WO2017033829A1 - 液晶表示素子 - Google Patents
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- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal display element using a nematic liquid crystal composition that exhibits a positive dielectric anisotropy ( ⁇ ) useful as a liquid crystal display material.
- IPS mode liquid crystal display elements and FFS mode liquid crystal display elements are widely used as smartphone liquid crystal displays.
- FFS mode liquid crystal display elements Flexible Field Switching mode Liquid Display; FFS mode liquid crystal display elements
- the FFS mode is a method introduced to improve the low aperture ratio and transmittance of the IPS mode, and the liquid crystal composition used has a positive dielectric anisotropy because it is easy to reduce the voltage. Materials using p-type liquid crystal compositions are widely used.
- liquid crystal element manufacturers are actively developing such as adopting an array using IGZO.
- a method called a rubbing method is often used as a liquid crystal molecule alignment method.
- the surface of the alignment film is rubbed (rubbed) in a certain direction by rotating a roller wrapped with a cloth such as nylon while pressing it with a certain pressure on a thin film coated and baked with an alignment film material such as polyimide.
- an alignment film material such as polyimide.
- a photo-alignment film that imparts anisotropy to the alignment film using linearly polarized ultraviolet rays can be imparted in a non-contact manner, and therefore has been developed as a method for solving the problems of the rubbing method described above.
- the use of a photo-alignment film has also been sought for electric field type display elements (see Patent Document 3).
- the driving method of the liquid crystal display element for example, TN type, STN type, VA type, IPS type, In addition to FFS type and the like, as the size of super-large size display elements of 50 type or more is put into practical use, the liquid crystal composition is injected from the conventional vacuum injection method to the liquid crystal composition liquid.
- a dropping injection method ODF: One Drop Fill
- a droplet is dropped on one substrate surface and bonded to the other substrate is the mainstream of the injection method.
- VA mode for example, VA-IPS
- IPS mode for example, IPS
- FFS mode horizontal electric field type
- liquid crystal composition used for the active matrix drive liquid crystal display element driven by a TFT element or the like while maintaining the characteristics and performance required for a liquid crystal display element such as high-speed response performance, In addition to the characteristics of having a high specific resistance value or high voltage holding ratio, which are emphasized, and being stable against external stimuli such as light and heat, development in consideration of the manufacturing method of liquid crystal display elements has been required. ing. In addition, in the case of the vertical alignment type such as the VA-IPS mode, a problem of viewing angle dependency occurs. However, the conventional rubbing method is a process of rubbing the entire substrate with a cloth wound around a roller. There is a problem that it becomes difficult to realize the division. Further, since the backlight is always applied to the photo-alignment film, there is a problem that the contrast is reduced with time due to deterioration or the like.
- the problem of the present invention is to solve the above problems, dielectric anisotropy ( ⁇ ), viscosity ( ⁇ ), nematic phase-isotropic liquid transition temperature (Tni), nematic phase stability at low temperature, Vertical characteristics using a p-type liquid crystal composition that is excellent in various characteristics as a liquid crystal display element such as rotational viscosity ( ⁇ 1), and that can be realized in a liquid crystal display element provided with a photo-alignment film.
- An object is to provide an alignment type liquid crystal display element.
- the inventors of the present application intensively studied to solve the above-mentioned problems, and as a result of studying the configuration of the liquid crystal display element and various liquid crystal compositions and photo-alignment films optimal for it, the present invention was completed.
- liquid crystal display element according to the present invention undergoes very small changes in specific resistance and voltage holding ratio due to heat and light, the practicality of the product is high and high-speed response can be achieved.
- the liquid crystal display element according to the present invention is excellent in reliability and high-speed response.
- the liquid crystal composition according to the present invention is very useful because it can stably exhibit performance in the manufacturing process of the liquid crystal display element used, and can be manufactured with high yield by suppressing display defects caused by the process.
- the liquid crystal display element according to the present invention can use a liquid crystal composition excellent in low-temperature stability and high-speed response.
- the present invention can provide a liquid crystal display element provided with a photo-alignment film in which the alignment regulating force of liquid crystal molecules is improved.
- the liquid crystal display element according to the present invention can realize a high contrast that is very excellent in the alignment regulating force.
- the liquid crystal display element according to the present invention can maintain a high contrast for a long time.
- liquid crystal display element according to the present invention uses a liquid crystal composition containing a polymerizable monomer, a very excellent high contrast can be realized.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display element shown in FIG. 1 cut along the line III-III in FIG.
- FIG. 3 is a modification of FIG. 2, and is an enlarged plan view of a region surrounded by II line of an electrode layer 3 formed on a substrate 2 in FIG. 1.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid crystal display element of FIG. 1 taken along the line III-III in FIG.
- the first of the present invention the first substrate and the second substrate disposed opposite to each other, A liquid crystal layer containing a liquid crystal composition filled between the first substrate and the second substrate; A plurality of gate bus lines and data bus lines arranged in a matrix on the first substrate, thin film transistors provided at intersections of the gate bus lines and data bus lines, and pixel electrodes driven by the thin film transistors An electrode layer for each pixel; A common electrode formed on the first substrate or the second substrate; A photo-alignment layer formed on at least one substrate between the liquid crystal layer and the first substrate and the liquid crystal layer and the second substrate;
- the liquid crystal composition has a positive dielectric anisotropy, a nematic phase-isotropic liquid transition temperature of 60 ° C. or higher, and represented by the general formula (i):
- R i1 and R i2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or Represents an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group, alkenyl group, alkoxy group or alkenyloxy group may be substituted with a fluorine atom.
- the methylene group in the group, alkoxy group or alkenyloxy group may be substituted with an oxygen atom unless the oxygen atom is continuously bonded, and may be substituted with a carbonyl group unless the carbonyl group is continuously bonded.
- a i1 is (A) 1,4-cyclohexylene group (this is present in the group one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be replaced by -O-.) (B) a 1,4-phenylene group (one —CH ⁇ present in the group or two or more non-adjacent —CH ⁇ may be replaced by —N ⁇ ) and (c) (C) Naphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or decahydronaphthalene-2,6-diyl group (naphthalene-2,6-diyl group or One —CH ⁇ present in the 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or two or more non-adjacent —CH ⁇ may be replaced by —N ⁇ .
- the group (a), the group (b) and the group (c) are each independently selected from the group consisting of cyano group, fluorine atom, chlorine atom, methyl group, trifluoromethyl group or trifluoro
- Z i1 represents a single bond, —OCH 2 —, —OCF 2 —, —CH 2 O— or CF 2 O—
- n i1 represents 1, 2, 3 or 4, and when n i1 is 2, 3 or 4, and there are a plurality of A i1 , they may be the same or different, and n i1 is When it is 2, 3 or 4 and a plurality of Z i1 are present, they may be the same or different.
- R J1 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and one or two or more non-adjacent —CH 2 — in the alkyl group are each independently —CH ⁇ CH—, — Optionally substituted by C ⁇ C—, —O—, —CO—, —COO— or —OCO—, n J1 represents 0, 1, 2, 3 or 4;
- a J1 , A J2 and A J3 are each independently (A) 1,4-cyclohexylene group (this is present in the group one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be replaced by -O-.)
- the group (a), the group (b) and the group (c) are each independently selected from the group consisting of cyano group, fluorine atom, chlorine atom, methyl group, trifluoromethyl group or trifluoro May be substituted with a methoxy group
- Z J1 and Z J2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, Represents —COO—, —OCO— or —C ⁇ C—
- n J1 is 2, 3 or 4 and a plurality of A J2 are present, they may be the same or different, and n J1 is 2, 3 or 4 and a plurality of Z J1 is present.
- X J1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, a fluoromethoxy group, a difluoromethoxy group, a trifluoromethoxy group, or a 2,2,2-trifluoroethyl group. It is a vertical alignment type liquid crystal display element characterized by containing one or more of the compounds represented by formula (1).
- liquid crystal display element according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 together with the substrate and the electrode layer, which are constituent elements of the liquid crystal display element. Next, the liquid crystal layer and the photo-alignment film layer will be described in detail with respect to the components of the liquid crystal display element.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal display element.
- the configuration of the liquid crystal display element 10 according to the present invention is sandwiched between a first (transparent insulating) substrate 2 and a second (transparent insulating) substrate 7 that are arranged to face each other.
- VA-IPS and / or VA-FFS mode liquid crystal display element having the liquid crystal composition (or liquid crystal layer 5), wherein the liquid crystal composition of the present invention is used as the liquid crystal composition. It is what you have.
- the first transparent insulating substrate 2 has an electrode layer 3 formed on the surface on the liquid crystal layer 5 side.
- An alignment film (or photo alignment layer) 4 is provided, and the liquid crystal molecules in the liquid crystal composition are aligned so as to be substantially parallel to the substrates 2 and 7 when no voltage is applied.
- the second substrate 7 and the first substrate 2 may be sandwiched between a pair of polarizing plates 1 and 8. 1 and 3, a color filter 6 is provided between the second substrate 7 and the alignment film 4.
- the liquid crystal display element according to the present invention may be a so-called color filter on array (COA), or may be provided with a color filter between an electrode layer including a thin film transistor and a liquid crystal layer, or the thin film transistor.
- COA color filter on array
- a color filter may be provided between the electrode layer containing and the second substrate.
- the liquid crystal display element of the present invention is on the first substrate 2 or the second substrate 7.
- the photo-alignment film 4 should just be formed in at least one.
- the photo-alignment film 4 is formed between the liquid crystal layer 5 and the first substrate 2 so as to contact the liquid crystal layer 5 on the first substrate 2, the other liquid crystal layer 5 and the second substrate 2 It is preferable to form a photo-alignment film or a rubbing alignment film without providing an alignment film between the substrate 7 and more preferably to form a photo-alignment film.
- the liquid crystal display element 10 includes a first polarizing plate 1, a first substrate 2, an electrode layer 3 including a thin film transistor, an alignment film 4, a liquid crystal layer 5 including a liquid crystal composition, It is preferable that the alignment film 4, the color filter 6, the second substrate 7, and the second polarizing plate 8 are sequentially stacked.
- the electrode layer 3 is a pixel electrode
- a new electrode layer may be separately provided between the electrode layer 3 and the substrate 2 to make the new electrode a common electrode, or the electrode layer 3 may be connected to the pixel electrode. Both of the common electrodes may be shown. Typical examples of the former are shown in FIGS.
- a pair of comb electrodes are arranged so as to be spaced apart from each other, one is a pixel electrode, the other is a common electrode, and the cross-section is alternated between the pixel electrode and the common electrode.
- You may comprise.
- the first substrate 2 and the second substrate 7 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.
- the two substrates 2 and 7 are bonded together by a sealing material and a sealing material such as an epoxy thermosetting composition disposed in the peripheral region, and in order to maintain the distance between the substrates, for example, Spacer columns made of resin formed by granular spacers such as glass particles, plastic particles, alumina particles, or the photolithography method may be arranged.
- the substrate according to the present invention preferably contains a transparent conductive material.
- FIG. 2 is an enlarged plan view of a region surrounded by the II line of the electrode layer 3 formed on the substrate 2 in FIG.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display element shown in FIG. 1 cut along the line III-III in FIG.
- the electrode layer 3 including thin film transistors formed on the surface of the first substrate 2 includes a plurality of gate bus lines 26 for supplying scanning signals and a plurality of gate bus lines 26 for supplying display signals.
- Data bus lines 25 are arranged in a matrix so as to cross each other. In FIG. 2, only a pair of gate bus lines 26 and a pair of data bus lines 25 are shown.
- a unit pixel of the liquid crystal display device is formed by a region surrounded by the plurality of gate bus lines 26 and the plurality of data bus lines 25, and a pixel electrode 21 and a common electrode 22 are formed in the unit pixel. .
- a thin film transistor including a source electrode 27, a drain electrode 24, and a gate electrode 28 is provided in the vicinity of an intersection where the gate bus line 26 and the data bus line 25 intersect each other.
- the thin film transistor is connected to the pixel electrode 21 as a switch element that supplies a display signal to the pixel electrode 21.
- a common line 29 is provided in parallel with the gate bus line 26.
- the common line 29 is connected to the common electrode 22 in order to supply a common signal to the common electrode 22.
- a preferred embodiment of the structure of the thin film transistor is provided, for example, as shown in FIG. 3 so as to cover the gate electrode 11 formed on the surface of the substrate 2 and the gate electrode 11 and cover the substantially entire surface of the substrate 2.
- a source electrode 17 which covers the other side edge of the layer 14 and the semiconductor layer 13 and is in contact with the gate insulating layer 12 formed on the surface of the substrate 2; And 16 and the source electrode 17 insulating protective layer 18 provided to cover the, the it has.
- An anodic oxide film (not shown) may be formed on the surface of the gate electrode 11 for reasons such as eliminating a step with the gate electrode.
- Amorphous silicon, polycrystalline polysilicon, or the like can be used for the semiconductor layer 13, but when a transparent semiconductor film such as ZnO, IGZO (In—Ga—Zn—O), ITO, or the like is used, it results from light absorption. It is also preferable from the viewpoint of suppressing the adverse effect of optical carriers and increasing the aperture ratio of the element.
- ohmic contact layers 15 may be provided between the semiconductor layer 13 and the drain electrode 16 or the source electrode 17 for the purpose of reducing the width and height of the Schottky barrier.
- a material in which an impurity such as phosphorus such as n-type amorphous silicon or n-type polycrystalline polysilicon is added at a high concentration can be used.
- the gate bus line 26, the data bus line 25, and the common line 29 are preferably metal films, more preferably Al, Cu, Au, Ag, Cr, Ta, Ti, Mo, W, Ni, or an alloy thereof, Al or Cu
- the case of using the alloy wiring is particularly preferable.
- the insulating protective layer 18 is a layer having an insulating function, and is formed of silicon nitride, silicon dioxide, silicon oxynitride film, or the like.
- the common electrode 22 is a flat electrode formed on almost the entire surface of the gate insulating layer 12, while the pixel electrode 21 is an insulating protective layer 18 covering the common electrode 22. It is a comb-shaped electrode formed on the top. That is, the common electrode 22 is disposed at a position closer to the first substrate 2 than the pixel electrode 21, and these electrodes are disposed so as to overlap each other via the insulating protective layer 18.
- the pixel electrode 21 and the common electrode 22 are formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), IZTO (Indium Zinc Tin Oxide), and the like. Since the pixel electrode 21 and the common electrode 22 are formed of a transparent conductive material, the area opened by the unit pixel area increases, and the aperture ratio and transmittance increase.
- the pixel electrode 21 and the common electrode 22 have an inter-electrode distance (also referred to as a minimum separation distance) between the pixel electrode 21 and the common electrode 22 in order to form a fringe electric field between these electrodes.
- R is shorter than the distance G between the first substrate 2 and the second substrate 7.
- the distance between electrodes: R represents the distance in the horizontal direction on the substrate between the electrodes.
- the distance between the second substrate 7 and the second substrate 7 is smaller than G, so that a fringe electric field E is formed. Therefore, the liquid crystal display element can use a horizontal electric field formed in a direction perpendicular to the line forming the comb shape of the pixel electrode 21 and a parabolic electric field.
- the electrode width of the comb-shaped portion of the pixel electrode 21: l and the width of the gap of the comb-shaped portion of the pixel electrode 21: m are such that all the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5 can be driven by the generated electric field. It is preferable to form.
- the liquid crystal display element according to the present invention preferably has a VA-IPS liquid crystal display composition, and the shortest separation distance R between the common electrode 22 and the pixel electrode 21 is between the alignment layers 4 (inter-substrate distance).
- the distance is shorter than the shortest separation distance G, a fringe electric field is formed between the common electrode and the pixel electrode, and the horizontal and vertical alignments of the liquid crystal molecules can be used efficiently.
- the VA-IPS (or VA-FFS) type liquid crystal display element which is a preferred embodiment of the present invention, is such that the major axis direction of the liquid crystal molecules is (substantially) perpendicular to the substrate in the absence of an external electric field. Is oriented.
- VA-IPS or VA-FFS
- VA-IPS or VA-FFS
- the major axis direction of the liquid crystal molecules is aligned in a direction perpendicular to the substrate, and when a voltage is applied, the liquid crystal molecules are substantially parallel to the substrate. Since they are arranged in the direction, they are not arranged while maintaining a parallel state to the substrate as in the normal IPS system. Therefore, in the case of the VA-IPS (or VA-FFS) method, when a voltage is not applied, a problem that liquid crystal molecules do not return from a state substantially parallel to the substrate to a state substantially perpendicular to the substrate easily occurs.
- the liquid crystal composition described later includes a polymerizable compound and includes a liquid crystal layer obtained by polymerizing the polymerizable compound (FIGS. 7 and 8). Since the vertical inductive component is easily fixed, the regulation force in the vertical direction with respect to the substrate is increased. As a result, the problem that the liquid crystal molecules do not return to the original state is improved.
- the color filter 6 preferably forms a black matrix (not shown) in a portion corresponding to the thin film transistor and the storage capacitor 23 from the viewpoint of preventing light leakage.
- a pair of photo-alignment films 4 that are in direct contact with the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer 5 to induce vertical alignment are provided.
- an alignment film as a photo-alignment film, it is possible to provide a VA-IPS liquid crystal display element having excellent transmittance characteristics and capable of reducing a decrease in alignment regulating force on liquid crystal molecules due to rubbing unevenness.
- the polarizing plate 1 and the polarizing plate 8 can be adjusted so that the viewing angle and the contrast are good by adjusting the polarizing axis of each polarizing plate, and the transmission axes thereof operate in the normally black mode.
- any one of the polarizing plate 1 and the polarizing plate 8 is preferably arranged so as to have a transmission axis parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules.
- a retardation film for widening the viewing angle can also be used.
- the common electrode is formed on substantially the entire surface of the first substrate and is disposed closer to the first substrate than the pixel electrode. That is, a preferred embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention is filled between the first substrate and the second substrate that are disposed opposite to each other, and between the first substrate and the second substrate.
- a photo-alignment layer for inducing vertical alignment formed between the liquid crystal layer and the first substrate and the second substrate, respectively, and between the electrodes between the pixel electrode and the common electrode
- the separation R is smaller than the distance G between the first substrate and the second substrate, the common electrode is formed on almost the entire surface of the first substrate, and is disposed closer to the first substrate than the pixel electrode.
- FIGS. 1 to 3 which are one mode of the present invention show a mode in which the common electrode is formed on almost the entire surface of the first substrate and is disposed closer to the first substrate than the pixel electrode.
- the VA-IPS liquid crystal display element described with reference to FIGS. 1 to 3 is an example, and can be implemented in various other forms without departing from the technical idea of the present invention.
- FIG. 4 is an enlarged plan view of a region surrounded by the II line of the electrode layer 3 formed on the substrate 2 in FIG. 1, and is an embodiment of another liquid crystal display element.
- the pixel electrode 21 may have a slit.
- the slit pattern may be formed to have an inclination angle with respect to the gate bus line 26 or the data bus line 25.
- the pixel electrode 21 shown in FIG. 4 has a shape in which a substantially rectangular flat plate electrode is cut out by a notch portion having a substantially rectangular frame shape.
- a comb-like common electrode 22 is formed on one surface of the back surface of the pixel electrode 21 via an insulating layer 18 (not shown).
- the shortest separation distance R between the adjacent common electrode and the pixel electrode is longer than the shortest separation distance G between the alignment layers (in FIG. 4, for convenience, R appears shorter than G, but actually R is longer than G. .)
- the surface of the pixel electrode is preferably covered with a protective insulating film and an alignment film layer.
- a storage capacitor (not shown) for storing a display signal supplied through the data bus line 26 may be provided in an area surrounded by the plurality of gate bus lines 25 and the plurality of data bus lines 26.
- the shape of the notch is not particularly limited, and is not limited to the substantially rectangular shape shown in FIG. 4, and a notch having a known shape such as an ellipse, a circle, a rectangle, a rhombus, a triangle, or a parallelogram. Can be used.
- FIG. 5 is a modification of FIG. 3, and is a cross-sectional view of the liquid crystal display element taken along the line III-III, which is the same position as FIG. 2 in FIG.
- the liquid crystal layer 5 containing the liquid crystal composition is filled in this space.
- the gate insulating film 12, the common electrode 22, the insulating film 18, the pixel electrode 21, and the alignment layer 4 are stacked in this order on part of the surface of the first substrate 2. As shown in FIG.
- the pixel electrode 21 has a shape in which the center and both ends of the flat plate are cut out by a triangular cutout, and the remaining region is cut out by a rectangular cutout.
- the common electrode 22 has a structure in which a comb-like common electrode is disposed on the first substrate side from the pixel electrode substantially in parallel with the substantially rectangular notch of the pixel electrode 21.
- FIGS. 4 and 5 the common electrode 22 having a comb shape or a slit is used, and the interelectrode distance between the pixel electrode 21 and the common electrode 22 is a condition that the interelectrode distance R is not zero.
- FIG. 3 shows an example in which the common electrode 22 is formed on the gate insulating film 12, but as shown in FIG. 5, the common electrode 22 is formed on the first substrate 2 to form the gate.
- the pixel electrode 21 may be provided via the insulating film 12.
- the electrode width of the pixel electrode 21: l, the electrode width of the common electrode 22: n, and the interelectrode distance: R are appropriately adjusted to such a width that all liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5 can be driven by the generated electric field. It is preferable.
- the pixel electrode 21 is provided on the liquid crystal layer side of the common electrode 22, but the pixel electrode 21 and the common electrode 22 may have the same height in the thickness direction, or the common electrode 22 may be a pixel.
- the structure provided in the liquid crystal layer side from the electrode 21 may be sufficient.
- the cross-section is configured so that the pixel electrode and the common electrode are alternated as shown in FIG. May be. A structure in which the pixel electrode and the common electrode are provided loosely on the same substrate can be given.
- the common electrode and the pixel electrode are formed on the first substrate as shown in FIGS.
- an electric field substantially parallel to the substrate is generated between the electrodes.
- the liquid crystal molecules in the vicinity of the alignment film surface have little change in the alignment of the liquid crystal molecules even when a voltage is applied. Since the orientation does not change while maintaining the parallel state with respect to the substrate as in the normal IPS system, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules do not return from the parallel state to the substrate in the direction perpendicular to the substrate. The problem is likely to occur. Such problems are alleviated by adding a polymerizable monomer to the liquid crystal composition and polymerizing the polymerizable monomer as illustrated in FIGS.
- a vacuum injection method or a drop injection (ODF) is used.
- ODF Drop injection
- a dripping mark is defined as a phenomenon in which a mark on which a liquid crystal composition has been dropped floats white.
- the occurrence of dripping marks is greatly affected by the liquid crystal material to be injected, but the influence is unavoidable depending on the configuration of the display element.
- the thin film transistor formed in the display element, the pixel electrode 21 having a comb shape or a slit, and the like have only the thin alignment film 4 or the thin alignment film 4 and the thin insulating protective layer 18 as a liquid crystal composition. Since there is no separating member, there is a high possibility that the ionic substance cannot be completely blocked, and the occurrence of dripping marks due to the interaction between the metal material constituting the electrode and the liquid crystal composition could not be avoided.
- the combination of the liquid crystal composition of the present invention and the photo-alignment film can effectively suppress the occurrence of dropping marks.
- the liquid crystal display element in the manufacturing process of the liquid crystal display element by the ODF method, it is necessary to drop an optimal liquid crystal injection amount according to the size of the liquid crystal display element.
- the liquid crystal display element can be kept at a high yield because liquid crystal can be stably dropped over a long period of time with little influence on abrupt pressure change or impact in the apparatus.
- small liquid crystal display elements that are frequently used in smartphones that have been popular recently are difficult to control the deviation from the optimal value within a certain range because the optimal liquid crystal injection amount is small.
- a stable discharge amount of a liquid crystal material can be realized even in a small liquid crystal display element.
- liquid crystal layer and the photo-alignment film layer which are other components of the liquid crystal display element according to the present invention, will be described in detail below.
- the liquid crystal composition of the present invention is preferably applied to a vertical alignment mode (for example, VA-IPS) liquid crystal display element.
- the liquid crystal layer according to the present invention is a layer containing a liquid crystal composition.
- a polymerizable compound may be added to the liquid crystal composition according to the present invention. Therefore, the liquid crystal layer according to the present invention is preferably in a state in which the polymerizable compound contained in the liquid crystal composition is polymerized. As will be described later, this can increase the alignment regulating force.
- the liquid crystal composition according to the invention includes, as a first component, one or more compounds represented by the general formula (i) and a compound represented by the general formula (J) as a second component from one or more groups.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the general formula (i) and the compound represented by the general formula (J) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 10% and 15%. 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70% 75% and 80%.
- the upper limit of the preferable content is 97%, 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 30% 25% and 20%.
- Preferred physical property values of the liquid crystal composition according to the present invention are preferably that ⁇ is 1.5 to 12, and ⁇ n is 0.08 to 0.20.
- rings A i1 may be the same or different.
- Ring A i1 is preferably aromatic when it is required to increase ⁇ n, and is preferably aliphatic for improving the response speed.
- Each ring A i1 is independently Trans-1,4-cyclohexylene group, 1,3-dioxane-2,5-diyl group, tetrahydropyran-2,5-diyl group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene Group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, Represents a piperidine-1,4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group Like It is more preferable to represent the following structure,
- Z i1 is more preferably a single bond.
- N i1 is preferably 2, 3 or 4.
- n i1 is an integer of 2, 3 or 4, since there are a plurality of Z i1 , they may be the same or different.
- both R i1 and R i2 are preferably alkyl groups, and when importance is placed on reducing the volatility of the compound, at least one of them is preferably an alkoxy group. When importance is attached to the decrease, at least one is preferably an alkenyl group.
- R i1 and R i2 are each a straight-chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a straight-chain carbon atom having 1 to 4 carbon atoms when the ring structure to which R i1 is bonded is a phenyl group (aromatic).
- the ring structure to which the alkoxy group is bonded is a saturated ring structure such as cyclohexane
- a straight-chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms A linear alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and a straight chain alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are preferred.
- the total of carbon atoms and oxygen atoms, if present, is preferably 5 or less, and is preferably linear.
- alkyl group, alkenyl group and alkoxy group according to the present invention are all preferably linear or branched, more preferably a linear alkyl group, alkenyl group or alkoxy group.
- examples of alkyl groups are common and are appropriately selected from the above examples depending on the number of carbon atoms of each alkyl group.
- a more preferable alkenyl group according to the present invention is preferably selected from groups represented by any one of formulas (R1) to (R5). (The black dots in each formula represent carbon atoms in the ring structure.)
- the content of the compound represented by the general formula (i) includes solubility at low temperature, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, and drop marks. Therefore, it is necessary to adjust appropriately according to required performance such as image sticking and dielectric anisotropy.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 15%, 20%, 25 %, 30%, 35%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% %.
- the upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 30%, 25% It is.
- the above lower limit value is preferably high and the upper limit value is preferably high. Furthermore, when the composition of the present invention maintains a high Tni and requires a composition having good temperature stability, the above lower limit value is preferably high and the upper limit value is preferably high. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable that the above lower limit value is lowered and the upper limit value is low.
- the liquid crystal composition according to the present invention contains one or more compounds represented by the general formula (i).
- the compound represented by the general formula (i) includes a compound having a viscosity reducing action.
- the kind of compound used as a compound represented with general formula (i) which is a 1st component is one kind as one embodiment of this invention, for example. Or in another embodiment of the present invention, there are two types. In another embodiment of the present invention, there are three types. Furthermore, in another embodiment of this invention, they are four types.
- they are five types. Furthermore, in another embodiment of the present invention, there are six types. Furthermore, in another embodiment of the present invention, there are seven types. Furthermore, in another embodiment of this invention, they are eight types. Furthermore, in another embodiment of the present invention, there are nine types. Furthermore, in another embodiment of this invention, it is ten or more types.
- the content of the compound represented by the general formula (i) includes solubility at low temperature, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, and drop marks. Therefore, it is necessary to adjust appropriately according to required performance such as image sticking and dielectric anisotropy.
- the compound represented by the general formula (i) according to the present invention preferably has no chlorine atom in the molecule when chemical stability of the liquid crystal composition is required.
- the compound represented by the general formula (i) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the general formulas (i-1) to (i-7).
- the compound represented by the general formula (i-1) is the following compound.
- R i11 and R i12 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in the general formula (i).
- R i11 and R i12 are preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a linear alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms. .
- the compound represented by the general formula (i-1) can be used alone, or two or more compounds can be used in combination. There are no particular restrictions on the types of compounds that can be combined, but they are used in appropriate combinations according to the required performance such as low-temperature solubility, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention, two kinds, three kinds, four kinds, and five kinds or more.
- the lower limit of the preferable content is 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, 10%, and 15% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, and 55%.
- the upper limit of the preferable content is 95%, 93%, 90%, 87%, 85%, 82%, and 80% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 77%, 75%, 73%, 70%, 67%, 65%, 63%, 60%, 57%, 55% %, 52%, 50%, 47%, 45%, 43%, 40%, 35%, 30%, 25%.
- the above lower limit value is preferably high and the upper limit value is preferably high. Furthermore, when the composition of the present invention requires a high Tni and a composition having good temperature stability, it is preferable that the lower limit value is moderate and the upper limit value is moderate. When it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable that the lower limit value is low and the upper limit value is low.
- the compound represented by the general formula (i-1) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (i-1-1).
- the compound represented by the general formula (i-1-1) is a compound selected from the group of compounds represented by the formula (i-1-1.1) to the formula (i-1-1.3). And is preferably a compound represented by formula (i-1-1.2) or formula (i-1-1.3), and particularly represented by formula (i-1-1.3). It is preferable that it is a compound.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-1-1.3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, and 10%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 15%, 13%, 10%, 8%, 7%, and 6% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 5%, 3%.
- the compound represented by the general formula (i-1) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (i-1-2).
- R i12 represents the same meaning as in general formula (i-1).
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-1-2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 5%, 10%, 15% 17%, 20%, 23%, 25%, 27%, 30%, 35%.
- the upper limit of the preferable content is 60%, 55%, 50%, 45%, 42%, 40%, and 38% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 35%, 33%, and 30%.
- the compound represented by the general formula (i-1-2) is a compound selected from the group of compounds represented by the formula (i-1-2.1) to the formula (i-1-2.4).
- it is a compound represented by the formula (i-1-2.2) to the formula (i-1-2.4).
- the compound represented by the formula (i-1-2.2) is preferable because the response speed of the composition of the present invention is particularly improved.
- it is preferable to use a compound represented by formula (i-1-2.3) or formula (i-1-2.4).
- the content of the compounds represented by the formulas (i-1-2.3) and (i-1-2.4) is preferably not more than 30% in order to improve the solubility at low temperatures.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-1-2.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 10%, 15%, 18%, 20%, 23%, 25%, 27%, 30%, 33%, 35%, 38%, and 40%.
- the upper limit of the preferable content is 60%, 55%, 50%, 45%, 43%, 40%, and 38% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 35%, 32%, 30%, 27%, 25%, and 22%.
- the lower limit of the preferable total content of the compound represented by formula (i-1-1.3) and the compound represented by formula (i-1-2.2) relative to the total amount of the composition of the present invention The values are 10%, 15%, 20%, 25%, 27%, 30%, 35% and 40%.
- the upper limit of the preferable content is 60%, 55%, 50%, 45%, 43%, 40%, and 38% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 35%, 32%, 30%, 27%, 25%, and 22%.
- the compound represented by the general formula (i-1) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (i-1-3).
- R i13 and R i14 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms.
- R i13 and R i14 are preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a linear alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms. .
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-1-3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 5%, 10%, 13% 15%, 17%, 20%, 23%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferable content is 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 37%, and 35% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 33%, 30%, 27%, 25%, 23%, 23%, 20%, 17%, 15%, 13%, 10% %.
- the compound represented by the general formula (i-1-3) is a compound selected from the group of compounds represented by the formula (i-1-3.1) to the formula (i-1-3.12).
- the compound represented by the formula (i-1-3.1) is preferable because the response speed of the composition of the present invention is particularly improved. Further, when obtaining Tni higher than the response speed, the equation (i-1-3.3), the equation (i-1-3.4), the equation (i-1-3.11), and the equation (i- It is preferable to use a compound represented by 1-3.12). Sum of compounds represented by formula (i-1-3.3), formula (i-1-3.4), formula (i-1-3.11) and formula (i-1-3.12) The content of is not preferably 20% or more in order to improve the solubility at low temperatures.
- the lower limit of the preferred content of the compound represented by formula (i-1-3.1) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 17%, 15%, 13%, 10%, 8%, and 7% with respect to the total amount of the composition of the present invention. % And 6%.
- the compound represented by general formula (i-1) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by general formula (i-1-4) and / or (i-1-5).
- R i15 and R i16 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms.
- R i15 and R i16 are preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a linear alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms. .
- the lower limit of the preferred content of the compound represented by formula (i-1-4) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 5%, 10%, 13% 15%, 17%, 20%.
- the upper limit of the preferable content is 25%, 23%, 20%, 17%, 15%, 13%, and 10% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-1-5) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 5%, 10%, 13% 15%, 17%, 20%.
- the upper limit of the preferable content is 25%, 23%, 20%, 17%, 15%, 13%, and 10% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %.
- the compounds represented by the general formulas (i-1-4) and (i-1-5) are represented by the formulas (i-1-4.1) to (i-1-5.3). Are preferably selected from the group consisting of compounds represented by formula (i-1-4.2) or formula (i-1-5.2).
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-1-4.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 17%, 15%, 13%, 10%, 8%, and 7% with respect to the total amount of the composition of the present invention. % And 6%.
- the compound represented by the general formula (i-2) is the following compound.
- R i21 and R i22 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in formula (i)).
- R i21 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms
- R i22 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 5 carbon atoms, or a carbon atom.
- An alkoxy group of 1 to 4 is preferable.
- the compound represented by the general formula (i-1) can be used alone, or two or more compounds can be used in combination. There are no particular restrictions on the types of compounds that can be combined, but they are used in appropriate combinations according to the required performance such as low-temperature solubility, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention, two kinds, three kinds, four kinds, and five kinds or more.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5% 7% and 10%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 15%, 13%, 10%, 8%, 7%, and 6% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 5%, 3%.
- the compound represented by the general formula (i-2) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the formulas (i-2.1) to (i-2.6)
- a compound represented by formula (i-2.1), formula (i-2.3), formula (i-2.4) and formula (i-2.6) is preferable.
- the compound represented by the general formula (i-3) is the following compound.
- R i31 and R i32 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in the general formula (i).
- R i31 and R i32 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
- the compound represented by the general formula (i-3) can be used alone, or two or more compounds can be used in combination. There are no particular restrictions on the types of compounds that can be combined, but they are used in appropriate combinations according to the required performance such as low-temperature solubility, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention, two kinds, three kinds, four kinds, and five kinds or more.
- the lower limit of the preferred content of the compound represented by formula (i-3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5% 7% and 10%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 15%, 13%, 10%, 8%, 7%, and 6% with respect to the total amount of the composition of the present invention. %, 5%, 3%.
