CN112739800A - 取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
提供一种可确保液晶组合物的保存稳定性、可使液晶分子自发地取向的取向助剂。另外,提供一种保存稳定性优异、可实现液晶分子良好地取向的液晶显示元件的液晶组合物、及使用有该液晶组合物的液晶显示元件。本发明的取向助剂使液晶分子自发地取向。该取向助剂的特征在于,含有:具有极性基的第1化合物;及与该第1化合物不同、但具有与上述极性基相同的极性基的第2化合物。
Description
技术领域
本发明涉及取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件。
背景技术
以往,在VA方式的液晶显示器中,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,在电极上设置有作为取向膜发挥功能的聚酰亚胺(PI)膜。然而,PI膜的成膜需要庞大成本,近年来,正在研究用于尽管省略PI膜但仍实现液晶分子的取向的方法(例如,参见专利文献1)。
该专利文献1中公开有一种液晶介质,该液晶介质将具有负介电各向异性的极性化合物的混合物作为基础,并含有具有羟基的自发取向性添加剂。另外,专利文献1中记载有,不含取向膜的显示器中可合适地使用该液晶介质。
从使液晶分子充分取向的观点来看,考虑增多液晶介质(液晶组合物)中所含的自发取向性添加剂(取向助剂)的量。然而,如专利文献1所公开的那样,在仅使用1种自发取向性添加剂时,可混合至液晶介质的自发取向性添加剂的量受到限制。另外,如果增加自发取向性添加剂的量,则在保存液晶介质时,有自发取向性添加剂的结晶变得容易析出的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2014-524951号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供一种取向助剂,其可确保液晶组合物的保存稳定性,使液晶分子自发地取向,可稳定地维持所得到的取向及倾斜。另外,本发明的其他目的在于提供一种可实现液晶分子良好地取向的液晶显示元件的液晶组合物、及使用有该液晶组合物的液晶显示元件。
解决课题的手段
这样的目的通过下述(1)~(15)的本发明来达成。
(1)一种取向助剂,其为使液晶分子自发地取向的取向助剂,其特征在于,含有:
具有极性基的第1化合物;及
与该第1化合物不同、但具有与上述极性基相同的极性基的第2化合物。
(2)根据上述(1)所述的取向助剂,其中,上述极性基含有选自下述式所表示的组中的结构。
[化1]
(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[该亚烷基或亚烯基中的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代],
Xat1表示氢原子或碳原子数1~15的烷基[该烷基中的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代],
*表示结合键)。
(3)根据上述(1)或(2)所述的取向助剂,其中,上述极性基含有1~3个羟基。
(4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的取向助剂,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分别含有至少一个聚合性基。
(5)根据上述(4)所述的取向助剂,其中,上述聚合性基选自下述通式(AP-1)~通式(AP-9)所表示的组。
[化2]
(式中,RAP1及RAP2分别独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~10的卤化烷基[该烷基中的1个或2个以上的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-或-CO-取代,上述烷基中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素原子或羟基取代],
WAP1表示单键、-O-、-COO-、-OCO-或-CH2-,
tAP1表示0、1或2,
*表示结合键)。
(6)根据上述(1)~(5)中任一项所述的取向助剂,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分别含有介晶基,
上述极性基或上述聚合性基直接与上述介晶基结合,或经由间隔基而与上述介晶基结合。
(7)根据上述(6)所述的取向助剂,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分别含有取向诱导基,该取向诱导基结合于上述介晶基的与上述极性基的相反侧,具有诱导液晶分子的取向的功能。
(8)根据上述(7)所述的取向助剂,其中,上述取向诱导基由下述通式(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个或不邻接的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,上述烷基中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素基(halogeno group)取代])。
(9)根据上述(6)~(8)中任一项所述的取向助剂,其中,上述间隔基为碳原子数1~30的亚烷基(其中,该亚烷基中的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,上述亚烷基中的氢原子可被卤素原子取代)。
(10)根据上述(6)~(9)中任一项所述的取向助剂,其中,上述介晶基由下述通式(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-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代],
AAL1及AAL2分别独立地表示2价的环式基,
ZAL1、AAL1及AAL2中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素基、上述极性基、PAP1-SpAP1-或1价的有机基取代[PAP1表示上述聚合性基,SpAP1表示单键或上述间隔基],
在分子内存在多个ZAL1及AAL1的情形时,分别可相互相同,也可不同,
mAL1表示1~5的整数,
*表示结合键)。
(11)根据上述(1)~(10)中任一项所述的取向助剂,其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[上述烷基中所存在的1个或不邻接的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,上述烷基中所存在的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代],
Pp1及Pp2分别独立地表示下述通式(Pp1-1)~式(Pp1-9)的任一者,
[化6]
[式中,Rp11及Rp12分别独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤化烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、或-CH2-,tp11表示0、1或2,在分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11及/或tp11的情形时,它们可相同,也可不同,*表示结合键],
Spp1及Spp2分别独立地表示单键或上述间隔基,
Zp1及Zp2分别独立地表示单键、-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分别独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情形时,它们可相同,也可不同],
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地表示选自由下述基(ap)、基(bp)、基(cp)所组成的组中的基[下述基(ap)、基(bp)及基(cp)中所存在的氢原子可分别独立地被卤素原子、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[该基中所存在的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-取代],
(bp)1,4-亚苯基[该基中所存在的1个-CH=或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代],及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基[这些基中所存在的1个-CH=或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代],
mp1表示0、1、2或3,
在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2及/或Pp2的情形时,它们可相同,也可不同,在mp1为0且Ap1为上述基(cp)所表示的基的情形时,Ap3也可为单键,
*表示结合键)。
(12)一种液晶组合物,其特征在于,含有上述(1)~(11)中任一项所述的取向助剂、及介电常数各向异性(Δε)为负的液晶分子。
(13)一种液晶显示元件,其特征在于,具备两个基板、及设置在该两个基板间的液晶层,该液晶层含有上述(12)所述的液晶组合物。
(14)根据上述(13)所述的液晶显示元件,其中,上述液晶层含有上述第1化合物及上述第2化合物的聚合物。
(15)根据上述(13)或(14)所述的液晶显示元件,其为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。
(16)上述(13)~(15)中任一项所述的液晶显示元件,其中,上述两个基板中的至少一个基板不具有取向膜。
发明的效果
根据本发明,可提供一种保存稳定性优异、液晶分子可良好取向、可稳定地维持所得到的取向及倾斜的取向助剂,含有该取向助剂的液晶组合物及液晶显示元件。
附图说明
图1是示意性地表示液晶显示元件的一个实施方式的分解立体图。
图2是将图1中的由I线包围的区域放大后的俯视图。
具体实施方式
以下,针对本发明的取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件,基于优选的实施方式来详细地说明。
(液晶组合物)
本发明的液晶组合物被用于为了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、及具有使液晶分子自发地取向的功能的取向助剂(本发明的取向助剂)。
((取向助剂))
取向助剂具备如下功能:与和包含液晶组合物的液晶层直接抵接的构件(电极(例如ITO)、基板(例如玻璃基板、丙烯酸基板、透明基板、可挠性基板等)、树脂层(例如滤色器、取向膜、保护层(overcoat layer)等)、绝缘膜(例如无机材料膜、SiNx等))相互作用,而引起液晶层中所包含的液晶分子的垂直排列。
取向助剂优选为具有用于聚合的聚合性基、与液晶分子类似的介晶基、可与和液晶层直接抵接的构件相互作用的吸附基(极性基)、及引起液晶分子的取向的取向诱导基。
优选为吸附基及取向诱导基结合于介晶基,聚合性基直接或视需要经由间隔基取代成介晶基、吸附基及取向诱导基。特别优选为聚合性基在被并入于吸附基中的状态下取代成介晶基。
以下,化学式中的左端的*及右端的*表示结合键。
「取向诱导基」
取向诱导基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7]
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个或不邻接的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,烷基中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素基取代。
RAK1优选为表示直链状或支链状的碳原子数1~20的烷基,更优选为表示直链状的碳原子数1~20的烷基,进一步优选为表示直链状的碳原子数1~8的烷基。
另外,烷基中的1个或不邻接的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
进而,烷基中的氢原子可被氟原子或氯原子取代,也可被氟原子取代。
就对取向助剂赋予所谓的两亲性的观点而言,上述取向诱导基优选为结合于介晶基的与吸附基的相反侧。
「聚合性基」
聚合性基以PAP1-表示,优选为经由-SpAP1-(单键或间隔基)与介晶基结合。
PAP1优选为选自下述通式(AP-1)~通式(AP-9)所表示的组中的基。
[化8]
式中,RAP1及RAP2分别独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~10的卤化烷基。其中,烷基中的1个或2个以上的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-或-CO-取代,烷基中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素原子或羟基取代。
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,更优选为下述通式(AP-1)或通式(AP-2)所表示的基,进一步优选为通式(AP-1)。
SpAP1优选为表示单键或直链状或支链状的碳原子数1~20的亚烷基,更优选为表示单键或直链状的碳原子数1~20的亚烷基,进一步优选为表示单键或直链状的碳原子数2~10的亚烷基。
