素子である。別の目的は、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、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、および第三成分として式（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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

ここで、Ｒ１およびＲ２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；Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、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；ｍは１または２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有し、その分子構造は棒状（rod like）である。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任意であることを示すが、個数が０である場合を含まない。
　ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期段階において室温だけでなく高い温度でも大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有することを意味する。光学異方性などの特性を説明するときは、実施例に記載した測定方法で得られた値を用いる。第一成分は、１つの化合物または２つ以上の化合物である。「第一成分の割合」は、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、Ｒ１の記号を複数の化合物に用いた。これらのうちの任意の２つの化合物において、選択されるＲ１は同じであっても、異なってもよい。例えば、化合物（１）のＲ１がエチルであり、化合物（２）のＲ１がエチルであるケースがある。化合物（１）のＲ１がエチルであり、化合物（２）のＲ１がプロピルであるケースもある。このルールは、Ｚ２、環Ｅ１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、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、および第三成分として式（３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有し、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

ここで、Ｒ１およびＲ２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；Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、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；ｍは１または２である。
２．　第三成分において、Ｒ３が炭素数２から１２のアルケニルである項１に記載の液晶組成物。
３．　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３０重量％の範囲であり、そして第三成分の割合が１０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。
４．　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一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-I000009

ここで、Ｒ５およびＲ６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Ａ、環Ｂ、および環Ｃは独立して、１，４－シクロへキシレン、１，４－フェニレン、２－フルオロ－１，４－フェニレン、３－フルオロ－１，４－フェニレン、または２，５－ジフルオロ－１，４－フェニレンであり、そして環Ａ、環Ｂ、および環Ｃの少なくとも１つは１，４－フェニレンであり；Ｚ１は独立して、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり；ｊは、０、１、または２である。
５．　第四成分が式（４－１）から式（４－８）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４に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010

ここで、Ｒ５およびＲ６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。
６．　第四成分が式（４－２）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５に記載の液晶組成物。
７．　第四成分が式（４－３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項５に記載の液晶組成物。
８．　第四成分が式（４－８）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項５に記載の液晶組成物。
９．　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３０重量％の範囲である項４から８のいずれか１項に記載の液晶組成物。
１０．　第五成分として式（５－１）および式（５－２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項１から９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

ここで、Ｒ１およびＲ２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Ｄ、環Ｅ、および環Ｆ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；Ｚ２およびＺ３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；Ｘ１およびＸ２は独立して、フッ素または塩素であり；ｋは、１、２、または３であり；ｐおよびｑは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｐとｑとの和が３以下である。
１１．　第五成分が、式（５－１－１）から式（５－１－３）、および式（５－２－１）から式（５－２－４）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１０に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

ここで、Ｒ１およびＲ２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Ｅ１、環Ｅ２、環Ｆ１、および環Ｆ２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；Ｚ２およびＺ３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る。
１２．　第五成分が式（５－１－１）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１１に記載の液晶組成物。
１３．　第五成分が式（５－１－２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。
１４．　第五成分が式（５－１－３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。
１５．　液晶組成物の全重量に基づいて、第五成分の割合が５重量％から４０重量％の範囲である項１０から１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
１６．　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１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
１７．　項１から１６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。
