JP6638316B2 - 液晶組成物の弾性定数測定装置、及び液晶組成物の弾性定数測定方法 - Google Patents

液晶組成物の弾性定数測定装置、及び液晶組成物の弾性定数測定方法 Download PDF

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Description

本発明は、液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を測定するための弾性定数測定方法、及び前記測定方法を利用して、液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を測定するための弾性定数測定装置に関する。
液晶表示素子は、一対の基板間に液晶層が挟持され、前記液晶層に液晶組成物を備えて構成される。このような液晶表示素子は、液晶テレビ、コンピュータ用モニター、携帯電話機、情報端末機、ゲーム機等の画像表示装置において広く利用されている。
液晶表示素子の代表的な表示方式としては、例えば、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、ECB(電界効果複屈折)型等がある。また、TFT(薄膜トランジスタ)を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示素子では、液晶分子を垂直配向させるVA型があり、液晶分子を水平配向させるIPS(インプレーンスイッチング)型やその一種であるFFS(フリンジフィールドスイッチング)型等がある。
近年、スマートフォン用の液晶ディスプレイとしては、高品位で視覚特性に優れるFFS型が広く用いられている。特にn型液晶組成物を用いたFFS型の液晶ディスプレイは、p型液晶組成物を用いた場合よりも高い透過率が得られるために、積極的に開発が進められている。
しかし、n型液晶組成物は、VA型の表示方式に用いるのは一般的であるが、VA型とFFS型とでは、液晶分子の配向の方向、電界の向き、必要とされる光学特性等のどの点でも異なる。したがって、VA型で用いる液晶組成物を、単純にFFS型に転用しただけでは、今日求められるような高性能な液晶表示素子を構成することは困難であり、FFS型で用いるのに適したn型液晶組成物の開発が求められている。
一方で、目的とする表示モードにおける液晶組成物の特性を、液晶組成物に特有の弾性定数を用いてシミュレーションすることにより、液晶組成物を最適化することが検討されている。そして、このような手法を採用することで、FFS型で用いるのに適したn型液晶組成物を効率よく開発することが期待されている。液晶分子の挙動は、外部電界に応じたスプレイ(広がり)、ツイスト(ねじれ)及びベンド(曲がり)の3つのモードによって説明される。上記の弾性定数とは、これらのモードに対応したスプレイの弾性定数(以下、「K11」と称することがある)、ツイストの弾性定数(以下、「K22」と称することがある)、及びベンドの弾性定数(以下、「K33」と称することがある)のことである。そこで、液晶組成物のこれら弾性定数の測定方法が種々検討されている。
11、K22及びK33の測定方法としては、従来、散乱法、磁界法及び電界法が知られている。しかし、散乱法及び磁界法は、手順が煩雑であり、複雑な光学装置や大出力の電磁石を備えた高価な装置が必要であるなど、実用性が低いために、比較的簡便に行うことが可能な電界法が汎用されている。
電界法では、例えば、ホモジニアス(水平)配向処理を行い、2枚の基板表面で液晶分子の配向方向をずらして、ねじれ角φを付与した液晶セルを用いて、電圧を印加したときの静電容量を測定し、この測定結果から閾値電圧を求めて、特定の関係式にこの閾値電圧の値を代入することで、K22が求められる。K11及びK33は、ホモジニアス(水平)配向処理を行った液晶セルを用いて、電圧を印加したときの静電容量を測定し、この測定結果から閾値電圧を求めて、上記のものとは異なる特定の関係式にこの閾値電圧の値を代入することで求められる。このような手法としては、p型液晶組成物を対象としたものが開示されている(特許文献1参照)。
ところが、n型液晶組成物の場合、液晶分子が垂直方向に配向されているホメオトロピック配向の液晶セルでは、上記のねじれ角自体が存在しないため、そもそもねじれ角φを付与した液晶セルを準備出来ない。したがって、上記の手法では、n型液晶組成物の場合、K22を求めることができないという問題点があった。
このような問題点を解決する手法として、ホメオトロピック配向処理を施したセルギャップdが異なる2種類のセルに、キラル化合物を添加してなる誘電率が負のネマチック液晶組成物又はn型コレステリック液晶組成物を封入し、この2種類のセルについてそれぞれ電圧対静電容量特性を測定して閾値電圧Vthを求め、あらかじめ求めておいたらせんピッチP、誘電率異方性Δε及び前記閾値電圧Vthを下記式(1)に代入して2元連立方程式とし、これを解くことによって、K22及びK33を求める弾性定数の測定方法が開示されている(特許文献2参照)。
Figure 0006638316
(式中、Δε=|ε−ε|であり、εは真空の誘電率であり、εは液晶分子の長軸方向の比誘電率であり、εは液晶分子の短軸方向の比誘電率である。)
しかしながら、この測定方法では、必ずしも精度よくK22を測定できず、K22の新規の測定方法の開発が望まれていた。
米国特許第8168083号明細書 特開平8−178883号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、n型液晶組成物についてもツイストの弾性定数(K22)を精度よく測定できる液晶組成物の弾性定数測定方法、及び前記測定方法を利用してツイストの弾性定数(K22)を測定するための、液晶組成物の弾性定数測定装置を提供することを課題とする。
本発明は、ツイストの弾性定数(K22)の測定対象である液晶組成物を挟持するための、電極及び相対する2枚の基板を有するセルと、前記電極間に、任意の電圧を印加するための電圧印加手段と、前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量(C)を測定するための実測手段と、前記実測手段によって測定された静電容量(C)から閾値電圧(Vth)を測定する手段と、前記液晶組成物のらせんピッチ(P)、ベンドの弾性定数(K33)、真空の誘電率(ε)及び誘電率異方性(Δε)、並びに前記セルのセルギャップ(d)を入力することで、下記式(1)により、前記液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を決定する弾性定数決定手段と、を備えることを特徴とする液晶組成物の弾性定数測定装置を提供する。
Figure 0006638316
また、本発明は、電極及び相対する2枚の基板を有するセルにおいて、ツイストの弾性定数(K22)の測定対象である液晶組成物を挟持し、前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量(C)を測定し、前記静電容量(C)から閾値電圧(Vth)を測定し、前記閾値電圧(Vth)、前記液晶組成物のらせんピッチ(P)、ベンドの弾性定数(K33)、真空の誘電率(ε)及び誘電率異方性(Δε)、並びに前記セルのセルギャップ(d)から、下記式(1)により、前記液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を決定することを特徴とする液晶組成物の弾性定数測定方法を提供する。
Figure 0006638316
本発明によれば、n型液晶組成物についてもツイストの弾性定数(K22)を精度よく測定できる液晶組成物の弾性定数測定方法、及び前記測定方法を利用してツイストの弾性定数(K22)を測定するための、液晶組成物の弾性定数測定装置が提供される。
本発明で使用されるセルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。 本発明の弾性定数測定装置の一実施形態を示す概略図である。 液晶表示素子で使用されるセルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。 液晶表示素子で使用されるセルの他の実施形態の要部を模式的に示す断面図である。 実施例1におけるd/Pと閾値電圧(Vth)の測定結果をプロットしたグラフである。
<<液晶組成物の弾性定数測定方法>>
本発明の液晶組成物の弾性定数測定方法は、電極及び相対する2枚の基板を有するセルにおいて、ツイストの弾性定数(K22)の測定対象である液晶組成物を挟持し、前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量(C)を測定し、前記静電容量(C)から閾値電圧(Vth)を測定し、前記閾値電圧(Vth)、前記液晶組成物のらせんピッチ(P)、ベンドの弾性定数(K33)、真空の誘電率(ε)及び誘電率異方性(Δε)、並びに前記セルのセルギャップ(d)から、下記式(1)により、前記液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を決定することを特徴とする。
Figure 0006638316
本発明の液晶組成物の弾性定数測定方法は、n型液晶組成物に対して適用するのに特に好適なものである。以下、前記測定方法の説明で記載している「液晶組成物」とは、特に断りのない限り、「n型液晶組成物」を意味する。
前記式(1)を用いてK22を算出する際に用いる前記セルは、電極及び相対する2枚(一対)の基板を有し、(前記電極間に)液晶組成物を挟持できるようになっており、前記電極間に電圧を印加可能となっているものである。
このような前記セル、すなわち、本発明の弾性定数測定方法を適用するのに特に好適なセルとしては、VA型の液晶表示素子で使用されるセルが挙げられる。
前記セルの2枚の基板には、ガラス又はプラスチック等の柔軟性を有する透明な絶縁性材料からなるものを用いることができ、一方は、シリコン等の不透明な絶縁性材料からなるものであってもよい。透明電極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られる。
前記基板は、透明電極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、基板の間隔を調節してもよい。このときは、得られる調光層(液晶組成物を含む液晶層)の厚さが1〜100μmとなるように調節するのが好ましく、1.5〜10μmとなるように調節するのがより好ましく、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)とセルギャップ(d)との積を調節することが好ましい。また、2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節することもできる。さらに、視野角を広げるための位相差フィルムも使用できる。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前記基板にスクリーン印刷し、前記基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
図1は、本発明で使用されるセルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。
ここに示すセル2Cは、第1基板23及び第2基板24の一対の基板を備える。第1基板23の第2基板24に対向(相対)する面には、第2基板24に向かって第1電極231及び第1配向膜232がこの順に積層されている。また、第2基板24の第1基板23に対向(相対)する面には、第1基板23に向かって第2電極241及び第2配向膜242がこの順に積層されている。セル2Cは、第1基板23と第2基板24との間に、液晶組成物を挟持できるようになっている。そして、第1配向膜232及び第2配向膜242は、この挟持された液晶組成物の配向状態を制御する。
図1中、符号dは、セル2Cにおけるセルギャップを表す。
セル2Cは、VA型の液晶表示素子で使用されるセルであり、本発明の弾性定数測定方法では、このようなセルが好適に使用できる。
なお、図1で示すセルは、本発明において使用できるセルの一部の例に過ぎず、本発明において使用できるセルはこれらに限定されない。例えば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、これらセルに種々の変更を加えたものも、本発明においては使用可能である。
前記式(1)中のパラメータのうち、閾値電圧(Vth)は、以下の方法により測定できる。
すなわち、前記セルを用い、その中に測定対象の液晶組成物を封入して、電極間に液晶組成物を挟持し、電極間に任意の電圧を印加した状態で、液晶組成物が充填された前記セルの静電容量(C)を測定する。このとき、印加する電圧を変化させて、そのときの静電容量(C)をそれぞれ測定することで、電圧と静電容量(C)との関係を確認できるが、電圧を大きくしていく過程で、ほぼ又は完全に一定であった静電容量(C)が急激に大きくなるタイミングがある。このタイミングの電圧が閾値電圧(Vth)となる。閾値電圧(Vth)の測定方法は以上のとおりである。
前記式(1)中のパラメータのうち、誘電率異方性(Δε)は、公知の方法で測定できる。すなわち、垂直配向処理されたセルに測定対象の液晶組成物を封入して、液晶分子の長軸方向の比誘電率εを測定し、水平配向処理されたセルに測定対象の液晶組成物を封入して、液晶分子の短軸方向の比誘電率εを測定し、これら測定値の差により、誘電率異方性(Δε)を求めることができる(Δε=|ε−ε|)。前記式(1)中のパラメータのうち、εは真空の誘電率を示している。
前記式(1)中のパラメータのうち、K33は、Pを無限大(∞)、すなわち、測定対象である液晶組成物としてキラル化合物を含有しないものを用意し、この液晶組成物について、前記式(1)を適用して求めればよい。このときのK33を求める液晶組成物としては、キラル化合物を含有しない点以外は、K22の測定対象である液晶組成物と同じ組成のものを用いればよい。Pが無限大の場合、前記式(1)は、d/Pが0となるため、Vth=π(K33/|ε・Δε|)1/2と表される。そして、Vth及びΔεは、いずれも上記のように実験的に算出できるため、その値を前記式(1)の近似式に代入することで、K33が求められる。
このように、本発明の弾性定数測定方法でのK33を求める方法は、「特開平8−178883号公報」(特許文献2)に記載の、2元連立方程式を解いてK33を求める方法とは全く相違し、前記特許文献に記載の方法で求める場合よりも、高精度にK33を求められる。
前記式(1)中のパラメータのうち、らせんピッチ(P)及びセルギャップ(d)は、既知の値である。例えば、図1におけるdは、セルギャップ(d)の一例である。
本発明においては、前記液晶組成物の誘電率異方性(Δε)は−10〜−1であることが好ましく、−8〜−1.5であることがより好ましく、−6〜−1.8であることがさらに好ましく、−5〜−2であることが特に好ましい。前記液晶組成物の誘電率異方性(Δε)が前記下限値より小さいと、液晶組成物を駆動するための印加電圧の変化に液晶組成物が極めて鋭敏に応答することになり、階調表示が困難になる。また、前記液晶組成物の誘電率異方性(Δε)が前記上限値より大きいと、駆動電圧が上昇し、省電力化の要求に対応することができなくなる。
本発明においては、測定対象である前記液晶組成物を、特定のらせんピッチ(P)を有する様に、ツイスト配向させる必要がある。そのためには、例えば、前記液晶組成物へのキラル化合物の添加と、前記電極間への電圧の印加により、前記液晶組成物をツイスト配向させることが好ましい。キラル化合物については、後ほど詳細に説明する。
上記の手順によって、前記式(1)中のパラメータ、Vth、Δε及びK33が求まり、さらに、P及びdは既知の値であるため、前記式(1)中のパラメータで確定できていないのはK22のみとなる。したがって、これら5種類のパラメータを前記式(1)に代入することで、K22が求まる。
このように、本発明の弾性定数測定方法(K22を求める方法)は、「特開平8−178883号公報」(特許文献2)に記載の、2元連立方程式を解いてK22を求める方法とは全く相違し、前記特許文献に記載の方法で求める場合よりも、高精度にK22を求められる。
本発明においては、例えば、上述の方法で、d/Pの値が異なる条件で閾値電圧(Vth)を測定し、得られた複数の閾値電圧(Vth)の測定値と、対応する複数のd/Pの値とから、回帰計算によって、Vth及びd/Pを変数とする関数を導出できる。
このとき、d/Pの値が異なるようにするためには、d及びPのいずれか一方を変化させればよいが、実施例で後述するように、Pを一定としてdを変化させて閾値電圧(Vth)を測定した場合よりも、dを一定としてPを変化させて閾値電圧(Vth)を測定した場合の方が、関数の精度が高くなる。すなわち、dを一定としてPを変化させて導出した関数から算出される閾値電圧(Vth)は、閾値電圧(Vth)の実測値との誤差が極めて小さい。したがって、上述の方法で閾値電圧(Vth)からK33を求めた後に、目的とする液晶組成物のK22を求めるときには、このK33を求めたときとdを同じとして、Pを変化させてK22を求めることにより、高精度にK22を求められる。
なお、本発明において、「セルギャップ(d)が一定である」とは、セルギャップ(d)が互いに全く同じであるか、又はセルギャップ(d)の差が無視し得るほどに十分に小さいことを意味し、例えば、セルギャップ(d)の差が0〜1.2μmであることを意味する。
また、本発明において、「らせんピッチ(P)が一定である」とは、らせんピッチ(P)が互いに全く同じであるか、又はらせんピッチ(P)の差が無視し得るほどに十分に小さいことを意味し、例えば、らせんピッチ(P)の差が0〜0.6μmであることを意味する。
