JP2019099675A - 液晶組成物、液晶表示素子、および液晶組成物の液晶表示素子における使用 - Google Patents

Abstract

【課題】配向膜を有しない液晶表示素子の液晶分子の配向を制御する偏光吸収性化合物が良好な相溶性を示す液晶組成物を提供する。
【解決手段】添加物として少なくとも１つの偏光吸収性化合物、および第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有し、正の誘電率異方性を有する液晶組成物。

式（１）において、Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキルなどであり、環Ａは、独立して、１，４−シクロヘキシレンなどであり、Ｚ^１は、独立して、単結合などであり、Ｘ^１およびＸ^２は、独立して、水素などであり、Ｙ^１はフッ素などであり、ａは、１、２、３、または４である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、誘電率異方性が正の液晶組成物、この組成物を含有する液晶表示素子などに関する。特に、ケイ皮酸などの偏光吸収性化合物を含有し、この化合物の作用によって液晶分子の配向が達成可能である液晶組成物、および液晶表示素子に関する。

液晶表示素子において、液晶分子の動作モードに基づいた分類は、ＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（optically compensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＶＡ（vertical alignment）、ＦＦＳ（fringe field switching）、ＦＰＡ（field-induced photo-reactive alignment）などのモードである。素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭはスタティック（static）とマルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭはＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。ＴＦＴの分類は非晶質シリコン（amorphous silicon）および多結晶シリコン（polycrystal silicon）である。後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、そして自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。

液晶表示素子はネマチック相を有する液晶組成物を含有する。この組成物は適切な特性を有する。この組成物の特性を向上させることによって、良好な特性を有するＡＭ素子を得ることができる。２つの特性における関連を下記の表１にまとめる。組成物の特性を市販されているＡＭ素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は約７０℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は約−１０℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。１ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はより好ましい。組成物の弾性定数は素子のコントラストに関連する。素子においてコントラストを上げるためには、組成物における大きな弾性定数がより好ましい。

組成物の光学異方性は、素子のコントラスト比に関連する。素子のモードに応じて、大きな光学異方性または小さな光学異方性、すなわち適切な光学異方性が必要である。組成物の光学異方性（Δｎ）と素子のセルギャップ（ｄ）との積（Δｎ×ｄ）は、コントラスト比を最大にするように設計される。適切な積の値は動作モードの種類に依存する。ＴＮのようなモードの素子では、適切な値は約０．４５μｍである。この場合、小さなセルギャップの素子には大きな光学異方性を有する組成物が好ましい。組成物における大きな誘電率異方性は、素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、大きな誘電率異方性が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。長時間使用した後、室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。紫外線および熱に対する組成物の安定性は、液晶表示素子の寿命に関連する。これらの安定性が高いとき、この素子の寿命は長い。このような特性は、液晶モニター、液晶テレビなどに用いるＡＭ素子に好ましい。

ＴＮモードを有するＡＭ素子においては正の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。ＶＡモードを有するＡＭ素子においては負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードを有するＡＭ素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。高分子支持配向（ＰＳＡ；polymer sustained alignment）型のＡＭ素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。

ポリイミドのような配向膜の代わりに、偏光吸収性化合物を用いる方法が報告されている（特許文献１）。この方法では、まず、この化合物を添加物として液晶組成物に溶解させる。次に、この化合物を相分離させることによってこの化合物の薄膜を基板上に生成させる。最後に、液晶組成物の上限温度より高い温度で基板に直線偏光を照射する。この直線偏光によって偏光吸収性化合物が二量化または異性化するとき、その分子が一定方向に配列される。この方法では、偏光吸収性化合物の種類を選択することにより、ＩＰＳやＦＦＳのような水平配向モードの素子とＶＡのような垂直配向モードの素子とを製造することができる。

この方法においては、偏光吸収性化合物が液晶組成物の上限温度より高い温度で容易に溶解し、室温に戻したとき、この化合物が液晶組成物から容易に相分離することが重要である。したがって、溶解と相分離とが容易に進行するように、偏光吸収性化合物と液晶組成物とを適切に組み合せなければならない。本明細書では、偏光吸収性化合物と液晶組成物との組み合わせを開示する。

国際公開第２０１５／１４６３６９号

本発明の１つの目的は、偏光吸収性化合物を含有する液晶組成物を提供することである。別の目的は、溶解と相分離とが容易に進行する偏光吸収性化合物と液晶組成物との組み合わせを提供することである。別の目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、大きな誘電率異方性、液晶分子の短軸方向における大きな誘電率、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、および大きな弾性定数のような特性の少なくとも１つを充足する液晶組成物を提供することである。別の目的は、これらの特性において、少なくとも２つの間で適切なバランスを有する液晶組成物を提供することである。別の目的は、このような組成物を活用した液晶表示素子を提供することである。別の目的は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命のような特性を有するＡＭ素子を提供することである。

本発明は、添加物として少なくとも１つの偏光吸収性化合物、および第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有し、正の誘電率異方性を有する液晶組成物、並びにこの液晶組成物を含有する液晶表示素子などに関する。

式（１）において、
Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルであり；
環Ａは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；
Ｚ^１は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり；
Ｘ^１、およびＸ^２は、独立して、水素またはフッ素であり；
Ｙ^１は、フッ素、塩素、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；
ａは、１、２、３、または４である。

本発明の１つの長所は、偏光吸収性化合物を含有する液晶組成物を提供することである。別の長所は、溶解と相分離とが容易に進行する偏光吸収性化合物と液晶組成物との組み合わせを提供することである。別の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、大きな誘電率異方性、液晶分子の短軸方向における大きな誘電率、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数のような特性の少なくとも１つを充足する液晶組成物を提供することである。別の長所は、これらの特性において、少なくとも２つの間で適切なバランスを有する液晶組成物を提供することである。別の長所は、このような組成物を活用した液晶表示素子を提供することである。別の長所は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命のような特性を有するＡＭ素子を提供することである。

この明細書における用語の使い方は次のとおりである。「液晶組成物」および「液晶表示素子」の用語をそれぞれ「組成物」および「素子」と略すことがある。「液晶表示素子」は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないがネマチック相の温度範囲、粘度、誘電率異方性のような特性を調節する目的で組成物に混合される化合物の総称である。この液晶性化合物は、例えば１，４−シクロヘキシレンや１，４−フェニレンのような六員環を有し、その分子構造は棒状（rod like）である。「重合性化合物」は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加される化合物である。アルケニルを有する液晶性化合物は、その意味では重合性ではない。

液晶組成物は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。この液晶組成物に、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物のような添加物が必要に応じて添加される。液晶性化合物や添加物は、公知の手順で混合される。液晶性化合物の割合（含有量）は、添加物を添加した場合であっても、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量％）で表される。添加物の割合（含有量）は、添加物を除く液晶組成物の重量（例えば、第一成分、第二成分および第三成分の合計重量を１００重量部とする。）に基づいた重量部で表される。すなわち、液晶性化合物や添加物の割合は、液晶性化合物の全重量に基づいて算出される。重量百万分率（ｐｐｍ）が用いられることもある。重合開始剤および重合禁止剤の割合は、例外的に重合性化合物の重量に基づいて表される。

「ネマチック相の上限温度」を「上限温度」と略すことがある。「ネマチック相の下限温度」を「下限温度」と略すことがある。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有し、そして長時間使用した後、室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用した後、室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有することを意味する。組成物や素子では、経時変化試験（加速劣化試験を含む）の前後で特性が検討されることがある。「誘電率異方性を上げる」の表現は、誘電率異方性が正である組成物のときは、その値が正に増加することを意味し、誘電率異方性が負である組成物のときは、その値が負に増加することを意味する。

