KR20180022634A - 네마틱 액정 조성물 및 이것을 사용한 액정 표시 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 굴절률이방성(Δn)이 크고, 회전 점성(γ1)이 작고, 탄성 상수(K33)가 크고, 또한, 전압 유지율(VHR)이 높은 음의 유전율이방성(Δε)을 갖는 액정 조성물을 제공하고, 또한 이것을 사용했을 때에 적하흔이나 소부나 표시 불균일 등의 표시 불량이 없는 또는 억제된, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립시킨, 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다. 유전율이방성의 절대값(|Δε|) 및 나선 피치(P : ㎛)로 이루어지는 식(I)이, 1 내지 50의 범위이며, 일반식(np-1) 및 일반식(np-2) 으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 유전율이방성이 음인 액정 조성물, 또한, 이것을 사용한 액정 표시 소자를 제공한다. |Δε|/P×100 (I)
Description
본 발명은 액정 표시 재료로서 유용한 유전율이방성(Δε)이 음의 값을 나타내는 네마틱 액정 조성물 및 이것을 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.
액정 표시 소자는, 시계, 전자계산기를 비롯해서, 가정용 각종 전기기기, 측정기기, 자동차용 패널, 워드프로세서, 전자수첩, 프린터, 컴퓨터, 텔레비전 등에 사용되고 있다. 액정 표시 방식으로서는, 그 대표적인 것으로 TN(트위스티드 네마틱)형, STN(수퍼 트위스티드 네마틱)형, DS(동적 광산란)형, GH(게스트·호스트)형, IPS(인플레인 스위칭)형, OCB(광학 보상 복굴절)형, ECB(전압 제어 복굴절)형, VA(수직 배향)형, CSH(컬러 수퍼 호메오트로픽)형, 또는 FLC(강유전성 액정) 등을 들 수 있다. 또한 구동 방식으로서도 스태틱 구동, 멀티플렉스 구동, 단순 매트릭스 방식, TFT(박막 트랜지스터)나 TFD(박막 다이오드) 등에 의해 구동되는 액티브 매트릭스(AM) 방식을 들 수 있다.
이들 표시 방식에 있어서, IPS형, ECB형, VA형, 또는 CSH형 등은, Δε이 음의 값을 나타내는 액정 재료를 사용한다는 특징을 갖는다. 이들 중에서 특히 AM 구동에 의한 VA형 표시 방식은, 고속이며 광시야각이 요구되는 표시 소자, 예를 들면 텔레비전 등의 용도에 사용되고 있다.
VA형 등의 표시 방식에 사용되는 네마틱 액정 조성물에는, 3D 내지 고정세(高精細)에 대응한 고속 응답이 요구된다. 즉, 액정 조성물의 회전 점성(γ1)이 작고, 탄성 상수(K33)가 크고, 이들로부터 구해지는 γ1/K33의 값이 충분히 작은 것이 중요하다.
또한, 굴절률이방성(Δn)과 셀갭(d)과의 곱인 Δn×d의 설정으로부터, 응답 속도 개량을 위한 작은 셀갭에 맞춰서, 액정 재료의 Δn을 적당히 큰 범위로 조절할 필요가 있다. 이에 더하여, 액정 조성물의 γ1를 작게 억제하는 것이 요구된다.
이때까지는, Δε이 음이며 그 절대값이 큰 화합물을 각종 검토함에 의해 액정 조성물의 특성이 개량되어 왔다.
Δε이 음의 액정 재료로서, 이하와 같은 2,3-디플루오로페닐렌 골격을 갖는 액정 화합물(A) 및 (B)(특허문헌 1 참조)를 사용한 액정 조성물이 개시되어 있지만, 충분히 작은 γ1/K33는 얻어지지 못했다.
또한, Δε이 거의 제로인 화합물의 조합으로서, 액정 화합물(N2) 및 일반식(N3)으로 표시되는 화합물을 사용함에 의해 γ1/K33의 값을 작게 할 수 있지만(특허문헌 2 참조), 추가적인 응답 속도의 개량이 요구되고 있었다.
(식 중, Rp 및 Rq은 각각 독립해서 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기를 나타내고, 환 J, 환 F 및 환 K는 각각 독립해서 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기를 나타낸다)
특허문헌 3에 있어서, (식 1)로 표시되는 지수가 큰 액정 재료를 사용함으로써 호메오트로픽 액정 셀의 응답 속도를 향상시키는 것이 개시되어 있지만, 충분하다고 할 수는 없었다.
특허문헌 4에 있어서, 비페닐 화합물과 유전율이 음인 액정 화합물을 사용한 액정 조성물이 개시되어 있지만, 키랄제를 사용한 액정 조성물의 개시는 없었다.
특허문헌 5에 있어서, 키랄제를 사용한 수직 배향형 액정 표시 장치가 개시되어 있고, 특허문헌 6에 있어서, 수직 배향형 수퍼 트위스티드 액정 표시 소자 및 그 제조 방법이 개시되어 있지만, 어떠한 것에 있어서도, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립한 것은 아니었다.
이상과 같이, 액정 조성물의 특성을 개량하기 위하여 각종 검토가 이루어져 왔지만, 고속 응답이 요구되는 액정 텔레비전에 사용되는 액정 조성물에 있어서는, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립시키는 것이 아직 해결되어 있지 않은 중요한 과제이고, 또한, 이것을 사용했을 때에 적하흔이나 소부나 표시 불균일 등의 불량이 없고, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 갖는 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자가 요구되고 있었다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 굴절률이방성(Δn)이 크고, 회전 점성(γ1)이 작고, 또한, 전압 유지율(VHR)이 높고, 탄성 상수(K33)가 크고, 음의 유전율이방성(Δε)을 갖는 액정 조성물을 제공하고, 또한 이것을 사용했을 때에 적하흔이나 소부나 표시 불균일 등의 표시 불량이 없거나 또는 억제되어 있고, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립시킨, 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자가 요구되고 있었다.
본 발명자는, 각종 액정 조성물과 각종 물성값을 예의 검토한 결과, 식(I)에서 얻어지는 수치가 3 내지 70의 범위인 유전율이방성이 음인 액정 조성물에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하는데 이르렀다.
즉, 유전율이방성의 절대값(|Δε|) 및 나선 피치(P : ㎛)로 이루어지는 식(I)
으로부터 얻어지는 수치가 3 내지 70의 범위에 들어가도록 액정 조성물을 조제함으로써, 과제를 해결한 액정 표시 소자를 얻을 수 있는 것을 알아냈다. 또한, 이 액정 조성물을 사용한 PS 모드, PSA 모드, PSVA 모드, PS-IPS 모드 또는 PS-FFS 모드의 액정 표시 소자를 제공할 수 있는 것을 알아냈다.
본 발명에 의해, 굴절률이방성(Δn)이 크고, 회전 점성(γ1)이 작고, 전압 유지율(VHR)이 높고, 음의 유전율이방성(Δε)을 갖는 액정 조성물을 제공할 수 있고, 또한 이것을 사용했을 때에 적하흔이나 소부나 표시 불균일 등의 표시 불량이 없거나 또는 억제되어 있고, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립시킨, 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전율이방성의 절대값(|Δε|) 및 나선 피치(P : ㎛)로 이루어지는 식(I)
으로부터 얻어지는 수치가 3 내지 70의 범위이며, 일반식(np01) 및 일반식(np02)
(식 중, R01, R02, R03, R04은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼10의 알킬기, 탄소 원자수 1∼10의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼10의 알케닐기, 탄소 원자수 2∼10의 알케닐옥시기를 나타내고, 당해 알킬기 중의 수소 원자는 불소 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고, n01, n02은 각각 독립해서 0 또는 1을 나타낸다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 유전율이방성이 음인 액정 조성물이다.
낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립시킨, 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자를 얻기 위해서는, 식(I)에서 얻어지는 수치를 3 내지 70의 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 식(I)에서 얻어지는 수치의 하한은, 4가 바람직하며, 5가 바람직하고, 6이 바람직하고, 7이 바람직하고, 8이 바람직하고, 9가 바람직하고, 10이 바람직하고, 11이 바람직하고, 12가 바람직하고, 13이 바람직하고, 14가 바람직하고, 15가 바람직하고, 16이 바람직하고, 17이 바람직하고, 18이 바람직하고, 19가 바람직하고, 20이 바람직하다. 식(I)에서 얻어지는 수치의 상한은, 65가 바람직하며, 60이 바람직하고, 55가 바람직하고, 50이 바람직하고, 45가 바람직하고, 44가 바람직하고, 43이 바람직하고, 42가 바람직하고, 41이 바람직하고, 40이 바람직하고, 39가 바람직하고, 38이 바람직하고, 37이 바람직하고, 36이 바람직하고, 35가 바람직하고, 34가 바람직하고, 33이 바람직하고, 32가 바람직하고, 31이 바람직하고, 30이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 피치를 유기하는 키랄제는 부제(不齊) 탄소 원자를 갖는 화합물이면 어떠한 것이어도 되지만, 1,4-페닐렌기(이 기 중의 수소 원자의 1개 또는 2개는 불소, 메틸기, 메톡시기로 치환되어 있어도 된다)를 1개 또는 2개 이상 갖는 분자 구조인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은 Δε이 음의 네마틱 액정 조성물인 것이 바람직하고, Δε이 음의 키랄네마틱 액정 조성물인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 피치를 유기하는 키랄제로서, TN 모드 또는 STN 모드에 사용되는 키랄제를 전용(轉用)해도 된다.
피치의 온도의존성을 개량 또는 조정하기 위하여, 키랄제를 복수 종 혼합해서 사용해도 된다.
피치를 유기하는 키랄제로서는 부제 원자를 갖는 화합물을 사용해도 되며, 축 부제 화합물을 사용해도 되고, 이들을 혼합해서 사용해도 된다.
