JP2004149691A - 液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、および、化合物(5−1)または化合物(5−2)を含有する液晶組成物。
(式中、R1はアルキル、R2はアルキル又はアルケニル、R3はアルキル,アルコキシ又は−CF3、R4はアルキル又はアルコオキシ、R5はアルキル又はアルコキシメチル、A1およびA2は1,4−シクロヘキシレンまたは1,4フエニレンなど,Z1は単結合又は−COO−,X1はH又はFである。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてAM(active matrix)素子に適する液晶組成物およびこの組成物を含有するAM素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、PC(phase change)、TN(twisted nematic)、STN(super twisted nematic)、ECB(electrically controlled birefringence)、OCB(optically compensatedbend)、IPS(in−plane switching)、VA(vertical alignment)などである。素子の駆動方式に基づいた分類は、PM(passive matrix)とAM(active matrix)である。PMはスタティック(static)とマルチプレックス(multiplex)などに分類され、AMはTFT(thin film transistor)、MIM(metal insulator metal)などに分類される。TFTの分類は非晶質シリコン(amorphous silicon)および多結晶シリコン(polycrystal silicon)である。後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、そして自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
【0003】
これらの素子は適切な特性を有する液晶組成物を含有する。良好な一般的特性を有するAM素子を得るには組成物の一般的特性を向上させる。2つの一般的特性における関連を下記の表1にまとめた。組成物の一般的特性を市販されているAM素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は70℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は−20℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はより好ましい。
【0004】
【0005】
組成物の光学異方性は、素子のコントラスト比に関連する。素子におけるコントラスト比を最大にするために、組成物の光学異方性(Δn)と素子のセルギャップ(d)との積(Δn・d)を約0.45μmに設計する。したがって、組成物における光学異方性は主に0.08〜0.12の範囲である。組成物における低いしきい値電圧は素子における小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、低いしきい値電圧が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、初期に大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。長時間使用したあとでも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。
【0006】
低温で製造した多結晶シリコンを有するAM−TFT素子は、非晶質シリコンを有するAM−TFT素子に比べて、極めて大きな周波数で駆動される。したがって、この素子には誘電率異方性の小さな周波数依存性を有する組成物が好ましい。低温で小さな周波数依存性を有する組成物がさらに好ましい。低温で製造した多結晶シリコンを有するAM−TFT素子にも使用できる液晶組成物が特に望まれている。従来の組成物は、次の特許文献に開示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平2−233626号公報(欧州特許出願公開第1179522号明細書)
【特許文献2】
特開平8−73856号公報
【特許文献3】
特開平8−73857号公報
【特許文献4】
特開平10−204436号公報
【特許文献5】
特開平10−231482号公報
【特許文献6】
特開平10−298127号公報
【特許文献7】
特開2000−144135号公報
【特許文献8】
特開2001−3053号公報
【特許文献9】
特開2001−123170号公報
【特許文献10】
特開2001−288470号公報
【特許文献11】
特開2001−335586号公報
【特許文献12】
特開2001−342195号公報
【特許文献13】
特開2002−20344号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、組成物の一般的な特性、低いしきい値電圧、大きな比抵抗、および小さな周波数依存性の特性において、複数の特性を充足する液晶組成物を提供することにある。小さな周波数依存性は、誘電率異方性に関する周波数依存性が小さいことを意味する。この目的は、複数の特性に関して適切なバランスを有する液晶組成物を提供することでもある。この目的は、この組成物を含有し、そして特に大きな電圧保持率を有する液晶表示素子を提供することでもある。この目的は、低温で製造した多結晶シリコンを有するAM−TFT素子を提供することでもある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、項1から項9のとおりである。
1. 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、第四成分として式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、並びに第五成分として式(5−1)および(5−2)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する液晶組成物。
【0010】
【0011】
