JP7183697B2 - Vertically aligned liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は垂直配向型液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a vertically aligned liquid crystal display device.
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、高い光透過性が要求されており、液晶表示素子の光透過率を向上させる検討がされている。 Liquid crystal displays (LCDs) are required to have high light transmittance, and studies are being conducted to improve the light transmittance of liquid crystal display elements.
ここで液晶表示素子は、電圧の印加・無印加により液晶分子の配向状態が変わり、液晶分子の配向状態に応じて光の透過が制御される。液晶表示素子の光透過率を向上させる方法として、例えば閾値電圧を低くする方法が知られている。 Here, in the liquid crystal display element, the alignment state of the liquid crystal molecules changes depending on whether or not a voltage is applied, and the transmission of light is controlled according to the alignment state of the liquid crystal molecules. As a method of improving the light transmittance of a liquid crystal display element, for example, a method of lowering the threshold voltage is known.
ＬＣＤおよび液晶表示素子に対し更なる光透過性の向上が求められているが、本発明者等は、垂直配向（以下、ＶＡとする場合がある。）型液晶表示素子の場合、閾値電圧の調整だけでは光透過性が十分に改善されないことを知見した。また、閾値電圧を低くする方法は、閾値を小さくして印加電圧－透過率の特性を示すＶ－Ｔ曲線を低電圧側へシフトさせることで、低い電圧条件下での透過率を上げることが可能となる。しかしこの方法では、ＶＡ型液晶表示素子のＶ－Ｔ曲線の傾きが急峻にならず、また、最大透過率が高くならないため、低い駆動電圧で高い光透過性を実現することが困難である。 LCDs and liquid crystal display elements are required to further improve their light transmittance. It has been found that adjustment alone does not sufficiently improve light transmission. In addition, the method of lowering the threshold voltage is to lower the threshold voltage and shift the VT curve showing the applied voltage-transmittance characteristics to the low voltage side, thereby increasing the transmittance under low voltage conditions. It becomes possible. However, with this method, the slope of the VT curve of the VA type liquid crystal display element does not become steep, and the maximum transmittance does not increase, so it is difficult to achieve high light transmittance at a low driving voltage.
なお、特許文献１～２には、広視野の表示性能を向上させる等、液晶表示素子の光学特性を向上させる方法が開示されているが、これらの文献には、ＶＡ型液晶表示素子における上述した課題や、ＶＡ型液晶表示素子の光透過性を向上させる方法について開示等はされていない。
Incidentally,
本発明の課題は、上記実情に鑑みてなされたものであり、低い駆動電圧でも高い光透過性を示すことが可能なＶＡ型液晶表示素子を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a VA type liquid crystal display element capable of exhibiting high light transmittance even at a low driving voltage.
上記課題について本発明者等が鋭意検討を行った結果、液晶層を構成する液晶組成物のスプレイの弾性定数（Ｋ１１）とベンドの弾性定数（Ｋ３３）との比率を調整することで、ＶＡ型液晶表示素子のＶ－Ｔ曲線が急峻になり、低い駆動電圧でも光透過率を向上させることが可能であることを知見した。なお、本願明細書内において、２０℃でのスプレイの弾性定数（Ｋ１１）および２０℃でのベンドの弾性定数（Ｋ３３）を、それぞれ単にＫ１１およびＫ３３と表す場合がある。 As a result of intensive studies by the present inventors on the above problems, the VA type liquid crystal composition can be obtained by adjusting the ratio between the spray elastic constant (K11) and the bend elastic constant (K33) of the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer. It has been found that the VT curve of the liquid crystal display device becomes steeper and the light transmittance can be improved even at a low driving voltage. In the specification of the present application, the spray elastic constant (K11) at 20° C. and the bend elastic constant (K33) at 20° C. may be simply expressed as K11 and K33, respectively.
