JP6094909B2 - 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子 - Google Patents

液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子 Download PDF

Info

Publication number
JP6094909B2
JP6094909B2 JP2015500273A JP2015500273A JP6094909B2 JP 6094909 B2 JP6094909 B2 JP 6094909B2 JP 2015500273 A JP2015500273 A JP 2015500273A JP 2015500273 A JP2015500273 A JP 2015500273A JP 6094909 B2 JP6094909 B2 JP 6094909B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
group
formula
mass
carbon atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015500273A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014126129A1 (ja
Inventor
芳典 岩下
芳典 岩下
根岸 真
真 根岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
DIC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DIC Corp filed Critical DIC Corp
Publication of JPWO2014126129A1 publication Critical patent/JPWO2014126129A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6094909B2 publication Critical patent/JP6094909B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/44Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing compounds with benzene rings directly linked
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0448Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/122Ph-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/123Ph-Ph-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3004Cy-Cy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3009Cy-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/301Cy-Cy-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3016Cy-Ph-Ph

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

本願発明は液晶表示装置等の構成部材として有用な液晶組成物及び液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワードプロセッサー、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(ツイステッド・ネマチック)型、STN(スーパー・ツイステッド・ネマチック)型、TFT(薄膜トランジスタ)を用いたVA(垂直配向)型やIPS(イン・プレーン・スイッチング)型等がある。これらの液晶表示素子に用いられる液晶組成物は水分、空気、熱、光などの外的要因に対して安定であること、また、室温を中心としてできるだけ広い温度範囲で液晶相を示し、低粘性であり、かつ駆動電圧が低いことが求められる。さらに液晶組成物は個々の表示素子に対して誘電率異方性(Δε)、屈折率異方性(Δn)等を最適な値とするために、数種類から数十種類の化合物から構成されている。
垂直配向型ディスプレイではΔεが負の液晶組成物が用いられており、液晶TV等に広く用いられている。一方、全ての駆動方式において低電圧駆動、高速応答、広い動作温度範囲が求められている。すなわち、Δεが負で絶対値が大きく、粘度(η)が小さく、高いネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)が要求されている。また、Δnとセルギャップ(d)との積であるΔn×dの設定から、液晶組成物のΔnをセルギャップに合わせて適当な範囲に調節する必要がある。加えて液晶表示素子をテレビ等へ応用する場合においては高速応答性が重視されるため、γの小さい液晶組成物が要求される。
従来、γの小さい液晶組成物を構成するためには、ジアルキルビシクロヘキサン骨格を有する化合物を用いることが一般的であった(特許文献1参照)。しかしながら、ビシクロヘキサン系化合物はγの低減には効果が高いものの、一般に蒸気圧が高いという問題点があり、アルキル鎖長の短い化合物は特にその傾向が顕著である。又、Tniも低い傾向があることからそのため、アルキルビシクロヘキサン系化合物は側鎖長の合計が炭素原子数7以上の化合物を用いることが多く、側鎖長の短い化合物については十分な検討がなされていないのが実情であった。
側鎖長の短いジアルキルビシクロヘキサン系化合物を用いた液晶組成物として知られているものもあるが(特許文献2参照)、誘電率異方性が負の化合物として三つの環構造を有する化合物を多用し、ジフルオロエチレン骨格を有する化合物を用いて全体としての物性のバランスを取っている。しかし、この組成物で使用されるジフルオロエチレン骨格は光に対して安定性が低い問題があり、このような化合物を用いない液晶組成物の開発が望まれている。
一方、液晶表示素子の用途が拡大するに至り、その使用方法、製造方法にも大きな変化が起こっている。これらに対応するためには、従来知られているような基本的な物性値以外の特性を最適化することが求められるようになった。すなわち、液晶組成物を使用する液晶表示素子はVA(垂直配向)型やIPS(イン・プレーン・スイッチング)型等が広く使用されるに至り、その大きさも50型以上の超大型サイズの表示素子が実用化されるに至り使用されるようになった。基板サイズの大型化に伴い、液晶組成物の基板への注入方法も従来の真空注入法から滴下注入(ODF:One Drop Fill)法が注入方法の主流となり(特許文献2参照)、液晶組成物を基板に滴下した際の滴下痕が表示品位の低下を招く問題が表面化するに至った。さらに、液晶表示素子中の液晶材料のプレチルト角の生成による高速応答性を目的に、PS液晶表示素子(polymer stabilized、ポリマー安定化)、PSA液晶表示素子(polymer sustained alignment、ポリマー維持配向)が開発され(特許文献4参照)、この問題はより大きな問題となっている。すなわち、これらの表示素子は液晶組成物中にモノマーを添加し、組成物中のモノマーを硬化させることに特徴を有する。アクティブマトリクス用液晶組成物は、高い電圧保持率を維持する必要性から、使用可能な化合物が特定され、化合物中にエステル結合を有する化合物は使用が制限されている。PSA液晶表示素子に使用するモノマーはアクリレート系が主であり、化合物中にエステル結合を有するものが一般的であり、このような化合物はアクティブマトリクス用液晶化合物としては通常使用されないものである(特許文献4参照)。このような異物は、滴下痕の発生を誘発し、表示不良による液晶表示素子の歩留まりの悪化が問題となっている。また、液晶組成物中に酸化防止剤、光吸収剤等の添加物を添加する際にも歩留まりの悪化が問題となる。
ここで、滴下痕とは、黒表示した場合に液晶組成物を滴下した痕が白く浮かび上がる現象と定義する。
滴下痕の抑制には、液晶組成物中に混合した重合性化合物の重合により、液晶相中にポリマー層を形成することにより配向制御膜との関係で発生する滴下痕を抑制する方法が開示されている(特許文献5)。しかしながら、この方法においては液晶中に添加した重合性化合物に起因する表示の焼き付きの問題があり、滴下痕の抑制についてもその効果は不十分であり、液晶表示素子としての基本的な特性を維持しつつ、焼き付きや滴下痕の発生し難い液晶表示素子の開発が求められていた。
特表2008−505235号公報 特開2012−136623号公報 特開平6−235925号公報 特開2002−357830号公報 特開2006−58755号公報
本発明が解決しようとする課題は、誘電率異方性、粘度、ネマチック相上限温度、低温でのネマチック相安定性、γ等の液晶表示素子としての諸特性及び表示素子の焼き付き特性を悪化させること無く、製造時の滴下痕が発生し難く、ODF工程における安定した液晶材料の吐出量を実現する液晶表示素子に適する液晶組成物及びそれを用いた液晶表示素子を提供することにある。
また、本発明の他の課題は特定の酸化防止剤と組み合わせることにより上記問題点を軽減できる組成物を提供することにある。
本発明者らは上記課題を解決するために、滴下法による液晶表示素子の作製に最適な種々の液晶組成物の構成を検討し、特定の液晶化合物を特定の混合割合で使用することにより液晶表示素子における滴下痕の発生を抑制することができることを見出し本願発明の完成に至った。
本願発明は、式(I)
Figure 0006094909
で表される化合物を20質量%〜50質量%含有し、式(II)
Figure 0006094909
で表される化合物を5質量%〜50質量%含有し、一般式(III)
Figure 0006094909
(式中R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、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
及びA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−ジイル基を表すが、A又は及びAが1,4−フェニレン基を表す場合、該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く、
及びZはそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−OCF−、−CHO−、又はCFO−を表し、
n及びmはそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表すが、n+mは1〜3であり、A、A、Z及び/又はZ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。)で表される化合物を1種以上含有する誘電率異方性が負の液晶組成物及び当該液晶組成物を用いた液晶表示素子及び当該液晶表示素子を用いた液晶ディスプレイに関するものである。
本発明の液晶組成物は、高速応答性優れ、焼き付きの発生が少ない特徴を有し、その製造に起因する滴下痕の発生を軽減することができる。
本発明の液晶組成物において、特定の酸化防止剤との組み合わせにより、液晶組成物と酸化防止剤との相溶性に優れた組成物を提供できる。
本発明の液晶組成物において、酸化防止剤との組み合わせにより、高速応答性優れ、焼き付きの発生が少ない特徴を有し、その製造に起因する滴下痕の発生を軽減することができる。
本発明の液晶表示素子は高速応答性優れ、焼き付きの発生が少ない特徴を有し、その製造に起因する滴下痕の発生が少ない特徴を有することから、液晶TV、モニター等の表示素子に有用である。
本発明の液晶表示素子の構造の一例 逆スタガード型薄膜トランジスターの構成例
1 偏光板
2 基板
3 透明電極もしくはアクティブ素子を伴う透明電極
4 配向膜
5 液晶
11 ゲート電極
12 陽極酸化皮膜
13 ゲート絶縁層
14 透明電極
15 ドレイン電極
16 オーミック接触層
