JP2018025800A - 液晶表示装置及びこれに含まれる液晶組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
Aは1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであり、
Z1〜Z4は独立して−H、−F、−Cl又は炭素数1〜2のアルキルであり、
Bは、1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであるが、Z1〜Z4の少なくとも1つが−F又は−Clのときは1,4−フェニレンであり、
nは0又は1であり、
Zは−H、−F、−Cl又は炭素数1〜2のアルキルであるが、Yが−Hのとき、Zは−Hであり、
Xは−F、−Cl又は炭素数1〜4のアルキルであり、ここで、1つ以上の−CH2−基はそれぞれ独立して、O原子が互いに直接連結されない方式で−C≡C−、−CF2O−、−O−、−CO−O−、−O−CO−又は−O−CO−O−で置換されてもよく、1個〜3個の水素原子はハロゲンで置換されてもよい。
L1〜L3は、それぞれ独立して単結合、又は炭素数1〜10のアルキル、エーテル、カルボニル又はカルボキシルであり、
oは1又は2である。
A、B及びCはそれぞれ独立して1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであり、
m及びrはそれぞれ独立して0〜2であり、
Lx及びLYは、それぞれ独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−CO−、−O−、−(CH2)2−又は−CH=CH−であり、
Z1〜Z4は、それぞれ独立して−H、−F、−Cl、−OCF3、−CF3、−CHF2又は−CH2Fであり、
X’は、水素、−F、−Cl、又は炭素数1〜15のアルキルであるが、1つ以上の−CH2−基はそれぞれ独立して、O原子が互いに直接連結されない方式で−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、−CO−、−O−、−CO−O−、−O−CO−又は−O−CO−O−で置換されてもよく、1個〜3個の水素原子はハロゲンで置換されてもよい。
Aは1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであり、
Z1〜Z4は独立して−H、−F、−Cl又は炭素数1〜2のアルキルであり、
Bは、1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであるが、Z1〜Z4の少なくとも1つが−F又は−Clのときは1,4−フェニレンであり、
nは0又は1であり、
Zは、−H、−F、−Cl又は炭素数1〜2のアルキルであるが、Yが−Hのとき、Zは−Hであり、
Xは、−F、−Cl又は炭素数1〜4のアルキルであるが、1つ以上の−CH2−基はそれぞれ独立して、O原子が互いに直接連結されない方式で−C≡C−、−CF2O−、−O−、−CO−O−、−O−CO−又は−O−CO−O−で置換されてもよく、1個〜3個の水素原子はハロゲンで置換されてもよい。
RとR’は、それぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル又はアルコキシである。
RとR’はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル又はアルコキシである。
L1〜L3は、それぞれ独立して、単結合、又は炭素数1〜10のアルキル、エーテル、カルボニル、又はカルボキシルであり、
oは1又は2である。
A、B及びCはそれぞれ独立して1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであり、
m及びrはそれぞれ独立して0〜2であり、
Lx及びLYはそれぞれ独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−CO−、−O−、−(CH2)2−又は−CH=CH−であり、
Z1〜Z4はそれぞれ独立して−H、−F、−Cl、−OCF3、−CF3、−CHF2又は−CH2Fであり、
X’は、水素、−F、−Cl又は炭素数1〜15のアルキルであるが、1つ以上の−CH2−基はそれぞれ独立して、O原子が互いに直接連結されない方式で−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、−CO−、−O−、−CO−O−、−O−CO−又は−O−CO−O−で置換されてもよく、1個〜3個の水素原子はハロゲンで置換されてもよい。
30μmのセルギャップを有し、ツイスト角が80度であるTN素子に、実施例及び比較例の液晶組成物をそれぞれ注入した。この後、このTN素子に1kHz、0.3Vのサイン波を印加し、2秒後に、液晶分子の長軸方向における誘電率(水平誘電率ε‖)及び液晶分子の短軸方向における誘電率(垂直誘電率ε⊥)を求め、垂直から水平誘電率を引いて(Δε=ε‖−ε⊥)誘電率異方性を求めた。測定は20℃で行った。
波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計を用いて測定した。この際、主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。また、レシチンを利用して液晶を垂直に配向した。屈折率n‖は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率n⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。測定は20℃で行った。
20℃で90V/20μsの条件で測定を行い、20℃での誘電率異方性値を入力して求めた。具体的には、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995)に記載された方法に従った。ツイスト角が0°であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が30μmであるTN素子に、実施例及び比較例の液晶組成物を入れた。この素子に、16Vから19.5Vの範囲で、0.5V毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文中の40頁記載の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。
電極及び水平配向膜が形成された2つの基板を3μmのセルギャップを有するように貼り合わせた後、液晶組成物を注入し、UVに露光させるとともに密封した。当該液晶セル(TN素子)に、60℃で、1Vのパルス電圧を60μs間印加して充電した。そして、減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、60Hzの単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積である。面積Bに対する面積Aの百分率として、液晶セルの電圧保持率VHRを求めた。
(1)第1液晶組成物
下記化学式6で表される液晶化合物の含量(0重量%、1重量%、5重量%及び10重量%)による液晶組成物の屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)及び回転粘度(γ1)は表1〜表4に示した。以下、下記比較例及び実施例の含量は重量%で示した。