另外,在SpAP1中,亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式分别独立地被-CH=CH-、-C≡O-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
在取向助剂中,PAP1-SpAP1-的数量优选为1个以上且5个以下,更优选为1个以上且4个以下,进一步优选为2个以上且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、吸附基及/或取向诱导基取代。
PAP1-SpAP1-也可结合于聚合性基、介晶基、吸附基及/或取向诱导基。
另外,PAP1-SpAP1-优选为结合于介晶基、吸附基或取向诱导基,更优选为结合于介晶基或吸附基。
再者,在分子内存在多个PAP1及/或SpAP1-的情形时,分别可相互相同,也可不同。
「介晶基」
介晶基是具备刚性部分的基,例如是指具备1个以上的环式基的基,优选为具备2~4个环式基的基,更优选为具备3~4个环式基的基。再者,环式基可视需要经连接基连接。介晶基优选为具有与液晶层所使用的液晶分子(液晶化合物)类似的骨架。
再者,在本说明书中,「环式基」是指构成的原子结合成环状的原子团,包含碳环、杂环、饱和或不饱和环式结构、单环、二环式结构、多环式结构、芳香族、非芳香族等。
另外,环式基可包含至少1个杂原子,进而,也可经至少1个取代基(卤素基、聚合性基、有机基(烷基、烷氧基、芳基等))取代。在环式基为单环的情形时,介晶基优选为包含2个以上的单环。
上述介晶基优选为由例如通式(AL)表示。
[化9]
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-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。
AAL1及AAL2分别独立地表示二价的环式基。
ZAL1、AAL1及AAL2中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素基、吸附基、PAP1-SpAP1-或一价有机基取代,
再者,在分子内存在多个ZAL1及AAL1的情形时,分别可相互相同,也可不同。
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-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。
进而,当目的在于提高棒状分子的直线性的情形时,ZAL1优选为环与环直接连接的方式的单键、将环与环直接连接的原子的数量为偶数个的方式。例如,在-CH2-CH2COO-的情形时,将环与环直接连接的原子的数量为4个。
通式(AL)中,AAL1及AAL2分别独立地表示二价的环式基。作为二价的环式基,优选为选自由1,4-亚苯基、1,4-环亚己基、1,4-环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢噻喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,4-双环(2,2,2)亚辛基、十氢萘-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']二硒吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩[3,2-b]噻吩-2,7-二基、[1]苯并硒吩并[3,2-b]硒吩-2,7-二基及芴-2,7-二基所组成的组中的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。
再者,这些基未经取代,或可经取代基取代。作为该取代基,优选为氟原子或碳原子数1~8的烷基。进而,烷基可经氟原子或羟基取代。
另外,环式基中的1个或2个以上的氢原子可被卤素基、吸附基、PAP1-SpAP1-或一价有机基取代。
通式(AL)中,所谓一价有机基,是通过使有机化合物成为一价基的方式而构成化学结构的基,是指从有机化合物中将1个氢原子去除而成的原子团。
作为该一价有机基,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。
另外,上述烷基、烯基、烷氧基、烯氧基中的1个或2个以上的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。进而,上述一价有机基可具有作为上述取向诱导基的作用。
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。
作为上述介晶基的优选的方式,可列举下述式(me-1)~(me-45)。
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
通式(AL)是2个氢原子从这些化合物脱离所得的结构。
在这些式(me-1)~(me-45)中,环己烷环、苯环或萘环中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素基、PAP1-SpAP1-、一价有机基(例如碳原子数1~15的烷基、碳原子数1~14的烷氧基)、吸附基或取向诱导基取代。
上述介晶基之中,优选的方式为式(me-8)~(me-44),更优选的方式为式(me-8)~(me-10)、式(me-12)~(me-18)、式(me-22)~(me-24)、式(me-26)~(me-27)及式(me-29)~(me-44),进一步优选的方式为式(me-12)、(me-14)、(me-16)、(me-22)~(me-24)、(me-29)、(me-34)、(me-36)~(me-37)、(me-42)~(me-44)。
上述介晶基之中,特别优选的方式为下述通式(AL-1)或(AL-2),最优选的方式为下述通式(AL-1)。
[化15]
式中,XAL101~XAL118、XAL201~XAL214分别独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、卤素基、PAPl-SpAPl-、下述的吸附基、或上述取向诱导基。
环AAL11、环AAL12及环AAL21分别独立地表示环己烷环或苯环。
XAL101~XAL118、XAL201~XAL214中的任1个或2个以上经下述的吸附基取代。
XAL101~XAL118、XAL201~XAL214中的任1个或2个以上经上述取向诱导基取代。
下述的吸附基及上述取向诱导基可经PAP1-SpAP1-取代。
通式(AL-1)或通式(AL-2)在其分子内具有1个或2个以上的PAP1-SpAP1-。
在通式(AL-1)中,优选为XAL101为上述取向诱导基。
在通式(AL-1)中,优选为XAL109、XAL110及XAL111的至少1个为下述的吸附基,更优选为XAL109及XAL110均为下述的吸附基或XAL110为下述的吸附基,进一步优选为XAL110为下述的吸附基。
在通式(AL-1)中,优选为XAL109、XAL110及XAL111的至少1个为下述的吸附基中的PAP1-SpAP1-或结构内具有可聚合的部位的吸附基,更优选为XAL109及XAL111的两者或一者为PAP1-SpAP1-。
在通式(AL-1)中,优选为XAL104~XAL108、XAL112~XAL116的1个或2个分别独立地为碳原子数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。特别优选为XAL105、XAL106或XAL107分别独立地为碳原子数1~3的烷基或氟原子。
在通式(AL-2)中,优选为XAL201为上述取向诱导基。
在通式(AL-2)中,优选为XAL207、XAL208及XAL209的至少1个为下述的吸附基,更优选为XAL207及XAL208均为下述的吸附基或XAL208为下述的吸附基,进一步优选为XAL208为下述的吸附基。
在通式(AL-2)中,优选为XAL207、XAL208及XAL209的至少1个为下述的吸附基中的PAP1-SpAP1-或结构内具有可聚合的部位的吸附基,更优选为XAL207及XAL209的两者或一者为PAP1-SpAP1-。
在通式(AL-2)中,优选为XAL202~XAL206、XAL210~XAL214的1个或2个分别独立地为碳原子数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。特别优选为XAL204、XAL205或XAL206分别独立地为碳原子数1~3的烷基或氟原子。
「吸附基」
吸附基是具备与吸附介质进行吸附的功能的基,上述吸附介质为基板、膜、电极等作为与液晶组合物抵接的层。
吸附通常被分为形成化学键(共价键、离子键或金属键)而在吸附介质与被吸附质之间进行吸附的化学吸附、及化学吸附以外的物理吸附。在本说明书中,吸附可为化学吸附或物理吸附的任一者,优选为物理吸附。因此,吸附基优选为可与吸附介质进行物理吸附的基,更优选为可通过分子间力而与吸附介质结合的基。
作为通过分子间力与吸附介质结合的方式,可列举通过永久偶极、永久四极、分散力、电荷迁移力或氢键等的相互作用而形成的方式。
作为吸附基的优选的方式,可列举能通过氢键与吸附介质结合的方式。在该情形时,吸附基可发挥介于氢键之间的质子的供体及受体的任一者的功能或两者的功能。
吸附基优选为包含具有碳原子与杂原子连接而成的原子团的极性要素的基(以下,有时也将「吸附基」记载为「极性基」)。在本说明书中,所谓极性要素,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及Si所组成的组中的至少1种,更优选为选自由N、O及S所组成的组中的至少1种,进一步优选为选自由N及O所组成的组中的至少1种,特别优选为O。
另外,在取向助剂中,极性要素的价数并不特别限制于一价、二价、三价等,另外,吸附基中的极性要素的个数也无特别限制。
取向助剂优选为在一分子中具有1~8个吸附基,更优选为具有1~4个吸附基,进一步优选为具有1~3个吸附基。
再者,从吸附基中将聚合性基及取向诱导基排除,但吸附基包括吸附基中的氢原子被PAP1-SpAP1-取代的结构及PAP1-SpAP1-中的氢原子被-OH取代的结构。
吸附基包含1个或2个以上的极性要素,被大致分成环式基型与链式基型。
环式基型是其结构中包含具备含极性要素的环状结构的环式基的方式,链式基型是其结构中不包含具备含极性要素的环状结构的环式基的方式。
链式基型是在直链或分支的链状基中具有极性要素的方式,也可其一部分具有不包含极性要素的环状结构。
所谓环式基型的吸附基意指具有下述结构的方式,即,在环状的原子排列内包含至少1个极性要素的结构。
再者,在本说明书中,所谓环式基,为如上所述。因此,环式基型的吸附基只要包含含有极性要素的环式基即可,作为吸附基整体,可分支,也可为直链状。
另一方面,所谓链式基型的吸附基,意指具有下述结构的方式,即,在分子内不含含有极性要素的环状的原子排列,且在线状的原子排列(可分枝)内包含至少1个极性要素的结构。
再者,在本说明书中,所谓链式基,是指结构式中不含环状的原子排列、且所构成的原子线状(可分支)地结合而成的原子团,且是指非环式基。换言之,所谓链式基,是指直链状或支链状的脂肪族基,可包含饱和键或不饱和键的任一者。
因此,链式基例如包括烷基、烯基、烷氧基、酯基、醚基或酮基等。再者,这些基中的氢原子可被至少1个取代基(反应性官能基(乙烯基、丙烯酰基(acryl group)、甲基丙烯酰基(methacryl group)等)、链状有机基(烷基、氰基等))取代。另外,链式基可为直链状或支链状的任一者。
作为环式基型的吸附基,优选为碳原子数3~20的杂芳基(包含缩合环)或碳原子数3~20的杂脂环族基(包含缩合环),更优选为碳原子数3~12的杂芳基(包含缩合环)或碳原子数3~12的杂脂环族基(包含缩合环),进一步优选为5元环的杂芳基、5元环的杂脂环族基、6元环的杂芳基或6元环的杂脂环族基。再者,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。
作为链式基型的吸附基,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。再者,烷基中的1个或不邻接的2个以上的-CH2-可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。另外,链式基型的吸附基优选为在其端部包含1个或2个以上的极性要素。
吸附基中的氢原子可被聚合性基取代。
作为极性要素的具体例,可列举:包含氧原子的极性要素(以下,含氧极性要素)、包含氮原子的极性要素(以下,含氮极性要素)、包含磷原子的极性要素(以下,含磷极性要素)、包含硼原子的极性要素(以下,含硼极性要素)、包含硅原子的极性要素(以下,含硅极性要素)或包含硫原子的极性要素(以下,含硫极性要素)。就吸附能力的观点而言,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(alkylol)、烷氧基、甲酰基、羧基、醚基、羰基、碳酸酯基及酯基所组成的组中的至少1种基或在碳原子上连接有该基的基。
作为含氮极性要素,优选为选自由氰基、伯胺基、仲胺基、叔胺基、吡啶基、氨甲酰基及脲基所组成的组中的至少1种基或在碳原子上连接有该基的基。
因此,作为吸附基,优选为选自由具备含氧极性要素的环式基(以下,含氧环式基)、具备含氮极性要素的环式基(以下,含氮环式基)、具备含氧极性要素的链式基(以下,含氧链式基)及具备含氮极性要素的链式基(以下,含氮链式基)所组成的组中的1种或2种以上的基本身或包含该基。
作为含氧环式基,优选为包含环结构内具有氧原子作为醚基的下述基的任一者。
[化16]
另外,作为含氧环式基,优选为包含环结构内具有氧原子作为羰基、碳酸酯基及酯基的下述基的任一者。
[化17]
作为含氮环式基,优选为包含下述基的任一者。
[化18]
作为含氧链式基,优选为包含下述基的任一者。
[化19]
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-能以氧原子不直接邻接的方式被-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-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代。
