JPWO2016098637A1 - 液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

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Abstract

「要約」「課題」 一般式(i)で表される化合物を少なくとも1種以上と、一般式(N)で表される化合物を少なくとも1種以上と、を含有し、前記一般式(i)で表される化合物の総量が10質量%以上である液晶組成物、及びこれを用いた液晶表示素子を提供する。「解決手段」本発明に係る液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子は、Δεが正の液晶組成物であって、平坦な透過特性曲線を備えることで、階調特性を制御しやすい液晶組成物を提供し、更にこれを用いることで、焼き付きや滴下痕等に起因する表示不良が抑制されて優れた表示品位を呈する液晶表示素子を歩留まりよく提供すること、及びこの液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供することにある。「選択図」 なし

Description

本発明は液晶表示材料として有用な誘電率異方性(Δε)が正の値を示すネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワードプロセッサー、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(ツイステッド・ネマチック)型、STN(スーパー・ツイステッド・ネマチック)型、TFT(薄膜トランジスタ)を用いた垂直配向型やIPS(イン・プレーン・スイッチング)型またはFFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)型等がある。これらの液晶表示素子に用いられる液晶組成物は水分、空気、熱、光などの外的刺激に対して安定であること、また、室温を中心としてできるだけ広い温度範囲で液晶相を示し、低粘性であり、かつ駆動電圧が低いことが求められる。更に液晶組成物は個々の表示素子にとって誘電率異方性(Δε)や屈折率異方性(Δn)等を最適な値とするために、数種類から数十種類の化合物から構成されている。また、TN型、STN型又はIPS型やFFS型等の水平配向型だけでなく垂直配向(VA)型ディスプレイといった全ての駆動方式において、低電圧駆動、高速応答、広い動作温度範囲を示す液晶組成物が求められている。さらに、Δnとセルギャップ(d)との積であるΔn×dを所定値に設定するために、液晶組成物のΔnをセルギャップに合わせて適当な範囲に調節する必要がある。加えて液晶表示素子をテレビ等へ応用する場合においては高速応答性が重視されるため、回転粘性(γ1)の小さい液晶組成物が要求される。
このような高速応答性を志向したp型液晶組成物の構成として、例えば、Δεが正の液晶化合物である式(A−1)や(A−2)で表される化合物、及びΔεが中性の液晶化合物である(B)を組み合わせて使用した液晶組成物の開示がされている。これらの液晶組成物の特徴として、Δεが正の液晶化合物が−CFO−構造を有することやΔεが中性の液晶化合物がアルケニル基を有することは、液晶組成物の分野では広く知られている(特許文献1)。
Figure 2016098637
また、液晶テレビやスマートフォンなどに使用されている液晶ディスプレイの画質を決める要素の内、画面の明るさである輝度、白と黒の輝度比であるコントラスト比および画素の輝度を段階数で制御する階調の3つの特性は、高ければ高いほど、一般的には美しさが増すとされている。液晶ディスプレイはリビングなど比較的明るい場所での視認性が求められるため、高い輝度が必要であり、コントラストが大きいほど画面が鮮明に見える。また、階調数が増えると表現できる色の数(色数)が増える。例えば、一般的な液晶テレビでは、RGBの画素をそれぞれ8〜10ビットで制御しており、8ビットの場合は256階調で1678万色を表示でき、10ビットの場合は1024階調で表示できる色数は約10億色になる。したがって単純に階調数が多ければ画質が向上するが、階調を分割する透過率−階調電圧曲線の形状も重要な要因になる。
すなわち、透過率−階調電圧曲線の形状がリニア状のような緩慢なカーブであると、分割された階調幅が等間隔になり、隣接する階調電圧およびそれに対応して表示される輝度との差が明確になる。しかしながら、透過率−階調電圧曲線の変曲点近傍または当該曲線が急激変化率の曲線形状であると、分割された階調幅が等間隔にならず、隣接する階調電圧およびそれに対応して表示される輝度との差をつけ難い。これにより、表示できる色数が実質上減少するという問題が生じる。そのため、階調の表現力に難があると、暗部の黒つぶれ、明部の白飛び、または中間階調のバンディング(縦や横のすじ)、色かぶりなどが発生する。
このような、透過率−階調電圧曲線の形状を平坦化する液晶組成物として、特許文献2が挙げられる。当該特許文献2によれば、−CHCH−連結基を含有する化合物であれば平坦な透過特性曲線が得られる旨が記載されている。
特開2011−052120号 特開2011−122154号
上記の特許文献1は、組成物における大きな誘電率異方性は素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与することに注目して、大きな誘電率異方性を示す組成物を提供するものであり、当該特許文献1の実施例では最大のΔεが12.6など開示している。また、特許文献2では、−CHCH−連結基含有化合物は、大きいK33/K11値を示すため、平坦な透過特性曲線を容易にする性質を有する液晶組成物を提供するものである。
しかしながら、特許文献1に記載の組成物は、液晶組成物全体の光学異方性(Δn)、誘電率異方性および比抵抗を調整することでコントラスト比を大きくすることが記載されているが、透過率−階調電圧曲線については触れていない。また、引用文献2では、−CHCH−連結基含有化合物により平坦な透過特性曲線を得ようとしている。然しながら、−CHCH−連結基を導入する化合物の環構成によっては、導入後の化合物のN−I転移温度の低下や融点の上昇などの好ましくない効果をもたらすため、実用的な組成物を設計した場合の物性値に悪影響を及ぼす。具体的には、シクロヘキサン環とベンゼン環の間に−CHCH−連結基を導入した場合にはN−I転移温度の上昇や融点の低下という好ましい効果が一般的に発現するが、ベンゼン環とベンゼン環の間に−CHCH−連結基を導入した場合は、N−I転移温度は著しく低下し、さらに融点が上昇することが一般的に知られている。そのため高い屈折率異方性(Δn)を有するビフェニル骨格やターフェニル骨格を基本とする液晶化合物に−CHCH−連結基を導入することは液晶組成物の性能に悪影響を及ぼす。一方で、昨今の液晶セルのセルギャップ(d)は高速応答化のために薄セル化が進んでおり、コントラストや視野角を維持するためにΔn×d値を一定に保つ必要があることから、液晶組成物にはより高いΔnが求められるようになっている。即ち、−CHCH−連結基による透過特性曲線の平坦化は、ギャップが厚く比較的応答速度が遅い液晶セルに対してしか有効に作用し得ない。
そこで、本発明に係る液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子は、Δεが正の液晶組成物であって、平坦な透過特性曲線を備えることで、階調特性を制御しやすい液晶組成物を提供し、更にこれを用いることで、焼き付きや滴下痕等に起因する表示不良が抑制されて優れた表示品位を呈する液晶表示素子を歩留まりよく提供すること、及びこの液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供することにある。
本発明は、液晶組成物中のアルケニル基の構造およびその含有比を調整することで、階調特性を制御しやすい液晶組成物を提供できることを見出し、上記課題を解決する。
本発明によれば、平坦な透過特性曲線を備えることで、階調特性を制御しやすい液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子の提供が可能となる。
本発明の液晶表示素子の構成の一例を模式的に示す図 本発明の液晶表示素子の構成の一例を模式的に示す図 本発明の液晶表示素子の構成の一例を模式的に示す図 図3における基板2上に形成された電極層3のII線で囲まれた領域を拡大した平面図 図4におけるIII−III線方向に液晶表示素子を切断した断面図 図3における基板2上に形成された電極層3のII線で囲まれた領域の他の例を拡大した平面図 図6における図4と同様の線方向に液晶表示素子を切断した他の例の断面図
以下、本発明の好ましい例を説明するが、本発明はこれら例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
本発明の第一は、誘電率異方性が正の液晶化合物を含む成分、および一般式(i):
Figure 2016098637
(上記一般式(i)中、Ri1およびRi2はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基または炭素原子数1〜10個のアルコキシ基であり、前記Ri1またはRi2の少なくともいずれか一方がアルケニル基である。)で表される化合物と、ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を備えた化合物を含む成分を有し、前記一般式(i)で表される化合物の総量が10質量%以上である液晶組成物である。
すなわち、本発明に係る液晶組成物は、正の誘電率異方性を有する液晶化合物を含む成分Aと、前記正の誘電率異方性を有する液晶化合物より誘電率異方性が小さい化合物を含む成分Bとを含み、これらの成分Aおよび成分Bをホスト液晶として有する組成物であることが好ましい。誘電率異方性が正の成分Aはポーラ成分、成分Bをノンポーラ成分とも称する。前記ポーラ成分は、誘電率異方性が+3以上+40以下の液晶化合物を含むことが好ましい。また、ノンポーラ成分として誘電率異方性が−2.0以上+3.0未満である液晶化合物を含むことが好ましく、誘電率異方性が−2.0以上+2.0以下である液晶化合物を含むことがより好ましい。さらに、本発明に係る液晶組成物は、前記成分Aおよび成分Bをホスト液晶として有する液晶組成物であり、ネマチック液晶組成物が好ましい。
これにより、平坦な透過特性曲線を備えることで、階調特性を制御しやすい液晶組成物を提供することができる。すなわち、異なる2つの化学骨格(いわゆるメソゲン)を備えたアルケニル基を有するノンポーラ同士の液晶化合物を組み併せると、平坦な透過特性曲線が得られることが確認された。特に、ノンポーラ成分(成分B)として、一般式(i)で表される化合物と、ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を有する化合物とを組み合わせると、平坦な透過率−階調電圧曲線が得られることから好ましい。
本発明に係る液晶組成物はp型の液晶組成物であることが好ましく、当該液晶組成物の誘電異方性(25℃)は、14以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、11以下であることがさらに好ましく、10以下であることがよりさらに好ましく、8以下であることがさらよりに好ましく、6以下であることがよりさらによりに好ましく、5.8以下であることが特に好ましい。
11以下であるとTFTへの電圧書き込み走査における電圧波形のなまりや遅延に起因したフリーカーや応答速度の悪化といった現象の抑制に効果的であり、6以下であると、比較的低い誘電率異方性を備えているため液晶層の電気容量(CLC)を低く抑える事ができ、TFTへの電圧書き込み走査における電圧波形のなまりや遅延に起因したフリーカーや応答速度の悪化といった現象の抑制がさらに効果的に働く。
一般式(i)で表される化合物は、非常に大きい屈折率異方性(Δn=0.25程度)を有するだけでなく、一般式(L)で表される化合物も液晶組成物に求められる一般的な屈折率異方性(Δn=0.1程度)と同程度またはそれより大きい屈折率異方性を有することから、他の誘電的に中性な成分として一般的に粘性、溶解性の点で有利な低Δnの化合物を相対的に多く用いることができ、溶解性に優れ、粘性の低減された液晶組成物を提供することが可能となる。また、一般式(i)で表される化合物は100度以上と比較的高いネマチック上限温度範囲を有しているため、一般的にネマチック温度上限範囲が低い誘電的に中性なビフェニル系液晶化合物を併用した場合には、液晶表示素子用として好適なネマチック温度範囲を具備し、更に薄セルギャップ用に適した高い屈折率異方性を備えた液晶組成物の提供が可能となる。
また、一般式(i)で表される化合物と、ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を有する化合物とを、組み合わせると応答速度(戻りの速度)が向上することも確認された。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(i)で表される化合物を必須に1種以上含み、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。例えば、1種以上10種以下、2種以上8種以下、3種以上6種以下など挙げられ、一般式(i)で表される化合物を2種組み合わせると、階調数だけでなく液晶組成物全体の物性など確保しやすく、3種組み合わせると、階調数だけでなく液晶組成物全体の信頼性を確保しやすいなどの効果を奏する。
本発明に係る一般式(i)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。例えば、本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(i)で表される化合物の含有量(合計)は10〜70質量%であることが好ましい。より好ましい含有量としては、10.5〜60質量%、11〜50質量%、11.5〜55質量%、12〜50質量%、12.5〜45質量%、13〜43質量%、13.5〜42質量%、14〜42質量%、14.5〜42質量%、15〜42質量%、16〜42質量%、17〜42質量%、17.5〜42質量%の順に好ましい。また、一般式(i)で表される化合物の含有量の下限が10〜13質量%であると、誘電率異方性を所定の範囲内に調整することができ、一般式(i)で表される化合物の含有量の下限値が13〜17質量%であると、さらに液晶組成物の透過率−階調電圧曲線が平坦なカーブを描きやすい。
本明細書における、「アルキル基」、「アルケニル基」、「アルケニルオキシ基」および「アルコキシ基」は、直鎖状又は分岐状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
本発明に係る一般式(i)で表される化合物において、炭素原子数2〜10個のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、2−ヘキセニル基等が挙げられ、直鎖状または分岐状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
本発明に係る「炭素原子数1〜10個のアルキル基」の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基などが挙げられる。なお、本明細書中において、アルキル基の例は共通であり、各々のアルキル基の炭素原子数の数によって適宜上記例示から選択される。また、本明細書中において、本発明に係る炭素原子数1〜10のアルケニル基は、直鎖状又は分岐状が好ましく、直鎖状がより好ましい。また、本発明における好ましいアルケニル基としては次に記載する式(xi)(ビニル基)、式(xii)(1−プロペニル基)、式(xiii)(3−ブテニル基)および式(xiv)(3−ペンテニル基):
Figure 2016098637
(上記式(xi)〜(xiv)中、*は環構造への結合部位を示す。)
で表される
本発明に係る「炭素原子数1〜10個のアルキル基」の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。なお、本明細書中において、アルキル基の例は共通であり、各々のアルキル基の炭素原子数の数によって適宜上記例示から選択される。また、本発明に係る炭素原子数1〜10のアルキル基は、直鎖状又は分岐状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
さらに、一般式(i)で表される化合物は、例えば式(i.1)〜式(i.20)で表される化合物であることが好ましく、その中でも、式(i.1)、(i.2)、(i.5)、(i.6)、(i.11)、(i.12)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明に係る液晶組成物に含まれる一般式(i)で表される化合物の種類は、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1〜2種類である。また、本発明の別の実施形態では1〜3種類である。さらに、本発明の別の実施形態では1〜5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では2〜5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では2〜4種類である。さらに、本発明の別の実施形態では2〜3種類である。
液晶組成物の成分として選ばれ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(i.1)または(i.2)で表される化合物から1種類、式(i.5)または(i.6)で表される化合物から1種類、式(i.11)または式(i.12)で表される化合物から1種類をそれぞれ選び、これらを適宜組み合わせることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物とビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を備えた化合物とを含むことが好ましい。すなわち、誘電率異方性が−2〜2程度のノンポーラの成分Bとして、一般式(i)で表される化合物と炭素原子数2個以上のビニレン基を有する化合物とを組み合わせると、平坦な透過特性曲線を備えることで、階調特性を制御しやすくなる。また、液晶組成物の弾性定数が向上するため、特に液晶分子の緩和時間が短縮される。
本発明に係るビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基は、1つの炭素−炭素2重結合の不飽和炭化水素を備えたアルケニル基であることが好ましい。
前記ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を備えた化合物における、ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基としては、以下の式(ii)を備えたアルケニル基が好ましく、当該アルケニル基を備えた化合物は、当該アルケニル基が環構造(シクロヘキサン環)に結合した化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(ii)中、RN2は水素原子または炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、*は環構造への結合を表す。)
誘電率異方性が−2〜2程度のノンポーラの成分Bとして、一般式(i)で表される化合物と炭素原子数2個以上のビニレン基を有する化合物とを組み合わせると、平坦な透過特性曲線を備えることで、階調特性を制御しやすくなる。また、液晶組成物の弾性定数が向上するため、特に液晶分子の緩和時間が短縮される。
本発明に係るビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を有する化合物は、一般式(N):
Figure 2016098637
(上記一般式(N)中、環A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少なくとも2個の−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少なくとも2個の−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)と基(b)は、それぞれ独立して、フッ素原子で置換されていても良く、
N1は、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基または炭素原子数1〜10個のアルコキシ基またはフッ素原子を表し、
N2は、水素原子または炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、
sは1以上3以下の整数である。)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である化合物が好ましい。
上記一般式(N)において、RN2は、水素原子または炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、RN2は、水素原子、メチル基、エチル基またはプロピル基がより好ましく、水素原子またはメチル基が更に好ましく、Kavgの向上の観点からメチル基が特に好ましい
上記一般式(N)において、sは1以上2以下が好ましい。sが2以上の場合、2つ以上存在するAはそれぞれ同じであっても異なってもよい。
上記一般式(N)において、sが2以上の場合、2つ以上存在するAのいずれか一方がベンゼン環であることが好ましい。
上記一般式(N)において、sが1の場合、Aはシクロヘキサン環であることが好ましい。
本発明に係る一般式(N)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。例えば、本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(N)で表される化合物の含有量(合計)は1〜70質量%であることが好ましい。より好ましい含有量としては、3〜60質量%、5〜50質量%、7〜55質量%、8〜50質量%、9〜45質量%、10〜43質量%、13〜42質量%、15〜42質量%、17〜42質量%の順に好ましい。また、一般式(N)で表される化合物の含有量の下限が1〜10質量%であると、誘電率異方性を調整しやすく、一般式(N)で表される化合物の含有量の下限が11〜17質量%であると、液晶組成物の透過率−階調電圧曲線が平坦なカーブを描きやすい。さらに、一般式(N)で表される化合物の含有量の上限が10〜20質量%であると、誘電率異方性を調整しやすく、一般式(N)で表される化合物の含有量の上限が21〜70質量%であると、液晶組成物の透過率−階調電圧曲線が平坦なカーブを描きやすい。
本発明に係る液晶組成物において、RN2が水素原子の一般式(N)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、5質量%以上70質量%以下であることが好ましく、6質量%以上67質量%以下であることが好ましく、7質量%以上65質量%以下であることが好ましく、8質量%62質量%以下であることが好ましく、9質量%以上60質量%以下であることが好ましく、10質量%以上57質量%以下であることが好ましく、5質量%以上55質量%以下であることが好ましく、5質量%以上53質量%以下が好ましく、8質量%52質量%以下であることが好ましく、8質量%以上50質量%以下であることが好ましく、15質量%以上57質量%以下であることが好ましく、15質量%以上55質量%以下であることが好ましく、15質量%以上53質量%以下が好ましく、10質量%以上48質量%以下が好ましく、10質量%以上45質量%以下が好ましく、8質量%以上43質量%以下が好ましく、7質量%以上40質量%以下が好ましく、8質量%以上38質量%以下が好ましく、8質量%以上35質量%以下が好ましく、9質量%以上35質量%以下が好ましく、10質量%以上33質量%以下が好ましく、11質量%以上30質量%以下が好ましく、12質量%以上28質量%以下が好ましく、8質量%以上25質量%以下が好ましく、12質量%以上24質量%以下が好ましく、5質量%以上22質量%以下が好ましく、7質量%以上20質量%以下が好ましく、8質量%以上36質量%以下が好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、RN2がメチル基の一般式(N)で表される化合物の合計含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上70質量%以下であることが好ましく、1質量%以上67質量%以下であることが好ましく、1質量%以上65質量%以下であることが好ましく、2質量%62質量%以下であることが好ましく、3質量%以上60質量%以下であることが好ましく、3質量%以上57質量%以下であることが好ましく、3質量%以上55質量%以下であることが好ましく、3質量%以上53質量%以下が好ましく、4質量%52質量%以下であることが好ましく、5質量%以上50質量%以下であることが好ましく、3質量%以上57質量%以下であることが好ましく、3質量%以上55質量%以下であることが好ましく、3質量%以上53質量%以下が好ましく、4質量%以上55質量%以下が好ましく、5質量%以上55質量%以下が好ましく、6質量%以上55質量%以下が好ましく、7質量%以上55質量%以下が好ましく、8質量%以上55質量%以下が好ましく、8質量%以上50質量%以下が好ましく、9質量%以上45質量%以下が好ましく、10質量%以上43質量%以下が好ましく、11質量%以上43質量%以下が好ましく、12質量%以上50質量%以下が好ましく、12質量%以上45質量%以下が好ましく、12質量%以上44質量%以下が好ましく、12質量%以上42質量%以下が好ましく、13〜42質量%以下が好ましく、15〜42質量%以下が好ましく、15〜40質量%以下が好ましく、17〜42質量%以下が好ましく、3質量%以上35質量%以下であることが好ましく、3質量%以上33質量%以下が好ましく、3質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上28質量%以下が好ましく、5質量%以上25質量%以下が好ましく、5質量%以上23質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上18質量%以下が好ましく、5質量%以上17質量%以下が好ましく、6質量%以上28質量%以下が好ましく、7質量%以上25質量%以下が好ましい。
本発明の液晶組成物において、式(N)で表される化合物の各々の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上55質量%以下であることが好ましく、1質量%以上35質量%以下であることが好ましく、1質量%以上25質量%以下であることが好ましい。これらの中で、1質量%20質量%以下、2質量%以上19質量%以下、3質量%以上18質量%以下、3質量%以上16質量%以下、4質量%以上15質量%以下、5質量%以上15質量%以下が好ましい。
本発明に係る一般式(N)で表される化合物は、式(N.1)〜式(N.56)で表される化合物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(N)で表される化合物は、例えば式(N.1)〜式(N.46)で表される化合物であることが好ましく、その中でも、式(N.2)〜(N.5)、(N.10)〜(N.12)、(N.14)〜(N.16)、(N.19)〜(N.20)、(N.30)〜(N.31)、(N.36)、(N.42)〜(N.46)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明に係る一般式(N)で表される化合物は、式(N.47)から式(N.50)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。特に、式(N.48)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(N.49)または式(N.50)で表される化合物を用いることが好ましい。式(N.49)または式(N.50)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 2016098637
本発明に係る一般式(N)で表される化合物は、例えば式(N.51)から式(N.56)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
本発明に係る液晶組成物に含まれる一般式(N)で表される化合物の種類は、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1〜2種類である。また、本発明の別の実施形態では1〜3種類である。さらに、本発明の別の実施形態では1〜5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では2〜5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では2〜4種類である。さらに、本発明の別の実施形態では2〜6種類である。
上述したように、ノンポーラ成分(成分B)として、一般式(i)で表される化合物と、ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を有する化合物とを組み合わせると、平坦な透過率−階調電圧曲線が得られることから好ましい。すなわち、異なる2つの化学骨格(いわゆるメソゲン)を備えたアルケニル基を有するノンポーラ化合物同士の液晶化合物を組み併せると、平坦な透過特性曲線が得られることが確認された。
本発明に係る液晶組成物は25℃における誘電率異方性が0より大きく14以下であるため、液晶層の電気容量(CLC)を低く抑える事ができ、フリッカーや応答速度の悪化といった現象の抑制に効果的である。また一方で、近年、液晶表示素子の用途が拡大するに至り、その使用方法、製造方法にも大きな変化が見られる。これらの変化に対応するためには、従来知られているような基本的な物性値以外の特性を最適化することが求められるようになっている。すなわち、液晶表示素子の大きさも50型以上の大型化に伴い、液晶組成物の基板への注入方法も変化し、従来の真空注入法から滴下注入(ODF:One Drop Fill)法が注入方法の主流となっている。しかし、液晶組成物を基板に滴下した際の滴下痕が表示品位の低下を招く問題が表面化している。
またさらに、ODF法による液晶表示素子製造工程においては、液晶表示素子のサイズに応じて最適な量を滴下する必要がある。滴下量のずれが最適値から大きくなると、あらかじめ設計された液晶表示素子の屈折率や駆動電界のバランスが崩れ、斑発生やコントラスト不良などの表示不良が生じる。特に、最近流行しているスマートフォンに多用される小型液晶表示素子は、最適な液晶滴下量が少ないために、最適値からのずれを一定範囲内に制御すること自体が難しい。従って、液晶表示素子の製造歩留まりを高く保持するために、液晶組成物には、例えば、液晶滴下時に生じる滴下装置内の急激な圧力変化や衝撃による影響が少なく、長時間にわたって安定的に滴下を継続できることが求められている。
本願発明に係る液晶組成物は、上記の一般式(i)で表される化合物および一般式(N)で表される化合物を必須にすることでかかる問題を解決することを他の目的とする。
本願発明に係る液晶組成物は、任意成分として以下の一般式(L)で表される化合物をノンポーラ成分として成分Bにさらに含んでも良く、当該一般式(L)で表される化合物は、ノンポーラ化合物(誘電異方性が−2.0〜2.0)であることがより好ましい。
前記一般式(L):
Figure 2016098637
(上記一般式(L)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個又は非隣接の少なくとも2個の−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、
OLは0、1、2又は3を表し、
L1、BL2及びBL3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少なくとも2個の−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少なくとも2個の−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)と基(b)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LL2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、
OLが2又は3であってLL2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、OLが2又は3であってBL3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、前記一般式(i)および前記一般式(N)で表される化合物を除く。)で表される化合物を含むことが好ましい。また、一般式(L)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個又は非隣接の少なくとも2個の−CH−はそれぞれ独立して−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されることが好ましく、当該RL1及びRL2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8個のアルキル基、炭素原子数1〜8個のアルコキシ基または炭素原子数2〜10個のアルケニル基を表すことがより好ましい。後述の一般式(M)についても同様である。
本発明に係る液晶組成物は、一般式(L)で表される化合物を1種類以上含有することもできる。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種類である。また、本発明の別の実施形態では3種類である。さらに、本発明の別の実施形態では5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では6種類である。さらに、本発明の別の実施形態では7種類である。さらに、本発明の別の実施形態では8種類である。さらに、本発明の別の実施形態では9種類である。さらに、本発明の別の実施形態では10種類である。さらに、本発明の別の実施形態では12種類以上である。また、一般式(L)で表される化合物は1種類〜15種類含まれていることが好ましく、また、一般式(L)で表される化合物は3種類〜14種類含まれていることがより好ましく、一般式(L)で表される化合物は5種類〜12種類含まれていることがさらに好ましい。
本発明の液晶組成物において、一般式(L)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(L)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては20〜98質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は30〜90質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は40〜85質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は45〜85質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は50〜75質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は55〜70質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は56〜65質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は25〜85質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は30〜80質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は47〜75質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は53〜70質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は60〜98質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は62〜95質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は58〜78質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は65〜85質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は70〜98質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は47〜97.5質量%である。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶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、本発明の液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い液晶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。