부제 원자를 갖는 화합물로서는, 구체적으로는, 일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
(일반식(Ch-I) 중, R100 및 R101은 각각 독립해서, 수소 원자, -CN, -NO₂, 할로겐 원자, -OCN, -SCN, -SF5, 탄소 원자수 1∼30개의 키랄 또는 아키랄인 알킬기, 중합성기, 또는 환 구조를 포함하는 키랄인 기를 나타내고, n11이 0일 때, R100 및 R101의 적어도 하나는, 키랄인 알킬기이고,
Z100 및 Z101는 각각 독립해서, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-N(R105)-, -N(R105)-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,
A100 및 A101는 각각 독립해서,
(a') 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(당해 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다),
(b') 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, 질소 원자로 치환되어 있어도 된다), 또는
(c') 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 인단-2,5-디일, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기(이들 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되고, 이들 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, 질소 원자로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,
A100 또는 A101가 복수 존재하는 경우에는, 그들은 동일해도 되며, 달라도 되고,
n11은 0 또는 1을 나타내고, n11이 0을 나타낼 때, m12은 0을 나타내며, 또한 m11은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5를 나타내고, n11이 1을 나타낼 때, m11과 m12은 각각 독립해서 0, 1, 2, 3, 4 또는 5를 나타내고,
D는, 하기 식(D1)∼(D4)으로 표시되는 2가의 기(식(D1)∼(D4) 중, 흑점을 부여한 부위에 있어서, Z101(혹은, R100) 또는 Z101(혹은, R100)에, 각각 결합한다)를 나타낸다)
일반식(Ch-I) 중, R100 및 R101은 각각 독립해서, 수소 원자, -CN, -NO₂, 할로겐 원자, -OCN, -SCN, -SF5, 탄소 원자수 1∼30개의 키랄 또는 아키랄인 알킬기, 중합성기, 또는 환 구조를 포함하는 키랄인 기를 나타낸다. n11이 0일 때, R100 및 R101의 적어도 하나는, 키랄인 알킬기이다.
일반식(Ch-I) 중의 R100 또는 R101이 탄소 원자수 1∼30개의 키랄 또는 아키랄인 알킬기일 경우, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 인접하고 있지 않은 메틸렌기(-CH₂-)는, 산소 원자 또는 황 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CF₂-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 C≡C-에 의해 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자 또는 시아노기에 의해서 치환되어 있어도 된다. 또한, 당해 알킬기는, 직쇄상의 기여도 되고, 분기쇄상의 기여도 되고, 환 구조를 포함하고 있는 기여도 된다.
키랄인 알킬기로서는, 이하의 일반식(Ra)∼(Rk)으로 표시되는 기가 바람직하다. 일반식(Ra)∼(Rk) 중, 애스터리스크(*)는, 키랄인 탄소 원자를 나타낸다. R100 또는 R101이 이들 기일 경우, 좌단에서, A100(혹은, D, Z101) 또는 A101(혹은, D, Z100)에, 각각 결합한다.
일반식(Ra)∼(Rk) 중, R103 및 R104은, 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼12의 직쇄상 혹은 분지쇄상의 알킬기, 또는 수소 원자를 나타낸다. 단, 일반식(Ra), (Rb), (Rd), (Re), (Rf), (Rg), (Ri), (Rj)에 있어서는, R103이 결합하는 탄소 원자(*를 부여한 위치)가 부제 원자로 되도록, R103은 탄소 원자수 1∼10의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기이다. 당해 알킬기의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 또는 황 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -O-SO₂-, -SO₂-O-, -CH=CH-, -C≡C-, 시클로프로필렌기 또는 -Si(CH₃)₂-로 치환되어 있어도 되고, 또한 알킬기의 1개 또는 그 이상의 수소 원자가, 할로겐 원자(예를 들면, 불소 원자, 염소 원자, 브롬원자) 또는 시아노기로 치환되어 있어도 된다. 또한, 당해 알킬기는, 중합성기를 갖고 있어도 된다. 당해 중합성기로서는, 비닐기, 알릴기, (메타)아크릴로일기 등을 들 수 있다.
일반식(Ra)∼(Rj) 중의 R103로서는, 메틸렌기나 수소 원자가 다른 기 등으로 치환되어 있지 않은(즉, 무치환의) 탄소 원자수 1∼12의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기인 것이 바람직하고, 무치환의 탄소 원자수 1∼8의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 무치환의 탄소 원자수 1∼6의 직쇄상의 알킬기인 것이 더 바람직하다.
일반식(Rd) 또는 (Ri) 중의 R104로서는, 수소 원자 또는 무치환의 탄소 원자수 1∼5의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기인 것이 바람직하고, 무치환의 탄소 원자수 1∼3의 직쇄상의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 수소 원자 또는 메틸기인 것이 더 바람직하다.
일반식(Ra)∼(Rk) 중, n12은 0∼20의 정수이고, 0∼10의 정수가 바람직하고, 0∼5의 정수가 보다 바람직하고, 0이 더 바람직하다.
일반식(Ra)∼(Rk) 중, n13은 0 또는 1이다.
또한, 일반식(Rk) 중, n14은 0∼5의 정수이다.
일반식(Ra)∼(Rk) 중, X101 및 X102는, 각각 독립해서, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 페닐기(당해 페닐기의 1개 또는 2개 이상의 임의의 수소 원자는 할로겐 원자, 메틸기, 메톡시기, 트리플루오로메틸기(-CF₃), 트리플루오로메톡시기(-OCF₃)로 치환되어 있어도 된다), 탄소 원자수 1∼6의 알킬기, 탄소 원자수 1∼6의 알콕시기, 트리플루오로메틸기 또는 트리플루오로메톡시기이다. 단, 일반식(Ra), (Rb), (Rc), (Rf), (Rg), (Rh)에 있어서는, X101가 결합하는 탄소 원자(*를 부여한 위치)가 부제 원자로 되도록, X101와 R103은 서로 다른 기이다. 또한, 일반식(Rc) 및 (Re)에 있어서, X101가 결합하는 탄소 원자(*를 부여한 위치)가 부제 원자로 되도록, X101와 X102는, 서로 다른 기이다.
일반식(Ra), (Rb), (Rc), (Rf), (Rg), (Rh), (Rk) 중의 X101 및 X102로서는, 각각 독립해서, 할로겐 원자, 페닐기(당해 페닐기의 1개 또는 2개 이상의 임의의 수소 원자는 할로겐 원자, 메틸기, 메톡시기, 트리플루오로메틸기, 트리플루오로메톡시기로 치환되어 있어도 된다), 메틸기, 메톡시기, 트리플루오로메틸기, 또는 트리플루오로메톡시기가 바람직하다. 그 중에서도, 일반식(Ra), (Rb), (Rc), (Rf), (Rg), (Rh) 중의 X101 및 X102로서는, 각각 독립해서, 페닐기(당해 페닐기의 1개 또는 2개 이상의 임의의 수소 원자는 할로겐 원자, 메틸기, 메톡시기, 트리플루오로메틸기, 트리플루오로메톡시기로 치환되어 있어도 된다)가 보다 바람직하고, 무치환의 페닐기가 더 바람직하다. 또한, 일반식(Rk) 중의 X101로서는, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 트리플루오로메틸기, 또는 트리플루오로메톡시기가 보다 바람직하고, 할로겐 원자, 메틸기, 트리플루오로메틸기, 또는 트리플루오로메톡시기가 더 바람직하다.
일반식(Re) 및 (Rj) 중, Q는 2가의 탄화수소기이다. 당해 2가의 탄화수소기로서는, 직쇄상이어도 되고, 분기쇄상이어도 되고, 환상 구조를 갖는 기여도 된다. 또한, 당해 2가의 탄화수소기의 탄소 원자수는, 1∼16이 바람직하고, 1∼10이 보다 바람직하고, 1∼6이 더 바람직하다. 당해 2가의 탄화수소기로서는, 1개의 탄소 원자에 있어서, 일반식(Re) 및 (Rj) 중의 2개의 산소 원자와 각각 단결합하는 기가 바람직하다. 이 경우, 일반식(Re) 및 (Rj)에 있어서, 애스터리스크가 부여된 2개의 탄소 원자와, 그들과 각각 결합하는 2개의 산소 원자와, Q 중의 1의 탄소 원자가, 5원환을 형성하고 있다. 구체적으로는, 무치환의, 또는 1 혹은 2개의 수소 원자가 탄화수소기에 의해서 치환된 메틸렌기, 시클로프로필리덴기, 시클로부틸리덴기, 시클로펜틸리덴기, 시클로헥실리덴기 등을 들 수 있고, 메틸렌기, 이소프로필리덴기, 시클로헥실리덴기가 보다 바람직하다.
일반식(Ra)∼(Rk)으로 표시되는 기로서는, 일반식(Ra) 또는 일반식(Rf)으로 표시되는 기가 바람직하다. 일반식(Ra)으로 표시되는 기로서는, 일반식(Ra) 중, n12이 0∼5의 정수이고, X101가 페닐기(당해 페닐기의 1개 또는 2개 이상의 임의의 수소 원자는 할로겐 원자, 메틸기, 메톡시기, 트리플루오로메틸기, 또는 트리플루오로메톡시기로 치환되어 있어도 된다)이고, R103이 무치환의 탄소 원자수 1∼6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기인 기가 바람직하고, n12이 0∼5의 정수이고, X101가 무치환의 페닐기이고, R103이 무치환의 탄소 원자수 1∼6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기인 기가 보다 바람직하다. 일반식(Rf)으로 표시되는 기로서는, 일반식(Rf) 중, n12이 0∼5의 정수이고, n13이 0 또는 1이고, X103가 할로겐 원자, 메틸기, 또는 트리플루오로메틸기이고, R103이 무치환의 탄소 원자수 2∼12의 직쇄상의 알킬기인 기가 바람직하다.
일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물의 R100 또는 R101로서는, 특히, 하기 식(Ra-1)∼(Ra-3) 또는 일반식(Rf-1)∼(Rf-3)으로 표시되는 기가 바람직하다. R100 또는 R101이 이들 기일 경우, 좌단이, A100(혹은, D, Z101) 또는 A101(혹은, D, Z100)에, 각각 결합한다. 또한, 애스터리스크는, 키랄인 탄소 원자를 나타낸다.
일반식(Rf-1)∼(Rf-3) 중, n13은 0 또는 1을 나타낸다. 또한, 일반식(Ra-1)∼(Ra-3), (Rf-1)∼(Rf-3) 중, n은 2∼12의 정수를 나타낸다. 일반식(Ra-1)∼(Ra-3), (Rf-1)∼(Rf-3)에 있어서는, n은 3∼8의 정수가 바람직하고, 4, 5 또는 6이 보다 바람직하다.
일반식(Ch-I) 중의 R100 또는 R101이 중합성기일 경우, 당해 중합성기로서는, 하기의 식(R-1)∼(R-16) 중 어느 하나로 표시되는 구조로 이루어지는 기가 바람직하다. 식(R-1)∼(R-14), (R-16)으로 표시되는 기는 우단이, 식(R-15)으로 표시되는 기는 좌단이, A100(혹은, D, Z101) 또는 A101(혹은, D, Z100)에, 각각 결합한다.
