JP2017037227A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element.
カラーフィルターを不要とするフィールドシーケンシャルフルカラー表示方式は、「赤→緑→青」と順次点灯するバックライトを用いることに特徴がある。通常のCRTや液晶ディスプレイでは、フレーム時間が16.7msであるが、フィールドシーケンシャルフルカラー表示方式では、フレーム時間が5.6msと、高速応答性が要求される。 The field sequential full-color display method that does not require a color filter is characterized by the use of a backlight that is lit in order of “red → green → blue”. In a normal CRT or liquid crystal display, the frame time is 16.7 ms, but in the field sequential full color display system, the frame time is 5.6 ms, and high-speed response is required.
高速応答性を示す指標として、τdとτrの和が挙げられる。τdは液晶の立ち下がり応答時間であり、τrは液晶の立ち上がり応答時間である。フィールドシーケンシャルフルカラー表示方式における高速応答性を満たすためには、τdとτrの和が1.5ms未満であることが望まれている。 As an index indicating high-speed response, the sum of τd and τr can be given. τd is the fall response time of the liquid crystal, and τr is the rise response time of the liquid crystal. In order to satisfy the high-speed response in the field sequential full color display method, it is desired that the sum of τd and τr is less than 1.5 ms.
現在、市場ではネマチック液晶と呼ばれる液晶材料は、テレビ、モニター、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末などのフラットパネルディスプレイにおいて一般的に利用されている。しかし、ネマチック液晶は、応答速度が約十数ミリ秒から数ミリ秒と遅いため、改善が望まれている。応答速度は液晶の回転粘性γ1、及び弾性定数に大きく影響されるため、新規化合物の開発や組成の最適化により改良が検討されているが、改善の進展が遅くなっている。これに対しスメクチック液晶を用いた強誘電性液晶(FLC)は、数百マイクロ秒の高速応答が可能である。しかし、明と暗の二状態のみであるためフルカラー表示に必要な中間階調表示には容易ではく、面積階調等の手法を用いている。 Currently, a liquid crystal material called a nematic liquid crystal in the market is generally used in flat panel displays such as televisions, monitors, mobile phones, smartphones, and tablet terminals. However, nematic liquid crystals have a response speed as low as about several tens of milliseconds to several milliseconds, and hence improvement is desired. Since the response speed is greatly influenced by the rotational viscosity γ1 of the liquid crystal and the elastic constant, improvement has been studied by developing new compounds and optimizing the composition, but the progress of the improvement is slow. On the other hand, a ferroelectric liquid crystal (FLC) using a smectic liquid crystal can respond at a high speed of several hundred microseconds. However, since there are only two states of light and dark, it is not easy to display halftones necessary for full color display, and a technique such as area gradation is used.
FLCの内、FLCとモノマーの混合物からなるPolymer Stabilized V shaped−FLC(PSV−FLC)素子は、強誘電性液晶内に微細なポリマーネットワークを形成したものであり、FLCの特長である高速応答性のほかに中間階調表示が可能であり、また耐衝撃性も従来のFLCに比較して向上している(例えば、特許文献1参照。)。 Polymer Stabilized V-shaped-FLC (PSV-FLC) element, which is composed of a mixture of FLC and monomer, forms a fine polymer network in ferroelectric liquid crystal, and is a high-speed response characteristic of FLC. In addition to the above, halftone display is possible, and the impact resistance is improved as compared with the conventional FLC (see, for example, Patent Document 1).
また、ネマチック液晶と高分子との複合材料においては、70質量%以上の重合性化合物をネマチック液晶媒体に添加すると数十マイクロ秒の高速応答が得られているが、駆動電圧が約80Vを超え実用に向かず、且つ実効の複屈折率が使用している液晶複屈折率よりも1桁以上低くなってしまうため、素子の透過率を低下させてしまっている。一方、0.3質量%以上1質量%未満の1種類以上の重合性化合物を液晶媒体に添加して、電圧を印加するか印加せずに、UV光重合により、ガラス基板界面上に重合若しくは架橋して得られる微細な突起構造物を形成させてプレチルトを主に誘起させるPS(polymer−stabilised:高分子安定化)又はPSA(polymer−sustained alignment:高分子維持配向)ディスプレイが提案されている(例えば、特許文献2〜6参照。)。しかしながら、これらの素子においても高速応答性の観点においては改良の余地があった。特に、液晶表示装置の立上がり速度の高速応答化に関しては、液晶組成物の低粘性化、高誘電率化、低弾性定数化や、プレティルト角の付与、あるいはオーバードライブ法などの駆動方法の改善等色々な手法が実用化されているが、立下がり速度に関しては、液晶組成物の低粘性化以外に有効な手法が見出されていないのが現状であり、改善が望まれていた。
In addition, in a composite material of nematic liquid crystal and polymer, a high-speed response of several tens of microseconds is obtained when 70% by mass or more of a polymerizable compound is added to the nematic liquid crystal medium, but the driving voltage exceeds about 80V. Since it is not suitable for practical use and the effective birefringence is one digit or more lower than the liquid crystal birefringence used, the transmittance of the element is lowered. On the other hand, one or more polymerizable compounds of 0.3% by mass or more and less than 1% by mass are added to the liquid crystal medium and polymerized on the glass substrate interface by UV photopolymerization with or without application of voltage. A PS (polymer-stable) or PSA (polymer-stained alignment) display that mainly induces pretilt by forming fine protrusion structures obtained by cross-linking has been proposed. (For example, refer to
さらに、突起構造やスリット電極構造を設けた配向分割を施した垂直配向モードのMVA型液晶表示装置の場合は、その基板界面に対する液晶分子のプレチルト角が基板の法線方向に対して0.5°から1°程度と極めて小さく、高い電圧を印加して液晶分子を電界に対して垂直方向に配向させる際は、ランダムな方向に液晶分子が垂直方向に配列する。そのため、液晶分子同士のドメインの配列方向のミスマッチにより、光散乱を起こす現象や液晶ドメインの再配列が起こる事に起因して印加電圧の上昇に伴って2段階に透過率が上昇するような現象が時として現れる。その結果立ち上がり応答速度が極端に遅く観測されるという問題があった。この種の問題を解決する為に考案された突起構造やスリット構造を有さない配向分割を施した負の誘電率異方性を有する液晶組成物を用いたVA−TN型の液晶表示装置においても、配向分割によって副画素領域の液晶分子の捩じれ方向が異なる場合には、各副画素領域の境界近傍で液晶分子配列の乱れを起こし、表示品位を損なうという問題があった。また、正の誘電異方性を有する配向分割を施したTN型の液晶表示装置においても、上記と同様の問題があった。さらに、一方の基板に平行配向処理、もう一方の基板に垂直配向処理を施して、さらに90°の捩じれを加えた構造を有する配向分割されたHTN型(Hybrid Twisted Nematic:ハイブリッドツイストネマティック)の液晶表示装置も考案されており、従来のTN型の液晶表示装置と比較して、応答の高速化、閾値電圧の低下などの面で性能の向上を期待できるが、HTN型の液晶表示装置も上記と同様な問題を有していた。 Further, in the case of a vertical alignment mode MVA type liquid crystal display device with alignment division provided with a protrusion structure or a slit electrode structure, the pretilt angle of liquid crystal molecules relative to the substrate interface is 0.5 with respect to the normal direction of the substrate. When the liquid crystal molecules are aligned in the direction perpendicular to the electric field by applying a high voltage, the liquid crystal molecules are aligned in a random direction in a random direction. Therefore, a phenomenon in which the transmittance increases in two steps as the applied voltage rises due to the phenomenon of light scattering due to the mismatch of the alignment direction of domains between liquid crystal molecules and the rearrangement of liquid crystal domains. Sometimes appears. As a result, there was a problem that the rising response speed was observed extremely slow. In a VA-TN type liquid crystal display device using a liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy subjected to alignment division and having no protrusion structure or slit structure devised to solve this type of problem However, when the twist directions of the liquid crystal molecules in the sub-pixel region are different due to the alignment division, there is a problem that the alignment of the liquid crystal molecules is disturbed near the boundary of each sub-pixel region and the display quality is impaired. Further, the TN liquid crystal display device subjected to orientation division having positive dielectric anisotropy has the same problem as described above. In addition, an HTN-type (Hybrid Twisted Nematic) liquid crystal having a structure in which one substrate is subjected to a parallel alignment process and the other substrate is subjected to a vertical alignment process and a twist of 90 ° is further applied. A display device has also been devised, and an improvement in performance can be expected in terms of faster response and lower threshold voltage compared to a conventional TN liquid crystal display device. Had similar problems.
本発明が解決しようとする課題は、駆動電圧の上昇を抑制し、複屈折率の低減を抑制し透過率を改善させつつ、液晶の立下り時間を改善することで、高透過率且つ高速応答性に優れ、且つ、視野角特性の改善された液晶表示装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the fall time of the liquid crystal while suppressing the increase of the driving voltage, suppressing the reduction of the birefringence and improving the transmittance, thereby improving the transmittance and the high speed response. It is an object to provide a liquid crystal display device that has excellent performance and improved viewing angle characteristics.
本発明者は、液晶組成物、及び重合性化合物を含有する重合性液晶組成物において、屈折率異方性を持ち配向機能を有するポリマーネットワークを液晶セル全体に形成させて高速応答を図り、且つ斜め視野角特性の改善を目的としてキラル化合物を用いること、重合性化合物の至適含有率及び、配向膜による液晶の配向方向の規制とポリマーネットワークの形成方向の整合性に着目し、本発明を完成するに至った。 The present inventor forms a polymer network having a refractive index anisotropy and an alignment function in the entire liquid crystal cell in a liquid crystal composition and a polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable compound, and achieves a high-speed response. Focusing on the use of chiral compounds for the purpose of improving oblique viewing angle characteristics, the optimum content of polymerizable compounds, the alignment of the alignment direction of the liquid crystal by the alignment film and the consistency of the formation direction of the polymer network, It came to be completed.
なお、斜め視野角拡大の為の手段として、TN型やHTN型、及びVA−TN型の様な捩じれた液晶分子配列を有する液晶表示装置においては、マスクラビング法や光配向法などを用いて液晶分子配列が各副画素毎に異なる捩じれ角又は捩じれ方向を有する水平又は垂直配向、あるいはハイブリッド配向となる様にすればよい。マスクラビング法を用いて配向分割する場合には、上下基板のラビング方向を考慮して、各副画素毎に上下基板間で液晶分子配列が略90°捩じれた方向にラビングを行う事により、水平配向の場合には基板の平行方向に対して、垂直配向の場合には基板の法線方向に対して所望の方向に僅かにプレチルト角が付与され、捩じれ方向を揃えることができる。一方、光配向法を用いる場合には、垂直配向光配向膜に対しては基板の法線方向に対して任意のプレチルトを与えることができるが、水平光配向膜の場合は基板に平行な方向に対して与えられるプレチルト角はほぼ0°であり、捩じれ方向が決定されない場合が多い。そこで、マスクラビング法、又はフォトマスクを用いた光配向法の何れの方法においても捩じれ方向を安定して所望の方向に揃える為には、キラル化合物の添加が必要である。マスクラビング法を用いる場合、各副画素の液晶の配向方向とポリマーネットワークの形成方向を揃え、且つ、液晶分子のドメイン間の配列方向のリバースドメインを解消する為に、ラビング時に付与されるプレチルト角に起因する捩じれ方向と同一方向の回転方向を有するキラル化合物を添加する事により、又、フォトマスクを用いた光配向法を用いる場合は、回転方向は問わないが一定方向の回転方向を有するキラル化合物を添加することにより、上記背景技術が抱える問題点を解決するに至った。 As a means for enlarging the oblique viewing angle, in a liquid crystal display device having a twisted liquid crystal molecular arrangement such as TN type, HTN type, and VA-TN type, a mask rubbing method or a photo-alignment method is used. The liquid crystal molecular alignment may be horizontal or vertical alignment having a different twist angle or twist direction for each sub-pixel, or hybrid alignment. In the case of alignment division using the mask rubbing method, the rubbing direction of the upper and lower substrates is taken into consideration, and the horizontal alignment is performed by rubbing in the direction in which the liquid crystal molecule alignment is twisted by approximately 90 ° between the upper and lower substrates for each subpixel. In the case of orientation, a slight pretilt angle is given in a desired direction with respect to the parallel direction of the substrate, and in the case of vertical orientation with respect to the normal direction of the substrate, so that the twist direction can be made uniform. On the other hand, when the photo-alignment method is used, an arbitrary pretilt can be given to the vertical alignment photo-alignment film with respect to the normal direction of the substrate, but in the case of a horizontal photo-alignment film, the direction parallel to the substrate The pretilt angle given to is approximately 0 °, and the twist direction is often not determined. Therefore, in either the mask rubbing method or the photo-alignment method using a photomask, it is necessary to add a chiral compound in order to stably align the twist direction in a desired direction. When using the mask rubbing method, the pretilt angle given during rubbing is used to align the liquid crystal alignment direction of each sub-pixel with the polymer network formation direction and eliminate the reverse domain in the alignment direction between the liquid crystal molecule domains. By adding a chiral compound having the same rotational direction as the twisting direction caused by, and when using the photo-alignment method using a photomask, the rotational direction does not matter, but the chiral direction has a constant rotational direction. By adding a compound, the inventors have solved the problems of the background art.
[1]少なくとも一方に電極を有する2枚の透明基板間に挟持した1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物中に、1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物の硬化物である重合体又は共重合体及びキラル化合物を含有し、該重合性組成物とキラル化合物と該液晶組成物の全重量中の該重合性組成物の含有量が1質量%以上40質量%未満である液晶表示素子。 [1] Polymerization containing one or more polymerizable compounds in a liquid crystal composition containing one or more liquid crystal compounds sandwiched between two transparent substrates having electrodes on at least one side A polymer or copolymer, which is a cured product of the polymerizable composition, and a chiral compound, wherein the polymerizable composition, the chiral compound, and the content of the polymerizable composition in the total weight of the liquid crystal composition are 1 mass. % Or less and less than 40% by mass of a liquid crystal display element.
[2]該液晶組成物中の該重合体又は共重合体がポリマーネットワークを形成し、透明基板上に液晶組成物を配向させるための配向層を有する前記[1]の液晶表示素子。 [2] The liquid crystal display device according to [1], wherein the polymer or copolymer in the liquid crystal composition forms a polymer network and has an alignment layer for aligning the liquid crystal composition on a transparent substrate.
[3]該ポリマーネットワークが一軸性の屈折率異方性を有し、該ポリマーネットワークの光軸方向又は配向容易軸方向と該液晶組成物の配向容易軸方向が同一方向である前記[2]の液晶表示素子。 [3] The above-mentioned [2], wherein the polymer network has uniaxial refractive index anisotropy, and the optical axis direction or the easy-orientation axis direction of the polymer network and the easy-orientation axis direction of the liquid crystal composition are the same direction. Liquid crystal display element.
[4]透明基板の法線方向に対して該液晶組成物が0〜90°のプレチルト角をなしている前記[1]〜[3]のいずれか1つの液晶表示素子。 [4] The liquid crystal display element according to any one of [1] to [3], wherein the liquid crystal composition forms a pretilt angle of 0 to 90 ° with respect to a normal direction of the transparent substrate.
[5]セル断面方向に対して少なくともセル厚の0.5%以上の厚さのポリマーネットワーク層が形成されている前記[2]〜[4]のいずれか1つの液晶表示素子。 [5] The liquid crystal display element according to any one of [2] to [4], wherein a polymer network layer having a thickness of 0.5% or more of the cell thickness is formed in the cell cross-sectional direction.
[6]透明基板の法線方向又は水平方向に対して該ポリマーネットワークの光軸方向又は配向容易軸方向が0.1〜30.0°のプレチルト角をなしている前記[2]〜[5]のいずれか1つの液晶表示素子。 [6] The above [2] to [5], wherein the optical axis direction or the easy axis direction of the polymer network forms a pretilt angle of 0.1 to 30.0 ° with respect to the normal direction or horizontal direction of the transparent substrate. Any one liquid crystal display element.
[7]重合性化合物として、下記一般式(P)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を含有する前記[1]〜[6]のいずれか1つの液晶表示素子。 [7] The liquid crystal display element according to any one of [1] to [6], wherein the polymerizable compound contains one or more compounds selected from compounds represented by the following general formula (P).
(式中、Zp1は、フッ素原子、シアノ基、水素原子、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルキル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルコキシ基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルケニル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルケニルオキシ基又は−Spp2−Rp2を表し、
Rp1及びRp2はそれぞれ独立して以下の式(R−I)から式(R−IX):
(In the formula, Z p1 is a fluorine atom, a cyano group, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, or a hydrogen atom in which a hydrogen atom is substituted. A good alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, a alkenyl group having 1 to 15 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and 1 to 1 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a
R p1 and R p2 are each independently the following formulas (R-I) to (R-IX):
のいずれかを表し、前記式(R−I)〜(R−IX)中、R2〜R6はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基または炭素原子数1〜5個のハロゲン化アルキル基であり、Wは単結合、−O−またはメチレン基であり、Tは単結合または−COO−であり、p、tおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2を表し、
Spp1及びSpp2はスペーサー基を表し、Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは1〜11の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し
Lp1及びLp2はそれぞれ独立して、単結合、−O−、−S−、−CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−C2H4−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH2−、−CH2OCOO−、−OCH2CH2O−、−CO−NRa−、−NRa−CO−、−SCH2−、−CH2S−、−CH=CRa−COO−、−CH=CRa−OCO−、−COO−CRa=CH−、−OCO−CRa=CH−、−COO−CRa=CH−COO−、−COO−CRa=CH−OCO−、−OCO−CRa=CH−COO−、−OCO−CRa=CH−OCO−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF2−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−又は−C≡C−(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)を表し、
Mp2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、Mp2は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は−Rp1で置換されていても良く、
Mp1は以下の式(i−11)〜(ix−11):
In the formulas (RI) to (R-IX), R 2 to R 6 are independently of each other a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 1 to 5 halogenated alkyl groups, W is a single bond, —O— or a methylene group, T is a single bond or —COO—, p, t and q are each independently 0,
Sp p1 and Sp p2 each represent a spacer group, and Sp p1 and Sp p2 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O— (CH 2 ) s — (wherein s is L 1 represents an integer of 1 to 11, and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring.) L p1 and L p2 each independently represent a single bond, —O—, —S—, —CH 2 —, -OCH 2 -, - CH 2 O -, - CO -, - C 2 H 4 -, - COO -, - OCO -, - OCOOCH 2 -, -
M p2 represents 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, anthracene-2,6-diyl group, phenanthrene-2,7-diyl group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2, 5-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, indane-2,5-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,3-dioxane-2,5 -Represents a diyl group, but M p2 is unsubstituted or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a carbon atom May be substituted with a halogenated alkoxy group of formulas 1 to 12, a halogen atom, a cyano group, a nitro group or —R p1 ;
M p1 represents the following formulas (i-11) to (ix-11):
(式中、★でSpp1と結合し、★★でLp1若しくはLp2と結合する。)のいずれかを表し、
Mp3は以下の式(i−13)〜(ix−13):
(In the formula, it binds to Sp p1 with ★ and binds to L p1 or L p2 with ★★),
M p3 represents the following formulas (i-13) to (ix-13):
(式中、★でZp1と結合し、★★でLp2と結合する。)のいずれかを表し、
mp2〜mp4はそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表し、mp1及びmp5はそれぞれ独立して1、2又は3を表すが、Zp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Lp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Mp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよい。)
[8]液晶組成物として、下記一般式(LC)で表される液晶化合物を含有する前記[1]〜[7]のいずれか1つの液晶表示素子。
(In the formula, it binds to Z p1 with ★ and binds to L p2 with ★★),
m p2 to m p4 each independently represents 0, 1, 2 or 3, and m p1 and m p5 each independently represent 1, 2 or 3, but when a plurality of Z p1 are present, May be the same or different. When a plurality of R p1 are present, they may be the same or different. When a plurality of R p2 are present, they may be the same. They may be different, they may be the same or different when multiple Sp p1 are present, and they may be the same or different when multiple Sp p2 are present, When a plurality of L p1 are present, they may be the same or different, and when a plurality of M p2 are present, they may be the same or different. )
[8] The liquid crystal display element according to any one of [1] to [7], which contains a liquid crystal compound represented by the following general formula (LC) as a liquid crystal composition.
(一般式(LC)中、RLCは、炭素原子数1〜15のアルキル基を表す。該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−又は−C≡C−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。ALC1及びALC2は、それぞれ独立して、下記の基(a)、基(b)及び基(c)からなる群より選ばれる基を表す。
(a)トランス−1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は酸素原子又は硫黄原子で置換されていてもよい。)、
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個のCH基又は隣接していない2個以上のCH基は窒素原子で置換されていてもよい。)、
(c)1,4−ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン−2,6−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、又はクロマン−2,6−ジイル基。
(In the general formula (LC), R LC represents an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms. One or two or more CH 2 groups in the alkyl group are not directly adjacent to each other. -O-, -CH = CH-, -CO-, -OCO-, -COO- or -C≡C- may be substituted, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group may be optionally substituted A LC1 and A LC2 each independently represents a group selected from the group consisting of the following groups (a), (b) and (c).
(A) trans-1,4-cyclohexylene group (one CH 2 group present in this group or two or more CH 2 groups not adjacent to each other may be substituted with an oxygen atom or a sulfur atom) ),
(B) 1,4-phenylene group (one CH group present in this group or two or more non-adjacent CH groups may be substituted with a nitrogen atom),
(C) 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2 , 6-diyl group or chroman-2,6-diyl group.
前記の基(a)、基(b)又は基(c)に含まれる1つ又は2つ以上の水素原子はそれぞれ、フッ素原子、塩素原子、−CF3又は−OCF3で置換されていてもよい。
ZLCは単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表す。
YLCは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、及び炭素原子数1〜15のアルキル基を表す。該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよい。
aは1〜4の整数を表す。aが2、3又は4を表し、一般式(LC)中にALC1が複数存在する場合、複数存在するALC1は、同一であっても異なっていてもよく、ZLCが複数存在する場合、複数存在するZLCは、同一であっても異なっていてもよい。)
[9]セル構造がVA−TN型、TN型、HTN型である前記[1]〜[8]のいずれか1つの液晶表示素子。
One or two or more hydrogen atoms contained in the group (a), group (b) or group (c) may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, —CF 3 or —OCF 3 , respectively. Good.
Z LC is a single bond, —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, —COO— or —OCO— is represented.
Y LC represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, and an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms. One or more CH 2 groups in the alkyl group may be —O—, —CH═CH—, —CO—, —OCO—, —COO—, —C, so that the oxygen atom is not directly adjacent. ≡C—, —CF 2 O—, —OCF 2 — may be substituted, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group may be optionally substituted with a halogen atom.
a represents an integer of 1 to 4. When a represents 2, 3 or 4, and there are a plurality of ALC1s in the general formula (LC), the plurality of ALC1s may be the same or different, and there are a plurality of ZLCs A plurality of Z LCs may be the same or different. )
[9] The liquid crystal display element according to any one of [1] to [8], wherein the cell structure is VA-TN type, TN type, or HTN type.
[10]2つの方向に配向分割された隣接する副画素の液晶配向方位が略180°異なり、4方向に配向分割された隣接する副画素の液晶配向方位が略90°ずつ異なる前記[1]〜[9]のいずれか1つの液晶表示素子。 [10] The liquid crystal alignment azimuth of adjacent subpixels divided in two directions is approximately 180 °, and the liquid crystal alignment azimuth of adjacent subpixels divided in four directions is approximately 90 ° different from each other. [1] Any one liquid crystal display element of [9].
[11]少なくとも一方に電極を有する2枚の透明基板間に挟持した1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物と、1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物の硬化物である重合体又は共重合体及びキラル化合物を含有し、該重合性組成物とキラル化合物と該液晶組成物の全重量中の該重合性組成物の含有量が1質量%以上40質量%未満である組成物中の重合性化合物を、エネルギー線を照射することにより重合してなる液晶表示素子。 [11] A liquid crystal composition containing one or more liquid crystal compounds sandwiched between two transparent substrates having an electrode on at least one side, and a polymerizability containing one or more polymerizable compounds A polymer or copolymer that is a cured product of the composition and a chiral compound are contained, and the content of the polymerizable composition in the total weight of the polymerizable composition, the chiral compound, and the liquid crystal composition is 1% by mass. The liquid crystal display element formed by superposing | polymerizing the polymeric compound in the composition which is less than 40 mass% above by irradiating an energy ray.
[12]該組成物中の重合性化合物を、−50℃〜30℃の温度にてエネルギー線を照射することにより重合してなる前記[11]の液晶表示素子。 [12] The liquid crystal display element according to [11], wherein the polymerizable compound in the composition is polymerized by irradiating energy rays at a temperature of −50 ° C. to 30 ° C.
[13]該組成物中の重合性化合物を、エネルギー線照射前の透明基板の法線方向又は水平方向に対するプレチルト角が0.1〜30.0°になるような電圧を印加しながらエネルギー線を照射することにより重合してなる前記[11]又は[12]の液晶表示素子。 [13] While applying a voltage such that the pretilt angle with respect to the normal direction or the horizontal direction of the transparent substrate before irradiation with energy rays is 0.1 to 30.0 °, the polymerizable compound in the composition is irradiated with energy rays. The liquid crystal display element according to the above [11] or [12], which is polymerized by irradiating.
本発明によれば、駆動電圧の上昇を抑制し、複屈折率の低減を抑制し透過率を改善させつつ、液晶の立下り時間を改善することで、高透過率且つ高速応答性に優れ、且つ視野角特性の改善された液晶表示装置を提供する事である。 According to the present invention, the rise in driving voltage is suppressed, the reduction in birefringence is suppressed and the transmittance is improved, and the fall time of the liquid crystal is improved. It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device with improved viewing angle characteristics.
<液晶組成物>
[液晶化合物]
本発明に用いられる液晶組成物としては、一般式(LC)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
<Liquid crystal composition>
[Liquid Crystal Compound]
The liquid crystal composition used in the present invention preferably contains a liquid crystal compound represented by the general formula (LC).
一般式(LC)中、RLCは、炭素原子数1〜15のアルキル基を表す。該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−又は−C≡C−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。RLCのアルキル基は、それぞれ分岐鎖状の基であってもよく、直鎖状の基であってもよいが、直鎖状の基であることが好ましい。 In the general formula (LC), R LC represents an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms. One or more CH 2 groups in the alkyl group may be —O—, —CH═CH—, —CO—, —OCO—, —COO— or —C, so that the oxygen atoms are not directly adjacent. ≡C— may be substituted, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group may be optionally substituted with a halogen atom. Alkyl group R LC may be respectively branched chain groups, may be straight chain groups, but is preferably a linear group.
一般式(LC)中、ALC1及びALC2は、それぞれ独立して、下記の基(a)、基(b)及び基(c)からなる群より選ばれる基を表す。
(a)トランス−1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は酸素原子又は硫黄原子で置換されていてもよい。)、
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個のCH基又は隣接していない2個以上のCH基は窒素原子で置換されていてもよい。)、
(c)1,4−ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン−2,6−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、又はクロマン−2,6−ジイル基。
In the general formula (LC), A LC1 and A LC2 each independently represent a group selected from the group consisting of the following group (a), group (b) and group (c).
(A) trans-1,4-cyclohexylene group (one CH 2 group present in this group or two or more CH 2 groups not adjacent to each other may be substituted with an oxygen atom or a sulfur atom) ),
(B) 1,4-phenylene group (one CH group present in this group or two or more non-adjacent CH groups may be substituted with a nitrogen atom),
(C) 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2 , 6-diyl group or chroman-2,6-diyl group.
前記の基(a)、基(b)又は基(c)に含まれる1つ又は2つ以上の水素原子はそれぞれ、フッ素原子、塩素原子、−CF3又は−OCF3で置換されていてもよい。 One or two or more hydrogen atoms contained in the group (a), group (b) or group (c) may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, —CF 3 or —OCF 3 , respectively. Good.
一般式(LC)中、ZLCは単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表す。 In the general formula (LC), Z LC is a single bond, —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —. , -CH 2 O -, - OCF 2 -, - CF 2 O -, - COO- or an -OCO-.
一般式(LC)中、YLCは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、及び炭素原子数1〜15のアルキル基を表す。該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよい。 In general formula (LC), YLC represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, and an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms. One or more CH 2 groups in the alkyl group may be —O—, —CH═CH—, —CO—, —OCO—, —COO—, —C, so that the oxygen atom is not directly adjacent. ≡C—, —CF 2 O—, —OCF 2 — may be substituted, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group may be optionally substituted with a halogen atom.
一般式(LC)中、aは1〜4の整数を表す。aが2、3又は4を表し、一般式(LC)中にALC1が複数存在する場合、複数存在するALC1は、同一であっても異なっていてもよく、ZLCが複数存在する場合、複数存在するZLCは、同一であっても異なっていてもよい。 In general formula (LC), a represents an integer of 1 to 4. When a represents 2, 3 or 4, and there are a plurality of ALC1s in the general formula (LC), the plurality of ALC1s may be the same or different, and there are a plurality of ZLCs A plurality of Z LCs may be the same or different.
前記一般式(LC)で表される化合物は、下記一般式(LC1)及び一般式(LC2)で表される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物であることが好ましい。 The compound represented by the general formula (LC) is preferably one or more compounds selected from the group of compounds represented by the following general formula (LC1) and general formula (LC2).
一般式(LC1)又は(LC2)中、RLC11及びRLC21は、それぞれ独立して炭素原子数1〜15のアルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−又は−C≡C−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよい。一般式(LC1)又は(LC2)で表わされる化合物としては、RLC11及びRLC21は、それぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましく、直鎖状であることが更に好ましく、アルケニル基としては下記構造を表すことが最も好ましい。 In general formula (LC1) or (LC2), R LC11 and R LC21 each independently represents an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, and one or more CH 2 groups in the alkyl group are One of the alkyl groups may be substituted with —O—, —CH═CH—, —CO—, —OCO—, —COO— or —C≡C— so that the oxygen atoms are not directly adjacent. Alternatively, two or more hydrogen atoms may be optionally substituted with a halogen atom. As the compound represented by the general formula (LC1) or (LC2), R LC11 and R LC21 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or the number of carbon atoms. An alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are more preferable, and is further linear. The alkenyl group preferably represents the following structure.
(式中、環構造へは右端で結合するものとする。)
一般式(LC1)又は(LC2)中、ALC11及びALC21はそれぞれ独立して下記の何れかの構造を表す。該構造中、シクロヘキシレン基中の1つ又は2つ以上のCH2基は酸素原子で置換されていてもよく、1,4−フェニレン基中の1つ又は2つ以上のCH基は窒素原子で置換されていてもよく、また、該構造中の1つ又は2つ以上の水素原子はフッ素原子、塩素原子、−CF3又は−OCF3で置換されていてもよい。
(In the formula, it shall be bonded to the ring structure at the right end.)
In general formula (LC1) or (LC2), A LC11 and A LC21 each independently represent any one of the following structures. In the structure, one or more CH 2 groups in the cyclohexylene group may be substituted with an oxygen atom, and one or more CH groups in the 1,4-phenylene group are nitrogen atoms. And one or more hydrogen atoms in the structure may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, —CF 3 or —OCF 3 .
一般式(LC1)又は(LC2)で表わされる化合物としては、ALC11及びALC21はそれぞれ独立して下記の何れかの構造が好ましい。 As the compound represented by the general formula (LC1) or (LC2), ALC11 and ALC21 each independently preferably have one of the following structures.
一般式(LC1)又は(LC2)中、XLC11、XLC12、XLC21〜XLC23は、それぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−CF3又は−OCF3を表し、YLC11及びYLC21はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、シアノ基、−CF3、−OCH2F、−OCHF2又は−OCF3を表す。一般式(LC1)又は(LC2)で表わされる化合物としては、YLC11及びYLC21は、それぞれ独立してフッ素原子、シアノ基、−CF3又は−OCF3が好ましく、フッ素原子又は−OCF3がより好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 In the general formula (LC1) or (LC2), X LC11, X LC12, X LC21 ~X LC23 are each independently a hydrogen atom, a chlorine atom, a fluorine atom, a -CF 3 or -OCF 3, Y LC11 and Y LC21 each independently represents a hydrogen atom, a chlorine atom, a fluorine atom, a cyano group, —CF 3 , —OCH 2 F, —OCHF 2 or —OCF 3 . As the compound represented by the general formula (LC1) or (LC2), Y LC11 and Y LC21 are each independently preferably a fluorine atom, a cyano group, —CF 3 or —OCF 3 , and a fluorine atom or —OCF 3 is More preferred is a fluorine atom.
一般式(LC1)又は(LC2)中、ZLC11及びZLC21は、それぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表す。一般式(LC1)又は(LC2)で表わされる化合物としては、ZLC11及びZLC21は、それぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−が好ましく、単結合、−CH2CH2−、−OCH2−、−OCF2−又は−CF2O−がより好ましく、単結合、−OCH2−又は−CF2O−が更に好ましい。 In general formula (LC1) or (LC2), Z LC11 and Z LC21 each independently represent a single bond, —CH═CH—, —CF═CF— , —C≡C— , —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, —COO— or —OCO— is represented. As the compound represented by the general formula (LC1) or (LC2), Z LC11 and Z LC21 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —COO— , —OCO— , —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 — or —CF 2 O— is preferred, and a single bond, —CH 2 CH 2 —, —OCH 2 —, —OCF 2 — or —CF 2 O— is more preferred, and a single bond , —OCH 2 — or —CF 2 O— is more preferable.