すなわち本発明は、対向する第１の基板および第２の基板と、上記第１の基板および上記第２の基板の間に設けられた液晶層と、上記第１の基板および上記第２の基板の少なくとも一方の基板に配置された電極層と、を有し、上記液晶層は、２０℃でのＫ１１と２０℃でＫ３３とが下記式（１）の関係を満たす液晶組成物で構成されている、ＶＡ型液晶表示素子を提供する。
Ｋ１１／Ｋ３３ ≦ １．０ …（１）
That is, the present invention comprises a first substrate and a second substrate facing each other, a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, and a liquid crystal layer comprising the first substrate and the second substrate. and an electrode layer disposed on at least one of the substrates, wherein the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal composition in which K11 at 20° C. and K33 at 20° C. satisfy the following formula (1): A VA type liquid crystal display element is provided.
K11/K33 ≤ 1.0 (1)
本発明のＶＡ型液晶表示素子は、弾性定数Ｋ１１とＫ３３との間に所定の関係を有する液晶組成物により液晶層が構成されていることで、低い駆動電圧でも高い光透過性を示すことができる。 The VA-type liquid crystal display device of the present invention exhibits high light transmittance even at a low driving voltage because the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal composition having a predetermined relationship between the elastic constants K11 and K33. can.
以下、本発明のＶＡ型液晶表示素子について説明する。本発明のＶＡ型液晶表示素子は、対向する第１の基板および第２の基板と、上記第１の基板および上記第２の基板の間に設けられた液晶層と、上記第１の基板および上記第２の基板の少なくとも一方の基板に配置された電極層と、を有し、上記液晶層は、２０℃でのＫ１１とＫ３３とが下記式（１）の関係を満たす液晶組成物で構成されている。
Ｋ１１／Ｋ３３ ≦ １．０ …（１）
The VA type liquid crystal display device of the present invention will be described below. A VA liquid crystal display element of the present invention comprises: a first substrate and a second substrate facing each other; a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate; and an electrode layer disposed on at least one of the second substrates, wherein the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal composition in which K11 and K33 at 20° C. satisfy the following formula (1): It is
K11/K33 ≤ 1.0 (1)
図１は、本発明のＶＡ型液晶表示素子の一実施形態に模式的に示す分解斜視図であり、図２は、図１におけるＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。なお、図１および図２では、便宜上、各部の寸法およびそれらの比率を誇張して示し、実際とは異なる場合がある。また、以下に示す材料、寸法等は一例であって、本発明は、それらに限定されず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更することが可能である。 FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing an embodiment of the VA liquid crystal display element of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged plan view of the area surrounded by line I in FIG. In FIGS. 1 and 2, the dimensions of each part and their ratios are exaggerated for the sake of convenience, and may differ from the actual dimensions. Also, the materials, dimensions, and the like shown below are examples, and the present invention is not limited to them, and can be changed as appropriate without changing the gist of the invention.
図１に示すように、本発明のＶＡ型液晶表示素子１は、対向する第１の基板２および第２の基板３と、第１の基板２および第２の基板３の間に設けられた液晶層４と、第１の基板２に配置された電極層（画素電極層５）および第２の基板３に配置された電極層（共通電極層６）と、を有し、液晶層４は、２０℃でのＫ１１とＫ３３とが下記式（１）の関係を満たす液晶組成物で構成されている。
Ｋ１１／Ｋ３３ ≦ １．０ …（１）
As shown in FIG. 1, a VA liquid
K11/K33 ≤ 1.0 (1)
図１に示すＶＡ型液晶表示素子１において、第１の基板２の液晶層４側の面には、画素電極層５が設けられており、第１の基板２の液晶層４と反対側の面には、第１の偏光板７が設けられている。また、第２の基板３の液晶層４側の面には、液晶層４側から共通電極層６およびカラーフィルタ９が設けられており、第２の基板３の液晶層４と反対側の面には第２の偏光板８が設けられている。すなわち、図１に示すＶＡ型液晶表示素子１は、第１の偏光板７と、第１の基板２と、画素電極層５と、液晶層４と、共通電極層６と、カラーフィルタ９と、第２の基板３と、第２の偏光板８と、がこの順で積層された構成を有している。
In the VA type liquid
なお、図１に示すように、液晶層４の一方の主面側に位置し、第１の基板２を少なくとも含む積層体を、アクティブマトリックス基板ＡＭとすることができる。図１におけるアクティブマトリックス基板ＡＭは、第１の偏光板７と、第１の基板２と、画素電極層５とを含む。また、液晶層４の他方の主面側に位置し、第２の基板３を少なくとも含む積層体を、カラーフィルタ基板ＣＦとすることができる。図１におけるカラーフィルタ基板ＣＦは、共通電極層６と、カラーフィルタ９と、第２の基板３と、第２の偏光板８とを含む。
In addition, as shown in FIG. 1, a laminate positioned on one main surface side of the
本発明のＶＡ型液晶表示素子によれば、液晶層を構成する液晶組成物が、２０℃でのスプレイの弾性定数（Ｋ１１）と２０℃でのベンドの弾性定数（Ｋ３３）とが、式（１）で示す所定の関係を示すことで、液晶の印加電圧－透過率の特性を示すＶ－Ｔ曲線が急峻になり、低い駆動電圧でも高い光透過性を示すことができる。 According to the VA-type liquid crystal display element of the present invention, the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer has a spray elastic constant (K11) at 20° C. and a bend elastic constant (K33) at 20° C. that are expressed by the formula ( By showing the predetermined relationship shown in 1), the VT curve showing the applied voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal becomes steep, and high light transmittance can be exhibited even at a low driving voltage.
