JP7271880B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示素子に関する。
表示品質が優れていることから、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子が、携帯端末、液晶テレビ、プロジェクタ、コンピューター等に広く用いられている。液晶テレビは、VAモードが主流である。VAモードの一つには、UV2A(VATN)モードがある(例えば、特許文献1および2参照)。また、液晶テレビは、FHDから4k2k、8k4kへと高精細化が進んでいる。
UV2Aモードの液晶表示素子では、アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板とにより、画素領域にチルト方向の異なる4つのドメインを形成している。ところが、ドメイン同士の境界部分や画素電極の縁部において、液晶分子が所定の方向に倒れず、暗線(光の透過率が低い暗領域)が生成する。画素サイズが大きい場合、暗線の影響は小さいが、画素サイズが小さくなると、暗線の影響が大きくなる。その結果、液晶表示素子の光の透過率が大きく低下することになる。
特許第4666398号公報 特開2011-53721号公報
本発明は、暗領域のサイズを小さくして、光の透過率を高めた液晶表示素子を提供することにある。
このような目的は、下記の(1)~(7)の本発明により達成される。
(1) 複数の画素電極を備える第1基板と、
該画素電極に対向配置された対向電極を備える第2基板と、
前記画素電極と前記対向電極との間に配置され、液晶組成物で構成された垂直配向型の液晶層と、
前記第1基板の前記画素電極側に、前記液晶層に接触して配置された第1配向膜と、
前記第2基板の前記対向電極側に、前記液晶層に接触して配置され、配向方位が前記第1配向膜の配向方位と直交または平行する第2配向膜とを有し、
前記液晶組成物は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、そのベンド弾性定数(k33)が14.6pN以上であることを特徴とする液晶表示素子。
(2) 前記第1配向膜および前記第2配向膜で規定される前記液晶分子のプレチルト角は、85°超90°未満である上記(1)に記載の液晶表示素子。
(3) 当該液晶表示素子は、前記複数の画素電極に対応する複数の画素領域を備え、
隣り合う前記画素領域の短辺のピッチは、20~250μmである上記(1)または(2)に記載の液晶表示素子。
(4) 前記液晶層は、電圧を印加した状態で、前記液晶分子のチルト方向が異なる複数のドメインを含む上記(1)~(3)のいずれか1つに記載の液晶表示素子。
(5) 前記液晶分子は、下記一般式(N-1)、(N-2)および(N-3)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種を含む上記(1)~(4)いずれか1つに記載の液晶表示素子。
Figure 0007271880000001
(式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31および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、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよく、
N11、AN12、AN21、AN22、AN31およびAN32は、それぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、-O-で置換されてもよい。)、
(b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、
(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-ジイル基またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、および
(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)および基(d)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよく、
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31および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-または-C≡C-を表し、
N21は、水素原子またはフッ素原子を表し、
N31は、-CH-または酸素原子を表し、
N11、nN12、nN21、nN22、nN31およびnN32は、それぞれ独立して、0~3の整数を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22およびnN31+nN32は、それぞれ独立して、1、2または3であり、AN11~AN32、ZN11~ZN32が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
(6) 前記液晶分子は、nN11が2、nN12が0、RN11が炭素原子数3のアルキル基、RN12が炭素原子数2のアルコキシ基、AN11の少なくとも1つが1,4-シクロヘキシレン基である前記一般式(N-1)で表される化合物である化合物(N-1-X)を1種以上含む上記(5)に記載の液晶表示素子。
(7) 前記液晶組成物中に含まれる前記化合物(N-1-X)の合計量が22質量%以上である上記(6)に記載の液晶表示素子。
(8) 前前記液晶組成物は、さらに、下記一般式(L)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種を含有する上記(1)~(7)のいずれか1つに記載の液晶表示素子。
Figure 0007271880000002
(式中、RL1および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、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよく、
L1は、0、1、2または3を表し、
L1、AL2およびAL3は、それぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、-O-で置換されてもよい。)、
(b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、および
(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-ジイル基またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよく、
L1および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-または-C≡C-を表し、
L1が2または3であってAL2が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよく、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよいが、前記一般式(N-1)、(N-2)および(N-3)で表される化合物を除く。)
本発明によれば、所定のベンド弾性定数(k33)を有する液晶組成物を用いることにより、暗領域の幅の小さい液晶表示素子が得られる。
液晶表示素子の一実施形態に模式的に示す分解斜視図である。 図1に示す液晶表示素子の駆動原理を説明するための概念図((a)がオフ状態、(b)がオン状態)である。 図1に示す液晶表示素子における画素領域の例を示す模式図である。 図3に示す画素領域の幅方向端部における透過率を示すグラフである。 配向分割構造を有する画素領域の透過光のシミュレーションの結果を示す図である。 配向分割構造を有する画素領域の例を示す模式図である。 ベンド弾性定数(k33)と暗領域の幅との関係を示すグラフである。 特定の液晶分子の量とベンド弾性定数(k33)との関係を示すグラフである。
以下、本発明の液晶表示素子について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、液晶表示素子の一実施形態に模式的に示す分解斜視図、図2は、図1に示す液晶表示素子の駆動原理を説明するための概念図((a)がオフ状態、(b)がオン状態)、図3は、図1に示す液晶表示素子における画素領域の例を示す模式図、図4は、図3に示す画素領域の幅方向端部における透過率を示すグラフ、図5は、配向分割構造を有する画素領域の透過光のシミュレーションの結果を示す図、図6は、配向分割構造を有する画素領域の例を示す模式図である。
なお、図1~図3および図6では、便宜上、各部の寸法およびそれらの比率を誇張して示し、実際とは異なる場合がある。また、以下に示す材料、寸法等は一例であって、本発明は、それらに限定されず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更することが可能である。
また、説明の都合上、図1中の右側を「上側」と、左側を「下側」と言い、図2中の上側を「上側」と、下側を「下側」と言い、図3、図5および図6中の紙面手前側を「上側」と、紙面奥側を「下側」と言う。
図1~図3(図5および図6も同様)に示す液晶表示素子1は、VATNモードの液晶表示素子である。この液晶表示素子1は、アクティブマトリックス基板AMと、アクティブマトリックス基板AMに対して対向配置されたカラーフィルタ基板CFと、これらの基板AM、CFの間に配置され、液晶組成物で構成された垂直配向型の液晶層4とを有している。本発明では、液晶組成物は、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含有する。
アクティブマトリックス基板AMは、下側基板(第1基板)2と、下側基板2の上面(液晶層4側の面)に形成された電極層5とを備えている。一方、カラーフィルタ基板CFは、上側基板(第2基板)3と、上側基板3の下面(液晶層4側の面)に順に形成されたカラーフィルタ6および対向電極層9とを備えている。
また、液晶層4と電極層5との間に下側配向膜(第1配向膜)Xが設けられ、液晶層4とカラーフィルタ6との間に上側配向膜(第2配向膜)Yが設けられている。各配向膜X、Yは、液晶層4と直接接触して、液晶層4中の液晶分子41の配向を誘起する。
図2(a)に示すように、液晶層4に印加される電圧が閾値電圧未満であるオフ状態(電圧無印加状態)では、下側配向膜Xと上側配向膜Yとは、液晶分子41を膜表面(基板面)に対してほぼ垂直かつ配向方位が互いに直交するように配向させる。
ここで、配向方位とは、液晶分子41を膜表面に投影した際に、投影像の長手方向に相当する方位である。
なお、図2(a)に示す状態で、下側配向膜Xおよび上側配向膜Yで規定される液晶分子41のプレチルト角は、85°超90°未満であることが好ましく、87~89°程度であることがより好ましい。これにより、液晶表示素子1の透過率およびコントラストの双方を高めることができる。
また、下側配向膜Xと上側配向膜Yとは、VATNモードにおける表示が可能な程度に液晶分子41を配向させることができればよい。したがって、下側配向膜Xの配向方位と上側配向膜Yの配向方位とのなす角度は、90±5°程度であればよい。
一方、図2(b)に示すように、液晶層4に印加される電圧が閾値電圧を超えたオン状態(電圧印加状態)では、負の誘電率異方性を有する液晶分子41が電界に応じて、膜表面に対してほぼ平行に配向する。
このような構成の液晶表示素子1では、オフ状態で光の透過が阻止され、オン状態で光の透過が許容される。
なお、各配向膜X、Yは、例えば、ラビング処理や偏光UV光の露光処理が施されたポリイミド膜で構成することができる。
図1に示すように、下側基板2の下面および上側基板7の上面には、それぞれ下側偏光板7および上側偏光板8が設けられている。
下側偏光板7および上側偏光板8は、それらの透過軸(偏光軸)が互いに直交するように配置されている。
なお、下側偏光板7の透過軸方向と下側配向膜Xの配向方位とを一致させ、上側偏光板8の透過軸方向と上側配向膜Yの配向方位とを一致させてもよく、下側偏光板7の透過軸方向と上側配向膜Yの配向方向とを一致させ、上側偏光板8の透過軸方向と下側配向膜Xの配向方向とを一致させるようにしてもよい。
このように、本実施形態の液晶表示素子1は、下側偏光板7と、下側基板2と、薄膜トランジスタを含む電極層5と、下側配向膜Xと、液晶組成物で構成された液晶層4と、上側配向膜Yと、カラーフィルタ6と、対向電極層9と、上側基板3と、上側偏光板8とが順次積層された構成を有している。
下側基板2および上側基板3は.それぞれガラスまたはプラスチックのような柔軟性を有する透明な材料で構成することができる。なお、下側基板2および上側基板3の一方を、シリコン等の不透明な材料で構成するようにしてもよい。
アクティブマトリックス基板AMおよびカラーフィルタ基板CFの周辺領域には、エポキシ系熱硬化性組成物やアクリル系UV硬化性組成物等のシール材が配置され、このシール材によってアクティブマトリックス基板AMとカラーフィルタ基板CFとが貼り合わされている。
なお、アクティブマトリックス基板AMとカラーフィルタ基板CFとの間には、これらの離間距離を保持(規定)するために、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子等の粒状スペーサーまたはフォトリソグラフィー法により形成された樹脂からなるスペーサー柱が配置されていてもよい。