一般式(LC1)又は(LC2)中、mLC11及びmLC21は、それぞれ独立して1〜4の整数を表す。一般式(LC1)又は(LC2)で表わされる化合物としては、mLC11及びmLC21は、それぞれ独立して1、2又は3が好ましく、低温での保存安定性、応答速度を重視する場合には1又は2がより好ましく、ネマチック相上限温度の上限値を改善する場合には2又は3がより好ましい。一般式(LC1)又は(LC2)中に、ALC11、ALC21、ZLC11及びZLC21が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。 In general formula (LC1) or (LC2), m LC11 and m LC21 each independently represent an integer of 1 to 4. As the compound represented by the general formula (LC1) or (LC2), mLC11 and mLC21 are preferably independently 1, 2 or 3, respectively, and when importance is attached to storage stability at low temperature and response speed. 1 or 2 is more preferable, and 2 or 3 is more preferable when improving the upper limit of the nematic phase upper limit temperature. When a plurality of A LC11 , A LC21 , Z LC11 and Z LC21 are present in the general formula (LC1) or (LC2), they may be the same or different.
一般式(LC1)で表わされる化合物としては、下記一般式(LC1−a)から一般式(LC1−c)で表される化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物であることが好ましい。 The compound represented by the general formula (LC1) is one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (LC1-a) to general formula (LC1-c). Is preferred.
一般式(LC1−a)〜(LC1−c)中、RLC11、YLC11、XLC11及びXLC12はそれぞれ独立して前記一般式(LC1)におけるRLC11、YLC11、XLC11及びXLC12と同じ意味を表す。一般式(LC1−a)から一般式(LC1−c)で表される化合物としては、RLC11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。また、XLC11及びXLC12はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましく、YLC11はそれぞれ独立してフッ素原子、−CF3又は−OCF3が好ましい。 In the general formula (LC1-a) ~ (LC1 -c), and R LC11, Y LC11, X LC11 and X LC12 R LC11 is in formula each independently (LC1), Y LC11, X LC11 and X LC12 Represents the same meaning. As the compounds represented by formulas (LC1-a) to (LC1-c), R LC11 is independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, An alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are more preferable. Further, preferably a hydrogen atom or a fluorine atom X LC11 and X LC12 each independently, Y LC11 each independently a fluorine atom, -CF 3 or -OCF 3 are preferred.
一般式(LC1−a)〜(LC1−c)中、ALC1a1、ALC1a2及びALC1b1は、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表す。また、一般式(LC1−a)〜(LC1−c)中、XLC1b1、XLC1b2、XLC1c1〜XLC1c4はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−CF3又は−OCF3を表す。一般式(LC1−a)から一般式(LC1−c)で表される化合物としては、XLC1b1、XLC1b2、XLC1c1〜XLC1c4はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。 In general formulas (LC1-a) to (LC1-c), A LC1a1 , ALC1a2 and ALC1b1 are trans-1,4-cyclohexylene group, tetrahydropyran-2,5-diyl group, 1,3-dioxane. Represents a -2,5-diyl group. Further, in the general formula (LC1-a) ~ (LC1 -c), X LC1b1, X LC1b2, X LC1c1 ~X LC1c4 are each independently a hydrogen atom, a chlorine atom, a fluorine atom, a -CF 3 or -OCF 3 Represent. As a compound represented by general formula (LC1-a) to general formula (LC1-c), XLC1b1 , XLC1b2 , and XLC1c1 to XLC1c4 are each independently preferably a hydrogen atom or a fluorine atom.
また、一般式(LC1)は、下記一般式(LC1−d)から一般式(LC1−p)で表される化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物であることも好ましい。 Moreover, it is also preferable that general formula (LC1) is 1 type, or 2 or more types of compounds chosen from the group which consists of a compound represented by the following general formula (LC1-d) to general formula (LC1-p).
一般式(LC1−d)〜(LC1−p)中、RLC11、YLC11、XLC11及びXLC12はそれぞれ独立して前記一般式(LC1)におけるRLC11、YLC11、XLC11及びXLC12と同じ意味を表す。一般式(LC1−d)〜(LC1−p)で表わされる化合物としては、RLC11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。また、XLC11及びXLC12はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。YLC11はそれぞれ独立してフッ素原子、−CF3又は−OCF3が好ましい。 In the general formula (LC1-d) ~ (LC1 -p), and R LC11, Y LC11, X LC11 and X LC12 R LC11 is in formula each independently (LC1), Y LC11, X LC11 and X LC12 Represents the same meaning. As the compounds represented by the general formulas (LC1-d) to (LC1-p), R LC11 is independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or the number of carbon atoms. An alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are more preferable. Further, X LC11 and X LC12 is preferably a hydrogen atom or a fluorine atom independently. Y LC11 is preferably each independently a fluorine atom, —CF 3 or —OCF 3 .
一般式(LC1−d)〜(LC1−p)中、ALC1d1、ALC1f1、ALC1g1、ALC1j1、ALC1k1、ALC1k2、ALC1m1〜ALC1m3はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表す。 In general formulas (LC1-d) to (LC1-p), ALC1d1 , ALC1f1 , ALC1g1 , ALC1j1 , ALC1k1 , ALC1k2 , ALC1m1 to ALC1m3 are each independently a 1,4-phenylene group , Trans-1,4-cyclohexylene group, tetrahydropyran-2,5-diyl group, or 1,3-dioxane-2,5-diyl group.
一般式(LC1−d)〜(LC1−p)中、XLC1d1、XLC1d2、XLC1f1、XLC1f2、XLC1g1、XLC1g2、XLC1h1、XLC1h2、XLC1i1、XLC1i2、XLC1j1〜XLC1j4、XLC1k1、XLC1k2、XLC1m1及びXLC1m2はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−CF3又は−OCF3を表す。一般式(LC1−d)〜(LC1−m)で表わされる化合物としては、XLC1d1〜XLC1m2はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。 In the general formula (LC1-d) ~ (LC1 -p), X LC1d1, X LC1d2, X LC1f1, X LC1f2, X LC1g1, X LC1g2, X LC1h1, X LC1h2, X LC1i1, X LC1i2, X LC1j1 ~X LC1j4 , XLC1k1 , XLC1k2 , XLC1m1 and XLC1m2 each independently represent a hydrogen atom, a chlorine atom, a fluorine atom, —CF 3 or —OCF 3 . As the compounds represented by the general formulas (LC1-d) to (LC1-m), X LC1d1 to X LC1m2 are each independently preferably a hydrogen atom or a fluorine atom.
一般式(LC1−d)〜(LC1−p)中、ZLC1d1、ZLC1e1、ZLC1j1、ZLC1k1、ZLC1m1はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表す。一般式(LC1−d)〜(LC1−p)で表わされる化合物としては、ZLC1d1〜ZLC1m1はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−CF2O−又は−OCH2−が好ましい。 In the general formulas (LC1-d) to (LC1-p), Z LC1d1 , Z LC1e1 , Z LC1j1 , Z LC1k1 , Z LC1m1 are each independently a single bond, —CH═CH—, —CF═CF— , — C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, —COO— or —OCO— Represent. As the compounds represented by the general formulas (LC1-d) to (LC1-p), ZLC1d1 to ZLC1m1 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —CF 2 O— or —OCH 2 — is preferred.
一般式(LC1−d)〜(LC1−p)で表わされる化合物としては、下記一般式(LC1−1)から一般式(LC1−45)で表される化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物であることが好ましい。一般式(LC1−1)から一般式(LC1−45)中、RLC11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基を表す。 As the compounds represented by the general formulas (LC1-d) to (LC1-p), one selected from the group consisting of compounds represented by the following general formulas (LC1-1) to (LC1-45) or Two or more compounds are preferred. In general formula (LC1-1) to general formula (LC1-45), R LC11 independently represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
一般式(LC2)は、下記一般式(LC2−a)から一般式(LC2−g)で表される化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物であることが好ましい。 The general formula (LC2) is preferably one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (LC2-a) to general formula (LC2-g).
一般式(LC2−a)〜(LC2−g)中、RLC21、YLC21、XLC21〜XLC23はそれぞれ独立して前記一般式(LC2)におけるRLC21、YLC21、XLC21〜XLC23と同じ意味を表す。一般式(LC2−a)〜(LC2−g)で表わされる化合物としては、RLC21はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。また、XLC21〜XLC23はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましく、YLC21はそれぞれ独立してフッ素原子、−CF3又は−OCF3が好ましい。 In the general formulas (LC2-a) to (LC2-g), R LC21 , Y LC21 , X LC21 to X LC23 are each independently R LC21 , Y LC21 , X LC21 to X LC23 in the general formula (LC2). Represents the same meaning. As the compounds represented by the general formulas (LC2-a) to (LC2-g), R LC21 is independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or the number of carbon atoms. An alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are more preferable. X LC21 to X LC23 are each independently preferably a hydrogen atom or a fluorine atom, and Y LC21 is independently preferably a fluorine atom, —CF 3 or —OCF 3 .
一般式(LC2−a)〜(LC2−g)中、XLC2d1〜XLC2d4、XLC2e1〜XLC2e4、XLC2f1〜XLC2f4及びXLC2g1〜XLC2g4はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−CF3又は−OCF3を表す。一般式(LC2−a)〜(LC2−g)で表わされる化合物としては、XLC2d1〜XLC2g4はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。 In general formulas (LC2-a) to (LC2-g), XLC2d1 to XLC2d4 , XLC2e1 to XLC2e4 , XLC2f1 to XLC2f4 and XLC2g1 to XLC2g4 are each independently a hydrogen atom, chlorine atom, fluorine Represents an atom, —CF 3 or —OCF 3 ; As the compounds represented by the general formulas (LC2-a) to (LC2-g), X LC2d1 to X LC2g4 are each independently preferably a hydrogen atom or a fluorine atom.
一般式(LC2−a)〜(LC2−g)中、ZLC2a1、ZLC2b1、ZLC2c1、ZLC2d1、ZLC2e1、ZLC2f1及びZLC2g1はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表す。一般式(LC2−a)〜(LC2−g)で表わされる化合物としては、ZLC2a1〜ZLC2g4はそれぞれ独立して−CF2O−又は−OCH2−が好ましい。 In general formulas (LC2-a) to (LC2-g), Z LC2a1 , Z LC2b1 , Z LC2c1 , Z LC2d1 , Z LC2e1 , Z LC2f1 and Z LC2g1 are each independently a single bond, —CH═CH—, — CF═CF—, —C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, —COO -Or -OCO- is represented. Examples of the compound represented by the general formula (LC2-a) ~ (LC2 -g), Z LC2a1 ~Z LC2g4 each independently -CF 2 O-or -OCH 2 - is preferred.
前記一般式(LC)で表される化合物は、下記一般式(LC3)〜一般式(LC5)で表される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物であることも好ましい。 The compound represented by the general formula (LC) is also preferably one or two or more compounds selected from the group of compounds represented by the following general formula (LC3) to general formula (LC5).
(式中、RLC31、RLC32、RLC41、RLC42、RLC51及びRLC52はそれぞれ独立して炭素原子数1〜15のアルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の−CH2−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−又は−C≡C−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよく、ALC31、ALC32、ALC41、ALC42、ALC51及びALC52はそれぞれ独立して下記の何れかの構造 (Wherein represents R LC31, R LC32, R LC41 , R LC42, alkyl groups R LC51 and R LC52 is 1-15 carbon atoms independently, one in the alkyl group or two or more —CH 2 — may be substituted with —O—, —CH═CH—, —CO—, —OCO—, —COO— or —C≡C— so that the oxygen atom is not directly adjacent. one or more hydrogen atoms in the group may be optionally substituted by a halogen atom, a LC31, a LC32, a LC41, a LC42, a LC51 and a LC52 each independently any of the following Structure
(該構造中シクロヘキシレン基中の1つ又は2つ以上の−CH2−は酸素原子で置換されていてもよく、1,4−フェニレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は窒素原子で置換されていてもよく、また、該構造中の1つ又は2つ以上の水素原子はフッ素原子、塩素原子、−CF3又は−OCF3で置換されていてもよい。)のいずれかを表し、ZLC31、ZLC32、ZLC41、ZLC42、ZLC51及びZLC51はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−COO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表し、Z5は−CH2−又は酸素原子を表し、XLC41は水素原子又はフッ素原子を表し、mLC31、mLC32、mLC41、mLC42、mLC51及びmLC52はそれぞれ独立して0〜3を表し、mLC31+mLC32、mLC41+mLC42及びmLC51+mLC52は1、2又は3であり、ALC31〜ALC52、ZLC31〜ZLC52が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)
で表される化合物からなる群より選ばれる化合物を一種又は二種以上含むことが好ましい。
(In the structure, one or more —CH 2 — in the cyclohexylene group may be substituted with an oxygen atom, and one or more —CH— in the 1,4-phenylene group is Any one of which may be substituted with a nitrogen atom, and one or more hydrogen atoms in the structure may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, —CF 3 or —OCF 3 ). indicates whether, Z LC31, Z LC32, Z LC41, Z LC42, Z LC51 and Z LC51 each independently represent a single bond, -CH = CH -, - C≡C -, -
It is preferable that 1 type, or 2 or more types of compounds chosen from the group which consists of a compound represented by these are included.
RLC31〜RLC52は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、アルケニル基としては下記構造を表すことが最も好ましく、 R LC31 to R LC52 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms. Most preferably,
(式中、環構造へは右端で結合するものとする。)
ALC31〜ALC52はそれぞれ独立して下記の構造が好ましく、
(In the formula, it shall be bonded to the ring structure at the right end.)
A LC31 to A LC52 each independently preferably have the following structure:
ZLC31〜ZLC51はそれぞれ独立して単結合、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CF2O−、−OCF2−又は−OCH2−が好ましい。 Z LC31 to Z LC51 are each independently a single bond, —CH 2 O—, —COO—, —OCO— , —CH 2 CH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 — or —OCH 2 —. preferable.
一般式(LC3)、一般式(LC4)、及び一般式(LC5)で表される化合物として、一般式(LC3−1)、一般式(LC4−1)、及び一般式(LC5−1) As a compound represented by General Formula (LC3), General Formula (LC4), and General Formula (LC5), General Formula (LC3-1), General Formula (LC4-1), and General Formula (LC5-1)
(式中、R31〜R33は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、R41〜R43は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Z31〜Z33は単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表し、X41は水素原子又はフッ素原子を表し、Z34は−CH2−又は酸素原子を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を少なくとも1種含有することが好ましい。 Wherein R 31 to R 33 are alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 8 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, or alkenyloxy groups having 2 to 8 carbon atoms. R 41 to R 43 represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms. Z 31 to Z 33 are a single bond, —CH═CH—, —C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —COO—, —OCO—, —OCH 2 —. , —CH 2 O—, —OCF 2 — or —CF 2 O—, X 41 represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and Z 34 represents —CH 2 — or an oxygen atom. It is preferable to contain at least one compound selected from the group .
一般式(LC3−1)〜一般式(LC5−1)において、R31〜R33は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2のアルケニル基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数3のアルキル基を表すことが特に好ましい。 In General Formula (LC3-1) to General Formula (LC5-1), R 31 to R 33 are each an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Represents an alkoxy group or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and an alkyl having 2 to 5 carbon atoms More preferably, it represents a group or an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 3 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 carbon atoms, and an alkyl group having 3 carbon atoms. It is particularly preferred to represent.
R41〜R43は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数1〜5のアルキル基あるいは炭素原子数1〜5のアルコキシ基、又は炭素原子数4〜8のアルケニル基あるいは炭素原子数3〜8のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数1〜3のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数3のアルキル基又は炭素原子数2のアルコキシ基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数2のアルコキシ基を表すことが特に好ましい。 R 41 to R 43 represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms, It preferably represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 8 carbon atoms. More preferably, it represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably represents an alkyl group having 3 carbon atoms or an alkoxy group having 2 carbon atoms, and has 2 carbon atoms. It is particularly preferred to represent an alkoxy group.
Z31〜Z33は単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表すが、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表すことが好ましく、単結合又は−CH2O−を表すことがより好ましい。 Z 31 to Z 33 are a single bond, —CH═CH—, —C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —COO—, —OCO—, —OCH 2 —, — CH 2 O—, —OCF 2 — or —CF 2 O— represents a single bond, —CH 2 CH 2 —, —COO—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 — or — It preferably represents CF 2 O—, and more preferably represents a single bond or —CH 2 O—.
液晶組成物において、一般式(LC3−1)、一般式(LC4−1)、及び一般式(LC5−1)で表される化合物群から選ばれる化合物を5質量%〜50質量%含有することが好ましく、5質量%〜40質量%含有することが好ましく、5質量%〜30質量%含有することがより好ましく、8質量%〜27質量%含有することがより好ましく、10質量%〜25質量%含有することがさらに好ましい。 The liquid crystal composition contains 5% by mass to 50% by mass of a compound selected from the group of compounds represented by General Formula (LC3-1), General Formula (LC4-1), and General Formula (LC5-1). It is preferable to contain 5% to 40% by weight, more preferably 5% to 30% by weight, more preferably 8% to 27% by weight, and more preferably 10% to 25% by weight. % Content is more preferable.
一般式(LC3−1)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(LC3−11)〜一般式(LC3−15)で表される化合物が好ましい。 Specifically, the compound represented by the general formula (LC3-1) is preferably a compound represented by the following general formula (LC3-11) to general formula (LC3-15).
(式中、R31は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R41aは炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
一般式(LC4−1)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(LC4−11)〜一般式(LC4−14)で表される化合物が好ましい。
(In the formula, R 31 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 41a represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
Specifically, the compound represented by the general formula (LC4-1) is preferably a compound represented by the following general formula (LC4-11) to general formula (LC4-14).
(式中、R32は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R42aは炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、X41は水素原子又はフッ素原子を表す。)
一般式(LC5−1)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(LC5−11)〜一般式(LC5−14)で表される化合物が好ましい。
(In the formula, R 32 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 42a represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and X 41 represents a hydrogen atom or Represents a fluorine atom.)
Specifically, the compound represented by the general formula (LC5-1) is preferably a compound represented by the following general formula (LC5-11) to general formula (LC5-14).
(式中、R33は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R43aは炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、Z34は−CH2−又は酸素原子を表す。)
一般式(LC3−11)、一般式(LC3−13)、一般式(LC4−11)、一般式(LC4−13)、一般式(LC5−11)、及び一般式(LC5−13)において、R31〜R33は、一般式(LC3−1)〜一般式(LC5−1)における同様の実施態様が好ましい。R41a〜R41cは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は2のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2のアルキル基が特に好ましい。
(In the formula, R 33 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 43a represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and Z 34 represents —CH 2. -Or represents an oxygen atom.)
In general formula (LC3-11), general formula (LC3-13), general formula (LC4-11), general formula (LC4-13), general formula (LC5-11), and general formula (LC5-13), R 31 to R 33 are preferably the same embodiments in general formula (LC3-1) to general formula (LC5-1). R 41a to R 41c are preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 2 carbon atoms.
一般式(LC3−12)、一般式(LC3−14)、一般式(LC4−12)、一般式(LC4−14)、一般式(LC5−12)、及び一般式(LC5−14)において、R31〜R33は、一般式(LC3−1)〜一般式(LC5−1)における同様の実施態様が好ましい。R41a〜R41cは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は3のアルキル基がより好ましく、炭素原子数3のアルキル基が特に好ましい。 In general formula (LC3-12), general formula (LC3-14), general formula (LC4-12), general formula (LC4-14), general formula (LC5-12), and general formula (LC5-14), R 31 to R 33 are preferably the same embodiments in general formula (LC3-1) to general formula (LC5-1). R 41a to R 41c are preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 or 3 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 3 carbon atoms.
一般式(LC3−11)〜一般式(LC5−14)の中でも、誘電率異方性の絶対値を増大するためには、一般式(LC3−11)、一般式(LC4−11)、一般式(LC5−11)、一般式(LC3−13)、一般式(LC4−13)及び一般式(LC5−13)が好ましく、一般式(LC3−11)、一般式(LC4−11)、一般式(LC5−11)がより好ましい。 Among general formulas (LC3-11) to (LC5-14), in order to increase the absolute value of dielectric anisotropy, general formula (LC3-11), general formula (LC4-11), Formula (LC5-11), general formula (LC3-13), general formula (LC4-13) and general formula (LC5-13) are preferred, and general formula (LC3-11), general formula (LC4-11), general formula Formula (LC5-11) is more preferred.
本発明の液晶表示素子における液晶層は、一般式(LC3−11)〜一般式(LC5−14)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましく、1種又は2種含有することがより好ましく、一般式(LC3−1)で表される化合物を1種又は2種含有することが特に好ましい。 The liquid crystal layer in the liquid crystal display element of the present invention preferably contains one or more compounds represented by general formulas (LC3-11) to (LC5-14), and contains one or two kinds. It is more preferable to contain 1 type or 2 types of compounds represented by general formula (LC3-1).
また、一般式(LC3)、一般式(LC4)、及び一般式(LC5)で表される化合物として、一般式(LC3−2)、一般式(LC4−2)、及び一般式(LC5−2) Moreover, as a compound represented by general formula (LC3), general formula (LC4), and general formula (LC5), general formula (LC3-2), general formula (LC4-2), and general formula (LC5-2) )
(式中、R51〜R53は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、R61〜R63は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、B1〜B3はフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表し、Z41〜Z43は単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表し、X42は水素原子又はフッ素原子を表し、Z44は−CH2−又は酸素原子を表す。)
で表される化合物群から選ばれる化合物を少なくとも1種含有することが好ましい。
Wherein R 51 to R 53 are an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms. R 61 to R 63 represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms. B 1 to B 3 each represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group which may be fluorine-substituted, Z 41 to Z 43 are a single bond, —CH═CH—, -C≡C -, - CH 2 CH 2 -, - (CH 2) 4 -, - COO -, - OCO -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - OCF 2 - or -CF 2 O- the stands, X 42 represents a hydrogen atom or a fluorine atom, Z 4 It is -CH 2 - represents an or an oxygen atom).
It is preferable to contain at least one compound selected from the group of compounds represented by:
一般式(LC3−2)、一般式(LC4−2)、及び一般式(LC5−2)において、R51〜R53は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2のアルケニル基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数3のアルキル基を表すことが特に好ましい。 In General Formula (LC3-2), General Formula (LC4-2), and General Formula (LC5-2), R 51 to R 53 are each an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkenyl having 2 to 8 carbon atoms. Group, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms. More preferably, it represents an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, and more preferably represents an alkyl group having 3 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 carbon atoms. And particularly preferably an alkyl group having 3 carbon atoms.
R61〜R63は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数1〜5のアルキル基あるいは炭素原子数1〜5のアルコキシ基、又は炭素原子数4〜8のアルケニル基あるいは炭素原子数3〜8のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数1〜3のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数3のアルキル基又は炭素原子数2のアルコキシ基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数2のアルコキシ基を表すことが特に好ましい。 R 61 to R 63 represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms, It preferably represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 8 carbon atoms. More preferably, it represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably represents an alkyl group having 3 carbon atoms or an alkoxy group having 2 carbon atoms, and has 2 carbon atoms. It is particularly preferred to represent an alkoxy group.
B31〜B33はフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表すが、無置換の1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基が好ましく、トランス−1,4−シクロヘキシレン基がより好ましい。 B 31 to B 33 each represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group which may be fluorine-substituted, but an unsubstituted 1,4-phenylene group or a trans-1,4- A cyclohexylene group is preferred, and a trans-1,4-cyclohexylene group is more preferred.
Z41〜Z43は単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表すが、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表すことが好ましく、単結合又は−CH2O−を表すことがより好ましい。 Z 41 to Z 43 are a single bond, —CH═CH—, —C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —COO—, —OCO—, —OCH 2 —, — CH 2 O—, —OCF 2 — or —CF 2 O— represents a single bond, —CH 2 CH 2 —, —COO—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 — or — It preferably represents CF 2 O—, and more preferably represents a single bond or —CH 2 O—.
一般式(LC3−2)、一般式(LC3−3)、一般式(LC4−2)、及び一般式(LC5−2)で表される化合物は、液晶組成物において10〜60質量%含有することが好ましいが、20〜50質量%含有することがより好ましく、25〜45質量%含有することがより好ましく、28〜42質量%含有することがより好ましく、30〜40質量%含有することがさらに好ましい。 The compound represented by general formula (LC3-2), general formula (LC3-3), general formula (LC4-2), and general formula (LC5-2) is contained in an amount of 10 to 60% by mass in the liquid crystal composition. However, it is more preferable to contain 20 to 50% by mass, more preferably 25 to 45% by mass, more preferably 28 to 42% by mass, and more preferably 30 to 40% by mass. Further preferred.
一般式(LC3−2)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(LC3−21)〜一般式(LC3−29)で表される化合物が好ましい。 Specifically, the compound represented by the general formula (LC3-2) is preferably a compound represented by the following general formula (LC3-21) to general formula (LC3-29).
また、一般式(LC3−3)で表される化合物として、次に記載する一般式(LC3−31)〜一般式(LC3−33)で表される化合物も好ましい。 Moreover, as a compound represented by general formula (LC3-3), the compound represented by the following general formula (LC3-31)-general formula (LC3-33) is also preferable.
(式中、R51は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R61aは炭素原子数1〜5のアルキル基を表すが、一般式(LC3−2)におけるR51及びR61と同様の実施態様が好ましい。)
一般式(LC4−2)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(LC4−21)〜一般式(LC4−26)で表される化合物が好ましい。
(In the formula, R 51 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 61a represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Preferred is the same embodiment as R 51 and R 61 in 2).
Specifically, the compound represented by the general formula (LC4-2) is preferably a compound represented by the following general formula (LC4-21) to general formula (LC4-26).
(式中、R52は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R62aは炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、X42は水素原子又はフッ素原子を表すが、一般式(LC4−2)におけるR52及びR62と同様の実施態様が好ましい。)
一般式(LC5−2)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(LC5−21)〜一般式(LC5−26)で表される化合物が好ましい。
(In the formula, R 52 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 62a represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and X 42 represents a hydrogen atom or (It represents a fluorine atom, but an embodiment similar to R 52 and R 62 in formula (LC4-2) is preferred.)
Specifically, the compound represented by the general formula (LC5-2) is preferably a compound represented by the following general formula (LC5-21) to general formula (LC5-26).
(式中、R53は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R63aは炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、W2は−CH2−又は酸素原子を表すが、一般式(LC5−2)におけるR53及びR63と同様の実施態様が好ましい。)
一般式(LC3−21)、一般式(LC3−22)、一般式(LC3−25)、一般式(LC4−21)、一般式(LC4−22)、一般式(LC4−25)、一般式(LC5−21)、一般式(LC5−22)、及び一般式(LC5−25)において、R51〜R53は、一般式(LC3−2)、一般式(LC4−2)及び一般式(LC5−2)における同様の実施態様が好ましい。R61a〜R63aは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は2のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2のアルキル基が特に好ましい。
(In the formula, R 53 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 63a represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and W 2 represents —CH 2. -Represents an oxygen atom, but an embodiment similar to R 53 and R 63 in formula (LC5-2) is preferred.)
General formula (LC3-21), General formula (LC3-22), General formula (LC3-25), General formula (LC4-21), General formula (LC4-22), General formula (LC4-25), General formula In (LC5-21), general formula (LC5-22), and general formula (LC5-25), R 51 to R 53 represent general formula (LC3-2), general formula (LC4-2), and general formula ( Similar embodiments in LC5-2) are preferred. R 61a to R 63a are preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 2 carbon atoms.
一般式(LC3−23)、一般式(LC3−24)及び一般式(LC3−26)、一般式(LC4−23)、一般式(LC4−24)及び一般式(LC4−26)、一般式(LC5−23)、一般式(LC5−24)及び一般式(LC5−26)においてR51〜R53は、一般式(LC3−2)、一般式(LC4−2)及び一般式(LC5−2)における同様の実施態様が好ましい。R61a〜R63aは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は3のアルキル基がより好ましく、炭素原子数3のアルキル基が特に好ましい。 General formula (LC3-23), general formula (LC3-24) and general formula (LC3-26), general formula (LC4-23), general formula (LC4-24) and general formula (LC4-26), general formula In (LC5-23), general formula (LC5-24), and general formula (LC5-26), R 51 to R 53 represent general formula (LC3-2), general formula (LC4-2), and general formula (LC5- Similar embodiments in 2) are preferred. R 61a to R 63a are preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 or 3 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 3 carbon atoms.
一般式(LC3−21)〜一般式(LC5−26)の中でも、誘電率異方性の絶対値を増大するためには、一般式(LC3−21)、一般式(Lc3−22)及び一般式(LC3−25)、一般式(LC4−21)、一般式(LC4−22)及び一般式(LC4−25)、一般式(LC5−21)、一般式(LC5−22)及び一般式(LC5−25)が好ましい。 Among general formulas (LC3-21) to (LC5-26), in order to increase the absolute value of dielectric anisotropy, general formula (LC3-21), general formula (Lc3-22) and general formula Formula (LC3-25), Formula (LC4-21), Formula (LC4-22) and Formula (LC4-25), Formula (LC5-21), Formula (LC5-22) and Formula ( LC5-25) is preferred.
一般式(LC3−2)、一般式(Lc4−2)及び一般式(LC5−2)で表される化合物は1種又は2種以上含有することができるが、B1〜B3が1,4−フェニレン基を表す化合物、及びB1〜B3がトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す化合物をそれぞれ少なくとも1種以上含有することが好ましい。 The compounds represented by the general formula (LC3-2), the general formula (Lc4-2) and the general formula (LC5-2) can be contained alone or in combination of two or more, but B 1 to B 3 are 1, It is preferable to contain at least one compound each representing a 4-phenylene group and a compound in which B 1 to B 3 represent a trans-1,4-cyclohexylene group.
また、一般式(LC3)で表される化合物として、他には、下記一般式(LC3−a)及び一般式(LC3−b) Other examples of the compound represented by the general formula (LC3) include the following general formula (LC3-a) and general formula (LC3-b).
(式中、RLC31、RLC32、ALC31及びZLC31はそれぞれ独立して前記一般式(LC3)におけるRLC31、RLC32、ALC31及びZLC31と同じ意味を表し、XLC3b1〜XLC3b6は水素原子又はフッ素原子を表すが、XLC3b1及びXLC3b2又はXLC3b3及びXLC3b4のうちの少なくとも一方の組み合わせは共にフッ素原子を表し、mLC3a1は1、2又は3であり、mLC3b1は0又は1を表し、ALC31及びZLC31が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)で表される化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物であることが好ましい。 (Wherein R LC31 , R LC32 , A LC31 and Z LC31 each independently represent the same meaning as R LC31 , R LC32 , A LC31 and Z LC31 in the general formula (LC3), and X LC3b1 to X LC3b6 are Represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and at least one of X LC3b1 and X LC3b2 or X LC3b3 and X LC3b4 represents a fluorine atom, m LC3a1 is 1, 2 or 3, and m LC3b1 is 0 or 1 and when there are a plurality of A LC31 and Z LC31 , they may be the same or different.) Or one or more compounds selected from the group of compounds represented by Is preferred.
RLC31及びRLC32はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又は炭素原子数2〜7のアルケニルオキシ基を表すことが好ましい。 R LC31 and R LC32 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 7 carbon atoms. Is preferably represented.
ALC31は、1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すことが好ましく、1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基を表すことがより好ましい。 A LC31 preferably represents a 1,4-phenylene group, a trans-1,4-cyclohexylene group, a tetrahydropyran-2,5-diyl group, or a 1,3-dioxane-2,5-diyl group. , 4-phenylene group and trans-1,4-cyclohexylene group are more preferable.
ZLC31は単結合、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−を表すことが好ましく、単結合を表すことがより好ましい。
Z LC31 is a single bond, -CH 2 O -, - COO -, - OCO -, -
一般式(LC3−a)としては、下記一般式(LC3−a1)を表すことが好ましい。 As general formula (LC3-a), it is preferable to represent the following general formula (LC3-a1).
(式中、RLC31及びRLC32はそれぞれ独立して前記一般式(LC3)におけるRLC31及びRLC32と同じ意味を表す。)
RLC31及びRLC32はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、RLC31が炭素原子数1〜7のアルキル基を表し、RLC32が炭素原子数1〜7のアルコキシ基を表すことがより好ましい。
(In the formula, R LC31 and R LC32 each independently represent the same meaning as R LC31 and R LC32 in General Formula (LC3).)
R LC31 and R LC32 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and R LC31 has 1 carbon atom. It is more preferable that
一般式(LC3−b)としては、下記一般式(LC3−b1)〜一般式(LC3−b12)を表すことが好ましく、一般式(LC3−b1)、一般式(LC3−b6)、一般式(LC3−b8)、一般式(LC3−b11)を表すことがより好ましく、一般式(LC3−b1)及び一般式(LC3−b6)を表すことがさらに好ましく、一般式(LC3−b1)を表すことが最も好ましい。 As general formula (LC3-b), it is preferable to represent the following general formula (LC3-b1) to general formula (LC3-b12), and general formula (LC3-b1), general formula (LC3-b6), and general formula (LC3-b8) and general formula (LC3-b11) are more preferable, general formula (LC3-b1) and general formula (LC3-b6) are more preferable, and general formula (LC3-b1) is represented. Most preferably it represents.
(式中、RLC31及びRLC32はそれぞれ独立して前記一般式(LC3)におけるRLC31及びRLC32と同じ意味を表す。)
RLC31及びRLC32はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、RLC31が炭素原子数2又は3のアルキル基を表し、RLC32が炭素原子数2のアルキル基を表すことがより好ましい。
(In the formula, R LC31 and R LC32 each independently represent the same meaning as R LC31 and R LC32 in General Formula (LC3).)