１８．　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１７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、成分化合物の好ましい割合およびその根拠を説明する。第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。第五に、成分化合物の具体的な例を示す。第六に、組成物に混合してもよい添加物を説明する。第七に、成分化合物の合成法を説明する。最後に、組成物の用途を説明する。
　第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。本発明の組成物は組成物Ａと組成物Ｂに分類される。組成物Ａはその他の液晶性化合物、添加物、不純物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物（１）、化合物（２）、化合物（３）、化合物（４）、化合物（５－１）、および化合物（５－２）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）、化合物（４）、化合物（５－１）、および化合物（５－２）から選択された化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物が添加物および不純物を含有してもよいが、これらの化合物と異なる液晶性化合物を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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
　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）は誘電率異方性の絶対値を上げる。化合物（２）は下限温度を下げる。化合物（３）は粘度を下げる。化合物（４）は上限温度を上げる、または下限温度を下げる。化合物（５－１）および化合物（５－２）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＋第三成分、第一成分＋第二成分＋第三成分＋第四成分、第一成分＋第二成分＋第三成分＋第五成分、および第一成分＋第二成分＋第三成分＋第四成分＋第五成分である。組成物における成分の好ましい組み合わせは、第一成分＋第二成分＋第三成分＋第四成分および第一成分＋第二成分＋第三成分＋第四成分＋第五成分である。
　第一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、下限温度を下げるために約５重量％以上であり、上限温度を上げるために約３０重量％以下である。さらに好ましい割合は約５重量％から約２５重量％の範囲である。特に好ましい割合は約５重量％から約２０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６０重量％以下である。さらに好ましい割合は約１５重量％から５５重量％の範囲である。特に好ましい割合は約２０重量％から約５０重量％の範囲である。
　第四成分の好ましい割合は、上限温度を上げるため、または下限温度を下げるために５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３０重量％以下である。さらに好ましい割合は約５重量％から約２５重量％の範囲である。特に好ましい割合は約５重量％から約２０重量％の範囲である。
　第五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、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５重量％から約３５重量％の範囲である。特に好ましい割合は約５重量％から約３０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。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、およびＲ６は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。好ましいＲ１またはＲ２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、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Ｒ５またはＲ６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、または下限温度を下げるために炭素数２から１２のアルケニルである。Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、または任意の水素がフッ素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。好ましいＲ３は、下限温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Ｒ４は、紫外線または熱に対する安定性などを上げるために炭素数１から１２のアルキルである。
　好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。
　好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。
　好ましいアルケニルは、ビニル、１－プロペニル、２－プロペニル、１－ブテニル、２－ブテニル、３－ブテニル、１－ペンテニル、２－ペンテニル、３－ペンテニル、４－ペンテニル、１－ヘキセニル、２－ヘキセニル、３－ヘキセニル、４－ヘキセニル、または５－ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるためにビニル、１－プロペニル、３－ブテニル、または３－ペンテニルである。これらのアルケニルにおける－ＣＨ＝ＣＨ－の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。粘度を下げるためなどから１－プロペニル、１－ブテニル、１－ペンテニル、１－ヘキセニル、３－ペンテニル、３－ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。２－ブテニル、２－ペンテニル、２－ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。これらのアルケニルにおいては、分岐よりも直鎖のアルケニルが好ましい。
　任意の水素がフッ素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、２，２－ジフルオロビニル、３，３－ジフルオロ－２－プロペニル、４，４－ジフルオロ－３－ブテニル、５，５－ジフルオロ－４－ペンテニル、および６，６－ジフルオロ－５－ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために２，２－ジフルオロビニル、および４，４－ジフルオロ－３－ブテニルである。
　環Ａ、環Ｂ、および環Ｃは独立して、１，４－シクロへキシレン、１，４－フェニレン、２－フルオロ－１，４－フェニレン、３－フルオロ－１，４－フェニレン、または２，５－ジフルオロ－１，４－フェニレンであり、環Ａ、環Ｂ、および環Ｃの少なくとも１つは１，４－フェニレンであり、ｊが２である時、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Ａ、環Ｂ、または環Ｃは、粘度を下げるために１，４－シクロへキシレンであり、光学異方性を上げるために１，４－フェニレンである。環Ｄ、環Ｅ、環Ｅ１、環Ｅ２、環Ｆ、環Ｆ１、および環Ｆ２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、ｋが２または３である時、任意の２つの環Ｄは同じであっても、異なってもよく、ｐが２または３である時、任意の２つの環Ｅは同じであっても、異なってもよく、ｑが２または３である時、任意の２つの環Ｆは同じであっても、異なってもよい。好ましい環Ｄ、環Ｅ、環Ｅ１、環Ｅ２、環Ｆ、環Ｆ１、または環Ｆ２は、光学異方性を下げるために１，４－シクロへキシレンである。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。
　Ｚ１は独立して、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり、ｊが２である時、２つのＺ１は同じであっても、異なってもよい。好ましいＺ１は、粘度を下げるために単結合である。Ｚ２およびＺ３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、ｋおよびｐが２または３である時、任意の２つのＺ２は同じであっても、異なってもよく、ｑが２または３である時、任意の２つのＺ３は同じであっても、異なってもよい。好ましいＺ２またはＺ３は、粘度を下げるために単結合、または誘電率異方性の絶対値を上げるためにメチレンオキシである。
