JP6801796B2 - 重合性液晶組成物及び液晶表示素子ならびに重合性化合物 - 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(重合性液晶組成物)、これを使用した液晶表示素子及び重合性化合物に関する。
一般に、液晶パネルや液晶ディスプレイなどの液晶表示素子は、液晶分子の配列の状態を電場等の外部刺激によって変化させて、これに伴う光学特性の変化を表示に利用している。このような液晶表示素子は、二枚の透明基板の間隙に液晶分子を充填した状態の構成をしており、当該液晶分子と当接する基板の表面には液晶分子を予め特定の方向に配列させるための配向膜を形成しているのが一般的である。配向膜は、ポリイミドの膜をラビングすることにより、製造することが一般的であったが、ラビングによる配向性の付与では、配向膜表面に生じた傷やほこりが原因で配向欠陥が発生する問題があり、さらに液晶表示素子が画素内で複数の異なる配向方向をとるような要求に対して、ラビング法では対応できない状況となってきた。
また、液晶表示素子には、液晶分子の初期の配向状態(電圧を印加していない状態)が基板に対し垂直であるもの(VA方式)と、水平であるものがある。VA方式の場合、通常二枚の基板間に電圧を印加し、誘電率異方性(Δε)が負の液晶組成物を基板に対し水平に寝かすことによって、光学的特性を変化させ、表示を行っている。VA方式は液晶化合物の倒れる方向を規制するため、重合性化合化合物の硬化物を使用するPSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶表示素子として実用化がされてきた(特許文献1)。PSA型液晶表示素子は、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を実現できるという利点がある。
このPSA型液晶表示素子の製造は、重合性化合物及び液晶化合物からなる重合性化合物含有液晶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。これにより、配向膜により基板に対して垂直に配向していた液晶分子は、傾きを持ってその配向方向が規制される(プレチルト角の付与)。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としては、不純物によるもの及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。このため、要求される初期のプレチルト角を付与することが可能であり、経時的にプレチルト角が変化しないことが重要となっている。
さらに液晶分子を基板に対し垂直に配向させる方法として、配向膜を使用せず、自己配向性を有する化合物を用いる方法が開発されている(特許文献2)。この方法では、自己配向性を有する化合物とともに、液晶化合物を垂直配向させるとともに、プレチルト角に対する要求を満たす重合性液晶化合物の開発が必要となっている。
国際公開第2012/086504号 特開2015−168826号公報
液晶表示素子とした際に、従来から液晶表示素子が要求されている、高速応答、低電圧駆動、高コントラスト及び長期の信頼性等の要求を満たしつつ、目的のプレチルト角を付与し、更に経時的にプレチルト角の変化が起きないか、変化が抑えられる重合性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ならびに重合性化合物を提供することにある。
本発明者らが鋭意検討した結果、1種または2種以上の特定の化学構造を有する重合性化合物を含む液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子により、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。
本発明に係る重合性液晶組成物は、液晶化合物と重合性化合物の相溶性に優れるため、長期間にわたり、低温での析出が抑えられる。
本発明に係る重合性液晶組成物を用いた液晶表示素子は、従来から液晶表示素子に求められる特性を満たしつつ、目的のプレチルトが付与され、長期に渡りプレチルト角が変化しないことから、優れた表示特性を有する。
比較例2の液晶組成物を注入したセルのクロスニコル下での写真である。 実施例2の液晶組成物を注入したセルのクロスニコル下での写真である。
本発明は、一般式(i)で表される重合性化合物
Figure 0006801796
(上記一般式(i)中、Ai2は、下記の基(a)及び基(b)
(a) シクロペンタン−1,2,3−トリイル、シクロペンタン−1,3,4−トリイル、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル
(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く、1個の−CHCH−は−CH=CH−に置き換えられてもよく、1個の−CHCH<は−CH=C<に置き換えられてもよい。)及び
(b) ベンゼン−1,3,4−トリイル、ベンゼン−1,3,5−トリイル、ナフタレン−2,5,6−トリイル、ナフタレン−2,6,7−トリイル、ナフタレン−2,5,7−トリイル、ナフタレン−1,4,5−トリイル、フェナントレン−3,6,9−トリイル、フェナントレン−1,3,7−トリイル、フェナントレン−3,5,9−トリイル、フェナントレン−2,7,9−トリイル、フェナントレン−4,5,9−トリイル又はフェナントレン−4,6,9−トリイル(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。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)及び基(b)は、それぞれ独立して、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、ニトロ基、Pi3−Spi3−又はRil−(Ail−Lilni1−(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、ニトロ基、及びPi3−Spi3−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されてもよい。)で置換されてもよく、
i1は、水素原子(後述のni1が0の場合は水素原子とはならない。)、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、ニトロ基又はPi3−Spi3−を表すが、該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、ニトロ基、及びPi3−Spi3−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良く、
i1は、下記の基(a)、基(b)及び基(c):
(a) 1,3−シクロペンチル基、1,4−シクロヘキシル基、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良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、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、ニトロ基、又はPi3−Spi3−(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、ニトロ基、及びPi3−Spi3−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良い。)で置換されてもよく、
i1は、単結合、−OCH−、−CHO−、−C−、−OCO−、−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はそれぞれ独立して1〜4の整数を表す。)を表し、
i1、Pi2及びPi3はそれぞれ独立して、以下の式(R−I)から式(R−IX)のいずれかを表し、
Figure 0006801796
(上記式(R−I)〜(R−IX)中、R21、R31、R41、R51及びR61はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基であり、Wは単結合、−O−又はメチレン基であり、Tは単結合又は−COO−であり、p、t及びqはそれぞれ独立して、0、1又は2である。)
Spi1、Spi2及びSpi3はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数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、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、ハロゲン、シアノ基、Pi3−Spi3−又は炭素原子数1〜12のアルキル基(該アルキル基はハロゲン、シアノ基又はPi3−Spi3−で置換されてよい。)で置換されて良く、
i1は、0、1、2又は3を表すが、同一分子内にRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRがそれぞれ複数存在する場合、複数のRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRは、それぞれ同一であっても異なっていても良い。)
を1種又は2種以上含有する重合性液晶組成物、重合性化合物に加え自発配向性化合物をさらに含有する重合性液晶組成物及びそれら重合性液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
また、本発明は一般式(ii)で表される重合性化合物を提供する。
Figure 0006801796
(上記一般式(ii)中、Ri2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、ニトロ基を表し(該アルキル基中の水素原子はフッ素、シアノ基、ニトロ基で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良く、
i2は、下記の基(a)及び基(b)
(a) シクロペンタン−1,2,3−トリイル、シクロペンタン−1,3,4−トリイル、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル
(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く、1個の−CHCH−は−CH=CH−に置き換えられてもよく、1個の−CHCH<は−CH=C<に置き換えられてもよい。)及び
(b)ベンゼン−1,3,4−トリイル、ベンゼン−1,3,5−トリイル、ナフタレン−2,5,6−トリイル、ナフタレン−2,6,7−トリイル、ナフタレン−2,5,7−トリイル、ナフタレン−1,4,5−トリイル、フェナントレン−3,6,9−トリイル、フェナントレン−1,3,7−トリイル、フェナントレン−3,5,9−トリイル、フェナントレン−2,7,9−トリイル、フェナントレン−4,5,9−トリイル又はフェナントレン−4,6,9−トリイル(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。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)及び基(b)は、それぞれ独立して、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、ニトロ基、Pi3−Spi3−又はRi2−(Ail−Lilni1−(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、ニトロ基、及びPi3−Spi3−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されてもよい。)で置換されてもよく、
i1は、下記の基(a)、基(b)及び基(c):
(a) 1,3−シクロペンチル基、1,4−シクロヘキシル基、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良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、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、ニトロ基、又はPi3−Spi3−(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、ニトロ基、及びPi3−Spi3−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良い。)で置換されてもよく、
i1は、単結合、−OCH−、−CHO−、−C−、−OCO−、−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はそれぞれ独立して1〜4の整数を表す。)を表し、
i1、Pi2及びPi3はそれぞれ独立して、以下の式(R−I)から式(R−IX)のいずれかを表し、
Figure 0006801796
(上記式(R−I)〜(R−IX)中、R21、R31、R41、R51及びR61はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1〜5個のアルキル基であり、Wは単結合、−O−又はメチレン基であり、Tは単結合又は−COO−であり、p、t及びqはそれぞれ独立して、0、1又は2である。)
Spi1、Spi2及びSpi3はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数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、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、ハロゲン、シアノ基、Pi3−Spi3−又は炭素原子数1〜12のアルキル基(該アルキル基はハロゲン、シアノ基又はPi3−Spi3−で置換されてよい。)で置換されて良く、
i1は、0、1、2又は3を表すが、同一分子内にRi2、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRがそれぞれ複数存在する場合、複数のRi2、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRは、それぞれ同一であっても異なっていても良い。)
一般式(ii)で表される重合性化合物により、液晶分子に対して優れた垂直配向性を付与し、かつ相溶性に優れた液晶組成物を提供する。また、当該液晶組成物は、配向膜を必須とすることなく液晶分子を垂直に配向させることができる。
一般式(i)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。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0.01%であり、0.04%であり、0.07%であり、0.1%であり、0.13%であり、0.16%であり、0.2%であり、0.23%であり、0.26%であり、0.3%であり、0.33%であり、0.36%であり、0.40%であり、0.45%である。好ましい含有量の上限値は、3%であり、2.5%であり、2%であり、1%であり、0.9%であり、0.8%であり、0.7%であり、0.6%であり、0.5%である。
本発明の組成物の焼き付き特性を良く、垂直配向性を保持するためには上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。特に、配向膜を使用しない場合で、自発配向性化合物と併用する場合には一般式(i)で表される化合物の含有量の下限値を高く設定することで、液晶組成物の垂直配向性が向上するため好ましい。しかし、上限値を上げすぎると、紫外線照射後に未重合の重合性化合物が残存するなどの不具合が生じるため、好ましくない。
さらに、本発明の組成物の低温保存性を高く保ち、温度安定性の良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、重合性液晶組成物を基板に滴下する際に、滴下した地点に表示ムラが起こる滴下痕を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の重合性化合物は、一般式(i)で表される。
Figure 0006801796
上記一般式(I)中、Ai2の好ましい構造としては、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル、ベンゼン−1,3,4−トリイル、ベンゼン−1,3,5−トリイル、ナフタレン−2,5,6−トリイル、ナフタレン−2,6,7−トリイル、ナフタレン−2,5,7−トリイル、ナフタレン−1,4,5−トリイル、フェナントレン−3,6,9−トリイル、フェナントレン−1,3,7−トリイル、フェナントレン−3,5,9−トリイル、フェナントレン−2,7,9−トリイル、フェナントレン−4,5,9−トリイル又はフェナントレン−4,6,9−トリイルが好ましく、特に好ましくは、シクロヘキサン−1,3,5−トリイル、ベンゼン−1,3,5−トリイル、ナフタレン−2,5,7−トリイルが特に好ましい。これらの基中に存在する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。またこれらの基は、炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基(ただし該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよい。)、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基、Pi3−Spi3−又はRil−(Ail−Lilni1−で置換されてもよい。
i1の好ましい構造としては、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、ニトロ基を表し、ただし該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−、フッ素に置き換えられてもよく、さらに該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良く、該アルキル基中の1つの水素原子はPi3−Spi3−で置換されていてもよい。
i1の好ましい構造としては、1,4−シクロヘキシル基、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。)、1,4−フェニレン基、ベンゼン−2,6,4−トリイル、ベンゼン−1,2,4−トリイル(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。)、及びナフタレン−2,6−ジイル基を表し、Li1としては、単結合、−OCH−、−CHO−、−C−、−OCO−、−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−COO−(CH−が好ましく、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−(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はそれぞれ独立して1〜4の整数を表す。)が好ましく、分子内の少なくとも1つは単結合以外を表し、他は単結合であることが好ましく、分子内の1つが−COO−、−OCO−、−CH=CR−COO−、−CH=CR−OCO−、−COO−CR=CH−、−OCO−CR=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−又は−COO−(CH−であり、他が単結合であることが好ましい。
i1、Pi2及びPi3はそれぞれ独立して、式(R−I)から式(R−IX)のいずれかを表すが、特に(R−I),(R−III)、(R−VIII)が好ましい。
Figure 0006801796
(上記式(R−I)〜(R−IX)中、R21、R31、R41、R51及びR61はそれぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1〜5個のアルキル基であり、Wは単結合、−O−又はメチレン基であり、Tは単結合又は−COO−であり、p、t及びqはそれぞれ独立して、0、1又は2である。)
Spi1、Spi2及びSpi3はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数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、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、ハロゲン、シアノ基、Pi3−Spi3−又は炭素原子数1〜12のアルキル基(該アルキル基はハロゲン、シアノ基又はPi3−Spi3−で置換されてよい。)で置換されて良い。
i1は0、1、2又は3を表すが、0、1又は2が好ましく、1又は2が好ましい。
一般式(i)において、同一分子内にRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRがそれぞれ複数存在する場合、複数のRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRは、は、それぞれ同一であっても異なっていても良い。
より具体的には、一般式(i)で表される化合物は一般式(i−1)〜(i−35)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 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
本発明の組成物は、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 0006801796
(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。)、
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)及び
(d) 1,4−シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
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、それらはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。)
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 0006801796
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 0006801796
トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基又は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。
本発明の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。
本発明の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。
本発明の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。
本発明の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、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良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)で表される化合物として、下記の一般式(N−1a)〜(N−1g)で表される化合物群を挙げることができる。
Figure 0006801796
(式中、RN11及びRN12は一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表し、nNa11は0又は1を表し、nNb11は1又は2を表し、nNc11は0又は1を表し、nNd11は1又は2を表し、nNe11は1又は2を表し、nNf12は1又は2を表し、nNg11は1又は2を表し、ANe11はトランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基を表し、ANg11はトランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基又は1,4−フェニレン基を表すが少なくとも1つは1,4−シクロヘキセニレン基を表し、ZNe11は単結合又はエチレンを表すが分子内に存在する少なくとも1つはエチレンを表し、分子内に複数存在するANe11、ZNe11、及び/又はANg11は同一であっても異なっていても良い。)
より具体的には、一般式(N−1)で表される化合物は一般式(N−1−1)〜(N−1−22)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 0006801796
(式中、RN111及びRN112はそれぞれ独立して、一般式(N−1)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、ペンチル基又はビニル基が好ましい。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高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低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。
本発明の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、本発明の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−1−1.25)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 0006801796
式(N−1−1.1)〜(N−1−1.25)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、本発明の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、本発明の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 0006801796
(式中、RN121及びRN122はそれぞれ独立して、一般式(N−1)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低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高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。
本発明の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、本発明の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−1−2.25)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)、式(N−1−2.13)及び式(N−1−2.20)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く、応答速度の改良を重視する場合には式(N−1−2.20)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006801796