17 半導体層
18 保護膜
19a ソース電極1
19b ソース電極2
100 基板
101 保護層
前述の通り、滴下痕の発生のプロセスは現時点では明らかでは無い。しかし、液晶化合物中の不純物と配向膜の相互作用、クロマト現象等が関係している可能性が高い。液晶化合物中の不純物は化合物の製造プロセスに大きな影響を受けるものであるが、化合物の製造方法は、たとえ側鎖の炭素原子数が異なるのみであっても同一とは限らない。すなわち、液晶化合物は精密な製造プロセスによって製造されることから、そのコストは化成品の中では高く、製造効率の向上が強く求められている。そのため、少しでも安い原料を使用するためには、たとえ側鎖の炭素原子数が一つ異なっただけでも全く別種の原料から製造を行った方が効率がよい場合もある。従って、液晶原体の製造プロセスは、原体毎に異なっていることがあり、たとえプロセスが同一であっても、原料が異なることは大部分であり、その結果、原体毎に異なった不純物が混入していることが多い。しかし、滴下痕はきわめて微量の不純物によっても発生する可能性があり、原体の精製のみにより滴下痕の発生を抑制することには限界がある。
その一方で、汎用されている液晶原体の製造方法は、製造プロセス確立後は原体毎に一定に定まる傾向がある。分析技術の発展した現在においても、どのような不純物が混入しているかを完全に明らかにすることは容易ではないが、原体毎に定まった不純物が混入している前提で組成物の設計を行うことが必要となる。本願発明者らは、液晶原体の不純物と滴下痕の関係について検討を行った結果、組成物中に含まれていても滴下痕が発生し難い不純物と、発生し易い不純物があることを経験的に明らかにした。従って、滴下痕の発生を抑えるためには、特定の化合物を特定の混合割合で使用すること重要であり、特に滴下痕の発生がし難い組成物の存在を明らかにしたものである。以下に記載する好ましい実施の態様は、前記の観点から見いだされたものである。
本発明おける液晶組成物において、第一成分として式(I)で表される化合物の液晶組成物中の含有率として、下限値としては20質量%が好ましく、25質量%が好ましく、30質量%が好ましく、35質量%が好ましく、上限値としては50質量%が好ましく、45質量%が好ましく、40質量%が好ましく、35質量%が好ましい。より具体的には、応答速度を重視する場合には30〜45質量%含有することが好ましく、より駆動電圧を重視する場合には20〜35質量%含有することが好ましく、25〜35質量%含有することがより好ましい。
式(II)で表される化合物を3質量%〜50質量%含有するが、5〜30質量%含有することが好ましく、6〜25質量%含有することがより好ましく、7〜20質量%含有することが更に好ましく、8〜19質量%含有することがより好ましい。他の実施形態では、式(II)で表される化合物を3〜25質量%含有することがより好ましく、3.5〜20質量%含有することが更に好ましい。
また、本発明に係る組成物において、式(I)と式(II)との総量の下限値は、25質量%、27質量%、29質量%、30質量%、32質量%、35質量%、37質量%の順で好ましく、式(I)と式(II)との総量の上限値は、80質量%、75質量%、73質量%、70質量%、65質量%の順で好ましい。
23〜70質量%にすることが好ましく、25〜65質量%にすることがより好ましく、32〜68質量%にすることがさらに好ましく、35〜65質量%にすることがよりさらに好ましく、37〜63質量%にすることが特に好ましい。
一般式(III)
Figure 0006094909
で表される化合物の液晶組成物中の含有率として、下限値としては35質量%が好ましく、40質量%が好ましく、45質量%が好ましく、上限値としては70質量%が好ましく、65質量%が好ましく、60質量%が好ましく、35〜70質量%含有することが好ましく、40〜65質量%含有することが好ましく、45〜60質量%含有することがより好ましい。一般式(III)において、R及びRは結合する環構造がシクロヘキサン又はテトラヒドロピランである時はアルキル基又はアルケニル基であることが好ましく、ベンゼンである時はアルキル基、アルコキシ基又はアルケニル基であることが好ましい。シクロヘキサン又はテトラヒドロピランである時は、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数1〜8のアルキル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3又は5のアルキル基を表すことが更に好ましく、直鎖であることが好ましい。また、一般式(III)において、R及びRは結合する環構造がベンゼンである時は、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ことが好ましく、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素原子数1〜8のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4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又は5のアルキル基又は炭素原子数2又は4のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数2又は4のアルコキシ基を表すことが更に好ましく、直鎖であることが好ましい。 表示素子の応答速度の改善を重視する場合はアルケニル基が好ましく、電圧保持率等の信頼性を重視する場合にはアルキル基が好ましい。アルケニル基としては次に記載する式(i) 〜式(iv)
Figure 0006094909
(式中、環構造へは右端で結合するものとする。)
で表される構造が好ましいが、本願発明の液晶組成物が反応性モノマーを含有する場合は、式(ii)及び式(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。
及びAはそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレン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。
及びZはそれぞれ独立して粘度の低減を重視する場合には単結合が好ましく、Δεの絶対値を大きくすることを重視する場合には−OCH−、−OCF−、−CHO−、又はCFO−が好ましく、酸素原子が2,3−ジフルオロベンゼン−1,4−ジイル基に連結するように配置されることが好ましい。
n+mは2以下が好ましく、粘度の低減を重視する場合には1が好ましく、Tniを重視する場合やΔnの増大を重視する場合には2が好ましい。 一般式(III)で表される化合物は次に記載する一般式(IIIa)及び一般式(IIIb)
Figure 0006094909
(式中、R1a、R2a、R1b及びR2b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、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、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
は0、1又は2を表し、nは0、1又は2を表し、A1a及びA1b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−ジイル基を表し、n=2の場合、A1aは同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも1つは1,4−フェニレン基であり、n=1の場合A1bは1,4−フェニレン基であり、n=2の場合、A1bは同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも1つは1,4−フェニレン基であり、一般式(IIIa)及び一般式(IIIb)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少なくとも1種類が選ばれることが好ましい。
一般式(IIIa)で表される化合物は次に記載する一般式(IIIa1)〜一般式(IIIa3)
Figure 0006094909
(式中、R1a1〜R1a3及びR2a1〜R2a3は一般式(IIIa)におけるR1a及びR2aと同じ意味を表す)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(IIIa1)で表される化合物は具体的には次に記載する式(IIIa1−1)〜式(IIIa1−8)
Figure 0006094909
で表される化合物が好ましいが、式(IIIa1−1)〜式(IIIa−4)で表される化合物がより好ましく、式(IIIa1−1)及び式(IIIa1−4)で表される化合物が更に好ましい。
一般式(IIIa1)で表される化合物は、3〜30質量%含有することが好ましいが、3〜25質量%含有することがより好ましく、3〜20質量%含有することが更に好ましい。
一般式(IIIa1)で表される化合物を4種以上使用する場合には、式(IIIa1−1)から式(IIIa1−4)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIa1−1)から式(IIIa1−4)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIa1)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIa1)で表される化合物を3種使用する場合には、式(IIIa1−1)、式(IIIa1−2)及び式(IIIa1−4)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIa1−1) 、式(IIIa1−2)及び式(IIIa1−4)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIa1)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIa1)で表される化合物を2種使用する場合には、式(IIIa1−1)及び式(IIIa1−4)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIa1−1)及び式(IIIa1−4)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIa1)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIa2)で表される化合物は具体的には次に記載する式(IIIa2−1)〜式(IIIa2−6)
Figure 0006094909
で表される化合物が好ましいが、式(IIIa2−1)〜式(IIIa2−4)で表される化合物がより好ましく、式(IIIa2−1)〜式(IIIa2−3)で表される化合物が更に好ましく、式(IIIa2−1)及び式(IIIa2−3)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(IIIa2)で表される化合物を4種以上使用する場合には、式(IIIa2−1)から式(IIIa2−4)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIa2−1)から式(IIIa2−4)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIa2)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIa2)で表される化合物を3種使用する場合には、式(IIIa2−1)から式(IIIa2−3)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIa2−1)から式(IIIa2−3)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIa2)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIa2)で表される化合物を2種使用する場合には、式(IIIa2−1)及び式(IIIa2−3)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIa2−1)及び式(IIIa2−3)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIa2)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIa3)で表される化合物は具体的には次に記載する式(IIIa3−1)〜(IIIa3−4)
