TW202116983A - 水平配向型液晶顯示元件、液晶組成物、顯示裝置及水平配向型液晶顯示元件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種水平配向型液晶顯示元件,其中即便在一對基板中的至少一基板上未事先形成聚醯亞胺之類的配向膜,液晶性化合物的初始配向亦良好且電特性亦優異。一種液晶顯示元件,即便在一對基板中的至少一基板上未形成聚醯亞胺之類的配向膜,亦使用如下液晶組成物並將紫外線照射波長的下限波長設為325 nm,所述液晶組成物包含具有二苯並噻吩等結構的液晶性化合物及配向控制層形成單體,所述配向控制層形成單體藉由加熱偏光照射而產生光弗里斯重排、光異構化及光二聚化的至少一種。

Description

水平配向型液晶顯示元件、液晶組成物、顯示裝置及水平配向型液晶顯示元件的製造方法
本發明是有關於一種水平配向型液晶顯示元件及液晶組成物。尤其是有關於一種液晶顯示元件,其中即便是至少在單側的基板上未事先形成聚醯亞胺之類的配向膜的情況,藉由使用如下液晶組成物,亦可獲得液晶分子的水平配向,所述液晶組成物包含具有二苯並噻吩等結構的液晶性化合物及配向控制層形成單體,所述配向控制層形成單體藉由加熱偏光照射而產生光弗里斯重排(photo Fries rearrangement)、光異構化及光二聚化的至少一種。
液晶顯示元件中,基於液晶分子的運作模式的分類為相變(phase change,PC)、扭轉向列(twisted nematic,TN)、超扭轉向列(super twisted nematic,STN)、電控雙折射(electrically controlled birefringence,ECB)、光學補償彎曲(optically compensated bend,OCB)、面內切換(in-plane switching,IPS)、垂直配向(vertical alignment,VA)、邊緣場切換(fringe field switching,FFS)、電場感應光反應配向(field-induced photo-reactive alignment,FPA)等模式。基於元件的驅動方式的分類為無源矩陣(passive matrix,PM)與有源矩陣(active matrix,AM)。PM被分類為靜態式(static)、多工式(multiplex)等,AM被分類為薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal,MIM)等。TFT的分類為非晶矽(amorphous silicon)及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。基於光源的分類為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光與背光兩者的半透過型
液晶顯示元件含有具有向列相的液晶組成物。所述組成物具有適當的特性。藉由提高所述組成物的特性,可獲得具有良好的特性的AM元件。將兩種特性中的關聯歸納於下述表1中。基於市售的AM元件來對組成物的特性進一步進行說明。向列相的溫度範圍與元件可使用的溫度範圍相關聯。向列相的較佳的上限溫度為約70℃以上,而且向列相的較佳的下限溫度為約-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間相關聯。為了利用元件顯示動畫,較佳為響應時間短。理想為短於1毫秒的響應時間。因此,較佳為組成物的黏度小。更佳為低溫下的黏度小。
表1. 組成物的特性與AM元件的特性  
編號 組成物的特性 AM元件的特性
1 向列相的溫度範圍廣 可使用的溫度範圍廣
2 黏度小 響應時間短
3 光學各向異性適當 對比度比大
4 正或負的介電各向異性大 閾電壓低、消耗電力小
對比度比大
5 比電阻大 電壓保持率大、對比度比大
6 對紫外線及熱穩定 壽命長
7 彈性常數大 對比度比大、響應時間短
組成物的光學各向異性與元件的對比度比相關聯。根據元件的模式,而需要大的光學各向異性或小的光學各向異性,即適當的光學各向異性。組成物的光學各向異性(Δn)與元件的單元間隙(d)的積(Δn×d)被設計成使對比度比為最大。適當的積的值依存於運作模式的種類。TN之類的模式的元件中,所述值為約0.45 μm。VA模式的元件中,所述值為約0.30 μm至約0.40 μm的範圍,IPS模式或FFS模式的元件中,所述值為約0.20 μm至約0.30 μm的範圍。該些情況下,對於單元間隙小的元件而言,較佳為具有大的光學各向異性的組成物。組成物的大的介電各向異性有助於元件的低閾電壓、小的消耗電力與大的對比度比。因此,較佳為正或負的介電各向異性大。組成物的大的比電阻有助於元件的大的電壓保持率與大的對比度比。因此,較佳為在初始階段中具有大的比電阻的組成物。較佳為在長時間使用後,具有大的比電阻的組成物。組成物對紫外線及熱的穩定性與元件的壽命相關聯。在所述穩定性高時,元件的壽命長。此種特性對用於液晶監視器、液晶電視等的AM元件而言較佳。
具有TN模式的AM元件中可使用具有正的介電各向異性的組成物。具有VA模式的AM元件中可使用具有負的介電各向異性的組成物。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中可使用具有正或負的介電各向異性的組成物。聚合物穩定配向(polymer sustained alignment,PSA)型的AM元件中可使用具有正或負的介電各向異性的組成物。聚合物穩定配向(polymer sustained alignment,PSA)型的液晶顯示元件中,可使用含有聚合體的液晶組成物。首先,將添加有少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。繼而,一邊對所述元件的基板之間施加電壓,一邊對組成物照射紫外線。聚合性化合物進行聚合而在組成物中生成聚合體的網狀結構。所述組成物中,可利用聚合體來控制液晶分子的配向,因此元件的響應時間縮短,圖像的燒痕得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待聚合體的此種效果。
IPS模式、FFS模式、ECB模式中,需要使液晶分子在不施加電壓時在相對於基板的主面而大致水平的方向上配向。為了實現此種液晶分子的配向控制,一直使用聚醯亞胺之類的配向膜。近年來,因推進液晶面板的窄邊框化且配向膜與密封劑的接著寬度變窄而存在接著強度變弱,從而自配向膜與密封劑的介面進行剝離的情況。為了防止此種問題,提出有不使用先前的聚醯亞胺之類的配向膜的方法(專利文獻1~專利文獻4)。 專利文獻1及專利文獻4的方法中,代替聚醯亞胺之類的配向膜而將具有查耳酮結構、肉桂酸酯結構、芳香族酯結構的聚合性化合物添加於液晶性化合物中來用作配向控制層形成單體。將該些聚合性化合物所含的液晶組成物注入至液晶單元中,一邊以高於液晶組成物的上限溫度的溫度對液晶單元進行加熱,一邊對液晶單元照射直線偏光。在配向控制層形成單體藉由所述直線偏光而進行二聚化、異構化或光弗里斯重排時,其分子在固定方向上進行排列。所述方法中,可製造IPS或FFS之類的水平配向模式的元件。所述方法中,重要的是配向控制層形成單體容易在高於液晶組成物的上限溫度的溫度下溶解,並在與加熱同時的直線偏光處理後,恢復至室溫時,所獲得的配向控制層與液晶性化合物發生相分離。其中,存在如下情況:作為液晶單元的電特性、例如電壓保持率因配向控制層形成步驟中的加熱狀態下的紫外線曝光處理而容易降低。 另外,提出有一種液晶組成物,包含二苯並噻吩結構或具有二苯並噻吩結構的液晶性化合物,且所述液晶組成物的介電各向異性可控制為負且大(專利文獻5~專利文獻6)。進而,亦提出有具有二苯並噻吩結構的液晶性化合物及液晶顯示元件(專利文獻7)。 另外,專利文獻5~專利文獻7中,公開有並用以預傾角的穩定化為目的的聚合性化合物,但關於製造在一對基板中的至少一者上未形成聚醯亞胺之類的配向膜的水平配向型液晶顯示元件的方法,未進行公開,亦未進行教示。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2018/008581號 [專利文獻2]國際公開第2017/102068號 [專利文獻3]國際公開第2018/155322號 [專利文獻4]國際公開第2018/155323號 [專利文獻5]國際公開第2016/146245號 [專利文獻6]國際公開第2019/110636號 [專利文獻7]日本專利特開2019-34912號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明的課題在於提供一種液晶顯示元件,其中即便在一對基板中的至少一基板上未形成聚醯亞胺之類的配向膜,藉由利用特定的加熱偏光曝光處理對液晶組成物中所含的配向控制層形成單體進行配向處理,水平配向的均勻性及電壓保持率亦良好,且提供一種配向控制層形成單體與液晶性化合物的相容性良好的液晶組成物。 [解決課題之手段]
本發明者們發現即便是在一對基板中的任一基板上未形成聚醯亞胺之類的配向膜的液晶顯示元件,藉由形成包含配向控制層形成單體的配向控制層,亦可解決所述問題,從而完成了本發明,所述配向控制層形成單體藉由一邊加熱一邊照射將下限波長設為325 nm的偏光紫外線而產生光弗里斯重排、光二聚化及光異構化的至少一種。本發明包含下述形態等。
[1] 一種水平配向型液晶顯示元件,在相向配置的第一基板與第二基板之間夾持有液晶層, 在所述第一基板與所述液晶層之間及所述第二基板與所述液晶層之間具有對液晶分子進行配向控制的配向控制層, 所述液晶層由液晶組成物形成, 所述液晶組成物含有選自由式(DB-1)及式(DB-2)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物、以及作為第一添加物的由式(1)所表示的、藉由光照射而產生光弗里斯重排、光異構化及光二聚化的至少一種的配向控制層形成單體, 所述配向控制層含有如下聚合體,所述聚合體是藉由在波長325 nm至400 nm的範圍內具有峰值的紫外線照射來至少使所述第一添加物進行聚合而成。
Figure 02_image001
式(DB-1)及式(DB-2)中, X100 獨立地為-S-、-O-或-CH2 -; a100 及a200 獨立地為0、1或2,a100 及a200 的和為0、1、2或3; R100 及R200 獨立地為氫、碳數1至15的烷基或碳數2至10的烯基,所述R100 及R200 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; A100 及A200 獨立地為1,2-伸環丙基、1,3-伸環丁基、1,3-伸環戊基、1,3-伸環戊烯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸環庚基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、二氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、9H-氧雜蒽-2,6-二基或9H-芴-2,7-二基,所述A100 及A200 中,至少一個氫可經氟、氯、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF3 、-OCHF2 、-OCH2 F或-C≡N取代; Z100 及Z200 獨立地為單鍵或碳數1至6的伸烷基,所述Z100 及Z200 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-CH=CH-CH2 O-、-OCH2 -CH=CH-或-SiH2 -取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; L100 及L101 獨立地為氟、氯、-CF3 或-CHF2 ; L102 、L103 、L104 及L105 獨立地為氫、氟、氯、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF3 、-OCHF2 或-OCH2 F,雖不存在L102 、L103 、L104 及L105 全部為氫的情況,但L102 、L103 、L104 及L105 的任一個或兩個可為氫;
Figure 02_image003
式(1)中, R1 、R2 及R3 獨立地為碳數1至10的烷基,所述R1 、R2 及R3 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-NH-取代; n獨立地為0、1或2; 環A1 為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、嘧啶-5-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、9,10-二氫菲-2-基、9,10-二氫菲-7-基、蒽-2-基、蒽-6-基、全氫環戊並[a]菲-3-基、全氫環戊並[a]菲-17-基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3-基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-17-基, 環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,2-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、十氫萘-2,6-二基、十氫萘-1,4-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-1,4-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、環戊烷-1,3-二基、環戊烯-1,3-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3,17-二基, 環A3 為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3,17-二基; Sp1 、Sp2 及Sp3 獨立地為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述Sp1 、Sp2 及Sp3 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; Sp4 為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述Sp4 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟、氯或-(CH2 )x -P5 取代,x為0至8的整數; c、d及e獨立地為0、1、2、3或4,c、d及e的和為1、2、3或4; P1 、P2 、P3 、P4 及P5 獨立地為聚合性基; a為0、1、2或3; Z1 及Z2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z1 及Z2 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經鹵素取代,但Z1 及Z2 中的至少一個為-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHCO-或-COCH=CH-,進而, 當a為1,環A1 、環A2 及環A3 為1,4-伸苯基且Z2 為單鍵時,Z1 不會成為-COO-。
[2] 如[1]所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述式(DB-1)及所述式(DB-2)中, X100 獨立地為-S-、-O-或-CH2 -; a100 及a200 獨立地為0或1,a100 及a200 的和為0、1或2; R100 獨立地為氫、碳數1至10的直鏈或分支的烷基、或碳數2至10的烯基,所述R100 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; R200 獨立地為碳數1至10的直鏈或分支的烷基、或碳數2至10的烯基,所述R200 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代,至少一個氫可經氟取代; A100 及A200 獨立地為1,2-伸環丙基、1,3-伸環丁基、1,3-伸環戊基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基或1,4-伸苯基,所述A100 及A200 中,至少一個氫可經氟取代; Z100 及Z200 獨立地為單鍵或碳數1至3的伸烷基,所述Z100 及Z200 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-CH=CH-CH2 O-、-OCH2 -CH=CH-或-SiH2 -取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟取代; L100 及L101 獨立地為氟、-CF3 或-CHF2 ; L102 、L103 、L104 及L105 獨立地為氫、氟、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF3 、-OCHF2 或-OCH2 F,雖不存在L102 、L103 、L104 及L105 全部為氫的情況,但L102 、L103 、L104 及L105 的任一個或兩個可為氫; 所述式(1)中, R1 、R2 及R3 獨立地為氫或碳數1至10的烷基,所述R1 、R2 及R3 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-NH-取代; n獨立地為0、1或2; 環A1 為環己基、苯基、1-萘基、2-萘基、嘧啶-2-基、嘧啶-5-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、9,10-二氫菲-2-基、9,10-二氫菲-7-基、蒽-2-基或蒽-6-基, 環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基或蒽-1,4-二基, 環A3 為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基或蒽-1,4-二基; Sp1 、Sp2 及Sp3 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Sp1 、Sp2 及Sp3 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟取代; Sp4 為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述Sp4 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟、氯或-(CH2 )x -P5 取代,x為0、1、2或3; c、d及e獨立地為0、1、2、3或4,c、d及e的和為1、2、3或4; P1 、P2 、P3 、P4 及P5 獨立地為由式(1P-1)所表示的聚合性基;
Figure 02_image005