図示しないが、下側基板2の上面に形成された電極層5は、走査信号を供給するための複数のゲートバスラインと、表示信号を供給するための複数のソースバスラインと、ドレイン引き出し配線と、補助容量配線(CSバスライン)とを有している。
ゲートバスラインとソースバスラインとが、互いに交差してマトリックス状に配置されている。そして、2つのゲートバスラインと2つのソースバスラインとにより囲まれた領域により、液晶表示素子1の1つの画素領域(単位画素領域)が形成され、この画素領域内に、画素電極51が形成されている。
ゲートバスラインとソースバスラインとが互いに交差している交差部近傍には、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を含む薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタのドレイン電極は、画素電極51に接続されており、画素電極51に表示信号を供給するスイッチ素子として機能する。
一方、対向電極層9は、図示しない対向電極(共通電極)と、対向電極に接続された共通ラインとを有している。
また、カラーフィルタ6には、光の漏れを防止する観点で、各画素領域を囲むように、ブラックマトリックス(図示せず)を形成することが好ましい。
ゲートバスライン、ソースバスラインおよび共通ラインは、それぞれ金属材料で構成することが好ましい。かかる金属材料としては、例えば、Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Niまたはこれらのうちの少なくとも1種を含む合金が挙げられるが、AlまたはAlを含む合金が好ましい。
共通電極および画素電極51は、それぞれ、例えばITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)のような透明導電性材料で構成することができる。このように、共通電極および画素電極51を透明導電性材料で構成することにより、液晶表示素子1の各単位画素領域における開口面積が大きくなり、開口率および透過率を増大させることができる。
図3には、下側配向膜Xの配向方位AXと、下側配向膜Xの配向方位AXと直交する上側配向膜Yの配向方位AYと、液晶層4に電圧を印加したときの液晶分子41のチルト方向とが示されている。
また、液晶層4に電圧を印加するとともに光を透過させた状態で、液晶表示素子1を平面視したときの表示面の様子も示されている。具体的には、液晶表示素子1の表示面は、画素電極51の中央部に対応する明領域Lと、画素電極51の縁部に対応し、光の透過率が明領域Lの光の透過率より低い線状の暗領域Dとを含んでいる。
なお、図3では、観察者側から見たときの液晶分子41の配向方向を模式的に示しており、円柱状で示す液晶分子41の端部(円形部分)が観察者側となるように、液晶分子41が傾いている。
ここで、画素電極51は、4つの辺S1~S4を有している。このため、液晶層4に電圧を印加した際に生成する斜め電界は、各辺S1~S4に直交し、かつ画素領域(液晶層4の画素電極51に対応する領域)の内側に向かう方向の成分を含む配向規制力を発生させる。液晶分子41は、この配向規制力に影響を受ける。
辺S1、S4においては、これらのそれぞれに直交し、かつ画素領域の内側に向かう方向が、液晶分子41のチルト方向と90°を上回る角度をなすため、液晶分子41に配向の乱れが生じる。このため、液晶層4に電圧を印加するとともに光を透過させた状態では、辺S1、S4に平行に明領域Lより暗い暗領域Dが生じる。
液晶表示素子1の透過率を増大させるためには、暗領域Dのサイズ(幅)はできる限り小さい方が好ましい。かかる観点から、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、液晶層4を構成する液晶組成物のベンド弾性定数(k33)を14.6pN以上とすることにより、暗領域Dのサイズを十分に小さくし得ることを見出した。
液晶組成物のベンド弾性定数(k33)は、14.6pN以上であればよいが、15pN以上であることが好ましく、15.5pN以上であることがより好ましい。液晶組成物のベンド弾性定数(k33)を上記範囲に設定することにより、暗領域Dのサイズをより小さくすることができる。なお、ベンド弾性定数(k33)の上限値は、特に限定されないが、他の物性との兼ね合いから実用性を考慮して、30程度とすることが好ましい。
暗領域Dの幅は、液晶表示素子1の特性上、0μmとすることはできないが、液晶表示素子1の透過率を改善するためにはできる限り小さいことが好ましい。具体的には、案領域Dの幅が5μm以下であることが好ましく、4.8μm以下であることがより好ましく、4.5μm以下であることがさらに好ましい。
ここで、暗領域Dの幅のサイズについて記載する場合、そのサイズは、長辺S1に沿った暗領域D(図6の場合、暗領域Dα、Dγ)の長手方向の中央位置での幅のサイズであり、図4に示す透過率曲線の谷となる部分が、透過率0.5の直線と交差する2点間の距離(両矢印で示す長さ)で表される。
また、図5および図6に示す構成では、画素領域は、4つのドメインα、β、γおよびδがマトリクス状に配置された4配向分割構造を有している。各ドメインα~δにおける液晶分子41のチルト方向(オン状態)が互いに直交し、またドメインα~δの面積も互いにほぼ等しくなっている。かかる構成により、液晶表示素子1の視野角特性を向上させることができる。
下側配向膜Xが2つの領域に分割され、一方の領域の配向方位がAX1、他方の領域の配向方位がAX1と反対のAX2となっている。一方、上側配向膜Yも2つの領域に分割され、一方の領域の配向方位がAY1と、他方の領域の配向方位がAY1と反対のAY2となっている。これにより、液晶層4に電圧を印加したときに、4つのドメインα~δにおける液晶分子41のチルト方向が互いに直交するようになる。
図5および図6に示す構成の画素領域では、図3に基づいて説明したのと同様の理由から、ドメインαでは、辺S1の近傍かつ辺S1に平行に暗領域Dαが生じ、ドメインβでは、辺S2の近傍かつ辺S2に平行に暗領域Dβが生じ、ドメインγでは、辺S3の近傍かつ辺S3に平行に暗領域Dγが生じ、ドメインδでは、辺S4の近傍かつ辺S4に平行に暗領域Dδが生じる。なお、図5に示す図は、LCDMaster 3D(シンテック株式会社製)によるシミュレーションの結果である。
前述したように、所定のベンド弾性定数(k33)を有する液晶組成物を用いることにより、各暗領域Dα~Dδの幅を小さくすることができる。
なお、図5および図6に示す構成の画素領域では、ドメインα~δ同士が互いに隣接する境界部に、十字状の暗領域CRも観察される。
したがって、図3に示す構成では、ゲートバスライン、ソースバスライン等の配線を暗領域Dに対応するように配置すれば、液晶表示素子1の有効開口率(光の利用効率)を高めることができる。
一方、図5および図6に示す構成では、上記配線を暗領域Dα~Dδおよび暗領域CRに対応するように配置すれば、液晶表示素子1の有効開口率を高めることができる。
なお、図5および図6に示す構成では、各ドメインα~δにおける液晶分子41のチルト方向が約45°になるように、下側配向膜Xの配向方位と上側配向膜Yの配向方位とを直交させたが、もともとチルト方向が約45°になるように、下側配向膜Xの配向方位と上側配向膜Yの配向方位とを平行(ただし、ほぼ180°反転)させてもよい。この場合、下側配向膜Xの配向方位と上側配向膜Yの配向方位とのなす角度は、0±5°程度であればよい。また、4つのドメインの配置も、図示のような2行×2列の行列状に限定されない。
また、図5および図6に示す構成では、1つの画素電極51に対応する1つの画素領域に4つのドメインを形成していたが、2つの画素電極51に対応する2つの画素領域に4つのドメインを形成してもよく、4つの画素電極51に対応する4つの画素領域に4つのドメインを形成してもよい。
画素電極51の形状は、特に限定されないが、図3、図5および図6に示すように、長方形状とすることができる。この場合、隣り合う画素電極51(画素領域)において短辺のピッチが20~250μm程度であることが好ましく、35~100μm程度であることがより好ましい。このように微小の画素電極51を有する液晶表示素子1において、本発明を適用すれば、より顕著な効果が発揮される。なお、短辺のピッチとは、隣り合う画素電極51の短辺の垂直二等分線(中心線)間の距離を言う。また、画素電極51の形状が長方形状でない場合、隣り合う画素電極51(画素領域)のピッチは、それらの中心線間の距離を言う。
このような特性を有する液晶組成物中に含まれる液晶分子は、下記一般式(N-1)、(N-2)および(N-3)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。かかる化合物を含む液晶分子を用いることにより、液晶組成物のベンド弾性定数(k33)を上記範囲に調整し易くなる。
Figure 0007271880000003
式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31およびRN32は、それぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表すが、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよい。
N11、AN12、AN21、AN22、AN31およびAN32は、それぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、-O-で置換されてもよい。)、
(b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、
(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-ジイル基またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、および
(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すが、上記の基(a)、基(b)、基(c)および基(d)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよい。
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31および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-または-C≡C-を表す。
N21は、水素原子またはフッ素原子を表す。
N31は、-CH-または酸素原子を表す。
N11、nN12、nN21、nN22、nN31およびnN32は、それぞれ独立して、0~3の整数を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22およびnN31+nN32は、それぞれ独立して、1、2または3であり、AN11~AN32、ZN11~ZN32が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
N11、RN12、RN21、RN22、RN31および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のアルケニル基または炭素原子数2~8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のアルケニル基または炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基であることがより好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることがさらに好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基または炭素原子数2~3のアルケニル基であることが特に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)であることが最も好ましい。
また、それらは、ベンゼン環(芳香族環)である環構造に結合する場合には、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のアルコキシ基または炭素原子数4~5のアルケニル基であることが好ましく、シクロヘキサン環、ピラン環、ジオキサン環のような飽和した環構造に結合する場合には、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のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。なお、ネマチック相を安定化させるためには、それらの炭素原子の数(酸素原子を含む場合には、炭素原子の数と酸素原子の数との合計)が5以下であることが好ましく、直鎖状であることも好ましい。
アルケニル基は、下記式(R1)~(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。
Figure 0007271880000004
各式中の黒点は、環構造中の炭素原子を表す。
N11、AN12、AN21、AN22、AN31および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い。