作为含氮链式基,优选为包含下述基的任一者。
[化20]
式中,Rat、Rbt、Rct及Rdt分别独立地表示氢原子或碳原子数1~5的烷基。
作为吸附基,优选为下述通式(AT)所表示的基。
[化21]
*-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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-取代。
WAT1表示单键或下述通式(WAT1)或(WAT2)。
ZAT1表示包含极性要素的一价基。其中,ZAT1中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
[化22]
(式中,SpWAT1及SpWAT2分别独立地表示单键、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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代)。
优选为SpAT1、SpWAT1及SpWAT2分别独立地表示单键或直链状或支链状的碳原子数1~20的亚烷基,更优选为表示单键或直链状的碳原子数1~20的亚烷基,进一步优选为表示单键或直链状的碳原子数2~10的亚烷基。
另外,在SpAT1、SpWAT1及SpWAT2中,亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可分别独立地以氧原子不直接邻接的方式被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
另外,SpAT1及SpWAT1中的氢原子可分别独立地被-WAT1-ZAT1或PAP1-SpAP1-取代。
ZAT1表示包含极性要素的一价基,优选为下述通式(ZAT1-1)或(ZAT1-2)所表示的基。
[化23]
*-SpZAT11-ZZAT11-RZAT11 (ZAT1-1)
式中,SpZAT11及SpZAT12分别独立地表示单键、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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
ZZAT11表示包含极性要素的基。
通式(ZAT1-2)中的由包含ZZAT12的环表示的结构表示5~7元环。
ZZAT11及ZZAT12中的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
RZAT11及RZAT12分別独立地表示氢原子、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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代。
作为通式(ZAT1-1)所表示的基,优选为下述通式(ZAT1-1-1)~(ZAT1-1-30)所表示的基。
[化24]
[化25]
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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代。
作为通式(ZAT1-2)所表示的基,优选为下述通式(ZAT1-2-1)~(ZAT1-2-9)所表示的基。
[化26]
式中,结合于碳原子的氢原子可被卤素原子、-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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代。
作为通式(ZAT1-1)所表示的基,可列举下述基。
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-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。
因为在液晶组合物中稳定地进行混合而可确保保存稳定性,并且显示对吸附介质的适当的高吸附力所造成的良好的取向控制力,上述的作为ZAT1的优选的基中,特别优选为含有OH的基。另外,作为介晶基,特别优选为与(AL-1)的组合。
取向助剂优选为吸附基中所包含的极性要素、聚合性基中所包含的极性要素局部存在的方式。吸附基是对用以使液晶分子垂直取向而言重要的结构,通过使吸附基与聚合性基邻接而获得更良好的取向性,另外,显示出对液晶组合物的良好的溶解性。
具体而言,取向助剂优选为在介晶基的同一环上具有聚合性基及吸附基的方式。该方式包含:1个以上的聚合性基及1个以上的吸附基分别结合于同一环上的方式;及1个以上的聚合性基的至少一个或1个以上的吸附基的至少一个中,其中一者结合于另一者且在同一环上具有聚合性基及吸附基的方式。
另外,在该情形时,和聚合性基结合的间隔基中的氢原子可被吸附基取代,进而,吸附基中的氢原子可经由间隔基而被聚合性基取代。
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33]
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-能以氧原子不直接邻接的方式被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
RAK1表示与通式(AK)中的RAK1相同的意义。
AAL1及AAL2分别独立地表示与通式(AL)中的AAL1及AAL2相同的意义。
ZAL1表示与通式(AL)中的ZAL1相同的意义。
mAL1表示与通式(AL)中的mAL1相同的意义。
SpAT1表示与通式(AT)中的SpAT1相同的意义。
WAT1表示与通式(AT)中的WAT1相同的意义。
ZAT1表示与通式(AT)中的ZAT1相同的意义。
作为通式(SAL)所表示的化合物,优选为下述式(SAL-1.1)~(SAL-2.9)所表示的化合物。
[化34]
[化35]
[化36]
[化37]
[化38]
[化39]
[化40]
[化41]
[化42]
[化43]
[化44]
[化45]
[化46]
本发明的取向助剂含有第1化合物及第2化合物,上述第1化合物具有吸附基(极性基),上述第2化合物与该第1化合物不同,但具有和上述吸附基相同的吸附基。再者,第1化合物及第2化合物分别适当地选自上述化合物。在本说明书中,相同的吸附基是指包含相同种类的官能基的基。例如,是指在一个吸附基包含羟基的情形时,其他的吸附基也包含羟基,各自的吸附基中所含的官能基的数量可相同,也可不同。
此处,在使用仅含有1种化合物的取向助剂的情形时,由于取向助剂的饱和溶解度的关系,可溶解于液晶组合物的取向助剂的量受到限制,无法充分提高对液晶分子的取向控制力。另一方面,如果为了解决上述问题而使大量的取向助剂强制地溶解于液晶组合物中,则在液晶组合物的保存时,取向助剂容易析出。
与此相对,通过并用第1化合物与第2化合物来作为取向助剂,使各化合物以饱和溶解度或饱和溶解度附近的程度溶解于液晶组合物中,由此使液晶组合物中所含的取向助剂的总量加大,可提高对液晶分子的取向控制力。
另一方面,并非使各化合物超过其饱和溶解度,而使其强制溶解于液晶组合物中。因此,本发明的液晶组合物即便长时间保存,各化合物也难以析出,保存稳定性优异。
在取向助剂中,第1化合物及第2化合物具有相同的吸附基,该吸附基优选为-OH、-NH2、-OC(=O)C(=O)O-Xat1(Xat1表示与上述相同的意义),更优选为-OH或-OC(=O)C(=O)O-Xat1,进一步优选为-OH(羟基)。这些吸附基对吸附介质的吸附力高,因此,各化合物发挥对液晶分子的良好的取向控制力。另外,一个吸附基所含的-OH的数量并无特别限定,优选为1~3个。
另外,各化合物所具有的吸附基的数量可为一个,优选为两个以上,更优选为两个。具有两个上述吸附基的化合物对吸附介质的吸附力变得适当。因此,在将液晶组合物供给至吸附介质时,各化合物在吸附介质上良好地润湿扩展。其结果,在吸附介质的面方向的各区域中,可使液晶分子均一地垂直取向。
再者,第1化合物及第2化合物可两者都不具有聚合性基,也可其中一者不具有聚合性基。其中,优选为第1化合物及第2化合物分别具有至少一个聚合性基。在此情形时,通过形成这些聚合物,而可更进一步提高对液晶分子的取向控制力。
本发明的取向助剂除了第1化合物及第2化合物,也可含有具有吸附基的第3化合物。在此情形时,第3化合物所具有的吸附基可与第1化合物及第2化合物相同,也可不同。再者,第3化合物不限于1种,也可为2种以上。
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。就使液晶分子更适当地取向的观点而言,其更优选的下限值为0.05质量%、0.1质量%。另一方面,就改善响应特性的观点而言,其更优选的上限值为7质量%、5质量%、4质量%、3质量%、1质量%。通过采用本发明的构成,可使足够量的取向助剂溶解于液晶组合物。
((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赋予液晶分子规定的预倾角的功能。再者,液晶组合物也可含有两种以上该聚合性化合物。
[化47]
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,烷基中所存在的1个或不邻接的2个以上的-CH2-可分別独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。另外,烷基中所存在的1个或2个以上的氢原子可分別独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
Pp1及Pp2分别独立地表示下述通式(Pp1-1)~式(Pp1-9)的任一者。
[化48]
(式中,Rp11及Rp12分别独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤化烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、或-CH2-,tp11表示0、1或2,在分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11及/或tp11的情形时,它们可相同,也可不同)。
Spp1及Spp2分别独立地表示单键或间隔基。
Zp1及Zp2分别独立地表示单键、-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分别独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情形时,它们可相同,也可不同)。
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地表示选自由下述基(ap)、基(bp)及基(cp)所组成的组中的基(下述基(ap)、基(bp)及基(cp)中所存在的氢原子也可分别独立地被卤素原子、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(该基中所存在的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-取代)、
(bp)1,4-亚苯基(该基中所存在的1个-CH=或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代)、及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基(这些基中所存在的1个-CH=或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代)。
mp1表示0、1、2或3。
在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2及/或Pp2的情形时,它们可相同,也可不同。其中,在mp1为0且Ap1为基(cp)所表示的基的情形时,Ap3也可为单键。
其中,从聚合性化合物中将取向助剂排除。
Rp1优选为-Spp2-Pp2。
优选为Pp1及Pp2分别独立地为通式(Pp1-1)~式(Pp1-3)的任一者,更优选为(Pp1-1)。
优选为Rp11及Rp12分别独立地为氢原子或甲基。
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。
优选为Zp1及Zp2分别独立地为单键、-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-。
再者,优选为分子内所存在的Zp1及Zp2的仅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,其他均为单键,更优选为分子内所存在的Zp1及Zp2的仅1个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-或-OCO-,其他均为单键,进一步优选为分子内所存在的所有Zp1及Zp2均为单键。
另外,优选为分子内所存在的Zp1及Zp2的仅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-所组成的组中的连接基,其他均为单键。
Spp1及Spp2分别独立地表示单键或间隔基,间隔基优选为碳原子数1~30的亚烷基。其中,只要氧原子彼此不会直接连接,则亚烷基中的-CH2-可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,亚烷基中的氢原子可被卤素原子取代。
其中,优选为Spp1及Spp2分别独立地为直链的碳原子数1~10的亚烷基或单键。
优选为Ap1、Ap2及Ap3分别独立地为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)的相溶性,1,4-亚苯基优选为经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%。
