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JP7755378B2 - 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

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JP7755378B2 JP2020187115A JP2020187115A JP7755378B2 JP 7755378 B2 JP7755378 B2 JP 7755378B2 JP 2020187115 A JP2020187115 A JP 2020187115A JP 2020187115 A JP2020187115 A JP 2020187115A JP 7755378 B2 JP7755378 B2 JP 7755378B2
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本願発明は、液晶組成物と、それを用いた液晶表示素子に関する。より具体的には、本願発明は、誘電率異方性(Δε)が負の値を示す、いわゆるn型液晶組成物に関する。
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、工業用測定機器、自動車用パネル、携帯電話、スマートフォン、ノートPC、タブレットPC、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、GH(ゲスト・ホスト)型、IPS(インプレーンスイッチング)型、FFS(フリンジフィールドスイッチング)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、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、FFS型、ECB型、VA型、CSH型等は、誘電率異方性が負の値を示す液晶組成物(n型液晶組成物)を用いると有利な特性を示すことが知られている。
n型液晶組成物を用いた表示方式には、VA型や更に重合性化合物を液晶相中で重合させ配向を制御したPSA(Polymer Sustained Alignment)型またはPSVA(Polymer Stabili zed Vertival Alignment)型に代表される垂直配向方式と、IPS型やFFS型に代表される水平配向方式がある。
これらの全ての駆動方式において、低電圧駆動、高透過率、高速応答、広い動作温度範囲が求められている。すなわち、誘電率異方性(Δε)の絶対値が大きく、粘度(η)が小さく、高いネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)が要求されている。また、屈折率異方性(Δn)とセルギャップ(d)との積であるΔn×dの設定から、液晶組成物のΔnをセルギャップに合わせて適当な範囲に調節する必要がある。
さらに、スマートフォン用、タブレット用の液晶ディスプレイとしては、高品位で視覚特性に優れるIPS型や、その一種であるFFS型の液晶表示装置が広く用いられている。IPS型やFFS型は、基板に対して水平方向に発生する電界を利用する横電界モードであり、Δεが負の値を示す液晶材料を用いることができる。Δεが負で-2よりも負に大きなその絶対値の大きな液晶材料としては、例えば以下の化合物(A)、化合物(B)及び化合物(C)等を用いた液晶組成物が知られている(特許文献1参照)。
IPSモードやFFSモードでは、その他の駆動方式と同様に、高透過率、高速応答、広い動作温度範囲、良好なコントラスト、低電圧駆動の液晶表示素子が求められている。
一般的に液晶層に使用される液晶組成物は、誘電率異方性が負の液晶化合物(ポーラー成分)と、誘電率異方性が中性の液晶化合物(ノンポーラ成分)との2つの成分が混在し、かつ液晶組成物全体として数種類から数十種類の液晶化合物が含まれている。そのため液晶化合物の組み合わせ次第では、相互の相溶性が良好でなく、液晶組成物中に含まれる一部の液晶化合物が析出して液晶材料としての十分な機能を発揮できない場合があった。一方、用いる液晶化合物の相互の相溶性が良好で液晶化合物の析出等が発生しない液晶組成物であっても、当該液晶組成物を用いて液晶表示素子を製造した場合に透過率、高速応答及び視覚性のすべての物性が良好なものとならない場合があった。
国際公開第2010/084823号
そこで、本発明が解決しようとする課題は、特定の構造を有する誘電率異方性が負の液晶化合物を組み合わせて用いた、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物を提供すること、また、当該液晶組成物を用いることにより、高透過率、高速応答、広い動作温度範囲、良好なコントラストを兼ね揃えた液晶表示素子を提供することを目的とする。
本発明者は、種々の液晶化合物の組み合わせを検討し、それらの選択の調整を行うことにより、前記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として、下記一般式(N1)で表される特定の末端構造を有する液晶化合物を2種以上含有し、前記一般式(N1)で表される特定の末端構造を有する液晶化合物の合計含有量が液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の合計含有量の75質量%以上であり、誘電率異方性が中性(-2<Δε<2)の液晶化合物として式(L-10-1)で表される液晶化合物を含有する、液晶組成物に関する。
本発明の液晶組成物は、Δεが負のn型液晶組成物に求められる諸特性を満たしつつ、保存安定性に優れる。また、液晶デバイスに用いられた際に高透過率、高速応答、広い動作温度範囲、高コントラストを兼ね揃えた液晶表示素子となり、液晶TV、モニター等の表示素子に有用である。
前述の通り、本願発明は、液晶組成物及びそれを用いた液晶表示素子に関する。以下、まず、本発明における液晶組成物の実施の態様について説明する。
<液晶組成物>
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物を2種以上含有する。誘電率異方性(Δε:25℃で測定)の値は、Δε=ε∥-ε⊥の式から計算した。誘電率(ε∥、ε⊥)は以下のように測定した。
A)誘電率(ε∥)の測定:よく洗浄したガラス基板に垂直配向膜を塗布し、焼成した。配向膜塗布面が対向するように2枚のガラス基板を配置し、ガラス基板の間隔(セルギャップ)が約10μmとなるようスペーサー剤とシール剤を挟持しシール剤を硬化することで垂直配向素子を得た。当該垂直配向素子に液晶材料を注入し、紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.3V、1kHz)を印加し、液晶材料の長軸方向における誘電率(ε∥)を測定した。
B)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板に水平配向膜を塗布し、焼成した後にラビング処理を施した。配向膜塗布面が対向かつラビング方向が180°となるように2枚のガラス基板を配置し、ガラス基板の間隔(セルギャップ)が約10μmとなるようスペーサー剤とシール剤を挟持しシール剤を硬化することでアンチパラレル水平配向素子を得た。当該アンチパラレル水平配向素子に液晶材料を注入し、紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(20.0V、1kHz)を印加し、液晶材料の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
C)25℃においてネマチック相を示さない液晶化合物は、ε∥およびε⊥が既知である母体液晶に測定対象となる液晶化合物を種々の濃度で添加してε∥およびε⊥を測定し、外挿法による計算により液晶化合物単独のε∥およびε⊥を求めた。
(化合物(N1))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記一般式(N1)から選ばれる液晶化合物を2種以上含有する。以下、一般式(N1)で表される化合物を「化合物(N1)」ということがある。また、他の式で表される化合物についても同様に言う場合がある。
(式中、AN11及びAN12はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d) 1,4-シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
N11及びZN12はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
N11及びnN12はそれぞれ独立して0又は1を表すが、nN11+nN12は1又は2である。)
一般式(N1)中、nN11が0を表し、nN12が1を表す場合、AN12は1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又は1,4-シクロヘキセニレン基を表すことが好ましいが、当該基はシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
一般式(N1)中、nN11が0を表し、nN12が1を表す場合、ZN12は単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表すことが好ましく、ZN12は単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、又は-OCO-を表すことが好ましく、ZN12は単結合、-OCH-又は-CHO-を表すことが好ましい。
一般式(N1)中、nN11が1を表し、nN12が1を表す場合、AN11は1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又は1,4-シクロヘキセニレン基を表すことが好ましいが、当該基はシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
一般式(N1)中、nN11が1を表し、nN12が1を表す場合、AN12は1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又は1,4-シクロヘキセニレン基を表すことが好ましいが、当該基はシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
一般式(N1)中、nN11が1を表し、nN12が1を表す場合、ZN11は単結合、-OCH-、-CHO-、-CHCH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表すことが好ましく、ZN11は単結合、-OCH-、-CHO-、-CHCH-又は-OCO-を表すことが好ましく、ZN11は単結合、又は-CHCH-を表すことが好ましい。
一般式(N1)中、nN11が1を表し、nN12が1を表す場合、ZN12は単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表すことが好ましく、ZN12は単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、又は-OCO-を表すことが好ましく、ZN12は単結合、-OCH-又は-CHO-を表すことが好ましい。
上記化合物(N1)は、誘電率異方性が負のいわゆるメソゲン骨格部分と共に、メソゲン骨格部分に結合する両末端部分に特定の炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2)を有する化合物群であり、当該メソゲン骨格部分の構造が異なるものの両末端部分が同一(炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2))の液晶化合物を液晶組成物中に複数併用して用いることにより、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物とすることができる。
本発明の液晶組成物は、前記一般式(N1)で表される液晶化合物の合計含有量が液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の合計含有量の75質量%以上、好ましくは80質量%以上、85質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、100質量%であることが重要である。
(化合物(N1-I))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する前記一般式(N1)で表される液晶化合物として下記式(N1-I)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。以下、式(N1-I)で表される化合物を「化合物(N1-I)」ということがある。また、他の式で表される化合物についても同様に言う場合がある。
上記化合物(N1-I)は、誘電率異方性が負のいわゆるメソゲン骨格部分と共に、メソゲン骨格部分に結合する両末端部分に特定の炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2)を有する化合物であり、後述する、当該化合物(N1-I)とはメソゲン骨格部分の構造が異なるものの両末端部分が同一(炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2))の誘電率異方性が負の液晶化合物を液晶組成物中に併用して用いることにより、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物とすることができる。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N1-I)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、10質量%であり、12質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、35質量%であり、30質量%であり、28質量%であり、26質量%であり、24質量%であり、22質量%であり、21質量%であり、20質量%である。