ここで、ＶＡ型液晶表示素子とは、液晶組成物中の液晶分子の初期配向状態が、基板に対し略垂直である液晶表示素子をいう。このような液晶表示素子として、具体的には、ＰＳＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＰＳＶＡ型、ＶＡ型又はＥＣＢ型等が挙げられる。また、本発明のＶＡ型液晶表示素子は、液晶組成物の組成に応じて、少なくとも一方の基板上に好ましくは対向する２枚の基板上にポリイミド配向膜を有さないＰＩ－ｌｅｓｓ型とすることも可能である。 Here, the VA type liquid crystal display element refers to a liquid crystal display element in which the initial alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal composition is substantially perpendicular to the substrate. Specific examples of such liquid crystal display devices include a PSA (Polymer Sustained Alignment) type, a PSVA type, a VA type, an ECB type, and the like. Further, the VA-type liquid crystal display element of the present invention is a PI-less type having no polyimide alignment film on at least one of the substrates, preferably on two opposing substrates, depending on the composition of the liquid crystal composition. is also possible.
以下、本発明のＶＡ型液晶表示素子の構成の詳細について説明する。 The details of the configuration of the VA type liquid crystal display device of the present invention will be described below.
１．液晶層
本発明における液晶層は、２０℃でのスプレイの弾性定数（Ｋ１１）と２０℃でのベンドの弾性定数（Ｋ３３）とが下記式（１）の関係を満たす液晶組成物で構成される。
Ｋ１１／Ｋ３３ ≦ １．０ …（１）
1. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer in the present invention is composed of a liquid crystal composition that satisfies the relationship of the following formula (1) between the elastic constant of spray (K11) at 20° C. and the elastic constant of bend (K33) at 20° C. .
K11/K33 ≤ 1.0 (1)
中でもＫ１１／Ｋ３３の値が０．９５以下であることが好ましく、０．９０以下であることがより好ましい。Ｋ１１／Ｋ３３の値を上記の値以下とすることで、Ｖ－Ｔカーブが急峻になり、低電圧駆動でも高透過率を示すことができるからである。また、Ｋ１１／Ｋ３３の値は、０よりも大きいが、０．７０以上であることが好ましく、より好ましくは０．７１以上であり、０．７５以上であり、０．８０以上であり、０．８５以上である。Ｋ１１／Ｋ３３の値をあまり小さくすると、Ｋ３３の値が大きくなりすぎて閾値電圧が高くなるため、Ｋ１１／Ｋ３３の値は上記以上とすることが、閾値電圧の上昇抑制の観点から好ましい。 Among them, the value of K11/K33 is preferably 0.95 or less, more preferably 0.90 or less. This is because, by setting the value of K11/K33 to be equal to or less than the above value, the VT curve becomes steep and high transmittance can be exhibited even when driven at a low voltage. Further, the value of K11/K33 is greater than 0, preferably 0.70 or more, more preferably 0.71 or more, 0.75 or more, 0.80 or more, and 0 0.85 or higher. If the value of K11/K33 is too small, the value of K33 becomes too large and the threshold voltage increases. Therefore, it is preferable to set the value of K11/K33 to the above value or more from the viewpoint of suppressing the rise of the threshold voltage.
