WO2017051709A1 - 液晶表示素子 - Google Patents

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hydrogen
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好優 古里
将之 齋藤
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Jnc株式会社
Jnc石油化学株式会社
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    • G02F1/13775Polymer-stabilized liquid crystal layers

Definitions

  • the present invention relates to a polymer-supported alignment type liquid crystal display element, a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy used in this element, and a liquid crystal alignment film.
  • the classification based on the operation mode of the liquid crystal molecules is as follows: PC (phase change), TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), ECB (electrically controlled birefringence), OCB (optically compensated bend), IPS. (In-plane switching), VA (vertical alignment), FFS (fringe field switching), FPA (field-induced photo-reactive alignment) mode.
  • the classification based on the element drive system is PM (passive matrix) and AM (active matrix). PM is classified into static, multiplex, etc., and AM is classified into TFT (thin film insulator), MIM (metal film insulator), and the like. TFTs are classified into amorphous silicon and polycrystalline silicon. The latter is classified into a high temperature type and a low temperature type according to the manufacturing process.
  • the classification based on the light source includes a reflection type using natural light, a transmission type using backlight, and a semi-transmission type using both natural light and backlight.
  • the liquid crystal display element contains a liquid crystal composition having a nematic phase.
  • This composition has suitable properties. By improving the characteristics of the composition, an AM device having good characteristics can be obtained. The relationships in these properties are summarized in Table 1 below. The characteristics of the composition will be further described based on a commercially available AM device.
  • the temperature range of the nematic phase is related to the temperature range in which the device can be used.
  • a preferred upper limit temperature of the nematic phase is about 70 ° C. or more, and a preferred lower limit temperature of the nematic phase is about ⁇ 10 ° C. or less.
  • the viscosity of the composition is related to the response time of the device. A short response time is preferred for displaying moving images on the device. A shorter response time is desirable even at 1 millisecond. Therefore, a small viscosity in the composition is preferred. Small viscosities at low temperatures are more preferred.
  • the optical anisotropy of the composition is related to the contrast ratio of the device. Depending on the mode of the device, a large optical anisotropy or a small optical anisotropy, ie an appropriate optical anisotropy is required.
  • the product ( ⁇ n ⁇ d) of the optical anisotropy ( ⁇ n) of the composition and the cell gap (d) of the device is designed to maximize the contrast ratio.
  • the appropriate value for this product depends on the type of operating mode. This value is about 0.45 ⁇ m for a mode element such as TN, about 0.30 ⁇ m to about 0.40 ⁇ m for a VA mode element, and about 0.20 ⁇ m for an IPS mode or FFS mode element. To about 0.30 ⁇ m.
  • a composition having a large optical anisotropy is preferable for a device having a small cell gap.
  • a large dielectric anisotropy in the composition contributes to a low threshold voltage, a small power consumption and a large contrast ratio in the device. Therefore, a large dielectric anisotropy is preferable.
  • the stability of the composition to ultraviolet light and heat is related to the lifetime of the device. When this stability is high, the lifetime of the device is long. Such characteristics are preferable for an AM device used in a liquid crystal projector, a liquid crystal television, and the like.
  • a polymer-supported alignment (PSA) type liquid crystal display element In a general-purpose liquid crystal display element, vertical alignment of liquid crystal molecules is achieved by a specific polyimide alignment film.
  • PSA polymer-supported alignment
  • a polymer is combined with an alignment film.
  • a composition to which a small amount of a polymerizable compound is added is injected into the device.
  • the composition is irradiated with ultraviolet rays while applying a voltage between the substrates of the device.
  • the polymerizable compound polymerizes to form a polymer network in the composition.
  • the alignment of liquid crystal molecules can be controlled by the polymer, the response time of the device is shortened, and image burn-in is improved.
  • Such an effect of the polymer can be expected for a device having modes such as TN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, and FPA.
  • a composition having a positive dielectric anisotropy is used for an AM device having a TN mode.
  • a composition having a negative dielectric anisotropy is used in an AM device having a VA mode.
  • a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used in an AM device having an IPS mode or an FFS mode.
  • a composition having positive or negative dielectric anisotropy is used in a polymer-supported orientation type AM device.
  • An example of a liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy is disclosed in Patent Document 1 below.
  • liquid crystal alignment film plays such a role.
  • This alignment film is one of the important elements related to the display quality of the element, and the role of the alignment film has become important year by year as the quality of the element increases.
  • the liquid crystal alignment film is prepared from a liquid crystal alignment agent.
  • the alignment agent mainly used is a solution in which polyamic acid or soluble polyimide is dissolved in an organic solvent. This solution is applied to a substrate, and the coating film is heated to form a polyimide thin film.
  • the thin film is given a function of aligning liquid crystal molecules in a certain direction by rubbing treatment.
  • the rubbing process is a process of rubbing the surface of polyimide in one direction using a cloth in which fibers of nylon, rayon, polyester or the like are implanted, and is used industrially. By this treatment, the liquid crystal molecules can be uniformly aligned on the alignment film.
  • One object of the present invention is a liquid crystal display device having characteristics such as a short response time, a large voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime.
  • Another object is a liquid crystal alignment film that contributes to a short response time.
  • Another object is a liquid crystal composition used for such a device.
  • Other objectives are: high maximum temperature of nematic phase, low minimum temperature of nematic phase, small viscosity, appropriate optical anisotropy, negatively large dielectric anisotropy, large specific resistance, high stability against ultraviolet rays, high heat resistance
  • the liquid crystal composition satisfies at least one of characteristics such as high stability and a large elastic constant.
  • Another object is a liquid crystal composition having an appropriate balance between at least two of these properties.
  • the present invention provides an electrode group formed on one or both of a pair of opposed substrates, a plurality of active elements connected to the electrode group, and opposing surfaces of the pair of substrates.
  • a liquid crystal alignment film formed between the pair of substrates, wherein the liquid crystal alignment film is selected from polyorganosiloxane, polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide.
  • a polymer-supported alignment type liquid crystal display device comprising a polymer, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) as a first component. It is related with the liquid crystal composition contained and the liquid crystal aligning film contained in this element.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, alkenyloxy having 2 to 12 carbons, or 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine;
  • ring A and ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4 -Phenylene, 1,4-phenylene in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine, or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • ring B is 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2 -Chloro-3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-5-methyl-1,4-phenylene, 3,4,5-trifluoronaphthalene 2,6-diyl or 7,8-be difluorochroman-2,6-diyl,;
  • One advantage of the present invention is a liquid crystal display device having characteristics such as a short response time, a large voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime. Another advantage is a liquid crystal alignment film that contributes to a short response time. Another advantage is a liquid crystal composition used in such a device. Another advantage is the high maximum temperature of the nematic phase, the low minimum temperature of the nematic phase, small viscosity, suitable optical anisotropy, negative large dielectric anisotropy, large specific resistance, high stability against ultraviolet light, high heat resistance The liquid crystal composition satisfies at least one of characteristics such as high stability and a large elastic constant. Another advantage is a liquid crystal composition having an appropriate balance between at least two of these properties.
  • liquid crystal composition and “liquid crystal display element” may be abbreviated as “composition” and “element”, respectively.
  • “Liquid crystal display element” is a general term for liquid crystal display panels and liquid crystal display modules.
  • “Liquid crystal compound” is a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase and a smectic phase, and a liquid crystal phase, but has a composition for the purpose of adjusting characteristics such as temperature range, viscosity, and dielectric anisotropy of the nematic phase. It is a general term for compounds mixed with products.
  • This compound has a six-membered ring such as 1,4-cyclohexylene and 1,4-phenylene, and has a rod-like molecular structure.
  • the “polymerizable compound” is a compound added for the purpose of forming a polymer in the composition.
  • a liquid crystalline compound having alkenyl is not polymerizable in that sense.
  • the liquid crystal composition is prepared by mixing a plurality of liquid crystal compounds. If necessary, additives such as an optically active compound, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, and a polymerization inhibitor are added to the liquid crystal composition.
  • the ratio of the liquid crystal compound is expressed as a weight percentage (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition not containing the additive even when the additive is added.
  • the ratio of the additive is expressed as a percentage by weight (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition not containing the additive. That is, the ratio of the liquid crystal compound or additive is calculated based on the total weight of the liquid crystal compound. Weight parts per million (ppm) may be used.
  • the ratio of the polymerization initiator and the polymerization inhibitor is exceptionally expressed based on the weight of the polymerizable compound.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “the upper limit temperature”.
  • “Lower limit temperature of nematic phase” may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • High voltage holding ratio means that the device has a large voltage holding ratio not only at room temperature in the initial stage but also at a temperature close to the upper limit temperature of the nematic phase. It means having a large voltage holding ratio even at a temperature close to.
  • the expression “increasing the dielectric anisotropy” means that when the composition has a positive dielectric anisotropy, this value increases positively, and the composition having a negative dielectric anisotropy. For objects, this means that this value increases negatively.
  • the expression “at least one 'A' may be replaced by 'B'” means that the number of 'A' is arbitrary. When the number of “A” is one, the position of “A” is arbitrary, and when the number of “A” is two or more, the positions can be selected without limitation. This rule also applies to the expression “at least one 'A' is replaced by 'B'”.
  • the expression “in alkyl, at least one —CH 2 — may be replaced by —O— or —S—” includes —OCH 3 , —CH 2 OCH 3 , —CH 2 OCH 2 CH Groups such as 2 OCH 3 , —SCH 2 CH 2 CH 3 , —CH 2 CH 2 SCH 3 , —CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 3 and the like are included.
  • Compound (1) The compound represented by Formula (1) may be abbreviated as Compound (1). At least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) may be abbreviated as “compound (1)”. “Compound (1)” means one compound represented by formula (1), a mixture of two compounds, or a mixture of three or more compounds. The same applies to compounds represented by other formulas.
  • the symbol of the terminal group R 1 is used for a plurality of compounds.
  • two groups represented by two arbitrary R 1 may be the same or different.
  • R 1 of the compound (1-1) is ethyl and R 1 of the compound (1-2) is ethyl.
  • R 1 of compound (1-1) is ethyl and R 1 of compound (1-2) is propyl.
  • This rule also applies to symbols such as other end groups.
  • Formula (1) when a is 2, two rings A exist. In this compound, the two rings represented by the two rings A may be the same or different.
  • This rule also applies to any two rings A when a is greater than 2.
  • This rule also applies to symbols such as Z 1 and ring C.
  • This rule also applies to the two —Sp 2 —P 5 groups in the compound (3-27).
  • 2-Fluoro-1,4-phenylene means the following two divalent groups.
  • fluorine may be leftward (L) or rightward (R).
  • This rule also applies to asymmetric divalent groups such as tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • This rule also applies to linking groups such as carbonyloxy (—COO— and —OCO—).
  • the present invention includes the following items.
  • Item 1 An electrode group formed on one or both of a pair of substrates disposed opposite to each other, a plurality of active elements connected to the electrode group, and formed on each surface of the pair of substrates facing each other
  • a polymer-supported alignment type liquid crystal display device comprising a combination, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (1) as a first component.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, alkenyloxy having 2 to 12 carbons, or 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine;
  • ring A and ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4 -Phenylene, 1,4-phenylene in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine, or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • ring B is 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2 -Chloro-3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-5-methyl-1,4-phenylene, 3,4,5-trifluoronaphthalene 2,6-diyl or 7,8-be difluorochroman-2,6-diyl,;
  • Item 2. The liquid crystal display device according to item 1, wherein the first component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (1-1) to (1-21).
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, carbon Alkenyloxy having 2 to 12 carbon atoms, or alkyl having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine.
  • Item 3. The liquid crystal display element according to item 1 or 2, wherein the ratio of the first component is in the range of 10% by weight to 90% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • Item 4. The liquid crystal display element according to any one of items 1 to 3, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (2) as the second component.
  • R 3 and R 4 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, and at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine Or alkyl having 1 to 12 carbon atoms or alkenyl having 2 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine;
  • Ring D and Ring E are each independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, or 2,5-difluoro-1,4-phenylene;
  • Z 3 is a single bond, ethylene, or carbonyloxy;
  • c is 1 2, or 3.
  • Item 5. The liquid crystal display device according to item 4, wherein the second component is at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (2-1) to (2-13).
  • R 3 and R 4 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, It is alkyl having 1 to 12 carbons in which one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine, or alkenyl having 2 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine.
  • Item 6 The liquid crystal display device according to item 4 or 5, wherein the ratio of the second component is in the range of 10% by weight to 90% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • Item 7. The liquid crystal display device according to any one of items 1 to 6, wherein the liquid crystal composition contains at least one polymerizable compound selected from the group of compounds represented by formula (3) as an additive component.
  • ring F and ring I are independently cyclohexyl, cyclohexenyl, phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, tetrahydropyran-2-yl, 1,3-dioxane-2-yl, pyrimidine- 2-yl or pyridin-2-yl, and in these rings, at least one hydrogen is fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or at least one hydrogen.
  • ring G may be 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, naphthalene-1, 2-diyl, naphthalene-1,3-diyl, naphthalene-1,4-diyl, naphthalene-1,5-diyl, naphthalene-1, -Diyl, naphthalene-1,7-diyl, naphthalene-1,8-diyl, naphthalene-2,3-diyl, naphthalene-2,6-diyl, naphthalene-2,7-diyl, tetrahydropyran-2,5- Diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, or pyridine-2,5- Diyl, 1,3-dioxane-2,5-
  • P 1 , P 2 , and P 3 are each independently a polymerizable group selected from the group of groups represented by Formula (P-1) to Formula (P-5).
  • Item 8. A liquid crystal display device according to Item 7.
  • M 1 , M 2, and M 3 are independently hydrogen, fluorine, alkyl of 1 to 5 carbon atoms or at least one hydrogen is fluorine or chlorine, 1-5 alkyl substituted with
  • Item 9 The liquid crystal display device according to item 7 or 8, wherein the additive component is at least one polymerizable compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-27).
  • the additive component is at least one polymerizable compound selected from the group of compounds represented by formulas (3-1) to (3-27).
  • P 4 , P 5 and P 6 are independently from the group of groups represented by formula (P-1) to formula (P-3).
  • Selected polymerizable groups are: In formulas (P-1) to (P-3), M 4 , M 5 , and M 6 are independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 5 carbons, or at least one hydrogen is fluorine or chlorine And in Formulas (3-1) to (3-27), Sp 1 , Sp 2 , and Sp 3 are each independently a single bond or a carbon number of 1 To alkylene, in which at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —COO—, —OCO—, or —OCOO—, wherein at least one —CH 2 — CH 2 — may be replaced with —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—, in which at least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine.
  • Item 10 The liquid crystal display device according to any one of items 7 to 9, wherein the ratio of the additive component is in the range of 0.03% by weight to 10% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal alignment film contains at least one polymer selected from the polyamic acid, the polyamic acid ester, and the polyimide as a main component, and contains the polyorganosiloxane as a subcomponent.
  • the liquid crystal display element according to any one of the above.
  • Item 13 Item 1.
  • the polyorganosiloxane contained in the liquid crystal alignment film contains at least one group selected from the group of groups represented by formulas (X 1 -1) to (X 1 -7). 13.
  • the liquid crystal display element according to any one of items 12.
  • the asterisk indicates a bonding site;
  • Z 6 is —O— or a single bond;
  • Z 7 is a single bond having 1 to C carbon atoms.
  • R 6 alkylene, or a divalent group having 1 to 20 carbon atoms including at least one selected from the group consisting of —O—, —S—, —COO—, —OCO—, and —NR 6 —, wherein And R 6 is hydrogen or alkyl having 1 to 6 carbon atoms; h is 1, 2, or 3; i is an integer of 0 to 6, and when i is 0, Z 6 is a single bond J is an integer from 0 to 6;
  • Item 14 The liquid crystal display element according to any one of items 1 to 13, wherein the liquid crystal alignment film contains a polyorganosiloxane containing a group represented by the formula (X 1 -7) according to item 13.
  • Item 15 The liquid crystal display device according to any one of items 1 to 11, wherein the polyamic acid, polyamic acid ester, or polyimide has an alicyclic structure.
  • Item 16 A liquid crystal composition used for the liquid crystal display element according to any one of items 1 to 15.