を変化させて、閾値電圧(Vth)を測定するためには、Pが異なる複数種類の液晶組成物を用いる必要がある。このようにPが異なる複数種類の液晶組成物としては、1種類又は2種類以上のキラル化合物を含有し、かつ前記キラル化合物の総含有量が互いに異なる2種類以上の液晶組成物、又は、含有するキラル化合物の前記ヘリカルツイスティングパワーが互いに異なる2種類以上の液晶組成物を用いることが好ましく、含有するキラル化合物の前記ヘリカルツイスティングパワーが互いに異なり、かつこれらキラル化合物の含有量が互いに同じである2種類以上の液晶組成物を用いることがより好ましい。このような複数種類の液晶組成物を用いることで、K22の測定精度がより向上する。なお、キラル化合物として前記ヘリカルツイスティングパワーが互いに異なるものを用いる場合には、通常、キラル化合物として異なる種類のものを用いればよい。ヘリカルツイスティングパワーについては、後ほど詳細に説明する。
本発明においては、前記セルのセルギャップ(d)を好ましくは3〜200μm、より好ましくは3〜150μm、さらに好ましくは3.1〜120μm、さらに好ましくは3.2〜100μm、さらに好ましくは3.3〜90μm、さらに好ましくは3.4〜80μm、さらに好ましくは3.5〜70μmとして、K22及びK33を測定する。セルギャップ(d)を前記下限値以上とすることで、一対の基板間で挟持されている液晶分子のうち、基板からの距離が遠いものの比率がより高くなり、配向処理された基板の影響を受けて、基板表面に対して垂直な方向に配向させようとする力を強く受ける液晶分子の比率がより低くなって、例えば、閾値電圧(Vth)をより高精度で測定できるなど、K22の測定精度がより向上する。また、セルギャップ(d)を前記上限値以下とすることで、セルギャップ(d)を規定している前記基板のすべての領域において、セルギャップ(d)のばらつきを抑制する効果が高くなることにより、前記セルのセルギャップ(d)の均一性がより高くなる。
なお、本発明において「セルギャップ(d)」とは、後述する方法で求められたものである。
前記セルにおいて、セルギャップ(d)の大きさは、所望の値に調節可能とされていることが好ましい。このようなセルを用いて、セルギャップ(d)を目的とする大きさに調節して測定を行うことで、複数種類のセルを用意する必要がなくなる。また、K22、K33等の弾性定数の測定や、それに必要なVth等の他のパラメータの測定を、セルを交換することなく連続的に行うことができ、本発明の弾性定数測定方法を簡略化できる。
セルギャップ(d)の大きさが調節可能とされている前記セルとしては、例えば、前記一対(2枚)の基板のうち、一方の基板のみが、セルギャップ(d)の大きさを変えられるように調節可能とされていてもよいし、両方の基板がともに、セルギャップ(d)の大きさを変えられるように調節可能とされていてもよい。
セルギャップ(d)の大きさを変えられるように、基板を調節する方法としては、例えば、一対の基板のいずれか一方又は両方について、これら基板の表面に対して直交する方向における、セル中での配置位置を変える方法等が挙げられ、一の方法を単独で適用してもよいし、二以上の方法を併用してもよい。
セル中での基板の配置位置を変えるためには、例えば、セルとして、ピエゾ素子等を備えたアクチュエータが基板に設けられたものを用い、このアクチュエータを駆動することで、セル中において基板を移動させればよい。
セルギャップ(d)を求める方法は、特に限定されないが、簡便かつ高精度に求められる点から、以下に示すように、液晶組成物が充填された前記セルを空気中に置いたときの前記セルの静電容量(C)を測定することにより求める方法、液晶組成物が充填された前記セルに光を入射させたときに発生する干渉光を観測することにより前記セルギャップ(d)を求める方法等が挙げられる。
静電容量(C)を測定することによりセルギャップ(d)を求める方法は、以下のとおりである。
静電容量(C)は、液晶組成物が充填された前記セルを空気中に置いたときに、閾値電圧よりも十分に低い電圧を印加した場合の前記セルの静電容量である。ここで、「閾値電圧よりも十分に低い電圧」とは、例えば、閾値電圧に0.1を乗じた電圧(V)以上、閾値電圧に0.9を乗じた電圧(V)以下、程度の電圧である。周知のように、セルギャップ(d)は、静電容量(C)、前記セル中の液晶組成物の比誘電率(ε)、真空の誘電率(ε)、及び前記セルの電極面積(S)との間に、下記式で表される関係を有する。ここで、ε、ε及びSは既知であるため、Cを測定することにより、セルギャップ(d)が求められる。
=ε・ε・S/d
一方、前記干渉光を観測することにより前記セルギャップ(d)を求める方法としては、「T.J.Scheffer et.al.,J.Appl.Phys.vol48, p1783(1977)」、及び「F.Nakano,et.al.,JPN.J.Appl.Phys.vol.19,p2013(1980)」に記載の方法に準拠して、He−Neレーザー光を用いる回転結晶法で測定する場合と同様の方法が挙げられる。
<キラル化合物>
前記キラル化合物は、公知のものでよく、例えば、不斉原子を有する化合物、軸不斉を有する化合物、面不斉を有する化合物、及びアトロプ異性体のいずれでもよいが、不斉原子を有する化合物又は軸不斉を有する化合物が好ましい。不斉原子を有する化合物において、不斉原子は不斉炭素原子であると、立体反転が起こりにくく好ましいが、ヘテロ原子が不斉原子となっていてもよい。不斉原子は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていてもよい。螺旋誘起力が強いことを特に要求される場合には、軸不斉を有する化合物が好ましい。
また、前記キラル化合物は重合性基を有するものでも、重合性基を有しないものでもよい。
前記キラル化合物は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
不斉原子を有する化合物としては、側鎖部分に不斉炭素を有する化合物、環構造部分に不斉炭素を有する化合物及びその両方を満たす化合物が挙げられる。具体的には下記一般式(Ch−I)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006638316
一般式(Ch−I)中、R100及びR101は互いに独立して、水素原子、シアノ基、NO、ハロゲン、OCN、SCN、SF、炭素原子数1〜30個のキラル又はアキラルなアルキル基、重合性基又は環構造を含むキラルな基を表すが、該アルキル基中の1個又は2個以上の隣接していないCH基は互いに独立して、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−又はC≡C−により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互いに独立して、ハロゲン又はシアノ基によって置換されていてもよく、該アルキル基は直鎖状であっても、分岐していても又は環構造を含んでいてもよい。
CH基が置換されているキラルなアルキル基としては、以下の式(Ra)〜(Rk)が好ましい。
Figure 0006638316
Figure 0006638316
式中、R及びRは、各々独立に炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、又は水素原子を表し、該アルキル基の1つ又は2つ以上の−CH−基は酸素原子又は硫黄原子が相互に直接結合しないものとして−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−O−SO−、−SO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の1つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはシアノ基で置き換えられていてもよく、重合性基を有していてもよい。重合性基としては、下記の式(R−1)〜(R−15)で表される構造が好ましい。
Figure 0006638316
また、X及びXは、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、シアノ基、フェニル基(該フェニル基の1つ又は2つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、メチル基、メトキシ基、−CF、−OCFで置換されていてもよい。)、メチル基、メトキシ基、−CF、又は−OCFであることが好ましい。ただし、一般式(Rc)及び(Rh)において、アステリスク*を付した位置が不斉原子となるためには、XはXと異なる基が選択される。
また、nは0〜20の整数であり、nは0又は1であり、
一般式(Rd)及び(Ri)におけるRは、水素原子又はメチル基が好ましく、
一般式(Re)及び(Rj)におけるQは、メチレン基、イソプロピリデン基、シクロヘキシリデン基などの二価の炭化水素基が挙げられ、
一般式(Rk)におけるkは、0〜5の整数であり、
より好ましくは、R=C、C13、C17などの炭素原子数4〜8の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。また、Xとしては、F、CF、CHが好ましい。
中でも特に、CH基が置換されているキラルなアルキル基としては、
Figure 0006638316
(式中、oは0又は1であり、nは2〜12、好ましくは3〜8、より好ましくは4、5又は6の整数であり、アステリスク*は、キラルな炭素原子を表す。)が好ましい。
一般式(Ch−I)中、Z100及びZ101は互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−又は単結合を表し、−CO−N(R)−又は−N(R)−CO−におけるRは水素原子又は炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基を表すが、−CFO−、−OCF−、−CFCF−、−CF=CF−、−COO−、−OCO−、−CH−CH−、−C≡C−又は単結合であるのが好ましい。
一般式(Ch−I)中、A100及びA101は互いに独立して、
(a) トランス−1,4−シクロへキシレン基(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−は互いに独立して−O−又は−S−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=は窒素原子に置き換えられてもよい。)及び
(c) 1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、インダン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基及び1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これら(c)群の基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は互いに独立して−O−又は−S−に置き換えられてもよく、これら(c)群の基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は窒素原子に置き換えられてもよい。)からなる群より選ばれる基を表すが、これらの全ての基は、非置換であるか、ハロゲン、シアノ基、NO又は、1個若しくは2個以上の水素原子がF若しくはClにより置換されていてもよい炭素原子数1〜7個のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基若しくはアルコキシカルボニル基で一置換若しくは多置換されていてもよい。
100及びA101は、1,4−フェニレン又はトランス−1,4−シクロヘキシレンが好ましいが、これらの環が、非置換であるか、あるいは1〜4位において、F、Cl、CNあるいは、1〜4個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル又はアルコキシカルボニルで置換されているのが好ましい。
一般式(Ch−I)中、n11は0又は1を表し、n11が0のとき、m12は0であり、かつm11は0、1、2、3、4又は5であり、n11が1のとき、m11とm12は各々独立に0、1、2、3、4又は5であり、n11が0のとき、R100及びR101の少なくとも1つは、キラルなアルキル基、重合性基又は環構造を含むキラルな基である。
11及びm12が0のとき、m11は1、2又は3であるのが好ましく、n11が1のとき、m11及びm12は各々独立に1、2又は3であるのが好ましい。
一般式(Ch−I)中、Dは、不斉炭素原子及び/又は軸不斉を有する2価の有機基を表す。Dは、軸不斉を有さず、1個又は2個以上の不斉炭素原子を有していてもよいし、不斉炭素原子を有さず、1又は2以上の軸不斉を有していてもよいし、1個又は2個以上の不斉炭素原子と、1又は2以上の軸不斉と、をともにを有していてもよい。
Dは、下記式(D1)〜(D3)
Figure 0006638316
(式中、ベンゼン環の任意の1個又は2個以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、炭素原子数1〜20のアルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよく、該アルキル基又はアルコキシ基の水素原子は任意にフッ素原子に置換されていてもよく、また該アルキル基又はアルコキシ基中のメチレン基は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−又はC≡C−により、酸素原子又は硫黄原子が互いに直接結合しないように置換されていてもよい。)で表される。)で表される基であることが好ましい。
一般式(Ch−I)における部分構造、−(A100−Z100)m11−(D)n11−(Z101−A101)m12−においてn11が0である場合には、該部分構造は以下の構造が好ましい。
Figure 0006638316
Figure 0006638316
(但し、これらの式においてベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、メチル基、メトキシ基、−CF、−OCFで置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよく、これらの置換基及び窒素原子の導入は結晶性の低下及び誘電率異方性の向きや大きさを制御するのに好ましい。Zの定義は式(Ch−I)におけるZ100及びZ101と同じである。)が挙げられる。信頼性の面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環よりもベンゼン環やシクロヘキサン環の方が好ましい。誘電率異方性を大きくするという面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環を有する化合物を使うことがよいが、その場合には化合物が有する分極性が比較的大きく、結晶性を低下させ液晶性を安定化するために好ましく、ベンゼン環やシクロヘキサン環等の炭化水素環である場合には、化合物が有する分極性が低い。このため、キラル化合物の分極性に応じて、適切な含有量を選択することが好ましい。
11及びm12が0のとき、一般式(Ch−I)で表される化合物の好ましい形態は、以下のとおりである。
Figure 0006638316
Figure 0006638316
Figure 0006638316
Figure 0006638316
Figure 0006638316
式中、R100、R101及びZ100は、一般式(Ch−I)におけるR100、R101及びZ100と同じ意味を表し、R100及びR101の少なくとも一つはキラルな基を表し、L100〜L105は各々独立に水素原子又はフッ素原子を表す。
中でも、一般式(Ch−I)で表される化合物は、下記式で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
11が1を表すとき、一般式(Ch−I)で表される化合物は環構造部分に不斉炭素を有する構造となるが、キラルな構造Dは式(D2)が好ましい。
Dが式(D2)を表す場合の一般式(Ch−I)で表される化合物は、具体的には以下の式(2D−1)〜(2D−8)
Figure 0006638316
Figure 0006638316
(式中、Rは各々独立して、炭素原子数3〜10のアルキルであり、このアルキル中の環に隣接する−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH−は、−CH=CH−で置き換えられてもよい。)で表される化合物が好ましい。
軸不斉化合物としては、下記一般式(IV−d4)、(IV−d5)、(IV−c1)及び(IV−c2)で表される化合物が好ましい。ここで軸不斉の軸は、一般式(IV−d4)、(IV−d5)、(IV−c2)の場合、2つのナフタレン環のα位を結ぶ結合であり、一般式(IV−c1)の場合、2つのベンゼン環を結ぶ単結合である。
Figure 0006638316
Figure 0006638316
一般式(IV−d4)及び(IV−d5)中、R71及びR72は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ(CN)基、イソシアネート(NCO)基、イソチオシナネート(NCS)基又は炭素原子数1〜20のアルキル基を表すが、このアルキル基中の任意の1つ又は2つ以上の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、又は−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の任意の水素はハロゲン原子で置き換えられてもよい。
一般式(IV−d4)及び(IV−d5)中、A71及びA72は各々独立に、芳香族性あるいは非芳香族性の3、6ないし8員環、又は、炭素原子数9以上の縮合環を表すが、これらの環の任意の水素原子がハロゲン原子、炭素原子数1〜3のアルキル基又はハロアルキル基で置き換えられてもよく、環の1つ又は2つ以上の−CH−は−O−、−S−、又は−NH−で置き換えられてもよく、環の1つ又は2つ以上の−CH=は−N=で置き換えられてもよい。
