WO2013161669A1 - 重合性化合物を含有する液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子 - Google Patents
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- C09K2019/3422—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered ring
- C09K2019/3425—Six-membered ring with oxygen(s) in fused, bridged or spiro ring systems
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Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal composition containing a polymerizable compound, and further to a liquid crystal display device using the liquid crystal composition.
- PSA Polymer Sustained Alignment: Polymer sustaining alignment, including PS liquid crystal display element (polymer stabilized)
- PS liquid crystal display element polymer stabilized
- a PSA type liquid crystal display device is manufactured by injecting a polymerizable liquid crystal composition comprising a liquid crystal compound and a polymerizable compound between substrates and applying a voltage to polymerize the polymerizable compound in a state where liquid crystal molecules are aligned, thereby producing a liquid crystal. This is done by fixing the molecular orientation.
- the polymerization reaction rate of the polymerizable compound is important for productivity, but further, the pretilt angle or the like which affects the contrast, response speed, etc. of the PSA type liquid crystal display element.
- the polymerization reaction rate of the polymerizable compound is also important in adjusting the residual amount of the polymerizable compound that affects the reliability such as display unevenness and image sticking. Since the polymerization reaction rate of the polymerizable compound depends on the wavelength and irradiation intensity of the UV irradiation lamp, the development of a polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable compound that meets the specifications of the UV irradiation lamp is required. That's not enough. Specifically, when adjusting the polymerization reaction rate of the polymerizable liquid crystal composition, by changing the skeleton structure or side chain structure of the polymerizable compound, the emission wavelength of the UV irradiation lamp that uses the UV absorption wavelength of the polymerizable compound is adjusted.
- the type of reactive group of the polymerizable compound was changed. However, in that case, it was necessary to select a new polymerizable compound, such as changing the structure of the polymerizable compound that is compatible with the UV irradiation lamp used.
- a PSA type liquid crystal device can be produced by shortening the polymerization reaction rate by using a liquid crystalline compound having a terphenyl ring as a liquid crystalline compound (Patent Document 1).
- Patent Document 1 it is not easy to meet the specifications of the UV irradiation lamp by changing the skeleton structure of the polymerizable compound, and the VHR of the PSA type liquid crystal element is lowered by using a liquid crystalline compound having a terphenyl ring. There were concerns that adversely affected reliability.
- the polymerizable liquid crystal composition that gives a PSA type liquid crystal device that satisfies the requirements of good productivity, high display performance and quality performance at the same time by adjusting to an appropriate polymerization reaction speed by the UV irradiation lamp to be used is easy. It was not obtained.
- liquid crystal composition containing two or three or more polymerizable compounds having different polymerization reaction rates is provided, and a liquid crystal display device using the liquid crystal composition is further provided.
- the polymerizable compound used in the liquid crystal composition containing two or three or more polymerizable compounds having different polymerization reaction rates of the present invention has a plurality of ring structures in the molecular structure.
- P 11 and P 12 represent a polymerizable functional group, and specific examples of the polymerizable functional group include the structures shown below.
- a compound selected from the group consisting of the represented compounds can be contained.
- R 31 , R 32 and R 33 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, the number of carbon atoms
- An alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms is preferable, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 10 carbon atoms More preferred is a linear alkoxy group or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms is particularly preferred.
- M 31 , M 32 , M 33 , M 34 , M 35 , M 36 , M 37 and M 38 are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group (one methylene present in this group).
- a group or two or more methylene groups not adjacent to each other include those in which —O— or —S— is substituted.), 1,4-phenylene group (one —CH ⁇ group present in this group) Or two or more non-adjacent —CH ⁇ are replaced by a nitrogen atom), 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine 1,4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group and decahydronaphthalene-2,6-diyl group (each Each group has a hydrogen atom , A fluorine atom, a
- 1,4-phenylene group or 3,5-difluoro-1,4-phenylene group is more preferable, trans-1,4-cyclohexylene group or 1,4-phenylene group is more preferable, and trans-1,4 A cyclohexylene group is particularly preferred.
- L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 , L 36 , L 37 and L 38 are each independently a single bond, —OCO—, —COO—, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 -, - OCH 2 - , - CH 2 O -, - OCF 2 -, - CF 2 O- or -C ⁇ C-, more preferably a single bond, -CH 2 CH 2 -, - (CH 2) 4 — Or —C ⁇ C— is more preferable, and a single bond or —CH 2 CH 2 — is particularly preferable.
- X 31 , X 32 , X 33 , X 34 , X 35 , X 36 , and X 37 each independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom
- Y 31 , Y 32 , and Y 33 each independently represent a hydrogen atom
- R 34 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
- L 39 and L 40 are each independently a single group.
- M 39 represents a bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, or —C ⁇ C—.
- R 34 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
- X 31 and X 32 are each independently hydrogen.
- Y 31 represents a cyano group, a fluorine atom, a chlorine atom, a trifluoromethyl group, a fluoromethoxy group, a difluoromethoxy group, or a trifluoromethoxy group.
- R 34 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
- Y 34 represents a cyano group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
- R 35 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
- Y 35 represents a cyano group, a fluorine atom or a chlorine atom.
- General formula (IIIc) has the following general formula as a specific structure:
- R 41 , R 42 , R 43 , R 44 , R 45 and R 46 are each independently 1 carbon atom.