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(またはそれ以上)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(またはそれ以上)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。
本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には塩素原子をその分子内に有さないことが好ましい。
本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、例えば、一般式(I)で表される化合物群から選ばれる化合物が好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(I)中、R11およびR12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のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニル基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
11およびA12はそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基または3−フルオロ−1,4−フェニレン基を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
前記一般式(I)で表される化合物群において組み合わせることができる化合物の種類は特に制限は無いが、低温での溶解性、粘性、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種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。また、本発明の別の実施形態では3種類である。さらに、本発明の別の実施形態では4種類である。さらに、本発明の別の実施形態では5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では6種類以上である。
本発明の液晶組成物における一般式(I)で表されるいわゆる二環の化合物の含有量は、低温での溶解性、粘性、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。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(I)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては10〜75質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜70質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜65質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜59質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜56質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜52質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜51質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜49質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜48質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜47質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜45質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜44質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜43質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜41質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜39質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜38質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜35質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜33質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜31質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜29質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜28質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は17〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は20〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は27〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は28〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は30〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は31〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は32〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は33〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は34〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は35〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は36〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は37〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は39〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は41〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は42〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は43〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は44〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は46〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は47〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は48〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は49〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は51〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は17〜45質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は27〜29質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は32〜43質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は34〜38質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は36〜45質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は37〜48質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は42〜56質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は43〜52質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は43〜49質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は43〜44質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は44〜48質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は47〜51質量%である。
本発明に係る液晶組成物において、粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物を提供することができる観点から、一般式(I)で表される化合物群を含むことが特に好ましい。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は、前記一般式(I)で表される化合物(群)の含有量の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。
さらに、前記一般式(I)で表される化合物は一般式(I−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 2016098637
(上記一般式(I−1)中、R11およびR12は上記一般式(I)における意味と同じ意味を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
本発明の液晶組成物において、一般式(I−1)で表される化合物として、1〜10種類、1〜9種類、1〜8種類、1〜7種類、1〜6種類、2〜9種類、2〜8種類、2〜6種類、3〜9種類、3〜7種類、3〜6種類または4〜6種類混合して含有していることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物を提供することができる観点から、一般式(I−1)で表される化合物群を含むことが特に好ましい。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(I−1)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては10〜70質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜60質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜59質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜56質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜52質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜50質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜49質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜48質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜47質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜46質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜45質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜39質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜38質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜35質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜33質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜28質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜20質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は17〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は20〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は21〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は23〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は26〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は27〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は30〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は33〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は34〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は35〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は36〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は37〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は38〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は39〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は42〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は43〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は46〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は47〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は49〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は50〜60質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は17〜45質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は21〜24質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は27〜38質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は28〜29質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は23〜46質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は34〜38質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は36〜45質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は37〜48質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は42〜48質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は38〜49質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は42〜56質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は42〜50質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は43〜52質量%であるまた、本発明の別の実施形態では前記含有量は46〜47質量%である。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。
さらに、前記一般式(I−1)で表される化合物は、一般式(I−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 2016098637
(上記一般式(I−1−1)中、R12は一般式(I)における意味と同じ意味を表し、Ra1は、水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基であり、ただし、上記一般式(N)を除く。)
本発明に係る液晶組成物において、粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物を提供することができる観点から、一般式(I−1−1)で表される化合物群を含むことが特に好ましい。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(I−1−1)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては1〜45質量%である。また、本発明の一つの実施形態としては1〜35質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜30質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜16質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜13質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜12質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜10質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜7質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜5質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜4質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は5〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は6〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は7〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は8〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は9〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は12〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は13〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜13質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜7質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は5〜12質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は9〜12質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は6〜16質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は7〜16質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は7〜10質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は8〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は8〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は8〜13質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は9〜25質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は12〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は13〜16質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜26質量%である。
本願発明の液晶組成物は、更に、式(2.5)で表される化合物を含有することもできる。
Figure 2016098637
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(2.5)であらわされる化合物の含有量を調整することが好ましく、含有量の好ましい範囲は、下記の表に示すとおりである。
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前記式(2.5)で表される化合物の含有量を調整することが好ましく、この化合物を本発明の液晶組成物の総質量に対して、0〜40質量%含有することが好ましく、1〜35質量%含有することが好ましく、1〜30質量%含有することが好ましく、5〜30質量%含有することが好ましく、10〜30質量%含有することが好ましく、15〜30質量%含有することが好ましく、20〜30質量%含有することが好ましく、25〜30質量%含有することが好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(I)で表される化合物は一般式(I−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 2016098637
(上記一般式(I−2)中、R13およびR14はそれぞれ独立して炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
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種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。また、本発明の別の実施形態では3種類である。
本発明の液晶組成物において、一般式(I−2)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。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(I−2)で表される化合物の含有量 は、例えば本発明の一つの実施形態としては1〜30質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜30質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜25質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜23質量%である。
さらに、一般式(I−2)で表される化合物は、式(3.1)から式(3.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(3.1)、式(3.3)または式(3.4)で表される化合物であることが好ましい。特に、式(3.2)で表される化合物は本発明の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(3.3)または式(3.4)で表される化合物を用いることが好ましい。式(3.3)および式(3.4)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20%未満にすることが好ましい。
さらに、一般式(I−2)で表される化合物は、式(3.1)から式(3.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(3.1)、式(3.3)および/または式(3.4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明の液晶組成物において、前記式(3.3)で表される化合物の含有量 は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上25質量%以下であることが好ましく、1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、1質量%以上10質量%以下であることが好ましく1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(I)で表される化合物は、一般式(I−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 2016098637
(上記一般式(I−3)中、R15は、炭素原子数1〜10個のアルコキシ基であり、R13は一般式(I−2)における意味と同じ意味を表す。)
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種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。また、本発明の別の実施形態では3種類である。
本発明の液晶組成物において、一般式(I−3)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。
含有量の好ましい範囲は、下記の表に示すとおりである。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(I−3)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては3〜30質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜30質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は25〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜25質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜5質量%である。
低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、反対に、応答速度を重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
さらに、一般式(I−3)で表される化合物は、式(4.1)から式(4.3)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(4.3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
前記式(4.3)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、2質量%以上30質量%以下であることが好ましく、4質量%以上30質量%以下であることが好ましく、6質量%以上30質量%以下であることが好ましく、8質量%以上30質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることが好ましく、12質量%以上30質量%以下であることが好ましく、14質量%以上30質量%以下であることが好ましく、16質量%以上30質量%以下であることが好ましく、18質量%以上25質量%以下であることが好ましく、20質量%以上24質量%以下であることが好ましく、22質量%以上23質量%以下であることが特に好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(I)で表される化合物は、一般式(I−0)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 2016098637
(上記一般式(I−0)中、R1bは一般式(L)におけるRと同じ意味を表し、R2bはそれぞれ一般式(L)におけるRと同じ意味を表し、n1bは1又は2を表し、A1bは一般式(L)におけるAと同じ意味を表し、Z1bは一般式(L)におけるZと同じ意味を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)で表される化合物群の中から少なくとも1種類が選択されることが好ましい。
本発明の液晶組成物において、一般式(I−0)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上55質量%以下であることが好ましく、1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、5質量%以上50質量%以下であることが好ましくい。これらの中で、9質量%47質量%以下、9質量%以上15質量%以下、11質量%以上44質量%以下、15質量%以上32質量%以下、20質量%以上35質量%以下、23質量%以上26質量%以下、24質量%以上40質量%以下、25質量%以上36質量%以下、28質量%以上38質量%以下、30質量%以上40質量%以下、30質量%以上39質量%以下、30質量%以上38質量%以下、33質量%以上47質量%以下、35質量%以上44質量%以下、35質量%以上40質量%以下、38質量%以上45質量%以下、39質量%以上47質量%以下、が好ましい。
本発明の液晶組成物において、式(2.3)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、1質量%25質量%以下であることが好ましく、3質量%以上25質量%以下であることが好ましく、4質量%以上22質量%以下であることが好ましく、5質量%以上22質量%以下であることが好ましく、11質量%以上22質量%以下であることが好ましく、13質量%以上22質量%以下であることが好ましく、4質量%以上16質量%以下であることが好ましく、4質量%以上15質量%以下であることが好ましく、4質量%以上10質量%以下であることが好ましく、5質量%以上10質量%以下であることが好ましく、12質量%以上15質量%以下であることが好ましく、13質量%以上16質量%以下であることが好ましい。
本発明の液晶組成物において、一般式(I−0)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、粘性、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。
特に、後述の一般式(II−2)で表される化合物が組成物に含まれると、液晶組成物の応答速度の上昇の観点から好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(I)で表される化合物は、一般式(I−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い。
Figure 2016098637
(上記一般式(I−4)中、R11およびR12は一般式(L)における意味と同じ意味を表す。)
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種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。
本発明の液晶組成物において、一般式(I−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。
特に、後述の式(5.4)が組成物に含まれると、液晶組成物の応答速度の上昇の観点から好ましい。また、偶奇効果や弾性定数(K33)の観点でも好ましい。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(I−4)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては2〜30質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は5〜30質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は6〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は8〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は12〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は20〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は25〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は、2〜25質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は、2〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は、2〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は、2〜10質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は、5〜8質量%である。
本発明に係る液晶組成物において、前記一般式(I−4)で表される化合物の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1〜10種類である。あるいは本発明の別の実施形態では1〜8種類である。また、本発明の別の実施形態では1〜5種類である。他の実施形態では1〜3種である。
高い複屈折率を得る場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、反対に、高いTniを重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
