TWI618783B - Liquid crystal composition and liquid crystal display element using same - Google Patents
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Abstract
本發明所欲解決之課題在於提供一種液晶組成物及使用其之液晶顯示元件,該液晶組成物適用於如下液晶顯示元件:不會使介電率異向性(permittivity anisotropy)、黏度、向列相上限溫度、低溫下之向列相穩定性、γ1等作為液晶顯示元件之各種特性及顯示元件之殘像特性惡化,製造時難以產生滴加痕,且於ODF步驟中實現穩定之液晶材料吐出量。
本發明提供一種含有式(I)表示之化合物20質量%~50質量%,含有通式(II)表示之化合物5質量%~50質量%,且含有1種以上之通式(III)表示之化合物的液晶組成物,並且提供一種使用該液晶組成物之液晶顯示元件。
Description
本案發明係關於一種可用作液晶顯示裝置等之構成構件之液晶組成物及液晶顯示元件。
液晶顯示元件可用於鐘錶、計算器之各種測定機器、汽車用面板、文字處理機、電子記事本、印表機、電腦、電視、鐘錶、廣告顯示板等。液晶顯示方式代表性地有TN(扭轉向列)型、STN(超扭轉向列)型、使用TFT(薄膜電晶體)之VA(垂直定向)型或IPS(面內切換)型等。對於該等液晶顯示元件中所使用之液晶組成物,業界要求:對於水分、空氣、熱、光等外部因素為穩定;以及於以室溫為主且儘可能在較廣之溫度範圍內顯示液晶相,黏性低,且驅動電壓低。進而,為於各個顯示元件中將介電率異向性(Δε)、折射率各向異性(Δn)等設為最佳之值,使液晶組成物由數種至數十種化合物所構成。
垂直定向型顯示器中使用Δε為負之液晶組成物並且廣泛用於液晶TV等中。另一方面,於所有驅動方式中,均要求低電壓驅動、高速響應、廣泛之作動溫度範圍。即,要求Δε為負且絕對值大,黏度(η)小,向列相-等向性液相轉移溫度(Tni)高。又,必需根據Δn與單元間隙(d)之積即Δn×d之設定,配合單元間隙將液晶組成物之Δn調節至適當範圍。另外,於將液晶顯示元件應用於電視等中之情形時,由於重視高
速響應性,因此要求γ1小之液晶組成物。先前,為構成γ1小之液晶組成物,通常使用具有二烷基雙環己烷(dialkyl bicyclohexane)骨架之化合物(參照專利文獻1)。然而,雙環己烷系化合物雖對減小γ1效果好,但通常有蒸氣壓高之問題,且烷基鏈長較短之化合物該傾向尤為顯著。又,亦有Tni低之傾向,因此多數情況下烷基雙環己烷系化合物使用側鏈長之合計為碳原子數7以上之化合物,實際情況為業界並未對側鏈長較短之化合物進行充分之研究。
亦有作為使用側鏈長較短之二烷基雙環己烷系化合物之液晶組成物而為人所知者(參照專利文獻2),作為介電率異向性為負之化合物,大多使用具有三個環結構之化合物,且使用具有二氟乙烯骨架之化合物來取得作為整體物性之平衡。然而,該組成物中所使用之二氟乙烯骨架有對光之穩定性低之問題,因而期望開發一種不使用此種化合物之液晶組成物。
另一方面,隨著液晶顯示元件之用途擴大,於其使用方法、製造方法上亦發生重大變化。為了應對該等變化,要求將如先前所知之基本物性值以外之特性最佳化。即,使用液晶組成物之液晶顯示元件達成以如下方式受到使用:可廣泛使用VA(垂直定向)型或IPS(面內切換)型等,並且可將其大小為50型以上之超大型尺寸之顯示元件實用化。伴隨基板尺寸之大型化,液晶組成物往基板之注入方法亦由先前之真空注入法變為成為注入方法之主流之滴加注入(ODF:One Drop Fill)法(參照專利文獻2),將液晶組成物滴加至基板時之滴加痕導致顯示品質降低之問題已表面化。進而,為藉由液晶顯示元件中之液晶材料之預傾角之生成而獲取高速回應性,而開發PS液晶顯示元件(polymer stabilized,聚合物穩定化)、PSA液晶顯示元件(polymer sustained alignment,聚合物維持定向)(參照專利文獻4),該問題已成為更大之問題。即,該等顯示元件具有於液晶組成
物中添加單體使組成物中之單體硬化之特徵。就維持高電壓保持率之必要性而言,主動矩陣用液晶組成物指定可使用之化合物,並限制化合物中具有酯鍵之化合物的使用。PSA液晶顯示元件所使用之單體主要為丙烯酸酯系,通常為化合物中具有酯鍵者,此種化合物通常不用作主動矩陣用液晶化合物(參照專利文獻4)。此種異物誘發滴加痕之產生,由顯示不良引起之液晶顯示元件之良率惡化會成為問題。又,於液晶組成物中添加抗氧化劑、光吸收劑等添加物時良率惡化亦成為問題。
此處,所謂滴加痕,定義為於進行黑色顯示之情形時滴加液晶組成物而產生之痕跡浮現白色之現象。
為抑制滴加痕,而揭示有如下方法:藉由液晶組成物中所混合之聚合性化合物之聚合而於液晶相中形成聚合物層,因而抑制與定向控制膜之關係所產生之滴加痕(專利文獻5)。然而,於該方法中有由液晶中所添加之聚合性化合物引起的顯示殘像之問題,對於滴加痕之抑制其效果亦不充分,因此業界要求開發一種維持作為液晶顯示元件之基本特性,並且難以產生殘像或滴加痕之液晶顯示元件。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2008-505235號公報
[專利文獻2]日本特開2012-136623號公報
[專利文獻3]日本特開平6-235925號公報
[專利文獻4]日本特開2002-357830號公報
[專利文獻5]日本特開2006-58755號公報
本發明所欲解決之課題在於提供一種液晶組成物及使用其之液晶顯示元件,該液晶組成物適用於如下顯示元件:不會使介電率異向性、黏度、向列相上限溫度、低溫下之向列相穩定性、γ1等作為液晶顯示元件之各種特性及顯示元件之殘像特性惡化,製造時難以產生滴加痕,且於ODF步驟中實現穩定之液晶材料吐出量。
又,本發明之另一課題在於提供一種可藉由與特定之抗氧化劑組合而減輕上述問題之組成物。
本發明人等為解決上述課題,對最適合利用滴加法製作液晶顯示元件之各種液晶組成物之構成進行研究,發現藉由以特定之混合比例使用特定之液晶化合物,可抑制於液晶顯示元件中產生滴加痕,從而完成本案發明。
本案發明係關於一種介電率異向性為負之液晶組成物、及使用該液晶組成物之液晶顯示元件、以及使用該液晶顯示元件之液晶顯示器,該液晶組成物含有式(I)表示之化合物20質量%~50質量%,含有式(II)表示之化合物5質量%~50質量%,且含有1種以上通式(III)表示之化合物,
(式中,R1表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子
數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基,該烷基、烯基、烷氧基或烯氧基中1個以上之氫原子亦可經氟原子取代,該烷基、烯基、烷氧基或烯氧基中之亞甲基只要氧原子不連續地鍵結則亦經氧原子取代,只要羰基不連續地鍵結則亦可經羰基取代,A1及A2分別獨立地表示1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基,於A1或/及A2表示1,4-伸苯基之情形時,該1,4-伸苯基中1個以上之氫原子可取代為氟原子,Z1及Z2分別獨立地表示單鍵、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-、或CF2O-,n及m分別獨立地表示0、1、2或3,n+m為1~3,於A1、A2、Z1及/或Z2存在複數個之情形時,該等可相同,亦可不同)。