Figure 0006094909
で表される化合物が好ましいが、式(IIIa3−1)又は式(IIIa3−2)で表される化合物が好ましい。
一般式(IIIa3)で表される化合物を2種以上使用する場合には、式(IIIa3−1)及び式(IIIa3−2)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIa3−1)及び式(IIIa3−2)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIa3)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIb)で表される化合物は次に記載する一般式(IIIb1)及び(IIIb2)
Figure 0006094909
(式中、R1b1及びR1b2、R2b1及びR2b2はそれぞれ独立して一般式(IIIb)におけるR1b及びR2bと同じ意味を表し、nb2は0又は1であり、A1b2は1,4−シクロヘキシレン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(IIIb1)及び一般式(IIIb2)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。
一般式(IIIb1)で表される化合物は具体的には次に記載する式(IIIb1−1)〜式(IIIb1−8)
Figure 0006094909
で表される化合物が好ましいが、式(IIIb1−1)〜式(IIIb−4)で表される化合物がより好ましく、式(IIIb1−1)及び式(IIIb1−3)で表される化合物が更に好ましく、式(IIIb1−1)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(IIIb1)で表される化合物は、3〜30質量%含有することが好ましいが、3〜30質量%含有することがより好ましく、3〜25質量%含有することが更に好ましく、3〜20質量%含有することが特に好ましい。
一般式(IIIb1)で表される化合物を4種以上使用する場合には、式(IIIb1−1)〜式(IIIb1−4)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIb1−1)〜式(IIIb1−4)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIb1)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIb1)で表される化合物を3種使用する場合には、式(IIIb1−1)〜式(IIIb1−3)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIb1−1)〜式(IIIb1−3)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIb1)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIb1)で表される化合物を2種使用する場合には、式(IIIb1−1)及び式(IIIb1−3)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式(IIIb1−1)及び式(IIIb1−3)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIb1)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIb2)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(IIIb2−1)〜(IIIb2−16)
Figure 0006094909
(式中、Rは一般式(III)におけるRと同じ意味を表し、Rは一般式(III)におけるRと同じ意味を表す。)
で表される化合物が好ましいが、式(IIIb2−1)、式(IIIb2−3)〜式(IIIb2−9)及び式(IIIb2−12)〜式(IIIb2−15)がより好ましく、式(IIIb2−1)、式(IIIb2−3)、式(IIIb2−5)、式(IIIb2−6)、式(IIIb2−9)、式(IIIb2−12)及び式(IIIb2−15)が更に好ましく、式(IIIb2−1)、式(IIIb2−5)、式(IIIb2−6)が特に好ましく、式(IIIb2−5)が最も好ましい。
一般式(IIIb2)で表される化合物を使用する場合には、式(IIIb2−5)で表される化合物を使用することが好ましいが、式(IIIb2−5)で表される化合物の含有量が、一般式(IIIb2)で表される化合物中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。
一般式(IIIb2)におけるR及びR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、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1〜8のアルキル基又は炭素原子数2〜8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2〜5のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基を表すことが更に好ましく、直鎖であることが好ましく、R及びRが共にアルキル基である場合には、それぞれの炭素原子数は異なっている方が好ましい。
更に詳述すると、Rがプロピル基を表しRがエチル基を表す化合物又はRがブチル基を表しRがエチル基を表す化合物が好ましい。
本願発明の液晶組成物は、また更に、一般式(VI−a)から一般式(VI−e)で表される化合物群から選ばれる化合物を含有することができる。
Figure 0006094909
(式中、R91からR9aはそれぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数1から10のアルコキシ基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表すが、一般式(VI−a)において、R91が炭素原子数3のアルキル基を表し、R92が炭素原子数2のアルケニル基を表す化合物及びR91が炭素原子数3のアルキル基を表し、R92が1−プロペニル基を表す化合物は除かれる。)
一般式(VI−a)から一般式(VI−e)で表される化合物群から選ばれる化合物を含有する場合、1種〜10種含有することが好ましく、1種〜8種含有することが特に好ましく、1種〜5種含有することが特に好ましく、2種以上の化合物を含有することも好ましい、この場合の含有量は5〜40質量%であることが好ましく、5〜35質量%であることが更に好ましく、7〜30質量%であることが特に好ましい。
91からR9aはそれぞれ独立しては炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数2から10のアルケニル基又は炭素原子数2から10のアルコキシ基を表すことが好ましく、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のアルコキシ基を表すことがより好ましく、アルケニル基を表す場合は次に記載する式(i)〜式(iv)
Figure 0006094909
(式中、環構造へは右端で結合するものとする。)
で表される構造が好ましいが、本願発明の液晶組成物が反応性モノマーを含有する場合は、式(ii)及び式(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。
又、R91及びR92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。
これらの点から、式(VI−a)から式(VI−e)で表される化合物は、より具体的には次に記載する化合物が好ましい。
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
これらの中でも、式(VI−a1)、式(VI−a2)、式(VI−a3)、式(VI−a−4)、式(VI−a5)、式(VI−a−6)、式(VI−b2)、式(VI−b6)、式(VI−c2)、式(II−c4)、式(VI−c5)、式(VI−d1)〜式(VI−d4)及び式(VI−e2)で表される化合物が好ましい。
一般式(VI)で表される化合物は式(I)及び式(II)で表される化合物と誘電率異方性がほぼ0である点で共通するものであるが、式(I)及び式(II)で表される化合物と、一般式(VI)で表される化合物の割合は、液晶組成物における式(I)及び式(II)で表される化合物と一般式(VI)で表される化合物の合計含有量の内、式(I)及び式(II)で表される化合物の含有量が30〜75質量%であることが好ましく、35〜70質量%がより好ましく、30〜65質量%が特に好ましい。又、式(I)及び式(II)と一般式(VI)の合計含有量は、組成物全体の含有量の内、30〜70質量%含有することが好ましく、30〜65質量%含有することがより好ましく、30〜60質量%含有することがより好ましく、30〜55質量%含有することがさらに好ましく、30〜50質量%含有することが特に好ましい。
本願における1,4−シクロヘキシル基はトランス−1,4−シクロヘキシル基であることが好ましい。
本発明における液晶組成物は、式(I)、式(II)及び一般式(III)で表される化合物を必須の成分とするものであるが、更に一般式(VI−a)〜一般式(VI−e)で表される化合物を含有することができる。液晶組成物中に含有する式(I)、式(II) 、一般式(III)及び一般式(VI−a)〜一般式(VI−e)で表される化合物の合計含有量は、下限値として60質量%が好ましく、65質量%が好ましく、70質量%が好ましく、75質量%が好ましく、80質量%が好ましく、85質量%が好ましく、90質量%が好ましく、92質量%が好ましく、95質量%が好ましく、98質量%が好ましく、99質量%が好ましく、上限値としては100質量%が好ましく、99.5質量%が好ましい。
より具体的には、式(I)及び式(II)で表される化合物の合計含有量は30〜60質量%が好ましく、30〜55質量%がより好ましく、35〜50質量%が更に好ましい。
式(I)及び一般式(III)で表される化合物の合計含有量は70〜90質量%が好ましく、75〜90質量%がより好ましく、80〜90質量%が更に好ましい。
式(II)及び一般式(III)で表される化合物の合計含有量は45〜80質量%が好ましく、50〜75質量%がより好ましく、55〜70質量%が更に好ましい。
式(I)、式(II)及び一般式(III)で表される化合物の合計含有量は80〜100質量%が好ましく、85〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%が更に好ましい。
本願発明の液晶組成物は、分子内に過酸(−CO−OO−)構造等の酸素原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。
液晶組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して5質量%以下とすることが好ましく、3質量%以下とすることがより好ましく、1質量%以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
UV照射による安定性を重視する場合、塩素原子が置換している化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して15質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下とすることがより好ましく、5質量%以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を多くすることが好ましく、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して80質量%以上とすることが好ましく、90質量%以上とすることがより好ましく、95質量%以上とすることが更に好ましく、実質的に分子内の環構造がすべて6員環である化合物のみで液晶組成物を構成することが最も好ましい。
