WO2018155322A1 - 液晶表示素子および液晶組成物 - Google Patents

液晶表示素子および液晶組成物 Download PDF

Info

Publication number
WO2018155322A1
WO2018155322A1 PCT/JP2018/005407 JP2018005407W WO2018155322A1 WO 2018155322 A1 WO2018155322 A1 WO 2018155322A1 JP 2018005407 W JP2018005407 W JP 2018005407W WO 2018155322 A1 WO2018155322 A1 WO 2018155322A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diyl
liquid crystal
carbons
hydrogen
formula
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/005407
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
平井 吉治
和寛 荻田
史尚 近藤
智広 矢野
浩史 遠藤
Original Assignee
Jnc株式会社
Jnc石油化学株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jnc株式会社, Jnc石油化学株式会社 filed Critical Jnc株式会社
Priority to US16/486,834 priority Critical patent/US20200231873A1/en
Priority to CN201880013036.XA priority patent/CN110383155B/zh
Priority to JP2019501280A priority patent/JPWO2018155322A1/ja
Publication of WO2018155322A1 publication Critical patent/WO2018155322A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/02Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0208Twisted Nematic (T.N.); Super Twisted Nematic (S.T.N.); Optical Mode Interference (O.M.I.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C08F20/30Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing aromatic rings in the alcohol moiety
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/02Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0216Super Birefringence Effect (S.B.E.); Electrically Controlled Birefringence (E.C.B.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • C09K19/3068Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers chain containing -COO- or -OCO- groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/32Non-steroidal liquid crystal compounds containing condensed ring systems, i.e. fused, bridged or spiro ring systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/32Non-steroidal liquid crystal compounds containing condensed ring systems, i.e. fused, bridged or spiro ring systems
    • C09K19/322Compounds containing a naphthalene ring or a completely or partially hydrogenated naphthalene ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13725Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0448Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0466Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the linking chain being a -CF2O- chain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/122Ph-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/301Cy-Cy-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3019Cy-Cy-Ph-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • C09K19/3068Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K2019/3071Cy-Cy-COO-Cy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • C09K19/3068Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K2019/3077Cy-Cy-COO-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • C09K19/3068Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K2019/3078Cy-Cy-COO-Ph-Cy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • C09K19/3068Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K2019/3083Cy-Ph-COO-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • C09K2019/3422Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542Macromolecular compounds
    • C09K2019/548Macromolecular compounds stabilizing the alignment; Polymer stabilized alignment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/02Alignment layer characterised by chemical composition
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13706Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having positive dielectric anisotropy
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13712Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having negative dielectric anisotropy
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13775Polymer-stabilized liquid crystal layers

