JP4048570B2 - 誘電率異方性値が負の液晶性化合物、この液晶性化合物を含有する液晶組成物、及びこの液晶組成物を用いた液晶表示素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として液晶表示素子、例えば垂直配向方式、ＩＰＳ＝インプレインスイッチング、ＴＦＴ＝薄膜トランジスタ、ＴＮ＝捻れネマティック、又はＳＴＮ＝超捻れネマティック等の各種表示方式、とりわけ垂直配向方式及びＩＰＳ用の液晶組成物に好適な諸物性を発現せしめる新規な液晶性化合物、及びこれを用いた好適な諸物性を有する液晶組成物、並びにこの液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。なお、本願において、液晶性化合物なる用語は、液晶相を示す化合物および液晶相を示さないが液晶組成物の構成成分として有用である化合物の総称として用いられる。本発明で用いる表現「置換されていてもよい」は、「置き換えられてもよい」という意味で用いられる。
【０００２】
【背景技術】
従来、様々な液晶表示方式が提案されてきた。それらの一例として、次のような表示方式が挙げられる（液晶の最新技術、工業調査会編(1983)）。誘電率異方性値が正の液晶組成物を利用する方式として、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ＝能動マトリックス（ＴＦＴ又はＭＩＭ＝金属・絶縁膜・金属等）等の方式がある。また、誘電率異方性値が負の液晶組成物を利用する方式として、ＥＣＢ＝電界制御複屈折効果（ＨＡＮ＝ハイブリッド分子配列又はＤＡＰ＝垂直分子配列等）、ＤＳ＝動的散乱、ＧＨ＝ゲストホスト、又はＰＣ＝相転移等の方式がある。
これらの方式の内、現在実用化されているものの主流は誘電率異方性値が正の液晶組成物を利用する方式である。これに比べると、誘電率異方性値が負の液晶組成物を利用する方式については、実用化の程度が遅れている。このことと関連して、誘電率異方性値が負の液晶組成物やこれに用いる化合物自体の開発も、誘電率異方性値が正の液晶組成物やこれに用いる化合物の開発と比較すると、十分ではない状況にある。
【０００３】
このような状況の中、最近特に、液晶表示の欠点の一つである視角の狭さを改善するための試みが盛んに行われるようになってきた。その方式の一つが、ＩＰＳである（R.Kiefer et al, JAPAN DISPLAY'92,547(1992)、M.Oh-e et al, ASIA DISPLAY'95,577(1995)、特表平５−５０５２４７号公報、特開平７−１２８６４７号公報等）。ＩＰＳの特徴の一つは、従来の液晶パネルでは上下の基板上にそれぞれ電極が設けられていたのに対し、本方式の液晶パネルでは片側の基板上にのみくし歯形電極を設けられている点である。そして本方式のもう一つの特徴は、誘電率異方性値の正負に関係無く、液晶組成物を利用できる点である。
また、視角の狭さを改善するための試みのもう一つの例として、液晶分子の垂直配向を利用して視角の改善を図った方式が挙げられる（特開平２−１７６６２５号公報等）。本方式の特徴の一つは、誘電率異方性が負の液晶組成物を使用することである。
このような背景から、誘電率異方性値が負である液晶性化合物並びに液晶組成物が強く要望されるようになってきた。
【０００４】
ところで、全ての表示方式において、用いられる液晶組成物は、適切な誘電率異方性値のみならず、その他の特性、例えば屈折率異方性値（△ｎ）、弾性定数比Ｋ33/Ｋ11（Ｋ33：ベンド弾性定数、Ｋ11：スプレイ弾性定数）の値等の諸物性値も最適な値に調整する必要があり、更にまた液晶相が適当な温度範囲にあること、及び低温に於いても低粘度であること等が要求される。
従来より公知の液晶性化合物の中で、単独でこれらの条件を全て満たす化合物はなかった。従って、通常液晶相として使用することができる組成物を得るためには、数種類から二十数種類の液晶相を有する化合物及び必要により更に数種類の液晶相を有しない化合物を混合して調製されている。従って、個々の液晶性化合物は、他の液晶性化合物との相溶性が良好なこと、低温環境下での使用の要求から低温域での相溶性が良好であること等の特性も要求されている。
【０００５】
しかしながら、前記の通り従来の表示方式は誘電率異方性値が正である液晶性化合物を含有する液晶組成物を用いたものが主流であったため、誘電率異方性値が負である化合物や組成物についてはその開発が十分であるとは言えなかった。このため、このように多様化する方式やそれに伴う様々な特性への対応が不十分であった。例えば、
・誘電率異方性値が負であっても、その絶対値が小さい、
・弾性定数が大きいため駆動電圧を下げることができない、
・相溶性が悪いので多量に用いることができない、
・屈折率異方性値の自由な設定が困難である、
・粘度が大きい、
・化学的・物理的安定性が悪い
等と言う問題があった。
【０００６】
本発明以前に９，１０−ジヒドロフェナントレン骨格を有する液晶性化合物については既に報告がなされている（特開昭５７−８１４４１）。しかし、ここに開示された化合物は、例えば適切な誘電率異方性値や屈折率異方性値、小さな弾性定数、良好な相溶性、低い粘度、高い化学的・物理的安定性等の、この化合物を液晶組成物に用いるために必要な物性値は必ずしも満足なものではなく、特に絶対値の大きな負の誘電率異方性は有せず、さらなる改善が求められていた。
また、ここには９，１０−ジヒドロフェナントレン骨格を有する化合物を、誘電率異方性値が負である液晶性化合物へと誘導する発想は存在しない。特に、３，４，５，６位の水素をフッ素置換した化合物は今まで知られていなかった。
このように、本発明の化合物は先行技術からは容易に着想できないものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式、ＩＰＳ、ＥＣＢ（ＨＡＮ又はＤＡＰ等）、ＤＳ、ＧＨ又はＰＣ等、誘電率異方性値が負である化合物や組成物を用いる各種表示方式に使用できるのみならず、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ（ＴＦＴ又はＭＩＭ）等、誘電率異方性値が正である化合物や組成物を用いる各種表示方式用の液晶組成物の諸特性の調整にも使用することが出来る、前記の問題点を解決した新規な液晶性化合物、これを含有する液晶組成物及び該液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明者らは上記課題の解決のため鋭意研究の結果、請求項１〜４に記載の化合物が絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有するのみならず、適切な屈折率異方性値を有し、弾性定数が小さく、相溶性がよく、粘度が低く、化学的・物理的安定性が高いこと、並びに請求項１〜４に記載の化合物を液晶組成物中に用いることで、弾性定数が小さく、誘電率異方性値及び屈折率異方性値の適切な設定ができ、粘度が低く、化学的・物理的安定性に優れた液晶組成物、とりわけ絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有する液晶組成物が得られること、及び該組成物を用いて液晶表示素子が得られることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、下記の〔１〕〜〔１４〕の構成を有する。
〔１〕 一般式（２）で表される液晶性化合物。
式（２）中、Ｒ １ 及びＹ １ は各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、シアン酸基、イソシアノ基又はイソチオシアン酸基を表し、前記のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、及びアルコキシアルコキシ基中の１個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよく；Ｘ １ 、Ｘ ２ 、Ｘ ３ 及びＸ ４ は各々独立して単結合、−（ＣＨ ２ ） ２ −、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ ２ Ｏ−、−ＯＣＨ ２ −、−（ＣＨ ２ ） ４ −、−（ＣＨ ２ ） ３ Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ ２ ） ３ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ ＣＨ ２ −、−ＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ −、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ ２ Ｏ−、−ＯＣＦ ２ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ Ｏ−、−ＯＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ ２ ＣＦ ２ −、−ＣＦ ２ ＣＨ ２ −、−（ＣＦ ２ ） ２ −、−（ＣＦ ２ ） ４ −、−（ＣＨ ２ ） ２ ＣＯＯ−、−ＯＣＯ（ＣＨ ２ ） ２ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣ≡Ｃ−又は−Ｃ≡ＣＣＨ＝ＣＨ−を表し；環Ａ １ 、環Ａ ２ 、環Ａ ３ 、環Ａ ４ 及び環Ａ ５ は各々独立してトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、又は下記一般式（１）で表される基を表し、これら環Ａ １ 、環Ａ ２ 、環Ａ ３ 、環Ａ ４ 及び環Ａ ５ の内少なくとも１個は一般式（１）で表される基であり、前記の１，４−シクロへキシレン及び１，４−フェニレンにおいては、これらの環を構成する炭素原子の１つまたは２つは酸素原子又は窒素原子で置換されていてもよく、一般式（１）で表される基を除く環の水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよく；ａ １ 、ａ ２ 、ａ ３ 、ａ ４ 及びａ ５ は各々独立して０又は１を表すが、ａ １ ＋ａ ２ ＋ａ ３ ＋ａ ４ ＋ａ ５ ≧１であり；また、この化合物を構成する各原子はその同位体で置換されていてもよい。
【００１０】
【化９】
【００１１】
（式中、Ｇは−ＣＨ ２ −、または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を表す。）
【００１２】
〔２〕 Ｇが−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −である第〔１〕項に記載の液晶性化合物。
〔３〕 Ｒ １ 及びＹ １ が各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、または炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基であり、これらの基中の１個以上の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい、第〔１〕項に記載の液晶性化合物。
【００１７】
〔４〕 第〔１〕項に記載の一般式（２）におけるＲ １ 及びＹ １ が各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、または炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基である、第〔２〕項に記載の液晶性化合物。
【００２０】
〔５〕 第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の液晶性化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする、少なくとも２成分からなる液晶組成物。
〔６〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００２１】
【化１３】
【００２２】
（式中、Ｒ2は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ2はフッ素原子、塩素原子、−ＯＣＦ3、−ＯＣＦ2Ｈ、−ＣＦ3、−ＣＦ2Ｈ、−ＣＦＨ2、−ＯＣＦ2ＣＦ2Ｈ又は−ＯＣＦ2ＣＦＨＣＦ3を表し、Ｌ1及びＬ2は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Ｚ1及びＺ2は各々独立して−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、環Ｑ1はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ2はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２３】
〔７〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００２４】
【化１４】
【００２５】
（式中、Ｒ3及びＲ4は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ3はシアノ基又は−Ｃ≡Ｃ−ＣＮを表し、環Ｑ3はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル又はピリミジン−２，５−ジイルを表し、環Ｑ4はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ5はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｚ3は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、Ｌ3、Ｌ4及びＬ5は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、ｂ、ｃ及びｄは各々独立して０又は１を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２６】
〔８〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００２７】
【化１５】
【００２８】
（式中、Ｒ5及びＲ6は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ6、環Ｑ7及び環Ｑ8は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、Ｚ4及びＺ5は各々独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２９】
〔９〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（１１）、（１２）及び（１３）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００３０】
【化１６】
【００３１】
（式中、Ｒ7及びＲ8は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ9及び環Ｑ10は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｌ6及びＬ7は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表すが同時に水素原子を表すことはなく、Ｚ6及びＺ7は各々独立して、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００３２】
〔１０〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（１１）、（１２）及び（１３）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
〔１１〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００３３】
〔１２〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第四成分として、前記一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
〔１３〕 第〔５〕〜〔１２〕項の何れか１項に記載の液晶組成物に加えて、更に１種類以上の光学活性化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
〔１４〕 第〔５〕〜〔１３〕項の何れか１項に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
【００３４】