一般式(IV−d4)及び(IV−d5)中、Z71及びZ72は各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜8のアルキレン基を表すが、任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−N(O)=N−、−N=N(O)−、−CH=CH−、−CF=CF−、又は−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素原子はハロゲン原子で置き換えられてもよい。
一般式(IV−d4)及び(IV−d5)中、X71及びX72は各々独立に単結合、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、又は−CHCH−を表す。
一般式(IV−d4)及び(IV−d5)中、m71及びm72は各々独立に1〜4の整数を表す。ただし、一般式(IV−d5)におけるm71及びm72のいずれか一方は0でもよい。
は、水素原子、ハロゲン原子、又はX71−(A71−Z71)−R71と同じ意味を表す。
一般式(IV−c1)及び(IV−c2)中、X61とY61、X62とY62は、それぞれ、いずれか少なくとも一方が存在し、X61、X62、Y61、Y62は、各々独立にCH、C=O、O、N、S、P、B、Siのいずれかを表す。また、N、P、B、Siである場合は、所要の原子価を満足するように、アルキル基、アルコキシ基、アシル基等の置換基と結合されていてもよい。
一般式(IV−c1)及び(IV−c2)中、E61及びE62は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アリル基、ベンジル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルエーテル基、アルキルエステル基、アルキルケトン基、複素環基又はこれらの誘導体のいずれかを表す。
また、一般式(IV−c1)及び(IV−c2)中、
61及びR62は、各々独立に、アルキル基、アルコキシル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基を表す。
一般式(IV−c1)中、 R63、R64、R65、R66、R67及びR68は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、又はジアルキルアミノ基を示し、R63、R64及びR65のうちの2つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖、又は置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよく、R66、R67及びR68のうちの2つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖、又は置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよい。ただし、R65とR66が共に水素原子の場合は除く。
らせん誘起力が強いことを特に要求される場合には、一般式(IV−d4)及び(IV−d5)で表される化合物が特に好ましい。
前記液晶組成物のらせんピッチ(P)は、前記液晶組成物中のキラル化合物の濃度が高くなると小さくなるが、前記液晶組成物中のキラル化合物の濃度が低い場合には、キラル化合物の濃度(c(質量%))とらせんピッチ(P(μm))の積は一定となることが知られており、その逆数を用いて、下記式(4)で表されるヘリカルツイスティングパワー(HTP(μm−1))が定義されている。ヘリカルツイスティングパワー(HTP)は、キラル化合物の液晶組成物をツイスト配向させる能力(らせん誘起力)の大きさを示す。
HTP=1/(P×0.01c) ・・・(4)
本発明においては、前記キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー(HTP)は、1.0〜100.0μm−1であることが好ましく、2.0〜70.0μm−1であることがより好ましく、3.0〜20.0μm−1であることが特に好ましい。
キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー(HTP)が前記下限値以上であることで、液晶組成物は、キラル化合物の含有量によって物性値が影響を受けることなく、十分なツイスト配向能が得られる。また、キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー(HTP)が前記上限値以下であることで、液晶組成物は、キラル化合物の含有量が少なくても、十分なツイスト配向能が得られる。
通常、測定対象である前記液晶組成物の前記キラル化合物の含有量が多いほど、閾値電圧(Vth)は小さくなる。このような効果も考慮し、測定対象である前記液晶組成物の前記キラル化合物の含有量は、例えば、好ましくは0.0001質量%以上、より好ましくは0.0005質量%以上、さらに好ましくは0.001質量%以上、さらに好ましくは0.0025質量%以上、さらに好ましくは0.005質量%以上、さらに好ましくは0.0075質量%以上、さらに好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.025質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.075質量%以上である。また、測定対象である前記液晶組成物の前記キラル化合物の含有量は、例えば、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7.5質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3.5質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下、さらに好ましくは0.8質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以下、さらに好ましくは0.4質量%以下である。
<液晶組成物>
本発明におけるK22の測定対象の液晶組成物は、n型液晶組成物であることが好ましい。
以下、本発明において好ましいn型液晶組成物について、詳細に説明する。
なお、本明細書中、液晶組成物に関する説明での単なる「%」との記載は、特に断りのない限り「質量%」を意味する。
n型液晶組成物は、一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)で表される化合物からなる群より選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。これら化合物は誘電的に負の化合物(Δεの符号が負で、その絶対値が2より大きい。)に該当する。
Figure 0006638316
(式中、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個又は非隣接の2個以上の−CH−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、
N11、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−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−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よい。)
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よく、
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
N21は水素原子又はフッ素原子を表し、
N31は−CH−又は酸素原子を表し、
N11、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。)
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)で表される化合物は、Δεが負でその絶対値が3よりも大きな化合物であることが好ましい。
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)中、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、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基が好ましく、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のアルケニル基又は炭素原子数2〜5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜3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。
また、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基及び炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、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。(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
Figure 0006638316
N11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32はそれぞれ独立してΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン−1,4−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
Figure 0006638316
トランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基を表すことがより好ましい。
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して−CHO−、−CFO−、−CHCH−、−CFCF−又は単結合を表すことが好ましく、−CHO−、−CHCH−又は単結合が更に好ましく、−CHO−又は単結合が特に好ましい。
N21はフッ素原子が好ましい。
N31は酸素原子が好ましい。
N11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は1又は2が好ましく、nN11が1でありnN12が0である組み合わせ、nN11が2でありnN12が0である組み合わせ、nN11が1でありnN12が1である組み合わせ、nN11が2でありnN12が1である組み合わせ、nN21が1でありnN22が0である組み合わせ、nN21が2でありnN22が0である組み合わせ、nN31が1でありnN32が0である組み合わせ、nN31が2でありnN32が0である組み合わせ、が好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
前記液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。さらに、前記液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性のよい組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高く上限値が高いことが好ましい。
一般式(N−1)で表される化合物は、一般式(N−1−1)〜(N−1−21)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(N−1−1)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN111及びRN112はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N111は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、プロピル基又はペンチル基が好ましい。RN112は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、50%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
さらに、一般式(N−1−1)で表される化合物は、式(N−1−1.1)から式(N−1−1.14)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−1.1)〜(N−1−1.4)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−1.1)及び式(N−1−1.3)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
式(N−1−1.1)〜(N−1−1.4)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、前記液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、50%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(N−1−2)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN121及びRN122はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N121は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基又はペンチル基が好ましい。RN122は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基が好ましい。
一般式(N−1−2)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、37%であり、40%であり、42%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、50%であり、48%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%である。
さらに、一般式(N−1−2)で表される化合物は、式(N−1−2.1)から式(N−1−2.13)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−2.3)から式(N−1−2.7)、式(N−1−2.10)、式(N−1−2.11)及び式(N−1−2.13)で表される化合物であることが好ましく、Δεの改良を重視する場合には式(N−1−2.3)から式(N−1−2.7)で表される化合物が好ましく、TNIの改良を重視する場合には式(N−1−2.10)、式(N−1−2.11)及び式(N−1−2.13)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
式(N−1−2.1)から式(N−1−2.13)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、前記液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、50%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(N−1−3)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN131及びRN132はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N131は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN132は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−3)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
さらに、一般式(N−1−3)で表される化合物は、式(N−1−3.1)から式(N−1−3.11)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−3.1)〜(N−1−3.7)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−3.1)、式(N−1−3.2)、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)及び式(N−1−3.6)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
式(N−1−3.1)〜式(N−1−3.4)及び式(N−1−3.6)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、式(N−1−3.1)及び式(N−1−3.2)の組み合わせ、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)及び式(N−1−3.6)から選ばれる2種類又は3種類の組み合わせが好ましい。前記液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−4)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN141及びRN142はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N141及びRN142はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基、エトキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、11%であり、10%であり、8%である。