　Ｘ１およびＸ２は独立して、フッ素または塩素である。好ましいＸ１またはＸ２は、粘度を下げるためにフッ素である。
　ｍは１または２である。好ましいｍは、上限温度を上げるために２である。ｊは０、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１である。ｋは、１、２または３である。好ましいｋは、下限温度を下げるために２である。ｐおよびｑは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｐとｑの和が３以下である。好ましいｐは、上限温度を上げるために２である。好ましいｑは、下限温度を下げるために０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、Ｒ７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。Ｒ８およびＲ９は独立して、炭素数１から１２を有する直鎖のアルキルまたは炭素数２から１２を有する直鎖のアルケニルである。Ｒ１０は、炭素数２から１２を有する直鎖のアルケニルである。
　好ましい化合物（１）は、化合物（１－１）および化合物（１－２）である。さらに好ましい化合物（１）は化合物（１－２）である。好ましい化合物（２）は化合物（２－１）である。好ましい化合物（３）は、化合物（３－１）である。好ましい化合物（４）は、化合物（４－１－１）から化合物（４－８－１）である。さらに好ましい化合物（４）は、化合物（４－２－１）、化合物（４－３－１）、化合物（４－４－１）、および化合物（４－８－１）である。特に好ましい化合物（４）は、化合物（４－３－１）、化合物（４－４－１）、および化合物（４－８－１）である。好ましい化合物（５－１）は、化合物（５－１－１－１）から化合物（５－１－３－１）である。さらに好ましい化合物（５－１）は、化合物（５－１－１－１）および化合物（５－１－２－１）である。好ましい化合物（５－２）は、化合物（５－２－１－１）、化合物（５－２－１－２）、化合物（５－２－２－１）、化合物（５－２－３－１）から化合物（５－２－３－５）、化合物（５－２－４－１）、および化合物（５－２－４－２）である。さらに好ましい化合物（５－２）は、化合物（５－２－１－２）、化合物（５－２－３－１）、化合物（５－２－３－３）、および化合物（５－２－４－１）である。特に好ましい化合物（５－２）は、化合物（５－２－１－２）および化合物（５－２－３－３）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
　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（６－１）から化合物（６－４）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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021

　大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または素子を長時間使用したあと、室温だけではなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、酸化防止剤が組成物に混合される。
　酸化防止剤の好ましい例は、ｎが１から９の整数である化合物（７）などである。化合物（７）において、好ましいｎは、１、３、５、７、または９である。さらに好ましいｎは１または７である。ｎが１である化合物（７）は、揮発性が大きいので、大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するときに有効である。ｎが７である化合物（７）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。例えば光開始剤であるＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（登録商標）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（登録商標）、またはＤａｒｏｃｕｒｅ１１７３（登録商標）（Ｃｉｂａ　Ｊａｐａｎ　Ｋ．Ｋ．）がラジカル重合に対して適切である。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）および化合物（１－２）は、特表平２－５０３５６８号公報に掲載された方法で合成する。化合物（２－１）は、特表平２－５０３４４１号公報に掲載された方法で合成する。化合物（３－１）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（４－８－１）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（５－１－１－１）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（５－２－２－１）は、特開２００５－３５９８６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（７）のｎが１である化合物は、アルドリッチ（Sigma-Aldrich Corporation）から入手できる。ｎが７である化合物（７）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。本発明の組成物は主として、約－１０℃以下の下限温度、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。測定目的物がが組成物のときはそのまま測定し、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。
　母液晶の成分は下記のとおりである。各成分の割合は、重量％である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
　特性の測定は下記の方法にしたがった。それらの多くは、日本電子機械工業会規格（Standard of Electric Industries Association of Japan）ＥＩＡＪ・ＥＤ－２５２１Ａに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。
　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（ＴＣ；℃）：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、ＴＣ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、この素子を紫外線で硬化する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で硬化する接着剤で密閉した。このＴＮ素子にパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で１６．７ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Ａを求めた。面積Ｂは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率である。
　電圧保持率（ＶＨＲ－２；８０℃；％）：測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）は５μｍである。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このＴＮ素子にパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で１６．７ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Ａを求めた。面積Ｂは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率である。
　電圧保持率（ＶＨＲ－３；２５℃；％）：紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。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３．２μｍ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ＰＶＡ素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子にしきい値電圧を若干超える程度の電圧を約１分間印加し、次に５．６Ｖの電圧を印加しながら２３．５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を約８分間照射した。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０％から９０％に変化するのに要した時間立ち上がり時間（rise 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）｝。