R LC31 and R LC32 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, and R LC31 has 2 carbon atoms. Or an alkyl group having 3 carbon atoms, and more preferably R LC32 represents an alkyl group having 2 carbon atoms.
また、一般式(LC4)で表される化合物は、下記一般式(LC4−a)から一般式(LC4−c)で表される化合物が好ましく、一般式(LC5)で表される化合物は、下記一般式(LC5−a)から一般式(LC5−c)で表される化合物が好ましい。 The compound represented by the general formula (LC4) is preferably a compound represented by the following general formula (LC4-a) to general formula (LC4-c), and the compound represented by the general formula (LC5) is: Compounds represented by the following general formula (LC5-a) to general formula (LC5-c) are preferred.
(式中、RLC41、RLC42及びXLC41はそれぞれ独立して前記一般式(LC4)におけるRLC41、RLC42及びXLC41と同じ意味を表し、RLC51及びRLC52はそれぞれ独立して前記一般式(LC5)におけるRLC51及びRLC52と同じ意味を表し、ZLC4a1、ZLC4b1、ZLC4c1、ZLC5a1、ZLC5b1及びZLC5c1はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−COO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表す。)
RLC41、RLC42、RLC51及びRLC52はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又は炭素原子数2〜7のアルケニルオキシ基を表すことが好ましい。
(Wherein, R LC41, R LC42 and X LC41 each independently represent the same meaning as R LC41, R LC42 and X LC41 in the general formula (LC4), R LC51 and R LC52 is the general independently It represents the same meaning as R LC51 and R LC52 in formula (LC5), Z LC4a1, Z LC4b1, Z LC4c1, Z LC5a1, Z LC5b1 and Z LC5c1 each independently represent a single bond, -CH = CH -, - C≡ C -, - CH 2 CH 2 -, - (CH 2) 4 -, - COO -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - OCF 2 - or an -CF 2 O-).
R LC41, R LC42, R LC51 and R LC52 each independently represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, the number alkenyl group or a carbon atom of 2 to 7
ZLC4a1〜ZLC5c1はそれぞれ独立して単結合、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−を表すことが好ましく、単結合を表すことがより好ましい。 Z LC4a1 to Z LC5c1 each independently preferably represents a single bond, —CH 2 O—, —COO—, —OCO— , —CH 2 CH 2 —, and more preferably represents a single bond.
前記一般式(LC)で表される化合物は、下記一般式(LC6)で表される化合物(ただし、一般式(LC1)〜一般式(LC5)で表される化合物を除く。)から選ばれる1種又は2種以上の化合物であることも好ましい。 The compound represented by the general formula (LC) is selected from the compounds represented by the following general formula (LC6) (excluding the compounds represented by the general formula (LC1) to the general formula (LC5)). It is also preferable that it is 1 type, or 2 or more types of compounds.
一般式(LC6)中、RLC61及びRLC62は、それぞれ独立して炭素原子数1〜15のアルキル基を表す。該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−又は−C≡C−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン置換されていてもよい。一般式(LC6)で表わされる化合物としては、RLC61及びRLC62は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、アルケニル基としては下記のいずれかの構造を表すことが最も好ましい。 In General Formula (LC6), R LC61 and R LC62 each independently represent an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms. One or more CH 2 groups in the alkyl group may be —O—, —CH═CH—, —CO—, —OCO—, —COO— or —C, so that the oxygen atoms are not directly adjacent. ≡C— may be substituted, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group may be optionally halogen substituted. As the compound represented by the general formula (LC6), R LC61 and R LC62 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, or 2 to 7 carbon atoms. The alkenyl group is preferably represented by any one of the following structures.
(式中、環構造へは右端で結合するものとする。)
一般式(LC6)中、ALC61〜ALC63はそれぞれ独立して下記の何れかの構造を表す。該構造中、シクロヘキシレン基中の1つ又は2つ以上のCH2CH2基は−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−で置換されていてもよく、1,4−フェニレン基中1つ又は2つ以上のCH基は窒素原子で置換されていてもよい。
(In the formula, it shall be bonded to the ring structure at the right end.)
In General Formula (LC6), A LC61 to A LC63 each independently represent any of the following structures. In the structure, one or more CH 2 CH 2 groups in the cyclohexylene group may be substituted with —CH═CH—, —CF 2 O—, —OCF 2 —. One or two or more CH groups in the phenylene group may be substituted with a nitrogen atom.
一般式(LC6)で表わされる化合物としては、ALC61〜ALC63は、それぞれ独立して下記のいずれかの構造が好ましい。 As the compound represented by the general formula (LC6), A LC61 to A LC63 each independently preferably has one of the following structures.
一般式(LC6)中、ZLC61及びZLC62はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−COO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表し、mLC61は0〜3を表す。一般式(LC6)で表わされる化合物としては、ZLC61及びZLC62はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−が好ましい。 In the general formula (LC6), Z LC61 and Z LC62 each independently represent a single bond, —CH═CH—, —C≡C— , —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —COO—. , -OCH 2 -, - CH 2 O -, - OCF 2 - or -CF 2 O-a represents, MLC61 represents 0-3. As the compound represented by the general formula (LC6), Z LC61 and Z LC62 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —COO— , —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2. - or -CF 2 O-are preferred.
一般式(LC6)で表わされる化合物としては、下記一般式(LC6−a)から一般式(LC6−v)で表される化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物であることが好ましい。一般式(LC6−a1)〜一般式(LC6−p1)の式中、RLC61及びRLC62はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基又は炭素原子数2〜7のアルケニルオキシ基を表す。 The compound represented by the general formula (LC6) is one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (LC6-a) to general formula (LC6-v) Is preferred. In the general formulas (LC6-a1) to (LC6-p1), R LC61 and R LC62 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, carbon An alkenyl group having 2 to 7 atoms or an alkenyloxy group having 2 to 7 carbon atoms is represented.
[重合性化合物]
本発明に係る重合性化合物としては、一つの反応性基を有する単官能性の重合性化合物、及び二官能又は三官能等の二つ以上の反応性基を有する多官能性の重合性化合物が挙げられる。反応性基を有する重合性化合物はメソゲン性部位を含んでいても、含んでいなくてもよい。
[Polymerizable compound]
Examples of the polymerizable compound according to the present invention include a monofunctional polymerizable compound having one reactive group, and a polyfunctional polymerizable compound having two or more reactive groups such as bifunctional or trifunctional. Can be mentioned. The polymerizable compound having a reactive group may or may not contain a mesogenic moiety.
反応性基を有する重合性化合物において、反応性基は光による重合性を有する置換基が好ましい。特に、垂直配向膜が熱重合により生成するときに、垂直配向膜材料の熱重合の際に、反応性基を有する重合性化合物の反応を抑制できるので、反応性基は光による重合性を有する置換基が特に好ましい。 In the polymerizable compound having a reactive group, the reactive group is preferably a substituent having a polymerizable property by light. In particular, when the vertical alignment film is formed by thermal polymerization, the reaction of the polymerizable compound having a reactive group can be suppressed during the thermal polymerization of the vertical alignment film material. Substituents are particularly preferred.
本発明に係る重合性化合物としては、以下の一般式(P) As the polymerizable compound according to the present invention, the following general formula (P)
(上記一般式(P)中、Zp1は、フッ素原子、シアノ基、水素原子、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルキル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルコキシ基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルケニル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルケニルオキシ基又は−Spp2−Rp2を表し、
Rp1及びRp2はそれぞれ独立して以下の式(R−I)から式(R−IX):
(In the general formula (P), Z p1 represents a fluorine atom, a cyano group, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms in which the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and a hydrogen atom in the halogen atom. An optionally substituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, a hydrogen atom in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and a hydrogen atom in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom Represents an alkenyloxy group having 1 to 15 carbon atoms or -Sp p2 -R p2 ;
R p1 and R p2 are each independently the following formulas (R-I) to (R-IX):
のいずれかを表し、前記式(R−I)〜(R−IX)中、R2〜R6はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基または炭素原子数1〜5個のハロゲン化アルキル基であり、Wは単結合、−O−またはメチレン基であり、Tは単結合または−COO−であり、p、tおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2を表し、
Spp1及びSpp2はスペーサー基を表し、Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは1〜11の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し
Lp1及びLp2はそれぞれ独立して、単結合、−O−、−S−、−CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−C2H4−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH2−、−CH2OCOO−、−OCH2CH2O−、−CO−NRa−、−NRa−CO−、−SCH2−、−CH2S−、−CH=CRa−COO−、−CH=CRa−OCO−、−COO−CRa=CH−、−OCO−CRa=CH−、−COO−CRa=CH−COO−、−COO−CRa=CH−OCO−、−OCO−CRa=CH−COO−、−OCO−CRa=CH−OCO−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF2−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−又は−C≡C−(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)を表し、
Mp2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、Mp2は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は−Rp1で置換されていても良く、
Mp1は以下の式(i−11)〜(ix−11):
In the formulas (RI) to (R-IX), R 2 to R 6 are independently of each other a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 1 to 5 halogenated alkyl groups, W is a single bond, —O— or a methylene group, T is a single bond or —COO—, p, t and q are each independently 0, Represents 1 or 2,
Sp p1 and Sp p2 each represent a spacer group, and Sp p1 and Sp p2 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O— (CH 2 ) s — (wherein s is L 1 represents an integer of 1 to 11, and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring.) L p1 and L p2 each independently represent a single bond, —O—, —S—, —CH 2 —, -OCH 2 -, - CH 2 O -, - CO -, - C 2 H 4 -, - COO -, - OCO -, - OCOOCH 2 -, - CH 2 OCOO -, - OCH 2 CH 2 O -, - CO—NR a —, —NR a —CO—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —CH═CR a —COO—, —CH═CR a —OCO—, —COO—CR a = CH— , -OCO-CR a = CH - , - COO-CR a = CH-COO- -COO-CR a = CH-OCO -, - OCO-CR a = CH-COO -, - OCO-CR a = CH-OCO -, - (CH 2) z -C (= O) -O -, - (CH 2) z-O- ( C = O) -, - O- (C = O) - (CH 2) z -, - (C = O) -O- (CH 2) z -, - CH = CH -, - CF = CF - , - CF = CH -, - CH = CF -, - CF 2 -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CH 2 CF 2 - , —CF 2 CF 2 — or —C≡C— (wherein, R a each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, wherein z is an integer of 1 to 4) Represents)
M p2 represents 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, anthracene-2,6-diyl group, phenanthrene-2,7-diyl group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2, 5-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, indane-2,5-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,3-dioxane-2,5 -Represents a diyl group, but M p2 is unsubstituted or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a carbon atom May be substituted with a halogenated alkoxy group of formula 1 to 12, a halogen atom, a cyano group, a nitro group or —R p1 ;
M p1 represents the following formulas (i-11) to (ix-11):
(式中、★でSpp1と結合し、★★でLp1若しくはLp2と結合する。)のいずれかを表し、
Mp3は以下の式(i−13)〜(ix−13):
(In the formula, it binds to Sp p1 with ★ and binds to L p1 or L p2 with ★★),
M p3 represents the following formulas (i-13) to (ix-13):
(式中、★でZp1と結合し、★★でLp2と結合する。)のいずれかを表し、
mp2〜mp4はそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表し、mp1及びmp5はそれぞれ独立して1、2又は3を表すが、Zp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Lp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Mp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよい。)で表される化合物で表されることが好ましい。また、当該重合性化合物は1種又は2種以上含有することが好ましい。
(In the formula, it binds to Z p1 with ★ and binds to L p2 with ★★),
m p2 to m p4 each independently represents 0, 1, 2 or 3, and m p1 and m p5 each independently represent 1, 2 or 3, but when a plurality of Z p1 are present, May be the same or different. When a plurality of R p1 are present, they may be the same or different. When a plurality of R p2 are present, they may be the same. They may be different, they may be the same or different when multiple Sp p1 are present, and they may be the same or different when multiple Sp p2 are present, When a plurality of L p1 are present, they may be the same or different, and when a plurality of M p2 are present, they may be the same or different. It is preferably represented by a compound represented by Moreover, it is preferable to contain the said polymeric compound 1 type (s) or 2 or more types.
本発明に係る一般式(P)において、Zp1は−Spp2−Rp2であることが好ましく、R11及びR12はそれぞれ独立して式(R−1)から式(R−3)のいずれかであることが好ましい。 In the general formula (P) according to the present invention, Z p1 is preferably -Sp p2 -R p2 , and R 11 and R 12 are each independently represented by the formulas (R-1) to (R-3). Either is preferable.
また、前記一般式(P)において、mp1+mp5が2以上であることが好ましい。 In the general formula (P), m p1 + m p5 is preferably 2 or more.
また、前記一般式(P)において、Lp1は、単結合、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−C2H4−、−COO−、−OCO−、−COOC2H4−、−OCOC2H4−、−C2H4OCO−、−C2H4COO−、−CH=CH−、−CF2−、−CF2O−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−OCF2−又は−C≡C−であり、Lp2は、−OCH2CH2O−、−COOC2H4−、−OCOC2H4−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−C2H4OCO−又は−C2H4COO−であり、前記式中のzは、1〜4の整数であることが好ましい。 In the general formula (P), L p1 represents a single bond, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —CO—, —C 2 H 4 —, —COO—, —OCO—, —COOC 2. H 4 -, - OCOC 2 H 4 -, - C 2 H 4 OCO -, - C 2 H 4 COO -, - CH = CH -, - CF 2 -, - CF 2 O -, - (CH 2) z -C (= O) -O -, - (CH 2) z-O- (C = O) -, - O- (C = O) - (CH 2) z -, - CH = CH-COO-, —COO—CH═CH—, —OCOCH═CH—, — (C═O) —O— (CH 2 ) z—, —OCF 2 — or —C≡C—, and L p2 represents —OCH 2 CH 2 O -, - COOC 2 H 4 -, - OCOC 2 H 4 -, - (CH 2) z -C (= O) -O -, - (CH 2) z-O- (C = O) - -O- (C = O) - ( CH 2) z -, - (C = O) -O- (CH 2) z -, - CH = CH-COO -, - COO-CH = CH -, - OCOCH = CH -, - C 2 H 4 OCO- or -C 2 H 4 is COO-, z in the above formula is preferably an integer of 1 to 4.
また、前記一般式(P)のLp1およびLp2の少なくともいずれかが、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−および−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 In addition, at least one of L p1 and L p2 in the general formula (P) is — (CH 2 ) z —C (═O) —O— or — (CH 2 ) z—O— (C═O). - and -O- (C = O) - ( CH 2) z -, - (C = O) -O- (CH 2) is preferably at least one selected from the group consisting of z-.
また、前記一般式(P)において、Rp1及びRp2はそれぞれ独立して以下の式(R−1)から式(R−15): In the general formula (P), R p1 and R p2 are each independently the following formulas (R-1) to (R-15):
のいずれかがより好ましい。 Any of these is more preferable.
また、前記一般式(P)のmp3は0、1、2又は3を表し、mp2が1の場合Lp1は単結合であり、mp2が2又は3の場合複数存在するLp1の少なくとも1つは単結合であることが好ましい。 In the general formula (P), m p3 represents 0, 1, 2, or 3. When m p2 is 1, L p1 is a single bond, and when m p2 is 2 or 3, a plurality of L p1 is present. At least one is preferably a single bond.
また、前記一般式(P)のmp3は0、1、2又は3を表し、mp3が1の場合Mp2は1,4−フェニレン基であり、mp3が2又は3の場合複数存在するMp2のうち少なくともLp1を介してMp1と隣接するMp2は1,4−フェニレン基であることが好ましい。 In the general formula (P), m p3 represents 0, 1, 2 or 3, and when m p3 is 1, M p2 is a 1,4-phenylene group, and when m p3 is 2 or 3, a plurality of m p3 are present. M p2 adjacent to M p1 through at least L p1 of M p2 which is preferably a 1,4-phenylene group.
更に、前記一般式(P)のmp3は0、1、2又は3を表し、Mp2の少なくとも1つが、1つ又は2つ以上のフッ素で置換されている1,4−フェニレン基であることが好ましい。 Further, m p3 in the general formula (P) represents 0, 1, 2, or 3, and at least one of M p2 is a 1,4-phenylene group substituted with one or two or more fluorines. It is preferable.
更に、前記一般式(P)のmp4は0、1、2又は3を表し、Mp3の少なくとも1つが、1つ又は2つ以上のフッ素で置換されている1,4−フェニレン基であることが好ましい。 Further, m p4 in the general formula (P) represents 0, 1, 2, or 3, and at least one of M p3 is a 1,4-phenylene group substituted with one or two or more fluorines. It is preferable.
また、前記一般式(P)におけるスペーサー基(Spp1、Spp2、Spp4)としては、単結合、−OCH2−、−(CH2)zO−、−CO−、−C2H4−、−COO−、−OCO−、−COOC2H4−、−OCOC2H4−、−(CH2)z−、−C2H4OCO−、−C2H4COO−、−CH=CH−、−CF2−、−CF2O−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−O−(CH2)z−O−、−OCF2−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−又は−C≡C−であることが好ましく、当該Zは1以上10以下の整数であることが好ましい。
Further, as the general formula (P) in the spacer group (Sp p1, Sp p2, Sp p4), a single bond, -OCH 2 -, - (CH 2) z O -, - CO -, - C 2 H 4 -, - COO -, - OCO -, - COOC 2 H 4 -, - OCOC 2 H 4 -, - (CH 2) z -, - C 2
本発明に係る一般式(P)の重合性化合物は、一般式(P−a)、一般式(P−b)、一般式(P−c)および一般式(P−d)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。 The polymerizable compound of the general formula (P) according to the present invention is represented by the general formula (Pa), the general formula (Pb), the general formula (Pc), and the general formula (Pd). It is preferably at least one compound selected from the group consisting of compounds.
上記一般式(P−a)〜一般式(P−d)中、Rp1及びRp2はそれぞれ独立して以下の式(R−I)から式(R−IX): In the above general formulas (Pa) to (Pd), R p1 and R p2 are each independently the following formulas (RI) to (R-IX):
のいずれかを表し、前記式(R−I)〜(R−IX)中、R2〜R6はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基または炭素原子数1〜5個のハロゲン化アルキル基であり、Wは単結合、−O−またはメチレン基であり、Tは単結合または−COO−であり、p、tおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2を表し、
環Aおよび環Bはそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は−Rp1で置換されていていることが好ましく、
環Cは以下の式(c−i)〜(c−ix):
In the formulas (RI) to (R-IX), R 2 to R 6 are independently of each other a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 1 to 5 halogenated alkyl groups, W is a single bond, —O— or a methylene group, T is a single bond or —COO—, p, t and q are each independently 0, Represents 1 or 2,
Ring A and Ring B are each independently 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, anthracene-2,6-diyl group, phenanthrene-2,7-diyl group, pyridine-2,5- Diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, indane-2,5-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1, A 3-dioxane-2,5-diyl group, which is unsubstituted or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms group, halogenated alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, that is substituted with a nitro group or a -R p1 preferably,
Ring C represents the following formulas (ci) to (c-ix):
(式中、★でSpp1と結合し、★★でLp5若しくはLp6と結合する。)のいずれかを表し、
Spp1及びSpp4はスペーサー基を表し、Xp1〜Xp4は、それぞれ独立して、水素原子またはハロゲン原子を表すことが好ましく、
Lp4、Lp5およびLp6はそれぞれ独立して、単結合、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−C2H4−、−COO−、−OCO−、−COOC2H4−、−OCOC2H4−、−C2H4OCO−、−C2H4COO−、−CH=CH−、−CF2−、−CF2O−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−O−(CH2)z−O−、−OCF2−、−CH=CHCOO−、−COOCH=CH−、−OCOCH=CH−又は−C≡C−であることが好ましく、前記式中のzは、1〜4の整数であることが好ましい。
(In the formula, it binds to Sp p1 with ★ and binds to L p5 or L p6 with ★★),
Sp p1 and Sp p4 each represent a spacer group, and X p1 to X p4 preferably each independently represent a hydrogen atom or a halogen atom,
L p4 , L p5 and L p6 are each independently a single bond, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —CO—, —C 2 H 4 —, —COO—, —OCO—, —COOC 2. H 4 -, - OCOC 2 H 4 -, - C 2
Lp3は、−CH=CHCOO−、−COOCH=CH−または−OCOCH=CH−であることが好ましい。 L p3 is preferably —CH═CHCOO—, —COOCH═CH—, or —OCOCH═CH—.
上記一般式(P−a)で表される化合物において、mp6およびmp7は、それぞれ独立して、0、1、2または3を表すことが好ましい。また、mp6+mp7=2〜5であることがより好ましい。 In the compound represented by the general formula ( Pa ), it is preferable that m p6 and m p7 each independently represent 0, 1, 2, or 3. Moreover, it is more preferable that it is mp6 + mp7 = 2-5.
上記一般式(P−d)で表される化合物において、mp12及びmp15はそれぞれ独立して1、2又は3を表し、mp13は、0、1、2又は3を表すことが好ましく、mp14は、0又は1を表すことが好ましい。また、mp12+mp15=2〜5であることがより好ましい。Rp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp4が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Lp4およびLp5が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、環A〜環Cが複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよい。 In the compound represented by the general formula (Pd), mp12 and mp15 each independently represent 1, 2 or 3, and mp13 preferably represents 0, 1, 2 or 3, m p14 preferably represents 0 or 1. Moreover, it is more preferable that it is mp12 + mp15 = 2-5. When a plurality of R p1 are present, they may be the same or different. When a plurality of R p1 are present, they may be the same or different, and a plurality of R p2 are present. In some cases, they may be the same or different. When a plurality of Sp p1 are present, they may be the same or different. When there are a plurality of Sp p4 , they are the same. They may be the same or different when there are a plurality of L p4 and L p5, and they may be the same when there are a plurality of rings A to C. Or different.
以下に本発明に係る一般式(P−a)〜一般式(P−d)で表される化合物の好ましい構造を例示する。 The preferable structure of the compound represented by general formula (Pa)-general formula (Pd) which concerns on this invention below is illustrated.
本発明に係る一般式(P−a)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−a−1)〜式(P−a−31)で表される重合性化合物が挙げられる。 Preferable examples of the compound represented by the general formula (Pa) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pa-1) to (Pa-31).
本発明に係る一般式(P−b)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−b−1)〜式(P−b−34)で表される重合性化合物が挙げられる。 Preferred examples of the compound represented by the general formula (Pb) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pb-1) to (Pb-34).
本発明に係る一般式(P−c)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−c−1)〜式(P−c−52)で表される重合性化合物が挙げられる。 Preferred examples of the compound represented by the general formula (Pc) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pc-1) to (Pc-52).
本発明に係る一般式(P−d)で表される化合物は、以下の一般式(P−d’)で表される化合物が好ましい。 The compound represented by the general formula (Pd) according to the present invention is preferably a compound represented by the following general formula (P-d ').
(上記一般式(P−d’)で表される化合物において、mp10は、2または3を表すことがより好ましい。その他の記号は上記一般式(p−d)と同一なので省略する。)
本発明に係る一般式(P−d)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−d−1)〜式(P−d−31)で表される重合性化合物が挙げられる。
(In the compound represented by the above general formula (Pd ′), mp10 more preferably represents 2 or 3. The other symbols are the same as those in the above general formula (pd), and will be omitted.)
Preferred examples of the compound represented by the general formula (Pd) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pd-1) to (Pd-31).
本発明に係る「炭素原子数1〜15個のアルキル基」は、直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基がより好ましい。また、上記一般式(1)中、R1およびR2はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜15個のアルキル基であり、R1およびR2はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8個のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜6個のアルキル基がより好ましい。 The “alkyl group having 1 to 15 carbon atoms” according to the present invention is preferably a linear or branched alkyl group, and more preferably a linear alkyl group. In the general formula (1), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, and R 1 and R 2 are each independently 1 to 1 carbon atoms. Eight alkyl groups are preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
本発明に係る「炭素原子数1〜15個のアルキル基」の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基などが挙げられる。なお、本明細書中において、アルキル基の例は共通であり、各々のアルキル基の炭素原子数の数によって適宜上記例示から選択される。 Examples of the “alkyl group having 1 to 15 carbon atoms” according to the present invention include methyl, ethyl, propyl, butyl, isopropyl, isobutyl, t-butyl, 3-pentyl, and isopentyl. Group, neopentyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, pentadecyl group and the like. In the present specification, examples of alkyl groups are common and are appropriately selected from the above examples depending on the number of carbon atoms of each alkyl group.
本発明に係る「炭素原子数1〜15個のアルコキシ基」の例は、該置換基中の少なくとも1個の酸素原子が環構造と直接結合する位置に存在することが好ましく、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基(n−プロポキシ基、i−プロポキシ基)、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基がより好ましい。なお、本明細書中において、アルコキシ基の例は共通であり、各々のアルコキシ基の炭素原子数の数によって適宜上記例示から選択される。 The example of the “alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms” according to the present invention is preferably present at a position where at least one oxygen atom in the substituent is directly bonded to the ring structure, and includes a methoxy group, ethoxy group Group, propoxy group (n-propoxy group, i-propoxy group), butoxy group, pentyloxy group, octyloxy group and decyloxy group are more preferable. In addition, in this specification, the example of an alkoxy group is common and is suitably selected from the said illustration according to the number of carbon atoms of each alkoxy group.
本発明に係る「炭素原子数2〜15個のアルケニル基」の例は、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、2−ヘキセニル基等が挙げられる。また、本発明に係るより好ましいアルケニル基としては次に記載する式(i)(ビニル基)、式(ii)(1−プロペニル基)、式(iii)(3−ブテニル基)および式(iv)(3−ペンテニル基): Examples of the “alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms” according to the present invention are vinyl group, allyl group, 1-propenyl group, isopropenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1,3-butadienyl. Group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 2-hexenyl group and the like. More preferable alkenyl groups according to the present invention include the following formula (i) (vinyl group), formula (ii) (1-propenyl group), formula (iii) (3-butenyl group) and formula (iv) ) (3-pentenyl group):
(上記式(i)〜(iv)中、*は環構造への結合部位を示す。)
で表されるが、本願発明の液晶組成物が重合性モノマーを含有する場合は、式(ii)および式(iv)で表される構造が好ましく、式(ii)で表される構造がより好ましい。なお、本明細書中において、アルケニル基の例は共通であり、各々のアルケニル基の炭素原子数の数によって適宜上記例示から選択される。
(In the above formulas (i) to (iv), * represents a binding site to the ring structure.)
However, when the liquid crystal composition of the present invention contains a polymerizable monomer, structures represented by formula (ii) and formula (iv) are preferable, and a structure represented by formula (ii) is more preferable. preferable. In the present specification, examples of the alkenyl group are common and are appropriately selected from the above examples depending on the number of carbon atoms of each alkenyl group.
また、本発明における重合性化合物の内、低分子液晶との溶解性を高めて結晶化を抑制するのに好ましい単官能性の反応基を有する重合性化合物としては、下記一般式(VI) Among the polymerizable compounds in the present invention, examples of the polymerizable compound having a monofunctional reactive group that is preferable for increasing the solubility with a low-molecular liquid crystal and suppressing crystallization include the following general formula (VI).
(式中、X3は、水素原子又はメチル基を表し、Sp3は、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)t−(式中、tは2〜11の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Vは炭素原子数2〜20の直鎖もしくは分岐多価アルキレン基又は炭素原子数5〜30の多価環状置換基を表すが、多価アルキレン基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよく、炭素原子数5〜20のアルキル基(基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよい。)又は環状置換基により置換されていてもよく、Wは水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1〜15のアルキル基を表す。式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子が−CH3、−OCH3、フッ素原子、又はシアノ基に置換されていてもよい。)で表される重合性化合物が好ましい。 (In the formula, X 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and Sp 3 represents a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O— (CH 2 ) t — (wherein t is 2 to 2). Represents an integer of 11 and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring.), V is a linear or branched polyvalent alkylene group having 2 to 20 carbon atoms or a polyvalent cyclic group having 5 to 30 carbon atoms. An alkylene group in the polyvalent alkylene group may be substituted with an oxygen atom within a range in which the oxygen atom is not adjacent to each other, and an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms (the alkylene group in the group is an oxygen atom) Or may be substituted with a cyclic substituent, and W represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms. All 1,4-phenylene groups of Meaning hydrogen atoms -CH 3, -OCH 3, fluorine atom, or a cyano group may be substituted. The polymerizable compound represented by) are preferred.
上記一般式(VI)において、X3は、水素原子又はメチル基を表すが、反応速度を重視する場合には水素原子が好ましく、反応残留量を低減することを重視する場合にはメチル基が好ましい。 In the general formula (VI), X 3 represents a hydrogen atom or a methyl group. However, when importance is attached to the reaction rate, a hydrogen atom is preferred, and when importance is placed on reducing the residual amount of reaction, a methyl group is preferred. preferable.
上記一般式(VI)において、Sp3は、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)t−(式中、tは2〜11の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表すが、炭素鎖の長さがTgに影響を及ぼすので、重合性化合物含有量が10重量%未満の場合に、あまり長くないことが好ましく、単結合又は炭素原子数1〜5のアルキレン基が好ましく、重合性化合物含有量が6重量%未満の場合は、単結合又は炭素原子数1〜3のアルキレン基がより好ましい。重合性化合物含有量が10重量%以上の場合は、炭素数5〜10のアルキレン基が好ましい。また、Sp3が−O−(CH2)t−を表す場合も、tは1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。更に、炭素原子数がプレチルト角に影響を及ぼすので必要に応じて所望のプレチルト角が得られるようにSp3の炭素原子数が異なる重合性化合物を複数混合して用いることが好ましい。 In the general formula (VI), Sp 3 represents a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O— (CH 2 ) t — (wherein t represents an integer of 2 to 11, an oxygen atom Represents the bond to the aromatic ring), but the length of the carbon chain affects Tg, so when the polymerizable compound content is less than 10% by weight, it is preferably not too long. A bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and when the polymerizable compound content is less than 6% by weight, a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable. When the polymerizable compound content is 10% by weight or more, an alkylene group having 5 to 10 carbon atoms is preferable. Also, Sp 3 is -O- (CH 2) t - may represent a, t is preferably 1 to 5, 1 to 3 is more preferable. Furthermore, it is preferable to use a mixture of a plurality of number of carbon atoms of Sp 3 are different polymerizable compounds such that the desired pre-tilt angle as needed so affects the pretilt angle can be obtained carbon atoms.
上記一般式(VI)において、Vは炭素原子数2〜20の直鎖もしくは分岐多価アルキレン基又は炭素原子数5〜30の多価環状置換基を表すが、多価アルキレン基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよく、炭素原子数5〜20のアルキル基(基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよい。)又は環状置換基により置換されていてもよく、2つ以上の環状置換基により置換されていることが好ましい。 In the general formula (VI), V represents a linear or branched polyvalent alkylene group having 2 to 20 carbon atoms or a polyvalent cyclic substituent having 5 to 30 carbon atoms, and an alkylene group in the polyvalent alkylene group. May be substituted with an oxygen atom in a range where the oxygen atoms are not adjacent to each other, and an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms (the alkylene group in the group may be substituted with an oxygen atom within a range where the oxygen atoms are not adjacent to each other) .) Or may be substituted with a cyclic substituent, and is preferably substituted with two or more cyclic substituents.
一般式(VI)で表される重合性化合物は更に具体的には、一般式(X1a) More specifically, the polymerizable compound represented by the general formula (VI) is represented by the general formula (X1a).
(式中、A1は水素原子又はメチル基を表し、
A2は単結合又は炭素原子数1〜8のアルキレン基(該アルキレン基中の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、それぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキレン基中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていてもよい。)を表し、
A3及びA6はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1〜10のアルキル基(該アルキル基中の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、それぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立してハロゲン原子又は炭素原子数1〜17のアルキル基で置換されていてもよい。)を表わし、
A4及びA7はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1〜10のアルキル基(該アルキル基中の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、それぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立してハロゲン原子又は炭素原子数1〜9のアルキル基で置換されていてもよい。)を表し、
pは0〜10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1〜10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基(該アルキル基中の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、それぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立してハロゲン原子又は炭素原子数3〜6のトリアルコキシシリル基で置換されていてもよい。)を表わす化合物が挙げられる。
(In the formula, A 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
A 2 is a single bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms (one or two or more methylene groups 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 more hydrogen atoms 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, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups in the alkyl group do not have oxygen atoms directly bonded to each other) And each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group are each independently a halogen atom. Which may be substituted with an atom or an alkyl group having 1 to 17 carbon atoms).
A 4 and A 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (one or two or more methylene groups in the alkyl group do not have oxygen atoms directly bonded to each other) And each independently may be substituted with an oxygen atom, -CO-, -COO- or -OCO-, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group are each independently a halogen atom. Which may be substituted with an atom or an alkyl group of 1 to 9 carbon atoms)
p represents 0-10,
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 in the alkyl group are In addition, the oxygen atoms may be independently substituted with an oxygen atom, —CO—, —COO—, or —OCO— as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other, and one or two or more of the alkyl groups may be substituted. A hydrogen atom may be independently substituted with a halogen atom or a trialkoxysilyl group having 3 to 6 carbon atoms).
上記一般式(X1a)は、一般式(II−b)で表される化合物が好ましい。 The general formula (X1a) is preferably a compound represented by the general formula (II-b).
一般式(II−b)で表される化合物は、具体的には下記式(II−q)〜(II−z)、(II−aa)〜(II−al)で表される化合物であることが好ましい。 The compounds represented by the general formula (II-b) are specifically compounds represented by the following formulas (II-q) to (II-z), (II-aa) to (II-al). It is preferable.
上記一般式(VI)、一般式(XaI)及び一般式(II−b)で表される化合物は、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。 The compounds represented by the general formula (VI), the general formula (XaI), and the general formula (II-b) may be one kind or two or more kinds.