式(N−1−2.1)から式(N−1−2.25)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、本発明の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、本発明の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 0006801796
(式中、RN131及びRN132はそれぞれ独立して、一般式(N−1)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3〜5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、1−プロペニル基、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高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おお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。
本発明の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、本発明の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−1−3.21)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く、式(N−1−3.1)〜(N−1−3.7)及び式(N−1−3.21)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 0006801796
式(N−1−3.1)〜式(N−1−3.4)、式(N−1−3.6)及び式(N−1−3.21)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種又は3種の組み合わせが好ましい。本発明の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、本発明の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 0006801796
(式中、RN141及びRN142はそれぞれ独立して、一般式(N−1)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高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低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。
本発明の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、本発明の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−1−4.24)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)、式(N−1−4.2)及び式(N−1−4.4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006801796
式(N−1−4.1)〜(N−1−4.24)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、本発明の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、本発明の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 0006801796
(式中、RN151及びRN152はそれぞれ独立して、一般式(N−1)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低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高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。
本発明の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、本発明の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−1−5.12)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(N−1−5.1)、式(N−1−5.2)及び式(N−1−5.4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006801796
式(N−1−5.1)、式(N−1−5.2)及び式(N−1−5.4)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、本発明の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、本発明の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 0006801796
(式中、RN1101及びRN1102はそれぞれ独立して、一般式(N−1)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、ブチル基、ビニル基又は1−プロペニル基が好ましい。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高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高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。
本発明の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、本発明の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−1−10.14)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−1−10.1)〜(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 0006801796
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、本発明の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、本発明の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 0006801796
(式中、RN1111及びRN1112はそれぞれ独立して、一般式(N−1)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、ブチル基、ビニル基又は1−プロペニル基が好ましい。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低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高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。
本発明の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、本発明の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−1−11.14)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−1−11.1)〜(N−1−11.14)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 0006801796
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、本発明の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、本発明の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 0006801796
(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高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おお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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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高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おお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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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高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おお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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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高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おお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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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高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おお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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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高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おお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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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、メチル基、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高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おお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。
本発明の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、本発明の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−1−18)で表される化合物は、式(N−1−18.1)から式(N−1−18.5)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く、式(N−1−18.1)〜(N−1−11.3)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−18.2及び式(N−1−18.3)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006801796
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 0006801796
(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。)
N1201及びRN1202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、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−20)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高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おお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。
本発明の組成物の総量に対しての式(N−1−20)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、本発明の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−1−21)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006801796
(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。)
N1211及びRN1212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、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−21)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高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おお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。
本発明の組成物の総量に対しての式(N−1−21)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、本発明の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−1−22)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006801796
(式中、RN1221及びRN1222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。)
N1221及びRN1222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、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−22)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高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おお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。
本発明の組成物の総量に対しての式(N−1−22)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、本発明の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、10%であり、5%である。
さらに、一般式(N−1−22)で表される化合物は、式(N−1−22.1)から式(N−1−22.12)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(N−1−22.1)〜(N−1−22.5)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−22.1)〜(N−1−22.4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006801796
一般式(N−3)で表される化合物は一般式(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。
Figure 0006801796
(式中、RN321及びRN322はそれぞれ独立して、一般式(N−3)におけるRN31及びRN32と同じ意味を表す。)
N321及びRN322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。
一般式(N−3−2)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高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低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。
本発明の組成物の総量に対しての式(N−3−2)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、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、本発明の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%である。
さらに、一般式(N−3−2)で表される化合物は、式(N−3−2.1)から式(N−3−2.3)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。
Figure 0006801796
本発明の液晶組成物は、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。このため、分子内に有する、ハロゲン等の極性基の個数を2個以下とした方が好ましく、1個以下とした方が好ましく、有さない方が好ましい。
Figure 0006801796
(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。)及び
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
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良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、一般式(N−1)、(N−2)及び(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。
本発明の組成物において、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。
本発明の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。
本発明の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、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良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。
分子内に存在するハロゲン原子は0、1、2又は3個が好ましく、0又は1が好ましく、他の液晶分子との相溶性を重視する場合には1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 0006801796
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 0006801796
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のハロゲン原子数が0個又は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 0006801796
(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、本発明の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、本発明の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。
本発明の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、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良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 0006801796
(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 0006801796
本発明の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、本発明の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 0006801796
(式中RL12は一般式(L−1)における意味と同じ意味を表す。)
本発明の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、本発明の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本発明の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、低温での溶解度を良くするために30%以上にすることは好ましくない。
Figure 0006801796
本発明の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、本発明の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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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。
本発明の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、本発明の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−1−3.13)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(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本発明の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、低温での溶解度を良くするために20%以上にすることは好ましくない。
Figure 0006801796
本発明の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、本発明の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 0006801796
(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。
本発明の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、本発明の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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
本発明の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、本発明の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、本発明の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、本発明の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種以上の化合物を組み合わせることが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−6)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い。
Figure 0006801796
(式中RL17及びRL18はそれぞれ独立してメチル基又は水素原子を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての式(L−1−6)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、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、本発明の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−1−6)で表される化合物は、式(L−1−6.1)から式(L−1−6.3)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 0006801796
一般式(L−2)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006801796
(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−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。
低温での溶解性を重視する場合は含有量を高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低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。
本発明の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、本発明の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 0006801796
一般式(L−3)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006801796
(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。