液晶組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
粘度の改善及びTniの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
本発明の第一実施形態の組成物に含有される化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は2〜5であることが好ましく、前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は4〜5であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。
本発明における液晶組成物の誘電率異方性Δεの値は、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。
本発明における液晶組成物の屈折率異方性Δnの値は、25℃において、0.08から0.13であることが好ましいが、0.09から0.12であることがより好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.12であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。
本発明における液晶組成物の回転粘度(γ)は150以下が好ましく、130以下がより好ましく、120以下が特に好ましい。
本発明における液晶組成物では、回転粘度と屈折率異方性の関数であるZが特定の値を示すことが好ましい。
Figure 0006094909
(式中、γは回転粘度を表し、Δnは屈折率異方性を表す。)
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。
本発明の液晶組成物は、アクティブマトリクス表示素子に使用する場合においては、1012(Ω・m)以上の比抵抗を有することが必要であり、1013(Ω・m)が好ましく、1014(Ω・m)以上がより好ましい。
本発明の液晶組成物は、上述の化合物以外に、用途に応じて、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合性モノマーなどを含有しても良いが、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には塩素原子をその分子内に有さないことが好ましく、液晶組成物の紫外線などの光に対する安定性が求められる場合にはナフタレン環などに代表される共役長が長く紫外領域に吸収ピークが存在する縮合環等をその分子内に有さないことが望ましい。
本発明に係る酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤およびリン系酸化防止剤が好ましい。
かかる酸化防止剤と上記の本発明に係る一般式(I)、一般式(II)および一般式(III)で表される化合物とを含む液晶組成物であれば、焼き付きや滴下痕を軽減することができる。また、かかる酸化防止剤との組み合わせであれば液晶組成物との相溶性が良好である。酸化防止剤としてヒンダートアミン系化合物を使用すると、焼き付きや滴下痕の観点でフェノール系酸化防止剤やリン系酸化防止剤に劣ることが確認された。
前記フェノール系酸化防止剤としては、一般式(a)で表される化合物、式(A−1)、式(A−2)、式(A−3)、式(A−4)およびビタミンE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。
前記一般式(a)で表される化合物は、
Figure 0006094909
(上記化学式(a)中、Ra1は、水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基、R14およびR15はそれぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基を表し、
11は炭素原子数1〜8の直鎖状または分岐状アルキレン基、炭素原子数4〜8個の環状のアルキレンまたは単結合を表し、
11は、水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、−S(CHCHまたは以下の式(b):
Figure 0006094909
「上記化学式(b)中、Xは水素原子または(メタ)アクリレート基を表し、Ra2は水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基を表し、R24およびR25はそれぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基を表し、M22は炭素原子数1〜8のアルキレン基または単結合を表し、Z22は水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基を表す。」を表し、前記mは1以上15以下の整数を表し、
12は、炭素原子数1〜8の直鎖状または分岐状アルキレン基、炭素原子数4〜8個の環状のアルキレン(特に1、4−シクロヘキサン環が好ましい)、単結合、−NH−、−S−または−(CH−C(=O)NH−NH−C(=O)−(CH−を表し、またM12が炭素原子数1〜8のアルキレン基の場合は、水素原子が前記式(b)に置換されてもよく、前記aおよびbはそれぞれ独立して、1以上5以下の整数であり、
12は、水酸基、−C(=O)−O−C2g+1(g=1以上20以下の整数)または一般式(c):
Figure 0006094909
「上記化学式(c)中、R30〜R33は水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基を表す。」
または式(d):
Figure 0006094909
(上記式(d)中、cおよびdはそれぞれ独立して、1以上10以下の整数である。)で表されることが好ましい。
上記一般式(a)において、Ra1またはZ11のいずれか一方が炭素原子数1〜6のアルキル基であることが好ましい。上記一般式(b)において、Ra2が炭素原子数1〜6のアルキル基であることが好ましい。上記式(a)において、M11およびM12のアルキレン基は、メチレン基または分岐状のアルキレン基が好ましい。また、上記式(a)〜(c)において、炭素原子数1〜6のアルキル基としては、メチル基、t−ブチル基またはt−ペンチル基が好ましい。
前記式(A−1)で表される化合物は、
Figure 0006094909
で表される化合物であることが好ましい。
前記式(A−2)で表される化合物は、
Figure 0006094909
(上記式において、wは1以上1000以下の整数である。)
で表される化合物であることが好ましい。
前記式(A−3)で表される化合物は、
Figure 0006094909
で表される化合物であることが好ましい。
前記式(A−4)で表される化合物は、
Figure 0006094909
で表される化合物であることが好ましい。
本発明に係るリン系酸化防止剤は、一般式(B):
Figure 0006094909
(上記一般式(B)において、環Aおよび環Bはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜10個のアルキル基に置換されたフェニル基であり、上記環Aおよび環Bは直接結合してもよく、Gは、−[(CH−]−N(fは0以上15以下の整数)、炭素原子数1〜6個のアルキル基に置換されたフェニル基、環Aまたは式(e):
Figure 0006094909
「上記式(e)において、R23〜R26はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜10のアルキル基を表し、かつR23〜R26のいずれか1つが四級炭素を備えるアルキル基であり、M22は炭素原子数1〜10個のアルキレン基である。」
を表し、vは1以上3以下の整数である。)で表される化合物であることが好ましい。
本発明に係るフェノール系酸化防止剤の具体例としては、以下の式(A−1)〜(A−16)で表される化合物が挙げられる。またこれらのなかでも、式(A−12)〜(A−16)で表されるフェノール系酸化防止剤は液晶組成物との相溶性の観点で好ましい。
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
「(式中、Rは炭素原子数1から24の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CO−、−OCO−、−COO−で置換されてよく、Mはトランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基又は単結合を表す。)で表される化合物、また、M1は、単結合またはトランス−1,4−シクロへキシレン基が好ましく、R1は炭素原子数3〜9個の直鎖状アルキル基が好ましい。」また、M1がトランス−1,4−シクロへキシレン基、の場合は、炭素原子数3〜7のアルキル基が好ましく、M1が単結合であると、炭素原子数5〜9のアルキル基が好ましい。
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
また当該リン系酸化防止剤の具体例としては、以下のものが挙げられる。
Figure 0006094909
本発明に係る液晶組成物中に酸化防止剤は、0.0001〜0.1質量%含まれていることが好ましく、0.0001〜0.08質量%含まれていることがより好ましく、0.0001〜0.07質量%含まれていることがさらに好ましく、0.0003〜0.05質量%含まれていることがよりさらに好ましく、0.0005〜0.04質量%含まれていることがさらにより好ましく、0.0007〜0.035質量%含まれていることが特に好ましい。
重合性モノマーとしては、一般式(VII)
Figure 0006094909
(式中、X及びXはそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、
Sp及びSpはそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH
(式中、sは2から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、
は−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CHCH−、−OCO−CHCH−、−CHCH−COO−、−CHCH−OCO−、−COO−CH−、−OCO−CH−、−CH−COO−、−CH−OCO−、−CY=CY−(式中、Y及びYはそれぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表し、
Bは1,4−フェニレン基、トランスー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良い。)で表されるニ官能モノマーが好ましい。
及びXは、何れも水素原子を表すジアクリレート誘導体、何れもメチル基を有するジメタクリレート誘導体の何れも好ましく、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。PSA表示素子においては、ジメタクリレート誘導体が特に好ましい。
Sp及びSpはそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−を表すが、PSA表示素子においては少なくとも一方が単結合であることが好ましく、共に単結合を表す化合物又は一方が単結合でもう一方が炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−を表す態様が好ましい。この場合1〜4のアルキル基が好ましく、sは1〜4が好ましい。
は、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−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。
