JP6660560B2 - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

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Description

本発明は重合性化合物を含有する液晶組成物およびこれを使用した液晶表示素子に関する。
PSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶表示装置は、液晶分子のプレチルト角を制御するためにセル内にポリマー構造物を形成した構造を有するものであり、高速応答性や高いコントラストから液晶表示素子として開発が進められている。
PSA型液晶表示素子の製造は、液晶性化合物および重合性化合物からなる重合性組成物を基板間に注入し、電圧を印加し液晶分子を配向させた状態で重合性化合物を重合させて液晶分子の配向を固定することにより行われる。このPSA型液晶表示素子の表示不良である焼き付きの原因の一つとしては、不純物によるものおよび液晶分子の配向の変化(プレチルト角の変化)が知られている。
不純物による焼き付きは、重合が不完全で残存した重合性化合物および重合の進行を促進するために添加する重合開始剤により起こる。このため重合終了後の重合性化合物の残存量は最小限に抑え、添加する重合開始剤の量を抑える必要がある。例えば、重合を完全に進行させるために多量の重合開始剤を添加すると、残留した重合開始剤により表示素子の電圧保持率が低下し表示品位に悪影響を及ぼしてしまう。また電圧保持率の低下を抑えるために重合する際に使用する重合開始剤の量を減らしてしまうと、重合が完全に進行しないため重合性化合物が残存し、残存した重合性化合物による焼き付きの発生が避けらない。また、少ない重合開始剤の添加量で重合性化合物を完全に硬化させ、重合性化合物の残留を抑えるためには、重合において強い紫外線を長時間照射する等により、多量のエネルギーを加える方法もある。しかしこの場合、製造装置の大型化、製造効率の低下を招くこととなるとともに、液晶材料の紫外線による劣化等が生じてしまう。従って、従来の重合性化合物を含有する液晶組成物においては、未硬化の重合性化合物および重合開始剤の両方の残存量を同時に低減することは困難であった。
また、焼き付きの発生には、液晶分子のプレチルト角の変化に起因するものも知られている。すなわち、重合性化合物の硬化物の違いにより、表示素子に同一のパターンを長時間表示し続けるとプレチルト角が変化することが焼き付きの原因となっているものであり、この場合、適切なポリマーを形成する重合性化合物が求められる。
焼き付きを防止するために、環構造として1,4−フェニレン基等の構造を有する重合性化合物を用いて表示素子を構成するもの(特許文献1参照)や、ビアリール構造を有する重合性化合物を用いて表示素子を構成するもの(特許文献2参照)が開示されている。しかし、これらの重合性化合物は液晶化合物に対する相溶性が低いため、液晶組成物を調製した際に、該重合性化合物の析出が発生することから、実用的な液晶組成物としての応用は困難であった。
又、ポリマーの剛直性を向上させることにより焼き付きを防止するため、2官能性の重合性化合物と、ジペンタエリスリトールペンタアクリレイト、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレイト等の3官能以上の重合性化合物の混合液晶組成物を用いて表示素子を構成すること(特許文献3参照)が提案されている。しかし、ジペンタエリスリトールペンタアクリレイトおよびジペンタエリスリトールヘキサアクリレイトは、分子内に環構造を持たないため、液晶化合物との親和力が弱く、配向を規制する力が弱いことから、十分な配向安定性が得られない問題があった。また、これらの重合性化合物は重合において重合開始剤の添加が必須であり、重合開始剤を添加しないと重合後に重合性化合物が残存してしまう。
以上より、重合性化合物含有液晶組成物において求められる、表示素子の焼き付き特性、配向安定性、析出が発生しない組成物としての安定性、PSA型液晶表示素子作製の際の製造効率等の特性を充足することは困難であり、更なる改善の必要がある。
このように、有用な表示性能(コントラスト、応答速度)を有するPSA型表示素子における液晶分子の配向に伴う表示不良問題を重合性化合物によって解決する試みが行われている一方で、PSA型表示素子を構成している液晶組成物の構成成分によって、PSA型表示素子への使用に適さないものがあった。特に、応答性能改善のための低粘性化に有効なアルケニル基側鎖を有する液晶化合物を含有する液晶組成物が開示され、VA型の表示素子の応答速度の低減に有効である(特許文献4参照)が、PSA型表示素子の作製プロセスである重合性化合物の重合後に、液晶分子のプレチルト角付与を阻害するという配向制御に関する新たな問題があった。液晶分子に適度なプレチルトが付与されない場合、駆動時における液晶分子の動く方向が規定できず、液晶分子が一定方向に倒れずにコントラストが低下したり、応答速度が遅くなるなどの問題が発生する。
このように、VA型等の垂直配向型表示素子において求められる高コントラスト、高速応答、高電圧保持率等の性能に加えて、PSA型表示素子において求められる適切なプレチルト角の生成、プレチルト角の継時的な安定性等の要求事項を両立することが必要となっていた。
特開2003−307720号公報 特開2008−116931号公報 特開2004−302096号公報 特表2009−504814号公報
高速応答性を示す低粘性の液晶組成物を得るためには、アルケニル基側鎖を有する液晶性化合物を使用することが効果的であることが知られていたが、このような液晶組成物に重合性化合物を添加し、PSA型又はPSVA型液晶表示素子を作製すると、チルト角が十分に得られない、残留モノマーが多い、電圧保持率(VHR)が低い等に起因した配向不良や表示不良といった不具合が発生し、また、プレチルト角及び残留モノマーを制御できず、製造のためのエネルギーコストの最適化及び削減が困難であり生産効率の悪化を招き、安定した量産化には至っていなかった。
本発明が解決しようとする課題は、応答性能に優れ、なおかつ、十分なプレチルト角を有し、残留モノマー量が少なく、電圧保持率(VHR)が低い等に起因した配向不良や表示不良といった不具合が無いか、あるいは極めて少ないPSA型又はPSVA型液晶表示素子を作製するための重合性化合物含有液晶組成物を提供すること、及びこれを用いた液晶表示素子を提供することにある。
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の化学構造を有する重合性化合物と液晶化合物から成る重合性化合物含有液晶組成物により、上記課題を解決できることを見出し、本願発明を完成するに至った。
本発明は、第一成分として、一般式(I−1)
Figure 0006660560
(式中、Zは水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、炭素原子数1から12のアルコキシル基又はR12を表し、R11は、P11−S11−を表し、R12は、P12−S12−を表し、P11およびP12はそれぞれ独立的に、式(R−1)から式(R−15)
Figure 0006660560
