CN111378457A - 液晶组合物和液晶显示元件 - Google Patents
液晶组合物和液晶显示元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111378457A CN111378457A CN201911250012.9A CN201911250012A CN111378457A CN 111378457 A CN111378457 A CN 111378457A CN 201911250012 A CN201911250012 A CN 201911250012A CN 111378457 A CN111378457 A CN 111378457A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mass
- group
- liquid crystal
- carbon atoms
- crystal composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 349
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 211
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 52
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 342
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 203
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 129
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 79
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 72
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 54
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 51
- -1 Naphthalene-2, 6-diyl Chemical group 0.000 claims description 44
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 40
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 37
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 claims description 28
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 28
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 26
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 24
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 21
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 19
- 125000001140 1,4-phenylene group Chemical group [H]C1=C([H])C([*:2])=C([H])C([H])=C1[*:1] 0.000 claims description 17
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 17
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims description 8
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- RGOVYLWUIBMPGK-UHFFFAOYSA-N nonivamide Chemical compound CCCCCCCCC(=O)NCC1=CC=C(O)C(OC)=C1 RGOVYLWUIBMPGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 10
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 112
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 27
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 27
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 230000004044 response Effects 0.000 description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 18
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 12
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 10
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 9
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 9
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 125000004955 1,4-cyclohexylene group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C1([H])[*:2] 0.000 description 8
- 125000004106 butoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 8
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 7
- 125000002572 propoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 6
- 125000005407 trans-1,4-cyclohexylene group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])[C@]([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])[C@@]1([H])[*:1] 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 5
- 125000003302 alkenyloxy group Chemical group 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 4
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 4
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 4
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical group CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000006017 1-propenyl group Chemical group 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 3
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 3
- 238000004375 physisorption Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 1-benzothiophene Chemical compound C1=CC=C2SC=CC2=C1 FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 2,1,3-benzothiadiazole Chemical compound C1=CC=CC2=NSN=C21 PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004959 2,6-naphthylene group Chemical group [H]C1=C([H])C2=C([H])C([*:1])=C([H])C([H])=C2C([H])=C1[*:2] 0.000 description 2
- 125000005449 2-fluoro-1,4-phenylene group Chemical group [H]C1=C([*:2])C([H])=C(F)C([*:1])=C1[H] 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical group 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 2
- 125000004309 pyranyl group Chemical group O1C(C=CC=C1)* 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004958 1,4-naphthylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005450 2,3-difluoro-1,4-phenylene group Chemical group [H]C1=C([*:2])C(F)=C(F)C([*:1])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004990 Smectic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVRWEULSKHQETA-UHFFFAOYSA-N Thiophene-2 Chemical compound S1C=2CCCCCC=2C(C(=O)OC)=C1NC(=O)C1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F AVRWEULSKHQETA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 125000004450 alkenylene group Chemical group 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000001951 carbamoylamino group Chemical group C(N)(=O)N* 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000000596 cyclohexenyl group Chemical group C1(=CCCCC1)* 0.000 description 1
- 125000004956 cyclohexylene group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 150000004965 peroxy acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 125000006238 prop-1-en-1-yl group Chemical group [H]\C(*)=C(/[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical class [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
- 238000009755 vacuum infusion Methods 0.000 description 1
- ORGHESHFQPYLAO-UHFFFAOYSA-N vinyl radical Chemical compound C=[CH] ORGHESHFQPYLAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
- C09K19/44—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing compounds with benzene rings directly linked
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
- C09K19/56—Aligning agents
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
Abstract
本发明提供一种保存稳定性、取向性和滴痕抑制优异的液晶组合物、以及使用该液晶组合物的液晶显示元件。本发明的液晶组合物的特征在于,含有:包含多种液晶分子的液晶混合物、以及具有至少1个吸附基团且用于使前述液晶分子自发取向的取向助剂,前述液晶混合物的溶解度参数与前述取向助剂的溶解度参数之差为17以下。此外,优选前述液晶混合物的溶解度参数与前述取向助剂的溶解度参数之差超过2。
Description
技术领域
本发明涉及液晶组合物和液晶显示元件。
背景技术
以往,VA方式的液晶显示元件中,为了在未施加电压时诱发液晶分子的垂直取向、在施加电压时实现液晶分子的水平取向,在电极上设有作为取向膜而发挥功能的聚酰亚胺(PI)膜。然而,PI膜的制造需要巨大的成本,因此,近年来,正在研究用于在省略PI膜的同时实现液晶分子的取向的方法(例如参照专利文献1)。
该专利文献1中公开了一种液晶介质,其特征在于,以具有负的介电各向异性的极性化合物的混合物为基础,含有具有羟基的自发取向性添加剂。此外,专利文献1中还记载了可以将该液晶介质适当用于不包含取向膜的液晶显示元件。
从使液晶分子充分取向的观点出发,优选使液晶介质(液晶组合物)中所含的自发取向性添加剂(取向助剂)的量增多。但有下述问题:根据液晶分子与自发取向性添加剂的组合的不同,保存液晶介质时容易析出自发取向性添加剂的晶体。
另一方面,随着液晶显示元件用途的扩大,其使用方法、制造方法也有大的变化,为了应对该变化,需要对以往已知那样的基本物性值以外的特性进行优化。即,随着使用液晶组合物的液晶显示元件广泛使用VA(垂直取向)型、IPS(In-Plane Switching,平面转换)型等,其大小为50型以上的超大型尺寸的显示元件得以实用化而被使用。
随着基板尺寸的大型化,向基板注入液晶组合物的方法也由以往的真空注入法变为滴注(ODF:One Drop Fill)法成为了注入方法的主流(参照专利文献2),将液晶组合物滴加至基板时的滴痕导致显示品质降低的问题越来越明显。这里,滴痕定义为黑显示时滴加液晶组合物的痕迹浮现白色的现象。尤其在滴加含有自发取向性添加剂的液晶介质时,难以使自发取向添加剂均匀地吸附在基板表面,需要同时满足良好的液晶取向性和滴痕抑制的液晶介质。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2014-524951号公报
专利文献2:日本特开平6-235925号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明目的在于,提供一种保存稳定性、取向性和滴痕抑制优异的液晶组合物和使用了该液晶组合物的液晶显示元件。
用于解决课题的方法
这样的目的通过下述(1)~(15)的本发明来实现。
(1)一种液晶组合物,其特征在于,含有:包含多种液晶分子的液晶混合物、以及具有至少1个吸附基团且用于使前述液晶分子自发取向的取向助剂,
前述液晶混合物的溶解度参数与前述取向助剂的溶解度参数之差为17以下。