式（１）で表される化合物を「化合物（１）」と略すことがある。式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を「化合物（１）」と略すことがある。「化合物（１）」は、式（１）で表される１つの化合物、２つの化合物の混合物、または３つ以上の化合物の混合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「少なくとも１つの‘Ａ’」の表現は、‘Ａ’の数は任意であることを意味する。「少なくとも１つの‘Ａ’は、‘Ｂ’で置き換えられてもよい」の表現は、‘Ａ’の数が１つのとき、‘Ａ’の位置は任意であり、‘Ａ’の数が２つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できる。このルールは、「少なくとも１つの‘Ａ’が、‘Ｂ’で置き換えられた」の表現にも適用される。

「少なくとも１つの−ＣＨ_２−は−Ｏ−で置き換えられてもよい」のような表現がこの明細書で使われる。この場合、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＨ_２−は、隣接しない−ＣＨ_２−が−Ｏ−で置き換えられることによって−Ｏ−ＣＨ_２−Ｏ−に変換されてもよい。しかしながら、隣接した−ＣＨ_２−が−Ｏ−で置き換えられることはない。この置き換えでは−Ｏ−Ｏ−ＣＨ_２−（ペルオキシド）が生成するからである。すなわち、この表現は、「１つの−ＣＨ_２−は−Ｏ−で置き換えられてもよい」と「少なくとも２つの隣接しない−ＣＨ_２−は−Ｏ−で置き換えられてもよい」の両方とを意味する。このルールは、−Ｏ−への置き換えだけでなく、−ＣＨ＝ＣＨ−や−ＣＯＯ−のような二価基への置き換えにも適用される。

各成分における化合物の化学式において、例えば、末端基Ｒ^１の記号を複数の化合物に用いる。これらの化合物において、任意の２つのＲ^１が表す２つの基は同一であってもよく、または異なってもよい。例えば、化合物（１−１）のＲ^１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ^１がエチルであるケースがある。化合物（１−１）のＲ^１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ^１がプロピルであるケースもある。このルールは、他の末端基などの記号にも適用される。式（１）において、添え字‘ａ’が２のとき、２つの環Ａが存在する。この化合物において、２つの環Ａが表す２つの環は、同一であってもよく、または異なってもよい。式（１）において、添え字‘ａ’が２のとき、２つのＺ^１が存在する。この化合物において、２つのＺ^１は、同一であってもよく、または異なってもよい。このルールは、添え字‘ａ’が２より大きいとき、任意の２つの環Ａ、および２つのＺ^１にも適用される。このルールは、例えば、式（２）におけるＺ^２、および環Ｂなどにも適用される。

六角形で囲んだＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇなどの記号はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃ、環Ｄ、環Ｅ、環Ｆ、環Ｇなどの環に対応し、六員環、縮合環などの環を表す。

２−フルオロ−１，４−フェニレンは、下記の２つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き（Ｌ）であってもよいし、右向き（Ｒ）であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン−２，５−ジイルのような、環から２つの水素を除くことによって生成した、左右非対称な二価基にも適用される。このルールは、カルボニルオキシ（−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−）のような二価の結合基にも適用される。

液晶性化合物のアルキルは、直鎖状または分岐状であり、環状アルキルを含まない。直鎖状アルキルは、分岐状アルキルよりも好ましい。これらのことは、アルコキシ、アルケニルなどの末端基についても同様である。１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシス型よりもトランス型が好ましい。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素を意味する。好ましいハロゲンはフッ素または塩素である。さらに好ましいハロゲンはフッ素である。

本発明は、下記の項などである。

項１． 添加物として少なくとも１つの偏光吸収性化合物、および第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有し、正の誘電率異方性を有する液晶組成物。

式（１）において、
Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルであり；
環Ａは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；
Ｚ^１は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり；
Ｘ^１、およびＸ^２は、独立して、水素またはフッ素であり；
Ｙ^１は、フッ素、塩素、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；
ａは、１、２、３、または４である。

項２． 前記添加物として、ケイ皮酸、ケイ皮酸エステル、ポリケイ皮酸ビニル、カルコン、４−ヒドロキシカルコン、４'−ヒドロキシカルコン、クマリン、アゾベンゼン、およびこれらの誘導体の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１に記載の液晶組成物。

項３． 前記添加物として、ケイ皮酸、ポリケイ皮酸ビニル、４−ヒドロキシカルコン、および４'−ヒドロキシカルコンの群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１または２に記載の液晶組成物。

項４． 前記第一成分として式（１−１）から式（１−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１から３のいずれか１項に記載の液晶組成物。

式（１−１）から式（１−１３）において、Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルである。

項５． 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記添加物の割合が０．１重量部から１０重量部の範囲であり、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第一成分の割合が５重量％から７５重量％の範囲である、項１から４のいずれか１項に記載の液晶組成物。

項６． 第二成分として式（２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１から５のいずれか１項に記載の液晶組成物。

式（２）において、
Ｒ^２は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルであり；
環Ｂは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−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、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；
Ｚ^２は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり；
Ｘ^３およびＸ^４は、独立して、水素またはフッ素であり；
Ｙ^２は、フッ素、塩素、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；
ｂは、１、２、３、または４である。

項７． 前記第二成分として式（２−１）から式（２−３３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項６に記載の液晶組成物。

式（２−１）から式（２−３３）において、Ｒ^２は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルである。

項８． 前記第二成分として式（２−１）、式（２−４）、式（２−５）、式（２−１３）、式（２−１４）、式（２−１７）、式（２−１８）、および式（２−２３）から式（２−３３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項６または７に記載の液晶組成物。

項９． 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第二成分の割合が５重量％から７５重量％の範囲である、項６から８のいずれか１項に記載の液晶組成物。

項１０． 第三成分として式（３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１から９のいずれか１項に記載の液晶組成物。

式（３）において、
Ｒ^３およびＲ^４は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；
環Ｃおよび環Ｄは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−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；
Ｚ^３は、独立して、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり；
ｃは、１、２、または３である。

項１１． 前記第三成分として式（３−１）から式（３−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１０に記載の液晶組成物。

式（３−１）から式（３−１３）において、Ｒ^３およびＲ^４は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。

項１２． 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第三成分の割合が５重量％から７５重量％の範囲である、項１０または１１に記載の液晶組成物。

項１３． 第四成分として式（４）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１から１２のいずれか１項に記載の液晶組成物。

式（４）において、
Ｒ^５およびＲ^６は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；
環Ｅおよび環Ｇ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、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイル、クロマン−２，６−ジイル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたクロマン−２，６−ジイルであり；
環Ｆは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−５−メチル−１，４−フェニレン、３，４，５−トリフルオロナフタレン−２，６−ジイル、または７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルであり；
Ｚ^４およびＺ^５は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；
ｄは、１、２、または３であり、ｅは、０または１であり；
ｄとｅとの和は、３以下である。

項１４． 前記第四成分として式（４−１）から式（４−２２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、項１３に記載の液晶組成物。

式（４−１）から式（４−２２）において、Ｒ^５およびＲ^６は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシである。

項１５． 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第四成分の割合が３重量％から２５重量％の範囲である、項１３または１４に記載の液晶組成物。

項１６． ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、波長５８９ｎｍにおける光学異方性（２５℃で測定）が０．０７以上であり、そして周波数１ｋＨｚにおける誘電率異方性（２５℃で測定）が２以上である、項１から１３のいずれか１項に記載の液晶組成物。

項１７． 項１から１６のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。

項１８． 液晶表示素子の動作モードが、ＴＮモード、ＥＣＢモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、またはＦＰＡモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、項１７に記載の液晶表示素子。

項１９． 液晶表示素子の動作モードが、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、項１７に記載の液晶表示素子。

