TW202033752A - 配向助劑、液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents
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Abstract
提供一種配向助劑,其可確保液晶組成物的保存穩定性,使液晶分子自發地配向。又,提供一種保存穩定性優異、可實現液晶分子良好地配向之液晶顯示元件的液晶組成物、及使用有該液晶組成物之液晶顯示元件。
本發明之配向助劑使液晶分子自發地配向。此配向助劑其特徵在於含有具有極性基之第1化合物;及與該第1化合物不同,但具有與上述極性基相同極性基之第2化合物。
Description
本發明係關於一種配向助劑、液晶組成物及液晶顯示元件。
先前,於VA方式之液晶顯示器中,為了於未施加電壓時誘發液晶分子之垂直配向,於施加電壓時實現液晶分子之水平配向,於電極上設置有作為配向膜發揮功能之聚醯亞胺(PI)膜。然而,PI膜之成膜需要龐大成本,近年來,正在研究用於儘管省略PI膜但仍實現液晶分子之配向之方法(例如,參閱專利文獻1)。
於此專利文獻1中揭示有一種液晶介質,該液晶介質將具有負介電異向性之極性化合物的混合物作為基礎,並含有具有羥基之自發地配向性添加劑。又,於專利文獻1中記載有「不含配向膜之顯示器中可合適地使用此液晶介質」之內容。
從使液晶分子充分配向的觀點來看,會認為要使液晶介質(液晶組成物)中所含之自發地配向性添加劑(配向助劑)的量變多。然而,如同專利文獻1所揭示,在僅使用1種自發地配向性添加劑時,可混合至液晶介質之自發地配向性添加劑的量受到限制。又,若使自發地配向性添加劑的量變多,則在保存液晶介質時,會有自發地配向性添加劑之結晶變得容易析出問題點。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特表2014-524951號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明之目的在於提供一種配向助劑,其可確保液晶組成物的保存穩定性,使液晶分子自發地配向,可穩定地維持所得到之配向及傾斜。又,本發明之其他目的在於提供一種可實現液晶分子良好地配向之液晶顯示元件的液晶組成物、及使用有該液晶組成物之液晶顯示元件。
[解決課題之技術手段]
此目的係藉由下述(1)~(15)之本發明來達成。
(1)一種配向助劑,使液晶分子自發地配向,其特徵在於:含有
具有極性基之第1化合物;及
與該第1化合物不同,但具有與上述極性基相同極性基之第2化合物。
(2)如上述(1)之配向助劑,其中,上述極性基含有選自下述式所表示之群中之結構。
(式中,Rat1
表示碳原子數1~5之烷基,
Zat1
表示單鍵、碳原子數1~15之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、或碳原子數2~18之直鏈狀或支鏈狀之伸烯基[該伸烷基或伸烯基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代],
Xat1
表示氫原子或碳原子數1~15之烷基[該烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代],
*表示鍵結鍵)。
(3)如上述(1)或(2)之配向助劑,其中,上述極性基含有1~3個羥基。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之配向助劑,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分別含有至少一個聚合性基。
(5)如上述(4)之配向助劑,其中,上述聚合性基係選自下述通式(AP-1)~通式(AP-9)所表示之群。
(式中,RAP1
及RAP2
分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~10之鹵化烷基[該烷基中之1個或2個以上之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-或-CO-取代,上述烷基中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被鹵素原子或羥基取代],
WAP1
表示單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-CH2
-,
tAP1
表示0、1或2,
*表示鍵結鍵)。
(6)如上述(1)至(5)中任一項之配向助劑,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分別含有液晶原基,
上述極性基或上述聚合性基直接與上述液晶原基鍵結,或介隔間隔基而與上述液晶原基鍵結。
(7)如上述(6)之配向助劑,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分別含有配向誘導基,該配向誘導基鍵結於上述液晶原基之上述極性基的相反側,具有誘導液晶分子之配向的功能。
(8)如上述(7)之配向助劑,其中,上述配向誘導基以下述通式(AK)表示。
(式中,RAK1
表示直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1~20之烷基[該烷基中之1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,上述烷基中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被鹵代基(halogeno group)取代])。
(9)如上述(6)至(8)中任一項之配向助劑,其中,上述間隔基係碳原子數1~30之伸烷基(其中,該伸烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,上述伸烷基中之氫原子可被鹵素原子取代)。
(10)如上述(6)至(9)中任一項之配向助劑,其中,上述液晶原基以下述通式(AL)表示。
(式中,ZAL1
表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CF2
O-、-OCF2
-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2
-CH2
COO-、-OCOCH2
-CH2
-、-CH=C(CH3
)COO-、-OCOC(CH3
)=CH-、-CH2
-CH(CH3
)COO-、-OCOCH(CH3
)-CH2
-、-OCH2
CH2
O-或碳原子數1~20之伸烷基[該伸烷基中之1個或2個以上之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代],
AAL1
及AAL2
分別獨立地表示2價之環式基,
ZAL1
、AAL1
及AAL2
中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被鹵代基、上述極性基、PAP1
-SpAP1
-或1價之有機基取代[PAP1
表示上述聚合性基,SpAP1
表示單鍵或上述間隔基],
於分子内存在複數個ZAL1
及AAL1
之情形時,分別可相互相同,亦可不同,
mAL1
表示1~5之整數,
*表示鍵結鍵)。
(11)如上述(1)至(10)中任一項之配向助劑,其進一步含有下述通式(P)所表示之聚合性化合物。
(式(P)中,Rp1
表示氫原子、氟原子、氰基、碳原子數1~15之烷基或-Spp2
-Pp2
[上述烷基所存在之1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,上述烷基中所存在之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被氰基、氟原子或氯原子取代],
Pp1
及Pp2
分別獨立地表示下述通式(Pp1
-1)~式(Pp1
-9)之任一者,
[式中,Rp11
及Rp12
分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之鹵化烷基,Wp11
表示單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、或-CH2
-,tp11
表示0、1或2,於分子内存在複數個Rp11
、Rp12
、Wp11
及/或tp11
之情形時,其等可相同,亦可不同,*表示鍵結鍵],
Spp1
及Spp2
分別獨立地表示單鍵或上述間隔基,
Zp1
及Zp2
分別獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-CH2
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-CO-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2
-、-CH2
OCOO-、-OCH2
CH2
O-、-CO-NRZP1
-、-NRZP1
-CO-、-SCH2
-、-CH2
S-、-CH=CRZP1
-COO-、-CH=CRZP1
-OCO-、-COO-CRZP1
=CH-、-OCO-CRZP1
=CH-、-COO-CRZP1
=CH-COO-、-COO-CRZP1
=CH-OCO-、-OCO-CRZP1
=CH-COO-、-OCO-CRZP1
=CH-OCO-、-(CH2
)2
-COO-、-(CH2
)2
-OCO-、-OCO-(CH2
)2
-、-(C=O)-O-(CH2
)2
-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、-CF2
CH2
-、-CH2
CF2
-、-CF2
CF2
-或-C≡C-[式中,RZP1
分別獨立地表示氫原子或碳原子數1~4之烷基,於分子内存在複數個RZP1
之情形時,其等可相同,亦可不同],
Ap1
、Ap2
及Ap3
分別獨立地表示選自由下述基(ap
)~基(cp
)所組成之群中的基[下述基(ap
)、基(bp
)及基(cp
)中所存在之氫原子可分別獨立地被鹵素原子、碳原子數1~8之烷基或碳原子數1~8之烯基、氰基或-Spp2
-Pp2
取代],
(ap
)1,4-伸環己基[該基中所存在之1個-CH2
-或未鄰接之2個以上之-CH2
-可被-O-取代],
(bp
)1,4-伸苯基[該基中所存在之1個-CH=或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代],及
(cp
)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基[該等基中所存在之1個-CH=或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代],
mp1
表示0、1、2或3,
於分子内存在複數個Zp1
、Ap2
、Spp2
及/或Pp2
之情形時,其等可相同,亦可不同,於mp1
為0且Ap1
為上述基(cp
)所表示之基之情形時,Ap3
亦可為單鍵,
*表示鍵結鍵)。
(12)一種液晶組成物,其含有上述(1)~(11)中任一項之配向助劑、及負的介電各向導性(Δε)之液晶分子。
(13)一種液晶顯示元件,其具備兩個基板、及設置在該兩個基板間之液晶層,該液晶層含有上述(12)之液晶組成物。
(14)如上述(13)之液晶顯示元件,其中,上述液晶層含有上述第1化合物及上述第2化合物之聚合物。
(15)如上述(13)或(14)之液晶顯示元件,其為PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。
(16)上述(13)~(15)中任一項之液晶顯示元件,其中,上述兩個基板中之至少一個基板不具有配向膜。
[發明之效果]
根據本發明,可提供一種保存穩定性優異、可達成液晶分子之良好配向、可穩定地維持所得到之配向及傾斜的配向助劑,含有該配向助劑之液晶組成物及液晶顯示元件。
以下,針對本發明之配向助劑、液晶組成物及液晶顯示元件,基於較佳實施形態來詳細地說明。
(液晶組成物)
本發明之液晶組成物被用於為了形成液晶顯示元件所具有之液晶層。此液晶組成物含有負的介電各向導性(Δε)之液晶分子、及具有使液晶分子自發地配向的功能之配向助劑(本發明之配向助劑)。
((配向助劑))
配向助劑具備如下功能:與和包含液晶組成物之液晶層直接抵接之構件(電極(例如ITO)、基板(例如玻璃基板、丙烯酸基板、透明基板、可撓性基板等)、樹脂層(例如濾色器、配向膜、保護層(overcoat layer)等)、絕緣膜(例如無機材料膜、SiNx等))相互作用,而引起液晶層中所包含之液晶分子之垂直排列。
配向助劑較佳為具有用於聚合之聚合性基、與液晶分子類似之液晶原基、可與和液晶層直接抵接之構件相互作用之吸附基(極性基)、及引起液晶分子之配向之配向誘導基。
較佳為吸附基及配向誘導基鍵結於液晶原基,聚合性基直接或視需要經由間隔基取代成液晶原基、吸附基及配向誘導基。尤佳為聚合性基於被編入於吸附基中之狀態下取代成液晶原基。
以下,化學式中之左端之*及右端之*表示鍵結鍵。
「配向誘導基」
配向誘導基具有誘導液晶分子之配向之功能,較佳為下述通式(AK)所表示之基。
式中,RAK1
表示直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1〜20之烷基。其中,烷基中之1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,烷基中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被鹵代基取代。
RAK1
較佳為表示直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1〜20之烷基,更佳為表示直鏈狀之碳原子數1〜20之烷基,再更佳為表示直鏈狀之碳原子數1〜8之烷基。
又,烷基中之1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
進而,烷基中之氫原子可被取代為氟原子或氯原子,亦可被取代為氟原子。
就對配向助劑賦予所謂之兩親媒性之觀點而言,上述配向誘導基較佳為鍵結於液晶原基之吸附基的相反側。
式中,RAP1
及RAP2
分別獨立地表示氫原子、碳原子數1〜5之烷基或碳原子數1〜10之鹵化烷基。其中,烷基中之1個或2個以上之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-或-CO-取代,烷基中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被鹵素原子或羥基取代。
WAP1
表示單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-CH2
-。
tAP1
表示0、1或2。
PAP1
較佳為下述通式(AP-1)〜通式(AP-7)所表示之基,更佳為下述通式(AP-1)或通式(AP-2)所表示之基,再更佳為通式(AP-1)。
SpAP1
較佳為表示單鍵或直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1〜20之伸烷基,更佳為表示單鍵或直鏈狀之碳原子數1〜20之伸烷基,再更佳為表示單鍵或直鏈狀之碳原子數2〜10之伸烷基。
又,於SpAP1
中,伸烷基中之1個或2個以上之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式分別獨立地被-CH=CH-、-C≡O-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
於配向助劑中,PAP1
-SpAP1
-之數量較佳為1個以上且5個以下,更佳為1個以上且4個以下,再更佳為2個以上且4個以下,尤佳為2個或3個,最佳為2個。
pAP1
-SpAP1
-中之氫原子可被取代為聚合性基、吸附基及/或配向誘導基。
PAP1
-SpAP1
-亦可鍵結於聚合性基、液晶原基、吸附基及/或配向誘導基。
又,PAP1
-SpAP1
-較佳為鍵結於液晶原基、吸附基或配向誘導基,更佳為鍵結於液晶原基或吸附基。
再者,於分子內存在複數個PAP1
及/或SpAP1
-之情形時,分別可相互相同,亦可不同。
「液晶原基」
液晶原基係具備剛性部分之基,例如係指具備1個以上之環式基之基,較佳為具備2〜4個環式基之基,更佳為具備3〜4個環式基之基。再者,環式基可視需要經連結基連結。液晶原基較佳為具有與液晶層所使用之液晶分子(液晶化合物)類似之骨架。