(2)上述(1)所述的液晶组合物,前述液晶混合物的溶解度参数与前述取向助剂的溶解度参数之差超过2。
(3)上述(1)或(2)所述的液晶组合物,前述吸附基团选自含有氧原子的环式基团和含有氧原子的链式基团。
(4)上述(1)~(3)中任一项所述的液晶组合物,前述取向助剂含有至少1个聚合性基团。
(5)上述(4)所述的液晶组合物,前述聚合性基团选自下述通式(AP-1)~通式(AP-9)所表示的组中。
[化1]
(式中,RAP1和RAP2各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~10的卤代烷基[该烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-或-CO-取代,前述烷基中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤原子或羟基取代。],
WAP1表示单键、-O-、-COO-、-OCO-或-CH2-,
tAP1表示0、1或2,
*表示结合键。)
(6)上述(1)~(5)中任一项所述的液晶组合物,
前述取向助剂含有介晶基团,
前述吸附基团或前述聚合性基团直接或借助间隔基团结合于前述介晶基团。
(7)上述(6)所述的液晶组合物,前述取向助剂含有取向诱导基团,所述取向诱导基团结合于前述介晶基团的与前述吸附基团相反的一侧且具有诱导前述液晶分子取向的功能。
(8)上述(7)所述的液晶组合物,前述取向诱导基团由下述通式(AK)表示。
[化2]
RAK1-* (AK)
(式中,RAK1表示直链状或支链状的碳原子数1~20的烷基[该烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,前述烷基中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤素基取代。]。)
(9)上述(6)~(8)中任一项所述的液晶组合物,前述间隔基团为碳原子数1~30的亚烷基(其中,该亚烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,前述亚烷基中的氢原子可被卤原子取代。)。
(10)上述(6)~(9)中任一项所述的液晶组合物,前述介晶基团由下述通式(AL)表示。
[化3]
(式中,ZAL1表示单键、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2-CH2COO-、-OCOCH2-CH2-、-CH=C(CH3)COO-、-OCOC(CH3)=CH-、-CH2-CH(CH3)COO-、-OCOCH(CH3)-CH2-、-OCH2CH2O-或碳原子数1~20的亚烷基[该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。],
AAL1和AAL2各自独立地表示2价环式基团,
ZAL1、AAL1和AAL2中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤素基、前述吸附基团、PAP1-SpAP1-或1价有机基团取代[PAP1表示前述聚合性基团,SpAP1表示单键或前述间隔基团。],
分子内存在多个ZAL1和AAL1的情况下,分别可以相互相同也可以互不相同,
mAL1表示1~5的整数。)
(11)上述(1)~(10)中任一项所述的液晶组合物,进一步含有下述通式(P)所表示的聚合性化合物。
[化4]
(式(P)中,Rp1表示氢原子、氟原子、氰基、碳原子数1~15的烷基或-Spp2-Pp2[前述烷基中存在的1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,前述烷基中存在的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被氰基、氟原子或氯原子取代。],
Pp1和Pp2各自独立地表示下述通式(Pp1-1)~式(Pp1-9)中的任一种,
[化5]
[式中,Rp11和Rp12各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤代烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-、-OCO-或-CH2-,tp11表示0、1或2,分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11和/或tp11的情况下,它们可以相同也可以不同,*表示结合键。]
Spp1和Spp2各自独立地表示单键或前述间隔基团,
Zp1和Zp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-[式中,RZP1各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,分子内存在多个RZP1的情况下,它们可以相同也可以不同。],
Ap1、Ap2和Ap3各自独立地表示选自由基团(ap)、基团(bp)和基团(cp)组成的组中的基团[前述基团(ap)、基团(bp)和基团(cp)中,各自独立地,存在于该基团中的氢原子可被卤原子、碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烯基、氰基或-Spp2-Pp2取代。],
(ap)1,4-亚环己基[存在于该基团中的1个-CH2-或不相邻的2个以上的-CH2-可被-O-取代。];
(bp)1,4-亚苯基[存在于该基团中的1个-CH=或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。];
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基[存在于这些基团中的1个-CH=或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。],
mp1表示0、1、2或3,
分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2和/或Pp2的情况下,它们可以相同也可以不同,mp1为0且Ap1为前述基团(cp)的情况下,Ap3可以为单键。)
(12)一种液晶显示元件,其特征在于,具备2块基板、以及设于该2块基板之间的含有上述(1)~(11)中任一项所述的液晶组合物的液晶层。
(13)上述(12)所述的液晶显示元件,前述液晶层含有前述取向助剂的聚合物。
(14)上述(12)或(13)所述的液晶显示元件,其为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。
(15)上述(12)~(14)中任一项所述的液晶显示元件,前述2块基板中的至少一块基板不具有取向膜。
发明效果
根据本发明,能够提供一种保存稳定性优异、能够实现液晶分子的良好取向、可稳定维持获得的取向和倾角的取向助剂、含有该取向助剂的液晶组合物和液晶显示元件。
附图说明
图1为示意性显示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中的由I线所围成的区域放大的平面图。
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1基板;3:第2基板;4:液晶层;5:像素电极层;6:公共电极层;7:第1偏光板;8:第2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:源极电极;16:漏极电极;17:接触孔。
具体实施方式
以下,基于优选实施方式,详细地对本发明的取向助剂、液晶组合物和液晶显示元件进行说明。
(液晶组合物)
本发明的液晶组合物用于形成液晶显示元件所具有的液晶层。该液晶组合物含有介电常数各向异性(Δε)为负的液晶分子、以及具有使液晶分子自发取向的功能的取向助剂(本发明的取向助剂)。
((取向助剂))
取向助剂具有如下功能:与直接与含有液晶组合物的液晶层抵接的部件(电极(例如ITO)、基板(例如玻璃基板、丙烯酸基板、透明基板、柔性基板等)、树脂层(例如滤色器、取向膜、外涂层等)、绝缘膜(例如无机材料膜、SiNx等))相互作用,诱发液晶层所含的液晶分子的垂直排列。
取向助剂优选具有用于聚合的聚合性基团、与液晶分子类似的介晶基团、能够与直接与液晶层抵接的部件相互作用的吸附基团(极性基团)、以及诱发液晶分子的取向的取向诱导基团。
优选吸附基团和取向诱导基团与介晶基团结合,聚合性基团直接或根据需要借助间隔基团取代到介晶基团、吸附基团和取向诱导基团上。特别优选聚合性基团在组合入吸附基团中的状态下取代到介晶基团上。
以下化学式中左端的*和右端的*表示结合键。
“取向诱导基团”
取向诱导基团具有诱导液晶分子的取向的功能,优选为下述通式(AK)所表示的基。
[化6]
RAK1-* (AK)
式中,RAK1表示直链状或支链状的碳原子数1~20的烷基。其中,烷基中的1个或不相邻的2个以上-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,烷基中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤素基取代。
RAK1优选表示直链状或支链状的碳原子数1~20的烷基,更优选表示直链状的碳原子数1~20的烷基,进一步优选表示直链状的碳原子数1~8的烷基。
此外,烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
进一步,烷基中的氢原子可被氟原子或氯原子取代,可被氟原子取代。
从对取向助剂赋予所谓两亲性的观点出发,上述取向诱导基团优选结合于介晶基团的与吸附基团相反的一侧。
“聚合性基团”
聚合性基团由PAP1-表示,优选借助-SpAP1-(单键或间隔基团)结合于介晶基团。
PAP1优选为选自下述通式(AP-1)~通式(AP-9)所表示的组中的基团。
[化7]
式中,RAP1和RAP2各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~10的卤代烷基。其中,烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-或-CO-取代,烷基中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤原子或羟基取代。
WAP1表示单键、-O-、-COO-、-OCO-或-CH2-。
tAP1表示0、1或2。
PAP1优选为下述通式(AP-1)~通式(AP-7)所表示的基团,更优选为下述通式(AP-1)或通式(AP-2)所表示的基团,进一步优选为通式(AP-1)。
SpAP1优选表示单键、或直链状或支链状的碳原子数1~20的亚烷基,更优选表示单键、或直链状的碳原子数1~20的亚烷基,进一步优选表示单键、或直链状的碳原子数2~10的亚烷基。
此外,SpAP1中,亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
取向助剂中,PAP1-SpAP1-的数量优选为1个以上5个以下,更优选为1个以上4个以下,进一步优选为2个以上4个以下,特别优选为2个或3个,最优选为2个。
PAP1-SpAP1-中的氢原子可被聚合性基团、吸附基团和/或取向诱导基团取代。
PAP1-SpAP1-可以结合于聚合性基团、介晶基团、吸附基团和/或取向诱导基团。
此外,PAP1-SpAP1-优选结合于介晶基团、吸附基团或取向诱导基团,更优选结合于介晶基团或吸附基团。
需说明的是,分子内存在多个PAP1和/或SpAP1-的情况下,各自可以相互相同也可以互不相同。
“介晶基团”
介晶基团是指具有刚性部分的基团、例如具有1个以上环式基团的基团,优选为具有2~4个环式基团的基团,更优选为具有3~4个环式基团的基团。需说明的是,根据需要,环式基团可以通过连接基团连接。介晶基团优选具有与液晶层中使用的液晶分子(液晶化合物)类似的骨架。
需要说明的是,本说明书中,“环式基团”是指构成原子结合成环状的原子团,包括碳环、杂环、饱和或不饱和环式结构、单环、2环式结构、多环式结构、芳香族、非芳香族等。
此外,环式基团可以含有至少1个杂原子,进一步,可被至少1个取代基(卤素基、聚合性基团、有机基团(烷基、烷氧基、芳基等))取代。环式基团为单环的情况下,介晶基团优选含有2个以上的单环。
上述介晶基团例如优选由通式(AL)表示。
[化8]
式中,ZAL1表示单键、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2-CH2COO-、-OCOCH2-CH2-、-CH=C(CH3)COO-、-OCOC(CH3)=CH-、-CH2-CH(CH3)COO-、-OCOCH(CH3)-CH2-、-OCH2CH2O-或碳原子数1~20的亚烷基。其中,亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。
AAL1和AAL2各自独立地表示2价环式基团。
ZAL1、AAL1和AAL2中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤素基、吸附基团、PAP1-SpAP1-或1价有机基团取代,
需说明的是,分子内存在多个ZAL1和AAL1的情况下,各自可以相互相同也可以互不相同。
mAL1表示1~5的整数。
通式(AL)中,ZAL1优选为单键或碳原子数2~20的亚烷基,更优选为单键或碳原子数2~10的亚烷基,进一步优选为单键、-(CH2)2-或-(CH2)4-。亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。
进一步,以提高棒状分子的直线性为目的的情况下,ZAL1优选为作为环与环直接连接的形态的单键、直接将环与环连接的原子的数量为偶数个的形态。例如-CH2-CH2COO-的情况下,直接将环与环连接的原子的数量为4个。
通式(AL)中,AAL1和AAL2各自独立地表示2价环式基团。作为2价环式基团,优选为选自由1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,4-环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基、四氢噻喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,4-二环(2.2.2)亚辛基、十氢化萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡嗪-2,5-二基、噻吩-2,5-二基-、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、2,6-亚萘基、菲-2,7-二基、9,10-二氢菲-2,7-二基、1,2,3,4,4a,9,10a-八氢菲-2,7-二基、1,4-亚萘基、苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:4,5-b’]二硒酚-2,6-二基、[1]苯并噻吩[3,2-b]噻吩-2,7-二基、[1]苯并硒酚[3,2-b]硒酚-2,7-二基和芴-2,7-二基组成的组中的1种,更优选为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,6-亚萘基或菲-2,7-二基,进一步优选为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。
需说明的是,这些基团可以为非取代或被取代基取代。作为该取代基,优选为氟原子或碳原子数1~8的烷基。进一步,烷基可被氟原子或羟基取代。
此外,环式基团中的1个或2个以上的氢原子可被卤素基、吸附基团、PAP1-SpAP1-或1价有机基团取代。
通式(AL)中,1价有机基团是通过有机化合物形成1价基团的形态而构成化学结构的基团,是指从有机化合物去掉1个氢原子而形成的原子团。
作为该1价有机基团,例如可列举碳原子数1~15的烷基、碳原子数2~15的烯基、碳原子数1~14的烷氧基、碳原子数2~15的烯氧基等,优选为碳原子数1~15的烷基或碳原子数1~14的烷氧基,更优选为碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基,进一步优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~4的烷氧基,特别优选为碳原子数1~3的烷基或碳原子数1~2的烷氧基,最优选为碳原子数1或2的烷基或碳原子数1的烷氧基。
此外,上述烷基、烯基、烷氧基、烯氧基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。进一步,上述1价有机基团还可以具有作为前述取向诱导基团的功能。
