誘電率異方性が負のトランスモノフルオロエチレン液晶性化合物、これを用いた液晶組成物および液晶表示素子
【課題】液晶性化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、小さな粘度、適切な大きさの屈折率異方性値、適切な大きさの誘電率異方性値および急峻な電気光学特性、ネマチック相の広い温度範囲、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する液晶性化合物、特にネマチック相の広い温度範囲を有する液晶性化合物を提供する。
【解決手段】 式（１）で表される化合物。
例えば、Ｒ１およびＲ２は炭素数１〜１０のアルキルであり；Ａ１はトランス−１，４−シクロヘキシレンであり；Ａ２は２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｘはフッ素または塩素であり；Ｚ1およびＺ２は単結合であり；ｐおよびｑは０または１である。
【解決手段】 式（１）で表される化合物。
例えば、Ｒ１およびＲ２は炭素数１〜１０のアルキルであり；Ａ１はトランス−１，４−シクロヘキシレンであり；Ａ２は２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｘはフッ素または塩素であり；Ｚ1およびＺ２は単結合であり；ｐおよびｑは０または１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子用の材料として有用な新規液晶性化合物およびこの化合物を含有する液晶組成物に関する。詳しくは低い粘度、他の液晶性化合物との良好な相溶性を持ち、加えて適切な大きさの光学異方性および誘電率異方性を有し、液晶表示素子に使用した場合には急峻な電気光学特性を有する新規液晶性化合物およびこの化合物を含有する液晶組成物ならびにこの液晶組成物を含有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶性化合物を含有した表示素子は、時計、電卓、ワ−プロなどのディスプレイに広く利用されている。これらの表示素子は液晶性化合物の光学異方性、誘電率異方性などを利用したものである。
【０００３】
液晶相には、ネマチック液晶相、スメクチック液晶相、コレステリック液晶相があるが、ネマチック液晶相を利用したものが最も広く用いられている。また表示方式としては動的散乱（ＤＳ）、配向相変形（ＤＡＰ）、ゲスト／ホスト（ＧＨ）、ねじれネマチック（ＴＮ）、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、垂直配向（ＶＡ）、インプレ−ンスイッチング（ＩＰＳ）、高分子支持配向（ＰＳＡ）モードなどがある。
【０００４】
これらの表示方式で用いられる液晶性化合物は、室温を中心とする広い温度範囲で液晶相を示し、表示素子が使用される条件下で十分に安定であり、さらに表示素子を駆動させるに十分な特性を持たなくてはならないが、現在のところ単一の液晶性化合物でこの条件を満たすものは見いだされていない。
【０００５】
このため数種類から数十種類の液晶性化合物を混合することにより要求特性を備えた液晶組成物を調製しているのが実状である。これらの液晶組成物は、表示素子が使用される条件下で通常存在する水分、光、熱、空気に対して安定であり、また電場や電磁放射に対しても安定であるうえ、混合される化合物に対し化学的にも安定であることが要求される。また、液晶組成物には、その光学異方性（Δｎ）および誘電率異方性（Δε）などの特性が表示方式や表示素子の形状に依存して適当な値であることが必要とされる。さらに液晶組成物中の各成分は、相互に良好な溶解性を持つことが重要である。
【０００６】
良好な液晶表示を行うためには、それを構成する液晶表示素子のセル厚みと使用される液晶組成物の光学異方性の値は一定であることが好ましい（Ｅ．Ｊａｋｅｍａｎら、Ｐｙｈｓ．Ｌｅｔｔ．，３９Ａ．６９（１９７２））。また、液晶表示素子の応答速度は、用いられるセルの厚みの二乗に反比例する。それ故、動画などの表示にも応用できる高速応答可能な液晶表示素子を製造するには大きな光学異方性の値を有する液晶組成物を持たなくてはならない。大きな光学異方性の値を有する液晶性化合物として種々の化合物開発がおこなわれたが、一般に、このような大きな光学異方性を有する化合物は高度に共役した分子構造を有するが、その他の液晶性化合物との相溶性が悪い傾向があり、良好な電気特性を有する液晶組成物の構成成分として用いにくい。さらに、薄膜トランジスタ方式の液晶表示素子などの、高い絶縁性（比抵抗）を要求される液晶組成物の構成成分として用いられる液晶性化合物には、高い安定性を要求される。
【０００７】
また、上述した動作モードの中でもＶＡ、ＰＳＡモードなどは、液晶分子の垂直配向性を利用した動作モードであり、ＴＮ、ＳＴＮモードなどの従来の表示モードの欠点である視野角の狭さを改善可能であることが知られている。
【０００８】
そして、従来からこれらの液晶表示素子に使用可能な、液晶組成物の成分として、結合基にトランスモノフルオロエチレン基を持った液晶性化合物が検討されている。
【０００９】
特許文献１には、化合物（Ｓ−１）および（Ｓ−２）が開示されており、これらの化合物は、低粘性であり光に対して安定な化合物であるという特徴を持つ。しかし、誘電率異方性が負の化合物は開示されていない。
【００１０】
ＲおよびＲ’はアルキル基である。
【００１１】
また特許文献２には、結合基にエチレン基をもつ、誘電率異方性が負の化合物（Ｓ−３）および（Ｓ−４）が開示されている。しかしエチレン基にフッ素を導入した化合物の開示はない。
【００１２】
Ｒはアルキル基である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平０５−０７０３８２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、ＩＰＳモード、ＶＡモードおよびＰＳＡモードなどの動作モードで使用される液晶表示素子であっても、ＣＲＴと比較すれば表示素子としてはいまだ問題があり、例えば、応答速度の向上、コントラストの向上、駆動電圧の低下が望まれている
【００１５】
上述したＩＰＳモード、ＶＡモードまたはＰＳＡモードで動作する表示素子は、主として、負の誘電率異方性を有する液晶組成物から構成されているが、上記特性などをさらに向上させるためには、液晶組成物に含まれる液晶性化合物が、以下（１）〜（８）で示す特性を有することが必要である。すなわち、
（１）化学的な安定性と物理的な安定性を有すること。
（２）高い透明点を有すること。透明点は、液晶相−等方相の転移温度である。
（３）液晶相の低い下限温度を有すること。液晶相は、ネマチック相、スメクチック相などを意味する。
（４）小さな粘度を有すること。
（５）適切な光学異方性を有すること。
（６）適切な負の誘電率異方性を有すること。大きな誘電率異方性を有する化合物は、大きな粘度を有することが多い。
（７）適切な弾性定数Ｋ３３またはＫ１１（Ｋ３３：曲げ（ベンド）弾性定数、Ｋ１１：広がり（スプレイ）弾性定数）を有すること、および
（８）他の液晶性化合物との相溶性に優れること。
【００１６】
（１）のように化学的、物理的に安定な液晶性化合物を含む組成物を表示素子に用いると、電圧保持率を大きくすることができる。
また、（２）、（３）のように、高い透明点、あるいは液晶相の低い下限温度を有する液晶性化合物を含む組成物ではネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度領域で表示素子として使用することが可能となる。
【００１７】
さらに、（４）のように粘度の小さい化合物、（７）のように適切な弾性定数Ｋ３３またはＫ１１を有する化合物を含む組成物を表示素子として用いると応答速度および応答の急峻性を向上することができ、（５）のように適切な光学異方性を有する化合物を含む組成物を用いた表示素子の場合は、表示素子のコントラストの向上を図ることができる。
【００１８】
加えて、液晶性化合物が負の大きな誘電率異方性を有する場合には、この化合物を含む液晶組成物のしきい値電圧を低くすることができるので、（６）のように適切な負の誘電率異方性を有する化合物を含む組成物を用いた表示素子の場合には、表示素子の駆動電圧を低くし、消費電力も小さくすることができる。さらに（７）のように適切な弾性定数Ｋ３３を有する化合物を含む組成物を表示素子として用いることで表示素子の駆動電圧を調整することができ、消費電力も調整することができる。
【００１９】
液晶性化合物は、単一の化合物では発揮することが困難な特性を発現させるために、他の多くの液晶性化合物と混合して調製した組成物として用いることが一般的である。したがって、表示素子に用いる液晶性化合物は、（８）のように、他の液晶性化合物などとの相溶性が良好であることが好ましい。また、表示素子は、氷点下を含め幅広い温度領域で使用することもあるので、低い温度領域から良好な相溶性を示す化合物であることが好ましい場合もある。
【００２０】
本発明の第一の目的は、従来技術の欠点を解消し、液晶性化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、小さな粘度、適切な大きさの光学異方性、適切な大きさの負の誘電率異方性、適切な大きさの弾性定数Ｋ３３およびＫ１１、急峻な電気光学特性、ネマチック相の広い温度範囲、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する液晶性化合物を提供することである。
【００２１】
第二の目的は、この液晶性化合物を含有し、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、および低いしきい値電圧を有する液晶組成物を提供することであり、特にネマチック相の高い上限温度およびネマチック相の低い下限温度を有する液晶組成物を提供することである。
【００２２】
第三の目的は、この組成物を含有し、使用できる広い温度範囲、短い応答時間、小さな消費電力、大きなコントラスト、および低い駆動電圧を有する液晶表示素子を提供することであり、特に、使用できる広い温度範囲を有する液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者らは課題を解決するために鋭意検討した結果、中央基にトランスモノフルオロエチレン基を有する液晶化合物が、短い応答速度、優れた応答の急峻性、非常に低い粘度、高い化学的安定性、ネマチック相の広い温度範囲、大きな光学異方性、および適切な大きさの負の誘電率異方性を持つことを見出した。さらに上記化合物を含有する液晶組成物を用いると、急峻な電気光学特性、短い応答時間、広い動作温度範囲および駆動電力が小さい液晶表示素子を作製できることを見出した。従って、上記化合物は液晶表示素子、特に現在広く利用されているＥＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＰＳＡモードなどの液晶表示素子に好適であることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００２４】
本発明は下記の項などである。
１． 式（１）で表される化合物。
式中、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、そしてこれらにおいて、任意の水素は、ハロゲンまたは−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよく；Ａ１およびＡ２は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、そして任意の水素は、フッ素、塩素、または臭素で置き換えられてもよく；Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＦ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−Ｏ（ＣＨ２）３−、または−（ＣＨ２）３Ｏ−であり；Ｘはフッ素または塩素であり；ｐおよびｑは独立して０または１である。
【００２５】
２． Ｒ１およびＲ２が独立して、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニル、または炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または３−フルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−である項１に記載の化合物。
【００２６】
３． Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが０である項１に記載の化合物。
【００２７】
４． Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが１である項１に記載の化合物。
【００２８】
５． 項１〜４のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する液晶組成物。
【００２９】
６． 式（２）、（３）および（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
【００３０】
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ１はフッ素または塩素であり；
環Ａ２、環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ１およびＬ２は独立して、水素またはフッ素である。
【００３１】
７． 式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して、水素またはフッ素であり；
ｑは、０、１または２であり、ｒは０または１である。
【００３２】
８． 式（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、Ｒ６は炭素数１〜９のアルコキシまたは炭素数２〜９のアルケニルオキシであり、これらにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３、および環Ｃ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはトランス−デカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、およびＺ７は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ２）２−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立して、フッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、およびｐは独立して、０または１であり、ｋ、ｌ、ｍ、およびｎの和は、１または２である。
【００３３】
９． 式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、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；
Ｚ８およびＺ９は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【００３４】
１０． 項７に記載の式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項６に記載の液晶組成物。
【００３５】
１１． 項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項６に記載の液晶組成物。
【００３６】
１２． 項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項７に記載の液晶組成物。
【００３７】
１３． 項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項８に記載の液晶組成物。
【００３８】
１４． 少なくとも１つの光学活性化合物および／または重合可能な化合物をさらに含有する項５〜１３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３９】
１５． 少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤をさらに含有する項５〜１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００４０】
１６． 項５〜１５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。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の化合物は、液晶性化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、小さな粘度、適切な大きさの光学異方性、適切な大きさの負の誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する。本発明の液晶組成物は、これらの化合物の少なくとも一つを含有し、そして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、適切な大きさの光学異方性、適切な弾性定数Ｋ３３（Ｋ３３：ベンド弾性定数）および低いしきい値電圧を有する。本発明の液晶表示素子は、この組成物を含有し、そして使用できる広い温度範囲、短い応答時間、小さな消費電力、大きなコントラスト比、および低い駆動電圧を有する。
【００４２】
すなわち、本発明の化合物は、公知の同様な構造の化合物に比べ、他の液晶性化合物との相溶性に優れかつ低粘度であり、液晶温度範囲も広い。また、類似の化合物と比較し、低いしきい値電圧を有するうえ比較的低粘度を示す。さらに本発明化合物は液晶表示素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に十分安定であり、ネマチック液晶組成物の構成成分として極めて優れ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＴＦＴ、ＶＡ、ＩＰＳ、およびＰＳＡモード用の液晶組成物の構成成分として好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶性化合物は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶性化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、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。ネマチック相の上限温度はネマチック相−等方相の相転移温度であり、そして単に上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。式（１）で表わされる化合物を化合物（１）と略すことがある。この略記は式（２）などで表される化合物にも適用することがある。式（２）〜（１４）において、六角形で囲んだＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１などの記号はそれぞれ環Ａ１、環Ｂ１、環Ｃ１、環Ｄ１などに対応する。複数の同じ記号を同一の式または異なった式に記載したが、これらはそれぞれが同一であってもよいし、または異なってもよい。
【００４４】
「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。任意のＡがＢ、ＣまたはＤで置き換えられてもよいという表現は、任意のＡがＢで置き換えられる場合、任意のＡがＣで置き換えられる場合および任意のＡがＤで置き換えられる場合に加えて、複数のＡがＢ〜Ｄの少なくとも２つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルなどが含まれる。なお、本発明においては、連続する２つの−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられることも好ましくない。百分率で表した化合物の量は組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。以下に本発明をさらに説明する。
〔本発明の化合物（１）〕
【００４５】
第一に、化合物（１）をさらに説明する。
【００４６】
化合物（１）について後述の実施例における［表４］に記載したように、左末端基、結合基、環構造、および右末端基の構造に分けて、各構造について説明する。化合物（１）は結合基にトランスモノフルオロエチレン基を有し、２位にフッ素または塩素を持ち、３位にフッ素を持つベンゼン環を有する２環、３環または４環の化合物である。この化合物は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶性化合物との相溶性がよい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。この組成物を低い温度で保管しても、この化合物が結晶（またはスメクチック相）として析出することがない。この化合物は、化合物に必要な一般的物性、適切な光学異方性、そして適切な負の誘電率異方性を有する。
【００４７】
化合物（１）の末端基、環構造および結合基を適切に選択することによって、光学異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。化合物（１）における好ましい末端基、環Ａ１および環Ａ２とそれらの種類が、化合物（１）の物性に与える効果を以下に説明する。
【００４８】
化合物（１）中、Ｒ１およびＲ２において、これらは直鎖であることが好ましい。直鎖であるときは液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さい。Ｒ１およびＲ２のいずれかが分岐鎖であるときは他の液晶性化合物との相溶性がよい。Ｒ１およびＲ２のいずれかが光学活性基である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン（ｒｅｖｅｒｓｅ ｔｗｉｓｔｅｄ ｄｏｍａｉｎ）を防止することができる。Ｒ１およびＲ２が光学活性基でない化合物は組成物の成分として有用である。
【００４９】
化合物（１）中、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、そしてこれらにおいて、任意の水素は、ハロゲンまたは−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよい。Ｒ１およびＲ２に関しては、化合物の用途に応じて下記の具体例のように選択することができる。好ましいＲ１またはＲ２はアルキル、アルコキシ、アルケニル、およびアルケニルオキシである。ここでアルケニルは、アルキルにおいて任意の−（ＣＨ２）２−が−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられた基である。例えば、ＣＨ３（ＣＨ２）３−において任意の−（ＣＨ２）２−を−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられた基の例は、Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−などである。このように「任意の」語は、「区別なく選択された少なくとも一つの」を意味する。化合物の安定性を考慮して、二重結合が隣接したＣＨ２＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−ＣＨ２−よりも、二重結合が隣接しないＣＨ２＝ＣＨ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−の方が好ましい。
