CN110967850A - 液晶显示元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种能在较短时间内使液晶分子以适度的预倾角充分取向的液晶显示元件的制造方法。本发明的液晶显示元件的制造方法为制造如下的液晶显示元件的方法,该液晶显示元件具备:分别具备电极的一对基板、以及配置于基板之间的垂直取向型的液晶层。该液晶显示元件的制造方法的特征在于,具有:将一对基板按照使电极彼此隔着含有液晶分子和聚合性单体的液晶组合物相对的方式配置的工序;将对液晶组合物施加的电压保持为比液晶分子的阈值电压高的第一电压的工序;以及在使电压降低至比阈值电压高但比第一电压低的第二电压后,在保持为第二电压的状态下对液晶组合物照射活性能量射线,从而使聚合性单体聚合而得到液晶层的工序。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示元件的制造方法。
背景技术
对于液晶显示元件,以改善其特性为目的,有时在构成液晶层的液晶组合物中混合PSA(聚合物稳定取向,Polymer Sustained Alignment)等的聚合性单体来控制液晶分子的取向状态。
以往,聚合性单体的聚合如下进行,即:将对液晶组合物施加的电压从0V连续或阶段性地升高至预定的值,在保持为升高后的电压的状态下,进行UV照射,从而进行(例如参照专利文献1和2)。
这里,如果液晶分子的预倾角过大(为90°左右),则液晶显示元件的响应速度降低。另一方面,如果液晶分子的预倾角过小(为86°左右),则液晶显示元件的对比度降低。因此,需要将液晶分子的预倾角调整为适度的值。
但是,在使用PSA的情况下,根据其种类不同,有时会发生即使进行短时间的UV照射也会使液晶分子的预倾角变得相当小、对比度降低的问题。作为避免或减轻这一问题的方法,可考虑降低UV照射时的液晶层组合物的保持(施加)电压、将预倾角控制在期望的范围的方法。因此,想要尽可能降低对液晶组合物施加的电压,但以往的方法中,如果降低对液晶组合物施加的电压,则根据电极的构成等,有时液晶分子的取向方向不会充分一致、或者直到使取向方向充分一致为止需要较长时间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-177408号公报
专利文献2:日本特开2011-221505号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种能在较短时间内使液晶分子以适度的预倾角充分取向的液晶显示元件的制造方法。
用于解决课题的手段
这样的目的通过下述的(1)~(10)的本发明来实现。
(1)一种液晶显示元件的制造方法,其为如下的液晶显示元件的制造方法,前述液晶显示元件具备:分别具备电极的一对基板、以及配置于前述基板之间的垂直取向型的液晶层,
前述液晶显示元件的制造方法的特征在于,具有如下工序:
将前述一对基板按照前述电极彼此隔着含有液晶分子和聚合性单体的液晶组合物相对的方式配置的工序;
将对前述液晶组合物施加的电压保持为比前述液晶分子的阈值电压高的第一电压的工序;以及
在使前述电压降低至比前述阈值电压高但比前述第一电压低的第二电压后,在保持为该第二电压的状态下,对前述液晶组合物照射活性能量射线,从而使前述聚合性单体聚合而得到前述液晶层的工序。
(2)如上述(1)所述的液晶显示元件的制造方法,前述第一电压为前述阈值电压的3倍以上。
(3)如上述(1)或(2)所述的液晶显示元件的制造方法,前述第二电压为前述阈值电压的1.2倍以上。
(4)如上述(1)~(3)中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,前述活性能量射线的照射时间为1~150秒。
(5)如上述(1)~(4)中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,前述聚合性单体包含如下化合物,该化合物具有介晶骨架以及连接于该介晶骨架的至少2个聚合性基团,并且该聚合性基团全部直接连接于前述介晶骨架。
(6)如上述(1)~(5)中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,一方的前述电极为具有如下结构的像素电极,该结构具备主干部、以及相对于该主干部倾斜的多个分支部。
(7)如上述(6)所述的液晶显示元件的制造方法,各前述分支部的宽度为1~5μm,相邻的2个前述分支部的间隔距离为1~5μm。
(8)如上述(1)~(7)中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,前述液晶层中的前述液晶分子的预倾角为85~89.5°。
(9)如上述(1)~(8)中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,前述液晶分子具有负介电常数各向异性。
(10)如上述(1)~(9)中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,前述2个基板中至少一方的基板不具有取向膜。
发明的效果
根据本发明,暂时对液晶组合物施加较高的电压而使液晶分子的取向方向一致后,降低电压,在维持低电压的状态下使聚合性单体聚合。因此,能够获得在较短的时间内使液晶分子以适度的预倾角充分取向的液晶显示元件。
附图说明
[图1]图1为示意性示出液晶显示元件的一个实施方式的分解立体图。
[图2]为将图1中由I线包围的区域放大而得到的平面图。
[图3]为示出对液晶组合物施加的电压图的图。
[图4]为在评价透过率时实施例4的照片。
[图5]为在评价透过率时比较例的照片。
符号说明
1:液晶显示元件;AM:有源矩阵基板;CF:滤色器基板;2:第一基板;3:第二基板;4:液晶层;5:像素电极层;6:公共电极层;7:第一偏光板;8:第二偏光板;9:滤色器;11:栅极总线;12:数据总线;13:像素电极;14:Cs电极;15:源电极;16:漏电极;17:接触孔。
具体实施方式
以下,基于适宜的实施方式对本发明的液晶显示元件的制造方法进行详细说明。首先,对通过本发明的液晶显示元件的制造方法所制造的液晶显示元件进行说明。
图1为示意性示出液晶显示元件的一个实施方式的分解立体图,图2为将图1中由I线包围的区域放大而得到的平面图。
需说明的是,图1和图2中,方便起见而将各部分的尺寸及其比率夸大地示出,有时与实际情况不同。另外,以下所示的材料、尺寸等均为一例,本发明不限定于此,在不变更其主旨的范围内可以进行适宜变更。
图1所示的液晶显示元件1具备:按照相对的方式配置的有源矩阵基板AM和滤色器基板CF、以及夹持于有源矩阵基板AM与滤色器基板CF之间的液晶层4。
有源矩阵基板AM具有第一基板2、在第一基板2的液晶层4侧的面设置的像素电极层5、以及在第一基板2的与液晶层4相反侧的面设置的第一偏光板7。
另一方面,滤色器基板CF具有第二基板3、在第二基板3的液晶层4侧设置的公共电极层6、在第二基板3的与液晶层4相反侧的面设置的第二偏光板8、以及在第二基板3与公共电极层6之间设置的滤色器9。
液晶层4为具有负介电常数各向异性的垂直取向型,液晶层4中,在电极层5、6间不施加电压的状态下,液晶分子相对于基板AM、CF大致垂直地取向。
即,本实施方式涉及的液晶显示元件1具有由第一偏光板7、第一基板2、像素电极层5、液晶层4、公共电极层6、滤色器9、第二基板3和第二偏光板8依次层叠而成的构成。
第一基板2和第二基板3分别由例如玻璃材料、或塑料材料那样具有柔软性(挠性)的材料形成。
第一基板2和第二基板3可以两方均具有透光性,也可以仅一方具有透光性。后者的情况中,另一方的基板可以由例如金属材料、硅材料那样的不透明材料构成。
如图2所示,像素电极层5具有用于提供扫描信号的多个栅极总线11、用于提供显示信号的多个数据总线12、以及多个像素电极13。需说明的是,图2中示出了一对栅极总线11、11和一对数据总线12、12。
多个栅极总线11与多个数据总线12相互交叉而配置为矩阵状,利用由它们包围的区域,形成有液晶显示元件1的单位像素。在各单位像素内,形成有1个像素电极13。需说明的是,各像素也可以由多个亚像素构成。
像素电极13具有如下结构(所谓的鱼骨结构),该结构具备相互正交而呈十字形状的2个主干部、以及多个分支部,所述多个分支部从各主干部分支出来并且相对于各主干部以约45°的角度倾斜。换句话说,像素电极13也可以理解为具有如下结构的电极,即:具有在分支部彼此之间形成的狭缝的结构。
根据该结构的像素电极13,液晶分子与分支部相对于主干部倾斜的4个方向一致地进行倾斜取向。因此,在1个像素内形成被分割为4块的畴,能够扩大液晶显示元件1的视野角。
各分支部的宽度优选为1~5μm程度,更优选为2~4μm程度。另外,相邻的分支部的间隔距离S优选为1~5μm程度,更优选为2~4μm程度。利用这样的构成,能够更加确实地使液晶分子沿预定的方向倾斜取向。
在一对栅极总线11、11之间,与栅极总线11大致平行地设有Cs电极14。另外,在栅极总线11与数据总线12相互交叉的交叉部附近,设有包含源电极15和漏电极16的薄膜晶体管。在漏电极16,设有接触孔17。
栅极总线11和数据总线12优选分别由例如Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或含有它们的合金形成,更优选由Mo、Al或含有它们的合金形成。
像素电极13例如为了提高透光率而由透明电极构成。透明电极通过将ZnO、InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO(Indium Zinc Oxide,氧化铟锌)、ITO(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)、SnO、TiO、AZTO(AlZnSnO)那样的化合物进行溅射等而形成。
透明电极的平均厚度优选为10~200nm程度。另外,为了减小电阻,也可以通过烧成无定型的ITO膜而将透明电极形成为多晶的ITO膜。
另一方面,公共电极层6例如具有并列设置的多个条纹状的公共电极(透明电极)。该公共电极也可以与像素电极13同样地形成。
滤色器9例如可以通过颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等制成。
颜料分散法中,将滤色器用的固化性着色组合物按照成为预定图案的方式供给于第二基板3上后,通过加热或光照射而使其固化。针对红、绿、蓝三色分别进行该操作,从而能够得到滤色器9。
需说明的是,滤色器9也可以配置于第一基板2侧。
另外,从防止漏光的观点考虑,液晶显示元件1也可以设置黑矩阵(未图示)。该黑矩阵优选形成于与薄膜晶体管对应的部分。
需说明的是,黑矩阵可以与滤色器9一起配置于第二基板3侧,也可以与滤色器9一起配置于第一基板2侧,还可以分别分开地将黑矩阵配置于第一基板2侧而将滤色器9配置于第二基板3侧。另外,黑矩阵也可以由将滤色器9的各色重叠而降低透过率的部分构成。
有源矩阵基板AM与滤色器基板CF在它们的周边区域利用密封材(封闭材)而相互贴合,该密封材(封闭材)由环氧系热固化性组合物、丙烯酸系UV固化性组合物等构成。
需说明的是,在有源矩阵基板AM与滤色器基板CF之间,可以配置保持它们的间隔距离的间隔物。作为间隔物,可列举例如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子那样的粒状间隔物、通过光刻法形成的树脂制的间隔柱等。
有源矩阵基板AM与滤色器基板CF的平均间隔距离(即,液晶层4的平均厚度)优选为1~100μm程度。
第一偏光板7和第二偏光板8能够设计为通过调整它们的透过轴的位置关系而使视野角、对比度变得良好。具体而言,第一偏光板7和第二偏光板8中,它们的透过轴优选按照以常黑模式工作的方式相互正交地配置。尤其是优选第一偏光板7和第二偏光板8中的任一方配置为其透过轴与电压施加时的液晶分子的取向方向成大致45°。