(化合物(N1-II))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-II)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
上記化合物(N1-II)は、誘電率異方性が負のいわゆるメソゲン骨格部分と共に、メソゲン骨格部分に結合する両末端部分に特定の炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2)を有する化合物であり、当該化合物(N1-II)とはメソゲン骨格部分の構造が異なるものの両末端部分が同一(炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2))の誘電率異方性が負の液晶化合物を液晶組成物中に併用して用いることにより、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物とすることができる。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N1-II)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、10質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、35質量%であり、30質量%であり、28質量%であり、26質量%であり、24質量%であり、22質量%である。
(化合物(N1-III))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-III)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
上記化合物(N1-III)は、誘電率異方性が負のいわゆるメソゲン骨格部分と共に、メソゲン骨格部分に結合する両末端部分に特定の炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2)を有する化合物であり、当該化合物(N1-III)とはメソゲン骨格部分の構造が異なるものの両末端部分が同一(炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2))の誘電率異方性が負の液晶化合物を液晶組成物中に併用して用いることにより、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物とすることができる。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N1-III)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、8質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、35質量%であり、30質量%であり、28質量%であり、26質量%であり、24質量%であり、22質量%であり、21質量%であり、20質量%であり、18質量%である。
(化合物(N1-IV))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-IV)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
上記化合物(N1-IV)は、誘電率異方性が負のいわゆるメソゲン骨格部分と共に、メソゲン骨格部分に結合する両末端部分に特定の炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2)を有する化合物であり、当該化合物(N1-IV)とはメソゲン骨格部分の構造が異なるものの両末端部分が同一(炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2))の誘電率異方性が負の液晶化合物を液晶組成物中に併用して用いることにより、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物とすることができる。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N1-IV)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、8質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、35質量%であり、30質量%であり、28質量%であり、26質量%であり、24質量%であり、22質量%であり、21質量%であり、20質量%である。
(化合物(N1-V))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-V)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
上記化合物(N1-V)は、誘電率異方性が負のいわゆるメソゲン骨格部分と共に、メソゲン骨格部分に結合する両末端部分に特定の炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2)を有する化合物であり、当該化合物(N1-V)とはメソゲン骨格部分の構造が異なるものの両末端部分が同一(炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2))の誘電率異方性が負の液晶化合物を液晶組成物中に併用して用いることにより、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物とすることができる。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(V)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3質量%であり、5質量%であり、7質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、35質量%であり、30質量%であり、28質量%であり、26質量%であり、24質量%であり、22質量%であり、20質量%であり、18質量%であり、15質量%である。
(化合物(N1-VI))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-VI)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
上記化合物(N1-VI)は、誘電率異方性が負のいわゆるメソゲン骨格部分と共に、メソゲン骨格部分に結合する両末端部分に特定の炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2)を有する化合物であり、当該化合物(N1-VI)とはメソゲン骨格部分の構造が異なるものの両末端部分が同一(炭素原子数のアルキル基(炭素原子数3)とアルコキシ基(炭素原子数2))の誘電率異方性が負の液晶化合物を液晶組成物中に併用して用いることにより、液晶化合物の析出等がない保存安定性に優れた液晶組成物とすることができる。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N1-VI)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3質量%であり、5質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、24質量%であり、22質量%であり、21質量%であり、20質量%であり、18質量%であり、15質量%である。
本発明の液晶組成物は、前記式(N1-III)で表される液晶化合物、式(N1-I)で表される液晶化合物、式(N1-II)で表される液晶化合物、式(N1-IV)で表される液晶化合物、式(N1-V)で表される液晶化合物、及び、式(N1-VI)で表される液晶化合物から選択される液晶化合物の合計含有量が液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の合計含有量の75質量%以上、好ましくは80質量%以上、85質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、100質量%であることが重要である。なかでも、本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として、式(N1-III)で表される液晶化合物を必須成分として用いることが好ましく、式(N1-III)で表される液晶化合物を必須成分として用い、さらに式(N1-I)及び/又は式(N1-IV)で表される液晶化合物を必須成分として用いることが好ましい。前記式(N1-I)で表される液晶化合物~式(N1-VI)で表される液晶化合物の合計含有量が前記範囲の液晶組成物を用いると、更には、式(N1-I)で表される液晶化合物~式(N1-VI)で表される液晶化合物の内前述の液晶化合物を必須成分とすると、液晶化合物の析出等が発生しない保存安定性に優れる液晶組成物となり、また当該液晶組成物を用いた液晶表示素子は高透過率、高速応答、広い動作温度範囲、良好なコントラストを兼ね揃えることができる。
(その他の-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物)
(化合物(N-1))
本発明の液晶組成物は、前記一般式(N1)で表される液晶化合物以外、すなわち、前記式(N1-I)で表される液晶化合物、式(N1-II)で表される液晶化合物、式(N1-III)で表される液晶化合物、式(N1-IV)で表される液晶化合物、式(N1-V)で表される液晶化合物、及び、式(N1-VI)で表される液晶化合物以外のその他の-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として、さらに、一般式(N-1)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、RN11及びRN12はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
N11及びAN12はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d) 1,4-シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
N11及びZN12はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
N11及びnN12はそれぞれ独立して0~3の整数を表すが、nN11+nN12は1、2又は3であり、AN11~AN32、ZN11~ZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。但し、式(N1-I)、式(N1-II)、式(N1-III)、式(N1-IV)、式(N1-V)及び式(N1-VI)で表される化合物を除く。)
一般式(N-1)中、RN11及びRN12はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数1~8のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のアルコキシ基がさらに好ましく、炭素原子数1~4のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が特に好ましい。
また、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基又は直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基又は直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
一般式(N-1)中、AN11及びAN12はそれぞれ独立してΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-シクロヘキセニレン基又は1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。
一般式(N-1)中、ZN11及びZN12はそれぞれ独立して-CHO-、-CFO-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合を表すことが好ましく、-CHO-、-CHCH-又は単結合が更に好ましく、-CHO-又は単結合が特に好ましい。
一般式(N-1)中、nN11+nN12は1又は2が好ましく、nN11が1でありnN12が0である組み合わせ、nN11が2でありnN12が0である組み合わせ、nN11が1でありnN12が1である組み合わせ、nN11が2でありnN12が1である組み合わせが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高く上限値が高いことが好ましい。