【００５０】
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。−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、および−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７のような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。上述のような好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、液晶相の温度範囲が広く、大きな弾性定数Ｋ３３を有し、化合物の粘度を小さくすることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加すると、ネマチック相の上限温度（ＴＮＩ）を高くすることができる。また、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７および−ＣＨ＝ＣＨＣ４Ｈ９のような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。さらに、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２のように末端に二重結合をもつアルケニルよりも−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３のように内部に二重結合をもつアルケニルの方が大きな弾性定数Ｋ３３を有し、化合物の粘度を小さくすることができるため好ましい。
【００５１】
好ましいＲ１およびＲ２の具体的な例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７−ＯＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−Ｏ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、および−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３である。
【００５２】
さらに好ましいＲ１およびＲ２の具体的な例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＯＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＯＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２である。
【００５３】
最も好ましいＲ１およびＲ２の具体的な例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ８Ｈ１７、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＯＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２である。
【００５４】
化合物（１）における環構造としては、Ａ１およびＡ２は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、そして任意の水素は、フッ素、塩素、または臭素で置き換えられてもよい。
【００５５】
１，４−シクロヘキシレンにおいてその立体配置はトランスである。このような立体配置であることにより、この液晶性化合物の液晶相のネマチック相の上限温度（ＴＮＩ）を高くすることができる。
【００５６】
少なくとも１つの環が１，４−シクロヘキシレンであるときは、上限温度が高く、光学異方性が小さく、そして粘度が小さい。少なくとも１つの環が、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、または２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が比較的大きく、そして配向秩序パラメーター（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌ ｏｒｄｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）が大きい。少なくとも２つの環が２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、または２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が大きく、液晶相の温度範囲が広く、そして上限温度が高い。
【００５７】
Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＦ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−Ｏ（ＣＨ２）３−、または−（ＣＨ２）３Ｏ−であり；Ｘはフッ素または塩素であり；ｐおよびｑは独立して０または１であり、液晶相の温度範囲を広くし、粘度を下げる観点からは、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は単結合が好ましい。
【００５８】
化合物（１）における側方基であるＸは、フッ素または塩素である。
【００５９】
化合物（１）は、誘電率異方性が負に大きい。大きな誘電率異方性を有する化合物は、組成物のしきい値電圧を下げるための成分として有用である。
【００６０】
液晶性化合物が、これら化合物（１）である場合には、適切な負の誘電率異方性を有し、他の液晶性化合物との相溶性が極めてよい。さらに、熱、光などに対する安定性を有し、広い温度範囲でネマチック相となり、粘度が小さく、大きな光学異方性、および適切な弾性定数Ｋ３３、Ｋ１１を有している。化合物（１）が２環を有するときは粘度が小さい。化合物（１）が３環を有するときは上限温度が高い。以上のように、末端基、環構造および結合基の種類、環の数を適当に選択することにより目的の物性を有する化合物を得ることができる。また、この化合物（１）を含有する液晶組成物は、液晶表示素子が通常使用される条件下で安定であり、低い温度で保管してもこの化合物が結晶（またはスメクチック相）として析出することがない。
【００６１】
したがって、化合物（１）は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＰＳＡなどの表示モードの液晶表示素子に用いる液晶組成物に好適に適用することができ、ＩＰＳ、ＶＡもしくはＰＳＡなどの表示モードの液晶表示素子に用いる液晶組成物に、特に好適に適用することができる。
【００６２】
化合物（１）は、該式中のＲ１、Ｒ２、Ｚ１、Ｚ２およびＸに所定の基を選択することにより得られるが、選択した基の導入は公知の一般的な有機合成法により行い得る。代表的な合成例は、新実験化学講座 １４ 有機化合物の合成と反応（１９７８年）丸善 あるいは第四版 実験化学講座 １９〜２６ 有機合成Ｉ〜ＶＩＩＩ （１９９１）丸善 などに記載の方法をあげることができる。
【００６３】
次に化合物（１）の合成例を示す。なお、下記反応経路において、各式のＲ１、Ｒ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、前記と同じ定義である。
【００６４】
【００６５】
化合物（１ａ）を水に溶かし、ブロモアルキル等のハロゲン化アルキルまたはハロゲン化アルケニルを加えた後、発熱に注意しながら水酸化ナトリウムを加える。その後、８０℃で１時間加熱攪拌する事により、フェノール誘導体（１ｂ）を得る。
【００６６】
【００６７】
化合物（１ｂ）とｎ−ブチルリチウムとを反応させリチウム塩を調製し、それとホウ酸エステルとを反応させ、酸性雰囲気下で加水分解することによりジヒドロキシボラン誘導体（１ｃ）を得る。
【００６８】
【００６９】
化合物（１ｄ）とフルオロトリブロモメタン、をトリフェニルフォスフィン存在下で反応させ（１ｅ）を得る。
【００７０】
【００７１】
上記工程で得た化合物（１ｅ）と化合物（１ｃ）とを炭酸カリウムなどの塩基、およびＰｄ（ＰＰｈ３）４などの触媒存在下反応させることにより、ｐおよびｑが０である２環化合物（１−ａ）を合成することができる。
【００７２】
（１−ａ）を合成した方法と同様にして、下記３環化合物（１−ｂ）および（１−ｃ）を合成することができる。
【００７３】
化合物（１−ａ）は、他の液晶組成物との相溶性がよく粘度が小さい。化合物（１−ｂ）および（１−ｃ）は、ネマチック相の上限温度（ＴＮＩ）が高い。
【００７４】
〔本発明の液晶組成物〕
第二に、液晶組成物をさらに説明する。液晶組成物は、式（１）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物を成分Ａとして含有する。この成分Ａのみの組成物、または成分Ａと本明細書中で特に成分名を示していないその他の成分との組成物でもよいが、この成分Ａに以下に示す成分Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥ成分から選ばれた成分を加えることにより種々の特性を有する液晶組成物が提供できる。
【００７５】
成分Ａに加える成分として、式（２）、（３）および（４）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物からなる成分Ｂ、式（５）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｃ、式（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）および（１１）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物からなる成分Ｄ、または式（１２）、（１３）および（１４）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物からなる成分Ｅを混合したものが好ましい。これらの各成分は、組成物の使用される目的により適宜組み合わされて使用することができる。
【００７６】
また、液晶組成物の各成分は、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその特性に大きな差異がない。
【００７７】
成分Ｂのうち、好ましい例は、化合物（２−１）〜（２−１６）、（３−１）〜（３−１１２）、および（４−１）〜（４−５４）である。
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
【００８５】
式中、Ｒ３、Ｘ１は前記と同じ定義である。
【００８６】
これらの化合物式（２）〜（４）、すなわち成分Ｂは、誘電率異方性が正であり、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、ＴＦＴ用およびＰＳＡ用の液晶組成物を調製する場合に用いられる。液晶組成物における成分Ｂの含有量は、液晶組成物の全重量に対して１〜９９重量％の範囲が適するが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。また化合物（１２）〜（１４）（成分Ｅ）をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
【００８７】
成分Ｃの好ましい例は、化合物（５−１）〜（５−６４）である。
【００８８】
【００８９】
【００９０】
式中、Ｒ４およびＸ２は前記と同じ定義である。
【００９１】
これらの化合物（５）、すなわち成分Ｃは、誘電率異方性が正でその値が非常に大きいので、ＳＴＮ、ＴＮ、ＰＳＡモード用の液晶組成物を調製する場合に主として用いられる。この成分Ｃを含有させることにより、組成物のしきい値電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、光学異方性の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。さらに急峻性の改良にも利用できる。
【００９２】
ＳＴＮまたはＴＮモード用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｃの含有量は０．１〜９９．９重量％の範囲が適用できるが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。また、後述の成分を混合することにより、しきい値電圧、液晶相温度範囲、光学異方性、誘電率異方性、粘度などを調整できる。
【００９３】
化合物（６）〜（１１）すなわち成分Ｄは、垂直配向モ−ド（ＶＡモ−ド）、高分子支持配向モード（ＰＳＡモ−ド）などに用いられる誘電率異方性が負の液晶組成物を調製する場合に、好ましい成分である。
【００９４】
この化合物（６）〜（１１）の好適例として、化合物（６−１）〜（６−６）、（７−１）〜（７−１５）、（８−１）、（９−１）〜（９−３）、（１０−１）〜（１０−１１）、および（１１−１）〜（１１−１０）を挙げることができる。
【００９５】
【００９６】
式中、Ｒ５，Ｒ６は前記と同じ定義である。
【００９７】
成分Ｄの化合物は、誘電率異方性の値が負であるＶＡモ−ド、ＰＳＡモード用の液晶組成物に主として用いられる。その含有量を増加させると組成物のしきい値電圧が低くなるが、粘度が大きくなるので、しきい値電圧の要求値を満足している限り含有量を少なくすることが好ましい。
【００９８】
成分Ｄのうち化合物（６）は２環化合物であるので、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整または光学異方性の調整の効果がある。また、化合物（７）および（８）は３環化合物であるので、透明点を高くする、ネマチック相の温度範囲を広くする、しきい値電圧を低くする、光学異方性を大きくするなどの効果が得られる。また、化合物（９）、（１０）および（１１）はしきい値電圧を低くするなどの効果が得られる。
【００９９】
成分Ｄの含有量は、ＶＡモ−ド、ＰＳＡモード用の組成物を調製する場合には、組成物全量に対して好ましくは４０〜９９重量％、より好ましくは５０〜９５重量％である。また、成分Ｄを混合することにより、弾性定数をコントロ−ルし、組成物の電圧透過率曲線を制御することが可能となる。成分Ｄを誘電率異方性が正である組成物に混合する場合はその含有量が組成物全量に対して３０重量％以下が好ましい。
化合物（１２）、（１３）および（１４）（成分Ｅ）の好ましい例として、化合物（１２−１）〜（１２−１１）、（１３−１）〜（１３−１９）、および（１４−１）〜（１４−６）を挙げることができる。
【０１００】
【０１０１】
式中、Ｒ７およびＲ８は前記と同じ定義である。
【０１０２】
化合物（１２）〜（１４）（成分Ｅ）は、誘電率異方性の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。成分Ｅを混合することにより、しきい値電圧、液晶相温度範囲、光学異方性、誘電率異方性、粘度などを調整することができる。
化合物（１２）は主として粘度調整または光学異方性の調整の効果があり、また化合物（１３）および（１４）は透明点を高くするなどのネマチック相の温度範囲を広げる効果、または光学異方性の調整の効果がある。
【０１０３】
成分Ｅである化合物の含有量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が高くなり、粘度が低くなるので、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが望ましい。ＴＦＴ用、ＰＳＡ用の液晶組成物を調製する場合に、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上である。また、ＴＮ用、ＳＴＮ用またはＰＳＡ用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは３０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上である。
【０１０４】
液晶組成物は、化合物（１）の少なくとも１つを０．１〜９９重量％の割合で含有することが、優良な特性を持たせるために好ましい。
液晶組成物の調製は、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で溶解させる方法などにより一般に調製される。また、用途に応じて当業者によく知られている添加物を添加して、例えばつぎに述べるような光学活性化合物、または重合可能な化合物、重合開始剤を含む液晶組成物、染料を添加したＧＨモード用の液晶組成物を調製することができる。通常、添加物は当該業者によく知られており、文献などに詳細に記載されている。
【０１０５】
液晶組成物は、さらに少なくとも１つの光学活性化合物を含有してもよい。
光学活性化合物として、公知のキラルド−プ剤を添加する。このキラルド−プ剤は液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれを防ぐといった効果を有する。キラルド−プ剤の例として光学活性化合物（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）を挙げることができる。
【０１０６】
【０１０７】
液晶組成物は、通常これらの光学活性化合物を添加して、ねじれのピッチを調整する。ねじれのピッチはＴＦＴ用およびＴＮ用の液晶組成物であれば４０〜２００μｍの範囲に調整するのが好ましい。ＳＴＮ用の液晶組成物であれば６〜２０μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、双安定ＴＮ（bistable ＴＮ）モ−ド用の場合は、１．５〜４μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で２種以上の光学活性化合物を添加しても良い。
【０１０８】
液晶組成物は、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などの二色性色素を添加すれば、ＧＨモード用の液晶組成物として使用することもできる。
【０１０９】
液晶組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰや、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマ−分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）例えばポリマ−ネットワ−ク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）用をはじめ、複屈折制御（ＥＣＢ）やＤＳモード用の液晶組成物としても使用できる。
【０１１０】
紫外線吸収剤、あるいは酸化防止剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶組成物や該液晶組成物を含む液晶表示素子の劣化を防止することなどが可能となる。例えば酸化防止剤は、液晶組成物を加熱したときに比抵抗値の低下を抑制することが可能である。
【０１１１】
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、トリアゾール系紫外線吸収剤などを挙げることができる。
【０１１２】
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の具体例は、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンである。
ベンゾエート系紫外線吸収剤の具体例は、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエートである。
トリアゾール系紫外線吸収剤の具体例は、２−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−［２−ヒドロキシ−３−（３，４，５，６−テトラヒドロキシフタルイミド−メチル）−５−メチルフェニル］ベンゾトリアゾール、および２−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾールである。
【０１１３】
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、有機硫黄系酸化防止剤などを挙げることができる。
特に、液晶組成物の特性を変化させずに酸化防止効果が高いという観点からは、化合物（１５）である酸化防止剤が好ましい。
【０１１４】
【０１１５】
式（１５）中、ｗは１〜１５の整数である。
【０１１６】
化合物（１５）において、好ましいｗは、１、３、５、７、または９である。さらに好ましいｗは１または７である。ｗが１である化合物（１５）は、揮発性が大きいので、大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するときに有効である。ｗが７である化合物（１５）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。
【０１１７】
フェノール系酸化防止剤の具体例は、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−プロピルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ペンチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ヘキシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ヘプチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−オクチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ノニルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−デシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ウンデシルフェノール、２，
６−ジ−ｔ−ブチル−４−ドデシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−トリデシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−テトラデシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ペンタデシルフェノール、２，２’−メチレンビス（６−ｔ−ブチルー４−メチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−（２−オクタデシルオキシカルボニル）エチルフェノール、およびペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］である。
【０１１８】
