特許ウォッチ

公開番号2025128280
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2025096725,2024565996
出願日2025-06-10,2024-08-22
発明の名称液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナ
出願人DIC株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C09K 19/18 20060101AFI20250826BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】本発明は、T_niが高く、Δnが大きく、Δε_rが大きく、tanδ_isoが小さく、室温での保存性が良好な液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナを提供することを課題とする。
【解決手段】具体的には、アルケニル基と、イソチオシアネート基(-NCS)とを有する一般式(i)で表される化合物の1種又は2種以上と、アルキニル基と、イソチオシアネート基(-NCS)とを有する一般式(ii)で表される化合物の1種又は2種以上とを含む液晶組成物である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記一般式（ｉ）
TIFF
2025128280000084.tif
22
161
（一般式（ｉ）中、
Ｒ
ｉ１
は、炭素原子２～２０のアルケニル基を表し、
当該アルケニル基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＮＨ－、－ＣＯ－及び／又は－ＣＳ－で置換されていてもよく、
当該アルケニル基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－及び／又－ＣＦ＝ＣＦ－で置換されていてもよく、
当該アルケニル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
Ａ
ｉ１
、Ａ
ｉ２
及びＡ
ｉ３
は、それぞれ独立して、炭素原子数３～１６の炭化水素環又は炭素原子数３～１６の複素環のいずれかを表し、
前記Ａ
ｉ１
、Ａ
ｉ２
及びＡ
ｉ３
中の１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Ｓ
ｉ１
によって置換されていてもよく、
置換基Ｓ
ｉ１
は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数１～２０のアルキル基のいずれかを表し、
当該アルキル基における１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＮＨ－、－ＣＯ－及び／又は－ＣＳ－で置換されていてもよく、
当該アルキル基における１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－及び／又は－Ｃ≡Ｃ－で置換されていてもよく、
当該アルキル基における１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
置換基Ｓ
ｉ１
が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
Ｚ
ｉ１
及びＺ
ｉ２
は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数１～２０のアルキレン基のいずれかを表し、
当該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－ＣＦ
２
－及び／又は－ＣＯ－で置換されていてもよく、
当該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ
２
－ＣＨ（ＣＨ
３
）－、－ＣＨ（ＣＨ
３
）－ＣＨ
２
－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ
３
）－、－Ｃ（ＣＨ
３
）＝ＣＨ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＯ－Ｏ－及び／又は－Ｏ－ＣＯ－で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
ｎ
ｉ１
は、０～１の整数を表す。）
で表される化合物を１種又は２種以上と、
続きを表示（約 3,500 文字）【請求項２】
前記一般式（ｉ）で表される化合物の液晶組成物１００質量％中の合計含有量が、１～４０質量％である、及び／又は、
前記一般式（ｉｉ）で表される化合物の液晶組成物１００質量％中の合計含有量が、１～５５質量％である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
前記一般式（ｉ）で表される化合物が、下記一般式（ｉ－１）～（ｉ－２）
TIFF
2025128280000086.tif
23
114
（一般式（ｉ－１）～（ｉ－２）中、
Ｒ
ｉ１
、Ａ
ｉ１
、Ａ
ｉ２
及びＡ
ｉ３
は、上記一般式（ｉ）中のＲ
ｉ１
、Ａ
ｉ１
、Ａ
ｉ２
及びＡ
ｉ３
とそれぞれ同じ意味を表す。）
で表される化合物からなる群から選ばれる請求項１又は２に記載の液晶組成物。
【請求項４】
前記一般式（ｉｉ）で表される化合物が、下記一般式（ｉｉ－１）～（ｉｉ－３）
TIFF
2025128280000087.tif
37
140
（一般式（ｉｉ－１）～（ｉｉ－３）中、
Ｒ
ｉｉ１
、Ａ
ｉｉ１
、Ａ
ｉｉ２
及びＡ
ｉｉ３
は、上記一般式（ｉｉ）中のＲ
ｉｉ１
、Ａ
ｉｉ１
、Ａ
ｉｉ２
及びＡ
ｉｉ３
とそれぞれ同じ意味を表し、
一般式（ｉｉ－３）中、Ａ
ｉｉ３－２
の定義は、上記一般式（ｉｉ）中のＡ
ｉｉ３－２
の定義に同じである。）
で表される化合物からなる群から選ばれる請求項１又は２に記載の液晶組成物。
【請求項５】
更に、下記一般式（ｉｉｉ）
TIFF
2025128280000088.tif
18
123
（一般式（ｉｉｉ）中、
Ｒ
ｉｉｉ１
は、それぞれ独立して、炭素原子数１～２０のアルキル基を表し、
