JP2022065315A - 重合性化合物及びそれを含有する液晶組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし突起物を設けた場合に突起の近傍と離れた部位のプレチルトに差があることから、離れた部位の応答速度が低下する問題がある。この問題を解消するために、構造物を使用せず、配向方法を改良して表示素子を構成することが一般化している。この方式としてPSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶表示装置、PSVA(Polymer Stabilised Vertical Alignment)型液晶表示装置が開発されている。PSAやPSVA型液晶表示素子は、非重合性液晶性組成物及び重合性化合物からなる重合性液晶組成物を基板間に配した状態で、場合により基板間に電圧を印加して液晶分子を配向させ、配向した状態で紫外線等を照射することにより、重合性化合物を重合させて液晶の配向状態を硬化物に記憶させている。
このような液晶表示素子の課題として、同一の表示を長時間継続した場合に発生する「焼き付き」などの信頼性の問題や保存安定性、及び製造プロセスに起因する生産性等の課題も残されている。信頼性の問題は、単純なものではなく、幾つかの複合的な要因によって引き起こされるものであるが、特に(1)残存した重合性化合物に起因するもの、(2)液晶分子の傾斜の変化(プレチルト角の変化)に起因するもの、及び(3)紫外線照射による液晶分子等の劣化に起因するものが挙げられる。
PSAやPSVA型液晶表示素子に用いられる重合性液晶化合物として、例えばビフェニル骨格のアクリレートが知られている(特許文献1参照)。また、重合速度を高めるために、フルオレン骨格を有する重合性液晶化合物が知られている(特許文献2参照)。しかしながら、これらの従来の重合性液晶化合物は焼き付きなどの問題があり、改善が求められていた。
R1は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、P2-Sp2-で表される基又は炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-によって置換されても良く、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、
A1及びA2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、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-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、ナフタレン-1,4-ジイル基、テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基を表すが、これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基L1によって置換されても良く、L1はP3-Sp3-で表される基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-によって置換されても良い炭素原子数1から10の直鎖状又は分岐状アルキル基を表すが、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、L1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良く、
P1、P2及びP3は各々独立して重合性基を表し、
Sp1、Sp2及びSp3は各々独立して単結合又は炭素原子数1~12のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は各々独立して-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CO-、-OCOO-又は-S-に置き換えられても良く、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して単結合、-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-OCO-OCH2-、-CH2OCO-O-、-(C(Ra)2)na-、-CH=CRa-COO-、-CH=CRa-OCO-、-COO-CRa=CH-、-OCO-CRa=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CRa=CRa-又は-C≡C-を表し(式中、Raは水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、フッ素原子、塩素原子又はシアノ基を表し、naは1から6の整数を表すが、Raが複数存在する場合それらは同一であっても異なっていてもよい。)、
X1及びX2はそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子または塩素原子を表し、
n1及びn2はそれぞれ独立して0~2の整数を表すが、ただしn1+n2は0~2の整数を表す。)
で表される重合性化合物である。
(極性化合物)
本発明の液晶組成物は、液晶組成物中に存在する、イオン性化合物、ラジカル性化合物等の極性不純物を吸着し捕集する機能を備えた極性化合物を含有する。また前記極性化合物は構造中に極性基を有しているため、極性基は液晶組成物(液晶層)を挟持する基板表面に吸着し基板表面付近に偏在している。とりわけ、前記極性化合物が構造中に同時に重合性基を有する重合性極性化合物であることで、前記重合性極性化合物の重合によって得られた重合体の効果により、液晶組成物及び液晶層の比抵抗やVHRを向上させることができる。
また、比抵抗及びVHRの低下の要因は、液晶層内に不純物が分散(拡散)していることによるものと考えられている。本発明においては、前記重合性極性化合物の重合によって得られる重合体が有する極性基が、不純物と結合あるいはこれに相当する極性引力を形成することで、上記不純物が上記重合性極性化合物の重合によって得られる重合体に固定されると推測される。このように、不純物が重合性極性化合物から得られる重合体に吸着されて捕集されることで、液晶層内全体に不純物が拡散されず、かつ基板表面付近に固定化できるため、不純物による比抵抗やVHRの低下を抑制することができる。上記極性基は、例えば水素結合を介在するプロトンのドナーあるいはアクセプターといった役割を果たすことのできる構造が考えられ、ドナー及びアクセプターのどちらかの役割を果たすか、または両方の役割を果たしてもよい。