上の式において、R1はアルキルであり;R2はアルキルまたはアルケニルであり;R3はアルキル、アルコキシまたは−CF3であり;R4はアルキルまたはアルコキシであり;R5はアルキルまたはアルコキシメチルであり;A1は1,4−シクロヘキシレンまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり;A2は1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり;Z1は単結合または−COO−であり;そしてX1は水素またはフッ素である。
【0012】
2. 第五成分が式(5−1)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物である項1に記載の液晶組成物。
【0013】
3. 第五成分が式(5−2)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物である項1に記載の液晶組成物。
【0014】
4. 液晶組成物の全重量に基づいて、第一成分を5〜30重量%の範囲で、第二成分を10〜40重量%の範囲で、第三成分を10〜50重量%の範囲で、第四成分を3〜30重量%の範囲で、そして第五成分を3〜40重量%の範囲で含有する項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0015】
5. 第六成分として、式(6)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有する項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【0016】
式(6)において、R1はアルキルであり;X1およびX2は独立して水素またはフッ素であり;そしてnは0または1である。
【0017】
6. 液晶組成物の全重量に基づいて、第六成分を1〜40重量%の範囲で含有する項5に記載の液晶組成物。
【0018】
7. 項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【0019】
8. 液晶表示素子がAM素子である項7に記載の液晶表示素子。
【0020】
9. 液晶表示素子が、低温で製造した多結晶シリコンを有するAM−TFT素子である項7に記載の液晶表示素子。
【0021】
【発明の実施の形態】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。本発明の液晶組成物または本発明の液晶表示素子をそれぞれ「組成物」または「素子」と略すことがある。液晶表示素子は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。液晶組成物の主成分は液晶性化合物である。この液晶性化合物は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有さないが組成物の成分として有用な化合物の総称である。式(1)で表わされる化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を「化合物(1)」と略すことがある。他の式に関する化合物も同様に略すことがある。
【0022】
ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期に大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあとでも組成物が大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期に大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあとでも素子が大きな電圧保持率を有することを意味する。光学異方性などの特性を説明するときは、実施例に記載した方法で測定した値を用いる。組成物における成分の割合(百分率)は、組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。
【0023】
成分である化合物の化学式において、R1の記号を複数の化合物に用いた。これらの化合物において、R1の意味は同一であってもよいし、または異なってもよい。例えば、化合物(1)のR1がエチルであり、化合物(2)のR1がエチルであるケースがある。化合物(1)のR1がエチルであり、化合物(2)のR1がプロピルであるケースもある。このルールは、R2、R3、R4、R5、R6、A1、A2、Z1、X1、またはX2の記号についても適用する。
【0024】
本発明の組成物は、組成物の一般的な特性、低いしきい値電圧、大きな比抵抗、および小さな周波数依存性の特性において、複数の特性を充足する。小さな周波数依存性は、誘電率異方性に関する周波数依存性が小さいことを意味する。この組成物は、複数の特性に関して適切なバランスを有する。この組成物を含有する素子は特に大きな電圧保持率を有する。この組成物は、低温で製造した多結晶シリコンを有するAM−TFT素子に特に適する。
【0025】
本発明の組成物を次の順で説明する。第一に、組成物における成分の構成を説明する。第二に、成分である化合物の主要な特性、および化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。第三に、成分である化合物の好ましい割合およびその理由を説明する。第四に、成分である化合物の好ましい形態を説明する。第五に、成分である化合物の具体的な例を示す。第六に、成分である化合物の合成法を説明する。
【0026】
第一に、組成物における成分の構成を説明する。成分である化合物の組み合わせは6とおりである。これをタイプ1〜タイプ6に分類して表2にまとめた。表2においてマル印は該当する化合物が成分であることを意味する。空欄は該当する化合物が成分でないことを意味する。例えば、タイプ1は、化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、化合物(5−1)、および化合物(5−1)が組成物の成分であることを意味する。
【0027】
【0028】
本発明の組成物は組成物Aと組成物Bに分類される。組成物Aは化合物(1)〜化合物(6)とは異なるその他の化合物をさらに含有してもよい。その他の化合物は液晶性化合物、添加物などである。この液晶性化合物は、特性を調整する目的で組成物に混合される。この添加物は光学活性な化合物、色素などである。液晶のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性な化合物が組成物に混合される。GH(Guest host)モードの素子に適合させるために色素が組成物に混合される。
【0029】