式(1P-1)中, M41 及M42 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基或至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基; R51 為氫、氟、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基或碳數1至9的烷氧基烷基,所述R51 中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟取代; 式(1)中, a為0、1、2或3; Z1 及Z2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z1 及Z2 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經鹵素取代,但Z1 及Z2 中的至少一個為-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHCO-或-COCH=CH-,進而, 當a為1,環A1 、環A2 及環A3 為1,4-伸苯基且Z2 為單鍵時,Z1 不會成為-COO-。
[3] 如[1]或[2]所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(2)至式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物。
Figure 02_image007
式(2)至式(4)中, R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R11 及R12 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-或-OCO-取代,至少一個氫可經氟取代; 環B1 、環B2 、環B3 及環B4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基或嘧啶-2,5-二基; Z11 、Z12 及Z13 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-或-COO-。
[4] 如[1]至[3]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(5)至式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物。
Figure 02_image009
式(5)至式(7)中, R13 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R13 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 或-OCF2 CHFCF3 ; 環C1 、環C2 及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基; Z14 、Z15 及Z16 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-CH=CF-CF2 O-、-CF=CF-CF2 O-或-(CH2 )4 -; L11 及L12 獨立地為氫或氟。
[5] 如[1]至[4]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(8)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物。
Figure 02_image011
式(8)中, R14 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R14 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N; 環D1 獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基; Z17 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -或-CH2 O-; L13 及L14 獨立地為氫或氟; i為1、2、3或4。
[6] 如[1]至[5]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(9)至式(15)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物。
Figure 02_image013
式(9)至式(15)中, R15 及R16 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R15 及R16 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; R17 為氫、氟、碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R17 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; 環E1 、環E2 、環E3 及環E4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基; 環E5 及環E6 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基; Z18 、Z19 、Z20 及Z21 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -或-OCF2 -(CH2 )2 -; L15 及L16 獨立地為氟或氯; S11 為氫或甲基; X獨立地為-CHF-或-CF2 -; j、k、m、n、p、q、r及s獨立地為0或1,k、m、n及p的和為0、1、2或3,q、r及s的和為0、1、2或3,t為1、2或3。
[7] 如[1]至[6]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有與所述第一添加物不同的聚合性化合物作為第二添加物,所述配向控制層含有至少使所述第一添加物及所述第二添加物進行聚合而成的聚合體。
[8] 如[7]所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述第二添加物由式(16α)表示。
Figure 02_image015
式(16α)中, 環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、吡啶-2-基、嘧啶-5-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、蒽-2-基、蒽-6-基、全氫環戊並[a]菲-3-基、全氫環戊並[a]菲-17-基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3-基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-17-基,所述環F及環I中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代; 環G獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,2-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基,所述環G中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代;22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z22 及Z23 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; P11 、P12 及P13 獨立地為聚合性基; Sp11 、Sp12 及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Sp11 、Sp12 及Sp13 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; u為0、1或2; f、g及h獨立地為0、1、2、3或4,f、g及h的和為2以上。
[9] 如[1]至[8]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件,其中在所述第一基板上及所述第二基板上中的任一者具有使所述液晶層配向的配向膜。
[10] 一種水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其製造如[1]至[8]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件,且所述水平配向型液晶顯示元件的製造方法包括: 在相向配置的所述第一基板與所述第二基板之間夾持所述液晶組成物的步驟;以及 將所述液晶組成物保持於自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI 以上的溫度範圍內,並對所述液晶組成物照射偏光紫外線而至少使所述第一添加物進行聚合,由此形成所述配向控制層的步驟。
[11] 一種水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其製造如[9]所述的水平配向型液晶顯示元件,且所述水平配向型液晶顯示元件的製造方法包括: 在所述第一基板及所述第二基板中的任一者上形成使所述液晶層配向的配向膜的步驟; 在相向配置的所述第一基板與所述第二基板之間夾持用以形成所述液晶層的液晶組成物的步驟;以及 將所述液晶組成物保持於自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI 以上的溫度範圍內,並對所述液晶組成物照射偏光紫外線而至少使所述第一添加物進行聚合,由此形成所述配向控制層的步驟。
[12] 如[10]或[11]所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中將所述液晶組成物保持於TNI 以上且TNI +15℃以下的溫度範圍內,並照射在波長325 nm至400 nm的範圍內具有峰值、照度為2 mW/cm2 至300 mW/cm2 的範圍且成為0.03 J/cm2 至30 J/cm2 的曝光量的範圍的偏光紫外線。
[13] 如[10]至[12]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中照射所述偏光紫外線,進而,將所述液晶組成物保持於20℃以上且45℃以下的溫度範圍內,並照射在波長330 nm至400 nm中具有峰值、照度為1 mW/cm2 至50 mW/cm2 的範圍且成為1 J/cm2 至30 J/cm2 的曝光量的範圍的追加的非偏光紫外線。
[14] 如[10]至[13]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中在形成所述配向控制層的步驟中,至少使所述第一添加物及所述第二添加物進行聚合。
[15] 一種液晶組成物,用於如[1]至[9]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件或如[10]至[13]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法中,且 所述液晶組成物具有自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI ,並且含有選自由所述式(DB-1)及所述式(DB-2)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物與至少一種作為第一添加物的由所述式(1)所表示的配向控制層形成單體。
[16] 一種液晶組成物,用於如[1]至[9]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件或如[10]至[14]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法中,且 所述液晶組成物具有自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI ,並且含有選自由所述式(DB-1)及所述式(DB-2)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物、至少一種作為第一添加物的由所述式(1)所表示的配向控制層形成單體及至少一種作為第二添加物的由所述式(16α)所表示的聚合性化合物。
[17] 一種顯示裝置,包括:如[1]至[9]中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件;以及背光燈。
本例示亦包括以下項。(a)所述液晶組成物,其還含有聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑及消泡劑之類的添加物的至少兩種。(b)一種聚合性組成物,其是藉由在所述液晶組成物中添加與化合物(1)或化合物(16α)不同的聚合性化合物而製備。(c)一種聚合性組成物,其是藉由在所述液晶組成物中添加化合物(1)及化合物(16α)而製備。(d)一種液晶複合體,其是藉由使聚合性組成物進行聚合而製備。 [發明的效果]
根據本發明,即便是在第一基板上或第二基板上的任一者未事先形成配向膜的液晶顯示元件,藉由使用對如下液晶組成物加熱偏光曝光波長325 nm以上的紫外線而形成了配向控制層的液晶顯示元件,亦可實現透過率特性、對比度比優異且電特性良好的水平配向型液晶顯示元件,所述液晶組成物包含配向控制層形成單體且介電各向異性為正或負。
本說明書中的用語的使用方法如下所述。有時將「液晶組成物」及「液晶顯示元件」的用語分別簡稱為「組成物」及「元件」。「液晶顯示元件」是液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。「液晶性化合物」是具有向列相、層列相等液晶相的化合物,以及雖不具有液晶相但出於調節向列相的溫度範圍、黏度、介電各向異性之類的特性的目的而混合於組成物中的化合物的總稱。所述化合物具有例如1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六元環,其分子結構為棒狀(rod like)。另外,在將所述化合物假想為棒狀的分子的集合體的情況下,有時將所述棒狀的分子稱為「液晶分子」。「聚合性化合物」是出於使組成物中生成聚合體的目的而添加的化合物。
液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物混合來製備。在所述液晶組成物中視需要而添加光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、極性化合物之類的添加物。即便在添加有添加物的情況下,液晶性化合物的比例亦是以基於不含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)來表示。添加物的比例是以基於不含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量份)來表示。即,液晶性化合物或添加物的比例是基於液晶性化合物的總重量來算出。有時亦使用重量百萬分率(ppm)。再者,「重量%」有時簡稱為「%」。
有時將式(1)所表示的化合物簡稱為「化合物(1)」。化合物(1)是指由式(1)所表示的一種化合物、兩種化合物的混合物、或三種以上的化合物的混合物。所述規則亦適用於選自由式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物等。由六邊形包圍的B1 、C1 、D1 、E1 、F等記號分別與環B1 、環C1 、環D1 、環E1 、環F等對應。六邊形表示環己烷環或苯環之類的六元環或者萘環之類的縮合環。式(1)、式(16α)等中,將六邊形的一邊橫切的直線表示環上的任意氫可經-(R1 )n或-Sp11 -P11 等基取代。‘f’等下標表示所取代的基的個數。在下標為0時,不存在此種取代。在下標‘f’為2以上時,在環F上存在多個-Sp11 -P11 。-Sp11 -P11 表示的多個基可相同或亦可不同。該些規則亦適用於其他式。「環F及環G獨立地為X、Y或Z」的表述中,由於主語為多個,因此使用「獨立地」。在主語為「環F」時,由於主語為單個,因此不使用「獨立地」。
將末端基R11 的記號用於多種成分化合物中。該些化合物中,任意兩個R11 表示的兩個基可相同或亦可不同。例如,有化合物(2)的R11 為乙基,且化合物(3)的R11 為乙基的情況。亦有化合物(2)的R11 為乙基,且化合物(3)的R11 為丙基的情況。所述規則亦適用於其他末端基、環、鍵結基等記號。式(8)中,在i為2時,存在兩個環D1 。所述化合物中,兩個環D1 表示的兩個基可相同或亦可不同。所述規則亦適用於i大於2時的任意的兩個環D1 。所述規則亦適用於其他環、鍵結基等記號。
「至少一個‘A’」的表述是指‘A’的個數為任意。「至少一個‘A’可經‘B’取代」的表述是指在‘A’的個數為一個時,‘A’的位置為任意,在‘A’的個數為兩個以上時,該些的位置亦可無限制地選擇。所述規則亦適用於「至少一個‘A’經‘B’取代」的表述。「至少一個A可經B、C或D取代」的表述是指包括至少一個A經B取代的情況、至少一個A經C取代的情況及至少一個A經D取代的情況、以及多個A經B、C、D的至少兩個取代的情況。例如,至少一個-CH2 -(或-(CH2 )2 -)可經-O-(或-CH=CH-)取代的烷基中,包括烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基。再者,連續的兩個-CH2 -經-O-取代而成為如-O-O-那樣的情況欠佳。烷基等中,甲基部分(-CH2 -H)的-CH2 -經-O-取代而成為-O-H的情況亦欠佳。
液晶性化合物中,烷基為直鏈狀或分支狀,且不含環狀烷基。直鏈狀烷基通常優於分支狀烷基。該些情況對於烷氧基、烯基等的末端基而言亦相同。針對與1,4-伸環己基相關的立體構型(configuration),為了提高向列相的上限溫度,反式構型優於順式構型。2-氟-1,4-伸苯基是指下述兩個二價基。化學式中,氟可向左(L),亦可向右(R)。所述規則亦可適用於四氫吡喃-2,5-二基之類的藉由自環中去除兩個氫而生成的非對稱的二價基。
Figure 02_image017
本發明的水平配向型液晶顯示元件中,將在液晶組成物中添加具有聚合性基且藉由光照射而產生光弗里斯重排、光異構化及光二聚化的至少一種的配向控制層形成單體而成的液晶組成物封入至元件中。 關於作為第一添加物的配向控制層形成單體,在具有α-烷氧基烷基丙烯酸酯作為聚合性基的情況下,認為α-烷氧基烷基丙烯酸酯容易與基板或可事先形成的配向膜相互作用,因此認為在作為紫外線曝光步驟之前的步驟的液晶組成物的封入步驟中,配向控制層形成單體移動至基板介面側。另外,具有α-氟丙烯酸酯作為聚合性基的配向控制層形成單體有與液晶性化合物的相容性高於丙烯酸酯的傾向,因此認為可抑制析出。 另外,認為具有-NH-作為中心結構(鍵結基)的配向控制層形成單體容易與基板或可事先形成的配向膜相互作用,因此認為在液晶組成物的封入步驟中,配向控制層形成單體容易移動至基板介面側。 可具有所述聚合性基或鍵結基的配向控制層形成單體為式(1)所表示的化合物。
