(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の誘電異方性を有する極性化合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、一般式(I)
【化１】
0004752082.tif 000036
(式中R1は、炭素数1〜15のアルキル基もしくは炭素数2〜15のアルケニル基で有りこの基を非置換であるか、あるいは置換基として少なくとも1個のハロゲンを有しており、そしてこれらの基中に存在する1個もしくは2個以上のCH2基はそれぞれ独立してO原子が相互に直接結合しないものとして -O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-により置き換えられても良い。Y1は、-F、-Cl、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、-CN、R1と同じ定義もしくは式(I-1)
【化２】
0004752082.tif 000037
(式中X3及びX4はそれぞれ独立してH、FもしくはClであり、Q1は-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-もしくは単結合であり、Y2はF、ClもしくはCNである。)である。
環A及び環Bはそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及びもしくは -S- に置き換えられてもよい)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
(c) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
(d) 単結合
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)、基(b)、基(c)はCNもしくはハロゲンで置換されていても良いが、環Bが単結合を表す場合、Y1は式(I-1)を表す。
L1及びL2はそれぞれ独立して、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2CH2-、-CH2CH2-CH=CH- もしくは単結合であり、X1及びX2はFであり、mは0又は1である。)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有し、一般式(II)
【化３】
0004752082.tif 000038
(式中R2は互いに独立して式(I)でのR1の定義と同じであり、環C及び環Dはそれぞれ相互に独立して、
(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及びもしくは -S- に置き換えられてもよい)
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
(f) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(d)、基(e)、基(f)はCNもしくはハロゲンで置換されていても良い。
L3、L4はそれぞれ相互に独立して式(I)でのL1、L2と同じ定義である。
X5、X6はそれぞれ独立してHもしくはFであり、
nは、0、1もしくは2であり、
Y3は、-F、-Clもしくは-CNであり、
Q2は、単結合、-CF2-、-OCF2- もしくは -OCHF- である。)
の1種もしくは2種以上の化合物を含有することを特徴とする液晶媒体。
【請求項２】
少なくとも2種以上の一般式(I)の化合物を含むことを特徴とする請求項1記載の液晶媒体。
【請求項３】
一般式(I)の化合物の含有率が5〜40質量%の範囲であることを特徴とする請求項1もしくは2記載の液晶媒体。
【請求項４】
少なくとも2種以上の一般式(II)の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項５】
一般式(II)の化合物として、一般式(II-a)
【化４】
0004752082.tif 000039
(式中、R2は一般式(II)におけると同じ意味を表し、L5、L6はそれぞれ独立して、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合を表し、環Dは1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X6はHもしくはFを表し、nは0もしくは1を表し、Y4はF、-Cl、-CF3、-OCF3もしくは-OCHF2を表す。)の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項６】
一般式(II)の化合物として、一般式(II-b)
【化５】
0004752082.tif 000040
(式中、R2は一般式(II)におけると同じ意味を表し、L5、L6はそれぞれ独立して、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合を表し、環C、環Dはそれぞれ独立して1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X5、X6はそれぞれ独立してHもしくはFを表し、nは0、1もしくは2を表し、Y4は-F、-Cl、-CF3、-OCF3、-CNもしくは-OCHF2を表す。)の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項７】
一般式(II-a)の化合物を、少なくとも2種以上含むことを特徴とする請求項5又は6に記載の液晶媒体。
【請求項８】
一般式(II-b)の化合物を、少なくとも2種以上含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の液晶媒体。
【請求項９】
一般式(I)の含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(II)の含有率が5〜95質量%の範囲であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項１０】