- the effect is high when the content is set to be large, and conversely, when high Tni is emphasized, the effect is high when the content is set low. Furthermore, when improving dripping marks and image sticking characteristics, it is preferable to set the content range in the middle.
- the compound represented by the general formula (i-3) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the formulas (i-3.1) to (i-3.4)
- a compound represented by formula (i-3.2) to formula (i-3.7) is preferable.
- the compound represented by the general formula (i-4) is the following compound.
- R i41 and R i42 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in formula (i)).
- R i41 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms
- R i42 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 5 carbon atoms, or a carbon atom.
- An alkoxy group of 1 to 4 is preferable.
- the compound represented by the general formula (i-4) can be used alone, or two or more compounds can be used in combination.
- the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention, two kinds, three kinds, four kinds, and five kinds or more.
- the content of the compound represented by the general formula (i-4) is the solubility at low temperature, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, dropping. It is necessary to adjust appropriately according to the required performance such as marks, image sticking, and dielectric anisotropy.
- the lower limit of the preferred content of the compound represented by formula (i-4) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5% 7%, 10%, 14%, 16%, 20%, 23%, 26%, 30%, 35%, 40% .
- the upper limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-4) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 50%, 40%, 35%, 30%. 20%, 15%, 10%, 5%.
- the compound represented by the general formula (i-4) is preferably, for example, a compound represented by the formula (i-4.1) to the formula (i-4.3).
- the lower limit of the preferred content of the compound represented by formula (i-4.1) or formula (i-4.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 3%, Yes, 7%, 9%, 11%, 12%, 13%, 18%, 21%, and the preferred upper limit is 45, 40% , 35%, 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8% .
- the amount of both compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is The lower limit of the preferred content is 15%, 19%, 24%, and 30%, and the preferred upper limit is 45, 40%, 35%, and 30%. Yes, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%.
- the compound represented by the general formula (i-4) is preferably, for example, a compound represented by the formula (i-4.4) to the formula (i-4.6). It is preferable that it is a compound represented by this.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (i-4.4) or formula (i-4.5) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 3%, Yes, 7%, 9%, 11%, 12%, 13%, 18%, 21%.
- Preferred upper limit values are 45, 40%, 35%, 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13% %, 10%, and 8%.
- the amount of both compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 15%, 19%, 24%, and 30%, and the preferred upper limit is 45, 40%, 35%, and 30%. Yes, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%.
- the compound represented by the general formula (i-4) is preferably a compound represented by the formula (i-4.7) to the formula (i-4.10), and particularly the formula (i-4.
- the compound represented by 9) is preferred.
- the compound represented by the general formula (i-5) is the following compound.
- R i51 and R i52 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in formula (i)).
- R i51 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms
- R i52 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 5 carbon atoms, or a carbon atom.
- An alkoxy group of 1 to 4 is preferable.
- the compound represented by the general formula (i-5) can be used alone, or two or more compounds can be used in combination. There are no particular restrictions on the types of compounds that can be combined, but they are used in appropriate combinations according to the required performance such as low-temperature solubility, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention, two kinds, three kinds, four kinds, and five kinds or more.
- the content of the compound represented by the general formula (i-5) is such that solubility at low temperature, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, dropping It is necessary to adjust appropriately according to the required performance such as marks, image sticking, and dielectric anisotropy.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-5) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5% 7%, 10%, 14%, 16%, 20%, 23%, 26%, 30%, 35%, 40% .
- the upper limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-5) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 50%, 40%, 35%, 30%. , 20%, 15%, 10%, and 5%.
- the compound represented by formula (i-5) is represented by formula (i-5.1) or formula (i-5.2).
- the compound represented by formula (i-5.1) is particularly desirable.
- the lower limit of the preferable content of these compounds with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5%, and 7%.
- the upper limit of the preferable content of these compounds is 20%, 15%, 13%, 10%, and 9%.
- the compound represented by the general formula (i-5) is preferably a compound represented by the formula (i-5.3) or the formula (i-5.4).
- the lower limit of the preferable content of these compounds with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5%, and 7%.
- the upper limit of the preferable content of these compounds is 20%, 15%, 13%, 10%, and 9%.
- the compound represented by the general formula (i-5) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the formulas (i-5.5) to (i-5.7).
- the compound represented by i-5.7) is preferable.
- the lower limit of the preferable content of these compounds with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5%, and 7%.
- the upper limit of the preferable content of these compounds is 20%, 15%, 13%, 10%, and 9%.
- the compound represented by the general formula (i-6) is the following compound.
- R i61 and R i62 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in formula (i), and X i61 and X i62 each independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom).
- R i61 and R i62 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and one of X i61 and X i62 is a fluorine atom and the other is a hydrogen atom. Is preferred.
- the compound represented by the general formula (i-6) can be used alone, or two or more compounds can be used in combination. There are no particular restrictions on the types of compounds that can be combined, but they are used in appropriate combinations according to the required performance such as low-temperature solubility, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention, two kinds, three kinds, four kinds, and five kinds or more.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-6) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5% 7%, 10%, 14%, 16%, 20%, 23%, 26%, 30%, 35%, 40% .
- the upper limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-6) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 50%, 40%, 35%, 30%. 20%, 15%, 10%, 5%.
- the compound represented by the general formula (i-6) is preferably a compound represented by the formula (i-6.1) to the formula (i-6.9).
- the compound represented by the general formula (i-6) is preferably, for example, a compound represented by the formula (i-6.10) to the formula (i-6.17).
- the compound represented by i-6.11) is preferable.
- the lower limit of the preferable content of these compounds with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5%, and 7%.
- the upper limit of the preferable content of these compounds is 20%, 15%, 13%, 10%, and 9%.
- the compound represented by the general formula (i-7) is the following compound.
- R i71 and R i72 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in formula (i), and A i71 and A i72 each independently represent A i2 and in formula (i)).
- a 1 represents the same meaning as A i3 , but the hydrogen atoms on A i71 and A i72 may each independently be substituted with a fluorine atom
- Z i71 represents the same meaning as Z i2 in formula (i)
- X i71 and X i72 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom.
- R i71 and R i72 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- a i71 and A i72 Are each independently preferably a 1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group, the hydrogen atomss
- the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention, two kinds, three kinds, and four kinds.
- the content of the compound represented by the general formula (i-7) includes solubility at low temperature, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, dropping. It is necessary to adjust appropriately according to the required performance such as marks, image sticking, and dielectric anisotropy.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-7) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 3%, 5% 7%, 10%, 14%, 16%, 20%.
- the upper limit of the preferable content of the compound represented by the formula (i-7) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 30%, 25%, 23%, and 20%. 18%, 15%, 10%, 5%.
- the content of the compound represented by formula (i-7) is preferably increased, and when an embodiment with low viscosity is desired, the content is It is preferable to reduce the amount.
- the compound represented by the general formula (i-7) is preferably a compound represented by the formula (i-7.1) to the formula (i-7.4), and the formula (i-7. It is preferable that it is a compound represented by 2).
- the compound represented by the general formula (i-7) is preferably a compound represented by the formula (i-7.11) to the formula (i-7.13), and the formula (i-7. It is preferable that it is a compound represented by 11).
- the compound represented by the general formula (i-7) is a compound represented by the formula (i-7.21) to the formula (i-7.23).
- a compound represented by the formula (i-7.21) is preferable.
- the compound represented by the general formula (i-7) is preferably a compound represented by the formula (i-7.31) to the formula (i-7.34), and the formula (i-7. 31) or / and a compound represented by formula (i-7.32).
- the compound represented by the general formula (i-7) is preferably a compound represented by the formula (i-7.41) to the formula (i-7.44), and the formula (i-7. 41) or / and a compound represented by formula (i-7.42).
- the compound represented by the general formula (i) is preferably selected from the group represented by the following general formula (i-8).
- R i81 and R i82 each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (i-8) with respect to the total amount of the liquid crystal composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% 7%, 9%, 10%, 12%, 15%, and 17%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the liquid crystal compound having an allyl ether group at the terminal has good characteristics as a component of the liquid crystal composition, but has a problem in reliability.
- the compound represented by the general formula (i-8) is remarkably improved in reliability by difluorinating a specific position of the benzene ring having an allyl ether group without impairing the original excellent characteristics of the skeleton. Improve, further improve compatibility, reduce viscosity.
- the dielectric anisotropy may have a slight positive dielectric anisotropy (5 or less) depending on the type of the side chain group. It is classified as.
- a positive dielectric anisotropy can be imparted. is there.
- the compound represented by formula (i-8) alone exhibits a liquid crystal phase in the range of 40 to 110 ° C., ⁇ n is about 0.26, flow viscosity is as low as about 25 mPa ⁇ s, and dielectric constant Anisotropy is about +4 to 5, and it has very good compatibility when used as a component of a liquid crystal composition.
- the compounds represented by the general formula (i-8) used in the liquid crystal composition of the present invention are specifically represented by the formulas (i-8.1) to (i-8.24).
- the compounds represented by formula (i-8.5), formula (i-8.6), formula (i-8.13) and formula (i-8.14) are particularly preferable. It is preferable to contain.
- the lower limit of the preferable content of these compounds with respect to the total amount of the liquid crystal composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 6%, 7% 8%, 9%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (i-9) as the first component preferably contains at least one kind or two or more kinds of compounds represented by the following general formula (i-9.1). .
- R L72 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an alkoxy having 1 to 10 carbon atoms.
- One group selected from the group consisting of groups. From the viewpoint of improving the light resistance, heat resistance or image sticking of the liquid crystal composition, it is preferable to include a compound represented by the general formula (i-9).
- the compound represented by the general formula (i-9) is particularly preferably a compound represented by the formula (i-9.1) to the formula (i-9.5).
- the liquid crystal composition according to the present invention preferably contains one or more compounds represented by formula (J) as the second component (these compounds are dielectrically positive compounds ( ⁇ is greater than 2).
- the general formula (J) as the second component is represented by the following chemical structure.
- R J1 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and one or two or more non-adjacent —CH 2 — in the alkyl group are each independently —CH ⁇ CH—, — Optionally substituted by C ⁇ C—, —O—, —CO—, —COO— or —OCO—, n J1 represents 0, 1, 2, 3 or 4;
- a J1 , A J2 and A J3 are each independently (A) 1,4-cyclohexylene group (this is present in the group one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be replaced by -O-.)
- the group (a), the group (b) and the group (c) are each independently selected from the group consisting of cyano group, fluorine atom, chlorine atom, methyl group, trifluoromethyl group or trifluoro May be substituted with a methoxy group
- Z J1 and Z J2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, Represents —COO—, —OCO— or —C ⁇ C—
- n J1 is 2, 3 or 4 and a plurality of A J2 are present, they may be the same or different, and n J1 is 2, 3 or 4 and a plurality of Z J1 is present.
- X J1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, a fluoromethoxy group, a difluoromethoxy group, a trifluoromethoxy group, or a 2,2,2-trifluoroethyl group.
- R J1 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 8 carbon atoms.
- a group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms is preferable.
- An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms is more preferable, an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms is more preferable, and an alkenyl group having 3 carbon atoms. (Propenyl group) is particularly preferred.
- R J1 is preferably an alkyl group when emphasizing reliability, and is preferably an alkenyl group when emphasizing a decrease in viscosity.
- the ring structure to which it is bonded is a phenyl group (aromatic)
- An alkenyl group having 4 to 5 atoms is preferable
- the ring structure to which the alkenyl group is bonded is a saturated ring structure such as cyclohexane, pyran and dioxane
- a straight-chain alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and a straight-chain alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are preferred.
- the total of carbon atoms and oxygen atoms, if present is preferably 5 or less, and is preferably linear.
- the alkenyl group is preferably selected from groups represented by any of the formulas (R1) to (R5). (The black dot in each formula represents the carbon atom in the ring structure to which the alkenyl group is bonded.)
- a J1 , A J2 and A J3 are preferably aromatic when it is required to independently increase ⁇ n, and are preferably aliphatic to improve the response speed.
- Z J1 and Z J2 each independently preferably represent —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —CH 2 CH 2 —, —CF 2 CF 2 — or a single bond, OCH 2 —, —CF 2 O—, —CH 2 CH 2 — or a single bond is more preferred, and —OCH 2 —, —CF 2 O— or a single bond is particularly preferred.
- X J1 is preferably a fluorine atom or a trifluoromethoxy group, and more preferably a fluorine atom.
- n J1 is preferably 0, 1, 2 or 3, preferably 0, 1 or 2, preferably 0 or 1 when emphasizing the improvement of ⁇ , and preferably 1 or 2 when emphasizing Tni .
- the types of compounds that can be combined are used in combination according to desired performance such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- desired performance such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the content of the compound represented by the general formula (J) includes solubility at low temperature, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, dripping marks, It is necessary to adjust appropriately according to required performance such as image sticking and dielectric anisotropy.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the general formula (J) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%.
- the upper limit of the preferable content is, for example, 95%, 85%, 75%, 65%, and 55% with respect to the total amount of the composition of the present invention. Yes, 45%, 35%, 25%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- R J1 is preferably an alkyl group when emphasizing reliability, and is preferably an alkenyl group when emphasizing a decrease in viscosity.
- the compound represented by the general formula (J) is preferably one or more selected from the group consisting of the compound represented by the general formula (M) and the compound represented by the general formula (K).
- R M1 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms.
- C M1 and C M2 are each independently (D) 1,4-cyclohexylene group (the one present in the group -CH 2 - or 2 nonadjacent or more -CH 2 - may be replaced by -O- or S- And) (e) 1,4-phenylene group (one —CH ⁇ present in the group or two or more —CH ⁇ that are not adjacent to each other may be replaced by —N ⁇ ).
- K M1 and K M2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, Represents —COO—, —OCO— or C ⁇ C—
- X M1 and X M3 each independently represent a hydrogen atom, a chlorine atom or a fluorine atom
- X M2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group
- a M1 and A M2 are preferably aromatic when it is required to independently increase ⁇ n, and are aliphatic for improving the response speed.
- trans-1,4-cyclohexylene group 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1 , 4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1,4-diyl Group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, and preferably has the following structure: More preferably,
- K M1 and K M2 each independently -CH 2 O -, - CF 2 O -, - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CF 2 - or preferably a single bond, -CF 2 O-, —CH 2 CH 2 — or a single bond is more preferable, and —CF 2 O— or a single bond is particularly preferable.
- X M1 and X M3 are each independently preferably a hydrogen atom or a fluorine atom, and X M2 is preferably a fluorine atom, a trifluoromethyl group or a trifluoromethoxy group.
- R M1 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 8 carbon atoms.
- a group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms is preferable.
- An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms is more preferable, an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms is more preferable, and an alkenyl group having 3 carbon atoms. (Propenyl group) is particularly preferred.
- R M1 is preferably an alkyl group when emphasizing reliability, and is preferably an alkenyl group when emphasizing a decrease in viscosity.
- the ring structure to which it is bonded is a phenyl group (aromatic)
- An alkenyl group having 4 to 5 atoms is preferable
- the ring structure to which the alkenyl group is bonded is a saturated ring structure such as cyclohexane, pyran and dioxane
- a straight-chain alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and a straight-chain alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are preferred.
- the total of carbon atoms and oxygen atoms, if present is preferably 5 or less, and is preferably linear.
- the alkenyl group is preferably selected from groups represented by any of the formulas (R1) to (R5). (The black dots in each formula represent carbon atoms in the ring structure.)
- the content of the compound represented by the general formula (M) includes solubility at low temperature, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, and drop marks. Therefore, it is necessary to adjust appropriately according to required performance such as image sticking and dielectric anisotropy.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 15%, 20%, 25 %, 30%, 35%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% %.
- the upper limit of the preferable content is, for example, 95%, 85%, 75%, 65%, and 55% with respect to the total amount of the composition of the present invention. Yes, 45%, 35%, 30%, 25%.
- the liquid crystal composition of the present invention maintains a low viscosity and a liquid crystal composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit value and lower the upper limit value. Furthermore, when the liquid crystal composition of the present invention maintains a high Tni and a liquid crystal composition with good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the types of compounds that can be combined are used in combination according to desired performance such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- desired performance such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the compound represented by the general formula (M) according to the present invention preferably does not have a chlorine atom in the molecule when chemical stability of the liquid crystal composition is required.
- the compound having a chlorine atom in the liquid crystal composition is preferably 5% or less, preferably 3% or less, preferably 1% or less, preferably 0.5% or less, It is preferable not to contain substantially. “Substantially not contained” means that the compound produced as an impurity during the production of the compound is not intended and only a compound containing a chlorine atom is mixed in the liquid crystal composition.
- the compound represented by the general formula (M) according to the present invention is preferably, for example, a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (M-1).
- R M11 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X M11 to X M15 each independently represents hydrogen.
- An atom or a fluorine atom is represented, and Y M11 represents a fluorine atom or OCF 3.
- the type of the compound used is, for example, one type as one embodiment of the present invention, two types, and three or more types.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-1) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-1) is specifically preferably a compound represented by the formula (M-1.1) to the formula (M-1.4).
- a compound represented by M-1.1) or formula (M-1.2) is preferred, and a compound represented by formula (M-1.2) is more preferred. It is also preferred to use the compounds represented by formula (M-1.1) or formula (M-1.2) at the same time.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-1.1) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 6% It is.
- the upper limit of the preferable content is 15%, 13%, 10%, 8%, and 5%.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-1.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 6% It is.
- the upper limit of the preferable content is 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8% It is.
- the lower limit of the preferable total content of the compounds represented by the formulas (M-1.1) and (M-1.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, %, 5% and 6%.
- the upper limit of the preferable content is 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8% It is.
- the compound represented by the general formula (M) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (M-2), for example.
- R M21 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X M21 and X M22 each independently represent hydrogen
- An atom or a fluorine atom is represented
- Y M21 represents a fluorine atom, a chlorine atom, or OCF 3.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-1) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention is required to maintain a high Tni and hardly burn-in, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-2) is preferably a compound represented by the formula (M-2.1) to the formula (M-2.5).
- a compound represented by 3) or / and formula (M-2.5) is preferred.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-2.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 6% It is.
- the upper limit of the preferable content is 15%, 13%, 10%, 8%, and 5%.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-2.3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 6% It is.
- the upper limit of the preferable content is 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8% It is.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-2.5) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 6% It is.
- the upper limit of the preferable content is 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8% It is.
- Lower limit value of the preferable total content of the compounds represented by formulas (M-2.2), (M-2.3) and formula (M-2.5) with respect to the total amount of the composition of the present invention Is 1%, 2%, 5%, 6%.
- the upper limit of the preferable content is 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8% It is.
- the content is preferably 1% or more with respect to the total amount of the composition of the present invention, more preferably 5% or more, further preferably 8% or more, further preferably 10% or more, and more preferably 14% or more. 16% or more is particularly preferable.
- the maximum ratio is preferably limited to 30% or less, more preferably 25% or less, more preferably 22% or less, and more preferably 20%. Less than is particularly preferred.
- the compound represented by the general formula (M) used in the composition of the present invention is preferably a compound represented by the general formula (M-3).
- R M31 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X M31 to X M36 are each independently hydrogen.
- An atom or a fluorine atom is represented, and Y M31 represents a fluorine atom, a chlorine atom or OCF 3.
- Y M31 represents a fluorine atom, a chlorine atom or OCF 3.
- the content of the compound represented by the general formula (M-3) is an upper limit for each embodiment in consideration of properties such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy. There is a lower limit.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, and 20%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8%, and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-3) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-3.1) to the formula (M-3.4).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by formula (M-3.1) and / or formula (M-3.2) is preferably contained.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-3.1) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8%, and 5%.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-3.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8%, and 5%.
- the lower limit of the preferable total content of the compounds represented by the formulas (M-3.1) and (M-3.2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, %, 4%, 5%, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferable content is 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8%, and 5%.
- the compound represented by the general formula (M) is preferably a compound selected from the group represented by the general formula (M-4).
- R M41 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X M41 to X M48 are each independently fluorine.
- Y M41 represents a fluorine atom, a chlorine atom or OCF 3.
- the content of the compound represented by the general formula (M-4) is an upper limit for each embodiment in consideration of properties such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy. There is a lower limit.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-4) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, and 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- composition of the present invention When used for a liquid crystal display device having a small cell gap, it is suitable to increase the content of the compound represented by the general formula (M-4).
- a liquid crystal display element having a low driving voltage When used for a liquid crystal display element having a low driving voltage, it is suitable to increase the content of the compound represented by the general formula (M-4).
- a liquid crystal display element used in a low temperature environment it is suitable to reduce the content of the compound represented by the general formula (M-4).
- a composition used for a liquid crystal display device having a high response speed it is suitable to reduce the content of the compound represented by the general formula (M-4).
- the compound represented by the general formula (M-4) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-4.1) to the formula (M-4.4).
- it is a compound, and among them, it is preferable to contain a compound represented by the formula (M-4.2) to the formula (M-4.4), and a compound represented by the formula (M-4.2) It is more preferable to contain.
- the compound represented by the general formula (M) is preferably a compound represented by the general formula (M-5).
- R M51 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X M51 and X M52 are each independently hydrogen. represents an atom or a fluorine atom
- Y M51 represents a fluorine atom, a chlorine atom or OCF 3.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-5) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferable content is 50%, 45%, 40%, 35%, 33%, 30%, 28%, 25%, 23% 20%, 18%, 15%, 13%, 10%, 8%, 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention is required to maintain a high Tni and hardly burn-in, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-5) is preferably a compound represented by the formula (M-5.1) to the formula (M-5.4), and the formula (M-5.
- a compound represented by formula (M-5.4) is preferable.
- the lower limit of the preferred content of these compounds with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8%, 10%, 13% Yes, 15%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-5) is preferably a compound represented by the formula (M-5.11) to the formula (M-5.17), and the formula (M-5. 11), a compound represented by formula (M-5.13) and formula (M-5.17) is preferable.
- the lower limit of the preferred content of these compounds with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8%, 10%, 13% Yes, 15%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-5) is preferably a compound represented by the formula (M-5.21) to the formula (M-5.28), and the formula (M-5. 21), a compound represented by formula (M-5.22), formula (M-5.23) and formula (M-5.25).
- the lower limit of the preferred content of these compounds with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8%, 10%, 13% Yes, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferable content is 40%, 35%, 33%, 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18% 15% 13% 10% 8% 5%
- the compound represented by the general formula (M) is preferably a compound represented by the general formula (M-6).
- R M61 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X M61 to X M64 each independently represents fluorine.
- Y M61 represents a fluorine atom, a chlorine atom or OCF 3.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-6) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, and 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- composition of the present invention When the composition of the present invention is used for a liquid crystal display device having a low driving voltage, it is suitable to increase the content of the compound represented by the general formula (M-6). In the case of a composition used for a liquid crystal display device having a high response speed, it is suitable to reduce the content of the compound represented by the general formula (M-6).
- the compound represented by the general formula (M-6) is specifically preferably a compound represented by the formula (M-6.1) to the formula (M-6.4). It is preferable to contain a compound represented by M-6.2) and formula (M-6.4).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-6) is specifically preferably a compound represented by the formula (M-6.11) to the formula (M-6.14). It is preferable to contain a compound represented by M-6.12) and formula (M-6.14).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-6) is specifically preferably a compound represented by the formula (M-6.21) to the formula (M-6.24). It is preferable to contain a compound represented by formula (M-6.21), formula (M-6.22) and formula (M-6.24).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-6) is specifically preferably a compound represented by the formula (M-6.31) to the formula (M-6.34). Among them, it is preferable to contain a compound represented by the formula (M-6.31) and the formula (M-6.32).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-6) is specifically preferably a compound represented by the formula (M-6.41) to the formula (M-6.44). It is preferable to contain a compound represented by M-6.42).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (M-7).
- X M71 to X M76 each independently represents a fluorine atom or a hydrogen atom, and R M71 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or 1 to 4 represents an alkoxy group, and Y M71 represents a fluorine atom or OCF 3.
- R M71 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or 1 to 4 represents an alkoxy group
- Y M71 represents a fluorine atom or OCF 3.
- the content of the compound represented by the general formula (M-7) is an upper limit for each embodiment in consideration of properties such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy. There is a lower limit.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (M-7) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- composition of the present invention When used for a liquid crystal display device having a small cell gap, it is suitable to increase the content of the compound represented by the general formula (M-7).
- the composition of the present invention When used for a liquid crystal display element with a low driving voltage, it is suitable to increase the content of the compound represented by the general formula (M-7).
- it when used for a liquid crystal display element used in a low temperature environment, it is suitable to reduce the content of the compound represented by the general formula (M-7).
- a composition used for a liquid crystal display device having a high response speed it is suitable to reduce the content of the compound represented by the general formula (M-7).
- the compound represented by the general formula (M-7) is preferably a compound represented by the formula (M-7.1) to the formula (M-7.4), and the formula (M-7. It is preferable that it is a compound represented by 2).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-7) is preferably a compound represented by the formula (M-7.11) to the formula (M-7.14), and the formula (M-7. 11) and a compound represented by the formula (M-7.12) are preferable.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-7) is preferably a compound represented by the formula (M-7.21) to the formula (M-7.24). 21) and a compound represented by the formula (M-7.22) are preferable.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M) is preferably a compound represented by the general formula (M-8).
- X M81 to X M84 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M81 represents a fluorine atom, a chlorine atom or OCF 3
- R M81 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- a M81 and A M82 are each independently 1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group or
- the hydrogen atom on the 1,4-phenylene group may be substituted with a fluorine atom.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (M-8) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-8) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-8.1) to the formula (M-8.4).
- it is a compound, and among them, it is preferable to contain a compound represented by formula (M-8.1) or formula (M-8.2).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-8) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-8.11) to the formula (M-8.14).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by the formula (M-8.12) is preferably included.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-8) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-8.21) to the formula (M-8.24).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by the formula (M-8.22) is preferably contained.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-8) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-8.31) to the formula (M-8.34).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by the formula (M-8.32) is preferably contained.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by formula (M-8) used in the composition of the present invention is specifically represented by formula (M-8.41) to formula (M-8.44).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by the formula (M-8.42) is preferably included.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-8) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-8.51) to the formula (M-8.54).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by the formula (M-8.52) is preferably included.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M) may have the following partial structure in its structure.
- the black spot in the formula represents a carbon atom in the ring structure to which the partial structure is bonded.
- the compound having the partial structure is preferably a compound represented by general formulas (M-10) to (M-18).
- the compound represented by the general formula (M-10) is as follows.
- X M101 and X M102 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M101 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M101 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- W M101 and W M102 each independently represent —CH 2 — or —O—.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the general formula (M-10) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by formula (M-10) used in the composition of the present invention is specifically represented by formula (M-10.1) to formula (M-10.12).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by formula (M-10. 5) to formula (M-10.12) is preferably contained.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-11) is as follows.
- X M111 to X M114 each independently represents a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M111 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M111 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the general formula (M-11) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-11) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-11.1) to the formula (M-11.8).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by formula (M-11.1) to formula (M-11.4) is preferably contained.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-12) is as follows.
- X M121 and X M122 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M121 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M121 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- W M121 and W M122 each independently represent —CH 2 — or —O—.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (M-12) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-12) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-12.1) to the formula (M-12.12).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by formula (M-12.5) to formula (M-12.8) is preferably contained.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-13) is as follows.
- X M131 to X M134 each independently represents a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M131 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M131 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- W M131 and W M132 each independently represent —CH 2 — or —O—.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (M-13) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-13) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-13.1) to the formula (M-13.28). It is preferable that the compound is a compound, and among them, from the formulas (M-13.1) to (M-13.4), (M-13.11) to (M-13.14), (M-13.25) to ( It is preferable to contain a compound represented by M-13.28).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-14) is as follows.
- X M141 to X M144 each independently represents a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M141 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M141 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- W M141 and W M142 each independently represent —CH 2 — or —O—.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the general formula (M-14) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-14) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-14.1) to the formula (M-14.8).
- a compound is preferable, and among them, a compound represented by formula (M-14.5) and formula (M-14.8) is preferably contained.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-15) is as follows.
- X M151 and X M152 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M151 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M151 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- W M151 and W M152 each independently represent —CH 2 — or —O—.
- the lower limit of the preferred content of the compound represented by formula (M-15) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-15) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formulas (M-15.1) to (M-15.14).
- the compound contains a compound represented by formula (M-15.5) to formula (M-15.8) or formula (M-15.11) to formula (M-15.14). It is preferable to do.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-16) is as follows.
- X M161 to X M164 each independently represents a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M161 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M161 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (M-16) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-16) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-16.1) to the formula (M-16.8).
- a compound is preferable, and among them, it is preferable to include a compound represented by Formula (M-16.1) to Formula (M-16.4).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-17) is as follows.
- X M171 ⁇ X M174 are each independently a fluorine atom or a hydrogen atom, Y M171 fluorine atom, a chlorine atom or -OCF 3,
- R M171 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, Represents an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and
- W M171 and W M172 each independently represent —CH 2 — or —O—.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (M-17) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-17) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-17.1) to the formula (M-17.52).
- the compound is a compound (M-17.9) to (M-17.12), (M-17.21) to (M-17.28), (M-17. 45) to a compound represented by the formula (M-17.48) is preferably contained.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (M-18) is as follows.
- X M181 to X M186 each independently represents a fluorine atom or a hydrogen atom
- Y M181 represents a fluorine atom, a chlorine atom or —OCF 3
- R M181 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- the lower limit of the preferred content of the compound represented by formula (M-18) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5% Yes, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when a composition that does not easily cause seizure is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (M-18) used in the composition of the present invention is specifically represented by the formula (M-18.1) to the formula (M-18.12).
- a compound is preferable, and among them, it is preferable to include a compound represented by Formula (M-18.5) to Formula (M-18.8).
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- composition of the present invention preferably contains one or more compounds represented by the general formula (K). These compounds correspond to dielectrically positive compounds ( ⁇ is greater than 2).
- R K1 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and one or two or more non-adjacent —CH 2 — in the alkyl group are each independently —CH ⁇ CH—, — Optionally substituted by C ⁇ C—, —O—, —CO—, —COO— or —OCO—, n K1 represents 0, 1, 2, 3 or 4;
- a K1 and A K2 are each independently (A) 1,4-cyclohexylene group (this is present in the group one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be replaced by -O- or -S- And (b) a 1,4-phenylene group (one —CH ⁇ present in this group or two or more non-adjacent —CH ⁇ may be replaced by —N ⁇ ).
- a hydrogen atom on the group (a) and the group (b) may be independently substituted with a cyano group, a fluorine atom or a chlorine atom
- Z K1 and Z K2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 ) 4 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 O—, Represents —COO—, —OCO— or —C ⁇ C—
- n K1 is 2, 3 or 4 and a plurality of A K2 are present, they may be the same or different, and n K1 is 2, 3 or 4 and a plurality of Z K1 is present
- X K1 and X K3 each independently represent a hydrogen atom, a chlorine atom or a fluorine atom
- X K2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a
- R K1 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 8 carbon atoms.
- a group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms is preferable.
- An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms is more preferable, an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms is more preferable, and an alkenyl group having 3 carbon atoms. (Propenyl group) is particularly preferred.
- RK1 is preferably an alkyl group when importance is placed on reliability, and an alkenyl group is preferred when importance is placed on lowering viscosity.
- the ring structure to which it is bonded is a phenyl group (aromatic)
- An alkenyl group having 4 to 5 atoms is preferable
- the ring structure to which the alkenyl group is bonded is a saturated ring structure such as cyclohexane, pyran and dioxane
- a straight-chain alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and a straight-chain alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are preferred.
- the total of carbon atoms and oxygen atoms, if present is preferably 5 or less, and is preferably linear.
- the alkenyl group is preferably selected from groups represented by any of the formulas (R1) to (R5). (The black dot in each formula represents the carbon atom in the ring structure to which the alkenyl group is bonded.)
- a K1 and A K2 are preferably aromatic when it is required to independently increase ⁇ n, and are preferably aliphatic for improving the response speed, and trans-1,4 -Cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 2, 3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1,4-diyl group, naphthalene-2,6- It preferably represents a diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, and more preferably represents the following structure:
- Z K1 and Z K2 are each independently -CH 2 O -, - CF 2 O -, - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CF 2 - or preferably a single bond, -CF 2 O-, —CH 2 CH 2 — or a single bond is more preferable, and —CF 2 O— or a single bond is particularly preferable.
- n K1 is preferably 0, 1, 2 or 3, preferably 0, 1 or 2, preferably 0 or 1 when emphasizing the improvement of ⁇ , and preferably 1 or 2 when emphasizing Tni. .
- the types of compounds that can be combined are used in combination according to desired performance such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- desired performance such as solubility at low temperatures, transition temperature, electrical reliability, and refractive index anisotropy.
- the content of the compound represented by the general formula (K) is low-temperature solubility, transition temperature, electrical reliability, refractive index anisotropy, process suitability, dripping marks, It is necessary to adjust appropriately according to required performance such as image sticking and dielectric anisotropy.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (K) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 20%, 30%, 40% %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%.
- the upper limit of the preferable content is, for example, 95%, 85%, 75%, 65%, and 55% with respect to the total amount of the composition of the present invention. Yes, 45%, 35%, 25%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (K) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (K-1), for example.
- R K11 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X K11 to X K14 are each independently hydrogen. represents an atom or a fluorine atom
- Y K11 represents a fluorine atom or OCF 3.
- the type of the compound used is, for example, one type as one embodiment of the present invention, two types, and three or more types.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (K-1) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (K-1) is specifically preferably a compound represented by the formula (K-1.1) to the formula (K-1.4).
- a compound represented by formula (K-1.2) is preferred, and a compound represented by formula (K-1.2) is more preferred. It is also preferred to use the compounds represented by formula (K-1.1) or formula (K-1.2) at the same time.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by General Formula (K) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by General Formula (K-2), for example.
- R K21 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X K21 to X K24 are each independently hydrogen. represents an atom or a fluorine atom
- Y K21 represents a fluorine atom or OCF 3.
- the type of the compound used is, for example, one type as one embodiment of the present invention, two types, and three or more types.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (K-2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (K-2) is specifically preferably a compound represented by the formula (K-2.1) to the formula (K-2.6).
- a compound represented by formula (K-2.5) or formula (K-2.6) is preferred, and a compound represented by formula (K-2.6) is more preferred. It is also preferred to use the compounds represented by formula (K-2.5) or formula (K-2.6) at the same time.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by General Formula (K) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by General Formula (K-3), for example.
- R K31 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X K31 to X K36 are each independently hydrogen.
- Y K31 represents a fluorine atom or OCF 3.
- the type of the compound used is, for example, one type as one embodiment of the present invention, two types, and three or more types.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (K-3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (K-3) is preferably a compound represented by the formula (K-3.1) to the formula (K-3.4).
- a compound represented by K-3.1) or formula (K-3.2) is more preferable. It is also preferred to use the compounds represented by formula (K-3.1) and formula (K-3.2) at the same time.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (K) is preferably, for example, a compound selected from the group of compounds represented by the general formula (K-4).
