液晶組成物および液晶表示素子
【課題】
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、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、大きな光学異方性、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を提供し、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素子を提供する。
【解決手段】
第一成分として２つの水素がフッ素で置き換えられたフェニレンを有する特定の２環化合物、および第二成分として１つの水素がフッ素で置き換えられたフェニレンを有する特定の４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。
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、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、大きな光学異方性、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を提供し、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素子を提供する。
【解決手段】
第一成分として２つの水素がフッ素で置き換えられたフェニレンを有する特定の２環化合物、および第二成分として１つの水素がフッ素で置き換えられたフェニレンを有する特定の４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてＡＭ（active matrix）素子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）モードまたはＶＡ（vertical alignment）モードの素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）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。
【０００３】
これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。この液晶組成物はネマチック相を有する。良好な一般的特性を有するＡＭ素子を得るには組成物の一般的特性を向上させる。２つの一般的特性における関連を下記の表１にまとめる。組成物の一般的特性を市販されているＡＭ素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は７０℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は−１０℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はより好ましい。
【０００４】
【０００５】
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。ＶＡモード、ＩＰＳモードなどを有する素子は電気的に制御された複屈折（electrically controlled birefringence）を利用する。そこで、ＶＡモード、ＩＰＳモードなどを有する素子におけるコントラスト比を最大にするために、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）を一定の値に設計する。この値の例は０．３０から０．４０μｍ（ＶＡモード）の範囲または０．２０から０．３０μｍ（ＩＰＳモード）の範囲である。セルギャップ（ｄ）は通常２から６μｍの範囲であるので、組成物における光学異方性は主に０．０５から０．１６の範囲である。組成物における大きな誘電率異方性は素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、大きな誘電率異方性が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、初期段階において室温だけでなく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。
【０００６】
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。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に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１８３９７４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７６１６７号公報
【特許文献３】特開平１１−１１６５１２号公報
【特許文献４】特開平１１−１４０４４７号公報
【特許文献５】特開２０００−９６０５５公報
【特許文献６】特開２００３−３２７９６５公報
【０００８】
望ましいＡＭ素子は、使用できる温度範囲が広い、応答時間が短い、コントラスト比が大きい、しきい値電圧が低い、電圧保持率が大きい、寿命が長い、などの特性を有する。１ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物の望ましい特性は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一つの目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、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、大きな光学異方性、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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択される少なくとも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る少なくとも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、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；Ｚ１は、単結合または−（ＣＨ２）２−であり；Ｙ１およびＹ２は独立して水素またはフッ素である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、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、大きな光学異方性、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。光学活性な化合物は組成物に添加されることがある。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。
【００１３】
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高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高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高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％）を意味する。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％）を意味する。
【００１４】
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。これらの化合物において、Ｒ１の意味は同一であってもよいし、または異なってもよい。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、Ｒ２、Ｒ３などにも適用される。
【００１５】
本発明は、下記の項のとおりである。
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る少なくとも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る少なくとも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、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；Ｚ１は、単結合または−（ＣＨ２）２−であり；Ｙ１およびＹ２は独立して水素またはフッ素である。
【００１６】
２. 第一成分として式（１−１）および式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、および第二成分として式（２−１）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有し、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
ここで、Ｒ３およびＲ５は炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ４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。
【００１７】
３． 第一成分が式（１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物であり、第二成分が式（２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２に記載の液晶組成物。
【００１８】
４． 第一成分が式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物であり、第二成分が式（２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２に記載の液晶組成物。
【００１９】
５． 第一成分が式（１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物であり、第二成分が式（２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２に記載の液晶組成物。
【００２０】
６． 液晶組成物の全重量に基づいて、第一成分の割合が２５重量％から６５重量％の範囲であり、そして第二成分の割合が５重量％から４０重量％の範囲である項１から５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００２１】
７． 第三成分として式（３−１）および式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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Ａは、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、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。
【００２２】
８． 第三成分が式（３−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項７に記載の液晶組成物。
【００２３】
９． 第三成分が式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項７に記載の液晶組成物。
【００２４】
１０． 第三成分が式（３−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項７に記載の液晶組成物。
【００２５】
１１． 第三成分として式（３−１−１）および式（３−２−１）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３は炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ４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。
【００２６】
１２． 第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。
【００２７】
１３． 第三成分が式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。
【００２８】
１４． 第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項１１に記載の液晶組成物。
【００２９】
１５． 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６５重量％の範囲である項７から１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３０】
１６． 第四成分として式（４−１）および式（４−２）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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；Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は独立して水素またはフッ素である。
【００３１】
１７． 第四成分が式（４−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１６に記載の液晶組成物。
【００３２】
１８． 第四成分が式（４−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１６に記載の液晶組成物。
【００３３】