さらに、一般式(I−4)で表される化合物は、式(5.1)から式(5.4)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(5.2)から式(5.7)で表される化合物であることがより好ましく、式(5.2)〜式(5.4)ならなる群から選択される化合物を少なくとも1種含むことがさらに好ましい。
前記一般式(I−4)で表される骨格の端部の置換基の一方に炭素原子数1〜8個のアルケニル基を含むと液晶組成物の高速応答性の観点で好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
特に、前記式(5.1)〜(5.7)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。これらの中でも、例えば、4質量%以上30質量%以下、6質量%以上30質量%以下、8質量%以上30質量%以下、10質量%以上30質量%以下、12質量%以上30質量%以下、14質量%以上30質量%以下、16質量%以上30質量%以下、18質量%以上30質量%以下、20質量%以上30質量%以下、22質量%以上30質量%以下、23質量%以上30質量%以下、24質量%以上30質量%以下、25質量%以上30質量%以下、或いは、4質量%以上6質量%以下、4質量%以上8質量%以下、4質量%以上10質量%以下、4質量%以上12質量%以下、4質量%以上14質量%以下、4質量%以上16質量%以下、4質量%以上18質量%以下、4質量%以上20質量%以下、4質量%以上22質量%以下、4質量%以上23質量%以下、4質量%以上24質量%以下、4質量%以上25質量%以下、2質量%以上25質量%以下、2質量%以上20質量%以下、2質量%以上15質量%以下が好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(I)で表される化合物は、一般式(I−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 2016098637
(上記一般式(I−5)中、R11およびR12は一般式(I)における意味と同じ意味を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
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種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。
本発明の液晶組成物において、一般式(I−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。
含有量の好ましい範囲は、下記の表に示すとおりである。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(I−5)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては1〜30質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜25質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜5質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜4質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は5〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は8〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は10〜11質量%である。
低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、反対に、応答速度を重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
さらに、一般式(I−5)で表される化合物は、式(6.1)から式(6.6)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(6.3)、式(6.4)および式(6.6)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
前記式(6.1)〜(6.6)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては1〜30質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜25質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜5質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜4質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は5〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は6〜11質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は8〜11質量%である。
さらに、本発明に係る一般式(A)で表される化合物は、一般式(I−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 2016098637
(上記一般式(I−6)中、R11およびR12は一般式(I)における意味と同じ意味を表す。)
前記一般式(I−6)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して2質量%以上30質量%以下であることが好ましく、4質量%以上30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、6質量%以上30質量%以下であることが好ましく、9質量%以上30質量%以下であることが好ましく、12質量%以上30質量%以下であることが好ましく、14質量%以上30質量%以下であることが好ましく、16質量%以上30質量%以下であることが好ましく、18質量%以上25質量%以下であることが好ましく、20質量%以上24質量%以下であることが好ましく、22質量%以上23質量%以下であることが好ましい。さらに、一般式(I−6)で表される化合物は、式(7.1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
さらに、一般式(I)で表される化合物は一般式(I−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。
Figure 2016098637
(式中、R11およびR12は一般式(I)における意味と同じ意味を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
本発明の液晶組成物の総質量に対する前記一般式(I−7)で表される化合物の含有量は、1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
さらに、一般式(I−7)で表される化合物は、式(8.1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、例えば一般式(II)で表される化合物から選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(II)中、R21およびR22はそれぞれ独立して、炭素原子数2〜5のアルケニル基、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表し、Aは1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を表し、Qは単結合、−COO−、−CH−CH−または−CFO−を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
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種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。また、本発明のさらに別の実施形態では3種類である。さらに、本発明の別の実施形態では4種類以上である。
本発明の液晶組成物において、一般式(II)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。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(II)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては3〜35質量%である。あるいは本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜30質量%である。また、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜25質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜18質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜12質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は13〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は16〜21質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は4〜12質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は13〜15質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は15〜18質量%である。
さらに、前記一般式(II)で表される化合物は、例えば一般式(II−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 2016098637
(上記一般式(II−1)中、R21およびR22は一般式(II)における意味と同じ意味を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
一般式(II−1)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、複屈折率などの求められる性能に応じて調整することが好ましい。
含有量の好ましい範囲は、下記の表に示すとおりである。
前記一般式(II−1)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、複屈折率などの求められる性能に応じて調整することが好ましく、4質量%以上24質量%以下が好ましく、8質量%以上18質量%以下であることが好ましく、12質量%以上14質量%以下であることが更に好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(II)で表される化合物は、例えば一般式(II−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 2016098637
(上記一般式(II−2)中、R23は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R24は炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
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。式(11.1)、式(11.2)が液晶組成物に含まれると、液晶組成物の高速応答に関するパラメーターの向上に貢献する。また、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種類以上である。
本発明の液晶組成物において、一般式(II−2)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、高速応答性、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
前記一般式(II−2)で表される化合物の好ましい含有量は、例えば、本発明の液晶組成物の総質量に対して2〜45質量%が挙げられる。これらの中でも、例えば、5〜45質量%、8〜45質量%、11〜45質量%、14〜45質量%、17〜35質量%、17〜31質量%、18〜28質量%、18〜27質量%、18〜26質量%、或いは2〜45質量%、3〜40質量%、4〜35質量%、5〜30質量%、6〜25質量%、7〜24質量%、8〜23質量%、9〜23質量%が好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(II−2)で表される化合物は、例えば式(11.1)から式(11.9)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
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(11.1)〜(11.3)で表される化合物を一つ含有していても、式(11.1)〜(11.3)で表される化合物を二つ含有していても、式(11.1)〜(11.3)で表される化合物を三つ含有していてもよく、さらに、式(11.1)で表される化合物を1種含有していても、式(11.3)で表される化合物を1種含有していても、式(11.1)で表される化合物と式(11.2)で表される化合物との両方を含有していても良いし、式(11.1)から式(11.3)で表される化合物を全て含んでいても良い。式(11.1)および/または式(11.2)で表される化合物を含むことがより好ましく、それぞれの含有量の好ましい範囲は、下記に示すとおりである。
本発明の液晶組成物において、式(11.1)で表される化合物の各々の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上55質量%以下であることが好ましく、1質量%以上35質量%以下であることが好ましく、1質量%以上25質量%以下であることが好ましい。これらの中で、1質量%20質量%以下、2質量%以上19質量%以下、3質量%以上18質量%以下、3質量%以上16質量%以下、4質量%以上15質量%以下が好ましい。
本発明の液晶組成物において、式(11.2)で表される化合物の各々の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上55質量%以下であることが好ましく、1質量%以上35質量%以下であることが好ましく、1質量%以上25質量%以下であることが好ましい。これらの中で、1質量%20質量%以下、2質量%以上19質量%以下、3質量%以上18質量%以下、3質量%以上16質量%以下、4質量%以上15質量%以下が好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、式(11.1)で表される化合物と式(11.2)で表される化合物との両方を含有する場合は相溶性の観点で好ましい。当該式(11.1)で表される化合物と当該式(11.2)で表される化合物との両方を含有する場合は、両方の化合物の合計含有量の好ましい範囲は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、5質量%以上35質量%以下であることが好ましく、6質量%以上30質量%以下であることが好ましく、7質量%以上28質量%以下であることが好ましい。これらの中で、8質量%27質量%以下、9質量%以上28質量%以下、10質量%以上25質量%以下が好ましい。
さらに、一般式(II)で表される化合物は、例えば一般式(II−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 2016098637
(上記一般式(II−3)中、R25は炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、R24は炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表す。)
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、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い。
一般式(II−3)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
前記一般式(II−3)で表される化合物の好ましい含有量は、例えば、本発明の液晶組成物の総質量に対して2〜45質量%が挙げられる。これらの中でも、例えば、5〜45質量%、8〜45質量%、11〜45質量%、14〜45質量%、17〜45質量%、20〜45質量%、23〜45質量%、26〜45質量%、29〜45質量%、或いは2〜45質量%、2〜40質量%、2〜35質量%、2〜30質量%、2〜25質量%、2〜20質量%、2〜15質量%、2〜10質量%が好ましい。
さらに、一般式(II−3)で表される化合物は、例えば式(12.1)から式(12.3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
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(12.1)で表される化合物を含有していても、式(12.2)で表される化合物を含有していても、式(12.1)で表される化合物と式(12.2)で表される化合物との両方を含有していても良い。式(12.3)で表される化合物は、光学活性化合物であってもよい。
前記式(12.1)〜(12.3)で表される化合物の好ましい含有量は、例えば、本発明の液晶組成物の総質量に対して1〜15質量%が挙げられる。これらの中でも、例えば、1〜13質量%、1〜10質量%、2〜15質量%、2〜14質量%、2〜11質量%、3〜10質量%が好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(II−3)で表される化合物は、例えば一般式(II−3−1)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 2016098637
(上記一般式(II−3−1)中、R25は炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、R26は炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表す。)
前記一般式(II−3−1)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、複屈折率などの求められる性能に応じて調整することが好ましく、1質量%以上24質量%以下が好ましく、4質量%以上18質量%以下であることが好ましく、6質量%以上14質量%以下であることが好ましい。
さらに、一般式(II−3−1)で表される化合物は、例えば式(13.1)から式(13.4)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(13.3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(II)で表される化合物は、例えば一般式(II−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い。
Figure 2016098637
(上記一般式(II−4)中、R21およびR22はそれぞれ独立して炭素原子数2〜5のアルケニル基、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表す。)
これらの化合物のうち1種類だけを含有していても2種類以上含有していても良いが、求められる性能に応じて適宜組み合わせることが好ましい。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、これらの化合物の中から1〜2種類を含有することが好ましく、1〜3種類を含有することがより好ましい。
前記一般式(II−4)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、2質量%以上15質量%以下であることが好ましく、3質量%以上15質量%以下であることが好ましく、4質量%以上12質量%以下であることが好ましく、5質量%以上7質量%以下であることが好ましい。
さらに、一般式(II−4)で表される化合物は、例えば式(14.1)から式(14.5)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(14.2)または/および式(14.5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、一般式(III)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 2016098637
(上記一般式(III)中、R31およびR32はそれぞれ独立して炭素原子数2〜5のアルケニル基をまたは炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
前記一般式(III)で表される化合物の含有量は、求められる溶解性や複屈折率などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上25質量%以下含有することが好ましく、2質量%以上20質量%以下含有することが好ましく、2質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、2質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、4質量%以上6質量%以下含有することが好ましい。
さらに、一般式(III)で表される化合物は、例えば式(15.1)又は式(15.2)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(15.1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(III)で表される化合物は、一般式(III−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 2016098637
(上記一般式(III−2)中、R31は一般式(III)における意味と同じ意味を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
前記一般式(III−2)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、複屈折率などの求められる性能に応じて調整することが好ましく、本発明の液晶組成物の総質量に対して、4質量%以上23質量%以下が好ましく、6質量%以上18質量%以下であることが好ましく、10質量%以上13質量%以下であることが好ましい。
さらに、当該一般式(III−2)で表される化合物は、たとえば式(17.1)から式(17.3)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、特に式(17.3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、一般式(IV)で表される群より選ばれることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IV)中、R41及びR42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のアルケニル基を表し、X41及びX42はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表す。)
当該一般式(IV)で表される化合物の組み合わせ可能な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る。後述の式(18.1)から式(18.9)で表される化合物等の一般式(IV)の構造を備えた化合物を液晶組成物に添加すると、液晶組成物のΔnや他の液晶組成物を構成する成分との溶解性が向上する。
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1〜6種類である。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(IV)で表される化合物の含有量は、例えば一つの実施形態では1〜35質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜22質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜10質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜6質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は20〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜6質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜22質量%である。
さらに、一般式(IV)で表される化合物は、例えば一般式(IV−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 2016098637
(上記一般式(IV)中、R43、R44はそれぞれ独立して炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
一般式(IV−1)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。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(IV−1)で表される化合物の含有量は、例えば一つの実施形態では1〜35質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜22質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜10質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜6質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は3〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は20〜26質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜6質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は11〜22質量%である。
さらに、一般式(IV−1)で表される化合物は、例えば式(18.1)から式(18.9)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
上記一般式(IV−1)で表される化合物において、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、一般式(IV−1)で表される化合物群から選択され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(18.1)または(18.2)で表される化合物から1種類、式(18.4)または(18.5)で表される化合物から1種類、式(18.6)または式(18.7)で表される化合物から1種類、式(18.8)または(18.9)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(18.1)、式(18.3)式(18.4)、式(18.6)および式(18.9)で表される化合物を含むことが好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、一般式(V)で表される群より選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V)中、R51およびR52はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表し、A51およびA52はそれぞれ独立して1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を表し、Qは単結合または−COO−を表し、X51およびX52はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
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において1種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。更に、本発明の別の実施形態では3種類である。更に、本発明の別の実施形態では4種類である。
本発明に係る液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(V)で表される化合物の含有量は、例えば一つの実施形態では1〜25質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜20質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜19質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜10質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜9質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜7質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1質〜5量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜3質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は1〜2質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜19質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は5〜19質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は9〜19質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は2〜8質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記含有量は6〜8質量%である。
さらに、本発明に係る一般式(V)で表される化合物は、一般式(V−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−1)中、R51およびR52、X51およびX52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。ただし、上記一般式(N)を除く。)
さらに、前記一般式(V−1)で表される化合物は、一般式(V−1−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−1−1)中、R51およびR52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。ただし、上記一般式(N)を除く。)
前記一般式(V−1−1)で表される化合物を、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、1質量%以上10質量%以下含有することが更に好ましく、3質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上7質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上5質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上4質量%以下含有することが好ましい。
さらに、前記一般式(V−1−1)で表される化合物は、式(20.1)から式(20.4)で表される化合物であることが好ましく、式(20.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(V−1)で表される化合物は、一般式(V−1−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−1−2)中、R51およびR52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
前記一般式(V−1−2)で表される化合物を、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、1質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、1質量%以上7質量%以下含有することが好ましく、1質量%以上5質量%以下含有することが好ましい。
さらに、前記一般式(V−1−2)で表される化合物は、式(21.1)から式(21.3)で表される化合物であることが好ましく、式(21.1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(V−1)で表される化合物は、一般式(V−1−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−1−3)中、R51およびR52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
前記一般式(V−1−3)で表される化合物を、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、2質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、4質量%以上8質量%以下含有することが好ましい。
さらに、前記一般式(V−1−3)で表される化合物は、式(22.1)から式(22.3)で表される化合物である。式(22.1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(V)で表される化合物は、一般式(V−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−2)中、R51およびR52、X51およびX52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
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種類以上である。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(V−2)で表される化合物の含有量は、例えば一つの実施形態では1〜30質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記化合物の含有量は2〜25質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記化合物の含有量は5〜19質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記化合物の含有量は6〜10質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記化合物の含有量は10〜19質量%である。さらに、本発明の別の実施形態では前記化合物の含有量は4〜8質量%である。
本発明の液晶組成物が高いTniの実施形態が望まれる場合は式(V−2)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、本発明に係る一般式(V−2)で表される化合物は、一般式(V−2−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−2)中、R51およびR52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
