JP6070897B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
前記第一基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスラインと、
前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタと、該トランジスタにより駆動され透明導電性材料からなる画素電極とを各画素毎に有し、
前記液晶層と、前記第一基板と第二基板のそれぞれの間にホモジニアス配向を誘起する配向膜層を有し、各配向膜の配向方向は平行であり、
前記画素電極と共通電極とはこれらの電極間にフリンジ電界を形成するために、前記画素電極と共通電極との間の電極間距離:Rが前記第一の基板と第二の基板との距離:Gより小さく、
前記共通電極は、前記第一基板のほぼ全面に、前記画素電極より第一基板に近い位置に配置され、
前記液晶組成物が、負の誘電率異方性を有し、下記一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)
(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−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−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
(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=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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良く、Zi1、Zi2、Zii1、Zii2、Ziii1及びZiii2はそれぞれ独立して単結合、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−CH2CH2−又は−CF2CF2−を表すが、Zi1の少なくとも1つは−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−CH2CH2−又は−CF2CF2−を表わし、Ziii3は−CH2−又は酸素原子を表し、Xii1は水素原子又はフッ素原子を表し、mi1、mi2、mii1、mii2、miii1及びmiii2はそれぞれ独立して0〜3の整数を表し、mi1+mi2は0、1、2又は3であるが、mi1+mi2が1、2又は3である場合、mi1は1、2又は3を表し、mii1+mii2及びmiii1+miii2は1、2又は3であり、Ai1〜Aiii2、Zi1〜Ziii2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種以上の化合物と、一般式(IV)
(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−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−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
(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=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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良く、Z41及びZ42はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表し、m41は0〜2の整数を表し、A41及びZ41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。)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液晶表示素子を提供する。
(液晶層)
本発明における液晶組成物は、一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)で表される化合物を1種または2種以上含有する。
一般式(i−1)で表される化合物は、一般式(i−1A)、一般式(i−1B)又は一般式(i−1C)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(i−1A)で表される化合物としては、下記一般式(i−1A−1)〜一般式(i−1A−4)で表される化合物が好ましく、一般式(i−1A−1)で表される化合物、及び一般式(i−1A−4)で表される化合物であることがより好ましく、一般式(i−1A−1)で表される化合物が更に好ましい。
一般式(i−1B)で表される化合物としては、下記一般式(i−1B−1)〜一般式(i−1B−7)で表される化合物であることが好ましく、一般式(i−1B−1)、一般式(i−1B−3)で表される化合物、及び一般式(i−1B−6)で表される化合物であることがより好ましく、一般式(i−1B−1)で表される化合物、及び一般式(i−1B−3)で表される化合物であることが更に好ましい。
一般式(i−1C)で表される化合物としては、下記一般式(i−1C−1)〜一般式(i−1C−4)で表される化合物であることが好ましく、一般式(i−1C−1)、及び一般式(i−1C−2)で表される化合物であることがより好ましい。
また、一般式(i)で表される化合物本発明は、一般式(i−1D)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(i−1D)で表される化合物としては、下記一般式(i−1D−1)〜一般式(i−1D−14)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(ii−1A)又は一般式(ii−1B)で表される化合物において、Zii1は単結合、−OCH2−、−CH2O−又は−CH2CH2を表すことが好ましい。
一般式(iii)で表される化合物は、一般式(ii−1A)、一般式(ii−1B)又は一般式(ii−1C)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(iii−1A)又は一般式(iii−1B)で表される化合物において、Ziii1は単結合、−OCH2−、−CH2O−又は−CH2CH2を表すことが好ましい。
本発明の液晶組成物において、一般式(i)〜(iii)で表される化合物を2種以上含有する場合は、一般式(i)〜(iii)で表される化合物のうちいずれかの式のみから選ばれる化合物を2種以上含有してもよいし、一般式(i)〜(iii)で表される化合物から選ばれる2つ以上の式から選ばれる化合物を2種以上含有してもよい。
R44及びR45の組み合わせは特に限定されないが、両方がアルキル基を表すもの、いずれか一方がアルキル基を表し、他方がアルケニル基を表すもの、又は、いずれか一方がアルキル基をあらわし、他方がアルコキシを表すもの、又はいずれか一方がアルキル基をあらわし、他方がアルケニルオキシ基を表すものであることが好ましい。信頼性を重視する場合にはR44及びR45はともにアルキル基であることが好ましく、化合物の揮発性を低減させることを重視する場合にはアルコキシ基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合には少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましい。
一般式(IV−1)で表される化合物の合計含有量は、1質量%から80質量%であることが好ましく、1質量%から70質量%であることが好ましく、1質量%から60質量%であることが好ましく、10質量%から50質量%であることが好ましく、10質量%から40質量%であることが好ましく、15質量%から40質量%であることが好ましい。
R411及びR412は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数2〜8のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又は炭素原子数2〜5のアルコキシ基を表すことがより好ましい。又、R411及びR412は同一でも異なっていても良いが、異なった置換基を表すことが好ましい。