また、一般式(VI)で表される重合性化合物としては、一般式(X1b) Moreover, as a polymeric compound represented by general formula (VI), general formula (X1b)
(式中、A8は水素原子又はメチル基を表し、6員環T1、T2及びT3はそれぞれ独立して (In the formula, A 8 represents a hydrogen atom or a methyl group, and the 6-membered rings T 1 , T 2 and T 3 are each independently
のいずれか(ただしqは1から4の整数を表す。)を表し、
qは0又は1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−、−CH=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表し、
Y3及びY4はそれぞれ独立して単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基(該アルキレン基中の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、それぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキレン基中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていてもよい。)を表し、
B8は水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基、又は、末端がアクリロイル基又はメタクリロイル基を有するアルキレン基を表す。)で表わす化合物も挙げられる。
(Where q represents an integer of 1 to 4),
q represents 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 -, -
Y 3 and Y 4 are each independently a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms (one or two or more methylene groups 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 in the alkylene group are each independently a fluorine atom or a methyl group. Or may be substituted with an ethyl group).
B 8 represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkylene group having a terminal acryloyl group or methacryloyl group. And a compound represented by
例示化合物としては、以下に示されるが、これらに限定される訳ではない。 Illustrative compounds are shown below, but are not limited thereto.
更に、一般式(VI)で表される重合性化合物は具体的には、一般式(X1c) Furthermore, the polymerizable compound represented by the general formula (VI) specifically includes the general formula (X1c)
(式中、R70は水素原子又はメチル基を表し、R71は縮合環を有する炭化水素基を表す。)で表わす化合物も挙げられる。 (Wherein R 70 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 71 represents a hydrocarbon group having a condensed ring).
例示化合物としては、以下に示されるが、これらに限定される訳ではない。 Illustrative compounds are shown below, but are not limited thereto.
また、本発明における重合性化合物の内、低分子液晶との溶解性を高めて結晶化を抑制するのに好ましい多官能性の反応基を有する重合性化合物としては、下記一般式(V) Among the polymerizable compounds in the present invention, the polymerizable compound having a polyfunctional reactive group that is preferable for increasing the solubility with a low-molecular liquid crystal and suppressing crystallization is represented by the following general formula (V).
(式中、X1及びX2はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは1〜11の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Uは炭素原子数2〜20の直鎖もしくは分岐多価アルキレン基又は炭素原子数5〜30の多価環状置換基を表すが、多価アルキレン基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよく、炭素原子数5〜20のアルキル基(基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよい。)又は環状置換基により置換されていてもよく、kは1〜5の整数を表す。式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子が−CH3、−OCH3、フッ素原子、又はシアノ基に置換されていてもよい。)で表される重合性化合物が好ましい。 (In the formula, X 1 and X 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and Sp 1 and Sp 2 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O—. (CH 2 ) s — (wherein s represents an integer of 1 to 11 and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring), and U is a linear or branched chain having 2 to 20 carbon atoms. Represents a valent alkylene group or a polyvalent cyclic substituent having 5 to 30 carbon atoms, and the alkylene group in the polyvalent alkylene group may be substituted with an oxygen atom within a range in which the oxygen atom is not adjacent to each other. -20 alkyl group (the alkylene group in the group may be substituted with an oxygen atom within the range where the oxygen atom is not adjacent) or a cyclic substituent, and k is an integer of 1-5. All 1,4-phenyle in the formula Groups, any hydrogen atom is -CH 3, -OCH 3, fluorine atom, or may be substituted by a cyano group.) The polymerizable compound represented by are preferred.
上記一般式(V)において、X1及びX2はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表すが、反応速度を重視する場合には水素原子が好ましく、反応残留量を低減することを重視する場合にはメチル基が好ましい。 In the general formula (V), X 1 and X 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. However, when importance is attached to the reaction rate, a hydrogen atom is preferable, and importance is placed on reducing the amount of residual reaction. In this case, a methyl group is preferred.
上記一般式(V)において、Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは2〜11の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表すが、本発明の液晶表示素子に於けるプレチルト角は該炭素原子数、液晶との含有量、及び用いる配向膜の種類や配向処理条件に影響される。従って必ずしも限定されるものではないが、例えばプレチルト角を5度程度にする場合は、炭素鎖があまり長くないことが好ましく、単結合又は炭素原子数1〜5のアルキレン基がより好ましく、単結合又は炭素原子数1〜3のアルキレン基がより好ましい。更に、プレチルト角が2度程度以内にするには、炭素原子数を6〜12の重合性化合物を用いることが好ましく、炭素原子数が8〜10がより好ましい。また、Sp1及びSp2が−O−(CH2)s−を表す場合も、プレチルト角に影響を及ぼすので適宜必要に応じてSp1及びSp2の長さを調整して用いることが好ましく、プレチルト角を増加させる目的ではsは1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。プレチルト角を小さくする目的では、sは6〜10が好ましい。また、Sp1及びSp2の少なくとも一方が、単結合であることで分子の非対称性が発現するためプレチルトを誘起するので好ましい。 In the general formula (V), Sp 1 and Sp 2 are each independently a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O— (CH 2 ) s — (wherein s is 2 to 11). In which the oxygen atom is bonded to an aromatic ring.) The pretilt angle in the liquid crystal display element of the present invention is the number of carbon atoms, the content with liquid crystal, and the alignment film used. It is affected by the type and orientation processing conditions. Therefore, although not necessarily limited, for example, when the pretilt angle is about 5 degrees, the carbon chain is preferably not so long, a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and a single bond Alternatively, an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable. Furthermore, in order to make the pretilt angle within about 2 degrees, it is preferable to use a polymerizable compound having 6 to 12 carbon atoms, and more preferably 8 to 10 carbon atoms. Also, when Sp 1 and Sp 2 represent -O- (CH 2 ) s- , it affects the pretilt angle, so that it is preferable to adjust the lengths of Sp 1 and Sp 2 as necessary. For the purpose of increasing the pretilt angle, s is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3. For the purpose of reducing the pretilt angle, s is preferably 6 to 10. In addition, since at least one of Sp 1 and Sp 2 is a single bond, a molecular asymmetry is exhibited, which is preferable because pretilt is induced.
また、上記一般式(V)においてSp1及びSp2が同一である化合物も好ましく、Sp1及びSp2が同一である化合物を2種以上用いることが好ましい。この場合、互いにSp1及びSp2が異なった2種以上を用いることがより好ましい。 In addition, a compound in which Sp 1 and Sp 2 are the same in the general formula (V) is also preferable, and it is preferable to use two or more compounds in which Sp 1 and Sp 2 are the same. In this case, it is more preferable to use two or more different Sp 1 and Sp 2 from each other.
上記一般式(V)において、Uは炭素原子数2〜20の直鎖もしくは分岐多価アルキレン基又は炭素原子数5〜30の多価環状置換基を表すが、多価アルキレン基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよく、炭素原子数5〜20のアルキル基(基中のアルキレン基は酸素原子が隣接しない範囲で酸素原子により置換されていてもよい。)、環状置換基により置換されていてもよく、2つ以上の環状置換基により置換されていることが好ましい。 In the general formula (V), U represents a linear or branched polyvalent alkylene group having 2 to 20 carbon atoms or a polyvalent cyclic substituent having 5 to 30 carbon atoms, and an alkylene group in the polyvalent alkylene group. May be substituted with an oxygen atom in a range where the oxygen atoms are not adjacent to each other, and an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms (the alkylene group in the group may be substituted with an oxygen atom within a range where the oxygen atoms are not adjacent to each other) ), May be substituted with a cyclic substituent, and is preferably substituted with two or more cyclic substituents.
上記一般式(V)において、Uは具体的には、以下の式(Va−1)から式(Va−13)を表すことが好ましい。アンカーリング力を高くするためには直線性が高いビフェニール等が好ましく、式(Va−1)から式(Va−6)を表すことが好ましい。又、式(Va−6)から式(Va−11)を表す構造は、液晶との溶解性が高い点で好ましく、式(Va−1)から式(Va−6)と組み合わせて用いることが好ましい。 In the general formula (V), U specifically preferably represents the following formulas (Va-1) to (Va-13). In order to increase the anchoring force, biphenyl having high linearity is preferable, and it is preferable to represent the formula (Va-1) to the formula (Va-6). Further, the structure representing the formula (Va-11) to the formula (Va-11) is preferable in terms of high solubility with liquid crystal, and is used in combination with the formula (Va-1) to the formula (Va-6). preferable.
(式中、両端はSp1又はSp2に結合するものとする。Zp1及びZp2はそれぞれ独立して、−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CY1=CY2−、−C≡C−又は単結合を表す。式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子が、−CH3、−OCH3、フッ素原子、又はシアノ基に置換されていてもよい。又、シクロへキシレン基中の1つ又は2つ以上のCH2CH2基は−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−で置換されていてもよい。)
Uが環構造を有する場合、前記Sp1及びSp2は少なくとも一方が−O−(CH2)s−(式中、sは1〜7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表すことが好ましく、両方共に−O−(CH2)s−であることも好ましい。
(In the formula, both ends are bonded to Sp 1 or Sp 2. Z p1 and Z p2 are each independently —OCH 2 —, —CH 2 O—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 CH 2 —, —CF 2 CF 2 —, —CH═CH—COO—, —CH═CH—OCO—, —COO—CH═CH—, —OCO— CH═CH—, —COO—CH 2 CH 2 —, —OCO—CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 —COO—, —CH 2 CH 2 —OCO—, —COO—CH 2 —, —OCO -CH 2 -, - CH 2 -COO -, - CH 2 -OCO -, - CY 1 = CY 2 -, -. C≡C- or all of the 1,4-phenylene group represents in formula single bond Any hydrogen atom is —CH 3 , —OCH 3 , a fluorine atom, or a cyano group In addition, one or more CH 2 CH 2 groups in the cyclohexylene group may be substituted with —CH═CH—, —CF 2 O—, —OCF 2 —. May be good.)
When U has a ring structure, at least one of Sp 1 and Sp 2 is —O— (CH 2 ) s — (wherein s represents an integer of 1 to 7 and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring) It is preferable that both represent —O— (CH 2 ) s —.
上記一般式(V)において、kは1〜5の整数を表すが、kが1の二官能化合物、又はkが2の三官能化合物であることが好ましく、二官能化合物であることがより好ましい。 In the general formula (V), k represents an integer of 1 to 5, but k is preferably a bifunctional compound of 1 or k is a trifunctional compound of 2, and more preferably a bifunctional compound. .
上記一般式(V)で表される化合物は、具体的には、以下の一般式(Vb)で表される化合物が好ましい。 Specifically, the compound represented by the general formula (V) is preferably a compound represented by the following general formula (Vb).
(式中、X1及びX2はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは1〜7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Z1は−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CY1=CY2−(Y1及びY2はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表し、Cは1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表し、式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい。)
上記一般式(Vb)において、X1及びX2は、はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表すが、いずれも水素原子を表すジアクリレート誘導体、又はいずれもメチル基を有するジメタクリレート誘導体が好ましく、一方が水素原子を表し、もう一方がメチル基を表す化合物も好ましい。これらの化合物の重合速度は、ジアクリレート誘導体が最も早く、ジメタクリレート誘導体が遅く、非対称化合物がその中間であり、その用途により好ましい態様を用いることができる。
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and Sp 1 and Sp 2 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O—. (CH 2 ) s — (wherein s represents an integer of 1 to 7 and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring), Z 1 represents —OCH 2 —, —CH 2 O—, -COO -, - OCO -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, -
In the general formula (Vb), X 1 and X 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, both of which are diacrylate derivatives each representing a hydrogen atom, or both are dimethacrylate derivatives having a methyl group. A compound in which one represents a hydrogen atom and the other represents a methyl group is also preferable. As for the polymerization rate of these compounds, diacrylate derivatives are the fastest, dimethacrylate derivatives are slow, asymmetric compounds are in the middle, and a preferred embodiment can be used depending on the application.
上記一般式(Vb)において、Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−を表すが、少なくとも一方が−O−(CH2)s−であることが好ましく、両方が−O−(CH2)s−を表す態様がより好ましい。この場合、sは1〜6が好ましい。 In the general formula (Vb), Sp 1 and Sp 2 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O— (CH 2 ) s —, at least one of which is —O - (CH 2) is preferably s-, both -O- (CH 2) aspects representing the s- is more preferable. In this case, s is preferably 1 to 6.
上記一般式(Vb)において、Z1は、−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CY1=CY2−(Y1及びY2はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表すが、−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−又は単結合が好ましく、−COO−、−OCO−又は単結合がより好ましく、単結合が特に好ましい。上記一般式(Vb)において、Cは任意の水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表すが、1,4−フェニレン基又は単結合が好ましい。Cが単結合以外の環構造を表す場合、Z1は単結合以外の連結基も好ましく、Cが単結合の場合、Z1は単結合が好ましい。
In the general formula (Vb), Z 1 represents —OCH 2 —, —CH 2 O—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 CH 2 —, — CF 2 CF 2 —, —CH═CH—COO—, —CH═CH—OCO—, —COO—CH═CH—, —OCO—CH═CH—, —COO—CH 2 CH 2 —, —OCO— CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 -COO -, -
以上より、上記一般式(Vb)において、Cが単結合を表し、環構造が二つの環で形成される場合が好ましく、環構造を有する重合性化合物としては、具体的には以下の一般式(V−1)から(V−6)で表される化合物が好ましく、一般式(V−1)から(V−4)で表される化合物が特に好ましく、一般式(V−2)で表される化合物が最も好ましい。 As described above, in the general formula (Vb), it is preferable that C represents a single bond and the ring structure is formed of two rings. Specific examples of the polymerizable compound having a ring structure include the following general formula: Compounds represented by (V-1) to (V-6) are preferred, compounds represented by general formulas (V-1) to (V-4) are particularly preferred, and represented by general formula (V-2). Most preferred are the compounds
また、上記一般式(Vb)において、以下の一般式(V1−1)から(V1−5)で表される化合物が液晶組成物との溶解性を高める上で好ましく、一般式(V1−1)で表される化合物が特に好ましい。 In the above general formula (Vb), the compounds represented by the following general formulas (V1-1) to (V1-5) are preferable for enhancing the solubility with the liquid crystal composition, and the general formula (V1-1) ) Is particularly preferred.
また、上記一般式(Vb)が三つの環構造で形成される場合も好ましく用いられ、一般式(V1−6)から(V1−13)で表される化合物が液晶組成物との溶解性を高める上で好ましい。更に、液晶とのアンカーリング力が強い一般式(V−1)から(V−6)で表される化合物は、アンカーリング力が弱く液晶組成物との相溶性が良好な一般式(V1−1)から(V1−5)で表される化合物と混合して用いることも好ましい。 In addition, the general formula (Vb) is preferably used in the case where it is formed of three ring structures, and the compounds represented by the general formulas (V1-6) to (V1-13) have solubility in the liquid crystal composition. It is preferable in terms of enhancement. Furthermore, the compounds represented by the general formulas (V-1) to (V-6) having strong anchoring force with the liquid crystal have a weak general anchoring force and good compatibility with the liquid crystal composition (V1- It is also preferred to use a mixture with the compound represented by 1) to (V1-5).
(式中、q1及びq2は、それぞれ独立して1〜12の整数を示し、R3は水素原子又はメチル基を表す。)
上記一般式(V)で表される化合物としては、具体的には、以下の一般式(Vc)で表される化合物が、反応速度を高める点で好ましく、又、プレチルト角を熱的に安定化させるので好ましい。更に、必要に応じてSp1、Sp2及びSp3の炭素原子数を調整して所望のプレチルト角を得ることもできる。プレチルトと該炭素原子数の関係は、官能基が2個の場合と同様の傾向を示す。
(Wherein, q1 and q2 is independently an integer of 1 to 12, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
As the compound represented by the general formula (V), specifically, a compound represented by the following general formula (Vc) is preferable in terms of increasing the reaction rate, and the pretilt angle is thermally stable. This is preferable. Furthermore, a desired pretilt angle can be obtained by adjusting the number of carbon atoms of Sp 1 , Sp 2 and Sp 3 as necessary. The relationship between pretilt and the number of carbon atoms shows the same tendency as in the case of two functional groups.
(式中、X1、X2及びX3はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、Sp1、Sp2及びSp3はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは2〜7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Z11は、−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CY1=CY2−、−C≡C−又は単結合を表し、Jは1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表し、式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい。)
重合性化合物として、光配向機能を有する化合物を用いることも好ましい。中でも、光異性化を示す化合物を用いることが好ましい。
(In the formula, X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and Sp 1 , Sp 2 and Sp 3 each independently represent a single bond, having 1 to 12 carbon atoms. Represents an alkylene group or —O— (CH 2 ) s — (wherein s represents an integer of 2 to 7 and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring), and Z 11 represents —OCH 2 —. , —CH 2 O—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 CH 2 —, —CF 2 CF 2 —, —CH═CH—COO—, —CH = CH-OCO -, - COO -CH = CH -, - OCO-CH = CH -, - COO-
It is also preferable to use a compound having a photo-alignment function as the polymerizable compound. Among them, it is preferable to use a compound that exhibits photoisomerization.
光配向機能を有する重合性化合物としては、具体的には、一般式(Vb)において、
X1及びX2がそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、Sp1及びSp2がそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは1〜7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Z1が−N=N−を表し、Cが1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基(任意の水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい。)又は単結合を表す化合物が好ましい。
As the polymerizable compound having a photo-alignment function, specifically, in the general formula (Vb),
X 1 and X 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and Sp 1 and Sp 2 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, or —O— (CH 2 ). s − (wherein s represents an integer of 1 to 7 and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring), Z 1 represents —N═N—, and C represents 1,4-phenylene. A compound representing a group, a trans-1,4-cyclohexylene group (any hydrogen atom may be substituted by a fluorine atom) or a single bond is preferred.
中でも、以下の一般式(Vn)で表される化合物が好ましい。 Especially, the compound represented by the following general formula (Vn) is preferable.
(式中、Rn1及びRn2はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、式中、pn及びqnは、それぞれ独立して1〜12の整数を示す。)
[重合開始剤]
本発明に用いる重合性化合物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く、光フリース転位によるラジカル重合、光重合開始剤によるラジカル重合がより好ましい。
(In the formula, Rn1 and Rn2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and in the formula, pn and qn each independently represents an integer of 1 to 12.)
[Polymerization initiator]
As the polymerization method of the polymerizable compound used in the present invention, radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, etc. can be used, but polymerization is preferably performed by radical polymerization, radical polymerization by photo-Fries rearrangement, and initiation of photopolymerization. Radical polymerization with an agent is more preferred.
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。 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.
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、4′−フェノキシアセトフェノン、4′−エトキシアセトフェノン等のアセトフェノン系;
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、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエ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、2,5−ジメチルベンゾフェノン、3,4−ジメチル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。
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, 4′-phenoxyacetophenone, 4′-ethoxyacetophenone;
Benzoins such as benzoin, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin methyl ether, benzoin ethyl 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, 2,5-dimethylbenzophenone, 3,4-dimethylbenzophenone;
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.
又、ラジカルの寿命や反応性を考慮して複数の重合開始剤を用いることも好ましい。
更に、上述の重合開始剤を使用せずに、光フリース転位によるラジカル重合として紫外線を吸収する共役系の構造を有する重合性液晶化合物を含有させて重合させることもできる。例えば、一般式(X1c−1)から(X1c−4)で表される共役系構造を有する重合性液晶化合物を重合開始剤の代わりに用いることで液晶素子の電圧保持率を低下させないので好ましい。又、重合促進を目的にこれらと重合開始剤と併用することも好ましい。
It is also preferable to use a plurality of polymerization initiators in consideration of radical lifetime and reactivity.
Furthermore, without using the above-described polymerization initiator, polymerization can be carried out by containing a polymerizable liquid crystal compound having a conjugated structure that absorbs ultraviolet rays as radical polymerization by photofleece rearrangement. For example, it is preferable to use a polymerizable liquid crystal compound having a conjugated structure represented by general formulas (X1c-1) to (X1c-4) instead of the polymerization initiator because the voltage holding ratio of the liquid crystal element is not lowered. It is also preferable to use these in combination with a polymerization initiator for the purpose of promoting polymerization.
[重合性組成物]
本発明に用いられる重合性組成物は、上記に例示される1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の1質量%以上15質量%未満重合性組成物を含有することが好ましいが、駆動電圧とのバランスから1質量%以上12質量%未満重合性組成物を含有することがより好ましく、重合性組成物の含有量の下限値は2質量%以上が好ましく、上限値は9質量%未満が好ましく、7質量%未満がより好ましく、5質量%未満がより好ましく、4質量%未満がより好ましい。なお、本発明の重合性組成物は1種又は2種以上の重合性化合物から構成される。
[Polymerizable composition]
The polymerizable composition used in the present invention comprises a polymerizable composition containing one or more polymerizable compounds exemplified above, a chiral compound, and a liquid crystal containing one or more liquid crystal compounds. It is preferable to contain a polymerizable composition of 1% by mass or more and less than 15% by mass in the total weight of the composition, but it may contain a polymerizable composition of 1% by mass or more and less than 12% by mass from the balance with the driving voltage. More preferably, the lower limit of the content of the polymerizable composition is preferably 2% by mass or more, and the upper limit is preferably less than 9% by mass, more preferably less than 7% by mass, more preferably less than 5% by mass, and more preferably 4% by mass. Less than is more preferable. In addition, the polymeric composition of this invention is comprised from 1 type, or 2 or more types of polymeric compounds.
また、本発明に用いられる重合性組成物は、上記に例示される1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の15質量%以上40質量%未満の重合性組成物を含有することも好ましいが、この場合の重合性組成物の含有量の下限値は9質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、上限値は30%質量未満が好ましく、25%質量未満がより好ましく、20%質量未満がより好ましく、15%質量未満がより好ましい。更に、本発明に用いられる重合性組成物は、上記に例示される1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の5質量%以上15質量%未満の重合性組成物を含有することが好ましく、7質量%以上12質量%未満の重合性組成物を含有することがより好ましい。本発明に用いられる重合性組成物は、1質量%以上40質量%未満の重合性組成物を含有することで、一軸性の光学異方性、又は一軸性の屈折率異方性又は配向容易軸方向を有するポリマーネットワークを形成するものであることが好ましく、該ポリマーネットワークの光学軸又は配向容易軸と低分子液晶の配向容易軸が略一致するように形成されていることがより好ましい。 The polymerizable composition used in the present invention contains a polymerizable composition containing one or more polymerizable compounds exemplified above, a chiral compound, and one or more liquid crystal compounds. It is also preferable to contain 15% by mass or more and less than 40% by mass of the polymerizable composition in the total weight of the liquid crystal composition, but the lower limit of the content of the polymerizable composition in this case is preferably 9% by mass or more. The upper limit is preferably less than 30% by mass, more preferably less than 25% by mass, more preferably less than 20% by mass, and more preferably less than 15% by mass. Furthermore, the polymerizable composition used in the present invention contains a polymerizable composition containing one or more polymerizable compounds exemplified above, a chiral compound, and one or more liquid crystal compounds. It is preferable to contain 5% by mass or more and less than 15% by mass of the polymerizable composition in the total weight of the liquid crystal composition, and more preferably 7% by mass or more and less than 12% by mass of the polymerizable composition. The polymerizable composition used in the present invention contains 1% by mass or more and less than 40% by mass of the polymerizable composition, so that uniaxial optical anisotropy or uniaxial refractive index anisotropy or easy orientation is achieved. It is preferable to form a polymer network having an axial direction, and it is more preferable that the optical axis or the easy alignment axis of the polymer network and the easy alignment axis of the low-molecular liquid crystal are substantially aligned.
尚、該ポリマーネットワークには、複数のポリマーネットワークが集合することにより高分子薄膜を形成したポリマーバインダも含まれる。ポリマーバインダは、一軸配向性を示す屈折率異方性を有しており、該薄膜に低分子液晶が分散され、該薄膜の一軸性の光学軸と低分子液晶の光学軸が略同一方向へ揃っていることが特徴である。従って、これにより、光散乱型液晶である高分子分散型液晶又はポリマーネットワーク型液晶とは異なり光散乱が起こらず偏光を用いた液晶素子に於いて高コントラストな表示が得られる点と、立下り時間を短くして液晶素子の応答性を向上させることが特徴である。更に、本発明に用いられる重合性液晶組成物は、ポリマーネットワーク層を液晶素子全体に形成させるものであり、液晶素子基板上にポリマーの薄膜層を形成させてプレチルトを誘起させるPSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶組成物とは異なる。 The polymer network includes a polymer binder in which a polymer thin film is formed by aggregating a plurality of polymer networks. The polymer binder has refractive index anisotropy indicating uniaxial orientation, low molecular liquid crystal is dispersed in the thin film, and the uniaxial optical axis of the thin film and the optical axis of the low molecular liquid crystal are in substantially the same direction. The feature is that it is complete. Therefore, unlike a polymer dispersion type liquid crystal or polymer network type liquid crystal which is a light scattering type liquid crystal, light scattering does not occur and a high contrast display can be obtained in a liquid crystal element using polarized light. It is characterized in that the response time of the liquid crystal element is improved by shortening the time. Furthermore, the polymerizable liquid crystal composition used in the present invention is a PSA (Polymer Sustained Alignment) that forms a polymer network layer on the entire liquid crystal element and induces a pretilt by forming a polymer thin film layer on the liquid crystal element substrate. ) Type liquid crystal composition.
何れの濃度に於いてもTgの異なる重合性化合物を少なくとも二種類以上含有させて必要に応じてTgを調整することが好ましい。Tgが高いポリマーの前駆体である重合性化合物は、架橋密度が高くなる分子構造を有する重合性化合物であって、官能基数が2以上であることが好ましい。又、Tgが低いポリマーの前駆体は、官能基数が1であるか、又は2以上であって、官能基間にスペーサ基としてアルキレン基等を有し分子長を長くした構造であることが好ましい。ポリマーネットワークの熱的安定性や耐衝撃性向上に対応することを目的にポリマーネットワークのTgを調整する場合、多官能モノマーと単官能モノマーの比率を適宜調整することが好ましい。又、Tgはポリマーネットワークの主鎖、及び側鎖に於ける分子レベルの熱的な運動性とも関連しており、電気光学特性にも影響を及ぼしている。例えば、架橋密度を高くすると主鎖の分子運動性が下がり低分子液晶とのアンカーリング力が高まり駆動電圧が高くなると共に立下り時間が短くなる。一方、Tgが下がるように架橋密度を下げるとポリマー主鎖の熱運動性が上がることにより、低分子液晶とのアンカーリング力が下がり駆動電圧が下がり立下り時間が長くなる傾向を示す。ポリマーネットワーク界面に於けるアンカーリング力は、上述のTgの他にポリマー側鎖の分子運動性にも影響され、多価分岐アルキレン基、及び多価アルキル基を有する重合性化合物を用いることでポリマー界面のアンカーリング力が下げられる。又、多価分岐アルキレン基、及び多価アルキル基を有する重合性化合物は、プレチルト角を誘起させるのに有効で極角方向のアンカーリング力を下げる方向に作用する。 In any concentration, it is preferable to contain at least two kinds of polymerizable compounds having different Tg and adjust Tg as necessary. The polymerizable compound that is a precursor of a polymer having a high Tg is a polymerizable compound having a molecular structure that increases the crosslink density, and preferably has 2 or more functional groups. The precursor of the polymer having a low Tg preferably has a structure in which the number of functional groups is 1, or 2 or more, and an alkylene group or the like is provided as a spacer group between the functional groups to increase the molecular length. . When adjusting the Tg of the polymer network for the purpose of improving the thermal stability and impact resistance of the polymer network, it is preferable to appropriately adjust the ratio of the polyfunctional monomer to the monofunctional monomer. Tg is also related to thermal mobility at the molecular level in the main chain and side chain of the polymer network, and has an influence on electro-optical properties. For example, when the crosslink density is increased, the molecular mobility of the main chain is lowered, the anchoring force with the low molecular liquid crystal is increased, the drive voltage is increased, and the fall time is shortened. On the other hand, when the crosslinking density is lowered so that Tg is lowered, the thermal mobility of the polymer main chain is increased, so that the anchoring force with the low-molecular liquid crystal is lowered, the driving voltage is lowered, and the fall time is increased. The anchoring force at the polymer network interface is influenced by the molecular mobility of the polymer side chain in addition to the above Tg, and the polymer is obtained by using a polymerizable compound having a polyvalent branched alkylene group and a polyvalent alkyl group. The anchoring force of the interface is lowered. In addition, the polymerizable compound having a polyvalent branched alkylene group and a polyvalent alkyl group is effective in inducing a pretilt angle and acts in the direction of reducing the polar anchoring force.
重合性液晶組成物が液晶相を示した状態で、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させることにより、重合性化合物の分子量が増加して液晶組成物と重合性化合物を相分離させる。二相に分離する形態は、含有する液晶化合物の種類や重合性化合物の種類に大きく依存して異なる。液晶相中に重合性化合物相が無数に島状の核として発生して成長するバイノーダル分解で相分離構造を形成しても良く、液晶相と重合性化合物相との濃度の揺らぎから相分離するスピノーダル分解により相分離構造を形成しても良い。バイノーダル分解によるポリマーネットワークを形成させるには、少なくとも低分子液晶の含有量を85質量%以上にするのが好ましく、重合性化合物の反応速度が速い化合物を用いることにより可視光の波長より小さい大きさの重合性化合物の核を無数に発生させてナノオーダーの相分離構造が形成されるので好ましい。結果として重合性化合物相に於ける重合が進むと相分離構造に依存して可視光の波長より短い空隙間隔のポリマーネットワークが形成され、一方、ポリマーネットワークの空隙は低分子液晶相の相分離によるもので、この空隙の大きさが可視光の波長より小さいと、光散乱性が無く高コントラストで、且つポリマーネットワークからのアンカーリング力の影響が強まり立下り時間が短くなり高速応答の液晶表示素子が得られるようになり特に好ましい。バイノーダル分解に於ける重合性化合物相の核生成は、化合物の種類や組合せによる相溶性の変化や、反応速度、温度等のパラメーターに影響され適宜必要に応じて調整することが好ましい。反応速度は、紫外線重合の場合は、重合性化合物の官能基や光開始剤の種類及び含有量、紫外線露光強度によるもので反応性を促進するように紫外線露光条件を適宜調整すれば良く、少なくとも20mW/cm2以上の紫外線露光強度が好ましい。低分子液晶が85質量%以上では、スピノーダル分解による相分離構造でポリマーネットワークを形成させることが好ましい、スピノーダル分解では周期性のある二相の濃度の揺らぎによる相分離微細構造が得られるので可視光波長より小さい均一な空隙間隔を容易に形成するので好ましい。ポリマーネットワークで形成させることが好ましい。重合性化合物の割合が15質量%未満ではバイノーダル分解による相分離構造を形成させることが好ましく、15質量%以上ではスピノーダル分解による相分離構造を形成させることが好ましい。重合性化合物含有量が増加すると、温度の影響で低分子液晶相と重合性化合物相との二相分離する相転移温度が存在する。二相分離転移温度より高い温度では等方相を示すが、低いと分離が起こり均一な相分離構造が得られず好ましくない。温度により二相分離する場合は、二相分離温度より高い温度に於いて相分離構造を形成させることが好ましい。上述した何れの場合も、低分子液晶の配向状態と同様の配向状態を保持しながらポリマーネットワークが形成される。形成されたポリマーネットワークは、低分子液晶の配向に倣うように光学異方性を示す。ポリマーネットワーク中の液晶層の形態としては、ポリマーの3次元ネットワーク構造中に液晶組成物が連続層をなす構造、液晶組成物のドロップレットがポリマー中に分散している構造、又は両者が混在する構造、更に、両基板面を起点にポリマーネットワーク層が存在し、対面基板との中心付近では液晶層のみである構造が挙げられる。何れもの構造もポリマーネットワークの作用により液晶組成物が0〜90°のプレチルト角が液晶素子基板の法線方向に対して誘起されていることが好ましい。形成するポリマーネットワークは、共存する低分子液晶を液晶セルの配向膜が示す配向方向へ配向させる機能を有することが好ましく、更に、ポリマー界面方向に対して低分子液晶をプレチルトさせる機能を有していることも好ましい。ポリマー界面に対して低分子液晶をプレチルトさせる重合性化合物を導入すると液晶素子の駆動電圧を低くさせるのに有用で好ましい。又、屈折率異方性を有しても良く、配向方向へ液晶を配向させる機能は、メソゲン基を有する重合性化合物を用いることが好ましい。
When the polymerizable liquid crystal composition exhibits a liquid crystal phase, the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition is polymerized to increase the molecular weight of the polymerizable compound to cause phase separation of the liquid crystal composition and the polymerizable compound. . The form of separation into two phases varies greatly depending on the type of liquid crystal compound contained and the type of polymerizable compound. A phase separation structure may be formed by binodal decomposition in which an infinite number of polymerizable compound phases are generated and grown as island-like nuclei in the liquid crystal phase, and phase separation is caused by fluctuations in concentration between the liquid crystal phase and the polymerizable compound phase. A phase separation structure may be formed by spinodal decomposition. In order to form a polymer network by binodal decomposition, it is preferable that the content of at least low-molecular liquid crystal is 85% by mass or more, and the size is smaller than the wavelength of visible light by using a compound having a high reaction rate of the polymerizable compound. Innumerable nuclei of the polymerizable compound are generated to form a nano-order phase separation structure, which is preferable. As a result, when the polymerization in the polymerizable compound phase proceeds, a polymer network having a void interval shorter than the wavelength of visible light is formed depending on the phase separation structure, whereas the voids in the polymer network are caused by phase separation of the low-molecular liquid crystal phase. However, if the size of the void is smaller than the wavelength of visible light, the liquid crystal display device has high contrast, no light scattering, high contrast, strong influence of anchoring force from the polymer network, and short fall time. Is particularly preferable. The nucleation of the polymerizable compound phase in the binodal decomposition is preferably adjusted as needed as affected by changes in compatibility depending on the type and combination of compounds, reaction rate, temperature and other parameters. The reaction rate, in the case of ultraviolet polymerization, may be adjusted as appropriate to the ultraviolet exposure conditions so as to promote the reactivity depending on the functional group of the polymerizable compound, the type and content of the photoinitiator, and the ultraviolet exposure intensity. An ultraviolet exposure intensity of 20 mW /
VA型等の垂直配向セルに対しては垂直配向を誘起するメソゲン基を有しない多価アルキル基、又は多価分岐アルキレン基を有する重合性化合物を用いても良く、メソゲン基を有する重合性化合物との併用でも好ましい。上述の重合性液晶組成物を用いて相分離重合により垂直配向セル内にポリマーネットワークが形成された場合は、繊維状、又は柱状のポリマーネットワークが液晶セル基板に対して低分子液晶の垂直方向と略同一の方向に形成されていることが好ましい。又、セル基板表面にある垂直配向膜に液晶が傾斜配向を誘起するようにラビング処理等を施してプレチルト角を誘起するようにした垂直配向膜が用いられた場合は、プレチルトして配向している低分子液晶と同方向に繊維状、又は柱状のポリマーネットワークが傾斜して形成されていることが好ましい。 For vertically aligned cells such as VA type, a polymerizable compound having a polyvalent alkyl group having no mesogenic group that induces vertical alignment or a polyvalent branched alkylene group may be used, and a polymerizable compound having a mesogenic group Is also preferred in combination. When a polymer network is formed in a vertically aligned cell by phase separation polymerization using the polymerizable liquid crystal composition described above, the fibrous or columnar polymer network is in the vertical direction of the low molecular liquid crystal with respect to the liquid crystal cell substrate. It is preferable that they are formed in substantially the same direction. In addition, when a vertical alignment film that induces a pretilt angle by rubbing the liquid crystal on the cell substrate surface so as to induce a tilted alignment is used, the liquid crystal is pretilted and aligned. It is preferable that a fiber-like or columnar polymer network is inclined in the same direction as the low-molecular liquid crystal.
