JP2020200428A - 重合性化合物含有液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents

重合性化合物含有液晶組成物及び液晶表示素子 Download PDF

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Abstract

【課題】速い速度で十分に重合可能であり、弱い又は少ないUV光でチルトが形成可能であり、高いチルト安定性を達成できる重合性化合物含有液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子の提供。【解決手段】式(i)で表される化合物を1種又は2種以上と、重合性化合物を1種又は2種以上と、を含有する重合性化合物含有液晶組成物、及び該重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子。(Xi1及びXi2は夫々独立にH、F等;Yi1及びYi2は夫々独立に−O−、−CF2−等;Li1〜Li5は夫々独立にH、Br等、Wi1は置換されてもよいエチレン基等;Wi2は単結合等)【選択図】なし

Description

本発明は、重合性化合物を含有する液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子に関する。なお、本明細書において、重合性化合物を含有する液晶組成物のことを重合性化合物含有液晶組成物と称する。また、重合性化合物とは、重合性基を有する化合物をいう。
PSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶表示素子は、液晶分子のプレチルト角を制御するためにセル内にポリマー構造物を形成した構造を有するものであり、高速応答性や高いコントラストから液晶表示素子として実用化されてきた。
PSA型液晶表示素子の製造は、重合性化合物を含有する液晶組成物を基板間に注入し、電圧を印加して液晶分子を配向させた状態でUV光を照射し、重合性化合物を重合させて液晶分子の配向を固定することにより行われる。
近年、4Kや8KといったPSA型液晶表示素子では高精細の画素が必要になっている。このため、配線や遮光部の領域が増えることでかなりのUV光がカットされてしまい、従来と同様のUV照射工程では、チルト形成が不十分となる、重合性化合物が十分に重合せず、多くの重合性化合物が残存するなどの問題が生じてしまう。また、これにより、応答速度の悪化や配向性悪化による残像、また、残存した重合性化合物が、駆動時に徐々に重合してチルトが変化することで焼き付き(IS)という表示不良が確認されている。
以上のことから、高精細なPSA型液晶表示素子では、従来よりも弱い又は少ないUV光で安定的に製造できるような液晶組成物が求められている。
重合性化合物含有液晶組成物を従来よりも弱い又は少ないUV光で重合させるための液晶組成物からのアプローチとして、特許文献1及び特許文献2では、ターフェニル骨格やジベンゾフラン骨格を有する液晶化合物を含有することで重合反応速度を短縮する技術等が紹介されている。
国際公開2009/050869号公報 特開2016−132779号公報
上述したように、近年、高精細なPSA型液晶表示素子では、従来よりも弱い又は少ないUV光で安定的に製造できるような重合性化合物含有液晶組成物が求められている。しかしながら、特許文献1や特許文献2で紹介されているターフェニル骨格やジベンゾフラン骨格を有する液晶化合物を含む重合性化合物含有液晶組成物は、重合速度は十分であるものの、チルト形成が不十分であり、また、チルト安定性が十分に高いものではなかった。このため、重合性化合物含有液晶組成物の特性改善が求められている。
本発明が解決しようとする課題は、速い速度で十分に重合可能であり、弱い又は少ないUV光でチルトが形成可能であり、高いチルト安定性を達成できる重合性化合物含有液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子を提供することにある。
上記課題について本発明者らが鋭意検討した結果、特定の構造を有する液晶化合物と、重合性化合物と、を含む重合性化合物含有液晶組成物により、上記課題を解決できることを見出し、本願発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、一般式(i)
Figure 2020200428
(式中、Xi1及びXi2はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基を表し、
i1及びYi2はそれぞれ独立して、−O−、−CF−、−CO−、又は−CXi3i4−を表すが、Yi1及びYi2のいずれか一つ以上は−O−を表し、Xi3及びXi4はそれぞれ独立して、Xi1と同じ意味を表し、
i1、Li2、Li3、Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、臭素原子、よう素原子、水酸基、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は一般式(L−1)
Figure 2020200428
(式中、Ri1は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数1から15のアルコキシ基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は炭素原子数2から15のアルケニルオキシ基を表し、
i1
(a)1,4−シクロへキシレン基(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−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する1つの水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)1,4−シクロヘキセニレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良く、また、ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、
i1は、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
i1は1又は2を表すが、ni1が2を表しAi1及びZi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表し、
i1は一般式(Wi1−1)、(Wi1−2)又は(Wi1−3)
Figure 2020200428
(式中、黒点(・)はLi2又はYi2への結合点を表し、*はLi5が結合する炭素原子に隣接する炭素原子への結合点を表し、Li6、Li7及びLi8はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)で表される基を表し、
i2は単結合又は−CLi9i10
(Li9及びLi10はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)
を表し、
i1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及びLi10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−C≡C−、−O−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられても良く、また、アルキル基又はアルケニル基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)で表される化合物を1種又は2種以上と、重合性化合物を1種又は2種以上と、を含有する重合性化合物含有液晶組成物を提供する。
また本発明は、上記一般式(i)で表される化合物を1種又は2種以上と、重合性化合物を1種又は2種以上と、を含有する重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子、PSAモード、PSVAモード、PS−IPSモード又はPS−FFSモード用液晶表示素子を提供する。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物によれば、速い速度で十分に重合可能であり、弱い又は少ないUV光でチルトが形成可能であり、高いチルト安定性を達成できる。そして本発明の重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子は、未反応の重合性化合物の残留量が少なく、弱い又は少ないUV光でチルトが形成可能であり、高速応答性と、高いチルト安定性とを示し、プレチルト角の変化による配向不良や焼き付きといった表示不良がない又は抑制された、優れた表示品位を示すことができる。
以下、本発明の重合性化合物含有液晶組成物、及びそれを用いた液晶表示素子について、詳細に説明する。なお、一般式(i)で表される化合物のことを、一般式(i)の化合物、若しくは化合物(i)と称する場合がある。他の化合物についても同様である。
A.重合性化合物含有液晶組成物
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(i)
Figure 2020200428
(式中、Xi1及びXi2はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基を表し、
i1及びYi2はそれぞれ独立して、−O−、−CF−、−CO−、又は−CXi3i4−を表すが、Yi1及びYi2のいずれか一つ以上は−O−を表し、Xi3及びXi4はそれぞれ独立して、Xi1と同じ意味を表し、
i1、Li2、Li3、Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、臭素原子、よう素原子、水酸基、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は一般式(L−1)
Figure 2020200428
(式中、Ri1は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数1から15のアルコキシ基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は炭素原子数2から15のアルケニルオキシ基を表し、
i1
(a)1,4−シクロへキシレン基(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−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する1つの水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)1,4−シクロヘキセニレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良く、また、ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、