一般式(I)において、R1は、P2-Sp2-で表される基、又は基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-がそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基を表することが好ましく、P2-Sp2-で表される基、又は基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-がそれぞれ独立して-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい炭素原子数1~8の直鎖又は分岐のアルキル基を表することがより好ましく、P2-Sp2-表される基又はアルコキシル基がさらに好ましく、P2-Sp2-で表される基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、n-ブトキシ基又はn-ペントキシ基であることが特に好ましい。とりわけ、R1がP2-Sp2-で表される基である場合、一般式(I)中には少なくとも2個の重合基を有することから、得られる重合体が架橋構造となるためプレチルト角変化を低減することが出来、ひいてはISを改善できることから好ましい。
(化合物の製造方法-1)
化合物(a)、イミダゾール等の塩基、ジクロロメタン等の溶媒を混合し、トリエチルシリルクロリドと反応させた後、適宜分液洗浄、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の精製を経て化合物(b)を得ることができる。
上記化合物(b)を、ジクロロビス[ジ-t-ブチル(p-ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)等の触媒存在下、炭酸カリウム等の塩基、水、エタノール、テトラヒドロフラン(THF)等の溶媒と混合し、化合物(c)とのカップリング反応を行った後、適宜分液洗浄、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の精製を経て化合物(d)を得ることができる。
上記化合物(d)を、ピリジン等の塩基、ジクロロメタン等の溶媒と混合し、無水トリフルオロメタンスルホン酸等と反応させた後、適宜分液洗浄、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の精製を経て化合物(e)を得ることができる。
上記化合物(e)を、ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテル等の配位子、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)等の触媒、炭酸カリウム等の塩基、トルエン等の溶媒と混合し、3-メルカプトプロピオン酸エチルと反応させた後、適宜分液洗浄、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の精製を経て化合物(f)を得ることができる。
上記化合物(f)を、t-ブトキシカリウム等の塩基及びTHF等の溶媒と混合し反応させた後、適宜分液洗浄、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の精製を経て化合物(g)を得ることができる。
上記化合物(g)に対し、Pgの脱保護を行ったのち、得られた水酸基含有化合物に適切な重合基を付加することにより、目的である一般式(I-1)で表される化合物を得ることができる。例えば、Pgがベンジル基の場合、5%パラジウムカーボン等の触媒存在下で接触水素還元を行うことで水酸基含有化合物を得ることができる。なお、上述した化合物の製造方法-1と同様の手法により、式(I-2)~式(I-6)で表される化合物を得ることができる。
(化合物の製造方法-2)
上記化合物(g)を、過酸化水素水等の酸化剤と混合し反応させた後、適宜分液洗浄、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の精製を経て化合物(i)を得ることができる。この時、酢酸等の酸を共存させることが好ましい。
上記化合物(i)に対し、Pgの脱保護を行ったのち、得られた水酸基含有化合物に適切な重合基を付加することにより、目的である一般式(I-7)で表される化合物を得ることができる。例えば、Pgがベンジル基の場合、5%パラジウムカーボン等の触媒存在下で接触水素還元を行うことで水酸基含有化合物を得ることができる。なお、上述した化合物の製造方法-2と同様の手法により、式(I-8)~式(I-12)で表される化合物を得ることができる。
本実施形態の液晶組成物は、上記一般式(I)で表される部分構造を有する化合物を1種又は2種以上含有する。この液晶組成物は、負の誘電率異方性(Δε)を有することが好ましい。
RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、それぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32は、それぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置換されてもよい。)、
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されてもよい。)、
(c) 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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されてもよい。)、及び
(d) 1,4-シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、前記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていてもよく、
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32は、それぞれ独立して、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
XN21は、水素原子又はフッ素原子を表し、
TN31は、-CH2-又は酸素原子を表し、
nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32は、それぞれ独立して0~3の整数を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は、それぞれ独立して1、2又は3であり、