配向控制層形成單體由於藉由偏光紫外線照射而結構具有方向性地發生變化,因此有助於液晶分子的配向控制。另外,由於具有聚合性基,因此包含配向控制層形成單體的聚合體具有作為配向控制膜的作用。 在配向控制層形成單體具有芳香族酯結構的情況下,藉由偏光照射而產生光弗里斯重排。若具有芳香族酯結構,則吸收紫外光,芳香族酯部位進行自由基開裂並產生對於羥基酮的重排即弗里斯重排。光弗里斯重排中,在偏光紫外光的偏光方向與芳香族酯部位的長軸方向為同一方向時產生芳香族酯部位的光分解。光分解後,進行再結合,藉由互變異構化而在分子內產生羥基。認為:藉由所述羥基而產生基板介面的相互作用,配向控制層形成單體具有各向異性而容易吸附於基板介面側或可事先形成的配向膜。另外,在具有α-烷氧基烷基丙烯酸酯之類的聚合性基的情況或中心結構具有胺鍵的情況下,容易產生基板介面側的聚合,由此聚合體在基板介面側被固定化。在具有α-氟丙烯酸酯之類的聚合性基的情況下,聚合性部位與液晶性化合物相對較容易相容化,因此認為對於基板介面側或可事先形成的配向膜的具有各向異性的吸附更容易變得均勻。可利用此種性質來形成能夠使液晶分子配向的薄膜。為了形成所述薄膜,所照射的紫外線合適的是直線偏光。作為此種配向控制層形成單體,可列舉式(1-1)至式(1-28)、式(1-33)至式(1-47)及式(1-49)至式(1-51)所表示的化合物。 在配向控制層形成單體具有伸乙烯結構的情況下,藉由照射紫外光而產生光二聚化、光異構化或光分解。認為:具有伸乙烯基的配向控制層形成單體藉由照射紫外光而產生自反式體朝順式體的光異構化、或由二聚化引起的環丁烷環的形成。可利用所述性質來形成能夠使液晶分子配向的薄膜。即便在具有含有伸乙烯基的查耳酮結構或肉桂酸酯結構的情況下,亦具有相同的效果,因此較佳。為了形成所述薄膜,所照射的紫外線合適的是直線偏光。作為此種配向控制層形成單體,可列舉式(1-29)至式(1-32)及式(1-48)所表示的化合物。 式(1-1)至式(1-51)所表示的化合物由於具有共軛系容易擴展且容易使紫外域中的吸收波長長波長化的結構,因此認為對後述的325 nm以上的紫外線顯示良好的反應性。
添加至液晶性化合物後,對組成物進行加溫,以使配向控制層形成單體溶解。將所述組成物注入至在第一基板上或第二基板上的任一者可事先形成配向膜的元件中。繼而,一邊對元件進行加溫,一邊照射直線偏光,由此使配向控制層形成單體進行光弗里斯重排、光二聚化或光異構化並加以聚合。藉由直線偏光照射,配向控制層形成單體在固定方向上進行排列並形成聚合體,包含所述聚合體的薄膜具有作為配向控制層的功能。
作為第一添加物的配向控制層形成單體在本說明書中稱為化合物(1)。作為與第一添加物不同的第二添加物的聚合性化合物在本說明書中稱為化合物(16α)。進而,在提及結構的詳細內容等情況下,視需要而分稱為化合物(16α)、化合物(16α-A)。 以下,依序對1.化合物(1)及化合物(16α)、2.化合物(1)及化合物(16α)的合成、作為包含化合物(1)及化合物(16α)的組成物的3.液晶組成物、作為含有所述組成物的元件的4.液晶顯示元件進行說明。
1.化合物(1)及化合物(16α)、使用其的液晶組成物的例示 1-1.化合物(1)及化合物(16α) 式(1)所表示的化合物。
Figure 02_image003
式(1)中, R1 、R2 及R3 獨立地為碳數1至10的烷基,所述R1 、R2 及R3 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-NH-取代; n獨立地為0、1或2; 環A1 為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、嘧啶-5-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、9,10-二氫菲-2-基、9,10-二氫菲-7-基、蒽-2-基、蒽-6-基、全氫環戊並[a]菲-3-基、全氫環戊並[a]菲-17-基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3-基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-17-基,較佳為環己基、苯基、1-萘基、2-萘基、嘧啶-2-基、嘧啶-5-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基或蒽-2-基、蒽-6-基。 環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,2-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、十氫萘-2,6-二基、十氫萘-1,4-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-1,4-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、環戊烷-1,3-二基、環戊烯-1,3-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3,17-二基,較佳為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基。 環A3 為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3,17-二基,較佳為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基或蒽-1,4-二基。 Sp1 、Sp2 及Sp3 獨立地為單鍵或碳數1至12的伸烷基,較佳為單鍵或碳數1至10的伸烷基。所述Sp1 、Sp2 及Sp3 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代,但較佳為至少一個氫可經氟取代。 Sp4 為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述Sp4 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟、氯或-(CH2 )x -P5 取代,x為0至8的整數。較佳的x為0、1、2、3。 c、d及e獨立地為0、1、2、3或4,c、d及e的和為1、2、3或4。 P1 、P2 、P3 、P4 及P5 獨立地為聚合性基,較佳為由式(1P-1)所表示的聚合性基。 a為0、1、2或3; Z1 及Z2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z1 及Z2 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經鹵素取代,但Z1 及Z2 中的至少一個為-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHCO-或-COCH=CH-,當a為1,環A1 、環A2 及環A3 為1,4-伸苯基且Z2 為單鍵時,Z1 不會成為-COO-。
Figure 02_image005
式(1P-1)中, M41 及M42 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基或至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基。 R51 為氫、氟、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基或碳數1至9的烷氧基烷基,所述R51 中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟取代。
在P1 、P2 、P3 、P4 及P5 為由式(1P-1)所表示的聚合性基的情況下,P1 、P2 、P3 、P4 及P5 的至少一個式(1P-1)中,較佳為R51 為碳數1至9的烷氧基烷基。 另一方面,在P1 、P2 、P3 、P4 及P5 為由式(1P-1)所表示的聚合性基的情況下,至少一個R51 可為碳數1至9的烷氧基烷基以外的基。在此種情況下,作為由式(1)所表示的化合物,可列舉由式(1-A)所表示的化合物。作為更佳的化合物,可列舉由式(1-A-1)至式(1-A-2)所表示的化合物。
Figure 02_image021
Figure 02_image023
Figure 02_image025
所述式中, P10 及P20 獨立地為聚合性基,較佳為丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、α-氟丙烯酸酯、α-烷氧基丙烯酸酯、三氟甲基丙烯酸酯、乙烯基、乙烯基氧基或環氧基。 Sp10 及Sp20 獨立地為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述伸烷基的至少一個氫可經氟或羥基取代,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或由式(Q-1)所表示的基取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代。 式(Q-1)中,M10 、M20 及M30 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基,Sp101 為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述伸烷基的至少一個氫可經氟或羥基取代,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-或-OCO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代。 Z10 、Z20 及Z30 獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCO-(CH2 )2 -、-(CH2 )2 -COO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-、-C≡C-C≡C-、-CONH-、-NHCO-、-(CH2 )4 -、-(CH2 )2 -或-(CF2 )2 -,較佳為單鍵、-COO-、-OCO-、-OCO-(CH2 )2 -、-(CH2 )2 -COO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-、-C≡C-C≡C-或-(CH2 )2 -。 A10 及A30 獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、萘-1,5-二基、四氫萘-2,6-二基、芴-2,7-二基、伸聯苯-4,4'-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基或1,3-二噁烷-2,5-二基,所述1,4-伸苯基中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、乙醯氧基、乙醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基、碳數1至5的烷氧基或P10 -Sp10 -Z10 -取代,所述芴-2,7-二基中,至少一個氫可經氟、碳數1至5的烷基取代,所述伸聯苯-4,4'-二基中,至少一個氫可經氟、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基取代,較佳的A10 及A30 獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、萘-2,6-二基、萘-1,5-二基、芴-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基或伸聯苯-4,4'-二基,所述1,4-伸苯基中,至少一個氫可經氟、氰基、羥基、乙醯氧基、乙醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基取代,所述芴-2,7-二基中,至少一個氫可經氟、碳數1至5的烷基取代,所述伸聯苯-4,4'-二基中,至少一個氫可經氟、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基取代。 A20 為由式(A20-1)所表示的基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、由式(A20-2)所表示的基、萘-1,5-二基、由式(A20-3)所表示的基或由式(A20-4)所表示的基,較佳為由式(A20-1)所表示的基、由式(A20-2)所表示的基、由式(A20-3)所表示的基或由式(A20-4)所表示的基,更佳為由式(A20-1)所表示的基、由式(A20-3)所表示的基或由式(A20-4)所表示的基。 式(A20-1)中,Y10 、Y11 、Y12 及Y13 獨立地為氫、氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、乙醯氧基、乙醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基,但Y10 與Y13 的至少一者為氫。較佳的Y10 、Y11 、Y12 及Y13 獨立地為氫、氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、乙醯氧基、乙醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基,但Y10 與Y13 的至少一者為氫。更佳的Y10 、Y11 、Y12 及Y13 獨立地為氫、氟、羥基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基,但Y10 與Y13 的至少一者為氫。 式(A20-2)中,Y14 、Y15 、Y16 、Y17 、Y18 及Y19 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基,但Y14 與Y19 的至少一者為氫。 式(A20-3)中,Y20 、Y21 、Y22 、Y23 、Y24 、Y25 、Y26 及Y27 獨立地為氫、氟、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基,但Y20 與Y27 的至少一者為氫。 式(A20-4)中,Y28 、Y29 、Y30 、Y31 、Y32 及Y33 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基,但Y28 與Y31 的至少一者為氫。 式(1-A)中,n10 及n30 獨立地為0、1、2或3。其中,當n10 為1、2或3,n30 為1,A10 及A30 為1,4-伸苯基且A20 為由式(A20-1)所表示的基時,Z20 不會成為單鍵。 式(1-A-1)至式(1-A-2)中, R10 獨立地為氫、氟或甲基,較佳為氫或甲基。 L10 獨立地為氫、氟、二氟甲基、三氟甲基、碳數1至5的烷基、碳數1至5的烷氧基或P10 -Sp10 -Z10 -,較佳為氫、氟、三氟甲基、碳數1至5的烷基或碳數1至5的烷氧基。 n10 為0、1、2或3。其中,當n10 為1、2或3,A30 為1,4-伸苯基且A20 為由式(A20-1)所表示的基時,Z20 不會成為單鍵。 n11 獨立地為0、1、2、3或4,較佳為0、1或2,更佳為0或1。
式(16α)所表示的化合物。
Figure 02_image015
式(16α)中, 環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、吡啶-2-基、嘧啶-5-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、蒽-2-基、蒽-6-基、全氫環戊並[a]菲-3-基、全氫環戊並[a]菲-17-基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3-基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-17-基,所述環F及環I中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代。 環G獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,2-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基,所述環G中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代。 Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z22 及Z23 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代,至少一個氫可經氟或氯取代。 P11 、P12 及P13 獨立地為聚合性基。 較佳的P11 、P12 或P13 為選自由式(P-1)至式(P-7)所表示的基的群組中的聚合性基。更佳的P11 、P12 或P13 為由式(P-1)、式(P-2)、式(P-3)或式(P-6)所表示的基。進而佳的P11 、P12 或P13 為由式(P-1)所表示的基。
Figure 02_image028
式(P-1)至式(P-7)中, M11 、M12 及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。為了提高反應性,較佳的M11 、M12 或M13 為氫或甲基。進而佳的M11 為甲基,進而佳的M12 或M13 為氫。 R4 為碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基或碳數1至9的烷氧基烷基,所述R4 中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代,但較佳為至少一個氫可經氟取代。 特佳的P11 、P12 或P13 為-OCO-CH=CH2 、-OCO-C(CH3 )=CH2 、-OCO-C(F)=CH2 或-OCO-C(CH2 COCH3 )=CH2
式(16α)中, Sp11 、Sp12 及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Sp11 、Sp12 及Sp13 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代。 u為0、1或2。 f、g及h獨立地為0、1、2、3或4,f、g及h的和為2以上。
作為由式(16α)所表示的化合物中的較佳的化合物,可列舉化合物(16α-A)。 化合物(16α-A)為由式(16α)所表示的化合物中的滿足以下條件者。 u為0或1。 當u為0時, 環F及環I為環己基,所述環F及環I中,至少一個氫可經氟或氯取代。 Z22 為單鍵。 當u為1時, 環F及環I為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、嘧啶-5-基、吡啶-2-基或吡啶-3-基。 環G為1,4-伸環己基。 所述環F、環G及環I中,至少一個氫可經氟或氯取代。 Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z22 及Z23 中,至少一個氫可經氟或氯取代,但Z22 與Z23 的至少一者為單鍵。
1-2.化合物(1)及化合物(16α)的形態 1-2-1.化合物(1)的形態 化合物(1)具有自由基聚合性的聚合性基。當藉由紫外線照射而在系統內產生自由基時,化合物(1)的聚合性基發生反應而成為聚合體。另外,如上所述,α-烷氧基烷基丙烯酸酯結構有與基板表面以非共價鍵結的方式相互作用的傾向,因此有用。用途之一為液晶顯示元件中所使用的液晶組成物用的添加物。化合物(1)是出於形成使液晶性化合物配向的聚合體的目的而添加。此種添加物較佳為:具有對於液晶組成物的高溶解度,在密閉於元件中的條件下化學性穩定。化合物(1)以相當大的程度充分滿足此種特性。
對化合物(1)的較佳例進行說明。較佳的化合物(1)為如下所述的化合物(1-1)至化合物(1-51)。下述化合物中的n1及m1獨立地為2至8的整數,較佳為2至6,更佳為2至4。R10 獨立地為氫、甲基、氟或三氟甲基,較佳為氫、甲基或氟。另外,化合物(1)可單獨使用,亦可並用兩種以上。