項２０． 項１から１６のいずれか１項に記載の液晶組成物の、液晶表示素子における使用。

本発明は、次の項も含む。（ａ）光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物などの添加物の少なくとも１つをさらに含有する上記の組成物。（ｂ）上記の組成物を含有するＡＭ素子。（ｃ）重合性化合物をさらに含有する上記の組成物、およびこの組成物を含有する高分子支持配向（ＰＳＡ）型のＡＭ素子。（ｄ）上記の組成物を含有し、この組成物中の重合性化合物が重合されている、高分子支持配向（ＰＳＡ）型のＡＭ素子。（ｅ）上記の組成物を含有し、そしてＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＦＦＳ、またはＦＰＡのモードを有する素子。（ｆ）上記の組成物を含有する透過型の素子。（ｇ）上記の組成物を、ネマチック相を有する組成物としての使用。（ｈ）上記の組成物に光学活性化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用。

本発明の組成物を次の順で説明する。第一に、組成物の構成を説明する。第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分の好ましい割合およびその根拠を説明する。第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。第五に、好ましい成分化合物を示す。第六に、組成物に添加してもよい添加物を説明する。第七に、成分化合物の合成法を説明する。第八に、組成物の用途を説明する。第九に、素子を製造する方法を説明する。

第一に、組成物の構成を説明する。本発明の組成物は組成物Ａと組成物Ｂに分類される。組成物Ａは、化合物（１）、化合物（２）、化合物（３）および化合物（４）から選択された液晶性化合物および偏光吸収性化合物の他に、その他の液晶性化合物、偏光吸収性化合物以外の添加物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物（１）、化合物（２）、化合物（３）、および化合物（４）とは異なる液晶性化合物である。このような化合物は、特性をさらに調整する目的で組成物に混合される。添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物などである。

組成物Ｂは、実質的に、化合物（１）、化合物（２）、化合物（３）および化合物（４）から選択された液晶性化合物および偏光吸収性化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物が添加物を含有してもよいが、その他の液晶性化合物を含有しないことを意味する。組成物Ｂは組成物Ａに比較して成分の数が少ない。コストを下げるという観点から、組成物Ｂは組成物Ａよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって特性をさらに調整できるという観点から、組成物Ａは組成物Ｂよりも好ましい。

第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物や素子に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を本発明の効果に基づいて表２にまとめる。表２の記号において、Ｌは大きいまたは高い、Ｍは中程度の、Ｓは小さいまたは低い、を意味する。記号Ｌ、Ｍ、Ｓは、成分化合物のあいだの定性的な比較に基づいた分類であり、０（ゼロ）は、極めて小さいことを意味する。

成分化合物を組成物に混合したとき、成分化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果は次のとおりである。本発明の組成物は、偏光吸収性化合物および液晶性化合物を含有する。
偏光吸収性化合物は添加物である。偏光吸収性化合物は、偏光を吸収し、二量化や異性化のような反応を引き起こす化合物を意味する。この偏光吸収性化合物は、偏光によって二量化や異性化を行うとき、分子レベルで一定方向に配列される。したがって、偏光吸収性化合物から調製した薄膜は、ポリイミドのような配向膜と同様に、液晶分子を配向させる。
化合物（１）は、上限温度を上げ、誘電率異方性を上げる。
化合物（２）は、誘電率異方性を上げる。
化合物（３）は、粘度を下げる、または上限温度を上げる。
化合物（４）は、短軸方向における誘電率を上げる。

第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分化合物の好ましい割合およびその根拠を説明する。組成物における成分の好ましい組み合わせは、第一成分＋添加物、第一成分＋第二成分＋添加物、第一成分＋第三成分＋添加物、第一成分＋第四成分＋添加物、第一成分＋第二成分＋第三成分＋添加物、第一成分＋第二成分＋第四成分＋添加物、第一成分＋第三成分＋第四成分＋添加物、または第一成分＋第二成分＋第三成分＋第四成分＋添加物である。さらに好ましい組み合わせは、第一成分＋第二成分＋第三成分＋添加物である。

組成物において、少なくとも第一成分と偏光吸収性化合物とを組み合わせることが、偏光吸収性化合物との相溶性を向上させる観点から好ましい。
組成物において、少なくとも第一成分と第二成分と偏光吸収性化合物とを組み合わせることが、偏光吸収性化合物との相溶性を向上させ、誘電率異方性を上げる観点から好ましい。
組成物において、少なくとも第一成分と第二成分と第三成分と偏光吸収性化合物とを組み合わせることが、偏光吸収性化合物との相溶性を向上させ、誘電率異方性、粘度、上限温度を調整する観点から好ましい。

添加物としての偏光吸収性化合物の好ましい割合は、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、液晶分子を配向させるために約０．１重量部以上であり、素子の表示不良を防ぐために約１０重量部以下である。偏光吸収性化合物のさらに好ましい割合は、約０．３重量部から約６重量部の範囲である。偏光吸収性化合物の特に好ましい割合は、約０．５重量部から約４重量部の範囲である。例えば、偏光吸収性化合物としてケイ皮酸を液晶組成物に添加する場合、ケイ皮酸を０．１重量部から１０重量部の範囲で添加することが好ましい。

第一成分の好ましい割合は、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、誘電率異方性を上げるために約５重量％以上であり、下限温度を下げるために、または粘度を下げるために約７５重量％以下である。第一成分のさらに好ましい割合は、約８重量％から約７０重量％の範囲である。第一成分の特に好ましい割合は、約１０重量％から約６５重量％の範囲である。

第二成分の好ましい割合は、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、誘電率異方性を上げるために約５重量％以上であり、下限温度を下げるために、または粘度を下げるために約７５重量％以下である。第二成分のさらに好ましい割合は、約８重量％から約７０重量％の範囲である。第二成分の特に好ましい割合は、約１０重量％から約６５重量％の範囲である。

第三成分の好ましい割合は、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、上限温度を上げるために、または粘度を下げるために約５重量％以上であり、誘電率異方性を上げるために約７５重量％以下である。第三成分のさらに好ましい割合は、約８重量％から約７０重量％の範囲である。第三成分の特に好ましい割合は、約１０重量％から約６５重量％の範囲である。

第四成分の好ましい割合は、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、短軸方向における誘電率を上げるために約３重量％以上であり、下限温度を下げるために約２５重量％以下である。第四成分のさらに好ましい割合は、約５重量％から約２０重量％の範囲である。第四成分の特に好ましい割合は、約５重量％から約１５重量％の範囲である。

第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。式（１）および式（２）において、Ｒ^１およびＲ^２は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルである。好ましいＲ^１およびＲ^２は、紫外線または熱に対する安定性を上げるために、独立して、炭素数１から１２のアルキルである。
式（３）において、Ｒ^３およびＲ^４は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。好ましいＲ^３またはＲ^４は、粘度を下げるために、独立して、炭素数２から１２のアルケニルであり、紫外線または熱に対する安定性を上げるために、独立して、炭素数１から１２のアルキルである。
式（４）において、Ｒ^５およびＲ^６は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシである。好ましいＲ^５またはＲ^６は、紫外線または熱に対する安定性を上げるために、独立して、炭素数１から１２のアルキルであり、短軸方向における誘電率を上げるために、独立して、炭素数１から１２のアルコキシである。

好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにメチル、エチル、プロピル、ブチル、またはペンチルである。

好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。さらに好ましいアルコキシは、粘度を下げるためにメトキシまたはエトキシである。

好ましいアルケニルは、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、４−ペンテニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、４−ヘキセニル、または５−ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるためにビニル、１−プロペニル、３−ブテニル、または３−ペンテニルである。これらのアルケニルにおける−ＣＨ＝ＣＨ−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。粘度を下げるためなどから１−プロペニル、１−ブテニル、１−ペンテニル、１−ヘキセニル、３−ペンテニル、３−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。２−ブテニル、２−ペンテニル、２−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。これらのアルケニルにおいては、分岐よりも直鎖のアルケニルが好ましい。