当該アルキル基中の１つ又２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＮＨ－、－ＣＯ－及び／又は－ＣＳ－で置換されていてもよく、
当該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
Ａ
ｉｉｉ１
及びＡ
ｉｉｉ２
は、それぞれ独立して、以下の基（ａ）、基（ｂ）、基（ｃ）及び基（ｄ）：
（ａ）１，４－シクロヘキシレン基（この基中に存在する１つの－ＣＨ
２
－又は非隣接の２つ以上の－ＣＨ
２
－は－Ｏ－及び／又は－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つの－ＣＨ＝又は２つ以上の－ＣＨ＝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基、ビシクロ［２．２．２］オクタン－１，４－ジイル基、ナフタレン－２，６－ジイル基、ナフタレン－１，４－ジイル基、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、５，６，７，８－テトラヒドロナフタレン－１，４－ジイル基、デカヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、アントラセン－２，６－ジイル基、アントラセン－１，４－ジイル基、アントラセン－９，１０－ジイル基、フェナントレン－２，７－ジイル基、２，３－ジヒドロ－１Ｈ－インデン－１，５－ジイル基、２，３－ジヒドロ－１Ｈ－インデン－２，５－ジイル基、２，３－ジヒドロ－１Ｈ－インデン－１，６－ジイル基、１Ｈ－インデン－２，５－ジイル基、１Ｈ－インデン－１，５－ジイル基、１Ｈ－インデン－３，５－ジイル基、１Ｈ－インデン－１，６－ジイル基、１Ｈ－インデン－２，６－ジイル基、１Ｈ－インデン－３，６－ジイル基（ナフタレン－２，６－ジイル基、ナフタレン－１，４－ジイル基、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、５，６，７，８－テトラヒドロナフタレン－１，４－ジイル基、アントラセン－２，６－ジイル基、アントラセン－１，４－ジイル基、アントラセン－９，１０－ジイル基又はフェナントレン－２，７－ジイル基中に存在する１つの－ＣＨ＝又は２つ以上の－ＣＨ＝は－Ｎ＝に置き換えられても良い。）
（ｄ）チオフェン－２，５－ジイル基、ベンゾチオフェン－２，５－ジイル基、ベンゾチオフェン－２，６－ジイル基、ジベンゾチオフェン－３，７－ジイル基、ジベンゾチオフェン－２，６－ジイル基、チエノ［３，２－ｂ］チオフェン－２，５－ジイル基、ベンゾ［１，２－ｂ：４，５－ｂ’］ジチオフェン－２，６－ジイル基（この基中に存在する１つの－ＣＨ＝又は２つ以上の－ＣＨ＝は－Ｎ＝に置き換えられても良い。）
からなる群より選ばれる基を表し、
前記Ａ
ｉｉｉ１
及びＡ
ｉｉｉ２
中の一つ又は二つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Ｓ
ｉｉｉ１
により置換されていてもよく、
置換基Ｓ
ｉｉｉ１
は、ハロゲン原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基又は炭素原子数１～２０のアルキル基のいずれかを表し、
当該アルキル基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＮＨ－、－ＣＯ－及び／又－ＣＳ－で置換されていてもよく、
当該アルキル基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－及び／又は－Ｃ≡Ｃ－で置換されていてもよく、
当該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
置換基Ｓ
ｉｉｉ１
が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
Ｚ
ｉｉｉ１
は、単結合、炭素原子数１～２０のアルキレン基のいずれかを表し、
当該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－ＣＦ
２
－及び／又は－ＣＯ－で置換されていてもよく、
当該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ
２
－ＣＨ（ＣＨ
３
）－、－ＣＨ（ＣＨ
３
）－ＣＨ
２
－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ
３
）－、－Ｃ（ＣＨ
３
）＝ＣＨ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＯ－Ｏ－及び／又は－Ｏ－ＣＯ－で置換されてもよく、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
ｎ
ｉｉｉ１
は、１～４の整数を表し、
【請求項６】
液晶相上限温度（Ｔ
ｎｉ
）が、１２０℃以上である、請求項１又は２に記載の液晶組成物。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いた、液晶表示素子。
【請求項８】
アクティブマトリクス方式又はパッシブマトリクス方式で駆動する、請求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
請求項１～６のいずれか１項に記載の液晶組成物の液晶分子の配向方向を可逆的に変えることにより誘電率を可逆的にスイッチングする液晶表示素子。
【請求項１０】
請求項１～６のいずれか１項に記載の液晶組成物を用いた、センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナに関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ用途に多く用いられている液晶の新規用途として、自動車等の移動体と通信衛星との間で、電波の送受信を行う液晶を用いたアンテナが注目されている。従来、衛星通信は、パラボラアンテナを用いているが、自動車等の移動体で用いる場合、随時パラボラアンテナを衛星方向へ向けなければならず、大きな可動部が必要であった。しかし液晶を用いたアンテナは、パネル内部の液晶が動作することにより電波の送受信方向を変える事が出来るため、アンテナ自体を動かす必要が無くアンテナの形状も平面にすることが出来る。また、グローバルな大容量かつ高速通信を実現するため、多数の低軌道衛星による低軌道衛星コンステレーションの検討が進んでいる。地上からでは常に移動しているように見える低軌道衛星を追従するには、電波の送受信方向を容易に変えることができる液晶アンテナは有用である。
一般に、自動車等の自動運転には、高精度３Ｄマップ情報の大量データダウンロードが必要である。しかし、液晶を用いたアンテナであれば、当該アンテナを自動車に組み込むことにより、通信衛星から大量データダウンロードが、機械的な可動部が無くても可能となる。衛星通信で用いられる周波数帯は、約１３ＧＨｚ帯であり、今までの液晶ディスプレイ用途で使用している周波数と大きく異なる。そのため、液晶への要求物性も大きく異なり、アンテナ用の液晶に要求されるΔｎは例えば０．４程度、動作温度範囲は例えば－２０～１２０℃となる。
また、自動車等の移動体の自動運転用センサとして、液晶を用いた赤外線レーザー画像認識・測距装置も注目されている。この用途の液晶に要求されるΔｎは例えば０．３～０．６、動作温度範囲は例えば１０～１００℃となる。
更に、０．２以上の高いΔｎを示す液晶組成物を構成する液晶性化合物は相溶性が低いものが多いことが知られている。したがって、相溶性の高い液晶性化合物を選択することも重要である。
これに対して、アンテナ用の液晶の技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。
また、非特許文献１では、高周波デバイスの構成成分として液晶材料の使用が提唱されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－３７６０７号公報
【非特許文献】
【０００４】
ドルフィ（Ｄ．Ｄｏｌｆｉ），「エレクトロニクスレター（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）」，（英国），１９９３年，２９巻，１０号，ｐ．９２６－９２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、Ｔ
ｎｉ
が高く、Δｎが大きく、Δε
ｒ
が大きく、ｔａｎδ
ｉｓｏ
が小さく、室温での保存性が良好な液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討した結果、アルケニル基と、イソチオシアネート基（－ＮＣＳ）とを有する一般式（ｉ）で表される化合物の１種又は２種以上と、アルキニル基と、イソチオシアネート基（－ＮＣＳ）とを有する一般式（ｉｉ）で表される化合物の１種又は２種以上とを含む液晶組成物が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
上記課題を解決する本発明の構成の一例としては、以下の通りである。
【０００７】
項１．下記一般式（ｉ）
【０００８】
TIFF
2025128280000001.tif
22
162
【０００９】
（一般式（ｉ）中、
Ｒ
ｉ１
は、炭素原子２～２０のアルケニル基を表し、
当該アルケニル基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＮＨ－、－ＣＯ－及び／又は－ＣＳ－で置換されていてもよく、
当該アルケニル基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－及び／又－ＣＦ＝ＣＦ－で置換されていてもよく、
当該アルケニル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
Ａ
ｉ１
、Ａ
ｉ２
及びＡ
ｉ３
は、それぞれ独立して、炭素原子数３～１６の炭化水素環又は炭素原子数３～１６の複素環のいずれかを表し、
前記Ａ
ｉ１
、Ａ
ｉ２
及びＡ
ｉ３
中の１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Ｓ
ｉ１
によって置換されていてもよく、
置換基Ｓ
ｉ１
は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数１～２０のアルキル基のいずれかを表し、
当該アルキル基における１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＮＨ－、－ＣＯ－及び／又は－ＣＳ－で置換されていてもよく、
当該アルキル基における１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－及び／又は－Ｃ≡Ｃ－で置換されていてもよく、
当該アルキル基における１つ又は２つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
置換基Ｓ
ｉ１
が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
Ｚ
ｉ１
及びＺ
ｉ２
は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数１～２０のアルキレン基のいずれかを表し、
当該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－ＣＦ
２
－及び／又は－ＣＯ－で置換されていてもよく、
当該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立して、－ＣＨ
２
－ＣＨ（ＣＨ
３
）－、－ＣＨ（ＣＨ
３
）－ＣＨ
２
－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ
３
）－、－Ｃ（ＣＨ
３
）＝ＣＨ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＯ－Ｏ－及び／又は－Ｏ－ＣＯ－で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
ｎ
ｉ１
は、０～１の整数を表す。）
で表される化合物を１種又は２種以上と、
下記一般式（ｉｉ）
【００１０】
TIFF
2025128280000002.tif
22
164
（【００１１】以降は省略されています）

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