更に、電圧を印加しながらプレチルト角を誘起する方法では、重合性液晶組成物の閾値電圧よりも0.9V程度低い電圧から2V程度高い電圧の範囲で電圧を印加しながら重合させると繊維状、又は柱状のポリマーネットワークが所望のプレチルト角、好ましくは、VA型等の垂直配向の場合はエネルギー線照射前の透明基板の法線方向に対して、ポリマーネットワークの光軸方向又は配向容易軸方向が好ましくは0.1〜30.0°、より好ましくは0.1〜10.0°、さらに好ましくは0.1〜5.0°、特に好ましくは0.1〜3.0°のプレチルト角に誘起するように、又、TN型等の水平配向の場合はエネルギー線照射前の透明基板の平行方向に対して、ポリマーネットワークの光軸方向又は配向容易軸方向が0.1〜30°、好ましくは0.1〜10.0°、より好ましくは0.1〜5.0°、さらに好ましくは0.1〜3.0°、特に好ましくは0.1〜2.0°のプレチルト角に誘起するように傾斜して形成されるのでより好ましくなる。何れの方法で形成された繊維状、又は柱状のポリマーネットワークは、二枚のセル基板間を連結していることが特徴である。これにより、プレチルト角の熱的安定性が向上して液晶表示素子の信頼性を高められる。 Furthermore, in the method of inducing the pretilt angle while applying a voltage, when polymerizing while applying a voltage in a voltage range of about 0.9 V to 2 V higher than the threshold voltage of the polymerizable liquid crystal composition, Alternatively, in the case where the columnar polymer network has a desired pretilt angle, preferably the vertical orientation such as VA type, the optical axis direction or the easy axis direction of the polymer network is relative to the normal direction of the transparent substrate before irradiation with the energy beam. The pretilt angle is preferably 0.1 to 30.0 °, more preferably 0.1 to 10.0 °, further preferably 0.1 to 5.0 °, and particularly preferably 0.1 to 3.0 °. In the case of horizontal alignment such as TN type, the optical axis direction of the polymer network or the easy axis direction of the polymer network is preferably 0.1 to 30 ° with respect to the parallel direction of the transparent substrate before irradiation with the energy beam. The pretilt angle is preferably 0.1 to 10.0 °, more preferably 0.1 to 5.0 °, still more preferably 0.1 to 3.0 °, and particularly preferably 0.1 to 2.0 °. Since it is formed so as to be inclined, it is more preferable. The fibrous or columnar polymer network formed by any method is characterized in that the two cell substrates are connected to each other. Thereby, the thermal stability of the pretilt angle is improved, and the reliability of the liquid crystal display element can be increased.
他に、繊維状、又は柱状のポリマーネットワークを傾斜配向させて形成することにより低分子液晶のプレチルト角を誘起させる方法として、官能基とメソゲン基の間にあるアルキレン基の炭素原子数が6以上のプレチルト角の誘起角度が小さい二官能アクリレートと官能基と、メソゲン基の間にあるアルキレン基の炭素原子数が5以上のプレチルト角の誘起角度が大きい二官能アクリレートを組合せ用いる方法が挙げられる。これらの化合物の配合比を調整することにより所望のプレチルト角を誘起させることができる。 In addition, as a method for inducing the pretilt angle of a low-molecular liquid crystal by forming a fibrous or columnar polymer network in an inclined orientation, the alkylene group between the functional group and the mesogenic group has 6 or more carbon atoms. And a bifunctional acrylate having a small pretilt angle induction angle, a functional group, and a bifunctional acrylate having a large pretilt angle induction angle in which the number of carbon atoms of the alkylene group between the mesogenic groups is 5 or more. A desired pretilt angle can be induced by adjusting the compounding ratio of these compounds.
更に、可逆性の光配向機能を有する重合性化合物を少なくとも1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の0.01%以上1%以下の範囲で添加して繊維状、又は柱状のポリマーネットワークを形成させる方法が挙げられる。この場合、トランス体に於いて低分子液晶と同様の棒状の形態になり低分子液晶の配向状態へ影響を及ぼす。本発明の重合性液晶組成物に含有されている該トランス体は、紫外線をセル上面から平行光として露光すると紫外線の進む方向と該棒状の分子長軸方向が平行になるように揃い、低分子液晶も同時に該トランス体の分子長軸方向へ揃うように配向する。セルに対して傾斜して紫外線を露光すると、該トランス体の分子長軸が傾斜方向に向き液晶を紫外線の傾斜方向へ配向させるようになる。即ち、プレチルト角を誘起するようになり光配向機能を示す。この段階で重合性化合物を架橋させると誘起したプレチルト角が重合相分離で形成された繊維状、又は柱状のポリマーネットワークにより固定化される。 Furthermore, a polymerizable composition containing at least one or more polymerizable compounds as a polymerizable compound having a reversible photo-alignment function, a liquid crystal composition containing a chiral compound and one or more liquid crystal compounds. Examples thereof include a method of forming a fibrous or columnar polymer network by adding within a range of 0.01% to 1% of the total weight of the product. In this case, the trans form has a rod-like shape similar to that of the low-molecular liquid crystal and affects the alignment state of the low-molecular liquid crystal. The trans isomer contained in the polymerizable liquid crystal composition of the present invention has a low molecular weight that is aligned so that the direction of ultraviolet light travels parallel to the long axis direction of the rod-shaped molecule when ultraviolet light is exposed as parallel light from the top surface of the cell. At the same time, the liquid crystal is aligned so as to be aligned in the molecular long axis direction of the trans form. When ultraviolet rays are exposed while being inclined with respect to the cell, the molecular long axis of the trans body is oriented in the inclined direction and the liquid crystal is oriented in the inclined direction of the ultraviolet rays. That is, a pre-tilt angle is induced and a photo-alignment function is exhibited. The pretilt angle induced by crosslinking the polymerizable compound at this stage is fixed by a fibrous or columnar polymer network formed by polymerization phase separation.
従って、VA型で重要なプレチルト角の誘起は、電圧印加しながら重合相分離させる方法、誘起するプレチルト角が異なる重合性化合物を複数添加して重合相分離させる方法、可逆性の光配向機能を有する重合性化合物が示す光配向機能を用いて紫外線が進む方向へ低分子液晶及び重合性液晶化合物を配向させ重合相分離する方法を必要に応じて用い本発明の液晶素子を作製することができる。 Therefore, the pretilt angle that is important for the VA type is induced by a method of separating a polymerization phase while applying a voltage, a method of separating a polymerization phase by adding a plurality of polymerizable compounds having different induced pretilt angles, and a reversible photo-alignment function. The liquid crystal element of the present invention can be produced using a method of aligning low-molecular liquid crystals and polymerizable liquid crystal compounds in the direction in which ultraviolet rays travel by using the photo-alignment function exhibited by the polymerizable compound, and separating the polymerization phase as necessary. .
光配向機能を有する重合性化合物は、紫外線を吸収してトランス体になる光異性化合物であることが好ましく、更に、光配向機能を有する重合性化合物の反応速度が光配向機能を有する重合性化合物以外の重合性化合物の反応速度より遅いことが好ましい。UV露光されると、直ちに光配向機能を有する重合性化合物はトランス体になり光の進む方向に配向すると、周囲の重合性を含む液晶化合物も同様の方向へ配向する。この時、重合相分離が進行して低分子液晶長軸方向とポリマーネットワークの配向容易軸方向が光配向機能を有する重合性化合物の配向容易軸と同一方向へ揃いUV光が進む方向へプレチルト角が誘起される。 The polymerizable compound having a photo-alignment function is preferably a photoisomeric compound that absorbs ultraviolet rays to become a trans isomer, and further, the polymerizable compound having a photo-alignment function has a reaction rate of the polymerizable compound having the photo-alignment function. It is preferably slower than the reaction rate of the polymerizable compound other than the above. When UV exposure is performed, the polymerizable compound having a photo-alignment function immediately becomes a trans form, and when aligned in the light traveling direction, the surrounding liquid crystal compound including the polymerizable property is aligned in the same direction. At this time, the pre-tilt angle in the direction in which the UV phase propagates when the polymer phase separation proceeds and the long axis direction of the low molecular liquid crystal and the easy axis direction of the polymer network are aligned with the easy axis of the polymerizable compound having a photo-alignment function. Is induced.
更に、IPSやFFSモード等の平行配向セルに於いては、重合性液晶組成物を用いて相分離重合により繊維状、又は柱状のポリマーネットワークが液晶セル基板面に有る配向膜の配向方向に対して低分子液晶は平行配向するが、形成された繊維状、又は柱状のポリマーネットワークの屈折率異方性又は配向容易軸方向と低分子液晶の配向方向と略同一の方向に形成されていることが好ましい。更に、繊維状、又は柱状のポリマーネットワークは、低分子液晶が分散している空隙を除いて略セル全体に存在していることがより好ましい。ポリマー界面方向に対して該プレチルト角を誘起させることを目的に、メソゲン基を有しない多価アルキル基、又は多価アルキレン基を有する重合性化合物とメソゲン基を有する重合性化合物を用いることが好ましい。 Furthermore, in parallel alignment cells such as IPS and FFS modes, the polymer liquid crystal composition is used for the alignment direction of the alignment film having a fibrous or columnar polymer network on the liquid crystal cell substrate surface by phase separation polymerization. The low-molecular liquid crystals are aligned in parallel, but they are formed in the same direction as the refractive index anisotropy or easy-orientation axis direction of the formed fibrous or columnar polymer network and the alignment direction of the low-molecular liquid crystals. Is preferred. Furthermore, it is more preferable that the fibrous or columnar polymer network is present in substantially the entire cell except for the voids in which the low-molecular liquid crystal is dispersed. For the purpose of inducing the pretilt angle with respect to the polymer interface direction, it is preferable to use a polyvalent alkyl group having no mesogenic group, or a polymerizable compound having a polyvalent alkylene group and a polymerizable compound having a mesogenic group. .
更に、電気光学特性は、ポリマーネットワーク界面の表面積、及びポリマーネットワークの空隙間隔に影響されるが、光散乱を起こさないことが重要で、平均空隙間隔を可視光の波長より小さくすることが好ましい。例えば、該界面の表面積を広げて該空隙間隔を小さくさせるにはモノマー組成物含有量を増加させる方法がある。これにより、重合相分離構造が変化して該空隙間隔が微細になることにより該界面の表面積が増加するようにポリマーネットワークが形成され駆動電圧、及び立ち下がり時間が短くなる。重合相分離構造は、重合温度にも影響される。 Furthermore, although the electro-optical characteristics are affected by the surface area of the polymer network interface and the gap spacing of the polymer network, it is important not to cause light scattering, and the average gap spacing is preferably smaller than the wavelength of visible light. For example, there is a method of increasing the monomer composition content in order to increase the surface area of the interface and reduce the gap interval. As a result, the polymer phase is formed so that the surface area of the interface is increased by changing the polymerization phase separation structure and making the gap interval fine, and the drive voltage and the fall time are shortened. The polymerization phase separation structure is also affected by the polymerization temperature.
本発明に於いて、相分離速度は、低分子液晶と重合性化合物との相溶性や重合速度に大きく影響される。化合物の分子構造や含有量に大きく依存するので適宜組成を調整して使用することが好ましい。該相溶性が高い場合は、該重合速度の高い重合性化合物を用いることが好ましく、紫外線重合の場合は、紫外線強度を高めることが好ましい。又、重合性液晶組成物中の重合性化合物の含有量を増やすことも好ましい。相溶性が低い場合は、相分離速度は十分に速くなるので本発明の液晶素子を作製するのに好ましい。相溶性を低くする方法として、低温で重合させる方法が挙げられる。低温にすると液晶の配向秩序度が上がり、液晶とモノマーの相溶性が下がるため、重合相分離速度を速くすることができる。更に別の方法として、重合性液晶組成物を、過冷却状態を示す温度にして重合させる方法も挙げられる。この場合、重合性液晶組成物の融点よりも僅かに低くすれば良いので、数度温度を低くするだけで相分離を速くさせることも可能になり好ましい。これらにより、モノマー組成物含有量数十%を液晶へ添加した場合に相当する重合相分離構造、即ち、立ち下がり時間が短くなるように作用する構造であるポリマーネットワーク界面の表面積が多く該空隙間隔が微細なポリマーネットワーク構造が形成される。従って、本発明の重合性液晶組成物は、立ち下がり時間が短くなるように配向機能、架橋密度、アンカーリング力、空隙間隔、を考慮して重合性液晶組成を適宜調整することが好ましい。 In the present invention, the phase separation rate is greatly affected by the compatibility between the low-molecular liquid crystal and the polymerizable compound and the polymerization rate. Since it largely depends on the molecular structure and content of the compound, it is preferable to adjust the composition as appropriate. When the compatibility is high, it is preferable to use a polymerizable compound having a high polymerization rate. In the case of ultraviolet polymerization, it is preferable to increase the ultraviolet intensity. It is also preferable to increase the content of the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition. When the compatibility is low, the phase separation rate is sufficiently high, which is preferable for producing the liquid crystal element of the present invention. As a method for reducing the compatibility, a method of polymerizing at a low temperature can be mentioned. When the temperature is lowered, the degree of alignment order of the liquid crystal is increased and the compatibility between the liquid crystal and the monomer is decreased, so that the polymerization phase separation rate can be increased. Still another method includes a method in which the polymerizable liquid crystal composition is polymerized at a temperature showing a supercooled state. In this case, it is sufficient to make the temperature slightly lower than the melting point of the polymerizable liquid crystal composition. Therefore, it is preferable that the phase separation can be accelerated only by lowering the temperature by several degrees. As a result, the polymer phase separation structure corresponding to the case where a monomer composition content of several tens of percent is added to the liquid crystal, that is, the surface area of the polymer network interface, which is a structure that acts to shorten the fall time, has a large gap spacing. A fine polymer network structure is formed. Therefore, it is preferable that the polymerizable liquid crystal composition of the present invention is appropriately adjusted in consideration of the alignment function, the crosslinking density, the anchoring force, and the gap interval so that the fall time is shortened.
本発明の重合性液晶組成物を用いた液晶素子において、高いコントラストの表示を得るには光散乱が起こらないようにする必要があるが、上述した方法を考慮して目的の電圧−透過率特性、及びスイッチング特性を得られるように相分離構造を制御して適切なポリマーネットワーク層構造を形成させることが重要である。ポリマーネットワーク層構造を具体的に説明すると次のようになる。
<ポリマーネットワーク層連続構造>
液晶相中に液晶表示素子全面にポリマーネットワーク層が形成され液晶相が連続している構造であって、ポリマーネットワークの配向容易軸や一軸の光学軸が低分子液晶の配向容易軸と略同一方向であることが好ましく、低分子液晶のプレチルト角を誘起するようにポリマーネットワークを形成させることが好ましく、ポリマーネットワークの平均空隙間隔を可視光の波長より小さい大きさで少なくとも450nmより小さくすることにより光散乱は起こらなくなるので好ましい。更に、応答の立下り時間をポリマーネットワークと低分子液晶との相互作用効果(アンカーリング力)により低分子液晶単体の応答時間より短くするには、50nm〜450nmの範囲にする事が好ましい。立下り時間が液晶のセル厚の影響が少なくなりセル厚が厚くても薄厚並の立下り時間を示すようにするには、少なくとも平均空隙間隔が下限は200nm付近で且つ上限は450nm付近の範囲に入るようにすることが好ましい。平均空隙間隔を減少させると駆動電圧の増加が課題になるが、駆動電圧の増加を25V以下に抑制して立ち下がり応答時間を短くするには250nm近傍から450nmの範囲に入るようにすれば良く、立下り応答時間が約5msecから約1msecの範囲に改善ができるので好ましい。又、駆動電圧が5V程度以内の増加に抑制するには、平均空隙間隔が300nm付近から450nmの範囲にすることが好ましい。更に、ポリマーネットワークの平均空隙間隔を制御して立下り応答時間を1msec以下の高速応答にすることも可能である。駆動電圧が30V以上に増加する場合があるが、平均空隙間隔を50nm付近から250nm付近の間にすれば良く、0.5msec以下にするには50nm近傍から200nm付近にすることが好ましい。ポリマーネットワークの平均直径は、平均空隙間隔と相反し、20nmから700nmの範囲にあることが好ましい。重合性化合物の含有量が増えると平均直径は増加する傾向にある。反応性を高くして重合相分離速度を高めるとポリマーネットワークの密度が増加してポリマーネットワークの平均直径が減少するので必要に応じて相分離条件を調整すれば良い。重合性化合物含有量が10%以下の場合は、平均直径が20nmから160nmにあることが好ましく、平均空隙間隔が200nmから450nm範囲に於いては、平均直径が40nmから160nmの範囲であることが好ましい。重合性化合物含有量が10%より大きくなると50nmから700nmの範囲が好ましく、50nmから400nmの範囲がより好ましい。
<ポリマーネットワーク層不連続構造>
セル厚(d)と液晶の実効複屈折率(Δn)の積(リターデーション)が0.275〜0.33程度になるよう二枚の対向する基板間の距離dを決めるが、十分な重合性化合物含有量がある場合は、液晶表示素子全面にポリマーネットワーク層が形成され液晶相が連続している構造に対して、重合性化合物含有量が低くなりセル全体にポリマーネットワーク層が被うのに必要な量が不足するとポリマーネットワーク層が不連続に形成される。ポリイミド配向膜等の基板表面の極性が高いと重合性化合物が液晶セル基板界面付近に集まり易く、基板表面からポリマーネットワークが成長して基板界面に付着するようにポリマーネットワーク層が形成され、セル基板表面からポリマーネットワーク層、液晶層、ポリマーネットワーク層、対向基板の順で積層されるように形成される。ポリマーネットワーク層/液晶層/ポリマーネットワーク層の積層構造を示し、且つセル断面方向に対して少なくともセル厚の0.5%以上、好ましくは1%以上、より好ましくは5%以上の厚さのポリマーネットワーク層が形成されているとポリマーネットワークと低分子液晶とのアンカーリング力の作用により立下り時間が短くなる効果が発現して好ましい傾向を示す。但し、セル厚の影響が大きくなるのでセル厚を増すと立ち下がり時間が長くなる場合は、ポリマーネットワーク層の厚さを必要に応じて増加させれば良い。ポリマーネットワーク層に於けるポリマーネットワークの構造は、低分子液晶と配向容易軸や一軸の光学軸が略同一の方向へ揃っていれば良く、低分子液晶がプレチルト角を誘起するように形成されていれば良い。平均空隙間隔は90nmから450nmの範囲が好ましい。
In a liquid crystal device using the polymerizable liquid crystal composition of the present invention, it is necessary to prevent light scattering in order to obtain a high contrast display. It is important to control the phase separation structure to obtain an appropriate polymer network layer structure so as to obtain switching characteristics. The polymer network layer structure will be specifically described as follows.
<Continuous structure of polymer network layer>
A structure in which a polymer network layer is formed on the entire surface of the liquid crystal display element in the liquid crystal phase and the liquid crystal phase is continuous, and the orientation axis of the polymer network and the uniaxial optical axis are substantially in the same direction as the orientation axis of the low-molecular liquid crystal It is preferable that the polymer network is formed so as to induce a pretilt angle of the low-molecular liquid crystal, and light is obtained by reducing the average gap distance of the polymer network to be smaller than the wavelength of visible light and smaller than at least 450 nm. Since scattering does not occur, it is preferable. Furthermore, in order to make the fall time of the response shorter than the response time of the low-molecular liquid crystal alone due to the interaction effect (anchoring force) between the polymer network and the low-molecular liquid crystal, it is preferable to be in the range of 50 nm to 450 nm. In order that the influence of the cell thickness of the liquid crystal is small and the fall time is as long as the cell thickness is large, at least the average gap interval is in the range of around 200 nm and the upper limit is around 450 nm. It is preferable to enter. Increasing the drive gap increases the average gap spacing. However, in order to suppress the increase in drive voltage to 25 V or less and shorten the fall response time, it is sufficient to enter the range from about 250 nm to 450 nm. The fall response time can be improved in the range of about 5 msec to about 1 msec, which is preferable. Further, in order to suppress the drive voltage from increasing within about 5V, it is preferable that the average gap interval is in the range of about 300 nm to 450 nm. Furthermore, it is also possible to control the average gap interval of the polymer network so that the falling response time is a high-speed response of 1 msec or less. Although the drive voltage may increase to 30 V or more, the average gap interval may be set between about 50 nm and about 250 nm, and in order to reduce it to 0.5 msec or less, it is preferable to set from about 50 nm to about 200 nm. The average diameter of the polymer network is in the range of 20 nm to 700 nm, contrary to the average gap spacing. As the content of the polymerizable compound increases, the average diameter tends to increase. Increasing the polymerization phase separation rate by increasing the reactivity increases the density of the polymer network and decreases the average diameter of the polymer network. Therefore, the phase separation conditions may be adjusted as necessary. When the content of the polymerizable compound is 10% or less, the average diameter is preferably 20 nm to 160 nm, and when the average gap distance is 200 nm to 450 nm, the average diameter is 40 nm to 160 nm. preferable. When the polymerizable compound content is greater than 10%, a range of 50 nm to 700 nm is preferable, and a range of 50 nm to 400 nm is more preferable.
<Discontinuous structure of polymer network layer>
The distance d between the two opposing substrates is determined so that the product (retardation) of the cell thickness (d) and the effective birefringence (Δn) of the liquid crystal is about 0.275 to 0.33. When the content of the polymerizable compound is present, the polymer network layer is formed on the entire surface of the liquid crystal display element and the liquid crystal phase is continuous. When the amount necessary for the above is insufficient, the polymer network layer is formed discontinuously. When the polarity of the substrate surface such as polyimide alignment film is high, the polymerizable compound tends to gather near the liquid crystal cell substrate interface, and the polymer network layer is formed so that the polymer network grows from the substrate surface and adheres to the substrate interface. A polymer network layer, a liquid crystal layer, a polymer network layer, and a counter substrate are stacked in this order from the surface. Polymer having a laminated structure of polymer network layer / liquid crystal layer / polymer network layer and having a thickness of at least 0.5% or more, preferably 1% or more, more preferably 5% or more of the cell thickness with respect to the cell cross-sectional direction When the network layer is formed, the effect of shortening the fall time due to the action of the anchoring force between the polymer network and the low-molecular liquid crystal is exhibited and a favorable tendency is exhibited. However, since the influence of the cell thickness increases, if the fall time becomes longer as the cell thickness is increased, the thickness of the polymer network layer may be increased as necessary. The polymer network structure in the polymer network layer is such that the low-molecular liquid crystal and the easy-orientation axis or uniaxial optical axis are aligned in substantially the same direction, and the low-molecular liquid crystal is formed so as to induce a pretilt angle. Just do it. The average gap distance is preferably in the range of 90 nm to 450 nm.
1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の重合性組成物含有量が1質量%以上から6質量%未満にする場合は、アンカーリング力の高いメソゲン基を有する二官能モノマーを用いることが好ましく、官能基間の距離が短い構造で重合速度が速い二官能モノマーを用いることが好ましく、0℃以下の低温で重合相分離構造を形成させることが好ましい。尚、低温時重合における優位性を、実験例を交えて後で詳述する。1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の重合性組成物含有量を6質量%以上から10質量%未満にする場合は、該二官能モノマーとアンカーリング力が低い単官能モノマーとの組み合わせが好ましく、必要に応じて25℃から−20℃の範囲で重合相分離構造を形成させることが好ましい。更に、該融点が室温以上であれば該融点より5℃程度低くすると低温重合と同様な効果が得られるので好ましい。1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の重合性組成物含有量を10質量%から40質量%にする場合は、ポリマーバインダ、又はポリマーネットワークの影響が低分子液晶の配向や駆動電圧に大きく影響を及ぼし駆動電圧を増大させるので、低分子液晶の配向機能を有し、且つアンカーリング力が比較的弱いメソゲン基を有する重合性化合物を用いることが好ましい。例えば、アンカーリング力が弱くメソゲン基を有する重合性化合物は、官能基とメソゲン基の間にあるアルキレン基の炭素数を増やすことが有効で炭素数が5〜10が好ましい。又、重合性化合物が30質量%を超えるとポリマーバインダ中に液晶滴が分散した状態になることもあり、この場合でも屈折率異方性を有しているポリマーバインダであって基板面の配向膜が示す配向方向とポリマーバインダの光軸方向が揃うことが好ましい。 The polymerizable composition content in the total weight of the polymerizable composition containing one or more polymerizable compounds, the chiral compound, and the liquid crystal composition containing one or more liquid crystal compounds is 1 mass. % To less than 6% by mass, it is preferable to use a bifunctional monomer having a mesogenic group having a high anchoring force, and a bifunctional monomer having a short distance between functional groups and a high polymerization rate should be used. Preferably, the polymer phase separation structure is formed at a low temperature of 0 ° C. or lower. The superiority in polymerization at low temperature will be described in detail later along with experimental examples. The polymerizable composition content in the total weight of the polymerizable composition containing one or more polymerizable compounds, the chiral compound, and the liquid crystal composition containing one or more liquid crystal compounds is 6 mass. % To less than 10% by mass, a combination of the bifunctional monomer and a monofunctional monomer having a low anchoring force is preferable, and a polymerized phase separation structure is formed in the range of 25 ° C. to −20 ° C. as necessary. It is preferable to make it. Furthermore, if the melting point is room temperature or higher, it is preferable to lower the melting point by about 5 ° C. because the same effect as low temperature polymerization can be obtained. The polymerizable composition content in the total weight of the polymerizable composition containing one or more polymerizable compounds, the chiral compound, and the liquid crystal composition containing one or more liquid crystal compounds is 10 mass. % To 40% by mass, the influence of the polymer binder or polymer network greatly affects the alignment and driving voltage of the low-molecular liquid crystal and increases the driving voltage. It is preferable to use a polymerizable compound having a mesogenic group having a relatively weak anchoring force. For example, a polymerizable compound having a weak anchoring force and having a mesogenic group is effective to increase the number of carbon atoms of an alkylene group between the functional group and the mesogenic group, and preferably has 5 to 10 carbon atoms. In addition, when the polymerizable compound exceeds 30% by mass, liquid crystal droplets may be dispersed in the polymer binder. Even in this case, the polymer binder has a refractive index anisotropy and is oriented on the substrate surface. It is preferable that the orientation direction indicated by the film is aligned with the optical axis direction of the polymer binder.
重合性液晶組成物中の重合性化合物の濃度が高いほど、液晶組成物とポリマー界面とのアンカーリング力は大きくなり、τdは高速化する。一方、液晶組成物とポリマー界面とのアンカーリング力は大きくなると、τrは低速化する。τdとτrの和を1.5ms未満とするためには、1種又は2種以上の重合性化合物を含有する重合性組成物とキラル化合物と1種又は2種以上の液晶化合物を含有する液晶組成物の全重量中の重合性液晶組成物中の重合性化合物の濃度は、1質量%以上40質量%未満であり、2質量%以上15質量%以下が好ましく、3質量%以上8質量%以下がより好ましい。
<キラル化合物>
TN型やHTN型、及びVA−TN型の様な捩じれた液晶分子配列を有する液晶表示装置においては、通常、マスクラビング法や光配向法などを用いて液晶分子配列が各副画素毎に異なる捩じれ角又は捩じれ方向を有する水平又は垂直配向、あるいはハイブリッド配向となる様にしている。水平配向膜を用いてマスクラビングを行って配向分割処理を行う場合には、各副画素毎に上下基板間で液晶分子配列が略90°捩じれた方向にラビングを行う事により所望の方向に対して基板の水平方向から僅かにプレチルト角が付与される事で、捩じれ方向を揃えることができる。垂直配向膜の場合も上記と同様にラビング又は光配向処理を行う事により、基板の垂直方向から0.1〜1.5°程度傾いた垂直配向が得られる。一方、水平光配向の場合には、基板の水平方向に対してプレチルト角はほぼ0°であり、捩じれ方向が決定されない場合が多い。
The higher the concentration of the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition, the greater the anchoring force between the liquid crystal composition and the polymer interface, and the higher the τd. On the other hand, when the anchoring force between the liquid crystal composition and the polymer interface increases, τr decreases. In order to make the sum of τd and τr less than 1.5 ms, a polymerizable composition containing one or more polymerizable compounds, a chiral compound, and a liquid crystal containing one or more liquid crystal compounds The concentration of the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition in the total weight of the composition is 1 to 40% by mass, preferably 2 to 15% by mass, and preferably 3 to 8% by mass. The following is more preferable.
<Chiral compound>
In a liquid crystal display device having a twisted liquid crystal molecular arrangement such as a TN type, an HTN type, and a VA-TN type, the liquid crystal molecular arrangement is usually different for each sub-pixel using a mask rubbing method or a photo-alignment method. A horizontal or vertical orientation having a twist angle or twist direction, or a hybrid orientation is employed. When performing alignment division processing by performing mask rubbing using a horizontal alignment film, rubbing is performed in a direction in which the liquid crystal molecular alignment is twisted approximately 90 ° between the upper and lower substrates for each sub-pixel with respect to a desired direction. Thus, the twist direction can be made uniform by providing a slight pretilt angle from the horizontal direction of the substrate. Also in the case of the vertical alignment film, by performing rubbing or photo-alignment processing in the same manner as described above, a vertical alignment inclined by about 0.1 to 1.5 ° from the vertical direction of the substrate can be obtained. On the other hand, in the case of horizontal light alignment, the pretilt angle is almost 0 ° with respect to the horizontal direction of the substrate, and the twisting direction is often not determined.
そこで、マスクラビング法、又は光配向法の何れの方法においても捩じれ方向を安定させ液晶分子の回転方向を揃え、より安定した高品位の高速応答表示を可能にするには、キラル化合物の添加が必要である。 Therefore, in either the mask rubbing method or the photo-alignment method, the addition of a chiral compound is necessary to stabilize the twist direction and align the rotation direction of the liquid crystal molecules to enable more stable and high-speed, high-speed response display. is necessary.
キラル化合物としては、重合性基を有する化合物でも良いが、液晶組成物に混合されている上記重合性化合物の重合に影響を及ぼすため、重合性基を有さない非重合性キラル化合物を用いることが好ましい。非重合性キラルキラル化合物としては、一般式(I)で表される環状基含有非重合性キラル化合物を用いると、液晶組成物及び重合性液晶組成物との相溶性が良いため好ましい。 As the chiral compound, a compound having a polymerizable group may be used, but in order to affect the polymerization of the polymerizable compound mixed in the liquid crystal composition, a non-polymerizable chiral compound having no polymerizable group should be used. Is preferred. As the non-polymerizable chiral chiral compound, the cyclic group-containing non-polymerizable chiral compound represented by the general formula (I) is preferably used because of good compatibility with the liquid crystal composition and the polymerizable liquid crystal composition.