上述通式(AL)中,mAL1优选为1~4的整数,更优选为1~3的整数,进一步优选为2或3。
作为上述介晶基团的优选形态,可列举下述式(me-1)~(me-44)。
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
通式(AL)是2个氢原子从这些化合物脱离而成的结构。
这些式(me-1)~(me-44)中,环己烷环、苯环或萘环中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤素基、PAP1-SpAP1-、1价有机基团(例如碳原子数1~15的烷基、碳原子数1~14的烷氧基)、吸附基团或取向诱导基团取代。
上述介晶基团中,优选的形态为式(me-8)~(me-44),更优选的形态为式(me-8)~(me-10)、式(me-12)~(me-18)、式(me-22)~(me-24)、式(me-26)~(me-27)和式(me-29)~(me-44),进一步优选的形态为式(me-12)、(me-14)、(me-16)、(me-22)~(me-24)、(me-29)、(me-34)、(me-36)~(me-37)、(me-42)~(me-44)。
上述介晶基团中,特别优选的形态为下述通式(AL-1)或(AL-2),最优选的形态为下述通式(AL-1)。
[化13]
式中,XAL101~XAL118、XAL201~XAL214各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、卤素基、PAPl-SpAPl-、后述的吸附基团或前述取向诱导基团。
环AAL11、环AAL12和环AAL21各自独立地表示环己烷环或苯环。
XAL101~XAL118、XAL201~XAL214中的任1个或2个以上被后述的吸附基团取代。
XAL101~XAL118、XAL201~XAL214中的任1个或2个以上被前述取向诱导基团取代。
后述的吸附基团和前述取向诱导基团可被PAP1-SpAP1-取代。
通式(AL-1)或通式(AL-2)的分子内具有1个或2个以上的PAP1-SpAPl-。
通式(AL-1)中,XAL101优选为前述取向诱导基团。
通式(AL-1)中,优选XAL109、XAL110和XAL111中的至少1个为后述的吸附基团,更优选XAL109和XAL110均为后述的吸附基团或XAL110为后述的吸附基团,进一步优选XAL110为后述的吸附基团。
通式(AL-1)中,优选XAL109、XAL110和XAL111中的至少1个为后述的吸附基团中的PAP1-SpAP1-或结构内具有能够聚合的部位的吸附基团,更优选XAL109和XAL111中的两者或一者为PAP1-SpAP1-。
通式(AL-1)中,XAL104~XAL108、XAL112~XAL116中的1个或2个各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基或卤素基,更优选为碳原子数1~3的烷基或氟原子。特别是,XAL105、XAL106或XAL107各自独立地优选为碳原子数1~3的烷基或氟原子。
通式(AL-2)中,XAL201优选为前述取向诱导基团。
通式(AL-2)中,优选XAL207、XAL208和XAL209中的至少1个为后述的吸附基团,更优选XAL207和XAL208均为后述的吸附基团或XAL208为后述的吸附基团,进一步优选XAL208为后述的吸附基团。
通式(AL-2)中,优选XAL207、XAL208和XAL209中的至少1个为后述的吸附基团中的PAP1-SpAP1-或结构内具有能够聚合的部位的吸附基团,更优选XAL207和XAL209中的两者或一者为PAP1-SpAP1-。
通式(AL-2)中,XAL202~XAL206、XAL210~XAL214中的1个或2个各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基或卤素基,更优选为碳原子数1~3的烷基或氟原子。特别是,XAL204、XAL205或XAL206各自独立地优选为碳原子数1~3的烷基或氟原子。
“吸附基团”
吸附基团是具有与吸附介质相吸附功能的基团,所述吸附介质为基板、膜、电极等与液晶组合物抵接的层。
吸附一般分为形成化学键(共价键、离子键或金属键)而在吸附介质与吸附质之间相吸附的化学吸附、以及化学吸附以外的物理吸附。本说明书中,吸附可以为化学吸附或物理吸附中的任一种,优选为物理吸附。因此,吸附基团优选为能够与吸附介质物理吸附的基团,更优选为能够利用分子间力与吸附介质结合的基团。
作为利用分子间力与吸附介质结合的形态,可列举利用永久偶极子、永久四极子、分散力、电荷转移力或氢键等的相互作用的形态。
作为吸附基团的优选形态,可列举能够利用氢键与吸附介质结合的形态。这种情况下,吸附基团可以发挥夹着氢键的质子供体和受体中的任一者的作用,或者也可以发挥两者的作用。
吸附基团优选为含有具有碳原子与杂原子连接而成的原子团的极性要素的基团(以下也将“吸附基团”记载为“极性基团”。)。本说明书中,极性要素是指碳原子与杂原子直接连接而成的原子团。
作为杂原子,优选为选自由N、O、S、P、B和Si组成的组中的至少1种,更优选为选自由N、O和S组成的组中的至少1种,进一步优选为选自由N和O组成的组中的至少1种,特别优选为O。
此外,取向助剂中,极性要素的价数为1价、2价、3价等,没有特别限制,此外吸附基团中极性要素的个数也没有特别限制。
取向助剂优选一个分子中具有1~8个吸附基团,更优选具有1~4个吸附基团,进一步优选具有1~3个吸附基团。
需说明的是,吸附基团不包括聚合性基团和取向诱导基团,但吸附基团包括吸附基团中的氢原子被PAP1-SpAP1-取代的结构和PAP1-SpAP1-中的氢原子被-OH取代的结构。
吸附基团含有1个或2个以上的极性要素,大体分为环式基团型和链式基团型。
环式基团型是其结构中含有下述环式基团的形态,该环式基团具有含有极性要素的环状结构,链式基团型是其结构中不含下述环式基团的形态,该环式基团具有含有极性要素的环状结构。
链式基团型是直链或分支的链状基团中具有极性要素的形态,其一部分可以具有不含极性要素的环状结构。
环式基团型吸附基团的意思是具有如下结构的形态:环状原子排列内含有至少1个极性要素。
需说明的是,本说明书中,环式基团如上所述。因此,环式基团型吸附基团只要包含含有极性要素的环式基团即可,作为吸附基团整体可以为分支的也可以为直链状。
另一方面,链式基团型吸附基团的意思是具有如下结构的形态:分子内不含含有极性要素的环状原子排列且线状原子排列(可以带支链)内含有至少1个极性要素。
需要说明的是,本说明书中,链式基团是指结构式中不含环状原子排列、构成原子结合成线状(可以是分支的)的原子团,是指非环式基团。换句话说,链式基团是指直链状或支链状的脂肪族基团,饱和键或不饱和键中的任一种均可含有。
因此,链式基团包括例如烷基、烯基、烷氧基、酯基、醚基或酮基等。需说明的是,这些基团中的氢原子可被至少1个取代基(反应性官能团(乙烯基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基等)、链状有机基团(烷基、氰基等))取代。此外,链式基团为直链状或支链状中的任一种均可。
作为环式基团型吸附基团,优选为碳原子数3~20的杂芳香族基团(包括稠环)或碳原子数3~20的杂脂环族基团(包括稠环),更优选为碳原子数3~12的杂芳香族基团(包括稠环)或碳原子数3~12的杂脂环族基团(包括稠环),进一步优选为5元环杂芳香族基团、5元环杂脂环族基团、6元环杂芳香族基团或6元环杂脂环族基团。需说明的是,这些环结构中的氢原子可被卤素基、碳原子数1~5的直链状或支链状的烷基或烷氧基取代。
作为链式基团型吸附基团,优选为结构内的氢原子、-CH2-被极性要素取代的直链状或支链状的碳原子数1~20的烷基。需说明的是,烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。此外,链式基团型吸附基团优选其端部含有1个或2个以上的极性要素。
吸附基团中的氢原子可被聚合性基团取代。
作为极性要素的具体例子,可列举含有氧原子的极性要素(以下的含氧极性要素)、含有氮原子的极性要素(以下的含氮极性要素)、含有磷原子的极性要素(以下的含磷极性要素)、含有硼原子的极性要素(以下的含硼极性要素)、含有硅原子的极性要素(以下的含硅极性要素)或含有硫原子的极性要素(以下的含硫极性要素)。从吸附能力的观点出发,作为极性要素,优选为含氮极性要素或含氧极性要素,更优选为含氧极性要素。
作为含氧极性要素,优选为选自由羟基、烷醇基、烷氧基、甲酰基、羧基、醚基、羰基、碳酸酯基和酯基组成的组中的至少1种基团或该基团与碳原子连接而成的基团。
作为含氮极性要素,优选为选自由氰基、伯胺、仲胺、叔胺、吡啶基、氨基甲酰基和脲基组成的组中的至少1种基团或该基团与碳原子连接而成的基团。
因此,作为吸附基团,优选为选自由具有含氧极性要素的环式基团(以下的含氧环式基团)、具有含氮极性要素的环式基团(以下的含氮环式基团)、具有含氧极性要素的链式基团(以下的含氧链式基团)和具有含氮极性要素的链式基团(以下的含氮链式基团)组成的组中的1种或2种以上的基团本身、或包含该基团。
作为含氧环式基团,优选含有环结构内以醚基形式具有氧原子的下述基团中的任一种。
[化14]
此外,作为含氧环式基团,优选含有环结构内以羰基、碳酸酯基和酯基形式具有氧原子的下述基团中的任一种。
[化15]
作为含氮环式基团,优选含有下述基团中的任一种。
[化16]
作为含氧链式基团,优选含有下述基团中的任一种。
[化17]
式中,Rat1表示碳原子数1~5的烷基。
Zat1表示单键、碳原子数1~15的直链状或支链状的亚烷基或碳原子数2~18的直链状或支链状的亚烯基。其中,亚烷基或亚烯基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代。
Xat1表示氢原子或碳原子数1~15的烷基。其中,烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代。
作为含氮链式基团,优选含有下述基团中的任一种。
[化18]
式中,Rat、Rbt、Rct和Rdt各自独立地表示氢原子或碳原子数1~5的烷基。
作为吸附基团,优选为下述通式(AT)所表示的基团。
[化19]
*-SpAT1-WAT1-ZAT1 (AT)
式中,SpAT1表示单键、碳原子数1~25的直链状或支链状的亚烷基。其中,亚烷基中的氢原子可被-OH、-CN、-WAT1-ZAT1或PAP1-SpAP1-取代,亚烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接结合的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-取代。
WAT1表示单键或下述通式(WAT1)或(WAT2)。
ZAT1表示含有极性要素的1价基团。其中,ZAT1中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
[化20]
(式中,SpWAT1和SpWAT2各自独立地表示单键、碳原子数1~25的直链状或支链状的亚烷基,亚烷基中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,亚烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。)
SpAT1、SpWAT1和SpWAT2各自独立地优选表示单键、或直链状或支链状的碳原子数1~20的亚烷基,更优选表示单键、或直链状的碳原子数1~20的亚烷基,进一步优选表示单键、或直链状的碳原子数2~10的亚烷基。
此外,SpAT1、SpWAT1和SpWAT2中,亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-各自独立地可以以氧原子不直接相邻的方式被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
此外,SpAT1和SpWAT1中的氢原子各自独立地可被-WAT1-ZAT1或PAP1-SpAP1-取代。
ZAT1表示含有极性要素的1价基团,优选为下述通式(ZAT1-1)或(ZAT1-2)所表示的基团。
[化21]
*-SpZAT11-ZZAT11-RZAT11 (ZAT1-1)
式中,SpZAT11和SpZAT12各自独立地表示单键、碳原子数1~25的直链状或支链状的亚烷基。其中,亚烷基中的氢原子可被-OH、-CN、-ZZAT11-RZAT11或PAP1-SpAP1-取代,亚烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
ZZAT11表示含有极性要素的基团。
通式(ZAT1-2)中由包含ZZAT12的环表示的结构表示5~7元环。
ZZAT11和ZZAT12中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
RZAT11和RZAT12各自独立地表示氢原子、碳原子数1~8的直链状或支链状的烷基。其中,烷基中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代。
作为通式(ZAT1-1)所表示的基团,优选为下述通式(ZAT1-1-1)~(ZAT1-1-30)所表示的基团。
[化22]
[化23]
式中,结合于碳原子的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
SpZAT11表示单键、碳原子数1~25的直链状或支链状的亚烷基。其中,亚烷基中的氢原子可被-OH、-CN、-ZZAT11-RZAT11或PAP1-SpAP1-取代,亚烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
RZAT11表示氢原子、碳原子数1~8的直链状或支链状的烷基。其中,烷基中的氢原子可被-OH、-CN、-SpAT1-WAT1-ZAT1或PAP1-SpAP1-取代,烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代。
作为通式(ZAT1-2)所表示的基团,优选为下述通式(ZAT1-2-1)~(ZAT1-2-9)所表示的基团。
[化24]
式中,结合于碳原子的氢原子可被卤原子、-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
SpZAT11表示单键、碳原子数1~25的直链状或支链状的亚烷基。其中,亚烷基中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,亚烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代。
作为通式(ZAT1-1)所表示的基团,可列举下述基团。
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
式中,Rtc表示氢原子、碳原子数1~20的烷基或PAP1-SpAP1-。其中,烷基中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代。
分子内的氢原子可被PAP1-SpAP1-取代。
*表示结合键。
上述作为ZAT1优选的基团中,从通过在液晶组合物中稳定混和而能够确保保存稳定性、并且显示出由对于吸附介质的适当的高吸附力所带来的良好的取向约束力出发,特别优选含有OH的基团。此外,作为介晶基团,特别优选与(AL-1)的组合。
取向助剂优选为吸附基团所含的极性要素、聚合性基团所含的极性要素偏集于局部的形态。吸附基团是用于使液晶分子垂直取向的重要结构,通过吸附基团与聚合性基团相邻,可获得更好的取向性,此外显示出在液晶组合物中的良好的溶解性。
具体地,取向助剂优选为在介晶基团的同一环上具有聚合性基团和吸附基团的形态。该形态包括:1个以上的聚合性基团和1个以上的吸附基团分别结合在同一环上的形态;1个以上的聚合性基团中的至少1个或1个以上的吸附基团中的至少1个中的一方结合于另一方,从而在同一环上具有聚合性基团和吸附基团的形态。
此外,这种情况下,结合于聚合性基团的间隔基团中的氢原子可被吸附基团取代,进一步,吸附基团中的氢原子可以借助间隔基团被聚合性基团取代。
作为取向助剂(自发取向性化合物),优选为下述通式(SAL)所表示的化合物。
[化30]
式中,结合于碳原子的氢原子可被碳原子数1~25的直链状或支链状的烷基、-OH、-CN、-SpAT1-WAT1-ZAT1或PAP1-SpAP1-取代。其中,烷基中的氢原子可被-OH、-CN、-SpAT1-WAT1-ZAT1或PAP1-SpAP1-取代,烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接结合的方式被环式基团、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
