JP2005239871A - ネマチック液晶組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第一成分として一般式(1)又は一般式(2)、
【化1】
で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上を13〜65質量%含有し、第二成分として一般式(3)又は一般式(4) で表される化合物群から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を12〜60質量%含有し、第一成分の含有量がA質量%、第二成分の含有量がB質量%とするとき、式 800<A×B<1400を満たすことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示素子用液晶組成物。本発明の液晶組成物は、液晶プロジェクタやOCBモード等の液晶ディスプレイとして非常に実用的である。
【選択図】 なし
Description
高Δnの組成物を得るためには大きなΔnの値を持つトラン系化合物、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物を用いるのが一般的である。しかし、ビフェニル系化合物やターフェニル系化合物を単独で用いた場合はΔnが十分に大きくなく、またトラン系化合物と組み合わせた場合は溶解性が低下するため、これら化合物同士の高比率での併用による組成物の構築は極めて困難であった。また、トラン系化合物とビフェニル系化合物もしくはターフェニル系化合物との組み合わせでは末端にシアノ基を導入する以外にΔεを大きくすることは困難であり、アクティブマトリクス形液晶表示装置に要求される高電圧保持率を達成できなかった。
以上のことから、高い屈折率異方性を維持しつつ、低温で安定したネマチック相を持ち、高い誘電率異方性を有するアクティブマトリクス型液晶表示素子用液晶組成物を得ることは困難であった。
A1及びA2はそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)又は基(b)はハロゲンで置換されていても良く、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、
l及びmはそれぞれ独立して0又は1であり、X1〜X4はそれぞれ独立してH、F又はClであり、Q1及びQ2はそれぞれ独立して-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-又は単結合であり、Y1〜Y6はそれぞれ独立してF又はClである。) で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上を13〜65質量%含有し、第二成分として一般式(3)及び一般式(4)
B1〜B5はそれぞれ独立的に
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい。)
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)又は基(b)はCH3又はハロゲンで置換されていても良く、
L1〜L4はそれぞれ独立的に、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、
L1及びL2のうち少なくとも一つは-C≡C-であり、
L3及びL4のうち少なくとも一つは-C≡C-であり、
B1及びL1が複数存在する場合はそれらは同一でも良く異なっていても良く、
B4及びL3が複数存在する場合はそれらは同一でも良く異なっていても良く、
X5及びX6はそれぞれ独立して、H、F又はClであり、Q3は-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-又は単結合であり、Y7はF又はClである。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を12〜60質量%含有し、第一成分の含有量がA質量%、第二成分の含有量がB質量%とするとき、式 800<A×B<1400を満たすことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示素子用液晶組成物及び当該組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
第二成分として、一般式(3)及び一般式(4)で表される化合物群から1種又は2種以上を含有するが、2種〜15種が好ましく、2種〜10種がより好ましく、2種〜7種がさらに好ましい。一般式(3)及び一般式(4)で表される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物の含有率は、12〜60質量%の範囲であるが、15〜60質量%の範囲であることがより好ましい。また、R3〜R5はそれぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数2〜10のアルケニル基が好ましく、未置換の直鎖状炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数2〜8のアルケニル基がより好ましく、アルケニル基では以下の式(a)〜式(e)で表される構造がさらに好ましい。
L1〜L4はそれぞれ独立して、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-であるが、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-C≡C-、-(CH2)4-又は単結合が好ましく、-COO-、-OCO-、-C≡C-又は単結合がより好ましく、-C≡C-又は単結合が特に好ましい。X5及びX6はそれぞれ独立して、-H、-F又は-Clであるが、-H又は-Fが好ましい。Q3は-OCF2-、-CF2-又は単結合が好ましく、単結合がより好ましい。Y7はF又はClであるが、Fが好ましい。
一般式(3)の具体的な構造として以下の一般式(3a)
本願発明の液晶組成物は、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物群の含有率が13〜65質量%の範囲であり、一般式(3)及び一般式(4)で表される化合物群の含有率が12〜60質量%の範囲であり、第一成分の含有量をA質量%、第二成分の含有量をB質量%とするとき、式 800<A×B<1400を満たす。この式は一般式(3)及び一般式(4)で表される化合物群及び一般式(3)及び一般式(4)で表される化合物群の含有率の最適範囲を数値化したものでありこの様子を図1に示す。
本願発明において、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物群の含有率が15〜65質量%の範囲であり、一般式(3)及び一般式(4)で表される化合物群の含有率が15〜60質量%の範囲であることが好ましい。
第一成分の一般式(1)及び一般式(2) で表される化合物群から選ばれる化合物と第二成分の一般式(3)及び一般式(4) で表される化合物群から選ばれる化合物との相溶性をさらに改善し、さらに安定した低温でのネマチック相を達成させるために第三成分として一般式(5)、一般式(6)及び一般式(7)
C1〜C3はそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)及び基(b)はハロゲンで置換されていても良く、K1〜K4はそれぞれ独立して、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、
p及びqはそれぞれ独立して、0又は1であり、rは0、1又は2であり、X8〜X11はそれぞれ独立して、H、F又はClであり、Q4〜Q6はそれぞれ独立して-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-又は単結合であり、Y8〜Y13はそれぞれ独立してF又はClである。)で表される化合物から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を含有することが好ましい。
T→N :固体相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度(℃)を液晶相下限温度とする
Δε :誘電率異方性
Δn :屈折率異方性
化合物記載に下記の略号を使用する。
末端のn(数字) CnH2n+1-
T -C≡C-
2 -CH2CH2-
On -OCnH2n+1
F -F
ndm- CnH2n+1-C=C-(CH2)m-1-
-O(dm)n -O(CH2)m-2-C=C-CnH2n+1
以下に示すネマチック液晶組成物(No.1)、(No.2)及び(No.3)を調整しその物性値を測定し、その結果を表1に示す。
比較例として以下に示すネマチック液晶組成物(R1)、(R2)及び(R3)を調整しその物性値を測定し、その結果を表2に示す。
以下に示すネマチック液晶組成物(No.4)、(No.5)及び(No.6)を調整しその物性値を測定し、その結果を表3に示す。
比較例として以下に示すネマチック液晶組成物(R4)及び(R5)を調整しその物性値を測定し、その結果を表4に示す。
以下に示すネマチック液晶組成物(No.7)、(No.8)及び(No.9)を調整しその物性値を測定し、その結果を表5に示す。
比較例として以下に示すネマチック液晶組成物(R6)及び(R7)を調整しその物性値を測定し、その結果を表6に示す。
Claims (7)
- 第一成分として一般式(1)及び一般式(2)、
A1及びA2はそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)又は基(b)はハロゲンで置換されていても良く、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、
l及びmはそれぞれ独立して0又は1であり、X1〜X4はそれぞれ独立してH、F又はClであり、Q1及びQ2はそれぞれ独立して-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-又は単結合であり、Y1〜Y6はそれぞれ独立してF又はClである。) で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上を13〜65質量%含有し、第二成分として一般式(3)及び一般式(4)
B1〜B5はそれぞれ独立的に
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい。)
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)又は基(b)はCH3又はハロゲンで置換されていても良く、
n及びoはそれぞれ独立的に0、1又は2であり、
L1〜L4はそれぞれ独立的に、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、
L1及びL2のうち少なくとも一つは-C≡C-であり、
L3及びL4のうち少なくとも一つは-C≡C-であり、
B1及びL1が複数存在する場合はそれらは同一でも良く異なっていても良く、
B4及びL3が複数存在する場合はそれらは同一でも良く異なっていても良く、
X5及びX6はそれぞれ独立して、H、F又はClであり、Q3は-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-又は単結合であり、Y7はF又はClである。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を12〜60質量%含有し、第一成分の含有量がA質量%、第二成分の含有量がB質量%とするとき、式 800<A×B<1400を満たすことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示素子用液晶組成物。 - ネマチック−アイソトロピック転移温度が70℃〜120℃であり、クリスタル又はスメクチック−ネマチック転移温度が-80℃〜-20℃であり、屈折率異方性Δnが0.185〜0.30であり、誘電率異方性Δεが7.0〜18.0である請求項1記載の液晶組成物。
- 第三成分としてとして一般式(5)、一般式(6) 又は一般式(7)
C1〜C3はそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -O- 及び又は -S- に置き換えられてもよい)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は -N- に置き換えられてもよい)
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)又は基(b)はハロゲンで置換されていても良く、K1〜K4は、それぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、
p及びqはそれぞれ独立して0又は1であり、rは0、1又は2であり、X8〜X11はそれぞれ独立してH、F又はClであり、Q4〜Q6はそれぞれ独立して-OCH2-、-OCF2-、-OCHF-、-CF2-又は単結合であり、Y8〜Y13はそれぞれ独立してF又はClである。)で表される化合物から選ばれる化合物を1種もしくは2種以上を5〜40質量%含有する請求項1又は2記載の液晶組成物。 - 請求項1〜5の何れかに記載のネマチック液晶組成物を用いた液晶表示素子。
- 請求項1〜5の何れかに記載のネマチック液晶組成物を用いたアクティブマトリックス液晶表示素子。
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