さらに、前記一般式(V−2−1)で表される化合物は、式(23.1)から式(23.4)で表される化合物であることが好ましく、式(23.1)または/および式(23.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(V−2)で表される化合物は、一般式(V−2−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−2−2)中、R51およびR52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
さらに、前記一般式(V−2−2)で表される化合物は、式(24.1)から式(24.4)で表される化合物であることが好ましく、式(24.1)または/および式(24.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(V)で表される化合物は、一般式(V−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−3)中、R51およびR52は一般式(V)における意味と同じ意味を表す。)
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種類である。更に、本発明の別の実施形態では3種類以上である。
前記一般式(V−3)で表される化合物を、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上16質量%以下含有することが好ましく、1質量%以上13質量%以下含有することが好ましく、1質量%以上9質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上9質量%以下含有することが好ましい。
さらに、一般式(V−3)で表される化合物は、式(25.1)から式(24.3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明に係る一般式(V)で表される化合物は、一般式(V−4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V−4)中、R51及びR52は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
前記一般式(V−4)で表される化合物を、本発明の液晶組成物の総質量に対して1質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、2質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、4質量%以上8質量%以下含有することが好ましい。
さらに、前記一般式(V−4)で表される化合物は、式(25.11)から式(25.13)で表される化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましく、式(25.13)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 2016098637
本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、一般式(V’−5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(V’−5)中、R51及びR52は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表す。前記一般式(N)で表される化合物を除く。)
本発明の液晶組成物の総質量に対して前記一般式(V’−5)で表される化合物を、1質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、2質量%以上15質量%以下含有することが好ましく、2質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、5質量%以上10質量%以下含有することが好ましい。
さらに、前記一般式(V’−5)で表される化合物は、式(25.21)から式(25.24)で表される化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましく、式(25.21)及び/又は式(25.23)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 2016098637
本発明の液晶組成物は、更に、一般式(VI)で表される化合物および一般式(VII)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種類以上含有することが好ましい。また、本発明に係る一般式(L)で表される化合物は、一般式(VI)で表される化合物および/または一般式(VII)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
(上記一般式(VI)および(VII)中、R6162、R71およびR72はそれぞれ独立して炭素原子数1から10の直鎖アルキル基、炭素原子数1から10の直鎖アルコキシ基又は炭素原子数2から10の直鎖アルケニル基を表す。)
前記一般式(VI)で表される化合物は、具体的には次に挙げる化合物が好適に使用できる。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
前記一般式(VII)で表される化合物は、具体的には次に挙げる化合物が好適に使用できる。
Figure 2016098637
上記一般式(VI)または一般式(VII)で表される化合物を満たすそれぞれにおいて、それぞれの構造式を満たす化合物の組み合わせ可能な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、それぞれの式を満たす化合物の中から1〜3種類を配合することが好ましく、1〜4種類を含有することがより好ましく、1〜5種類以上を含有することが特に好ましい。
前記一般式(VI)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、0〜35質量%であることが好ましく、0〜25質量%であることが好ましく、0〜15質量%であることが好ましい。
前記一般式(VII)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、0〜35質量%が好ましく、0〜25質量%がより好ましく、0〜15質量%が好ましい。
本発明に係る誘電率異方性が+3以上+40以下の液晶化合物が以下の一般式(M)で表される化合物および以下の一般式(K)で表される化合物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。
本発明に係る液晶組成物は、誘電率異方性が+3以上+40以下の化合物として、ポーラ成分Aに以下の一般式(M)で表される化合物を含んでも良く、当該一般式(M)で表される化合物は、ポーラ化合物(誘電異方性が+5〜+30)であることがより好ましい。
本発明に係る一般式(M)は、
Figure 2016098637
(上記一般式(M)中、RM1は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の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、
PMは、0、1、2、3又は4を表し、
M1及びCM2はそれぞれ独立して、
(d) 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−又は−S−に置き換えられてもよい。)及び
(e) 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。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(d)、基(e)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、
M1及びKM2はそれぞれ独立して単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−COO−、−OCO−又は−C≡C−を表し、
PMが2、3又は4であってKM1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、PMが2、3又は4であってCM2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、
M1及びXM3はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子又はフッ素原子を表し、
M2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2−トリフルオロエチル基を表す。ただし、一般式(i)、一般式(N)および一般式(L)で表される化合物を除く。)で表される化合物である。
第二成分として組み合わせることができる上記一般式(M)で表され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、誘電率、複屈折率などの所望の性能に応じて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種類である。さらに、本発明の別の実施形態では3種類である。またさらに、本発明の別の実施形態では4種類である。さらに、本発明の別の実施形態では5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では6種類である。さらに、本発明の別の実施形態では7種類以上である。
本発明の液晶組成物において、一般式(M)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
前記一般式(M)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、本発明の一つの実施形態としては0.5〜50質量%である。さらに、例えば本発明の別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜47質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は3〜44質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は5〜41質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は7〜38質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は8〜35質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は9〜32質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は10〜29質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は11〜26質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は12〜23質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は13〜20質量%である。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。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、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
M1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。
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には塩素原子をその分子内に有さないことが好ましい。更に液晶組成物内に塩素原子を有する化合物が5%以下であることが好ましく、3%以下であることが好ましく、1%以下であることが好ましく、0.5%以下であることが好ましく、実質的に含有しないことが好ましい。実質的に含有しないとは、化合物製造時の不純物として生成した化合物等は意図せず塩素原子を含む化合物のみが液晶組成物に混入することを意味する。
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、一般式(B):
Figure 2016098637
(上記一般式(B)中、Rは炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
はそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレンシクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、ジオキサン−2,5−ジイル基又はピリミジン−2,5−ジイル基を表すが、Aが1,4−フェニレン基を表す場合、該1,4−フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
はそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−OCF−、−CHO−又は−CFO−を表し、
及びYはそれぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表し、Xはフッ素原子、−CN基又は−OCF基を表し、
は、1、2、3又は4を表す。)
で表される化合物であることが好ましい。また、本発明に係る一般式(B)で表される化合物において、mが2または3であることが好ましい。mが2であるとより低い駆動電圧という特性がある。また、mが3であるとより高い転移温度という特性がある。
前記一般式(B)で表される化合物としては、以下の式(B.1)〜(B.24)が好ましい。また、3環(B.1〜B.6、B.13〜B.18)がより好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
前記式(B.1)〜(B.6)および(B.13)〜(B.18)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、本発明の一つの実施形態としては0.5〜35質量%である。さらに、例えば本発明の別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜30質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は2〜25質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は3〜20質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は4〜18質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は5〜16質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は6〜15質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は11〜23質量%である。
前記3環(B.1〜B.6、B.13〜B.18)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、本発明の一つの実施形態としては0.5〜35質量%である。さらに、例えば本発明の別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜30質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は2〜25質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は3〜20質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は4〜23質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は5〜22質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は6〜21質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は10〜18質量%である。
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、一般式(X)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X)中、X101からX104はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、Y10はフッ素原子、塩素原子、−OCFを表し、Q10は単結合または−CFO−を表し、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表し、A101およびA102はそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基または
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
を表すが、1,4−フェニレン基上の水素原子はフッ素原子によって置換されていてもよい。)
前記一般式(X)で表される化合物において組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して適宜組み合わせる。例えば、本発明の一つの実施形態では1種である。また、本発明の別の実施形態では2種類である。更に別の実施形態では3種類である。更にまた別の実施形態では4種類である。更にまた別の実施形態では5種類以上である。
前記一般式(X)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに適宜調整される。たとえば、前記一般式(X)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、本発明の一つの実施形態では1〜35質量%、別の実施形態では1〜30質量%、さらに別の実施形態では1〜25質量%、またさらに別の実施形態では1〜24質量%、またさらに別の実施形態では1〜20質量%、またさらに別の実施形態では1〜19質量%、またさらに別の実施形態では1〜16質量%、またさらに別の実施形態では1〜12質量%、またさらに別の実施形態では1〜11質量%、またさらに別の実施形態では1〜10質量%、またさらに別の実施形態では含有量は1〜9質量%、またさらに別の実施形態では含有量は1〜8質量%、またさらに別の実施形態では含有量は1〜7質量%、またさらに別の実施形態では含有量は1〜3質量%、またさらに別の実施形態では含有量は3〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は5〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は6〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は8〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は11〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は13〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は15〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は17〜24質量%、またさらに別の実施形態では含有量は3〜7質量%、またさらに別の実施形態では含有量は5〜10質量%、またさらに別の実施形態では含有量は6〜9質量%、またさらに別の実施形態では含有量は6〜8質量%、またさらに別の実施形態では含有量は8〜11質量%、またさらに別の実施形態では含有量は11〜19質量%、またさらに別の実施形態では含有量は11〜12質量%、またさらに別の実施形態では含有量は13〜16質量%、またさらに別の実施形態では含有量は15〜19質量%、またさらに別の実施形態では含有量は17〜20質量%である。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。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、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、一般式(X−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−1)中、X101からX103およびR10は一般式(X)における意味と同じ意味を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して実施形態ごとに適宜組み合わせる。例えば、本発明の一つの実施形態では1種である。また、本発明の別の実施形態では2種類である。更に別の実施形態では3種類である。更にまた別の実施形態では4種類である。更にまた別の実施形態では5種類以上である。
前記一般式(X−1)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、複屈折率などの特性を考慮して適宜調整される。
たとえば、前記一般式(X−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、本発明の一つの実施形態では1〜20質量%、別の実施形態では1〜15質量%、さらに別の実施形態では1〜10質量%、またさらに別の実施形態では1〜9質量%、またさらに別の実施形態では1〜8質量%、またさらに別の実施形態では1〜7質量%、またさらに別の実施形態では1〜6質量%、またさらに別の実施形態では1〜3質量%、またさらに別の実施形態では3〜9質量%、またさらに別の実施形態では4〜9質量%、またさらに別の実施形態では5〜9質量%、またさらに別の実施形態では6〜9質量%、またさらに別の実施形態では8〜9質量%、またさらに別の実施形態では3〜7質量%、またさらに別の実施形態では5〜7質量%、またさらに別の実施形態では6〜7質量%である。
さらに、本発明に係る一般式(X−1)で表される化合物は、一般式(X−1−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−1−1)中、R10は一般式(X)における意味と同じ意味を表す。)
前記一般式(X−1−1)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、複屈折率などの特性を考慮して適宜調整される。
前記一般式(X−1−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、本発明の一つの実施形態では1〜25質量%、別の実施形態では1〜20質量%、さらに別の実施形態では1〜15質量%、またさらに別の実施形態では1〜10質量%、またさらに別の実施形態では3〜10質量%、またさらに別の実施形態では5〜10質量%である。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−1−1)で表される化合物は、具体的には式(36.1)から式(36.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(36.1)および/または式(36.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−1)で表される化合物は、一般式(X−1−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−1−2)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
前記一般式(X−1−2)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、6質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、16質量%以下がさらに好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
さらに、前記一般式(X−1−2)で表される化合物は、具体的には式(37.1)から式(37.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(37.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(X−1)で表される化合物は、一般式(X−1−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−1−3)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。
前記一般式(X−1−3)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、6質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、16質量%以下がさらに好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−1−3)で表される化合物は、具体的には式(38.1)から式(38.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(38.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明の液晶組成物に係る一般式(X)で表される化合物は、一般式(X−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−2)中、X102からX103はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、Y10はフッ素原子、塩素原子、−OCFを表し、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。
前記一般式(X−2)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を15質量%以下にとどめることが好ましく、12質量%以下がさらに好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(X−2)で表される化合物は、一般式(X−2−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−2−1)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましく、1種から3種類以上組み合わせることがより好ましい。
前記一般式(X−2−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、16質量%以下がさらに好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−2−1)で表される化合物は、具体的には式(39.1)から式(39.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(39.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(X−2)で表される化合物は、一般式(X−2−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−2−2)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。一般式(X−2−2)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、16質量%以下がさらに好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−2−2)で表される化合物は、具体的には式(40.1)から式(40.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(40.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、一般式(IIb)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IIb)中、R3bは、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
2bはそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレンシクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、ジオキサン−2,5−ジイル基又はピリミジン−2,5−ジイル基を表すが、A2bが1,4−フェニレン基を表す場合、該1,4−フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
2bはそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−OCF−、−CHO−、又は−CFO−を表し、
2bは、1、2、3又は4を表し、Y3bはそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、X1bはフッ素原子、−CN基又は−OCF基を表す。)で表される化合物群の中から少なくとも1種類の化合物が選択されることが好ましく、前記m2bは2、3がより好ましい。
前記一般式(IIb)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。当該化合物の含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では本発明の液晶組成物の総量に対して0.01%、別の実施形態では0.05%、さらに別の実施形態では0.1%、またさらに別の実施形態では0.2%、またさらに別の実施形態では0.3%、またさらに別の実施形態では0.4%、またさらに別の実施形態では0.5%である。また、前記一般式(IIb)で表される化合物の含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では10%、別の実施形態では8%、更に別の実施形態では2%、また更に別の実施形態では1%、また更に別の実施形態では0.8%、また更に別の実施形態では0.7%である。
上記一般式(IIa)で表される化合物を液晶組成物に含むと、Δεなどの誘電性を確保できるだけでなく、一般式(L)との相溶性も損なわれない。
本発明に係る一般式(X)で表される化合物は、一般式(X−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−3)中、X102からX103はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。前記一般式(X−3)で表される化合物を液晶組成物に含むと、Δεなどの誘電性を確保できるだけでなく、一般式(L)などの第一成分との相溶性も損なわれない。
一般式(X−3)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を8質量%以下にとどめることが好ましく、5質量%以下がさらに好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−3)で表される化合物は、一般式(X−3−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−3−1)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(X−3−1)を満たす化合物において、組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。
一般式(X−3−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して0.05質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を5質量%以下にとどめることが好ましく、3質量%以下がさらに好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−3−1)で表される化合物は、具体的には式(41.1)から式(41.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(41.2)で表される化合物を含有することが好ましい。前記式(41.1)から式(41.4)で表される化合物を液晶組成物に含むと、Δεなどの誘電性を確保できるだけでなく、ノンポーラの第一成分との相溶性も損なわれない。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−3)で表される化合物は、一般式(X−3−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−3−2)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(X−3−2)を満たす化合物において、組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。
一般式(X−3−2)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して0.05質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を5質量%以下にとどめることが好ましく、3質量%以下がさらに好ましく、2質量%以下がより好ましく、1.5質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−3−2)で表される化合物は、具体的には式(41.5)から式(41.8)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(41.6)で表される化合物を含有することが好ましい。前記式(41.5)から式(41.7)で表される化合物を液晶組成物に含むと、Δεなどの誘電性を確保できるだけでなく、ノンポーラの第一成分との相溶性も損なわれない。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
更に、一般式(X)で表される化合物は、一般式(X−4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−4)中、X102はフッ素原子または水素原子を表し、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましく、1種から3種類以上組み合わせることがより好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(X−4)で表される化合物は、一般式(X−4−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−4−1)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましく、1種から3種類以上組み合わせることがより好ましい。
前記一般式(X−4−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して2質量%以上であることが好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、17質量%以下がさらに好ましく、15質量%以下がより好ましく、13質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−4−1)で表される化合物は、具体的には式(42.1)から式(42.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(42.3)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