第〔９〕項及び第〔１０〕項の発明は、Ｎ型（Δεが負）の液晶組成物に関する発明である。Ｎ型の液晶組成物は、例えば特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳ等、種々の表示方式で駆動できる。また、第〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔１１〕及び〔１２〕項の発明はＰ型（Δεが正）の液晶組成物に関する発明であるが、このようなＰ型液晶組成物の成分としてＮ型の化合物を使用することもできる。このことによって、誘電率異方性値を液晶組成物の使用目的に応じて自由に設定できるのみならず、その他の特性、例えば液晶組成物の屈折率異方性値や弾性定数のコントロール等も可能となる。
【００３８】
一般式（２）で表される本発明の化合物の好ましい態様を以下に示す。
一般式（２）で表される化合物のＲ1及びＹ1は各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、シアン酸基、イソシアノ基、又はイソチオシアン酸基であり、前記のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、及びアルコキシアルコキシ基中の１個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよい。
【００４０】
Ｒ1及びＹ1の例としてより具体的には、以下の基又は原子を示すことができる。
−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｈ7、−Ｃ4Ｈ9、−Ｃ5Ｈ11、−Ｃ6Ｈ13、−Ｃ7Ｈ15、−Ｃ8Ｈ17、−Ｃ9Ｈ19、−Ｃ10Ｈ21、−ＣＦＨ2、−ＣＦ2Ｈ、−ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ2ＣＨＦ2、−ＣＨ2ＣＦ3、−ＣＦ2ＣＨ3、−ＣＦ2ＣＦ2Ｈ、−ＣＦＨＣＦ3、−ＣＦ2ＣＦ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）2ＣＨＦ2、−（ＣＨ2）2ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＦ2ＣＦ3、−ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｆ7、−ＣＦ2ＣＦＨＣＦ3、−（ＣＨ2）3ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）4ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）5ＣＨ2Ｆ、−ＣＦ2Ｃ3Ｈ7、−ＣＨ2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＣＦ2ＣＨ3、−ＣＦ2Ｃ4Ｈ9、−ＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−（ＣＨ2）3ＣＦ2ＣＨ3、
【００４１】
−ＯＣＨ3、−ＯＣ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｈ7、−ＯＣ4Ｈ9、−ＯＣ5Ｈ11、−ＯＣ6Ｈ13、−ＯＣ7Ｈ15、−ＯＣ8Ｈ17、−ＯＣ9Ｈ19、−ＯＣ10Ｈ21、−ＯＣＦＨ2、−ＯＣＦ2Ｈ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＨ2ＣＨＦ2、−ＯＣＨ2ＣＦ3、−ＯＣＦ2ＣＨ3、−ＯＣＦ2ＣＦ2Ｈ、−ＯＣＦＨＣＦ3、−ＯＣＦ2ＣＦ3、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＦ3、−ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＦ3、−ＯＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｆ7、−ＯＣＦ2ＣＦＨＣＦ3、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2Ｃ3Ｈ7、−ＯＣＨ2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＦ2ＣＨ3、−ＯＣＦ2Ｃ4Ｈ9、−ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＦ2ＣＨ3、
【００４２】
−ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、
【００４３】
−ＣＦ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ2ＣＦ＝ＣＦ2、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＦＨ、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＦ、−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨＦ、−（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨＦ、−（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｃｌ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＦ3、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＦ3、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＦ3、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）4ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）4ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）4ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＦ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨＦＣＨ3、
【００４４】
−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨ2、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、
【００４５】
−ＯＣＨ2ＣＦ＝ＣＦ2、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＦ2、−ＯＣＨ2ＣＦ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、
【００４６】
−Ｃ≡ＣＨ、−Ｃ≡ＣＣＨ3、−Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＨ、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣＨ3、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＨ、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＨ3、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＨ、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣＨ3、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、
−Ｃ≡ＣＣＦ3、−Ｃ≡ＣＣ2Ｆ5、−Ｃ≡ＣＣ3Ｆ7、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣＦ3、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＦ3、
【００４７】
−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＨ、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣＨ3、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＨ、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＨ、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、
【００４８】
−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣＦ3、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＦ3、−ＣＨ2ＯＣＨ3、−ＣＨ2ＯＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＯＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＯＣ4Ｈ9、−ＣＨ2ＯＣ5Ｈ11、−（ＣＨ2）2ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＯＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2ＯＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）2ＯＣ5Ｈ11、−（ＣＨ2）3ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）3ＯＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）3ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）3ＯＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）3ＯＣ5Ｈ11、−（ＣＨ2）4ＯＣＨ3、
【００４９】
−ＣＦ２ＯＣＨ３、−ＣＦ２ＯＣ２Ｈ５、−ＣＦ２ＯＣ３Ｈ７、−ＣＦ２ＯＣ４Ｈ９、−ＣＦ２ＯＣ５Ｈ１１、−ＣＨ２ＯＣＦ３、−ＣＨ２ＯＣ２Ｆ５、−ＯＣＨ２ＯＣＨ３、−ＯＣＨ２ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣＨ２ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣＨ２ＯＣ５Ｈ１１、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ２Ｈ５、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ３Ｈ７、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ４Ｈ９、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ５Ｈ１１、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ２Ｈ５、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ３Ｈ７、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ４Ｈ９、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ５Ｈ１１、−Ｏ（ＣＨ２）４ＯＣＨ３、−ＯＣＨ ２ ＯＣＦ ３ 、−ＯＣＨ ２ ＯＣ ２ Ｆ ５ 、
【００５１】
水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、シアン酸基、イソシアノ基、及びイソチオシアン酸基。
【００５３】
一般式（２）で表される化合物の負の誘電率異方性値の絶対値をより大きくしたい場合、Ｒ1及びＹ1は、炭素原子と水素原子のみから構成される飽和アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシアルコキシ基、又は水素原子等の極性の低い置換基であることが好ましい。
【００５４】
一般式（２）で表される化合物のＸ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−（ＣＨ2）4−、−（ＣＨ2）3Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ2）3−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ2ＣＦ2−、−ＣＦ2ＣＨ2−、−（ＣＦ2）2−、−（ＣＦ2）4−、−（ＣＨ2）2ＣＯＯ−、−ＯＣＯ（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣ≡Ｃ−、又は−Ｃ≡ＣＣＨ＝ＣＨ−である。
【００５５】
一般式（２）で表される化合物の化学的・物理的安定性に特に注目する場合、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−（ＣＨ2）4−、−（ＣＨ2）3Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ2）3−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ2ＣＦ2−、−ＣＦ2ＣＨ2−、−（ＣＦ2）2−、−（ＣＦ2）4−、−（ＣＨ2）2ＣＯＯ−、又は−ＯＣＯ（ＣＨ2）2−であることが好ましい。
【００５６】
一般式（２）で表される化合物の環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４及び環Ａ５の内、最低限一つは一般式（１）で表される環である。
この式中のＧは−ＣＨ ２ −、または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −である。即ち、一般式（１）で表される基は３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジイル、または３，４，５，６−テトラフルオロ−９Ｈ−フルオレン−２，７−ジイルである。
【００５７】
上記以外の環で好ましい環としては、ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、及び１，４−フェニレンが挙げられ、１，４−シクロへキシレン及び１，４−フェニレンにおいては、これらの環を構成する炭素原子の１つまたは２つは窒素原子又は酸素原子で置換されていてもよく、環上の水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよい。
【００５８】
具体的には、１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル、及び２，２−ジクロロビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイルが挙げられる。
更に、環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、以下に示す環も挙げられる。
ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、及びテトラヒドロピラン−２，５−ジイル。
【００５９】
一般式（２）で表される化合物の化学的・物理的安定性に特に注目する場合、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４及び環Ａ５に好ましい環は、一般式（１）で表される環（例えば３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジイル）であるが、それら以外の環で、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４及び環Ａ５に好ましい環として以下に示す環が挙げられる。
１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル、又は２，２−ジクロロビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル等、
環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、及び２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル。
