WO2019116904A1 - 液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents
液晶組成物及び液晶表示素子 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019116904A1 WO2019116904A1 PCT/JP2018/043958 JP2018043958W WO2019116904A1 WO 2019116904 A1 WO2019116904 A1 WO 2019116904A1 JP 2018043958 W JP2018043958 W JP 2018043958W WO 2019116904 A1 WO2019116904 A1 WO 2019116904A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- general formula
- liquid crystal
- mass
- Prior art date
Links
- 0 Cc1c(C)c(N)c(*c(c(N)c(C(IC)=C)c([I+]=I)c2C)c2S*)c([N+])c1*[*+] Chemical compound Cc1c(C)c(N)c(*c(c(N)c(C(IC)=C)c([I+]=I)c2C)c2S*)c([N+])c1*[*+] 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
- C09K19/3402—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
- C09K19/3405—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom the heterocyclic ring being a five-membered ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/12—Non-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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/14—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a carbon chain
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/14—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a carbon chain
- C09K19/16—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a carbon chain the chain containing carbon-to-carbon double bonds, e.g. stilbenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/14—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a carbon chain
- C09K19/18—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a carbon chain the chain containing carbon-to-carbon triple bonds, e.g. tolans
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/38—Polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/13—Devices 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/12—Non-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
- C09K2019/121—Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
- C09K2019/123—Ph-Ph-Ph
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
- C09K19/3001—Cyclohexane rings
- C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
- C09K2019/3009—Cy-Ph
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
- C09K19/3001—Cyclohexane rings
- C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
- C09K2019/301—Cy-Cy-Ph
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
本発明が解決しようとする課題は、誘電率異方性(Δε)が負であり、TNIが高く、Δnが大きく、γ1が小さい液晶組成物を提供することであり、これを用いた、応答速度が速く、高いVHRを有した、表示不良が無いか極めて少ないVA型またはFFS型またはIPS型液晶表示素子を提供し、更に重合性化合物を用いたPSA素子を提供することにある。 本発明の液晶組成物は、一般式(i)の化合物を含有する液晶組成物により上記課題を解決する。
Description
本発明は液晶組成物及びこれを使用した液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、家庭用各種電気機器、測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(捩れネマチック)型、STN(超捩れネマチック)型、DS(動的光散乱)型、GH(ゲスト・ホスト)型、IPS(インプレーンスイッチング)型、OCB(光学補償複屈折)型、ECB(電圧制御複屈折)型、VA(垂直配向)型、CSH(カラースーパーホメオトロピック)型、あるいはFLC(強誘電性液晶)等を挙げることができる。また駆動方式としてもスタティック駆動、マルチプレックス駆動、単純マトリックス方式、TFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)等により駆動されるアクティブマトリックス(AM)方式を挙げることができる。これらの表示方式において、IPS型、ECB型、VA型、あるいはCSH型等は、Δε(誘電率異方性)が負の値を示す液晶組成物を用いるという特徴を有する。これらの中で特にAM駆動によるVA型表示方式は、高速応答で広視野角の要求される表示素子、例えばテレビあるいはモニター等の用途に使用されている。
Δεが負の液晶組成物として、以下のような2,3-ジフルオロフェニレン骨格を有する液晶化合物(A)から(E)(特許文献1参照)等を用いた液晶組成物が開示されている。
しかしながら、いずれの液晶組成物も特に大型の液晶表示素子に求められる応答速度と信頼性を両立することができていなかった。
また、特許文献2において、下記数式で示される指数(FoM)が大きい液晶材料を使用することでホメオトロピック液晶セルの応答速度を向上させることが開示されているが、十分満足できるとは言えないものであった。
また、特許文献2において、下記数式で示される指数(FoM)が大きい液晶材料を使用することでホメオトロピック液晶セルの応答速度を向上させることが開示されているが、十分満足できるとは言えないものであった。
以上のことから、液晶テレビ等の高速応答と高信頼性が要求される液晶組成物においては、ネマチック相-等方性液体相転移温度(TNI)及び屈折率異方性(Δn)を適宜調整しながら、回転粘性(γ1)が小さく、弾性定数(K33)が大きく、γ1/K33が小さいことと電圧保持率VHRが高いことが求められていた。
本発明が解決しようとする課題は、誘電率異方性(Δε)が負であり、TNI及びΔnを適宜調整しながら、γ1が小さい液晶組成物を提供することであり、これを用いた、応答速度が速く、高いVHRを有した、表示不良が無いか極めて少ないVA型またはFFS型またはIPS型液晶表示素子を提供することにある。
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の化学構造を有する化合物を含有する液晶組成物により、上記課題を解決できることを見出し、本願発明を完成するに至った。
更に、該液晶組成物とともに重合性化合物を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本願発明を完成するに至った。
本発明の液晶組成物は、誘電率異方性(Δε)が負であり、TNIが高く、Δnが大きく、γ1が小さい液晶組成物を提供することであり、これを用いた、応答速度が速く、高いVHRを有した、表示不良が無いか極めて少ないVA型またはFFS型またはIPS型液晶表示素子を提供することができる。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)
(式中、Xi1及びXi2はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基を表し、
Yi1及びYi2はそれぞれ独立して、-O-、-CF2-、-CO-、-CXi3Xi4-を表すが、Yi1及びYi2のいずれか一つ以上は-O-を表し、Xi3、Xi4はそれぞれ独立して、Xi1と同じ意味を表し、
Li1、Li2、Li3、Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、臭素原子、よう素原子、水酸基、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は一般式(Li-1)
Yi1及びYi2はそれぞれ独立して、-O-、-CF2-、-CO-、-CXi3Xi4-を表すが、Yi1及びYi2のいずれか一つ以上は-O-を表し、Xi3、Xi4はそれぞれ独立して、Xi1と同じ意味を表し、
Li1、Li2、Li3、Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、臭素原子、よう素原子、水酸基、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は一般式(Li-1)
(式中、Ri1は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数1から15のアルコキシ基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は炭素原子数2から15のアルケニルオキシ基を表し、
Ai1は
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良く、この基中に存在する1つの水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、
