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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine nematische Flüssigkristallzusammensetzung, die als ein elektrooptisches Flüssigkristallanzeigematerial nützlich ist und positive dielektrische Anisotropie (Δε) aufweist und ihre Verwendung.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Flüssigkristallanzeigevorrichtungen werden in Armbanduhren, Taschenrechnern, verschiedenen Messinstrumenten, Automobilarmaturenbrettern, Textverarbeitungsgeräten, elektronischen Organizern, Druckern, Computern, Fernsehgeräten, Uhren, Werbetafeln usw. eingesetzt. Typische Beispiele für den Flüssigkristallanzeigemodus umfassen den TN (Twisted Nematic)-Modus, den STN (Super Twisted Nematic)-Modus, einen VA-Modus mit vertikaler Ausrichtung unter Verwendung von TFTs (Dünnfilmtransistoren, engl. Thin Film Transistors) und einen IPS (In-Plane Switching)-Modus/FFS-Modus mit horizontaler Ausrichtung. In diesen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen verwendete Flüssigkristallzusammensetzungen müssen gegenüber äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit, Luft, Wärme und Licht stabil sein, in einem Temperaturbereich in einer Flüssigkristallphase vorliegen, der so weit wie möglich im Bereich um Raumtemperatur herum liegt, eine geringe Viskosität aufweisen und bei einer niedrigen Ansteuerspannung betriebsfähig sein. Eine Flüssigkristallzusammensetzung besteht aus mehreren bis Dutzenden von Verbindungen, um die dielektrische Anisotropie (Δε), die Brechungsindexanisotropie (Δn) und/oder andere Eigenschaften für einzelne Anzeigevorrichtungen zu optimieren.
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Eine Anzeige mit vertikalem Ausrichtungsmodus verwendet eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer negativen Δε. Eine Anzeige mit horizontalem Ausrichtungsmodus wie eine TN-, STN- oder IPS-Modus-Anzeige verwendet eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer positiven Δε. In den letzten Jahren wurde ein Ansteuerungsmodus berichtet, mit dem eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer positiven Δε ohne eine angelegte Spannung senkrecht ausgerichtet wird und ein Bild angezeigt wird, indem ein elektrisches Feld im IPS/FFS-Modus angelegt wird, und die Notwendigkeit für eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer positiven Δε steigt. Mittlerweile sind Niederspannungsansteuerung, Hochgeschwindigkeitsansprechzeit und ein breiter Betriebstemperaturbereich in allen Ansteuerungsmodi erforderlich. Anders ausgedrückt ist eine positive Δε mit einem großen Absolutwert, einer niedrigen Viskosität (η) und einer hohen Übergangstemperatur von der nematischen Phase in die isotrope flüssige Phase (Tni) erwünscht. Aufgrund der Einstellung von Δn × d, welches das Produkt von Δn und einem Zellspalt (d) ist, ist es zudem erforderlich, Δn der Flüssigkristallzusammensetzung einzustellen, derart, dass sie in einem geeigneten Bereich entsprechend des Zellspalts liegt. Da Hochgeschwindigkeitsansprechzeit bei der Anwendung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Fernsehgerät oder dergleichen wichtig ist, ist außerdem eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einem kleinen γ1 erforderlich.
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Es wurden Flüssigkristallzusammensetzungen offenbart, die eine Verbindung mit einer positiven Δε, die durch Formel (A-1) oder (A-2) dargestellt wird, als konstitutionellen Bestandteil einer Flüssigkristallzusammensetzung verwenden (PTL 1 bis PTL 4). Diese Flüssigkristallzusammensetzungen erreichen jedoch keine ausreichend niedrige Viskosität.
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Die
EP 1 658 350 B1 (PTL 5) beschreibt Flüssigkristallmedien zur Verwendung in elektrooptischen Vorrichtungen. Diese enthalten spezielle Verbindungen, die eine Tetrahydropyran-2-5-diyl-Gruppe enthalten können.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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- PTL 1: WO96/32 365 A1
- PTL 2: JP 09-157202 A
- PTL 3: WO98/23 564 A1
- PTL 4: JP 2003-183656 A
- PTL 5: EP 1 658 305 B1
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Das technische Problem
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkristallzusammensetzung bereitzustellen, die eine auf einen gewünschten Wert eingestellte Brechungsindexanisotropie (Δn) und eine positive dielektrische Anisotropie (Δε) aufweist und eine ausreichend niedrige Viskosität (η) ohne eine Verschlechterung des Temperaturbereichs der nematischen Phase zeigt, indem die Abnahme der Übergangstemperatur von der nematischen Phase in die isotrope flüssige Phase (Tni) und die Erhöhung der unteren Grenztemperatur der nematischen Phase unterdrückt werden.
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Lösung des Problems
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben verschiedene Fluorderivate untersucht und gefunden, dass die Aufgabe durch die Kombination von bestimmten Verbindungen erreicht werden kann. Somit wurde die vorliegende Erfindung gemacht.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer positiven dielektrischen Anisotropie bereit, die eine oder mehrere Verbindungen enthält, ausgewählt aus Verbindungen, die durch die weiter unten und in Anspruch 1 gezeigten allgemeinen Formeln (LC0-7), (LC0-8), (LC0-9), (LC0-23), (LC0-24), (LC0-26), (LC0-27), (LC0-29), (LC0-40), (LC0-51), (LC0-52), (LC0-53), (LC0-110) und (LC0-111) dargestellt werden, und eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus einer Gruppe von Verbindungen, die durch allgemeine Formel (LC1) bis allgemeine Formel (LC5) dargestellt werden. Die Verbindungen der allgemeinen Formeln (LC0-7), (LC0-8), (LC0-9), (LC0-23), (LC0-24), (LC0-26), (LC0-27), (LC0-29), (LC0-40), (LC0-51), (LC0-52), (LC0-53), (LC0-110) und (LC0-111) sind spezielle Verbindungen der nachfolgend gezeigten allgemeinen Formel (LC0). Zusätzlich zu ersteren kann die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung weitere Verbindungen der allgemeinen Formel (LC0) enthalten.