另外,使用第一偏光板7和第二偏光板8的情况下,优选按照对比度成为最大的方式调整液晶层4的折射率各向异性(Δn)与液晶层4的平均厚度之积。进一步,液晶显示元件1可以具有用于扩大视野角的相位差膜。
需说明的是,液晶显示元件1中,可以在有源矩阵基板AM和滤色器基板CF中至少一方的液晶层4侧按照与液晶层4接触的方式设置聚酰亚胺取向膜等取向膜。换句话说,本发明中,通过使用后述那样的液晶组合物,有源矩阵基板AM和滤色器基板CF中至少一方的基板也可以不具有取向膜。
(液晶显示元件的制造方法)
接下来,对于这样的液晶显示元件1的制造方法进行说明。
本实施方式的液晶显示元件的制造方法具有:准备基板AM、CF和液晶组合物的准备工序[1];将各部组装的组装工序[2];向液晶组合物施加第一电压的电压施加工序[3];以及在向液晶组合物施加了比第一电压低的第二电压的状态下使聚合性单体聚合的聚合工序[4]。
[1]准备工序
首先,准备有源矩阵基板AM、滤色器基板CF、以及含有液晶分子和聚合性单体的液晶组合物。
[2]组装工序
接下来,沿着有源矩阵基板AM和滤色器基板CF的至少一方的边缘部,使用分配器将密封材描绘为闭环堤坝状。
然后,在密封材的内侧滴加预定量的液晶组合物后,在减压下按照与液晶组合物接触的方式使有源矩阵基板AM与滤色器基板CF相对而配置。即,将一对基板AM、CF按照电极层5、6(电极)彼此隔着液晶组合物相对的方式配置。
在这样的滴注(ODF:One Drop Fill)法中,需要根据液晶显示元件1的尺寸来滴加最适合的注入量。后述的液晶组合物例如相对于滴加时产生的滴加装置内的急剧压力变化、冲击而受到的影响小,能够长时间稳定地连续滴加。因此,能够维持较高的液晶显示元件1的成品率。
尤其是就智能电话常用的小型液晶显示元件而言,由于液晶组合物的最合适的注入量少,因此将其偏离量控制在一定范围内这本身就很困难。然而,通过使用前述那样的液晶组合物,即使在小型液晶显示元件中也能稳定且准确地滴加最合适的注入量。
然后,通过紫外线(活性能量射线)照射以及加热而使密封材固化。需说明的是,根据密封材的种类不同,可以通过紫外线照射以及加热中的仅任意一者来进行密封材的固化。
[3]电压施加工序
接下来,如图3所示,对液晶组合物施加与液晶分子的阈值电压相比充分高的第一电压VH,并保持。由此,能够使液晶组合物中所含的大部分液晶分子沿目标方向(水平方向)取向。
关于电压(下一工序[4]中也同样),可以在像素电极13与公共电极(对向电极)之间施加,也可以在CS电极14与公共电极之间施加。需说明的是,由于不需要对每个单位像素进行电压控制,因此能够在液晶显示元件1的外部将各电极连接而统一施加电压。由此,制造液晶显示元件1时的操作性提高。
这里,液晶分子的阈值电压(Vth)为由下式求得的值。
[数1]
式中,K表示弯曲弹性常数,ε0表示比例常数,Δε表示介电常数各向异性。
本工序[3]中,对液晶组合物施加的第一电压VH优选为液晶分子的阈值电压的3倍以上,更优选为4~7.5倍程度。通常的液晶分子的阈值电压为2~3V程度,因此第一电压VH的具体值优选为6.5V以上,更优选为9~30V程度。
如果对液晶组合物施加这样较高的第一电压VH,则能够使液晶组合物中所含的几乎全部液晶分子沿目标方向取向。需说明的是,即使对液晶组合物施加超过了上述上限值的第一电压VH,估计效果也不会进一步增大。
另外,保持第一电压VH的时间TH没有特别限定,优选为1~30秒程度,更优选为1~15秒程度。
[4]聚合工序
接下来,如图3所示,使对液晶组合物施加的电压降低为比液晶分子的阈值电压高但比第一电压VH低的第二电压VL。这时,上述工序[3]中,由于液晶分子成为良好的取向状态,因此即使使对液晶组合物施加的电压降低为第二电压VL,液晶分子也能维持良好的取向状态。
然后,在保持为第二电压VL的状态下,对液晶组合物照射紫外线、电子射线那样的活性能量射线,从而使聚合性单体聚合。由此,在与液晶组合物的电极层5、6的界面,形成包含能对液晶分子赋予预倾角的聚合性单体的聚合物的高分子层,得到液晶层4。
这时,通过调整第二电压VL的值,能够对液晶分子赋予适度的预倾角。
液晶分子的预倾角优选为85~89.5°程度,更优选为87.5~89°程度。通过将液晶分子的预倾角调整至该范围,能够充分提高液晶显示元件1的响应速度,并且防止对比度降低。
需说明的是,为了对液晶分子赋予适当的预倾角,期望适度的聚合速度。因此,聚合时,优选单独、并用或依次照射活性能量射线。使用紫外线的情况下,可以使用偏光光源,也可以使用非偏光光源。
为了对液晶分子赋予上述范围的预倾角,第二电压VL优选为液晶分子的阈值电压的1.2倍以上,更优选为1.3~4倍程度。由于通常的液晶分子的阈值电压为2~3V程度,因此第二电压VL的具体值优选为2.5V以上,更优选为3~8V程度。
另外,活性能量射线的照射时间TL优选为1~150秒程度,更优选为30~100秒程度。需说明的是,照射时间TL可以设定为与保持为第二电压VL的时间一致,也可以按照保持为第二电压VL的时间更长的方式设定。
需说明的是,在如本实施方式那样按照与液晶组合物接触的方式使2个基板相对的状态下进行聚合的情况下,至少位于照射面侧的基板需要相对于活性能量射线具有适当的透过性。
另外,可以在使聚合性单体聚合后,不施加电压,再次对液晶组合物照射活性能量射线,使残存的聚合性单体聚合。
另外,施加的电压可以为直流和交流中的任一者,优选为交流。如果设为以交流施加电压,则容易得到液晶分子的取向状态良好的液晶层4。
施加的交流的频率优选为10Hz~10kHz程度,更优选为60Hz~10kHz程度。
照射活性能量射线时的温度优选在液晶组合物的液晶状态得以保持的温度范围内。具体的温度优选为15~50℃程度,优选为20~35℃程度。
照射紫外线作为活性能量射线的情况下,作为产生紫外线的灯,可以使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯、荧光管等。
另外,照射的紫外线优选为具有不在液晶组合物的吸收波长区域的波长(300~400nm程度)的紫外线,更优选根据需要将预定的波长过滤后使用。
照射的紫外线的强度优选为0.1mW/cm2~100W/cm2程度,更优选为2mW/cm2~50W/cm2程度。需说明的是,也可以在改变强度的同时照射紫外线。
照射的紫外线的能量的量可以适宜调整,优选为10mJ/cm2~500J/cm2程度,更优选为100mJ/cm2~200J/cm2程度。
需说明的是,关于施加的电压,可以如图3所示那样使其连续地变化,也可以使其阶段性地变化,还可以使其以脉冲状(矩形状)变化。
经过以上那样的工序,可得到液晶显示元件1。
需说明的是,[2]组装工序中,可以使用真空注入法来替代滴注(ODF)法。例如在真空注入法中,首先,沿着有源矩阵基板AM和滤色器基板CF的至少一方的边缘部,以保留注入口的方式将密封材进行丝网印刷。然后,将2个基板AM、CF贴合,通过加热和紫外线照射中的至少一方使密封材固化。接下来,在真空下将液晶组合物通过注入口注入至由2个基板AM、CF之间的密封材分隔的空间内,将注入口封闭。然后,转而进入[3]电压施加工序和[4]聚合工序。
(液晶组合物)
为了形成液晶层4而使用的液晶组合物含有液晶分子、以及发挥通过聚合而对液晶分子赋予预倾角的功能的聚合性单体。
((聚合性单体))
作为聚合性单体,可以使用所有聚合性基团隔着间隔基而与介晶基连接的化合物,但优选使用所有聚合性基团不隔着间隔基而直接与介晶骨架连接的化合物。如果使用该聚合性单体,则能够形成更稳定的高分子。具体而言,聚合性单体具有介晶骨架、以及连接于该介晶骨架的至少2个聚合性基团。并且,聚合性基团全部与介晶骨架直接连接。
这样的聚合性单体是刚性的,因此液晶分子的取向约束力高,容易对液晶分子赋予目标的预倾角。
介晶骨架优选具备2~4个环结构,更优选具备2~3个环结构。通过具有具备该数量的环结构的介晶骨架,能够更加提高聚合性单体对液晶分子赋予预倾角的功能。作为介晶骨架的具体例,可列举例如下述式(Bi11)、式(Bi12)或式(Bi41)。
[化1]
环结构中1个以上的氢原子可以被卤原子、碳原子数1~8的烷氧基或碳原子数1~8的烷基取代。
聚合性单体具有至少2个聚合性基团。通过使聚合性单体的聚合性基团彼此聚合,能够将聚合性单体的聚合物更加牢固地固定于基板,并且还能够提高液晶分子的保持力。其结果是,能够防止或抑制液晶层从基板剥离。另外,还能够提高对液晶分子的预倾角赋予力。
需说明的是,聚合性基团的个数可以为2个,也可以为3个。通过具有2个以上的聚合性基团,能够提高聚合物的交联密度。因此,能够将其进一步牢固地固定于基板,并且还能够进一步提高液晶分子的保持力、预倾角赋予力。
该聚合性基团例如选自下述通式(P-1)~(P-13)所表示的组。
[化2]
(式中,右端的黑点表示连接键。)
这些聚合性基团由于反应性高,因此即使用较低的能量(例如光能、热能)也能够充分且确实地使其聚合。因此,在使聚合性单体聚合时,能够防止或抑制液晶分子因受到不良影响而劣化。
它们之中,作为聚合性基团,优选式(P-1)~式(P-3)表示的基团,更优选式(P-1)表示的基团(丙烯酰基)或式(P-2)表示的基团(甲基丙烯酰基)。
聚合性单体所具有的2个以上的聚合性基团可以相同也可以不同。
另外,2个聚合性基团优选结合于介晶骨架的长轴方向两端部的大致对称的位置。由此,对液晶分子赋予预倾角的效果更加提高。
作为以上那样的聚合性单体,可列举下述通式(i-1-1)~(i-4-14)所表示的化合物。
[化3]
[化4]
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
式中,Pi11、Pi12、Pi21、Pi22、Pi41和Pi42分别独立地表示上述聚合性基团。
需说明的是,介晶骨架中,可以替代通式(i-1-1)~(i-4-14)中的取代基、或者在具有这些取代基的同时,进一步具备结合于环结构的取代基Ki1A。
取代基Ki1A表示卤原子、直链状或分支状的碳原子数3~40的烷基、直链状或分支状的碳原子数3~40的卤代烷基、直链状或分支状的碳原子数3~40的氰化烷基、或者直链状或分支状的碳原子数3~40的烷氧基。
该烷基中的2个以上的仲碳原子可被-C(=Xi1)-和/或-(CH-CN)-取代,前述烷基中的仲碳原子可以以氧原子不直接邻接的方式被-C(=CH2)-、-C(=CHRi3)-、-C(=CRi3 2)-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-或-OCO-取代,前述烷基的末端可以被OH、NH2或CN取代。
式中,Xi1表示氧原子、硫原子、NH或NRi3,Ri3表示直链状或分支状的碳原子数1~20的烷基(其中,该烷基中的仲碳原子可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH=CH-或-C≡C-取代。)。
聚合性单体通过具有具备该取代基Ki1A的介晶骨架,从而能够对液晶分子更确实地赋予充分的预倾角,并且更加难以发生预倾角的变化。
聚合性单体可以进一步含有与以上说明的化合物结构不同的至少1种化合物(例如在介晶骨架与聚合性基团之间具有间隔基的化合物等),在省略取向膜的情况下,也可以含有对液晶分子诱发垂直取向性的化合物。
关于液晶组合物中所含有的聚合性单体的量,相对于液晶分子100质量份优选为0.1~3质量份程度,更优选为0.2~2质量份程度。通过将聚合性单体的量设定于上述范围,能够对液晶分子确实地赋予目标的预倾角、维持优异的VHR、高速响应性。
((液晶分子))
液晶分子优选具有负介电常数各向异性,并且含有通式(N-1)~(N-3)所表示的化合物中的至少1种。
[化9]