Zi1は、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-又は単結合を表し、
ni1は1又は2を表すが、ni1が2を表しAi1及びZi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表し、
Wi1は一般式(Wi1-1)、(Wi1-2)又は(Wi1-3)
Ai1は
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良く、この基中に存在する1つの水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、
Zi1は、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-又は単結合を表し、
ni1は1又は2を表すが、ni1が2を表しAi1及びZi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表し、
Wi1は一般式(Wi1-1)、(Wi1-2)又は(Wi1-3)
(式中、・はLi2又はYi2への結合点を表し、*はLi5が結合する炭素原子に隣接する炭素原子への結合点を表し、Li6、Li7及びLi8はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)で表される基を表し、
Wi2は単結合又は-CLi9Li10-
(Li9及びLi10はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)
を表し、
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及びLi10中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-C≡C-、-O-、-COO-、-OCO-又は-CO-により置き換えられても良く、また、アルキル基又はアルケニル基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
で表される誘電率異方性(Δε)が負の化合物を含有するものであり、更に重合性化合物を含有する液晶組成物であり、また、これを用いた液晶表示素子である。
Wi2は単結合又は-CLi9Li10-
(Li9及びLi10はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)
を表し、
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及びLi10中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-C≡C-、-O-、-COO-、-OCO-又は-CO-により置き換えられても良く、また、アルキル基又はアルケニル基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
で表される誘電率異方性(Δε)が負の化合物を含有するものであり、更に重合性化合物を含有する液晶組成物であり、また、これを用いた液晶表示素子である。
本発明の液晶組成物中の一般式(i)の化合物の含有量は、下限値として、0.1質量%であることが好ましく、0.2質量%であることが好ましく、0.3質量%であることが好ましく、0.5質量%であることが好ましく、1質量%であることが好ましく、2質量%であることが好ましく、3質量%であることが好ましく、4質量%であることが好ましく、上限値として、20質量%であることがより好ましく、15質量%であることがより好ましく、13質量%であることがより好ましく、10質量%であることが更に好ましく、含有量の範囲として、0.1~25質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましく、0.1~15質量%であることが更に好ましく、1~15質量%であることが特に好ましい。以下、質量%を%と記載する。
TNIを重視する場合には含有量を少なめにすることが好ましく、γ1/K33を改善し、応答速度を重視する場合には含有量を多くすることが好ましい。
一般式(i)において、Xi1及びXi2は少なくとも一方はフッ素原子であることが好ましく、ともにフッ素原子であることが好ましい。
Yi1及びYi2は、一方がO-であり、他方が-CH2-である化合物及びともに-O-である化合物が好ましく、ともに-O-である化合物が好ましい。
Yi1及びYi2は、一方がO-であり、他方が-CH2-である化合物及びともに-O-である化合物が好ましく、ともに-O-である化合物が好ましい。
Li1及びLi2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基を表すことが好ましく、γ1を低下させる為には、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基であることが特に好ましい。また、直鎖状であることが好ましい。|Δε|を大きくさせるためには、炭素原子数1~8のアルコキシ基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルコキシ基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基であることが特に好ましい。他の液晶成分との混和性を上昇させるためには、Li1及びLi2が異なることが好ましく、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基はLi1及びLi2のいずれか一方であることが好ましく、アルコキシ基はLi1であることが特に好ましい。Li1及びLi2中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されていても良いが、フッ素原子に置換されていないことが好ましい。
また、Li1及びLi2は
を表すことが好ましい。
Ri1はγ1を低下させる為には、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基であることが特に好ましい。また、直鎖状であることが好ましい。|Δε|を大きくさせるためには、炭素原子数1~8のアルコキシ基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルコキシ基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基であることが特に好ましい。Ri1が複数存在する場合、他の液晶成分との混和性を上昇させるためには、Ri1が互いに異なることが好ましく、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基は複数存在するRi1のうちいずれか一つであることが好ましく、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基はLi1中のRi1であることが特に好ましい。Ri1中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されていても良いが、フッ素原子に置換されていないことが好ましい。
Ai1は
から選ばれる基を表すことが好ましい。具体的には、A1はγ1を低下させる為にはトランス-1,4-シクロヘキシレン基、無置換の1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましく、トランス-1,4-シクロヘキシレン基であることが特に好ましい。他の液晶成分との混和性を向上させる為には、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましい。Tniを上昇させる為には、無置換の1,4-フェニレン基、無置換の1,4-シクロヘキシレン基、1,4-シクロヘキセニレン基又は無置換のナフタレン-2,6-ジイル基であることが好ましい。負に大きなΔεを示すためには、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基又は2,3-ジフルオロー1,4-フェニレン基であることが好ましい。負に大きなΔεを示しながら、他の液晶成分との混和性を両立させるためには、Ai1中に存在するフッ素原子の数の合計は、1~4であることが好ましく、1~3であることが特に好ましい。
Zi1は、γ1を低下させる為には単結合、-CH2CH2-、-CH2O-又は-OCH2-であることが好ましく、単結合又は-CH2CH2-であることが更に好ましい。Tniを上昇させるためには、単結合、-COO-,-OCO-、-CH=CH-又は-C≡C-であることが好ましく、単結合、-CH=CH-又は-C≡C-であることが更に好ましい。他の液晶成分との混和性を向上させる為には、単結合、-CH2CH2-、-CH2O-又は-OCH2-であることが好ましい。液晶表示素子とした際の長期信頼性を向上させるには単結合であることが好ましい。
ni1が2を表す場合、複数存在するZi1のいずれか一つ以上が単結合を表すことが好ましい。ni1はγ1を重視する場合には1であることが好ましい。Tniを重視する場合には2であることが好ましい。
Wi1は一般式(Wi1-1)又は(Wi1-3)であることが好ましい。
Wi2は単結合であることが好ましい。
Wi1は一般式(Wi1-1)又は(Wi1-3)であることが好ましい。
Wi2は単結合であることが好ましい。
Li3は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数1から15のアルコキシ基、炭素原子数2から15のアルケニル基、炭素原子数2から15のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、γ1を低下させる為には、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基であることが特に好ましい。また、直鎖状であることが好ましい。
Li1、Li2及びLi3は、少なくとも1つが水素原子であることが好ましく、Li1又はLi3が、水素原子であることが好ましい。Li1が炭素原子数1から8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基、Li2が水素原子、Li3が炭素原子数1から8のアルキル基であることが好ましく、Li1が水素原子、Li2が炭素原子数1から8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基、Li3が炭素原子数1から8のアルキル基であることが好ましい。
Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基を表すことが好ましく、水素原子を表すことが好ましい。
Li6及びLi7はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基を表すことが好ましく、水素原子が好ましい。
Li8は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数1から15のアルコキシ基、炭素原子数2から15のアルケニル基、炭素原子数2から15のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、水素原子が好ましい。