のいずれかを表し、S11及びS12は、それぞれ独立的に単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてよく、存在するS11及びS12の内、少なくともひとつは単結合であり、M11、M12及びM13は、それぞれ独立的に1,4−フェニレン基、ベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,2,4,6−テトライル基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−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1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、基は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシル基、ハロゲン、シアノ基又はニトロ基で置換されていても良く、L11及びL12の内のひとつは−O−、−S−、−CH−、−OCH−、−CHO−、−CO−、−C−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH−、−CHOCOO−、−OCHCHO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−SCH−、−CHS−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−COO−CR=CH−COO−、−COO−CR=CH−OCO−、−OCO−CR=CH−COO−、−OCO−CR=CH−OCO−、−(CH−C(=O)−O−、−(CH)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH)z−、−(C=O)−O−(CH)z−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF−、−CFO−、−OCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−又は−C≡C−(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)であり、それ以外のL11及びL12は単結合であり、n11及びn12は、それぞれ独立的に0から3の整数を表すが、R11およびR12の総数は3以上であり、m11は2又は3を表し、複数存在するL11及びM12は同一であっても良く異なっていても良い。)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有し、第二成分として、アルケニル側鎖基を有する液晶性化合物を1種又は2種以上含有する重合性化合物含有液晶組成物を提供し、また、これを用いた液晶表示素子を提供する。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、屈折率異方性(Δn)及びネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)を低下させることなく、固体相−ネマチック相転移温度(Tcn)を上昇させることなく、粘度(η)を十分に小さく、回転粘性(γ1)を十分に小さく、弾性定数(K33)を大きい液晶組成物であり、これを用いた液晶表示素子はプレチルト角が十分に得られ、残留モノマーが少なく、電圧保持率(VHR)が高く、高速応答であるため、配向不良や焼き付きといった表示不良がない又は抑制された、表示品位の優れた応答速度の速い液晶表示素子が得られる。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、重合性化合物の含有量又は組み合わせ調整することで、プレチルト角及び残留モノマーを制御でき、製造のためのエネルギーコストの最適化及び削減から容易に生産効率を向上できるため、本発明の液晶表示素子は非常に有用である。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、第一成分として、一般式(I−1)
Figure 0006660560
で表される重合性化合物を含有する。
式中、Zは水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、炭素原子数1から12のアルコキシル基又はR12を表すが、R12であることが好ましい。
11は、P11−S11−を表し、R12は、P12−S12−を表し、P11およびP12はそれぞれ独立的に、式(R−1)から式(R−15)
Figure 0006660560
のいずれかを表すが、式(R−1)又は式(R−2)であることが好ましい。
複数存在するR11およびR12はそれぞれ独立的に、同一であっても異なっていてもよい。
11及びS12は、それぞれ独立的に単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてよいが、単結合、炭素数1〜6のアルキレン基又はアルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−が酸素原子が直接隣接しないように−O−に置換された炭素数1〜6のアルキレン基であることが好ましく、単結合であることが特に好ましい。また、存在するS11及びS12の内、少なくともひとつは単結合であるが、存在するS11及びS12のすべてが単結合であることが好ましい。
11、M12及びM13は、それぞれ独立的に1,4−フェニレン基、ベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,2,4,6−テトライル基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−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1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表し、基は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシル基、ハロゲン、シアノ基又はニトロ基で置換されていても良いが、無置換、メチル基又はフッ素基で置換された1,4−フェニレン基、ベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,2,4,6−テトライル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基であることが好ましい。一般式(I−1)式中に存在するM11、M12及びM13の環構造は全くの無置換の場合もあるが、液晶組成物の相溶性を向上させるために環構造全体で1つ又は2つのフッ素基置換又はメチル基置換であることが好ましく、1つのフッ素基置換であることが更に好ましい。
11及びL12の内のひとつは−O−、−S−、−CH−、−OCH−、−CHO−、−CO−、−C−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH−、−CHOCOO−、−OCHCHO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−SCH−、−CHS−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−COO−CR=CH−COO−、−COO−CR=CH−OCO−、−OCO−CR=CH−COO−、−OCO−CR=CH−OCO−、−(CH−C(=O)−O−、−(CH−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH−、−(C=O)−O−(CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF−、−CFO−、−OCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−又は−C≡C−(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)であり、それ以外のL11及びL12は単結合であるが、L11及びL12が単結合ではない連結基としては、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−COO−(CH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−又は−C≡C−(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)が好ましく、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−COO−(CH−又は−C≡C−がより好ましく、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−(CH−COO−、−OCO−(CH−又は−C≡C−が更に好ましい。
11及びn12は、それぞれ独立的に0から3の整数を表し、R11およびR12の総数は3又は4であるが、R11およびR12の総数が3であることが好ましい。
11は2又は3を表すが、2であることが好ましい。