RAK1表示与通式(AK)中的RAK1相同的意思。
AAL1和AAL2各自独立地表示与通式(AL)中的AAL1和AAL2相同的意思。
ZAL1表示与通式(AL)中的ZAL1相同的意思。
mAL1表示与通式(AL)中的mAL1相同的意思。
SpAT1表示与通式(AT)中的SpAT1相同的意思。
WAT1表示与通式(AT)中的WAT1相同的意思。
ZAT1表示与通式(AT)中的ZAT1相同的意思。
作为通式(SAL)所表示的化合物,优选为下述式(SAL-1.1)~(SAL-2.11)所表示的化合物。
[化31]
[化32]
[化33]
[化34]
[化35]
[化36]
[化37]
[化38]
[化39]
[化40]
[化41]
[化42]
[化43]
((聚合性化合物))
本发明的液晶组合物优选含有下述通式(P)所表示的聚合性化合物。该聚合性化合物具有对液晶分子赋予规定的预倾角的功能。需说明的是,液晶组合物可以含有2种以上的该聚合性化合物。
[化44]
式(P)中,Rp1表示氢原子、氟原子、氰基、碳原子数1~15的烷基或-Spp2-Pp2。其中,烷基中存在的1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。此外,烷基中存在的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被氰基、氟原子或氯原子取代。
Pp1和Pp2各自独立地表示下述通式(Pp1-1)~式(Pp1-9)中的任一种。
[化45]
(式中,Rp11和Rp12各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤代烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、或-CH2-,tp11表示0、1或2,分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11和/或tp11的情况下,它们可以相同也可以不同。)
Spp1和Spp2各自独立地表示单键或间隔基团。
Zp1和Zp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中,RZP1各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,分子内存在多个RZP1的情况下,它们可以相同也可以不同。)。
Ap1、Ap2和Ap3各自独立地表示选自由基团(ap)、基团(bp)和基团(cp)组成的组中的基团(前述基团(ap)、基团(bp)和基团(cp)中,各自独立地,存在于该基团中的氢原子可被卤原子、碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烯基、氰基或-Spp2-Pp2取代。)。
(ap)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或不相邻的2个以上的-CH2-可被-O-取代。);
(bp)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。);
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基(存在于这些基团中的1个-CH=或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。)。
mp1表示0、1、2或3。
分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2和/或Pp2的情况下,它们可以相同也可以不同。其中,在mp1为0且Ap1为基团(cp)的情况下,Ap3也可以为单键。
需说明的是,聚合性化合物不包括取向助剂。
Rp1优选为-Spp2-Pp2。
Pp1和Pp2各自独立地优选为通式(Pp1-1)~式(Pp1-3)中的任一种,更优选为(Pp1-1)。
Rp11和Rp12各自独立地优选为氢原子或甲基。
tp11优选为0或1。
Wp11优选为单键、-CH2-或-C2H4-。
mp1优选为0、1或2,优选为0或1。
Zp1和Zp2各自独立地优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-、-OCF2-或-C≡C-,更优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-。
需说明的是,优选分子内存在的Zp1和Zp2中仅1个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-,其他全部为单键;更优选分子内存在的Zp1和Zp2中仅1个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-或-OCO-,其他全部为单键;进一步优选分子内存在的Zp1和Zp2全部为单键。
此外,优选分子内存在的Zp1和Zp2中仅1个为选自由-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-O-CO-(CH2)2-、-COO-(CH2)2-组成的组中的连接基团,其他全部为单键。
Spp1和Spp2各自独立地表示单键或间隔基团,间隔基团优选为碳原子数1~30的亚烷基。其中,关于亚烷基中的-CH2-,只要氧原子彼此不直接连接,就可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,亚烷基中的氢原子可被卤原子取代。
其中,Spp1和Spp2各自独立地优选为直链的碳原子数1~10的亚烷基或单键。
Ap1、Ap2和Ap3各自独立地优选为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,更优选为1,4-亚苯基。
为了改善与液晶分子(液晶化合物)的相容性,1,4-亚苯基优选被1个氟原子、1个甲基或1个甲氧基取代。
液晶组合物中所含的聚合性化合物的量优选为0.05~10质量%,更优选为0.1~8质量%,进一步优选为0.1~5质量%,进一步优选为0.1~3质量%,进一步优选为0.2~2质量%,进一步优选为0.2~1.3质量%,特别优选为0.2~1质量%,最优选为0.2~0.56质量%。
其优选下限值为0.01质量%、为0.03质量%、为0.05质量%、为0.08质量%、为0.1质量%、为0.15质量%、为0.2质量%、为0.25质量%、为0.3质量%。另一方面,其优选上限值为10质量%、为8质量%、为5质量%、为3质量%、为1.5质量%、为1.2质量%、为1质量%、为0.8质量%、为0.5质量%。
如果聚合性化合物的量少,则难以表现出在液晶组合物中加入聚合性化合物的效果,例如根据液晶分子、取向助剂的种类等,有时会产生液晶分子的取向约束力弱或经时性变弱等问题。另一方面,如果聚合性化合物的量过多,则例如根据紫外线的照度等,有时会产生聚合性化合物在固化后残留的量变多、固化花费时间、液晶组合物的可靠性降低等问题。因此,优选考虑它们的平衡来设定聚合性化合物的量。
作为通式(P)所表示的聚合性化合物的优选例,可列举下述式(P-1-1)~式(P-1-46)所表示的聚合性化合物。
[化46]
[化47]
[化48]
[化49]
[化50]
式中,Pp11、Pp12、Spp11和Spp12表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同的意思。
此外,作为通式(P)所表示的聚合性化合物的优选例,也可列举下述式(P-2-1)~式(P-2-12)所表示的聚合性化合物。
[化51]
式中,Pp21、Pp22、Spp21和Spp22表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同的意思。
进一步,作为通式(P)所表示的聚合性化合物的优选例,也可列举下述式(P-3-1)~式(P-3-15)所表示的聚合性化合物。
[化52]
[化53]
式中,Pp31、Pp32、Spp31和Spp32表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同的意思。
此外,作为通式(P)所表示的聚合性化合物的优选例,也可列举下述式(P-4-1)~式(P-4-19)所表示的聚合性化合物。
[化54]
[化55]
[化56]
[化57]
式中,Pp41、Pp42、Spp41和Spp42表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同的意思。
((液晶分子))
液晶分子具有负的介电常数各向异性,优选含有通式(N-1)~(N-3)所表示的化合物中的至少1种。
[化58]
式中,RN11、RN12、RN21、RN22、RN31和RN32各自独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中存在的任意1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31和AN32各自独立地表示选自由基团(a)、基团(b)、基团(c)和基团(d)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个或不相邻的2个以上的-CH2-可被-O-取代。);
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的任意1个或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。);
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基(存在于该基团中的任意1个或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。);
(d)1,4-亚环己烯基,
上述基团(a)、基团(b)、基团(c)和基团(d)各自独立地可被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31和ZN32各自独立地表示单键、-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各自独立地表示0~3的整数,nN11+nN12、nN21+nN22和nN31+nN32各自独立地为1、2或3,AN11~AN32、ZN11~ZN32存在多个的情况下,它们可以相同也可以不同。
RN11、RN12、RN21、RN22、RN31和RN32各自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)。
此外,它们在结合于作为苯环(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,在结合于环己烷环、吡喃环、二烷环那样的饱和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,它们的碳原子的数量(含有氧原子的情况下为碳原子数量与氧原子数量的合计)优选为5以下,也优选为直链状。
烯基优选选自下述式(R1)~(R5)中的任一个所表示的基团。
[化59]
各式中的黑点表示环结构中的碳原子。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31和AN32各自独立地,在需要增大Δn的情况下,优选为芳香族;为了改善响应速度,优选为脂肪族。
具体地,AN11、AN12、AN21、AN22、AN31和AN32各自独立地优选为反式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、1,4-二环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,更优选为下述化60的基团中的任一种,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60]
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31和ZN32各自独立地优选为-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。具体地,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。
液晶组合物中所含的通式(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%。
在保持液晶组合物的粘度(η)低、提高响应速度的情况下,对于通式(N-1)~(N-3)所表示的化合物的量,优选下限值低且上限值也低。进一步,在保持液晶组合物的向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)高、改善温度稳定性的情况下,该量优选下限值低且上限值也低。此外,为了保持液晶显示元件的驱动电压低而增大液晶组合物的介电常数各向异性(Δε)的情况下,该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,可以列举下述通式(N-1a)~(N-1g)所表示的化合物。
[化61]
式中,RN11和RN12表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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存在多个的情况下,它们可以相同也可以不同。
更具体地,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化合物。
[化62]
式中,RN111和RN112各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-1)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得低时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将该量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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63]
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。
液晶组合物中所含的式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物在单独或并用情况下的量优选如下。即,其优选下限值为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化合物。
[化64]
式中,RN121和RN122各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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、乙氧基或丙氧基。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-2)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得低时效果好;在重视Tni的情况下,设定得高时效果好。进一步,改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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的改良的情况下,优选选自式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)所表示的化合物;在重视Tni的改良的情况下,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的情况下,优选为式(N-1-2.20)所表示的化合物。
[化65]
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。
液晶组合物中所含的式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示的化合物在单独或并用情况下的量优选如下。即,其优选下限值为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化合物。
[化66]
