WO2018139507A1 - 液晶表示素子、液晶組成物および化合物 - Google Patents

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平井 吉治
史尚 近藤
和寛 荻田
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Jnc株式会社
Jnc石油化学株式会社
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    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display element, a liquid crystal composition and a compound containing a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy.
  • the present invention relates to a liquid crystal display element using a liquid crystal composition containing an alignment monomer having a vinylene group in a partial structure and capable of achieving alignment of liquid crystal molecules by the action of this compound.
  • 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 relationship between the two characteristics is 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. A small viscosity at low temperatures is even 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 product value depends on the type of operation mode. This value is in the range of about 0.30 ⁇ m to about 0.40 ⁇ m for the VA mode element and in the range of about 0.20 ⁇ m to about 0.30 ⁇ m for the IPS mode or FFS mode element.
  • 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.
  • a large specific resistance in the composition contributes to a large voltage holding ratio and a large contrast ratio in the device. Therefore, a composition having a large specific resistance in the initial stage is preferable.
  • a composition having a large specific resistance after being used for a long time is preferred.
  • 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 for a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and the like.
  • an AM device having a TN mode a composition having a positive dielectric anisotropy is used.
  • a composition having a negative dielectric anisotropy is used in an AM device having a VA mode.
  • an AM device having an IPS mode or an FFS mode a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used.
  • a polymer sustained alignment (PSA) type liquid crystal display element a liquid crystal composition containing a polymer is used. First, a composition to which a small amount of a polymerizable compound is added is injected into the device. Next, the composition is irradiated with ultraviolet rays while applying a voltage between the substrates of the device.
  • PSA polymer sustained alignment
  • the polymerizable compound polymerizes to form a polymer network in the composition.
  • 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.
  • modes such as TN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, and FPA.
  • IPS mode the FFS mode
  • ECB mode it is necessary to align liquid crystal molecules in a substantially horizontal direction with respect to the main surface of the substrate when no voltage is applied.
  • an alignment film such as polyimide has been used.
  • Patent Documents 1 to 3 a method that does not use an alignment film such as a conventional polyimide has been proposed.
  • Patent Document 1 There is a method for controlling the alignment of liquid crystals using a low molecular compound having a cinnamate group or polyvinyl cinnamate, a low molecular compound having a chalcone structure, a low molecular compound having an azobenzene structure or a dendrimer instead of an alignment film such as polyimide. It has been reported (Patent Document 1). In the method of Patent Document 1, first, the low molecular compound or polymer is dissolved in the liquid crystal composition as an additive. Next, the additive is phase-separated to form a thin film made of the low molecular weight compound or polymer on the substrate.
  • the substrate is irradiated with linearly polarized light at a temperature higher than the upper limit temperature of the liquid crystal composition.
  • a low molecular compound or polymer is dimerized or isomerized by this linearly polarized light, the molecules are arranged in a certain direction.
  • a device in a horizontal alignment mode such as IPS or FFS and a device in a vertical alignment mode such as VA can be manufactured.
  • it is important that the low molecular weight compound or polymer is easily dissolved at a temperature higher than the upper limit temperature of the liquid crystal composition and is easily phase-separated from the liquid crystal composition when it is returned to room temperature.
  • Patent Document 4 discloses a polymer dispersion type liquid crystal optical element including a polymer resin obtained by photopolymerizing a chiral nematic liquid crystal and a (meth) acrylate compound having a stilbene skeleton.
  • the liquid crystal optical element here reduces the drive voltage and hysteresis.
  • this is a polymer-dispersed liquid crystal optical element that has chiral nematic liquid crystal as an essential component and is in a transparent state or a selective reflection state when no voltage is applied, and is in a scattering state when a voltage is applied, the configuration differs from the present invention.
  • the (meth) acrylate compound having a stilbene skeleton induces the horizontal alignment of the liquid crystal compound by polarized light irradiation.
  • the subject of this invention is providing the liquid crystal display element which does not require the conventional alignment film formed with a polyimide etc., and its formation process by using the liquid crystal composition containing an orientation monomer. Furthermore, in order to realize a liquid crystal display device excellent in transmittance characteristics and contrast ratio, it is to provide an alignment monomer that exhibits good compatibility with the liquid crystal composition and has no coloring.
  • the present invention uses a liquid crystal display element, a liquid crystal composition and a compound which contain an alignment monomer having a vinylene group in a partial structure and which uses a liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy.
  • a liquid crystal display element that does not easily peel off even with a narrow frame.
  • a liquid crystal display device excellent in transmittance characteristics and contrast ratio can be realized by using an alignment monomer that is excellent in solubility in a liquid crystal composition and is not colored. Further, the manufacturing process of the alignment film is not required in the manufacture of the liquid crystal display element, and the manufacturing cost of the liquid crystal display element can be reduced.
  • 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 its molecular structure is rod-like.
  • 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. Additives such as optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerizable compounds, polymerization initiators, polymerization inhibitors, and polar compounds are added to this composition as necessary. .
  • 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 maximum temperature of the nematic phase may be abbreviated as “the maximum temperature”.
  • “Lower limit temperature of nematic phase” may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • High specific resistance means that the composition has a large specific resistance in the initial stage and a large specific resistance after long-term use.
  • “High voltage holding ratio” means that the device has a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature in the initial stage, and a large voltage not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature after long-term use. It means having a retention rate.
  • An aging test may be used to examine the properties of the composition or device.
  • increasing dielectric anisotropy means that when the composition has a positive dielectric anisotropy, the value increases positively, and the composition having a negative dielectric anisotropy When it is a thing, it means that the value increases negatively.
  • the compound represented by the 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 expression “at least one‘ A ’” means that the number of ‘A’ is arbitrary.
  • the expression “at least one 'A' may be replaced by 'B'” means that when the number of 'A' is one, the position of 'A' is arbitrary and the number of 'A' is 2 Even when there are more than two, their positions can be selected without restriction. This rule also applies to the expression “at least one 'A' is replaced by 'B'".
  • Expressions such as “at least one —CH 2 — may be replaced by —O—” are used herein.
  • —CH 2 —CH 2 —CH 2 — may be converted to —O—CH 2 —O— by replacing non-adjacent —CH 2 — with —O—.
  • adjacent —CH 2 — is not replaced by —O—.
  • —O—O—CH 2 — (peroxide) is formed by this replacement. That is, this expression includes both “one —CH 2 — may be replaced with —O—” and “at least two non-adjacent —CH 2 — may be replaced with —O—”. means. This rule applies not only to replacement with —O— but also to replacement with a divalent group such as —CH ⁇ CH— or —COO—.
  • 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.
  • the subscript 'a' is 2
  • there are two rings A 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 the subscript 'a' is greater than 2.
  • This rule also applies to symbols such as Z 1 and ring D.
  • Symbols such as A, B, C, and D surrounded by hexagons correspond to rings such as ring A, ring B, ring C, and ring D, respectively, and represent rings such as six-membered rings and condensed rings.
  • the diagonal line across one side of the hexagon represents that any hydrogen on the ring may be replaced with a group such as —Sp 1 —P 1 .
  • a subscript such as 'e' indicates the number of groups replaced. When the subscript 'e' is 0 (zero), there is no such replacement. When the subscript 'e' is 2 or more, a plurality of -Sp 1 -P 1 exists on the ring F.
  • the plurality of groups represented by -Sp 1 -P 1 may be the same or different.
  • 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 generated by removing two hydrogens from the ring, such as tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • This rule also applies to divalent linking groups such as carbonyloxy (—COO— or —OCO—).
  • the alkyl of the liquid crystal compound 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. As the configuration of 1,4-cyclohexylene, trans is preferable to cis for increasing the maximum temperature.
  • the present invention includes the following items.
  • a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates that are arranged opposite to each other and bonded through a sealant, Between the pair of substrates and the liquid crystal layer, an alignment control layer for controlling alignment of liquid crystal molecules,
  • the liquid crystal layer is made of a liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy,
  • the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (A) to (D) as an alignment monomer as a first additive, and a liquid crystal compound
  • the alignment control layer is a liquid crystal display element made of a polymer produced by polymerizing the alignment monomer.
  • P 10 , P 20 , P 30 and P 40 are each independently a group selected from groups represented by formula (Q-1) to formula (Q-5) Is;
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 5 carbons, or at least one hydrogen is fluorine or chlorine 1 to 5 alkyl substituted with Sp 10 , Sp 20 , and Sp 40 are each independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene is replaced by fluorine, chlorine or the formula (Q-6)
  • at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—
  • at least one —CH 2 CH 2 — may be —CH ⁇ CH— May be replaced by
  • Sp 30 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may
  • Sp 41 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or chlorine, and at least one —CH 2 — is —O May be replaced by-, -CO-, -COO-, or -OCO-;
  • Ring A 10 and Ring A 20 are independently phenyl, 4-biphenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, pyrimidin-2-yl, pyrimidin-5-yl, pyridin-2-yl, pyridin-5-yl, Fluoren-2-yl, fluoren-3-yl, phenanthren-2-yl, anthracen-2-yl, and in these rings, at least one hydrogen is fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons, carbon May be replaced by alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, alkoxy having 1 to 11 carbon atoms, or alkenyloxy
  • Ring A 11 , Ring A 21 , Ring A 12 , Ring A 22 and Ring A 30 are each independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 4,4 ′ -Biphenylene, naphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3 -Dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, fluorene-2,7-diyl, phenanthrene-2,7-diyl, anthracene-2,6-diyl, per Hydrocyclopenta [a] phenanthrene-3,17-diyl or 2,3,4,7,8,9
  • R 10 and R 20 are independently hydrogen, fluorine, cyano, alkyl having 1 to 10 carbons, or alkyl having 1 to 10 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine.
  • Z 11 is independently a single bond or alkylene having 1 to 6 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — is —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, or —OCOO— may be replaced, and at least one — (CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—, in which at least one hydrogen is May be replaced by fluorine or chlorine;
  • Z 20 and Z 21 are independently a single bond, alkylene having 1 to 6 carbons or alkenylene having 2 to 6 carbons, but at least one is alkenylene having 2 to 6 carbons.
  • At least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, or —OCOO—, and at least one other — ( CH 2 ) 2 — may be replaced by —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—, in which at least one hydrogen may be replaced by fluorine or chlorine;
  • k 10 and n 10 are each independently an integer from 0 to 3, and the sum of k 10 and n 10 is an integer from 1 to 6;
  • n 20 is 1 or 2;
  • n 30 is 1 or 2.
  • the alignment monomer in the liquid crystal composition is represented by Formula (A-1), Formula (A-2), Formula (B-1), Formula (C-1), or Formula (D-1).
  • Liquid crystal display element In formula (A-1), formula (A-2), formula (B-1), formula (C-1) and formula (D-1), P 10 , P 20 , P 30 , P 40 , P 50 And P 60 is independently a group selected from the groups represented by formula (Q-1);
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Sp 10 , Sp 20 , and Sp 40 are each independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or formula (Q-6) , At least one —CH 2 — may be replaced with —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—
  • May be Sp 30 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine, chlorine or formula (Q-6), and at least one — CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—;
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Sp 41 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or chlorine, and at least one —CH 2 — is —O May be replaced by-, -CO-, -COO-, or -OCO-;
  • Sp 50 and Sp 60 are independently alkylene having 2 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine, chlorine or the formula (Q-6),
  • Ring A 11 and Ring A 21 are independently 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, in which at least one hydrogen is fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons, or at least One hydrogen may be replaced by alkyl of 1 to 12 carbons replaced by fluorine;
  • Z 11 is a single bond, ethylene, methyleneoxy, —COO—, —OCO—, —OCOO—, or —CH ⁇ CH—COO—;
  • Z 12 is —CO— or —OCO—;
  • k 10 and n 10 are each independently an integer from 0 to 3, and the sum of k 10 and n 10 is an integer from 1 to 4;
  • n 20 is 1 or 2;
  • n 30 is 1 or 2;
  • Z 20 and Z 21 are independently a single bond, —CO—CH ⁇ CH—, —CH ⁇ CH—CO—, —OCO—CH ⁇ CH—, —CH ⁇ CH—COO— or —CH
  • the alignment monomer in the liquid crystal composition is formula (A-1), formula (A-2) or formula (B-1), and P 10 , P 20 , P 30 , P 40 , P 50 and P 60 are Independently a group selected from the group represented by formula (Q-1);
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or trifluoromethyl;
  • Sp 10 and Sp 20 are independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or formula (Q-6), and at least one of —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—;
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Sp 41 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons
  • Z 11 is a single bond, —COO— or —OCO—;
  • Z 12 is —CO— or —OCO—;
  • k 10 and n 10 are each independently an integer from 0 to 3, and the sum of k 10 and n 10 is an integer from 1 to 4;
  • n 20 is 1 or 2;
  • n 30 is 1 or 2, Item 3.
  • Item 4. The ratio according to any one of Items 1 to 3, wherein the proportion of the alignment monomer in the liquid crystal composition is in the range of 0.1 to 10 parts by weight when the total amount of the liquid crystal compounds is 100 parts by weight.
  • Item 5 The liquid crystal display element according to any one of items 1 to 4, 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, or alkenyloxy having 2 to 12 carbons.
  • 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, it is a 3,4,5-trifluoro-2,6-diyl or 7,8-difluoro-chroman-2,6-diyl,;
  • Z 1 Oyo Z 2 is independently a single bond, ethylene, carbonyloxy or methyleneoxy,;
  • a is 1, 2, or 3,, b is 0 or 1, and the sum is 3 of a and b It is as follows.