이들 중합성기는, 라디칼 중합, 라디칼 부가 중합, 양이온 중합, 또는 음이온 중합에 의해 경화한다. 특히 중합 방법으로서 자외선 중합을 행하는 경우에는, 식(R-1), 식(R-2), 식(R-4), 식(R-5), 식(R-7), 식(R-11), 식(R-13), 식(R-15) 또는 식(R-16)으로 표시되는 기가 바람직하고, 식(R-1), 식(R-2), 식(R-7), 식(R-11), 식(R-13) 또는 식(R-16)으로 표시되는 기가 보다 바람직하고, 식(R-1), 식(R-2) 또는 식(R-16)으로 표시되는 기가 더 바람직하다.
일반식(Ch-I) 중의 R100 또는 R101이 환 구조를 포함하는 키랄인 기일 경우, 당해 기가 포함하는 환 구조는, 방향족이어도 되고, 지방족이어도 된다. 알킬기가 취할 수 있는 환 구조로서는, 단환 구조, 축합환 구조 또는 스피로환(spirocyclic) 구조를 들 수 있고, 또한, 1개 또는 2개 이상의 헤테로 원자를 포함할 수 있다.
일반식(Ch-I) 중, Z100 및 Z101는 각각 독립해서, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-N(R105)-, -N(R105)-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단결합을 나타낸다. 여기에서, R105은, 탄소 원자수 1∼12의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기를 나타내고, 탄소 원자수 1∼6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1∼3의 직쇄상의 알킬기가 보다 바람직하다. m11이 2 이상의 정수이고, 일분자 중에 Z100가 복수 존재하는 경우에는, 그들은 동일해도 되며, 달라도 된다. 마찬가지로, m12이 2 이상의 정수이고, 일분자 중에 Z101가 복수 존재하는 경우에는, 그들은 동일해도 되며, 달라도 된다. 일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물로서는, Z100 및 Z101는 각각 독립해서, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CF₂-, -CF=CF-, -COO-, -OCO-, -CH₂-CH₂-, -C≡C- 또는 단결합이 바람직하다.
일반식(Ch-I) 중, A100 및 A101는 각각 독립해서, 하기 (a')기, (b')기, 또는 (c')기이다. m11이 2 이상의 정수이고, 일분자 중에 A100가 복수 존재하는 경우에는, 그들은 동일해도 되며, 달라도 된다. 마찬가지로, m12이 2 이상의 정수이고, 일분자 중에 A101가 복수 존재하는 경우에는, 그들은 동일해도 되며, 달라도 된다.
(a') 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(당해 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다).
(b') 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, 질소 원자로 치환되어 있어도 된다).
(c') 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 인단-2,5-디일, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기(이들 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되고, 이들 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, 질소 원자로 치환되어 있어도 된다).
상기 (a')기, (b')기, 및 (c')기는, 모두 무치환이어도 되고, 당해 기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자가, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 불소 원자 또는 염소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다), 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기(당해 알콕시기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 불소 원자 또는 염소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다), 탄소 원자수 1∼7의 알킬카르보닐기(당해 알킬카르보닐기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 불소 원자 또는 염소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다), 또는 탄소 원자수 1∼7의 알콕시카르보닐기(당해 알콕시카르보닐기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 불소 원자 또는 염소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다)에 의해서 치환되어 있어도 된다.
일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물의 A100 및 A101로서는, 상기 (a')기 또는 상기 (b')기가 바람직하고, 무치환의 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 무치환의 1,4-페닐렌기, 1개 혹은 2개 이상의 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 탄소 원자수 1∼4의 알킬기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼4의 알킬카르보닐기, 혹은 탄소 원자수 1∼4의 알콕시카르보닐기에 의해서 치환되어 있는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 또는, 1개 혹은 2개 이상의 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 탄소 원자수 1∼4의 알킬기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼4의 알킬카르보닐기, 혹은 탄소 원자수 1∼4의 알콕시카르보닐기에 의해서 치환되어 있는 1,4-페닐렌기가 보다 바람직하고, 무치환의 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 무치환의 1,4-페닐렌기가 더 바람직하고, 무치환의 1,4-페닐렌기가 보다 더 바람직하다.
일반식(Ch-I) 중, n11은 0 또는 1을 나타낸다.
n11이 0일 때, m12은 0이며, 또한 m11은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이다. n11 및 m12이 0일 때, m11은, 1, 2, 3, 또는 4가 바람직하고, 1, 2 또는 3이 보다 바람직하다.
n11이 1일 때, m11과 m12은 각각 독립해서 0, 1, 2, 3, 4 또는 5, 바람직하게는 1, 2, 3, 또는 4, 보다 바람직하게는 1, 2 또는 3이다. n11이 1일 때, m11과 m12은, 서로 달라도 되지만, 같은 것이 바람직하다.
일반식(Ch-I) 중, D는, 상기 식(D1)∼(D4)으로 표시되는 2가의 기이다. 식(D1)∼(D4) 중, 흑점을 부여한 부위에 있어서, Z101(혹은, R100) 또는 Z101(혹은, R100)에, 각각 결합한다.
상기 (D1) 또는 (D3)으로 표시되는 기 중, 벤젠환의 임의의 1개 또는 2개 이상의 임의의 수소 원자는, 각각 독립해서 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 탄소 원자수 1∼20의 알킬기, 또는 탄소 원자수 1∼20의 알콕시기로 치환되어 있어도 된다. 벤젠환 중의 수소 원자의 치환기로 되는 탄소 원자수 1∼20의 알킬기 또는 알콕시기는, 당해 기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 불소 원자로 치환되어 있어도 되고, 당해 기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CF₂-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 -C≡C-에 의해, 산소 원자 또는 황 원자가 서로 직접 결합하지 않도록 치환되어 있어도 된다.
일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물 중, n11이 0인 화합물로서는, 당해 화합물의 양단의 R100 및 R101을 제외한 나머지의 부분 구조가, 하기 일반식(b1)∼(b13)으로 표시되는 구조인 것이 바람직하다. 일반식(b1)∼(b13)으로 표시되는 구조는, 양단 중 어느 한쪽이 R100과 결합하고, 남는 다른 쪽이 R101과 결합한다. 단, 이들 구조를 갖는 화합물에서는, R100 및 R101의 적어도 한쪽은, 키랄인 알킬기이다.
일반식(b1)∼(b13) 중, Z102는, 일반식(Ch-I) 중의 Z100 및 Z101와 마찬가지이다.
또한, 일반식(b1)∼(b13) 중, A102는, 1,4-페닐렌기(당해 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, 질소 원자로 치환되어 있어도 되고, 당해 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 임의의 수소 원자는, 할로겐 원자, 메틸기, 메톡시기, 트리플루오로메틸기, 또는 트리플루오로메톡시기에 의해서 치환되어 있어도 된다)이다. 1,4-페닐렌기 중의 -CH=나 수소 원자를 치환함에 의해, 당해 화합물을 포함하는 액정 조성물에 대하여, 결정성의 저하 및 유전율이방성의 방향이나 크기를 제어할 수 있다.
신뢰성의 면에서는, A102 중의 환 구조가 피리딘환, 피리미딘환 등의 복소환인 화합물(즉, 1,4-페닐렌기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=가 질소 원자로 치환된 기인 화합물)보다도, 벤젠환인 화합물(즉, 1,4-페닐렌기 중에 존재하는 -CH=가 질소 원자로 치환되어 있지 않은 기인 화합물)의 쪽이 바람직하다. 한편, 유전율이방성을 크게 한다는 면에서는, A102 중의 환 구조가 벤젠환인 화합물보다도, 피리딘환, 피리미딘환 등의 복소환인 화합물의 쪽이 바람직하다. 벤젠환이나 시클로헥산환 등의 탄화수소환을 갖는 화합물은, 당해 화합물이 갖는 분극성이 비교적 작지만, 피리딘환, 피리미딘환 등의 복소환을 갖는 화합물은, 당해 화합물이 갖는 분극성이 비교적 커서, 결정성을 저하시켜 액정성을 안정화하기 때문에 바람직하다.
일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물 중, n11 및 m12이 0인 화합물로서는, 하기 일반식(Ch-I-1)∼(Ch-I-30)이 바람직하다. 일반식(Ch-I-1)∼(Ch-I-30) 중, R100, R101 및 Z100는, 일반식(Ch-I)에 있어서의 R100, R101 및 Z100와 같은 의미를 나타내고, R100 및 R101의 적어도 하나는 키랄인 알킬기를 나타내고, L100∼L105은 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, L100∼L105은 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다.
일반식(Ch-I-1)∼(Ch-I-30)으로 표시되는 화합물로서는, R100 및 R101의 한쪽 또는 양쪽이 일반식(Ra)∼(Rk) 중 어느 하나로 표시되는 기인 화합물이 바람직하고, R100 및 R101의 한쪽 또는 양쪽이, 상기 식(Ra-1)∼(Ra-3) 또는 일반식(Rf-1)∼(Rf-3)으로 표시되는 기인 화합물이 보다 바람직하다. R100 및 R101 중 어느 한쪽만이 일반식(Ra)∼(Rk) 중 어느 하나로 표시되는 기인 화합물로서는, R100 및 R101의 나머지의 한쪽이, 탄소 원자수 1∼30개의 아키랄인 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 인접하고 있지 않은 메틸렌기는, -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CF₂-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 C≡C-에 의해 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자 또는 시아노기에 의해서 치환되어 있어도 된다)인 화합물이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼16의 알킬기, 탄소 원자수 1∼16의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼16의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼16의 알케닐옥시기인 화합물보다 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물로서는, 일반식(Ch-I-1)∼(Ch-I-30) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 적어도 1종류는 포함하고 있는 것이 바람직하고, 일반식(Ch-I-30)으로 표시되는 화합물을 포함하고 있는 것이 보다 바람직하다. 일반식(Ch-I-30)으로 표시되는 화합물로서는, 구체적으로는, 하기 일반식(Ch-I-30-1)∼(Ch-I-30-6)(식 중, n13은 0 또는 1을 나타내고, n은 2∼12의 정수를 나타내고, R102은 탄소 원자수 1∼16의 알킬기, 탄소 원자수 1∼16의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼16의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼16의 알케닐옥시기를 나타낸다)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 일반식(Ch-I-30-1)∼(Ch-I-30-6) 중, R102은 탄소 원자수 1∼6의 알킬기, 탄소 원자수 1∼6의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼6의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼6의 알케닐옥시기가 바람직하다.
n11이 1일 경우, 일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물은, 환 구조 부분에 부제 탄소를 갖는 구조로 된다. 이 경우, 일반식(Ch-I)으로 표시되는 화합물로서는, D가 상기 식(D2) 또는 (D4)인 화합물이 바람직하고, D가 식(D4)인 화합물이 보다 바람직하다. D가 식(D2)인 화합물로서는, 하기 일반식(K2-1)∼(K2-8)으로 표시되는 화합물이 바람직하고, D가 식(D4)인 화합물로서는, 하기 일반식(K3-1)∼(K3-6)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
일반식(K2-1)∼(K2-8), (K3-1)∼(K3-6) 중, RK은 각각 독립해서, 일반식(Ch-I)에 있어서의 R100 및 R101과 같은 의미를 나타낸다. 본 발명의 액정 조성물에 사용되는 HTP(-) 키랄 화합물로서는, 일반식(K2-1)∼(K2-8) 또는 (K3-1)∼(K3-6)으로 표시되는 화합물 중에서도, RK이 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼30개의 키랄 또는 아키랄인 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 인접하고 있지 않은 메틸렌기는, -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CF₂-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 C≡C-에 의해 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자 또는 시아노기에 의해서 치환되어 있어도 된다)인 화합물이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼16의 알킬기, 탄소 원자수 1∼16의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼16의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼16의 알케닐옥시기인 화합물이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼10의 알킬기, 탄소 원자수 3∼9의 알콕시기, 탄소 원자수 3∼10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 3∼9의 알케닐옥시기인 화합물이 더 바람직하다.