【００６０】
一般式（２）で表される化合物の負の誘電率異方性値の絶対値をより大きくしたい場合、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4及び環Ａ5に好ましい環は、一般式（１）で表される環（例えば３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジイル）であるが、それら以外の環で、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4及び環Ａ5に好ましい環として以下に示す環が挙げられる。
１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル、及び２，２−ジクロロビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル。
環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、及びテトラヒドロピラン−２，５−ジイルが挙げられる。
【００６１】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有する。このため、本発明の化合物を主として用いることにより、誘電率異方性値が負の液晶組成物を調整することができる。この液晶組成物は、とりわけ特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳ等をはじめとする、誘電率異方性値が負の液晶組成物を使用する素子の作成に有用なものである。また、他の液晶化合物や組成物に本発明の化合物を混合使用することで、誘電率異方性値の適切な設定を行うことができるため、他の液晶性化合物や組成物の適用範囲を広げることができる。
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は小さい弾性定数を有し、また、該定数の温度依存性も小さい。従って、本発明の化合物を使用することで駆動電圧の低い新規液晶組成物を調整することができる。
【００６２】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は他の液晶性化合物との良好な相溶性を有している。このため、本発明の化合物を液晶組成物に配合したとき、化合物の析出などの問題が起こり難い。また本発明の化合物を液晶組成物に多量に配合することができ、その結果本発明の化合物の有する優れた特性を液晶組成物に強く反映させることができる。
【００６３】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は、その構造を適切に設計することで所望の大きさの屈折率異方性値を得ることができる。即ち、特に高い屈折率異方性値を必要とする場合は、芳香族環等の共鳴構造を持つ部位を多く含む環を選択すればよい。低い屈折率異方性値を必要とする場合はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル環等の共鳴構造を持たない部位を多く含む環を選択すればよい。より詳しく説明すれば、一般式（２）で表される本発明の化合物は、Ｒ1、Ｙ1、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4、環Ａ5、ａ1、ａ2、ａ3、ａ4及びａ5を適切に選択することで所望の大きさの屈折率異方性値を得ることができる。更に詳しく説明すれば、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4及び環Ａ5 を適切に選択することで屈折率異方性値を調整することができる。即ち、特に高い屈折率異方性値を必要とする場合は、芳香族環等の共鳴構造を持つ部位を多く含む環を選択すればよい。低い屈折率異方性値を必要とする場合はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル環等の共鳴構造を持たない部位を多く含む環を選択すればよい。
屈折率異方性値を自由に選択することで、液晶パネルの設計の自由度が大きくなる。
【００６４】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は何れも低い粘性を有し、液晶組成物に多量に使用しても、液晶組成物全体の粘度を著しく上昇させることはない。また、粘度の温度依存性、特に低温での温度依存性が極めて小さい。この優れた粘性を有する液晶性化合物を使用することで高速応答性を有する液晶組成物を調整することができる。
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は何れも化学的・物理的に安定で、これを使用した液晶組成物の比抵抗値、電圧保持率は高い。紫外線、加熱といった外的要因に対する安定性が高く実用液晶組成物の構成要素として十分な化学的・物理的安定性を持つ。
【００６５】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は環の数を適切に選択することでその相転移温度を調整することができる。即ち、特に高い透明点を必要とする場合には環の数の多い化合物を、特に低い透明点を必要とするときは環の数の少ない化合物を選択すればよい。
【００６６】
このように、請求項１〜４に記載の本発明の化合物は、電気光学表示材料として好適な諸物性を有する。本発明の化合物を使用することで良好な特性を持つ新規液晶組成物を調整することができる。また、用途に応じてその構造を適切に設計することにより、目的の特性を持つ液晶性化合物、それを用いた液晶組成物や液晶表示素子を得ることもできる。
例えば、本発明の化合物は大きな負の誘電率異方性値を表すことを特徴とするが、誘電率異方性値が負の液晶組成物のみに使用することができるにとどまらず、正の誘電率異方性値を持つ組成物に添加してその誘電率異方性値や、その他の特性を調整することもできる。
より詳しく説明すれば、本発明の化合物やこれを用いた液晶組成物は誘電率異方性値が負である化合物や組成物を用いる各種表示方式（例えば、特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式、ＩＰＳ、ＥＣＢ（ＨＡＮ又はＤＡＰ等）、ＤＳ、ＧＨ又はＰＣ等）、とりわけ特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳに使用できる。しかし、それらの方式に使用できるのみならず、誘電率異方性値が正である化合物や組成物を用いる各種表示方式（例えば、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ（ＴＦＴ又はＭＩＭ）等）用の液晶組成物の諸特性（例えば、誘電率異方性値、弾性定数、屈折率異方性値、粘度、又は化学的・物理的安定性）の改善や調整にも使用することができる。
【００６７】
以下、本発明の液晶組成物に関して説明する。本発明に係る液晶組成物は、請求項１〜４の何れかに記載の化合物の少なくとも１種類を０．１〜９９．９重量％の割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるために好ましい。
更に詳しくは、本発明で提供される液晶組成物は、請求項１〜４の何れかに記載の化合物を少なくとも１種類含有する第一成分に加え、液晶組成物の目的に応じて一般式（３）〜（１３）で表される化合物群から選択される化合物を適当な割合で混合することにより完成する。
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（３）〜（５）で表される化合物として、好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ2及びＹ2は前記と同一の意味を表す。）
【００６８】
【化１７】
【００６９】
【化１８】
【００７０】
【化１９】
【００７１】
一般式（３）〜（５）で表される化合物は誘電率異方性値が正の化合物であり、熱的安定性や化学的安定性が非常に優れており、電圧保持率の高い、あるいは比抵抗値の大きいといった高信頼性が要求されるＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には、特に好ましい化合物である。
ＴＦＴ用の液晶組成物を調整する場合、一般式（３）〜（５）で表される化合物の使用量は、液晶組成物の全重量に対して０．１〜９９．９重量％の範囲で使用できるが、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、一般式（８）〜（１０）で表される化合物を、粘度調整の目的で更に含有してもよい。
ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調製する場合も一般式（３）〜（５）で表される化合物を使用することができる。その場合５０重量％以下の使用量が好ましい。
【００７２】
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（６）〜（７）で表される化合物として、好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ3、Ｙ3及びＲ4は前記と同一の意味を表す。）
【００７３】
【化２０】
【００７４】
【化２１】
【００７５】
一般式（６）〜（７）で表される化合物は誘電率異方性値が正でその値が大きく、特に液晶組成物のしきい値電圧を小さくする目的で使用される。また、屈折率異方性値の調整、透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的にも使用される。更に、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物のＶ−Ｔ曲線の急峻性を改良する目的にも使用される。
【００７６】
一般式（６）〜（７）で表される化合物は、ＳＴＮ及びＴＮ用の液晶組成物を調製する場合には、特に好ましい化合物である。
一般式（６）〜（７）で表される化合物の使用量を増加させると、液晶組成物のしきい値電圧が小さくなり、粘度が上昇する。従って、液晶組成物の粘度が要求特性を満足する限り、多量に使用した方が低電圧駆動できるので有利である。一般式（６）〜（７）で表される化合物の使用量は、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調整する場合には０．１〜９９．９重量％の範囲で使用できるが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。
【００７７】
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（８）〜（１０）で表される化合物として好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ5及びＲ6は前記と同一の意味を表す。）
【００７８】
【化２２】
【００７９】
一般式（８）〜（１０）で表される化合物は、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。一般式（８）で表される化合物は主として粘度調整又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。また、一般式（９）及び（１０）で表される化合物は透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。
一般式（８）〜（１０）で表される化合物の使用量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が大きくなり、粘度が小さくなる。従って、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満足している限り、多量に使用することができる。一般式（８）〜（１０）で表される化合物の使用量は、ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には、好ましくは４０重量％、より好ましくは３５重量％以下である。また、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調整する場合には、好ましくは７０重量％以下、より好ましくは６０重量％以下である。
【００８０】
本発明の液晶組成物で用いられる一般式（１１）〜（１３）で表される化合物として好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ7及びＲ8は前記と同一の意味を表す。）
【００８１】
【化２３】
【００８２】
一般式（１１）〜（１３）で表される化合物は、本発明の請求項１〜４に記載の化合物と同様、誘電率異方性の値が負の化合物であり、Ｎ型の液晶組成物のベース化合物として、あるいはＰ型の液晶組成物の誘電率異方性の制御に用いられる。
その他の用途として、一般式（１１）で表される化合物は２環化合物であり、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。一般式（１２）で表される化合物は透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。一般式（１３）で表される化合物はネマチックレンジを広げる目的の他、しきい値電圧を小さくする目的及び屈折率異方性値を大きくする目的で使用される。
【００８３】
一般式（１１）〜（１３）で表される化合物は主としてＮ型の液晶組成物に使用され、その使用量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が小さくなるが、粘度が大きくなる。従って、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満足している限り、少量使用することが望ましい。しかしながら負の誘電率異方性の絶対値が５以下であるので、４０重量％より少なくなると低電圧駆動が出来なくなる場合がある。一般式（１１）〜（１３）で表される化合物の使用量は、Ｎ型のＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には４０重量％以上が好ましく、より好ましくは５０〜９５重量％である。また、弾性定数をコントロールし、液晶組成物の電圧−透過率曲線（Ｖ−Ｔカーブ）を制御する目的で、一般式（１１）〜（１３）で表される化合物をＰ型の組成物に混合する場合もある。この場合の一般式（１１）〜（１３）で表される化合物使用量は３０重量％以下が好ましい。
【００８４】
また、本発明の液晶組成物には、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）用液晶組成物等の特別な場合を除き、通常、液晶組成物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（ｒｅｖｅｒｓｅ ｔｗｉｓｔ）を防ぐ目的で、光学活性化合物を添加する。
本発明は、このような目的で使用される公知の光学活性化合物が何れも使用できるが、好ましい化合物として以下の光学活性化合物を挙げることができる。
【００８５】
【化２４】
【００８６】
本発明の液晶組成物では、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用及び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）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種類以上の光学活性化合物を添加してもよい。
【００８７】
本発明の液晶組成物は、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、又はテトラジン系等の二色性色素を添加してＧＨ用の液晶組成物としても使用できる。あるいは、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作製したポリマーネットワーク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）に代表されるポリマー分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）用の液晶組成物としても使用できる。その他、ＤＳ用の液晶組成物としても使用できる。
【００８８】
本発明の液晶組成物は、慣用な方法で調製される。一般には、種々の成分を高い温度で互いに溶解させる方法がとられている。
【００８９】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は公知の有機合成化学的手法により容易に製造できる。その製造方法の一例を反応式１に示す。
【００９０】
【化２５】
【００９１】
以下に、上記の合成経路について説明する。