- an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 15 carbon atoms
- a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms is more preferable, and a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a carbon number of 1
- alkoxy groups of ⁇ 8 are alkoxy groups of ⁇ 8.
- M 41 , M 42 , M 43 , M 44 , M 45 , M 46 , M 47 , M 48 and M 49 are independently of each other a trans-1,4-cyclohexylene group (1 present in this group).
- the compound represented by the general formula (IVa) preferably represents a structure represented by the following general formula (IVa-1).
- R 47 and R 48 each independently represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
- L 50 , L 51 and L 52 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O— or — C ⁇ C—
- M 50 represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group
- u 1 and v 1 each independently represents 0 or 1.
- —CH ⁇ CH—CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—C ⁇ C— and —CH ⁇ CH—C ⁇ C— are preferred from the viewpoint of chemical stability.
- R 47 and R 48 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms).
- R 47 and R 48 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms.
- the compound represented by the general formula (IVb) preferably represents a structure represented by the following general formula (IVb-1).
- R 49 and R 50 each independently represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
- L 52 , L 53 and L 54 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O— or — C ⁇ C—
- M 51 , M 52 and M 53 represent 1,4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group
- w1 and x1 independently represent 0, 1 or 2. However, w1 + x1 represents 2 or less.
- R 49 and R 50 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms).
- the structure is preferred.
- R 51 and R 52 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
- L 56 , L 57 and L 58 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O— or — C ⁇ C—
- M 54 , M 55 and M 56 each represent a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group
- y1 and z1 each independently represents 0, 1 or 2. However, y1 + z1 represents 2 or less.
- R 51 and R 52 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms.
- a compound selected from the group consisting of compounds represented by general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or represented by general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc) At least one compound selected from the group consisting of the above compounds, preferably 2 to 10 types, more preferably 2 to 8 types, and the lower limit of the content is 5 masses. %, More preferably 10% by mass, more preferably 20% by mass, an upper limit of 80% by mass, preferably 70% by mass, and 60% by mass. %, Preferably 50% by mass.
- ⁇ n is preferably in the range of 0.08 to 0.25.
- ⁇ having a positive or negative ⁇ can be used depending on the display mode of the liquid crystal display element.
- a polymerizable liquid crystal composition having a positive ⁇ is used in a TN or IPS mode liquid crystal display element.
- ⁇ is preferably 1 or more, and more preferably 2 or more.
- a polymerizable liquid crystal composition having a negative ⁇ is used in the MVA mode liquid crystal display element. In that case, ⁇ is preferably ⁇ 1 or less, and more preferably ⁇ 2 or less.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention has a wide liquid crystal phase temperature range (the absolute value of the difference between the liquid crystal phase lower limit temperature and the liquid crystal phase upper limit temperature), but the liquid crystal phase temperature range is preferably 100 ° C. or higher, and 120 More preferably, the temperature is higher than or equal to ° C.
- the upper limit temperature of the liquid crystal phase is preferably 70 ° C. or higher, and more preferably 80 ° C. or higher.
- the lower limit temperature of the liquid crystal phase is preferably ⁇ 20 ° C. or lower, and more preferably ⁇ 30 ° C. or lower.
- a stabilizer may be added to the liquid crystal composition of the present invention in order to improve its storage stability.
- the stabilizer examples include hydroquinones, hydroquinone monoalkyl ethers, tert-butylcatechols, pyrogallols, thiophenols, nitro compounds, ⁇ -naphthylamines, ⁇ -naphthols, nitroso compounds, and the like. It is done.
- the addition amount is preferably 0.005 to 1% by mass, more preferably 0.02 to 0.5% by mass, and 0.03 to 0.1% by mass with respect to the liquid crystal composition. % Is particularly preferred.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention is a liquid crystal display element that is provided with liquid crystal alignment ability by polymerization of a polymerizable compound in the liquid crystal composition, and controls the amount of transmitted light using the birefringence of the liquid crystal composition.
- liquid crystal display elements AM-LCD (active matrix liquid crystal display element), TN (nematic liquid crystal display element), STN-LCD (super twisted nematic liquid crystal display element), OCB-LCD and IPS-LCD (in-plane switching liquid crystal display element)
- AM-LCD active matrix liquid crystal display element
- TN nematic liquid crystal display element
- STN-LCD super twisted nematic liquid crystal display element
- OCB-LCD OCB-LCD
- IPS-LCD in-plane switching liquid crystal display element
- the two substrates of the liquid crystal cell used for the liquid crystal display element can be made of a transparent material having flexibility such as glass or plastic, and one of them can be an opaque material such as silicon.
- a transparent substrate having a transparent electrode layer can be obtained, for example, by sputtering indium tin oxide (ITO) on a transparent substrate such as a glass plate.
- the substrate is opposed so that the transparent electrode layer is on the inside.
- the thickness of the obtained light control layer is 1 to 100 ⁇ m. More preferably, the thickness is 1.5 to 10 ⁇ m.
- the polarizing plate it is preferable to adjust the product of the refractive index anisotropy ⁇ n of the liquid crystal and the cell thickness d so that the contrast is maximized.
- the polarizing axis of each polarizing plate can be adjusted so that the viewing angle and contrast are good.
- a retardation film for widening the viewing angle can also be used.