一般式(N-1)で表される-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する化合物として、具体的には、一般式(N-1-1)~一般式(N-1-5)、一般式(N-1-11)~一般式(N-1-18)、一般式(N-1-20)~(N-1-22)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(N-1-1)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN111及びRN112はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。但し、式(N1-II)で表される化合物を除く。)
N111は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、プロピル基又はペンチル基が好ましい。RN112は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての一般式(N-1-1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-1)で表される化合物は、式(N-1-1.1)から式(N-1-1.17)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-1.1)~(N-1-1.3)で表される化合物であることが好ましく、式(N-1-1.1)及び式(N-1-1.2)で表される化合物が好ましい。
式(N-1-1.1)~(N-1-1.7)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-2)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN121及びRN122はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。但し、式(N1-IV)で表される化合物を除く。)
N121は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基又はペンチル基が好ましい。RN122は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基が好ましい。
一般式(N-1-2)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての一般式(N-1-2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-2)で表される化合物は、式(N-1-2.1)から式(N-1-2.10)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-2.3)から式(N-1-2.6)、式(N-1-2.7)、式(N-1-2.8)及び式(N-1-2.10)で表される化合物であることが好ましく、Δεの改良を重視する場合には式(N-1-2.3)から式(N-1-2.6)で表される化合物が好ましく、TNIの改良を重視する場合には式(N-1-2.7)、式(N-1-2.8)及び式(N-1-2.10)で表される化合物であることが好ましい。
式(N-1-2.1)~(N-1-2.10)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-3)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN131及びRN132はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。但し、式(N1-III)で表される化合物を除く。)
N131は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN132は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-3)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての一般式(N-1-3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-3)で表される化合物は、式(N-1-3.1)から式(N-1-3.8)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-3.1)~(N-1-3.6)で表される化合物であることが好ましく、式(N-1-3.1)、式(N-1-3.2)、式(N-1-3.3)、及び式(N-1-3.5)で表される化合物が好ましい。
式(N-1-3.1)~式(N-1-3.8)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、式(N-1-3.1)を単独で用いる、式(N-1-3.2)、式(N-1-3.3)及び式(N-1-3.5)から選ばれる2種又は3種の組み合わせが好ましく、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-4)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN141及びRN142はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-4)中、RN141及びRN142はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基又はエトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-4)で表される化合物は、式(N-1-4.1)から式(N-1-4.18)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-4.1)~(N-1-4.5)で表される化合物であることが好ましく、式(N-1-4.1)、式(N-1-4.2)及び式(N-1-4.4)で表される化合物が好ましく、式(N-1-4.4)で表される化合物が好ましい。
式(N-1-4.1)~(N-1-4.14)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-5)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN151及びRN152はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-5)中、RN151及びRN152はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましくエチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N-1-5)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-5)で表される化合物は、式(N-1-5.1)から式(N-1-5.6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及び式(N-1-5.4)で表される化合物が好ましい。
式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及び式(N-1-5.4)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-10)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1101及びRN1102はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-10)中、RN1101は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1102は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-10)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-10)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-10)で表される化合物は、式(N-1-10.1)から式(N-1-10.15)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-10.1)~(N-1-10.5)で表される化合物であることが好ましく、式(N-1-10.1)及び式(N-1-10.2)で表される化合物が好ましく、式(N-1-10.2)で表される化合物が好ましい。
式(N-1-10.1)~式(N-1-10.15)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-11)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1111及びRN1112はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。但し、式(N1-I)で表される化合物を除く。)
一般式(N-1-11)中、RN1111は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1112は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-11)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-11)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-11)で表される化合物は、式(N-1-11.1)から式(N-1-11.5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-11.1)~(N-1-11.3)で表される化合物であることが好ましく、式(N-1-11.2)で表される化合物が好ましい。
式(N-1-11.1)~式(N-1-11.5)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-12)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1121及びRN1122はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-12)中、RN1121は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基又はプロピル基が好ましい。RN1122は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-12)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-12)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-13)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1131及びRN1132はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-13)中、RN1131は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1132は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-13)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-13)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-14)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1141及びRN1142はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-14)中、RN1141は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1142は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-14)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-14)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-15)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1151及びRN1152はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-15)中、RN1151は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1152は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-15)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-15)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-16)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1161及びRN1162はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-16)中、RN1161は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1162は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-16)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-16)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-17)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1171及びRN1172はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-17)中、RN1171は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1172は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-17)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-17)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-18)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1181及びRN1182はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。但し、式(N1-V)で表される化合物を除く。)