下記化学式7で表される液晶化合物の含量(0重量%、1重量%、5重量%及び10重量%)による液晶組成物の屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)及び回転粘度(γ1)は表5〜表8に示した。以下、下記比較例及び実施例の含量は重量%で示した。
下記化学式8で表される液晶化合物の含量(0重量%、1重量%、5重量%及び10重量%)による液晶組成物の屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)及び回転粘度(γ1)は表9〜表12に示した。以下、下記比較例及び実施例の含量は重量%で示した。
下記化学式9で表される液晶化合物の含量(0重量%、1重量%、5重量%及び10重量%)による液晶組成物の屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)及び回転粘度(γ1)は表13〜表16に示した。以下、下記比較例及び実施例の含量は重量%で示した。
下記化学式10で表される液晶化合物の含量(0重量%、1重量%、5重量%及び10重量%)による液晶組成物の屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)及び回転粘度(γ1)は表17〜表20に示した。以下、下記比較例及び実施例の含量は重量%で示した。
下記化学式11で表される液晶化合物の含量(0重量%、1重量%、5重量%及び10重量%)による液晶組成物の屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)及び回転粘度(γ1)は表21〜表24に示した。以下、下記比較例及び実施例の含量は重量%で示した。
上記比較例及び実施例から分かるように、化学式6〜化学式11の液晶化合物を含む液晶組成物のそれぞれは、化学式6〜化学式11の液晶化合物を含まない液晶組成物と比較して、実質的に同じ水準の回転粘度を示した。なお、データは示さないが、化学式6〜化学式11の液晶化合物を含む上記の各液晶組成物により、含まない場合と比較して、同等または少し大きい電圧保持率が得られた。
下記化学式12で表される液晶化合物の含量による多様な組成の液晶組成物の屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)及び回転粘度(γ1)を以下の表25〜表44に示した。ここで、第7液晶組成物を示した表25〜表29は、末端アルケニル基を有する液晶化合物が存在しない液晶組成物に下記化学式12の液晶化合物が0重量%、1重量%、5重量%、10重量%及び15重量%含まれたものであり、第8液晶組成物を示した表30〜表34及び第9液晶組成物を示した表35〜表39は、低回転粘度液晶組成物に下記化学式12の液晶化合物が0重量%、1重量%、5重量%、10重量%及び15重量%含まれたものであり、第10液晶組成物を示した表40〜表44は、末端アルケニル基を有する極性液晶化合物を含む液晶組成物に下記化学式12の液晶化合物が含まれたものである。以下、下記比較例及び実施例の含量は重量%で示した。
上記比較例及び実施例から分かるように、化学式12の液晶化合物を含む液晶組成物は、化学式12の液晶化合物の含量が増加するにつれて回転粘度が減少した。特に、末端アルケニル基を有する液晶化合物が存在する第7液晶組成物、末端アルケニル基を有する液晶化合物が存在するが、低い回転粘度を有する第8及び第9液晶組成物、そして、末端アルケニル基を有する極性液晶化合物が存在する第10液晶組成物の全てにおいて、回転粘度が減少した。
図5〜図8は、上述した第7〜第10液晶組成物を液晶表示装置に採用した時の電圧保持率を示したグラフである。
図9及び図10は、それぞれ誘電率異方性が負の液晶組成物(第8液晶組成物)と誘電率異方性が正の従来の液晶組成物を液晶表示装置に採用した時の化学式12の液晶化合物の含量による電圧保持率を示したグラフである。
DL1、DL2…、DLn データライン
PX 画素
PE 画素電極
CE 共通電極
LC 液晶層
Claims (15)
- 第1基板と、
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1及び第2基板の少なくとも何れか1つに設けられた電極部と、
前記第1基板と前記第2基板の間に設けられ、液晶組成物からなる液晶層と、を含み、
前記液晶組成物は、下記化学式1で表される液晶化合物の少なくとも1種を含むことを特徴とする液晶表示装置。
Yは、−H又は炭素数1〜5のアルキルであるが、1つ以上の−CH2−基が、それぞれ独立して、O原子が互いに直接連結されない方式で−C≡C−、−CF2O−、−O−、−CO−O−、−O−CO−又は−O−CO−O−で置換されてもよく、1個〜3個の水素原子がハロゲンで置換されてもよく、
Aは1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであり、
Z1〜Z4は独立して−H、−F、−Cl又は炭素数1〜2のアルキルであり、
Bは、1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレンであるが、Z1〜Z4の少なくとも1つが−F又は−Clのときは1,4−フェニレンであり、
nは0又は1であり、
Zは、−H、−F、−Cl又は炭素数1〜2のアルキルであるが、Yが−Hのとき、Zは−Hであり、
Xは、−F、−Cl又は炭素数1〜4のアルキルであるが、1つ以上の−CH2−基が、それぞれ独立して、O原子が互いに直接連結されない方式で−C≡C−、−CF2O−、−O−、−CO−O−、−O−CO−又は−O−CO−O−で置換されてもよく、1個〜3個の水素原子がハロゲンで置換されてもよい。 - 前記化学式1の液晶化合物は、全液晶組成物に対して0重量%超、15重量%以下含有されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記化学式1の液晶化合物、前記化学式2の液晶化合物、及び前記化学式3の液晶化合物は、全液晶組成物に対して0重量%超過、15重量%以下含有されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記化学式4で表される単量体が重合された高分子は、オキシム系又はアセトフェノン系の光開始剤を含むことを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。
- 前記第1基板と前記第2基との間に設けられたスペーサーをさらに含み、
前記スペーサーは、オキシム系又はアセトフェノン系の光開始剤が含まれた高分子有機物であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1基板と前記第2基板の何れか1つに設けられ、カラーを表すカラーフィルタをさらに含み、
前記カラーフィルタは、オキシム系又はアセトフェノン系の光開始剤が含まれた高分子有機物であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1基板と前記第2基板の何れか1つに設けられ、透過光を遮断するブラックマトリックスをさらに含み、
前記ブラックマトリックスは、オキシム系又はアセトフェノン系の光開始剤が含まれた高分子有機物であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
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