つまり、本発明の液晶組成物の第一成分である一般式(I−1)で表される重合性化合物は、前述の構造で示される通り、4つ又は5つの環を有するメソゲン構造であって、その内の1か所に連結基を有し、更に、重合性基が3つ又は4つ有することを特徴としている。
一般式(I−1)で表される重合性化合物として、具体的には、以下の一般式(I−21)又は(I−22)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006660560
式中、R101〜R106は、それぞれ独立的に水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、炭素原子数1から12のアルコキシル基、P11−S11−又はP12−S12−のいずれかを表すが、R101〜R106の内の3つ又は4つは、P11−S11−又はP12−S12−を表し、P11及びP12は、それぞれ独立的に式(R−1)から式(R−15)のいずれかを表し、S11及びS12は、それぞれ独立的に単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてよいが、R101〜R106が、それぞれ独立的に水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、炭素原子数1から12のアルコキシル基又は式(R−1)から式(R−5)のいずれかを表し、R101〜R106の内の3つ又は4つが式(R−1)から式(R−5)のいずれかを表すことが好ましく、R101〜R106が、それぞれ独立的に水素原子又は式(R−1)から式(R−3)のいずれかを表し、R101〜R106の内の3つが式(R−1)から式(R−3)のいずれかを表すことが更に好ましい。
11及びB11は、それぞれ独立的に1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、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−ジイル基を表すが、基は無置換であるか又は炭素原子数1〜3のアルキル基、炭素原子数1〜3のアルコキシル基、ハロゲンで置換されていても良いが、無置換、炭素原子数1〜3のアルキル基置換又はフッ素基置換の1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基であることが好ましく、無置換又はフッ素基置換の1,4−フェニレン基であることが更に好ましい。
13は−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−COO−(CH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−又は−C≡C−(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)を表すが、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−COO−(CH−、−CH=CH−、又は−C≡C−であることが好ましく、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−(CH−COO−、−OCO−(CH−又は−C≡C−であることが更に好ましい。
更に一般式(I−21)で表される化合物として、例えば、一般式(I−21−01)から(I−21−28)で表される重合性化合物が好ましい。
Figure 0006660560
Figure 0006660560
Figure 0006660560
Figure 0006660560
式中、Mは、水素原子又はメチル基を表し、Lは、−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−O−CO−(CH−、−COO−(CH−又は−C≡C−(式中、Rはそれぞれ独立的に水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、zは1〜4の整数を表す。)を表す。なお、zは1〜4の整数を表すが、1から3が好ましく、2から3が好ましく、2が最も好ましい。
更に一般式(I−22)で表される化合物として、例えば、一般式(I−22−01)から(I−22−28)で表される重合性化合物が好ましい。
Figure 0006660560
Figure 0006660560
Figure 0006660560
Figure 0006660560
式中、M及びLは、先述の通りに表す。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、第一成分として、一般式(I−1)で表される重合性化合物を0.01から5質量%含有するが、0.01から1質量%が好ましく、0.01から0.5質量%が好ましく、0.01から0.4質量%が好ましく、0.01から0.3質量%が好ましく、0.02から0.3質量%が好ましく、0.05から0.2質量%が好ましい。更に詳述すると、十分なプレチルト角又は少ない残留モノマー又は高い電圧保持率(VHR)を得るにはその含有量は0.05から0.3質量%が好ましいが、低温における析出の抑制を重視する場合にはその含有量は0.01から0.1質量%が好ましい。また、複数の重合性化合物を含有する場合には、一般式(I−1)で表される重合性化合物を0.02から0.2質量%含有することが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、第二成分として、アルケニル側鎖基を有する液晶性化合物を含有する。
アルケニル側鎖基を有する液晶性化合物とは、複数の環により構成されるメソゲン骨格の末端に炭化水素鎖中に不飽和炭化水素部分を有する化合物を指す。更に具体的には、
一般式(II)
Figure 0006660560
で表される化合物が挙げられる。
式中、R21は炭素原子数2から10のアルケニル基を表されるが、炭素原子数2から5のアルケニル基であることが好ましい。R22は炭素原子数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のアルケニルオキシ基を表し、R22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−はそれぞれ独立的に−O−及び/又は−S−に置換されても良く、R22中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良いが、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシル基、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のアルケニルオキシ基であることが好ましい。n21は0又は1を表す。
一般式(II)で表される化合物の中で、一般式(II−11)及び一般式(II−12)
Figure 0006660560
(式中、R及びRV1は、それぞれ独立的に炭素原子数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のアルケニルオキシ基を表す。)が好ましい。
一般式(II−11)及び又は一般式(II−12)で表される化合物は、例えば、式(II−101)から(II−110)であることが好ましい。
Figure 0006660560
第二成分として、一般式(II)で表される化合物を1から60質量%含有するが、5から60質量%が好ましく、10から60質量%が好ましく、20から60質量%が好ましく、30から60質量%が好ましく、40から60質量%が好ましい。更に詳述すると、速い応答速度を得るにはその含有量は20から60質量%が好ましいが、低温における析出の抑制を重視する場合にはその含有量は5から40質量%が好ましい。また、高い電圧保持率(VHR)を重視する場合には、一般式(II)で表される化合物を5から30質量%含有することが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、第三成分として、一般式(III−1)及び一般式(III−2)
Figure 0006660560
で表される化合物を含有することができる。
