JP2012097222A - Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電気光学的液晶表示材料として有用な誘電率異方性(Δε)が負の値を示すネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a nematic liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy (Δε) useful as an electro-optical liquid crystal display material, and a liquid crystal display device using the same.
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るようになっている。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従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、単純マトリックス方式、最近では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)方式が主流となっている。 The liquid crystal display element is used in various electric appliances for home use, measuring instruments, automobile panels, word processors, electronic notebooks, printers, computers, televisions, etc., including clocks and calculators. Typical liquid crystal display methods include TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), DS (dynamic light scattering), GH (guest / host), and IPS (in-plane switching). Type, OCB (optical compensation birefringence) type, ECB (voltage controlled birefringence) type, VA (vertical alignment) type, CSH (color super homeotropic) type, FLC (ferroelectric liquid crystal), etc. . As a driving method, multiplex driving is generally used instead of conventional static driving, and the active matrix (AM) method driven by a TFT (thin film transistor), TFD (thin film diode) or the like has become mainstream recently. ing.
これらの表示方式において、IPS型、ECB型、VA型、あるいはCSH型等は現在汎用のTN型やSTN型と異なり、Δεが負の値を示す液晶材料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型表示は、高速で広視野角の要求される表示素子、例えばテレビ等の用途に使用されている。 In these display systems, the IPS type, ECB type, VA type, CSH type, and the like are characterized by using a liquid crystal material in which Δε has a negative value, unlike currently-used TN type and STN type. Among these, the VA type display by AM driving is used for applications such as a display element that requires a high speed and a wide viewing angle, such as a television.
VA型等の表示方式に用いられるネマチック液晶組成物には、低電圧駆動、高速応答及び広い動作温度範囲が要求される。すなわち、Δεが負で絶対値が大きく、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、液晶材料の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。加えて液晶表示素子をテレビ等へ応用する場合においては高速応答性が重視されるため、ηの低い液晶材料が要求される。 A nematic liquid crystal composition used for a display method such as a VA type is required to have a low voltage drive, a high-speed response, and a wide operating temperature range. That is, Δε is negative, the absolute value is large, the viscosity (η) is small, and a high nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ) is required. Further, from the setting of Δn × d, which is the product of refractive index anisotropy (Δn) and cell gap (d), it is necessary to adjust Δn of the liquid crystal material to an appropriate range according to the cell gap. In addition, when applying a liquid crystal display element to a television or the like, since high-speed response is important, a liquid crystal material having a low η is required.
Δεが負の液晶材料として、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)及び(B)(特許文献1参照)を用いた液晶組成物が開示されている。 As a liquid crystal material having a negative Δε, a liquid crystal composition using the following liquid crystal compounds (A) and (B) having a 2,3-difluorophenylene skeleton (see Patent Document 1) is disclosed.
しかし、これらの化合物を用いた誘電率異方性が負の液晶組成物は、液晶テレビ等の高速応答が要求される液晶組成物においては十分に低い粘性を実現するに至っていない。 However, a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy using these compounds has not yet achieved a sufficiently low viscosity in a liquid crystal composition that requires a high-speed response such as a liquid crystal television.
一方、式(C)で表される化合物を用いた液晶組成物は既に開示されている(特許文献2、3及び4参照)が、ηの改善効果が未だ十分ではない。また、実施例に示されているΔnは0.080であり、高速応答に最適な狭ギャップの液晶表示素子に使用することはできないものであった。 On the other hand, although the liquid crystal composition using the compound represented by the formula (C) has already been disclosed (see Patent Documents 2, 3 and 4), the effect of improving η is not yet sufficient. In addition, Δn shown in the examples is 0.080, and cannot be used for a narrow gap liquid crystal display element optimal for high-speed response.
また、式(D)で表される化合物を用いた液晶組成物は既に開示されている(特許文献5参照)が、式(D)で表される化合物はηが大きく、Δεの値が小さいため、この化合物の添加量を増加させ、Δεを大きくするとそれにつれてηも増大してしまうという問題があった。 In addition, a liquid crystal composition using a compound represented by the formula (D) has already been disclosed (see Patent Document 5), but the compound represented by the formula (D) has a large η and a small value of Δε. Therefore, there is a problem that when the amount of addition of this compound is increased and Δε is increased, η increases accordingly.
従って、ηが十分に低くΔεが負の液晶組成物の開発が望まれていた。 Accordingly, development of a liquid crystal composition having a sufficiently low η and a negative Δε has been desired.