- the spacer examples include glass particles, plastic particles, alumina particles, and a photoresist material.
- a sealant such as an epoxy thermosetting composition is screen-printed on the substrates with a liquid crystal inlet provided, the substrates are bonded together, and heated to thermally cure the sealant.
- a normal vacuum injection method, an ODF method, or the like can be used as a method for sandwiching the polymer-stabilized liquid crystal composition between two substrates.
- a method of polymerizing the polymerizable compound since rapid progress of polymerization is desirable, a method of polymerizing by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays or electron beams is preferable.
- active energy rays such as ultraviolet rays or electron beams
- a polarized light source or a non-polarized light source may be used.
- the polymerization is carried out with the liquid crystal composition sandwiched between two substrates, at least the substrate on the irradiation surface side must be given appropriate transparency to the active energy rays.
- the orientation state of the unpolymerized part is changed by changing conditions such as an electric field, a magnetic field, or temperature, and further irradiation with active energy rays is performed. Then, it is possible to use a means for polymerization.
- a means for polymerization In particular, when ultraviolet exposure is performed, it is preferable to perform ultraviolet exposure while applying an alternating current to the polymerizable compound-containing liquid crystal composition.
- the alternating current to be applied is preferably an alternating current having a frequency of 10 Hz to 10 kHz, more preferably a frequency of 60 Hz to 10 kHz, and the voltage is selected depending on a desired pretilt angle of the liquid crystal display element. That is, the pretilt angle of the liquid crystal display element can be controlled by the applied voltage. In the MVA mode liquid crystal display element, it is preferable to control the pretilt angle from 80 degrees to 89 degrees from the viewpoint of alignment stability and contrast.
- T NI ° C.
- Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature liquid crystal phase upper limit temperature
- ⁇ Dielectric anisotropy
- ⁇ n Refractive index anisotropy (measurement method of residual monomer after UV curing)
- the peak area of each component is measured by high performance liquid chromatography (column: reverse phase nonpolar column, developing solvent: acetonitrile).
- the amount of the remaining polymerizable compound was determined from the peak area ratio of the liquid crystal material as an index and the peak area ratio of the unpolymerized polymerizable compound.
- the residual monomer amount was determined from this value and the amount of the polymerizable compound initially added.
- the detection limit of the remaining amount of the polymerizable compound was 100 ppm.
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-1 was prepared by adding 0.1% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 1) For liquid crystal composition LC-1 99.6%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-2 was prepared by adding 0.4% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 2) For liquid crystal composition LC-1 99.6%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-3 was prepared by adding 0.4% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving. (Example 2) For liquid crystal composition LC-1 99.6%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-4 was prepared by adding 0.1% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 3) For liquid crystal composition LC-1 99.6%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-6 was prepared by adding 0.4% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound.
- ⁇ indicates that the change in the pretilt angle is about 87 to 89 °
- x indicates that no change in the pretilt angle is observed or changes more than 87 °. Indicates that no change due to burn-in is observed, x indicates poor display characteristics or burn-in, and the greater the number of x, the worse the degree.
- Example 3 A compound selected from general formula (I), a compound selected from general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc) A liquid crystal composition LC-2 containing a compound selected from: The constituent compounds and the ratios contained are as follows.
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-7 was prepared by adding 0.1% of the polymerizable compound represented by the formula (1) and uniformly dissolving. (Comparative Example 5) For the liquid crystal composition LC-2 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-8 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by the formula (II) and dissolving it uniformly. (Comparative Example 6) For the liquid crystal composition LC-2 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-9 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving it uniformly. (Example 4) For the liquid crystal composition LC-2 99.7%,
- Example 3 The polymerizable liquid crystal compositions prepared in Example 3, Example 4 and Comparative Examples 5 to 8 were applied to a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces homeotropic alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m by a vacuum injection method. Injected. After the injection, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays with a high-pressure mercury lamp having a peak wavelength of 300 to 400 nm in a voltage applied state to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. . About this liquid crystal display element, the pretilt angle which affects display characteristics (contrast, response speed, etc.) and visual observation of image sticking were performed.
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-13 was prepared by adding 0.15% of the polymerizable compound represented by the formula (1) and dissolving it uniformly. (Comparative Example 9) For the liquid crystal composition LC-3 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-14 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by the formula (1) and uniformly dissolving. (Comparative Example 10) For the liquid crystal composition LC-3 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-15 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by the formula (II) and dissolving it uniformly. (Example 6) For the liquid crystal composition LC-3 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-16 was prepared by adding 0.1% of the polymerizable compound represented by the formula (1) and uniformly dissolving. (Comparative Example 11) For the liquid crystal composition LC-3 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-17 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving. (Comparative Example 12) For the liquid crystal composition LC-3 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-18 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving the polymer uniformly.
- the polymerizable liquid crystal composition prepared in Example 5, Example 6 and Comparative Example 9 to Comparative Example 12 was applied by vacuum injection to a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces homeotropic alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m. Injected. After the injection, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays with a high-pressure mercury lamp having a peak wavelength of 300 to 400 nm in a voltage applied state to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. . About this liquid crystal display element, the pretilt angle which affects display characteristics (contrast, response speed, etc.) and visual observation of image sticking were performed.
