JP2008274235A - Polymer stabilized ferroelectric liquid crystal composition, and liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はアクティブ素子にて駆動可能な高分子安定化液晶表示素子に有用な高分子安定化強誘電性液晶組成物、及び当該組成物を用いた高分子安定化液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition useful for a polymer-stabilized liquid crystal display element that can be driven by an active element, and a polymer-stabilized liquid crystal display element using the composition.
高分子を用いて液晶配向を安定化する技術としては、ねじれネマチック液晶に光硬化性モノマーを添加し光照射することで配向の高分子安定化を図る技術が開示されている(非特許文献1参照)。当該引用文献記載のネマチック液晶は、高分子安定化される前のねじれ構造を、光硬化後も維持しており、光硬化性モノマーとして、液晶骨格を有する液晶性モノマーを用いることで、表示用液晶材料の液晶性・配向性を失わないようにしている。
当該引用文献においては、光硬化性モノマーをねじれネマチック液晶ホスト中に数%の濃度で添加した後、電圧無印加の状態で光照射して作製した高分子安定型液晶素子の例を示している。さらに実施例において液晶性モノマーを2%、3%、4%、5%を変えた時の電圧−誘電率特性が示されている。この結果によると、液晶性モノマーの添加量が増加すると飽和する誘電率が下がり飽和させるためには更に高い電圧を印加させる必要があり駆動電圧が高くなり、これに応じて素子の駆動電圧も増加する。この点が高分子安定化液晶素子を実用化させる上で課題になっている。
また、液晶素子にスメクチック液晶を用いる場合、ネマチック相とは根本的に異なった挙動を示す。すなわち、スメクチック相を液晶表示素子として応用する場合、スメクチック相が層(レイヤー)構造を有し、液晶分子の長軸(分子の向き)が層構造ができている方向から傾く現象を利用する。液晶分子が層法線方向から傾く角度を、傾き角(チルト角)と呼び、スメクチック液晶を液晶素子として用いる場合に特徴的な物性となり、液晶素子として適したチルト角を得ることが望ましいが、前記引用文献には、このチルト角に与える影響についての開示はない。
As a technique for stabilizing liquid crystal alignment using a polymer, a technique for stabilizing the alignment polymer by adding a photocurable monomer to twisted nematic liquid crystal and irradiating with light is disclosed (Non-patent Document 1). reference). The nematic liquid crystal described in the cited document maintains the twisted structure before polymer stabilization even after photocuring, and by using a liquid crystalline monomer having a liquid crystal skeleton as the photocurable monomer, display The liquid crystal properties and orientation of the liquid crystal material are not lost.
The cited document shows an example of a polymer stable type liquid crystal element produced by adding a photocurable monomer to a twisted nematic liquid crystal host at a concentration of several percent and then irradiating with light without applying voltage. . Further, in the examples, voltage-dielectric constant characteristics when the liquid crystal monomer is changed by 2%, 3%, 4%, and 5% are shown. According to this result, when the amount of liquid crystal monomer added increases, the saturation dielectric constant decreases, and a higher voltage needs to be applied in order to saturate, resulting in a higher drive voltage and a corresponding increase in device drive voltage. To do. This is a problem in putting a polymer-stabilized liquid crystal element into practical use.
In addition, when a smectic liquid crystal is used for the liquid crystal element, it behaves fundamentally different from the nematic phase. That is, when the smectic phase is applied as a liquid crystal display element, a phenomenon in which the smectic phase has a layer structure and the major axis (direction of molecules) of liquid crystal molecules is tilted from the direction in which the layer structure is formed. The angle at which the liquid crystal molecules are tilted from the normal direction of the layer is called a tilt angle (tilt angle), which is a characteristic property when using smectic liquid crystal as a liquid crystal element, and it is desirable to obtain a tilt angle suitable for the liquid crystal element. The cited document does not disclose the influence on the tilt angle.
一方、高分子安定化ねじれネマチック液晶をTFT液晶表示素子に適用した例として、TFT液晶表示素子において光硬化性液晶性モノマーを少量添加して重合させることにより、形成された高分子の作用で配向を安定化する技術が開示されている(特許文献1参照)。しかしながら、当該引用文献においては、立下り時の液晶の応答速度の改善はされているものの、前述の駆動電圧の問題については解決されておらず、また、光硬化性液晶モノマーの添加が前述のチルト角に与える影響についての開示もない。 On the other hand, as an example of applying a polymer-stabilized twisted nematic liquid crystal to a TFT liquid crystal display element, a small amount of a photocurable liquid crystalline monomer is added and polymerized in the TFT liquid crystal display element, and alignment is performed by the action of the formed polymer. Has been disclosed (see Patent Document 1). However, in the cited document, although the response speed of the liquid crystal at the time of falling is improved, the problem of the driving voltage described above is not solved, and addition of the photocurable liquid crystal monomer is not performed as described above. There is no disclosure of the effect on the tilt angle.
高分子安定化液晶表示素子においてねじれネマチック液晶表示モード以外には、OCB(Optically compensated birefringence)モードへ応用した技術が提案されている(非特許文献2参照)。当該引用文献には、液晶分子を光反応性モノマー中に分散させ、外部電界印加により所望のベンド配列構造を得たのち、光照射により前記ベンド配列を固定化する技術が開示されている。OCBモードは表示装置を立ち上げる際に高い電圧を印加して初期状態で液晶分子がスプレイ配列しているが、これをベンド配列へ変える配向転移操作が必要になるで、予め、ベンド配向を高分子により固定化することにより、このベンド配列への配向転移操作が不要な表示立ち上げと同時にOCBモードによる表示が可能にしてOCBモードの欠点を解消している。
また、1枚の基板上に液晶分子を高分子液晶マトリックス中に固定化してハイブリッド配向を固定化させ、該基板上のホモジニアス配向部分が接するよう二枚の基板を張り合わせてOCBモードのベント配向を作り液晶表示素子に用いる技術が開示されている(特許文献2参照)。この場合は、電圧を印加せずベント配向を作ることが特徴である。
しかしながら、これらの引用文献開示の発明においても前述の駆動電圧の問題については解決されておらず、また、光硬化性液晶モノマーの添加が前述のチルト角に与える影響についての開示もない。
In addition to the twisted nematic liquid crystal display mode in the polymer-stabilized liquid crystal display element, a technique applied to an OCB (Optically Compensated Birefringence) mode has been proposed (see Non-Patent Document 2). The cited document discloses a technique in which liquid crystal molecules are dispersed in a photoreactive monomer, a desired bend alignment structure is obtained by applying an external electric field, and then the bend alignment is fixed by light irradiation. In the OCB mode, liquid crystal molecules are splayed in the initial state by applying a high voltage when starting up the display device. However, an alignment transition operation is required to change this to a bend alignment. By immobilizing with molecules, it is possible to display in the OCB mode simultaneously with the start-up of the display which does not require the alignment transition operation to the bend arrangement, thereby eliminating the disadvantages of the OCB mode.
In addition, liquid crystal molecules are fixed on a single substrate in a polymer liquid crystal matrix to fix the hybrid alignment, and the two substrates are bonded so that the homogeneous alignment portion on the substrate is in contact with each other to perform OCB mode vent alignment. A technique used for manufacturing liquid crystal display elements is disclosed (see Patent Document 2). In this case, a feature is that a vent orientation is formed without applying a voltage.
However, in the inventions disclosed in these cited references, the problem of the driving voltage described above is not solved, and there is no disclosure about the influence of the addition of the photocurable liquid crystal monomer on the tilt angle.
高分子安定強誘電性液晶(高分子安定FLC)に関しては、FLC材料と共にモノマーを使用し、電界を印加し一方の方向に液晶分子を揃えながら紫外線を照射することにより高分子安定化を図る技術が提案されている(非特許文献3及び4参照)。
又、強誘電性液晶と単官能液晶性(メタ)アクリレートモノマーを含有する液晶組成物を液晶セル中に注入した後、該組成物が所定の液晶相を示す温度において紫外線を照射し、単官能液晶性(メタ)アクリレートモノマーを高分子化させることによって得られる高分子安定化強誘電性液晶表示素子が開示されている(特許文献3、4、及び5参照)。液晶分子の配向を高分子安定化することにより新規の機能を付与することができ、上述のOCBモード、及び強誘電性液晶に単官能液晶性(メタ)アクリレートを用いた素子は、良好なベント配向を得たり、良好な中間調表示が可能であるという特徴を有するものの、単官能液晶性(メタ)アクリレートモノマーの重合により得られた高分子の耐熱性が良好でなく、結果として高温での信頼性が良好でないという問題があった。さらに、強誘電性液晶に単官能液晶性(メタ)アクリレートを用いた素子では駆動電圧が高いという問題点があった。また、スメクチックA相で紫外線露光して高分子安定化を行いスメクチックC相へ除冷して相転移させると印加電圧に比例した中間調表示が可能になりうることが開示されているが駆動電圧が高いという問題があった。(特許文献3参照)。このように、これらの引用文献開示の発明においても前述の駆動電圧の問題については解決されておらず、また、光硬化性液晶モノマーの添加が前述のチルト角に与える影響についての開示もなかった。また、液晶が60〜95重量%で残りが網目状の高分子であるため高分子分散型液晶に見られる光散乱が起こる。この散乱が偏光を用いた表示素子のコントラストを低くする原因になる。そのため、コントラスト向上に他の手段が必要となる欠点があった。
更に、単官能液晶性(メタ)アクリレートに比べて多官能液晶性(メタ)アクリレートは、メソゲン基の熱の揺らぎが抑えられて高分子安定化の信頼性は高くなるものの低分子液晶との相互作用が高くなり駆動電圧が高くなる問題も有していた。
For polymer-stable ferroelectric liquid crystals (polymer-stable FLC), a technology that uses monomers together with FLC materials to stabilize the polymer by applying an electric field and irradiating ultraviolet rays while aligning the liquid crystal molecules in one direction. Has been proposed (see Non-Patent Documents 3 and 4).
Further, after injecting a liquid crystal composition containing a ferroelectric liquid crystal and a monofunctional liquid crystalline (meth) acrylate monomer into a liquid crystal cell, the composition is irradiated with ultraviolet rays at a temperature at which the composition exhibits a predetermined liquid crystal phase. A polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal display device obtained by polymerizing a liquid crystalline (meth) acrylate monomer has been disclosed (see Patent Documents 3, 4, and 5). A new function can be given by stabilizing the alignment of liquid crystal molecules, and the above-mentioned OCB mode and devices using monofunctional liquid crystalline (meth) acrylate for ferroelectric liquid crystal are good vents. Although it has the characteristics of obtaining orientation and good halftone display, the heat resistance of the polymer obtained by polymerization of the monofunctional liquid crystalline (meth) acrylate monomer is not good, resulting in high temperature There was a problem that the reliability was not good. Furthermore, the element using monofunctional liquid crystalline (meth) acrylate as the ferroelectric liquid crystal has a problem that the driving voltage is high. In addition, it is disclosed that a halftone display proportional to the applied voltage can be achieved when the polymer is stabilized by exposure to ultraviolet light in the smectic A phase and then cooled to the smectic C phase and phase-shifted. There was a problem of high. (See Patent Document 3). As described above, even in the inventions disclosed in these cited references, the problem of the driving voltage described above has not been solved, and there has been no disclosure about the influence of the addition of the photocurable liquid crystal monomer on the tilt angle. . Further, since the liquid crystal is 60 to 95% by weight and the remainder is a network polymer, light scattering occurs in the polymer dispersed liquid crystal. This scattering causes the contrast of the display element using polarized light to be lowered. For this reason, there is a drawback that other means are required to improve contrast.
Furthermore, compared with monofunctional liquid crystalline (meth) acrylates, polyfunctional liquid crystalline (meth) acrylates are less likely to interact with low molecular weight liquid crystals, although the thermal fluctuations of mesogenic groups are suppressed and the stability of polymer stabilization is increased. There is also a problem that the operation becomes high and the drive voltage becomes high.
単官能液晶性(メタ)アクリレートモノマーより耐熱性に優れた高分子を与える多官能液晶性モノマーを用いた高分子安定化強誘電性液晶表示素子が示されている(特許文献6参照)。しかしながら、多官能液晶性モノマーは、液晶性を示す温度が80℃以上と高いものが多く、高分子安定化液晶素子作成の紫外線を照射する前段階において温度を高くする必要性が生じ、その結果、望ましくない熱重合が誘起され、液晶配向の均一性が劣化してしまうという問題があった。
本発明の課題は、中間調の表示を可能とする高分子安定化強誘電性液晶表示素子において、TFT(薄膜トランジスター)駆動が可能レベルに駆動電圧を低減することが可能な高分子安定化強誘電性液晶組成物を提供し、該高分子安定化強誘電性液晶組成物を用いてTFT駆動による安定した表示が得られ、表示に適した大きさのチルト角を得ることが可能な高分子安定化強誘電性液晶表示素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal display element capable of halftone display, and capable of reducing the driving voltage to a level capable of TFT (thin film transistor) drive. Provided a dielectric liquid crystal composition, a polymer capable of obtaining a stable display by TFT driving using the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition, and capable of obtaining a tilt angle suitable for display The object is to provide a stabilized ferroelectric liquid crystal display device.
高分子安定化強誘電性液晶組成物において、液晶分子に高分子安定化の効果を強く与えるためには、高分子前駆体としてメソゲン構造を有する液晶性アクリレートのような液晶性高分前駆体を用いればよい。これは、液晶性アクリレートがメソゲン構造を持つために、周囲の低分子液晶のメソゲン構造と強いアンカリング力を持つことができ、そのため、高分子安定化した状態の熱的、力学的な安定性が向上するわけである。しかしながら、一方で、アンカリング力が強くなるために駆動電圧が増大しアモルファスシリコン−TFTやポリシリコンTFTで駆動が困難となる問題があった。また、アンカリング力が強くなることにより、スメクチック層内で液晶分子が傾きにくくなり、チルト角が小さくなるという欠点があった。
高分子安定化状態の安定性を向上するためには、二官能液晶性アクリレート等を用いて架橋高分子を用いればよい。二官能液晶性アクリレートの使用により、メソゲン基が高分子主鎖に配置され該メソゲン基の両端が架橋により固定化されているため熱の揺らぎの影響が少なく低分子液晶の配向安定化の信頼性が向上する。しかし、その反面、熱の揺らぎが小さくなるため低分子液晶との相互作用が増大する、その結果低分子液晶の配向を固定化した際に起こる低分子液晶/高分子界面でのアンカリング力がさらに高くなり、益々駆動電圧が増大するという弊害が生じる。さらに、スメクチック層内で液晶分子が益々傾きにくくなり、チルト角が小さくなるという欠点があった。
高分子安定化の信頼性を上げるのには、高分子鎖の架橋密度を高くしてガラス転移温度等を高くする方法があるが、同時に低分子液晶と該高分子とのアンカーリング力が増加して駆動電圧増加、及び、チルト角の減少を引き起こす。また、網目状高分子鎖の体積割合を増加すると該高分子鎖の熱的、機械的安定性は向上するが該高分子鎖の屈折率が表示素子中に低分子液晶の屈折率分布へ影響を強く及ぼすようになり低分子液晶との屈折率差から光散乱を起こして表示のコントラストを低下させていた。
In the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition, in order to strongly give the liquid crystal molecule the effect of polymer stabilization, a liquid crystalline polymer precursor such as a liquid crystalline acrylate having a mesogenic structure is used as the polymer precursor. Use it. This is because the liquid crystalline acrylate has a mesogenic structure, so it can have a strong anchoring force with the mesogenic structure of the surrounding low-molecular liquid crystals, and therefore the thermal and mechanical stability of the polymer stabilized state Will improve. However, on the other hand, since the anchoring force becomes strong, there is a problem that the drive voltage is increased and it is difficult to drive with an amorphous silicon TFT or polysilicon TFT. Further, since the anchoring force is increased, the liquid crystal molecules are not easily tilted in the smectic layer, and the tilt angle is reduced.
In order to improve the stability of the polymer stabilization state, a crosslinked polymer may be used using a bifunctional liquid crystalline acrylate or the like. By using bifunctional liquid crystalline acrylates, the mesogenic groups are arranged in the polymer main chain, and both ends of the mesogenic groups are fixed by cross-linking, so there is little influence of thermal fluctuations and the reliability of alignment stabilization of low-molecular liquid crystals Will improve. On the other hand, however, the thermal fluctuation is reduced and the interaction with the low-molecular liquid crystal is increased. As a result, the anchoring force at the low-molecular liquid crystal / polymer interface that occurs when the orientation of the low-molecular liquid crystal is fixed. A further disadvantage is that the driving voltage increases more and more. In addition, the liquid crystal molecules are more difficult to tilt in the smectic layer, and the tilt angle is reduced.
To increase the reliability of polymer stabilization, there is a method to increase the cross-linking density of the polymer chain to increase the glass transition temperature, etc., but at the same time the anchoring force between the low-molecular liquid crystal and the polymer increases. As a result, the drive voltage increases and the tilt angle decreases. In addition, increasing the volume ratio of the network polymer chain improves the thermal and mechanical stability of the polymer chain, but the refractive index of the polymer chain affects the refractive index distribution of the low-molecular liquid crystal in the display element. The contrast of the display is lowered by causing light scattering due to the difference in refractive index with the low-molecular liquid crystal.
このように液晶性高分子前駆体を用いると、高分子安定化状態は安定化するが、同時にアンカーリング力が増大し、好ましくない駆動電圧の増加や、チルト角の減少を引き起こす。しかしながら、本願発明者らは、種々の重合性液晶化合物と液晶化合物の組成を検討した結果、液晶性高分子前駆体と非液晶性高分子前駆体の両方を同時に使用することを検討することにより、駆動電圧の増加、チルト角の減少を防ぎ、更には、駆動電圧の温度依存性を抑制することを見出し、本願発明の完成に至った。
本願は、一般式(I−a)
When the liquid crystalline polymer precursor is used in this manner, the polymer stabilization state is stabilized, but at the same time, the anchoring force increases, causing an undesirable increase in driving voltage and a decrease in tilt angle. However, as a result of examining the composition of various polymerizable liquid crystal compounds and liquid crystal compounds, the inventors of the present application have studied the simultaneous use of both a liquid crystalline polymer precursor and a non-liquid crystalline polymer precursor. The inventors have found that the increase of the drive voltage and the decrease of the tilt angle are prevented, and further the temperature dependency of the drive voltage is suppressed, and the present invention has been completed.