더 상술하면, 예를 들면, 식(c01)
으로 표시되는 화합물이 바람직하다. 또한, 식(c02)
으로 표시되는 키랄제가 더 바람직하다.
축 부제 화합물로서는, 구체적으로는, 일반식(IV-1), (IV-2), (IV-3) 또는 (IV-4)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
일반식(IV-1) 및 (IV-2) 중, R71 및 R72은, 각각 독립해서, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 이소시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 또는 탄소 원자수 1∼20의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 임의의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 및 황 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, 또는 -C≡C-로 치환되어 있어도 된다. 또한, 당해 알킬기 중의 임의의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자로 치환되어 있어도 된다. 일반식(IV-1) 또는 (IV-2)으로 표시되는 화합물로서는, R71 및 R72은, 각각 독립해서, 무치환의, 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1∼20의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼20의 무치환의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 1∼6의 무치환의 알킬기인 것이 더 바람직하다.
일반식(IV-1) 및 (IV-2) 중, A71 및 A72는, 각각 독립해서, 방향족성 혹은 비방향족성의 3, 6 내지 8원환, 또는, 탄소 원자수 9 이상의 축합환을 나타낸다. 이들 환 구조 중의 임의의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 또는 탄소 원자수 1∼3의 할로알킬기로 치환되어 있어도 된다. 또한, 당해 환 구조 중의 임의의 1개 또는 서로 인접하고 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는, -O-, -S-, 또는 -NH-로 치환되어 있어도 되고, 당해 환 구조 중의 임의의 1개 또는 서로 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, -N=으로 치환되어 있어도 된다. m71이 2 이상이고, 일분자 중에 A71가 복수 존재할 경우, 그들은 서로 같아도 되며, 달라도 된다. 마찬가지로, m72이 2 이상이고, 일분자 중에 A72가 복수 존재할 경우, 그들은 서로 같아도 되며, 달라도 된다.
일반식(IV-1) 또는 (IV-2)으로 표시되는 화합물로서는, A71 및 A72는, 각각 독립해서, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기가 바람직하다. 이들 기 중의 1개 혹은 2개 이상의 수소 원자가, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 또는 탄소 원자수 1∼3의 할로알킬기로 치환된 기도 바람직하다. 그 중에서도, 1개 혹은 2개 이상의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 보다 바람직하고, 무치환의 1,4-페닐렌기 또는 무치환의 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 더 바람직하다.
일반식(IV-1) 및 (IV-2) 중, Z71 및 Z72는, 각각 독립해서, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기를 나타낸다. 당해 알킬렌기 중의 임의의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 및 황 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CSO-, -OCS-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -N(O)=N-, -N=N(O)-, -CH=CH-, -CF=CF-, 또는 -C≡C-로 치환되어 있어도 된다. 또한, 당해 알킬렌기 중의 임의의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자로 치환되어 있어도 된다. m71이 2 이상이고, 일분자 중에 Z71이 복수 존재할 경우, 그들은 서로 같아도 되며, 달라도 된다. 마찬가지로, m72이 2 이상이고, 일분자 중에 Z72가 복수 존재할 경우, 그들은 서로 같아도 되며, 달라도 된다.
일반식(IV-1) 또는 (IV-2)으로 표시되는 화합물로서는, Z71 및 Z72는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼4의 무치환의 알킬렌기, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, 또는 -C≡C-가 바람직하고, 단결합, -CH₂-, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, 또는 -C≡C-가 보다 바람직하고, 단결합, -COO-, 또는 -OCO-가 더 바람직하다.
일반식(IV-1) 및 (IV-2) 중, X71 및 X72는, 각각 독립해서, 단결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, 또는 -CH₂CH₂-를 나타낸다. 일반식(IV-1) 또는 (IV-2)으로 표시되는 화합물로서는, X71 및 X72는, 각각 독립해서, 단결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, 또는 -CH₂CH₂-가 바람직하고, 단결합, -COO-, 또는 -OCO-가 보다 바람직하다.
일반식(IV-2) 중, R73은, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 -X71-(A71-Z71)m71-R71을 나타낸다.
일반식(IV-1) 및 (IV-2) 중, m71 및 m72은, 각각 독립해서, 1∼4의 정수를 나타낸다. 단, 일반식(IV-2)에 있어서, R73이 -X71-(A71-Z71)m71-R71인 경우에는, 2개의 m71 중, 어느 한쪽은 0이어도 된다. 일반식(IV-1) 또는 (IV-2)으로 표시되는 화합물로서는, m71 및 m72은, 각각 독립해서, 2 또는 3이 바람직하고, 2가 보다 바람직하다.
또, 키랄제는 우권(右卷)이어도 되며 좌권이어도 되고, 액정 표시 소자의 구성에 의해서 적의(適宜) 구별하면 된다.
일반식(np01) 및 일반식(np02)에 있어서, R01, R02, R03, R04은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼5의 알킬기가 바람직하며, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기가 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐옥시기가 바람직하지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐옥시기가 더 바람직하다.
일반식(np01) 및 일반식(np02)에 있어서, n01, n02은 각각 독립해서 0 또는 1을 나타내지만, γ1를 보다 작게 해서, 빠른 응답 속도를 얻고 싶은 경우에는 n01은 0이 바람직하다.
일반식(np01)으로 표시되는 화합물로서, n01이 0을 나타내는 경우는, 일반식(II-11) 또는 일반식(II-12)
으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 액정 표시 소자의 응답 속도를 중시하는 경우에는 호적하다.
식 중, RV 및 RV1은, 각각 독립해서 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기를 나타내지만, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 3의 알케닐기인 것이 바람직하다. 또, 이들 알킬기 또는 알케닐기 중의 1개 또는 인접하지 않는 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자로 치환되어 있어도 된다.
일반식(II-11) 및/또는 일반식(II-12)으로 표시되는 화합물은, 예를 들면, 일반식(II-101) 내지 (II-110)인 것이 바람직하고, 일반식(II-103) 또는 일반식(II-108)이 특히 바람직하다.
더 상술하면, 빠른 응답 속도를 얻기 위해서는, 일반식(II-11) 및 일반식(II-12)으로 표시되는 화합물의 함유량은 10 내지 80질량%가 바람직하지만, 저온에 있어서의 석출의 억제를 중시하는 경우에는 그 함유량은 5 내지 40질량%가 바람직하다. 또한, 높은 전압 유지율(VHR)을 중시하는 경우에는, 일반식(II-11) 및 일반식(II-12)으로 표시되는 화합물을 1 내지 30질량% 함유하는 것이 바람직하고, 1 내지 20질량% 함유하는 것이 바람직하고, 1 내지 10질량% 함유하는 것이 바람직하다. 더 높은 전압 유지율(VHR)을 얻는 경우에는, 일반식(II-108)으로 표시되는 화합물을 1 내지 15질량% 함유하는 것이 바람직하다.
일반식(np01)으로 표시되는 화합물로서, n01이 0을 나타내는 경우의 또 하나의 바람직한 형태는, R01은 탄소 원자수 1∼10의 알킬기이고, R02은 탄소 원자수 1∼10의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼10의 알콕시기이다. 이 경우, R01은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기가 바람직하고, R01은 탄소 원자수 2∼5의 알킬기가 더 바람직하고, R02은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기가 바람직하고, R02은 탄소 원자수 2∼5의 알킬기가 바람직하고, 높은 VHR과 빠른 응답 속도를 양립시킬 경우에 적절하다.
일반식(np01)으로 표시되는 화합물로서, n01이 1을 나타내는 경우는, 식(L-4.1) 내지 식(L-4.10)
으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 식(L-4.4)이 더 바람직하다. 빠른 응답 속도를 중시하는 경우에는, 식(L-4.4)이 바람직하다.
일반식(np02)으로 표시되는 화합물로서, n02이 0을 나타내는 경우는, 식(L-3.1) 내지 식(L-3.7)
의 화합물군에서 선택되는 화합물이 바람직하고, 식(L-3.1), 식(L-3.2), 식(L-3.4) 또는 식(L-3.6)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하고, 빠른 응답 속도와 높은 VHR을 중시하는 경우에는, 식(L-3.1) 또는 식(L-3.2)이 특히 바람직하다. 큰 탄성 상수를 중시하는 경우에는, 식(L-3.4)이 바람직하다.
일반식(np02)으로 표시되는 화합물로서, n02이 1을 나타내는 경우는, 식(L-5.1) 내지 식(L-5.7)
으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 식(L-5.1) 또는 식(L-5.2)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 또한, 일반식(III-1) 및/또는 일반식(III-2)
으로 표시되는 화합물을 함유할 수 있다.
식 중, R31 내지 R34은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐옥시기를 나타내고, R31 내지 R34 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되고, 또한, R31 내지 R34 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되지만, R31 및 R33은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 3의 알케닐기가 더 바람직하고, R32 및 R34은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기가 더 바람직하다.
환 A32, 환 B31 및 환 B32는, 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기가 바람직하다.
Z31 및 Z32는, 각각 독립적으로, -OCH₂-, -CH₂O-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂- 또는 단결합을 나타내지만, -CH₂O-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂- 또는 단결합이 바람직하고, -CH₂O-, -CH₂CH₂- 또는 단결합이 더 바람직하고, -CH₂O- 또는 단결합이 특히 바람직하다.
일반식(III-1)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 이하에 나타내는 일반식(III-A1) 내지 일반식(III-A4)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하며, 일반식(III-A1)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-A3)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-A4)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-A1)으로 표시되는 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(III-A3)으로 표시되는 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(III-A1)으로 표시되는 화합물인 것이 특히 바람직하다.