再者,於本說明書中,「環式基」係指構成之原子鍵結成環狀之原子團,包含碳環、雜環、飽和或不飽和環式結構、單環、二環式結構、多環式結構、芳香族、非芳香族等。
又,環式基可包含至少1個雜原子,進而,亦可經至少1個取代基(鹵代基、聚合性基、有機基(烷基、烷氧基、芳基等))取代。於環式基為單環之情形時,液晶原基較佳為包含2個以上之單環。
上述液晶原基較佳為由例如通式(AL)表示。
式中,ZA L1
表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CF2
O-、-OCF2
-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2
-CH2
COO-、-OCOCH2
-CH2
-、-CH=C(CH3
)COO-、-OCOC(CH3
)=CH-、-CH2
-CH(CH3
)COO-、-OCOCH(CH3
)-CH2
-、-OCH2
CH2
O-或碳原子數1〜20之伸烷基。其中,伸烷基中之1個或2個以上之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。
AA L1
及AA L2
分別獨立地表示二價之環式基。
ZAL1
、AA L1
及AAL2
中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被取代為鹵代基、吸附基、PAP1
-SpAP1
-或一價有機基,
再者,於分子內存在複數個ZA L1
及AAL1
之情形時,分別可相互相同,亦可不同。
mA L1
表示1〜5之整數。
通式(AL)中,ZAL1
較佳為單鍵或碳原子數2〜20之伸烷基,更佳為單鍵或碳原子數2〜10之伸烷基,再更佳為單鍵、-(CH2
)2
-或-(CH2
)4
-。伸烷基中之1個或2個以上之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。
進而,當目的在於提高棒狀分子之直線性之情形時,ZAL1
較佳為環與環直接連結之形態之單鍵或將環與環直接連結之原子之數量為偶數個的形態。例如,於-CH2
-CH2
COO-之情形時,將環與環直接連結之原子之數量為4個。
通式(AL)中,AAL1
及AAL2
分別獨立地表示二價之環式基。作為二價之環式基,較佳為選自由1,4-伸苯基、1,4-環伸己基、1,4-環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二㗁烷-2,5-二基、四氫噻喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,4-雙環(2,2,2)伸辛基、十氫萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡𠯤-2,5-二基、噻吩-2,5-二基-、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、2,6-伸萘基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、1,2,3,4,4a,9,10a-八氫菲-2,7-二基、1,4-伸萘基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二硒吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩[3,2-b]噻吩-2,7-二基、[1]苯并硒吩并[3,2-b]硒吩-2,7-二基及茀-2,7-二基所組成之群中之1種,更佳為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、2,6-伸萘基或菲-2,7-二基,再更佳為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基。
再者,該等基未經取代,或可經取代基取代。作為該取代基,較佳為氟原子或碳原子數1〜8之烷基。進而,烷基可經氟原子或羥基取代。
又,環式基中之1個或2個以上之氫原子可被取代為鹵代基、吸附基、PAP1
-SpAP1
-或一價有機基。
通式(AL)中,所謂一價有機基,係藉由使有機化合物成為一價基之形態而構成化學結構之基,係指自有機化合物中將1個氫原子去除而成之原子團。
作為該一價有機基,例如可列舉:碳原子數1〜15之烷基、碳原子數2〜15之烯基、碳原子數1〜14之烷氧基、碳原子數2〜15之烯氧基等;較佳為碳原子數1〜15之烷基或碳原子數1〜14之烷氧基,更佳為碳原子數1〜8之烷基或碳原子數1〜8之烷氧基,再更佳為碳原子數1〜5之烷基或碳原子數1〜4之烷氧基,尤佳為碳原子數1〜3之烷基或碳原子數1〜2之烷氧基,最佳為碳原子數1或2之烷基或碳原子數1之烷氧基。
又,上述烷基、烯基、烷氧基、烯氧基中之1個或2個以上之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代。進而,上述一價有機基可具有作為上述配向誘導基之作用。
上述通式(AL)中,mAL1
較佳為1〜4之整數,更佳為1〜3之整數,再更佳為2或3。
通式(AL)係2個氫原子自該等化合物脫離所得之結構。
於該等式(me-1)〜(me-45)中,環己烷環、苯環或萘環中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被取代為鹵代基、PAP1
-SpAP1
-、一價有機基(例如碳原子數1〜15之烷基、碳原子數1〜14之烷氧基)、吸附基或配向誘導基。
上述液晶原基之中,較佳之形態為式(me-8)〜(me-44),更佳之形態為式(me-8)〜(me-10)、式(me-12)〜(me-18)、式(me-22)〜(me-24)、式(me-26)〜(me-27)及式(me-29)〜(me-44),再更佳之形態為式(me-12)、(me-14)、(me-16)、(me-22)〜(me-24)、(me-29)、(me-34)、(me-36)〜(me-37)、(me-42)〜(me-44)。
式中,XAL101
〜XAL118
、XAL201
〜XAL214
分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基、鹵代基、PAPl
-SpAPl
-、下述之吸附基、或上述配向誘導基。
環AAL1 1
、環AAL1 2
及環AAL 21
分別獨立地表示環己烷環或苯環。
XAL101
〜XAL118
、XAL201
〜XAL214
中之任1個或2個以上經下述之吸附基取代。
XAL101
〜XAL118
、XAL201
〜XAL214
中之任1個或2個以上經上述配向誘導基取代。
下述之吸附基及上述配向誘導基可經PAP1
-SpAP1
-取代。
通式(AL-1)或通式(AL-2)於其分子內具有1個或2個以上之PAP1
-SpAP1
-。
於通式(AL-1)中,較佳為XAL101
為上述配向誘導基。
於通式(AL-1)中,較佳為XAL109
、XAL110
及XAL111
之至少1個為下述之吸附基,更佳為XAL1 09
及XAL110
均為下述之吸附基或XAL110
為下述之吸附基,再更佳為XAL110
為下述之吸附基。
於通式(AL-1)中,較佳為XAL109
、XAL110
及XAL111
之至少1個為下述之吸附基中之PAP1
-SpAP1
-或結構內具有可聚合之部位之吸附基,更佳為XAL109
及XAL1 11
之兩者或一者為PAP1
-SpAP1
-。
於通式(AL-1)中,較佳為XAL104
〜XAL108
、XAL112
〜XAL116
之1個或2個分別獨立地為碳原子數1〜5之烷基、碳原子數1〜5之烷氧基或鹵代基,更佳為碳原子數1〜3之烷基或氟原子。尤佳為XAL105
、XAL106
或XAL107
分別獨立地為碳原子數1〜3之烷基或氟原子。
於通式(AL-2)中,較佳為XAL201
為上述配向誘導基。
於通式(AL-2)中,較佳為XAL207
、XAL208
及XAL209
之至少1個為下述之吸附基,更佳為XAL207
及XAL208
均為下述之吸附基或XAL208
為下述之吸附基,再更佳為XAL208
為下述之吸附基。
於通式(AL-2)中,較佳為XAL207
、XAL208
及XAL209
之至少1個為下述之吸附基中之PAP1
-SpAP1
-或結構內具有可聚合之部位之吸附基,更佳為XAL207
及XAL209
之兩者或一者為PAP1
-SpAP1
-。
於通式(AL-2)中,較佳為XAL202
〜XAL206
、XAL210
〜XAL214
之1個或2個分別獨立地為碳原子數1〜5之烷基、碳原子數1〜5之烷氧基或鹵代基,更佳為碳原子數1〜3之烷基或氟原子。尤佳為XAL204
、XAL205
或XAL206
分別獨立地為碳原子數1〜3之烷基或氟原子。
「吸附基」
吸附基係具備與吸附介質進行吸附之功能之基,上述吸附介質為基板、膜、電極等作為與液晶組成物抵接之層。
吸附通常被分為形成化學鍵(共價鍵、離子鍵或金屬鍵)而於吸附介質與被吸附質之間進行吸附之化學吸附、及化學吸附以外之物理吸附。於本說明書中,吸附可為化學吸附或物理吸附之任一者,較佳為物理吸附。因此,吸附基較佳為可與吸附介質進行物理吸附之基,更佳為可藉由分子間力而與吸附介質鍵結之基。
作為藉由分子間力與吸附介質鍵結之形態,可列舉藉由永久偶極、永久四極、分散力、電荷遷移力或氫鍵等之相互作用而形成之形態。
作為吸附基之較佳之形態,可列舉能藉由氫鍵與吸附介質鍵結之形態。於該情形時,吸附基可發揮介存氫鍵之質子的供體及受體之任一者之功能或兩者之功能。
吸附基較佳為包含具有碳原子與雜原子連結而成之原子團之極性要素之基(以下,有時亦將「吸附基」記載為「極性基」)。於本說明書中,所謂極性要素,係指碳原子與雜原子直接連結而成之原子團。
作為雜原子,較佳為選自由N、O、S、P、B及Si所組成之群中之至少1種,更佳為選自由N、O及S所組成之群中之至少1種,再更佳為選自由N及O所組成之群中之至少1種,尤佳為O。
又,於配向助劑中,極性要素之價數並不特別限制於一價、二價、三價等,又,吸附基中之極性要素之個數亦無特別限制。
配向助劑較佳為於一分子中具有1〜8個吸附基,更佳為具有1〜4個吸附基,再更佳為具有1〜3個吸附基。
再者,自吸附基中將聚合性基及配向誘導基去除,但吸附基包括吸附基中之氫原子被取代為PAP1
-SpAP1
-之結構及PAP1
-SpAP1
-中之氫原子被取代為-OH之結構。
吸附基包含1個或2個以上之極性要素,被大致分成環式基型與鏈式基型。
環式基型係包含其結構中具備含極性要素之環狀結構之環式基的形態,鏈式基型係不包含其結構中具備含極性要素之環狀結構之環式基的形態。
鏈式基型係於直鏈或分支之鏈狀基中具有極性要素之形態,亦可其一部分具有不包含極性要素之環狀結構。
所謂環式基型之吸附基意指具有下述結構之形態,即,在環狀之原子排列內包含至少1個極性要素之結構。
再者,於本說明書中,所謂環式基,係如上所述。因此,環式基型之吸附基只要僅包含含有極性要素之環式基即可,作為吸附基整體,可分支,亦可為直鏈狀。
另一方面,所謂鏈式基型之吸附基,意指具有下述結構之形態,即,在分子內不含含有極性要素之環狀之原子排列,且在線狀之原子排列(可分枝)內包含至少1個極性要素之結構。
再者,於本說明書中,所謂鏈式基,係指結構式中不含環狀之原子排列,且所構成之原子線狀(可分支)地鍵結而成之原子團,且係指非環式基。換言之,所謂鏈式基,係指直鏈狀或支鏈狀之脂肪族基,可包含飽和鍵或不飽和鍵之任一者。
因此,鏈式基例如包括烷基、烯基、烷氧基、酯基、醚基或酮基等。再者,該等基中之氫原子可被取代為至少1個取代基(反應性官能基(乙烯基、丙烯醯基(acryl group)、甲基丙烯醯基(methacryl group)等)、鏈狀有機基(烷基、氰基等))。又,鏈式基可為直鏈狀或支鏈狀之任一者。
作為環式基型之吸附基,較佳為碳原子數3〜20之雜芳基(包含縮合環)或碳原子數3〜20之雜脂環族基(包含縮合環),更佳為碳原子數3〜12之雜芳基(包含縮合環)或碳原子數3〜12之雜脂環族基(包含縮合環),再更佳為5員環之雜芳基、5員環之雜脂環族基、6員環之雜芳基或6員環之雜脂環族基。再者,該等環結構中之氫原子可被取代為鹵代基、碳原子數1〜5之直鏈狀或支鏈狀之烷基或烷氧基。
作為鏈式基型之吸附基,較佳為結構內之氫原子或-CH2
-被取代為極性要素之直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1〜20之烷基。再者,烷基中之1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。又,鏈式基型之吸附基較佳為於其端部包含1個或2個以上之極性要素。
吸附基中之氫原子可被取代為聚合性基。
作為極性要素之具體例,可列舉:包含氧原子之極性要素(以下,含氧極性要素)、包含氮原子之極性要素(以下,含氮極性要素)、包含磷原子之極性要素(以下,含磷極性要素)、包含硼原子之極性要素(以下,含硼極性要素)、包含矽原子之極性要素(以下,含矽極性要素)或包含硫原子之極性要素(以下,含硫極性要素)。就吸附能力之觀點而言,作為極性要素,較佳為含氮極性要素、含氮極性要素或含氧極性要素,更佳為含氧極性要素。
作為含氧極性要素,較佳為選自由羥基、烷醇基(alkylol)、烷氧基、甲醯基、羧基、醚基、羰基、碳酸酯基及酯基所組成之群中之至少1種基或於碳原子上連結有該基之基。
作為含氮極性要素,較佳為選自由氰基、一級胺基、二級胺基、三級胺基、吡啶基、胺甲醯基及脲基所組成之群中之至少1種基或於碳原子上連結有該基之基。
因此,作為吸附基,較佳為選自由具備含氧極性要素之環式基(以下,含氧環式基)、具備含氮極性要素之環式基(以下,含氮環式基)、具備含氧極性要素之鏈式基(以下,含氧鏈式基)及具備含氮極性要素之鏈式基(以下,含氮鏈式基)所組成之群中之1種或2種以上之基本身或包含該基。
式中,Rat1
表示碳原子數1〜5之烷基。
Zat1
表示單鍵、碳原子數1〜15之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基或碳原子數2〜18之直鏈狀或支鏈狀之伸烯基。其中,伸烷基或伸烯基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代。
Xat1
表示氫原子或碳原子數1〜15之烷基。其中,烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-取代。
作為吸附基,較佳為下述通式(AT)所表示之基。
式中,SpAT1
表示單鍵、碳原子數1〜25之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基。其中,伸烷基中之氫原子可被-OH、-CN、-WAT1
-ZAT 1
或PAP1
-SpAP1
-取代,伸烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-取代。
WAT1
表示單鍵或下述通式(WAT1)或(WAT2)。
ZAT 1
表示包含極性要素之一價基。其中,ZAT 1
中之氫原子可被-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代。
(式中,SpWAT1
及SpWAT2
分別獨立地表示單鍵、碳原子數1〜25之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,伸烷基中之氫原子可被-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代,伸烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代)。
較佳為SpAT1
、SpWAT1
及SpWAT2
分別獨立地表示單鍵或直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1〜20之伸烷基,更佳為表示單鍵或直鏈狀之碳原子數1〜20之伸烷基,再更佳為表示單鍵或直鏈狀之碳原子數2〜10之伸烷基。
又,於SpAT1
、SpW AT1
及SpW AT2
中,伸烷基中之1個或2個以上之-CH2
-可分別獨立地以氧原子不直接鄰接之方式被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
又,SpAT1
及Spp1AT1
中之氫原子可分別獨立地被-WAT1
-ZAT1
或PAP1
-SpAP1
-取代。