本発明において液晶組成物のＫ１１の下限は、好ましくは１０ｐＮであり、１１ｐＮであり、１２ｐＮであり、１３ｐＮである。また、Ｋ１１の上限は、好ましくは２０ｐＮであり、１８ｐＮであり、１６ｐＮであり、１４ｐＮである。液晶組成物のＫ１１の値が上記の範囲にあることで、Ｖ－Ｔカーブを急峻にする事ができ、低電圧駆動でも高透過率を示すことが可能となる。 In the present invention, the lower limit of K11 of the liquid crystal composition is preferably 10 pN, 11 pN, 12 pN, and 13 pN. Moreover, the upper limit of K11 is preferably 20 pN, 18 pN, 16 pN, and 14 pN. When the K11 value of the liquid crystal composition is within the above range, a steep VT curve can be obtained, and high transmittance can be exhibited even when driven at a low voltage.
また、本発明において液晶組成物のＫ３３の下限は、好ましくは１０ｐＮであり、１１ｐＮであり、１２ｐＮであり、１３ｐＮである。また、Ｋ３３の上限は、好ましくは２０ｐＮであり、１８ｐＮであり、１６ｐＮであり、１４ｐＮである。液晶組成物のＫ３３の値が大きすぎると、閾値電圧が高くなり、小さすぎるとＴｏｆｆ応答が遅くなる等の課題があるため、この範囲が好ましい。 In the present invention, the lower limit of K33 of the liquid crystal composition is preferably 10 pN, 11 pN, 12 pN, and 13 pN. Moreover, the upper limit of K33 is preferably 20 pN, 18 pN, 16 pN, and 14 pN. If the K33 value of the liquid crystal composition is too large, the threshold voltage becomes high, and if it is too small, problems such as slow Toff response occur, so this range is preferable.
なお、液晶組成物のＫ１１およびＫ３３は、例えば東陽テクニカ社製 弾性定数測定システム ＥＣ－１型（液晶物性評価）で測定することができる。 K11 and K33 of the liquid crystal composition can be measured, for example, with an elastic constant measurement system EC-1 type (liquid crystal physical property evaluation) manufactured by Toyo Technica.
本発明のＶＡ型液晶表示素子は、液晶層を構成する液晶組成物中の液晶分子が、飽和電圧状態では第１および第２基板の主面に対して略垂直配向し（初期配向状態）、閾値以上の電圧印加により第１および第２基板の主面に対して略水平配向することが好ましい。ここで、液晶分子が「基板の主面に対して略垂直配向し」ているとは、基板の主面に対して液晶分子が垂直に配向している状態だけでなく、垂直配向している液晶分子のダイレクターが垂直方向からやや倒れてプレチルト角が付与されている状態も含むことを意味する。液晶分子がホメオトロピック配向（基板の主面に対して完全に垂直配向）している場合、基板の主面に対して完全に平行な方向と、液晶分子のダイレクターの方向と、のなす角度は９０°である。一方、液晶分子が完全にホモジニアス配向（基板の主面に対して水平に配向）している場合、上記角度は０°である。 In the VA type liquid crystal display element of the present invention, the liquid crystal molecules in the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer are substantially vertically aligned with respect to the main surfaces of the first and second substrates in a saturated voltage state (initial alignment state), It is preferable to align substantially horizontally with respect to the major surfaces of the first and second substrates by applying a voltage equal to or higher than the threshold. Here, the liquid crystal molecules are "substantially vertically aligned with respect to the main surface of the substrate", not only the state in which the liquid crystal molecules are aligned vertically with respect to the main surface of the substrate, but also the state in which the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the main surface of the substrate. It also includes a state in which the directors of the liquid crystal molecules are tilted slightly from the vertical direction to give a pretilt angle. When the liquid crystal molecules are homeotropically aligned (perfectly perpendicular to the main surface of the substrate), the angle between the direction completely parallel to the main surface of the substrate and the direction of the director of the liquid crystal molecules. is 90°. On the other hand, when the liquid crystal molecules are completely homogeneously aligned (aligned horizontally with respect to the main surface of the substrate), the above angle is 0°.