具体的には、AN11、AN12、AN21、AN22、AN31およびAN32は、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、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-ジイル基または1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基であることが好ましく、下記化5の基のうちのいずれかであることがより好ましく、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または1,4-フェニレン基であることがさらに好ましい。
Figure 0007271880000005
N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31およびZN32は、それぞれ独立して、-CHO-、-CFO-、-CHCH-、-CFCF-または単結合であることが好ましく、-CHO-、-CHCH-または単結合であることがより好ましく、-CHO-または単結合がさらに好ましい。
N21は、フッ素原子であることが好ましい。
N31は、酸素原子であることが好ましい。
N11+nN12、nN21+nN22およびnN31+nN32は、1または2であることが好ましい。具体的には、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、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。
中でも、液晶分子は、nN11が2、nN12が0、RN11が炭素原子数3のアルキル基、RN12が炭素原子数2のアルコキシ基、AN11の少なくとも1つが1,4-シクロヘキシレン基である前記一般式(N-1)で表される化合物である化合物(N-1-X)を1種以上含むことが好ましい。かかる液晶分子を用いることにより、液晶組成物のベンド弾性定数(k33)を上記範囲により調整し易くなる。
液晶組成物中に含まれる化合物(N-1-X)の合計量は、22質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、28質量%以上であることがさらに好ましい。かかる量の化合物(N-1-X)を配合することにより、液晶組成物のベンド弾性定数(k33)を上記範囲により正確に調整することができる。また、液晶組成物の誘電率異方性を比較的大きくすることができるため、液晶組成物の駆動電圧を低く保つこともできる。
一般式(N-1)で表される化合物としては、下記一般式(N-1a)~(N-1g)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 0007271880000006
式中、RN11およびRN12は、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
Na11は、0または1を表す。
Nb11は、1または2を表す。
Nc11は、0または1を表す。
Nd11は、1または2を表す。
Ne11は、1または2を表す。
Nf12は、1または2を表す。
Ng11は、1または2を表す。
Ne11は、トランス-1,4-シクロへキシレン基または1,4-フェニレン基を表す。
Ng11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または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す。
Ne11は、単結合またはエチレン基を表すが、少なくとも1つは、エチレン基を表す。
ただし、ANe11、ZNe11および/またはANg11が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。
より具体的には、一般式(N-1)で表される化合物は、下記一般式(N-1-1)~(N-1-21)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
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 0007271880000007
式中、RN111およびRN112は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N111は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、プロピル基、ペンチル基またはビニル基であることがより好ましい。
N112は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-1)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-1)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
さらに、一般式(N-1-1)で表される化合物は、下記式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)で表される化合物から選ばれることが好ましく、下記式(N-1-1.1)~(N-1-1.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、下記式(N-1-1.1)および(N-1-1.3)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
Figure 0007271880000008
式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%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 0007271880000009
式中、RN121およびRN122は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N121は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基またはペンチル基であることがより好ましい。
N122は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、メチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基またはプロポキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-2)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-2)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%、37質量%、40質量%、42質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、48質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-2)で表される化合物は、下記式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)、式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)、式(N-1-2.13)および式(N-1-2.20)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
なお、一般式(N-1-2)で表される化合物は、Δεの改良を重視する場合には、式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)で表される化合物から選ばれることが好ましく、Tniの改良を重視する場合には、式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)および式(N-1-2.13)で表される化合物から選ばれることが好ましく、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。また、液晶組成物のベンド弾性定数(k33)の調整を重視する場合には、式(N-1-2.4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007271880000010
式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%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 0007271880000011
式中、RN131およびRN132は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N131は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
N132は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数3~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、1-プロペニル基、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-3)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-3)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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)~(N-1-3.21)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-3.1)~(N-1-3.7)および式(N-1-3.21)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N-1-3.1)、式(N-1-3.2)、式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)および式(N-1-3.6)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。また、液晶組成物のベンド弾性定数(k33)の調整を重視する場合には、式(N-1-3.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007271880000012
式(N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)および式(N-1-3.21)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできるが、式(N-1-3.1)で表される化合物と式(N-1-3.2)で表される化合物との併用、式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)および式(N-1-3.6)から選ばれる2種または3種の併用が好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)および式(N-1-3.21)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000013
式中、RN141およびRN142は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N141および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のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、メチル基、プロピル基、エトキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-4)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、11質量%、10質量%、8質量%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)~(N-1-4.24)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-4.1)~(N-1-4.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N-1-4.1)、式(N-1-4.2)および式(N-1-4.4)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000014
式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、11質量%、10質量%、8質量%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 0007271880000015
式中、RN151およびRN152は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N151および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のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることが好ましい。