其优选的下限值为0.01质量%、0.03质量%、0.05质量%、0.08质量%、0.1质量%、0.15质量%、0.2质量%、0.25质量%、0.3质量%。另一方面,其优选的上限值为10质量%、8质量%、5质量%、3质量%、1.5质量%、1.2质量%、1质量%、0.8质量%、0.5质量%。
如果聚合性化合物的量少,则难以表现出将聚合性化合物添加至液晶组合物中的效果,会存在例如因视液晶分子、取向助剂的种类等而产生液晶分子的取向控制力弱或随时间减弱等问题。另一方面,如果聚合性化合物的量过多,则存在例如因紫外线的照度等而产生聚合性化合物固化后所残存的量增多、固化耗费时间、液晶组合物的可靠性降低等问题的情形。因此,优选为考虑到它们的平衡性后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的例,可列举下述式(P-1-1)~式(P-1-46)所表示的聚合性化合物。
[化49]
[化50]
[化51]
[化52]
[化53]
式中,Pp11、Pp12、Spp11及Spp12表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意义。
另外,作为通式(P)所表示的聚合性化合物的优选的例,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54]
式中,Pp21、Pp22、Spp21及Spp22表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意义。
进而,作为通式(P)所表示的聚合性化合物的优选的例,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55]
[化56]
式中,Pp31、Pp32、SpP31及Spp32表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意义。
另外,作为通式(P)所表示的聚合性化合物的优选的例,也可列举下述式(P-4-1)~式(P-4-21)所表示的聚合性化合物。
[化57]
[化58]
[化59]
[化60]
式中,Pp41、Pp42、Spp41及Spp42表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意义。
((液晶分子))
液晶分子具有负的介电常数各向异性,优选为包含通式(N-1)~(N-3)所表示的化合物中的至少1种。
[化61]
式中,RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及RN32分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中所存在的任意1个或2个以上的-CH2-在氧原子不邻接的前提下,可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、环戊烷-1,3-二基、环丁烷-1,4-二基或环丙烷-1,2-二基取代。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32分别独立地表示选自由下述基(a)、基(b)、基(c)、基(d)所组成的组中的基:
(a)1,4-亚环己基(该基中所存在的任意1个或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-取代)、
(b)1,4-亚苯基(该基中所存在的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可被-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(这些基中所存在的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代)、及
(d)1,4-亚环己烯基;
上述基(a)、基(b)、基(c)及基(d)可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及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及nN32分别独立地表示0~3的整数,nN11+nN12、nN21+nN22及nN31+nN32分别独立地为1、2或3,在存在多个AN11~AN32、ZN11~ZN32的情形时,它们可相同,也可不同。
RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及RN32优选为分别独立地为碳原子数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,在它们结合于作为苯环(芳环)的环结构的情形时,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、二噁烷环那样的饱和环结构的情形时,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。再者,为了使向列相稳定化,它们的碳原子的数量(在含氧原子的情形下,为碳原子的数量和氧原子的数量的合计)优选为5以下,还优选为直链状。
作为烯基,优选为选自下述式(R1)~(R5)的任一者所表示的基。
[化62]
各式中的黑点表示环结构中的碳原子。
在要求增大Δn的情形时,AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32优选为分别独立地为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族。
具体而言,AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32优选为分别独立地为反式-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、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,更优选为下述化学式的基中的任一者,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63]
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及ZN32优选为分别独立地为-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及nN31+nN32优选为1或2。具体而言,优选为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优选为分别为如下所示。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%。
在将液晶组合物的粘度(η)保持为低、提高响应速度的情形时,通式(N-1)~(N-3)所表示的化合物的量优选为下限值低且上限值也低。进一步,在将液晶组合物的向列相-各向同性液相转移温度(Tni)保持为高、改善温度稳定性的情形时,优选为其量的下限值低且上限值也低。另外,在为了将液晶显示元件的驱动电压保持为低,增大液晶组合物的介电常数各向异性(Δε)的情形时,优选为其量的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64]
式中,RN11及RN12表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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,在存在多个ANe11、ZNe11及/或ANg11的情形时,它们可相同,也可不同。
更具体而言,通式(N-1)所表示的化合物优选为选自下述通式(N-1-1)~(N-1-22)所表示的化合物。
通式(N-1-1)所表示的化合物是下述化合物。
[化65]
式中,RN111及RN112分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可将2种以上并用。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,设定为较低则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选为将其量的范围设定在中间。
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为选自下述式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物,更优选为选自下述式(N-1-1.1)~(N-1-1.4)所表示的化合物,进一步优选为选自下述式(N-1-1.1)及(N-1-1.3)所表示的化合物。
[化66]
式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
单独或并用液晶组合物中所含的式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物时的量优选为如下所示。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)所表示的化合物是下述化合物。
[化67]
式中,RN121及RN122分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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、乙氧基或丙氧基。
通式(N-1-2)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能来适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较低则效果高,在重视Tni的情形时,如果设定为较高则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自下述式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)、式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)、式(N-1-2.13)及式(N-1-2.20)所表示的化合物。
再者,通式(N-1-2)所表示的化合物在重视Δε的改良的情形时,优选为选自式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)所表示的化合物,在重视Tni的改良的情形时,优选为选自式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)及式(N-1-2.13)所表示的化合物,在重视响应速度的改良的情形时,优选为式(N-1-2.20)所表示的化合物。
[化68]
式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
单独或并用液晶组合物中所含的式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示的化合物时的量优选为如下所示。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)所表示的化合物是下述化合物。
[化69]
式中,RN131及RN132分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,如果设定为较高则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(N-1-3.1)~(N-1-3.21)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-3.1)~(N-1-3.7)及式(N-1-3.21)所表示的化合物,进一步优选为选自式(N-1-3.1)、式(N-1-3.2)、式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)及式(N-1-3.6)所表示的化合物。
[化70]
式(N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)及式(N-1-3.21)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上,优选为式(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)及式(N-1-3.6)中的2种或3种的并用。
单独或并用液晶组合物中所含的式((N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)及式(N-1-3.21)所表示的化合物时的量优选为如下所示。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)所表示的化合物是下述化合物。
[化71]
式中,RN141及RN142分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
RN141及RN142优选为分别独立地为碳原子数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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,设定为较低则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-4.1)~(N-1-4.4)所表示的化合物,进一步优选为选自式(N-1-4.1)、式(N-1-4.2)及式(N-1-4.4)所表示的化合物。