式中,SpZAT11
及SpZAT12
分別獨立地表示單鍵、碳原子數1〜25之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基。其中,伸烷基中之氫原子可被-OH、-CN、-ZZAT11
-RZAT11
或PAP1
-SpAP1
-取代,伸烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
ZZAT11
表示包含極性要素之基。
通式(ZAT1-2)中之由包含ZZAT12
之環表示之結構表示5〜7員環。
ZZAT11
及ZZAT12
中之氫原子可被-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代。
RZAT11
及RZAT12
分別獨立地表示氫原子、碳原子數1〜8之直鏈狀或支鏈狀之烷基。其中,烷基中之氫原子可被-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代,烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11
-取代。
式中,鍵結於碳原子之氫原子可被-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代。
SpZAT11
表示單鍵、碳原子數1〜25之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基。其中,伸烷基中之氫原子可被-OH、-CN、-ZZAT11
-RZAT11
或PAP1
-SpAP1
-取代,伸烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
RZAT11
表示氫原子、碳原子數1〜8之直鏈狀或支鏈狀之烷基。其中,烷基中之氫原子可被-OH、-CN、-SpAT1
-WAT1
-ZAT1
或PAP1
-SpAP1
-取代,烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11
-取代。
式中,鍵結於碳原子之氫原子可被鹵素原子、-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代。
SpZAT11
表示單鍵、碳原子數1〜25之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基。其中,伸烷基中之氫原子可被-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代,伸烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11
-取代。
式中,Rtc
表示氫原子、碳原子數1〜20之烷基或PAP1
-SpAP1
-。其中,烷基中之氫原子可被-OH、-CN或PAP1
-SpAP1
-取代,烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11
-取代。
分子內之氫原子可被PAP1
-SpAP1
-取代。
*表示鍵結鍵。
從「因為在液晶組成物中穩定地進行混合而可確保保存穩定性,並且顯示對吸附介質之適當的高吸附力所造成之良好的配向控制力」此觀點而言,上述之作為ZAT1
之較佳的基中,尤佳為含有OH之基。又,作為液晶原基,尤佳為與(AL-1)之組合。
配向助劑較佳為吸附基中所包含之極性要素或聚合性基中所包含之極性要素局部存在之形態。吸附基係對用以使液晶分子垂直配向而言重要之結構,藉由使吸附基與聚合性基鄰接而獲得更良好之配向性,又,顯示出對液晶組成物之良好之溶解性。
具體而言,配向助劑較佳為於液晶原基之同一環上具有聚合性基及吸附基之形態。該形態包含:1個以上之聚合性基及1個以上之吸附基分別鍵結於同一環上之形態;及1個以上之聚合性基之至少一個或1個以上之吸附基之至少一個中,其中一者鍵結於另一者且於同一環上具有聚合性基及吸附基之形態。
又,於該情形時,和聚合性基鍵結之間隔基中之氫原子可被取代為吸附基,進而,吸附基中之氫原子可經由間隔基而被取代為聚合性基。
作為配向助劑(自發地配向性化合物),較佳為下述通式(SAL)所表示之化合物。
式中,鍵結於碳原子之氫原子可被取代為碳原子數1〜25之直鏈狀或支鏈狀之烷基、-OH、-CN、-SpAT1
-WAT1
-ZAT1
或PAP1
-SpAP1
-。其中,烷基中之氫原子可被-OH、-CN、-SpAT1
-WAT1
-ZAT1
或PAP1
-SpAP1
-取代,烷基中之-CH2
-能以氧原子不直接鄰接之方式被環式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-或-CH=CH-取代。
RAK1
表示與通式(AK)中之RAK1
相同之意義。
AAL1
及AAL2
分別獨立地表示與通式(AL)中之AAL1
及AAL2
相同之意義。
ZAL1
表示與通式(AL)中之ZAL1
相同之意義。
mAL1
表示與通式(AL)中之mAL1
相同之意義。
SpAT1
表示與通式(AT)中之SpAT1
相同之意義。
WAT1
表示與通式(AT)中之WAT1
相同之意義。
ZAT1
表示與通式(AT)中之ZAT1
相同之意義。
本發明之配向助劑具有第1化合物及第2化合物,上述第1化合物具有吸附基(極性基),上述第2化合物與該第1化合物不同,但具有和上述吸附基相同的吸附基。再者,第1化合物及第2化合物分別適當地選自上述化合物。於本說明書中,相同的吸附基係指包含相同種類之官能基的基。例如,係指於一個吸附基包含羥基之情形時,其他的吸附基亦包含羥基,各別的吸附基中所含之官能基的數量可相同,亦可不同。
此處,於使用僅含有1種化合物之配向助劑的情形時,由於配向助劑之飽和溶解度的關係,可溶解於液晶組成物之配向助劑的量受到限制,無法充分提高對液晶分子之配向控制力。另一方面,若為了解決上述問題而使大量的配向助劑強制地溶解於液晶組成物中,則在液晶組成物之保存時,配向助劑容易析出。
相對於此,藉由併用第1化合物與第2化合物來作為配向助劑,使各化合物以飽和溶解度或飽和溶解度附近的程度溶解於液晶組成物中,藉此使液晶組成物中所含之配向助劑的總量加大,可提高對液晶分子之配向控制力。
另一方面,並非使各化合物超過其飽和溶解度,而使其強制溶解於液晶組成物中。因此,本發明之液晶組成物即便長時間保存,各化合物亦難以析出,保存穩定性優異。
於配向助劑中,第1化合物及第2化合物具有相同的吸附基,該吸附基較佳為-OH、-NH2
、-OC(=O)C(=O)O-Xat1
(Xat1
表示與上述相同的意義),更佳為-OH或-OC(=O)C(=O)O-Xat1
,再更佳為-OH(羥基)。此等吸附基對吸附介質之吸附力高,因此,各化合物發揮對液晶分子之良好的配向控制力。又,一個吸附基所含之-OH的數量並無特別限定,較佳為1~3個。
又,各化合物所具有之吸附基的數量可為一個,較佳為兩個以上,更佳為兩個。具有兩個上述吸附基之化合物對吸附介質的吸附力變得適當。因此,於將液晶組成物供給給吸附介質時,各化合物在吸附介質上良好地潤濕擴展。其結果,於吸附介質之面方向的各領域中,可使液晶分子均一地垂直配向。
再者,第1化合物及第2化合物可兩者都不具有聚合性基,亦可其中一者不具有聚合性基。其中,較佳為第1化合物及第2化合物分別具有至少一個聚合性基。於此情形時,藉由形成此等聚合物,而可更進一步提高對液晶分子之配向控制力。
本發明之配向助劑除了第1化合物及第2化合物,亦可含有具有吸附基之第3化合物。於此情形時,第3化合物所具有之吸附基可與第1化合物及第2化合物相同,亦可不同。再者,第3化合物不限於1種,亦可為2種以上。
液晶組成物中所含之配向助劑之量較佳為0.01〜10質量%左右。就使液晶分子更適當地配向之觀點而言,其更佳之下限值為0.05質量%、0.1質量%。另一方面,就改善應答特性之觀點而言,其更佳之上限值為7質量%、5質量%、4質量%、3質量%、1質量%。藉由採用本發明之構成,可使足夠量的配向助劑溶解於液晶組成物。
((聚合性化合物))
本發明之液晶組成物較佳含有下述通式(P)所表示之聚合性化合物。該聚合性化合物具有賦予液晶分子特定預傾角的功能。再者,液晶組成物亦可含有兩種以上此聚合性化合物。
式(P)中,Rp1
表示氫原子、氟原子、氰基、碳原子數1〜15之烷基或-Spp2
-Pp2
。其中,烷基中所存在之1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。又,烷基中所存在之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
Pp1
及Pp2
分別獨立地表示下述通式(Pp1
-1)〜式(Pp1
-9)之任一者。
(式中,Rp11
及Rp12
分別獨立地表示氫原子、碳原子數1〜5之烷基或碳原子數1〜5之鹵化烷基,Wp 11
表示單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、或-CH2
-,tp11
表示0、1或2,於分子內存在複數個Rp11
、Rp12
、Wp11
及/或tp11
之情形時,其等可相同,亦可不同)。
Spp1
及Spp2
分別獨立地表示單鍵或間隔基。
Zp1
及Zp2
分別獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-CH2
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-CO-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2
-、-CH2
OCOO-、-OCH2
CH2
O-、-CO-NRZP1
-、-NRZP1
-CO-、-SCH2
-、-CH2
S-、-CH=CRZP1
-COO-、-CH=CRZP1
-OCO-、-COO-CRZP1
=CH-、-OCO-CRZP1
=CH-、-COO-CRZP1
=CH-COO-、-COO-CRZP1
=CH-OCO-、-OCO-CRZP1
=CH-COO-、-OCO-CRZP1
=CH-OCO-、-(CH2
)2
-COO-、-(CH2
)2
-OCO-、-OCO-(CH2
)2
-、-(C=O)-O-(CH2
)2
-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、-CF2
CH2
-、-CH2
CF2
-、-CF2
CF2
-或-C≡C-(式中,RZP1
分別獨立地表示氫原子或碳原子數1〜4之烷基,於分子內存在複數個RZP1
之情形時,其等可相同,亦可不同)。
Ap1
、Ap2
及Ap3
分別獨立地表示選自由下述基(ap
)~基(cp
)所組成之群中之基(下述基(ap
)、基(bp
)及基(cp
)中所存在之氫原子亦可分別獨立地被鹵素原子、碳原子數1~8之烷基或碳原子數1~8之烯基、氰基或-Spp2
-Pp2
取代):
(ap
)1,4-伸環己基(該基中所存在之1個-CH2
-或未鄰接之2個以上之-CH2
-可被-O-取代)、
(bp
)1,4-伸苯基(該基中所存在之1個-CH=或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代)、及
(cp
)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基(該等基中所存在之1個-CH=或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代)。
mp1
表示0、1、2或3。
於分子內存在複數個Zp1
、Ap2
、Spp2
及/或Pp2
之情形時,其等可相同,亦可不同。其中,Ap3
於mp1
為0且Ap1
為基(cp
)所表示之基之情形時,亦可為單鍵。
其中,自聚合性化合物中將配向助劑排除。
Rp1
較佳為-Spp2
-Pp2
。
較佳為Pp1
及Pp2
分別獨立地為通式(Pp1
-1)〜式(Pp1
-3)之任一者,更佳為(Pp1
-1)。
較佳為Rp11
及Rp12
分別獨立地為氫原子或甲基。
tp11
較佳為0或1。
Wp11
較佳為單鍵、-CH2
-或-C2
H4
-。
mp1
較佳為0、1或2,較佳為0或1。
較佳為Zp1
及Zp2
分別獨立地為單鍵、-OCH2
-、-CH2
O-、-CO-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-COOC2
H4
-、-OCOC2
H4
-、-C2
H4
OCO-、-C2
H4
COO-、-CH=CH-、-CF2
-、-CF2
O-、-(CH2
)2
-COO-、-(CH2
)2
-OCO-、-OCO-(CH2
)2
-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2
)2
-、-OCF2
-或-C≡C-,更佳為單鍵、-OCH2
-、-CH2
O-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-COOC2
H4
-、-OCOC2
H4
-、-C2
H4
OCO-、-C2
H4
COO-、-CH=CH-、-(CH2
)2
-COO-、-(CH2
)2
-OCO-、-OCO-(CH2
)2
-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2
)2
-或-C≡C-。
再者,較佳為僅分子內所存在之Zp1
及Zp2
之1個為-OCH2
-、-CH2
O-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-COOC2
H4
-、-OCOC2
H4
-、-C2
H4
OCO-、-C2
H4
COO-、-CH=CH-、-(CH2
)2
-COO-、-(CH2
)2
-OCO-、-OCO-(CH2
)2
-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2
)2
-或-C≡C,其他均為單鍵,更佳為僅分子內所存在之Zp1
及Zp2
之1個為-OCH2
-、-CH2
O-、-C2
H4
-、-COO-或-OCO-,其他均為單鍵,再更佳為分子內所存在之所有Zp1
及Zp2
均為單鍵。
又,較佳為僅分子內所存在之Zp1
及Zp2
之1個為選自由-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-(CH2
)2
-COO-、-(CH2
)2
-OCO-、-O-CO-(CH2
)2
-、-COO-(CH2
)2
-所組成之群中之連結基,其他均為單鍵。
Spp 1
及Spp2
分別獨立地表示單鍵或間隔基,間隔基較佳為碳原子數1〜30之伸烷基。其中,只要氧原子彼此不會直接連結,則伸烷基中之-CH2
-可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,伸烷基中之氫原子可被鹵素原子取代。
其中,較佳為Spp1
及Spp2
分別獨立地為直鏈之碳原子數1〜10之伸烷基或單鍵。
較佳為Ap1
、Ap2
及Ap3
分別獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,更佳為1,4-伸苯基。
為了改善與液晶分子(液晶化合物)之相溶性,1,4-伸苯基較佳為經1個氟原子、1個甲基或1個甲氧基取代。
液晶組成物中所含之聚合性化合物的量較佳為0.05〜10質量%,更佳為0.1〜8質量%,再更佳為0.1〜5質量%,再更佳為0.1〜3質量%,再更佳為0.2〜2質量%,再更佳為0.2〜1.3質量%,尤佳為0.2〜1質量%,最佳為0.2〜0.56質量%。
其較佳之下限值為0.01質量%、0.03質量%、0.05質量%、0.08質量%、0.1質量%、0.15質量%、0.2質量%、0.25質量%、0.3質量%。
另一方面,其較佳之上限值為10質量%、8質量%、5質量%、3質量%、1.5質量%、1.2質量%、1質量%、0.8質量%、0.5質量%。
若聚合性化合物的量較少,則難以表現出將聚合性化合物添加至液晶組成物中之效果,會存在例如因視液晶分子或配向助劑之種類等而產生液晶分子之配向控制力較弱或隨時間減弱等問題。另一方面,若聚合性化合物的量過多,則存在例如因紫外線之照度等而產生聚合性化合物硬化後所殘存之量增多、硬化耗費時間、液晶組成物之可靠性降低等問題之情形。因此,較佳為考慮到該等之平衡性後設定聚合性化合物的量。
又,作為通式(P)所表示之聚合性化合物之較佳之例,亦可列舉下述式(P-2-1)〜式(P-2-12)所表示之聚合性化合物。