- Example 7 A compound selected from general formula (I), a compound selected from general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc) A liquid crystal composition LC-4 containing a compound selected from: The constituent compounds and the ratios contained are as follows.
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-19 was prepared by adding 0.2% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 13) With respect to 99.6% of liquid crystal composition LC-4,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-22 was prepared by adding 0.05% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 15) With respect to 99.6% of liquid crystal composition LC-4,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-25 was prepared by adding 0.05% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 17) With respect to 99.6% of liquid crystal composition LC-4,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-26 was prepared by adding 0.4% of the polymerizable compound represented by the formula (II) and dissolving it uniformly. (Comparative Example 18) With respect to 99.6% of liquid crystal composition LC-4,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-27 was prepared by adding 0.4% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound.
- Example 7 and Example 8, Example 9 and Comparative Example 13 to Comparative Example 18 were applied to a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces homeotropic alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m. Injected by vacuum injection. After the injection, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays with a high-pressure mercury lamp having a peak wavelength of 300 to 400 nm in a voltage applied state to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. .
- Example 10 A compound selected from general formula (I), a compound selected from general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc) A liquid crystal composition LC-5 containing a compound selected from: The constituent compounds and the ratios contained are as follows.
- Table 9 shows the physical properties of the liquid crystal composition LC-5.
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-29 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving the polymer uniformly. (Comparative Example 20) For the liquid crystal composition LC-5 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-30 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving it uniformly. (Example 11) For the liquid crystal composition LC-5 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-32 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by the formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 22) For the liquid crystal composition LC-5 99.7%,
- Example 12 A compound selected from general formula (I), a compound selected from general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc)
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-34 was prepared by adding 0.2% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving it uniformly. (Comparative Example 23) For the liquid crystal composition LC-6 99.6%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-35 was prepared by adding 0.4% of the polymerizable compound represented by the formula (II) and dissolving it uniformly. (Comparative Example 24) For the liquid crystal composition LC-6 99.6%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-36 was prepared by adding 0.4% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Example 13) For the liquid crystal composition LC-6 99.7%,
- the pretilt angle which affects display characteristics (contrast, response speed, etc.) and visual observation of image sticking were performed.
- ⁇ indicates that the change in the pretilt angle is about 87 to 89 °
- x indicates that no change in the pretilt angle is observed or changes more than 87 °. Indicates that no change due to burn-in is observed, x indicates poor display characteristics or burn-in, and the greater the number of x, the worse the degree.
- Example 14 A compound selected from general formula (I), a compound selected from general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc) A liquid crystal composition LC-7 containing a compound selected from: The constituent compounds and the ratios contained are as follows.
- Example 15 A compound selected from general formula (I), a compound selected from general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc) A liquid crystal composition LC-8 containing a compound selected from: The constituent compounds and the ratios contained are as follows.
- Table 15 shows the physical properties of the liquid crystal composition LC-8.
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-43 was prepared by adding 0.15% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 29) For the liquid crystal composition LC-8 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-44 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by formula (II) and dissolving the polymer uniformly. (Comparative Example 30) For the liquid crystal composition LC-8 99.7%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-45 was prepared by adding 0.3% of the polymerizable compound represented by the formula (II) and dissolving it uniformly.
- the polymerizable liquid crystal compositions prepared in Example 15, Comparative Example 29, and Comparative Example 30 were injected by a vacuum injection method into a cell with ITO coated with a polyimide alignment film that induces parallel alignment with a cell gap of 3.5 ⁇ m. After the injection, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays with a high-pressure mercury lamp having a peak wavelength of 300 to 400 nm in a voltage applied state to obtain a vertically aligned liquid crystal display element in which the polymerizable compound in the polymerizable liquid crystal composition was polymerized. .
- the pretilt angle which affects display characteristics (contrast, response speed, etc.) and visual observation of image sticking were performed.
- ⁇ indicates that the change in the pretilt angle is about 1 to 3 °
- x indicates that no change in the pretilt angle is observed or changes more than 3 °. Indicates that no change due to burn-in is observed, x indicates poor display characteristics or burn-in, and the greater the number of x, the worse the degree.
- Example 16 A compound selected from general formula (I), a compound selected from general formula (IIIa), general formula (IIIb) and general formula (IIIc), or general formula (IVa), general formula (IVb) and general formula (IVc) A liquid crystal composition LC-9 containing a compound selected from: The constituent compounds and the ratios contained are as follows.