組成物Bは、実質的に化合物(1)〜化合物(6)から選択された化合物のみからなる。「実質的に」は、これらの化合物とは異なる液晶性化合物を組成物が含有しないことを意味する。「実質的に」は、これらの化合物に含まれていた不純物、光学活性な化合物、色素などの化合物を組成物がさらに含有してもよいことも意味する。組成物Bは組成物Aに比較して成分の数が少ない。組成物Bはコストの観点から組成物Aよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって物性をさらに調整できるので、組成物Aは組成物Bよりも好ましい。
【0030】
第二に、成分である化合物の主要な特性、および化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。化合物の主要な特性を表3にまとめた。表3の記号において、Lは大きいまたは高い、Mは中程度の、そしてSは小さいまたは低いを意味する。0は誘電率異方性がほぼゼロである(または極めて小さい)ことを意味する。L、MおよびSの記号は、これらの化合物における相対的な評価である。
【0031】
【0032】
化合物(1)〜化合物(6)は、組成物において比抵抗を上げる。高い上限温度を有する化合物は、組成物の上限温度を上げる。小さな粘度を有する化合物は、組成物の粘度を下げる。小さな光学異方性を有する化合物は、組成物の光学異方性を下げる。大きな誘電率異方性を有する化合物は、組成物のしきい値電圧を下げる。誘電率異方性の小さな周波数依存性を有する化合物は、組成物における誘電率異方性の周波数依存性を下げる。
【0033】
第三に、成分である化合物の好ましい割合およびその理由を説明する。化合物(1)の好ましい割合は、組成物のしきい値電圧を下げるために、または周波数依存性を下げるために5%以上であり、そして下限温度を下げるために30%以下である。さらに好ましい割合は、5%〜20%である。化合物(2)の好ましい割合は、組成物のしきい値電圧を下げるために10%以上であり、そして下限温度を下げるために40%以下である。さらに好ましい割合は、15%〜30%である。化合物(3)の好ましい割合は、組成物の粘度を下げる、またはしきい値電圧を調節するために10%以上であり、そして下限温度を下げるために50%以下である。さらに好ましい割合は15%〜40%である。
【0034】
化合物(4)の好ましい割合は、組成物の粘度を下げるために3%以上であり、そして下限温度を下げるために30%以下である。さらに好ましい割合は5%〜20%である。化合物(5−1)または(5−2)の好ましい割合は、組成物の上限温度を上げるために3%以上であり、そして下限温度を下げるために40%以下である。さらに好ましい割合は5%〜25%である。化合物(6)は、しきい値電圧および上限温度をさらに調節したい場合に組成物に混合する。この化合物の好ましい割合は、組成物の特性を調製するために1%以上であり、そして下限温度を下げるために40%以下である。さらに好ましい割合は、1〜35%である。
【0035】
第四に、成分である化合物の好ましい形態を説明する。好ましいR1は炭素数1〜10のアルキルである。好ましいR2は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルである。好ましいR3は炭素数1〜10のアルキル、炭素数1〜10のアルコキシまたは−CF3である。好ましいR4は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数1〜10のアルコキシである。好ましいR5は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数1〜10のアルコキシメチルである。好ましいR6は炭素数1〜10のアルキルである。
【0036】
好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。
【0037】
好ましいアルケニルは、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、4−ペンテニル、1−ヘキセニル、2−ヘキセニル、3−ヘキセニル、4−ヘキセニル、または5−ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、ビニル、1−プロペニル、3−ブテニル、または3−ペンテニルである。これらのアルケニルにおける−CH=CH−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。1−プロペニル、1−ブテニル、1−ペンテニル、1−ヘキセニル、3−ペンテニル、3−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。2−ブテニル、2−ペンテニル、2−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。
【0038】
好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。
【0039】
好ましいアルコキシメチルは、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、またはペンチルオキシメチルである。さらに好ましいアルコキシメチルは、メトキシメチルである。
【0040】
A1に関する「任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン」は、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレン、または2,3,5,6−テトラフルオロ−1,4−フェニレンである。これらの中で好ましい基は1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、または2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。さらに好ましい基は、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレンおよび2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。成分である化合物において、1,4−シクロヘキシレンまたは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルに関する立体配置は、シスよりもトランスが好ましい。
【0041】