一般式(N-1-5)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-5)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、8質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%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質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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)~(N-1-5.12)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)および式(N-1-5.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
Figure 0007271880000016
式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)および式(N-1-5.4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)および式(N-1-5.4)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、8質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000017
式中、RN1101およびRN1102は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1101は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基または1-プロペニル基であることがより好ましい。
N1102は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-10)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-10)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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)~(N-1-10.14)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-10.1)~(N-1-10.5)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N-1-10.1)および式(N-1-10.2)で表される化合物から選ばれることがさら好ましい。
Figure 0007271880000018
式(N-1-10.1)および式(N-1-10.2)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N-1-10.1)および式(N-1-10.2)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000019
式中、RN1111およびRN1112は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1111は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基または1-プロペニル基であることがより好ましい。
N1112は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-11)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-11)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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)~(N-1-11.14)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N-1-11.2および式(N-1-11.4)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。また、液晶組成物のベンド弾性定数(k33)の調整を重視する場合には、式(N-1-11.4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007271880000020
式(N-1-11.2)および式(N-1-11.4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N-1-11.2)および式(N-1-11.4)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000021
式中、RN1121およびRN1122は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1121は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
N1122は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-12)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-12)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000022
式中、RN1131およびRN1132は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1131は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
N1132は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-13)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-13)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000023
式中、RN1141およびRN1142は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1141は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
N1142は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N-1-14)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択され。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-14)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
さらに、一般式(N-1-14)で表される化合物は、式(N-1-14.1)~(N-1-14.5)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-14.1)~(N-1-14.3)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N-1-14.2)および式(N-1-14.3)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
Figure 0007271880000024
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 0007271880000025
式中、RN1201およびRN1202はそれぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1201およびRN1202は、それぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
一般式(N-1-20)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-20)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000026
式中、RN1211およびRN1212は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1211およびRN1212は、それぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
一般式(N-1-21)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-21)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%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 0007271880000027
式中、RN1221およびRN1222は、それぞれ独立して、一般式(N-1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
N1221およびRN1222は、それぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
一般式(N-1-22)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(N-1-22)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には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には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、5質量%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)~(N-1-22.12)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N-1-22.1)~(N-1-22.5)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N-1-22.1)~(N-1-22.4)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
Figure 0007271880000028
液晶組成物は、さらに、下記一般式(L)で表される化合物(液晶分子)から選ばれる少なくとも1種を含有してもよい。一般式(L)で表される化合物は、誘電率異方性を有さないか、あるいは極めて低い。このため、かかる化合物を液晶組成物中に配合することにより、液晶組成物の各種特性を調整することができる。
Figure 0007271880000029
式中、RL1およびRL2は、それぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表すが、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよい。
L1は、0、1、2または3を表す。
L1、AL2およびAL3は、それぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、-O-で置換されてもよい。)、
(b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、および
(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-ジイル基またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表すが、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよい。
L1および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-または-C≡C-を表す。
L1が2または3であってAL2が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
L1が2または3であってZL3が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