一般式(I)、一般式(II)に加え一般式(III)
【化６】
0004752082.tif 000041
(式中、R3、R4はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜16のアルキル基もしくはアルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基、もしくは炭素原子数1〜10のアルコキシル基で置換された炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、環F、環G及び環Hはそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、フルオレン-2,7-ジイル基、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピラジン-2,5-ジイル基もしくはピリダジン-2,5-ジイル基を表し、oは0、1もしくは2を表し、L7及びL8はそれぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-もしくは-C≡C-を表す。)から選んだ、少なくとも1種の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項１１】
一般式(III)の化合物として、一般式(III-a)
【化７】
0004752082.tif 000042
(式中、R3、R4は一般式(III)と同じ意味を表し、環Hは1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、oは0もしくは1を表す。)の化合物を含むことを特徴とする請求項10記載の液晶媒体。
【請求項１２】
一般式(I)の化合物として、下記の式(Ia)〜(Ie)から選んだ、少なくとも1種の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【化８】
0004752082.tif 000043
(式中、R1、X1、X2、X3、X4、Q1、Y2は、それぞれお互いに独立して、式(I)もしくは式(I-1)と同じ意味を表す。)
【請求項１３】
一般式(III)もしくは一般式(III-a)の化合物の含有率が5〜95質量%の範囲であることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項１４】
一般式(II)もしくは(II-a)として一般式(II-c)
【化９】
0004752082.tif 000044
(式中、R5は炭素原子数1〜16のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項１５】
一般式(II)もしくは(II-a)として一般式(II-d)
【化１０】
0004752082.tif 000045
(式中、R5は炭素原子数1〜16のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率が5〜40質量%の範囲であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項１６】
一般式(III)もしくは一般式(III-a)の化合物として一般式(III-b)
【化１１】
0004752082.tif 000046
(式中、R6、R7はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、さらに一般式(III-c)
【化１２】
0004752082.tif 000047
(式中、R8、R9はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率が5〜60質量%の範囲であることを特徴とする請求項10〜15のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項１７】
一般式(I)もしくは一般式(Ia)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(II)、一般式(II-a)もしくは一般式(II-b)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(III)、一般式(III-a)、一般式(III-b)もしくは一般式(III-c)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜60質量%の範囲であることを特徴とする請求項10〜16のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項１８】
一般式(I-2)
【化１３】
0004752082.tif 000048
(式中R1は、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基を表し、L1は-CH2CH2-もしくは単結合を表し、X3及びX4はそれぞれ独立的にはHもしくはFを表し、mは0もしくは1を表し、Y5は、-F、-Cl、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、-CNを表す。)で表される化合物。
【請求項１９】
式(I-2)を含有することを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項２０】
請求項1〜17及び請求項19のいずれか1項に記載の液晶媒体を用いた液晶表示素子。
【請求項２１】
請求項1〜17及び請求項19のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた、ねじれ角が220°〜270°であることを特徴とする超捩れネマチック(STN)液晶表示素子。
【請求項２２】