식 중, R31 및 R32은, 상술과 같은 의미를 나타낸다.
일반식(III-2)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 이하에 나타내는 일반식(III-B1) 내지 일반식(III-B6)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하며, 일반식(III-B1)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-B3)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-B4)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-B5)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-B6)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(III-B1)의 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(III-B3)의 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(III-B5)의 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(III-B6)의 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(III-B1)으로 표시되는 화합물인 것이 특히 바람직하고, 일반식(III-B5)으로 표시되는 화합물인 것이 특히 바람직하다.
식 중, R33 및 R34은, 상술과 같은 의미를 나타낸다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(III-A1) 및 일반식(III-B1)의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하고, 일반식(III-A1) 및 일반식(III-B1) 및 일반식(III-B4)의 조합으로 이루어지는 것이 더 바람직하고, 일반식(III-A1) 및 일반식(III-B1) 및 일반식(III-B5)의 조합으로 이루어지는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(III-A3) 및 일반식(III-B5)의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하고, 일반식(III-A3) 및 일반식(III-B4) 및 일반식(III-B5)의 조합으로 이루어지는 것이 더 바람직하고, 일반식(III-A3) 및 일반식(III-B5) 및 일반식(III-B1)의 조합으로 이루어지는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(III-A4) 및 일반식(III-B1)의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하며, 일반식(III-A4) 및 일반식(III-A1) 및 일반식(III-B1)의 조합으로 이루어지는 것이 더 바람직하고, 일반식(III-A4) 및 일반식(III-B5)의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하고, 일반식(III-A4) 및 일반식(III-B5) 및 일반식(III-B4)의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하고, 일반식(III-A4) 및 일반식(III-B1)의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하고, 일반식(III-A4) 및 일반식(III-B1) 및 일반식(III-B5)의 조합으로 이루어지는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(III-2)의 화합물로서, 일반식(III-B7)
(식 중, R33 및 R34은, 상술과 같은 의미를 나타낸다)의 화합물군에서 선택되는 화합물을 반드시 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(III-1) 및/또는 일반식(III-2)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하지만, 2종 내지 10종 함유하는 것이 바람직하다. 그 함유량은 10 내지 90질량%이지만, 그 하한은 10질량%가 바람직하며, 15질량%가 바람직하고, 20질량%가 바람직하고, 25질량%가 바람직하고, 30질량%가 바람직하고, 35질량%가 바람직하고, 40질량%가 바람직하고, 45질량%가 바람직하고, 그 상한은 80질량%가 바람직하며, 75질량%가 바람직하고, 70질량%가 바람직하고, 65질량%가 바람직하고, 60질량%가 바람직하고, 55질량%가 바람직하고, 50질량%가 바람직하고, 45질량%가 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 그 밖의 성분으로서, 일반식(IV-A) 내지 일반식(IV-J)
으로 표시되는 화합물에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 것이 바람직하다. 단, 일반식(np01) 또는 일반식(np02)과 같은 화합물을 제외한다.
식 중, R41 및 R42은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기인 것이 바람직하다.
X41는 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기, 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내지만, 메틸기, 불소 원자 또는 수소 원자인 것이 바람직하고, 불소 원자 또는 수소 원자인 것이 더 바람직하다.
또, 일반식(IV-F), 일반식(IV-G), 일반식(IV-H) 및 일반식(IV-I)의 R41 및 R42은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기여도 된다.
일반식(IV-A) 내지 일반식(IV-J) 중, 일반식(IV-A), 일반식(IV-D), 일반식(IV-F), 일반식(IV-G), 일반식(IV-H) 및 일반식(IV-I)에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 일반식(IV-A), 일반식(IV-F), 일반식(IV-G), 일반식(IV-H) 및 일반식(IV-I)에서 선택되는 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(IV-F), 일반식(IV-H) 및 일반식(IV-I)에서 선택되는 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(III-F) 및 일반식(III-H)에서 선택되는 화합물인 것이 특히 바람직하다.
일반식(IV-A) 내지 일반식(IV-J)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물의 함유량은, 1질량% 내지 60질량%이지만, 5질량% 내지 50질량%가 바람직하고, 5질량% 내지 40질량%가 바람직하고, 10질량% 내지 40질량%가 바람직하고, 10질량% 내지 30질량%가 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 또한, 일반식(V)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유할 수 있다.
식 중, R61 및 R62은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기가 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(N-001)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유해도 된다.
식 중, RN1 및 RN2은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기가 바람직하다.
식 중, L1 및 L2은 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, CH₃ 또는 CF₃를 나타내지만, L1 및 L2의 적어도 한쪽은 불소 원자인 것이 바람직하고, 양쪽이 불소 원자인 것도 바람직하다.
일반식(IV-I), 일반식(V) 또는 일반식(N-001)으로 표시되는 화합물은, Δn이 큰 액정 조성물을 얻는데 호적하고, 또한, 중합성 화합물의 반응 속도를 가속시키는 효과가 기대되기 때문에, 매우 유용하다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(VIII-a), 일반식(VIII-c) 또는 일반식(VIII-d)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유할 수도 있다.
식 중, R51 및 R52은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기를 나타내고, X51 및 X52는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, X51 및 X52의 적어도 하나는 불소 원자이다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(V-9.1) 내지 일반식(V-9.3)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유해도 된다.
본 발명의 액정 조성물은, 중합성 화합물을 함유하지만, 일반식(I-1)
으로 표시되는 중합성 화합물을 함유해도 된다.
식 중, n11 및 n12은, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내지만, n11+n12은 1 내지 6의 정수이고, R11 또는 Z가 복수 존재하는 경우에는, 동일해도 되며 달라도 된다. 또, n11+n12은 1 내지 5의 정수인 것이 바람직하고, 1 내지 4의 정수인 것이 바람직하고, 1 내지 3의 정수인 것이 바람직하고, 2 내지 3의 정수인 것이 더 바람직하다.
식 중, Z는 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 12의 알콕시기 또는 R12을 나타내지만, R12을 나타내는 것이 바람직하다.
식 중, R11은 P11-S11-를 나타내고, R12은 P12-S12-를 나타내고, P11 및 P12는, 각각 독립적으로, 식(R-1) 내지 식(R-15)
중 어느 하나를 나타내지만, 식(R-1) 또는 식(R-2)인 것이 바람직하고, 중합성 화합물의 분자 구조 중에 식(R-2)을 반드시 포함하는 것이 특히 바람직하다.
식 중, S11 및 S12는, 각각 독립적으로 단결합 또는 탄소 원자수 1 내지 15의 알킬렌기를 나타내고, 당해 알킬렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -OCO- 또는 -COO-로 치환되어도 되지만, 단결합 또는 탄소 원자수 1 내지 6의 알킬렌기가 바람직하고, 단결합인 것이 더 바람직하다. 액정 조성물과의 용해성을 중시하는 경우는, 탄소 원자수 1 내지 6의 알킬렌기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬렌기인 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 2의 알킬렌기인 것이 더 바람직하고, 당해 알킬렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -OCO- 또는 -COO-로 치환되어도 된다. 또한, 존재하는 S11 및 S12 중, 적어도 하나는 단결합이지만, 존재하는 S11 및 S12의 모두가 단결합인 것이 바람직하다.
식 중, M11 및 M12은, 각각 독립적으로 1,4-페닐렌기, 벤젠-1,2,4-트리일기, 벤젠-1,2,4,6-테트라일기, 1,4-시클로헥실렌기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 인단-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기, 페난트렌-2,7-디일기를 나타내지만, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 나프탈렌-2,6-디일기, 페난트렌-2,7-디일기가 바람직하고, 1,4-페닐렌기, 나프탈렌-2,6-디일기, 페난트렌-2,7-디일기가 더 바람직하다. 또, M11 및 M12 중, 적어도 하나는 탄소 원자수 1 내지 12의 알콕시기로 치환되어 있다. 당해 알콕시기는 탄소 원자수 1 내지 6의 알콕시기인 것이 바람직하며, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 4의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 2의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1의 알콕시기인 것이 특히 바람직하다.
L11은, 단결합, -O-, -S-, -CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CO-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -OCOOCH₂-, -CH₂OCOO-, -OCH₂CH₂O-, -CO-NRa-, -NRa-CO-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CH=CRa-COO-, -CH=CRa-OCO-, -COO-CRa=CH-, -OCO-CRa=CH-, -COO-CRa=CH-COO-, -COO-CRa=CH-OCO-, -OCO-CRa=CH-COO-, -OCO-CRa=CH-OCO-, -(CH₂)z-C(=O)-O-, -(CH₂)z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)z-, -(C=O)-O-(CH₂)z-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂- 또는 -C≡C-(식 중, Ra은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼4의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 1∼4의 정수를 나타낸다)를 나타내지만, 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -CH=CRa-COO-, -CH=CRa-OCO-, -COO-CRa=CH-, -OCO-CRa=CH-, -(CH₂)z-COO-, -(CH₂)z-OCO-, -OCO-(CH₂)z-, -COO-(CH₂)z-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -C≡C-(식 중, Ra은 각각 독립해서 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼3의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 1∼4의 정수를 나타낸다)가 바람직하고, 단결합, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -(CH₂)₂-COO-, -(CH₂)₂-OCO-, -OCO-(CH₂)₂-, -COO-(CH₂)₂- 또는 -C≡C-가 바람직하고, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -(CH₂)₂-COO- 또는 -OCO-(CH₂)₂-가 더 바람직하다.
m11은 0 내지 4의 정수를 나타내고, L11 및 M12이 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되며 달라도 된다. 또, m11은 1 내지 3의 정수인 것이 바람직하고, 중합 속도를 중시하는 경우에는 m11은 2 내지 4의 정수인 것이 바람직하고, 액정 조성물과의 상용성을 중시하는 경우에는 m11은 0 내지 2의 정수인 것이 바람직하다. 따라서, 중합 속도와 상용성을 양립하기 위해서는, m11은 2인 것이 특히 바람직하다.
일반식(I-1)으로 표시되는 중합성 화합물로서, 구체적으로는, 이하의 일반식(I-11-01) 내지 (I-11-10), 일반식(I-12-01) 내지 (I-12-06), 일반식(I-13-01) 내지 (I-13-06), 일반식(I-21-01) 내지 (I-21-17), 일반식(I-T01) 내지 (I-T10), 일반식(I-A01) 내지 (I-A09)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
식 중, RM1, RM2 및 RM3은, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기 또는 식(R-1) 내지 식(R-15) 중 어느 하나를 나타내지만, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기 또는 식(R-1) 내지 식(R-5) 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기 또는 식(R-1) 내지 식(R-2) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
RM1, RM2 및 RM3 중의 적어도 하나가 식(R-1) 내지 식(R-15) 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 적어도 둘이 식(R-1) 내지 식(R-15) 중 어느 하나인 것이 더 바람직하고, 적어도 셋이 식(R-1) 내지 식(R-15) 중 어느 하나인 것이 더 바람직하다.