[化72]
式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
单独或并用液晶组合物中所含的式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物时的量优选为如下所示。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)所表示的化合物是下述化合物。
[化73]
式中,RN151及RN152分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
RN151及RN152优选为分别独立地为碳原子数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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较低则效果高,在重视Tni的情形时,如果设定为较高则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(N-1-5.1)~(N-1-5.12)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及式(N-1-5.4)所表示的化合物。
[化74]
式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及式(N-1-5.4)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
单独或并用液晶组合物中所含的式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及式(N-1-5.4)所表示的化合物时的量优选为如下所示。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)所表示的化合物是下述化合物。
[化75]
式中,RN1101及RN1102分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,设定为较低则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(N-1-10.1)~(N-1-10.14)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-10.1)~(N-1-10.5)所表示的化合物,进一步优选为选自式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示的化合物。
[化76]
式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
单独或并用液晶组合物中所含的式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示的化合物时的量优选为如下所示。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)所表示的化合物是下述化合物。
[化77]
式中,RN1111及RN1112分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较低则效果高,在重视Tni的情形时,如果设定为较高则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)所表示的化合物,进一步优选为选自式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示的化合物。
[化78]
式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
单独或并用液晶组合物中所含的式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示的化合物时的量优选为如下所示。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)所表示的化合物是下述化合物。
[化79]
式中,RN1121及RN1122分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,设定为较低则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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)所表示的化合物是下述化合物。
[化80]
式中,RN1131及RN1132分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,如果设定为较高则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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)所表示的化合物是下述化合物。
[化81]
式中,RN1141及RN1142分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,如果设定为较高则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(N-1-14.1)~(N-1-14.5)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-14.1)~(N-1-14.3)所表示的化合物,进一步优选为选自式(N-1-14.2)及式(N-1-14.3)所表示的化合物。
[化82]
通式(N-1-22)所表示的化合物是下述化合物。
[化83]
式中,RN1221及RN1222分别独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意义。
RN1221及RN1222优选为分别独立地为碳原子数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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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的改善的情形时,优选设定为较高,在重视低温时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,在重视Tni的情形时,如果设定为较高则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(N-1-22.1)~(N-1-22.12)所表示的化合物,更优选为选自式(N-1-22.1)~(N-1-22.5)所表示的化合物,进一步优选为选自式(N-1-22.1)~(N-1-22.4)所表示的化合物。
[化84]
液晶组合物也可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,可调整液晶组合物的各种特性。
[化85]
式中,RL1及RL2分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中所存在的任意1个或2个以上的-CH2-在氧原子不相邻的前提下,可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、环戊烷-1,3-二基、环丁烷-1,4-二基或环丙烷-1,2-二基取代。
nL1表示0、1、2或3。
AL1、AL2及AL3分别独立地表示选自由下述基(a)、基(b)、基(c)所组成的组中的基:
(a)1,4-亚环己基(该基中所存在的任意1个或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-取代)、
(b)1,4-亚苯基(该基中所存在的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代)、及
(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(该基中所存在的任意1个或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代),
上述基(a)、基(b)及基(c)可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZL1及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-。
在nL1为2或3而存在多个AL2的情形时,它们可相同,也可不同。
在nL1为2或3而存在多个ZL3的情形时,它们可相同,也可不同。
其中,不包含通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物。
通式(L)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所期望的性能适当选择。
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另一实施方式中,为2种、3种、4种、5种、6种、7种、8种、9种、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根据低温时的溶解性、转移温度、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当地进行调整。
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%。
在需要将液晶组合物的粘度保持为低、提高响应速度的情形时,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保持为高、提高温度稳定性的情形时,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为低而要增大其介电常数各向异性的情形时,优选上述下限值低、且上限值也低。
在重视可靠性的情形时,优选为RL1及RL2双方为烷基,在重视使挥发性降低的情形时,优选为RL1及RL2双方为烷氧基,在重视液晶组合物的粘性的降低的情形时,优选为RL1及RL2的至少一者为烯基。
分子内所存在的卤素原子的数量优选为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溶性的情形时,优选为1个。
RL1及RL2在它们结合于作为苯环(芳环)的环结构的情形时,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,在它们结合于环己烷环、吡喃环、二噁烷环那样的饱和环结构的情形时,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。再者,为了使向列相稳定化,碳原子的数量(在含氧原子的情形下,为碳原子的数量和氧原子的数量的合计)优选为5以下,还优选为直链状。
作为烯基,优选为选自下述式(R1)~(R5)的任一者所表示的基。
[化86]
各式中的黒点表示环结构中的碳原子。
nL1在重视响应速度的情形时,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,优选为并用nL1为不同值的多种的通式(L)所表示的化合物。
在要求增大Δn的情形时,AL1、AL2及AL3优选为分别独立地为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族。
具体而言,AL1、AL2及AL3优选为分别独立地为反式-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,更优选为下述基中的任一者,进一步优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
[化87]
在重视响应速度的情形时,ZL1及ZL2优选为单键。
通式(L)所表示的化合物优选为其分子内所存在的卤素原子的数量为0或1个。
更具体而言,通式(L)所表示的化合物优选为选自下述通式(L-1)~(L-7)所表示的化合物。
通式(L-1)所表示的化合物是下述化合物。
[化88]
式中,RL11及RL12分别独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的意义。
RL11及RL12优选为分别独立地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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、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设定如下。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%、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%。
在需要将液晶组合物的粘度保持为低、提高响应速度的情形时,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保持为高、提高温度稳定性的情形时,优选上述下限值为适中且上限值为适中。另外,在为了将液晶组合物的驱动电压保持为低而要增大其介电常数各向异性的情形时,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为选自通式(L-1-1)所表示的化合物。
[化89]
式中,RL12表示与通式(L-1)中的RL12相同的意义。