i1は、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
i1は1又は2を表すが、ni1が2を表しAi1及びZi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表し、
i1は一般式(Wi1−1)、(Wi1−2)又は(Wi1−3)
Figure 2020200428
(式中、黒点(・)はLi2又はYi2への結合点を表し、*はLi5が結合する炭素原子に隣接する炭素原子への結合点を表し、Li6、Li7及びLi8はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)で表される基を表し、
i2は単結合又は−CLi9i10−(Li9及びLi10はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)を表し、
i1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及びLi10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−C≡C−、−O−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられても良く、また、アルキル基又はアルケニル基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)で表される化合物を1種又は2種以上と、重合性化合物を1種又は2種以上と、を含有する。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物によれば、一般式(i)で表される化合物を含む液晶組成物及び重合性化合物を含むことで、速い速度で十分に重合可能であり、弱い又は少ないUV光でチルトが形成可能であり、高いチルト安定性を達成できる。このため、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、未反応の重合性化合物の残留量が少なく、弱い又は少ないUV光でチルトが形成可能であり、高速応答性と高いチルト安定性とを両立した液晶表示素子を製造することができる。また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物によれば、プレチルト角の変化による配向不良や焼き付きといった表示不良がない又は抑制された、優れた表示品位を示す液晶表示素子を製造することができる。
中でも4Kや8Kといった高精細なPSA型の液晶表示素子の製造においては、UV照射時間が長くなると生産効率を顕著に悪化する。これに対し、本発明の重合性化合物含有液晶組成物によれば、短いUV照射時間で4Kや8Kといった高精細なPSA型の液晶表示素子を製造することができるため、産業上の利用価値が非常に高い。
以下、本発明の重合性化合物含有液晶組成物に含まれる各成分について説明する。
[1]一般式(i)で表される化合物
一般式(i)において、Xi1及びXi2は、少なくとも一方が水素原子又はフッ素原子を表すことが好ましく、中でも少なくとも一方はフッ素原子であることが好ましい。詳述すると、20℃における誘電率異方性(Δε)の絶対値(|Δε|)が大きいことを重視する場合には、Xi1及びXi2は、ともにフッ素原子であることが好ましく、信頼性を重視する場合は、Xi1及びXi2は、ともに水素原子であることが好ましい。
i1及びYi2は、少なくとも一方が−O−であるが、中でも一方が−O−であり他方が−CH−である、又はともに−O−であることが好ましく、大きい|Δε|、重合速度及びチルト形成を重視する場合には、Yi1及びYi2は、ともに−O−であることが好ましい。
i1及びLi2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基を表すことが好ましく、回転粘性(γ)を低下させる為には、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素原子数2〜8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが特に好ましい。また、直鎖状であることが好ましい。Li1及びLi2中に存在する水素原子は、フッ素原子に置換されていても良いが、フッ素原子に置換されていないことが好ましい。
また、他の液晶成分との混和性を上昇させるためには、Li1及びLi2が異なることが好ましい。Li1及びLi2のいずれか一方が、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基であることが好ましく、Li1がアルコキシ基又はアルケニルオキシ基であることがより好ましく、Li1がアルコキシ基であることが更に好ましく、Li1がエトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基であることが特に好ましい。Li1がアルコキシ基であると、上述した他の液晶成分との混和性に加え、|Δε|が大きくなる、チルトが短時間で形成しやすくなる、重合速度が速くなる等の効果がより得られやすくなるからである。
また、他の液晶成分との混和性を上昇させるためには、Li2はアルキル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基であることがより好ましく、プロピル基又はブチル基であることがさらに好ましい。特に液晶組成物のγ1を改善する場合には、Li2はブチル基であることが好ましい。
また、Li1及びLi2
Figure 2020200428
を表すことが好ましい。
i1はγを低下させる為には、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素原子数2〜8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが特に好ましい。また、直鎖状であることが好ましい。|Δε|を大きくさせるためには、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数1〜5のアルコキシ基又は炭素原子数2〜5のアルケニルオキシ基であることが特に好ましい。Ri1が複数存在する場合、他の液晶成分との混和性を上昇させるためには、Ri1が互いに異なることが好ましく、複数存在するRi1のうちいずれか一つがアルコキシ基又はアルケニルオキシ基であることが好ましく、Li1中のRi1がアルコキシ基又はアルケニルオキシ基であることが特に好ましい。Ri1中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されていても良いが、フッ素原子に置換されていないことが好ましい。
i1
Figure 2020200428
から選ばれる基を表すことが好ましい。具体的には、Aはγを低下させる為にはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、無置換の1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基又は3−フルオロ−1,4−フェニレン基であることが好ましく、トランス−1,4−シクロヘキシレン基であることが特に好ましい。他の液晶成分との混和性を向上させる為には、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基又は3−フルオロ−1,4−フェニレン基であることが好ましい。ネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)を上昇させる為には、無置換の1,4−フェニレン基、無置換の1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基又は無置換のナフタレン−2,6−ジイル基であることが好ましい。負に大きなΔεを示すためには、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基又は2,3−ジフルオロー1,4−フェニレン基であることが好ましい。負に大きなΔεを示しながら、他の液晶成分との混和性を両立させるためには、Ai1中に存在するフッ素原子の数の合計は、1〜4であることが好ましく、1〜3であることが特に好ましい。
i1は、γを低下させる為には単結合、−CHCH−、−CHO−又は−OCH−であることが好ましく、単結合又は−CHCH−であることが更に好ましい。Zi1は、Tniを上昇させるためには、単結合、−COO−,−OCO−、−CH=CH−又は−C≡C−であることが好ましく、単結合、−CH=CH−又は−C≡C−であることが更に好ましい。他の液晶成分との混和性を向上させる為には、単結合、−CHCH−、−CHO−又は−OCH−であることが好ましい。液晶表示素子とした際の長期信頼性を向上させるには単結合であることが好ましい。
i1が2を表す場合、複数存在するZi1のいずれか一つ以上が単結合を表すことが好ましい。ni1はγを重視する場合には1であることが好ましい。Tniを重視する場合には2であることが好ましい。
i1は一般式(Wi1−1)又は(Wi1−3)であることが好ましい。
i2は単結合であることが好ましい。
i3、Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基を表すことが好ましく、水素原子を表すことがより好ましい。
i6及びLi7はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基を表すことが好ましく、水素原子が好ましい。
i8は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数1から15のアルコキシ基、炭素原子数2から15のアルケニル基、炭素原子数2から15のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、水素原子が好ましい。
i9及びLi10は、少なくとも1つが水素原子を表すことが好ましく、Li9及びLi10が共に水素原子を表すことがより好ましい。
なお、一般式(i)で表される化合物において、ヘテロ原子同士が直接結合する構造となることはない。
一般式(i)で表される化合物のうち、以下の一般式(i−1)〜一般式(i−48)で表される各化合物が好ましい。その中で特に好ましい化合物は、一般式(i−1)〜(i−12)で表される化合物であり、一般式(i−1)〜(i−4)で表される化合物であり、一般式(i−1)及び(i−3)で表される化合物であり、一般式(i−1)で表される化合物である。
Figure 2020200428