즉, 일반식(I-1)으로 표시되는 중합성 화합물은, 상술의 구조에서 나타나는 바와 같이, 하나 이상의 환을 갖는 메소겐 구조로서, 그 내의 1개소에 알콕시기를 갖고, 또한, 중합성기를 하나 이상 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 더 상술하면, 상술의 특징에 더하여, 메소겐 구조 중의 1개소에 불소기를 가져도 된다.
일반식(I-1)으로 표시되는 중합성 화합물로서, 일반식(I-21) 또는 (I-22)으로 표시되는 화합물도 적당하다.
식 중, R101 내지 R106은, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 12의 알콕시기 또는 식(R-1) 내지 식(R-15) 중 어느 하나를 나타내지만, 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기 또는 식(R-1) 내지 식(R-5) 중 어느 하나를 나타내는 것이 바람직하고, 수소 원자, 식(R-1) 또는 식(R-2)인 것이 더 바람직하다.
더 상술하면, R101 내지 R106 중의 둘, 셋 또는 넷은 각각 독립적으로 식(R-1) 또는 식(R-2)인 것이 바람직하고, R101 내지 R106 중의 셋 또는 넷은 각각 독립적으로 식(R-1) 또는 식(R-2)인 것이 바람직하고, R101 내지 R106 중의 셋은 각각 독립적으로 식(R-1) 또는 식(R-2)인 것이 바람직하다.
A11 및 B11는, 각각 독립적으로 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 기는 무치환이거나 또는 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 할로겐으로 치환되어 있어도 되지만, 무치환, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기 치환 또는 불소기 치환의 1,4-페닐렌기 또는 나프탈렌-2,6-디일기인 것이 바람직하고, 무치환 또는 불소기 치환의 1,4-페닐렌기인 것이 더 바람직하다. 단, R101 내지 R106 중, 모두 알콕시기가 아닌 경우는, A11 및 B11의 적어도 하나는 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기로 치환되어 있다. 또한, A11 및 B11가 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기로 되어 있지 않은 경우는, R101 내지 R106 중, 적어도 하나는 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기를 나타낸다. 단, 당해 알콕시기는 탄소 원자수 1 내지 4의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 2의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1의 알콕시기인 것이 특히 바람직하다. 즉, 일반식(I-21) 또는 (I-22)으로 표시되는 화합물은 적어도 하나의 알콕시기를 갖는 것을 특징으로 한다.
L13은, 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -CH=CRa-COO-, -CH=CRa-OCO-, -COO-CRa=CH-, -OCO-CRa=CH-, -(CH₂)z-COO-, -(CH₂)z-OCO-, -OCO-(CH₂)z-, -COO-(CH₂)z-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -C≡C-(식 중, Ra은 각각 독립해서 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼3의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 1∼4의 정수를 나타낸다)를 나타내지만, 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -(CH₂)₂-COO-, -(CH₂)₂-OCO-, -OCO-(CH₂)₂-, -COO-(CH₂)₂-, -CH=CH-, 또는 -C≡C-인 것이 바람직하고, 단결합, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -(CH₂)₂-COO- 또는 -OCO-(CH₂)₂-인 것이 더 바람직하다.
일반식(I-21)으로 표시되는 중합성 화합물로서, 일반식(I-B01) 내지 (I-B15)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
식 중, RM1, RM2 및 RM3은, 상술한 바와 같다.
본 발명의 액정 조성물은, 일반식(I-31) 및 일반식(I―32)
으로 표시되는 중합성 화합물을 함유해도 된다. 단, 일반식(I-1)으로 표시되는 화합물을 제외한다.
식 중, R107은, P107-S107-를 나타내고, R110은, P110-S110-를 나타내고, P107 및 P110는, 각각 독립적으로 식(R-1) 내지 식(R-15) 중 어느 하나를 나타내고, S107 및 S110는, 각각 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1∼15의 알킬렌기를 나타내고, 당해 알킬렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -OCO- 또는 -COO-로 치환되어도 되지만, 단결합 또는 탄소수 1∼6의 알킬렌기(당해 알킬렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-로 치환되어도 된다)인 것이 바람직하고, 단결합인 것이 특히 바람직하다.
식 중, R108, R109, R111 및 R112은, 각각 독립적으로 식(R-1) 내지 식(R-15), 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기, 불소 원자 또는 수소 원자 중 어느 하나를 나타내고, A12는, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 인단-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내지만, 기는 무치환이거나 또는 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 되고, L14은 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -CH=CRa-COO-, -CH=CRa-OCO-, -COO-CRa=CH-, -OCO-CRa=CH-, -(CH₂)z-COO-, -(CH₂)z-OCO-, -OCO-(CH₂)z-, -COO-(CH₂)z-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -C≡C-(식 중, Ra은 각각 독립해서 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 1 내지 4의 정수를 나타낸다)를 나타낸다.
식 중, X15, X16, X17 및 X18는, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기 또는 불소 원자를 나타낸다.
일반식(I-32)으로 표시되는 화합물로서, 예를 들면, 식(XX-1) 내지 일반식(XX-10)으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 식(XX-1) 내지 식(XX-4)이 더 바람직하다.
식(XX-1) 내지 일반식(XX-10) 중, Spxx는 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)s-(식 중, s는 2 내지 7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 환에 결합하는 것으로 한다)를 나타낸다.
식(XX-1) 내지 일반식(XX-10) 중, 1,4-페닐렌기 중의 수소 원자는, 또한, -F, -Cl, -CF₃, -CH₃, 식(R-1) 내지 식(R-15) 중 어느 하나에 의해서 치환되어 있어도 된다.
또한, 일반식(I-31)으로 표시되는 화합물로서, 예를 들면, 식(M31) 내지 식(M48)과 같은 중합성 화합물이 바람직하다.
또한, 식(M301) 내지 식(M316)과 같은 중합성 화합물도 바람직하다.
식(M301) 내지 식(M316) 중의 1,4-페닐렌기 및 나프탈렌기 중의 수소 원자는, 또한, -F, -Cl, -CF₃, -CH₃에 의해서 치환되어 있어도 된다.
또한, 식(Ia-1)∼식(Ia-31)과 같은 중합성 화합물을 사용해도 된다.
본 발명의 액정 조성물은, 식(XX-2), 식(XX-4), 식(M31), 식(M-302) 또는 (Ia―31)으로 표시되는 중합성 화합물 또는 이들의 유사의 분자 구조의 중합성 화합물을 사용하는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 중합성 화합물을 0.01 내지 5질량% 함유하지만, 함유량의 하한은 0.02질량%가 바람직하며, 0.03질량%가 바람직하고, 0.04질량%가 바람직하고, 0.05질량%가 바람직하고, 0.06질량%가 바람직하고, 0.07질량%가 바람직하고, 0.08질량%가 바람직하고, 0.09질량%가 바람직하고, 0.1질량%가 바람직하고, 0.15질량%가 바람직하고, 0.2질량%가 바람직하고, 0.25질량%가 바람직하고, 0.3질량%가 바람직하고, 0.35질량%가 바람직하고, 0.4질량%가 바람직하고, 0.5질량%가 바람직하고, 0.55질량%가 바람직하고, 함유량의 상한은 4.5질량%가 바람직하며, 4질량%가 바람직하고, 3.5질량%가 바람직하고, 3질량%가 바람직하고, 2.5질량%가 바람직하고, 2질량%가 바람직하고, 1.5질량%가 바람직하고, 1질량%가 바람직하고, 0.95질량%가 바람직하고, 0.9질량%가 바람직하고, 0.85질량%가 바람직하고, 0.8질량%가 바람직하고, 0.75질량%가 바람직하고, 0.7질량%가 바람직하고, 0.65질량%가 바람직하고, 0.6질량%가 바람직하고, 0.55질량%가 바람직하다. 더 상술하면, 충분한 프리틸트각 또는 적은 잔류 모노머 또는 높은 전압 유지율(VHR)을 얻기 위해서는, 그 함유량은 0.2 내지 0.6질량%가 바람직하지만, 저온에 있어서의 석출의 억제를 중시하는 경우에는, 그 함유량은 0.1 내지 0.4질량%가 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 상술의 화합물 이외에, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정, 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제 또는 적외선 흡수제 등을 함유해도 된다.
본 발명의 액정 조성물에 사용하는 산화방지제로서, 일반식(H-1) 내지 일반식(H-4)으로 표시되는 힌더드페놀을 들 수 있다.
일반식(H-1) 내지 일반식(H-4) 중, RH1은 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐옥시기를 나타내지만, 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 비인접의 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되고, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. 더 구체적으로는, 탄소 원자수 2 내지 7의 알킬기, 탄소 원자수 2 내지 7의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 7의 알케닐옥시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 3 내지 7의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 7의 알케닐기인 것이 더 바람직하다.
일반식(H-4) 중, MH4은 탄소 원자수 1 내지 15의 알킬렌기(당해 알킬렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-로 치환되어 있어도 된다), -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -C≡C-, 단결합, 1,4-페닐렌기(1,4-페닐렌기 중의 임의의 수소 원자는 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내지만, 탄소 원자수 1 내지 14의 알킬렌기인 것이 바람직하고, 휘발성을 고려하면 탄소 원자수는 큰 수치가 바람직하지만, 점도를 고려하면 탄소 원자수는 너무 크지 않은 편이 바람직하므로, 탄소 원자수 2 내지 12가 더 바람직하며, 탄소 원자수 3 내지 10이 더 바람직하고, 탄소 원자수 4 내지 10이 더 바람직하고, 탄소 원자수 5 내지 10이 더 바람직하고, 탄소 원자수 6 내지 10이 더 바람직하다.
일반식(H-1) 내지 일반식(H-4) 중, 1,4-페닐렌기 중의 1개 또는 비인접의 2개 이상의 -CH=는 -N=에 의해서 치환되어 있어도 된다. 또한, 1,4-페닐렌기 중의 수소 원자는 각각 독립적으로, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 된다.
일반식(H-1) 내지 일반식(H-4) 중, 1,4-시클로헥실렌기 중의 1개 또는 비인접의 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 또는 -S-에 의해서 치환되어 있어도 된다. 또한, 1,4-시클로헥실렌기 중의 수소 원자는 각각 독립적으로, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 된다.