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(In den Formeln stehen R
01 bis R
41 jeweils unabhängig für eine Alkylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, wobei eine oder mehrere -CH
2- in der Alkylgruppe jeweils durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF
2O- oder -OCF
2- ersetzt sein kann bzw. können, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, und ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkylgruppe jeweils durch ein Halogen ersetzt sein kann bzw. können; R
51 und R
52 jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen stehen, wobei ein oder mehrere -CH
2- in der Alkylgruppe jeweils durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- oder -C≡C- ersetzt sein können, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind und können jeweils für -OCF
3 oder -CF
3- stehen, wenn nachstehend beschriebene A
51 oder A
53 für einen Cyclohexanring steht; und A
01 bis A
42 unabhängig voneinander jeweils für eine der folgenden Strukturen stehen:
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(In den Strukturen kann bzw. können eine oder mehrere -CH
2- im Cyclohexanring jeweils durch -O- ersetzt sein, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, in den Strukturen kann bzw. können eine oder mehrere -CH= im Benzolring jeweils durch -N= ersetzt sein, solange Stickstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind; und stehen X
61 und X
62 jeweils unabhängig voneinander für -H, -Cl, -F, -CF
3 oder -OCF
3); A
51 bis A
53 stehen jeweils unabhängig voneinander für eine beliebige der folgenden Strukturen:
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(In den Formeln kann bzw. können eine oder mehrere -CH2CH2- im Cyclohexanring jeweils durch -CH=CH-, -CF2O- oder -OCF2-ersetzt sein, und eine oder mehrere -CH= im Benzolring kann bzw. können durch -N= ersetzt sein, solange Stickstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind; steht X01 für ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom; stehen X11 bis X43 jeweils unabhängig voneinander für -H, -Cl, -F, -CF3 oder -OCF3; stehen Y01 bis Y41 jeweils für -Cl, -F, -OCHF2, -CF3 oder -OCF3; stehen Z01 und Z02 jeweils unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCF2- oder -CF2O-; stehen Z31 bis Z42 jeweils unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCF2- oder -CF2O-, wobei mindestens eine der vorhandenen Z31 und Z32 für eine Gruppe außer einer Einfachbindung steht; stehen Z51 und Z52 stehen jeweils unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- oder -CF2O-; stehen m01 bis m51 jeweils unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 3; sind m01 + m02, m31 + m32 und m41 + m42 jeweils unabhängig voneinander 1, 2, 3 oder 4, und wenn eine Vielzahl von A01, A03, A23, A31, A32, A41, A42, A52, Z01, Z02, Z31, Z32, Z41, Z42 und/oder Z52 vorhanden sind, können sie gleich oder verschieden sein.)
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Die Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt eine positive Δε mit einem großen Absolutwert. Außerdem ist η niedrig, die Rotationsviskosität (γ1) ist klein, die Flüssigkristalleigenschaften sind ausgezeichnet, und über einen breiten Temperaturbereich wird eine stabile Flüssigkristallphase erreicht. Darüber hinaus ist die Flüssigkristallzusammensetzung gegenüber Wärme, Licht, Wasser usw. chemisch stabil, kann bei Niederspannung betrieben werden und ist praktisch und weist eine hohe Zuverlässigkeit auf.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Anmeldung enthält eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus Verbindungen, die durch die allgemeinen Formeln (LC0-7), (LC0-8), (LC0-9), (LC0-23), (LC0-24), (LC0-26), (LC0-27), (LC0-29), (LC0-40), (LC0-51), (LC0-52), (LC0-53), (LC0-110) und (LC0-111) dargestellt werden, und kann zusätzlich eine oder mehrere andere Verbindungen, ausgewählt aus Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC0) oben dargestellt werden, enthalten und sie enthält eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus einer Verbindungsgruppe, bestehend aus Verbindungen, die durch die allgemeinen Formeln (LC1) bis (LC5) dargestellt werden. Da bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung eine stabile Flüssigkristallphase selbst bei niedriger Temperatur vorliegt, kann die Flüssigkristallzusammensetzung als eine praktische Flüssigkristallzusammensetzung angesehen werden.
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In den allgemeinen Formeln (LC0) bis (LC5) stehen R
01 bis R
52 vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, und sie sind vorzugsweise linear. Wenn R
01 bis R
52 Alkenylgruppen darstellen sollen, erfolgt die Auswahl vorzugsweise aus den durch die Formeln (R1) bis (R5) dargestellten Gruppen.
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(In jeder Formel steht der schwarze Punkt für eine Verbindungsstelle mit einem Ring.) Falls A01, A11, A21, A31, A41, A51 und A53 jeweils eine trans-1,4-Cyclohexylengruppe darstellen, sind Verbindungen, die durch die Formeln (R1), (R2) und (R4) dargestellt werden, besonders bevorzugt. Es ist ganz besonders bevorzugt, dass eine oder mehrere Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC5) dargestellt wird bzw. werden, enthalten ist bzw. sind, wobei mindestens eine, die aus R51 und R53 ausgewählt ist, für eine Alkenylgruppe steht, die aus jenen ausgewählt ist, die durch Formeln (R1) bis (R5) dargestellt werden. A01 bis A42 stehen vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander für eine trans-1,4-Cyclohexylengruppe, eine 1,4-Phenylengruppe, eine 3-Fluor-1,4-Phenylengruppe, eine 3,5-Difluor-1,4-phenylengruppe oder eine Tetrahydropyran-2,5-diylgruppe. Falls einige von A01 bis A42 für Tetrahydropyran-2,5-diylgruppen stehen sollen, stehen A01, A11, A21, A31 und A41 vorzugsweise für diese Gruppe. Verbindungen, die eine Tetrahydropyran-2,5-diylgruppe enthalten, umfassen Verbindungen, die durch allgemeine Formel (LC0-7) bis allgemeine Formel (LC0-9), allgemeine Formel (LC0-23), allgemeine Formel (LC0-24), allgemeine Formel (LC0-26), allgemeine Formel (LC0-27), allgemeine Formel (LC0-29), allgemeine Formel (LC0-40), allgemeine Formel (LC0-51) bis allgemeine Formel (LC0-53), allgemeine Formel (LC0-110), allgemeine Formel (LC0-111), allgemeine Formel (LC2-9) bis allgemeine Formel (LC2-14), allgemeine Formel (LC3-23) bis allgemeine Formel (LC3-32), allgemeine Formel (LC4-12) bis allgemeine Formel (LC4-14), allgemeine Formel (LC4-16), allgemeine Formel (LC4-19) und allgemeine Formel (LC4-22) dargestellt werden.
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A51 bis A53 stehen vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander für eine trans-1,4-Cyclohexylengruppe, eine 1,4-Phenylengruppe, eine 3-Fluor-1,4-phenylengruppe oder eine 2-Fluor-1,4-phenylengruppe.
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Z01 und Z02 stehen vorzugsweise unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -OCF2- oder -CF2O-. Falls eine der vorhandenen Z01 und Z02 für -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCF2- oder -CF2O- steht, steht die andere für eine Einfachbindung. Besonders bevorzugt steht sowohl Z01 als auch Z02 für eine Einfachbindung.
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Z31 bis Z42 stehen vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- oder -CF2O-. Falls eine der vorhandenen Z31 bis Z42 für -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCF2- oder -CF2O- steht, stehen die anderen vorzugsweise für eine Einfachbindung.
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Z51 und Z52 stehen vorzugsweise unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -OCF2- oder -CF2O-. Falls eine der vorhandenen Z51 und Z52 für -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- oder -CF2O-steht, steht die andere vorzugsweise für eine Einfachbindung. Besonders bevorzugt steht sowohl Z51 als auch Z52 für eine Einfachbindung.