本発明の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、本発明の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高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低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−3.7)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、式(L−3.2)から式(L−3.5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006801796
一般式(L−4)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006801796
(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。
本発明の組成物において、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。
本発明の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。本発明の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 0006801796
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良いし、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良い。本発明の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、本発明の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 0006801796
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良い。
本発明の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、本発明の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 0006801796
一般式(L−5)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006801796
(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。
本発明の組成物において、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。
本発明の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。本発明の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。
本発明の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 0006801796
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。
本発明の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 0006801796
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。
本発明の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 0006801796
一般式(L−6)で表される化合物は下記の化合物である。
Figure 0006801796
(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。
本発明の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。本発明の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 0006801796
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〜3種類含有することが好ましく、1種〜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 0006801796
本発明の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 0006801796
(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、ZL71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。
本発明の組成物において、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。
本発明の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。本発明の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。
本発明の組成物が高い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 0006801796
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 0006801796
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 0006801796
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 0006801796
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 0006801796
さらに、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.51)から式(L−7.53)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006801796
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i)、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。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i)、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。
本願発明の組成物は、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。
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。
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。
本願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。
本発明の第一実施形態の組成物に含有される化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は2〜5であることが好ましく、前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は4〜5であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。
本発明に使用される液晶組成物の平均弾性定数(KAVG)は10から25が好ましいが、その下限値としては、10が好ましく、10.5が好ましく、11が好ましく、11.5が好ましく、12が好ましく、12.3が好ましく、12.5が好ましく、12.8が好ましく、13が好ましく、13.3が好ましく、13.5が好ましく、13.8が好ましく、14が好ましく、14.3が好ましく、14.5が好ましく、14.8が好ましく、15が好ましく、15.3が好ましく、15.5が好ましく、15.8が好ましく、16が好ましく、16.3が好ましく、16.5が好ましく、16.8が好ましく、17が好ましく、17.3が好ましく、17.5が好ましく、17.8が好ましく、18が好ましく、その上限値としては、25が好ましく、24.5が好ましく、24が好ましく、23.5が好ましく、23が好ましく、22.8が好ましく、22.5が好ましく、22.3が好ましく、22が好ましく、21.8が好ましく、21.5が好ましく、21.3が好ましく、21が好ましく、20.8が好ましく、20.5が好ましく、20.3が好ましく、20が好ましく、19.8が好ましく、19.5が好ましく、19.3が好ましく、19が好ましく、18.8が好ましく、18.5が好ましく、18.3が好ましく、18が好ましく、17.8が好ましく、17.5が好ましく、17.3が好ましく、17が好ましい。消費電力削減を重視する場合にはバックライトの光量を抑えることが有効であり、液晶表示素子は光の透過率を向上させることが好ましく、そのためにはKAVGの値を低めに設定することが好ましい。応答速度の改善を重視する場合にはKAVGの値を高めに設定することが好ましい。
本発明に係る重合性液晶組成物は更に垂直配向性を付与するため、自発配向性化合物を含有することが好ましい。自発配向性化合物は、従来のポリイミド等の液晶配向膜を基板の片方又は両方に用いることなく、液晶組成物の配向性を制御する化合物である。
自発配向性化合物は、主として液晶組成物に添加して用いられ、当該液晶組成物を含む液晶層と直接当接する部材(電極(例えば、ITO)、基板(例えば、ガラス基板、アクリル基板、透明基板、フレキシブル基板等)、樹脂層(例えば、カラーフィルター、配向膜、オーバーコート層等)、絶縁膜(例えば、無機材料膜、SiNx等))に対して相互作用し、液晶層の液晶分子のホメオトロピック配列又はホモジニアス配向を誘起する機能を備えている。特に液晶組成物を基板に対し、垂直又は略垂直に配向することが出来る化合物が好ましい。
自発配向性化合物は、重合するための重合性基と、液晶分子と類似するメソゲン基と、液晶層と直接当接する部材と相互作用可能な吸着基と、液晶分子の配向を誘起する屈曲基を有することが好ましい。
自発配向性化合物は、以下の一般式(SAL)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006801796
(上記式中、Palは、一般式(P−I)〜一般式(P−IX)
Figure 0006801796
(式中、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基を表し、Wp11は単結合、−O−、−COO−又はメチレン基を表し、pおよびtp11はそれぞれ独立して、0、1又は2を表す。)
で表される基を表し、
Spalは単結合又は直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜20個のアルキレン基を表すが、アルキレン基中の1個又は隣接していない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、
Tは吸着基を表し、
MGはメソゲン基を表し、
Cgは水素原子、吸着基、−Spal−Pal又は直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜20のアルキレン基を表し、当該アルキレン基中の1個又は隣接していない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、Cg、MG及びTのいずれも重合性基−Spal−Palに置換されてもよく、
sal1、nsal2及びnsal3はそれぞれ独立して、1〜5の自然数を表す。)
本発明に係る重合性基は、Palで表される基であり、直接又は必要に応じスペーサー基を介して他の構造と結合する。重合性基は、Pal−Spal−で表されることが好ましい。
alは、以下の一般式(P−I)〜一般式(P−IX)で表される群より選ばれる基であるが、一般式(P−I)であることがより好ましい。。
Figure 0006801796
(式中、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基を表し、Wp11は単結合、−O−、−COO−又はメチレン基を表し、pおよびtp11は、0、1又は2を表す。)
本発明に係る自発配向性化合物において、Pal−Spal−は、メソゲン基、吸着基及び/又は屈曲基に対して結合してもよい。
また、本発明に係る自発配向性化合物において、重合性基は、メソゲン基、吸着基又は屈曲基に対して直接又はスペーサー基を介して結合することが好ましく、メソゲン基又は吸着基に対して直接又はスペーサー基を介して結合することがより好ましい。
上記スペーサー基(Spal)は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜20個のアルキレン基を表すことが好ましく、単結合又は直鎖状の炭素原子数1〜20個のアルキレン基を表すことがより好ましく、単結合又は直鎖状の炭素原子数2〜10個のアルキレン基を表すことがより好ましい。また、上記スペーサー基(Spal)において、アルキレン基中の1個又は隣接していない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い。
本発明に係る自発配向性化合物において、重合性基(Pal−Spal−)の数は、1以上5以下であることが好ましく、1以上4以下であることがより好ましく、2以上4以下であることがさらに好ましく、2又は3であることがさらに好ましく、2であることがよりさらに好ましい。
al−Spal−中の水素原子は、重合性基、吸着基及び/又は屈曲基で置換されていても良い。
本発明に係るメソゲン基は、剛直な部分を備えた基、例えば環式基を1つ以上備えたものをいい、環式基を2〜4個を有していることが好ましく、環式基を3〜4個を有していることがより好ましく、必要に応じ環式基は連結基で連結されていても良い。メソゲン基は液晶層に使用される液晶化合物と類似の骨格であることが好ましい。
なお、本明細書において「環式基」は、構成する原子が環状に結合した原子団をいい、炭素環、複素環、飽和又は不飽和環式構造、単環、2環式構造、多環式構造、芳香族、非芳香族などを含む。また、環式基は、少なくとも1つのヘテロ原子を含んでもよく、さらに、少なくとも1つの置換基(ハロゲン原子、反応性官能基、有機基(アルキル、アリール等)によって置換されてもよい。環式基が単環である場合には、メソゲン基は2以上の単環を含んでいることが好ましい。
上記メソゲン基は、例えば、一般式(AL)で表されることが好ましい。
Figure 0006801796
(式中、ZALは、単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CFO−、−OCF−、−CH=CHCOO−、−OCOCH=CH−、−CH−CHCOO−、−OCOCH―CH−、−CH=C(CH)COO−、−OCOC(CH)=CH−、−CH−CH(CH)COO−、−OCOCH(CH)−CH−、−OCHCHO−又は炭素原子数1〜20のアルキレン基を表し、このアルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の−CH−は−O−、−COO−又は−OCO−で置換されてもよく、
ALは、2価の環式基を表し、
AL及びAAL中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、吸着基、Pal−Spal−又は1価の有機基で置換されていてもよく、
AL及びAALがそれぞれ複数存在する場合は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよく、
ALは、1〜5の整数を表し、
上記式中の左端の*及び右端の*は結合手を表す。)
一般式(AL)中、ZALは、単結合又は炭素原子数2〜20のアルキレン基が好ましく、単結合又は炭素原子数2〜10のアルキレン基がより好ましい。上記アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の−CH−は−O−、−COO−又は−OCO−で置換されてもよい。さらに、棒状分子の直線性を目的とする場合は、環と環とが直接連結した形態である単結合や環と環とを直接結ぶ原子の数が偶数個の形態が好ましい。例えば、−CH−CHCOO−の場合、環と環とを直接結ぶ原子の数は4つである。
一般式(AL)中、AALがとり得る環式基は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロチオピラン−2,5−ジイル基、チオフェン−2,5−ジイル基、1,4−ビシクロ(2,2,2)オクチレン基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピラジン−2,5−ジイル基、チオフェン−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、2,6−ナフチレン基、フェナントレン−2,7−ジイル基、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、1,2,3,4,4a,9,10a−オクタヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、1,4−ナフチレン基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b‘]ジチオフェン−2,6−ジイル基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b‘]ジセレノフェン−2,6−ジイル基、[1]ベンゾチエノ[3,2−b]チオフェン−2,7−ジイル基、[1]ベンゾセレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,7−ジイル基及びフルオレン−2,7−ジイル基からなる群から選択される1種の構造を表すことが好ましく、これらの構造は非置換又は置換されていてもよく、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、2,6−ナフチレン基又はフェナントレン−2,7−ジイル基がより好ましく、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基が好ましい。また、環式基中の1個又は2個以上の水素原子はハロゲン原子、吸着基、Pal−Spal−又は1価の有機基で置換されてもよい。
一般式(AL)中、一価の有機基とは、有機化合物が1価の基の形態になることによって、化学構造が構成された基であり、有機化合物から水素原子を1つ取り除いてなる原子団をいい、例えば、炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数2〜15のアルケニル基、炭素原子数1〜14のアルコキシ基、炭素原子数2〜15のアルケニルオキシ基などが挙げられ、炭素原子数1〜15のアルキル基又は炭素原子数1〜14のアルコキシ基が好ましい。また、上記アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基中の1個又は隣接しない2個以上の−CH−は−O−、−COO−又は−OCO−で置換されてもよい。さらには、上記一価の有機基は、後述の屈曲基としての役割を有しても良い。
上記一般式(AL)中、mALは、2〜4の整数であることが好ましい。
上記メソゲン基のうち特に好ましい形態は、以下の一般式(AL−1)又は(AL−2)で表され、式(AL−1)がより好ましい。
Figure 0006801796
(上記式中、Xal1〜Xal18はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、Pal−Spal−、吸着基又は屈曲基を表し、環A及び環Bはそれぞれ独立して、シクロヘキサン環又はベンゼン環を表し、
al1〜Xal18のいずれか1種又は2種以上が前記吸着基に置換されており、
al1〜Xal18のいずれか1種又は2種以上が前記屈曲基に置換されており、
前記吸着基および前記屈曲基は前記Pal−Spal−に置換されていてもよく、
一般式(AL−1)又は一般式(AL−2)のそれぞれに前記Pal−Spal−を1種又は2種以上有する。)
上記式(AL−1)において、Xal1又はXal8〜Xal12の少なくとも1種又は2種以上が吸着基に置換されていることが好ましく、Xal1又はXal10の少なくとも1種又は2種以上が吸着基に置換されていることがより好ましい。なお、この場合、前記吸着基はPal−Spal−に置換されてもよい。特に、環Aがシクロヘキサン環の場合は、Xal10が吸着基に置換されていることが好ましい。
上記式(AL−1)において、Xal6〜Xal14の少なくとも1種又は2種以上が重合性基に置換されていることが好ましく、Xal9又はXal11のいずれか一方がPal−Spal−に置換されていることがより好ましい。
上記式(AL−1)において、Xal1〜Xal3、Xal6〜Xal14、Xal17〜Xal18の少なくとも1種又は2種以上が屈曲基に置換されていることが好ましく、Xal1〜Xal3、Xal6〜Xal9、Xal11〜Xal14またはXal17〜Xal18の少なくとも1種又は2種以上が屈曲基に置換されていることが好ましい。Xal1が屈曲基に置換されており、かつXal6〜Xal9またはXal11〜Xal14のいずれか1種が屈曲基に置換されていることがより好ましい。この場合、前者のXal1における屈曲基の方が後者の屈曲基より炭素原子数が多い方がさらに好ましい。屈曲基はPal−Spal−に置換されてもよい。
上記式(AL−2)において、Xal1又はXal6〜Xal10の少なくとも1種又は2種以上が吸着基に置換されていることが好ましく、Xal1又はXal8が吸着基に置換されていることがより好ましい。なお、この場合、吸着基はPal−Spal−に置換されてもよい。特に、環Aがシクロヘキサン環の場合は、Xal8が吸着基に置換されていることが好ましい。
上記式(AL−2)において、Xal6〜Xal10のいずれか1種又は2種以上がPal−Spal−に置換されていることが好ましく、Xal7又はXal9のいずれか一方がPal−Spal−に置換されていることがより好ましい。
上記式(AL−2)において、Xal6〜Xal10の少なくとも1種又は2種以上がPal−Spal−に置換されていることが好ましく、Xal7又はXal4のいずれか一方がPal−Spal−に置換されていることがより好ましい。
上記式(AL−2)において、Xal1〜Xal7又はXal9〜Xal14の少なくとも1種又は2種以上が屈曲基に置換されていることが好ましく、Xal1、Xal4〜Xal7又はXal9〜Xal12の少なくとも1種又は2種以上が屈曲基に置換されていることが好ましい。Xa11が屈曲基に置換されており、かつXal4〜Xal7またはXal9〜Xal12のいずれか1種が屈曲基に置換されていることがより好ましい。この場合、前者のXal1における屈曲基の方が後者の屈曲基より炭素原子数が多い方がさらに好ましい。屈曲基はPal−Spal−に置換されてもよい。
上記メソゲン基の好ましい形態としては、以下の式(AL−1−1)〜(AL−2−3)が挙げられる。一般式(AL)は、これらの構造中の2個の水素原子が脱離した構造である。
これら一般式(AL−1−1)〜(AL−2−3)中のシクロヘキサン環、ベンゼン環、ピラン環又はジオキサン環中の水素原子の1つ又は2つ以上は、ハロゲン原子、Pal−Spal−、1価の有機基(例えば、炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数1〜14のアルコキシ基)、吸着基又は屈曲基に置換されてもよい。
Figure 0006801796
上記メソゲン基のうち好ましい形態は、一般式(AL−1−1)、一般式(AL−1−4)、一般式(AL−1−7)、一般式(AL−2−1)又は一般式(AL−2−3)で表される構造であり、一般式一般式(AL−1−4)、一般式(AL−1−7)又は一般式(AL−2−3)で表される構造であり、一般式一般式(AL−1−4)又は一般式(AL−1−7)で表される構造である。
本発明に係る吸着基は、基板、膜、電極などの吸着媒と吸着する役割を備えた基である。吸着は、一般的に、化学結合(共有結合、イオン結合又は金属結合)をつくって吸着媒と吸着質との間で吸着する化学吸着、又は当該化学吸着以外の物理吸着に分別され、本明細書の吸着は化学吸着又は物理吸着のいずれでもよいが、物理吸着により吸着媒と吸着することが好ましい。そのため、本発明に係る吸着基は、吸着媒と物理吸着可能な基であることが好ましく、当該吸着基は分子間力により吸着媒と結合することがより好ましい。当該分子間力により吸着媒と結合する形態としては、永久双極子、永久四重極子、分散力、電荷移動力又は水素結合などの相互作用により吸着媒と結合していることが挙げられる。本発明に係る吸着基の好ましい形態としては、水素結合により吸着媒と結合可能な形態が挙げられる。この場合、本発明に係る吸着基が水素結合を介在するプロトンのドナー若しくはアクセプターになってもよく、また両方であってもよい。
本発明に係る吸着基は、炭素原子とヘテロ原子とが連結した原子団を有する極性要素を含む基であることが好ましい。本明細書でいう極性要素とは、炭素原子とヘテロ原子とが直接連結した原子団をいう。上記ヘテロ原子としては、N、O、S、P、B及びSiからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、N、O及びSからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、N及びOからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、Oであることが好ましい。
また、本発明に係る自発配向性化合物において、本発明に係る極性要素の価数は、一価、二価、三価など特に制限されず、また吸着基中の極性要素の個数も特に制限されることは無い。
本発明に係る自発配向性化合物において、上記吸着基は、一分子中に1〜8個有することが好ましく、1〜4個有することがより好ましく、1〜3個有することがさらに好ましい。
なお、本発明に係る吸着基は、Pal−Spal−及び屈曲基は除く。
本発明に係る吸着基は、1又は2以上の極性要素を含み、吸着基は環式基型と鎖式基型に大別される。環式基型はその構造中に極性要素を含む環状構造を備えた環式基を含む形態であり、鎖式基型はその構造中に極性要素を含む環状構造を備えた環式基を含まない形態である。鎖式基は直鎖又は分岐した鎖状基中に極性要素を有する形態であり、この一部に極性要素を含まない環状構造を有していても良い。
本発明に係る吸着基が環式基を含む形態であるとは、少なくとも1つの極性要素が環状の原子配列内に含まれる形態を意味する。なお、本明細書における環式基とは、上述した通りである。そのため、本発明に係る吸着基が環式基を含む形態の場合は、極性要素を含む環式基さえ含んでいればよく、吸着基全体としては分岐しても直鎖状であってもよい。
本発明に係る吸着基が鎖式基の形態とは、分子内に極性要素を含む環状の原子配列がなく、かつ少なくとも1つの極性要素が線状の原子配列(枝分かれしてもよい)内に含まれる形態を意味する。なお、本明細書における鎖式基とは、構造式中に環状の原子配列のない、構成する原子が線状(分岐してもよい)に結合した原子団をいい、非環式基をいう。換言すると、直鎖状又は分枝状の脂肪族基を言い、飽和結合又は不飽和結合のどちらを含んでもよく、例えば、アルキル、アルケニル、アルコキシ、エステル、エーテル又はケトンなどを含み、少なくとも1つの置換基(反応性官能基(ビニル基、アクリル基、メタクリル基等)、鎖状有機基(アルキル、シアノ等)によって置換されてもよい概念である。また、本発明の鎖式基は、直鎖状又は分岐状のいずれでもよい。