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display element and a liquid crystal composition containing a liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy.
  • a liquid crystal composition containing an alignment control monomer having an aromatic ester that generates a light fleece rearrangement upon irradiation with light and by which the liquid crystal molecules can be aligned without using an alignment film such as polyimide.
  • the present invention relates to a liquid crystal display element used.
  • 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.
  • the elastic constant of the composition is related to the contrast of the device. In order to increase the contrast in the device, a large elastic constant in the composition is more preferable.
  • 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.
  • a composition having a positive dielectric anisotropy is used for an AM device having a TN mode.
  • a composition having a negative dielectric anisotropy is used in an AM device having a VA mode.
  • an AM device having an IPS mode or an FFS mode a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used.
  • a polymer-supported alignment (PSA) type AM device a composition having a positive or negative dielectric anisotropy is used.
  • PSA polymer-supported alignment
  • 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.
  • the composition is irradiated with ultraviolet rays while applying a voltage between the substrates of the device.
  • the polymerizable compound polymerizes to form a polymer network in the composition.
  • the 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.
  • 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.
  • this low molecular weight 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.
  • a dendrimer having azobenzene as a partial structure is dissolved as an additive in a liquid crystal composition.
  • a thin film of the compound is formed on the substrate by phase-separating the compound.
  • the liquid crystal composition is aligned perpendicular to the substrate.
  • linearly polarized light is irradiated without heating the substrate.
  • the dendrimer is dimerized or isomerized by this linearly polarized light, the molecules are arranged in a direction horizontal to the substrate.
  • a device in a horizontal alignment mode such as IPS or FFS can be manufactured.
  • Patent Document 4 discloses a combination of a liquid crystal compound having a positive dielectric anisotropy and a polymerizable compound. Here, it is disclosed that the response time and electro-optical characteristics of a liquid crystal cell are improved by giving a pretilt angle by polymerizing a polymerizable compound contained in a liquid crystal medium while applying a voltage.
  • the problem to be solved by the present invention is to control the alignment of liquid crystal molecules of a liquid crystal display element having no alignment film by using an alignment control monomer that is not colored, and an alignment control monomer that is not colored is good. It is to provide a liquid crystal composition exhibiting good compatibility.
  • the present invention uses a liquid crystal display element and a liquid crystal composition that use a liquid crystal composition that contains an alignment control monomer having an aromatic ester that generates a light fleece rearrangement upon light irradiation and that has a positive dielectric anisotropy.
  • liquid crystal composition containing the alignment control monomer of the present invention By using the liquid crystal composition containing the alignment control monomer of the present invention, an alignment film forming step is unnecessary, and a liquid crystal display element with reduced manufacturing costs can be obtained. In addition, a liquid crystal composition having positive dielectric anisotropy that is compatible with the alignment control monomer can be obtained.
  • 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 (parts 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 hatched across the hexagonal side indicates that any hydrogen on the ring may be substituted with groups such as L 10.
  • a subscript such as 'n 11 ' indicates the number of groups replaced. When the subscript 'n 11 ' is 0 (zero), there is no such replacement. When the subscript “n 11 ” is 2 or more, there are a plurality of L 10 on the ring.
  • the plurality of groups represented by L 10 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 to face each other and are bonded via 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 positive dielectric anisotropy,
  • the liquid crystal composition contains, as a first additive, at least one alignment control monomer represented by the formula (A) having an aromatic ester that generates a light fleece rearrangement by light irradiation, and a liquid crystalline compound,
  • the said alignment control layer is a liquid crystal display element which consists of a polymer produced
  • P 10 and P 20 independently represent a polymerizable group; 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 hydroxy, and at least one —CH 2 — is , —O—, —COO—, —OCO— or the formula (Q-1), wherein at least one —CH 2 —CH 2 — is —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—.
  • M 10 , M 20, and M 30 are independently hydrogen, fluorine, C 1 -C alkyl of 1 to 5 carbon atoms or at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine Sp 11 is a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or hydroxy, and at least one —CH 2 — May be replaced with —O—, —COO—, or —OCO—, and at least one —CH 2 —CH 2 — may be replaced with —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—.
  • Z 10 , Z 20 and Z 30 are independently a single bond, —COO—, —OCO—, —OCOO—, —OCO—CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 —COO—, —CH 2 O —, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —C ⁇ C—, —CONH—, —NHCO—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 CH 2 — or —CF 2 CF 2- ;
  • a 10 and A 30 are independently 1,4-phenylene, 1,4-cyclohexylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, naphthalene-1.
  • any hydrogen is fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, acetoxy, acetyl, trifluoroacetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, alkoxy having 1 to 5 carbons, or P 10 -Sp 10 -Z 10 - may be replaced by, in this 2,7-diyl, any Containing fluorine, may be replaced by alkyl having 1 to 5 carbon atoms, In this biphenylene-4,4′-diyl, any hydrogen may be replaced by fluorine, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alk
  • P 10 and P 20 independently represent acryloyloxy group, methacryloyloxy group, ⁇ -fluoroacrylate group, trifluoromethyl acrylate group, vinyl group, vinyloxy group, epoxy group;
  • 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 hydroxy, and at least one —CH 2 — is , —O—, —COO—, or —OCO—, and at least one —CH 2 —CH 2 — may be replaced with —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—;
  • Z 10 , Z 20 , and Z 30 are each independently a single bond, —COO—, —OCO—, —OCOO—, —OCO—CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 —COO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OC
  • X 10 , X 11 , X 12 and X 13 are each independently hydrogen, fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, acetoxy, acetyl, trifluoro Acetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkoxy having 1 to 5 carbons may be substituted, but at least one of X 10 and X 11 is hydrogen,
  • X 14 , X 15 , X 16 , X 17 , X 18 and X 19 are each independently hydrogen, fluorine, carbon atoms of 1 to 5 May be substituted with alkyl or alkoxy having 1 to 5 carbons, but at least one of X 14 and X 19 is hydrogen;
  • biphenylene represented by the formula (A20-1)
  • X 10 , X 11 , X 12 and X 13 are each independently hydrogen, fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, acetoxy, ace
  • X 20 , X 21 , X 22 , X 23 , X 24 , X 25 , X 26 and X 27 are each independently hydrogen, fluorine , Difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkoxy having 1 to 5 carbons, but at least one of X 20 and X 27 is hydrogen,
  • X 28 , X 29 , X 30 , X 31 , X 32 and X 33 are each independently hydrogen, fluorine, carbon atoms of 1 to 5 Optionally substituted with alkyl, but at least one of X 28 and X 31 is hydrogen;
  • a 30 is independently 1,4-phenylene, naphthalene
  • any hydrogen may be replaced by fluorine, hydroxy, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkoxy having 1 to 5 carbons, and this fluorene-2,
  • any hydrogen may be replaced by fluorine, alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and in this biphenylene-4,4′-diyl, any hydrogen is fluorine, difluoromethyl, trifluoromethyl, carbon.
  • L 10 is independently hydrogen, fluorine, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, alkoxy having 1 to 5 carbons or P 10 -Sp 10 -Z 10- ; n 11 is an integer from 0 independently 4.
  • R 1 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons or alkenyl having 2 to 12 carbons;
  • ring A is 1,4-cyclohexylene, 1,4 -Phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane -2,5-diyl or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • the liquid crystal display device according to any one of [1] to [7], which contains at least one liquid crystal compound selected from the group of compounds represented by formula (2) as the second component.
  • R 2 and R 3 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or at least one hydrogen is fluorine or chlorine.
  • Substituted alkenyl having 2 to 12 carbon atoms; ring B and ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, or 2,5 -Difluoro-1,4-phenylene; Z 2 is a single bond, ethylene, or carbonyloxy; b is 1, 2, or 3.
  • R 2 and R 3 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or C2-C12 alkenyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine.
  • the liquid crystal display element according to any one of [1] to [10], containing at least one liquid crystalline compound selected from the group of compounds represented by formula (3) as a third component .
  • R 4 and R 5 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 D and Ring F are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,4-phenylene, at least one hydrogen is fluorine or chlorine 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl substituted with, naphthalene-2,6-diyl, chroman-2,6-diyl with at least one hydrogen replaced with fluorine or chlorine, or at least one Chroman-2,6-diyl in which hydrogen is replaced by fluorine or chlorine;
  • ring E 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;
  • R 4 and R 5 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.
  • the upper limit temperature of the nematic phase is 70 ° C. or higher, the optical anisotropy at a wavelength of 589 nm (measured at 25 ° C.) is 0.07 or higher, and the dielectric anisotropy at a frequency of 1 kHz (measured at 25 ° C. ) Is 2 or more,
  • the liquid crystal display element according to any one of [1] to [13].
  • liquid crystal composition further contains at least one compound selected from the group of polymerizable compounds represented by formula (4) as the second additive.
  • ring F 3 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 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
  • P 1 , P 2 , and P 3 are independently selected from the group of polymerizable groups represented by the formulas (P-1) to (P-5).
  • 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
  • [17] Contains at least one compound selected from the group of polymerizable compounds represented by formula (4-1) to formula (4-27) as a second additive in the liquid crystal composition, [1] To [16].
  • the liquid crystal display element according to any one of [16].
  • 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 ranges from 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 according to any one of [17].
  • the operation mode of the liquid crystal display element is a TN mode, an ECB mode, an OCB mode, an IPS mode, an FFS mode, or an FPA mode, and the driving method of the liquid crystal display element is an active matrix method. 19].
  • 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 compound having an aromatic ester that causes a light fleece rearrangement contained in the liquid crystal composition used in the liquid crystal display element of the present invention will be described.
  • the compound having an aromatic ester that causes photofleece rearrangement means a compound that absorbs ultraviolet light and radically cleaves the aromatic ester site to cause rearrangement to hydroxyketone.
  • P 10 and P 20 are independently a polymerizable group, and preferably an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, a fluoroacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group, or an epoxy group.
  • 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 hydroxy, and at least one —CH 2 — is , —O—, —COO—, —OCO— or the formula (Q-1), wherein at least one —CH 2 —CH 2 — is —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—.
  • M 10 , M 20, and M 30 are independently hydrogen, fluorine, C 1 -C alkyl of 1 to 5 carbon atoms or at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine Sp 11 is a single bond or alkylene having 1 to 12 carbons, and at least one hydrogen of the alkylene may be replaced by fluorine or hydroxy, and at least one —CH 2 — May be replaced with —O—, —COO—, or —OCO—, and at least one —CH 2 —CH 2 — may be replaced with —CH ⁇ CH— or —C ⁇ C—.