本發明之液晶組成物具有高速回應性優異、殘像之產生少之特徵,且可減輕因其製造而引起之滴加痕之產生。
於本發明之液晶組成物中,藉由與特定之抗氧化劑之組合,可提供液晶組成物與抗氧化劑之相溶性優異之組成物。
於本發明之液晶組成物中,藉由與抗氧化劑之組合,可具有高速回應性優異、殘像之產生少之特徵,且可減輕因其製造而引起之滴加痕之產生。
本發明之液晶顯示元件具有高速回應性優異、殘像之產生少之特徵,且具有因其製造引起之滴加痕之產生少之特徵,因此可用於液晶TV、監視器(monitor)等顯示元件。
1‧‧‧偏光板
2‧‧‧基板
3‧‧‧透明電極或帶有主動元件之透明電極
4‧‧‧定向膜
5‧‧‧液晶
11‧‧‧閘極電極
12‧‧‧陽極氧化皮膜
13‧‧‧閘極絕緣層
14‧‧‧透明電極
15‧‧‧汲極電極
16‧‧‧歐姆接觸層
17‧‧‧半導體層
18‧‧‧保護膜
19a‧‧‧源極電極1
19b‧‧‧源極電極2
100‧‧‧基板
101‧‧‧保護層
圖1係本發明之液晶顯示元件之構造之一例。
圖2係反向交錯型(inverted staggered type)薄膜電晶體之構成例。
如上所述,目前尚不明確滴加痕之產生機制(process)。然而,與液晶化合物中之雜質與定向膜之相互作用、層析現象等有關之可能性高。液晶化合物中之雜質對化合物之製造製程造成重大影響,即便僅側鏈之碳原子數不同,化合物之製造方法亦未必相同。即,液晶化合物係藉由精密之製造製程而製造,因此其成本於化成品中高,並且強烈要求製造效率之提高。因此,為儘可能使用便宜之原料,亦存在即便側鏈之碳原子數僅有一個不同亦要由完全不同之原料進行製造,其效率良好之情形。因此,液晶原體之製造製程存在依原體而不同之情況,即便製程相同,大部分情形下原料亦不同,結果多數情形下混入有依原體而不同之雜質。然而,即便極微量之雜質亦有可能產生滴加痕,因此對於僅藉由原體之純化來抑制滴加痕之產生而言存在界限。
另一方面,通用之液晶原體之製造方法有製造製程確立後依原體而固定為一定方法之傾向。即便於分析技術得以發展之現在,完全弄清混入有何種雜質並不容易,必需於混入有依原體而固定之雜質之前提下設計組成物。本案發明人等對液晶原體之雜質與滴加痕之關係進行了研究,結果自經驗中瞭解到有即便含有於組成物中亦難以產生滴加痕之雜質與容易產生滴加痕之雜質。因此,為抑制滴加痕之產生,重要的是以特定之混合比例使用特定之化合物,尤其明確了難以產生滴加痕之組成物之存在。以下所記載之較佳之實施態樣係根據上述觀點而發現者。
於本發明之液晶組成物中,關於作為第一成分之式(I)表示之化合物於液晶組成物中之含有率,其下限值較佳為20質量%,較佳為
25質量%,較佳為30質量%,較佳為35質量%,其上限值較佳為50質量%,較佳為45質量%,較佳為40質量%,較佳為35質量%。更具體而言,於重視回應速度之情形時,較佳為含有30~45質量%,於更重視驅動電壓之情形時,較佳為含有20~35質量%,更佳為含有25~35質量%。
含有式(II)表示之化合物3質量%~50質量%,較佳為含有5~30質量%,更佳為含有6~25質量%,進而較佳為含有7~20質量%,更佳為含有8~19質量%。於另一實施形態中,更佳為含有式(II)表示之化合物3~25質量%,進而更佳為含有3.5~20質量%。
又,於本發明之組成物中,式(I)與式(II)之總量之下限值依序較佳為25質量%、27質量%、29質量%、30質量%、32質量%、35質量%、37質量%,式(I)與式(II)之總量之上限值依序較佳為80質量%、75質量%、73質量%、70質量%、65質量%。
較佳為使其為23~70質量%,更佳為使其為25~65質量%,進而較佳為使其為32~68質量%,進而更佳為使其為35~65質量%,尤佳為使其為37~63質量%。
表示之化合物於液晶組成物中之含有率,其下限值較佳為35質量%,較佳為40質量%,較佳為45質量%,其上限值較佳為70質量%,較佳為65質量%,較佳為60質量%,較佳為含有35~70質量%,較佳為含有40~65質量%,更佳為含有45~60質量%。於通式(III)中,關於R1及R2,於所鍵結之環結構為環己烷或四氫吡喃時,較佳為烷基或烯基,於所鍵結之環結構為苯時,較佳為烷基、烷氧基或烯基。於為環己烷或四氫吡喃時,較佳為表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基,更佳為表示碳原子
數1~8之烷基,更佳為表示碳原子數3~5之烷基,進而較佳為表示碳原子數3或5之烷基,且較佳為直鏈。又,於通式(III)中,R1及R2於所鍵結之環結構為苯時,較佳為表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基,較佳為表示碳原子數1~8之烷基或碳原子數1~8之烷氧基,更佳為表示碳原子數3~5之烷基或碳原子數2~4之烷氧基,更佳為表示碳原子數3或5之烷基或碳原子數2或4之烷氧基,進而較佳為表示碳原子數2或4之烷氧基,且較佳為直鏈。於重視顯示元件之回應速度之改善之情形時,較佳為烯基,於重視電壓保持率等之可靠性之情形時,較佳為烷基。作為烯基,較佳為以下所記載之式(i)~式(iv)表示之結構,於本案發明之液晶組成物含有反應性單體之情形時,較佳為式(ii)及式(iv)表示之結構,更佳為式(ii)表示之結構,
(式中,於右端向環結構鍵結)。
A1及A2較佳為分別獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基。
Z1及Z2分別獨立,並且於重視黏度降低之情形時,較佳為單鍵,於重視增大Δε之絕對值之情形時,較佳為-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-、或CF2O-,較佳為以氧原子與2,3-二氟苯-1,4-二基連結之方式而配置。
n+m較佳為2以下,於重視黏度降低之情形時,較佳為1,於重視Tni之情形或重視Δn之增大之情形時,較佳為2。通式(III)表示之化合物較佳為自以下所記載之通式(IIIa)及通式(IIIb)所表示之化合物群中選擇至少一種,
(式中,R1a、R2a、R1b及R2b分別獨立地表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基,該烷基、烯基、烷氧基或烯氧基中1個以上之氫原子亦可經氟原子取代,該烷基、烯基、烷氧基或烯氧基中之亞甲基只要氧原子不連續地鍵結則亦可經氧原子取代,只要羰基不連續地鍵結則亦可經羰基取代,
na表示0、1或2,nb表示0、1或2,A1a及A1b分別獨立地表示1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基,於na=2之情形時,A1a可相同亦可不同,但至少一個為1,4-伸苯基,於nb=1之情形時,A1b為1,4-伸苯基,於nb=2之情形時,A1b可相同亦可不同,但至少一個為1,4-伸苯基,通式(IIIa)及通式(IIIb)中1,4-伸苯基中之1個以上之氫原子亦可取代為氟原子)。
通式(IIIa)表示之化合物較佳為自以下所記載之通式(IIIa1)~通式(IIIa3)表示之化合物群中選擇至少一種以上,更佳為選擇兩種以上,
(式中,R1a1~R1a3及R2a1~R2a3表示與通式(IIIa)中之R1a及R2a相同之含義)。