式中、R31からR34は、それぞれ独立的に炭素原子数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のアルケニルオキシ基を表し、R31からR34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−はそれぞれ独立的に−O−及び/又は−S−に置換されても良く、また、R31からR34中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良いが、R31及びR33は、それぞれ独立的に炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシル基、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のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数1から3のアルキル基又は炭素原子数2から3のアルケニル基が更に好ましく、R32及びR34は、それぞれ独立的に炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシル基、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のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシル基が更に好ましい。
環A32、環B31及び環B32は、それぞれ独立的にトランス−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。
31及びZ32は、それぞれ独立的に、−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−又は単結合を表すが、−CHO−、−CFO−、−CHCH−、−CFCF−又は単結合が好ましく、−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。
一般式(III−1)で表される化合物は、具体的には、以下の示す一般式(III−A1)から一般式(III−A4)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−A1)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−A3)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−A4)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−A1)で表される化合物であることが更に好ましく、一般式(III−A3)で表される化合物であることが更に好ましい。
Figure 0006660560
式中、R31及びR32は、上述と同じ意味を表す。
一般式(III−2)で表される化合物は、具体的には、以下の示す一般式(III−B1)から一般式(III−B6)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−B1)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−B3)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−B4)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−B5)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−B6)で表される化合物であることが好ましく、一般式(III−B1)の化合物であることが更に好ましく、一般式(III−B3)の化合物であることが更に好ましく、一般式(III−B5)の化合物であることが更に好ましく、一般式(III−B6)の化合物であることが更に好ましく、一般式(III−B1)で表される化合物であることが特に好ましく、一般式(III−B5)で表される化合物であることが特に好ましい。
Figure 0006660560
式中、R33及びR34は、上述と同じ意味を表す。
更に詳述すると、第三成分は一般式(III−A1)及び一般式(III−B1)の組み合わせであることが好ましく、一般式(III−A1)及び一般式(III−B1)及び一般式(III−B4)の組み合わせであることが更に好ましく、一般式(III−A1)及び一般式(III−B1)及び一般式(III−B5)の組み合わせであることが更に好ましい。
更に詳述すると、第三成分は一般式(III−A3)及び一般式(III−B5)の組み合わせであることが好ましく、一般式(III−A3)及び一般式(III−B4)及び一般式(III−B5)の組み合わせであることが更に好ましく、一般式(III−A3)及び一般式(III−B5)及び一般式(III−B1)の組み合わせであることが更に好ましい。
更に詳述すると、第三成分は一般式(III−A4)及び一般式(III−B1)の組み合わせであることが好ましく、一般式(III−A4)及び一般式(III−A1)及び一般式(III−B1)の組み合わせであることが更に好ましく、一般式(III−A4)及び一般式(III−B5)の組み合わせであることが好ましく、一般式(III−A4)及び一般式(III−B5)及び一般式(III−B4)の組み合わせであることが好ましく、一般式(III−A4)及び一般式(III−B1)の組み合わせであることが好ましく、一般式(III−A4)及び一般式(III−B1)及び一般式(III−B5)の組み合わせであることが更に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(III−1)及び一般式(III−2)で表される化合物を1種又は2種以上含有するが、2種から10種含有することが好ましい。その含有量は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、30から70質量%が特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、その他の成分として、一般式(IV−A)から一般式(IV−J)
Figure 0006660560
で表される化合物から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
式中、R41及びR42は、それぞれ独立的に炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基を表し、炭素原子数2から4のアルキル基又は炭素原子数1から3のアルコキシ基であることが好ましい。
41は炭素原子数1から3のアルキル基、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子を表すが、メチル基、フッ素原子又は水素原子であることが好ましく、フッ素原子又は水素原子であることが更に好ましい。
なお、一般式(IV−F)、一般式(IV−G)、一般式(IV−H)及び一般式(IV−I)のR41及びR42は、それぞれ独立的に炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基であっても良い。
一般式(IV−A)から一般式(IV−J)の内、一般式(IV−A)、一般式(IV−D)、一般式(IV−F)、一般式(IV−G)、一般式(IV−H)及び一般式(IV−I)から選ばれる化合物であることが好ましく、一般式(IV−A)、一般式(IV−F)、一般式(IV−G)、一般式(IV−H)及び一般式(IV−I)から選ばれる化合物であることが更に好ましく、一般式(IV−F)、一般式(IV−H)及び一般式(IV−I)から選ばれる化合物であることが更に好ましく、一般式(III−F)及び一般式(III−H)から選ばれる化合物であることが特に好ましい。
一般式(IV−A)から一般式(IV−J)で表される化合物群から選ばれる化合物の含有量は、1質量%から60質量%であるが、5質量%から50質量%が好ましく、5質量%から40質量%が好ましく、10質量%から40質量%が好ましく、10質量%から30質量%が好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、更に一般式(V)で表される化合物を1種又は2種以上含有することができる。