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1-2-2.化合物(16α)及化合物(16α-A)的形態 化合物(16α)及化合物(16α-A)的特徵在於具有與化合物(1)不同的中心骨架的結構。 化合物(16α)藉由紫外線照射而容易產生自由基,對於提高反應性(聚合性)而言有用。藉由提高反應性而可減低在紫外線照射後所殘存的單體成分,因此元件的電性可靠性提高。 化合物(16α-A)的特徵在於具有雙環己基結構與聚合性基。當藉由紫外線照射而在系統內產生自由基時,所述化合物的聚合性基發生反應而成為聚合體。另外,具有α-羥基甲基丙烯酸酯或α-甲氧基甲基丙烯酸酯的化合物有與基板表面以非共價鍵結的方式相互作用的傾向,因此有用。亦可出於提高聚合體的電阻的目的而添加所述化合物。所述化合物較佳為:具有對於液晶組成物的高溶解度,在密閉於元件中的條件下化學性穩定,而且用於液晶顯示元件時的電壓保持率大。所述化合物以相當大的程度充分滿足此種特性。
對化合物(16α)的較佳例進行說明。較佳的化合物(16α)為如下所述的化合物(16α-1)至化合物(16α-29)。化合物(16α)可單獨使用,亦可並用兩種以上。
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式(16α-1)至式(16α-29)中, P11 、P12 及P13 獨立地為選自由式(P-1)至式(P-3)及式(P-6)所表示的聚合性基的群組中的基,此處,M11 、M12 及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。另外,R4 為碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基或碳數1至9的烷氧基烷基,所述R4 中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代,但較佳為至少一個氫可經氟取代。
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Sp11 、Sp12 及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Sp11 、Sp12 及Sp13 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代。
對化合物(16α-A)的較佳例進行說明。較佳的化合物(16α-A)為如下所述的化合物(16α-A-1)至化合物(16α-A-13)。下述化合物中的M11 獨立地為氫、甲基或氟。化合物(16α-A)可單獨使用,亦可並用兩種以上。
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作為液晶組成物的成分,示出由式(DB-1)、式(DB-2)及式(2)至式(5)所表示的液晶性化合物。化合物(2)至化合物(4)具有小的介電各向異性。化合物(5)至化合物(7)具有正且大的介電各向異性。化合物(8)具有氰基,因此具有正且更大的介電各向異性。化合物(DB-1)、化合物(DB-2)及化合物(9)至化合物(15)具有負且大的介電各向異性。該些化合物的具體例將在下文敘述。
2.化合物(1)及化合物(16α)的合成 2-1.化合物(1)的合成 對化合物(1)的合成方法進行說明。化合物(1-1)至化合物(1-32)是依據國際公開第2017/047177號中所記載的方法等來合成。 對化合物(1-33)至化合物(1-49)的合成方法進行說明。該些化合物是依據國際公開第1995/022586號、日本專利特開2005-206579號公報、國際公開第2006/049111號、《大分子(Macromolecules)》(26,1244-1247(1993))、日本專利特開2003-238491號公報、國際公開第2010/133278號、日本專利特開2000-178233號公報、日本專利特開2012-1623號公報、日本專利特開2011-227187號公報中所記載的方法來合成。 具有α-氟丙烯酸酯的化合物是依據日本專利特開2005-112850號公報中記載的方法來合成。具有α-三氟甲基丙烯酸酯的配向控制層形成單體是依據日本專利特開2004-175728號公報中記載的方法來合成。在分子內具有芳香族酯部位與二苯乙炔(tolane)部位的化合物是依據國際公開第2001/053248號來合成。
2-2.化合物(16α)的合成 對化合物(16α-A-1)至化合物(16α-A-13)的合成方法進行說明。該些化合物是依據國際公開第2008/061606號中所記載的方法等來合成。 未記載合成方法的化合物可藉由適當組合公知的有機合成化學的方法來合成。亦可參照《有機合成》(Organic Syntheses,約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons, Inc))、《有機反應》(Organic Reactions,約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons, Inc))、《綜合有機合成》(Comprehensive Organic Synthesis,培格曼出版公司(Pergamon Press))、《新實驗化學講座》(丸善)等成書。
3.液晶組成物 3-1.配向控制層形成單體(成分A) 液晶組成物較佳為:包含成分A作為第一添加物,且包含選自以下所示的成分F中的液晶性化合物,另外還包含選自以下所示的成分B、成分C、成分D及成分E中的液晶性化合物。 液晶組成物含有化合物(1)即具有芳香族酯部位的聚合性化合物作為第一添加物。化合物(1)具有利用系統內所產生的自由基來開始反應的聚合性基。化合物(1)的例子如上所述。化合物(1)藉由作為配向控制層形成單體進行聚合而有助於形成具有配向控制能力的聚合體。
為了獲得對紫外線的高反應性,當將液晶性化合物的合計量設為100重量份時,化合物(1)的較佳比例為約0.01重量份以上,為了溶解於液晶組成物中,化合物(1)的較佳比例為約10重量份以下。進而佳的比例為約0.03重量份至約7重量份的範圍。在進而添加化合物(16α)、化合物(16α-A)或化合物(16α-B)的情況下,化合物(1)的較佳比例亦為與所述相同的範圍。
液晶組成物亦可含有作為第二添加物的化合物(16α)。作為第二添加物,可列舉如上所述的化合物(16α)及化合物(16α-A)。 為了獲得對紫外線的高反應性,當將液晶性化合物的合計量設為100重量份時,化合物(16α)的較佳比例為約0.03重量份以上,為了溶解於液晶組成物中,化合物(16α)的較佳比例為約10重量份以下。進而佳的比例為約0.05重量份至約7.0重量份的範圍。最佳的比例為約0.05重量份至約5.0重量份的範圍。 為了獲得對紫外線的高反應性,當將液晶性化合物的合計量設為100重量份時,化合物(16α-A)的較佳比例為約0.03重量份以上,為了溶解於液晶組成物中,化合物(16α-A)的較佳比例為約10重量份以下。進而佳的比例為約0.05重量份至約5.0重量份的範圍。最佳的比例為約0.2重量份至約3.0重量份的範圍。
為了實現配向控制層的高電阻化,化合物(16α)或化合物(16α-A)相對於化合物(1)的重量比(化合物(1)/化合物(16α)或化合物(16α-A))為約1/9以上,為了獲得對紫外線的高反應性,化合物(16α)或化合物(16α-A)相對於化合物(1)的重量比(化合物(1)/化合物(16α)或化合物(16α-A))為約9/1以下。進而佳的重量比為約6/1至約1/2的範圍。最佳的重量比為約4/1至約1/2的範圍。
3-2.液晶性化合物(成分B至成分E及成分F) 成分B為化合物(2)至化合物(4)。 成分C為化合物(5)至化合物(7)。 成分D為化合物(8)。 成分E為化合物(9)至化合物(15)。 成分F為化合物(DB-1)及化合物(DB-2)。 所述組成物亦可含有與化合物(2)至化合物(15)、化合物(DB-1)及化合物(DB-2)不同的其他液晶性化合物。在製備所述組成物時,成分F為必需成分,但較佳為考慮正或負的介電各向異性的大小等來選擇成分B、成分C、成分D及成分E。適當選擇了成分的組成物具有高的上限溫度、低的下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性(即,大的光學各向異性或小的光學各向異性)、正或負的大的介電各向異性、大的比電阻、對熱或紫外線的穩定性及適當的彈性常數(即,大的彈性常數或小的彈性常數)。
成分B是兩個末端基為烷基等的化合物(2)至化合物(4)。作為成分B的較佳例,可列舉:化合物(2-1)至化合物(2-11)、化合物(3-1)至化合物(3-19)及化合物(4-1)至化合物(4-7)。成分B的化合物中,R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R11 及R12 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-或-OCO-取代,至少一個氫可經氟取代。
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成分B由於介電各向異性的絕對值小,因此為接近中性的化合物。化合物(2)主要在減小黏度或調整光學各向異性的方面有效果。化合物(3)及化合物(4)有藉由提高上限溫度而擴大向列相的溫度範圍的效果,或在調整光學各向異性的方面有效果。
隨著使成分B的含量增加,組成物的介電各向異性變小,但黏度變小。因此,只要滿足元件的閾電壓的要求值,則含量以多為宜。在製備IPS、VA等模式用的組成物的情況下,基於液晶組成物的重量,成分B的含量較佳為10重量%以上且90重量%以下,更佳為15重量%以上且80重量%以下,進而佳為20重量%以上且70重量%以下。
成分C為在右末端具有氟、氯或含氟基的化合物(5)至化合物(7)。作為成分C的較佳例,可列舉:化合物(5-1)至化合物(5-16)、化合物(6-1)至化合物(6-113)及化合物(7-1)至化合物(7-61)。成分C的化合物中,R13 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R13 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代,X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 或-OCF2 CHFCF3
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成分C的介電各向異性為正,且對熱、光等的穩定性非常優異,因此可用於製備IPS、FFS、OCB等模式用的組成物的情形。基於液晶組成物的重量,成分C的含量合適的是1重量%至99重量%的範圍,較佳為10重量%至97重量%的範圍,進而佳為40重量%至95重量%的範圍。在將成分C添加於介電各向異性為負的組成物中的情況下,基於液晶組成物的重量,成分C的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分C,可調整組成物的彈性常數,且可調整元件的電壓-透過率曲線。
成分D是右末端基為-C≡N或-C≡C-C≡N的化合物(8)。作為成分D的較佳例,可列舉化合物(8-1)至化合物(8-64)。成分D的化合物中,R14 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R14 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代,X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N。
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Figure 02_image080
成分D的介電各向異性為正,且其值大,因此主要可用於製備TN等模式用的組成物的情形。藉由添加所述成分D,可增大組成物的介電各向異性。成分D有擴大液晶相的溫度範圍、調整黏度或調整光學各向異性的效果。成分D對於元件的電壓-透過率曲線的調整而言亦有用。
在製備TN等模式用的組成物的情況下,基於液晶組成物的重量,成分D的含量合適的是1重量%至99重量%的範圍,較佳為10重量%至97重量%的範圍,進而佳為40重量%至95重量%的範圍。在將成分D添加於介電各向異性為負的組成物中的情況下,基於液晶組成物的重量,成分D的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分D,可調整組成物的彈性常數,且可調整元件的電壓-透過率曲線。
成分E為化合物(9)至化合物(15)。該些化合物具有如2,3-二氟-1,4-伸苯基那樣側位經兩個氟或氯取代的伸苯基等。作為成分E的較佳例,可列舉:化合物(9-1)至化合物(9-9)、化合物(10-1)至化合物(10-19)、化合物(11-1)至化合物(11-2)、化合物(12-1)至化合物(12-3)、化合物(13-1)至化合物(13-11)、化合物(14-1)至化合物(14-3)及化合物(15-1)至化合物(15-3)。成分E的化合物中,R15 及R16 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R15 及R16 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代,R17 為氫、氟、碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R17 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代。
Figure 02_image082
Figure 02_image084
成分F為化合物(DB-1)及化合物(DB-2)。該些化合物具有如1,8-二氟-2,7-二苯並噻吩那樣側位經兩個氟或氯取代的二苯並噻吩結構、1,8-二氟-2,7-二苯並呋喃等。作為成分F的較佳例,可列舉化合物(DB-1-1)至化合物(DB-1-14)及化合物(DB-2-1)至化合物(DB-2-9)。作為成分F的進而佳的例子,可列舉化合物(DB-1-1)至化合物(DB-1-14)。 成分F的化合物中,R100 獨立地為氫、碳數1至10的直鏈或分支的烷基、或碳數2至10的烯基,所述R100 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代,R200 獨立地為碳數1至10的直鏈或分支的烷基、或碳數2至10的烯基,所述R200 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代,至少一個氫可經氟取代。
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Figure 02_image088
Figure 02_image090
成分E及成分F的介電各向異性為負且大。成分E及成分F可用於製備IPS、FFS、VA、PSA等模式用的組成物的情形。隨著使成分E及成分F的合計含量增加,組成物的介電各向異性為負且變大,但黏度變大。因此,只要滿足元件的閾電壓的要求值,則含量以少為宜。當考慮介電各向異性為-5左右時,為了進行充分的電壓驅動,基於液晶組成物的重量,成分E及成分F的合計含量較佳為40重量%以上。 成分F具有二苯並噻吩、二苯並呋喃、二苯並芴等縮合環結構。主要有提高上限溫度、增大光學各向異性或增大介電各向異性的效果。另外,由於為縮合環結構且亦可具有雜原子,因此認為有較其他液晶性化合物而言極性變高的傾向,因此推斷與配向控制層形成單體的相容性相對較高。基於液晶組成物的重量,較佳的成分F的含量為1重量%至20重量%的範圍。基於液晶組成物的重量,更佳的成分F的含量為3重量%至20重量%的範圍。進而佳的成分F的含量為3重量%至15重量%的範圍。
成分E中,化合物(9)為二環化合物,因此主要在減小黏度、調整光學各向異性或增加介電各向異性的方面有效果。化合物(10)及化合物(11)為三環化合物,因此有提高上限溫度、增大光學各向異性或增大介電各向異性的效果。化合物(12)至化合物(15)有增大介電各向異性的效果。
在製備IPS、VA、PSA等模式用的組成物的情況下,基於液晶組成物的重量,成分E及成分F的合計含量較佳為40重量%以上,進而佳為50重量%至95重量%的範圍。在將成分E及成分F添加於介電各向異性為正的組成物中的情況下,基於液晶組成物的重量,成分E及成分F的合計含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分E及成分F,可調整組成物的彈性常數,且可調整元件的電壓-透過率曲線。
藉由將以上所述的成分B、成分C、成分D、成分E及成分F適當組合,可製備充分滿足如下特性的至少一種的液晶組成物:上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等。視需要亦可添加與成分B、成分C、成分D、成分E及成分F不同的液晶性化合物。
本發明的液晶組成物中所使用的第一添加物及第二添加物之類的聚合性化合物是出於使液晶組成物中生成聚合體的目的而添加。化合物(1)可單獨使用或以兩種以上的組合的形式使用。另外,化合物(16α)及化合物(16α-A)可單獨使用或以兩種以上的組合的形式使用。亦可由化合物(1)與化合物(16α)及化合物(16α-A)的任一者形成共聚物。在形成共聚物的情況下,化合物(1)藉由與化合物(16α)及化合物(16α-A)的任一者進行共價鍵結而固定化,化合物(1)在聚合性基或中心結構與基板表面以非共價鍵結的方式相互作用的狀態下亦被固定化。藉由此種共聚,液晶分子的配向能力進一步提高,同時防止化合物(1)、化合物(16α)及化合物(16α-A)在液晶組成物中擴散。認為化合物(1)、化合物(16α)及化合物(16α-A)藉由聚合而提供聚合體,並利用化合物(16α-A)而高電阻化。所述聚合體進行排列,因此在基板表面,可對液晶分子賦予適當的預傾角。所述聚合體使液晶分子的配向穩定化,因此縮短元件的響應時間,而且改善圖像的燒痕。化合物(16α)的較佳例為丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、α-氟丙烯酸酯化合物、α-甲氧基甲基丙烯酸酯化合物、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚化合物、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)及乙烯基酮化合物。進而佳的例子為具有至少一個丙烯醯氧基的化合物、具有至少一個甲基丙烯醯氧基的化合物、具有至少一個α-氟丙烯醯氧基的化合物及具有至少一個α-甲氧基甲基丙烯醯氧基的化合物。進而佳的例子亦包括具有丙烯醯氧基與甲基丙烯醯氧基這兩者的化合物、具有甲基丙烯醯氧基與α-氟丙烯醯氧基這兩者的化合物、具有甲基丙烯醯氧基與α-甲氧基甲基丙烯醯氧基的化合物、具有丙烯醯氧基與α-甲氧基甲基丙烯醯氧基這兩者的化合物及具有丙烯醯氧基與α-氟丙烯醯氧基這兩者的化合物。
3-3.其他添加物 液晶組成物可藉由公知的方法來製備。例如將成分化合物混合,然後藉由加熱而使其彼此溶解。亦可根據用途而在所述組成物中添加第一添加物及第二添加物以外的其他添加物。添加物的例子為聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、消泡劑等。此種添加物已為本領域技術人員所熟知,且在文獻中有記載。
可藉由添加聚合起始劑來使聚合性化合物迅速聚合。藉由使反應溫度最佳化,可減少所殘存的聚合性化合物的量。光自由基聚合起始劑的例子為源自IGM樹脂(IGM Resins)公司的奧尼拉德(Omnirad)系列中的TPO、127、1173、2022、2100、4265、184、369、379、500、651、754、819、907、BP、LR8953X及2959。