第五に、成分である化合物の具体的な例を示す。好ましい化合物(1)〜化合物(6)は化合物(1−1)〜化合物(6−3)である。化合物(2)は例示されてない。R1およびR6は独立してアルキルであり、R2はアルキルまたはアルケニルである。
【0042】
【0043】
【0044】
第六に、成分である化合物の合成法を説明する。これらの化合物は、既知の方法によって合成できる。合成法を例示する。化合物(1−1)は特開昭59−170042号公報に記載された方法によって合成する。化合物(1−2)および(2)は特開平2−233626号公報に記載された方法によって合成する。化合物(3−1)は特開昭57−154135号公報に記載された方法によって合成する。化合物(3−3)は特開昭57−185230号公報に記載された方法によって合成する。化合物(4−1)は特開昭59−70624号公報に記載された方法によって合成する。化合物(4−4)は特開昭56−68636号公報に記載された方法によって合成する。化合物(5−1−2)および化合物(5−1−3)は特開昭57−165328号公報に記載された方法によって合成する。化合物(5−2−3)は特開昭58−219137号公報に記載された方法によって合成する。化合物(5−2−5)は特開平2−237949号公報に記載された方法によって合成する。化合物(6−1)は特開昭57−64645号公報に記載された方法によって合成する。
【0045】
合成法を記載しなかった化合物は、オーガニック・シンセシス(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などの成書に記載された方法によって合成できる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分である化合物を混合し、加熱によって互いに溶解させる。
【0046】
本発明の組成物は、主として0.07〜0.14の光学異方性を有する。成分である化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、0.07〜0.18の光学異方性を有する組成物、さらには0.06〜0.20の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。したがって、この組成物はAM素子に適する。この組成物は、誘電率異方性の小さな周波数特性を有するので、低温で製造した多結晶シリコンを有するAM−TFT素子に特に適する。この組成物はAM素子だけでなくPM素子にも使用することが可能である。この組成物は、PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VAなどのモードを有する素子に使用できる。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。この組成物をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)素子、例えばPN(polymer network)素子にも使用できる。
【0047】
【実施例】
実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は下記の実施例によって限定されない。比較例および実施例における化合物は、下記の表4の定義に基づいて記号により表した。表4において、1,4−シクロヘキシレンおよび1,3−ジオキサン−2,5−ジイルに関する立体配置はトランスである。−CH=CH−の結合基に関する立体配置はトランスである。実施例において記号の後にあるかっこ内の番号は好ましい化合物の番号に対応する。(−)の記号はその他の化合物を意味する。最後に、組成物の特性値をまとめた。
【0048】
【0049】
特性値の測定は次の方法にしたがった。
ネマチック相の上限温度(NI;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
【0050】
ネマチック相の下限温度(TC;℃):ネマチック相を有する試料を0℃、−10℃、−20℃、−30℃、および−40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−20℃ではネマチック相のままであり、−30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、TCを<−20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【0051】
光学異方性(Δn;25℃で測定):波長が589nmの光によりアッベ屈折計を用いて測定した。
【0052】
粘度(η;20℃と−10℃で測定;mPa・s):測定にはE型粘度計を用いた。
【0053】
誘電率異方性(Δε;25℃で測定):2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μm、ツイスト角が80度のTN素子に試料を入れた。このセルに10ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。0.5ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。正の誘電率異方性を有する組成物をこの方法によって測定した。試料が化合物のときは、化合物を適切な液晶組成物に混合して誘電率異方性を測定した。
【0054】
しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が(0.5/Δn)μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。Δnは上記の方法で測定した光学異方性の値である。このTN素子に周波数が32Hzである矩形波を印加した。印加電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が90%になったときの電圧の値を測定した。
【0055】
電圧保持率(VHR;25℃と80℃で測定;%):日本電子機械工業会規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ・ED−2521Aに記載された液晶組成物および配向膜を有する素子の電圧保持率を測定する方法にしたがった。測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは6μmであった。25℃のTN素子に印加した電圧の波形を陰極線オシロスコープで観測し、単位周期において電圧曲線と横軸との間の面積を求めた。この面積を、TN素子を取り除いて測定した電圧の波形から同様にして求めた面積と比較して電圧保持率を算出した。この測定値をVHR(25℃)と記載した。次に、このTN素子の電圧保持率を80℃で測定した。この測定値をVHR(80℃)と記載した。