式中,Pp21
、Pp22
、Spp21
及Spp22
表示與通式(P)中之Pp1
、Pp2
、Spp1
及Spp2
相同之意義。
式中,RN11
、RN12
、RN21
、RN22
、RN31
及RN32
分別獨立地表示碳原子數1~8之烷基,該烷基中所存在之任意1個或2個以上之-CH2
-在氧原子不鄰接的前提下,可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、環戊烷-1,3-二基、環丁烷-1,4-二基或環丙烷-1,2-二基取代。
AN11
、AN12
、AN21
、AN22
、AN31
及AN32
分別獨立地表示選自由下述基(a)~基(d)所組成之群中之基:
(a)1,4-伸環己基(該基中所存在之任意1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可被-O-取代)、
(b)1,4-伸苯基(該基中所存在之任意1個或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代)、
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(該等基中所存在之任意1個或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代)、及
(d)1,4-伸環己烯基;
上述基(a)、基(b)、基(c)及基(d)可分別獨立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZN11
、ZN12
、ZN21
、ZN22
、ZN31
及ZN32
分別獨立地表示單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-COO-、-OCO-、-OCF2
-、-CF2
O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-。
XN21
表示氫原子或氟原子。
TN31
表示-CH2
-或氧原子。
nN11
、nN12
、nN21
、nN22
、nN31
及nN32
分別獨立地表示0〜3之整數,nN11
+nN12
、nN21
+nN22
及nN31
+nN32
分別獨立地為1、2或3,於存在複數個AN11
~AN32
、ZN11
~ZN32
之情形時,其等可相同,亦可不同。
RN11
、RN12
、RN21
、RN22
、RN31
及RN32
較佳為分別獨立地為碳原子數1〜8之烷基、碳原子數1〜8之烷氧基、碳原子數2〜8之烯基、或碳原子數2〜8之烯氧基,更佳為碳原子數1〜5之烷基、碳原子數1〜5之烷氧基、碳原子數2〜5之烯基、或碳原子數2〜5之烯氧基,再更佳為碳原子數1〜5之烷基、或碳原子數2〜5之烯基,尤佳為碳原子數2〜5之烷基、或碳原子數2〜3之烯基,最佳為碳原子數3之烯基(丙烯基)。
又,於其等鍵結於苯環(芳環)此環結構之情形時,較佳為直鏈狀之碳原子數1〜5之烷基、直鏈狀之碳原子數1〜4之烷氧基、或碳原子數4〜5之烯基,於鍵結於環己烷環、吡喃環、二㗁烷環般之飽和環結構之情形時,較佳為直鏈狀之碳原子數1〜5之烷基、直鏈狀之碳原子數1〜4之烷氧基、或直鏈狀之碳原子數2〜5之烯基。再者,為了使向列相穩定化,其等之碳原子的數量(在含氧原子之情形下,為碳原子的數量和氧原子的數量的合計)較佳為5以下,為直鏈狀亦佳。
於欲增大Δn之情形時,AN11
、AN12
、AN21
、AN22
、AN31
及AN32
較佳為分別獨立地為芳香族,為了改善應答速度,較佳為脂肪族。
具體而言,AN11
、AN12
、AN21
、AN22
、AN31
及AN32
較佳為分別獨立地為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-雙環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基,更佳為下述化學式之基中之任一者,再更佳為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基或1,4-伸苯基。
ZN11
、ZN12
、ZN21
、ZN22
、ZN31
及ZN32
較佳為分別獨立地為-CH2
O-、-CF2
O-、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-或單鍵,更佳為-CH2
O-、-CH2
CH2
-或單鍵,再更佳為-CH2
O-或單鍵。
XN21
較佳為氟原子。
TN31
較佳為氧原子。
nN11
+nN12
、nN21
+nN22
及nN31
+nN32
較佳為1或2。具體而言,較佳為nN11
為1且nN12
為0之組合、nN11
為2且nN12
為0之組合、nN11
為1且nN12
為1之組合、nN21
為1且nN22
為0之組合、nN21
為2且nN22
為0之組合、nN31
為1且nN32
為0之組合、nN31
為2且nN32
為0之組合。
液晶組成物中所含之通式(N-1)~(N-3)所表示之化合物的量較佳為分別為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、10質量%、20質量%、30質量%、40質量%、50質量%、55質量%、60質量%、65質量%、70質量%、75質量%、80質量%。另一方面,其較佳上限值為95質量%、85質量%、75質量%、65質量%、55質量%、45質量%、35質量%、25質量%、20質量%。
於將液晶組成物之黏度(η)保持為較低、提高應答速度之情形時,通式(N-1)~(N-3)所表示之化合物的量較佳為下限値低且上限値也低。進一步,於將液晶組成物之向列相-等向性液相轉移溫度(Tni)保持為較高、改善溫度穩定性之情形時,較佳為其量之下限値低且上限値也低。又,為了將液晶顯示元件之驅動電壓保持為較低,於增大液晶組成物之介電各向導性(Δε)之情形時,較佳為其量之下限値高且上限値也高。
式中,RN11
及RN12
表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
nNa11
表示0或1。
nNb11
表示1或2。
nNc11
表示0或1。
nNd11
表示1或2。
nNe11
表示1或2。
nNf12
表示1或2。
nNg11
表示1或2。
ANe11
表示反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基。
ANg11
表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基或1,4-伸苯基,至少1個表示1,4-伸環己烯基。
ZNe11
表示單鍵或伸乙基,至少1個表示伸乙基。
其中,於存在複數個ANe11
、ZNe11
及/或ANg11
之情形時,其等可相同,亦可不同。
更具體而言,通式(N-1)所表示之化合物較佳為選自下述通式(N-1-1)~(N-1-22)所表示之化合物。
通式(N-1-1)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN111
及RN112
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN111
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為丙基、戊基或乙烯基。
RN112
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為乙氧基或丁氧基。
通式(N-1-1)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-1)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,設定為較低則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,較佳為將其量之範圍設定在中間。
其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%。另一方面,其較佳上限值為50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%。
進一步,通式(N-1-1)所表示之化合物較佳為選自下述式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示之化合物,更佳為選自下述式(N-1-1.1)~(N-1-1.4)所表示之化合物,再更佳為選自下述式(N-1-1.1)及(N-1-1.3)所表示之化合物。
式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
單獨或併用液晶組成物中所含之式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示之化合物時的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%。另一方面,其較佳上限值為50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%。
通式(N-1-2)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN121
及RN122
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN121
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為乙基、丙基、丁基或戊基。
RN122
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為甲基、丙基、甲氧基、乙氧基或丙氧基。
通式(N-1-2)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用可能之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能來適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-2)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較低擇效果較高,於重視Tni之情形時,若設定為較高則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%、37質量%、40質量%、42質量%。另一方面,其較佳上限值為50質量%、48質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%。
進一步,通式(N-1-2)所表示之化合物較佳為選自下述式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示之化合物,更佳為選自式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)、式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)、式(N-1-2.13)及式(N-1-2.20)所表示之化合物。
再者,通式(N-1-2)所表示之化合物於重視Δε之改良之情形時,較佳為選自式(N-1-2.3)~(N-1-2.7)所表示之化合物,於重視Tni之改良之情形時,較佳為選自式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)及式(N-1-2.13)所表示之化合物,於重視應答速度之改良之情形時,較佳為式(N-1-2.20)所表示之化合物。
式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
單獨或併用液晶組成物中所含之式(N-1-2.1)~(N-1-2.25)所表示之化合物時的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%。另一方面,其較佳上限值為50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%。
通式(N-1-3)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN131
及RN132
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN131
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為乙基、丙基或丁基。
RN132
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數3~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為1-丙烯基、乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-3)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-3)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,若設定為較高則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
進一步,通式(N-1-3)所表示之化合物較佳為選自式(N-1-3.1)~(N-1-3.21)所表示之化合物,更佳為選自式(N-1-3.1)~(N-1-3.7)及式(N-1-3.21)所表示之化合物,再更佳為選自式(N-1-3.1)、式(N-1-3.2)、式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)及式(N-1-3.6)所表示之化合物。
式(N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)及式(N-1-3.21)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上,較佳為式(N-1-3.1)所表示之化合物與式(N-1-3.2)所表示之化合物之併用、選自式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)及式(N-1-3.6)中之2種或3種的併用。
單獨或併用液晶組成物中所含之式((N-1-3.1)~(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)及式(N-1-3.21)所表示之化合物時的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
通式(N-1-4)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN141
及RN142
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN141
及RN142
較佳為分別獨立地為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為甲基、丙基、乙氧基或丁氧基。
通式(N-1-4)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-4)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,設定為較低則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、11質量%、10質量%、8質量%。
進一步,通式(N-1-4)所表示之化合物較佳為選自式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示之化合物,更佳為選自式(N-1-4.1)~(N-1-4.4)所表示之化合物,再更佳為選自式(N-1-4.1)、式(N-1-4.2)及式(N-1-4.4)所表示之化合物。
式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