一般式(N-1-18)中、RN1181は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1182は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-18)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-18)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-18)で表される化合物は、式(N-1-18.1)から式(N-1-18.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-18.1)~(N-1-18.3)で表される化合物であることが好ましく、式(N-1-18.2)及び式(N-1-18.3)で表される化合物が好ましい。
一般式(N-1-20)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1201及びRN1202はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
一般式(N-1-20)中、RN1201及びRN1202はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N-1-20)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-20)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
一般式(N-1-22)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RN1221及びRN1222はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)但し、式(N1-VI)で表される化合物を除く。)
一般式(N-1-22)中、RN1221及びRN1222はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N-1-22)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
Δεの改善を重視する場合には含有量を高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高く、TNIを重視する場合は含有量を高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(N-1-22)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、0.5質量%であり、1質量%であり、1.5質量%であり、2質量%であり、2.5質量%である。好ましい含有量の上限値は、6.5質量%であり、6質量%であり、5.5質量%であり、5質量%である。
さらに、一般式(N-1-22)で表される化合物は、式(N-1-22.1)から式(N-1-22.5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N-1-22.1)~(N-1-22.4)で表される化合物であることが好ましく、式(N-1-22.1)~(N-1-22.3)で表される化合物が好ましい。
なかでも、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する化合物(N-1)としては、化合物(N-1-11)で表される化合物を1種以上用いることが好ましく、化合物(N-1-1)、(N-1-4)、(N-1-5)のいずれか1種以上と、化合物(N-1-11)と(N-1-18)のいずれか1種以上との組み合わせが好ましく、化合物(N-1-1)、(N-1-4)のいずれか1種以上と、化合物(N-1-11)との組み合わせがより好ましい。
本発明の液晶組成物には、誘電的にほぼ中性の化合物(-2<Δε<2)として、式(L-10-1)で表される化合物を必須成分として含有する。
本発明の液晶組成物に、式(L-10-1)で表される化合物を上記特定の構造を有する誘電率異方性が負の液晶化合物と組み合わせて用いることにより、保存安定性に優れた液晶組成物とすることができ、得られる液晶表示素子の高速応答化等の諸物性を改善することができる。本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(L-1-10)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、2質量%であり、4質量%であり、5質量%であり、10質量%であり、15質量%であり、16質量%であり、17質量%であり、18質量%であり、20質量%であり、21質量%であり、22質量%であり、23質量%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、38質量%であり、35質量%であり、32質量%であり、30質量%であり、29質量%である。
本発明の液晶組成物には、誘電的にほぼ中性の化合物(-2<Δε<2)として、式(L-10-2)で表される化合物をさらに含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物に、式(L-10-2)で表される化合物を上記特定の構造を有する誘電率異方性が負の液晶化合物及び上記式(L-10-1)で表される液晶化合物と組み合わせて用いることにより、保存安定性に優れた液晶組成物とすることができ、得られる液晶表示素子の高速応答化等の諸物性を改善することができる。本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(L-10-2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3質量%であり、5質量%であり、8質量%であり、10質量%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、40質量%であり、35質量%であり、25質量%であり、22質量%であり、20質量%であり、17質量%であり、15質量%である。
本発明の液晶組成物は、さらに一般式(L)で表される誘電的にほぼ中性(-2<Δε<2)の液晶化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
(化合物(L))
(式中、RL1及びRL2はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
L1は0、1、2又は3を表し、
L1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
L1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
L1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、一般式(N1)、式(N1-I)、式(N1-II)、式(N1-III)、式(N1-IV)、式(N1-V)、式(N1-VI)、式(L-10-1)及び式(L-10-2)で表される化合物を除く。)
一般式(L)で表される化合物は単独で用いてもよいが、組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの所望の性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類であり、8種類であり、9種類であり、10種類以上である。
本発明の液晶組成物において、一般式(L)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
信頼性を重視する場合にはRL1及びRL2はともにアルキル基であることが好ましく、化合物の揮発性を低減させることを重視する場合にはアルコキシ基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合には少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましい。
L1及びRL2は、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、式(R1)から式(R9)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
L1は応答速度を重視する場合には0が好ましく、ネマチック相の上限温度を改善するためには2又は3が好ましく、これらのバランスをとるためには1が好ましい。また、組成物として求められる特性を満たすためには異なる値の化合物を組み合わせることが好ましい。
L1、AL2及びAL3はΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、それぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。
L1及びZL2は応答速度を重視する場合には単結合であることが好ましい。
分子内のハロゲン原子数は0個又は1個が好ましい。
一般式(L)で表される化合物は一般式(ii-1)、一般式(ii-3)、一般式(ii-4)、一般式(L-2)、一般式(L-4)、一般式(L-5)、一般式(L-6)、及び/又は(L-7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(L)で表される化合物は、一般式(ii-1)で表される化合物であることが好ましい(ただし、式(L-10-1)、式(L-10-2)で表される化合物は除く。)。
(式中、Rii11は水素原子又はメチル基を表し、Rii2は炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
一般式(ii-1)で表される化合物は、式(ii-1.11)~式(ii-1.14)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の式(ii-1.11)~式(ii-1.14)で表されるそれぞれの化合物又は化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
また、一般式(ii-1)で表される化合物は、式(ii-1.21)から式(ii-1.24)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(ii-1.23)から式(ii-1.24)で表さ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の式(ii-1.21)~式(ii-1.24)で表されるそれぞれの化合物又は化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
また、一般式(ii-1)で表される化合物は、式(ii-1.31)及び式(ii-1.41)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の式(ii-1.31)~式(ii-1.41)で表されるそれぞれの化合物又は化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
一般式(L)で表される化合物は一般式(ii-3)及び/又は(ii-4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中Rii31及びRii41はそれぞれ独立して炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
ii31及びRii32は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(ii-3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(ii-4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
さらに、一般式(ii-3)及び(ii-4)で表される化合物は、式(ii-3.1)から式(ii-4.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(ii-3.2)又は式(ii-4.2)で表さ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式(ii-3.1)~式(ii-4.3)で表されるそれぞれの化合物又は化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
一般式(L)で表される化合物は一般式(L-2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(L-2)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RL21及びRL22はそれぞれ独立して、炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよい。)
L21は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、RL22は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L-2)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、式(L-2)で表される化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
さらに、一般式(L-2)で表される化合物は、式(L-2.1)から式(L-2.6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L-2.1)、式(L-2.3)、式(L-2.4)及び式(L-2.6)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して式(L-2.1)~式(L-2.6)で表されるそれぞれの化合物又は化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
一般式(L)で表される化合物は一般式(L-4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(L-4)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RL41及びRL42はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-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。)
L41は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、RL42は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L-4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、式(L-4)で表される化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
一般式(L-4)で表される化合物は、例えば式(L-4.1)から式(L-4.3)で表される化合物であることが好ましい。
低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、式(L-4.1)で表される化合物を含有していても、式(L-4.2)で表される化合物を含有していても、式(L-4.1)で表される化合物と式(L-4.2)で表される化合物との両方を含有していてもよいし、式(L-4.1)から式(L-4.3)で表される化合物を全て含んでいてもよい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(L-4.1)又は式(L-4.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、9質量%であり、好ましい上限値は、15質量%であり、13質量%であり、10質量%であり、8質量%であり、5質量%である。
式(L-4.1)で表される化合物と式(L-4.2)で表される化合物との両方を含有する場合は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての両化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、9%であり、好ましい上限値は、15質量%であり、13質量%であり、10質量%であり、8質量%であり、5質量%である。
一般式(L-4)で表される化合物は、例えば式(L-4.4)から式(L-4.6)で表される化合物であることが好ましく、式(L-4.4)で表される化合物であることが好ましい。
低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、式(L-4.4)で表される化合物を含有していても、式(L-4.5)で表される化合物を含有していても、式(L-4.4)で表される化合物と式(L-4.5)で表される化合物との両方を含有していてもよい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(L-4.4)及び/又は式(L-4.5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、9質量%であり、10質量%である。好ましい合計含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、25質量%であり、20質量%であり、18質量%であり、15質量%であり、13質量%であり、11質量%である。
一般式(L-4)で表される化合物は、式(L-4.7)から式(L-4.10)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L-4.9)で表される化合物が好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対しての式(L-4.7)、式(L-4.8)、式(L-4.9)及び/又は式(L-4.10)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、9質量%であり、好ましい上限値は、15質量%であり、13質量%であり、10質量%であり、8質量%であり、5質量%である。
一般式(L)で表される化合物は一般式(L-5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(L-5)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RL51及びRL52はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-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。)
L51は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、RL52は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L-5)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、式(L-5)で表される化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
一般式(L-5)で表される化合物は、式(L-5.1)、式(L-5.2)又は式(L-5.3)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L-5.1)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対してのこれら化合物を単独又は複数用いた場合の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、9質量%であり、好ましい上限値は、15質量%であり、13質量%であり、10質量%であり、8質量%であり、5質量%である。
一般式(L-5)で表される化合物は、式(L-5.3)又は式(L-5.4)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、9質量%であり、好ましい上限値は、15質量%であり、13質量%であり、10質量%であり、8質量%であり、5質量%である。
一般式(L-5)で表される化合物は、式(L-5.5)から式(L-5.7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、特に式(L-5.7)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、0質量%であり、1質量%であり、3質量%であり、5質量%であり、7質量%であり、9質量%であり、好ましい上限値は、15質量%であり、13質量%であり、10質量%であり、8質量%であり、5質量%である。
一般式(L)で表される化合物は一般式(L-6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(L-6)で表される化合物は下記の化合物である。
(式中、RL61及びRL62はそれぞれ独立して、炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、XL61及びXL62はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。)
L61及びRL62はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、XL61及びXL62のうち一方がフッ素原子他方が水素原子であることが好ましい。
一般式(L-6)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して式(L-6)で表される化合物合計の好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対してのアルケニル基を有する化合物の合計の好ましい含有量の上限値は、30質量%であり、25質量%であり、20質量%であり、15質量%であり、13質量%であり、10質量%である。アルケニル基を有する化合物を含有すると応答速度の改善には効果的であるが、信頼性やΔnの波長分散性の観点からは好ましくない影響もある。そのため、式(L)で表される化合物及び式(N-1)で表される化合物はアルケニル基を有さない化合物であることが好ましく、式(IV)で表される化合物以外にアルケニル基を有する化合物を実質的に含有しないことがより好ましい。
本願発明の組成物は、分子内に過酸(-CO-OO-)構造等の酸素原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。
組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物の含有量を前記液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して5質量%以下とすることが好ましく、3質量%以下とすることがより好ましく、1質量%以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
UV照射による安定性を重視する場合、塩素原子が置換している化合物の含有量を前記液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して15質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下とすることが好ましく、8質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、3質量%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を多くすることが好ましく、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を前記液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して80質量%以上とすることが好ましく、90質量%以上とすることがより好ましく、95質量%以上とすることが更に好ましく、実質的に分子内の環構造がすべて6員環である化合物のみで組成物を構成することが最も好ましい。
組成物のチルト安定性を向上させるためには、側鎖がアルキル基及びアルコキシ基である化合物の含有量を多くすることが好ましく、側鎖がアルキル基及びアルコキシ基である化合物の含有量を前記液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して85質量%以上とすることが好ましく、87質量%以上とすることが好ましく、90質量%以上とすることが好ましく、93質量%以上とすることが好ましく、95%以上とすることが好ましく、98質量%以上とすることが好ましく、実質的に100質量%とすることが更に好ましい。実質的に100質量%とは、重合性化合物、安定剤及び付加的に混入する不純物を除き100質量%ということを意味する。