光自由基聚合起始劑的追加例為4-甲氧基苯基-2,4-雙(三氯甲基)三嗪、2-(4-丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯並吩嗪、二苯甲酮/米氏酮混合物、六芳基聯咪唑/巰基苯並咪唑混合物、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苯偶醯二甲基縮酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧雜蒽酮/對二甲基胺基苯甲酸甲酯混合物及二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物。
在液晶組成物中添加光自由基聚合起始劑後,照射紫外線,由此可進行聚合。但是,未反應的聚合起始劑或聚合起始劑的分解產物可能在元件中引起圖像的燒痕等顯示不良。為了防止所述情況,亦可在不添加聚合起始劑的狀態下進行光聚合。所照射的光的較佳的波長將在下文敘述。
在保管聚合性化合物時,為了防止聚合而可添加聚合抑制劑。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制劑的狀態添加於組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、甲基對苯二酚之類的對苯二酚衍生物、4-第三丁基鄰苯二酚、4-甲氧基苯酚及吩噻嗪等。
光學活性化合物具有藉由在液晶分子中誘發螺旋結構而賦予所需的扭轉角(torsion angle)來防止逆扭轉的效果。藉由添加光學活性化合物,可調整螺旋節距。出於調整螺旋節距的溫度依存性的目的而可添加兩種以上的光學活性化合物。作為光學活性化合物的較佳例,可列舉下述化合物(Op-1)至化合物(Op-18)。化合物(Op-18)中,環J為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基,R28 為碳數1至10的烷基。
Figure 02_image092
抗氧化劑對於用以維持大的電壓保持率而言有效。作為抗氧化劑的較佳例,可列舉:下述化合物(AO-1)至化合物(AO-3)、易璐諾斯(IRGANOX)415、易璐諾斯(IRGANOX)565、易璐諾斯(IRGANOX)1010、易璐諾斯(IRGANOX)1035、易璐諾斯(IRGANOX)3114及易璐諾斯(IRGANOX)1098(商品名:巴斯夫(BASF)公司)。紫外線吸收劑對於用以防止上限溫度的降低而言有效。紫外線吸收劑的較佳例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。作為具體例,可列舉:下述化合物(AO-4)及化合物(AO-5)、帝奴彬(TINUVIN)329、帝奴彬(TINUVIN)P、帝奴彬(TINUVIN)326、帝奴彬(TINUVIN)234、帝奴彬(TINUVIN)213、帝奴彬(TINUVIN)400、帝奴彬(TINUVIN)328及帝奴彬(TINUVIN)99-2(商品名:巴斯夫(BASF)公司)以及1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane,DABCO)。
具有位阻的胺之類的光穩定劑對於用以維持大的電壓保持率而言較佳。作為光穩定劑的較佳例,可列舉:下述化合物(AO-6)及化合物(AO-7)、帝奴彬(TINUVIN)144、帝奴彬(TINUVIN)765及帝奴彬(TINUVIN)770DF(商品名:巴斯夫(BASF)公司)。另外,作為光穩定劑的較佳例,可列舉下述化合物(AO-8)至化合物(AO-23)。熱穩定劑對於用以維持大的電壓保持率而言亦有效,作為較佳例,可列舉易璐佛斯(IRGAFOS)168(商品名:巴斯夫(BASF)公司)。消泡劑對於用以防止起泡而言有效。消泡劑的較佳例為二甲基矽酮油及甲基苯基矽酮油等。
Figure 02_image094
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Figure 02_image098
化合物(AO-1)中,R40 為碳數1至20的烷基、碳數1至20的烷氧基、-COOR41 或-(CH2 )2 -COOR41 ,此處,R41 為碳數1至20的烷基。化合物(AO-2)及化合物(AO-6)中,R42 為碳數1至20的烷基。化合物(AO-6)中,R43 為氫、甲基或O·(氧自由基),環K為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基,z為1、2或3。
4.液晶顯示元件 所述液晶組成物可用於具有PC、TN、STN、OCB或PSA等運作模式且以有源矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件中。所述組成物亦可用於具有PC、TN、STN、OCB、VA、IPS或FFS等運作模式且以無源矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件中。該些元件亦可適用於反射型、透過型及半透過型的任一類型。
所述組成物亦可用於將向列液晶微膠囊化而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase,NCAP)元件、在液晶中形成三維網狀聚合物而製作的聚合物分散型液晶顯示元件(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display,PDLCD)以及聚合物網路液晶顯示元件(Polymer Network Liquid Crystal Display,PNLCD)。另外,可使用所述組成物來製作PSA模式的液晶顯示元件。PSA模式的元件可以有源矩陣及無源矩陣之類的驅動方式進行驅動。此種元件亦可適用於反射型、透過型及半透過型的任一類型。藉由增加聚合性化合物的添加量,亦可製作聚合物分散(polymer dispersed)模式的元件。
配向膜為用以使液晶分子在固定方向上進行排列的膜。通常而言,可使用聚醯亞胺的薄膜。本發明的液晶顯示元件中,可以事先形成於單側的基板側的狀態具有此種配向膜。為了在另一基板側及可事先形成的配向膜上形成配向控制層,可使用含有化合物(1)等作為配向控制層形成單體的組成物。化合物(1)藉由聚合而提供聚合體。所述聚合體具有配向膜的功能,因此可代替配向膜而使用。
製造此種元件的方法的一例如下所述。準備具有被稱為陣列基板與彩色濾光片基板的兩個基板的元件。所述基板的至少一個具有電極。此時,較佳為在所述基板上設置有第一電極與第二電極,所述第二電極設置於與第一電極相同的基板上且在與所述第一電極之間產生電場。在陣列基板或彩色濾光片基板側的任一者上可事先形成聚醯亞胺等的配向膜。對所述可事先形成的配向膜進行摩擦處理或利用偏光紫外線的光配向處理。可應用的聚醯亞胺系的配向膜較佳為預傾角成為0°以上且5°以下、較佳為0°以上且3°以下。在進行光配向處理的情況下,較佳為使用光異構化型或光分解型的聚醯亞胺。作為此種光配向膜,具體而言,在國際公開2011/115078號、國際公開2011/115079號、日本專利特開2016-080985號公報、日本專利特開2016-224415號公報、日本專利特開2018-106096號公報、國際公開2013/161569號等中有公開。
繼而,以使形成有電極的面成為內側的方式相向,隔著間隔物來調整單元間隙,並將兩基板貼合而製成元件。較佳為以所獲得的液晶層的厚度成為1 μm至100 μm的方式進行調整。較佳為1.5 μm至10 μm。繼而,將包含所述化合物(1)的液晶組成物注入至元件中。再者,在所述液晶組成物中視需要亦可進而添加添加物。將所述元件加熱至液晶組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度(TNI )以上,在使液晶組成物變化為各向同性相狀態的狀態下進行偏光紫外線照射。有時將所述偏光紫外線照射稱為「第一紫外線照射」。此處的偏光紫外線較佳為規定為不抵消藉由對事先形成的配向膜實施的摩擦處理或光配向處理而規定的液晶的配向方向的偏光方向。
繼而,可將液晶層保持於20℃以上且未滿TNI 的溫度範圍內而進行非偏光紫外線照射。有時將所述非偏光紫外線照射稱為「第二紫外線照射」。藉由進行第二紫外線照射而存在可將系統內所殘存的聚合性化合物或未反應的聚合性基完全消耗的情況。此處,由於藉由作為第一紫外線照射的偏光紫外線照射而大致形成配向控制層,因此如後所述,第二紫外線照射即便為非偏光狀態,亦可維持液晶配向的均勻性。藉由此種紫外線照射而生成在液晶分子中誘發均勻的水平配向的配向控制層,從而可製作目標元件。
所述程式中,當將液晶層保持於液晶組成物的朝各向同性相的轉變溫度(TNI )以上的溫度範圍內,並利用例如在波長325 nm至400 nm的範圍內具有峰值的偏光紫外線進行照射時,在作為配向控制層形成單體的化合物(1)具有芳香族酯部位的情況下,芳香族酯部位發生光分解並形成自由基,從而進行光弗里斯重排。光弗里斯重排中,在偏光紫外線的偏光方向與芳香族酯部位的長軸方向為同一方向時產生芳香族酯部位的光分解。光分解後,進行再結合,藉由互變異構化而在分子內產生羥基。認為:藉由所述羥基而產生基板介面的相互作用,配向控制層形成單體在基板介面側具有各向異性而容易相互作用。在作為配向控制層形成單體的化合物(1)具有伸乙烯結構的情況下,藉由照射紫外光而產生光二聚化或光異構化。認為:具有伸乙烯基的配向控制層形成單體藉由照射紫外光而產生自反式體朝順式體的光異構化、或由二聚化引起的環丁烷環的形成,並形成各向異性,配向控制層形成單體在基板介面側相互作用。
在所述任一情況下,由於化合物(1)具有聚合性基,因此聚合體藉由聚合而在基板介面側被固定化。所述聚合體成為使液晶分子均勻配向的配向控制層。在添加化合物(16α)或化合物(16α-A)的情況下,當化合物(1)進行聚合時,化合物(16α)或化合物(16α-A)亦進行共聚,因此被組入配向控制層。
繼而,將液晶層保持於20℃以上且未滿TNI 的溫度範圍內,並照射例如在波長330 nm至400 nm中具有峰值的非偏光紫外線來作為第二紫外線照射時,認為:在作為配向控制層形成單體的化合物(1)具有芳香族酯部位的情況下,配向控制層中所殘存的芳香族酯部位進行光弗里斯重排,或者未反應的配向控制層形成單體及化合物(16α)或化合物(16α-A)沿配向控制層進行聚合。此處的光弗里斯重排是在藉由第一紫外線照射而進行了定向的聚合體的內部產生,因此認為有在配向控制層的各向異性提高的方向上進行重排反應的傾向。認為:在作為配向控制層形成單體的化合物(1)具有伸乙烯結構的情況下,配向控制層中所殘存的未反應的伸乙烯進行光二聚化或光異構化,或者未反應的配向控制層形成單體及化合物(16α)或化合物(16α-A)沿配向控制層進行聚合。此處的光二聚化或光異構化是在藉由第一紫外線照射而進行了定向的聚合體的內部產生,因此認為有在配向控制層的各向異性提高的方向上進行重排反應的傾向。
認為未反應的配向控制層形成單體及化合物(16α)或化合物(16α-A)的追加聚合亦有助於配向控制層的各向異性賦予。
對朝基板的紫外線照射進行說明。本發明中,存在以一階段進行紫外線照射的情況與以至少兩階段照射紫外線的情況。在以一階段進行紫外線照射的情況下,僅進行第一紫外線照射。另外,在以兩階段照射紫外線的情況下,進行第一紫外線照射及第二紫外線照射。光源的例子為低壓水銀燈(殺菌燈、螢光化學燈、黑光燈)、高壓放電燈(高壓水銀燈、金屬鹵化物燈)及短弧放電燈(超高壓水銀燈、氙氣燈、水銀氙氣燈)。光源的較佳例為金屬鹵化物燈、氙氣燈、超高壓水銀燈及高壓水銀燈。亦可藉由在光源與液晶元件之間設置濾光片等而僅使特定的波長區域透過,來選擇照射光源的波長區域。
第一紫外線照射中的液晶層的保持溫度為TNI 以上的溫度範圍。較佳的液晶層的保持溫度為TNI 以上且TNI +15℃以下的溫度範圍。 第一紫外線照射中所照射的偏光紫外線為在波長約325 nm至約400 nm的範圍內具有峰值的紫外線。較佳的偏光紫外線為在波長約325 nm至約400 nm中具有峰值、照度為約2 mW/cm2 至約300 mW/cm2 的範圍且成為約0.03 J/cm2 至約30 J/cm2 的曝光量(照度(單位:mW/cm2 )與照射時間(單位:秒)的積)的範圍的紫外線。更佳的偏光紫外線為在波長約325 nm至約400 nm中具有峰值、照度為約2 mW/cm2 至約300 mW/cm2 的範圍且成為約0.03 J/cm2 至約20 J/cm2 的曝光量的範圍的紫外線。特佳的偏光紫外線為在波長約350 nm至400 nm附近具有峰值、照度為約2 mW/cm2 至約300 mW/cm2 的範圍且成為約0.03 J/cm2 至約20 J/cm2 的曝光量的範圍的紫外線。
藉由所述第一紫外線照射而大部分的聚合性化合物進行聚合。另外,下限波長的波長越長,對於液晶性化合物的損傷越減低,可獲得電壓保持率大的元件。
第二紫外線照射中的液晶層的保持溫度為20℃以上且未滿TNI 的溫度範圍。較佳的液晶層的保持溫度為20℃以上且45℃以下的溫度範圍。 第二紫外線照射中所照射的非偏光紫外線是在波長約330 nm至約400 nm中具有峰值的紫外線。較佳的非偏光紫外線是在波長約330 nm至約400 nm中具有峰值、照度為約1 mW/cm2 至約50 mW/cm2 的範圍且成為約1 J/cm2 至約30 J/cm2 的曝光量的範圍的紫外線。更佳的非偏光紫外線是在335 nm附近及365 nm附近具有峰值、照度為約1 mW/cm2 至約50 mW/cm2 的範圍且成為約1 J/cm2 至約25 J/cm2 的曝光量的範圍的紫外線。
藉由所述第二紫外線照射,可產生追加的弗里斯重排、光二聚化或光異構化。另外,可將未反應的配向控制層形成單體及化合物(16α)或化合物(16α-A)變換為聚合體。在進行此種追加聚合的情況下,未反應物變得極少。因此,可期待獲得電壓保持率大的元件。另外,認為:關於作為液晶單元的可靠性,例如稱為所謂「交流電(Alternating Current,AC)殘像」的燒痕藉由增大作用於液晶分子的配向限制力而減低,所述「AC殘像」是由藉由製成液晶顯示元件並長時間驅動而初始配向的方向逐漸偏移引起的。可期待藉由使如上所述的配向控制層的各向異性上升而使作用於液晶分子的配向限制力變大,AC殘像減低。
水平配向型元件中,不施加電壓時,液晶分子相對於基板面而大致水平配向。所述元件中,藉由配向控制層的作用來使液晶分子相對於基板而水平配向。液晶分子與基板的角度(即預傾角)為0°以上且5°以下。較佳為0°以上且3°以下。藉由將此種水平配向與梳型電極組合而可達成廣視野角。 [實施例]
藉由實施例(包括合成例、使用例)而對本發明進行更詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明亦包括藉由將使用例的組成物的至少兩種混合而製備的混合物。
只要無特別記載,則反應是在氮氣環境下進行。化合物(1)及化合物(16α)或化合物(16α-A)是藉由合成例等所示的程式來合成。所合成的化合物是藉由核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析等方法來鑒定。特性是藉由下述方法來測定。
NMR分析:測定時使用布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)公司製造的DRX-500。1 H-NMR的測定中,使試樣溶解於CDCl3 等氘化溶媒中,在室溫下以500 MHz、累計次數16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。19 F-NMR的測定中,使用CFCl3 作為內部標準,以累計次數24次進行測定。核磁共振波譜的說明中,s是指單峰,d是指雙重峰,t是指三重峰,q是指四重峰,quin是指五重峰,sex是指六重峰,m是指多重峰,br是指寬峰。
氣相色譜分析:測定時使用島津製作所製造的GC-2010型氣相色譜儀。管柱是使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度60 m、內徑0.25 mm、膜厚0.25 μm)。作為載氣,使用氦氣(1 mL/min)。將試樣氣化室的溫度設定為300℃,將檢測器(火焰離子化檢測器(Flame Ionization Detector,FID))部分的溫度設定為300℃。試樣是溶解於丙酮中並以成為1重量%的溶液的方式製備,將1 μL的所獲得的溶液注入至試樣氣化室中。記錄計是使用島津製作所製造的GC Solution系統等。
高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)分析:測定時使用島津製作所製造的普羅米納斯(Prominence)(LC-20AD;SPD-20A)。管柱是使用維美希(YMC)製造的YMC-Pack ODS-A(長度150 mm、內徑4.6 mm、粒子徑5 μm)。溶出液是將乙腈與水適當混合而使用。作為檢測器,適當使用紫外線(Ultraviolet,UV)檢測器、折射率(Reflective Index,RI)檢測器、電暈(CORONA)檢測器等。在使用UV檢測器的情況下,檢測波長設為254 nm。試樣是溶解於乙腈中並以成為0.1重量%的溶液的方式製備,將1 μL的所述溶液導入至試樣室中。作為記錄計,使用島津製作所製造的C-R7A plus。
測定試樣:在測定相結構及轉變溫度(透明點、熔點、聚合起始溫度等)時,將化合物本身或組成物用作試樣。
測定方法:特性的測定是利用下述方法來進行。該些方法大多為社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association,JEITA)審議制定的JEITA標準(JEITA·ED-2521B)中所記載的方法或將其加以修飾的方法。用於測定的TN元件中,未安裝薄膜電晶體(TFT)。
(1)相結構 在具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒(Mettler)公司的FP-52型熱平台(hot stage))上放置試樣。一邊以3℃/min的速度對所述試樣進行加熱,一邊利用偏光顯微鏡來觀察相狀態及其變化而確定相的種類。
(2)轉變溫度(℃) 測定時使用珀金埃爾默(Perkin Elmer)公司製造的掃描熱量計戴蒙德(Diamond)DSC系統或SSI奈米科技(SSI Nanotechnology)公司製造的高感度示差掃描熱量計X-DSC7000。針對試樣,以3℃/min的速度升溫降溫,藉由外插來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰值或發熱峰值的起始點,從而決定轉變溫度。化合物的熔點、聚合起始溫度亦使用所述裝置來進行測定。有時將化合物自固體轉變為層列相、向列相等液晶相的溫度簡稱為「液晶相的下限溫度」。有時將化合物自液晶相轉變為液體的溫度簡稱為「透明點」。
結晶表示為C。在將結晶的種類加以區分的情況下,分別表示為C1 、C2 。層列相表示為S,向列相表示為N。層列相中,在對層列A相、層列B相、層列C相或層列F相加以區分的情況下,分別表示為SA 、SB 、SC 或SF 。液體(各向同性)表示為I。轉變溫度例如表述為「C 50.0 N 100.0 I」。其表示自結晶朝向列相的轉變溫度為50.0℃,自向列相朝液體的轉變溫度為100.0℃。
(3)向列相的上限溫度(TNI 或NI;℃) 在具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣,以1℃/min的速度進行加熱。對試樣的一部分自向列相變化為各向同性液體時的溫度進行測定。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。在試樣為液晶性化合物與母液晶的混合物時,以TNI 的記號來表示。在試樣為液晶性化合物與成分B、成分C、成分D之類的化合物的混合物時,以NI的記號來表示。