ただし、一般式(N-1)、(N-2)および(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、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、1種類である。あるいは、使用する化合物の種類は、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(L)で表される化合物の量は、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、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、10質量%、20質量%、30質量%、40質量%、50質量%、55質量%、60質量%、65質量%、70質量%、75質量%、80質量%である。一方、その好ましい上限値は、95質量%、85質量%、75質量%、65質量%、55質量%、45質量%、35質量%、25質量%である。
液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度を高める必要がある場合には、上記の下限値が高く、かつ上限値も高いことが好ましい。さらに、液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性を高める必要がある場合には、上記の下限値が高く、かつ上限値も高いことが好ましい。また、液晶組成物の駆動電圧を低く保つべく、その誘電率異方性を大きくしたい場合には、上記の下限値が低く、かつ上限値も低いことが好ましい。
信頼性を重視する場合には、RL1およびRL2の双方がアルキル基であることが好ましく、揮発性を低減させることを重視する場合には、RL1およびRL2の双方がアルコキシ基であることが好ましく、液晶組成物の粘性の低下を重視する場合には、RL1およびRL2の少なくとも一方が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の数は、0、1、2または3個であることが好ましく、0または1個であることがより好ましく、他の液晶分子との相溶性を重視する場合には、1個であることがさらに好ましい。
L1およびRL2は、それらがベンゼン環(芳香族環)である環構造に結合する場合には、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のアルコキシ基または炭素原子数4~5のアルケニル基であることが好ましく、それらがシクロヘキサン環、ピラン環、ジオキサン環のような飽和した環構造に結合する場合には、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のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。なお、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子の数(酸素原子を含む場合には、炭素原子の数と酸素原子の数との合計)が5以下であることが好ましく、直鎖状であることも好ましい。
アルケニル基は、下記式(R1)~(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。
Figure 0007271880000030
各式中の黒点は、環構造中の炭素原子を表す。
L1は、応答速度を重視する場合には0であることが好ましく、ネマチック相の上限温度を改善するためには2または3であることが好ましく、これらのバランスをとるためには1であることが好ましい。また、液晶組成物として求められる特性を満たすためには、nL1が異なる値である複数種類の一般式(L)で表される化合物を併用することが好ましい。
L1、AL2およびAL3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い。
具体的には、AL1、AL2およびAL3は、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-ジイル基または1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基であることが好ましく、下記化31の基のうちのいずれかであることがより好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基または1,4-フェニレン基であることがさらに好ましい。
Figure 0007271880000031
L1および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、その分子内に存在するハロゲン原子の数が0または1個であることが好ましい。
より具体的には、一般式(L)で表される化合物は、下記一般式(L-1)~(L-7)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
一般式(L-1)で表される化合物は、下記の化合物である。
Figure 0007271880000032
式中、RL11およびRL12は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
L11およびRL12は、それぞれ独立して、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のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。
一般式(L-1)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-1)で表される化合物の量は、次のように設定される。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、15質量%、20質量%、25質量%、30質量%、35質量%、40質量%、45質量%、50質量%、55質量%である。一方、その好ましい上限値は、95質量%、90質量%、85質量%、80質量%、75質量%、70質量%、65質量%、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%である。
液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度を高める必要がある場合には、上記の下限値が高く、かつ上限値が高いことが好ましい。さらに、液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性を高める必要がある場合には、上記の下限値が中庸、かつ上限値が中庸であることが好ましい。また、液晶組成物の駆動電圧を低く保つべく、その誘電率異方性を大きくしたい場合には、上記の下限値が低く、かつ上限値も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)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000033
式中、RL12は、一般式(L-1)におけるRL12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)~(L-1-1.3)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-1-1.2)および式(L-1-1.3)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(L-1-1.3)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure 0007271880000034
液晶組成物中に含まれる式(L-1-1.3)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
一般式(L-1)で表される化合物は、一般式(L-1-2)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000035
式中、RL12は、一般式(L-1)におけるRL12と同じ意味を表す。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-1-2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、42質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%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)~(L-1-2.4)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-1-2.2)~(L-1-2.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
特に、式(L-1-2.2)で表される化合物は、液晶組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(L-1-2.3)または式(L-1-2.4)で表される化合物を用いることが好ましい。なお、液晶組成物中に含まれる式(L-1-2.3)で表される化合物と式(L-1-2.4)で表される化合物との合計量は、低温での溶解度を良くするためには、30質量%以上にすることは好ましくない。
Figure 0007271880000036
液晶組成物中に含まれる式(L-1-2.2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、10質量%、15質量%、18質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%、38質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、32質量%、30質量%、27質量%、25質量%、22質量%である。
液晶組成物中に含まれる式(L-1-1.3)で表される化合物と式(L-1-2.2)で表される化合物との合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、10質量%、15質量%、20質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、32質量%、30質量%、27質量%、25質量%、22質量%である。
一般式(L-1)で表される化合物は、一般式(L-1-3)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000037
式中、RL13およびRL14は、それぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数1~8のアルコキシ基を表す。
L13およびRL14は、それぞれ独立して、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のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(L-1-3)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、30質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、40質量%、37質量%、35質量%、33質量%、30質量%、27質量%、25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%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)~(L-1-3.13)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)および式(L-1-3.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
特に、式(L-1-3.1)で表される化合物は、液晶組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)、式(L-1-3.11)または式(L-1-3.12)で表される化合物を用いることが好ましい。なお、液晶組成物中に含まれる式(L-1-3.3)で表される化合物と、式(L-1-3.4)で表される化合物と、式(L-1-3.11)で表される化合物と式(L-1-3.13)で表される化合物との合計量は、低温での溶解度を良くするためには、20質量%以上にすることは好ましくない。
Figure 0007271880000038
液晶組成物中に含まれる式(L-1-3.1)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%である。
一般式(L-1)で表される化合物は、一般式(L-1-4)および/または(L-1-5)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000039
式中、RL15およびRL16は、それぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数1~8のアルコキシ基を表す。
L15およびRL16は、それぞれ独立して、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のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(L-1-4)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%である。
液晶組成物中に含まれる式(L-1-5)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%である。