式１の化合物は、塩化アルミニウムの存在下、塩化バレリルとのフリーデルクラフツ反応により式２の化合物へと誘導される。
式２の化合物は、水素化硼素ナトリウムによる還元の後、酸性条件下、脱水されて式３の化合物へと誘導される。
式３の化合物は、パラジウムカーボンを触媒に用いた接触還元により、式４の化合物へと誘導される。
式４の化合物は、ｓｅｃ−ブチルリチウムによりリチオ化した後、硼酸トリメチルと反応させて、式５の化合物へと誘導される。
式５の化合物は、過酸化水素による酸化により、式６の化合物へと誘導される。
式６の化合物は、水素化ナトリウムと反応させた後、トランス−４−ブロモメチル−ｎ−プロピルシクロヘキサンと反応させて、式７の目的の化合物へと誘導される。
【００９２】
【実施例】
以下、実施例により本発明の化合物の製造法及び使用例について更に詳細に説明する。なお、本発明は実施例により何等制限を受けるものではない。実施例の説明において、Ｎは規定濃度（グラム当量／ｌ）、Ｍはモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）を表し、液晶性化合物のΔε（誘電率異方性値）は、下記の母液晶Ａ８５ｗｔ％と当該化合物１５ｗｔ％とからなる組成物からの外挿値（２５℃において測定）を表し、Δｎ（屈折率異方性値）は、下記の母液晶Ｂ８５ｗｔ％と当該化合物１５ｗｔ％とからなる組成物の実測値（２５℃において測定）を表す。
母液晶Ａの組成
【００９３】
【化２６】
【００９４】
上記の一般式で表され、両末端のアルキル基（Ｒ9、Ｒ10）が異なる５種類のエステル化合物を、下記の割合で混合し母液晶Ａとした。
【００９５】
母液晶Ｂの組成
【００９６】
【化２７】
【００９７】
上記の一般式で表され、末端のアルキル基（Ｒ11、Ｒ12）が異なる４種類の化合物を、下記の割合で混合し母液晶Ｂとした。
【００９８】
実施例１
２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）メチルオキシ−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ｎ−ペンチル−９，１０−ジヒドロフェナントレン（７）の合成
第１段
２−ｎ−バレリル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）の合成
３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）（２５２．２ｇ、１．０ｍｏｌ）を二硫化炭素（６００ｍｌ）に溶解し、−１０℃に冷却した。同温度に保ちながら、無水塩化アルミニウム（１２０．０ｇ，０．９０ｍｏｌ）を加え、次いで同温度に保ちながら、塩化バレリル（１３２．６ｇ、１．１ｍｏｌ）を３０分かけて滴下し、同温度で２時間撹拌した。撹拌終了後、冷却下１Ｎの希塩酸（８００ｍｌ）中に反応液を投入し、次いでトルエン（１０００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（８００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：トルエン）で精製して、２−ｎ−バレリル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）（８０．９ｇ、０．２４ｍｏｌ；収率２４％）を得た。
ＭＳ／３３６（Ｍ+）。
【００９９】
第２段
２−（ペンタ−１−エニル）−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（３）の合成
第１段で得られた２−ｎ−バレリル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）（８０．７ｇ、０．２４ｍｏｌ）及びメタノール（３００ｍｌ）の混合物に、−１０℃で水素化硼素ナトリウム（４．０ｇ、０．１１ｍｏｌ）を加え、その後徐々に昇温し、０℃で２時間反応させた。反応終了後、冷却下、反応液に１Ｎの希塩酸（１００ｍｌ）を加え、次いでメタノールを減圧留去した。残渣にトルエン（３００ｍｌ）を加えて抽出した。得られた有機層を水（３００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。この有機層にｐ−トルエンスルホン酸１水和物（２．３ｇ、０．０１２ｍｏｌ）を加え、１時間加熱還流させた。反応液を室温まで冷却した後、１Ｎの炭酸水素ナトリウム水溶液（２０ｍｌ）を加えて反応液を中和し、次いで有機層を分取した。得られた有機層を水（３００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去して、２−（ペンタ−１−エニル）−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（３）の粗製物を得た。
【０１００】
第３段
２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（４）の合成
第２段で得られた２−（ペンタ−１−エニル）−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（３）の粗製物、５％パラジウムカーボン（４．０ｇ）、エタノール（２００ｍｌ）及びトルエン（２００ｍｌ）の混合物を撹拌下、常温、常圧で５時間水素添加した。反応終了後、濾過によりパラジウムカーボンを除去し、減圧下で濾液から溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：ヘキサン）で精製して、２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（４）（１１．７ｇ、０．０３６ｍｏｌ、２からの収率１５％）を得た。
ＭＳ／３２２（Ｍ+）。
【０１０１】
第４段
７−（２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントリル）硼酸（５）の合成
第３段で得られた２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（４）（１１．６ｇ、０．０３６ｍｏｌ）及びＴＨＦ（テトラヒドロフラン）（６０ｍｌ）の混合物に、−７８℃で１．５６Ｍのｓｅｃ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（２５．４ｍｌ、０．０４０ｍｏｌ）を３０分で滴下し、そのまま１時間撹拌した。次いで、同温度で反応液に硼酸トリメチル（５．６ｇ、０．０５４ｍｏｌ）のＴＨＦ（２０ｍｌ）溶液を３０分で滴下し、その後徐々に昇温し室温で２時間反応させた。反応終了後、反応液を２Ｎの希塩酸（８０ｍｌ）に加え、次いでジエチルエーテル（２００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（１５０ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をヘキサンで洗浄して、７−（２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントリル）硼酸（５）（９．５２ｇ、０．０２６ｍｏｌ、収率７２％）を得た。
ＭＳ／３６６（Ｍ+）。
【０１０２】
第５段：２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ヒドロキシ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（６）の合成
第４段で得られた７−（２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントリル）硼酸（５）（９．４７ｇ、０．０２６ｍｏｌ）を蟻酸（５０ｍｌ）に溶解し、氷冷下、３０重量％の過酸化水素水溶液（５．９０ｇ、０．０５２ｍｏｌ）を滴下した。反応液を加熱し、５０℃で２時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、１Ｎのチオ硫酸ナトリウム水溶液（１００ｍｌ）を加えて室温で２時間反応させた。次いで反応液にトルエン（１５０ｍｌ）を加えて抽出し、得られた有機層を水（１００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：ジエチルエーテル／エタノール＝２０／１）で精製して、２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ヒドロキシ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（６）（６．０７ｇ、０．０１８ｍｏｌ；収率６９％）を得た。
ＭＳ／３３８（Ｍ+）。
【０１０３】
第６段
２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）メチルオキシ−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ｎ−ペンチル−９，１０−ジヒドロフェナントレン（７）の合成
第５段で得られた２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ヒドロキシ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（６）（６．０２ｇ、０．０１８ｍｏｌ）、ＴＨＦ（５０ｍｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）の混合物を氷冷し、６０％水素化ナトリウム（１．０８ｇ、００２７ｍｏｌ）を加えた。徐々に室温まで昇温し、水素ガスの発生が終了するまで反応させた。再び氷冷し、トランス−４−ブロモメチル−ｎ−プロピルシクロヘキサン（４．３４ｇ、０．０２０ｍｏｌ）のＴＨＦ（２０ｍｌ）溶液を滴下した後、７０℃まで昇温し３時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、反応液が約３分の１の体積になるまで減圧濃縮した後、水（６０ｍｌ）を加え、次いでトルエン（１２０ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：トルエン）、次いで再結晶（溶媒：トルエン）で精製して、２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）メチルオキシ−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ｎ−ペンチル−９，１０−ジヒドロフェナントレン（７）（３．３５ｇ、０．００７ｍｏｌ；収率４０％）を得た。
ＭＳ／４７７（Ｍ+）、Δε＝−１０．４、Δｎ＝０．１４４。
【０１０４】
実施例１の方法に準じて、以下の化合物の合成ができる。
【０１０５】
【化２８】
【０１０６】
【化２９】
【０１０７】
【化３０】
【０１０８】
【化３１】
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、絶対値の大きな負の誘電率異方性値を持ち、かつ低粘性で、制御された光学異方性値、高い比抵抗値及び高い電圧保持率を有し、熱や紫外線照射に対しても安定である液晶性化合物、これを含有する液晶組成物及び該液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子を提供することが可能となった。
【発明の属する技術分野】
本発明は主として液晶表示素子、例えば垂直配向方式、ＩＰＳ＝インプレインスイッチング、ＴＦＴ＝薄膜トランジスタ、ＴＮ＝捻れネマティック、又はＳＴＮ＝超捻れネマティック等の各種表示方式、とりわけ垂直配向方式及びＩＰＳ用の液晶組成物に好適な諸物性を発現せしめる新規な液晶性化合物、及びこれを用いた好適な諸物性を有する液晶組成物、並びにこの液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。なお、本願において、液晶性化合物なる用語は、液晶相を示す化合物および液晶相を示さないが液晶組成物の構成成分として有用である化合物の総称として用いられる。本発明で用いる表現「置換されていてもよい」は、「置き換えられてもよい」という意味で用いられる。
【０００２】
【背景技術】
従来、様々な液晶表示方式が提案されてきた。それらの一例として、次のような表示方式が挙げられる（液晶の最新技術、工業調査会編(1983)）。誘電率異方性値が正の液晶組成物を利用する方式として、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ＝能動マトリックス（ＴＦＴ又はＭＩＭ＝金属・絶縁膜・金属等）等の方式がある。また、誘電率異方性値が負の液晶組成物を利用する方式として、ＥＣＢ＝電界制御複屈折効果（ＨＡＮ＝ハイブリッド分子配列又はＤＡＰ＝垂直分子配列等）、ＤＳ＝動的散乱、ＧＨ＝ゲストホスト、又はＰＣ＝相転移等の方式がある。
これらの方式の内、現在実用化されているものの主流は誘電率異方性値が正の液晶組成物を利用する方式である。これに比べると、誘電率異方性値が負の液晶組成物を利用する方式については、実用化の程度が遅れている。このことと関連して、誘電率異方性値が負の液晶組成物やこれに用いる化合物自体の開発も、誘電率異方性値が正の液晶組成物やこれに用いる化合物の開発と比較すると、十分ではない状況にある。
【０００３】
このような状況の中、最近特に、液晶表示の欠点の一つである視角の狭さを改善するための試みが盛んに行われるようになってきた。その方式の一つが、ＩＰＳである（R.Kiefer et al, JAPAN DISPLAY'92,547(1992)、M.Oh-e et al, ASIA DISPLAY'95,577(1995)、特表平５−５０５２４７号公報、特開平７−１２８６４７号公報等）。ＩＰＳの特徴の一つは、従来の液晶パネルでは上下の基板上にそれぞれ電極が設けられていたのに対し、本方式の液晶パネルでは片側の基板上にのみくし歯形電極を設けられている点である。そして本方式のもう一つの特徴は、誘電率異方性値の正負に関係無く、液晶組成物を利用できる点である。
また、視角の狭さを改善するための試みのもう一つの例として、液晶分子の垂直配向を利用して視角の改善を図った方式が挙げられる（特開平２−１７６６２５号公報等）。本方式の特徴の一つは、誘電率異方性が負の液晶組成物を使用することである。
このような背景から、誘電率異方性値が負である液晶性化合物並びに液晶組成物が強く要望されるようになってきた。
【０００４】
ところで、全ての表示方式において、用いられる液晶組成物は、適切な誘電率異方性値のみならず、その他の特性、例えば屈折率異方性値（△ｎ）、弾性定数比Ｋ33/Ｋ11（Ｋ33：ベンド弾性定数、Ｋ11：スプレイ弾性定数）の値等の諸物性値も最適な値に調整する必要があり、更にまた液晶相が適当な温度範囲にあること、及び低温に於いても低粘度であること等が要求される。
従来より公知の液晶性化合物の中で、単独でこれらの条件を全て満たす化合物はなかった。従って、通常液晶相として使用することができる組成物を得るためには、数種類から二十数種類の液晶相を有する化合物及び必要により更に数種類の液晶相を有しない化合物を混合して調製されている。従って、個々の液晶性化合物は、他の液晶性化合物との相溶性が良好なこと、低温環境下での使用の要求から低温域での相溶性が良好であること等の特性も要求されている。
【０００５】
しかしながら、前記の通り従来の表示方式は誘電率異方性値が正である液晶性化合物を含有する液晶組成物を用いたものが主流であったため、誘電率異方性値が負である化合物や組成物についてはその開発が十分であるとは言えなかった。このため、このように多様化する方式やそれに伴う様々な特性への対応が不十分であった。例えば、
・誘電率異方性値が負であっても、その絶対値が小さい、
・弾性定数が大きいため駆動電圧を下げることができない、
・相溶性が悪いので多量に用いることができない、
・屈折率異方性値の自由な設定が困難である、
・粘度が大きい、
・化学的・物理的安定性が悪い
等と言う問題があった。
【０００６】
本発明以前に９，１０−ジヒドロフェナントレン骨格を有する液晶性化合物については既に報告がなされている（特開昭５７−８１４４１）。しかし、ここに開示された化合物は、例えば適切な誘電率異方性値や屈折率異方性値、小さな弾性定数、良好な相溶性、低い粘度、高い化学的・物理的安定性等の、この化合物を液晶組成物に用いるために必要な物性値は必ずしも満足なものではなく、特に絶対値の大きな負の誘電率異方性は有せず、さらなる改善が求められていた。
また、ここには９，１０−ジヒドロフェナントレン骨格を有する化合物を、誘電率異方性値が負である液晶性化合物へと誘導する発想は存在しない。特に、３，４，５，６位の水素をフッ素置換した化合物は今まで知られていなかった。