１９． 第四成分が式（４−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（４−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項１６に記載の液晶組成物。
【００３４】
２０． 第四成分として、式（４−１−１）および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３およびＲ５は独立して炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルである。
【００３５】
２１． 第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２０に記載の液晶組成物。
【００３６】
２２． 第四成分が式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２０に記載の液晶組成物。
【００３７】
２３． 第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項２０に記載の液晶組成物。
【００３８】
２４． 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１６から２３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３９】
２５． 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０．１０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２４に記載の液晶組成物。
【００４０】
２６． 項１から２５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。
【００４１】
２７． 液晶表示素子の動作モードが、ＶＡモードまたはＩＰＳモードであり、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２６に記載の液晶表示素子。
【００４２】
本発明は、次の項も含む。１）光学活性な化合物を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ＩＰＳまたはＶＡ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。
【００４３】
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、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。
【００４４】
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（３−１）、化合物（３−２）、化合物（４−１）および化合物（４−２）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。
【００４５】
組成物Ｂは、実質的に化合物（１）、化合物（２）、化合物（３−１）、化合物（３−２）、化合物（４−１）および化合物（４−２）から選択された化合物のみからなる。「実質的に」は、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。「実質的に」は、添加物、不純物などを組成物がさらに含有してもよいことも意味する。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。
【００４６】
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る。
【００４７】
【００４８】
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）は上限温度を上げ、そして光学異方性を上げる。化合物（３−１）は光学異方性を上げ、そして誘電率異方性の絶対値を上げる。化合物（３−２）は光学異方性を上げ、そして下限温度を下げる。化合物（４−１）および化合物（４−２）は下限温度を下げ、そして粘度を下げる。
【００４９】
第三に、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２５重量％以上であり、下限温度を下げるために６５重量％以下である。さらに好ましい割合は３０重量％から６０重量％の範囲である。特に好ましい割合は３５重量％から５５重量％の範囲である。
【００５０】
第二成分の好ましい割合は、上限温度を上げ、そして光学異方性を上げるために５重量％以上であり、下限温度を下げるために４０重量％以下である。さらに好ましい割合は５重量％から３５重量％の範囲である。特に好ましい割合は１０重量％から３０重量％の範囲である。
【００５１】
第三成分は、特に大きな光学異方性および絶対値の大きな誘電率異方性を有する組成物の調製に適している。この成分の好ましい割合は１０重量％から６５重量％の範囲である。さらに好ましい割合は１５重量％から６０重量％の範囲である。特に好ましい割合は２０重量％から５５重量％の範囲である。
【００５２】
第四成分は、特に小さな粘度を有する組成物の調製に適している。この成分の好ましい割合は５重量％から３０重量％の範囲である。さらに好ましい割合は１０重量％から２５重量％の範囲である。特に好ましい割合は１０重量％から２０重量％の範囲である。
【００５３】
組成物Ａにおいて、第一成分、第二成分、第三成分および第四成分の合計の好ましい割合は、良好な特性を得るために７０重量％以上である。さらに好ましい割合は９０％以上である。組成物Ｂにおける四つの成分の合計は１００重量％である。
【００５４】
第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。Ｒ１およびＲ２は独立して炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２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２〜１２のアルケニルである。好ましいＲ１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１〜１０の直鎖アルキルである。好ましいＲ２は誘電率異方性の絶対値を上げるために炭素数１〜１０の直鎖アルコキシである。Ｒ３およびＲ５は独立して炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数２〜１２のアルケニルである。好ましいＲ３およびＲ５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１〜１０の直鎖アルキルである。Ｒ４は炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数１〜１２のアルコキシである。好ましいＲ４は誘電率異方性の絶対値を上げるために炭素数１〜１０の直鎖アルコキシである。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、または６，６−ジフルオロ−５−ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために２，２−ジフルオロビニル、または４，４−ジフルオロ−３−ブテニルである。
【００５９】
環Ａは１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンである。好ましい環Ａは、光学異方性を上げるために１，４−フェニレンである。１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。
【００６０】
Ｚ１は単結合または−（ＣＨ２）２−である。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、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。好ましいＺ２およびＺ３は、粘度を下げるために単結合である。
【００６１】
Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は独立して水素またはフッ素である。好ましいＹ１、Ｙ２およびＹ３は、下限温度を下げるためにフッ素である。
【００６２】
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、Ｒ６およびＲ７は、炭素数１〜１２を有する直鎖のアルキルである。Ｒ８は、炭素数１〜１２を有する直鎖のアルコキシである。これらの化合物において１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。
【００６３】
好ましい化合物（１）は化合物（１−１−１）または化合物（１−２−１）である。さらに好ましい化合物（１）は化合物（１−１−１）である。好ましい化合物（２）は化合物（２−１−１）である。好ましい化合物（３−１）は化合物（３−１−１−１）、化合物（３−１−２）または化合物（３−１−３）である。さらに好ましい化合物（３−１）は化合物（３−１−１−１）である。好ましい化合物（３−２）は化合物（３−２−１−１）、化合物（３−２−２）または化合物（３−２−３）である。さらに好ましい化合物（３−２）は化合物（３−２−１−１）である。好ましい化合物（４−１）は化合物（４−１−１−１）である。好ましい化合物（４−２）は化合物（４−２−１−１）または化合物（４−２−２）である。さらに好ましい化合物（４−２）は化合物（４−２−１−１）である。
【００６４】
【００６５】
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）〜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０．０１重量％から２重量％の範囲である。
【００６６】
【００６７】
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、室温だけではなく高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。
【００６８】
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（６）などである。化合物（６）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（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。ｎ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、室温だけではなく高い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように６００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、１００ｐｐｍから３００ｐｐｍの範囲である。
【００６９】
紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤もまた好ましい。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように１００００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は１００ｐｐｍから１００００ｐｐｍの範囲である。
【００７０】
ＧＨ（Guest host）モードの素子に適合させるためにアゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素（dichroic dye）が組成物に混合される。色素の好ましい割合は、０．０１重量％から１０重量％の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に混合される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために１ｐｐｍ以上であり、表示の不良を防ぐために１０００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、１ｐｐｍから５００ｐｐｍの範囲である。
【００７１】
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）は、特開平１１−１１６５１２号公報に記載された方法で合成する。化合物（２）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（３−１）は特開昭５７−１１４５３２号公報に記載された方法で合成する。化合物（３−２）は特表平２−５０１０７１号公報に記載された方法で合成する。化合物（４−２）は特開昭６０−５１１３５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ｎが１である化合物は、アルドリッチ（Sigma-Aldrich Corporation）から入手できる。ｎが７である化合物（５）などは、米国特許３６６０５０５号明細書に記載された方法によって合成する。
【００７２】
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。
【００７３】
最後に、組成物の用途を説明する。大部分の組成物は、−１０℃以下の下限温度、７０℃以上の上限温度、そして０．０７〜０．２０の範囲の光学異方性を有する。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。この組成物はＡＭ素子に適する。この組成物は透過型のＡＭ素子に特に適する。成分化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、０．０８〜０．２５の範囲の光学異方性を有する組成物、さらには０．１０〜０．３０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。
【００７４】