(一般式(I)中、Z1は1,4−フェニレン基、炭素原子数2〜8のアルキル基、又は炭素原子数1〜7のオキシアルキル基(酸素原子はキラル部位に結合する。)を表し、
Z2は−CH2−、−COO−、−OCO−、又は−O−を表し、
A1及びA2は、それぞれ独立して、1,4−フェニレン基、又は1,4−シクロヘキシレン基を表し、
Z3は−O−、−S−、−CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−C2H4−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH2−、−CH2OCOO−、−OCH2CH2O−、−CO−NRa−、−NRa−CO−、−SCH2−、−CH2S−、−CH=CRa−COO−、−CH=CRa−OCO−、−COO−CRa=CH−、−OCO−CRa=CH−、−COO−CRa=CH−COO−、−COO−CRa=CH−OCO−、−OCO−CRa=CH−COO−、−OCO−CRa=CH−OCO−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF2−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−C≡C−又は単結合(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)を表し、
nは0〜3の整数を表すが、A1及びZ3が複数存在する場合、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、
R1は水素原子、フッ素原子、シアノ基、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜7のオキシアルキル基(酸素原子はA2基に結合する。)、又は炭素原子数2〜7のオキシアルケニル基(酸素原子はA2基に結合する。)を表す。)
一般式(I)中、Z3は−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−C≡C−又は単結合から選択されることが好ましく、nは1又は2が好ましく、水素原子、シアノ基、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜7のオキシアルキル基(酸素原子はA2基に結合する。)、又は炭素原子数2〜7のオキシアルケニル基(酸素原子はA2基に結合する。)から選択されることが好ましい。
(In general formula (I), Z 1 is a 1,4-phenylene group, an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an oxyalkyl group having 1 to 7 carbon atoms (the oxygen atom is bonded to a chiral site). Represents
Z 2 represents —CH 2 —, —COO—, —OCO—, or —O—,
A 1 and A 2 each independently represents a 1,4-phenylene group or a 1,4-cyclohexylene group,
Z 3 represents —O—, —S—, —CH 2 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —CO—, —C 2 H 4 —, —COO—, —OCO—, —OCOOCH 2 —. , -CH 2 OCOO -, - OCH 2 CH 2 O -, - CO-NR a -, - NR a -CO -, - SCH 2 -, - CH 2 S -, - CH = CR a -COO -, - CH = CR a -OCO -, - COO-CR a = CH -, - OCO-CR a = CH -, - COO-CR a = CH-COO -, - COO-CR a = CH-OCO -, - OCO -CR a = CH-COO -, - OCO-CR a = CH-OCO -, - (CH 2) z -C (= O) -O -, - (CH 2) z-O- (C = O) -, - O- (C = O ) - (CH 2) z -, - (C = O) -O- (CH 2) z -, - CH = CH -, - F = CF -, - CF = CH -, - CH = CF -, - CF 2 -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, -
n represents an integer of 0 to 3, and when a plurality of A 1 and Z 3 are present, they may be the same or different,
R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an oxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms (the oxygen atom is bonded to the A 2 group), or 2 carbon atoms. Represents an oxyalkenyl group of ˜7 (the oxygen atom is bonded to the A 2 group). )
In general formula (I), Z 3 is preferably selected from —COO—, —OCO—, —CH═CH—, —C≡C— or a single bond, n is preferably 1 or 2, and a hydrogen atom , A cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an oxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms (the oxygen atom is bonded to the A 2 group), or an oxyalkenyl group having 2 to 7 carbon atoms (oxygen) The atom is preferably bonded to the A 2 group).
上記一般式(I)で表される化合物として、具体的に、以下の式で表される化合物を例示されるが、これらに限定される訳ではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (I) include, but are not limited to, compounds represented by the following formulae.
また、好ましいその他の非重合性キラル化合物としては、以下の式で表される化合物を例示されるが、これらに限定される訳ではない。 Examples of other preferable non-polymerizable chiral compounds include compounds represented by the following formulas, but are not limited thereto.
(式中、Sp3a、及び、Sp3bはそれぞれ独立して炭素原子数0〜18のアルキレン基を表し、該アルキレン基は1つ以上のハロゲン原子、CN基、又は重合性官能基を有する炭素原子数1〜8のアルキル基により置換されていても良く、この基中に存在する1つのCH2基又は隣接していない2つ以上のCH2基はそれぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接結合しない形で、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−SCO−、−COS−又は−C≡C−により置き換えられていても良く、
A1、A2、A3、A4、及びA5はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロチオピラン−2,5−ジイル基、1,4−ビシクロ(2,2,2)オクチレン基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピラジン−2,5−ジイル基、チオフェン−2,5−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、フェナントレン−2,7−ジイル基、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、1,2,3,4,4a,9,10a−オクタヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、1,4−ナフチレン基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b‘]ジチオフェン−2,6−ジイル基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b‘]ジセレノフェン−2,6−ジイル基、[1]ベンゾチエノ[3,2−b]チオフェン−2,7−ジイル基、[1]ベンゾセレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,7−ジイル基、又はフルオレン−2,7−ジイル基を表し、n、l及びkはそれぞれ独立して、0又は1を表し、0≦n+l+k≦3となり、
Z0、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、及び、Z6はそれぞれ独立して、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH=OCH2CH2−、−OCOCH2CH2−、−CONH−、−NHCO−、炭素数2〜10のハロゲン原子を有してもよいアルキル基又は単結合を表し、
n5、及び、m5はそれぞれ独立して0又は1を表し、
R3a及びR3bは、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数1〜18のアルキル基を表すが、該アルキル基は1つ以上のハロゲン原子又はCNにより置換されていても良く、この基中に存在する1つのCH2基又は隣接していない2つ以上のCH2基はそれぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接結合しない形で、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−SCO−、−COS−又は−C≡C−により置き換えられていても良い。)
キラル化合物の添加量に関しては、VA−TN型の様に垂直配向性を有する場合は、キラル化合物の添加された重合性液晶組成物中に含まれる液晶化合物のピッチをPとし、セルギャップをdとする時、液晶層内でヘリカル構造を取れないようにする必要があり、P/dが4以上である事が望ましい。例えば、使用する液晶セルギャップが3μmの場合には、重合性液晶組成物中に含まれる液晶化合物のピッチが12〜30μm程度になるような量を添加すればよい。又、略90°捩じれのTN型や、HTN型の場合は、270°捩じれにならない程度にキラル化合物の添加量を増やしてショートピッチにした方が、応答速度(特にOFFの応答速度)が高速化される。P/dとしては、2以上、好ましくは2.5以上から3.0以下が望ましい。この様にして、捩じれ方向とキラル化合物の回転方向が一致した捩じれネマティックモードに重合性化合物含有ネマティック液晶組成物を封入し、UV照射を行ってポリマーネットワークを液晶バルク内に形成することにより液晶分子配向が安定化され、高速応答化が実現される。
(In the formula, Sp 3a and Sp 3b each independently represent an alkylene group having 0 to 18 carbon atoms, and the alkylene group is a carbon having one or more halogen atoms, a CN group, or a polymerizable functional group. may be substituted by an alkyl group having the number of atoms of 1-8, two or more of CH 2 groups, independently of one another each of the present in the radical is not one CH 2 group or adjacent, an oxygen atom in the form that does not bind directly to each other, -O -, - S -, - NH -, - N (CH 3) -, - CO -, - COO -, - OCO -, - OCOO -, - SCO -, - COS -Or -C≡C- may be substituted,
A1, A2, A3, A4 and A5 are each independently 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,4-cyclohexenyl group, tetrahydropyran-2,5-diyl group, , 3-dioxane-2,5-diyl group, tetrahydrothiopyran-2,5-diyl group, 1,4-bicyclo (2,2,2) octylene group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, pyridine -2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, pyrazine-2,5-diyl group, thiophene-2,5-diyl group-, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6 -Diyl group, 2,6-naphthylene group, phenanthrene-2,7-diyl group, 9,10-dihydrophenanthrene-2,7-diyl group, 1,2,3,4,4a, 9,10a-octahydro Fe Trento-2,7-diyl group, 1,4-naphthylene group, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene-2,6-diyl group, benzo [1,2-b: 4, 5-b ′] diselenophen-2,6-diyl group, [1] benzothieno [3,2-b] thiophene-2,7-diyl group, [1] benzoselenopheno [3,2-b] selenophene-2 , 7-diyl group, or fluorene-2,7-diyl group, n, l and k each independently represent 0 or 1, and 0 ≦ n + 1 + k ≦ 3,
Z0, Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, and Z6 are each independently —COO—, —OCO—, —CH 2 CH 2 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —CH═. CH -, - C≡C -, - CH =
n5 and m5 each independently represent 0 or 1,
R 3a and R 3b represent a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and the alkyl group may be substituted with one or more halogen atoms or CN. two or more CH 2 groups not one CH 2 group or adjacent present in the radical are each, independently of one another, in the form of oxygen atoms are not directly bonded to each other, -O -, - S -, - NH—, —N (CH 3 ) —, —CO—, —COO—, —OCO—, —OCOO—, —SCO—, —COS— or —C≡C— may be substituted. )
Regarding the addition amount of the chiral compound, in the case of vertical alignment like the VA-TN type, the pitch of the liquid crystal compound contained in the polymerizable liquid crystal composition to which the chiral compound is added is P, and the cell gap is d. In this case, it is necessary to prevent the helical structure from being formed in the liquid crystal layer, and P / d is preferably 4 or more. For example, when the liquid crystal cell gap to be used is 3 μm, an amount may be added so that the pitch of the liquid crystal compound contained in the polymerizable liquid crystal composition is about 12 to 30 μm. In addition, in the case of TN type twisted approximately 90 ° and HTN type, the response speed (especially OFF response speed) is faster when the addition amount of the chiral compound is increased to a short pitch so as not to be twisted 270 °. It becomes. P / d is 2 or more, preferably 2.5 or more and 3.0 or less. In this way, a liquid crystal molecule is formed by encapsulating a nematic liquid crystal composition containing a polymerizable compound in a twisted nematic mode in which the twist direction and the rotation direction of the chiral compound coincide, and performing UV irradiation to form a polymer network in the liquid crystal bulk. The orientation is stabilized and high-speed response is realized.
TN型、HTN型やVA−TN型のような捩じれネマチック液晶駆動表示装置においては、セルギャップとキラル化合物の添加量と捩じれピッチの関係が極めて重要であり、低温時(例えば−10℃)の場合と室温時(例えば25℃)とでは、キラル化合物のピッチの温度依存性が異なる為、低温時に適正なP/dとなる様に設定して、重合性化合物含有ネマティック液晶組成物にUV光を照射してポリマーネットワークを形成したとしても、室温で重合反応を行うとピッチの温度依存性(dP/dt t:温度)が正の場合は、ピッチ長が大きくなり所望のP/dが得られなくなってしまい安定した配向構造が得られなくなる。これを回避する方法として、例えばdP/dtが正負逆の特性を有する右回り同士のキラル化合物を適当量混合し、低温時(−10℃)と室温時のピッチ長が略同じになるように調整する必要がある。 In twisted nematic liquid crystal drive display devices such as TN, HTN, and VA-TN types, the relationship between the cell gap, the amount of chiral compound added, and the twist pitch is extremely important, and at low temperatures (for example, −10 ° C.). Since the temperature dependence of the pitch of the chiral compound is different at room temperature and at room temperature (for example, 25 ° C.), UV light is applied to the polymerizable compound-containing nematic liquid crystal composition by setting it to an appropriate P / d at low temperatures. Even when a polymer network is formed by irradiating the film, if the temperature dependence of the pitch (dP / dt t: temperature) is positive when the polymerization reaction is performed at room temperature, the pitch length increases and the desired P / d is obtained. It becomes impossible to obtain a stable alignment structure. As a method of avoiding this, for example, a suitable amount of clockwise chiral compounds having dP / dt having positive and negative characteristics are mixed so that the pitch lengths at low temperature (−10 ° C.) and at room temperature are substantially the same. It needs to be adjusted.
本発明の液晶表示素子の駆動電圧は、液晶組成物の誘電異方性や弾性定数だけで決まるものではなく、液晶組成物とポリマー界面との間で作用するアンカーリング力に大きく影響される。
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。
The driving voltage of the liquid crystal display element of the present invention is not determined only by the dielectric anisotropy or elastic constant of the liquid crystal composition, but is greatly influenced by the anchoring force acting between the liquid crystal composition and the polymer interface.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-222320 discloses the relationship of the following formula as a description regarding the driving voltage of a polymer dispersion type liquid crystal display element.
(Vthはしきい値電圧を表わし、1Kii及び2Kiiは弾性定数を表わし、iは1、2又は3を表わし、Δεは誘電率異方性を表わし、<r>は透明性高分子物質界面の平均空隙間隔を表わし、Aは液晶組成物に対する透明性高分子物質のアンカーリング力を表わし、dは透明性電極を有する基板間の距離を表わす。)
これによると、光散乱型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ーリングエネルギーによって決定される。
(Vth represents a threshold voltage, 1Kii and 2Kii represent elastic constants, i represents 1, 2 or 3, Δε represents dielectric anisotropy, and <r> represents a transparent polymer substance interface. (Indicates the average gap distance, A indicates the anchoring force of the transparent polymer substance to the liquid crystal composition, and d indicates the distance between the substrates having transparent electrodes.)
According to this, the driving voltage of the light-scattering liquid crystal display element is determined by the average gap spacing at the interface of the transparent polymer material, the distance between the substrates, the elastic constant / dielectric anisotropy of the liquid crystal composition, and the transparency with the liquid crystal composition. Determined by the anchoring energy between the conductive polymer materials.
このうち本発明の液晶表示素子で制御できるパラメータは、液晶物性とポリマー間のアンカーリング力である。アンカーリング力は、該ポリマーの分子構造、及び低分子液晶の分子構造に大きく依存するため、アンカーリング力が強い重合性化合物を選定すれば応答時間を1.5ms以下に速くすることが可能であるが同時に、駆動電圧が30V以上に増加するので、駆動電圧が30V以下で応答速度が1.5ms以下になるように適宜液晶化合物、及び重合性化合物の選定を行い、組成を調整することが好ましい。 Among these, parameters that can be controlled by the liquid crystal display device of the present invention are liquid crystal properties and anchoring force between polymers. Since the anchoring force largely depends on the molecular structure of the polymer and the molecular structure of the low-molecular liquid crystal, if a polymerizable compound having a strong anchoring force is selected, the response time can be shortened to 1.5 ms or less. At the same time, since the driving voltage increases to 30 V or higher, the liquid crystal compound and the polymerizable compound can be appropriately selected and the composition can be adjusted so that the driving voltage is 30 V or lower and the response speed is 1.5 ms or lower. preferable.
アンカーリング力の強いポリマー前駆体とアンカーリング力の弱いポリマー前駆体を適宜配合して駆動電圧と応答速度のバランスが取れるように組成を調整することが好ましい。一方、駆動電圧を低くするのに求められる液晶組成物の物性としては、P型液晶では誘電異方性が6以上で、N型液晶では誘電異方性が−3以下にすることが特に好ましい。又、複屈折率を0.09以上にすることが好ましい。更に、液晶組成物の複屈折率と繊維状、又は柱状ポリマーネットワークの屈折率を可能な限り近づけ光散乱を無くすとより好ましくなる。但し、ポリマー前駆体の濃度に液晶素子のリターデーションが影響されるので、適宜、必要なリターデーションが得られるように液晶組成物の複屈折率を増減させて使用することが好ましい。 It is preferable to adjust the composition so that the driving voltage and the response speed are balanced by appropriately blending a polymer precursor having a strong anchoring force and a polymer precursor having a weak anchoring force. On the other hand, as the physical properties of the liquid crystal composition required for lowering the driving voltage, it is particularly preferable that the dielectric anisotropy is 6 or more for the P-type liquid crystal and -3 or less for the N-type liquid crystal. . The birefringence is preferably 0.09 or more. Furthermore, it is more preferable to make the birefringence of the liquid crystal composition and the refractive index of the fibrous or columnar polymer network as close as possible to eliminate light scattering. However, since the retardation of the liquid crystal element is affected by the concentration of the polymer precursor, it is preferable to use the liquid crystal composition with an increased or decreased birefringence so that the necessary retardation can be obtained.
本発明の液晶表示素子は、上述した液晶組成物を−50℃から30℃としながらエネルギー線を照射して、重合性化合物を重合して液晶組成物中に屈折率異方性又は配向容易軸方向を有するポリマーネットワーク形成して得られたものであることが好ましい。重合温度の上限は、30℃であり、20℃〜−10℃好ましい。実施例において後述するように、本発明者は、重合性化合物組成に依存して低温重合、及び常温重合により、τdが更に高速化することを見出した。この理由は、1)低温により液晶分子の配向度が上昇した状態で重合すること、2)低温重合により重合したポリマーと液晶組成物との相溶性が下がることで相分離が容易になり、重合相分離速度が速まりポリマーネットワークの空隙間隔が微細になること、3)比較的アンカーリング力が低い重合性化合物を用いても空隙間隔が微細なため、アンカーリング力の影響力が強くなるような屈折率異方性ポリマーネットワークの形成等によるものと考えられる。 In the liquid crystal display device of the present invention, the above-mentioned liquid crystal composition is irradiated with energy rays while the temperature is set to −50 ° C. to 30 ° C., and a polymerizable compound is polymerized to have a refractive index anisotropy or an easy alignment axis. It is preferably obtained by forming a polymer network having a direction. The upper limit of the polymerization temperature is 30 ° C, preferably 20 ° C to -10 ° C. As will be described later in Examples, the present inventor has found that τd is further accelerated by low temperature polymerization and normal temperature polymerization depending on the composition of the polymerizable compound. This is because 1) the polymerization is performed in a state where the orientation degree of the liquid crystal molecules is increased at a low temperature, and 2) the phase separation is facilitated by reducing the compatibility between the polymer polymerized by the low temperature polymerization and the liquid crystal composition. The phase separation speed is increased and the gap distance of the polymer network becomes fine. 3) Even if a polymerizable compound having a relatively low anchoring force is used, the influence of the anchoring force seems to be strong because the gap gap is fine. This is thought to be due to the formation of a refractive index anisotropic polymer network.
更に、本発明の液晶表示素子は、一軸性の屈折率異方性又は配向容易軸方向を持つポリマーネットワーク又はポリマーバインダの光軸方向又は配向容易軸方向が透明基板に対してプレチルト角を成すように形成されたものであることが好ましく、電界の強さを調整して低分子液晶の配向制御行い、基板面に対して傾斜させることにより、上述した液晶層に電圧を印加しながらエネルギー線を照射することで、重合性化合物を高分子化せしめ、液晶組成物中の屈折率異方性又は配向容易軸方向を有する重合体を得てなる構成であることが好ましい。例えば垂直配向のVA―TN型に於いては、基板法線方向に対してプレチルト角が20度以内になるように電圧を印加して重合させることにより、現行のVA型セルの用いられているポルトリュージョン等やPSA液晶の微細なポリマー突起に相当する効果があるだけではなく、PSAでは実現できない高速応答を示すので特に好ましい。又、電界方向を複数の方向から印加して高分子化させることによりマルチドメインを形成させることができ、視野角向上が可能でより好ましくなる。 更に、基板界面垂直配向膜界面に於いて低分子液晶がプレチルト角を誘起するように光配向処理やラビング配向処理等を該配向膜に施すことで低分子液晶配向の傾く方向が規定されスイッチング時の配向欠陥発生が抑制され好ましく、複数の方向へ傾くように該配向処理を施すとことも好ましい。前記液晶層は、重合性化合物を含有した液晶組成物に対し、適宜−50℃から30℃の温度範囲で交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することで、屈折率異方性を有するポリマーネットワークの光軸方向が基板面に対してプレチルト角を成すように液晶中に形成される。このプレチルト角は低分子液晶の誘電異方性により電界を印加することにより誘起された配向状態で重合相分離させると、重合後のポリマーネットワークの光軸を基板面に対して傾斜させた液晶素子を得ることができ、前記重合性化合物を高分子化せしめた構成であることがより好ましい。
[液晶表示素子]
本発明の液晶表示素子は、液晶組成物中にキラル化合物と重合体又は共重合体を含有し、重合体又は共重合体の含有量が液晶組成物及び重合体又は共重合体の合計の質量の1質量%以上40質量%未満である以外は、従来技術による液晶表示素子と同じ構造を有する。即ち、本発明に係る液晶表示素子は、少なくとも一方に電極を有する2枚の透明基板間に液晶層が狭持された構造を有している。そして、本発明の液晶表示素子は、少なくとも一方の透明基板上に液晶組成物を配向させるための配向層を有することが好ましい。基板に設けられたこの配向層と基板に設けられた電極に電圧を印加して、液晶分子の配向が制御される。ポリマーネットワーク又はポリマーバインダが一軸性の屈折率異方性又は配向容易軸方向を有し、ポリマーネットワーク又はポリマーバインダの光軸方向又は配向容易軸方向と低分子液晶の配向容易軸方向が同一方向であることが好ましい。この点で、一軸性の屈折率異方性又は配向容易軸方向を有さない光散乱型のポリマーネットワーク液晶や高分子分散型液晶とは異なる。更に、配向層の配向容易軸方向とポリマーネットワーク又はポリマーバインダの配向容易軸方向が同一であることが好ましい。前記液晶層は、重合性化合物を含有した液晶組成物に対し、−50℃から30℃の温度範囲で交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することで、屈折率異方性を有するポリマーネットワークの光軸方向が基板面に対してプレチルト角を成すように液晶中に形成される。このプレチルト角は低分子液晶の誘電異方性により電界を印加することにより誘起された配向状態で重合相分離させると、重合後のポリマーネットワークの光軸を基板面に対して傾斜させた液晶素子を得ることができ、前記重合性化合物を高分子化せしめた構成であることがより好ましい。
Furthermore, in the liquid crystal display element of the present invention, the optical axis direction or the easy alignment axis direction of the polymer network or polymer binder having uniaxial refractive index anisotropy or easy alignment axis direction forms a pretilt angle with respect to the transparent substrate. It is preferable to adjust the strength of the electric field to control the orientation of the low-molecular liquid crystal, and by tilting it with respect to the substrate surface, the energy rays are applied while applying a voltage to the liquid crystal layer described above. It is preferable that the composition is obtained by polymerizing the polymerizable compound by irradiation to obtain a polymer having a refractive index anisotropy or an orientation easy axis direction in the liquid crystal composition. For example, in the vertically oriented VA-TN type, the current VA type cell is used by applying a voltage so that the pretilt angle is within 20 degrees with respect to the normal direction of the substrate. This is particularly preferable because it not only has an effect equivalent to a fine polymer protrusion of PSA liquid crystal or PSA liquid crystal, but also exhibits a high-speed response that cannot be realized by PSA. In addition, by applying an electric field direction from a plurality of directions to form a polymer, a multi-domain can be formed, and a viewing angle can be improved, which is more preferable. Furthermore, the alignment direction of the low-molecular liquid crystal is regulated by applying photo-alignment treatment or rubbing alignment treatment to the low-molecular liquid crystal to induce a pretilt angle at the substrate interface vertical alignment film interface. The occurrence of orientation defects is preferably suppressed, and it is also preferable to perform the orientation treatment so as to incline in a plurality of directions. The liquid crystal layer is applied with an alternating electric field in a temperature range of −50 ° C. to 30 ° C. as appropriate to a liquid crystal composition containing a polymerizable compound, and irradiated with ultraviolet rays or an electron beam, thereby providing refractive index anisotropy. Is formed in the liquid crystal so that the optical axis direction of the polymer network forms a pretilt angle with respect to the substrate surface. This pretilt angle is a liquid crystal element in which the polymer axis after polymerization is tilted with respect to the substrate surface when the polymer phase is separated in an alignment state induced by applying an electric field due to the dielectric anisotropy of the low-molecular liquid crystal It is more preferable that the polymerizable compound has a high molecular weight.
[Liquid crystal display element]
The liquid crystal display element of the present invention contains a chiral compound and a polymer or copolymer in the liquid crystal composition, and the content of the polymer or copolymer is the total mass of the liquid crystal composition and the polymer or copolymer. The liquid crystal display device has the same structure as that of the liquid crystal display element according to the prior art except that the content is 1 mass% or more and less than 40 mass%. That is, the liquid crystal display device according to the present invention has a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between two transparent substrates having electrodes on at least one side. The liquid crystal display element of the present invention preferably has an alignment layer for aligning the liquid crystal composition on at least one transparent substrate. By applying a voltage to the alignment layer provided on the substrate and the electrode provided on the substrate, the alignment of the liquid crystal molecules is controlled. The polymer network or polymer binder has a uniaxial refractive index anisotropy or an easy axis direction, and the optical axis direction or the easy axis direction of the polymer network or the polymer binder and the easy axis direction of the low molecular liquid crystal are the same direction. Preferably there is. In this respect, it differs from a light scattering polymer network liquid crystal or polymer dispersed liquid crystal that does not have a uniaxial refractive index anisotropy or an orientation easy axis direction. Furthermore, it is preferable that the orientation easy axis direction of the alignment layer is the same as the orientation easy axis direction of the polymer network or the polymer binder. The liquid crystal layer applies an alternating electric field to a liquid crystal composition containing a polymerizable compound in a temperature range of −50 ° C. to 30 ° C. and irradiates ultraviolet rays or an electron beam, thereby providing refractive index anisotropy. The polymer network is formed in the liquid crystal so that the optical axis direction of the polymer network forms a pretilt angle with respect to the substrate surface. This pretilt angle is a liquid crystal element in which the polymer axis after polymerization is tilted with respect to the substrate surface when the polymer phase is separated in an alignment state induced by applying an electric field due to the dielectric anisotropy of the low-molecular liquid crystal It is more preferable that the polymerizable compound has a high molecular weight.
偏光板、位相差フィルムなどを具備させることにより、この配向状態を利用して表示させる。液晶表示素子としては、TN型、STN型、HTN型、VA−TN型などの動作モードに適用できる。視野角を改善する方法としては一般的に、1つの画素を副数の副画素に分割し、それぞれの副画素が異なる配向方位を有する様な配向分割方が考案されており、中でも、TN型、HTN型VA−TN型の様な捩じれネマティック構造を有する表示型が特に好ましい。さらに、2方向に配向分割された隣接する副画素の液晶配向方位が略180°異なり、4方向に配向分割された隣接する副画素の液晶配向方位が略90°ずつ異なる液晶表示素子を用いることも好ましい。ここで、略180°とは、179.0°〜181.0°であることが好ましく、179.5°〜180.5°であることがより好ましく、略90°とは、89.0°〜91.0°であることが好ましく、89.5°〜90.5°であることがより好ましい。 By providing a polarizing plate, a retardation film, etc., display is performed using this orientation state. The liquid crystal display element can be applied to an operation mode such as a TN type, STN type, HTN type, or VA-TN type. As a method for improving the viewing angle, in general, an orientation division method has been devised in which one pixel is divided into sub-numbers of sub-pixels, and each sub-pixel has a different orientation direction. A display type having a twisted nematic structure such as HTN type VA-TN type is particularly preferable. Further, a liquid crystal display element is used in which the liquid crystal alignment directions of adjacent subpixels divided in two directions are substantially 180 °, and the liquid crystal alignment directions of adjacent subpixels divided in four directions are different by about 90 °. Is also preferable. Here, approximately 180 ° is preferably 179.0 ° to 181.0 °, more preferably 179.5 ° to 180.5 °, and approximately 90 ° is 89.0 °. It is preferably ˜91.0 °, and more preferably 89.5 ° to 90.5 °.
尚、本発明の液晶表示素子は、液晶組成物中に重合体又は共重合体を含有する点で、配向膜上に重合体又は共重合体を有するPSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶表示素子とは異なる。 The liquid crystal display element of the present invention is a PSA (Polymer Sustained Alignment) type liquid crystal display element having a polymer or copolymer on the alignment film in that the liquid crystal composition contains a polymer or copolymer. Is different.
本発明の一実施形態の液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。 A liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、捩じれ構造を有する垂直配向された液晶表示装置(VA−TN型)内に形成されたポリマーネットワークと液晶分子の配列状態を模式的に示した図であり、垂直配向膜の配向規制力を受け重合性モノマーが垂直方向に配列し、UV光照射によって重合性モノマーを重合・固定化させてポリマーネットワークを形成する。このようにして形成されたポリマーネットワークは、(V1)上下基板にまたがってポリマーネットワークを形成、(V2)上(下)基板から液晶方向に向かってポリマーネットワークを形成するも途中までのもの、(V3)配向膜の表面近傍のみポリマーネットワークを形成。(主に単官能モノマーの場合)、(V4)液晶層内でポリマーネットワーク同士が結合(Floatingはしていない)の、およそ4種類の構造を有するものと推定される。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an alignment state of a polymer network and liquid crystal molecules formed in a vertically aligned liquid crystal display device (VA-TN type) having a twisted structure. Under the force, the polymerizable monomers are arranged in the vertical direction, and the polymerizable monomer is polymerized and fixed by UV light irradiation to form a polymer network. The polymer network formed in this way is (V1) a polymer network that extends over the upper and lower substrates, (V2) a polymer network that forms the polymer network from the upper (lower) substrate toward the liquid crystal direction, but halfway ( V3) A polymer network is formed only near the surface of the alignment film. (Mainly in the case of a monofunctional monomer), (V4) It is estimated that the polymer network has approximately four types of structures in which the polymer networks are bonded (not floating).
この様にして形成された異方性を有するポリマーポリマネットワークは、液晶層とはほぼ完全に分離しており、これら高分子ネットワークの間に液晶分子は配向配列しているものと考えられる。液晶分子と高分子ネットワークが混在し、電圧無印加時に光散乱を起こす所謂ポリマーネットワーク型液晶の分子配列構造とは明らかに異なり、またPSA等で用いられる配向膜近傍に偏在する配向維持層のそれとも全く異なる構造を有するものである。 The polymer polymer network having anisotropy formed in this manner is almost completely separated from the liquid crystal layer, and the liquid crystal molecules are considered to be aligned between these polymer networks. The molecular alignment structure of the so-called polymer network type liquid crystal, in which liquid crystal molecules and polymer networks coexist and cause light scattering when no voltage is applied, is clearly different from that of the alignment maintaining layer that is unevenly distributed in the vicinity of the alignment film used in PSA etc. It has a completely different structure.
例示として、配向膜を用いた方法によるポリマーネットワークと液晶分子配列構造を示したが、リブやスリット等の構造物を有する所謂MVA方式においても、基板界面近傍のポリマーネットワークや液晶分子のプレチルトが、構造物やスリットを介して印加される斜め電界強度などによってやや異なるだけであり、本質的には、上図のような構造を有するものと推定される。 As an example, a polymer network and a liquid crystal molecular alignment structure by a method using an alignment film have been shown, but even in a so-called MVA method having a structure such as a rib or a slit, a pre-tilt of a polymer network or liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate interface is It is only slightly different depending on the intensity of the oblique electric field applied through the structure or slit, and it is presumed that the structure essentially has the structure shown in the above figure.
この様なポリマーネットワークと液晶分子による液晶分子配列を有するVA−TN型液晶表示装置では、電圧無印加時の液晶分子に対するアンカーリング力が、液晶配向膜とポリマーネットワークの持つアンカーリング力の相乗作用により、より強く作用する事となって、結果的に電圧OFF時の応答速度を速くすることが可能となる。 In the VA-TN type liquid crystal display device having such a polymer network and liquid crystal molecular alignment by liquid crystal molecules, the anchoring force with respect to the liquid crystal molecules when no voltage is applied is a synergistic action of the anchoring force of the liquid crystal alignment film and the polymer network. As a result, it acts more strongly, and as a result, it is possible to increase the response speed when the voltage is OFF.
図2に、垂直配向セルに電圧を印加して液晶をホモジニアス配向状態にしてUV露光(3mW/cm2 60秒)した場合の配向重合相分離構造を偏光顕微鏡で観察した写真と、写真の説明図を示す。ポリマーネットワークが光学異方性を示すので等方相の液晶部分との間で明暗のコントラストが得られ、重合相分離構造が観察される。ポリマーネットワークの光学軸を偏光方向へ合わせると暗視野になりポリマーネットワークが光学異方性を示しているこが判明した。図16の偏光顕微鏡写真ではホモジニアス配向を示しているが、電圧を印加なしでUV露光したセルを同様な方法で重合相分離構造を垂直配向セルに於いても同様な方法で観察するとポリマーネットワークとの屈折率差が無く暗視野になり、平行した二枚のセル基板面に対して垂直方向にポリマーネットワークが形成されていることを示している。 FIG. 2 shows a photograph of an alignment polymer phase separation structure observed with a polarizing microscope when a voltage is applied to a vertical alignment cell to make the liquid crystal in a homogeneous alignment state and UV exposure (3 mW / cm 2 60 seconds), and explanation of the photograph The figure is shown. Since the polymer network exhibits optical anisotropy, contrast between light and dark is obtained with the isotropic liquid crystal portion, and a polymer phase separation structure is observed. When the optical axis of the polymer network is aligned with the polarization direction, it becomes dark field and the polymer network is found to exhibit optical anisotropy. The polarized micrograph of FIG. 16 shows homogeneous alignment. When a polymer phase separation structure is observed in a vertical alignment cell in the same manner in a cell exposed to UV without applying voltage, the polymer network and It is shown that there is no difference in refractive index and a dark field is formed, and a polymer network is formed in a direction perpendicular to two parallel cell substrate surfaces.