  • Item 17. The liquid crystal composition according to item 16, wherein the elastic constant (K11) is 11 pN or more and the elastic constant (K33) is 11 pN or more at 25 ° C.
  • Item 18. A liquid crystal alignment film used for the liquid crystal display element according to any one of items 1 to 15.
  • Item 19 The liquid crystal alignment film according to Item 18, wherein the volume resistivity ( ⁇ ) at 25 ° C. is 1.0 ⁇ 10 14 ⁇ cm or more.
  • Item 20 The liquid crystal alignment film according to Item 19, wherein the dielectric constant ( ⁇ ) at 25 ° C. is in the range of 3 to 5.
  • the present invention includes the following items.
  • A) The above composition further containing at least one of additives such as an optically active compound, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, and a polymerization inhibitor.
  • C) The above-mentioned composition further containing a polymerizable compound, and a polymer-supported orientation type AM device containing this composition.
  • the liquid crystal composition contained in the liquid crystal display element of the present invention will be described in the following order.
  • Sixth, additives that may be added to the composition will be described.
  • Seventh a method for synthesizing the component compounds will be described.
  • Eighth, the use of the composition will be described.
  • Ninth, a liquid crystal alignment film will be described.
  • This composition contains a plurality of liquid crystal compounds.
  • the composition may contain additives. Additives include optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, and the like.
  • This composition is classified into a composition A and a composition B from the viewpoint of a liquid crystal compound.
  • the composition A may further contain other liquid crystal compounds, additives and the like in addition to the liquid crystal compound selected from the compound (1) and the compound (2).
  • the “other liquid crystal compound” is a liquid crystal compound different from the compound (1) and the compound (2). Such compounds are mixed into the composition for the purpose of further adjusting the properties.
  • Composition B consists essentially of a liquid crystalline compound selected from compound (1) and compound (2).
  • the term “substantially” means that the composition may contain an additive but no other liquid crystal compound.
  • Composition B has fewer components than composition A. From the viewpoint of reducing the cost, the composition B is preferable to the composition A.
  • the composition A is preferable to the composition B from the viewpoint that the characteristics can be further adjusted by mixing other liquid crystal compounds.
  • the main characteristics of the component compounds and the main effects of the compounds on the composition and the device will be explained.
  • the main characteristics of the component compounds are summarized in Table 2 based on the effects of the present invention.
  • L means large or high
  • M means moderate
  • S means small or low.
  • L, M, and S are classifications based on qualitative comparison among the component compounds, and the symbol 0 (zero) means that the dielectric anisotropy is extremely small.
  • Compound (1) increases the dielectric anisotropy and decreases the minimum temperature.
  • Compound (2) decreases the viscosity or increases the maximum temperature.
  • Compound (3) gives a polymer by polymerization, and this polymer shortens the response time of the device and improves image burn-in.
  • a desirable ratio of the first component is approximately 10% by weight or more for increasing the dielectric anisotropy, and approximately 90% by weight or less for decreasing the minimum temperature.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 20% by weight to approximately 85% by weight.
  • a particularly desirable ratio is in the range of approximately 30% by weight to approximately 85% by weight.
  • a desirable ratio of the second component is approximately 10% by weight or more for increasing the maximum temperature or decreasing the viscosity, and approximately 90% by weight or less for increasing the dielectric anisotropy.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 15% by weight to approximately 75% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 15% by weight to approximately 60% by weight.
  • Compound (3) is added to the composition for the purpose of adapting to a polymer-supported orientation type device.
  • a desirable ratio of the additive is approximately 0.03% by weight or more for aligning liquid crystal molecules, and approximately 10% by weight or less for preventing display defects of the device.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 0.1% by weight to approximately 2% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 0.2% by weight to approximately 1% by weight.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or 2 to 12 carbons. Or an alkyl having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine. Desirable R 1 or R 2 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability, and alkoxy having 1 to 12 carbons for increasing the dielectric anisotropy.
  • R 3 and R 4 are independently an alkyl having 1 to 12 carbons, an alkoxy having 1 to 12 carbons, an alkenyl having 2 to 12 carbons, an alkyl having 1 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine 12 alkyls or alkenyls having 2 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine.
  • Desirable R 3 or R 4 is alkenyl having 2 to 12 carbons for decreasing the viscosity, and alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability.
  • Alkyl is linear or branched and does not include cyclic alkyl. Linear alkyl is preferred over branched alkyl. The same applies to terminal groups such as alkoxy and alkenyl.
  • Preferred alkyl is methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl or octyl. More desirable alkyl is methyl, ethyl, propyl, butyl or pentyl for decreasing the viscosity.
  • Preferred alkoxy is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, or heptyloxy. More desirable alkoxy is methoxy or ethoxy for decreasing the viscosity.
  • Preferred alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-hexenyl, 2-hexenyl, 3-hexenyl, 4-hexenyl, or 5-hexenyl. More desirable alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 3-butenyl, or 3-pentenyl for decreasing the viscosity.
  • the preferred configuration of —CH ⁇ CH— in these alkenyls depends on the position of the double bond.
  • Trans is preferable in alkenyl such as 1-propenyl, 1-butenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 3-pentenyl and 3-hexenyl for decreasing the viscosity.
  • Cis is preferred for alkenyl such as 2-butenyl, 2-pentenyl, and 2-hexenyl.
  • Preferred alkenyloxy is vinyloxy, allyloxy, 3-butenyloxy, 3-pentenyloxy, or 4-pentenyloxy. More preferable alkenyloxy is allyloxy or 3-butenyloxy for decreasing the viscosity.
  • alkyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine are fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorohexyl, 7-fluoroheptyl. Or 8-fluorooctyl. Further preferred examples are 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl or 5-fluoropentyl for increasing the dielectric anisotropy.
  • alkenyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine are 2,2-difluorovinyl, 3,3-difluoro-2-propenyl, 4,4-difluoro-3-butenyl, 5,5-difluoro -4-pentenyl, or 6,6-difluoro-5-hexenyl. Further preferred examples are 2,2-difluorovinyl or 4,4-difluoro-3-butenyl for decreasing the viscosity.
  • Ring A and Ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 1,4-phenylene in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine, or Tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • Preferred examples of “1,4-phenylene in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine” are 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene or 2-chloro- 3-fluoro-1,4-phenylene.
  • Preferred ring A or ring C is 1,4-cyclohexylene for decreasing the viscosity, tetrahydropyran-2,5-diyl for increasing the dielectric anisotropy, and for increasing the optical anisotropy.
  • 1,4-phenylene As the configuration of 1,4-cyclohexylene, trans is preferable to cis for increasing the maximum temperature. Tetrahydropyran-2,5-diyl is Or And preferably It is.
  • Ring B is 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2-chloro-3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-5-methyl-1,4-phenylene, 3,4, 5-trifluoronaphthalene-2,6-diyl or 7,8-difluorochroman-2,6-diyl.
  • Preferred ring B is 2,3-difluoro-1,4-phenylene for decreasing the viscosity, and 2-chloro-3-fluoro-1,4-phenylene for decreasing the optical anisotropy. In order to increase the anisotropy, 7,8-difluorochroman-2,6-diyl.
  • Ring D and ring E are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, or 2,5-difluoro-1,4-phenylene.
  • Preferred ring D or ring E is 1,4-cyclohexylene for decreasing the viscosity or increasing the maximum temperature, and 1,4-phenylene for decreasing the minimum temperature.
  • Z 1 and Z 2 are independently a single bond, ethylene, carbonyloxy, or methyleneoxy. Desirable Z 1 or Z 2 is a single bond for decreasing the viscosity, ethylene for decreasing the minimum temperature, and methyleneoxy for increasing the dielectric anisotropy.
  • Z 3 is a single bond, ethylene or carbonyloxy. Desirable Z 3 is a single bond for increasing the stability.
  • A is 0, 1, 2, or 3, b is 0 or 1, and the sum of a and b is 3 or less.
  • Preferred a is 1 for decreasing the viscosity, and 2 or 3 for increasing the maximum temperature.
  • Preferred b is 0 for decreasing the viscosity, and 1 for decreasing the minimum temperature.
  • c is 1, 2 or 3.
  • Preferred c is 1 for decreasing the viscosity, and 2 or 3 for increasing the maximum temperature.
  • P 1 , P 2 and P 3 are independently a polymerizable group.
  • Preferred P 1 , P 2 or P 3 is a polymerizable group selected from the group of groups represented by formula (P-1) to formula (P-5). More desirable P 1 , P 2 or P 3 is a group represented by the formula (P-1), the formula (P-2) or the formula (P-3). Particularly preferred P 1 , P 2 or P 3 is a group represented by the formula (P-1) or the formula (P-2). Most preferred P 1 , P 2 or P 3 is a group represented by the formula (P-1).
  • a preferred group represented by the formula (P-1) is —OCO—CH ⁇ CH 2 or —OCO—C (CH 3 ) ⁇ CH 2 .
  • the wavy lines in the formulas (P-1) to (P-5) indicate the binding sites.
  • M 1 , M 2 and M 3 are independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 5 carbons, or at least one hydrogen is fluorine or chlorine A substituted alkyl of 1 to 5 carbon atoms.
  • Preferred M 1 , M 2 or M 3 is hydrogen or methyl for increasing the reactivity. More preferred M 1 is hydrogen or methyl, and more preferred M 2 or M 3 is hydrogen.
  • Ring F and Ring I are independently cyclohexyl, cyclohexenyl, phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, tetrahydropyran-2-yl, 1,3-dioxane-2-yl, pyrimidin-2-yl, or pyridine -2-yl, and in these rings, at least one hydrogen is fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine. Further, it may be substituted with alkyl having 1 to 12 carbons.
  • Preferred ring F and ring I are phenyl.
  • Ring G is 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, naphthalene-1,2-diyl, naphthalene-1,3-diyl, naphthalene-1,4-diyl, naphthalene -1,5-diyl, naphthalene-1,6-diyl, naphthalene-1,7-diyl, naphthalene-1,8-diyl, naphthalene-2,3-diyl, naphthalene-2,6-diyl, naphthalene-2 , 7-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, or pyridine-2,5-diyl, At least one hydrogen is fluorine, chlorine,
  • Z 4 and Z 5 are each independently a single bond or alkylene having 1 to 10 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — is —O—, —CO—, —COO—, or — OCO— may be substituted, and at least one —CH 2 —CH 2 — may be —CH ⁇ CH—, —C (CH 3 ) ⁇ CH—, —CH ⁇ C (CH 3 ) —, or —C (CH 3 ) ⁇ C (CH 3 ) — may be replaced, and in these groups at least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine.
  • Preferred Z 4 or Z 5 is a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, or —OCO—. Further preferred Z 4 or Z 5 is a single bond.
  • D is 0, 1, or 2.
  • Preferred d is 0 or 1.
  • e, f, and g are independently 0, 1, 2, 3, or 4, and the sum of e, f, and g is 1 or greater.
  • Preferred e, f, or g is 1 or 2.
  • the first component is a compound (1) having a large negative dielectric anisotropy.
  • Desirable compounds (1) are the compounds (1-1) to (1-21) described in item 2. More desirable compound (1) is compound (1-1), compound (1-2), compound (1-3), compound (1-5), compound (1-7), compound (1-8), Compound (1-11), Compound (1-15), Compound (1-18), or Compound (1-19).
  • the total proportion of these compounds is preferably in the range of 50% to 100% by weight based on the weight of the first component.
  • the total proportion of these compounds is preferably in the range of 10% to 90% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • the total proportion of these compounds is more preferably in the range of 20% to 85% by weight based on the weight of the liquid crystal composition.
  • the second component is a compound (2) having a very small dielectric anisotropy.
  • Desirable compounds (2) are the compounds (2-1) to (2-13) described in item 5.
  • at least one of the second components is the compound (2-1), the compound (2-3), the compound (2-5), the compound (2-6), or the compound (2-7). It is preferable. It is preferable that at least two of the second components are the compound (2-1) and the compound (2-3), or the combination of the compound (2-1) and the compound (2-5).
  • the additive component is a polymerizable compound (3).
  • Desirable compound (3) is the compound (3-1) to the compound (3-27) according to item 9.
  • at least one of the additive components is compound (3-1), compound (3-2), compound (3-24), compound (3-25), compound (3-26), or compound (3-27) is preferred.
  • At least two of the additive components are compound (3-1) and compound (3-2), compound (3-1) and compound (3-18), compound (3-2) and compound (3-24), Compound (3-2) and Compound (3-25), Compound (3-2) and Compound (3-26), Compound (3-25) and Compound (3-26), or Compound (3-18) and A combination of compounds (3-24) is preferred.
  • additives that may be added to the composition will be described.
  • Such additives are optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, and the like.
  • An optically active compound is added to the composition for the purpose of inducing a helical structure in liquid crystal molecules to give a twist angle. Examples of such a compound are the compound (4-1) to the compound (4-5).
  • a desirable ratio of the optically active compound is approximately 5% by weight or less. A more desirable ratio is in the range of approximately 0.01% by weight to approximately 2% by weight.
  • an antioxidant is added to the composition in order to maintain a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature.
  • a preferred example of the antioxidant is a compound (5) wherein z is an integer of 1 to 9.
  • preferred z is 1, 3, 5, 7, or 9. Further preferred z is 7. Since the compound (5) in which z is 7 has low volatility, it is effective for maintaining a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature after using the device for a long time.
  • a desirable ratio of the antioxidant is approximately 50 ppm or more for achieving this effect, and approximately 600 ppm or less for avoiding a decrease in the maximum temperature or avoiding an increase in the minimum temperature.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 100 ppm to approximately 300 ppm.
  • the ultraviolet absorber examples include benzophenone derivatives, benzoate derivatives, triazole derivatives and the like. Also preferred are light stabilizers such as sterically hindered amines. A desirable ratio of these absorbers and stabilizers is approximately 50 ppm or more for achieving this effect, and approximately 10,000 ppm or less for avoiding a decrease in the maximum temperature or avoiding an increase in the minimum temperature. A more desirable ratio is in the range of approximately 100 ppm to approximately 10,000 ppm.
  • a dichroic dye such as an azo dye or an anthraquinone dye is added to the composition in order to adapt it to a GH (guest host) mode element.
  • a preferred ratio of the dye is in the range of approximately 0.01% by weight to approximately 10% by weight.
  • an antifoaming agent such as dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil is added to the composition.
  • a desirable ratio of the antifoaming agent is approximately 1 ppm or more for achieving this effect, and approximately 1000 ppm or less for preventing display defects.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 1 ppm to approximately 500 ppm.
  • a polymerizable compound is used for adapting to a polymer-supported orientation type element.
  • Compound (3) is suitable for this purpose.
  • a polymerizable compound different from the compound (3) may be added to the composition together with the compound (3).
  • Preferable examples of such a polymerizable compound are compounds such as acrylate, methacrylate, vinyl compound, vinyloxy compound, propenyl ether, epoxy compound (oxirane, oxetane), vinyl ketone and the like. Further preferred examples are acrylate or methacrylate derivatives.
  • a desirable ratio of the compound (3) is 10% by weight or more based on the total weight of the polymerizable compound. A more desirable ratio is 50% by weight or more. A particularly desirable ratio is 80% by weight or more. The most preferred ratio is 100% by weight.
  • a polymerizable compound such as compound (3) is polymerized by ultraviolet irradiation.
  • the polymerization may be performed in the presence of a suitable initiator such as a photopolymerization initiator.
  • a suitable initiator such as a photopolymerization initiator.
  • Appropriate conditions for polymerization, the appropriate type of initiator, and the appropriate amount are known to those skilled in the art and are described in the literature.
  • Irgacure 651 registered trademark; BASF
  • Irgacure 184 registered trademark; BASF
  • Darocur 1173 registered trademark; BASF
  • a desirable ratio of the photopolymerization initiator is in the range of approximately 0.1% by weight to approximately 5% by weight based on the weight of the polymerizable compound.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 1% by weight to approximately 3% by weight.
  • a polymerization inhibitor When storing a polymerizable compound such as compound (3), a polymerization inhibitor may be added to prevent polymerization.
  • the polymerizable compound is usually added to the composition without removing the polymerization inhibitor.
  • the polymerization inhibitor include hydroquinone, hydroquinone derivatives such as methylhydroquinone, 4-tert-butylcatechol, 4-methoxyphenol, phenothiazine and the like.
  • the composition mainly has a minimum temperature of about ⁇ 10 ° C. or lower, a maximum temperature of about 70 ° C. or higher, and an optical anisotropy in the range of about 0.07 to about 0.20.
  • a device containing this composition has a large voltage holding ratio.
  • This composition is suitable for an AM device.
  • This composition is particularly suitable for a transmissive AM device.
  • a composition having an optical anisotropy in the range of about 0.08 to about 0.25 may be prepared by controlling the ratio of the component compounds or by mixing other liquid crystal compounds.
  • a composition having optical anisotropy in the range of about 0.10 to about 0.30 may be prepared by trial and error.
  • This composition can be used as a composition having a nematic phase, or can be used as an optically active composition by adding an optically active compound.
  • This composition can be used for an AM device. Further, it can be used for PM elements.
  • This composition can be used for an AM device or a PM device having modes such as PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, and FPA.
  • Use in an AM device having a TN, OCB, IPS, or FFS mode is particularly preferable.
  • the alignment of liquid crystal molecules may be parallel to or perpendicular to the glass substrate.
  • These elements may be reflective, transmissive, or transflective. Use in a transmissive element is preferred. It can also be used for an amorphous silicon-TFT device or a polycrystalline silicon-TFT device.
  • NCAP non-curvilinear-aligned-phase
  • PD polymer-dispersed
  • This alignment film contains polyorganosiloxane, polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, or a mixture of these polymers.
  • the polyorganosiloxane is produced by hydrolyzing an organosilicon compound such as chlorosilane or alkoxysilane.
  • Polyorganosiloxane may be abbreviated as “polysiloxane”.
  • Polyamic acid, polyamic acid ester, or polyimide is generally a product obtained by a condensation reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine, or an ester derivative thereof, depending on the degree of condensation, polyamic acid, polyamic acid ester, or Called polyimide. These may be abbreviated as “polyamic acid or a derivative thereof”.