さらに、一般式(L-1-4)および(L-1-5)で表される化合物は、式(L-1-4.1)~(L-1-5.3)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-1-4.2)および式(L-1-5.2)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
Figure 0007271880000040
液晶組成物中に含まれる式(L-1-4.2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%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)および式(L-1-3.12)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用すること、あるいは式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)および式(L-1-4.2)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用することも好ましい。
液晶組成物中に含まれるこれらの化合物の合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、80質量%、70質量%、60質量%、50質量%、45質量%、40質量%、37質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%である。
液晶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)および式(L-1-3.4)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用することが好ましく、液晶組成物の応答速度を重視する場合には、式(L-1-1.3)および式(L-1-2.2)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用することが好ましい。
一般式(L-1)で表される化合物は、一般式(L-1-6)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000041
式中、RL17およびRL18は、それぞれ独立して、メチル基または水素原子を表す。
液晶組成物中に含まれる式(L-1-6)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、42質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%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)~(L-1-6.3)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000042
一般式(L-2)で表される化合物は、下記の化合物である。
Figure 0007271880000043
式中、RL21およびRL22は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
L21は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。
L22は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L-2)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-2)で表される化合物の量は、低温での溶解性を重視する場合には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には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には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10%質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
さらに、一般式(L-2)で表される化合物は、式(L-2.1)~(L-2.6)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-2.1)、式(L-2.3)、式(L-2.4)および式(L-2.6)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
Figure 0007271880000044
一般式(L-3)で表される化合物は、下記の化合物である。
Figure 0007271880000045
式中、RL31およびRL32は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
L31および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のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L-3)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-3)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-3)で表される化合物の量は、高い複屈折率を得る場合には高めに設定すると効果が高く、反対に、高いTniを重視する場合には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、その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)~(L-3.7)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-3.2)~(L-3.5)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
Figure 0007271880000046
一般式(L-4)で表される化合物は、下記の化合物である。
Figure 0007271880000047
式中、RL41およびRL42は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
L41は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。
L42は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L-4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-4)で表される化合物の量は、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、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%である。
さらに、一般式(L-4)で表される化合物は、式(L-4.1)~(L-4.3)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000048
液晶組成物は、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もよいし、式(L-4.2)で表される化合物を含有してもよいし、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双方を含有してもよいし、式(L-4.1)~(L-4.3)で表される化合物の全てを含有してもよい。
液晶組成物中に含まれる式(L-4.1)または式(L-4.2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、9質量%、11質量%、12質量%、13質量%、18質量%、21質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%である。
液晶組成物が式(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双方を含有する場合には、それらの液晶組成物中に含まれる合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、15質量%、19質量%、24質量%、30質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
また、一般式(L-4)で表される化合物は、式(L-4.4)~(L-4.6)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-4.4)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007271880000049
液晶組成物は、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もよく、式(L-4.5)で表される化合物を含有してもよく、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双方を含有していてもよい。
液晶組成物中の式(L-4.4)または式(L-4.5)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、9質量%、11質量%、12質量%、13質量%、18質量%、21質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%である。
液晶組成物が式(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双方を含有する場合には、これらの液晶組成物中に含まれる合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、15質量%、19質量%、24質量%、30質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
また、一般式(L-4)で表される化合物は、式(L-4.7)~(L-4.10)で表される化合物から選ばれることが好ましく、特に、式(L-4.9)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007271880000050
一般式(L-5)で表される化合物は、下記の化合物である。
Figure 0007271880000051
式中、RL51およびRL52は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
L51は、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。
L52は、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L-5)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-5)で表される化合物の量は、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、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%である
さらに、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。
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%である。
Figure 0007271880000052
また、一般式(L-5)で表される化合物は、式(L-5.3)または式(L-5.4)で表される化合物であることが好ましい。
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%である。
Figure 0007271880000053
また、一般式(L-5)で表される化合物は、式(L-5.5)~(L-5.7)で表される化合物から選ばれることが好ましく、特に、式(L-5.7)で表される化合物であることが好ましい。
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1%質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%である。
Figure 0007271880000054
一般式(L-6)で表される化合物は、下記の化合物である。
Figure 0007271880000055
式中、RL61およびRL62は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
L61およびXL62は、それぞれ独立して、水素原子またはフッ素原子を表す。
L61およびRL62は、それぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましい。