さらに、一般式(N−1−4)で表される化合物は、式(N−1−4.1)から式(N−1−4.14)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−4.1)〜(N−1−4.4)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−4.1)及び式(N−1−4.2)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
式(N−1−4.1)〜(N−1−4.4)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、前記液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、11%であり、10%であり、8%である。
一般式(N−1−5)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN151及びRN152はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N151及びRN152はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましくエチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−5)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
さらに、一般式(N−1−5)で表される化合物は、式(N−1−5.1)から式(N−1−5.6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−3.2及び式(N−1−3.4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
式(N−1−3.2及び式(N−1−3.4)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、前記液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−10)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1101及びRN1102はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1101は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1102は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−10)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−10)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
さらに、一般式(N−1−10)で表される化合物は、式(N−1−10.1)から式(N−1−10.11)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−10.1)〜(N−1−10.5)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−10.1)及び式(N−1−10.2)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
式(N−1−10.1)及び式(N−1−10.2)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、前記液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−11)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1111及びRN1112はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1111は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1112は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−11)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−11)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
さらに、一般式(N−1−11)で表される化合物は、式(N−1−11.1)から式(N−1−11.15)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−11.1)〜(N−1−11.15)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−11.2及び式(N−1−11.4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
式(N−1−11.2及び式(N−1−11.4)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、前記液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−12)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1121及びRN1122はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1121は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1122は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−12)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−12)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−13)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1131及びRN1132はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1131は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1132は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−13)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−13)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−14)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1141及びRN1142はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1141は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1142は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−14)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−14)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−15)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1151及びRN1152はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1151は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1152は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−15)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−15)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−16)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1161及びRN1162はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1161は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1162は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−16)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−16)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−17)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1171及びRN1172はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1171は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1172は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−17)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−17)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−18)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1181及びRN1182はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
N1181は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1182は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−18)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(N−1−18)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−20)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1201及びRN1202はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
一般式(N−1−21)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN1211及びRN1212はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
一般式(N−2)で表される化合物は一般式(N−2−1)〜(N−2−3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(N−2−1)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN211及びRN212はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
一般式(N−2−2)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN221及びRN222はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
一般式(N−2−3)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN231及びRN232はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
一般式(N−3)で表される化合物は一般式(N−3−1)〜(N−3−2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(N−3−1)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN311及びRN312はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
一般式(N−3−2)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RN321及びRN322はそれぞれ独立して、一般式(N)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
一般式(ii)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。
Figure 0006638316
(式中、Rii1、Rii2、Zii1及びXii1は、それぞれ独立して一般式(ii)におけるRii1、Rii2、Zii1及びXii1と同じ意味を表し、Aii1c及びAii1dはそれぞれ独立して1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基を表すが、1,4−シクロへキシレン基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−又は−S−に置き換えられてもよく、1,4−フェニレン基中に存在する1個の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、Zii1c及びZii1dはそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−CHCH−又は−CFCF−を表す。)
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、−OCH−、−CHO−又は−CHCHを表すことが好ましい。
一般式(ii−1C)で表される化合物は、下記一般式(ii−1C−1)〜一般式(ii−1C−4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
(式中、Rii1及びRii2は、それぞれ独立して一般式(ii)におけるRii1及びRii2と同じ意味を表す。)
一般式(iii)で表される化合物は、一般式(iii−1A)、一般式(iii−1B)又は一般式(iii−1C)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
(式中、Riii1、Riii2及びZiii1は、それぞれ独立して一般式(iii)におけるRiii1、Riii2及びZiii1と同じ意味を表し、Aiii1c及びAiii1dはそれぞれ独立して1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基を表すが、1,4−シクロへキシレン基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−又は−S−に置き換えられてもよく、1,4−フェニレン基中に存在する1個の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、Ziii1c及びZiii1dはそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−CHCH−又は−CFCF−を表す。)
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、−OCH−、−CHO−又は−CHCHを表すことが好ましい。
一般式(iii−1C)で表される化合物は、下記一般式(iii−1C−1)〜一般式(iii−1C−3)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
(式中、Riii1及びRiii2は、それぞれ独立して一般式(iii)におけるRiii1及びRiii2と同じ意味を表す。)
前記液晶組成物において、一般式(i)〜(iii)で表される化合物を2種類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種類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種類以上含有してもよい。
前記液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましく、一般式(i−1A)、一般式(i−1B)又は一般式(i−1C)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましく、2種類から10種類含有することがより好ましい。
更に詳述すると、一般式(i−1A)、一般式(i−1B)及び一般式(i−1C)は一般式(i−1A−1)、一般式(i−1B−1)及び一般式(i−1C−1)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましく、一般式(i−1A−1)で表される化合物及び一般式(i−1B−1)で表される化合物の組み合わせであることがより好ましい。