單獨或併用液晶組成物中所含之式((N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示之化合物時的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、11質量%、10質量%、8質量%。
通式(N-1-5)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN151
及RN152
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN151
及RN152
較佳為分別獨立地為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-5)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-5)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較低擇效果較高,於重視Tni之情形時,若設定為較高則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、8質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及式(N-1-5.4)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
單獨或併用液晶組成物中所含之式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及式(N-1-5.4)及式(N-1-3.21)所表示之化合物時的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為5質量%、8質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
通式(N-1-10)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN1101
及RN1102
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN1101
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為乙基、丙基、丁基、乙烯基或1-丙烯基。
RN1102
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-10)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-10)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,設定為較低則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
進一步,通式(N-1-10)所表示之化合物較佳為選自式(N-1-10.1)~(N-1-10.14)所表示之化合物,更佳為選自式(N-1-10.1)~(N-1-10.5)所表示之化合物,再更佳為選自式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示之化合物。
式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
單獨或併用液晶組成物中所含之式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示之化合物時的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
通式(N-1-11)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN1111
及RN1112
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN1111
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為乙基、丙基、丁基、乙烯基或1-丙烯基。
RN1112
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-11)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-11)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較低擇效果較高,於重視Tni之情形時,若設定為較高則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
進一步,通式(N-1-11)所表示之化合物較佳為選自式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)所表示之化合物,更佳為選自式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)所表示之化合物,再更佳為選自式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示之化合物。
式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
單獨或併用液晶組成物中所含之式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示之化合物時的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
通式(N-1-12)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN1121
及RN1122
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN1121
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為乙基、丙基或丁基。
RN1122
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-12)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-12)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,設定為較低則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
通式(N-1-13)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN1131
及RN1132
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN1131
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為乙基、丙基或丁基。
RN1132
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-13)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-13)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,若設定為較高則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
通式(N-1-14)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN1141
及RN1142
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN1141
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為甲基、乙基、丙基或丁基。
RN1142
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基,更佳為乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-14)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-14)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,若設定為較高則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
進一步,通式(N-1-14)所表示之化合物較佳為選自式(N-1-14.1)~(N-1-14.5)所表示之化合物,更佳為選自式(N-1-14.1)~(N-1-14.3)所表示之化合物,再更佳為選自式(N-1-14.2)及式(N-1-14.3)所表示之化合物。
通式(N-1-22)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RN1221
及RN1222
分別獨立地表示與通式(N-1)中之RN11
及RN12
相同之意義。
RN1221
及RN1222
較佳為分別獨立地為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,更佳為乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-22)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(N-1-22)所表示之化合物的量於重視Δε之改善之情形時,較佳設定為較高,於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,於重視Tni之情形時,若設定為較高則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、5質量%。
進一步,通式(N-1-22)所表示之化合物較佳為選自式(N-1-22.1)~(N-1-22.12)所表示之化合物,更佳為選自式(N-1-22.1)~(N-1-22.5)所表示之化合物,再更佳為選自式(N-1-22.1)~(N-1-22.4)所表示之化合物。
液晶組成物亦可進一步含有選自下述通式(L)所表示之化合物(液晶分子)中之至少1種。通式(L)所表示之化合物不具有介電各向導性,或介電各向導性極低。因此,藉由將該化合物摻合於液晶組成物中,可調整液晶組成物之各種特性。
式中,RL1
及RL2
分別獨立地表示碳原子數1~8之烷基,該烷基中所存在之任意1個或2個以上之-CH2
-在氧原子不鄰接的前提下,可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、環戊烷-1,3-二基、環丁烷-1,4-二基或環丙烷-1,2-二基取代。
nL1
表示0、1、2或3。
AL1
、AL2
及AL3
分別獨立地表示選自由下述基(a)~基(c)所組成之群中之基:
(a)1,4-伸環己基(該基中所存在之任意1個或未鄰接之2個以上之-CH2
-可被-O-取代)、
(b)1,4-伸苯基(該基中所存在之任意1個或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代)、及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(該基中所存在之任意1個或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代),
上述基(a)、基(b)及基(c)可分別獨立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
ZL1
及ZL2
分別獨立地表示單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-COO-、-OCO-、-OCF2
-、-CF2
O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-。
於nL1
為2或3而存在複數個AL2
之情形時,其等可相同,亦可不同。
於nL1
為2或3而存在複數個ZL3
之情形時,其等可相同,亦可不同。
其中,不包含通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示之化合物。
通式(L)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中為1種。或者,所使用之化合物的種類於本發明之另一實施形態中,為2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種以上。
液晶組成物中所含之通式(L)所表示之化合物的量根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率、製程適應性、滴加痕跡、殘影、介電各向導性等所要求的性能適當地進行調整。
其較佳下限值為1質量%、10質量%、20質量%、30質量%、40質量%、50質量%、55質量%、60質量%、65質量%、70質量%、75質量%、80質量%。另一方面,其較佳上限值為95質量%、85質量%、75質量%、65質量%、55質量%、45質量%、35質量%、25質量%。
於需要將液晶組成物之黏度保持為較低、提高應答速度之情形時,上述下限値高、且上限値亦高為佳。進一步,於需要將液晶組成物之Tni保持為較高、提高溫度穩定性之情形時,上述下限値高、且上限値亦高為佳。又,於為了將液晶組成物之驅動電壓保持為較低而欲增大其介電各向導性之情形時,上述下限値低、且上限値也低為佳。
於重視可靠性之情形時,較佳為RL1
及RL2
雙方為烷基,於重視使揮發性降低之情形時,較佳為RL1
及RL2
雙方為烷氧基,於重視液晶組成物之黏性之降低之情形時,較佳為RL1
及RL2
之至少一者為烯基。
分子内所存在之鹵素原子的數量較佳為0、1、2或3個,更佳為0或1個,於重視與其他液晶分子之相溶性之情形時,較佳為1個。
RL1
及RL2
於其等鍵結於苯環(芳環)此環結構之情形時,較佳為直鏈狀之碳原子數1~5之烷基、直鏈狀之碳原子數1~4之烷氧基或碳原子數4~5之烯基,於其等鍵結於環己烷環、吡喃環、二㗁烷環般之飽和環結構之情形時,較佳為直鏈狀之碳原子數1〜5之烷基、直鏈狀之碳原子數1〜4之烷氧基、或直鏈狀之碳原子數2〜5之烯基。再者,為了使向列相穩定化,碳原子的數量(在含氧原子之情形下,為碳原子的數量和氧原子的數量的合計)較佳為5以下,為直鏈狀亦佳。
作為烯基,較佳為選自下述式(R1)〜(R5)之任一者所表示之基。
各式中之黒點表示環結構中之碳原子。
nL1
於重視應答速度之情形時,較佳為0,為了改善向列相之上限溫度,較佳為2或3,為了取得其等之平衡,較佳為1。又,為了滿足作為液晶組成物所要求之特性,較佳為併用nL1
為不同値之複數種的通式(L)所表示之化合物。
於要求增大Δn之情形時,AL1
、AL2
及AL3
較佳為分別獨立地為芳香族,為了改善應答速度,較佳為脂肪族。
具體而言,AL1
、AL2
及AL3
較佳為分別獨立地為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-雙環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基,更佳為下述基中之任一者,再更佳為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基。
於重視應答速度之情形時,ZL1
及ZL2
較佳為單鍵。
通式(L)所表示之化合物較佳為其分子内所存在之鹵素原子的數量為0或1個。
更具體而言,通式(L)所表示之化合物較佳為選自下述通式(L-1)~(L-7)所表示之化合物。
通式(L-1)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RL11
及RL12
分別獨立地表示與通式(L)中之RL1
及RL2
相同之意義。
RL11
及RL12
較佳為分別獨立地為直鏈狀之碳原子數1~5之烷基、直鏈狀之碳原子數1~4之烷氧基或直鏈狀之碳原子數2~5之烯基。
通式(L-1)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(L-1)所表示之化合物的量設定如下。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、15質量%、20質量%、25質量%、30質量%、35質量%、40質量%、45質量%、50質量%、55質量%。另一方面,其較佳上限值為95質量%、90質量%、85質量%、80質量%、75質量%、70質量%、65質量%、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%。
於需要將液晶組成物之黏度保持為較低、提高應答速度之情形時,上述下限値高且上限値高為佳。進一步,於需要將液晶組成物之Tni保持為較高、提高溫度穩定性之情形時,上述下限値為中間且上限値為中間為佳。又,於為了將液晶組成物之驅動電壓保持為較低而欲增大其介電各向導性之情形時,上述下限値低且上限値也低為佳。
通式(L-1-1)所表示之化合物較佳為選自式(L-1-1.1)~(L-1-1.3)所表示之化合物,更佳為選自式(L-1-1.2)及式(L-1-1.3)所表示之化合物,再更佳為選自式(L-1-1.3)所表示之化合物。
液晶組成物中所含之式(L-1-1.3)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%。
液晶組成物中所含之通式(L-1-2)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、5質量%、10質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%。另一方面,其較佳上限值為60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、42質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%。
進一步,通式(L-1-2)所表示之化合物較佳為選自式(L-1-2.1)~(L-1-2.4)所表示之化合物,更佳為選自式(L-1-2.2)~(L-1-2.4)所表示之化合物。
特別是,式(L-1-2.2)所表示之化合物由於特別可改善液晶組成物之應答速度,因此較佳。又,比起應答速度,更需要高Tni時,較佳為使用式(L-1-2.3)或式(L-1-2.4)所表示之化合物。再者,為了使低溫時之溶解度變好,液晶組成物中所含之式(L-1-2.3)所表示之化合物與式(L-1-2.4)所表示之化合物的合計量在30質量%以上為不佳。
液晶組成物中所含之式(L-1-2.2)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為10質量%、15質量%、18質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%、38質量%、40質量%。另一方面,其較佳上限值為60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、32質量%、30質量%、27質量%、25質量%、22質量%。
液晶組成物中所含之式(L-1-1.3)所表示之化合物與式(L-1-2.2)所表示之化合物的合計量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為10質量%、15質量%、20質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%、40質量%。另一方面,其較佳上限值為60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、32質量%、30質量%、27質量%、25質量%、22質量%。
通式(L-1)所表示之化合物較佳為選自通式(L-1-3)所表示之化合物。
式中,RL13
及RL14
分別獨立地表示碳原子數1~8之烷基或碳原子數1~8之烷氧基。
RL13
及RL14
較佳為分別獨立地為直鏈狀之碳原子數1~5之烷基、直鏈狀之碳原子數1~4之烷氧基或直鏈狀之碳原子數2~5之烯基。
液晶組成物中所含之式(L-1-3)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、30質量%。另一方面,其較佳上限值為60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、40質量%、37質量%、35質量%、33質量%、30質量%、27質量%、25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%。
進一步,通式(L-1-3)所表示之化合物較佳為選自式(L-1-3.1)~(L-1-3.13)所表示之化合物,更佳為選自式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)及式(L-1-3.4)所表示之化合物。
特別是,式(L-1-3.1)所表示之化合物,由於特別可改善液晶組成物之應答速度,因此較佳。又,比起應答速度,更需要高Tni時,較佳為使用式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)、式(L-1-3.11)或式(L-1-3.12)所表示之化合物。再者,為了使低溫時之溶解度變好,液晶組成物中所含之式(L-1-3.3)所表示之化合物、式(L-1-3.4)所表示之化合物、式(L-1-3.11)所表示之化合物與式(L-1-3.13)所表示之化合物的合計量在20質量%以上為不佳。
液晶組成物中所含之式(L-1-3.1)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%。
通式(L-1)所表示之化合物較佳為選自通式(L-1-4)及通式(L-1-5)所表示之化合物。
式中,RL15
及RL16
分別獨立地表示碳原子數1~8之烷基或碳原子數1~8之烷氧基。
RL15
及RL16
較佳為分別獨立地為直鏈狀之碳原子數1~5之烷基、直鏈狀之碳原子數1~4之烷氧基或直鏈狀之碳原子數2~5之烯基。
液晶組成物中所含之式(L-1-4)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%。
液晶組成物中所含之式(L-1-5)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%。
液晶組成物中所含之式(L-1-4.2)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%。
將選自式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)、式(L-1-3.11)及式(L-1-3.12)所表示之化合物中之2種以上化合物併用、或將選自式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)及式(L-1-4.2)所表示之化合物中之2種以上化合物併用亦佳。
液晶組成物中所含之此等化合物的合計量較佳如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%。另一方面,其較佳上限值為80質量%、70質量%、60質量%、50質量%、45質量%、40質量%、37質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%。
於重視液晶組成物之可靠性之情形時,較佳為將選自式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)及式(L-1-3.4)所表示之化合物中之2種以上化合物併用,於重視液晶組成物之應答速度之情形時,較佳為將選自式(L-1-1.3)及式(L-1-2.2)所表示之化合物中之2種以上化合物併用。
通式(L-1)所表示之化合物較佳為選自通式(L-1-6)所表示之化合物。
式中,RL17
及RL18
分別獨立地表示甲基或氫原子。
液晶組成物中所含之通式(L-1-6)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、5質量%、10質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%。另一方面,其較佳上限值為60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、42質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%。
通式(L-2)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RL21
及RL22
分別獨立地表式與通式(L)中之RL1
及RL2
相同之意義。
RL21
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基。
RL22
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基。
通式(L-2)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(L-2)所表示之化合物的量於重視低溫時之溶解性之情形時,若設定為較高則效果較高,相反地,於重視應答速度之情形時,設定為較低則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、15質量%、13質量%、10%質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%。
通式(L-3)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RL31
及RL32
分別獨立地表示與通式(L)中之RL1
及RL2
相同之意義。
RL31
及RL32
較佳為分別獨立地為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基。
通式(L-3)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(L-3)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%。
液晶組成物中所含之通式(L-3)所表示之化合物的量於得到高雙折射率之情形時,若設定為較高則效果較高,相反地,於重視高Tni之情形時,設定為較低則效果較高。進一步,於改良滴加痕跡或殘影特性之情形時,將其量之範圍設定在中間為佳。
通式(L-4)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RL41
及RL42
分別獨立地表示與通式(L)中之RL1
及RL2
相同之意義。
RL41
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基。
RL42
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基。
通式(L-4)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(L-4)所表示之化合物的量根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率、製程適應性、滴加痕跡、殘影、介電各向導性等所要求的性能適當調整。
其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%。另一方面,其較佳上限值為50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%。
根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能,液晶組成物亦可含有式(L-4.1)所表示之化合物,亦可含有式(L-4.2)所表示之化合物,亦可含有式(L-4.1)所表示之化合物與式(L-4.2)所表示之化合物兩者,亦可含有式(L-4.1)~(L-4.3)所表示之化合物全部。
液晶組成物中所含之式(L-4.1)或式(L-4.2)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為3質量%、5質量%、7質量%、9質量%、11質量%、12質量%、13質量%、18質量%、21質量%。另一方面,其較佳上限值為45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%。
於液晶組成物含有式(L-4.1)所表示之化合物與式(L-4.2)所表示之化合物兩者之情形時,液晶組成物中所含之其等之合計量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為15質量%、19質量%、24質量%、30質量%。另一方面,其較佳上限值為45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
液晶組成物根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能,亦可含有式(L-4.4)所表示之化合物,亦可含有式(L-4.5)所表示之化合物,亦可含有式(L-4.4)所表示之化合物與式(L-4.5)所表示之化合物兩者。
液晶組成物中之式(L-4.4)或式(L-4.5)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為3質量%、5質量%、7質量%、9質量%、11質量%、12質量%、13質量%、18質量%、21質量%。另一方面,其較佳上限值為45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%。
於液晶組成物含有式(L-4.4)所表示之化合物與式(L-4.5)所表示之化合物兩者之情形時,液晶組成物中所含之其等的合計量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為15質量%、19質量%、24質量%、30質量%。另一方面,其較佳上限值為45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%。
通式(L-5)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RL51
及RL52
分別獨立地表示與通式(L)中之RL1
及RL2
相同之意義。
RL51
較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基。
RL52
較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數4~5之烯基或碳原子數1~4之烷氧基。
通式(L-5)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(L-5)所表示之化合物的量根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率、製程適應性、滴加痕跡、殘影、介電各向導性等所要求的性能適當調整。
其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%。另一方面,其較佳上限值為50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%。
進一步,通式(L-5)所表示之化合物較佳為式(L-5.1)或式(L-5.2)所表示之化合物,尤佳為式(L-5.1)所表示之化合物。
液晶組成物中所含之各化合物的含量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%。
又,通式(L-5)所表示之化合物較佳為式(L-5.3)或式(L-5.4)所表示之化合物。
液晶組成物中所含之各化合物的含量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%。
又,通式(L-5)所表示之化合物較佳為選自式(L-5.5)~(L-5.7)所表示之化合物,尤佳為式(L-5.7)所表示之化合物。