更に、本発明に係る一般式(X)で表される化合物は、一般式(X−5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−5)中、X102はフッ素原子または水素原子を表し、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましく、1種から3種類以上組み合わせることがより好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−5)で表される化合物は、一般式(X−5−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(X−5−1)中、R10は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましく、1種から3種類以上組み合わせることがより好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(X−5−1)で表される化合物は、具体的には式(43.1)から式(43.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(43.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
前記式(43.1)から式(43.4)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を18質量%以下にとどめることが好ましく、15質量%以下がさらに好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
本発明の液晶組成物に使用される一般式(M)で表される化合物は、一般式(IIa)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IIa)中、R3aは、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
2aはそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレンシクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、ジオキサン−2,5−ジイル基又はピリミジン−2,5−ジイル基を表すが、A2aが1,4−フェニレン基を表す場合、該1,4−フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
2aはそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−OCF−、−CHO−、又は−CFO−を表し、
2aは、1、2、3又は4を表し、Y3aはそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、X1aはフッ素原子、−CN基又は−OCF基を表す。)で表される化合物群の中から少なくとも1種類の化合物が選択されることが好ましく、前記一般式(IIa)で表される化合物から少なくとも2種類の化合物が選択されることがより好ましい。また、前記一般式(IIa)において、m2aが2、3又は4であることがより好ましく、m2aが2又は3であることがさらに好ましく、m2aが3であることが特に好ましい。
化学骨格の共通性または化学骨格の特徴性を備えた化合物同士の組み合わせにより、顕著に相溶性が向上することが確認された。なかでも、当該一般式(IIa)で表される化合物の下位概念である先述の一般式(M−1)で表される化合物を含む成分と、一般式(i)で表される化合物を含む成分と、を有する液晶組成物においては、従来からの問題点である液晶化合物の析出化が改善された。
前記一般式(IIa)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある(上限値と下限値との範囲 本明細書では他も同様)。当該化合物の含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では本発明の液晶組成物の総量に対して2%、別の実施形態では3%、さらに別の実施形態では4%、またさらに別の実施形態では5%、またさらに別の実施形態では6%、またさらに別の実施形態では7%、またさらに別の実施形態では8%である。またその他の実施形態では9%である。その他別の実施形態では11%、さらに別の実施形態では15%、またさらに別の実施形態では18%である。また、前記一般式(IIa)で表される化合物の含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では30%、別の実施形態では20%、更に別の実施形態では13%、また更に別の実施形態では10%、また更に別の実施形態では7%、また更に別の実施形態では3%である。
さらに、一般式(X)で表される化合物は、一般式(XI)で表される群より選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XI)中、X111からX117はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、X111からX117の少なくとも一つはフッ素原子を表し、R11は炭素原子数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のアルコキシ基を表し、Y11はフッ素原子または−OCFを表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から3種類以上組み合わせることが好ましい。
一般式(XI)で表される化合物が液晶組成物に存在すると、高い転移点、大きなΔε誘電率、高いΔn、また4環の化合物では低い粘性を示すことが確認された。さらに、当該一般式(XI)で表される化合物は、一般式(i)および一般式(N)で示す化合物に対して良好な相溶性を示すことが確認された。これにより、本発明に係る液晶組成物において、Δεが5を超えない範囲において一般式(M)として一般式(XI)を含むこともより好ましい
前記一般式(XI)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では、本発明の液晶組成物の総量に対して2%、別の実施形態では4%、さらに別の実施形態では5%、またさらに別の実施形態では7%、またさらに別の実施形態では9%、またさらに別の実施形態では10%、またさらに別の実施形態では12%である。またさらに別の実施形態では13%である。またさらに別の実施形態では15%である。またさらに別の実施形態では18%である。
また、含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では30%、別の実施形態では25%、更に別の実施形態では20%、また更に別の実施形態では15%、また更に別の実施形態では10%、また更に別の実施形態では5%である。
本発明の液晶組成物が、セルギャップの小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(XI)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(XI)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また、低温の環境で用いられる液晶表示素子用に用いられる場合は一般式(XI)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。応答速度の速い液晶表示素子に用いられる液晶組成物である場合は、一般式(XI)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
なお、本明細書におけるセルギャップは対向する配向層間の平均距離を言い、換言すると液晶組成物が充填された液晶層の平均厚みをいう(例えば、当該厚みは10点平均などで算出する。)。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(XI)で表される化合物は、一般式(XI−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XI−1)中、R11は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して、実施形態ごとに適宜組み合わせる。例えば、本発明の一つの実施形態では1種類、別の実施形態では2種類、更に別の実施形態では3種類以上組み合わせる。
また、前記一般式(XI−1)で表される化合物は、左から2番目のベンゼン環のフッ素が相溶性に特に貢献しているとも考えられており、高い転移点、大きなΔε誘電率、高いΔn、また4環の化合物では低い粘性を示すことが確認された。そのため、当該一般式(XI−1)で表される化合物は、一般式(i)、一般式(M−1)および一般式(N)で示す化合物を含む組成物に対して良好な相溶性を示すことが確認された。
一般式(XI−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、4質量%以上がさらに好ましく、5質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、15質量%以下がさらに好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(XI−1)で表される化合物は、具体的には式(45.1)から式(45.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(45.2)から式(45.4)で表される化合物を含有することが好ましく、式(45.2)で表される化合物を含有することがより好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
前記式(45.1)から式(45.4)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、1.5質量%以上がより好ましく、2質量%以上がさらに好ましく、2.5質量%以上がさらに好ましく、3質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を18質量%以下にとどめることが好ましく、15質量%以下がさらに好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
さらに、一般式(X)で表される化合物は、一般式(XII)で表される群より選ばれる化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XII)中、X121からX126はそれぞれ独立して、フッ素原子または水素原子を表し、R12は炭素原子数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のアルコキシ基を表し、Y12はフッ素原子または−OCFを表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から3種類以上組み合わせることが好ましく、1種から4種類以上組み合わせることがより好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(XII)で表される化合物は、一般式(XII−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XII−1)中、R12は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましく、1種から3種類以上組み合わせることがより好ましい。
一般式(XII−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、4質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を15質量%以下にとどめることが好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、8質量%以下がより好ましく、6質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(XII−1)で表される化合物は、具体的には式(46.1)から式(46.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(46.2)から式(46.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(XII)で表される化合物は、一般式(XII−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XII−2)中、R12は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物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、複屈折率などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましく、1種から3種類以上組み合わせることがより好ましい。
一般式(XII−2)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上がより好ましく、4質量%以上がさらに好ましく、6質量%以上がさらに好ましく、9質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、17質量%以下がさらに好ましく、15質量%以下がより好ましく、13質量%以下が特に好ましい。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(XII−2)で表される化合物は、具体的には式(47.1)から式(47.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(47.2)から式(47.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、例えば一般式(VIII)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 2016098637
(上記一般式(VIII)中、Rは炭素原子数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のアルコキシ基を表し、X81からX85はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表し、Yはフッ素原子または−OCFを表す。)
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される。使用される化合物の種類は、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種類である。更に、本発明の別の実施形態では3種類以上である。前記一般式(VIII)で表される化合物が液晶組成物中に存在すると、高いΔnを示し、また他の4環化合物との比率調整によって転移点をコントロールしやすいという作用・効果を奏する。
本発明の液晶組成物において、前記一般式(VIII)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。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(VIII)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては1〜25質量%である。さらに、例えば本発明の別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜20質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜15質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜10質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜7質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜6質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜5質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は1〜4質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は3〜7質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は3〜6質量%である。例えば本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は4〜7質量%である。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。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、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(VIII)で表される化合物は、一般式(VIII−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(VIII−1)中、Rは一般式(VIII)における意味と同じ意味を表す。)
さらに、一般式(VIII−1)で表される化合物は、具体的には式(26.1)から式(26.4)で表される化合物であることが好ましく、式(26.1)または式(26.2)で表される化合物が好ましく、式(26.2)で表される化合物がさらに好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
前記式(26.1)〜(26.4)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、複屈折率などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、1質量%以上10質量%以下がより更に好ましく、1質量%以上7質量%以下が好ましい。これらの中で、例えば、1質量%以上6質量%以下、1質量%以上5質量%以下、3質量%以上7質量%以下、3質量%以上6質量%以下、4質量%以上7質量%以下、が好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(VIII)で表される化合物は、一般式(VIII−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(VIII−2)中、Rは一般式(VIII)における意味と同じ意味を表す。)
一般式(VIII−2)として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種類である。あるいは、本発明の更に別の実施形態では3種類以上である。
前記一般式(VIII−2)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、複屈折率などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して、2.5質量%以上25質量%以下であることが好ましく、8質量%以上25質量%以下であることが好ましく、10質量%20質量%以下であることが好ましく、12質量%以上15質量%以下であることが好ましい。
さらに、前記一般式(VIII−2)で表される化合物は、式(27.1)から式(27.4)で表される化合物であることが好ましく、式(27.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、例えば一般式(IX)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 2016098637
(上記一般式(IX)中、Rは炭素原子数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のアルコキシ基を表し、X91及びX92はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表し、Yはフッ素原子、塩素原子または−OCFを表し、Uは単結合、−COO−または−CFO−を表す。)
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種類以上である。
前記一般式(VIII−3)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、複屈折率などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して、0.5質量%以上15質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.5質量%5質量%以下であることが好ましく、1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の液晶組成物のTniを高く保ち、焼きつきの発生しにくい液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。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、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(IX)で表される化合物は、一般式(IX−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−1)式中、RおよびX92は一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
さらに、本発明に係る一般式(IX−1)で表される化合物は、一般式(IX−1−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−1−1)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
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種類である。更に、本発明の別の実施形態では3種類以上である。
前記一般式(IX−1−1)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、複屈折率などを考慮して実施形態に応じて適宜調整される。
本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(IX−1−1)で表される化合物の含有量は、例えば本発明の一つの実施形態としては1〜30質量%である。さらに、例えば本発明の別の実施形態としては前記化合物の含有量は2〜25質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は3〜20質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は4〜15質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は5〜10質量%である。例えば、本発明のさらに別の実施形態としては前記化合物の含有量は7〜20質量%である。
さらに、一般式(IX−1−1)で表される化合物は、式(28.1)から式(28.5)で表される化合物であることが好ましく、式(28.3)または/および式(28.5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(IX−1)で表される化合物は、一般式(IX−1−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記(IX−1−2)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して1種から3種類を組み合わせることが好ましく、1種から4種類を組み合わせることがより好ましい。
前記一般式(IX−1−2)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上25質量%以下が好ましく、8質量%以上20質量%以下が好ましい。
さらに、一般式(IX−1−2)で表される化合物は、式(29.1)から式(29.4)で表される化合物であることが好ましく、式(29.2)または/および式(29.4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(IX)で表される化合物は、一般式(IX−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−2)中、R、X91およびX92は一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
さらに、本発明に係る一般式(IX−2)で表される化合物は、一般式(IX−2−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−2−1)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
例えば、本発明の一つの実施形態では、本発明の液晶組成物の総質量に対して、前記一般式(IX−2−1)で表される化合物の含有量は、1〜25質量%である。別の実施形態では前記化合物の含有量は1〜20質量%である。更に別の実施形態では前記化合物の含有量は1〜15質量%である。また更に別の実施形態では前記化合物の含有量は1〜10質量%である。また更に別の実施形態では前記化合物の含有量は1〜5質量%である。また更に別の実施形態では前記化合物の含有量は1〜4質量%である。
さらに、前記一般式(IX−2−1)で表される化合物は、式(30.1)から式(30.4)で表される化合物であることが好ましく、式(30.1)から式(30.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(IX−2)で表される化合物は、一般式(IX−2−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−2−2)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
前記一般式(IX−2−2)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに適宜調整される。
本発明の液晶組成物の総質量に対しする前記一般式(IX−2−2)で表される化合物の含有量は、本発明の一つの実施形態では1〜30質量%、別の実施形態では1〜25質量%、さらに別の実施形態では1〜20質量%、さらに別の実施形態では1〜17質量%、さらに別の実施形態では1〜16質量%、さらに別の実施形態では1〜12質量%、またさらに別の実施形態では1〜11質量%、またさらに別の実施形態では1〜10質量%、またさらに別の実施形態では1〜9質量%、またさらに別の実施形態では2〜17質量%、またさらに別の実施形態では6〜17質量%、またさらに別の実施形態では8〜17質量%、またさらに別の実施形態では9〜17質量%、またさらに別の実施形態では14〜17質量%、またさらに別の実施形態では14〜16質量%、またさらに別の実施形態では2〜9質量%、またさらに別の実施形態では6〜10質量%、またさらに別の実施形態では8〜11質量%、またさらに別の実施形態では9〜12質量%、である。
さらに、前記一般式(IX−2−2)で表される化合物は、式(31.1)から式(31.4)で表される化合物であることが好ましく、式(31.1)から式(31.4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(IX−2)で表される化合物は、一般式(IX−2−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−2−3)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して1〜2種類を組み合わせることが好ましい。
前記一般式(IX−2−3)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、3質量%以上20質量%以下がより好ましく、6質量%以上15質量%以下がさらに好ましく、8質量%以上10質量%以下がさらに好ましい。
さらに、前記一般式(IX−2−3)で表される化合物は、式(32.1)から式(32.4)で表される化合物であることが好ましく、式(32.2)および/または式(32.4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(IX−2)で表される化合物は、一般式(IX−2−4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−2−4)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
前記一般式(IX−2−4)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して、1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、2質量%以上12質量%以下が好ましく、3質量%以上11質量%以下が好ましく、4質量%以上10質量%以下が好ましく、5質量%以上9質量%以下が好ましく、5質量%以上8質量%以下が好ましい。
さらに、一般式(IX−2−4)で表される化合物は、式(33.1)から式(33.8)で表される化合物であることが好ましく、式(33.1)、式(33.8)、および式(33.2)〜式(33.5)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
上記式(33.8)において、R25は、炭素原子数2〜6のアルケニル基であることが好ましい。
さらに、本発明に係る一般式(IX−2)で表される化合物は、一般式(IX−2−5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−2−5)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して、実施形態ごとに適宜組み合わせて使用する。例えば、本発明の一つの実施形態では1種類、別の実施形態では2種類、更に別の実施形態では3種類、また更に別の実施形態では4種類以上である。
前記一般式(IX−2−5)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに適宜調整される。
たとえば、前記一般式(IX−2−5)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、本発明の一つの実施形態では0.1〜30質量%、別の実施形態では0.3〜25質量%、さらに別の実施形態では0.5〜20質量%、またさらに別の実施形態では1〜15質量%、またさらに別の実施形態では2〜14質量%、またさらに別の実施形態では2.5〜15質量%、またさらに別の実施形態では3〜12質量%である。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の液晶組成物のTniを高く保ち、焼きつきの発生しにくい液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。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、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(IX−2−5)で表される化合物は、式(34.1)から式(34.5)で表される化合物であることが好ましく、式(34.1)、式(34.2)、式(34.3)および/または式(34.5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(IX)で表される化合物は、一般式(IX−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−3)中、R、X91およびX92は一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
さらに、一前記般式(IX−3)で表される化合物は、一般式(IX−3−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(IX−3−1)中、Rは一般式(IX)における意味と同じ意味を表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して1〜2種類を組み合わせることが好ましい。
前記一般式(IX−3−1)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、本発明の液晶組成物の総質量に対して、3質量%以上30質量%以下であることが好ましく、7質量%以上30質量%以下が好ましく、13質量%以上20質量%以下が好ましく、15質量%以上18質量%以下が好ましい。
さらに、一般式(IX−3−1)で表される化合物は、式(35.1)から式(35.4)で表される化合物であることが好ましく、式(35.1)および/または式(35.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
更に、本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、一般式(XIII)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 2016098637
(上記一般式(XIII)中、X131からX135はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、R13は炭素原子数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のアルコキシ基を表し、Y13はフッ素原子または−OCFを表す。)
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〜2種類含有することが好ましく、1種〜3種類含有することがより好ましく、1種〜4種類含有することが更に好ましい。
一般式(XIII)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では、本発明の液晶組成物の総量に対して2%、別の実施形態では4%、さらに別の実施形態では5%、またさらに別の実施形態では7%、またさらに別の実施形態では9%、またさらに別の実施形態では11%、またさらに別の実施形態では13%である。またさらに別の実施形態では14%である。またさらに別の実施形態では16%である。またさらに別の実施形態では20%である。
また、含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では30%、別の実施形態では25%、更に別の実施形態では20%、また更に別の実施形態では15%、また更に別の実施形態では10%、また更に別の実施形態では5%である。
本発明の液晶組成物が、セルギャップの小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(XIII)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(XIII)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また、低温の環境で用いられる液晶表示素子用に用いられる場合は一般式(XIII)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。応答速度の速い液晶表示素子に用いられる液晶組成物である場合は、一般式(XIII)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
さらに、本発明に係る一般式(XIII)で表される化合物は、一般式(XIII−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIII−1)中、R13は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(XIII−1)で表される化合物を本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上含有することが好ましく、3質量%以上含有することがさらに好ましく、5質量%以上含有することがさらに好ましく、10質量%以上含有することが特に好ましい。また、最大に含有できる比率としては、25質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、15質量%以下がさらに好ましい。
さらに、一般式(XIII−1)で表される化合物は、式(48.1)から式(48.4)で表される化合物であることが好ましく、式(48.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(XIII)で表される化合物は、一般式(XIII−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIII−2)中、R13は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