  • Z 10 , Z 20 , and Z 30 are independently Single bond, —COO—, —OCO—, —OCO—CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 —COO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 — , —CONH—, —NHCO—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 CH 2 — or —CF 2 CF 2 —, preferably Single bond, —COO—, —OCO—, —OCO—CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 —COO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 — Or —CH 2 CH 2 —.
  • a 10 and A 30 are independently 1,4-phenylene, 1,4-cyclohexylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, naphthalene-1,5-diyl, tetrahydronaphthalene-2, 6-diyl, fluorene-2,7-diyl, biphenylene-4,4′-diyl or 1,3-dioxane-2,5-diyl, in which 1,4-phenylene is optionally hydrogen, fluorine, chlorine , Cyano, hydroxy, formyl, acetoxy, acetyl, trifluoroacetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, alkoxy having 1 to 5 carbons, or P 10 -Sp 10 -Z 10- In this fluorene-2,7-diyl, any hydrogen
  • any hydrogen may be replaced by fluorine, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkoxy having 1 to 5 carbons.
  • any hydrogen is replaced by fluorine, cyano, hydroxy, acetoxy, acetyl, trifluoroacetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl of 1 to 5 carbons, or alkoxy of 1 to 5 carbons
  • fluorene-2,7-diyl any hydrogen may be replaced by fluorine, alkyl having 1 to 5 carbon atoms
  • biphenylene-4,4′-diyl any hydrogen is Fluorine, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or 1 to 5 carbons It may be replaced by alkoxy.
  • a 20 is independently 1,4-phenylene, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl represented by formula (A20-1), naphthalene-2,6 represented by formula (A20-2) -Diyl, naphthalene-1,5-diyl, biphenylene-4,4'-diyl represented by formula (A20-3) or fluorene-2,7-diyl represented by formula (A20-4), preferably 1,4-phenylene represented by (A20-1), naphthalene-2,6-diyl represented by formula (A20-2), biphenylene-4,4′-diyl represented by formula (A20-3) or formula (A20- Fluorene-2,7-diyl represented by 4), more preferably 1,4-phenylene represented by formula (A20-1), biphenylene-4,4′-diyl represented by formula (A20-3) or formula (A20-3) Fluorene shown
  • X 10 , X 11 , X 12 and X 13 are each independently hydrogen, fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, acetoxy, acetyl, trifluoro Acetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkoxy having 1 to 5 carbons may be substituted, but at least one of X 10 and X 11 is hydrogen, Optionally substituted with hydrogen, fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, acetoxy, acetyl, trifluoroacetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl of 1 to 5 carbons, or alkoxy of 1 to 5 carbons but at least one hydrogen of X 10 and X 11, and more preferably, hydrogen, fluoride , Hydroxy, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl of 1 to 5 carbon atoms
  • X 14 , X 15 , X 16 , X 17 , X 18 and X 19 are each independently hydrogen, fluorine, carbon atoms of 1 to 5 although it may be substituted with alkyl or alkoxy having 1 to 5 carbon atoms, at least one of X 14 and X 19 is hydrogen.
  • X 20 , X 21 , X 22 , X 23 , X 24 , X 25 , X 26 and X 27 are each independently hydrogen, fluorine , Difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkoxy having 1 to 5 carbons may be substituted, but at least one of X 20 and X 27 is hydrogen.
  • X 28 , X 29 , X 30 , X 31 , X 32 and X 33 are each independently hydrogen, fluorine, carbon atoms of 1 to 5 Although it may be substituted with alkyl, at least one of X 28 and X 31 is hydrogen.
  • n 10 is independently an integer of 0 to 3.
  • R 10 is hydrogen, fluorine or methyl, preferably hydrogen or methyl.
  • R 11 is hydrogen or methyl, preferably hydrogen.
  • L 10 may be independently replaced by hydrogen, fluorine, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbons, or alkoxy having 1 to 5 carbons, preferably hydrogen, fluorine, trifluoromethyl N 11 is independently an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, and more preferably substituted with alkyl having 1 to 5 carbons or alkoxy having 1 to 5 carbons Is 0 or 1.
  • radicals are formed by photodecomposition of the aromatic ester moiety when irradiated with ultraviolet light, and a photo-Fries rearrangement occurs.
  • the photolysis of the aromatic ester site occurs when the polarization direction of polarized ultraviolet light and the major axis direction of the aromatic ester site are the same direction.
  • recombination occurs, and hydroxyl groups are generated in the molecule by tautomerization. It is considered that this hydroxyl group causes interaction at the substrate interface, and the orientation control monomer is easily adsorbed with anisotropy on the substrate interface side.
  • 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 control monomer is added to the liquid crystal composition in a 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 control monomer. Warm up. This composition is injected into a device having no alignment film.
  • irradiation of linearly polarized light while heating the element causes the orientation control monomer to undergo photofleece rearrangement and polymerization.
  • the alignment control monomer having undergone photo-Fries rearrangement is arranged in a certain direction, and the thin film formed after polymerization 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 and other additives in addition to the liquid crystal compound selected from the compounds (1) and (2) and the first additive.
  • the “other liquid crystal compound” is a liquid crystal compound different from the compound (1) and the compound (2).
  • the other additive is a compound different from the first additive.
  • Other liquid crystalline compounds and other additives are mixed into the composition for the purpose of further adjusting the characteristics.
  • Composition B consists essentially of a liquid crystal compound and a first additive 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 orientation control monomer is the first additive. This compound is aligned in a certain direction at the molecular level when a Fries rearrangement occurs due to polarized light. Therefore, a thin film prepared from an alignment control monomer aligns liquid crystal molecules in the same manner as an alignment film such as polyimide.
  • the compound (1) as the first component increases the dielectric anisotropy.
  • Compound (2) as the second component lowers the viscosity or increases the maximum temperature.
  • the third component, compound (3) increases the dielectric constant in the minor axis direction.
  • first component + additive first component + second component + additive, first component + third component + additive, or first component + second component + third component + Additive.
  • a further preferred combination is first component + second component + additive.
  • a desirable ratio of the first additive is about 0.1 parts by weight or more for aligning liquid crystal molecules when the total amount of the liquid crystal compounds is 100 parts by weight, and about 10 parts for preventing display defects of the device. Less than parts by weight. 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 with respect to the total amount of the liquid crystal compounds, and approximately 85% for decreasing the minimum temperature or decreasing the viscosity. % By weight or less. A more desirable ratio is in the range of approximately 15% by weight to approximately 80% by weight. A particularly preferred ratio is in the range of approximately 20% by weight to approximately 75% by weight.
  • a desirable ratio of the second component is approximately 10% by weight or more for increasing the maximum temperature or decreasing the viscosity with respect to the total amount of the liquid crystal compounds, and approximately 85% for increasing the dielectric anisotropy. % By weight or less. A more desirable ratio is in the range of approximately 15% by weight to approximately 80% by weight. A particularly preferred ratio is in the range of approximately 20% by weight to approximately 75% by weight.
  • a desirable ratio of the third component is approximately 3% by weight or more for increasing the dielectric constant in the minor axis direction and approximately 25% by weight or less for decreasing the minimum temperature with respect to the total amount of liquid crystal compounds.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 20% by weight.
  • a particularly desirable ratio is in the range of approximately 5% by weight to approximately 15% by weight.
  • the second additive may be added to the composition for the purpose of adapting to the polymer-supported orientation type device.
  • a desirable ratio of this additive is about 0.03 part by weight or more for aligning liquid crystal molecules when the total amount of liquid crystal compounds is 100 parts by weight, and about 10 weight for preventing display defects of the device. Or less.
  • 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 is alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, or alkenyl having 2 to 12 carbons. Desirable R 1 is alkyl having 1 to 12 carbons for increasing the stability to ultraviolet light or heat.
  • R 2 and R 3 are independently alkyl having 1 to 12 carbons, alkoxy having 1 to 12 carbons, alkenyl having 2 to 12 carbons, or carbon 2 having at least one hydrogen replaced with fluorine or chlorine. To 12 alkenyl.
  • Desirable R 2 or R 3 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.
  • R 4 and R 5 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.
  • Desirable R 4 or R 5 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 constant in the minor axis direction.
  • 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.
  • linear alkenyl is preferable to branching.
  • Preferred alkenyloxy is vinyloxy, allyloxy, 3-butenyloxy, 3-pentenyloxy, or 4-pentenyloxy. More desirable alkenyloxy is allyloxy or 3-butenyloxy for decreasing the viscosity.
  • alkyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine are fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorohexyl, 7-fluoroheptyl. Or 8-fluorooctyl. Further preferred examples are 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl or 5-fluoropentyl for increasing the dielectric anisotropy.
  • alkenyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine are 2,2-difluorovinyl, 3,3-difluoro-2-propenyl, 4,4-difluoro-3-butenyl, 5,5-difluoro -4-pentenyl, or 6,6-difluoro-5-hexenyl. Further preferred examples are 2,2-difluorovinyl or 4,4-difluoro-3-butenyl for decreasing the viscosity.
  • Ring A is 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene Pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • Desirable ring A is 1,4-phenylene or 2-fluoro-1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy. Tetrahydropyran-2,5-diyl is Or And preferably It is.
  • Ring B and ring C are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, or 2,5-difluoro-1,4-phenylene.
  • Preferred ring B or ring C is 1,4-cyclohexylene for decreasing the viscosity, or 1,4-phenylene for increasing the optical anisotropy.
  • Ring D and Ring F are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,4-phenylene, at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, naphthalene-2,6-diyl, chroman-2,6-diyl, in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine, or at least one hydrogen Chroman-2,6-diyl replaced with fluorine or chlorine.
  • Preferred ring D or ring F is 1,4-cyclohexylene for decreasing the viscosity, and tetrahydropyran-2,5-diyl for increasing the dielectric constant in the minor axis direction, for increasing the optical anisotropy.
  • Ring E 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 E is 2,3-difluoro-1,4-phenylene for increasing the dielectric constant in the minor axis direction.
  • Z 1 is a single bond, ethylene, carbonyloxy, difluoromethyleneoxy, —CH ⁇ CF—CF 2 O— or —CF ⁇ CF—CF 2 O—. Desirable Z 1 is a single bond for decreasing the viscosity, and difluoromethyleneoxy for increasing the dielectric anisotropy.
  • Z 2 is a single bond, ethylene, or carbonyloxy. Desirable Z 2 is a single bond for decreasing the viscosity.
  • Z 3 and Z 4 are independently a single bond, ethylene, carbonyloxy, or methyleneoxy. Preferred Z 3 or Z 4 is a single bond for decreasing the viscosity, and methyleneoxy for increasing the dielectric constant in the minor axis direction.
  • X 1 and X 2 are independently hydrogen or fluorine. Desirable X 1 or X 2 is fluorine for increasing the dielectric anisotropy.
  • Y 1 is fluorine, chlorine, alkyl having 1 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine, alkoxy having 1 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine, or at least C2-C12 alkenyloxy in which one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine. Desirable Y 1 is fluorine for decreasing the minimum temperature.
  • a preferred example of alkyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine is trifluoromethyl.
  • a preferred example of alkoxy in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine is trifluoromethoxy.
  • a preferred example of alkenyloxy in which at least one hydrogen has been replaced by fluorine or chlorine is trifluorovinyloxy.
  • A is 1, 2, 3, or 4. Desirable a is 2 for decreasing the minimum temperature, and 3 for increasing the dielectric anisotropy.