具體而言,通式(IIIa1)表示之化合物較佳為以下所記載之式(IIIa1-1)~式(IIIa1-8)表示之化合物,更佳為式(IIIal-1)~式(IIIa1-4)表示之化合物,進而較佳為式(IIIa1-1)及式(IIIa1-4)表示之化合物。
通式(IIIa1)表示之化合物較佳為含有3~30質量%,更佳為含有3~25質量%,進而較佳為含有3~20質量%。
於使用4種以上之通式(IIIa1)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIa1-1)~式(IIIa1-4)表示之化合物組合使用,式(IIIa1-1)~式(IIIa1-4)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIa1)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
於使用3種通式(IIIa1)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIa1-1)、式(IIIa1-2)及式(IIIa1-4)表示之化合物組合使用,式(IIIa1-1)、式(IIIa1-2)及式(IIIa1-4)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIa1)所表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
於使用2種通式(IIIa1)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIa1-1)及式(IIIa1-4)表示之化合物組合使用,式(IIIa1-1)及式(IIIa1-4)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIa1)表示之化合物中之50
質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
具體而言,通式(IIIa2)表示之化合物較佳為以下所記載之式(IIIa2-1)~式(IIIa2-6)表示之化合物,更佳為式(IIIa2-1)~式(IIIa2-4)表示之化合物,進而較佳為式(IIIa2-1)~式(IIIa2-3)表示之化合物,尤佳為式(IIIa2-1)及式(IIIa2-3)表示之化合物。
於使用4種以上之通式(IIIa2)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIa2-1)~式(IIIa2-4)表示之化合物組合使用,式(IIIa2-1)~式(IIIa2-4)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIa2)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
於使用3種通式(IIIa2)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIa2-1)~式(IIIa2-3)表示之化合物組合使用,式(IIIa2-1)~式(IIIa2-3)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIa2)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
於使用2種通式(IIIa2)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIa2-1)及式(IIIa2-3)表示之化合物組合使用,式(IIIa2-1)及式(IIIa2-3)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIa2)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
具體而言,通式(IIIa3)表示之化合物較佳為以下記載之式(IIIa3-1)~(IIIa3-4)表示之化合物,較佳為式(IIIa3-1)或式(IIIa3-2)表示之化合物。
於使用2種通式(IIIa3)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIa3-1)及式(IIIa3-2)表示之化合物組合使用,式(IIIa3-1)及式(IIIa3-2)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIa3)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
通式(IIIb)表示之化合物較佳為自以下所記載之通式(IIIb1)及(IIIb2)表示之化合物群中選擇,
(式中,R1b1及R1b2、R2b1及R2b2分別獨立地表示與通式(IIIb)中之R1b及R2b相同之含義,nb2為0或1,A1b2表示1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基,通式(IIIb1)及通式(IIIb2)中之1,4-伸苯基中1個以上之氫原子亦可取代為氟原子)。
具體而言,通式(IIIb1)表示之化合物較佳為以下所記載之式(IIIb1-1)~式(IIIb1-8)表示之化合物,更佳為式(IIIb1-1)~式(IIIb1-4)表示之化合物,更佳為式(IIIb1-1)及式(IIIb1-3)表示之化
合物,尤佳為式(IIIb1-1)表示之化合物。
通式(IIIb1)表示之化合物較佳為含有3~30質量%,更佳為含有3~28質量%,進而較佳為含有3~25質量%,尤佳為含有3~20質量%。
於使用4種以上之通式(IIIb1)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIb1-1)~式(IIIb1-4)表示之化合物組合使用,式(IIIb1-1)~式(IIIb1-4)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIb1)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
於使用3種通式(IIIb1)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIb1-1)~式(IIIb1-3)表示之化合物組合使用,式(IIIb1-1)~式(IIIb1-3)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIb1)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
於使用2種通式(IIIb1)表示之化合物之情形時,較佳為將式(IIIb1-1)及式(IIIb1-3)表示之化合物組合使用,式(IIIb1-1)及式(IIIb1-3)表示之化合物之含量較佳為通式(IIIb1)表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而較佳為80質量%以上。
具體而言,通式(IIIb2)表示之化合物較佳為以下所記載之通式(IIIb2-1)~(IIIb2-15)表示之化合物,更佳為式(IIIb2-1)、式