また、一般式(IV)で表される化合物として、一般式(IV−8)、一般式(IV−9)又は一般式(VI−10)で表される化合物を1種又は2種以上含有することも好ましい。
また、一般式(IV)で表される化合物として、一般式(IV−11−1)から一般式(IV−11−3)で表される化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
RN1及びRN2は、炭素原子数1から5のアルキル基を表すことが好ましい。
(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−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−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
(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=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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良く、mLC61及びmLC62はそれぞれ独立して0〜3の整数を表し、mLC61+mLC62は1、2又は3であり、ALC61及びALC62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。)
一般式(LC6)において、RLC61は炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1から7のアルコキシ基、炭素原子数2から7のアルケニル基、炭素原子数2から7のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシ基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基がより好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2から5のアルキル基又は炭素原子数2から3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。RLC62は炭素原子数1から7のアルキル基、炭素原子数1から7のアルコキシ基、炭素原子数2から7のアルケニル基、炭素原子数2から7のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシ基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基がより好ましく、炭素原子数1から4のアルコキシ基が更に好ましい。RLC61及びRLC62がアルケニル基の場合、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点は環との連結点を表す。)
一般式(II)で表される化合物で表される化合物の液晶組成物中の含有量として、下限値としては0質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、1%以上が好ましく、3質量%以上が好ましく、5質量%以上が好ましく、10質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、25質量%が更に好ましく、28質量%が特に好ましく、30質量%が最も好ましく、上限値としては85質量%が好ましく、75質量%がより好ましく、70質量%が更に好ましく、67質量%が特に好ましく、65質量%が最も好ましい。
(式中、R31〜R34及びR41〜R44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。)
で表される化合物群の中から少なくとも1種以上選ばれることが好ましいが、2種以上選ばれることがより好ましい。
一般式(III)で表される化合物の液晶組成物中の含有量として、下限値としては0質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、1%以上が好ましく、2質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、4質量%が更に好ましく、5質量%が特に好ましく、上限値としては45質量%が好ましく、35質量%がより好ましく、30質量%が更に好ましく、27質量%が特に好ましく、25質量%が最も好ましい。
A1及びA2はそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基又はテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基が好ましい。
na2は0又は1を表し、A1a2は1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基又はテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基を表し、一般式(IVa1)及び一般式(IVa2)中の1,4−フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。)
で表される化合物群の中から選ばれることが好ましい。
で表される化合物が好ましい。
本発明における液晶組成物の誘電率異方性Δεの値は負の誘電率異方性を有し、誘電率異方性の絶対値は2以上である。誘電率異方性Δεの値は、25℃において、−2.0から−6.0であることが好ましく、−2.5から−5.0であることがより好ましく、−2.5から−4.0であることが特に好ましいが、更に詳述すると、応答速度を重視する場合には−2.5〜−3.4であることが好ましく、駆動電圧を重視する場合には−3.4〜−4.0であることが好ましい。
Zは、13000以下が好ましく、12000以下がより好ましく、11000以下が特に好ましい。
(液晶表示素子)
上記のような本発明の液晶組成物は、FFSモードの液晶表示素子に適用される。以下、図1〜6を参照にして、本発明に係るFFSモードの液晶表示素子の例を説明する。
Δn :25℃における屈折率異方性
Δε :25℃における誘電率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
γ1 :25℃における回転粘度(mPa・s)
VHR:周波数60Hz,印加電圧1Vの条件下で60℃における電圧保持率(%)
焼き付き :
液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを1000時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の4段階評価で行った。
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
滴下痕 :
液晶表示装置の滴下痕の評価は、全面黒表示した場合における白く浮かび上がる滴下痕を目視にて以下の4段階評価で行った。
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
プロセス適合性 :
プロセス適合性は、ODFプロセスにおいて、定積計量ポンプを用いて1回に50pLずつ液晶を滴下することを100000回行い、次の「0〜100回、101〜200回、201〜300回、・・・・99901〜100000回」の各100回ずつ滴下された液晶量の変化を以下の4段階で評価した。
○変化が僅かに有るも許容できるレベル
△変化が有り許容できないレベル(斑発生により歩留まりが悪化)
×変化が有りかなり劣悪(液晶漏れや真空気泡が発生)
低温での溶解性:
低温での溶解性評価は、液晶組成物を調製後、2mLのサンプル瓶に液晶組成物を1g秤量し、これに温度制御式試験槽の中で、次を1サイクル「−20℃(1時間保持)→昇温(0.1℃/毎分)→0℃(1時間保持)→昇温(0.1℃/毎分)→20℃(1時間保持)→降温(−0.1℃/毎分)→0℃(1時間保持)→降温(−0.1℃/毎分)→−20℃」として温度変化を与え続け、目視にて液晶組成物からの析出物の発生を観察し、以下の4段階評価を行った。
尚、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。
(側鎖)
−n −CnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルキル基
−On −OCnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルコキシ基