有機硫黄系酸化防止剤の具体例は、ジラウリル−３，３’−チオプロピオネート、ジミリスチル−３，３’−チオプロピオネート、ジステアリル−３，３’−チオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス（３−ラウリルチオプロピオネート）、および２−メルカプトベンズイミダゾールである。
【０１１９】
紫外線吸収剤、酸化防止剤などに代表される添加物の添加量は、本発明の目的を損なわず、かつ添加物を添加する目的を達成できる量の範囲で添加して用いることができる。
【０１２０】
例えば、紫外線吸収剤、あるいは酸化防止剤を添加する場合には、その添加割合は、本発明に係る液晶組成物の全重量に基づいて、通常１０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範囲、好ましくは３０〜３００ｐｐｍの範囲、より好ましくは４０〜２００ｐｐｍの範囲である。
【０１２１】
なお、本発明に係る液晶組成物は、液晶組成物を構成する各化合物の合成工程、液晶組成物の調製工程などにおいて混入する合成原料、副生成物、反応溶媒、合成触媒などの不純物を含んでいる場合もある。
【０１２２】
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、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシ（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、０．０５重量％以上であり、不良表示を防ぐために１０重量％以下である。さらに好ましい割合は、０．１重量％から２重量％の範囲である。重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤などの適切な開始剤存在下でＵＶ照射などにより重合する。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光重合開始剤であるＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（登録商標）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（登録商標）、またはＤａｒｏｃｕｒｅ１１７３（登録商標）（Ｃｉｂａ ＪＡＰＡＮ Ｋ．Ｋ．）がラジカル重合に対して適切である。重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤を０．１重量％から５重量％の範囲で含む。特に好ましくは、光重合開始剤を１重量％から３重量％の範囲で含む。
【０１２３】
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分を構成する化合物が液体の場合には、それぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれの化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調製することができる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製することも可能である。
【０１２４】
本発明に係る液晶組成物では、ネマチック相の上限温度を７０℃以上とすること、ネマチック相の下限温度は−２０℃以下とすることができ、ネマチック相の温度範囲が広い。したがって、この液晶組成物を含む液晶表示素子は広い温度領域で使用することが可能である。
【０１２５】
本発明に係る液晶組成物では、組成などを適宜調整することで、０．０５〜０．１８の範囲の光学異方性、好ましくは、０．０９〜０．１３の範囲の光学異方性を有する液晶組成物を得ることができる。上記数値範囲にある液晶組成物は、ＴＮモード、ＳＴＮモード、またはＴＦＴモードで動作する液晶表示素子として好適に使用することができる。
また、本発明に係る液晶組成物では、通常、−５．０〜−２．０の範囲の誘電率異方性、好ましくは、−４．５〜−２．５の範囲の誘電率異方性を有する液晶組成物を得ることができる。上記数値範囲にある液晶組成物は、ＩＰＳモード、ＶＡモード、またはＰＳＡモードで動作する液晶表示素子として好適に使用することができる。
【０１２６】
〔本発明の液晶表示素子〕
本発明に係る液晶組成物は、ＰＣモード、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＯＣＢモードなどの動作モードを有し、ＡＭ方式で駆動する液晶表示素子だけでなく、ＰＣモード、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＯＣＢモード、ＶＡモード、ＩＰＳモードまたはＰＳＡモードなどの動作モードを有しパッシブマトリクス（ＰＭ）方式で駆動する液晶表示素子にも使用することができる。
【０１２７】
これらＡＭ方式、およびＰＭ方式の液晶表示素子は、反射型、透過型、半透過型、いずれの液晶ディスプレイなどにも適用ができる。
また、本発明に係る液晶組成物は、導電剤を添加させた液晶組成物を用いたＤＳ（dynamic scattering）モード素子や、液晶組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）素子や、液晶組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）素子、例えばＰＮ（polymer network）素子にも使用できる。
【０１２８】
中でも本発明に係る液晶組成物では、上述のような特性を有するので、ＶＡモード、ＩＰＳモード、ＰＳＡモードなどの負の誘電率異方性を有する液晶組成物を利用した動作モードで駆動するＡＭ方式の液晶表示素子に好適に用いることができ、特に、ＶＡモードで駆動するＡＭ方式の液晶表示素子に好適に用いることができる。
【０１２９】
なお、ＴＮモード、ＶＡモード、ＰＳＡモードなどで駆動する液晶表示素子においては、電場の方向は、ガラス基板面に対して垂直である。一方、ＩＰＳモードなどで駆動する液晶表示素子においては、電場の方向は、基板面に対して平行である。なお、ＶＡモードで駆動する液晶表示素子の構造は、Ｋ． Ｏｈｍｕｒｏ， Ｓ． Ｋａｔａｏｋａ， Ｔ． Ｓａｓａｋｉ ａｎｄ Ｙ． Ｋｏｉｋｅ， ＳＩＤ '９７ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ， ２８， ８４５ （１９９７） に報告されており、ＩＰＳモードで駆動する液晶表示素子の構造は、国際公開９１／１０９３６号パンフレット（ファミリー：ＵＳ５５７６８６７）に報告されている。
【実施例】
【０１３０】
〔化合物（１）の実施例〕
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例によって制限されない。なお特に断りのない限り、「％」は「重量％」を意味する。得られた化合物は、１Ｈ−ＮＭＲ分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定した。これらによる測定方法は後述する方法に従った。なお、各実施例中において、Ｃは結晶を、ＳＡはスメクチックＡ相を、ＳＢはスメクチックＢ相を、ＳＸは相構造未解析のスメクチック相を、Ｎはネマチック相を、Ｉは等方相を示し、相転移温度の単位はすべて℃である。
【０１３１】
１Ｈ−ＮＭＲ分析：測定は、ＤＲＸ−５００（ブルカーバイオスピン（株）製）を用いた。ＣＤＣｌ３など重水素化されたサンプルが可溶な溶媒に溶解させた溶液を、室温にて核磁気共鳴装置を用いて測定した。なお、δ値のゼロ点の基準物質にはテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を用いた。なお、ｓはシングレット、ｄはダブレット、ｔはトリプレット、ｑはカルテット、ｍはマルチプレットの意味である。
【０１３２】
化合物中のエチレン基のシス／トランスの同定は１Ｈ−ＮＭＲ分析により行った。エチレン基上の水素のフッ素とのカップリング定数（ＪＨＦ）を求め、この値が３９−４１Ｈｚの場合にトランスと同定し、２１−２２Ｈｚの場合にシスと同定した。
【０１３３】
ガスクロマトグラフ分析：測定には島津製作所製のＧＣ−２０１４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、１８０℃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−Ｒ７Ａ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。
【０１３４】
試料はトルエンに溶解して、１重量％の溶液となるように調製し、得られた溶液１μｌを試料気化室に注入した。
記録計としては島津製作所製のＣ−Ｒ７Ａ型Ｃｈｒｏｍａｔｏｐａｃ、またはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
【０１３５】
なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロロホルム、ヘキサンを用いてもよい。また、カラムとしては、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）、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）などを用いてもよい。
【０１３６】
ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般には、分析サンプルの成分化合物の重量％は、分析サンプルの各ピークの面積％と完全に同一ではないが、本発明において上述したカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は１であるので、分析サンプル中の成分化合物の重量％は、分析サンプル中の各ピークの面積％とほぼ対応している。成分の液晶性化合物における補正係数に大きな差異がないからである。ガスクロクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をより正確に求めるには、ガスクロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に秤量された各液晶性化合物成分（被検成分）と基準となる液晶性化合物（基準物質）を同時にガスクロ測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度をあらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補正すると、液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求めることができる。
【０１３７】
［実施例１］
１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼン（１−ａ−３）を下記に示す合成スキームに従って合成した。
【０１３８】
【０１３９】
１−エトキシ−２，３−ジフルオロブロモベンゼン（Ｔ−２）の合成
４−ブロモ−２，３−ジフルオロフェノール（Ｔ−１）（１９５．０ｇ）、ブロモエタン（１９６．２ｇ）およびテトラブチルアンモニウムブロミド（以下、ＴＢＡＢという）（２４．２ｇ）の水（４００ｍｌ）溶液に、水酸化ナトリウム（７５．９ｇ）を加え、窒素雰囲気下８０℃で６時間加熱撹拌した。反応終了後ヘプタンにて抽出し、有機層を水および飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒色油状物を得た。このものを蒸留にて精製することにより、１−エトキシ−２，３−ジフルオロブロモベンゼン（Ｔ−２）を無色油状物として（２３０．０ｇ、収率９７％）得た。
【０１４０】
化合物（Ｔ−３）の合成
上記工程で得られた化合物（Ｔ−２）（１２９．５ｇ）をＤｒｙＴＨＦ（５００ｍｌ）に溶解させ、−７０℃まで冷却した。窒素雰囲気下ｎ−ＢｕＬｉ（５００ｍｌ）を滴下し、−７０℃で２時間撹拌した。その後ホウ酸トリメチル（１２９．５ｇ）のＤｒｙＴＨＦ溶液を−７０℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して１６時間撹拌した。反応終了後２Ｎ−ＨＣｌ（２００ｍｌ）を加えた後、トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものを再結晶（容量比で、ヘプタン：トルエン＝４：１）することにより、（Ｔ−２０）を無色結晶として（１１７．２ｇ、収率７１％）得た。
【０１４１】
化合物（Ｔ−５）の合成
フルオロトリブロモメタン（２５ｇ）とトリフェニルフォスフィン（１００ｇ）のエチレングリコールジメチルエーテル溶液を７０℃で１時間撹拌した。反応液を冷却し、そこに（Ｔ−４）（２５ｇ）を加え、さらに１時間撹拌したあと、徐々に室温に戻した。反応液をろ過し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘプタン）で精製し、無色油状物として（Ｔ−５）（１２．５ｇ、収率５４％）を得た。
【０１４２】
１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼンの合成
上記工程で得た化合物（Ｔ−５）（３．５ｇ）と化合物（Ｔ−３）（３．７ｇ）をトルエンに溶解させ、水、エタノール、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．８１ｇ）、ＴＢＡＢ(０．２３ｇ)および炭酸カリウム（５．８２ｇ）を加えて６時間加熱還流した。反応終了後酢酸エチルにて抽出し、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（容量比で、ヘプタン：トルエン＝６：１）、及び再結晶（エタノール）することにより、１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼンを無色結晶として（１．１８ｇ、収率２６％）得た。
【０１４３】
物性は下記組成例の項に記載した様に、１５重量％の化合物および８５重量％の母液晶Ａを混合することによって試料を調製し、測定によって得られた値から外挿法によって算出した。外挿値＝（試料の測定値−０．８５×母液晶Ａの測定値）／０．１５。この化合物の物性は、ＮＩ＝７９．９℃，Δε＝−１．９９， Δｎ＝０．１５６， η＝２４．８ｍＰａ・ｓ， Ｋ３３／Ｋ１１＝１．３５， Ｃ ６２．８ Ｎ ８１．５ Ｉｓｏ であった。
【０１４４】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）；７．１５（ｔ，１Ｈ）、６．７１（ｔ，１Ｈ）、５．２４（ｄｄ，１Ｈ，ＪＨＦ＝４０Ｈｚ）、４．１２（ｑ，２Ｈ）、２．５６（ｑ，１Ｈ）、１．８０（ｔ，４Ｈ）、１．４６（ｔ，３Ｈ）、１．３７−１．１（ｍ，７Ｈ）、１．０５−０．９０（ｍ，２Ｈ）、０．８９（ｔ，３Ｈ）
【０１４５】
［実施例２］
４−(２−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（１−ｂ−３）を下記に示す合成スキームに従って合成した。
【０１４６】
【０１４７】
化合物（Ｔ−７）の合成
フルオロトリブロモメタン（２.５ｇ）とトリフェニルフォスフィン（１０ｇ）のエチレングリコールジメチルエーテル溶液を７０℃で１時間撹拌した。反応液を冷却し、そこに（Ｔ−６）（３.８ｇ）を加え、さらに１時間撹拌したあと、徐々に室温に戻した。反応液をろ過し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘプタン）で精製し、無色結晶として（Ｔ−７）（２.１３ｇ、収率６０％）を得た。
【０１４８】
４−(２−(４−エトキシ−２．３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４‘−プロピルビシクロヘキサンの合成
上記工程で得た化合物（Ｔ−７）（０．５ｇ）と実施例１で得られた（Ｔ−３）（０．４６ｇ）をトルエンに溶解させ、水、エタノール、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．０９ｇ）、ＴＢＡＢ(０．０２ｇ)および炭酸カリウム（０．６３ｇ）を加えて６時間加熱還流した。反応終了後酢酸エチルにて抽出し、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（容量比で、ヘプタン：トルエン＝４：１）、及び再結晶（エタノール）することにより、４−(２−(４−エトキシ−２．３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４‘−プロピルビシクロヘキサンを無色結晶として（０．５ｇ、収率８１％）得た。
【０１４９】
この化合物の物性は、ＮＩ＝２０６．６℃，Δε＝−２．３７， Δｎ＝０．１９７， η＝３６．０ｍＰａ・ｓ， Ｋ３３／Ｋ１１＝１．２２９， Ｃ ８９．４ Ｎ ２３６．７ Ｉｓｏ であった。物性は［実施例１］と同様にして測定した。
【０１５０】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）；７．１５（ｔ，１Ｈ）、６．７１（ｔ，１Ｈ）、５．２４（ｄｄ，１Ｈ，ＪＨＦ＝４０Ｈｚ）、４．１２（ｑ，２Ｈ）、２．５６（ｑ，１Ｈ）、１．８４−１．７０（ｍ，８Ｈ）、１．４６（ｔ，３Ｈ）、１．３７−０．９（ｍ，１３Ｈ）、０．９０−０．８１（ｍ，２Ｈ）、０．８９（ｔ，３Ｈ）
【０１５１】
［実施例３］
４−エトキシ−２，２‘，３，３’−テトラフルオロ−４’−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシル）ビニル）ビフェニル（１−ｃ−３）を下記に示す合成スキームに従って合成した。
【０１５２】
【０１５３】
化合物（Ｔ−９）の合成
（Ｔ−８）（１０ｇ）をＤｒｙＴＨＦ（１００ｍｌ）に溶解させ、−７０℃まで冷却した。窒素雰囲気下ｓｅｃ−ＢｕＬｉ（４８ｍｌ）を滴下し、−７０℃で２時間撹拌した。その後ホウ酸トリメチル（５．４ｇ）のＤｒｙＴＨＦ溶液を−７０℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して１６時間撹拌した。反応終了後２Ｎ−ＨＣｌ（２００ｍｌ）を加えた後、トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものを再結晶（容量比で、ヘプタン：トルエン＝４：１）することにより、（Ｔ−９）を無色結晶として（９．３ｇ、収率８０％）得た。
【０１５４】
４−エトキシ−２，２‘，３，３’−テトラフルオロ−４’−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシル）ビニル）ビフェニルの合成
上記工程で得た化合物（Ｔ−９）（２．６ｇ）と実施例１で得られた（Ｔ−３）（１．５ｇ）をトルエンに溶解させ、水、エタノール、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．３４ｇ）、ＴＢＡＢ(０．１ｇ)および炭酸カリウム（２．５ｇ）を加えて６時間加熱還流した。反応終了後酢酸エチルにて抽出し、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（容量比で、ヘプタン：トルエン＝２：１）、及び再結晶（エタノール）することにより、４−エトキシ−２，２‘，３，３’−テトラフルオロ−４’−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシル）ビニル）ビフェニルを無色結晶として（０．８８ｇ、収率３３％）得た。
【０１５５】
この化合物の物性は、ＮＩ＝１６４．６℃，Δε＝−５．３７， Δｎ＝０．２４９， η＝７７．２ｍＰａ・ｓ， Ｋ３３／Ｋ１１＝１．０７８， Ｃ １４１．６ Ｎ １８９．７ Ｉｓｏ であった。物性は［実施例１］と同様にして測定した。
【０１５６】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）；７．３１（ｔ，１Ｈ）、７．１１（ｔ，１Ｈ）、７．０４（ｔ，１Ｈ）、６．８１（ｔ，１Ｈ）、５．５４（ｄｄ，１Ｈ，ＪＨＦ＝４０Ｈｚ）、４．１２（ｑ，２Ｈ）、２．５６（ｑ，１Ｈ）、１．８０（ｔ，４Ｈ）、１．４６（ｔ，３Ｈ）、１．３７−１．１（ｍ，７Ｈ）、１．０５−０．９０（ｍ，２Ｈ）、０．８９（ｔ，３Ｈ）
【０１５７】
［実施例１］〜［実施例３］に記載した合成法をもとに、下記の［表１］〜［表３］に示した化合物を合成する。なお、［実施例１］〜［実施例３］で得られた化合物（１−ａ−３）、（１−ｂ−３）、および（１−ｃ−３）も再掲した。
【０１５８】
【０１５９】
[表１]
【０１６０】
【０１６１】
[表２]
【０１６２】
【０１６３】
[表３]
【０１６４】
本発明の代表的組成の一例を以下に示す。物性の測定方法は後述する方法に従った。
【０１６５】
液晶性化合物の物性を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の２種類がある。
【０１６６】
化合物を母液晶と混合した試料を用いる後者の場合には、以下の方法で測定を行う。まず、得られた液晶性化合物１５重量％と母液晶８５重量％とを混合して試料を作製する。そして、得られた試料の測定値から、下記式に示す式に示す外挿法にしたがって、外挿値を計算する。この外挿値をこの化合物の物性値とする。
【０１６７】
〈外挿値〉＝（１００×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量％〉×〈母液晶の測定値〉）／〈液晶性化合物の重量％〉
液晶性化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出する場合には、液晶性化合物と母液晶との割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出しなくなった組成で試料の測定値を得てから、上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶性化合物の物性値とする。
【０１６８】
上記測定に用いる母液晶としては様々な種類が存在するが、例えば、母液晶Ａの組成は以下のとおりである。
母液晶Ａ：
【０１６９】
【０１７０】
母液晶Ａの物性は次のとおりであった。上限温度（ＮＩ）＝７４．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−１．３。
【０１７１】
この母液晶Ａに実施例１に記載の１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼン（１−ａ−３）を１５重量％添加して物性を測定した。その結果、上限温度（ＮＩ）＝７９．９℃；光学異方性（Δｎ）＝０．１５６；粘度（η）＝２４．８ｍＰａ・ｓであった。
【０１７２】
［比較例１］
１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−２−（４−プロピルクロヘキシル）ビニル）ベンゼン（Ｓ−３）を合成し、この化合物の１５重量％と母液晶Ａの８５重量％とからなる組成物を調製し、同様にして物性を測定した。その結果、上限温度（ＮＩ）＝６９．９℃；光学異方性（Δｎ）＝０．１４４；粘度（η）＝３４．４ｍＰａ・ｓとなり、本願化合物（１−ａ−３）の方が高い透明点、大きな光学異方性及び小さな粘度を有することが分かった。
【０１７３】