(4)向列相的下限溫度(TC ;℃) 將具有向列相的試樣放入玻璃瓶中,在0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後,觀察液晶相。例如當試樣在-20℃下保持向列相、且在-30℃下變化為結晶或層列相時,將TC 記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(5)黏度(體積黏度(bulk viscosity);η;在20℃下測定;mPa·s) 測定時使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計。
(6)光學各向異性(折射率各向異性;在25℃下測定;Δn) 使用波長589 nm的光,利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。對主稜鏡的表面在一個方向上摩擦後,將試樣滴加至主稜鏡上。折射率(n∥)是在偏光的方向與摩擦的方向平行時測定。折射率(n⊥)是在偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定。光學各向異性(Δn)的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
(7)比電阻(ρ;在25℃下測定;Ωcm) 在具備電極的容器中注入1.0 mL的試樣。對所述容器施加直流電壓(10 V),測定10秒後的直流電流。比電阻是根據下式來算出。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
介電各向異性為正的試樣與介電各向異性為負的試樣中,有時特性的測定法不同。介電各向異性為正時的測定法是記載於項(8a)至項(12a)中。介電各向異性為負的情況記載於項(8b)至項(12b)中。
(8a)黏度(旋轉黏度;γ1;在25℃下測定;mPa·s) 正的介電各向異性:測定是依據M.今井(M. Imai)等人的《分子晶體及液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)》(Vol.259,37(1995))中所記載的方法。在扭轉角為0度、而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5 μm的TN元件中放入試樣。對所述元件在16 V至19.5 V的範圍內以0.5 V為單位階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後,以僅一個矩形波(矩形脈衝;0.2秒)與不施加(2秒)的條件反復施加電壓。對因所述施加而產生的瞬態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)進行測定。根據該些測定值與M.今井(M. Imai)等人的論文第40頁的計算式(10)而獲得旋轉黏度的值。所述計算所需的介電各向異性的值是使用測定了所述旋轉黏度的元件並利用以下記載的方法來求出。
(8b)黏度(旋轉黏度;γ1;在25℃下測定;mPa·s) 負的介電各向異性:測定時使用東陽技術(TOYO Corporation)股份有限公司的旋轉黏性率測定系統LCM-2型。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為10 μm的VA元件中注入試樣。對所述元件施加矩形波(55 V、1 ms)。對因所述施加而產生的瞬態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)進行測定。使用該些測定值及介電各向異性而獲得旋轉黏度的值。介電各向異性是利用測定(9b)中所記載的方法來測定。
(9a)介電各向異性(Δε;在25℃下測定) 正的介電各向異性:在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9 μm、而且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對所述元件施加正弦波(10 V、1 kHz),2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。對所述元件施加正弦波(0.5 V、1 kHz),2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
(9b)介電各向異性(Δε;在25℃下測定) 負的介電各向異性:介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。介電常數(ε∥及ε⊥)是以如下方式進行測定。 1)介電常數(ε∥)的測定:在經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16 mL)的乙醇(20 mL)溶液。利用旋轉器使玻璃基板旋轉後,在150℃下加熱1小時。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4 μm的VA元件中放入試樣,藉由利用紫外線進行硬化的接著劑將所述元件密閉。對所述元件施加正弦波(0.5 V、1 kHz),2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。 2)介電常數(ε⊥)的測定:在經充分清洗的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將所述玻璃基板鍛燒後,對所獲得的配向膜實施摩擦處理。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9 μm、扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對所述元件施加正弦波(0.5 V、1 kHz),2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。
(10a)彈性常數(K;在25℃下測定;pN) 正的介電各向異性:測定時使用橫河·惠普(Yokogawa-Hewlett Packard)股份有限公司製造的HP4284A型電感-電容-電阻(Inductance-Capacitance-Resistance,LCR)計。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20 μm的水平配向元件中放入試樣。對所述元件施加0 V至20 V的電荷,測定靜電電容及施加電壓。使用《液晶元件手冊》(日刊工業報社)第75頁中的式(2.98)、式(2.101)對所測定的靜電電容(C)與施加電壓(V)的值進行擬合,並根據式(2.99)來獲得K11 及K33 的值。繼而,在第171頁中的式(3.18)中,使用先求出的K11 及K33 的值來算出K22 。彈性常數K是由以所述方式求出的K11 、K22 及K33 的平均值來表示。
(10b)彈性常數(K11 及K33 ;在25℃下測定;pN) 負的介電各向異性:測定時使用東陽技術(TOYO Corporation)股份有限公司製造的EC-1型彈性常數測定器。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20 μm的垂直配向元件中放入試樣。對所述元件施加20 V至0 V的電荷,測定靜電電容及施加電壓。使用《液晶元件手冊》(日刊工業報社)第75頁中的式(2.98)、式(2.101)對靜電電容(C)與施加電壓(V)的值進行擬合,並根據式(2.100)來獲得彈性常數的值。
(11a)閾電壓(Vth;在25℃下測定;V) 正的介電各向異性:測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為0.45/Δn(μm)、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對所述元件施加的電壓(32 Hz、矩形波)是自0 V起以0.02 V為單位階段性地增加至10 V為止。此時,對元件自垂直方向照射光,並測定透過元件的光量。製作所述光量達到最大時為透過率100%、所述光量最小時為透過率0%的電壓-透過率曲線。閾電壓是以透過率成為90%時的電壓來表示。
(11b)閾電壓(Vth;在25℃下測定;V) 負的介電各向異性:測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4 μm、摩擦方向為反平行的常黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試樣,使用利用紫外線進行硬化的接著劑將所述元件密閉。對所述元件施加的電壓(60 Hz、矩形波)是自0 V起以0.02 V為單位階段性地增加至20 V。此時,對元件自垂直方向照射光,並測定透過元件的光量。製作所述光量達到最大時為透過率100%、所述光量最小時為透過率0%的電壓-透過率曲線。閾電壓是以透過率成為10%時的電壓來表示。
(12a)響應時間(τ;在25℃下測定;ms) 正的介電各向異性:測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)是設定為5 kHz。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5.0 μm、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對所述元件施加矩形波(60 Hz、5 V、0.5秒)。此時,對元件自垂直方向照射光,並測定透過元件的光量。將所述光量達到最大時視為透過率100%,將所述光量最小時視為透過率0%。上升時間(τr:rise time;毫秒)為透過率自90%變化為10%所需的時間。下降時間(τf:fall time;毫秒)為透過率自10%變化為90%所需的時間。響應時間是由以所述方式求出的上升時間與下降時間的和來表示。
(12b)響應時間(τ;在25℃下測定;ms) 負的介電各向異性:測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)是設定為5 kHz。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為3.2 μm、摩擦方向為反平行的常黑模式(normally black mode)的PVA元件中放入試樣。使用利用紫外線進行硬化的接著劑將所述元件密閉。對所述元件施加稍許超過閾電壓的程度的電壓1分鐘,繼而,一邊施加5.6 V的電壓,一邊照射23.5 mW/cm2 的紫外線8分鐘。對所述元件施加矩形波(60 Hz、10 V、0.5秒)。此時,對元件自垂直方向照射光,並測定透過元件的光量。將所述光量達到最大時視為透過率100%,將所述光量最小時視為透過率0%。回應時間是以透過率自90%變化為10%所需的時間(下降時間;fall time;毫秒)來表示。
(13)電壓保持率 對使聚合性化合物進行聚合的元件在60℃下施加脈衝電壓(1 V且60微秒)而進行充電。利用高速電壓計以500毫秒期間測定衰減的電壓,並求出單位週期的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率是以面積A相對於面積B的百分率來表示。 本發明中,在電壓保持率為95%以上的情況下,判斷為電特性良好。
(14)照度 測定紫外線照度時使用牛尾(Ushio)電機股份有限公司製造的紫外線照度計UIT-250型(感測器:UVD-S313及UVD-S365)。
(15)水平配向的均勻性 將形成有配向控制層的元件設置於偏光顯微鏡上而對液晶的配向狀態進行觀察。偏光顯微鏡的偏振器與檢偏器以各自的透過軸正交的方式配置。首先,以液晶分子的配向方向與偏光顯微鏡的偏振器的透過軸成為平行的方式,即,以液晶分子的配向方向與偏光顯微鏡的偏振器的透過軸所形成的角度成為0度的方式,將元件設置於偏光顯微鏡的水平旋轉平台上。自元件的下側即偏振器側照射光,並觀察有無透過檢偏器的光。在未觀察到透過檢偏器的光的情況下(黑狀態),配向判定為「良好」。所述黑狀態下的光透過強度的測定是使用橫河電機股份有限公司製造的多媒體顯示試驗機(multi media display tester)·3298。相同的觀察中,在觀察到透過檢偏器的光的情況下,配向判定為「不良」。繼而,使元件在偏光顯微鏡的水平旋轉平台上旋轉,並使偏光顯微鏡的偏振器的透過軸與液晶分子的配向方向所形成的角度自0度變化。確認到:透過檢偏器的光的強度隨著偏光顯微鏡的偏振器的透過軸與液晶分子的配向方向所形成的角度變大而增大,在其角度為45度時,大致成為最大。所述光透過狀態下的光強度的測定亦與黑狀態下的光透過強度的測定同樣地進行。根據所獲得的光透過強度並利用下述式來算出透過率比。 (透過率比)=(光透過狀態下的光透過強度)/(黑狀態下的光透過強度) 所述透過率比越大,水平配向的均勻性越高,本發明中,在透過率比的值為300以上的情況下,判斷為水平配向的均勻性良好。
(16)預傾角(度) 測定預傾角時使用新泰克(Shintech)股份有限公司製造的奧普奇普羅(Opti-Pro)。
(17)膜厚 配向膜的膜厚測定是使用掃描式電子顯微鏡(SEM,日立高科技(high technology)股份有限公司製造的SU-70)來進行。
(18)AC殘像(亮度變化率) 對後述的液晶顯示元件的亮度-電壓特性(B-V特性)進行測定。設為應力施加前的亮度-電壓特性:B(前(before))。另外,將此處所測定的可獲得最大亮度的電壓設為Vmax。繼而,以Vmax對元件施加120 Hz的交流電20分鐘後,短路1秒,並再次測定亮度-電壓特性(B-V特性)。將其設為應力施加後的亮度-電壓特性:B(後(after))。基於該些值,使用下式來估計亮度變化率ΔB(%)。 ΔB(%)=[B(後(after))-B(前(before))]×100/B(前(before)) 該些測定是參考國際公開2000/43833號來進行。本發明中,可以說相對亮度成為21.6%的電壓下的ΔB(%)的值越小,越可防止AC殘像的產生,較佳為3.0%以下。
化合物(1)是自以下所示的化合物中選擇。
Figure 02_image100
Figure 02_image102
Figure 02_image104
Figure 02_image106
Figure 02_image108
Figure 02_image110
Figure 02_image112
化合物(16α)是自以下所示的化合物中選擇。
Figure 02_image114
Figure 02_image116
Figure 02_image118
化合物(16α-A)是自以下所示的化合物中選擇。
Figure 02_image120
組成物中的化合物是基於下述表2的1)~5)的定義而由記號來表示。表2中,與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式構型。位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。(-)的記號是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基於液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)。最後,歸納液晶組成物的特性值。特性是依據之前記載的方法來測定,並(不進行外插而)直接記載測定值。
Figure 02_image122
表2A
Figure 02_image123
表2B
Figure 02_image124
表2C
Figure 02_image125
表2D
Figure 02_image126
[組成物(比較例C1)] 2-HH-3                              (2-1)                    9% 3-HH-5                              (2-1)                    11% 5-HH-O1                           (2-1)                    5% 5-HB-3                              (2-5)                    12% V-HHB-1                           (3-1)                    4% 3-HB(2F,3F)-O4                 (9-1)                    4% 5-HB(2F,3F)-O4                 (9-1)                    5% 4-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    5% 5-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    5% 2-HHB(2F,3F)-1                 (10-1)                  9% 3-HHB(2F,3F)-1                 (10-1)                  10% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  10% 5-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  9% 2-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  2% NI=74.0℃;Δn=0.085;Δε=-2.8;Vth=2.41 V.
[組成物(M1)] 2-HH-3                              (2-1)                    9% 3-HH-5                              (2-1)                    11% 5-HH-O1                           (2-1)                    5% 5-HB-3                              (2-5)                    12% V-HHB-1                           (3-1)                    4% 3-HB(2F,3F)-O4                 (9-1)                    4% 5-HB(2F,3F)-O4                 (9-1)                    5% 2-HHB(2F,3F)-1                 (10-1)                  9% 3-HHB(2F,3F)-1                 (10-1)                  10% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  10% 5-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  9% 2-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  2% 2O-DBTF2-O4                   (DB-1-1)              5% 2O-DBTF2-O5                   (DB-1-1)              5% NI=81.3℃;Δn=0.091;Δε=-3.4;Vth=2.25 V.