(IIIb2-3)~式(IIIb2-9)及式(IIIb2-12)~式(IIIb2-15),進而較佳為式(IIIb2-1)、式(IIIb2-3)、式(IIIb2-5)、式(IIIb2-6)、式(IIIb2-9)、式(IIIb2-12)及式(IIIb2-15),尤佳為式(IIIb2-1)、式(IIIb2-5)、式(IIIb2-6),最佳為式(IIIb2-5),
(式中,R7表示與通式(III)中之R1相同之含義,R8表示與通式(III)中之R2相同之含義)。
於使用通式(IIIb2)表示之化合物之情形時,較佳為使用式(IIIb2-5)表示之化合物,式(IIIb2-5)所表示之化合物之含量較佳為通式(IIIb2)所表示之化合物中之50質量%以上,更佳為70質量%以上,進
而較佳為80質量%以上。
通式(IIIb2)中之R7及R8分別獨立地表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基,較佳為表示碳原子數1~8之烷基或碳原子數2~8之烯基,更佳為表示碳原子數2~5之烷基或碳原子數2~5之烯基,進而較佳為表示碳原子數2~5之烷基,且較佳為直鏈,於R7及R8均為烷基之情形時,較佳為各自之碳原子數不同。
若進一步詳述,則較佳為R7表示丙基且R8表示乙基之化合物、或R7表示丁基且R8表示乙基之化合物。
又,本案發明之液晶組成物可進而含有選自通式(VI-a)~通式(VI-e)表示之化合物群中之化合物,
(式中,R91至R9a分別獨立地表示碳原子1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基或碳原子數2~10之烯基,但於通式(VI-a)中將如下化合物除外:R91表示碳原子數3之烷基且R92表示碳原子數2之烯基之化合物及R91表示碳原子數3之烷基且R92表示1-丙烯基之化合物)。
於含有選自通式(VI-a)~通式(VI-e)所表示之化合物群中之化合物之情形時,較佳為含有1種~10種,尤佳為含有1種~8種,尤佳為含有1種~5種,亦較佳為含有2種以上之化合物,該情形時之含量
較佳為5~40質量%,進而較佳為5~35質量%,尤佳為7~30質量%。
R91~R9a較佳為分別獨立地表示碳原子數1~10之烷基、碳原子數2~10之烯基或碳原子數2~10之烷氧基,更佳為分別獨立地表示碳原子數1~5之烷基、碳原子數2~5之烯基或碳原子數2~5之烷氧基,於表示烯基之情形時,較佳為以下所記載之式(i)~式(iv)表示之結構,於本案發明之液晶組成物含有反應性單體之情形時,較佳為式(ii)及式(iv)表示之結構,更佳為式(ii)表示之結構,
(式中,於右端向環結構鍵結)。
又,R91及R92可相同亦可不同,較佳為表示不同之取代基。
就該等方面而言,關於式(VI-a)~式(VI-e)表示之化合物,更具體而言,較佳為以下所記載之化合物。
該等之中,較佳為式(VI-a1)、式(VI-a2)、式(VI-a3)、式(VI-a4)、式(VI-a5)、式(VI-a6)、式(VI-b2)、式(VI-b6)、式(VI-c2)、式(VI-c4)、式(VI-c5)、式(VI-d1)~式(VI-d4)及式(VI-e2)所表示之化合物。
通式(VI)所表示之化合物與式(I)及式(II)表示之化合物在介電率異向性大致為0之方面相同,關於式(I)及式(II)所示之化合物與通式(VI)表示之化合物之比例,於液晶組成物中式(I)及式(II)表示之化合物與通式(VI)表示之化合物之合計含量中,式(I)及式(II)所表示之化合物之含量較佳為30~75質量%,更佳為35~70質量%,尤佳為30~65質量%。又,式(I)及式(II)與通式(VI)之合計含量較佳為於組成物整體之含量中含有30~70質量%,更佳為含有30~65質量%,更佳為含有30~60質量%,進而較佳為含有30~55質量%,尤佳為含有30~50質量%。
本案中之1,4-環己基較佳為反式-1,4-環己基。
本發明中之液晶組成物係以式(I)、式(II)及通式(III)表示之化合物作為必須成分,可進而含有通式(VI-a)~通式(VI-e)表示之化合物。關於液晶組成物中所含有之式(I)、式(II)、通式(III)及通式(VI-a)~通式(VI-e)表示之化合物之合計含量,其下限值較佳為60質量%,較佳為65質量%,較佳為70質量%,較佳為75質量%,較佳為80質量%,較佳為85質量%,較佳為90質量%,較佳為92質量%,較佳為95質量%,較佳為98質量%,較佳為99質量%,其上限值較佳為100質量%,較佳為99.5質量%。
更具體而言,式(I)及式(II)表示之化合物之合計含量較佳為30~60質量%,更佳為30~55質量%,進而較佳為35~50質量%。
式(I)及通式(III)表示之化合物之合計含量較佳為70~90質量%,更佳為75~90質量%,進而較佳為80~90質量%。
式(II)及通式(III)表示之化合物之合計含量較佳為45~80質量%,更佳為50~75%,進而較佳為55~70質量%。
式(I)、式(II)及通式(III)表示之化合物之合計含量較
佳為80~100質量%,更佳為85~100質量%,進而較佳為90~100質量%。
本案發明之液晶組成物較佳為不含有於分子內具有過氧(-CO-OO-)結構等氧原子彼此鍵結之結構之化合物。
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之含量相對於上述組成物之總質量設為5質量%以下,更佳為設為3質量%以下,進而較佳為設為1質量%以下,最佳為實質上不含有。
於重視UV照射下之穩定性之情形時,較佳為將氯原子進行取代之化合物之含量相對於上述組成物之總質量設為15質量%以下,更佳為設為10質量%以下,進而較佳為設為5質量%以下,最佳為實質上不含有。
較佳為增加分子內之環結構均為六員環之化合物之含量,較佳為將分子內之環結構均為六員環之化合物之含量相對於上述組成物之總質量設為80質量%以上,更佳為設為90質量%以上,進而較佳為設為95質量%以上,最佳為實質上僅由分子內之環結構均為六員環之化合物構成液晶組成物。
為抑制由液晶組成物之氧化引起之劣化,較佳為減少具有伸環己烯基(cyclohcxenylene group)作為環結構之化合物之含量,較佳為將具有伸環己烯基之化合物之含量相對於上述組成物之總質量設為10質量%以下,更佳為設為5質量%以下,進而較佳為實質上不含有。
於重視黏度之改善及Tni之改善之情形時,較佳為減少分子內具有氫原子可取代為鹵素之2-甲基苯-1,4-二基之化合物之含量,較佳為將上述分子內具有2-甲基苯-1,4-二基之化合物之含量相對於上述組成物之總質量設為10質量%以下,更佳為設為5質量%以下,進而較佳為實質上不含有。
於本發明之第一實施形態之組成物中所含之化合物具有烯基作為側鏈之情形時,當上述烯基與環己烷鍵結時,該烯基之碳原子數較佳為2~5,當上述烯基與苯鍵結時,該烯基之碳原子數較佳為4~5,較佳為上述烯基之不飽和鍵與苯不直接鍵結。
本發明中之液晶組成物之介電率異向性Δε之值於25℃較佳為-2.0~-6.0,更佳為-2.5~-5.0,尤佳為-2.5~-4.0,若進一步詳述,則於重視回應速度之情形時,較佳為-2.5~-3.4,於重視驅動電壓之情形時,較佳為-3.4~-4.0。
本發明中之液晶組成物之折射率各向異性Δn之值於25℃較佳為0.08~0.13,更佳為0.09~0.12。若進一步詳述,則於與薄單元間隙對應之情形時,較佳為0.10~0.12,於與厚單元間隙對應之情形時,較佳為0.08~0.10。
本發明中之液晶組成物之旋轉黏度(γ1)較佳為150以下,更佳為130以下,尤佳為120以下。
於本發明之液晶組成物中,較佳為旋轉黏度與折射率各向異性之函數即Z表示特定之值。
(式中,γ1表示旋轉黏度,Δn表示折射率各向異性)
Z較佳為13000以下,更佳為12000以下,尤佳為11000以下。
本發明之液晶組成物於用於主動矩陣顯示元件之情形時,必須具有1012(Ω.m)以上之比電阻,較佳為1013以上(Ω.m),更佳為1014(Ω.m)以上。
本發明之液晶組成物除上述化合物以外,視用途亦可含有通常之向列型液晶、層列型液晶、膽固醇狀液晶、抗氧化劑、紫外線吸收劑、
聚合性單體等,於要求液晶組成物之化學穩定性之情形時,較佳為於其分子內不具有氯原子,於要求液晶組成物之對紫外線等光之穩定性之情形時,較理想為於其分子內不具有萘環等所代表之共軛長度較長且於紫外線區域存在吸收波峰之縮合環等。
作為本發明之抗氧化劑,較佳為酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑。
若為含有上述抗氧化劑與上述本發明之通式(I)、通式(II)及通式(III)所表示之化合物之液晶組成物,則可減輕殘像或滴加痕。又,若為與上述抗氧化劑之組合,則與液晶組成物之相溶性良好。若使用受阻胺系化合物作為抗氧化劑,則就殘像或滴加痕之觀點而言,確認劣於酚系抗氧化劑或磷系抗氧化劑。
作為上述酚系抗氧化劑,較佳為選自由通式(a)所表示之化合物、式(A-1)、式(A-2)、式(A-3)、式(A-4)及維生素E所組成之群中至少1種。
上述通式(a)表示之化合物較佳為由下式表示:
(上述化學式(a)中,Ra1表示氫原子或碳原子數1~10之烷基,R14及R15分別獨立地表示氫原子或碳原子數1~10之烷基,M11表示碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀伸烷基、碳原子數4~8個之環狀之伸烷基或單鍵,Z11表示氫原子、碳原子數1~10之烷基、-S(CH2)mCH3或以下之式(b),上述m表示1以上且15以下之整數,
「上述化學式(b)中,X1表示氫原子或(甲基)丙烯酸酯基,Ra2表示氫原子或碳原子數1~10之烷基,R24及R25分別獨立地表示氫原子或碳原子數1~10之烷基,M22表示碳原子數1~8之伸烷基或單鍵,Z22表示氫原子、碳原子數1~10之烷基」
M12表示碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀伸烷基、碳原子數4~8個之環狀之伸烷基(尤佳為1,4-環己烷環)、單鍵、-NH-、-S-或-(CH2)a-C(=O)NH-NH-C(=O)-(CH2)b-,又,於M12為碳原子數1~8之伸烷基之情形時,氫原子可取代為上述式(b),上述a及b分別獨立為1以上且5以下之整數,Z12表示羥基、-C(=O)-O-CgH2g+1(g=1以上且20以下之整數)或者通式(c)或式(d),
「上述化學式(c)中,R30~R33表示氫原子或碳原子數1~10之烷基」
(上述式(d)中,c及d分別獨立地表示1以上且10以下之整數))。
於上述通式(a)中,較佳為Ra1或Z11中任一者為碳原子數1~6之烷基。於上述通式(b)中,較佳為Ra2為碳原子數1~6之烷基。於上述式(a)中,M11及M12之伸烷基較佳為亞甲基或支鏈狀之伸烷基。又,於上述式(a)~(c)中,作為碳原子數1~6之烷基,較佳為甲基、三級
丁基或三級戊基。
上述式(A-1)表示之化合物較佳為
表示之化合物。
上述式(A-2)所表示之化合物較佳為
(於上述式中,w為1以上且1000以下之整數)
表示之化合物。
上述式(A-3)所表示之化合物較佳為
表示之化合物。
上述式(A-4)所表示之化合物較佳為
表示之化合物。
本發明之磷系抗氧化劑較佳為通式(B)表示之化合物,
(於上述通式(B)中,環A及環B分別獨立為經碳原子數1~10個之烷基取代之苯基,上述環A及環B亦可直接鍵結,G表示-[(CH2)f-]v-N(f為0以上且15以下之整數)、經碳原子數1~6個之烷基取代之苯基、環A或式(e),v為1以上且3以下之整數,
「於上述式(e)中,R23~R26分別獨立地表示碳原子數1~10之烷基,且R23~R26中任一者為具備四級碳之烷基,M22為碳原子數1~10個之伸烷基」)。
作為本發明之酚系抗氧化劑之具體例,可列舉以下之式(A-1)~(A-16)表示之化合物。又,該等之中,就與液晶組成物之相溶性之觀點而言,較佳為式(A-12)~(A-16)表示之酚系抗氧化劑。
「(式中,R1表示碳原子數1~24之直鏈烷基或支鏈烷基,該烷基中一個或兩個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式取代為-O
-、-CO-、-OCO-、-COO-,M表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或單鍵)表示之化合物,又,M較佳為單鍵或反式-1,4-伸環己基,R1較佳為碳原子數3~9個之直鏈狀烷基」。又,於M為反式-1,4-伸環己基、之情形時,較佳為碳原子數3~7之烷基,若M為單鍵,則較佳為碳原子數5~9之烷基。
又,作為該磷系抗氧化劑之具體例,可列舉以下者。
於本發明之液晶組成物中抗氧化劑較佳為含有0.0001~0.1質量%,更佳為含有0.0001~0.08質量%,進而較佳為含有0.0001~0.07質量%,進而更佳為含有0.0003~0.05質量%,進而更佳為含有0.0005~0.04質量%,尤佳為含有0.0007~0.035質量%。
作為聚合性單體,較佳為通式(VII)所表示之二官能單體,
(式中,X7及X8分別獨立地表示氫原子或甲基,Sp1及Sp2分別獨立表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中,s表示2~7之整數,氧原子與芳香環鍵結),Z2表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-(式中,Y1及Y2分別獨立地表示氟原子或氫原子)、-C≡C-或單鍵,B表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵,式中之所有1,4-伸苯基之任意之氫原子均可經氟原子取代)。
X7及X8均表示氫原子之二丙烯酸酯衍生物、或均具有甲基之二甲基丙烯酸酯衍生物中之任一者均較佳,一者表示氫原子而另一者表示甲基之化合物亦較佳。關於該等化合物之聚合速度,二丙烯酸酯衍生物最快,二甲基丙烯酸酯衍生物較慢,不對稱化合物居中,因而可根據其用途使用較佳之態樣。於PSA顯示元件中,尤佳為二甲基丙烯酸酯衍生物。
Sp1及Sp2分別獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-,於PSA顯示元件中,較佳為至少一者為單鍵,較佳為均
表示單鍵之化合物、或一者為單鍵而另一者表示碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s之態樣。於該情形時,較佳為1~4之烷基,s較佳為1~4。
Z1較佳為-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或單鍵,更佳為-COO-、-OCO-或單鍵,尤佳為單鍵。
B表示任意之氫原子可經氟原子取代之1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵,較佳為1,4-伸苯基或單鍵。於C表示單鍵以外之環結構之情形時,Z2亦較佳為單鍵以外之連結基(linking group),於C為單鍵之情形時,Z1較佳為單鍵。