液晶組成物中所含之各化合物的含量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1%質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%。
通式(L-6)所表示之化合物係下述化合物。
式中,RL61
及RL62
分別獨立地表示與通式(L)中之RL1
及RL2
相同之意義。
XL61
及XL62
分別獨立地表示氫原子或氟原子。
RL61
及RL62
較佳為分別獨立地為碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基。
較佳為XL61
及XL62
中之一者為氟原子,另一者為氫原子。
通式(L-6)所表示之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
可併用之化合物的種類並無特別限制,根據低溫時之溶解性、轉移溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能適當選擇。
所使用之化合物的種類例如於本發明之一個實施形態中,為1種、2種、3種、4種、5種以上。
液晶組成物中所含之通式(L-6)所表示之化合物的量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%。另一方面,其較佳上限值為50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%。再者,關於通式(L-6)所表示之化合物的量,於將重點放在增大Δn之情形時,較佳設為較多,於將重點放在於低溫時之析出之情形時,較少為佳。
可併用之化合物的種類並無特別限制,較佳為從式(L-6.1)~(L-6.9)所表示之化合物中選1~3種,更佳為選1~4種。
又,所併用之化合物的分子量分布較寬亦對溶解性有效,故而例如較佳為從式(L-6.1)及式(L-6.2)所表示之化合物中選1種、從式(L-6.4)及式(L-6.5)所表示之化合物中選1種、從式(L-6.6)及式(L-6.7)所表示之化合物中選1種、從式(L-6.8)及式(L-6.9)所表示之化合物中選1種,然後將該等適當組合。
當中,較佳為含有式(L-6.1)、式(L-6.3)、式(L-6.4)、式(L-6.6)及式(L-6.9)所表示之化合物。
液晶組成物中所含之各化合物的含量較佳為如下所示。亦即,其較佳下限值為1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%。另一方面,其較佳上限值為20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%。
上述之液晶組成物較佳為不含分子內具有過酸(-CO-OO-)結構等氧原子彼此鍵結之結構之化合物。
再者,於重視液晶組成物之可靠性及長期穩定性之情形時,較佳為將具有羰基之化合物於液晶組成物中所含之量設為5質量%以下,更佳設為3質量%以下,再更佳設為1質量%以下,尤佳設為實質上為0質量%。
於重視基於UV照射之穩定性之情形時,較佳為將氯原子所取代之化合物於液晶組成物中之量設為15質量%以下,更佳設為10質量%以下,再更佳設為8質量%以下,再更佳設為5質量%以下,尤佳設為3質量%以下,最佳設為實質上為0質量%。
又,較佳為使分子內之環結構全部為6員環之化合物於液晶組成物中所含之量較多,具體而言,較佳設為80質量%以上,更佳設為90質量%以上,再更佳設為95質量%以上,最佳設為實質上為100質量%。
為了抑制液晶組成物之氧化所導致之劣化,較佳為使具有環己烯環作為環結構之化合物於液晶組成物中所含之量較少,具體而言,較佳設為10質量%以下,更佳設為8質量%以下,再更佳設為5質量%以下,尤佳設為3質量%以下,最佳設為實質上為0質量%。
進一步,為了防止或抑制液晶組成物之氧化所導致之劣化,較佳為使具有作為連結基之-CH=CH-的化合物於液晶組成物中所含之量較少,具體而言,較佳設為10質量%以下,更佳設為5質量%以下,再更佳設為實質上為0質量%。
於重視改善液晶組成物之黏度(η)及改善向列相-等向性液相轉移溫度(Tni)之情形時,較佳為使分子內具有氫原子可被取代為鹵素原子之2-甲基苯-1,4-二基之化合物於液晶組成物中所含之量較少,具體而言,較佳設為10質量%以下,更佳設為5質量%以下,再更佳設為實質上為0質量%。
液晶組成物中所含之化合物(液晶分子等)於具有鍵結有烯基之伸環己基來作為側鏈之情形時,烯基之碳原子數較佳為2~5。又,液晶組成物中所含之化合物於具有鍵結有烯基之伸苯基來作為側鏈之情形時,烯基之碳原子數較佳為4~5,較佳為烯基所具有之不飽和鍵和伸苯基不直接鍵結。
又,於重視液晶組成物之穩定性之情形時,較佳為使具有烯基作為側鏈且具有2,3-二氟苯-1,4-二基之化合物於液晶組成物中所含之量較少,具體而言,較佳設為10質量%以下,更佳設為5質量%以下,再更佳設為實質上為0質量%。
液晶組成物之平均彈性常數(KAVG
)較佳為10~25。其中,其較佳之下限値為10、10.5、11、11.5、12、12.3、12.5、12.8、13、13.3、13.5、13.8、14、14.3、14.5、14.8、15、15.3、15.5、15.8、16、16.3、16.5、16.8、17、17.3、17.5、17.8、18。另一方面,其較佳之上限値為25、24.5、24、23.5、23、22.8、22.5、22.3、22、21.8、21.5、21.3、21、20.8、20.5、20.3、20、19.8、19.5、19.3、19、18.8、18.5、18.3、18、17.8、17.5、17.3、17。
於重視削減耗電之情形時,有效的是抑制背光(back light)之光量,因此,較佳為提高液晶顯示元件1之光之穿透率。故而,較佳為將KAVG
之值設定較低。於重視改善應答速度之情形時,較佳為將KAVG
之值設定較高。
液晶組成物於25℃之折射率異向性(Δn)(以下,亦僅稱「折射率異向性」)的値較佳為0.08~0.13左右,更佳為0.09~0.12左右。
液晶組成物於25℃之旋轉黏度(γ1)(以下,亦僅稱「旋轉黏度」)較佳為未達165mPa・s,更佳為80~145mPa・s左右,再更佳為90~130mPa・s左右。藉由使用具有該旋轉黏度之液晶組成物,可防止液晶層(液晶顯示元件)之應答速度下降。
又,液晶組成物中,較佳為本發明之液晶組成物中,作為旋轉黏度與折射率異向性之值的係數即Z表示特定值。
式中,γ1表示旋轉黏度,Δn表示折射率異向性。
Z較佳為13,000mPa・s以下,更佳為12,000mPa・s以下,再更佳為11,000mPa・s以下。
液晶組成物之向列相-等向性液相轉移溫度(Tni)較佳為60℃以上,更佳為75℃以上,再更佳為80℃以上。藉由使用具有該Tni之液晶組成物,可得到在實際使用之溫度範圍下可穩定地驅動之液晶層(液晶顯示元件)。
液晶組成物之比電阻較佳為1012
Ω・cm以上,更佳為1013
Ω・cm以上,再更佳為1014
Ω・cm以上。
液晶組成物於25℃之介電各向導性(Δε)之絶對値較佳為2.5~5左右,更佳為2.6~4.5左右,再更佳為2.7~4左右,尤佳為2.8~3.5左右。藉由使用具有該介電各向導性之液晶組成物,變得能以更低的電壓來驅動液晶層(液晶顯示元件)。
再者,以上所説明之液晶組成物除了上述液晶分子以外,根據用途,亦可含有通常之向列液晶、層列液晶、膽固醇液晶、抗氧化劑、紫外線吸收劑等之類的其他化合物(分子)。
其中,於要求液晶組成物之化學穩定性之情形時,其他化合物較佳為於其結構中不具有氯原子。又,於要求液晶組成物對紫外線等光之穩定性之情形時,其他化合物較佳為於其結構中不具有萘環等所代表之共軛長度長且於紫外區域存在吸收峰的縮合環等。
(液晶顯示元件)
本發明之液晶組成物用於形成液晶顯示元件之液晶層。以下,一邊適當地參考圖1、2,一邊對本實施形態之液晶顯示元件進行說明。
圖1係示意性地表示液晶顯示元件之一實施形態之分解立體圖,圖2係將圖1中由I線包圍之區域放大之俯視圖。
再者,於圖1及圖2中,為便於說明,存在將各部之尺寸及其等之比率誇大表示而與實際情況不同之情形。又,以下所示之材料、尺寸等為一例,本發明並不限定於其等,可於不脫離其主旨之範圍內適當進行變更。
圖1所示之液晶顯示元件1具備以對向方式配置之主動矩陣基板AM及濾色器基板CF、及夾持於主動矩陣基板AM與濾色器基板CF之間之液晶層4。
主動矩陣基板AM具有第1基板2、設置於第1基板2之液晶層4側之面的像素電極層5、及設置於第1基板2之與液晶層4相反側之面的第1偏光板7。
另一方面,濾色器基板CF具有第2基板3、設置於第2基板3之液晶層4側之共用電極層6、設置於第2基板3之與液晶層4相反側之面的第2偏光板8、及設置於第2基板3與共用電極層6之間的濾色器9。
液晶層4係使用有負的介電各向導性之垂直配向型,於液晶層4中,在不對電極層5、6間施加電壓的狀態下,液晶分子配向成與基板AM、CF幾乎垂直。
即,本實施形態之液晶顯示元件1具有第1偏光板7、第1基板2、像素電極層5、液晶層4、共用電極層6、濾色器9、第2基板3、及第2偏光板8依序積層而成之構成。
第1基板2及第2基板3分別係由例如玻璃材料、或塑膠材料之類的具有柔軟性(可撓性)之材料形成。
第1基板2及第2基板3可均具有透光性,亦可僅其中一者具有透光性。於後者之情形時,另一基板可由例如金屬材料、矽材料之類的不透明材料構成。
像素電極層5如圖2所示,具有用以供給掃描信號之複數條閘極匯流排線11、用以供給顯示信號之複數條資料匯流排線12、及複數個像素電極13。再者,於圖2中示出一對閘極匯流排線11、11及一對資料匯流排線12、12。
複數條閘極匯流排線11與複數條資料匯流排線12相互交叉地配置成矩陣狀,並藉由由該等所包圍之區域形成液晶顯示元件1之單位像素。於各單位像素內形成有1個像素電極13。再者,各像素亦可由複數個子像素構成。
像素電極13例如可形成為具備相互正交而形成十字形狀之2個幹部、及自各幹部分支並對各幹部以約45°的角度傾斜之複數個枝部之結構(所謂之魚骨結構)。換句話說,像素電極13也可看作是具有具備形成在枝部彼此之間的狹縫的構造之電極。
藉由該構造之像素電極13,液晶分子會一致地朝「枝部對幹部傾斜之4個方向」傾斜配向。因此,於一個像素內形成被分割成4個之區域,而可拓廣液晶顯示元件1之視野角。
各枝部之寬度L較佳為1~5μm左右,更佳為2~4μm左右。又,相鄰的枝部之間隔距離S較佳為1~5μm左右,更佳為2~4μm左右。藉由此種構成,可使液晶分子更確實朝特定方向傾斜地配向。
於一對閘極匯流排線11、11之間,與閘極匯流排線11大致平行地設置有Cs電極14。又,於閘極匯流排線11與資料匯流排線12相互交叉之交叉部附近設置有包含源極電極15及汲極電極16之薄膜電晶體。於汲極電極16設置有接觸孔17。
閘極匯流排線11及資料匯流排線12較佳為分別由例如Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或含有該等之合金形成,更佳為由Mo、Al或含有該等之合金形成。
為了提高光之穿透率,像素電極13例如係由透明電極構成。透明電極係藉由對ZnO、InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO(Indium Zinc Oxide,氧化銦鋅)、ITO(Indium Tin Oxide,氧化銦錫)、SnO、TiO、AZTO(AlZnSnO)之類的化合物進行濺鍍等而形成。
透明電極之平均厚度較佳為10〜200 nm左右。又,為了降低電阻,亦可藉由對非晶之ITO膜進行焙燒而以多晶之ITO膜之形式形成透明電極。
另一方面,共用電極層6例如具有一併設置之複數個條紋狀之共用電極(透明電極)。該共用電極亦可與像素電極13同樣地形成。
濾色器9例如可藉由顏料分散法、印刷法、電沈積法或染色法等製作。
於顏料分散法中,將濾色器用之硬化性著色組成物以成為特定圖案之方式供給至第2基板3上後,藉由加熱或光照射而進行硬化。針對紅、綠、藍3色進行該操作,藉此可獲得濾色器9。
再者,濾色器9亦可配置於第1基板2側。
又,就防止漏光之觀點而言,液晶顯示元件1亦可設置黑矩陣(未圖示)。該黑矩陣較佳為形成在與薄膜電晶體對應之部分。
再者,黑矩陣可與濾色器9一併配置於第2基板3側,亦可與濾色器9一併配置於第1基板2側,亦可分別分開地將黑矩陣配置於第1基板2側、將濾色器9配置於第2基板3側。又,黑矩陣亦可由與濾色器9之各色重疊而使穿透率降低之部分所構成。
主動矩陣基板AM與濾色器基板CF於其等之周緣區域,藉由由環氧系熱硬化性組成物或丙烯酸系UV硬化性組成物等所構成之密封材料(密封材)而相互地貼合。
再者,亦可在主動矩陣基板AM與濾色器基板CF之間配置保持其等之間隔距離之間隔件。作為間隔件,例如可列舉玻璃粒子、塑膠粒子、氧化鋁粒子之類的粒狀間隔件、藉由光微影法而形成之樹脂製間隔柱等。
主動矩陣基板AM與濾色器基板CF之平均間隔距離(即,液晶層4之平均厚度)較佳為1〜100 μm左右。
第1偏光板7及第2偏光板8能以藉由調整其等之穿透軸之位置關係而使視野角或對比度變得良好之方式進行設計。具體而言,第1偏光板7及第2偏光板8較佳為以其等之穿透軸以常黑模式作動且相互正交之方式進行配置。尤佳為第1偏光板7及第2偏光板8中之任一者以其穿透軸與施加電壓時之液晶分子之配向方向呈約45°之方式配置。
又,於使用第1偏光板7及第2偏光板8之情形時,較佳為以對比度成為最大之方式調整液晶層4之折射率異向性(Δn)與液晶層4之平均厚度之積。進而,液晶顯示元件1亦可具備用以擴大視野角之相位差膜。
再者,液晶顯示元件1中,可於主動矩陣基板AM與濾色器基板CF中之至少一者的液晶層4側,以與液晶層4接觸之方式,設置聚醯亞胺配向膜等配向膜。換句話說,於本發明中,藉由使用如上所述之液晶組成物,主動矩陣基板AM與濾色器基板CF中之至少一基板亦可不具有配向膜。
(液晶顯示元件之製造方法)
繼而,對此種液晶顯示元件1之製造方法進行說明。
本實施形態之液晶顯示元件之製造方法具有:準備步驟[1],其準備基板及液晶組成物;組裝步驟[2],其將各部分進行組裝;及聚合步驟[3],其使配向助劑及聚合性化合物中之至少一者聚合。
[1]準備步驟
首先,準備主動矩陣基板AM、濾色器基板CF、及如上述之液晶組成物。
[2]組裝步驟
繼而,沿著主動矩陣基板AM及濾色器基板CF之至少一者之緣部,使用分注器將密封材料描繪成閉環堤狀。
其後,將特定量之液晶組成物滴加至密封材料之內側後,於減壓下以與液晶組成物接觸之方式使主動矩陣基板AM與濾色器基板CF對向配置。
於此種滴加注入(ODF:One Drop Fill)法中,必須根據液晶顯示元件1之尺寸滴加最佳之注入量。如上述之液晶組成物例如滴加時所產生之滴加裝置內之急遽之壓力變化或對衝擊之影響較少,可長時間穩定地持續滴加。因此,可將液晶顯示元件1之良率維持較高。
尤其是智慧型手機經常使用之小型液晶顯示元件由於液晶組成物之最佳注入量較少,故而將其偏差量控制在一定範圍內之情況本身困難。然而,藉由使用如上述之液晶組成物,即便於小型液晶顯示元件中,亦可準確地滴加穩定且最佳之注入量。
又,藉由ODF法,可抑制將液晶組成物滴加至基板時之滴痕之產生。再者,所謂滴痕,係於顯示成黑色之情形時滴加液晶組成物之痕跡呈白色浮現之現象。
之後,藉由照射紫外線(活性能量線)及加熱,使密封材料硬化。再者,根據密封材料的種類,密封材料的硬化可僅進行照射紫外線及加熱中之任一種。
[3]聚合步驟
接著,藉由對液晶組成物照射紫外線、電子束之類的活性能量線而使配向助劑及聚合性化合物中之至少一者聚合。
藉此,於液晶層4之界面形成控制液晶配向之聚合物層(配向助劑及聚合性化合物中之至少一者之聚合物),獲得液晶顯示元件1。
為了對液晶分子賦予充分的預傾角,適度之聚合速度較為理想。因此,於聚合時,較佳為單一、併用或依序照射活性能量線。於使用紫外線之情形時,可使用偏光光源,亦可使用非偏光光源。
再者,於如本實施形態般於以與液晶組成物接觸之方式使2個基板對向之狀態下進行聚合之情形時,至少位於照射面側之基板必須對活性能量線具有適當之穿透性。
又,聚合可如下所述般以數個階段進行。具體而言,首先調整電場、磁場或溫度等條件,使液晶分子之配向狀態變化。於該狀態下對液晶組成物照射活性能量線,使配向助劑及聚合性化合物中之至少一者聚合。接著,不施加電場或磁場,而是對液晶組成物照射活性能量線,使殘存之未聚合物(殘存單體)聚合。
尤其是於使用紫外線之情形時,較佳為一面對液晶組成物施加交流電場,一面照射紫外線。
所施加之交流之頻率較佳為10 Hz〜10 kHz左右,更佳為60 Hz〜10 kHz左右。