  • Item 6. The liquid crystal composition according to any one of Items 1 to 5, comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (1-1) to (1-22) as a first component: A liquid crystal display element according to 1.
  • 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 It is alkenyloxy having 2 to 12 carbon atoms.
  • Item 7. The liquid crystal display device according to item 5 or 6, wherein the ratio of the first component in the liquid crystal composition is in the range of 10% by weight to 90% by weight.
  • Item 8. The liquid crystal display device according to any one of items 1 to 7, wherein the liquid crystal composition further 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, carbonyloxy, or methyleneoxy;
  • Item 9 Any one of Items 1 to 8, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by Formula (2-1) to Formula (2-13) as the second component in the liquid crystal composition: A liquid crystal display element according to item.
  • 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 10 The liquid crystal display device according to item 8 or 9, wherein the ratio of the second component in the liquid crystal composition is in the range of 10% by weight to 90% by weight.
  • Item 11 The liquid crystal display according to any one of items 1 to 10, wherein the liquid crystal composition further contains at least one compound selected from the group of polymerizable compounds represented by formula (3) as the second additive. element.
  • 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 were independently selected from the group of polymerizable groups represented by formula (P-1) to formula (P-5) Item 12.
  • 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 1-5 alkyl substituted with
  • Item 13 Any one of Items 1 to 12 containing at least one compound selected from the group of polymerizable compounds represented by Formula (3-1) to Formula (3-27) as a second additive in the liquid crystal composition 2.
  • a liquid crystal display device according to item 1.
  • P 4 , P 5 , and P 6 are each independently a polymerizable group represented by formula (P-1) to formula (P-3).
  • M 1 , M 2 , and M 3 are independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine.
  • Sp 1 , Sp 2 , and Sp 3 are each independently a single bond or alkylene having 1 to 10 carbons, in which at least one —CH 2 — is —O—, —COO—, —OCO—, or —OCOO— may be substituted, and at least one —CH 2 CH 2 — may be substituted with —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—, and in these groups, at least One hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine.
  • the ratio of the second additive in the liquid crystal composition is in the range of 0.03 parts by weight to 10 parts by weight when the total amount of liquid crystal compounds is 100 parts by weight.
  • the liquid crystal display element as described.
  • Item 15 The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 14 and an electrode between a pair of substrates, and the alignment monomer in the liquid crystal composition reacted by irradiating linearly polarized light. Liquid crystal display element.
  • Item 16 The liquid crystal display element according to item 15, wherein the operation mode of the liquid crystal display element is an IPS mode, a VA mode, an FFS mode, or an FPA mode, and the driving method of the liquid crystal display element is an active matrix method.
  • Item 17 The liquid crystal display element according to item 15, wherein the operation mode of the liquid crystal display element is an IPS mode or an FFS mode, and the driving method of the liquid crystal display element is an active matrix method.
  • Item 18 A polymer-supported alignment type liquid crystal display device comprising the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 14, wherein a polymerizable compound in the liquid crystal composition is polymerized.
  • Item 19 Use of the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 14 in a liquid crystal display device.
  • Item 20 Item 15. Use of the liquid crystal composition according to any one of items 1 to 14 in a polymer supported alignment type liquid crystal display device.
  • P 10 and P 20 are independently a group selected from the group represented by formula (Q-1);
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Sp 10 and Sp 20 are independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or formula (Q-6), and at least one of —CH 2 — may be replaced with —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—, and at least one —CH 2 CH 2 — may be replaced with —CH ⁇ CH—.
  • k 10 and n 10 are each independently an integer from 0 to 3, and the sum of k 10 and n 10 is an integer from 1 to 4;
  • R 10 , R 20 , R 30 , and R 40 are independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 10 carbons, or alkyl having 1 to 10 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Sp 41 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or chlorine, and at least one —CH 2 — is —O— , -CO-, -COO-, or -OCO-;
  • R 10 is hydrogen, alkyl having 2 to 10 carbon carbon
  • R 20 is hydrogen; When both Sp 10 and Sp 20 are alkylene having 6 or 8 carbon atoms, R 10 and R 20 are hydrogen, R 30 is hydrogen, fluorine, alkyl having 2 to 10 carbon atoms, or at least one hydrogen is fluorine. R 1 is alkyl having 1 to 10 carbon atoms replaced by R 40 .
  • Item 22 Item 20. Use of the compound according to Item 21 as a monomer for forming an orientation control layer. *
  • Item 23 The liquid crystal composition according to any one of items 1 to 14.
  • the present invention includes the following items.
  • the above composition further containing at least one additive such as an optically active compound, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, an antifoaming agent, a polymerizable compound, a polymerization initiator, a polymerization inhibitor, and a polar compound. object.
  • An AM device containing the above composition.
  • a polymer-supported orientation (PSA) type AM device containing the above composition further containing a polymerizable compound.
  • a polymer-supported orientation (PSA) type AM device comprising the above-described composition, wherein the polymerizable compound in the composition is polymerized.
  • (E) A device containing the above composition and having a mode of PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, or FPA.
  • (F) A transmissive device containing the above composition.
  • (G) Use of the above composition as a composition having a nematic phase.
  • (H) Use as an optically active composition by adding an optically active compound to the above composition.
  • the alignment monomer contained in the liquid crystal composition used in the liquid crystal display element of the present invention will be described.
  • the alignment monomer means a compound that absorbs polarized light and causes a reaction such as dimerization or isomerization.
  • a compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (A-1), formula (A-2), formula (B-1), formula (C-1), and formula (D-1) is used.
  • P 10 , P 20 , P 30 and P 40 are each independently a group selected from groups represented by formula (Q-1) to formula (Q-5) Is;
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 5 carbons, or at least one hydrogen is fluorine or chlorine 1 to 5 alkyl substituted with Sp 10 , Sp 20 , and Sp 40 are each independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene is replaced by fluorine, chlorine or the formula (Q-6)
  • at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—
  • at least one —CH 2 CH 2 — may be —CH ⁇ CH— May be replaced by
  • Sp 30 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may
  • Sp 41 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or chlorine, and at least one —CH 2 — is —O May be replaced by-, -CO-, -COO-, or -OCO-;
  • Ring A 10 and Ring A 20 are independently phenyl, 4-biphenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, pyrimidin-2-yl, pyrimidin-5-yl, pyridin-2-yl, pyridin-5-yl, Fluoren-2-yl, fluoren-3-yl, phenanthren-2-yl, anthracen-2-yl, and in these rings, at least one hydrogen is fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons, carbon May be replaced by alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, alkoxy having 1 to 11 carbon atoms, or alkenyloxy
  • Ring A 11 , Ring A 21 , Ring A 12 , Ring A 22 and Ring A 30 are each independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 4,4 ′ -Biphenylene, naphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3 -Dioxane-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, fluorene-2,7-diyl, phenanthrene-2,7-diyl, anthracene-2,6-diyl, per Hydrocyclopenta [a] phenanthrene-3,17-diyl or 2,3,4,7,8,9
  • R 10 and R 20 are independently hydrogen, fluorine, cyano, alkyl having 1 to 10 carbons, or alkyl having 1 to 10 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine.
  • Z 11 is independently a single bond or alkylene having 1 to 6 carbon atoms, in which at least one —CH 2 — is —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, or —OCOO— may be replaced, and at least one — (CH 2 ) 2 — may be replaced with —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—, in which at least one hydrogen is May be replaced by fluorine or chlorine;
  • Z 20 and Z 21 are independently a single bond, alkylene having 1 to 6 carbons or alkenylene having 2 to 6 carbons, but at least one is alkenylene having 2 to 6 carbons.
  • At least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, or —OCOO—, and at least one other — ( CH 2 ) 2 — may be replaced by —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—, in which at least one hydrogen may be replaced by fluorine or chlorine;
  • k 10 and n 10 are each independently an integer from 0 to 3, and the sum of k 10 and n 10 is an integer from 1 to 6;
  • n 20 is 1 or 2;
  • n 30 is 1 or 2.
  • P 10 , P 20 , P 30 , P 40 , P 50 And P 60 is independently a group selected from the groups represented by formula (Q-1);
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Sp 10 , Sp 20 , and Sp 40 are each independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or formula (Q-6) , At least one —CH 2 — may be replaced with —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—, and at least one —CH 2 CH 2 — is replaced with —CH ⁇ CH—.
  • May be Sp 30 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine, chlorine or formula (Q-6), and at least one — CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, or —OCO—;
  • M 10 , M 20 , and M 30 are independently hydrogen, fluorine, methyl, or alkyl having 1 to 5 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Sp 41 is independently a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or chlorine, and at least one —CH 2 — is —O May be replaced by-, -CO-, -COO-, or -OCO-;
  • Sp 50 and Sp 60 are independently alkylene having 2 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine, chlorine or the formula (Q-6),
  • Ring A 11 and Ring A 21 are independently 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, in which at least one hydrogen is fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons, or at least One hydrogen may be replaced by alkyl of 1 to 12 carbons replaced by fluorine;
  • Z 11 is a single bond, ethylene, methyleneoxy, —COO—, —OCO—, —OCOO—, or —CH ⁇ CH—COO—;
  • Z 12 is —CO— or —OCO—;
  • k 10 and n 10 are each independently an integer from 0 to 3, and the sum of k 10 and n 10 is an integer from 1 to 4;
  • n 20 is 1 or 2;
  • n 30 is 1 or 2;
  • Z 20 and Z 21 are independently a single bond, —CO—CH ⁇ CH—, —CH ⁇ CH—CO—, —OCO—CH ⁇ CH—, —CH ⁇ CH—COO— or —CH
  • the alignment monomer having a vinylene group is considered to undergo photoisomerization from a trans isomer to a cis isomer and formation of a cyclobutane ring by dimerization when irradiated with ultraviolet light.
  • a thin film capable of aligning liquid crystal molecules can be prepared.
  • linearly polarized light is suitable for the ultraviolet rays to be irradiated.
  • an alignment monomer is added to the liquid crystal composition in the range of 0.1 to 10 parts by weight when the total amount of liquid crystal compounds is 100 parts by weight, and the composition is dissolved in order to dissolve the alignment monomer. Warm up. This composition is injected into a device having no alignment film.
  • photoisomerization and dimerization of the alignment monomer are promoted by irradiating the linearly polarized light while heating the device to the upper limit temperature of the nematic phase or higher.
  • the photoisomerized compound and the dimerized compound are arranged in a certain direction.
  • photopolymerization occurs and a thin film is formed on the substrate.
  • the formed thin film has a function as a liquid crystal alignment film.
  • composition used in the present invention will be described in the following order. First, the composition of the composition will be described. Second, the main characteristics of the component compounds and the main effects of the compounds on the composition and the device will be described. Third, the combination of components in the composition, the preferred ratio of the components, and the basis thereof will be described. Fourth, a preferred form of the component compound will be described. Fifth, preferred component compounds are shown. 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 method for manufacturing an element 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, polar compounds 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 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.
  • the alignment monomer is the first additive. This compound is arranged in a certain direction at the molecular level when dimerization or isomerization is performed by polarized light. Therefore, a thin film prepared from an alignment monomer aligns liquid crystal molecules in the same manner as an alignment film such as polyimide.
  • Compound (1) as the first component increases the dielectric anisotropy and decreases the minimum temperature.
  • Compound (2) as the second component increases the maximum temperature or decreases the viscosity.
  • Compound (3), the second additive gives a polymer by polymerization, which shortens the response time of the device and improves image burn-in.
  • first additive + first component first additive + second component
  • first additive + first component + second component first additive + first component + second component
  • first additive + first component + first Two additives first additive + second component + second additive or first additive + first component + second component + second additive.
  • Further preferred combinations are: first additive + first component + second component or first additive + first component + second component + second additive.
  • a desirable ratio of the alignment monomer as the first additive is about 0.1 parts by weight or more when the total amount of the liquid crystal compounds is 100 parts by weight in order to align liquid crystal molecules. About 10 parts by weight or less to prevent. A more desirable ratio is in the range of approximately 0.3 part by weight to approximately 6 parts by weight. A particularly preferred ratio is in the range of approximately 0.5 parts by weight to approximately 4 parts by weight.
  • 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 preferred 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 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 65% by weight.
  • a particularly preferred ratio is in the range of approximately 20% by weight to approximately 60% by weight.
  • the second additive is added to the composition for the purpose of adapting to a polymer-supported orientation type device.
  • a desirable ratio of the additive is about 0.03 part by weight or more when the total amount of the liquid crystal compounds is 100 parts by weight for aligning liquid crystal molecules, and about 10 parts by weight for preventing display defects of the device. It is as follows. A more desirable ratio is in the range of approximately 0.1 parts by weight to approximately 2 parts by weight. A particularly preferred ratio is in the range of approximately 0.2 parts by weight to approximately 1.0 parts 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 C 12 alkenyloxy. Desirable R 1 or R 2 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat, 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 to ultraviolet light or heat.
  • 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • trans is preferable to cis for increasing the maximum 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, carbonyloxy, or methyleneoxy. Desirable Z 3 is a single bond for decreasing the viscosity, ethylene for decreasing the minimum temperature, and carbonyloxy for increasing the maximum temperature.
  • A is 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 radicals represented by the formula (P-1) by the 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 formula (P-1) or 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 1-5 alkyl substituted with 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.
  • Preferred Sp 1 , Sp 2 , or Sp 3 is a single bond, —CH 2 —CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —CO—CH ⁇ CH—, Or —CH ⁇ CH—CO—. Further preferred Sp 1 , Sp 2 or Sp 3 is a single bond.