  • b is 1, 2 or 3; Preferred b is 1 for decreasing the viscosity, and 2 or 3 for increasing the maximum temperature.
  • c is 1, 2, or 3, d is 0 or 1, and the sum of c and d is 3 or less.
  • Preferred c is 1 for decreasing the viscosity, and 2 or 3 for increasing the maximum temperature.
  • Preferred d is 0 for decreasing the viscosity, and 1 for decreasing the minimum 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 3 and ring I are independently cyclohexyl, cyclohexenyl, phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, tetrahydropyran-2-yl, 1,3-dioxan-2-yl, pyrimidin-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 is replaced by fluorine or chlorine The alkyl group having 1 to 12 carbon atoms may be substituted.
  • Preferred ring F 3 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 control 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.
  • orientation control monomers are the compound (A-1-1) to the compound (A-1-10), the compound (A-2-1), the compound (A-2-2), and the compound (A-3-1). It is.
  • N and m in Compound (A-1-1) to Compound (A-1-10), Compound (A-2-1), Compound (A-2-2) and Compound (A-3-1) are independently 2 to 6 and R 10 is independently hydrogen, methyl, fluorine or trifluoromethyl. You may use an orientation control monomer individually or in combination of 2 or more types.
  • Desirable compounds (1) are the compounds (1-1) to (1-35) according to Item 6.
  • at least one of the first components is compound (1-4), compound (1-12), compound (1-14), compound (1-15), compound (1-17), compound ( 1-18), Compound (1-23), Compound (1-24), Compound (1-27), Compound (1-29), or Compound (1-30) is preferred.
  • At least two of the first components are compound (1-12) and compound (1-15), compound (1-14) and compound (1-27), compound (1-18) and compound (1-24), A compound (1-18) and a compound (1-29), a compound (1-24) and a compound (1-29), or a combination of a compound (1-29) and a compound (1-30) 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), or the compound (2-7). It is preferable.
  • At least two of the second components are compound (2-1) and compound (2-5), compound (2-1) and compound (2-6), compound (2-1) and compound (2-7), compound A combination of (2-3) and compound (2-5), compound (2-3) and compound (2-6), compound (2-3) and compound (2-7) is preferred.
  • Desirable compound (3) is the compound (3-1) to the compound (3-22) according to item 12.
  • at least one of the third components is compound (3-1), compound (3-3), compound (3-4), compound (3-6), compound (3-8), or compound (3-10) is preferred.
  • At least two of the third components are compound (3-1) and compound (3-6), compound (3-3) and compound (3-6), compound (3-3) and compound (3-10), The compound (3-4) and the compound (3-6), the compound (3-4) and the compound (3-8), or a combination of the compound (3-6) and the compound (3-10) is preferable.
  • 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 to give a twist angle. Examples of such compounds are compound (Op-1) to compound (Op-5).
  • a desirable ratio of the optically active compound is approximately 5 parts by weight or less when the total amount of the liquid crystal compounds is 100 parts by weight. 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 preferable example of the antioxidant is a compound (5) in which t is an integer of 1 to 9.
  • t is 1, 3, 5, 7, or 9. Further preferred t is 7. Since the compound (5) in which t is 7 has low volatility, it is effective for maintaining a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature after using the device for a long time.
  • a desirable ratio of the antioxidant is approximately 50 ppm or more for achieving 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% by weight to approximately 10% by weight.
  • an antifoaming agent such as dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil is added to the composition.
  • a desirable ratio of the antifoaming agent is approximately 1 ppm or more for 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 different from the alignment control monomer is added to the composition in order to adapt to a polymer-supported alignment (PSA) type device.
  • the polymerizable compound are compounds having a polymerizable group such as acrylate, methacrylate, vinyl compound, vinyloxy compound, propenyl ether, epoxy compound (oxirane, oxetane), vinyl ketone and the like. Further preferred examples are acrylate or methacrylate derivatives.
  • a desirable ratio of the polymerizable compound is about 0.05 part by weight or more when the total amount of the liquid crystal compound is 100 parts by weight in order to obtain the effect, and is about 10 parts by weight or less to prevent display defects. is there.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 0.1 parts by weight to approximately 2 parts by weight.
  • the polymerizable compound is polymerized by irradiation with ultraviolet rays.
  • the polymerization may be performed in the presence of an initiator such as a photopolymerization initiator.
  • an 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.
  • Omnirad 651 registered trademark; IGM Resins
  • Omnirad 184 registered trademark; IGM Resins
  • Omnirad 1173 registered trademark; IGM Resins
  • a desirable ratio of the photopolymerization initiator is in the range of approximately 0.1 part by weight to approximately 5 parts by weight based on the weight of the polymerizable compound.
  • a more desirable ratio is in the range of approximately 1 part by weight to approximately 3 parts by weight.
  • a polymerization inhibitor When storing the polymerizable compound, 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 derivatives such as hydroquinone and 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 control monomer having an aromatic ester group and a polymerizable group is disclosed in International Publication No. 1995/22586, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-206579, International Publication No. 2006/049111, Macromolecules, 26, 1244-1247 (1993), The synthesis is performed in accordance with the methods described in JP2003-238491A, JP2000-178233A, JP2012-1623A, and JP2011-227187A.
  • An alignment control monomer having an ⁇ -fluoroacrylate group is synthesized according to the method described in JP-A-2005-112850.
  • An orientation control monomer having an ⁇ -trifluoromethyl acrylate group is synthesized according to the method described in JP-A No. 2004-175728.
  • the orientation control monomer having a tolan structure is synthesized in accordance with International Publication No. 2001/053248.
  • 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 liquid crystal molecules may be parallel to or perpendicular to the glass substrate.
  • These elements may be reflective, transmissive, or transflective. Use in a transmissive element is preferred. It can also be used for an amorphous silicon-TFT device or a polycrystalline silicon-TFT device.
  • NCAP non-curvilinear-aligned-phase
  • PD polymer-dispersed
  • the first is a step of adding an alignment control 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.
  • the third is a step of irradiating polarized ultraviolet rays while heating the liquid crystal composition to a temperature higher than the upper limit temperature.
  • the alignment control monomer undergoes optical fleece rearrangement by linearly polarized ultraviolet light, and at the same time polymerization proceeds.
  • a preferable integrated light quantity (J / cm 2 ) of linearly polarized ultraviolet light is 0.1 to 20 J / cm 2 when it reaches the element surface.
  • a preferred range of accumulated light amount is 0.1 ⁇ 15J / cm 2, and more preferred range is 0.1 ⁇ 12J / cm 2.
  • the integrated light quantity (J / cm 2 ) can be obtained by illuminance of ultraviolet rays (unit: mW / cm 2 ) ⁇ irradiation time (unit: sec).
  • the temperature condition at the time of irradiation with linearly polarized ultraviolet rays is preferably set similarly to the above heat treatment temperature. Since the time of irradiation with the linearly polarized ultraviolet rays is calculated from the lamp illuminance, it is preferable that the time is as high as possible from the viewpoint of production efficiency.
  • the polymer composed of the orientation control monomer is formed and fixed on the substrate as a thin film. Since this compound is arranged in a certain direction at the molecular level, the thin film functions 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 TN device having a twist angle of 0 ° and a distance (cell gap) between two glass substrates of 5 ⁇ m. A voltage was applied to this device in steps of 0.5 V in the range of 16 V to 19.5 V. 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 peak current (peak current) and peak time (peak time) of the transient current (transient current) generated by this application were measured.
  • the value of rotational viscosity was obtained from these measured values and the calculation formula (8) described on page 40 in the paper by M. Imai et al.
  • the value of dielectric anisotropy necessary for this calculation was measured in the item (6) using the element whose rotational viscosity 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 was put in a normally white mode TN device in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 0.45 / ⁇ n ( ⁇ m) and the twist angle was 80 degrees.
  • the voltage (32 Hz, rectangular wave) applied to this element was increased stepwise from 0V to 10V 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 90%.
  • 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 rise time ( ⁇ r: rise time; millisecond) is the time required for the transmittance to change from 90% to 10%.
  • the fall time ( ⁇ f: fall time; millisecond) is the time required to change the transmittance from 10% to 90%.
  • the response time was expressed as the sum of the rise time and the fall time thus obtained.
  • Helical pitch (P; measured at room temperature; ⁇ m): The helical pitch was measured by the wedge method. See “Liquid Crystal Handbook", page 196 (2000 published, Maruzen). The sample was poured into a wedge-shaped cell and allowed to stand at room temperature for 2 hours, and then the disclination line interval (d2-d1) was observed with a polarizing microscope (Nikon Corporation, trade name: MM40 / 60 series). The helical pitch (P) was calculated from the following equation in which the angle of the wedge cell was expressed as ⁇ . P 2 ⁇ (d2 ⁇ d1) ⁇ tan ⁇ .
  • 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 containing an alignment control monomer was injected into an element having no alignment film. After irradiation with linearly polarized light, the orientation of liquid crystal molecules in this device was confirmed. First, the raw materials will be explained.
  • the raw material was a composition such as the composition (M1) to the composition (M20) except for the liquid crystal composition excluding the additive, and the first additive was appropriately selected from the alignment control monomers described later.
  • the composition is as follows.
  • the first additive is selected from the compounds shown below.
  • This mixture was injected into an IPS device having no alignment film at 90 ° C. (above the upper limit temperature of the nematic phase). While heating the IPS element at 90 ° C. (above the upper limit temperature), the element was irradiated with ultraviolet light (313 nm, 2.0 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. Next, 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.
  • ultraviolet light 313 nm, 2.0 J / cm 2
  • 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”.
  • 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”. In Example 1, no light leakage was observed, so the orientation was good.
  • Example 2 to Example 26 As shown in the following Table 4, the composition (M1) to the composition (M20) were used and the additives were mixed as shown in the following table. The temperature when irradiating linearly polarized ultraviolet rays was set as shown in the following table. When the presence or absence of light leakage was observed by the same method as in Example 1, no light leakage was observed, so the orientation was good. As the second additive, the following compound (RM-1) to compound (RM-3) were used.
  • Comparative Example 1 Only the composition (M1) was injected into an IPS device having no alignment film. When the presence or absence of light leakage was observed by the same method as in Example 1, light leakage was observed, and the orientation was poor.
  • Comparative Example 2 to Comparative Example 4 Only the second additive (compound (RM-1) to compound (RM-3)) was added to the composition (M1) at a ratio of 0.3 to 0.5 parts by weight, respectively. This mixture was injected into an IPS device having no alignment film, and the presence or absence of light leakage was observed in the same manner as in Example 1. As a result, light leakage was observed, and the alignment was poor.
  • 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. Is obtained.
  • a liquid crystal display element having a liquid crystal composition satisfying at least one of the characteristics as described above 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.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

配向膜を有しない液晶表示素子の液晶分子の配向を、着色のない配向制御モノマーを用いて制御することであり、また、着色のない配向制御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。 光照射により光フリース転位を生じる芳香族エステルを有する配向制御モノマーを含有し、そして正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

液晶表示素子および液晶組成物
 本発明は、誘電率異方性が正の液晶組成物を含有する液晶表示素子および液晶組成物に関する。特に、光照射により光フリース転位を生じる芳香族エステルを有する配向制御モノマーを含有し、この化合物の作用によって液晶分子の配向がポリイミドのような配向膜を用いないで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より好ましい。組成物の弾性定数は素子のコントラストに関連する。素子においてコントラストを上げるためには、組成物における大きな弾性定数がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
 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。
 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。また、特許文献4では正の誘電異方性を有する液晶化合物と重合性化合物の組み合わせが開示されている。ここでは、液晶媒体中に含まれる重合性化合物を電圧印加しながら重合させることでプレチルト角を付与することで、液晶セルの応答時間と電気光学特性が改良されることが開示されている。この方法においては、開示された重合性化合物を用いても液晶化合物の水平配向を偏光照射により得ることが困難であった。また、特定の重合性化合物が液晶化合物の水平配向を偏光照射により制御可能な示唆や記載もない。
国際公開第2015/146369号 特開2015-64465号公報 特開2015-125151号公報 国際公開第2009/156118号
 本発明が解決しようとする課題は、配向膜を有しない液晶表示素子の液晶分子の配向を、着色のない配向制御モノマーを用いて制御することであり、また、着色のない配向制御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。
 本発明は、光照射により光フリース転位を生じる芳香族エステルを有する配向制御モノマーを含有し、そして正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。
 本発明の配向制御モノマーを含む液晶組成物を利用することで、配向膜の形成工程が不要になるので、製造コストを低減させた液晶表示素子が得られる。
また、配向制御モノマーと相溶性のよい正の誘電異方性を有する液晶組成物が得られる。
 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(重量部)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(A-1)から式(A-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L10などの基で置き換えられてもよいことを表す。‘n11’などの添え字は、置き換えられた基の数を示す。添え字‘n11’が0(ゼロ)のとき、そのような置き換えはない。添え字‘n11’が2以上のとき、環上には複数のL10が存在する。L10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-I000023
 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。
[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、
前記液晶層は正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、第一添加物として、光照射により光フリース転位を生じる芳香族エステルを有する式(A)で表される配向制御モノマーを少なくとも1つと、液晶性化合物とを含有し、
 前記配向制御層は、配向制御モノマーとして式(A)で表される化合物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-I000024

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026

式(A)において、
10およびP20は独立して、重合性基を表し;
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ヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-または式(Q-1)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;
式(Q-1)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;Sp11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つの水素はフッ素またはヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-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-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
10、Z20およびZ30は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-C≡C-、-CONH-、-NHCO-、-(CH-、-CHCH-または-CFCF-であり; 
10およびA30は独立して、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキシレン、ピリジン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルまたは1,3-ジオキサン-2,5-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、またはP10-Sp10-Z10-で置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、
このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく;
20は、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、ピリジン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、
式(A20-1)に示す1,4-フェニレンにおいて、X10、X11、X12およびX13はそれぞれ独立して、水素、フッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイルにおいて、X14、X15、X16、X17、X18およびX19はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X14とX19の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26およびX27はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X20とX27の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルにおいて、X28、X29、X30、X31、X32およびX33はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよいが、X28とX31の少なくとも一方は水素であり;
10は独立して0から3の整数である。
[2]前記式(A)において、
10およびP20は独立して、アクリロイルオキシ基、メタアクリロイルオキシ基、α-フルオロアクリレート基、トリフルオロメチルアクリレート基、ビニル基、ビニルオキシ基、エポキシ基を表し;
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ヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-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-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
10、Z20、およびZ30は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-C≡C-、-CONH-、-NHCO-、-(CH-、-CHCH-、または-CFCF-であり;
10およびA30は独立して、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキシレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、シアノ、ヒドロキシ、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、またはP10-Sp10-Z10-で置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく;
20は、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイル、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、
式(A20-1)に示す1,4-フェニレンにおいて、X10、X11、X12およびX13はそれぞれ独立して、水素、フッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイルにおいて、X14、X15、X16、X17、X18およびX19はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X14とX19の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26およびX27はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X20とX27の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルにおいて、X28、X29、X30、X31、X32およびX33はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよいが、X28とX31の少なくとも一方は水素であり;
10は独立して0から3の整数である、[1]に記載の液晶表示素子。
[3]前記配向制御モノマーとして式(A-1)から式(A-3)で表される化合物を用いる[1]または[2]に記載の液晶表示素子。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027

式(A-1)から式(A-3)において、
10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;
11は独立して、水素またはメチルであり;
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ヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-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-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
10、Z20、およびZ30は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-C≡C-、-CONH-、-NHCO-、-(CH-、-CHCH-、または-CFCF-であり;
20は独立して、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、
式(A20-1)に示す1,4-フェニレンにおいて、X10、X11、X12およびX13はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ヒドロキシ、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26およびX27はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X20とX27の少なくとも一方は水素であり、
式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルにおいて、X28、X29、X30、X31、X32およびX33はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよいが、X28とX31の少なくとも一方は水素であり;
30は独立して、1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、ヒドロキシ、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく;
10は独立して水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシまたはP10-Sp10-Z10-であり;
11は独立して0から4の整数である。
[4]前記配向制御モノマーの割合が、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、[1]から[3]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
[5]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つの液晶性化合物を含有する、[1]から[4]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028

式(1)において、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、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、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;Zは、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、-CH=CF-、-CF=CF-、ジフルオロメチレンオキシ、-CH=CF-CFO-または-CF=CF-CFO-であり;XおよびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、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、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2から12のアルケニルオキシであり;aは、1、2、3、または4である。
[6]第一成分として式(1-1)から式(1-39)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、[1]から[5]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033

式(1-1)から式(1-39)において、Rは、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、または炭素数2から12のアルケニルである。
[7]第一成分の割合が、液晶性化合物の合計量に対して、10重量%から85重量%の範囲である、[5]または[6]に記載の液晶表示素子。
[8]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つの液晶性化合物を含有する、[1]から[7]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034

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Bおよび環Cは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり;bは、1、2、または3である。
[9]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つの化合物を含有する、[1]から[8]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035

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、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]第二成分の割合が、液晶性化合物の合計量に対して、10重量%から85重量%の範囲である、[8]または[9]に記載の液晶表示素子。
[11]第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの液晶性化合物を含有する、[1]から[10]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036

式(3)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Dおよび環F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、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、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、ナフタレン-2,6-ジイル、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ナフタレン-2,6-ジイル、クロマン-2,6-ジイル、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クロマン-2,6-ジイルであり;環E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;cは、1、2、または3であり、dは、0または1であり;cとdとの和は3以下である。
[12]第三成分として式(3-1)から式(3-22)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、[1]から[11]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038

式(3-1)から式(3-22)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。
[13]第三成分の割合が、液晶性化合物の合計量に対して、3重量%から25重量%の範囲である、[11]または[12]に記載の液晶表示素子。
[14]ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、波長589nmにおける光学異方性(25℃で測定)が0.07以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃で測定)が2以上である、[1]から[13]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
[15]液晶組成物が、第二添加物として式(4)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、[1]から[14]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039

式(4)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;h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。
[16]液晶組成物中の式(4)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、[15]に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040

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。
[17]液晶組成物中の第二添加物として式(4-1)から式(4-27)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、[1]から[16]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043