液晶分子が基板の主面に対して略垂直配向している場合、液晶組成物中の液晶分子のプレチルト角が８９．９°～８５°の範囲内であることが好ましく、８９．５°～８７°の範囲内であることがより好ましい。 When the liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the main surface of the substrate, the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal composition is preferably in the range of 89.9° to 85°, preferably 89.5° to 85°. More preferably within the range of 87°.
（１）液晶組成物に含まれる化合物
液晶層を構成する液晶組成物は、少なくとも液晶分子を含有する。中でも、液晶分子を１種類又は２種類以上と、重合性化合物および配向助剤の少なくとも一方を１種類又は２種類以上と、を含有することが好ましく、液晶分子を１種類又は２種類以上と、重合性化合物を１種類又は２種類以上と、配向助剤を１種類又は２種類以上と、を含むことがより好ましい。重合性化合物および配向助剤は、後述するように重合性基を有していることから、総じて重合性基を有する化合物と称することができる。液晶層は、このような重合性基を有する化合物を含む組成物で構成されることで、配向膜が無くても液晶分子が自発的に配向可能となり、また、配向膜を有する場合と比較してＶＡ型液晶表示素子においてＫ１１／Ｋ３３を規定することによる効果をより顕著に発揮することができるからである。
(1) Compound Contained in Liquid Crystal Composition The liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer contains at least liquid crystal molecules. Among them, it is preferable to contain one or two or more kinds of liquid crystal molecules and one or two or more kinds of at least one of a polymerizable compound and an alignment aid, and one or two or more kinds of liquid crystal molecules, More preferably, one or two or more polymerizable compounds and one or two or more alignment aids are included. Since the polymerizable compound and the alignment aid have a polymerizable group as described later, they can be generally referred to as compounds having a polymerizable group. When the liquid crystal layer is composed of a composition containing a compound having such a polymerizable group, the liquid crystal molecules can spontaneously align without an alignment film, and the alignment film is more advantageous than the alignment film. This is because the effect of defining K11/K33 in the VA type liquid crystal display element can be exhibited more remarkably.
ポリイミドを用いた配向膜により、液晶化合物の垂直配向性を付与する場合、液晶分子に対する配向規制力は大きくなるものの、ラビングによる異物の混入や発生する静電気によるＴＦＴの損傷、また、配向膜形成のための工程の多段階化など問題がある。このような問題を解決する方法として、配向助剤を用いた垂直配向処理があるが、該処理を行った素子の場合、本発明において式（１）で定義する弾性定数Ｋ１１およびＫ３３の要件を満たすことにより、ＶＡ型液晶表示素子の低電圧駆動での光透過率の改善効果がより顕著に発現するため好ましい。 When the vertical alignment property of the liquid crystal compound is imparted by an alignment film using polyimide, although the alignment control force for the liquid crystal molecules is increased, the TFT may be damaged by the contamination of foreign matter and the generated static electricity due to rubbing, and the alignment film may be difficult to form. There is a problem such as multi-step process for As a method for solving such problems, there is a vertical alignment treatment using an alignment aid. By satisfying the conditions, the effect of improving the light transmittance of the VA-type liquid crystal display device when driven at a low voltage becomes more pronounced, which is preferable.
以下、液晶組成物に含まれる各種化合物について説明する。 Various compounds contained in the liquid crystal composition are described below.
＜液晶分子＞
液晶層を構成する液晶組成物は、液晶分子を１種類又は２種類以上含有する。液晶分子としては、例えば誘電的に負の異方性を有する化合物が好ましく用いられる。上記化合物は、Δεの符号が負で、その絶対値が２より大きい値を示すことが好ましい。
<Liquid crystal molecule>
The liquid crystal composition forming the liquid crystal layer contains one or more liquid crystal molecules. As liquid crystal molecules, for example, compounds having negative dielectric anisotropy are preferably used. In the compound, the sign of Δε is negative and the absolute value thereof is preferably greater than 2.