式中,RN131和RN132各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-3)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得高时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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67]
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,优选并用式(N-1-3.1)所表示的化合物与式(N-1-3.2)所表示的化合物、并用选自式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)和式(N-1-3.6)中的2种或3种。
液晶组合物中所含的式(N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)和式(N-1-3.21)所表示的化合物在单独或并用情况下的量优选如下。即,其优选下限值为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化合物。
[化68]
式中,RN141和RN142各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
RN141和RN142各自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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-4)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得低时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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,进一步优选选自式(N-1-4.1)、式(N-1-4.2)和式(N-1-4.4)所表示的化合物。
[化69]
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。
液晶组合物中所含的式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物在单独或并用情况下的量优选如下。即,其优选下限值为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化合物。
[化70]
式中,RN151和RN152各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
RN151和RN152各自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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-5)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得低时效果好;在重视Tni的情况下,设定得高时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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%。
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71]
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。
液晶组合物中所含的式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)和式(N-1-5.4)所表示的化合物在单独或并用情况下的量优选如下。即,其优选下限值为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化合物。
[化72]
式中,RN1101和RN1102各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-10)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得低时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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73]
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。
液晶组合物中所含的式(N-1-10.1)和式(N-1-10.2)所表示的化合物在单独或并用情况下的量优选如下。即,其优选下限值为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化合物。
[化74]
式中,RN1111和RN1112各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-11)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得低时效果好;在重视Tni的情况下,设定得高时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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75]
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。
液晶组合物中所含的式(N-1-11.2)和式(N-1-11.4)所表示的化合物在单独或并用情况下的量优选如下。即,其优选下限值为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化合物。
[化76]
式中,RN1121和RN1122各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,在根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-12)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得低时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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化合物。
[化77]
式中,RN1131和RN1132各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-13)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得高时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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化合物。
[化78]
式中,RN1141和RN1142各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,在根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-14)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得高时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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79]
通式(N-1-22)所表示的化合物为下述化合物。
[化80]
式中,RN1221和RN1222各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11和RN12相同的意思。
RN1221和RN1222各自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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(N-1-22)所表示的化合物的量,在重视Δε的改善的情况下,优选设定得高;在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;在重视Tni的情况下,设定得高时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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81]
液晶组合物还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)所表示的化合物没有介电常数各向异性或者介电常数各向异性极低。因此,能够通过将该化合物配合于液晶组合物中来调整液晶组合物的各种特性。
[化82]
式中,RL1和RL2各自独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中存在的任意1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
nL1表示0、1、2或3。
AL1、AL2和AL3各自独立地表示选自由基团(a)、基团(b)和基团(c)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个或不相邻的2个以上的-CH2-可被-O-取代。);
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的任意1个或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。);
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基(存在于该基团中的任意1个或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代。),
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)各自独立地可被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZL1和ZL2各自独立地表示单键、-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且存在多个AL2的情况下,它们可以相同也可以不同。
nL1为2或3且存在多个ZL3的情况下,它们可以相同也可以不同。
其中,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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等期望的性能适当选择。
关于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,关于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。
液晶组合物中所含的通式(L)所表示的化合物的量可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所需性能适当调整。
其优选下限值为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%。
在需要保持液晶组合物的粘度低、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,在需要保持液晶组合物的Tni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。此外,在为了保持液晶组合物的驱动电压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双方为烷基;在重视降低挥发性的情况下,优选RL1和RL2双方为烷氧基;在重视降低液晶组合物的粘性的情况下,优选RL1和RL2中的至少一方为烯基。
分子内存在的卤原子的数量优选为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。
RL1和RL2在其结合于作为苯环(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;在其结合于环己烷环、吡喃环、二烷环那样的饱和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,优选碳原子的数量(含有氧原子的情况下为碳原子数量与氧原子数量的合计)为5以下,也优选为直链状。
烯基优选选自下述式(R1)~(R5)中的任一个所表示的基团。
[化83]
各式中的黑点表示环结构中的碳原子。
对于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;为了实现它们的平衡,优选为1。此外,为了满足作为液晶组合物所需要的特性,优选并用nL1为不同值的多种通式(L)所表示的化合物。
AL1、AL2和AL3各自独立地,在需要增大Δn的情况下,优选为芳香族;为了改善响应速度,优选为脂肪族。
具体地,AL1、AL2和AL3各自独立地优选为反式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、1,4-亚环己烯基、1,4-二环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,更优选为下述化84的基团中的任一种,进一步优选为反式1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
[化84]
ZL1和ZL2在重视响应速度的情况下优选为单键。
通式(L)所表示的化合物优选分子内存在的卤原子数量为0或1个。
更具体地,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化合物。
[化85]
式中,RL11和RL12各自独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的意思。
RL11和RL12各自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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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。
液晶组合物中所含的通式(L-1)所表示的化合物的量如下设定。即,其优选下限值为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%。
在需要保持液晶组合物的粘度低、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,在需要保持液晶组合物的Tni高、提高温度稳定性的情况下,优选上述下限值为中间水平且上限值为中间水平。此外,在为了保持液晶组合物的驱动电压低而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86]
式中,RL12表示与通式(L-1)中的RL12相同的意思。
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87]
液晶组合物中所含的式(L-1-1.3)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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88]
式中,RL12表示与通式(L-1)中的RL12相同的意思。