L61およびXL62のうちの一方がフッ素原子であり、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、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、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。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-6)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%である。なお、一般式(L-6)で表される化合物の量は、Δnを大きくすることに重点を置く場合には多くした方が好ましく、低温での析出に重点を置く場合には少ない方が好ましい。
さらに、一般式(L-6)で表される化合物は、式(L-6.1)~(L-6.9)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000056
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、式(L-6.1)~(L-6.9)で表される化合物の中から1~3種類選択することが好ましく、1~4種類選択することがより好ましい。
また、併用する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)および式(L-6.2)で表される化合物の中から1種類と、式(L-6.4)および式(L-6.5)で表される化合物の中から1種類と、式(L-6.6)および式(L-6.7)で表される化合物の中から1種類と、式(L-6.8)および式(L-6.9)で表される化合物の中から1種類とを選択し、これらを適宜組み合わせることが好ましい。
中でも、式(L-6.1)、式(L-6.3)、式(L-6.4)、式(L-6.6)および式(L-6.9)で表される化合物を含むことが好ましい。
また、一般式(L-6)で表される化合物は、式(L-6.10)~(L-6.17)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-6.11)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007271880000057
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい含有量の上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%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 0007271880000058
式中、RL71およびRL72は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
L71およびAL72は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるAL2およびAL3と同じ意味を表すが、AL71およびAL72中に存在する水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子で置換されもよい。
L71は、一般式(L)におけるZL2と同じ意味を表す。
L71およびXL72は、それぞれ独立して、フッ素原子または水素原子を表す。
式中、RL71および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のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であることが好ましい。
L71およびAL72は、それぞれ独立して、1,4-シクロヘキシレン基または1,4-フェニレン基であることが好ましい。なお、AL71およびAL7中に存在する水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子で置換されてもよい。
L71は、単結合またはCOO-であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。
L71およびXL72は、水素原子であることが好ましい。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、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、適宜選択される。
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では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L-7)で表される化合物の量は、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、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、10質量%、5質量%である。
なお、一般式(L-7)で表される化合物の量は、Tniの高い液晶組成物が求められる場合には多めにすることが好ましく、低粘度の液晶組成物が求められる場合には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)~(L-7.4)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-7.2)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007271880000059
また、一般式(L-7)で表される化合物は、式(L-7.11)~(L-7.13)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-7.11)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007271880000060
また、一般式(L-7)で表される化合物は、式(L-7.21)~(L-7.23)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-7.21)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007271880000061
また、一般式(L-7)で表される化合物は、式(L-7.31)~(L-7.34)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-7.31)および/または式(L-7.32)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007271880000062
また、一般式(L-7)で表される化合物は、式(L-7.41)~(L-7.44)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L-7.41)および/または式(L-7.42)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007271880000063
また、一般式(L-7)で表される化合物は、式(L-7.51)~(L-7.53)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
Figure 0007271880000064
本発明における液晶組成物は、一般式(L-1)で表される化合物と一般式(L-2)で表される化合物とを含有することが好ましい。この場合、液晶組成物中に含まれる一般式(L-1)で表される化合物と一般式(L-2)で表される化合物との合計計は、25質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、35質量%以上であることがさらに好ましく、40質量%以上であることが特に好ましい。
一般式(L-1)で表される化合物としては、特に、式(L-1-3.1)で表される化合物、式(L-1-3.4)で表される化合物が好適である。
一般式(L-2)で表される化合物としては、特に、式(L-2.4)で表される化合物が好適である。式(L-2.4)で表される化合物は、液晶組成物のベンド弾性定数(k33)を高める効果も有する。
以上のような液晶組成物は、分子内に過酸(-CO-OO-)構造等の酸素原子同士が結合した構造を有する化合物を含有しないことが好ましい。
なお、液晶組成物の信頼性およ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液晶組成物中に含まれる量を、5質量%以下とすることが好ましく、3質量%以下とすることがより好ましく、1質量%以下とすることがさらに好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とする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には、塩素原子が置換している化合物の液晶組成物中の量を、15質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下とすることがより好ましく、8質量%以下とすることがさらに好ましく、5質量%以下とすることがさらに好ましく、3質量%以下とすることが特に好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることが最も好ましい。
また、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の液晶組成物中に含まれる量を多くすることが好ましく、具体的には80質量%以上とすることが好ましく、90質量%以上とすることがより好ましく、95質量%以上とすることがさらに好ましく、実質的に100質量%とすることが最も好ましい。
液晶組成物の酸化による劣化を防止または抑制するためには、環構造としてシクロヘキセン環を有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、8質量%以下とすることがより好ましく、5質量%以下とすることがさらに好ましく、3質量%以下とすることが特に好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることが最も好ましい。
さらに、液晶組成物の酸化による劣化を防止または抑制するためには、連結基として-CH=CH-を有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることがさらに好ましい。
液晶組成物の粘度(η)を改善し、かつネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)を改善することを重視する場合には、水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることがさらに好ましい。
液晶組成物中に含まれる化合物(液晶分子等)が、側鎖としてアルケニル基が結合したシクロヘキシレン基を有する場合には、アルケニル基の炭素原子数は、2~5であることが好ましい。また、液晶組成物中に含まれる化合物が、側鎖としてアルケニル基が結合したフェニレン基を有する場合には、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、アルケニル基が有する不飽和結合とフェニレン基とは直接結合していないことが好ましい。
また、液晶組成物の安定性を重視する場合には、側鎖としてアルケニル基を有し、かつ2,3-ジフルオロベンゼン-1,4-ジイル基を有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることがさらに好ましい。
液晶組成物の平均弾性定数(KAVG)は、好ましくは10~25である。ただし、その好ましい下限値は、10、10.5、11、11.5、12、12.3、12.5、12.8、13、13.3、13.5、13.8、14、14.3、14.5、14.8、15、15.3、15.5、15.8、16、16.3、16.5、16.8、17、17.3、17.5、17.8、18である。一方、その好ましい上限値は、25、24.5、24、23.5、23、22.8、22.5、22.3、22、21.8、21.5、21.3、21、20.8、20.5、20.3、20、19.8、19.5、19.3、19、18.8、18.5、18.3、18、17.8、17.5、17.3、17である。
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るので、液晶表示素子1の光の透過率を向上させることが好ましい。そのため、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。
液晶組成物の25℃における屈折率異方性(Δn)(以下、単に「屈折率異方性」とも言う。)の値は、0.08~0.13程度であることが好ましく、0.09~0.12程度であることがより好ましい。
液晶組成物の25℃における回転粘度(γ1)(以下、単に「回転粘度」とも言う。)は、165mPa・s未満が好ましく、80~145mPa・s程度がより好ましく、90~130mPa・s程度がさらに好ましい。かかる回転粘度を有する液晶組成物を用いることにより、液晶層4(液晶表示素子1)の応答速度が低下することを防止することができる。
また、液晶組成物では、回転粘度と屈折率異方性の値との関数であるZが特定の値を示すことが好ましい。
Figure 0007271880000065
式中、γ1は、回転粘度を表し、Δnは、屈折率異方性を表す。