式中,RN11、RN12、RN21、RN22、RN31和RN32分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,存在于该烷基中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH2-分别独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31和AN32分别独立地表示选自如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH2-可以被-O-取代。)、
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可以被-N=取代。)、
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于该基团中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可以被-N=取代。)、和
(d)1,4-亚环己烯基
上述基团(a)、基团(b)、基团(c)和基团(d)分别独立地可被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31和ZN32分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-。
XN21表示氢原子或氟原子。
TN31表示-CH2-或氧原子。
nN11、nN12、nN21、nN22、nN31和nN32分别独立地表示0~3的整数,nN11+nN12、nN21+nN22和nN31+nN32分别独立地为1、2或3,AN11~AN32、ZN11~ZN32存在多个时,它们可以相同也可以不同。
RN11、RN12、RN21、RN22、RN31和RN32分别独立地优选为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基,更优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数2~5的烯氧基,进一步优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,特别优选为碳原子数2~5的烷基或碳原子数2~3的烯基,最优选为碳原子数3的烯基(丙烯基)。
另外,当它们连接于作为苯环(芳香族环)的环结构时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基或碳原子数4~5的烯基,当连接于环己烷环、吡喃环、二烷环那样的饱和的环结构时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基或直链状的碳原子数2~5的烯基。需说明的是,为了使向列相稳定化,它们的碳原子的个数(包含氧原子的情况下,为碳原子的个数与氧原子的个数的合计)优选为5以下,优选为直链状。
烯基优选选自下述式(R1)~(R5)中任一者所表示的基团。
[化10]
各式中的黑点表示环结构中的碳原子。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31和AN32分别独立地在要求增大Δn时优选为芳香族,为了改善响应速度而优选为脂肪族。
具体而言,AN11、AN12、AN21、AN22、AN31和AN32分别独立地优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基,更优选为下述化11的基团中的任一者,进一步优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基或1,4-亚苯基。
[化11]
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31和ZN32分别独立地优选为-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,更优选为-CH2O-、-CH2CH2-或单键,进一步优选为-CH2O-或单键。
XN21优选为氟原子。
TN31优选为氧原子。
nN11+nN12、nN21+nN22和nN31+nN32优选为1或2。具体而言,优选nN11为1且nN12为0的组合、nN11为2且nN12为0的组合、nN11为1且nN12为1的组合、nN21为1且nN22为0的组合、nN21为2且nN22为0的组合、nN31为1且nN32为0的组合、nN31为2且nN32为0的组合。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1)~(N-3)所表示的化合物的量,分别优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、10质量%、20质量%、30质量%、40质量%、50质量%、55质量%、60质量%、65质量%、70质量%、75质量%、80质量%。另一方面,其优选的上限值为95质量%、85质量%、75质量%、65质量%、55质量%、45质量%、35质量%、25质量%、20质量%。
在将液晶组合物的粘度(η)保持为较低、提高响应速度的情况下,通式(N-1)~(N-3)所表示的化合物的量优选下限值低且上限值低。进一步,在将液晶组合物的向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)保持为较高、改善温度稳定性的情况下,其量优选下限值低且上限值也低。另外,在将液晶显示元件的驱动电压保持为较低因而增大液晶组合物的介电常数各向异性(Δε)的情况下,其量优选下限值高且上限值也高。
作为通式(N-1)所表示的化合物,可列举下述通式(N-1a)~(N-1g)所表示的化合物。
[化12]
式中,RN11和RN12表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
nNa11表示0或1。
nNb11表示1或2。
nNc11表示0或1。
nNd11表示1或2。
nNe11表示1或2。
nNf12表示1或2。
nNg11表示1或2。
ANe11表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
ANg11表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基或1,4-亚苯基,至少1个表示1,4-亚环己烯基。
ZNe11表示单键或亚乙基,至少1个表示亚乙基。
其中,ANe11、ZNe11和/或ANg11存在多个时,它们可以相同也可以不同。
更具体而言,通式(N-1)所表示的化合物优选选自下述通式(N-1-1)~(N-1-21)所表示的化合物。
通式(N-1-1)所表示的化合物为下述的化合物。
[化13]
式中,RN111和RN112分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN111优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为丙基、戊基或乙烯基。
RN112优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为乙氧基或丁氧基。
通式(N-1-1)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-1)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得低一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、33质量%、35质量%。另一方面,其优选的上限值为50质量%、40质量%、38质量%、35质量%、33质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%、5质量%、3质量%。
进一步,通式(N-1-1)所表示的化合物优选选自下述式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物,更优选选自下述式(N-1-1.1)~(N-1-1.4)所表示的化合物,进一步优选选自下述式(N-1-1.1)和(N-1-1.3)所表示的化合物。
[化14]
式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
液晶组合物中所含有的式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物的单独或并用的量优选如下。即,其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、33质量%、35质量%。另一方面,其优选的上限值为50质量%、40质量%、38质量%、35质量%、33质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%、5质量%、3质量%。
通式(N-1-2)所表示的化合物为下述的化合物。
[化15]
式中,RN121和RN122分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN121优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基、丁基或戊基。
RN122优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为甲基、丙基、甲氧基、乙氧基或丁氧基。
通式(N-1-2)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-2)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得低一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、7质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、33质量%、35质量%、37质量%、40质量%、42质量%。另一方面,其优选的上限值为50质量%、48质量%、45质量%、43质量%、40质量%、38质量%、35质量%、33质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%、5质量%。
进一步,通式(N-1-2)所表示的化合物优选选自下述式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)、式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)、式(N-1-2.13)和式(N-1-2.20)所表示的化合物。
需说明的是,关于通式(N-1-2)所表示的化合物,在重视Δε的改良时,优选选自式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)所表示的化合物,在重视Tni的改良时,优选选自式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)和式(N-1-2.13)所表示的化合物,在重视响应速度的改良时,优选为式(N-1-2.20)所表示的化合物。
[化16]
式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