  • 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 or ring I is 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 each independently 0, 1, 2, 3, or 4, and the sum of e, f, and g is 1 or more.
  • Preferred e, f, or g is 1 or 2.
  • the orientation monomer preferably has at least two polymerizable groups.
  • the orientation control layer obtained after polymerization is considered to be a flexible film. Therefore, the orientation control layer is likely to be deformed in a temperature environment for driving the liquid crystal display element, and the orientation control force is also likely to be reduced. Become.
  • at least two polymerizable groups it is considered that the crosslink density of the orientation control layer obtained after the polymerization is increased and the film becomes a strong film, and therefore, the orientation control layer is hardly deformed even in a high temperature environment.
  • a spacer may be introduced between the polymerizable group and the central structure in order to increase the compatibility with the terminal chain of the liquid crystal compound.
  • the spacer is preferably linear or branched.
  • the length of the spacer is preferably 2 or more carbon atoms.
  • Two or more kinds of orientation monomers may be used in combination. Specific examples of preferred orientation monomers are given below.
  • Compound (A-1-4) to Compound (A-1-7), Compound (AA-5), Compound (AA-7), Compound (A-2-1) to Compound (A-2) -2), n in compound (A-2-7) to compound (A-2-12) is independently 2 to 12.
  • n is 2 to 10.
  • preferred orientation monomers having a cinnamate structure include compounds (I-1) to (I-34) and (I-36) described in paragraphs 0029 to 0033 of JP2011-202168A.
  • Compound (I-39) Compound (I-1) to Compound (I-52), Compound (I-56) to Compound (I-59) described in JP-A 2010-285499, paragraphs 0031 to 0042 ), Compound (I-60) to compound (I-62).
  • Desirable compounds (1) are the compounds (1-1) to (1-22) described in item 6.
  • at least one of the first components is compound (1-1), compound (1-3), compound (1-4), compound (1-6), compound (1-8), or compound (1-10) is preferred.
  • At least two of the first components are compound (1-1) and compound (1-6), compound (1-1) and compound (1-10), compound (1-3) and compound (1-6), A compound (1-3) and a compound (1-10), a compound (1-4) and a compound (1-6), or a combination of a compound (1-4) and a compound (1-8) is preferable.
  • Desirable compound (2) is the compound (2-1) to the compound (2-13) according to item 9.
  • at least one of the second components is the compound (2-1), the compound (2-3), the compound (2-5), the compound (2-6), the compound (2-8), or the compound (2-9) is preferred.
  • At least two of the second components are compound (2-1) and compound (2-3), compound (2-1) and compound (2-5), or compound (2-1) and compound (2-6). A combination is preferred.
  • Desirable compound (3) is the compound (3-1) to the compound (3-27) according to item 13.
  • at least one of the additives is compound (3-1), compound (3-2), compound (3-3), compound (3-18), compound (3-24), or compound ( 3-25) is preferred.
  • At least two of the additives are compound (3-1) and compound (3-2), compound (3-1) and compound (3-18), compound (3-1) and compound (3-25), compound (3-2) and Compound (3-25), Compound (3-2) and Compound (3-26), Compound (3-18) and Compound (3-24), or Compound (3-25) and Compound A combination of (3-26) is preferable.
  • 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, polar compounds and the like.
  • An optically active compound is added to the composition for the purpose of inducing a helical structure of 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 parts by weight or less. A more desirable ratio is in the range of approximately 0.01 parts by weight to approximately 2 parts by weight.
  • an antioxidant is composed. Added to the product.
  • a preferred example of the antioxidant is a compound (5) wherein n is an integer of 1 to 9.
  • n 1, 3, 5, 7, or 9. Further preferred n is 7. Since the compound (5) in which n 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 the device has been used for a long time.
  • a desirable ratio of the antioxidant is approximately 50 ppm or more for achieving its effect, and is 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 the effect thereof, 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 part by weight to approximately 10 parts 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 obtaining the effect thereof, and approximately 1000 ppm or less for preventing a display defect.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 1 ppm to approximately 500 ppm.
  • a polymerizable compound is used to adapt to a polymer support alignment (PSA) type device.
  • 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).
  • a polymerizable compound different from the compound (3) may be added to the composition.
  • 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.
  • the reactivity of the polymerizable compound and the pretilt angle of the liquid crystal molecules can be adjusted by changing the type of the compound (3) or combining a polymerizable compound different from the compound (3) in an appropriate ratio. .
  • By optimizing the pretilt angle a short response time of the element can be achieved. Since the alignment of the liquid crystal molecules is stabilized, a large contrast ratio and a long lifetime can be achieved.
  • Polymerizable compounds such as compound (3) and alignment monomers are 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 total amount 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) or an orientation monomer, 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 polar compound is an organic compound having polarity.
  • a compound having an ionic bond is not included.
  • Atoms such as oxygen, sulfur, and nitrogen are more electronegative and tend to have partial negative charges.
  • Carbon and hydrogen tend to be neutral or have a partial positive charge.
  • Polarity arises from the fact that partial charges are not evenly distributed among different types of atoms in a compound.
  • the polar compound has at least one of partial structures such as —OH, —COOH, —SH, —NH 2 ,>NH,> N—.
  • An alignment monomer having an ⁇ -fluoroacrylate group is synthesized by the method described in JP-A-2005-112850.
  • compositions are prepared from the compound thus obtained by known methods. For example, the component compounds are mixed and dissolved in each other by heating.
  • compositions have 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 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.
  • compositions having optical anisotropy in the range of about 0.10 to about 0.30 may be prepared by this method.
  • 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.
  • 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 and a PM device having modes such as PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, and FPA.
  • Use for an AM device having a VA, OCB, IPS mode or FFS mode is particularly preferable.
  • the alignment of the liquid crystal molecules may be parallel to the glass substrate or may be vertical.
  • 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
  • the first is a step of adding an alignment monomer to the liquid crystal composition, and heating and dissolving the composition at a temperature higher than the upper limit temperature.
  • the second is a step of injecting this composition into a liquid crystal display element. In this step, when the liquid crystal composition is heated and injected at a temperature higher than the upper limit temperature, the shear stress when the liquid crystal composition flows in the cell can be reduced, and the occurrence of alignment defects can be easily prevented.
  • the third is a step of irradiating linearly polarized ultraviolet light while heating the liquid crystal composition to a temperature higher than the upper limit temperature.
  • the alignment monomer is dimerized or isomerized by linearly polarized ultraviolet rays, and polymerization proceeds at the same time. Since the polymer composed of the alignment monomer is arranged in a certain direction at the molecular level and fixed on the substrate, the thin film has a function as a liquid crystal alignment film. By this method, a liquid crystal display element having no alignment film such as polyimide can be manufactured.
  • 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 the composition of Example 1 and the composition of Example 2.
  • the invention also includes a mixture of at least two of the example compositions.
  • 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 vaporization chamber.
  • the recorder is a C-R5A Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation, or an equivalent product.
  • 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 mixture of liquid crystal compounds 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 and 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 methods have been modified by the methods described in the JEITA standard (JEITA ED-2521B) established by the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (hereinafter referred to as JEITA). Was the way. No thin film transistor (TFT) was attached to the TN device used for the measurement.
  • JEITA Japan Electronics and Information Technology Industries 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.
  • 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 response time was expressed as the time required for the change from 90% transmittance to 10% transmittance (fall time; millisecond).
  • the compounds in Examples 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 symbol corresponds to the compound number.
  • 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.
  • Example 1 of device Raw material A composition having an alignment monomer added thereto was injected into an element having no alignment film. After irradiation with linearly polarized ultraviolet rays, the orientation of liquid crystal molecules in this device was confirmed. First, the raw materials will be explained.
  • the raw material is a composition such as the composition (M1) to the composition (M22), and the alignment monomer is the compound (A-1-1), the compound (A-2-1-1), the compound (A-2) -2-1), Compound (A-2-3), Compound (A-2-4), Compound (AA-1), Compound (AA-2), Compound (AA-4) , Compound (AA-11), Compound (AA-13), Compound (AA-14), Compound (AA-15), Compound (B-1-1), Compound (C— 1-1), Compound (D-1-5), Compound (D-1-7), and Compound (D-1-8) were appropriately selected.
  • the composition is as follows.
  • the first additive is the following compound.
  • the element was irradiated with ultraviolet light (313 nm, 5.0 J / cm 2 ) linearly polarized from the normal direction to form an element on which the orientation control layer was formed. Obtained.
  • the irradiated ultraviolet rays are linearly polarized by passing through a polarizer.
  • the element on which the alignment control layer was formed was set on a polarizing microscope, and the alignment state of the liquid crystal was observed.
  • the polarizer and analyzer of the polarizing microscope were arranged so that their transmission axes were orthogonal to each other.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules and the transmission axis of the polarizer of the polarizing microscope are parallel, that is, the angle formed by the orientation direction of the liquid crystal molecules and the transmission axis of the polarizer of the polarization microscope is 0 degree.
  • the device was placed on a horizontal rotation stage of a polarizing microscope. Light was irradiated from the lower side of the element, that is, from the polarizer side, and the presence or absence of light passing through the analyzer was observed. Since no light transmitted through the analyzer was observed, the orientation was determined to be “good”. In addition, when the light which permeate
  • the element was rotated on the horizontal rotation stage of the polarizing microscope, and the angle formed by the transmission axis of the polarizer of the polarizing microscope and the alignment direction of the liquid crystal molecules was changed from 0 degree.
  • the intensity of the light transmitted through the analyzer increases as the angle formed by the transmission axis of the polarizer of the polarizing microscope and the alignment direction of the liquid crystal molecules increases, and is almost maximized when the angle is 45 degrees. confirmed.
  • the liquid crystal molecules were aligned in a substantially horizontal direction with respect to the main surface of the substrate of the device, and determined to be “horizontal alignment”.
  • Examples 2 to 9 The compound (A-1-1) or the compound (B-1-1) was added from the composition (M2) to the composition (M9). Using this mixture, an element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal injection temperature and the polarization exposure temperature were set to the temperatures shown in Table 4, and the same method as in Example 1 was used. The presence or absence of light leakage was observed.
  • Example 10 To the composition (M10), the compound (C-1-1) was added at a ratio of 1 part by weight. This mixture was injected at 95 ° C. (above the upper limit temperature) into an IPS device having no alignment film. The device was irradiated with linearly polarized light (313 nm, 2.0 J / cm 2 ) from the normal direction at 100 ° C. (above the upper limit temperature). The presence or absence of light leakage was observed in the same manner as in Example 1.
  • Examples 11 to 18 The compound (C-1-1) or the compound (D-1-5) was added from the composition (M11) to the composition (M18). Using this mixture, an element was produced in the same manner as in Example 10 except that the liquid crystal injection temperature and the polarization exposure temperature were set to the temperatures shown in Table 4, and the same method as in Example 1 was used. The presence or absence of light leakage was observed.
  • Examples 19 to 22 Compound (A-1-1), compound (B-1-1), compound (C-1-1) or compound (D-1-5) is added from composition (M19) to composition (M22). did. Using this mixture, an element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal injection temperature and the polarization exposure temperature were set to the temperatures shown in Table 4, and the same method as in Example 1 was used. The presence or absence of light leakage was observed.
  • Examples 23 to 27 The compound (AA-1), the compound (AA-2) or the compound (AA-11) was added from the composition (M1) to the composition (M3). Using this mixture, an element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal injection temperature and the polarization exposure temperature were set to the temperatures shown in Table 4, and the same method as in Example 1 was used. The presence or absence of light leakage was observed.
  • Comparative Example 1 Except not adding an orientation monomer to a composition (M1), it injected into the IPS element which does not have an orientation film by the method similar to Example 1, and performed the heating polarization exposure process. The presence or absence of light leakage was observed in the same manner as in Example 1.
  • the results of Examples 1 to 26 and Comparative Example 1 are summarized in Table 4.
  • Comparative Example 2 In the composition (M1), the following compound (R-1) having no polymerizable group but having a vinylene moiety was added, and injected into an IPS device having no alignment film in the same manner as in Example 1. A heated polarized light exposure treatment was performed. The alignment state of the liquid crystal was observed in the same manner as in Example 1. A region where light did not pass through the analyzer was confirmed in the device, but a region where light passed through the analyzer was also confirmed. The orientation was determined to be poor overall.
  • the compatibility with the liquid crystal composition is also good. Similar effects can be obtained by using other orientation monomers (for example, compound (A-2-1-1), compound (A-2-2-1), compound (A-2-3), compound (A-2- 4), Compound (D-1-7), Compound (D-1-8), Compound (AA-4), Compound (AA-13), Compound (AA-14), Compound ( It can be expected even in the case of AA-15)). Therefore, by using the liquid crystal composition of the present invention, a liquid crystal display device having characteristics such as a wide temperature range in which the device can be used, a short response time, a high voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime. Can also be expected.
  • the high maximum temperature of the nematic phase the low minimum temperature of the nematic phase, small viscosity, suitable optical anisotropy, negatively large dielectric anisotropy, large specific resistance, high stability against ultraviolet rays, high stability against heat It can be expected that a liquid crystal display element having a liquid crystal composition satisfying at least one of the above characteristics can be obtained.
  • the liquid crystal composition of the present invention can be used for a liquid crystal monitor, a liquid crystal television and the like.