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。ＶＡまたはＩＰＳモードを有するＡＭ素子への使用は特に好ましい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン−ＴＦＴ素子または多結晶シリコン−ＴＦＴ素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）型の素子にも使用できる。
【実施例】
【００７５】
試料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。試料が化合物のときは、この化合物（１５重量％）を母液晶（８５重量％）に混合することによって試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法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。
【００７６】
母液晶の組成は下記のとおりである。
【００７７】
特性値の測定は下記の方法にしたがった。それらの多くは、日本電子機械工業会規格（Standard of Electric Industries Association of Japan）ＥＩＡＪ・ＥＤ−２５２１Ａに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定にはＥ型回転粘度計を用いた。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。この素子に印可する電圧（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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
電圧保持率（ＶＨＲ−３；２５℃；％）：紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。大きなＶＨＲ−３を有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは５μｍである。この素子に試料を注入し、光を２０分間照射した。光源は超高圧水銀ランプＵＳＨ−５００Ｄ（ウシオ電機製）であり、素子と光源の間隔は２０ｃｍである。ＶＨＲ−３の測定では、減衰する電圧を１６．７ミリ秒のあいだ測定した。ＶＨＲ−３は９０％以上が好ましく、９５％以上がより好ましい。
【００８７】
電圧保持率（ＶＨＲ−４；２５℃；％）：試料を注入したＴＮ素子を８０℃の恒温槽内で５００時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。大きなＶＨＲ−４を有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。ＶＨＲ−４の測定では、減衰する電圧を１６．７ミリ秒のあいだ測定した。
【００８８】
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。
【００８９】
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）｝。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によって限定されない。比較例および実施例における化合物は、下記の表３の定義に基づいて記号により表した。
表３において、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。実施例において記号の後にあるかっこ内の番号は好ましい化合物の番号に対応する。（−）の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合（百分率）は、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。最後に、組成物の特性値をまとめた。
【００９４】
【００９５】
比較例１＊
特開平９−１８３９７４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）および（４−２）を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４ （１−１−１） １８％
４−ＨＥＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （−） ４％
２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （４−２−１−１） １１％
２−ＢＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−３ （−） １５％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ）−ＣＬ （−） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ）−ＣＬ （−） １５％
５−ＨＢＢＨ−３ （−） ３％
５−ＨＢＢＨ−５ （−） ３％
３−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ３％
５−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ３％
ＮＩ=８７．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２１２；Δε＝−２．６；η＝５６．６ｍＰａ・ｓ．
【００９６】
比較例２
特開平１１−１１６５１２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）および（３−２）を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ３ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ５ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−Ｏ６ （３−２−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−Ｏ８ （３−２−１） １５％
３−ＨＢ−Ｏ１ （−） １５％
３−ＨＢ−Ｏ２ （−） １５％
３−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ４％
５−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ３％
５−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−５ （−） ３％
ＮＩ=８２．０℃；Ｔｃ≦０℃；Δｎ＝０．１７０；Δε＝−１．７
【００９７】
比較例３
特開２００３−３２７９６５号公報に開示された組成物の中から実施例４を選んだ。根拠は、この組成物が化合物（１）、（３−１）、（３−２）および（４−１）を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ３ （１−１−１） ８％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ５ （１−１−１） ８％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ）−Ｆ （−） ８％
１−ＢＢ−２Ｖ （−） ４％
１−ＢＢ−２Ｖ１ （−） ６％
３−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ６％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ９％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ９％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３ （３−２−１−１） １０％
２−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （−） ８％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （−） ８％
２−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４ （−） ８％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４ （−） ８％
ＮＩ=８８．０℃；Ｔｃ≦−１０℃；Δｎ＝０．２０６；Δε＝−３．２；Ｖｔｈ＝２．３０Ｖ
【００９８】
実施例１
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １８％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １８％
ＮＩ=１０４．８℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８８；Δε＝−５．４；Ｖｔｈ＝１．７２Ｖ；η＝４５．３ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９７．９％．
【００９９】
実施例２
実施例２の組成物は、比較例２のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
ＮＩ=９０．４℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１６３；Δε＝−４．９；Ｖｔｈ＝１．８０Ｖ；η＝４２．１ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１００】
実施例３
実施例３の組成物は、比較例２のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １７％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １７％
ＮＩ=９２．５℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１７６；Δε＝−５．２；Ｖｔｈ＝１．７６Ｖ；η＝４３．４ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．０％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１０１】
実施例４
実施例４の組成物は、比較例２のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） １０％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−１ （３−２−１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） ９％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
ＮＩ＝９１．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２１２；Δε＝−３．６；Ｖｔｈ＝２．０８Ｖ；η＝３６．９ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１０２】
実施例５
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １８％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） １２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） １２％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３ （３−２−１−１） ５％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３ （３−２−１−１） ５％
ＮＩ＝９１．１℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２０２；Δε＝−２．８；Ｖｔｈ＝２．１９Ｖ；η＝３６．０ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．２％．
【０１０３】
実施例６
実施例６の組成物は、比較例１のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低い粘度を有する。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １１％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） １２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） １２％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） ５％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
ＮＩ＝８４．２℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１９７；Δε＝−３．６；Ｖｔｈ＝２．０２Ｖ；η＝３５．７ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９７．９％．
【０１０４】
実施例７
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ１ （３−１−１−１） ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １０％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ３ （３−１−１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） ５％