請求項1〜17及び請求項19のいずれか1項に記載の液晶媒体を用いたアクティブマトリックス(AM)液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気光学的液晶表示材料として有用なネマチック液晶媒体及び、これを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置(LCD)は、電卓のディスプレイとして登場して以来、コンピューターの開発と歩みを同じくして、TN-LCD(捻れネマチック液晶表示装置)から、STN-LCDへと表示容量の拡大に対応してきた。STN-LCDは、シェファー(Scheffer)等[SID '85 Digest, 120頁(1985年)]、あるいは衣川等[SID '86 Digest, 122頁(1986年)]によって、開発され、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータなどの高情報処理用の表示に広く普及しはじめている。特に、各画素に薄膜トランジスタをつけたアクティブマトリクス液晶表示素子(AM-LCD)は、CRTにも代替できる高画質を備え、フラット化、省エネルギー化の後押しを受けて、もっとも将来性のあるディスプレイとして期待されている。
AM-LCDは、TN、STNのパッシブ駆動方式とは異なり、コントラストを上げるために、各画素に薄膜トランジスタやダイオードのスイッチング素子をつけて、各画素に数十msec毎に電荷を供給することにより駆動する。このため、電荷が供給されてから数十msec後の次の書き込み時間までの間は、与えられた電荷を完全に保持できないと、表示の悪化をきたすことになる。電荷が逃げると電極間の電位が下がり、透過光強度が変化してコントラストが低下してしまう。つまり、AM-LCDでは、高い電圧保持特性が求められる。高い電圧保持特性を得るため、AM-LCD用液晶組成物は、高比抵抗を維持しやすい材料を取捨選択して使用する必要がある。
【０００３】
近年携帯を目的としたノート型コンピューターの需要が高まり、屋外での使用を可能とする広い使用温度範囲や長時間のバッテリー駆動を可能とする低消費電力の要請が強まっている。低消費電力には低電圧で駆動できる閾値電圧の低い液晶組成物が求められている。閾値電圧を低くするためには、誘電率異方性Δεを大きくする材料が必要であるが、誘電率異方性が大きい系では、粘性が増大し、レスポンスが悪化することに加え、周囲の汚染の影響を受けやすくなるため、高抵抗を維持することが難しくなるという問題があった。このため、TN、STN、AM-LCD等の液晶表示素子用液晶組成物には、
(1) 屋外でも使用できる広い液晶温度範囲
(2) 高温条件でも使用できる安定性
(3) 低い閾値電圧
(4) 高い電圧保持率
(5) 色づきを防ぎ、広い視角で最適なコントラストを得るために調節可能なΔｎが求められている。
【０００４】
従来の液晶組成物は、これらの要請に必ずしも応えることができず、高温での電圧保持率の低下によるコントラスト低下、低温での結晶析出やスメクチック相の発現が見られた。また、屋外の高温やUV光・太陽光暴露下に放置されると、保持率低下や表示不良がみられた。
【０００５】
すなわち、高いネマチック-アイソトロピック転移温度、低いクリスタル(若しくはスメクチック)転移温度、低電圧駆動可能な低い閾値電圧、高速応答を可能とする低粘性、かつ高温での高い保持率を同時に満足する液晶組成物及び液晶表示素子はなかった。
たとえば、WO9403558号には、トリフルオロ化合物とジフルオロ化合物とを用いた液晶組成物の例が開示されているが、液晶温度範囲が狭かったり、閾値電圧が高い等多くの問題点を抱えているのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電気光学表示素子、特に上記の液晶表示素子に求められる種々の特性を満足し、かつ、閾値電圧が低く、広いネマティック温度範囲、低い粘性を有し、高速応答性が優れ、高い保持率を高温度まで維持できる液晶組成物及びこれを使用した液晶表示素子を提供する、若しくは従来より上記の欠点を改善した液晶組成物及び液晶表示素子(TN、STN、AM-LCD)を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、種々の液晶化合物を用いた液晶組成物を検討した結果以下の液晶組成物を見いだした。
【０００８】
発明1  正の誘電異方性を有する極性化合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、一般式(I)
【０００９】
【化１４】
0004752082.tif 000002
【００１０】
(式中R1は、炭素数1〜15のアルキル基もしくは炭素数2〜15のアルケニル基で有りこの基を非置換であるか、あるいは置換基として少なくとも1個のハロゲンを有しており、そしてこれらの基中に存在する1個もしくは2個以上のCH2基はそれぞれ独立してO原子が相互に直接結合しないものとして -O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-により置き換えられても良い。Y1は、-F、-Cl、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、-CN、R1と同じ定義もしくは式(I-1)
【００１１】
【化１５】
0004752082.tif 000003
【００１２】
(式中X3及びX4はそれぞれ独立してH、FもしくはClであり、Q1は-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-もしくは単結合であり、Y2はF、ClもしくはCNである。)である。環A及び環Bはそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及びもしくは -S- に置き換えられてもよい)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
(c) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
(d) 単結合
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)、基(b)、基(c)はCNもしくはハロゲンで置換されていても良いが、環Bが単結合を表す場合、Y1は式(I-1)を表す。