Abstract

配向膜を有しない液晶表示素子の液晶分子の配向を、着色のない配向性モノマーを用いて制御することであり、また、着色のない配向性モノマーが良好な相溶性を示す液晶組成物を提供することである。ビニレン基を部分構造に有する配向制御層形成モノマーを含有し、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物を利用した液晶表示素子、液晶組成物を用いる。

Description

液晶表示素子、液晶組成物および化合物
 本発明は、誘電率異方性が負の液晶組成物を含有する液晶表示素子、液晶組成物および化合物に関する。特に、ビニレン基を部分構造に有する配向性モノマーを含有し、この化合物の作用によって液晶分子の配向が達成可能である液晶組成物を利用した液晶表示素子に関する。
 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。2つ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さらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
 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。適切な積の値は動作モードの種類に依存する。この値は、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。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比とに寄与する。したがって、初期段階において大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。長時間使用したあと、大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。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、液晶モニター、液晶テレビなどに用いるAM素子に好ましい。
 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(PSA;polymer sustained alignment)型の液晶表示素子では、重合体を含有する液晶組成物が用いられる。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。
IPSモード、FFSモード、ECBモードにおいては液晶分子を電圧無印加時に基板の主面に対して略水平な方向に配向させる必要がある。このような液晶分子の配向制御を実現させるために、ポリイミドのような配向膜が用いられてきた。近年、液晶パネルの狭額縁化が進み、配向膜とシール剤の接着幅が狭くなることで接着強度が弱まり、配向膜とシール剤の界面から剥離が進行することがあった。このような問題を防止するために、従来のポリイミドのような配向膜を用いない方法が提案されている。(特許文献1~3)。
ポリイミドのような配向膜の代わりに、シンナメート基を有する低分子化合物やポリビニルシンナメート、カルコン構造を有する低分子化合物、アゾベンゼン構造を有する低分子化合物やデンドリマーを用いて液晶の配向を制御する方法が報告されている(特許文献1)。特許文献1の方法では、まず、この低分子化合物やポリマーを添加物として液晶組成物に溶解させる。次に、この添加物を相分離させることによってこの低分子化合物やポリマーからなる薄膜を基板上に生成させる。最後に、液晶組成物の上限温度より高い温度で基板に直線偏光を照射する。この直線偏光によって低分子化合物やポリマーが二量化または異性化するとき、その分子が一定方向に配列される。この方法では、低分子化合物やポリマーの種類を選択することにより、IPSやFFSのような水平配向モードの素子とVAのような垂直配向モードの素子とを製造することができる。この方法においては、低分子化合物やポリマーが液晶組成物の上限温度より高い温度で容易に溶解し、室温に戻したとき、この化合物が液晶組成物から容易に相分離することが重要である。ただし、低分子化合物やポリマーと液晶組成物との相溶性を確保するのが困難であった。
特許文献2および3の方法では、アゾベンゼンを部分構造として有するデンドリマーを添加物として液晶組成物に溶解させる。次に、この化合物を相分離させることによってこの化合物の薄膜を基板上に生成させる。このとき液晶組成物は基板に対して垂直に配向する。次に、基板を加熱しないで直線偏光を照射する。この直線偏光によってデンドリマーが二量化または異性化するとき、その分子が基板に対して水平な方向に配列される。IPSやFFSのような水平配向モードの素子を製造することができる。この方法においてもデンドリマーが溶解と相分離とが容易に進行するように、デンドリマーと液晶組成物とを適切に組み合せなければならない。アゾベンゼンを部分構造として有するデンドリマーを用いる場合、アゾベンゼン由来の着色があるという問題があった。
特許文献4ではカイラルネマチック液晶とスチルベン骨格を有した(メタ)アクリレート系化合物を光重合した高分子樹脂を含む高分子分散型の液晶光学素子が開示されている。ここでの液晶光学素子は、駆動電圧とヒステリシスを低減するものである。カイラルネマチック液晶を必須成分としており、電圧無印加時に透明状態あるいは選択反射状態となり、電圧印加時に散乱状態になる高分子分散型の液晶光学素子であるため本願発明とは構成が異なる。また、スチルベン骨格を有した(メタ)アクリレート系化合物が液晶性化合物の水平配向を偏光照射により誘起するといった示唆や記載もない。
国際公開第2015/146369号 特開2015-64465号公報 特開2015-125151号公報 特開平08-92561号公報
本発明の課題は、配向性モノマーを含む液晶組成物を用いることにより、ポリイミド等で形成される従来の配向膜やその形成工程を必要としない液晶表示素子を提供することである。さらに、透過率特性やコントラスト比に優れる液晶表示素子を実現するために、液晶組成物と良好な相溶性を示し、着色のない配向性モノマーを提供することである。
 本発明は、ビニレン基を部分構造に有する配向性モノマーを含有し、そして負の誘電率異方性を有する液晶組成物を利用した液晶表示素子、液晶組成物および化合物を用いる。
本発明によれば、配向性モノマーを含む液晶組成物を用いることにより、狭額縁でも剥離しにくい液晶表示素子を製造することができる。
また、液晶組成物への溶解性に優れ、着色のない配向性モノマーを用いることにより透過率特性やコントラスト比に優れる液晶表示素子を実現することができる。
さらに、液晶表示素子の製造において配向膜の形成工程が不要となり、液晶表示素子の製造コストを削減できる。 
 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、その分子構造は棒状(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、極性化合物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。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期段階において大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあと、大きな比抵抗を有することを意味する。「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。組成物や素子の特性を検討するために、経時変化試験が使われることがある。「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、そ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、その値が負に増加することを意味する。
 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。「少なくとも1つの‘A’」の表現は、‘A’の数は任意であることを意味する。「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。
 「少なくとも1つの-CH-は-O-で置き換えられてもよい」のような表現がこの明細書で使われる。この場合、-CH-CH-CH-は、隣接しない-CH-が-O-で置き換えられることによって-O-CH-O-に変換されてもよい。しかしながら、隣接した-CH-が-O-で置き換えられることはない。この置き換えでは-O-O-CH-(ペルオキシド)が生成するからである。すなわち、この表現は、「1つの-CH-は-O-で置き換えられてもよい」と「少なくとも2つの隣接しない-CH-は-O-で置き換えられてもよい」の両方とを意味する。このルールは、-O-への置き換えだけでなく、-CH=CH-や-COO-のような二価基への置き換えにも適用される。
 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、添え字‘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、添え字‘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Dなどの記号にも適用される。
 六角形で囲んだA、B、C、Dなどの記号はそれぞれ環A、環B、環C、環Dなどの環に対応し、六員環、縮合環などの環を表す。式(3)において、六角形の一辺を横切る斜線は、環上の任意の水素が-Sp-Pなどの基で置き換えられてもよいことを表す。‘e’などの添え字は、置き換えられた基の数を示す。添え字‘e’が0(ゼロ)のとき、そのような置き換えはない。添え字‘e’が2以上のとき、環F上には複数の-Sp-Pが存在する。-Sp-Pによって表される複数の基は、同一であってもよく、または異なってもよい。
 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、環から2つの水素を除くことによって生成した、非対称な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-または-OCO-)のような二価の結合基にも適用される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
 液晶性化合物のアルキルは、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。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。
 本発明は、下記の項などである。
項1.
 対向して配置され、シール剤を介して貼りあわせた一対の基板間に液晶層が挟持され、
 前記一対の基板と前記液晶層との間に、液晶分子を配向制御する配向制御層を有し、
前記液晶層は負の誘電異方性を有する液晶組成物からなり、
 前記液晶組成物は、第1添加物である配向性モノマーとして式(A)から式(D)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物と、液晶性化合物とを含有し、
 前記配向制御層は、前記配向性モノマーを重合させることによって生成した重合体からなる、液晶表示素子。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021


式(A)から式(D)において、P10、P20、P30およびP40は独立して、式(Q-1)から式(Q-5)で表される基から選択された基であり;

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
式(Q-1)から式(Q-5)において、M10、M20、およびM30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;
Sp10、Sp20、およびSp40は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は-CH=CH-で置き換えられてもよく;
Sp30は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023