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In der allgemeinen Formel (LC0) steht X01 vorzugsweise für F, da eine deutlich niedrigere Viskosität (n) bezogen auf eine hohe dielektrische Anisotropie (Δε) oder das gleiche Niveau von dielektrischer Anisotropie (Δε) erreicht wird. X11 bis X43 stehen vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander für H oder F, und X11, X21, X31 und X41 stehen vorzugsweise jeweils für F.
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Y01 bis Y41 stehen besonders bevorzugt jeweils unabhängig voneinander für F, CF3 oder OCF3. Während m01 bis m51 jeweils unabhängig für eine ganze Zahl von 0 bis 3 stehen können, ist m01 + m02 besonders bevorzugt 1 oder 2, m21 ist besonders bevorzugt 0, m31 + m32 ist besonders bevorzugt 1, 2 oder 3, und m41 + m42 ist besonders bevorzugt 1 oder 2.
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Die Flüssigkristallverbindung, die durch die allgemeine Formel (LC0) dargestellt wird, ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch eine der allgemeinen Formeln (LC0-a) bis (LC0-h) dargestellt wird. (In den Formeln sind R
01, A
01, A
02, A
03, Z
01, Z
02, X
01 und Y
01 die gleichen wie jene in der allgemeinen Formel (LC0) und wenn zwei oder mehr A
01 und A
03 und/oder Z
01 und Z
02 vorliegen, können sie gleich oder verschieden sein).
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Besonders bevorzugt sind die Verbindungen, die durch allgemeine Formel (LC0-1) bis allgemeine Formel (LC0-111) dargestellt werden (wobei die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus Verbindungen, die durch die allgemeinen Formeln (LC0-7), (LC0-8), (LC0-9), (LC0-23), (LC0-24), (LC0-26), (LC0-27), (LC0-29), (LC0-40), (LC0-51), (LC0-52), (LC0-53), (LC0-110) und (LC0-111) dargestellt werden, enthält und zusätzlich eine oder mehrere der anderen Verbindungen enthalten kann):
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(In den Formeln ist R die gleiche wie R01 in der allgemeinen Formel (LC0), „-F,CF3,OCF3” gibt an, dass Y01 jeweils unabhängig voneinander für eine von -F, CF3 und OCF3 steht und „(-F)” gibt an, dass H oder F als Substituent dienen.) Verbindungen, die durch allgemeine Formel (LC0-1) bis allgemeine Formel (LC0-19) dargestellt werden, sind besonders bevorzugt, da sie eine hohe dielektrische Anisotropie (Δε), eine bemerkenswert niedrige Viskosität (η) und eine gute Kompatibilität aufweisen. Verbindungen, die durch die allgemeinen Formeln (LC0-20) bis allgemeine Formel (LC0-111) dargestellt werden, sind besonders bevorzugt, da sie eine hohe dielektrische Anisotropie (Δε), eine relativ niedrige Viskosität (η) und eine hohe Übergangstemperatur von der nematischen Phase in die isotrope flüssige Phase (Tni) aufweisen.
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Die durch die allgemeine Formel (LC2) dargestellten Verbindungen sind besonders bevorzugt Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC2-1) bis allgemeine Formel (LC2-14) dargestellt werden:
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(In den Formeln stehen X23, X24, X25 und X26 jeweils unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom, Cl, F, CF3 oder OCF3 und X22, R21 und Y21 sind die gleichen wie jene in der allgemeinen Formel (LC2)). Die Gruppe von Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC2-1) bis allgemeine Formel (LC2-4) und die allgemeine Formel (LC2-9) bis allgemeine Formel (LC2-11) dargestellt werden, ist besonders bevorzugt.
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Die durch die allgemeine Formel (LC3) dargestellten Verbindungen sind besonders bevorzugt Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC3-1) bis allgemeine Formel (LC3-32) nachstehend dargestellt werden:
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(In den Formeln stehen X33, X34, X35, X36, X37 und X38 jeweils unabhängig voneinander für H, Cl, F, CF3 oder OCF3, und X32, R31, A31, Y31 und Z31 sind die gleichen wie jene in der allgemeinen Formel (LC3)). Unter diesen wird die Gruppe der Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC3-5), die allgemeine Formel (LC3-15) und die allgemeine Formel (LC3-20) bis allgemeine Formel (LC3-32) dargestellt werden, besonders bevorzugt in Kombination mit der wesentlichen Komponente der vorliegenden Erfindung eingesetzt, die durch die allgemeinen Formeln (LC0-7), (LC0-8), (LC0-9), (LC0-23), (LC0-24), (LC0-26), (LC0-27), (LC0-29), (LC0-40), (LC0-51), (LC0-52), (LC0-53), (LC0-110) und (LC0-111) dargestellt wird. Besonders bevorzugt wird eine Verbindung, die aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die durch die allgemeine Formel (LC3-20) und die allgemeine Formel (LC3-21) dargestellt werden, wobei X33 und X34 jeweils für F und/oder die Gruppe von Tetrahydropyranring-haltigen Verbindungen stehen, die durch die allgemeine Formel (LC3-25), die allgemeine Formel (LC3-26) und die allgemeine Formel (LC3-30) bis allgemeine Formel (LC3-32) dargestellt werden, vorzugsweise in Kombination mit der wesentlichen Komponente der vorliegenden Erfindung eingesetzt.
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Die durch die allgemeine Formel (LC4) dargestellten Verbindungen sind besonders bevorzugt Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC4-1) bis allgemeine Formel (LC4-23) nachstehend dargestellt werden:
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(In den Formeln stehen X44, X45, X46 und X47 jeweils unabhängig voneinander für H, Cl, F, CF3 oder OCF3 und X42, X43, R41 und Y41 sind die gleichen wie jene in der allgemeinen Formel (LC4).) Unter diesen wird die Gruppe von Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (LC4-1) bis allgemeine Formel (LC4-3), die allgemeine Formel (LC4-6), die allgemeine Formel (LC4-9), die allgemeine Formel (LC4-10) und die allgemeine Formel (LC4-12) bis allgemeine Formel (LC4-17) dargestellt werden, besonders bevorzugt in Kombination mit der wesentlichen Komponente der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Darüber hinaus wird unter diesen eine Verbindung, die aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die durch die allgemeine Formel (LC4-9) bis allgemeine Formel (LC4-11) und die allgemeine Formel (LC4-15) bis allgemeine Formel (LC4-17) dargestellt werden, wobei X44 und/oder X45 für F stehen, besonders bevorzugt in Kombination mit der wesentlichen Komponente der vorliegenden Erfindung eingesetzt.