図3は、液晶表示素子の例を示す概略断面図である。図3では、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。本発明の一実施形態の液晶表示素子1000の構成は、図6に記載するように、対向に配置された第一の透明絶縁基板200と、第二の透明絶縁基板800との間に挟持された重合性液晶組成物(または液晶層500)を有する縦電界方式の液晶表示素子である。第一の透明絶縁基板200は、液晶層500側の面に画素電極層300が形成されている。また、液晶層500の透明絶縁基板200及び第二の透明絶縁基板800のそれぞれの間に、液晶層500を構成する重合性液晶組成物と直接当接して垂直配向を誘起する一対の配向膜400(400a,400b)を有し、該重合性液晶組成物中の液晶分子は、電圧無印加時に前記基板200,800に対して略垂直になるように配向されている。図6に示すように、前記第二の基板800および前記第一の基板200は、が設直交された一対の偏光子100、900に挟持されている。さらに、図3では、前記第二の基板800と配向膜400との間にカラーフィルター600が設けられている。本発明の液晶表示素子の形態としては、いわゆるカラーフィルターオンアレイ(COA)であってもよく、薄膜トランジスタを含む電極層と液晶層との間にカラーフィルターを設けても、または当該薄膜トランジスタを含む電極層と第二の基板との間にカラーフィルターを設けてもよい。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display element. In FIG. 3, for convenience of explanation, each component is illustrated separately. As shown in FIG. 6, the configuration of the liquid crystal display element 1000 according to the embodiment of the present invention is sandwiched between a first transparent insulating
すなわち、本発明の一実施形態の液晶表示素子1000は、第一の偏光板100と、第一の基板200と、薄膜トランジスタを含む画素電極層300と、配向膜400と、重合性液晶組成物を含む液晶層500と、配向膜400と、カラーフィルター600と、第二基板上に形成された共通電極700と、第二の基板800と、第二の偏光板900と、が順次積層された構成である。
That is, the liquid crystal display element 1000 according to an embodiment of the present invention includes a first
第一の基板200と第二の基板800はガラス又は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。2枚の基板200、800は、周辺領域に配置されたエポキシ系熱硬化性組成物等のシール材及び封止材によって貼り合わされていて、その間には基板間距離を保持するために、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子等の粒状スペーサーまたはフォトリソグラフィ法により形成された樹脂からなるスペーサー柱が配置されていてもよい。
The
図4は、当該図3における基板上に形成された薄膜トランジスタを含む電極層300(または薄膜トランジスタ層300とも称する。)のVII線で囲まれた領域を拡大した平面図である。図5は、図4におけるVIII−VIII線方向に図3に示す液晶表示素子を切断した断面図である。以下、図3〜6を参照して、本発明に係る垂直電界型の液晶表示素子を説明する。
4 is an enlarged plan view of a region surrounded by a line VII of an
半導体層170には、アモルファスシリコン、多結晶ポリシリコンなどを用いることができるが、ZnO、IGZO(In−Ga−Zn−O)、ITO等の透明半導体膜を用いると、光吸収に起因する光キャリアの弊害を抑制でき、素子の開口率を増大する観点からも好ましい。
Amorphous silicon, polycrystalline polysilicon, or the like can be used for the
さらに、ショットキー障壁の幅や高さを低減する目的で半導体層170とソース電極190bとドレイン電極180との間にオーミック接触層160を設けても良い。オーミック接触層には、n型アモルファスシリコンやn型多結晶ポリシリコン等のリン等の不純物を高濃度に添加した材料を用いることができる。
Furthermore, an
ゲート配線260やデータ配線250、共通ライン(図示せず)は金属膜であることが好ましく、Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni又はその合金がより好ましく、Al又はその合金の配線を用いる場合が特に好ましい。また、絶縁保護層18は、絶縁機能を有する層であり、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素酸窒化膜等で形成される。
The
図4及び図5に示す実施の形態では、共通電極600は第2基板側に設けられた平板状の電極であり、一方、画素電極210は、図6に示す様なスリット構造を有する電極である。すなわち、共通電極600は画素電極210と対向配置されている。画素電極210と共通電極600は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)等の透明導電性材料により形成される。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the
本発明に係るカラーフィルター600は、光の漏れを防止する観点で、薄膜トランジスタおよびストレイジキャパシタ(図示せず)に対応する部分にブラックマトリックス(図示せず)を形成することが好ましい。また、カラーフィルター600は、通常R(赤)G(緑)B(青)の3つフィルター画素から映像や画像の1ドットからなり、例えば、これら3つのフィルターはゲート配線の延びる方向に並んでいる。当該カラーフィルター600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製することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作製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製することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード等の能動素子を設けた画素電極を設置したいわゆるカラーフィルターオンアレイでもよい。
In the
画素電極層300及びカラーフィルター600上には、液晶層500を構成する重合性液晶組成物と直接当接して配向を誘起する一対の配向膜400が設けられている。
On the
VA−TN型、TN型、HTN型の様な90°捩じれモードを用いる場合は、セルギャップが1.5から10μmとなるようにセルギャップ制御する事が好ましく、コントラストが最大になるようにする為には、液晶の屈折率異方性Δnとセル厚dとの積が0.5又は1.0である事が好ましく、液晶表示装置の応答速度を考慮すると、Δndが0.5近傍であることが更に好ましい。Δnの大きな液晶材料を用いることで、更に応答速度の高速化が期待できる。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などからなる柱状スペーサー等が挙げられる。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。 When using the 90 ° twist mode such as VA-TN type, TN type, and HTN type, it is preferable to control the cell gap so that the cell gap is 1.5 to 10 μm, so that the contrast is maximized. For this purpose, the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the cell thickness d is preferably 0.5 or 1.0. In consideration of the response speed of the liquid crystal display device, Δnd is around 0.5. More preferably it is. By using a liquid crystal material having a large Δn, a further increase in response speed can be expected. Furthermore, a retardation film for widening the viewing angle can also be used. Examples of the spacer include columnar spacers made of glass particles, plastic particles, alumina particles, a photoresist material, and the like. 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枚の基板間に重合性液晶組成物を狭持させる方法は、通常の真空注入法又はODF法などを用いることができる。ODF法の液晶表示素子製造工程においては、バックプレーンまたはフロントプレーンのどちらか一方の基板にエポキシ系光熱併用硬化性などのシール剤を、ディスペンサーを用いて閉ループ土手状に描画し、その中に脱気下で所定量の重合性液晶組成物を滴下後、フロントプレーンとバックプレーンを接合することによって液晶表示素子を製造することができる。本発明に用いられる重合性液晶組成物は、ODF工程における液晶・モノマー複合材料の滴下が安定的に行えるため、好適に使用することができる。 As a method for sandwiching the polymerizable liquid crystal composition between two substrates, a normal vacuum injection method, an ODF method, or the like can be used. In the ODF liquid crystal display device manufacturing process, a sealant such as epoxy photothermal curing is drawn on a backplane or frontplane substrate using a dispenser in a closed-loop bank shape, and then removed. A liquid crystal display element can be produced by bonding a front plane and a back plane after dropping a predetermined amount of the polymerizable liquid crystal composition under air. The polymerizable liquid crystal composition used in the present invention can be suitably used because the liquid crystal / monomer composite material can be stably dropped in the ODF process.
重合性化合物を重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度が望ましいので、活性エネルギー線である紫外線又は電子線を単一又は併用又は順番に照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、重合性液晶組成物を2枚の基板間に挟持させて状態で重合を行う場合には、少なくとも照射面側の基板は活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、重合性化合物を含有した液晶組成物に対し、
重合性液晶組成物を−50℃から20℃の温度範囲で交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することが好ましい。印加する交流電界は、周波数10Hzから10kHzの交流が好ましく、周波数100Hzから5kHzがより好ましく、電圧は液晶表示素子の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する電圧により液晶表示素子のプレチルト角を制御することができる。横電界型MVA型の液晶表示素子においては、配向安定性及びコントラストの観点からプレチルト角を80度から89.9度に制御することが好ましい。
As a method for polymerizing a polymerizable compound, an appropriate polymerization rate is desirable in order to obtain good alignment performance of liquid crystals. Therefore, ultraviolet rays or electron beams, which are active energy rays, are irradiated singly or in combination or sequentially. The method of polymerizing by is preferred. When ultraviolet rays are used, a polarized light source or a non-polarized light source may be used. In addition, when polymerization is performed in a state where the polymerizable liquid crystal composition is sandwiched between two substrates, at least the substrate on the irradiation surface side must be given appropriate transparency to the active energy rays. . Moreover, for the liquid crystal composition containing a polymerizable compound,
While applying an alternating electric field to the polymerizable liquid crystal composition in a temperature range of −50 ° C. to 20 ° C., it is preferable to irradiate ultraviolet rays or electron beams. The alternating electric field to be applied is preferably an alternating current having a frequency of 10 Hz to 10 kHz, more preferably a frequency of 100 Hz to 5 kHz, and the voltage is selected depending on a desired pretilt angle of the liquid crystal display element. That is, the pretilt angle of the liquid crystal display element can be controlled by the applied voltage. In the horizontal electric field type MVA type liquid crystal display element, it is preferable to control the pretilt angle from 80 degrees to 89.9 degrees from the viewpoint of alignment stability and contrast.
照射時の温度は、重合性液晶組成物が−50℃から30℃の温度範囲であることが好ましい。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、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、必要に応じて、365nm未満の紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、0.1mW/cm2〜100W/cm2が好ましく、2mW/cm2〜50W/cm2がより好ましい。照射する紫外線のエネルギー量は、適宜調整することができるが、10mJ/cm2から500J/cm2が好ましく、100mJ/cm2から200J/cm2がより好ましい。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。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、10秒から3600秒が好ましく、10秒から600秒がより好ましい。
As for the temperature at the time of irradiation, the polymerizable liquid crystal composition preferably has a temperature range of -50 ° C to 30 ° C. 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. Moreover, as a wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated, it is preferable to irradiate ultraviolet rays in a wavelength region other than the absorption wavelength region of the liquid crystal composition, and it is preferable to cut and use ultraviolet rays of less than 365 nm as necessary. Intensity of ultraviolet irradiation is preferably from 0.1mW / cm 2 ~100W / cm 2 , 2mW /
図7に、捩じれネマティック方式として用いられるVA−TN型、TN型、HTN型を用いた場合の、1画素を4つの副画素に分割した配向分割時の液晶分子配列を決定するためのラビング方向(光配向方向)を示す。 FIG. 7 shows a rubbing direction for determining a liquid crystal molecular arrangement at the time of alignment division in which one pixel is divided into four sub-pixels when the VA-TN type, TN type, and HTN type used as the twisted nematic method are used. (Photo-alignment direction).
図8にVA型方式の一形態としたVA−TN型の電圧印加時及び電圧無印加時の液晶分子配列の模式的構造図を示す。 FIG. 8 shows a schematic structural diagram of liquid crystal molecule alignment when a voltage of VA-TN type applied as one form of VA type is applied and when no voltage is applied.
液晶セルの透明電極の内側(液晶層側)には、ガラス基板の法線方向から僅かに傾いた(0.1〜5.0 °)垂直配向膜が形成されており、垂直配向膜及び液晶分子は、上下基板間で略90°の捩じれ構造を有している。 On the inner side (liquid crystal layer side) of the transparent electrode of the liquid crystal cell, a vertical alignment film slightly tilted (0.1 to 5.0 °) from the normal direction of the glass substrate is formed. The molecule has a twisted structure of approximately 90 ° between the upper and lower substrates.
VA−TN型の液晶表示素子の場合は、対向配置される2枚の透明ガラス基板上に形成されたITO透明電極上に垂直配向剤を塗布焼成した後、マスクを用いて図11に示すような方向にそれぞれ異なる方向に4回ラビング処理を行い、進行方向に対して右回りとなるような90°ずつ捩じれ方位の異なる90°捩じれの垂直配向セル(4ドメインVA−TNセル)を作成する。マスクラビング処理法は、煩雑且つラビングによるゴミ、ケバ等の発生により不良品を発生しやすく効率の良くない製造方法なので、4-カルコン基などを有する光配向膜を用いた光2量化型の非接触型の配向方法などが好ましい。光配向処理の場合は、図11に合致する方向からフォトマスクを用いて光照射を行うことで、4ドメインVA−TNセルを作成することが出来る。 In the case of a VA-TN type liquid crystal display element, a vertical alignment agent is applied and baked on an ITO transparent electrode formed on two transparent glass substrates arranged opposite to each other, and then a mask is used as shown in FIG. 90 degrees twisted vertical alignment cells (4-domain VA-TN cells) with different twist directions by 90 degrees so as to be clockwise with respect to the traveling direction. . Since the mask rubbing treatment method is an inefficient production method that is troublesome and easily produces defective products due to rubbing, scuffing, etc., and is not efficient, it is a light dimerization type non-photosensitive film using a photo-alignment film having a 4-chalcone group. A contact type alignment method is preferred. In the case of the photo-alignment treatment, a 4-domain VA-TN cell can be formed by performing light irradiation using a photomask from a direction that matches FIG.
TN型の場合は、通常のポリイミド配向膜を塗布焼成した後、VA−TN型の場合と同様に、図7に示す方向に4回マスクラビングを行った2枚のITO電極の形成された基板を対向配置させればよい。この場合も、VA−TN型の場合と同様に、液晶分子配向として桂皮酸ポリマー等を用いた光2量化型の水平光配向膜又は、光分解型ポリイミドを用いて、フォトマスクを介して偏光UVを照射することによって、図7に合致する配向方位を有する4ドメインTNセルを作成することが出来る。 In the case of the TN type, a substrate on which two ITO electrodes are formed after mask rubbing is performed four times in the direction shown in FIG. 7 in the same manner as in the case of the VA-TN type after applying and baking an ordinary polyimide alignment film. May be arranged opposite to each other. In this case as well, as in the case of the VA-TN type, light dimerization type horizontal photo-alignment film using cinnamic acid polymer or the like as the liquid crystal molecule alignment or photo-decomposable polyimide is used for polarization through a photomask. By irradiating with UV, a four-domain TN cell having an orientation orientation corresponding to FIG. 7 can be produced.
HTN型の場合も、VA−TN型やTN型の場合と同様に、片方の基板にITO透明電極表面に垂直配向膜を塗布焼成し、対抗側基板のITO透明電極基板表面に水平配向膜を塗布焼成した後、図7に示す方向に4回に分けてマスクラビングするか、光配向による垂直配向膜と水平光配向膜をそれぞれのITO基板表面に塗布焼成後、所定の方向から偏光UVを照射することにより、図に合致する配向方位を有する4ドメインHTNセルを作成することが出来る。 In the case of the HTN type, as in the case of the VA-TN type and the TN type, a vertical alignment film is applied and baked on the surface of the ITO transparent electrode on one substrate, and a horizontal alignment film is formed on the surface of the ITO transparent electrode substrate on the opposing side substrate. After coating and baking, mask rubbing is performed four times in the direction shown in FIG. 7, or a vertical alignment film and a horizontal photo alignment film by photo-alignment are applied to the surface of each ITO substrate, and then polarized UV is applied from a predetermined direction. By irradiation, a 4-domain HTN cell having an orientation orientation matching the figure can be created.
いずれの表示モードの場合にも、配向処理に伴って発生する液晶分子の捩じれ方向と同一方向の螺旋ピッチを有するキラル化合物を重合性化合物含有ネマチック液晶組成物に添加し、封入された前記ネマティック液晶組成物にUV照射を行ってポリマーネットワークを形成することによって、配向の安定性が増し、リバースツイストやリバースドメインの発生を抑制することが可能となる。 In any display mode, a chiral compound having a helical pitch in the same direction as the twist direction of the liquid crystal molecules generated by the alignment treatment is added to the polymerizable compound-containing nematic liquid crystal composition, and the nematic liquid crystal is sealed. By performing UV irradiation on the composition to form a polymer network, the stability of the alignment is increased, and the occurrence of reverse twist and reverse domain can be suppressed.
偏光板100及び偏光板900は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラストが良好になるように調整することができ、それらの透過軸がノーマリブラックモードで作動するように、互いに直行する透過軸を有することが好ましい。特に、偏光板1及び偏光板8のうちいずれかは、液晶分子の配向方向と平行な透過軸を有するように配置することが好ましい。また、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、0.5乃至は1.0程度に調整することが好ましい。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。
<低温重合特性>
本発明の液晶表示素子は、上述した液晶組成物を−50℃から30℃としながらエネルギー線を照射して、重合性化合物を重合して液晶組成物中に屈折率異方性又は配向容易軸方向を有するポリマーネットワーク形成して得られたものであることが好ましい。重合温度の上限は、30℃であり、20℃〜−10℃好ましい。実施例において後述するように、本発明者は、重合性化合物組成に依存して低温重合、及び常温重合により、τdが更に高速化することを見出した。この理由は、1)低温により液晶分子の配向度が上昇した状態で重合すること、2)低温重合により重合したポリマーと液晶組成物との相溶性が下がることで相分離が容易になり、重合相分離速度が速まりポリマーネットワークの空隙間隔が微細になること、3)比較的アンカーリング力が低い重合性化合物を用いても空隙間隔が微細なため、アンカーリング力の影響力が強くなるような屈折率異方性ポリマーネットワークの形成等によるものと考えられる。
The
<Low temperature polymerization characteristics>
In the liquid crystal display device of the present invention, the above-mentioned liquid crystal composition is irradiated with energy rays while the temperature is set to −50 ° C. to 30 ° C., and a polymerizable compound is polymerized to have a refractive index anisotropy or an easy alignment axis. It is preferably obtained by forming a polymer network having a direction. The upper limit of the polymerization temperature is 30 ° C, preferably 20 ° C to -10 ° C. As will be described later in Examples, the present inventor has found that τd is further accelerated by low temperature polymerization and normal temperature polymerization depending on the composition of the polymerizable compound. This is because 1) the polymerization is performed in a state where the orientation degree of the liquid crystal molecules is increased at a low temperature, and 2) the phase separation is facilitated by reducing the compatibility between the polymer polymerized by the low temperature polymerization and the liquid crystal composition. The phase separation speed is increased and the gap distance of the polymer network becomes fine. 3) Even if a polymerizable compound having a relatively low anchoring force is used, the influence of the anchoring force seems to be strong because the gap gap is fine. This is thought to be due to the formation of a refractive index anisotropic polymer network.
以下に、低温重合時と室温重合時における垂直配向型のVA型液晶表示モードにおける電気光学特性の比較に関して詳述する。実験の簡略化のために上下基板間で、液晶分子は90°捩じれていない通常の構造をとっている。 Hereinafter, the comparison of the electro-optical characteristics in the vertical alignment type VA liquid crystal display mode between the low temperature polymerization and the room temperature polymerization will be described in detail. In order to simplify the experiment, the liquid crystal molecules have a normal structure in which 90 ° is not twisted between the upper and lower substrates.
N型液晶組成物として下記(LCN−1)で示される組成物(Δn0.102、粘性η16.8、Δε−3.8)を調製した。重合性化合物として式(V1−1−2)で示される化合物を用いた。 A composition (Δn0.102, viscosity η16.8, Δε-3.8) represented by the following (LCN-1) was prepared as an N-type liquid crystal composition. The compound represented by the formula (V1-1-2) was used as the polymerizable compound.
N型液晶組成物として(LCN−1;Δn0.102、粘性η16.8、Δε−3.8)96質量%、重合性化合物(V1−1−2)4質量%、及び重合光開始剤Irgacure651を重合性化合物(V1−1−2)に対して2質量%含有する重合性液晶組成物(LCM−2)を調製した。 N-type liquid crystal composition (LCN-1; Δn0.102, viscosity η16.8, Δε-3.8) 96% by mass, polymerizable compound (V1-1-2) 4% by mass, and polymerization photoinitiator Irgacure 651 A polymerizable liquid crystal composition (LCM-2) containing 2% by mass with respect to the polymerizable compound (V1-1-2) was prepared.
液晶の垂直配向(ホメオトロピック配向)が得られるように、セルギャップ3μmのポリイミド配向膜を塗布した後、基板面法線方向に対してプレチルト角が1°〜2°になるようにラビング配向処理を施しITO付きパラレルラビング配向のセルを用いた。固形の重合性化合物(V1−1−2)を60℃に加熱して液晶(LCN−1)に溶解させた後、室温で重合性化合物(V1−1−2)が均一に溶解してネマチック液晶相を示していることを偏光顕微鏡で確認した。重合性液晶組成物(LCM−2)を60℃に加熱して、真空注入法によりガラスセル内に注入した。 After applying a polyimide alignment film with a cell gap of 3 μm so that liquid crystal vertical alignment (homeotropic alignment) can be obtained, rubbing alignment treatment is performed so that the pretilt angle is 1 ° to 2 ° with respect to the normal direction of the substrate surface. A parallel rubbing orientation cell with ITO was used. The solid polymerizable compound (V1-1-2) is heated to 60 ° C. and dissolved in the liquid crystal (LCN-1), and then the polymerizable compound (V1-1-2) is uniformly dissolved at room temperature and nematic. The liquid crystal phase was confirmed with a polarizing microscope. The polymerizable liquid crystal composition (LCM-2) was heated to 60 ° C. and injected into the glass cell by a vacuum injection method.
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。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)を介した照射強度が15mW/cm2の紫外線を、25℃で300秒間照射した。これにより重合性液晶組成物の重合性化合物を重合させて、VA型の液晶表示素子(1)を得た。直交する二枚の偏光板の間に作製したセルを置くと黒くなりセルを方位角方向へ回転しても暗視野が変化せず、ポリマーネットワークの光軸方向と液晶配向容易軸方向が同一方向であることを確認した。 After the injection, the glass cell was taken out and the inlet was sealed with a sealing agent 3026E (manufactured by ThreeBond). Ultraviolet rays having an irradiation intensity of 15 mW / cm 2 through an ultraviolet cut filter L-37 (manufactured by Hoya Candeo Optronics) were irradiated at 25 ° C. for 300 seconds. Thus, the polymerizable compound of the polymerizable liquid crystal composition was polymerized to obtain a VA liquid crystal display element (1). When the cell prepared between two orthogonal polarizing plates is placed, it becomes black and the dark field does not change even if the cell is rotated in the azimuth direction, and the optical axis direction of the polymer network and the liquid crystal alignment easy axis direction are the same direction. It was confirmed.
重合温度を−10℃で行った以外は上記と同様の方法にて、VA型の液晶表示素子(2)を得た。 A VA liquid crystal display element (2) was obtained in the same manner as above except that the polymerization temperature was −10 ° C.
重合性化合物(V1−1−2)の含有されていないN型液晶組成物LCN−1を、全く同一条件で作成した液晶セルに注入封止し、VA型の液晶表示素子(3)を得た。 An N-type liquid crystal composition LCN-1 containing no polymerizable compound (V1-1-2) is injected and sealed in a liquid crystal cell prepared under exactly the same conditions to obtain a VA-type liquid crystal display element (3). It was.
上記のVA型の液晶表示素子(1)、(2)、(3)に、60Hzの矩形波を印加して電圧―透過率特性及び応答時間を測定し、その結果を下記表に示す。 A 60 Hz rectangular wave is applied to the VA liquid crystal display elements (1), (2), and (3) to measure voltage-transmittance characteristics and response time, and the results are shown in the following table.
上記表の結果から明らかなとおり、重合性化合物がUV光により重合された重合体を含有するVA型液晶表示装置の方が、やや駆動電圧は高くなるが、応答速度、特にτdが高速化されていることが分かり、低温時での重合ではその効果が顕著に表れる。 As is apparent from the results in the above table, the VA liquid crystal display device containing a polymer obtained by polymerizing a polymerizable compound with UV light has a slightly higher driving voltage, but the response speed, particularly τd is increased. It can be seen that the effect is noticeable in polymerization at low temperatures.
次いで、重合性化合物の重合温度を室温(25℃)と−10℃で行った場合の電圧透過率−特性、応答速度に関する詳細な結果を図9に示す。図9に示すように、低温重合によりτdの高速化が確認された。 Next, FIG. 9 shows the detailed results regarding the voltage transmittance-characteristic and response speed when the polymerization temperature of the polymerizable compound is room temperature (25 ° C.) and −10 ° C. As shown in FIG. 9, it was confirmed that τd was increased by low temperature polymerization.
セル作製に用いた重合性液晶組成物を20℃で1週間放置して重合性化合物による結晶化が無いことを確認した。 The polymerizable liquid crystal composition used for cell preparation was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, and it was confirmed that there was no crystallization by the polymerizable compound.
次いで、重合温度を−10℃、0℃、10℃、25℃としてVA型の液晶表示装置を作製した。 Subsequently, VA type liquid crystal display devices were produced at polymerization temperatures of −10 ° C., 0 ° C., 10 ° C., and 25 ° C.
60Hzの矩形波を印加して電圧―透過率特性を測定した所、図10に示す駆動電圧V90(v)を示した。図10に示すように、重合温度が低下するにつれ、駆動電圧が増加していることが確認された。 When the voltage-transmittance characteristic was measured by applying a rectangular wave of 60 Hz, the drive voltage V90 (v) shown in FIG. 10 was shown. As shown in FIG. 10, it was confirmed that the driving voltage increased as the polymerization temperature decreased.
セル作製に用いた重合性液晶組成物を20℃で1週間放置して重合性化合物による結晶化が無いことを確認した。 The polymerizable liquid crystal composition used for cell preparation was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, and it was confirmed that there was no crystallization by the polymerizable compound.
更にVAモードにおける応答時間を調べた。結果を図11に示す。図11に示すように、低温重合によりτdの高速化が確認された。又、周波数60Hz間隔でゲートをON状態にしてセルに電圧1Vを16.6ミリ秒間印加して、ゲートOFF後に、セルが保持された電圧を測定して電圧保持率を求めた。25℃の電圧保持率は、99.5%、70℃の電圧保持率は93%であった。 Further, the response time in the VA mode was examined. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 11, an increase in the speed of τd was confirmed by low temperature polymerization. In addition, with the gate turned on at a frequency of 60 Hz, a voltage of 1V was applied to the cell for 16.6 milliseconds, and after the gate was turned off, the voltage held by the cell was measured to obtain the voltage holding ratio. The voltage holding ratio at 25 ° C. was 99.5%, and the voltage holding ratio at 70 ° C. was 93%.
以上の実験結果より、室温でポリマーネットワークを重合した場合よりも低温で重合した方が、τd、τrとも高速応答性が得られることが確認することができた。なお、この重合温度を低温化することにより、τd及びτrが高速化される傾向は、キラル化合物を含有するTN型、HTN型、VA−TN型においても、同様な傾向が得られた。 From the above experimental results, it was confirmed that high-speed responsiveness was obtained for both τd and τr when polymerized at a low temperature than when polymer network was polymerized at room temperature. In addition, the tendency for τd and τr to be increased by lowering the polymerization temperature was the same in the TN type, HTN type, and VA-TN type containing a chiral compound.
尚、セルギャップが12μmである以外は全く同一の条件で、垂直配向膜にアンチパラレルラビング処理を施し、室温で重合性液晶化合物にUV光を照射してポリマーネットワーク化したVAパネルを作製し、東陽テクニカ社のプレチルト角測定システムPSA−301型を用いてプレチルト角を測定したところ、プレチルト角は基板の法線方向に対して0.8°のプレチルトを有していた。 The vertical alignment film was subjected to anti-parallel rubbing treatment under exactly the same conditions except that the cell gap was 12 μm, and a polymer liquid crystal compound was irradiated with UV light at room temperature to produce a polymer network VA panel. When the pretilt angle was measured using a pretilt angle measurement system PSA-301 type manufactured by Toyo Corporation, the pretilt angle had a pretilt of 0.8 ° with respect to the normal direction of the substrate.
基板の上下間で90°捩じれた垂直配向構造を有するVA−TN型のパネルは、捩じれ構造の影響によりVA型のパネルよりもプレティルト角がわずかに大きくなるものと予想されるが、ほぼ同程度のプレチルト角であるものと推測できる。 The VA-TN type panel having a vertical alignment structure twisted by 90 ° between the upper and lower sides of the substrate is expected to have a slightly larger pretilt angle than the VA type panel due to the influence of the twisted structure. The pretilt angle can be estimated.
上記の様な90°捩じれ構造を有するVA−TN型のパネルの場合は、プレチルト角が大きくなりすぎると、セルギャップdと複屈折の積Δndが最適値である0.5からのずれが大きくなり、透過率が低下することになるため、法線方向からの傾きを10.0°以内に抑えることが望ましい。 In the case of the VA-TN type panel having the 90 ° twisted structure as described above, if the pretilt angle becomes too large, the deviation of the cell gap d and birefringence product Δnd from 0.5, which is the optimum value, is large. Therefore, it is desirable to suppress the inclination from the normal direction within 10.0 °.
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。
(実施例1、2、3)
(TN型液晶表示素子)
P型液晶組成物として下記(LCP−1)で示される組成物(Δn0.103、粘性η20mPa・s)を調製し、液晶セルのバルク内で自発的なねじれを誘起させる為に、このP型液晶組成物(LCP−1)に、下記式(I−1)で表されるキラル化合物を添加し、ネマチック液晶層内で捩じれの構造を持たせるようにした。
EXAMPLES The present invention will be described in further detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples. Further, “%” in the compositions of the following Examples and Comparative Examples means “% by mass”.
(Examples 1, 2, and 3)
(TN type liquid crystal display element)
In order to induce a spontaneous twist in the bulk of the liquid crystal cell, a composition (Δn0.103, viscosity η20 mPa · s) represented by the following (LCP-1) is prepared as a P-type liquid crystal composition. A chiral compound represented by the following formula (I-1) was added to the liquid crystal composition (LCP-1) to give a twisted structure in the nematic liquid crystal layer.
重合性化合物として下記式(V1−1−1)で示される化合物を用いた。式(I−1)で表されるキラル化合物が0.84%添加されたP型液晶組成物(LCP−1)100〜97%、重合性化合物(V1−1−1)をそれぞれ1.0%、2.0%、3.0%、重合光開始剤Irgacure651が重合性化合物(V1−1−1)に対して2%になる重合性液晶組成物を調製した。なお、固形の重合性化合物(V1−1−1)を60℃に加熱して式(I−1)で表されるキラル化合物が0.84%添加された液晶(LCP−1)に溶解させた後、室温の状態で重合性化合物(V1−1−1)が均一に溶解してネマチック液晶相を示していることを偏光顕微鏡で確認した。 A compound represented by the following formula (V1-1-1) was used as the polymerizable compound. 100 to 97% of the P-type liquid crystal composition (LCP-1) to which 0.84% of the chiral compound represented by the formula (I-1) is added and 1.0% of the polymerizable compound (V1-1-1), respectively. %, 2.0%, 3.0%, a polymerizable liquid crystal composition in which the polymerization photoinitiator Irgacure 651 was 2% with respect to the polymerizable compound (V1-1-1) was prepared. The solid polymerizable compound (V1-1-1) was heated to 60 ° C. and dissolved in the liquid crystal (LCP-1) to which 0.84% of the chiral compound represented by the formula (I-1) was added. After that, it was confirmed with a polarizing microscope that the polymerizable compound (V1-1-1) was uniformly dissolved at room temperature to show a nematic liquid crystal phase.
ポリイミド配向膜を塗布したITO付きのガラス基板の表面を図7に示すように、上下基板間で右回り90°ツイストとなるようにラビング配向処理を行い、セルギャップ4.9μmのTN液晶セルを作成し、重合性液晶組成物(LCM−1)を真空注入法によりガラスセル内に注入し、実施例1、2、3とした。この場合のP/dは、3.00であり、Δndは0.5と、90°TN型の最も透過率の高い領域のセルパラメーターであることが分かる。
又、重合性化合物V1−1−1を含有しないネマチック液晶組成物を、上記と同様の手順で液晶セルに封入し、比較例1とした。
As shown in FIG. 7, the surface of the glass substrate with ITO coated with the polyimide alignment film is subjected to rubbing alignment processing so that it is twisted 90 ° clockwise between the upper and lower substrates, and a TN liquid crystal cell with a cell gap of 4.9 μm is formed. The polymerizable liquid crystal composition (LCM-1) was prepared and injected into the glass cell by a vacuum injection method, and Examples 1, 2, and 3 were obtained. In this case, P / d is 3.00, and Δnd is 0.5, which is a cell parameter of the 90 ° TN type region with the highest transmittance.
Further, a nematic liquid crystal composition not containing the polymerizable compound V1-1-1 was sealed in a liquid crystal cell in the same procedure as described above to obtain Comparative Example 1.
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。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)を介した照射強度が15mW/cm2の紫外線を、25℃で300秒間照射した。これにより重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させて、ポリマーネットワークがネマチック液晶層内に形成されたTN型の液晶表示素子を得た。直交する二枚の偏光板の間に作製したセルをラビング処理方向と偏光軸方向が一致するように置くと明視野になり、リバースツイストもリバースドメインもない90°捩じれた配向層が得られていることを確認した。 After the injection, the glass cell was taken out and the inlet was sealed with a sealing agent 3026E (manufactured by ThreeBond). Ultraviolet rays having an irradiation intensity of 15 mW / cm 2 through an ultraviolet cut filter L-37 (manufactured by Hoya Candeo Optronics) were irradiated at 25 ° C. for 300 seconds. Thereby, the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized to obtain a TN type liquid crystal display element in which a polymer network was formed in the nematic liquid crystal layer. When a cell prepared between two orthogonal polarizing plates is placed so that the rubbing treatment direction and the polarization axis direction coincide with each other, a bright field is obtained, and a 90 ° twisted alignment layer having no reverse twist or reverse domain is obtained. It was confirmed.
セル作製に用いた重合性液晶組成物を20℃で1週間放置して重合性化合物による結晶化が無いことを確認した。 The polymerizable liquid crystal composition used for cell preparation was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, and it was confirmed that there was no crystallization by the polymerizable compound.
60Hzの矩形波を印加して電圧―透過率特性、応答速度を測定した結果を以下の表に示す。 The following table shows the results of measuring voltage-transmittance characteristics and response speed by applying a rectangular wave of 60 Hz.
実施例1〜3の結果から、いずれも立下り速度τdが高速化している。重合性化合物の添加量が1%から3%の領域では、重合性モノマーの添加量の増加に従って立下り時間τdが高速化する反面、立ち上がり時間τrがV90電圧(飽和電圧)の上昇の影響を受けやや遅くなってしまう傾向にあるが、3%添加した実施例3では、立ち上がり速度τrと立下り速度τdの合計が(τr+τd)=11.8msと、重合性モノマー無添加時の17.3msの1.5倍程、高速応答化することが確認された。 From the results of Examples 1 to 3, the falling speed τd is increased in all cases. In the region where the addition amount of the polymerizable compound is 1% to 3%, the fall time τd increases as the addition amount of the polymerizable monomer increases, but the rise time τr is affected by the increase of the V90 voltage (saturation voltage). In Example 3 where 3% was added, the total of the rising speed τr and the falling speed τd was (τr + τd) = 11.8 ms, which was 17.3 ms when no polymerizable monomer was added. It was confirmed that the response speed was increased by about 1.5 times.