式(Q-6)において、M10、M20、およびM30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;
Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
環A10および環A20は独立して、フェニル、4-ビフェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、ピリミジン-2-イル、ピリミジン-5-イル、ピリジン-2-イル、ピリジン-5-イル、フルオレン-2-イル、フルオレン-3-イル、フェナントレン-2-イル、アントラセン-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2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
環A11、環A21、環A12、環A22および環A30は独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-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、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-ジイル、ペルヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイル、または2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイルであるが、隣接する結合が、-CH=CH-、-CR10=CR20-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であり、R10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであるときは、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-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2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
環A40は、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-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、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-ジイル、ペルヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイル、または2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイルであるが、隣接する結合が、-CH=CH-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であるときは、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-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、P20-Sp20-、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
10は独立して、-CH=CH-、-CR10=CR20-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であり、R10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
11は独立して、単結合または炭素数1から6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-、-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-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;
20およびZ21は独立して、単結合、炭素数1から6のアルキレンまたは炭素数2から6のアルケニレンであるが、少なくとも一方は、炭素数2から6のアルケニレンである。これらのアルキレン、アルケニレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、その他の少なくとも1つの-(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;
10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から6の整数であり;
20は1または2であり;
30は1または2である。
項2.液晶組成物中の配向性モノマーが式(A-1)、式(A-2)、式(B-1)、式(C-1)および式(D-1)である、項1に記載の液晶表示素子。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025

式(A-1)、式(A-2)、式(B-1)、式(C-1)および式(D-1)において、P10、P20、P30、P40、P50およびP60は独立して、式(Q-1)で表される基から選択された基であり;
式(Q-1)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
Sp10、Sp20、およびSp40は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は-CH=CH-で置き換えられてもよく;
Sp30は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
式(Q-6)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
Sp50およびSp60は独立して、炭素数2から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
30、R40、R41およびR50は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
環A11および環A21は独立して1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイルであり、これらにおいて、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、または少なくとも1つの水素がフッ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;
11は単結合、エチレン、メチレンオキシ、-COO-、-OCO-、-OCOO-、または-CH=CH-COO-であり;
12は-CO-、または-OCO-であり;
10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から4の整数であり;
20は1または2であり;
30は1または2であり;
20およびZ21は独立して、単結合、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-COO-または-CH=CH-であるが、同時に単結合となることはない。
項3.液晶組成物中の配向性モノマーが式(A-1)、式(A-2)または式(B-1)であり、P10、P20、P30、P40、P50およびP60は独立して、式(Q-1)で表される基から選択された基であり;
式(Q-1)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、またはトリフルオロメチルであり;
Sp10およびSp20は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
式(Q-6)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
Sp30は単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられていてもよく、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;
Sp40は単結合であり;
Sp50およびSp60は独立して、炭素数2から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
30、R40およびR50は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり;
環A11および環A21は独立して1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイルであり、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルで置き換えられてもよく;
11は単結合、-COO-または-OCO-であり;
12は-CO-、または-OCO-であり;
10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から4の整数であり;
20は1または2であり;
30は1または2である、
項2に記載の液晶表示素子。
項4.液晶組成物中の配向性モノマーの割合が液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに0.1重量部から10重量部の範囲である、項1から3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
項5.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、項1から4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026

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、または炭素数2から12のアルケニルオキシであり;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、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。
項6.液晶組成物中の第一成分として式(1-1)から式(1-22)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5のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028

式(1-1)から式(1-22)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、または炭素数2から12のアルケニルオキシである。
項7.液晶組成物中の第一成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、項5または6に記載の液晶表示素子。
項8.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つの化合物をさらに含有する、項1から7のいずれか1項に記載の液晶表示素子。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029

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、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり;cは、1、2、または3である。
項9.液晶組成物中の第二成分として式(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つの化合物をさらに含有する、項1から8のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030

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10.液晶組成物中の第二成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、項8または9に記載の液晶表示素子。
項11.液晶組成物が、第二添加物として式(3)で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項1から10のいずれか1項に記載の液晶表示素子。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031

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、そして少なくとも1つの-CHCH-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、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、そして少なくとも1つの-CHCH-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12.液晶組成物中の式(3)において、P、P、およびPが独立して式(P-1)から式(P-5)で表される重合性基の群から選択された基である、項11に記載の液晶表示素子。
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。
項13.液晶組成物中の第二添加物として式(3-1)から式(3-27)で表される重合性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12のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035

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)で表される重合性基の群から選択された基であり、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036

ここで、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;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-CHCH-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14.液晶組成物中の第二添加物の割合が液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに0.03重量部から10重量部の範囲である、項11から13のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
項15.一対の基板の間に、項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物と、電極とを有し、直線偏光を照射することによって、前記液晶組成物中の配向性モノマーが反応した、液晶表示素子。
項16.液晶表示素子の動作モードが、IPSモード、VAモード、FFSモード、またはFPAモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、項15に記載の液晶表示素子。
項17.液晶表示素子の動作モードが、IPSモードまたはFFSモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、項15に記載の液晶表示素子。
項18.項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有し、この液晶組成物中の重合性化合物が重合された、高分子支持配向型の液晶表示素子。
項19.項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物の、液晶表示素子における使用。
項20.項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物の、高分子支持配向型の液晶表示素子における使用。
項21.式(A-1)で表される化合物。 

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038

式(A-1)において、P10およびP20は独立して、式(Q-1)で表される基から選択された基であり;
式(Q-1)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
Sp10およびSp20は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は、-CH=CH-で置き換えられてもよく;
10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から4の整数であり;
10、R20、R30、およびR40は独立して、水素、フッ素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり;
式(Q-6)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
Sp10とSp20が共に炭素数3、6または11のアルキレンであるとき、R10が水素、炭素数2から10のアルキルまたは少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり、R20が水素であり;
Sp10とSp20が共に炭素数6または8のアルキレンであるとき、R10およびR20が水素であり、R30は水素、フッ素、炭素数2から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり、R40は水素である。
項22.項21に記載の化合物の配向制御層形成用モノマーとしての使用。 
項23.項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物。
 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、極性化合物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を含有する高分子支持配向(PSA)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(PSA)型のAM素子。(e)上記の組成物を含有し、そしてPC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、またはFPAのモードを有する素子。(f)上記の組成物を含有する透過型の素子。(g)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。(h)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用いる液晶組成物に含まれる配向性モノマーについて説明する。配向性モノマーは、偏光を吸収し、二量化や異性化のような反応を引き起こす化合物を意味し、本発明では、式(A)、式(B)、式(C)、式(D)、式(A-1)、式(A-2)、式(B-1)、式(C-1)、及び式(D-1)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を用いる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039


式(A)から式(D)において、P10、P20、P30およびP40は独立して、式(Q-1)から式(Q-5)で表される基から選択された基であり;

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040

式(Q-1)から式(Q-5)において、M10、M20、およびM30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;
Sp10、Sp20、およびSp40は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は-CH=CH-で置き換えられてもよく;
Sp30は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041

式(Q-6)において、M10、M20、およびM30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;
Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
環A10および環A20は独立して、フェニル、4-ビフェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、ピリミジン-2-イル、ピリミジン-5-イル、ピリジン-2-イル、ピリジン-5-イル、フルオレン-2-イル、フルオレン-3-イル、フェナントレン-2-イル、アントラセン-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2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
環A11、環A21、環A12、環A22および環A30は独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-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、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-ジイル、ペルヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイル、または2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイルであるが、隣接する結合が、-CH=CH-、-CR10=CR20-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であり、R10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであるときは、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-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2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
環A40は、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-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、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-ジイル、ペルヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイル、または2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイルであるが、隣接する結合が、-CH=CH-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であるときは、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-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、P20-Sp20-、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
10は独立して、-CH=CH-、-CR10=CR20-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であり、R10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
11は独立して、単結合または炭素数1から6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-、-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-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;
20およびZ21は独立して、単結合、炭素数1から6のアルキレンまたは炭素数2から6のアルケニレンであるが、少なくとも一方は、炭素数2から6のアルケニレンである。これらのアルキレン、アルケニレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、その他の少なくとも1つの-(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;
10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から6の整数であり;
20は1または2であり;
30は1または2である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043

式(A-1)、式(A-2)、式(B-1)、式(C-1)および式(D-1)において、P10、P20、P30、P40、P50およびP60は独立して、式(Q-1)で表される基から選択された基であり;
式(Q-1)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
Sp10、Sp20、およびSp40は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は-CH=CH-で置き換えられてもよく;
Sp30は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
式(Q-6)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
Sp50およびSp60は独立して、炭素数2から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
30、R40、R41およびR50は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
環A11および環A21は独立して1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイルであり、これらにおいて、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、または少なくとも1つの水素がフッ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;
11は単結合、エチレン、メチレンオキシ、-COO-、-OCO-、-OCOO-、または-CH=CH-COO-であり;
12は-CO-、または-OCO-であり;
10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から4の整数であり;
20は1または2であり;
30は1または2であり;
20およびZ21は独立して、単結合、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-COO-または-CH=CH-であるが、同時に単結合となることはない。
ビニレン基を有する配向性モノマーは、紫外光が照射されることでトランス体からシス体への光異性化や、二量化によるシクロブタン環の形成が生じると考えられる。この性質を利用して液晶分子を配向させることが可能な薄膜を調製することができる。
この薄膜を調製するために、照射する紫外線は直線偏光が適している。
まず、液晶組成物に配向性モノマーを液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに0.1重量部から10重量部の範囲で添加し、配向性モノマーを溶解させるために組成物を加温する。この組成物を、配向膜を有しない素子に注入する。次に、素子をネマチック相の上限温度以上に加温しながら直線偏光を照射することによって配向性モノマーの光異性化や二量化を促進させる。光異性化した化合物や二量化した化合物は一定方向に配列される。同時に光重合も生じ、基板上に薄膜が形成される。形成された薄膜は液晶配向膜としての機能を有する。
 本発明で使用される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や素子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合せ、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、素子を製造する方法を説明する。
 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、極性化合物などである。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-I000044
 成分化合物を組成物に混合したとき、成分化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果は次のとおりである。配向性モノマーは第一添加物である。この化合物は、偏光によって二量化や異性化を行うとき、分子レベルで一定方向に配列される。したがって、配向性モノマーから調製した薄膜は、ポリイミドのような配向膜と同様に、液晶分子を配向させる。第一成分である化合物(1)は、誘電率異方性を上げ、そして下限温度を下げる。第二成分である化合物(2)は、上限温度を上げる、または粘度を下げる。第二添加物である化合物(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合せ、成分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合せは、第一添加物+第一成分、第一添加物+第二成分、第一添加物+第一成分+第二成分、第一添加物+第一成分+第二添加物、第一添加物+第二成分+第二添加物または第一添加物+第一成分+第二成分+第二添加物である。さらに好ましい組合せは、第一添加物+第一成分+第二成分または第一添加物+第一成分+第二成分+第二添加物である。
 第一添加物である配向性モノマーの好ましい割合は、液晶分子を配向させるために液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに約0.1重量部以上であり、素子の表示不良を防ぐために約10重量部以下である。さらに好ましい割合は、約0.3重量部から約6重量部の範囲である。特に好ましい割合は、約0.5重量部から約4重量部の範囲である。
 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、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65重量%の範囲である。特に好ましい割合は、約20重量%から約60重量%の範囲である。
 第二添加物は、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液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに約0.03重量部以上であり、素子の表示不良を防ぐために約10重量部以下である。さらに好ましい割合は、約0.1重量部から約2重量部の範囲である。特に好ましい割合は、約0.2重量部から約1.0重量部の範囲である。
 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、または炭素数2から12のアルケニルオキシである。好ましいRまたはRは、紫外線や熱に対する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、紫外線や熱に対する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。さらに好ましいアルコキシは、粘度を下げるために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。
 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。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。テトラヒドロピラン-2,5-ジイルは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045