一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)で表される化合物の含有量の総量は10から90質量%であることが好ましく、20から80質量%が更に好ましく、20から70質量%が更に好ましく、20から60質量%が更に好ましく、20から55質量%が更に好ましく、25から55質量%が更に好ましく、30から55質量%が特に好ましい。
より具体的には、一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)で表される化合物の含有量の総量は、組成物中に下限値として、1質量%(以下組成物中の%は質量%を表す。)以上含有することが好ましく、5%以上含有することが好ましく、10%以上含有することが好ましく、13%以上含有することが好ましく、15%以上含有することが好ましく、18%以上含有することが好ましく、20%以上含有することが好ましく、23%以上含有することが好ましく、25%以上含有することが好ましく、28%以上含有することが好ましく、30%以上含有することが好ましく、33%以上含有することが好ましく、35%以上含有することが好ましく、38%以上含有することが好ましく、40%以上含有することが好ましい。また、上限値として、95%以下含有することが好ましく、90%以下含有することが好ましく、88%以下含有することが好ましく、85%以下含有することが好ましく、83%以下含有することが好ましく、80%以下含有することが好ましく、78%以下含有することが好ましく、75%以下含有することが好ましく、73%以下含有することが好ましく、70%以下含有することが好ましく、68%以下含有することが好ましく、65%以下含有することが好ましく、63%以下含有することが好ましく、60%以下含有することが好ましく、55%以下含有することが好ましく、50%以下含有することが好ましく、40%以下含有することが好ましい。
前記液晶組成物は、一般式(L)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。一般式(L)で表される化合物は誘電的にほぼ中性の化合物(Δεの値が−2〜2)に該当する。
Figure 0006638316
(式中、RL1及びRL2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個又は非隣接の2個以上の−CH−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、
L1は0、1、2又は3を表し、
L1、AL2及びAL3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−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−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よい。)
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よく、
L1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
L1が2又は3であってAL2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く、nL1が2又は3であってZL3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が、一般式(i)、一般式(ii)、一般式(N−1)、一般式(N−2)及び一般式(N−3)で表される化合物を除く。)
一般式(L)で表される化合物は単独で用いてもよいが、組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの所望の性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類であり、8種類であり、9種類であり、10種類以上である。
前記液晶組成物において、一般式(L)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%である。
前記液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。さらに、前記液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性のよい組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を低く上限値が低いことが好ましい。
信頼性を重視する場合にはRL1及びRL2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。
L1及びRL2は、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基及び炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、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。(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
Figure 0006638316
L1は応答速度を重視する場合には0が好ましく、ネマチック相の上限温度を改善するためには2又は3が好ましく、これらのバランスをとるためには1が好ましい。また、組成物として求められる特性を満たすためには異なる値の化合物を組み合わせることが好ましい。
L1、AL2及びAL3はΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、それぞれ独立してトランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン−1,4−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
Figure 0006638316
トランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基を表すことがより好ましい。
L1及びZL2は応答速度を重視する場合には単結合であることが好ましい。
一般式(L)で表される化合物は、分子内に存在するハロゲン原子の数が0又は1個であることが好ましい。
一般式(L)で表される化合物は一般式(L−1)〜(L−7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RL11及びRL12はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
L11及びRL12は、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
好ましい含有量の下限値は、前記液晶組成物の総量に対して、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、30%であり、35%であり、40%であり、45%であり、50%であり、55%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、95%であり、90%であり、85%であり、80%であり、75%であり、70%であり、65%であり、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%である。
前記液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。さらに、前記液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性のよい組成物が必要な場合は上記の下限値が中庸で上限値が中庸であることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−1)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
(式中RL12は一般式(L−1)における意味と同じ意味を表す。)
一般式(L−1−1)で表される化合物は、式(L−1−1.1)から式(L−1−1.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−1.2)又は式(L−1−1.3)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L−1−1.3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−1.3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
(式中RL12は一般式(L−1)における意味と同じ意味を表す。)
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、42%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%である。
さらに、一般式(L−1−2)で表される化合物は、式(L−1−2.1)から式(L−1−2.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−2.2)から式(L−1−2.4)で表される化合物であることが好ましい。特に、式(L−1−2.2)で表される化合物は前記液晶組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(L−1−2.3)又は式(L−1−2.4)で表される化合物を用いることが好ましい。式(L−1−2.3)及び式(L−1−2.4)で表される化合物の含有量は、低温での溶解度をよくするために30%以上にすることは好ましくない。
Figure 0006638316
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−2.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、10%であり、15%であり、18%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、38%であり、40%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、32%であり、30%であり、27%であり、25%であり、22%である。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−1.3)で表される化合物及び式(L−1−2.2)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%であり、40%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、32%であり、30%であり、27%であり、25%であり、22%である。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
(式中RL13及びRL14はそれぞれ独立して炭素原子数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。)
L13及びRL14は、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、40%であり、37%であり、35%であり、33%であり、30%であり、27%であり、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
さらに、一般式(L−1−3)で表される化合物は、式(L−1−3.1)から式(L−1−3.12)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)又は式(L−1−3.4)で表される化合物であることが好ましい。特に、式(L−1−3.1)で表される化合物は前記液晶組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)、式(L−1−3.11)及び式(L−1−3.12)で表される化合物を用いることが好ましい。式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)、式(L−1−3.11)及び式(L−1−3.12)で表される化合物の合計の含有量は、低温での溶解度をよくするために20%以上にすることは好ましくない。
Figure 0006638316
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−3.1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%である。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−4)及び/又は(L−1−5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
(式中RL15及びRL16はそれぞれ独立して炭素原子数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。)
L15及びRL16は、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
さらに、一般式(L−1−4)及び(L−1−5)で表される化合物は、式(L−1−4.1)から式(L−1−5.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−4.2)又は式(L−1−5.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−1−4.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%である。
式(L−1−1.3)、式(L−1−2.2)、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)、式(L−1−3.11)及び式(L−1−3.12)で表される化合物から選ばれる2種類以上の化合物を組み合わせることが好ましく、式(L−1−1.3)、式(L−1−2.2)、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)及び式(L−1−4.2)で表される化合物から選ばれる2種類以上の化合物を組み合わせることが好ましく、これら化合物の合計の含有量の好ましい含有量の下限値は、前記液晶組成物の総量に対して、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、80%であり、70%であり、60%であり、50%であり、45%であり、40%であり、37%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%である。組成物の信頼性を重視する場合には、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)及び式(L−1−3.4))で表される化合物から選ばれる2種類以上の化合物を組み合わせることが好ましく、組成物の応答速度を重視する場合には、式(L−1−1.3)、式(L−1−2.2)で表される化合物から選ばれる2種類以上の化合物を組み合わせることが好ましい。
一般式(L−2)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RL21及びRL22はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
L21は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、RL22は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、反対に、応答速度を重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
さらに、一般式(L−2)で表される化合物は、式(L−2.1)から式(L−2.6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−2.1)、式(L−2.3)、式(L−2.4)及び式(L−2.6)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
一般式(L−3)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RL31及びRL32はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
L31及びRL32はそれぞれ独立して炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L−3)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、前記液晶組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
高い複屈折率を得る場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、反対に、高いTniを重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
さらに、一般式(L−3)で表される化合物は、式(L−3.1)から式(L−3.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−3.2)から式(L−3.7)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