The present application relates to the general formula (Ia)
A2は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
A3及びA6はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から18のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から17のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
A4及びA7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から9のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
kは1から40を表し、
B1、B2及びB3は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数1から10の直鎖もしくは分岐のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個もしくは2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い)、又は一般式(I−b)
A 2 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are each independently an oxygen atom on the assumption that oxygen atoms are not directly bonded to each other). , —CO—, —COO— or —OCO— may be substituted, and one or two or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently substituted with a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group May be)
A 3 and A 6 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkyl group are each independently a halogen atom or carbon. Which may be substituted with an alkyl group of 1 to 17 atoms).
A 4 and A 7 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other). Each independently substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkyl group are each independently a halogen atom or a carbon atom. Which may be substituted with an alkyl group of the formula 1 to 9),
k represents 1 to 40;
B 1 , B 2 and B 3 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are The oxygen atoms may be independently substituted with oxygen atoms, —CO—, —COO—, or —OCO— as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other), or the general formula (Ib)
A8は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)で表される基を表す。ただし、2k+1個あるB1、B2及びB3のうち前記一般式(I−b)で表される基となるものの個数は0〜3個である。)
で表される重合性化合物であって、該重合性化合物の重合物のガラス転移温度が−100℃から25℃である重合性化合物(I)と、一般式(II)
A 8 is a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are each independently an oxygen atom, assuming that oxygen atoms are not directly bonded to each other). , —CO—, —COO— or —OCO— may be substituted, and one or two or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently substituted with a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group Represents a group represented by: However, the number of the groups represented by the general formula (Ib) among B 1 , B 2 and B 3 that are 2k + 1 is 0 to 3. )
A polymerizable compound (I) having a glass transition temperature of −100 ° C. to 25 ° C. of the polymerized product of the polymerizable compound, and a general formula (II)
で表される液晶性化合物(II)と、一般式(III−a)
A liquid crystal compound (II) represented by the general formula (III-a)
C4及びC5はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z3及びZ5はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z4は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n2は、0、1又は2を表す。ただし、n2が2を表す場合、複数あるC4及びZ4は同じであっても異なっていても良い。)、
一般式(III−b)
C 4 and C 5 are each independently 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, pyridazine-3,6- Diyl group, 1,3-dioxane-2,5-diyl group, cyclohexene-1,4-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6 -Diyl group, 2,6-naphthylene group or indane-2,5-diyl group (among these groups 1,4-phenylene group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, The 2,6-naphthylene group and indan-2,5-diyl group are unsubstituted or have one fluorine atom, chlorine atom, methyl group, trifluoromethyl group or trifluoromethoxy group as a substituent. May have two or more.) Represent,
Z 3 and Z 5 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently a fluorine atom, Which may be substituted with a methyl group or an ethyl group)
Z 4 is a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, -OCH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 OCO -, - COOCH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 -, - CH = CH -, - C≡C- , -CF 2 O -, - OCF 2 -, - COO- or an -OCO-,
n 2 represents 0, 1 or 2. However, when n 2 represents 2, a plurality of C 4 and Z 4 may be the same or different. ),
Formula (III-b)
C7及びC8はそれぞれ独立してベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル基又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル基を表し、Z6及びZ8はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z7及びZ9それぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n3は、0、1又は2を表すが、n3が2を表す場合、複数あるC6及びZ7は同じであっても異なっていても良く、n5及びn6はそれぞれ独立して1、2及び3を表す。)
及び一般式(III−c)
C 7 and C 8 are each independently benzene-1,2,4-triyl group, benzene-1,3,4-triyl group, benzene-1,3,5-triyl group, cyclohexane-1,2,4. -Represents a triyl group, a cyclohexane-1,3,4-triyl group or a cyclohexane-1,3,5-triyl group, Z 6 and Z 8 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms. (One or two or more methylene groups present in the alkylene group are each independently substituted with an oxygen atom, —CO—, —COO— or —OCO—, assuming that the oxygen atoms are not directly bonded to each other. And one or two or more hydrogen atoms present in the alkylene group may each independently be substituted with a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group).
Z 7 and Z 9 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2. CH 2 O -, - OCH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 OCO -, - COOCH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 -, - CH = CH-, -C≡C -, - CF 2 O - , - OCF 2 -, - COO- or an -OCO-,
n 3 represents 0, 1 or 2, but when n 3 represents 2, a plurality of C 6 and Z 7 may be the same or different, and n 5 and n 6 are each independently 1, 2 and 3 are represented. )
And general formula (III-c)
6員環T1、T2及びT3はそれぞれ独立的に、
6-membered rings T 1 , T 2 and T 3 are each independently
n4は0又は1の整数を表し、
Y1及びY2はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表し、
Y3は単結合、−COO−、又は−OCO−を表し、
R8は炭素原子数1から18の炭化水素基を表す。)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物(III)と、を含有することを特徴とする高分子安定化強誘電性液晶組成物を提供する。また、本願はこの高分子安定化強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
n 4 represents an integer of 0 or 1,
Y 1 and Y 2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —C≡C—, —CH═CH—. , —CF═CF—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 ═CHCH 2 CH 2 — or —CH 2 CH 2 CH = CH-
Y 3 represents a single bond, —COO—, or —OCO—,
R 8 represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms. And a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition comprising at least one polymerizable compound (III) selected from the group consisting of: The present application also provides a liquid crystal display device using the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition.
本願発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物を構成部材とする高分子安定化強誘電性液晶表示素子は駆動電圧が低く、TFT駆動による安定した表示を得ることができ、強誘電性液晶単体の表示素子では不可能な中間調の表示を可能にして、熱的及び力学的安定性に優れる特徴を有する。更には、プラスチック液晶セル等の構成部材として有用である。 The polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal display device comprising the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention as a constituent member has a low driving voltage, and can provide a stable display by TFT driving. It is possible to display halftones, which is impossible with a single display element, and has excellent thermal and mechanical stability. Furthermore, it is useful as a structural member for plastic liquid crystal cells and the like.
以下に本発明の一例について説明する。本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物は、その中に含まれるラジカル重合性化合物が熱、又は紫外線等の活性エネルギー線により重合し、それに伴い液晶組成物と相分離、又は液晶組成物中に分散した状態を引き起こし、透明性高分子物質と液晶組成物からなる高分子安定化液晶表示素子を得るのに使用される。この素子は、一対の電極層を有する基板間に配向制御膜と液晶層とを有する液晶素子において、液晶層が少なくとも液晶性高分子前駆体(液晶性モノマー)と非液晶性高分子前駆体(非液晶性モノマー)を含有する光硬化性組成物の光硬化物及び強誘電性液晶材料を含有しており、且つ一対の電極層間に電圧を印加していない状態における液晶性モノマーのメソゲン基の配向方向と、又は、非液晶性モノマーの高分子主鎖の長軸方向と、強誘電性液晶材料の配向方向が配向制御膜の配向方向に揃い一軸配向になるように高分子安定化させた液晶表示素子であって、液晶層中に液晶性モノマーと非液晶性モノマーを含有する光硬化性組成物の光硬化物を分散させて含有させ、液晶性骨格を有する高分子鎖による強誘電性液晶材料の配向安定化効果により、電圧を印加していない状態では、液晶性モノマーの液晶骨格の長軸や非液晶性モノマーの長軸方向と強誘電性液晶材料の配向方向、あるいは強誘電性液晶分子の平均化された配向方向のなす方向が一様な方向の配向状態を実現させたものであり、電圧を印加すると強誘電性液晶の自発分極により強誘電性液晶材料の配向方向が液晶性高分子前駆体の液晶骨格の配向方向ではなくなり、電圧の変化によって 強誘電性液晶材料の配向方向、あるいは平均化された配向方向と液晶性モノマーの液晶骨格の配向方向のなす角度が連続的に変化する性質が付与されたものである。例えば、二枚の偏光板の間に該素子を配置して、印加する電圧を変化させることにより透過光量を連続的に制御することができ、強誘電性液晶単体の素子で行われる面積階調等の特別な手段を用いることなく印加電圧に比例した中間調の表示を可能にしたものである。上述の一軸配向は、一軸配向が得られるようにラビング配向処理したポリイミド等の高分子配向膜を用いる方法、無機配向膜を用いる方法、光配向膜による方法、電界や磁場等の外場により方法、配向膜と前記外場を併用した方法等によりメソゲン基や高分子主鎖の長軸を揃えて配向させた状態に紫外線を露光して高分子安定化させることにより得られる。
このようにして形成された高分子安定化液晶表示素子は、前記組成物に添加されたモノマーの含有量に比例して駆動電圧、及び光散乱が上昇する。該モノマーの含有量が微量である場合、駆動電圧の上昇度合いは低減されるが、熱的や機械的安定性に乏しい。信頼性を高くするためには、モノマーの含有量を増やす必要があるが、この時に駆動電圧の増加や液晶配向性の低下、及び散乱性の発現が問題になる。駆動電圧の増加は、例えば高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧に関する記述として、特開平6−222320号公報において次式の関係が示されている。高分子安定化液晶素子の駆動電圧に対する考え方は、高分子分散型液晶表示素子と同様で、次の通りになる。
An example of the present invention will be described below. In the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention, the radically polymerizable compound contained therein is polymerized by active energy rays such as heat or ultraviolet rays, and accordingly, phase separation from the liquid crystal composition or the liquid crystal composition. It is used to obtain a polymer-stabilized liquid crystal display element comprising a transparent polymer material and a liquid crystal composition, causing a state dispersed in the product. This element is a liquid crystal element having an alignment control film and a liquid crystal layer between a substrate having a pair of electrode layers, wherein the liquid crystal layer is at least a liquid crystalline polymer precursor (liquid crystalline monomer) and a non-liquid crystalline polymer precursor ( A photocurable composition of a photocurable composition containing a non-liquid crystalline monomer) and a ferroelectric liquid crystal material, and the mesogenic group of the liquid crystalline monomer in a state where no voltage is applied between a pair of electrode layers. The polymer was stabilized so that the alignment direction, or the long axis direction of the polymer main chain of the non-liquid crystalline monomer, and the alignment direction of the ferroelectric liquid crystal material were aligned with the alignment direction of the alignment control film to be uniaxial alignment. A liquid crystal display device, in which a photocured product of a photocurable composition containing a liquid crystalline monomer and a non-liquid crystalline monomer is dispersed and contained in a liquid crystal layer, and ferroelectricity due to a polymer chain having a liquid crystalline skeleton Alignment stabilization effect of liquid crystal materials Therefore, when no voltage is applied, the major axis of the liquid crystal skeleton of the liquid crystalline monomer, the major axis direction of the non-liquid crystalline monomer and the orientation direction of the ferroelectric liquid crystal material, or the ferroelectric liquid crystal molecules are averaged. Alignment direction of the alignment direction realizes an alignment state in which the alignment direction of the ferroelectric liquid crystal material is changed to the liquid crystal polymer precursor liquid crystal due to the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal when a voltage is applied. It is not the orientation direction of the skeleton, but the property that the orientation direction of the ferroelectric liquid crystal material or the angle between the averaged orientation direction and the orientation direction of the liquid crystal skeleton of the liquid crystalline monomer is continuously changed by changing the voltage is given. It is a thing. For example, by arranging the element between two polarizing plates and changing the applied voltage, the amount of transmitted light can be controlled continuously, such as area gradation performed by a single element of ferroelectric liquid crystal. This enables halftone display proportional to the applied voltage without using any special means. The uniaxial orientation described above is a method using a polymer orientation film such as polyimide that has been rubbed so as to obtain a uniaxial orientation, a method using an inorganic orientation film, a method using a photo-alignment film, and a method using an external field such as an electric field or a magnetic field. The polymer is stabilized by exposing the ultraviolet light to a state in which the long axis of the mesogenic group or polymer main chain is aligned by a method using an alignment film and the external field in combination.
In the polymer-stabilized liquid crystal display device thus formed, the driving voltage and light scattering increase in proportion to the content of the monomer added to the composition. When the monomer content is very small, the degree of increase in driving voltage is reduced, but the thermal and mechanical stability is poor. In order to increase the reliability, it is necessary to increase the monomer content. At this time, however, an increase in driving voltage, a decrease in liquid crystal alignment, and the appearance of scattering properties become problems. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-222320 discloses the relationship of the following equation as an increase in the driving voltage as a description relating to the driving voltage of the polymer dispersed liquid crystal display element. The concept for the driving voltage of the polymer-stabilized liquid crystal element is the same as that of the polymer-dispersed liquid crystal display element and is as follows.
(Vthはしきい値電圧を表し、1Kii及び2Kiiは弾性定数を表し、iは1、2又は3を表し、Δεは誘電率異方性を表し、<r>は透明性高分子物質界面の平均空隙間隔を表し、Aは液晶組成物に対する透明性高分子物質のアンカリングエネルギーを表し、dは透明性電極を有する基板間の距離を表わす。) (Vth represents threshold voltage, 1 Kii and 2 Kii represent elastic constants, i represents 1, 2 or 3, Δε represents dielectric anisotropy, and <r> represents a transparent polymer substance. (Indicates the average gap distance at the interface, A indicates the anchoring energy of the transparent polymer substance with respect to the liquid crystal composition, and d indicates the distance between the substrates having the transparent electrodes.)
これによると、高分子安定化液晶表示素子の駆動電圧は、透明性高分子物質界面の平均空隙間隔、基板間の距離、液晶組成物の弾性定数・誘電率異方性、及び液晶組成物と透明性高分子物質間のアンカリングエネルギーによって決定される。このうち、一般の液晶表示素子では駆動電圧はセル厚、該誘電率異方性、及び該弾性定数で決まるが、高分子分散液晶と同様に高分子安定化液晶表示素子において特有の要因がある。それは、液晶組成物と透明性高分子物質間のアンカリングエネルギーである。そのため、高分子安定化液晶表示素子においてもポリマーと液晶との界面の面積が増加するとともに系のアンカリングエネルギーが増して駆動電圧が上がる。言い換えると、本発明の組成物中に液晶性モノマーの含有量が増加すると駆動電圧が上がることを意味している。駆動電圧の上昇を低減し、低い駆動電圧を維持させるためには、モノマー含有液晶組成物を構成する高分子のアンカリングエネルギーを低くすれば良いことになる。例えば、液晶性モノマーの効果は、低分子液晶の一軸配向を高分子安定化させることにある。一方、非液晶性モノマーは、該非液晶性高分子が低分子液晶に対してアンカーリング力が弱いものを用いることにより液晶性高分子による駆動電圧増加を低減させる役割を果たす。前記組成物に用いる液晶性モノマーと非液晶性モノマーを併用して組成を調整することで高分子安定化の信頼性を維持したまま課題である駆動電圧を下げることができる。非液晶性モノマーの該エネルギーを低くするには、アルキル側鎖を有する二官能モノマーを用いれば良い。特に、アルキル側鎖の炭素原子数が5から15が良く、更に、該炭素原子数が8から13がより好ましい。アルキル側鎖が短い場合は、アンカリングエネルギーが高くなり、長すぎると、側鎖の影響が強くなりアンカリングエネルギーが高くなる。又、低分子液晶に類似したベンゼン環等を有するメソゲン基を側鎖にすると低分子液晶との親和性が高くなりアンカリングエネルギーが増加して好ましくない。更に、アルキル側鎖間の距離も重要で、炭素原子数の距離に換算して6〜18が良い。使用する液晶組成に依存するがアルキル側鎖間が狭いと低分子液晶が高分子界面で垂直配向してしまい好ましくない。 According to this, the driving voltage of the polymer-stabilized liquid crystal display element includes the average gap distance at the interface of the transparent polymer substance, the distance between the substrates, the elastic constant / dielectric anisotropy of the liquid crystal composition, and the liquid crystal composition. It is determined by the anchoring energy between transparent polymer materials. Among these, in general liquid crystal display elements, the driving voltage is determined by the cell thickness, the dielectric anisotropy, and the elastic constant, but there are specific factors in the polymer stabilized liquid crystal display elements as in the polymer dispersed liquid crystal. . It is the anchoring energy between the liquid crystal composition and the transparent polymer material. Therefore, also in the polymer-stabilized liquid crystal display element, the area of the interface between the polymer and the liquid crystal is increased and the anchoring energy of the system is increased to increase the driving voltage. In other words, when the content of the liquid crystalline monomer is increased in the composition of the present invention, it means that the driving voltage is increased. In order to reduce the increase in driving voltage and maintain a low driving voltage, the anchoring energy of the polymer constituting the monomer-containing liquid crystal composition may be lowered. For example, the effect of the liquid crystalline monomer is to stabilize the uniaxial orientation of the low-molecular liquid crystal as a polymer. On the other hand, the non-liquid crystalline monomer serves to reduce an increase in driving voltage due to the liquid crystalline polymer by using the non-liquid crystalline polymer having a weak anchoring force with respect to the low molecular liquid crystal. By adjusting the composition by using the liquid crystalline monomer and the non-liquid crystalline monomer used in the composition together, the driving voltage which is a problem can be lowered while maintaining the reliability of polymer stabilization. In order to reduce the energy of the non-liquid crystalline monomer, a bifunctional monomer having an alkyl side chain may be used. In particular, the alkyl side chain preferably has 5 to 15 carbon atoms, and more preferably 8 to 13 carbon atoms. When the alkyl side chain is short, the anchoring energy is high, and when it is too long, the influence of the side chain is strong and the anchoring energy is high. Further, if a mesogenic group having a benzene ring or the like similar to a low-molecular liquid crystal is used as a side chain, the affinity with the low-molecular liquid crystal is increased and the anchoring energy is increased, which is not preferable. Furthermore, the distance between the alkyl side chains is also important, and is preferably 6 to 18 in terms of the number of carbon atoms. Although it depends on the liquid crystal composition to be used, if the distance between the alkyl side chains is narrow, the low-molecular liquid crystal is not preferred because it is vertically aligned at the polymer interface.