本発明に係る吸着基は、鎖式基又は環式基を有することが好ましく、吸着能を重視する場合は鎖式基が好ましく、液晶組成物に対する安定性の観点では環式基が好ましい。
本発明に係る吸着基が環式基の場合は、炭素原子数3〜20個の複素芳香族基(縮合環を含む)又は炭素原子数3〜20個の複素脂肪族基(縮合環を含む)がより好ましく、炭素原子数3〜12個の複素芳香族基(縮合環を含む)又は炭素原子数3〜12個の複素脂肪族基(縮合環を含む)がさらに好ましく、5員環複素芳香族基、5員環複素脂肪族基、6員環複素芳香族基又は6員環複素脂肪族基を表すことがよりさらに好ましく、これらの環構造中の水素原子はハロゲン原子、炭素原子数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又はアルキルオキシ基に置換されてもよい。
本発明に係る吸着基が鎖式基の場合は、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜20個のアルキル基中の水素原子や−CH−が極性要素に置換されることが好ましく、当該アルキル基中の1個又は隣接していない2個以上の−CH−は、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−又は−OCO−COO−によって置換されていてもよい。また、本発明に係る吸着基が鎖式基の場合は、端部に極性要素を含む又は2個以上の極性要素を含むことが好ましい。
本発明に係る吸着基の水素原子は、重合性基に置換されてもよい。
本発明に係る極性要素の種類は、具体的には、酸素原子を含む極性要素(以下、含酸素極性要素)、窒素原子を含む極性要素(以下、含窒素極性要素)、リン原子を含む極性要素(以下、含リン極性要素)、ホウ素原子を含む極性要素(以下、含ホウ素極性要素)、ケイ素原子を含む極性要素(以下、含ケイ素極性要素)又は硫黄原子を含む極性要素(以下、含硫黄極性要素)で表される部分構造であることが好ましく、吸着能の観点から、含窒素極性要素、含窒素極性要素又は含酸素極性要素がより好ましく、含酸素極性要素がさらに好ましい。
上記含酸素極性要素としては、水酸基(−OH)、アルキロール基(−R−OH;Rはアルキレン基)、アルコキシ基(−OR;但し、Rはアルキル基)、ホルミル基(−CHO)、カルボキシル基(−COOH)、エーテル基(−ROR’−;但し、R、R’はアルキレン基又はアルケニレン基)、カルボニル基(−R−C(=O)−R’−;但し、R、R’はアルキレン基又はアルケニレン基)、カーボネート基(−O−C(=O)−O−)及びエステル基(−COOR’−;但しR’はアルキレン基又はアルケニレン基)からなる群から選択される少なくとも1種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。
上記含窒素極性要素としては、シアノ基(−CN)、1級アミノ基(−NH)、2級アミノ基(−NH−)、3級アミノ基(−NRR’;但し、R,R’はアルキル基)、ピリジル基、カルバモイル基(−CONH)及びウレイド基(−NHCONH)からなる群から選択される少なくとも1種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。
上記含リン極性要素としては、ホスフィニル基(−CX−P(=O)H)及びリン酸基(−CX−OP(=O)(OH))からなる群から選択される少なくとも1種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。
上記含ホウ素極性要素としては、ホウ酸基(−B(OH))が炭素原子に連結している基であることが好ましい。
上記含ケイ素極性要素としては、−Si(OH)基又は−Si(OR)(OR’)(OR’’);但し、R,R’,R’’はアルキル基)基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。
上記含硫黄極性要素としては、メルカプト基(−SH)、スルフィド基(−S−)、スルフィニル基(−S(=O)−)、スルホニル基(−SO−)、スルホンアミド基(−SONH)、スルホ酸基(−SOH)及びスルフィノ基(−S(=O)OH)からなる群から選択される少なくとも1種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。
そのため、本発明に係る吸着基は、環式基が含酸素極性要素を備えた基(以下、含酸素環式基)、環式基が窒素原子極性要素を備えた基(以下、含窒素環式基)、環式基が含リン極性要素を備えた基(以下、含リン環式基)、環式基が含ホウ素極性要素を備えた基(以下、含ホウ素環式基)、環式基が含ケイ素極性要素を備えた基(以下、含ケイ素環式基)、環式基が含硫黄極性要素を備えた基(以下、含硫黄環式基)、鎖式基が含酸素極性要素を備えた基(以下、含酸素鎖式基)、鎖式基が窒素原子極性要素を備えた基(以下、含窒素鎖式基)、鎖式基が含リン極性要素を備えた基(以下、含リン鎖式基)、鎖式基が含ホウ素極性要素を備えた基(以下、含ホウ素鎖式基)、鎖式基が含ケイ素極性要素を備えた基(以下、含ケイ素鎖式基)及び鎖式基が含硫黄極性要素を備えた基(以下、含硫黄鎖式基)からなる群から選択される1種又は2種以上の基自体又は当該基を含むことが好ましく、吸着能の観点から含酸素環式基、含硫黄環式基、含酸素鎖式基及び含窒素鎖式基からなる群から選択される1種又は2種以上の基を含むことがより好ましい。
上記含酸素環式基としては、エーテル基又はカルボニル基を環内に有することが好ましく、当該エーテル基としては、以下の基を含むことが好ましい。
Figure 0006801796
また、前記カルボニル基としては、以下の基のいずれかを含むことが好ましい。
Figure 0006801796
上記含窒素環式基としては、以下の基のいずれかを含むことが好ましい。
Figure 0006801796
上記含硫黄環式基としては、以下の基のいずれかを含むことが好ましい。
Figure 0006801796
上記含ホウ素環式基としては、以下の基のいずれかを含むことが好ましい。
Figure 0006801796
上記含ケイ素環式基としては、シルセスキオキサン基[−(R)(SiO1.5n−1]を含むことが好ましい。
上記含酸素鎖式基としては、以下の基のいずれかを含むことが好ましい。
Figure 0006801796
(上記一般式中、Ratはそれぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。上記一般式中、Zatは、単結合、炭素原子数1〜15個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニルレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、Xatは、炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、当該アルキル基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよい。)
上記含窒素鎖式基としては、以下の基を含むことが好ましい。
Figure 0006801796
(上記一般式中、Rat、Rbt、Rct及びRdtはそれぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
上記含硫黄鎖式基としては、以下の基を含むことが好ましい。
Figure 0006801796
上記含珪素鎖式基としては、−Si(OH)又は−Si(OR)(OR’)(OR’’);但し、R,R’,R’’はアルキル基)を含むことが好ましい。上記含ホウ素鎖式基としては、−B(OH)を含むことが好ましい。上記含燐鎖式基としては、−OP(=O)(OH)を含むことが好ましい。
本発明に係る吸着基としては、以下の一般式(T)で表される基が好ましい。
Figure 0006801796
(上記一般式(T)中、Xt1は、炭素原子数1〜18個の直鎖状又は分岐状のアルキル基、−NH又は−Zt2−O−Rt1基を表し、前記アルキル基中の水素原子はシアノ基、Pal−Spal−に置換されてもよく、又は前記アルキル基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−、−CH=CH−に置換されてもよく、上記Rt1は、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基又はZt1と結合してもよい炭素原子数1〜8個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又はZt1と結合してもよい炭素原子数2〜8個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、上記Zt2は、単結合、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、
t1は、単結合、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、またXt1が−Zt2−O−Rt1基であり、かつRt1がアルキレン基又はアルケニレン基の場合、Zt1の水素原子を置換してRt1と結合してもよく
t0は、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−CH=CH−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、また前記アルキレン基の水素原子は一般式(T)に置換されてもよく、
t1は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、
t1は0以上4以下の整数を表し、
分子内の水素原子は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
上記一般式(T)において、好ましいXt1は、炭素原子数1〜17個の直鎖状又は分岐状のアルキル基、−NH又は−Zt2−O−Rt1基を表し、当該アルキル基中の水素原子はシアノ基、Pal−Spal−に置換されてもよく、上記Rt1は、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基又はZt1と結合してもよい炭素原子数1〜8個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又はZt1と結合してもよい炭素原子数2〜8個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、上記Zt2は、単結合、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよい。
上記一般式(T)において、Wt0が表すアルキレン基の水素原子が一般式(T)に置換されてもよい形態、換言すれば吸着基(一般式(T))が吸着基(一般式(T))で置換されてもよい形態としては、上記一般式(T)が以下の一般式(t)で表される基が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記一般式(t)中、Xt1、Zt1、Wt1およびnt1は、上記一般式(T)におけるXt1、Zt1、Wt1およびnt1と同じであり、
t2は単結合又は2価〜4価の有機基を表し、
t1は1以上3以下の整数を表し、分子内の水素原子は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
上記一般式(t)中の「−Wt2−Any」は、Wt2が単結合〜多価基を表し、結合手が1価〜多価(Any)であることを示す。
上記一般式(t)において、2価〜4価の有機基とは、有機化合物が2〜4価の基の形態になることによって、化学構造が構成された基であり、有機化合物から水素原子を2〜4つ取り除いてなる原子団をいう。
上記一般式(t)において、2価〜4価の有機基である−Wt2−Anyは、鎖状の有機基が好ましく、例えば、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1個〜10個のアルキレン基(当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよい)、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1個〜10個のアルキレン多価基(当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよい)、−PH−、−POH−、−NH−、窒素原子又はリン原子などが挙げられる。当該アルキレン多価基は、アルキレン基からさらに水素原子を1〜2つ除いてできる3価又は4価の基をいい、いわゆる炭化水素鎖に遊離原子価がある3〜4価の基をいう。
上記一般式(t)で表される基は、一般式(T)におけるWt0の好ましい態様、すなわち吸着基(一般式(T))が吸着基(一般式(T))で置換されてもよい形態の一態様であり、上記一般式(t)で表される基の好ましい形態としては、例えば、Wt2が3価の有機基の場合、すなわちmt1が2であり、Wt2が窒素原子又はアルキレン多価基の場合、例えば以下の一般式(t−a)又は(t−b)が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記式(t−a)及び(t−b)中、Rtcは水素原子、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1個〜10個のアルキル基又は重合性基Pal−Spal−で表され、
t1及びZt1’はそれぞれ独立して、一般式(T)中のZt1と同じ意味を表し、
t1及びXt1’はそれぞれ独立して、一般式(T)中のXt1と同じ意味を表し、
t1は、一般式(T)中のWt1と同じ意味を表し、
t1及びnt1’はそれぞれ独立して、一般式(T)中のnt1と同じ意味を表し、
分子内の水素原子は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
一般式(t)において、例えば、−Wt2−Anyが4価の有機基の場合、すなわちmt1が3であり、−Wt2−Anyがアルキレン多価基の場合、例えば以下の一般式(t−c)が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記式(t−c)中、Zt1、Zt1’及びZt1’’はそれぞれ独立して、一般式(T)中のZt1と同じ意味を表し、
t1、Xt1’及びXt1’’はそれぞれ独立して、一般式(T)中のXt1と同じ意味を表し、
t1は、一般式(T)中のWt1と同じ意味を表し、
t1、nt1’及びnt1’’はそれぞれ独立して、一般式(T)中のnt1と同じ意味を表し、分子内の水素原子は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
上記一般式(t)において、mt1は1又は2が好ましく、1がより好ましい。また、上記一般式(t−a)、一般式(t−b)、一般式(t−c)で表される形態のうちでは、上記一般式(t−a)で表される形態が好ましい。
上記一般式(t)において、−Wt2−Anyは、単結合又は2価〜3価の有機基が好ましく、単結合、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜8個のアルキレン基(当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−に置換されてもよい。)、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜8個のアルカントリイル基(当該アルカントリイル基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−に置換されてもよい。)又は直鎖状若しくは分岐状のアルキル−イリデン基(当該アルキル−イリデン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−に置換されてもよい。)がより好ましい。例えば、以下の基が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記式中、Rtcは、炭素原子数1〜8個のアルキル基又は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)を表し、nt0は、1〜7の整数を表し、*は結合手を表す。)また、Wt2の水素原子に重合性基Pal−Spal−を置換してもよい。
上記一般式(t)において、mt1は1または2を表すことが好ましい。
上記一般式(T)または一般式(t)において、Wt1は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜8個のアルキレン基(単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよい。)を表すことが好ましく、単結合又は直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜7個のアルキレン基(単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−に置換されてもよい。)を表すことがより好ましい。またWt1は、メソゲン基、重合性基又は屈曲基の水素原子に置換して結合してもよい。
上記一般式(T)または一般式(t)においては、Xt1がZt1と結合しない形態(鎖式基)と、Xt1がZt1と結合して環を形成する形態(環式基)とを含んでいる。
前者の形態の場合、Xt1は炭素原子数1〜8個の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、−NH、−Zt2−O−Rt1基又はシアノ基で置換された炭素原子数1〜7個の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜7個の直鎖状又は分岐状のアルキル基、−Zt2−O−Rt1基、シアノ基で置換された炭素原子数1〜7個の直鎖状又は分岐状のアルキル基がより好ましい。また前者の形態の場合、−Zt2−O−Rt1基のRt1はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基を表し、Zt2は、単結合、炭素原子数1〜10個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜10個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基が好ましい(当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよい)。
後者の形態の場合、nt1が1以上、Xt1は−Zt2−O−Rt1であり、Rt1が炭素原子数1〜7個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜7個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基であり、Zt1の水素原子を置換してRt1と結合することが好ましく、例えば、以下の一般式(T’)で表されることが好ましい。
Figure 0006801796
(上記一般式(T’)中、Rt1’はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、
t2’はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、
t1’は、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン3価基又は炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン3価基を表し、当該アルキレン3価基又はアルケニレン3価基の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−又はOCO−に置換されてもよく、
t2は、単結合又は2価〜4価の有機基を表し、
t1は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、
t1’は1以上4以下の整数を表し、
t1’は1以上3以下の整数を表し、分子内の水素原子は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
当該アルキレン3価基は、アルキレン基からさらに水素原子を1つ除いてできる3価の基をいう。当該アルケニレン3価基は、アルケニレン基からさらに水素原子を1つ除いてできる3価の基をいい、いわゆる炭化水素鎖に遊離原子価がある3価の基、例えばアルカントリイル基やアルキル−イリデン基などを含む。
上記一般式(T)において、Xt1がZt1と結合しない形態(鎖式基)の場合、Zt1は、単結合、炭素原子数1〜12個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜12個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基の−CH−は−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよい。
上記一般式(T)において、Xt1がZt1と結合する形態(環式基)の場合は上記一般式(T’)の通りである。
上記一般式(T)において、nt1は0以上3以下の整数を表すことが好ましく、nt1は0以上2以下の整数を表すことがより好ましい。
上記一般式(T)は、一般式(T−1−1)〜(T−4−1)で表される環式基及び一般式(T−5−1)〜(T−6−1)で表される鎖式基からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。本発明に係る一般式(T)で表される吸着基が環式基を選択する場合、吸着能および液晶組成物に対する相溶性の観点から、一般式(T−1−1)又は一般式(T−2−1)が好ましい。本発明に係る一般式(T)で表される吸着基が鎖式基を選択する場合、吸着能および液晶組成物に対する安定性の観点から、一般式(T−5−1)又は一般式(T−7−1)が好ましい。
Figure 0006801796
(上記一般式(T−1−1)〜(T−7−1)中、Xta及びXtbはそれぞれ独立して、−O−、−S−又はCH−を表し、
t5は、炭素原子数1〜8個の直鎖状又は分岐状のアルキル基、シアノ化アルキル基又は炭素原子数1〜8個の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基を表し、これらのアルキル基中の少なくとも2個以上の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−CH=CH−、−C≡C−、−O−又は−NH−に置換されてもよく、
t3は、単結合、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、
t2は、単結合又は1価〜4価の有機基を表し、
t1は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、
nt1は0以上4以下の整数を表し、
mt1は1以上3以下の整数を表し、分子内の水素原子は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
上記一般式(T−1−1)〜(T−4−1)において、Xta又はXtbのいずれかが−O−であることが好ましく、Xta及びXtbが−O−であることがより好ましい。
上記一般式(T−1−1)〜(T−4−1)の具体例としては、以下の基が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記式中、Rtcは、水素原子、炭素原子数1〜7個のアルキル基又は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)で表され、分子内の水素原子は上記重合性基Pal−Spal−に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
上記一般式(T−5−1)は、一般式(T−5−2)を表すことが好ましい。
Figure 0006801796
(上記一般式(T−5−2)中、Wt1は上記一般式(T−5)中のWt1と同じ意味を表し、Rt51及びRt52はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8個の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はシアノ化アルキル基を表し、これらのアルキル基中の少なくとも2個以上の−CH−は酸素原子が直接隣接しないように、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、又は−NH−で置換されてもよく、
tcは、水素原子、炭素原子数1〜7個のアルキル基又は重合性基Pal−Spal−で表され、
t1、nt2及びnt3はそれぞれ独立して0又は1を表し、分子内の水素原子は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)に置換されてもよい。)
上記一般式(T−5−1)の具体例としては、以下の基が挙げられる。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
(上記式中、Rtcは、水素原子、炭素原子数1〜7個のアルキル基又は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)で表され、分子内の水素原子は上記重合性基Pal−Spal−に置換されてもよい。*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
上記一般式(T−6−1)の具体例としては、以下の例が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記式中、Rtcは、水素原子、炭素原子数1〜7個のアルキル基又は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)で表され、分子内の水素原子は上記重合性基Pal−Spal−に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
上記一般式(T−7−1)の具体例としては、以下の例が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記式中、Rは、水素原子、炭素原子数1〜7個のアルキル基又は重合性基Pal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)で表され、分子内の水素原子は上記重合性基Pal−Spal−に置換されてもよく、*は結合手を表し、メソゲン基、重合性基、屈曲基又はスペーサー基と結合する。)
本発明に係る自発配向性化合物において、吸着基に含まれる極性要素や重合性基に含まれる極性要素を局在化する形態が好ましい。吸着基は液晶組成物を垂直配向させるために重要な構造であり、吸着基と重合性基とが隣接していることで、より良好な配向性が得られ、また液晶組成物への良好な溶解性を示す。具体的には、メソゲン基の同一環上に重合性基及び吸着基を有する形態が好ましい。この場合、1以上の重合性基及び1以上の吸着基がそれぞれ同一環上に結合している形態と、1以上の重合性基の少なくとも一つ又は1以上の吸着基の少なくとも一つのうち、一方が他方に結合して、同一環上に重合性基及び吸着基を有する形態とを含む。また、この場合、重合性基のスペーサー基(Spa1)の水素原子が吸着基で置換されていてもよく、さらには吸着基の分子の水素原子が重合性基のスペーサー基(Spa1)と結合する形態も含む。
また、本発明に係る自発配向性化合物において、重合性基の1以上の水素原子は、吸着基に置換されてもよい。この場合の好ましい形態としては、重合性基Pal又は必要により当該重合性基Palに連結されるスペーサー基Spalの1以上の水素原子が吸着基に置換されている形態が挙げられ、より好ましい形態としては、重合性基(Pa1−Spa1−)中の1以上の水素原子が上記一般式(T)で表される吸着基に置換されている形態が挙げられる。