液晶组合物中所含的通式(L-1-2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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能改善液晶组合物的响应速度,因此优选。此外,与响应速度相比更需要高的Tni的情况下,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,为了使低温下的溶解度良好,液晶组合物中所含的式(L-1-2.3)所表示的化合物和式(L-1-2.4)所表示的化合物的合计量不优选为30质量%以上。
[化89]
液晶组合物中所含的式(L-1-2.2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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90]
式中,RL13和RL14各自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各自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。
液晶组合物中所含的式(L-1-3)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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能改善液晶组合物的响应速度,因此优选。此外,与响应速度相比更需要高的Tni的情况下,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,为了使低温下的溶解度良好,液晶组合物中所含的式(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)所表示的化合物以及式(L-1-3.13)所表示的化合物的合计量不优选为20质量%以上。
[化91]
液晶组合物中所含的式(L-1-3.1)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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)和通式(L-1-5)所表示的化合物。
[化92]
式中,RL15和RL16各自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各自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。
液晶组合物中所含的式(L-1-4)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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%。
液晶组合物中所含的式(L-1-5)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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93]
液晶组合物中所含的式(L-1-4.2)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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%。
也优选并用选自式(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、或者并用选自式(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。
液晶组合物中所含的这些化合物的合计量优选如下。即,其优选下限值为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,优选并用选自式(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;在重视液晶组合物的响应速度的情况下,优选并用选自式(L-1-1.3)和式(L-1-2.2)所表示的化合物中的2种以上。
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94]
式中,RL17和RL18各自独立地表示甲基或氢原子。
液晶组合物中所含的通式(L-1-6)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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95]
通式(L-2)所表示的化合物为下述化合物。
[化96]
式中,RL21和RL22各自独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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的通式(L-2)所表示的化合物的量,在重视低温下的溶解性的情况下,设定得高时效果好;相反,在重视响应速度的情况下,设定得低时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
其优选下限值为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97]
通式(L-3)所表示的化合物为下述化合物。
[化98]
式中,RL31和RL32各自独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的意思。
RL31和RL32各自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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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。
液晶组合物中所含的通式(L-3)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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的通式(L-3)所表示的化合物的量,在获得高的双折射率的情况下,设定得高时效果好;相反,在重视高的Tni的情况下,设定得低时效果好。进一步,在改善滴痕、烧屏特性的情况下,优选将其量的范围设为中间水平。
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99]
通式(L-4)所表示的化合物为下述化合物。
[化100]
式中,RL41和RL42各自独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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。
液晶组合物中所含的通式(L-4)所表示的化合物的量可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所需性能适当调整。
其优选下限值为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101]
根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能,液晶组合物可以含有式(L-4.1)所表示的化合物,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)所表示的化合物双方,还可以含有全部式(L-4.1)~(L-4.3)所表示的化合物。
液晶组合物中所含的式(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%。
液晶组合物含有式(L-4.1)所表示的化合物和式(L-4.2)所表示的化合物双方的情况下,它们在液晶组合物中所含的合计量优选如下。即,其优选下限值为15质量%、19质量%、24质量%、30质量%。另一方面,其优选上限值为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%。
此外,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102]
根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能,液晶组合物可以含有式(L-4.4)所表示的化合物,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)所表示的化合物双方。
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%。
液晶组合物含有式(L-4.4)所表示的化合物和式(L-4.5)所表示的化合物双方的情况下,它们在液晶组合物中所含的合计量优选如下。即,其优选下限值为15质量%、19质量%、24质量%、30质量%。另一方面,其优选上限值为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%。
此外,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103]
通式(L-5)所表示的化合物为下述化合物。
[化104]
式中,RL51和RL52各自独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的意思。
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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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。
液晶组合物中所含的通式(L-5)所表示的化合物的量可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所需性能适当调整。
其优选下限值为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的量优选如下。即,其优选下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
[化105]
此外,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的量优选如下。即,其优选下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
[化106]
此外,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的量优选如下。即,其优选下限值为1%质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
[化107]
通式(L-6)所表示的化合物为下述化合物。
[化108]
式中,RL61和RL62各自独立地表示与通式(L)中的RL1和RL2相同的意思。
XL61和XL62各自独立地表示氢原子或氟原子。
RL61和RL62各自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、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。
能够并用的化合物的种类没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电气可靠性、双折射率等所需性能适当选择。
关于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。
液晶组合物中所含的通式(L-6)所表示的化合物的量优选如下。即,其优选下限值为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,重点在于增大Δn的情况下,优选较多;重点在于低温下的析出的情况下,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109]
能够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。
此外,并用的化合物的分子量分布宽对溶解性也是有效的,因此例如优选从式(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、并从式(L-6.8)和式(L-6.9)所表示的化合物中选择1种,将它们适当组合。
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。
此外,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110]
各化合物在液晶组合物中所含的量优选如下。即,其优选下限值为1质量%、2质量%、3质量%、5质量%、7质量%。另一方面,其优选上限值为20质量%、15质量%、13质量%、10质量%、9质量%。
以上那样的液晶组合物优选不含分子内具有过酸(-CO-OO-)结构等氧原子彼此结合而成的结构的化合物。
需说明的是,在重视液晶组合物的可靠性和长期稳定性的情况下,优选将具有羰基的化合物在液晶组合物中所含的量设为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,最优选设为实质上为0(zero)质量%。
在重视基于UV照射的稳定性的情况下,优选将由氯原子取代了的化合物在液晶组合物中的量设为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,最优选设为实质上为0(zero)质量%。
此外,优选使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的量多,具体地,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,最优选设为实质上为100质量%。
为了防止或抑制由液晶组合物的氧化导致的劣化,优选使具有环己烯环作为环结构的化合物在液晶组合物中所含的量少,具体地,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,最优选设为实质上为0(zero)质量%。
进一步,为了防止或抑制由液晶组合物的氧化导致的劣化,优选使具有-CH=CH-作为连接基团的化合物在液晶组合物中所含的量少,具体地,优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选设为实质上为0(zero)质量%。
在重视改善液晶组合物的粘度(η)且改善向列相-各向同性液体相转变温度(Tnⅰ)的情况下,优选使分子内具有氢原子可被卤原子取代的2-甲苯-1,4-二基的化合物在液晶组合物中所含的量少,具体地,优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选设为实质上为0(zero)质量%。
液晶组合物中所含的化合物(液晶分子等)具有结合有烯基作为侧链的亚环己基的情况下,烯基的碳原子数优选为2~5。此外,液晶组合物中所含的化合物具有结合有烯基作为侧链的亚苯基的情况下,烯基的碳原子数优选为4~5,优选烯基具有的不饱和键不与亚苯基直接结合。
此外,在重视液晶组合物的稳定性的情况下,优选使具有烯基作为侧链、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的量少,具体地,优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选设为实质上为0(zero)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。
在重视减少耗电量的情况下,控制背光的光量是有效的,因而优选提高液晶显示元件1的光的透射率。因此,优选将KAVG的值设定得低。在重视响应速度的改善的情况下,优选将KAVG的值设定得高。
液晶组合物在25℃时的折射率各向异性(Δn)(以下也简单地称为“折射率各向异性”。)的值优选为0.08~0.13左右,更优选为0.09~0.12左右。
液晶组合物在25℃时的旋转粘度(γ1)(以下也简单地称为“旋转粘度”。)优选低于165mPa·s,更优选为80~145mPa·s左右,进一步优选为90~130mPa·s左右。通过使用具有该旋转粘度的液晶组合物,能够防止液晶层(液晶显示元件)响应速度的降低。