Figure 0006660560
式中、R61及びR62はそれぞれ独立的に炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシル基、炭素原子数2から8のアルケニル基又は炭素原子数2から8のアルケニルオキシル基を表すが、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基が好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(N−001)で表される化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
Figure 0006660560
式中、RN1及びRN2はそれぞれ独立的に炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシル基、炭素原子数2から8のアルケニル基又は炭素原子数2から8のアルケニルオキシル基を表すが、炭素原子数1から5のアルキル基が好ましい。
式中、L及びLはそれぞれ独立的に水素原子、フッ素原子、CH又はCFを表すが、L及びLの少なくとも片方はフッ素原子であることが好ましく、両方がフッ素原子であることも好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(VIII−a)、一般式(VIII−c)又は一般式(VIII−d)で表される化合物を1種又は2種以上含有することもできる。
Figure 0006660560
式中、R51およびR52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のアルコキシ基を表す。
Figure 0006660560
式中、R51およびR52は先述の通りに表し、X51およびX52はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、X51およびX52の少なくとも一つはフッ素原子である。
Figure 0006660560
式中、R51およびR52は先述のとおりであり、X51およびX52は先述の通りに表す。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、式(V−9.1)から式(V−9.3)で表される化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
Figure 0006660560
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A3)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A4)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B1)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B3)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B4)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B1)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A3)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B4)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−F)の化合物を同時に含有することが更に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A3)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A4)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B1)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B3)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B4)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B1)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A3)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B4)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−H)の化合物を同時に含有することが更に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A3)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A4)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B1)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B3)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B4)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B1)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A3)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B4)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、式(I−1)、式(II)、一般式(III−A1)、一般式(III−B5)及び一般式(IV−A)の化合物を同時に含有することが更に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(I)で表される重合性化合物を含有するが、その他の重合性化合物を併用して含有することもできる。
その場合、一般式(I−31)及び一般式(I―32)
Figure 0006660560
で表される化合物が好ましい。
式中、R107は、P107−S107−を表し、R110は、P110−S110−を表し、P107及びP110は、それぞれ独立的に式(R−1)から式(R−15)のいずれかを表し、S107及びS110は、それぞれ独立的に単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されて良いが、単結合、炭素数1〜6のアルキレン基又はアルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−が酸素原子が直接隣接しないように−O−に置換された炭素数1〜6のアルキレン基であることが好ましく、単結合であることが特に好ましい。
式中、R108、R109、R111およびR112は、それぞれ独立的に式(R−1)から式(R−15)、炭素原子数1から3のアルキル基、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、A12は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−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1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、基は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシル基、ハロゲン、シアノ基又はニトロ基で置換されていても良く、L14は単結合、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH)z−OCO−、−OCO−(CH)z−、−COO−(CH)z−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−又は−C≡C−(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)を表す。