液晶组合物中所含有的式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示的化合物的单独或并用的量优选如下。即,其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、33质量%、35质量%。另一方面,其优选的上限值为50质量%、40质量%、38质量%、35质量%、33质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%、5质量%、3质量%。
通式(N-1-3)所表示的化合物为下述的化合物。
[化17]
式中,RN131和RN132分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN131优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基或丁基。
RN132优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数3~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为1-丙烯基、乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-3)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-3)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
进一步,通式(N-1-3)所表示的化合物优选选自式(N-1-3.1)~(N-1-3.21)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-3.1)~(N-1-3.7)和式(N-1-3.21)所表示的化合物,进一步优选选自式(N-1-3.1)、式(N-1-3.2)、式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)和式(N-1-3.6)所表示的化合物。
[化18]
式(N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)和式(N-1-3.21)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上,优选式(N-1-3.1)所表示的化合物与式(N-1-3.2)所表示的化合物的并用、选自式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)和式(N-1-3.6)的2种或3种的并用。
液晶组合物中所含有的式(N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)和式(N-1-3.21)所表示的化合物的单独或并用的量优选如下。即,其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-4)所表示的化合物为下述的化合物。
[化19]
式中,RN141和RN142分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN141和RN142分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为甲基、丙基、乙氧基或丁氧基。
通式(N-1-4)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-4)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得低一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、11质量%、10质量%、8质量%。
进一步,通式(N-1-4)所表示的化合物优选选自式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-4.1)~(N-1-4.4)所表示的化合物,优选选自式(N-1-4.1)、式(N-1-4.2)和式(N-1-4.4)所表示的化合物。
[化20]
式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
液晶组合物中所含有的式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物的单独或并用的量优选如下。即,其优选的下限值为3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、11质量%、10质量%、8质量%。
通式(N-1-5)所表示的化合物为下述的化合物。
[化21]
式中,RN151和RN152分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN151和RN152分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-5)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-5)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得低一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、8质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。优选含量的上限值相对于本发明的组合物的总量为35质量%、33质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
进一步,通式(N-1-5)所表示的化合物优选选自式(N-1-5.1)~(N-1-5.12)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)和式(N-1-5.4)所表示的化合物。
[化22]
式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)和式(N-1-5.4)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
液晶组合物中所含有的式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)和式(N-1-5.4)所表示的化合物的单独或并用的量优选如下。即,其优选的下限值为5质量%、8质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、33质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-10)所表示的化合物为下述的化合物。
[化23]
式中,RN1101和RN1102分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1101优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基、丁基、乙烯基或1-丙烯基。
RN1102优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-10)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-10)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得低一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
进一步,通式(N-1-10)所表示的化合物优选选自式(N-1-10.1)~(N-1-10.14)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-10.1)~(N-1-10.5)所表示的化合物,进一步优选选自式(N-1-10.1)和式(N-1-10.2)所表示的化合物。
[化24]
式(N-1-10.1)和式(N-1-10.2)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
液晶组合物中所含有的式(N-1-10.1)和式(N-1-10.2)所表示的化合物的单独或并用的量优选如下。即,其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-11)所表示的化合物为下述的化合物。
[化25]
式中,RN1111和RN1112分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1111优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基、丁基、乙烯基或1-丙烯基。
RN1112优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-11)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-11)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得低一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
进一步,通式(N-1-11)所表示的化合物优选选自式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)所表示的化合物,进一步优选选自式(N-1-11.2)和式(N-1-11.4)所表示的化合物。
[化26]
式(N-1-11.2)和式(N-1-11.4)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
液晶组合物中所含有的式(N-1-11.2)和式(N-1-11.4)所表示的化合物的单独或并用的量优选如下。即,其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-12)所表示的化合物为下述的化合物。
[化27]
式中,RN1121和RN1122分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1121优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基或丁基。
RN1122优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-12)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-12)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得低一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-13)所表示的化合物为下述的化合物。
[化28]
式中,RN1131和RN1132分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1131优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基或丁基。
RN1132优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-13)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-13)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-14)所表示的化合物为下述的化合物。