  • Preferred polysiloxanes have a carboxyl group, a hydroxyalkyl group, an amino group, an alkylamino group, a mercapto group, an epoxy group, or a polymerizable unsaturated bond.
  • the raw material of the polysiloxane containing a carboxyl group is 4- (trimethoxysilyl) pentanoic acid.
  • the raw material for the hydroxyalkyl group is 4-hydroxypropyltriethoxysilane or the like.
  • the raw material for the amino group is 3-aminopropyltrimethoxysilane or the like.
  • the raw material for the alkylamino group is N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -1-butanamine and the like.
  • the raw material for the mercapto group is 3-mercaptopropyltrimethoxysilane or the like.
  • the raw material for the epoxy group is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or the like.
  • the raw material for the polymerizable unsaturated bond is 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate, ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone, or the like.
  • polysiloxanes contain at least one group selected from the group of groups represented by formulas (X 1 -1) to (X 1 -7).
  • the asterisk represents a bonding site;
  • Z 6 is —O— or a single bond;
  • Z 7 is a single bond having 1 carbon atom 6 alkylene, or a divalent group having 1 to 20 carbon atoms and having at least one group selected from the group of —O—, —S—, —COO—, —OCO—, and —NR 6 —;
  • R 6 is hydrogen or alkyl having 1 to 6 carbons;
  • h is 1, 2, or 3, i is an integer from 0 to 6, and when i is 0, Z 6 is J is an integer from 0 to 6;
  • the polysiloxane having a group represented by the formula (X 1 -1) or the formula (X 1 -2) is a silane having such a group, such as chlorosilane, alkoxysilane, alone or with other silanes. Produced by hydrolyzing the mixture.
  • silanes are 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and the like.
  • JP2013-064968A paragraphs 0048 to 0068, and the like.
  • Preferred groups represented by the formula (X 1 -1) or (X 1 -2) are as follows.
  • a polysiloxane having a group represented by the formula (X 1 -3) or the formula (X 1 -4) hydrolyzes a silane having an epoxy corresponding to a diol alone or in a mixture with other silanes, It is produced by opening an epoxy.
  • a polysiloxane having a group represented by the formula (X 1 -5) hydrolyzes a silane having a monovalent group derived from a corresponding acid anhydride alone or in a mixture with other silanes, Produced by ring opening of the acid anhydride moiety.
  • JP2013-057815 paragraphs 0061 to 0067, and the like.
  • polysiloxane having a group represented by the formula (X 1 -6) see JP2013-057815, paragraphs 0026 to 0060, and the like.
  • ⁇ -Methylene- ⁇ -butyrolactone is polymerizable.
  • a polysiloxane having a group represented by the formula (X 1 -7) hydrolyzes a silane having a monovalent group derived from ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone alone or in a mixture with other silanes. And further by ring opening of the acid anhydride moiety.
  • a preferred polyamic acid or derivative thereof has an alicyclic structure.
  • alicyclic structures are bicyclo [2.2.2] octene or cyclobutane.
  • bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride or 1,2, 3,4-Cyclobutanetetracarboxylic dianhydride is used as the starting material.
  • An amine having an alicyclic structure such as 1,4-diaminocyclohexane may be used as a starting material. For details, see JP2013-080193A, paragraphs 0156 to 0175, and the like.
  • the liquid crystal alignment film contains at least one polymer selected from the group consisting of polysiloxane, polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide.
  • the main component is polyamic acid or a derivative thereof, and the subcomponent is polysiloxane.
  • the proportion of polyamic acid or its derivative is 50% by weight or more, and the proportion of polysiloxane is less than 50% by weight. That is, the ratio is 100-50 / 0- ⁇ 50.
  • a preferred ratio is 97 to 70/3 to 30.
  • a more desirable ratio is from 95 to 80/5.
  • a preferred alignment film contains a polysiloxane containing at least one group selected from the group of groups represented by formulas (X 1 -1) to (X 1 -7).
  • a more preferred alignment film contains polysiloxane containing a group represented by the formula (X 1 -7).
  • the present invention will be described in more detail with reference to examples. The invention is not limited by these examples.
  • the present invention includes a mixture of composition M1 and composition M2.
  • the present invention also includes a mixture in which at least two of the compositions of the composition examples are mixed.
  • the present invention also includes a liquid crystal aligning agent containing the polysiloxane synthesized in Synthesis Examples 1 to 3, and a liquid crystal aligning agent containing the polysiloxane described in Synthesis Examples 25 to 45 and a polyamic acid or a derivative thereof.
  • the synthesized compound was identified by a method such as NMR analysis. The characteristics of the compound, composition, and device were measured by the methods described below.
  • NMR analysis DRX-500 manufactured by Bruker BioSpin Corporation was used for measurement.
  • the sample was dissolved in a deuterated solvent such as CDCl 3, and the measurement was performed at room temperature, 500 MHz, and 16 times of integration.
  • Tetramethylsilane was used as an internal standard.
  • CFCl 3 was used as an internal standard and the number of integrations was 24.
  • s is a singlet
  • d is a doublet
  • t is a triplet
  • q is a quartet
  • quint is a quintet
  • sex is a sextet
  • m is a multiplet
  • br is broad.
  • GC-14B gas chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation was used for measurement.
  • the carrier gas is helium (2 mL / min).
  • the sample vaporization chamber was set at 280 ° C, and the detector (FID) was set at 300 ° C.
  • capillary column DB-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m; stationary liquid phase is dimethylpolysiloxane; nonpolar) manufactured by Agilent Technologies Inc. was used.
  • the column was held at 200 ° C. for 2 minutes and then heated to 280 ° C. at a rate of 5 ° C./min.
  • a sample was prepared in an acetone solution (0.1% by weight), and 1 ⁇ L thereof was injected into the sample vaporizing chamber.
  • the recorder is a C-R5A Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation or an equivalent thereof.
  • the obtained gas chromatogram showed the peak retention time and peak area corresponding to the component compounds.
  • capillary column As a solvent for diluting the sample, chloroform, hexane or the like may be used.
  • the following capillary column may be used.
  • HP-1 from Agilent Technologies Inc. (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m), Rtx-1 from Restek Corporation (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m), BP-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m) manufactured by SGE International Pty.
  • a capillary column CBP1-M50-025 length 50 m, inner diameter 0.25 mm, film thickness 0.25 ⁇ m
  • Shimadzu Corporation may be used.
  • the ratio of the liquid crystal compound contained in the composition may be calculated by the following method.
  • a liquid crystal compound (mixture) is detected by a gas chromatograph (FID).
  • the area ratio of peaks in the gas chromatogram corresponds to the ratio (weight ratio) of liquid crystal compounds.
  • the correction coefficient of each liquid crystal compound may be regarded as 1. Therefore, the ratio (% by weight) of the liquid crystal compound can be calculated from the peak area ratio.
  • Measurement sample When measuring the characteristics of the composition or the device, the composition was used as it was as a sample.
  • a sample for measurement was prepared by mixing this compound (15% by weight) with mother liquid crystals (85% by weight). The characteristic value of the compound was calculated from the value obtained by the measurement by extrapolation.
  • (Extrapolated value) ⁇ (Measured value of sample) ⁇ 0.85 ⁇ (Measured value of mother liquid crystal) ⁇ / 0.15.
  • the ratio of the compound and the mother liquid crystal is 10% by weight: 90% by weight, 5% by weight: 95% by weight, 1% by weight: 99% by weight in this order. changed.
  • the maximum temperature, optical anisotropy, viscosity, and dielectric anisotropy values for the compound were determined.
  • the following mother liquid crystals were used.
  • the ratio of the component compounds is shown by weight%.
  • Measurement method The characteristics were measured by the following method. Many of these are the methods described in the JEITA standard (JEITA ED-2521B) deliberated and established by the Japan Electronics and Information Industry Association (JEITA), or a modified method thereof. Met. No thin film transistor (TFT) was attached to the TN device used for the measurement.
  • JEITA Japan Electronics and Information Industry Association
  • nematic phase (NI; ° C.): A sample was placed on a hot plate of a melting point measuring apparatus equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1 ° C./min. The temperature was measured when a part of the sample changed from a nematic phase to an isotropic liquid.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “upper limit temperature”.
  • T C Minimum temperature of nematic phase
  • a sample having a nematic phase is placed in a glass bottle and placed in a freezer at 0 ° C., ⁇ 10 ° C., ⁇ 20 ° C., ⁇ 30 ° C. and ⁇ 40 ° C. for 10 days. After storage, the liquid crystal phase was observed. For example, when the sample remained in a nematic phase at ⁇ 20 ° C. and changed to a crystalline or smectic phase at ⁇ 30 ° C., the TC was described as ⁇ 20 ° C.
  • the lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • Viscosity Bulk viscosity; ⁇ ; measured at 20 ° C .; mPa ⁇ s: An E-type viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. was used for the measurement.
  • Viscosity (rotational viscosity; ⁇ 1; measured at 25 ° C .; mPa ⁇ s): The measurement was performed according to the method described in M. ⁇ Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). I followed. A sample was put in a VA device having a distance (cell gap) between two glass substrates of 20 ⁇ m. This element was applied stepwise in increments of 1 volt within a range of 39 to 50 volts. After no application for 0.2 seconds, the application was repeated under the condition of only one rectangular wave (rectangular pulse; 0.2 seconds) and no application (2 seconds).
  • the dielectric constants ( ⁇ and ⁇ ) were measured as follows. 1) Measurement of dielectric constant ( ⁇ ): An ethanol (20 mL) solution of octadecyltriethoxysilane (0.16 mL) was applied to a well-cleaned glass substrate. The glass substrate was rotated with a spinner and then heated at 150 ° C. for 1 hour. A sample was put in a VA element in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 4 ⁇ m, and the element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays.
  • Sine waves (0.5 V, 1 kHz) were applied to the device, and after 2 seconds, the dielectric constant ( ⁇ ) in the major axis direction of the liquid crystal molecules was measured.
  • 2) Measurement of dielectric constant ( ⁇ ) A polyimide solution was applied to a well-cleaned glass substrate. After baking this glass substrate, the obtained alignment film was rubbed. A sample was put in a TN device in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 9 ⁇ m and the twist angle was 80 degrees. Sine waves (0.5 V, 1 kHz) were applied to the device, and after 2 seconds, the dielectric constant ( ⁇ ) in the minor axis direction of the liquid crystal molecules was measured.
  • Threshold voltage (Vth; measured at 25 ° C .; V): An LCD5100 luminance meter manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used for the measurement.
  • the light source was a halogen lamp.
  • a sample is placed in a normally black mode VA element in which the distance between two glass substrates (cell gap) is 4 ⁇ m and the rubbing direction is anti-parallel, and an adhesive that cures the element with ultraviolet rays is used. And sealed.
  • the voltage (60 Hz, rectangular wave) applied to this element was increased stepwise from 0V to 20V by 0.02V.
  • the device was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured.
  • a voltage-transmittance curve was created in which the transmittance was 100% when the light amount reached the maximum and the transmittance was 0% when the light amount was the minimum.
  • the threshold voltage was expressed as a voltage when the transmittance reached 10%.
  • VHR-1 Voltage holding ratio
  • the TN device used for the measurement had a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) was 5 ⁇ m. . This element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays after the sample was placed.
  • the TN device was charged by applying a pulse voltage (60 microseconds at 5 V).
  • the decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds with a high-speed voltmeter, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit cycle was determined.
  • Area B was the area when it was not attenuated.
  • the voltage holding ratio was expressed as a percentage of area A with respect to area B.
  • VHR-2 Voltage holding ratio (VHR-2; measured at 80 ° C .;%): The voltage holding ratio was measured in the same procedure as above except that it was measured at 80 ° C. instead of 25 ° C. The obtained value was expressed as VHR-2.
  • VHR-3 Voltage holding ratio
  • the TN device used for the measurement had a polyimide alignment film, and the cell gap was 5 ⁇ m.
  • a sample was injected into this element and irradiated with light for 20 minutes.
  • the light source was an ultra high pressure mercury lamp USH-500D (manufactured by USHIO), and the distance between the element and the light source was 20 cm.
  • a decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds.
  • a composition having a large VHR-3 has a large stability to ultraviolet light.
  • VHR-3 is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more.
  • VHR-4 Voltage holding ratio
  • the TN device injected with the sample was heated in a constant temperature bath at 80 ° C. for 500 hours, and then the voltage holding ratio was measured to determine the stability against heat. Evaluated. In the measurement of VHR-4, a voltage decaying for 16.7 milliseconds was measured. A composition having a large VHR-4 has a large stability to heat.
  • the device was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured. It was considered that the transmittance was 100% when the light amount was the maximum, and the transmittance was 0% when the light amount was the minimum.
  • the response time was expressed as the time required to change the transmittance from 90% to 10% (fall time; millisecond).
  • Composition containing a polymerizable compound A sample was put in the device produced in Example 1 described later, and this device was sealed using an adhesive that was cured with ultraviolet rays. This device was irradiated with ultraviolet rays of 25 mW / cm 2 for 400 seconds while applying a voltage of 15 V to produce a PAS device.
  • An EXERCURE 4000-D type mercury xenon lamp manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS Co., Ltd. was used for ultraviolet irradiation.
  • a rectangular wave 60 Hz, 10 V, 0.5 seconds
  • the device was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured. It was considered that the transmittance was 100% when the light amount was the maximum, and the transmittance was 0% when the light amount was the minimum.
  • the response time was expressed as the time required for the transmittance to change from 0% to 90% (rise time; millisecond).
  • Elastic constant (K11: spray elastic constant, K33: bend elastic constant; measured at 25 ° C .; pN):
  • an EC-1 type elastic constant measuring instrument manufactured by Toyo Corporation was used. Using. A sample was put in a vertical alignment element in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 20 ⁇ m. A 20 to 0 volt charge was applied to the device, and the capacitance and applied voltage were measured. Fitting the measured values of capacitance (C) and applied voltage (V) using “Liquid Crystal Device Handbook” (Nikkan Kogyo Shimbun), formulas (2.98) and (2.101) on page 75 The value of the elastic constant was obtained from the formula (2.100).
  • Pretilt angle (°) A spectroscopic ellipsometer M-2000U (manufactured by J.A. Woollam Co., Inc.) was used to measure the pretilt angle.
  • Alignment stability (change in liquid crystal alignment angle; °): The change in the liquid crystal alignment axis on the electrode side of the liquid crystal display element described later was evaluated.
  • the liquid crystal orientation angle ⁇ (before) on the electrode side before stress application was measured, and then a rectangular wave 4.5 V, 60 Hz was applied to the element for 20 minutes, then shorted for 1 second, and again after 1 second and 5 minutes.
  • the liquid crystal alignment angle ⁇ (after) on the side was measured. From these values, the change ⁇ (°) in the liquid crystal alignment angle after 1 second and after 5 minutes was calculated using the following equation.
  • ⁇ (°) ⁇ (after) ⁇ (before) (Formula 2)
  • volume resistivity ( ⁇ ; measured at 25 ° C .; ⁇ ⁇ cm): A polyimide film was formed on the entire glass substrate with ITO, and Al was evaporated on the alignment film surface of this substrate to form an upper electrode ( Electrode area 0.23 cm 2 ). A voltage of 3 V was applied between the ITO electrode and the upper electrode, and the volume resistivity was calculated from the current value after 300 seconds.
  • d is the film thickness of the polyimide film
  • ⁇ 0 the vacuum dielectric constant
  • S the electrode area.
  • the compounds contained in the composition were represented by symbols based on the definitions in Table 3 below.
  • Table 3 the configuration regarding 1,4-cyclohexylene is trans.
  • the number in parentheses after the compound symbol indicates the chemical formula to which the compound belongs.
  • the symbol ( ⁇ ) means other liquid crystal compounds.
  • the ratio (percentage) of the liquid crystal compound is a weight percentage (% by weight) based on the weight of the liquid crystal composition containing no additive.
  • composition M1 to M15 containing the polymerizable compound has been described above.
  • devices having various alignment films were prepared, and these liquid crystal compositions were injected.
  • the polymerizable compound was polymerized by irradiating the device with ultraviolet rays. Finally, the response time of this device was measured.
  • the production of an element having an alignment film will be described in the following order: polysiloxane, modified polysiloxane, polyamic acid, polyimide, liquid crystal aligning agent, and liquid crystal display element.
  • SiO 2 conversion concentration is the concentration expressed in terms of silicon atoms of the alkoxysilane to SiO 2.
  • siloxane (1) was obtained as a viscous transparent liquid. This compound is abbreviated as siloxane (1).
  • Liquid crystal display element Two substrates were prepared on which ITO electrode patterns having a pixel size of 100 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m and a line / space of 3.5 ⁇ m were formed.
  • the alignment agent (S-1) prepared from alkoxysilane in Synthesis Example 1 was spin-coated on the ITO surface of the substrate. It dried for 5 minutes with an 80 degreeC hotplate, and baked for 30 minutes with 180 degreeC hot-air circulation type oven, and obtained the oriented film (film thickness of 100 nm). After spraying 3.5 ⁇ m bead spacers on the alignment film of one substrate, a sealant was printed thereon.
  • the other substrate was bonded with the alignment film surface inside, and the sealing agent was cured to produce a device.
  • the composition M1 was injected into this device. After conversion to a PSA element by irradiating with ultraviolet rays, the response time was measured. The results are summarized in Table 5.
  • Example 2 to 24 Using the aligning agents (S-2) to (S-24) instead of the aligning agent (S-1), a liquid crystal display device having various alignment films was produced in the same manner as in Example 1.
  • the orientation agents (S-2) and (S-3) were prepared from alkoxysilanes.
  • the aligning agents (S-4) to (S-24) were prepared from modified polysiloxane and polyamic acid (or polyimide).
  • Each of the compositions M1 to M15 was injected into the device described in Example 1, irradiated with ultraviolet rays, and then the response time was measured. The results are summarized in Table 5.
  • the response time is short. As can be seen from Table 5, the response time ranged from 3.6 ms to 6.1 ms. From this result, it can be said that the response time was able to be within such an optimal range even though the types of the liquid crystal composition and the alignment film were very different. This is a feature of the present invention that should be noted.
  • the liquid crystal display element of the present invention can be used for a liquid crystal monitor, a liquid crystal television and the like.

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Abstract

短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有する液晶表示素子を提供する。 対向配置されている一対の基板の一方または両方に形成されている電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板それぞれの対向している面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板間に挟持された液晶組成物とを有し、液晶配向膜が、ポリオルガノシロキサン、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミドから選択される少なくとも1つの重合体を含有し、液晶組成物が、第一成分として負の誘電率異方性を有する特定の化合物を含有する高分子支持配向型の液晶表示素子である。

Description

液晶表示素子
 本発明は、高分子支持配向型の液晶表示素子、この素子に用いられる誘電率異方性が負の液晶組成物、そして液晶配向膜に関する。
 液晶表示素子において、液晶分子の動作モードに基づいた分類は、PC(phase change)、TN(twisted nematic)、STN(super twisted nematic)、ECB(electrically controlled birefringence)、OCB(optically compensated bend)、IPS(in-plane switching)、VA(vertical alignment)、FFS(fringe field switching)、FPA(field-induced photo-reactive alignment)などのモードである。素子の駆動方式に基づいた分類は、PM(passive matrix)とAM(active matrix)である。PMは、スタティック(static)、マルチプレックス(multiplex)などに分類され、AMは、TFT(thin film transistor)、MIM(metal insulator metal)などに分類される。TFTの分類は非晶質シリコン(amorphous silicon)および多結晶シリコン(polycrystal silicon)である。後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、そして自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
 液晶表示素子はネマチック相を有する液晶組成物を含有する。この組成物は適切な特性を有する。この組成物の特性を向上させることによって、良好な特性を有するAM素子を得ることができる。これらの特性における関連を下記の表1にまとめる。組成物の特性を市販されているAM素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は約70℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は約-10℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。1ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
 組成物の光学異方性は、素子のコントラスト比に関連する。素子のモードに応じて、大きな光学異方性または小さな光学異方性、すなわち適切な光学異方性が必要である。組成物の光学異方性(Δn)と素子のセルギャップ(d)との積(Δn×d)は、コントラスト比を最大にするように設計される。この積の適切な値は動作モードの種類に依存する。この値は、TNのようなモードの素子では約0.45μmであり、VAモードの素子では約0.30μmから約0.40μmの範囲であり、IPSモードまたはFFSモードの素子では約0.20μmから約0.30μmの範囲である。これらの場合、小さなセルギャップの素子には大きな光学異方性を有する組成物が好ましい。組成物における大きな誘電率異方性は、素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、大きな誘電率異方性が好ましい。紫外線および熱に対する組成物の安定性は、素子の寿命に関連する。この安定性が高いとき、素子の寿命は長い。このような特性は、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いるAM素子に好ましい。
 汎用の液晶表示素子において、液晶分子の垂直配向は、特定のポリイミド配向膜によって達成される。高分子支持配向(PSA;polymer sustained alignment)型の液晶表示素子では、配向膜に重合体を組み合わせる。まず、少量の重合性化合物を添加した組成物を素子に注入する。次に、この素子の基板のあいだに電圧を印加しながら、組成物に紫外線を照射する。重合性化合物は重合して、組成物中に重合体の網目構造を生成する。この組成物では、重合体によって液晶分子の配向を制御することが可能になるので、素子の応答時間が短縮され、画像の焼き付きが改善される。重合体のこのような効果は、TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPAのようなモードを有する素子に期待できる。
 TNモードを有するAM素子においては正の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。VAモードを有するAM素子においては負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。高分子支持配向型のAM素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。負の誘電率異方性を有する液晶組成物の例は、下記の特許文献1に開示されている。
 これらの液晶表示素子に均一な表示特性を持たせるためには、液晶分子の配列を制御することが必要である。具体的には、基板上の液晶分子を一方向に均一に配向させること、液晶分子に基板面から一定の傾斜角(プレチルト角)を持たせること等である。このような役割を担うのが液晶配向膜である。この配向膜は、素子の表示品質に係わる重要な要素の1つであり、素子の高品質化に伴って配向膜の役割が年々重要になってきている。
 液晶配向膜は液晶配向剤から調製される。主として用いられている配向剤は、ポリアミック酸または可溶性のポリイミドを有機溶媒に溶解させた溶液である。この溶液を基板に塗布し、塗膜を加熱してポリイミドの薄膜を生成させる。ラビング処理によってこの薄膜に液晶分子を一定方向に配向させる機能を与える。ラビング処理は、ナイロン、レーヨン、ポリエステル等の繊維を植毛した布を用いてポリイミドの表面を一方向にこする処理であり、工業的に用いられている。この処理によって液晶分子は配向膜上で均一に配向することが可能になる。
国際公開2012-053323号
 本発明の1つの目的は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有する液晶表示素子である。別の目的は、短い応答時間に寄与する液晶配向膜である。別の目的は、このような素子に用いられる液晶組成物である。別の目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数のような特性の少なくとも1つを充足する液晶組成物である。別の目的は、これらの特性の少なくとも2つのあいだで適切なバランスを有する液晶組成物である。
 本発明は、対向配置されている一対の基板の一方または両方に形成されている電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板それぞれの対向している面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板間に挟持された液晶組成物とを有し、液晶配向膜が、ポリオルガノシロキサン、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、およびポリイミドから選択される少なくとも1つの重合体を含有し、液晶組成物が、第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する高分子支持配向型の液晶表示素子、この素子に含まれる液晶組成物、この素子に含まれる液晶配向膜に関する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

式(1)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、炭素数2から12のアルケニルオキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルであり;環Aおよび環Cは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;環Bは、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-5-メチル-1,4-フェニレン、3,4,5-トリフルオロナフタレン-2,6-ジイル、または7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり;aは、0、1、2、または3であり;bは、0または1であり;そして、aおよびbの和は3以下である。
 本発明の1つの長所は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有する液晶表示素子である。別の長所は、短い応答時間に寄与する液晶配向膜である。別の長所は、このような素子に用いられる液晶組成物である。別の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数のような特性の少なくとも1つを充足する液晶組成物である。別の長所は、これらの特性の少なくとも2つのあいだで適切なバランスを有する液晶組成物である。
 この明細書における用語の使い方は次のとおりである。「液晶組成物」および「液晶表示素子」の用語をそれぞれ「組成物」および「素子」と略すことがある。「液晶表示素子」は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが、ネマチック相の温度範囲、粘度、誘電率異方性のような特性を調節する目的で組成物に混合される化合物の総称である。この化合物は、例えば1,4-シクロヘキシレンや1,4-フェニレンのような六員環を有し、分子構造は棒状(rod like)である。「重合性化合物」は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加する化合物である。アルケニルを有する液晶性化合物は、その意味では重合性ではない。
 液晶組成物は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。この液晶組成物に、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤のような添加物が必要に応じて添加される。液晶性化合物の割合は、添加物を添加した場合であっても、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。添加物の割合は、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。すなわち、液晶性化合物や添加物の割合は、液晶性化合物の全重量に基づいて算出される。重量百万分率(ppm)が用いられることがある。重合開始剤および重合禁止剤の割合は、例外的に重合性化合物の重量に基づいて表される。
 「ネマチック相の上限温度」を「上限温度」と略すことがある。「ネマチック相の下限温度」を「下限温度」と略すことがある。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有することを意味する。「誘電率異方性を上げる」の表現は、誘電率異方性が正である組成物のときは、この値が正に増加することを意味し、誘電率異方性が負である組成物のときは、この値が負に増加することを意味する。
 「少なくとも1つの‘A’は、‘B’で置き換えられてもよい」の表現は、‘A’の数は任意であることを意味する。‘A’の数が1つのとき、‘A’の位置は任意であり、‘A’の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できる。このルールは、「少なくとも1つの‘A’が、‘B’で置き換えられた」の表現にも適用される。例えば、「アルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-または-S-で置き換えられてもよい」の表現には、-OCH、-CHOCH、-CHOCHCHOCH、-SCHCHCH、-CHCHSCH、-CHOCHCHSCHなどの基が含まれる。
 式(1)から式(3)において、六角形で囲んだA、B、Cなどの記号は環A、環B、環Cなどの環に対応する。式(3)において、環Fの六角形の一辺を横切る斜線は、P-Sp基が環上の結合位置を任意に選択できることを意味する。このルールは環GなどのP-Sp基などにも適用される。eなどの添え字は、環Fなどに結合する基の数を表す。eが2のとき、環F上に2つのP-Sp基が存在する。P-Spが表す2つの基は、同一であってもよいし、または異なってもよい。このルールは、eが2より大きいときの任意の2つにも適用される。このルールは他の基にも適用される。式(1)で表される化合物を化合物(1)と略すことがある。式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を「化合物(1)」と略すことがある。「化合物(1)」は、式(1)で表される1つの化合物、2つの化合物の混合物、または3つ以上の化合物の混合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。
 成分化合物の化学式において、末端基Rの記号を複数の化合物に用いた。これらの化合物において、任意の2つのRが表す2つの基は同一であってもよく、または異なってもよい。例えば、化合物(1-1)のRがエチルであり、化合物(1-2)のRがエチルであるケースがある。化合物(1-1)のRがエチルであり、化合物(1-2)のRがプロピルであるケースもある。このルールは、他の末端基などの記号にも適用される。式(1)において、aが2のとき、2つの環Aが存在する。この化合物において、2つの環Aが表す2つの環は、同一であってもよく、または異なってもよい。このルールは、aが2より大きいとき、任意の2つの環Aにも適用される。このルールは、Z、環Cなどの記号にも適用される。このルールは、化合物(3-27)における2つの-Sp-P基などにも適用される。
 2-フルオロ-1,4-フェニレンは、下記の2つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き(L)であってもよいし、右向き(R)であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン-2,5-ジイルのような非対称の二価基にも適用される。このルールは、カルボニルオキシ(-COO-および-OCO-)のような結合基にも適用される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
 本発明は、下記の項などである。
項1. 対向配置されている一対の基板の一方または両方に形成されている電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板の対向しているそれぞれの面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板の間に挟持された液晶組成物とを有し、前記液晶配向膜が、ポリオルガノシロキサン、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、およびポリイミドから選択された少なくとも1つの重合体を含有し、前記液晶組成物が、第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する高分子支持配向型の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016

式(1)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、炭素数2から12のアルケニルオキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルであり;環Aおよび環Cは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;環Bは、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-5-メチル-1,4-フェニレン、3,4,5-トリフルオロナフタレン-2,6-ジイル、または7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり;aは、0、1、2、または3であり;bは、0または1であり;そして、aおよびbの和は3以下である。
項2. 第一成分が、式(1-1)から式(1-21)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である、項1に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018

式(1-1)から式(1-21)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、炭素数2から12のアルケニルオキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルである。
項3. 液晶組成物の重量に基づいて、第一成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、項1または2に記載の液晶表示素子。
項4. 液晶組成物が、第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019

式(2)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Dおよび環Eは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり;cは、1、2、または3である。
項5. 第二成分が、式(2-1)から式(2-13)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である、項4に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020

式(2-1)から式(2-13)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
項6. 液晶組成物の重量に基づいて、第二成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、項4または5に記載の液晶表示素子。
項7. 液晶組成物が、添加物成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの重合性化合物を含有する、項1から6のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021

式(3)において、環Fおよび環Iは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、テトラヒドロピラン-2-イル、1,3-ジオキサン-2-イル、ピリミジン-2-イル、またはピリジン-2-イルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;環Gは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、ナフタレン-1,2-ジイル、ナフタレン-1,3-ジイル、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、ナフタレン-1,6-ジイル、ナフタレン-1,7-ジイル、ナフタレン-1,8-ジイル、ナフタレン-2,3-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-2,7-ジイル、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-、-C(CH)=CH-、-CH=C(CH)-、または-C(CH)=C(CH)-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;P、P、およびPは独立して、重合性基であり;Sp、Sp、およびSpは独立して、単結合、または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;dは、0、1、または2であり;e、f、およびgは独立して、0、1、2、3、または4であり、そしてe、f、およびgの和は1以上である。
項8. 式(3)において、P、P、およびPが独立して、式(P-1)から式(P-5)で表される基の群から選択された重合性基である、項7に記載の液晶表示素子。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022

式(P-1)から式(P-5)において、M、M、およびMは独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。
項9. 添加物成分が、式(3-1)から式(3-27)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの重合性化合物である、項7または8に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025

式(3-1)から式(3-27)において、P、P、およびPは独立して、式(P-1)から式(P-3)で表される基の群から選択された重合性基であり:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026

式(P-1)から式(P-3)において、M、M、およびMは独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;式(3-1)から式(3-27)において、Sp、Sp、およびSpは独立して、単結合、または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
項10. 液晶組成物の重量に基づいて、添加物成分の割合が0.03重量%から10重量%の範囲である、項7から9のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
項11. 前記液晶配向膜が、前記ポリアミック酸、前記ポリアミック酸エステル、および前記ポリイミドから選択された少なくとも1つの重合体を主成分として含有し、前記ポリオルガノシロキサンを副成分として含有する、項1から10のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
項12. 前記液晶配向膜に含有されるポリオルガノシロキサンが、カルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、-NHR、メルカプト基、エポキシ基、または重合性不飽和結合を含有し、Rは、水素または炭素数1から6のアルキルである、項1から11のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
項13. 前記液晶配向膜に含有されるポリオルガノシロキサンが、式(X-1)から式(X-7)で表される基の群から選択された少なくとも1つの基を含有する、項1から12のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027

式(X-1)から式(X-7)において、星印は結合する部位を示し;Zは、-O-または単結合であり;Zは、単結合、炭素数1から6のアルキレン、または-O-、-S-、-COO-、-OCO-、および-NR-の群から選択された少なくとも1つを含む炭素数1から20の二価基であり、ここでRは、水素または炭素数1から6のアルキルであり;hは1、2、または3であり;iは、0から6の整数であり、iが0の場合、Zは単結合であり;jは、0から6の整数である。
項14. 前記液晶配向膜が、項13に記載の式(X-7)で表される基を含有するポリオルガノシロキサンを含有する、項1から13のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
項15. ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、またはポリイミドが脂環式構造を有する、項1から11のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
項16. 項1から15のいずれか1項に記載の液晶表示素子に使用される、液晶組成物。
項17. 25℃において、弾性定数(K11)が11pN以上であり、弾性定数(K33)が11pN以上である、項16に記載の液晶組成物。
項18. 項1から15のいずれか1項に記載の液晶表示素子に使用される、液晶配向膜。
項19. 25℃における体積抵抗率(ρ)が1.0×1014Ωcm以上である、項18に記載の液晶配向膜。
項20. 25℃における誘電率(ε)が3から5の範囲である、項19に記載の液晶配向膜。
 本発明は、次の項も含む。(a)光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などの添加物の少なくとも1つをさらに含有する上記の組成物。(b)上記の組成物を含有するAM素子。(c)重合性化合物をさらに含有する上記の組成物、およびこの組成物を含有する高分子支持配向型のAM素子。(d)上記の組成物を含有し、この組成物中の重合性化合物が重合されている、高分子支持配向型のAM素子。(e)上記の組成物を含有する透過型の素子。(f)上記の組成物を、ネマチック相を有する組成物としての使用。(g)上記の組成物に光学活性化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用。
 本発明の液晶表示素子に含有される液晶組成物を次の順で説明する。第一に、組成物の構成を説明する。第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分の好ましい割合およびその根拠を説明する。第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。第五に、好ましい成分化合物を示す。第六に、組成物に添加してもよい添加物を説明する。第七に、成分化合物の合成法を説明する。第八に、組成物の用途を説明する。第九に、液晶配向膜を説明する。
 第一に、組成物の構成を説明する。この組成物は、複数の液晶性化合物を含有する。この組成物は、添加物を含有してもよい。添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などである。この組成物は、液晶性化合物の観点から組成物Aと組成物Bに分類される。組成物Aは、化合物(1)および化合物(2)から選択された液晶性化合物の他に、その他の液晶性化合物、添加物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物(1)および化合物(2)とは異なる液晶性化合物である。このような化合物は、特性をさらに調整する目的で組成物に混合される。
 組成物Bは、実質的に化合物(1)および化合物(2)から選択された液晶性化合物のみからなる。「実質的に」の用語は、組成物が添加物を含有してもよいが、その他の液晶性化合物を含有しないことを意味する。組成物Bは組成物Aに比較して成分の数が少ない。コストを下げるという観点から、組成物Bは組成物Aよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって特性をさらに調整できるという観点から、組成物Aは組成物Bよりも好ましい。
 第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物や素子に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を本発明の効果に基づいて表2にまとめる。表2の記号において、Lは大きいまたは高い、Mは中程度の、Sは小さいまたは低い、を意味する。記号L、M、Sは、成分化合物のあいだの定性的な比較に基づいた分類であり、記号0(ゼロ)は、誘電率異方性が極めて小さいことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
 成分化合物の主要な効果は次のとおりである。化合物(1)は誘電率異方性を上げ、そして下限温度を下げる。化合物(2)は、粘度を下げる、または上限温度を上げる。化合物(3)は、重合によって重合体を与え、この重合体は、素子の応答時間を短縮し、そして画像の焼き付きを改善する。
 第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分化合物の好ましい割合およびその根拠を説明する。組成物における成分の好ましい組み合わせは、第一成分+第二成分、第一成分+添加物成分、または第一成分+第二成分+添加物成分である。さらに好ましい組み合わせは、第一成分+第二成分または第一成分+第二成分+添加物成分である。
 第一成分の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるために約10重量%以上であり、下限温度を下げるために約90重量%以下である。さらに好ましい割合は約20重量%から約85重量%の範囲である。特に好ましい割合は約30重量%から約85重量%の範囲である。
 第二成分の好ましい割合は、上限温度を上げるために、または粘度を下げるために約10重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために約90重量%以下である。さらに好ましい割合は約15重量%から約75重量%の範囲である。特に好ましい割合は約15重量%から約60重量%の範囲である。
 化合物(3)は、高分子支持配向型の素子に適合させる目的で、組成物に添加される。この添加物の好ましい割合は、液晶分子を配向させるために約0.03重量%以上であり、素子の表示不良を防ぐために約10重量%以下である。さらに好ましい割合は、約0.1重量%から約2重量%の範囲である。特に好ましい割合は、約0.2重量%から約1重量%の範囲である。
 第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。式(1)および式(2)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、炭素数2から12のアルケニルオキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルである。好ましいRまたはRは、安定性を上げるために炭素数1から12のアルキルであり、誘電率異方性を上げるために炭素数1から12のアルコキシである。RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRまたはRは、粘度を下げるために、炭素数2から12のアルケニルであり、安定性を上げるために炭素数1から12のアルキルである。アルキルは、直鎖状または分岐状であり、環状アルキルを含まない。直鎖状アルキルは、分岐状アルキルよりも好ましい。これらのことは、アルコキシ、アルケニルなどの末端基についても同様である。
 好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにメチル、エチル、プロピル、ブチル、またはペンチルである。
 好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。
 好ましいアルケニルは、ビニル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、3-ペンテニル、4-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、4-ヘキセニル、または5-ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるためにビニル、1-プロペニル、3-ブテニル、または3-ペンテニルである。これらのアルケニルにおける-CH=CH-の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。粘度を下げるためなどから1-プロペニル、1-ブテニル、1-ペンテニル、1-ヘキセニル、3-ペンテニル、3-ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。2-ブテニル、2-ペンテニル、2-ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。
 好ましいアルケニルオキシは、ビニルオキシ、アリルオキシ、3-ブテニルオキシ、3-ペンテニルオキシ、または4-ペンテニルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルケニルオキシは、アリルオキシまたは3-ブテニルオキシである。
 少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、フルオロメチル、2-フルオロエチル、3-フルオロプロピル、4-フルオロブチル、5-フルオロペンチル、6-フルオロヘキシル、7-フルオロヘプチル、または8-フルオロオクチルである。さらに好ましい例は、誘電率異方性を上げるために2-フルオロエチル、3-フルオロプロピル、4-フルオロブチル、または5-フルオロペンチルである。
 少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、2,2-ジフルオロビニル、3,3-ジフルオロ-2-プロペニル、4,4-ジフルオロ-3-ブテニル、5,5-ジフルオロ-4-ペンテニル、または6,6-ジフルオロ-5-ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために2,2-ジフルオロビニルまたは4,4-ジフルオロ-3-ブテニルである。
 環Aおよび環Cは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。「少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン」の好ましい例は、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレンまたは2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレンである。好ましい環Aまたは環Cは、粘度を下げるために1,4-シクロヘキシレンであり、誘電率異方性を上げるためにテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり、光学異方性を上げるために1,4-フェニレンである。1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。テトラヒドロピラン-2,5-ジイルは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029

または
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030

であり、好ましくは

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031

である。
 環Bは、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-5-メチル-1,4-フェニレン、3,4,5-トリフルオロナフタレン-2,6-ジイル、または7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイルである。好ましい環Bは、粘度を下げるために2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり、光学異方性を下げるために2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレンであり、誘電率異方性を上げるために7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイルである。
 環Dおよび環Eは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンである。好ましい環Dまたは環Eは粘度を下げるために、または上限温度を上げるために、1,4-シクロヘキシレンであり、下限温度を下げるために1,4-フェニレンである。
 ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシである。好ましいZまたはZは、粘度を下げるために単結合であり、下限温度を下げるためにエチレンであり、誘電率異方性を上げるためにメチレンオキシである。Zは、単結合、エチレンまたはカルボニルオキシである。好ましいZは、安定性を上げるために単結合である。
 aは、0、1、2、または3であり、bは、0または1であり、そして、aとbとの和は3以下である。好ましいaは粘度を下げるために1であり、上限温度を上げるために2または3である。好ましいbは粘度を下げるために0であり、下限温度を下げるために1である。cは、1、2、または3である。好ましいcは粘度を下げるために1であり、上限温度を上げるために2または3である。
 式(3)において、P、PおよびPは独立して、重合性基である。好ましいP、PまたはPは、式(P-1)から式(P-5)で表される基の群から選択された重合性基である。さらに好ましいP、PまたはPは、式(P-1)、式(P-2)または式(P-3)で表される基である。特に好ましいP、PまたはPは、式(P-1)または式(P-2)で表される基である。最も好ましいP、PまたはPは、式(P-1)で表される基である。式(P-1)で表される好ましい基は、-OCO-CH=CHまたは-OCO-C(CH)=CHである。式(P-1)から式(P-5)の波線は、結合する部位を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
 式(P-1)から式(P-5)において、M、MおよびMは独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。好ましいM、MまたはMは、反応性を上げるために水素またはメチルである。さらに好ましいMは水素またはメチルであり、さらに好ましいMまたはMは水素である。
 Sp、Sp、およびSpは独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。好ましいSp、Sp、またはSpは、単結合、-CHCH-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-CO-CH=CH-、または-CH=CH-CO-である。さらに好ましいSp、Sp、またはSpは、単結合である。
 環Fおよび環Iは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、テトラヒドロピラン-2-イル、1,3-ジオキサン-2-イル、ピリミジン-2-イル、またはピリジン-2-イルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよい。好ましい環Fおよび環Iは、フェニルである。環Gは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、ナフタレン-1,2-ジイル、ナフタレン-1,3-ジイル、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、ナフタレン-1,6-ジイル、ナフタレン-1,7-ジイル、ナフタレン-1,8-ジイル、ナフタレン-2,3-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-2,7-ジイル、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよい。好ましい環Lは、1,4-フェニレンまたは2-フルオロ-1,4-フェニレンである。
 ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-、-C(CH)=CH-、-CH=C(CH)-、または-C(CH)=C(CH)-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。好ましいZまたはZは、単結合、-CHCH-、-CHO-、-OCH-、-COO-、または-OCO-である。さらに好ましいZまたはZは、単結合である。
 dは、0、1、または2である。好ましいdは、0または1である。e、f、およびgは独立して、0、1、2、3、または4であり、そしてe、f、およびgの和は1以上である。好ましいe、f、またはgは、1または2である。
 第五に、好ましい成分化合物を示す。第一成分は、誘電率異方性が負に大きな化合物(1)である。好ましい化合物(1)は、項2に記載した化合物(1-1)から化合物(1-21)である。さらに好ましい化合物(1)は、化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-3)、化合物(1-5)、化合物(1-7)、化合物(1-8)、化合物(1-11)、化合物(1-15)、化合物(1-18)、または化合物(1-19)である。これらの化合物の合計の割合は、第一成分の重量に基づいて50重量%から100重量%の範囲であることが好ましい。これらの化合物の合計の割合は、液晶組成物の重量に基づいて10重量%から90重量%の範囲であるであることが好ましい。これらの化合物の合計の割合は、液晶組成物の重量に基づいて20重量%から85重量%の範囲であるであることがさらに好ましい。
 第二成分は、誘電率異方性が極めて小さな化合物(2)である。好ましい化合物(2)は、項5に記載した化合物(2-1)から化合物(2-13)である。これらの化合物において、第二成分の少なくとも1つが、化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-5)、化合物(2-6)、または化合物(2-7)であることが好ましい。第二成分の少なくとも2つが化合物(2-1)および化合物(2-3)、または化合物(2-1)および化合物(2-5)の組み合わせであることが好ましい。
 添加物成分は、重合性の化合物(3)である。好ましい化合物(3)は、項9に記載の化合物(3-1)から化合物(3-27)である。これらの化合物において、添加物成分の少なくとも1つが、化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-24)、化合物(3-25)、化合物(3-26)、または化合物(3-27)であることが好ましい。添加物成分の少なくとも2つが、化合物(3-1)および化合物(3-2)、化合物(3-1)および化合物(3-18)、化合物(3-2)および化合物(3-24)、化合物(3-2)および化合物(3-25)、化合物(3-2)および化合物(3-26)、化合物(3-25)および化合物(3-26)、または化合物(3-18)および化合物(3-24)の組み合わせであることが好ましい。
 第六に、組成物に添加してもよい添加物を説明する。このような添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などである。液晶分子にらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性化合物が組成物に添加される。このような化合物の例は、化合物(4-1)から化合物(4-5)である。光学活性化合物の好ましい割合は約5重量%以下である。さらに好ましい割合は約0.01重量%から約2重量%の範囲である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
 素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、酸化防止剤が組成物に添加される。酸化防止剤の好ましい例は、zが1から9の整数である化合物(5)などである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
 化合物(5)において、好ましいzは、1、3、5、7、または9である。さらに好ましいzは7である。zが7である化合物(5)は、揮発性が小さいので、素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、この効果を得るために約50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように約600ppm以下である。さらに好ましい割合は、約100ppmから約300ppmの範囲である。
 紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤もまた好ましい。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、この効果を得るために約50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないために約10000ppm以下である。さらに好ましい割合は約100ppmから約10000ppmの範囲である。
 GH(guest host)モードの素子に適合させるために、アゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素(dichroic dye)が組成物に添加される。色素の好ましい割合は、約0.01重量%から約10重量%の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に添加される。消泡剤の好ましい割合は、この効果を得るために約1ppm以上であり、表示不良を防ぐために約1000ppm以下である。さらに好ましい割合は、約1ppmから約500ppmの範囲である。
 高分子支持配向型の素子に適合させるために重合性化合物が用いられる。化合物(3)はこの目的に適している。化合物(3)と共に化合物(3)とは異なる重合性化合物を組成物に添加してもよい。このような重合性化合物の好ましい例は、アクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、ビニルケトンなどの化合物である。さらに好ましい例は、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体である。化合物(3)の好ましい割合は、重合性化合物の全重量に基づいて10重量%以上である。さらに好ましい割合は、50重量%以上である。特に好ましい割合は、80重量%以上である。最も好ましい割合は、100重量%である。
 化合物(3)のような重合性化合物は紫外線照射により重合する。光重合開始剤などの適切な開始剤存在下で重合させてもよい。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光開始剤であるIrgacure651(登録商標;BASF)、Irgacure184(登録商標;BASF)、またはDarocur1173(登録商標;BASF)がラジカル重合に対して適切である。光重合開始剤の好ましい割合は、重合性化合物の重量に基づいて約0.1重量%から約5重量%の範囲である。さらに好ましい割合は約1重量%から約3重量%の範囲である。
 化合物(3)のような重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、4-t-ブチルカテコール、4-メトキシフェノ-ル、フェノチアジンなどである。
 第七に、成分化合物の合成法を説明する。これらの化合物は既知の方法によって合成できる。合成法を例示する。化合物(1-7)は、特開2000-53602号公報に記載された方法で合成する。化合物(2-1)は、特開昭59-176221号公報に記載された方法で合成する。式(5)のzが1である化合物は、アルドリッチ(Sigma-Aldrich Corporation)から入手できる。zが7である化合物(5)などは、米国特許3660505号明細書に記載された方法によって合成する。
 合成法を記載しなかった化合物は、オーガニック・シンセシス(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などの成書に記載された方法によって合成できる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。
 第八に、組成物の用途を説明する。この組成物は主として、約-10℃以下の下限温度、約70℃以上の上限温度、そして約0.07から約0.20の範囲の光学異方性を有する。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。この組成物はAM素子に適する。この組成物は透過型のAM素子に特に適する。成分化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、約0.08から約0.25の範囲の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。さらには、試行錯誤によって約0.10から約0.30の範囲の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。この組成物は、ネマチック相を有する組成物としての使用、光学活性化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用が可能である。
 この組成物はAM素子への使用が可能である。さらにPM素子への使用も可能である。この組成物は、PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPAなどのモードを有するAM素子またはPM素子への使用が可能である。TN、OCB、IPS、またはFFSのモードを有するAM素子への使用は特に好ましい。IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子において、電圧が無印加のとき、液晶分子の配列がガラス基板に対して並行であってもよく、または垂直であってもよい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン-TFT素子または多結晶シリコン-TFT素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)型の素子にも使用できる。
 第九に、液晶配向膜を説明する。この配向膜は、ポリオルガノシロキサン、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド、またはこれらの重合体の混合物を含有する。ポリオルガノシロキサンは、クロロシラン、アルコキシランのような有機ケイ素化合物を加水分解することによって生成する。ポリオルガノシロキサンを「ポリシロキサン」と略すことがある。ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、またはポリイミドは、一般にテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの縮合反応によって得られる生成物またはそのエステル誘導体であり、縮合の程度に応じてポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、またはポリイミドと呼ばれる。これらを「ポリアミック酸またはその誘導体」と略すことがある。
 好ましいポリシロキサンは、カルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、アミノ基、アルキルアミノ基、メルカプト基、エポキシ基、または重合性不飽和結合を有する。カルボキシル基を含有するポリシロキサンの原料は、4-(トリメトキシシリル)ペンタン酸などである。ヒドロキシアルキル基の原料は、4-ヒドロキシプロピルトリエトキシシランなどである。アミノ基の原料は、3-アミノプロピルトリメトキシシランなどである。アルキルアミノ基の原料は、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]‐1‐ブタンアミンなどである。メルカプト基の原料は、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどである。エポキシ基の原料は、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどである。重合性不飽和結合の原料は、メタクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル、α-メチレン-γ-ブチロラクトンなどである。
 さらに好ましいポリシロキサンは、式(X-1)から式(X-7)で表される基の群から選択された少なくとも1つの基を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035
 式(X-1)から式(X-7)において、星印は結合する部位を示し;Zは、-O-または単結合であり;Zは、単結合、炭素数1から6のアルキレン、または-O-、-S-、-COO-、-OCO-、および-NR-の群から選択された少なくとも1つの基を有する炭素数1から20の二価基であり、ここでRは、水素または炭素数1から6のアルキルであり;hは1、2、または3であり、iは、0から6の整数であり、iが0の場合、Zは単結合であり;jは、0から6の整数である。
 式(X-1)または式(X-2)で表される基を有するポリシロキサンは、このような基を有するクロロシラン、アルコキシシランのようなシランを単独で、または他のシランとの混合物を加水分解することによって生成する。このようなシランの例は、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどである。詳しくは、特開2013-064968号、段落0048から0068などを参照のこと。
 好ましい式(X-1)または(X-2)で表される基は、次のとおりである。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
 式(X-3)または式(X-4)で表される基を有するポリシロキサンは、ジオールに対応するエポキシを有するシラン単独で、または他のシランとの混合物を加水分解し、さらにエポキシを開環させることによって生成される。式(X-5)で表される基を有するポリシロキサンは、対応する酸無水物から誘導された一価基を有するシランを単独で、または他のシランとの混合物を加水分解し、さらに酸無水物部分を開環させることによって生成される。詳しくは、特開2013-057815号、段落0061から0067などを参照のこと。式(X-6)で表される基を有するポリシロキサンについては、特開2013-057815号、段落0026から0060などを参照のこと。α-メチレン-γ-ブチロラクトンは重合性である。式(X-7)で表される基を有するポリシロキサンは、α-メチレン-γ-ブチロラクトンから誘導された一価基を有するシランを単独で、または他のシランとの混合物を加水分解し、さらに酸無水物部分を開環させることによって生成される。
 好ましいポリアミック酸またはその誘導体は、脂環式構造を有する。脂環式構造の例は、ビシクロ[2.2.2]オクテンまたはシクロブタンである。脂環式構造を有するポリアミック酸またはその誘導体を合成するには、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物や1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物が出発物として用いられる。1,4-ジアミノシクロヘキサンのような脂環式構造を有するアミンを出発物に用いてもよい。詳しくは、特開2013-080193号、段落0156から0175などを参照のこと。
 液晶配向膜は、ポリシロキサン、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、およびポリイミドの群から選択された少なくとも1つの重合体を含有する。好ましい配向膜では、主成分がポリアミック酸またはその誘導体であり、副成分がポリシロキサンである。配向剤を調製するとき、ポリアミック酸またはその誘導体の割合は、50重量%以上であり、ポリシロキサンの割合は、50重量%より小さい。すなわち、割合は、100~50/0~<50である。好ましい割合は、97~70/3~30である。さらに好ましい割合は、95~80/5~20である。好ましい配向膜は、式(X-1)から式(X-7)で表される基の群から選択された少なくとも1つの基を含有するポリシロキサンを含有する。さらに好ましい配向膜は、式(X-7)で表される基を含有するポリシロキサンを含有する。
 実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。本発明は、組成物M1と組成物M2との混合物を含む。本発明は、組成例の組成物の少なくとも2つを混合した混合物をも含む。本発明は、合成例1から3で合成されたポリシロキサンを含有する液晶配向剤、合成例25から45に記載されたポリシロキサンおよびポリアミック酸またはその誘導体を含有する液晶配向剤も含む。これらのことは、素子の実施例などについても同様である。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物、組成物、および素子の特性は、下記に記載した方法により測定した。
 NMR分析:測定には、ブルカーバイオスピン社製のDRX-500を用いた。H-NMRの測定では、試料をCDClなどの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、500MHz、積算回数16回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。19F-NMRの測定では、CFClを内部標準として用い、積算回数24回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、quinはクインテット、sexはセクステット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。
 ガスクロマト分析:測定には島津製作所製のGC-14B型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム(2mL/分)である。試料気化室を280℃に、検出器(FID)を300℃に設定した。成分化合物の分離には、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムDB-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm;固定液相はジメチルポリシロキサン;無極性)を用いた。このカラムは、200℃で2分間保持したあと、5℃/分の割合で280℃まで昇温した。試料はアセトン溶液(0.1重量%)に調製したあと、このうちの1μLを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のC-R5A型Chromatopac、またはこの同等品である。得られたガスクロマトグラムは、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積を示した。
 試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。Agilent Technologies Inc.製のHP-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、Restek Corporation製のRtx-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、SGE International Pty. Ltd製のBP-1(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムCBP1-M50-025(長さ50m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を用いてもよい。
 組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物(混合物)をガスクロマトグラフ(FID)で検出する。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合(重量比)に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を1とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合(重量%)は、ピークの面積比から算出することができる。
 測定試料:組成物または素子の特性を測定するときは、組成物をそのまま試料として用いた。化合物の特性を測定するときは、この化合物(15重量%)を母液晶(85重量%)に混合することによって測定用の試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法によって化合物の特性値を算出した。(外挿値)={(試料の測定値)-0.85×(母液晶の測定値)}/0.15。この割合でスメクチック相(または結晶)が25℃で析出するときは、化合物と母液晶の割合を10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%の順に変更した。この外挿法によって化合物に関する上限温度、光学異方性、粘度、および誘電率異方性の値を求めた。
 下記の母液晶を用いた。成分化合物の割合は重量%で示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
 測定方法:特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association;JEITAという)で審議制定されるJEITA規格(JEITA・ED-2521B)に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたTN素子には、薄膜トランジスター(TFT)を取り付けなかった。
(1)ネマチック相の上限温度(NI;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
(2)ネマチック相の下限温度(T;℃):ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、0℃、-10℃、-20℃、-30℃、および-40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が-20℃ではネマチック相のままであり、-30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、Tを<-20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
(3)粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s):測定には東京計器株式会社製のE型回転粘度計を用いた。
(4)粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s):測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmのVA素子に試料を入れた。この素子に39ボルトから50ボルトの範囲で1ボルト毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、(6)項で測定した。
(5)光学異方性(屈折率異方性;Δn;25℃で測定):測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率n∥は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率n⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δn=n∥-n⊥、の式から計算した。
(6)誘電率異方性(Δε;25℃で測定):誘電率異方性の値は、Δε=ε∥-ε⊥、の式から計算した。誘電率(ε∥およびε⊥)は次のように測定した。
1)誘電率(ε∥)の測定:よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン(0.16mL)のエタノール(20mL)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであるVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε∥)を測定した。
2)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
(7)しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧(60Hz、矩形波)は0Vから20Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧-透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が10%になったときの電圧で表した。
(8)電圧保持率(VHR-1;25℃で測定;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmであった。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積であった。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
(9)電圧保持率(VHR-2;80℃で測定;%):25℃の代わりに、80℃で測定した以外は、上記と同じ手順で電圧保持率を測定した。得られた値をVHR-2で表した。
(10)電圧保持率(VHR-3;25℃で測定;%):紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは5μmであった。この素子に試料を注入し、光を20分間照射した。光源は超高圧水銀ランプUSH-500D(ウシオ電機製)であり、素子と光源の間隔は20cmであった。VHR-3の測定では、16.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなVHR-3を有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。VHR-3は90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
(11)電圧保持率(VHR-4;25℃で測定;%):試料を注入したTN素子を80℃の恒温槽内で500時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。VHR-4の測定では、16.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなVHR-4を有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。
(12)応答時間(τ;25℃で測定;ms):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。
1)重合性化合物を含まない組成物:2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に矩形波(60Hz、10V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。応答時間は透過率90%から10%に変化するのに要した時間(立ち下がり時間;fall time;ミリ秒)で表した。
2)重合性化合物を含有する組成物:後述の実施例1で作製した素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に、15Vの電圧を印加しながら25mW/cmの紫外線を400秒間照射して、PAS素子を作製した。紫外線の照射には、HOYA CANDEO OPTRONICS株式会社製のEXECURE4000-D型水銀キセノンランプを用いた。この素子に矩形波(60Hz、10V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。応答時間は透過率0%から90%に変化するのに要した時間(立ち上がり時間;rise time;ミリ秒)で表した。
(13)弾性定数(K11:広がり(spray)弾性定数、K33:曲げ(bend)弾性定数;25℃で測定;pN):測定には株式会社東陽テクニカ製のEC-1型弾性定数測定器を用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである垂直配向素子に試料を入れた。この素子に20ボルトから0ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を『液晶デバイスハンドブック』(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.100)から弾性定数の値を得た。
(14)比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm):電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
(15)重量平均分子量(Mw):ポリアミック酸の重量平均分子量は、2695セパレーションモジュール・2414示差屈折計(Waters製)を用いてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。試料は、ポリアミック酸をリン酸-DMF混合溶液(リン酸/DMF=0.6/100:重量比)で希釈し、約2重量%になるように調製した。

カラムはHSPgel RT MB-M(Waters製)を使用し、前記の混合溶液を展開剤として、カラム温度50℃、流速0.40mL/minの条件で測定した。標準ポリスチレンは東ソー(株)製TSK標準ポリスチレンを用いた。
(16)プレチルト角(°):プレチルト角の測定には、分光エリプソメータM-2000U(J.A.Woollam Co. Inc.製)を使用した。
(17)AC残像(輝度変化率:%)
 後述する液晶表示素子の輝度-電圧特性(B-V特性)を測定し、これをストレス印加前の輝度-電圧特性:B(before)とした。次に、素子に4.5V、60Hzの交流を20分間印加した後、1秒間ショートし、再び輝度-電圧特性(B-V特性)を測定した。これをストレス印加後の輝度-電圧特性:B(after)とした。輝度変化率ΔB(%)は、これらの値から、次の式を用いて算出した。
ΔB(%)=[B(after)-B(before)]/B(before)   (式1)
この測定は国際公開2000-43833号を参考に行った。電圧0.75VにおけるΔB(%)の値が小さいほど、AC残像の発生が少ないといえる。
(18)配向安定性(液晶配向角度の変化;°):後述する液晶表示素子の電極側の液晶配向軸の変化を評価した。ストレス印加前の電極側の液晶配向角度φ(before)を測定し、その後、素子に矩形波4.5V、60Hzを20分間印加した後、1秒間ショートし、1秒後および5分後に再び電極側の液晶配向角度φ(after)を測定した。これらの値から、1秒後および5分後の液晶配向角度の変化Δφ(°)を次の式を用いて算出した。
Δφ(°)=φ(after)-φ(before)           (式2)
これらの測定はJ. Hilfiker, B. Johs, C. Herzinger, J. F. Elman, E. Montbach, D. Bryant, and P. J. Bos Thin Solid Films, 455-456, (2004) 596-600を参考に行った。Δφが小さいほうが液晶配向軸の変化率が小さく、液晶配向軸の安定性が良いといえる。
(19)体積抵抗率(ρ;25℃で測定;Ω・cm):全面ITO付きガラス基板にポリイミド膜を成膜し、この基板の配向膜面に、Alを蒸着し、上部電極とした(電極面積0.23cm)。ITO電極と上部電極との間に、3Vの電圧を印加し、300秒後の電流値より体積抵抗率を算出した。
(20)誘電率(ε;25℃で測定)
 全面ITO付きガラス基板にポリイミド膜を成膜し、この基板の配向膜面に、Alを蒸着し、上部電極とした(電極面積0.23cm)。ITO電極と上部電極との間に、1V・周波数1kHzの交流電圧を印加し、この膜の電気容量(C)を測定した。この値から、以下の式を用いてこの膜の誘電率(ε)を計算した。
ε=(C×d)/(ε×S)           (式3)
ここで、dはポリイミド膜の膜厚であり、εは真空の誘電率であり、Sは電極面積である。
(21)略称:溶媒やアルコキシシランの略称は次の通りである。
BCS:2-ブトキシエタノール
HG:2-メチル-2,4-ペンタンジオール(別名:ヘキシレングリコール)
TEOS:テトラエトキシシラン
C18:オクタデシルトリエトキシシラン
ACPS:3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン
UPS:3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン
MPMS:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
 化合物(CA1-1)から(CA1-12)、および化合物(CA3-1)から(CA3-3)の構造は次のとおりである。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041
 組成物に含まれる化合物は、下記の表3の定義に基づいて記号により表した。表3において、1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。化合物の記号の後にあるかっこ内の番号は、化合物が属する化学式を表す。(-)の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合(百分率)は、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、組成物の特性値をまとめた。物性は、先に記載した方法にしたがって測定し、測定値を(外挿することなく)そのまま記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042
[組成物M1]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    10%
5-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    10%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)     8%
5-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)     8%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-13)    5%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
V2-HBB(2F,3F)-O2      (1-15)    5%
3-HH-4                (2-1)    14%
V-HHB-1               (2-5)    11%
3-HBB-2               (2-6)     6%
 NI=89.4℃;Tc<-30℃;Δn=0.109;Δε=-3.8;Vth=2.24V;η=24.6mPa・s;VHR-1=99.2%;VHR-2=98.1%;VHR-3=97.9%.
 この組成物に化合物(3-2)を0.4重量%の割合で添加した。
MAC-BB-MAC             (3-2)
[組成物M2]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    10%
V-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)     7%
V2-BB(2F,3F)-O1       (1-5)     7%
3-B(2F,3F)B(2F,3F)-O2 (1-6)     3%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     5%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)    10%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)   10%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
2-HH-3                (2-1)    14%
3-HB-O1               (2-2)     5%
3-HHB-1               (2-5)     3%
3-HHB-O1              (2-5)     3%
3-HHB-3               (2-5)     5%
2-BB(F)B-3            (2-7)     3%
 NI=72.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.112;Δε=-3.9;Vth=2.14V;η=22.8mPa・s.
 この組成物に化合物(3-1)を0.3重量%の割合で添加した。
MAC-B(2F)B-MAC         (3-1)
[組成物M3]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)     6%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)     8%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-4)     5%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)    10%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     7%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     7%
V-HHB(2F,3F)-O4       (1-7)     7%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
1V2-HBB(2F,3F)-O2     (1-15)    5%
3-HH-V                (2-1)    11%
1-BB-3                (2-3)     6%
3-HHB-1               (2-5)     4%
3-HHB-O1              (2-5)     4%
3-HBB-2               (2-6)     5%
3-B(F)BB-2            (2-8)     3%
 NI=87.7℃;Tc<-30℃;Δn=0.129;Δε=-4.4;Vth=2.17V;η=26.2mPa・s.
 この組成物に化合物(3-3)を0.3重量%の割合で添加した。
MAC-B(F)B-MAC          (3-3)
[組成物M4]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
1V2-HB(2F,3F)-O2      (1-1)     7%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)     8%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     5%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     4%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-10)    5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-11)    4%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
3-HH-V                (2-1)    27%
3-HH-V1               (2-1)     6%
V-HHB-1               (2-5)     3%
 NI=78.2℃;Tc<-30℃;Δn=0.109;Δε=-3.3;Vth=2.08V;η=16.3mPa・s.
 この組成物に化合物(3-1)を0.3重量%、化合物(3-2)を0.03重量%の割合で添加した。
MAC-B(2F)B-MAC         (3-1)
AC-VO-BB-OV-AC         (3-2)
[組成物M5]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)    15%
3-chB(2F,3F)-O2       (1-2)     7%
2-HchB(2F,3F)-O2      (1-8)     8%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    7%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
3-dhBB(2F,3F)-O2      (1-16)    5%
5-HH-V                (2-1)    18%
7-HB-1                (2-2)     5%
V-HHB-1               (2-5)     7%
V2-HHB-1              (2-5)     7%
3-HBB(F)B-3           (2-13)    8%
 NI=98.5℃;Tc<-30℃;Δn=0.112;Δε=-3.2;Vth=2.47V;η=23.5mPa・s.
 この組成物に化合物(3-24)を0.3重量%の割合で添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043
[組成物M6]
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)    18%
5-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)    17%
3-DhHB(2F,3F)-O2      (1-12)    5%
3-HHB(2F,3CL)-O2      (1-18)    5%
3-HBB(2F,3CL)-O2      (1-19)    8%
5-HBB(2F,3CL)-O2      (1-19)    7%
3-HH-V                (2-1)    11%
3-HH-VFF              (2-1)     7%
F3-HH-V               (2-1)    10%
3-HHEH-3              (2-4)     4%
3-HB(F)HH-2           (2-9)     3%
3-HHEBH-3             (2-10)    5%
 NI=78.2℃;Tc<-30℃;Δn=0.084;Δε=-2.6;Vth=2.45V;η=22.5mPa・s.
 この組成物に化合物(3-25)を0.3重量%の割合で添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044
[組成物M7]
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)     7%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     8%
2-HchB(2F,3F)-O2      (1-8)     8%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-10)    5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-11)    7%
2-BB(2F,3F)B-4        (1-11)    7%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-13)    3%
3-DhH1OB(2F,3F)-O2    (1-14)    4%
4-HH-V                (2-1)    15%
3-HH-V1               (2-1)     6%
1-HH-2V1              (2-1)     5%
3-HH-2V1              (2-1)     5%
V2-BB-1               (2-3)     5%
1V2-BB-1              (2-3)     5%
3-HHB-1               (2-5)     6%
3-HB(F)BH-3           (2-12)    4%
 NI=87.5℃;Tc<-30℃;Δn=0.115;Δε=-2.0;Vth=2.82V;η=17.2mPa・s.
 この組成物に化合物(3-25)を0.3重量%、化合物(3-2)を0.1重量%の割合で添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045

AC-VO-BB-OV-AC         (3-2)
[組成物M8]
V-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     8%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)    10%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)    10%
2O-BB(2F,3F)-O2       (1-5)     3%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     4%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     7%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-11)    6%
2-BB(2F,3F)B-4        (1-11)    6%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-13)    6%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
3-dhBB(2F,3F)-O2      (1-16)    4%
3-HH1OCro(7F,8F)-5    (1-21)    4%
3-HH-V                (2-1)    11%
1-BB-5                (2-3)     5%
 NI=70.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.129;Δε=-4.4;Vth=1.74V;η=27.2mPa・s.
 この組成物に化合物(3-26)を0.2重量%、化合物(3-18)を0.2重量%の割合で添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046

MAC-BB(F)B-MAC        (3-18)
[組成物M9]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
V-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     8%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)     8%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)    10%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     4%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     7%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     6%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-13)    6%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
V2-HBB(2F,3F)-O2      (1-15)    4%
3-HEB(2F,3F)B(2F,3F)-O2
                      (1-17)    3%
3-H1OCro(7F,8F)-5     (1-20)    3%
3-HH-O1               (2-1)     5%
1-BB-5                (2-3)     4%
V-HHB-1               (2-5)     4%
5-HBBH-3              (2-11)    5%
 NI=81.5℃;Tc<-30℃;Δn=0.122;Δε=-4.7;Vth=1.76V;η=31.8mPa・s.
 この組成物に化合物(3-1)を0.4重量%の割合で添加した。
MAC-B(2F)B-MAC         (3-1)
[組成物M10]
V-HB(2F,3F)-O4        (1-1)    14%
V-H1OB(2F,3F)-O2      (1-4)     3%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)    10%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     7%
V2-HHB(2F,3F)-O2      (1-7)     7%
V-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-10)    6%
V-HBB(2F,3F)-O4       (1-15)    9%
1V2-HBB(2F,3F)-O2     (1-15)    5%
3-HH-V                (2-1)    13%
1-BB-3                (2-3)     3%
3-HHB-1               (2-5)     4%
3-HHB-O1              (2-5)     4%
V-HBB-2               (2-6)     5%
1-BB(F)B-2V           (2-7)     6%
5-HBBH-1O1            (-)       4%
 NI=93.6℃;Tc<-30℃;Δn=0.125;Δε=-3.9;Vth=2.20V;η=29.9mPa・s.
 この組成物に化合物(3-1)を0.3重量%、化合物(3-24)を0.1重量%の割合で添加した。
MAC-B(2F)B-MAC         (3-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
[組成物M11]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)     6%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)     8%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-4)     4%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)     7%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)    10%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     7%
V-HHB(2F,3F)-O4       (1-7)     7%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
1V2-HBB(2F,3F)-O2     (1-15)    5%
2-HH-3                (2-1)    12%
1-BB-3                (2-3)     6%
3-HHB-1               (2-5)     4%
3-HHB-O1              (2-5)     4%
3-HBB-2               (2-6)     5%
3-B(F)BB-2            (2-7)     3%
 NI=92.8℃;Tc<-20℃;Δn=0.126;Δε=-4.4;Vth=2.19V;η=26.0mPa・s.
 この組成物に化合物(3-2)を0.2重量%の割合で添加した。
MAC-BB-MAC             (3-2)
[組成物M12]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     5%
1V2-HB(2F,3F)-O2      (1-1)     7%
V2-BB(2F,3F)-O2       (1-5)     8%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     5%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     4%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-10)    5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-11)    4%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
3-HH-V                (2-1)    27%
3-HH-V1               (2-1)     6%
V-HHB-1               (2-5)     5%
 NI=81.7℃;Tc<-20℃;Δn=0.110;Δε=-3.2;Vth=2.12V;η=15.8mPa・s.
 この組成物に化合物(3-1)を0.4重量%の割合で添加した。
MAC-B(2F)B-MAC         (3-1)
[組成物M13]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
1V2-HB(2F,3F)-O2      (1-1)     7%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)     8%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     5%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     4%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-10)    5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-11)    4%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    5%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    8%
3-HH-V                (2-1)    33%
V-HHB-1               (2-5)     3%
 NI=76.0℃;Tc<-30℃;Δn=0.107;Δε=-3.2;Vth=2.08V;η=16.0mPa・s.
 この組成物に化合物(3-1)を0.35重量%、化合物(3-25)を0.1重量%の割合で添加した。
MAC-B(2F)B-MAC         (3-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048
[組成物M14]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)     6%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-3)     8%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-4)     4%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)     7%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-7)     7%
V-HHB(2F,3F)-O4       (1-7)     7%
3-HH2B(2F,3F)-O2      (1-9)     7%
5-HH2B(2F,3F)-O2      (1-9)     3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)    6%
1V2-HBB(2F,3F)-O2     (1-15)    5%
2-HH-3                (2-1)    12%
1-BB-5                (2-3)    12%
3-HHB-1               (2-5)     4%
3-HHB-O1              (2-5)     3%
3-HBB-2               (2-6)     3%
 NI=83.6℃;Tc<-30℃;Δn=0.122;Δε=-4.4;Vth=2.13V;η=22.9mPa・s.
 この組成物に化合物(3-2)を0.1重量%、化合物(3-24)を0.3重量%の割合で添加した。
AC-VO-BB-OV-AC         (3-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049
[組成物M15]
2-H1OB(2F,3F)-O2      (1-4)     6%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-4)     4%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-5)     3%
2-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-10)   14%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)   11%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-15)   10%
V-HBB(2F,3F)-O4       (1-15)    6%
2-HH-3                (2-1)     5%
3-HH-VFF              (2-1)    30%
1-BB-3                (2-3)     5%
3-HHB-1               (2-5)     3%
3-HBB-2               (2-6)     3%
 NI=77.8℃;Tc<-20℃;Δn=0.105;Δε=-3.2;Vth=2.17V;η=18.9mPa・s.
 この組成物に化合物(3-2)を0.1重量%、化合物(3-25)を0.3重量%の割合で添加した。
AC-VO-BB-OV-AC         (3-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050
 以上で、重合性化合物を含有する組成物M1~M15を説明した。次に、種々の配向膜を有する素子を作製し、これらの液晶組成物を注入した。この素子に紫外線を照射することによって重合性化合物を重合させた。最後に、この素子の応答時間を測定した。配向膜を有する素子の作製は、次の順で説明する:ポリシロキサン、変性ポリシロキサン、ポリアミック酸、ポリイミド、液晶配向剤、および液晶表示素子。なお、SiO換算濃度は、アルコキシシランのケイ素原子をSiOに換算して表した濃度である。
1.ポリシロキサン
 アルコキシシランの混合物を加水分解し、配向剤(S-1)から(S-3)を調製した。
[合成例1]
 温度計、還流管を備え付けた200mL(ミリリットル)の四つ口反応フラスコ中で、HG(22.5g)、BCS(7.5g)、TEOS(28.3g)、C18(1.7g)、およびACPS(14.1g)を混合して、アルコキシシランの溶液を調製した。この溶液に、HG(11.2g)、BCS(3.7g)、水(10.8g)、および蓚酸(0.2g;触媒)の溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた後に放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。この溶液(10.0g)に、BCS(20.0g)を混合し、SiO換算濃度が4重量%である配向剤(S-1)を調製した。
[合成例2]
 温度計、還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中で、HG(21.1g)、BCS(7.0g)、TEOS(19.2g)、C18(1.7g)、およびACPS(23.4g)を混合して、アルコキシシランの溶液を調製した。この溶液に、HG(10.5g)、BCS(3.5g)、水(10.8g)、および蓚酸(0.9g;触媒)を混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた。次に、UPS含有量92重量%のメタノール溶液(1.2g)、HG(0.5g)、およびBCS(0.2g)の混合物を加えた。30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。この溶液(10.0g)に、BCS(20.0g)を混合し、SiO換算濃度が4重量%である配向剤(S-2)を調製した。
[合成例3]
 温度計、還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中で、HG(20.2g)、BCS(6.7g)、TEOS(27.9g)、C18(1.7g)、およびMPMS(17.4g)を混合して、アルコキシシランの溶液を調製した。この溶液に、HG(10.0g)、BCS(3.4g)、水(10.8g)、および蓚酸(0.9g;触媒)の溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた後、UPS含有量92重量%のメタノール溶液(0.6g)、HG(0.3g)およびBCS(0.1g)の混合物を加えた。30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。この溶液(10.0g)に、BCS(20.0g)を混合し、SiO換算濃度が4重量%である配向剤(S-3)を調製した。
2.変性ポリシロキサン
[合成例4]
 撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(100.0g)、メチルイソブチルケトン(500g)、およびトリエチルアミン(10.0g)を入れ、室温で混合した。脱イオン水(100g)を滴下漏斗より30分かけて滴下した。この混合物を80℃で6時間加熱した。反応終了後、有機層を分離し、0.2重量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄したのち、減圧下で溶媒および水を留去することにより、エポキシ基を有するポリシロキサンを粘調な透明液体として得た。この化合物をシロキサン(1)と略す。
[合成例5]
 100mLの三口フラスコに、上記のシロキサン(1)(9.8g)、メチルイソブチルケトン(28.0g)、化合物(CA1-1)(5.0g)、化合物(CA3-1)(3.3g)、およびU-CAT 18X(4級アミン塩;エポキシ化合物の硬化促進剤;サンアプロ社/東京)(0.20g)を入れ、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解させた。この溶液を3回水洗し、溶媒を留去することにより、化合物(A-1)(14.5g)を無色粉末として得た。Mw:6,500。
[合成例6]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-2)(4.0g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-2)(12.8g)の無色粉末を得た。Mw:6,000。
[合成例7]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-3)(6.8g)用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-3)(14.7g)の無色粉末を得た。Mw:8,100。
[合成例8]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-4)(5.6g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-4)(15.0g)の無色粉末を得た。Mw:7,500。
[合成例9]
 100mLの三口フラスコに、合成例4で得たシロキサン(1)(9.8g)、メチルイソブチルケトン28g、化合物(CA1-1)(10g)およびU-CAT 18X(合成例5を参照)(0.20g)を入れ、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して、この溶液を3回水洗し、溶媒を留去することにより、化合物(A-5)(16.0g)を無色粉末として得た。Mw:、8,500。
[合成例10]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-5)(4.1g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して化合物(A-6)(12.4g)の無色粉末を得た。Mw:6,200。
[合成例11]
 化合物(CA3-1)の代わりに化合物(CA3-2)(3.6g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-7)(13.4g)の無色粉末を得た。Mw:7,900。
[合成例12]
 100mLの三口フラスコに、合成例4で得たシロキサン(1)(9.8g)、メチルイソブチルケトン(28.0g)、化合物(CA1-1)(8.0g)、化合物(CA3-2)(1.4g)、およびU-CAT 18X(合成例5を参照)(0.20g)を入れ、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解させた。この溶液を3回水洗し、溶媒を留去することにより、化合物(A-8)(13.9g)を無色粉末として得た。Mw:8,900。
[合成例13]
 100mLの三口フラスコに、合成例4で得たシロキサン(1)(9.8g)、メチルイソブチルケトン(28.0g)、化合物(CA1-1)(2.0g)、化合物(CA3-2)(5.8g)、およびU-CAT 18X(合成例5を参照)(0.20g)を入れ、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶かした。この溶液を3回水洗し、溶媒を留去することにより、化合物(A-9)(13.4g)を無色粉末として得た。Mw:7,600。
[合成例14]
 100mLの三口フラスコに、合成例4で得たシロキサン(1)(9.8g)、メチルイソブチルケトン(28.0g)、化合物(CA1-1)(8.0g)、化合物(CA3-3)(2.6g)、およびU-CAT 18X(合成例5を参照)(0.20g)を入れ、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶かした。この溶液を3回水洗し、溶媒を留去することにより、化合物(A-10)(15.5g)を無色粉末として得た。Mw:9,200。
[合成例15]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-6)(6.1g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-11)(18.4g)の無色粉末を得た。Mw:7,300。
[合成例16]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-7)(5.7g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-12)(17.5g)の無色粉末を得た。Mw:7,600。
[合成例17]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-8)(7.2g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-13)(19.1g)の無色粉末を得た。Mw:7,000。
[合成例18]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-9)(6.2g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-14)(18.1g)の無色粉末を得た。Mw:6,900。
[合成例19]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-10)(7.0g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-15)(19.4g)の無色粉末を得た。Mw:7,500。
[合成例20]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-11)(8.4g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-16)(20.1g)の無色粉末を得た。Mw:7,300。
[合成例21]
 化合物(CA1-1)の代わりに化合物(CA1-12)(7.2g)を用いたこと以外は合成例5と同様に操作して、化合物(A-17)(19.5g)の無色粉末を得た。Mw:7,300。
3.ポリアミック酸
[合成例22]
 1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(19.61g)(0.1モル)と4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル(21.23g)(0.1モル)とをN-メチル-2-ピロリドン(367.6g)に溶解させ、室温で6時間撹拌した。反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、生成物を沈澱させた。沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥することにより、ポリアミック酸(PA-1)(35.0g)得た。
[合成例23]
 2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物(22.4g;0.1モル)とシクロヘキサンビス(メチルアミン)(14.23g;0.1モル)とをN-メチル-2-ピロリドン(329.3g)に溶解させ、60℃で6時間撹拌した。反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、生成物を沈澱させた。沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥することにより、ポリアミック酸(PA-2)(32.0g)を得た。
4.ポリイミド
[合成例24]
 合成例23で得たポリアミック酸(PA-2)(17.5g)にN-メチル-2-ピロリドン(232.5g)、ピリジン(3.8g)、および無水酢酸(4.9g)を添加し、120℃で4時間撹拌してイミド化を行った。反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、生成物を沈澱させた。沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下で15時間乾燥することにより、ポリイミド(PI-1)(15.0g)を得た。
5.液晶配向剤
[合成例25]
 合成例22で得たポリアミック酸(PA-1)を含有する溶液を、これに含有されるポリアミック酸(PA-1)に換算して1,000重量部に相当する量をとり、化合物(A-1)(100重量部)を加え、さらにN-メチル-2-ピロリドンおよびブチルセロソルブを加えて、溶媒組成がN-メチル-2-ピロリドン:ブチルセロソルブ=50:50(重量比)、固形分濃度が4.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径10.2μmのフィルターで濾過することにより、配向剤(S-4)を得た。表4を参照のこと。
[合成例26から45]
 変性ポリシロキサンとポリアミック酸(または、ポリイミド)とを表4のように組み合わせ、合成例25と同様にして同様に操作して、配向剤(S-5)から(S-24)を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
6.液晶表示素子
[実施例1]
 画素サイズが100μm×300μmで、ライン/スペースがそれぞれ3.5μmのITO電極パターンが形成されている基板を2枚用意した。合成例1でアルコキシシランから調製した配向剤(S-1)を、基板のITO面にスピンコートした。80℃のホットプレートで5分間乾燥し、180℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成して、配向膜(膜厚100nm)を得た。一方の基板の配向膜上に3.5μmのビーズスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷した。他方の基板を、配向膜面を内側にして張り合わせ、シール剤を硬化させて素子を作製した。この素子に組成物M1を注入した。紫外線を照射することによってPSA素子に変換したあと、応答時間を測定した。結果を表5にまとめた。
[実施例2から24]
 配向剤(S-1)の代わりに、配向剤(S-2)から(S-24)を用いて、実施例1同様に操作して、種々の配向膜を有する液晶表示素子を作製した。すでに記載したように、配向剤(S-2)および(S-3)はアルコキシシランから調製した。配向剤(S-4)から(S-24)は、変性ポリシロキサンとポリアミック酸(または、ポリイミド)とから調製した。実施例1に記載した素子に組成物M1からM15の各組成物を注入し、紫外線を照射した後、応答時間を測定した。結果を表5にまとめた。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052
 液晶表示素子においては、応答時間が短い方が好ましい。表5から分かるように、応答時間は、3.6msから6.1msの範囲であった。この結果から、液晶組成物および配向膜の種類が非常に異なるにも拘わらず、応答時間をこのような最適な範囲に収めることができたといえる。これは、特筆すべき本発明の特徴である。
 本発明の液晶表示素子は、液晶モニター、液晶テレビなどに用いることができる。

Claims (20)

  1.  対向配置されている一対の基板の一方または両方に形成されている電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板の対向しているそれぞれの面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板の間に挟持された液晶組成物とを有し、前記液晶配向膜が、ポリオルガノシロキサン、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、およびポリイミドから選択された少なくとも1つの重合体を含有し、前記液晶組成物が、第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する高分子支持配向型の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

    式(1)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、炭素数2から12のアルケニルオキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルであり;環Aおよび環Cは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;環Bは、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-5-メチル-1,4-フェニレン、3,4,5-トリフルオロナフタレン-2,6-ジイル、または7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイルであり;ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり;aは、0、1、2、または3であり;bは、0または1であり;そして、aおよびbの和は3以下である。
  2.  第一成分が、式(1-1)から式(1-21)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である、請求項1に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    式(1-1)から式(1-21)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、炭素数2から12のアルケニルオキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルである。
  3.  液晶組成物の重量に基づいて、第一成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、請求項1または2に記載の液晶表示素子。
  4.  液晶組成物が、第二成分として式(2)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    式(2)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Dおよび環Eは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり;cは、1、2、または3である。
  5.  第二成分が、式(2-1)から式(2-13)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物である、請求項4に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

    式(2-1)から式(2-13)において、RおよびRは独立して、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
  6.  液晶組成物の重量に基づいて、第二成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、請求項4または5に記載の液晶表示素子。
  7.  液晶組成物が、添加物成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの重合性化合物を含有する、請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

    式(3)において、環Fおよび環Iは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、テトラヒドロピラン-2-イル、1,3-ジオキサン-2-イル、ピリミジン-2-イル、またはピリジン-2-イルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;環Gは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、ナフタレン-1,2-ジイル、ナフタレン-1,3-ジイル、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、ナフタレン-1,6-ジイル、ナフタレン-1,7-ジイル、ナフタレン-1,8-ジイル、ナフタレン-2,3-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-2,7-ジイル、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、またはピリジン-2,5-ジイルであり、これらの環において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく;ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-、-C(CH)=CH-、-CH=C(CH)-、または-C(CH)=C(CH)-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;P、P、およびPは独立して、重合性基であり;Sp、Sp、およびSpは独立して、単結合、または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;dは、0、1、または2であり;e、f、およびgは独立して、0、1、2、3、または4であり、そしてe、f、およびgの和は1以上である。
  8.  式(3)において、P、P、およびPが独立して、式(P-1)から式(P-5)で表される基の群から選択された重合性基である、請求項7に記載の液晶表示素子。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

    式(P-1)から式(P-5)において、M、M、およびMは独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。
  9.  添加物成分が、式(3-1)から式(3-27)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの重合性化合物である、請求項7または8に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010

    式(3-1)から式(3-27)において、P、P、およびPは独立して、式(P-1)から式(P-3)で表される基の群から選択された重合性基であり:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

    式(P-1)から式(P-3)において、M、M、およびMは独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;式(3-1)から式(3-27)において、Sp、Sp、およびSpは独立して、単結合、または炭素数1から10のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-CH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
  10.  液晶組成物の重量に基づいて、添加物成分の割合が0.03重量%から10重量%の範囲である、請求項7から9のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  11.  前記液晶配向膜が、前記ポリアミック酸、前記ポリアミック酸エステル、および前記ポリイミドから選択された少なくとも1つの重合体を主成分として含有し、前記ポリオルガノシロキサンを副成分として含有する、請求項1から10のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  12.  前記液晶配向膜に含有されるポリオルガノシロキサンが、カルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、-NHR、メルカプト基、エポキシ基、または重合性不飽和結合を含有し、Rは、水素または炭素数1から6のアルキルである、請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  13.  前記液晶配向膜に含有されるポリオルガノシロキサンが、式(X-1)から式(X-7)で表される基の群から選択された少なくとも1つの基を含有する、請求項1から12のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

    式(X-1)から式(X-7)において、星印は結合する部位を示し;Zは、-O-または単結合であり;Zは、単結合、炭素数1から6のアルキレン、または-O-、-S-、-COO-、-OCO-、および-NR-の群から選択された少なくとも1つを含む炭素数1から20の二価基であり、ここでRは、水素または炭素数1から6のアルキルであり;hは1、2、または3であり;iは、0から6の整数であり、iが0の場合、Zは単結合であり;jは、0から6の整数である。
  14.  前記液晶配向膜が、請求項13に記載の式(X-7)で表される基を含有するポリオルガノシロキサンを含有する、請求項1から13のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  15.  ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、またはポリイミドが脂環式構造を有する、請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  16.  請求項1から15のいずれか1項に記載の液晶表示素子に使用される、液晶組成物。
  17.  25℃において、弾性定数(K11)が11pN以上であり、弾性定数(K33)が11pN以上である、請求項16に記載の液晶組成物。
  18.  請求項1から15のいずれか1項に記載の液晶表示素子に使用される、液晶配向膜。
  19.  25℃における体積抵抗率(ρ)が1.0×1014Ωcm以上である、請求項18に記載の液晶配向膜。
  20.  25℃における誘電率(ε)が3から5の範囲である、請求項19に記載の液晶配向膜。
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