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Die durch die allgemeine Formel (LC5) dargestellten Verbindungen sind besonders bevorzugt Verbindungen, die durch allgemeine Formel (LC5-1) bis allgemeine Formel (LC5-26) nachstehend dargestellt werden:
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(In den Formeln sind R
51 und R
52 die gleichen wie jene in der allgemeinen Formel (LC5).) Unter diesen wird die Gruppe von Verbindungen, die durch allgemeine Formel (LC5-1) bis allgemeine Formel (LC5-8), allgemeine Formel (LC5-14), allgemeine Formel (LC5-16) und allgemeine Formel (LC5-18) bis allgemeine Formel (LC5-26) dargestellt werden, besonders bevorzugt in Kombination mit der wesentlichen Komponente der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Mindestens eine von R
51 und R
52 in der allgemeinen Formel (LC5-1) und der allgemeinen Formel (LC5-4) steht vorzugsweise für eine Alkenylgruppe und besonders bevorzugt für eine Alkenylgruppe, die aus jenen ausgewählt ist, die durch Formeln (R1) bis (R5) nachstehend dargestellt werden:
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Bevorzugt ist bzw. sind eine oder mehrere der durch die allgemeine Formel (LC5) dargestellten Verbindungen enthalten. Der Gehalt davon beträgt vorzugsweise 20 bis 70 Massen-% und besonders bevorzugt 30 bis 70 Massen-%.
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Die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält eine durch die allgemeinen Formeln (LC0-7), (LC0-8), (LC0-9), (LC0-23), (LC0-24), (LC0-26), (LC0-27), (LC0-29), (LC0-40), (LC0-51), (LC0-52), (LC0-53), (LC0-110) und (LC0-111) dargestellte Verbindung und eine Verbindung, die aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die durch allgemeine Formel (LC1) bis allgemeine Formel (LC5) dargestellt werden. Die Verbindungen der allgemeinen Formeln (LC0-7), (LC0-8), (LC0-9), (LC0-23), (LC0-24), (LC0-26), (LC0-27), (LC0-29), (LC0-40), (LC0-51), (LC0-52), (LC0-53), (LC0-110) und (LC0-111) sind Verbindungen mit einer Tetrahydropyran-2,5-diylgruppe und der Gehalt dieser liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 Massen und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 Massen-%.
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Die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine Viskosität η von 20 mPa·s oder weniger bei 20°C.
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Die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine oder mehrere optisch aktive Verbindungen enthalten. Die optisch aktiven Verbindungen können beliebige sein, die Flüssigkristallmoleküle verdrehen und ausrichten können. Da sich die Verdrehung normalerweise in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, können mehrere optisch aktive Verbindungen verwendet werden, um eine gewünschte Temperaturabhängigkeit zu erhalten. Um den Temperaturbereich der nematischen Flüssigkristallphase, die Viskosität und dergleichen nicht nachteilig zu beeinflussen, ist es bevorzugt, optisch aktive Verbindungen auszuwählen, die einen starken Verdrehungseffekt haben. Beispiele für solche aufzunehmenden, optisch aktiven Verbindungen umfassen Flüssigkristalle wie cholesterinisches Nonanoat und Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (CH-1) bis allgemeine Formel (CH-6) nachstehend dargestellt werden:
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(In den Formeln stehen R
c1, R
c2 und R* jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, wobei ein oder mehrere -CH
2- in der Alkylgruppe jeweils durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF
2O- oder -OCF
2- ersetzt sein können, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, und ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkylgruppe können jeweils durch ein Halogen ersetzt sein; R* umfasst mindestens eine optisch aktive Gruppe mit verzweigter Kette oder einen Halogensubstituent; Z
c1 und Z
c2 stehen jeweils unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH
2CH
2-, -(CH
2)
4-, -COO-, -OCO-, -OCH
2, -CH
2O-, -OCF
2- oder -CF
2O-; D
1 und D
2 stehen jeweils für einen Cyclohexanring oder einen Benzolring, wobei ein oder mehrere -CH
2- im Cyclohexanring jeweils durch -O- ersetzt sein kann bzw. können, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, ein oder mehrere -CH
2CH
2- im Ring jeweils durch -CH=CH-, -CF
2O- oder -OCF
2- ersetzt sein kann bzw. können, eine oder mehrere -CH= im Benzolring jeweils durch -N= ersetzt sein kann bzw. können, solange Stickstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, und ein oder mehrere Wasserstoffatome im Ring jeweils durch F, Cl oder CH
3 ersetzt sein kann bzw. können; t
1 und t
2 stehen jeweils für 0, 1, 2 oder 3; und MG*, Q
c1 und Q
c2 stellen die nachfolgende Struktur dar:
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(In der Formel stehen D3 und D4 jeweils für einen Cyclohexanring oder einen Benzolring, wobei eine oder mehrere -CH2- im Cyclohexanring jeweils durch -O- ersetzt sein kann bzw. können, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, ein oder mehrere -CH2CH2- im Ring jeweils durch -CH=CH-, -CF2O- oder -OCF2- ersetzt sein kann bzw. können, eine oder mehrere -CH= im Benzolring jeweils durch -N= ersetzt sein kann bzw. können, solange Stickstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, und ein oder mehrere Wasserstoffatome im Ring jeweils mit F, Cl oder CH3 ersetzt sein kann bzw. können.)
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Die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine oder mehrere polymerisierbare Verbindungen enthalten. Die polymerisierbaren Verbindungen sind vorzugsweise diskotische Flüssigkristallverbindungen, die ein Benzolderivat, ein Triphenylenderivat, ein Truxenderivat, ein Phthalocyaninderivat oder ein Cyclohexanderivat als Kern am Molekülzentrum und lineare Alkylgruppen, lineare Alkoxygruppen oder Benzoyloxygruppen als radiale Seitenkettensubstituenten des Kerns aufweisen.
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Genauer gesagt sind die polymerisierbaren Verbindungen vorzugsweise Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (PC) dargestellt werden:
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(In der Formel steht P1 für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe, Sp1 steht für eine Spacergruppe mit 0 bis 20 Kohlenstoffatomen, Qp1 steht für eine Einfachbindung, -O-, -NH-, -NHCOO-, -OCONH-, -CH=CH-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -OOCO-, -CH=CH-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- oder -C≡C-, p1 und p2 stehen jeweils unabhängig für 1, 2 oder 3, MGp steht für eine mesogene Gruppe oder eine mesogene Trägergruppe, und Rp1 steht für ein Halogenatom, eine Cyanogruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen, wobei eine oder mehrere CH2-Gruppen in der Alkylgruppe jeweils durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -SCO-, -COS- oder -C≡C- ersetzt sein kann, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, oder Rp1 kann für P2-Sp2-Qp2-stehen, wobei P2, Sp2 und Qp2 jeweils die gleichen sind wie P1, Sp1 und Qp1.)