[化29]
式中,RN1141和RN1142分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1141优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为甲基、乙基、丙基或丁基。
RN1142优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-14)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-14)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
进一步,通式(N-1-14)所表示的化合物优选选自式(N-1-14.1)~(N-1-14.5)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-14.1)~(N-1-14.3)所表示的化合物,进一步优选选自式(N-1-14.2)和式(N-1-14.3)所表示的化合物。
[化30]
通式(N-1-20)所表示的化合物为下述的化合物。
[化31]
式中,RN1201和RN1202分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1201和RN1202分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-20)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-20)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-21)所表示的化合物为下述的化合物。
[化32]
式中,RN1211和RN1212分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1211和RN1212分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-21)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-21)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
通式(N-1-22)所表示的化合物为下述的化合物。
[化33]
式中,RN1221和RN1222分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的含义。
RN1221和RN1222分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-22)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(N-1-22)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善时,优选设定得高一些,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,当重视Tni时,设定得高一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为1质量%、5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为35质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、10质量%、5质量%。
进一步,通式(N-1-22)所表示的化合物优选选自式(N-1-22.1)~(N-1-22.12)所表示的化合物,更优选选自式(N-1-22.1)~(N-1-22.5)所表示的化合物,进一步优选选自式(N-1-22.1)~(N-1-22.4)所表示的化合物。
[化34]
液晶组合物可以进一步含有选自下述通式(L)所表示的化合物(液晶分子)中的至少1种。通式(L)所表示的化合物不具有介电常数各向异性、或者介电常数各向异性极低。因此,通过将该化合物配合于液晶组合物中,能够调整液晶组合物的各种特性。
[化35]
式中,RL1和RL2分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,存在于该烷基中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH2-分别独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
nL1表示0、1、2或3。
AL1、AL2和AL3分别独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH2-可以被-O-取代。)、
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可以被-N=取代。)、和
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于该基团中的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可以被-N=取代。)
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)分别独立地可被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZL1和ZL2分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-。
nL1为2或3从而AL2存在多个时,它们可以相同也可以不同。
nL1为2或3从而ZL3存在多个时,它们可以相同也可以不同。
但是,通式(N-1)、(N-2)和(N-3)所表示的化合物除外。
通式(L)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等期望的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种。或者,所使用的化合物的种类在本发明的其他实施方式中为2种,为3种,为4种,为5种,为6种,为7种,为8种,为9种,为10种以上。
液晶组合物中所含有的通式(L)所表示的化合物的量根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能适宜调整。
其优选的下限值为1质量%、10质量%、20质量%、30质量%、40质量%、50质量%、55质量%、60质量%、65质量%、70质量%、75质量%、80质量%。另一方面,其优选的上限值为95质量%、85质量%、75质量%、65质量%、55质量%、45质量%、35质量%、25质量%。
在需要将液晶组合物的粘度保持得较低、提高响应速度的情况下,优选上述下限值高且上限值也高。进一步,在需要将液晶组合物的Tni保持得较高、提高温度稳定性的情况下,优选上述下限值高且上限值也高。另外,在为了将液晶组合物的驱动电压保持得较低而想要增大其介电常数各向异性的情况下,优选上述下限值低且上限值也低。
在重视可靠性的情况下,优选RL1和RL2这两者为烷基,在重视降低挥发性的情况下,优选RL1和RL2这两者为烷氧基,在重视液晶组合物的粘性降低的情况下,优选RL1和RL2的至少一方为烯基。
分子内存在的卤原子的个数优选为0、1、2或3个,更优选为0或1个,在重视与其他液晶分子的相容性的情况下,进一步优选为1个。
关于RL1和RL2,当它们连接于作为苯环(芳香族环)的环结构的情况下,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基或碳原子数4~5的烯基,当它们连接于环己烷环、吡喃环、二烷环那样的饱和环结构的情况下,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基或直链状的碳原子数2~5的烯基。需说明的是,为了使向列相稳定化,碳原子的个数(包含氧原子的情况下,为碳原子的个数与氧原子的个数的合计)优选为5以下,优选为直链状。
烯基优选选自下述式(R1)~(R5)中任一者所表示的基团。
[化36]
各式中的黑点表示环结构中的碳原子。
关于nL1,在重视响应速度的情况下,优选为0,为了改善向列相的上限温度,优选为2或3,为了取得它们的平衡,优选为1。另外,为了满足作为液晶组合物所要求的特性,优选将nL1为不同值的多种由通式(L)所表示的化合物并用。
关于AL1、AL2和AL3,分别独立地在要求增大Δn时优选为芳香族,为了改善响应速度而优选为脂肪族。
具体而言,AL1、AL2和AL3优选分别独立地为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基,更优选为下述化37的基团中的任一者,进一步优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
[化37]
ZL1和ZL2在重视响应速度的情况下优选为单键。
关于通式(L)所表示的化合物,存在于其分子内的卤原子的个数优选为0或1个。
更具体而言,通式(L)所表示的化合物优选选自下述通式(L-1)~(L-7)所表示的化合物。
通式(L-1)所表示的化合物为下述的化合物。
[化38]
式中,RL11和RL12分别独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的含义。
RL11和RL12分别独立地优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基或直链状的碳原子数2~5的烯基。
通式(L-1)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
液晶组合物中所含有的通式(L-1)所表示的化合物的量如下设定。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、15质量%、20质量%、25质量%、30质量%、35质量%、40质量%、45质量%、50质量%、55质量%。另一方面,其优选的上限值为95质量%、90质量%、85质量%、80质量%、75质量%、70质量%、65质量%、60质量%、55质量%、50质量%、45质量%、40质量%、35质量%、30质量%、25质量%。
在需要将液晶组合物的粘度保持得较低、提高响应速度的情况下,优选上述下限值高且上限值高。进一步,在需要将液晶组合物的Tni保持得较高、提高温度稳定性的情况下,优选上述下限值居中且上限值居中。另外,在为了将液晶组合物的驱动电压保持得较低而想要增大其介电常数各向异性的情况下,优选上述下限值低且上限值也低。
通式(L-1)所表示的化合物优选选自通式(L-1-1)所表示的化合物。
[化39]
式中,RL12表示与通式(L-1)中的RL12相同的含义。
通式(L-1-1)所表示的化合物优选选自式(L-1-1.1)~(L-1-1.3)所表示的化合物,更优选选自式(L-1-1.2)和式(L-1-1.3)所表示的化合物,进一步优选为式(L-1-1.3)所表示的化合物。
[化40]
液晶组合物中所含有的式(L-1-1.3)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%、5质量%、3质量%。
通式(L-1)所表示的化合物优选选自通式(L-1-2)所表示的化合物。
[化41]