Li9及びLi10は、水素原子を表すことが好ましい。
なお、一般式(i)で表される化合物において、ヘテロ原子同士が直接結合する構造となることはない。
一般式(i)で表される化合物のうち、以下の一般式(i-1)~一般式(i-48)で表される各化合物が好ましい。その中で特に好ましい化合物は、一般式(i-1)、(i-2)、(i-3)、(i-4)、(i-5)、(i-6)、(i-7)、(i-8)、(i-9)、(i-10)、(i-11)及び(i-12)で表される化合物であり、一般式(i-1)、(i-2)、(i-3)及び(i-4)で表される化合物であり、一般式(i-1)及び(i-3)で表される化合物であり、一般式(i-1)で表される化合物である。
(式中、Ri1及びRi2は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
(式中、Ri1及びRi2は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
(式中、Ri1及びRi2は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
(式中、Ri1及びRi2は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物に加えて、一般式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)及び(N-05)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。これら化合物は誘電的に負の異方性を有する化合物に該当する。これらの化合物は、Δεの符号が負で、その絶対値が2より大きい値を示す。なお、化合物のΔεは、25℃において誘電的にほぼ中性の組成物に該化合物を添加した組成物の誘電率異方性の測定値から外挿した値である。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物に加えて、一般式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)及び(N-05)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。これら化合物は誘電的に負の異方性を有する化合物に該当する。これらの化合物は、Δεの符号が負で、その絶対値が2より大きい値を示す。なお、化合物のΔεは、25℃において誘電的にほぼ中性の組成物に該化合物を添加した組成物の誘電率異方性の測定値から外挿した値である。
式中、R21及びR22は、それぞれ独立して、炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシ基、炭素原子数2から8のアルケニル基、炭素原子数2から8のアルケニルオキシ基を表し、該基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていても良く、Z1は、それぞれ独立して、単結合、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、mは、それぞれ独立して、1又は2を表す。
R21は、炭素原子数1から8のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1から4のアルキル基が更に好ましい。但し、Z1が単結合以外を表す場合は、R21は、炭素原子数1~3のアルキル基が好ましい。
R22は、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1から4のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1~4のアルコキシ基が更に好ましい。
R21及びR22は、アルケニル基であることもでき、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)から選ばれることが好ましく、式(R1)又は式(R2)が好ましいが、R21及びR22がアルケニル基である化合物の含有量はできる限り少ない方が良く、含有しない方が好ましい場合が多い。
R21は、炭素原子数1から8のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1から4のアルキル基が更に好ましい。但し、Z1が単結合以外を表す場合は、R21は、炭素原子数1~3のアルキル基が好ましい。
R22は、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1から4のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1~4のアルコキシ基が更に好ましい。
R21及びR22は、アルケニル基であることもでき、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)から選ばれることが好ましく、式(R1)又は式(R2)が好ましいが、R21及びR22がアルケニル基である化合物の含有量はできる限り少ない方が良く、含有しない方が好ましい場合が多い。
Z1は、それぞれ独立して、単結合、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表すが、単結合、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-が好ましく、単結合又は-CH2O-がより好ましい。
mが1のとき、Z1は単結合であることが好ましい。
mが2のとき、Z1は-CH2CH2-、-CH2O-、であることが好ましい。
mが1のとき、Z1は単結合であることが好ましい。
mが2のとき、Z1は-CH2CH2-、-CH2O-、であることが好ましい。
一般式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)及び(N-05)で表される化合物のフッ素原子は、同じハロゲン族である塩素原子で置換されていても良い。但し、塩素原子で置換された化合物の含有量はできる限り少ない方が良く、含有しない方が好ましい。
一般式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)及び(N-05)で表される化合物の環上に存在する水素原子は、更にフッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。但し、塩素原子で置換された化合物の含有量はできる限り少ない方が良く、含有しない方が好ましい。
一般式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)及び(N-05)で表される化合物は、Δεが負でその絶対値が3よりも大きな化合物であることが好ましい。具体的には、R22は、炭素原子数1から8のアルコキシ基又は炭素原子数2から8のアルケニルオキシ基を表すことが好ましい。
一般式(N-01)で表される化合物として、一般式(N-01-1)、一般式(N-01-2)、一般式(N-01-3)及び一般式(N-01-4)
(式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物および一般式(N-01-1)および一般式(N-01-4)で表される化合物を含有することが好ましい。
高いVHRを必要とする場合、すなわち、高信頼性を必要とする場合、さらに言い換えると、表示不良がない液晶表示素子を得ることを重視する場合は、一般式(N-01-3)で表される化合物を含まないことが好ましい。
一般式(N-02)で表される化合物として、一般式(N-02-1)、一般式(N-02-2)、及び一般式(N-02-3)
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物および一般式(N-01-1)および一般式(N-01-4)で表される化合物を含有することが好ましい。
高いVHRを必要とする場合、すなわち、高信頼性を必要とする場合、さらに言い換えると、表示不良がない液晶表示素子を得ることを重視する場合は、一般式(N-01-3)で表される化合物を含まないことが好ましい。
一般式(N-02)で表される化合物として、一般式(N-02-1)、一般式(N-02-2)、及び一般式(N-02-3)
(式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物及び一般式(N-02-1)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物及び一般式(N-02-3)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-02-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-02-3)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
一般式(N-03)で表される化合物として、一般式(N-03-1)
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物及び一般式(N-02-1)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物及び一般式(N-02-3)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-02-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-02-3)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
一般式(N-03)で表される化合物として、一般式(N-03-1)
(式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物及び一般式(N-03-1)で表される化合物を組み合わせることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-03-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-03-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
一般式(N-04)で表される化合物として、一般式(N-04-1)
(式中、R21は先述と同じ意味を表し、R23は、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01-1)で表される化合物、一般式(N-01-4)で表される化合物及び一般式(N-04-1)で表される化合物を同時に含有することが特に好ましい。
一般式(N-05)で表される化合物は、式(N-05-1)から式(N-05-3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