アンカリングエネルギーは、側鎖が低分子液晶に及ぼす分子間相互作用と、主鎖が低分子液晶に及ぼす分子間相互作用とのバランスで決まり、両者の力が均等になるときにアンカリングエネルギーが最小になる。更に、高分子の架橋間距離は、高分子主鎖の熱運動性に影響を及ぼし、架橋間距離が短く熱運動性が低いと低分子液晶に対する分子相互作用が強く働きアンカリングエネルギーが高まる。架橋間距離が長くなると高分子主鎖の熱運動性が増して主鎖の熱による揺らぎが大きくなり分子間相互作用の力より揺らぎの力が大きくなると分子間相互作用を打ち消すように作用するためアンカリングエネルギーが小さくなる。しかし、架橋間距離が長くなるとモノマーの重合速度が遅くなり、液晶との相溶性が下がり好ましくなくなる。高分子主鎖の熱運動性を表す指標としては高分子ガラス転移温度が一般に用いられる。 The anchoring energy is determined by the balance between the intermolecular interaction that the side chain exerts on the low-molecular liquid crystal and the intermolecular interaction that the main chain exerts on the low-molecular liquid crystal. Be minimized. Furthermore, the distance between crosslinks of the polymer affects the thermal mobility of the polymer main chain. If the distance between crosslinks is short and the thermal mobility is low, the molecular interaction with the low-molecular liquid crystal is strong and the anchoring energy is increased. As the distance between crosslinks becomes longer, the thermal mobility of the polymer main chain increases and the fluctuation due to the heat of the main chain increases, and if the fluctuation force becomes larger than the intermolecular interaction force, it acts to cancel the intermolecular interaction Anchoring energy is reduced. However, when the distance between crosslinks is long, the polymerization rate of the monomer is slowed, and the compatibility with the liquid crystal is lowered, which is not preferable. As an index representing the thermal mobility of the polymer main chain, a polymer glass transition temperature is generally used.
本発明では、アンカリングを低くする目的で該ガラス転移温度が室温以下になるモノマーを用いることが好ましく、更には、ガラス転移温度が0〜−100℃であることがより好ましい。他に、ガラス転移温度を低くする意味では、機械的安定性を向上させるためにガラス転移温度を低くすることが好ましい。ガラス転移温度が室温以上であると素子外部からの変形などにより高分子で液晶の配向を安定化させる高分子網目構造が変形したり破損したりして高分子配向安定化の作用が落ちてしまう。ガラス転移温度が低いと該網目構造が変形しても網目の弾力性で元の状態に戻り固定化された配向が保持される。即ち、本発明に使用する液晶組成とモノマーの主鎖長と側鎖長を調整して、かつガラス転移温度が室温以下であるモノマーを使用することで駆動電圧が低く、信頼性の高い高分子安定化液晶素子が得られる。しかし、高分子安定化液晶では液晶表示素子作製時の初期配向を安定化させることも重要な課題である。 In the present invention, it is preferable to use a monomer having a glass transition temperature of room temperature or lower for the purpose of lowering anchoring, and it is more preferable that the glass transition temperature is 0 to -100 ° C. In addition, in order to lower the glass transition temperature, it is preferable to lower the glass transition temperature in order to improve mechanical stability. If the glass transition temperature is higher than room temperature, the polymer network structure that stabilizes the liquid crystal alignment with the polymer may be deformed or damaged due to deformation from the outside of the device, etc. . When the glass transition temperature is low, even if the network structure is deformed, the original orientation is restored by the elasticity of the network and the fixed orientation is maintained. That is, the liquid crystal composition used in the present invention, the main chain length and the side chain length of the monomer are adjusted, and a monomer having a glass transition temperature of room temperature or lower is used, so that the driving voltage is low and the polymer is highly reliable. A stabilized liquid crystal element is obtained. However, in the polymer-stabilized liquid crystal, it is an important issue to stabilize the initial alignment at the time of manufacturing the liquid crystal display element.
光散乱は、該平均空隙間隔が可視光の波長領域の範囲に入ると見られるようになり約500nm付近から1500nm付近で散乱が最も強くなる。高分子安定化液晶の場合は、網目状高分子の網目の大きさを上述の範囲から避けるように液晶中に形成させることが重要になる。500nm以下にするには、スピノーダル分解による相分離過程を利用する方法、UV重合速度を速くして作製する方法(UV重合プロセスによる方法や高分子前駆体組成の調整による方法)、低分子液晶と相溶した状態で相分離が殆ど起こらせないで重合させる方法等が挙げられ、これらの手法を有効に用いて光散乱が起こらない微細な網目状高分子を形成させることが好ましい。モノマーが、低分子液晶に相溶している場合は低分子液晶中に分散した状態で網目状高分子を形成させることが可能で分子レベルの微細な構造を得られることができより好ましい。しかしながら、本発明のモノマーを液晶相中で重合させると重合ミクロ相分離が極小的に起こる場合は、配向のオーダーは高くはないが液晶分子ダイレクターに沿うように網目状の高分子が形成されることが電子顕微鏡等で観察される。これは、モノマーが液晶に接すると液晶分子ダイレクター方向へ該モノマー分子長軸が揃う傾向があり、該モノマーの高分子化により液晶の配向が固定化される。しかし、該モノマーの濃度が高くなると重合ミクロ相分離で起こるスピノダル分解やバイノーダル分解による相分離構造が液晶の配向を無視して形成されるため目的の液晶の配向を固定化させることはできなくなる。上述の方法は低分子液晶の配向を乱す恐れがある場合があり、この場合は、所望の安定化させる配向が得られるように電界、配向膜の配向規制力、磁場外場などを活用して目的の高分子安定化液晶素子が得られるように前記外場を調整して作製することもできる。更には、液晶性モノマーと非液晶性モノマーによる共重合体でメソゲン基の自己組織化の性質や水素結合基等を基にした自己組織化を応用して規則性のある周期構造を形成させても良い。所望の特性を得るのに必要であれば微粒子状の高分子を低分子液晶中に分散させた構造であっても良い。
このように、液晶性モノマーと非液晶性モノマーで構成される高分子安定化強誘電性液晶組成物を用いることで駆動電圧が低く、中間調表示が可能で、且つ高分子安定化の信頼性が高く、更に、光散乱が無く、チルト角が大きく高コントラストの液晶表示素子を得ることができる。液晶が配向膜等で配向させた状態を配向欠陥無く固定化させるためには、少なくとも、ネマチック相から除冷してスメチック相へ相転移させることが好ましく、用いる液晶セルの基板面が平坦であることがより好ましい。また、ネマチック相やスメクチック相等の液晶相中で該モノマーを網目状、又は分散した状態に重合させる必要がある。更に、該相分離構造形成を避けるためには、モノマーの含有量を少なくして、液晶が配向している状態で液晶分子間に網目状高分子が形成できるよう該高分子前駆体含有量や該前駆体の組成を調整することが好ましく、さらに、光重合の場合は、UV露光時間、UV露光強度、及び温度を調整して網目状の高分子を形成させて液晶配向欠陥が無いようにすることが好ましい。また、組成物中のモノマーを重合させる際に、所望の液晶配向を得るためには、垂直配向、パラレル配向やアンチパラレル配向のラビング配向処理や光配向処理を施した配向膜、あるいは無機物の形状効果を利用した配向膜を有する液晶セルを用いたり、上下基板が垂直配向膜、又は垂直配向膜と平行配向との組み合わせた液晶セル等を用いたりすることができる。さらには、光、熱、電圧、磁場等の外場を印加して得られる捩れ配向、ベント配向やスプレイ配向、平行配向等や、配向膜単独だけでは得ることが難しい液晶配向状態を作り、該モノマーの高分子化により、それらの配向状態を固定化させて目的の高分子安定化液晶表示素子を得ることができる。例えば、スメクチック相では外場によりダイレクターを一定方向へ揃えた配向状態を高分子安定化させたり、スイッチングさせて過度的な配向状態を高分子化により固定化させ所望の高分子安定化液晶表示素子を得ることもできる。
Light scattering is observed when the average gap interval falls within the range of the wavelength range of visible light, and scattering is strongest from about 500 nm to 1500 nm. In the case of a polymer-stabilized liquid crystal, it is important to form it in the liquid crystal so as to avoid the network size of the network polymer from the above range. To make it 500 nm or less, a method that uses a phase separation process by spinodal decomposition, a method that makes a UV polymerization rate faster (a method that uses a UV polymerization process or a method that adjusts a polymer precursor composition), a low molecular liquid crystal, Examples include a method of polymerizing in a compatible state with almost no phase separation, and it is preferable to use these techniques effectively to form a fine network polymer that does not cause light scattering. When the monomer is compatible with the low molecular liquid crystal, it is more preferable that the network polymer can be formed in a state dispersed in the low molecular liquid crystal and a fine structure at the molecular level can be obtained. However, when polymerization microphase separation occurs minimally when the monomer of the present invention is polymerized in the liquid crystal phase, a network polymer is formed along the liquid crystal molecule director, although the order of orientation is not high. It is observed with an electron microscope or the like. This is because when the monomer comes into contact with the liquid crystal, the major axis of the monomer molecule tends to be aligned in the direction of the liquid crystal molecule director, and the alignment of the liquid crystal is fixed by polymerizing the monomer. However, when the concentration of the monomer is increased, the phase separation structure caused by spinodal decomposition or binodal decomposition that occurs in polymerization microphase separation is formed ignoring the alignment of the liquid crystal, so that the target liquid crystal alignment cannot be fixed. The above-mentioned method may disturb the orientation of the low-molecular liquid crystal. In this case, the electric field, the orientation regulating force of the orientation film, the external magnetic field, etc. are used so as to obtain the desired stabilizing orientation. The external field can also be adjusted so as to obtain the target polymer-stabilized liquid crystal element. Furthermore, it is a copolymer of a liquid crystalline monomer and a non-liquid crystalline monomer to form a periodic structure with regularity by applying the self-organization properties of mesogenic groups and self-assembly based on hydrogen bonding groups. Also good. If necessary to obtain desired characteristics, a structure in which fine polymer particles are dispersed in a low-molecular liquid crystal may be used.
Thus, by using a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition composed of a liquid crystalline monomer and a non-liquid crystalline monomer, the driving voltage is low, halftone display is possible, and the reliability of polymer stabilization is high. In addition, it is possible to obtain a liquid crystal display element having a high contrast, no light scattering, a large tilt angle, and a high contrast. In order to fix the alignment state of the liquid crystal by the alignment film or the like without alignment defects, it is preferable to remove at least the nematic phase and to make the phase transition to the smectic phase, and the substrate surface of the liquid crystal cell to be used is flat It is more preferable. Further, it is necessary to polymerize the monomer into a network or dispersed state in a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase. Further, in order to avoid the formation of the phase separation structure, the content of the polymer precursor is reduced so that a network polymer can be formed between the liquid crystal molecules while the content of the monomer is reduced and the liquid crystal is aligned. It is preferable to adjust the composition of the precursor. Further, in the case of photopolymerization, the UV exposure time, UV exposure intensity, and temperature are adjusted to form a network polymer so that there are no liquid crystal alignment defects. It is preferable to do. In addition, in order to obtain a desired liquid crystal alignment when polymerizing the monomers in the composition, an alignment film subjected to vertical alignment, parallel alignment or antiparallel alignment rubbing alignment treatment or photo-alignment treatment, or an inorganic shape A liquid crystal cell having an alignment film utilizing the effect, a liquid crystal cell in which the upper and lower substrates are a vertical alignment film, or a combination of a vertical alignment film and a parallel alignment can be used. Furthermore, a twisted alignment obtained by applying an external field such as light, heat, voltage, magnetic field, bent alignment, splay alignment, parallel alignment, etc., or a liquid crystal alignment state that is difficult to obtain with only an alignment film, By polymerizing the monomers, the alignment state thereof can be fixed, and the target polymer stabilized liquid crystal display element can be obtained. For example, in the smectic phase, the alignment state in which the directors are aligned in a certain direction due to the external field is stabilized, or the excessive alignment state is fixed by polymerizing by switching and the desired polymer stabilized liquid crystal display An element can also be obtained.
本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物は、V字応答に基づく液晶表示素子、Half-V応答に基づく液晶表示素子、分極遮断効果に基づく液晶表示素子等に好適に用いることができる。 The polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention can be suitably used for a liquid crystal display element based on a V-shaped response, a liquid crystal display element based on a Half-V response, a liquid crystal display element based on a polarization blocking effect, and the like. .
本発明に用いるモノマーは、上述のようなモノマーとしてより改善効果が大きい化合物の探索を行った結果、到達したものである。
本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物は、一般式(I−a)で表される非液晶性モノマー(I)
と、一般式(II)で表される液晶化合物(II)と、一般式(III−a)、(III−b)及び(III−c)からなる群より選ばれる少なくとも1種の液晶性モノマー(III)をそれぞれ少なくとも一種含有するものである。
The monomer used in the present invention has arrived as a result of searching for a compound having a greater improvement effect as the monomer as described above.
The polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention comprises a non-liquid crystalline monomer (I) represented by the general formula (Ia)
And at least one liquid crystalline monomer selected from the group consisting of the liquid crystal compound (II) represented by the general formula (II) and the general formulas (III-a), (III-b) and (III-c) It contains at least one kind of (III).
非液晶性モノマー(I)は、一般式(I−a)で表されるものの中で複数、主鎖長やアルキル側鎖長の異なるものを含有させても良い。更に、必要に応じて、重合性液晶化合物を併用しても良い。重合性液晶化合物を用いると低分子液晶の配向性を高めることができるが、低分子液晶との親和性が高く駆動電圧が増加し易くなるため5%以下が好ましい。液晶性モノマー(III)の併用により配向性を高めて、かつ一般式(I−a)で表される非液晶性モノマー(I)による低アンカリングエネルギーの作用と低ガラス転移温度の効果で駆動電圧が低くて機械的強度が高い高分子安定化液晶表示素子を得ることができる。 The non-liquid crystalline monomer (I) may contain a plurality of non-liquid crystalline monomers (Ia) having different main chain lengths or alkyl side chain lengths. Furthermore, you may use a polymerizable liquid crystal compound together as needed. When a polymerizable liquid crystal compound is used, the orientation of the low-molecular liquid crystal can be improved. However, the affinity for the low-molecular liquid crystal is high and the driving voltage is likely to increase, so 5% or less is preferable. Driven by the action of low anchoring energy and low glass transition temperature by the non-liquid crystalline monomer (I) represented by the general formula (Ia), with the orientation improved by the combined use of the liquid crystalline monomer (III). A polymer-stabilized liquid crystal display element having a low voltage and high mechanical strength can be obtained.
液晶性化合物(II)は、一般式(II)で表される化合物の中で複数、アルキル鎖長、アルキル鎖の構造、結合部分の構造、環構造、環数が異なるものを含有させても良い。融点を低下させ広い温度範囲で強誘電性液晶相を示すためには、異なる化合物を2種以上混合することが好ましい。 The liquid crystalline compound (II) may include a plurality of compounds represented by the general formula (II) having different alkyl chain lengths, alkyl chain structures, bonding portion structures, ring structures, and ring numbers. good. In order to lower the melting point and exhibit a ferroelectric liquid crystal phase in a wide temperature range, it is preferable to mix two or more different compounds.
更に、強誘電性液晶組成物の成分として、必要に応じて一般式(II)で示される液晶性化合物以外の液晶性化合物を併用することができる。併用しうる化合物に特に限定はないが、強誘電性液晶相を安定化するためには、スメクチックC相、あるいはキラルスメクチックC相を示す液晶性化合物を用いることが好ましい。(本明細書中では、液晶相の名称を記載したときには特に断わりのない限り対応するキラルな液晶相も含むものとする。)また、強誘電性液晶相の相系列、あるいは各液晶相の温度範囲を調節するためには適宜液晶性化合物を選ぶのが良い。具体的には、ネマチック相を発現させたり、ネマチック相の温度範囲を広げたい場合には、ネマチック相を示す化合物を併用することが好ましく、また、スメクチックA相を発現させたり、スメクチックA相の温度範囲を広げたい場合には、スメクチックA相を示す化合物を併用することが好ましく、あるいは、Half-V用材料のように、スメクチックA相が不要な場合には、スメクチックA相を示さない化合物を併用することが好ましい。 Furthermore, as a component of the ferroelectric liquid crystal composition, a liquid crystal compound other than the liquid crystal compound represented by the general formula (II) can be used in combination as necessary. The compound that can be used in combination is not particularly limited, but in order to stabilize the ferroelectric liquid crystal phase, it is preferable to use a liquid crystalline compound exhibiting a smectic C phase or a chiral smectic C phase. (In this specification, the name of the liquid crystal phase includes the corresponding chiral liquid crystal phase unless otherwise specified.) In addition, the phase series of the ferroelectric liquid crystal phase or the temperature range of each liquid crystal phase is defined. In order to adjust, it is preferable to select a liquid crystal compound as appropriate. Specifically, in order to develop a nematic phase or expand the temperature range of the nematic phase, it is preferable to use a compound exhibiting a nematic phase in combination, or to develop a smectic A phase or a smectic A phase. When it is desired to expand the temperature range, it is preferable to use a compound exhibiting a smectic A phase, or a compound that does not exhibit a smectic A phase when a smectic A phase is unnecessary, such as a Half-V material. It is preferable to use together.
コントラストの良い表示素子を得るためには、表示方式にあわせて傾き角を調整する必要がある。傾き角を大きくするためには、スメクチックC相の上限温度を高くしたり、スメクチックA相の温度幅を狭くするように、化合物を選ぶことが好ましく、傾き角を小さくするためには、スメクチックC相の上限温度を低くしたり、スメクチックA相の温度範囲を広くするような化合物を使用することが好ましい。 In order to obtain a display element with good contrast, it is necessary to adjust the tilt angle according to the display method. In order to increase the tilt angle, it is preferable to select a compound so as to increase the upper limit temperature of the smectic C phase or to narrow the temperature range of the smectic A phase. To reduce the tilt angle, the smectic C phase is preferred. It is preferable to use a compound that lowers the upper limit temperature of the phase or widens the temperature range of the smectic A phase.