式中,RL12表示与通式(L-1)中的RL12相同的含义。
液晶组合物中所含有的通式(L-1-2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、5质量%、10质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、35质量%。另一方面,其优选的上限值为60质量%、55质量%、50质量%、45质量%、42质量%、40质量%、38质量%、35质量%、33质量%、30质量%。
液晶组合物中所含有的通式(L-1-2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、5质量%、10质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、35质量%。另一方面,其优选的上限值为60质量%、55质量%、50质量%、45质量%、42质量%、40质量%、38质量%、35质量%、33质量%、30质量%。
进一步,通式(L-1-2)所表示的化合物优选选自式(L-1-2.1)~(L-1-2.4)所表示的化合物,更优选选自式(L-1-2.2)~(L-1-2.4)所表示的化合物。
尤其是式(L-1-2.2)所表示的化合物特别改善液晶组合物的响应速度,因而优选。另外,相比于响应速度而更追求高Tni时,优选使用式(L-1-2.3)或式(L-1-2.4)所表示的化合物。需说明的是,关于液晶组合物中所含有的式(L-1-2.3)所表示的化合物与式(L-1-2.4)所表示的化合物的合计量,为了使低温时的溶解度良好,不优选设为30质量%以上。
[化42]
液晶组合物中所含有的式(L-1-2.2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为10质量%、15质量%、18质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、33质量%、35质量%、38质量%、40质量%。另一方面,其优选的上限值为60质量%、55质量%、50质量%、45质量%、43质量%、40质量%、38质量%、35质量%、32质量%、30质量%、27质量%、25质量%、22质量%。
液晶组合物中所含有的式(L-1-1.3)所表示的化合物与式(L-1-2.2)所表示的化合物的合计量优选如下。即,其优选的下限值为10质量%、15质量%、20质量%、25质量%、27质量%、30质量%、35质量%、40质量%。另一方面,其优选的上限值为60质量%、55质量%、50质量%、45质量%、43质量%、40质量%、38质量%、35质量%、32质量%、30质量%、27质量%、25质量%、22质量%。
通式(L-1)所表示的化合物优选选自通式(L-1-3)所表示的化合物。
[化43]
式中,RL13和RL14分别独立地表示碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基。
RL13和RL14分别独立地优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基或直链状的碳原子数2~5的烯基。
液晶组合物中所含有的式(L-1-3)所表示的化合物的量优选如下。即,其下限值为1质量%、5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、30质量%。另一方面,其优选的上限值为60质量%、55质量%、50质量%、45质量%、40质量%、37质量%、35质量%、33质量%、30质量%、27质量%、25质量%、23质量%、20质量%、17质量%、15质量%、13质量%、10质量%。
进一步,通式(L-1-3)所表示的化合物优选选自式(L-1-3.1)~(L-1-3.13)所表示的化合物,更优选选自式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)和式(L-1-3.4)所表示的化合物。
尤其是式(L-1-3.1)所表示的化合物特别改善液晶组合物的响应速度,因而优选。另外,相比于响应速度而更追求高Tni时,优选使用式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)、式(L-1-3.11)或式(L-1-3.12)所表示的化合物。需说明的是,关于液晶组合物中所含有的式(L-1-3.3)所表示的化合物、式(L-1-3.4)所表示的化合物、式(L-1-3.11)所表示的化合物和式(L-1-3.13)所表示的化合物的合计量,为了使低温时的溶解度良好,不优选设为20质量%以上。
[化44]
液晶组合物中所含有的式(L-1-3.1)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、13质量%、15质量%、18质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、17质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%。
通式(L-1)所表示的化合物优选选自通式(L-1-4)和/或(L-1-5)所表示的化合物。
[化45]
式中,RL15和RL16分别独立地表示碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基。
RL15和RL16分别独立地优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基或直链状的碳原子数2~5的烯基。
液晶组合物中所含有的式(L-1-4)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为25质量%、23质量%、20质量%、17质量%、15质量%、13质量%、10质量%。
液晶组合物中所含有的式(L-1-5)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、5质量%、10质量%、13质量%、15质量%、17质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为25质量%、23质量%、20质量%、17质量%、15质量%、13质量%、10质量%。
进一步,通式(L-1-4)和(L-1-5)所表示的化合物优选选自式(L-1-4.1)~(L-1-5.3)所表示的化合物,更优选选自式(L-1-4.2)和式(L-1-5.2)所表示的化合物。
[化46]
液晶组合物中所含有的式(L-1-4.2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、13质量%、15质量%、18质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、17质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%。
也优选将选自式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)、式(L-1-3.11)和式(L-1-3.12)所表示的化合物中的2种以上并用,或者将选自式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)和式(L-1-4.2)所表示的化合物中的2种以上并用。
液晶组合物中所含有的这些化合物的合计量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、13质量%、15质量%、18质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、33质量%、35质量%。另一方面,其优选的上限值为80质量%、70质量%、60质量%、50质量%、45质量%、40质量%、37质量%、35质量%、33质量%、30质量%、28质量%、25质量%、23质量%、20质量%。
在重视液晶组合物的可靠性的情况下,优选将选自式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)和式(L-1-3.4)所表示的化合物中的2种以上并用,在重视液晶组合物的响应速度的情况下,优选将选自式(L-1-1.3)和式(L-1-2.2)所表示的化合物中的2种以上并用。
通式(L-1)所表示的化合物优选选自通式(L-1-6)所表示的化合物。
[化47]
式中,RL17和RL18分别独立地表示甲基或氢原子。
液晶组合物中所含有的通式(L-1-6)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、5质量%、10质量%、15质量%、17质量%、20质量%、23质量%、25质量%、27质量%、30质量%、35质量%。另一方面,其优选的上限值为60质量%、55质量%、50质量%、45质量%、42质量%、40质量%、38质量%、35质量%、33质量%、30质量%。
进一步,通式(L-1-6)所表示的化合物优选选自式(L-1-6.1)~(L-1-6.3)所表示的化合物。
[化48]
通式(L-2)所表示的化合物为下述的化合物。
[化49]
式中,RL21和RL22分别独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的含义。
RL21优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基。
RL22优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-2)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
关于液晶组合物中所含有的通式(L-2)所表示的化合物的量,当重视低温时的溶解性时,设定得高一些则效果好,反之,在重视响应速度的情况下,设定得低一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10%质量%、8质量%、7质量%、6质量%、5质量%、3质量%。
进一步,通式(L-2)所表示的化合物优选选自式(L-2.1)~(L-2.6)所表示的化合物,更优选选自式(L-2.1)、式(L-2.3)、式(L-2.4)和式(L-2.6)所表示的化合物。
[化50]
通式(L-3)所表示的化合物为下述的化合物。
[化51]
式中,RL31和RL32分别独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的含义。
RL31和RL32分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-3)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
液晶组合物中所含有的通式(L-3)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%、7质量%、6质量%、5质量%、3质量%。
关于液晶组合物中所含有的通式(L-3)所表示的化合物的量,在要获得高双折射率时,设定得高一些则效果好,反之,当重视高Tni时,设定得低一些则效果好。进一步,在改良滴痕、烧屏特性时,优选将其量的范围设定为居中。
进一步,通式(L-3)所表示的化合物优选选自式(L-3.1)~(L-3.7)所表示的化合物,更优选选自式(L-3.2)~(L-3.5)所表示的化合物。
[化52]
通式(L-4)所表示的化合物为下述的化合物。
[化53]
式中,RL41和RL42分别独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的含义。