このように、本発明の化合物は先行技術からは容易に着想できないものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式、ＩＰＳ、ＥＣＢ（ＨＡＮ又はＤＡＰ等）、ＤＳ、ＧＨ又はＰＣ等、誘電率異方性値が負である化合物や組成物を用いる各種表示方式に使用できるのみならず、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ（ＴＦＴ又はＭＩＭ）等、誘電率異方性値が正である化合物や組成物を用いる各種表示方式用の液晶組成物の諸特性の調整にも使用することが出来る、前記の問題点を解決した新規な液晶性化合物、これを含有する液晶組成物及び該液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明者らは上記課題の解決のため鋭意研究の結果、請求項１〜４に記載の化合物が絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有するのみならず、適切な屈折率異方性値を有し、弾性定数が小さく、相溶性がよく、粘度が低く、化学的・物理的安定性が高いこと、並びに請求項１〜４に記載の化合物を液晶組成物中に用いることで、弾性定数が小さく、誘電率異方性値及び屈折率異方性値の適切な設定ができ、粘度が低く、化学的・物理的安定性に優れた液晶組成物、とりわけ絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有する液晶組成物が得られること、及び該組成物を用いて液晶表示素子が得られることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、下記の〔１〕〜〔１４〕の構成を有する。
〔１〕 一般式（２）で表される液晶性化合物。
式（２）中、Ｒ １ 及びＹ １ は各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、シアン酸基、イソシアノ基又はイソチオシアン酸基を表し、前記のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、及びアルコキシアルコキシ基中の１個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよく；Ｘ １ 、Ｘ ２ 、Ｘ ３ 及びＸ ４ は各々独立して単結合、−（ＣＨ ２ ） ２ −、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ ２ Ｏ−、−ＯＣＨ ２ −、−（ＣＨ ２ ） ４ −、−（ＣＨ ２ ） ３ Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ ２ ） ３ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ ＣＨ ２ −、−ＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ −、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ ２ Ｏ−、−ＯＣＦ ２ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ Ｏ−、−ＯＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ ２ ＣＦ ２ −、−ＣＦ ２ ＣＨ ２ −、−（ＣＦ ２ ） ２ −、−（ＣＦ ２ ） ４ −、−（ＣＨ ２ ） ２ ＣＯＯ−、−ＯＣＯ（ＣＨ ２ ） ２ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣ≡Ｃ−又は−Ｃ≡ＣＣＨ＝ＣＨ−を表し；環Ａ １ 、環Ａ ２ 、環Ａ ３ 、環Ａ ４ 及び環Ａ ５ は各々独立してトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、又は下記一般式（１）で表される基を表し、これら環Ａ １ 、環Ａ ２ 、環Ａ ３ 、環Ａ ４ 及び環Ａ ５ の内少なくとも１個は一般式（１）で表される基であり、前記の１，４−シクロへキシレン及び１，４−フェニレンにおいては、これらの環を構成する炭素原子の１つまたは２つは酸素原子又は窒素原子で置換されていてもよく、一般式（１）で表される基を除く環の水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよく；ａ １ 、ａ ２ 、ａ ３ 、ａ ４ 及びａ ５ は各々独立して０又は１を表すが、ａ １ ＋ａ ２ ＋ａ ３ ＋ａ ４ ＋ａ ５ ≧１であり；また、この化合物を構成する各原子はその同位体で置換されていてもよい。
【００１０】
【化９】
（式中、Ｇは−ＣＨ ２ −、または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を表す。）
【００１２】
〔２〕 Ｇが−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −である第〔１〕項に記載の液晶性化合物。
〔３〕 Ｒ １ 及びＹ １ が各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、または炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基であり、これらの基中の１個以上の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい、第〔１〕項に記載の液晶性化合物。
【００１７】
〔４〕 第〔１〕項に記載の一般式（２）におけるＲ １ 及びＹ １ が各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、または炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基である、第〔２〕項に記載の液晶性化合物。
【００２０】
〔５〕 第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の液晶性化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする、少なくとも２成分からなる液晶組成物。
〔６〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００２１】
【化１３】
（式中、Ｒ2は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ2はフッ素原子、塩素原子、−ＯＣＦ3、−ＯＣＦ2Ｈ、−ＣＦ3、−ＣＦ2Ｈ、−ＣＦＨ2、−ＯＣＦ2ＣＦ2Ｈ又は−ＯＣＦ2ＣＦＨＣＦ3を表し、Ｌ1及びＬ2は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Ｚ1及びＺ2は各々独立して−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、環Ｑ1はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ2はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２３】
〔７〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００２４】
【化１４】
（式中、Ｒ3及びＲ4は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ3はシアノ基又は−Ｃ≡Ｃ−ＣＮを表し、環Ｑ3はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル又はピリミジン−２，５−ジイルを表し、環Ｑ4はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ5はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｚ3は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、Ｌ3、Ｌ4及びＬ5は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、ｂ、ｃ及びｄは各々独立して０又は１を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２６】
〔８〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００２７】
【化１５】
（式中、Ｒ5及びＲ6は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ6、環Ｑ7及び環Ｑ8は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、Ｚ4及びＺ5は各々独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２９】
〔９〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（１１）、（１２）及び（１３）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００３０】
【化１６】
（式中、Ｒ7及びＲ8は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ9及び環Ｑ10は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｌ6及びＬ7は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表すが同時に水素原子を表すことはなく、Ｚ6及びＺ7は各々独立して、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００３２】
〔１０〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（１１）、（１２）及び（１３）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
〔１１〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
【００３３】
〔１２〕 第一成分として、第〔１〕〜〔４〕項の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第四成分として、前記一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
〔１３〕 第〔５〕〜〔１２〕項の何れか１項に記載の液晶組成物に加えて、更に１種類以上の光学活性化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
〔１４〕 第〔５〕〜〔１３〕項の何れか１項に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
【００３４】
第〔９〕項及び第〔１０〕項の発明は、Ｎ型（Δεが負）の液晶組成物に関する発明である。Ｎ型の液晶組成物は、例えば特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳ等、種々の表示方式で駆動できる。また、第〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔１１〕及び〔１２〕項の発明はＰ型（Δεが正）の液晶組成物に関する発明であるが、このようなＰ型液晶組成物の成分としてＮ型の化合物を使用することもできる。このことによって、誘電率異方性値を液晶組成物の使用目的に応じて自由に設定できるのみならず、その他の特性、例えば液晶組成物の屈折率異方性値や弾性定数のコントロール等も可能となる。
【００３８】
一般式（２）で表される本発明の化合物の好ましい態様を以下に示す。
一般式（２）で表される化合物のＲ1及びＹ1は各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、シアン酸基、イソシアノ基、又はイソチオシアン酸基であり、前記のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、及びアルコキシアルコキシ基中の１個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよい。
【００４０】
Ｒ1及びＹ1の例としてより具体的には、以下の基又は原子を示すことができる。
−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｈ7、−Ｃ4Ｈ9、−Ｃ5Ｈ11、−Ｃ6Ｈ13、−Ｃ7Ｈ15、−Ｃ8Ｈ17、−Ｃ9Ｈ19、−Ｃ10Ｈ21、−ＣＦＨ2、−ＣＦ2Ｈ、−ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ2ＣＨＦ2、−ＣＨ2ＣＦ3、−ＣＦ2ＣＨ3、−ＣＦ2ＣＦ2Ｈ、−ＣＦＨＣＦ3、−ＣＦ2ＣＦ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）2ＣＨＦ2、−（ＣＨ2）2ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＦ2ＣＦ3、−ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｆ7、−ＣＦ2ＣＦＨＣＦ3、−（ＣＨ2）3ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）4ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）5ＣＨ2Ｆ、−ＣＦ2Ｃ3Ｈ7、−ＣＨ2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＣＦ2ＣＨ3、−ＣＦ2Ｃ4Ｈ9、−ＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−（ＣＨ2）3ＣＦ2ＣＨ3、
【００４１】
−ＯＣＨ3、−ＯＣ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｈ7、−ＯＣ4Ｈ9、−ＯＣ5Ｈ11、−ＯＣ6Ｈ13、−ＯＣ7Ｈ15、−ＯＣ8Ｈ17、−ＯＣ9Ｈ19、−ＯＣ10Ｈ21、−ＯＣＦＨ2、−ＯＣＦ2Ｈ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＨ2ＣＨＦ2、−ＯＣＨ2ＣＦ3、−ＯＣＦ2ＣＨ3、−ＯＣＦ2ＣＦ2Ｈ、−ＯＣＦＨＣＦ3、−ＯＣＦ2ＣＦ3、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＦ3、−ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＦ3、−ＯＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｆ7、−ＯＣＦ2ＣＦＨＣＦ3、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2Ｃ3Ｈ7、−ＯＣＨ2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＦ2ＣＨ3、−ＯＣＦ2Ｃ4Ｈ9、−ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｃ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＦ2ＣＨ3、
【００４２】
−ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、
【００４３】
−ＣＦ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ2ＣＦ＝ＣＦ2、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＦＨ、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＦ、−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨＦ、−（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨＦ、−（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＦ2、−（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｃｌ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＦ3、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＦ3、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＦ3、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）4ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）4ＣＨＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）4ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＦ＝ＣＦ2、−ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）3ＣＨＦＣＨ3、