所施加之交流之電壓依存於液晶顯示元件1之所欲預傾角而選擇。即,藉由調整所施加之交流之電壓,可控制液晶顯示元件1之預傾角。賦予液晶分子之預傾角較佳為85~89.5°左右,更佳為87.5~89°左右。藉由將液晶分子之預傾角調整為該範圍,可充分提高液晶顯示元件1之應答速度,並可防止對比度下降。
照射紫外線時之溫度較佳為保持液晶組成物之液晶狀態之溫度範圍內。具體溫度較佳為接近室溫之溫度、即典型而言為15〜35℃左右。
作為產生紫外線之燈,可使用金屬鹵化物燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、螢光管等。
又,所照射之紫外線較佳為具有並非液晶組成物之吸收波長區域之波長的紫外線,更佳為視需要將特定波長截斷後使用。
所照射之紫外線之強度較佳為0.1 mW/cm2
〜100 W/cm2
左右,更佳為2 mW/cm2
〜50 W/cm2
左右。再者,亦可一面使強度變化,一面照射紫外線。
所照射之紫外線之能量可適當調整,較佳為10 mJ/cm2
〜500 J/cm2
左右,更佳為100 mJ/cm2
〜200 J/cm2
左右。
又,照射紫外線之時間係根據其強度適當選擇,較佳為10〜3600秒左右,更佳為10〜600秒左右。
再者,於[2]組裝步驟中,亦可使用真空注入法代替滴加注入(ODF)法。例如,於真空注入法中,首先沿著主動矩陣基板AM及濾色器基板CF之至少一者之緣部,以留著注入口之方式對密封材料進行網版印刷。其後,藉由對2個基板AM、CF進行貼合、加熱而使密封材料熱硬化。繼而,於真空下將液晶組成物經由注入口注入兩個基板AM、CF間之由密封材劃分之空間內後,密封注入口。然後,移行至[3]聚合步驟。
以如上方式獲得之液晶顯示元件1較佳為PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型之液晶顯示元件,更佳為PSA型之液晶顯示元件。
以上,基於實施形態對本發明之配向助劑、液晶組成物及液晶顯示元件進行了說明,但本發明並不限於此,各構成可置換成具有同樣功能的任意構成,亦可追加其他任意構成。
實施例
以下,列舉實施例來對本發明進行具體說明,但本發明並不限於其等。
針對液晶混合物所測得之特性如下所述。
Tni:向列相-等向性液相轉移溫度(℃)
Δn:於293K之折射率異向性
Δε:於293K之介電各向導性
γ1:於293K之旋轉黏度(mPa·s)
K11:於293K之擴散之彈性常數(pN)
K33:於293K之彎曲之彈性常數(pN)
再者,針對各實施例及各比較例中所使用之化合物之記載,使用以下之簡稱。簡稱中之n為自然數。
(側鏈)
-n -Cn
H2n+1
:碳原子數n之直鏈狀烷基
n- Cn
H2n+1
-:碳原子數n之直鏈狀之烷基
-On- -OCn
H2n+1
:碳原子數n之直鏈狀烷氧基
-V1 -CH=CH-CH3
:丙烯基
V- CH2
=CH-:乙烯基
1V2- CH3
-CH=CH-CH2
-CH2
-:戊稀基
1.液晶組成物之製備
(實施例1)
以配向助劑(A)成為0.3質量%、配向助劑(B)成為0.3質量%的方式對LC-1混合配向助劑(A)及配向助劑(B),進行加熱溶融,藉此製得液晶組成物。
(實施例2~14、比較例1~4)
除了將液晶混合物、配向助劑及聚合性化合物之種類及添加量如表1所示般進行變更以外,以與實施例1相同方式,製得液晶組成物。
2.評價
2-1.低溫保存性之評價
首先,使用膜濾器(Agilent Technologies公司製造,PTFE濾器:直徑13mm、孔徑0.2μm)對液晶組成物進行過濾,於真空減壓條件下靜置15分鐘,去除溶存空氣。
接著,以丙酮對其進行洗浄,秤量0.5g至充分乾燥之小玻璃瓶中,於-25℃之環境下靜置14天。
之後,以目視觀察有無析出,根據以下4個階段的評價基準來進行判定。
[評價基準]
◎:即便靜置14天後,亦無法確認到析出。
○:靜置7天後,確認到析出。
△:靜置3天後,確認到析出。
×:靜置1天後,確認到析出。
2-2.垂直配向性之評價
首先,製作「於絕緣層上具有由經圖案化之透明透明共用電極形成之透明電極層,具備濾色器且不具有配向膜之第1基板(共用電極基板)」、及「具有含受主動元件驅動之透明像素電極的像素電極層且不具有配向膜之第2基板(像素電極基板)」。
接著,將液晶組成物滴加於第1基板上後,夾持於第2基板上,於常壓以110℃2小時之條件使密封材硬化,從而得到單元間隙3.2μm之液晶單元。
使用偏光顯微鏡觀察此時之垂直配向性及滴加痕跡,根據以下4個階段之評價基準來進行評價。
[評價基準]
◎:遍及全面均勻地垂直配向
○:僅非常些許地有配向缺陷,且為可容忍的程度
△:具有配向缺陷,為無法容忍的程度
×:配向不良甚為嚴重
2-3.預傾角穩定性之評價
針對於評價2-2中製得之液晶單元,使用預傾角測定系統(SYMTEC公司製造,「OPTIPRO」)測定液晶分子之預傾角。將此預傾角設為初期値。
接著,對液晶單元施加頻率100Hz、30V之矩形電壓,並且從背光(back light)連續照光10小時。然後,再度測定預傾角,設為預傾角(試驗後值)。
將測得之預傾角(初期值)減預傾角(試驗後值)後的値設為預傾角變化量(=預傾角變化之絕對値)[°],根據以下基準來進行評價。
[評價基準]
A:未達0.5°之變化
B:0.5~1°之變化
C:超過1°之變化
預傾角變化量愈接近0[°],發生預傾角之變化所導致之顯示不良的可能性愈是變得更低。
將以上結果示於以下表2。
[表2]
液晶混合物 | 配向助劑 添加量[質量%] | 聚合性化合物 添加量[質量%] | 垂直配向性 | 低溫保存性 | 預傾角穩定性 | |||||
A | B | C | X | Y | Z | |||||
實施例1 | LC-1 | 0.3 | 0.3 | - | - | - | - | ◎ | ◎ | ○ |
實施例2 | LC-2 | 0.3 | - | 0.3 | - | - | - | ◎ | ◎ | ○ |
實施例3 | LC-1 | 0.3 | 0.3 | - | 0.3 | - | - | ◎ | ○ | ◎ |
實施例4 | LC-2 | 0.3 | 0.3 | - | - | 0.3 | - | ◎ | ○ | ◎ |
實施例5 | LC-1 | 0.3 | - | 0.3 | - | - | 0.3 | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例6 | LC-2 | 0.3 | - | 0.3 | 0.3 | - | - | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例7 | LC-1 | - | 0.3 | 0.3 | - | 0.3 | - | ◎ | ○ | ◎ |
實施例8 | LC-2 | - | 0.3 | 0.3 | - | - | 0.3 | ◎ | ○ | ◎ |
實施例9 | LC-1 | 0.3 | 0.3 | - | 0.3 | - | - | ○ | ◎ | ◎ |
實施例10 | LC-2 | - | 0.3 | 0.3 | - | - | 0.3 | ○ | ◎ | ◎ |
實施例11 | LC-1 | 0.3 | - | 0.3 | 0.3 | 0.3 | - | ◎ | ○ | ◎ |
實施例12 | LC-2 | - | 0.3 | 0.3 | 0.3 | - | 0.3 | ◎ | ○ | ◎ |
實施例13 | LC-1 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | - | - | ◎ | ○ | ◎ |
實施例14 | LC-2 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | - | - | 0.3 | ◎ | ○ | ◎ |
比較例1 | LC-2 | 0.6 | - | - | 0.3 | - | - | ○ | △ | ○ |
比較例2 | LC-2 | - | 0.6 | - | - | 0.3 | - | ○ | △ | ○ |
比較例3 | LC-2 | - | - | 0.6 | - | - | 0.3 | ○ | △ | ○ |
比較例4 | LC-2 | - | 0.9 | - | 0.3 | - | - | ○ | × | ○ |
如表2所示,可知:各實施例中所獲得之液晶組成物與各比較例中所獲得之液晶組成物相比,低溫保存性及垂直配向性良好,適於在不具有配向膜之液晶單元中達成垂直配向。又,於使用有各實施例所獲得之液晶組成物的液晶單元中,預傾角穩定性良好。
於各實施例所獲得之液晶組成物中,充足量的配向助劑穩定地溶解。因此,若將液晶組成物滴加於基板上,則配向助劑在基板表面潤濕擴展,且附著於表面。其結果,配向助劑之液晶原基相對於基板表面垂直地立起,其與液晶分子相互作用,從而使液晶分子垂直配向。又,由於使用具有彼此結構不同之液晶原基的複數種配向助劑,在液晶原基彼此之間容易形成液晶分子進入之空間,藉由與液晶分子之相互作用增強,液晶分子之垂直配向性提高。進一步,認為:若使複數種配向助劑聚合,則交聯狀態變得更為複雜,所得到之聚合物的結構穩定性提高,藉此預傾角穩定性提高。
1:液晶顯示元件
AM:主動矩陣基板
CF:濾色器基板
2:第1基板
3:第2基板
4:液晶層
5:像素電極層
6:共用電極層
7:第1偏光板
8:第2偏光板
9:濾色器
11:閘極匯流排線
12:資料匯流排線
13:像素電極
14:Cs電極
15:源極電極
16:汲極電極
17:接觸孔
[圖1]係示意性地表示液晶顯示元件之一實施形態之分解立體圖。
[圖2]係將圖1中之由I線包圍之區域放大後之俯視圖。
1:液晶顯示元件
AM:主動矩陣基板
CF:濾色器基板
2:第1基板
3:第2基板
4:液晶層
5:像素電極層
6:共用電極層
7:第1偏光板
8:第2偏光板
9:濾色器
Claims (16)
- 一種配向助劑,其使液晶分子自發地配向,其特徵在於:含有 具有極性基之第1化合物;及 與該第1化合物不同,但具有與上述極性基相同極性基之第2化合物。
- 如請求項1或2之配向助劑,其中,上述極性基含有1~3個羥基。
- 如請求項1至3中任一項之配向助劑,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分別含有至少一個聚合性基。
- 如請求項1至5中任一項之配向助劑,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分別含有液晶原基, 上述極性基或上述聚合性基直接與上述液晶原基鍵結,或介隔間隔基而與上述液晶原基鍵結。
- 如請求項6之配向助劑,其中,上述第1化合物及上述第2化合物分別含有配向誘導基,該配向誘導基鍵結於上述液晶原基之上述極性基的相反側且具有誘導液晶分子之配向的功能。
- 如請求項6至8中任一項之配向助劑,其中,上述間隔基係碳原子數1~30之伸烷基(其中,該伸烷基中之-CH2 -能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,上述伸烷基中之氫原子可被鹵素原子取代)。
- 如請求項6至9中任一項之配向助劑,其中,上述液晶原基係以下述通式(AL)表示, (式中,ZAL1 表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 -CH2 COO-、-OCOCH2 -CH2 -、-CH=C(CH3 )COO-、-OCOC(CH3 )=CH-、-CH2 -CH(CH3 )COO-、-OCOCH(CH3 )-CH2 -、-OCH2 CH2 O-或碳原子數1~20之伸烷基[該伸烷基中之1個或2個以上之-CH2 -能以氧原子不直接鄰接的方式被-O-、-COO-或-OCO-取代], AAL1 及AAL2 分別獨立地表示2價之環式基, ZAL1 、AAL1 及AAL2 中之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被鹵代基、上述極性基、PAP1 -SpAP1 -或1價之有機基取代[PAP1 表示上述聚合性基,SpAP1 表示單鍵或上述間隔基], 於分子内存在複數個ZAL1 及AAL1 之情形時,分別可相互相同,亦可不同, mAL1 表示1~5之整數, *表示鍵結鍵)。
- 如請求項1至10中任一項之配向助劑,其進一步含有下述通式(P)所表示之聚合性化合物, (式(P)中,Rp1 表示氫原子、氟原子、氰基、碳原子數1~15之烷基或-Spp2 -Pp2 [上述烷基所存在之1個或未鄰接之2個以上之-CH2 -可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,上述烷基中所存在之1個或2個以上之氫原子可分別獨立地被氰基、氟原子或氯原子取代], Pp1 及Pp2 分別獨立地表示下述通式(Pp1 -1)~式(Pp1 -9)之任一者, [式中,Rp11 及Rp12 分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之鹵化烷基,Wp11 表示單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、或-CH2 -,tp11 表示0、1或2,於分子内存在複數個Rp11 、Rp12 、Wp11 及/或tp11 之情形時,其等可相同,亦可不同,*表示鍵結鍵], Spp1 及Spp2 分別獨立地表示單鍵或上述間隔基, Zp1 及Zp2 分別獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-CH2 -、-OCH2 -、-CH2 O-、-CO-、-C2 H4 -、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2 -、-CH2 OCOO-、-OCH2 CH2 O-、-CO-NRZP1 -、-NRZP1 -CO-、-SCH2 -、-CH2 S-、-CH=CRZP1 -COO-、-CH=CRZP1 -OCO-、-COO-CRZP1 =CH-、-OCO-CRZP1 =CH-、-COO-CRZP1 =CH-COO-、-COO-CRZP1 =CH-OCO-、-OCO-CRZP1 =CH-COO-、-OCO-CRZP1 =CH-OCO-、-(CH2 )2 -COO-、-(CH2 )2 -OCO-、-OCO-(CH2 )2 -、-(C=O)-O-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、-CF2 CF2 -或-C≡C-[式中,RZP1 分別獨立地表示氫原子或碳原子數1~4之烷基,於分子内存在複數個RZP1 之情形時,其等可相同,亦可不同], Ap1 、Ap2 及Ap3 分別獨立地表示選自由下述基(ap )~基(cp )所組成之群中的基[下述基(ap )、基(bp )及基(cp )中所存在之氫原子可分別獨立地被鹵素原子、碳原子數1~8之烷基或碳原子數1~8之烯基、氰基或-Spp2 -Pp2 取代], (ap )1,4-伸環己基[該基中所存在之1個-CH2 -或未鄰接之2個以上之-CH2 -可被-O-取代], (bp )1,4-伸苯基[該基中所存在之1個-CH=或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代],及 (cp )萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基[該等基中所存在之1個-CH=或未鄰接之2個以上之-CH=可被-N=取代], mp1 表示0、1、2或3, 於分子内存在複數個Zp1 、Ap2 、Spp2 及/或Pp2 之情形時,其等可相同,亦可不同,於mp1 為0且Ap1 為上述基(cp )所表示之基之情形時,Ap3 亦可為單鍵, *表示鍵結鍵)。
- 一種液晶組成物,其含有請求項1至11中任一項之配向助劑、及負的介電各向導性(Δε)之液晶分子。
- 一種液晶顯示元件,其具備兩個基板、及設置在該兩個基板間之液晶層,該液晶層含有請求項12之液晶組成物。
- 如請求項13之液晶顯示元件,其中,上述液晶層含有上述第1化合物及上述第2化合物中之至少一者之聚合物。
- 如請求項13或14之液晶顯示元件,其為PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。
- 如請求項13至15中任一項之液晶顯示元件,其中,上述兩個基板中之至少一個基板不具有配向膜。
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