就該等方面而言,於通式(VII)中,關於Sp1及Sp2之間之環結構,具體而言,較佳為以下所記載之結構。
於通式(VII)中,於C表示單鍵且環結構由兩個環形成之情形時,較佳為表示以下之式(VIIa-1)~式(VIIa-5),更佳為表示式(VIIa-1)~式(VIIa-3),尤佳為表示式(VIIa-1),
(式中,兩端與Sp1或Sp2鍵結)。
含有該等骨架之聚合性化合物由於聚合後之定向限制力最
適合PSA型液晶顯示元件,可獲得良好之定向狀態,因此可抑制或完全不產生顯示不均。
就以上方面而言,作為聚合性單體,尤佳為通式(VII-1)~通式(VII-4),其中最佳為通式(VII-2)。
(式中,Sp2表示碳原子數2~5之伸烷基)
於本發明之液晶組成物中添加單體之情形時,即便不存在聚合起始劑之情形亦會進行聚合,但為促進聚合亦可含有聚合起始劑。作為聚合起始劑,可列舉:安息香醚類、二苯甲酮類、苯乙酮類、聯苯醯縮酮類、醯基氧化膦(acylphosphine oxide)類等。又,為提高保存穩定性,亦可添加穩定劑。作為可使用之穩定劑,例如可列舉:對苯二酚類、對苯二酚單烷基醚類、三級丁基鄰苯二酚類、五倍子酚類、苯硫酚類、硝基化合物類、β-萘胺類、β-萘酚類、亞硝基化合物等。
本發明之含有聚合性化合物之液晶組成物可用於液晶顯示元件,尤其可用於主動矩陣驅動用液晶顯示元件,可用於PSA模式、PSVA模式、VA模式、IPS模式或ECB模式用液晶顯示元件。
本發明之含有聚合性化合物之液晶組成物係藉由經紫外線照射使其中所含之聚合性化合物聚合而賦予液晶定向能力,可用於利用液
晶組成物之雙折射來控制光之透光量的液晶顯示元件。作為液晶顯示元件,可用於AM-LCD(主動矩陣液晶顯示元件)、TN(向列型液晶顯示元件)、STN-LCD(超扭轉向列型液晶顯示元件)、OCB-LCD(光學補償彎曲型液晶顯示元件)及IPS-LCD(面內切換型液晶顯示元件),尤其可用於AM-LCD,並且可用於透射型或反射型液晶顯示元件。
液晶顯示元件中所使用之液晶單元之2片基板可使用玻璃或如塑膠般具柔軟性之透明材料,另一方面,亦可為矽等不透明之材料。具有透明電極層之透明基板例如可藉由在玻璃板等透明基板上濺鍍氧化銦錫(ITO)而獲得。
使上述基板以透明電極層成為內側之方式相對向。此時,亦可經由間隔件(spacer)調整基板之間隔。此時,較佳為以所獲得之調光層之厚度成為1~100μm之方式進行調整。進而較佳為1.5~10μm,於使用偏光板之情形時,較佳為以對比度成為最大之方式調整液晶之折射率各向異性Δn與單元厚度d之積。又,有2片偏光板之情形時,亦能以調整各偏光板之偏光軸而使視野角或對比度變得良好之方式進行調整。進而,亦可使用用以擴大視野角之相位差膜。作為間隔件,例如可列舉:玻璃粒子、塑膠粒子、氧化鋁粒子、光阻材料等。其後,將環氧系熱硬化性組成物等密封劑以設置液晶注入口之形式網版印刷於該基板,使該基板彼此貼合,進行加熱使密封劑熱硬化。
於2片基板間挾持含有聚合性化合物之液晶組成物之方法可使用通常之真空注入法或ODF法等,於真空注入法中雖不產生滴加痕,但具有注入後殘留之問題,於本案發明中,藉由使用ODF法所製造之顯示元件可較佳地使用。
作為使聚合性化合物聚合之方法,為獲得液晶之良好之定向性能,較理想為適度之聚合速度,因此較佳為藉由單獨或併用或依序照射
紫外線或電子束等活性能量線進行聚合之方法。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。又,在2片基板間挾持含有聚合性化合物之液晶組成物之狀態下進行聚合之情形時,必須至少向照射面側之基板賦予對活性能量線之適當之透明性。又,亦可使用如下手段:於光照射時使用遮罩(mask)僅使特定之部分聚合後,改變電場或磁場、或溫度等條件,藉此改變未聚合部分之定向狀態,進而照射活性能量線使其聚合。尤其於進行紫外線曝光時,較佳為一面對含有聚合性化合物之液晶組成物施加交流電場一面進行紫外線曝光。所施加之交流電場較佳為頻率10Hz~10kHz之交流,更佳為頻率60Hz~10kHz,電壓可依據液晶顯示元件所期望之預傾角而選擇。即,可藉由所施加之電壓控制液晶顯示元件之預傾角。於MVA(multi-domain vertical alignment)模式之液晶顯示元件中,就定向穩定性及對比度之觀點而言,較佳為將預傾角控制在80度~89.9度。
照射時之溫度較佳為可保持本發明之液晶組成物之液晶狀態之溫度範圍內。較佳為於接近室溫之溫度、即典型為15~35℃之溫度下進行聚合。產生紫外線之燈可使用金屬鹵化物燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈等。又,進行照射之紫外線之波長較佳為照射並非液晶組成物之吸收波長區域的波長區域之紫外線,較佳為視需要削減(cut)紫外線而使用。所照射之紫外線強度較佳為0.1mW/cm2~100W/cm2,更佳為2mW/cm2~50W/cm2。所照射之紫外線之能量可適當調整,較佳為10mJ/cm2~500J/cm2,更佳為100mJ/cm2~200J/cm2。於照射紫外線時亦可改變強度。照射紫外線之時間可根據照射之紫外線強度適當選擇,較佳為10秒~3600秒,更佳為10秒~600秒。
本發明之液晶顯示元件之構成係具有:第一基板,具備由透明導電性材料構成之共用電極;具備像素電極及薄膜電晶體之第二基板,該像素電極由透明導電性材料構成,該薄膜電晶體控制各像素所具備之像
素電極;及挾持於上述第一基板與第二基板之間之液晶組成物;該液晶組成物中之液晶分子未施加電壓時之定向相對於上述基板大致垂直,並且該液晶顯示元件具有使用上述本發明之液晶組成物作為該液晶組成物之特徵。
滴加痕之產生受到所注入之液晶材料影響較大,即便由顯示元件之構成亦無法避免其影響。尤其是形成於液晶顯示元件中之彩色濾光片(color filter)、薄膜電晶體等由於僅有薄定向膜、透明電極等與液晶組成物隔開之構件,因此利用組合會對滴加痕之產生造成影響。
尤其是於該薄膜電晶體為反向交錯型之情形時,汲極電極係以覆蓋閘極電極之方式而形成,因此存在其面積增大之傾向。汲極電極係由銅、鋁、鉻、鈦、鉬、鉭等金屬材料形成,一般而言,通常之形態為實施有鈍化(passivation)處理。然而,由於保護膜通常較薄,定向膜亦較薄,而不遮斷離子性物質之可能性較高,因此無法避免因金屬材料與液晶組成物之相互作用導致滴加痕之產生。
於本發明中,較佳為用於薄膜電晶體為反向交錯型之液晶顯示元件,並且於使用鋁配線之情形時較佳。
使用本發明之液晶組成物之液晶顯示元件係對同時實現高速回應與顯示不良之抑制有用者,尤其對主動矩陣驅動用液晶顯示元件有用,可適用於VA模式、PSVA模式、PSA模式、IPS模式或ECB模式。
[實施例]
以下,列舉實施例對本發明進行進一步詳述,但本發明並不限定於該等實施例。又,以下之實施例及比較例之組成物中之「%」意指『質量%』。
於實施例中,測定之特性如下所述。
Tni:向列相-等向性液相轉移溫度(℃)
Δn:25℃之折射率各向異性
Δε:25℃之介電率異向性
η:20℃之黏度(mPa.s)
γ1:25℃之旋轉黏度(mPa.s)
VHR:於頻率60Hz、施加電壓1V之條件下,於60℃之電壓保持率(%)
殘像:
液晶顯示元件之殘像評價係於顯示區域內顯示1000小時規定之固定圖案後整個畫面進行均一顯示,利用目視,以如下4個階段評價此時固定圖案之殘像等級。
◎無殘像
○雖有稍許殘像但可容許之等級
△有殘像且無法容許之等級
×有殘像且相當嚴重
滴加痕:
液晶顯示裝置之滴加痕之評價係利用目視,以如下4個階段評價整個畫面進行黑色顯示之情形時浮現白色之滴加痕。
◎無滴加痕
○雖有稍許滴加痕但可容許之等級
△有滴加痕且無法容許之等級
×有滴加痕且相當嚴重
製程適應性:
關於製程適應性,於ODF製程中,使用等容計量泵進行100000次1次滴加50pL液晶之操作,利用以下4個階段對以下「0~100次、101~200次、201~300次、……99901~100000次」中之各100次所滴加之液晶量之變化進行評價。
◎變化極小(可穩定地製造液晶顯示元件)
○雖有稍許變化但可容許之等級
△有變化且無法容許之等級(由於產生斑而良率變差)
×有變化且相當嚴重(產生液晶洩露或真空氣泡)
低溫下之溶解性:
關於低溫下之溶解性評價,調製液晶組成物後,於2mL之樣品瓶中秤量1g之液晶組成物,將其置於溫度控制式試驗槽中,將以下操作設為一個循環「-20℃(保持1小時)→升溫(0.1℃/min)→0℃(保持1小時)→升溫(0.1℃/min)→20℃(保持1小時)→降溫(-0.1℃/min)→0℃(保持1小時)→降溫(-0.1℃/min)→-20℃」而持續賦予溫度變化,以目視觀察來自液晶組成物之析出物產生,進行以下4個階段之評價。
◎於600小時以上未觀察到析出物。
○於300小時以上未觀察到析出物。
△於150小時以內觀察到析出物。
×於75小時以內觀察到析出物。
再者,於實施例中,關於化合物之記載使用以下簡寫符號。
(側鏈)
(環結構)
(實施例1)
調製具有如下所示組成之液晶組成物,測定其物性值。將其結果示於下表。
使用實施例1之液晶組成物製作VA液晶顯示元件。該液晶顯示元件具有反向交錯型薄膜電晶體作為主動元件。液晶組成物之注入係以滴加法進行,對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價。
再者,含量左側之記號為上述化合物之簡寫符號之記載。
可知,實施例1之液晶組成物具有作為TV用液晶組成物較實用之75.6℃之液晶相溫度範圍,具有大之介電率異向性之絕對值,且具有低黏性及最適合之Δn。使用實施例1記載之液晶組成物製作VA液晶顯示元件,並藉由上述方法對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價,結果顯示極優異之評價結果。
(比較例1)
調製不含式(I)表示之化合物,且以具有與實施例1之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的以下所示之液晶組成物,測定其物性值。將其結果示於以下之表。
再者,含量左側之記號係與實施例1同樣地為上述化合物簡寫符號之記載。
以上顯示,不含式(I)表示之化合物之液晶組成物(比較例1)具有與含有式(I)表示之化合物31%之液晶組成物(實施例1)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值,但黏度η上升。關於γ1,比較例1之值之138mPa.s與實施例1之值之98mPa.s相比顯示高出約40%之值,即便利用表示液晶顯示元件及顯示器中之有效回應速度之參數即γ1/Δn2之值進行比較,其結果亦較差。比較例1之初始VHR為98.9%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為97.2%,其結果劣於實施例1。對製程適應性進行評價,結果與實施例1相比成為無法容許變化之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例1早觀察到析出。
(比較例2)
調製不含通式(II)表示之化合物,且以具有與實施例1之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的如下所示之液晶組成物,測定其物性值。將其結果示於下表。
以上顯示,不含通式(II)表示之化合物之液晶組成物(比較例2)具有與含有通式(II)表示之化合物11%之液晶組成物(實施例1)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值,但黏度η及旋轉黏度γ1上升。比較例2之初始VHR為99.1%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為97.7%,其結果劣於實施例1。對製程適應性進行評價,結果與實施例1相比成為無法容許變化之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例1早觀察到析出。
(實施例2)
調製以具有與實施例1之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的如下所示組成之
液晶組成物,測定其物性。將其結果示於下表。
使用實施例2之液晶組成物,以與實施例1相同之方式製作VA液晶顯示元件,將對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價之結果示於相同之表中。
可知實施例2之液晶組成物具有作為TV用液晶組成物較實用之液晶相溫度範圍,具有大之介電率異向性之絕對值,且具有低黏性及最適合之Δn。使用實施例2所記載之液晶組成物製作VA液晶顯示元件,並藉由上述方法對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價,結果顯示優異之評價結果。
(比較例3及4)
調製不含式(I)表示之化合物,且以具有與實施例1及2之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的液晶組成物(比較例3);及不含通式(II)表示之化合物,且以具有與實施例1及2之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的液晶組成物(比較例4),測定其物性值。將其結果示於下表。
以上顯示,不含通式(I)表示之化合物之液晶組成物(比較例3)具有與含有通式(I)表示之化合物26%的液晶組成物(實施例2)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值,但黏度η及旋轉黏度γ1上升。比較例3之初始VHR為98.8%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為97.0%,其結果劣於實施例1及2。對製程適應性進行評價,結果與實施例2相比成為無法容許變化之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例2早觀察到析出。
以上顯示,不含通式(II)表示之化合物之液晶組成物(比較例4)具有與含有通式(II)表示之化合物11%的液晶組成物(實施例2)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值,但黏度η及旋轉黏度γ1上升。比較例4之初始VHR為98.8%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為97.2%,其結果劣於實施例1及2。對製程適應性進行評價,結果與實施例2相比成為無法容許變化之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例1早觀察到析出。