[組成物(M2)] 3-HH-V                             (2-1)                    34% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    15% 3-HHB(2F,3F)-O1              (10-1)                  7% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  3% 4-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  6% 2-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  9% 2-HchB(2F,3F)-O4              (10-18)                 5% 3-HchB(2F,3F)-O3              (10-18)                 5% 2-BB(2F)B(2F,3F)-O4         (10-19)                 5% 2O-DBTF2-O4                   (DB-1-1)              5.5% 2O-DBTF2-O5                   (DB-1-1)              5.5% NI=80.2℃;Δn=0.106;Δε=-4.8;Vth=1.70 V.
[組成物(M3)] 3-HH-V                             (2-1)                    29% 1-BB-3                              (2-8)                    5% 3-HBB-2                            (3-4)                    5% V-HBB-2                           (3-4)                    4% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    15% 5-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    3% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  9% 5-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  4% V-HHB(2F,3F)-O1              (10-1)                  4% V-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  10% 3-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  6% 2O-DBTF2-O4                   (DB-1-1)              2% 3-HDBTF2-O4                   (DB-1-2)              4% NI=83.4℃;Δn=0.104;Δε=-3.4;Vth=2.26 V.
[組成物(M4)] 2-HH-3                              (2-1)                    15% 3-HH-4                              (2-1)                    10% 1-BB-3                              (2-8)                    5% 3-HHB-1                            (3-1)                    5% 3-HBB-2                            (3-4)                    7% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    12% 5-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    6% 2-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  3% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  8% 5-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  6% 2-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  3% 3-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  8% 4-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  4% 5-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  3% CpO-DBTF2-O2                 (DB-1-7)              5% NI=86.5℃;Δn=0.108;Δε=-3.4;Vth=2.21 V.
[組成物(M5)] 3-HH-V1                           (2-1)                    9% 3-HH-4                              (2-1)                    8% 3-HH-5                              (2-1)                    7% 3-HH-O1                           (2-1)                    2% 3-HB-O1                            (2-5)                    2% 3-HHB-1                            (3-1)                    5% 3-HHB-3                            (3-1)                    3% V2-HHB-1                         (3-1)                    5% 3-HBB-2                            (3-4)                    4% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    11.5% 3-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    18% 2-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  3.5% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  10.5% 2-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  2.5% 3-HchB(2F,3F)-O2              (10-18)                 1% 2O-DBTF2-O4                   (DB-1-1)              2% 2O-DBTF2-O5                   (DB-1-1)              4% 3-HDBTF2-O4                   (DB-1-2)              2% NI=78.5℃;Δn=0.112;Δε=-3.6;Vth=2.18 V.
[組成物(M6)] 3-HH-V1                           (2-1)                    6% 3-HH-4                              (2-1)                    9% 3-HH-5                              (2-1)                    9% 3-HB-O1                            (2-5)                    10% 3-HB-O2                            (2-5)                    2% 3-HHB-1                            (3-1)                    8% 3-HBB-2                            (3-4)                    5% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    13% 1-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    8% 2-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    2% 3-HHB(2F,3F)-O1              (10-1)                  6.5% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  9% 3-HBB(2F,3F)-O2               (10-7)                  4.5% 3-HchB(2F,3F)-O2              (10-18)                 1% 2O-DBTF2-O4                   (DB-1-1)              3% 2O-DBTF2-O5                   (DB-1-1)              4% NI=77.2℃;Δn=0.113;Δε=-3.3;Vth=2.26 V.
[組成物(M7)] 3-HH-V1                           (2-1)                    8% 2-HH-3                              (2-1)                    15% 3-HH-4                              (2-1)                    5% 3-HH-5                              (2-1)                    6% 3-HB-O1                            (2-5)                    3% 3-HHB-1                            (3-1)                    3% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    12% 3-HB(2F,3F)-O4                 (9-1)                    4% 3-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    2% 4-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    6% 3-HHB(2F,3F)-O1              (10-1)                  8% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  5% 3-HHB(2F,3F)-O3              (10-1)                  7% 4-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  6% 2-BB(2F,3F)B-3                 (11-1)                   5% 3-HDBTF2-O4                   (DB-1-2)              5% NI=77.6℃;Δn=0.094;Δε=-3.3;Vth=2.22 V.
[組成物(M8)] 3-HH-V                             (2-1)                    33% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    3% 5-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                    2% 3-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                    8% 3-HHB(2F,3F)-O1              (10-1)                  5% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  6% 4-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  7% 5-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  3% V-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                  2% 2-HBB(2F,3F)-O2              (10-7)                  8% 3-HBB(2F,3F)-O2              (10-7)                  8% 3-HchB(2F,3F)-O2             (10-18)                 3% 2-BB(2F,3F)B-4                 (11-1)                   4% 下述化合物(L-1)           (DB-1-1)              8% NI=78.0℃;Δn=0.109;Δε=-3.3;Vth=2.25 V.
Figure 02_image128
[組成物(M9)] 3-HH-V1                           (2-1)                    10% 2-HH-3                              (2-1)                     15% 3-HH-4                              (2-1)                     4% 3-HH-5                              (2-1)                     6% 1V2-BB-1                          (2-8)                     5% 3-HHB-1                            (3-1)                     4% 3-HB(2F,3F)-O2                 (9-1)                     10% 3-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                     8% 3-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                   12% 2-HBB(2F,3F)-O2              (10-7)                   6% 3-HBB(2F,3F)-O2              (10-7)                   12% 2O-DBTF2-O4                   (DB-1-1)               4% 2O-DBTF2-O5                   (DB-1-1)               4% NI=76.3℃;Δn=0.110;Δε=-3.7;Vth=2.13 V.
[組成物(M10)] 3-HH-V                             (2-1)                     27% 3-HH-V1                           (2-1)                     5% 2-HH-3                              (2-1)                     2% 1-BB-3                              (2-8)                     2% V2-HHB-1                         (3-1)                     1% 3-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                     13% 5-BB(2F,3F)-O2                 (9-3)                     4% V-HHB(2F,3F)-O1              (10-1)                   10% V-HHB(2F,3F)-O2              (10-1)                   12% V-HHB(2F,3F)-O4              (10-1)                   3% V-HBB(2F,3F)-O2              (10-7)                   7% V-HBB(2F,3F)-O4              (10-7)                   6% 2O-DBTF2-O4                   (DB-1-1)               4% 2O-DBTF2-O5                   (DB-1-1)               4% NI=75.1℃;Δn=0.115;Δε=-3.9;Vth=1.89 V.
[實施例1] 在所述組成物(M4)100重量份中,以0.50重量份的比例添加化合物(1-36-1)作為第一添加物。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約87℃。以如下方式評價所獲得的組成物的相容性。加熱至自向列相朝各向同性相的轉變溫度+10℃而變化為液體狀態,放置冷卻後,在-10℃下經過半天後,確認有無析出。由於未確認到配向控制層形成單體的析出,因此相容性評價為良好。
繼而,將所述組成物在100℃(向列相的上限溫度以上)下注入至隔著3.2 μm的間隔物與密封劑而將兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)設定為3.2 μm的不具有配向膜且具有梳電極的液晶元件(以下,有時稱為IPS元件或簡稱為元件)中。一邊將組成物保持為100℃,一邊使用截止波長325 nm以下的波長的濾光片,並對元件自法線方向以約25 J/cm2 照射在波長335 nm及波長365 nm中具有峰值的偏光紫外線作為第一紫外線照射(波長365 nm下的照度為約7 mW/cm2 ;使用牛尾(Ushio)電機股份有限公司製造的UIT-150及UVD-S365進行測定),由此形成包含配向控制層形成單體的配向控制層。紫外線的照射燈使用牛尾(Ushio)電機股份有限公司製造的USH-250BY。曝光機單元使用牛尾(Ushio)電機股份有限公司製造的ML-251A/B。偏光紫外線是使用線柵(wire grid)偏振器(寶萊(Polatechno)(股)公司製造的ProFlux UVT260A)來獲得。
繼而,將形成有配向控制層的IPS元件設置於偏光顯微鏡上而對液晶的水平配向的均勻性進行觀察,結果未觀察到漏光,配向良好。 另外,使IPS元件在偏光顯微鏡的水平旋轉平台上旋轉,並使偏光顯微鏡的偏振器的透過軸與液晶分子的配向方向所形成的角度自0度變化。確認到:透過檢偏器的光的強度隨著偏光顯微鏡的偏振器的透過軸與液晶分子的配向方向所形成的角度變大而增大,在其角度為45度時,大致成為最大。藉由以上方式而獲得的元件中,液晶分子在相對於元件的基板的主面而大致水平的方向上配向,且判定為「水平配向」。
為了對水平配向的均勻性進行評價,依據所述式來算出液晶分子的配向方向與偏光顯微鏡的偏振器的透過軸所形成的角度成為0度時的光透過強度和成為45度時的光透過強度的比(透過率比),結果為約810,水平配向的均勻性良好。另外,測定電壓保持率,結果為約97%。
[實施例2] 將實施例1中的作為第一添加物的化合物(1-36-1)變更為化合物(1-44-1)。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約87℃。另外,與實施例1同樣地評價配向控制層形成單體的相容性,結果為良好的相容性。繼而,除將偏光紫外線的曝光量設為約2 J/cm2 以外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察,結果未觀察到漏光,配向良好,且為「水平配向」。另外,透過率比為約830,水平配向的均勻性良好。另外,電壓保持率為約97%。
[實施例3] 在實施例2中,使用截止波長350 nm以下的波長的濾光片,並對元件自法線方向以22 J/cm2 照射在波長365 nm中具有峰值的偏光紫外線作為第一紫外線照射(波長365 nm下的照度為約6 mW/cm2 ;使用牛尾(Ushio)電機股份有限公司製造的UIT-150及UVD-S365進行測定),除此以外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察,結果未觀察到漏光,配向良好,且為「水平配向」。另外,透過率比為約660,水平配向的均勻性良好。電壓保持率為約96%。
[實施例4] 將實施例1中的作為第一添加物的化合物(1-36-1)變更為化合物(1-44-1),並以0.15重量份的比例添加化合物(16α-1-5)作為第二添加物。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約87℃。另外,與實施例1同樣地評價配向控制層形成單體的相容性,結果為良好的相容性。此外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。當與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察時,可期待獲得良好的「水平配向」。進而,由於紫外線照射的波長為325 nm,因此可期待電壓保持率亦高。
[實施例5] 將實施例4中的作為第二添加物的化合物(16α-1-5)變更為化合物(16α-2-4)。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約87℃。另外,與實施例1同樣地評價配向控制層形成單體的相容性,結果為良好的相容性。此外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。當與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察時,可期待獲得良好的「水平配向」。進而,由於紫外線照射的波長為325 nm,因此可期待電壓保持率亦高。
[實施例6] 將實施例1中的作為第一添加物的化合物(1-36-1)變更為化合物(1-44-1),並以0.15重量份的比例添加化合物(16α-1-5)作為第二添加物。利用與實施例3相同的方法,在照射第一紫外線後,將IPS元件冷卻至室溫(25℃),一邊將液晶層保持為室溫(25℃),一邊使用岩琦(Eye Graphics)股份有限公司製造的黑光燈F40T10(峰值波長335 nm及365 nm)作為第二紫外線,以非偏光狀態(不使用線柵偏振器),對元件自法線方向以20 J/cm2 進行照射(波長365 nm下的照度為3 mW/cm2 ;使用牛尾(Ushio)電機股份有限公司製造的UIT-150及UVD-S365進行測定),並進行元件的水平配向處理,從而製作IPS元件。當與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察時,可期待獲得良好的「水平配向」。進而,由於紫外線照射的波長為325 nm,因此可期待電壓保持率亦高。
[實施例7] 將實施例1中的組成物自(M4)變更為(M1),將作為第一添加物的化合物(1-36-1)變更為化合物(1-48-1),並將添加量變更為1.0重量份。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約81℃。另外,與實施例1同樣地評價配向控制層形成單體的相容性,結果為良好的相容性。此外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。當與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察時,可期待獲得良好的「水平配向」。進而,由於紫外線照射的波長為325 nm,因此可期待電壓保持率亦高。
[實施例8] 將實施例2中的作為第一添加物的化合物(1-44-1)的添加量變更為1.0重量份。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約87℃。另外,與實施例1同樣地評價配向控制層形成單體的相容性,結果為良好的相容性。除將偏光紫外線的曝光量設為約2 J/cm2 以外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察,結果未觀察到漏光,配向良好,且為「水平配向」。另外,透過率比為約780,水平配向的均勻性良好。電壓保持率為約96%。
[比較例1] 在實施例1中,不使用截止波長325 nm以下的波長的濾光片,並對元件自法線方向以2 J/cm2 照射在波長313 nm、波長335 nm及波長365 nm中具有峰值的偏光紫外線作為第一紫外線照射(波長365 nm下的照度為約7 mW/cm2 ;使用牛尾(Ushio)電機股份有限公司製造的UIT-150及UVD-S365進行測定),除此以外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察,結果未觀察到漏光,配向良好,且為「水平配向」。另外,透過率比為約820,水平配向的均勻性良好,但電壓保持率為約93%。
[比較例2] 將實施例1中的作為第一添加物的化合物(1-36-1)變更為下述化合物(R-1、在國際公開第2018/155323號中有記載)。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約87℃。除所述以外,利用與實施例1相同的方法來製作IPS元件。與實施例1同樣地利用偏光顯微鏡對形成有配向控制層的IPS元件進行觀察,結果基本未觀察到漏光,且為「水平配向」,但透過率比為約140,水平配向的均勻性低。
Figure 02_image130
[比較例3] 將實施例1中的組成物(M4)設為組成物(比較例C1),並以1.0重量份的比例添加化合物(1-44-1)作為第一添加物。所述組成物的自向列相朝各向同性相的轉變溫度為約74℃。另外,與實施例1同樣地評價配向控制層形成單體的相容性,結果確認到析出,相容性不良。