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〜2種類以上含有することが好ましい。
一般式(XIII−2)で表される化合物を本発明の液晶組成物の総量に対して5質量%以上含有することが好ましく、6質量%以上含有することがさらに好ましく、8質量%以上含有することがさらに好ましく、10質量%以上含有することが特に好ましい。また、最大に含有できる比率としては、25質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、15質量%以下がさらに好ましい。
さらに、一般式(XIII−2)で表される化合物は、式(49.1)から式(49.4)で表される化合物であることが好ましく、式(49.1)または/および式(49.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(XIII)で表される化合物は、一般式(XIII−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIII−3)中、R13は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
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〜2種類含有することが好ましい。
一般式(XIII−3)で表される化合物を、本発明の液晶組成物の総量に対して2質量%以上含有することが好ましく、4質量%以上含有することが更に好ましく、9質量%以上含有することが更に好ましく、11質量%以上含有することが特に好ましい。また、最大に含有できる比率としては、20質量%以下が好ましく、17質量%以下がより好ましく、14質量%以下がさらに好ましい。
さらに、一般式(XIII−3)で表される化合物は、式(50.1)から式(50.4)で表される化合物であることが好ましく、式(50.1)または/および式(50.2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、一般式(XIV)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 2016098637
(上記一般式(XIV)中、R14は炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基または炭素原子数1〜7のアルコキシ基を表し、し、X141からX144はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、Y14はフッ素原子、塩素原子または−OCFを表し、Q14は単結合、−COO−または−CFO−を表し、m14は0または1である。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して実施形態ごとに適宜組み合わせる。例えば、本発明の一つの実施形態では1種である。さらに、本発明の別の実施形態では2種類である。あるいは、本発明のさらに別の実施形態では3種類である。また、本発明のさらに別の実施形態では4種類である。あるいは、本発明のさらに別の実施形態では5種類である。あるいは、本発明のさらに別の実施形態では6種類以上である。
一般式(XIV)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では、本発明の液晶組成物の総量に対して3%、別の実施形態では7%、さらに別の実施形態では8%、またさらに別の実施形態では11%、またさらに別の実施形態では12%、またさらに別の実施形態では16%、またさらに別の実施形態では18%である。またさらに別の実施形態では19%である。またさらに別の実施形態では22%である。またさらに別の実施形態では25%である。
また、含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では40%、別の実施形態では35%、更に別の実施形態では30%、また更に別の実施形態では25%、また更に別の実施形態では20%、また更に別の実施形態では15%である。
本発明の液晶組成物が、駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(XIV)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また応答速度の速い液晶表示素子に用いられる液晶組成物である場合は、一般式(XIV)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
さらに、本発明に係る一般式(XIV)で表される化合物は、一般式(XIV−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−1)中、R14は炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基または炭素原子数1〜7のアルコキシ基を表し、Y14はフッ素原子、塩素原子または−OCFを表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して1種から3種類組み合わせることが好ましい。
さらに、一般式(XIV−1)で表される化合物は、一般式(XIV−1−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−1)中、R14は炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基または炭素原子数1〜7のアルコキシ基を表す。)
前記一般式(XIV−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して2質量%以上であることが好ましく、4質量%以上がより好ましく、7質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、18質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を30質量%以下にとどめることが好ましく、27質量%以下がさらに好ましく、24質量%以下がより好ましく、21質量%未満が特に好ましい。
さらに、一般式(XIV−1−1)で表される化合物は具体的には式(51.1)から式(51.4)で表される化合物であることが好ましく、式(51.1)で表される化合物を含有することがより好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(XIV−1)で表される化合物は、一般式(XIV−1−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−1−2)中、R14は炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基または炭素原子数1〜7のアルコキシ基を表す。)
一般式(XIV−1−2)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、7質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を15質量%以下にとどめることが好ましく、13質量%以下がさらに好ましく、11質量%以下がより好ましく、9質量%未満が特に好ましい。
さらに、前記一般式(XIV−1−2)で表される化合物は、具体的には式(52.1)から式(52.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(52.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、本発明に係る一般式(XIV)で表される化合物は、一般式(XIV−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−2)中、R14は炭素原子数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のアルコキシ基を表し、X141からX144はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、Y14はフッ素原子、塩素原子または−OCFを表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して実施形態ごとに適宜組み合わせる。例えば、本発明の一つの実施形態では1種である。さらに、本発明の別の実施形態では2種類である。あるいは、本発明のさらに別の実施形態では3種類である。また、本発明のさらに別の実施形態では4種類である。あるいは、本発明のさらに別の実施形態では5種類以上である。
一般式(XIV−2)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では、本発明の液晶組成物の総量に対して0.1%、別の実施形態では0.5%、さらに別の実施形態では1%、またさらに別の実施形態では1.2%、またさらに別の実施形態では1.5%、またさらに別の実施形態では2%、またさらに別の実施形態では2.5%である。またさらに別の実施形態では3%である。
また、含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では20%、別の実施形態では18%、更に別の実施形態では12%、また更に別の実施形態では10%、また更に別の実施形態では8%、また更に別の実施形態では7%である。
本発明の液晶組成物が、駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(XIV−2)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また応答速度の速い液晶表示素子に用いられる液晶組成物である場合は、一般式(XIV−2)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
さらに、本発明に係る一般式(XIV−2)で表される化合物は、一般式(XIV−2−1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−2−1)中、R14は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(XIV−2−1)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、7質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を15質量%以下にとどめることが好ましく、13質量%以下がさらに好ましく、11質量%以下がより好ましく、9質量%未満が特に好ましい。
さらに、一般式(XIV−2−1)で表される化合物は具体的には式(53.1)から式(53.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(53.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(XIV−2)で表される化合物は、一般式(XIV−2−2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−2−2)中、R14は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(XIV−2−2)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して3質量%以上であることが好ましく、6質量%以上がより好ましく、9質量%以上がさらに好ましく、12質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を20質量%以下にとどめることが好ましく、17質量%以下がさらに好ましく、15質量%以下がより好ましく、14質量%以下が特に好ましい。
さらに、一般式(XIV−2−2)で表される化合物は具体的には式(54.1)から式(54.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(54.2)および/または式(54.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(XIV−2)で表される化合物は、一般式(XIV−2−3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−2−3)中、R14は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(XIV−2−3)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して5質量%以上であることが好ましく、9質量%以上がより好ましく、12質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を30質量%以下にとどめることが好ましく、27質量%未満がさらに好ましく、24質量%以下がより好ましく、20質量%未満が特に好ましい。
さらに、一般式(XIV−2−3)で表される化合物は具体的には式(55.1)から式(55.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(55.2)および/または式(55.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(XIV−2)で表される化合物は、一般式(XIV−2−4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−2−4)中、R14は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などを考慮して実施形態ごとに適宜組み合わせる。例えば、本発明の一つの実施形態では1種である。さらに、本発明の別の実施形態では2種類である。あるいは、本発明のさらに別の実施形態では3種類以上である。
一般式(XIV−2−4)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では、本発明の液晶組成物の総量に対して0.1%、別の実施形態では0.5%、さらに別の実施形態では0.7%、またさらに別の実施形態では1%、またさらに別の実施形態では1.2%、またさらに別の実施形態では1.8%、またさらに別の実施形態では2%である。またさらに別の実施形態では2.5%である。またさらに別の実施形態では3%である。
また、含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では15%、別の実施形態では12%、更に別の実施形態では11%、また更に別の実施形態では10%、また更に別の実施形態では8%、また更に別の実施形態では6%である。
本発明の液晶組成物が、駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(XIV−2−4)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また応答速度の速い液晶表示素子に用いられる液晶組成物である場合は、一般式(XIV−2−4)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
さらに、一般式(XIV−2−4)で表される化合物は具体的には式(56.1)から式(56.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(56.1)、式(56.2)および式(56.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(XIV−2)で表される化合物は、一般式(XIV−2−5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(XIV−2−5)中、R14は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(XIV−2−5)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上がより好ましく、13質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を25質量%以下にとどめることが好ましく、22質量%未満がさらに好ましく、18質量%以下がより好ましく、15質量%未満が特に好ましい。
さらに、一般式(XIV−2−5)で表される化合物は具体的には式(57.1)から式(57.4)で表される化合物である。中でも式(57.1)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
さらに、一般式(XIV−2)で表される化合物は、一般式(XIV−2−6)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2016098637
(式中、R14は炭素原子数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のアルコキシ基を表す。)
一般式(XIV−2−6)で表される化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の総量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を25質量%以下にとどめることが好ましく、22質量%以下がさらに好ましく、20質量%以下がより好ましく、17質量%未満が特に好ましい。
さらに、一般式(XIV−2−6)で表される化合物は具体的には式(58.1)から式(58.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(58.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本願発明に使用する化合物は、分子内に過酸(−CO−OO−)構造を持たない。また、液晶組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物を使用しないことが好ましい。また、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を使用しないことが望ましい。分子内の環構造がすべて6員環である化合物のみであることも好ましい。
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、一般式(M−1):
Figure 2016098637
(上記一般式(M−1)中、XM12、XM13、XM14、XM15、XM16およびXM17はそれぞれ独立して、水素原子またはフッ素原子を表し、
環A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少なくとも2個の−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少なくとも2個の−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)と基(b)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、
M1は、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基または炭素原子数1〜10個のアルコキシ基であり、
M11は、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基、炭素原子数1〜10個のアルコキシ基、水素原子、フッ素原子、シアノ基、−CFまたは−OCFを表し、
nは0以上2以下の整数である。)で表される化合物が好ましい。
本発明に係る一般式(M−1)で表される化合物の好ましい例示としては、下記の式(m.1)〜(m.28)からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
上記一般式(M−1)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、複屈折率などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。含有量の下限値は、たとえば、本発明の一つの実施形態では、本発明の液晶組成物の総量に対して0.1%、別の実施形態では0.5%、さらに別の実施形態では1%、またさらに別の実施形態では1.2%、またさらに別の実施形態では1.5%、またさらに別の実施形態では2%、またさらに別の実施形態では2.5%である。またさらに別の実施形態では3%である。
また、含有量の上限値は、例えば、本発明の一つの実施形態では20%、別の実施形態では18%、更に別の実施形態では12%、また更に別の実施形態では10%、また更に別の実施形態では9%、また更に別の実施形態では8%である。
本発明に係る液晶組成物は、さらに、ポーラ成分Aとして一般式(K):
Figure 2016098637
(上記一般式(K)中、Rk1は、それぞれ独立的に、炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基を表し、基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH−はそれぞれ独立的に、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されていても良く、基中の1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立的に、フッ素原子で置換されていても良く、
環Kおよび環Kは、それぞれ独立的に、1,4−シクロヘキシレン基(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。)又は1,4−フェニレン基(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。)を表し、基中の水素原子は、それぞれ独立的に、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、
は、ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,4−フェニレン基を表し、基中の水素原子は、それぞれ独立的に、フッ素原子に置換されていても良く、
k1、Zk2及びZk3は、それぞれ独立的に、単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−CHCHCFO−、−COO−、−OCO−又は−C≡C−を表し、
k1およびnk2は、それぞれ独立的に、0、1、2、3又は4を表すが、nk1、nk2が2以上場合、環K、環Kは同一でも良く、異なっていても良く、また、Zk1、Zk3は同一でも良く、異なっていても良く、
k1およびXk2は、それぞれ独立的に、水素原子、塩素原子またはフッ素原子を表し、
k1は、それぞれ独立的に、塩素原子、フッ素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2−トリフルオロエチル基を表すが、フッ素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を含んでもよい。
本発明に係る一般式(K)で表される化合物は、以下の一般式(K1)〜一般式(K3)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
Figure 2016098637
(上記一般式(K1)中、Rk1、環K、環K、nk1、Xk1、Xk2、Yk1、Zk1、Zk2及びZk3は、先述の一般式(K)の通りであるのでここでは省略する。Xk3およびXk4は、それぞれ独立的して、水素原子、塩素原子またはフッ素原子を表し、)
Figure 2016098637
(上記一般式(K2)中、Rk1、環K、環K、nk1、Xk1、Xk2、Xk3、Xk4、Yk1、Zk1、Zk2及びZk3は、先述の一般式(K1)の通りであるのでここでは省略する。)
Figure 2016098637
(上記一般式(K3)中、Rk1、Xk1、Xk2、Xk3、Xk4、Yk1、及びZk1は、先述の一般式(K)の通りであるのでここでは省略する。)
本発明に係る液晶組成物において一般式(K1)で表される化合物の含有量は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。更に具体的には、3質量%から70質量%であることが好ましく、5質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から50質量%であることが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(K2)で表される化合物の含有量は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。更に具体的には、3質量%から70質量%であることが好ましく、5質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から50質量%であることが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(K3)で表される化合物の含有量は、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが更に好ましく、4質量%以上であることが更に好ましい。更に具体的には、1質量%から30質量%であることが好ましく、1.5質量%から20質量%であることが更に好ましく、1.8質量%から15質量%であることが更に好ましく、2.2質量%から12質量%であることが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(K1)で表される化合物、一般式(K2)であら漁れる化合物および一般式(K3)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(K1)で表される化合物を1種以上含むことが好ましく、2種から5種含むことが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(K2)で表される化合物を1種以上含むことが好ましく、2種から5種含むことが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(K3)で表される化合物を1種以上含むことが好ましく、2種から5種含むことが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(K1)、一般式(K2)および一般式(K3)で表される化合物は、合計1種又は2種以上含有されることが好ましく、1〜10種含有されることが好ましく、1〜8種含有されることが更に好ましく、2〜8種含有されることが更に好ましく、2〜5種含有されることが特に好ましい。
本発明に係る一般式(K)で表される化合物は、以下の一般式(K11)から(K28)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、一般式(K11)から(K17)及び一般式(K25)から(K28)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが更に好ましく、一般式(K11)から(K17)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが特に好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
(上記一般式(K11)〜(K24)中、Rk1、環K、Zk2、Zk3、nk1、Xk1、Xk2、Xk3、Xk4及びYk1は、先述の通りである。)
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
上記一般式(K11)〜(K28)中、Rk1、Xk1、Xk2、Zk2、環K、Zk3、nk1、Xk3、Xk4及びYk1は、先述の通りであるが、Xk1及びXk2はフッ素原子であることが特に好ましく、Zk2及びZk3は単結合であることが特に好ましく、環Kは1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基又は3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基であることが好ましく、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基であることが特に好ましく、nk1は0又は1であることが好ましく、1であることが特に好ましく、Xk3及びXk4はフッ素原子であることが特に好ましく、Yk1はフッ素原子又はトリフルオロメトキシ基であることが好ましく、フッ素原子であることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(K11)〜(K17)で表される化合物の含有量は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。更に具体的には、3質量%から70質量%であることが好ましく、5質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から50質量%であることが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(K25)〜(K28)で表される化合物の含有量は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。更に具体的には、3質量%から70質量%であることが好ましく、5質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から60質量%であることが更に好ましく、10質量%から50質量%であることが更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(K11)〜(K17)で表される化合物は、1種又は2種以上含有されることが好ましく、1〜10種含有されることが好ましく、1〜8種含有されることが更に好ましく、2〜8種含有されることが更に好ましく、2〜5種含有されることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(K25)〜(K28)で表される化合物は、1種又は2種以上含有されることが好ましく、1〜10種含有されることが好ましく、1〜8種含有されることが更に好ましく、2〜8種含有されることが更に好ましく、2〜5種含有されることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、絶対値が4以上である正の誘電率異方性を有する液晶化合物として、一般式(PN)で表される化合物を含有しても良い。
Figure 2016098637
上記記一般式(PN)中、Rn1は、炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基を表し、基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH−は、それぞれ独立的に、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されていても良く、基中の1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立的に、フッ素原子で置換されていても良い。
上記記一般式(PN)中、環Nは、1,4−シクロヘキシレン基(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。)又は1,4−フェニレン基(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。)を表し、前記基中の水素原子は、それぞれ独立的に、シアノ基、フッ素原子で置換されていても良い。
上記記一般式(PN)中、Zn1及びZn2は、それぞれ独立的に、単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−CHCHCFO−、−COO−、−OCO−又は−C≡C−を表す。
上記記一般式(N1)中、nn1は、それぞれ独立的に、0〜4の整数を表し、nn1が2以上場合、環Nは同一でも良く、異なっていても良く、また、Zn1は同一でも良く、異なっていても良い。
上記記一般式(PN)中、Xn1、Xn2、Xn3、Xn4及びXn5は、それぞれ独立的に、水素原子又はフッ素原子を表す。
上記記一般式(PN)中、Yn1は、フッ素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2−トリフルオロエチル基を表すが、フッ素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。
本発明に係る液晶組成物は一般式(PN)で表される化合物も含有することで、高い屈折率異方性(Δn)を維持し、かつ、信頼性に優れる点で更に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(PN)で表される化合物の含有量は、0から60質量%であることが好ましく、1から50質量%であることが更に好ましく、1から40質量%が更に好ましく、5から40質量%であることが更に好ましく、10から40質量%であることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(PN)で表される化合物は1種又は2種以上含有されるが、1〜10種含有されることが好ましく、1〜8種含有されることが更に好ましく、2〜8種含有されることが更に好ましく、2〜5種含有されることが特に好ましい。
本発明に係る一般式(PN)で表される化合物は、一般式(PN1)及び(PN2)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物であることが好ましく、一般式(PN2)で表される化合物であることが更に好ましい。
Figure 2016098637
上記一般式(PN1)及び一般式(PN2)中、Rn1、環N、Zn1、nn1、Xn1、Xn2、Xn4、Xn5及びYn1は、先述の通りであるが、環Nは、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基又は3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、ジオキサン基であることが好ましく、1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基又は3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基であることが更に好ましく、Zn1は単結合であることが特に好ましく、nn1は0又は1であることが好ましく、Xn1及びXn2は水素原子又はフッ素原子であることが好ましく、少なくとも一方がフッ素原子であることが更に好ましく、両方がフッ素原子であることが特に好ましく、Xn4及びXn5は水素原子又はフッ素原子であることが好ましく、少なくとも一方がフッ素原子であることが更に好ましく、両方がフッ素原子であることが特に好ましく、Yn1はフッ素原子又はトリフルオロメトキシ基であることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(PN1)で表される化合物の含有量は、0から60質量%であることが好ましく、1から50質量%であることが更に好ましく、1から40質量%が更に好ましく、5から40質量%であることが更に好ましく、10から40質量%であることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(PN2)で表される化合物の含有量は、0から60質量%であることが好ましく、1から50質量%であることが更に好ましく、1から40質量%が更に好ましく、5から40質量%であることが更に好ましく、10から40質量%であることが特に好ましい。
本発明に係る一般式(PN)で表される化合物は、以下の一般式(PN3)も好ましい。
Figure 2016098637
上記一般式(PN3)中、Rn1、環N、Xn1、Xn2、Xn4、Xn5及びYn1は、先述の通りである。
上記一般式(PN3)中、X及びXは、それぞれ独立的に、水素原子又はフッ素原子を表すが、少なくとも一方がフッ素原子であることが好ましく、両方がフッ素原子であることも好ましい。