L1及びL2はそれぞれ独立して、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2CH2-、-CH2CH2-CH=CH- もしくは単結合であり、X1及びX2はFであり、mは0から2である。)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有し、一般式(II)
【００１３】
【化１６】
0004752082.tif 000004
【００１４】
(式中R2は互いに独立して式(I)でのR1の定義と同じであり、環C及び環Dはそれぞれ相互に独立して、
(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及びもしくは -S- に置き換えられてもよい)
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基もしくは隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
(f) 1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(d)、基(e)、基(f)はCNもしくはハロゲンで置換されていても良い。
L3、L4はそれぞれ相互に独立して式(I)でのL1、L2と同じ定義である。
X5、X6はそれぞれ独立してHもしくはFであり、
nは、0、1もしくは2であり、
Y3は、-F、-Clもしくは-CNであり、
Q2は、単結合、-CF2-、-OCF2- もしくは -OCHF- である。)
の1種もしくは2種以上の化合物を含有することを特徴とする液晶媒体。
【００１５】
発明2  少なくとも2種以上の一般式(I)の化合物を含むことを特徴とする発明1記載の液晶媒体。
発明3  一般式(I)の化合物の含有率が5〜40質量%の範囲であることを特徴とする発明1もしくは2記載の液晶媒体。
発明4  少なくとも2種以上の一般式(II)の化合物を含むことを特徴とする発明1〜3記載の液晶媒体。
発明5  一般式(II)の化合物として、一般式(II-a)
【００１６】
【化１７】
0004752082.tif 000005
【００１７】
(式中、R2は一般式(II)におけると同じ意味を表し、L5、L6はそれぞれ独立して、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合を表し、環Dは1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X6はHもしくはFを表し、nは0もしくは1を表し、Y4はF、-Cl、-CF3、-OCF3もしくは-OCHF2を表す。
)の化合物を含むことを特徴とする発明1〜4記載の液晶媒体。
【００１８】
発明6  一般式(II)の化合物として、一般式(II-b)
【００１９】
【化１８】
0004752082.tif 000006
【００２０】
(式中、R2は一般式(II)におけると同じ意味を表し、L5、L6はそれぞれ独立して、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合を表し、環C、環Dはそれぞれ独立して1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X5、X6はそれぞれ独立してHもしくはFを表し、Y4は-F、-Cl、-CF3、-OCF3、-CNもしくは-OCHF2を表す。)の化合物を含むことを特徴とする発明1〜5記載の液晶媒体。
【００２１】
発明7  一般式(II-a)の化合物を、少なくとも2種以上含むことを特徴とする発明1〜6記載の液晶媒体。
発明8  一般式(II-b)の化合物を、少なくとも2種以上含むことを特徴とする発明1〜7記載の液晶媒体。
発明9  一般式(I)の含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(II)、一般式(II-a)、一般式(II-b)の含有率が5〜95質量%の範囲であることを特徴とする発明1〜8記載の液晶組成物。
【００２２】
発明10  一般式(I)、一般式(II)に加え一般式(III)
【００２３】
【化１９】
0004752082.tif 000007
【００２４】
(式中、R3、R4はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜16のアルキル基もしくはアルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基、もしくは炭素原子数1〜10のアルコキシル基で置換された炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、環F、環G及び環Hはそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、2-メチル-1,4-フェニレン基、3-メチル-1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、フルオレン-2,7-ジイル基、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピラジン-2,5-ジイル基もしくはピリダジン-2,5-ジイル基を表し、oは0、1もしくは2を表し、L7及びL8はそれぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-もしくは-C≡C-を表す。)から選んだ、少なくとも1種の化合物を含むことを特徴とする発明1〜9記載の液晶媒体。
【００２５】
発明11  一般式(III)の化合物として、一般式(III-a)
【００２６】
【化２０】
0004752082.tif 000008
【００２７】
(式中、R3、R4は一般式(III)と同じ意味を表し、環Hは1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、oは0もしくは1を表す。)の化合物を含むことを特徴とする発明10記載の液晶媒体。