本発明の液晶組成物の総量に対して、一般式(N-01)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明の液晶組成物の総量に対して、一般式(N-02)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明の液晶組成物の総量に対して、一般式(N-03)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明の液晶組成物の総量に対して、一般式(N-04)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明の液晶組成物の総量に対して、式(N-05)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物を0.1%から15%含有し、一般式(N-01-1)で表される化合物を1%から20%含有し、一般式(N-01-4)で表される化合物を1%から30%含有し、一般式(N-04-1)で表される化合物を1%から20%含有することが特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、更に、一般式(N-06)で表される化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
(式中、R21及びR22は先述と同じ意味を表す。)
一般式(N-06)で表される化合物は、種々の物性を調整したい場合に有効であるが、大きな屈折率異方性(Δn)、高いTNI、大きなΔεを得るために使用することができる。
一般式(N-06)で表される化合物は、種々の物性を調整したい場合に有効であるが、大きな屈折率異方性(Δn)、高いTNI、大きなΔεを得るために使用することができる。
本発明の液晶組成物の総量に対して、式(N-06)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、5%である。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)から一般式(NU-06)
(式中、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61及びRNU62は、それぞれ独立して、炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシ基、炭素原子数2から8のアルケニル基又は炭素原子数2から8のアルケニルオキシ基を表し、該基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていても良い。)、で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する。
更に詳述すると、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61及びRNU62は、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基又は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から3のアルケニル基が更に好ましい。応答速度を重視する場合には、少なくとも1個のRNU11、RNU21、RNU31、RNU41、RNU51及びRNU61は、炭素原子数2から3のアルケニル基であることが好ましく、このようなアルケニル基を有する化合物は、本発明の液晶組成物の総量に対して、10%以上が好ましく、20%以上が好ましく、25%以上が好ましく、30%以上が好ましく、40%以上が好ましく、45%以上が好ましく、50%以上が好ましい。高いVHRを重視する場合には、アルケニル基を有する化合物は40%以下が好ましく、35%以下が好ましく、30%以下が好ましい。
高速速度と高信頼性を両立するためには、アルケニル基を有する化合物として一般式(NU-01)のみを用いることが好ましく、このとき、RNU11は炭素原子数2から4のアルキル基、RNU12は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが特に好ましい。
高速速度と高信頼性を両立するためには、アルケニル基を有する化合物として一般式(NU-01)及び一般式(NU-05)を用いることが好ましく、このとき、RNU11は炭素原子数2から4のアルキル基、RNU12は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが特に好ましく、RNU51は炭素原子数2から3のアルケニル基、RNU52は炭素原子数2から3のアルキル基であることが好ましい。
高速速度と高信頼性を両立するためには、アルケニル基を有する化合物として一般式(NU-01)及び一般式(NU-05)及び一般式(NU-04)を用いることが好ましく、このとき、RNU11は炭素原子数2から4のアルキル基、RNU12は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが特に好ましく、RNU51及びRNU41は炭素原子数2から3のアルケニル基、RNU52及びRNU42は炭素原子数2から3のアルキル基であることが好ましい。
更に詳述すると、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61及びRNU62は、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基又は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から3のアルケニル基が更に好ましい。応答速度を重視する場合には、少なくとも1個のRNU11、RNU21、RNU31、RNU41、RNU51及びRNU61は、炭素原子数2から3のアルケニル基であることが好ましく、このようなアルケニル基を有する化合物は、本発明の液晶組成物の総量に対して、10%以上が好ましく、20%以上が好ましく、25%以上が好ましく、30%以上が好ましく、40%以上が好ましく、45%以上が好ましく、50%以上が好ましい。高いVHRを重視する場合には、アルケニル基を有する化合物は40%以下が好ましく、35%以下が好ましく、30%以下が好ましい。
高速速度と高信頼性を両立するためには、アルケニル基を有する化合物として一般式(NU-01)のみを用いることが好ましく、このとき、RNU11は炭素原子数2から4のアルキル基、RNU12は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが特に好ましい。
高速速度と高信頼性を両立するためには、アルケニル基を有する化合物として一般式(NU-01)及び一般式(NU-05)を用いることが好ましく、このとき、RNU11は炭素原子数2から4のアルキル基、RNU12は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが特に好ましく、RNU51は炭素原子数2から3のアルケニル基、RNU52は炭素原子数2から3のアルキル基であることが好ましい。
高速速度と高信頼性を両立するためには、アルケニル基を有する化合物として一般式(NU-01)及び一般式(NU-05)及び一般式(NU-04)を用いることが好ましく、このとき、RNU11は炭素原子数2から4のアルキル基、RNU12は炭素原子数2から3のアルケニル基であることが特に好ましく、RNU51及びRNU41は炭素原子数2から3のアルケニル基、RNU52及びRNU42は炭素原子数2から3のアルキル基であることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-02)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-03)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-04)及び一般式(NU-05)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-05)及び一般式(NU-06)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-05)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-06)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)、一般式(NU-05)及び一般式(NU-06)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-03)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-04)及び一般式(NU-05)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-05)及び一般式(NU-06)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-05)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)及び一般式(NU-06)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物は、一般式(NU-01)、一般式(NU-05)及び一般式(NU-06)で表される化合物を含有することが好ましい。
一般式(NU-01)で表される化合物の含有量は、5~60質量%であることが好ましく、10~50質量%であることがより好ましく、25~45質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU-02)で表される化合物の含有量は、3~30質量%であることが好ましく、5~25質量%であることがより好ましく、5~20質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU-03)で表される化合物の含有量は、0~20質量%であることが好ましく、0~15質量%であることがより好ましく、0~10質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU-04)で表される化合物の含有量は、3~30質量%であることが好ましく、3~20質量%であることがより好ましく、3~10質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU-05)で表される化合物の含有量は、0~30質量%であることが好ましく、1~20質量%であることがより好ましく、3~20質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU-06)で表される化合物の含有量は、1~30質量%であることが好ましく、3~20質量%であることがより好ましく、3~10質量%であることが更に好ましい。
本発明の液晶組成物は、重合性化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
本発明の液晶組成物は、重合性化合物として、一般式(RM)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