一般式(L−4)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RL41及びRL42はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
L41は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、RL42は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい
一般式(L−4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
前記液晶組成物において、一般式(L−4)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。前記液晶組成物の総量に対しての式(L−4)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である。
一般式(L−4)で表される化合物は、例えば式(L−4.1)から式(L−4.3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、式(L−4.1)で表される化合物を含有していても、式(L−4.2)で表される化合物を含有していても、式(L−4.1)で表される化合物と式(L−4.2)で表される化合物との両方を含有していてもよいし、式(L−4.1)から式(L−4.3)で表される化合物を全て含んでいてもよい。前記液晶組成物の総量に対しての式(L−4.1)又は式(L−4.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、9%であり、11%であり、12%であり、13%であり、18%であり、21%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
式(L−4.1)で表される化合物と式(L−4.2)で表される化合物との両方を含有する場合は、前記液晶組成物の総量に対しての両化合物の好ましい含有量の下限値は、15%であり、19%であり、24%であり、30%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(L−4)で表される化合物は、例えば式(L−4.4)から式(L−4.6)で表される化合物であることが好ましく、式(L−4.4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、式(L−4.4)で表される化合物を含有していても、式(L−4.5)で表される化合物を含有していても、式(L−4.4)で表される化合物と式(L−4.5)で表される化合物との両方を含有していてもよい。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−4.4)又は式(L−4.5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、9%であり、11%であり、12%であり、13%であり、18%であり、21%である。好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
式(L−4.4)で表される化合物と式(L−4.5)で表される化合物との両方を含有する場合は、前記液晶組成物の総量に対しての両化合物の好ましい含有量の下限値は、15%であり、19%であり、24%であり、30%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(L−4)で表される化合物は、式(L−4.7)から式(L−4.10)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L−4.9)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
一般式(L−5)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RL51及びRL52はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
L51は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、RL52は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L−5)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
前記液晶組成物において、一般式(L−5)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。前記液晶組成物の総量に対しての式(L−5)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である。
一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.1)又は式(L−5.2)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L−5.1)で表される化合物であることが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
Figure 0006638316
一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.3)又は式(L−5.4)で表される化合物であることが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
Figure 0006638316
一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.5)から式(L−5.7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、特に式(L−5.7)で表される化合物であることが好ましい。
前記液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
Figure 0006638316
一般式(L−6)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RL61及びRL62はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表し、XL61及びXL62はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。)
L61及びRL62はそれぞれ独立して炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、XL61及びXL62のうち一方がフッ素原子他方が水素原子であることが好ましい。
一般式(L−6)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−6)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。前記液晶組成物の総量に対しての式(L−6)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である。Δnを大きくすることに重点を置く場合には含有量を多くした方が好ましく、低温での析出に重点を置いた場合には含有量は少ない方が好ましい。
一般式(L−6)で表される化合物は、式(L−6.1)から式(L−6.9)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、これらの化合物の中から1種類〜3種類含有することが好ましく、1種類〜4種類含有することがさらに好ましい。また、選ぶ化合物の分子量分布が広いことも溶解性に有効であるため、例えば、式(L−6.1)又は(L−6.2)で表される化合物から1種類、式(L−6.4)又は(L−6.5)で表される化合物から1種類、式(L−6.6)又は式(L−6.7)で表される化合物から1種類、式(L−6.8)又は(L−6.9)で表される化合物から1種類の化合物を選び、これらを適宜組み合わせることが好ましい。その中でも、式(L−6.1)、式(L−6.3)式(L−6.4)、式(L−6.6)及び式(L−6.9)で表される化合物を含むことが好ましい。
さらに、一般式(L−6)で表される化合物は、例えば式(L−6.10)から式(L−6.17)で表される化合物であることが好ましく、その中でも、式(L−6.11)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
前記液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
一般式(L−7)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006638316
(式中、RL71及びRL72はそれぞれ独立して一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表し、AL71及びAL72はそれぞれ独立して一般式(L)におけるAL2及びAL3と同じ意味を表すが、AL71及びAL72上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、ZL71は一般式(L)におけるZL2と同じ意味を表し、XL71及びXL72はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表す。)
式中、RL71及びRL72はそれぞれ独立して炭素原子数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1〜4のアルコキシ基が好ましく、AL71及びAL72はそれぞれ独立して1,4-シクロヘキシレン基又は1,4-フェニレン基が好ましく、AL71及びAL72上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、QL71は単結合又はCOO−が好ましく、単結合が好ましく、XL71及びXL72は水素原子が好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて組み合わせる。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類である。
前記液晶組成物において、一般式(L−7)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
前記液晶組成物の総量に対しての式(L−7)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%である。前記液晶組成物の総量に対しての式(L−7)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、10%であり、5%である。
前記液晶組成物が高いTniの実施形態が望まれる場合は式(L−7)で表される化合物の含有量を多めにすることが好ましく、低粘度の実施形態が望まれる場合は含有量を少なめにすることが好ましい。
さらに、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.1)から式(L−7.4)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
さらに、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.11)から式(L−7.13)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.11)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
さらに、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.21)から式(L−7.23)で表される化合物である。式(L−7.21)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
さらに、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.31)から式(L−7.34)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.31)又は/及び式(L−7.32)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
さらに、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.41)から式(L−7.44)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.41)又は/及び式(L−7.42)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006638316
前記液晶組成物の総量に対しての一般式(i)、一般式(ii)、一般式(L)及び(N)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
前記液晶組成物の総量に対しての一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(L−1)から(L−7)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
前記液晶組成物は、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。
前記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%以下とすることが好ましく、3%以下とすることがより好ましく、1%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%以下とすることが好ましく、10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
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%以上とすることが好ましく、90%以上とすることがより好ましく、95%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組成物を構成することが最も好ましい。
前記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%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、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%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
本明細書において実質的に含有しないとは、意図せずに含有する物を除いて含有しないという意味である。
前記液晶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。
本発明の弾性定数測定方法によれば、従来、n型液晶組成物について精度のよい測定方法がなかったツイストの弾性定数(K22)も高精度に測定でき、その測定の過程において、ベンドの弾性定数(K33)及び閾値電圧(Vth)も高精度に測定できる。したがって、これらの数値と、従来より測定方法が知られているスプレイの弾性定数(K11)とを利用することで、n型液晶組成物の特性を高精度に予測でき、例えば、目的とする液晶表示素子をより簡略化されたプロセスで設計できるなど、優れた効果を奏する。
なお、K11は、例えば、電極間に高電圧(V)を印加した場合における、液晶組成物が充填されたセルの静電容量(C)から求められる。電極間に電圧を印加していない状態での液晶セルでは、液晶分子は垂直配向する。垂直配向した液晶分子の基板に対するダイレクタの傾き角(φ)を0とすれば、電極間に高電圧(V)を印加した場合、セルの厚さ方向の中央における液晶分子のダイレクタの傾き角(φm)がπ/2ラジアンに近似されることを考慮し、Cを特に閾値電圧(Vth)よりも十分に低い電圧を印加したときの、液晶組成物が充填されたセルの静電容量とした場合、下記式(3)が成り立つことが知られている。ただし、式(3)中のa、γはそれぞれ下記式(31)、(33)で表され、式(31)中のκは、下記式(32)で表される。なお、ここで「閾値電圧よりも十分に低い電圧」とは、先に説明したとおりである。
Figure 0006638316
ここで、a及びγは定数であり、前記式(3)から明らかなように、「(C−C)/C」を縦軸にとり、「Vth/V」を横軸にとってグラフにプロットすると、これら変数の間には直線関係が成り立つ。そこで、印加電圧(V)を変化させて静電容量(C)を測定し、実際に「(C−C)/C」及び「Vth/V」をグラフにプロットして、得られた直線の傾き(すなわち、「Vth/V」の変化量に対する「(C−C)/C」の変化量の割合)を求めることができる。このとき得られる傾きの値は、前記式(3)より「a・γ」に等しくなるので、aが求められ、さらに前記式(31)によりκが求められ、前記式(32)によりK11が求められる。
<<液晶組成物の弾性定数測定装置>>
本発明の液晶組成物の弾性定数測定装置(以下、単に「測定装置」と略記することがある)は、ツイストの弾性定数(K22)の測定対象である液晶組成物を挟持するための、電極及び相対する2枚の基板を有するセルと、前記電極間に、任意の電圧を印加するための電圧印加手段と、前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量(C)を測定するための実測手段と、前記実測手段によって測定された静電容量(C)から閾値電圧(Vth)を測定する手段と、前記液晶組成物のらせんピッチ(P)、ベンドの弾性定数(K33)、真空の誘電率(ε)及び誘電率異方性(Δε)、並びに前記セルのセルギャップ(d)を入力することで、下記式(1)により、前記液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を決定する弾性定数決定手段と、を備えることを特徴とする。