式(4-1)から式(4-27)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-I000044

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。
[18]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、[15]から[17]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
[19]一対の基板の間に、[1]から[18]のいずれか1項に記載の液晶表示素子の中の液晶組成物と、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制御モノマーが反応した、液晶表示素子。
[20]液晶表示素子の動作モードが、TNモード、ECBモード、OCBモード、IPS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、[1]から[19]に記載の液晶表示素子。
[21]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、[1]から[19]に記載の液晶表示素子。
[22][1]から[18]のいずれか1項に記載の液晶表示素子の中の液晶組成物の、液晶表示素子における使用。
[23][1]から[18]のいずれか1項に記載の液晶表示素子の中の液晶組成物。
[24][1]または[2]に記載の液晶表示素子の中の式(A)で表される化合物または[3]に記載の液晶表示素子の中の式(A-1)から式(A-3)で表される化合物の配向制御層形成用モノマーとしての使用。
 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光フリース転位を生じる芳香族エステルを有する化合物について説明する。光フリース転位を生じる芳香族エステルを有する化合物は、紫外光を吸収し、芳香族エステル部位がラジカル開裂しヒドロキシケトンへの転位を生じる化合物を意味し、本発明では、式(A)および式(A-1)から式(A-3)で表される化合物である。好ましくは、式(A-1)、式(A-2)および式(A-3)で表される化合物であり、より好ましくは式(A-1)で表される化合物である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
式(A)、式(A-1)から式(A-3)において、
10およびP20は独立して、重合性基であり、好ましくは、アクリロイルオキシ基、メタアクリロイルオキシ基、フルオロアクリレート基、ビニル基、ビニルオキシ基、エポキシ基である。
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ヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-または式(Q-1)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;
式(Q-1)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;Sp11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つの水素はフッ素またはヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-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-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
10、Z20、およびZ30は独立して、
単結合、-COO-、-OCO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-CONH-、-NHCO-、-(CH-、-CHCH-または-CFCF-であり、好ましくは、
単結合、-COO-、-OCO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-または-CHCH-である。
10およびA30は独立して、
1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキシレン、ピリジン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルまたは1,3-ジオキサン-2,5-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、またはP10-Sp10-Z10-で置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく、好ましくは、
1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキシレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、シアノ、ヒドロキシ、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよい。
20は独立して、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、ピリジン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、好ましくは、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイル、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、より好ましくは式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルである。
 式(A20-1)に示す1,4-フェニレンにおいて、X10、X11、X12およびX13はそれぞれ独立して、水素、フッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、好ましくは、水素、フッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、より好ましくは、水素、フッ素、ヒドロキシ、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素である。
式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイルにおいて、X14、X15、X16、X17、X18およびX19はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X14とX19の少なくとも一方は水素である。
式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26およびX27はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X20とX27の少なくとも一方は水素である。
式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルにおいて、X28、X29、X30、X31、X32およびX33はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよいが、X28とX31の少なくとも一方は水素である。
10は独立して0から3の整数である。
式(A-1)から式(A-3)において、
10は水素、フッ素、またはメチルであり、好ましくは、水素またはメチルである。
11は水素またはメチルであり、好ましくは、水素である。
10は独立して水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく、好ましくは水素、フッ素、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく
11は独立して0から4の整数であり、好ましくは0から2の整数であり、より好ましくは0または1である。
芳香族エステルを有し、重合性基を有する化合物は、紫外光が照射されることにより芳香族エステル部位が光分解することでラジカルが形成されて、光フリース転位を生じる。光フリース転位において、芳香族エステル部位の光分解は偏光紫外光の偏光方向と芳香族エステル部位の長軸方向が同一方向であった場合に生じる。光分解後は再結合し、互変異性化により水酸基が分子内に生じる。この水酸基により、基板界面の相互作用が生じ、配向制御モノマーが基板界面側に異方性を持って吸着しやすくなると考えられる。また、重合性基を有しているため重合により固定化される。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、液晶組成物に配向制御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、配向制御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、素子を加温しながら直線偏光を照射することによって、配向制御モノマーを光フリース転位させ、重合させる。光フリース転位した配向制御モノマーは一定方向に配列され、重合後に形成される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および第一添加物の他に、その他の液晶性化合物やその他の添加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。その他の添加物は、第一添加物とは異なる化合物である。その他の液晶性化合物やその他の添加物は、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および第一添加物のみからなる。「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-I000048
 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。配向制御モノマーは第一添加物である。この化合物は、偏光によってフリース転位を生じるとき、分子レベルで一定方向に配列される。したがって、配向制御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る。第二成分である化合物(2)は、粘度を下げる、または上限温度を上げる。第3成分である化合物(3)は、短軸方向における誘電率を上げる。
 第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分化合物の好ましい割合およびその根拠を説明する。組成物における成分の好ましい組み合わせは、第一成分+添加物、第一成分+第二成分+添加物、第一成分+第三成分+添加物、または第一成分+第二成分+第三成分+添加物である。さらに好ましい組み合わせは、第一成分+第二成分+添加物である。
 第一添加物の好ましい割合は、液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに、液晶分子を配向させるために約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、液晶性化合物の合計量に対して、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、または粘度を下げるために約85重量%以下である。さらに好ましい割合は約15重量%から約80重量%の範囲である。特に好ましい割合は約20重量%から約75重量%の範囲である。
 第二成分の好ましい割合は、液晶性化合物の合計量に対して、上限温度を上げるために、または粘度を下げるために約10重量%以上であり、誘電率異方性を上げるために約85重量%以下である。さらに好ましい割合は約15重量%から約80重量%の範囲である。特に好ましい割合は約20重量%から約75重量%の範囲である。
 第三成分の好ましい割合は、液晶性化合物の合計量に対して、短軸方向における誘電率を上げるために約3重量%以上であり、下限温度を下げるために約25重量%以下である。さらに好ましい割合は約5重量%から約20重量%の範囲である。特に好ましい割合は約5重量%から約15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、組成物に添加してもよい。この添加物の好ましい割合は、液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに、液晶分子を配向させるために約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)、式(2)、および式(3)において、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRは、紫外線または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。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、紫外線または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。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、紫外線または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、短軸方向における誘電率を上げるために、炭素数1から12のアルコキシである。
 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。これらのアルケニルにおいては、分岐よりも直鎖のアルケニルが好ましい。
 好ましいアルケニルオキシは、ビニルオキシ、アリルオキシ、3-ブテニルオキシ、3-ペンテニルオキシ、または4-ペンテニルオキシである。さらに好ましいアルケニルオキシは、粘度を下げるためにアリルオキシまたは3-ブテニルオキシである。
 少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、フルオロメチル、2-フルオロエチル、3-フルオロプロピル、4-フルオロブチル、5-フルオロペンチル、6-フルオロヘキシル、7-フルオロヘプチル、または8-フルオロオクチルである。さらに好ましい例は、誘電率異方性を上げるために2-フルオロエチル、3-フルオロプロピル、4-フルオロブチル、または5-フルオロペンチルである。
 少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、2,2-ジフルオロビニル、3,3-ジフルオロ-2-プロペニル、4,4-ジフルオロ-3-ブテニル、5,5-ジフルオロ-4-ペンテニル、または6,6-ジフルオロ-5-ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために2,2-ジフルオロビニルまたは4,4-ジフルオロ-3-ブテニルである。
 環Aは、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、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、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は、光学異方性を上げるために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。テトラヒドロピラン-2,5-ジイルは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049

または
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050

であり、好ましくは
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051

である。

 環Bおよび環C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B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、または光学異方性を上げるために1,4-フェニレンである。環Dおよび環F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、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、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、ナフタレン-2,6-ジイル、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ナフタレン-2,6-ジイル、クロマン-2,6-ジイル、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クロマン-2,6-ジイルである。好ましい環Dまたは環Fは、粘度を下げるために1,4-シクロヘキシレンであり、短軸方向における誘電率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。環E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Eは、短軸方向における誘電率を上げるために2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレンである。
 Zは、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、ジフルオロメチレンオキシ、-CH=CF-CFO-または-CF=CF-CFO-である。好ましいZは、粘度を下げるために単結合であり、誘電率異方性を上げるためにジフルオロメチレンオキシである。Zは、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシである。好ましいZは、粘度を下げるために単結合である。ZおよびZは独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシである。好ましいZまたはZは、粘度を下げるために単結合であり、短軸方向における誘電率を上げるためにメチレンオキシである。
 XおよびXは独立して、水素またはフッ素である。好ましいXまたはXは、誘電率異方性を上げるためにフッ素である。
 Yは、フッ素、塩素、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、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2から12のアルケニルオキシである。好ましいYは、下限温度を下げるためにフッ素である。
少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、トリフルオロメチルである。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コキシの好ましい例は、トリフルオロメトキシである。少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルオキシの好ましい例は、トリフルオロビニルオキシである。 
 aは、1、2、3、または4である。好ましいaは、下限温度を下げるために2であり、誘電率異方性を上げるために3である。bは、1、2、または3である。好ましいb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。cは、1、2、または3であり、dは、0または1であり、cとdとの和は3以下である。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。好ましいd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。
 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-I000052
 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。好ましい配向制御モノマーについて説明する。配向制御モノマーは、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。重合性基と中心骨格の間にスペーサーを導入することにより、液晶化合部との相溶性を制御する場合があるため、液晶性化合物との相溶性を上げる場合に好ましい。好ましい配向制御モノマーは、化合物(A-1-1)から化合物(A-1-10)、化合物(A-2-1)、化合物(A-2-2)および化合物(A-3-1)である。化合物(A-1-1)から化合物(A-1-10)、化合物(A-2-1)、化合物(A-2-2)および化合物(A-3-1)におけるnおよびmは独立して、2から6であり、R10は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルである。配向制御モノマーは単独あるいは2種以上の組み合わせで用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055
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(1-35)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(1-4)、化合物(1-12)、化合物(1-14)、化合物(1-15)、化合物(1-17)、化合物(1-18)、化合物(1-23)、化合物(1-24)、化合物(1-27)、化合物(1-29)、または化合物(1-30)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(1-12)および化合物(1-15)、化合物(1-14)および化合物(1-27)、化合物(1-18)および化合物(1-24)、化合物(1-18)および化合物(1-29)、化合物(1-24)および化合物(1-29)、または化合物(1-29)および化合物(1-30)の組み合わ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)、または化合物(2-7)であることが好ましい。第二成分の少なくとも2つが化合物(2-1)および化合物(2-5)、化合物(2-1)および化合物(2-6)、化合物(2-1)および化合物(2-7)、化合物(2-3)および化合物(2-5)、化合物(2-3)および化合物(2-6)、化合物(2-3)および化合物(2-7)の組み合わせであることが好ましい。
 好ましい化合物(3)は、項12に記載の化合物(3-1)から化合物(3-22)である。これらの化合物において、第三成分の少なくとも1つが、化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-4)、化合物(3-6)、化合物(3-8)、または化合物(3-10)であることが好ましい。第三成分の少なくとも2つが、化合物(3-1)および化合物(3-6)、化合物(3-3)および化合物(3-6)、化合物(3-3)および化合物(3-10)、化合物(3-4)および化合物(3-6)、化合物(3-4)および化合物(3-8)、または化合物(3-6)および化合物(3-10)の組み合わせであることが好ましい。
 第六に、組成物に添加してもよいその他の添加物を説明する。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(Op-1)から化合物(Op-5)である。光学活性化合物の好ましい割合は、液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに、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-I000056
 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、tが1から9の整数である化合物(5)などである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
 化合物(5)において、好ましいtは、1、3、5、7、または9である。さらに好ましいtは7である。t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%から約10重量%の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に添加される。消泡剤の好ましい割合は、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配向制御モノマーとは異なる重合性化合物が組成物に添加される。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重合可能な基を有する化合物である。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。重合性化合物の好ましい割合は、その効果を得るために、液晶性化合物の合計量を100重量部としたときに約0.05重量部以上であり、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。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開始剤の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Omnirad651(登録商標;IGM Resins)、Omnirad184(登録商標;IGM Resins)、またはOmnirad1173(登録商標;IGM Resins)がラジカル重合に対して適切である。光重合開始剤の好ましい割合は、重合性化合物の重量に基づいて約0.1重量部から約5重量部の範囲である。さらに好ましい割合は、約1重量部から約3重量部の範囲である。
 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-tert-ブチルカテコール、4-メトキシフェノール、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。芳香族エステル基および重合性基を有する配向制御モノマーは、国際公開第1995/22586号、特開2005-206579号公報、国際公開第2006/049111号、Macromolecules, 26, 1244-1247 (1993)、特開2003-238491号公報、特開2000-178233号公報、特開2012-1623号公報、特開2011-227187号公報に記載された方法に準拠して合成する。α-フルオロアクリレート基を有する配向制御モノマーは特開2005-112850号公報に記載の方法に準拠して合成する。α-トリフルオロメチルアクリレート基を有する配向制御モノマーは特開2004-175728号公報に記載の方法に準拠して合成する。トラン構造を有する配向制御モノマーは、国際公開第2001/053248号に準拠して合成する。
 合成法を記載しなかった化合物は、オーガニック・シンセシス(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などの成書に記載された方法によって合成できる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。
 第八に、組成物の用途を説明する。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並行であってもよく、または垂直であってもよい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン-TFT素子または多結晶シリコン-TFT素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)型の素子にも使用できる。
第九に、素子を製造する方法を説明する。第一は、配向制御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。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、偏光紫外線を照射する工程である。配向制御モノマーは、直線偏光紫外線によって光フリース転位し、同時に重合も進行する。直線偏光紫外線の好ましい積算光量(J/cm)は、素子面到達時で0.1~20J/cm2である。積算光量の好ましい範囲は0.1~15J/cm2であり、より好ましい範囲は0.1~12J/cm2である。積算光量(J/cm)は、紫外線の照度(単位:mW/cm)×照射時間(単位:sec)で求めることができる。直線偏光紫外線照射時の温度条件は、上記の熱処理温度と同様に設定されることが好ましい。直線偏光紫外線照射の時間は、ランプ照度から計算されるため、生産効率の観点からは可能な限り高い照度で行うほうが好ましい。配向制御モノマーからなる重合体は薄膜として基板上に形成され固定化される。この化合物は分子レベルで一定方向に配列されるので、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-I000058
 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。ツイスト角が0°であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5μmであるTN素子に試料を入れた。この素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V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らの論文中の40頁記載の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度を測定した素子を用い、(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):2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、そしてツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(10V、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。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。誘電率異方性の値は、Δε=ε∥-ε⊥、の式から計算した。
(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0.45/Δn(μm)であり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧(32Hz、矩形波)は0Vから10V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90%になったときの電圧で表した。
(8)電圧保持率(VHR-1;25℃で測定;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmであった。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積であった。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
(9)電圧保持率(VHR-2;80℃で測定;%):25℃の代わりに、80℃で測定した以外は、上記と同じ手順で電圧保持率を測定した。得られた値をVHR-2で表した。
(10)電圧保持率(VHR-3;25℃で測定;%):紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは5μmであった。この素子に試料を注入し、光を20分間照射した。光源は超高圧水銀ランプUSH-500D(ウシオ電機製)であり、素子と光源の間隔は20cmであった。VHR-3の測定では、16.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなVHR-3を有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。VHR-3は90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
(11)電圧保持率(VHR-4;25℃で測定;%):試料を注入したTN素子を80℃の恒温槽内で500時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。VHR-4の測定では、16.7ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなVHR-4を有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。
(12)応答時間(τ;25℃で測定;ms):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5.0μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に矩形波(60Hz、5V、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。立ち上がり時間(τr:rise time;ミリ秒)は、透過率が90%から10%に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間(τf:fall time;ミリ秒)は透過率10%から90%に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和で表した。
(13)弾性定数(K;25℃で測定;pN):測定には横河・ヒューレットパッカード株式会社製のHP4284A型LCRメータを用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである水平配向素子に試料を入れた。この素子に0ボルトから20ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.99)からK11およびK33の値を得た。次に同171頁にある式(3.18)に、先ほど求めたK11およびK33の値を用いてK22を算出した。弾性定数は、このようにして求めたK11、K22、およびK33の平均値で表した。
(14)比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm):電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
(15)らせんピッチ(P;室温で測定;μm):らせんピッチはくさび法にて測定した。「液晶便覧」、196頁(2000年発行、丸善)を参照。試料をくさび形セルに注入し、室温で2時間静置した後、ディスクリネーションラインの間隔(d2-d1)を偏光顕微鏡(ニコン(株)、商品名MM40/60シリーズ)によって観察した。らせんピッチ(P)は、くさびセルの角度をθと表した次の式から算出した。P=2×(d2-d1)×tanθ。
 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。
表3 記号を用いた化合物の表記法
R-(A)-Z-・・・・・Z-(A)-R’