　ガスクロマト分析：測定には島津製作所製のＧＣ－１４Ｂ型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム（２ｍＬ／分）である。試料気化室を２８０℃に、検出器（ＦＩＤ）を３００℃に設定した。成分化合物の分離には、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムＤＢ－１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ；固定液相はジメチルポリシロキサン；無極性）を用いた。このカラムは、２００℃で２分間保持したあと、５℃／分の割合で２８０℃まで昇温した。試料はアセトン溶液（０．１重量％）に調製したあと、その１μＬを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のＣ－Ｒ５Ａ型Chromatopac、またはその同等品である。得られたガスクロマトグラムは、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積を示した。
　試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。Agilent Technologies Inc.製のＨＰ－１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Restek Corporation製のＲｔｘ－１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、SGE International Pty. Ltd製のＢＰ－１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムＣＢＰ１－Ｍ５０－０２５（長さ５０ｍ、内径０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）を用いてもよい。
　組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物はガスクロマトグラフで検出することができる。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合（モル数）に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を１とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合（重量％）は、ピークの面積比から算出する。
　実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によって限定されない。比較例および実施例における化合物は、下記の表３の定義に基づいて記号により表した。
表３において、１，４－シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。実施例において記号の後にあるかっこ内の番号は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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
［比較例１］
　欧州特許出願公開４７４０６２号明細書に開示された組成物の中から実施例１を選んだ。根拠はこの組成物が、化合物（１－１）、化合物（１－２）、および化合物（２－１）を含有しているからである。バルク粘度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。
５－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　９％
５－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　１１％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１４％
５－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　８％
５－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（－）　　　　　　１５％
３－ＨＨ－Ｏ２　　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　１０％
３－ＨＨ－Ｏ３　　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　１２％
５－ＨＨ－Ｏ１　　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　　９％
５－ＨＨ－Ｏ２　　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　１２％
　ＮＩ＝８０．０℃；Δｎ＝０．０７２；η＝２０．５ｍＰａ・ｓ．
［比較例２］
　特開２００６－３７０５３号公報に開示された組成物の中から実施例１を選んだ。根拠はこの組成物が、化合物（１－２）、化合物（３－１）、化合物（４－１－１）、および化合物（５－２－１－２）を含有し、最もバルク粘度が小さいからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
２－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１０％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１２％
４－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１０％
５－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　１１％
３－Ｈ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　（５－２－１－２）　５％
Ｖ－ＨＨ－５　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２０％
Ｖ２－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　１３％
３－ＨＶＨ－５　　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　　６％
３－ＨＢ－Ｏ２　　　　　　　　　　　　　（４－１－１）　　１３％
　ＮＩ＝８２．１℃；Δｎ＝０．０７５；η＝１８．５ｍＰａ・ｓ；Δε＝－３．４．
［比較例３］
　特開２００６－３７０５４号公報に開示された組成物の中から比較例２を選んだ。根拠はこの組成物が、化合物（１－２）、化合物（３－１）、および化合物（４－１－１）を含有し、最もバルク粘度が小さいからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
２－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（－）　　　　　　１５％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１５％
４－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１５％
Ｖ－ＨＨ－５　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２０％
Ｖ２－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　１３％
Ｖ２－ＢＴＢ－２Ｖ　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　　９％
３－ＨＢ－Ｏ２　　　　　　　　　　　　　（４－１－１）　　１３％
　ＮＩ＝９１．２℃；Δｎ＝０．０９５；η＝１８．０ｍＰａ・ｓ；Δε＝－２．６．
［比較例４］
　特開２００６－２３３１８２号公報に開示された組成物の中から実施例６を選んだ。根拠はこの組成物が、化合物（１－２）、化合物（３－１）、および化合物（４－１－１）を含有し、最もバルク粘度が小さいからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