実施例1、2、3及び比較例1の液晶パネルを、東陽テクニカ社のプレチルト角測定システムPSA−301型を用いてプレチルト角を測定したところ、得られたプレチルト角は、それぞれ基板の水平方向から、1,4°、1.6°、2.2°、1.2°であった。重合性化合物の添加量によってプレチルト角がやや大きくなっている様な傾向もみられるが、測定誤差を考慮するとほぼ変化がないものと思われる。 When the pretilt angles of the liquid crystal panels of Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 1 were measured using a pretilt angle measurement system PSA-301 type manufactured by Toyo Technica, the obtained pretilt angles were respectively measured in the horizontal direction of the substrate. From 1, 4 °, 1.6 °, 2.2 °, and 1.2 °. Although there is a tendency that the pretilt angle is slightly increased depending on the amount of the polymerizable compound added, it seems that there is almost no change in consideration of measurement errors.
使用する配向膜や、重合性化合物の種類によってプレチルト角の値は大きく左右されるが、
90°捩じれ構造を有するTN型パネルの場合は、プレチルト角が大きくなりすぎると、セルギャップdと複屈折の積Δndが最適値である0.5からのずれが大きくなり、透過率が低下することになるため、基板の水平方向からの傾きを10.0°以内に抑えることが望ましい。
(実施例4、5、6)
(光配向膜による4ドメインTN型液晶表示素子)
下記式(P1)で示される高分子光配向材料を、N-メチル-2-ピロリドン(以下NMP)に溶解した後に2-ブトキシエタノールを加え、重量比としてNMP:2-ブトキシエタノール:高分子光配向材料=47.5:47.5::5となるよう調整し、menbrane solution社製のMS PTFE syringe filter(5um,1um,0.45um)を用いてろ過して光配向膜溶液を得た。該溶液をFPDソリューション製のIPS3035-2up基板及び対向基板に約90nmの厚さになるようミカサ(株)製スピンコーターIH-DX-2を用いてスピンコートし、その後AS ONE(株)製ホットプレートdigital hot plate NINOS ND1上にて80℃で3分間乾燥し、さらにAS ONE社製オーブンDO-600FAを用いて空気雰囲気下、150℃で5分間乾燥した。乾燥後室温まで徐冷した。次いで、目白プレシジョン製偏光照射装置を用いて乾燥した膜に313nmの直線偏光を7.5秒間150mJ/cm2照射して本発明の光配向膜を調製した。光配向膜を塗布した基板に武蔵エンジニアリング(株)製のシールデイスペンサーを用いて三井化学(株)製ストラクトボンドXN-21-SをIPS基板側に塗布した。塗布後90℃で30分シール剤を乾燥し、基板を張り合わせた。基板張り合わせ後150℃で90分加熱を行い、ガラスセルを作成した。室温まで除冷後、作製したセルギャップ4.9μmのセルに、P型液晶組成物として前記(LCP−1)で示される組成物(Δn0.103、粘性η20mPa・s)を調製し、液晶セルのバルク内で自発的なねじれを誘起させる為に、このP型液晶組成物(LCP−1)に、上記式(I−1)で表されるキラル化合物を添加し、バルクで右捩じれの構造を持たせるようにした。
The value of the pretilt angle depends greatly on the alignment film used and the type of polymerizable compound,
In the case of a TN type panel having a 90 ° twisted structure, if the pretilt angle becomes too large, the deviation of the cell gap d and birefringence product Δnd from 0.5, which is the optimum value, increases and the transmittance decreases. Therefore, it is desirable to suppress the inclination of the substrate from the horizontal direction within 10.0 °.
(Examples 4, 5, and 6)
(4-domain TN type liquid crystal display element with photo-alignment film)
The polymer photo-alignment material represented by the following formula (P1) is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter NMP), 2-butoxyethanol is added, and the weight ratio is NMP: 2-butoxyethanol: polymer light. It adjusted so that it might become alignment material = 47.5: 47.5 :: 5, It filtered using the MS PTFE syringe filter (5um, 1um, 0.45um) by a menbrane solution company, and obtained the photo-alignment film | membrane solution. The solution is spin-coated on an IPS3035-2up substrate made of FPD solution and a counter substrate using a spin coater IH-DX-2 made by Mikasa Co., Ltd., and then hot made by AS ONE Co., Ltd. The plate was dried on a digital hot plate NINOS ND1 at 80 ° C. for 3 minutes and further dried at 150 ° C. for 5 minutes in an air atmosphere using an oven DO-600FA manufactured by AS ONE. After drying, it was gradually cooled to room temperature. Next, the photo-alignment film of the present invention was prepared by irradiating the dried film with 150 mJ / cm 2 of 313 nm linearly polarized light for 7.5 seconds using a Mejiro Precision Polarized Irradiator. Using a seal dispenser manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd., struct bond XN-21-S manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd. was applied to the IPS substrate side. After coating, the sealant was dried at 90 ° C. for 30 minutes, and the substrates were bonded together. After bonding the substrates, heating was performed at 150 ° C. for 90 minutes to prepare a glass cell. After cooling to room temperature, a composition (Δn0.103, viscosity η20 mPa · s) represented by the above (LCP-1) is prepared as a P-type liquid crystal composition in a cell having a cell gap of 4.9 μm, and a liquid crystal cell In order to induce spontaneous twisting in the bulk of the liquid crystal, the chiral compound represented by the above formula (I-1) is added to the P-type liquid crystal composition (LCP-1), and a right-twisted structure in the bulk It was made to have.
式(I−1)で表されるキラル化合が0.84質量%添加されたP型液晶組成物(LCP−1)100〜97%に上記重合性化合物(V1−1−1)1.0%、2.0%、3.0%、重合光開始剤Irgacure651が重合性化合物(V1−1−1)に対して2%になる重合性液晶組成物を調製した。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)を介した照射強度が15mW/cm2の紫外線を、25℃で300秒間照射し、ポリマーネットワークが液晶バルク内に形成されたTN型の液晶表示素子として実施例4、5、6を得た。 The polymerizable compound (V1-1-1) 1.0 is added to 100 to 97% of the P-type liquid crystal composition (LCP-1) to which 0.84% by mass of the chiral compound represented by the formula (I-1) is added. %, 2.0%, 3.0%, a polymerizable liquid crystal composition in which the polymerization photoinitiator Irgacure 651 was 2% with respect to the polymerizable compound (V1-1-1) was prepared. A TN type liquid crystal display in which a polymer network is formed in a liquid crystal bulk by irradiating ultraviolet rays having an irradiation intensity of 15 mW / cm 2 through an ultraviolet cut filter L-37 (manufactured by Hoya Candeo Optronics Co., Ltd.) at 25 ° C. for 300 seconds. Examples 4, 5, and 6 were obtained as elements.
又、重合性化合物(V1−1−1)を含有しないネマチック液晶組成物を、上記実施例4〜6と同様の手順で液晶セルに封入し、比較例2とした。 Further, a nematic liquid crystal composition containing no polymerizable compound (V1-1-1) was sealed in a liquid crystal cell in the same procedure as in Examples 4 to 6, and Comparative Example 2 was obtained.
直交する二枚の偏光板の間に作製したセルをラビング処理方向と偏光軸方向が一致するように置くと明視野になり、リバースツイストもリバースドメインもない90°捩じれた配向層が得られていることを確認した。 When a cell prepared between two orthogonal polarizing plates is placed so that the rubbing treatment direction and the polarization axis direction coincide with each other, a bright field is obtained, and a 90 ° twisted alignment layer having no reverse twist or reverse domain is obtained. It was confirmed.
セル作製に用いた重合性液晶組成物を20℃で1週間放置して重合性化合物による結晶化が無いことを確認した。 The polymerizable liquid crystal composition used for cell preparation was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, and it was confirmed that there was no crystallization by the polymerizable compound.
上記と同様の手順で、60Hzの矩形波を印加して電圧―透過率特性、応答速度を測定した結果を以下の表に示す。 The following table shows the results of measuring voltage-transmittance characteristics and response speed by applying a 60 Hz rectangular wave in the same procedure as above.
実施例4〜6では、いずれも立下り速度τdが高速化している。重合性化合物の添加量が1%から3%の領域では、重合性化合物の添加量の増加に従って立下り時間τdが高速化する反面、立ち上がり時間τrがV90電圧(飽和電圧)の上昇の影響を受けやや遅くなってしまう傾向にあるが、3%添加した実施例6では、立ち上がり速度τrと立下り速度τdの合計が(τr+τd)=13.6msと、重合性モノマー無添加時の19.9msの1.5倍程、高速応答化することが確認された。光配向処理を行った場合の配向規制力は、ラビングの場合よりもやや弱く、τdの高速応答化の効果が結果的に低く出てしまう傾向にある事が確認された。
(実施例7、8、9、10、11)
(VA−TN型液晶表示素子)
図7に示す様に90°ずつ捩じれた4つの異なる方向に光によって配向分割されたセルギャップ4.9μmのVA−TN液晶セルを作成しVA−TN型液晶表示素子を作製した。
In each of Examples 4 to 6, the falling speed τd is increased. In the region where the addition amount of the polymerizable compound is 1% to 3%, the fall time τd increases as the addition amount of the polymerizable compound increases, but the rise time τr is affected by the increase of the V90 voltage (saturation voltage). In Example 6 where 3% was added, the total of the rising speed τr and the falling speed τd was (τr + τd) = 13.6 ms, and 19.9 ms when no polymerizable monomer was added. It was confirmed that the response speed was increased by about 1.5 times. It was confirmed that the alignment regulating force when the photo-alignment treatment is performed is slightly weaker than that in the case of rubbing, and the effect of high-speed response of τd tends to be low as a result.
(Examples 7, 8, 9, 10, 11)
(VA-TN type liquid crystal display element)
As shown in FIG. 7, a VA-TN liquid crystal cell having a cell gap of 4.9 μm and aligned by light in four different directions twisted by 90 ° was produced to produce a VA-TN liquid crystal display element.
具体的には、4−カルコン基を有する光配向膜塗布溶液を第1基板及び第2基板に対して、スピンキャスト法により塗布した後、180℃で60分間焼成して配向膜を形成した。続いて、図7に示す様に90°ずつ捩じれた4つの異なる方向に示す配向方位に沿って、配向膜に対し入射角40度で波長365nmのP偏光を3mW/cm2の強度で400秒照射することで、光照射による配向処理を実施した。 Specifically, a photo-alignment film coating solution having a 4-chalcone group was applied to the first substrate and the second substrate by spin casting, and then baked at 180 ° C. for 60 minutes to form an alignment film. Subsequently, as shown in FIG. 7, along the orientation directions shown in four different directions twisted by 90 °, P-polarized light having a wavelength of 365 nm and an intensity of 3 mW / cm 2 is applied to the orientation film for 400 seconds. By irradiating, alignment treatment by light irradiation was performed.
プレチルト角を測定したところ、第1配向膜近傍及び第2配向膜近傍における液晶分子のプレチルト角は88.5°であった。配向膜の構成分子は、高分子鎖の側鎖に4−カルコン光官能基(感光性基)を有するが、この光配向処理により、光官能基が二量化反応により二量体を形成し、架橋構造が形成された。なお、本実施例においては、第1基板の各画素内を2つの配向処理領域に分け、互いに反対方向から光照射を行った。また、第2基板の各画素内も同様に、2つの配向処理領域に分け、互いに反対方向から光照射を行った。そして、シール形成、スペーサ散布等を行った後、基板貼り合わせ工程において、第1基板と第2基板とを配向処理方向が直交するように貼り合わせた。これにより、各画素内に液晶分子のツイスト方向の異なる4つのドメイン領域を形成させた。 When the pretilt angle was measured, the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film and in the vicinity of the second alignment film was 88.5 °. The constituent molecules of the alignment film have a 4-chalcone photofunctional group (photosensitive group) in the side chain of the polymer chain, but by this photo-alignment treatment, the photofunctional group forms a dimer by a dimerization reaction, A crosslinked structure was formed. In this example, each pixel of the first substrate was divided into two alignment processing regions, and light was irradiated from opposite directions. Similarly, each pixel on the second substrate was divided into two alignment treatment regions and irradiated with light from opposite directions. And after performing seal formation, spacer dispersion | spreading, etc., in the board | substrate bonding process, it bonded together so that the orientation process direction might orthogonally cross the 1st board | substrate and the 2nd board | substrate. As a result, four domain regions having different twist directions of liquid crystal molecules were formed in each pixel.
下記式(I−1)で表されるキラル化合物を0.63質量%含有する下記N型液晶組成物(LCN−1)に、下記式(V1−1−1)、下記式(V1−1−2)で表される化合物を添加し、下記表に示される重合性液晶組成物を調整した。実施1〜6と同様にして重合性液晶組成物を液晶パネルに注入・封止後、UV光照射を行い、実施例7、8、9、10、11の光配向処理によるVA−TN型のポリマーネットワーク液晶表示パネルを作製した。セルギャップは4,9μmであった。また、ニ官能モノマーを含まない下記式(I−1)で表されるキラル化合物を0.63質量%含有する液晶組成物(LCN−1)のみを封入したVA−TN型液晶パネルを比較例3とした。 In the following N-type liquid crystal composition (LCN-1) containing 0.63% by mass of a chiral compound represented by the following formula (I-1), the following formula (V1-1-1) and the following formula (V1-1) -2) was added to prepare a polymerizable liquid crystal composition shown in the following table. In the same manner as in Examples 1 to 6, the polymerizable liquid crystal composition was injected into the liquid crystal panel and sealed, then irradiated with UV light, and VA-TN type by the photo-alignment treatment of Examples 7, 8, 9, 10, and 11 A polymer network liquid crystal display panel was produced. The cell gap was 4,9 μm. Further, a VA-TN liquid crystal panel in which only a liquid crystal composition (LCN-1) containing 0.63% by mass of a chiral compound represented by the following formula (I-1) not containing a bifunctional monomer is enclosed is a comparative example. It was set to 3.
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)を介した照射強度が15mW/cm2の紫外線を、25℃で300秒間照射し、ポリマーネットワークが液晶バルク内に形成されたVA−TN型の液晶表示素子を得た。直交する二枚の偏光板の間に作製したセルを光配向処理方向と偏光軸方向又は透過軸方向が一致するように置くと90°ずつ捩じれの方向が異なる4つの領域とも全て明視野になり、きちんと4領域に配向分割されたリバースツイストもリバースドメインもない90°捩じれた配向層が得られていることを確認した。 A VA-TN type in which an ultraviolet ray having an irradiation intensity of 15 mW / cm 2 through an ultraviolet cut filter L-37 (manufactured by Hoya Candeo Optronics) was irradiated at 25 ° C. for 300 seconds, and a polymer network was formed in the liquid crystal bulk. A liquid crystal display element was obtained. When a cell made between two orthogonal polarizing plates is placed so that the photo-alignment processing direction coincides with the polarization axis direction or the transmission axis direction, all four regions having different twist directions by 90 ° are all bright fields, and are neat. It was confirmed that a 90 ° twisted alignment layer having no reverse twist or reverse domain divided into four regions was obtained.
セル作製に用いた重合性液晶組成物を20℃で1週間放置して重合性化合物による結晶化が無いことを確認した。 The polymerizable liquid crystal composition used for cell preparation was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, and it was confirmed that there was no crystallization by the polymerizable compound.
上記と同様の手順で、60Hzの矩形波を印加して得られた液晶パネルの電圧―透過率特性、及び応答速度を測定した結果を以下の表に示す。 The following table shows the results of measuring the voltage-transmittance characteristics and response speed of a liquid crystal panel obtained by applying a rectangular wave of 60 Hz in the same procedure as described above.
実施例7〜11では、いずれも立下り速度τdが高速化している。重合性化合物の添加量が1%から2%未満の領域では、重合性モノマーの添加量の増加に従って立下り時間τdが高速化する反面、立ち上がり時間τrがV90電圧(飽和電圧)の上昇の影響を受けやや遅くなってしまう傾向にあるが、2%以上の添加量になると液晶分子配列構造がきちんと揃うため、立ち上がり応答速度τrも高速化してくる。更に添加量を10%程度になると、ポリマーネットワークの配向規制力の影響が顕著に現れ、実施例11では立下り速度τdは、1.8msと、重合性化合物添加時の4倍以上高速応答化することができた。 In each of Examples 7 to 11, the falling speed τd is increased. In the region where the addition amount of the polymerizable compound is from 1% to less than 2%, the fall time τd increases as the addition amount of the polymerizable monomer increases, but the rise time τr is affected by the increase of the V90 voltage (saturation voltage). However, when the addition amount is 2% or more, the liquid crystal molecular alignment structure is properly aligned, so that the rising response speed τr is also increased. Further, when the addition amount is about 10%, the influence of the orientation regulating force of the polymer network appears remarkably, and in Example 11, the falling speed τd is 1.8 ms, which is four times faster than the addition of the polymerizable compound. We were able to.
立ち上がり時間に関しても、駆動電圧が高くなっている影響もあるが、1.2msと、重合性モノマー無添加時の6.0msの5倍程度の高速応答化が達成されており、立ち上がり時間τrと立下り時間τdの合計(τr+τd)=3.0msと、重合性モノマー無添加時の13.9msの4.5倍以上の高速応答化が達成できていることが確認できた。 The rise time also has the effect of increasing the drive voltage, but 1.2 ms, which is about 5 times faster than 6.0 ms when no polymerizable monomer is added, has been achieved. It was confirmed that the total fall time τd (τr + τd) = 3.0 ms and a high-speed response of 4.5 times or more of 13.9 ms when no polymerizable monomer was added were confirmed.
実施例7、8、9、10、11、及び比較例3の液晶パネルを、東陽テクニカ社のプレチルト角測定システムPSA−301型を用いてプレチルト角を測定したところ、得られたプレチルト角は、それぞれ基板の法線方向から、0.6°、0.8°、0.7°、1.0°、1.2°、0.5であった。重合性化合物の添加量によってプレチルト角がやや大きくなっている様な傾向もみられるが、測定誤差を考慮するとほぼ変化がないものと思われる。重合性モノマーの種類が異なると、プレチルト角が異なっているように思われる。
(実施例12、13、14)
(HTN型液晶表示素子)
第1基板に対して、垂直配向性を有する4−カルコン基を有する光配向膜塗布溶液をスピンキャスト法により塗布した後、180℃で60分間焼成して配向膜を形成した。続いて、図7に示す様に90°ずつ捩じれた4つの異なる方向に示す配向方位に沿って、配向膜に対し入射角40度で波長365nmのP偏光を3mW/cm2の強度で400秒照射することで、光照射による配向処理を実施した。
When the pretilt angle of the liquid crystal panels of Examples 7, 8, 9, 10, 11, and Comparative Example 3 was measured using a pretilt angle measurement system PSA-301 type manufactured by Toyo Technica, the obtained pretilt angle was They were 0.6 °, 0.8 °, 0.7 °, 1.0 °, 1.2 °, and 0.5, respectively, from the normal direction of the substrate. Although there is a tendency that the pretilt angle is slightly increased depending on the amount of the polymerizable compound added, it seems that there is almost no change in consideration of measurement errors. It appears that the pretilt angle is different for different types of polymerizable monomers.
(Examples 12, 13, and 14)
(HTN type liquid crystal display element)
A photo-alignment film coating solution having a 4-chalcone group having vertical alignment was applied to the first substrate by spin casting, and then baked at 180 ° C. for 60 minutes to form an alignment film. Subsequently, as shown in FIG. 7, along the orientation directions shown in four different directions twisted by 90 °, P-polarized light having a wavelength of 365 nm and an intensity of 3 mW / cm 2 is applied to the orientation film for 400 seconds. By irradiating, alignment treatment by light irradiation was performed.
次いで、第2基板に対して実施例4、5、6で用いた水平光配向膜(P1)を用い、全く同一の手順で偏光光照射による水平光配向処理を行った。4方向に配向処理されたITO透明電極付の垂直配向基板と水平配向基板を、図7に示す様に対抗配置し、4.9μmの粒径を有するシリカスペーサを含有するシール材を介してセルギャップ4.9μmのHTN型液晶セルを作製した。このHTN型液晶セルに、P型液晶組成物として前記(LCP−1)で示される組成物(Δn0.103、粘性η20mPa・s)を調製し、液晶セルのバルク内で自発的なねじれを誘起させる為に、このP型液晶組成物(LCP−1)に、前記式(I−1)で表されるキラル化合物を0.84質量%添加し、バルクで右捩じれの構造を持たせるようにした。式(I−1)で表されるキラル化合物が0.84質量%添加されたP型液晶組成物(LCP−1)100〜97%に重合性化合物(V1−1−1)1.0%、2.0%、3.0%、重合光開始剤Irgacure651が重合性化合物(V1−1−1)に対して2%になる重合性液晶組成物を調製した。光照射を行いポリマーネットワークが液晶バルク内に形成されたHTN型の液晶表示素子、実施例12、13、14を得た。 Next, the horizontal light alignment film (P1) used in Examples 4, 5, and 6 was used for the second substrate, and the horizontal light alignment treatment by polarized light irradiation was performed in exactly the same procedure. A vertical alignment substrate and a horizontal alignment substrate with ITO transparent electrodes that have been subjected to alignment treatment in four directions are opposed to each other as shown in FIG. 7, and a cell is interposed through a sealing material containing a silica spacer having a particle size of 4.9 μm. An HTN liquid crystal cell with a gap of 4.9 μm was produced. In this HTN type liquid crystal cell, a composition (Δn0.103, viscosity η20 mPa · s) represented by (LCP-1) is prepared as a P type liquid crystal composition, and spontaneous twist is induced in the bulk of the liquid crystal cell. Therefore, 0.84% by mass of the chiral compound represented by the formula (I-1) is added to the P-type liquid crystal composition (LCP-1) so as to have a right-handed structure in bulk. did. 100% to 97% of a P-type liquid crystal composition (LCP-1) to which 0.84% by mass of a chiral compound represented by the formula (I-1) is added, 1.0% of a polymerizable compound (V1-1-1) 2.0%, 3.0%, a polymerizable liquid crystal composition in which the polymerization photoinitiator Irgacure 651 was 2% with respect to the polymerizable compound (V1-1-1) was prepared. Light irradiation was performed to obtain HTN type liquid crystal display elements, Examples 12, 13, and 14 in which a polymer network was formed in the liquid crystal bulk.
また、ニ官能モノマーを含まないHTN液晶セルを作製し、比較例4とした。 In addition, an HTN liquid crystal cell containing no bifunctional monomer was prepared and used as Comparative Example 4.
直交する二枚の偏光板の間に作製したセルを配向処理方向と偏光軸方向又は透過軸方向が一致するように置くと90°ずつ捩じれの方向が異なる4つの領域とも全て明視野になり、きちんと4領域に配向分割され、リバースツイストもリバースドメインもない90°捩じれたHTN配向層が得られていることを確認した。 When a cell produced between two orthogonal polarizing plates is placed so that the alignment treatment direction coincides with the polarization axis direction or the transmission axis direction, all four regions having different twist directions by 90 ° all have bright fields, and neatly 4 It was confirmed that a 90-degree twisted HTN alignment layer that was divided into regions and had no reverse twist or reverse domain was obtained.
セル作製に用いた重合性液晶組成物を20℃で1週間放置して重合性化合物による結晶化が無いことを確認した。 The polymerizable liquid crystal composition used for cell preparation was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, and it was confirmed that there was no crystallization by the polymerizable compound.
上記と同様の手順で、60Hzの矩形波を印加して電圧―透過率特性、応答速度を測定した結果を以下の表に示す。 The following table shows the results of measuring voltage-transmittance characteristics and response speed by applying a 60 Hz rectangular wave in the same procedure as above.
実施例12〜14では、いずれも立下り速度τdが高速化している。VA−TN型の液晶表示素子の場合と同様に、重合性化合物の添加量が1%から3%の領域では、重合性化合物の添加量の増加に従って立下り時間τdが高速化する反面、立ち上がり時間τrがV90電圧(飽和電圧)の上昇の影響を受けやや遅くなってしまう傾向にある。然しながら、3%添加した領域では、立ち上がり時間τrと立下り時間τdの合計(τr+τd)=14.8msと、重合性化合物も添加時の22.0の2倍程度の高速応答化が達成できていることが確認できた。 In each of Examples 12 to 14, the falling speed τd is increased. As in the case of the VA-TN type liquid crystal display element, in the region where the addition amount of the polymerizable compound is 1% to 3%, the fall time τd increases as the addition amount of the polymerizable compound increases, but the rise time The time τr tends to be slightly delayed due to the increase in the V90 voltage (saturation voltage). However, in the region where 3% is added, the sum of the rise time τr and the fall time τd (τr + τd) = 14.8 ms, and the high-speed response can be achieved that is twice as high as 22.0 when the polymerizable compound is added. It was confirmed that
上記技術は、単に高速応答性を有するTV等の動画表示装置のほか、カラーフィルタ不要なフィールドシーケンシャル方式への採用も可能である。また、近年、急速に注目を集めている超大型高精細の4K×2K−TVや、4K×8K−TVなどへの応用展開が期待される。 The above technique can be applied not only to a moving image display device such as a TV having high-speed response but also to a field sequential method that does not require a color filter. In addition, it is expected to be applied to ultra-large and high-definition 4K × 2K-TV, 4K × 8K-TV, etc.
1…偏光板、2…第一の透明絶縁基板、3…電極層、4…配向膜、4a…配向方向、5液晶層、6…カラーフィルター、7…第二の透明絶縁基板、8…偏光板、9…連続又は不連続なポリマーネットワーク、100…偏光板、110…ゲート電極、120…ゲート絶縁層、130…半導体層、140…保護層、160…ドレイン電極、190b…有機絶縁膜、200…第一の基板、210…画素電極、220…ストレイジキャパシタ、230…ドレイン電極、240…データ配線、250…ゲート配線、260…ソース電極、270…ゲート電極、300…薄膜トランジスタ層、400…配向膜、500…液晶層、510…液晶表示装置、512…画素電極、512a…画素幹部電極、512b…画素枝部電極、512c…画素スリット、516…走査配線、517…信号配線、600…共通電極、700…カラーフィルター、800…第二の基板、900…偏光板、1000…液晶表示素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polarizing plate, 2 ... 1st transparent insulating substrate, 3 ... Electrode layer, 4 ... Alignment film, 4a ... Alignment direction, 5 liquid crystal layer, 6 ... Color filter, 7 ... 2nd transparent insulating substrate, 8 ... Polarization Plate 9: Continuous or discontinuous polymer network, 100 ... Polarizing plate, 110 ... Gate electrode, 120 ... Gate insulating layer, 130 ... Semiconductor layer, 140 ... Protective layer, 160 ... Drain electrode, 190b ... Organic insulating film, 200 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... 1st board | substrate, 210 ... Pixel electrode, 220 ... Storage capacitor, 230 ... Drain electrode, 240 ... Data wiring, 250 ... Gate wiring, 260 ... Source electrode, 270 ... Gate electrode, 300 ... Thin-film transistor layer, 400 ... Alignment film , 500 ... Liquid crystal layer, 510 ... Liquid crystal display device, 512 ... Pixel electrode, 512a ... Pixel trunk electrode, 512b ... Pixel branch electrode, 512c ... Pixel slit, 51 ... scanning lines, 517 ... signal wire, 600 ... common electrode, 700 ... color filter, 800 ... second substrate, 900 ... polarizing plate, 1000 ... liquid crystal display device
Claims (13)
Rp1及びRp2はそれぞれ独立して以下の式(R−I)から式(R−IX):
Spp1及びSpp2はスペーサー基を表し、Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜12のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは1〜11の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し
Lp1及びLp2はそれぞれ独立して、単結合、−O−、−S−、−CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−C2H4−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH2−、−CH2OCOO−、−OCH2CH2O−、−CO−NRa−、−NRa−CO−、−SCH2−、−CH2S−、−CH=CRa−COO−、−CH=CRa−OCO−、−COO−CRa=CH−、−OCO−CRa=CH−、−COO−CRa=CH−COO−、−COO−CRa=CH−OCO−、−OCO−CRa=CH−COO−、−OCO−CRa=CH−OCO−、−(CH2)z−C(=O)−O−、−(CH2)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH2)z−、−(C=O)−O−(CH2)z−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF2−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−又は−C≡C−(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)を表し、
Mp2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、Mp2は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は−Rp1で置換されていても良く、
Mp1は以下の式(i−11)〜(ix−11):
Mp3は以下の式(i−13)〜(ix−13):
mp2〜mp4はそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表し、mp1及びmp5はそれぞれ独立して1、2又は3を表すが、Zp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Rp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Spp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Lp1が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、Mp2が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよい。) The liquid crystal display element of any one of Claims 1-6 containing 1 type, or 2 or more types of compounds chosen from the compound represented by the following general formula (P) as a polymeric compound.
R p1 and R p2 are each independently the following formulas (R-I) to (R-IX):
Sp p1 and Sp p2 each represent a spacer group, and Sp p1 and Sp p2 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or —O— (CH 2 ) s — (wherein s is L 1 represents an integer of 1 to 11, and an oxygen atom is bonded to an aromatic ring.) L p1 and L p2 each independently represent a single bond, —O—, —S—, —CH 2 —, -OCH 2 -, - CH 2 O -, - CO -, - C 2 H 4 -, - COO -, - OCO -, - OCOOCH 2 -, - CH 2 OCOO -, - OCH 2 CH 2 O -, - CO—NR a —, —NR a —CO—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —CH═CR a —COO—, —CH═CR a —OCO—, —COO—CR a = CH— , -OCO-CR a = CH - , - COO-CR a = CH-COO- -COO-CR a = CH-OCO -, - OCO-CR a = CH-COO -, - OCO-CR a = CH-OCO -, - (CH 2) z -C (= O) -O -, - (CH 2) z-O- ( C = O) -, - O- (C = O) - (CH 2) z -, - (C = O) -O- (CH 2) z -, - CH = CH -, - CF = CF - , - CF = CH -, - CH = CF -, - CF 2 -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CH 2 CF 2 - , —CF 2 CF 2 — or —C≡C— (wherein, R a each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, wherein z is an integer of 1 to 4) Represents)
M p2 represents 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, anthracene-2,6-diyl group, phenanthrene-2,7-diyl group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2, 5-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, indane-2,5-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,3-dioxane-2,5 -Represents a diyl group, but M p2 is unsubstituted or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a carbon atom May be substituted with a halogenated alkoxy group of formulas 1 to 12, a halogen atom, a cyano group, a nitro group or —R p1 ;
M p1 represents the following formulas (i-11) to (ix-11):
M p3 represents the following formulas (i-13) to (ix-13):
m p2 to m p4 each independently represents 0, 1, 2 or 3, and m p1 and m p5 each independently represent 1, 2 or 3, but when a plurality of Z p1 are present, May be the same or different. When a plurality of R p1 are present, they may be the same or different. When a plurality of R p2 are present, they may be the same. They may be different, they may be the same or different when multiple Sp p1 are present, and they may be the same or different when multiple Sp p2 are present, When a plurality of L p1 are present, they may be the same or different, and when a plurality of M p2 are present, they may be the same or different. )
(a)トランス−1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基は酸素原子又は硫黄原子で置換されていてもよい。)、
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個のCH基又は隣接していない2個以上のCH基は窒素原子で置換されていてもよい。)、
(c)1,4−ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン−2,6−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、又はクロマン−2,6−ジイル基。
前記の基(a)、基(b)又は基(c)に含まれる1つ又は2つ以上の水素原子はそれぞれ、フッ素原子、塩素原子、−CF3又は−OCF3で置換されていてもよい。
ZLCは単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表す。
YLCは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、及び炭素原子数1〜15のアルキル基を表す。該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよい。
aは1〜4の整数を表す。aが2、3又は4を表し、一般式(LC)中にALC1が複数存在する場合、複数存在するALC1は、同一であっても異なっていてもよく、ZLCが複数存在する場合、複数存在するZLCは、同一であっても異なっていてもよい。) The liquid crystal display element of any one of Claims 1-8 containing the liquid crystal compound represented by the following general formula (LC) as a liquid-crystal composition.
(A) trans-1,4-cyclohexylene group (one CH 2 group present in this group or two or more CH 2 groups not adjacent to each other may be substituted with an oxygen atom or a sulfur atom) ),
(B) 1,4-phenylene group (one CH group present in this group or two or more non-adjacent CH groups may be substituted with a nitrogen atom),
(C) 1,4-bicyclo (2.2.2) octylene group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2 , 6-diyl group or chroman-2,6-diyl group.
One or two or more hydrogen atoms contained in the group (a), group (b) or group (c) may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, —CF 3 or —OCF 3 , respectively. Good.
Z LC is a single bond, —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, —COO— or —OCO— is represented.
Y LC represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, and an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms. One or more CH 2 groups in the alkyl group may be —O—, —CH═CH—, —CO—, —OCO—, —COO—, —C, so that the oxygen atom is not directly adjacent. ≡C—, —CF 2 O—, —OCF 2 — may be substituted, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group may be optionally substituted with a halogen atom.
a represents an integer of 1 to 4. When a represents 2, 3 or 4, and there are a plurality of ALC1s in the general formula (LC), the plurality of ALC1s may be the same or different, and there are a plurality of ZLCs A plurality of Z LCs may be the same or different. )
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