例えば、吸着基と重合性基とが連結した好適な形態としては、以下の式(T−1−1.1)、(T−6−1.1)又は(T−5−1.1)が挙げられる。
Figure 0006801796
(上記式中、Rt11a、Rt16a及びRt151a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、
t151b及びRt151cはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜3のアルキル基、炭素原子数1〜3のシアノ化アルキル基を表し、
及びXは、−O−、−S−または−CH−を表し、
t151a及びLt151bはそれぞれ独立して、単結合、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ビニリデン基、ビニレン基、イソプロペニレン基またはエチリデン基を表し、
t11c、nt151c、nt16c、nt151d、nt151e、nt151f及びnt151gはそれぞれ独立して、0又は1を表し、
t11a、nt11b、nt16a、nt16b、nt151a及びnt151bはそれぞれ独立して、1〜11の整数を表し、*はメソゲン基への結合手を表す。)
上記式(T−1−1.1)において、XまたはXのいずれか一方が−O−であることが好ましく、Xta及びXtbが−O−であることがより好ましい。
上記式(T−5−1.1)において、Lt151a及びLt151aはそれぞれ独立して、メチレン基、エチレン基、ビニリデン基、ビニレン基、イソプロペニレン基またはエチリデン基が好ましい。
上記式(T−1−1.1)、(T−6−1.1)及び(T−5−1.1)において、
t11a、nt11b、nt16a、nt16b、nt151a及びnt151bはそれぞれ独立して、1〜8の整数であることが好ましく、1〜5の整数であることがより好ましい。
本発明に係る屈曲基は、液晶分子の配向を誘導する機能を有しており、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜20のアルキレン基を表すことが好ましく、直鎖状の炭素原子数1〜20のアルキレン基を表すことがより好ましく、直鎖状の炭素原子数2〜15のアルキレン基を表すことがより好ましい。また、当該アルキレン基中の1個又は隣接していない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い。
自発配向性化合物が液晶層に対していわゆる両親媒性を備えている観点から上記屈曲基は、メソゲン基に結合していることが好ましい。
本発明に係る自発配向性化合物において、上記屈曲基は、1〜6つ有することが好ましく、1〜4つ有することがより好ましく、1〜3つ有することがさらに好ましい。
上記自発配向性化合物において、液晶層となじみにくい吸着基や重合性基などの極性部と、液晶層となじみやすいメソゲン基や屈曲基などの非極性部とは、分子内で偏在していることが好ましく、いわゆる液晶層に対して両親媒性を示すことが好ましい。そのため、本発明に係る自発配向性化合物は、メソゲン基の一方の端部に液晶分子を配向させる屈曲基を有し、メソゲン基の他方の端部に重合性基及び吸着基を有する構造が好ましい。液晶層と基板との界面近傍では界面自由エネルギーが高くなるため、液晶層に対して親和性がある非極性部と、液晶層に対して親和性が低い極性部とを一分子内に有する物質が界面上に並ぶことにより、界面自由エネルギーを低下させると考えられる。
本発明の液晶組成物における自発配向性化合物の含有量の下限は、0.02質量%が好ましく、0.03質量%が好ましく、0.04質量%が好ましく、0.05質量%が好ましく、0.06質量%が好ましく、0.07質量%が好ましく、0.08質量%が好ましく、0.09質量%が好ましく、0.1質量%が好ましく、0.12質量%が好ましく、0.15質量%が好ましく、0.17質量%が好ましく、0.2質量%が好ましく、0.22質量%が好ましく、0.25質量%が好ましく、0.27質量%が好ましく、0.3質量%が好ましく、0.32質量%が好ましく、0.35質量%が好ましく、0.37質量%が好ましく、0.4質量%が好ましく、0.42質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.55質量%が好ましい。本発明の液晶組成物における自発配向性化合物の含有量の上限は、2.5質量%が好ましく、2.3質量%が好ましく、2.1質量%が好ましく、2質量%が好ましく、1.8質量%が好ましく、1.6質量%が好ましく、1.5質量%が好ましく、1質量%が好ましく、0.95質量%が好ましく、0.9質量%が好ましく、0.85質量%が好ましく、0.8質量%が好ましく、0.75質量%が好ましく、0.7質量%が好ましく、0.65質量%が好ましく、0.6質量%が好ましく、0.55質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.4質量%が好ましい。
本発明に係る自発配向性化合物の特に好適な具体例は、以下の一般式(al−1−1)で表される化合物である。
Figure 0006801796
(上記一般式(al−1−1)中、Ral3は炭素原子数1〜12の直鎖状のアルキル基を表し、当該アルキル基において、1個又は隣接しない2個以上の−CH−は、−O−又は−CH=CH−で置換されてもよく、
al5、Lal6、Lal7及びLal8はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜12個のアルキル基、ハロゲン原子又はPal−Spal−(PalおよびSpalは上記一般式(SAL)におけるPalおよびSpalと同じである。)を表し、当該アルキル基において、1個又は隣接しない2個以上の−CH−は、−O−又は−CH=CH−で置換されてもよく、
環Aal3は、1,4−シクロへキシレン又は1,4−フェニレンを表し、
ala又はRalbはそれぞれ独立して、水素原子又は上記Pal−Spal−を表し、Rala又はRalbの少なくとも一つが上記Pal−Spal−を表し、
al3は、単結合、−CH−CH−、−CH−O−又はO−CH−を表し、
al4は、上記一般式(T)で表される吸着基を表し、
al3及びpal4はそれぞれ独立して、0又は1を表す。)
上記一般式(al−1−1)において、Lal7及びLal8の一方が、炭素原子数1〜5個のアルキル基を表すことが好ましい。
上記一般式(al−1−1)において、Rala及びRalbは上記Pal−Spal−を表すことが好ましい。
上記一般式(al−1−1)において、Ral4は、上記一般式(T−1−1)〜(T−4−1)又は式(T−1−1.1)、(T−6−1.1)又は(T−5−1.1)が好ましい。
好ましい化合物としては、以下の式(AL−1.1)〜(AL−3.6)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
一般式(i)で表される化合物及び自発配向性化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、0.1%であり、0.2%であり、0.25%であり、0.3%であり、0.35%であり、0.4%であり、0.45%であり、0.5%であり、0.55%であり、0.6%である。好ましい合計の上限値は3.0%であり、3.8%であり、3.5%であり、3.2%であり、3.0%であり、2.8%であり、2.5%であり、2.2%であり、2.0%であり、1.8%であり、1.5%であり、1.2%であり、1.0%であり、0.8%であり、0.6%であり、0.5%である。
本発明に係る液晶組成物は、一般式(i)で表される重合性化合物(重合性モノマー)および自発配向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も良い。
本発明に係るその他の重合性化合物としては、以下の一般式(P)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006801796
(上記一般式(P)中、Rp1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、水素原子、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルキル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルコキシ基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数2〜15のアルケニル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数2〜15のアルケニルオキシ基又は−Spp2−Pp2を表し、
p1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1−1)〜式(Pp1−9)
Figure 0006801796
(式中、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基を表し、Wp11は単結合、−O−、−COO−又はメチレン基を表し、tp11は、0、1又は2を表すが、分子内にRp11、Rp12、Wp11及び/又はtp11が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。)
のいずれかを表し、
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜30のアルキレン基(該アルキレン基中の−CH−は酸素原子同士が直接連結しない限りにおいて−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−又は−C≡C−で置換されていてもよく、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていても良い。)を表し、
p1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、−O−、−S−、−CH−、−OCH−、−CHO−、−CO−、−C−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH−、−CHOCOO−、−OCHCHO−、−CO−NRZP1−、−NRZP1−CO−、−SCH−、−CHS−、−CH=CRZP1−COO−、−CH=CRZP1−OCO−、−COO−CRZP1=CH−、−OCO−CRZP1=CH−、−COO−CRZP1=CH−COO−、−COO−CRZP1=CH−OCO−、−OCO−CRZP1=CH−COO−、−OCO−CRZP1=CH−OCO−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(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、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)
を表し、
p2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、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、Ap2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のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は−Spp2−Pp2で置換されていても良く、
p1は式(Ap1−11)〜(Ap1−19)
Figure 0006801796
(式中、★でSpp1、若しくはmp1が2又は3の場合は★でSpp1又はZp1と結合し、★★でZp1と結合し、構造中の1又は2以上の水素原子は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基によって置換されていても良い。)で表される基を表し、
p3は式(Ap3−11)〜(Ap3−19)
Figure 0006801796
(式中、★でZp2と結合し、★★でRp1、若しくはmp3が2又は3の場合は★★でRp1またはZp2と結合し、構造中の1又は2以上の水素原子は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基によって置換されていても良い。)で表される基を表し、
p2及びmp3はそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表し、mp1及びmp4はそれぞれ独立して1、2又は3を表すが、分子内にPp1、Spp1、Ap1、Zp1、Zp2、Ap3及びRp1がそれぞれ複数存在する場合、それらはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。)
また、当該重合性化合物(重合性モノマー)は1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明に係る一般式(P)において、Rp1は−Spp2−Pp2であることが好ましい。
p1及びPp2はそれぞれ独立して式(Pp1−1)〜式(Pp1−3)のいずれかであることが好ましく、(Pp1−1)であることが好ましい。
p11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
p1+mp4は2以上であることが好ましく、2又は3が好ましい。
p1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、−OCH−、−CHO−、−CO−、−C−、−COO−、−OCO−、−COOC−、−OCOC−、−COCO−、−CCOO−、−CH=CH−、−CF−、−CFO−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−COO−(CH−、−OCF−又は−C≡C−が好ましく、単結合、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−COOC−、−OCOC−、−COCO−、−CCOO−、−CH=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−COO−(CH−又は−C≡C−が好ましく、分子内に存在する1つのみが−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−COOC−、−OCOC−、−COCO−、−CCOO−、−CH=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−COO−(CH−又は−C≡C−であり、他がすべて単結合であることが好ましく、分子内に存在する1つのみが、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−又は−OCO−であり、他がすべて単結合であることが好ましく、すべてが単結合であることが好ましい。
また、分子内に存在するZp1及びZp2の1つのみが、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−O−CO−(CH−、−COO−(CH−からなる群から選択される連結基であり、他は単結合であることが好ましい。
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜30のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の−CH−は酸素原子同士が直接連結しない限りにおいて−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−又は−C≡C−で置換されていてもよく、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていても良いが、直鎖の炭素原子数1〜10のアルキレン基又は単結合が好ましい。
p2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基又はナフタレン−2,6−ジイル基が好ましく、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、フェナントレン−2,7−ジイル基又はナフタレン−2,6−ジイル基が好ましく、mp2+mp3が0の時にはフェナントレン−2,7−ジイル基が好ましく、mp2+mp3が1、2又は3の時には1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基が好ましい。Ap2は、液晶化合物との相溶性を改善するために、その構造中の1又は2以上の水素原子がメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基又はフッ素原子に置換されていても良い。
p1は式(Ap1−15)、(Ap1−16)、(Ap1−17)又は(Ap1−18)が好ましい。Ap1は、液晶化合物との相溶性を改善するために、その構造中の1又は2以上の水素原子がメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基又はフッ素原子に置換されていても良い。
p3は式(Ap3−14)、(Ap3−15)、(Ap3−16)、(Ap3−17)又は(Ap3−18)が好ましい。Ap3は、液晶化合物との相溶性を改善するために、その構造中の1又は2以上の水素原子がメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基又はフッ素原子に置換されていても良い。
p2+mp3は0、1、2又は3が好ましく、1又は2が好ましい。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量は、本願の一般式(P)で表される化合物を含む組成物に対して、0.05〜10%含んでいることが好ましく、0.1〜8%含んでいることが好ましく、0.1〜5%含んでいることが好ましく、0.1〜3%含んでいることが好ましく、0.2〜2%含んでいることが好ましく、0.2〜1.3%含んでいることが好ましく、0.2〜1%含んでいることが好ましく、0.2〜0.56%含んでいることが好ましい。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい下限値は、本願の一般式(P)で表される化合物を含む組成物に対して、0.01%であり、0.03%であり、0.05%であり、0.08%であり、0.1%であり、0.15%であり、0.2%であり、0.25%であり、0.3%である。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい上限値は、本願の一般式(P)で表される化合物を含む組成物に対して、10%であり、8%であり、5%であり、3%であり、1.5%であり、1.2%であり、1%であり、0.8%であり、0.5%である。
含有量が少ないと一般式(P)で表される化合物を加える効果が現れにくく、液晶組成物の配向規制力が弱い又は経時的に弱くなってしまうなどの問題が発生し、多すぎると硬化後に残存する量が多くなる、硬化に時間がかかる、液晶の信頼性が低下する等の問題が生じる。このため、これらのバランスを考慮し含有量を設定する。
一般式(P)で表される化合物は、一般式(P−1)、一般式(P−2)、一般式(P−3)及び一般式(P−4)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006801796
(式中、Pp11、Pp12、Pp21、Pp22、Pp31、Pp32、Pp41及びPp42はそれぞれ独立して、一般式(P)におけるPp1と同じ意味を表し、
Spp11、Spp12、Spp21、Spp22、Spp31及びSpp32、Spp41及びSpp42はそれぞれ独立して、一般式(P)におけるSpp1と同じ意味を表し、
p11、Ap12、Ap13、Ap21、Ap22、Ap23、Ap32及びAp42はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、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、Ap11、Ap12、Ap13、Ap21、Ap22、Ap23、Ap32及びAp42はそれぞれ独立して、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のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は一般式(P)における−Spp2−Pp2で置換されていても良く、
p41は、一般式(P)のAp1と同じ意味を表し、
p43は、一般式(P)のAp3と同じ意味を表し、
p21、Zp22、Zp41及びZp42は、単結合、−O−、−S−、−CH−、−OCH−、−CHO−、−CO−、−C−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH−、−CHOCOO−、−OCHCHO−、−CO−NRZP1−、−NRZP1−CO−、−SCH−、−CHS−、−CH=CRZP1−COO−、−CH=CRZP1−OCO−、−COO−CRZP1=CH−、−OCO−CRZP1=CH−、−COO−CRZP1=CH−COO−、−COO−CRZP1=CH−OCO−、−OCO−CRZP1=CH−COO−、−OCO−CRZP1=CH−OCO−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(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、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)を表すが、分子内に存在するZp21及びZp22の少なくとも1つは、単結合以外を表し、
p22及びmp23はそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表し、
p42及びmp43はそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表し、
p41及びmp44はそれぞれ独立して1、2又は3を表し、
分子内にAp11、Ap21、Ap23、Zp21、Zp22、Spp41、Spp42、Pp41、Pp42、Ap41、Ap43、Zp41及びZp42がそれぞれ複数存在する場合、それらはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。)
p11、Pp12、Pp21、Pp22、Pp31、Pp32、Pp41及びPp42は、それぞれ独立して一般式(P)におけるPp1と同様に式(Pp1−1)〜式(Pp1−3)のいずれかであることが好ましく、(Pp1−1)であることが好ましく、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
Spp11、Spp12、Spp21、Spp22、Spp31及びSpp32、Spp41及びSpp42はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜30のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の−CH−は酸素原子同士が直接連結しない限りにおいて−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−又は−C≡C−で置換されていてもよく、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていても良いが、直鎖の炭素原子数1〜10のアルキレン基又は単結合が好ましい。
p11、Ap12、Ap13、Ap21、Ap22、Ap23、Ap32及びAp42はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基又はナフタレン−2,6−ジイル基が好ましく、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、フェナントレン−2,7−ジイル基又はナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。一般式(P−1)及び(P−2)においてはそれぞれ独立して1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基が好ましく、液晶化合物との相溶性を改善するために、その構造中の1又は2以上の水素原子がメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基又はフッ素原子に置換されていても良い。一般式(P−3)においてはフェナントレン−2,7−ジイル基が好ましく、液晶化合物との相溶性を改善するために、その構造中の1又は2以上の水素原子がメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基又はフッ素原子に置換されていても良い。
p21、Zp22、Zp41及びZp42は、単結合、−OCH−、−CHO−、−CO−、−C−、−COO−、−OCO−、−COOC−、−OCOC−、−COCO−、−CCOO−、−CH=CH−、−CF−、−CFO−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−COO−(CH−、−OCF−又は−C≡C−が好ましく、単結合、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−COOC−、−OCOC−、−COCO−、−CCOO−、−CH=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−COO−(CH−又は−C≡C−が好ましく、分子内に存在する1つのみが−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−、−OCO−、−COOC−、−OCOC−、−COCO−、−CCOO−、−CH=CH−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(CH−、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−OCOCH=CH−、−COO−(CH−又は−C≡C−であり、他がすべて単結合であることが好ましく、分子内に存在する1つのみが、−OCH−、−CHO−、−C−、−COO−又は−OCO−であり、他がすべて単結合であることが好ましく、すべてが単結合であることが好ましい。
また、分子内に存在するZp21、Zp22、Zp41及びZp42の1つのみが、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−O−CO−(CH−、−COO−(CH−からなる群から選択される連結基であり、他は単結合であることが好ましい。
本発明に係る一般式(P−1)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−1−1)〜式(P−1−46)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
(式中、Pp11、Pp12、Spp11及びSpp12は、一般式(P−1)におけるPp11、Pp12、Spp11及びSpp12と同じ意味を表す。)
本発明に係る一般式(P−2)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−2−1)〜式(P−2−12)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 0006801796
(式中、Pp21、Pp22、Spp21及びSpp22は、一般式(P−2)におけるPp21、Pp22、Spp21及びSpp22と同じ意味を表す。)