AN11~AN32、ZN11~ZN32がそれぞれ複数存在する場合は、それぞれは互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(N-1-10)で表される化合物は下記の化合物である。
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構造を表すことが最も好ましく、
ALC61~ALC63はそれぞれ独立して下記の構造が好ましく、
Pp1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1-1)から式(Pp1-9):
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサ基を表し、
Zp1及びZp2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-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)z-COO-、-(CH2)z-OCO-、-OCO-(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、zはそれぞれ独立して1~4の整数を表し、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。なお、式中の*はSpp1又はSpp2への結合点を表す。)
を表し、
(ap) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)
(bp) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(cp) ナフタレンジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、
Ap3は上記の基(ap)、基(bp)及び基(cp)、ならびに単結合からなる群より選ばれる基を表し、
上記の基(ap)、基(bp)及び基(cp)は、それぞれ独立して、この基中に存在する水素原子は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素原子数1~8のアルケニル基又は-Spp2-Pp2で置換されていても良く、
mp1は、0、1、2又は3を表し、分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良いが、
mp1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基以外の基である場合は、Ap3は単結合以外の基を表す。)
一般式(P)で表される重合性液晶化合物の具体的な例として(P-2-1)~(P-2-25)に表す。ここでa、bは、2~10の整数を表す。
本実施形態の液晶組成物は、液晶表示素子に適用される。液晶表示素子は、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子であってよい。液晶表示素子は、PSAモード、PSVAモード、PS-IPSモード又はPS-FFSモード用液晶表示素子であってよく、好ましくはPSAモードの液晶表示素子である。
以下、下記の略語を使用する。
Me:メチル基
Et:エチル基
Bu:ブチル基
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
THF:テトラヒドロフラン
NMP:N-メチルピロリドン
amphos:ジ-t-ブチル(p-ジメチルアミノフェニル)ホスフィン
DMAP:N,N-ジメチル-4-アミノピリジン
DIC:N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド
Cr:結晶
Iso:等方性液体
実施例1(RM-1の合成)
1H NMR:(CDCl3、TMS内部標準)δ(ppm)=1.34(t,3H),2.01(s,3H)、4.07(q,2H)、6.18(s,1H),6.46(s,1H),7.17-7.30(m,2H),7.79-7.82(m,2H)
[M]:348
実施例2(RM-2の合成)
1H NMR:(CDCl3、TMS内部標準)δ(ppm)=2.01(s,6H),6.18(s,2H),6.46(s,2H),7.30(dd,2H),7.79(d,2H)
[M]:388
実施例3(RM-3)
[M]:464
実施例4(RM-4の合成)
[M]:550
実施例5(RM-5の合成)
[M]:540
実施例6(RM-6の合成)
[M]:540
実施例7(RM-7の合成)
[M]:666
実施例8(RM-8の合成)
[M]:374
実施例9(RM-9の合成)
[M]:450
実施例10(RM-10の合成)
[M]:526
実施例11(RM-11の合成)
[M]:526
実施例12(RM-12の合成)
[M]:652
実施例13(RM-13の合成)
1H NMR:(CDCl3、TMS内部標準)δ(ppm)=1.34(t,3H),2.01(s,3H)、4.07(q,2H)、6.18(s,1H),6.46(s,1H),7.27-7.32(m,2H),7.69-7.71(m,2H)
[M]:312
実施例14(RM-14の合成)
1H NMR:(CDCl3、TMS内部標準)δ(ppm)=2.01(s,6H)、6.18(s,2H),6.46(s,2H),7.32(dd,2H),7.68(d,2H)
[M]:420
実施例15(RM-15の合成)
[M]:496
実施例16(RM-16の合成)
[M]:446
実施例17(RM-17の合成)
[M]:572
実施例18(RM-18の合成)
[M]:572
実施例19(RM-19の合成)
[M]:698
実施例20(RM-20の合成)
[M]:406
実施例21(RM-21の合成)
[M]:482
実施例22(RM-22の合成)
[M]:558
実施例23(RM-23の合成)
[M]:558
実施例24(RM-24の合成)
[M]:684
実施例1~24と同様の方法で、式(I-1-1)から式(I-100-22)で表される化合物の合成を行った。
<液晶組成物の調整・評価>
以下の実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
-n -CnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
n- CnH2n+1- 炭素数nの直鎖状のアルキル基
-On -OCnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
nO- CnH2n+1O- 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-F -F
-OCF3 -OCF3
(連結基)