(式中、Ri2及びRi3は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
Figure 2020200428
(式中、Ri2及びRi3は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
Figure 2020200428
(式中、Ri2及びRi3は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
Figure 2020200428
(式中、Ri2及びRi3は、一般式(i)におけるRi1と同じ意味を表す。)
本発明の重合性化合物含有液晶組成物中の一般式(i)の化合物の含有量は、下限値として、0.1質量%であることが好ましく、0.2質量%であることが好ましく、0.3質量%であることが好ましく、0.5質量%であることが好ましく、1質量%であることが好ましく、2質量%であることが好ましく、3質量%であることが好ましく、4質量%であることが好ましい。また、上記一般式(i)の化合物の含有量は、上限値として、20質量%であることが好ましく、15質量%であることが好ましく、13質量%であることが好ましく、10質量%であることが好ましく、9質量%であることが好ましく、7質量%であることが好ましく、5質量%であることが好ましい。一般式(i)の化合物の含有量の範囲としては、0.1〜25質量%であることが好ましく、0.1〜20質量%であることがより好ましく、0.1〜15質量%であることが更に好ましく、0.5〜10質量%であることが特に好ましい。以下、質量%を%と記載する。
一般式(i)の化合物の含有量は、信頼性を重視する場合には少なめにすることが好ましく、重合性化合物の反応速度やチルト形成を重視する場合には多くすることが好ましい。
[2]重合性化合物
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、重合性化合物を1種又は2種以上含む。重合性化合物としては、一般式(P)
Figure 2020200428
(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)から式(Pp1−9)
Figure 2020200428
(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−、炭素原子数1〜5のアルキレン基を表し、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、zはそれぞれ独立して1〜4の整数を表し、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。なお、式中の*はSpp1又はSpp2への結合点を表す。)を表し、
p1及びAp2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) ナフタレンジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、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、
p3は上記の基(a)、基(b)及び基(c)、ならびに単結合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、この基中に存在する水素原子は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数1〜8のアルケニル基又は−Spp2−Pp2で置換されていても良く、
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、
p1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基及びアントラセン−2,6−ジイル基以外の基である場合は、Ap3は単結合以外の基を表す。)で表される化合物が好ましい。
上記一般式(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上記一般式(Pp1−1)〜式(Pp1−3)のいずれかであることが好ましく、上記一般式(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、単結合または炭素原子数1〜5のアルキレン基が好ましい。上記炭素原子数1〜5のアルキレン基としては、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。中でもSpp1及びSpp2は、それぞれ独立して、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く、単結合がより好ましい。
一般式(P)において、−Spp1−Pp1及びSpp2−Pp2の総数が2以上であることが好ましく、2〜4つであることが好ましく、2〜3つであることが好ましい。
p1及びAp2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) ナフタレンジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、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す。また、Ap3は上記の基(a)、基(b)及び基(c)、ならびに単結合からなる群より選ばれる基を表す。
ここで、Ap1、Ap2及びAp3が取り得るナフタレンジイル基および1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基は、1〜8位から選択される2箇所で結合する基である。具体的には、ナフタレンジイル基および1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基は、Ap1の場合であれば、1〜8位から選択される2箇所のうち一方でSpp1と結合し、他方でZp1またはZp2と結合する基であり、Ap2の場合であれば、1〜8位から選択される2箇所のうち一方でZp1と結合し、他方でZp1またはZp2と結合する基であり、Ap3の場合であれば、1〜8位から選択される2箇所のうち一方でZp2と結合し、他方でRp1と結合する基である。
また、Ap1、Ap2及びAp3が取り得るデカヒドロナフタレンジイル基は、1〜10位から選択される2箇所で結合する基である。具体的には、デカヒドロナフタレンジイル基は、Ap1の場合であれば、1〜10位から選択される2箇所のうち一方でSpp1と結合し、他方でZp1またはZp2と結合する基であり、Ap2の場合であれば、1〜10位から選択される2箇所のうち一方でZp1と結合し、他方でZp1またはZp2と結合する基であり、Ap3の場合であれば、1〜10位から選択される2箇所のうち一方でZp2と結合し、他方でRp1と結合する基である。
ナフタレンジイル基としては、例えばナフタレン−1,2−ジイル基、ナフタレン−1,3−ジイル基、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,5−ジイル基、ナフタレン−1,6−ジイル基、ナフタレン−1,7−ジイル基、ナフタレン−1,8−ジイル基、ナフタレン−2,3−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、ナフタレン−2,7−ジイル基等が挙げられる。中でも、ナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。
1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基としては、例えば1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,4−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,5−ジイル基等が挙げられる。中でも、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。
デカヒドロナフタレンジイル基としては、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。
p1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基が好ましく、反応性の観点から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、1,4−フェニレン基中に存在する少なくとも1つの水素原子が、フッ素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、又は炭素数1〜8のアルコキシ基で置換されていることが好ましく、中でも炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜8のアルコキシ基で置換されていることが好ましい。1,4−フェニレン基中に存在する少なくとも1つの水素原子がこれらの基で置換されていることで、UV光照射後の重合性化合物の残留量を少なくすることができるからである。1,4−フェニレン基中に存在する少なくとも1つの水素原子が、炭素数1〜8のアルコキシ基で置換されていることが、上述の効果をより発揮しやすいため特に好ましい。アルキル基としては、例えばメチル基が好ましく挙げられ、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基が好ましく挙げられる。
p1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基又はアントラセン−2,6−ジイル基である場合、Ap3は単結合を表してもよい。
p1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基及びアントラセン−2,6−ジイル基以外の基の場合は、Ap3は単結合以外の基、すなわち、上記基(a)、基(b)及び基(c)からなる群より選ばれる基を表す。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量は、本発明の重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して、0.05〜10%の範囲内であることが好ましく、0.1〜8%の範囲内であることが好ましく、0.1〜5%の範囲内であることが好ましく、0.1〜3%の範囲内であることが好ましく、0.2〜2%の範囲内であることが好ましく、0.2〜1.3%の範囲内であることが好ましく、0.2〜1%の範囲内であることが好ましく、0.2〜0.56%の範囲内であることが好ましい。
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発明の重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して、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、本発明の重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して、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。本発明の重合性化合物含有液晶組成物に含まれる一般式(P)で表される化合物の含有量が少ないと、一般式(P)で表される化合物を加えることよる効果が現れにくく、チルト形成が不十分になる、チルト安定性が劣る等の不具合が生じやすくなる。また、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やすくなる。一方で、上記含有量が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。
一般式(P)で表される化合物としては、例えば下記一般式(P−a1)又は(P−a2)で表される化合物とすることができる。
Figure 2020200428
(上記一般式(P−a1)及び(P−a2)中、Ap1a、Ap2a、及びAp3aは、それぞれ独立して、上記基(a)、基(b)及び基(c)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、この基中に存在する水素原子は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数1〜8のアルケニル基又は−Spp2a−Pp2aで置換されていても良いが、
p1a、Ap2a、及びAp3aのうち少なくとも1つは、環中の少なくとも1つの水素原子が、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜8のアルコキシ基で置換されており、
p1a、Spp1a、Zp1a、Zp2a及びRp1a、ならびにSpp2a及びPp2aは、上記一般式(P)中のPp1、Spp1、Zp1、Zp2及びRp1、ならびにSpp2及びPp2の定義と同じであり、分子内にSpp2a又はPp2a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。)
上記一般式(P−a1)及び(P−a2)で表される化合物は、その分子構造内に2つ又は3つ環を含んでおり、これらの環のうち少なくとも1つはアルキル基又はアルコキシ基を有する。上記一般式(P−a1)及び(P−a2)で表される化合物は、このような分子構造を有することで、液晶組成物に対する優れた溶解性と、優れた重合反応性と、を示すことができるため、本発明の重合性化合物含有液晶組成物に好適に用いることができる。
また、一般式(P)で表される化合物としては、例えば下記一般式(P−b)で表される化合物とすることができる。
Figure 2020200428
(上記一般式(P−b)中、Ap1b、Ap2b、及びAp3bは、それぞれ独立して、1,4−フェニレン基又はナフタレンジイル基を表し、これらの基はそれぞれ独立して、この基中に存在する水素原子は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数1〜8のアルケニル基又は−Spp2b−Pp2bで置換されていても良く、
p1b、Spp1b、Zp1b、Zp2b及びRp1b、ならびにSpp2b及びPp2bは、上記一般式(P)中のPp1、Spp1、Zp1、Zp2及びRp1、ならびにSpp2及びPp2の定義と同じであり、分子内にSpp2b又はPp2b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。)
上記一般式(P−b)で表される化合物は、その分子構造内に3つの環構造を必須に有することで、優れた重合反応性を示すことができるため、本発明の重合性化合物含有液晶組成物に好適に用いることができる。
p1b、Ap2b、及びAp3bが取り得るナフタレンジイル基としては、中でも、ナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。
また、一般式(P)で表される化合物としては、例えば下記一般式(P−c1)又は(P−c2)で表される化合物とすることができる。
Figure 2020200428
(上記一般式(P−c1)及び(P−c2)中、Ap1c、Ap2c及びAp3cはそれぞれ独立して、上記基(a)、基(b)及び基(c)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、この基中に存在する水素原子は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数1〜8のアルケニル基又は−Spp2c−Pp2cで置換されていても良く、
p1c、Spp1c、Zp1c、Zp2c及びRp1c、ならびにSpp2c及びPp2cは、上記一般式(P)中のPp1、Spp1、Zp1、Zp2及びRp1、ならびにSpp2及びPp2の定義と同じであり、分子内にSpp2c又はPp2c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、
上記式(P−c1)において、Zp2Cは−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、
上記式(P−c2)において、Zp1C及びZp2Cの少なくとも一方は−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る。)で表される化合物が好ましい。
上記一般式(P−c1)及び(P−c2)で表される化合物は、その分子内に2つの環を連結する所望の連結基を有することで、液晶組成物に対する優れた溶解性と、優れた重合反応性と、を示すことができるため、本発明の重合性化合物含有液晶組成物に好適に用いることができる。
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−1−1)〜式(P−1−46)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
(式中、Pp11、Pp12、Spp11及びSpp12は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
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−2−9)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 2020200428
(式中、Pp21、Pp22、Spp21及びSpp22は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
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。
Figure 2020200428
Figure 2020200428
(式中、Pp31、Pp32、Spp31及びSpp32は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
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−4−21)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
(式中、Pp41、Pp42、Spp41及びSpp42は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
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−5−1)〜式(P−5−37)で表される重合性化合物が挙げられる。
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
Figure 2020200428
(式中、Pp51、Pp52、Spp51及びSpp52は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
[3]液晶化合物
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、上述した一般式(i)化合物及び重合性化合物の他に、1種又は2種以上の液晶化合物を構成成分に含む。なお、本発明の重合性化合物含有液晶組成物から重合性化合物及び添加剤を除いた組成物のことを、本発明における液晶組成物と称する。本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)から一般式(NU−08)
Figure 2020200428
(式中、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61、RNU62、RNU71、RNU72、RNU81及びRNU82は、それぞれ独立して、炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシ基、炭素原子数2から8のアルケニル基又は炭素原子数2から8のアルケニルオキシ基を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する。
更に詳述すると、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61、RNU62、RNU71、RNU72、RNU81及びRNU82は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基が更に好ましい。
一方、応答速度を重視する場合には、RNU11、RNU21、RNU41及びRNU51のうち少なくとも1つは、炭素原子数2から8のアルケニル基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(R5)
Figure 2020200428
(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)を挙げることができる。中でも炭素原子数2から3のアルケニル基であることが好ましく、式(R1)又は式(R2)で表されるアルケニル基が好ましい。
一般式(NU−01)から一般式(NU−08)で表される化合物群から選ばれるアルケニル基を有する化合物は、本発明における液晶組成物の総量に対して、30%以下が好ましく、25%以下が好ましく、20%以下が好ましく、15%以下が好ましく、10%以下が好ましく、5%以下が好ましい。高いVHRを重視する場合には、アルケニル基を有する化合物は10%以下が好ましく、5%以下が好ましく、1%以下が好ましく、含有しないことが好ましい。
更に詳述すると、RNU11、RNU21、RNU31、RNU41、RNU51、RNU61、RNU71、RNU81は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基が特に好ましく、RNU12、RNU22、RNU32、RNU42、RNU52、RNU62、RNU72及びRNU82は、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基が特に好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−02)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−03)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−03)で表される化合物及び一般式(NU−04)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−03)で表される化合物及び一般式(NU−05)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−06)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−07)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−08)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−02)で表される化合物及び一般式(NU−04)で表される化合物を含有することが更に好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−03)で表される化合物及び一般式(NU−05)で表される化合物を含有することが更に好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(NU−01)で表される化合物及び一般式(NU−02)で表される化合物及び一般式(NU−03)で表される化合物及び一般式(NU−05)で表される化合物を含有することが更に好ましい。
一般式(NU−01)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中1〜60質量%であることが好ましく、10〜50質量%であることがより好ましく、20〜40質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU−02)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中1〜40質量%であることが好ましく、5〜25質量%であることがより好ましく、5〜20質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU−03)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中1〜30質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがより好ましく、3〜15質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU−04)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中0〜30質量%であることが好ましく、0〜20質量%であることがより好ましく、0〜10質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU−05)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中1〜30質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがより好ましく、3〜20質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU−06)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中0〜30質量%であることが好ましく、0〜20質量%であることがより好ましく、0〜10質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU−07)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中0〜30質量%であることが好ましく、0〜20質量%であることがより好ましく、0〜10質量%であることが更に好ましい。
一般式(NU−08)で表される化合物の含有量は、液晶組成物の総量中0〜30質量%であることが好ましく、0〜20質量%であることがより好ましく、0〜10質量%であることが更に好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−01)、(N−02)、(N−03)、(N−04)及び(N−05)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。これら化合物は誘電的に負の異方性を有する化合物に該当する。「誘電的に負の異方性を有する化合物」とは、Δεの符号が負で、その絶対値が2より大きい値を示す化合物をいう。なお、化合物のΔεは、20℃において誘電的にほぼ中性の組成物に該化合物を添加した組成物の誘電率異方性の測定値から外挿した値である。
Figure 2020200428
(式中、R21及びR22は、それぞれ独立して、炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシ基、炭素原子数2から8のアルケニル基、炭素原子数2から8のアルケニルオキシ基を表し、Zは、それぞれ独立して、単結合、−CHCH−、−OCH−又は−CHO−を表し、mは、それぞれ独立して、1又は2を表す。)
21は、炭素原子数1から8のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2から4のアルキル基が更に好ましい。但し、Zが単結合以外を表す場合は、R21は、炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましい。
22は、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素原子数1から8のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1から4のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1〜4のアルコキシ基が更に好ましい。
21及びR22がアルケニル基である場合は、式(R1)から式(R5)
Figure 2020200428
(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)が好ましく、式(R1)又は式(R2)が更に好ましい。
は、それぞれ独立して、単結合、−CHCH−又は−CHO−が更に好ましい。
mが1のとき、Zは単結合又は−CHO−であることが好ましい。
mが2のとき、Zは単結合、−CHCH−又は−CHO−であることが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−01)で表される化合物として、一般式(N−01−1)から一般式(N−01−4)
Figure 2020200428
(式中、R24は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基を表し、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−01−1)で表される化合物及び一般式(N−01−4)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−02)で表される化合物として、一般式(N−02−1)から一般式(N−02−3)
Figure 2020200428
(式中、R24は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基を表し、R23は、それぞれ独立して、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−02−1)で表される化合物又は一般式(N−02−3)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−03)で表される化合物として、一般式(N−03−1)
Figure 2020200428
(式中、R24は、炭素原子数1から5のアルキル基を表し、R23は、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−03−1)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−03−1)で表される化合物及び一般式(N−01−4)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−04)で表される化合物として、一般式(N−04−1)
Figure 2020200428
(式中、R24は、炭素原子数1から5のアルキル基を表し、R23は、炭素原子数1から4のアルコキシ基を表す。)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−04−1)で表される化合物を含有することが好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−04−1)で表される化合物及び一般式(N−01−4)で表される化合物を含有することが特に好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−04−1)で表される化合物、一般式(N−01−4)で表される化合物及び一般式(N−03−1)で表される化合物を含有することが特に好ましい。
本発明における液晶組成物は、一般式(N−05)で表される化合物として、式(N−05−1)から式(N−05−3)で表される化合物群から選ばれる化合物を含有しても良い。
Figure 2020200428
本発明における液晶組成物の総量に対して、一般式(N−01)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%であり、好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明における液晶組成物の総量に対して、一般式(N−02)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%であり、好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明における液晶組成物の総量に対して、一般式(N−03)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%であり、好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明における液晶組成物の総量に対して、一般式(N−04)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、1%であり、5%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%であり、好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%であり、15%であり、10%である。
本発明における液晶組成物の総量に対して、式(N−05)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、0%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
本発明における液晶組成物は、特許第6233550号公報段落0236から0509に記載の、誘電率異方性が正の化合物を1種類又は2種類以上含有しても良い。
本発明における液晶組成物は、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。液晶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組成物の総質量に対して5%以下とすることが好ましく、3%以下とすることがより好ましく、1%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。
本発明における液晶組成物は、UV照射に対す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組成物の総質量に対して15%以下とすることが好ましく、10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%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。
本発明における液晶組成物は、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組成物の総質量に対して80%以上とすることが好ましく、90%以上とすることがより好ましく、95%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。
液晶組成物の酸化による劣化を抑えるためには、本発明における液晶組成物は、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組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%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、本発明における液晶組成物は、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組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%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。
なお、本明細書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。
本発明における液晶組成物は、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等を含有しても良い。
本発明における液晶組成物は、ネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)が60℃から120℃であるが、70℃から100℃がより好ましく、70℃から85℃が特に好ましい。なお、本発明においては、60℃以上をTniが高いと表現している。
液晶テレビ用途の場合、Tniは70から80℃が好ましく、モバイル用途の場合、Tniは80から90℃が好ましく、PID(Public Information Display)等の屋外表示用途の場合、Tniは90から110℃が好ましい。
本発明における液晶組成物は、20℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14であるが、0.09から0.13がより好ましく、0.09から0.12が特に好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.13であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。なお、本発明の液晶組成物は、20℃における屈折率異方性(Δn)が0.098から0.118であることが特に好ましい。
本発明における液晶組成物は、20℃における回転粘性(γ)が50から160mPa・sであるが、55から160mPa・sであることが好ましく、60から160mPa・sであることが好ましく、80から150mPa・sであることが好ましく、90から140mPa・sであることが好ましく、90から130mPa・sであることが好ましく、90から115mPa・sであることが好ましい。
本発明における液晶組成物は、Δεが−1.7から−4.0であるが、−2.5から−3.8が好ましく、−2.7から−3.7がより好ましく、−2.6から−3.6がより好ましい。
[4]添加剤
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤又は赤外線吸収剤等を含むことができる。中でも本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、液晶表示素子の製造工程の1つである加熱処理において重合することがないように、酸化防止剤を含有することが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(H−1)から一般式(H−4)で表される酸化防止剤を含有することが好ましく、その含有量の下限は10質量ppmが好ましく、20質量ppmが好ましく、50質量ppmが好ましく、その上限は10000質量ppmであるが、1000質量ppmが好ましく、500質量ppmが好ましく、100質量ppmが好ましい。
Figure 2020200428
一般式(H−1)から一般式(H−3)中、RH1は、それぞれ独立して、炭素原子数3から7のアルキル基を表す。更に具体的には、一般式(H−1)のRH1は、炭素原子数7のアルキル基を表す。一般式(H−2)のRH1は、炭素原子数3のアルキル基を表す。一般式(H−3)のRH1は、炭素原子数3のアルキル基を表す。
一般式(H−4)中、MH1は炭素原子数4から10のアルキレン基(該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH−は、酸素原子が直接隣接しないように、−COO−又は−OCO−に置換されていても良い。)単結合、1,4−フェニレン基(1,4−フェニレン基中の任意の水素原子はフッ素原子により置換されていても良い。)又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表し、MH1は炭素原子数4から8のアルキレン基が好ましい。
[5]その他
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)で表される化合物、一般式(P)で表される化合物、一般式(N−01)〜(N−05)で表される化合物群から選択される化合物及び一般式(NU−01)〜(NU−08)で表される化合物群から選択される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)で表される化合物、一般式(P)で表される化合物、一般式(N−01)〜(N−05)で表される化合物群から選択される化合物及び一般式(NU−01)〜(NU−08)で表される化合物群から選択される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物の、Tni、Δn、γ及びΔεの好ましい値については、上述した本発明における液晶組成物の各物性と同様とすることができる。
B.液晶表示素子
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。本発明の液晶表示素子は、上述した「A.重合性化合物含有液晶組成物」の項で説明した重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子である。すなわち、本発明の液晶表示素子は、一般式(i)で表される化合物を1種又は2種以上と、重合性化合物を1種又は2種以上と、を含有する重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子である。
本発明の液晶表示素子は、上述した重合性化合物含有液晶組成物が用いられることで、チルト角が十分に得られ、重合後の液晶表示素子中の重合性化合物の残存量が少なく、4Kや8Kといった高精細なPSA型の液晶表示素子の焼き付き(IS)等の表示不良が発生しないか、顕著に抑制できる。また、4Kや8Kといった高精細なPSA型の液晶表示素子の製造においては、UV照射時間が長くなると、生産効率を顕著に悪化するが、本発明の液晶表示素子は、上述した重合性化合物含有液晶組成物が用いられていることから、UV照射時間で高精細なPSA型の液晶表示素子となり、産業上の利用価値が非常に高い。
本発明の液晶表示素子は、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、PSAモード、PSVAモード、VAモード、PS−IPSモード又はPS−FFSモード用液晶表示素子に用いることができる。
本発明の液晶表示素子は、上述した重合性化合物含有液晶組成物を用いることから、配向膜を有さない液晶表示素子、すなわち、PI−lessと通称されているモードとすることができる。この場合、上記重合性化合物含有液晶組成物は、自発配向性を有する化合物と組み合わせて使用することが好ましい。自発配向性を有する化合物としては、例えば、特表2014−513150号公報、特表2014−524951号公報、特許第06081361号公報、特表2016−501938号公報、特開2018−023718号公報、国際公開第2017/041893号、特許第06070973号公報、国際公開第2017/047177号等に記載の自発配向性を有する化合物が挙げられる。、
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層と、を有することが好ましい。上記液晶層中では、一般式(i)で表される化合物と、重合性化合物含有液晶組成物に含まれる液晶組成物と、重合性化合物の重合体とを少なくとも含む。
本発明の液晶表示素子は、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く、第1の基板及び第2の基板の両方に配向膜が設けられていなくてもよい。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、ポリイミド配向膜)や光配向膜(例えば、分解型ポリイミド配向膜)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に使用される液晶セルの2枚の基板はガラス又はプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより得ることができる。
カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の3色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
前記第1の基板及び前記第2の基板は、共通電極や画素電極層が内側となるように対向させることが好ましい。
第1の基板と第2の基板との間隔は、スペーサーを介して調整してもよい。このときは、得られる液晶層の厚さが1〜100μmとなるように調整するのが好ましく、1.5〜10μmが更に好ましい。偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚dとの積を調整することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
2枚の基板間に重合性化合物含有液晶組成物を狭持させる方法は、通常の真空注入法又はODF法などを用いることができる。
重合性化合物含有液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度が望ましいので、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、重合性化合物含有液晶組成物を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、重合性化合物含有液晶組成物に交流電界を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流電界は、周波数10Hzから10kHzの交流が好ましく、周波数60Hzから10kHzがより好ましく、電圧は液晶表示素子の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する電圧により液晶表示素子のプレチルト角を制御することができる。PSVAモード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度の範囲内で制御することが好ましい。
重合性化合物含有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重合性化合物含有液晶組成物を適用する場合は、前記重合性化合物含有液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には15〜35℃の範囲内で重合させることが好ましい。
一方、例えば、配向膜を有していない基板を備えた液晶表示素子に重合性化合物含有液晶組成物を適用する場合は、上記の配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に適用する照射時の温度範囲より広い温度範囲でもよい。
紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができ、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い。また、照射する紫外線の波長としては、重合性化合物含有液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、必要に応じて、紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、0.1mW/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。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、10秒から3600秒が好ましく、10秒から600秒が更に好ましい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
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における「%」は「質量%」を意味する。
以下の実施例及び比較例における化合物の記載について以下の略号を用いる。
(側鎖)
−n −C2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
n− C2n+1− 炭素数nの直鎖状のアルキル基
−On −OC2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
(連結基)
−1O− −CH−O−
(環構造)
Figure 2020200428
以下の実施例及び比較例において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 :20℃における屈折率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
γ :20℃における回転粘性(mPa・s)
Δε :20℃における誘電率異方性
33 :20℃における弾性定数K33(pN)
以下の実施例及び比較例における液晶表示素子の製造方法及び評価方法は下記の通りである。
(液晶表示素子の製造方法)
まず、垂直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したITO付き基板を含むセルギャップ3.5μmの液晶セルに、後述する重合性化合物含有液晶組成物を真空注入法で注入した。その後、重合性化合物含有液晶組成物を注入した液晶セルに、蛍光UVランプを用いて、任意時間紫外線を照射し液晶表示素子を得た。このとき、中心波長313nmの条件で測定した照度が3mW/cmになるように蛍光UVランプを調整した。
(重合性化合物の残留量の評価方法)
上述の照射条件で、紫外線を150秒照射した後の液晶表示素子中の重合性化合物の残留量[ppm]を測定した。この重合性化合物の残留量の測定方法を説明する。まず試験管に分解した液晶表示素子とアセトニトリルとを入れ、振とうしてろ過し、液晶組成物、重合物、未反応の重合性化合物を含む溶出成分のアセトニトリル溶液を得た。これを高速液体クロマトグラフ(カラム:逆相非極性カラム、展開溶媒:アセトニトリル70%及び水30%の混合溶媒)で分析し、各成分のピーク面積を算出した。指標とする液晶化合物のピーク面積と未反応の重合性化合物のピーク面積比から、残存する重合性化合物の量を決定した。この値と当初添加した重合性化合物の量から重合性化合物の残留量を決定した。なお、重合性化合物の残留量の検出限界は100ppmであった。
(プレチルト角変化量の評価方法)
上述の照射条件で、紫外線を50秒照射した前後での液晶表示素子のプレチルト角変化量[°]を測定した。
まず、液晶表示素子のプレチルト角を測定し、プレチルト角(初期)とした。この液晶表示素子に周波数100Hzで電圧を10V印加しながら紫外線を50秒照射した。その後、プレチルト角を測定し、プレチルト角(UV後)とした。測定したプレチルト角(初期)からプレチルト角(UV後)を引いた値をプレチルト角変化量[°]とした。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。
(液晶組成物の調製及び物性値)
式(i)化合物及び重合性化合物を添加する前の液晶組成物LC−001を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物LC−001の構成とその物性値の結果は表1のとおりであった。
Figure 2020200428
(比較例1〜3、実施例1〜7)
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、下記式(RM−A)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を比較例1とした。
液晶組成物LC−001を94.7質量部に対して、下記式(REF−A)で表される化合物を5質量部及び下記式(RM−A)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を比較例2とした。
液晶組成物LC−001を94.7質量部に対して、下記式(REF−B)で表される化合物を5質量部及び下記式(RM−A)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を比較例3とした。
液晶組成物LC−001を94.7質量部に対して、下記式(A)で表される化合物を5質量部及び下記式(RM−A)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例1とした。
液晶組成物LC−001を96.7質量部に対して、下記式(A)で表される化合物を3質量部及び下記式(RM−A)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例2とした。
液晶組成物LC−001を94.7質量部に対して、下記式(B)で表される化合物を5質量部及び下記式(RM−A)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例3とした。
液晶組成物LC−001を94.7質量部に対して、式(A)で表される化合物を5質量部及び式(RM−B)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例4とした。
液晶組成物LC−001を96.7質量部に対して、式(A)で表される化合物を3質量部及び式(RM−C)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例5とした。
液晶組成物LC−001を96.7質量部に対して、式(A)で表される化合物を3質量部及び式(RM−D)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例6とした。
液晶組成物LC−001を96.7質量部に対して、式(A)で表される化合物を3質量部及び式(RM−E)で表される重合性化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例7とした。
Figure 2020200428
比較例1〜3及び実施例1〜7の重合性化合物含有液晶組成物について、紫外線照射によるプレチルト角変化量及び重合性化合物の含有量は以下の表2のとおりであった。
Figure 2020200428
比較例1及び比較例3の重合性化合物含有液晶組成物は、プレチルト角変化量が小さく、重合性化合物の残留量が多かった。比較例2は重合性化合物の残留量が少なく、比較例1及び比較例3よりもプレチルト角変化量は大きいが、十分なプレチルト角変化量ではなかった。
一方、本発明の重合性化合物含有液晶組成物である実施例1〜7は、比較例1〜3と比較してプレチルト角変化量が十分に大きい値を示し、また、重合性化合物の残留量が少なく、重合速度が十分に速いことがわかった。以上のことから、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、短い又は少ないUV光で、プレチルト角を形成し、重合性化合物の残留量を低減できることが確認された。
また、実施例1と実施例4とを比較すると、式(RM−A)で表される重合性化合物を用いた実施例1のほうが、式(RM−B)で表される重合性化合物を用いた実施例4よりも、プレチルト角変化量がより大きく、且つ重合性化合物の残留量がより少なかった。
実施例1〜7の重合性化合物含有液晶組成物を注入した液晶セルに、上述の照射条件で紫外線を60分照射後、シンテック製OPTIPROを用いて、周波数100Hzで電圧を30V印加しながらバックライトを3時間照射し、プレチルト角の変化による表示不良(焼き付き)評価を行った。その結果、プレチルト角の変化は極めて小さく、高いプレチルト安定性を示した。
(実施例8〜9)
実施例1に対して、更に式(H−2−1)で表される酸化防止剤を0.005質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例8とした。
実施例1に対して、更に式(H−4−1)で表される酸化防止剤を0.005質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例9とした。
Figure 2020200428
実施例8〜9の重合性化合物含有液晶組成物についても実施例1と同様の評価を行った。その結果、実施例8〜9は、プレチルト角変化量が実施例1と同等であり、プレチルト角変化量が十分に大きい値を示した。また、実施例8〜9は、重合性化合物の残留量が実施例1と同等であり、重合性化合物の残留量が少なく、重合速度が十分に速いことがわかった。このことから、実施例8〜9の重合性化合物含有液晶組成物も本発明の課題を解決していることが確認された。

Claims (7)

  1. 一般式(i)
    Figure 2020200428
    (式中、Xi1及びXi2はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基を表し、
    i1及びYi2はそれぞれ独立して、−O−、−CF−、−CO−、又は−CXi3i4−を表すが、Yi1及びYi2のいずれか一つ以上は−O−を表し、Xi3及びXi4はそれぞれ独立して、Xi1と同じ意味を表し、
    i1、Li2、Li3、Li4及びLi5はそれぞれ独立して、水素原子、臭素原子、よう素原子、水酸基、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は一般式(L−1)
    Figure 2020200428
    (式中、Ri1は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基、炭素原子数1から15のアルコキシ基、炭素原子数2から15のアルケニル基又は炭素原子数2から15のアルケニルオキシ基を表し、
    i1
    (a)1,4−シクロへキシレン基(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−又は−S−に置き換えられても良い。)
    (b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する1つの水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
    (c)1,4−シクロヘキセニレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良く、また、ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    i1は、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
    i1は1又は2を表すが、ni1が2を表しAi1及びZi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
    で表される基を表し、
    i1は一般式(Wi1−1)、(Wi1−2)又は(Wi1−3)
    Figure 2020200428
    (式中、黒点(・)はLi2又はYi2への結合点を表し、*はLi5が結合する炭素原子に隣接する炭素原子への結合点を表し、Li6、Li7及びLi8はそれぞれ独立して、Li1と同じ意味を表す。)で表される基を表し、
    i2は単結合又は−CLi9i10−(Li9及びLi10はそれぞれ独立して、Li1と同
    じ意味を表す。)
    を表し、
    i1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及びLi10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−C≡C−、−O−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられても良く、また、アルキル基又はアルケニル基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)で表される化合物を1種又は2種以上と、重合性化合物を1種又は2種以上と、を含有する重合性化合物含有液晶組成物。
  2. 前記重合性化合物として、一般式(P)
    Figure 2020200428
    (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)から式(Pp1−9)
    Figure 2020200428
    (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−、炭素原子数1〜5のアルキレン基を表し、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、zはそれぞれ独立して1〜4の整数を表し、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。なお、式中の*はSpp1又はSpp2への結合点を表す。)
    を表し、
    p1及びAp2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) ナフタレンジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、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、
    p3は上記の基(a)、基(b)及び基(c)、ならびに単結合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、この基中に存在する水素原子は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数1〜8のアルケニル基又は−Spp2−Pp2で置換されていても良く、
    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、
    p1が0であり且つAp1がナフタレンジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基又はアントラセン−2,6−ジイル基以外の基である場合は、Ap3は単結合以外の基を表す。)
    で表される化合物を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. 更に一般式(NU−01)から一般式(NU−08)
    Figure 2020200428
    (式中、RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61、RNU62、RNU71、RNU72、RNU81及びRNU82は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、該基中の1個又は非隣接の2個以上の−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。)
    で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有する請求項1又は2に記載の重合性化合物含有液晶組成物。
  4. 更に一般式(N−01)、一般式(N−02)、一般式(N−03)、一般式(N−04)及び一般式(N−05)
    Figure 2020200428
    (式中、R21及びR22は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、該基中の1個又は非隣接の2個以上の−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く、
    は、それぞれ独立して、単結合、−CHCH−、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
    mは、それぞれ独立して、1又は2を表す。)
    で表される化合物群から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有する請求項1から3のいずれか1項に記載の重合性化合物含有液晶組成物。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子。
  6. 請求項1から4のいずれか1項に記載の重合性化合物含有液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
  7. 請求項1から4のいずれか1項に記載の重合性化合物含有液晶組成物を用いたPSAモード、PSVAモード、PS−IPSモード又はPS−FFSモード用液晶表示素子。
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