誘電的に負の異方性を有する化合物としては、例えば一般式（Ｎ－０１）～一般式（Ｎ－０５）で表される化合物群から選ばれる化合物が挙げられる。これらの化合物は、Δεの符号が負で、その絶対値が２より大きい値を示す。なお、化合物のΔεは、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。 Examples of compounds having negative dielectric anisotropy include compounds selected from the group of compounds represented by general formulas (N-01) to (N-05). These compounds have a negative sign of Δε and an absolute value of more than 2. The Δε of the compound is a value extrapolated from the measured value of the dielectric anisotropy of a composition obtained by adding the compound to a composition that is dielectrically neutral at 20°C.
式（Ｎ－０１）～（Ｎ－０５）中、Ｒ２１及びＲ２２は、それぞれ独立して、炭素原子数１から８のアルキル基、炭素原子数１から８のアルコキシ基、炭素原子数２から８のアルケニル基、炭素原子数２から８のアルケニルオキシ基を表し、該基中の１個又は非隣接の２個以上の－ＣＨ２－はそれぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－又は－ＯＣＯ－によって置換されていても良く、Ｚ１は、それぞれ独立して、単結合、－ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２－、－ＣＨ２Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＦ２－、－ＣＦ２Ｏ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－又は－Ｃ≡Ｃ－を表し、ｍは、それぞれ独立して、１又は２を表す。 In formulas (N-01) to (N-05), R 21 and R 22 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or 2 carbon atoms. represents an alkenyl group having from 8 to 8 and an alkenyloxy group having from 2 to 8 carbon atoms, wherein one or two or more non-adjacent -CH 2 - in the group are each independently -CH=CH-, - optionally substituted by C≡C-, -O-, -CO-, -COO- or -OCO-, and Z 1 is each independently a single bond, -CH 2 CH 2 -, -OCH 2 -, -CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -OCF 2 -, -CF 2 O-, -CH=CH-, -CF=CF- or -C≡C-, and m is Each independently represents 1 or 2.
Ｒ２１は、炭素原子数１から８のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数１から５のアルキル基がより好ましく、炭素原子数１から４のアルキル基が更に好ましい。但し、Ｚ１が単結合以外を表す場合は、Ｒ２１は、炭素原子数１～３のアルキル基が好ましい。 R 21 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. However, when Z 1 represents other than a single bond, R 21 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
Ｒ２２は、炭素原子数１～８のアルキル基又は炭素原子数１から８のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数１～５のアルキル基又は炭素原子数１から４のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数１～４のアルコキシ基が更に好ましい。 R 22 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. Preferred are alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms.
Ｒ２１及びＲ２２は、アルケニル基であることもでき、式（Ｒ１）から式（Ｒ５）のいずれかで表される基（各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。）から選ばれることが好ましく、式（Ｒ１）又は式（Ｒ２）が好ましいが、Ｒ２１及びＲ２２がアルケニル基である化合物の含有量はできる限り少ない方が良く、重合性化合物とともに使用する場合には含有しない方が好ましい場合が多い。 R 21 and R 22 may also be an alkenyl group, and a group represented by any one of formulas (R1) to (R5) (the black dots in each formula represent a carbon atom in the ring structure) to Formula (R1) or Formula (R2) is preferable, but the content of the compound in which R 21 and R 22 are alkenyl groups should be as small as possible, and when used together with a polymerizable compound, It is often preferable not to contain it.
Ｚ１は、それぞれ独立して、単結合、－ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２－、－ＣＨ２Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＦ２－、－ＣＦ２Ｏ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－又は－Ｃ≡Ｃ－を表すが、単結合、－ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２－、－ＣＨ２Ｏ－が好ましく、単結合又は－ＣＨ２Ｏ－がより好ましい。 Z 1 is each independently a single bond, -CH 2 CH 2 -, -OCH 2 -, -CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -OCF 2 -, -CF 2 O-, - represents CH=CH-, -CF=CF- or -C≡C-, preferably a single bond, -CH 2 CH 2 -, -OCH 2 - or -CH 2 O-, and a single bond or -CH 2 O - is more preferred.
ｍが１のとき、Ｚ１は単結合であることが好ましい。 When m is 1, Z1 is preferably a single bond.
ｍが２のとき、Ｚ１は－ＣＨ２ＣＨ２－、－ＣＨ２Ｏ－、であることが好ましい。 When m is 2, Z 1 is preferably -CH 2 CH 2 -, -CH 2 O-.
一般式（Ｎ－０１）、（Ｎ－０２）、（Ｎ－０３）、（Ｎ－０４）及び（Ｎ－０５）で表される化合物は、Δεが負で、その絶対値が３よりも大きな化合物であることが好ましい。具体的には、Ｒ２２は、炭素原子数１から８のアルコキシ基又は炭素原子数２から８のアルケニルオキシ基を表すことが好ましい。 The compounds represented by the general formulas (N-01), (N-02), (N-03), (N-04) and (N-05) have a negative Δε and an absolute value of 3 Large compounds are preferred. Specifically, R 22 preferably represents an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms.
液晶組成物の総量に対して、一般式（Ｎ－０１）で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、０％であり、１％であり、５％であり、１０％であり、２０％であり、３０％であり、４０％であり、５０％であり、５５％であり、６０％であり、６５％であり、７０％であり、７５％であり、８０％である。好ましい含有量の上限値は、９５％であり、８５％であり、７５％であり、６５％であり、５５％であり、４５％であり、３５％であり、２５％であり、２０％であり、１５％であり、１０％である。 With respect to the total amount of the liquid crystal composition, the preferred lower limit of the content of the compound represented by the general formula (N-01) is 0%, 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%. The upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 25%, 20% , 15%, and 10%.
液晶組成物の総量に対して、一般式（Ｎ－０２）で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、０％であり、１％であり、５％であり、１０％であり、２０％であり、３０％であり、４０％であり、５０％であり、５５％であり、６０％であり、６５％であり、７０％であり、７５％であり、８０％である。好ましい含有量の上限値は、９５％であり、８５％であり、７５％であり、６５％であり、５５％であり、４５％であり、３５％であり、２５％であり、２０％であり、１５％であり、１０％である。 With respect to the total amount of the liquid crystal composition, the preferred lower limit of the content of the compound represented by the general formula (N-02) is 0%, 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%. The upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 25%, 20% , 15%, and 10%.
液晶組成物の総量に対して、一般式（Ｎ－０３）で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、０％であり、１％であり、５％であり、１０％であり、２０％であり、３０％であり、４０％であり、５０％であり、５５％であり、６０％であり、６５％であり、７０％であり、７５％であり、８０％である。好ましい含有量の上限値は、９５％であり、８５％であり、７５％であり、６５％であり、５５％であり、４５％であり、３５％であり、２５％であり、２０％であり、１５％であり、１０％である。 With respect to the total amount of the liquid crystal composition, the preferred lower limit of the content of the compound represented by the general formula (N-03) is 0%, 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%. The upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 25%, 20% , 15%, and 10%.
液晶組成物の総量に対して、一般式（Ｎ－０４）で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、０％であり、１％であり、５％であり、１０％であり、２０％であり、３０％であり、４０％であり、５０％であり、５５％であり、６０％であり、６５％であり、７０％であり、７５％であり、８０％である。好ましい含有量の上限値は、９５％であり、８５％であり、７５％であり、６５％であり、５５％であり、４５％であり、３５％であり、２５％であり、２０％であり、１５％であり、１０％である。
液晶組成物の総量に対して、式（Ｎ－０５）で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、０％であり、２％であり、５％であり、８％であり、１０％であり、１３％であり、１５％であり、１７％であり、２０％である。好ましい含有量の上限値は、３０％であり、２８％であり、２５％であり、２３％であり、２０％であり、１８％であり、１５％であり、１３％である。
With respect to the total amount of the liquid crystal composition, the preferable lower limit of the content of the compound represented by the general formula (N-04) is 0%, 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%. The upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 25%, 20% , 15%, and 10%.
With respect to the total amount of the liquid crystal composition, the lower limit of the preferable content of the compound represented by formula (N-05) is 0%, 2%, 5%, 8%, 10%. %, 13%, 15%, 17%, and 20%. Preferred upper limits of the content are 30%, 28%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15% and 13%.