上記一般式(PN3)中、環Nは、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、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−フェニレン基又はジオキサン基を表すが、1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基又は3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基であることが更に好ましい。
上記一般式(PN3)中、nは0以上2以下の整数を表すが、0又は1であることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物において一般式(PN3)で表される化合物の含有量は、0から60質量%であることが好ましく、1から50質量%であることが更に好ましく、1から40質量%が更に好ましく、5から40質量%であることが更に好ましく、10から40質量%であることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物において、一般式(PN3)で表される化合物は、1種又は2種以上含有され、1〜10種含有されることが好ましく、1〜8種含有されることが更に好ましく、2〜8種含有されることが更に好ましく、2〜5種含有されることが特に好ましい。
本発明に係る一般式(PN3)で示される化合物としては、以下の(PN11)〜(PN14)が好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本発明に係る液晶組成物において一般式(PN11)〜(PN14)で表される化合物の含有量は、0から60質量%であることが好ましく、1から50質量%であることが更に好ましく、1から40質量%が更に好ましく、5から40質量%であることが更に好ましく、10から40質量%であることが特に好ましい。
また、一般式(PN)で表される化合物としては、以下の式(PN15)および式(PN16)からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
Figure 2016098637
本発明に係る液晶組成物の好ましい実施形態は、一般式(i):
Figure 2016098637
(上記一般式(i)中、Ri1およびRi2はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基または炭素原子数1〜10個のアルコキシ基であり、前記Ri1またはRi2の少なくともいずれか一方がアルケニル基である。)
で表される化合物を少なくとも1種以上と、
一般式(N):
Figure 2016098637
(上記一般式(N)中、環A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少なくとも2個の−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少なくとも2個の−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)と基(b)は、それぞれ独立して、フッ素原子で置換されていても良く、
N1は、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基または炭素原子数1〜10個のアルコキシ基またはフッ素原子を表し、RN2は、水素原子または炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、
sは1以上3以下の整数である。)で表される化合物を少なくとも1種以上と、
一般式(M)は、
Figure 2016098637
(上記一般式(M)中、RM1は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の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、
PMは、0、1、2、3又は4を表し、
M1及びCM2はそれぞれ独立して、
(d) 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−又は−S−に置き換えられてもよい。)及び
(e) 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。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(d)、基(e)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、
M1及びKM2はそれぞれ独立して単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−COO−、−OCO−又は−C≡C−を表し、
PMが2、3又は4であってKM1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、PMが2、3又は4であってCM2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、
M1及びXM3はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子又はフッ素原子を表し、
M2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2−トリフルオロエチル基を表す。ただし、一般式(i)、一般式(N)および一般式(L)で表される化合物を除く。)で表される化合物と、を含む液晶組成物である。当該好適な実施形態において、一般式(i)および一般式(N)で表される化合物はノンポーラの液晶ホスト成分(成分B)とし、一般式(M)で表される化合物はポーラの液晶ホスト成分(成分A)であることが好ましい。
すなわち、本発明に係る液晶組成物において、一般式(i)で表される化合物群の中から少なくとも1種類の化合物を選択し、かつ一般式(N)で表される化合物群の中から少なくとも1種類選択すると、緩慢なカーブの透過率−階調電圧特性曲線を備え易いため、分割された階調幅が等間隔になり、隣接する階調電圧およびそれに対応して表示される輝度との差が明確になる。これにより、表示できる色数が実質上減少するという問題を解決できる。また、階調の表現力の問題点が緩和されるため、暗部の黒つぶれ、明部の白飛び、または中間階調のバンディング(縦や横のすじ)、色かぶりなどの発生を抑制・防止することができる。
本発明に係る液晶組成物において、前記一般式(i)で表される化合物と、前記一般式(N)で表される化合物とを含む場合のそれぞれの含有量の好適な特定範囲として、一般式(i)で表される化合物の含有量(液晶組成物全体を100%)は、1〜70質量%が好ましく、3〜50質量%がより好ましく、5〜45質量%がさらに好ましく、7〜40質量%がよりさらに好ましく10〜30質量%が特に好ましい。一方、一般式(N)で表される化合物の含有量(液晶組成物全体を100%)は、1〜74質量%が好ましく、5〜73質量%がより好ましく、10〜70質量%がさらに好ましく、15〜68質量%がよりさらに好ましく、20〜65質量%が特に好ましい。
上記一般式(M)の好ましい化合物としては、一般式(K)で表される化合物、一般式(IX)で表される化合物、一般式(M−1)で表される化合物、一般式(B)で表される化合物、一般式(X−2)で表される化合物、一般式(IX−2)で表される化合物、一般式(VIII)で表される化合物および一般式(XI)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
これらの範囲であると緩慢なカーブの透過率−階調電圧特性曲線を備え易いため、分割された階調幅が等間隔になり、隣接する階調電圧およびそれに対応して表示される輝度との差が明確になる。これにより、表示できる色数が実質上減少するという問題を解決できる。
上記で説明した好ましい液晶組成物は、必要に応じて、他のノンポーラ成分(一般式(L))で表される化合物および他のポーラ成分(一般式(M))で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含んでもよい。
また、一般式(i)及び一般式(N)で表される化合物群の中から少なくともそれぞれ1種類が選択される化合物の含有量(一般式(i)及び一般式(N)で表される化合物の合計量)は、液晶組成物全体のうち1〜95質量%であることが好ましく、5〜90質量%であることが好ましく、10〜87質量%であることが好ましく、15〜85質量%であることが好ましく、20〜82質量%であることが好ましく、23〜80質量%であることが好ましく、25〜75質量%であることが好ましく、1〜50質量%であることが好ましく、2〜45質量%であることが好ましく、3〜40質量%であることが好ましく、4〜38質量%であることがに好ましく、5〜35質量%であることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、誘電率異方性が−2以上2以下のノンポーラ成分と、正の誘電率異方性が2超のポーラ成分と、を含むことが好ましく、液晶組成物全体におけるノンポーラ成分の含有量は、液晶組成物全体を100質量%とすると、30〜95%が好ましく、35〜90%が好ましく、40〜85%が好ましく、45〜80%が好ましく、50〜75%が好ましい。
また、前記ノンポーラ成分における一般式(i)及び一般式(N)で表される化合物の合計含有量は、ノンポーラ成分全体を100質量%とすると、50〜100%が好ましく、55〜100%が好ましく、60〜100%が好ましく、65〜100%が好ましく、70〜100%が好ましく、75〜100%が好ましく、80〜95%が好ましい。
本発明に係る液晶組成物の好ましい実施形態は、一般式(i)で表される化合物と、一般式(N)で表される化合物と、一般式(M)または一般式(K)で表される化合物群の中から少なくともそれぞれ1種類が選択される化合物は、液晶組成物全体のうち50〜100質量%含有していることが好ましく、55〜98質量%含有していることがより好ましく、60〜95質量%含有していることがさらに好ましく、65〜90質量%含有していることがよりさらに好ましく、68〜85質量%含有していることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物の他の好ましい実施形態は、さらに一般式(L)で表される化合物を含んでもよく、一般式(i)、一般式(N)および一般式(L)で表される化合物群の中から少なくともそれぞれ1種類が選択される化合物は、液晶組成物全体のうち40〜90質量%含有していることが好ましく、50〜90質量%含有していることがより好ましく、55〜85質量%含有していることがさらに好ましく、60〜80質量%含有していることがよりさらに好ましく、65〜75質量%含有していることが特に好ましい。
粘度の改善及びTniの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
液晶組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
この一般式(i)、一般式(M)および一般式(N)で表される化合物を含む組成物の場合、これら3種の化合物が液晶組成物全体のうち3〜75質量%含有していることが好ましく、6〜70質量%含有していることがより好ましく、9〜65質量%含有していることがさらに好ましく、12〜60質量%含有していることがよりさらに好ましく、15〜55質量%含有していることが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、25℃における屈折率異方性(Δn)が0.06から0.20であるが、0.07から0.18が更に好ましく、0.08から0.16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0.11から0.14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0.11であることが好ましい。
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110℃がより好ましく、70℃から100℃が特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、25℃における粘度(η)が5から20mPa・sであるが、18mPa・s以下であることが更に好ましく、15mPa・s以下であることが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、25℃における回転粘性(γ)が20から60mPa・sであるが、50mPa・s以下であることが更に好ましく、40mPa・s以下であることが特に好ましい。
本発明に係るKaverage(Kavgとも称する。)は、12pN以上であることが好ましく、12〜20の範囲であることがより好ましく、12〜19の範囲であることがさらに好ましく、12〜18の範囲であることがよりさらに好ましく、12〜17の範囲であることがさらにより好ましく、13〜16の範囲であることが特に好ましい。K11、K22、K33は液晶を封入した状態のセルの印加電圧−静電容量カーブ特性から求めることができ、Kaverageはその平均値として算出することができる。
本発明に係る重合性化合物を含有した液晶組成物は、これに含まれる重合性化合物が紫外線照射により重合することで液晶配向能が付与され、液晶組成物の複屈折を利用して光の透過光量を制御する液晶表示素子に使用されることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物には、PSAモード又は横電界型PSAモードなどの液晶表示素子を作製するために、重合性化合物を含有してもよい。使用できる重合性化合物として、光などのエネルギー線により重合が進行する光重合性モノマーなどが挙げられ、構造として、例えば、ビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの六員環が複数連結した液晶骨格を有する重合性化合物などが挙げられる。更に具体的には、一般式(XX)で表される二官能モノマーが好ましい。
Figure 2016098637
前記一般式(XX)中、X201及びX202は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1〜3個のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基)を表し、
Sp201及びSp202は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−(式中、sは2〜7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、
201は、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CHCH−、−OCO−CHCH−、−CHCH−COO−、−CHCH−OCO−、−COO−CH−、−OCO−CH−、−CH−COO−、−CH−OCO−、−CY=CY−(式中、Y及びYは、それぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表す。)、−C≡C−、又は、単結合を表し、
201は、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、単結合または任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い1,4−フェニレン基を表し、
上記一般式(XX)中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い。
本発明に係る重合性化合物の好ましい形態は、X201及びX202が何れも水素原子を表すジアクリレート誘導体、X201及びX202が何れもメチル基を有するジメタクリレート誘導体の何れも好ましく、一方が水素原子を表しもう一方がメチル基を表す化合物も好ましい。これらの化合物の重合速度は、ジアクリレート誘導体が最も早く、ジアクリレート誘導体が遅く、非対称化合物がその中間であり、その用途により好ましい態様を用いることができる。PSA表示素子においては、ジメタクリレート誘導体が特に好ましい。
Sp201及びSp202はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−を表すが、PSA表示素子においては少なくとも一方が単結合であることが好ましく、共に単結合を表す化合物又は一方が単結合でもう一方が炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−を表す態様が好ましい。この場合炭素原子数1〜4のアルキレン基がより好ましく、sは1〜4が好ましい。
201は、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、又は、単結合が好ましく、−COO−、−OCO−、又は、単結合がより好ましく、単結合が特に好ましい。
201は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、又は、単結合を表すが、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い1,4−フェニレン基又は単結合が好ましい。M201が単結合以外の環構造を表す場合、Z201は単結合以外の連結基が好ましく、M201が単結合の場合、Z201は単結合が好ましい。
これらの点から、一般式(XX)において、Sp201及びSp202の間の環構造は、具体的には次に記載する式(XXa−1)〜式(XXa−5)の構造が好ましい。
前記一般式(XX)において、M201が単結合を表し、環構造が二つの環で形成される場合において、次の式(XXa−1)〜式(XXa−5)を表すことが好ましく、式(XXa−1)〜式(XXa−3)を表すことがより好ましく、式(XXa−1)を表すことが特に好ましい。
Figure 2016098637
上記式(XXa−1)〜式(XXa−5)において、結合手の両端は、Sp201又はSp202に結合するものとする。
これらの骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力がPSA型液晶表示素子に最適であり、良好な配向状態が得られることから、表示ムラが抑制されるか、又は、全く発生しない。
以上のことから、前記重合性化合物としては、一般式(XX−1)〜一般式(XX−4)で表される化合物群から選択される少なくとも1種の化合物が好ましく、中でも一般式(XX−2)で表される化合物がより好ましい。
Figure 2016098637
前記一般式(XX−3)及び一般式(XX−4)中、Sp20は炭素原子数2〜5のアルキレン基を表す。
本発明に係る液晶組成物に重合性化合物を添加する場合において、重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。
本発明に係る液晶組成物は、更に、一般式(Q)で表される化合物を酸化防止剤として含有することができる。
Figure 2016098637
前記一般式(Q)中、Rは炭素原子数1〜22のアルキル基又はアルコキシ基を表し、該アルキル基中の1つ以上のCH基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CFO−、−OCF−で置換されてよく、Mはトランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、又は、単結合を表す。
前記一般式(Q)中において、Rは炭素原子数1〜22のアルキル基又はアルコキシ基であることが好ましく、当該アルキル基(前記アルコキシ基におけるアルキル基を含む)は、直鎖状または分岐鎖状であってもよい。また、前記Rは炭素原子数1〜22の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基又は直鎖もしくは分岐鎖アルコキシ基を表し、該アルキル基(前記アルコキシ基におけるアルキル基を含む)中の1つ以上のCH基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CFO−、−OCF−で置換されてもよい。前記一般式(Q)中においてRは、炭素原子数1〜20個であって、直鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基、1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基および1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された分岐鎖アルキル基からなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましく、炭素原子数1〜10の直鎖アルキル基、1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基および1つのCH基が−OCO−又は−COO−に置換された分岐鎖アルキル基からなる群から選択される少なくとも1つが更に好ましい。
はトランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基又は単結合を表すが、トランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。
前記一般式(Q)で表される化合物は、下記の一般式(Q−a)〜一般式(Q−d)で表される化合物群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましく、一般式(Q−a)及び/又は(Q−c)で表される化合物であることがより好ましい
Figure 2016098637
前記一般式(Q−a)〜式(Q−d)中、RQ1は炭素原子数1〜10の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ2は炭素原子数1〜20の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ3は炭素原子数1〜8の直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基又は分岐鎖アルコキシ基が好ましく、Lは炭素原子数1〜8の直鎖アルキレン基又は分岐鎖アルキレン基が好ましい。これらの中でも、一般式(Q)で表される化合物は、下記式(Q−a−1)及び/又は(Q−c−1)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure 2016098637
Figure 2016098637
本願発明の液晶組成物において、前記一般式(Q)で表される化合物を1種又は2種を含有することが好ましく、1種〜5種を含有することが更に好ましく、その含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、0.001〜1質量%であることが好ましく、0.001〜0.1質量%であることが好ましく、0.001〜0.05質量%であることが好ましい。
本発明の第二は、前記一般式(i)で表される化合物および前記一般式(M−1)で表される化合物を含み、25℃における誘電率異方性が0より大きく6以下である液晶組成物を備えた液晶表示素子である。
本発明に係る液晶表示素子としては、AM−LCD(アクティブマトリックス液晶表示素子)に有用であり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。
また、本発明に係る液晶表示素子の駆動方式(またはモードとも称する。)としては、ECB−LCD、VA−LCD、VA−IPS−LCD、FFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)−LCD、TN(ネマチック液晶表示素子)、STN−LCD(超ねじれネマチック液晶表示素子)、OCB−LCD及びIPS−LCD(インプレーンスイッチング液晶表示素子)に有用であるが、IPSモードまたはFFSモードの液晶表示素子が特に好ましい。
近年スマートフォンに代表される携帯型タブレットに使用する液晶ディスプレイは、急速に開発・普及が進んだIPSモードやFFSモードなどの横電界型液晶ディスプレイでは、低消費電力が重視されることから、主に高Δεの正の誘電異方性を有する液晶組成物が好んで用いられている。その場合、液晶自体の粘性が高くなる傾向にあり、さらに液晶層だけでなくFFS基板絶縁層(例えば後述の図5、図7では絶縁層18)へのチャージによるタイムロスも発生し易くなることから、その応答速度は十分ではない。これを改善するために、液晶層のキャパシタンスを低下させる、すなわちΔεが正でありながら非常に小さい液晶組成物を用いることで、液晶層の誘起分極を低減させることができると考えられる。これにより液晶組成物自体の粘性も低下し、IPSやFFSモードとしては極めて速い応答速度を達成することが可能となる。
前記液晶表示素子に使用される液晶セルの2枚の基板はガラス又はプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより得ることができる。
前記カラーフィルタは、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製することができる。顔料分散法によるカラーフィルタの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルタ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、カラーフィルタ用の画素部を作製することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
前記基板を、透明電極層が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整してもよい。このときは、得られる調光層(液晶層)の厚さが1〜100μmとなるように調整するのが好ましい。1.5から10μmが更に好ましく、偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚G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などからなる柱状スペーサー等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で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(必要により重合性化合物を含有する)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。しかし真空注入法においては滴下痕が発生しない代わりに、注入の跡が残るという課題がある。本願発明においては、ODF法を用いて製造する表示素子に、より好適に使用することができる。ODF法の液晶表示素子製造工程においては、バックプレーンまたはフロントプレーンのどちらか一方の基板にエポキシ系光熱併用硬化性などのシール剤を、ディスペンサーを用いて閉ループ土手状に描画し、その中に脱気下で所定量の液晶組成物を滴下後、フロントプレーンとバックプレーンを接合することによって液晶表示素子を製造することができる。本発明の液晶組成物は、ODF工程における液晶組成物の滴下が安定的に行えるため、好適に使用することができる。
重合性化合物を重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度が望ましいので、紫外線又は電子線等の活性エネルギー線を単一又は併用又は順番に照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、重合性化合物含有液晶組成物を2枚の基板間に挟持させて状態で重合を行う場合には、少なくとも照射面側の基板は活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場又は温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、更に活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。特に紫外線露光する際には、重合性化合物含有液晶組成物に交流電界を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流電界は、周波数10Hzから10kHzの交流が好ましく、周波数60Hzから10kHzがより好ましく、電圧は液晶表示素子の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する電圧により液晶表示素子のプレチルト角を制御することができる。横電界型MVAモードの液晶表示素子においては、配向安定性及びコントラストの観点からプレチルト角を80度から89.9度に制御することが好ましい。
照射時の温度は、本発明の液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には15〜35℃での温度で重合させることが好ましい。紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長としては、液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、必要に応じて、紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、0.1mW/cm〜100W/cmが好ましく、2mW/cm〜50W/cmがより好ましい。照射する紫外線のエネルギー量は、適宜調整することができるが、10mJ/cmから500J/cmが好ましく、100mJ/cmから200J/cmがより好ましい。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、10秒から3600秒が好ましく、10秒から600秒がより好ましい。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は高速応答と表示不良の抑制を両立させた有用なものであり、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、VAモード、PSVAモード、PSAモード、IPS(イン・プレーン・スイッチング)モード、VA−IPSモード、FFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)モード又はECBモード用液晶表示素子に適用できる。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る液晶表示素子(液晶ディスプレイの一例)の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図1は、互いに対向する二つの基板と、前記基板間に設けられたシール材と、前記シール材に囲まれた封止領域に封入された液晶とを備えている液晶表示素子を示す断面図である。
具体的には、第1基板100上に、TFT層102、画素電極103を設け、その上からパッシベーション膜104及び第1配向膜105を設けたバックプレーンと、第2基板200上に、ブラックマトリックス202、カラーフィルタ203、平坦化膜(オーバーコート層)201、透明電極204を設け、その上から第2配向膜205を設け、前記バックプレーンと対向させたフロントプレーンと、前記基板間に設けられたシール材301と、前記シール材に囲まれた封止領域に封入された液晶層303とを備え、前記シール材301が接する基板面には突起(柱状スペーサー)302,304が設けられている液晶表示素子の具体的態様を示している。
前記第1基板又は前記第2基板は、実質的に透明であれば材質に特に限定はなく、ガラス、セラミックス、プラスチック等を使用することができる。プラスチック基板としてはセルロ−ス、トリアセチルセルロ−ス、ジアセチルセルロ−ス等のセルロ−ス誘導体、ポリシクロオレフィン誘導体、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコ−ル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、さらにガラス繊維−エポキシ樹脂、ガラス繊維−アクリル樹脂などの無機−有機複合材料などを用いることができる。
なおプラスチック基板を使用する際には、バリア膜を設けることが好ましい。バリア膜の機能は、プラスチック基板が有する透湿性を低下させ、液晶表示素子の電気特性の信頼性を向上することにある。バリア膜としては、それぞれ、透明性が高く水蒸気透過性が小さいものであれば特に限定されず、一般的には酸化ケイ素などの無機材料を用いて蒸着やスパッタリング、ケミカルベーパーデポジション法(CVD法)によって形成した薄膜を使用する。
本発明においては、前記第1基板又は前記第2基板として同素材を使用しても異素材を使用してもよく、特に限定はない。ガラス基板を用いれば耐熱性や寸法安定性の優れた液晶表示素子を作製することができるので好ましい。またプラスチック基板であれば、ロールツウロール法による製造方法に適し且つ軽量化あるいはフレキシブル化に適しており好ましい。また、平坦性及び耐熱性付与を目的とするならば、プラスチック基板とガラス基板とを組み合わせると良い結果を得ることができる。
なお後述の実施例においては、第1基板100又は第2基板200の材質として基板を使用している。
バックプレーンには、第1基板100上に、TFT層102及び画素電極103を設けている。これらは通常のアレイ工程にて製造される。この上にパッシベーション膜104及び第1配向膜105を設けてバックプレーンが得られる。
パッシベーション膜104(無機保護膜ともいう)はTFT層を保護するための膜で、通常は窒化膜(SiNx)、酸化膜(SiOx)等を化学的気相成長(CVD)技術等により形成する。
また、第1配向膜105は、液晶を配向させる機能を有する膜であり、通常ポリイミドのような高分子材料が用いられることが多い。塗布液には、高分子材料と溶剤からなる配向剤溶液が使われる。配向膜はシール材との接着力を阻害する可能性があるため、封止領域内にパターン塗布する。塗布にはフレキソ印刷法のような印刷法、インクジェットのような液滴吐出法が用いられる。塗布された配向剤溶液は仮乾燥により溶剤が蒸発した後、ベーキングにより架橋硬化される。この後、配向機能を出すために、配向処理を行う。
配向処理は通常ラビング法にて行われる。前述のように形成された高分子膜上を、レーヨンのような繊維から成るラビング布を用いて一方向にこすることにより液晶配向能が生じる。
また、光配向法を用いることもある。光配向法は、光感受性を有する有機材料を含む配向膜上に偏光を照射することにより配向能を発生させる方法であり、ラビング法による基板の傷や埃の発生が生じない。光配向法における有機材料の例としては二色性染料を含有する材料がある。二色性染料としては、光二色性に起因するワイゲルト効果による分子の配向誘起もしくは異性化反応(例:アゾベンゼン基)、二量化反応(例:シンナモイル基)、光架橋反応(例:ベンゾフェノン基)、あるいは光分解反応(例:ポリイミド基)のような、液晶配向能の起源となる光反応を生じる基(以下、光配向性基と略す)を有するものを用いることができる。塗布された配向剤溶液は仮乾燥により溶剤が蒸発した後、任意の偏向を有する光(偏光)を照射することで、任意の方向に配向能を有する配向膜を得ることができる。
一方のフロントプレーンは、第2基板200上に、ブラックマトリックス202、カラーフィルタ203、平坦化膜201、透明電極204、第2配向膜205を設けている。
ブラックマトリックス202は、例えば、顔料分散法にて作製する。具体的にはバリア膜201を設けた第2基板200上に、ブラックマトリックス形成用に黒色の着色剤を均一分散させたカラーレジン液を塗布し、着色層を形成する。続いて、着色層をベーキングして硬化する。この上にフォトレジストを塗布し、これをプリベークする。フォトレジストにマスクパターンを通して露光した後に、現像を行って着色層をパターニングする。この後、フォトレジスト層を剥離し、着色層をベーキングしてブラックマトリックス202が完成する。
あるいは、フォトレジスト型の顔料分散液を使用してもよい。この場合は、フォトレジスト型の顔料分散液を塗布し、プリベークしたのち、マスクパターンを通して露光した後に、現像を行って着色層をパターニングする。この後、フォトレジスト層を剥離し、着色層をベーキングしてブラックマトリックス202が完成する。
カラーフィルタ203は、顔料分散法、電着法、印刷法あるいは染色法等にて作製する。顔料分散法を例にとると、(例えば赤色の)顔料を均一分散させたカラーレジン液を第2基板200上に塗布し、ベーキング硬化後、該上にフォトレジストを塗布しプリベークする。フォトレジストにマスクパターンを通して露光した後に現像を行い、パターニングする。この後フォトレジスト層を剥離し、再度ベーキングすることで、(赤色の)カラーフィルタ203が完成する。作製する色順序に特に限定はない。同様にして、緑カラーフィルタ203、青カラーフィルタ203を形成する。