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Besonders bevorzugt sind jene polymerisierbaren Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (PC) dargestellt werden, wobei MG
p die folgende Struktur dargestellt:
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(In der Formel stehen C
01 bis C
03 jeweils unabhängig für eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4-Cyclohexylengruppe, eine 1,4-Cyclohexenylgruppe, eine Tetrahydropyran-2,5-diylgruppe, eine 1,3-Dioxan-2,5-diylgruppe, eine Tetrahydrothiopyran-2,5-diylgruppe, eine 1,4-Bicyclo(2,2,2)octylengruppe, eine Decahydronaphthalin-2,6-diylgruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe, eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe, eine Pyradin-2,5-diylgruppe, eine 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diylgruppe, eine 2,6-Naphthylengruppe, eine Phenanthren-2,7-diylgrupppe, eine 9,10-Dihydrophenanthren-2,7-diylgruppe, eine 1,2,3,4,4a,9,10a-Octahydrophenanthren-2,7-diylgruppe oder eine Fluoren-2,7-diylgruppe, die 1,4-Phenylengruppe, die 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diylgruppe, die 2,6-Naphthylengruppe, die Phenanthren-2,7-diylgruppe, die 9,10-Dihydrophenanthren-2,7-diylgruppe, die 1,2,3,4,4a,9,10a-Octahydrophenanthren-2,7-diylgruppe und die Fluoren-2,7-diylgruppe können jeweils als Substituent eine oder mehrere ausgewählt aus F, Cl, CF
3, OCF
3, einer Cyanogruppe, einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe, einer Alkanoylgruppe, einer Alkanoyloxygruppe, einer Alkenylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkenyloxygruppe, einer Alkenoylgruppe und einer Alkenoyloxygruppe aufweisen; Z
p1 und Z
p2 stehen jeweils unabhängig voneinander für -COO-, -OCO-, -CH
2CH
2-, -OCH
2, -CH
2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH
2CH
2COO-, -CH
2CH
2OCO-, -COOCH
2CH
2-, -OCOCH
2CH
2-, -CONH-, -NHCO- oder eine Einfachbindung; und p
3 steht für 0, 1 oder 2.) Falls Sp
1 und Sp
2 jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylengruppe stehen, kann die Alkylengruppe mit einem oder mehreren Halogenatomen oder CN substituiert sein und eine oder mehrere in dieser Gruppe vorliegenden CH
2-Gruppen können jeweils durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH
3)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -SCO-, -COS- oder -C≡C- ersetzt sein, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind. P
1 und P
2 stehen vorzugsweise unabhängig voneinander für eine Gruppe, die aus jenen ausgewählt ist, die in den allgemeinen Formeln nachstehend dargestellt werden:
-
(In den Formeln stehen R
p2 bis R
p6 jeweils unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen.) Genauer gesagt sind die durch die allgemeine Formel (PC) dargestellten polymerisierbaren Verbindungen vorzugsweise Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (PC0-1) bis allgemeine Formel (PC0-6) nachstehend dargestellt werden:
-
(In den Formeln steht p
4 jeweils unabhängig für 1, 2 oder 3.) Die durch die allgemeine Formel (PC0) dargestellten polymerisierbaren Verbindungen sind vorzugsweise Verbindungen, die durch spezifischere Formeln dargestellt werden, nämlich die allgemeine Formel (PC1-1) bis allgemeine Formel (PC1-9) nachstehend:
-
(In den Formeln steht p5 für 0, 1, 2, 3 oder 4.)
-
Besonders bevorzugt werden polymerisierbare Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (PC) bis allgemeine Formel (PC1-9) dargestellt werden, wobei Sp1, Sp2, Qp1 und Qp2 alle für Einzelbindungen stehen, polymerisierbare Verbindungen, wobei P1 und P2 für eine Gruppe stehen, die durch die Formel (PC0-a), ein Acrylat und/oder ein Methacrylat dargestellt wird, polymerisierbare Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (PC0-1) und die allgemeine Formel (PC0-2) dargestellt werden, wobei p1 und p4 p1 + p4 = 1 bis 6 erfüllen, und polymerisierbare Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (PC1-1) und die allgemeine Formel (PC1-9) dargestellt werden, wobei Rp1 für F, CF3, OCF3, CH3 oder OCH3 steht, wobei die Anzahl der Substituenten Rp1 1, 2, 3 oder 4 beträgt.
-
Ebenfalls bevorzugt ist eine durch die allgemeine Formel (PC) dargestellte diskotische Flüssigkristallverbindung, wobei MG
P für eine Gruppe steht, die durch die allgemeine Formel (PC1)--9 dargestellt wird.
-
(In den Formeln steht R7 jeweils unabhängig voneinander für P1-Sp1-Qp1 oder einen Substituenten, der durch die allgemeine Formel (PC1-e) dargestellt wird, stehen R81 und R82 jeweils unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Methylgruppe, steht R83 für eine Alkoxygruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und ist mindestens eines der Wasserstoffatome in der Alkoxygruppe durch einen Substituenten ersetzt, der durch eine der allgemeinen Formeln (PC0-a) bis (PC0-d) vorstehend dargestellt wird.) Die Menge der verwendeten polymerisierbaren Verbindungen beträgt vorzugsweise 0,05 bis 2,0 Massen-%.
-
Die eine polymerisierbare Verbindung enthaltende Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um eine Flüssigkristallzusammensetzung durch Polymerisieren der polymerisierbaren Verbindung herzustellen. Während dieses Prozesses wird die Menge der nicht polymerisierten Komponenten vorzugsweise auf ein gewünschtes Niveau oder weniger gesenkt. Eine für diese Verwendung geeignete Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise eine Verbindung mit einer Biphenylgruppe oder einer Terphenylgruppe als Teilstruktur in der allgemeinen Formel (LC0). Genauer gesagt ist es bevorzugt, 0,1 bis 40 Massen von mindestens einer der Verbindungen einzusetzen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die durch die allgemeine Formel (LC0-4) bis allgemeine Formel (LC0-6), die allgemeine Formel (LC0-10) bis allgemeine Formel (LC0-16) und die allgemeine Formel (LC0-27) bis allgemeine Formel (LC0-107) dargestellt werden. Die Verbindung wird vorzugsweise in Kombination mit einer polymerisierbaren Verbindung eingesetzt, die aus jenen ausgewählt ist, die durch die allgemeine Formel (PL1-1) bis allgemeine Formel (PL1-3), die allgemeine Formel (PC1-8) und die allgemeine Formel (PC1-9) dargestellt werden.