通式(L-1-1)所表示的化合物优选为选自式(L-1-1.1)~(L-1-1.3)所表示的化合物,更优选为选自式(L-1-1.2)及式(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90]
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为如下所示。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为选自通式(L-1-2)所表示的化合物。
[化91]
式中,RL12表示与通式(L-1)中的RL12相同的意义。
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为如下所示。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为选自式(L-1-2.1)~(L-1-2.4)所表示的化合物,更优选为选自式(L-1-2.2)~(L-1-2.4)所表示的化合物。
特别是,式(L-1-2.2)所表示的化合物由于特别可改善液晶组合物的响应速度,因此优选。另外,比起响应速度,更需要高Tni时,优选为使用式(L-1-2.3)或式(L-1-2.4)所表示的化合物。再者,为了使低温时的溶解度变好,液晶组合物中所含的式(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不优选在30质量%以上。
[化92]
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为如下所示。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为如下所示。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为选自通式(L-1-3)所表示的化合物。
[化93]
式中,RL13及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及RL14优选为分别独立地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为如下所示。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为选自式(L-1-3.1)~(L-1-3.13)所表示的化合物,更优选为选自式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)及式(L-1-3.4)所表示的化合物。
特别是,式(L-1-3.1)所表示的化合物,由于特别可改善液晶组合物的响应速度,因此优选。另外,比起响应速度,更需要高Tni时,优选为使用式(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。再者,为了使低温时的溶解度变好,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)所表示的化合物与式(L-1-3.13)所表示的化合物的合计量不优选在20质量%以上。
[化94]
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为如下所示。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为选自通式(L-1-4)及通式(L-1-5)所表示的化合物。
[化95]
式中,RL15及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及RL16优选为分别独立地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为如下所示。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为如下所示。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)及(L-1-5)所表示的化合物优选为选自式(L-1-4.1)~(L-1-5.3)所表示的化合物,更优选为选自式(L-1-4.2)及式(L-1-5.2)所表示的化合物。
[化96]
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为如下所示。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%。
还优选将选自式(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)及式(L-1-3.12)所表示的化合物中的2种以上并用、或将选自式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)及式(L-1-4.2)所表示的化合物中的2种以上并用。
液晶组合物中所含的这些化合物的合计量优选如下所示。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形时,优选为将选自式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)及式(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形时,优选为将选自式(L-1-1.3)及式(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为选自通式(L-1-6)所表示的化合物。
[化97]
式中,RL17及RL18分别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为如下所示。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为选自式(L-1-6.1)~(L-1-6.3)所表示的化合物。
[化98]
通式(L-2)所表示的化合物是下述化合物。
[化99]
式中,RL21及RL22分别独立地表式与通式(L)中的RL1及RL2相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、5种以上。
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时的溶解性的情形时,如果设定为较高则效果高,相反地,在重视响应速度的情形时,设定为较低则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
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为选自式(L-2.1)~(L-2.6)所表示的化合物,更优选为选自式(L-2.1)、式(L-2.3)、式(L-2.4)及式(L-2.6)所表示的化合物。
[化100]
通式(L-3)所表示的化合物是下述化合物。
[化101]
式中,RL31及RL32分别独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的意义。
RL31及RL32优选为分别独立地为碳原子数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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、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为如下所示。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%。
液晶组合物中所含的通式(L-3)所表示的化合物的量在得到高双折射率的情形时,如果设定为较高则效果高,相反地,在重视高Tni的情形时,设定为较低则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情形时,优选将其量的范围设定在中间。
进一步,通式(L-3)所表示的化合物优选为选自式(L-3.1)~(L-3.7)所表示的化合物,更优选为选自式(L-3.2)~(L-3.5)所表示的化合物。
[化102]
通式(L-4)所表示的化合物是下述化合物。
[化103]
式中,RL41及RL42分别独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、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根据低温时的溶解性、转移温度、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为选自式(L-4.1)~(L-4.3)所表示的化合物。
[化104]
根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,液晶组合物也可含有式(L-4.1)所表示的化合物,也可含有式(L-4.2)所表示的化合物,也可含有式(L-4.1)所表示的化合物与式(L-4.2)所表示的化合物两者,也可含有式(L-4.1)~(L-4.3)所表示的化合物全部。
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为如下所示。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%。
在液晶组合物含有式(L-4.1)所表示的化合物与式(L-4.2)所表示的化合物两者的情形时,液晶组合物中所含的它们的合计量优选为如下所示。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%。
另外,通式(L-4)所表示的化合物优选为选自式(L-4.4)~(L-4.6)所表示的化合物,更优选为选自式(L-4.4)所表示的化合物。
[化105]
液晶组合物根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,也可含有式(L-4.4)所表示的化合物,也可含有式(L-4.5)所表示的化合物,也可含有式(L-4.4)所表示的化合物与式(L-4.5)所表示的化合物两者。
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为如下所示。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%。
在液晶组合物含有式(L-4.4)所表示的化合物与式(L-4.5)所表示的化合物两者的情形时,液晶组合物中所含的它们的合计量优选为如下所示。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%。
另外,通式(L-4)所表示的化合物优选为选自式(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106]
通式(L-5)所表示的化合物是下述化合物。
[化107]
式中,RL51及RL52分别独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的意义。
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)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、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根据低温时的溶解性、转移温度、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。
液晶组合物中所含的各化合物的含量优选为如下所示。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108]
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。
液晶组合物中所含的各化合物的含量优选为如下所示。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109]
另外,通式(L-5)所表示的化合物优选为选自式(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。
液晶组合物中所含的各化合物的含量优选为如下所示。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110]
通式(L-6)所表示的化合物是下述化合物。
[化111]
式中,RL61及RL62分别独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的意义。
XL61及XL62分别独立地表示氢原子或氟原子。
RL61及RL62优选为分别独立地为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基。
优选为XL61及XL62中的一者为氟原子,另一者为氢原子。
通式(L-6)所表示的化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
可并用的化合物的种类并无特别限制,根据低温时的溶解性、转移温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。
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、2种、3种、4种、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为如下所示。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%。再者,关于通式(L-6)所表示的化合物的量,在将重点放于增大Δn的情形时,优选设为多,在将重点放于在低温时的析出的情形时,优选为少。