Ｖ－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（－）　　　　　　１５％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１５％
４－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　１５％
Ｖ－ＨＨ－５　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２０％
Ｖ２－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　１３％
Ｖ２－ＢＴＢ－２Ｖ　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　　９％
３－ＨＢ－Ｏ２　　　　　　　　　　　　　（４－１－１）　　１３％
　ＮＩ＝９０．８℃；Δｎ＝０．０９６；η＝１７．０ｍＰａ・ｓ；Δε＝－３．０．
［比較例５］
　特開２００７－３９６３９号公報に開示された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（１－１）および化合物（３－１）を含有し、最もバルク粘度が小さいからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
３－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　８％
５－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　１３％
Ｖ－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ１Ｖ　　　（－）　　　　　　１０％
Ｖ－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ１Ｖ１　　（－）　　　　　　　９％
Ｖ－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２Ｖ　　　（－）　　　　　　１０％
Ｖ－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ３Ｖ　　　（－）　　　　　　１０％
Ｖ－ＨＨ－５　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２０％
Ｖ２－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　１０％
３－ＨＶＨ－５　　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　１０％
　ＮＩ＝７８．２℃；Δｎ＝０．０７５；η＝１８．３ｍＰａ・ｓ；Δε＝－４．６．
［比較例６］
　特開２００８－３０８５８１号公報に開示された組成物の中から実施例１を選んだ。根拠はこの組成物が、化合物（１－２）、化合物（３－１）、化合物（４－２－１）、化合物（４－３－１）、化合物（５－１－２－１）、および化合物（５－２－１－２）を含有しているからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　３０％
３－ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（－）　　　　　　１０％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）１０％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ１　　　（１－２）　　　　　４％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　９％
４－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ１　　　（１－２）　　　　　４％
３－Ｈ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　（５－２－１－２）　７％
５－Ｈ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　（５－２－１－２）　７％
Ｖ－ＨＨＢ－１　　　　　　　　　　　　　（４－３－１）　　　９％
５－ＢＢ－１　　　　　　　　　　　　　　（４－２－１）　　１０％
　ＮＩ＝８２．７℃；Δｎ＝０．０８７；η＝１９．４ｍＰａ・ｓ；Δε＝－３．１．
［実施例１］
３－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　６％
５－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　６％
３－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　　６％
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　３２％
Ｖ２－ＢＢ－１　　　　　　　　　　　　　（４－２－１）　　　４％
３－ＨＢＢ－２　　　　　　　　　　　　　（４－４－１）　　　５％
３－ＨＨＥＢＨ－５　　　　　　　　　　　（４－５－１）　　　３％
Ｖ－ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　　（５－１－１－１）　６％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　７％
４－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　６％
５－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　７％
３－Ｈ２Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－３　　　　（５－２－１－１）　３％
３－Ｈ２Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　　（５－２－１－１）　３％
２Ｏ－Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）ＨＨ－５　　　（５－２－４－１）　３％
３－Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）２ＨＨ－５　　　（５－２－４－２）　３％
　ＮＩ＝７２．８℃；Ｔｃ≦－２０℃；Δｎ＝０．０８０；η＝１２．３ｍＰａ・ｓ；Δε＝－２．６；τ＝８．７ｍｓ；ＶＨＲ－１＝９９．１％；ＶＨＲ－２＝９８．０％；ＶＨＲ－３＝９８．１％．
［実施例２］
３－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　１０％
５－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　８％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　７％
５－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　５％
３－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　１３％
２－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３）　　　　　　　５％
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　３０％
Ｖ－ＨＨＢ－１　　　　　　　　　　　　　（４－３－１）　　　７％
５－ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ－２　　　　　　　　　（４－８－１）　　　３％
５－ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ－３　　　　　　　　　（４－８－１）　　　３％
３－ＨＨ２Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　（５－２－３－２）　３％
３－ＨＢＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　　（５－２－３－４）　３％
３－ＢＢＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　　（５－２－３－５）　３％