B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良い1,4−フェニレン基、トランスー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、Zは単結合以外の連結基も好ましく、Cが単結合の場合、Zは単結合が好ましい。
これらの点から、一般式(VII)において、Sp及びSpの間の環構造は、具体的には次に記載する構造が好ましい。
一般式(VII)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において、次の式(VIIa−1)から式(VIIa−5)
Figure 0006094909
(式中、両端はSp又はSpに結合するものとする。)
を表すことが好ましく、式(VIIa−1)から式(VIIa−3)を表すことがより好ましく、式(VIIa−1)を表すことが特に好ましい。
これらの骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力がPSA型液晶表示素子に最適であり、良好な配向状態が得られることから、表示ムラが抑制されるか、又は、全く発生しない。
以上のことから、重合性モノマーとしては、一般式(VII−1)〜一般式(VII−4)が特に好ましく、中でも一般式(VII−2)が最も好ましい。
Figure 0006094909
(式中、Spは炭素原子数2から5のアルキレン基を表す。)
本発明の液晶組成物にモノマーを添加する場合において、重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。また、保存安定性を向上させるために、安定剤を添加しても良い。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類、ニトロソ化合物等が挙げられる。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、液晶表示素子に有用であり、特にアクティブマトリクス駆動用液晶表示素子に有用であり、PSAモード、PSVAモード、VAモード、IPSモード又はECBモード用液晶表示素子に用いることができる。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、これに含まれる重合性化合物が紫外線照射により重合することで液晶配向能が付与され、液晶組成物の複屈折を利用して光の透過光量を制御する液晶表示素子に使用される。液晶表示素子として、AM−LCD(アクティブマトリックス液晶表示素子)、TN(ネマチック液晶表示素子)、STN−LCD(超ねじれネマチック液晶表示素子)、OCB−LCD及びIPS−LCD(インプレーンスイッチング液晶表示素子)に有用であるが、AM−LCDに特に有用であり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。
液晶表示素子に使用される液晶セルの2枚の基板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。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより得ることができる。
前記基板を、透明電極層が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整してもよい。このときは、得られる調光層の厚さが1〜100μmとなるように調整するのが好ましい。1.5から10μmが更に好ましく、偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚dとの積を調整することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
2枚の基板間に重合性化合物含有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が、真空注入法においては滴下痕は発生しないものの、注入の後が残る課題を有しているものであるが、本願発明においては、ODF法を用いて製造する表示素子により好適に使用することができる。
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、紫外線又は電子線等の活性エネルギー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、重合性化合物含有液晶組成物を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、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場又は温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、更に活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。特に紫外線露光する際には、重合性化合物含有液晶組成物に交流電界を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流電界は、周波数10Hzから10kHzの交流が好ましく、周波数60Hzから10kHz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。MVAモード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。
照射時の温度は、本発明の液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には15〜35℃での温度で重合させることが好ましい。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、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/cm〜100W/cmが好ましく、2mW/cm〜50W/cm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/cmから500J/cmが好ましく、100mJ/cmから200J/cm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。
本発明の液晶表示素子の構成は、透明導電性材料からなる共通電極を具備した第一の基板と、透明導電性材料からなる画素電極と各画素に具備した画素電極を制御する薄膜トランジスターを具備した第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶組成物を有し、該液晶組成物中の液晶分子の電圧無印加時の配向が前記基板に対して略垂直である液晶表示素子であって、該液晶組成物として前記本発明の液晶組成物を用いたことに特徴を有するものである。
滴下痕の発生は注入される液晶材料に大きな影響を受けるものであるが、表示素子の構成によってもその影響は避けられない。特に、液晶表示素子中に形成されるカラーフィルター、薄膜トランジスター等は薄い配向膜、透明電極等しか液晶組成物とを隔てる部材が無いことから組合せにより滴下痕の発生に影響を与える。
特に該薄膜トランジスターが逆スタガード型である場合には、ドレイン電極がゲート電極を覆うように形成されるためその面積が増大する傾向にある。ドレイン電極は、銅、アルミニウム、クロム、チタン、モリブデン、タンタル等の金属材料で形成され、一般的には、パッシベーション処理が施されるのが通常の形態である。しかし、保護膜は一般に薄く、配向膜も薄く、イオン性物質を遮断しない可能性が高いことから、金属材料と液晶組成物の相互作用による滴下痕の発生を避けることができなかった。
本件発明においては、薄膜トランジスターが逆スタガード型である液晶表示素子に好適に使用でき、アルミニウム配線を用いる場合に好ましい。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は高速応答と表示不良の抑制を両立させた有用なものであり、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、VAモード、PSVAモード、PSAモード、IPSモード又はECBモード用に適用できる。
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。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
ni :ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
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)
γ :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。
◎残像無し
○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。
◎残像無し
○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。
◎変化が極めて小さい(安定的に液晶表示素子を製造できる)
○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。
◎600時間以上析出物が観察されなかった。
○300時間以上析出物が観察されなかった。
△150時間以内に析出物が観察された。
×75時間以内に析出物が観察された。
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 −C2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルキル基
−On −OC2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルコキシ基
−V −C=CH ビニル基
(環構造)
Figure 0006094909
(実施例1)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
実施例1の液晶組成物を用いて、VA液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子は、アクティブ素子として逆スタガード型の薄膜トランジスターを有している。液晶組成物の注入は、滴下法にて行い、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った。
尚、含有量の左側の記号は、上記化合物の略号の記載である。
Figure 0006094909
Figure 0006094909
実施例1の液晶組成物は、TV用液晶組成物として実用的な75.6℃の液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔnを有していることが解る。実施例1記載の液晶組成物を用いて、VA液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、極めて優れた評価結果を示した。
(比較例1)
式(I)で表される化合物を含有せず、実施例1の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した以下に示される液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
尚、含有量の左側の記号は、実施例1と同様に、前記化合物略号の記載である。
Figure 0006094909
Figure 0006094909
式(I)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例1)は、式(I)で表される化合物を31%含有する液晶組成物(実施例1)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度ηが上昇することが示された。γ1については、比較例1の値である138mPa・sは実施例1の値である98mPa・sと比較して約40%高い値を示しており、液晶表示素子及びディスプレイにおける実効的な応答速度を表すパラメータであるγ1/Δnの値で比較しても劣る結果となった。比較例1の初期のVHRは98.9%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、97.2%であり、実施例1と比較して劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例1と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例1と比べて早期に析出が観察された。