スメクチックの層構造を安定化するためには、一般式(II)の化合物に、フェニルベンゾエート誘導体を併用するのが好ましい。これらフェニルベンゾエート誘導体あるいはビフェニルベンゾエート誘導体は組成物の粘度を上昇させるので、層構造は安定化することができ、配向乱れの抑制のために好ましい。またフェニルベンゾエート誘導体との混合により融点が低下する効果も得られ好ましい。しかし、フェニルベンゾエート誘導体の使用により粘度が上昇し応答速度も遅くなるので、所望の応答速度が得られる範囲内で使用するのがよい。 In order to stabilize the smectic layer structure, it is preferable to use a phenylbenzoate derivative in combination with the compound of the general formula (II). Since these phenylbenzoate derivatives or biphenylbenzoate derivatives increase the viscosity of the composition, the layer structure can be stabilized, and it is preferable for suppressing orientation disorder. Moreover, the effect that a melting point falls by mixing with a phenylbenzoate derivative is acquired, and it is preferable. However, the use of the phenylbenzoate derivative increases the viscosity and slows the response speed. Therefore, the phenyl benzoate derivative is preferably used within a range where a desired response speed can be obtained.
融点を低下し低温でも安定な強誘電性液晶相を得るためには、一般式(II)の化合物と、化合物の末端に環構造を有する化合物、あるいは、環構造としてピリジン環、ピラジン環またはピリダジン環を有する化合物、あるいはその両構造を有する化合物を併用することが好ましい。環構造としてピリジン環、ピラジン環またはピリダジン環をもつ化合物は融点の低下には好ましいが、その構造が持つ極性の性質のため、素子として使用した場合のスイッチング挙動に悪影響を及ぼさないような使用量を選ぶことが好ましい。これら化合物の中では融点の低下の効果としてはピリジン環を持つ化合物が特にこのましい。これら化合物の環構造にフッ素が導入された化合物を併用すると融点の低下には好ましい。また、これら化合物のアルキル鎖に分岐構造が導入された化合物を併用すると融点の低下には好ましい。しかし、同時に液晶相の上限温度も変化するので、所望のスメクチックC相の温度範囲となるようにその使用量を調整するのがよい。 In order to obtain a ferroelectric liquid crystal phase having a low melting point and stable even at low temperatures, a compound of the general formula (II) and a compound having a ring structure at the end of the compound, or a pyridine ring, a pyrazine ring or a pyridazine as the ring structure It is preferable to use a compound having a ring or a compound having both structures in combination. A compound having a pyridine ring, a pyrazine ring or a pyridazine ring as a ring structure is preferable for lowering the melting point, but due to the polar nature of the structure, the amount used does not adversely affect the switching behavior when used as a device. Is preferred. Among these compounds, a compound having a pyridine ring is particularly preferable as an effect of decreasing the melting point. It is preferable to use a compound having fluorine introduced in the ring structure of these compounds in order to lower the melting point. In addition, it is preferable to use a compound having a branched structure introduced in the alkyl chain of these compounds in order to lower the melting point. However, since the upper limit temperature of the liquid crystal phase also changes at the same time, it is preferable to adjust the amount of use so that the desired smectic C phase temperature range is obtained.
分子末端に環構造を有する化合物としては、特に一般式(IV−a)で示される化合物が好ましい。液晶性化合物(II)に一般式(IV−a)で表される化合物(IV−a)を1種併用しただけでも効果は見られるが、化合物(IV−a)の中で、アルキル鎖長、アルキル鎖の構造、結合部分の構造、環構造、環数が異なるものを複数含有させても良い。 As the compound having a ring structure at the molecular end, a compound represented by the general formula (IV-a) is particularly preferable. Even if only one compound (IV-a) represented by the general formula (IV-a) is used in combination with the liquid crystal compound (II), an effect is seen. Among the compounds (IV-a), the alkyl chain length In addition, a plurality of alkyl chains having different structures, different bond structures, ring structures, and different numbers of rings may be contained.
強誘電性液晶組成物の強誘電性を発現するためのキラル成分としては、公知慣用のキラル化合物を用いることができる。キラル化合物としては不整原子を持つ化合物、あるいは軸不整を持つ化合物を用いることが好ましく、さらに、不整炭素を持つ化合物、あるいは炭素−炭素結合を軸とした不整を持つ化合物を用いることが好ましい。不整炭素は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていても良い。不整炭素としては、炭素上にフッ素原子、メチル基、CF3基が導入されているのもがさらに好ましく、また特に、一般式(V−a)で示されるキラル化合物(V−a)を用いることがなお好ましい。キラル化合物は(V−a)で示される構造の化合物を1種用いても、あるいは、キラル構造、アルキル鎖長、アルキル鎖の構造、結合部分の構造、環構造、環数が異なるものを複数用いても良い。キラルな効果に基づき発生する液晶相での螺旋構造を抑制するためには、発生させるねじれの向きが異なる複数のキラル化合物を組合わせて用いることが好ましい。このとき、自発分極の向きは揃うようにキラル化合物の組み合わせを選ぶか、あるいは、十分大きな自発分極を発生させる化合物とねじれ構造は誘起するが自発分極値の小さな化合物の組み合わせを選ぶと自発分極の値はキャンセルされないので好ましい。キラルな効果に基づき液晶相でおこる螺旋構造の発生を抑制するために発生させるねじれの向きが異なる複数のキラル構造を同一の化合物の中に導入することも好ましく行われる。このとき、自発分極の向きは揃うようにキラル構造の組み合わせを選ぶか、あるいは、十分大きな自発分極を発生させる構造とねじれ構造は誘起するが自発分極値の小さな構造の組み合わせを選ぶと自発分極の値はキャンセルされないので好ましい。 As the chiral component for expressing the ferroelectricity of the ferroelectric liquid crystal composition, known and commonly used chiral compounds can be used. As the chiral compound, a compound having an asymmetric atom or a compound having an axial irregularity is preferably used, and a compound having an irregular carbon or a compound having an irregularity around a carbon-carbon bond is preferably used. The irregular carbon may be introduced into a part of the chain structure or may be introduced into a part of the cyclic structure. As the irregular carbon, it is more preferable that a fluorine atom, a methyl group or a CF3 group is introduced on the carbon, and in particular, the chiral compound (Va) represented by the general formula (Va) is used. Is still preferred. As for the chiral compound, one compound having the structure represented by (Va) may be used, or plural compounds having different chiral structure, alkyl chain length, alkyl chain structure, bond structure, ring structure, and ring number may be used. It may be used. In order to suppress the helical structure in the liquid crystal phase generated based on the chiral effect, it is preferable to use a combination of a plurality of chiral compounds having different directions of twist to be generated. At this time, if the combination of chiral compounds is selected so that the directions of spontaneous polarization are aligned, or if a combination of a compound that generates sufficiently large spontaneous polarization and a compound that induces a twisted structure but has a small spontaneous polarization value is selected, The value is preferred because it is not canceled. It is also preferable to introduce a plurality of chiral structures having different twist directions to be introduced into the same compound in order to suppress the generation of a helical structure that occurs in the liquid crystal phase based on the chiral effect. At this time, if a combination of chiral structures is selected so that the directions of spontaneous polarization are aligned, or if a combination of structures that induce sufficiently large spontaneous polarization and a torsional structure is induced but has a small spontaneous polarization value, The value is preferred because it is not canceled.
液晶セルの2枚の基板はガラス、プラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより得ることができる。 The two substrates of the liquid crystal cell can be made of a transparent material having flexibility such as glass or plastic, and one of them can be an opaque material such as silicon. A transparent substrate having a transparent electrode layer can be obtained, for example, by sputtering indium tin oxide (ITO) on a transparent substrate such as a glass plate.
カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法、又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の3色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。 The color filter can be prepared by, for example, a pigment dispersion method, a printing method, an electrodeposition method, or a dyeing method. A method for producing a color filter by a pigment dispersion method will be described as an example. A curable coloring composition for a color filter is applied on the transparent substrate, subjected to patterning treatment, and cured by heating or light irradiation. By performing this process for each of the three colors red, green, and blue, a pixel portion for a color filter can be created. In addition, a pixel electrode provided with an active element such as a TFT, a thin film diode, or a metal insulator metal specific resistance element may be provided on the substrate.
前記基板を、透明電極層が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整してもよい。このときは、得られるセルの厚さが1〜100μmとなるように調整するのが好ましい。セル厚は、1から10μmが更に好ましく、1から3μmがなお好ましい。偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚dとの積を調整することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。 The said board | substrate is made to oppose so that a transparent electrode layer may become an inner side. In that case, you may adjust the space | interval of a board | substrate through a spacer. In this case, it is preferable to adjust the thickness of the obtained cell to be 1 to 100 μm. The cell thickness is more preferably 1 to 10 μm, still more preferably 1 to 3 μm. When a polarizing plate is used, it is preferable to adjust the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the cell thickness d so that the contrast is maximized. In addition, when there are two polarizing plates, the polarizing axis of each polarizing plate can be adjusted so that the viewing angle and contrast are good. Furthermore, a retardation film for widening the viewing angle can also be used. Examples of the spacer include glass particles, plastic particles, alumina particles, and a photoresist material. Thereafter, a sealant such as an epoxy thermosetting composition is screen-printed on the substrates with a liquid crystal inlet provided, the substrates are bonded together, and heated to thermally cure the sealant.
2枚の基板間に高分子安定化強誘電性液晶組成物を狭持させるに方法は、通常の真空注入法、又はODF法などを用いることができる。この時、高分子安定化強誘電性液晶組成物は、各種液晶化合物と本発明のモノマーが相溶していれば良く、均一なアイソトロピック状態か、又は(キラル)ネマチック相であることが好ましい。スメクチック相では、素子作製時の取り扱い方が難しくなる。 As a method for sandwiching the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition between two substrates, a normal vacuum injection method, an ODF method, or the like can be used. At this time, the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition only needs to be compatible with various liquid crystal compounds and the monomer of the present invention, and is preferably in a uniform isotropic state or a (chiral) nematic phase. . In the smectic phase, handling during device fabrication becomes difficult.
ラジカル重合性化合物を重合させる方法としては、紫外線照射が好適である。紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長としては、高分子安定化強誘電性液晶組成物に含有されている光重合開始剤の吸収波長領域であり、且つ含有されている液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、具体的には、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプを使用して330nm以下の紫外線をカットして使用することが好ましく、350nm以下の紫外線をカットして使用することがより好ましい。 As a method for polymerizing the radically polymerizable compound, ultraviolet irradiation is suitable. As a lamp for generating ultraviolet rays, a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, or the like can be used. In addition, the wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated is an absorption wavelength region of the photopolymerization initiator contained in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition, and a wavelength that is not the absorption wavelength region of the contained liquid crystal composition. It is preferable to irradiate ultraviolet rays in the region. Specifically, it is preferable to cut and use ultraviolet rays of 330 nm or less using a metal halide lamp, high-pressure mercury lamp, or ultra-high pressure mercury lamp, and cut ultraviolet rays of 350 nm or less. And more preferably used.
照射する紫外線の強度は、目的とする調光層を得るため適宜調整することができるが、使用するモノマーの反応性に依存するが10から10000mJ/cm2が好ましく、50から5000mJ/cm2がより好ましい。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、5から600秒が好ましい。 Intensity of ultraviolet light irradiation, can be appropriately adjusted to obtain a light control layer of interest, preferably 10000 mJ / cm 2 from but 10 depends on the reactivity of the monomers used, is 5000 mJ / cm 2 from 50 More preferred. The time for irradiation with ultraviolet rays is appropriately selected depending on the intensity of ultraviolet rays to be irradiated, but is preferably 5 to 600 seconds.
また、紫外線照射の時の温度は、所望の液晶初期配向を調光層の特性を決めて安定化させるのに重要な要素となる。等方相状態を固定化させる場合は、高分子安定化液晶表示素子用組成物のアイソトロピック−ネマチック転移点よりわずかに高い温度が好ましく、具体的には転移点+0.1から10℃が好ましく、転移点+0.1℃から3℃がより好ましい。また、ネマチック相やスメクチック相、コレステリック相を示す温度にして素子を作製することができる。 The temperature at the time of ultraviolet irradiation is an important factor for stabilizing the desired initial alignment of the liquid crystal by determining the characteristics of the light control layer. In the case of fixing the isotropic phase state, a temperature slightly higher than the isotropic-nematic transition point of the composition for a polymer-stabilized liquid crystal display element is preferable, and specifically, the transition point +0.1 to 10 ° C. is preferable. The transition point + 0.1 ° C. to 3 ° C. is more preferable. In addition, the device can be manufactured at a temperature showing a nematic phase, a smectic phase, or a cholesteric phase.
高分子安定化させる液晶の配向状態としては、スメクチック相やネマチック相で見られるベンド配向、捩れ配向、及びスプレイ配向等やそれらを複数組み合わせたマルチドメイン、及び一軸配向を持つモノドメインを複数方向に配置したマルチドメイン等、必要な配向状態が挙げられる。これらの配向状態は、温度を変えたり、外部電場を印加して電圧を変化させたり、基板界面に存在するポリイミド配向膜や光配向膜等の配向処理方向を一方向や複数方向に処理して液晶を配向させて、液晶の配向を様々な方法で目的の配向状態を作り、紫外線露光して高分子安定化させることが好ましい。 The alignment state of the liquid crystal to stabilize the polymer includes bend alignment, twist alignment, splay alignment, etc. found in smectic and nematic phases, multi-domains combining them, and monodomains with uniaxial alignment in multiple directions. Necessary orientation states such as arranged multi-domains can be mentioned. These alignment states can be achieved by changing the temperature, changing the voltage by applying an external electric field, or processing the alignment treatment direction of the polyimide alignment film or photo-alignment film existing at the substrate interface in one direction or multiple directions. It is preferable to align the liquid crystal, create the desired alignment state by various methods, and stabilize the polymer by ultraviolet exposure.
本発明の高分子安定化液晶表示素子は、本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物を重合させ、液晶相中に高分子鎖を形成させることにより低分子液晶の配向状態を安定化したものである。このような高分子安定化液晶表示素子は、高分子安定化強誘電性液晶組成物に外部電場を加え、または重合性液晶の配向を配向膜により制御することで、所望の配向状態を維持させながら紫外線露光して重合させることによって得ることができる。 The polymer-stabilized liquid crystal display element of the present invention stabilizes the alignment state of low-molecular liquid crystals by polymerizing the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention and forming a polymer chain in the liquid crystal phase. It is a thing. Such a polymer-stabilized liquid crystal display device maintains a desired alignment state by applying an external electric field to the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition or controlling the alignment of the polymerizable liquid crystal by an alignment film. However, it can be obtained by ultraviolet exposure and polymerization.
本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物に使用する化合物の具体的な一例を以下に示す。 A specific example of the compound used in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is shown below.
<重合性化合物(I)>
本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物に用いられる重合性化合物(I)は、一般式(I−a)で表される重合性化合物を用いる。
<Polymerizable compound (I)>
The polymerizable compound (I) used in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is a polymerizable compound represented by the general formula (Ia).
なお、本願発明において、「アルキレン基」とは、特に断りのない場合、脂肪族直鎖炭化水素の両端の炭素原子から水素原子各1個を除いた二価の基「−(CH2)n−」(ただしnは1以上の整数)を意味するものとし、その水素原子からハロゲン原子もしくはアルキル基への置換、またはメチレン基から酸素原子、−CO−、−COO−もしくは−OCO−への置換がある場合は、その旨を特に断るものとする。また、「アルキレン鎖長」とは、「アルキレン基」の一般式「−(CH2)n−」におけるnをいうものとする。 In the present invention, unless otherwise specified, the “alkylene group” is a divalent group “— (CH 2 ) n, wherein one hydrogen atom is removed from carbon atoms at both ends of an aliphatic linear hydrocarbon. -"(Where n is an integer of 1 or more), the substitution of a hydrogen atom with a halogen atom or an alkyl group, or a methylene group with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO- If there is a substitution, this shall be specifically refused. Further, the “alkylene chain length” refers to n in the general formula “— (CH 2 ) n —” of the “alkylene group”.
一般式(I−a)で表される重合性化合物(I)の好ましい構造として、下記一般式(I−c) As a preferable structure of the polymerizable compound (I) represented by the general formula (Ia), the following general formula (Ic)
(式(I−c)中、A11及びA19はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、
A12及びA18はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
A13及びA16はそれぞれ独立して炭素原子数2から20の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表し、
A14及びA17はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から9のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
A15は炭素原子数9から16のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する少なくとも1個以上5個以下のメチレン基において、該メチレン基中の水素原子の一つはそれぞれ独立に炭素原子数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基で置換されている。該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表す。)で表される化合物、一般式(I−d)
(In the formula (Ic), A 11 and A 19 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group,
A 12 and A 18 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently a fluorine atom, Which may be substituted with a methyl group or an ethyl group)
A 13 and A 16 are each independently a linear alkyl group having 2 to 20 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the linear alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) And may be independently substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO-, or -OCO-).
A 14 and A 17 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkyl group are each independently a halogen atom or carbon. Which may be substituted with an alkyl group of 1 to 9 atoms).
A 15 represents an alkylene group having 9 to 16 carbon atoms (in the alkylene group, at least 1 to 5 methylene groups, one of the hydrogen atoms in the methylene group is independently 1 carbon atom) To one or more methylene groups present in the alkylene group are each independently an oxygen atom, assuming that the oxygen atoms are not directly bonded to each other. , -CO-, -COO- or -OCO- may be substituted). ), A compound represented by the general formula (Id)
(式(I−d)中、A21及びA22はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、aは、6〜22の整数を表す。)で表される化合物、一般式(I−e) (In Formula (Id), A 21 and A 22 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and a represents an integer of 6 to 22), a general formula (I- e)
(式(I−e)中、A31及びA32はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、b及びcはそれぞれ独立して1〜10の整数を表し、dは1〜10の整数を表し、
eは0〜6の整数を表す。)で表される化合物、及び一般式(I−f)
(In Formula (Ie), A 31 and A 32 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, b and c each independently represent an integer of 1 to 10, and d is an integer of 1 to 10) Represents
e represents an integer of 0 to 6; And a compound represented by formula (If)
(式(I−f)中、A41及びA42はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、m、n、p及びqはそれぞれ独立して1〜10の整数を表す。)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中でも、式(I−c)で表される化合物を含むことが好ましい。 (In formula (If), A 41 and A 42 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and m, n, p and q each independently represents an integer of 1 to 10). 1 type or more chosen from the group which consists of a compound to be mentioned. Among these, it is preferable that the compound represented by Formula (Ic) is included.