-
Die Flüssigkristallzusammensetzung kann ferner ein oder mehrere Antioxidantien und einen oder mehrere UV-Absorber enthalten. Das Antioxidans ist vorzugsweise aus jenen ausgewählt, die durch die allgemeine Formel (E-1) und/oder die allgemeine Formel (E-2) nachstehend dargestellt werden:
-
(In den Formeln steht Re1 für eine Alkylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, wobei eine oder mehrere -CH2- in der Alkylgruppe jeweils durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- -C≡C-, -CF2O- oder -OCF2- ersetzt sein kann bzw. können, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, und ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkylgruppe kann bzw. können jeweils mit einem Halogen substituiert sein; Ze1 und Ze2 stehen jeweils unabhängig voneinander für eine Einfachbindung, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCO-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- oder -CF2O-; und E1 steht für einen Cyclohexanring oder einen Benzolring, wobei ein oder mehrere -CH2- im Cyclohexanring jeweils durch -O- ersetzt sein kann bzw. können, solange Sauerstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, ein oder mehrere -CH2CH2- im Ring jeweils durch -CH=CH-, -CF2O- oder -OCF2- ersetzt sein kann bzw. können, eine oder mehrere -CH= im Benzolring jeweils mit -N= substituiert sein kann bzw. können, solange Stickstoffatome nicht direkt benachbart zueinander sind, ein oder mehrere Wasserstoffatome im Ring jeweils durch F, Cl oder CH3 ersetzt sein kann bzw. können, und q1 für 0, 1, 2 oder 3 steht.)
-
Die Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Flüssigkristallanzeigevorrichtungen verwendet werden, insbesondere Aktivmatrix-Ansteuerungsflüssigkristall-anzeigevorrichtungen beispielsweise vom TN-Modus, OCB-Modus, ECB-Modus, IPS-Modus (einschließlich FFS-Elektroden) oder VA-IPS-Modus (einschließlich FFS-Elektroden). Hier bezieht sich der VA-IPS-Modus auf einen Ansteuerungsmodus, bei dem ein Flüssigkristallmaterial mit einer positiven dielektrischen Anisotropie (Δε > 0) in Bezug auf die Substratoberfläche in der Abwesenheit einer angelegten Spannung vertikal ausgerichtet ist und Flüssigkristallmoleküle durch Verwendung von Pixelelektroden und einer auf derselben Substratoberfläche angeordneten gemeinsamen Elektrode angesteuert werden. Da sich Flüssigkristallmoleküle in einer Richtung des durch die Pixelelektroden und die gemeinsame Elektrode erzeugten gekrümmten elektrischen Feldes ausrichten, können Pixel in einfacher Weise in Unterbereiche zur Bildung einer Multidomänenstruktur unterteilt werden und das Ansprechen kann verbessert werden. Ein solches System wird gemäß Nicht-Patentliteratur Proc. 13. IDW, 97 (1997), Proc. 13. IDW, 175 (1997), SID Sym. Digest, 319 (1998), SID Sym. Digest, 838 (1998), SID Sym. Digest, 1085 (1998), SID Sym. Digest, 334 (2000) und Eurodisplay Proc., 142 (2009) als EOC, VA-IPS usw. bezeichnet. In der vorliegenden Erfindung wird die Bezeichnung „VA-IPS” verwendet.
-
Im Allgemeinen wird die Schwellenspannung (Vc) des Freedericksz-Übergangs für den TN- und ECB-Modus durch den folgenden Ausdruck bestimmt:
-
Vc für den STN-Modus wird durch den folgenden Ausdruck bestimmt:
-
Vc für den VA-Modus wird durch den folgenden Ausdruck bestimmt:
-
(In den Ausdrücken bezeichnet Vc den Freedericksz-Übergang (V), π bezeichnet die Kreiskonstante, dcell bezeichnet den Spalt (μm) zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, dgap bezeichnet den Spalt (μm) zwischen den Pixelelektroden und der gemeinsamen Elektrode, dITO bezeichnet die Breite (μm) der Pixelelektroden und/oder der gemeinsamen Elektrode, <r1>, <r2> und <r3> bezeichnen die Extrapolationslänge (μm), K11 bezeichnet die Verformungselastizitätskonstante (N), K22 bezeichnet die Verdrehungselastizitätskonstante (N), K33 bezeichnet die Biegeelastizitätskonstante (N) und Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie.)
-
Es wurde gefunden, dass der folgende mathematische Ausdruck 4 auf die vorliegende Erfindung usw. für den VA-IPS-Modus anwendbar ist:
-
(In dem Ausdruck bezeichnet Vc den Freedericksz-Übergang (V), π bezeichnet die Kreiskonstante, dcell bezeichnet den Spalt (μm) zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, dgap bezeichnet den Spalt (μm) zwischen den Pixelelektroden und der gemeinsamen Elektrode, dITO bezeichnet die Breite (μm) der Pixelelektroden und/oder der gemeinsamen Elektrode, <r>, <r'> und <r3> bezeichnen die Extrapolationslänge (μm), K33 bezeichnet die Biegeelastizitätskonstante (N), und Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie.) Der mathematische Ausdruck 4 zeigt, dass die Zellstruktur so ausgelegt werden kann, um dgap so klein wie möglich zu machen und dITO so groß wie möglich zu machen, um eine niedrige Ansteuerspannung zu erreichen, und dass eine Flüssigkristallzusammensetzung mit Δε mit einem großen Absolutwert und einer niedrigen K33 als die Flüssigkristallzusammensetzung ausgewählt werden kann, um eine niedrige Ansteuerspannung zu erreichen.
-
Die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eingestellt werden, um wünschenswerte Δε, K11, K33 usw. aufzuweisen.