【００２８】
発明12  一般式(I)の化合物として、下記の式(Ia)〜(Ie)から選んだ、少なくとも1種の化合物を含むことを特徴とする発明1〜11記載の液晶媒体。
【００２９】
【化２１】
0004752082.tif 000009
【００３０】
(式中、R1、X1、X2、X3、X4、Q1、Y2は、それぞれお互いに独立して、式(I)もしくは式(I-1)と同じ意味を表す。)
発明13  一般式(III)もしくは一般式(III-a)の化合物の含有率が5〜95質量%の範囲であることを特徴とする発明10〜12記載の液晶媒体。
発明14  一般式(II)もしくは(II-a)として一般式(II-c)
【００３１】
【化２２】
0004752082.tif 000010
【００３２】
(式中、R5は炭素原子数1〜16のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲であることを特徴とする発明1〜13記載の液晶媒体。
発明15  一般式(II)もしくは(II-a)として一般式(II-d)
【００３３】
【化２３】
0004752082.tif 000011
【００３４】
(式中、R5は炭素原子数1〜16のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率が5〜40質量%の範囲であることを特徴とする発明1〜14記載の液晶媒体。
発明16  一般式(III)もしくは一般式(III-a)の化合物として一般式(III-b)
【００３５】
【化２４】
0004752082.tif 000012
【００３６】
(式中、R6、R7はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、さらに一般式(III-c)
【化２５】
0004752082.tif 000013
(式中、R8、R9はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)から選ばれる1種もしくは2種以上の化合物を含有しその含有率が5〜60質量%の範囲であることを特徴とする発明10〜15記載の液晶媒体。
【００３７】
発明17  一般式(I)もしくは一般式(Ia)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(II)、一般式(II-a)もしくは一般式(II-b)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜40質量%の範囲で、なおかつ一般式(III)、一般式(III-a)、一般式(III-b)もしくは一般式(III-c)の化合物を1種もしくは2種以上を含有し、その含有率が5〜60質量%の範囲であることを特徴とする発明1〜16記載の液晶媒体。
発明18  一般式(I-1)
【００３８】
【化２６】
0004752082.tif 000014
【００３９】
(式中R1は、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基を表し、L1は-CH2CH2-もしくは単結合を表し、X3及びX4はそれぞれ独立的にはHもしくはFを表し、mは0もしくは1を表し、Y5は、-F、-Cl、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、-CNを表す。)で表される化合物。
一般式(I-1)は一般式(I-1a)
【００４０】
【化２７】
0004752082.tif 000015
【００４１】
(式中R1、L1、mは一般式(I-1)と同じ意味を表す。)から製造することができる。
一般式(I-1a)のテトラリン環の6位の水素原子をアルキルリチウム等の塩基を用いて引き抜いた後、ヨウ素等のハロゲンを反応させて、ハロゲン化して一般式(I-1b)
【００４２】
【化２８】
0004752082.tif 000016
【００４３】
(式中R1、L1、mは一般式(I-1)と同じ意味を表し、Zはヨウ素、臭素等のハロゲンを表す。)を得る、これに一般式(I-1c)
【００４４】
【化２９】
0004752082.tif 000017
(X3、X4は一般式(I-1)と同じ意味を表し、Y6は-H、-F、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2Fを表し、Mはマグネシウム、リチウム、セリウム、亜鉛等の金属原子を表す。)をパラジウム等の遷移金属触媒存在下に反応させる事によって一般式(I-1)を製造することができる。一般式(I-1a)は一般式(I-1d)
【化３０】
0004752082.tif 000018
【００４５】
(Xaは塩素、臭素等のハロゲンを表す。)に塩化アルミニウム等のルイス酸存在下エチレンガスを反応させることにより得られる式(I-1e)
【００４６】
【化３１】
0004752082.tif 000019
【００４７】
に一般式(I-1f)
【００４８】
【化３２】
0004752082.tif 000020
【００４９】
(式中R1、L1、mは一般式(I-1)と同じ意味を表し、Mは一般式(I-1c)と同じ意味を表す。)を反応させて一般式(I-1g)
【００５０】
【化３３】
0004752082.tif 000021
【００５１】
(式中R1、L1、mは一般式(I-1)と同じ意味を表す。)を得た後DDQ等の脱水素化剤を用いて芳香化することによって製造することができる。
また、Y5が-CNであるときの一般式(I-1)とY6が-Hであるときの一般式(I-1c)からカルボン酸を経由する方法で合成することができる。
【００５２】
発明19  式(I-1)を含有することを特徴とする発明1〜17記載の液晶媒体。
発明20  発明1〜17及び発明19記載の液晶媒体を用いた液晶表示素子。
発明21  発明1〜17及び発明19記載の液晶組成物を用いた、ねじれ角が220°〜270°であることを特徴とする超捩れネマチック(STN)液晶表示素子。
発明22  発明1〜17及び発明19記載の液晶媒体を用いたアクティブマトリックス(AM)液晶表示素子。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一例について説明する。