【００４４】
−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨ2、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、
【００４５】
−ＯＣＨ2ＣＦ＝ＣＦ2、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＦ2、−ＯＣＨ2ＣＦ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）4ＣＨ＝ＣＨＦ、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＦ2、−Ｏ（ＣＨ2）5ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ2）2ＣＨ2Ｆ、−Ｏ（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2Ｆ、
【００４６】
−Ｃ≡ＣＨ、−Ｃ≡ＣＣＨ3、−Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＨ、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣＨ3、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＨ、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＨ3、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＨ、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣＨ3、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、
−Ｃ≡ＣＣＦ3、−Ｃ≡ＣＣ2Ｆ5、−Ｃ≡ＣＣ3Ｆ7、−ＣＨ2Ｃ≡ＣＣＦ3、−（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＦ3、
【００４７】
−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＨ、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣＨ3、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＨ、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＨ、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣＨ3、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ2Ｈ5、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7、−Ｏ（ＣＨ2）3Ｃ≡ＣＣ4Ｈ9、
【００４８】
−ＯＣＨ2Ｃ≡ＣＣＦ3、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｃ≡ＣＣＦ3、−ＣＨ2ＯＣＨ3、−ＣＨ2ＯＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＯＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＯＣ4Ｈ9、−ＣＨ2ＯＣ5Ｈ11、−（ＣＨ2）2ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＯＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2ＯＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）2ＯＣ5Ｈ11、−（ＣＨ2）3ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）3ＯＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）3ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）3ＯＣ4Ｈ9、−（ＣＨ2）3ＯＣ5Ｈ11、−（ＣＨ2）4ＯＣＨ3、
【００４９】
−ＣＦ２ＯＣＨ３、−ＣＦ２ＯＣ２Ｈ５、−ＣＦ２ＯＣ３Ｈ７、−ＣＦ２ＯＣ４Ｈ９、−ＣＦ２ＯＣ５Ｈ１１、−ＣＨ２ＯＣＦ３、−ＣＨ２ＯＣ２Ｆ５、−ＯＣＨ２ＯＣＨ３、−ＯＣＨ２ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ２ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣＨ２ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣＨ２ＯＣ５Ｈ１１、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ２Ｈ５、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ３Ｈ７、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ４Ｈ９、−Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣ５Ｈ１１、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣＨ３、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ２Ｈ５、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ３Ｈ７、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ４Ｈ９、−Ｏ（ＣＨ２）３ＯＣ５Ｈ１１、−Ｏ（ＣＨ２）４ＯＣＨ３、−ＯＣＨ ２ ＯＣＦ ３ 、−ＯＣＨ ２ ＯＣ ２ Ｆ ５ 、
【００５１】
水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、シアン酸基、イソシアノ基、及びイソチオシアン酸基。
【００５３】
一般式（２）で表される化合物の負の誘電率異方性値の絶対値をより大きくしたい場合、Ｒ1及びＹ1は、炭素原子と水素原子のみから構成される飽和アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシアルコキシ基、又は水素原子等の極性の低い置換基であることが好ましい。
【００５４】
一般式（２）で表される化合物のＸ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−（ＣＨ2）4−、−（ＣＨ2）3Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ2）3−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ2ＣＦ2−、−ＣＦ2ＣＨ2−、−（ＣＦ2）2−、−（ＣＦ2）4−、−（ＣＨ2）2ＣＯＯ−、−ＯＣＯ（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣ≡Ｃ−、又は−Ｃ≡ＣＣＨ＝ＣＨ−である。
【００５５】
一般式（２）で表される化合物の化学的・物理的安定性に特に注目する場合、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−（ＣＨ2）4−、−（ＣＨ2）3Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ2）3−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ2ＣＦ2−、−ＣＦ2ＣＨ2−、−（ＣＦ2）2−、−（ＣＦ2）4−、−（ＣＨ2）2ＣＯＯ−、又は−ＯＣＯ（ＣＨ2）2−であることが好ましい。
【００５６】
一般式（２）で表される化合物の環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４及び環Ａ５の内、最低限一つは一般式（１）で表される環である。
この式中のＧは−ＣＨ ２ −、または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −である。即ち、一般式（１）で表される基は３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジイル、または３，４，５，６−テトラフルオロ−９Ｈ−フルオレン−２，７−ジイルである。
【００５７】
上記以外の環で好ましい環としては、ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、及び１，４−フェニレンが挙げられ、１，４−シクロへキシレン及び１，４−フェニレンにおいては、これらの環を構成する炭素原子の１つまたは２つは窒素原子又は酸素原子で置換されていてもよく、環上の水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよい。
【００５８】
具体的には、１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル、及び２，２−ジクロロビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイルが挙げられる。
更に、環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、以下に示す環も挙げられる。
ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、及びテトラヒドロピラン−２，５−ジイル。
【００５９】
一般式（２）で表される化合物の化学的・物理的安定性に特に注目する場合、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４及び環Ａ５に好ましい環は、一般式（１）で表される環（例えば３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジイル）であるが、それら以外の環で、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４及び環Ａ５に好ましい環として以下に示す環が挙げられる。
１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル、又は２，２−ジクロロビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル等、
環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、及び２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル。
【００６０】
一般式（２）で表される化合物の負の誘電率異方性値の絶対値をより大きくしたい場合、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4及び環Ａ5に好ましい環は、一般式（１）で表される環（例えば３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジイル）であるが、それら以外の環で、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4及び環Ａ5に好ましい環として以下に示す環が挙げられる。
１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル、及び２，２−ジクロロビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル。
環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、及びテトラヒドロピラン−２，５−ジイルが挙げられる。
【００６１】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有する。このため、本発明の化合物を主として用いることにより、誘電率異方性値が負の液晶組成物を調整することができる。この液晶組成物は、とりわけ特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳ等をはじめとする、誘電率異方性値が負の液晶組成物を使用する素子の作成に有用なものである。また、他の液晶化合物や組成物に本発明の化合物を混合使用することで、誘電率異方性値の適切な設定を行うことができるため、他の液晶性化合物や組成物の適用範囲を広げることができる。
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は小さい弾性定数を有し、また、該定数の温度依存性も小さい。従って、本発明の化合物を使用することで駆動電圧の低い新規液晶組成物を調整することができる。
【００６２】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は他の液晶性化合物との良好な相溶性を有している。このため、本発明の化合物を液晶組成物に配合したとき、化合物の析出などの問題が起こり難い。また本発明の化合物を液晶組成物に多量に配合することができ、その結果本発明の化合物の有する優れた特性を液晶組成物に強く反映させることができる。
【００６３】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は、その構造を適切に設計することで所望の大きさの屈折率異方性値を得ることができる。即ち、特に高い屈折率異方性値を必要とする場合は、芳香族環等の共鳴構造を持つ部位を多く含む環を選択すればよい。低い屈折率異方性値を必要とする場合はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル環等の共鳴構造を持たない部位を多く含む環を選択すればよい。より詳しく説明すれば、一般式（２）で表される本発明の化合物は、Ｒ1、Ｙ1、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4、環Ａ5、ａ1、ａ2、ａ3、ａ4及びａ5を適切に選択することで所望の大きさの屈折率異方性値を得ることができる。更に詳しく説明すれば、環Ａ1、環Ａ2、環Ａ3、環Ａ4及び環Ａ5 を適切に選択することで屈折率異方性値を調整することができる。即ち、特に高い屈折率異方性値を必要とする場合は、芳香族環等の共鳴構造を持つ部位を多く含む環を選択すればよい。低い屈折率異方性値を必要とする場合はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル環等の共鳴構造を持たない部位を多く含む環を選択すればよい。
屈折率異方性値を自由に選択することで、液晶パネルの設計の自由度が大きくなる。
【００６４】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は何れも低い粘性を有し、液晶組成物に多量に使用しても、液晶組成物全体の粘度を著しく上昇させることはない。また、粘度の温度依存性、特に低温での温度依存性が極めて小さい。この優れた粘性を有する液晶性化合物を使用することで高速応答性を有する液晶組成物を調整することができる。
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は何れも化学的・物理的に安定で、これを使用した液晶組成物の比抵抗値、電圧保持率は高い。紫外線、加熱といった外的要因に対する安定性が高く実用液晶組成物の構成要素として十分な化学的・物理的安定性を持つ。