더 구체적으로는, 예를 들면, 식(H-11) 내지 식(H-15)을 들 수 있다.
본 발명의 액정 조성물이 산화방지제를 함유할 경우, 그 함유량은 10질량ppm 이상이 바람직하고, 20질량ppm 이상이 바람직하고, 50질량ppm 이상이 바람직하다. 산화방지제를 함유하는 경우의 상한은 10000질량ppm이지만, 1000질량ppm이 바람직하고, 500질량ppm이 바람직하고, 200질량ppm이 바람직하고, 100질량ppm이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 사용하는 광안정제를 함유할 경우, 일반적으로 입수할 수 있는 Tinuvin770이나 LA-57과 같은 HALS를 사용하는 것이 바람직하다. 그 함유량은 100ppm 내지 2000ppm의 범위에서 조정하는 것이 바람직하고, 200ppm 내지 1200ppm의 범위인 것이 더 바람직하고, 500ppm 내지 1200ppm의 범위인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 25℃에 있어서의 유전율이방성(Δε)이 -2.0 내지 -8.0이지만, 그 하한은 -7.0이 바람직하며, -6.5가 바람직하고, -6.0이 바람직하고, -5.5가 바람직하고, -5.0이 바람직하고, -4.5가 바람직하고, -4.0이 바람직하고, -3.9가 바람직하고, -3.8이 바람직하고, -3.7이 바람직하고, 그 상한은 -2.5가 바람직하며, -2.6이 바람직하고, -2.7이 바람직하고, -2.8이 바람직하고, -2.9가 바람직하고, -3.0이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 25℃에 있어서의 굴절률이방성(Δn)이 0.08 내지 0.20이지만, 그 하한은 0.09가 바람직하며, 0.10이 바람직하고, 0.11이 바람직하고, 0.12가 바람직하고, 0.13이 바람직하고, 그 상한은 0.19가 바람직하며, 0.18이 바람직하고, 0.17이 바람직하고, 0.16이 바람직하고, 0.15가 바람직하다. 더 상술하면, 얇은 셀갭에 대응하는 경우는 0.10 내지 0.20인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀갭에 대응하는 경우는 0.08 내지 0.12인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 25℃에 있어서의 회전 점성(γ1)이 50 내지 200mPa·s이지만, 그 하한은 55mPa·s가 바람직하며, 60mPa·s가 바람직하고, 62mPa·s가 바람직하고, 64mPa·s가 바람직하고, 66mPa·s가 바람직하고, 68mPa·s가 바람직하고, 70mPa·s가 바람직하고, 그 상한은 190mPa·s가 바람직하며, 180mPa·s가 바람직하고, 170mPa·s가 바람직하고, 160mPa·s가 바람직하고, 150mPa·s가 바람직하다.
피치는, 액정 표시 소자의 셀두께에 따라서 적절하게 설정하면 되지만, 너무 짧거나 너무 길어도 불량이 발생한다. 본 발명의 액정 조성물은, 25℃에 있어서의 피치(㎛)의 하한은 5㎛이지만, 6㎛가 바람직하며, 7㎛가 바람직하고, 8㎛가 바람직하고, 9㎛가 바람직하고, 10㎛가 바람직하고, 11㎛가 바람직하고, 12㎛가 바람직하고, 13㎛가 바람직하고, 14㎛가 바람직하고, 15㎛가 바람직하고, 20㎛가 바람직하고, 피치의 상한은 140㎛이지만, 130㎛가 바람직하며, 120㎛가 바람직하고, 110㎛가 바람직하고, 100㎛가 바람직하고, 90㎛가 바람직하고, 80㎛가 바람직하고, 70㎛가 바람직하고, 60㎛가 바람직하다. 바람직한 범위는 상술한 바와 같지만, 셀두께(셀갭), 투명 전극의 구조 및 배향막의 종류 등의 영향에 의해, 어느 정도의 범위에 있어서 적의 조정할 필요가 있다.
본 발명의 액정 조성물은, 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 60℃ 내지 120℃이지만, 그 하한은 65℃가 바람직하며, 70℃가 바람직하고, 71℃가 바람직하고, 72℃가 바람직하고, 73℃가 바람직하고, 74℃가 바람직하고, 75℃가 바람직하고, 그 상한은 110℃가 바람직하며, 105℃가 바람직하고, 100℃가 바람직하고, 95℃가 바람직하고, 90℃가 바람직하고, 88℃가 바람직하고, 86℃가 바람직하고, 85℃가 바람직하고, 84℃가 바람직하고, 82℃가 바람직하고, 80℃가 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는, 적하흔이나 소부나 표시 불균일 등의 표시 불량이 없거나 또는 억제되어 있고, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립시킨다는 현저한 특징을 갖고 있다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는, 특히, 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하고, PS 모드, PSA 모드, PSVA 모드, PS-IPS 모드 또는 PS-FFS 모드용 액정 표시 소자에 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 소자는, 틸트각이 충분하며 적당하게 얻어지고, 잔류 모노머가 없거나, 문제가 되지 않을 정도로 적고, 전압 유지율(VHR)이 높기 때문에, 배향 불량이나 표시 불량과 같은 불량이 없거나, 충분히 억제되어 있다.
본 발명의 액정 조성물은, 틸트각 및/또는 잔류 모노머를 용이하게 제어할 수 있기 때문에, 제조를 위한 에너지 코스트의 최적화 및 삭감이 용이하고, 불량이 없는 액정 표시 소자를 용이하게 제조하는 것이 가능하기 때문에, 생산 효율의 향상과 안정한 양산에 최적하다.
액정 표시 소자에 사용되는 액정 셀의 2매의 기판은 유리 또는 플라스틱과 같은 유연성을 갖는 투명한 재료를 사용할 수 있고, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 투명 전극층을 갖는 투명 기판은, 예를 들면, 유리판 등의 투명 기판 상에 인듐주석옥사이드(ITO)를 스퍼터링함에 의해 얻을 수 있다.
컬러 필터는, 예를 들면, 안료 분산법, 인쇄법, 전착법 또는, 염색법 등에 의해서 작성할 수 있다. 안료 분산법에 의한 컬러 필터의 작성 방법을 일례로 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 상에 도포하고, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광조사에 의해 경화시킨다. 이 공정을, 적, 녹, 청의 3색에 대하여 각각 행함으로써, 컬러 필터용의 화소부를 작성할 수 있다. 그 외에, 당해 기판 상에, TFT, 박막 다이오드, 금속 절연체 금속 비저항 소자 등의 능동 소자를 마련한 화소 전극을 설치해도 된다.
상기 기판을, 투명 전극층이 내측으로 되도록 대향시킨다. 그때, 스페이서를 개재해서, 기판의 간격을 조정해도 된다. 이때는, 얻어지는 조광층의 두께가 1∼100㎛로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 1.5 내지 10㎛가 더 바람직하고, 편광판을 사용하는 경우는, 콘트라스트가 최대로 되도록 액정의 굴절률이방성 Δn과 셀두께 d와의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 2매의 편광판이 있는 경우는, 각 편광판의 편광축을 조정해서 시야각이나 콘트라스트가 양호하게 되도록 조정할 수도 있다. 또한, 시야각을 넓히기 위한 위상차 필름도 사용할 수도 있다. 스페이서로서는, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자, 포토레지스트 재료 등을 들 수 있다. 그 후, 에폭시 계열 경화성 조성물 등의 씰제를, 액정 주입구를 마련한 형태로 당해 기판에 스크린 인쇄하고, 당해 기판끼리를 첩합하고, 가열하여 씰제를 열경화시킨다.
2매의 기판 간에 액정 조성물을 협지(挾持)시키는 방법은, 통상의 진공 주입법 또는 ODF법 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물에 포함되는 중합성 화합물을 중합시키는 방법으로서는, 액정의 양호한 배향 성능을 얻기 위해서는, 적당한 중합 속도가 바람직하므로, 자외선 또는 전자선 등의 활성 에너지선을 단일 또는 병용 또는 순번대로 조사함에 의해서 중합시키는 방법이 바람직하다. 자외선을 사용할 경우, 편광 광원을 사용해도 되고, 비편광 광원을 사용해도 된다. 또한, 액정 조성물을 2매의 기판 간에 협지시킨 상태에서 중합을 행하는 경우에는, 적어도 조사면측의 기판은 활성 에너지선에 대해서 적당한 투명성이 부여되어 있어야만 한다. 또한, 광조사 시에 마스크를 사용해서 특정의 부분만을 중합시킨 후, 전장이나 자장 또는 온도 등의 조건을 변화시킴에 의해, 미중합 부분의 배향 상태를 변화시키고, 추가로 활성 에너지선을 조사해서 중합시킨다는 수단을 사용해도 된다. 특히 자외선 노광할 때에는, 액정 조성물에 교류 전계를 인가하면서 자외선 노광하는 것이 바람직하다. 인가하는 교류 전계는, 주파수 10Hz 내지 10kHz의 교류가 바람직하고, 주파수 60Hz 내지 10kHz가 보다 바람직하고, 전압은 액정 표시 소자의 원하는 프리틸트각에 의존해서 선택된다. 즉, 인가하는 전압에 의해 액정 표시 소자의 프리틸트각을 제어할 수 있다. MVA 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 배향안정성 및 콘트라스트의 관점에서 프리틸트각을 80도 내지 89.9도로 제어하는 것이 바람직하다.
조사 시의 온도는, 본 발명의 액정 조성물의 액정 상태가 유지되는 온도 범위 내인 것이 바람직하다. 실온에 가까운 온도, 즉, 전형적으로는 15∼35℃에서 중합시키는 것이 바람직하다. 자외선을 발생시키는 램프로서는, 메탈할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 등을 사용할 수 있다. 또한, 조사하는 자외선의 파장으로서는, 액정 조성물의 흡수 파장역이 아닌 파장 영역의 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서, 자외선을 컷해서 사용하는 것이 바람직하다. 조사하는 자외선의 강도는, 0.1mW/㎠∼100W/㎠가 바람직하고, 2mW/㎠∼50W/㎠가 더 바람직하다. 조사하는 자외선의 에너지량은, 적의 조정할 수 있지만, 10mJ/㎠ 내지 500J/㎠가 바람직하고, 100mJ/㎠ 내지 200J/㎠가 더 바람직하다. 자외선을 조사할 때에, 강도를 변화시켜도 된다. 자외선을 조사하는 시간은 조사하는 자외선 강도에 따라 적의 선택되지만, 10초 내지 3600초가 바람직하고, 10초 내지 600초가 더 바람직하다.