ＮＩ＝１０６．３℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２０４；Δε＝−４．２；Ｖｔｈ＝１．９２Ｖ；η＝４３．８ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１０５】
実施例８
ＶＦＦ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１） ５％
Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ５％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ５％
３−ＨＥＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１） ５％
３−ＨＢＥＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１） ５％
５−ＨＢＥｒＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１） ５％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１） ５％
５−Ｈ２ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−２） ５％
５−ＨＢ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−３） ５％
３−ＢＥｒＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２） ５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−２） ５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）２Ｂ−２ （３−２−３） ５％
ＮＩ＝１００．０℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８６；Δε＝−４．９；Ｖｔｈ＝１．７９Ｖ；η＝４４．４ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１０６】
実施例９の組成物は、比較例３のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
実施例９
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
３−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ７％
５−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ３％
ＮＩ＝１０５．２℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８６；Δε＝−４．６；Ｖｔｈ＝１．８５Ｖ；η＝４２．４ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１０７】
実施例１０
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １４％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １４％
２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （４−２−１−１） １０％
ＮＩ＝９８．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１９６；Δε＝−４．９；Ｖｔｈ＝１．８０Ｖ；η＝４２．８ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１０８】
実施例１１
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ６％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ６％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １１％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １１％
３−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ８％
２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （４−２−１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，５Ｆ）Ｂ−３ （４−２−２） ５％
ＮＩ＝９４．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１９１；Δε＝−４．０；Ｖｔｈ＝１．９４Ｖ；η＝４０．８ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．２％．
【０１０９】
実施例１２
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １６％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １７％
７−ＨＢ−１ （−） ５％
ＮＩ＝９５．１℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８０；Δε＝−５．２；Ｖｔｈ＝１．７８Ｖ；η＝４２．６ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１１０】
実施例１３
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ６％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ６％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ （−） ４％
ＮＩ＝９０．８℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１６０；Δε＝−４．８；Ｖｔｈ＝１．８１Ｖ；η＝４３．２ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１１１】
実施例１４
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
３−ＨＢ−Ｏ２ （−） ５％
ＮＩ＝８５．４℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１７０；Δε＝−５．０；Ｖｔｈ＝１．７４Ｖ；η＝４１．１ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１１２】
実施例１５
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２２％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２２％
５−ＨＢＢＢ（２Ｆ）−２ （２） ５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−Ｏ２ （２） ４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １０％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １０％
１Ｖ−ＨＢＢ−２ （４−１−１） ５％
２−ＢＢＢ（２Ｆ）−３ （４−２） ５％
Ｖ２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−１ （４−２−１） ５％
１−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２Ｖ （４−２−１） ５％
ＮＩ＝１０２．３℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２０３；Δε＝−３．０；Ｖｔｈ＝２．１８Ｖ；η＝４１．６ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．０％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９７．９％．
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてＡＭ（active matrix）素子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）モードまたはＶＡ（vertical alignment）モードの素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）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。
【０００３】
これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。この液晶組成物はネマチック相を有する。良好な一般的特性を有するＡＭ素子を得るには組成物の一般的特性を向上させる。２つの一般的特性における関連を下記の表１にまとめる。組成物の一般的特性を市販されているＡＭ素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は７０℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は−１０℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はより好ましい。
【０００４】
【０００５】
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。ＶＡモード、ＩＰＳモードなどを有する素子は電気的に制御された複屈折（electrically controlled birefringence）を利用する。そこで、ＶＡモード、ＩＰＳモードなどを有する素子におけるコントラスト比を最大にするために、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）を一定の値に設計する。この値の例は０．３０から０．４０μｍ（ＶＡモード）の範囲または０．２０から０．３０μｍ（ＩＰＳモード）の範囲である。セルギャップ（ｄ）は通常２から６μｍの範囲であるので、組成物における光学異方性は主に０．０５から０．１６の範囲である。組成物における大きな誘電率異方性は素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、大きな誘電率異方性が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、初期段階において室温だけでなく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。
【０００６】
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。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に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１８３９７４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７６１６７号公報
【特許文献３】特開平１１−１１６５１２号公報
【特許文献４】特開平１１−１４０４４７号公報
【特許文献５】特開２０００−９６０５５公報
【特許文献６】特開２００３−３２７９６５公報
【０００８】
望ましいＡＭ素子は、使用できる温度範囲が広い、応答時間が短い、コントラスト比が大きい、しきい値電圧が低い、電圧保持率が大きい、寿命が長い、などの特性を有する。１ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物の望ましい特性は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一つの目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、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、大きな光学異方性、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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択される少なくとも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る少なくとも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、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；Ｚ１は、単結合または−（ＣＨ２）２−であり；Ｙ１およびＹ２は独立して水素またはフッ素である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、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、大きな光学異方性、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。光学活性な化合物は組成物に添加されることがある。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。