-
Das Produkt (Δn·d) aus Brechungsindexanisotropie (Δn) der Flüssigkristallzusammensetzung und dem Spalt (d) zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat einer Anzeigevorrichtung weist einen starken Zusammenhang mit Betrachtungswinkeleigenschaften und Ansprechgeschwindigkeit auf. Dementsprechend ist der Spalt (d) in der Regel zu 3 bis 4 μm klein. Das Produkt (Δn·d) ist besonders bevorzugt 0,31 bis 0,33 für die TN-, ECB- und IPS-Modi (Flüssigkristall richtet sich in Abwesenheit einer angelegten Spannung im Wesentlichen horizontal zur Substratoberfläche aus). Für den VA-IPS-Modus beträgt das Produkt vorzugsweise 0,20 bis 0,59 und besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40, wenn die Ausrichtung in Bezug auf die beiden Substrate vertikal ist. Da der geeignete Wert des Produkts (Δn·d) je nach Modus der Anzeigevorrichtung unterschiedlich ist, ist eine Flüssigkristallzusammensetzung erforderlich, die eine Brechungsindexanisotropie (Δn) in verschiedenen Bereichen aufweisen kann, wie von 0,070 bis 0,110, 0,100 bis 0,140 oder 0,130 bis 0,180. Um eine kleine oder relativ kleine Brechungsindexanisotropie (Δn) von der Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu erhalten, werden vorzugsweise 0,1 bis 80 Massen einer oder mehrerer Verbindungen eingesetzt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Verbindungen besteht, die durch die allgemeine Formel (LC0-1) bis allgemeine Formel (LC0-3), allgemeine Formel (LC0-7) bis allgemeine Formel (LC0-9) und allgemeine Formel (LC0-20) bis allgemeine Formel (LC0-30) dargestellt werden. Um eine große oder relativ große Brechungsindexanisotropie (Δn) zu erhalten, werden vorzugsweise 0,1 bis 60 Massen-% einer oder mehrerer Verbindungen eingesetzt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Verbindungen besteht, die durch die allgemeine Formel (LC0-4) bis allgemeine Formel (LC0-6), allgemeine Formel (LC0-10) bis allgemeine Formel (LC0-16) und allgemeine Formel (LC0-27) bis allgemeine Formel (LC0-107) dargestellt werden. Für die TN- und ECB-Modi, die erfordern, dass sich der Flüssigkristall in Abwesenheit einer angelegten Spannung im Wesentlichen horizontal zur Substratoberfläche ausrichtet, beträgt der Neigungswinkel vorzugsweise 0,5 bis 7°. Für den VA-IP-Modus, der erfordert, dass sich der Flüssigkristall in Abwesenheit einer angelegten Spannung im Wesentlichen senkrecht zu der Substratoberfläche ausrichtet, beträgt der Neigungswinkel vorzugsweise 85 bis 90°. Damit sich die Flüssigkristallzusammensetzung in einer solchen Weise ausrichtet, können aus Polyimid (PI), Polyamid, Chalkon, Cinnamat, Cinnamoyl oder dergleichen bestehende Ausrichtungsfilme bereitgestellt werden. Die Ausrichtungsfilme werden vorzugsweise durch Einsatz einer optischen Ausrichtungstechnik gebildet. Eine Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann, da sie eine durch die allgemeine Formel (LC0) dargestellte Verbindung mit einer Teilstruktur enthält, in der X01 für F steht, in einfacher Weise entlang der leichten Achse der Ausrichtungsfilme ausgerichtet werden, und der gewünschte Neigungswinkel kann leicht gebildet werden.
-
Eine Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die eine durch die allgemeine Formel (PC) dargestellte Verbindung als polymerisierbare Verbindung enthält, kann verwendet werden, um eine polymerstabilisierte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung im TN-Modus, OCB-Modus, ECB-Modus, IPS-Modus oder VA-IPS-Modus zu bilden, die durch Polymerisieren der polymerisierbaren Verbindungen in der Flüssigkristallzusammensetzung in Gegenwart oder Abwesenheit einer angelegten Spannung hergestellt wird.
-
BEISPIELE
-
Die vorliegende Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten anhand von Beispielen, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, beschrieben. Man beachte, dass das „%” für Zusammensetzungen der Beispiele und Vergleichsbeispiele nachstehend „Massen bedeutet.
-
Die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzung sind wie folgt dargestellt:
- TN-I: Übergangstemperatur von der nematischen Phase in die isotrope flüssige Phase (°C)
- T-n: untere Grenztemperatur (°C) der nematischen Phase
- ε⊥: dielektrische Konstante in einer Richtung senkrecht zur Moleküllängsachse bei 25°C
- Δε: dielektrische Anisotropie bei 25°C
- no: Brechungsindex für ordentliche Strahlen bei 25°C
- Δn: Brechungsindexanisotropie bei 25°C
- Vth: Spannung (V), die an eine 6 μm breite Zelle angelegt wird, bei der sich die Durchlässigkeit um 10 ändert, wenn Rechteckwellen mit einer Frequenz von 1 kHz bei 25°C zur Anwendung kommen
- Viskosität: Volumen-Viskosität (mPa·s) bei 20°C
- γ1: Rotationsviskosität (mPa·s)
-
Verbindungen werden wie folgt abgekürzt: [Tabelle 1]
n (Ziffer) am Terminus | CnH2n+1– |
-2- | -CH2CH2- |
-1O- | -CH2O- |
-O1- | -OCH2- |
-V- | -CO- |
-VO- | -COO- |
-CFFO- | -CF2O- |
-F | -F |
-Cl | -Cl |
-CN | -C≡N |
-OCFFF | -OCF3 |
-CFFF | 0 |
-OCFF | -OCHF2 |
-On | -OCnH2n+1 |
-T- | -C≡C |
ndm- | CnH2n+1-HC=CH-(CH2)m-1 |
-ndm | -(CH2)n-1-HC=CH-CmH2m+1 |
ndmO- | CnH2n+1-HC=CH-(CH2)m-1-O- |
-Ondm | -O-(CH2)n-1-HC=CH-CmH2m+1 |
-
(BEISPIEL 1)
-
Eine hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften werden nachfolgend gezeigt: [Tabelle 2]
1d1-Cy-Cy-3 | 15.0% |
od1-Cy-Cy-1d1 | 15.0 |
2-Cy-Cy-Ph-1 | 5.0 |
3-Cy-Cy-Ph-1 | 7.0 |
1-Ph-Ph1-Ph-3d0 | 8.0 |
3-Cy-Cy-Ph3-OCFFF | 10.0 |
3-Cy-Cy-CFFO-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Ph1-Ph3-CFFO-Ph3-F | 10.0 |
3-Pr-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 15.0 |
3-Pr-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
Tni | 72.2 |
T-n | –33.0 |
Vth | 1.42 |
γ1 | 67.0 |
ε⊥ | 3.57 |
Δε | 8.37 |
no | 1.486 |
Δn | 0.094 |
Viskosität | 13.1 |
-
(VERGLEICHSBEISPIEL 2)
-
Eine hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften werden nachfolgend gezeigt: [Tabelle 3]
1d1-Cy-Cy-3 | 15.0% |
od1-Cy-Cy-1d1 | 15.0 |
2-Cy-Cy-Ph-1 | 5.0 |
3-Cy-Cy-Ph-1 | 7.0 |
1-Ph-Ph1-Ph-3d0 | 8.0 |
3-Cy-Cy-Ph3-OCFFF | 10.0 |
3-Cy-Cy-CFFO-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Ph1-Ph3-CFFO-Ph3-F | 10.0 |
3-Pr-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 15.0 |
3-Pr-Ph-O1-Ph3-F | 10.0 |
Tni | 67.0 |
T-n | –33.0 |
Vth | 1.50 |
γ1 | 94.0 |
ε⊥ | 3.55 |
Δε | 7.87 |
no | 1.485 |
Δn | 0.093 |
Viskosität | 20.5 |
-
Diese Flüssigkristallzusammensetzung enthält keine durch die allgemeine Formel (LC0) dargestellte Verbindung mit einer in dieser Anmeldung offenbarten -Ph3-OCH2-Teilstruktur. Obwohl Beispiel 1 eine größere dielektrische Anisotropie (Δε) und eine hohe Übergangstemperatur von der nematischen Phase in die isotrope flüssige Phase (Tni) aufweist, weist Beispiel 1 eine Viskosität auf, die wesentlich niedriger ist als die von Vergleichsbeispiel 1, und eine kleine γ1. Dies zeigt, dass die Kombination der vorliegenden Erfindung hervorragende Vorteile aufweist.