(比較例2)
一般式(II)で表される化合物を含有しせず、実施例1の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した以下に示される液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
Figure 0006094909
一般式(II)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例2)は、一般式(II)で表される化合物を11%含有する液晶組成物(実施例1)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度η及び回転粘度γ1が上昇することが示された。比較例2の初期のVHRは99.1%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、97.7%であり、実施例1と比較して劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例1と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例1と比べて早期に析出が観察された。
(実施例2)
実施例1の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性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。
実施例2の液晶組成物を用いて、実施例1と同様にVA液晶表示素子を作製し、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った結果を同じ表に示す。
Figure 0006094909
実施例2の液晶組成物は、TV用液晶組成物として実用的な液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔnを有していることが解る。実施例2記載の液晶組成物を用いて、VA液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。
(比較例3及び4)
式(I)で表される化合物を含有せず、実施例1及び2の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した液晶組成物(比較例3)及び一般式(II)で表される化合物を含有せず、実施例1及び2の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した液晶組成物(比較例4)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。
Figure 0006094909
一般式(I)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例3)は、一般式(I)で表される化合物を26%含有する液晶組成物(実施例2)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度η及び回転粘度γ1が上昇することが示された。比較例3の初期のVHRは98.8%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、97.0%であり、実施例1及び2と比べて劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例2と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例2と比べて早期に析出が観察された。
一般式(II)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例4)は、一般式(II)で表される化合物を11%含有する液晶組成物(実施例2)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度η及び回転粘度γ1が上昇することが示された。比較例4の初期のVHRは98.8%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、97.2%であり、実施例1及び2と比べて劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例2と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例1と比べて早期に析出が観察された。
(実施例3)
実施例1及び2の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性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。
実施例3の液晶組成物を用いて、実施例1と同様にVA液晶表示素子を作製し、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った結果を同じ表に示す。
Figure 0006094909
実施例3の液晶組成物は、TV用液晶組成物として実用的な液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔnを有していることが解る。実施例3記載の液晶組成物を用いて、VA液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。
(比較例5及び6)
式(I)で表される化合物を含有せず、実施例1〜3の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した液晶組成物(比較例5)及び一般式(II)で表される化合物を含有せず、実施例1〜3の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した液晶組成物(比較例6)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。
Figure 0006094909
一般式(I)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例5)は、一般式(I)で表される化合物を32%含有する液晶組成物(実施例3)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度η及び回転粘度γ1が上昇することが示された。比較例5の初期のVHRは98.6%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、97.1%であり、実施例11と比べて劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例3と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例3と比べて早期に析出が観察された。
一般式(II)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例6)は、一般式(II)で表される化合物を12%含有する液晶組成物(実施例3)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度η及び回転粘度γ1が上昇することが示された。比較例6の初期のVHRは98.5%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、96.9%であり、実施例11と比べて劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例3と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例3と比べて早期に析出が観察された。
(実施例4)
実施例1〜3の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性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。
実施例4の液晶組成物を用いて、実施例1と同様にVA液晶表示素子を作製し、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った結果を同じ表に示す。
Figure 0006094909
実施例4の液晶組成物は、TV用液晶組成物として実用的な液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔnを有していることが解る。実施例4記載の液晶組成物を用いて、VA液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。
(比較例7及び8)
式(I)で表される化合物を含有せず、実施例4の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した液晶組成物(比較例7)及び一般式(II)で表される化合物を含有せず、実施例4の組成物と同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するように設計した液晶組成物(比較例8)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。
Figure 0006094909
一般式(I)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例7)は、一般式(I)で表される化合物を35%含有する液晶組成物(実施例4)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度η及び回転粘度γ1が上昇することが示された。比較例5の初期のVHRは98.2%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、97.4%であり、実施例4と比べて劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例4と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例4と比べて早期に析出が観察された。
一般式(II)で表される化合物を含有しない液晶組成物(比較例8)は、一般式(II)で表される化合物を12%含有する液晶組成物(実施例4)と比べて、同等の液晶相温度範囲、同等の屈折率異方性の値及び同等の誘電率異方性の値を有するものの、粘度η及び回転粘度γ1が上昇することが示された。比較例6の初期のVHRは98.3%であったのに対し、150℃で1時間の高温放置後のVHRは、97.2%であり、実施例4と比べて劣る結果となった。プロセス適合性について評価したところ、実施例4と比べて変化が許容できないレベルとなった。低温での溶解性を評価したところ、実施例4と比べて早期に析出が観察された。
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
Figure 0006094909
実施例5〜8の液晶組成物は、TV用液晶組成物として実用的な液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔnを有していることが解る。実施例5〜8記載の液晶組成物を用いて、VA液晶表示素子を作製し前述の方法により、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性を評価したところ、優れた評価結果を示した。また、実施例1〜8の液晶組成100質量部に対して、式(A−13)または式(A−15)で表される酸化防止剤を0.003質量部添加して、溶解性評価をしたところ、式(A−13)または式(A−15)で表される酸化防止剤共に良好な結果が得られた。これにより、式(A−13)または式(A−15)で表される酸化防止剤が本発明に係る液晶組成物に対して良好な相溶性が得られると考えられる。