實施例1至實施例8的元件中,由於基本無漏光,因此透過率比大,水平配向的均勻性高。另外,由於電壓保持率亦高,因此可以說電特性良好。 另一方面,比較例1的元件中,水平配向的均勻性高,但電壓保持率亦稍低,因此可以說電特性稍不良。認為原因在於:形成配向控制層時的加熱環境下,液晶性化合物因波長313 nm附近的紫外線而受到損傷。 比較例2的元件中,由於水平配向的均勻性低,因此認為對於波長325 nm的紫外線難以產生光弗里斯反應,配向控制層的形成不充分,結果難以進行液晶性化合物的水平配向控制。 比較例3中,當設為不含化合物(DB-1)及化合物(DB-2)的組成物時,容易析出配向控制層形成單體,因此認為作為加熱偏光曝光處理前的組成物的穩定性稍不充分。
因此可知:藉由使用本發明的組成物,可獲得保管穩定性優異、水平配向的均勻性高且電特性優異的水平配向型液晶顯示元件。 即便使用其他液晶組成物、其他第一添加物,亦可期待相同的效果。另外,即便在並用第一添加物與第二添加物的情況下,亦可期待相同的效果。另外,實施例中,僅進行第一紫外線照射,即便是進行第二紫外線照射的情況,亦可期待相同的效果。
藉由使用本發明的液晶顯示元件,即便在液晶組成物的介電各向異性為正的情況或液晶組成物的介電各向異性為負的情況下,亦可獲得相同的效果。另外,第一添加物及第二添加物藉由偏光紫外線照射而在配向控制層形成中被消耗,因此認為基本不存在對於液晶組成物的介電各向異性的影響。 可得出本發明的液晶顯示元件具有均勻的水平配向且可靠性優異的結論。所述元件中,由於可防止漏光,因此可以說對比度比等特性亦優異。 [產業上的可利用性]
利用本發明的方法而製造的液晶顯示元件可用於液晶監視器、液晶電視、電子紙、利用聚合物分散模式的調光元件等中。

Claims (21)

  1. 一種水平配向型液晶顯示元件,在相向配置的第一基板與第二基板之間夾持有液晶層, 在所述第一基板與所述液晶層之間及所述第二基板與所述液晶層之間具有對液晶分子進行配向控制的配向控制層, 所述液晶層由液晶組成物形成, 所述液晶組成物含有選自由式(DB-1)及式(DB-2)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物、以及作為第一添加物的由式(1)所表示的、藉由光照射而產生光弗里斯重排、光異構化及光二聚化的至少一種的配向控制層形成單體, 所述配向控制層含有如下聚合體,所述聚合體是藉由在波長325 nm至400 nm的範圍內具有峰值的紫外線照射來至少使所述第一添加物進行聚合而成;
    Figure 03_image001
    式(DB-1)及式(DB-2)中, X100 獨立地為-S-、-O-或-CH2 -; a100 及a200 獨立地為0、1或2,a100 及a200 的和為0、1、2或3; R100 及R200 獨立地為氫、碳數1至15的烷基或碳數2至10的烯基,所述R100 及R200 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; A100 及A200 獨立地為1,2-伸環丙基、1,3-伸環丁基、1,3-伸環戊基、1,3-伸環戊烯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸環庚基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、二氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、9H-氧雜蒽-2,6-二基或9H-芴-2,7-二基,所述A100 及A200 中,至少一個氫可經氟、氯、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF3 、-OCHF2 、-OCH2 F或-C≡N取代; Z100 及Z200 獨立地為單鍵或碳數1至6的伸烷基,所述Z100 及Z200 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-CH=CH-CH2 O-、-OCH2 -CH=CH-或-SiH2 -取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; L100 及L101 獨立地為氟、氯、-CF3 或-CHF2 ; L102 、L103 、L104 及L105 獨立地為氫、氟、氯、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF3 、-OCHF2 或-OCH2 F,雖不存在L102 、L103 、L104 及L105 全部為氫的情況,但L102 、L103 、L104 及L105 的任一個或兩個可為氫;
    Figure 03_image003
    式(1)中, R1 、R2 及R3 獨立地為碳數1至10的烷基,所述R1 、R2 及R3 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-NH-取代; n獨立地為0、1或2; 環A1 為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、嘧啶-5-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、9,10-二氫菲-2-基、9,10-二氫菲-7-基、蒽-2-基、蒽-6-基、全氫環戊並[a]菲-3-基、全氫環戊並[a]菲-17-基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3-基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-17-基, 環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,2-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、十氫萘-2,6-二基、十氫萘-1,4-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-1,4-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、環戊烷-1,3-二基、環戊烯-1,3-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3,17-二基, 環A3 為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3,17-二基; Sp1 、Sp2 及Sp3 獨立地為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述Sp1 、Sp2 及Sp3 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; Sp4 為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述Sp4 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟、氯或-(CH2 )x -P5 取代,x為0至8的整數; c、d及e獨立地為0、1、2、3或4,c、d及e的和為1、2、3或4; P1 、P2 、P3 、P4 及P5 獨立地為聚合性基; a為0、1、2或3; Z1 及Z2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z1 及Z2 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經鹵素取代,但Z1 及Z2 中的至少一個為-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHCO-或-COCH=CH-,進而, 當a為1,環A1 、環A2 及環A3 為1,4-伸苯基且Z2 為單鍵時,Z1 不會成為-COO-。
  2. 如請求項1所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述式(DB-1)及所述式(DB-2)中, X100 獨立地為-S-、-O-或-CH2 -; a100 及a200 獨立地為0或1,a100 及a200 的和為0、1或2; R100 獨立地為氫、碳數1至10的直鏈或分支的烷基、或碳數2至10的烯基,所述R100 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; R200 獨立地為碳數1至10的直鏈或分支的烷基、或碳數2至10的烯基,所述R200 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代,至少一個氫可經氟取代; A100 及A200 獨立地為1,2-伸環丙基、1,3-伸環丁基、1,3-伸環戊基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基或1,4-伸苯基,所述A100 及A200 中,至少一個氫可經氟取代; Z100 及Z200 獨立地為單鍵或碳數1至3的伸烷基,所述Z100 及Z200 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-CH=CH-CH2 O-、-OCH2 -CH=CH-或-SiH2 -取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟取代; L100 及L101 獨立地為氟、-CF3 或-CHF2 ; L102 、L103 、L104 及L105 獨立地為氫、氟、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF3 、-OCHF2 或-OCH2 F,雖不存在L102 、L103 、L104 及L105 全部為氫的情況,但L102 、L103 、L104 及L105 的任一個或兩個可為氫; 所述式(1)中, R1 、R2 及R3 獨立地為氫或碳數1至10的烷基,所述R1 、R2 及R3 中,至少一個-CH2 -可經-O-或-NH-取代; n獨立地為0、1或2; 環A1 為環己基、苯基、1-萘基、2-萘基、嘧啶-2-基、嘧啶-5-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、9,10-二氫菲-2-基、9,10-二氫菲-7-基、蒽-2-基或蒽-6-基, 環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基或蒽-1,4-二基, 環A3 為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氫菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基或蒽-1,4-二基; Sp1 、Sp2 及Sp3 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Sp1 、Sp2 及Sp3 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟取代; Sp4 為單鍵或碳數1至12的伸烷基,所述Sp4 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟、氯或-(CH2 )x -P5 取代,x為0、1、2或3; c、d及e獨立地為0、1、2、3或4,c、d及e的和為1、2、3或4; P1 、P2 、P3 、P4 及P5 獨立地為由式(1P-1)所表示的聚合性基;
    Figure 03_image005
    式(1P-1)中, M41 及M42 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基或至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基; R51 為氫、氟、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基或碳數1至9的烷氧基烷基,所述R51 中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟取代; 式(1)中, a為0、1、2或3; Z1 及Z2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z1 及Z2 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經鹵素取代,但Z1 及Z2 中的至少一個為-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHCO-或-COCH=CH-,進而, 當a為1,環A1 、環A2 及環A3 為1,4-伸苯基且Z2 為單鍵時,Z1 不會成為-COO-。
  3. 如請求項1或請求項2所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(2)至式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物;
    Figure 03_image007
    式(2)至式(4)中, R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R11 及R12 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-或-OCO-取代,至少一個氫可經氟取代; 環B1 、環B2 、環B3 及環B4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基或嘧啶-2,5-二基; Z11 、Z12 及Z13 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-或-COO-。
  4. 如請求項1或請求項2所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(5)至式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物;
    Figure 03_image009
    式(5)至式(7)中, R13 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R13 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 或-OCF2 CHFCF3 ; 環C1 、環C2 及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基; Z14 、Z15 及Z16 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-CH=CF-CF2 O-、-CF=CF-CF2 O-或-(CH2 )4 -; L11 及L12 獨立地為氫或氟。
  5. 如請求項1或請求項2所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(8)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物;
    Figure 03_image011
    式(8)中, R14 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R14 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N; 環D1 獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基; Z17 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -或-CH2 O-; L13 及L14 獨立地為氫或氟; i為1、2、3或4。
  6. 如請求項1或請求項2所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有選自由式(9)至式(15)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物;
    Figure 03_image013
    式(9)至式(15)中, R15 及R16 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R15 及R16 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; R17 為氫、氟、碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述R17 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; 環E1 、環E2 、環E3 及環E4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基; 環E5 及環E6 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基; Z18 、Z19 、Z20 及Z21 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -或-OCF2 -(CH2 )2 -; L15 及L16 獨立地為氟或氯; S11 為氫或甲基; X獨立地為-CHF-或-CF2 -; j、k、m、n、p、q、r及s獨立地為0或1,k、m、n及p的和為0、1、2或3,q、r及s的和為0、1、2或3,t為1、2或3。
  7. 如請求項1或請求項2所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述液晶組成物更含有與所述第一添加物不同的聚合性化合物作為第二添加物,所述配向控制層含有至少使所述第一添加物及所述第二添加物進行聚合而成的聚合體。
  8. 如請求項7所述的水平配向型液晶顯示元件,其中所述第二添加物由式(16α)表示;
    Figure 03_image015
    式(16α)中, 環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、吡啶-2-基、嘧啶-5-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、蒽-2-基、蒽-6-基、全氫環戊並[a]菲-3-基、全氫環戊並[a]菲-17-基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3-基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-17-基,所述環F及環I中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代; 環G獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,2-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基,所述環G中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代; Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z22 及Z23 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; P11 、P12 及P13 獨立地為聚合性基; Sp11 、Sp12 及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Sp11 、Sp12 及Sp13 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; u為0、1或2; f、g及h獨立地為0、1、2、3或4,f、g及h的和為2以上。
  9. 如請求項1或請求項2所述的水平配向型液晶顯示元件,其中在所述第一基板上及所述第二基板上中的任一者具有使所述液晶層配向的配向膜。
  10. 一種水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其製造如請求項1至請求項6中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件,且所述水平配向型液晶顯示元件的製造方法包括: 在相向配置的所述第一基板與所述第二基板之間夾持所述液晶組成物的步驟;以及 將所述液晶組成物保持於自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI 以上的溫度範圍內,並對所述液晶組成物照射偏光紫外線而至少使所述第一添加物進行聚合,由此形成所述配向控制層的步驟。
  11. 一種水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其製造如請求項9所述的水平配向型液晶顯示元件,且所述水平配向型液晶顯示元件的製造方法包括: 在所述第一基板及所述第二基板中的任一者上形成使所述液晶層配向的配向膜的步驟; 在相向配置的所述第一基板與所述第二基板之間夾持用以形成所述液晶層的液晶組成物的步驟;以及 將所述液晶組成物保持於自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI 以上的溫度範圍內,並對所述液晶組成物照射偏光紫外線而至少使所述第一添加物進行聚合,由此形成所述配向控制層的步驟。
  12. 如請求項10或請求項11所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中將所述液晶組成物保持於TNI 以上且TNI +15℃以下的溫度範圍內,並照射在波長325 nm至400 nm的範圍內具有峰值、照度為2 mW/cm2 至300 mW/cm2 的範圍且成為0.03 J/cm2 至30 J/cm2 的曝光量的範圍的偏光紫外線。
  13. 如請求項10或請求項11所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中照射所述偏光紫外線,進而,將所述液晶組成物保持於20℃以上且45℃以下的溫度範圍內,並照射在波長330 nm至400 nm中具有峰值、照度為1 mW/cm2 至50 mW/cm2 的範圍且成為1 J/cm2 至30 J/cm2 的曝光量的範圍的追加的非偏光紫外線。
  14. 如請求項10或請求項11所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中所述液晶組成物更含有與所述第一添加物不同的聚合性化合物作為第二添加物。
  15. 如請求項14所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中在形成所述配向控制層的步驟中,至少使所述第一添加物及所述第二添加物進行聚合。
  16. 如請求項14所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中將所述液晶組成物保持於TNI 以上且TNI +15℃以下的溫度範圍內,並照射在波長325 nm至400 nm的範圍內具有峰值、照度為2 mW/cm2 至300 mW/cm2 的範圍且成為0.03 J/cm2 至30 J/cm2 的曝光量的範圍的偏光紫外線。
  17. 如請求項14所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中照射所述偏光紫外線,進而,將所述液晶組成物保持於20℃以上且45℃以下的溫度範圍內,並照射在波長330 nm至400 nm中具有峰值、照度為1 mW/cm2 至50 mW/cm2 的範圍且成為1 J/cm2 至30 J/cm2 的曝光量的範圍的追加的非偏光紫外線。
  18. 如請求項15至請求項17中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法,其中所述第二添加物由式(16α)表示;
    Figure 03_image015
    式(16α)中, 環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、1,3-二噁烷-2-基、1,3-二噁烷-3-基、嘧啶-2-基、吡啶-2-基、嘧啶-5-基、芴-2-基、芴-7-基、菲-2-基、菲-7-基、蒽-2-基、蒽-6-基、全氫環戊並[a]菲-3-基、全氫環戊並[a]菲-17-基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-3-基或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊並[a]菲-17-基,所述環F及環I中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代; 環G獨立地為1,4-伸環己基、1,3-伸環己基、1,2-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、芴-2,7-二基、咔唑-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、蒽-1,4-二基、全氫環戊並[a]菲-3,17-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基,所述環G中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代; Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Z22 及Z23 中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; P11 、P12 及P13 獨立地為聚合性基; Sp11 、Sp12 及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述Sp11 、Sp12 及Sp13 中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,至少一個氫可經氟或氯取代; u為0、1或2; f、g及h獨立地為0、1、2、3或4,f、g及h的和為2以上。
  19. 一種液晶組成物,用於如請求項1至請求項9中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件或如請求項10至請求項18中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法中,且 所述液晶組成物具有自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI ,並且含有選自由所述式(DB-1)及所述式(DB-2)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物與至少一種作為第一添加物的由所述式(1)所表示的配向控制層形成單體。
  20. 一種液晶組成物,用於如請求項7或請求項8所述的水平配向型液晶顯示元件或如請求項14至請求項18中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件的製造方法中,且 所述液晶組成物具有自向列相朝各向同性相的轉變溫度TNI ,並且含有選自由所述式(DB-1)及所述式(DB-2)所表示的化合物的群組中的至少一種液晶性化合物、至少一種作為第一添加物的由所述式(1)所表示的配向控制層形成單體及至少一種作為所述第二添加物的聚合性化合物。
  21. 一種顯示裝置,包括:如請求項1至請求項9中任一項所述的水平配向型液晶顯示元件;以及背光燈。
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