(式中、R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107及びR108は、それぞれ独立して、P13-S13-、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、P11、P12及びP13は、それぞれ独立して、式(Re-1)から式(Re-9)
(式中、R11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、mr5、mr7、nr5及びnr7は、それぞれ独立して、0、1、又は2を表すが、mr5、mr7、nr5及び/又はnr7が0を表す場合には単結合を表す。)
で表される重合性基を表し、S11、S12及びS13は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1~15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-、-OCO-又は-COO-で置換されても良く、P13及びS13が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。)
一般式(RM)で表される重合性化合物を含む液晶組成物は、PSA型またはPSVA型の液晶表示素子を作製する場合に好適である。NPS型の液晶表示素子を作製する場合にも好適である。また、配向膜を有さないことを特徴とするPI-less型液晶表示素子を作成する場合にも好適である。
で表される重合性基を表し、S11、S12及びS13は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1~15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-、-OCO-又は-COO-で置換されても良く、P13及びS13が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。)
一般式(RM)で表される重合性化合物を含む液晶組成物は、PSA型またはPSVA型の液晶表示素子を作製する場合に好適である。NPS型の液晶表示素子を作製する場合にも好適である。また、配向膜を有さないことを特徴とするPI-less型液晶表示素子を作成する場合にも好適である。
一般式(i)で表される化合物及び一般式(RM)で表される重合性化合物を含む液晶組成物は、適度に速い重合速度であるため、短い紫外線照射時間で目的のプレチルト角を付与することができる。更に、重合後の重合性化合物の残留量を少なくできる。これにより、PSA型またはPSVA型の液晶表示素子製造の生産効率を向上できる。また、プレチルト角の変化による表示不良(例えば、焼き付きなどの不具合)が生じないか、又は極めて少ないといった効果を奏する。なお、本明細書における表示不良は、プレチルト角が経時的に変化することによる表示不良、未反応の重合性化合物の残留量に起因する表示不良、電圧保持率の低下による表示不良を意味している。
上記一般式(RM)において、R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107及びR108は、それぞれ独立して、P13-S13-、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から18のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表すが、アルキル基およびアルコキシ基である場合の好ましい炭素原子数は、1~16であり、より好ましくは1~10であり、さらに好ましくは1~8であり、よりさらに好ましくは1~6であり、さらにより好ましくは1~3である。また、前記アルキル基およびアルコキシ基は、直鎖状または分岐状であってもよいが、直鎖状が特に好ましい。
上記一般式(RM)において、R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107及びR108は、P13-S13-、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表すことが好ましく、P13-S13-、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表すことが更に好ましい。このアルコキシ基は、炭素原子数が1以上3以下であることが好ましく、1以上2以下であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
また、P11、P12及びP13は、全て同一の重合性基(式(Re-1)~式(Re-9))であっても、異なる重合性基でもよい。
上記一般式(RM)において、P11、P12及びP13は、それぞれ独立して、式(Re-1)、式(Re-2)、式(Re-3)、式(Re-4)、式(Re-5)または式(Re-7)であることが好ましく、式(Re-1)、式(Re-2)、式(Re-3)または式(Re-4)であることがより好ましく、式(Re-1)であることがより好ましく、アクリル基またはメタクリル基であることが更に好ましい。
P11及びP12の少なくとも一方が、式(Re-1)であることが好ましく、アクリル基又はメタクリル基であることがより好ましく、メタクリル基であることがさらに好ましく、P11及びP12がメタクリル基であることが特に好ましい。
上記一般式(RM)において、S11、S12及びS13は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1~5のアルキレン基であることが好ましく、単結合であることが特に好ましい。S11、S12及びS13が単結合である場合、紫外線照射後の重合性化合物の残留量が十分に少なく、プレチルト角の変化による表示不良が発生しにくくなり、PSA型またはPSVA型の液晶表示素子の表示不良が発生しないか、または、極めて少なくなる。S11、S12及びS13が炭素原子数1から3である場合、NPS型の液晶表示素子に好適である。
本発明の液晶組成物における一般式(RM)で表される重合性化合物の含有量の下限は、0.01質量%が好ましく、0.02質量%が好ましく、0.03質量%が好ましく、0.04質量%が好ましく、0.05質量%が好ましく、0.06質量%が好ましく、0.07質量%が好ましく、0.08質量%が好ましく、0.09質量%が好ましく、0.1質量%が好ましく、0.12質量%が好ましく、0.15質量%が好ましく、0.17質量%が好ましく、0.2質量%が好ましく、0.22質量%が好ましく、0.25質量%が好ましく、0.27質量%が好ましく、0.3質量%が好ましく、0.32質量%が好ましく、0.35質量%が好ましく、0.37質量%が好ましく、0.4質量%が好ましく、0.42質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.55質量%が好ましい。本発明の液晶組成物における一般式(RM)で表される重合性化合物の含有量の上限は、5質量%が好ましく、4.5質量%が好ましく、4質量%が好ましく、3.5質量%が好ましく、3質量%が好ましく、2.5質量%が好ましく、2質量%が好ましく、1.5質量%が好ましく、1質量%が好ましく、0.95質量%が好ましく、0.9質量%が好ましく、0.85質量%が好ましく、0.8質量%が好ましく、0.75質量%が好ましく、0.7質量%が好ましく、0.65質量%が好ましく、0.6質量%が好ましく、0.55質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.45質量%が好ましく、0.4質量%が好ましい。
更に詳述すると、十分なプレチルト角又は重合性化合物の少ない残留量又は高い電圧保持率(VHR)を得るには、その含有量は0.2から0.6質量%が好ましいが、低温における析出の抑制を重視する場合にはその含有量は0.01から0.4質量%が好ましい。特別に速い応答速度を得る場合には、その含有量を2質量%まで増量することも好ましい。
また、一般式(RM)で表される重合性化合物を複数含有する場合は、それぞれの含有量が0.01から0.4質量%であることが好ましい。従って、これら全ての課題を解決するためには、一般式(RM)で表される重合性化合物を0.1から0.6質量%の範囲で調整することが特に好ましい。
また、一般式(RM)で表される重合性化合物を複数含有する場合は、それぞれの含有量が0.01から0.4質量%であることが好ましい。従って、これら全ての課題を解決するためには、一般式(RM)で表される重合性化合物を0.1から0.6質量%の範囲で調整することが特に好ましい。
本発明に係る一般式(RM)で表される重合性化合物として、具体的には、一般式(RM-1)から(RM-10)で表される化合物が好ましく、これらを用いたPSA型液晶表示素子は、重合性化合物の残留量が少なく、十分なプレチルト角を有し、プレチルトの変化等に起因した配向不良や表示不良といった不具合が無いか、あるいは極めて少ない。
式中、RM1及びRM2は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表すが、炭素原子数1のアルキル基又は水素原子を表すことがより好ましい。
本発明の液晶組成物は、ターフェニル構造又はテトラフェニル構造を有し、誘電率異方性Δεが+2より大きい化合物、すなわち、誘電率異方性が正の化合物を1種類又は2種類以上含有することができる。なお、化合物のΔεは、25℃において誘電的にほぼ中性の組成物に該化合物を添加した組成物の誘電率異方性の測定値から外挿した値である。該化合物は、例えば、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、屈折率異方性などの所望の性能に応じて組み合わせて使用するが、特に、重合性化合物を含有された液晶組成物中の重合性化合物の反応性を加速させることができる。
ターフェニル構造又はテトラフェニル構造を有し、誘電率異方性Δεが+2より大きい化合物は、本発明の液晶組成物の総量に対して、好ましい含有量の下限値は、0.1%であり、0.5%であり、1%であり、1.5%であり、2%であり、2.5%であり、3%であり、4%であり、5%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物の総量に対して、例えば本発明の一つの形態では20%であり、15%であり、10%であり、9%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、4%であり、3%である。
本発明の液晶組成物は、上述の化合物以外に、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤又は赤外線吸収剤等を含有しても良い。
酸化防止剤として、一般式(H-1)から一般式(H-4)で表されるヒンダードフェノールが挙げられる。