RL41优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基。
RL42优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-4)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
液晶组合物中所含有的通式(L-4)所表示的化合物的量根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能适宜调整。
其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、14质量%、16质量%、20质量%、23质量%、26质量%、30质量%、35质量%、40质量%。另一方面,其优选的上限值为50质量%、40质量%、35质量%、30质量%、20质量%、15质量%、10质量%、5质量%。
进一步,通式(L-4)所表示的化合物优选选自式(L-4.1)~(L-4.3)所表示的化合物。
[化54]
根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,液晶组合物可以含有式(L-4.1)所表示的化合物,也可以含有式(L-4.2)所表示的化合物,也可以含有式(L-4.1)所表示的化合物和式(L-4.2)所表示的化合物这两者,也可以含有全部的式(L-4.1)~(L-4.3)所表示的化合物。
液晶组合物中所含有的式(L-4.1)或式(L-4.2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为3质量%、5质量%、7质量%、9质量%、11质量%、12质量%、13质量%、18质量%、21质量%。另一方面,其优选的上限值为45质量%、40质量%、35质量%、30质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%。
当液晶组合物含有式(L-4.1)所表示的化合物和式(L-4.2)所表示的化合物这两者时,这些液晶组合物中所含有的合计量优选如下。即,其优选的下限值为15质量%、19质量%、24质量%、30质量%。另一方面,其优选的上限值为45质量%、40质量%、35质量%、30质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
另外,通式(L-4)所表示的化合物优选选自式(L-4.4)~(L-4.6)所表示的化合物,更优选为式(L-4.4)所表示的化合物。
[化55]
根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,液晶组合物可以含有式(L-4.4)所表示的化合物,也可以含有式(L-4.5)所表示的化合物,也可以含有式(L-4.4)所表示的化合物和式(L-4.5)所表示的化合物这两者。
液晶组合物中的式(L-4.4)或式(L-4.5)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为3质量%、5质量%、7质量%、9质量%、11质量%、12质量%、13质量%、18质量%、21质量%。另一方面,其优选的上限值为45质量%、40质量%、35质量%、30质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%、10质量%、8质量%。
当液晶组合物含有式(L-4.4)所表示的化合物和式(L-4.5)所表示的化合物这两者时,它们在液晶组合物中所含有的合计量优选如下。即,其优选的下限值为15质量%、19质量%、24质量%、30质量%。另一方面,其优选的上限值为45质量%、40质量%、35质量%、30质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、13质量%。
另外,通式(L-4)所表示的化合物优选选自式(L-4.7)~(L-4.10)所表示的化合物,特别优选为式(L-4.9)所表示的化合物。
[化56]
通式(L-5)所表示的化合物为下述的化合物。
[化57]
式中,RL51和RL52分别独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的含义。
RL51优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基。
RL52优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-5)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
液晶组合物中所含有的通式(L-5)所表示的化合物的量根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能适宜调整。
其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、14质量%、16质量%、20质量%、23质量%、26质量%、30质量%、35质量%、40质量%。另一方面,其优选的上限值为50质量%、40质量%、35质量%、30质量%、20质量%、15质量%、10质量%、5质量%。
进一步,通式(L-5)所表示的化合物优选为式(L-5.1)或式(L-5.2)所表示的化合物,特别优选为式(L-5.1)所表示的化合物。
各化合物在液晶组合物中所含有的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
[化58]
另外,通式(L-5)所表示的化合物优选为式(L-5.3)或式(L-5.4)所表示的化合物。
各化合物在液晶组合物中所含有的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
[化59]
另外,通式(L-5)所表示的化合物优选选自式(L-5.5)~(L-5.7)所表示的化合物,特别优选为式(L-5.7)所表示的化合物。
各化合物在液晶组合物中所含有的量优选如下。即,其优选的下限值为1%质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选的上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
[化60]
通式(L-6)所表示的化合物为下述的化合物。
[化61]
式中,RL61和RL62分别独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的含义。
XL61和XL62分别独立地表示氢原子或氟原子。
RL61和RL62分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基。
优选XL61和XL62中的一方为氟原子且另一方为氢原子。
通式(L-6)所表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
液晶组合物中所含有的通式(L-6)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、14质量%、16质量%、20质量%、23质量%、26质量%、30质量%、35质量%、40质量%。另一方面,其优选的上限值为50质量%、40质量%、35质量%、30质量%、20质量%、15质量%、10质量%、5质量%。需说明的是,关于通式(L-6)所表示的化合物的量,当重点放在增大Δn时,优选较多,当重点放在低温时的析出时,优选较少。
进一步,通式(L-6)所表示的化合物优选选自式(L-6.1)~(L-6.9)所表示的化合物。
[化62]
可并用的化合物的种类没有特别限制,优选从式(L-6.1)~(L-6.9)所表示的化合物中选择1~3种,更优选选择1~4种。
另外,由于所并用的化合物的分子量分布宽也对溶解性有效,因此优选例如从式(L-6.1)和式(L-6.2)所表示的化合物中选择1种、从式(L-6.4)和式(L-6.5)所表示的化合物中选择1种、从式(L-6.6)和式(L-6.7)所表示的化合物中选择1种、从式(L-6.8)和式(L-6.9)所表示的化合物中选择1种,并将它们适宜组合。
其中,优选含有式(L-6.1)、式(L-6.3)、式(L-6.4)、式(L-6.6)和式(L-6.9)所表示的化合物。
另外,通式(L-6)所表示的化合物优选选自式(L-6.10)~(L-6.17)所表示的化合物,更优选为式(L-6.11)所表示的化合物。
[化63]
各化合物在液晶组合物中所含有的量优选如下。即,其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选含量的上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
通式(L-7)所表示的化合物为下述的化合物。
[化64]
式中,RL71和RL72分别独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的含义。
AL71和AL72分别独立地表示与通式(L)中的AL2和AL3相同的含义,AL71和AL72中存在的氢原子分别独立地可被氟原子取代。
ZL71表示与通式(L)中的ZL2相同的含义。
XL71和XL72分别独立地表示氟原子或氢原子。
式中,RL71和RL72分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
AL71和AL72分别独立地优选为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。需说明的是,AL71和AL72中存在的氢原子分别独立地可被氟原子取代。
ZL71优选为单键或-COO-,更优选为单键。
XL71和XL72优选为氢原子。
可并用的化合物的种类没有特别限制,根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适宜选择。
所使用的化合物的种类例如在本发明的一个实施方式中为1种,为2种,为3种,为4种。
液晶组合物中所含有的通式(L-7)所表示的化合物的量根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能适宜调整。
其优选的下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%、10质量%、14质量%、16质量%、20质量%。另一方面,其优选的上限值为30质量%、25质量%、23质量%、20质量%、18质量%、15质量%、10质量%、5质量%。
需说明的是,关于通式(L-7)所表示的化合物的量,在需要Tni高的液晶组合物时,优选设定得多一些,在需要低粘度的液晶组合物时,优选设定得少一些。
进一步,通式(L-7)所表示的化合物优选选自式(L-7.1)~(L-7.4)所表示的化合物,更优选为式(L-7.2)所表示的化合物。
[化65]
另外,通式(L-7)所表示的化合物优选选自式(L-7.11)~(L-7.13)所表示的化合物,优选为式(L-7.11)所表示的化合物。
[化66]
另外,通式(L-7)所表示的化合物优选选自式(L-7.21)~(L-7.23)所表示的化合物,更优选为式(L-7.21)所表示的化合物。
[化67]
另外,通式(L-7)所表示的化合物优选选自式(L-7.31)~(L-7.34)所表示的化合物,更优选为式(L-7.31)和/或式(L-7.32)所表示的化合物。
[化68]
另外,通式(L-7)所表示的化合物优选选自式(L-7.41)~(L-7.44)所表示的化合物,更优选为式(L-7.41)和/或式(L-7.42)所表示的化合物。