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000061

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000062

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000063
素子の実施例
1.原料
 配向膜を有しない素子に、配向制御モノマーを添加した組成物を注入した。直線偏光を照射したあと、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、添加物を除く液晶組成物は組成物(M1)から組成物(M20)のような組成物であり、第一添加物は後述するような配向制御モノマー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-HHXB(F,F)-F         (1-4)     6%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)   13%
3-HHBB(F,F)-F         (1-19)    4%
4-HHBB(F,F)-F         (1-19)    5%
3-HBBXB(F,F)-F        (1-23)    3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (1-28)    2%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    8%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    7%
3-HH-V                (2-1)    44%
V-HHB-1               (2-5)     6%
2-BB(F)B-3            (2-8)     2%
NI=79.8℃;Tc<-30℃;Δn=0.106;Δε=8.5;Vth=1.45V;η=11.6mPa・s;γ1=60.0mPa・s.
[組成物(M2)]
5-HXB(F,F)-F          (1-1)     3%
3-HHXB(F,F)-F         (1-4)     3%
3-HHXB(F,F)-CF3       (1-5)     3%
3-HGB(F,F)-F          (1-6)     3%
3-HB(F)B(F,F)-F       (1-9)     5%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)    6%
3-HHBB(F,F)-F         (1-19)    6%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                      (1-31)    2%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-32)    4%
3-B(2F,3F)BXB(F,F)-F  (1-33)    5%
3-HHB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       4%
3-HB-CL               (1)       3%
3-HHB-OCF3            (1)       3%
3-HH-V                (2-1)    22%
3-HH-V1               (2-1)    10%
5-HB-O2               (2-2)     5%
3-HHEH-3              (2-4)     3%
3-HBB-2               (2-6)     7%
5-B(F)BB-3            (2-7)     3%
NI=71.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.099;Δε=6.1;Vth=1.74V;η=13.2mPa・s;γ1=59.3mPa・s.
[組成物(M3)]
5-HXB(F,F)-F          (1-1)     6%
3-HHXB(F,F)-F         (1-4)     6%
V-HB(F)B(F,F)-F       (1-9)     5%
3-HHB(F)B(F,F)-F      (1-20)    7%
2-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (1-29)    3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (1-29)    3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (1-29)    4%
5-HB-CL               (1)       5%
2-HH-5                (2-1)     8%
3-HH-V                (2-1)    10%
3-HH-V1               (2-1)     7%
4-HH-V                (2-1)    10%
4-HH-V1               (2-1)     8%
5-HB-O2               (2-2)     7%
4-HHEH-3              (2-4)     3%
1-BB(F)B-2V           (2-8)     3%
1O1-HBBH-3            (-)       5%
NI=78.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.095;Δε=3.4;Vth=1.50V;η=8.4mPa・s;γ1=54.2mPa・s.
[組成物(M4)]
3-HHEB(F,F)-F         (1-3)     5%
3-HHXB(F,F)-F         (1-4)     7%
5-HBEB(F,F)-F         (1-10)    5%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)   10%
2-HHB(F)B(F,F)-F      (1-20)    3%
3-HB(2F,3F)BXB(F,F)-F (1-34)    3%
3-BB(2F,3F)BXB(F,F)-F (1-35)    2%
5-HHB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       6%
2-HH-3                (2-1)     8%
3-HH-V                (2-1)    20%
3-HH-V1               (2-1)     7%
4-HH-V                (2-1)     6%
5-HB-O2               (2-2)     5%
V2-B2BB-1             (2-9)     3%
3-HHEBH-3             (2-11)    5%
3-HHEBH-5             (2-11)    5%
NI=90.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.089;Δε=5.5;Vth=1.65V;η=13.6mPa・s;γ1=60.1mPa・s.
[組成物(M5)]
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)   12%
3-HHBB(F,F)-F         (1-19)    5%
4-HHBB(F,F)-F         (1-19)    4%
3-HBBXB(F,F)-F        (1-23)    3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F  (1-28)    3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    5%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    4%
2-HH-3                (2-1)     6%
3-HH-5                (2-1)     6%
3-HH-V                (2-1)    25%
3-HH-VFF              (2-1)     6%
5-HB-O2               (2-2)     7%
V-HHB-1               (2-5)     6%
V-HBB-2               (2-6)     5%
NI=78.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.107;Δε=7.0;Vth=1.55V;η=11.6mPa・s;γ1=55.6mPa・s.
[組成物(M6)]
3-HHXB(F,F)-F         (1-4)     3%
3-BBXB(F,F)-F         (1-17)    3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)    8%
3-HHBB(F,F)-F         (1-19)    5%
4-HHBB(F,F)-F         (1-19)    4%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    6%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    5%
3-HH-V                (2-1)    30%
3-HH-V1               (2-1)     5%
3-HHB-O1              (2-5)     2%
V-HHB-1               (2-5)     5%
2-BB(F)B-3            (2-8)     6%
F3-HH-V               (-)      15%
NI=80.4℃;Tc<-20℃;Δn=0.106;Δε=5.8;Vth=1.40V;η=11.6mPa・s;γ1=61.0mPa・s.
[組成物(M7)]
3-HGB(F,F)-F          (1-6)     3%
5-GHB(F,F)-F          (1-7)     4%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F    (1-14)    5%
3-BB(F)B(F,F)-CF3     (1-16)    2%
3-HHBB(F,F)-F         (1-19)    4%
3-GBB(F)B(F,F)-F      (1-22)    2%
2-dhBB(F,F)XB(F,F)-F  (1-25)    4%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-27)    3%
3-HGB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       5%
7-HB(F,F)-F           (1)       3%
2-HH-3                (2-1)    14%
2-HH-5                (2-1)     4%
3-HH-V                (2-1)    26%
1V2-HH-3              (2-1)     5%
1V2-BB-1              (2-3)     3%
2-BB(F)B-3            (2-8)     3%
3-HB(F)HH-2           (2-10)    4%
5-HBB(F)B-2           (2-13)    6%
NI=78.4℃;Tc<-20℃;Δn=0.094;Δε=5.6;Vth=1.45V;η=11.5mPa・s;γ1=61.7mPa・s.
[組成物(M8)]
3-HBB(F,F)-F          (1-8)     5%
5-HBB(F,F)-F          (1-8)     4%
3-BB(F)B(F,F)-F       (1-15)    3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    5%
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-30)    3%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                      (1-31)    4%
3-HH2BB(F,F)-F        (1)       3%
4-HH2BB(F,F)-F        (1)       3%
2-HH-5                (2-1)     8%
3-HH-V                (2-1)    25%
3-HH-V1               (2-1)     7%
4-HH-V1               (2-1)     6%
5-HB-O2               (2-2)     5%
7-HB-1                (2-2)     5%
VFF-HHB-O1            (2-5)     8%
VFF-HHB-1             (2-5)     3%
NI=80.0℃;Tc<-20℃;Δn=0.101;Δε=4.6;Vth=1.71V;η=11.0mPa・s;γ1=47.2mPa・s.
[組成物(M9)]
3-HHB(F,F)-F          (1-2)     8%
3-GB(F)B(F)-F         (1-11)    2%
3-GB(F)B(F,F)-F       (1-12)    3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)    8%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-27)    6%
5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-27)    5%
3-HH-V                (2-1)    30%
3-HH-V1               (2-1)    10%
1V2-HH-3              (2-1)     8%
3-HH-VFF              (2-1)     8%
V2-BB-1               (2-3)     2%
5-HB(F)BH-3           (2-12)    5%
5-HBBH-3              (2)       5%
NI=78.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.088;Δε=5.6;Vth=1.85V;η=13.9mPa・s;γ1=66.9mPa・s.
[組成物(M10)]
3-HHEB(F,F)-F         (1-3)     4%
5-HHEB(F,F)-F         (1-3)     3%
3-HBEB(F,F)-F         (1-10)    3%
5-HBEB(F,F)-F         (1-10)    3%
3-BB(F)B(F,F)-F       (1-15)    3%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-27)    5%
4-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-27)    5%
5-HB-CL               (1)       5%
3-HHB-OCF3            (1)       4%
3-HHB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       5%
5-HHB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       3%
3-HGB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       5%
2-HH-5                (2-1)     3%
3-HH-5                (2-1)     5%
3-HH-V                (2-1)    24%
4-HH-V                (2-1)     5%
1V2-HH-3              (2-1)     5%
3-HHEH-3              (2-4)     5%
5-B(F)BB-2            (2-7)     3%
5-B(F)BB-3            (2-7)     2%
NI=82.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.093;Δε=6.9;Vth=1.50V;η=16.3mPa・s;γ1=65.2mPa・s.
[組成物(M11)]
3-HHXB(F,F)-F         (1-4)     9%
3-HBB(F,F)-F          (1-8)     3%
3-BB(F)B(F,F)-F       (1-15)    4%
3-BB(F)B(F,F)-CF3     (1-16)    4%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)    5%
3-GBB(F)B(F,F)-F      (1-22)    3%
4-GBB(F)B(F,F)-F      (1-22)    4%
3-HH-V                (2-1)    25%
3-HH-V1               (2-1)    10%
5-HB-O2               (2-2)    10%
7-HB-1                (2-2)     5%
V2-BB-1               (2-3)     3%
3-HHB-1               (2-5)     4%
1V-HBB-2              (2-6)     5%
5-HBB(F)B-2           (2-13)    6%
NI=79.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.111;Δε=4.7;Vth=1.86V;η=9.7mPa・s;γ1=49.9mPa・s.
[組成物(M12)]
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)   14%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    7%
7-HB(F,F)-F           (1)       6%
2-HH-5                (2-1)     5%
3-HH-V                (2-1)    30%
3-HH-V1               (2-1)     3%
3-HH-VFF              (2-1)    10%
3-HHB-1               (2-5)     4%
3-HHB-3               (2-5)     5%
3-HHB-O1              (2-5)     3%
1-BB(F)B-2V           (2-8)     3%
3-HHEBH-3             (2-11)    3%
3-HHEBH-4             (2-11)    4%
3-HHEBH-5             (2-11)    3%
NI=83.0℃;Tc<-20℃;Δn=0.086;Δε=3.8;Vth=1.94V;η=7.5mPa・s;γ1=51.5mPa・s.
[組成物(M13)]
3-HBB(F,F)-F          (1-8)     5%
5-HBB(F,F)-F          (1-8)     4%
3-BB(F)B(F,F)-F       (1-15)    3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    5%
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-30)    3%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                      (1-31)    4%
3-HH2BB(F,F)-F        (1)       3%
4-HH2BB(F,F)-F        (1)       3%
2-HH-5                (2-1)     8%
3-HH-V                (2-1)    28%
4-HH-V1               (2-1)     7%
5-HB-O2               (2-2)     2%
7-HB-1                (2-2)     5%
VFF-HHB-O1            (2-5)     8%
VFF-HHB-1             (2-5)     3%
2-BB(2F,3F)B-3        (3-9)     4%
3-HBB(2F,3F)-O2       (3-10)    2%
NI=81.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.109;Δε=4.8;Vth=1.75V;η=13.3mPa・s;γ1=57.4mPa・s.
[組成物(M14)]
3-HHEB(F,F)-F         (1-3)     4%
3-HBEB(F,F)-F         (1-10)    3%
5-HBEB(F,F)-F         (1-10)    3%
3-BB(F)B(F,F)-F       (1-15)    3%
3-HBBXB(F,F)-F        (1-23)    6%
4-GBB(F,F)XB(F,F)-F   (1-26)    2%
5-GBB(F,F)XB(F,F)-F   (1-26)    2%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-27)    5%
4-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-27)    5%
5-HHB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       3%
5-HEB(F,F)-F          (1)       3%
5-HB-CL               (1)       2%
3-HHB-OCF3            (1)       4%
3-HH-5                (2-1)     4%
3-HH-V                (2-1)    21%
3-HH-V1               (2-1)     3%
4-HH-V                (2-1)     4%
1V2-HH-3              (2-1)     6%
5-B(F)BB-2            (2-7)     3%
5-B(F)BB-3            (2-7)     2%
3-HB(2F,3F)-O2        (3-1)     3%
3-BB(2F,3F)-O2        (3-4)     2%
3-HHB(2F,3F)-O2       (3-6)     4%
F3-HH-V               (-)       3%
NI=78.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.101;Δε=6.7;Vth=1.45V;η=17.8mPa・s;γ1=67.8mPa・s.
[組成物(M15)]
3-HHB(F,F)-F          (1-2)    10%
3-HHXB(F,F)-F         (1-4)     2%
3-GHB(F,F)-F          (1-7)     5%
3-BB(F)B(F,F)-F       (1-15)    6%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)   14%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)   10%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-29)    6%
2-HH-3                (2-1)      5%
3-HH-4                (2-1)    11%
3-HH-O1               (2-1)     5%
5-HB-O2               (2-2)     8%
3-HHB-1               (2-5)     6%
3-HHB-3               (2-5)     6%
3-HHB-O1              (2-5)     6%
NI=77.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.109;Δε=10.6;Vth=1.34V;η=22.6mPa・s;γ1=92.4mPa・s.
[組成物(M16)]
3-HBB-F               (1)       3%
3-BB(F,F)XB(F)-OCF3   (1)       3%
3-HHB(F)-F            (1)       3%
3-HGB(F,F)-F          (1-6)     3%
5-GHB(F,F)-F          (1-7)     3%
3-HBB(F,F)-F          (1-8)     4%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-18)    5%
3-HHBB(F,F)-F         (1-19)    5%
3-HBBX(F,F)-F         (1-23)    5%
3-BBVFFXB(F,F)-F      (1-37)    8%
3-HH-V                (2-1)    39%
1-HH-V1               (2-1)     3%
1-HH-2V1              (2-1)     4%
3-HHEH-5              (2-4)     3%
1-BB(F)B-2V           (2-8)     3%
3-HHEBH-3             (2-11)    3%
5-HBB(F)B-2           (2-13)    3%
NI=85.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.102;Δε=4.1;γ1=43.0mPa・s.
[組成物(M17)]
3-HHBB(F)-F            (1)      3%
2-HHEB(F,F)-F          (1-3)    3%
5-BB(F)B(F,F)-F        (1-15)   7%
3-HHB(F)B(F,F)-F       (1-20)   3%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (1-27)   3%
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F (1-30)   3%
3-HHVFFXB(F,F)-F       (1-38)   5%
3-BBVFFXB(F,F)-F       (1-37)   5%
3-HBBVFFXB(F,F)-F      (1-39)   3%
2-HH-5                 (2-1)    5%
3-HH-V                 (2-1)   20%
5-HH-V                 (2-1)   12%
3-HH-V1                (2-1)    4%
4-HH-V1                (2-1)    5%
2-HH-2V1               (2-1)    3%
1-BB-3                 (2-3)    3%
V2-BB(F)B-1            (2-8)     5%
V2-B(F)BB-1            (2-7)    5%
3-HB(F)HH-5            (2-10)   3%
NI=85.8℃;Tc<-20℃;Δn=0.115;Δε=4.2;γ1=41.4mPa・s.
[組成物(M18)]
3-BB(F)XB(F)B(F,F)-F   (1)      5%
3-HGB(F,F)-F           (1-6)    3%
5-GHB(F,F)-F           (1-7)    4%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F     (1-14)   5%
3-HHBB(F,F)-F          (1-19)   4%
2-dhBB(F,F)XB(F,F)-F   (1-25)   4%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (1-27)   3%
3-HGB(F,F)XB(F,F)-F    (1)      5%
7-HB(F,F)-F            (1)      3%
2-HH-3                 (2-1)   14%
2-HH-5                 (2-1)    4%
3-HH-V                 (2-1)   26%
1V2-HH-3               (2-1)    5%
1V2-BB-1               (2-3)    3%
2-BB(F)B-3             (2-8)    3%
3-HB(F)HH-2            (2-10)   4%
5-HBB(F)B-2            (2-13)   5%
NI=78.4℃;Tc<-20℃;Δn=0.094;Δε=5.6;Vth=1.45V;η=11.5mPa・s;γ1=61.7mPa・s.
[組成物(M19)]
3-HBB(F,F)-F           (1-8)    5%
5-HBB(F,F)-F           (1-8)    4%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (1-29)   3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (1-29)   5%
3-BB(F、F)XB(F)B(F,F)-F (1-30)  10%
3-HH2BB(F,F)-F         (1)      3%
4-HH2BB(F,F)-F         (1)      3%
2-HH-5                 (2-1)    4%
3-HH-V                 (2-1)   25%
3-HH-V1                (2-1)   10%
4-HH-V1                (2-1)    7%
5-HB-O2                (2-2)    5%
7-HB-1                 (2-2)    5%
VFF-HHB-O1             (2-5)    8%
VFF-HHB-1              (2-5)    3%
NI=79.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.099;Δε=5.0;Vth=1.64V;η=10.4mPa・s;γ1=44.7mPa・s.
[組成物(M20)]
3-GBXB(F)B(F,F)-F      (1)      5%
3-HHB(F,F)-F           (1-2)    7%
3-GB(F)B(F)-F          (1-11)   2%
3-GB(F)B(F,F)-F        (1-12)   3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F     (1-18)   7%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (1-27)   4%
5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (1-27)   5%
3-HH-V                 (2-1)   30%
3-HH-V1                (2-1)   10%
1V2-HH-3               (2-1)    8%
3-HH-VFF               (2-1)    8%
V2-BB-1                (2-3)    2%
5-HB(F)BH-3            (2-12)   4%
5-HBBH-3               (2)      5%
NI=79.7℃;Tc<-20℃;Δn=0.091;Δε=5.7;Vth=1.83V;η=14.9mPa・s;γ1=69.3mPa・s.
第一添加物は、以下に示した化合物から選ばれる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000066