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-46 was prepared by adding 0.15% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Comparative Example 31) For the liquid crystal composition LC-9 99.6%,
- a polymerizable liquid crystal composition CLC-54 was prepared by adding 0.05% of the polymerizable compound represented by formula (II) and uniformly dissolving the compound. (Example 24) With respect to 99.6% of liquid crystal composition LC-3
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Abstract
Description
S11及びS12はお互い独立して単結合又は炭素数1~15のアルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH2-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-OCO-又は-COO-で置換されても良いが、単結合、炭素数1~15のアルキル基、又は炭素数1~15のアルキル基であって、該アルキル基中の1つの-CH2-が酸素原子が直接隣接しないように、-O-に置換されているものが好ましい。
M11、M12及びM13はそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(b) フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよく、又はこれらの基中に含まれる水素原子がお互い独立して無置換であるか又はこれらの基中に含まれる水素原子がフッ素原子、塩素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~8のハロゲン化アルコキシ基、又は炭素原子数1~8のアルコキシ基に置換されていてもよい)、及び
(c) シクロヘキセニレン基、ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン基、ナフタレン基、デカヒドロナフタレン基及びテトラヒドロナフタレン基
からなる群より選ばれる基が好ましく、M13が複数存在する場合には同一であっても異なっていても良いが、トランス-1,4-シクロへキシレン基、ナフタレン基又は、水素原子がお互い独立して無置換であるか又は水素原子がフッ素原子、塩素原子、炭素原子数1~8のアルキル基に置換されたフェニレン基であることが好ましく、水素原子がお互い独立して無置換であるか又は水素原子がフッ素原子、塩素原子、炭素原子数1~8のアルキル基に置換されたフェニレン基であることがより好ましい。
Z11及びZ12はお互い独立して、単結合、-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、―COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-SCH2-、-CH2S-、―CH=CH-COO-、-OOC-CH=CH-、―COOC2H4-、―OCOC2H4-、―C2H4OCO-、―C2H4COO-、-OCOCH2-、―CH2COO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-(式中、R11は炭素原子1~4のアルキル基を表す。)が好ましく、単結合、-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、―COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-CO-、―CH=CH-COO-、-OOC-CH=CH-、―COOC2H4-、―OCOC2H4-、―C2H4OCO-、―C2H4COO-、-OCOCH2-、―CH2COO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-がより好ましく、単結合、-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、―COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-CO-、―CH=CH-COO-、-OOC-CH=CH-、―COOC2H4-、―OCOC2H4-、―C2H4OCO-、―C2H4COO-、-OCOCH2-、―CH2COO-、-CH=CH-、-CF=CH-又は-C≡C-がより好ましい。
n11及びn12はお互い独立して、0、1、2又は3を表すが、n11+n12は2~6を表し、n13は0、1又は2を表すが、n11及びn12はお互い独立して、1又は2が好ましく、n11+n12は2又は3が好ましい。
更には、一般式(II-1)、一般式(II-2)、一般式(II-4)~一般式(II-6)、一般式(II-10)~一般式(II-13)、一般式(II-17)~一般式(II-27)、一般式(II-34)、一般式(II-35)及び一般式(II-37)~一般式(II-39)で表される化合物がより好ましい。
本願発明で使用する重合性化合物は、重合反応速度が異なる2種又は3種以上を選択する。
重合性化合物の重合反応速度は、重合性化合物が有するUV吸収波長領域によって大きく異なってくる。UV照射装置の発光波長の光を吸収する重合性化合物はUV光を効率的に吸収することで重合のためのエネルギーを多く得るため、その重合反応速度は速くなる。逆に、発光波長の光に対してUV吸収が無い場合はUVエネルギーによる重合は進行しないため、熱エネルギーや他に存在するラジカルによる反応に留まり、相対的に重合反応速度は遅くなる。つまり、異なるUV吸収波長を有する重合性化合物を選択することにより異なる重合反応速度にコントロールすることができる。一般的なUV照射装置は、365nm付近に発光波長領域を示すものがよく知られているため、例えば、350nmのUV光を吸収する重合性化合物と350nmのUV光を吸収しない重合性化合物により、重合反応速度の異なる重合性化合物を得ることができる。
また、重合性化合物のUV吸収波長に加えて、その吸光度の大きさによっても重合反応速度が変わるため、UV照射装置の発光波長の光における吸光度が異なる重合性化合物を選択することも有効である。具体的には、一般式(II)で表される重合性化合物中の芳香環の数、連結基の種類又は側鎖の種類等により吸収波長や吸光度を変えることができる。例えば、環の数が2つのもの(n13が0の場合)とそれ以上のもの(n13が1又は2の場合)の場合、連結基が無い(Z11及びZ12が共に単結合の場合)ものと連結基が有る(Z11及びZ12の少なくとも一方が単結合ではない場合)ものの場合や、スペーサー基が無い(S11及びS12が共に単結合の場合)ものとスペーサ基が有る(S11及びS12の少なくとも一方が単結合ではない場合)ものの場合等が挙げられる。
好ましい組み合わせの代表例として、一般式(II-1)と一般式(II-5)、一般式(II-1)と一般式(II-38)、一般式(II-1)と一般式(II-22)、一般式(II-1)と一般式(II-2)、一般式(II-1)と一般式(II-13)、一般式(II-1)(S11及びS12が共に単結合の場合)と一般式(II-1)(S11及びS12の少なくとも一方が単結合ではない場合)、一般式(II-1)(n11及びn12が0の場合)と一般式(II-1)(n11及びn12の少なくとも一方が1、2又は3の場合)、一般式(II-2)と一般式(II-38)、一般式(II-2)(n11及びn12が0の場合)と一般式(II-2)(n11及びn12の少なくとも一方が1、2又は3の場合)及び一般式(II-2)(S11及びS12が共に単結合の場合)と一般式(II-2)(S11及びS12の少なくとも一方が単結合ではない場合)等が挙げられる。
本願発明の重合性液晶組成物には、一般式(I)
M21、M22及びM23はそれぞれ独立して、
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよい)、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、及び