【００６５】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は環の数を適切に選択することでその相転移温度を調整することができる。即ち、特に高い透明点を必要とする場合には環の数の多い化合物を、特に低い透明点を必要とするときは環の数の少ない化合物を選択すればよい。
【００６６】
このように、請求項１〜４に記載の本発明の化合物は、電気光学表示材料として好適な諸物性を有する。本発明の化合物を使用することで良好な特性を持つ新規液晶組成物を調整することができる。また、用途に応じてその構造を適切に設計することにより、目的の特性を持つ液晶性化合物、それを用いた液晶組成物や液晶表示素子を得ることもできる。
例えば、本発明の化合物は大きな負の誘電率異方性値を表すことを特徴とするが、誘電率異方性値が負の液晶組成物のみに使用することができるにとどまらず、正の誘電率異方性値を持つ組成物に添加してその誘電率異方性値や、その他の特性を調整することもできる。
より詳しく説明すれば、本発明の化合物やこれを用いた液晶組成物は誘電率異方性値が負である化合物や組成物を用いる各種表示方式（例えば、特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式、ＩＰＳ、ＥＣＢ（ＨＡＮ又はＤＡＰ等）、ＤＳ、ＧＨ又はＰＣ等）、とりわけ特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳに使用できる。しかし、それらの方式に使用できるのみならず、誘電率異方性値が正である化合物や組成物を用いる各種表示方式（例えば、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ（ＴＦＴ又はＭＩＭ）等）用の液晶組成物の諸特性（例えば、誘電率異方性値、弾性定数、屈折率異方性値、粘度、又は化学的・物理的安定性）の改善や調整にも使用することができる。
【００６７】
以下、本発明の液晶組成物に関して説明する。本発明に係る液晶組成物は、請求項１〜４の何れかに記載の化合物の少なくとも１種類を０．１〜９９．９重量％の割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるために好ましい。
更に詳しくは、本発明で提供される液晶組成物は、請求項１〜４の何れかに記載の化合物を少なくとも１種類含有する第一成分に加え、液晶組成物の目的に応じて一般式（３）〜（１３）で表される化合物群から選択される化合物を適当な割合で混合することにより完成する。
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（３）〜（５）で表される化合物として、好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ2及びＹ2は前記と同一の意味を表す。）
【００６８】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
一般式（３）〜（５）で表される化合物は誘電率異方性値が正の化合物であり、熱的安定性や化学的安定性が非常に優れており、電圧保持率の高い、あるいは比抵抗値の大きいといった高信頼性が要求されるＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には、特に好ましい化合物である。
ＴＦＴ用の液晶組成物を調整する場合、一般式（３）〜（５）で表される化合物の使用量は、液晶組成物の全重量に対して０．１〜９９．９重量％の範囲で使用できるが、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、一般式（８）〜（１０）で表される化合物を、粘度調整の目的で更に含有してもよい。
ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調製する場合も一般式（３）〜（５）で表される化合物を使用することができる。その場合５０重量％以下の使用量が好ましい。
【００７２】
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（６）〜（７）で表される化合物として、好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ3、Ｙ3及びＲ4は前記と同一の意味を表す。）
【００７３】
【化２０】
【化２１】
一般式（６）〜（７）で表される化合物は誘電率異方性値が正でその値が大きく、特に液晶組成物のしきい値電圧を小さくする目的で使用される。また、屈折率異方性値の調整、透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的にも使用される。更に、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物のＶ−Ｔ曲線の急峻性を改良する目的にも使用される。
【００７６】
一般式（６）〜（７）で表される化合物は、ＳＴＮ及びＴＮ用の液晶組成物を調製する場合には、特に好ましい化合物である。
一般式（６）〜（７）で表される化合物の使用量を増加させると、液晶組成物のしきい値電圧が小さくなり、粘度が上昇する。従って、液晶組成物の粘度が要求特性を満足する限り、多量に使用した方が低電圧駆動できるので有利である。一般式（６）〜（７）で表される化合物の使用量は、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調整する場合には０．１〜９９．９重量％の範囲で使用できるが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。
【００７７】
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（８）〜（１０）で表される化合物として好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ5及びＲ6は前記と同一の意味を表す。）
【００７８】
【化２２】
一般式（８）〜（１０）で表される化合物は、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。一般式（８）で表される化合物は主として粘度調整又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。また、一般式（９）及び（１０）で表される化合物は透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。
一般式（８）〜（１０）で表される化合物の使用量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が大きくなり、粘度が小さくなる。従って、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満足している限り、多量に使用することができる。一般式（８）〜（１０）で表される化合物の使用量は、ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には、好ましくは４０重量％、より好ましくは３５重量％以下である。また、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調整する場合には、好ましくは７０重量％以下、より好ましくは６０重量％以下である。
【００８０】
本発明の液晶組成物で用いられる一般式（１１）〜（１３）で表される化合物として好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ7及びＲ8は前記と同一の意味を表す。）
【００８１】
【化２３】
一般式（１１）〜（１３）で表される化合物は、本発明の請求項１〜４に記載の化合物と同様、誘電率異方性の値が負の化合物であり、Ｎ型の液晶組成物のベース化合物として、あるいはＰ型の液晶組成物の誘電率異方性の制御に用いられる。
その他の用途として、一般式（１１）で表される化合物は２環化合物であり、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。一般式（１２）で表される化合物は透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。一般式（１３）で表される化合物はネマチックレンジを広げる目的の他、しきい値電圧を小さくする目的及び屈折率異方性値を大きくする目的で使用される。
【００８３】
一般式（１１）〜（１３）で表される化合物は主としてＮ型の液晶組成物に使用され、その使用量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が小さくなるが、粘度が大きくなる。従って、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満足している限り、少量使用することが望ましい。しかしながら負の誘電率異方性の絶対値が５以下であるので、４０重量％より少なくなると低電圧駆動が出来なくなる場合がある。一般式（１１）〜（１３）で表される化合物の使用量は、Ｎ型のＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には４０重量％以上が好ましく、より好ましくは５０〜９５重量％である。また、弾性定数をコントロールし、液晶組成物の電圧−透過率曲線（Ｖ−Ｔカーブ）を制御する目的で、一般式（１１）〜（１３）で表される化合物をＰ型の組成物に混合する場合もある。この場合の一般式（１１）〜（１３）で表される化合物使用量は３０重量％以下が好ましい。
【００８４】
また、本発明の液晶組成物には、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）用液晶組成物等の特別な場合を除き、通常、液晶組成物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（ｒｅｖｅｒｓｅ ｔｗｉｓｔ）を防ぐ目的で、光学活性化合物を添加する。
本発明は、このような目的で使用される公知の光学活性化合物が何れも使用できるが、好ましい化合物として以下の光学活性化合物を挙げることができる。
【００８５】
【化２４】
本発明の液晶組成物では、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用及び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）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種類以上の光学活性化合物を添加してもよい。
【００８７】
本発明の液晶組成物は、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、又はテトラジン系等の二色性色素を添加してＧＨ用の液晶組成物としても使用できる。あるいは、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作製したポリマーネットワーク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）に代表されるポリマー分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）用の液晶組成物としても使用できる。その他、ＤＳ用の液晶組成物としても使用できる。
【００８８】
本発明の液晶組成物は、慣用な方法で調製される。一般には、種々の成分を高い温度で互いに溶解させる方法がとられている。
【００８９】
請求項１〜４に記載の本発明の化合物は公知の有機合成化学的手法により容易に製造できる。その製造方法の一例を反応式１に示す。
【００９０】
【化２５】
以下に、上記の合成経路について説明する。
式１の化合物は、塩化アルミニウムの存在下、塩化バレリルとのフリーデルクラフツ反応により式２の化合物へと誘導される。
式２の化合物は、水素化硼素ナトリウムによる還元の後、酸性条件下、脱水されて式３の化合物へと誘導される。
式３の化合物は、パラジウムカーボンを触媒に用いた接触還元により、式４の化合物へと誘導される。
式４の化合物は、ｓｅｃ−ブチルリチウムによりリチオ化した後、硼酸トリメチルと反応させて、式５の化合物へと誘導される。
式５の化合物は、過酸化水素による酸化により、式６の化合物へと誘導される。
式６の化合物は、水素化ナトリウムと反応させた後、トランス−４−ブロモメチル−ｎ−プロピルシクロヘキサンと反応させて、式７の目的の化合物へと誘導される。
【００９２】
【実施例】
以下、実施例により本発明の化合物の製造法及び使用例について更に詳細に説明する。なお、本発明は実施例により何等制限を受けるものではない。実施例の説明において、Ｎは規定濃度（グラム当量／ｌ）、Ｍはモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）を表し、液晶性化合物のΔε（誘電率異方性値）は、下記の母液晶Ａ８５ｗｔ％と当該化合物１５ｗｔ％とからなる組成物からの外挿値（２５℃において測定）を表し、Δｎ（屈折率異方性値）は、下記の母液晶Ｂ８５ｗｔ％と当該化合物１５ｗｔ％とからなる組成物の実測値（２５℃において測定）を表す。
母液晶Ａの組成
【００９３】
【化２６】
上記の一般式で表され、両末端のアルキル基（Ｒ9、Ｒ10）が異なる５種類のエステル化合物を、下記の割合で混合し母液晶Ａとした。
母液晶Ｂの組成
【００９６】
【化２７】
上記の一般式で表され、末端のアルキル基（Ｒ11、Ｒ12）が異なる４種類の化合物を、下記の割合で混合し母液晶Ｂとした。
実施例１
２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）メチルオキシ−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ｎ−ペンチル−９，１０−ジヒドロフェナントレン（７）の合成
第１段
２−ｎ−バレリル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）の合成
３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）（２５２．２ｇ、１．０ｍｏｌ）を二硫化炭素（６００ｍｌ）に溶解し、−１０℃に冷却した。同温度に保ちながら、無水塩化アルミニウム（１２０．０ｇ，０．９０ｍｏｌ）を加え、次いで同温度に保ちながら、塩化バレリル（１３２．６ｇ、１．１ｍｏｌ）を３０分かけて滴下し、同温度で２時間撹拌した。撹拌終了後、冷却下１Ｎの希塩酸（８００ｍｌ）中に反応液を投入し、次いでトルエン（１０００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（８００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：トルエン）で精製して、２−ｎ−バレリル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）（８０．９ｇ、０．２４ｍｏｌ；収率２４％）を得た。
ＭＳ／３３６（Ｍ+）。
【００９９】
第２段
２−（ペンタ−１−エニル）−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（３）の合成
第１段で得られた２−ｎ−バレリル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（２）（８０．７ｇ、０．２４ｍｏｌ）及びメタノール（３００ｍｌ）の混合物に、−１０℃で水素化硼素ナトリウム（４．０ｇ、０．１１ｍｏｌ）を加え、その後徐々に昇温し、０℃で２時間反応させた。反応終了後、冷却下、反応液に１Ｎの希塩酸（１００ｍｌ）を加え、次いでメタノールを減圧留去した。残渣にトルエン（３００ｍｌ）を加えて抽出した。得られた有機層を水（３００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。この有機層にｐ−トルエンスルホン酸１水和物（２．３ｇ、０．０１２ｍｏｌ）を加え、１時間加熱還流させた。反応液を室温まで冷却した後、１Ｎの炭酸水素ナトリウム水溶液（２０ｍｌ）を加えて反応液を中和し、次いで有機層を分取した。得られた有機層を水（３００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去して、２−（ペンタ−１−エニル）−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（３）の粗製物を得た。
【０１００】
第３段
２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（４）の合成