好ましいアルケニルオキシは、ビニルオキシ、アリルオキシ、３−ブテニルオキシ、３−ペンテニルオキシ、または４−ペンテニルオキシである。さらに好ましいアルケニルオキシは、粘度を下げるためにアリルオキシまたは３−ブテニルオキシである。

少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、フルオロメチル、２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、５−フルオロペンチル、６−フルオロヘキシル、７−フルオロヘプチル、または８−フルオロオクチルである。さらに好ましい例は、誘電率異方性を上げるために２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、または５−フルオロペンチルである。

少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、２，２−ジフルオロビニル、３，３−ジフルオロ−２−プロペニル、４，４−ジフルオロ−３−ブテニル、５，５−ジフルオロ−４−ペンテニル、または６，６−ジフルオロ−５−ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために２，２−ジフルオロビニルまたは４，４−ジフルオロ−３−ブテニルである。

環Ａは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルである。好ましい環Ａは、光学異方性を上げるために１，４−フェニレンまたは２−フルオロ−１，４−フェニレンである。
環Ｂは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−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、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルである。好ましい環Ｂは、光学異方性を上げるために１，４−フェニレンまたは２−フルオロ−１，４−フェニレンである。
テトラヒドロピラン−２，５−ジイルは、下記式のように酸素は左向き（Ｌ）であってもよいし、右向き（Ｒ）であってもよいが、好ましくは、酸素が左向き（Ｌ）である。

環Ｃおよび環Ｄは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンである。好ましい環Ｃまたは環Ｄは、粘度を下げるために１，４−シクロヘキシレンであり、または光学異方性を上げるために１，４−フェニレンである。

環Ｅおよび環Ｇ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、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイル、クロマン−２，６−ジイル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたクロマン−２，６−ジイルである。好ましい環Ｅまたは環Ｇは、粘度を下げるために１，４−シクロヘキシレンであり、短軸方向における誘電率を上げるためにテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり、光学異方性を上げるために１，４−フェニレンである。
環Ｆは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−５−メチル−１，４−フェニレン、３，４，５−トリフルオロナフタレン−２，６−ジイル、または７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルである。好ましい環Ｆは、短軸方向における誘電率を上げるために２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンである。

Ｚ^１およびＺ^２は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシである。好ましいＺ^１およびＺ^２は、粘度を下げるために単結合であり、誘電率異方性を上げるためにジフルオロメチレンオキシである。
Ｚ^３は、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシである。好ましいＺ^３は、粘度を下げるために単結合である。
Ｚ^４およびＺ^５は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシである。好ましいＺ^４またはＺ^５は、粘度を下げるために単結合であり、短軸方向における誘電率を上げるためにメチレンオキシである。

Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３およびＸ^４は、独立して、水素またはフッ素である。好ましいＸ^１、Ｘ^２、Ｘ^３およびＸ^４は、誘電率異方性を上げるためにフッ素である。

Ｙ^１およびＹ^２は、独立して、フッ素、塩素、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルオキシである。好ましいＹ^１およびＹ^２は、下限温度を下げるためにフッ素である。

少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、トリフルオロメチルである。少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルコキシの好ましい例は、トリフルオロメトキシである。少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルオキシの好ましい例は、トリフルオロビニルオキシである。

ａおよびｂは、１、２、３、または４である。好ましいａおよびｂは、下限温度を下げるために２であり、誘電率異方性を上げるために３である。
ｃは、１、２、または３である。好ましいｃは、粘度を下げるために１であり、上限温度を上げるために２または３である。
ｄは、１、２、または３であり、ｅは、０または１であり、ｄとｅとの和は、３以下である。好ましいｄは、粘度を下げるために１であり、上限温度を上げるために２または３である。好ましいｅは、粘度を下げるために０であり、下限温度を下げるために１である。

偏光吸収性化合物の例は、ケイ皮酸（Ｓ−１）、ケイ皮酸エステル（Ｓ−２）、ポリケイ皮酸ビニル（Ｓ−３）、カルコン（Ｓ−４）、４−ヒドロキシカルコン（Ｓ−５）、４'−ヒドロキシカルコン（Ｓ−６）、クマリン（Ｓ−７）、またはアゾベンゼン（Ｓ−８）である。式（Ｓ−２）において、Ｒは、アルキルまたはアリールであり、好ましいアルキルは、炭素数１から１２のアルキルであり、好ましいアリールは、フェニルである。

偏光吸収性化合物の別の例は、これらの誘導体である。誘導体は、分子構造の一部（例えば、水素）が他の原子や他の原子団で置き換えられた有機化合物を意味する。元の有機化合物とその誘導体は、共通の部分構造を有する。他の原子の例は、フッ素、塩素、および臭素である。他の原子団の例は、アルキルおよびアルケニルのような脂肪族基である。別の例は、ヒドロキシ（−ＯＨ）、アルコキシ（−ＯＲ）、アミノ（−ＮＨ_２）、アルキルアミノ（−ＮＨ−Ｒ、−ＮＲ_２）、アルコキシカルボニル（−ＣＯＯＲ）、およびアシルオキシ（−ＯＣＯＲ）のような極性基であり、ここでのＲは、アルキルまたはアリールであり、好ましいアルキルは、炭素数１から１２のアルキルであり、好ましいアリールは、フェニルである。別の例は、アクリロイルオキシ（−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ_２）およびメタクリロイルオキシ（−ＯＣＯ−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２）のような重合性基である。

ケイ皮酸は、Ｃ_６Ｈ_５−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯＨの構造を有する。ここで、−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ_６Ｈ_５をシンナモイル基という。シンナモイル基の二重結合は、ベンゼン環とカルボニルに挟まれているので、光により二量化しやすい官能基である。ケイ皮酸は、紫外線により固相で二量化してシクロブタン環を形成する。この性質を利用して、液晶分子を配向させることが可能な薄膜を、ケイ皮酸から調製することができる。この薄膜を調製するために、照射する紫外線は直線偏光が適している。まず、液晶組成物にケイ皮酸を添加し、ケイ皮酸を溶解させるために組成物を加温する。この組成物を、配向膜を有しない素子に注入する。次に、素子の温度を室温に戻し、ケイ皮酸を基板上に吸着させる。最後に、素子を加温しながらケイ皮酸の薄膜に直線偏光を照射することによってケイ皮酸を二量化させる。二量体の分子は一定方向に配列されるので、薄膜は液晶配向膜としての機能を有する。芳香族アゾ化合物は直線偏光によって異性化する。その際に、このアゾ化合物の薄膜は分子レベルで一定方向に配列されるので、液晶配向膜としての機能を有する。

第五に、好ましい成分化合物を示す。
好ましい化合物（１）は、項４に記載の化合物（１−１）から化合物（１−１３）である。これらの化合物において、第一成分の少なくとも１つが、化合物（１−１）、化合物（１−２）、化合物（１−４）、化合物（１−５）、化合物（１−７）、化合物（１−８）または化合物（１−１１）であることが好ましく、化合物（１−１）、化合物（１−２）、化合物（１−５）、化合物（１−７）または化合物（１−１１）であることがより好ましい。