(실시예)
이하에 실시예를 들어서 본 발명을 더 상술하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「%」는 『질량%』를 의미한다.
실시예에 있어서 화합물의 기재에 대하여 이하의 약호를 사용한다.
(측쇄)
-n -CnH2n+1 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알킬기
n- CnH2n+1- 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알킬기
-On -OCnH2n+1 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알콕시기
nO- CnH2n+1O- 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알콕시기
-V -CH=CH₂
V- CH₂=CH-
-V1 -CH=CH-CH₃
1V- CH₃-CH=CH-
-2V -CH₂-CH₂-CH=CH₂
V2- CH₂=CH-CH₂-CH₂-
-2V1 -CH₂-CH₂-CH=CH-CH₃
1V2- CH₃-CH=CH-CH₂-CH₂-
(연결기)
-CF₂O- -CF₂-O-
-OCF₂- -O-CF₂-
-1O- -CH₂-O-
-O1- -O-CH₂-
-COO- -COO-
-OCO- -OCO-
-2- -CH₂-CH₂-
-V- -CH=CH-
(환 구조)
실시예 중, 측정한 물성은 이하와 같다.
Tni : 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(℃)
Δn : 25℃에 있어서의 굴절률이방성
Δε : 25℃에 있어서의 유전율이방성
γ1 : 25℃에 있어서의 회전 점성(mPa·s)
K33 : 25℃에 있어서의 탄성 상수 K33(pN)
VHR : 1V, 60Hz, 60℃에 있어서의 전압 유지율 VHR(%)
P : 25℃에 있어서의 나선 피치
또, 측정 방법은 이하와 같다.
Tni는, 온도 조절 스테이지를 구비한 편광 현미경을 사용해서 측정했다.
Δn은, 압베 굴절률계를 사용해서 측정했다.
Δε은, Agilent제 LCR 미터를 사용해서 측정했다.
γ1는, 도요테크니카제 측정 장치 LCM-2를 사용해서 측정했다.
K33는, 도요테크니카제 측정 장치 EC-1을 사용해서 측정했다.
VHR은, 도요테크니카제 측정 장치 LCM-2를 사용해서 측정했다.
P는, 쐐기형 셀을 사용해서 측정했다.
(비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3)
비교예 1(LC-1) 및 비교예 2(LC-2)에 대하여, 실시예 1(EX-1), 실시예 2(EX-2) 및 실시예 3(EX-3)의 액정 조성물을 조제하고, 그 물성값을 측정했다. 액정 조성물의 구성과 그 물성값의 결과는 표 1과 같았다. 또, Ex-1은 Host LC를 100g에 대하여, 키랄제(Chiral dopant)를 1g 및 중합성 화합물(Reactive monomer)을 0.33g 첨가하여 작성했다. 다른 조성물도 마찬가지로 해서 조제했다.
[표 1]
본 발명의 액정 조성물인 EX-1, EX-2, EX-3, 비교예인 LC-1, LC-2를 사용해서 PS-FFS 모드의 액정 표시 소자를 준비했다. 이 소자의 전기 광학 특성을 평가했더니, LC-1을 주입한 액정 표시 소자는 소자로서 기능하지 않는 것이 확인되었다. EX-1, EX-2 및 EX-3을 주입한 액정 표시 소자는, 소자로서 기능하며, 구동 전압이 낮고, 투과율이 높고, 응답 속도가 빠른 것을 확인했다. LC-2를 주입한 액정 표시 소자의 응답 속도가 EX-1, EX-2 및 EX-3의 그것보다도 느린 것을 확인했다. 또한, 약간 배향 불량이 발생하여 있는 것을 확인했다.
중합성 화합물로서, (XX-2) 대신에 (XX-4)를 사용한 경우도 마찬가지의 평가 결과가 확인되었다.
중합성 화합물로서, (XX-2) 대신에 (M33) 또는 (M-302)를 사용한 경우도 마찬가지의 경향이 확인되었다.
이들 모든 액정 표시 소자의 VHR은, 모두 97% 이상의 높은 값인 것을 확인했다.
이들 모든 액정 표시 소자를 SHINTECH사제 소부 평가 장치 Optipro를 사용해서 소부 평가했더니, LC-1을 제외하고, 소부하지 않는 것을 확인했다.
이상으로부터, 본 발명의 액정 조성물은, 굴절률이방성(Δn)이 크고, 회전 점성(γ1)이 작고, 탄성 상수(K33)가 크고, 또한, 전압 유지율(VHR)이 높은 음의 유전율이방성(Δε)을 가진 것으로서, 이것을 사용한 액정 표시 소자는 적하흔이나 소부나 표시 불균일 등의 표시 불량이 없거나 또는 억제된, 낮은 구동 전압과 높은 투과율과 빠른 응답 속도를 양립한 것임이 확인되었다.
Claims (17)
- 유전율이방성의 절대값(|Δε|) 및 나선 피치(P : ㎛)로 이루어지는 식(I)
이, 3 내지 70의 범위이며, 일반식(np-1) 및 일반식(np-2)
(식 중, R01, R02, R03, R04은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼10의 알킬기를 나타내고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 비인접의 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립해서 -CH=CH- 또는 -O-에 의해서 치환되어 있어도 되고, n01, n02은 각각 독립해서 0 또는 1을 나타낸다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 유전율이방성이 음인 액정 조성물. - 제1항에 있어서,
피치를 유기하는 키랄제로서, 일반식(Ch-I)
(식 중, R100 및 R101은 각각 독립해서, 수소 원자, -CN, -NO₂, 할로겐 원자, -OCN, -SCN, -SF5, 탄소 원자수 1∼30개의 키랄 또는 아키랄인 알킬기, 중합성기, 또는 환 구조를 포함하는 키랄인 기를 나타내고, n11이 0일 때, R100 및 R101의 적어도 하나는, 키랄인 알킬기이고,
Z100 및 Z101는 각각 독립해서, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-N(R105)-, -N(R105)-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,
A100 및 A101는 각각 독립해서,
(a') 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(당해 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다),
(b') 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, 질소 원자로 치환되어 있어도 된다), 또는
(c') 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 인단-2,5-디일, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기(이들 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되고, 이들 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는, 질소 원자로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,
A100 또는 A101가 복수 존재하는 경우에는, 그들은 동일해도 되며, 달라도 되고,
n11은 0 또는 1을 나타내고, n11이 0을 나타낼 때, m12은 0을 나타내며, 또한 m11은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5를 나타내고, n11이 1을 나타낼 때, m11과 m12은 각각 독립해서 0, 1, 2, 3, 4 또는 5를 나타내고,
D는, 하기 식(D1)∼(D4)으로 표시되는 2가의 기
(식(D1)∼(D4) 중, 흑점을 부여한 부위에 있어서, Z101(혹은, R100) 또는 Z101(혹은, R100)에, 각각 결합한다)를 나타낸다)으로 표시되는 화합물을 함유하는 액정 조성물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
일반식(III-1) 또는 일반식(III-2)
(식 중, R31, R32, R33, R34은, 각각 독립해서 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐옥시기를 나타내고, R31 내지 R34 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되고, 또한, R31 내지 R34 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되고, 환 A32, 환 B31, 환 B32는, 각각 독립해서 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내고, Z31, Z32는, 각각 독립해서 -OCH₂-, -CH₂O-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -COO-, -OCO- 또는 단결합을 나타낸다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물. - 제3항에 있어서,
일반식(III-1)이, 일반식(III-A1) 내지 일반식(III-A4)
(식 중, R31 및 R32은, 상술과 같은 의미를 나타낸다)의 화합물군에서 선택되는 화합물인 액정 조성물. - 제3항에 있어서,
일반식(III-2)이, 일반식(III-B1) 내지 일반식(III-B6)
(식 중, R33 및 R34은, 상술과 같은 의미를 나타낸다)의 화합물군에서 선택되는 화합물인 액정 조성물. - 제3항에 있어서,
일반식(III-2)이, 일반식(III-B7)
(식 중, R33 및 R34은, 상술과 같은 의미를 나타낸다)으로 표시되는 화합물인 액정 조성물. - 제1항에 있어서,
피치를 유기하는 키랄제로서, 식(c01)
으로 표시되는 화합물을 함유하는 액정 조성물. - 제1항 또는 제7항에 있어서,
피치를 유기하는 키랄제로서, 식(c02)
으로 표시되는 화합물을 함유하는 액정 조성물. - 제3항에 있어서,
일반식(III-1) 및 일반식(III-2)의 함유량의 총량이 10 내지 90질량%인 액정 조성물. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
키랄제의 함유량이 0.01질량% 내지 5질량%인 액정 조성물. - 제1항에 있어서,
일반식(np01) 및 일반식(np02)의 함유량의 총량이 10 내지 90질량%인 액정 조성물. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
25℃에 있어서의 유전율이방성(Δε)이 -2.0 내지 -8.0의 범위이고, 25℃에 있어서의 굴절률이방성(Δn)이 0.08 내지 0.20의 범위이고, 25℃에 있어서의 회전 점성(γ1)이 50 내지 200mPa·s의 범위이고, 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 60℃ 내지 120℃의 범위인 액정 조성물. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
일반식(I-31) 및 일반식(I―32)
(식 중, R107은, P107-S107-를 나타내고, R110은, P110-S110-를 나타내고, P107 및 P110는, 각각 독립적으로 식(R-1) 내지 식(R-15)
중 어느 하나를 나타내고, S107 및 S110는, 각각 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1∼15의 알킬렌기를 나타내고, 당해 알킬렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -OCO- 또는 -COO-로 치환되어도 되고, R108, R109, R111 및 R112은, 각각 독립적으로 식(R-1) 내지 식(R-15), 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기, 불소 원자 또는 수소 원자 중 어느 하나를 나타내고, 환 A12는, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 인단-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내고, 이들 기는 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 되고, L14은 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -CH=CRa-COO-, -CH=CRa-OCO-, -COO-CRa=CH-, -OCO-CRa=CH-, -(CH₂)z-COO-, -(CH₂)z-OCO-, -OCO-(CH₂)z-, -COO-(CH₂)z-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -C≡C-, 또는 -O-(CH₂)z-O-(식 중, Ra은 각각 독립해서 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기를 나타내고, z는 1 내지 4의 정수를 나타낸다)를 나타내고, X15, X16, X17, X18는, 각각 독립해서 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기 또는 불소 원자를 나타낸다)에서 선택되는 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물. - 제1항에 있어서,
식(I)에서 얻어지는 값이, 5 내지 40의 범위인 액정 조성물. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 PS 모드, PSA 모드, PSVA 모드, PS-IPS 모드 또는 PS-FFS 모드의 액정 표시 소자.
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