第２段で得られた２−（ペンタ−１−エニル）−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（３）の粗製物、５％パラジウムカーボン（４．０ｇ）、エタノール（２００ｍｌ）及びトルエン（２００ｍｌ）の混合物を撹拌下、常温、常圧で５時間水素添加した。反応終了後、濾過によりパラジウムカーボンを除去し、減圧下で濾液から溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：ヘキサン）で精製して、２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（４）（１１．７ｇ、０．０３６ｍｏｌ、２からの収率１５％）を得た。
ＭＳ／３２２（Ｍ+）。
【０１０１】
第４段
７−（２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントリル）硼酸（５）の合成
第３段で得られた２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（４）（１１．６ｇ、０．０３６ｍｏｌ）及びＴＨＦ（テトラヒドロフラン）（６０ｍｌ）の混合物に、−７８℃で１．５６Ｍのｓｅｃ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（２５．４ｍｌ、０．０４０ｍｏｌ）を３０分で滴下し、そのまま１時間撹拌した。次いで、同温度で反応液に硼酸トリメチル（５．６ｇ、０．０５４ｍｏｌ）のＴＨＦ（２０ｍｌ）溶液を３０分で滴下し、その後徐々に昇温し室温で２時間反応させた。反応終了後、反応液を２Ｎの希塩酸（８０ｍｌ）に加え、次いでジエチルエーテル（２００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（１５０ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をヘキサンで洗浄して、７−（２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントリル）硼酸（５）（９．５２ｇ、０．０２６ｍｏｌ、収率７２％）を得た。
ＭＳ／３６６（Ｍ+）。
【０１０２】
第５段：２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ヒドロキシ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（６）の合成
第４段で得られた７−（２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロフェナントリル）硼酸（５）（９．４７ｇ、０．０２６ｍｏｌ）を蟻酸（５０ｍｌ）に溶解し、氷冷下、３０重量％の過酸化水素水溶液（５．９０ｇ、０．０５２ｍｏｌ）を滴下した。反応液を加熱し、５０℃で２時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、１Ｎのチオ硫酸ナトリウム水溶液（１００ｍｌ）を加えて室温で２時間反応させた。次いで反応液にトルエン（１５０ｍｌ）を加えて抽出し、得られた有機層を水（１００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：ジエチルエーテル／エタノール＝２０／１）で精製して、２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ヒドロキシ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（６）（６．０７ｇ、０．０１８ｍｏｌ；収率６９％）を得た。
ＭＳ／３３８（Ｍ+）。
【０１０３】
第６段
２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）メチルオキシ−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ｎ−ペンチル−９，１０−ジヒドロフェナントレン（７）の合成
第５段で得られた２−ｎ−ペンチル−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ヒドロキシ−９，１０−ジヒドロフェナントレン（６）（６．０２ｇ、０．０１８ｍｏｌ）、ＴＨＦ（５０ｍｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）の混合物を氷冷し、６０％水素化ナトリウム（１．０８ｇ、００２７ｍｏｌ）を加えた。徐々に室温まで昇温し、水素ガスの発生が終了するまで反応させた。再び氷冷し、トランス−４−ブロモメチル−ｎ−プロピルシクロヘキサン（４．３４ｇ、０．０２０ｍｏｌ）のＴＨＦ（２０ｍｌ）溶液を滴下した後、７０℃まで昇温し３時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、反応液が約３分の１の体積になるまで減圧濃縮した後、水（６０ｍｌ）を加え、次いでトルエン（１２０ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：トルエン）、次いで再結晶（溶媒：トルエン）で精製して、２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）メチルオキシ−３，４，５，６−テトラフルオロ−７−ｎ−ペンチル−９，１０−ジヒドロフェナントレン（７）（３．３５ｇ、０．００７ｍｏｌ；収率４０％）を得た。
ＭＳ／４７７（Ｍ+）、Δε＝−１０．４、Δｎ＝０．１４４。
【０１０４】
実施例１の方法に準じて、以下の化合物の合成ができる。
【０１０５】
【化２８】
【化２９】
【化３０】
【化３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、絶対値の大きな負の誘電率異方性値を持ち、かつ低粘性で、制御された光学異方性値、高い比抵抗値及び高い電圧保持率を有し、熱や紫外線照射に対しても安定である液晶性化合物、これを含有する液晶組成物及び該液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子を提供することが可能となった。
Claims (14)
- 一般式（２）で表される液晶性化合物。
式（２）中、Ｒ １ 及びＹ １ は各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、シアン酸基、イソシアノ基又はイソチオシアン酸基を表し、前記のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、及びアルコキシアルコキシ基中の１個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよく；Ｘ １ 、Ｘ ２ 、Ｘ ３ 及びＸ ４ は各々独立して単結合、−（ＣＨ ２ ） ２ −、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ ２ Ｏ−、−ＯＣＨ ２ −、−（ＣＨ ２ ） ４ −、−（ＣＨ ２ ） ３ Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ ２ ） ３ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ ＣＨ ２ −、−ＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ −、−ＣＨ ２ ＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ ２ Ｏ−、−ＯＣＦ ２ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ ２ Ｏ−、−ＯＣＨ ２ ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ ２ ＣＦ ２ −、−ＣＦ ２ ＣＨ ２ −、−（ＣＦ ２ ） ２ −、−（ＣＦ ２ ） ４ −、−（ＣＨ ２ ） ２ ＣＯＯ−、−ＯＣＯ（ＣＨ ２ ） ２ −、−ＣＨ＝ＣＨＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨＣ≡Ｃ−又は−Ｃ≡ＣＣＨ＝ＣＨ−を表し；環Ａ １ 、環Ａ ２ 、環Ａ ３ 、環Ａ ４ 及び環Ａ ５ は各々独立してトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、ビシクロ〔１．１．１〕ペンタン−１，３−ジイル、又は下記一般式（１）で表される基を表し、これら環Ａ １ 、環Ａ ２ 、環Ａ ３ 、環Ａ ４ 及び環Ａ ５ の内少なくとも１個は一般式（１）で表される基であり、前記の１，４−シクロへキシレン及び１，４−フェニレンにおいては、これらの環を構成する炭素原子の１つまたは２つは酸素原子又は窒素原子で置換されていてもよく、一般式（１）で表される基を除く環の水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよく；ａ １ 、ａ ２ 、ａ ３ 、ａ ４ 及びａ ５ は各々独立して０又は１を表すが、ａ １ ＋ａ ２ ＋ａ ３ ＋ａ ４ ＋ａ ５ ≧１であり；また、この化合物を構成する各原子はその同位体で置換されていてもよい。
（式中、Ｇは−ＣＨ ２ −、または−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −を表す。） - Ｇが−ＣＨ ２ ＣＨ ２ −である請求項１に記載の液晶性化合物。
- Ｒ １ 及びＹ １ が各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、または炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基であり、これらの基中の１個以上の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい、請求項１に記載の液晶性化合物。
- 請求項１に記載の一般式（２）におけるＲ １ 及びＹ １ が各々独立して炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜１９のアルコキシ基、炭素数２〜２１のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数２〜２１のアルキニル基、炭素数２〜２０のアルキニルオキシ基、炭素数２〜１９のアルコキシアルキル基、または炭素数２〜１８のアルコキシアルコキシ基である、請求項２に記載の液晶性化合物。
- 請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶性化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする、少なくとも２成分からなる液晶組成物。
- 第一成分として、請求項１〜４の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ２は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ２はフッ素原子、塩素原子、−ＯＣＦ３、−ＯＣＦ２Ｈ、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦＨ２、−ＯＣＦ２ＣＦ２Ｈ又は−ＯＣＦ２ＣＦＨＣＦ３を表し、Ｌ１及びＬ２は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Ｚ１及びＺ２は各々独立して−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、環Ｑ１はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ２はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、また、これらの化合物を構成する各原子はその同位体で置換されていてもよい。） - 第一成分として、請求項１〜４の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ３及びＲ４は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ３はシアノ基又は−Ｃ≡Ｃ−ＣＮを表し、環Ｑ３はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル又はピリミジン−２，５−ジイルを表し、環Ｑ４はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ５はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｚ３は−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、Ｌ３、Ｌ４及びＬ５は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、ｂ、ｃ及びｄは各々独立して０又は１を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。） - 第一成分として、請求項１〜４の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項６に記載の一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ５及びＲ６は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ６、環Ｑ７及び環Ｑ８は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、Ｚ４及びＺ５は各々独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。） - 第一成分として、請求項１〜４の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、一般式（１１）、（１２）及び（１３）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
（式中、Ｒ７及びＲ８は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ９及び環Ｑ１０は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｌ６及びＬ７は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表すが同時に水素原子を表すことはなく、Ｚ６及びＺ７は各々独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。） - 第一成分として、請求項１〜４の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項８に記載の一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、請求項９に記載の一般式（１１）、（１２）及び（１３）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
- 第一成分として、請求項１〜４の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項７に記載の一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、請求項８に記載の一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
- 第一成分として、請求項１〜４の何れか１項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項６に記載の一般式（３）、（４）及び（５）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、請求項７に記載の一般式（６）及び（７）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第四成分として、請求項８に記載の一般式（８）、（９）及び（１０）からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶組成物。
- 請求項５〜１２の何れか１項に記載の液晶組成物に加えて、更に１種類以上の光学活性化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
- 請求項５〜１３の何れか１項に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
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