【0056】
誘電率異方性の周波数依存性(Δε(5kHz)/Δε(50Hz):−20℃):2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が(0.5/Δn)μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。Δnは上記の方法で測定した光学異方性の値である。このTN素子を−20℃に冷却し、5kHzのサイン波で10ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。5kHzのサイン波で0.5ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性[Δε(5kHz)]の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。次に、50Hzのサイン波を印加し、同様にして誘電率異方性[Δε(50Hz)]の値を求めた。これらの値の比から周波数依存性を算出した。この比が1に近いとき、周波数依存性は小さい、すなわち、周波数依存性が優れる。誘電率異方性の周波数依存性を「周波数依存性」と略すことがある。
【0057】
比較例1
特開平8−73857号公報に開示されていた組成物の中から、実施例4を選んだ。理由は、この組成物が本発明の化合物(1)を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。この組成物において、上限温度は低く、下限温度は高く、そして周波数依存性は大きい。
2−HEB(F,F)−F 10%
5−HHEB(F,F)−F 5%
3−BBEB(F,F)−F 5%
4−BBEB(F,F)−F 5%
2−HHB(CL)−CL 3%
2−H2HB(F)−CL 5%
4−HHB−CL 10%
2−HBB−CL 3%
7−HB(F)−F 5%
7−HB(F,F)−F 5%
3−HBB(F,F)−F 15%
5−HBB(F,F)−F 15%
3−H2BB(F,F)−F 5%
4−H2BB(F,F)−F 5%
5−H2BB(F,F)−F 4%
NI=48.6℃;TC<−20℃;Δn=0.096;η=30.1mPa・s;Vth=1.12V;VHR(25℃)=98.4%;VHR(80℃)=97.1%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.41.
【0058】
比較例2
特開平10−231482号公報に開示されていた組成物の中から実施例6を選んだ。理由は、この組成物が本発明の化合物(2)を含有し、そして最も小さなしきい値電圧を有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。この組成物において、下限温度は高く、粘度は大きく、しきい値電圧は高く、そして周波数依存性は大きい。
2−GHB(F,F)−F 5%
3−GHB(F,F)−F 5%
5−GHB(F,F)−F 5%
2−GBB(F,F)−F 5%
3−GBB(F,F)−F 5%
5−GBB(F,F)−F 5%
3−H2HB(F,F)−F 12%
4−H2HB(F,F)−F 10%
3−HBB(F,F)−F 15%
3−HHEB(F,F)−F 10%
2−HBEB(F,F)−F 3%
3−HBEB(F,F)−F 5%
5−HBEB(F,F)−F 3%
2−HHBB(F,F)−F 3%
3−HHBB(F,F)−F 3%
4−HHBB(F,F)−F 3%
3−HH2BB(F,F)−F 3%
NI=80.9℃;TC<−20℃;Δn=0.100;η=49.4mPa・s;Vth=1.35V;VHR(25℃)=98.4%;VHR(80℃)=96.7%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.24.
比較例3
【0059】
特開2000−144135号公報に開示された組成物の中から実施例12を選んだ。理由は、この組成物が本発明の化合物(1)および化合物(2)を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。この組成物において、上限温度は低く、周波数依存性は大きく、そしてVHR(80℃)は小さい。
3−HH−EMe 25%
5−HH−EMe 10%
3−HHEB(F,F)−F 8%
2−HGB(F,F)−F 6%
3−HGB(F,F)−F 3%
4−HGB(F,F)−F 4%
5−HGB(F,F)−F 7%
2−H2GB(F,F)−F 4%
3−H2GB(F,F)−F 6%
4−H2GB(F,F)−F 4%
5−GHB(F,F)−F 10%
5−HEB(F,F)−F 6%
3−HHEB−F 4%
5−HHEB−F 3%
NI=71.0℃;TC<−30℃;Δn=0.062;η=24.8mPa・s;Vth=1.22V;VHR(25℃)=98.4%;VHR(80℃)=94.3%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.37.
【0060】
比較例4
特開2001−3053号公報に開示されていた組成物の中から実施例4を選んだ。理由は、この組成物が化合物(2)を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。この組成物において、上限温度は低く、下限温度が高く、そして周波数依存性は大きい。
2−BB(F,F)CF2OB(F,F)−F 10%
3−BB(F,F)CF2OB(F,F)−F 15%
2−HBB(F,F)CF2OB(F,F)−F 10%
3−HBB(F,F)CF2OB(F,F)−F 10%
2−BB(F,F)CF2OBB(F)−F 9%
3−BB(F,F)CF2OBB(F)−F 9%
3−BB(F,F)CF2OBB(F)−OCF3 7%
3−HHB(F,F)−F 7%
4−HHB(F,F)−F 4%
3−H2HB(F,F)−F 7%
3−HGB(F,F)−F 6%
3−GHB(F,F)−F 6%
NI=76.1℃;TC<−20℃;Δn=0.132;η=38.0mPa・s;Vth=0.96V;VHR(25℃)=98.7%;VHR(80℃)=97.5%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.22.