組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して10質量%以下とすることが好ましく、8質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、3質量%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
粘度の改善及びTniの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して10質量%以下とすることが好ましく、8質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、3質量%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
本願において実質的に含有しないとは、意図せずに含有する物を除いて含有しないという意味である。
(重合性化合物)
本発明の液晶組成物には、PSAモード、PSVAモード、横電界型PSAモード又は横電界型PSVAモードなどの液晶表示素子を作製するために、重合性化合物を含有することができる。使用できる重合性化合物として、光などのエネルギー線により重合が進行する光重合性モノマーなどが挙げられ、構造として、例えば、ビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの六員環が複数連結した液晶骨格を有する重合性化合物などが挙げられる。
より具体的には、一般式(P)で表される重合性化合物が好ましいものとして挙げられる。
(上記一般式(P)中、Rp1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、炭素原子数1~15のアルキル基又は-Spp2-Pp2を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
p1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1-1)~式(Pp1-9)
(式中、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のハロゲン化アルキル基を表し、Wp11は単結合、-O-、-COO-又はメチレン基を表し、tp11は、0、1又は2を表すが、分子内にRp11、Rp12、Wp11及び/又はtp11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良い。)
のいずれかを表し、
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサー基を表し、
p1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、-O-、-S-、-CH-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH-、-CHS-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-(C=O)-O-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1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良い。)
を表し、
p1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-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、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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して、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~8のアルキル基又は-Spp2-Pp2で置換されていても良く、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
p1は、0、1、2又は3を表し、分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2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良いが、Ap3は、mp1が0で、Ap1がフェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基である場合には単結合を表す。)
一般式(P)において、Rp1は-Spp2-Pp2であることが好ましい。
p1及びPp2はそれぞれ独立して式(Pp1-1)~式(Pp1-3)のいずれかであることが好ましく、(Pp1-1)であることが好ましい。
p11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
p11は、0又は1が好ましい。
p11は、単結合、メチレン基又はエチレン基が好ましい。
p1は0、1又は2であることが好ましく、0又は1が好ましい。
p1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CCOO-、-CH=CH-、-CF-、-CFO-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH-、-OCF-又は-C≡C-が好ましく、単結合、-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-、-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CCOO-、-CH=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH-又は-C≡C-が好ましく、分子内に存在する1つのみが-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-、-OCO-、-COOC-、-OCOC-、-COCO-、-CCOO-、-CH=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH-又は-C≡C-であり、他がすべて単結合であることが好ましく、分子内に存在する1つのみが、-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-又は-OCO-であり、他がすべて単結合であることが好ましく、すべてが単結合であることが好ましい。
また、分子内に存在するZp1及びZp2の1つのみが、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-O-CO-(CH-、-COO-(CH-からなる群から選択される連結基であり、他は単結合であることが好ましい。
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサー基を表すが、スペーサー基は、炭素原子数1~30のアルキレン基が好ましく、該アルキレン基中の-CH-は酸素原子同士が直接連結しない限りにおいて-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-又は-C≡C-で置換されていてもよく、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていても良いが、直鎖の炭素原子数1~10のアルキレン基又は単結合が好ましい。
p1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基又はナフタレン-1,4-ジイル基が好ましく、1,4-フェニレン基又は1,4-シクロヘキシレン基が好ましく、1,4-フェニレン基が好ましい。1,4-フェニレン基は液晶化合物との相溶性を改善するために、1個のフッ素原子、1個のメチル基又は1個のメトキシ基で置換されていることが好ましい。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量は、本願の一般式(P)で表される化合物を含む液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して、0.05~10質量%含んでいることが好ましく、0.1~8質量%含んでいることが好ましく、0.1~5質量%含んでいることが好ましく、0.1~3質量%含んでいることが好ましく、0.2~2質量%含んでいることが好ましく、0.2~1.3%含んでいることが好ましく、0.2~1質量%含んでいることが好ましく、0.2~0.56質量%含んでいることが好ましい。
式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい下限値は、本願の一般式(P)で表される化合物を含む液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して、0.01質量%であり、0.03質量%であり、0.05質量%であり、0.08質量%であり、0.1質量%であり、0.15質量%であり、0.2質量%であり、0.25質量%であり、0.3質量%である。
式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい上限値は、本願の式(P)で表される化合物を含む液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して、10質量%であり、8質量%であり、5質量%であり、3質量%であり、1.5質量%であり、1.2質量%であり、1質量%であり、0.8質量%であり、0.5質量%である。
含有量が少ないと式(P)で表される化合物を加える効果が現れにくく、液晶組成物の配向規制力が弱い又は経時的に弱くなってしまうなどの問題が発生し、多すぎると硬化後に残存する量が多くなる、硬化に時間がかかる、液晶の信頼性が低下する等の問題が生じる。このため、これらのバランスを考慮し含有量を設定する。
式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-1-1)~式(P-1-54)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp11、Pp12、Spp11及びSpp12は、それぞれ一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
本発明に係る一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-2-1)~式(P-2-29)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp21、Pp22、Spp21及びSpp22は、それぞれ一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
本発明に係る一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-3-1)~式(P-3-15)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp31、Pp32、Spp31及びSpp32は、それぞれ一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
本発明に係る一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-4-1)~式(P-4-19)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp41、Pp42、Spp41及びSpp42は、それぞれ一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表し、複数のPp42、Spp42はそれぞれ同じであっても異なっていても良い。)
本発明において重合性モノマーを用いる場合、重合性モノマーは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。なかでも、重合反応速度の異なる2種又は3種以上の重合性モノマーを組み合わせて用いることにより、重合反応速度を適切に制御することが可能となり、残存モノマー量を低減でき、且つ、適切なプレチルト角を付与することができるため好ましい。また、保存安定性と重合反応速度のバランスの観点からも2種類以上の重合性モノマーを併用することは好ましい。重合性モノマーを2種類以上用いる場合、上記式(P)で表される化合物の2種類以上を併用することが好ましい。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量は、それら化合物を含む液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して、0.05~1質量%含んでいることが好ましく、0.1~8質量%含んでいることが好ましく、0.1~5質量%含んでいることが好ましく、0.1~3質量%含んでいることが好ましく、0.2~2質量%含んでいることが好ましく、0.2~1.3質量%含んでいることが好ましく、0.2~1質量%含んでいることが好ましく、0.2~0.56質量%含んでいることが好ましい。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい下限値は、それら化合物を含む液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して、0.01質量%であり、0.03質量%であり、0.05質量%であり、0.08質量%であり、0.1質量%であり、0.15質量%であり、0.2質量%であり、0.25質量%であり、0.3質量%である。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい上限値は、それら化合物を含む液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して、10質量%であり、8質量%であり、5質量%であり、3質量%であり、1.5質量%であり、1.2質量%であり、1質量%であり、0.8質量%であり、0.5質量%である。
含有量が少ないと一般式(P)で表される化合物を加える効果が現れにくく、液晶組成物の配向規制力が弱い又は経時的に弱くなってしまうなどの問題が発生し、多すぎると硬化後に残存する量が多くなる、硬化に時間がかかる、液晶の信頼性が低下する等の問題が生じる。このため、これらのバランスを考慮し含有量を設定する。
(その他の添加剤)
本発明の液晶組成物は、酸化防止剤やHALS等の光安定剤、色素、二色性色素、蛍光色素等の添加剤を1種又は2種以上含有することが好ましい。
本発明の液晶組成物が酸化防止剤や光安定剤を含有することにより、該組成物を使用した液晶表示素子において光抜けをより抑制する又は発生させないことができる。酸化防止剤や光安定剤としては、下記の構造を有する化合物(Q)が好ましい。
(式中、Rは水酸基、水素原子、炭素原子数1~22の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH基は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CFO-、-OCF-で置換されてよく、*で他の構造と結合する。)
は炭素原子数1~22の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH基は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CFO-、-OCF-で置換されてよいが、炭素原子数1~10の直鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基、1つのCH基が-OCO-又は-COO-に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH基が-OCO-又は-COO-に置換された分岐鎖アルキル基が好ましく、炭素原子数1~20の直鎖アルキル基、1つのCH基が-OCO-又は-COO-に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH基が-OCO-又は-COO-に置換された分岐鎖アルキル基がさらに好ましい。
化合物(Q)は、より具体的には、下記の一般式(Q-a)から一般式(Q-d)で表される化合物が好ましい。
式中、RQ1は炭素原子数1~10の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ2は炭素原子数1~20の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ3は炭素原子数1~8の直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基又は分岐鎖アルコキシ基が好ましく、Lは炭素原子数1~8の直鎖アルキレン基又は分岐鎖アルキレン基が好ましい。また、一般式(Q-c)で表される化合物において、1,4-シクロヘキシレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は互いに直接隣接しないように酸素原子で置換されていてもよい。
一般式(Q-a)から一般式(Q-d)で表される化合物中、一般式(Q-c)及び一般式(Q-d)で表される化合物がさらに好ましい。
本発明の液晶組成物において、一般式(Q)で表される化合物を1種又は2種含有することが好ましく、1種から5種含有することがさらに好ましく、その含有量は液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して0.001~1質量%であることが好ましく、0.001~0.1質量%がさらに好ましく、0.001~0.05質量%が特に好ましい。
本発明に使用できる酸化防止剤としてより具体的には以下の(Q-1)~(Q-34)、(Q-37)及び(Q-38)で表される化合物が好ましい。また、本発明に使用できる光安定剤としてより具体的には以下の(Q-34)~(Q-36)、(Q-39)~(Q-44)で表される化合物が好ましい。なお、(Q-34)で表される化合物は、酸化防止剤及び光安定剤のいずれとしても使用できる。
(式中、nは0~20の整数を表す。)
(Q-1)~(Q-44)で表される化合物のうち(Q-4)~(Q-6)、(Q-21)、(Q-22)、(Q-35)、(Q-39)、(Q-41)で表される化合物が好ましく、(Q-6)で表される化合物がより好ましい。
本発明の液晶組成物において、(Q-1)~(Q-44)で表される化合物を1種又は2種含有することが好ましく、1種から5種含有することがさらに好ましく、その含有量は液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量100質量%に対して0.001~1質量%であることが好ましく、0.001~0.1質量%がさらに好ましく、0.001~0.05質量%が特に好ましい。
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、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よい。
一般的に液晶組成物の物性値から計算される各種パラメータは、液晶表示素子の特性を表現する手法として用いられる。それらには、垂直配向(VA)液晶表示素子、高分子支持垂直配向(PSA)または高分子安定化垂直配向(PSVA)の場合には、応答速度を支配するパラメータであるγ/K33、電気光学効果の急峻性を支配するパラメータであるK33/K11及び駆動電圧を支配するパラメータである√|K33/Δε|等がある。本発明の液晶組成物は高速応答、低駆動電圧、及び高透過率を両立させたものである。
したがって、応答速度を支配するパラメータであるγ/K33は9.0mPa・s・pN-1以下が好ましく、8.5mPa・s・pN-1以下が好ましく、8.0mPa・s・pN-1以下が好ましく、7.5mPa・s・pN-1以下が好ましく、7.0mPa・s・pN-1以下が好ましく、6.2mPa・s・pN-1以下が好ましく、6.0mPa・s・pN-1以下が特に好ましい。
電気光学効果の急峻性を支配するパラメータであるK33/K11は0.80以上が好ましく、0.82以上が好ましく、0.84以上が好ましく、0.86以上が好ましく、0.88以上が好ましく、0.90以上が好ましく、0.92以上が好ましく、0.94以上が好ましく、0.95以上が好ましく、0.96以上が最も好ましい。
駆動電圧を支配するパラメータである√|K33/Δε|は3.0pN-1/2以下が好ましく、2.8pN-1/2以下が好ましく、2.6pN-1/2以下が好ましく、2.4pN-1/2以下が好ましく、2.3pN-1/2以下が好ましく、2.25pN-1/2以下が好ましく、2.20pN-1/2以下が好ましく、2.15pN-1/2以下が特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、これに含まれる重合性化合物が紫外線照射により重合することで液晶配向能が付与され、組成物の複屈折を利用して光の透過光量を制御する液晶表示素子に使用されることが好ましい。
<液晶表示素子>
本発明の組成物を用いた液晶表示素子は表示不良がなく、高透過率、高速応答、広い動作温度範囲、良好なコントラストを兼ね揃えた有用なものであり、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モード、PSVAモード、PSAモード、IPSモード、FFSモード又はECBモード用液晶表示素子に適用できる。なかでも本発明の液晶組成物は、VAモード、IPSモード、FFSモードの液晶表示素子に好適である。
本発明の液晶表示素子は、対向に配置された第1の基板及び第2の基板と、前記第1の基板又は前記第2の基板に設けられる共通電極と、前記第1の基板又は前記第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の基板及び/又は第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)又は光配向膜(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の基板又は第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。
本発明の液晶表示素子の各部材、製造方法は特に限定されるものではなく、一般的な部材や製造方法を用いて液晶表示素子を構成、製造することができる。
本発明の液晶組成物が重合性化合物を含有する場合、当該重合性化合物を重合させる方法は特に限定されるものではない。ただし、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、液晶組成物に直流電界又は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。なお、印加する交流電界は、周波数1Hz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。PSA型又は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。
PSA型又はPSVA型の液晶表示素子においては、素子の製造後に重合性化合物が重合せずにそのまま残存しているとIS(Image sticking;焼き付き)が発生する。この残存している重合性化合物の量は100ppm以下が好ましく、50ppm以下が好ましく、30ppm以下が好ましく、20ppm以下が好ましく、15ppm以下が更に好ましく、10ppm以下が特に好ましく、検出下限以下又は0が特に好ましい。
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。すなわち、15~50℃で重合させることが好ましい。
紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができ、USHIO社の超高圧UVランプ、TOSHIBA社の蛍光形紫外線ランプが好ましく、LEDランプが好ましい。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、より短波長側の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/cm~100W/cmが好ましく、2mW/cm~50W/cm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/cmから500J/cmが好ましく、100mJ/cmから200J/cmが更に好ましい。
本発明の組成物を用いた液晶表示素子は高速応答と表示不良の抑制を両立させた有用なものであり、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モード、PSVAモード、PSAモード、IPSモード、FFSモード又はECBモード用液晶表示素子に適用できる。
また、ODF法による液晶表示素子の製造工程においては、液晶表示素子のサイズに応じて最適な液晶注入量を滴下する必要があるが、本願発明の液晶組成物は、例えば、液晶滴下時に生じる滴下装置内の急激な圧力変化や衝撃に対する影響が少なく、長時間にわたって安定的に液晶を滴下し続けることが可能であるため、液晶表示素子の歩留まりを高く保持することもできる。特に、最近流行しているスマートフォンに多用される小型液晶表示素子は、最適な液晶注入量が少ないために最適値からのずれを一定範囲内に制御すること自体が難しいが、本願発明の液晶組成物を用いることにより、小型液晶表示素子においても安定した液晶材料の吐出量を実現できる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
ni :ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃)
Δn :298Kにおける屈折率異方性
Δε :298Kにおける誘電率異方性
γ :298Kにおける回転粘度(mPa・s)
11 :298Kにおける広がりの弾性定数(pN)
33 :298Kにおける曲がりの弾性定数(pN)
ave :(K33+K11)/2より算出される298Kにおける平均弾性定数(pN)
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)」に記載の方法に基づいて測定した。
尚、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。
<環構造>
<側鎖構造>
(ただし、表中のnは自然数である。)
<連結構造>
(ただし、表中のnは自然数である。)
<液晶表示素子の評価>
水平配向液晶表示素子としての特性を評価する場合は、調製した液晶組成物をそれぞれホモジニアス配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布しラビング処理を施した櫛歯形ITO付きセルに真空注入法で注入することで、FFS液晶表示素子を得た。これら得られたFFS液晶表示素子について電気光学特性を測定し、駆動電圧、応答速度、透過率、コントラスト等の評価を行なった。
垂直配向液晶表示素子としての特性を評価する場合は、調製した液晶組成物をそれぞれホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入することで、垂直配向(VA)液晶表示素子を得た。これらの得られたVA液晶表示素子について電気光学特性を測定し、駆動電圧、応答速度、透過率、コントラスト等の評価を行なった。
A)応答速度、透過率および駆動電圧:応答速度は、VAもしくはFFS液晶表示素子に所定の電圧を印加した際の透過率が90%から10%に変化する時間を測定した。透過率および駆動電圧は、VAもしくはFFS液晶表示素子の印加電圧-透過率曲線(V-T曲線)を測定した。実施例に関しては、要求特性に対して十分な性能を示した場合は○、要求特性に対して十分な性能を示さなかった場合は×と評価した。比較例に関しては、実施例で得られた液晶表示素子と比較して同等程度に十分な性能を示した場合は○、実施例で得られた液晶表示素子と比較して有意に劣っていることが確認された場合は×と評価した。
B)コントラスト:コントラストは、液晶表示素子を適切な角度で設置した偏光版間に設置し、一定のバックライトを点灯した状態で電圧を印加した際の、明状態の透過光量を暗状態の透過光量で除したものと定義される。本願実施例においては、作製したFFS液晶表示素子に0Vから8.0Vまで電圧を印加した際の印加電圧-透過率曲線(V-T曲線)を測定し、当該V-T曲線中の最大透過光量を明状態の透過光量、0V電圧印加時の透過光量を暗状態の透過光量とした。作製した液晶表示素子のコントラストの優劣は、本願発明の液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子のコントラストを基準(○)とし、対応する比較例(実施例1-比較例1、実施例2-比較例2、実施例3-比較例3)の液晶組成物を用いて作製した液晶表示素子のコントラスト差が±1.0%以内であれば比較例の液晶組成物を○、コントラスト差が1.0%を超えて劣る場合は比較例の液晶組成物を×として評価した。
C)低温保存安定性(LTS):液晶表示素子を-30℃に240時間保管し、輝点等の表示不良の有無を確認した。表示不良なしはO、表示不良ありは×と表記した。
<実施例1、比較例1>
LC-01(実施例1)、及びLC-A(比較例1)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
LC-01は、応答速度を支配するパラメータであるγ/Kaveが充分に小さく、駆動電圧を支配するパラメータである√|Kave/Δε|が充分に低く、コントラストを強く支配するKaveが十分に大きい電気光学特性を示す液晶組成物であることが分かった。すなわち、本発明の液晶組成物は、高速応答、高透過率、低駆動電圧、高コントラスト及び低温保存安定性を兼ね揃える液晶組成物である。
一方、本発明の液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の要件を満たさないLC-Aは、応答速度を支配するパラメータであるγ/KaveはLC-01に比べ大きく、また、LTSも許容できるものではなかった。
<実施例2、比較例2>
LC-02(実施例2)、及びLC-B(比較例2)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
LC-02は、応答速度を支配するパラメータであるγ/Kaveが充分に小さく、駆動電圧を支配するパラメータである√|Kave/Δε|が充分に低く、コントラストを強く支配するKaveが十分に大きい液晶組成物であることが分かった。すなわち、本発明の液晶組成物は、高速応答、高透過率、低駆動電圧、高コントラスト及び低温保存安定性を兼ね揃える液晶組成物である。
一方、本発明の液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の要件を満たさないLC-Bは、応答速度を支配するパラメータであるγ/KaveはLC-02に比べ大きく、コントラストを強く支配するKaveが本発明に比べ低い液晶組成物であった。
<実施例3、比較例3>
LC-03(実施例3)及びLC-C(比較例3)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
LC-03及びLC-Cは、いずれも、応答速度を支配するパラメータであるγ/Kaveが充分に小さく、駆動電圧を支配するパラメータである√|Kave/Δε|が充分に低く、コントラストを強く支配するKaveが十分に大きい液晶組成物であることが分かった。すなわち、本発明の液晶組成物は、高速応答、高透過率、低駆動電圧、高コントラスト及び低温保存安定性を兼ね揃える液晶組成物である。
しかし、本発明の液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の要件を満たさないLC-Cは、コントラストを強く支配するKaveが本発明に比べ低く、また、低温保存安定性も良好ではない液晶組成物であった。
<実施例4>
LC-04(実施例4)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
LC-04は、応答速度を支配するパラメータであるγ/Kaveが充分に小さく、駆動電圧を支配するパラメータである√|Kave/Δε|が充分に低く、コントラストを強く支配するKaveが十分に大きい液晶組成物であることが分かった。すなわち、本発明の液晶組成物は、高速応答、高透過率、低駆動電圧、高コントラスト及び低温保存安定性を兼ね揃える液晶組成物である。
<実施例5~実施例8>
LC-05(実施例5)、LC-06(実施例6)、LC-07(実施例7)、及びLC-08(実施例8)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
LC-05~LC-08は、いずれも応答速度を支配するパラメータであるγ/Kaveが充分に小さく、駆動電圧を支配するパラメータである√|Kave/Δε|が充分に低く、コントラストを強く支配するKaveが十分に大きい液晶組成物であることが分かった。また、LC-05~LC-08は、いずれも低温保存安定性が良好である液晶組成物であることが確認された。
以上より、本発明の液晶組成物は、液晶表示素子に使用した場合、高速応答、高透過率、低駆動電圧、高コントラスト及び低温保存安定性を兼ね揃えることが分かった。

Claims (5)

  1. -2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として、下記一般式(N1)から選ばれる液晶化合物を2種以上含有し、
    (式中、AN11及びAN12はそれぞれ独立して、
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (d) 1,4-シクロヘキセニレン基からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
    N11及びZN12はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
    N11及びnN12はそれぞれ独立して0又は1を表すが、nN11+nN12は1又は2である。)
    前記一般式(N1)で表される液晶化合物の合計含有量が液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の合計含有量の75質量%以上であり、
    式(L-10-1)で表される液晶化合物を含有し、
    前記一般式(N1)から選ばれる液晶化合物として、下記一般式(N1-I)~一般式(N1-VI)から選ばれる2種以上の液晶化合物を含有し、
    さらに、式(L-10-2)で表される液晶化合物を含有し、
    さらに、一般式(L)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有し、
    (式中、RL1及びRL2はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
    L1は0、1、2又は3を表し、
    L1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
    L1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
    L1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、式(L-10-1)及び式(L-10-2)で表される化合物を除く。)
    前記一般式(N1-I)~前記一般式(N1-VI)で表されるそれぞれの液晶化合物の含有量が、前記液晶組成物の重量中、前記一般式(N1-I)で表される液晶化合物は12~20重量%であり、前記一般式(N1-II)で表される液晶化合物は10~22重量%であり、前記一般式(N1-III)で表される液晶化合物は8~18重量%であり、前記一般式(N1-IV)で表される液晶化合物は8~20重量%であり、前記一般式(N1-V)で表される液晶化合物は7~15重量%であり、前記一般式(N1-VI)で表される液晶化合物は3~15重量%である、液晶組成物。
  2. 前記液晶組成物が、更に、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤及び赤外線吸収剤から選ばれる添加剤を1種又は2種以上含有する、請求項1に記載の液晶組成物。
  3. さらに、一般式(P)で表される重合性化合物を含有する、請求項1に記載の液晶組成物。
    (上記一般式(P)中、Rp1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、炭素原子数1~15のアルキル基又は-Spp2-Pp2を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
    p1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1-1)~式(Pp1-9)
    (式中、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のハロゲン化アルキル基を表し、Wp11は単結合、-O-、-COO-又はメチレン基を表し、tp11は、0、1又は2を表すが、分子内にRp11、Rp12、Wp11及び/又はtp11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良い。)
    のいずれかを表し、
    Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサー基を表し、
    p1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、-O-、-S-、-CH-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH-、-CHS-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-(C=O)-O-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1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良い。)
    を表し、
    p1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-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、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)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して、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~8のアルキル基又は-Spp2-Pp2で置換されていても良く、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
    p1は、0、1、2又は3を表し、分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2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良いが、Ap3は、mp1が0で、Ap1がフェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基である場合には単結合を表す。)
  4. 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
  5. 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いたFFSモード又はIP
    Sモード液晶表示素子。
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