または
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046

であり、好ましくは

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047

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。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。
 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、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、上限温度を上げるためにカルボニルオキシである。
 aは、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-I000048
 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、-CH-CH-、-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または環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G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、-CH-CH-、-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、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。好ましい配向性モノマーについて説明する。配向性モノマーは、重合性基を少なくとも2つ以上有することが好ましい。重合性基が1つの場合は、重合後に得られる配向制御層が柔軟な膜になると考えられるため、液晶表示素子を駆動させる温度環境では配向制御層が変形しやすくなり、配向制御力も低下しやすくなる。重合性基が少なくとも2つ以上有する場合は、重合後に得られる配向制御層の架橋密度が上がり強固な膜になると考えられるため、高い温度環境でも配向制御層の変形は生じにくいと考えられる。重合性基にフッ素が含まれる場合は、重合反応性も高くなると考えられるため重合後に得られる配向制御層の機械強度を制御する場合に好ましい。偏光により、二量化や異性化を生じる部位はビニレン基である。ビニレン基が含まれるカルコン構造やシンナメート構造を有する場合でも同様な効果があるため好ましい。液晶性化合物への溶解性を制御するには、液晶性化合物の末端鎖との相溶性を上げるため、重合性基と中心構造の間にスペーサーを導入しても良い。スペーサーは直鎖状や分岐状が好ましい。スペーサーの長さは炭素数2以上が好ましい。2種以上の配向性モノマーを組み合わせて用いてもよい。好ましい配向性モノマーを具体的に例示する。化合物(A-1-1)から化合物(A-1-8)、化合物(A-A-1)から化合物(A-A-15)、化合物(A-2-1)から化合物(A-2-12)、化合物(B-1-1)から化合物(B-1-17)、化合物(C-1-1)から化合物(C-1-10)および化合物(D-1-1)から化合物(D-1-9)である。化合物(A-1-4)から化合物(A-1-7)、化合物(A-A-5)、化合物(A-A-7)、化合物(A-2-1)から化合物(A-2-2)、化合物(A-2-7)から化合物(A-2-12)におけるnは独立して、2から12である。化合物(A-2-1)から化合物(A-2-2)、化合物(A-2-7)から化合物(A-2-12)において、液晶性化合物との相溶性を向上させる観点から、より好ましいnは2から10である。
 上記以外でシンナメート構造を有する好ましい配向性モノマーとしては、特開2011-202168号公報の段落0029から段落0033に記載の化合物(I-1)から化合物(I-34)、化合物(I-36)から化合物(I-39)、特開2010-285499号公報の段落0031から段落0042に記載の化合物(I-1)から化合物(I-52)、化合物(I-56)から化合物(I-59)、化合物(I-60)から化合物(I-62)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000061
 好ましい化合物(1)は項6に記載の化合物(1-1)から化合物(1-22)である。これらの化合物において、第一成分の少なくとも1つが、化合物(1-1)、化合物(1-3)、化合物(1-4)、化合物(1-6)、化合物(1-8)、または化合物(1-10)であることが好ましい。第一成分の少なくとも2つが、化合物(1-1)および化合物(1-6)、化合物(1-1)および化合物(1-10)、化合物(1-3)および化合物(1-6)、化合物(1-3)および化合物(1-10)、化合物(1-4)および化合物(1-6)、または化合物(1-4)および化合物(1-8)の組み合せであることが好ましい。
 好ましい化合物(2)は、項9に記載の化合物(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)、化合物(2-8)、または化合物(2-9)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)、化合物(2-1)および化合物(2-5)、または化合物(2-1)および化合物(2-6)の組み合せであることが好ましい。
 好ましい化合物(3)は、項13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、添加物の少なくとも1つが、化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-3)、化合物(3-18)、化合物(3-24)、または化合物(3-25)であることが好ましい。添加物の少なくとも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(3-1)および化合物(3-25)、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(3-18)および化合物(3-24)、または化合物(3-25)および化合物(3-26)の組合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、極性化合物などである。液晶分子の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重量部以下である。さらに好ましい割合は約0.01重量部から約2重量部の範囲である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000062
 大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または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、nが1から9の整数である化合物(5)などである。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000063
 化合物(5)において、好ましいnは、1、3、5、7、または9である。さらに好ましいnは7である。n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、そ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、そ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重量部から約10重量部の範囲である。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、そ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(PSA)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。化合物(3)の代わりに、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)の種類を変えることによって、または化合物(3)とは異なる重合性化合物を適切な比で組み合せることによって、重合性化合物の反応性や液晶分子のプレチルト角を調整することができる。プレチルト角を最適化することによって、素子の短い応答時間を達成することができる。液晶分子の配向が安定化されるので、大きなコントラスト比や長い寿命を達成することができる。
 化合物(3)や配向性モノマー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、重合性化合物の総量に基づいて約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)や配向性モノマー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。
 極性化合物は、極性をもつ有機化合物である。ここでは、イオン結合を有する化合物は含まれない。酸素、硫黄、および窒素のような原子は、より電気的に陰性であり、部分的な負電荷をもつ傾向にある。炭素および水素は中性であるか、または部分的な正電荷をもつ傾向がある。極性は、化合物中の別種の原子間で部分電荷が均等に分布しないことから生じる。例えば、極性化合物は、-OH、-COOH、-SH、-NH、>NH、>N-のような部分構造の少なくとも1つを有する。
 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(1-1)は、特表平2-503441号公報に記載された方法で合成する。化合物(2-5)は、特開昭57-165328号公報に記載された方法で合成する。化合物(3-18)は特開平7-101900号公報に記載された方法で合成する。酸化防止剤は市販されている。式(5)のn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。n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。ビニレン基を有する配向性モノマーは、国際公開第2013/077343号、国際公開第2002/048281号、国際公開第2015/004947号、米国公報2013-0277609号公報に記載された方法で合成する。α-フルオロアクリレート基を有する配向性モノマーは特開2005-112850号公報に記載の方法で合成する。
 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。大部分の組成物は、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。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、この方法によって約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。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素子およびPM素子への使用が可能である。VA、OCB、IPSモードまたはFFS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平行であってもよく、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、素子を製造する方法を説明する。第一は、配向性モノマーを液晶組成物に添加し、組成物を上限温度より高い温度で加温して溶解させる工程である。第二は、この組成物を液晶表示素子に注入する工程である。この工程において、上限温度より高い温度で液晶組成物を加温して注入すると、液晶組成物がセル内で流動する際のせん断応力を低減することができ、配向欠陥の発生を防止しやすくなる。第三は、上限温度より高い温度に液晶組成物を加温したまま、直線偏光紫外線を照射する工程である。配向性モノマーは、直線偏光紫外線によって二量化または異性化され、同時に重合も進行する。この配向性モノマーからなる重合体は分子レベルで一定方向に配列され、基板上で固定化されるので、薄膜は液晶配向膜としての機能を有する。この方法によって、ポリイミドのような配向膜を有しない液晶表示素子を製造することができる。
 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、実施例1の組成物と実施例2の組成物との混合物を含む。本発明は、実施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。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、その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、またはその同等品である。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。液晶性化合物の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:組成物および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-I000064
 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;以下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%以上がさらに好ましい。
(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。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。
(13)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)}。
 実施例における化合物は、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。記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。(-)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、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。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000065