発明1において、第一成分として一般式(I)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、1種〜10種が好ましく、1種〜8種がより好ましく、1種〜5種が特に好ましい。また、R1は、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基が好ましく、非置換の直鎖状炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜8のアルケニル基がより好ましく、非置換の直鎖状炭素数1〜5のアルキル基もしくは炭素数2〜5のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【００５４】
【化３４】
0004752082.tif 000022
【００５５】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
環Aはトランス-1,4-シクロへキシレン基もしくは1,4-フェニレン基が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基がより好ましく、環Bはトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基もしくは単結合が好ましく、1,4-フェニレン基もしくは単結合がより好ましく、単結合が特に好ましい。L1及びL2はそれぞれ独立して、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2CH2-、-CH2CH2-CH=CH- もしくは単結合であるが、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合が好ましく、-CH2CH2-、-C≡C-もしくは単結合がより好ましく、-CH2CH2-もしくは単結合が特に好ましく、単結合がさらに好ましい。mは0から2であるが、0もしくは1が好ましく、0がより好ましい。Y1は、-F、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、-CN、R1と同じ定義もしくは式(I-1)を表すが、式(I-1)が好ましい。式(I-1)に置いて、X3及びX4はそれぞれ独立してH、FもしくはClを表すが、HもしくはFが好ましく、X3もしくはX4の少なくとも一方がFを表すことが特に好ましい。Q1は-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-もしくは単結合を表すが、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-もしくは単結合が好ましく、-OCF2-もしくは単結合がより好ましく、単結合がより好ましい。Y2はF、ClもしくはCNを表すが、Fが好ましい。第二成分として一般式(II)から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有するが、1種〜20種が好ましく、1種〜15種がより好ましく、1種〜10種が特に好ましい。また、R2は、非置換の直鎖状炭素数1〜15のアルキル基もしくは炭素数2〜15のアルケニル基が好ましく、非置換の直鎖状炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、非置換の直鎖状炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜6のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【００５６】
【化３５】
0004752082.tif 000023
【００５７】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
L3、L4は、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合が好ましく、-CH2CH2-、-C≡C-もしくは単結合がより好ましく、-CH2CH2-もしくは単結合が特に好ましい。X5、X6は、少なくとも一方がFであることが好ましい。nは、0もしくは1が好ましい。Q2は、単結合、-CF2-、-OCF2-もしくは-OCHF-を表すが、-CF2-、-OCF2-もしくは単結合が好ましく、-OCF2-もしくは単結合がより好ましく、単結合が特に好ましい。Y3は、-F、-Clもしくは-CNを表すが、-Fもしくは-CNが好ましい。
【００５８】
発明2において、少なくとも2種以上の一般式(I)の化合物を含むが、2種〜10種が好ましく、2種〜5種がより好ましい。
発明3において、一般式(I)の化合物の含有率は5〜40質量%の範囲あるが5〜35質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい。
発明4において、少なくとも2種以上の一般式(II)の化合物を含むが、2種〜20種が好ましく、2種〜15種がより好ましく、2種〜10種が特に好ましい。
【００５９】
発明5において、R2は、炭素数1〜15のアルキル基もしくは炭素数2〜15のアルケニル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜6のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【００６０】
【化３６】
0004752082.tif 000024
【００６１】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
L5、L6は-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合が好ましく、-CH2CH2-、-C≡C-もしくは単結合がより好ましく、-CH2CH2-もしくは単結合が特に好ましい。Y4はF、-CF3、-OCF3もしくは-OCHF2を表すが、Fもしくは-OCF3が好ましく、Fがより好ましい。
【００６２】