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000068

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000070

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000071
2.液晶分子の配向
<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)100重量部に、化合物(A-1-1-1)を0.5重量部の割合で、酸化防止剤としてt=7である化合物(5)を150ppm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℃(ネマチック相の上限温度以上)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、2.0J/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。本実施例1では光漏れが観察されなかったので、配向は良好であった。
実施例2~実施例26
 下記表4のように、組成物(M1)~組成物(M20)を用い、添加物を下記表のように混合した。直線偏光した紫外線を照射する際の温度は下記表のように設定した。実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察したところ、光漏れが観察されなかったので、配向は良好であった。なお、第二添加物として、下記の化合物(RM-1)から化合物(RM-3)を用いた。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000072
比較例1
 組成物(M1)のみを、配向膜を有しないIPS素子に注入した。実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察したところ、光漏れが観察されたので、配向は不良であった。
比較例2~比較例4
 組成物(M1)に第二添加物(化合物(RM-1)から化合物(RM-3))のみを、それぞれ0.3重量部から0.5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素子に注入し、実施例1と同様な方法で光漏れの有無を観察したところ、光漏れが観察されたので、配向は不良であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000073
表4 液晶分子の配向
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000074
3.配向制御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制御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1~26の混合物は析出が確認されず、いずれの配向制御モノマーの相溶性は良好であった。
 実施例1から26では、組成物や配向制御モノマーの種類、量、偏光露光時の加熱温度を変えたが、光漏れは観察されなかった。同様に、配向制御モノマーを複数利用して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、配向制御モノマーを含有していない比較例1、および芳香族エステル部位を有していない重合性化合物のみを含む比較例2から4では光漏れが観測された。以上の結果より、配向制御モノマーから生成した薄膜が液晶分子の配向に重要な役割を果たしていることが分かる。同様な効果は、例示した他の配向制御モノマー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。
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、正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
 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 (24)

  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、
    前記液晶層は正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、第一添加物として、光照射により光フリース転位を生じる芳香族エステルを有する式(A)で表される配向制御モノマーを少なくとも1つと、液晶性化合物とを含有し、
     前記配向制御層は、配向制御モノマーとして式(A)で表される化合物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

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    式(A)において、
    10およびP20は独立して、重合性基を表し;
    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ヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-または式(Q-1)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;
    式(Q-1)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;Sp11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つの水素はフッ素またはヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-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-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
    10、Z20およびZ30は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-C≡C-、-CONH-、-NHCO-、-(CH-、-CHCH-または-CFCF-であり; 
    10およびA30は独立して、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキシレン、ピリジン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルまたは1,3-ジオキサン-2,5-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、またはP10-Sp10-Z10-で置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、
    このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく;
    20は、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、ピリジン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、
    式(A20-1)に示す1,4-フェニレンにおいて、X10、X11、X12およびX13はそれぞれ独立して、水素、フッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイルにおいて、X14、X15、X16、X17、X18およびX19はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X14とX19の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26およびX27はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X20とX27の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルにおいて、X28、X29、X30、X31、X32およびX33はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよいが、X28とX31の少なくとも一方は水素であり;
    10は独立して0から3の整数である。
  2. 前記式(A)において、
    10およびP20は独立して、アクリロイルオキシ基、メタアクリロイルオキシ基、α-フルオロアクリレート基、トリフルオロメチルアクリレート基、ビニル基、ビニルオキシ基、エポキシ基を表し;
    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ヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-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-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
    10、Z20、およびZ30は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-C≡C-、-CONH-、-NHCO-、-(CH-、-CHCH-、または-CFCF-であり;
    10およびA30は独立して、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキシレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、シアノ、ヒドロキシ、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、またはP10-Sp10-Z10-で置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく;
    20は、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイル、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、
    式(A20-1)に示す1,4-フェニレンにおいて、X10、X11、X12およびX13はそれぞれ独立して、水素、フッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-2)に示すナフタレン-2,6-ジイルにおいて、X14、X15、X16、X17、X18およびX19はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X14とX19の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26およびX27はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X20とX27の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルにおいて、X28、X29、X30、X31、X32およびX33はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよいが、X28とX31の少なくとも一方は水素であり;
    10は独立して0から3の整数である、請求項1に記載の液晶表示素子。
  3. 前記配向制御モノマーとして式(A-1)から式(A-3)で表される化合物を用いる請求項1または2に記載の液晶表示素子。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    式(A-1)から式(A-3)において、
    10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;
    11は独立して、水素またはメチルであり;
    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ヒドロキシで置き換えられていてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-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-または-C≡C-で置き換えられてもよく;
    10、Z20、およびZ30は独立して、単結合、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCO-CHCH-、-CHCH-COO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-C≡C-、-CONH-、-NHCO-、-(CH-、-CHCH-、または-CFCF-であり;
    20は独立して、式(A20-1)に示す1,4-フェニレン、式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルまたは式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルであり、
    式(A20-1)に示す1,4-フェニレンにおいて、X10、X11、X12およびX13はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ヒドロキシ、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X10とX11の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-3)に示すビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26およびX27はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよいが、X20とX27の少なくとも一方は水素であり、
    式(A20-4)に示すフルオレン-2,7-ジイルにおいて、X28、X29、X30、X31、X32およびX33はそれぞれ独立して、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよいが、X28とX31の少なくとも一方は水素であり;
    30は独立して、1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、ビフェニレン-4,4’-ジイルであり、この1,4-フェニレンにおいて、任意の水素はフッ素、ヒドロキシ、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく、このフルオレン-2,7-ジイルにおいて、任意の水素はフッ素、炭素数1から5のアルキルで置き換えられていてもよく、このビフェニレン-4,4’-ジイルにおいて任意の水素はフッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、または炭素数1から5のアルコキシで置き換えられていてもよく;
    10は独立して水素、フッ素、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシまたはP10-Sp10-Z10-であり;n11は独立して0から4の整数である。
  4.  前記配向制御モノマーの割合が、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.  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つの液晶性化合物を含有する、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-I000005

    式(1)において、Rは炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、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、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;Zは、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、-CH=CF-、-CF=CF-、ジフルオロメチレンオキシ、-CH=CF-CFO-または-CF=CF-CFO-であり;XおよびXは独立して、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、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、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2から12のアルケニルオキシであり;aは、1、2、3、または4である。
  6.  第一成分として式(1-1)から式(1-39)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-I000006

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010

    式(1-1)から式(1-39)において、Rは、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、または炭素数2から12のアルケニルである。
  7.  第一成分の割合が、液晶性化合物の合計量に対して、10重量%から85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.  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つの液晶性化合物を含有する、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-I000011

    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Bおよび環Cは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、または2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり;Zは、単結合、エチレン、またはカルボニルオキシであり;bは、1、2、または3である。
  9.  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-I000012

    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、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.  第二成分の割合が、液晶性化合物の合計量に対して、10重量%から85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.  第三成分として式(3)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの液晶性化合物を含有する、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-I000013

    式(3)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Dおよび環F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、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、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、ナフタレン-2,6-ジイル、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ナフタレン-2,6-ジイル、クロマン-2,6-ジイル、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クロマン-2,6-ジイルであり;環E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;cは、1、2、または3であり、dは、0または1であり;cとdとの和は3以下である。
  12.  第三成分として式(3-1)から式(3-22)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11のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015

    式(3-1)から式(3-22)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。
  13.  第三成分の割合が、液晶性化合物の合計量に対して、3重量%から25重量%の範囲である、請求項11または12に記載の液晶表示素子。
  14.  ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、波長589nmにおける光学異方性(25℃で測定)が0.07以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃で測定)が2以上である、請求項1から13のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  15.  液晶組成物が、第二添加物として式(4)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14のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016

    式(4)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;h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。
  16.  液晶組成物中の式(4)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15に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

    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。
  17. 液晶組成物中の第二添加物として式(4-1)から式(4-27)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16のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020

    式(4-1)から式(4-27)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-I000021

    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。
  18.  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15から17のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  19.  一対の基板の間に、請求項1から18のいずれか1項に記載の液晶表示素子の中の液晶組成物と、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制御モノマーが反応した、液晶表示素子。
  20.  液晶表示素子の動作モードが、TNモード、ECBモード、OCBモード、IPS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1から19に記載の液晶表示素子。
  21. 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1から19に記載の液晶表示素子。
  22.  請求項1から18のいずれか1項に記載の液晶表示素子の中の液晶組成物の、液晶表示素子における使用。
  23. 請求項1から18のいずれか1項に記載の液晶表示素子の中の液晶組成物。
  24. 請求項1または2に記載の液晶表示素子の中の式(A)で表される化合物または請求項3に記載の液晶表示素子の中の式(A-1)から式(A-3)で表される化合物の配向制御層形成用モノマーとしての使用。
PCT/JP2018/005407 2017-02-24 2018-02-16 液晶表示素子および液晶組成物 WO2018155322A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/486,834 US20200231873A1 (en) 2017-02-24 2018-02-16 Liquid crystal display element and liquid crystal composition
CN201880013036.XA CN110383155B (zh) 2017-02-24 2018-02-16 液晶显示元件及液晶组合物与其用途、以及化合物的用途
JP2019501280A JPWO2018155322A1 (ja) 2017-02-24 2018-02-16 液晶表示素子および液晶組成物

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017032803 2017-02-24
JP2017-032803 2017-02-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018155322A1 true WO2018155322A1 (ja) 2018-08-30

Family

ID=63252634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/005407 WO2018155322A1 (ja) 2017-02-24 2018-02-16 液晶表示素子および液晶組成物

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200231873A1 (ja)
JP (1) JPWO2018155322A1 (ja)
CN (1) CN110383155B (ja)
TW (1) TW201837162A (ja)
WO (1) WO2018155322A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113234451A (zh) * 2021-05-28 2021-08-10 重庆汉朗精工科技有限公司 一种配向液晶材料及应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014145078A (ja) * 2012-04-24 2014-08-14 Dic Corp 重合性化合物を含有する液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174929A1 (ja) * 2013-04-25 2014-10-30 Jnc株式会社 重合性化合物、重合性組成物および液晶表示素子
EP3275973B1 (en) * 2015-03-24 2019-12-18 JNC Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
JP6610057B2 (ja) * 2015-07-29 2019-11-27 Jnc株式会社 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
JP2014145078A (ja) * 2012-04-24 2014-08-14 Dic Corp 重合性化合物を含有する液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018155322A1 (ja) 2019-12-19
US20200231873A1 (en) 2020-07-23
TW201837162A (zh) 2018-10-16
CN110383155B (zh) 2022-03-22
CN110383155A (zh) 2019-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018139507A1 (ja) 液晶表示素子、液晶組成物および化合物
JP6319315B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP6866625B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
KR20160102392A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
WO2015151607A1 (ja) 液晶表示素子および液晶組成物
WO2015133194A1 (ja) 液晶表示素子および液晶組成物
EP2653522B1 (en) Liquid crystal composition and liquid crystal display device
JP2015178591A (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
WO2018150954A1 (ja) 液晶表示素子および液晶組成物
JP2017190420A (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
WO2019004021A1 (ja) 液晶表示素子、液晶組成物および化合物
WO2018155323A1 (ja) 液晶表示素子および液晶組成物
JP2018123296A (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
WO2017163663A1 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP6610260B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP6753285B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP6696405B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
CN110383155B (zh) 液晶显示元件及液晶组合物与其用途、以及化合物的用途
WO2018105291A1 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
WO2020095499A1 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
WO2018235662A1 (ja) 液晶表示素子および液晶組成物
WO2018074103A1 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP2019189771A (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP2019123778A (ja) 液晶組成物、液晶表示素子、および液晶組成物の液晶表示素子における使用
JP2019156976A (ja) 液晶組成物および液晶表示素子

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18757360

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019501280

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18757360

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1