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000066

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000067

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000068

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000069
素子の実施例
1.原料
 配向膜を有しない素子に、配向性モノマーを添加した組成物を注入した。直線偏光した紫外線を照射したあと、この素子における液晶分子の配向を確認した。最初に原料を説明する。原料は、組成物(M1)から組成物(M22)のような組成物、配向性モノマーは、化合物(A-1-1)、化合物(A-2-1-1)、化合物(A-2-2-1)、化合物(A-2-3)、化合物(A-2-4)、化合物(A-A-1)、化合物(A-A-2)、化合物(A-A-4)、化合物(A-A-11)、化合物(A-A-13)、化合物(A-A-14)、化合物(A-A-15)、化合物(B-1-1)、化合物(C-1-1)、化合物(D-1-5)、化合物(D-1-7)および化合物(D-1-8)、の中から適宜選択した。
組成物は以下のとおりである。
[組成物(M1)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    10%
5-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
2-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     7%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     7%
3-B(2F,3F)B(2F,3F)-O2 (1-5)     3%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     5%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)    10%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)   10%
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)     4%
2-BB(F)B-3            (2-8)     4%
 NI=73.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.113;Δε=-4.0;Vth=2.18V;η=22.6mPa・s.
[組成物(M2)]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)     6%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     8%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     4%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     7%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HH2B(2F,3F)-O2      (1-7)     7%
5-HH2B(2F,3F)-O2      (1-7)     4%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    6%
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=82.8℃;Tc<-30℃;Δn=0.118;Δε=-4.4;Vth=2.13V;η=22.5mPa・s.
[組成物(M3)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
5-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     8%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     5%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     4%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)     4%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-9)     5%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
3-HH-V                (2-1)    27%
3-HH-V1               (2-1)     6%
V-HHB-1               (2-5)     3%
 NI=78.1℃;Tc<-30℃;Δn=0.107;Δε=-3.2;Vth=2.02V;η=15.9mPa・s.
[組成物(M4)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    10%
5-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    10%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     8%
5-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     8%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    6%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    7%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    7%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-16)    5%
3-HH-4                (2-1)    14%
V-HHB-1               (2-5)    10%
3-HBB-2               (2-6)     7%
 NI=88.5℃;Tc<-30℃;Δn=0.108;Δε=-3.8;Vth=2.25V;η=24.6mPa・s;VHR-1=99.1%;VHR-2=98.2%;VHR-3=97.8%.
[組成物(M5)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)     8%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     8%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)    10%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     4%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HHB(2F,3F)-1        (1-6)     6%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    6%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    6%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    4%
3-HEB(2F,3F)B(2F,3F)-O2
                      (1-11)    3%
3-H1OCro(7F,8F)-5     (1-14)    3%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-16)    5%
3-HH-O1               (2-1)     5%
1-BB-5                (2-3)     4%
V-HHB-1               (2-5)     4%
5-HB(F)BH-3           (2-12)    5%
 NI=81.1℃;Tc<-30℃;Δn=0.119;Δε=-4.5;Vth=1.69V;η=31.4mPa・s.
[組成物(M6)]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)    15%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    7%
3-dhBB(2F,3F)-O2      (1-17)    5%
3-chB(2F,3F)-O2       (1-18)    7%
2-HchB(2F,3F)-O2      (1-19)    8%
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=98.8℃;Tc<-30℃;Δn=0.111;Δε=-3.2;Vth=2.47V;η=23.9mPa・s.
[組成物(M7)]
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)    18%
5-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)    17%
3-HHB(2F,3Cl)-O2      (1-12)    5%
3-HBB(2F,3Cl)-O2      (1-13)    8%
5-HBB(2F,3Cl)-O2      (1-13)    7%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-16)    5%
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           (2-10)    4%
3-HHEBH-3             (2-11)    4%
 NI=77.5℃;Tc<-30℃;Δn=0.084;Δε=-2.6;Vth=2.43V;η=22.8mPa・s.
[組成物(M8)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     8%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)    10%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)    10%
2O-BB(2F,3F)-O2       (1-4)     3%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     4%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
2-HHB(2F,3F)-1        (1-6)     5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-9)     6%
2-BB(2F,3F)B-4        (1-9)     6%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    4%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    7%
3-HH1OCro(7F,8F)-5    (1-15)    4%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-16)    6%
3-dhBB(2F,3F)-O2      (1-17)    4%
3-HH-V                (2-1)    11%
1-BB-5                (2-3)     5%
 NI=70.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.129;Δε=-4.3;Vth=1.69V;η=27.0mPa・s.
[組成物(M9)]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)    14%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     3%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)    10%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)     6%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    4%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    6%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    4%
3-HH-V                (2-1)    14%
1-BB-3                (2-3)     3%
3-HHB-1               (2-5)     4%
3-HHB-O1              (2-5)     4%
V-HBB-2               (2-6)     4%
1-BB(F)B-2V           (2-8)     6%
5-HBBH-1O1            (-)       4%
 NI=93.0℃;Tc<-30℃;Δn=0.123;Δε=-4.0;Vth=2.27V;η=29.6mPa・s.
[組成物(M10)]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)     6%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     8%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     5%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)    10%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    4%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    7%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    6%
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)     4%
3-B(F)BB-2            (2-7)     4%
 NI=87.6℃;Tc<-30℃;Δn=0.126;Δε=-4.5;Vth=2.21V;η=25.3mPa・s.
[組成物(M11)]
3-HB(2F,3F)-O4        (1-1)     6%
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     8%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     4%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     7%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     6%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)    10%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     8%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    7%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
2-HH-3                (2-1)    12%
1-BB-3                (2-3)     6%
3-HHB-1               (2-5)     3%
3-HHB-O1              (2-5)     4%
3-HBB-2               (2-6)     6%
3-B(F)BB-2            (2-7)     3%
 NI=93.0℃;Tc<-20℃;Δn=0.124;Δε=-4.5;Vth=2.22V;η=25.0mPa・s.
[組成物(M12)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
5-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     8%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     4%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     5%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)     5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-9)     4%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
3-HH-V                (2-1)    33%
V-HHB-1               (2-5)     3%
 NI=76.4℃;Tc<-30℃;Δn=0.104;Δε=-3.2;Vth=2.06V;η=15.6mPa・s.
[組成物(M13)]
2-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     6%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     4%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     3%
2-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)    14%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    7%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)   11%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    9%
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=78.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.103;Δε=-3.2;Vth=2.17V;η=17.7mPa・s.
[組成物(M14)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     5%
5-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     7%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     8%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     5%
5-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     4%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)     5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-9)     4%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    9%
4-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    4%
5-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    8%
3-HH-V                (2-1)    27%
3-HH-V1               (2-1)     6%
V-HHB-1               (2-5)     5%
 NI=81.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.107;Δε=-3.2;Vth=2.11V;η=15.5mPa・s.
[組成物(M15)]
3-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     7%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     8%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)     5%
2-BB(2F,3F)B-3        (1-9)     7%
2-BB(2F,3F)B-4        (1-9)     7%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-16)    3%
5-HDhB(2F,3F)-O2      (1-16)    4%
2-HchB(2F,3F)-O2      (1-19)    8%
4-HH-V                (2-1)    15%
3-HH-V1               (2-1)     6%
1-HH-2V1              (2-1)     6%
3-HH-2V1              (2-1)     4%
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=88.7℃;Tc<-30℃;Δn=0.115;Δε=-1.9;Vth=2.82V;η=17.3mPa・s.
[組成物(M16)]
V2-H2B(2F,3F)-O2      (1-2)     8%
V2-H1OB(2F,3F)-O4     (1-3)     4%
3-BB(2F,3F)-O2        (1-4)     7%
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     7%
3-HH2B(2F,3F)-O2      (1-7)     7%
5-HH2B(2F,3F)-O2      (1-7)     4%
V-HH2B(2F,3F)-O2      (1-7)     6%
V2-HBB(2F,3F)-O2      (1-10)    5%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
V-HBB(2F,3F)-O4       (1-10)    6%
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=89.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.122;Δε=-4.2;Vth=2.16V;η=23.4mPa・s.
[組成物(M17)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     3%
V-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     3%
V2-HB(2F,3F)-O2       (1-1)     5%
5-H2B(2F,3F)-O2       (1-2)     5%
V2-BB(2F,3F)-O2       (1-4)     3%
1V2-BB(2F,3F)-O2      (1-4)     3%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     6%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     6%
V-HHB(2F,3F)-O4       (1-6)     5%
V2-HHB(2F,3F)-O2      (1-6)     4%
V2-BB(2F,3F)B-1       (1-9)     4%
V2-HBB(2F,3F)-O2      (1-10)    5%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    4%
V-HBB(2F,3F)-O4       (1-10)    5%
V-HHB(2F,3Cl)-O2      (1-12)    3%
3-HH-V                (2-1)    27%
3-HH-V1               (2-1)     6%
V-HHB-1               (2-5)     3%
 NI=77.1℃;Tc<-20℃;Δn=0.101;Δε=-3.0;Vth=2.04V;η=13.9mPa・s.
[組成物(M18)]
V-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    10%
V2-HB(2F,3F)-O2       (1-1)    10%
2-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     3%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)     3%
2O-BB(2F,3F)-O2       (1-4)     3%
V2-BB(2F,3F)-O2       (1-4)     8%
V2-HHB(2F,3F)-O2      (1-6)     5%
2-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    3%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    3%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    6%
V-HBB(2F,3F)-O4       (1-10)    8%
V-HHB(2F,3Cl)-O2      (1-12)    7%
3-HH-4                (2-1)    14%
V-HHB-1               (2-5)    10%
3-HBB-2               (2-6)     7%
 NI=75.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.114;Δε=-3.9;Vth=2.20V;η=24.7mPa・s.
[組成物(M19)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    12%
2-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)    10%
3-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)     9%
2O-B(2F)B(2F,3F)-O2   (1-22)    4%
2O-B(2F)B(2F,3F)-O4   (1-22)    5%
2-HH-3                (2-1)    25%
3-HH-4                (2-1)     6%
1-BB-3                (2-3)     4%
3-HHB-1               (2-5)     9%
3-HBB-2               (2-6)     7%
5-B(F)BB-2            (2-7)     9%
 NI=74.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.103;Δε=-2.5;Vth=2.36V;η=18.4mPa・s.
[組成物(M20)]
3-H1OB(2F,3F)-O2      (1-3)    10%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     5%
2-HH1OB(2F,3F)-O2     (1-8)     4%
3-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    5%
V-HBB(2F,3F)-O2       (1-10)    9%
2O-B(2F)B(2F,3F)-O2   (1-22)    5%
2O-B(2F)B(2F,3F)-O4   (1-22)    5%
2-HH-3                (2-1)    22%
3-HH-4                (1-1)     5%
3-HH-5                (1-1)     3%
3-HB-O2               (1-2)    10%
3-HHB-1               (1-5)     8%
3-HHB-3               (1-5)     4%
5-B(F)BB-2            (1-7)     5%
 NI=74.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.102;Δε=-2.8;Vth=2.30V;η=19.2mPa・s.
[組成物(M21)]
3-HB(2F,3F)-O2        (1-1)    12%
5-HB(2F,3F)-O2        (1-1)     8%
3-HH2B(2F,3F)-O2      (1-7)     9%
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-16)    9%
3-dhBB(2F,3F)-O2      (1-17)    7%
2O-B(2F)B(2F,3F)-O2   (1-22)    5%
3-HH-V                (2-1)    29%
2-HH-3                (2-1)     2%
V-HHB-1               (2-5)     5%
V-HBB-2               (2-6)    14%
 NI=76.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.098;Δε=-3.0;Vth=2.15V;η=16.2mPa・s.
[組成物(M22)]
2-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     3%
3-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)     6%
V-HHB(2F,3F)-O1       (1-6)     4%
V-HHB(2F,3F)-O2       (1-6)    10%
3-HH2B(2F,3F)-O2      (1-7)     9%
2O-B(2F)B(2F,3F)-O2   (1-22)    7%
2O-B(2F)B(2F,3F)-O4   (1-22)    7%
3-HH-V                (2-1)    20%
2-HH-3                (2-1)    10%
3-HH-4                (2-1)     6%
3-HB-O2               (2-2)     7%
1-BB-3                (2-3)     4%
5-B(F)BB-2            (2-7)     7%
 NI=75.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.102;Δε=-2.6;Vth=2.41V;η=17.5mPa・s.
 第一添加物は、以下の化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000070
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000072
2.液晶分子の配向評価
<偏光露光条件>
250Wの超高圧水銀灯(ウシオ電機株式会社製マルチライト)とワイヤーグリッド偏光板(MOXTEK社製 ProFlux(UVT-260A))を用い、3mW/cm(波長313nmの照度をウシオ電機株式会社製紫外線照度計UIT-150およびUVD-S313を用いて測定)の強度の光を照射した。

実施例1
 組成物(M1)に配向性モノマー(A-1-1)を0.3重量部の割合で添加した。この混合物を、配向膜を有しないIPS素子に90℃(上限温度以上)で注入した。IPS素子を90℃(上限温度以上)で加熱しながら、素子に対して法線方向から直線偏光した紫外線(313nm、5.0J/cm)を照射し、配向制御層が形成された素子を得た。照射される紫外線は偏光子を通過させることで直線偏光となる。次に配向制御層が形成された素子を偏光顕微鏡にセットして液晶の配向状態を観察した。偏光顕微鏡の偏光子と検光子は各々の透過軸が直交するように配置した。まず、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸が平行となるように、すなわち、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸がなす角度が0度となるように、素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上に設置した。素子の下側、すなわち、偏光子側から光を照射し、検光子を透過する光の有無を観察した。検光子を透過する光は観察されなかったことから、配向は「良好」であると判定した。なお、同様の観察において検光子を透過する光が観察された場合は、配向は「不良」であると判定した。次に、素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上で回転させ、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度を0度から変化させた。検光子を透過する光の強度は、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度が大きくなるにしたがい増大し、その角度が45度である時に、ほぼ最大となることを確認した。以上により得られた素子では液晶分子が素子の基板の主面に対して略水平な方向に配向しており、「水平配向」であると判定した。
実施例2から9
 組成物(M2)から組成物(M9)に、化合物(A-1-1)または化合物(B-1-1)を添加した。この混合物を用いて、液晶の注入温度と偏光露光の温度を表4に記載の温度に設定したこと以外は、実施例1と同様な方法で素子を作製し、実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察した。
実施例10
 組成物(M10)に化合物(C-1-1)を1重量部の割合で添加した。この混合物を、配向膜を有しないIPS素子に95℃(上限温度以上)で注入した。100℃(上限温度以上)で、素子に対して法線方向から直線偏光(313nm、2.0J/cm)を照射した。実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察した。
実施例11から18
 組成物(M11)から組成物(M18)に、化合物(C-1-1)または化合物(D-1-5)を添加した。この混合物を用いて、液晶の注入温度と偏光露光の温度を表4に記載の温度に設定したこと以外は、実施例10と同様な方法で素子を作製し、実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察した。
実施例19から22
 組成物(M19)から組成物(M22)に、化合物(A-1-1)、化合物(B-1-1)、化合物(C-1-1)または化合物(D-1-5)を添加した。この混合物を用いて、液晶の注入温度と偏光露光の温度を表4に記載の温度に設定したこと以外は、実施例1と同様な方法で素子を作製し、実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察した。
実施例23から27
 組成物(M1)から組成物(M3)に、化合物(A-A-1)、化合物(A-A-2)または化合物(A-A-11)を添加した。この混合物を用いて、液晶の注入温度と偏光露光の温度を表4に記載の温度に設定したこと以外は、実施例1と同様な方法で素子を作製し、実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察した。
比較例1
 組成物(M1)に配向性モノマーを添加しないこと以外は実施例1と同様な方法で、配向膜を有しないIPS素子に注入し、加熱偏光露光処理を行った。実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察した。実施例1から26および比較例1の結果を表4にまとめた。
表4. 液晶分子の配向

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000073
比較例2
 組成物(M1)に重合性基を有さないがビニレン部位を有する以下の化合物(R-1)を添加し、実施例1と同様な方法で、配向膜を有しないIPS素子に注入し、加熱偏光露光処理を行った。実施例1と同様な方法で液晶の配向状態を観察した。素子内において光が検光子を透過しない領域が確認されたが、一方で光が検光子を透過する領域も確認された。配向は総合的に不良であると判定した。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000074
3.配向性モノマーと液晶組成物の相溶性
 上記実施例で得られた液晶組成物と配向性モノマーの混合物および、上記比較例で得られた液晶組成物と重合性化合物の混合物の室温状態における安定性を評価した。混合後に100℃で等方性の液体に変化させ、25℃に放冷した。室温で半日経過後に析出の有無を確認したところ、実施例1~27、比較例2の混合物は析出が確認されず、いずれの配向性モノマーの相溶性は良好であった。
 表4から分かるように、実施例1から27では、組成物や配向性モノマーの種類を変えたが、光漏れは観察されなかった。複数の配向性モノマーを用いた場合も同様な傾向であった。この結果は、素子にポリイミドのような配向膜がなくても配向は良好であり、総ての液晶分子が一定方向に配列していることを示している。一方、配向性モノマーを含有していない比較例1では光漏れが観測された。また、重合性基を有さない配向制御層形成化合物では十分な配向性が得られていない。
以上の結果より、重合性基を2つ以上有する配向性モノマーから生成した薄膜が液晶分子の配向均一化に重要な役割を果たしていることが分かる。また、液晶組成物との相溶性も良好であることが分かる。
同様な効果は、他の配向性モノマー(例えば、化合物(A-2-1-1)、化合物(A-2-2-1)、化合物(A-2-3)、化合物(A-2-4)、化合物(D-1-7)、化合物(D-1-8)、化合物(A-A-4)、化合物(A-A-13)、化合物(A-A-14)、化合物(A-A-15))の場合でも期待できる。
したがって、本発明の液晶組成物を用いれば、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、高い電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命のような特性を有する液晶表示素子が得られることも期待できる。
さらに、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のような特性において、少なくとも1つを充足する液晶組成物を有する液晶表示素子が得られることも期待できる。
 本発明の液晶組成物は、液晶モニター、液晶テレビなどに用いることができる。