好ましい化合物（２）は、項７に記載の化合物（２−１）から化合物（２−３３）である。これらの化合物において、第二成分の少なくとも１つが、化合物（２−２）、化合物（２−４）、化合物（２−７）、化合物（２−８）、化合物（２−１１）、化合物（２−１２）、化合物（２−１４）、化合物（２−１５）、化合物（２−１７）、化合物（２−１８）、化合物（２−１９）、化合物（２−２２）、化合物（２−２３）、化合物（２−２４）、化合物（２−２７）、化合物（２−２９）、または化合物（２−３０）であることが好ましく、化合物（２−２）、化合物（２−４）、化合物（２−７）、化合物（２−８）、化合物（２−１１）、化合物（２−１４）、化合物（２−１５）、化合物（２−１８）、化合物（２−１９）、化合物（２−２２）、化合物（２−２４）、または化合物（２−２９）であることがより好ましい。
第二成分の少なくとも２つが、化合物（２−２）および化合物（２−８）の組み合わせ、化合物（２−１２）および化合物（２−１５）の組み合わせ、化合物（２−１４）および化合物（２−２７）の組み合わせ、化合物（２−１８）および化合物（２−２４）の組み合わせ、化合物（２−１８）および化合物（２−２９）の組み合わせ、化合物（２−２４）および化合物（２−２９）の組み合わせ、または化合物（２−２９）および化合物（２−３０）の組み合わせであることが好ましい。

好ましい化合物（３）は、項１１に記載の化合物（３−１）から化合物（３−１３）である。これらの化合物において、第三成分の少なくとも１つが、化合物（３−１）、化合物（３−２）、化合物（３−３）、化合物（３−５）、化合物（３−６）、化合物（３−７）、化合物（３−８）、化合物（３−１１）または化合物（３−１３）であることが好ましく、化合物（３−１）、化合物（３−２）、化合物（３−５）、化合物（３−６）、化合物（３−８）、化合物（３−１１）または化合物（３−１３）であることがより好ましい。
第三成分の少なくとも２つが、化合物（３−１）および化合物（３−５）の組み合わせ、化合物（３−１）および化合物（３−６）の組み合わせ、化合物（３−１）および化合物（３−７）の組み合わせ、化合物（３−３）および化合物（３−５）の組み合わせ、化合物（３−３）および化合物（３−６）の組み合わせ、または化合物（３−３）および化合物（３−７）の組み合わせであることが好ましい。

好ましい化合物（４）は、項１４に記載の化合物（４−１）から化合物（４−２２）である。これらの化合物において、第四成分の少なくとも１つが、化合物（４−１）、化合物（４−３）、化合物（４−４）、化合物（４−６）、化合物（４−８）、または化合物（４−１０）であることが好ましく、化合物（４−６）、または化合物（４−１０）であることがより好ましい。
第四成分の少なくとも２つが、化合物（４−１）および化合物（４−６）の組み合わせ、化合物（４−３）および化合物（４−６）の組み合わせ、化合物（４−３）および化合物（４−１０）の組み合わせ、化合物（４−４）および化合物（４−６）の組み合わせ、化合物（４−４）および化合物（４−８）の組み合わせ、または化合物（４−６）および化合物（４−１０）の組み合わせであることが好ましい。

より好ましい偏光吸収性化合物は、ケイ皮酸（Ｓ−１）、ポリケイ皮酸ビニル（Ｓ−３）、４−ヒドロキシカルコン（Ｓ−５）、または４'−ヒドロキシカルコン（Ｓ−６）である。

第六に、組成物に添加してもよいその他の添加物を説明する。このような添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物などである。液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性化合物が組成物に添加される。このような化合物の例は、化合物（５−１）から化合物（５−５）である。光学活性化合物の好ましい割合は約５重量部以下である。さらに好ましい割合は約０．０１重量部から約２重量部の範囲である。

大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または素子を長時間使用した後、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、酸化防止剤が組成物に添加される。酸化防止剤の好ましい例は、ｔが１から９の整数である化合物（６）などである。

化合物（６）において、好ましいｔは、１、３、５、７、または９である。さらに好ましいｔは７である。ｔが７である化合物（６）は、揮発性が小さいので、素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために約５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように約６００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、約１００ｐｐｍから約３００ｐｐｍの範囲である。

紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤もまた好ましい。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために約５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないために約１００００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は約１００ｐｐｍから約１００００ｐｐｍの範囲である。

ＧＨ（guest host）モードの素子に適合させるために、アゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素（dichroic dye）が組成物に添加される。色素の好ましい割合は、約０．０１重量部から約１０重量部の範囲である。
泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に添加される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために約１ｐｐｍ以上であり、表示不良を防ぐために約１０００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、約１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの範囲である。

高分子支持配向（ＰＳＡ）型の素子に適合させるために重合性化合物が組成物に添加される。重合性化合物の好ましい例は、アクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物（オキシラン、オキセタン）、ビニルケトンなどの重合可能な基を有する化合物である。重合性化合物のさらに好ましい例は、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体である。重合性化合物の好ましい割合は、その効果を得るために、約０．０５重量部以上であり、表示不良を防ぐために約１０重量部以下である。さらに好ましい割合は、約０．１重量部から約２重量部の範囲である。重合性化合物は、紫外線照射により重合する。光重合開始剤などの開始剤の存在下で重合させてもよい。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光開始剤であるＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（登録商標；ＢＡＳＦ）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（登録商標；ＢＡＳＦ）、またはＤａｒｏｃｕｒ１１７３（登録商標；ＢＡＳＦ）がラジカル重合に対して適切である。光重合開始剤の好ましい割合は、重合性化合物の重量に基づいて約０．１重量部から約５重量部の範囲である。さらに好ましい割合は、約１重量部から約３重量部の範囲である。

重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、４-tert-ブチルカテコール、４-メトキシフェノール、フェノチアジンなどである。

極性化合物は、極性をもつ有機化合物である。ここでは、イオン結合を有する化合物は含まれない。酸素、硫黄、および窒素のような原子は、より電気的に陰性であり、部分的な負電荷をもつ傾向にある。炭素および水素は中性であるか、または部分的な正電荷をもつ傾向がある。極性は、化合物中の別種の原子間で部分電荷が均等に分布しないことから生じる。例えば、極性化合物は、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ_２、＞ＮＨ、＞Ｎ−のような部分構造の少なくとも１つを有する。

第七に、成分化合物の合成法を説明する。これらの化合物は既知の方法によって合成できる。合成法を例示する。trans−ケイ皮酸、４−ヒドロキシカルコン、４'−ヒドロキシカルコンのような偏光吸収性化合物は、市販されている。ポリケイ皮酸ビニル（ポリビニルシンナメート）は、塩化シンナモイルを用いたポリビニルアルコールのエステル化によって合成される。化合物（１−１）は、国際公開第２０１０／０５０４２７号パンフレットに記載された方法で合成する。化合物（２−４）は、特開平１０−２０４０１６号公報に記載された方法で合成する。化合物（３−１）は、特開昭５９−１７６２２１号公報に記載された方法で合成する。化合物（４−１）は、特表平２−５０３４４１号公報に掲載された方法で合成する。酸化防止剤は市販されている。式（６）のｔが１である化合物は、アルドリッチ（Sigma-Aldrich Corporation）から入手できる。式（６）のｔが７である化合物（６）などは、米国特許３６６０５０５号明細書に記載された方法によって合成する。

合成法を記載しなかった化合物は、オーガニック・シンセシス（Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc）、オーガニック・リアクションズ（Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc）、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス（Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press）、新実験化学講座（丸善）などの成書に記載された方法によって合成できる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。

第八に、組成物の用途を説明する。本発明の組成物は主として、約−１０℃以下の下限温度、約７０℃以上の上限温度、約０．０７以上の光学異方性（波長５８９ｎｍ。２５℃で測定。）、及び２以上の誘電率異方性（周波数１ｋＨｚ。２５℃で測定。）の少なくともいずれかを有することが好ましい。本発明の組成物の下限温度は、液晶素子おける保管温度範囲及び動作温度範囲の観点から、約−２０℃以下から約−４０℃であることがより好ましい。本発明の組成物の上限温度は、約７０℃から約１２０℃の範囲であることがより好ましく、約７５℃から約１１０℃が特に好ましい。本発明の組成物の光学異方性は、割合制御またはその他の成分で０．０８から０．２５さらには０．１０から０.３０でも良いが、約０．０７から約０．２０の範囲であることがより好ましい。本発明の組成物の誘電率異方性は、２から１５の範囲であることがより好ましい。
また、本発明の組成物は主として、約−１０℃以下の下限温度、約７０℃以上の上限温度、そして約０．０７から約０．２０の範囲の光学異方性を有することも好ましい。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。この組成物はＡＭ素子に適する。この組成物は透過型のＡＭ素子に特に適する。成分化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、約０．０８から約０．２５の範囲の光学異方性を有する組成物、さらには約０．１０から約０．３０の範囲の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。この組成物は、ネマチック相を有する組成物としての使用、光学活性化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用が可能である。

この組成物はＡＭ素子への使用が可能である。さらにＰＭ素子への使用も可能である。この組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＦＦＳ、ＶＡ、ＦＰＡなどのモードを有するＡＭ素子およびＰＭ素子への使用が可能である。ＴＮ、ＯＣＢ、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードを有するＡＭ素子への使用は特に好ましい。ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードを有するＡＭ素子において、電圧が無印加のとき、液晶分子の配列がガラス基板に対して並行であってもよく、または垂直であってもよい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン−ＴＦＴ素子または多結晶シリコン−ＴＦＴ素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）型の素子にも使用できる。

第九に、素子を製造する方法を説明する。第一は、偏光吸収性化合物を液晶組成物に添加し、組成物を上限温度より高い温度で加温して溶解させる工程である。第二は、この組成物を液晶表示素子に注入し、温度を室温まで下げる工程である。温度を下げることによって、偏光吸収性化合物が基板上に吸着して、薄膜を形成する。第三は、上限温度より高い温度に液晶組成物を加温したまま、偏光を照射する工程である。偏光吸収性化合物は、直線偏光によって二量化または異性化される。この化合物は分子レベルで一定方向に配列されるので、薄膜は液晶配向膜としての機能を有する。この方法によって、ポリイミドのような配向膜を有しない液晶表示素子を製造することができる。

実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。本発明は、実施例１の組成物と実施例２の組成物との混合物を含む。本発明は、実施例の組成物の少なくとも２つを混合した混合物をも含む。合成した化合物は、ＮＭＲ分析などの方法により同定した。化合物および組成物の特性は、下記に記載した方法により測定した。

ＮＭＲ分析：測定には、ブルカーバイオスピン社製のＤＲＸ−５００を用いた。^１Ｈ−ＮＭＲの測定では、試料をＣＤＣｌ_３などの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、５００ＭＨｚ、積算回数１６回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。^１９Ｆ−ＮＭＲの測定では、ＣＦＣｌ_３を内部標準として用い、積算回数２４回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、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、ｑｕｉｎはクインテット、ｓｅｘはセクステット、ｍはマルチプレット、ｂｒはブロードであることを意味する。

ガスクロマト分析：測定には島津製作所製のＧＣ−１４Ｂ型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム（２ｍＬ／分）である。試料気化室を２８０℃に、検出器（ＦＩＤ）を３００℃に設定した。成分化合物の分離には、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムＤＢ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ；固定液相はジメチルポリシロキサン；無極性）を用いた。このカラムは、２００℃で２分間保持した後、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％）に調製した後、その１μＬを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のＣ−Ｒ５Ａ型Chromatopac、またはその同等品である。得られたガスクロマトグラムは、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積を示した。

試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。Agilent Technologies Inc.製のＨＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Restek Corporation製のＲｔｘ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、SGE International Pty. Ltd製のＢＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムＣＢＰ１−Ｍ５０−０２５（長さ５０ｍ、内径０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）を用いてもよい。

組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物の混合物をガスクロマトグラフ（ＦＩＤ）で検出する。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合（重量比）に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を１とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合（重量％）は、ピークの面積比から算出することができる。

測定試料：組成物の特性を測定するときは、組成物をそのまま試料として用いた。化合物の特性を測定するときは、この化合物（１５重量％）を母液晶（８５重量％）に混合することによって測定用の試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法によって化合物の特性値を算出した。（外挿値）＝｛（試料の測定値）−０．８５×（母液晶の測定値）｝／０．１５。この割合でスメクチック相（または結晶）が２５℃で析出するときは、化合物と母液晶の割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更した。この外挿法によって化合物に関する上限温度、光学異方性、粘度、および誘電率異方性の値を求めた。

下記の母液晶を用いた。成分化合物の割合は重量％で示した。

測定方法：特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会（Japan Electronics and Information Technology Industries Association；以下ＪＥＩＴＡという）で審議制定されるＪＥＩＴＡ規格（ＪＥＩＴＡ・ＥＤ−２５２１Ｂ）に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたＴＮ素子には、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を取り付けなかった。

（１）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。

（２）ネマチック相の下限温度（Ｔ_Ｃ；℃）：ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管した後、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、Ｔ_Ｃを＜−２０℃と記載した。

（３）粘度（バルク粘度；η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定には東京計器株式会社製のＥ型回転粘度計を用いた。

（４）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。ツイスト角が０°であり、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が５μｍであるＴＮ素子に試料を入れた。この素子に１６Ｖから１９．５Ｖの範囲で０．５Ｖ毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加の後、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らの論文中の４０頁に記載の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度を測定した素子を用い、下に記載した方法で求めた。

（５）光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）：測定は、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングした後、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。

（６）誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が９μｍであり、そしてツイスト角が８０度であるＴＮ素子に試料を入れた。この素子にサイン波（１０Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。

（７）しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が０．４５／Δｎ（μｍ）であり、ツイスト角が８０度であるノーマリーホワイトモード（normally white mode）のＴＮ素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧（３２Ｈｚ、矩形波）は０Ｖから１０Ｖまで０．０２Ｖずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が９０％になったときの電圧で表した。

（８）電圧保持率（ＶＨＲ−１；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５μｍであった。この素子は試料を入れた後、紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このＴＮ素子にパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で、１６．７ミリ秒間、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った。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率で表した。

（９）電圧保持率（ＶＨＲ−２；８０℃で測定；％）：２５℃の代わりに、８０℃で測定した以外は、上記と同じ手順で電圧保持率を測定した。得られた値をＶＨＲ−２で表した。

（１０）電圧保持率（ＶＨＲ−３；２５℃で測定；％）：紫外線を照射した後、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは５μｍであった。この素子に試料を注入し、光を２０分間照射した。光源は超高圧水銀ランプＵＳＨ−５００Ｄ（ウシオ電機製）であり、素子と光源の間隔は２０ｃｍであった。ＶＨＲ−３の測定では、１６．７ミリ秒間、減衰する電圧を測定した。大きなＶＨＲ−３を有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。ＶＨＲ−３は９０％以上が好ましく、９５％以上がより好ましい。

（１１）電圧保持率（ＶＨＲ−４；２５℃で測定；％）：試料を注入したＴＮ素子を８０℃の恒温槽内で５００時間加熱した後、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。ＶＨＲ−４の測定では、１６．７ミリ秒間、減衰する電圧を測定した。大きなＶＨＲ−４を有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。

（１２）応答時間（τ；２５℃で測定；ｍｓ）：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター（Low-pass filter）は５ｋＨｚに設定した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が５．０μｍであり、ツイスト角が８０度であるノーマリーホワイトモード（normally white mode）のＴＮ素子に試料を入れた。この素子に矩形波（６０Ｈｚ、５Ｖ、０．５秒）を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％であるとみなした。立ち上がり時間（τｒ：rise time；ミリ秒）は、透過率が９０％から１０％に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間（τｆ：fall time；ミリ秒）は透過率が１０％から９０％に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和で表した。

（１３）弾性定数（Ｋ；２５℃で測定；ｐＮ）：測定には横河・ヒューレットパッカード株式会社製のＨＰ４２８４Ａ型ＬＣＲメータを用いた。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍである水平配向素子に試料を入れた。この素子に０ボルトから２０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（２．９９）からＫ１１およびＫ３３の値を得た。次に同１７１頁にある式（３．１８）に、先ほど求めたＫ１１およびＫ３３の値を用いてＫ２２を算出した。弾性定数は、このようにして求めたＫ１１、Ｋ２２、およびＫ３３の平均値で表した。

（１４）比抵抗（ρ；２５℃で測定；Ωｃｍ）：電極を備えた容器に試料１．０ｍＬを注入した。この容器に直流電圧（１０Ｖ）を印加し、１０秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。（比抵抗）＝｛（電圧）×（容器の電気容量）｝／｛（直流電流）×（真空の誘電率）｝。

（１５）らせんピッチ（Ｐ；室温で測定；μｍ）：らせんピッチはくさび法にて測定した。「液晶便覧」、１９６頁（２０００年発行、丸善）を参照。試料をくさび形セルに注入し、室温で２時間静置した後、ディスクリネーションラインの間隔（ｄ２−ｄ１）を偏光顕微鏡（ニコン（株）、商品名ＭＭ４０／６０シリーズ）によって観察した。らせんピッチ（Ｐ）は、くさびセルの角度をθと表した次の式から算出した。Ｐ＝２×（ｄ２−ｄ１）×ｔａｎθ。

実施例における化合物は、下記の表３の定義に基づいて記号により表した。表３において、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。記号の後にある括弧内の番号は化合物の番号に対応する。表３において、−ＣＦ＝ＣＦ−（記号：ＦＶＦ）の立体配置はトランスである。（−）の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合（百分率）は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量％）である。最後に、組成物の特性値をまとめた。

素子の実施例
１．原料
配向膜を有しない素子に、偏光吸収性化合物を添加した組成物を注入した。直線偏光を照射した後、この素子における液晶分子の配向を確認した。最初に原料を説明する。原料は、組成物（Ｍ１）から組成物（Ｍ７）のような組成物、化合物（Ｓ−１）、化合物（Ｓ−３）、化合物（Ｓ−５）、化合物（Ｓ−６）のような偏光吸収性化合物の中から適宜選択した。組成物は以下のとおりである。

［組成物（Ｍ１）］
３−ＨＨＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１） １２％
３−ＨＨＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−４） １２％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−８） ２０％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−８） １４％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ３％
４−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ２％
５−ＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２９） ４％
３−ＨＨ−Ｖ （３−１） ２２％
３−ＨＨ−Ｖ１ （３−１） ５％
２−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−２Ｖ （３−８） ３％
ＮＩ＝８０．８℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０６；Δε＝６．７；Ｖｔｈ＝１．４７Ｖ；η＝１５．７ｍＰａ・ｓ．

［組成物（Ｍ２）］
３−ＨＢＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−２） １５％
３−ＧＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１４） ８％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ４％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ４％
３−ＧＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２２） ４％
４−ＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２９） ８％
３−ＨＨ−Ｖ （３−１） １５％
３−ＨＨ−Ｖ （３−１） １０％
３−ＨＨ−４ （３−１） １１％
３−ＨＢ−Ｏ１ （３−２） ５％
Ｖ−ＨＨＢ−１ （３−５） ８％
２−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−３ （３−８） ８％
ＮＩ＝８７．３℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１１２；Δε＝７．７；Ｖｔｈ＝１．４１Ｖ；η＝１０．７ｍＰａ・ｓ．

［組成物（Ｍ３）］
３−ＢＢＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−５） １０％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２） ８％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２） １０％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−８） ２５％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−８） １１％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ４％
４−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ３％
３−ＨＨ−Ｖ （３−１） ２１％
３−ＨＨＢ−３ （３−５） ５％
ＮＩ＝８１．１℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１１１；Δε＝６．９；Ｖｔｈ＝１．４５Ｖ；η＝１７．３ｍＰａ・ｓ．

［組成物（Ｍ４）］
３−ＢＢ（Ｆ、Ｆ）ＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−７） ８％
３−ＨＢＢＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１１） ６％
３−ＧＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ）−Ｆ （２−１１） ８％
３−ＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１５） ５％
３−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１８） ６％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２４） ８％
２−ＨＨ−３ （３−１） ８％
２−ＨＨ−５ （３−１） ７％
３−ＨＨ−Ｖ （３−１） １６％
３−ＨＨ−ＶＦＦ （３−１） ６％
２−ＨＨＢ−１ （３−５） ５％
ＶＦＦ−ＨＨＢ−１ （３−５） ７％
Ｖ−ＨＢＢ−２ （３−６） ６％
５−ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ−２ （３−１３） ４％
ＮＩ＝８３．４℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１１５；Δε＝７．８；Ｖｔｈ＝１．４１Ｖ；η＝１０．２ｍＰａ・ｓ．

［組成物（Ｍ５）］
３−ＨＨＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−１） １２％
３−ＢＢＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−５） １１％
３−ＢＢ（Ｆ、Ｆ）ＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−７） １２％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２） ８％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−８） １４％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ４％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ５％
４−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１９） ４％
３−ＨＨ−Ｖ （３−１） ２７％
３−ＨＨＢ−２ （３−５） ３％
ＮＩ＝７８．６℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１１３；Δε＝８．９；Ｖｔｈ＝１．３８Ｖ；η＝１４．３ｍＰａ・ｓ．

［組成物（Ｍ６）］
３−ＢＢＦＶＦＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （１−５） １０％
２−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−２） ５％
３−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−７） ６％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−８） ２０％
３−ＧＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１４） ７％
３−ＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ （２−１５） ９％
３−ＨＨ−Ｖ （３−１） １５％
３−ＨＨ−Ｖ１ （３−１） ７％
３−ＨＨ−ＶＦＦ （３−１） ４％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ （３−５） ５％Ｖ−ＨＨＢ−１ （３−５） ４％
３−ＨＨＥＢＨ−３ （３−１１） ２％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （４−６） ３％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２ （４−１０） ３％
ＮＩ＝７８．０℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１１３；Δε＝８．１；Ｖｔｈ＝１．４１Ｖ；η＝１５．３ｍＰａ・ｓ．

添加物として、化合物（Ｓ−１；ケイ皮酸）、化合物（Ｓ−３；ポリケイ皮酸ビニル）、化合物（Ｓ−５；４−ヒドロキシカルコン）、および化合物（Ｓ−６；４'−ヒドロキシカルコン）を用いた。

２．液晶分子の配向評価
＜偏光露光条件＞
２５０Ｗの超高圧水銀灯（ウシオ電機株式会社製マルチライト）とワイヤーグリッド偏光板（ＭＯＸＴＥＫ社製ＵＶＴ−２６０Ａ）を用い、３ｍＷ／ｃｍ^２（波長３１３ｎｍの照度をウシオ電機株式会社製紫外線照度計ＵＩＴ−１５０およびＵＶＤ−Ｓ３１３を用いて測定）の強度の光を照射した。

実施例１
組成物（Ｍ１）を１００重量部に、偏光吸収性化合物（Ｓ−１）を３重量部の割合で添加した。この混合物を、配向膜を有しないＩＰＳ素子に９０℃（上限温度以上）で注入した。注入後、２５℃まで下げることによって、化合物（Ｓ−１）を基板面側に吸着させた。ＩＰＳ素子を１００℃（上限温度以上）で加熱しながら、素子に対して法線方向から直線偏光した紫外線（３１３ｎｍ、３Ｊ／ｃｍ^２）を照射し、偏光吸収性化合物から形成される薄膜を有する素子を得た。照射される紫外線は偏光子を通過させることで直線偏光となる。次に、得られた素子を偏光顕微鏡にセットして液晶の配向状態を観察した。偏光顕微鏡の偏光子と検光子は各々の透過軸が直交するように配置した。まず、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸が平行となるように、すなわち、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸がなす角度が０度となるように、素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上に設置した。素子の下側、すなわち、偏光子側から光を照射し、検光子を透過する光の有無を観察した。検光子を透過する光は観察されなかったことから、配向は「良好」であると判定した。なお、同様の観察において検光子を透過する光が観察された場合は、配向は「不良」であると判定した。次に、素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上で回転させ、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度を０度から変化させた。検光子を透過する光の強度は、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度が大きくなるに従い増大し、その角度が４５度である時に、ほぼ最大となることを確認した。以上により得られた素子では液晶分子が素子の基板の主面に対して略水平な方向に配向しており、「水平配向」であると判定した。

実施例２から６
表４に示すように液晶組成物および偏光吸収性化合物の組み合わせに変更したこと以外は、実施例１と同様に素子を作製した。実施例１と同様な方法で光漏れの有無を観察した。

実施例７
組成物（Ｍ４）を１００重量部に、化合物（Ｓ−５）を３重量部の割合で添加した。この混合物を、配向膜を有しないＩＰＳ素子に９０℃（上限温度以上）で注入した。注入後、２５℃まで下げることによって、化合物（Ｓ−５）を基板面側に吸着させた。１００℃（上限温度以上）で、素子に対して法線方向から直線偏光（３１３ｎｍ、３Ｊ／ｃｍ^２）を照射した。実施例１と同様な方法で光漏れの有無を観察した。

実施例８から１１
表４に示すように液晶組成物および偏光吸収性化合物の組み合わせに変更したこと以外は、実施例７と同様に素子を作製した。実施例１と同様な方法で光漏れの有無を観察した。

比較例１
組成物（Ｍ１）を、配向膜を有しないＩＰＳ素子に注入した。実施例１と同様な方法で光漏れの有無を観察した。

実施例１から１１および比較例１の結果を表４にまとめた。

３．偏光吸収性化合物と液晶組成物の相溶性
上記実施例で得られた液晶組成物と偏光吸収性化合物の混合物の室温状態における安定性を評価した。混合後に１００℃で等方性の液体に変化させ、２５℃に放冷した。室温で半日経過後に析出の有無を確認した。実施例１〜１１の混合物は析出が確認されず、いずれの偏光吸収性化合物の相溶性は良好であった。

表４から分かるように、実施例１から１１では、組成物や偏光吸収性化合物の種類を変えたが、光漏れは観察されなかった。一方、偏光吸収性化合物が添加されていない比較例１では光漏れが観察された。この結果は、素子にポリイミドのような配向膜がなくても、偏光吸収性化合物から生成した薄膜により配向性能を付与し、総ての液晶分子を一定方向に配列可能であることを示している。また、液晶組成物と偏光吸収性化合物の相溶性も良好であることが分かる。以上の結果より、式（１）で示される化合物を用いることで偏光吸収性化合物が良好な相溶性を示し、偏光吸収性化合物から生成した薄膜が液晶分子の配向に重要な役割を果たしていることが分かる。

本発明の液晶組成物は、液晶モニター、液晶テレビなどに用いることができる。

Claims (20)

1. 添加物として少なくとも１つの偏光吸収性化合物、および第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有し、正の誘電率異方性を有する液晶組成物。
   

   

   式（１）において、
   Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルであり；
   環Ａは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；
   Ｚ^１は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり；
   Ｘ^１、およびＸ^２は、独立して、水素またはフッ素であり；
   Ｙ^１は、フッ素、塩素、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；
   ａは、１、２、３、または４である。
2. 前記添加物として、ケイ皮酸、ケイ皮酸エステル、ポリケイ皮酸ビニル、カルコン、４−ヒドロキシカルコン、４'−ヒドロキシカルコン、クマリン、アゾベンゼン、およびこれらの誘導体の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１に記載の液晶組成物。
3. 前記添加物として、ケイ皮酸、ポリケイ皮酸ビニル、４−ヒドロキシカルコン、および４'−ヒドロキシカルコンの群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１または２に記載の液晶組成物。
4. 前記第一成分として式（１−１）から式（１−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
   

   

   

   

   式（１−１）から式（１−１３）において、Ｒ^１は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルである。
5. 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記添加物の割合が０．１重量部から１０重量部の範囲であり、添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第一成分の割合が５重量％から７５重量％の範囲である、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
6. 第二成分として式（２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
   

   

   式（２）において、
   Ｒ^２は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルであり；
   環Ｂは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−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、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；
   Ｚ^２は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり；
   Ｘ^３およびＸ^４は、独立して、水素またはフッ素であり；
   Ｙ^２は、フッ素、塩素、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；
   ｂは、１、２、３、または４である。
7. 前記第二成分として式（２−１）から式（２−３３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項６に記載の液晶組成物。
   

   

   

   

   

   式（２−１）から式（２−３３）において、Ｒ^２は、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または炭素数２から１２のアルケニルである。
8. 前記第二成分として式（２−１）、式（２−４）、式（２−５）、式（２−１３）、式（２−１４）、式（２−１７）、式（２−１８）、および式（２−２３）から式（２−３３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項６または７に記載の液晶組成物。
9. 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第二成分の割合が５重量％から７５重量％の範囲である、請求項６から８のいずれか１項に記載の液晶組成物。
10. 第三成分として式（３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
    

    

    式（３）において、
    Ｒ^３およびＲ^４は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；
    環Ｃおよび環Ｄは、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−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；
    Ｚ^３は、独立して、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり；
    ｃは、１、２、または３である。
11. 前記第三成分として式（３−１）から式（３−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１０に記載の液晶組成物。
    

    

    式（３−１）から式（３−１３）において、Ｒ^３およびＲ^４は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。
12. 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第三成分の割合が５重量％から７５重量％の範囲である、請求項１０または１１に記載の液晶組成物。
13. 第四成分として式（４）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の液晶組成物。
    

    

    式（４）において、
    Ｒ^５およびＲ^６は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；
    環Ｅおよび環Ｇ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、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイル、クロマン−２，６−ジイル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたクロマン−２，６−ジイルであり；
    環Ｆは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−５−メチル−１，４−フェニレン、３，４，５−トリフルオロナフタレン−２，６−ジイル、または７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルであり；
    Ｚ^４およびＺ^５は、独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；
    ｄは、１、２、または３であり、ｅは、０または１であり；
    ｄとｅとの和は、３以下である。
14. 前記第四成分として式（４−１）から式（４−２２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１３に記載の液晶組成物。
    

    

    

    式（４−１）から式（４−２２）において、Ｒ^５およびＲ^６は、独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシである。
15. 添加物を除く液晶組成物の重量に基づいて、前記第四成分の割合が３重量％から２５重量％の範囲である、請求項１３または１４に記載の液晶組成物。
16. ネマチック相の上限温度が７０℃以上であり、波長５８９ｎｍにおける光学異方性（２５℃で測定）が０．０７以上であり、そして周波数１ｋＨｚにおける誘電率異方性（２５℃で測定）が２以上である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
17. 請求項１から１６のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
18. 液晶表示素子の動作モードが、ＴＮモード、ＥＣＢモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、またはＦＰＡモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、請求項１７に記載の液晶表示素子。
19. 液晶表示素子の動作モードが、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、請求項１７に記載の液晶表示素子。
20. 請求項１から１６のいずれか１項に記載の液晶組成物の、液晶表示素子における使用。