一般式(I−31)及び一般式(I−32)で表される重合性化合物は、2つ又は3つの環を有するメソゲン構造であることに特徴があり、本発明の液晶組成物の第一成分である一般式(I−1)の重合性化合物に併用することで液晶組成物の相溶性を更に向上させることができる。
一般式(I−31)及び一般式(I−32)で表される重合性化合物の含有量は、0〜2.00質量%であることが好ましく、0.01〜1.00質量%であることが更に好ましく、0.02〜0.60質量%であることが特に好ましい。
一般式(I−32)で表される化合物として、例えば、式(XX−1)から式(XX−10)で表される化合物が好ましく、式(XX−1)から式(XX−4)が更に好ましい。
Figure 0006660560
式(XX−1)から式(XX−10)中、Spxxは炭素原子数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、酸素原子は環に結合するものとする。)を表す。
式(XX−1)から式(XX−10)中、1,4−フェニレン基中の水素原子は、更に、−F、−Cl、−CF、−CH、式(R−1)から式(R−15)のいずれかによって置換されていても良い。
また、一般式(I−32)で表される化合物として、例えば、式(M31)から式(M48)のような重合性化合物が好ましい。
Figure 0006660560
また、式(M301)から式(M316)のような重合性化合物も好ましい。
Figure 0006660560
式(M301)から式(M316)中の1,4−フェニレン基及びナフタレン基中の水素原子は、更に、−F、−Cl、−CF、−CHによって置換されていても良い。
また、式(Ia−1)〜式(Ia−31)のような重合性化合物も好ましい。
Figure 0006660560
Figure 0006660560
Figure 0006660560
Figure 0006660560
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、上述の化合物以外に、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、光安定剤又は赤外線吸収剤等を含有しても良い。
酸化防止剤として、一般式(H−1)から一般式(H−4)で表されるヒンダードフェノールが挙げられる。
Figure 0006660560
一般式(H−1)から一般式(H−4)中、RH1は炭素原子数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のアルケニルオキシ基を表すが、基中に存在する1個の−CH−又は非隣接の2個以上の−CH−はそれぞれ独立的に−O−又は−S−に置換されても良く、また、基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良い。更に具体的には、炭素原子数2から7のアルキル基、炭素原子数2から7のアルコキシル基、炭素原子数2から7のアルケニル基又は炭素原子数2から7のアルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数3から7のアルキル基又は炭素原子数2から7のアルケニル基であることが更に好ましい。
一般式(H−4)中、MH4は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−に置換されていても良い。)、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−C≡C−、単結合、1,4−フェニレン基(1,4−フェニレン基中の任意の水素原子はフッ素原子により置換されていても良い。)又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表すが、炭素原子数1から14のアルキレン基であることが好ましく、揮発性を考慮すると炭素原子数は大きい数値が好ましいが、粘度を考慮すると炭素原子数は大き過ぎない方が好ましいことから、炭素原子数2から12が更に好ましく、炭素原子数3から10が更に好ましく、炭素原子数4から10が更に好ましく、炭素原子数5から10が更に好ましく、炭素原子数6から10が更に好ましい。
一般式(H−1)から一般式(H−4)中、1,4−フェニレン基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH=は−N=によって置換されていても良い。また、1,4−フェニレン基中の水素原子はそれぞれ独立的に、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
一般式(H−1)から一般式(H−4)中、1,4−シクロヘキシレン基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH−は−O−又は−S−によって置換されていても良い。また、1,4−シクロヘキシレン基中の水素原子はそれぞれ独立的に、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
更に具体的には、例えば、式(H−11)から式(H−15)が挙げられる。
Figure 0006660560
本発明の重合性化合物含有液晶組成物に酸化防止剤が含有する場合、10質量ppm以上が好ましく、20質量ppm以上が好ましく、50質量ppm以上が好ましい。酸化防止剤の含有する場合の上限は10000質量ppmであるが、1000質量ppmが好ましく、500質量ppmが好ましく、100質量ppmが好ましい。
発明の重合性化合物含有液晶組成物は、第一成分、第二成分、第三成分及び一般式(IV−A)から一般式(IV−J)で表せる化合物群から選ばれる化合物の合計の含有量が、70〜100質量%であることが好ましく、80〜100質量%であることが更に好ましく、85〜100質量%であることが特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、25℃における誘電率異方性(Δε)が−2.0から−8.0であるが、−2.0から−6.0が好ましく、−2.0から−5.0がより好ましく、−2.5から−5.0が特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、20℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14であるが、0.09から0.13がより好ましく、0.09から0.12が特に好ましい。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0.13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。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、20℃における粘度(η)が10から30mPa・sであるが、10から25mPa・sであることがより好ましく、10から22mPa・sであることが特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、20℃における回転粘性(γ)が60から130mPa・sであるが、60から110mPa・sであることがより好ましく、60から100mPa・sであることが特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、ネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)が60℃から120℃であるが、70℃から100℃がより好ましく、70℃から85℃が特に好ましい。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、高速応答という顕著な特徴を有しており、加えて、プレチルト角が十分に得られ、残留モノマーがないか、問題にならないほど少なく、電圧保持率(VHR)が高いため、配向不良や表示不良といった不具合がないか、十分に抑制されている。また、チルト角及び残留モノマーを容易に制御できるため、製造のためのエネルギーコストの最適化及び削減が容易であるため、生産効率の向上と安定した量産に最適である。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、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、PSAモード、PSVAモード、VAモード、PS−IPSモード又はPS−FFSモード用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。
カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の3色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
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。
本発明の液晶組成物に重合性化合物を含有させた重合性化合物含有液晶組成物中の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が更に好ましい。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が更に好ましい。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秒が更に好ましい。
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。
実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
(側鎖)
-n -CnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
n- CnH2n+1- 炭素数nの直鎖状のアルキル基
-On -OCnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシル基
nO- CnH2n+1O- 炭素数nの直鎖状のアルコキシル基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH3
V2- CH3=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2
(連結基)
-CF2O- -CF2-O-
-OCF2- -O-CF2-
-1O- -CH2-O-
-O1- -O-CH2-
-COO- -COO-
(環構造)
Figure 0006660560
Figure 0006660560
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 :20℃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 :20℃における回転粘性(mPa・s)
33 :20℃における弾性定数K33(pN)
VHR(UV) :高圧水銀ランプでUVを12(J)照射後の電圧保持率
(比較例1、比較例2、実施例1及び実施例2)
LC−100の液晶組成物を調製し、このLC−100に対して、重合性化合物であるRM−21−02、RM−21−08、XX−4及びM302から選ばれる化合物を添加したLC−A(比較例1)、LC−B(比較例2)、LC−1(実施例1)及びLC−2(実施例2)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表1のとおりであった。
Figure 0006660560
Figure 0006660560
本発明の液晶組成物LC−1およびLC−2は、LC−100の物性値を維持しており、プレチルト角が十分に得られ、残留モノマーがなく、電圧保持率(VHR)が高い重合性化合物含有液晶組成物であることが確認された。
一方、比較例1であるLC−Aはプレチルト角がほとんど得られず、残留モノマーが多く、VHR(UV)は64%という低い値であった。比較例2であるLC−BはVHR(UV)が少し高い77%であったが、プレチルト角がほとんど得られず、残留モノマーが多い結果であった。
これを使用した液晶表示素子の応答速度を測定したところ、十分に高速応答であることが確認された。なお、セル厚は3.5um、配向膜はJALS2096であり、応答速度の測定条件は、Vonは6V、Voffは1V、測定温度は25℃で、測定機器はAUTRONIC−MELCHERS社のDMS703を用いた。
(実施例3、実施例4及び実施例5)
LC−200の液晶組成物を調製し、このLC−200に対して、重合性化合物であるRM−21−03、RM−21−06、XX−2及びM302から選ばれる化合物を添加したLC−3(実施例3)、LC−4(実施例4)及びLC−5(実施例5)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表2のとおりであった。
Figure 0006660560
Figure 0006660560
本発明の液晶組成物LC−3、LC−4およびLC−5は、プレチルト角が十分に得られ、残留モノマーがなく、電圧保持率(VHR)が高い重合性化合物含有液晶組成物であることが確認された。
これを使用した液晶表示素子の応答速度を測定したところ、十分に高速応答であることが確認された。なお、セル厚は3.5um、配向膜はJALS2096であり、応答速度の測定条件は、Vonは6V、Voffは1V、測定温度は25℃で、測定機器はAUTRONIC−MELCHERS社のDMS703を用いた。
(実施例6)
LC−300の液晶組成物を調製し、このLC−300に対して、重合性化合物であるRM−22−02及びM301を添加したLC−6(実施例6)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表3のとおりであった。
Figure 0006660560
Figure 0006660560
本発明の液晶組成物LC−6は、プレチルト角が十分に得られ、残留モノマーがなく、電圧保持率(VHR)が高い重合性化合物含有液晶組成物であることが確認された。
これを使用した液晶表示素子の応答速度を測定したところ、十分に高速応答であることが確認された。なお、セル厚は3.5um、配向膜はJALS2096であり、応答速度の測定条件は、Vonは6V、Voffは1V、測定温度は25℃で、測定機器はAUTRONIC−MELCHERS社のDMS703を用いた。
以上のことから、本発明の液晶組成物は、屈折率異方性(Δn)及びネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)を低下させることなく、粘度(η)が十分に小さく、回転粘性(γ)が十分に小さく、弾性定数(K33)が大きな、絶対値が大きな負の誘電率異方性(Δε)を有するものであり、これを用いたVA型、PSVA型又はPSA型の液晶表示素子は、プレチルト角が十分に得られ、残留モノマーが十分に少ないか全くなく、電圧保持率(VHR)が高い表示品位の優れた応答速度の速いものであることが確認された。

Claims (8)

  1. 第一成分として、一般式(I−1)
    Figure 0006660560
    (式中、ZはR 12 を表し、R11は、P11−S11−を表し、R12は、P12−S12−を表し、P11およびP12はそれぞれ独立的に、式(R−1)から式(R−15)
    Figure 0006660560