Claims (7)

  1. 式(I)
    Figure 0006094909
    で表される化合物を20質量%〜50質量%含有し、式(II)
    Figure 0006094909
    で表される化合物を5質量%〜50質量%含有し、一般式(III)
    Figure 0006094909
    (式中R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、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
    及びAはそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を表し、
    及びZ は単結合を表し、
    n及びmはそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表すが、n+mは1〜3であり、A、A、Z及び/又はZ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。)で表される化合物を1種以上含有し、前記一般式(I)、前記一般式(II)、前記一般式(III)で表される化合物の合計含有量は90質量%〜100質量%である、誘電率異方性が負の液晶組成物。
  2. 式(I)で表される化合物を25質量%以上含有する請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 一般式(III)で表される化合物として次の一般式(IIIa)及び一般式(IIIb)
    Figure 0006094909
    (式中、R1a、R2a、R1b及びR2b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、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、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
    は0、1又は2を表し、nは0、1又は2を表し、A1a及びA1b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−ジイル基を表し、n=2の場合、A1aは同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも1つは1,4−フェニレン基であり、n=1の場合A1bは1,4−フェニレン基であり、n=2の場合、A1bは同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも1つは1,4−フェニレン基であり、一般式(IIIa)及び一般式(IIIb)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から選ばれる少なくとも1種類の化合物を含有する請求項1に記載の液晶組成物。
  4. 反応性モノマーを含有する請求項1に記載の液晶組成物。
  5. 酸化防止剤を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  6. 請求項1〜4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。
  7. 請求項6に記載の液晶表示素子を用いた液晶ディスプレイ。
JP2015500273A 2013-02-15 2014-02-13 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子 Active JP6094909B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/053706 WO2014125618A1 (ja) 2013-02-15 2013-02-15 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JPPCT/JP2013/053706 2013-02-15
PCT/JP2014/053274 WO2014126129A1 (ja) 2013-02-15 2014-02-13 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2014126129A1 JPWO2014126129A1 (ja) 2017-02-02
JP6094909B2 true JP6094909B2 (ja) 2017-03-15