一般式(H-1)から一般式(H-3)中、RH1は、それぞれ独立して、炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数1から10のアルコキシ基、炭素原子数2から10のアルケニル基又は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基を表すが、基中に存在する1個の-CH2-又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立的に-O-又は-S-に置換されても良く、また、基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良い。更に具体的には、炭素原子数2から7のアルキル基、炭素原子数2から7のアルコキシ基、炭素原子数2から7のアルケニル基又は炭素原子数2から7のアルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数3から7のアルキル基又は炭素原子数2から7のアルケニル基であることが更に好ましい。
一般式(H-4)中、MH4は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH2-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-に置換されていても良い。)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-C≡C-、単結合、1,4-フェニレン基(1,4-フェニレン基中の任意の水素原子はフッ素原子により置換されていても良い。)又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表すが、炭素原子数1から14のアルキレン基であることが好ましく、揮発性を考慮すると炭素原子数は大きい数値が好ましいが、粘度を考慮すると炭素原子数は大き過ぎない方が好ましいことから、炭素原子数2から12が更に好ましく、炭素原子数3から10が更に好ましく、炭素原子数4から10が更に好ましく、炭素原子数5から10が更に好ましく、炭素原子数6から10が更に好ましい。
一般式(H-1)から一般式(H-4)中、1,4-フェニレン基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=によって置換されていても良い。また、1,4-フェニレン基中の水素原子はそれぞれ独立的に、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
一般式(H-2)および一般式(H-4)の中の、1,4-シクロヘキシレン基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-は-O-又は-S-によって置換されていても良い。また、1,4-シクロヘキシレン基中の水素原子はそれぞれ独立的に、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
更に具体的には、例えば、式(H-11)から式(H-15)が挙げられる。
本発明の液晶組成物に酸化防止剤が含有する場合、10質量ppm以上が好ましく、20質量ppm以上が好ましく、50質量ppm以上が好ましい。酸化防止剤の含有する場合の上限は10000質量ppmであるが、1000質量ppmが好ましく、500質量ppmが好ましく、100質量ppmが好ましい。
本発明の液晶組成物は、ネマチック相-等方性液体相転移温度(TNI)が60℃から120℃であるが、70℃から100℃がより好ましく、70℃から85℃が特に好ましい。なお、本発明においては、60℃以上をTNIが高いと表現している。
液晶テレビ用途の場合、TNIは70から80℃が好ましく、モバイル用途の場合、TNIは80から90℃が好ましく、PID(Public Information Display)等の屋外表示用途の場合、TNIは90から110℃が好ましい。
液晶テレビ用途の場合、TNIは70から80℃が好ましく、モバイル用途の場合、TNIは80から90℃が好ましく、PID(Public Information Display)等の屋外表示用途の場合、TNIは90から110℃が好ましい。
本発明の液晶組成物は、20℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14であるが、0.09から0.13がより好ましく、0.09から0.12が特に好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.13であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。なお、本発明においては、0.09以上をΔnが大きいと表現している。
本発明の液晶組成物は、20℃における回転粘性(γ1)が50から160mPa・sであるが、55から160mPa・sであることが好ましく、60から160mPa・sであることが好ましく、80から150mPa・sであることが好ましく、90から140mPa・sであることが好ましく、90から130mPa・sであることが好ましく、100から130mPa・sであることが好ましい。
本発明の液晶組成物は、20℃における誘電率異方性(Δε)が-2.0から-8.0であるが、-2.0から-6.0が好ましく、-2.0から-5.0がより好ましく、-2.5から-4.0がより好ましく、-2.5から-3.5が特に好ましい。
本発明の液晶組成物を構成する化合物の内、アルケニル基を有する化合物の含有量の合計の上限値が、10%であることが好ましく、8%であることが好ましく、6%であることが好ましく、5%であることが好ましく、4%であることが好ましく、3%であることが好ましく、2%であることが好ましく、1%であることが好ましく、0%であることが好ましく、アルケニル基を有する化合物の含有量の合計の範囲が、0~10%であることが好ましく、0~8%であることが好ましく、0~5%であることが好ましく、0~4%であることが好ましく、0~3%であることが好ましく、0~2%であることが好ましい。但し、一般式(NU-01)で表される化合物を除く。
本発明の液晶組成物は、必須成分である一般式(i)の化合物を含有し、更に一般式(N-01)、一般式(N-02)、一般式(N-03)、一般式(N-04)、一般式(N-05)及び一般式(N-06)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有し、更に一般式(NU-01)から(NU-06)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有することが好ましく、これらの含有量の合計の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましく、これらの含有量の合計の下限値が、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、VA、FFS、IPS、PSA、PSVA、PS-IPS又はPS-FFS、NPS、PI-less等の液晶表示素子に適宜用いることができる。
本発明に係る液晶表示素子は、対向に配置された第1の基板および第2の基板と、前記第1の基板または前記第2の基板に設けられる共通電極と、前記第1の基板または前記第2の基板に設けられ、薄膜トランジスタを有する画素電極と、前記第1の基板と第2の基板間に設けられる液晶組成物を含有する液晶層と、を有することが好ましい。必要により前記液晶層と当接するように第1の基板および/または第2の基板の少なくとも一つの基板の対向面側に、液晶分子の配向方向を制御する配向膜を設けてもよい。該配向膜としては、液晶表示素子の駆動モードに併せて、垂直配向膜や水平配向膜など適宜選択することができ、ラビング配向膜(例えば、ポリイミド)または光配向膜(分解型ポリイミドなど)などの公知の配向膜を使用することができる。さらに、カラーフィルターを、第1の基板または第2の基板上に適宜設けてもよく、また前記画素電極や共通電極上にカラーフィルターを設けることができる。
本発明に係る液晶表示素子に使用される液晶セルの2枚の基板はガラス又はプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより得ることができる。
カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の3色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
前記第1の基板および前記第2の基板を、共通電極や画素電極層が内側となるように対向させることが好ましい。
第1の基板と第2の基板との間隔はスペーサーを介して、調整してもよい。このときは、得られる調光層の厚さが1~100μmとなるように調整するのが好ましい。1.5から10μmが更に好ましく、偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚dとの積を調整することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
2枚の基板間に液晶組成物を狭持させる方法は、通常の真空注入法又はODF法などを用いることができる。
本発明の液晶表示素子の配向状態を形成させるために、液晶組成物に重合性化合物を含有した液晶組成物を使用し、該液晶組成物中の重合性化合物を重合させることにより作製することができる。
本発明の液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度で重合することが望ましいので、紫外線又は電子線等の活性エネルギー線を単一又は併用又は順番に照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、液晶組成物を2枚の基板間に挟持させた状態で重合を行う場合には、少なくとも照射面側の基板は活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場又は温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、更に活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。特に紫外線露光する際には、液晶組成物に交流電界を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流電界は、周波数10Hzから10kHzの交流が好ましく、周波数60Hzから10kHzがより好ましく、電圧は液晶表示素子の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する電圧により液晶表示素子のプレチルト角を制御することができる。PSVA型の液晶表示素子においては、配向安定性及びコントラストの観点からプレチルト角を80度から89.9度に制御することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合させる際に使用する紫外線又は電子線等の活性エネルギー線の照射時の温度は特に制限されることはない。例えば、配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に本発明の液晶組成物を適用する場合は、前記液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には15~35℃で重合させることが好ましい。