透明電極204は、前記カラーフィルタ203上に(必要に応じて前記カラーフィルタ203上に表面平坦化のためにオーバーコート層(201)を設け)を設ける。透明電極204は透過率が高い方が好ましく、電気抵抗が小さいほうが好ましい。透明電極204はITOなどの酸化膜をスパッタリング法などによって形成する。
また、前記透明電極204を保護する目的で、透明電極204の上にパッシベーション膜を設ける場合もある。
第2配向膜205は、前述の第1配向膜105と同じものである。
以上、本発明で使用する前記バックプレーン及び前記フロントプレーンについての具体的態様を述べたが、本願においては該具体的態様に限定されることはなく、所望される液晶表示素子に応じた態様の変更は自由である。
前記柱状スペーサーの形状は特に限定されず、その水平断面を円形、四角形などの多角形など様々な形状にすることができるが、工程時のミスアラインマージンを考慮して、水平断面を円形または正多角形にすることが特に好ましい。また該突起形状は、円錐台または角錐台であることが好ましい。
前記柱状スペーサーの材質は、シール材もしくはシール材に使用する有機溶剤、あるいは液晶に溶解しない材質であれば特に限定されないが、加工及び軽量化の面から合成樹脂(硬化性樹脂)であることが好ましい。一方、前記突起は、フォトリソグラフィによる方法や液滴吐出法により、第一の基板上のシール材が接する面に設けることが可能である。このような理由から、フォトリソグラフィによる方法や液滴吐出法に適した、光硬化性樹脂を使用することが好ましい。
例として、前記柱状スペーサーをフォトリソグラフィ法によって得る場合について説明する。図2は、フォトマスクパターンとしてブラックマトリックス上に形成する柱状スペーサー作製用パターンを使用した露光処理工程の図である。
前記フロントプレーンの透明電極204上に、柱状スペーサー形成用の(着色剤を含まない)レジン液を塗布する。続いて、このレジン層402をベーキングして硬化する。この上にフォトレジストを塗布し、これをプリベークする。フォトレジストにマスクパターン401を通して露光した後に、現像を行ってレジン層をパターニングする。この後、フォトレジスト層を剥離し、レジン層をベーキングして柱状スペーサー(図1の302,304)が完成する。
柱状スペーサーの形成位置はマスクパターンによって所望の位置に決めることができる。従って、液晶表示素子の封止領域内と封止領域外(シール材塗布部分)との両方を同時に作製することができる。また柱状スペーサーは封止領域の品質が低下することがないように、ブラックマトリックスの上に位置するように形成させることが好ましい。このようにフォトリソグラフィ法によって作製された柱状スペーサーのことを、カラムスペーサ又はフォトスペーサと呼ぶことがある。
前記スペーサーの材質は、PVA−スチルバゾ感光性樹脂などのネガ型水溶性樹脂や多官能アクリル系モノマー、アクリル酸共重合体、トリアゾール系開始剤などの混合物が使用される。あるいはポリイミド樹脂に着色剤を分散させたカラーレジンを使う方法もある。本発明においては特に限定はなく、使用する液晶やシール材との相性に従い公知の材質でスペーサーを得ることができる。
このようにして、フロントプレーン上の封止領域となる面に柱状スペーサーを設けた後、該バックプレーンのシール材が接する面にシール材(図1における301)を塗布する。
前記シール材の材質は特に限定はなく、エポキシ系やアクリル系の光硬化性、熱硬化性、光熱併用硬化性の樹脂に重合開始剤を添加した硬化性樹脂組成物が使用される。また、透湿性や弾性率、粘度などを制御するために、無機物や有機物よりなるフィラー類を添加することがある。これらフィラー類の形状は特に限定されず、球形、繊維状、無定形などがある。さらに、セルギャップを良好に制御するために単分散径を有する球形や繊維状のギャップ材を混合したり、基板との接着力をより強化するために、基板上突起と絡まりやすい繊維状物質を混合しても良い。このとき使用する繊維状物質の直径はセルギャップの1/5〜1/10以下程度が望ましく、繊維状物質の長さはシール塗布幅よりも短いことが望ましい。
また、繊維状物質の材質は所定の形状が得られるものであれば特に限定されず、セルロース、ポリアミド、ポリエステルなどの合成繊維やガラス、炭素などの無機材料を適宜選ぶことが可能である。
シール材を塗布する方法としては、印刷法やディスペンス法があるが、シール材の使用量が少ないディスペンス法が望ましい。シール材の塗布位置は封止領域に悪影響を及ぼさないように通常ブラックマトリックス上とする。次工程の液晶滴下領域を形成するため(液晶が漏れないように)、シール材塗布形状は閉ループ形状とする。
前記シール材を塗布したフロントプレーンの閉ループ形状(封止領域)に液晶を滴下する。通常はディスペンサーを使用する。滴下する液晶量は液晶セル容積と一致させるため、柱状スペーサーの高さとシール塗布面積とを掛け合わせた体積と同量を基本とする。しかし、セル貼り合わせ工程における液晶漏れや表示特性の最適化のために、滴下する液晶量を適宜調整することもあれば、液晶滴下位置を分散させることもある。
次に、前記シール材を塗布し液晶を滴下したフロントプレーンに、バックプレーンを貼り合わせる。具体的には、静電チャックのような基板を吸着させる機構を有するステージに前記フロントプレーンと前記バックプレーンとを吸着させ、フロントプレーンの第2配向膜とバックプレーンの第1配向膜とが向きあい、シール材ともう一方の基板が接しない位置(距離)に配置する。この状態で系内を減圧する。減圧終了後、フロントプレーンとバックプレーンとの貼り合せ位置を確認しながら両基板位置を調整する(アライメント操作)。貼り合せ位置の調整が終了したら、フロントプレーン上のシール材とバックプレーンとが接する位置まで基板を接近させる。この状態で系内に不活性ガスを充填させ、徐々に減圧を開放しながら常圧に戻す。このとき、大気圧によりフロントプレーンとバックプレーンが貼り合わされ、柱状スペーサーの高さ位置でセルギャップが形成される。この状態でシール材に紫外線を照射してシール材を硬化することによって液晶セルを形成する。この後、場合によって加熱工程を加え、シール材硬化を促進する。シール材の接着力強化や電気特性信頼性の向上のために、加熱工程を加えることが多い。
以下、本発明のさらに好ましい液晶表示素子の形態について説明する。
本発明に係る液晶表示素子の第二の好ましい実施形態は、第一の配向層および薄膜トランジスタを含む電極層を表面に有する第一の基板と、第二の配向層を表面に有する第二の基板とが配向層同士向かい合うよう離間して配置され、当該前記第一の基板と第二の基板との間に液晶組成物を含む液晶層が充填された液晶表示素子であって、前記薄膜トランジスタを含む電極層は、網目状に配置される複数個のゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線と前記データ配線との各交差部に設けられる薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、前記画素電極と離間して第一の基板上に設けられる共通電極と、を備えることが好ましい。また、前記液晶層に近接して設けられている第一の配向層および第二の配向層は、液晶組成物に対してホモジニアス配向を誘起する配向膜であることが好ましい。
すなわち、前記液晶表示素子は、第二の偏光板と、第二の基板と、薄膜トランジスタを含む電極層(又は薄膜トランジスタ層とも称する)と、配向膜と、液晶組成物を含む液晶層と、配向膜と、カラーフィルタと、第一の基板と、第一の偏光板と、が順次積層された構成であることが好ましい。
共通電極と画素電極とを同一の基板(または電極層)上に離間して設けることで、前記共通電極と前記画素電極との間に生じる電界(E)が平面方向成分を有することができる。そのため、例えば液晶組成物に対してホモジニアス配向を誘起する配向膜を前記配向層に用いると、共通電極と画素電極との間に電圧をかける前は配向膜の配向方向である面方向に配列している液晶分子が光を遮断し、電圧をかけると平面方向にかかる電界(E)により液晶分子が水平に回転して、当該電界方向に沿って配列することで光を遮断する素子を提供できる。
また、本発明に係る液晶表示素子の形態としては、いわゆるカラーフィルタオンアレイ(COA)であってもよく、薄膜トランジスタを含む電極層と液晶層との間にカラーフィルタを設けても、または当該薄膜トランジスタを含む電極層と第二の基板との間にカラーフィルタを設けてもよい。すなわち、発明に係る液晶表示素子の構成は、薄膜トランジスタを含む電極層3が形成されている第一の基板と同一の基板側にカラーフィルタ6が形成されていることが好ましい。
なお、本明細書における「基板上」とは、基板と直接当接するだけでなく間接的に当接する、いわゆる基板に支持されている状態も含む。
本発明に係る液晶表示組成における第二の実施形態のより好ましい別の形態(FFS)は、第一の配向層および薄膜トランジスタを含む電極層を表面に有する第一の基板と、第二の配向層を表面に有する第二の基板とが配向層同士向かい合うよう離間して配置され、当該前記第一の基板と第二の基板との間に液晶組成物を含む液晶層が充填された液晶表示素子であって、前記薄膜トランジスタを含む電極層は、網目状に配置される複数個のゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線と前記データ配線との各交差部に設けられる薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、前記画素電極と離間して共に第一の基板上に並設されている共通電極と、を備え、近接する前記共通電極と前記画素電極との最短離間距離dが前記配向層同士の最短離間距離Gより短いことが好ましい。
なお本明細書において、共通電極と画素電極との最短離間距離dが、配向層同士の最短離間距離Gより長い条件の液晶表示素子をIPS方式の液晶表示素子と称し、近接する共通電極と画素電極との最短離間距離dが、配向層同士の最短離間距離Gより短い条件の素子をFFSと称する。したがって、近接する共通電極と画素電極との最短離間距離dが、配向層同士の最短離間距離Gより短いことだけがFFS方式の条件であるため、当該共通電極の表面と画素電極との表面との厚さ方向の位置関係に制限はない。そのため、本発明に係るFSS方式の液晶表示素子としては、図3〜図7のように、画素電極が共通電極より液晶層側に設けられてもよく、画素電極と共通電極とが同一面上に設けられていても良い。
本発明に係る液晶組成物は特にFFS駆動方式(FFS−LCD)の液晶表示素子に使用すると、液晶層の誘起分極を低減させることができる。また、高速応答、焼き付きの低減の観点で好ましい。
本発明に係る第二の実施形態のより好ましい実施形態の一例を図3〜図7を用いて以下説明する。図3は、液晶表示素子の一態様の構造を模式的に示す分解斜視図であり、いわゆるFFS方式の液晶表示素子である。本発明に係る液晶表示素子10は、第二の偏光板8と、第二の基板7と、薄膜トランジスタを含む電極層(又は薄膜トランジスタ層とも称する)3と、配向膜4と、液晶組成物を含む液晶層5と、配向膜4と、カラーフィルタ6と、第一の基板2と、第一の偏光板1と、が順次積層された構成であることが好ましい。また、図3に示すように、前記第二の基板7および前記第一の基板2は、一対の偏光板1,8により挟持されてもよい。さらに、図3では、前記第二の基板7と配向膜4との間にカラーフィルタ6が設けられている。さらに、本発明に係る液晶層5と近接し、かつ当該液晶層5を構成する液晶組成物と直接当接するよう一対の配向膜4を(透明)電極(層)3に形成してもよい。
本発明に係る液晶表示素子10の他の好適な形態としては、いわゆるカラーフィルタオンアレイ(COA)であってもよく、薄膜トランジスタ層3と液晶層5との間にカラーフィルタ6を設けても、または当該薄膜トランジスタ層3と第一の基板2との間にカラーフィルタ6を設けてもよい。
FFS方式の液晶表示素子は、フリンジ電界を利用するものであり、近接する共通電極と画素電極との最短離間距離dが、配向層同士の最短離間距離Gより短いと、共通電極と画素電極との間にフリンジ電界が形成され、液晶分子の水平方向および垂直方向の配向を効率的に利用することができる。すなわち、FFS方式の液晶表示素子の場合は、画素電極21の櫛歯形を形成するラインに対して垂直な方向に形成される水平方向の電界と、放物線状の電界を利用することができる。
図4は、図3における基板上に形成された薄膜トランジスタを含む電極層3(または薄膜トランジスタ層3とも称する。)のIIの領域を拡大した平面図である。ゲート配線26とデータ配線25が互いに交差している交差部近傍において、ソース電極27、ドレイン電極24およびゲート電極28を含む薄膜トランジスタ20が、画素電極21に表示信号を供給するスイッチ素子として前記画素電極21と連結して設けられている。当該図4では一例として、櫛歯状の画素電極21の背面に絶縁層(図示せず)を介して平板体状の共通電極22が一面に形成されている構成を示す。また、前記画素電極21の表面には保護絶縁膜及び配向膜層によって被覆されていてもよい。なお、前記複数のゲート配線26と複数のデータ配線25とに囲まれた領域にはデータ配線25を介して供給される表示信号を保存するストレイジキャパシタ23を設けてもよい。さらに、ゲート配線26と並行して、共通ライン29が設けられる。この共通ライン29は、共通電極22に共通信号を供給するために、共通電極22と連結している。
図5は、図4におけるIII−III線方向に液晶表示素子を切断した断面図の一例である。配向層4および薄膜トランジスタ20(11,12,13,14,15,16,17)を含む電極層3が表面に形成された第一の基板2と、配向層4が表面に形成された第二の基板7と、が所定の間隔Gで配向層同士向かい合うよう離間しており、この空間に液晶組成物を含む液晶層5が充填されている。前記第一の基板2の表面の一部にゲート絶縁膜12が形成され、さらに当該ゲート絶縁膜12の表面の一部に共通電極22が形成されており、更に前記共通電極22および薄膜トランジスタ20を覆うよう絶縁膜18が形成されている。また、前記絶縁膜18上に画素電極21が設けられており、当該画素電極21は配向層4を介して液晶層5と接している。そのため、画素電極と共通電極との最小離間距離dは、ゲート絶縁膜12の(平均)膜厚として調整することができる。また、換言すると、図5の実施形態では、画素電極と共通電極間の基板に水平方向の距離は0になる。画素電極21の櫛歯状部分の電極幅:l、及び、画素電極21の櫛歯状部分の間隙の幅:mは、発生する電界により液晶層5内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に形成することが好ましい。
図3〜7で示すように、近接する共通電極と画素電極との最短離間距離dが配向層同士の最短離間距離Gより短い条件であるFFS方式の液晶表示素子の場合、長軸方向が、配向層の配向方向と平行になるように配置している液晶分子に電圧を印加すると、画素電極21と共通電極22との間に放物線形の電界の等電位線が画素電極21と共通電極22の上部にまで形成され、液晶層5内の液晶分子は、形成された電界に沿って液晶層5内を回転してスイッチング素子としての作用を奏する。より詳細には、例えば液晶組成物に対してホモジニアス配向を誘起する配向膜を前記配向層に用いると、共通電極と画素電極との間に電圧をかける前は配向膜の配向方向である面方向に配列している液晶分子が光を遮断し、電圧をかけると共通電極と画素電極とが同一の基板(または電極層)上に離間して設けられていることに起因する平面方向成分の電界と、近接する共通電極と画素電極との最短離間距離dが配向層同士の最短離間距離Gより短いことにより発生するこれら電極の縁由来の垂直方向成分の電界(フリンジ電界)とが発生するため、低い誘電率異方性を有する液晶分子であっても駆動することができる。そのため、液晶組成物自体の特性が高い誘電率異方性(Δε)を有する化合物の量を極力低減することができるため、液晶組成物自体に低粘度の化合物を多く含有させることが可能になる。
また、本発明に係る液晶組成物のように低粘度の化合物を多く含有する場合に生じる液晶化合物の析出などの低温安定性に関する問題点についても、一般式(i)と一般式(M−1)との組み合わせ、より好ましくは一般式(i)と、一般式(M−1)と、一般式(L)との組み合わせを採用することによりかかる問題点が解決できるため、本発明に係る液晶組成物をFFSに適用すると最大限にその特性を発揮することができる。
本発明に係る液晶組成物のΔεが5以下の比較的低い誘電率異方性を有する液晶分子を用いるため、液晶分子の長軸方向が、発生した電界方向に沿って配列するが、IPS方式と比べて電極間距離が短いため低電圧駆動が可能という観点でΔεが5以下の比較的低い誘電率異方性を有する液晶分子でも駆動することができる。したがって、大きな誘電率異方性を有する液晶分子を用いたFFS方式以外の駆動方式の液晶表示素子に比べて、優れた特性を得ることができる。
本発明に係る液晶表示組成における第二の実施形態のより好ましい別の形態の構成は(FFS)、第一の配向層および薄膜トランジスタを含む電極層を表面に有する第一の基板と、第二の配向層を表面に有する第二の基板とが配向層同士向かい合うよう離間して配置され、当該前記第一の基板と第二の基板との間に液晶組成物を含む液晶層が充填された液晶表示素子であって、前記薄膜トランジスタを含む電極層は、共通電極と、網目状に配置される複数個のゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線と前記データ配線との各交差部に設けられる薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、を備え、かつ前記画素電極が前記共通電極より第二の基板側に突出して設けられていることが好ましい。また、前記液晶層に近接して設けられている第一の配向層および第二の配向層は、液晶組成物に対してホモジニアス配向を誘起する配向膜であることが好ましい。
図6は、図3における基板上に形成された薄膜トランジスタを含む電極層3(または薄膜トランジスタ層3とも称する。)のIIの領域を拡大した平面図の別の形態である。ゲート配線26とデータ配線25が互いに交差している交差部近傍において、ソース電極27、ドレイン電極24およびゲート電極28を含む薄膜トランジスタ20が、画素電極21に表示信号を供給するスイッチ素子として前記画素電極21と連結して設けられている。また、画素電極21は少なくとも一つの切欠き部でくり抜かれた構造であってもよく、当該図6にその一例を示す。前記画素電極21は、四角形の平板体の中央部および両端部が三角形状の切欠き部でくり抜かれ、さらに残る領域を8つの長方形状の切欠き部でくり抜かれた形状であり、かつ共通電極22が櫛歯体(図示せず)である。また、前記画素電極の表面には保護絶縁膜及び配向膜層によって被覆されていてもよい。なお、前記複数のゲート配線25と複数のデータ配線24とに囲まれた領域にはデータ配線24を介して供給される表示信号を保存するストレイジキャパシタ23を設けてもよい。なお、上記切欠き部の形状や数などは特に制限されることは無い。
図7は、図6において、図4と同様のIII−III方向の位置で液晶表示素子を切断した断面図の他の形態の一例である。すなわち、前記図5の液晶表示素子の構造との相違点は、図5に示す液晶表示素子は、共通電極が平板体であり、かつ画素電極が櫛歯体である。一方、上記で説明したように、図7に示す液晶表示素子においては、画素電極21は、四角形の平板体の中央部および両端部が三角形状の切欠き部でくり抜かれ、さらに残る領域を8つの長方形状の切欠き部でくり抜かれた形状であり、かつ共通電極が櫛歯体の構造である。そのため、画素電極と共通電極との最小離間距離dは、ゲート絶縁膜12の(平均)膜厚以上、かつ配向層離間距離G未満になる。また、図7では共通電極が櫛歯体の構造であるが、この実施形態でも共通電極を平板体にしてもよい。また、いずれにおいても、本発明に係るFFS方式の液晶表示素子は、近接する共通電極と画素電極との最短離間距離dが配向層同士の最短離間距離Gより短い条件を満たしさえすればよい。さらに、図7に示す液晶表示素子の構成では、画素電極21が保護膜18で覆われているが、図5に示す液晶表示素子の構成では、画素電極21が配向層4で被覆されている。本発明においては、画素電極は保護膜または配向膜のいずれにも被覆されてもよい。
また、図7において、第一の基板2の一方の表面には偏光板が形成され、かつ他方の表面の一部に形成された櫛歯状の共通電極22を覆うようゲート絶縁膜12が形成され、当該ゲート絶縁膜12の表面の一部に画素電極21が形成されており、更に前記画素電極21および薄膜トランジスタ20を覆うよう絶縁膜18が形成されている。また、前記絶縁膜18上に配向層4、液晶層5、配向層4、カラーフィルタ6、第二の基板7および偏光板8が積層している。そのため、画素電極と共通電極との最小離間距離dは、両電極位置、画素電極21の櫛歯状部分の電極幅:l、または画素電極21の櫛歯状部分の間隙の幅:mで調整することができる。
図7のように、前記画素電極が前記共通電極より第二の基板側に突出し、かつ両者とも第一の基板上に並列して設けられていると、前記共通電極と前記画素電極との間で平面方向成分の電界を形成し、かつ画素電極の表面と共通電極の表面との厚み方向の高さが相違するため、厚み方向成分の電界(E)も同時にかけることができる。
なお、FFS方式の液晶表示素子は、フリンジ電界を利用するものであり、近接する共通電極と画素電極との最短離間距離dが、配向層同士の最短離間距離Gより短い条件であれば特に制限されることは無いため、例えば、櫛歯状の画素電極の複数の歯部および櫛歯状の共通電極の複数の歯部が離間して噛合した状態で基板上に設けられて構成であってもよい。この場合、共通電極の歯部と画素電極の歯部との離間距離を配向層同士の最短離間距離Gより短くすればフリンジ電界を利用することができる。
本発明の組成物と液晶組成物をFFS方式の液晶表示素子に使用した場合は、用いる液晶組成物のΔεが低いという観点から高速応答、焼き付きの低減という効果を奏することができる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は「質量%」を意味する。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
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(別名:複屈折率)
Δε :25℃おける誘電率異方性
γ1 :25℃における回転粘性係数(mPa・s)
低温保存試験:液晶組成物約0.5グラムが封入された密閉ガラスバイアルを所定温度のフリーザーに保管し、液晶相転移(スメクチック)及び結晶化の有無を目視で確認。例えば168時間経過後にスメクチック転移が観測された場合は「168hrスメクチック」と表記する。
Kaverage(pN)(Kavgとも称する。):
25℃における弾性定数K11、K22、K33の平均値。K11、K33は定装置EC−1(東陽テクニカ製)を用い、セルギャップが30μmである水平配向セルに液晶を封入し30→0ボルト印加(V)で得られた静電容量(C)変化のカーブ(CVカーブ)をフィッティングすることで算出した。K22は20μmのTNセルに同液晶を封入し、同様に電圧を印加して得られたCVカーブをフィッティングして閾値電圧(Vc)を求め、以下の式(1)を用いて算出した。
Figure 2016098637
上記式(1)において、εは真空の誘電率を表す。
以下は、(本発明および以下の比較例の)液晶組成物をセル厚みが3.5μm、櫛型電極幅および電極間隔が10μmに設定されたFFSセルに封入し、25℃において透過軸をクロスニコルに設定した二枚の偏光板の間に挟んで電圧無印加時が消光位(透過光量が最小となる点)となるよう設定した際の液晶セル駆動特性である。駆動は100Hzの矩形波を印加して行った。
Vop :透過率が最大となる電圧(V)
Vth :Vop印加時の透過率を100%とした際の、透過率が10%となる電圧 (V)
VTカーブ緩慢性:上記のVopをVthで除した値。
τon :0V状態からVopを印加した際の液晶応答速度 (ms)
τoff :Vop印加状態から0Vに切り替えた際の液晶応答速度 (ms)
尚、実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
(側鎖および連結基)
−n −C2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルキル基
−On −OC2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルコキシ基
−V −C=CH ビニル基
−Vn −C=C−C2n+1 炭素原子数(n+1)の1−アルケン
−COO− −COO−(エステル基)
−CF2O− −CFO−基
−OCF3 −OCF
−OCH2− −OCH−基
−CL 塩素(Cl)
(環構造)
Figure 2016098637
(比較例)
比較例としてWO2006/038443に記載されている実施例3、9、13を用いた。理由は、該液晶組成物が本願発明における一般式(i)に近しい成分を含有し、本願発明における一般式(N)に相当する成分を含有し、薄いセルギャップに適した比較的高いΔnを有しており、さらに本願発明において特に好ましい実施様態であるΔε≦6を満たしているからである。これら液晶組成物の組成比及び、該液晶を調整して弾性定数、−20℃低温保存性、FFSパネルでの電圧、応答特性を測定した結果を表1に示す。TNI、Δn、Δε、γ1、VthについてはWO2006/038443に記載の値を転用した。なお表中の成分比は重量%で表してある。
Figure 2016098637
比較例1のKavgは10.8pN、−20℃における低温保存試験では240時間経過後にスメクチック相への転移が認められた。また、IPSパネルにおけるVTカーブ緩慢性は1.81、応答速度(τoff)は11.7ms、τonとτoffの合計は27.0msであった。また。比較例2のKavgは11.1pN、−20℃における低温保存試験では240時間経過後もネマチック相を維持していた。また、FFSパネルにおけるVTカーブ緩慢性は1.79、応答速度(τoff)は11.5ms、τonとτoffの合計は26.5msであった。
比較例3のKavgは10.5pN、−20℃における低温保存試験では168時間経過後にスメクチック相への転移が認められた。また、FFSパネルにおけるVTカーブ緩慢性は1.69、応答速度(τoff)は14.1ms、τonとτoffの合計は31.1msであった。
(実施例)
比較例1に相当するΔnを有する液晶組成物として実施例1を、比較例2に相当するΔnを有する液晶組成物として実施例2を、比較例3に相当するΔnを有する液晶組成物として実施例3をそれぞれ調整し、物性値、低温保存性、FFSパネルでの電圧、応答特性を測定した。
Figure 2016098637
実施例1のKavgは12.3pNであり、FFSパネルにおけるVTカーブ緩慢性は1.98とより緩慢なVT特性が得られている点で優れている。また、応答速度(τoff)は9.8ms、τonとτoffの合計は24.1msであり、比較例1と同等のΔεを有するにもかかわらず、高速化された応答速度を有する点で優れている。また、−20℃における低温保存試験では336時間ネマチック相を維持しており、比較例1よりも改善されていることがわかる。
実施例2のKavgは12.7pNであり、FFSパネルにおけるVTカーブ緩慢性は2.17と極めて緩慢なVT特性が得られている点で優れている。また、応答速度(τoff)は11.0ms、τonとτoffの合計は27.8msであり、比較例3より有意に高いΔεを有するにもかかわらず、高速化された応答速度を有する点で優れている。
実施例3のKavgは13.1pNであり、FFSパネルにおけるVTカーブ緩慢性は1.98とより緩慢なVT特性が得られている点で優れている。また、応答速度(τoff)は9.8ms、τonとτoffの合計は24.1msであり、比較例1と同等のΔεを有するにもかかわらず、高速化された応答速度を有する点で優れている。また、−20℃における低温保存試験では168時間経過後もネマチック相を維持しており、比較例3よりも改善されていることがわかる。
実施例1〜3と同様にして、実施例4〜9の液晶組成物を調整し物性値を測定した。
Figure 2016098637
実施例4のKavgは13.8、実施例5のKavgは13.3と高い値を示した。また、実施例4〜9の組成物は−20℃での保存試験において240時間経過後もネマチック相を維持した。実施例5や実施例6に見られるとおり、本願発明の液晶組成物は優れた低温保存性や低いγ1を維持しながら比較的高いΔεへも調整することが可能である。
実施例1〜3と同様にして、さらに実施例10〜15の液晶組成物を調整し物性を測定した。
Figure 2016098637
実施例10〜15のKavgは13.3〜15.7と高い値を示した。実施例10、12、15は−20℃の低温保存試験において168時間経過後もネマチック相を維持し、実施例11、13、14は240時間経過後もネマチック相を維持した。
以上のことから、本願発明の液晶組成物は、広いネマチック温度範囲を有するため駆動温度範囲が広く、相対的に低減されたγ1による優れた応答性を示し、Δεの調整可能範囲が広いため種々の駆動電圧に対して用いることができ、高い弾性定数による緩慢化されたVTカーブにより階調再現性に優れ、比較的高いΔnへ調整することが可能であるため、薄型化された液晶ディスプレイ用、特にFFSやIPSモード用の液晶組成物として好適に用いることができる。
100 第1基板
102 TFT層
103 画素電極
104 パッシベーション膜
105 第1配向膜
200 第2基板
201 平坦化膜(オーバーコート層)
202 ブラックマトリックス
203 カラーフィルタ
204 透明電極
205 第2配向膜
301 シール材
302 突起(柱状スペーサー)
303 液晶層
304 突起(柱状スペーサー)
401 マスクパターン
402 レジン層
L 光
1,8 偏光板
2 第一の基板
3 電極層
4 配向膜
5 液晶層
6 カラーフィルタ
6G カラーフィルタ緑
6R カラーフィルタ赤
7 第二の基板
11 ゲート電極
12 ゲート絶縁膜
13 半導体層
14 絶縁層
15 オーミック接触層
16 ドレイン電極
17 ソース電極
18 絶縁保護層
21 画素電極
22 共通電極
23 ストレイジキャパシタ
24 ドレイン電極
25 データ配線
27 ソース配線
29 共通ライン
30 バッファー層

Claims (9)

  1. 誘電率異方性が正の液晶化合物を含む成分A、および
    一般式(i):
    Figure 2016098637
    (上記一般式(i)中、Ri1およびRi2はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基または炭素原子数1〜10個のアルコキシ基であり、前記Ri1またはRi2の少なくともいずれか一方がアルケニル基である。)で表される化合物と、
    ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を備えた化合物と、を有する成分Bを含み、前記一般式(i)で表される化合物の総量が10質量%以上である液晶組成物。
  2. 前記ビニレン基を有する炭素原子数2個以上のアルケニル基を有する化合物は、一般式(N):
    Figure 2016098637
    (上記一般式(N)中、環A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少なくとも2個の−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少なくとも2個の−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)と基(b)は、それぞれ独立して、フッ素原子で置換されていても良く、
    N1は、炭素原子数1〜10個のアルキル基、炭素原子数2〜10個のアルケニル基または炭素原子数1〜10個のアルコキシ基またはフッ素原子を表し、
    N2は、水素原子または炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、
    sは1以上3以下の整数である。)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 前記一般式(i)で表される化合物が15質量%以上含み、かつ前記一般式(N)で表される化合物が5質量%以上含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  4. avgが12.0pN以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  5. 成分Bとして、一般式(L):
    Figure 2016098637
    (上記一般式(L)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個又は非隣接の少なくとも2個の−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、
    OLは0、1、2又は3を表し、
    L1、BL2及びBL3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少なくとも2個の−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少なくとも2個の−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)と基(b)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LL2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、
    OLが2又は3であってLL2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、OLが2又は3であってBL3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、前記一般式(i)および前記一般式(N)で表される化合物を除く)で表される少なくとも1種の誘電率異方性が−2〜+2の液晶化合物を更に含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  6. 前記誘電率異方性が正の液晶化合物を含む成分Aとして、一般式(M):
    Figure 2016098637
    (上記一般式(M)中、RM1は、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個又は非隣接の少なくとも2個の−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、
    PMは、0、1、2、3又は4を表し、
    M1及びCM2は、それぞれ独立して、
    (d) 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少なくとも2個の−CH−は−O−又は−S−に置き換えられてもよい)、及び、
    (e) 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少なくとも2個の−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(d)と基(e)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、
    M1及びKM2は、それぞれ独立して、単結合、−CHCH−、−(CH−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−COO−、−OCO−又は−C≡C−を表し、
    PMが2、3又は4であってKM1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、PMが2、3又は4であってCM2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、
    M1及びXM3は、それぞれ独立して、水素原子、塩素原子又はフッ素原子を表し、
    M2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2−トリフルオロエチル基を表すが、前記一般式(i)、前記一般式(N)および一般式(L)で表される化合物を除く)
    で表される少なくとも1種の誘電率異方性が+3〜40の液晶化合物を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  7. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶組成物を使用した液晶表示素子。
  8. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶組成物を使用したことを特徴とするIPSモード、OCBモード、ECBモード、VAモード又はFFSモード用液晶表示素子。
  9. 請求項9又は10に記載の液晶表示素子を使用したことを特徴とする液晶表示ディスプレイ。
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