此外,液晶组合物中,优选作为旋转粘度与折射率各向异性的值的函数的Z显示特定的值。
[数1]
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,能够得到能在实际使用的温度范围内稳定驱动的液晶层(液晶显示元件)。
液晶组合物的电阻率优选为1012Ω·cm以上,更优选为1013Ω·cm以上,进一步优选为1014Ω·cm以上。
液晶组合物在25℃时的介电常数各向异性(Δε)的绝对值优选为2.5~5左右,更优选为2.6~4.5左右,进一步优选为2.7~4左右,特别优选为2.8~3.5左右。通过使用具有该介电常数各向异性的液晶组合物,能够以更低的电压驱动液晶层(液晶显示元件)。
需说明的是,除了上述液晶分子以外,根据用途,以上说明的液晶组合物还可以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,在需要液晶组合物的化学稳定性的情况下,优选其他化合物的结构中没有氯原子。此外,在需要液晶组合物对紫外线等光的稳定性的情况下,优选其他化合物的结构中没有以萘环等为代表的共轭长度长、在紫外区域具有吸收峰的稠环等。
本发明液晶组合物含有:含有多种上述液晶分子的液晶混合物、以及取向助剂。而且,本发明的特征在于,液晶混合物的溶解度参数(SP值)与取向助剂的溶解度参数(SP值)之差(以下记载为“SP值差”。)为17以下。
这里,溶解度参数是根据由希尔德布兰德导入的正规溶液理论所定义的值,可以根据化学式利用Small计算方法在理论上算出。更具体地,溶解度参数是用于表示2种材料彼此的相容性程度的值,溶解度参数接近的材料彼此容易混合,溶解度参数差别大的材料彼此难以混合。
SP值差超过17的情况下,液晶混合物与取向助剂的相容性极低,将它们混合而成的液晶组合物中,在保存时取向助剂在短时间内析出。即,该液晶组合物的保存稳定性差。
而与此相对,本发明中,通过组合使用SP值差为17以下的液晶混合物和取向助剂,它们的相容性充分高。因此,本发明的液晶组合物即使长期保存,取向助剂也难以析出,保存稳定性优异。
SP值差为17以下即可,更优选为13以下,进一步优选为10以下,特别优选为8以下。如果SP值差在上述范围内,则能够使液晶混合物与取向助剂的相容性更高。
SP值差的下限值优选超过2,更优选为2.1以上,进一步优选为2.2以上。SP值差在上述范围的情况下,意味着取向助剂的极性不会极低,取向助剂(吸附基团)对吸附介质的吸附力得以充分保持。因此,取向助剂发挥对液晶分子的良好的取向约束力。
SP值差超过2而低于4的情况下,从预倾角稳定性优异的方面来看尤其优选。此外,SP值差为4以上17以下的情况下,从垂直取向性优异的方面来看尤其优选。
吸附基团优选为选自含有氧原子的环式基团和含有氧原子的链式基团中的基团,更优选为含有-OH、-OC(=O)C(=O)O-Xat1(Xat1表示与上述相同的意思。)或碳酸酯结构的环式基团,进一步优选为含有-OH或碳酸酯结构的环式基团。这些吸附基团对吸附介质的吸附力高,因此,取向助剂发挥对液晶分子的良好的取向约束力。此外,在后述的液晶显示元件的制造工序中的组装工序中不会产生滴注(ODF:One Drop Fill)法的滴痕,能够获得良好的显示。
此外,吸附基团的数量为1个以上即可,更优选为1个或2个。具有1个或2个吸附基团的取向助剂对吸附介质的吸附力适当,并且也容易将与液晶混合物的SP值差调整至适当的值。因此,在将液晶组合物供应至吸附介质时,不会被液晶组合物的流动留下,取向助剂在吸附介质上良好地润湿扩展。其结果是,在吸附介质的面方向的各区域中,能够使液晶分子均匀地垂直取向。此外,对于后述的液晶显示元件的制造工序中组装工序中的滴注(ODF:One Drop Fill)法,取向助剂均匀地吸附在吸附介质上,因而不会产生滴痕,能够获得良好的显示。
需说明的是,取向助剂可以不具有聚合性基团,优选具有至少1个聚合性基团。这种情况下,通过形成取向助剂的聚合物,能够更加提高对液晶分子的取向约束力。
液晶组合物中所含的取向助剂的量优选为0.01~10质量%左右。从使液晶分子进一步合适地取向的观点出发,其更优选的下限值为0.05质量%、0.1质量%。另一方面,从改善响应特性的观点出发,其更优选的上限值为7质量%、5质量%、4质量%、3质量%、1质量%。需说明的是,通过将SP值差调节至上述范围,能够保持取向助剂对吸附介质的高亲和性,并且能够将足量的取向助剂溶解在液晶混合物中。
(液晶显示元件)
本发明的液晶组合物用于形成液晶显示元件的液晶层。以下,适当参照图1、2对本实施方式涉及的液晶显示元件进行说明。
图1为示意性显示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中的由I线所围成的区域放大的平面图。
需要说明的是,图1和图2中,为了方便起见,有时夸张显示了各部的尺寸和它们的比例,与实际情况不同。此外,以下所示的材料、尺寸等是一个例子,本发明不受它们的限定,在不改变其宗旨的范围内可以适当变更。
图1所示的液晶显示元件1具备以相对方式配置的有源矩阵基板AM和滤色器基板CF、以及夹在有源矩阵基板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1基板2、设于第1基板2的液晶层4侧的面上的像素电极层5、以及设于第1基板2的与液晶层4相反侧的面上的第1偏光板7。
另一方面,滤色器基板CF具有第2基板3、设于第2基板3的液晶层4侧的公共电极层6、设于第2基板3的与液晶层4相反侧的面上的第2偏光板8、以及设于第2基板3与公共电极层6之间的滤色器9。
液晶层4是使用负的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间未施加电压的状态下,液晶分子与基板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具有将第1偏光板7、第1基板2、像素电极层5、液晶层4、公共电极层6、滤色器9、第2基板3以及第2偏光板8依次层叠而成的构成。
第1基板2和第2基板3分别例如由玻璃材料、或如塑料材料那样的具有柔软性(挠性)的材料形成。
第1基板2和第2基板3可以双方具有透光性,也可以仅一方具有透光性。后一种情况下,另一基板例如可以由金属材料、硅材料那样的不透明材料构成。
如图2所示,像素电极层5具有用于供应扫描信号的多根栅极总线11、用于供应显示信号的多根数据总线12、以及多个像素电极13。需说明的是,图2中显示了一对栅极总线11、11和一对数据总线12、12。
多根栅极总线11和多根数据总线12相互交叉而配置成矩阵状,通过由它们所围成的区域形成液晶显示元件1的单元像素。各单元像素内形成有1个像素电极13。需说明的是,各像素也可以由多个子像素构成。
像素电极13例如可以制成如下结构(所谓鱼骨结构),所述结构具有:相互正交而呈十字形状的2个主干部、以及从各主干部分支且相对于各主干部以约45°的角度倾斜的多个枝部。换句话说,可以理解为,像素电极13可以视为具有下述结构的电极:具有形成于枝部彼此之间的狭缝。
利用该结构的像素电极13,液晶分子一致地在枝部相对于主干部倾斜的4方向上倾斜取向。因此,在1个像素内形成分隔成4个的畴,能够扩大液晶显示元件1的视角。
各枝部的宽度L优选为1~5μm左右,更优选为2~4μm左右。此外,相邻枝部的间距S优选为1~5μm左右,更优选为2~4μm左右。利用这样的构成,可以使液晶分子更切实地在规定的方向上倾斜取向。
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。此外,在栅极总线11与数据总线12相互交叉的交叉部附近,设有包含源极电极15和漏极电极16的薄膜晶体管。漏极电极16中设有接触孔17。
栅极总线11和数据总线12分别优选由例如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。
例如,为了提高光的透射率,像素电极13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左右。此外,为了减小电阻,也可以通过将非晶ITO膜烧成而制成多晶ITO膜来形成透明电极。
另一方面,公共电极层6例如具有并设的多个条状的公共电极(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以形成规定图形的方式供应于第2基板3上后,通过加热或光照射使其固化。通过对红、绿、蓝3色进行该操作,能够得到滤色器9。
需说明的是,滤色器9也可以配置于第1基板2侧。
此外,从防止光的泄漏的观点出发,液晶显示元件1也可以设有黑矩阵(图中未显示)。该黑矩阵优选在对应于薄膜晶体管的部分形成。
需说明的是,黑矩阵可以与滤色器9一起配置在第2基板3侧,也可以与滤色器9一起配置在第1基板2侧,还可以分别将黑矩阵配置在第1基板2侧、将滤色器9配置在第2基板3侧。此外,黑矩阵也可以由使滤色器9的各色重合而使透射率降低的部分构成。
有源矩阵基板AM与滤色器基板CF在它们的周缘区域利用由环氧系热固性组合物、丙烯酸系UV固化性组合物等构成的密封材(封闭材)而相互贴合。
需说明的是,有源矩阵基板AM与滤色器基板CF之间可以配置用于保持它们的间距的间隔物。作为间隔物,例如可列举玻璃粒子、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的平均间距(即液晶层4的平均厚度)优选为1~100μm左右。
第1偏光板7和第2偏光板8可以通过调整它们的透射轴的位置关系而以使视角、对比度良好的方式进行设计。具体地,优选第1偏光板7和第2偏光板8以它们的透射轴在常黑模式下工作的方式、以相互正交的方式进行配置。特别优选第1偏光板7和第2偏光板8中的任一方以其透射轴与施加电压时的液晶分子的取向方向大致成45°的方式配置。
此外,使用第1偏光板7和第2偏光板8的情况下,优选以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还可以具备用于扩大视角的相位差膜。
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中的至少一方的液晶层4侧设置聚酰亚胺取向膜等取向膜,以使得与液晶层4接触。换句话说,本发明中,通过使用上述那样的液晶组合物,有源矩阵基板AM和滤色器基板CF中的至少一块基板可以不具有取向膜。
(液晶显示元件的制造方法)
接下来,对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和液晶组合物的准备工序[1]、将各部组装的组装工序[2]、以及使取向助剂和聚合性化合物中的至少一方聚合的聚合工序[3]。
[1]准备工序
首先,准备有源矩阵基板AM、滤色器基板CF、以及前述那样的液晶组合物。
[2]组装工序
接下来,沿着有源矩阵基板AM和滤色器基板CF中的至少一方的边缘部,使用点胶器将密封材描绘成闭环堤状。
然后,将规定量的液晶组合物滴加至密封材内侧后,减压下以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相对配置。
这样的滴注(ODF:One Drop Fill)法中,需要根据液晶显示元件1的尺寸滴加最佳注入量。前述那样的液晶组合物例如对于滴加时产生的滴加装置内的急剧压力变化、冲击的影响小,能够长时间稳定地持续滴加。因此,能够维持液晶显示元件1的成品率高。
尤其在大量用于智能手机的小型液晶显示元件中,由于液晶组合物的最佳注入量少,因此将其偏差量控制在一定范围内本身就是困难的。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,也能够准确地滴加稳定且最佳的注入量。
此外,利用ODF法,能够抑制在将液晶组合物滴加至基板时滴痕的产生。需说明的是,滴痕是黑显示时滴加液晶组合物的痕迹浮现白色的现象。
然后,通过紫外线(活性能量射线)照射和加热使密封材固化。需要说明的是,根据密封材种类的不同,可以仅利用紫外线照射和加热中的任一方来进行密封材的固化。
[3]聚合工序
接下来,通过对液晶组合物照射紫外线、电子射线那样的活性能量射线,使取向助剂和聚合性化合物中的至少一方聚合。
由此,在液晶层4的界面形成控制液晶取向的聚合物层(取向助剂和聚合性化合物中的至少一方的聚合物),得到液晶显示元件1。
为了对液晶分子赋予充分的预倾角,希望有适当的聚合速度。因此,聚合时,优选单独、并用或轮流照射活性能量射线。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。
需说明的是,如本实施方式那样,在以使得与液晶组合物接触的方式使2块基板相对的状态下进行聚合的情况下,需要至少位于照射面侧的基板对于活性能量射线具有适当的透射性。
此外,聚合也可以像下面那样按多个阶段进行。具体地,首先,调整电场、磁场或温度等条件,改变液晶分子的取向状态。在这种状态下对液晶组合物照射活性能量射线,使取向助剂和聚合性化合物中的至少一方聚合。接下来,不施加电场或磁场,对液晶组合物照射活性能量射线,使残留的未聚合物(残留聚合物)聚合。
尤其在使用紫外线的情况下,优选一边对液晶组合物施加交流电场一边照射紫外线。
施加的交流电场的频率优选为10Hz~10kHz左右,更优选为60Hz~10kHz左右。
施加的交流电场的电压根据液晶显示元件1的期望的预倾角来选择。即,可以通过调整施加的交流电场的电压来控制液晶显示元件1的预倾角。对液晶分子赋予的预倾角优选为85~89.5°左右,更优选为87.5~89°左右。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,同时防止对比度的降低。
照射紫外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。具体的温度优选为接近室温的温度、即典型地为15~35℃左右。
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。
此外,所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的紫外线,更优选根据需要对规定的波长进行过滤而使用。
所照射的紫外线的强度优选为0.1mW/cm2~100W/cm2左右,更优选为2mW/cm2~50W/cm2左右。需要说明的是,还可以改变强度的同时照射紫外线。
所照射的紫外线的能量可以适当调整,优选为10mJ/cm2~500J/cm2左右,更优选为100mJ/cm2~200J/cm2左右。
此外,照射紫外线的时间可根据其强度适当选择,优选为10~3600秒左右,更优选为10~600秒左右。
其中,在[2]组装工序中,可以使用真空注入法代替滴注(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中的至少一方的边缘部,以留有注入口的方式丝网印刷密封材。其后,将2块基板AM、CF贴合,通过加热使密封材热固化。接下来,在真空下,通过注入口将液晶组合物注入2块基板AM、CF之间的由密封材划分出的空间内,然后将注入口密封。其后,转入[3]聚合工序。
这样操作得到的液晶显示元件1优选为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型液晶显示元件,更优选为PSA型液晶显示元件。
以上,基于实施方式对本发明的取向助剂、液晶组合物和液晶显示元件进行了说明,但本发明不限定于此,各构成可以替换为具有同样功能的任意构成,也可以添加其他任意构成。
[实施例]
以下列举实施例具体地对本发明进行说明,但本发明不限定于此。
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时的弯曲弹性常数(pN)
需说明的是,关于各实施例和各比较例中使用的化合物的记载使用以下的简写。简写中的n为自然数。
(侧链)
-n:-CnH2n+1:碳原子数为n的直链状烷基
n-:CnH2n+1-:碳原子数为n的直链状烷基
-On -OCnH2n+1:碳原子数为n的直链状烷氧基
-V1 -CH=CH-CH3:丙烯基
V-:CH2=CH-:乙烯基
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2-:戊烯基
(连接结构)
-nO- -CnH2nO-
(环结构)
[化111]
关于液晶混合物LC1、LC2和LC3的组成和物性,示于以下的表1中。
[表1]
取向助剂使用下述的取向助剂(SA1)~(SA8)。
[化112]
[化113]
[化114]
[化115]
[化116]
[化117]
[化118]
[化119]
聚合性化合物使用下述化合物。
[化120]
1.液晶组合物的调制
(实施例1)
对于100质量份的LC1(液晶混合物),混合0.5质量份的取向助剂(SA1)和0.3质量份的聚合性化合物,加热熔融,从而调制液晶组合物。
(实施例2~15、比较例1~9)