一般式(I−c)で表される重合性化合物の好ましい構造として、A11及びA19はいずれも水素原子であることが好ましい。これらの置換基A11、A19がメチル基である化合物においても本願発明の効果は発現するが、水素原子である化合物は重合速度がより速くなる点で有利である。 As a preferable structure of the polymerizable compound represented by the general formula (Ic), both A 11 and A 19 are preferably hydrogen atoms. The effect of the present invention is exhibited even in a compound in which these substituents A 11 and A 19 are methyl groups, but a compound in which a hydrogen atom is used is advantageous in that the polymerization rate becomes faster.
A12及びA18はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1〜3のアルキレン基であることが好ましい。二つの重合性官能基間距離は、A12及びA18とA15とで独立的にそれぞれ炭素数の長さを変えて調整することができる。一般式(I−c)で表される化合物の特徴は、重合性官能基間の距離(架橋点間の距離)が長いことであるが、この距離があまりに長いと重合速度が極端に遅くなって相分離に悪い影響が出てくるため、重合性官能基間距離には上限がある。一方、A13及びA16の二つの側鎖間距離も主鎖の運動性に影響がある。すなわちA13及びA16の間の距離が短いと側鎖A13及びA16がお互いに干渉するようになり、運動性の低下をきたす。従って、一般式(I−c)で表される化合物において重合性官能基間距離はA12、A18、及びA15の和で決まるが、このうちA12とA18を長くするよりはA15を長くした方が好ましい。 A 12 and A 18 are preferably each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. The distance between the two polymerizable functional groups can be adjusted by independently changing the length of the carbon number of A 12 and A 18 and A 15 , respectively. The feature of the compound represented by the general formula (Ic) is that the distance between the polymerizable functional groups (distance between the crosslinking points) is long, but if this distance is too long, the polymerization rate becomes extremely slow. Therefore, there is an upper limit on the distance between the polymerizable functional groups. On the other hand, the distance between the two side chains of A 13 and A 16 also affects the mobility of the main chain. That is, if the distance between A 13 and A 16 is short, the side chains A 13 and A 16 will interfere with each other, resulting in a decrease in mobility. Accordingly, the distance between polymerizable functional groups of the compound represented by the general formula (I-c) A 12, A 18, and is determined by the sum of A 15, A rather than these lengthening the A 12 and A 18 It is preferable to lengthen 15 .
一方、側鎖であるA13、A14、A16、A17においては、これらの側鎖の長さが次のような態様を有することが好ましい。 On the other hand, in the side chains A 13 , A 14 , A 16 and A 17 , it is preferable that the lengths of these side chains have the following aspects.
一般式(I−c)において、A13とA14は主鎖の同じ炭素原子に結合しているが、これらの長さが異なるとき、長いほうの側鎖をA13と呼ぶものとする(A13の長さとA14の長さが等しい場合は、いずれが一方をA13とする)。同様に、A16の長さとA17の長さが異なるとき、長いほうの側鎖をA16と呼ぶものとする(A16の長さとA17の長さが等しい場合は、いずれが一方をA16とする)。 In the general formula (Ic), A 13 and A 14 are bonded to the same carbon atom of the main chain. When these lengths are different, the longer side chain is referred to as A 13 ( If the length and the length of a 14 of a 13 are equal, one to one and a 13). Similarly, when the length of the length and A 17 of A 16 are different, if the length and the length of A 17 in the longer side chain of is referred to as A 16 (A 16 are equal, either the one and a 16).
このようなA13及びA16は、本願においてはそれぞれ独立して炭素原子数2から20の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)とされているが、
好ましくは、それぞれ独立して炭素原子数2から18の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
より好ましくは、それぞれ独立して炭素原子数3から15の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)である。
In the present application, such A 13 and A 16 are each independently a linear alkyl group having 2 to 20 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the linear alkyl group are oxygen As the atoms are not directly bonded to each other, each may be independently substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO-, or -OCO-).
Preferably, each independently a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the linear alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other, Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-).
More preferably, each independently a linear alkyl group having 3 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the linear alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other). And each may be independently substituted with an oxygen atom, —CO—, —COO— or —OCO—.
側鎖は主鎖に比べて運動性が高いので、これが存在することは低温での高分子鎖の運動性向上に寄与するが、前述したように二つの側鎖間で空間的な干渉が起こる状況では逆に運動性が低下する。このような側鎖間での空間的な干渉を防ぐためには側鎖間距離を長くすること、及び、側鎖長を必要な範囲内で短くすることが有効である。 Since the side chain has higher mobility than the main chain, its presence contributes to improvement of the mobility of the polymer chain at low temperature, but as mentioned above, spatial interference occurs between the two side chains. On the contrary, motility decreases. In order to prevent such spatial interference between side chains, it is effective to increase the distance between the side chains and to shorten the side chain length within a necessary range.
さらにA14及びA17については、本願においてはそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から9のアルキル基で置換されていても良い。)とされているが、
好ましくは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1から7のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
より好ましくは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1から5のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
さらに好ましくは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1から3のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)である。
Furthermore, for A 14 and A 17 , in the present application, each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group have an oxygen atom Each may be independently substituted with an oxygen atom, —CO—, —COO—, or —OCO— so that one or two or more hydrogen atoms present in the alkyl group are each independently May be substituted with a halogen atom or an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms).
Preferably, each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are independently represented as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other). An oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO- may be substituted).
More preferably, they are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are independent as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other). May be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-).
More preferably, they are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are independent as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other). May be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO-, or -OCO-).
このA14及びA17についても、その長さが長すぎることは側鎖間の空間的な干渉を誘起するため好ましくない。この一方でA14及びA17が短い長さを持ったアルキル鎖である場合、高い運動性を持った側鎖になり得ること、及び隣接する主鎖同士の接近を阻害する働きを有することが考えられ、高分子主鎖間の干渉を防ぐ作用がり主鎖の運動性を高めているものと考えられアンカリングエネルギーが低温で増加して行くことを抑制することができ高分子安定化液晶表示素子の低温域における表示特性を改善する上で有効である。 This A 14 and A 17 also, the possible length too long is not preferable for inducing the spatial interference between side chains. On the other hand, when A 14 and A 17 are alkyl chains having a short length, they can be side chains having high mobility and have a function of inhibiting the proximity of adjacent main chains. It is thought that it acts to prevent interference between polymer main chains, and it is thought that the mobility of the main chains is enhanced, and it is possible to suppress the anchoring energy from increasing at low temperature, and polymer stabilized liquid crystal display This is effective in improving the display characteristics in the low temperature region of the device.
二つの側鎖間に位置するA15は、側鎖間距離を変える意味からも、架橋点間距離を広げてガラス転移温度を下げる意味からも、長い方が好ましい。しかしながらA15が長すぎる場合は一般式(I−c)で表される化合物の分子量が大きくなりすぎ液晶組成物との相溶性が低下してくること、及び重合速度が遅くなりすぎて相分離に悪影響が出ること等の理由から自ずとその長さには上限が設定される。 A 15 located between the two side chains is preferably longer in terms of changing the distance between the side chains and increasing the distance between the crosslinking points to lower the glass transition temperature. However to come formula compatibility with the liquid crystal composition has too high a molecular weight (I-c) compounds represented by is reduced when A 15 is too long, and the polymerization rate slows down too phase separation The length is naturally set to an upper limit because of adverse effects on the length.
よって、本願発明においてA15は、炭素原子数9から16のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する少なくとも1個以上5個以下のメチレン基において、該メチレン基中の水素原子の一つはそれぞれ独立に炭素原子数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基で置換されている。該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であることが好ましい。 Therefore, in the present invention, A 15 represents an alkylene group having 9 to 16 carbon atoms (in the methylene group of at least 1 to 5 carbon atoms present in the alkylene group, one of the hydrogen atoms in the methylene group is Independently substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, wherein one or more methylene groups present in the alkylene group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other. And each may be independently substituted with an oxygen atom, —CO—, —COO— or —OCO—.
すなわち、本願発明においてA15のアルキレン鎖長は炭素原子数9から16であることが好ましい。A15は構造上の特徴として、アルキレン基中の水素原子が炭素原子数1から10のアルキル基で置換された構造を有する。アルキル基の置換数は1個以上5個以下であるが、1個から3個が好ましく、2個又は3個置換されていることがより好ましい。置換するアルキル基の炭素原子数は、1個から5個が好ましく、1個から3個がより好ましい。 That is, in the present invention, the alkylene chain length of A 15 is preferably 9 to 16 carbon atoms. A 15 has a structure in which a hydrogen atom in an alkylene group is substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms as a structural feature. The number of substitution of the alkyl group is 1 or more and 5 or less, preferably 1 to 3, and more preferably 2 or 3 substitutions. The number of carbon atoms of the alkyl group to be substituted is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
一般式(I−a)で表される化合物は、Tetrahedron Letters,Vol.30,pp4985、Tetrahedron Letters,Vol.23,No6,pp681−684、及び、Journal of Polymer Science:PartA:Polymer Chemistry,Vol.34,pp217−225等の公知の方法で合成することができる。 The compound represented by the general formula (Ia) is described in Tetrahedron Letters, Vol. 30, pp 4985, Tetrahedron Letters, Vol. 23, No. 6, pp 681-684, and Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 34, pp217-225 and the like.
例えば、一般式(I−c)において、A14及びA17が水素である化合物は、エポキシ基を複数有する化合物と、エポキシ基と反応し得る活性水素を有するアクリル酸やメタクリル酸等の重合性化合物とを反応させ、水酸基を有する重合性化合物を合成し、次に、飽和脂肪酸と反応させることにより得ることができる。
更に、複数のエポキシ基を有する化合物と飽和脂肪酸とを反応させ、水酸基を有する化合物を合成し、次に水酸基と反応し得る基を有するアクリル酸塩化物等の重合性化合物とを反応させることにより得ることができる。
For example, in the general formula (I-c), Compound A 14 and A 17 are hydrogen, a compound having a plurality of epoxy groups, polymerizable acrylic acid or methacrylic acid having an active hydrogen reactive with epoxy groups It can be obtained by reacting with a compound to synthesize a polymerizable compound having a hydroxyl group and then reacting with a saturated fatty acid.
Furthermore, by reacting a compound having a plurality of epoxy groups with a saturated fatty acid, synthesizing a compound having a hydroxyl group, and then reacting with a polymerizable compound such as an acrylate chloride having a group capable of reacting with a hydroxyl group. Obtainable.
またラジカル重合性化合物が、例えば、一般式(I−c)のA14及びA17がアルキル基であり、A12及びA18が炭素原子数1であるメチレン基である場合は、オキセタン基を複数有する化合物と、オキセタン基と反応し得る脂肪酸塩化物や脂肪酸とを反応させ、更に、アクリル酸などの活性水素を有する重合性化合物とを反応させる方法や、オキセタン基を一つ有する化合物と、オキセタン基と反応し得る多価の脂肪酸塩化物や脂肪酸とを反応させ、更に、アクリル酸などの活性水素を有する重合性化合物とを反応させる方法等により得ることができる。 When the radically polymerizable compound is, for example, A 14 and A 17 in the general formula (Ic) are alkyl groups and A 12 and A 18 are methylene groups having 1 carbon atom, an oxetane group is selected. A method of reacting a compound having a plurality of compounds with a fatty acid chloride or a fatty acid capable of reacting with an oxetane group, and further reacting with a polymerizable compound having active hydrogen such as acrylic acid, a compound having one oxetane group, It can be obtained by a method of reacting a polyvalent fatty acid chloride or a fatty acid capable of reacting with an oxetane group, and further reacting with a polymerizable compound having active hydrogen such as acrylic acid.
また、一般式(I−c)のA12及びA18が炭素原子数3であるアルキレン基(プロピレン基;−CH2CH2CH2−)の場合は、オキセタン基の代わりにフラン基を複数有する化合物を用いることにより得ることができる。更に、一般式(I−c)のA12及びA18が炭素原子数4であるアルキレン基(ブチレン基;−CH2CH2CH2CH2−)の場合は、オキセタン基の代わりにピラン基を複数有する化合物を用いることにより得ることができる。
このようにして得られた一般式(I−c)の化合物のうち、特に下記の構造を持つものが好ましい。
In the case where A 12 and A 18 in the general formula (Ic) are an alkylene group having 3 carbon atoms (propylene group; —CH 2 CH 2 CH 2 —), a plurality of furan groups are used instead of the oxetane group. It can obtain by using the compound which has. Further, when A 12 and A 18 in the general formula (Ic) are an alkylene group having 4 carbon atoms (butylene group; —CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —), a pyran group is used instead of the oxetane group. It can obtain by using the compound which has two or more.
Of the compounds of the general formula (Ic) thus obtained, those having the following structures are particularly preferred.
A12及びA18はそれぞれメチレン基を表し、
A13及びA16はそれぞれ独立して炭素原子数2から20の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表し、
A14及びA17はそれぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基を表し、
A15は炭素原子数9から16のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する少なくとも1個以上5個以下のメチレン基において、該メチレン基中の水素原子の一つはそれぞれ独立に炭素原子数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基で置換されている。該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表す。)(1−c−1)で表される化合物のうち、A15に含まれる−COO−又は−OCO−基の数が2以下で、かつ、A13及びA16に含まれる−COO−又は−OCO−基の数がそれぞれ1以下であるものが特に好ましく、具体的には、下記(I-1)から(I-9)の化合物が挙げられる。
A 12 and A 18 each represent a methylene group;
A 13 and A 16 are each independently a linear alkyl group having 2 to 20 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the linear alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) And may be independently substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO-, or -OCO-).
A 14 and A 17 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
A 15 represents an alkylene group having 9 to 16 carbon atoms (in the alkylene group, at least 1 to 5 methylene groups, one of the hydrogen atoms in the methylene group is independently 1 carbon atom) To one or more methylene groups present in the alkylene group are each independently an oxygen atom, assuming that the oxygen atoms are not directly bonded to each other. , -CO-, -COO- or -OCO- may be substituted). ) Among the compounds represented by (1-c-1), the number of —COO— or —OCO— groups contained in A 15 is 2 or less, and —COO— contained in A 13 and A 16 or Those having —OCO— groups of 1 or less are particularly preferred, and specific examples thereof include the following compounds (I-1) to (I-9).
<強誘電性液晶成分>
本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物において、液晶化合物(II)は、一般式(II)で表される化合物を用いる。
一般式(II)で表される化合物の具体例を下記に挙げることができる。
<Ferroelectric liquid crystal component>
In the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention, the compound represented by the general formula (II) is used as the liquid crystal compound (II).
Specific examples of the compound represented by the general formula (II) can be given below.
炭素原子数は5〜12であることがさらに好ましく、スメクチックC相の安定性を保ち上限温度を高く保つため、あるいは、粘度を低く従って応答速度を早くするためにはアルキル部分は直鎖であることが好ましく、一方、融点を低下させるためにはアルキル部分に分岐構造があるのが好ましい。分岐構造としては液晶性を過度に低下させないため、エチル基あるいはメチル基分岐が好ましく、メチル分岐が特に好ましい。より具体的には次の構造を持つ化合物が好ましい。
More preferably, the number of carbon atoms is 5 to 12, and the alkyl moiety is linear in order to maintain the stability of the smectic C phase and keep the maximum temperature high, or to reduce the viscosity and thus increase the response speed. On the other hand, in order to lower the melting point, it is preferable that the alkyl moiety has a branched structure. As the branched structure, an ethyl group or a methyl group branch is preferable, and a methyl branch is particularly preferable because liquid crystallinity is not excessively lowered. More specifically, a compound having the following structure is preferred.
また、透過率の高い表示素子を得るためには、セル厚に依存して複屈折率(Δn)を調節しなければならない。表示素子の製造の点、及び、セル内での分子運動が容易なため高速応答が得られる点ではセル厚が厚い方が好ましいが、その場合にはΔnが小さい液晶を使用する必要がある。Δnが小さい液晶の具体例として、一般式(II)の環構造として、シクロヘキシル、あるいは、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル構造を持つものを挙げることができる。シクロヘキシル構造は、一つの分子中に一つ、あるいは2つ存在することが好ましく、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイルは一つの分子中に一つ存在することが好ましい。あるいは、一般式(II)で表される化合物ににシクロヘキシル、あるいは、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル構造を持つ化合物を混合することもΔnを小さくするためには好ましい。この場合、添加する化合物としてシクロヘキシル構造は、一つの分子中に一つ、あるいは2つ存在する化合物が好ましく、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイルは一つの分子中に一つ存在する化合物が好ましい。 In order to obtain a display element with high transmittance, the birefringence (Δn) must be adjusted depending on the cell thickness. A thicker cell is preferable in terms of manufacturing a display element and obtaining a high-speed response because molecular movement is easy in the cell. In that case, it is necessary to use a liquid crystal having a small Δn. Specific examples of liquid crystals having a small Δn include those having a cyclohexyl or 1,3,4-thiadiazole-2,5-diyl structure as the ring structure of the general formula (II). One or two cyclohexyl structures are preferably present in one molecule, and one 1,3,4-thiadiazole-2,5-diyl is preferably present in one molecule. Alternatively, it is preferable to mix cyclohexyl or a compound having a 1,3,4-thiadiazole-2,5-diyl structure with the compound represented by the general formula (II) in order to reduce Δn. In this case, the compound to be added is preferably a compound having one or two cyclohexyl structures in one molecule, and one 1,3,4-thiadiazole-2,5-diyl is present in one molecule. Are preferred.