【0061】
比較例5
特開2001−288470号公報に開示されていた組成物の中から実施例6を選んだ。理由は、この組成物は本発明の化合物(1)および化合物(2)を含有するからである。この組成物の成分および特性は下記のとおりである。この組成物において、下限温度は高く、しきい値電圧は大きく、そして周波数依存性は大きい。
3−HEH−3 3%
4−HEH−3 3%
3−HHEH−3 3%
4−HHEH−3 3%
5−HB−CL 5%
3−HEB−F 3%
5−HEB(F,F)−F 3%
3−HHB(F)−OCF3 4%
3−HHB(F)−OCF3 6%
3−GHB(F,F)−F 5%
3−HGB(F,F)−F 10%
5−HGB(F,F)−F 9%
3−H2GB(F,F)−F 5%
3−HHEB−F 6%
5−HHEB−F 5%
3−HHEB(F,F)−F 10%
4−HHEB(F,F)−F 5%
3−HH−4 8%
3−HB−O2 4%
NI=83.7℃;TC<−20℃;Δn=0.065;η=23.2mPa・s;Vth=1.42V;VHR(25℃)=98.8%;VHR(80℃)=97.9%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.34.
【0062】
実施例1
5−HEB(F)−F (1−1) 3%
5−HEB(F,F)−F (1−2) 7%
5−GHB(F,F)−F (2) 18%
V−HHB(F)−F (3−1) 5%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 10%
3−HHB(F,F)−F (3−2) 10%
3−HB(F,F)B(F)−F (3−5) 5%
3−HB(F)B(F,F)−F (3−6) 5%
5−HH−V (4−1) 5%
V2−HH−3 (4−1) 4%
3−HH−O1 (4−2) 3%
3−HH−CF3 (4−3) 3%
3−HHEH−3 (5−1−1) 3%
3−HHEH−4 (5−1−1) 3%
3−HHEH−5 (5−1−1) 3%
V−HHB−1 (5−1−2) 5%
3−HHEBH−3 (5−2−1) 2%
3−HHEBH−4 (5−2−1) 2%
5−HBBH−3 (5−2−2) 2%
5−HB(F)BH−3 (5−2−4) 2%
NI=81.4℃;TC<−30℃;Δn=0.078;η=27.6mPa・s;Vth=1.19V;VHR(25℃)=98.8%;VHR(80℃)=98.2%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.52.
【0063】
実施例2
5−HEB(F,F)−F (1−2) 15%
3−GHB(F,F)−F (2) 3%
5−GHB(F,F)−F (2) 18%
3−HHB(F)−F (3−1) 8%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 5%
3−HHB(F,F)−F (3−2) 10%
3−HBB(F,F)−F (3−4) 15%
3−HH−4 (4−1) 4%
5−HH−V (4−1) 5%
3−HHB−1 (5−1−2) 4%
3−HHB−3 (5−1−2) 3%
3−HHEBH−3 (5−2−1) 5%
3−HHEBH−4 (5−2−1) 5%
NI=81.5℃;TC<−30℃;Δn=0.080;η=29.6mPa・s;Vth=1.14V;VHR(25℃)=98.9%;VHR(80℃)=98.4%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.65.
【0064】
実施例3
5−HEB(F,F)−F (1−2) 13%
3−GHB(F,F)−F (2) 4%
5−GHB(F,F)−F (2) 20%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 6%
3−HHB(F,F)−F (3−2) 10%
3−HBB(F,F)−F (3−4) 17%
3−HH−4 (4−1) 5%
3−HHB−1 (5−1−2) 4%
3−HHB−O1 (5−1−3) 3%
1O1−HBBH−4 (5−2−3) 5%
1O1−HBBH−5 (5−2−3) 5%
5−HBB(F)B−2 (5−2−5) 3%
5−HBB(F)B−3 (5−2−5) 3%
1O1−HEB(F,F)−F (−) 2%
NI=87.3℃;TC<−30℃;Δn=0.098;η=34.7mPa・s;Vth=1.12V;VHR(25℃)=98.8%;VHR(80℃)=98.3%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.66.
【0065】
実施例4
5−HEB(F,F)−F (1−2) 12%
3−GHB(F,F)−F (2) 3%
4−GHB(F,F)−F (2) 6%
5−GHB(F,F)−F (2) 14%
3−HBB(F,F)−F (3−4) 19%
3−HH−4 (4−1) 10%
1O1−HBBH−4 (5−2−3) 5%
1O1−HBBH−5 (5−2−3) 6%
3−HHEBB−F (6−1) 4%
3−HHEB−F (6−2) 3%
2−HHEB(F,F)−F (6−3) 8%
3−HHEB(F,F)−F (6−3) 10%
NI=87.4℃;TC<−30℃;Δn=0.089;η=35.7mPa・s;Vth=1.12V;VHR(25℃)=99.0%;VHR(80℃)=98.4%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.62.
【0066】
実施例5
5−HEB(F,F)−F (1−2) 10%
3−GHB(F,F)−F (2) 2%
4−GHB(F,F)−F (2) 6%
5−GHB(F,F)−F (2) 17%
3−HHB(F)−F (3−1) 12%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 9%
3−HHB(F,F)−F (3−2) 10%
3−HH−4 (4−1) 10%
1O1−HBBH−4 (5−2−3) 4%
1O1−HBBH−5 (5−2−3) 4%
3−HHEB−F (6−2) 6%
3−HHEB(F,F)−F (6−3) 10%
NI=83.8℃;TC<−30℃;Δn=0.074;η=32.0mPa・s;Vth=1.11V;VHR(25℃)=98.9%;VHR(80℃)=98.3%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.56.
【0067】
実施例6
5−HEB(F,F)−F (1−2) 10%
3−GHB(F,F)−F (2) 5%
5−GHB(F,F)−F (2) 20%
3−HHB(F,F)−F (3−2) 5%
3−HBB(F)−F (3−3) 10%
2−HBB(F,F)−F (3−4) 5%
2−HH−5 (4−1) 5%
3−HH−4 (4−1) 5%
7−HB−1 (4−4) 4%
3−HB−O2 (4−5) 5%
3−HHB−1 (5−1−2) 4%
3−HHB−O1 (5−1−3) 3%
3−HHEBH−3 (5−2−1) 3%
3−HHEBH−4 (5−2−1) 3%
3−HHEBH−5 (5−2−1) 3%
3−HHEB(F,F)−F (6−3) 10%
NI=81.5℃;TC<−30℃;Δn=0.081;η=29.4mPa・s;Vth=1.17V;VHR(25℃)=98.8%;VHR(80℃)=98.3%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.55.
【0068】
実施例7
5−HEB(F,F)−F (1−2) 12%
3−GHB(F,F)−F (2) 3%
4−GHB(F,F)−F (2) 3%
5−GHB(F,F)−F (2) 20%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 5%
3−HHB(F,F)−F (3−2) 10%
3−HBB(F,F)−F (3−4) 10%
3−HH−4 (4−1) 10%
1O1−HBBH−5 (5−2−3) 5%
5−HBB(F)B−3 (5−2−5) 3%
3−HHEBB−F (6−1) 3%
5−HHEB−F (6−2) 3%
2−HHEB(F,F)−F (6−3) 3%
3−HHEB(F,F)−F (6−3) 10%
NI=81.1℃;TC<−30℃;Δn=0.084;η=34.4mPa・s;Vth=1.06V;VHR(25℃)=98.7%;VHR(80℃)=98.3%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.61.
【0069】
実施例8
5−HEB(F,F)−F (1−2) 15%
3−GHB(F,F)−F (2) 3%
4−GHB(F,F)−F (2) 5%
5−GHB(F,F)−F (2) 15%
2−HHB(F)−F (3−1) 5%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 5%
2−HBB(F)−F (3−3) 5%
3−HBB(F,F)−F (3−4) 5%
2−HH−5 (4−1) 5%
3−HB−O2 (4−5) 5%
1O1−HBBH−4 (5−2−3) 5%
1O1−HBBH−5 (5−2−3) 5%
3−HHEBB−F (6−1) 5%
3−HHEB−F (6−2) 5%
2−HHEB(F,F)−F (6−3) 5%
3−HHEB(F,F)−F (6−3) 7%
NI=83.0℃;TC<−30℃;Δn=0.083;η=34.2mPa・s;Vth=1.08V;VHR(25℃)=98.9%;VHR(80℃)=98.4%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.68.
【0070】
実施例9
5−HEB(F,F)−F (1−2) 12%
3−GHB(F,F)−F (2) 3%
4−GHB(F,F)−F (2) 4%
5−GHB(F,F)−F (2) 20%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 3%
3−HHB(F,F)−F (3−2) 10%
3−HBB(F,F)−F (3−4) 10%
2−HH−5 (4−1) 5%
3−HH−4 (4−1) 5%
3−HHB−3 (5−1−3) 4%
1O1−HBBH−4 (5−2−3) 4%
1O1−HBBH−5 (5−2−3) 5%
5−HHEBB−F (6−1) 2%
2−HHEB(F,F)−F (6−3) 3%
3−HHEB(F,F)−F (6−3) 10%
NI=81.0℃;TC<−30℃;Δn=0.082;η=34.9mPa・s;Vth=1.07V;VHR(25℃)=99.0%;VHR(80℃)=98.5%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.64.
【0071】
実施例10
5−HEB(F,F)−F (1−2) 13%
3−GHB(F,F)−F (2) 3%
5−GHB(F,F)−F (2) 20%
2−HHB(F)−F (3−1) 5%
2−HHB(F,F)−F (3−2) 7%
2−HBB(F,F)−F (3−4) 6%
3−HH−4 (4−1) 5%
3−HHEBH−3 (5−2−1) 4%
1O1−HBBH−4 (5−2−3) 4%
3−HHEBB−F (6−1) 3%
5−HHEBB−F (6−1) 3%
3−HHEB−F (6−2) 5%
5−HHEB−F (6−2) 5%
2−HHEB(F,F)−F (6−3) 5%
3−HHEB(F,F)−F (6−3) 10%
1O1−HEB(F,F)−F (−) 2%
NI=88.3℃;TC<−30℃;Δn=0.079;η=37.4mPa・s;Vth=1.13V;VHR(25℃)=98.8%;VHR(80℃)=98.3%;Δε(5kHz)/Δε(50Hz)=0.64.
【0072】
【発明の効果】
本発明の組成物は、組成物の一般的な特性、低いしきい値電圧、大きな比抵抗、および小さな周波数依存性の特性において、複数の特性を充足する。この組成物は、複数の特性に関して適切なバランスを有する。この組成物を含有する素子は特に大きな電圧保持率を有する。この組成物は、低温で製造した多結晶シリコンを有するAM−TFT素子に特に適する。
Claims (9)
- 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、第四成分として式(4)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物、並びに第五成分として式(5−1)および(5−2)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する液晶組成物。
上の式において、R1はアルキルであり;R2はアルキルまたはアルケニルであり;R3はアルキル、アルコキシまたは−CF3であり;R4はアルキルまたはアルコキシであり;R5はアルキルまたはアルコキシメチルであり;A1は1,4−シクロヘキシレンまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり;A2は1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり;Z1は単結合または−COO−であり;そしてX1は水素またはフッ素である。 - 第五成分が式(5−1)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物である請求項1に記載の液晶組成物。
- 第五成分が式(5−2)で表される化合物の群から選択された少なくとも一つの化合物である請求項1に記載の液晶組成物。
- 液晶組成物の全重量に基づいて、第一成分を5〜30重量%の範囲で、第二成分を10〜40重量%の範囲で、第三成分を10〜50重量%の範囲で、第四成分を3〜30重量%の範囲で、そして第五成分を3〜40重量%の範囲で含有する請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 液晶組成物の全重量に基づいて、第六成分を1〜40重量%の範囲で含有する請求項5に記載の液晶組成物。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
- 液晶表示素子がAM素子である請求項7に記載の液晶表示素子。
- 液晶表示素子が、多結晶シリコンを有するAM−TFT素子である請求項7に記載の液晶表示素子。
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