本発明が解決しようとする課題は、屈折率異方性(Δn)およびネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)を低減又は上昇させることなく、粘度(η)が十分に低く、なおかつ、表示不良のないまたは抑制した誘電率異方性(Δε)が負の液晶組成物を提供し、さらにそれを用いたVA型等の液晶表示素子を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that the viscosity (η) is sufficiently low without reducing or increasing the refractive index anisotropy (Δn) and the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ), It is another object of the present invention to provide a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy (Δε) with no display defect or suppressed, and to provide a VA type liquid crystal display element using the liquid crystal composition.
本発明者は、種々のフルオロベンゼン誘導体を検討し、特定の化合物を組み合わせる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、本件発明を完成するに至った。 The present inventor has studied various fluorobenzene derivatives and found that the above problem can be solved by combining specific compounds, and has completed the present invention.
本発明は、一般式(I) The present invention relates to general formula (I)
(式中、R1は炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−及び/又は−S−に置換されてもよく、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、R2は炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数2から10のアルケニル基、炭素原子数1から10のアルコキシ基又は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−及び/又は−S−に置換されてもよく、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、mは0、1又は2を表す。)で表される化合物を1種又は2種以上含有し、
一般式(II)
(Wherein R 1 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and one —CH 2 — present in these groups or two not adjacent to each other. The above —CH 2 — may be substituted with —O— and / or —S—, and one or more hydrogen atoms present in these groups are substituted with fluorine atoms or chlorine atoms. R 2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, -CH 2 1 one present in the group - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be replaced by -O- and / or -S-, also present in these groups One or more hydrogen atoms to be generated are fluorine atoms or chlorine May be substituted by a child, m contains one or more compounds represented by represents.) 0, 1 or 2,
Formula (II)
(式中、R3は炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−及び/又は−S−に置換されてもよく、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、R4は炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数2から10のアルケニル基、炭素原子数1から10のアルコキシ基又は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−及び/又は−S−に置換されてもよく、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよい。)で表される化合物を1種又は2種以上含有し、
一般式(III)
(Wherein R 3 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and one —CH 2 — present in these groups or two not adjacent to each other. The above —CH 2 — may be substituted with —O— and / or —S—, and one or more hydrogen atoms present in these groups are substituted with fluorine atoms or chlorine atoms. R 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, and -CH 2 1 one present in the group - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be replaced by -O- and / or -S-, also present in these groups One or more hydrogen atoms to be generated are fluorine atoms or chlorine The compound represented by may.) Which may be substituted in the child containing one or more,
Formula (III)
(式中、R5及びR6はそれぞれ独立的に炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数2から10のアルケニル基、炭素原子数1から10のアルコキシ基又は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−及び/又は−S−に置換されてもよく、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されてもよく、B1及びB2はそれぞれ独立的に
(a) トランス−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個の−CH2−は−O−及び/又は−S−に置換されてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個又は2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)
(c) 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−ジイル基及び1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)又は基(c)はCN又はハロゲンで置換されていてもよく、Y1及びY2はそれぞれ独立的に−CH2CH2−、−CH=CH−、−CH(CH3)CH2−、−CH2CH(CH3)−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−CF2CF2−、−CF=CF−、−CH2O−、−OCH2−、−OCH(CH3)−、−CH(CH3)O−、−(CH2)4−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−COS−、−SCO−又は単結合を表し、Y2及びB2が複数存在する場合は、それらは同一でもよく異なっていてもよく、pは0、1又は2を表す。)で表される化合物を1種又は2種以上含有し、R1からR6のうち少なくとも一つは炭素原子数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である、誘電率異方性が負のネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する。
Wherein R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms. represents alkenyloxy group, one -CH 2 present in the group - or nonadjacent two or more -CH 2 - may be replaced by -O- and / or -S- In addition, one or two or more hydrogen atoms present in these groups may be substituted with a fluorine atom or a chlorine atom, and B 1 and B 2 are each independently (a) trans-1,4- cyclohexylene (this is present in the group one -CH 2 - or non-adjacent two -CH 2 - may be replaced by -O- and / or -S-.)
(B) 1,4-phenylene group (one or more of —CH═ present in this group may be substituted with —N═)
(C) 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1,4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2 , 6-diyl group and 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, the group (a), group (b) or group (c) is selected from the group consisting of CN or halogen may be substituted, and Y 1 and Y 2 are each independently —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, —CH (CH 3 ) CH 2 —, —CH 2 CH (CH 3) -, - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - CF 2 CF 2 -, - CF = CF -, - CH 2 O -, - OCH 2 -, - OCH (CH 3) -, - CH (CH 3) O -, - (CH 2) 4 -, - (CH 2) 3 O -, - O (CH 2 3 -, - C≡C -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, - COO -, - OCO -, - COS -, - SCO- or a single bond, Y 2 and B 2 there are a plurality In the case, they may be the same or different and p represents 0, 1 or 2. And at least one of R 1 to R 6 is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, A nematic liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy and a liquid crystal display device using the same are provided.
本発明の液晶組成物は、Δεが負であってその絶対値が大きいという特徴を有する。またηも低く、液晶性に優れ、広い温度範囲で安定な液晶相を示す。更に、熱、光、水等に対し、化学的に安定であり、相溶性に優れているため、低電圧駆動が可能である実用的で信頼性の高い液晶組成物である。 The liquid crystal composition of the present invention is characterized in that Δε is negative and its absolute value is large. In addition, η is low, excellent liquid crystallinity, and exhibits a stable liquid crystal phase over a wide temperature range. Furthermore, since it is chemically stable with respect to heat, light, water, and the like and has excellent compatibility, it is a practical and reliable liquid crystal composition that can be driven at a low voltage.
本願発明における液晶組成物において、一般式(I)で表される化合物を1種又は2種以上を含有するが、1種から6種がより好ましく、2種から5種が特に好ましい。また、一般式(I)で表される化合物の含有率は5から35質量%であるが、10から30質量%の範囲であることがより好ましい。これらの化合物は絶対値の大きな負のΔεを有するが、含有量が多いとηを上昇させる傾向があるため、低いηを重視する場合、上限値は30質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。また、ネマチック状態の液晶相を駆動する表示素子の場合、スメクチック相が発現することは好ましくない。当該化合物の含有量が多いとスメクチック相−ネマチック相転移温度を上昇させてしまうことがあるため、低いスメクチック相−ネマチック相転移温度を重視する場合はこれらの含有率の上限値は30質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。絶対値の大きな負のΔεを重視する場合はこれらの含有率が多いことが好ましく、下限値は5質量%であるが、10質量%が好ましく、15質量%がより好ましく、20質量%が特に好ましい。 In the liquid crystal composition of the present invention, the compound represented by the general formula (I) contains one or more compounds, more preferably 1 to 6 compounds, and particularly preferably 2 to 5 compounds. The content of the compound represented by the general formula (I) is from 5 to 35% by mass, and more preferably from 10 to 30% by mass. These compounds have a large absolute value of negative Δε, but when the content is large, there is a tendency to increase η. preferable. In the case of a display element that drives a liquid crystal phase in a nematic state, it is not preferable that a smectic phase appears. If the content of the compound is large, the smectic phase-nematic phase transition temperature may be increased. Therefore, when the low smectic phase-nematic phase transition temperature is emphasized, the upper limit of these contents is 30% by mass. Preferably, 25 mass% is more preferable. When importance is attached to negative Δε having a large absolute value, the content is preferably large, and the lower limit is 5% by mass, preferably 10% by mass, more preferably 15% by mass, and particularly preferably 20% by mass. preferable.
一般式(I)において、R1は直鎖状であり、炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表すことが好ましく、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5のアルケニル基を表すことがより好ましく、R2は直鎖状であり、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ことが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシ基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表すことがより好ましく、Δεの絶対値を大きくするには炭素原子数1から5のアルコキシ基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表すことが特に好ましい。 In the general formula (I), R 1 is linear and preferably represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Or more preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 2 is linear, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl having 2 to 5 carbon atoms It is more preferable to represent a group or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and in order to increase the absolute value of Δε, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or an alkoxy group having 2 to 5 carbon atoms And particularly preferably a Rukeniruokishi group.
mは0、1又は2を表すことが好ましく、0又は1を表すことがより好ましい。 m preferably represents 0, 1 or 2, and more preferably represents 0 or 1.
更に詳述すると、一般式(I)は一般式(I−A)及び一般式(I−B)で表される化合物が特に好ましい。 More specifically, the compound represented by the general formula (I) and the general formula (IB) is particularly preferable as the general formula (I).
(式中、R7及びR8はそれぞれ独立的にR1と同じ意味を表す。)
一般式(II)で表される化合物を1種又は2種以上を含有するが、2種から6種がより好ましく、3種から5種が特に好ましい。一般式(II)の含有率は5から35質量%の範囲であることが好ましいが、10から30質量%の範囲であることがより好ましい。これらの化合物は大きなΔn及び絶対値の大きな負のΔεを有するが、含有量が多いと粘度を上昇させる傾向があるため、ηの低減を重視する場合、これらの含有率が少ないことが好ましく、その上限値は30質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。また、含有量が多いとスメクチック相−ネマチック相転移温度を上昇させてしまうことがあるため、低いスメクチック相−ネマチック相転移温度を重視する場合はこれらの含有率の上限値は30質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。Δεの絶対値の増大を重視する場合はこれらの含有率が多いことが好ましく、下限値は5質量%であるが、10質量%が好ましく、15質量%がより好ましく、20質量%が特に好ましい。
(Wherein R 7 and R 8 each independently represent the same meaning as R 1 )
Although the compound represented by general formula (II) contains 1 type, or 2 or more types, 2 to 6 types are more preferable, and 3 to 5 types are especially preferable. The content of the general formula (II) is preferably in the range of 5 to 35% by mass, more preferably in the range of 10 to 30% by mass. These compounds have a large Δn and a large absolute negative Δε, but if the content is large, there is a tendency to increase the viscosity. The upper limit is preferably 30% by mass, and more preferably 25% by mass. Further, if the content is large, the smectic phase-nematic phase transition temperature may be increased. Therefore, in the case where low smectic phase-nematic phase transition temperature is important, the upper limit of these contents is preferably 30% by mass. 25 mass% is more preferable. When emphasizing an increase in the absolute value of Δε, the content is preferably large, and the lower limit is 5% by mass, preferably 10% by mass, more preferably 15% by mass, and particularly preferably 20% by mass. .
一般式(II)において、R3は直鎖状であり、炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表すことが好ましく、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5のアルケニル基を表すことがより好ましく、R4は直鎖状であり、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ことが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシ基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表すことがより好ましく、Δεの絶対値を大きくするには炭素原子数1から5のアルコキシ基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表すことが特に好ましい。 In the general formula (II), R 3 is linear and preferably represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Or more preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 4 is linear, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl having 2 to 5 carbon atoms It is more preferable to represent a group or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and in order to increase the absolute value of Δε, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or 2 to 5 carbon atoms And particularly preferably a alkenyloxy group.
更に詳述すると、一般式(II)は一般式(II−A)であることが特に好ましい。 More specifically, the general formula (II) is particularly preferably the general formula (II-A).
(式中、R9及びR10はそれぞれ独立的にR1と同じ意味を表す。)
一般式(III)で表される化合物を1種又は2種以上を含有するが、1種から12種が好ましく、1種から8種がより好ましく、1種から6種が特に好ましい。
(Wherein R 9 and R 10 each independently represent the same meaning as R 1 )
Although 1 type or 2 types or more are contained for the compound represented by general formula (III), 1 to 12 types are preferable, 1 to 8 types are more preferable, and 1 to 6 types are especially preferable.
一般式(III)の含有率は10から80質量%の範囲であることが好ましいが、20から70質量%の範囲であることがより好ましく、35から65質量%の範囲であることが特に好ましい。これらの化合物は、Δεの絶対値を大きくする効果はほとんどないものの、粘度を低くする効果がある。ηの低減を重視する場合は、これらの含有率が多いことが好ましく、その下限値は10質量%であるが、20質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、35質量%が特に好ましい。Δεの絶対値を大きくすることを重視する場合はこれらの含有率が少ないことが好ましく、その上限値は80質量%が好ましく、65質量%がより好ましく、50質量%が特に好ましい。 The content of the general formula (III) is preferably in the range of 10 to 80% by mass, more preferably in the range of 20 to 70% by mass, and particularly preferably in the range of 35 to 65% by mass. . Although these compounds have little effect of increasing the absolute value of Δε, they have the effect of lowering the viscosity. When importance is attached to the reduction of η, the content is preferably large, and the lower limit is 10% by mass, preferably 20% by mass, more preferably 30% by mass, and particularly preferably 35% by mass. When emphasizing increasing the absolute value of Δε, the content is preferably small, and the upper limit is preferably 80% by mass, more preferably 65% by mass, and particularly preferably 50% by mass.
一般式(III)において、R5及びR6はそれぞれ独立的に、直鎖状であり、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ことが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシ基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表すことがより好ましく、Δεの絶対値を大きくするには炭素原子数1から5のアルコキシ基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表すことが特に好ましく、低いηを重視する場合は、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5のアルケニル基を表すことが特に好ましい。 In general formula (III), R 5 and R 6 are each independently a straight chain, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and 2 to 10 carbon atoms. Or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or More preferably, it represents an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and in order to increase the absolute value of Δε, it represents an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms. In particular, when low η is emphasized, it is particularly preferable to represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
B1及びB2はそれぞれ独立的にトランス−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、2−アルキル−1,4−フェニレン基、3−アルキル−1,4−フェニレン基、2−アルコキシ−1,4−フェニレン基、3−アルコキシ−1,4−フェニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基、1−フルオロナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基が好ましく、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、2−メチル−1,4−フェニレン基、3−メチル−1,4−フェニレン基、2−メトキシ−1,4−フェニレン基、3−メトキシ−1,4−フェニレン基又は1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基が好ましく、トランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。分子内に存在する環構造中に置換したハロゲンは1個が好ましく、0個がより好ましい。 B 1 and B 2 are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 2-alkyl-1,4-phenylene group, 3-alkyl-1,4-phenylene group, 2-alkoxy-1,4-phenylene group, 3-alkoxy-1,4-phenylene group, 1,4-bicyclo [ 2.2.2] Octylene group, naphthalene-2,6-diyl group, 1-fluoronaphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,2,3,4-tetrahydro Naphthalene-2,6-diyl group is preferred, trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene 2-methyl-1,4-phenylene group, 3-methyl-1,4-phenylene group, 2-methoxy-1,4-phenylene group, 3-methoxy-1,4-phenylene group or 1,4-bicyclo [2.2.2] An octylene group is preferable, and a trans-1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group is preferable. The number of halogens substituted in the ring structure present in the molecule is preferably 1, and more preferably 0.
Y1及びY2はそれぞれ独立的に−CH2CH2−、−CH=CH−、−CH(CH3)CH2−、−CH2CH(CH3)−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−CF2CF2−、−CF=CF−、−CH2O−、−OCH2−、−OCH(CH3)−、−CH(CH3)O−、−(CH2)4−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−又は単結合が好ましく、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH2O−、−OCH2−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−又は単結合が好ましく、信頼性の向上を重視する場合には−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−又は単結合が好ましく、Δεの絶対値の大きさを重視する場合には−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−又は−OCF2−を少なくとも一つ持ち、さらに酸素原子と芳香環が直接連結するような部分構造を持つことが好ましく、ηの低減を重視する場合には、単結合が好ましく、pは1又は2が好ましく、Tniを高くするにはpが2である化合物を含有する方が好ましく、ηを小さくするにはpが1である化合物を含有する方が好ましい。 Y 1 and Y 2 are each independently —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, —CH (CH 3 ) CH 2 —, —CH 2 CH (CH 3 ) —, —CH (CH 3 ) CH. (CH 3 ) —, —CF 2 CF 2 —, —CF═CF—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —OCH (CH 3 ) —, —CH (CH 3 ) O—, — (CH 2 ) 4 −, — (CH 2 ) 3 O—, —O (CH 2 ) 3 —, —C≡C—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —COO—, —OCO— or a single bond preferably, -CH 2 CH 2 -, - CH = CH -, - CF = CF -, - CH 2 O -, - OCH 2 -, - C≡C -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, -COO -, - OCO- or a single bond is preferable, when emphasizing the improvement of reliability -CH 2 CH 2 -, - CH 2 O -, - OCH 2 -, - F 2 O -, - OCF 2 - or a single bond is preferable, when emphasizing the magnitude of the absolute value of Δε is -CH 2 O -, - OCH 2 -, - CF 2 O- or -OCF 2 - and It preferably has at least one and further has a partial structure in which an oxygen atom and an aromatic ring are directly connected. When importance is attached to the reduction of η, a single bond is preferable, p is preferably 1 or 2, and T ni In order to increase the ratio, it is preferable to contain a compound in which p is 2. In order to decrease η, it is preferable to include a compound in which p is 1.
更に詳述すると、一般式(III)は一般式(III−A)から一般式(III−J)で表される化合物が好ましく、一般式(III−A)、一般式(III−D)、一般式(III−F)から一般式(III−J)で表される化合物がより好ましい。 More specifically, general formula (III) is preferably a compound represented by general formula (III-A) to general formula (III-J), and includes general formula (III-A), general formula (III-D), Compounds represented by general formula (III-F) to general formula (III-J) are more preferable.
(式中、R11はR1と同じ意味を表し、R12はR2と同じ意味を表す。)
追加の成分として、一般式(IV−A)から(IV−O)および(IV−AL)から(IV−OL)の化合物群から選ばれる1種又は2種以上の化合物を含有しても良いが、一般式(IV−I)から(IV−M)の化合物群から選ばれることがより好ましい。
(In the formula, R 11 represents the same meaning as R 1, and R 12 represents the same meaning as R 2. )
As an additional component, you may contain the 1 type, or 2 or more types of compound chosen from the compound group of general formula (IV-A) to (IV-O) and (IV-AL) to (IV-OL). Is more preferably selected from the group of compounds of general formulas (IV-I) to (IV-M).
一般式(IV)の含有率は5から20質量%の範囲であることが好ましいが、5から10質量%の範囲であることがより好ましい。
The content of general formula (IV) is preferably in the range of 5 to 20% by mass, more preferably in the range of 5 to 10% by mass.
なお、本発明のネマチック液晶組成物は、一般式(I)及び(II)で表される化合物の含有量の合計が20から70質量%であることが好ましく、30から60質量%であることがより好ましい。 In the nematic liquid crystal composition of the present invention, the total content of the compounds represented by the general formulas (I) and (II) is preferably 20 to 70% by mass, and 30 to 60% by mass. Is more preferable.
本願ネマチック液晶組成物に含まれる液晶化合物において、−O−O−、−O−S−及び−S−S−等のヘテロ原子同士が直接結合する部分構造をとることはない。 The liquid crystal compound contained in the nematic liquid crystal composition of the present application does not have a partial structure in which heteroatoms such as —O—O—, —O—S—, and —S—S— are directly bonded to each other.
また、ネマチック液晶組成物の構成成分である一般式(I)で表される化合物、一般式(II)で表される化合物及び一般式(III)で表される化合物の側鎖であるR1からR6のうち少なくとも一つは、炭素−炭素不飽和結合を有する炭素原子数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、R1、R3及びR5が炭素−炭素不飽和結合を有する基である場合は炭素原子数2から10のアルケニル基が好ましく、R2、R4及びR6が炭素−炭素不飽和結合を有する基である場合は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基が好ましい。また、R1、R3、R5及びR6のいずれか一つ以上が炭素−炭素不飽和結合を有する基であることが好ましい。 Further, R 1 which is a side chain of the compound represented by the general formula (I), the compound represented by the general formula (II) and the compound represented by the general formula (III) which is a constituent component of the nematic liquid crystal composition. To R 6 represents an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms having a carbon-carbon unsaturated bond, and R 1 , R 3 and R 5 Is a group having a carbon-carbon unsaturated bond, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms is preferred, and when R 2 , R 4 and R 6 are groups having a carbon-carbon unsaturated bond, a carbon atom An alkenyloxy group having a number of 2 to 10 is preferred. Moreover, it is preferable that any one or more of R 1 , R 3 , R 5 and R 6 is a group having a carbon-carbon unsaturated bond.
本発明において、ネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)は60から120℃であることが、下限値としては65℃がより好ましく、70℃が特に好ましい。上限値としては90℃がより好ましく、80℃が特に好ましい。25℃におけるΔεが−2.0から−6.0であることが好ましく、−2.5から−5.0であることがより好ましく、−2.5から−3.5であることが特に好ましい。25℃におけるΔnは、0.08から0.13であることが好ましいが、0.09から0.12であることがより好ましい。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0.12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。20℃における粘度は10から30 mPa・sであることが好ましいが、10から25 mPa・sであることがより好ましく、10から20 mPa・sであることが特に好ましい。 In the present invention, the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ) is preferably 60 to 120 ° C., and the lower limit is more preferably 65 ° C., and particularly preferably 70 ° C. As an upper limit, 90 degreeC is more preferable and 80 degreeC is especially preferable. Δε at 25 ° C. is preferably −2.0 to −6.0, more preferably −2.5 to −5.0, and particularly preferably −2.5 to −3.5. preferable. Δn at 25 ° C. is preferably from 0.08 to 0.13, more preferably from 0.09 to 0.12. More specifically, it is preferably 0.10 to 0.12 when corresponding to a thin cell gap, and preferably 0.08 to 0.10 when corresponding to a thick cell gap. The viscosity at 20 ° C. is preferably 10 to 30 mPa · s, more preferably 10 to 25 mPa · s, and particularly preferably 10 to 20 mPa · s.
本発明のネマテチック液晶組成物は、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、重合性モノマーなどを含有してもよい。 The nematic liquid crystal composition of the present invention may contain a normal nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a polymerizable monomer and the like in addition to the above-described compounds.
本発明のネマチック液晶組成物は、液晶表示素子に有用であり、特にアクティブマトリ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、IPSモード又はECBモード用液晶表示素子に用いることができる。 The nematic liquid crystal composition of the present invention is useful for a liquid crystal display element, particularly useful for a liquid crystal display element for driving an active matrix, and can be used for a liquid crystal display element for a VA mode, a PSVA mode, an IPS mode, or an ECB mode. .
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。 EXAMPLES The present invention will be described in further detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples. Further, “%” in the compositions of the following Examples and Comparative Examples means “% by mass”.
実施例中、測定した特性は以下の通りである。 In the examples, the measured characteristics are as follows.
Tni :ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
Δn :25℃における屈折率異方性
Δε :25℃における誘電率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
(実施例1)
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
T ni : Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C.)
Δn: refractive index anisotropy at 25 ° C. Δε: dielectric anisotropy at 25 ° C. η: viscosity at 20 ° C. (mPa · s)
Example 1
The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
実施例1に示すネマチック液晶組成物の物性値は、Tni:75.3℃、Δn:0.108、Δε:−3.0、η:15.8 mPa・sであった。
(実施例2)
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
The physical properties of the nematic liquid crystal composition shown in Example 1 were T ni : 75.3 ° C., Δn: 0.108, Δε: −3.0, η: 15.8 mPa · s.
(Example 2)
The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
実施例2に示すネマチック液晶組成物の各物性値は、Tni:76.5℃、Δn:0.124、Δε:−2.8、η:19.1 mPa・sであった。
(実施例3)
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
The physical property values of the nematic liquid crystal composition shown in Example 2 were T ni : 76.5 ° C., Δn: 0.124, Δε: -2.8, and η: 19.1 mPa · s.
(Example 3)
The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
実施例3に示すネマチック液晶組成物の各物性値は、Tni:79.4℃、Δn:0.092、Δε:−2.9、η:17.3 mPa・sであった。
(実施例4)
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
The physical properties of the nematic liquid crystal composition shown in Example 3 were T ni : 79.4 ° C., Δn: 0.092, Δε: -2.9, and η: 17.3 mPa · s.
Example 4
The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
実施例4に示すネマチック液晶組成物の各物性値は、Tni:76.0℃、Δn:0.108、Δε:−2.1、η:13.9 mPa・sであった。
(実施例5)
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
The physical properties of the nematic liquid crystal composition shown in Example 4 were T ni : 76.0 ° C., Δn: 0.108, Δε: −2.1, and η: 13.9 mPa · s.
(Example 5)
The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
実施例5に示すネマチック液晶組成物の各物性値は、Tni:79.9℃、Δn:0.094、Δε:−2.1、η:13.8 mPa・sであった。
(実施例6)
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
The physical property values of the nematic liquid crystal composition shown in Example 5 were T ni : 79.9 ° C., Δn: 0.094, Δε: −2.1, and η: 13.8 mPa · s.
(Example 6)
The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
実施例6に示すネマチック液晶組成物の各物性値は、Tni:90.7℃、Δn:0.115、Δε:−2.5、η:17.8 mPa・sであった。
(実施例7)
以下に、調製した液晶組成物とその物性値を示す。
The physical property values of the nematic liquid crystal composition shown in Example 6 were T ni : 90.7 ° C., Δn: 0.115, Δε: −2.5, and η: 17.8 mPa · s.
(Example 7)
The prepared liquid crystal composition and its physical property values are shown below.
実施例7に示すネマチック液晶組成物の各物性値は、Tni:78.9℃、Δn:0.104、Δε:−3.4、η:17.5 mPa・sであった。
(比較例1)
比較例1として特開2006−37054記載の液晶組成物を以下に示す。
The physical property values of the nematic liquid crystal composition shown in Example 7 were T ni : 78.9 ° C., Δn: 0.104, Δε: -3.4, η: 17.5 mPa · s.
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a liquid crystal composition described in JP-A-2006-37054 is shown below.
比較例1に示すネマチック液晶組成物の各特性は、Tni:90.9℃、Δn:0.096、Δε:−3.0、η:18.2 mPa・sであった。当該ネマチック液晶組成物は本願の一般式(II)で表される化合物を含有しない液晶組成物である。このような組成においてΔnを上昇させるには、一般に光に弱いと言われている一般式(III−G)で表されるトラン誘導体を添加する必要がある。実施例8の方がはるかに低粘度であり、本発明の組み合わせが非常に優れたものであることがわかる。
(比較例2)
比較例2として、比較例1記載の式(I−A)を式(II−A)に置き換えた液晶組成物を以下に示す。
The characteristics of the nematic liquid crystal composition shown in Comparative Example 1 were T ni : 90.9 ° C., Δn: 0.096, Δε: −3.0, η: 18.2 mPa · s. The nematic liquid crystal composition is a liquid crystal composition not containing the compound represented by the general formula (II) of the present application. In order to increase Δn in such a composition, it is necessary to add a tolan derivative represented by the general formula (III-G), which is generally said to be weak to light. Example 8 has a much lower viscosity, indicating that the combination of the present invention is very good.
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a liquid crystal composition obtained by replacing Formula (IA) described in Comparative Example 1 with Formula (II-A) is shown below.
比較例2に示すネマチック液晶組成物の各特性は、Tni:92.0℃、Δn:0.124、Δε:−1.9、η:20.5 mPa・sであった。当該ネマチック液晶組成物は本願の一般式(I)で表される化合物を含有しない液晶組成物である。Δεが−1.9であり、その絶対値が小さく、実用的なレベルにはないことがわかる。
(比較例3)
比較例3として、比較例2をベースにTni、Δn及びΔεを実施例2の物性値に合わせ込んだ液晶組成物を以下に示す。
The characteristics of the nematic liquid crystal composition shown in Comparative Example 2 were T ni : 92.0 ° C., Δn: 0.124, Δε: -1.9, and η: 20.5 mPa · s. The nematic liquid crystal composition is a liquid crystal composition not containing the compound represented by the general formula (I) of the present application. It can be seen that Δε is −1.9, the absolute value of which is small and not at a practical level.
(Comparative Example 3)
As Comparative Example 3, a liquid crystal composition in which T ni , Δn, and Δε are matched with the physical property values of Example 2 based on Comparative Example 2 is shown below.
比較例3に示すネマチック液晶組成物の各特性は、Tni:76.6℃、Δn:0.124、Δε:−2.9、η:23.0 mPa・sであった。これにより、実施例2のように一般式(I)、(II)及び(III)を組み合わせることにより、Tni、Δn、Δεを保ったまま、ηを低減した優れた液晶組成物が提供可能となる。 The characteristics of the nematic liquid crystal composition shown in Comparative Example 3 were T ni : 76.6 ° C., Δn: 0.124, Δε: -2.9, and η: 23.0 mPa · s. Thus, by combining the general formulas (I), (II) and (III) as in Example 2, it is possible to provide an excellent liquid crystal composition with reduced η while maintaining Tni, Δn, and Δε. Become.
Claims (14)
一般式(II)
一般式(III)
(a) トランス−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個の−CH2−は−O−及び/又は−S−に置換されてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個又は2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)
(c) 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−ジイル基及び1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)又は基(c)はCN又はハロゲンで置換されていてもよく、Y1及びY2はそれぞれ独立的に−CH2CH2−、−CH=CH−、−CH(CH3)CH2−、−CH2CH(CH3)−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−CF2CF2−、−CF=CF−、−CH2O−、−OCH2−、−OCH(CH3)−、−CH(CH3)O−、−(CH2)4−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−COS−、−SCO−又は単結合を表し、Y2及びB2が複数存在する場合は、それらは同一でもよく異なっていてもよく、pは0、1又は2を表す。)で表される化合物を1種又は2種以上含有し、R1からR6のうち少なくとも一つは炭素原子数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である、誘電率異方性が負のネマチック液晶組成物。 Formula (I)
Formula (II)
Formula (III)
(B) 1,4-phenylene group (one or more of —CH═ present in this group may be substituted with —N═)
(C) 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1,4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2 , 6-diyl group and 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, the group (a), group (b) or group (c) is selected from the group consisting of CN or halogen may be substituted, and Y 1 and Y 2 are each independently —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, —CH (CH 3 ) CH 2 —, —CH 2 CH (CH 3) -, - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - CF 2 CF 2 -, - CF = CF -, - CH 2 O -, - OCH 2 -, - OCH (CH 3) -, - CH (CH 3) O -, - (CH 2) 4 -, - (CH 2) 3 O -, - O (CH 2 3 -, - C≡C -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, - COO -, - OCO -, - COS -, - SCO- or a single bond, Y 2 and B 2 there are a plurality In the case, they may be the same or different and p represents 0, 1 or 2. And at least one of R 1 to R 6 is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, A nematic liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy.
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