液晶相の安定性の面では、これら化合物の中でも、環に導入されたフッ素の総数が0〜3個のものが好ましく、特に0〜2個のものが好ましい。光学特性を向上するために負の誘電率の異方性が必要な場合はひとつのベンゼン環に隣り合う2つのフッ素原子が導入されている環構造(ジフロロフェニル構造)が分子構造の中にあることが好ましい。また、スメクティックC相の上限温度を高く保ったまま融点を低下する必要がある場合にもジフロロフェニル構造を持つ化合物が好ましい。また、融点を低く、また、粘度を低く従って応答速度を早く保つためには2環の化合物を使用することが好ましく、2環化合物の割合が強誘電性液晶組成物全体の20%以上であることが好ましく、30%以上であることがさらに好ましく、40%以上であることが特に好ましい。一方、スメクチックC相の安定性を保ち上限温度を高く保つためには3環の化合物を用いることが好ましい。また、融点を低下させるためには異なる構造を持つ化合物を選んで混合するのが良い。
また、更なる温度範囲の拡大、特に、低温領域の拡大のため、一般式(II)の化合物に加えて一般式(IV−a)の化合物を含有することも好ましい。
In terms of stability of the liquid crystal phase, among these compounds, the total number of fluorine introduced into the ring is preferably 0 to 3, and particularly preferably 0 to 2. When anisotropy of negative dielectric constant is required to improve optical properties, a ring structure (difluorophenyl structure) in which two fluorine atoms adjacent to one benzene ring are introduced is included in the molecular structure Preferably there is. A compound having a difluorophenyl structure is also preferred when it is necessary to lower the melting point while keeping the upper limit temperature of the smectic C phase high. In order to keep the melting point low and the viscosity low and thus keep the response speed high, it is preferable to use a bicyclic compound, and the proportion of the bicyclic compound is 20% or more of the entire ferroelectric liquid crystal composition. It is preferably 30% or more, more preferably 40% or more. On the other hand, in order to maintain the stability of the smectic C phase and keep the upper limit temperature high, it is preferable to use a tricyclic compound. In order to lower the melting point, it is preferable to select and mix compounds having different structures.
Moreover, it is also preferable to contain the compound of general formula (IV-a) in addition to the compound of general formula (II) for further expansion of a temperature range, especially expansion of a low temperature region.
又は、一般式(IV−c)
Or general formula (IV-c)
一般式(IV−a)で表される化合物としては、下記に示す化合物、
Examples of the compound represented by the general formula (IV-a) include the following compounds:
より具体的には次の構造を持つ化合物が好ましい。
More specifically, a compound having the following structure is preferred.
強誘電性液晶組成物の強誘電性を発現するためのキラル成分としては、公知慣用のキラル化合物を用いることができる。キラル化合物としては不斉原子を持つ化合物、あるいは軸不斉を持つ化合物を用いることが好ましく、さらに、不斉炭素を持つ化合物、あるいは炭素−炭素結合を軸とした不斉を持つ化合物を用いることが好ましい。不斉炭素は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていても良い。不斉炭素としては、炭素上にフッ素原子、メチル基、CF3基が導入されているのもが好ましく、また特に、一般式(V−a)、あるいは、一般式(V−e)で表される化合物の環構造としては具体的には次の構造を持つことが好ましい。
As the chiral component for expressing the ferroelectricity of the ferroelectric liquid crystal composition, known and commonly used chiral compounds can be used. As the chiral compound, a compound having an asymmetric atom or a compound having axial asymmetry is preferably used, and a compound having an asymmetric carbon or a compound having an asymmetry around a carbon-carbon bond is used. Is preferred. The asymmetric carbon may be introduced into a part of the chain structure or may be introduced into a part of the cyclic structure. As the asymmetric carbon, it is preferable that a fluorine atom, a methyl group, or a CF3 group is introduced on the carbon. In particular, the asymmetric carbon is represented by the general formula (Va) or the general formula (Ve). Specifically, the ring structure of the compound preferably has the following structure.
一般式(V−a)の化合物としては下記構造のものが特に好ましく用いられる。
As the compound of the general formula (Va), those having the following structures are particularly preferably used.
大きな自発分極を得るためにはs=1〜3のものが好ましく、s=1のものが特に好ましい。また、結晶化を抑制するためには、環の数が2環の化合物を用いることが好ましく、強誘電性相の安定性(上限温度)を高めるためには、結晶化を抑制する効果を保つ範囲で環の数が3環の化合物を用いると良い。良い配向を得るためにはキラルネマティック相の螺旋ピッチを長くする、特に、ネマティック相とスメクティック相の転移の際のキラルネマティック相の螺旋ピッチを長くすることが重要である。そのため、(V−a)の添加量が増え、ネマティック相とスメクティック相の転移の際のキラルネマティック相の螺旋ピッチが配向を乱す程度まで短くなった場合には、(V−a)の化合物により誘起されるキラルネマティック相の螺旋の掌性(センス)と逆のセンスを誘起する効果のあるキラル化合物を(V−a)に加えて用いてキラルネマティック相の螺旋ピッチを長くすることが好ましい。このときのキラル化合物の使用に特に制限はなく、公知慣用のキラル化合物を用いることができるが、使用した(V−a)と自発分極の極性が同一の化合物、あるいは自発分極の値が使用した(V−a)と比べて十分に小さい化合物が、自発分極のキャンセルによる減少を抑えることができるので好ましい。 In order to obtain a large spontaneous polarization, s = 1 to 3 is preferable, and s = 1 is particularly preferable. In order to suppress crystallization, it is preferable to use a compound having two rings. In order to increase the stability (maximum temperature) of the ferroelectric phase, the effect of suppressing crystallization is maintained. It is preferable to use a compound having three rings in the range. In order to obtain good orientation, it is important to increase the helical pitch of the chiral nematic phase, in particular, to increase the helical pitch of the chiral nematic phase during the transition between the nematic phase and the smectic phase. Therefore, when the amount of (Va) added increases and the helical pitch of the chiral nematic phase during the transition between the nematic phase and the smectic phase becomes short enough to disturb the orientation, the compound of (Va) It is preferable to increase the helical pitch of the chiral nematic phase by using in addition to (Va) a chiral compound having an effect of inducing sense opposite to the chirality (sense) of the induced chiral nematic phase. There is no particular limitation on the use of the chiral compound at this time, and a known and commonly used chiral compound can be used. However, a compound having the same polarity of spontaneous polarization as that used (Va) or a value of spontaneous polarization was used. A compound that is sufficiently smaller than (Va) is preferable because it can suppress a decrease due to cancellation of spontaneous polarization.
また、強誘電性相において、表面安定化効果を用いて配向を行う場合には、強誘電性相における螺旋ピッチが長いことが好ましく、この場合には、(V−a)の化合物により誘起される強誘電性相の螺旋の掌性(センス)と逆のセンスを誘起する効果のあるキラル化合物を(V−a)に加えて用いて強誘電性相の螺旋ピッチを長くすることが好ましい。このときのキラル化合物の使用に特に制限はなく、公知慣用のキラル化合物を用いることができるが、使用した(V−a)と自発分極の極性が同一の化合物、あるいは自発分極の値が使用した(V−a)と比べて十分に小さい化合物が、自発分極のキャンセルによる減少を抑えることができるので好ましい。表面安定化効果を用いず、単に、高分子安定化効果を用いる場合には、特に、このように逆のセンスを誘起する効果のあるキラル化合物を(V−a)に加える必要はない。比較的厚セル厚(3μm以上)で使用する場合で、高分子安定化プロセス、あるいは、高分子安定化された後の状態で、液晶分子の運動性を高め、高分子安定化プロセスを容易に行わせたり、あるいは、高分子安定化後のグレースケールの発現を容易にするために、短い螺旋ピッチが必要な場合には、強誘電性相の螺旋ピッチが短いキラル化合物を添加することが好ましい。添加の際にもちいるキラル化合物の使用に特に制限はなく、公知慣用のキラル化合物を用いることができるが、使用した(V−a)と自発分極の極性が同一の化合物、あるいは自発分極の値が使用した(V−a)と比べて十分に小さい化合物が、自発分極のキャンセルによる減少を抑えることができるので好ましい。添加物としてはキラルネマティック液晶で誘起する螺旋ピッチが十分長いか、あるいは、(V−a)で誘起される螺旋ピッチをキャンセルできるキラル化合物を選ぶことがさらに好ましい。 In the ferroelectric phase, when orientation is performed using the surface stabilization effect, it is preferable that the helical pitch in the ferroelectric phase is long. In this case, the ferroelectric phase is induced by the compound (Va). It is preferable to increase the helical pitch of the ferroelectric phase by using, in addition to (Va), a chiral compound that has an effect of inducing a sense opposite to the palmarity (sense) of the ferroelectric phase. There is no particular limitation on the use of the chiral compound at this time, and a known and commonly used chiral compound can be used. However, a compound having the same polarity of spontaneous polarization as that used (Va) or a value of spontaneous polarization was used. A compound that is sufficiently smaller than (Va) is preferable because it can suppress a decrease due to cancellation of spontaneous polarization. When the polymer stabilizing effect is simply used without using the surface stabilizing effect, it is not particularly necessary to add a chiral compound having such an effect of inducing reverse sense to (Va). When used in a relatively thick cell thickness (3 μm or more), the polymer stabilization process or the state after the polymer stabilization is improved, the mobility of the liquid crystal molecules is increased and the polymer stabilization process is facilitated. If a short helical pitch is required to facilitate the development of gray scale after polymer stabilization, it is preferable to add a chiral compound with a short helical pitch of the ferroelectric phase . There is no particular limitation on the use of the chiral compound used at the time of addition, and a known and conventional chiral compound can be used. However, the compound having the same polarity of spontaneous polarization as (Va) used, or the value of spontaneous polarization Is preferably a compound that is sufficiently smaller than the (Va) used because it can suppress a decrease due to cancellation of spontaneous polarization. As an additive, it is more preferable to select a chiral compound that has a sufficiently long helical pitch induced in the chiral nematic liquid crystal or that can cancel the helical pitch induced in (Va).
<重合性液晶化合物(III)>
本発明の高分子安定化液晶組成物に用いられる重合性液晶化合物(III)は、下記一般式(III−a)
<Polymerizable liquid crystal compound (III)>
The polymerizable liquid crystal compound (III) used in the polymer-stabilized liquid crystal composition of the present invention has the following general formula (III-a):
(式(III−a)中、R3及びR4はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、
C4及びC5はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z3及びZ5はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z4は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n2は、0、1又は2を表す。ただし、n2が2を表す場合、複数あるC4及びZ4は同じであっても異なっていても良い。)、
一般式(III−b)
(In formula (III-a), R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group,
C 4 and C 5 are each independently 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, pyridazine-3,6- Diyl group, 1,3-dioxane-2,5-diyl group, cyclohexene-1,4-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6 -Diyl group, 2,6-naphthylene group or indane-2,5-diyl group (among these groups 1,4-phenylene group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, The 2,6-naphthylene group and indan-2,5-diyl group are unsubstituted or have one fluorine atom, chlorine atom, methyl group, trifluoromethyl group or trifluoromethoxy group as a substituent. May have two or more.) Represent,
Z 3 and Z 5 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently a fluorine atom, Which may be substituted with a methyl group or an ethyl group)
Z 4 is a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, -OCH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 OCO -, - COOCH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 -, - CH = CH -, - C≡C- , -CF 2 O -, - OCF 2 -, - COO- or an -OCO-,
n 2 represents 0, 1 or 2. However, when n 2 represents 2, a plurality of C 4 and Z 4 may be the same or different. ),
Formula (III-b)
C7及びC8はそれぞれ独立してベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル基又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル基を表し、Z6及びZ8はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z7及びZ9それぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n3は、0、1又は2を表すが、、n3が2を表す場合、複数あるC6及びZ7は同じであっても異なっていても良く、n5及びn6はそれぞれ独立して1、2及び3を表す。)
及び一般式(III−c)
C 7 and C 8 are each independently benzene-1,2,4-triyl group, benzene-1,3,4-triyl group, benzene-1,3,5-triyl group, cyclohexane-1,2,4. -Represents a triyl group, a cyclohexane-1,3,4-triyl group or a cyclohexane-1,3,5-triyl group, Z 6 and Z 8 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms. (One or two or more methylene groups present in the alkylene group are each independently substituted with an oxygen atom, —CO—, —COO— or —OCO—, assuming that the oxygen atoms are not directly bonded to each other. And one or two or more hydrogen atoms present in the alkylene group may each independently be substituted with a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group).
Z 7 and Z 9 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2. CH 2 O -, - OCH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 OCO -, - COOCH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 -, - CH = CH-, -C≡C -, - CF 2 O - , - OCF 2 -, - COO- or an -OCO-,
n 3 represents 0, 1 or 2, but when n 3 represents 2, a plurality of C 6 and Z 7 may be the same or different, and n 5 and n 6 are each independently 1, 2 and 3 are represented. )
And general formula (III-c)
6員環T1、T2及びT3はそれぞれ独立的に、
6-membered rings T 1 , T 2 and T 3 are each independently
のいずれか(ただしmは1から4の整数を表す。)を表し、
n4は0又は1の整数を表し、
Y1及びY2はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表し、
Y3は単結合、−COO−、又は−OCO−を表し、
R8は炭素原子数1から18の炭化水素基を表す。)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物(III)である。
より具体的には、一般式(III−d)及び(III−e)
(Where m represents an integer of 1 to 4),
n 4 represents an integer of 0 or 1,
Y 1 and Y 2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —C≡C—, —CH═CH—. , —CF═CF—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 ═CHCH 2 CH 2 — or —CH 2 CH 2 CH = CH-
Y 3 represents a single bond, —COO—, or —OCO—,
R 8 represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms. At least one polymerizable compound (III) selected from the group consisting of:
More specifically, general formulas (III-d) and (III-e)
(式(III−d)及び(III−e)中、m1は、0又は1を表し、
Y11及びY12はそれぞれ独立して単結合、−O−、−COO−又は−OCO−を表し、
Y13及びY14はそれぞれ独立して−COO−又は−OCO−を表し、
Y15及びY16はそれぞれ独立して−COO−又は−OCO−を表し、
r及びsはそれぞれ独立して2〜14の整数を表す。式中に存在する1,4−フェニレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)のいずれかで表される化合物を用いると、機械的強度や耐熱性に優れた光学異方体が得られるので好ましい。
(In the formulas (III-d) and (III-e), m 1 represents 0 or 1,
Y 11 and Y 12 each independently represent a single bond, —O—, —COO— or —OCO—,
Y 13 and Y 14 each independently represent —COO— or —OCO—,
Y 15 and Y 16 each independently represent —COO— or —OCO—,
r and s each independently represent an integer of 2 to 14. The 1,4-phenylene group present in the formula may be unsubstituted or have one or more fluorine, chlorine, methyl, trifluoromethyl or trifluoromethoxy groups as substituents. it can. It is preferable to use a compound represented by any one of (2), since an optically anisotropic body excellent in mechanical strength and heat resistance can be obtained.
一般式(III−a)で表される化合物の具体例を以下の(III−1)から(III−11)に挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (III-a) can include the following (III-1) to (III-11).
(式中、j及びkはそれぞれ独立的に2〜14の整数を表す。) (Wherein j and k each independently represents an integer of 2 to 14)
また、一般式(III−d)及び(III−e)のいずれかで表される化合物の具体例を以下の(III−12)から(III−21)に挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by any one of the general formulas (III-d) and (III-e) can be given in the following (III-12) to (III-21).
(式中、j及びkはそれぞれ独立的に2〜14の整数を表す。)
一般式(III−b)で表される化合物の具体例を以下の(III−30)、(III−31)に挙げることができる。
(In the formula, j and k each independently represent an integer of 2 to 14.)
Specific examples of the compound represented by the general formula (III-b) can be listed in the following (III-30) and (III-31).
<高分子安定化液晶組成物の重合方法>
本発明の高分子安定化液晶表示素子用組成物を重合させる場合の重合方法としては、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等を用いることが可能であるが、ラジカル重合により重合することが好ましい。
<Polymerization method of polymer stabilized liquid crystal composition>
As a polymerization method for polymerizing the composition for a polymer-stabilized liquid crystal display element of the present invention, radical polymerization, anion polymerization, cationic polymerization, and the like can be used, but polymerization is preferably performed by radical polymerization.
ラジカル重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤を用いることができるが、光重合開始剤が好ましい。具体的には以下の化合物が好ましい。
ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系;
As the radical polymerization initiator, a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator can be used, but a photopolymerization initiator is preferable. Specifically, the following compounds are preferable.
Diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyldimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4- ( 2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexyl-phenylketone, 2-methyl-2-morpholino (4-thiomethylphenyl) propan-1-one, 2-benzyl- Acetophenone series such as 2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone;
ベンゾイン、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン系;
2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド系;
ベンジル、メチルフェニルグリオキシエステル系;
ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系;
2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系;
ミヒラーケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系;
10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン等が好ましい。この中でも、ベンジルジメチルケタールが最も好ましい。
Benzoins such as benzoin, benzoin isopropyl ether and benzoin isobutyl ether;
Acylphosphine oxides such as 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide;
Benzyl, methylphenylglyoxyesters;
Benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, hydroxybenzophenone, 4-benzoyl-4′-methyl-diphenyl sulfide, acrylated benzophenone, 3,3 ′, 4,4 ′ -Benzophenone series such as tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3'-dimethyl-4-methoxybenzophenone;
Thioxanthone systems such as 2-isopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone;
Aminobenzophenone series such as Michler's ketone and 4,4′-diethylaminobenzophenone;
10-butyl-2-chloroacridone, 2-ethylanthraquinone, 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone and the like are preferable. Of these, benzyldimethyl ketal is most preferred.