【００１３】
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高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高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高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％）を意味する。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％）を意味する。
【００１４】
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。これらの化合物において、Ｒ１の意味は同一であってもよいし、または異なってもよい。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、Ｒ２、Ｒ３などにも適用される。
【００１５】
本発明は、下記の項のとおりである。
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る少なくとも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る少なくとも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、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；Ｚ１は、単結合または−（ＣＨ２）２−であり；Ｙ１およびＹ２は独立して水素またはフッ素である。
【００１６】
２. 第一成分として式（１−１）および式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物、および第二成分として式（２−１）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有し、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物。
ここで、Ｒ３およびＲ５は炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ４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。
【００１７】
３． 第一成分が式（１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物であり、第二成分が式（２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２に記載の液晶組成物。
【００１８】
４． 第一成分が式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物であり、第二成分が式（２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２に記載の液晶組成物。
【００１９】
５． 第一成分が式（１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（１−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物であり、第二成分が式（２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２に記載の液晶組成物。
【００２０】
６． 液晶組成物の全重量に基づいて、第一成分の割合が２５重量％から６５重量％の範囲であり、そして第二成分の割合が５重量％から４０重量％の範囲である項１から５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００２１】
７． 第三成分として式（３−１）および式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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Ａは、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、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。
【００２２】
８． 第三成分が式（３−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項７に記載の液晶組成物。
【００２３】
９． 第三成分が式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項７に記載の液晶組成物。
【００２４】
１０． 第三成分が式（３−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項７に記載の液晶組成物。
【００２５】
１１． 第三成分として式（３−１−１）および式（３−２−１）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３は炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ４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。
【００２６】
１２． 第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。
【００２７】
１３． 第三成分が式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１１に記載の液晶組成物。
【００２８】
１４． 第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項１１に記載の液晶組成物。
【００２９】
１５． 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６５重量％の範囲である項７から１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３０】
１６． 第四成分として式（４−１）および式（４−２）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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；Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は独立して水素またはフッ素である。
【００３１】
１７． 第四成分が式（４−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１６に記載の液晶組成物。
【００３２】
１８． 第四成分が式（４−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項１６に記載の液晶組成物。
【００３３】
１９． 第四成分が式（４−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（４−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項１６に記載の液晶組成物。
【００３４】
２０． 第四成分として、式（４−１−１）および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項１から１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３およびＲ５は独立して炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルである。
【００３５】
２１． 第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２０に記載の液晶組成物。
【００３６】
２２． 第四成分が式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である項２０に記載の液晶組成物。
【００３７】
２３． 第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である項２０に記載の液晶組成物。
【００３８】
２４． 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１６から２３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３９】
２５． 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０．１０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２４に記載の液晶組成物。
【００４０】
２６． 項１から２５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。
【００４１】
２７． 液晶表示素子の動作モードが、ＶＡモードまたはＩＰＳモードであり、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２６に記載の液晶表示素子。
【００４２】
本発明は、次の項も含む。１）光学活性な化合物を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ＩＰＳまたはＶＡ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。
【００４３】
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、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。
【００４４】
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（３−１）、化合物（３−２）、化合物（４−１）および化合物（４−２）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。
【００４５】
組成物Ｂは、実質的に化合物（１）、化合物（２）、化合物（３−１）、化合物（３−２）、化合物（４−１）および化合物（４−２）から選択された化合物のみからなる。「実質的に」は、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。「実質的に」は、添加物、不純物などを組成物がさらに含有してもよいことも意味する。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。
【００４６】
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る。
【００４７】
【００４８】
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）は上限温度を上げ、そして光学異方性を上げる。化合物（３−１）は光学異方性を上げ、そして誘電率異方性の絶対値を上げる。化合物（３−２）は光学異方性を上げ、そして下限温度を下げる。化合物（４−１）および化合物（４−２）は下限温度を下げ、そして粘度を下げる。
【００４９】
第三に、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２５重量％以上であり、下限温度を下げるために６５重量％以下である。さらに好ましい割合は３０重量％から６０重量％の範囲である。特に好ましい割合は３５重量％から５５重量％の範囲である。
【００５０】
第二成分の好ましい割合は、上限温度を上げ、そして光学異方性を上げるために５重量％以上であり、下限温度を下げるために４０重量％以下である。さらに好ましい割合は５重量％から３５重量％の範囲である。特に好ましい割合は１０重量％から３０重量％の範囲である。
【００５１】
第三成分は、特に大きな光学異方性および絶対値の大きな誘電率異方性を有する組成物の調製に適している。この成分の好ましい割合は１０重量％から６５重量％の範囲である。さらに好ましい割合は１５重量％から６０重量％の範囲である。特に好ましい割合は２０重量％から５５重量％の範囲である。
【００５２】
第四成分は、特に小さな粘度を有する組成物の調製に適している。この成分の好ましい割合は５重量％から３０重量％の範囲である。さらに好ましい割合は１０重量％から２５重量％の範囲である。特に好ましい割合は１０重量％から２０重量％の範囲である。
【００５３】
組成物Ａにおいて、第一成分、第二成分、第三成分および第四成分の合計の好ましい割合は、良好な特性を得るために７０重量％以上である。さらに好ましい割合は９０％以上である。組成物Ｂにおける四つの成分の合計は１００重量％である。
【００５４】
第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。Ｒ１およびＲ２は独立して炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２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２〜１２のアルケニルである。好ましいＲ１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１〜１０の直鎖アルキルである。好ましいＲ２は誘電率異方性の絶対値を上げるために炭素数１〜１０の直鎖アルコキシである。Ｒ３およびＲ５は独立して炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数２〜１２のアルケニルである。好ましいＲ３およびＲ５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１〜１０の直鎖アルキルである。Ｒ４は炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数１〜１２のアルコキシである。好ましいＲ４は誘電率異方性の絶対値を上げるために炭素数１〜１０の直鎖アルコキシである。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、または６，６−ジフルオロ−５−ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために２，２−ジフルオロビニル、または４，４−ジフルオロ−３−ブテニルである。