母液晶Ａに実施例２に記載の４−(２−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（１−ｂ−３）を１５重量％添加して物性を測定した。その結果、光学異方性（Δｎ）＝０．１９７；粘度（η）＝３６．０ｍＰａ・ｓであった。また母液晶ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）に４−(２−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（１−ｂ−３）を１５％添加し紫外線照射前後の組成物の透明点の変化を測定したところ、７６．９℃から７６．７℃であった。
【０１７４】
［比較例２］
４−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（Ｓ−４）を合成し、この化合物の１５重量％と母液晶Ａの８５重量％とからなる組成物を調製し、同様にして物性を測定した。その結果、光学異方性（Δｎ）＝０．１６６；粘度（η）＝４１．１ｍＰａ・ｓとなった。また母液晶ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）に４−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−４’−プロピルビシクロヘキサンを１５％添加し紫外線照射前後の組成物の透明点の変化を測定したところ、８８．２℃から５６．３℃となり、本願化合物（１−ｂ−３）の方が大きな光学異方性、小さな粘度及び優れた光に対する安定性を有することが分かった。
【０１７５】
さらに本発明の代表的な組成物を［実施例４］（［組成物例１］〜［組成物例１１］）にまとめた。最初に、組成物の成分である化合物とその割合（重量％）を示した。化合物は［表４］の取り決めに従い、左末端基、結合基、環構造、および右末端基の記号と式番号とによって表示した。１，４−シクロヘキシレンの立体配置はトランスである。末端基の記号がない場合は、末端基が水素であることを意味する。
【０１７６】
【０１７７】
特性の測定は下記の方法にしたがって行うことができる。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。測定に用いたＴＮ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１７８】
転移温度（℃）：次のいずれかの方法で測定した。１）偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料が相変化したときの温度を測定した。２）パーキンエルマー社製走査熱量計ＤＳＣ−７システムを用い３℃／分速度で測定した。
【０１７９】
結晶はＣと表した。結晶の区別がつく場合は、それぞれＣ１またはＣ２と表した。スメクチック相はＳと表した。結晶はＮと表した。液体（アイソトロピック）はＩｓｏと表した。ネマチック相はＮと表した。スメクチック相の中で、スメクチックＢ相、スメクチックＣ相またはスメクチックＡ相の区別がつく場合は、それぞれＳＢ、ＳＣまたはＳＡと表した。転移温度の表記として、「Ｃ ５０．０ Ｎ １００．０ Ｉｓｏ」とは、結晶からネマチック相への転移温度（ＣＮ）が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への転移温度（ＮＩ）が１００．０℃であることを示す。他の表記も同様である。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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℃と記載する。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【０１８２】
化合物の相溶性：類似の構造を有する幾つかの化合物を混合してネマチック相を有する母液晶を調製した。測定する化合物とこの母液晶とを混合した組成物を得た。混合する割合の一例は、１５重量％の化合物と８５重量％の母液晶である。この組成物を−２０℃、−３０℃のような低い温度で３０日間保管した。この組成物の一部が結晶（またはスメクチック相）に変化したか否かを観察した。必要に応じて混合する割合と保管温度とを変更した。このようにして測定した結果から、結晶（またはスメクチック相）が析出する条件および結晶（またはスメクチック相）が析出しない条件を求めた。これらの条件が相溶性の尺度である。
【０１８３】
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。
【０１８４】
粘度（回転粘度；γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定はＭ． Ｉｍａｉ ｅｔ ａｌ．， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， Ｖｏｌ． ２５９， ３７ （１９９５） に記載された方法に従った。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍのＶＡ素子に試料を入れた。この素子に３０ボルト〜５０ボルトの範囲で１ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）のピーク電流（ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ）とピーク時間（ｐｅａｋ ｔｉｍｅ）を測定した。これらの測定値とＭ． Ｉｍａｉらの論文、４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性で測定した値を用いた。
【０１８５】
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（ｒｕｂｂｉｎｇ）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。試料が組成物のときはこの方法によって光学異方性を測定した。試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと光学異方性を測定した。化合物の光学異方性は外挿値である。
【０１８６】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと誘電率異方性を測定した。化合物の誘電率異方性は外挿値である。
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枚のガラス基板から、間隔（セルギャップ）が２０μｍであるＶＡ素子を組み立てた。
同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の配向膜にラビング処理をした後、２枚のガラス基板の間隔が９μｍであり、ツイスト角が８０度であるＴＮ素子を組み立てた。
得られたＶＡ素子に試料（液晶組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５Ｖ（１ｋＨｚ、サイン波）を印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。
また、得られたＴＮ素子に試料（液晶組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５Ｖ（１ｋＨｚ、サイン波）を印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。
誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥の式から計算した。
この値が負である組成物が、負の誘電率異方性を有する組成物である。
【０１８７】
しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあとしきい値電圧を測定した。化合物のしきい値電圧は外挿値である。
２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率１０％になったときの電圧の値を測定した。
【０１８８】
電圧保持率（ＶＨＲ；２５℃で測定；％）：測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）は６μｍ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。
【０１８９】
耐光試験：二酸化珪素を斜方蒸着したガラス基板を調製した。得られた２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ） が１０μｍであるセルに試料を入れてＴＮ素子を作製した。このＴ Ｎ 素子に１２ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を２０分間照射した（光源と被写体の距離は２０ｃｍ）。この資料を上記の方法で透明点を測定し、紫外線照射前の資料の透明点と比較した。その変化が少ないほど耐光性に優れるといえる。
【０１９０】
弾性定数（Ｋ１１：広がり（ｓｐｒａｙ）弾性定数、Ｋ３３：曲げ（ｂｅｎｄ）弾性定数；２５℃で測定；ｐＮ）：測定には株式会社東陽テクニカ製のＥＣ−１型弾性定数測定器を用いた。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍである垂直配向セルに試料を入れた。このセルに２０ボルトから０ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量（Ｃ）と印加電圧（Ｖ）の値を『液晶デバイスハンドブック』（日刊工業新聞社）、７５頁にある式（２．９８）、式（２．１０１）を用いてフィッティングし、式（２．１００）から弾性定数の値を得た。
［実施例４］
【０１９１】
［組成例１］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ５％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＨ−Ｏ１ （１２−１） ８％
５−ＨＨ−Ｏ１ （１２−１） ４％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ５％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） ８％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） ２１％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） ５％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） ７％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １４％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） ２０％
ＮＩ＝７１．８℃；Δｎ＝０．０８５；η＝２３．３ｍＰａ・ｓ；Δε＝−４．０．
【０１９２】
［組成例２］
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（１−ｃ−３） ３％
３−ＨＢ−Ｏ１ （１２−５） １５％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ５％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） １２％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） １２％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） ７％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １３％
３−ＨＨＢ−１ （１３−１） ６％
ＮＩ＝８８．１℃；Δｎ＝０．０９７；η＝３５．９ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．３．
【０１９３】
［組成例３］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ３％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＢ−Ｏ１ （１２−５） １５％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ５％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） ６％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） １２％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １３％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １３％
６−ＨＥＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−６） ６％
ＮＩ＝８４．７℃；Δｎ＝０．０９２；η＝３４．２ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．６．
上記組成物１００重量部に光学活性化合物（Ｏｐ−５）を０．２５重量部添加したときのピッチは６１．２μｍであった。
【０１９４】
［組成例４］
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｃ−３） ３％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ （５−１５） ３％
３−ＨＢ−Ｃ （５−１） １８％
２−ＢＴＢ−１ （１２−１０） １０％
５−ＨＨ−ＶＦＦ （１２−１） ３０％
３−ＨＨＢ−１ （１３−１） ４％
ＶＦＦ−ＨＨＢ−１ （１３−１） ８％
ＶＦＦ２−ＨＨＢ−１ （１３−１） ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ （１３−１７） ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ （１３−１７） ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ （１３−１７） ４％
ＮＩ＝８８．０℃；Δｎ＝０．１３５；Δε＝４．０；η＝１３．０ｍＰａ・ｓｅｃ．
【０１９５】
［組成例５］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ３％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
２−ＨＢ−Ｃ （５−１） ５％
３−ＨＢ−Ｃ （５−１） １２％
３−ＨＢ−Ｏ２ （１２−５） １１％
２−ＢＴＢ−１ （１２−１０） ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ （３−１） ４％
３−ＨＨＢ−１ （１３−１） ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ （１３−１） ５％
３−ＨＨＢ−３ （１３−１） １４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ２％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ４％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （３−２） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （３−２） ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （３−２） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−３） ５％
ＮＩ＝１０３．５℃；Δｎ＝０．１０４；Δε＝４．２；η＝１８．８ｍＰａ・ｓｅｃ．
【０１９６】
［組成例６］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ３％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
５−ＨＢ−ＣＬ （２−２） ３％
７−ＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−３） ７％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ９％
３−ＨＨ−ＥＭｅ （１２−２） ２１％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ８％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ８％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１２） １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１２） ５％
４−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０３） ５％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０３） ６％
２−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０６） ４％
３−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０６） ５％
５−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０９） ３％
ＮＩ＝８５．０℃；Δｎ＝０．０７１；Δε＝４．７；η＝１８．７ｍＰａ・ｓｅｃ．
【産業上の利用可能性】
【０１９７】
本発明は、小さな粘度を持ち、負の誘電率異方性を有する新規液晶性化合物を提供する。 また、本発明は、この液晶性化合物を成分として、その化合物を構成する環、置換基、結合基などを適当に選択することにより、望ましい特性を有する上記の特徴を備えた新たな液晶組成物を提供し、さらにこの液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子用の材料として有用な新規液晶性化合物およびこの化合物を含有する液晶組成物に関する。詳しくは低い粘度、他の液晶性化合物との良好な相溶性を持ち、加えて適切な大きさの光学異方性および誘電率異方性を有し、液晶表示素子に使用した場合には急峻な電気光学特性を有する新規液晶性化合物およびこの化合物を含有する液晶組成物ならびにこの液晶組成物を含有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶性化合物を含有した表示素子は、時計、電卓、ワ−プロなどのディスプレイに広く利用されている。これらの表示素子は液晶性化合物の光学異方性、誘電率異方性などを利用したものである。
【０００３】
液晶相には、ネマチック液晶相、スメクチック液晶相、コレステリック液晶相があるが、ネマチック液晶相を利用したものが最も広く用いられている。また表示方式としては動的散乱（ＤＳ）、配向相変形（ＤＡＰ）、ゲスト／ホスト（ＧＨ）、ねじれネマチック（ＴＮ）、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、垂直配向（ＶＡ）、インプレ−ンスイッチング（ＩＰＳ）、高分子支持配向（ＰＳＡ）モードなどがある。
【０００４】
これらの表示方式で用いられる液晶性化合物は、室温を中心とする広い温度範囲で液晶相を示し、表示素子が使用される条件下で十分に安定であり、さらに表示素子を駆動させるに十分な特性を持たなくてはならないが、現在のところ単一の液晶性化合物でこの条件を満たすものは見いだされていない。
【０００５】
このため数種類から数十種類の液晶性化合物を混合することにより要求特性を備えた液晶組成物を調製しているのが実状である。これらの液晶組成物は、表示素子が使用される条件下で通常存在する水分、光、熱、空気に対して安定であり、また電場や電磁放射に対しても安定であるうえ、混合される化合物に対し化学的にも安定であることが要求される。また、液晶組成物には、その光学異方性（Δｎ）および誘電率異方性（Δε）などの特性が表示方式や表示素子の形状に依存して適当な値であることが必要とされる。さらに液晶組成物中の各成分は、相互に良好な溶解性を持つことが重要である。
【０００６】
良好な液晶表示を行うためには、それを構成する液晶表示素子のセル厚みと使用される液晶組成物の光学異方性の値は一定であることが好ましい（Ｅ．Ｊａｋｅｍａｎら、Ｐｙｈｓ．Ｌｅｔｔ．，３９Ａ．６９（１９７２））。また、液晶表示素子の応答速度は、用いられるセルの厚みの二乗に反比例する。それ故、動画などの表示にも応用できる高速応答可能な液晶表示素子を製造するには大きな光学異方性の値を有する液晶組成物を持たなくてはならない。大きな光学異方性の値を有する液晶性化合物として種々の化合物開発がおこなわれたが、一般に、このような大きな光学異方性を有する化合物は高度に共役した分子構造を有するが、その他の液晶性化合物との相溶性が悪い傾向があり、良好な電気特性を有する液晶組成物の構成成分として用いにくい。さらに、薄膜トランジスタ方式の液晶表示素子などの、高い絶縁性（比抵抗）を要求される液晶組成物の構成成分として用いられる液晶性化合物には、高い安定性を要求される。
【０００７】
また、上述した動作モードの中でもＶＡ、ＰＳＡモードなどは、液晶分子の垂直配向性を利用した動作モードであり、ＴＮ、ＳＴＮモードなどの従来の表示モードの欠点である視野角の狭さを改善可能であることが知られている。
【０００８】
そして、従来からこれらの液晶表示素子に使用可能な、液晶組成物の成分として、結合基にトランスモノフルオロエチレン基を持った液晶性化合物が検討されている。
【０００９】
特許文献１には、化合物（Ｓ−１）および（Ｓ−２）が開示されており、これらの化合物は、低粘性であり光に対して安定な化合物であるという特徴を持つ。しかし、誘電率異方性が負の化合物は開示されていない。
【００１０】
ＲおよびＲ’はアルキル基である。
【００１１】
また特許文献２には、結合基にエチレン基をもつ、誘電率異方性が負の化合物（Ｓ−３）および（Ｓ−４）が開示されている。しかしエチレン基にフッ素を導入した化合物の開示はない。
【００１２】
Ｒはアルキル基である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平０５−０７０３８２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、ＩＰＳモード、ＶＡモードおよびＰＳＡモードなどの動作モードで使用される液晶表示素子であっても、ＣＲＴと比較すれば表示素子としてはいまだ問題があり、例えば、応答速度の向上、コントラストの向上、駆動電圧の低下が望まれている
【００１５】
上述したＩＰＳモード、ＶＡモードまたはＰＳＡモードで動作する表示素子は、主として、負の誘電率異方性を有する液晶組成物から構成されているが、上記特性などをさらに向上させるためには、液晶組成物に含まれる液晶性化合物が、以下（１）〜（８）で示す特性を有することが必要である。すなわち、
（１）化学的な安定性と物理的な安定性を有すること。
（２）高い透明点を有すること。透明点は、液晶相−等方相の転移温度である。
（３）液晶相の低い下限温度を有すること。液晶相は、ネマチック相、スメクチック相などを意味する。
（４）小さな粘度を有すること。