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基がより好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましく、少なくともひとつはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが特に好ましい、M23が複数存在する場合には同一であっても異なっていても良い。
Z21及びZ22はお互い独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-又は-C≡C-が好ましく、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-又は-C≡C-がより好ましく、単結合又は-CH2CH2-が特に好ましい、Z22が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良い。
更に具体的には以下の一般式(IIIa-2a)~一般式(IIIa-4d)
一般式(IIIc)は具体的な構造として以下の一般式
上記の選択肢の組み合わせにより形成される構造のうち、-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-及び-CH=CH-C≡C-は化学的な安定性から好ましくない。またこれら構造中の水素原子がフッ素原子に置き換わったものも同様に好ましくない。また酸素同士が結合する構造、硫黄原子同士が結合する構造及び硫黄原子と酸素原子が結合する構造となることも同様に好ましくない。また窒素原子同士が結合する構造、窒素原子と酸素原子が結合する構造及び窒素原子と硫黄原子が結合する構造も同様に好ましくない。
更に具体的には以下の一般式(IVb-2a)~(IVb-3l)
更に具体的には以下の一般式(IVc-2a)~(IVc-2g)
一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物、又は一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を少なくとも1種を含有するが、2種~10種含有することが好ましく、2種~8種含有することが特に好ましく、含有率の下限値が5質量%であることが好ましく、10質量%であることがより好ましく、20質量%であることがより好ましく、上限値が80質量%であることが好ましく、70質量%であることが好ましく、60質量%であることが好ましく、50質量%であることが好ましい。
TN-I (℃) :ネマチック相-等方性液体相転移温度(液晶相上限温度)
Δε :誘電率異方性
Δn :屈折率異方性
(UV硬化後のモノマー残存量の測定方法)
液晶セルに液晶組成物を注入後、UVを照射し重合性化合物を重合させる。その後、液晶セルを分解し、液晶材料、重合物、未重合の重合性化合物を含む溶出成分のアセトニトリル溶液を得る。これを高速液体クロマトグラフィー(カラム:逆相非極性カラム、展開溶媒:アセトニトリル)により、各成分のピーク面積を測定する。指標とする液晶材料のピーク面積と未重合の重合性化合物のピーク面積比から、残存する重合性化合物の量を決定した。この値と当初添加した重合性化合物の量からモノマー残存量を決定した。なお、重合性化合物の残存量の検出限界は100ppmであった。
(実施例1)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-1を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例1)
液晶組成物LC-1 99.6%に対して、
(比較例2)
液晶組成物LC-1 99.6%に対して、
(実施例2)
液晶組成物LC-1 99.6%に対して、
(比較例3)
液晶組成物LC-1 99.6%に対して、
(比較例4)
液晶組成物LC-1 99.6%に対して、
(実施例3)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-2を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例5)
液晶組成物LC-2 99.7%に対して、
(比較例6)
液晶組成物LC-2 99.7%に対して、
(実施例4)
液晶組成物LC-2 99.7%に対して、
(比較例7)
液晶組成物LC-2 99.7%に対して、
(比較例8)
液晶組成物LC-2 99.7%に対して、
(実施例5)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-3を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例9)
液晶組成物LC-3 99.7%に対して、
(比較例10)
液晶組成物LC-3 99.7%に対して、
(実施例6)
液晶組成物LC-3 99.7%に対して、
(比較例11)
液晶組成物LC-3 99.7%に対して、
(比較例12)
液晶組成物LC-3 99.7%に対して、
(実施例7)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-4を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例13)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
(比較例14)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
(実施例8)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
(比較例15)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
(比較例16)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
(実施例9)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
(比較例17)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
(比較例18)
液晶組成物LC-4 99.6%に対して、
実施例7、実施例8、実施例9及び比較例13から比較例18で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。本液晶表示素子について、表示特性(コントラスト、応答速度等)に影響を与えるプレチルト角の測定及び焼き付きの目視観察を行った。(プレチルト角については、○はプレチルト角の変化が87~89°程度であることを示し、×は全くプレチルト角の変化が見られない又は87°より大きく変化していることを示す。焼き付きについては、○は焼き付きによる変化が見られないことを示し、×は表示特性が悪いもしくは焼き付きがみられることを示し、×の数が多いほど程度が悪いことを示す。)
(実施例10)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-5を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例19)
液晶組成物LC-5 99.7%に対して、
(比較例20)
液晶組成物LC-5 99.7%に対して、
(実施例11)
液晶組成物LC-5 99.7%に対して、
(比較例21)
液晶組成物LC-5 99.7%に対して、
(比較例22)
液晶組成物LC-5 99.7%に対して、
実施例10、実施例11及び比較例19から比較例22で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。本液晶表示素子について、表示特性(コントラスト、応答速度等)に影響を与えるプレチルト角の測定及び焼き付きの目視観察を行った。(プレチルト角については、○はプレチルト角の変化が87~89°程度であることを示し、×は全くプレチルト角の変化が見られない又は87°より大きく変化していることを示す。焼き付きについては、○は焼き付きによる変化が見られないことを示し、×は表示特性が悪いもしくは焼き付きがみられることを示し、×の数が多いほど程度が悪いことを示す。)
(実施例12)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-6を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例23)
液晶組成物LC-6 99.6%に対して、
(比較例24)
液晶組成物LC-6 99.6%に対して、
(実施例13)
液晶組成物LC-6 99.7%に対して、
(比較例25)
液晶組成物LC-6 99.7%に対して、
(比較例26)
液晶組成物LC-6 99.7%に対して、
実施例12、実施例13及び比較例23から比較例26で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。本液晶表示素子について、表示特性(コントラスト、応答速度等)に影響を与えるプレチルト角の測定及び焼き付きの目視観察を行った。(プレチルト角については、○はプレチルト角の変化が87~89°程度であることを示し、×は全くプレチルト角の変化が見られない又は87°より大きく変化していることを示す。焼き付きについては、○は焼き付きによる変化が見られないことを示し、×は表示特性が悪いもしくは焼き付きがみられることを示し、×の数が多いほど程度が悪いことを示す。)
(実施例14)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-7を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例27)
液晶組成物LC-7 99.7%に対して、
(比較例28)
液晶組成物LC-7 99.7%に対して、
実施例14、比較例27及び比較例28で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでパラレル配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。本液晶表示素子について、表示特性(コントラスト、応答速度等)に影響を与えるプレチルト角の測定及び焼き付きの目視観察を行った。(プレチルト角については、○はプレチルト角の変化が1~3°程度であることを示し、×は全くプレチルト角の変化が見られない又は3°より大きく変化していることを示す。焼き付きについては、○は焼き付きによる変化が見られないことを示し、×は表示特性が悪いもしくは焼き付きがみられることを示し、×の数が多いほど程度が悪いことを示す。)
(実施例15)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-8を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例29)
液晶組成物LC-8 99.7%に対して、
(比較例30)
液晶組成物LC-8 99.7%に対して、
実施例15、比較例29及び比較例30で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでパラレル配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。本液晶表示素子について、表示特性(コントラスト、応答速度等)に影響を与えるプレチルト角の測定及び焼き付きの目視観察を行った。(プレチルト角については、○はプレチルト角の変化が1~3°程度であることを示し、×は全くプレチルト角の変化が見られない又は3°より大きく変化していることを示す。焼き付きについては、○は焼き付きによる変化が見られないことを示し、×は表示特性が悪いもしくは焼き付きがみられることを示し、×の数が多いほど程度が悪いことを示す。)
(実施例16)
一般式(I)から選ばれる化合物、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)から選ばれる化合物又は、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)から選ばれる化合物を含有した液晶組成物LC-9を調製した。構成する化合物及び含有する比率は以下の通りである。
(比較例31)
液晶組成物LC-9 99.6%に対して、
(比較例32)
液晶組成物LC-9 99.6%に対して、
実施例16、比較例31及び比較例32で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでパラレル配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。本液晶表示素子について、表示特性(コントラスト、応答速度等)に影響を与えるプレチルト角の測定及び焼き付きの目視観察を行った。(プレチルト角については、○はプレチルト角の変化が1~3°程度であることを示し、×は全くプレチルト角の変化が見られない又は3°より大きく変化していることを示す。焼き付きについては、○は焼き付きによる変化が見られないことを示し、×は表示特性が悪いもしくは焼き付きがみられることを示し、×の数が多いほど程度が悪いことを示す。)
(実施例17)
液晶組成物LC-2 99.72%に対して
(実施例18)
液晶組成物LC-2 99.72%に対して
(実施例19)
液晶組成物LC-2 99.72%に対して
(実施例20)
実施例17、実施例18及び実施例19で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を1000秒間照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。それぞれの液晶表示素子を分解し、液晶セル中の液晶組成物の中に含まれている重合性化合物の残量を測定し、1000秒あたりの重合性化合物の反応率を計算した。実施例17、実施例18及び実施例19で作成した液晶表示素子中の重合性化合物の反応率は各々21%、44%、30%であった。
以上の結果より、重合反応速度の異なる重合性化合物を混合させることにより、液晶組成物中の重合性化合物の重合速度を調整することができることを確認した。
(実施例21)
液晶組成物LC-3 99.6%に対して
(実施例22)
液晶組成物LC-3 99.6%に対して
(実施例23)
液晶組成物LC-3 99.6%に対して
(実施例24)
液晶組成物LC-3 99.6%に対して
(実施例25)
実施例21、実施例22、実施例23及び実施例24で作成した重合性液晶組成物をセルギャップ3.5μmでホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入した。注入後、電圧印加状態で、300から400nmにピーク波長がある高圧水銀灯により液晶セルに紫外線を1000秒間照射し、重合性液晶組成物中の重合性化合物を重合させた垂直配向性液晶表示素子を得た。それぞれの液晶表示素子を分解し、液晶セル中の液晶組成物の中に含まれている重合性化合物の残量を測定し、1000秒あたりの重合性化合物の反応率を計算した。実施例21、実施例22、実施例23及び実施例24で作成した液晶表示素子中の重合性化合物の反応率は各々42%、93%、50%、75%であった。
以上の結果より、重合反応速度の異なる重合性化合物を混合させることにより、液晶組成物中の重合性化合物の重合速度を調整することができることを確認した。
Claims (12)
- 重合反応速度の異なる2種又は3種以上の重合性化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
- 一般式(I)
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよい)、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、及び
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表すが、M23が複数存在する場合には同一であっても異なっていても良く、
Z21及びZ22はお互い独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-又は-C≡C-
を表すが、Z22が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、n21は0、1又は2を表す。)
で表される化合物を1種又は2種以上含有する請求項1記載の液晶組成物。 - 重合性化合物が各々独立して、一般式(II)
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(b) フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよく、又はこれらの基中に含まれる水素原子がお互い独立して無置換であるか又はこれらの基中に含まれる水素原子がフッ素原子、塩素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~8のハロゲン化アルコキシ基、又は炭素原子数1~8のアルコキシ基に置換されていてもよい)、及び
(c) シクロヘキセニレン基、ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ピペリジン基、ナフタレン基、デカヒドロナフタレン基及びテトラヒドロナフタレン基