発明6においてR2は炭素数1〜15のアルキル基もしくは炭素数2〜15のアルケニル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜6のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【００６３】
【化３７】
0004752082.tif 000025
【００６４】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
L5、L6は-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-C≡C-、-(CH2)4-もしくは単結合が好ましく、-COO-、-CH2CH2-、-C≡C-もしくは単結合がより好ましく、-COO-、-CH2CH2-もしくは単結合が特に好ましい。Y4はF、-CF3、-OCF3、-CNもしくは-OCHF2を表すが、CNが好ましい。X5、X6はそれぞれ独立してHもしくはFを表すが、少なくとも一方はFであることが好ましい。
【００６５】
発明7において一般式(II-a)の化合物を少なくとも2種以上含むが、2種〜20種が好ましく、2種〜15種がより好ましく、2種〜10種が特に好ましい。
発明8において一般式(II-b)の化合物を少なくとも2種以上含むが、2種〜20種が好ましく、2種〜15種がより好ましく、2種〜10種が特に好ましい。
発明9において一般式(I)の化合物の含有率は5〜40質量%の範囲あるが、5〜35質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい、また、一般式(II)、一般式(II-a)、一般式(II-b)の含有率は5〜95質量%の範囲であるが、10〜70質量%が好ましく、10〜60質量%がより好ましい。
【００６６】
発明10においてR3、R4はそれぞれ独立的にフッ素置換されていても良い炭素原子数1〜16のアルキル基もしくはアルコキシル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数3〜16のアルケニルオキシ基、もしくは炭素原子数1〜10のアルコキシル基で置換された炭素原子数1〜12のアルキル基を表すが、炭素原子数1〜16のアルキル基もしくは炭素原子数2〜16のアルケニル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜6のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【００６７】
【化３８】
0004752082.tif 000026
【００６８】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
環F、環G及び環Hはそれぞれ独立的に1,4-フェニレン基、トランス-1,4-シクロヘキシレン基が好ましい。oは0、1もしくは2を表すが、0もしくは1が好ましい。L7及びL8はそれぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-もしくは-C≡C-を表すが、単結合もしくは-CH2CH2-が好ましく、単結合がより好ましい。また、一般式(III)の化合物を少なくとも1種以上含むが、1種〜20種が好ましく、2種〜15種がより好ましく、2種〜10種が特に好ましい。
【００６９】
発明12において一般式(Ia)〜(Ie)の中でも、一般式(Ia)および(Ic)がより好ましく、以下の一般式(Ia-1)〜(Ia-8)および(Ic-1)〜(Ic-8)が特に好ましい。
【００７０】
【化３９】
0004752082.tif 000027
【００７１】
(式中、Raは炭素数1〜5のアルキル基もしくは以下式(a)〜(e)の構造を表す)。
【００７２】
【化４０】
0004752082.tif 000028
【００７３】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
発明13において一般式(III)もしくは一般式(III-a)の化合物の含有率は5〜95質量%の範囲であるが、10〜70質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましい。発明14及び15において、R5は炭素原子数1〜16のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表すが、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜8のアルケニル基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基もしくは炭素数2〜6のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【００７４】
【化４１】
0004752082.tif 000029
【００７５】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
また、一般式(II-c)もしくは一般式(II-d)の化合物の含有率は5〜40質量%の範囲であるが、10〜40質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。また、少なくとも1種以上の一般式(II-c)もしくは一般式(II-d)の化合物を含むが、1種〜10種が好ましく、1種〜8種がより好ましく、1種〜5種が特に好ましい。
【００７６】
発明16において、R6、R7、R8、R9は炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表すが、炭素数1〜6のアルキル基もしくは炭素数2〜6のアルケニル基が好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がより好ましい。
【００７７】
【化４２】
0004752082.tif 000030
【００７８】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