【００５９】
環Ａは１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンである。好ましい環Ａは、光学異方性を上げるために１，４−フェニレンである。１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。
【００６０】
Ｚ１は単結合または−（ＣＨ２）２−である。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、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。好ましいＺ２およびＺ３は、粘度を下げるために単結合である。
【００６１】
Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は独立して水素またはフッ素である。好ましいＹ１、Ｙ２およびＹ３は、下限温度を下げるためにフッ素である。
【００６２】
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、Ｒ６およびＲ７は、炭素数１〜１２を有する直鎖のアルキルである。Ｒ８は、炭素数１〜１２を有する直鎖のアルコキシである。これらの化合物において１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。
【００６３】
好ましい化合物（１）は化合物（１−１−１）または化合物（１−２−１）である。さらに好ましい化合物（１）は化合物（１−１−１）である。好ましい化合物（２）は化合物（２−１−１）である。好ましい化合物（３−１）は化合物（３−１−１−１）、化合物（３−１−２）または化合物（３−１−３）である。さらに好ましい化合物（３−１）は化合物（３−１−１−１）である。好ましい化合物（３−２）は化合物（３−２−１−１）、化合物（３−２−２）または化合物（３−２−３）である。さらに好ましい化合物（３−２）は化合物（３−２−１−１）である。好ましい化合物（４−１）は化合物（４−１−１−１）である。好ましい化合物（４−２）は化合物（４−２−１−１）または化合物（４−２−２）である。さらに好ましい化合物（４−２）は化合物（４−２−１−１）である。
【００６４】
【００６５】
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）〜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０．０１重量％から２重量％の範囲である。
【００６６】
【００６７】
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、室温だけではなく高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。
【００６８】
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（６）などである。化合物（６）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（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。ｎ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、室温だけではなく高い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように６００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、１００ｐｐｍから３００ｐｐｍの範囲である。
【００６９】
紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤もまた好ましい。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように１００００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は１００ｐｐｍから１００００ｐｐｍの範囲である。
【００７０】
ＧＨ（Guest host）モードの素子に適合させるためにアゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素（dichroic dye）が組成物に混合される。色素の好ましい割合は、０．０１重量％から１０重量％の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に混合される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために１ｐｐｍ以上であり、表示の不良を防ぐために１０００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、１ｐｐｍから５００ｐｐｍの範囲である。
【００７１】
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）は、特開平１１−１１６５１２号公報に記載された方法で合成する。化合物（２）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（３−１）は特開昭５７−１１４５３２号公報に記載された方法で合成する。化合物（３−２）は特表平２−５０１０７１号公報に記載された方法で合成する。化合物（４−２）は特開昭６０−５１１３５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ｎが１である化合物は、アルドリッチ（Sigma-Aldrich Corporation）から入手できる。ｎが７である化合物（５）などは、米国特許３６６０５０５号明細書に記載された方法によって合成する。
【００７２】
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。
【００７３】
最後に、組成物の用途を説明する。大部分の組成物は、−１０℃以下の下限温度、７０℃以上の上限温度、そして０．０７〜０．２０の範囲の光学異方性を有する。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。この組成物はＡＭ素子に適する。この組成物は透過型のＡＭ素子に特に適する。成分化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、０．０８〜０．２５の範囲の光学異方性を有する組成物、さらには０．１０〜０．３０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。
【００７４】
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。ＶＡまたはＩＰＳモードを有するＡＭ素子への使用は特に好ましい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン−ＴＦＴ素子または多結晶シリコン−ＴＦＴ素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）型の素子にも使用できる。
【実施例】
【００７５】
試料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。試料が化合物のときは、この化合物（１５重量％）を母液晶（８５重量％）に混合することによって試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法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。
【００７６】
母液晶の組成は下記のとおりである。
【００７７】
特性値の測定は下記の方法にしたがった。それらの多くは、日本電子機械工業会規格（Standard of Electric Industries Association of Japan）ＥＩＡＪ・ＥＤ−２５２１Ａに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定にはＥ型回転粘度計を用いた。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。この素子に印可する電圧（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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
電圧保持率（ＶＨＲ−３；２５℃；％）：紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。大きなＶＨＲ−３を有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは５μｍである。この素子に試料を注入し、光を２０分間照射した。光源は超高圧水銀ランプＵＳＨ−５００Ｄ（ウシオ電機製）であり、素子と光源の間隔は２０ｃｍである。ＶＨＲ−３の測定では、減衰する電圧を１６．７ミリ秒のあいだ測定した。ＶＨＲ−３は９０％以上が好ましく、９５％以上がより好ましい。
【００８７】
電圧保持率（ＶＨＲ−４；２５℃；％）：試料を注入したＴＮ素子を８０℃の恒温槽内で５００時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。大きなＶＨＲ−４を有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。ＶＨＲ−４の測定では、減衰する電圧を１６．７ミリ秒のあいだ測定した。
【００８８】
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。
【００８９】
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）｝。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によって限定されない。比較例および実施例における化合物は、下記の表３の定義に基づいて記号により表した。
表３において、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。実施例において記号の後にあるかっこ内の番号は好ましい化合物の番号に対応する。（−）の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合（百分率）は、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。最後に、組成物の特性値をまとめた。
【００９４】
【００９５】
比較例１＊
特開平９−１８３９７４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）および（４−２）を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４ （１−１−１） １８％
４−ＨＥＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （−） ４％
２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （４−２−１−１） １１％
２−ＢＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−３ （−） １５％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ）−ＣＬ （−） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ）−ＣＬ （−） １５％
５−ＨＢＢＨ−３ （−） ３％
５−ＨＢＢＨ−５ （−） ３％
３−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ３％
５−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ３％
ＮＩ=８７．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２１２；Δε＝−２．６；η＝５６．６ｍＰａ・ｓ．
【００９６】
比較例２
特開平１１−１１６５１２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）および（３−２）を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ３ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ５ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−Ｏ６ （３−２−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−Ｏ８ （３−２−１） １５％
３−ＨＢ−Ｏ１ （−） １５％
３−ＨＢ−Ｏ２ （−） １５％
３−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ４％
５−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−３ （−） ３％