本発明に係る一般式(P−3)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−3−1)〜式(P−3−15)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
(式中、Pp31、Pp32、Spp31及びSpp32は、一般式(P−3)におけるPp31、Pp32、Spp31及びSpp32と同じ意味を表す。)
本発明に係る一般式(P−4)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−4−1)〜式(P−4−19)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
(式中、Pp41、Pp42、Spp41及びSpp42は、一般式(P−4)におけるPp41、Pp42、Spp41及びSpp42と同じ意味を表す。)
本発明の液晶組成物は、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 0006801796
一般式(H−1)から一般式(H−3)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。
酸化防止剤として更に具体的には、例えば、式(H−11)から式(H−15)が挙げられる。
Figure 0006801796
本発明の液晶組成物に酸化防止剤が含有する場合、酸化防止剤の含有量は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。
本発明の液晶組成物は、20℃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。
本発明の液晶組成物は、20℃における粘度(η)が10から50mPa・sであるが、10から45mPa・sであることが好ましく、10から40mPa・sであることが好ましく、10から35mPa・sであることが好ましく、10から30mPa・sであることが好ましく、10から25mPa・sであることが更に好ましく、10から22mPa・sであることが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、20℃における回転粘性(γ)が50から160mPa・sであるが、55から160mPa・sであることが好ましく、60から160mPa・sであることが好ましく、60から150mPa・sであることが好ましく、60から140mPa・sであることが好ましく、60から130mPa・sであることが好ましく、60から125mPa・sであることが好ましく、60から120mPa・sであることがより好ましく、60から115mPa・sであることがより好ましく、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。
例えば、本発明に係る液晶組成物全体が負の誘電率異方性を示す場合、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物(重合性モノマー)と、一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)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種類以上と、一般式(L)で表される化合物と、を含むことが好ましい。
本発明に係る液晶組成物全体のうち、一般式(i)で表される重合性化合物と、自発配向性化合物と、一般式(N−1)、一般式(N−2)、一般式(N−3)で表される化合物群から選ばれる化合物と、一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物全体のうち、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物と、一般式(N−1)、一般式(N−2)、一般式(N−3)で表される化合物群から選ばれる化合物と、一般式(L)で表される化合物とのみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物全体のうち、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物と、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)で表される化合物と、一般式(L)で表される化合物とのみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物全体のうち、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物と、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)で表される化合物と、一般式(L)で表される化合物とのみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物全体のうち、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物と、一般式(P)で表される化合物、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)で表される化合物と、および一般式(L)で表される化合物とのみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%であることが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物全体のうち、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物と、一般式(P)で表される化合物、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)で表される化合物と、一般式(L)で表される化合物とのみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%であることが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物は、配向性を重視する場合は、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物と、一般式(P)で表される化合物、一般式(N−1−1)、一般式(N−1−2)、一般式(N−1−3)または一般式(N−1−4)で表される化合物と、を含むことが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物は、応答速度を重視する場合は、自発配向性化合物と、一般式(i)で表される重合性化合物と、一般式(P)で表される化合物、一般式(N−1−10)または一般式(N−1−11)を含むことが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物は、応答速度を重視する場合は、1種または2種以上の自発配向性化合物と、2種以上の後述する一般式(II−1)で表される重合性化合物と、を必須に含み、一般式(N−1−10)または一般式(N−1−11)を含むことが好ましい。
本発明に係る液晶組成物全体のうち、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)および一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物全体のうち、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)で表される化合物および一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%であることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物全体のうち、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)で表される化合物、一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)および一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%、83質量%、82質量%、81質量%、80質量%であることが好ましい。
また、本発明に係る液晶組成物全体のうち、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)で表される化合物および一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)および一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、68質量%、70質量%、71質量%、73質量%、75質量%、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%であることが好ましい。
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、チルト角が十分に得られ、未反応の重合性化合物がないか、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、チルト角及び重合性化合物の残留量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。
本発明に係る液晶表示素子は、対向に配置された第1の基板および第2の基板と、前記第1の基板または前記第2の基板に設けられる共通電極と、前記第1の基板または前記第2の基板に設けられ、薄膜トランジスタを有する画素電極と、前記第1の基板と第2の基板間に設けられる液晶組成物を含有する液晶層と、を有することが好ましい。必要により前記液晶層と当接するように第1の基板および第2の基板の少なくとも一つの基板の対向面側に、液晶分子の配向方向を制御する配向膜を設けてもよい。該配向膜としては、液晶表示素子の駆動モードに併せて、垂直配向膜や水平配向膜など適宜選択することができ、ラビング配向膜(例えば、ポリイミド配向膜)または光配向膜(分解型ポリイミド配向膜など)などの公知の配向膜を使用することができる。さらに、カラーフィルターを、第1の基板または第2の基板上に適宜設けてもよく、また前記画素電極や共通電極上にカラーフィルターを設けることができる。
本発明に係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。
前記第1の基板および前記第2の基板を、共通電極や画素電極層が内側となるように対向させることが好ましい。
第1の基板と第2の基板との間隔はスペーサーを介して、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。1.5〜10μm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。 本発明の第2は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板表面に配向膜を備えていない液晶表示素子に使用する液晶組成物であって、2種以上のビフェニル骨格を有する重合性化合物を含む液晶組成物である。ビフェニル骨格を有する重合性化合物を2種以上含むと反応速度に差が生じるため、配向ムラや表示不良などを低減することができる。
上記ビフェニル骨格を有する重合性化合物とは、2つのベンゼン環が直接連結したビフェニル骨格を備えているものであればよく、ターフェニルも含む概念である。そのため、2種以上のビフェニル骨格を有する重合性化合物とは、2つのベンゼン環が直接連結したビフェニル骨格を備えている重合性化合物が2種類以上存在することを意味する。
本発明に係るビフェニル骨格を有する重合性化合物としては、例えば式(i)で表される重合性化合物のうちビフェニル骨格を有する重合性化合物が挙げられる。また本発明に係るビフェニル骨格を有する重合性化合物は、以下の式(II−1):
Figure 0006801796
(上記一般式(II−1)中、R201、R202、R203、R204、R205、R206、R207、R208、R209、R210、R211、R212、R213及びR214はそれぞれ独立して、P21−S21−、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子)又は水素原子のいずれかを表し、P21は上記一般式(i)の(R−I)〜(R−IX)のいずれかを表し、S21は、単結合又は炭素原子数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、n21は、0、1又は2を表す。)で表されることが好ましい。
上記一般式(II−1)において、当該一般式(II−1)で表される化合物の1分子内に1又は2以上のP21−S21−を有することが好ましく、4以下のP21−S21−を有することが好ましく、前記一般式(II−1)の1分子内に存在するP21−S21−の数は、1以上4以下が好ましく、1以上3以下がより好ましく、上記一般式(II−1)で表される化合物の分子内におけるP21−S21−の数は、2又は3であることが特に好ましい。
すなわち、一般式(II−1)で表される化合物は、2つのベンゼン環(ビフェニル骨格)を備えており、これら2つのベンゼン環においてP21−S21−を少なくとも一つ有していることから、一般式(II−1)で表される化合物は重合性化合物としての作用・効果を奏する。
上記一般式(II−1)において、1種または2種以上のP21−S21−を含む場合は、R201、R202、R204、R207、R209又はR210のいずれか1種または2種以上がP21−S21−であることが好ましく、R201及びR210がP21−S21−であることがより好ましい。
上記一般式(II−1)において、R201及びR210は、それぞれ独立して、P21−S21−であることが好ましく、この場合、R201及びR210は同一のP21−S21−であっても、異なるP21−S21−であってもよい。
上記一般式(II−1)において、R201、R202、R203、R204、R205、R206、R207、R208、R209、R210、R211、R212、R213及びR214はそれぞれ独立して、P21−S21−、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18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すが、この場合、前記アルキル基およびアルコキシ基の好ましい炭素原子数は、1〜16であり、より好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは1〜8であり、よりさらに好ましくは1〜6であり、さらにより好ましくは1〜4であり、特に好ましくは1〜3である。また、前記アルキル基およびアルコキシ基は、直鎖状または分岐状であってもよいが、直鎖状が特に好ましい。
上記一般式(II−1)において、R201、R202、R203、R204、R205、R206、R207、R208、R209、R210、R211、R212、R213及びR214はそれぞれ独立して、P21−S21−、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であることが好ましく、P21−S21−、フッ素原子又は水素原子であることが更に好ましく、フッ素原子又は水素原子であることがより好ましい。
上記一般式(II−1)において、P21は式(R−I)であることが好ましく、アクリル基またはメタクリル基であることがより好ましく、メタクリル基であることがさらに好ましい。
上記一般式(II−1)において、S21は、単結合又は炭素原子数1〜3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更に好ましい。
上記一般式(II−1)において、n21は、0が好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、上記一般式(II−1)で表されるビフェニル骨格を有する重合性化合物を2種〜6種含むことが好ましく、2種〜5種含むことがより好ましく、2種〜4種含むことがさらに好ましく、2種〜3種含むことがよりさらに好ましく、2種が特に好ましい。異なる化学構造を備えた上記一般式(II−1)で表されるビフェニル骨格を有する重合性化合物を2種以上含むと反応速度に差が生じるため、配向ムラや表示不良などを低減することができる。
また、ビフェニル骨格を有する重合性化合物の一つとして、)上記式(P)で表される重合性化合物、具体的には上述した一般式(P−1−1)から一般式(P−1−46)、一般式(P−2−1)から一般式(P−2−12)、一般式(P−3−1)から一般式(P−3−15)、および一般式(P−4−1)から一般式(P−4−19)で表される化合物を使用してもよい。
また、本発明に係る液晶組成物に好適に使用できるビフェニル骨格を有する重合性化合物として式(XX−1)から一般式(XX−13)
Figure 0006801796
(式(XX−1)から一般式(XX−13)中、Spxxは炭素原子数1〜8のアルキレン基または−O−(CH−(式中、sは1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。)し、1,4−フェニレン基中の水素原子は、更に、−F、−Cl、−CF、−CHまたは下記式(R−1)から式(R−9)
Figure 0006801796
(式中、R11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5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、mr5、mr7、nr5及びr7は、それぞれ独立して、0、1、又は2を表す。)から選ばれる基を表し、
11、S12及びS13は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されても良く、
13及びS13が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。)のいずれかによって置換されていても良い。)
で表される重合性化合物、式(RM−1)から式(RM−14)
Figure 0006801796
で表される重合性化合物、および式(I−1−1)から式(I−7−6)
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
(上記式(I−1−1)から式(I−7−6)中、RM1、RM2及びRM3は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表す。)で表される重合性化合物等が挙げられる。そのため、、2種以上のビフェニル骨格を有する重合性化合物の好適な態様としては、上記式(XX−1)から一般式(XX−13)で表される重合性化合物、上記式(RM−1)から式(RM−14)で表される重合性化合物および式(I−1−1)から(式I−7−6)で表される重合性化合物からなる群から選択される2種以上とすることができる。
液晶組成物中の上記2種以上のビフェニル骨格を有する重合性化合物の合計含有量は、0.02から10質量%含有することができ、含有量の下限は0.02質量%が好ましく、0.03質量%が好ましく、0.04質量%が好ましく、0.05質量%が好ましく、0.06質量%が好ましく、0.07質量%が好ましく、0.08質量%が好ましく、0.09質量%が好ましく、0.1質量%が好ましく、0.15質量%が好ましく、0.2質量%が好ましく、0.25質量%が好ましく、0.3質量%が好ましく、0.35質量%が好ましく、0.4質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.55質量%が好ましく、含有量の上限は、5質量%、4.5質量%が好ましく、4質量%が好ましく、3.5質量%が好ましく、3質量%が好ましく、2.5質量%が好ましく、2質量%が好ましく、1.5質量%が好ましく、1質量%が好ましく、0.95質量%が好ましく、0.9質量%が好ましく、0.85質量%が好ましく、0.8質量%が好ましく、0.75質量%が好ましく、0.7質量%が好ましく、0.65質量%が好ましく、0.6質量%が好ましく、0.55質量%が好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、前記2種以上のビフェニル骨格を有する重合性化合物のそれぞれとは異なる化学構造を備え、かつ極性基を有する自発配向性モノマーを含むことが好ましい。
当該自発配向性モノマーとしては、上述した自発配向性化合物を好適に使用することができる。
また、本発明に係る液晶組成物の好適な態様としては、上記一般式(II−1)で表されるビフェニル骨格を有する重合性化合物を2種以上と、上記自発配向性モノマーを1種または2種以上と、一般式(N−1a)〜(N−1g)で表される化合物群から選択される化合物を1種または2種以上と、一般式(L)で表される化合物を1種または2種以上とを含み、これらの化合物で液晶組成物の85〜100質量%を占めることが好ましい。
本発明の第3は、対向に配置された第一の基板および第二の基板と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に充填された液晶層と、前記第一の基板上に、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスライン、前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタならびに前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を画素毎に有する電極層と、前記第一の基板または前記第二の基板上に形成された共通電極と、前記第一の基板および前記第二の基板の間に2種以上のビフェニル骨格を有する重合性化合物が硬化された樹脂成分と、を有する、少なくとも一方の基板表面に配向膜を備えていない液晶表示素子である。ビフェニル骨格を有する重合性化合物としては、上述した第2の液晶表示素子と同様に、例えば、式(i)で表される重合性化合物、上記式(II−1)で表される重合性化合物、上記式(P)で表される重合性化合物、上記式(XX−1)から一般式(XX−13)で表される重合性化合物、上記式(RM−1)から式(RM−14)で表される重合性化合物、上記式(I−1−1)から式(I−7−6)で表される重合性化合物が挙げられ、これらの重合性化合物から2種以上選択して用いることができる。中でも、上記2種以上のビフェニル骨格を有する重合性化合物が、1種または2種以上の上記式(i)で表される重合性化合物および1種または2種以上の上記式(P)で表される重合性化合物であることが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる重合性化合物および自発配向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、液晶組成物を2枚の基板間に挟持させた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、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。PSVA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。
本発明の液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合させる際に使用する紫外線又は電子線等の活性エネルギー線の照射時の温度は特に制限されることはない。例えば、配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に本発明の液晶組成物を適用する場合は、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℃で重合させることが好ましい。
一方、例えば、配向膜を有していない基板を備えた液晶表示素子に本発明の液晶組成物を適用する場合は、上記の配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に適用する照射時の温度範囲より広い温度範囲でもよい。
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。
(実施例1)
撹拌装置、冷却器、及び温度計を備えた反応容器に5−ブロモベンゼン1,3−ジオール 19g、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム 2.5g、ジクロロメタン 200mlを仕込み、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン 12gを滴下させた。更に室温で4時間反応させた。反応終了後、有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、溶媒を留去し式(1)で表される化合物 33gを得た。
Figure 0006801796
次いで撹拌装置、冷却器、及び温度計を備えた反応容器に上記式(1)で表される化合物33g、4−ペンチルフェニルホウ酸 19g、炭酸カリウム 18g、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 3g、テトラヒドロフラン200ml、純水20mlを仕込み、70℃で5時間反応させた。反応終了後、冷却し、酢酸エチルにより目的物を抽出し、有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、溶媒を留去した。その後、メタノールによる分散洗浄、アルミナカラムによる精製を行い式(2)で表される化合物 35gを得た。
Figure 0006801796
更に撹拌装置、温度計を備えた反応容器に、上記式(2)で表される化合物35g、THF 200mlを仕込み、メタノール溶液10mlと塩酸1mlの混合溶液をゆっくり滴下した。滴下終了後、更に2時間させた。反応終了後、反応液に酢酸エチル200mlを加え有機層を純水、飽和炭酸水素ナトリウム5%塩酸水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去し、式(3)で表される化合物20gを得た。
Figure 0006801796
次いで撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上記式(3)で表される化合物20g、メタクリル酸 16.7g、ジメチルアミノピリジン 2.2g、ジクロロメタン 150mlを仕込み、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下でジイソプロピルカルボジイミド 23gをゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液をろ過した後、ろ液にジクロロメタン150mlを加え、5%塩酸水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムにより精製を行い式(i−33)で表される目的の化合物を26g得た。
Figure 0006801796
(物性値)
H−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 0.93(m,3H),1.33−1.35(m,4H),1.61−1.63(m,2H),2.12(s,6H),2.66(t,2H),5.77(s,2H),6.39(s,2H),7.27−7.29(m,4H),7.41(s,1H),7.63(d,2H)
13C−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:14.1,17.9,22.7,22.8,30.9,31.4,35.8,115.1,115.9,127.3,127.8,130.1,135.4,137.2,141.5,142.8,151.4,166.4