如表1所示改变液晶混合物、取向助剂和聚合性化合物的种类,除此以外,与实施例1同样地操作,调制液晶组合物。
2.计算和评价
2-1.SP值差的计算
按照下述方法,算出液晶混合物与取向助剂的SP值差。
使用通过市售的软件(Hansen Solubility Parameter in Practice(汉森溶解度参数):HSPiP)计算的溶解度参数的成分分散项dD、极性项dP、氢键项dH,按照以下的公式,计算液晶混合物(成分A)与取向助剂(成分B)的SP值差。
SP值差=[4(dDA-dDB)2+(dPA-dPB)2+(dHA-dHB)2]0.5
2-2.低温保存性的评价
首先,使用膜过滤器(Agilent Technologies公司制PTFE过滤器:直径13mm、孔径0.2μm)对液晶组合物进行过滤,在真空减压条件下静置15分钟,将溶解空气除去。
接下来,将其用丙酮洗涤,在充分干燥的样品瓶中称量0.5g,在-25℃的环境下静置10天。
然后,通过目测观察取向助剂有无析出,按照以下3个级别的评价基准进行判定。
[评价基准]
○:未确认到取向助剂的析出。
△:能够确认到取向助剂的析出。
×:取向助剂不溶解,未进行评价试验。
2-3.垂直取向性的评价
首先,制作第1基板(公共电极基板)和第2基板(像素电极基板),所述第1基板在绝缘层上具有由图形化的透明公共电极构成的透明电极层、具备滤色器层且不具有取向膜,所述第2基板具有像素电极层且不具有取向膜,该像素电极层具有通过有源元件驱动的透明像素电极。
接下来,在第1基板上滴加液晶组合物后,用第2基板夹持,使密封材在常压下,在110℃、2小时的条件下固化,得到单元间隔3.2μm的液晶单元。
使用偏光显微镜观察此时的垂直取向性,按照以下4个级别的评价基准进行评价。
[评价基准]
◎:整个面均匀地垂直取向
○:稍有取向缺陷,但为能够允许的水平
△:有取向缺陷且为不能允许的水平
×:取向不良相当恶劣
2-4.滴痕的评价
使用上述垂直取向性的评价中制成的液晶单元,用偏光显微镜观察由滴痕造成的取向不均,按照以下4个级别的评价基准进行评价。
◎:没有滴痕
○:稍有滴痕但为能够允许的水平
△:有滴痕且为不能允许的水平
×:有滴痕且相当恶劣
将以上结果示于以下的表2中。
[表2]
比较例1~3中,SP值差小,低温保存性比较好,但垂直取向性不足。比较例4~9中,SP值差过大,液晶混合物与取向助剂的相容性低,在液晶组合物的调制后立刻发生取向助剂的析出,未进行垂直取向性、滴痕的评价。
根据以上结果可知,各实施例的低温保存性、垂直取向性和抑制滴痕产生比各比较例好,适合用于在不具有取向膜的液晶单元中实现垂直取向。
Claims (15)
1.一种液晶组合物,其特征在于,含有:包含多种液晶分子的液晶混合物、以及具有至少1个吸附基团且用于使所述液晶分子自发取向的取向助剂,
所述液晶混合物的溶解度参数与所述取向助剂的溶解度参数之差为17以下。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物,所述液晶混合物的溶解度参数与所述取向助剂的溶解度参数之差超过2。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,所述吸附基团选自含有氧原子的环式基团和含有氧原子的链式基团。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的液晶组合物,所述取向助剂含有至少1个聚合性基团。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的液晶组合物,
所述取向助剂含有介晶基团,
所述吸附基团或所述聚合性基团直接或借助间隔基团结合于所述介晶基团。
7.根据权利要求6所述的液晶组合物,所述取向助剂含有取向诱导基团,所述取向诱导基团结合于所述介晶基团的与所述吸附基团相反的一侧且具有诱导所述液晶分子取向的功能。
8.根据权利要求7所述的液晶组合物,所述取向诱导基团由下述通式(AK)表示,
[化3]
RAK1-* (AK)
式中,RAK1表示直链状或支链状的碳原子数1~20的烷基,该烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,所述烷基中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤素基取代。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的液晶组合物,所述间隔基团为碳原子数1~30的亚烷基,其中,该亚烷基中的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,所述亚烷基中的氢原子可被卤原子取代。
10.根据权利要求6~9中任一项所述的液晶组合物,所述介晶基团由下述通式(AL)表示,
[化4]
式中,ZAL1表示单键、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2-CH2COO-、-OCOCH2-CH2-、-CH=C(CH3)COO-、-OCOC(CH3)=CH-、-CH2-CH(CH3)COO-、-OCOCH(CH3)-CH2-、-OCH2CH2O-或碳原子数1~20的亚烷基,该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代,
AAL1和AAL2各自独立地表示2价环式基团,
ZAL1、AAL1和AAL2中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤素基、所述吸附基团、PAP1-SpAP1-或1价有机基团取代,PAP1表示所述聚合性基团,SpAP1表示单键或所述间隔基团,
分子内存在多个ZAL1和AAL1的情况下,分别可以相互相同也可以互不相同,
mAL1表示1~5的整数。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的液晶组合物,进一步含有下述通式(P)所表示的聚合性化合物,
[化5]
式(P)中,Rp1表示氢原子、氟原子、氰基、碳原子数1~15的烷基或-Spp2-Pp2,所述烷基中存在的1个或不相邻的2个以上的-CH2-各自独立地可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,所述烷基中存在的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被氰基、氟原子或氯原子取代,
Pp1和Pp2各自独立地表示下述通式(Pp1-1)~式(Pp1-9)中的任一种,
[化6]
式中,Rp11和Rp12各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤代烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-、-OCO-或-CH2-,tp11表示0、1或2,分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11和/或tp11的情况下,它们可以相同也可以不同,*表示结合键,
Spp1和Spp2各自独立地表示单键或所述间隔基团,
Zp1和Zp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-,式中,RZP1各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,分子内存在多个RZP1的情况下,它们可以相同也可以不同,
Ap1、Ap2和Ap3各自独立地表示选自由基团(ap)、基团(bp)和基团(cp)组成的组中的基团,所述基团(ap)、基团(bp)和基团(cp)中,各自独立地,存在于该基团中的氢原子可被卤原子、碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烯基、氰基或-Spp2-Pp2取代,
(ap)1,4-亚环己基,存在于该基团中的1个-CH2-或不相邻的2个以上的-CH2-可被-O-取代;
(bp)1,4-亚苯基,存在于该基团中的1个-CH=或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代;
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基,存在于这些基团中的1个-CH=或不相邻的2个以上的-CH=可被-N=取代,
mp1表示0、1、2或3,
分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2和/或Pp2的情况下,它们可以相同也可以不同,mp1为0且Ap1为所述基团(cp)的情况下,Ap3可以为单键。
12.一种液晶显示元件,其特征在于,具备2块基板、以及设于该2块基板之间的含有权利要求1~11中任一项所述的液晶组合物的液晶层。
13.根据权利要求12所述的液晶显示元件,所述液晶层含有所述取向助剂的聚合物。
14.根据权利要求12或13所述的液晶显示元件,其为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。
15.根据权利要求12~14中任一项所述的液晶显示元件,所述2块基板中的至少一块基板不具有取向膜。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018-241987 | 2018-12-26 | ||
JP2018241987A JP2020105238A (ja) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 液晶組成物及び液晶表示素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111378457A true CN111378457A (zh) | 2020-07-07 |
Family
ID=71213422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911250012.9A Pending CN111378457A (zh) | 2018-12-26 | 2019-12-09 | 液晶组合物和液晶显示元件 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020105238A (zh) |
CN (1) | CN111378457A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05341273A (ja) * | 1992-06-10 | 1993-12-24 | Sharp Corp | ポリマー分散型液晶複合膜およびその製法 |
CN101914349A (zh) * | 2006-09-07 | 2010-12-15 | 三井化学株式会社 | 液晶密封剂、液晶显示面板的制造方法以及液晶显示面板 |
DE102015008172A1 (de) * | 2014-07-28 | 2016-01-28 | Merck Patent Gmbh | Flüssigkristalline Medien mit homöotroper Ausrichtung |
JP2016098251A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 大日本印刷株式会社 | 光配向性を有する熱硬化性組成物、配向層付基板の製造方法および位相差板の製造方法 |
WO2017041893A1 (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | Merck Patent Gmbh | Liquid-crystalline medium |
CN107108811A (zh) * | 2015-01-13 | 2017-08-29 | Dic株式会社 | 聚合性液晶组合物及使用该组合物制作的光学各向异性体、相位差膜、防反射膜、液晶显示元件 |
WO2018221236A1 (ja) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Dic株式会社 | 重合性モノマー、それを用いた液晶組成物及び液晶表示素子 |
-
2018
- 2018-12-26 JP JP2018241987A patent/JP2020105238A/ja active Pending
-
2019
- 2019-12-09 CN CN201911250012.9A patent/CN111378457A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05341273A (ja) * | 1992-06-10 | 1993-12-24 | Sharp Corp | ポリマー分散型液晶複合膜およびその製法 |
CN101914349A (zh) * | 2006-09-07 | 2010-12-15 | 三井化学株式会社 | 液晶密封剂、液晶显示面板的制造方法以及液晶显示面板 |
DE102015008172A1 (de) * | 2014-07-28 | 2016-01-28 | Merck Patent Gmbh | Flüssigkristalline Medien mit homöotroper Ausrichtung |
JP2016098251A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 大日本印刷株式会社 | 光配向性を有する熱硬化性組成物、配向層付基板の製造方法および位相差板の製造方法 |
CN107108811A (zh) * | 2015-01-13 | 2017-08-29 | Dic株式会社 | 聚合性液晶组合物及使用该组合物制作的光学各向异性体、相位差膜、防反射膜、液晶显示元件 |
WO2017041893A1 (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | Merck Patent Gmbh | Liquid-crystalline medium |
WO2018221236A1 (ja) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Dic株式会社 | 重合性モノマー、それを用いた液晶組成物及び液晶表示素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020105238A (ja) | 2020-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7255495B2 (ja) | 液晶組成物 | |
CN110651021B (zh) | 液晶组合物用自发取向助剂 | |
CN111183206A (zh) | 取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件 | |
TWI828766B (zh) | 液晶組成物 | |
CN111212886B (zh) | 聚合性化合物以及使用其的液晶组合物和液晶显示元件 | |
CN112400011A (zh) | 液晶组合物 | |
JP7255496B2 (ja) | 液晶組成物 | |
JP6747611B2 (ja) | 液晶表示素子の製造方法 | |
WO2020071135A1 (ja) | 配向助剤を使用した液晶組成物及び液晶表示素子、およびその製造方法 | |
CN111378457A (zh) | 液晶组合物和液晶显示元件 | |
JP7331361B2 (ja) | 液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子 | |
JP6828852B2 (ja) | 配向助剤、液晶組成物及び液晶表示素子 | |
JP6841388B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
JP6844749B2 (ja) | 重合性液晶組成物及び液晶表示素子 | |
TWI809128B (zh) | 配向助劑、液晶組成物及液晶顯示元件 | |
JP7215151B2 (ja) | 液晶組成物、及びそれを用いた液晶表示素子 | |
JP2020050871A (ja) | 配向助剤、液晶組成物及び液晶表示素子 | |
CN114829544A (zh) | 液晶组合物及液晶显示元件 | |
TW202024754A (zh) | 基板及液晶顯示元件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |