KR20200010426A - 조성물 및 그것을 사용한 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명이 해결하려는 과제는, Δε이 양인 조성물이며, 넓은 온도 범위의 액정상을 가지고, 점성이 작고, 저온에서의 용해성이 양호하며, 비저항이나 전압 유지율이 높고, 열이나 광에 대해 안정되며, 또한, 높은 탄성 상수 및 상대적으로 높은 ε⊥을 가지는 액정 조성물을 제공하는 것에 있다. 제1 성분으로서, 일반식 (A1) 및 일반식 (A2)로 표시되는 군으로부터 선택되는 양의 유전율 이방성을 가지는 화합물, 제2 성분으로서, 일반식 (B)로 표시되는 군으로부터 선택되는 음의 유전율 이방성을 가지는 화합물, 제3 성분으로서, 일반식 (C)로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 중성의 화합물을 함유하고, 혼합물 전체적으로 양의 유전율 이방성을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 조성물을 제공한다. 또, 당해 조성물을 이용한 액정 표시 소자를 제공한다.

Description

조성물 및 그것을 사용한 액정 표시 소자
본 발명은, 액티브 매트릭스 소자에 적합한 액정 조성물 및 이 조성물을 함유하는 액티브 매트릭스 소자에 관한 것이다. 특히, 유전율 이방성이 양인 액정 조성물 및 이것을 함유하는 IPS 모드, FFS 모드, ECB 모드, TN 모드, OCB 모드, PSA 모드 등의 소자에 관한 것이다.
액정 표시 소자는, 시계, 전자 계산기를 비롯하여, 각종 측정 기기, 자동차용 패널, 워드 프로세서, 전자 수첩, 프린터, 컴퓨터, 텔레비전, 시계, 광고 표시판 등에 이용되도록 되어 있다. 표시 방식에 의거한 대표적인 분류는 TN(twisted nematic)형, STN(super twisted nematic)형, TFT를 이용한 VA(vertical alignment)형이나 PSA(polymer sustained alignment)형, 수평 배향 모드로서는 IPS(in-plane switching)형, FFS(fringe field switching)형 등이 있다. 이들 액정 표시 소자에 이용되는 액정 조성물은 수분, 공기, 열, 광 등의 외적 자극에 대해 안정된 것, 또, 실온을 중심으로 하여 가능한 한 넓은 온도 범위에서 액정상을 나타내고, 저점성이며, 또한 낮은 전압으로 구동할 수 있는 것이 요구된다.
VA형, PSA형 디스플레이에서는 Δε가 음인 액정 조성물이 주로 이용되고 있으며, TN형, STN형, IPS형, FFS형에서는 주로 유전율 이방성(Δε)이 양인 액정 조성물이 이용되고 있다. 이들 액정 조성물은, 개개의 표시 소자에 있어서 Δε 및 굴절률 이방성(Δn)을 최적인 값으로 하기 위해서, 수 종류 내지 수십 종류의 화합물로 구성된다. 소자로서의 고속 응답성, 낮은 동작 전압, 넓은 동작 온도 범위, 높은 신뢰성을 달성하기 위해서, 액정 조성물은 Δε의 절대치나 Δn 등을 최적인 값으로 유지하면서, 점도(η)가 작고, 높은 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni), 저온에서의 석출이나 상변화가 일어나지 않는 우수한 보존 안정성을 구비할 필요가 있으며, 또한 열이나 광, 수분 등의 자극에 대해서도 안정되지 않으면 안된다. 또, 수평 배향형 디스플레이의 IPS형이나 FFS형은, 원리적으로 VA형이나 PSA형의 디스플레이와 비교하여 콘트라스트에서 뒤떨어진다는 문제가 있기 때문에, 콘트라스트 개선에 대한 계속적인 요구가 있다. 즉, FFS형이나 IPS형 디스플레이 에 있어서는, 종래부터 요구되는 액정 조성물로서의 제특성에 추가하여, 표시 소자로 했을 때에 높은 콘트라스트를 실현 가능한 액정 조성물이 요구되고 있다.
FFS형이나 IPS형 디스플레이에 있어서의 흑휘도(오프 표시 시의 흑레벨)는, 주로 소자 구성에 의해 좌우된다. 한편, 액정 조성물의 물성치에도 영향을 받는 것이 알려져 있고, 일반적으로는 작은 Δn과 높은 탄성 상수를 구비하는 액정 조성물이 흑표시의 개선(흑휘도의 저감)에 유효한 것이 알려져 있다. 그러나 Δn이 과도하게 작은 액정 조성물을 이용하면, 셀 갭(d)과의 곱을 일정하게 유지하기 위해서 두꺼운 셀 갭이 필요해져, 응답 속도의 악화를 초래하므로 바람직하지 않다. 한편, 높은 탄성 상수를 가지는 액정 조성물을 이용하는 경우, 복귀의 응답 속도가 고속화되어, 후(厚)갭화도 불필요해지기 때문에 흑휘도 저감의 수법으로서 보다 바람직하다.
FFS형이나 IPS형 디스플레이의 투과율은, 액정 조성물의 유전율 이방성을 구성하는 2성분의 값(ε// 및 ε⊥)의 비율을 변경함으로써 개선하는 것이 알려져 있다. 특히, 유전적으로 양의 액정 조성물을 이용한 FFS형 표시 소자의 경우는, 화소 전극 상에 발생하는 대략 수직 방향의 전계에 의해 바로 위의 액정 분자가 틸트 업하기 때문에, 투과율이 저하된다는 문제가 있다. 이를 해결하는 방법으로서, 유전적으로 음의 액정 조성물을 이용하는 방법, 유전적으로 양이나 ε⊥값이 상대적으로 큰 액정 조성물을 이용하는 방법 등이 제안되어 있다. 그러나, 전자는 액정 조성물의 점성이 높아져, 응답 속도의 면에서 불리하다. 후자는, 최근 다양한 액정 조성물이 개발되고 있는데, 액정 조성물이 가지는 물리적, 화학적 특성은 각각 트레이드 오프의 관계로 되어 있어, 모두를 개선하는 것은 어렵다. 즉, Δε의 절대치나 Δn 등을 최적인 값으로 조정 가능하며, η가 작고, 높은 Tni를 가지고, 저온에서의 석출이나 상변화가 일어나지 않는 우수한 보존 안정성을 구비하고, 열이나 광 및 수분 등의 자극에 대해 안정되며, 또한, 높은 탄성 상수를 구비하고, IPS형 또는 FFS형의 액정 표시 소자로 했을 때에 높은 투과율을 발휘하는 구체적인 액정 조성물에 대해서는, 강한 요구가 계속적으로 존재하고 있다.
IPS형이나 FFS형 등의 횡전계형 액정 표시를 지향한 액정 조성물로서, 예를 들어, 식 (1)이나 식 (2)로 표시되는 유전적으로 중성인 알케닐 화합물을 이용한 액정 조성물이 개시되어 있다(특허문헌 1 내지 3).
Figure pct00001
그러나, 이들 발명에서는 고도화된 현재의 요구에는 충분히 응답할 수 없어, 상술한 과제를 동시에 해결 가능한 액정 조성물의 개발이 요구되고 있다.
일본국 특허공표 2004-529214 일본국 특허공개 2009-191264 일본국 특허공개 2006-328399
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, Δε가 양의 조성물이며, 넓은 온도 범위의 액정상을 가지고, 점성이 작고, 저온에서 석출이나 상변화를 일으키지 않고 보존 안정성이 양호하며, 비저항이나 전압 유지율이 높고, 열이나 광에 대해 안정되며, 또한, 높은 탄성 상수 및 상대적으로 높은 ε⊥을 가지는 액정 조성물을 제공하는 것에 있다. 또한 이를 이용함으로써, 고속 응답성이나 신뢰성이 우수하고, 동작 온도 범위가 넓어, 콘트라스트가 우수한 FFS형, IPS형의 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 여러 가지 액정 화합물 및 여러 가지 화학 물질을 검토해, 특정 액정 화합물을 조합함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견해, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 제1 성분으로서, 일반식 (A1) 및 일반식 (A2)로 표시되는 군으로부터 선택되는 양의 유전율 이방성을 가지는 화합물을 적어도 1종 함유하고, 제2 성분으로서, 일반식 (B)로 표시되는 군으로부터 선택되는 음의 유전율 이방성을 가지는 화합물을 적어도 1종 함유하고, 제3 성분으로서, 일반식 (C)로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 중성의 화합물을 함유하고, 혼합물 전체적으로 양의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Figure pct00002
(식 중, RA1, RA2, RB1, RB2, RC1 및 RC2는 서로 독립적으로, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기를 나타내고,
nA1, nA2 및 nC1은 서로 독립적으로, 1, 2 또는 3을 나타내고,
nB1 및 nB2는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3을 나타내는데, nB1＋nB2는 3 이하이며,
GA1, GA2, GB1 및 GB2는 서로 독립적으로,
(a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 -O- 또는 -S-로 치환되어도 된다.) 및
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기 기 (a) 및 기 (b) 상의 수소 원자는 서로 독립적으로 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,
GC1 및 GC2는 서로 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌기를 나타내고,
K는, 하기 (K-1)~(K-5)로 표시되는 군으로부터 선택되는 기이며,
Figure pct00003
ZA1은, -OCH2-, -CH2O- 또는 단결합을 나타내는데, 일반식 (A1) 중에 존재하는 적어도 하나의 ZA1은 단결합이 아니며,
ZA2, ZB1 및 ZB2는 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO-, -OCO-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고,
ZC1은, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, =N-N= 또는 단결합을 나타내고,
YA11, YA12, YA21 및 YA22는 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, XA1 및 XA2는 서로 독립적으로, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기 또는 트리플루오로메톡시기를 나타내고,
GA1 및 ZA1이 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, GA2 및 ZA2가 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며,
GB1 및 ZB1이 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, GB2 및 ZB2가 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, GC1 및 ZC1이 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 상이해도 된다. 단, 일반식 (C)로 표시되는 화합물은, 일반식 (B)로 표시되는 화합물을 제외한다.)
또한 당해 조성물을 사용한 TN형(Twisted Nematic), ECB형(Electrically Controlled Birefringence), IPS형(In Plane Switching) 또는 FFS형(Fringe Field Switching)의 표시 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 액정 조성물은, 액정 온도 범위가 넓고, 점성이 낮고, 저온에서 석출이나 상변화를 일으키지 않고 보존 안정성이 양호하며, 비저항이나 전압 유지율이 열이나 광에 의해 받는 변화가 매우 작기 때문에, 제품의 실용성이 높다. 또, 당해 조성물을 이용한 액정 표시 소자는 동작 온도 범위가 넓고, 고속 응답성, 신뢰성이 우수하고, 보존 안정성이 양호하다. 또한 액정 조성물로서 높은 탄성 상수 및 상대적으로 높은 ε⊥을 가지기 때문에, 특히 FFS형 또는 IPS형의 표시 소자에 이용했을 경우에 투과율이 높고, 또 흑휘도가 개선된다. 즉 높은 콘트라스트를 실현할 수 있어 매우 유용하다.
도 1은, 본원 실시예와 비교예의 Δε과 ε⊥/Δε를 나타낸 도면이다.
도 2는, 본원 실시예와 비교예의 FFS 셀에 있어서의 최대 투과율을 나타낸 도면이다.
본 발명은, 제1 성분으로서, 일반식 (A1) 및 일반식 (A2)로 표시되는 군으로부터 선택되는 양의 유전율 이방성(Δε의 값이 1.5보다 크다)을 가지는 화합물을 적어도 1종 함유하고, 제2 성분으로서, 일반식 (B)로 표시되는 군으로부터 선택되는 음의 유전율 이방성(Δε의 값이 -1.5보다 작다)을 가지는 화합물을 적어도 1종 함유하고, 제3 성분으로서, 일반식 (C)로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 중성(Δε의 값이 -1.5~1.5)의 화합물을 함유하고, 혼합물 전체적으로 양의 유전율 이방성을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 조성물이며, 또한 이것을 이용한 액정 표시 소자이다.
본 발명의 조성물은, 제1 성분으로서, 일반식 (A1) 및 일반식 (A2)로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 양의 화합물을 함유하는데, 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 2종 이상을 사용하는 경우는, 일반식 (A1)에서만 선택해도 되고, 일반식 (A2)에서만 선택해도 되고, 각각으로부터 적어도 1종 이상의 화합물을 선택하여 조합해도 된다.
제1 성분의 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 6질량%이며, 9질량%이며, 12질량%이며, 15질량%이며, 상한치로서 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 40질량%이다.
일반식 (A1)로 표시되는 화합물은, 액정 조성물의 유전율 이방성을 상승시키고, 굴절률 이방성을 적절히 조절하고, 상용성(저온 안정성)을 높이고, 또한 조성물의 ε⊥의 값을 상승시킬 목적으로 이용할 수 있으며, 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (A1-1)~(A1-4)로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00004
(식 중, RA1, GA1 및 XA1은, 청구항 1의 일반식 (A1)에 있어서의 RA1, GA1 및 XA1과 같은 의미를 나타내고, WA1은, 수소 원자, 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자를 나타낸다.)
일반식 (A1-1) 및 일반식 (A1-3)으로 표시되는 화합물은 액정 조성물의 상용성을 향상시키는 점에서 바람직하고, 일반식 (A1-2) 및 일반식 (A1-4)로 표시되는 화합물은 액정 조성물의 네마틱 상한 온도 범위를 확대할 수 있는 점에서 바람직하고, 일반식 (A1-3) 및 일반식 (A1-4)로 표시되는 화합물은 또한 조성물의 ε⊥의 값을 높일 수 있는 점에서 바람직하다. 또, 조성물의 탄성 상수를 높이는 목적으로, GA1이 산소 원자를 함유하는 헤테로환인 것도 바람직하다.
일반식 (A1-1)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 6질량%이며, 9질량%이며, 상한치로서 30질량%이며, 25질량%이며, 20질량%이다.
일반식 (A1-2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 2질량%이며, 4질량%이며, 6질량%이며, 상한치로서 24질량%이며, 22질량%이며, 20질량%이며, 18질량%이다.
일반식 (A1-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 9질량%이며, 상한치로서 25질량%이며, 20질량%이며, 15질량%이다.
일반식 (A1-4)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 2질량%이며, 4질량%이며, 6질량%이며, 상한치로서 20질량%이며, 18질량%이며, 16질량%이며, 14질량%이다.
특히 바람직한 화합물의 구체예는 일반식 (A1-1-1)~(A1-1-2), (A1-2-1)~(A1-2-6), (A1-3-1)~(A1-3-3), (A1-4-1)~(A1-4-6)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
(식 중, RA1은 상술한 의미를 나타낸다.)
이들 중에서도, 일반식 (A1-2-4), (A1-2-5), (A1-2-6), (A1-3-2), (A1-3-3), (A1-4-3), (A1-4-4), (A1-4-5), (A1-4-6)으로 표시되는 화합물이, 액정 조성물의 상용성, 유전율 이방성, ε⊥, 점성 및 네마틱 온도 범위 등의 특성을 높은 차원으로 양립할 수 있는 점에서 바람직하다.
일반식 (A2)로 표시되는 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (A2-1)~(A2-3)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00009
(식 중, RA2, GA2 및 XA2는, 청구항 1의 일반식 (A1)에 있어서의 RA2, GA2 및 XA2와 같은 의미를 나타내고, WA21 및 WA22는 서로 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자를 나타내며, nA21은 0, 1 또는 2를 나타낸다.)
일반식 (A2-1)로 표시되는 화합물은 조성물의 굴절률 이방성을 높일 수 있는 점에서 바람직하고, 일반식 (A2-2) 및 일반식 (A2-3)으로 표시되는 화합물은 또한 조성물의 유전율 이방성을 높일 수 있는 점에서 바람직하다. 또, 조성물의 탄성 상수를 높이는 목적으로, GA2가 산소 원자를 함유하는 헤테로환인 것도 바람직하다.
일반식 (A2-1)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 6질량%이며, 9질량%이며, 상한치로서 20질량%이며, 17질량%이며, 14질량%이다.
일반식 (A2-2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 2질량%이며, 4질량%이며, 6질량%이며, 상한치로서 18질량%이며, 15질량%이며, 12질량%이다.
일반식 (A2-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 2질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 9질량%이며, 상한치로서 22질량%이며, 18질량%이며, 15질량%이다.
특히 바람직한 화합물의 구체예는 일반식 (A2-1-1)~(A2-1-6), (A2-2-1)~(A2-2-2), (A2-3-1)~(A2-3-6)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
(RA2는 상술한 의미를 나타낸다.)
이들 중에서, 조성물의 상용성을 높이는 목적으로 사용할 수 있는 특히 바람직한 화합물은 일반식 (A2-1-1), (A2-1-2), (A2-2-1), (A2-2-2), (A2-3-1) 및 (A2-3-2)로 표시되는 화합물이며, 네마틱 상한 온도 범위를 확대시킬 목적으로 사용할 수 있는 특히 바람직한 화합물은 일반식 (A2-1-3), (A2-1-4), (A2-1-5), (A2-3-4), (A2-3-5) 및 (A2-3-6)으로 표시되는 화합물이며, 조성물의 유전율 이방성을 상승시키고, 또한 ε⊥의 값을 높일 수 있는 점에서 특히 바람직한 화합물은 일반식 (A2-3-2), (A2-3-3), (A2-3-5) 및 (A2-3-6)으로 표시되는 화합물이다.
본 발명의 조성물은, 제2 성분으로서, 일반식 (B)로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 음의 화합물을 함유하는데, 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 일반식 (B)의 화합물은, 주로 조성물의 ε⊥을 상대적으로 높이는 목적으로 사용되고, 조성물 중에 있어서의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 4질량%이며, 5질량%이며, 8질량%이며, 10질량%이며, 상한치로서 50질량%이며, 45질량%이며, 40질량%이며, 35질량%이며, 30질량%이며, 25질량%이다.
일반식 (B)로 표시되는 화합물은, 조성물에 사용했을 때에 높은 신뢰성이나 넓은 네마틱 온도 범위, 낮은 점성이나 높은 탄성 상수 등을 동시에 만족할 필요가 있으며, 그들의 목적에서 적합하게 사용할 수 있는 화합물은 이하의 일반식 (B1)~(B6)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00013
(식 중, RB1, RB2, GB1, ZB1, ZB2, nB1 및 nB2는, 청구항 1의 일반식 (B)에 있어서의 RB1, RB2, GB1, ZB1, nB1 및 nB2와 같은 의미를 나타내고, WB31, WB32, WB33 및 WB34는 서로 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자를 나타내며, nB12는 0, 1 또는 2를 나타내는데, 분자 내에 복수 존재하는 WB31, WB32, WB33 및 WB34는 동일해도 상이해도 된다.)
일반식 (B1)~(B3)으로 표시되는 화합물은 조성물의 상용성을 향상시키고, 높은 신뢰성을 제공하는 점에서 바람직하고, 일반식 (B2) 및 식 (B3)으로 표시되는 화합물은 또한 조성물의 굴절률 이방성을 크게 할 수 있는 점에서 보다 바람직하다. 일반식 (B4)~(B6)으로 표시되는 화합물은 조성물의 ε⊥을 유의하게 상승시키기 때문에, 적은 첨가량으로 원하는 ε⊥의 값을 얻을 수 있어, 조성물의 저점성화에 기여하는 점에서 바람직하다. 또, 조성물의 탄성 상수를 높이는 목적으로, GB1이 산소 원자를 함유하는 헤테로환인 것도 바람직하다.
일반식 (B1)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 4질량%이며, 6질량%이며, 8질량%이며, 상한치로서 35질량%이며, 30질량%이며, 28질량%이며, 26질량%이며, 24질량%이다.
일반식 (B2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 4질량%이며, 6질량%이며, 8질량%이며, 상한치로서 30질량%이며, 28질량%이며, 26질량%이며, 24질량%이다.
일반식 (B3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 9질량%이며, 상한치로서 20질량%이며, 18질량%이며, 16질량%이며, 14질량%이다.
일반식 (B4)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 상한치로서 18질량%이며, 16질량%이며, 14질량%이며, 12질량%이다.
일반식 (B5)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 상한치로서 18질량%이며, 16질량%이며, 14질량%이며, 12질량%이다.
일반식 (B6)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 상한치로서 16질량%이며, 14질량%이며, 12질량%이며, 10질량%이다.
특히 바람직한 화합물의 구체예는 일반식 (B1-1)~(B1-8), (B2-1)~(B2-4), (B3-1)~(B3-5), (B4-1)~(B4-2), (B5-1)~(B5-2) 및 (B6-1)로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
(RB1 및 RB2는 상술한 의미를 나타내고, RB21은 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타낸다.)
제2 성분을 구성하는 성분은, 조성물에 요구되는 물성치에 따라 일반식 (B1-1)~(B6-1)로 표시되는 화합물로부터 적절히 선택할 수 있다.
굴절률 이방성이 낮은 액정 조성물이 필요한 경우에는, 일반식 (B1-1)~(B1-8)로 표시되는 화합물을 적합하게 이용할 수 있고, 또한 신뢰성을 중시하는 경우는 일반식 (B1-1)~(B1-6)으로 표시되는 화합물을 적합하게 이용할 수 있으며, 그에 추가하여 조성물의 ε⊥을 높이고, 또한 우수한 상용성과 넓은 네마틱 온도 범위를 얻기 위해서는 일반식 (B1-1)~(B1-4)로 표시되는 화합물을 적합하게 이용할 수 있다.
조성물의 점성이 중시되는 경우에는, 1. 제2 성분의 함유량을 과도하게 증가시키는 것을 피하기 위해 음의 유전 이방성이 큰 화합물을 이용하는 방법, 2. 점성이 낮은 제3 성분의 함유량을 증가시키기 위해서, 비교적 굴절률 이방성이 큰 화합물을 이용하는 방법이 있고, 1의 관점에서 적합하게 사용할 수 있는 화합물은 일반식 (B1-3), (B1-4), (B4-1)~(B6-1)로 표시되는 화합물이며, 2의 관점에서 적합하게 사용할 수 있는 화합물은 일반식 (B2-1)~(B3-5)로 표시되는 화합물이며, 또한 신뢰성을 중시했을 경우에 적합하게 사용할 수 있는 화합물은 일반식 (B2-1), (B2-2), (B3-1)~(B3-5)로 표시되는 화합물이다.
본 발명의 조성물은, 제3 성분으로서, 일반식 (C)로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 중성의 화합물을 함유하는데, 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
일반식 (C)로 표시되는 바람직한 화합물은 이하의 식 (C1)~(C3)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00020
(식 중, RC1 및 RC2는, 청구항 1의 일반식 (C)에 있어서의 RC1 및 RC2와 같은 의미를 나타내고,
GC11~GC12, GC21~GC23, GC31~GC34는 서로 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌기를 나타내는데, GC11~GC12, GC21~GC23, GC31~GC34 상의 수소 원자는 불소 원자에 의해 치환되어도 된다. 단, 일반식 (C1)~(C3)으로 표시되는 화합물은, 일반식 (B)로 표시되는 화합물을 제외한다.)
제3 성분의 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 10질량%이며, 14질량%이며, 18질량%이며, 22질량%이며, 상한치로서 90질량%이며, 85질량%이며, 80질량%이며, 75질량%이며, 70질량%이다.
일반식 (C1)로 표시되는 화합물은, 액정 조성물의 점성을 저감하고, 굴절률 이방성을 적절히 조절해, 상용성(저온 안정성)을 높이는 목적으로 이용할 수 있으며, 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (C1-1)~(C1-3)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00021
(식 중, RC1 및 RC2는 서로 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 알콕시기, 탄소수 2~8의 알케닐기 또는 알케닐옥시기를 나타낸다.)
일반식 (C1-1)로 표시되는 화합물은 조성물의 점성을 유의하게 저감시켜, 상용성을 개선할 수 있는 점에서 바람직하고, 일반식 (C1-2)로 표시되는 화합물은 조성물의 상용성을 유의하게 개선할 수 있는 점에서 바람직하고, 일반식 (C1-3)으로 표시되는 화합물은 조성물의 점성을 저감시키고, 또한 굴절률 이방성을 크게 할 수 있는 점에서 바람직하다. 이들 화합물은 요구되는 제특성에 따라 단독으로 사용할 수도 있고, 조합하여 사용할 수도 있다.
일반식 (C1-1)로 표시되는 화합물에 있어서, RC1 및 RC2는 한쪽이 알킬기이며 다른 쪽이 알킬기 또는 알콕시기인 것이 바람직하고, 적어도 한쪽이 알케닐기인 것이 보다 바람직하고, 한쪽이 알킬기이며 다른 쪽이 알케닐기인 것이 특히 바람직하다.
일반식 (C1-2)로 표시되는 화합물에 있어서, RC1 및 RC2는 모두가 알킬기인 것이 바람직하고, RC1이 알킬기 또는 알케닐기이며, RC2가 알콕시기인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (C1-3)으로 표시되는 화합물에 있어서, RC1 및 RC2가 모두 알킬기인 것이 바람직하고, 한쪽이 알킬기이며 다른 쪽이 알콕시기이거나, 혹은 적어도 한쪽이 알케닐기이며 다른 쪽이 알킬기인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (C1-1)~(C1-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 구체예는, 이하의 일반식 (C1-1-1)~(C1-1-10), (C1-2-1)~(C1-2-6), (C1-3-1)~(C1-3-6)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
이 중에서도, 조성물에 높은 탄성 상수와 낮은 점성을 부여하기 위해서 일반식 (C1-1)로 표시되는 화합물로서 일반식 (C1-1-4), (C1-1-7), (C1-1-9) 또는 (C1-1-10)으로 표시되는 화합물 중 어느 1종 이상을 함유하는 것이 보다 바람직하고, 일반식 (C1-1-4)로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하고, 일반식 (C1-1-4)와 일반식 (C1-1-7)로 표시되는 화합물을 동시에 함유하는 것이 가장 바람직하다. 일반식 (C1-1)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 10%이며, 15%이며, 20%이며, 상한치로서 70%이며, 65%이며, 60%이며, 55%이며, 50%이며, 45%이며, 40%이다. 또, 일반식 (C1-1)로 표시되는 화합물의 굴절률 이방성은, 통상, 목적으로 하는 액정 조성물의 그것보다 작다. 따라서, 제1 성분 및/또는 제2 성분의 구성 성분의 선택에 있어서, 조성물의 점성에 치명적인 상승을 부여하지 않는 범위에서, 상대적으로 높은 굴절률 이방성을 가지는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 그 구체예는 제1 성분 및 제2 성분의 화합물 예시에 있어서 기재한 대로이다.
일반식 (C2)로 표시되는 화합물은, 액정 조성물의 점성을 저감하고, 굴절률 이방성을 적절히 조절하고, 네마틱 온도 범위를 확대시킬 목적으로 이용할 수 있으며, 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (C2-1)~(C2-3)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00025
(식 중, RC1 및 RC2는 서로 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 알콕시기, 탄소수 2~8의 알케닐기 또는 알케닐옥시기를 나타내고, YC1 및 YC2는 어느 한쪽이 불소 원자를 나타내고 다른 쪽은 수소 원자를 나타낸다.)
일반식 (C2-1)로 표시되는 화합물은 조성물의 점성을 저감시켜, 우수한 저온 안정성과 넓은 네마틱 온도 범위를 양립할 수 있는 점에서 바람직하고, 일반식 (C2-2)로 표시되는 화합물은 조성물의 네마틱 상한 온도 범위를 확대시켜, 높은 굴절률 이방성을 얻을 수 있는 점에서 바람직하고, 일반식 (C2-3)으로 표시되는 화합물은, 조성물의 굴절률 이방성을 우위로 상승시켜, 추가로 네마틱 온도 범위를 확대할 수 있는 점에서 바람직하다. 이들 화합물은 요구되는 제특성에 따라, 단독으로 사용할 수도 있고 조합하여 사용할 수도 있다.
일반식 (C2-1) 및 (C2-2)로 표시되는 화합물에 있어서, RC1이 알킬기이며 또한 RC2가 알킬기 또는 알콕시기인 것이 바람직하고, RC1이 알케닐기이며 또한 RC2가 알킬기인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (C2-3)으로 표시되는 화합물에 있어서, RC1 및 RC2가 모두 알킬기인 것이 바람직하고, 한쪽이 알케닐기이며 다른 쪽이 알킬기인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (C2-1)~(C2-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 구체예는, 이하의 일반식 (C2-1-1)~(C2-1-6), (C2-2-1)~(C2-2-7), (C2-3-1)~(C2-3-16)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
일반식 (C3)으로 표시되는 화합물은, 액정 조성물의 네마틱 상한 온도 범위를 유의하게 확대해, 굴절률 이방성을 적절히 조절할 목적으로 이용할 수 있으며, 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (C3-1)~(C3-3)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00030
(RC1 및 RC2는 서로 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 알콕시기, 탄소수 2~8의 알케닐기 또는 알케닐옥시기를 나타낸다.)
일반식 (C3-1) 및 (C3-2)로 표시되는 화합물은 조성물의 네마틱 상한 온도 범위를 유의하게 확대시키는 점에서 바람직하고, 일반식 (C3-3)으로 표시되는 화합물은 조성물의 네마틱 상한 온도 범위를 확대시켜, 추가로 높은 굴절률 이방성을 얻을 수 있는 점에서 바람직하다. 이들 화합물은 요구되는 제특성에 따라 단독으로 사용할 수도 있고, 조합하여 사용할 수도 있는데, 액정 조성물의 상용성을 유지하기 위해서는 0종~3종 정도를 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 그 함유량은 0~15질량%의 범위가 바람직하고, 0~10질량%의 범위가 보다 바람직하다.
일반식 (C3-1) 및 (C3-2)로 표시되는 화합물에 있어서, RC1 및 RC2가 모두 알킬기인 것이 바람직하고, 어느 한쪽 또는 양쪽이 알케닐기인 것도 바람직하다.
일반식 (C3-3)으로 표시되는 화합물에 있어서, RC1 및 RC2가 모두 알킬기인 것이 바람직하지만, RC1이 알케닐기이며 RC2가 알킬기인 것도 바람직하다.
일반식 (C3-1)~식 (C3-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 구체예는, 이하의 일반식 (C3-1-1)~(C3-1-5), (C3-2-1)~(C3-2-3), (C3-3-1)~(C3-3-4)로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
본 발명의 조성물은, 제4 성분으로서, 일반식 (M)으로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 양의 화합물을 임의로 함유할 수 있다. 일반식 (M)으로 표시되는 화합물은, 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
Figure pct00034
(식 중, RM은 탄소수 1~8의 알킬기, 알콕시기 또는 탄소수 2~8의 알케닐기, 알케닐옥시기를 나타내고,
nM은 1, 2, 또는 3을 나타내고,
GM은
(a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 -O- 또는 -S-로 치환되어도 된다.) 및
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기 기 (a) 및 기 (b) 상의 수소 원자는 각각 독립적으로 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,
ZM은 -CH2CH2-, -CF2O-, -COO-, -C≡C-, 또는 단결합을 나타내고,
GM 및 ZM이 복수 존재할 경우는 동일해도 되고 상이해도 되며,
YM1 및 YM2는 서로 독립적으로 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고,
XM은 불소 원자, 염소 원자, 트리플루오로메틸기, 트리플루오로메톡시기, 시아노기, 또는 탄소수 2~5의 알케닐옥시기를 나타낸다.)
일반식 (M)으로 표시되는 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (M1)~(M3)으로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00035
(식 중, RM, YM1, YM2 및 XM은, 일반식 (M)에 있어서의 RM, YM1, YM2 및 XM과 같은 의미를 나타내고, YM3은 일반식 (M)에 있어서의 YM1과 같은 의미를 나타내고, GM1은 일반식 (M)에 있어서의 GM과 같은 의미를 나타낸다.)
신뢰성을 중시하는 경우는 일반식 (M1)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 높은 굴절률 이방성을 중시하는 경우는 일반식 (M2)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 높은 유전율 이방성을 중시하는 경우는 일반식 (M3)으로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 액정 조성물로서 ε⊥의 값을 크게 유지하기 위해서는, 일반식 (M2) 및 (M3)으로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 제4 성분으로서의 일반식 (M)으로 표시되는 화합물은, 상술한 제특성을 고려하여 일반식 (M1)~(M3)으로 표시되는 화합물 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 복수를 조합하여 이용할 수도 있다.
제4 성분의 화합물의 바람직한 함유량은, 하한치로서 0질량%이며, 3질량%이며, 6질량%이며, 9질량%이며, 12질량%이며, 상한치로서 40질량%이며, 35질량%이며, 30질량%이며, 25질량%이며, 20질량%이다.
일반식 (M1)로 표시되는 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (M1-1)~(M1-5)로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00036
(식 중, RM 및 XM은, 일반식 (M)에 있어서의 RM 및 XM과 같은 의미를 나타낸다.)
일반식 (M1-1)~(M1-6)으로 표시되는 화합물은 모두 액정 조성물의 신뢰성을 저하시키지 않는다는 점에서 바람직하지만, 액정 조성물의 상용성(저온 안정성)을 중시하는 경우는 일반식 (M1-1)~(M1-3)으로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 높은 네마틱 상한 온도 범위를 중시하는 경우는, 일반식 (M1-4)~(M1-5)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
일반식 (M2)로 표시되는 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (M2-1)~(M2-7)로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00037
(식 중, RM은, 일반식 (M)에 있어서의 RM과 같은 의미를 나타내고, Alkenyl은, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기를 나타낸다.)
일반식 (M2-1)~(M2-7)로 표시되는 화합물은 모두 액정 조성물의 굴절률 이방성을 크게 할 수 있다는 점에서 바람직하지만, 액정 조성물의 상용성(저온 안정성)을 중시하는 경우는 일반식 (M2-1) 및 (M2-2)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 높은 네마틱 상한 온도 범위를 중시하는 경우는 일반식 (M2-3)~(M2-7)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도, 액정 조성물로서 ε⊥의 값을 크게 유지하기 위해서는 일반식 (M2-4)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 광 자극에 대해 액정 조성물을 안정시키기 위해서는 일반식 (M2-7)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
일반식 (M3)으로 표시되는 바람직한 화합물은 이하의 일반식 (M3-1)~(M3-5)로 표시되는 화합물로 주어진다.
Figure pct00038
(식 중, RM은, 일반식 (M)에 있어서의 RM과 같은 의미를 나타낸다.)
일반식 (M3-1)~(M3-5)로 표시되는 화합물은 모두 액정 조성물의 유전율 이방성을 크게 할 수 있다는 점에서 바람직하지만, 액정 조성물의 상용성(저온 안정성)을 중시하는 경우는 일반식 (M3-1)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 높은 네마틱 상한 온도 범위를 중시하는 경우는 일반식 (M3-2)~(M3-5)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도, 액정 조성물로서 ε⊥의 값을 크게 유지하기 위해서는 일반식 (M3-3)~(M3-5)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 굴절률 이방성을 크게 하기 위해서는 일반식 (M3-2)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 조성물은, 추가로 일반식 (Q)로 표시되는 말단기를 가지는 화합물을 함유할 수 있다. 이들 화합물군은 액정 조성물의 광이나 열에 대한 안정성을 높이는 목적으로 사용한다.
Figure pct00039
(식 중의 파선은 결합손을 의미한다)
일반식 (Q)로 표시되는 말단기를 가지는 화합물은, 구체적으로는, 하기 일반식 (Q-a) 내지 일반식 (Q-e)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00040
식 중, RQ1은 탄소 원자수 1 내지 10의 직쇄 알킬기 또는 분기쇄 알킬기가 바람직하고, RQ2는 탄소 원자수 1 내지 20의 직쇄 알킬기 또는 분기쇄 알킬기가 바람직하고, RQ3, RQ4는 탄소 원자수 1~8의 직쇄 알킬기, 분기쇄 알킬기, 직쇄 알콕시기 또는 분기쇄 알콕시기가 바람직하고, LQ는 탄소 원자수 1~8의 직쇄 알킬렌기 또는 분기쇄 알킬렌기가 바람직하고, W1 및 W2는 -CH2- 또는 O 원자가 바람직하고, 배타적으로 -CH2-이거나, 또는 배타적으로 O 원자인 것이 바람직하다. 일반식 (Q-a) 내지 일반식 (Q-e)로 표시되는 화합물 중, 일반식 (Q-a), (Q-c) 및 일반식 (Q-e)로 표시되는 화합물이 더욱 바람직하다.
본원 발명의 조성물에 있어서, 일반식 (Q)로 표시되는 화합물을 1종 함유하는 것이 바람직하지만, 2종 이상을 함유해도 된다. 함유량은 0.001 내지 1%인 것이 바람직하고, 0.001 내지 0.1%가 더욱 바람직하고, 0.001 내지 0.05%가 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서의 조성물은, 추가로, 일반식 (R)로 표시되는 말단기를 가지는 화합물을 함유할 수 있다. 이들 화합물군은 액정 조성물의 광이나 열에 대한 안정성을 높이는 목적으로 사용할 수 있으며, 특히 자외선이나 가시광에 대한 안정성을 높이기 위해서 사용한다.
Figure pct00041
(식 중, R은 H, O· 또는 탄소수 1~5의 알킬기 또는 알콕시기를 나타내고, 파선은 결합손을 의미한다.)
일반식 (R)로 표시되는 말단기를 가지는 화합물은, 구체적으로는, 하기 일반식 (R-a) 내지 일반식 (R-e)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
본원 발명의 조성물에 있어서, 일반식 (R)로 표시되는 말단기를 가지는 화합물을 1종 함유하는 것이 바람직하고, 1~3종 함유하는 것이 보다 바람직하다. 함유량은 0.001 내지 0.5%인 것이 바람직하고, 0.001 내지 0.2%가 더욱 바람직하고, 0.001 내지 0.1%가 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서의 조성물은, 자외선 흡수제를 함유할 수도 있다. 이용할 수 있는 자외선 흡수제는 특별히 제한되지 않는데, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 시아노아크릴레이트계, 트리아진계 등의 시판된 자외선 흡수제를 사용할 수 있다. 자외선 흡수제는 1종 함유하는 것이 바람직하지만, 2종 이상을 함유해도 된다. 함유량은 0.001 내지 1%인 것이 바람직하고, 0.001 내지 0.1%가 더욱 바람직하고, 0.001 내지 0.05%가 특히 바람직하다.
본 발명의 조성물은, 고분자 안정화된 액정 표시 소자를 제작하기 위해서, 중합성 화합물을 함유할 수 있다. 사용할 수 있는 중합성 화합물로서, 광 등의 에너지선에 의해 중합이 진행하는 광중합성 모노머 등을 들 수 있고, 구조로서, 예를 들어, 비페닐 유도체, 터페닐 유도체 등의 6원환이 복수 연결한 액정 골격을 가지는 중합성 화합물 등을 들 수 있다. 더욱 구체적으로는, 일반식 (XX)
Figure pct00042
(식 중, X201 및 X202는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
Sp201 및 Sp202는 각각 독립적으로, 단결합, 탄소 원자수 1~8의 알킬렌기 또는 -O-(CH2)s-(식 중, s는 2 내지 7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다.)가 바람직하고,
Z201은 -OCH2-, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CY1=CY2-(식 중, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 불소 원자 또는 수소 원자를 나타낸다.), -C≡C- 또는 단결합을 나타내고,
M201은 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내고, 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다.)로 표시되는 2관능 모노머가 바람직하다.
X201 및 X202는, 모두 수소 원자를 나타내는 디아크릴레이트 유도체, 모두 메틸기를 가지는 디메타크릴레이트 유도체 중 어느 것이나 바람직하고, 한쪽이 수소 원자를 나타내고 다른 한쪽이 메틸기를 나타내는 화합물도 바람직하다. 이들 화합물의 중합 속도는, 디아크릴레이트 유도체가 가장 빠르고, 디메타크릴레이트 유도체가 늦고, 비대칭 화합물이 그 중간이며, 그 용도에 따라 바람직한 양태를 이용할 수 있다. PSA 표시 소자에 있어서는, 디메타크릴레이트 유도체가 특히 바람직하다.
Sp201 및 Sp202는 각각 독립적으로, 단결합, 탄소 원자수 1~8의 알킬렌기 또는 -O-(CH2)s-를 나타내는데, PSA 표시 소자에 있어서는 적어도 한쪽이 단결합인 것이 바람직하고, 모두 단결합을 나타내는 화합물 또는 한쪽이 단결합이며 다른 한쪽이 탄소 원자수 1~8의 알킬렌기 또는 -O-(CH2)s-를 나타내는 양태가 바람직하다. 이 경우 1~4의 알킬기가 바람직하고, s는 1~4가 바람직하다.
Z201은, -OCH2-, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합이 바람직하고, -COO-, -OCO- 또는 단결합이 보다 바람직하고, 단결합이 특히 바람직하다.
M201은 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내는데, 1,4-페닐렌기 또는 단결합이 바람직하다. C가 단결합 이외의 환구조를 나타내는 경우, Z201은 단결합 이외의 연결기도 바람직하고, M201이 단결합인 경우, Z201은 단결합이 바람직하다.
이들의 점에서, 일반식 (XX)에 있어서, Sp201 및 Sp202 사이의 환구조는, 구체적으로는 다음에 기재하는 구조가 바람직하다.
일반식 (XX)에 있어서, M201이 단결합을 나타내고, 환구조가 2개인 환으로 형성되는 경우에 있어서, 다음의 식 (XXa-1) 내지 식 (XXa-5)를 나타내는 것이 바람직하고, 식 (XXa-1) 내지 식 (XXa-3)을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 식 (XXa-1)을 나타내는 것이 특히 바람직하다.
Figure pct00043
(식 중, 양단은 Sp201 또는 Sp202에 결합하는 것으로 한다.)
이들 골격을 포함하는 중합성 화합물은 중합 후의 배향 규제력이 PSA형 액정 표시 소자에 최적이며, 양호한 배향 상태가 얻어지는 점에서, 표시 불균일이 억제되거나, 또는, 전혀 발생하지 않는다.
이상의 점에서, 중합성 모노머로서는, 일반식 (XX-1)~일반식 (XX-4)가 특히 바람직하고, 그 중에서도 일반식 (XX-2)가 가장 바람직하다.
Figure pct00044
(식 중, 벤젠은 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, Sp20은 탄소 원자수 2~5의 알킬렌기를 나타낸다.)
본 발명의 조성물에 모노머를 첨가하는 경우에 있어서, 중합 개시제가 존재하지 않는 경우에도 중합은 진행되는데, 중합을 촉진하기 위해서 중합 개시제를 함유하고 있어도 된다. 중합 개시제로서는, 벤조인에테르류, 벤조페논류, 아세토페논류, 벤질케탈류, 아실포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다.
본 발명의 중합성 화합물을 함유한 조성물은, 이에 포함되는 중합성 화합물이 자외선 조사에 의해 중합함으로써 액정 배향능이 부여되고, 조성물의 복굴절을 이용하여 광의 투과광량을 제어하는 액정 표시 소자에 사용된다. 액정 표시 소자로서, AM-LCD(액티브 매트릭스 액정 표시 소자), TN(네마틱 액정 표시 소자), STN-LCD(초비틀림 네마틱 액정 표시 소자), OCB-LCD 및 IPS-LCD(인플레인 스위칭 액정 표시 소자)에 유용한데, AM-LCD에 특히 유용하며, 투과형 혹은 반사형의 액정 표시 소자에 이용할 수 있다.
본 발명의 조성물을 이용한 액정 표시 소자는 고속 응답성과 신뢰성이 우수하고, 넓은 동작 온도 범위를 실현한 유용한 것이며, 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다. 또, FFS형 또는 IPS형 표시 소자에 사용했을 경우에 높은 투과율과 저감된 흑휘도에 의한 우수한 콘트라스트를 실현할 수 있는 점에서, IPS형 및 FFS형 표시 소자용의 액정 조성물로서 특히 적합하다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「%」는 「질량%」를 의미한다.
실시예 중, 측정한 특성은 이하와 같다.
TN-I : 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(℃)
T-N : 스멕틱상(또는 고체층)-네마틱상 전이 온도(℃)
Δn : 25℃에 있어서의 굴절률 이방성
no : 25℃에 있어서의 상광(常光) 굴절률
압베 굴절계를 이용해, 589nm 광원에 대한 굴절률을 측정했다.
Δε : 25℃에 있어서의 유전율 이방성
ε⊥ : 25℃에 있어서의 수직 방향의 유전율
배향 처리가 상이한 2종류의 셀(호메오트로픽 배향, 호모지니어스 배향, 기판 간 두께 10미크론)에 액정을 봉입해, 1KHz의 교류 전계를 인가하여 커패시턴스를 측정하여 구한 ε∥과 ε⊥의 차분으로부터 Δε을 구했다.
η : 20℃에 있어서의 벌크 점도(mPa·s)
γ1 : 25℃에 있어서의 회전 점성 계수(mPa·s)
Vth: 두께 6미크론의 TN 셀에 액정을 봉입해, 25℃, 크로스니콜 편광판 하에 있어서 투과율이 10% 변화하는 전압을 측정했다.
K11, K33 : 두께 30미크론의 호모지니어스 배향 셀에 액정을 봉입해, 1KHz의 전압(V)을 0에서 30V까지 인가하여 25℃에 있어서의 전기용량(C)의 변화를 계측하고, 얻어진 C-V 커브의 피팅으로부터 K11과 K33을 구했다.
K22 : 두께 20미크론의 TN 셀에 1KHz의 전압(V)을 0에서 30V까지 인가하여 25℃에서의 전기용량(C)의 변화를 계측하고, 얻어진 C-V 커브의 역치 전압(Vc)으로부터, 하기 식에 따라 K22를 구했다.
K22=〔K33-4[(Vc/π)2×ε0·Δε-K11]〕/2
투과율(T) : 액정 조성물을 봉입한 FFS 셀(셀 갭 3.5미크론, 전극 폭 3미크론, 전극 간 거리 4미크론, SiNx 절연층 두께 4000Å, 배향막은 전극 길이 방향으로부터 5° 기울여 러빙 처리)에, 25℃에 있어서, 크로스니콜 편광판 하에서 전압을 인가했을 때의 휘도 변화로부터 최대 투과율을 측정했다.
VHR: 액정 조성물을 봉입한 배향막을 갖는 유리 셀(셀 갭 3.5미크론, 앤티파라렐, 배향막은 Nissan Chemical Corporation 제조의 SE-7492를 사용)을, 주파수 60Hz, 인가 전압 5V, 인가 펄스 64μs, 60℃의 조건에서 측정했을 때의 전압 유지율(%).
내열 시험 후 VHR : 상술한 액정 셀을 120℃의 항온조 중에 1시간 유지한 후, 상기 방법과 마찬가지로 측정했을 때의 전압 유지율(%).
저온 보존성(LTS) : 저온에서의 보존성 평가는, 조성물을 조제 후, 두께 3.5미크론의 FFS 셀에 조성물을 봉입하고, 이를 -20℃, -25℃, -30℃, -40℃ 등의 온도 제어식 시험조 중에서 보존하고, 정기적으로 육안으로 조성물의 상변화 또는 석출물의 발생을 관찰했다. 「240hr」는 240시간 경과 시점에서 상변화 및 석출이 확인되지 않은 것을 의미한다.
(환 구조)
Figure pct00045
(측쇄 구조 및 연결 구조)
Figure pct00046
(비교예 1~2)
일본국 특허공개 2006-328329의 예 33에 기재된 액정 조성물, 및 일본국 특허공개 2009-191624의 예 2에 기재된 액정 조성물을 조정했다. 이들을 선택한 이유는, 당해 조성물이 IPS형 액정 표시 소자용으로 적합하게 사용할 수 있다고 기재되어 있기 때문이다. 물성치는 당해 문헌에 기재된 값을 그대로 전기(傳記)하고, ε⊥/Δε은 새롭게 산출했다. 또한, 표 중의 함유율은 조성물에 대한 질량%를 나타낸다.
Figure pct00047
Figure pct00048
(실시예 1~14)
이하에 본원의 구성 요건을 만족하는 조성물을 조정해 그 효과를 확인했다. 또한, 표 중의 함유율은 조성물에 대한 질량%를 나타낸다.
Figure pct00049
표 4에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 1의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 1의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00050
표 5에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 2의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 2의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00051
표 6에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 3의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 3의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00052
표 7에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 4의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 비교적 큰 ε⊥/Δε, 낮은 구동 전압, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 4의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00053
표 8에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 5의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 5의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00054
표 9에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 6의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 6의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00055
표 10에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 1의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 7의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00056
표 11에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 8의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 비교적 큰 ε⊥/Δε, 낮은 구동 전압, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 8의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00057
표 12에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 9의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 9의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00058
표 13에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 10의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 비교적 큰 ε⊥/Δε, 작은 γ1, 낮은 구동 전압, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 10의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00059
표 14에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 11의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 11의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00060
표 15에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 12의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 비교적 큰 ε⊥/Δε, 낮은 구동 전압, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 12의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00061
표 16에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 13의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 13의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
Figure pct00062
표 17에 기재된 액정 조성물을 조제해, 그 물성치를 측정했다. 실시예 14의 조성물은 넓은 액정 온도 범위, 큰 ε⊥/Δε, 매우 작은 γ1, 높은 Kavg를 가지고 있었다. 또, VHR 및 내열 시험 후 VHR은 거의 변화가 없고 높은 값을 나타냈다. 당해 액정을 봉입한 FFS 셀을 전기 광학 특성 측정 장치(Shintech, OPTIPRO)를 이용하여 측정한 바, 높은 투과율, 높은 콘트라스트를 나타내고, 응답 속도는 충분히 고속이었다. 따라서, 실시예 14의 액정 조성물은 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
실시예 7과 비교예 1의 액정 조성물을 봉입한 FFS 셀의 최대 투과율 및 콘트라스트 측정 결과를 나타낸다. 또한, 최대 투과율은, 비교예 1의 투과율을 100%로하여 규격화했다. 콘트라스트는, 전압 오프 시 투과율(흑 표시)에 대한 최대 투과율의 비로서 산출했다. 실시예 7의 액정 조성물은, 유사한 물성치를 가지는 비교예 1의 액정 조성물과 비교하여, 높은 투과율 및 높은 콘트라스트를 나타내는 것을 알 수 있었다.
Figure pct00063
실시예 10과 비교예 2의 액정 조성물을 봉입한 FFS 셀의 최대 투과율 및 콘트라스트 측정 결과를 나타낸다. 최대 투과율은, 비교예 2의 투과율을 100%로 하여 규격화했다. 콘트라스트는 상술한 방법과 마찬가지로 산출했다. 실시예 10의 액정 조성물은, 유사한 물성치를 가지는 비교예 2의 액정 조성물과 비교하여, 높은 투과율 및 콘트라스트를 나타내는 것을 알 수 있었다.
Figure pct00064
실시예 7 및 실시예 10의 액정 조성물의 VHR 측정 결과를 나타낸다. 본원 발명의 액정 조성물은, 내열 시험 후에도 높은 VHR을 유지하고 있으며, 신뢰성이 우수한 것을 알 수 있었다.
Figure pct00065
이상으로부터, 본원 발명의 조성물은, 넓은 온도 범위의 액정상을 가지고, 점성이 작고, 저온에서의 용해성이 양호하며, 비저항이나 전압 유지율이 높고, 열이나 광에 대해 안정되며, 또한, 높은 탄성 상수 및 상대적으로 높은 ε⊥과 ε⊥/Δε을 가지고 있고, 이것을 이용한 FFS형 또는 IPS형의 액정 표시 소자는, 고속 응답성이나 신뢰성이 우수하고, 동작 온도 범위가 넓어, 우수한 투과율이나 콘트라스트를 발휘하는 것을 알 수 있었다.

Claims (10)

  1. 제1 성분으로서, 일반식 (A1) 및 일반식 (A2)로 표시되는 군으로부터 선택되는 양의 유전율 이방성을 가지는 화합물을 적어도 1종 함유하고,
    제2 성분으로서, 일반식 (B)로 표시되는 군으로부터 선택되는 음의 유전율 이방성을 가지는 화합물을 적어도 1종 함유하고,
    제3 성분으로서, 일반식 (C)로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 중성의 화합물을 적어도 1종 함유하고, 혼합물 전체적으로 양의 유전율 이방성을 가지는, 액정 조성물.
    Figure pct00066

    (식 중, RA1, RA2, RB1, RB2, RC1 및 RC2는 서로 독립적으로, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기를 나타내고,
    nA1, nA2 및 nC1은 서로 독립적으로, 1, 2 또는 3을 나타내고,
    nB1 및 nB2는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3을 나타내는데, nB1＋nB2는 3 이하이며,
    GA1, GA2, GB1 및 GB2는 서로 독립적으로,
    (a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 -O- 또는 -S-로 치환되어도 된다.) 및
    (b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
    로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기 기 (a) 및 기 (b) 상의 수소 원자는 서로 독립적으로 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,
    GC1 및 GC2는 서로 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌기를 나타내고,
    K는, 하기 (K-1)~(K-5)로 표시되는 군으로부터 선택되는 기이며,
    Figure pct00067

    ZA1은, -OCH2-, -CH2O- 또는 단결합을 나타내는데, 일반식 (A1) 중에 존재하는 적어도 하나의 ZA1은 단결합이 아니며,
    ZA2, ZB1 및 ZB2는 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO-, -OCO-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고,
    ZC1은, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, =N-N= 또는 단결합을 나타내고,
    YA11, YA12, YA21 및 YA22는 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, XA1 및 XA2는 서로 독립적으로, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기 또는 트리플루오로메톡시기를 나타내고,
    GA1 및 ZA1이 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, GA2 및 ZA2가 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며,
    GB1 및 ZB1이 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, GB2 및 ZB2가 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, GC1 및 ZC1이 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 상이해도 된다. 단, 일반식 (C)로 표시되는 화합물은, 일반식 (B)로 표시되는 화합물을 제외한다.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 성분으로서 적어도 1종의 일반식 (A1)로 표시되는 양의 유전율 이방성을 가지는 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    일반식 (A1)로 표시되는 화합물로서, 일반식 (A1-1)~(A1-4)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
    Figure pct00068

    (식 중, RA1, GA1 및 XA1은, 청구항 1의 일반식 (A1)에 있어서의 RA1, GA1 및 XA1과 같은 의미를 나타내고, WA1은, 수소 원자, 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자를 나타낸다.)
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1 성분으로서 적어도 1종의 일반식 (A2)로 표시되는 양의 유전율 이방성을 가지는 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    일반식 (A2)로 표시되는 화합물로서, 일반식 (A2-1)~(A2-3)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
    Figure pct00069

    (식 중, RA2, GA2 및 XA2는, 청구항 1의 일반식 (A1)에 있어서의 RA2, GA2 및 XA2와 같은 의미를 나타내고, WA21 및 WA22는 서로 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자를 나타내며, nA21은 0, 1 또는 2를 나타낸다.)
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식 (B)로 표시되는 화합물로서, 하기 일반식 (B-1)~(B-6)으로 표시되는 군으로부터 선택되는 유전적으로 음의 화합물을 적어도 1종 함유하는, 액정 조성물.
    Figure pct00070

    (식 중, RB1, RB2, GB1, ZB1, ZB2, nB1 및 nB2는, 청구항 1의 일반식 (B)에 있어서의 RB1, RB2, GB1, ZB1, nB1 및 nB2와 같은 의미를 나타내고, WB31, WB32, WB33 및 WB34는 서로 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자를 나타내며, nB12는 0, 1 또는 2를 나타내는데, 분자 내에 복수 존재하는 WB31, WB32, WB33 및 WB34는 동일해도 되고 상이해도 된다.)
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식 (C)로 표시되는 화합물로서, 하기 일반식 (C1)~(C3)으로 표시되는 유전적으로 중성의 화합물을 적어도 1종 함유하는, 액정 조성물.
    Figure pct00071

    (식 중, RC1 및 RC2는, 청구항 1의 일반식 (C)에 있어서의 RC1 및 RC2와 같은 의미를 나타내고,
    GC11~GC12, GC21~GC23, GC31~GC34는 서로 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌기를 나타내는데, GC11~GC12, GC21~GC23, GC31~GC34 상의 수소 원자는 불소 원자에 의해 치환되어도 된다. 단, 일반식 (C1)~(C3)으로 표시되는 화합물은, 일반식 (B)로 표시되는 화합물을 제외한다.)
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식 (C)로 표시되는 화합물로서, 하기 일반식 (C1-1)~(C3-3)으로 표시되는 유전적으로 중성의 화합물을 적어도 1종 함유하는, 액정 조성물.
    Figure pct00072

    (식 중, RC1 및 RC2는, 청구항 1의 일반식 (C)에 있어서의 RC1 및 RC2와 같은 의미를 나타내고, YC1 및 YC2는 어느 한쪽이 불소 원자를 나타내고 다른 쪽은 수소 원자를 나타낸다.)
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    25℃에 있어서의 탄성 상수 K11과 K33의 평균치가 12pN 이상인, 액정 조성물.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 이용한 IPS형 또는 FFS형 액정 표시 소자.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4321594A1 (en) * 2022-03-18 2024-02-14 Kyusyu Nanotec Optics Co., Ltd. Liquid crystal composition and liquid crystal element

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004529214A (ja) 2000-11-29 2004-09-24 メルク　パテント　ゲゼルシャフト　ミット　ベシュレンクテル　ハフトング 電気光学的液晶ディスプレイおよび液晶媒体
JP2006328399A (ja) 2005-05-25 2006-12-07 Merck Patent Gmbh 液晶媒体および液晶ディスプレイ
JP2009191264A (ja) 2008-02-12 2009-08-27 Merck Patent Gmbh 液晶媒体および液晶ディスプレイ

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0949231B1 (en) * 1996-11-28 2007-05-02 Chisso Corporation Fluorine-substituted benzene derivatives, liquid-crystal composition, and liquid-crystal display element
JP4691746B2 (ja) * 1999-07-28 2011-06-01 Ｄｉｃ株式会社 ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置
JP5376269B2 (ja) * 2011-08-02 2013-12-25 Ｄｉｃ株式会社 ネマチック液晶組成物
DE112013004127B4 (de) * 2012-08-22 2016-08-11 Dic Corporation Nematische Flüssigkristallzusammensetzung und ihre Verwendung
JP6493678B2 (ja) * 2014-07-31 2019-04-03 Jnc株式会社 液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子
CN106459765B (zh) * 2014-07-31 2018-03-09 Dic株式会社 向列型液晶组合物
CN104498055B (zh) * 2014-12-31 2017-01-11 石家庄诚志永华显示材料有限公司 一种液晶组合物
EP3081620B1 (en) * 2015-04-13 2020-04-01 Merck Patent GmbH Liquid-crystalline medium and liquid-crystal display comprising the same
EP3095834B9 (en) * 2015-05-21 2019-09-04 Merck Patent GmbH Liquid-crystalline medium and liquid-crystal display comprising the same
JP6511975B2 (ja) * 2015-06-09 2019-05-15 Jnc株式会社 ジヒドロピラン化合物を含有する液晶組成物および液晶表示素子
CN105131975B (zh) * 2015-09-02 2017-11-10 石家庄诚志永华显示材料有限公司 一种正负混合液晶组合物
JP2017132847A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
CN105602577B (zh) * 2016-01-28 2017-07-07 石家庄诚志永华显示材料有限公司 正介电各向异性液晶组合物及其液晶显示元件或液晶显示器
CN106398718B (zh) * 2016-08-31 2021-05-11 晶美晟光电材料（南京）有限公司 具有正介电常数的液晶混合物及其应用
CN109134423B (zh) * 2017-11-23 2020-03-17 江苏和成显示科技有限公司 一种化合物及其液晶组合物和光电显示器件
CN108587647A (zh) * 2018-06-05 2018-09-28 晶美晟光电材料（南京）有限公司 一种正型液晶化合物、包含该液晶化合物的液晶混合物及其应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004529214A (ja) 2000-11-29 2004-09-24 メルク　パテント　ゲゼルシャフト　ミット　ベシュレンクテル　ハフトング 電気光学的液晶ディスプレイおよび液晶媒体
JP2006328399A (ja) 2005-05-25 2006-12-07 Merck Patent Gmbh 液晶媒体および液晶ディスプレイ
JP2009191264A (ja) 2008-02-12 2009-08-27 Merck Patent Gmbh 液晶媒体および液晶ディスプレイ

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