<高分子安定化強誘電性液晶組成物の組成比>
本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物は、一般式(II)で表される液晶性化合物
と(I)、(III)で表される重合性化合物を含有することを特徴とする。高分子安定化強誘電性液晶組成物に含まれる一般式(II)で表される液晶性化合物と(I)、(III)で表される重合性化合物の比率は、重合性化合物の割合が多すぎると高分子安定化強誘電性液晶組成物としての特性を損なうため最適な比率が存在する。高分子安定化強誘電性液晶組成物において、重合性化合物(III)の含有率は、0.05〜7wt%で用いるが、重合性化合物(III)と前記重合性化合物(I)との組成比が(III):(I)=1:1から49:1であることが好ましい。
<Composition ratio of polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition>
The polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention comprises a liquid crystal compound represented by the general formula (II) and a polymerizable compound represented by (I) or (III). . The ratio of the polymerizable compound represented by the general formula (II) and the polymerizable compound represented by (I) and (III) contained in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition is the ratio of the polymerizable compound. If the amount is too large, the properties of the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition are impaired, so that an optimum ratio exists. In the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition, the content of the polymerizable compound (III) is 0.05 to 7 wt%, and the composition of the polymerizable compound (III) and the polymerizable compound (I) is used. The ratio is preferably (III) :( I) = 1: 1 to 49: 1.
一般的に、液晶素子は動作温度範囲が広く、コントラストが高く、駆動電圧が低いことが望まれ、高分子安定化強誘電性液晶素子も同様のことがあてはまり、高分子安定化強誘電性液晶組成物に用いる強誘電性液晶組成物のスメクチックC相の温度幅が広いと、高分子安定化強誘電性液晶素子の動作温度範囲が広くなり、またチルト角が大きいと素子の透過光量が高く、明るい画面が得られるとともに、コントラストが高くなるため好ましい。また強誘電性液晶組成物の自発分極が大きいと素子の駆動電圧が低くなる傾向にある。しかしながら、大きすぎると分極反転時に発生する電流が大きくなり、アクティブ素子による駆動を行った場合、駆動用の電荷を打ち消し液晶が動作しづらくなるため、自発分極はある程度大きいと好ましい。広い動作温度範囲を得ることを目的として、一般式(II)の化合物に一般式(IV−a)を添加して使用しても良い。高分子安定化液晶組成物から重合性化合物成分((I)と(III))を除いた成分(強誘電性液晶成分とする)中の、一般式(IV−a)の化合物の比率は、0.5%〜25wt%が好ましく、0.5%〜18wt%が特に好ましい。明るい画面、低駆動電圧の高分子安定化強誘電性液晶素子を得るために、強誘電性を発現させるためのキラル化合物としては、一般式(V−a)の化合物あるいは一般式(V−e)の化合物、あるいはその両方を用いることが好ましい。その場合、強誘電性液晶成分に対して、一般式(V−a)の化合物と一般式(V−e)の化合物の合計量の比率は、5〜50wt%が好ましく、7〜40wt%がより好ましく、8〜30wt%が特に好ましい。この中でも、強誘電性液晶成分中に存在するキラル化合物に対して、一般式(V−a)の化合物の含有量が、50〜100wt%であることが好ましく、70〜100wt%であることがより好ましく、90〜100wt%であることが最も好ましい。 In general, liquid crystal elements are desired to have a wide operating temperature range, high contrast, and low driving voltage, and the same applies to polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal elements. When the temperature range of the smectic C phase of the ferroelectric liquid crystal composition used in the composition is wide, the operating temperature range of the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal device is widened, and when the tilt angle is large, the transmitted light amount of the device is high. It is preferable because a bright screen can be obtained and the contrast becomes high. In addition, when the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal composition is large, the driving voltage of the device tends to be low. However, if it is too large, the current generated at the time of polarization reversal increases, and when driven by an active element, the driving charge is canceled and the liquid crystal becomes difficult to operate. For the purpose of obtaining a wide operating temperature range, the compound of the general formula (II) may be used by adding the general formula (IV-a). The ratio of the compound of the general formula (IV-a) in the component (referred to as the ferroelectric liquid crystal component) excluding the polymerizable compound components ((I) and (III)) from the polymer-stabilized liquid crystal composition is as follows: 0.5 to 25 wt% is preferable, and 0.5 to 18 wt% is particularly preferable. In order to obtain a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal device having a bright screen and a low driving voltage, the chiral compound for developing ferroelectricity may be a compound of the general formula (Va) or a general formula (Ve). It is preferable to use the compound (1) or both. In that case, the ratio of the total amount of the compound of the general formula (Va) and the compound of the general formula (Ve) to the ferroelectric liquid crystal component is preferably 5 to 50 wt%, and 7 to 40 wt%. More preferably, 8-30 wt% is particularly preferable. Among these, the content of the compound of the general formula (Va) is preferably 50 to 100 wt%, and preferably 70 to 100 wt% with respect to the chiral compound present in the ferroelectric liquid crystal component. More preferably, it is most preferable that it is 90-100 wt%.
これらの液晶組成物は不純物等を除去する、又は比抵抗値を更に高くする目的で、シリカ、アルミナ等による精製処理を施しても良い。比抵抗値としては1012Ω・cm以上が好ましく、1013Ω・cm以上がより好ましい。更に、目的に応じて液晶組成物中に、キラル化合物、染料、イオン捕捉剤等のドーパントを添加することもできる。 These liquid crystal compositions may be subjected to a purification treatment with silica, alumina or the like for the purpose of removing impurities or the like or further increasing the specific resistance value. The specific resistance value is preferably 10 12 Ω · cm or more, and more preferably 10 13 Ω · cm or more. Furthermore, dopants such as chiral compounds, dyes, and ion scavengers can be added to the liquid crystal composition according to the purpose.
その他、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、非反応性のオリゴマーや無機充填剤、有機充填剤、重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、可塑剤、シランカップリング剤等を適宜添加しても良い。 In addition, antioxidants, UV absorbers, non-reactive oligomers and inorganic fillers, organic fillers, polymerization inhibitors, antifoaming agents, leveling agents, plasticizers, silane coupling agents, etc. are added as necessary. You may do it.
本発明の高分子安定化強誘電性液晶組成物は化合物(II)で表される液晶性化合物と、重合性化合物(I)及び重合性化合物(III)で表される重合性化合物で構成されるが、高分子安定化強誘電性液晶組成物を重合させる場合、重合開始剤を含有していることが好ましい。重合開始剤を含有させる場合の含有量は、重合開始剤以外の材料を98%〜99.9%含有し、重合開始剤を0.1%〜2%含有していることが好ましい。 The polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition of the present invention comprises a liquid crystal compound represented by compound (II), and a polymerizable compound represented by polymerizable compound (I) and polymerizable compound (III). However, when the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition is polymerized, it preferably contains a polymerization initiator. When the polymerization initiator is contained, the content other than the polymerization initiator is preferably 98% to 99.9%, and the polymerization initiator is preferably 0.1% to 2%.
本発明においては、重合性液晶化合物(III)のほかに多官能液晶性モノマーを添加することもできる。この多官能液晶性モノマーとしては、重合性官能基として、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、エポキシ基、ビニル基、ビニルオキシ基、エチニル基、メルカプト基、マレイミド基、ClCH=CHCONH−、CH2=CCl−、CHCl=CH−、RCH=CHCOO−(ここでRは塩素、フッ素、または炭素原子数1〜18の炭化水素基を表す)が挙げられるが、これらの中でもアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、メルカプト基、ビニルオキシ基が好ましく、メタクリロイルオキシ基又はアクリロイルオキシ基が特に好ましく、アクリロイルオキシ基が最も好ましい。 In the present invention, a polyfunctional liquid crystalline monomer may be added in addition to the polymerizable liquid crystal compound (III). As this polyfunctional liquid crystalline monomer, as a polymerizable functional group, acryloyloxy group, methacryloyloxy group, acrylamide group, methacrylamide group, epoxy group, vinyl group, vinyloxy group, ethynyl group, mercapto group, maleimide group, ClCH = CHCONH-, CH 2 = CCl-, CHCl = CH-, RCH = CHCOO- ( wherein R is chlorine, fluorine, or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms), but can be exemplified acryloyl among these An oxy group, a methacryloyloxy group, an epoxy group, a mercapto group, and a vinyloxy group are preferable, a methacryloyloxy group or an acryloyloxy group is particularly preferable, and an acryloyloxy group is most preferable.
多官能液晶性モノマーの分子構造としては、2つ以上の環構造を有することを特徴とする液晶骨格、重合性官能基、さらに液晶骨格と重合性官能基を連結する柔軟性基を少なくとも2つ有するものが好ましく、3つの柔軟性基を有するものがさらに好ましい。柔軟性基としては、−(CH2)n−(ここでnは整数を表す)で表されるようなアルキレンスペーサー基や−(Si(CH3)2−O)n−(ここでnは整数を表す)で表されるようなシロキサンスペーサー基を挙げることができ、この中ではアルキレンスペーサー基が好ましい。これらの柔軟性基と液晶骨格、もしくは重合性官能基との結合部分には、−O−、−COO−、−CO−のような結合が介在していても良い。 As the molecular structure of the polyfunctional liquid crystalline monomer, there are at least two liquid crystal skeletons having two or more ring structures, a polymerizable functional group, and a flexible group for connecting the liquid crystal skeleton and the polymerizable functional group. Those having three flexible groups are more preferable. Examples of the flexible group include an alkylene spacer group represented by — (CH 2 ) n — (where n represents an integer) or — (Si (CH 3 ) 2 —O) n — (where n is A siloxane spacer group represented by the formula (4), and an alkylene spacer group is preferred. Bonds such as —O—, —COO—, and —CO— may be present in the bonding portion between these flexible groups and the liquid crystal skeleton or polymerizable functional group.
液晶骨格は、通常この技術分野で液晶骨格(メソゲン)と認識されるものであれば、特に制限なく使用することができるが、少なくとも2つ以上の環構造を有するものが好ましい。環構造としては使用できる環は、ベンゼン、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、1,2,4−トリアジン、1,3,5−トリアジン、テトラジン、ジヒドロオキサジン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン、シクロヘキサノン、ピペリジン、ピペラジン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、テトラヒドロチオピラン、ジチアン、オキサチアン、ジオキサボリナン、ナフタレン、ジオキサナフタレン、テトラヒドロナフタレン、キノリン、クマリン、キノキサリン、デカヒドロナフタレン、インダン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、フェナンスレン、ジヒドロフェナンスレン、パーヒドロフェナンスレン、ジオキサパーヒドロフェナンスレン、フルオレン、フルオレノン、シクロヘプタン、シクロヘプタトリエンオン、コレステン、ビシクロ[2.2.2]オクタンやビシクロ[2.2.2]オクテン、1,5−ジオキサスピロ(5.5)ウンデカン、1,5−ジチアスピロ(5.5)ウンデカン、トリフェニレン、トルクセン、ポルフィリン、フタロシアニンを挙げることができる。これらの中でも、ベンゼン、シクロヘキサン、フェナントレン、ナフタレン、テトラヒドロネフタレン、デカヒドロネフタレンが好ましい。これらの環は、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基、アルカノイル基、又はシアノ基、ハロゲン原子で一つ以上置換されていても良い。アルキル基としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基が望ましく、メチル基とエチル基が特に好ましい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が好ましく、アルカノイル基としてはアセチル基、プロピオニル基、ブチロイル基が好ましく、ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子が好ましく、フッ素原子と塩素原子が特に好ましい。また、多官能液晶性モノマーに加えて、単官能液晶性モノマーを添加しても良い。 The liquid crystal skeleton can be used without particular limitation as long as it is generally recognized as a liquid crystal skeleton (mesogen) in this technical field, but those having at least two or more ring structures are preferable. The ring that can be used as the ring structure is benzene, pyridine, pyrazine, pyridazine, pyrimidine, 1,2,4-triazine, 1,3,5-triazine, tetrazine, dihydrooxazine, cyclohexane, cyclohexene, cyclohexadiene, cyclohexanone, piperidine , Piperazine, tetrahydropyran, dioxane, tetrahydrothiopyran, dithiane, oxathiane, dioxaborinane, naphthalene, dioxanaphthalene, tetrahydronaphthalene, quinoline, coumarin, quinoxaline, decahydronaphthalene, indane, benzoxazole, benzothiazole, phenanthrene, dihydrophenance Len, perhydrophenanthrene, dioxaperhydrophenanthrene, fluorene, fluorenone, cycloheptane, cyclohexane Tatrienone, cholesterol, bicyclo [2.2.2] octane, bicyclo [2.2.2] octene, 1,5-dioxaspiro (5.5) undecane, 1,5-dithiaspiro (5.5) undecane, triphenylene, Examples include torquesen, porphyrin, and phthalocyanine. Among these, benzene, cyclohexane, phenanthrene, naphthalene, tetrahydronephthalene, and decahydronephthalene are preferable. One or more of these rings may be substituted with an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group, an alkanoyl group, a cyano group, or a halogen atom. As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group are desirable, and a methyl group and an ethyl group are particularly preferable. As an alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group are preferable. As an alkanoyl group, an acetyl group, a propionyl group, and a butyroyl group are preferable. As a halogen atom, a fluorine atom, a bromine atom, and a chlorine atom are preferable. A fluorine atom and a chlorine atom are particularly preferable. In addition to the polyfunctional liquid crystalline monomer, a monofunctional liquid crystalline monomer may be added.
<液晶表示素子>
本発明の液晶表示素子は、液晶中にナノ粒子状に分散して低分子液晶を固定化した高分子安定化液晶表示素子、又は液晶中に三次元網目状の高分子鎖を形成させた高分子安定化液晶表示素子であって、該高分子の低分子液晶分散構造が、上述の本発明に係る高分子安定化強誘電性液晶組成物に紫外線露光して低分子液晶の配向を高分子安定化させたものである。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal display element of the present invention is a polymer-stabilized liquid crystal display element in which a low-molecular liquid crystal is immobilized in the form of nanoparticles dispersed in a liquid crystal, or a high-order liquid crystal display element in which a three-dimensional network polymer chain is formed in the liquid crystal. A molecule-stabilized liquid crystal display device, wherein the polymer has a low-molecular liquid crystal dispersion structure, and the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition according to the present invention described above is exposed to ultraviolet rays to align the low-molecular liquid crystal with a polymer. Stabilized.
高分子安定化強誘電性液晶組成物に紫外線露光する際には、高分子安定化強誘電性液晶組成物に交流を印加しながら紫外線露光することが好ましい。
また、低分子液晶の液晶相がキラルスメクチックC相を示す温度で交流を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流は、周波数500Hzから10kHzの交流が好ましく、より好ましくは、周波数1kHzから10kHzの矩形波である。
When the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition is exposed to ultraviolet light, it is preferably exposed to ultraviolet light while applying an alternating current to the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition.
Moreover, it is preferable to expose to ultraviolet rays while applying an alternating current at a temperature at which the liquid crystal phase of the low molecular liquid crystal exhibits a chiral smectic C phase. The alternating current to be applied is preferably an alternating current having a frequency of 500 Hz to 10 kHz, and more preferably a rectangular wave having a frequency of 1 kHz to 10 kHz.
さらに好ましくは、低分子液晶の液晶相がキラルスメクチックC相を示す温度で周波数1kHzから10kHzの矩形波を電圧±15V以下で印加しながら紫外線露光することが望ましい。
さらに好ましくは、高分子安定化強誘電性液晶組成物が示すスメクチックA相とキラルスメクチックC相との相転移温度をT(℃)とするとき、(T−40)℃以上(T+5)℃以下であってかつ35℃以上の温度にて該高分子安定化液晶組成物に交流を印加しながら紫外線露光することが望ましい。
紫外線露光においては、紫外線1000mJ/cm2以上を露光することが望ましい。
More preferably, UV exposure is performed while applying a rectangular wave having a frequency of 1 kHz to 10 kHz at a voltage ± 15 V or less at a temperature at which the liquid crystal phase of the low-molecular liquid crystal exhibits a chiral smectic C phase.
More preferably, when the phase transition temperature between the smectic A phase and the chiral smectic C phase exhibited by the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition is T (° C.), it is (T-40) ° C. or more and (T + 5) ° C. or less. In addition, it is desirable that the polymer-stabilized liquid crystal composition is exposed to ultraviolet rays while applying an alternating current at a temperature of 35 ° C. or higher.
In ultraviolet exposure, it is desirable to expose ultraviolet rays of 1000 mJ / cm 2 or more.
本発明の液晶表示素子は、薄膜トランジスター素子、メタルインシュレーターメタル素子、薄膜ダイオード素子等の能動素子により駆動する液晶表示素子に適用することができる。特に、能動素子と液晶画素電極との間に補助容量Csが並列接続されており、液晶画素電極をCflcとした場合、Cs/Cflsが0.1以上、3以下であることが好ましい。また、フィールドシーケンシャル方式で駆動する液晶表示素子が好ましい。 The liquid crystal display element of the present invention can be applied to a liquid crystal display element driven by an active element such as a thin film transistor element, a metal insulator metal element, or a thin film diode element. In particular, when the auxiliary capacitor Cs is connected in parallel between the active element and the liquid crystal pixel electrode, and the liquid crystal pixel electrode is Cflc, Cs / Cfls is preferably 0.1 or more and 3 or less. In addition, a liquid crystal display element driven by a field sequential method is preferable.
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また、特に断りのない場合、「%」は「質量%」を意味する。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited only to these Examples. Unless otherwise specified, “%” means “mass%”.
(高分子安定化液晶表示素子の作製、及び評価法)
実施例中の高分子安定化液晶表示素子は以下の方法で作製した。
高分子安定化強誘電性液晶組成物のキラルネマチック相転移以上に加熱して真空注入方で注入した。セルは、液晶は一軸配向(ホモジニアス配向)が得られるように、セルギャップ2μmのポリイミド配向膜を塗布したITO付きパラレルラビングの配向セルを用いた。
(Production and evaluation method of polymer-stabilized liquid crystal display element)
The polymer-stabilized liquid crystal display elements in the examples were produced by the following method.
The polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition was heated above the chiral nematic phase transition and injected by vacuum injection. As the cell, an alignment cell of parallel rubbing with ITO coated with a polyimide alignment film having a cell gap of 2 μm was used so that the liquid crystal was uniaxially aligned (homogeneous alignment).