(実施例2)
撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、実施例1で合成した式(1)で表される化合物33g、アクリル酸ターシャリーブチルエステル 15g、トリエチルアミン 14g、酢酸パラジウム 800mg、ジメチルホルムアミド 200mlを仕込み、窒素ガス雰囲気下で反応器を100℃に加熱し反応させた。反応終了後、酢酸エチル、THFを加え、10%塩酸水溶液、純水、飽和食塩水で有機層を洗浄した。溶媒を留去しシリカゲルカラムにより精製を行い式(4)で表される化合物32gを得た。
Figure 0006801796
更に撹拌装置、温度計を備えた反応容器に、上記式(4)で表される化合物32g、THF 200mlを仕込み、メタノール溶液10mlと塩酸1mlの混合溶液をゆっくり滴下した。滴下終了後、更に2時間させた。反応終了後、反応液に酢酸エチル200mlを加え有機層を純水、飽和炭酸水素ナトリウム5%塩酸水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した。
次いで撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、濃縮物、メタクリル酸 17g、ジメチルアミノピリジン 230mg、ジクロロメタン 150mlを仕込み、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下でジイソプロピルカルボジイミド 24gをゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液をろ過した後、ろ液にジクロロメタン150mlを加え、純水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムにより精製を行い式(5)で表される化合物を24g得た。
Figure 0006801796
撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上記式(5)で表される化合物24gを塩化メチレン100mlに溶解させた後、トリフルオロ酢酸30mlを滴下し、室温で30分攪拌した。その後、酢酸エチル200mlを加えて純水、飽和食塩水で有機層を洗浄した。溶媒を留去し式(6)で表される化合物 19gを得た。
Figure 0006801796
次いで撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上記式(6)で表される化合物19g、4−ヘプチルフェノール 12.7g、ジメチルアミノピリジン 700mg、ジクロロメタン 150mlを仕込み、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下でジイソプロピルカルボジイミド 9gをゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液をろ過した後、ろ液にジクロロメタン150mlを加え、5%塩酸水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムにより精製を行い式(i−34)で表される目的の化合物を24g得た。
Figure 0006801796
(物性値)
H−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 0.89−0.91(m,3H),1.27(s,8H),1.61−1.63(m,2H),2.12(s,6H),2.66(t,2H),5.77(s,2H),6.28(d,1H),6.39(s,2H),6.84(s,2H),7.12−7.15(m,2H),7.17−7.19(m,3H),7.49(d,1H)
13C−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:14.1,17.9,22.7,22.8,29.2,30.9,31.4,31.8,35.8,115.1,115.4,118.0,121.4,127.8,129.6,135.4,137.2,139.5,148.5,151.4,164.3,166.4
(実施例3)
撹拌装置備えたオートクレーブ容器に、実施例1で合成した式(4)で表される化合物32g、THF 200mlを仕込み、エタノール溶液20mlと5%パラジウムカーボン(含水)1.6gを仕込み水素ガスによる接触水素還元を行った。反応終了後、反応液をろ過した後溶媒を留去した。更に撹拌装置、温度計を備えた反応容器に濃縮物32g、THF 200mlを仕込み、メタノール溶液10mlと塩酸1mlの混合溶液をゆっくり滴下した。滴下終了後、更に2時間させた。反応終了後、反応液に酢酸エチル200mlを加え有機層を純水、飽和炭酸水素ナトリウム5%塩酸水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ式(7)で表される化合物を17g得た、
Figure 0006801796
次いで、撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上記式(7)で表される化合物17g、メタクリル酸 15g、ジメチルアミノピリジン 1.0g、ジクロロメタン 150mlを仕込み、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下でジイソプロピルカルボジイミド 22gをゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液をろ過した後、ろ液にジクロロメタン150mlを加え、純水で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、2倍量(重量比)のシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い式(8)で表される目的の化合物を23g得た。
Figure 0006801796
撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上記式(8)で表される化合物23gを塩化メチレン120mlに溶解させた後、トリフルオロ酢酸30mlを滴下し、室温で30分攪拌した。その後、酢酸エチル200mlを加えて純水、飽和食塩水で有機層を洗浄した。溶媒を留去し式(9)で表される化合物 19gを得た。
Figure 0006801796
次いで撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上記式(9)で表される化合物19g、4−ヘプチルフェノール 12.8g、ジメチルアミノピリジン 700mg、ジクロロメタン 150mlを仕込み、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下でジイソプロピルカルボジイミド 9gをゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液をろ過した後、ろ液にジクロロメタン150mlを加え、5%塩酸水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムにより精製を行い式(i−35)で表される目的の化合物を22g得た。
Figure 0006801796
(物性値)
H−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 0.89−0.91(m,3H),1.27(s,8H),1.61−1.63(m,2H),2.12(s,6H),2.66(t,2H),2.71−2.73(m,2H),2.811−2.83(m,2H),5.77(s,2H),6.39(s,2H),6.89(s,2H),7.13−7.21(m,5H)
13C−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:14.1,17.9,22.7,22.8,29.2,30.5,30.9,31.4,31.8,33.2,35.8,39.4,113.4,118.0,121.4,127.8,129.6,135.4,137.2,139.5,148.5,151.4,166.4,172.2
(実施例4)
撹拌装置、冷却器、及び温度計を備えた反応容器に3,5−ジメチルフェニルホウ酸 15g、5−ブロモベンゼン1,3−ジオール 18g、炭酸カリウム 20g、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 2g、テトラヒドロフラン200ml、純水20mlを仕込み、70℃で5時間反応させた。反応終了後、冷却し、酢酸エチルにより目的物を抽出し、有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、溶媒を留去した。その後、メタノールによる分散洗浄、アルミナカラムによる精製を行い式(10)で表される化合物 18gを得た。
Figure 0006801796
次いで撹拌装置、冷却器及び温度計を備えた反応容器に、上記式(10)で表される化合物18g、メタクリル酸 17.5g、ジメチルアミノピリジン 2.0g、ジクロロメタン 150mlを仕込み、氷冷バスにて5℃以下に反応容器を保ち、窒素ガスの雰囲気下でジイソプロピルカルボジイミド 25gをゆっくり滴下した。滴下終了後、反応容器を室温に戻し5時間反応させた。反応液をろ過した後、ろ液にジクロロメタン150mlを加え、5%塩酸水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムにより精製を行い式(i−2)で表される目的の化合物を24g得た。
Figure 0006801796
(物性値)
H−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:2.10(s,6H),2.36(s,6H),5.77(s,2H),6.39(s,2H),7.29(s,2H),7.40−7.44(m,2H),7.68(d,2H)
13C−NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:17.9,21.9,115.1,115.9,125.8,127.8,135.4,138.2,140.5,141.5,152.2,166.4
以下に液晶組成物に関し、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。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
ni :ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
Δn :25℃における屈折率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
γ :25℃における回転粘性(mPa・s)
Δε :25℃における誘電率異方性
33 :20℃における弾性定数K33(pN)
<環構造>
Figure 0006801796
<側鎖構造>
Figure 0006801796
(ただし、表中のnは自然数である。)
<連結構造>
Figure 0006801796
(ただし、表中のnは自然数である。)
本実施例および比較例における「低温保存性」、「垂直配向性」、「プレチルト角形成」および「応答特性」の評価は以下の方法で行った。
(低温保存性の評価試験)
液晶組成物をメンブレンフィルター(Agilent Technologies社製、PTFE 13m−0.2μm)にてろ過を行い、真空減圧条件にて15分間静置し溶存空気の除去を行った。これをアセトンにて洗浄し十分に乾燥させたバイアル瓶に0.5g秤量し、−25℃の環境下に10日間静置した。その後、目視にて析出の有無を観察し、以下の2段階で判定した。
A:析出が確認できない。
B:1週間後に析出する。
D:析出が確認できる。
(垂直配向性の評価試験)
絶縁層上にパターン化された透明な共通電極からなる透明電極層を有し、カラーフィルター層を具備した配向膜を有さない第一の基板(共通電極基板)と、アクティブ素子により駆動される透明画素電極を有する画素電極層を有する配向膜を有さない第二の基板(画素電極基板)とを作製した。第一の基板上に液晶組成物を滴下し、第二の基板上で挟持し、シール材を常圧で110℃2時間の条件で硬化させ、セルギャップ3.2μmの液晶セルを得た。このときの垂直配向性および滴下痕などの配向ムラを、偏光顕微鏡を用いて観察し、以下の4段階で評価した。
A:全面に渡り、均一に垂直配向
B:ごく僅かに配向欠陥が有るも許容できるレベル
C:配向欠陥が有り許容できないレベル
D:配向不良がかなり劣悪
液晶焼き付き評価方法(プレチルト角の経時変化))
まず、垂直配向を誘起するポリイミド配向膜をITO付き基板に塗布した後、前記ポリイミド配向膜をラビング処理したITO付き基板を含む液晶セル(セルギャップ3.5μm)間に、真空注入法で注入した。その後、液晶組成物を注入した液晶セルに周波数100Hzで電圧を10V印加した状態で高圧水銀灯を用い、325nm以下の紫外線をカットするフィルターを介して紫外線を照射した。このとき、中心波長365nmの条件で測定した照度が100mW/cmになるように調整し、積算光量10J/cmの紫外線を照射した。前記の紫外線照射条件を照射条件1とした。この照射条件1により液晶セル中の液晶分子にプレチルト角が付与される。
次に、蛍光UVランプを用いて、中心波長313nmの条件で測定した照度が3mW/cmになるように調整し、積算光量20J/cmの紫外線を更に照射し、液晶表示素子を得た。前記の紫外線照射条件を照射条件2とした。照射条件2により、照射条件1で未反応の液晶セル中の重合性化合物の残留量を低減させる。
紫外線照射後、プレチルト角の変化による表示不良(焼き付き)評価を行った。まず、液晶表示素子のプレチルト角を測定し、プレチルト角(初期)とした。この液晶表示素子に周波数100Hzで電圧を矩形波30V印加しながらバックライトを10時間照射した。その後、プレチルト角を測定し、プレチルト角(試験後)とした。測定したプレチルト角(初期)からプレチルト角(試験後)を引いた値をプレチルト角変化量(=プレチルト角変化の絶対値)[°]とした。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。なお、30Vの電圧の大きさは通常の駆動電圧の数倍大きく、加速試験となっている。
プレチルト角変化量は、0[°]に近いほどプレチルト角の変化による表示不良が発生する可能性がより低くなる。本検討では、変化量1.0[°]以下を表示ムラの許容限界範囲とした。
A:変化量1.0[°]未満
B:変化量1.0[°]以上1.5[°]未満
C:変化量1.5[°]以上
(液晶組成物の調製と評価結果)
下記表3に示すとおりの化合物と混合比率で液晶組成物を調製し、その組成物をLC−1とした。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
LC−1のネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)は75℃、固体相−ネマチック相転移温度(TCN)は−33℃、屈折率異方性(Δn)は0.11、誘電率異方性(Δε)は−2.8、回転粘性(γ)は98mPa・sであった。なお、屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)、及び回転粘性(γ1)は、いずれも25℃における測定結果である(以下、同様)。
Figure 0006801796
(比較例1〜4)
LC−1を100質量部としたときに、下記の自発配向性化合物(AL−2.2)を1.0質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を比較例1とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性モノマー(AL−2,2)を1.0質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を比較例2とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性モノマー(AL‐2.2)を1.0質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.6質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を比較例3とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性モノマー(Al−2.2)を1.0質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.9質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を比較例4とした。
比較例1〜4の低温保存性、紫外線照射後の重合性化合物の垂直配向性試験、チルト安定性試験の下記表4に結果を示す。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
(実施例1〜3)
自発配向性モノマー(AL−2.2)および下記の重合性化合物(i−33)をそれぞれ下記表5に示す添加量でLC−1に添加し比較例1と同様にして液晶組成物を調製した。
Figure 0006801796
実施例1〜3の低温保存性、紫外線照射後の重合性化合物の垂直配向性試験、チルト安定性試験の結果は表5のとおりであった。
Figure 0006801796
実施例1〜3の配向性について、セルに実施例に記載した液晶組成物を封入したセルを偏光子と検光子が直交して配置された偏光顕微鏡にセットし、透過光を観察した。液晶分子が垂直配向すれば、偏光板の作用により光は透過できず、セルは黒く表示される。この試験法により上記サンプルを評価したところ、すべてのサンプルにおいて配向ムラは生じず、一様な垂直配向性を示すことが確認された。代表的な配向試験の評価結果を図1および図2に示す。図1は比較例2、図2は実施例2の液晶組成物を注入したセルのクロスニコル下での写真である。図1のセル周辺部における白く見える部分は垂直配向しておらず、斜めもしくは水平配向している部分であり、配向ムラを示している。図1には白位部分が多く見られ、垂直配向していない部位が多く存在している。また、セル中に4分割されたようなドメインが見られる。これは、滴下ムラであり、液晶組成物を滴下し、広がる際に組成物同士が交わる際、一様に混ざらずできるムラであり、これも欠陥の一種である。しかしながら、図2では白い線はほとんど見られず、一様に黒が示されている。図1、図2において、一部見える白い直線は、配向ムラではなく、物理的なガラス上の傷であるため、配向不良ではない。したがって、これは液晶が一面垂直配向していることを示しており、上記に示した垂直配向助剤(自発配向性化合物)と式(i)で表される重合性化合物とを適宜組み合わせることによって液晶分子が垂直配向することが確認された。
また、本発明におけるプレチルトの経時変化は、ポリマー膜の硬さが影響していると考えられ、式(i)で表される重合性化合物の添加量が増加する事により、より硬いポリマー膜が形成され、プレチルトの経時変化量が小さくなると考えられる。
また、本評価では、初期プレチルト角を一定とした状態で、各モノマーのポリマー安定性を評価するために、プレチルト角変化量を確認する際に、垂直配向を誘起するポリイミド配向膜付きの基板を用いた。追加して配向膜を有さない第一の基板(共通電極基板)と、配向膜を有さない第二の基板(画素電極基板)とで作製し、第一の基板上に液晶組成物を滴下し、第二の基板上で挟持し、シール材を硬化させた、セルギャップ3.2μm液晶セルを用いた場合も、同様の結果を示すことを確認した。
また、紫外光照射による重合によって生じるプレチルト角を評価したところ、すべてのサンプルにおいて適切なチルト角が付与されていることを確認した。これらを使用した液晶表示素子は、十分なプレチルト角が付与されているため、十分に高速応答であることが確認された。
また、実施例1〜3の液晶組成物を用いて液晶セルを作製する際に、展開性(濡れ広がり)が良好であった。
(実施例4〜58)
下記に示す重合性化合物(i−1)から(i−19)および自発配向性化合物(AL−1.4)から(AL−2.33)をそれぞれ下記表6、8、および10に示す添加量でLC−1に添加した以外は、比較例1と同様にして液晶組成物を調製した。実施例4〜58の低温保存性、紫外線照射後の重合性化合物の垂直配向性試験、チルト安定性試験の結果を表7、9および11に示す。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
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Figure 0006801796
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Figure 0006801796
Figure 0006801796
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(実施例59〜73)
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.5)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−1)で表される化合物を0.1質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例59とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.5)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−2)で表される化合物を0.1質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例60とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.5)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−6)で表される化合物を0.1質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例61とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.5)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−7)で表される化合物を0.1質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例62とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.5)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−14)で表される化合物を0.1質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例63とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.25)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−1)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例64とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.25)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−2)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例65とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.25)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−6)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例66とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.25)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−7)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例67とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配向性化合物(AL−2.25)を0.8質量部、式(RM−R1)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−14)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例68とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.17)を0.4質量部、式(AL−2.17)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−1)で表される化合物を0.4質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例69とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.17)を0.4質量部、式(AL−2.25)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−2)で表される化合物を0.4質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例70とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.17)を0.4質量部、式(AL−2.29)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−6)で表される化合物を0.4質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例71とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.17)を0.4質量部、式(AL−1.15)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−7)で表される化合物を0.4質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例72とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.17)を0.4質量部、式(AL−1.10)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−14)で表される化合物を0.4質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例73とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.29)を0.4質量部、式(AL−2.17)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−1)で表される化合物を0.6質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例74とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.29)を0.4質量部、式(AL−2.25)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−2)で表される化合物を0.6質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例75とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.29)を0.4質量部、式(AL−2.17)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−6)で表される化合物を0.6質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例76とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.29)を0.4質量部、式(AL−1.15)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−7)で表される化合物を0.6質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例77とした。