　ＮＩ＝７４．２℃；Ｔｃ≦－２０℃；Δｎ＝０．０８６；η＝１２．２ｍＰａ・ｓ；Δε＝－３．０；Ｖｔｈ＝２．４１Ｖ；τ＝８．７ｍｓ；ＶＨＲ－１＝９９．１％；ＶＨＲ－２＝９８．１％；ＶＨＲ－３＝９８．１％．
［実施例３］
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ１　　　（１－２）　　　　　６％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ３　　　（１－２）　　　　　７％
５－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
３－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　１０％
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　３２％
１Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　　７％
３－ＨＢ－Ｏ２　　　　　　　　　　　　　（４－１－１）　　　３％
１Ｖ－ＨＢＢ－２　　　　　　　　　　　　（４－４－１）　　　４％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）１０％
５－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　５％
３－Ｈ２Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　　（５－２－１－１）　３％
３－Ｈ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　（５－２－１－２）　４％
３－ＨＨＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　　（５－２－３－１）　３％
　ＮＩ＝８５．０℃；Ｔｃ≦－２０℃；Δｎ＝０．０９０；η＝１０．９ｍＰａ・ｓ；Δε＝－２．８；τ＝８．５ｍｓ；ＶＨＲ－１＝９９．０％；ＶＨＲ－２＝９８．１％；ＶＨＲ－３＝９８．０％．
［実施例４］
Ｖ－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ３　　　　（１－１）　　　　　５％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
４－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
５－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
３－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　１７％
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２９％
５－ＨＢ－Ｏ２　　　　　　　　　　　　　（４－１－１）　　　３％
３－ＨＨＢ－１　　　　　　　　　　　　　（４－３－１）　　　７％
３－ＨＨＢ－Ｏ１　　　　　　　　　　　　（４－３－１）　　　４％
Ｖ－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　５％
Ｖ２－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（５－１－２－１）　５％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）－Ｏ２　　　　（５－１－３－１）　３％
４－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）－Ｏ２　　　　（５－１－３－１）　２％
５－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）－Ｏ２　　　　（５－１－３－１）　２％
　ＮＩ＝８４．０℃；Ｔｃ≦－２０℃；Δｎ＝０．０７７；η＝１１．１ｍＰａ・ｓ；Δε＝－３．１；Ｖｔｈ＝２．４７Ｖ；τ＝８．６ｍｓ；ＶＨＲ－１＝９９．０％；ＶＨＲ－２＝９８．１％；ＶＨＲ－３＝９８．１％．
［実施例５］
Ｖ－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　５％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ３　　　（１－２）　　　　　６％
５－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　７％
３－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　１４％
３－ＨＨ－ＶＦＦ　　　　　　　　　　　　（３）　　　　　　　５％
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２２％
１Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　　８％
ＶＦＦ－ＨＨＢ－１　　　　　　　　　　　（４－３）　　　　　３％
ＶＦＦ２－ＨＨＢ－１　　　　　　　　　　（４－３）　　　　　３％
Ｖ２－ＢＢ－１　　　　　　　　　　　　　（４－２－１）　　　４％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　６％
２－Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）２Ｈ－３　　　　（５－２－２－１）　３％
２Ｏ－Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）２Ｈ－３　　　（５－２－２－１）　３％
３－ＨＨ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　（５－２－３－３）　５％
　ＮＩ＝　７９．６℃；Ｔｃ≦－２０℃；Δｎ＝０．０７８；η＝１１．３ｍＰａ・ｓ；Δε＝－２．８；τ＝８．６ｍｓ；ＶＨＲ－１＝９９．１％；ＶＨＲ－２＝９８．１％；ＶＨＲ－３＝９８．０％．
［実施例６］
３－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　５％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
４－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
５－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
３－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　１２％
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２０％
Ｖ－ＨＨ－５　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　１５％
１Ｖ２－ＢＢ－１　　　　　　　　　　　　（４－２－１）　　　５％
５－ＨＢＢＨ－３　　　　　　　　　　　　（４－６－１）　　　３％
５－ＨＢ（Ｆ）ＢＨ－３　　　　　　　　　（４－７－１）　　　３％
Ｖ－ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　　（５－１－１－１）　５％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　４％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）－Ｏ２　　　　（５－１－３－１）　３％
５－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）－Ｏ２　　　　（５－１－３－１）　２％
３－Ｈ２Ｃｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）－５　　　　（５－２－１－１）　５％
　ＮＩ＝７４．０℃；Ｔｃ≦－２０℃；Δｎ＝０．０７９；η＝１１．８ｍＰａ・ｓ；Δε＝－２．８；τ＝８．７ｍｓ；ＶＨＲ－１＝９９．１％；ＶＨＲ－２＝９８．１％；ＶＨＲ－３＝９８．２％．
［実施例７］
３－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　７％
５－Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　（１－１）　　　　　７％
３－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