-
(BEISPIEL 2)
-
Eine hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften werden nachfolgend gezeigt: [Tabelle 4]
1d1-Cy-Cy-3 | 10.0% |
od1-Cy-Cy-1d1 | 10.0 |
3-Cy-Cy-2 | 5.0 |
3-Pr-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Pr-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Pr-Ph1-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
3-Pr-Cy-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Cy-Pr-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Cy-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Ph-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Ph-Ph1-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
3-Ph-Ph1-Np3-F | 5.0 |
Tni | 79.2 |
T-n | –36.0 |
Vth | 1.38 |
γ1 | 76.0 |
ε⊥ | 3.86 |
Δε | 9.87 |
no | 1.485 |
Δn | 0.090 |
Viskosität | 14.1 |
-
(BEISPIEL 3)
-
Eine hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften werden nachfolgend gezeigt: [Tabelle 5]
0d1-Cy-Cy-3 | 10.0% |
1d1-Cy-Cy-2 | 10.0 |
1d1-Cy-Cy-3 | 15.0 |
2-Cy-Cy-Ph-1 | 2.0 |
3-Cy-Cy-Ph-1 | 3.0 |
3-Pr-Cy-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Cy-Pr-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 10.0 |
3-Ph-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 10.0 |
3-Cy-Cy-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
3-Cy-Ph-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
3-Ph-Ph1-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
Tni | 84.6 |
T-n | –31.0 |
Vth | 1.43 |
γ1 | 72.0 |
ε⊥ | 3.71 |
Δε | 8.41 |
no | 1.488 |
Δn | 0.095 |
Viskosität | 12.8 |
-
(BEISPIEL 4)
-
Eine hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften werden nachfolgend gezeigt: [Tabelle 6]
1d1-Cy-Cy-2 | 10.0% |
1d1-Cy-Cy-3 | 15.0 |
od1-Cy-Cy-1d1 | 15.0 |
3-Cy-Cy-2 | 2.0 |
2-Cy-Cy-Ph-1 | 3.0 |
3-Cy-Cy-Ph-1 | 5.0 |
1-Ph-Ph1-Ph-3d0 | 5.0 |
3-Cy-Ph-Ph3-OCFFF | 5.0 |
3-Pr-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Pr-Ph1-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
3-Cy-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 10.0 |
3-Ph-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Cy-Cy-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
Tni | 76.0 |
T-n | –39.0 |
Vth | 1.69 |
γ1 | 60.0 |
ε⊥ | 3.39 |
Δε | 6.40 |
no | 1.486 |
Δn | 0.090 |
Viskosität | 10.7 |
-
(BEISPIEL 5)
-
Eine hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften werden nachfolgend gezeigt: [Tabelle 7]
Verbindung | Beispiel 5 |
0d1-Cy-Cy-3 | 10.0% |
1d1-Cy-Cy-2 | 15.0 |
1d1-Cy-Cy-3 | 15.0 |
od1-Cy-Cy-1d1 | 5.0 |
3-Cy-Cy-Ph3-OCFFF | 5.0 |
3-Cy-Ph-Ph3-OCFFF | 5.0 |
3-Cy-Cy-CFFO-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Ph1-Ph3-CFFO-Ph3-F | 5.0 |
3-Pr-Ph1-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Pr-Cy-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Cy-Pr-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Ph-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 5.0 |
3-Cy-Cy-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Cy-Ph-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
Tni | 78.9 |
T-n | –36.0 |
Vth | 1.44 |
γ1 | 74.0 |
ε⊥ | 3.56 |
Δε | 8.22 |
no | 1.484 |
Δn | 0.081 |
Viskosität | 13.1 |
-
(BEISPIEL 6)
-
Eine hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften werden nachfolgend gezeigt: [Tabelle 8]
0d1-Cy-Cy-3 | 10.0% |
1d1-Cy-Cy-2 | 10.0 |
1d1-Cy-Cy-3 | 10.0 |
od1-Cy-Cy-1d1 | 10.0 |
3-Cy-Cy-Ph-1 | 7.0 |
1-Ph-Ph1-Ph-3d0 | 8.0 |
3-Pr-Ph1-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
3-Pr-Cy-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 10.0 |
3-Ph-Ph3-O1-Ph-OCFFF | 10.0 |
3-Cy-Ph-Ph3-O1-Ph3-F | 5.0 |
3-Ph-Ph1-Ph3-O1-Ph3-F | 10.0 |
Tni | 91.8 |
T-n | –36.0 |
Vth | 1.53 |
γ1 | 79.0 |
ε⊥ | 3.54 |
Δε | 7.52 |
no | 1.490 |
Δn | 0.110 |
Viskosität | 14.3 |
-
(BEISPIEL 7)
-
Ein vertikaler Ausrichtungsfilm wurde auf einem ersten Substrat gebildet, das ein Paar kammförmige transparente Elektroden aufwies. Ein weiterer vertikaler Ausrichtungsfilm wurde auf einem zweiten Substrat gebildet, das keine Elektrodenstruktur aufwies. Das erste Substrat und das zweite Substrat wurden zu einer leeren IPS-Zelle mit einem Spaltabstand von 4,0 μm geformt. Die Flüssigkristallzusammensetzung aus Beispiel 1 wurde in die leere Zelle gegossen, um eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung herzustellen.
-
1% einer durch die Formel (PC-1)-3-1 dargestellten polymerisierbaren Verbindung wurde 99 der Flüssigkristallzusammensetzung von Beispiel 1 zugesetzt und homogen gelöst:
-
Als Ergebnis wurde eine polymerisierbare Flüssigkristallzusammensetzung CLC-A erhalten. Die physikalischen Eigenschaften von CLC-A waren im Wesentlichen die gleichen wie die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzung von Beispiel 1. CLC-A wurde in der oben beschriebenen leeren IPS-Zelle gehalten. Die Flüssigkristallzelle wurde dann mit ultraviolettem Licht unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilberlampe durch einen Filter bestrahlt, der Ultraviolettstrahlen von 300 nm oder kurzwelliger herausfiltriert, wenn 1,8-V-Rechteckwellen mit einer Frequenz von 1 kHz zur Anwendung kommen. Die Bestrahlung wurde 600 Sekunden lang durchgeführt, während die Bestrahlungsstärke auf der Zelloberfläche auf 20 mW/cm2 eingestellt wurde. Als Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit vertikaler Ausrichtung erhalten, bei der eine polymerisierbare Verbindung in der polymerisierbaren Flüssigkristallzusammensetzung polymerisiert war. Diese Anzeigevorrichtung wies im Vergleich zu der nur unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung von Beispiel 1 gebildeten Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine deutlich höhere Ansprechgeschwindigkeit auf.