一方、例えば、配向膜を有していない基板を備えた液晶表示素子(PI-less型液晶表示素子)に本発明の液晶組成物を適用する場合は、上記の配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に適用する照射時の温度範囲より広い温度範囲でもよい。
紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長としては、液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、必要に応じて、紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、0.1mW/cm2~100W/cm2が好ましく、2mW/cm2~50W/cm2が更に好ましい。照射する紫外線のエネルギー量は、適宜調整することができるが、10mJ/cm2から500J/cm2が好ましく、100mJ/cm2から200J/cm2が更に好ましい。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、10秒から3600秒が好ましく、10秒から600秒が更に好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は「質量%」を意味する。実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
各物性値は、特別の記載がない限り、電子情報技術産業協会規格 JEITA ED-2521B 2009年3月改正 社団法人 電子情報技術産業協会発行 に記載の方法に基き測定した。
(側鎖)
-n -CnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
n- CnH2n+1- 炭素数nの直鎖状のアルキル基
-On -OCnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
nO- CnH2n+1O- 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-F -F
-OCF3 -OCF3
(連結基)
-CF2O- -CF2-O-
-OCF2- -O-CF2-
-1O- -CH2-O-
-O1- -O-CH2-
-2- -CH2-CH2-
-COO- -COO-
-OCO- -OCO-
- 単結合
(環構造)
-n -CnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
n- CnH2n+1- 炭素数nの直鎖状のアルキル基
-On -OCnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
nO- CnH2n+1O- 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-F -F
-OCF3 -OCF3
(連結基)
-CF2O- -CF2-O-
-OCF2- -O-CF2-
-1O- -CH2-O-
-O1- -O-CH2-
-2- -CH2-CH2-
-COO- -COO-
-OCO- -OCO-
- 単結合
(環構造)
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
TNI :ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃)
T→N :固体相-ネマチック相転移温度(℃)
Δn :20℃における屈折率異方性
Δε :20℃における誘電率異方性
γ1 :20℃における回転粘性(mPa・s)
K11 :20℃における弾性定数K11(pN)
K33 :20℃における弾性定数K33(pN)
VHR :1V、60Hz、60℃のときの電圧保持率(%)
(液晶組成物の調製と評価結果)
実施例1及び比較例1の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。なお、物性値の内、TNI、Δn及びΔεが同程度になるよう成分比を設計した。これらの液晶組成物の成分比とその物性値は表1のとおりであった。
T→N :固体相-ネマチック相転移温度(℃)
Δn :20℃における屈折率異方性
Δε :20℃における誘電率異方性
γ1 :20℃における回転粘性(mPa・s)
K11 :20℃における弾性定数K11(pN)
K33 :20℃における弾性定数K33(pN)
VHR :1V、60Hz、60℃のときの電圧保持率(%)
(液晶組成物の調製と評価結果)
実施例1及び比較例1の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。なお、物性値の内、TNI、Δn及びΔεが同程度になるよう成分比を設計した。これらの液晶組成物の成分比とその物性値は表1のとおりであった。
同様に、実施例2~4及び比較例2~4を調製し、本願発明の効果を確認した。
以上のように本願発明の液晶組成物は、誘電率異方性(Δε)が負であり、TNIが高く、Δnが大きく、γ1が小さく、K33が大きく、γ1/K33が小さいものであった。
実施例1及び2の組成物とほぼΔn及びΔεの値を揃えたまま一般式(i)で表される化合物を除いた液晶組成物である比較例1及び2は、γ1が大きく悪化してしまうことが分かった。このため、これら実施例1及び2の組成物を用いてVA型及びFFS型の液晶表示素子を作製すると、応答時間が短く、高いVHRを有していることが確認できた。そのとき、表示不良が無いことも併せて確認した。これに対し、比較例の組成物についても同様にVA型及びFFS型の液晶表示素子を作製し応答時間を測定したが、実施例の組成物と比較して応答時間が悪化していた。
更にTNIを高く、Δεを大きくした実施例3及び4の組成物の結果からもTNI及びΔεを改善したにも係わらず、γ1の上昇を抑えることが出来ることが分かった。
実施例3では、比較例3はΔεの値が低下し、低電圧駆動には向かないものとなってしまった。また、実施例4と比較例4の比較では、本願発明の液晶組成物ではγ1が8%程度改善することが分かった。
実施例1の液晶組成物を99.5質量%に対して、式(RM-2)で表される重合性化合物(但し、式中、RM1及びRM2は、メチル基を表す。)を0.5質量%添加した重合性化合物含有液晶組成物を調製し、PSA型液晶表示素子を作製した。
なお、PSA型液晶表示素子の作製においては、313nm及び365nmにピークのある紫外線を照射した。応答速度の測定条件は、Vonは5V、Voffは0.5V、測定温度は20℃で、測定機器はAUTRONIC-MELCHERS社のDMS703を用いた。
TNIが高く、Δnが大きく、γ1が小さく、K33が大きく、γ1が小さく、高速応答が可能であることを確認した。
上記のように、本願発明は優れた効果を有することが分かった。
Claims (9)
- 一般式(i)
Yi1及びYi2はそれぞれ独立して、-O-、-CF2-、-CO-、-CXi3Xi4-を表すが、Yi1及びYi2のいずれか一つ以上は-O-を表し、Xi3、Xi4はそれぞれ独立して、Xi1と同じ意味を表し、
Li1、Li2、Li3、Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、臭素原子、よう素原子、水酸基、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は一般式(Li-1)
Ai1は
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良く、この基中に存在する1つの水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、
Zi1は、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-又は単結合を表し、
ni1は1又は2を表すが、ni1が2を表しAi1及びZi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表し、
Wi1は一般式(Wi1-1)、(Wi1-2)又は(Wi1-3)
Wi2は単結合又は-CLi9Li10-
(Li9及びLi10はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)
を表し、
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及びLi10中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-C≡C-、-O-、-COO-、-OCO-又は-CO-により置き換えられても良く、また、アルキル基又はアルケニル基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
で表される化合物を1種又は2種以上含有する液晶組成物。 - 一般式(N-01)、一般式(N-02)、一般式(N-03)、一般式(N-04)及び一般式(N-05)
- 一般式(NU-01)から一般式(NU-06)
- 一般式(NU-01)で表される化合物がアルケニル基を有し、この含有量の合計が0質量%から50質量%である請求項3に記載の液晶組成物。
- 一般式(i)で表される化合物、一般式(N-01)から一般式(N-05)で表される化合物群から選ばれる化合物、及び一般式(NU-01)から一般式(NU-06)で表される化合物群から選ばれる化合物の含有量の合計が95質量%から100質量%である請求項3又は4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 一般式(RM)
で表される重合性基を表し、S11、S12及びS13は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1~15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-、-OCO-又は-COO-で置換されても良く、P13及びS13が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。)
で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有する請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶組成物。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたVA型、IPS型、FFS型、PSA型又はPSVA型の液晶表示素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020207015047A KR20200098501A (ko) | 2017-12-15 | 2018-11-29 | 액정 조성물 및 액정 표시 소자 |
JP2019531842A JP6575735B1 (ja) | 2017-12-15 | 2018-11-29 | 液晶組成物及び液晶表示素子 |
CN201880075272.4A CN111373017B (zh) | 2017-12-15 | 2018-11-29 | 液晶组合物和液晶显示元件 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017240599 | 2017-12-15 | ||