Zは、13,000mPa・s以下であることが好ましく、12,000mPa・s以下であることがより好ましく、11,000mPa・s以下であることがさらに好ましい。
液晶組成物のネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)は、60℃以上であることが好ましく、75℃以上であることがより好ましく、80℃以上であることがさらに好ましい。かかるTniを有する液晶組成物を用いることにより、実使用される温度範囲で安定した駆動が可能な液晶層4(液晶表示素子1)を得ることができる。
液晶組成物の比抵抗は、1012Ω・m以上であることが好ましく、1013Ω・m以上であることがより好ましく、1014Ω・m以上であることがさらに好ましい。
液晶組成物の25℃における誘電率異方性(Δε)の絶対値は、2.5~5程度であることが好ましく、2.6~4.5程度であることがより好ましく、2.7~4程度であることがさらに好ましく、2.8~3.5程度であることがさらに好ましい。かかる誘電率異方性を有する液晶組成物を用いることにより、液晶層4(液晶表示素子1)をより低電圧で駆動することができるようになる。
なお、以上説明した液晶組成物は、上記の液晶分子以外に、用途に応じて、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤等のような他の化合物(分子)を含有してもよい。
ただし、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には、他の化合物は、その構造中に塩素原子を有さないことが好ましい。また、液晶組成物の紫外線等の光に対する安定性が求められる場合には、他の化合物は、その構造中にナフタレン環等に代表される共役長が長く紫外領域に吸収ピークを有する縮合環等を有さないことが好ましい。
以上、本発明の液晶表示素子について説明したが、本発明は、前述した実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、本発明の液晶表示素子は、前述した実施形態に構成において、他の任意の構成を追加して有していてもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、各実施例で用いた化合物の記載について、以下の略号を用いる。
(側鎖)
-n -C2n+1:炭素原子数nの直鎖状アルキル基
n- C2n+1-:炭素原子数nの直鎖状のアルキル基
-On -OC2n+1:炭素原子数nの直鎖状アルコキシ基
(連結基)
-nO- -C2n-O-
(環構造)
Figure 0007271880000066
1.ベンド弾性定数(k33)と暗領域の幅との関係
まず、前述したような液晶分子の種類および量を変更して、ベンド弾性定数(k33)の異なる複数の液晶組成物を調製した。
次に、図1~図3に示す構成を有し、液晶層を形成する前の複数の液晶表示素子(空セル)を作製し、それぞれの空セルに各液晶組成物を真空注入法により注入して液晶層を形成した。なお、各基板の液晶層側の面には、プレチルト角が88.5~89.0°になるようにラビング処理した垂直配向膜を配置した。
その後、封止剤により封口して液晶表示素子を得た。そして、これらの液晶表示素子の表示面に観察される暗領域の幅を測定した。
[ベンド弾性定数(k33)の測定]
各液晶組成物のベンド弾性定数(k33)は、弾性定数測定システム(東陽テクニカ社製、「EC-1型」)を用いて、25℃で測定した。
[暗領域の幅の測定]
各液晶表示素子に対して、±8Vの矩形波電圧を印加しつつ、顕微鏡で暗線領域を撮影し、撮影された写真のプロファイルデータよりの幅を測定した。
横軸をベンド弾性定数(k33)、縦軸を暗領域の幅として作成したグラフを図7に示す。
図7に示すように、ベンド弾性定数(k33)と暗領域の幅との間に相関があることが確認された。また、暗領域の幅を5μm以下にするためには、ベンド弾性定数(k33)を14.6以上にする必要があることが判った。
2.特定の液晶分子の量とベンド弾性定数(k33)との関係
まず、表1に示す液晶組成物を調製し、上記と同様にして、ベンド弾性定数(k33)を測定した。なお、表1には、液晶組成物の特性についても併せて示した。
Tni: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
ne :25℃における異常光線についての屈折率
no :25℃における通常光線についての屈折率
Δε :25℃における誘電率異方性
ε// :25℃における長軸方向の誘電率
ε⊥ :25℃における短軸方向の誘電率
γ1 :25℃における回転粘度(mPa・s)
Figure 0007271880000067
Figure 0007271880000068
横軸を液晶分子I~IIIの合計量、縦軸をベンド弾性定数(k33)として作成したグラフを図8に示す。
図8に示すように、液晶分子I~IIIの合計量と縦軸をベンド弾性定数(k33)との間に相関があることが確認された。また、14.6pN以上のベンド弾性定数(k33)を有する液晶組成物を調製するには、液晶分子I~IIIの合計量を22質量%以上にする必要があることが判った。
1 液晶表示素子
2 下側基板
3 上側基板
4 液晶層
41 液晶分子
5 電極層
51 画素電極
6 カラーフィルタ
9 対向電極層
7 下側偏光板
8 上側偏光板
X 下側配向膜
Y 上側配向膜
AM アクティブマトリックス基板
CF カラーフィルタ基板
AX、AX1、AX2 配向方位
AY、AY1、AY2 配向方位
L 明領域
D、Dα、Dβ、Dγ、Dδ 暗領域
S1、S2、S3、S4 辺
α、β、γ、δ ドメイン
CR 暗領域

Claims (7)

  1. 複数の画素電極を備える第1基板と、
    該画素電極に対向配置された対向電極を備える第2基板と、
    前記画素電極と前記対向電極との間に配置され、液晶組成物で構成された垂直配向型の液晶層と、
    前記第1基板の前記画素電極側に、前記液晶層に接触して配置された第1配向膜と、
    前記第2基板の前記対向電極側に、前記液晶層に接触して配置され、配向方位が前記第1配向膜の配向方位と直交または平行する第2配向膜とを有し、
    前記液晶組成物は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、そのベンド弾性定数(k33)が14.6pN以上である液晶表示素子であって、
    前記液晶層は、電圧を印加した状態で、前記液晶分子のチルト方向が異なる複数のドメインを含み、
    前記液晶組成物が、
    下記一般式(N-1-3)
    Figure 0007271880000069
    (式中、
    N131 は、炭素原子数3~8のアルキル基を表し、
    N132 は、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、
    該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH -は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよい。)
    で表される化合物の1種又は2種以上を17質量%以上含み、
    下記一般式(N-1-10)で表される化合物の1種又は2種以上を10質量%以上含む、及び/又は、
    下記一般式(N-1-11)で表される化合物の1種又は2種以上を15質量%以上含むことを特徴とする液晶表示素子。
    Figure 0007271880000070
    (式中、
    N1101、RN1102、RN1111及びRN1112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、
    該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよい。)
  2. 前記第1配向膜および前記第2配向膜で規定される前記液晶分子のプレチルト角は、85°超90°未満である請求項1に記載の液晶表示素子。
  3. 当該液晶表示素子は、前記複数の画素電極に対応する複数の画素領域を備え、
    隣り合う前記画素領域の短辺のピッチは、20~250μmである請求項1または2に記載の液晶表示素子。
  4. 前記液晶組成物のネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)が、75℃以上である請求項1~3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  5. 前記液晶分子は、下記一般式(N-1)、(N-2)および(N-3)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure 0007271880000071
    (式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31および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、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよく、
    N11、AN12、AN21、AN22、AN31およびAN32は、それぞれ独立して、
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、-O-で置換されてもよい。)、
    (b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、
    (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-ジイル基またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、および
    (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)および基(d)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよく、
    N11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31および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-または-C≡C-を表し、
    N21は、水素原子またはフッ素原子を表し、
    N31は、-CH-または酸素原子を表し、
    N11、nN12、nN21、nN22、nN31およびnN32は、それぞれ独立して、0~3の整数を表すが、
    N11+nN12、nN21+nN22およびnN31+nN32は、それぞれ独立して、1、2または3であり、
    N11~AN32、ZN11~ZN32が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
    但し、一般式(N-1)で表される化合物において、一般式(N-1-10)で表される化合物及び一般式(N-1-11)で表される化合物を除く。)
  6. 前記液晶組成物が、下記一般式(L)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1~のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure 0007271880000072
    (式中、RL1および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、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-で置換されてもよく、
    L1は、0、1、2または3を表し、
    L1、AL2およびAL3は、それぞれ独立して、
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH-は、-O-で置換されてもよい。)、
    (b) 1,4-フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)、および
    (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-ジイル基またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の-CH=は、-N=で置換されてもよい。)
    からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよく、
    L1および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-または-C≡C-を表し、
    L1が2または3であってAL2が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよく、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよいが、前記一般式(N-1)、(N-2)および(N-3)で表される化合物を除く。)
  7. 前記一般式(L)で表される化合物の前記液晶組成物における含有量が1質量%以上である請求項に記載の液晶表示素子。
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