-1O- -CH2-O-
-O1- -O-CH2-
-2- -CH2-CH2-
-COO- -COO-
-OCO- -OCO-
- 単結合
(環構造)
Δn :20℃における屈折率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
γ1 :20℃における回転粘性(mPa・s)
Δε :20℃における誘電率異方性
K33 :20℃における弾性定数K33(pN)
(液晶表示素子の製造方法)
まず、垂直配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布しラビング処理したITO付き基板を含むセルギャップ3.5μmの液晶セルに、後述する重合性化合物含有液晶組成物を真空注入法で注入した。
(重合性化合物残留量RMの評価方法)
上述の照射条件で、紫外線を60分照射した後の液晶表示素子中の重合性化合物の残留量[ppm]を測定した。この重合性化合物の残留量の測定方法を説明する。まず試験管に分解した液晶表示素子とアセトニトリルを入れ、振とうしてろ過し、液晶組成物、重合物、未反応の重合性化合物を含む溶出成分のアセトニトリル溶液を得た。これを高速液体クロマトグラフで分析し、各成分のピーク面積を算出した。指標とする液晶化合物のピーク面積と未反応の重合性化合物のピーク面積比及び当初添加した重合性化合物の量から重合性化合物の残留量を決定した。その値が50ppm未満のものをA、100ppm未満50ppm以上のものをB、150ppm未満~100ppm以上のものをC、150ppm以上のものをDとした。
重合性化合物含有液晶組成物を注入した液晶セルに、上述の照射条件で紫外線を60分照射後、プレチルト角の変化による表示不良(焼き付き)評価を行った。まず、液晶表示素子のプレチルト角を測定し、プレチルト角(初期)とした。この液晶表示素子に周波数100Hzで電圧を30V印加しながらバックライトを24時間照射した。その後、プレチルト角を測定し、プレチルト角(試験後)とした。測定したプレチルト角(初期)からプレチルト角(試験後)を引いた値をプレチルト角変化量(=プレチルト角変化の絶対値)[°]とした。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。プレチルト角変化量[°]の値が0.2[°]以下のものをA、0.5[°]未満0.2[°]以上のものをB、1.0[°]未満~0.5[°]以上のものをC、1.0[°]以上のものをDとした。
(電圧保持率VHRの評価方法)
重合性化合物含有液晶組成物を注入した液晶セルに、上述の照射条件で紫外線を60分照射し、1V、0.6Hz、60℃の条件でVHRを測定した。その値が95%以上のものをA、95%未満90%以上のものをB、90%未満~80%以上のものをC、80%未満のものをDとした。
LC-001~LC-008の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表1のとおりであった。
比較例1及び2として、液晶組成物(LC-001)及び(LC-002)に対し、重合性化合物(RM-R1)をそれぞれ3000ppm添加し液晶組成物を作成した。また、比較例3~10として、液晶組成物(LC-001)~(LC-008)のそれぞれに対し、重合性化合物(RM-R1)2700ppm及び重合性化合物(RM-R2)300ppmを添加し液晶組成物を作成した。これら液晶組成物を各々液晶セルに注入し、上記の各種評価を行った。比較例1~10の評価結果を表2に示す。
実施例25~48として、液晶組成物(LC-001)に対し上記重合性化合物(RM-R1)2700ppmを加え、さらに実施例1~24で得られた重合性極性化合物(RM-1)~(RM-24)を各々300ppm添加して液晶組成物を作成した。また、実施例49~72として、液晶組成物(LC-002)に対し上記重合性化合物(RM-R1)2700ppmを加え、さらに上記重合性極性化合物(RM-1)~(RM-24)を各々300ppm添加して液晶組成物を作成した。また、実施例73~78として、液晶組成物(LC-003)~(LC-008)に対し、上記重合性化合物(RM-R1)2700ppm及び上記重合性極性化合物(RM-14)を300ppm添加して液晶組成物を作成した。また、実施例79~84として、液晶組成物(LC-001)及び(LC-002)に対し、上記重合性化合物(RM-R2)~(RM-R4)2700ppm、及び、上記重合性極性化合物(RM-14)を300ppm添加し、液晶組成物を作成した。これら液晶組成物を各々液晶セルに注入し、上記の各種評価を行った。実施例25~84の評価結果を表2に示す。
また、比較例2及び4は同じベース液晶(LC-002)を用いた実施例49~72に比べて重合性化合物残留量が高く、焼き付きISが大きく、また電圧保持率も低くなっていた。これは、比較例2及び4は極性不純物の生じやすい傾向のあるベース液晶(LC-002)であるため、液晶セル中に存在する極性不純物の影響を受けて電圧保持率が低くなったものと考えられる。さらに、比較例2及び4の重合性化合物は本願発明の極性化合物に比べ基板表面上に局在しにくいため、重合が不十分となり、重合性化合物残留量及び焼き付きが大きくなると共に、液晶セル中の極性不純物の影響を受けて電圧保持率が低くなるためと考えられる。
以上のことから、これらの比較例は本発明の課題を解決できないことが確認された。
Claims (9)
- 一般式(I)
R1は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、P2-Sp2-で表される基又は炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-によって置換されても良く、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、
A1及びA2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、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-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、ナフタレン-1,4-ジイル基、テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基を表すが、これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基L1によって置換されても良く、L1はP3-Sp3-で表される基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-によって置換されても良い炭素原子数1から10の直鎖状又は分岐状アルキル基を表すが、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、L1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良く、