からなる群より選ばれる基を表すが、M13が複数存在する場合には同一であっても異なっていても良く、Z11及びZ12はお互い独立して、単結合、-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、―COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-SCH2-、-CH2S-、―CH=CH-COO-、-OOC-CH=CH-、―COOC2H4-、―OCOC2H4-、―C2H4OCO-、―C2H4COO-、-OCOCH2-、―CH2COO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-を表わし(式中、R11は炭素原子1~4のアルキル基を表す。)、n11及びn12はお互い独立して、0、1、2又は3を表すが、n11+n12は2~6を表し、n13は0、1又は2を表す。)
で表される化合物である請求項1又は2のいずれか一項に記載の液晶組成物。 - 一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)
M31、M32、M33、M34、M35、M36、M37及びM38はお互い独立して、
(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよい)、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基及び、
(f) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(d)、基(e)又は基(f)に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良く、
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37及びL38はお互い独立して単結合、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、M32、M34、M35、M37、M38、L31、L33、L35、L36及び/又はL38が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、
X31、X32、X33、X34、X35、X36及びX37はお互い独立して水素原子又はフッ素原子を表し、
Y31、Y32及びY33はお互い独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基又はジフルオロメトキシ基を表し、
X31、X32又はY31のうち少なくともひとつはフッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、又はジフルオロメトキシ基を表すか、M31又はM32に含まれる水素原子のうち少なくともひとつはシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子を表し、
X33、X34、X35又はY32のうち少なくともひとつはフッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、ジフルオロメトキシ基を表すか、M33、M34又はM35に含まれる水素原子のうち少なくともひとつはシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子を表し、
X36、X37又はY33のうち少なくともひとつはフッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、ジフルオロメトキシ基を表すか、M36、M37及びM38に含まれる水素原子のうち少なくともひとつはシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子を表し、
p、q、r、s及びtはお互い独立して、0、1又は2を表すが、q+r及びs+tは2以下である。)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物又は
一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)
M41、M42、M43、M44、M45、M46、M47、M48及びM49はお互い独立して、
(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよい)及び、
(f) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(d)、基(e)又は基(f)に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良く、
L41、L42、L43、L44、L45、L46、L47、L48及びL49はお互い独立して単結合、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-又は-C≡C-を表し、M42、M43、M45、M46、M48、M49、L41、L43、L44、L46、L47及び/又はL49が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、
X41、X42、X43、X44、X45、X46、X47及びX48はお互い独立して水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はフッ素原子を表すが、X41及びX42の何れか一つはフッ素原子を表し、X43、X44及びX45の何れか一つはフッ素原子を表し、X46、X47及びX48の何れか一つはフッ素原子を表すが、X46及びX47は同時にフッ素原子を表すことはなく、X46及びX48は同時にフッ素原子を表すことはない、
Gはメチレン基又は-O-を表し、
u、v、w、x、y及びzはお互い独立して、0、1又は2を表すが、u+v、w+x及びy+zは2以下である。)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶組成物。 - 350nm以上の光を吸収する1種又は2種以上の重合性化合物と350nm以上の光を吸収しない1種又は2種以上の重合性化合物を含有する請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)のn11+n12が1又は2を表す重合性化合物と一般式(I)のn11+n12が2又は3を表す重合性化合物を含有する請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)のn13が0を表す重合性化合物と一般式(I)のn13が1又は2を表す重合性化合物を含有する請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)のP11及びP12がメタクリロイルオキシ基を表す重合性化合物と一般式(I)のP11及びP12がアクリロイルオキシ基を表す重合性化合物を含有する請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)のZ11及びZ12が単結合を表す重合性化合物と一般式(II)のZ11及びZ12がお互い独立して、-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、―COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-SCH2-、-CH2S-、―CH=CH-COO-、-OOC-CH=CH-、―COOC2H4-、―OCOC2H4-、―C2H4OCO-、―C2H4COO-、-OCOCH2-、―CH2COO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-を表わし(式中、R11は炭素原子1~4のアルキル基を表す。)を表す重合性化合物を含有する請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)のS11及びS12が単結合を表す重合性化合物と一般式(I)のS11及びS12の少なくとも一方が炭素数1~15のアルキル基(ただし、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH2-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-又は-COO-で置換されてよい)を表す重合性化合物を含有する請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の液晶組成物を使用し、液晶組成物中の重合性化合物を重合することにより液晶配向能を付与することを特徴とする液晶表示素子。
- 液晶組成物中の重合性化合物を重合することにより液晶配向能を付与する液晶表示素子用の液晶組成物の製造方法において、重合反応速度の異なる2種又は3種以上の重合性化合物を含有させることにより、液晶組成物中の重合性化合物の重合速度を調整する方法。
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