（５）適切な光学異方性を有すること。
（６）適切な負の誘電率異方性を有すること。大きな誘電率異方性を有する化合物は、大きな粘度を有することが多い。
（７）適切な弾性定数Ｋ３３またはＫ１１（Ｋ３３：曲げ（ベンド）弾性定数、Ｋ１１：広がり（スプレイ）弾性定数）を有すること、および
（８）他の液晶性化合物との相溶性に優れること。
【００１６】
（１）のように化学的、物理的に安定な液晶性化合物を含む組成物を表示素子に用いると、電圧保持率を大きくすることができる。
また、（２）、（３）のように、高い透明点、あるいは液晶相の低い下限温度を有する液晶性化合物を含む組成物ではネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度領域で表示素子として使用することが可能となる。
【００１７】
さらに、（４）のように粘度の小さい化合物、（７）のように適切な弾性定数Ｋ３３またはＫ１１を有する化合物を含む組成物を表示素子として用いると応答速度および応答の急峻性を向上することができ、（５）のように適切な光学異方性を有する化合物を含む組成物を用いた表示素子の場合は、表示素子のコントラストの向上を図ることができる。
【００１８】
加えて、液晶性化合物が負の大きな誘電率異方性を有する場合には、この化合物を含む液晶組成物のしきい値電圧を低くすることができるので、（６）のように適切な負の誘電率異方性を有する化合物を含む組成物を用いた表示素子の場合には、表示素子の駆動電圧を低くし、消費電力も小さくすることができる。さらに（７）のように適切な弾性定数Ｋ３３を有する化合物を含む組成物を表示素子として用いることで表示素子の駆動電圧を調整することができ、消費電力も調整することができる。
【００１９】
液晶性化合物は、単一の化合物では発揮することが困難な特性を発現させるために、他の多くの液晶性化合物と混合して調製した組成物として用いることが一般的である。したがって、表示素子に用いる液晶性化合物は、（８）のように、他の液晶性化合物などとの相溶性が良好であることが好ましい。また、表示素子は、氷点下を含め幅広い温度領域で使用することもあるので、低い温度領域から良好な相溶性を示す化合物であることが好ましい場合もある。
【００２０】
本発明の第一の目的は、従来技術の欠点を解消し、液晶性化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、小さな粘度、適切な大きさの光学異方性、適切な大きさの負の誘電率異方性、適切な大きさの弾性定数Ｋ３３およびＫ１１、急峻な電気光学特性、ネマチック相の広い温度範囲、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する液晶性化合物を提供することである。
【００２１】
第二の目的は、この液晶性化合物を含有し、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、および低いしきい値電圧を有する液晶組成物を提供することであり、特にネマチック相の高い上限温度およびネマチック相の低い下限温度を有する液晶組成物を提供することである。
【００２２】
第三の目的は、この組成物を含有し、使用できる広い温度範囲、短い応答時間、小さな消費電力、大きなコントラスト、および低い駆動電圧を有する液晶表示素子を提供することであり、特に、使用できる広い温度範囲を有する液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者らは課題を解決するために鋭意検討した結果、中央基にトランスモノフルオロエチレン基を有する液晶化合物が、短い応答速度、優れた応答の急峻性、非常に低い粘度、高い化学的安定性、ネマチック相の広い温度範囲、大きな光学異方性、および適切な大きさの負の誘電率異方性を持つことを見出した。さらに上記化合物を含有する液晶組成物を用いると、急峻な電気光学特性、短い応答時間、広い動作温度範囲および駆動電力が小さい液晶表示素子を作製できることを見出した。従って、上記化合物は液晶表示素子、特に現在広く利用されているＥＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＰＳＡモードなどの液晶表示素子に好適であることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００２４】
本発明は下記の項などである。
１． 式（１）で表される化合物。
式中、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、そしてこれらにおいて、任意の水素は、ハロゲンまたは−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよく；Ａ１およびＡ２は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、そして任意の水素は、フッ素、塩素、または臭素で置き換えられてもよく；Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＦ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−Ｏ（ＣＨ２）３−、または−（ＣＨ２）３Ｏ−であり；Ｘはフッ素または塩素であり；ｐおよびｑは独立して０または１である。
【００２５】
２． Ｒ１およびＲ２が独立して、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニル、または炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または３−フルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−である項１に記載の化合物。
【００２６】
３． Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが０である項１に記載の化合物。
【００２７】
４． Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが１である項１に記載の化合物。
【００２８】
５． 項１〜４のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する液晶組成物。
【００２９】
６． 式（２）、（３）および（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
【００３０】
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ１はフッ素または塩素であり；
環Ａ２、環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ１およびＬ２は独立して、水素またはフッ素である。
【００３１】
７． 式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して、水素またはフッ素であり；
ｑは、０、１または２であり、ｒは０または１である。
【００３２】
８． 式（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、Ｒ６は炭素数１〜９のアルコキシまたは炭素数２〜９のアルケニルオキシであり、これらにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３、および環Ｃ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはトランス−デカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、およびＺ７は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ２）２−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立して、フッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、およびｐは独立して、０または１であり、ｋ、ｌ、ｍ、およびｎの和は、１または２である。
【００３３】
９． 式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、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；
Ｚ８およびＺ９は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【００３４】
１０． 項７に記載の式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項６に記載の液晶組成物。
【００３５】
１１． 項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項６に記載の液晶組成物。
【００３６】
１２． 項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項７に記載の液晶組成物。
【００３７】
１３． 項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する項８に記載の液晶組成物。
【００３８】
１４． 少なくとも１つの光学活性化合物および／または重合可能な化合物をさらに含有する項５〜１３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３９】
１５． 少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤をさらに含有する項５〜１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００４０】
１６． 項５〜１５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。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の化合物は、液晶性化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、小さな粘度、適切な大きさの光学異方性、適切な大きさの負の誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する。本発明の液晶組成物は、これらの化合物の少なくとも一つを含有し、そして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、適切な大きさの光学異方性、適切な弾性定数Ｋ３３（Ｋ３３：ベンド弾性定数）および低いしきい値電圧を有する。本発明の液晶表示素子は、この組成物を含有し、そして使用できる広い温度範囲、短い応答時間、小さな消費電力、大きなコントラスト比、および低い駆動電圧を有する。
【００４２】
すなわち、本発明の化合物は、公知の同様な構造の化合物に比べ、他の液晶性化合物との相溶性に優れかつ低粘度であり、液晶温度範囲も広い。また、類似の化合物と比較し、低いしきい値電圧を有するうえ比較的低粘度を示す。さらに本発明化合物は液晶表示素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に十分安定であり、ネマチック液晶組成物の構成成分として極めて優れ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＴＦＴ、ＶＡ、ＩＰＳ、およびＰＳＡモード用の液晶組成物の構成成分として好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶性化合物は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶性化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、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。ネマチック相の上限温度はネマチック相−等方相の相転移温度であり、そして単に上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。式（１）で表わされる化合物を化合物（１）と略すことがある。この略記は式（２）などで表される化合物にも適用することがある。式（２）〜（１４）において、六角形で囲んだＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１などの記号はそれぞれ環Ａ１、環Ｂ１、環Ｃ１、環Ｄ１などに対応する。複数の同じ記号を同一の式または異なった式に記載したが、これらはそれぞれが同一であってもよいし、または異なってもよい。
【００４４】
「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。任意のＡがＢ、ＣまたはＤで置き換えられてもよいという表現は、任意のＡがＢで置き換えられる場合、任意のＡがＣで置き換えられる場合および任意のＡがＤで置き換えられる場合に加えて、複数のＡがＢ〜Ｄの少なくとも２つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルなどが含まれる。なお、本発明においては、連続する２つの−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられることも好ましくない。百分率で表した化合物の量は組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。以下に本発明をさらに説明する。
〔本発明の化合物（１）〕
【００４５】
第一に、化合物（１）をさらに説明する。
【００４６】
化合物（１）について後述の実施例における［表４］に記載したように、左末端基、結合基、環構造、および右末端基の構造に分けて、各構造について説明する。化合物（１）は結合基にトランスモノフルオロエチレン基を有し、２位にフッ素または塩素を持ち、３位にフッ素を持つベンゼン環を有する２環、３環または４環の化合物である。この化合物は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶性化合物との相溶性がよい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。この組成物を低い温度で保管しても、この化合物が結晶（またはスメクチック相）として析出することがない。この化合物は、化合物に必要な一般的物性、適切な光学異方性、そして適切な負の誘電率異方性を有する。
【００４７】
化合物（１）の末端基、環構造および結合基を適切に選択することによって、光学異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。化合物（１）における好ましい末端基、環Ａ１および環Ａ２とそれらの種類が、化合物（１）の物性に与える効果を以下に説明する。
【００４８】
化合物（１）中、Ｒ１およびＲ２において、これらは直鎖であることが好ましい。直鎖であるときは液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さい。Ｒ１およびＲ２のいずれかが分岐鎖であるときは他の液晶性化合物との相溶性がよい。Ｒ１およびＲ２のいずれかが光学活性基である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン（ｒｅｖｅｒｓｅ ｔｗｉｓｔｅｄ ｄｏｍａｉｎ）を防止することができる。Ｒ１およびＲ２が光学活性基でない化合物は組成物の成分として有用である。
【００４９】
化合物（１）中、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、そしてこれらにおいて、任意の水素は、ハロゲンまたは−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよい。Ｒ１およびＲ２に関しては、化合物の用途に応じて下記の具体例のように選択することができる。好ましいＲ１またはＲ２はアルキル、アルコキシ、アルケニル、およびアルケニルオキシである。ここでアルケニルは、アルキルにおいて任意の−（ＣＨ２）２−が−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられた基である。例えば、ＣＨ３（ＣＨ２）３−において任意の−（ＣＨ２）２−を−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられた基の例は、Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−などである。このように「任意の」語は、「区別なく選択された少なくとも一つの」を意味する。化合物の安定性を考慮して、二重結合が隣接したＣＨ２＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−ＣＨ２−よりも、二重結合が隣接しないＣＨ２＝ＣＨ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−の方が好ましい。
【００５０】
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。−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、および−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７のような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。上述のような好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、液晶相の温度範囲が広く、大きな弾性定数Ｋ３３を有し、化合物の粘度を小さくすることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加すると、ネマチック相の上限温度（ＴＮＩ）を高くすることができる。また、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７および−ＣＨ＝ＣＨＣ４Ｈ９のような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。さらに、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２のように末端に二重結合をもつアルケニルよりも−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３のように内部に二重結合をもつアルケニルの方が大きな弾性定数Ｋ３３を有し、化合物の粘度を小さくすることができるため好ましい。
【００５１】
好ましいＲ１およびＲ２の具体的な例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７−ＯＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−Ｏ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、および−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３である。
【００５２】
さらに好ましいＲ１およびＲ２の具体的な例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＯＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＯＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２である。
【００５３】
最も好ましいＲ１およびＲ２の具体的な例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ８Ｈ１７、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＯＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２である。
【００５４】
化合物（１）における環構造としては、Ａ１およびＡ２は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、そして任意の水素は、フッ素、塩素、または臭素で置き換えられてもよい。
【００５５】
１，４−シクロヘキシレンにおいてその立体配置はトランスである。このような立体配置であることにより、この液晶性化合物の液晶相のネマチック相の上限温度（ＴＮＩ）を高くすることができる。
【００５６】
少なくとも１つの環が１，４−シクロヘキシレンであるときは、上限温度が高く、光学異方性が小さく、そして粘度が小さい。少なくとも１つの環が、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、または２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が比較的大きく、そして配向秩序パラメーター（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌ ｏｒｄｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）が大きい。少なくとも２つの環が２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、または２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が大きく、液晶相の温度範囲が広く、そして上限温度が高い。
【００５７】
Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＦ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−Ｏ（ＣＨ２）３−、または−（ＣＨ２）３Ｏ−であり；Ｘはフッ素または塩素であり；ｐおよびｑは独立して０または１であり、液晶相の温度範囲を広くし、粘度を下げる観点からは、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は単結合が好ましい。
【００５８】
化合物（１）における側方基であるＸは、フッ素または塩素である。
【００５９】
化合物（１）は、誘電率異方性が負に大きい。大きな誘電率異方性を有する化合物は、組成物のしきい値電圧を下げるための成分として有用である。
【００６０】
液晶性化合物が、これら化合物（１）である場合には、適切な負の誘電率異方性を有し、他の液晶性化合物との相溶性が極めてよい。さらに、熱、光などに対する安定性を有し、広い温度範囲でネマチック相となり、粘度が小さく、大きな光学異方性、および適切な弾性定数Ｋ３３、Ｋ１１を有している。化合物（１）が２環を有するときは粘度が小さい。化合物（１）が３環を有するときは上限温度が高い。以上のように、末端基、環構造および結合基の種類、環の数を適当に選択することにより目的の物性を有する化合物を得ることができる。また、この化合物（１）を含有する液晶組成物は、液晶表示素子が通常使用される条件下で安定であり、低い温度で保管してもこの化合物が結晶（またはスメクチック相）として析出することがない。
【００６１】
したがって、化合物（１）は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＰＳＡなどの表示モードの液晶表示素子に用いる液晶組成物に好適に適用することができ、ＩＰＳ、ＶＡもしくはＰＳＡなどの表示モードの液晶表示素子に用いる液晶組成物に、特に好適に適用することができる。
【００６２】
化合物（１）は、該式中のＲ１、Ｒ２、Ｚ１、Ｚ２およびＸに所定の基を選択することにより得られるが、選択した基の導入は公知の一般的な有機合成法により行い得る。代表的な合成例は、新実験化学講座 １４ 有機化合物の合成と反応（１９７８年）丸善 あるいは第四版 実験化学講座 １９〜２６ 有機合成Ｉ〜ＶＩＩＩ （１９９１）丸善 などに記載の方法をあげることができる。
【００６３】
次に化合物（１）の合成例を示す。なお、下記反応経路において、各式のＲ１、Ｒ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、前記と同じ定義である。
【００６４】
【００６５】
化合物（１ａ）を水に溶かし、ブロモアルキル等のハロゲン化アルキルまたはハロゲン化アルケニルを加えた後、発熱に注意しながら水酸化ナトリウムを加える。その後、８０℃で１時間加熱攪拌する事により、フェノール誘導体（１ｂ）を得る。
【００６６】
【００６７】
化合物（１ｂ）とｎ−ブチルリチウムとを反応させリチウム塩を調製し、それとホウ酸エステルとを反応させ、酸性雰囲気下で加水分解することによりジヒドロキシボラン誘導体（１ｃ）を得る。
【００６８】
【００６９】
化合物（１ｄ）とフルオロトリブロモメタン、をトリフェニルフォスフィン存在下で反応させ（１ｅ）を得る。
【００７０】
【００７１】
上記工程で得た化合物（１ｅ）と化合物（１ｃ）とを炭酸カリウムなどの塩基、およびＰｄ（ＰＰｈ３）４などの触媒存在下反応させることにより、ｐおよびｑが０である２環化合物（１−ａ）を合成することができる。
【００７２】
（１−ａ）を合成した方法と同様にして、下記３環化合物（１−ｂ）および（１−ｃ）を合成することができる。
【００７３】
化合物（１−ａ）は、他の液晶組成物との相溶性がよく粘度が小さい。化合物（１−ｂ）および（１−ｃ）は、ネマチック相の上限温度（ＴＮＩ）が高い。
【００７４】
〔本発明の液晶組成物〕
第二に、液晶組成物をさらに説明する。液晶組成物は、式（１）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物を成分Ａとして含有する。この成分Ａのみの組成物、または成分Ａと本明細書中で特に成分名を示していないその他の成分との組成物でもよいが、この成分Ａに以下に示す成分Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥ成分から選ばれた成分を加えることにより種々の特性を有する液晶組成物が提供できる。
【００７５】
成分Ａに加える成分として、式（２）、（３）および（４）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物からなる成分Ｂ、式（５）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｃ、式（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）および（１１）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物からなる成分Ｄ、または式（１２）、（１３）および（１４）からなる群から選ばれた少なくとも１つの化合物からなる成分Ｅを混合したものが好ましい。これらの各成分は、組成物の使用される目的により適宜組み合わされて使用することができる。
【００７６】
また、液晶組成物の各成分は、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその特性に大きな差異がない。
【００７７】
成分Ｂのうち、好ましい例は、化合物（２−１）〜（２−１６）、（３−１）〜（３−１１２）、および（４−１）〜（４−５４）である。
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
【００８５】
式中、Ｒ３、Ｘ１は前記と同じ定義である。
【００８６】
これらの化合物式（２）〜（４）、すなわち成分Ｂは、誘電率異方性が正であり、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、ＴＦＴ用およびＰＳＡ用の液晶組成物を調製する場合に用いられる。液晶組成物における成分Ｂの含有量は、液晶組成物の全重量に対して１〜９９重量％の範囲が適するが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。また化合物（１２）〜（１４）（成分Ｅ）をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
【００８７】
成分Ｃの好ましい例は、化合物（５−１）〜（５−６４）である。
【００８８】
【００８９】
【００９０】
式中、Ｒ４およびＸ２は前記と同じ定義である。
【００９１】
これらの化合物（５）、すなわち成分Ｃは、誘電率異方性が正でその値が非常に大きいので、ＳＴＮ、ＴＮ、ＰＳＡモード用の液晶組成物を調製する場合に主として用いられる。この成分Ｃを含有させることにより、組成物のしきい値電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、光学異方性の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。さらに急峻性の改良にも利用できる。
【００９２】
ＳＴＮまたはＴＮモード用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｃの含有量は０．１〜９９．９重量％の範囲が適用できるが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。また、後述の成分を混合することにより、しきい値電圧、液晶相温度範囲、光学異方性、誘電率異方性、粘度などを調整できる。
【００９３】
化合物（６）〜（１１）すなわち成分Ｄは、垂直配向モ−ド（ＶＡモ−ド）、高分子支持配向モード（ＰＳＡモ−ド）などに用いられる誘電率異方性が負の液晶組成物を調製する場合に、好ましい成分である。
【００９４】
この化合物（６）〜（１１）の好適例として、化合物（６−１）〜（６−６）、（７−１）〜（７−１５）、（８−１）、（９−１）〜（９−３）、（１０−１）〜（１０−１１）、および（１１−１）〜（１１−１０）を挙げることができる。
【００９５】
【００９６】
式中、Ｒ５，Ｒ６は前記と同じ定義である。
【００９７】
成分Ｄの化合物は、誘電率異方性の値が負であるＶＡモ−ド、ＰＳＡモード用の液晶組成物に主として用いられる。その含有量を増加させると組成物のしきい値電圧が低くなるが、粘度が大きくなるので、しきい値電圧の要求値を満足している限り含有量を少なくすることが好ましい。
【００９８】
成分Ｄのうち化合物（６）は２環化合物であるので、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整または光学異方性の調整の効果がある。また、化合物（７）および（８）は３環化合物であるので、透明点を高くする、ネマチック相の温度範囲を広くする、しきい値電圧を低くする、光学異方性を大きくするなどの効果が得られる。また、化合物（９）、（１０）および（１１）はしきい値電圧を低くするなどの効果が得られる。
【００９９】
成分Ｄの含有量は、ＶＡモ−ド、ＰＳＡモード用の組成物を調製する場合には、組成物全量に対して好ましくは４０〜９９重量％、より好ましくは５０〜９５重量％である。また、成分Ｄを混合することにより、弾性定数をコントロ−ルし、組成物の電圧透過率曲線を制御することが可能となる。成分Ｄを誘電率異方性が正である組成物に混合する場合はその含有量が組成物全量に対して３０重量％以下が好ましい。
化合物（１２）、（１３）および（１４）（成分Ｅ）の好ましい例として、化合物（１２−１）〜（１２−１１）、（１３−１）〜（１３−１９）、および（１４−１）〜（１４−６）を挙げることができる。
【０１００】
【０１０１】
式中、Ｒ７およびＲ８は前記と同じ定義である。
【０１０２】
化合物（１２）〜（１４）（成分Ｅ）は、誘電率異方性の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。成分Ｅを混合することにより、しきい値電圧、液晶相温度範囲、光学異方性、誘電率異方性、粘度などを調整することができる。
化合物（１２）は主として粘度調整または光学異方性の調整の効果があり、また化合物（１３）および（１４）は透明点を高くするなどのネマチック相の温度範囲を広げる効果、または光学異方性の調整の効果がある。
【０１０３】
成分Ｅである化合物の含有量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が高くなり、粘度が低くなるので、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが望ましい。ＴＦＴ用、ＰＳＡ用の液晶組成物を調製する場合に、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上である。また、ＴＮ用、ＳＴＮ用またはＰＳＡ用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは３０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上である。
【０１０４】
液晶組成物は、化合物（１）の少なくとも１つを０．１〜９９重量％の割合で含有することが、優良な特性を持たせるために好ましい。
液晶組成物の調製は、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で溶解させる方法などにより一般に調製される。また、用途に応じて当業者によく知られている添加物を添加して、例えばつぎに述べるような光学活性化合物、または重合可能な化合物、重合開始剤を含む液晶組成物、染料を添加したＧＨモード用の液晶組成物を調製することができる。通常、添加物は当該業者によく知られており、文献などに詳細に記載されている。
【０１０５】
液晶組成物は、さらに少なくとも１つの光学活性化合物を含有してもよい。
光学活性化合物として、公知のキラルド−プ剤を添加する。このキラルド−プ剤は液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれを防ぐといった効果を有する。キラルド−プ剤の例として光学活性化合物（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）を挙げることができる。
【０１０６】
【０１０７】
液晶組成物は、通常これらの光学活性化合物を添加して、ねじれのピッチを調整する。ねじれのピッチはＴＦＴ用およびＴＮ用の液晶組成物であれば４０〜２００μｍの範囲に調整するのが好ましい。ＳＴＮ用の液晶組成物であれば６〜２０μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、双安定ＴＮ（bistable ＴＮ）モ−ド用の場合は、１．５〜４μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で２種以上の光学活性化合物を添加しても良い。
【０１０８】
液晶組成物は、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などの二色性色素を添加すれば、ＧＨモード用の液晶組成物として使用することもできる。
【０１０９】
液晶組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰや、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマ−分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）例えばポリマ−ネットワ−ク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）用をはじめ、複屈折制御（ＥＣＢ）やＤＳモード用の液晶組成物としても使用できる。
【０１１０】
紫外線吸収剤、あるいは酸化防止剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶組成物や該液晶組成物を含む液晶表示素子の劣化を防止することなどが可能となる。例えば酸化防止剤は、液晶組成物を加熱したときに比抵抗値の低下を抑制することが可能である。
【０１１１】
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、トリアゾール系紫外線吸収剤などを挙げることができる。
【０１１２】
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の具体例は、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンである。
ベンゾエート系紫外線吸収剤の具体例は、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエートである。
トリアゾール系紫外線吸収剤の具体例は、２−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−［２−ヒドロキシ−３−（３，４，５，６−テトラヒドロキシフタルイミド−メチル）−５−メチルフェニル］ベンゾトリアゾール、および２−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾールである。
【０１１３】
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、有機硫黄系酸化防止剤などを挙げることができる。
特に、液晶組成物の特性を変化させずに酸化防止効果が高いという観点からは、化合物（１５）である酸化防止剤が好ましい。
【０１１４】
【０１１５】
式（１５）中、ｗは１〜１５の整数である。
【０１１６】
化合物（１５）において、好ましいｗは、１、３、５、７、または９である。さらに好ましいｗは１または７である。ｗが１である化合物（１５）は、揮発性が大きいので、大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するときに有効である。ｗが７である化合物（１５）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。
【０１１７】
フェノール系酸化防止剤の具体例は、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−プロピルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ペンチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ヘキシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ヘプチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−オクチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ノニルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−デシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ウンデシルフェノール、２，
６−ジ−ｔ−ブチル−４−ドデシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−トリデシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−テトラデシルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ペンタデシルフェノール、２，２’−メチレンビス（６−ｔ−ブチルー４−メチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−（２−オクタデシルオキシカルボニル）エチルフェノール、およびペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］である。
【０１１８】
有機硫黄系酸化防止剤の具体例は、ジラウリル−３，３’−チオプロピオネート、ジミリスチル−３，３’−チオプロピオネート、ジステアリル−３，３’−チオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス（３−ラウリルチオプロピオネート）、および２−メルカプトベンズイミダゾールである。
【０１１９】
紫外線吸収剤、酸化防止剤などに代表される添加物の添加量は、本発明の目的を損なわず、かつ添加物を添加する目的を達成できる量の範囲で添加して用いることができる。
【０１２０】
例えば、紫外線吸収剤、あるいは酸化防止剤を添加する場合には、その添加割合は、本発明に係る液晶組成物の全重量に基づいて、通常１０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範囲、好ましくは３０〜３００ｐｐｍの範囲、より好ましくは４０〜２００ｐｐｍの範囲である。
【０１２１】
なお、本発明に係る液晶組成物は、液晶組成物を構成する各化合物の合成工程、液晶組成物の調製工程などにおいて混入する合成原料、副生成物、反応溶媒、合成触媒などの不純物を含んでいる場合もある。
【０１２２】
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、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシ（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、０．０５重量％以上であり、不良表示を防ぐために１０重量％以下である。さらに好ましい割合は、０．１重量％から２重量％の範囲である。重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤などの適切な開始剤存在下でＵＶ照射などにより重合する。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光重合開始剤であるＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（登録商標）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（登録商標）、またはＤａｒｏｃｕｒｅ１１７３（登録商標）（Ｃｉｂａ ＪＡＰＡＮ Ｋ．Ｋ．）がラジカル重合に対して適切である。重合可能な化合物は、好ましくは光重合開始剤を０．１重量％から５重量％の範囲で含む。特に好ましくは、光重合開始剤を１重量％から３重量％の範囲で含む。
【０１２３】
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分を構成する化合物が液体の場合には、それぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれの化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調製することができる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製することも可能である。
【０１２４】
本発明に係る液晶組成物では、ネマチック相の上限温度を７０℃以上とすること、ネマチック相の下限温度は−２０℃以下とすることができ、ネマチック相の温度範囲が広い。したがって、この液晶組成物を含む液晶表示素子は広い温度領域で使用することが可能である。
【０１２５】
本発明に係る液晶組成物では、組成などを適宜調整することで、０．０５〜０．１８の範囲の光学異方性、好ましくは、０．０９〜０．１３の範囲の光学異方性を有する液晶組成物を得ることができる。上記数値範囲にある液晶組成物は、ＴＮモード、ＳＴＮモード、またはＴＦＴモードで動作する液晶表示素子として好適に使用することができる。
また、本発明に係る液晶組成物では、通常、−５．０〜−２．０の範囲の誘電率異方性、好ましくは、−４．５〜−２．５の範囲の誘電率異方性を有する液晶組成物を得ることができる。上記数値範囲にある液晶組成物は、ＩＰＳモード、ＶＡモード、またはＰＳＡモードで動作する液晶表示素子として好適に使用することができる。
【０１２６】
〔本発明の液晶表示素子〕
本発明に係る液晶組成物は、ＰＣモード、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＯＣＢモードなどの動作モードを有し、ＡＭ方式で駆動する液晶表示素子だけでなく、ＰＣモード、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＯＣＢモード、ＶＡモード、ＩＰＳモードまたはＰＳＡモードなどの動作モードを有しパッシブマトリクス（ＰＭ）方式で駆動する液晶表示素子にも使用することができる。
【０１２７】
これらＡＭ方式、およびＰＭ方式の液晶表示素子は、反射型、透過型、半透過型、いずれの液晶ディスプレイなどにも適用ができる。
また、本発明に係る液晶組成物は、導電剤を添加させた液晶組成物を用いたＤＳ（dynamic scattering）モード素子や、液晶組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）素子や、液晶組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）素子、例えばＰＮ（polymer network）素子にも使用できる。
【０１２８】
中でも本発明に係る液晶組成物では、上述のような特性を有するので、ＶＡモード、ＩＰＳモード、ＰＳＡモードなどの負の誘電率異方性を有する液晶組成物を利用した動作モードで駆動するＡＭ方式の液晶表示素子に好適に用いることができ、特に、ＶＡモードで駆動するＡＭ方式の液晶表示素子に好適に用いることができる。
【０１２９】
なお、ＴＮモード、ＶＡモード、ＰＳＡモードなどで駆動する液晶表示素子においては、電場の方向は、ガラス基板面に対して垂直である。一方、ＩＰＳモードなどで駆動する液晶表示素子においては、電場の方向は、基板面に対して平行である。なお、ＶＡモードで駆動する液晶表示素子の構造は、Ｋ． Ｏｈｍｕｒｏ， Ｓ． Ｋａｔａｏｋａ， Ｔ． Ｓａｓａｋｉ ａｎｄ Ｙ． Ｋｏｉｋｅ， ＳＩＤ '９７ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ， ２８， ８４５ （１９９７） に報告されており、ＩＰＳモードで駆動する液晶表示素子の構造は、国際公開９１／１０９３６号パンフレット（ファミリー：ＵＳ５５７６８６７）に報告されている。
【実施例】
【０１３０】
〔化合物（１）の実施例〕
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例によって制限されない。なお特に断りのない限り、「％」は「重量％」を意味する。得られた化合物は、１Ｈ−ＮＭＲ分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定した。これらによる測定方法は後述する方法に従った。なお、各実施例中において、Ｃは結晶を、ＳＡはスメクチックＡ相を、ＳＢはスメクチックＢ相を、ＳＸは相構造未解析のスメクチック相を、Ｎはネマチック相を、Ｉは等方相を示し、相転移温度の単位はすべて℃である。
【０１３１】
１Ｈ−ＮＭＲ分析：測定は、ＤＲＸ−５００（ブルカーバイオスピン（株）製）を用いた。ＣＤＣｌ３など重水素化されたサンプルが可溶な溶媒に溶解させた溶液を、室温にて核磁気共鳴装置を用いて測定した。なお、δ値のゼロ点の基準物質にはテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を用いた。なお、ｓはシングレット、ｄはダブレット、ｔはトリプレット、ｑはカルテット、ｍはマルチプレットの意味である。
【０１３２】
化合物中のエチレン基のシス／トランスの同定は１Ｈ−ＮＭＲ分析により行った。エチレン基上の水素のフッ素とのカップリング定数（ＪＨＦ）を求め、この値が３９−４１Ｈｚの場合にトランスと同定し、２１−２２Ｈｚの場合にシスと同定した。
【０１３３】
ガスクロマトグラフ分析：測定には島津製作所製のＧＣ−２０１４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、１８０℃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−Ｒ７Ａ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。
【０１３４】
試料はトルエンに溶解して、１重量％の溶液となるように調製し、得られた溶液１μｌを試料気化室に注入した。
記録計としては島津製作所製のＣ−Ｒ７Ａ型Ｃｈｒｏｍａｔｏｐａｃ、またはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
【０１３５】
なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロロホルム、ヘキサンを用いてもよい。また、カラムとしては、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）、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）などを用いてもよい。
【０１３６】
ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般には、分析サンプルの成分化合物の重量％は、分析サンプルの各ピークの面積％と完全に同一ではないが、本発明において上述したカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は１であるので、分析サンプル中の成分化合物の重量％は、分析サンプル中の各ピークの面積％とほぼ対応している。成分の液晶性化合物における補正係数に大きな差異がないからである。ガスクロクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をより正確に求めるには、ガスクロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に秤量された各液晶性化合物成分（被検成分）と基準となる液晶性化合物（基準物質）を同時にガスクロ測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度をあらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補正すると、液晶組成物中の液晶性化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求めることができる。
【０１３７】
［実施例１］
１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼン（１−ａ−３）を下記に示す合成スキームに従って合成した。
【０１３８】
【０１３９】
１−エトキシ−２，３−ジフルオロブロモベンゼン（Ｔ−２）の合成
４−ブロモ−２，３−ジフルオロフェノール（Ｔ−１）（１９５．０ｇ）、ブロモエタン（１９６．２ｇ）およびテトラブチルアンモニウムブロミド（以下、ＴＢＡＢという）（２４．２ｇ）の水（４００ｍｌ）溶液に、水酸化ナトリウム（７５．９ｇ）を加え、窒素雰囲気下８０℃で６時間加熱撹拌した。反応終了後ヘプタンにて抽出し、有機層を水および飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒色油状物を得た。このものを蒸留にて精製することにより、１−エトキシ−２，３−ジフルオロブロモベンゼン（Ｔ−２）を無色油状物として（２３０．０ｇ、収率９７％）得た。
【０１４０】
化合物（Ｔ−３）の合成
上記工程で得られた化合物（Ｔ−２）（１２９．５ｇ）をＤｒｙＴＨＦ（５００ｍｌ）に溶解させ、−７０℃まで冷却した。窒素雰囲気下ｎ−ＢｕＬｉ（５００ｍｌ）を滴下し、−７０℃で２時間撹拌した。その後ホウ酸トリメチル（１２９．５ｇ）のＤｒｙＴＨＦ溶液を−７０℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して１６時間撹拌した。反応終了後２Ｎ−ＨＣｌ（２００ｍｌ）を加えた後、トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものを再結晶（容量比で、ヘプタン：トルエン＝４：１）することにより、（Ｔ−２０）を無色結晶として（１１７．２ｇ、収率７１％）得た。
【０１４１】
化合物（Ｔ−５）の合成
フルオロトリブロモメタン（２５ｇ）とトリフェニルフォスフィン（１００ｇ）のエチレングリコールジメチルエーテル溶液を７０℃で１時間撹拌した。反応液を冷却し、そこに（Ｔ−４）（２５ｇ）を加え、さらに１時間撹拌したあと、徐々に室温に戻した。反応液をろ過し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘプタン）で精製し、無色油状物として（Ｔ−５）（１２．５ｇ、収率５４％）を得た。
【０１４２】
１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼンの合成
上記工程で得た化合物（Ｔ−５）（３．５ｇ）と化合物（Ｔ−３）（３．７ｇ）をトルエンに溶解させ、水、エタノール、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．８１ｇ）、ＴＢＡＢ(０．２３ｇ)および炭酸カリウム（５．８２ｇ）を加えて６時間加熱還流した。反応終了後酢酸エチルにて抽出し、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（容量比で、ヘプタン：トルエン＝６：１）、及び再結晶（エタノール）することにより、１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼンを無色結晶として（１．１８ｇ、収率２６％）得た。
【０１４３】
物性は下記組成例の項に記載した様に、１５重量％の化合物および８５重量％の母液晶Ａを混合することによって試料を調製し、測定によって得られた値から外挿法によって算出した。外挿値＝（試料の測定値−０．８５×母液晶Ａの測定値）／０．１５。この化合物の物性は、ＮＩ＝７９．９℃，Δε＝−１．９９， Δｎ＝０．１５６， η＝２４．８ｍＰａ・ｓ， Ｋ３３／Ｋ１１＝１．３５， Ｃ ６２．８ Ｎ ８１．５ Ｉｓｏ であった。
【０１４４】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）；７．１５（ｔ，１Ｈ）、６．７１（ｔ，１Ｈ）、５．２４（ｄｄ，１Ｈ，ＪＨＦ＝４０Ｈｚ）、４．１２（ｑ，２Ｈ）、２．５６（ｑ，１Ｈ）、１．８０（ｔ，４Ｈ）、１．４６（ｔ，３Ｈ）、１．３７−１．１（ｍ，７Ｈ）、１．０５−０．９０（ｍ，２Ｈ）、０．８９（ｔ，３Ｈ）
【０１４５】
［実施例２］
４−(２−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（１−ｂ−３）を下記に示す合成スキームに従って合成した。
【０１４６】
【０１４７】
化合物（Ｔ−７）の合成
フルオロトリブロモメタン（２.５ｇ）とトリフェニルフォスフィン（１０ｇ）のエチレングリコールジメチルエーテル溶液を７０℃で１時間撹拌した。反応液を冷却し、そこに（Ｔ−６）（３.８ｇ）を加え、さらに１時間撹拌したあと、徐々に室温に戻した。反応液をろ過し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘプタン）で精製し、無色結晶として（Ｔ−７）（２.１３ｇ、収率６０％）を得た。
【０１４８】
４−(２−(４−エトキシ−２．３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４‘−プロピルビシクロヘキサンの合成
上記工程で得た化合物（Ｔ−７）（０．５ｇ）と実施例１で得られた（Ｔ−３）（０．４６ｇ）をトルエンに溶解させ、水、エタノール、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．０９ｇ）、ＴＢＡＢ(０．０２ｇ)および炭酸カリウム（０．６３ｇ）を加えて６時間加熱還流した。反応終了後酢酸エチルにて抽出し、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（容量比で、ヘプタン：トルエン＝４：１）、及び再結晶（エタノール）することにより、４−(２−(４−エトキシ−２．３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４‘−プロピルビシクロヘキサンを無色結晶として（０．５ｇ、収率８１％）得た。
【０１４９】
この化合物の物性は、ＮＩ＝２０６．６℃，Δε＝−２．３７， Δｎ＝０．１９７， η＝３６．０ｍＰａ・ｓ， Ｋ３３／Ｋ１１＝１．２２９， Ｃ ８９．４ Ｎ ２３６．７ Ｉｓｏ であった。物性は［実施例１］と同様にして測定した。
【０１５０】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）；７．１５（ｔ，１Ｈ）、６．７１（ｔ，１Ｈ）、５．２４（ｄｄ，１Ｈ，ＪＨＦ＝４０Ｈｚ）、４．１２（ｑ，２Ｈ）、２．５６（ｑ，１Ｈ）、１．８４−１．７０（ｍ，８Ｈ）、１．４６（ｔ，３Ｈ）、１．３７−０．９（ｍ，１３Ｈ）、０．９０−０．８１（ｍ，２Ｈ）、０．８９（ｔ，３Ｈ）
【０１５１】
［実施例３］
４−エトキシ−２，２‘，３，３’−テトラフルオロ−４’−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシル）ビニル）ビフェニル（１−ｃ−３）を下記に示す合成スキームに従って合成した。
【０１５２】
【０１５３】
化合物（Ｔ−９）の合成
（Ｔ−８）（１０ｇ）をＤｒｙＴＨＦ（１００ｍｌ）に溶解させ、−７０℃まで冷却した。窒素雰囲気下ｓｅｃ−ＢｕＬｉ（４８ｍｌ）を滴下し、−７０℃で２時間撹拌した。その後ホウ酸トリメチル（５．４ｇ）のＤｒｙＴＨＦ溶液を−７０℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して１６時間撹拌した。反応終了後２Ｎ−ＨＣｌ（２００ｍｌ）を加えた後、トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものを再結晶（容量比で、ヘプタン：トルエン＝４：１）することにより、（Ｔ−９）を無色結晶として（９．３ｇ、収率８０％）得た。
【０１５４】
４−エトキシ−２，２‘，３，３’−テトラフルオロ−４’−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシル）ビニル）ビフェニルの合成
上記工程で得た化合物（Ｔ−９）（２．６ｇ）と実施例１で得られた（Ｔ−３）（１．５ｇ）をトルエンに溶解させ、水、エタノール、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．３４ｇ）、ＴＢＡＢ(０．１ｇ)および炭酸カリウム（２．５ｇ）を加えて６時間加熱還流した。反応終了後酢酸エチルにて抽出し、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（容量比で、ヘプタン：トルエン＝２：１）、及び再結晶（エタノール）することにより、４−エトキシ−２，２‘，３，３’−テトラフルオロ−４’−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシル）ビニル）ビフェニルを無色結晶として（０．８８ｇ、収率３３％）得た。
【０１５５】
この化合物の物性は、ＮＩ＝１６４．６℃，Δε＝−５．３７， Δｎ＝０．２４９， η＝７７．２ｍＰａ・ｓ， Ｋ３３／Ｋ１１＝１．０７８， Ｃ １４１．６ Ｎ １８９．７ Ｉｓｏ であった。物性は［実施例１］と同様にして測定した。
【０１５６】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）；７．３１（ｔ，１Ｈ）、７．１１（ｔ，１Ｈ）、７．０４（ｔ，１Ｈ）、６．８１（ｔ，１Ｈ）、５．５４（ｄｄ，１Ｈ，ＪＨＦ＝４０Ｈｚ）、４．１２（ｑ，２Ｈ）、２．５６（ｑ，１Ｈ）、１．８０（ｔ，４Ｈ）、１．４６（ｔ，３Ｈ）、１．３７−１．１（ｍ，７Ｈ）、１．０５−０．９０（ｍ，２Ｈ）、０．８９（ｔ，３Ｈ）
【０１５７】
［実施例１］〜［実施例３］に記載した合成法をもとに、下記の［表１］〜［表３］に示した化合物を合成する。なお、［実施例１］〜［実施例３］で得られた化合物（１−ａ−３）、（１−ｂ−３）、および（１−ｃ−３）も再掲した。
【０１５８】
【０１５９】
[表１]
【０１６０】
【０１６１】
[表２]
【０１６２】
【０１６３】
[表３]
【０１６４】
本発明の代表的組成の一例を以下に示す。物性の測定方法は後述する方法に従った。
【０１６５】
液晶性化合物の物性を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の２種類がある。
【０１６６】
化合物を母液晶と混合した試料を用いる後者の場合には、以下の方法で測定を行う。まず、得られた液晶性化合物１５重量％と母液晶８５重量％とを混合して試料を作製する。そして、得られた試料の測定値から、下記式に示す式に示す外挿法にしたがって、外挿値を計算する。この外挿値をこの化合物の物性値とする。
【０１６７】
〈外挿値〉＝（１００×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量％〉×〈母液晶の測定値〉）／〈液晶性化合物の重量％〉
液晶性化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出する場合には、液晶性化合物と母液晶との割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出しなくなった組成で試料の測定値を得てから、上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶性化合物の物性値とする。
【０１６８】
上記測定に用いる母液晶としては様々な種類が存在するが、例えば、母液晶Ａの組成は以下のとおりである。
母液晶Ａ：
【０１６９】
【０１７０】
母液晶Ａの物性は次のとおりであった。上限温度（ＮＩ）＝７４．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−１．３。
【０１７１】
この母液晶Ａに実施例１に記載の１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−１−フルオロ−２−（４−プロピルシクロへキシ）ビニル）ベンゼン（１−ａ−３）を１５重量％添加して物性を測定した。その結果、上限温度（ＮＩ）＝７９．９℃；光学異方性（Δｎ）＝０．１５６；粘度（η）＝２４．８ｍＰａ・ｓであった。
【０１７２】
［比較例１］
１−エトキシ−２，３−ジフルオロ−４−（トランス−２−（４−プロピルクロヘキシル）ビニル）ベンゼン（Ｓ−３）を合成し、この化合物の１５重量％と母液晶Ａの８５重量％とからなる組成物を調製し、同様にして物性を測定した。その結果、上限温度（ＮＩ）＝６９．９℃；光学異方性（Δｎ）＝０．１４４；粘度（η）＝３４．４ｍＰａ・ｓとなり、本願化合物（１−ａ−３）の方が高い透明点、大きな光学異方性及び小さな粘度を有することが分かった。
【０１７３】
母液晶Ａに実施例２に記載の４−(２−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（１−ｂ−３）を１５重量％添加して物性を測定した。その結果、光学異方性（Δｎ）＝０．１９７；粘度（η）＝３６．０ｍＰａ・ｓであった。また母液晶ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）に４−(２−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−トランス−２−フルオロビニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（１−ｂ−３）を１５％添加し紫外線照射前後の組成物の透明点の変化を測定したところ、７６．９℃から７６．７℃であった。
【０１７４】
［比較例２］
４−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−４’−プロピルビシクロヘキサン（Ｓ−４）を合成し、この化合物の１５重量％と母液晶Ａの８５重量％とからなる組成物を調製し、同様にして物性を測定した。その結果、光学異方性（Δｎ）＝０．１６６；粘度（η）＝４１．１ｍＰａ・ｓとなった。また母液晶ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）に４−(４−エトキシ−２，３−ジフルオロフェニル)−４’−プロピルビシクロヘキサンを１５％添加し紫外線照射前後の組成物の透明点の変化を測定したところ、８８．２℃から５６．３℃となり、本願化合物（１−ｂ−３）の方が大きな光学異方性、小さな粘度及び優れた光に対する安定性を有することが分かった。
【０１７５】
さらに本発明の代表的な組成物を［実施例４］（［組成物例１］〜［組成物例１１］）にまとめた。最初に、組成物の成分である化合物とその割合（重量％）を示した。化合物は［表４］の取り決めに従い、左末端基、結合基、環構造、および右末端基の記号と式番号とによって表示した。１，４−シクロヘキシレンの立体配置はトランスである。末端基の記号がない場合は、末端基が水素であることを意味する。
【０１７６】
【０１７７】
特性の測定は下記の方法にしたがって行うことができる。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。測定に用いたＴＮ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１７８】
転移温度（℃）：次のいずれかの方法で測定した。１）偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料が相変化したときの温度を測定した。２）パーキンエルマー社製走査熱量計ＤＳＣ−７システムを用い３℃／分速度で測定した。
【０１７９】
結晶はＣと表した。結晶の区別がつく場合は、それぞれＣ１またはＣ２と表した。スメクチック相はＳと表した。結晶はＮと表した。液体（アイソトロピック）はＩｓｏと表した。ネマチック相はＮと表した。スメクチック相の中で、スメクチックＢ相、スメクチックＣ相またはスメクチックＡ相の区別がつく場合は、それぞれＳＢ、ＳＣまたはＳＡと表した。転移温度の表記として、「Ｃ ５０．０ Ｎ １００．０ Ｉｓｏ」とは、結晶からネマチック相への転移温度（ＣＮ）が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への転移温度（ＮＩ）が１００．０℃であることを示す。他の表記も同様である。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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℃と記載する。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【０１８２】
化合物の相溶性：類似の構造を有する幾つかの化合物を混合してネマチック相を有する母液晶を調製した。測定する化合物とこの母液晶とを混合した組成物を得た。混合する割合の一例は、１５重量％の化合物と８５重量％の母液晶である。この組成物を−２０℃、−３０℃のような低い温度で３０日間保管した。この組成物の一部が結晶（またはスメクチック相）に変化したか否かを観察した。必要に応じて混合する割合と保管温度とを変更した。このようにして測定した結果から、結晶（またはスメクチック相）が析出する条件および結晶（またはスメクチック相）が析出しない条件を求めた。これらの条件が相溶性の尺度である。
【０１８３】
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。
【０１８４】
粘度（回転粘度；γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定はＭ． Ｉｍａｉ ｅｔ ａｌ．， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， Ｖｏｌ． ２５９， ３７ （１９９５） に記載された方法に従った。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍのＶＡ素子に試料を入れた。この素子に３０ボルト〜５０ボルトの範囲で１ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）のピーク電流（ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ）とピーク時間（ｐｅａｋ ｔｉｍｅ）を測定した。これらの測定値とＭ． Ｉｍａｉらの論文、４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性で測定した値を用いた。
【０１８５】
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（ｒｕｂｂｉｎｇ）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。試料が組成物のときはこの方法によって光学異方性を測定した。試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと光学異方性を測定した。化合物の光学異方性は外挿値である。
【０１８６】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと誘電率異方性を測定した。化合物の誘電率異方性は外挿値である。
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枚のガラス基板から、間隔（セルギャップ）が２０μｍであるＶＡ素子を組み立てた。
同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の配向膜にラビング処理をした後、２枚のガラス基板の間隔が９μｍであり、ツイスト角が８０度であるＴＮ素子を組み立てた。
得られたＶＡ素子に試料（液晶組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５Ｖ（１ｋＨｚ、サイン波）を印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。
また、得られたＴＮ素子に試料（液晶組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５Ｖ（１ｋＨｚ、サイン波）を印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。
誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥の式から計算した。
この値が負である組成物が、負の誘電率異方性を有する組成物である。
【０１８７】
しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあとしきい値電圧を測定した。化合物のしきい値電圧は外挿値である。
２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率１０％になったときの電圧の値を測定した。
【０１８８】
電圧保持率（ＶＨＲ；２５℃で測定；％）：測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）は６μｍ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。
【０１８９】
耐光試験：二酸化珪素を斜方蒸着したガラス基板を調製した。得られた２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ） が１０μｍであるセルに試料を入れてＴＮ素子を作製した。このＴ Ｎ 素子に１２ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を２０分間照射した（光源と被写体の距離は２０ｃｍ）。この資料を上記の方法で透明点を測定し、紫外線照射前の資料の透明点と比較した。その変化が少ないほど耐光性に優れるといえる。
【０１９０】
弾性定数（Ｋ１１：広がり（ｓｐｒａｙ）弾性定数、Ｋ３３：曲げ（ｂｅｎｄ）弾性定数；２５℃で測定；ｐＮ）：測定には株式会社東陽テクニカ製のＥＣ−１型弾性定数測定器を用いた。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍである垂直配向セルに試料を入れた。このセルに２０ボルトから０ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量（Ｃ）と印加電圧（Ｖ）の値を『液晶デバイスハンドブック』（日刊工業新聞社）、７５頁にある式（２．９８）、式（２．１０１）を用いてフィッティングし、式（２．１００）から弾性定数の値を得た。
［実施例４］
【０１９１】
［組成例１］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ５％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＨ−Ｏ１ （１２−１） ８％
５−ＨＨ−Ｏ１ （１２−１） ４％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ５％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） ８％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） ２１％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） ５％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） ７％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １４％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） ２０％
ＮＩ＝７１．８℃；Δｎ＝０．０８５；η＝２３．３ｍＰａ・ｓ；Δε＝−４．０．
【０１９２】
［組成例２］
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２（１−ｃ−３） ３％
３−ＨＢ−Ｏ１ （１２−５） １５％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ５％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） １２％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） １２％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） ７％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １３％
３−ＨＨＢ−１ （１３−１） ６％
ＮＩ＝８８．１℃；Δｎ＝０．０９７；η＝３５．９ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．３．
【０１９３】
［組成例３］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ３％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＢ−Ｏ１ （１２−５） １５％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ５％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−１） １２％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） ６％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１ （７−１） １２％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １３％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （７−１） １３％
６−ＨＥＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （６−６） ６％
ＮＩ＝８４．７℃；Δｎ＝０．０９２；η＝３４．２ｍＰａ・ｓ；Δε＝−３．６．
上記組成物１００重量部に光学活性化合物（Ｏｐ−５）を０．２５重量部添加したときのピッチは６１．２μｍであった。
【０１９４】
［組成例４］
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｃ−３） ３％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ （５−１５） ３％
３−ＨＢ−Ｃ （５−１） １８％
２−ＢＴＢ−１ （１２−１０） １０％
５−ＨＨ−ＶＦＦ （１２−１） ３０％
３−ＨＨＢ−１ （１３−１） ４％
ＶＦＦ−ＨＨＢ−１ （１３−１） ８％
ＶＦＦ２−ＨＨＢ−１ （１３−１） ８％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ （１３−１７） ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ （１３−１７） ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ （１３−１７） ４％
ＮＩ＝８８．０℃；Δｎ＝０．１３５；Δε＝４．０；η＝１３．０ｍＰａ・ｓｅｃ．
【０１９５】
［組成例５］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ３％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
２−ＨＢ−Ｃ （５−１） ５％
３−ＨＢ−Ｃ （５−１） １２％
３−ＨＢ−Ｏ２ （１２−５） １１％
２−ＢＴＢ−１ （１２−１０） ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ （３−１） ４％
３−ＨＨＢ−１ （１３−１） ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ （１３−１） ５％
３−ＨＨＢ−３ （１３−１） １４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ２％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ４％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （３−２） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （３−２） ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ （３−２） ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−３） ５％
ＮＩ＝１０３．５℃；Δｎ＝０．１０４；Δε＝４．２；η＝１８．８ｍＰａ・ｓｅｃ．
【０１９６】
［組成例６］
３−ＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ａ−３） ３％
３−ＨＨＶＦＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （１−ｂ−３） ３％
５−ＨＢ−ＣＬ （２−２） ３％
７−ＨＢ（Ｆ）−Ｆ （２−３） ７％
３−ＨＨ−４ （１２−１） ９％
３−ＨＨ−ＥＭｅ （１２−２） ２１％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ８％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ （３−１０） ８％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１２） １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１２） ５％
４−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０３） ５％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０３） ６％
２−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０６） ４％
３−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０６） ５％
５−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （３−１０９） ３％
ＮＩ＝８５．０℃；Δｎ＝０．０７１；Δε＝４．７；η＝１８．７ｍＰａ・ｓｅｃ．
【産業上の利用可能性】
【０１９７】
本発明は、小さな粘度を持ち、負の誘電率異方性を有する新規液晶性化合物を提供する。 また、本発明は、この液晶性化合物を成分として、その化合物を構成する環、置換基、結合基などを適当に選択することにより、望ましい特性を有する上記の特徴を備えた新たな液晶組成物を提供し、さらにこの液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で表される化合物。
式中、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、そしてこれらにおいて、任意の水素は、ハロゲンまたは−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよく；Ａ１およびＡ２は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、そして任意の水素は、フッ素、塩素、または臭素で置き換えられてもよく；Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＦ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−Ｏ（ＣＨ２）３−、または−（ＣＨ２）３Ｏ−であり；Ｘはフッ素または塩素であり；ｐおよびｑは独立して０または１である。
【請求項２】
Ｒ１およびＲ２が独立して、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニル、または炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または３−フルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−である請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが０である請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが１である請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する液晶組成物。
【請求項６】
式（２）、（３）および（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ１はフッ素または塩素であり；
環Ａ２、環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ１およびＬ２は独立して、水素またはフッ素である。
【請求項７】
式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して、水素またはフッ素であり；
ｑは、０、１または２であり、ｒは０または１である。
【請求項８】
式（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、Ｒ６は炭素数１〜９のアルコキシまたは炭素数２〜９のアルケニルオキシであり、これらにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３、および環Ｃ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはトランス−デカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、およびＺ７は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ２）２−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立して、フッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、およびｐは独立して、０または１であり、ｋ、ｌ、ｍ、およびｎの和は、１または２である。
【請求項９】
式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、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；
Ｚ８およびＺ９は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【請求項１０】
請求項７に記載の式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項６に記載の液晶組成物。
【請求項１１】
請求項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項６に記載の液晶組成物。
【請求項１２】
請求項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項７に記載の液晶組成物。
【請求項１３】
請求項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１４】
少なくとも１つの光学活性化合物および／または重合可能な化合物をさらに含有する請求項５〜１３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１５】
少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤をさらに含有する請求項５〜１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１６】
請求項５〜１５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１】
式（１）で表される化合物。
式中、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、そしてこれらにおいて、任意の水素は、ハロゲンまたは−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよく；Ａ１およびＡ２は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、そして任意の水素は、フッ素、塩素、または臭素で置き換えられてもよく；Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＦ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−Ｏ（ＣＨ２）３−、または−（ＣＨ２）３Ｏ−であり；Ｘはフッ素または塩素であり；ｐおよびｑは独立して０または１である。
【請求項２】
Ｒ１およびＲ２が独立して、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニル、または炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または３−フルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−である請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが０である請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ｒ１が１〜１０のアルキルであり；Ｒ２が炭素数１〜９のアルコキシであり；Ａ１およびＡ２が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ１およびＺ２が単結合であり；Ｘがフッ素であり；ｐが１であり、ｑが１である請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する液晶組成物。
【請求項６】
式（２）、（３）および（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ１はフッ素または塩素であり；
環Ａ２、環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ１およびＬ２は独立して、水素またはフッ素である。
【請求項７】
式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して、水素またはフッ素であり；
ｑは、０、１または２であり、ｒは０または１である。
【請求項８】
式（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、Ｒ６は炭素数１〜９のアルコキシまたは炭素数２〜９のアルケニルオキシであり、これらにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３、および環Ｃ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、トランス−１−ピラン−２，５−ジイル、またはトランス−デカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、およびＺ７は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ２）２−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立して、フッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、およびｐは独立して、０または１であり、ｋ、ｌ、ｍ、およびｎの和は、１または２である。
【請求項９】
式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項５に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、これらにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、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；
Ｚ８およびＺ９は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【請求項１０】
請求項７に記載の式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項６に記載の液晶組成物。
【請求項１１】
請求項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項６に記載の液晶組成物。
【請求項１２】
請求項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項７に記載の液晶組成物。
【請求項１３】
請求項９に記載の式（１２）、（１３）および（１４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項８に記載の液晶組成物。
【請求項１４】
少なくとも１つの光学活性化合物および／または重合可能な化合物をさらに含有する請求項５〜１３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１５】
少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤をさらに含有する請求項５〜１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１６】
請求項５〜１５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。
【公開番号】特開２０１１−２４６４１１（Ｐ２０１１−２４６４１１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２８４０（Ｐ２０１０−１２２８４０）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【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２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【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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