Figure 0006638316
本発明の弾性定数測定装置は、上述の本発明の弾性定数測定方法を適用するのに好適なものである。
本発明の弾性定数測定装置における前記セルは、上述の弾性定数測定方法で説明したセルと同じものである。
前記電圧印加手段は、液晶表示素子においてセル中の電極間に電圧を印加する公知のものでよい。
前記実測手段は、電極間に電圧を印加したときの静電容量を測定できる公知のものでよい。
前記電圧印加手段及び実測手段は、通常、セルと電気的に接続される。
前記実測手段によって測定された静電容量(C)から閾値電圧(Vth)を測定する手段(以下、「閾値電圧測定手段」と略記することがある)としては、例えば、前記電圧印加手段で電極間に印加する電圧を変化させたときの、静電容量(C)の変化を検出できるものが挙げられ、一定値以上の静電容量(C)の変化量を自動で検出できるものが好ましい。前記閾値電圧測定手段は、前記実測手段を兼ねるものであってもよい。
前記弾性定数決定手段は、入力された前記液晶組成物のらせんピッチ(P)、ベンドの弾性定数(K33)、真空の誘電率(ε)及び誘電率異方性(Δε)、並びに前記セルのセルギャップ(d)の値に基づいて、前記式(1)により、前記液晶組成物のK22を決定するものであり、このようなものとして、例えば、コンピュータの演算装置等を用いることができる。
本発明の弾性定数測定装置は、液晶組成物の誘電率異方性(Δε)を測定する手段として、液晶組成物の比誘電率εを測定する手段と、液晶組成物の比誘電率εを測定する手段と、比誘電率ε及び比誘電率εに基づいて、誘電率異方性(Δε)を算出する手段と、を有するものを備えていてもよい。
比誘電率εを測定する手段としては、例えば、垂直配向処理されたセルと、このセルと電気的に接続されたLCRメータと、を有するものが挙げられる。
比誘電率εを測定する手段としては、例えば、水平配向処理されたセルと、このセルと電気的に接続されたLCRメータと、を有するものが挙げられる。
誘電率異方性(Δε)を算出する手段は、例えば、入力された比誘電率ε及び比誘電率εの値に基づいて、式「Δε=|ε−ε|」により、前記液晶組成物のΔεを算出するものであり、このようなものとして、例えば、コンピュータの演算装置等を用いることができる。なお、前記式(1)中のパラメータのうち、εは真空の誘電率を示している。
本発明の弾性定数測定装置は、セルギャップ(d)を測定する手段を備えていてもよい。
セルギャップ(d)を測定する手段としては、例えば、セルに光を入射させる光源と、干渉光の干渉縞のピッチを測定する測定器と、入力された干渉縞のピッチの測定値に基づいて、液晶組成物の屈折率の波長分散を考慮したセルギャップ(d)を算出する手段と、有するものも挙げられる。
また、セルギャップ(d)を測定する手段としては、例えば、セルの静電容量(C)を測定する手段と、入力された液晶組成物の比誘電率(ε)、真空の誘電率(ε)、セルの電極面積(S)、及びセルの静電容量(C)の値に基づいて、式「C=ε・ε・S/d」によりセルギャップ(d)を算出する手段と、を有するものも挙げられる。
上述の、入力された干渉縞のピッチの測定値に基づいて、セルギャップ(d)を算出する手段と、入力された液晶組成物の比誘電率(ε)、真空の誘電率(ε)、セルの電極面積(S)、及びセルの静電容量(C)の値に基づいて、セルギャップ(d)を算出する手段としては、例えば、コンピュータの演算装置等を用いることができる。
本発明の弾性定数測定装置の一実施形態を図2に概略的に示す。ここに示す測定装置1は、セル2、電圧印加手段3、実測手段4、閾値電圧測定手段5及び弾性定数決定手段6を備える。なお、図2中、符号9は配線を示している。
測定装置1において、セル2としては、例えば、図1に示すセル2C等を用いることができる。
測定装置1において、電圧印加手段3及び実測手段4は、セル2と電気的に接続されており、閾値電圧測定手段5は実測手段4及び弾性定数決定手段6と電気的に接続されている。これにより、例えば、実測手段4により測定された静電容量(C)の情報が、閾値電圧測定手段5に自動で送信され、閾値電圧測定手段5において、閾値電圧(Vth)が自動的に求められるように設定できる。
測定装置1がセルギャップ(d)を測定する手段71を備えている場合、セルギャップ(d)を測定する手段71は、セル2と電気的に接続され、セルギャップ(d)を自動で測定できるよう設定されていることが好ましく、さらに、セルギャップ(d)を測定する手段71は、弾性定数決定手段6と電気的に接続され、セルギャップ(d)の測定値を弾性定数決定手段6に自動で入力できるよう設定されていることが好ましい。
また、測定装置1が誘電率異方性(Δε)を算出する手段72を備えている場合、誘電率異方性(Δε)を算出する手段72は、弾性定数決定手段6と電気的に接続され、誘電率異方性(Δε)の測定(算出)値を弾性定数決定手段6に自動で入力できるよう設定されていることが好ましい。
ただし、測定装置1は、本発明の一例に過ぎず、本発明の弾性定数測定装置は、これに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられたものでもよい。
液晶組成物は、これに特有の弾性定数(K11、K22、K33)を使用してシミュレーションすることにより、目的とする特性を有しているか否かを推測することが可能であり、このような手法は、液晶組成物の設計に極めて有用である。
しかし、n型液晶組成物を駆動するときに、液晶分子は、そのセル中での存在箇所によって加えられる力の大きさ及び方向が異なり、さらに近傍に存在する液晶分子との間で及ぼし合う相互作用の大きさ及び方向も異なる。したがって、弾性定数(K11、K22、K33)のうち一部のものしか考慮しなかったり、誤差の大きい弾性定数(特にK22)を使用したりすると、液晶組成物の特性を精度よく推測することができず、この点で従来法は、不十分なものであった。
これに対して、本発明によれば、K22も含めて高精度な弾性定数に基づいて、液晶組成物の特性を高精度で推測可能であり、極めて高い精度で液晶組成物を設計できる。したがって、このような液晶組成物を使用して、液晶表示素子も極めて高い精度で設計できる。
<<本発明により物性値を測定した液晶組成物の使用方法>>
上述の本発明の液晶組成物の弾性定数測定方法及び弾性定数測定装置を利用して、設計を行い、液晶表示素子において実用に供する液晶組成物は、n型液晶組成物であることが特に好ましい。
実用に供する前記n型液晶組成物としては、例えば、上述の本発明の液晶組成物の弾性定数測定方法を適用するn型液晶組成物と同じものが挙げられる。
実用に供する前記n型液晶組成物は、前記弾性定数測定方法の適用対象であるn型液晶組成物が、さらに重合性化合物を含有したものでもよい。
使用できる重合性化合物として、光などのエネルギー線により重合が進行する光重合性モノマーなどが挙げられ、構造として、例えば、ビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの六員環が複数連結した液晶骨格を有する重合性化合物などが挙げられる。更に具体的には、一般式(XX)
Figure 0006638316
(式中、X201及びX202はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、
Sp201及びSp202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。)が好ましく、
201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、
201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。)で表される二官能モノマーが好ましい。
一般式(XX)で表される二官能モノマーは単独で使用することも、混合して使用することもできる。その含有量は0.001から5%であることが好ましく、0.01から3%が好ましく、0.05から2%が好ましく、0.08から1%が好ましく、0.1から0.5%が特に好ましい。
201及びX202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。
Sp201及びSp202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。
201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。
201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、Z201は単結合以外の連結基も好ましく、M201が単結合の場合、Z201は単結合が好ましい。
これらの点から、一般式(XX)において、Sp201及びSp202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(XX)において、M201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(XXa−1)から式(XXa−5)を表すことが好ましく、式(XXa−1)から式(XXa−3)を表すことがより好ましく、式(XXa−1)を表すことが特に好ましい。
Figure 0006638316
(式中、両端はSp201又はSp202に結合するものとする。)
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(XX−1)〜一般式(XX−4)が特に好ましく、中でも一般式(XX−2)が最も好ましい。
Figure 0006638316
(式中、Sp20は炭素原子数2から5のアルキレン基を表す。)
前記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。
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よいし、非偏光光源を用いてもよい。また、重合性化合物含有組成物を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、さら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よい。特に紫外線露光する際には、重合性化合物含有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。PSA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、前記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、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〜500J/cmが好ましく、100mJ/cm〜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よい。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〜3600秒が好ましく、10秒〜600秒がより好ましい。
実用に供する前記n型液晶組成物は、前記弾性定数測定方法の適用対象であるn型液晶組成物が、さらに一般式(Q)で表される化合物を含有したものでもよい。
Figure 0006638316
(式中、Rは炭素原子数1から22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−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CFO−、−OCF−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。)
は炭素原子数1から22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−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CFO−、−OCF−で置換されてよいが、炭素原子数1から10の直鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基、1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された分岐鎖アルキル基が好ましく、炭素原子数1から20の直鎖アルキル基、1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された分岐鎖アルキル基が更に好ましい。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が、トランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。
一般式(Q)で表される化合物は、より具体的には、下記の一般式(Q−a)から一般式(Q−d)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006638316
式中、RQ1は炭素原子数1から10の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ2は炭素原子数1から20の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ3は炭素原子数1から8の直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基又は分岐鎖アルコキシ基が好ましく、Lは炭素原子数1から8の直鎖アルキレン基又は分岐鎖アルキレン基が好ましい。一般式(Q−a)から一般式(Q−d)で表される化合物中、一般式(Q−c)及び一般式(Q−d)で表される化合物が更に好ましい。
前記液晶組成物において、一般式(Q)で表される化合物を1種類又は2種類を含有することが好ましく、1種類から5種類含有することが更に好ましく、その含有量は0.001から1%であることが好ましく、0.001から0.1%が更に好ましく、0.001から0.05%が特に好ましい。
<<本発明を利用した液晶表示素子>>
上述の実用に供する液晶組成物を用いて構成する、実用に供する液晶表示素子としては、例えば、図1で示したものと同様のセルを備えたVA型の液晶表示素子が挙げられる。
また、実用に供する前記液晶表示素子としては、これ以外にも、図3若しくは4に示すセルを備えた、IPS(インプレーンスイッチング)型又はFFS(フリンジフィールドスイッチング)型の液晶表示素子が挙げられる。
実用に供する前記液晶表示素子は、液晶組成物として、上述の本発明の液晶組成物の弾性定数測定方法及び弾性定数測定装置を利用して、設計を行って得られたものを有する点以外は、公知の液晶表示素子と同様の構成とすることができる。
以下、図3及び4に示すセルについて、詳細に説明する。
図3は、実用に供する前記液晶表示素子で使用されるセルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。
ここに示すセル2Aは、第1基板21及び第2基板22の一対の基板を備える。第1基板21の第2基板22に対向(相対)する面には、第1電極211A及び第2電極212Aが交互に配置されている。ここでは、第1電極211Aが+極、第2電極212Aが−極に相当する場合を示している。セル2Aは、第1基板21と第2基板22との間に、液晶組成物を挟持できるようになっている。
セル2Aは、セルギャップd、第1電極211A及び第2電極212Aの電極幅W、第1電極211A及び第2電極212Aの電極間距離Lが、L/d>1かつL/W>1という条件を満たしており、電極間距離Lがセルギャップd及び電極幅Wよりも大きく、第1電極211A及び第2電極212Aが互いに接近した構造を有しないものであって、IPS型液晶表示素子で使用される電極構成を有する。
図4は、実用に供する前記液晶表示素子で使用されるセルの他の実施形態の要部を模式的に示す断面図である。なお、図4に示す構成要素のうち、図3に示す構成要素と同じものには、図3の場合と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ここに示すセル2Bは、第1基板21及び第2基板22の一対の基板を備える。第1基板21の第2基板22に対向する面には、第2基板22側に向かって、第2電極212B及び絶縁層213がこの順に積層され、さらに絶縁層213の第2基板22に対向する面には、複数個の第1電極211Bが所定の間隔を空けて配置されている。ここでは、第1電極211Bが+極、第2電極212Bが−極に相当する場合を示している。セル2Bは、第1基板21と第2基板22との間に、液晶組成物を挟持できるようになっている。
セル2Bにおいて、セルギャップd、第1電極211Bの電極幅Wは、例えば、それぞれセル2Aにおけるd、Wと同様とすることができる。セル2Bは、いわばセル2Aにおいて電極間距離Lを0(ゼロ)とするために、絶縁層213を介して第1電極211B及び第2電極212Bを積層した構造を有し、FFS型液晶表示素子で使用される電極構成を有する。
特にFFS型であるセル2Bでは、第1基板21及び第2基板22の表面に平行な方向(横方向)に加えて、さらに第1基板21及び第2基板22の表面に対して垂直な方向(縦方向)にも電界を発生する。特に、第1電極211Bの側面の近傍領域においては、縦方向に強い電界を発生する。この場合、IPS型液晶表示素子で使用されるセルとは異なり、電極間(第1電極211B及び第2電極212B間)に位置する液晶分子だけでなく、電極上(第1電極211B上、第2電極212B上)に位置する液晶分子も、より強く駆動される。したがって、このようなセル2Bは第1電極211B及び第2電極212Bを、それぞれ透明電極とすることで、これら電極部分でも表示機能を発現させることができ、このようなセルを備えた液晶表示素子は、開口率を大きくすることができる。