−V −CH=CH2 ビニル基
−Vn −CH=C−CnH2n+1 炭素原子数(n+1)の1−アルケン
(連結基)
−CF2O− −CF2−O−
−OCF2− −O−CF2−
−1O− −CH2−O−
−O1− −O−CH2−
−2− −CH2−CH2−
−COO− −COO−
(環構造)
次に示す組成を有する液晶組成物(液晶組成物1)を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
液晶組成物1〜9を用いて、TV用として一般的であるセル厚3.5μmの垂直配向液晶表示素子(VAモードの液晶表示素子)を作製した。
液晶組成物1〜9と同等のTNI、同等のΔnの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物(液晶組成物10〜15)を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
液晶組成物10〜15を用いて、比較例1〜9と同様のVAモードの液晶表示素子を作製した。
液晶組成物1〜9と同等のTNI、同等のΔnの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物(液晶組成物16〜23)を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
液晶組成物16〜19を用いて、比較例1〜9と同様のVAモードの液晶表示素子を作製した。
液晶組成物1〜9と同等のTNI、同等のΔnの値及び同等のΔεの値を有するように設計した次に示す組成を有する液晶組成物(液晶組成物20〜23)を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
液晶組成物20〜23を用いて、比較例1〜9と同様のVAモードの液晶表示素子を作製した。
2 第一の基板
3 電極層
4 配向膜
5 液晶層
6 カラーフィルタ
7 第二の基板
11 ゲート電極
12 ゲート絶縁膜
13 半導体層
14 絶縁層
15 オーミック接触層
16 ドレイン電極
17 ソース電極
18 絶縁保護層
21 画素電極
22 共通電極
23 ストレイジキャパシタ
25 データバスライン
27 ソースバスライン
29 共通ライン
Claims (7)
- 対向に配置された第一の透明絶縁基板と、第二の透明絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板との間に液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、
前記第一基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスラインと、
前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタと、該トランジスタにより駆動され透明導電性材料からなる画素電極とを各画素毎に有し、
前記液晶層と、前記第一基板と第二基板のそれぞれの間にホモジニアス配向を誘起する配向膜層を有し、各配向膜の配向方向は平行であり、
前記画素電極と共通電極とはこれらの電極間にフリンジ電界を形成するために、前記画素電極と共通電極との間の電極間距離:Rが前記第一の基板と第二の基板との距離:Gより小さく、電極間距離(R)が0であり、
前記共通電極は、前記第一基板のほぼ全面に、前記画素電極より第一基板に近い位置に配置され、
前記液晶組成物が、負の誘電率異方性を有し、下記一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)
Ai1、Ai2、Aii1、Aii2、Aiii1及びAiii2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−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−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
(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=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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良く、
Zi1、Zi2、Zii1、Zii2、Ziii1及びZiii2はそれぞれ独立して単結合、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−CH2CH2−又は−CF2CF2−を表すが、Zi1の少なくとも1つは−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−CH2CH2−又は−CF2CF2−を表わし、Ziii3は−CH2−又は酸素原子を表し、Xii1は水素原子又はフッ素原子を表し、mi1、mi2、mii1、mii2、miii1及びmiii2はそれぞれ独立して0〜3の整数を表し、mi1+mi2は1、2又は3であるが、mi1+mi2が1、2又は3である場合、mi1は1、2又は3を表し、mii1+mii2及びmiii1+miii2は1、2又は3であり、Ai1〜Aiii2、Zi1〜Ziii2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種以上の化合物と、一般式(IV)
(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−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−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
(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=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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良く、Z41及びZ42はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−又は−CF2O−を表し、m41は0〜2の整数を表し、A41及びZ41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。)
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し、
一般式(IV)として、m41が1を表す化合物を1種又は2種以上含有する液晶表示素子。 - 一般式(i)として、一般式(i−1)
で表される化合物を1種又は2種以上含有する請求項1に記載の液晶表示素子。 - 更に、一般式(LC6)
(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−に置き換えられてもよい。)及び
(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=に置き換えられてもよい。)
(c) (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=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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良く、mLC61及びmLC62はそれぞれ独立して0〜3の整数を表し、mLC61+mLC62は1、2又は3であり、ALC61及びALC62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化合物を1種又は2種以上含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示素子。 - 前記画素電極が櫛形であるか又は、スリットを有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
- 液晶組成物に添加剤を混合することにより得られる液晶組成物を使用した請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
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