液晶組成物LC−1を100質量部に対して、自発配化合物 式(AL−2.29)を0.4質量部、式(AL−1.10)を0.4質量部、式(RM−R2)で表される化合物を0.3質量部及び式(i−14)で表される化合物を0.6質量部添加した重合性化合物を含有する液晶組成物を実施例78とした。
実施例59〜78の各液晶組成物の配合を表12〜15に示す。また、実施例59〜78の低温保存性、紫外線照射後の重合性化合物の垂直配向性試験、チルト安定性試験の結果を表16に示す。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
Figure 0006801796
実施例59〜78においては自発配向性化合物を1種類、重合性化合物を2種類用いた場合の低温保存性と垂直配向性について評価したところ、比較例に用いた重合性化合物を用いても、新たに重合性化合物を添加することにより低温保存性および垂直配向性が改善されることが確認された。自発配向性化合物の液晶への溶解性が低い場合、一成分の濃度を下げ、さらに異なる自発配向性化合物を加え、垂直配向性を向上させることができる。実施例において自発配向性化合物2種、重合性化合物2種を混合することにより、低温保存性と垂直配向性が改善されることが確認された。
また、重合性化合物として実施例59〜78などで使用しているRM−1およびRM−2を含む組成物で液晶セルを作製する際に、展開性(濡れ広がり)が良好であった。
さらに実施例1〜78および比較例1〜4において、組成物LC−1に代えて、下記17に示す通りの化合物及び混合比率で構成される組成物を調製し、液晶組成物をLC−2からLC−8とした。
Figure 0006801796
Figure 0006801796
上記液晶組成物LC−2からLC−8に対して、自発配向性化合物と、重合性化合物と、を実施例1〜78、比較例1〜4に示す適切な濃度で混合し、上記と同様に配向性試験の評価を行ったところ、実施例の組成物は比較例より配向性が向上することを確認した。
なお、実施例18及び33は、それぞれ参考例1及び2とする。

Claims (11)

  1. 一般式(i)で表される重合性化合物を1種又は2種以上、及び一般式(al−1−1)で表される自発配向性化合物を1種又は2種以上含有する重合性液晶組成物。
    Figure 0006801796
    (前記一般式(i)中、
    i2は、下記の基(b)
    (b) ベンゼン−1,3,4−トリイル、ベンゼン−1,3,5−トリイル(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。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記の基(b)は、それぞれ独立して、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、ニトロ基、Pi3−Spi3−又はRil−(Ail−Lilni1−(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、ニトロ基、及びPi3−Spi3−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、
    該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されてもよい。)で置換されてもよく、
    i1は、水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基又は炭素原子数1〜12のアルコキシ基を表すが、
    該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基及び/又はニトロ基で置換されていてもよく、
    該アルキル基中に存在する1個の−CH−は、−O−に置き換えられてもよく、
    該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良く、
    i1は、下記の基(a)、基(b)及び基(c):
    (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(ナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、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(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、及びニトロ基で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良い。)で置換されてもよく、
    i1は、単結合、−OCH −、−CH O−、−C −、−OC O−、−COO−、−OCO−、−CH=CR −COO−、−CH=CR −OCO−、−COO−CR =CH−、−OCO−CR =CH−、−(CH −COO−、−(CH −OCO−、−OCO−(CH −、−COO−(CH −、−CH=CH−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はそれぞれ独立して1〜4の整数を表す。)を表し、
    i1、Pi2及びPi3それぞれ独立して、以下の式(R−I)、式(R−VII)及び式(R−VIII)のいずれかを表し、
    Figure 0006801796
    (前記式(R−I)、式(R−VII)及び式(R−VIII)中、
    21 はそれぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1〜5個のアルキル基であり、
    Wは単結合、−O−又はメチレン基であり、
    Tは単結合又は−COO−であり、
    は0、1又は2である。)
    Spi1、Spi2及びSpi3はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数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、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、ハロゲン、シアノ基、Pi3−Spi3−又は炭素原子数1〜12のアルキル基(該アルキル基はハロゲン、シアノ基又はPi3−Spi3−で置換されてよい。)で置換されて良く、
    i1は、1、2又は3を表すが、
    同一分子内にRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRがそれぞれ複数存在する場合、複数のRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRは、それぞれ同一であっても異なっていても良く、
    i1が、1、2又は3の場合、Ailの少なくとも1つは基(b)を表す。)
    Figure 0006801796
    (前記一般式(al−1−1)中、
    al3 は炭素原子数1〜12の直鎖状のアルキル基を表し、
    当該アルキル基において、1個又は隣接しない2個以上の−CH −は、−O−又は−CH=CH−で置換されてもよく、
    al5 、L al6 、L al7 及びL al8 はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜12個のアルキル基、ハロゲン原子又はP al −Sp al −を表し、
    当該アルキル基において、1個又は隣接しない2個以上の−CH −は、−O−又は−CH=CH−で置換されてもよく、
    al は、一般式(P−I)〜一般式(P−IX)
    Figure 0006801796
    (式中、
    p11 及びR p12 はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基を表し、
    p11 は単結合、−O−、−COO−又はメチレン基を表し、
    pおよびt p11 はそれぞれ独立して、0、1又は2を表す。)
    で表される基を表し、
    Sp al は単結合又は直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数1〜20個のアルキレン基を表すが、アルキレン基中の1個又は隣接していない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、
    環A al3 は、1,4−シクロへキシレン又は1,4−フェニレンを表し、
    ala 及びR alb はそれぞれ独立して、水素原子又はP al −Sp al −を表すが、R ala 又はR alb の少なくとも一つはP al −Sp al −を表し、
    al3 は、単結合、−CH −CH −、−CH −O−又はO−CH −を表し、
    al4 は、一般式(T)
    Figure 0006801796
    (前記一般式(T)中、
    t1 は、炭素原子数1〜18個の直鎖状又は分岐状のアルキル基、−NH 又は−Z t2 −O−R t1 基を表し、
    前記アルキル基中の水素原子はシアノ基、P al −Sp al −に置換されてもよく、又は前記アルキル基の−CH −は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−、−CH=CH−に置換されてもよく、
    t1 は、水素原子、炭素原子数1〜5個のアルキル基又はZ t1 と結合してもよい炭素原子数1〜8個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又はZ t1 と結合してもよい炭素原子数2〜8個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、
    t2 は、単結合、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、
    当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−CH −は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、
    t1 は、単結合、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数2〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、
    当該アルキレン基の−CH −は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、またX t1 が−Z t2 −O−R t1 基であり、かつR t1 がアルキレン基又はアルケニレン基の場合、Z t1 の水素原子を置換してR t1 と結合してもよく
    t0 は、炭素原子数1〜18個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、
    当該アルキレン基の−CH −は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−CH=CH−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、また前記アルキレン基の水素原子は一般式(T)に置換されてもよく、
    t1 は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、
    当該アルキレン基の−CH −は酸素原子が直接隣接しないように−O−、−COO−、−C(=O)−、−OCO−に置換されてもよく、
    t1 は0以上4以下の整数を表し、
    分子内の水素原子は重合性基P al −Sp al −に置換されてもよく、
    *は結合手を表す。)
    で表される吸着基を表し、
    al3 及びp al4 はそれぞれ独立して、0又は1を表す。)
  2. 一般式(i)におけるni1が1又は2である請求項1に記載の重合性液晶組成物。
  3. 一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)
    Figure 0006801796
    (前記一般式(N−1)〜(N−3)中、
    N11、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。)
    (c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)及び
    (d) 1,4−シクロヘキセニレン基
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
    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、
    N11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は、それぞれ独立して、1、2又は3であり、
    N11〜AN32、ZN11〜ZN32がそれぞれ複数存在する場合は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。)で表される化合物から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有する請求項1又は2に記載の重合性液晶組成物。
  4. 一般式(L)
    Figure 0006801796
    (前記一般式(L)中、
    L1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良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
    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良く、
    L1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。
    但し、一般式(N−1)、一般式(N−2)および一般式(N−3)で表される化合物を除く。)
    で表される化合物から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
  5. 一般式(P)
    Figure 0006801796
    (前記一般式(P)中、
    p1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、水素原子、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルキル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルコキシ基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルケニル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜15のアルケニルオキシ基又は−Spp2−Pp2を表し、
    p1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1−1)〜式(Pp1−9)
    Figure 0006801796
    (前記式(PP1−1)〜(PP1−9)中、
    p11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基を表し、
    p11は単結合、−O−、−COO−又はメチレン基を表し、
    p11は、0、1又は2を表すが、
    分子内にRp11、Rp12、Wp11及びtp11がそれぞれ複数存在する場合、それらはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。)
    のいずれかを表し、
    Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜30のアルキレン基(該アルキレン基中の−CH−は酸素原子同士が直接連結しない限りにおいて−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−又は−C≡C−で置換されていてもよく、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていても良い。)を表し、
    p1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、−O−、−S−、−CH−、−OCH−、−CHO−、−CO−、−C−、−COO−、−OCO−、−OCOOCH−、−CHOCOO−、−OCHCHO−、−CO−NRZP1−、−NRZP1−CO−、−SCH−、−CHS−、−CH=CRZP1−COO−、−CH=CRZP1−OCO−、−COO−CRZP1=CH−、−OCO−CRZP1=CH−、−COO−CRZP1=CH−COO−、−COO−CRZP1=CH−OCO−、−OCO−CRZP1=CH−COO−、−OCO−CRZP1=CH−OCO−、−(CH−COO−、−(CH−OCO−、−OCO−(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、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)
    を表し、
    p2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、アントラセン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、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、
    p2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のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は−Spp2−Pp2で置換されていても良く、
    p1は式(Ap1−11)〜(Ap1−19)
    Figure 0006801796
    (前記式(Ap1−11)〜(Ap1−19)中、
    ★でSpp1、若しくはmp1が2又は3の場合は★でSpp1又はZp1と結合し、 ★★でZp1と結合し、
    構造中の1又は2以上の水素原子は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基によって置換されていても良い。)
    で表される基を表し、
    p3は式(Ap3−11)〜(Ap3−19)
    Figure 0006801796
    (前記式(Ap3−11)〜(Ap3−19)中、
    ★でZp2と結合し、
    ★★でRp1、若しくはmp3が2又は3の場合は★★でRp1またはZp2と結合し、
    構造中の1又は2以上の水素原子は炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数1〜12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基によって置換されていても良い。)
    で表される基を表し、
    p2及びmp3はそれぞれ独立して、0、1、2又は3を表し、
    p1及びmp4はそれぞれ独立して、1、2又は3を表すが、
    分子内にPp1、Pp2、Spp1、Spp2、Ap1、Zp1、Zp2、Ap3及びRp1がそれぞれ複数存在する場合、それらはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。
    但し、一般式(i)で表される化合物を除く。)
    で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物を用いた液晶表示素子。
  7. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の重合性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1〜5のいずれか1項に記載の重合性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−FSSモード用液晶表示素子。
  9. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物を用いた一対の基板のうち少なくとも一方の基板表面に配向膜を備えていない液晶表示素子。
  10. 対向に配置された第一の基板および第二の基板と、
    前記第一の基板と前記第二の基板との間に充填された、請求項5に記載の重合性液晶組成物を含む液晶層と、
    前記第一の基板上に、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスライン、前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタならびに前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を画素毎に有する電極層と、
    前記第一の基板または前記第二の基板上に形成された共通電極と、
    前記第一の基板および前記第二の基板の間に、1種又は2種以上の前記一般式(i)で表される重合性化合物および1種又は2種以上の前記一般式(P)で表される重合性化合物が硬化された樹脂成分と、を有する、少なくとも一方の基板表面に配向膜を備えていない液晶表示素子。
  11. 一般式(i)で表される重合性化合物。
    Figure 0006801796
    (前記一般式(i)中、
    i2は、下記の基(b)
    (b) ベンゼン−1,3,4−トリイル、ベンゼン−1,3,5−トリイル(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。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記の基(b)は、それぞれ独立して、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、ニトロ基、Pi3−Spi3−又はRil−(Ail−Lilni1−(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、ニトロ基、及びPi3−Spi3−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、
    該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されてもよい。)で置換されてもよく、
    i1は、水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基又は炭素原子数1〜12のアルコキシ基を表すが、
    該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基及び/又はニトロ基で置換されていてもよく、
    該アルキル基中に存在する1個の−CH−は、−O−に置き換えられてもよく、
    該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良く、
    i1は、下記の基(a)、基(b)及び基(c):
    (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(ナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、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(該アルキル基中の水素原子はハロゲン、シアノ基、及びニトロ基で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個以上の−CH−は、酸素原子が直接連結しないように、−O−、−COO−又は−OCO−に置き換えられてもよく、該アルキル基中に存在する1個の−CHCH−又は2個以上の−CHCH−は−CH=CH−に置換されても良い。)で置換されてもよく、
    i1 は、単結合、−OCH −、−CH O−、−C −、−OC O−、−COO−、−OCO−、−CH=CR −COO−、−CH=CR −OCO−、−COO−CR =CH−、−OCO−CR =CH−、−(CH −COO−、−(CH −OCO−、−OCO−(CH −、−COO−(CH −、−CH=CH−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はそれぞれ独立して1〜4の整数を表す。)を表し、
    i1、Pi2及びPi3それぞれ独立して、以下の式(R−I)、式(R−VII)及び式(R−VIII)のいずれかを表し、
    Figure 0006801796
    (前記式(R−I)、式(R−VII)及び式(R−VIII)中、
    21 はそれぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1〜5個のアルキル基であり、
    Wは単結合、−O−又はメチレン基であり、
    Tは単結合又は−COO−であり、
    は0、1又は2である。)
    Spi1、Spi2及びSpi3はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数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、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、ハロゲン、シアノ基、Pi3−Spi3−又は炭素原子数1〜12のアルキル基(該アルキル基はハロゲン、シアノ基又はPi3−Spi3−で置換されてよい。)で置換されて良く、
    i1は、1、2又は3を表すが、
    同一分子内にRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRがそれぞれ複数存在する場合、複数のRil、Ail、Lil、Pi3、Spi3およびRは、それぞれ同一であっても異なっていても良く、
    i1が、1、2又は3の場合、Ailの少なくとも1つは基(b)を表す。)
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