    のいずれかを表し、S11及びS12は、それぞれ独立的に単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてよく、存在するS11及びS12の内、少なくともひとつは単結合であり、M11、M12及びM13は、それぞれ独立的に1,4−フェニレン基、ベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,2,4,6−テトライル基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−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1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、基は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン、シアノ基又はニトロ基で置換されていても良く、L11及びL12の内のひとつは−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH−、−CHOCOO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−COO−CR=CH−COO−、−COO−CR=CH−OCO−、−OCO−CR=CH−COO−、−OCO−CR=CH−OCO−、−(CH−C(=O)−O−、−(CH)z−O−(C=O)−、−O−(C=O)−(CH)z−又は−(C=O)−O−(CH)z−(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)であり、それ以外のL11及びL12は単結合であり、n11及びn は、それぞれ独立的にから3の整数を表すが、R11およびR12の総数は3以上であり、m11は2又は3を表し、複数存在するL11及びM12は同一であっても良く異なっていても良い。)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有し、第二成分として、アルケニル側鎖基を有する液晶性化合物を1種又は2種以上含有し、
    更に一般式(I−31)及び一般式(I−32)
    Figure 0006660560
    (式中、R107は、P107−S107−を表し、R110は、P110−S110−を表し、P107及びP110は、それぞれ独立的に式(R−1)から式(R−15)のいずれかを表し、S107及びS107は、それぞれ独立的に単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてよく、R108、R109、R111およびR112は、それぞれ独立的に式(R−1)から式(R−15)、炭素原子数1から3のアルキル基、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、X15、X16、X17およびX18は、それぞれ独立的に炭素原子数1から3のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、A12は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−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1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すが、基は無置換であるか又は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン、シアノ基又はニトロ基で置換されていても良く、L14は単結合、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−COO−(CH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−又は−C≡C−(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する重合性化合物含有液晶組成物。
  2. 第二成分であるアルケニル側鎖基を有する液晶性化合物が、一般式(II)
    Figure 0006660560
    (式中、R21は炭素原子数2から10のアルケニル基を表し、R22は炭素原子数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、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のアルケニルオキシ基を表し、R22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−はそれぞれ独立的に−O−及び/又は−S−に置換されても良く、R22中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、n21は0又は1を表す。)で表される化合物である請求項1記載の液晶組成物。
  3. 第三成分として、一般式(III−1)及び一般式(III−2)
    Figure 0006660560
    (式中、R31からR34は、それぞれ独立的に炭素原子数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、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のアルケニルオキシ基を表し、R31からR34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−はそれぞれ独立的に−O−及び/又は−S−に置換されても良く、また、R31からR34中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良い。環A32、環B31及び環B32は、それぞれ独立的にトランス−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。Z31及びZ32は、それぞれ独立的に、−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−又は単結合を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する請求項1又は2に記載の液晶組成物。
  4. その他の成分として、一般式(IV−A)から一般式(IV−J)
    Figure 0006660560
    (式中、R41及びR42は、それぞれ独立的に炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基を表し、X41は炭素原子数1から3のアルキル基、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  5. 第一成分である一般式(I−1)で表される化合物が、一般式(I−21)及び一般式(I−22)
    Figure 0006660560
    (式中、R101〜R106は、それぞれ独立的に水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、炭素原子数1から12のアルコキシ基、P11−S11−又はP12−S12−のいずれかを表すが、R101〜R106の内の3つ又は4つは、P11−S11−又はP12−S12−を表し、存在するS11及びS12の内、少なくともひとつは単結合であり、A11及びB11は、それぞれ独立的に1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、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−ジイル基を表すが、基は無置換であるか又は炭素原子数1〜3のアルキル基、炭素原子数1〜3のアルコキシ基、ハロゲンで置換されていても良く、L13 は−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH又は−COO−(CH −(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、前記式中、zは1〜4の整数を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物である請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
  7. 請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
  8. 請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたPSAモード、PSVAモード、PS−IPSモード又はPS−FSモード用液晶表示素子。
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