进一步,通式(L-6)所表示的化合物优选为选自式(L-6.1)~(L-6.9)所表示的化合物。
[化112]
可并用的化合物的种类并无特别限制,优选为从式(L-6.1)~(L-6.9)所表示的化合物中选1~3种,更优选为选1~4种。
另外,所并用的化合物的分子量分布宽也对溶解性有效,因此例如优选为从式(L-6.1)及式(L-6.2)所表示的化合物中选1种、从式(L-6.4)及式(L-6.5)所表示的化合物中选1种、从式(L-6.6)及式(L-6.7)所表示的化合物中选1种、从式(L-6.8)及式(L-6.9)所表示的化合物中选1种,然后将这些适当组合。
其中,优选为含有式(L-6.1)、式(L-6.3)、式(L-6.4)、式(L-6.6)及式(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为选自式(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113]
液晶组合物中所含的各化合物的含量优选为如下所示。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%。
上述的液晶组合物优选为不含分子内具有过酸(-CO-OO-)结构等氧原子彼此结合的结构的化合物。
再者,在重视液晶组合物的可靠性及长期稳定性的情形时,优选为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(零)质量%。
在重视基于UV照射的稳定性的情形时,优选为将氯原子所取代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(零)质量%。
另外,优选为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,最优选设为实质上为100质量%。
为了防止或抑制液晶组合物的氧化所导致的劣化,优选为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,最优选设为实质上为0(零)质量%。
进一步,为了防止或抑制液晶组合物的氧化所导致的劣化,优选为使具有作为连接基的-CH=CH-的化合物在液晶组合物中所含的量少,具体而言,优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选设为实质上为0(零)质量%。
在重视改善液晶组合物的粘度(η)及改善向列相-各向同性液相转移温度(Tni)的情形时,优选为使分子内具有氢原子可被卤素原子取代的2-甲基苯-1,4-二基的化合物在液晶组合物中所含的量少,具体而言,优选设为10质量%以下,更优选设为5质量%以下,进一步优选设为实质上为0(零)质量%。
液晶组合物中所含的化合物(液晶分子等)在具有结合有烯基的亚环己基来作为侧链的情形时,烯基的碳原子数优选为2~5。另外,液晶组合物中所含的化合物在具有结合有烯基的亚苯基来作为侧链的情形时,烯基的碳原子数优选为4~5,优选为烯基所具有的不饱和键和亚苯基不直接结合。
另外,在重视液晶组合物的稳定性的情形时,优选为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,进一步优选设为实质上为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。
在重视削减耗电的情形时,有效的是抑制背光(back light)的光量,因此,优选为提高液晶显示元件1的光的透过率。因此,优选为将KAVG的值设定较低。在重视改善响应速度的情形时,优选为将KAVG的值设定较高。
液晶组合物在25℃的折射率各向异性(Δn)(以下,也仅称「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℃的旋转粘度(γ1)(以下,也仅称「旋转粘度」)优选为小于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,可防止液晶层(液晶显示元件)的响应速度下降。
另外,液晶组合物中,优选为作为旋转粘度与折射率各向异性的值的函数的Z表示特定值。
[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-各向同性液相转移温度(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,可得到在实际使用的温度范围下可稳定地驱动的液晶层(液晶显示元件)。
液晶组合物的比电阻优选为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℃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,变得能以更低的电压来驱动液晶层(液晶显示元件)。
再者,以上所说明的液晶组合物除了上述液晶分子以外,根据用途,也可含有通常的向列液晶、层列液晶、胆固醇液晶、抗氧化剂、紫外线吸收剂等之类的其他化合物(分子)。
其中,在要求液晶组合物的化学稳定性的情形时,其他化合物优选为在其结构中不具有氯原子。另外,在要求液晶组合物对紫外线等光的稳定性的情形时,其他化合物优选为在其结构中不具有萘环等所代表的共轭长度长且在紫外区域存在吸收峰的缩合环等。
(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,一边适当地参考图1、2,一边对本实施方式的液晶显示元件进行说明。
图1是示意性地表示液晶显示元件的一个实施方式的分解立体图,图2是将图1中由I线包围的区域放大的俯视图。
再者,在图1及图2中,为便于说明,存在将各部的尺寸及它们的比率夸大表示而与实际情况不同的情形。另外,以下所示的材料、尺寸等为一例,本发明并不限定于它们,可在不脱离其主旨的范围内适当进行变更。
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及滤色器基板CF、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1基板2、设置于第1基板2的液晶层4侧的面的像素电极层5、及设置于第1基板2的与液晶层4相反侧的面的第1偏光板7。
另一方面,滤色器基板CF具有第2基板3、设置于第2基板3的液晶层4侧的公共电极层6、设置于第2基板3的与液晶层4相反侧的面的第2偏光板8、及设置于第2基板3与公共电极层6之间的滤色器9。
液晶层4为使用有负的介电常数各向异性的垂直取向型,在液晶层4中,在不对电极层5、6间施加电压的状态下,液晶分子相对于基板AM、CF几乎垂直取向。
即,本实施方式的液晶显示元件1具有第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、及第2偏光板8依序层叠而成的构成。
第1基板2及第2基板3分别由例如玻璃材料、或塑料材料之类的具有柔软性(可挠性)的材料形成。
第1基板2及第2基板3可均具有透光性,也可仅其中一者具有透光性。在后者的情形时,另一基板可由例如金属材料、硅材料之类的不透明材料构成。
像素电极层5如图2所示,具有用以供给扫描信号的多条闸极总线线11、用以供给显示信号的多条数据总线线12、及多个像素电极13。再者,在图2中示出一对闸极总线线11、11及一对数据总线线12、12。
多条闸极总线线11与多条数据总线线12相互交叉地配置成矩阵状,并通过由它们所包围的区域形成液晶显示元件1的单位像素。在各单位像素内形成有1个像素电极13。再者,各像素也可由多个子像素构成。
像素电极13例如可形成为具备相互正交而形成十字形状的2个干部、及自各干部分支并对各干部以约45°的角度倾斜的多个枝部的结构(所谓的鱼骨结构)。换句话说,像素电极13也可看作是具有具备形成在枝部彼此之间的狭缝的构造的电极。
通过该构造的像素电极13,液晶分子会一致地朝枝部相对于干部倾斜的4个方向倾斜取向。因此,在一个像素内形成被分割成4个的区域,而可拓广液晶显示元件1的视野角。
各枝部的宽度L优选为1~5μm左右,更优选为2~4μm左右。另外,相邻的枝部的间隔距离S优选为1~5μm左右,更优选为2~4μm左右。通过这样的构成,可使液晶分子更确实朝特定方向倾斜地取向。
在一对闸极总线线11、11之间,与闸极总线线11大致平行地设置有Cs电极14。另外,在闸极总线线11与数据总线线12相互交叉的交叉部附近设置有包含源极电极15及汲极电极16的薄膜晶体管。在汲极电极16设置有接触孔17。
闸极总线线11及数据总线线12优选为分别由例如Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或含有它们的合金形成,更优选为由Mo、Al或含有它们的合金形成。
为了提高光的透过率,像素电极13例如由透明电极构成。透明电极通过对ZnO、InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO(Indium Zinc Oxide,氧化铟锌)、ITO(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)、SnO、TiO、AZTO(AlZnSnO)之类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。另外,为了降低电阻,也可通过对非晶的ITO膜进行烧成而以多晶的ITO膜的形式形成透明电极。
另一方面,公共电极层6例如具有并设的多个条纹状的公共电极(透明电极)。该公共电极也可与像素电极13同样地形成。
滤色器9例如可通过颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等制作。
在颜料分散法中,将滤色器用的固化性着色组合物以成为规定图案的方式供给至第2基板3上后,通过加热或光照射而进行固化。针对红、绿、蓝3色进行该操作,由此可获得滤色器9。
再者,滤色器9也可配置于第1基板2侧。
另外,就防止漏光的观点而言,液晶显示元件1也可设置黑矩阵(未图示)。该黑矩阵优选为形成在与薄膜晶体管对应的部分。
再者,黑矩阵可与滤色器9一并配置于第2基板3侧,也可与滤色器9一并配置于第1基板2侧,也可分别分开地将黑矩阵配置于第1基板2侧、将滤色器9配置于第2基板3侧。另外,黑矩阵也可由使滤色器9的各色重合而使透过率降低的部分所构成。
有源矩阵基板AM与滤色器基板CF在它们的周缘区域,通过由环氧系热固化性组合物、丙烯酸系UV固化性组合物等所构成的密封材料(密封材)而相互地贴合。
再者,也可在有源矩阵基板AM与滤色器基板CF之间配置保持它们的间隔距离的间隔件。作为间隔件,例如可列举玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子之类的粒状间隔件、通过光刻法而形成的树脂制间隔柱等。
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左右。
第1偏光板7及第2偏光板8能以通过调整它们的透过轴的位置关系而使视野角、对比度变得良好的方式进行设计。具体而言,第1偏光板7及第2偏光板8优选为以它们的透过轴以常黑模式作动且相互正交的方式进行配置。特别优选为第1偏光板7及第2偏光板8中的任一者以其透过轴与施加电压时的液晶分子的取向方向呈约45°的方式配置。
另外,在使用第1偏光板7及第2偏光板8的情形时,优选为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。进而,液晶显示元件1也可具备用以扩大视野角的相位差膜。
再者,液晶显示元件1中,可在有源矩阵基板AM与滤色器基板CF中的至少一者的液晶层4侧,以与液晶层4接触的方式,设置聚酰亚胺取向膜等取向膜。换句话说,在本发明中,通过使用如上所述的液晶组合物,有源矩阵基板AM与滤色器基板CF中的至少一基板也可不具有取向膜。
(液晶显示元件的制造方法)
接着,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:准备工序[1],其准备基板及液晶组合物;组装工序[2],其将各部分进行组装;及聚合工序[3],其使取向助剂及聚合性化合物中的至少一者聚合。
[1]准备工序
首先,准备有源矩阵基板AM、滤色器基板CF、及如上述的液晶组合物。
[2]组装工序
接着,沿着有源矩阵基板AM及滤色器基板CF的至少一者的缘部,使用分注器将密封材料描绘成死循环堤状。
其后,将规定量的液晶组合物滴加至密封材料的内侧后,在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。
在这样的滴加注入(ODF:One Drop Fill)法中,必须根据液晶显示元件1的尺寸滴加最优选的注入量。如上述的液晶组合物例如滴加时所产生的滴加装置内的急剧的压力变化、对冲击的影响较少,可长时间稳定地持续滴加。因此,可将液晶显示元件1的良率维持较高。
尤其是智能型手机经常使用的小型液晶显示元件由于液晶组合物的最优选注入量较少,因此将其偏差量控制在一定范围内本身困难。然而,通过使用如上述的液晶组合物,即便在小型液晶显示元件中,也可准确地滴加稳定且最优选的注入量。
另外,通过ODF法,可抑制将液晶组合物滴加至基板时的滴痕的产生。再者,所谓滴痕,是在显示成黑色的情形时滴加液晶组合物的痕迹呈白色浮现的现象。
之后,通过照射紫外线(活性能量线)及加热,使密封材料固化。再者,根据密封材料的种类,可仅以照射紫外线及加热中的任一种进行密封材料的固化。
[3]聚合工序
接着,通过对液晶组合物照射紫外线、电子束之类的活性能量线而使取向助剂及聚合性化合物中的至少一者聚合。
由此,在液晶层4的界面形成控制液晶取向的聚合物层(取向助剂及聚合性化合物中的至少一者的聚合物),获得液晶显示元件1。
为了对液晶分子赋予充分的预倾角,适度的聚合速度较为理想。因此,在聚合时,优选为单一、并用或依序照射活性能量线。在使用紫外线的情形时,可使用偏光光源,也可使用非偏光光源。
再者,在如本实施方式那样在以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形时,至少位于照射面侧的基板必须对活性能量线具有适当的透过性。