[化69]
另外,通式(L-7)所表示的化合物优选选自式(L-7.51)~(L-7.53)所表示的化合物。
[化70]
以上那样的液晶组合物中,优选不含有在分子内具有过酸(-CO-OO-)结构等氧原子彼此连接而成的结构的化合物。
需说明的是,当重视液晶组合物的可靠性和长期稳定性时,具有羰基的化合物在液晶组合物中所含有的量优选设为5质量%以下,更优选设为3质量%以下,进一步优选设为1质量%以下,最优选实质上设为0(零)质量%。
当重视由UV照射带来的稳定性时,经氯原子取代的化合物在液晶组合物中的量优选设为15质量%以下,更优选设为10质量%以下,进一步优选设为8质量%以下,进一步优选设为5质量%以下,特别优选设为3质量%以下,最优选实质上设为0(零)质量%。
另外,分子内的环结构全部为6元环的化合物在液晶组合物中所含有的量优选较多,具体而言优选设为80质量%以上,更优选设为90质量%以上,进一步优选设为95质量%以上,最优选实质上设为100质量%。
为了防止或抑制因液晶组合物的氧化导致的劣化,具有环己烯环作为环结构的化合物在液晶组合物中所含有的量优选较少,具体而言优选设为10质量%以下,更优选设为8质量%以下,进一步优选设为5质量%以下,特别优选设为3质量%以下,最优选实质上设为0(零)质量%。
进一步,为了防止或抑制因液晶组合物的氧化导致的劣化,具有-CH=CH-作为连接基的化合物在液晶组合物中所含有的量优选较少,具体而言优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选实质上设为0(零)质量%。
当重视改善液晶组合物的粘度(η)、并且改善向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)时,在分子内具有氢原子可被卤原子取代的2-甲基苯-1,4-二基的化合物在液晶组合物中所含有的量优选较少,具体而言优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选实质上设为0(零)质量%。
当液晶组合物中所含有的化合物(液晶分子等)具有与烯基连接的亚环己基作为侧链时,烯基的碳原子数优选为2~5。另外,当液晶组合物中所含有的化合物具有与烯基连接的亚苯基作为侧链时,烯基的碳原子数优选为4~5,优选具有烯基的不饱和键与亚苯基未直接连接。
另外,当重视液晶组合物的稳定性时,具有烯基作为侧链并且具有2,3-二氟苯-1,4-二基的化合物在液晶组合物中所含有的量优选较少,具体而言优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选实质上设为0(零)质量%。
液晶组合物的平均弹性常数(KAVG)优选为10~25。其中,其优选的下限值为10、10.5、11、11.5、12、12.3、12.5、12.8、13、13.3、13.5、13.8、14、14.3、14.5、14.8、15、15.3、15.5、15.8、16、16.3、16.5、16.8、17、17.3、17.5、17.8、18。另一方面,其优选的上限值为25、24.5、24、23.5、23、22.8、22.5、22.3、22、21.8、21.5、21.3、21、20.8、20.5、20.3、20、19.8、19.5、19.3、19、18.8、18.5、18.3、18、17.8、17.5、17.3、17。
当重视减少耗电量时,抑制背光的光量是有效的,因此优选提高液晶显示元件1的透光率。因此,优选将KAVG的值设定得低一些。当重视响应速度的改善时,KAVG的值优选设定得高一些。
液晶组合物的25℃时的折射率各向异性(Δn)(以下也仅称为“折射率各向异性”。)的值优选为0.08~0.13程度,更优选为0.09~0.12程度。
液晶组合物的25℃时的旋转粘度(γ1)(以下也仅称为“旋转粘度”。)优选小于165mPa·s,更优选80~145mPa·s程度,进一步优选90~130mPa·s程度。通过使用具有该旋转粘度的液晶组合物,能够防止液晶层4(液晶显示元件1)的响应速度降低。
另外,液晶组合物中,作为旋转粘度与折射率各向异性的值的函数的Z优选显示特定的值。
[数2]
Z=γ1/Δn2
式中,γ1表示旋转粘度,Δn表示折射率各向异性。
Z优选为13,000mPa·s以下,更优选为12,000mPa·s以下,进一步优选为11,000mPa·s以下。
液晶组合物的向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)优选为60℃以上,更优选为75℃以上,进一步优选为80℃以上。通过使用具有该Tni的液晶组合物,能够获得在实际使用的温度范围能够稳定地驱动的液晶层4(液晶显示元件1)。
液晶组合物的电阻率优选为1012Ω·m以上,更优选为1013Ω·m以上,进一步优选为1014Ω·m以上。
液晶组合物的25℃时的介电常数各向异性(Δε)的绝对值优选为2.5~5程度,更优选为2.6~4.5程度,进一步优选为2.7~4程度,进一步优选为2.8~3.5程度。通过使用具有该介电常数各向异性的液晶组合物,能够以更低的电压来驱动液晶层4(液晶显示元件1)。
需说明的是,以上说明的液晶组合物中,除了上述液晶分子以外,还可以根据用途而含有通常的向列液晶、近晶液晶、胆甾液晶、抗氧化剂、紫外线吸收剂等那样的其他化合物(分子)。
其中,当要求液晶组合物的化学稳定性时,其他化合物优选在其结构中不具有氯原子。另外,当要求液晶组合物对于紫外线等光的稳定性时,其他化合物优选在其结构中不具有以萘环等为代表的共轭长度长且在紫外区域具有吸收峰的缩合环等。
以上,基于实施方式对本发明的液晶显示元件的制造方法进行了说明,但本发明不限定于此,各工序可以替换成具有同样功能的任意构成,也可以增加其他任意的工序。
实施例
以下,对本发明的实施例进行说明,但本发明不限定于以下的实施例。
针对液晶混合物测定的特性如下。
Tni:向列相-各向同性液体相转变温度(℃)
Δn:293K时的折射率各向异性
Δε:293K时的介电常数各向异性
γ1:293K时的旋转粘度(mPa·s)
K11:293K时的展曲弹性常数(pN)
K33:293K时的扭曲弹性常数(pN)
1.液晶混合物的调制
以下,对于化合物的记载,使用如下的简称。简称中的n为自然数。
(侧链)
-n-CnH2n+1:碳原子数n的直链状烷基
n-CnH2n+1-:碳原子数n的直链状烷基
-On-OCnH2n+1:碳原子数n的直链状烷氧基
(连接结构)
-nO--CnH2nO-
(环结构)
[化71]
关于液晶混合物LC-1的组成和物性,如以下的表1所示。
[表1]
需说明的是,液晶混合物(液晶分子)的阈值电压(Vth)为约2.3V。
2.液晶组合物的调制
相对于100质量份的液晶混合物LC-1,混合0.3质量份的下述聚合性单体,并加热溶解,从而得到液晶组合物。
[化72]
3.液晶显示元件的制作
(实施例1)
首先,将聚酰亚胺膜涂布于ITO基板后,对聚酰亚胺膜进行摩擦处理,从而形成取向膜。然后,制作包含带取向膜的ITO基板的空液晶单元(单元间隙3.5μm)。
接下来,通过真空注入法向空液晶单元内注入液晶组合物。
接下来,对于注入了液晶组合物的液晶单元,以频率100Hz施加4.6V(第一电压VH)的交流电压,将该状态保持30秒。接下来,使交流电压降低至4V(第二电压VL),维持该状态,同时隔着将来自高压水银灯的325nm以下波长的紫外线进行过滤的滤光器照射紫外线。
这时,按照以中心波长365nm的条件测定的照度成为100mW/cm2的方式进行设定,照射紫外线100秒。由此,对液晶组合物中的液晶分子赋予预倾角。由此,得到液晶显示元件。
(实施例2)
将第一电压VH变更为6.8V,除此之外,与实施例1同样地操作,制造了液晶显示元件。
(实施例3)
将第一电压VH变更为9.1V,除此之外,与实施例1同样地操作,制造了液晶显示元件。
(实施例4)
将第一电压VH变更为11.5V,除此之外,与实施例1同样地操作,制造了液晶显示元件。
(比较例)
对于注入了液晶组合物的液晶单元,一边维持以频率100Hz施加了4V交流电压的状态,一边隔着将来自高压水银灯的325nm以下波长的紫外线进行过滤的滤光器照射紫外线,除此之外,与实施例1同样地操作,制造了液晶显示元件。
即,比较例为省略了在紫外线照射前对注入了液晶组合物的液晶单元施加高电压的工序的例子,即仅施加了第二电压VL的例子。
需说明的是,各实施例和比较例中,分别制造了10个液晶显示元件。
4.透过率的评价
针对各实施例和比较例中得到的液晶显示元件,按以下那样操作,进行透过率的评价。
在对液晶显示元件施加了5V直流电压的状态下使光透过,通过目视确认透过率低的部分以何种程度存在,并且按照以下的4个阶段进行评价。需说明的是,评价基准的个数值为10个液晶显示元件中存在的透过率低的部分的个数平均值。
[评价基准]
◎:透过率低的部分为1个以下。
○:透过率低的部分为5个以下。
△:透过率低的部分为10个以下。
×:透过率低的部分超过10个。
将该结果示于表2。
另外,将实施例4的照片和比较例的照片分别示于图4和图5。
[表2]
如表2和图4、5所示可知,通过在紫外线照射前暂时对液晶组合物施加较高的第一电压,能够减少取向状态不良的液晶分子。另外还判断出,该效果通过改变第一电压的值而提高。
Claims (10)
1.一种液晶显示元件的制造方法,所述液晶显示元件具备:分别具备电极的一对基板、以及配置于所述基板之间的垂直取向型的液晶层,
该制造方法的特征在于,具有如下工序:
将所述一对基板按照使所述电极彼此隔着含有液晶分子和聚合性单体的液晶组合物相对的方式配置的工序;
将对所述液晶组合物施加的电压保持为比所述液晶分子的阈值电压高的第一电压的工序;以及
在使所述电压降低至比所述阈值电压高但比所述第一电压低的第二电压后,在保持为该第二电压的状态下对所述液晶组合物照射活性能量射线,从而使所述聚合性单体聚合而得到所述液晶层的工序。
2.根据权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法,所述第一电压为所述阈值电压的3倍以上。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件的制造方法,所述第二电压为所述阈值电压的1.2倍以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,所述活性能量射线的照射时间为1~150秒。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,所述聚合性单体包含如下化合物,所述化合物具有介晶骨架以及连接于该介晶骨架的至少2个聚合性基团,并且该聚合性基团全部直接连接于所述介晶骨架。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,一方的所述电极为具有如下结构的像素电极,所述结构具备主干部、以及相对于该主干部倾斜的多个分支部。
7.根据权利要求6所述的液晶显示元件的制造方法,各所述分支部的宽度为1~5μm,相邻的2个所述分支部的间隔距离为1~5μm。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,所述液晶层中的所述液晶分子的预倾角为85~89.5°。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,所述液晶分子具有负介电常数各向异性。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,2个所述基板中的至少一方基板不具有取向膜。
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