５−ＨＢ（３Ｆ）ＢＨ−５ （−） ３％
ＮＩ=８２．０℃；Ｔｃ≦０℃；Δｎ＝０．１７０；Δε＝−１．７
【００９７】
比較例３
特開２００３−３２７９６５号公報に開示された組成物の中から実施例４を選んだ。根拠は、この組成物が化合物（１）、（３−１）、（３−２）および（４−１）を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ３ （１−１−１） ８％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ５ （１−１−１） ８％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ）−Ｆ （−） ８％
１−ＢＢ−２Ｖ （−） ４％
１−ＢＢ−２Ｖ１ （−） ６％
３−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ６％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ９％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ９％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３ （３−２−１−１） １０％
２−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （−） ８％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （−） ８％
２−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４ （−） ８％
３−ＢＢ（２Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４ （−） ８％
ＮＩ=８８．０℃；Ｔｃ≦−１０℃；Δｎ＝０．２０６；Δε＝−３．２；Ｖｔｈ＝２．３０Ｖ
【００９８】
実施例１
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １８％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １８％
ＮＩ=１０４．８℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８８；Δε＝−５．４；Ｖｔｈ＝１．７２Ｖ；η＝４５．３ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９７．９％．
【００９９】
実施例２
実施例２の組成物は、比較例２のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
ＮＩ=９０．４℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１６３；Δε＝−４．９；Ｖｔｈ＝１．８０Ｖ；η＝４２．１ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１００】
実施例３
実施例３の組成物は、比較例２のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １７％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １７％
ＮＩ=９２．５℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１７６；Δε＝−５．２；Ｖｔｈ＝１．７６Ｖ；η＝４３．４ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．０％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１０１】
実施例４
実施例４の組成物は、比較例２のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） １０％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−１ （３−２−１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） ９％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
ＮＩ＝９１．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２１２；Δε＝−３．６；Ｖｔｈ＝２．０８Ｖ；η＝３６．９ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１０２】
実施例５
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １８％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １８％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） １２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） １２％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３ （３−２−１−１） ５％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３ （３−２−１−１） ５％
ＮＩ＝９１．１℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２０２；Δε＝−２．８；Ｖｔｈ＝２．１９Ｖ；η＝３６．０ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．２％．
【０１０３】
実施例６
実施例６の組成物は、比較例１のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低い粘度を有する。
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １１％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） １２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） １２％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） ５％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
ＮＩ＝８４．２℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１９７；Δε＝−３．６；Ｖｔｈ＝２．０２Ｖ；η＝３５．７ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９７．９％．
【０１０４】
実施例７
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ１ （３−１−１−１） ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １０％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ３ （３−１−１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
４−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−１−１） ５％
ＮＩ＝１０６．３℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２０４；Δε＝−４．２；Ｖｔｈ＝１．９２Ｖ；η＝４３．８ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１０５】
実施例８
ＶＦＦ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１） ５％
Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ５％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ５％
３−ＨＥＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１） ５％
３−ＨＢＥＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１） ５％
５−ＨＢＥｒＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１） ５％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１） ５％
５−Ｈ２ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−２） ５％
５−ＨＢ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−３） ５％
３−ＢＥｒＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２） ５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−２ （３−２−２） ５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）２Ｂ−２ （３−２−３） ５％
ＮＩ＝１００．０℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８６；Δε＝−４．９；Ｖｔｈ＝１．７９Ｖ；η＝４４．４ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１０６】
実施例９の組成物は、比較例３のそれと比較して、負に大きな誘電率異方性および低いネマチック相の下限温度を有する。
実施例９
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２３％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
３−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ７％
５−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ３％
ＮＩ＝１０５．２℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８６；Δε＝−４．６；Ｖｔｈ＝１．８５Ｖ；η＝４２．４ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１０７】
実施例１０
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １４％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １４％
２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （４−２−１−１） １０％
ＮＩ＝９８．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１９６；Δε＝−４．９；Ｖｔｈ＝１．８０Ｖ；η＝４２．８ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１０８】
実施例１１
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ６％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ６％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １１％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １１％
３−ＨＢＢ−２ （４−１−１−１） ８％
２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （４−２−１−１） ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，５Ｆ）Ｂ−３ （４−２−２） ５％
ＮＩ＝９４．６℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１９１；Δε＝−４．０；Ｖｔｈ＝１．９４Ｖ；η＝４０．８ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．２％．
【０１０９】
実施例１２
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １６％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １７％
７−ＨＢ−１ （−） ５％
ＮＩ＝９５．１℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１８０；Δε＝−５．２；Ｖｔｈ＝１．７８Ｖ；η＝４２．６ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．２％；ＶＨＲ−２＝９８．２％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１１０】
実施例１３