(實施例3)
調製以具有與實施例1及2之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的具有如下所示組成之液晶組成物,測定其物性。將其結果示於下表。
使用實施例3之液晶組成物,以與實施例1相同之方式製作VA液晶顯示元件,將對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價之結果示於相同之表中。
可知實施例3之液晶組成物具有作為TV用液晶組成物較實用之液晶相溫度範圍,具有較大之介電率異向性之絕對值,且具有較低之黏性及最適合之Δn。使用實施例3所記載之液晶組成物製作VA液晶顯示元件,並藉由上述方法對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價,結果顯示優異之評價結果。
(比較例5及6)
調製不含式(I)所表示之化合物,且以具有與實施例1~3之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性
之值之方式設計的液晶組成物(比較例5);及不含通式(II)所表示之化合物,且以具有與實施例1~3之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的液晶組成物(比較例6),測定其物性值。將其結果示於下表。
以上顯示,不含通式(I)表示之化合物之液晶組成物(比較例5)具有與含有通式(I)表示之化合物32%之液晶組成物(實施例3)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向
性之值,但黏度η及旋轉黏度γ1上升。比較例5之初始VHR為98.6%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為97.1%,其結果劣於實施例3。對製程適應性進行評價,結果與實施例3相比成為無法容許變化之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例3早觀察到析出。
以上顯示,不含通式(II)表示之化合物之液晶組成物(比較例6)具有與含有通式(II)表示之化合物12%之液晶組成物(實施例3)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值,但黏度η及旋轉黏度γ1上升。比較例6之初始VHR為98.5%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為96.9%,其結果劣於實施例3。對製程適應性進行評價,結果與實施例3相比成為無法容許變化之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例3早觀察到析出。
(實施例4)
調製以具有與實施例1~3之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的具有如下所示之組成之液晶組成物,測定其物性值。將其結果示於下表。
使用實施例4之液晶組成物,以與實施例1相同之方式製作VA液晶顯示元件,將對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價之結果示於相同之表中。
可知,實施例4之液晶組成物具有作為TV用液晶組成物較實用之液晶相溫度範圍,具有大之介電率異向性之絕對值,且具有低黏性及最適合之Δn。使用實施例4所記載之液晶組成物製作VA液晶顯示元件,並藉由上述方法對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價,結果顯示優異之評價結果。
(比較例7及8)
調製不含式(I)所表示之化合物,且以具有與實施例4之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的液晶組成物(比較例7);及不含通式(II)所表示之化合物,
且以具有與實施例4之組成物同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值之方式設計的液晶組成物(比較例8),測定其物性值。將其結果示於下表。
以上顯示,不含通式(I)所表示之化合物之液晶組成物(比較例7)具有與含有通式(I)所表示之化合物35%之液晶組成物(實施例4)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值,但黏度η及旋轉黏度γ1上升。比較例7之初始VHR為98.2%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為97.4%,其結果劣於實施例4之結果。對製程適應性進行評價,結果與實施例4相比成為無法容許變化
之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例4早觀察到析出。
以上顯示,不含通式(II)所表示之化合物之液晶組成物(比較例8)具有與含有通式(II)所表示之化合物12%之液晶組成物(實施例4)同等之液晶相溫度範圍、同等之折射率各向異性之值及同等之介電率異向性之值,但黏度η及旋轉黏度γ1上升。比較例8之初始VHR為98.3%,與此相對,於150℃高溫放置1小時後之VHR為97.2%,其結果劣於實施例4。對製程適應性進行評價,結果與實施例4相比成為無法容許變化之等級。對低溫下之溶解性進行評價,結果較實施例4早觀察到析出。
可知,實施例5~8之液晶組成物具有作為TV用液晶組成物較實用之液晶相溫度範圍,具有大之介電率異向性之絕對值,且具有低黏性及最適合之Δn。使用實施例5~8記載之液晶組成物製作VA液晶顯示元件,並藉由上述方法對殘像、滴加痕、製程適應性及低溫下之溶解性進行評價,結果顯示優異之評價結果。又,相對於實施例1~8之液晶組成物100質量份,添加式(A-13)或式(A-15)所表示之抗氧化劑0.003質量份,並評價溶解性,結果獲得式(A-13)或式(A-15)所表示之抗氧化劑均良好之結果。藉此,認為式(A-13)或式(A-15)所表示之抗氧化劑可獲得對於本發明之液晶組成物良好之相溶性。
Claims (7)
- 一種液晶組成物,其介電率異向性為負,且含有式(I)表示之化合物20質量%~50質量%、式(II)表示之化合物5質量%~50質量%、1種以上通式(III)表示之化合物,且上述式(I)、上述式(II)及上述通式(III)表示之化合物之合計含量為90質量%~100質量%;
- 如申請專利範圍第1項之液晶組成物,其含有式(I)表示之化合物25質量%以上且50質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項之液晶組成物,其含有選自以下通式(IIIa)及通式(IIIb)表示之化合物群中至少1種化合物作為通式(III)表示之 化合物,
- 如申請專利範圍第1項之液晶組成物,其含有反應性單體。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之液晶組成物,其含有抗氧化劑。
- 一種液晶顯示元件,其使用申請專利範圍第1至4項中任一項之液晶組成物。
- 一種液晶顯示器,其使用申請專利範圍第6項之液晶顯示元件。
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