另外,聚合可如下所述那样以数个阶段进行。具体而言,首先调整电场、磁场或温度等条件,使液晶分子的取向状态变化。在该状态下对液晶组合物照射活性能量线,使取向助剂及聚合性化合物中的至少一者聚合。接着,不施加电场或磁场,而是对液晶组合物照射活性能量线,使残存的未聚合物(残存单体)聚合。
尤其是在使用紫外线的情形时,优选为一面对液晶组合物施加交流电场,一面照射紫外线。
所施加的交流的频率优选为10Hz~10kHz左右,更优选为60Hz~10kHz左右。
所施加的交流的电压依存于液晶显示元件1的所期望的预倾角而选择。即,通过调整所施加的交流的电压,可控制液晶显示元件1的预倾角。赋予液晶分子的预倾角优选为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为该范围,可充分提高液晶显示元件1的响应速度,并可防止对比度下降。
照射紫外线时的温度优选为保持液晶组合物的液晶状态的温度范围内。具体温度优选为接近室温的温度、即典型而言为15~35℃左右。
作为产生紫外线的灯,可使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯、荧光管等。
另外,所照射的紫外线优选为具有并非液晶组合物的吸收波长区域的波长的紫外线,更优选为视需要将特定波长截断后使用。
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。再者,也可一面使强度变化,一面照射紫外线。
所照射的紫外线的能量可适当调整,优选为10mJ/cm2~500J/cm2左右,更优选为100mJ/cm2~200J/cm2左右。
另外,照射紫外线的时间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。
再者,在[2]组装工序中,也可使用真空注入法代替滴加注入(ODF)法。例如,在真空注入法中,首先沿着有源矩阵基板AM及滤色器基板CF的至少一者的缘部,以留着注入口的方式对密封材料进行丝网印刷。其后,通过对2个基板AM、CF进行贴合、加热而使密封材料热固化。接着,在真空下将液晶组合物经由注入口注入两个基板AM、CF间的由密封材划分的空间内后,密封注入口。然后,移行至[3]聚合工序。
以如上方式获得的液晶显示元件1优选为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型的液晶显示元件,更优选为PSA型的液晶显示元件。
以上,基于实施方式对本发明的取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件进行了说明,但本发明并不限于此,各构成可置换成具有同样功能的任意构成,也可追加其他任意构成。
实施例
以下,列举实施例来对本发明进行具体说明,但本发明并不限于它们。
针对液晶混合物所测得的特性如下所述。
Tni:向列相-各向同性液相转移温度(℃)
Δn:在293K的折射率各向异性
Δε:在293K的介电常数各向异性
γ1:在293K的旋转粘度(mPa·s)
K11:在293K的扩散的弹性常数(pN)
K33:在293K的弯曲的弹性常数(pN)
再者,针对各实施例及各比较例中所使用的化合物的记载,使用以下的简称。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的直链状的烷基
-On -OCnH2n+1:碳原子数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-:戊稀基
(连接结构)
-nO- -CnH2nO-
(环结构)
[化114]
针对液晶混合物LC-1、LC-2的组成及物性,示于以下的表1。
[表1]
取向助剂中使用下述取向助剂(A)~(C)。
[化115]
[化116]
[化117]
聚合性化合物中使用下述聚合性化合物(X)~(Z)。
[化118]
[化119]
[化120]
1.液晶组合物的制备
(实施例1)
以取向助剂(A)成为0.3质量%、取向助剂(B)成为0.3质量%的方式对LC-1混合取向助剂(A)及取向助剂(B),进行加热溶融,由此制得液晶组合物。
(实施例2~14、比较例1~4)
除了将液晶混合物、取向助剂及聚合性化合物的种类及添加量如表1所示那样进行变更以外,以与实施例1相同方式,制得液晶组合物。
2.评价
2-1.低温保存性的评价
首先,使用膜滤器(Agilent Technologies公司制造,PTFE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,去除溶存空气。
接着,以丙酮对其进行洗涤,秤量0.5g至充分干燥的小玻璃瓶中,在-25℃的环境下静置14天。
之后,以目视观察有无析出,根据以下4个阶段的评价基准来进行判定。
[评价基准]
◎:即便静置14天后,也无法确认到析出。
○:静置7天后,确认到析出。
△:静置3天后,确认到析出。
×:静置1天后,确认到析出。
2-2.垂直取向性的评价
首先,制作:在绝缘层上具有由经图案化的透明的公共电极形成的透明电极层、具备滤色器层且不具有取向膜的第1基板(公共电极基板);及具有像素电极层且不具有取向膜的第2基板(像素电极基板),该像素电极层具有通过有源元件驱动的透明像素电极。
接着,将液晶组合物滴加于第1基板上后,夹持于第2基板上,在常压以110℃2小时的条件使密封材固化,从而得到单元间隙3.2μm的液晶单元。
使用偏光显微镜观察此时的垂直取向性及滴痕等取向不均,根据以下4个阶段的评价基准来进行评价。
[评价基准]
◎:遍及全面均匀地垂直取向
○:仅非常些许地有取向缺陷,且为可容忍的水平
△:具有取向缺陷,为无法容忍的水平
×:取向不良非常严重
2-3.预倾角稳定性的评价
针对于评价2-2中制得的液晶单元,使用预倾角测定系统(SYMTEC公司制造,「OPTIPRO」)测定液晶分子的预倾角。将此预倾角设为初期值。
接着,一边对液晶单元施加频率100Hz、30V的矩形电压,一边从背光(back light)连续照光10小时。然后,再次测定预倾角,设为预倾角(试验后值)。
将从测得的预倾角(初期值)减去预倾角(试验后值)的值设为预倾角变化量(=预倾角变化的绝对值)[°],根据以下基准来进行评价。
[评价基准]
A:小于0.5°的变化
B:0.5~1°的变化
C:超过1°的变化
预倾角变化量越接近0[°],预倾角的变化所导致的显示不良的发生的可能性越是变得更低。
将以上结果示于以下表2。
[表2]
如表2所示,可知:各实施例中所获得的液晶组合物与各比较例中所获得的液晶组合物相比,低温保存性及垂直取向性良好,适于在不具有取向膜的液晶单元中达成垂直取向。另外,在使用有各实施例所获得的液晶组合物的液晶单元中,预倾角稳定性良好。
在各实施例所获得的液晶组合物中,充足量的取向助剂稳定地溶解。因此,如果将液晶组合物滴加于基板上,则取向助剂在基板表面润湿扩展,且附着于表面。其结果,取向助剂的介晶基相对于基板表面垂直地立起,其与液晶分子相互作用,从而使液晶分子垂直取向。另外,由于使用具有彼此结构不同的介晶基的多种取向助剂,因此,在介晶基彼此之间容易形成液晶分子进入的空间,通过与液晶分子的相互作用增强,液晶分子的垂直取向性提高。进一步,认为:如果使多种取向助剂聚合,则交联状态变得更为复杂,所得到的聚合物的结构稳定性提高,由此预倾角稳定性提高。
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:闸极总线线
12:数据总线线
13:像素电极
14:Cs电极
15:源极电极
16:汲极电极
17:接触孔
Claims (16)
1.一种取向助剂,其为使液晶分子自发地取向的取向助剂,其特征在于,含有:
具有极性基的第1化合物;及
与该第1化合物不同、但具有与所述极性基相同的极性基的第2化合物。
3.根据权利要求1或2所述的取向助剂,其中,所述极性基含有1~3个羟基。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的取向助剂,其中,所述第1化合物及所述第2化合物分别含有至少一个聚合性基。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的取向助剂,其中,所述第1化合物及所述第2化合物分别含有介晶基,
所述极性基或所述聚合性基直接与所述介晶基结合,或经由间隔基而与所述介晶基结合。
7.根据权利要求6所述的取向助剂,其中,所述第1化合物及所述第2化合物分别含有取向诱导基,该取向诱导基结合于所述介晶基的与所述极性基的相反侧、且具有诱导液晶分子的取向的功能。
8.根据权利要求7所述的取向助剂,其中,所述取向诱导基由下述通式(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个或不邻接的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,所述烷基中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素基取代,*表示结合键。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的取向助剂,其中,所述间隔基为碳原子数1~30的亚烷基,其中,该亚烷基中的-CH2-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,所述亚烷基中的氢原子可被卤素原子取代。
10.根据权利要求6~9中任一项所述的取向助剂,其中,所述介晶基由下述通式(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-能以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代,
AAL1及AAL2分别独立地表示2价的环式基,
ZAL1、AAL1及AAL2中的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被卤素基、所述极性基、PAP1-SpAP1-或1价的有机基取代,PAP1表示所述聚合性基,SpAP1表示单键或所述间隔基,
在分子内存在多个ZAL1及AAL1的情形时,分别可相互相同,也可不同,
mAL1表示1~5的整数,
*表示结合键。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的取向助剂,其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,所述烷基中所存在的1个或不邻接的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,所述烷基中所存在的1个或2个以上的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
Pp1及Pp2分别独立地表示下述通式(Pp1-1)~式(Pp1-9)的任一者,
[化6]
式中,Rp11及Rp12分别独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤化烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、或-CH2-,tp11表示0、1或2,在分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11及/或tp11的情形时,它们可相同,也可不同,*表示结合键,
Spp1及Spp2分别独立地表示单键或所述间隔基,
Zp1及Zp2分别独立地表示单键、-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分别独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情形时,它们可相同,也可不同,
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地表示选自由下述基(ap)、基(bp)、基(cp)所组成的组中的基,所述基(ap)、基(bp)及基(cp)中所存在的氢原子可分别独立地被卤素原子、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,该基中所存在的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-取代,
(bp)1,4-亚苯基,该基中所存在的1个-CH=或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代,及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基,这些基中所存在的1个-CH=或不邻接的2个以上的-CH=可被-N=取代,
mp1表示0、1、2或3,
在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2及/或Pp2的情形时,它们可相同,也可不同,在mp1为0且Ap1为所述基(cp)所表示的基的情形时,Ap3也可为单键,
*表示结合键。
12.一种液晶组合物,其特征在于,含有权利要求1~11中任一项所述的取向助剂、及介电常数各向异性Δε为负的液晶分子。
13.一种液晶显示元件,其特征在于,具备两个基板、及设置在该两个基板间的液晶层,该液晶层含有权利要求12所述的液晶组合物。
14.根据权利要求13所述的液晶显示元件,其中,所述液晶层含有所述第1化合物及所述第2化合物中的至少一者的聚合物。
15.根据权利要求13或14所述的液晶显示元件,其为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。
16.根据权利要求13~15中任一项所述的液晶显示元件,其中,所述两个基板中的至少一个基板不具有取向膜。
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