Family

ID=51353647

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013542279A Active JP5828906B2 (ja) 2013-02-15 2013-02-15 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP2015500273A Active JP6094909B2 (ja) 2013-02-15 2014-02-13 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013542279A Active JP5828906B2 (ja) 2013-02-15 2013-02-15 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Country Status (4)

Country Link
JP (2) JP5828906B2 (ja)
CN (1) CN105102585B (ja)
TW (1) TWI618783B (ja)
WO (2) WO2014125618A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5828906B2 (ja) * 2013-02-15 2015-12-09 Dic株式会社 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
US20180016500A1 (en) * 2015-02-25 2018-01-18 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
CN108239545B (zh) * 2016-12-23 2022-02-25 江苏和成显示科技有限公司 具有负介电各向异性的液晶组合物及其显示器件
CN111315846A (zh) * 2017-12-11 2020-06-19 Dic株式会社 液晶显示元件
CN114350380A (zh) * 2022-01-13 2022-04-15 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

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI424049B (zh) * 2006-01-17 2014-01-21 Jnc Corp 液晶組成物以及液晶顯示元件
WO2008018248A1 (fr) * 2006-08-07 2008-02-14 Chisso Corporation Composition de cristaux liquides et élément d'affichage à cristaux liquides
US7767278B2 (en) * 2007-03-20 2010-08-03 Chisso Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
US8182717B2 (en) * 2008-04-11 2012-05-22 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
JP5359016B2 (ja) * 2008-05-08 2013-12-04 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
JP2010037476A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Chisso Corp 液晶組成物および液晶表示素子
CN102112580A (zh) * 2008-08-07 2011-06-29 智索株式会社 液晶组成物以及液晶显示元件
JP5515505B2 (ja) * 2009-08-12 2014-06-11 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
DE102011009691A1 (de) * 2010-02-09 2011-08-11 Merck Patent GmbH, 64293 Flüssigkristallines Medium
DE102011008687A1 (de) * 2010-02-11 2011-08-11 Merck Patent GmbH, 64293 Flüssigkristallanzeige und Flüssigkristallines Medium
KR20140004119A (ko) * 2010-12-07 2014-01-10 메르크 파텐트 게엠베하 액정 매질 및 전기-광학 디스플레이
EP2514800B2 (de) * 2011-04-21 2018-03-07 Merck Patent GmbH Verbindungen und flüssigkristallines Medium
EP2607451B8 (de) * 2011-12-20 2019-03-27 Merck Patent GmbH Flüssigkristallines Medium
US9102869B2 (en) * 2012-02-23 2015-08-11 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
JP5828906B2 (ja) * 2013-02-15 2015-12-09 Dic株式会社 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
CN105102585A (zh) 2015-11-25
TW201446944A (zh) 2014-12-16
JP5828906B2 (ja) 2015-12-09
WO2014125618A1 (ja) 2014-08-21
TWI618783B (zh) 2018-03-21
JPWO2014126129A1 (ja) 2017-02-02
JPWO2014125618A1 (ja) 2017-02-02
WO2014126129A1 (ja) 2014-08-21
CN105102585B (zh) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5288224B1 (ja) 液晶組成物
JP5327414B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5630587B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP6094909B2 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5459451B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5574055B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5655996B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
WO2014064765A1 (ja) 液晶組成物、液晶表示素子および液晶ディスプレイ
JP5679096B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5459450B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5582263B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5598742B1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP5482960B1 (ja) 液晶組成物、液晶表示素子および液晶ディスプレイ
JP2017214589A (ja) 液晶組成物、液晶表示素子および液晶ディスプレイ
JP2014208852A (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP2015199961A (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP6255622B2 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP6361105B2 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
WO2014125616A1 (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP2015180732A (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP2015180731A (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP2015180730A (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP2015025129A (ja) 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子
JP2015044998A (ja) 液晶組成物、液晶表示素子および液晶ディスプレイ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170202

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6094909

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R154 Certificate of patent or utility model (reissue)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R154

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113