- R K41 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X K41 to X K46 are each independently hydrogen.
- An atom or a fluorine atom Y K41 represents a fluorine atom or OCF 3
- Z K41 represents —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, or —CF 2 O—.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (K-4) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (K-4) is preferably a compound represented by the formula (K-4.1) to the formula (K-4.18). More preferred are compounds represented by (K-4.1), formula (K-4.2), formula (K-4.11), and (K-4.12). It is also preferred to use compounds represented by formula (K-4.1), formula (K-4.2), formula (K-4.11), and (K-4.12) at the same time.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by the general formula (K) is preferably a compound selected from, for example, a compound group represented by the general formula (K-5).
- R K51 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X K51 to X K56 are each independently hydrogen.
- An atom or a fluorine atom Y K51 represents a fluorine atom or OCF 3
- Z K51 represents —OCH 2 —, —CH 2 O—, —OCF 2 —, or —CF 2 O—.
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (K-5) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (K-5) is preferably a compound represented by the formula (K-5.1) to the formula (K-5.18).
- a compound represented by the formula (K-5.14) is preferable, and a compound represented by the formula (K-5.12) is more preferable.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the compound represented by General Formula (K) is preferably a compound selected from the group of compounds represented by General Formula (K-6), for example.
- R K61 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
- X K61 to X K68 are each independently hydrogen. represents an atom or a fluorine atom
- Y K61 represents a fluorine atom or OCF 3
- Z K61 is -OCH 2 -, - CH 2 O -, - OCF 2 - or an -CF 2 O-).
- the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (K-6) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 5%, 8% 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- the composition of the present invention keeps the viscosity low and a composition having a high response speed is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Furthermore, when the composition of the present invention keeps Tni high and a composition having good temperature stability is required, it is preferable to lower the lower limit and lower the upper limit. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable to increase the upper limit value while increasing the lower limit value.
- the compound represented by the general formula (K-6) is preferably a compound represented by the formula (K-6.1) to the formula (K-6.18).
- Compounds represented by formula (K-6.18) to formula (K-6.18) are preferred, and compounds represented by formula (K-6.16) and formula (K-6.17) are more preferred. It is also preferred to use the compounds represented by formula (K-6.16) and formula (K-6.17) at the same time.
- the lower limit of the preferred content of these compounds relative to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10% Yes, 13%, 15%, 18%, 20%.
- the upper limit of the preferred content is 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 10% 8% and 5%.
- R 1a and R 2a represent the same meaning as R i1 in the general formula (i), respectively
- R 1b and R 2b represent the general formula (i), respectively.
- n 1b represents 1 or 2
- a 1b are each independently trans-1,4-cyclohexylene group, 1,3-dioxane-2,5-diyl group
- one hydrogen atom in the group is substituted with a fluorine atom
- at least one or two types are selected from the group of compounds represented by :), more preferably three types are selected.
- 15 to 80% by mass in the whole liquid crystal composition It is preferably contained, more preferably 20 to 70% by mass, even more preferably 25 to 60% by mass, and even more preferably 30 to 55% by mass. .
- More preferred embodiments of the liquid crystal composition according to the present invention include the general formula (II-a) and the general formula (II-b) as the second component.
- R 3a and R 3b represent the same meaning as R i1 in the general formula (i), respectively, X 1a and X 1b represent a fluorine atom, —OCF 3 or —CF 3 , wherein A 2a and A 2b are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,3-dioxane-2,5-diyl group, tetrahydropyran-2,5- Represents a diyl group, a 1,4-phenylene group, a 1,4-cyclohexenylene group or a naphthalene-2,6-diyl group, and one hydrogen atom in the group may be substituted with a fluorine atom.
- m 2a and Z 2b each independently represents a single bond, —CF 2 O—, OCF 2 —, CH 2 O— or —OCH 2 —, and m 2a and m 2b represent 1 or 2.
- m 2a and m 2 There is the case of 2, may be identical or different each A 2a and A 2b, from a group of compounds represented by Z 2a and Z 2b may each be the same or different.) It is preferred that at least one or two compounds are selected.
- the combination of the general formula (II-a) and the general formula (II-b) occupies 5 to 35% of the entire liquid crystal composition, an effect of ensuring an improvement of ⁇ n and a driveable ⁇ is obtained. Furthermore, when it is used in combination with a suitable combination of the first component and the total amount of the first component is greater than the amount of the second component, high-speed response can be maintained. Further, the combination of the general formula (II-a) or the general formula (II-b) and the general formula (Ia) or the general formula (Ib) is a phase between the compounds of the components of the liquid crystal composition. In order to improve the solubility, the storage stability of the liquid crystal composition is improved, whereby the problem of precipitation of the liquid crystal compound can be suppressed / prevented.
- the liquid crystal composition according to the present invention as the first component, at least one compound or two or more compounds are selected from the compound group represented by the general formula (Ia) and the general formula (Ia).
- at least two kinds are selected as the second component from the compound group represented by the general formula (IIa) and the general formula (IIb)
- the problem regarding the low temperature stability that the liquid crystal compound is precipitated but also the dropwise addition All of the problems of scars and the effect of maintaining high-speed response can be achieved.
- the lower limit value of the total content of the compounds represented by the general formula (i) and the general formula (J) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 80%, 85%, 88% 90%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 100% It is.
- the upper limit of the preferable content is 100%, 99%, 98%, and 95%.
- the lower limit of the preferable total content of the compounds represented by the general formula (i), general formula (M) and (K) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 80% and 85%. Yes, 88%, 90%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% Yes, 100%.
- the upper limit of the preferable content is 100%, 99%, 98%, and 95%.
- the lower limit of the preferable total content of the compounds to be obtained is 80%, 85%, 88%, 90%, 92%, 93%, 94%, 95% %, 96%, 97%, 98%, 99%, 100%.
- the upper limit of the preferable content is 100%, 99%, 98%, and 95%.
- composition of the present invention preferably does not contain a compound having a structure in which oxygen atoms such as a peracid (—CO—OO—) structure are bonded in the molecule.
- the content of the compound having a carbonyl group is preferably 5% or less, more preferably 3% or less with respect to the total mass of the composition. Preferably, it is more preferably 1% or less, and most preferably not substantially contained.
- the content of the compound substituted with chlorine atoms is preferably 15% or less, preferably 10% or less, based on the total mass of the composition. % Or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and still more preferably substantially not contained.
- the content of a compound in which all the ring structures in the molecule are 6-membered rings is 80% relative to the total mass of the composition. % Or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and the composition is composed only of a compound in which all of the ring structures in the molecule are all 6-membered rings. Most preferably.
- the content of the compound having a cyclohexenylene group as a ring structure, and the content of the compound having a cyclohexenylene group as the total mass of the composition is preferably 10% or less, preferably 8% or less, more preferably 5% or less, preferably 3% or less, and still more preferably not contained.
- the content of a compound having a 2-methylbenzene-1,4-diyl group in the molecule, in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen may be reduced.
- the content of the compound having a 2-methylbenzene-1,4-diyl group in the molecule is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, based on the total mass of the composition. It is more preferably 5% or less, further preferably 3% or less, and still more preferably substantially not contained.
- substantially not contained in the present application means that it is not contained except for an unintentionally contained product.
- the alkenyl group when the compound contained in the composition of the first embodiment of the present invention has an alkenyl group as a side chain, when the alkenyl group is bonded to cyclohexane, the alkenyl group has 2 to 5 carbon atoms.
- the alkenyl group is bonded to benzene, the number of carbon atoms of the alkenyl group is preferably 4 to 5, and the unsaturated bond of the alkenyl group and benzene are directly bonded. Preferably not.
- the liquid crystal layer and / or liquid crystal composition according to the present invention may contain a polymerizable monomer and / or a cured product of the polymerizable monomer (that is, a polymer derived from the polymerizable monomer). Preferably exhibits liquid crystallinity. That is, the liquid crystal layer according to the present invention is preferably a polymerized polymerizable monomer contained in the liquid crystal composition.
- the specific content of the polymerizable monomer in the polymerizable monomer-containing liquid crystal composition according to the present invention is preferably 5% or less, more preferably 2% or less, still more preferably 1.5% or less, and further preferably 1% or less. Is particularly preferable, and 0.5% or less is most preferable.
- the lower limit of the content of the polymerizable monomer in the liquid crystal composition is preferably 1000 ppm, more preferably 3000 ppm, and more preferably 5000 ppm.
- the polymerizable monomer according to the present invention includes the general formula (P-1) and the general formula (P-2):
- R p11 , R p12 , R p21 and R p22 are each independently represented by the following formulas ( RI ) to (R-IX): ):
- R 2 to R 6 are independently of each other a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 1 to 5 halogenated alkyl groups, W is a single bond, —O— or a methylene group, T is a single bond or —COO—, and p, t and q are each independently 0, Represents 1 or 2, A p11 , A p12 and A p22 are each independently 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, anthracene-2,6-diyl group, phenanthrene-2,7-diyl group, pyridine- 2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, indan-2,5-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6
- a p21 and A p23 each independently represent a divalent to tetravalent aromatic group or a divalent to tetravalent alicyclic group
- Sp p11 , Sp p12 , Sp p21 and Sp p22 are each independently a single bond, an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, or —O—.
- (CH 2 ) s — (wherein s represents an integer of 2 to 7 and the oxygen atom is bonded to the aromatic ring) is preferable.
- a p11 , A p12 , and A p22 each independently represent 1,4-phenylene group, anthracene-2,6-diyl group, phenanthrene- More preferably, it represents a 2,7-diyl group or a naphthalene-2,6-diyl group, which is unsubstituted or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen having 1 to 5 carbon atoms.
- An alkyl group an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl ester group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, fluorine, and a cyano group.
- m p11 and m p12 each independently represent 0, 1 or 2. Further, m p11 + m p12 is more preferably 2 to 5, and m p11 + m p12 is further preferably 2 to 4.
- the divalent to tetravalent aromatic group is a divalent to tetravalent organic group including an aromatic ring, and all of the 2 to 4 bonding sites are derived from the aromatic ring.
- a phenyl skeleton, a tetrahydronaphthalene skeleton, a phenanthrene skeleton, an anthracene skeleton, a naphthalene skeleton, and the like can be given.
- the divalent to tetravalent alicyclic group is a divalent to tetravalent organic group including an alicyclic structure, and all of the 2 to 4 bonding sites are from the ring.
- a cyclohexylene skeleton, a cyclohexenylene skeleton, and the like can be given.
- the divalent aromatic group includes 1,4-phenylene group, anthracene-2,6-diyl group, phenanthrene-2,7-diyl group, pyridine-2,5-diyl.
- the divalent to tetravalent aromatic group is any of the following formulas (bi) to (b-ix), and the aromatic group is unsubstituted or substituted with carbon.
- the specific content of the polymerizable monomer represented by the general formula (P-1) or (P-2) in the entire liquid crystal composition is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, It is more preferably 2% or less, particularly preferably 1% or less, and most preferably 0.8% or less.
- the lower limit of the content of the polymerizable monomer in the liquid crystal composition is preferably 1000 ppm, more preferably 3000 ppm, and even more preferably 5000 ppm.
- L p11 or L p12 is —COO—, —OCO—, —COOC 2 H 4 —, —OCOC Selected from the group consisting of 2 H 4 —, —C 2 H 4 OCO—, —C 2 H 4 COO—, —CH ⁇ CHCOO—, —CH ⁇ CHOCO—, —COOCH ⁇ CH— and —OCOCH ⁇ CH—.
- a polymerizable monomer representing one of the above is preferred.
- the polymerizable monomer having such a structure has the same linearity as that of the liquid crystal molecules and has a certain degree of freedom, and therefore has excellent compatibility with the liquid crystal compound.
- Preferred examples of the compound represented by the general formula (P-1) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pa-1) to (Pa-33).
- m p11 + m p12 2; A p11 and A p12 are 1,4-phenylene groups; and L p11 and L p12 are single bonds Is preferred.
- a polymerizable monomer having such a structure has a biphenyl structure, and a polymerizable compound containing these skeletons is optimal in alignment regulation after polymerization for a PSA type liquid crystal display element, and a good alignment state can be obtained. , Display unevenness is suppressed or does not occur at all.
- Preferred examples of the compound represented by the general formula (P-1) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pb-1) to (Pb-34).
- the polymerizable monomer having such a structure is considered to have a large photosensitive effect on the entire composition.
- Preferable examples of the compound represented by the general formula (P-1) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pc-1) to (Pc-52).
- mp22 represents an integer of 1 to 3
- at least one of L p21 and L p22 is a single bond
- a p21 and A p23 are each independently an unsubstituted or carbon
- An alkyl group having 1 to 5 atoms one or two or more non-adjacent —CH 2 — in the alkyl group each independently represents —C ⁇ C—, —O—, —CO—, —COO; -Or -OCO-, and one or two or more non-adjacent hydrogen atoms in the alkyl group may be each independently substituted with a fluorine atom), a fluorine atom, It is preferable to represent the following formulas (bi) to (b-ix) substituted with a cyano group or a nitro group.
- Preferable examples of the compound represented by the general formula (P-2) according to the present invention include polymerizable compounds represented by the following formulas (Pd-1) to (Pd-57).
- the liquid crystal layer in the liquid crystal display device preferably contains a polymerizable compound in the liquid crystal composition and is polymerized with the polymerizable compound. Thereby, the alignment control force of the liquid crystal molecules of the photo-alignment film is improved.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the photo-alignment film and the liquid crystal layer in the liquid crystal display element.
- FIG. 6A shows a liquid crystal composition containing liquid crystal molecules 1a and polymerizable monomers 1b arranged in a specific direction (along the alignment direction of the photo-alignment film) on the photo-alignment film. It shows the state.
- FIG. 6A shows a liquid crystal composition containing liquid crystal molecules 1a and polymerizable monomers 1b arranged in a specific direction (along the alignment direction of the photo-alignment film) on the photo-alignment film. It shows the state.
- FIG. 6A shows a liquid crystal composition containing liquid crystal molecules 1a and polymerizable monomers 1b arranged in
- FIG. 6A since a vertical alignment type photo-alignment film is used, liquid crystal molecules are aligned in a substantially vertical direction with respect to the substrate. Accordingly, the polymerizable monomer 1b preferably exhibits liquid crystallinity.
- 6B shows the state shown in FIG. 6A, that is, the liquid crystal molecules 1a and the polymerizable monomers 1b are arranged in a direction substantially perpendicular to the substrate on the photo-alignment film.
- the polymerizable monomer is polymerized. Although a polymer obtained by polymerizing a polymerizable monomer is not shown in FIG. 6B, it is considered that many polymers exist at the interface between the photo-alignment film and the liquid crystal layer.
- FIG. 6B shows the state shown in FIG. 6A, that is, the liquid crystal molecules 1a and the polymerizable monomers 1b are arranged in a direction substantially perpendicular to the substrate on the photo-alignment film.
- the polymerizable monomer is polymer
- FIG. 7D is an enlarged view of the IV region in FIG.
- FIG. 7 is an enlarged schematic view of the vicinity of the interface between the liquid crystal layer and the photo-alignment layer, and the alignment regulating force is caused by the interaction between the polymer and the liquid crystal molecules and the interaction between the vertical alignment inducing component and the polymer. It is thought to improve.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display element, and is a schematic cross-sectional view of a photo-alignment film and a liquid crystal layer in the liquid crystal display element. More specifically, FIG. 7 is a diagram showing a change in switching of liquid crystal molecules depending on the presence or absence of voltage after polymerizing a polymerizable monomer.
- FIG. 7B shows a state in which no voltage is applied, similar to the state of FIG. 6 and 7, in order to solve problems such as viewing angle dependence, orientation division and pretilt angles are provided. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules 1a are aligned along the electric field direction (FIG.
- the liquid crystal molecules 1a return to a vertical alignment having a predetermined pretilt angle (FIG. 7B).
- FIG. 7C it is considered that the alignment regulating force of the liquid crystal molecules in the substantially vertical direction is improved by the interaction between the polymer obtained by polymerizing the polymerizable monomer and the vertical alignment inducing component.
- the liquid crystal display element when the liquid crystal composition includes a polymerizable compound and a liquid crystal compound and is provided with a liquid crystal layer obtained by polymerizing the polymerizable monomer, the polymerizable monomer can be used even when the voltage ON-OFF state is repeated.
- the interaction between the polymer 1c and the liquid crystal molecules 1a linked to each other is considered to be able to improve the pretilt angle, which has been a problem, and decreases with time. Thereby, since a liquid crystal molecule can maintain the specific alignment direction given to the photo-alignment film, it is considered that the substantial alignment regulating force is improved.
- a benzoin ether In the case where a polymerizable compound is added to the liquid crystal composition according to the present invention, a benzoin ether, a benzophenone, an acetophenone, a benzyl ketal, an acyl phosphine oxide when a polymerization initiator is contained to accelerate the polymerization. And the like. However, it is preferable not to use a polymerization initiator.
- the liquid crystal composition according to the present invention can further contain a compound represented by the general formula (Q) as an antioxidant.
- RQ is preferably an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkoxy group, and the alkyl group (including the alkyl group in the alkoxy group) is linear or branched It may be a chain.
- the RQ represents a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or a linear or branched alkoxy group, and one or more of the alkyl groups (including the alkyl group in the alkoxy group)
- the CH 2 group is —O—, —CH ⁇ CH—, —CO—, —OCO—, —COO—, —C ⁇ C—, —CF 2 O—, —OCF so that the oxygen atom is not directly adjacent.
- R Q in the general formula (Q) is a number of 1 to 20 carbon atoms, a straight-chain alkyl groups, linear alkoxy groups, straight one CH 2 group is replaced with -OCO- or COO-
- the alkyl group is at least one selected from the group consisting of a branched alkyl group, a branched alkyl group, a branched alkoxy group and a branched alkyl group in which one CH 2 group is substituted by —OCO— or COO—.
- a linear alkyl group having 1 to 10 atoms a linear alkyl group in which one CH 2 group is substituted with —OCO— or COO—, a branched alkyl group, a branched alkoxy group, and one CH 2 group are —OCO— Or at least one selected from the group consisting of branched chain alkyl groups substituted with COO-.
- MQ represents a trans-1,4-cyclohexylene group, a 1,4-phenylene group or a single bond, and a trans-1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group is preferred.
- the compound represented by the general formula (Q) is preferably at least one compound selected from the group of compounds represented by the following general formulas (Qa) to (Qd):
- the compound represented by the general formula (Qa) and / or (Qc) is more preferable.
- R Q1 is preferably a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group
- R Q2 is a straight chain having 1 to 20 carbon atoms.
- a chain alkyl group or a branched chain alkyl group is preferable
- R Q3 is preferably a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group, a linear alkoxy group or a branched alkoxy group, and L Q is 1 carbon atom.
- a linear alkylene group or a branched alkylene group of 8 to 8 is preferred.
- the compound represented by the general formula (Q) is more preferably a compound represented by the following formula (Qa-1) and / or (Qc-1).
- the compound represented by the general formula (Q) preferably contains one or two kinds, more preferably contains one to five kinds, and the content thereof is It is preferably 0.001 to 1% by mass, preferably 0.001 to 0.1% by mass, and 0.001 to 0.05% by mass with respect to the total mass of the liquid crystal composition of the present invention. It is preferable that
- the photo-alignment layer according to the present invention is provided on at least one of the first substrate and the second substrate, and is preferably provided on both sides of the first substrate and the second substrate.
- the alignment layer according to the present invention is preferably a photo-alignment film (or also referred to as a photo-alignment layer) containing a photo-responsive polymer whose chemical structure changes in response to light.
- the photo-alignment layer according to the present invention is preferably a vertical alignment type alignment layer. In the vertical alignment type, it is preferable that the major axis direction of the liquid crystal molecules that have positive dielectric anisotropy is aligned substantially perpendicular to the substrate.
- photo-alignment films for example, photoisomerization by light irradiation of an azo group (for example, azobenzene compound), a Schiff base, and a compound having an unsaturated bond site such as a carbon-carbon double bond.
- an azo group for example, azobenzene compound
- a Schiff base for example, a compound having an unsaturated bond site
- Those utilizing photodimerization such as cinnamic acid derivatives, those utilizing photo-cleavage (photolysis) of ⁇ bond of coumarin, chalcone, or the polymer itself (for example, photodegradable polyimide) It is done.
- the photoresponsive polymer is at least one selected from the group consisting of a photoresponsive decomposition polymer, a photoresponsive dimerization polymer, and a photoresponsive isomerization polymer.
- the photoresponsive decomposition polymer is particularly preferable.
- the photo-alignment film according to the present invention preferably contains a vertical alignment inducing component for vertically aligning liquid crystal molecules.
- the vertical alignment inducing component may be included as a repeating unit of copolymerization in the photoresponsive polymer, or may be included as a side chain or main chain substituent of the photoresponsive polymer. Furthermore, it may be included in the photo-alignment film as a mixture separately from the photoresponsive polymer.
- photoresponsive decomposable polymer those utilizing photocleavage (photolysis) of ⁇ bond of the polymer itself are preferable. More specifically, in any case, those having polysiloxane, polyimide, and polyamic acid derivative structures as the main chain are preferred, and polyimide and polyamic acid derivative structures are more preferred.
- the polyamic acid derivative is preferably an alkyl ester having 1 to 5 carbon atoms or an alkyl ammonium salt having 1 to 18 carbon atoms.
- the photoresponsive decomposition type polymer according to the present invention contains at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid and polyimide obtained by reacting tetracarboxylic dianhydride with a diamine compound. Is preferred.
- Examples of the tetracarboxylic dianhydride used as a raw material for polyimide and polyamic acid derivatives include the following.
- Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a chlorine atom, a fluorine atom, —NR 2 , —SR, —OH.
- T represents a single bond, —CH 2 —, —O—, —S—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, —CO—, —SO—).
- formula (TCA-1), formula (TCA-2), formula (TCA-3), formula (TCA-4), formula (TCA-5), formula (TCA-8) and Formula (TCA-10) is preferred, and formula (TCA-1) and formula (TCA-8) are particularly preferred.
- diamine compound used as a raw material for polyimide and polyamic acid derivatives include the following.
- the formula (DA-1), the formula (DA-25), the formula (DA-31), the formula (DA-32), and the formula (DA-49) are preferable, and the formula (DA-1) Formula (DA-25) and Formula (DA-49) are particularly preferable.
- At least one of a tetracarboxylic acid anhydride or a diamine compound includes the following formula (TCA-38) and formula (DA-50): It preferably contains at least one selected from the group consisting of formula (DA-56).
- the diamine compounds may be represented by the following formulas (DA-50) to (DA-56):
- the photo-alignment film according to the present invention when a type utilizing photodimerization is adopted, at least one of hydrogen atoms in the diamine compound represented by the formulas (DA-1) to (DA-49) is used. It preferably has the following formula (V), and more preferably contains at least one selected from the group consisting of formula (DA-50) to formula (DA-53).
- broken lines represent bonds to the atoms to which the hydrogen atoms of (DA-1) to (DA-49) were bonded, and G 1 , G 2 , G 3 , G 4 , and G 5 are independent of each other.
- an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms are —O—, —CO—, —COO—, —OCO— , —NR—, —NRCO—, —CONR—, —NRCOO—, —OCONR—, —NRCONR—, —CH ⁇ CH—, —CC—, —OCOO——, where R is a hydrogen atom.
- n 5 , n 6 , n 7 , n 8 each represents 0 or 1
- E 1 , E 2 , E 3 , E 4 , E 5 are each independently trans-1,4-cyclohexylene, trans-1, 4-dioxane-2,5-diyl, 1,4-naphthylene, 2,6-naphthylene, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, 2,5-thiophenylene group, 2, Represents a 5-furylene group or a 1,4-phenylene group, which may be unsubstituted or one or more hydrogen atoms may be replaced by fluorine, chlorine, methyl or methoxy groups, and Z is hydrogen Atom, fluorine atom, alkyl group having 1 to 12 carbon atoms (one —CH 2 — group or two or more non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —CO—
- diamine compound examples include, for example, the following formulas (DA-57) to (DA-60).
- tetracarboxylic acid anhydride is represented by the formula (TCA-1), formula (TCA-2), formula (TCA- 3), formula (TCA-4), formula (TCA-5), formula (TCA-33) (in the formula (TCA-33), T is particularly preferably —CO—) and TCA-34 (formula ( In TCA-34), T is preferably —CO—, and is more preferably formula (TCA-1), formula (TCA-2), formula (TCA-3), formula (TCA-4) and formula (TCA- 5) is particularly preferred.
- the diamine compound is represented by the formula (DA-1), the formula (DA-25), the formula (DA-49) from the viewpoint that a good liquid crystal orientation can be expressed. Is particularly preferred.
- tetracarboxylic anhydrides and diamine compounds listed above can be used singly or in combination of two or more according to the required properties.
- the mixing ratio of the above-mentioned tetracarboxylic dianhydride and the above-mentioned diamine compound is as follows.
- the proportion of the anhydride acid anhydride group is preferably 0.2 to 2 equivalents, more preferably 0.3 to 1.2 equivalents.
- the polyamic acid synthesis reaction by the condensation of the tetracarboxylic acid anhydride and the diamine compound is performed in an organic solvent.
- the reaction temperature is preferably ⁇ 20 ° C. to 150 ° C., more preferably 0 to 100 ° C.
- the reaction time is preferably 0.1 to 24 hours, more preferably 0.5 to 12 hours.
- organic solvent examples include alcohols, ketones, esters, ethers, aprotic polar solvents, phenols and derivatives thereof, halogenated hydrocarbon solvents, hydrocarbon solvents, and the like.
- the alcohol for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, cyclohexanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether and the like are preferable.
- ketone examples include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
- ester examples include ethyl lactate, butyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, diethyl oxalate, and diethyl malonate.
- ether examples include diethyl ether, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate.
- aprotic polar solvent examples include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ⁇ -butyrolactone, tetramethylurea and hexamethylphosphoryl Amides and the like are preferred.
- phenol and derivatives thereof for example, m-cresol, xylenol, halogenated phenol and the like are preferable.
- halogenated hydrocarbon solvent examples include dichloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,4-dichlorobutane, trichloroethane, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, and the like.
- hydrocarbon solvent examples include hexane, heptane, octane, benzene, toluene, xylene, isoamyl propionate, isoamyl isobutyrate, and diisopentyl ether.
- the total amount of tetracarboxylic dianhydride and diamine compound with respect to the organic solvent is preferably 0.1 to 50% by weight based on the total amount of the reaction solution.
- reaction solution containing a polyamic acid is obtained.
- the obtained reaction solution may be used for the preparation of the alignment film as it is, or may be used for the preparation of the alignment film after isolating the polyamic acid contained in the reaction solution. May be used for the preparation of the alignment film.
- the reaction solution may be subjected to a dehydration ring closure reaction as it is, and the polyamic acid contained in the reaction solution is isolated and then subjected to dehydration ring closure. It may be subjected to a reaction, or may be subjected to a dehydration ring closure reaction after purifying the isolated polyamic acid. Isolation and purification of the polyamic acid can be performed according to known methods.
- a method of imidizing the polyamic acid obtained by the above reaction to obtain a polyimide it can be obtained by dehydrating and ring-closing the polyamic acid to imidize. Specifically, it is carried out by a method of heating a polyamic acid or a method of dissolving a polyamic acid in an organic solvent, adding a dehydrating agent and a dehydrating ring-closing catalyst to the solution, and heating as necessary.
- Examples of the organic solvent used in the dehydration ring closure reaction include the organic solvents exemplified as those used for the synthesis of polyamic acid, and are omitted here.
- the polyimide as the alignment film according to the present invention may be a completely imidized product obtained by dehydrating and cyclizing all of the amic acid structure of the precursor polyamic acid, and only a part of the amic acid structure may be dehydrated. It may be a partially imidized product that is ring-closed and has an amic acid structure and an imide ring structure.
- the imidation ratio of the polyimide according to the present invention is preferably 30% or more, more preferably 40 to 99%, and still more preferably 45 to 98%.
- the said imidation rate represents the ratio which the number of the imide ring structure accounts with respect to the sum total of the number of the amic acid structures of polyimide, and the number of imide ring structures in percentage.
- a part of the imide ring may be an isoimide ring.
- the method for measuring the imidization ratio of polyimide is determined by determining a proton derived from a structure that does not change before and after imidation as a reference proton, and the peak integrated value of this proton is around 9.5 to 10.0 ppm. It is calculated using the proton peak integrated value derived from the NH group of the amic acid that appears.
- the temperature when polyamic acid is thermally imidized in a solution is preferably 100 ° C. to 400 ° C., more preferably 120 ° C. to 250 ° C.
- a method is preferably performed while removing water generated by the imidization reaction from the system.
- a basic catalyst and an acid anhydride are added to the polyamic acid solution obtained above, preferably ⁇ 20 to 250 ° C., more preferably 0 to It is obtained by stirring at 180 ° C.
- the amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 mol times, preferably 2 to 20 mol times of the amic acid group
- the amount of the acid anhydride is 1 to 50 mol times of the amic acid group, preferably Is 3 to 30 mole times.
- Examples of the basic catalyst include pyridine, collidine, lutidine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, and trioctylamine.
- Examples of the acid anhydride include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like.
- the imidation rate by catalytic imidation can be controlled by adjusting the amount of catalyst, reaction temperature, and reaction time.
- the reaction solution when recovering the produced polyamic acid or polyimide from the reaction solution of polyamic acid or polyimide, the reaction solution may be poured into a poor solvent and precipitated.
- the poor solvent used for precipitation include methanol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, benzene, and water.
- the polymer precipitated in a poor solvent and collected by filtration can be dried by normal temperature or reduced pressure at room temperature or by heating.
- the solution preferably has a solution viscosity of 10 to 800 mPa ⁇ s, and preferably has a solution viscosity of 15 to 500 mPa ⁇ s. More preferably.
- the solution viscosity (mPa ⁇ s) of these polymers is 10% by weight of a polymer solution prepared using a good solvent for the polymer (eg, ⁇ -butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.). Is a value measured at 25 ° C. using an E-type viscometer.
- Sp is a single bond, — (CH 2 ) u — (wherein u represents 1 to 20), —OCH 2 —, —CH 2 O—, —COO— , —OCO—, —CH ⁇ CH—, —CF ⁇ CF—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 CF 2 —, and —C ⁇ C—.
- At least one of the non-adjacent CH 2 groups independently represents —O—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, — Si (CH 3 ) 2 —O—Si (CH 3 ) 2 —, —NR—, —NR—CO—, —CO—NR—, —NR—CO—O—, —O—CO—NR—, — NR—CO—NR—, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C— or O—CO—O— (wherein R is independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) Can be substituted with A 1 and A 2 are each independently (A) trans-1,4-cyclohexylene group (one methylene group present in this group or two or more methylene groups not adjacent to each other is replaced by —O—, —NH— or S—) You may) (B) a 1,4-phenylene group (one or more —CH ⁇ present in this group may be
- R a is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a phenyl group, a halogen atom.
- any hydrogen atom in each structure may be substituted by a fluorine atom, a chlorine atom, a methyl group, a phenyl group, a methoxy group,
- the broken line represents a bond to Sp
- R 1 is a tetravalent ring structure
- R 2 is a trivalent organic group
- R 3 is a hydrogen atom
- a hydroxyl group Represents an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.
- y and w represent the molar fraction of the copolymer, 0 ⁇ y ⁇ 1 and 0 ⁇ w ⁇ 1, n represents 4 to 100,000, and the monomer units of M b and M d are each independently One type or two or more types of different units may be used. ) It is preferable that it is a photoresponsive dimerization type
- a photoresponsive dimerization polymer in which Z 2 is a single bond is preferable.
- M 1 and M 2 are each independently of each other acrylate, methacrylate, 2-chloroacrylate, 2-phenyl acrylate, acrylamide, methacryl which may be N-substituted with a lower alkyl group.
- M 3 is acrylate, methacrylate, 2-chloroacrylate, 2-phenylacrylate, acrylamide, methacrylamide, 2-chloroacrylamide, 2-phenylacrylamide, vinyl ether, vinyl ester, acrylic which may be N-substituted with lower alkyl.
- C- n 1 , n 2 and n 3 are mole fractions of comonomer where 0 ⁇ n 1 ⁇ 1, 0 ⁇ n 2 ⁇ 1 and 0 ⁇ n 3 ⁇ 0.5) It is preferable that it is a photoresponsive dimerization type
- the vertical alignment inducing component according to the present invention may be included as a repeating unit of the photoresponsive polymer, and may be included as a substituent on the side chain and / or main chain of the photoresponsive polymer. Furthermore, it may be included in the photo-alignment film as a mixture separately from the photoresponsive polymer.
- the vertical alignment inducing component according to the present invention includes an alkyl group having 3 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 30 carbon atoms, the following general formula (H), the following general formula (J-1), and The following general formula (J-2) is preferably included.
- a broken line means a bond to a carbon atom or a nitrogen atom
- R 1H and R 2H each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group.
- L 1H represents —O—, —OCO— or —COO—
- r represents an integer of 1 to 10.
- the alkyl group is more preferably an alkyl group having 5 to 25 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms, and an alkyl group having 10 to 25 carbon atoms. And more preferably an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms. Further, one or more CH 2 of the alkyl group in this vertical alignment inducing component may be replaced with an oxygen atom. Furthermore, the alkyl group includes a straight chain, a branched chain or a cyclic group, and a linear or branched chain is more preferable.
- the vertical alignment-inducing component according to the present invention contains a repeating unit of copolymerization in the photoresponsive polymer, the formula (RI) to the formula (R-IX):
- R 21 , R 31 , R 41 , R 51 and R 61 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- a phenyl group or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, V is an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 20 carbon atoms, or a general formula (H):
- a broken line means a bond to a carbon atom or a nitrogen atom
- R 1H and R 2H each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group.
- L 1H represents —O—, —OCO— or —COO—
- r represents an integer of 1 to 10.
- W is a single bond, —O— or a methylene group
- T is a single bond or —COO—
- p, t and q are each independently 0, 1 or 2.
- the vertical alignment-inducing component according to the present invention is contained in the photo-alignment film as a mixture separately from the photo-responsive polymer, the polymerizable compound including the above formulas (RI) to (R-IX) is polymerized. It is preferable to mix the polymer and the photoresponsive polymer.
- the vertical alignment-inducing component according to the present invention has a side chain and / or main chain substituent of the photoresponsive polymer
- the diamine compounds (formulas (DA1) to (DA60)), tetracarboxylic Acid dianhydride (formula (TCA1) to formula (TCA38)), the general formula (1A), the general formula (1B) and the hydrogen atom of the compound represented by the general formula (2) are substituted with the vertical alignment inducing component (for example, The above formula (RI) may be substituted with V) in formula (R-IX).
- Xc1 to Xc3 are preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
- Xc1 to Xc3 are preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
- the photoresponsive polymer according to the present invention are preferably polyimides and polyamic acid derivatives, tetracarboxylic dianhydrides (formula (TCA1) to formula (TCA38)), and the following diamine compounds
- TCA1 to formula (TCA38) tetracarboxylic dianhydrides
- TCA38 tetracarboxylic dianhydrides
- K general formula (K)
- the liquid crystal display element of the present invention is preferably produced, for example, by the following steps.
- a coating film is formed on a substrate by applying the photo-alignment film precursor solution according to the present invention on the substrate and then heating the coated surface. More specifically, for example, the photo-alignment film precursor of the present invention is formed on the conductive film forming surface of the substrate provided with the transparent conductive film patterned in a comb-teeth shape and on one surface of the counter substrate provided with no conductive film. Each of the body solutions is applied, and each coated surface is heated to form a coating film.
- the photo-alignment film precursor solution of the present invention is preferably applied by an offset printing method, a spin coating method, a roll coater method, or an inkjet printing method.
- the substrate for example, a glass such as float glass or soda glass; a transparent substrate made of a plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, or poly (alicyclic olefin) can be used.
- a NESA film made of tin oxide (SnO 2 ), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 ), or the like is used. Also good.
- a method of forming a pattern by photo-etching after forming a transparent conductive film without a pattern, or a mask having a desired pattern when forming a transparent conductive film is used. It can be employed in methods.
- the substrate surface is a known method such as a functional silane compound or a functional titanium compound. The surface treatment may be performed in advance.
- pre-baking may be performed as necessary.
- the pre-baking temperature is preferably 30 to 200 ° C.
- the prebake time is preferably 0.25 to 10 minutes.
- the firing temperature at this time is preferably 80 to 300 ° C.
- the firing time is preferably 5 to 200 minutes.
- the film thickness thus formed is preferably 0.001 to 1 ⁇ m.
- ultraviolet rays or visible rays containing light having a wavelength of 150 to 800 nm can be used, and ultraviolet rays containing light having a wavelength of 300 to 400 nm are preferable.
- a light source for the irradiation light a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used.
- the ultraviolet rays in the preferable wavelength region can be obtained by means of using a light source in combination with, for example, a filter or a diffraction grating.
- the amount of light irradiation is preferably 1,000 J / m 2 or more and 100,000 J / m 2 or less.
- a pair of substrates on which a photo-alignment film or a coating film is formed face each other with a gap (cell gap) therebetween, and the liquid crystal composition according to the present invention is placed in the gap. Filling is preferred.
- a method for filling the liquid crystal composition (1) vacuum injection method (for a pair of substrates on which a photo-alignment film or a coating film is formed, a gap is formed so that the alignment directions of the two substrates are orthogonal to each other. (Cell gap) are placed facing each other, the periphery of the two substrates are bonded together using a sealant, liquid crystal is injected and filled into the cell gap defined by the substrate surface and the sealant, and the injection hole is sealed. And a method of forming a liquid crystal cell by stopping) or (2) ODF method.
- the method of introducing the liquid crystal composition by the vacuum injection method although no drop mark is generated, there is a problem in manufacturing time, cost, etc. as the substrate size increases. However, in this invention, it can be used conveniently by the display element manufactured using the ODF method from the combination of a photo-alignment film and a liquid-crystal composition.
- an electrode layer 3 (surface covered with a photo-alignment film) such as a TFT is formed on the surface of the same substrate (first substrate in FIG. 3). Therefore, the surface has a large number of irregularities, and it is easy to promote the generation of dropping marks, but this problem is reduced by the combination of the photo-alignment film and the liquid crystal composition. it is conceivable that.
- the liquid crystal composition containing the polymerizable compound according to the present invention is provided with a liquid crystal alignment ability by polymerization of the polymerizable compound contained therein by irradiation with ultraviolet rays, and light utilizing the birefringence of the liquid crystal composition.
- the liquid crystal display element is preferably used for controlling the amount of transmitted light.
- liquid crystal display elements As liquid crystal display elements, ECB-LCD, VA-LCD, VA-IPS-LCD, FFS-LCD, 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), but particularly useful for AM-LCD and can be used for transmissive or reflective 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
- OCB-LCD OCB-LCD
- IPS-LCD in-plane switching liquid crystal display element
- the two substrates of the liquid crystal cell used in 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 color filter can be produced by, for example, a pigment dispersion method, a printing method, an electrodeposition method, or a dyeing method.
- a method for producing a color filter by a pigment dispersion method will be described as an example.
- a curable coloring composition for a color filter is applied onto the transparent substrate, subjected to a patterning treatment, and cured by heating or light irradiation. By performing this process for each of the three colors red, green, and blue, a pixel portion for a color filter can be manufactured.
- a pixel electrode provided with an active element such as a TFT or a thin film diode may be provided on the substrate.
- the substrate is opposed so that the transparent electrode layer is on the inside.
- the thickness of the light control layer (liquid crystal layer) to be obtained 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 G 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 include columnar spacers made of glass particles, plastic particles, alumina particles, a photoresist material, and the like.
- 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 or an ODF method can be used as a method of sandwiching the liquid crystal composition (containing a polymerizable compound as necessary) between the two substrates.
- a vacuum injection method there is a problem that an injection mark remains instead of a drop mark.
- it can use more suitably for the display element manufactured using ODF method.
- a sealant such as epoxy photothermal curing is drawn on a backplane or frontplane substrate using a dispenser in a closed-loop bank shape, and then removed.
- a liquid crystal display element can be manufactured by bonding a front plane and a back plane after dropping a predetermined amount of the liquid crystal composition in the air.
- the liquid crystal composition of the present invention can be preferably used because the liquid crystal composition can be stably dropped in the ODF process.
- an appropriate polymerization rate is desirable in order to obtain good alignment performance of liquid crystal. Therefore, active energy rays such as ultraviolet rays or electron beams are irradiated singly or in combination or sequentially.
- the method of polymerizing by is preferred.
- ultraviolet rays When ultraviolet rays are used, a polarized light source or a non-polarized light source may be used.
- the polymerization is performed in a state where the polymerizable compound-containing liquid crystal composition is sandwiched between two substrates, at least the substrate on the irradiation surface side must be given appropriate transparency to the active energy rays. I must.
- 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. Particularly in the case of UV exposure, it is preferable to perform UV exposure without applying voltage to the polymerizable monomer-containing liquid crystal composition.
- the vertical alignment type VA mode liquid crystal display element from the viewpoint of alignment stability and contrast. It is preferable to control the pretilt angle from 85 degrees to 89.9 degrees.
- the temperature during irradiation is preferably within a temperature range in which the liquid crystal state of the liquid crystal composition of the present invention is maintained. Polymerization is preferably performed at a temperature close to room temperature, that is, typically at a temperature of 15 to 35 ° C.
- a lamp for generating ultraviolet rays a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, or the like can be used.
- a wavelength of the ultraviolet-rays to irradiate it is preferable to irradiate the ultraviolet-ray of the wavelength range which is not the absorption wavelength range of a liquid crystal composition, and it is preferable to cut and use an ultraviolet-ray as needed.
- Intensity of ultraviolet irradiation is preferably from 0.1mW / cm 2 ⁇ 100W / cm 2, 2mW / cm 2 ⁇ 50W / cm 2 is more preferable.
- the amount of energy of ultraviolet rays to be irradiated can be adjusted as appropriate, but is preferably 10 mJ / cm 2 to 500 J / cm 2, and more preferably 100 mJ / cm 2 to 200 J / cm 2 .
- the intensity may be changed.
- the time for irradiating with ultraviolet rays is appropriately selected depending on the intensity of the irradiating ultraviolet rays.
- a metal halide lamp, high pressure mercury lamp or ultrahigh pressure mercury lamp it is preferably 10 seconds to 3600 seconds, more preferably 10 seconds to 600 seconds, In the case of using a lamp, 60 seconds to 18000 seconds are preferable, and 600 seconds to 10800 seconds are preferable.
- the first substrate or the second substrate is not particularly limited as long as it is substantially transparent, and glass, ceramics, plastics, or the like can be used.
- Plastic substrates include cellulose derivatives such as cellulose, triacetyl cellulose, diacetyl cellulose, polycycloolefin derivatives, polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polypropylene, polyethylene, etc.
- Inorganic-organic composite materials such as glass fiber-acrylic resin can be used.
- the function of the barrier film is to reduce the moisture permeability of the plastic substrate and to improve the reliability of the electrical characteristics of the liquid crystal display element.
- the barrier film is not particularly limited as long as it has high transparency and low water vapor permeability. Generally, vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition method (CVD method) using an inorganic material such as silicon oxide is used. ) Is used.
- the same material or different materials may be used as the first substrate or the second substrate, and there is no particular limitation.
- Use of a glass substrate is preferable because a liquid crystal display element having excellent heat resistance and dimensional stability can be manufactured.
- a plastic substrate is preferable because it is suitable for a manufacturing method using a roll-to-roll method and is suitable for weight reduction or flexibility. For the purpose of imparting flatness and heat resistance, good results can be obtained by combining a plastic substrate and a glass substrate.
- the measured characteristics are as follows.
- Tni Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C) ⁇ n: Refractive index anisotropy at 295K (also known as birefringence) ⁇ : Dielectric anisotropy at 295K ⁇ : Viscosity at 295K (mPa ⁇ s) ⁇ 1: rotational viscosity at 295 K (mPa ⁇ s) VHR: Voltage holding ratio (%) at 313K under conditions of frequency 60Hz and applied voltage 5V Burn-in: The burn-in evaluation of the liquid crystal display element is based on the following four-step evaluation of the afterimage level of the fixed pattern when the predetermined fixed pattern is displayed in the display area for 1440 hours and then the entire screen is displayed uniformly. went.
- the process suitability is that the liquid crystal is dropped 40 pL at a time by using a constant volume metering pump 100000 times in the ODF process, and the following “0 to 200 times, 201 to 400 times, 401 to 600 times, ..., 99801 to 100,000 times ”, the change in the amount of liquid crystal dropped 200 times was evaluated in the following four stages.
- Liquid crystal compositions 1 to 16 Liquid crystal compositions having the following compositions were prepared, and their physical properties were measured. The results are shown in Tables 1 and 2 below.
- Polymeric monomer-containing liquid crystal composition 1, polymerizable monomer-containing liquid crystal composition 2, polymerizable monomer-containing liquid crystal compositions 1 and 2 6, 14 were prepared.
- Polymerizable monomer-containing liquid crystal compositions 9, 12, and 16 were prepared by adding 0.3 parts by mass of each of the polymerizable monomers represented by the formula (1) and uniformly dissolving them.
- the physical properties of the polymerizable monomer-containing liquid crystal compositions 9 and 12 were also almost the same as those of the nematic liquid crystal compositions shown in Preparation Examples 9, 12, and 16.
- the film was produced by the following method.
- the photolytic polyimide film was subjected to an alignment treatment by irradiating polarized UV light having a wavelength of 254 nm with 1000 mJ / cm 2 .
- the photolytic polyimide film was subjected to an alignment treatment by irradiating polarized UV light having a wavelength of 254 nm with 1000 mJ / cm 2 .
- Photo-alignment film 3 (Preparation of solution for photo-alignment film) 32.40 g of N-methyl-2-pyrrolidone was added to 3.24 g of 1,4-phenylenediamine, and dissolved by stirring while feeding nitrogen. While stirring this diamine solution, 7.81 g of cyclobutanetetracarboxylic dianhydride was added, and 78.03 g of N-methyl-2-pyrrolidone was added, and the mixture was allowed to react by stirring at 30 ° C. for 18 hours in a nitrogen atmosphere. It was.
- Orientation treatment A 256 nm ultraviolet ray is extracted from the high-pressure mercury lamp using a bandpass filter, and is converted into linearly polarized light having an extinction ratio of about 100: 1 using a wire grid polarizer, and 1.0 J / cm 2 is applied to the photodecomposable resin film. Photo-alignment treatment was performed by irradiation with irradiation energy. Thereafter, in order to remove the impurities generated by decomposition, after baking at 230 ° C. for 30 minutes, the polyimide film was washed with pure water and dried to obtain a glass substrate on which a photolytic alignment film was formed.
- V-2 Stearyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was purchased and used.
- the molecular weight of the polymer was adjusted by adjusting the heating and reflux time in the nitrogen atmosphere and measuring the weight average molecular weight (Mw).
- Mw and Mn were measured by GPC (gel permeation chromatography) under the following measurement conditions.
- Tosoh GPC equipment HLC-8220GPC is used as the measuring device, TSKgel ⁇ ⁇ GMHXL ⁇ 2, TSKgel G2000XL ⁇ 1 and TSKgel G1000XL ⁇ 1 in series for the analytical column, and differential refractive index for the detector.
- polystyrene standard sample STANDARDARSM-105 molecular weight range 1,300 to 3,800,000 manufactured by Showa Denko was used.
- the obtained polymer was dissolved in THF so as to have a concentration of 1 ⁇ g / mL, and the mobile phase was measured with THF, the liquid feed rate was 1 mL / min, the column temperature was 40 ° C., and the sample injection amount was 300 ⁇ L.
- linearly polarized light (illuminance: 10 mW / cm 2 ) of ultraviolet light (wavelength: 313 nm) was formed using a polarized light irradiation device equipped with an ultrahigh pressure mercury lamp, a wavelength cut filter, a band pass filter, and a polarizing filter.
- a photo-alignment film was obtained by irradiating the film from the vertical direction for 10 seconds (irradiation light quantity: 100 mJ / cm 2 ).
- the dry thickness of the resin film was 0.1 ⁇ m.
- ⁇ Rubbing type alignment film> (Rubbing type alignment film) (Formation of rubbing type polyimide liquid crystal alignment film) (Preparation of alignment film solution) 59.72 g of N-methyl-2-pyrrolidone was added to 5.98 g of 4,4′-diaminodiphenylamine, and dissolved by stirring while feeding nitrogen. While stirring this diamine solution, 6.54 g of pyromellitic dianhydride was added, and 65.30 g of N-methyl-2-pyrrolidone was further added, and the mixture was stirred and reacted at 30 ° C. for 18 hours in a nitrogen atmosphere. Further, 71.06 g of a mixed solvent having a mass ratio of N-methyl-2-pyrrolidone and 2-butoxyethanol of 1: 1 was added at room temperature, and the mixture was diluted and stirred to obtain a polyamic acid solution.
- a mixed solvent having a mass ratio of N-methyl-2-pyrrolidone and 2-butoxyethanol of 1: 1
- An alignment treatment was performed by rotating a roller wrapped with a buff cloth in a direction opposite to the substrate transport direction and rubbing the surface of the alignment film formed on the substrate in one direction.
- the number of rotations of the roller was 600 rpm
- the conveyance speed of the substrate was 5 mm / second
- the indentation depth of the buff cloth with respect to the substrate surface was 0.3 mm.
- the polyimide film was washed with pure water and dried in order to remove the rubbing of the alignment film scraped by rubbing and the fiber pieces of the buff cloth, thereby obtaining a glass substrate on which the rubbing polyimide alignment film was formed.
- a thin film transistor and a transparent electrode layer are formed on the first substrate, and an alignment film is formed thereon.
- a rubbing method which is a contact method
- random scratches are formed on the alignment film surface by rubbing.
- deeper scratches due to the steps due to the thin film transistor and the transparent electrode layer pattern and the diameter (tens of ⁇ m) of the fiber of the buffing cloth of the rubbing roller Easy to be formed along the step. Since the liquid crystal molecules cannot be aligned in a certain direction when the electric field is turned off at the portion where the scratch is formed, light leakage occurs in the liquid crystal panel during black display. As a result, it becomes difficult to obtain a contrast of a certain value or more. Further, it is difficult to perform alignment division on the rubbing alignment film.
- a one-pixel size is 0.23 mm in a calculation example in a 40-inch panel.
- a resolution mode called 8K which will be put to practical use later, in a calculation example in a 40-inch panel, the size of one pixel becomes as fine as 0.11 mm. That is, since the size of one pixel approaches the diameter of the buff cloth fiber of the rubbing roller, when the electric field is turned off in units of pixels or in units of intermittent pixel rows due to scratches formed when the alignment treatment is performed by the rubbing method. There are places where the liquid crystal molecules cannot be aligned in a certain direction, which may cause a significant decrease in contrast and a large number of display defects due to a large amount of light leakage during black display.
- An alignment film solution was formed on the comb-shaped transparent electrode formed on the first substrate by a spin coating method to form an alignment film having a dry thickness of 0.1 ⁇ m.
- An alignment film was similarly formed on the second substrate.
- a liquid crystal cell was produced using the glass substrate provided with the above-mentioned various liquid crystal alignment films. More specifically, the first substrate and the second substrate on which the alignment films are respectively formed, the liquid crystal alignment films face each other, and the direction in which the linearly polarized light is irradiated or rubbed is the antiparallel direction (180 °).
- the peripheral part was pasted with a sealing agent in a state where a constant gap (4 ⁇ m) was maintained between the two substrates.
- the liquid crystal compositions Preparation Examples 1 to 16
- the polymerizable monomer-containing liquid crystal compositions 1, 2, 6, 9, 12, 14 and 16 were filled at a temperature of clearing point + 15 ° C. by a dropping method, and then cooled to room temperature to prepare a liquid crystal cell.
- the pretilt angle (crystal rotation method) of the liquid crystal cell was measured. While applying a rectangular wave of 1.8 V at a frequency of 1 kHz, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays by a high pressure mercury lamp (FL15UV34A (NP805) manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.) through a filter that cuts ultraviolet rays of 320 nm or less.
- a high pressure mercury lamp FL15UV34A (NP805) manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.
- the cell surface was adjusted to have an irradiation intensity of 10 mW / cm 2 and irradiated for 700 seconds to obtain a horizontal alignment liquid crystal display element in which the polymerizable monomer in the polymerizable monomer-containing liquid crystal composition was polymerized.
- Tables 3 to 9 below show examples of combinations of the alignment films used in the produced liquid crystal cells (liquid crystal display elements) and the liquid crystal compositions or polymerizable monomer-containing liquid crystal compositions used (Examples 1 to 24 and Comparative Examples). 1-2) and the evaluation results of the static contrast (CRS) of the liquid crystal cell produced are described.
- the static contrast (CRS) was measured by the following method.
- Polarizer-analyzer of optical measuring device (RETS-100, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) equipped with white light source, spectroscope, polarizer (incident side polarizing plate), analyzer (exit side polarizing plate), detector
- the optical film to be measured was placed.
- the rotation angle between the polarizer and the analyzer is 0 degree (the polarization direction of the polarizer and the analyzer is the parallel position [parallel Nicol]
- the transmitted light is transmitted by the detector while rotating the optical film.
- the amount of transmitted light (on-time light amount) at the rotational position of the optical film (the polarization direction of the polarizer and the molecular long axis direction of the polymerizable liquid crystal are parallel) where the detected light amount becomes the largest is Yon. It was. In addition, with the position of the polarizer and the optical film fixed, the rotation angle of the analyzer with respect to the polarizer is 90 degrees (the polarization direction of the polarizer and the analyzer is the orthogonal position [cross Nicol]). The amount of light (light amount when off) was set to Yoff. Contrast CRS was calculated
- VA-IPS and VA-FFS mode display elements manufactured by forming a photo-alignment film are VA-IPS mode display elements manufactured by forming a rubbing alignment film.
- the contrast was excellent.
- the example using the photo-alignment film is a display element that can express deeper black than the comparative example.
- liquid crystal display elements of Examples 1 to 24 were subjected to the following alignment regulating force (anchoring) measurement.
- the anchoring energy at the interface between the liquid crystal alignment film surface and the liquid crystal layer is expressed on pages 402 to 403 of the following strong electric field method (Proc. Reported method).
- the liquid crystal display elements of Examples 1 to 24 had an alignment regulating force sufficient for practical use.
- the alignment regulating force in the liquid crystal display elements of Examples 17 to 24 is improved as compared with Examples 1 to 16, the polymerizable monomer is polymerized to polymerize the photoalignment film with respect to the liquid crystal compound. It was confirmed that the orientation regulating force was generated. It was confirmed that the horizontal alignment liquid crystal display device has excellent optical characteristics and high-speed response.
- first substrate 102 TFT layer 103 pixel electrode 104 passivation film 105 first alignment film 200 second substrate 201 planarization film (overcoat layer) 202 Black matrix 203 Color filter 204 Transparent electrode 205 Second alignment film 301 Seal material 302 Projection (columnar spacer) 303 Liquid crystal layer 304 Protrusion (columnar spacer) 401 mask pattern 402 resin layer L light 1,8 polarizing plate 2 first substrate 3 electrode layer 4 alignment film 5 liquid crystal layer 6 color filter 6G color filter green 6R color filter red 7 second substrate 11 gate electrode 12 gate insulating film DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Semiconductor layer 14 Insulating layer 15 Ohmic contact layer 16 Drain electrode 17 Source electrode 18 Insulating protective layer 21 Pixel electrode 22 Common electrode 23 Storage capacitor 24 Drain electrode 25 Data wiring 27 Source wiring 29 Common line 30 Buffer layer
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Abstract
「課題」本発明が解決しようとする課題は、光配向膜を備え、かつ誘電率異方性、粘度、ネマチック相上限温度、低温でのネマチック相安定性、γ1等の液晶表示素子としての諸特性及び表示素子の焼き付き特性を悪化させること無い液晶表示素子を提供することにある。 「解決手段」本発明は、一般式(i)で表される化合物と、一般式(J)で表される化合物とを含有する液晶組成物および光配向膜を用いることで、当該液晶組成物の高速応答性を維持しつつ、低温安定性に優れた光配向膜を有する液晶表示素子を提供する。
Description
本発明は液晶表示材料として有用な誘電率異方性(Δε)が正の値を示すネマチック液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
現在スマートフォン用の液晶ディスプレイとしては、高品位であり、視覚特性に優れるIPSモードの液晶表示素子やFFSモードの液晶表示素子(Fringe Field Switching mode Liquid Crystal Display;FFSモード液晶表示素子)が広く用いられている(特許文献1、特許文献2参照)。FFSモードは、IPSモードの低い開口率及び透過率を改善するため導入された方式であり、用いられている液晶組成物としては、低電圧化がし易いことから誘電率異方性が正のp型液晶組成物を用いた材料が広く用いられている。また、FFSモードの用途の大部分が携帯端末であるため、さらなる省電力化の要求は強く液晶素子メーカはIGZOを用いたアレイの採用等盛んな開発が続いている。
また、液晶分子の配向方法としては、ラビング法と呼ばれる方法が多く用いられている。この方法は、ポリイミド等の配向膜材料を塗布、焼成した薄膜に対して、ナイロンなどの布を巻いたローラーを一定圧力で押し込みながら回転させることによって、配向膜表面を一定方向に擦る(ラビングする)ことにより液晶分子に配向規制力を付与するものである。この方法の厳密な配向機構は現在でも明確では無く、配向膜の表面を擦ることにより、筋状の表示ムラが発生する点、配向膜材料の一部が脱落して液晶層に混入する点およびアレイ基板においては発生した静電気によりTFTが破壊する点等の課題があり、ラビングによらない配向付与方法が検討されてきた。特に、直線偏光の紫外線を用いて配向膜に異方性を持たせる光配向膜は、非接触で配向を付与できることから前述のラビング法の問題を解決する方法として開発が進められており、横電界型の表示素子においても光配向膜の使用が模索されてきた(特許文献3参照)。
しかしながら、近年の液晶表示素子の用途や市場の拡大により、その使用方法、製造方法にも大きな変化が見られ、液晶表示素子の駆動方式(例えば、TN型、STN型、VA型、IPS型、FFS型等)だけでなく、その大きさも50型以上の超大型サイズの表示素子が実用化されるに伴い、液晶組成物の基板への注入方法も従来の真空注入法から液晶組成物の液滴を一方の基板面に滴下し、他方の基板と貼りあわせるという滴下注入法(ODF:One Drop Fill)が注入方法の主流となっている。また、VAモード(例えば、VA-IPS)などの垂直電界型と、IPSモードやFFSモードなどの水平電界型とを比較すると、液晶分子の配向変化や必要とされる光学特性などが大きく異なる。
そのため、上記特許文献1~3に記載するように、IPSモードやFFSモードの電極は、片側の基板表面に形成された複数の短冊状の電極が平行に配列し、かつ前記基板表面の全面に配向膜が被覆した構造を備えていることから、当該片側の基板表面には無数の凹凸が存在する構造のため、液晶組成物を基板表面に滴下した際に基板上に滴下痕が形成し、この滴下痕が表示品位の低下を招く問題が表面化するに至った。
さらに、垂直電界型だけでなくIPSモードやFFSモードなどの水平電界型の液晶表示素子の製造工程は、ODF法により液晶表示素子のサイズに応じて最適な液晶注入量を滴下する必要がある。そのため、注入量のずれが最適値から大きくなると、あらかじめ設計された液晶表示素子の屈折率や駆動電界のバランスが崩れ、斑発生やコントラスト不良などの表示不良が生じる。特に、最近流行しているスマートフォンに多用される小型液晶表示素子は、最適な液晶注入量が少ないために最適値からのずれを一定範囲内に制御すること自体が難しい。従って、液晶表示素子の歩留まり高く保持するために、例えば、液晶滴下時に生じる滴下装置内の急激な圧力変化や衝撃に対する影響が少なく、長時間にわたって安定的に液晶を滴下し続けることが可能な性能も必要である。このような問題に加えて、さらに液晶組成物と直接接触する配向膜との適合性も問題になる。
このように、TFT素子等で駆動するアクティブマトリックス駆動液晶表示素子に使用される液晶組成物おいては、高速応答性能等の液晶表示素子として求められている特性や性能を維持しつつ、従来から重視されてきた高い比抵抗値あるいは高い電圧保持率を有することや光や熱等の外部刺激に対して安定であるという特性に加えて、液晶表示素子の製造方法を考慮した開発が求められてきている。また、VA-IPSモードのように垂直配向型の場合は、視野角依存の問題が起こるが、従来のようなラビング方法は、ローラーに巻きつけた布で基板全体を擦るというプロセスのため、配向分割の実現が困難になるという問題がある。また、光配向膜にはバックライトが常に当たっているため劣化などにより経時的にコントラストが低減するという問題がある。
そこで本発明の課題は、上記問題点を解決し、誘電率異方性(Δε)、粘度(η)、ネマチック相-等方性液体の転移温度(Tni)、低温でのネマチック相安定性、回転粘度(γ1)等の液晶表示素子としての諸特性に優れ、光配向膜を備えた液晶表示素子に用いることにより優れた表示特性(コントラストなど)実現可能なp型液晶組成物を用いた垂直配向型の液晶表示素子を提供することにある。
本願発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、液晶表示素子の構成およびそれに最適な種々の液晶組成物や光配向膜の構成を検討した結果、本願発明の完成に至った。
本発明に係る液晶表示素子は、比抵抗や電圧保持率が熱や光によって受ける変化が極めて小さいため、製品の実用性が高く、高速応答を達成できる。本発明に係る液晶表示素子は、信頼性および高速応答性に優れている。
本発明に係る液晶組成物は用いた液晶表示素子の製造工程では、安定的に性能を発揮できるため、工程起因の表示不良が抑制されて歩留まり高く製造できるので、非常に有用である。
本発明に係る液晶表示素子は、低温安定性および高速応答性に優れた液晶組成物を使用することができる。
本発明は、液晶分子の配向規制力が向上した光配向膜を備えた液晶表示素子を提供することができる。
本発明に係る液晶表示素子は、配向規制力に非常に優れた高コントラスを実現することができる。
本発明に係る液晶表示素子は、長期間高コントラストを維持することができる。
本発明に係る液晶表示素子は、重合性モノマーを含む液晶組成物を使用するため非常に優れた高コントラスを実現することができる。
本発明の第一は、対向に配置された第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に充填された液晶組成物を含有する液晶層と、
前記第一の基板上に、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスライン、前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタならびに前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を画素毎に有する電極層と、
前記第一の基板または前記第二の基板上に形成された共通電極と、
前記液晶層と前記第一の基板および前記液晶層と前記第二の基板との間に、少なくとも一方の基板に形成された光配向層と、を有し、
前記液晶組成物が、正の誘電率異方性を有し、ネマチック相-等方性液体の転移温度が60℃以上であり、一般式(i)
前記第一の基板と前記第二の基板との間に充填された液晶組成物を含有する液晶層と、
前記第一の基板上に、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスライン、前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタならびに前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を画素毎に有する電極層と、
前記第一の基板または前記第二の基板上に形成された共通電極と、
前記液晶層と前記第一の基板および前記液晶層と前記第二の基板との間に、少なくとも一方の基板に形成された光配向層と、を有し、
前記液晶組成物が、正の誘電率異方性を有し、ネマチック相-等方性液体の転移温度が60℃以上であり、一般式(i)
(上記一般式(i)中、Ri1及びRi2はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数2~8のアルケニル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基または炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基またはアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基またはアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
Ai1は、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、Zi1は、単結合、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-またはCF2O-を表し、
ni1は、1、2、3または4を表し、ni1が2、3または4であってAi1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、ni1が2、3または4であってZi1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)で表される化合物群から選ばれる1種または2種以上の化合物、及び、下記の一般式(J)
Ai1は、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、Zi1は、単結合、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-またはCF2O-を表し、
ni1は、1、2、3または4を表し、ni1が2、3または4であってAi1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、ni1が2、3または4であってZi1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)で表される化合物群から選ばれる1種または2種以上の化合物、及び、下記の一般式(J)
(式中、RJ1は炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
nJ1は、0、1、2、3又は4を表し、
AJ1、AJ2及びAJ3はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
ZJ1及びZJ2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-又は-C≡C-を表し、
nJ1が2、3又は4であってAJ2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nJ1が2、3又は4であってZJ1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XJ1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。)で表される化合物の中から1種または2種以上含有することを特徴とする垂直配向型の液晶表示素子である。
nJ1は、0、1、2、3又は4を表し、
AJ1、AJ2及びAJ3はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
ZJ1及びZJ2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-又は-C≡C-を表し、
nJ1が2、3又は4であってAJ2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nJ1が2、3又は4であってZJ1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XJ1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。)で表される化合物の中から1種または2種以上含有することを特徴とする垂直配向型の液晶表示素子である。
本発明に係る液晶表示素子の構造について図1~5を用いて、液晶表示素子の構成要素である、基板および電極層について併せて説明する。次いで、液晶表示素子の構成要素について液晶層および光配向膜層について詳説する。
以下、図面に基づいて、本発明に係る液晶表示素子の一実施形態を説明する。
図1は、液晶表示素子の構成を模式的に示す図である。図1では、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。本発明に係る液晶表示素子10の構成は、図1に記載するように、対向に配置された第一の(透明絶縁)基板2と、第二の(透明絶縁)基板7との間に挟持された液晶組成物(または液晶層5)を有するVA-IPSおよび/またはVA-FFSモードの液晶表示素子であって、該液晶組成物として前記本発明の液晶組成物を用いたことに特徴を有するものである。第一の透明絶縁基板2は、液晶層5側の面に電極層3が形成されている。また、液晶層5と、第一の透明絶縁基板2及び第二の透明絶縁基板7のそれぞれの間に、液晶層5を構成する液晶組成物と直接当接して垂直配向を誘起する一対の光配向膜(または光配向層とも)4を有し、該液晶組成物中の液晶分子は、電圧無印加時に前記基板2,7に対して略平行になるように配向されている。図1および図3に示すように、前記第二の基板7および前記第一の基板2は、一対の偏光板1,8により挟持されてもよい。さらに、図1、3では、前記第二の基板7と配向膜4との間にカラーフィルタ6が設けられている。なお、本発明に係る液晶表示素子の形態としては、いわゆるカラーフィルタオンアレイ(COA)であってもよく、薄膜トランジスタを含む電極層と液晶層との間にカラーフィルタを設けても、または当該薄膜トランジスタを含む電極層と第二の基板との間にカラーフィルタを設けてもよい。
また、図1~5では説明上、本発明の液晶表示素子の好適な実施形態として、液晶層5と第一の基板2との間および液晶層5と前記第二の基板7との間にそれぞれの第一の基板および第二の基板上に光配向膜4が形成された例を記載しているが、本発明の液晶表示素子は、第一の基板2または第二の基板7上の少なくとも一方に光配向膜4が形成されていればよい。
例えば、液晶層5と第一の基板2との間に光配向膜4が前記第一の基板2上に液晶層5と当接するように形成されている場合、他方の液晶層5と第二の基板7との間には、配向膜を設けない、光配向膜またはラビング配向膜を形成することが好ましく、光配向膜を形成することがより好ましい。
すなわち、本発明に係る液晶表示素子10は、第一の偏光板1と、第一の基板2と、薄膜トランジスタを含む電極層3と、配向膜4と、液晶組成物を含む液晶層5と、配向膜4と、カラーフィルタ6と、第二の基板7と、第二の偏光板8と、が順次積層された構成であることが好ましい。電極層3を画素電極とする場合、前記電極層3と基板2との間に別途新たな電極層を設けて当該新たな電極を共通電極にしてもよく、または電極層3が、画素電極と共通電極の両者を示してもよい。前者の代表的な例は、図2~図5に示している。後者の例としては、例えば、一対の櫛形電極を互いに離間して嵌合するように配置し、一方を画素電極、他方を共通電極にして、断面が画素電極と共通電極とが交互になるように構成してもよい。
第一の基板2と第二の基板7はガラスまたはプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。2枚の基板2、7は、周辺領域に配置されたエポキシ系熱硬化性組成物等のシール材及び封止材によって貼り合わされていて、その間には基板間距離を保持するために、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子等の粒状スペーサーまたはフォトリソグラフィ法により形成された樹脂からなるスペーサー柱が配置されていてもよい。本発明に係る基板は、透明導電性材料を含むことが好ましい。
図2は、図1における基板2上に形成された電極層3のII線で囲まれた領域を拡大した平面図である。図3は、図2におけるIII-III線方向に図1に示す液晶表示素子を切断した断面図である。図2に示すように、第一の基板2の表面に形成されている薄膜トランジスタを含む電極層3は、走査信号を供給するための複数のゲートバスライン26と表示信号を供給するための複数のデータバスライン25とが、互いに交差してマトリクス状に配置されている。なお、図2には、一対のゲートバスライン26及び一対のデータバスライン25のみが示されている。
複数のゲートバスライン26と複数のデータバスライン25とにより囲まれた領域により、液晶表示装置の単位画素が形成され、該単位画素内には、画素電極21及び共通電極22が形成されている。ゲートバスライン26とデータバスライン25が互いに交差している交差部近傍には、ソース電極27、ドレイン電極24およびゲート電極28を含む薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタは、画素電極21に表示信号を供給するスイッチ素子として、画素電極21と連結している。また、ゲートバスライン26と並行して、共通ライン29が設けられる。この共通ライン29は、共通電極22に共通信号を供給するために、共通電極22と連結している。
薄膜トランジスタの構造の好適な一態様は、例えば、図3で示すように、基板2表面に形成されたゲート電極11と、当該ゲート電極11を覆い、且つ前記基板2の略全面を覆うように設けられたゲート絶縁層12と、前記ゲート電極11と対向するよう前記ゲート絶縁層12の表面に形成された半導体層13と、記半導体層13の表面の一部を覆うように設けられた保護層14と、前記保護層14および前記半導体層13の一方の側端部を覆い、かつ前記基板2表面に形成された前記ゲート絶縁層12と接触するように設けられたドレイン電極16と、前記保護層14および前記半導体層13の他方の側端部を覆い、かつ前記基板2表面に形成された前記ゲート絶縁層12と接触するように設けられたソース電極17と、前記ドレイン電極16および前記ソース電極17を覆うように設けられた絶縁保護層18と、を有している。ゲート電極11の表面にゲート電極との段差を無くす等の理由により陽極酸化被膜(図示せず)を形成してもよい。
前記半導体層13には、アモルファスシリコン、多結晶ポリシリコンなどを用いることができるが、ZnO、IGZO(In-Ga-Zn-O)、ITO等の透明半導体膜を用いると、光吸収に起因する光キャリアの弊害を抑制でき、素子の開口率を増大する観点からも好ましい。
さらに、ショットキー障壁の幅や高さを低減する目的で半導体層13とドレイン電極16またはソース電極17との間にそれぞれオーミック接触層15を設けても良い。オーミック接触層には、n型アモルファスシリコンやn型多結晶ポリシリコン等のリン等の不純物を高濃度に添加した材料を用いることができる。
ゲートバスライン26やデータバスライン25、共通ライン29は金属膜であることが好ましく、Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Niまたはその合金がより好ましく、Alまたはその合金の配線を用いる場合が特に好ましい。また、絶縁保護層18は、絶縁機能を有する層であり、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素酸窒化膜等で形成される。
図2および図3に示す実施の形態では、共通電極22はゲート絶縁層12上のほぼ全面に形成された平板状の電極であり、一方、画素電極21は共通電極22を覆う絶縁保護層18上に形成された櫛形の電極である。すなわち、共通電極22は画素電極21よりも第一の基板2に近い位置に配置され、これらの電極は絶縁保護層18を介して互いに重なりあって配置される。画素電極21と共通電極22は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)等の透明導電性材料により形成される。画素電極21と共通電極22が透明導電性材料により形成されるため、単位画素面積で開口される面積が大きくなり、開口率及び透過率が増加する。
また、図3では、画素電極21と共通電極22とは、これらの電極間にフリンジ電界を形成するために、画素電極21と共通電極22との間の電極間距離(最小離間距離とも称する):Rが、第一の基板2と第二の基板7との距離:Gより短くなるように形成される。ここで、電極間距離:Rは各電極間の基板に水平方向の距離を表す。さらに図3では、平板状の共通電極22と櫛形の画素電極21とが重なり合っているため、電極間距離:R=0となる例が示されており、最小離間距離:Rが第一の基板2と第二の基板7との距離(すなわち、セルギャップ):Gよりも小さくなるため、フリンジの電界Eが形成される。したがって、液晶表示素子は、画素電極21の櫛形を形成するラインに対して垂直な方向に形成される水平方向の電界と、放物線状の電界を利用することができる。画素電極21の櫛状部分の電極幅:l、及び、画素電極21の櫛状部分の間隙の幅:mは、発生する電界により液晶層5内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に形成することが好ましい。
本発明に係る液晶表示素子は、VA-IPS方式の液晶表示組成であることが好ましく、共通電極22と画素電極21との隣接する最短離間距離Rが、配向層4同士(基板間距離)の最短離間距離Gより短いと、共通電極と画素電極との間にフリンジ電界が形成され、液晶分子の水平方向および垂直方向の配向を効率的に利用することができる。本発明の好ましい形態であるVA-IPS(またはVA-FFS)方式の液晶表示素子は、外部電界が無い状態では、液晶分子の長軸方向が基板に対して(略)垂直な方向になるように配向されている。この液晶分子に対して、電圧を印加すると、画素電極21と共通電極22との間に放物線形の電界の等電位線が画素電極21と共通電極22の上部にまで形成され、液晶層5内の液晶分子の長軸が形成された電界に沿って配列する。特に、本発明に係る液晶組成物は正の誘電率異方性を有する液晶分子を用いるため、液晶分子の長軸方向が、発生した電界方向に沿って配列する。このようなVA-IPS(またはVA-FFS)方式の場合、電圧無印加では液晶分子の長軸方向が基板に対して垂直方向に配列し、電圧を印加すると液晶分子が基板に対して略平行方向に配列するため、通常のIPS方式のように基板に対して平行状態を維持したまま配列しない。そのため、VA-IPS(またはVA-FFS)方式の場合、電圧を無印加状態にすると、液晶分子が基板に対して略平行状態から基板に対して略垂直状態へ戻らなくなるという問題が起こりやすい。しかし、このような問題も、後述の液晶組成物に重合性化合物を含み、かつ当該重合性化合物をポリマー化した液晶層を備えている場合(図7、図8)は、配向膜の液晶分子垂直誘起成分を固定化しやすくなるため、基板に対する垂直方向の規制力が大きくなる。その結果、液晶分子が元の状態に戻らなくなるという問題は改善される。
カラーフィルタ6は、光の漏れを防止する観点で、薄膜トランジスタおよびストレイジキャパシタ23に対応する部分にブラックマトリックス(図示せず)を形成することが好ましい。
電極層3、及び、カラーフィルタ6上には、液晶層5を構成する液晶組成物と直接当接して垂直配向を誘起する一対の光配向膜4が設けられている。
配向膜を光配向膜にすることにより、ラビングムラによる液晶分子に対する配向規制力の低下を軽減でき、かつ優れた透過率特性のVA-IPS方式の液晶表示素子を提供することができる。
また、偏光板1及び偏光板8は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラストが良好になるように調整することができ、それらの透過軸がノーマリブラックモードで作動するように、互いに直行する透過軸を有することが好ましい。特に、偏光板1及び偏光板8のうちいずれかは、液晶分子の配向方向と平行な透過軸を有するように配置することが好ましい。また、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚dとの積を調整することが好ましい。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。
また、本発明に係る液晶表示素子は、共通電極が第一の基板のほぼ全面に形成され、かつ画素電極より第一の基板側に配置されていることも好ましい。すなわち、本発明に係る液晶表示素子の好適な実施形態は、対向に配置された第一の基板および第二の基板と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に充填された液晶組成物を含有する液晶層と、前記第一の基板上に、透明導電性材料を含む共通電極、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスライン、前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタおよび透明導電性材料を含み、かつ前記薄膜トランジスタにより駆動され前記共通電極との間でフリンジ電界を形成する画素電極と、を画素毎に有する電極層と、前記液晶層と前記第一の基板および前記第二の基板との間にそれぞれ形成された垂直配向を誘起する光配向層と、を有し、前記画素電極と共通電極との間の電極間距離Rが、前記第一の基板と第二の基板との距離Gより小さく、前記共通電極が前記第一の基板のほぼ全面に形成され、かつ画素電極より第一の基板側に配置されている。なお、本発明の一形態である図1~3では、共通電極が第一の基板のほぼ全面に形成され、かつ画素電極より第一の基板側に配置されている形態を示している。
図1~図3を用いて説明したVA-IPS型の液晶表示素子は一例であって、本発明の技術的思想から逸脱しない限りにおいて、他の様々な形態で実施することが可能である。
本発明に係る液晶表示素子の他の実施形態を図4および図5を用いて以下説明する。例えば、図4は、図1における基板2上に形成された電極層3のII線で囲まれた領域を拡大した平面図であり、他の液晶表示素子の実施形態である。図4に示すように、画素電極21がスリットを有する構成としてもよい。また、スリットのパターンを、ゲートバスライン26またはデータバスライン25に対して傾斜角を持つようにして形成してもよい。
当該図4に示す画素電極21は、略長方形の平板体の電極を略矩形枠状の切欠き部でくり抜かれた形状である。また、当該画素電極21の背面には絶縁層18(図示せず)を介して櫛歯状の共通電極22が一面に形成されている。そして、隣接する共通電極と画素電極との最短離間距離Rは配向層同士の最短離間距離Gより長い(図4では都合上、GよりRが短く見えるが実際はRがGよりも長い例である。)。また、前記画素電極の表面には保護絶縁膜及び配向膜層によって被覆されていることが好ましい。なお、前記複数のゲートバスライン25と複数のデータバスライン26とに囲まれた領域にはデータバスライン26を介して供給される表示信号を保存するストレイジキャパシタ(図示せず)を設けてもよい。なお、切欠き部の形状は特に制限されるものではなく、図4で示す略矩形だけでなく、楕円、円形、長方形状、菱形、三角形、または平行四辺形など公知の形状の切欠き部を使用できる。
図5は、図3の変形例であり、図4において図2と同様の位置であるIII-III線方向に液晶表示素子を切断した断面図である。配向層4および薄膜トランジスタ20を含む電極層3が表面に形成された第一の基板2と、配向層4が表面に形成された第二の基板8とが所定の間隔Gで配向層同士向かい合うよう離間しており、この空間に液晶組成物を含む液晶層5が充填されている。第一の基板2の表面の一部にゲート絶縁膜12、共通電極22、絶縁膜18、画素電極21および配向層4の順で積層されている。また、図4にも示すように、画素電極21は、平板体の中央部および両端部が三角形状の切欠き部でくり抜かれ、さらに残る領域を長方形状の切欠き部でくり抜かれた形状であり、かつ共通電極22は前記画素電極21の略矩形状の切欠き部と略平行に櫛歯状の共通電極が前記画素電極より第一の基板側に配置されてなる構造である。
さらに、図4、5においては、櫛形あるいはスリットを有する共通電極22を用いており、画素電極21と共通電極22との電極間距離は電極間距離Rが0でない条件となる。さらに、図3では共通電極22がゲート絶縁膜12上に形成されている例を示していたが、図5に示されるように、共通電極22を第一の基板2上に形成して、ゲート絶縁膜12を介して画素電極21を設けるようにしてもよい。画素電極21の電極幅:l、共通電極22の電極幅:n、及び、電極間距離:Rは、発生する電界により液晶層5内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に適宜調整することが好ましい。
また、図5では、画素電極21が共通電極22より液晶層側に設けているが、画素電極21と共通電極22とを同一の厚み方向の高さの構成でもよく、または共通電極22が画素電極21より液晶層側に設ける構造であってもよい。画素電極21と共通電極22とを同一の厚み方向の高さに設けた実施形態としては上述したように、後述の図6のごとく断面が画素電極と共通電極とが交互になるように構成してもよい。画素電極と共通電極とを同一基板上に遊嵌して設ける構造が挙げられる。
例えば、図1、4および5に示すように共通電極および画素電極が第一の基板上に形成されていることが好ましい。同一基板に共通電極および画素電極が形成されていると、両者の電極間に基板に対して略平行な電界が生じる。
このようなフリンジ電界を利用しないVA-IPS方式の場合、図7(C)のように、配向膜表面近傍の液晶分子は電圧を印加した状態であっても液晶分子の配向変化が少ないが、通常のIPS方式のように基板に対して平行状態を維持したまま配向変化しないため、電圧を無印加状態にした場合、液晶分子が基板に対して平行状態から基板に対して垂直方向へ戻らなくなるという問題が起こりやすい。このような問題点は液晶組成物に重合性モノマーを添加して、当該重合性モノマーを図6~7の説明のようにポリマー化することで軽減される。
また、VA-IPSモードなどの垂直配向型の液晶表示素子は、第一の基板2と第二の基板7との間に液晶層5を注入する際、例えば、真空注入法または滴下注入(ODF:One Drop Fill)法等の方法が行われるが、本願発明においては、ODF法において、液晶組成物を基板に滴下した際の滴下痕の発生を抑えることができる。なお、滴下痕とは、液晶組成物を滴下した痕が白く浮かび上がる現象と定義する。
滴下痕の発生は、注入される液晶材料に大きな影響を受けるものであるが、さらに、表示素子の構成によってもその影響は避けられない。液晶表示素子においては、表示素子中に形成される薄膜トランジスタ、及び、櫛形やスリットを有する画素電極21等は、薄い配向膜4、あるいは薄い配向膜4と薄い絶縁保護層18等しか液晶組成物を隔てる部材が無いことから、イオン性物質を遮断しきれない可能性が高く、電極を構成する金属材料と液晶組成物の相互作用による滴下痕の発生を避けることができなかったが、横電界型の液晶表示素子において本願発明の液晶組成物および光配向膜を組み合わせて用いることにより、効果的に滴下痕の発生が抑えられる。
また、ODF法による液晶表示素子の製造工程においては、液晶表示素子のサイズに応じて最適な液晶注入量を滴下する必要があるが、本願発明の液晶組成物は、例えば、液晶滴下時に生じる滴下装置内の急激な圧力変化や衝撃に対する影響が少なく、長時間にわたって安定的に液晶を滴下し続けることが可能であるため、液晶表示素子の歩留まりを高く保持することもできる。特に、最近流行しているスマートフォンに多用される小型液晶表示素子は、最適な液晶注入量が少ないために最適値からのずれを一定範囲内に制御すること自体が難しいが、本願発明の液晶組成物を用いることにより、小型液晶表示素子においても安定した液晶材料の吐出量を実現できる。
本発明に係る液晶表示素子の他の構成要素である液晶層および光配向膜層について以下詳説する。
(液晶層)
本発明における液晶組成物の実施の態様について以下説明する。本発明の液晶組成物は、垂直配向モード(例えば、VA-IPS)の液晶表示素子に適用されることが好ましい。また、本発明に係る液晶層は、液晶組成物を含む層である。本発明に係る液晶組成物には重合性化合物を添加してもよい。そのため、本発明に係る液晶層は、液晶組成物中に含まれる重合性化合物がポリマー化した状態であることが好ましい。後述するが、これにより配向規制力を高めることができる。
本発明における液晶組成物の実施の態様について以下説明する。本発明の液晶組成物は、垂直配向モード(例えば、VA-IPS)の液晶表示素子に適用されることが好ましい。また、本発明に係る液晶層は、液晶組成物を含む層である。本発明に係る液晶組成物には重合性化合物を添加してもよい。そのため、本発明に係る液晶層は、液晶組成物中に含まれる重合性化合物がポリマー化した状態であることが好ましい。後述するが、これにより配向規制力を高めることができる。
本発明における液晶組成物は、第一成分として一般式(i)で表される化合物を1種以上および第二成分として一般式(J)で表される化合物を1種以上の群の中から選択される少なくとも1種以上の化合物を含有する誘電率異方性の値が正の液晶組成物であり、一般式(i)で表される化合物を1種以上と第二成分として一般式(J)で表される化合物を1種以上とを含むことが好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i)で表される化合物および一般式(J)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、30%であり、35%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、97%であり、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、30%であり、25%であり、20%である。
本発明に係る液晶組成物の好ましい物性値は、Δεは1.5~12、Δnは0.08~0.20であることが好ましい。
以下本発明に係る液晶組成物に含まれる成分(第一成分、第二成分、その他任意成分)毎について説明する。
上記一般式(i)において、ni1が、2~4の整数の場合、環Ai1はそれぞれ同一であっても異なってもよい。また、環Ai1はΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、環Ai1はそれぞれ独立して、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル基、1,4-フェニレン基、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、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、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-1,4-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-ジイル基または1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
トランス-1,4-シクロへキシレン基または1,4-フェニレン基を表すことがさらに好ましい、
上記一般式(i)において、Zi1は単結合がより好ましい。また、ni1は、2、3または4であることが好ましい。ni1が2、3または4の整数の場合は、Zi1が複数存在するため、それらは同一であっても異なっていても良い。
上記一般式(i)において、Zi1は単結合がより好ましい。また、ni1は、2、3または4であることが好ましい。ni1が2、3または4の整数の場合は、Zi1が複数存在するため、それらは同一であっても異なっていても良い。
信頼性を重視する場合にはRi1及びRi2はともにアルキル基であることが好ましく、化合物の揮発性を低減させることを重視する場合には少なくとも一方はアルコキシ基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合には少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましい。
Ri1及びRi2は、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基または炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
また、本発明に係るアルキル基、アルケニル基およびアルコキシ基はいずれも直鎖状または分岐状が好ましく、直鎖状のアルキル基、アルケニル基またはアルコキシ基がより好ましい。なお、本明細書中において、アルキル基の例は共通であり、各々のアルキル基の炭素原子数の数によって適宜上記例示から選択される。
また、本発明に係るより好ましいアルケニル基としては、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
本発明の液晶組成物において、一般式(i)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(i)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、30%であり、35%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、30%であり、25%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を低く上限値が低いことが好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物を1種類または2種類以上含有する。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、粘性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて適宜組み合わせて使用する。ただし、当該一般式(i)で表される化合物は減粘作用を奏する化合物を含むことが好ましい。また、第一成分である一般式(i)で表される化合物として使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類である。また、本発明の別の実施形態では3種類である。さらに、本発明の別の実施形態では4種類である。さらに、本発明の別の実施形態では5種類である。さらに、本発明の別の実施形態では6種類である。さらに、本発明の別の実施形態では7種類である。さらに、本発明の別の実施形態では8種類である。さらに、本発明の別の実施形態では9種類である。さらに、本発明の別の実施形態では10種類以上である。
本発明の液晶組成物において、一般式(i)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明に係る一般式(i)で表される化合物は、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には塩素原子をその分子内に有さないことが好ましい。
一般式(i)で表される化合物は一般式(i-1)~(i-7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(i-1)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、Ri11及びRi12はそれぞれ独立して、一般式(i)におけるRi1及びRi2と同じ意味を表す。)
Ri11及びRi12は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
Ri11及びRi12は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
一般式(i-1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
好ましい含有量の下限値は、本発明の組成物の総量に対して、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、30%であり、35%であり、40%であり、45%であり、50%であり、55%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、95%であり、93%であり、90%であり、87%であり、85%であり、82%であり、80%であり、77%であり、75%であり、73%であり、70%であり、67%であり、65%であり、63%であり、60%であり、57%であり、55%であり、52%であり、50%であり、47%であり、45%であり、43%であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値が中庸で上限値が中庸であることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。
一般式(i-1)で表される化合物は一般式(i-1-1)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中Ri12は一般式(i-1)における意味と同じ意味を表す。)
一般式(i-1-1)で表される化合物は、式(i-1-1.1)から式(i-1-1.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-1-1.2)または式(i-1-1.3)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(i-1-1.3)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(i-1-1)で表される化合物は、式(i-1-1.1)から式(i-1-1.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-1-1.2)または式(i-1-1.3)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(i-1-1.3)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-1.3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(i-1)で表される化合物は一般式(i-1-2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中Ri12は一般式(i-1)における意味と同じ意味を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、42%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、42%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%である。
さらに、一般式(i-1-2)で表される化合物は、式(i-1-2.1)から式(i-1-2.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-1-2.2)から式(i-1-2.4)で表される化合物であることが好ましい。特に、式(i-1-2.2)で表される化合物は本発明の組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(i-1-2.3)または式(i-1-2.4)で表される化合物を用いることが好ましい。式(i-1-2.3)及び式(i-1-2.4)で表される化合物の含有量は、低温での溶解度を良くするために30%以上にすることは好ましくない。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-2.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、10%であり、15%であり、18%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、38%であり、40%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、32%であり、30%であり、27%であり、25%であり、22%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-1.3)で表される化合物及び式(i-1-2.2)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%であり、40%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、32%であり、30%であり、27%であり、25%であり、22%である。
一般式(i-1)で表される化合物は一般式(i-1-3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中Ri13及びRi14はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数1~8のアルコキシ基を表す。)
Ri13及びRi14は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
Ri13及びRi14は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、40%であり、37%であり、35%であり、33%であり、30%であり、27%であり、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
さらに、一般式(i-1-3)で表される化合物は、式(i-1-3.1)から式(i-1-3.12)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-1-3.1)、式(i-1-3.3)または式(i-1-3.4)で表される化合物であることが好ましい。特に、式(i-1-3.1)で表される化合物は本発明の組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(i-1-3.3)、式(i-1-3.4)、式(i-1-3.11)及び式(i-1-3.12)で表される化合物を用いることが好ましい。式(i-1-3.3)、式(i-1-3.4)、式(i-1-3.11)及び式(i-1-3.12)で表される化合物の合計の含有量は、低温での溶解度を良くするために20%以上にすることは好ましくない。
さらに、一般式(i-1-3)で表される化合物は、式(i-1-3.1)から式(i-1-3.12)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-1-3.1)、式(i-1-3.3)または式(i-1-3.4)で表される化合物であることが好ましい。特に、式(i-1-3.1)で表される化合物は本発明の組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(i-1-3.3)、式(i-1-3.4)、式(i-1-3.11)及び式(i-1-3.12)で表される化合物を用いることが好ましい。式(i-1-3.3)、式(i-1-3.4)、式(i-1-3.11)及び式(i-1-3.12)で表される化合物の合計の含有量は、低温での溶解度を良くするために20%以上にすることは好ましくない。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-3.1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%である。
一般式(i-1)で表される化合物は一般式(i-1-4)及び/または(i-1-5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中Ri15及びRi16はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数1~8のアルコキシ基を表す。)
Ri15及びRi16は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
Ri15及びRi16は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
さらに、一般式(i-1-4)及び(i-1-5)で表される化合物は、式(i-1-4.1)から式(i-1-5.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-1-4.2)または式(i-1-5.2)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-1-4.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%である。
式(i-1-1.3)、式(i-1-2.2)、式(i-1-3.1)、式(i-1-3.3)、式(i-1-3.4)、式(i-1-3.11)及び式(i-1-3.12)で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましく、式(i-1-1.3)、式(i-1-2.2)、式(i-1-3.1)、式(i-1-3.3)、式(i-1-3.4)及び式(i-1-4.2)で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましく、これら化合物の合計の含有量の好ましい含有量の下限値は、本発明の組成物の総量に対して、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、上限値は、本発明の組成物の総量に対して、80%であり、70%であり、60%であり、50%であり、45%であり、40%であり、37%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%である。組成物の信頼性を重視する場合には、式(i-1-3.1)、式(i-1-3.3)及び式(i-1-3.4))で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましく、組成物の応答速度を重視する場合には、式(i-1-1.3)、式(i-1-2.2)で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましい。
一般式(i-2)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、Ri21及びRi22はそれぞれ独立して、一般式(i)におけるRi1及びRi2と同じ意味を表す。)
Ri21は炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Ri22は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
Ri21は炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Ri22は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(i-1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
低温での溶解性を重視する場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、反対に、応答速度を重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
さらに、一般式(i-2)で表される化合物は、式(i-2.1)から式(i-2.6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-2.1)、式(i-2.3)、式(i-2.4)及び式(i-2.6)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(i-3)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、Ri31及びRi32はそれぞれ独立して、一般式(i)におけるRi1及びRi2と同じ意味を表す。)
Ri31及びRi32はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
Ri31及びRi32はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(i-3)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
高い屈折率異方性を得る場合は含有量を多めに設定すると効果が高く、反対に、高いTniを重視する場合は含有量を少なめに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
さらに、一般式(i-3)で表される化合物は、式(i-3.1)から式(i-3.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(i-3.2)から式(i-3.7)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(i-4)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、Ri41及びRi42はそれぞれ独立して、一般式(i)におけるRi1及びRi2と同じ意味を表す。)
Ri41は炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Ri42は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。)
一般式(i-4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Ri41は炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Ri42は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。)
一般式(i-4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の組成物において、一般式(i-4)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。本発明の組成物の総量に対しての式(i-4)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である。
一般式(i-4)で表される化合物は、例えば式(i-4.1)から式(i-4.3)で表される化合物であることが好ましい。
低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて、式(i-4.1)で表される化合物を含有していても、式(i-4.2)で表される化合物を含有していても、式(i-4.1)で表される化合物と式(i-4.2)で表される化合物との両方を含有していても良いし、式(i-4.1)から式(i-4.3)で表される化合物を全て含んでいても良い。本発明の組成物の総量に対しての式(i-4.1)または式(i-4.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、9%であり、11%であり、12%であり、13%であり、18%であり、21%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
式(i-4.1)で表される化合物と式(i-4.2)で表される化合物との両方を含有する場合は、本発明の組成物の総量に対しての両化合物の好ましい含有量の下限値は、15%であり、19%であり、24%であり、30%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(i-4)で表される化合物は、例えば式(i-4.4)から式(i-4.6)で表される化合物であることが好ましく、式(i-4.4)で表される化合物であることが好ましい。
低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて、式(i-4.4)で表される化合物を含有していても、式(i-4.5)で表される化合物を含有していても、式(i-4.4)で表される化合物と式(i-4.5)で表される化合物との両方を含有していても良い。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-4.4)または式(i-4.5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、9%であり、11%であり、12%であり、13%であり、18%であり、21%である。好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
式(i-4.4)で表される化合物と式(i-4.5)で表される化合物との両方を含有する場合は、本発明の組成物の総量に対しての両化合物の好ましい含有量の下限値は、15%であり、19%であり、24%であり、30%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(i-4)で表される化合物は、式(i-4.7)から式(i-4.10)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(i-4.9)で表される化合物が好ましい。
一般式(i-5)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、Ri51及びRi52はそれぞれ独立して、一般式(i)におけるRi1及びRi2と同じ意味を表す。)
Ri51は炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Ri52は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
Ri51は炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Ri52は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(i-5)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の組成物において、一般式(i-5)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。本発明の組成物の総量に対しての式(i-5)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である
一般式(i-5)で表される化合物は、式(i-5.1)または式(i-5.2)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(i-5.1)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(i-5)で表される化合物は、式(i-5.1)または式(i-5.2)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(i-5.1)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
一般式(i-5)で表される化合物は、式(i-5.3)または式(i-5.4)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
一般式(i-5)で表される化合物は、式(i-5.5)から式(i-5.7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、特に式(i-5.7)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
一般式(i-6)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、Ri61及びRi62はそれぞれ独立して、一般式(i)におけるRi1及びRi2と同じ意味を表し、Xi61及びXi62はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表す。)
Ri61及びRi62はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Xi61及びXi62のうち一方がフッ素原子他方が水素原子であることが好ましい。
Ri61及びRi62はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、Xi61及びXi62のうち一方がフッ素原子他方が水素原子であることが好ましい。
一般式(i-6)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-6)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。本発明の組成物の総量に対しての式(i-6)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である。Δnを大きくすることに重点を置く場合には含有量を多くした方が好ましく、低温での析出に重点を置いた場合には含有量は少ない方が好ましい。
一般式(i-6)で表される化合物は、式(i-6.1)から式(i-6.9)で表される化合物であることが好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、これらの化合物の中から1種~3種類含有することが好ましく、1種~4種類含有することがさらに好ましい。また、選ぶ化合物の分子量分布が広いことも溶解性に有効であるため、例えば、式(i-6.1)または(i-6.2)で表される化合物から1種類、式(i-6.4)または(i-6.5)で表される化合物から1種類、式(i-6.6)または式(i-6.7)で表される化合物から1種類、式(i-6.8)または(i-6.9)で表される化合物から1種類の化合物を選び、これらを適宜組み合わせることが好ましい。その中でも、式(i-6.1)、式(i-6.3)式(i-6.4)、式(i-6.6)及び式(i-6.9)で表される化合物を含むことが好ましい。
さらに、一般式(i-6)で表される化合物は、例えば式(i-6.10)から式(i-6.17)で表される化合物であることが好ましく、その中でも、式(i-6.11)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
一般式(i-7)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、Ri71及びRi72はそれぞれ独立して一般式(i)におけるRi1及びRi2と同じ意味を表し、Ai71及びAi72はそれぞれ独立して一般式(i)におけるAi2及びAi3と同じ意味を表すが、Ai71及びAi72上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、Zi71は一般式(i)におけるZi2と同じ意味を表し、Xi71及びXi72はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。)
式中、Ri71及びRi72はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、Ai71及びAi72はそれぞれ独立して1,4-シクロヘキシレン基または1,4-フェニレン基が好ましく、Ai71及びAi72上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、Qi71は単結合またはCOO-が好ましく、単結合が好ましく、Xi71及びXi72は水素原子が好ましい。
式中、Ri71及びRi72はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、Ai71及びAi72はそれぞれ独立して1,4-シクロヘキシレン基または1,4-フェニレン基が好ましく、Ai71及びAi72上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、Qi71は単結合またはCOO-が好ましく、単結合が好ましく、Xi71及びXi72は水素原子が好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの求められる性能に応じて組み合わせる。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類である。
本発明の組成物において、一般式(i-7)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(i-7)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%である。本発明の組成物の総量に対しての式(i-7)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、10%であり、5%である。
本発明の組成物が高いTniの実施形態が望まれる場合は式(i-7)で表される化合物の含有量を多めにすることが好ましく、低粘度の実施形態が望まれる場合は含有量を少なめにすることが好ましい。
さらに、一般式(i-7)で表される化合物は、式(i-7.1)から式(i-7.4)で表される化合物であることが好ましく、式(i-7.2)で表される化合物であることが好ましい。
さらに、一般式(i-7)で表される化合物は、式(i-7.11)から式(i-7.13)で表される化合物であることが好ましく、式(i-7.11)で表される化合物であることが好ましい。
さらに、一般式(i-7)で表される化合物は、式(i-7.21)から式(i-7.23)で表される化合物である。式(i-7.21)で表される化合物であることが好ましい。
さらに、一般式(i-7)で表される化合物は、式(i-7.31)から式(i-7.34)で表される化合物であることが好ましく、式(i-7.31)または/及び式(i-7.32)で表される化合物であることが好ましい。
さらに、一般式(i-7)で表される化合物は、式(i-7.41)から式(i-7.44)で表される化合物であることが好ましく、式(i-7.41)または/及び式(i-7.42)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(i)で表される化合物は、下記の一般式(i-8)で表される群より選ばれることが好ましい。
(式中、Ri81およびRi82は、それぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表す。)
本発明の液晶組成物の総量に対しての一般式(i-8)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、7%であり、9%であり、10%であり、12%であり、15%であり、17%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の液晶組成物の総量に対しての一般式(i-8)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、7%であり、9%であり、10%であり、12%であり、15%であり、17%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
末端にアリルエーテル基を有する液晶化合物は、液晶組成物の構成成分として良好な特性を有するが、信頼性に問題があった。しかしながら、一般式(i-8)で表される化合物は、アリルエーテル基を有するベンゼン環の特定の位置をジフッ素化することにより、骨格本来の優れた特性を損なわずに、信頼性を著しく向上させ、さらに相溶性を改善し、粘性を低下させる。さらに、誘電率異方性としては、側鎖の基の種類により、若干の正の誘電率異方性(5以下)を帯びる場合があるが、本明細書では中性の液晶化合物の構成成分として分類している。
また、一般式(i-8)中のRi82においてフッ素原子に置換したアルキル基やアルケニル基(例えばビニル基)を選択する場合等は、正の誘電率異方性を付与することが可能である。例えば一般式(i-8)で表される化合物は、単独で40~110℃の範囲で液晶相を示し、Δnが0.26程度であり、フロー粘度が25mPa・s程度と低く、誘電率異方性が+4~5程度であり、さらに液晶組成物の成分として用いた場合に極めて良好な相溶性を有する。
さらに、本発明の液晶組成物に使用される一般式(i-8)で表される化合物は、具体的には式(i-8.1)から式(i-8.24)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(i-8.5)、式(i-8.6)、式(i-8.13)及び式(i-8.14)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、6%であり、7%であり、8%であり、9%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
また、当該第一成分としての一般式(i-9)で表される化合物は、以下の一般式(i-9.1)で表される化合物を少なくとも1種類または2種以上含むことが好ましい。
(上記一般式(i-9)中、RL72はそれぞれ独立して、炭素原子数1~10個のアルキル基、炭素原子数2~10個のアルケニル基および炭素原子数1~10個のアルコキシ基からなる群から選択される一つの基である。)
液晶組成物の耐光性、耐熱性または焼き付きといった信頼性の向上の観点から一般式(i-9)で表される化合物を含むことが好ましい。
液晶組成物の耐光性、耐熱性または焼き付きといった信頼性の向上の観点から一般式(i-9)で表される化合物を含むことが好ましい。
さらに、前記一般式(i-9)で表される化合物は、式(i-9.1)~式(i-9.5)で表される化合物であることが特に好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、第二成分として一般式(J)で表される化合物を1種または2種以上含むことが好ましい(これら化合物は誘電的に正の化合物(Δεが2より大きい。)に該当する。)当該第二成分としての一般式(J)は、以下の化学構造で表される。
(式中、RJ1は炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
nJ1は、0、1、2、3又は4を表し、
AJ1、AJ2及びAJ3はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
ZJ1及びZJ2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-又は-C≡C-を表し、
nJ1が2、3又は4であってAJ2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nJ1が2、3又は4であってZJ1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XJ1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。)
一般式(J)中、RJ1は、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数2~8のアルケニル基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基又は炭素原子数2~3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。
nJ1は、0、1、2、3又は4を表し、
AJ1、AJ2及びAJ3はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
ZJ1及びZJ2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-又は-C≡C-を表し、
nJ1が2、3又は4であってAJ2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nJ1が2、3又は4であってZJ1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XJ1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。)
一般式(J)中、RJ1は、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数2~8のアルケニル基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基又は炭素原子数2~3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。
信頼性を重視する場合にはRJ1はアルキル基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合にはアルケニル基であることが好ましい。
また、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点はアルケニル基が結合している環構造中の炭素原子を表す。)
AJ1、AJ2及びAJ3はそれぞれ独立してΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、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-1,4-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-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、それらはフッ素原子により置換されていてもよく、下記の構造を表すことがより好ましく、
下記の構造を表すことがより好ましい。
ZJ1及びZJ2はそれぞれ独立して-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-又は単結合を表すことが好ましく、-OCH2-、-CF2O-、-CH2CH2-又は単結合が更に好ましく、-OCH2-、-CF2O-又は単結合が特に好ましい。
XJ1はフッ素原子又はトリフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子が好ましい。
nJ1は、0、1、2又は3が好ましく、0、1又は2が好ましく、Δεの改善に重点を置く場合には0又は1が好ましく、Tniを重視する場合には1又は2が好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類である。またさらに、本発明の別の実施形態では4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類以上である。
本発明の組成物において、一般式(J)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(J)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、例えば本発明の一つの形態では95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
信頼性を重視する場合にはRJ1はアルキル基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合にはアルケニル基であることが好ましい。
一般式(J)で表される化合物は、一般式(M)で表される化合物及び一般式(K)で表される化合物からなる群から選択される1種または2種以上が好ましい。
本発明に係る一般式(M)は、
(上記一般式(M)中、RM1は炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数2~8のアルケニル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基または炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基またはアルケニルオキシ基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基またはアルケニルオキシ基中の1個または非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-またはOCO-によって置換されていてもよく、
PMは、0、1、2、3または4を表し、
CM1及びCM2はそれぞれ独立して、
(d) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は-O-またはS-に置き換えられてもよい。)及び
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=または隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(d)、基(e)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されていても良く、
KM1及びKM2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-またはC≡C-を表し、
PMが2、3または4であってKM1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、PMが2、3または4であってCM2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XM1及びXM3はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子またはフッ素原子を表し、
XM2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基または2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。ただし、一般式(i)で表される化合物を除く。)である。
PMは、0、1、2、3または4を表し、
CM1及びCM2はそれぞれ独立して、
(d) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は-O-またはS-に置き換えられてもよい。)及び
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=または隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(d)、基(e)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されていても良く、
KM1及びKM2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-またはC≡C-を表し、
PMが2、3または4であってKM1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、PMが2、3または4であってCM2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XM1及びXM3はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子またはフッ素原子を表し、
XM2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基または2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。ただし、一般式(i)で表される化合物を除く。)である。
上記一般式(M)において、AM1及びAM2はそれぞれ独立してΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、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、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、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-1,4-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-ジイル基または1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
下記の構造を表すことがより好ましい。
KM1及びKM2はそれぞれ独立して-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-または単結合を表すことが好ましく、-CF2O-、-CH2CH2-または単結合が更に好ましく、-CF2O-または単結合が特に好ましい。
XM1及びXM3はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子であることが好ましく、XM2はフッ素原子、トリフルオロメチル基またはトリフルオロメトキシ基であることが好ましい。
一般式(M)中、RM1は、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数2~8のアルケニル基または炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基または炭素原子数2~5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基または炭素原子数2~3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。
信頼性を重視する場合にはRM1はアルキル基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合にはアルケニル基であることが好ましい。
また、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
本発明の液晶組成物において、一般式(M)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(M)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、30%であり、35%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、例えば本発明の一つの形態では95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、30%であり、25%である。
本発明の液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い液晶組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類である。またさらに、本発明の別の実施形態では4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類以上である。
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には塩素原子をその分子内に有さないことが好ましい。更に液晶組成物内に塩素原子を有する化合物が5%以下であることが好ましく、3%以下であることが好ましく、1%以下であることが好ましく、0.5%以下であることが好ましく、実質的に含有しないことが好ましい。実質的に含有しないとは、化合物製造時の不純物として生成した化合物等が意図せず塩素原子を含む化合物のみが液晶組成物に混入することを意味する。
本発明に係る一般式(M)で表される化合物は、例えば一般式(M-1)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RM11は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XM11からXM15はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表し、YM11はフッ素原子またはOCF3を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(M-1)で表される化合物は、具体的には式(M-1.1)から式(M-1.4)で表される化合物であることが好ましく、式(M-1.1)または式(M-1.2)で表される化合物が好ましく、式(M-1.2)で表される化合物がさらに好ましい。また、式(M-1.1)または式(M-1.2)で表される化合物を同時に使用することも好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-1.1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、6%である。好ましい含有量の上限値は、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-1.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、6%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-1.1)及び式(M-1.2)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、6%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
さらに、一般式(M)で表される化合物は、例えば一般式(M-2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RM21は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XM21及びXM22はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表し、YM21はフッ素原子、塩素原子またはOCF3を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての式(M-1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、焼きつきの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(M-2)で表される化合物は、式(M-2.1)から式(M-2.5)で表される化合物であることが好ましく、式(M-2.3)または/及び式(M-2.5)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-2.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、6%である。好ましい含有量の上限値は、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-2.3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、6%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-2.5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、6%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-2.2)、(M-2.3)及び式(M-2.5)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、6%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
含有量は、本発明の組成物の総量に対して1%以上であることが好ましく、5%以上がより好ましく、8%以上がさらに好ましく、10%以上がさらに好ましく、14%以上がさらに好ましく、16%以上が特に好ましい。また、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性などを考慮して、最大比率を30%以下にとどめることが好ましく、25%以下がさらに好ましく、22%以下がより好ましく、20%未満が特に好ましい。
本発明の組成物に使用される一般式(M)で表される化合物は、一般式(M-3)で表される化合物であることが好ましい。
(式中、RM31は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XM31からXM36はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表し、YM31はフッ素原子、塩素原子またはOCF3を表す。)
組み合わせることのできる化合物に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。
組み合わせることのできる化合物に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して1種から2種類以上組み合わせることが好ましい。
一般式(M-3)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-3)で表される化合物は、具体的には式(M-3.1)から式(M-3.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-3.1)及び/または式(M-3.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-3.1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-3.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-3.1)及び式(M-3.2)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M)で表される化合物は、一般式(M-4)で表される群より選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RM41は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XM41からXM48はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、YM41はフッ素原子、塩素原子またはOCF3を表す。)
組み合わせることのできる化合物に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して1種、2種または3種類以上組み合わせることが好ましい。
組み合わせることのできる化合物に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して1種、2種または3種類以上組み合わせることが好ましい。
一般式(M-4)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物が、セルギャップの小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(M-4)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(M-4)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また、低温の環境で用いられる液晶表示素子用に用いられる場合は一般式(M-4)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。応答速度の速い液晶表示素子に用いられる組成物である場合は、一般式(M-4)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-4)で表される化合物は、具体的には式(M-4.1)から式(M-4.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-4.2)から式(M-4.4)で表される化合物を含有することが好ましく、式(M-4.2)で表される化合物を含有することがより好ましい。
さらに、一般式(M)で表される化合物は、一般式(M-5)で表される化合物であることが好ましい。
(式中、RM51は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XM51及びXM52はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表し、YM51はフッ素原子、塩素原子またはOCF3を表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して、実施形態ごとに適宜組み合わせて使用する。例えば、本発明の一つの実施形態では1種類、別の実施形態では2種類、さらに別の実施形態では3種類、またさらに別の実施形態では4種類、またさらに別の実施形態では5種類、またさらに別の実施形態では6種類以上組み合わせる。
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して、実施形態ごとに適宜組み合わせて使用する。例えば、本発明の一つの実施形態では1種類、別の実施形態では2種類、さらに別の実施形態では3種類、またさらに別の実施形態では4種類、またさらに別の実施形態では5種類、またさらに別の実施形態では6種類以上組み合わせる。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、50%であり、45%であり、40%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、焼きつきの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(M-5)で表される化合物は、式(M-5.1)から式(M-5.4)で表される化合物であることが好ましく、式(M-5.1)から式(M-5.4)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-5)で表される化合物は、式(M-5.11)から式(M-5.17)で表される化合物であることが好ましく、式(M-5.11)、式(M-5.13)及び式(M-5.17)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-5)で表される化合物は、式(M-5.21)から式(M-5.28)で表される化合物であることが好ましく、式(M-5.21)、式(M-5.22)、式(M-5.23)及び式(M-5.25)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、40%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M)で表される化合物は、一般式(M-6)で表される化合物であることが好ましい。
(式中、RM61は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XM61からXM64はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、YM61はフッ素原子、塩素原子またはOCF3を表す。)
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して実施形態ごとに適宜組み合わせる。
組み合わせることのできる化合物の種類に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などを考慮して実施形態ごとに適宜組み合わせる。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-6)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物が、駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(M-6)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また応答速度の速い液晶表示素子に用いられる組成物である場合は、一般式(M-6)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
さらに、一般式(M-6)で表される化合物は具体的には式(M-6.1)から式(M-6.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-6.2)及び式(M-6.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-6)で表される化合物は具体的には式(M-6.11)から式(M-6.14)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-6.12)及び式(M-6.14)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-6)で表される化合物は具体的には式(M-6.21)から式(M-6.24)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-6.21)、式(M-6.22)及び式(M-6.24)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-6)で表される化合物は具体的には式(M-6.31)から式(M-6.34)で表される化合物が好ましい。中でも式(M-6.31)及び式(M-6.32)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-6)で表される化合物は具体的には式(M-6.41)から式(M-6.44)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-6.42)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
更に、一般式(M)で表される化合物は、一般式(M-7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、XM71からXM76はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、RM71は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、YM71はフッ素原子またはOCF3を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、これらの化合物の中から1種~2種類含有することが好ましく、1種~3種類含有することがより好ましく、1種~4種類含有することが更に好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、これらの化合物の中から1種~2種類含有することが好ましく、1種~3種類含有することがより好ましく、1種~4種類含有することが更に好ましい。
一般式(M-7)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの特性を考慮して実施形態ごとに上限値と下限値がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(M-7)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物が、セルギャップの小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(M-7)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。駆動電圧の小さい液晶表示素子用に用いられる場合は、一般式(M-7)で表される化合物の含有量を多めにすることが適している。また、低温の環境で用いられる液晶表示素子用に用いられる場合は一般式(M-7)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。応答速度の速い液晶表示素子に用いられる組成物である場合は、一般式(M-7)で表される化合物の含有量を少なめにすることが適している。
さらに、一般式(M-7)で表される化合物は、式(M-7.1)から式(M-7.4)で表される化合物であることが好ましく、式(M-7.2)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-7)で表される化合物は、式(M-7.11)から式(M-7.14)で表される化合物であることが好ましく、式(M-7.11)及び式(M-7.12)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M-7)で表される化合物は、式(M-7.21)から式(M-7.24)で表される化合物であることが好ましく、式(M-7.21)及び式(M-7.22)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M)で表される化合物は、一般式(M-8)で表される化合物であることが好ましい。
(式中、XM81からXM84はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、YM81はフッ素原子、塩素原子またはOCF3を表し、RM81は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、AM81及びAM82はそれぞれ独立して、1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基または
を表すが、1,4-フェニレン基上の水素原子はフッ素原子によって置換されていてもよい。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-8)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-8)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-8)で表される化合物は、具体的には式(M-8.1)から式(M-8.4)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-8.1)及び式(M-8.2)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-8)で表される化合物は、具体的には式(M-8.11)から式(M-8.14)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-8.12)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-8)で表される化合物は、具体的には式(M-8.21)から式(M-8.24)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-8.22)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-8)で表される化合物は、具体的には式(M-8.31)から式(M-8.34)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-8.32)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-8)で表される化合物は、具体的には式(M-8.41)から式(M-8.44)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-8.42)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-8)で表される化合物は、具体的には式(M-8.51)から式(M-8.54)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-8.52)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
さらに、一般式(M)で表される化合物は、その構造中に下記の部分構造を有していてもよい。
(式中の黒点は上記部分構造が結合している環構造中の炭素原子を表す。)
上記部分構造を有する化合物として、一般式(M-10)~(M-18)で表される化合物であることが好ましい。
上記部分構造を有する化合物として、一般式(M-10)~(M-18)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(M-10)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM101及びXM102はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM101はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM101は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、WM101及びWM102はそれぞれ独立して、-CH2-又は-O-を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-10)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-10)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-10)で表される化合物は、具体的には式(M-10.1)から式(M-10.12)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-10.5)から式(M-10.12)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-11)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM111~XM114はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM111はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM111は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-11)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-11)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-11)で表される化合物は、具体的には式(M-11.1)から式(M-11.8)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-11.1)から式(M-11.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-12)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM121及びXM122はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM121はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM121は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、WM121及びWM122はそれぞれ独立して、-CH2-又は-O-を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-12)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-12)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-12)で表される化合物は、具体的には式(M-12.1)から式(M-12.12)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-12.5)から式(M-12.8)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-13)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM131~XM134はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM131はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM131は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、WM131及びWM132はそれぞれ独立して、-CH2-又は-O-を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-13)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-13)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-13)で表される化合物は、具体的には式(M-13.1)から式(M-13.28)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-13.1)から(M-13.4)、(M-13.11)から(M-13.14)、(M-13.25)から(M-13.28)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-14)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM141~XM144はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM141はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM141は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、WM141及びWM142はそれぞれ独立して、-CH2-又は-O-を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-14)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-14)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-14)で表される化合物は、具体的には式(M-14.1)から式(M-14.8)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-14.5)及び式(M-14.8)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-15)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM151及びXM152はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM151はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM151は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、WM151及びWM152はそれぞれ独立して、-CH2-又は-O-を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-15)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-15)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-15)で表される化合物は、具体的には式(M-15.1)から式(M-15.14)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-15.5)から式(M-15.8)、式(M-15.11)から式(M-15.14)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-16)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM161~XM164はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM161はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM161は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-16)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-16)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-16)で表される化合物は、具体的には式(M-16.1)から式(M-16.8)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-16.1)から式(M-16.4)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-17)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM171~XM174はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM171はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM171は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、WM171及びWM172はそれぞれ独立して、-CH2-又は-O-を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-17)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-17)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-17)で表される化合物は、具体的には式(M-17.1)から式(M-17.52)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-17.9)から式(M-17.12)、式(M-17.21)から式(M-17.28)、式(M-17.45)から式(M-17.48)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(M-18)で表される化合物は下記のものである。
(式中、XM181~XM186はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表し、YM181はフッ素原子、塩素原子又は-OCF3を表し、RM181は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-18)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(M-18)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、焼き付きの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、本発明の組成物に使用される一般式(M-18)で表される化合物は、具体的には式(M-18.1)から式(M-18.12)で表される化合物であることが好ましく、中でも式(M-18.5)から式(M-18.8)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物は、一般式(K)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。これら化合物は誘電的に正の化合物(Δεが2より大きい。)に該当する。
(式中、RK1は炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
nK1は、0、1、2、3又は4を表し、
AK1及びAK2はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-又は-S-に置き換えられてもよい。)及び
(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-N=に置き換えられてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)及び基(b)上の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZK1及びZK2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-又は-C≡C-を表し、
nK1が2、3又は4であってAK2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nK1が2、3又は4であってZK1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XK1及びXK3はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子又はフッ素原子を表し、
XK2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。)
一般式(K)中、RK1は、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数2~8のアルケニル基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基又は炭素原子数2~3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。
nK1は、0、1、2、3又は4を表し、
AK1及びAK2はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-又は-S-に置き換えられてもよい。)及び
(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-N=に置き換えられてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)及び基(b)上の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZK1及びZK2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-又は-C≡C-を表し、
nK1が2、3又は4であってAK2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nK1が2、3又は4であってZK1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XK1及びXK3はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子又はフッ素原子を表し、
XK2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。)
一般式(K)中、RK1は、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数2~8のアルケニル基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基又は炭素原子数2~3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。
信頼性を重視する場合にはRK1はアルキル基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合にはアルケニル基であることが好ましい。
また、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点はアルケニル基が結合している環構造中の炭素原子を表す。)
AK1及びAK2はそれぞれ独立してΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、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、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、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-1,4-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-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
下記の構造を表すことがより好ましい。
ZK1及びZK2はそれぞれ独立して-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-又は単結合を表すことが好ましく、-CF2O-、-CH2CH2-又は単結合が更に好ましく、-CF2O-又は単結合が特に好ましい。
nK1は、0、1、2又は3が好ましく、0、1又は2が好ましく、Δεの改善に重点を置く場合には0又は1が好ましく、Tniを重視する場合には1又は2が好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類である。またさらに、本発明の別の実施形態では4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類以上である。
本発明の組成物において、一般式(K)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
本発明の組成物の総量に対しての式(K)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、例えば本発明の一つの形態では95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
一般式(K)で表される化合物は、例えば一般式(K-1)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RK11は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XK11~XK14はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、YK11はフッ素原子又はOCF3を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(K-1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(K-1)で表される化合物は、具体的には式(K-1.1)から式(K-1.4)で表される化合物であることが好ましく、式(K-1.1)又は式(K-1.2)で表される化合物が好ましく、式(K-1.2)で表される化合物がさらに好ましい。また、式(K-1.1)又は式(K-1.2)で表される化合物を同時に使用することも好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(K)で表される化合物は、例えば一般式(K-2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RK21は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XK21~XK24はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、YK21はフッ素原子又はOCF3を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(K-2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(K-2)で表される化合物は、具体的には式(K-2.1)から式(K-2.6)で表される化合物であることが好ましく、式(K-2.5)又は式(K-2.6)で表される化合物が好ましく、式(K-2.6)で表される化合物がさらに好ましい。また、式(K-2.5)又は式(K-2.6)で表される化合物を同時に使用することも好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(K)で表される化合物は、例えば一般式(K-3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RK31は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XK31~XK36はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、YK31はフッ素原子又はOCF3を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(K-3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(K-3)で表される化合物は、具体的には式(K-3.1)から式(K-3.4)で表される化合物であることが好ましく、式(K-3.1)又は式(K-3.2)で表される化合物であることがより好ましい。また、式(K-3.1)および式(K-3.2)で表される化合物を同時に使用することも好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(K)で表される化合物は、例えば一般式(K-4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RK41は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XK41~XK46はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、YK41はフッ素原子又はOCF3を表し、ZK41は-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-又は-CF2O-を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(K-4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(K-4)で表される化合物は、具体的には式(K-4.1)から式(K-4.18)で表される化合物であることが好ましく、式(K-4.1)、式(K-4.2)、式(K-4.11)、(K-4.12)で表される化合物がより好ましい。また、式(K-4.1)、式(K-4.2)、式(K-4.11)、(K-4.12)で表される化合物を同時に使用することも好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(K)で表される化合物は、例えば一般式(K-5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RK51は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XK51~XK56はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、YK51はフッ素原子又はOCF3を表し、ZK51は-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-又は-CF2O-を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(K-5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(K-5)で表される化合物は、具体的には式(K-5.1)から式(K-5.18)で表される化合物であることが好ましく、式(K-5.11)から式(K-5.14)で表される化合物が好ましく、式(K-5.12)で表される化合物がさらに好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
一般式(K)で表される化合物は、例えば一般式(K-6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中、RK61は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基を表し、XK61~XK68はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、YK61はフッ素原子又はOCF3を表し、ZK61は-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-又は-CF2O-を表す。)
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類以上である。
本発明の組成物の総量に対しての式(K-6)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
さらに、一般式(K-6)で表される化合物は、具体的には式(K-6.1)から式(K-6.18)で表される化合物であることが好ましく、式(K-6.15)から式(K-6.18)で表される化合物が好ましく、式(K-6.16)及び式(K-6.17)で表される化合物がさらに好ましい。また、式(K-6.16)と式(K-6.17)で表される化合物を同時に使用することも好ましい。
本発明の組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、4%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明に係る液晶組成物の好ましい実施形態は、第一成分としては、下記の一般式(I-a)及び一般式(I-b):
(上記一般式(I-a)および(I-b)中、R1a及びR2aはそれぞれ一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表し、R1b及びR2bはそれぞれ一般式(i)におけるRi2と同じ意味を表し、n1bは1または2を表し、A1bはそれぞれ独立して、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル基、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基またはナフタレン-2,6-ジイル基を表し、該基中の1つの水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。)で表される化合物群の中から少なくとも1種または2種類が選択されることが好ましく、より好ましくは3種類選択されることが好ましい。
また、一般式(I-a)及び一般式(I-b)で表される化合物群の中から少なくとも1種または2種類以上を選択する場合は、液晶組成物全体のうち15~80質量%含有していることが好ましく、20~70質量%含有していることがより好ましく、25~60質量%含有していることがさらに好ましく、30~55質量%含有していることがよりさらに好ましい。
当該一般式(I-a)及び一般式(I-b)との組み合わせが液晶組成物全体の20~70%占めていると高速応答性の効果を奏し、さらに後述の第二成分の組み合わせと併用すると化学構造上または特異性の観点で相溶性が向上し、保存安定性が向上するため液晶化合物の析出の問題を抑制・防止することができる。
本発明に係る液晶組成物のより好ましい実施形態は、第二成分としての一般式(II-a)及び一般式(II-b)
(上記一般式(II-a)および(II-b)中、R3a及びR3bはそれぞれ一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表し、X1a及びX1bは、フッ素原子、-OCF3または-CF3を表し、A2aおよびA2bはそれぞれ独立して、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル基、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基またはナフタレン-2,6-ジイル基を表し、該基中の1つの水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。Z2aおよびZ2bはそれぞれ独立して、単結合、-CF2O-、OCF2-、CH2O-または-OCH2-を表し、m2aおよびm2bは1または2を表す。また、m2aおよびm2bが2のときは、A2aおよびA2bはそれぞれ同一であっても異なっても良く、Z2aおよびZ2bはそれぞれ同一であっても異なっても良い。)で表される化合物群の中から少なくとも1種または2種類の化合物が選択されることが好ましい。
当該一般式(II-a)と一般式(II-b)との組み合わせが液晶組成物全体の5~35%占めていると、Δnの向上と駆動可能なΔεとを確保する効果を奏し、さらに第一成分の好適な組み合わせと併用させ、当該第一成分の総量が第二成分の量より多く含まれると高速応答性を維持できる。さらに一般式(II-a)または一般式(II-b)と、一般式(I-a)または一般式(I-b)との組み合わせが特異的に液晶組成物の成分の化合物同士の相溶性を向上させるため、液晶組成物の保存安定性が向上することにより液晶化合物の析出の問題を抑制・防止することができる。
すなわち、本発明に係る液晶組成物において、第一成分として一般式(I-a)及び一般式(I-a)で表される化合物群の中から少なくとも1種または2種類以上の化合物を選択し、かつ第二成分として、一般式(IIa)及び一般式(IIb)で表される化合物群の中から少なくとも2種類選択すると、液晶化合物が析出するという低温安定性に関する問題だけでなく、滴下痕の問題点、高速応答性を維持するという効果を全て達成することができる。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i)および一般式(J)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i)、一般式(M)及び(K)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i)、一般式(M-1)から一般式(M-18)及び一般式(K-1)から一般式(K-6)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
本願発明の組成物は、分子内に過酸(-CO-OO-)構造等の酸素原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。
組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して5%以下とすることが好ましく、3%以下とすることがより好ましく、1%以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
UV照射による安定性を重視する場合、塩素原子が置換している化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して15%以下とすることが好ましく、10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を多くすることが好ましく、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して80%以上とすることが好ましく、90%以上とすることがより好ましく、95%以上とすることが更に好ましく、実質的に分子内の環構造がすべて6員環である化合物のみで組成物を構成することが最も好ましい。
組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
粘度の改善及びTniの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
本願において実質的に含有しないとは、意図せずに含有する物を除いて含有しないという意味である。
本発明の第一実施形態の組成物に含有される化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は2~5であることが好ましく、前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は4~5であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。
本発明に係る液晶層および/または液晶組成物には、重合性モノマーおよび/または当該重合性モノマーの硬化物(すなわち、当該重合性モノマー由来のポリマー)を含有してもよく、当該重合性モノマーは液晶性を示すことが好ましい。すなわち、本発明に係る液晶層は、液晶組成物に含まれる重合性モノマーをポリマー化していることが好ましい。本発明に係る重合性モノマー含有液晶組成物中の重合性モノマーの具体的な含有量としては、5%以下が好ましく、2%以下がより好ましく、1.5%以下が更に好ましく、1%以下が特に好ましく、0.5%以下が最も好ましい。5%以下であると、滴下痕の発生を低減することができる。また、液晶組成物における重合性モノマーの含有量の下限値は1000ppmであることが好ましく、3000ppmであることが好ましく、5000ppmであることがより好ましい。
本発明に係る重合性モノマーは、一般式(P-1)および一般式(P-2):
(上記一般式(P-1)~一般式(P-2)中、Rp11、Rp12、Rp21およびRp22はそれぞれ独立して、以下の式(R-I)から式(R-IX):
のいずれかを表し、前記式(R-I)~(R-IX)中、R2~R6はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数1~5個のアルキル基または炭素原子数1~5個のハロゲン化アルキル基であり、Wは単結合、-O-またはメチレン基であり、Tは単結合または-COO-であり、p、tおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2を表し、
Ap11、Ap12、およびAp22はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、アントラセン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、インダン-2,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基または1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基を表すが、無置換であるかまたはハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、Rp11、炭素素原子数1~12のアルキル基(前記アルキル基中の1個または非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-によって置換されていても良く、基中の1個または非隣接の2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、フッ素原子で置換されていても良い)を表し、
Ap21およびAp23はそれぞれ独立して、2価~4価の芳香族基または2価~4価の脂環式基を表し、
Lp11、Lp12、Lp21およびLp22はそれぞれ独立して、単結合、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-O-(CH2)z-O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-CH=CHOCO-、-COOCH=CH-、-OCOCH=CH-またはC≡C-を表し、前記式中のzは、1~4の整数を表し、
mp11、mp12およびmp22はそれぞれ独立して、0から3の整数を表し、かつmp11+mp12が2以上の整数を表し、
mp21およびmp23はそれぞれ独立して、1から4の整数を表し、かつmp21+mp23≧3を表し、
mp11が2以上の場合、複数存在するAp11およびLp11は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、mp12が2以上の場合、複数存在するAp12およびLp12は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、
mp22が2以上の場合、複数存在するAp22およびLp21は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、
mp21が2以上の場合、複数存在するRp21およびSpp21は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、mp23が2以上の場合、複数存在するRp22およびSpp22は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)で表される化合物からなる群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。
Ap11、Ap12、およびAp22はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、アントラセン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、インダン-2,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基または1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基を表すが、無置換であるかまたはハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、Rp11、炭素素原子数1~12のアルキル基(前記アルキル基中の1個または非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-によって置換されていても良く、基中の1個または非隣接の2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、フッ素原子で置換されていても良い)を表し、
Ap21およびAp23はそれぞれ独立して、2価~4価の芳香族基または2価~4価の脂環式基を表し、
Lp11、Lp12、Lp21およびLp22はそれぞれ独立して、単結合、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-O-(CH2)z-O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-CH=CHOCO-、-COOCH=CH-、-OCOCH=CH-またはC≡C-を表し、前記式中のzは、1~4の整数を表し、
mp11、mp12およびmp22はそれぞれ独立して、0から3の整数を表し、かつmp11+mp12が2以上の整数を表し、
mp21およびmp23はそれぞれ独立して、1から4の整数を表し、かつmp21+mp23≧3を表し、
mp11が2以上の場合、複数存在するAp11およびLp11は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、mp12が2以上の場合、複数存在するAp12およびLp12は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、
mp22が2以上の場合、複数存在するAp22およびLp21は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、
mp21が2以上の場合、複数存在するRp21およびSpp21は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、mp23が2以上の場合、複数存在するRp22およびSpp22は、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)で表される化合物からなる群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。
一般式(P-1)および一般式(P-2)において、Spp11、Spp12、Spp21およびSpp22はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~8のアルキレン基または-O-(CH2)s-(式中、sは2から7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)が好ましい。
一般式(P-1)および一般式(P-2)において、Ap11、Ap12、およびAp22はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン基、アントラセン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基またはナフタレン-2,6-ジイル基を表すことがより好ましく、当該基は、無置換であるかまたは炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、炭素原子数1~5のアルキルエステル基、炭素原子数1~5のハロゲン化アルコキシ基、フッ素、シアノ基で置換されていてもよい。
一般式(P-1)および一般式(P-2)において、Lp11、Lp12、Lp21およびLp22はそれぞれ独立して、単結合、-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2O-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-O-(CH2)z-O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-CH=CHOCO-、-COOCH=CH-、-OCOCH=CH-または-C≡C-であることが好ましく、前記式中のzは4を表すことが好ましい。連結基が上記の基であると、重合性モノマーが直線性の構造を取ることができる。
一般式(P-1)で表される化合物において、mp11およびmp12は、それぞれ独立して、0、1または2を表すことがより好ましい。また、mp11+mp12が2~5であることがより好ましく、mp11+mp12が2~4であることがさらに好ましい。
一般式(P-2)で表される化合物において、mp21及びmp23はそれぞれ独立して、1、2または3を表し、mp22は、1または2を表すことが好ましい。また、mp21+mp23=3~6であることがより好ましい。
一般式(P-2)において、2~4価の芳香族基とは、芳香環を含む2~4価の有機基であり、2~4個の結合部位はいずれも芳香環からでているものであることが好ましく、具体的にフェニル骨格、テトラヒドロナフタレン骨格、フェナントレン骨格、アントラセン骨格及びナフタレン骨格などが挙げられる。
一般式(P-2)において、2~4価の脂環式基としては、脂環式構造を含む2~4価の有機基であり、2~4個の結合部位はいずれも環からでているものであることが好ましく、具体的にシクロヘキシレン骨格、シクロヘキセニレン骨格などが挙げられる。
一般式(P-2)において、2価の芳香族基としては、1,4-フェニレン基、アントラセン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、インダン-2,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基または1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基を表すが、無置換であるかまたは炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基またはRp11で置換されていていることが好ましい。
一般式(P-2)において、2~4価の芳香族基としては、以下の式(b-i)~(b-ix)のいずれかであり、当該芳香族基は、無置換または炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基またはRp11で置換されていてもよい。
(式中、*でSpp21またはSpp22結合し、**でLp21若しくはLp22と結合する。)
また、上記一般式(P-1)または(P-2)で表される重合性モノマーの液晶組成物全体における具体的な含有量としては、5%以下が好ましく、3%以下がより好ましく、2%以下が更に好ましく、1%以下が特に好ましく、0.8%以下が最も好ましい。また、液晶組成物における当該重合性モノマーの含有量の下限値は1000ppmであることが好ましく、3000ppmであることが好ましく、5000ppmであることがより好ましい。
また、上記一般式(P-1)または(P-2)で表される重合性モノマーの液晶組成物全体における具体的な含有量としては、5%以下が好ましく、3%以下がより好ましく、2%以下が更に好ましく、1%以下が特に好ましく、0.8%以下が最も好ましい。また、液晶組成物における当該重合性モノマーの含有量の下限値は1000ppmであることが好ましく、3000ppmであることが好ましく、5000ppmであることがより好ましい。
以下に本発明に係る一般式(P-1)~一般式(P-2)で表される化合物の好ましい構造を例示する。
上記一般式(P-1)で表される化合物において、4≧mp11+mp12≧2であり、Lp11またはLp12が、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CHCOO-、-CH=CHOCO-、-COOCH=CH-および-OCOCH=CH-からなる群から選択される1つを表す重合性モノマーが好ましい。かかる構造の重合性モノマーは、液晶分子と同様の直線性を備え、かつある程度の自由度を有しているため、液晶化合物との相溶性が優れている。
本発明に係る一般式(P-1)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-a-1)~式(P-a-33)で表される重合性化合物が挙げられる。
上記一般式(P-1)で表される化合物において、mp11+mp12=2、Ap11およびAp12が1,4-フェニレン基であり、Lp11およびLp12が単結合である重合性モノマーが好ましい。かかる構造の重合性モノマーは、ビフェニル構造を備えており、これらの骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力がPSA型液晶表示素子に最適であり、良好な配向状態が得られることから、表示ムラが抑制されるか、または、全く発生しない。
本発明に係る一般式(P-1)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-b-1)~式(P-b-34)で表される重合性化合物が挙げられる。
上記一般式(P-1)で表される化合物において、mp11+mp12=1であり、Ap11またはAp12がフェナントレン-2,7-ジイル基である重合性モノマーが好ましい。かかる構造の重合性モノマーは、組成物全体の感光作用が大きいと考えられる。
本発明に係る一般式(P-1)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-c-1)~式(P-c-52)で表される重合性化合物が挙げられる。
本発明に係る一般式(P-1)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-c-1)~式(P-c-52)で表される重合性化合物が挙げられる。
一般式(P-2)において、mp22が1以上3以下の整数を表し、Lp21またはLp22の少なくとも一つが単結合であり、Ap21およびAp23はそれぞれ独立して、無置換または炭素原子数1~5のアルキル基(前記アルキル基中の1個または非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-または-OCO-によって置換されていても良く、前記アルキル基中の1個または非隣接の2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、フッ素原子で置換されていても良い)、フッ素原子、シアノ基、ニトロ基で置換されている以下の式(b-i)~(b-ix)を表すことが好ましい。
(式中、*でSpp21またはSpp22結合し、**でLp21若しくはLp22と結合する。)
本発明に係る一般式(P-2)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-d-1)~式(P-d-57)で表される重合性化合物が挙げられる。
本発明に係る一般式(P-2)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-d-1)~式(P-d-57)で表される重合性化合物が挙げられる。
本発明に係る液晶表示素子における液晶層は、液晶組成物に重合性化合物を含有し、当該重合性化合物をポリマー化していることが好ましい。これにより、光配向膜の液晶分子の配向規制力が向上する。より詳細には図6~7を用いて説明する。図6は液晶表示素子における光配向膜と液晶層との断面模式図である。図6の(A)は、液晶分子1aと、重合性モノマー1bとを含んでいる液晶組成物が、光配向膜上において特定の方向(光配向膜の配向方向に沿って)に配列している状態を示している。また、図6の(A)では垂直配向型の光配向膜を用いているため、基板に対して液晶分子が略垂直方向に配列している。したがって、重合性モノマー1bは液晶性を示すことが好ましい。また、図6の(B)は、図6の(A)の状態、すなわち、液晶分子1aおよび重合性モノマー1bが光配向膜上において基板に対して略垂直方向に配列している状態において、重合性モノマーをポリマー化した状態である。重合性モノマーをポリマー化した重合体は、図6の(B)では図示していないが、光配向膜と液晶層との界面に多く存在していると現在では考えられている。図6の(B)においてIV領域の拡大図が図7(D)である。当該図7は、液晶層と光配向層との界面近傍の拡大模式図であり、重合体と液晶分子との相互作用や垂直配向誘起成分と重合体のとの相互作用により、配向規制力が向上すると考えられる。
図7は、液晶表示素子の断面模式図であり、液晶表示素子における光配向膜と液晶層との断面模式図である。より詳細には、図7は重合性モノマーを重合した後、電圧の有無により液晶分子のスイッチング変化を示す図である。図7の(B)は、前記図6の(B)の状態と同じく、電圧を無印加の状態を示す。また、図6および7において、視野角依存などの課題を解決するために、配向分割およびプレチルト角を設けている。電圧を印加すると電界方向に沿って液晶分子1aは配向し(図7(C))、電圧をOFFにすると液晶分子1aは所定のプレチルト角を有する垂直配向に戻る(図7(B))。上記のように、電圧無印加で重合性モノマーをポリマー化させている形態であると、重合性モノマー同士が連結したポリマー1cと、液晶分子1aとの間に相互作用(ファンデルワールス力等)が働くため、プレチルト角が安定化すると考えられる。また、図7(C)で示すように、重合性モノマーをポリマー化した重合体と垂直配向誘起成分との相互作用により、液晶分子の略垂直方向への配向規制力が向上するとも考えられる。
そのため、液晶表示素子において、液晶組成物に重合性化合物および液晶化合物を含み、かつ当該重合性モノマーをポリマー化した液晶層を備えていると、電圧ON-OFF状態を繰り返しても、重合性モノマー同士が連結したポリマー1cと液晶分子1aとの間に相互作用が働くことから、従来から問題であった経時的に低下するプレチルト角を改善することができると考えられる。これにより、光配向膜に施した特定の配向方向を液晶分子が維持することができるため、実質的な配向規制力が向上すると考えられる。
本発明に係る液晶組成物に重合性化合物を添加する場合において、重合を促進するために重合開始剤を含有する場合は、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。しかし、重合開始剤は使用しない方が好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、更に、一般式(Q)で表される化合物を酸化防止剤として含有することができる。
前記一般式(Q)中、RQは炭素原子数1~22のアルキル基またはアルコキシ基を表し、該アルキル基中の1つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-で置換されてよく、MQはトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、または、単結合を表す。
前記一般式(Q)中において、RQは炭素原子数1~22のアルキル基またはアルコキシ基であることが好ましく、当該アルキル基(前記アルコキシ基におけるアルキル基を含む)は、直鎖状または分岐鎖状であってもよい。また、前記RQは炭素原子数1~22の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基または直鎖もしくは分岐鎖アルコキシ基を表し、該アルキル基(前記アルコキシ基におけるアルキル基を含む)中の1つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-で置換されてもよい。前記一般式(Q)中においてRQは、炭素原子数1~20個であって、直鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基、1つのCH2基が-OCO-またはCOO-に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基および1つのCH2基が-OCO-またはCOO-に置換された分岐鎖アルキル基からなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましく、炭素原子数1~10の直鎖アルキル基、1つのCH2基が-OCO-またはCOO-に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基および1つのCH2基が-OCO-またはCOO-に置換された分岐鎖アルキル基からなる群から選択される少なくとも1つが更に好ましい。
MQはトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基または単結合を表すが、トランス-1,4-シクロへキシレン基または1,4-フェニレン基が好ましい。
前記一般式(Q)で表される化合物は、下記の一般式(Q-a)~一般式(Q-d)で表される化合物群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましく、一般式(Q-a)及び/または(Q-c)で表される化合物であることがより好ましい。
前記一般式(Q-a)~式(Q-d)中、RQ1は炭素原子数1~10の直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ2は炭素原子数1~20の直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ3は炭素原子数1~8の直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基または分岐鎖アルコキシ基が好ましく、LQは炭素原子数1~8の直鎖アルキレン基または分岐鎖アルキレン基が好ましい。これらの中でも、一般式(Q)で表される化合物は、下記式(Q-a-1)及び/または(Q-c-1)で表される化合物であることがさらに好ましい。
本願発明の液晶組成物において、前記一般式(Q)で表される化合物を1種または2種を含有することが好ましく、1種~5種を含有することが更に好ましく、その含有量は、本発明の液晶組成物の総質量に対して、0.001~1質量%であることが好ましく、0.001~0.1質量%であることが好ましく、0.001~0.05質量%であることが好ましい。
(配向層)
本発明に係る光配向層は、第一の基板および第二の基板の少なくとも一方に設けられるものであり、好ましくは第一の基板および第二の基板の両側に設けられる。
本発明に係る光配向層は、第一の基板および第二の基板の少なくとも一方に設けられるものであり、好ましくは第一の基板および第二の基板の両側に設けられる。
本発明に係る配向層は、光に応答してその化学構造が変化する光応答性高分子を含む光配向膜(または光配向層とも称する。)であることが好ましい。また、本発明に係る光配向層は、垂直配向型の配向層であることが好ましい。当該垂直配向型とは、正の誘電異方性を湯数る液晶分子の長軸方向が基板に対して略垂直に配向していることが好ましい。
これにより、p型材料を用いた液晶表示素子では、(共通または画素)電極構造などにより表面の凹凸に起因するラビングムラや液晶組成物の滴下痕を低減することができる。
一般に光配向膜には種々の方式があり、例えば、アゾ基(例えば、アゾベンゼン化合物)、シッフ塩基、及び炭素-炭素2重結合などの不飽和結合部位を有する化合物等の光照射により光異性化を利用するもの、桂皮酸誘導体等の光二量化を利用するもの、クマリン、カルコン、またはポリマー自体のσ結合の光開裂(光分解)を利用する(例えば、光分解性ポリイミド等)もの等が挙げられる。
より詳細には、当該光応答性高分子は、光応答性分解型高分子、光応答性二量化型高分子および光応答性異性化型高分子からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましく、光応答性分解型高分子であることが特に好ましい。
また、本発明に係る光配向膜には、液晶分子を垂直配向させる垂直配向誘起成分を含んでいることが好ましい。この場合、垂直配向誘起成分は、光応答性高分子において共重合の繰り返し単位として含んでいてもよく、また光応答性高分子の側鎖または主鎖の置換基として有していてもよく、さらには光応答性高分子とは別に混合物として光配向膜に含んでも良い。
本発明に係る光応答性分解型高分子としては、ポリマー自体のσ結合の光開裂(光分解)を利用するもの等が好ましい。より詳細には、いずれにしても、主鎖としてポリシロキサン、ポリイミド、及びポリアミック酸誘導体構造を有するものが好ましく、ポリイミド、ポリアミック酸誘導体構造がより好ましい。ポリアミック酸誘導体としては、炭素原子数1から5のアルキルエステルや、炭素原子数1から18のアルキルアンモニウム塩とするのが好ましい。
本発明に係る光応答性分解型高分子は、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミン化合物とを反応させて得られるポリアミック酸及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも一種の重合体を含有することが好ましい。
ポリイミド、ポリアミック酸誘導体の原料となる前記テトラカルボン酸二無水物としては、以下のものが挙げられる。
(上記式中、Z1、Z2、Z3、Z4はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基、塩素原子、フッ素原子、-NR2、-SR、-OH、-CH2COOR、-CH2CH2COOR、-COR、-NO2、-CNを表すが、Z1、Z2、Z3、Z4のうち少なくとも一つは、水素原子もしくはメチル基でなく、Rは炭素原子数1~5のアルキル基を表し、Tは単結合、-CH2-、-O-、-S-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-CO-、-SO-を表す)
(上記式中Tは単結合、-CH2-、-O-、-S-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-CO-、-SO-を表す)
以上のような化合物の中でも、式(TCA-1)、式(TCA-2)、式(TCA-3)、式(TCA-4)、式(TCA-5)、式(TCA-8)および式(TCA-10)が好ましく、式(TCA-1)、式(TCA-8)が特に好ましい。
以上のような化合物の中でも、式(TCA-1)、式(TCA-2)、式(TCA-3)、式(TCA-4)、式(TCA-5)、式(TCA-8)および式(TCA-10)が好ましく、式(TCA-1)、式(TCA-8)が特に好ましい。
ポリイミド、ポリアミック酸誘導体の原料となる前記ジアミン化合物としては、以下のものが挙げられる。
このような化合物の中でも、式(DA-1)、式(DA-25)、式(DA-31)、式(DA-32)、式(DA-49)が好ましく、式(DA-1)、式(DA-25)、式(DA-49)が特に好ましい。
また、本発明に係る光配向膜において光異性化を利用するタイプを採用する場合、テトラカルボン酸無水物またはジアミン化合物の少なくとも一方に、以下の式(TCA-38)および式(DA-50)~式(DA-56)からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
例えば、前記テトラカルボン酸無水物としての例示である前記式(TCA-1)~前記式(TCA-37)の化合物に加えて(もしくは代えて)、以下の式(TCA-38):
で表される化合物を用いることが好ましい。または、式(DA-1)~式(DA-49)の化合物に加えて(もしくは代えて)ジアミン化合物としては、以下の式(DA-50)~式(DA-56):
で表される化合物を用いることが好ましい。
また、本発明に係る光配向膜において、光二量化を利用するタイプを採用する場合、前記式(DA-1)~(DA-49)で表されるジアミン化合物中の水素原子の少なくとも一つに、以下の式(V)を有することが好ましく、式(DA-50)~式(DA-53)からなる群から選択される少なくとも一つを含むことがより好ましい。
すなわち、前記式(DA-1)~(DA-49)の化合物に加えて(もしくは代えて)ジアミン化合物として、(DA-1)~(DA-49)の化合物中の水素原子を、一般式(V):
(式中、破線は(DA-1)~(DA-49)の水素原子が結合していた原子への結合を表し、G1、G2、G3、G4、G5はそれぞれ独立的に、単結合、炭素原子数2~12のアルキレン基(1つの-CH2-基または2つ以上の非隣接の-CH2-基は-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NR-、-NRCO-、-CONR-、-NRCOO-、-OCONR-、-NRCONR-、-CH=CH-、-CC-、-OCOO-で置換されていても良い。Rは水素原子または炭素原子数1~20のアルキル基を表す)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CC-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-を表す。ただし、G1、G2、G3、G4、G5のいずれか一つ以上は-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-を表す。
n5、n6、n7、n8は0または1を表し、E1、E2、E3、E4、E5はそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-ジオキサン-2,5-ジイル、1,4-ナフチレン、2,6-ナフチレン、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基または1,4-フェニレン基を表し、これらは無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良く、Zは水素原子、フッ素原子、炭素原子数1~12のアルキル基(1つの-CH2-基または2つ以上の非隣接の-CH2-基は-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NR-、-NRCO-、-CONR-、-NRCOO-、-OCONR-、-NRCONR-、-CH=CH-、-CC-または-OCOO-で置換されていても良い。Rは水素原子または炭素原子数1~20のアルキル基)、シアノ基、ニトロ基、水酸基またはカルボキシル基を表す)で置換されているものを使用することが好ましい。
n5、n6、n7、n8は0または1を表し、E1、E2、E3、E4、E5はそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-ジオキサン-2,5-ジイル、1,4-ナフチレン、2,6-ナフチレン、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基または1,4-フェニレン基を表し、これらは無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良く、Zは水素原子、フッ素原子、炭素原子数1~12のアルキル基(1つの-CH2-基または2つ以上の非隣接の-CH2-基は-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NR-、-NRCO-、-CONR-、-NRCOO-、-OCONR-、-NRCONR-、-CH=CH-、-CC-または-OCOO-で置換されていても良い。Rは水素原子または炭素原子数1~20のアルキル基)、シアノ基、ニトロ基、水酸基またはカルボキシル基を表す)で置換されているものを使用することが好ましい。
このようなジアミン化合物の具体例としては、例えば以下の式(DA-57)~(DA-60)が挙げられる。
本発明に係る光分解型の光配向膜としては、良好な液晶配向性を発現できる観点から、テトラカルボン酸無水物は、式(TCA-1)、式(TCA-2)、式(TCA-3)、式(TCA-4)、式(TCA-5)、式(TCA-33)(前記式(TCA-33)中、Tは-CO-が特に好ましい)およびTCA-34(前記式(TCA-34)中、Tは-CO-が好ましい)がより好ましく、式(TCA-1)、式(TCA-2)、式(TCA-3)、式(TCA-4)および式(TCA-5)が特に好ましい。また、本発明に係る光分解型の光配向膜としては、良好な液晶配向性を発現できる観点から、ジアミン化合物は、式(DA-1)、式(DA-25)、式(DA-49)が特に好ましい。
以上列挙したテトラカルボン酸無水物やジアミン化合物は、求められる特性に応じて、それぞれ1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明に係る光応答性分解型高分子の好ましいポリアミック酸において、上述したテトラカルボン酸二無水物と上述したジアミン化合物との混合割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2~2当量となる割合が好ましく、0.3~1.2当量となる割合がより好ましい。
また、本発明に係る光配向膜において、テトラカルボン酸無水物とジアミン化合物の縮合によるポリアミック酸の合成反応は、有機溶媒中において行われることが好ましい。当該反応温度は-20℃~150℃が好ましく、0~100℃がより好ましい。また、当該反応時間は、0.1~24時間が好ましく、0.5~12時間がより好ましい。
前記有機溶媒としては、例えば、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、非プロトン性極性溶媒、フェノールおよびその誘導体系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、炭化水素系溶媒などを挙げることができる。
前記アルコールとしては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルなどが好ましい。
前記ケトンとして、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどが好ましい。
前記エステルとして、例えば乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ-ト、エチルエトキシプロピオネ-ト、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチルなどが挙げられる。
前記エーテルとして、例えばジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピルエーテル、エチレングリコール-i-プロピルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
前記非プロトン性極性溶媒の具体例としては、例えばN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素およびヘキサメチルホスホルトリアミドなどが好ましい。
前記フェノールおよびその誘導体としては、例えばm-クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノールなどが好ましい。
前記ハロゲン化炭化水素系溶媒として、例えばジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、1,4-ジクロロブタン、トリクロロエタン、クロルベンゼン、o-ジクロルベンゼンなどが挙げられる。
前記炭化水素系溶媒として、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテルなどが挙げられる。
テトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の有機溶媒に対する合計量は、反応溶液の全量に対して0.1~50重量%になることが好ましい。
上記の条件でテトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物を反応すると、ポリアミック酸を含む反応溶液が得られる。当該得られた反応溶液はそのまま配向膜の調製に供しても、または当該反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで配向膜の調製に供してもよく、さらには単離したポリアミック酸を精製したうえで配向膜の調製に供してもよい。
また、前記得られたポリアミック酸を脱水閉環してポリイミドとする場合には、上記反応溶液をそのまま脱水閉環反応に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで脱水閉環反応に供してもよく、または単離したポリアミック酸を精製したうえで脱水閉環反応に供してもよい。ポリアミック酸の単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。
前記反応により得られたポリアミック酸をイミド化させてポリイミドとする方法としては、ポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。具体的には、ポリアミック酸を加熱する方法またはポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、当該溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。
脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができるためここでは省略する。
本発明に係る配向膜としてのポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造が併存する部分イミド化物であってもよい。本発明に係るポリイミドは、そのイミド化率が30%以上であることが好ましく、40~99%であることがより好ましく、45~98%であることが更に好ましい。当該イミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。
なお、本発明において、ポリイミドのイミド化率の測定方法は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5~10.0ppm付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用いて計算している。
本発明においてポリアミック酸を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、100℃~400℃であることが好ましく、120℃~250℃であることがより好ましい。この場合、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行う方法が好ましい。
本発明においてポリアミック酸を触媒によりイミド化する場合は、上記で得られたポリアミック酸の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、好ましくは-20~250℃、より好ましくは0~180℃で攪拌することにより得られる。また、この場合、塩基性触媒の量はアミド酸基の0.5~30モル倍、好ましくは2~20モル倍であり、酸無水物の量はアミド酸基の1~50モル倍、好ましくは3~30モル倍である。
前記塩基性触媒としては、ピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミンおよびトリオクチルアミンなどを挙げることができる。また、前記酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができる。
なお、触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
本発明において、ポリアミック酸またはポリイミドの反応溶液から、生成したポリアミック酸またはポリイミドを回収する場合には、反応溶液を貧溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿に用いる貧溶媒としてはメタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン、水などを挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させたポリマーは濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。
本発明に係るポリアミック酸及びポリイミドの濃度を10重量%の溶液としたときに、10~800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15~500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、これらの重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えばγ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドンなど)を用いて調製した濃度10重量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。
本発明に係る光応答性高分子としては、上記以外に下記の一般式(1A)または一般式(1B):
(上記一般式(1)中、Spは、単結合、-(CH2)u-(式中、uは1~20を表す。)、-OCH2-、-CH2O-、―COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-および-C≡C-からなる群から選択される少なくとも1種の二価の連結基であり、これらの置換基において非隣接のCH2基の一つ以上は独立して、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2―、-NR-、-NR-CO-、-CO-NR-、-NR-CO-O-、-O-CO-NR-、-NR-CO-NR-、-CH=CH-、-C≡C-またはO-CO-O-(式中、Rは独立して水素または炭素原子数1から5のアルキル基を表す。)で置換することができ、
A1、A2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個のメチレン基または隣接していない2個以上のメチレン基は-O-、-NH-または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個または2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい)、及び
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-1,4-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し、上記の基(a)、基(b)または基(c)はそれぞれ無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良く、
Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立して、単結合、-(CH2)u-(式中、uは1~20を表す。)、-OCH2-、-CH2O-、―COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-またはC≡C-を表すが、これらの置換基において非隣接のCH2基の一つ以上は独立して、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2―、-NR-、-NR-CO-、-CO-NR-、-NR-CO-O-、-O-CO-NR-、-NR-CO-NR-、-CH=CH-、-C≡C-またはO-CO-O-(式中、Rは独立して水素または炭素原子数1から5のアルキル基を表す。)で置換することができ、
Xは、-O-、単結合、-NR-またはフェニレン基であり、
Rbは、重合性基、アルコキシ基、シアノ基または炭素原子数1~12個のフッ化アルキル基であり、
mは、0、1、または2であり、
Mb及びMdはそれぞれ独立して同一であっても異なっていても良く、以下の一般式(U-1)~(U-13)のいずれか1種のモノマー単位を表し、
A1、A2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個のメチレン基または隣接していない2個以上のメチレン基は-O-、-NH-または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個または2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい)、及び
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-1,4-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し、上記の基(a)、基(b)または基(c)はそれぞれ無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良く、
Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立して、単結合、-(CH2)u-(式中、uは1~20を表す。)、-OCH2-、-CH2O-、―COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-またはC≡C-を表すが、これらの置換基において非隣接のCH2基の一つ以上は独立して、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2―、-NR-、-NR-CO-、-CO-NR-、-NR-CO-O-、-O-CO-NR-、-NR-CO-NR-、-CH=CH-、-C≡C-またはO-CO-O-(式中、Rは独立して水素または炭素原子数1から5のアルキル基を表す。)で置換することができ、
Xは、-O-、単結合、-NR-またはフェニレン基であり、
Rbは、重合性基、アルコキシ基、シアノ基または炭素原子数1~12個のフッ化アルキル基であり、
mは、0、1、または2であり、
Mb及びMdはそれぞれ独立して同一であっても異なっていても良く、以下の一般式(U-1)~(U-13)のいずれか1種のモノマー単位を表し、
(上記一般式(U-1)~(U-10)中、破線はSpへの結合を表し、Raは独立して水素原子、炭素原子数1から5のアルキル基、フェニル基、ハロゲン原子を表し、それぞれの構造中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基、フェニル基、メトキシ基によって置換されていてもよく、
上記一般式(U-11)~(U-13)中、破線はSpへの結合を表し、R1は4価の環構造、R2は3価の有機基、R3は水素原子、水酸基、炭素原子数1~15個のアルキル基、炭素原子数1~15個のアルコキシ基を表す。)
y及びwは、コポリマーのモル分率を表し、0<y≦1かつ、0≦w<1であり、nは4~100,000を表し、Mb及びMdのモノマー単位は各々独立して1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良い。)
で表される光応答性二量化型高分子、その加水分解物または加水分解物の縮合物であることが好ましい。
上記一般式(U-11)~(U-13)中、破線はSpへの結合を表し、R1は4価の環構造、R2は3価の有機基、R3は水素原子、水酸基、炭素原子数1~15個のアルキル基、炭素原子数1~15個のアルコキシ基を表す。)
y及びwは、コポリマーのモル分率を表し、0<y≦1かつ、0≦w<1であり、nは4~100,000を表し、Mb及びMdのモノマー単位は各々独立して1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良い。)
で表される光応答性二量化型高分子、その加水分解物または加水分解物の縮合物であることが好ましい。
また、上記本発明に係る一般式(1)で表される光応答性高分子の好ましい形態として、Z2が単結合である光応答性二量化型高分子が好ましい。
他の本発明に係る光応答性二量化型高分子は、下記の一般式(2):
(上記一般式(2)中、M1およびM2はそれぞれ互いに独立して、アクリレート、メタクリレート、2-クロロアクリレート、2-フェニルアクリレート、低級アルキル基でN-置換されていてもよいアクリルアミド、メタクリルアミド、2-クロロアクリルアミド、2-フェニルアクリルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、スチレン誘導体およびシロキサン類からなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位であり、
M3は、アクリレート、メタクリレート、2-クロロアクリレート、2-フェニルアクリレート、低級アルキルでN-置換されていてもよいアクリルアミド、メタクリルアミド、2-クロロアクリルアミド、2-フェニルアクリルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、アクリル酸またはメタクリル酸の直鎖状-もしくは分岐状アルキルエステル、アクリル酸もしくはメタクリル酸のアリルエステル、アルキルビニルエーテルもしくは-エステル、フェノキシニアルキルアクリレートもしくはフェノキシアルキルメタクリレートもしくはヒドロキシアルキルアクリレートもしくはヒドロキシアルキルメタクリレート、フェニルアルキルアクリレートもしくはフェニルアルキルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、4-メチルスチレンおよびシロキサン類からなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位であり、
A1、B1、C1、A2、B2およびC2はそれぞれ互いに独立して、
(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個のメチレン基または隣接していない2個以上のメチレン基は-O-、-NH-または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個または2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい)、及び
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-1,4-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し、上記の基(a)、基(b)または基(c)はそれぞれ無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良く、
S1およびS2はそれぞれ互いに独立して、フッ素原子、塩素原子もしくはシアノ基で1以上置換された直鎖状もしくは分岐状アルキレン基(-(CH2)r-)または-(CH2)r-L-(CH2)s-(式中、Lは、単結合または-O-、-COO-、-OOC-、-NR1-、-NR1-CO-、-CO-NR1-、-NR1-COO-、-OCO-NR1-、-NR1-CO-NR1-、-CH=CH-または-C≡C-を意味し、その際にR1は水素原子または低級アルキル基を意味し、rおよびsは、r+s≦24という条件のもとで1~20の整数であり、)であり、
D1、D2はそれぞれ互いに独立して、-O-、-NR2-、または下記の式(d)~(f):
(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個のメチレン基または隣接していない2個以上のメチレン基は-O-、-NH-または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個または2個以上の-CH=は-N=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、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-1,4-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含み、上記の基(d)、基(e)または基(f)はそれぞれ無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良い、を意味し、その際にR2は水素原子または低級アルキル基であり、
X1、X2、Y1およびY2はそれぞれ互いに独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、場合によってはフッ素原子で置換されそしてCH2基または複数の非隣接CH2基が場合によっては-O-、-COO-、-OOC-および/または-CH=CH-で交換されていてもよい炭素原子数1~12のアルキル基を意味し、
Z1a、Z1b、Z2aおよびZ2bはそれぞれ互いに独立して、単結合、-(CH2)t-、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-OC-、-NR4-、-CO-NR4-、-NR4-CO-、-(CH2)u-O-、-O-(CH2)u-、-(CH2)u-NR4-または-NR4-(CH2)u-であり、その際にR4は水素原子または低級アルキル基を意味し;tは1~4の整数を意味し;uは1~3の整数であり、
p1、p2、q1およびq2はそれぞれ互いに独立して、0または1であり、
R1aおよびR2aはそれぞれ互いに独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、または炭素原子数1~20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルキル-COO-、アルキル-CO-NR3またはアルキル-OCO基を意味し、その際にR3は水素原子または低級アルキル基を意味し、前記アルキル基または前記アルコキシ基の1以上の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、シアノ基またはニトロ基で置換されてもよく、前記アルキル基または前記アルコキシ基のCH2基または複数の非隣接CH2基が-O-、-CH=CH-または-C≡C-に置換されてもよく、
n1、n2およびn3は0<n1≦1、0≦n2<1および0≦n3≦0.5のコモノマーのモル分率である)
で表される光応答性二量化型高分子であることが好ましい。
M3は、アクリレート、メタクリレート、2-クロロアクリレート、2-フェニルアクリレート、低級アルキルでN-置換されていてもよいアクリルアミド、メタクリルアミド、2-クロロアクリルアミド、2-フェニルアクリルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、アクリル酸またはメタクリル酸の直鎖状-もしくは分岐状アルキルエステル、アクリル酸もしくはメタクリル酸のアリルエステル、アルキルビニルエーテルもしくは-エステル、フェノキシニアルキルアクリレートもしくはフェノキシアルキルメタクリレートもしくはヒドロキシアルキルアクリレートもしくはヒドロキシアルキルメタクリレート、フェニルアルキルアクリレートもしくはフェニルアルキルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、4-メチルスチレンおよびシロキサン類からなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位であり、
A1、B1、C1、A2、B2およびC2はそれぞれ互いに独立して、
(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個のメチレン基または隣接していない2個以上のメチレン基は-O-、-NH-または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個または2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい)、及び
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-1,4-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し、上記の基(a)、基(b)または基(c)はそれぞれ無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良く、
S1およびS2はそれぞれ互いに独立して、フッ素原子、塩素原子もしくはシアノ基で1以上置換された直鎖状もしくは分岐状アルキレン基(-(CH2)r-)または-(CH2)r-L-(CH2)s-(式中、Lは、単結合または-O-、-COO-、-OOC-、-NR1-、-NR1-CO-、-CO-NR1-、-NR1-COO-、-OCO-NR1-、-NR1-CO-NR1-、-CH=CH-または-C≡C-を意味し、その際にR1は水素原子または低級アルキル基を意味し、rおよびsは、r+s≦24という条件のもとで1~20の整数であり、)であり、
D1、D2はそれぞれ互いに独立して、-O-、-NR2-、または下記の式(d)~(f):
(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個のメチレン基または隣接していない2個以上のメチレン基は-O-、-NH-または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個または2個以上の-CH=は-N=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、2,5-チオフェニレン基、2,5-フラニレン基、1,4-ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン-1,4-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含み、上記の基(d)、基(e)または基(f)はそれぞれ無置換であるかまたは一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基またはメトキシ基によって置換されていても良い、を意味し、その際にR2は水素原子または低級アルキル基であり、
X1、X2、Y1およびY2はそれぞれ互いに独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、場合によってはフッ素原子で置換されそしてCH2基または複数の非隣接CH2基が場合によっては-O-、-COO-、-OOC-および/または-CH=CH-で交換されていてもよい炭素原子数1~12のアルキル基を意味し、
Z1a、Z1b、Z2aおよびZ2bはそれぞれ互いに独立して、単結合、-(CH2)t-、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-OC-、-NR4-、-CO-NR4-、-NR4-CO-、-(CH2)u-O-、-O-(CH2)u-、-(CH2)u-NR4-または-NR4-(CH2)u-であり、その際にR4は水素原子または低級アルキル基を意味し;tは1~4の整数を意味し;uは1~3の整数であり、
p1、p2、q1およびq2はそれぞれ互いに独立して、0または1であり、
R1aおよびR2aはそれぞれ互いに独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、または炭素原子数1~20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルキル-COO-、アルキル-CO-NR3またはアルキル-OCO基を意味し、その際にR3は水素原子または低級アルキル基を意味し、前記アルキル基または前記アルコキシ基の1以上の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、シアノ基またはニトロ基で置換されてもよく、前記アルキル基または前記アルコキシ基のCH2基または複数の非隣接CH2基が-O-、-CH=CH-または-C≡C-に置換されてもよく、
n1、n2およびn3は0<n1≦1、0≦n2<1および0≦n3≦0.5のコモノマーのモル分率である)
で表される光応答性二量化型高分子であることが好ましい。
本発明に係る垂直配向誘起成分は、光応答性高分子の繰り返し単位として含んでいてもよく、また光応答性高分子の側鎖および/または主鎖の置換基として有していてもよく、さらには光応答性高分子とは別に混合物として光配向膜に含んでも良い。
本発明に係る垂直配向誘起成分は、炭素原子数3以上30以下のアルキル基、炭素原子数3以上30以下のアルコキシ基、以下の一般式(H)、以下の一般式(J-1)および以下の一般式(J-2)を含むことが好ましい。
前記一般式(H)は、
(上記化学式(H)中、破線は、炭素原子または窒素原子への結合を意味し、R1HおよびR2Hはそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基またはフェニル基を表し、L1Hは、-O-、-OCO-または-COO-を表し、rは1以上10以下の整数を表す。)で表されることが好ましい。
前記アルキル基としては、炭素原子数5以上以下25のアルキル基であることがより好ましく、炭素原子数8以上20以下のアルキル基であることがさらに好ましく、炭素原子数10以上以下25のアルキル基であることがより好ましく、炭素原子数8以上20以下のアルキル基であることがさらに好ましく。また、この垂直配向誘起成分におけるアルキル基の1以上のCH2は酸素原子に置き換えてもよい。さらに、前記アルキル基は、直鎖状、分岐状または環状が含まれるが、直鎖状または分岐状がより好ましい。
本発明に係る垂直配向誘起成分が、光応答性高分子において共重合の繰り返し単位として含む場合、式(R-I)から式(R-IX):
(上記式(R-I)~(R-IX)中、R21、R31、R41、R51およびR61はお互いに独立して、水素原子、炭素原子数1~5個のアルキル基、フェニル基または炭素原子数1~5個のハロゲン化アルキル基であり、
Vは垂直配向誘起成分として、炭素原子数3以上20以下のアルキル基、炭素原子数3以上20以下のアルコキシ基または一般式(H):
Vは垂直配向誘起成分として、炭素原子数3以上20以下のアルキル基、炭素原子数3以上20以下のアルコキシ基または一般式(H):
(上記化学式(H)中、破線は、炭素原子または窒素原子への結合を意味し、R1HおよびR2Hはそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基またはフェニル基を表し、L1Hは、-O-、-OCO-または-COO-を表し、rは1以上10以下の整数を表す。)で表され、
Wは単結合、-O-またはメチレン基であり、Tは単結合または-COO-であり、p、tおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2である。)の何れかで表される重合性化合物由来の繰り返し単位と、上記一般式(1A)、一般式(1B)および一般式(2)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物由来の繰り返し単位とを含む重合体であることが好ましい。
Wは単結合、-O-またはメチレン基であり、Tは単結合または-COO-であり、p、tおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2である。)の何れかで表される重合性化合物由来の繰り返し単位と、上記一般式(1A)、一般式(1B)および一般式(2)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物由来の繰り返し単位とを含む重合体であることが好ましい。
本発明に係る垂直配向誘起成分が、光応答性高分子とは別に混合物として光配向膜に含まれる場合、上記式(R-I)から式(R-IX)を含む重合性化合物を重合してなるポリマーと、上記光応答性高分子とを混合することが好ましい。
本発明に係る垂直配向誘起成分が、光応答性高分子の側鎖および/または主鎖の置換基として有している場合は、上記ジアミン化合物(式(DA1)~(DA60))、テトラカルボン酸二無水物(式(TCA1)~式(TCA38))、一般式(1A)、一般式(1B)および一般式(2)で表される化合物の水素原子を上記垂直配向誘起成分(例えば、上記式(R-I)から式(R-IX)におけるV)に置換してもよい。
前記一般式(J-1)は:
(上記一般式(J-1)中、Xc1~Xc3はそれぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1~5個のアルキル基であることが好ましい。)で表されることが好ましい。
前記一般式(J-2)は:
(上記一般式(J-2)中、Xc1~Xc3はそれぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1~5個のアルキル基であることが好ましい。)で表されることが好ましい。
本発明に係る光応答性高分子の好適な例としては、ポリイミド、ポリアミック酸誘導体であることが好ましく、テトラカルボン酸二無水物(式(TCA1)~式(TCA38))と、以下のジアミン化合物(一般式(K))とを重合した繰り返し単位を有するポリマーであることがより好ましい。
(上記一般式(K)中、Spmは、-O-または-COO-を表し、Rmは、一般式(H)、一般式(J-1)および一般式(J-2)からなる群から選択される少なくとも1種の配向誘起成分である。)
以下に、本発明の液晶表示素子の製造方法を説明する。本発明の液晶表示素子は、例えば以下の工程により製造することが好ましい。
以下に、本発明の液晶表示素子の製造方法を説明する。本発明の液晶表示素子は、例えば以下の工程により製造することが好ましい。
本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、基板上に本発明に係る光配向膜前駆体溶液を塗布した後、当該塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成することが好ましい。より詳細には、例えば櫛歯型にパターニングされた透明導電膜が設けられている基板の導電膜形成面と、導電膜が設けられていない対向基板の一面とに、本発明の光配向膜前駆体溶液をそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。
本発明の光配向膜前駆体溶液を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法またはインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布する。ここに、基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。(第一の)基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜、酸化インジウム-酸化スズ(In2O3-SnO2)からなるITO膜などを用いてもよい。さらに、パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後フォト・エッチングによりパターンを形成する方法や、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法などに採用することができる。前記光配向膜前駆体溶液の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板表面を官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などの公知の方法で予め表面処理をしてもよい。
前記光配向膜前駆体溶液を塗布した後、必要によりプレベークを行ってもよく、その場合のプレベーク温度は、好ましくは30~200℃である。また、当該プレベーク時間は、好ましくは0.25~10分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成工程を行うことが好ましい。このときの焼成温度は、好ましくは80~300℃である。焼成時間は、好ましくは5~200分である。このようにして、形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmである。
当該塗膜に対して照射する光としては、150~800nmの波長の光を含む紫外線または可視光線を用いることができ、300~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。
当該塗膜に対して照射する光としては、150~800nmの波長の光を含む紫外線または可視光線を用いることができ、300~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。
前記照射光の光源としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマーレーザーなどを使用することができる。なお、上記好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター、回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。光の照射量としては、好ましくは1,000J/m2以上100,000J/m2以下である。
本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、光配向膜または塗膜が形成された一対の基板を間隙(セルギャップ)を介して対向配置し、かつ当該間隙に本発明に係る液晶組成物を充填することが好ましい。
前記液晶組成物を充填する方法としては、(1)真空注入法(光配向膜または塗膜が形成された一対の基板につき、二枚の基板の当該膜の配向方向が直交となるように間隙(セルギャップ)を介して対向配置し、二枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填し、注入孔を封止して液晶セルを構成する方法)または(2)ODF法が挙げられる。真空注入法による液晶組成物を導入する方法では滴下痕は発生しないものの基板サイズの大型化に伴い、製造時間やコストなどに問題がある。しかし、本願発明においては、光配向膜と液晶組成物との組み合わせからODF法を用いて製造する表示素子により好適に使用することができる。
また、本願発明の好ましい形態であるVA-IPS方式の液晶表示素子では同一基板(図3では第一の基板)の表面にTFTなど電極層3(光配向膜が被覆している面)が形成されているため、当該表面には多数の凹凸が存在し、滴下痕の発生を促進しやすい環境になっているが、光配向膜と液晶組成物との組み合わせによりこの問題点が軽減されていると考えられる。
また、本発明に係る重合性化合物を含有した液晶組成物は、これに含まれる重合性化合物が紫外線照射により重合することで液晶配向能が付与され、液晶組成物の複屈折を利用して光の透過光量を制御する液晶表示素子に使用されることが好ましい。液晶表示素子として、ECB-LCD、VA-LCD、VA-IPS-LCD、FFS-LCD、AM-LCD(アクティブマトリックス液晶表示素子)、TN(ネマチック液晶表示素子)、STN-LCD(超ねじれネマチック液晶表示素子)、OCB-LCD及びIPS-LCD(インプレーンスイッチング液晶表示素子)に有用であるが、AM-LCDに特に有用であり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子に用いることができる。
前記液晶表示素子に使用される液晶セルの2枚の基板はガラスまたはプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより得ることができる。
前記カラーフィルタは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法または、染色法等によって作製することができる。顔料分散法によるカラーフィルタの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルタ用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱または光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の3色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルタ用の画素部を作製することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
前記基板を、透明電極層が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整してもよい。このときは、得られる調光層(液晶層)の厚さが1~100μmとなるように調整するのが好ましい。1.5から10μmが更に好ましく、偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚Gとの積を調整することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料などからなる柱状スペーサー等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
2枚の基板間に液晶組成物(必要により重合性化合物を含有する)を狭持させる方法は、通常の真空注入法またはODF法などを用いることができる。しかし真空注入法においては滴下痕が発生しない代わりに、注入の跡が残るという課題がある。本願発明においては、ODF法を用いて製造する表示素子に、より好適に使用することができる。ODF法の液晶表示素子製造工程においては、バックプレーンまたはフロントプレーンのどちらか一方の基板にエポキシ系光熱併用硬化性などのシール剤を、ディスペンサーを用いて閉ループ土手状に描画し、その中に脱気下で所定量の液晶組成物を滴下後、フロントプレーンとバックプレーンを接合することによって液晶表示素子を製造することができる。本発明の液晶組成物は、ODF工程における液晶組成物の滴下が安定的に行えるため、好適に使用することができる。
重合性化合物を重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度が望ましいので、紫外線または電子線等の活性エネルギー線を単一または併用または順番に照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、重合性化合物含有液晶組成物を2枚の基板間に挟持させて状態で重合を行う場合には、少なくとも照射面側の基板は活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場または温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、更に活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。特に紫外線露光する際には、重合性モノマー含有液晶組成物に電圧を無印加の状態で紫外線露光することが好ましい、垂直配向型VAモードの液晶表示素子においては、配向安定性及びコントラストの観点からプレチルト角を85度から89.9度に制御することが好ましい。
照射時の温度は、本発明の液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には15~35℃での温度で重合させることが好ましい。紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長としては、液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、必要に応じて、紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、0.1mW/cm2~100W/cm2が好ましく、2mW/cm2~50W/cm2がより好ましい。照射する紫外線のエネルギー量は、適宜調整することができるが、10mJ/cm2から500J/cm2が好ましく、100mJ/cm2から200J/cm2がより好ましい。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプまたは超高圧水銀ランプを用いる場合は10秒から3600秒が好ましく、10秒から600秒がより好ましく、蛍光ランプを用いる場合は60秒から18000秒が好ましく、600秒から10800秒が好ましい。
前記第1基板または前記第2基板は、実質的に透明であれば材質に特に限定はなく、ガラス、セラミックス、プラスチック等を使用することができる。プラスチック基板としてはセルロ-ス、トリアセチルセルロ-ス、ジアセチルセルロ-ス等のセルロ-ス誘導体、ポリシクロオレフィン誘導体、ポリエチレンテレフタレ-ト、ポリエチレンナフタレ-ト等のポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコ-ル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレ-ト、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、さらにガラス繊維-エポキシ樹脂、ガラス繊維-アクリル樹脂などの無機-有機複合材料などを用いることができる。
なおプラスチック基板を使用する際には、バリア膜を設けることが好ましい。バリア膜の機能は、プラスチック基板が有する透湿性を低下させ、液晶表示素子の電気特性の信頼性を向上することにある。バリア膜としては、それぞれ、透明性が高く水蒸気透過性が小さいものであれば特に限定されず、一般的には酸化ケイ素などの無機材料を用いて蒸着やスパッタリング、ケミカルベーパーデポジション法(CVD法)によって形成した薄膜を使用する。
本発明においては、前記第1基板または前記第2基板として同素材を使用しても異素材を使用してもよく、特に限定はない。ガラス基板を用いれば耐熱性や寸法安定性の優れた液晶表示素子を作製することができるので好ましい。またプラスチック基板であれば、ロールツウロール法による製造方法に適し且つ軽量化あるいはフレキシブル化に適しており好ましい。また、平坦性及び耐熱性付与を目的とするならば、プラスチック基板とガラス基板とを組み合わせると良い結果を得ることができる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は「質量%」を意味する。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
Tni :ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃)
Δn :295Kにおける屈折率異方性(別名:複屈折)
Δε :295Kおける誘電率異方性
η :295Kにおける粘度(mPa・s)
γ1 :295Kにおける回転粘性(mPa・s)
VHR:周波数60Hz,印加電圧5Vの条件下で313Kにおける電圧保持率(%)
焼き付き:
液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを1440時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の4段階評価で行った。
Δn :295Kにおける屈折率異方性(別名:複屈折)
Δε :295Kおける誘電率異方性
η :295Kにおける粘度(mPa・s)
γ1 :295Kにおける回転粘性(mPa・s)
VHR:周波数60Hz,印加電圧5Vの条件下で313Kにおける電圧保持率(%)
焼き付き:
液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを1440時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の4段階評価で行った。
◎残像無し
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
揮発性/製造装置汚染性:
液晶材料の揮発性評価は、真空攪拌脱泡ミキサーの運転状態をストロボスコープで照らしながら観察し、液晶材料の発泡を目視により観察することによって行った。具体的には、容量2.0Lの真空攪拌脱泡ミキサーの専用容器に液晶組成物を0.8kg入れ、4kPaの脱気下、公転速度15S-1、自転速度7.5S-1で真空攪拌脱泡ミキサーを運転し、発泡が始まるまでの時間によって、以下の4段階評価で行った。
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
揮発性/製造装置汚染性:
液晶材料の揮発性評価は、真空攪拌脱泡ミキサーの運転状態をストロボスコープで照らしながら観察し、液晶材料の発泡を目視により観察することによって行った。具体的には、容量2.0Lの真空攪拌脱泡ミキサーの専用容器に液晶組成物を0.8kg入れ、4kPaの脱気下、公転速度15S-1、自転速度7.5S-1で真空攪拌脱泡ミキサーを運転し、発泡が始まるまでの時間によって、以下の4段階評価で行った。
◎発泡まで3分以上。揮発による装置汚染の可能性が低い。
○発泡まで1分以上かつ3分未満。揮発による軽微な装置汚染の懸念あり。
△発泡まで30秒以上かつ1分未満。揮発による装置汚染が起きる。
×発泡まで30秒以内。揮発による重大な装置汚染の懸念がある。
プロセス適合性 :
プロセス適合性は、ODFプロセスにおいて、定積計量ポンプを用いて1回に40pLずつ液晶を滴下することを100000回行い、次の「0~200回、201~400回、401~600回、・・・・99801~100000回」の各200回ずつ滴下された液晶量の変化を以下の4段階で評価した。
プロセス適合性は、ODFプロセスにおいて、定積計量ポンプを用いて1回に40pLずつ液晶を滴下することを100000回行い、次の「0~200回、201~400回、401~600回、・・・・99801~100000回」の各200回ずつ滴下された液晶量の変化を以下の4段階で評価した。
◎変化が極めて小さい(安定的に液晶表示素子を製造できる)
○変化が僅かに有るも許容できるレベル
△変化が有り許容できないレベル(斑発生により歩留まりが悪化)
×変化が有りかなり劣悪(液晶漏れや真空気泡が発生)
低温での溶解性:
低温での溶解性評価は、液晶組成物を調製後、1mLのサンプル瓶に液晶組成物を0.5g秤量し、これに温度制御式試験槽の中で、次を1サイクル「-20℃(1時間保持)→昇温(0.2℃/毎分)→0℃(1時間保持)→昇温(0.2℃/毎分)→20℃(1時間保持)→降温(-0.2℃/毎分)→0℃(1時間保持)→降温(-0.2℃/毎分)→-20℃」として温度変化を与え続け、目視にて液晶組成物からの析出物の発生を観察し、以下の4段階評価を行った。
○変化が僅かに有るも許容できるレベル
△変化が有り許容できないレベル(斑発生により歩留まりが悪化)
×変化が有りかなり劣悪(液晶漏れや真空気泡が発生)
低温での溶解性:
低温での溶解性評価は、液晶組成物を調製後、1mLのサンプル瓶に液晶組成物を0.5g秤量し、これに温度制御式試験槽の中で、次を1サイクル「-20℃(1時間保持)→昇温(0.2℃/毎分)→0℃(1時間保持)→昇温(0.2℃/毎分)→20℃(1時間保持)→降温(-0.2℃/毎分)→0℃(1時間保持)→降温(-0.2℃/毎分)→-20℃」として温度変化を与え続け、目視にて液晶組成物からの析出物の発生を観察し、以下の4段階評価を行った。
◎600時間以上析出物が観察されなかった。
○300時間以上析出物が観察されなかった。
△150時間以内に析出物が観察された。
×75時間以内に析出物が観察された。
実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
(側鎖)
-F -F フッ素原子
F- -F フッ素原子
-n -CnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状のアルキル基
n- CnH2n+1- 炭素原子数nの直鎖状のアルキル基
-On -OCnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状のアルコキシル基
nO- CnH2n+1O- 炭素原子数nの直鎖状のアルコキシル基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH3
V2- CH3=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2
-OCF3 -O-CF3
(連結基)
-CF2O-(または-CFFO-) -CF2-O-
-OCF2-(または-OCFF-) -O-CF2-
-1O- -CH2-O-
-O1- -O-CH2-
-COO- -COO-
(環構造)
(環構造)
(側鎖)
-F -F フッ素原子
F- -F フッ素原子
-n -CnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状のアルキル基
n- CnH2n+1- 炭素原子数nの直鎖状のアルキル基
-On -OCnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状のアルコキシル基
nO- CnH2n+1O- 炭素原子数nの直鎖状のアルコキシル基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH3
V2- CH3=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2
-OCF3 -O-CF3
(連結基)
-CF2O-(または-CFFO-) -CF2-O-
-OCF2-(または-OCFF-) -O-CF2-
-1O- -CH2-O-
-O1- -O-CH2-
-COO- -COO-
(環構造)
(環構造)
(調製例1~16(液晶組成物1~16))
次に示す組成を有する液晶組成物(調製例1~16)をそれぞれ調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表1および表2に示す。
次に示す組成を有する液晶組成物(調製例1~16)をそれぞれ調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表1および表2に示す。
また、調製例1、2、6、14に示すネマチック液晶組成物99.7質量部に対して、式(P.1):
で表される重合性モノマーをそれぞれ0.3質量部添加し均一に溶解することにより重合性モノマー含有液晶組成物1、重合性モノマー含有液晶組成物2、重合性モノマー含有液晶組成物1、2、6、14を調製した。
当該重合性モノマー含有液晶組成物1、2、6、14の物性は調整例1、2、6、14に示すそれぞれのネマチック液晶組成物の物性とほとんど違いはなかった。
また、調製例9、12、16に示すネマチック液晶組成物99.7質量部に対して、式(P.2):
で表される重合性モノマーをそれぞれ0.3質量部添加し均一に溶解することにより重合性モノマー含有液晶組成物9、12、16を調製した。当該重合性モノマー含有液晶組成物9、12の物性も調整例9、12、16に示すそれぞれのネマチック液晶組成物の物性とほとんど違いはなかった。
本発明の液晶組成物および重合性モノマー含有液晶組成物を用いて、TV用として一般的であるセル厚3.0μmのVA-IPS(FFSモードを含む)モードの液晶表示素子を作製し、配向膜については、以下のような方法で作製した。
<光分解型光配向膜>
「光配向膜1」
下記式(J.1)のジアミン化合物1.0モル%
「光配向膜1」
下記式(J.1)のジアミン化合物1.0モル%
を、N-メチル-2-ピロリドン中に溶解させた後、これにシクロブタンテトラカルボン酸二無水物1モル%を加えて20℃で12時間反応させ、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約100,000、重量平均分子量/数平均分子量(Mv/Mn)が約1.6のポリアミック酸ワニスを得た。次に、このポリアミック酸ワニスを6%濃度に希釈してγ-アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で0.3重量%添加した後、第1の薄膜積層体上および第2の薄膜積層体の上に印刷し、210℃で30分加熱して以下の光分解型の絶縁膜(ポリイミド膜)を形成した。
その後、当該光分解型のポリイミド膜に、波長254nmの偏光UV光を1000mJ/cm2照射することにより配向処理を施した。
「光配向膜2」
下記式(J.2)のジアミン化合物0.1モル%と、
下記式(J.2)のジアミン化合物0.1モル%と、
上記式(J.1)のジアミン化合物0.05モル%と、p-フェニレンジアミン0.85モル%を、N-メチル-2-ピロリドン中に溶解させた後、これにシクロブタンテトラカルボン酸二無水物1モル%を加えて60℃で5時間反応させてポリアミック酸溶液を調製した。その後、N-メチル-2-ピロリドンを加え、全量を500gに調製し、ピリジンおよび無水酢酸を添加して115℃で4.5時間脱水開環を行い、N-メチル-2-ピロリドンで溶媒置換してピリジンおよび無水酢酸を留去した。イミド化率約53%のポリイミド溶液(固形分20質量%)にブチルセロソルブを添加し、固形分6%濃度に希釈した後、第1の薄膜積層体上および第2の薄膜積層体の上に印刷し、210℃で30分加熱して以下の光分解型の絶縁膜(ポリイミド膜)を形成した。
その後、当該光分解型のポリイミド膜に、波長254nmの偏光UV光を1000mJ/cm2照射することにより配向処理を施した。
「光配向膜3」
(光配向膜用溶液の調製)
1,4-フェニレンジアミン3.24gにN-メチル-2-ピロリドン 32.40g を加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物7.81gを添加し、さらにN-メチル-2-ピロリドン 78.03g を加え、窒素雰囲気下、30℃で18時間撹拌して反応させた。さらに常温で、N-メチル-2-ピロリドンと2-ブトキシエタノールの質量比が1:1の混合溶媒62.68gを添加して希釈攪拌し、光配向膜用溶液を得た。
(光配向膜用溶液の調製)
1,4-フェニレンジアミン3.24gにN-メチル-2-ピロリドン 32.40g を加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物7.81gを添加し、さらにN-メチル-2-ピロリドン 78.03g を加え、窒素雰囲気下、30℃で18時間撹拌して反応させた。さらに常温で、N-メチル-2-ピロリドンと2-ブトキシエタノールの質量比が1:1の混合溶媒62.68gを添加して希釈攪拌し、光配向膜用溶液を得た。
(液晶配向膜の形成)
(光分解型樹脂膜の形成)
第1基板に形成された櫛形透明電極の上に、前記光配向膜溶液をスピンコート法により形成し、乾燥厚さ0.1μmの樹脂膜を形成した。第2基板にも同様にして配向膜を形成した。樹脂膜を形成した基板を、230℃で30分加熱して反応させることにより、光分解型の樹脂膜(ポリイミド膜)を形成した。
(光分解型樹脂膜の形成)
第1基板に形成された櫛形透明電極の上に、前記光配向膜溶液をスピンコート法により形成し、乾燥厚さ0.1μmの樹脂膜を形成した。第2基板にも同様にして配向膜を形成した。樹脂膜を形成した基板を、230℃で30分加熱して反応させることにより、光分解型の樹脂膜(ポリイミド膜)を形成した。
(配向処理)
高圧水銀ランプからバンドパスフィルターを用いて256nmの紫外線を取り出し、ワイヤーグリッド偏光子を用いて消光比約100:1の直線偏光とし、当該光分解型の樹脂膜に、1.0J/cm2の照射エネルギーで照射して光配向処理を行った。その後、分解生成した不純物を除去するため、230℃で30分焼成した後、ポリイミド膜を純水で洗浄して乾燥させることにより、光分解型の配向膜が形成されたガラス基板を得た。
高圧水銀ランプからバンドパスフィルターを用いて256nmの紫外線を取り出し、ワイヤーグリッド偏光子を用いて消光比約100:1の直線偏光とし、当該光分解型の樹脂膜に、1.0J/cm2の照射エネルギーで照射して光配向処理を行った。その後、分解生成した不純物を除去するため、230℃で30分焼成した後、ポリイミド膜を純水で洗浄して乾燥させることにより、光分解型の配向膜が形成されたガラス基板を得た。
<光二量化型光配向膜>
「光配向膜4」
「光配向膜4」
(垂直配向誘起成分)
アクリル酸ステアリル(V-2)(東京化成工業製)を購入し用いた。
(ポリマー(PAV-1)の合成)
モノマー(I-1-1)10部と、モノマー(V-1)0.5部とをテトラヒドロフラン(THF)45部に溶解し、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03部を加えた溶液を、窒素雰囲気下8時間加熱還流して反応させた。次に、反応後の溶液をメタノール600部に滴下攪拌し、析出物を回収してTHF50部に溶解した後、氷冷したヘキサン1200部に滴下攪拌し、析出した固体を回収した。得られた固体をTHF50部に溶解させ、氷冷したメタノール1200部に滴下攪拌し、析出した固体を回収し、THFに溶解させた後、真空乾燥することで、ポリマー(PAV-1)を得た。
モノマー(I-1-1)10部と、モノマー(V-1)0.5部とをテトラヒドロフラン(THF)45部に溶解し、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03部を加えた溶液を、窒素雰囲気下8時間加熱還流して反応させた。次に、反応後の溶液をメタノール600部に滴下攪拌し、析出物を回収してTHF50部に溶解した後、氷冷したヘキサン1200部に滴下攪拌し、析出した固体を回収した。得られた固体をTHF50部に溶解させ、氷冷したメタノール1200部に滴下攪拌し、析出した固体を回収し、THFに溶解させた後、真空乾燥することで、ポリマー(PAV-1)を得た。
なお、ポリマーの分子量の調整は、上記窒素雰囲気下の加熱還流時間を調節し、重量平均分子量(Mw)を測定することにより行った。
(分子量の測定)
Mw及びMnは以下測定条件のもと、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー、Gel Permeation Chromatography)により測定した。
Mw及びMnは以下測定条件のもと、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー、Gel Permeation Chromatography)により測定した。
測定装置には、東ソー社製GPC装置HLC-8220GPCを用い、分析カラムにはTSKgel GMHXL×2本、TSKgel G2000XL×1本、TSKgel G1000XL×1本の計4本直列、検出器には示差屈折率(RI)検出器、較正曲線作成のための標準試料には、昭和電工製ポリスチレン標準試料STANDARD SM-105(分子量範囲1,300~3,800,000)を用いた。得られたポリマーをTHFに1μg/mLの濃度となるよう溶解し、移動相をTHF、送液速度を1mL/分、カラム温度を40℃、試料注入量を300μLとして測定した。
(液晶配向膜の形成)
(光二量化型樹脂膜の作製)
ポリマー(PAV-1)5部と、N-メチルピロリドン47.5部と、2-ブトキシエタノール47.5部との混合物を室温で10分間攪拌して、均一に溶解させた。次に、該溶液を、スピンコーターを用いてガラス基板上に塗布し、100℃で3分間乾燥することで、上記ガラス基板上に膜を形成した。形成された膜を目視で観察したところ、平滑な膜が形成されていることが確認された。
(光二量化型樹脂膜の作製)
ポリマー(PAV-1)5部と、N-メチルピロリドン47.5部と、2-ブトキシエタノール47.5部との混合物を室温で10分間攪拌して、均一に溶解させた。次に、該溶液を、スピンコーターを用いてガラス基板上に塗布し、100℃で3分間乾燥することで、上記ガラス基板上に膜を形成した。形成された膜を目視で観察したところ、平滑な膜が形成されていることが確認された。
(光配向処理)
次に、超高圧水銀ランプ、波長カットフィルター、バンドパスフィルター及び偏光フィルターを備えた偏光照射装置を用いて、紫外光(波長313nm)の直線偏光(照度:10mW/cm2)を、形成された膜に対して、鉛直方向から10秒照射(照射光量100mJ/cm2)することにより、光配向膜を得た。また、樹脂膜の乾燥厚さは、0.1μmであった。
次に、超高圧水銀ランプ、波長カットフィルター、バンドパスフィルター及び偏光フィルターを備えた偏光照射装置を用いて、紫外光(波長313nm)の直線偏光(照度:10mW/cm2)を、形成された膜に対して、鉛直方向から10秒照射(照射光量100mJ/cm2)することにより、光配向膜を得た。また、樹脂膜の乾燥厚さは、0.1μmであった。
<ラビング型配向膜>
(ラビング型配向膜)
(ラビング型ポリイミド液晶配向膜の形成)
(配向膜溶液の調製)
4,4’-ジアミノジフェニルアミン5.98gに N-メチル-2-ピロリドン 59.72gを加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、ピロメリット酸二無水物 6.54g添加し、さらに N-メチル-2-ピロリドン 65.30g を加え、窒素雰囲気下、30℃で18時間撹拌して反応させた。さらに常温で、N-メチル-2-ピロリドンと2-ブトキシエタノールの質量比が1:1の混合溶媒71.06gを添加して希釈攪拌し、ポリアミック酸溶液を得た。
(ラビング型配向膜)
(ラビング型ポリイミド液晶配向膜の形成)
(配向膜溶液の調製)
4,4’-ジアミノジフェニルアミン5.98gに N-メチル-2-ピロリドン 59.72gを加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、ピロメリット酸二無水物 6.54g添加し、さらに N-メチル-2-ピロリドン 65.30g を加え、窒素雰囲気下、30℃で18時間撹拌して反応させた。さらに常温で、N-メチル-2-ピロリドンと2-ブトキシエタノールの質量比が1:1の混合溶媒71.06gを添加して希釈攪拌し、ポリアミック酸溶液を得た。
(液晶配向膜の形成)
(樹脂膜の作製)
配向膜溶液をスピンコーターで第1の基板および第2の基板の上に塗布し、230℃で30分加熱して反応させポリイミドの絶縁膜を形成した。
(樹脂膜の作製)
配向膜溶液をスピンコーターで第1の基板および第2の基板の上に塗布し、230℃で30分加熱して反応させポリイミドの絶縁膜を形成した。
(配向処理)
バフ布を巻いたローラーを基板搬送方向とは反対方向に回転させ、基板上に形成された配向膜表面を一方向に擦ることにより、配向処理を行った。ローラーの回転数は600rpm,基板の搬送速度は5mm/秒,バフ布の基板表面に対する押し込み深さは0.3mmであった。その後、ラビングで削れた配向膜の屑やバフ布の繊維片を除去するためポリイミド膜を純水で洗浄して乾燥させて、ラビング型ポリイミド配向膜が形成されたガラス基板を得た。
バフ布を巻いたローラーを基板搬送方向とは反対方向に回転させ、基板上に形成された配向膜表面を一方向に擦ることにより、配向処理を行った。ローラーの回転数は600rpm,基板の搬送速度は5mm/秒,バフ布の基板表面に対する押し込み深さは0.3mmであった。その後、ラビングで削れた配向膜の屑やバフ布の繊維片を除去するためポリイミド膜を純水で洗浄して乾燥させて、ラビング型ポリイミド配向膜が形成されたガラス基板を得た。
(表示品位の評価)
配向膜を光配向膜にすることにより、ラビングムラによる液晶分子に対する配向性の低下を軽減でき、かつ優れた透過率特性のVA-IPS(またはVA-FFS)方式の液晶表示素子を提供することができる。上記で作成した種々の(光)配向膜による液晶配向性の評価を行ったので、その評価方法を以下に説明する。
配向膜を光配向膜にすることにより、ラビングムラによる液晶分子に対する配向性の低下を軽減でき、かつ優れた透過率特性のVA-IPS(またはVA-FFS)方式の液晶表示素子を提供することができる。上記で作成した種々の(光)配向膜による液晶配向性の評価を行ったので、その評価方法を以下に説明する。
第1の基板上には薄膜トランジスタと透明電極層が形成され、その上に配向膜が形成される。接触方式であるラビング法を用いて配向処理を行うと、ラビングによって配向膜表面にランダムな擦り傷が形成される。特に薄膜トランジスタや透明電極層パターンが形成された第1基板においては、薄膜トランジスタや透明電極層パターンによる段差と、ラビングローラーのバフ布の繊維の直径(数十μm)とに起因した、より深い擦り傷が、段差に沿って形成されやすい。この擦り傷が形成された箇所には、電界オフ時に液晶分子が一定方向に並ぶことができないために、黒表示時に液晶パネルに光ヌケが生じる。その結果、一定の値以上のコントラストが得られ難くなる。また、ラビング配向膜は配向分割を行うことが困難である。
さらに、近年実用化された4Kと呼ばれる解像度モードでは、40インチパネルにおける計算例で、1ピクセル寸法が 0.23mmとなる。また、追って実用化される8Kと呼ばれる解像度モードでは、40インチパネルにおける計算例で、1ピクセル寸法が 0.11mmにも微細になる。すなわち、1ピクセル寸法が、ラビングローラーのバフ布の繊維の直径に近づくことから、ラビング法によって配向処理された時に形成される擦り傷により、ピクセル単位、または断続的なピクセル列単位で、電界オフ時に液晶分子が一定方向に並ぶことができない箇所が発生し、黒表示時の多量の光ヌケによる大幅なコントラストの低下や、多数の表示欠損を引き起こすおそれがある。
そこで光配向法によって非接触で配向処理を行うことにより、配向膜表面に擦り傷が発生しないことから、光ヌケのない、高いコントラストと、くっきりとした黒表示を実現することができる。
第1基板に形成された櫛形透明電極の上に、配向膜溶液をスピンコート法により形成し、乾燥厚さ0.1μmの配向膜を形成した。第2基板にも同様にして配向膜を形成した。
(液晶セルの作製)
上記種々の液晶配向膜を備えたガラス基板を用いて、液晶セルを作製した。より具体的には、配向膜がそれぞれ形成された第1基板と第2基板を、それぞれの液晶配向膜が対向し、かつ直線偏光を照射した、またはラビングした方向がアンチパラレル方向(180°)となるように配置し、2枚の基板間に一定の間隙(4μm)を保った状態で、周辺部をシール剤により張り合わせた。次に、液晶配向膜表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に、上記表の液晶組成物(調製例1~16)および重合性モノマー含有液晶組成物1、2、6、9、12、14および16を、滴下法により、透明点+15℃の温度で充填し、その後、室温まで冷却することでそれぞれ液晶セルを作製した。
上記種々の液晶配向膜を備えたガラス基板を用いて、液晶セルを作製した。より具体的には、配向膜がそれぞれ形成された第1基板と第2基板を、それぞれの液晶配向膜が対向し、かつ直線偏光を照射した、またはラビングした方向がアンチパラレル方向(180°)となるように配置し、2枚の基板間に一定の間隙(4μm)を保った状態で、周辺部をシール剤により張り合わせた。次に、液晶配向膜表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に、上記表の液晶組成物(調製例1~16)および重合性モノマー含有液晶組成物1、2、6、9、12、14および16を、滴下法により、透明点+15℃の温度で充填し、その後、室温まで冷却することでそれぞれ液晶セルを作製した。
重合性モノマー含有液晶組成物1、2、6、9、12、14および16の場合は、上記と同様に液晶セルを作製した後、この液晶セルのプレチルト角(クリスタルローテーション法)を測定した後、周波数1kHzで1.8Vの矩形波を印加しながら、320nm以下の紫外線をカットするフィルターを介して、高圧水銀灯(東芝ライテック社製FL15UV34A(NP805))により液晶セルに紫外線を照射した。セル表面の照射強度が10mW/cm2となるように調整して700秒間照射して、重合性モノマー含有液晶組成物中の重合性モノマーを重合させた水平配向性液晶表示素子を得た。
以下の表3~9に、作製した液晶セル(液晶表示素子)で用いた配向膜と、用いた液晶組成物または重合性モノマー含有液晶組成物との組み合わせ例(実施例1~24および比較例1~2)と、作成した液晶セルの静的コントラスト(CRS)の評価結果を記載する。また当該静的コントラスト(CRS)は次の方法で測定した。
白色光源、分光器、偏光子(入射側偏光板)、検光子(出射側偏光板)、検出器を備えた光学測定装置(RETS-100、大塚電子株式会社製)の、偏光子-検光子間に、測定対象である前記光学フィルムを配置した。ここで、偏光子と検光子との回転角が0度(偏光子と検光子の偏光方向が平行位置[パラレルニコル])である状態において、光学フィルムを回転させながら、検出器にて透過光の光量を検出し、検出した光量が最も大きくなる、光学フィルムの回転位置(偏光子の偏光方向と重合性液晶の分子長軸方向が平行)における、透過光の光量(オン時光量)をYonとした。また、偏光子と光学フィルムの位置を固定したまま、偏光子に対する検光子の回転角を90度(偏光子と検光子の偏光方向が直交位置[クロスニコル])としたときにおける、透過光の光量(オフ時光量)をYoffとした。コントラストCRSは、次式(式1)により求めた。
CRS =Yon/Yoff ・・・・・・・・・ (式1)
(式1)の静的コントラストCRSの数値が大きいほど、オフ時光量Yoffが小さいこと、すなわち、光ヌケが少ないため、優れた黒表示であることを示す。
(式1)の静的コントラストCRSの数値が大きいほど、オフ時光量Yoffが小さいこと、すなわち、光ヌケが少ないため、優れた黒表示であることを示す。
その結果、光配向膜を形成して作製されたVA-IPS、VA-FFSモードの表示素子(実施例1~24)は、ラビング配向膜を形成して作製されたVA-IPSモードの表示素子(比較例1、2)と比べて、コントラストにおいて優れた特性を示した。
特に光配向膜を使用した液晶表示素子(実施例1~24)ではオフ時光量Yoff(黒輝度)が小さいため、コントラストが高くなる傾向であった。そのため、光配向膜を使用した実施例は比較例より深みのある黒を表現できる表示素子であると考えられる。
特に光配向膜を使用した液晶表示素子(実施例1~24)ではオフ時光量Yoff(黒輝度)が小さいため、コントラストが高くなる傾向であった。そのため、光配向膜を使用した実施例は比較例より深みのある黒を表現できる表示素子であると考えられる。
また、重合性モノマー添加すると、5V 60Hzの短形波を60℃で10時間印加する工程(エージング)を行ってもコントラストが低減しにくいことが確認される(実施例17~実施例24)。そのため、重合性モノマー由来のポリマーが液晶分子の配向を規制する配向膜の役割を補助していることから配向乱れが起きにくいものと考えられる。
さらに、実施例1~24の液晶表示素子は、以下の配向規制力(アンカリング)測定をおこなった。
上記液晶表示素子を用いて、液晶配向膜表面と液晶層との間の界面におけるアンカリングエネルギーを、以下の強電場法(日本液晶学会討論会講演予稿集(1998年)の402~403頁に報告された方法)により測定した。
その結果、実施例1~24の液晶表示素子は、実用に足りうる程度の配向規制力が生じていることが確認できた。なかでも、実施例17~実施例24の液晶表示素子における配向規制力が、実施例1~16と比べて向上していることから、重合性モノマーが重合することにより光配向膜の液晶化合物に対する配向規制力が生じていることが確認できた。水平配向性液晶表示素子は優れた光学特性及び高速応答性を有していることを確認した。
100 第1基板
102 TFT層
103 画素電極
104 パッシベーション膜
105 第1配向膜
200 第2基板
201 平坦化膜(オーバーコート層)
202 ブラックマトリックス
203 カラーフィルタ
204 透明電極
205 第2配向膜
301 シール材
302 突起(柱状スペーサー)
303 液晶層
304 突起(柱状スペーサー)
401 マスクパターン
402 レジン層
L 光
1,8 偏光板
2 第一の基板
3 電極層
4 配向膜
5 液晶層
6 カラーフィルタ
6G カラーフィルタ緑
6R カラーフィルタ赤
7 第二の基板
11 ゲート電極
12 ゲート絶縁膜
13 半導体層
14 絶縁層
15 オーミック接触層
16 ドレイン電極
17 ソース電極
18 絶縁保護層
21 画素電極
22 共通電極
23 ストレイジキャパシタ
24 ドレイン電極
25 データ配線
27 ソース配線
29 共通ライン
30 バッファー層
102 TFT層
103 画素電極
104 パッシベーション膜
105 第1配向膜
200 第2基板
201 平坦化膜(オーバーコート層)
202 ブラックマトリックス
203 カラーフィルタ
204 透明電極
205 第2配向膜
301 シール材
302 突起(柱状スペーサー)
303 液晶層
304 突起(柱状スペーサー)
401 マスクパターン
402 レジン層
L 光
1,8 偏光板
2 第一の基板
3 電極層
4 配向膜
5 液晶層
6 カラーフィルタ
6G カラーフィルタ緑
6R カラーフィルタ赤
7 第二の基板
11 ゲート電極
12 ゲート絶縁膜
13 半導体層
14 絶縁層
15 オーミック接触層
16 ドレイン電極
17 ソース電極
18 絶縁保護層
21 画素電極
22 共通電極
23 ストレイジキャパシタ
24 ドレイン電極
25 データ配線
27 ソース配線
29 共通ライン
30 バッファー層
Claims (7)
- 対向に配置された第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に充填された液晶組成物を含有する液晶層と、
前記第一の基板上に、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスライン、前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタならびに前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を画素毎に有する電極層と、
前記第一の基板または前記第二の基板上に形成された共通電極と、
前記液晶層と前記第一の基板および前記液晶層と前記第二の基板との間に、少なくとも一方の基板に形成された光配向層と、を有し、
前記液晶組成物が、正の誘電率異方性を有し、ネマチック相-等方性液体の転移温度が60℃以上であり、一般式(i)
Ai1は、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
Zi1は、単結合、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-またはCF2O-を表し、
ni1は、1、2、3または4を表し、ni1が2、3または4であってAi1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、ni1が2、3または4であってZi1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)で表される化合物から選ばれる1種または2種以上の化合物、及び、下記の一般式(J)
nJ1は、0、1、2、3又は4を表し、
AJ1、AJ2及びAJ3はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-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-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) (c)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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
ZJ1及びZJ2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-又は-C≡C-を表し、
nJ1が2、3又は4であってAJ2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nJ1が2、3又は4であってZJ1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XJ1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2-トリフルオロエチル基を表す。)で表される化合物の中から1種または2種以上含有することを特徴とする垂直配向型の液晶表示素子。 - 前記画素電極が櫛形であるかまたは、スリットを有する請求項1記載の液晶表示素子。
- 前記透明導電性材料を含む共通電極は、第一基板上に設けられ、基板間の距離Gより電極間距離Rが短い、請求項1または2項に記載の液晶表示素子。
- 前記透明導電性材料を含む共通電極は、第一基板上に設けられ、基板間の距離Gより電極間距離Rが長い、請求項1または2項に記載の液晶表示素子。
- 前記光配向層は、液晶分子を垂直配向させる垂直配向誘起成分を有し、光応答性高分子を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
- 前記光応答性高分子は、光応答性分解型高分子、当該光応答性二量化型高分子および光応答性異性化型高分子からなる群から選択される少なくとも一つである請求項5のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
- 前記液晶層は前記液晶組成物に重合性化合物の硬化物を含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
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---|---|---|---|---|
JP2021148973A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | Dic株式会社 | 液晶表示素子の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013018796A1 (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Dic株式会社 | ネマチック液晶組成物 |
WO2014061366A1 (ja) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Dic株式会社 | ネマチック液晶組成物 |
-
2016
- 2016-08-18 WO PCT/JP2016/074096 patent/WO2017033829A1/ja active Application Filing
- 2016-08-18 JP JP2017536385A patent/JPWO2017033829A1/ja active Pending
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WO2013018796A1 (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Dic株式会社 | ネマチック液晶組成物 |
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JP2021148973A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | Dic株式会社 | 液晶表示素子の製造方法 |
JP7542974B2 (ja) | 2020-03-19 | 2024-09-02 | 石家庄▲誠▼志永▲華顕▼示材料有限公司 | 液晶表示素子の製造方法 |
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