なお、図1、3及び4で示すセルは、実用に供する前記液晶表示素子において使用できるセルの一部の例に過ぎず、前記液晶表示素子において使用できるセルはこれらに限定されない。例えば、図1、3及び4で示すセルに種々の変更を加えたものも使用可能である。
以下、実施例により、本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例1]
図1に示す構成の液晶表示素子用セルを用いて、K22を測定した。より具体的には、以下のとおりである。
誘電率異方性(Δε)が−2.90である液晶組成物を調製し、これに下記式で表されるキラル化合物を、その濃度が0質量%、0.15質量%、0.25質量%となるように添加した3種類の測定対象となる液晶組成物を調製した。なお、このキラル化合物のヘリカルツイスティングパワー(HTP)は、11.1μm−1である。
Figure 0006638316
上記の液晶組成物を、垂直配向膜Aを備えたセルへ充填し、本発明の弾性定数測定方法によりK22を測定した。このK22の測定結果を、他のパラメータ(らせんピッチ(P)、セルギャップ(d)、閾値電圧(Vth)、d/P、K11、K33)とともに表1に示す(実施例1−1)。なお、らせんピッチ(P)は、アンチパラレルにラビングされたくさび型液晶セルのディスクリネーションラインの間隔Lを、測長器等を用いて測定し、ディスクリネ−ションラインの間隔Lとくさび型液晶セルの傾き角θとから、式「P=2×L×tanθ」を用いて算出した。また、セルギャップ(d)は、「T.J.Scheffer et.al.,J.Appl.Phys.vol48, p1783(1977)」、及び「F.Nakano,et.al.,JPN.J.Appl.Phys.vol.19,p2013(1980)」に記載の方法に準拠して、He−Neレーザー光を用いる回転結晶法で測定する場合と同様の方法により、前記セルに液晶組成物が充填された状態で求めた。また、Vth、K11及びK33は、前記式(3)等を使用する方法により求めた。
さらに、セルとして、垂直配向膜Aに代えて垂直配向膜Bを備えたものを用いた点以外は、上記の実施例1−1と同じ方法で測定を行った(実施例1−2)。結果を表1に示す。
さらに、測定対象となる液晶組成物として、キラル化合物の濃度が0質量%、0.15質量%、0.25質量%であるものに加えて、0.10質量%、0.20質量%であるものも調製して、これら5種類の液晶組成物を用い、セルとして、垂直配向膜Aに代えて垂直配向膜Cを備えたものを用いた点以外は、上記の実施例1−1と同じ方法で測定を行った(実施例1−3)。結果を表1に示す。
上記の実施例1−1〜1−3における、d/Pと閾値電圧(Vth)の測定結果をプロットしたグラフを図5に示す。
Figure 0006638316
図5から明らかなように、d/PとVthの測定結果をプロットしたところ、これらの測定値は回帰計算によって求めた関数の曲線と精度よく重なっており、Vthを高精度に測定できたことを示していた。これらデータを用いて求めたK22も高精度なものであった。
[実施例2]
誘電率異方性(Δε)が−3.52である液晶組成物を用い、この液晶組成物に前記キラル化合物を、その濃度が0質量%、0.12質量%、0.24質量%となるように添加した点以外は、実施例1−3と同じ方法でK22を測定した。このK22の測定結果を、他のパラメータ(らせんピッチ(P)、セルギャップ(d)、閾値電圧(Vth)、d/P、K11、K33)とともに表2に示す。表2には、液晶組成物以外の測定条件が同じである実施例1−3の結果もあわせて示す。
[実施例3]
誘電率異方性(Δε)が−3.16である液晶組成物を用い、この液晶組成物に前記キラル化合物を、その濃度が0質量%、0.12質量%、0.24質量%となるように添加した点以外は、実施例1−3と同じ方法でK22を測定した。このK22の測定結果を、他のパラメータ(らせんピッチ(P)、セルギャップ(d)、閾値電圧(Vth)、d/P、K11、K33)とともに表2に示す。
[実施例4]
誘電率異方性(Δε)が−4.39である液晶組成物を用い、この液晶組成物に前記キラル化合物を、その濃度が0質量%、0.12質量%、0.24質量%となるように添加した点以外は、実施例1−3と同じ方法でK22を測定した。このK22の測定結果を、他のパラメータ(らせんピッチ(P)、セルギャップ(d)、閾値電圧(Vth)、d/P、K11、K33)とともに表2に示す。
[実施例5]
誘電率異方性(Δε)が−4.54である液晶組成物を用い、この液晶組成物に前記キラル化合物を、その濃度が0質量%、0.12質量%、0.24質量%となるように添加した点以外は、実施例1−3と同じ方法でK22を測定した。このK22の測定結果を、他のパラメータ(らせんピッチ(P)、セルギャップ(d)、閾値電圧(Vth)、d/P、K11、K33)とともに表2に示す。
Figure 0006638316
[比較例1]
誘電率異方性(Δε)が−2.90である液晶組成物に前記キラル化合物を、その濃度が0.15質量%となるように添加して調製した、実施例1−3で用いたものと同じ液晶組成物について、「特開平8−178883号公報」(特許文献2)の実施例1に記載の方法で、前記式(1)から導かれる2元連立方程式を解くことで、K33とともにK22を求めた。セルとしては、ホメオトロピック配向処理を施したセルギャップdが4.84μm、18.77μmの2種類のものを用い、閾値電圧Vthはそれぞれ2.33V、2.19Vであった。その結果、K22は10.6pN、K33は14.3pNであり、実施例1−3よりもK22の測定精度が劣っていた。
[比較例2]
誘電率異方性(Δε)が−2.90である液晶組成物に前記キラル化合物を、その濃度が0.15質量%となるように添加して調製した、実施例1−3で用いたものと同じ液晶組成物について、「特開平8−178883号公報」(特許文献2)の実施例2に記載の方法で、前記式(1)から導かれる3元連立方程式を解くことで、K33とともにK22及びΔεを求めた。セルとしては、ホメオトロピック配向処理を施した、セルギャップdが4.84μm、9.30μm、18.7μmの3種類のものを用い、閾値電圧Vthはそれぞれ2.33V、2.27V、2.19Vであった。その結果、K22は10.6pN、K33は14.3pN、Δεは−2.93であり、実施例1−3よりもK22の測定精度が劣っていた。
本発明は、液晶表示素子で用いる液晶組成物の設計に利用可能である。
1・・・弾性定数測定装置、2,2A,2B,2C・・・セル、21,23・・・第1基板、22,24・・・第2基板、211A,211B,231・・・第1電極、212A,212B,241・・・第2電極、213・・・絶縁層、232・・・第1配向膜、242・・・第2配向膜、3・・・電圧印加手段、4・・・実測手段、5・・・閾値電圧測定手段、6・・・弾性定数決定手段、71・・・セルギャップ(d)を測定する手段、72・・・誘電率異方性(Δε)を算出する手段、9・・・配線、d,d,d・・・セルギャップ、W,W・・・電極幅、L・・・電極間距離

Claims (16)

  1. ツイストの弾性定数(K22)の測定対象である液晶組成物を挟持するための、電極及び相対する2枚の基板を有するセルと、
    前記電極間に、任意の電圧を印加するための電圧印加手段と、
    前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量(C)を測定するための実測手段と、
    前記実測手段によって測定された静電容量(C)から閾値電圧(Vth)を測定する手段と、
    前記セルのセルギャップ(d)を一定とし、前記液晶組成物にキラル化合物を添加して、前記液晶組成物のらせんピッチ(P )を変化させて、前記閾値電圧(Vth)を測定し、前記液晶組成物のらせんピッチ(P)、ベンドの弾性定数(K33)、真空の誘電率(ε)及び誘電率異方性(Δε)、並びに前記セルのセルギャップ(d)を入力することで、下記式(1)により、前記液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を決定する弾性定数決定手段と、を備えることを特徴とする液晶組成物の弾性定数測定装置。
    Figure 0006638316
  2. 前記セルギャップ(d)が3〜200μmである請求項1に記載の弾性定数測定装置。
  3. 前記液晶組成物が充填された前記セルを空気中に置いたときの前記セルの静電容量(C)を測定することにより、前記セルギャップ(d)を求める手段を備える請求項1又は2に記載の弾性定数測定装置。
  4. 前記液晶組成物が充填された前記セルに光を入射させたときに発生する干渉光を観測することにより、前記セルギャップ(d)を求める手段を備える請求項1又は2に記載の弾性定数測定装置。
  5. 前記セルにおいて、セルギャップ(d)の大きさが調節可能とされている請求項1〜4のいずれか一項に記載の弾性定数測定装置。
  6. 前記液晶組成物へのキラル化合物の添加と、前記電極間への電圧の印加により、前記液晶組成物をツイスト配向させる請求項1〜5のいずれか一項に記載の弾性定数測定装置。
  7. 前記キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー(HTP)が1.0〜100.0μm−1である請求項6に記載の弾性定数測定装置。
  8. 前記液晶組成物として、1種類又は2種類以上の前記キラル化合物を含有し、かつ前記キラル化合物の総含有量が互いに異なる2種類以上のものを用いる請求項6又は7に記載の弾性定数測定装置。
  9. 前記液晶組成物として、含有する前記キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー(HTP)が互いに異なる2種類以上のものを用いる請求項6又は7に記載の弾性定数測定装置。
  10. 前記液晶組成物の誘電率異方性(Δε)が−10〜−1である請求項1〜9のいずれか一項に記載の弾性定数測定装置。
  11. 前記液晶組成物が下記一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)で表される化合物からなる群より選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有する請求項1〜10のいずれか一項に記載の弾性定数測定装置。
    Figure 0006638316
    (式中、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個又は非隣接の2個以上の−CH−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、
    N11、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−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−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よい。)
    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よく、
    N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
    N21は水素原子又はフッ素原子を表し、
    N31は−CH−又は酸素原子を表し、
    N11、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。)
  12. 前記液晶組成物が下記一般式(L)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有する請求項1〜11のいずれか一項に記載の弾性定数測定装置。
    Figure 0006638316
    (式中、RL1及びRL2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個又は非隣接の2個以上の−CH−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、
    L1は0、1、2又は3を表し、
    L1、AL2及びAL3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−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−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よい。)
    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よく、
    L1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
    L1が2又は3であってAL2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く、nL1が2又は3であってZL3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が、一般式(N−1)、一般式(N−2)及び一般式(N−3)で表される化合物を除く。)
  13. 前記液晶組成物の前記一般式(L)で表される化合物の含有量が1〜95質量%である請求項12に記載の弾性定数測定装置。
  14. 前記キラル化合物が下記一般式(Ch−I)で表される化合物である請求項6〜13のいずれか一項に記載の弾性定数測定装置。
    Figure 0006638316
    (式中、R100及びR101は互いに独立して、水素原子、シアノ基、NO、ハロゲン、OCN、SCN、SF、炭素原子数1〜30個のキラル又はアキラルなアルキル基、重合性基又は環構造を含むキラルな基を表すが、該アルキル基中の1個又は2個以上の隣接していないCH基は互いに独立して、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−又はC≡C−により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互いに独立して、ハロゲン又はシアノ基によって置換されていてもよく、該アルキル基は直鎖状であっても、分岐していても又は環構造を含んでいてもよく、
    100及びA101は互いに独立して、
    (a) トランス−1,4−シクロへキシレン基(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−は互いに独立して−O−又は−S−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=は窒素原子に置き換えられてもよい。)及び
    (c) 1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、インダン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基及び1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これら(c)群の基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は互いに独立して−O−又は−S−に置き換えられてもよく、これら(c)群の基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は窒素原子に置き換えられてもよい。)からなる群より選ばれる基を表すが、これらの全ての基は、非置換であるか、ハロゲン、シアノ基、NO又は、1個若しくは2個以上の水素原子がF若しくはClにより置換されていてもよい炭素原子数1〜7個のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基若しくはアルコキシカルボニル基で一置換若しくは多置換されていてもよく、
    100及びZ101は互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−又は単結合を表し、−CO−N(R)−又は−N(R)−CO−におけるRは水素原子又は炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基を表し、
    11は0又は1を表し、n11が0のとき、m12は0であり、かつm11は0、1、2、3、4又は5であり、n11が1のとき、m11とm12は各々独立に0、1、2、3、4又は5であり、n11が0のとき、R100及びR101の少なくとも1つは、キラルなアルキル基、重合性基又は環構造を含むキラルな基であり、
    Dは、不斉炭素原子及び/又は軸不斉を有する2価の有機基を表す。)
  15. 電極及び相対する2枚の基板を有するセルにおいて、ツイストの弾性定数(K22)の測定対象である液晶組成物を挟持し、
    前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量(C)を測定し、
    前記セルのセルギャップ(d)を一定とし、前記液晶組成物にキラル化合物を添加して、前記液晶組成物のらせんピッチ(P )を変化させて、前記静電容量(C)から閾値電圧(Vth)を測定し、
    前記閾値電圧(Vth)、前記液晶組成物のらせんピッチ(P)、ベンドの弾性定数(K33)、真空の誘電率(ε)及び誘電率異方性(Δε)、並びに前記セルのセルギャップ(d)から、下記式(1)により、前記液晶組成物のツイストの弾性定数(K22)を決定することを特徴とする液晶組成物の弾性定数測定方法。
    Figure 0006638316
  16. 前記セルのセルギャップ(d)が3〜200μmである請求項15に記載の弾性定数測定方法。
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