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） ２２％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ６％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ６％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） ２０％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ （−） ４％
ＮＩ＝９０．８℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１６０；Δε＝−４．８；Ｖｔｈ＝１．８１Ｖ；η＝４３．２ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．３％；ＶＨＲ−３＝９８．０％．
【０１１１】
実施例１４
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） １５％
３−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−Ｂ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−２−１） １０％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−３ （２−１−１） ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １５％
３−ＨＢ−Ｏ２ （−） ５％
ＮＩ＝８５．４℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．１７０；Δε＝−５．０；Ｖｔｈ＝１．７４Ｖ；η＝４１．１ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．１％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９８．１％．
【０１１２】
実施例１５
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２２％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−１−１） ２２％
５−ＨＢＢＢ（２Ｆ）−２ （２） ５％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−Ｏ２ （２） ４％
５−ＨＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２ （２−１−１） ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １０％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （３−１−１−１） １０％
１Ｖ−ＨＢＢ−２ （４−１−１） ５％
２−ＢＢＢ（２Ｆ）−３ （４−２） ５％
Ｖ２−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−１ （４−２−１） ５％
１−ＢＢ（３Ｆ）Ｂ−２Ｖ （４−２−１） ５％
ＮＩ＝１０２．３℃；Ｔｃ≦−２０℃；Δｎ＝０．２０３；Δε＝−３．０；Ｖｔｈ＝２．１８Ｖ；η＝４１．６ｍＰａ・ｓ；ＶＨＲ−１＝９９．０％；ＶＨＲ−２＝９８．１％；ＶＨＲ−３＝９７．９％．
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択される少なくとも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る少なくとも１つの化合物、および第三成分として式（３−１）および式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも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、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Ａは、１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ１は、単結合または−（ＣＨ２）２−であり、Ｚ２およびＺ３は独立して単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり；Ｙ１およびＹ２は独立して水素またはフッ素である。
【請求項２】
第三成分が式（３−１−１）および式（３−２−１）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３は炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ４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。
【請求項３】
第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
第三成分が式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項５】
第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項６】
液晶組成物の全重量に基づいて、第一成分の割合が２５重量％から６５重量％、第二成分の割合が５重量％から４０重量％、そして第三成分の割合が１０重量％から６５重量％の範囲である請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項７】
第四成分として式（４−１）および式（４−２）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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；Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は独立して水素またはフッ素である。
【請求項８】
第四成分として式（４−１−１）および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１から６に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３およびＲ５は独立して炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルである。
【請求項９】
第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１０】
第四成分が式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１１】
第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１２】
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７から１１のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１３】
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０．１０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１２に記載の液晶組成物。
【請求項１４】
請求項１から１３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。
【請求項１５】
液晶表示素子の動作モードが、ＶＡモードまたはＩＰＳモードであり、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１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１】
第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択される少なくとも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る少なくとも１つの化合物、および第三成分として式（３−１）および式（３−２）で表される化合物の群から選択される少なくとも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、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Ａは、１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ１は、単結合または−（ＣＨ２）２−であり、Ｚ２およびＺ３は独立して単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり；Ｙ１およびＹ２は独立して水素またはフッ素である。
【請求項２】
第三成分が式（３−１−１）および式（３−２−１）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３は炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルであり；Ｒ４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。
【請求項３】
第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
第三成分が式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項５】
第三成分が式（３−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（３−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項６】
液晶組成物の全重量に基づいて、第一成分の割合が２５重量％から６５重量％、第二成分の割合が５重量％から４０重量％、そして第三成分の割合が１０重量％から６５重量％の範囲である請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項７】
第四成分として式（４−１）および式（４−２）で表される化合物群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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；Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は独立して水素またはフッ素である。
【請求項８】
第四成分として式（４−１−１）および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項１から６に記載の液晶組成物。
ここで、Ｒ３およびＲ５は独立して炭素数１から１２のアルキルまたは炭素数２から１２のアルケニルである。
【請求項９】
第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１０】
第四成分が式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１１】
第四成分が式（４−１−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物および式（４−２−１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物の混合物である請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１２】
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７から１１のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１３】
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０．１０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１２に記載の液晶組成物。
【請求項１４】
請求項１から１３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。
【請求項１５】
液晶表示素子の動作モードが、ＶＡモードまたはＩＰＳモードであり、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１４に記載の液晶表示素子。
【公開番号】特開２０１２−１５３８９５（Ｐ２０１２−１５３８９５Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６１９９６（Ｐ２０１２−６１９９６）
【出願日】平成２４年３月１９日（２０１２．３．１９）
【分割の表示】特願２００６−１９８６５８（Ｐ２００６−１９８６５８）の分割
【原出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【出願人】（３１１００２０６７）ＪＮＣ株式会社 (208)
【出願人】（５９６０３２１００）ＪＮＣ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１９日（２０１２．３．１９）
【分割の表示】特願２００６−１９８６５８（Ｐ２００６−１９８６５８）の分割
【原出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【出願人】（３１１００２０６７）ＪＮＣ株式会社 (208)
【出願人】（５９６０３２１００）ＪＮＣ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
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