５－ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　（１－２）　　　　　６％
３－Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（２－１）　　　　　８％
Ｖ－ＨＨ－３　　　　　　　　　　　　　　（３－１）　　　　２４％
７－ＨＢ－１　　　　　　　　　　　　　　（４－１－１）　　　３％
３－ＨＨＢ－３　　　　　　　　　　　　　（４－３－１）　　　５％
Ｖ２－ＨＨＢ－１　　　　　　　　　　　　（４－３－１）　　　７％
３－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　９％
５－ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）－Ｏ２　　　　　（５－１－２－１）　９％
３－ＨＨ－Ｏ１　　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　　３％
３－ＨＨＥＨ－５　　　　　　　　　　　　（－）　　　　　　　３％
１Ｏ１－ＨＢＢＨ－５　　　　　　　　　　（－）　　　　　　　３％
　ＮＩ＝９０．７℃；Ｔｃ≦－２０℃；Δｎ＝０．０７９；η＝１２．１ｍＰａ・ｓ；Δε＝－２．６；τ＝８．７ｍｓ；ＶＨＲ－１＝９９．０％；ＶＨＲ－２＝９８．１％；ＶＨＲ－３＝９８．２％．
　実施例１から実施例７の組成物は、比較例１から比較例６のそれと比べて小さいバルク粘度を有する。よって、本発明による液晶組成物は、特許文献１から特許文献６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。
　ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも１つの特性を充足する、または少なくとも２つの特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物である。このような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ＡＭ素子となるので、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 (18)

  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、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、および第三成分として式（３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有し、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

    ここで、Ｒ１およびＲ２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；Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、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；ｍは１または２である。
  2. 　第三成分において、Ｒ３が炭素数２から１２のアルケニルである請求項１に記載の液晶組成物。
  3. 　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３０重量％の範囲であり、そして第三成分の割合が１０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一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-I000002

    ここで、Ｒ５およびＲ６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Ａ、環Ｂ、および環Ｃは独立して、１，４－シクロへキシレン、１，４－フェニレン、２－フルオロ－１，４－フェニレン、３－フルオロ－１，４－フェニレン、または２，５－ジフルオロ－１，４－フェニレンであり、そして環Ａ、環Ｂ、および環Ｃの少なくとも１つは１，４－フェニレンであり；Ｚ１は独立して、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり；ｊは、０、１、または２である。
  5. 　第四成分が式（４－１）から式（４－８）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４に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    ここで、Ｒ５およびＲ６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。
  6. 　第四成分が式（４－２）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５に記載の液晶組成物。
  7. 　第四成分が式（４－３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項５に記載の液晶組成物。
  8. 　第四成分が式（４－８）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項５に記載の液晶組成物。
  9. 　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３０重量％の範囲である請求項４から８のいずれか１項に記載の液晶組成物。
  10. 　第五成分として式（５－１）および式（５－２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    ここで、Ｒ１およびＲ２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Ｄ、環Ｅ、および環Ｆ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；Ｚ２およびＺ３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；Ｘ１およびＸ２は独立して、フッ素または塩素であり；ｋは、１、２、または３であり；ｐおよびｑは独立して、０、１、２、または３であり、そしてｐとｑとの和が３以下である。
  11. 　第五成分が、式（５－１－１）から式（５－１－３）、および式（５－２－１）から式（５－２－４）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１０に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

    ここで、Ｒ１およびＲ２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Ｅ１、環Ｅ２、環Ｆ１、および環Ｆ２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；Ｚ２およびＺ３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る。
  12. 　第五成分が式（５－１－１）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１１に記載の液晶組成物。
  13. 　第五成分が式（５－１－２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１１に記載の液晶組成物。
  14. 　第五成分が式（５－１－３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である請求項１１に記載の液晶組成物。
  15. 　液晶組成物の全重量に基づいて、第五成分の割合が５重量％から４０重量％の範囲である請求項１０から１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
  16. 　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１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
  17. 　請求項１から１６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。
  18. 　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１７に記載の液晶表示素子。
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