JP2017-240599 | 2017-12-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2019116904A1 true WO2019116904A1 (ja) | 2019-06-20 |
Family
ID=66819612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/043958 WO2019116904A1 (ja) | 2017-12-15 | 2018-11-29 | 液晶組成物及び液晶表示素子 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6575735B1 (ja) |
KR (1) | KR20200098501A (ja) |
CN (1) | CN111373017B (ja) |
TW (1) | TWI763954B (ja) |
WO (1) | WO2019116904A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112980465A (zh) * | 2019-12-02 | 2021-06-18 | Dic株式会社 | 液晶组合物及液晶显示元件 |
CN112980465B (zh) * | 2019-12-02 | 2024-05-10 | Dic株式会社 | 液晶组合物及液晶显示元件 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110527522B (zh) * | 2018-05-25 | 2022-07-29 | 石家庄诚志永华显示材料有限公司 | 液晶化合物、液晶组合物及液晶显示元器件 |
CN115746871A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-03-07 | Tcl华星光电技术有限公司 | 液晶组合物及液晶显示面板 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005097258A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-04-14 | Clariant Internatl Ltd | フッ素化多環式化合物および液晶混合物におけるこれらの使用 |
JP2005097259A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-04-14 | Clariant Internatl Ltd | フッ素化複素環式化合物および液晶混合物におけるこれらの使用 |
WO2012137810A1 (ja) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Dic株式会社 | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 |
JP2015108127A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-06-11 | Jnc株式会社 | 液晶組成物および液晶表示素子 |
WO2018225522A1 (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-13 | Dic株式会社 | 液晶化合物及びその組成物 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10115955B4 (de) * | 2001-03-30 | 2017-10-19 | Merck Patent Gmbh | Fluorierte Fluoren-Derivate |
DE102005012585A1 (de) * | 2004-04-14 | 2005-11-03 | Merck Patent Gmbh | Dibenzofuran-, Dibenzothiophen- und Fluorenderivate |
US20060238696A1 (en) | 2005-04-20 | 2006-10-26 | Chien-Hui Wen | Method of aligning negative dielectric anisotropic liquid crystals |
CN106701104B (zh) | 2011-03-29 | 2021-02-26 | 默克专利股份有限公司 | 液晶介质 |
CN105121598B (zh) * | 2013-10-03 | 2017-07-14 | Dic株式会社 | 向列液晶组合物和使用其的液晶显示元件 |
DE102017002925A1 (de) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Merck Patent Gmbh | Flüssigkristallines Medium |
-
2018
- 2018-11-29 JP JP2019531842A patent/JP6575735B1/ja active Active
- 2018-11-29 TW TW107142653A patent/TWI763954B/zh active
- 2018-11-29 WO PCT/JP2018/043958 patent/WO2019116904A1/ja active Application Filing
- 2018-11-29 KR KR1020207015047A patent/KR20200098501A/ko unknown
- 2018-11-29 CN CN201880075272.4A patent/CN111373017B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005097258A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-04-14 | Clariant Internatl Ltd | フッ素化多環式化合物および液晶混合物におけるこれらの使用 |
JP2005097259A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-04-14 | Clariant Internatl Ltd | フッ素化複素環式化合物および液晶混合物におけるこれらの使用 |
WO2012137810A1 (ja) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Dic株式会社 | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 |
JP2015108127A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-06-11 | Jnc株式会社 | 液晶組成物および液晶表示素子 |
WO2018225522A1 (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-13 | Dic株式会社 | 液晶化合物及びその組成物 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112980465A (zh) * | 2019-12-02 | 2021-06-18 | Dic株式会社 | 液晶组合物及液晶显示元件 |
CN112980465B (zh) * | 2019-12-02 | 2024-05-10 | Dic株式会社 | 液晶组合物及液晶显示元件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200098501A (ko) | 2020-08-20 |
TW201930566A (zh) | 2019-08-01 |
JPWO2019116904A1 (ja) | 2019-12-19 |
CN111373017A (zh) | 2020-07-03 |
CN111373017B (zh) | 2023-09-26 |
JP6575735B1 (ja) | 2019-09-18 |
TWI763954B (zh) | 2022-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI656198B (zh) | Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using same | |
JP6245211B2 (ja) | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 | |
JP6265312B1 (ja) | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 | |
JP6369663B1 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
JP7024254B2 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
WO2019021838A1 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
WO2019216233A1 (ja) | 液晶表示素子 | |
JP7088251B2 (ja) | 液晶組成物 | |
JP6575735B1 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
JP6525227B1 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
JPWO2019021838A1 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
US10400168B2 (en) | Composition and liquid crystal display device using the same | |
JP7243170B2 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
TWI654282B (zh) | Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using same | |
JP7318204B2 (ja) | 液晶組成物及び液晶表示素子 | |
CN112437802A (zh) | 液晶组合物及液晶显示元件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019531842 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18889897 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18889897 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |