JP5327414B1 - 液晶組成物及びそれを使用した液晶表示素子 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
従来、γ1の小さい液晶組成物を構成するためには、ジアルキルビシクロヘキサン骨格を有する化合物を用いることが一般的であった(特許文献1参照)。しかしながら、ビシクロヘキサン系化合物はγ1の低減には効果が高いものの、一般に蒸気圧が高くアルキル鎖長の短い化合物は特にその傾向が顕著である。又、Tniも低い傾向があることからそのため、アルキルビシクロヘキサン系化合物は側鎖長の合計が炭素原子数7以上の化合物を用いることが多く、側鎖長の短い化合物については十分な検討がなされていないのが実情であった。
一般式(II)
2 基板
3 透明電極もしくはアクティブ素子を伴う透明電極
4 配向膜
5 液晶
11 ゲート電極
12 陽極酸化皮膜
13 ゲート絶縁層
14 透明電極
15 ドレイン電極
16 オーミック接触層
17 半導体層
18 保護膜
19a ソース電極1
19b ソース電極2
100 基板
101 保護層
R1が炭素原子数が3〜5のアルキル基を表し、R2が炭素原子数が2〜4のアルコキシ基を表す一般式(II)の化合物の含有量が、一般式(II)で表される化合物中の50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが更に好ましい。
一般式(III)で表される化合物を含有する場合には、5〜35%含有することが好ましく、10〜30%含有することがより好ましく、15〜20%含有することが更に好ましい。
一般式(III)で表される化合物は具体的には次に記載する式(III-1)〜(III-6)
一般式(IV)で表される化合物を含有する場合には、5〜30%含有することが好ましく、10〜25%含有することがより好ましく、10〜20%含有することが更に好ましい。
一般式(IV)で表される化合物は具体的には次に記載する式(IV-1)〜(IV-4)
Aは1,4-シクロヘキシレンシクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又はテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基を表すが、Aが1,4-フェニレン基を表す場合、該1,4-フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素に置換されていてもよく、
Z1は単結合、−OCH2−、−OCF2−、−CH2O−、又はCF2O−を表し、
nは0又は1であり、
X1〜X6はそれぞれ独立して水素原子、又はフッ素原子を表すが、X1〜X6の少なくとも2つはフッ素原子を表す。)
一般式(V)で表される化合物を含有する場合には、3〜20%含有することが好ましく、5〜15%含有することがより好ましく、一般式(V)で表される化合物中、式(IV-1)及び式(IV-2)で表される化合物の占める割合が50%以上が好ましく、75%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。
一般式(V)においてX1〜X6はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表すことが好ましいが、1つ〜5つがフッ素原子であることが好ましく、1つ〜4つがフッ素原子であることがより好ましく、1つ〜3つがフッ素原子であることがより好ましく、1つ〜2つがフッ素原子であることが更に好ましく、2つがフッ素原子であることが最も好ましい。
更に詳述すると、R7がプロピル基を表しR8がエチル基を表す化合物又はR7がブチル基を表しR8がエチル基を表す化合物が好ましい。
一般式(VII-a)から一般式(VII-d)で表される化合物群から選ばれる化合物を含有する場合、1種〜10種含有することが好ましく、1種〜8種含有することが特に好ましく、1種〜5種含有することが特に好ましく、2種以上の化合物を含有することも好ましい、この場合の含有量は5〜40%であることが好ましく、5〜35%であることが更に好ましく、7〜30%であることが特に好ましい。
R91及びR92はそれぞれ独立しては炭素原子数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、アルケニル基を表す場合は、下記の構造が好ましく、
又、R91及びR92は同一でも異なっていても良いが、異なった置換基を表すことが好ましい。
Zは、13000以下が好ましく、12000以下がより好ましく、11000以下が特に好ましい。
Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH2)s−
(式中、sは2から7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、
Z2は−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CY1=CY2−(式中、Y1及びY2はそれぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表し、
Bは1,4−フェニレン基、トランスー1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表し、式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い。)で表されるニ官能モノマーが好ましい。
これらの骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力がPSA型液晶表示素子に最適であり、良好な配向状態が得られることから、表示ムラが抑制されるか、又は、全く発生しない。
本発明の液晶組成物にモノマーを添加する場合において、重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。また、保存安定性を向上させるために、安定剤を添加しても良い。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類、ニトロソ化合物等が挙げられる。
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)
γ1 :25℃における回転粘度(mPa・s)
VHR:周波数60Hz,印加電圧1Vの条件下で60℃における電圧保持率(%)
焼き付き :
液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを1000時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の4段階評価で行った。
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
滴下痕 :
液晶表示装置の滴下痕の評価は、全面黒表示した場合における白く浮かび上がる滴下痕を目視にて以下の4段階評価で行った。
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
プロセス適合性 :
プロセス適合性は、ODFプロセスにおいて、定積計量ポンプを用いて1回に50pLずつ液晶を滴下することを100000回行い、次の「0〜100回、101〜200回、201〜300回、・・・・99901〜100000回」の各100回ずつ滴下された液晶量の変化を以下の4段階で評価した。
○変化が僅かに有るも許容できるレベル
△変化が有り許容できないレベル(斑発生により歩留まりが悪化)
×変化が有りかなり劣悪(液晶漏れや真空気泡が発生)
低温での溶解性:
低温での溶解性評価は、液晶組成物を調製後、2mLのサンプル瓶に液晶組成物を1g秤量し、これに温度制御式試験槽の中で、次を1サイクル「−20℃(1時間保持)→昇温(0.1℃/毎分)→0℃(1時間保持)→昇温(0.1℃/毎分)→20℃(1時間保持)→降温(−0.1℃/毎分)→0℃(1時間保持)→降温(−0.1℃/毎分)→−20℃」として温度変化を与え続け、目視にて液晶組成物からの析出物の発生を観察し、以下の4段階評価を行った。
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。
(側鎖)
-n -CnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルキル基
-On -OCnH2n+1 炭素原子数nの直鎖状アルコキシ基
-V -C=CH2 ビニル基
(環構造)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例2及び3)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(比較例1)
式(I)で表される化合物を含有しない、以下に示される液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(比較例2)
式(II)で表される化合物を12%しか含有しない、以下に示される液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例4及び5)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例6及び7)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例8及び9)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例10及び11)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例12及び13)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例14)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(比較例3及び4)
(実施例15及び16)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例17及び18)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例19及び20)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例21及び22)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
(実施例23及び24)
次に示す組成を有する液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
Claims (13)
- 式(I)
一般式(VII−a2)
一般式(II)
一般式(III)
- 一般式(I)で表される化合物を10〜35質量%含有する請求項1に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)で表される化合物を25〜40質量%含有する請求項1に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)で表される化合物を少なくとも2種以上含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 一般式(II)においてR1が炭素原子数3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し、R2が炭素原子数2から4のアルコキシ基又は炭素原子数3から5のアルケニル基を表す請求項1に記載の液晶組成物。
- 式(V)
Aは1,4-シクロヘキシレンシクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又はテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基を表すが、Aが1,4-フェニレン基を表す場合、該1,4-フェニレン基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
Z1は単結合、−OCH2−、−OCF2−、−CH2O−、又はCF2O−を表し、
nは0又は1を表し、
X1〜X6はそれぞれ独立して水素原子、又はフッ素原子を表すが、X1〜X6の少なくとも1つはフッ素原子を表す。)で表される化合物を含有する請求項1に記載の液晶組成物。 - 請求項1記載の式(I)で表される化合物を15〜30質量%含有し、請求項6記載の式(II-1)で表される化合物を15〜25質量%含有し、請求項1記載の一般式(III)で表される化合物を10〜20質量%含有し、請求項7記載の一般式(IV)で表される化合物を10〜25質量%含有し、請求項8記載の一般式(V)で表される化合物を0〜20質量%含有する液晶組成物。
- 反応性モノマーを含有する請求項1に記載の液晶組成物。
- 請求項1に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
- 請求項10に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
- 請求項11又は12に記載の液晶表示素子を用いた液晶ディスプレイ。
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