液晶組成物、ラジカル重合性組成物、光重合開始剤及び微量の重合禁止剤からなる調光層形成材料を真空注入法でガラスセル内に注入した。真空度は2パスカルとなるよう設定した。注入後ガラスセルを取り出し、注入口を封口剤3026E(スリーボンド社製)で封止した。クロスニコルスの偏光顕微鏡で一軸配向であることを確認した後、周波数2KHzで5Vの矩形波を印加してスイッチングさせながら、紫外線カットフィルターL−37(ホーヤ カンデオ オプトロニクス社製)を介して、石英ガラスの光ファイバーで顕微鏡ステージに設置してある液晶セルに紫外線を導いて露光した。セルサンプル表面の照射強度が5mW/cm2となるように調整されたメタルハライドランプを300秒間照射して、高分子安定化強誘電性液晶組成物の重合性化合物を重合させて高分子分安定化液晶表示素子を得た。 A light control layer forming material comprising a liquid crystal composition, a radical polymerizable composition, a photopolymerization initiator, and a small amount of a polymerization inhibitor was injected into the glass cell by a vacuum injection method. The degree of vacuum was set to be 2 Pascals. After the injection, the glass cell was taken out and the inlet was sealed with a sealing agent 3026E (manufactured by ThreeBond). After confirming uniaxial orientation with a crossed Nichols polarizing microscope, a quartz glass is passed through an ultraviolet cut filter L-37 (manufactured by Hoya Candeo Optronics) while switching by applying a rectangular wave of 5 V at a frequency of 2 KHz. The liquid crystal cell installed on the microscope stage was guided by ultraviolet rays and exposed. Stabilize the polymer content by irradiating a metal halide lamp adjusted to an irradiation intensity of 5 mW / cm 2 on the cell sample surface for 300 seconds to polymerize the polymerizable compound of the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition. A liquid crystal display element was obtained.
先に印加した電圧を切り、紫外線露光後の配向状態を偏光顕微鏡で観察して電圧印加により得られたベント配向が高分子安定化により無電界で維持されているのか調べた。更に、液晶セルのラビング方向を光入射側の偏光方向に対して45度になるよう顕微鏡ステージに配置して高分子安定化したセルに8Vを印加して透過率を比較した。透過率は、二枚の偏光板を直行した時を0%、平行にした時を100%とした。
(高分子安定化強誘電性液晶組成物の調整)
強誘電性液晶組成物と化合物群(I)及び(III)をそれぞれ少なくとも一種以上モノマー成分として配合して高分子安定化強誘電性液晶組成物を調整した。強誘電性液晶組成物(FLC−1)の各成分の構造と割合は下記のとおりである。
The previously applied voltage was turned off, and the alignment state after UV exposure was observed with a polarizing microscope to examine whether the bent orientation obtained by applying the voltage was maintained in the absence of an electric field due to polymer stabilization. Furthermore, the transmittance was compared by applying 8 V to the polymer-stabilized cell placed on the microscope stage so that the rubbing direction of the liquid crystal cell was 45 degrees with respect to the polarization direction on the light incident side. The transmittance was 0% when the two polarizing plates were orthogonal, and 100% when they were parallel.
(Preparation of polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition)
A ferroelectric liquid crystal composition was prepared by blending at least one ferroelectric liquid crystal composition and compound groups (I) and (III) as monomer components. The structure and ratio of each component of the ferroelectric liquid crystal composition (FLC-1) are as follows.
(実施例1)
このようにして作製した高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−1)について、上述の高分子安定化液晶表示素子の作成方法によって高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。このようにして得られた表示素子は室温で安定なV型のスイッチング挙動を示し、0℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は5Vと低い値を示した。
Example 1
For the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition (MFLC-1) thus prepared, the acrylate compound in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition by the above-described method for preparing a polymer-stabilized liquid crystal display element Was polymerized to produce a liquid crystal display element. The display element thus obtained exhibited a V-type switching behavior stable at room temperature, and the applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% measured at 0 ° C. was as low as 5V.
(比較例1)
モノマー組成物として一般式(I)で表される化合物を含まないこと以外は実施例1と同様に強誘電性液晶組成物(FLC−1)、(III−A)、(III−B)及びイルガキュア651を下記の割合で混合し、比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−C1)を作製した。
(Comparative Example 1)
The ferroelectric liquid crystal composition (FLC-1), (III-A), (III-B) and the same as in Example 1 except that the monomer composition does not contain the compound represented by the general formula (I) Irgacure 651 was mixed at the following ratio to prepare a comparative polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition (MFLC-C1).
(実施例2〜5)
実施例1と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−2)〜(MFLC−5)を作製し透過率50%の時の印加電圧(Vr50)を測定した。高分子安定化強誘電性液晶組成物の作製に使用した化合物の構造を次に示し、
(Examples 2 to 5)
Polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal compositions (MFLC-2) to (MFLC-5) were prepared in the same manner as in Example 1, and the applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% was measured. The structure of the compound used in the preparation of the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition is shown below,
(比較例2〜5)
比較例1と同様にして、一般式(I)で表される化合物を含まない比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−C2)〜(MFLC−C5)を作製し透過率50%の時の印加電圧(Vr50)を測定した。比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物に含まれる化合物及びその量比(重量部)、Vr50を表2に示した。比較例は対応する実施例と比べていずれも高いVr50を示した。
(Comparative Examples 2 to 5)
In the same manner as in Comparative Example 1, comparative polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal compositions (MFLC-C2) to (MFLC-C5) containing no compound represented by the general formula (I) were prepared, and the transmittance was 50. The applied voltage (Vr50) at the time of% was measured. Table 2 shows the compounds contained in the comparative polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition, the amount ratio (parts by weight), and Vr50. The comparative examples all exhibited higher Vr50 than the corresponding examples.
(実施例6)
強誘電性液晶組成物として(FLC−1)を98部、化合物群(III)の化合物として(III−C)を1部、化合物群(I)の化合物として(I−B)を1部、イルガキュア651を0.12部混合し、実施例1と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物を作製した。このようにして得られた表示素子は室温で安定なV型のスイッチングを示し、20℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は2Vと低い値を示した。
(Example 6)
As a ferroelectric liquid crystal composition, 98 parts of (FLC-1), 1 part of (III-C) as a compound of compound group (III), 1 part of (I-B) as a compound of compound group (I), 0.12 parts of Irgacure 651 were mixed, and a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition was prepared in the same manner as in Example 1. The display element thus obtained exhibited stable V-type switching at room temperature, and the applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% measured at 20 ° C. was as low as 2V.
(比較例6)
モノマー組成物として一般式(I)で表される化合物として(I−B)を含まないこと以外は実施例6と同様に、強誘電性液晶組成物として(FLC−1)を98部、(III−C)を1部、イルガキュア651を0.12部混合し、比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物を得た。実施例1と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。0℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は4Vと実施例6よりも高い電圧となっていた。
(Comparative Example 6)
As a ferroelectric liquid crystal composition, 98 parts of (FLC-1), except that (I-B) is not included as a compound represented by the general formula (I) as a monomer composition, III-C) and 1 part of Irgacure 651 were mixed to obtain a comparative polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition. In the same manner as in Example 1, the acrylate compound in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition was polymerized to produce a liquid crystal display device. The applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% measured at 0 ° C. was 4 V, which was higher than that in Example 6.
(実施例7)
強誘電性液晶組成物として前述の化合物及び下記化合物を使用し、(II-A)3部、(II-B)2部、(II-C)1部、(II-F)2部、(II-G)2部、(II-N)2部、(II-P)2部、(V-B)5部、(II-AA)10部、(II-BB)3部、(II-CC)4部、(II-DD)3部、(II-EE)3部、(II-FF)5部、(II-GG)9部、(II-HH)3部、(II-JJ)11部、(II-KK)11部、(II-LL)6部、(V-D)2部、(V-E)4部、(V-F)4部、(V-G)2部、(V-H)2部の割合で混合して強誘電性液晶組成物(FLC−2)を作製した。
(Example 7)
(II-A) 3 parts, (II-B) 2 parts, (II-C) 1 part, (II-F) 2 parts, (II-A) 3 parts, (II-B) 2 parts, II-G) 2 parts, (II-N) 2 parts, (II-P) 2 parts, (VB) 5 parts, (II-AA) 10 parts, (II-BB) 3 parts, (II-CC) 4 parts, (II-DD) 3 parts, (II-EE) 3 parts, (II-FF) 5 parts, (II-GG) 9 parts, (II-HH) 3 parts, (II-JJ) 11 parts , (II-KK) 11 parts, (II-LL) 6 parts, (VD) 2 parts, (VE) 4 parts, (VF) 4 parts, (VG) 2 parts, (VH) 2 parts Thus, a ferroelectric liquid crystal composition (FLC-2) was produced.
強誘電性液晶組成物として(FLC−2)を97部、化合物群(III)の化合物として下記(III−D)を3部、化合物群(I)の化合物として(I−A)を0.3部、イルガキュア651を0.12部混合し、実施例1と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物を作製した。このようにして得られた表示素子は室温で安定なV型のスイッチングを示し、20℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は3Vと低い値を示した。また、20℃で直流電界を印加して測定したチルト角は19°と大きく良好であった。
97 parts of (FLC-2) as the ferroelectric liquid crystal composition, 3 parts of the following (III-D) as the compound of the compound group (III), and (I-A) of 0. 3 parts and 0.12 part of Irgacure 651 were mixed, and a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition was prepared in the same manner as in Example 1. The display device thus obtained exhibited stable V-type switching at room temperature, and the applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% measured at 20 ° C. was as low as 3V. Further, the tilt angle measured by applying a DC electric field at 20 ° C. was as large as 19 ° and was good.
(比較例7)
モノマー組成物として一般式(I)で表される化合物として(I-A)を含まないこと以外は実施例7と同様に、強誘電性液晶組成物として(FLC−2)を97部、(III−D)を3部、イルガキュア651を0.12部混合し、比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物を得た。実施例1と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。20℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は7Vと実施例7よりも高い電圧となっていた。また、20℃で直流電界を印加して測定したチルト角は9°と実施例7よりも小さくなり好ましくなかった。
(Comparative Example 7)
As in Example 7, except that (IA) is not included as the compound represented by the general formula (I) as the monomer composition, 97 parts of (FLC-2) as the ferroelectric liquid crystal composition, (III- 3 parts of D) and 0.12 part of Irgacure 651 were mixed to obtain a comparative polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition. In the same manner as in Example 1, the acrylate compound in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition was polymerized to produce a liquid crystal display device. The applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% measured at 20 ° C. was 7V, which was higher than that of Example 7. Further, the tilt angle measured by applying a DC electric field at 20 ° C. was 9 °, which was smaller than that of Example 7, which was not preferable.
(実施例8)
強誘電性液晶組成物として(FLC−2)を97部、化合物群(III)の化合物として下記(III−E)を3部、化合物群(I)の化合物として(I−A)を0.3部、イルガキュア651を0.12部混合し、実施例1と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物を作製した。このようにして得られた表示素子は室温で安定なV型のスイッチングを示し、20℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は2Vと低い値を示した。また、20℃で直流電界を印加して測定したチルト角は17°と大きく良好であった。
(Example 8)
97 parts of (FLC-2) as a ferroelectric liquid crystal composition, 3 parts of (III-E) below as a compound of compound group (III), and (I-A) of 0. 3 parts and 0.12 part of Irgacure 651 were mixed, and a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition was prepared in the same manner as in Example 1. The display element thus obtained exhibited stable V-type switching at room temperature, and the applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% measured at 20 ° C. was as low as 2V. Further, the tilt angle measured by applying a DC electric field at 20 ° C. was as large as 17 ° and was good.
(比較例8)
モノマー組成物として一般式(I)で表される化合物として(I-A)を含まないこと以外は実施例8と同様に、強誘電性液晶組成物として(FLC−2)を97部、(III−E)を3部、イルガキュア651を0.12部混合し、比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物を得た。実施例1と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。20℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は5Vと実施例7よりも高い電圧となっていた。また、20℃で直流電界を印加して測定したチルト角は7°と実施例8よりも小さくなり好ましくなかった。
(Comparative Example 8)
As in Example 8, except that (IA) is not included as the compound represented by the general formula (I) as the monomer composition, 97 parts of (FLC-2) as the ferroelectric liquid crystal composition, 3 parts of E) and 0.12 part of Irgacure 651 were mixed to obtain a comparative polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition. In the same manner as in Example 1, the acrylate compound in the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition was polymerized to produce a liquid crystal display device. The applied voltage (Vr50) at a transmittance of 50% measured at 20 ° C. was 5 V, which was higher than that in Example 7. Further, the tilt angle measured by applying a DC electric field at 20 ° C. was 7 °, which was smaller than that of Example 8, which was not preferable.
Claims (7)
A2は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
A3及びA6はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から18のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から17のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
A4及びA7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から9のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
kは1から40を表し、
B1、B2及びB3は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数1から10の直鎖もしくは分岐のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個もしくは2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い)、又は一般式(I−b)
A8は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)で表される基を表す。ただし、2k+1個あるB1、B2及びB3のうち前記一般式(I−b)で表される基となるものの個数は0〜3個である。)
で表される重合性化合物であって、該重合性化合物の重合物のガラス転移温度が−100℃から25℃である重合性化合物(I)と、一般式(II)
で表される液晶性化合物(II)と、一般式(III−a)
C4及びC5はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z3及びZ5はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z4は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n2は、0、1又は2を表す。ただし、n2が2を表す場合、複数あるC4及びZ4は同じであっても異なっていても良い。)、
一般式(III−b)
C7及びC8はそれぞれ独立してベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル基又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル基を表し、Z6及びZ8はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z7及びZ9それぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n3は、0、1又は2を表すが、n3が2を表す場合、複数あるC6及びZ7は同じであっても異なっていても良く、n5及びn6はそれぞれ独立して1、2又は3を表す。)
及び一般式(III−c)
6員環T1、T2及びT3はそれぞれ独立的に、
n4は0又は1の整数を表し、
Y1及びY2はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表し、
Y3は単結合、−COO−、又は−OCO−を表し、
R8は炭素原子数1から18の炭化水素基を表す。)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物(III)と、を含有することを特徴とする高分子安定化強誘電性液晶組成物。 Formula (Ia)
A 2 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are each independently an oxygen atom on the assumption that oxygen atoms are not directly bonded to each other). , —CO—, —COO— or —OCO— may be substituted, and one or two or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently substituted with a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group May be)
A 3 and A 6 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkyl group are each independently a halogen atom or carbon. Which may be substituted with an alkyl group of 1 to 17 atoms).
A 4 and A 7 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other). Each independently substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkyl group are each independently a halogen atom or a carbon atom. Which may be substituted with an alkyl group of the formula 1 to 9),
k represents 1 to 40;
B 1 , B 2 and B 3 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkyl group are The oxygen atoms may be independently substituted with oxygen atoms, —CO—, —COO—, or —OCO— as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other), or the general formula (Ib)
A 8 is a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are each independently an oxygen atom, assuming that oxygen atoms are not directly bonded to each other). , —CO—, —COO— or —OCO— may be substituted, and one or two or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently substituted with a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group Represents a group represented by: However, the number of the groups represented by the general formula (Ib) among B 1 , B 2 and B 3 that are 2k + 1 is 0 to 3. )
A polymerizable compound (I) having a glass transition temperature of −100 ° C. to 25 ° C. of the polymerized product of the polymerizable compound, and a general formula (II)
A liquid crystal compound (II) represented by the general formula (III-a)
C 4 and C 5 are each independently 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, pyridazine-3,6- Diyl group, 1,3-dioxane-2,5-diyl group, cyclohexene-1,4-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6 -Diyl group, 2,6-naphthylene group or indane-2,5-diyl group (among these groups 1,4-phenylene group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, The 2,6-naphthylene group and indan-2,5-diyl group are unsubstituted or have one fluorine atom, chlorine atom, methyl group, trifluoromethyl group or trifluoromethoxy group as a substituent. May have two or more.) Represent,
Z 3 and Z 5 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are such that oxygen atoms are not directly bonded to each other) Each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently a fluorine atom, Which may be substituted with a methyl group or an ethyl group)
Z 4 is a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, -OCH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 OCO -, - COOCH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 -, - CH = CH -, - C≡C- , -CF 2 O -, - OCF 2 -, - COO- or an -OCO-,
n 2 represents 0, 1 or 2. However, when n 2 represents 2, a plurality of C 4 and Z 4 may be the same or different. ),
Formula (III-b)
C 7 and C 8 are each independently benzene-1,2,4-triyl group, benzene-1,3,4-triyl group, benzene-1,3,5-triyl group, cyclohexane-1,2,4. -Represents a triyl group, a cyclohexane-1,3,4-triyl group or a cyclohexane-1,3,5-triyl group, Z 6 and Z 8 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms. (One or two or more methylene groups present in the alkylene group are each independently substituted with an oxygen atom, —CO—, —COO— or —OCO—, assuming that the oxygen atoms are not directly bonded to each other. And one or two or more hydrogen atoms present in the alkylene group may each independently be substituted with a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group).
Z 7 and Z 9 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2. CH 2 O -, - OCH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 OCO -, - COOCH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 -, - CH = CH-, -C≡C -, - CF 2 O - , - OCF 2 -, - COO- or an -OCO-,
n 3 represents 0, 1 or 2, but when n 3 represents 2, a plurality of C 6 and Z 7 may be the same or different, and n 5 and n 6 are each independently Represents 1, 2 or 3. )
And general formula (III-c)
6-membered rings T 1 , T 2 and T 3 are each independently
n 4 represents an integer of 0 or 1,
Y 1 and Y 2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —C≡C—, —CH═CH—. , —CF═CF—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 ═CHCH 2 CH 2 — or —CH 2 CH 2 CH = CH-
Y 3 represents a single bond, —COO—, or —OCO—,
R 8 represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms. And a polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal composition comprising at least one polymerizable compound (III) selected from the group consisting of:
又は、一般式(IV−c)
Or general formula (IV-c)
及び、一般式(V−e)
And the general formula (Ve)
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