また、一般式(III-b)もしくは一般式(III-c)の化合物の含有率は5〜40質量%の範囲であるが、10〜40質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。また、少なくとも1種以上の一般式(III-b)もしくは一般式(III-c)の化合物を含むが、1種〜10種が好ましく、1種〜8種がより好ましく、1種〜5種が特に好ましい。
【００７９】
発明18においてR1は、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数2〜10のアルケニル基を表すが、炭素数1〜8のアルキル基もしくは炭素数2〜8のアルケニル基が好ましく、炭素数1〜5のアルキル基もしくは炭素数2〜5のアルケニル基が特に好ましく、アルケニル基では以下式(a)〜(e)の構造がさらに好ましい。
【００８０】
【化４３】
0004752082.tif 000031
【００８１】
(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
L1は-CH2CH2-もしくは単結合を表すが、単結合が好ましい。X3及びX4はそれぞれ独立的にはHもしくはFを表すが、少なくとも一方はFを表すことが好ましい。Y5は、-F、-Cl、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、-CNを表すが、-F、-OCF3、-OCHF2、-CNが好ましく、Fがより好ましく、前述の一般式(Ia-1)〜(Ia-8)および(Ic-1)〜(Ic-8)が特に好ましい。
【００８２】
上記ネマチック液晶組成物はAM-LCDやSTN-LCDに有用であるがAM-LCDに特に有用であり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。本発明の液晶媒体は、上記の化合物以外に、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶などを含有していてもよい。
【００８３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は「質量%」を意味する。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
TN-I      ：ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
T→N      ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度(℃)
Vth       ：セル厚6μmのTN-LCDを構成した時の閾値電圧(V)
Δε      ：誘電異方性
Δn       ：複屈折率
τr=τd     ：応答速度 (msec)
【００８４】
(実施例1、比較例1)
ネマチック液晶組成物No.1
【００８５】
【化４４】
0004752082.tif 000032
【００８６】
を調製した。また、この組成物(No.1)の(Ia-2a)及び(Ic-2a)を(R-1)及び(R-2)
【００８７】
【化４５】
0004752082.tif 000033
【００８８】
に換えた組成物(比較例1)と共に諸特性を測定した結果を表1に示す。
【００８９】
【表１】
0004752082.tif 000034
【００９０】
表1に示すように、実施例1の液晶組成物は、比較例1の組成物に近い閾値電圧を有するにもかかわらず、液晶相上限温度は17℃高く下限温度も大幅に低い、その上応答速度も13msecも速いことが解る。
ここで作製した組成物を用いて、優れた表示特性を示す液晶表示装置を作成することができた。
【００９１】
(実施例2)  式(Ia-2a)の合成
【００９２】
【化４６】
0004752082.tif 000035
【００９３】
1,3-ジフルオロ-6-プロピルナフタレン20gをTHF80mlに溶解し、-50℃に冷却した。窒素雰囲気下に、n-ブチルリチウム(1.64M、n-ヘキサン溶液)71mlを20分間で滴下し、同温度で1時間撹拌した。これにヨウ素26.1gのTHF100ml溶液を同温度で20分間で滴下し、-50℃で30分撹拌した。水100mlを加えた後、室温にもどし、亜硫酸水素ナトリウム水溶液を加えて過剰のヨウ素を分解し、有機層を分離後、水層から30mlのヘキサンで抽出した。有機層を併せ、水、次いで飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を溜去し得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製して5,7-ジフルオロ-6-ヨウ化-2-プロピル-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン27.6gを得た。
窒素雰囲気下、1,3-ジフルオロ-2-ヨウ化-6-プロピルナフタレン20gおよびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)340mgのTHF80ml 溶液に、3,4,5-トリフルオロフェニルホウ酸 14.8gのTHF溶液を滴下した。5時間加熱還流した後、室温まで冷却し、10%塩酸水溶液を加えトルエンで抽出した。有機層を水洗した後、溶媒を溜去して得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー（シリカゲル10倍、ヘキサン）にて精製して1,3-ジフルオロ-6-プロピル-2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-ナフタレン11.7gを得た。
MS：m/e=332(M+)
【００９４】
【発明の効果】
本発明の液晶材料及び液晶材料の組み合わせによって、閾値電圧が低く、広いネマティック温度範囲、低い粘性を有し、高速応答性が優れた液晶媒体が得られた。また、この組成物を液晶表示素子として用いた場合、コントラスト及び信頼性が高く優れたものであった。この液晶ディスプレイはSTNおよびAM-LCDとして非常に実用的である。