Claims (23)

  1.  対向して配置され、シール剤を介して貼りあわせた一対の基板間に液晶層が挟持され、
     前記一対の基板と前記液晶層との間に、液晶分子を配向制御する配向制御層を有し、
    前記液晶層は負の誘電異方性を有する液晶組成物からなり、
     前記液晶組成物は、第1添加物である配向性モノマーとして式(A)から式(D)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物と、液晶性化合物とを含有し、
     前記配向制御層は、前記配向性モノマーを重合させることによって生成した重合体からなる、液晶表示素子。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001


    式(A)から式(D)において、P10、P20、P30およびP40は独立して、式(Q-1)から式(Q-5)で表される基から選択された基であり;

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

    式(Q-1)から式(Q-5)において、M10、M20、およびM30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;
    Sp10、Sp20、およびSp40は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は-CH=CH-で置き換えられてもよく;
    Sp30は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    式(Q-6)において、M10、M20、およびM30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;
    Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
    環A10および環A20は独立して、フェニル、4-ビフェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、ピリミジン-2-イル、ピリミジン-5-イル、ピリジン-2-イル、ピリジン-5-イル、フルオレン-2-イル、フルオレン-3-イル、フェナントレン-2-イル、アントラセン-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2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
    環A11、環A21、環A12、環A22および環A30は独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-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、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-ジイル、ペルヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイル、または2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイルであるが、隣接する結合が、-CH=CH-、-CR10=CR20-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であり、R10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであるときは、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-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2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
    環A40は、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-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、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-ジイル、ペルヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイル、または2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3,17-ジイルであるが、隣接する結合が、-CH=CH-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であるときは、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,6-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、P20-Sp20-、フッ素、塩素、炭素数1から12のアルキル、炭素数2から12のアルケニル、炭素数1から11のアルコキシ、または炭素数2から11のアルケニルオキシ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;
    10は独立して、-CH=CH-、-CR10=CR20-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、または-CH=CH-COO-であり、R10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
    11は独立して、単結合または炭素数1から6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-、-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-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;
    20およびZ21は独立して、単結合、炭素数1から6のアルキレンまたは炭素数2から6のアルケニレンであるが、少なくとも一方は、炭素数2から6のアルケニレンである。これらのアルキレン、アルケニレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-で置き換えられてもよく、その他の少なくとも1つの-(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;
    10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から6の整数であり;
    20は1または2であり;
    30は1または2である。
  2. 液晶組成物中の配向性モノマーが式(A-1)、式(A-2)、式(B-1)、式(C-1)および式(D-1)である、請求項1に記載の液晶表示素子。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

    式(A-1)、式(A-2)、式(B-1)、式(C-1)および式(D-1)において、P10、P20、P30、P40、P50およびP60は独立して、式(Q-1)で表される基から選択された基であり;
    式(Q-1)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
    Sp10、Sp20、およびSp40は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は-CH=CH-で置き換えられてもよく;
    Sp30は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
    式(Q-6)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
    Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
    Sp50およびSp60は独立して、炭素数2から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
    10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
    30、R40、R41およびR50は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
    環A11および環A21は独立して1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイルであり、これらにおいて、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、または少なくとも1つの水素がフッ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;
    11は単結合、エチレン、メチレンオキシ、-COO-、-OCO-、-OCOO-、または-CH=CH-COO-であり;
    12は-CO-、または-OCO-であり;
    10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から4の整数であり;
    20は1または2であり;
    30は1または2であり;
    20およびZ21は独立して、単結合、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-COO-または-CH=CH-であるが、同時に単結合となることはない。
  3. 液晶組成物中の配向性モノマーが式(A-1)、式(A-2)または式(B-1)であり、P10、P20、P30、P40、P50およびP60は独立して、式(Q-1)で表される基から選択された基であり;
    式(Q-1)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、またはトリフルオロメチルであり;
    Sp10およびSp20は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
    式(Q-6)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
    Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
    Sp30は単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられていてもよく、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;
    Sp40は単結合であり;
    Sp50およびSp60は独立して、炭素数2から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素、塩素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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;
    10およびR20は独立して、水素、フッ素、シアノ、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり; 
    30、R40およびR50は独立して、水素、フッ素、塩素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり;
    環A11および環A21は独立して1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイルであり、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルで置き換えられてもよく;
    11は単結合、-COO-または-OCO-であり;
    12は-CO-、または-OCO-であり;
    10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から4の整数であり;
    20は1または2であり;
    30は1または2である、
    請求項2に記載の液晶表示素子。
  4.  液晶組成物中の配向性モノマーの割合が液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに0.1重量部から10重量部の範囲である、請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  5.  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、請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

    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、または炭素数2から12のアルケニルオキシであり;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、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。
  6.  液晶組成物中の第一成分として式(1-1)から式(1-22)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5のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

    式(1-1)から式(1-22)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、または炭素数2から12のアルケニルオキシである。
  7.  液晶組成物中の第一成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、請求項5または6に記載の液晶表示素子。
  8.  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つの化合物をさらに含有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の液晶表示素子。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

    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、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり;cは、1、2、または3である。
  9.  液晶組成物中の第二成分として式(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つの化合物をさらに含有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010

    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。
  10.  液晶組成物中の第二成分の割合が10重量%から90重量%の範囲である、請求項8または9に記載の液晶表示素子。
  11.  液晶組成物が、第二添加物として式(3)で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項1から10のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
    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、そして少なくとも1つの-CHCH-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、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、そして少なくとも1つの-CHCH-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。
  12.  液晶組成物中の式(3)において、P、P、およびPが独立して式(P-1)から式(P-5)で表される重合性基の群から選択された基である、請求項11に記載の液晶表示素子。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

    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。
  13.  液晶組成物中の第二添加物として式(3-1)から式(3-27)で表される重合性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12のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015

    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)で表される重合性基の群から選択された基であり、

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016

    ここで、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;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-CHCH-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。
  14.  液晶組成物中の第二添加物の割合が液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに0.03重量部から10重量部の範囲である、請求項11から13のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  15.  一対の基板の間に、請求項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物と、電極とを有し、直線偏光を照射することによって、前記液晶組成物中の配向性モノマーが反応した、液晶表示素子。
  16.  液晶表示素子の動作モードが、IPSモード、VAモード、FFSモード、またはFPAモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、請求項15に記載の液晶表示素子。
  17. 液晶表示素子の動作モードが、IPSモードまたはFFSモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である、請求項15に記載の液晶表示素子。
  18.  請求項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有し、この液晶組成物中の重合性化合物が重合された、高分子支持配向型の液晶表示素子。
  19.  請求項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物の、液晶表示素子における使用。
  20.  請求項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物の、高分子支持配向型の液晶表示素子における使用。
  21.  式(A-1)で表される化合物。 

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018

    式(A-1)において、P10およびP20は独立して、式(Q-1)で表される基から選択された基であり;
    式(Q-1)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;
    Sp10およびSp20は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または式(Q-6)で置き換えられていてもよく、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-CHCH-は、-CH=CH-で置き換えられてもよく;
    10およびn10は独立して0から3の整数であり、k10とn10の和が1から4の整数であり;
    10、R20、R30、およびR40は独立して、水素、フッ素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり;
    式(Q-6)において、M10、M20、およびM30は独立して、水素、フッ素、メチル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルであり;Sp41は独立して、単結合または炭素数1から12のアルキレンであり、このアルキレンの少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられていてもよく、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;
    Sp10とSp20が共に炭素数3、6または11のアルキレンであるとき、R10が水素、炭素数2から10のアルキルまたは少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり、R20が水素であり;
    Sp10とSp20が共に炭素数6または8のアルキレンであるとき、R10およびR20が水素であり、R30は水素、フッ素、炭素数2から10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素に置き換えられた炭素数1から10のアルキルであり、R40は水素である。
  22. 請求項21に記載の化合物の配向制御層形成用モノマーとしての使用。
  23.  請求項1から14のいずれか1項に記載の液晶組成物。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111258120A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 台湾捷恩智股份有限公司 液晶显示元件的半成品、液晶显示元件以及显示装置
WO2020120371A2 (en) 2018-12-12 2020-06-18 Merck Patent Gmbh Liquid crystal mixture and liquid crystal display
JP2020097678A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 Dic株式会社 液晶組成物及び液晶表示素子
WO2020245084A1 (en) 2019-06-04 2020-12-10 Merck Patent Gmbh Liquid crystal mixture and liquid crystal display
JP2021014589A (ja) * 2018-10-02 2021-02-12 Dic株式会社 配向助剤を使用した液晶組成物及び液晶表示素子、およびその製造方法
JPWO2020121639A1 (ja) * 2018-12-12 2021-02-15 Dic株式会社 重合性化合物含有液晶組成物及び液晶表示素子ならびに重合性化合物
CN112679662A (zh) * 2019-10-18 2021-04-20 捷恩智株式会社 聚合性组合物、液晶调光元件、调光窗、智能窗及液晶复合体的用途
WO2022122780A1 (en) 2020-12-11 2022-06-16 Merck Patent Gmbh Liquid crystal mixture and liquid crystal display
DE102022001602A1 (de) 2021-05-07 2022-11-10 MERCK Patent Gesellschaft mit beschränkter Haftung Flüssigkristallmedium enthaltend polymerisierbare Verbindungen

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7268312B2 (ja) * 2018-09-06 2023-05-08 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013161576A1 (ja) * 2012-04-24 2013-10-31 Jnc株式会社 重合性基を4つ有する化合物、液晶組成物および液晶表示素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013161576A1 (ja) * 2012-04-24 2013-10-31 Jnc株式会社 重合性基を4つ有する化合物、液晶組成物および液晶表示素子

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021014589A (ja) * 2018-10-02 2021-02-12 Dic株式会社 配向助剤を使用した液晶組成物及び液晶表示素子、およびその製造方法
JPWO2020071135A1 (ja) * 2018-10-02 2021-02-15 Dic株式会社 配向助剤を使用した液晶組成物及び液晶表示素子、およびその製造方法
JP7014282B2 (ja) 2018-10-02 2022-02-01 Dic株式会社 配向助剤を使用した液晶組成物及び液晶表示素子、およびその製造方法
CN111258120A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 台湾捷恩智股份有限公司 液晶显示元件的半成品、液晶显示元件以及显示装置
WO2020120371A2 (en) 2018-12-12 2020-06-18 Merck Patent Gmbh Liquid crystal mixture and liquid crystal display
WO2020120371A3 (en) * 2018-12-12 2020-07-23 Merck Patent Gmbh Liquid crystal mixture and liquid crystal display
JPWO2020121639A1 (ja) * 2018-12-12 2021-02-15 Dic株式会社 重合性化合物含有液晶組成物及び液晶表示素子ならびに重合性化合物
CN112789344A (zh) * 2018-12-12 2021-05-11 Dic株式会社 含聚合性化合物的液晶组合物、及液晶显示元件以及聚合性化合物
CN113166648A (zh) * 2018-12-12 2021-07-23 默克专利股份有限公司 液晶混合物和液晶显示器
JP7318204B2 (ja) 2018-12-18 2023-08-01 Dic株式会社 液晶組成物及び液晶表示素子
JP2020097678A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 Dic株式会社 液晶組成物及び液晶表示素子
WO2020245084A1 (en) 2019-06-04 2020-12-10 Merck Patent Gmbh Liquid crystal mixture and liquid crystal display
CN112679662A (zh) * 2019-10-18 2021-04-20 捷恩智株式会社 聚合性组合物、液晶调光元件、调光窗、智能窗及液晶复合体的用途
CN112679662B (zh) * 2019-10-18 2023-09-26 捷恩智株式会社 聚合性组合物、液晶调光元件、调光窗、智能窗及液晶复合体的用途
WO2022122780A1 (en) 2020-12-11 2022-06-16 Merck Patent Gmbh Liquid crystal mixture and liquid crystal display
DE102022001602A1 (de) 2021-05-07 2022-11-10 MERCK Patent Gesellschaft mit beschränkter Haftung Flüssigkristallmedium enthaltend polymerisierbare Verbindungen

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