P1、P2及びP3は各々独立して重合性基を表し、
Sp1、Sp2及びSp3は各々独立して単結合又は炭素原子数1~12のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は各々独立して-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CO-、-OCOO-又は-S-に置き換えられても良く、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して単結合、-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-OCO-OCH2-、-CH2OCO-O-、-(C(Ra)2)na-、-CH=CRa-COO-、-CH=CRa-OCO-、-COO-CRa=CH-、-OCO-CRa=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CRa=CRa-又は-C≡C-を表し(式中、Raは水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、フッ素原子、塩素原子又はシアノ基を表し、naは1から6の整数を表すが、Raが複数存在する場合それらは同一であっても異なっていてもよい。)、
X1及びX2はそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子または塩素原子を表し、
n1及びn2はそれぞれ独立して0~2の整数を表すが、ただしn1+n2は0~2の整数を表す。)
で表される重合性化合物。 - 一般式(I)においてR1がP2-Sp2-で表される基を表す、請求項1又は2に記載の重合性化合物。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の重合性化合物を含有する液晶組成物。
- 前記重合性化合物に加えて、さらに一般式(P):
Pp1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1-1)から式(Pp1-9):
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサ基を表し、
Zp1及びZp2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-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)z-COO-、-(CH2)z-OCO-、-OCO-(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、zはそれぞれ独立して1~4の整数を表し、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。なお、式中の*はSpp1又はSpp2への結合点を表す。)
を表し、
Ap1及びAp2はそれぞれ独立して、
(ap) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)
(bp) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(cp) ナフタレンジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、
Ap3は上記の基(ap)、基(bp)及び基(cp)、ならびに単結合からなる群より選ばれる基を表し、
上記の基(ap)、基(bp)及び基(cp)は、それぞれ独立して、この基中に存在する水素原子は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素原子数1~8のアルケニル基又は-Spp2-Pp2で置換されていても良く、
mp1は、0、1、2又は3を表し、分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良いが、
mp1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基以外の基である場合は、Ap3は単結合以外の基を表す。)
で表される重合性化合物Aを1種又は2種以上含有する、請求項4記載の液晶組成物。 - 請求項4又は5記載の液晶組成物の重合体により構成される光学異方体。
- 請求項4又は5のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
- 請求項4又は5のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
- 請求項4又は5のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたPSAモード、PSVAモード、PS-IPSモード又はPS-FFSモード用液晶表示素子。
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Cited By (2)
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WO2023134598A1 (zh) * | 2022-01-13 | 2023-07-20 | 烟台显华科技集团股份有限公司 | 聚合性化合物、组合物、液晶显示器件 |
WO2023134596A1 (zh) * | 2022-01-13 | 2023-07-20 | 烟台显华科技集团股份有限公司 | 负介电各向异性液晶组合物、光学各向异构体及液晶显示器件 |
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2020
- 2020-10-15 JP JP2020173812A patent/JP2022065315A/ja active Pending
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WO2023134596A1 (zh) * | 2022-01-13 | 2023-07-20 | 烟台显华科技集团股份有限公司 | 负介电各向异性液晶组合物、光学各向异构体及液晶显示器件 |
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