＜重合性化合物＞
液晶層を構成する液晶組成物は、重合性化合物を１種又は２種以上含有しても良い。重合性化合物は、活性エネルギー線の照射により重合可能な重合性基を有する化合物であればよく、例えば一般式（ＲＭ）で表される化合物を用いることができる。
<Polymerizable compound>
The liquid crystal composition forming the liquid crystal layer may contain one or more polymerizable compounds. The polymerizable compound may be any compound having a polymerizable group that can be polymerized by irradiation with active energy rays, and for example, a compound represented by the general formula (RM) can be used.
式（ＲＭ）中、Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３、Ｒ１０４、Ｒ１０５、Ｒ１０６、Ｒ１０７及びＲ１０８は、それぞれ独立して、Ｐ１３－Ｓ１３－、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数１から１８のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数１から１８のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、Ｐ１１、Ｐ１２及びＰ１３は、それぞれ独立して、式（Ｒｅ－１）から式（Ｒｅ－９） In formula (RM), R 101 , R 102 , R 103 , R 104 , R 105 , R 106 , R 107 and R 108 are independently substituted with P 13 —S 13 —, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, a fluorine atom or a hydrogen atom, and P 11 , P 12 and P 13 are Each independently, formula (Re-1) to formula (Re-9)
（式（Ｒｅ－１）から式（Ｒｅ－９）中、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４及びＲ１５は、それぞれ独立して、炭素原子数１から５のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、ｍｒ５、ｍｒ７、ｎｒ５及びｎｒ７は、それぞれ独立して、０、１、又は２を表すが、ｍｒ５、ｍｒ７、ｎｒ５及び／又はｎｒ７が０を表す場合には単結合を表す。） (In formulas (Re-1) to (Re-9), R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 are each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or represents any hydrogen atom, m r5 , m r7 , n r5 and n r7 each independently represents 0, 1 or 2, and m r5 , m r7 , n r5 and/or n r7 When representing 0, it represents a single bond.)
で表される重合性基を表し、Ｓ１１、Ｓ１２及びＳ１３は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数１～１５のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１個の－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－は、－Ｏ－、－ＯＣＯ－又は－ＣＯＯ－で置換されても良く、Ｐ１３及びＳ１３が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。 represents a polymerizable group represented by S 11 , S 12 and S 13 each independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms, and one —CH in the alkylene group 2 - or two or more non-adjacent -CH 2 - may be replaced with -O-, -OCO- or -COO-, and when a plurality of P 13 and S 13 are present, each may be different.
一般式（ＲＭ）で表される重合性化合物を含む液晶組成物は、ＶＡ型液晶表示素子の中でもＰＳＡ型またはＰＳＶＡ型の液晶表示素子を作製する場合に好適であり、重合性化合物の重合体により、プレチルト角を制御することができる。またＮＰＳ型の液晶表示素子を作製する場合にも好適である。また、ＰＩ配向膜を有さないことを特徴とするＰＩ－ｌｅｓｓ型液晶表示素子を作成する場合にも好適である。 A liquid crystal composition containing a polymerizable compound represented by the general formula (RM) is suitable for producing a PSA-type or PSVA-type liquid crystal display element among VA-type liquid crystal display elements. can control the pretilt angle. It is also suitable for producing an NPS type liquid crystal display element. It is also suitable for producing a PI-less type liquid crystal display device that does not have a PI alignment film.
Ｐ１１、Ｐ１２及びＰ１３は、全て同一の重合性基（式（Ｒｅ－１）～式（Ｒｅ－９））であっても、異なる重合性基でもよい。 P 11 , P 12 and P 13 may all be the same polymerizable group (formulas (Re-1) to (Re-9)) or different polymerizable groups.
＜配向助剤＞
液晶層を構成する液晶組成物は、配向助剤を１種又は２種以上含有しても良い。配向助剤とは、液晶分子を自発的に配向させる機能を有する化合物である。
<Orientation aid>
The liquid crystal composition forming the liquid crystal layer may contain one or more alignment aids. The alignment aid is a compound having a function of spontaneously aligning liquid crystal molecules.
ここで配向助剤が液晶分子を自発的に配向させる機能を有するとは、配向助剤（自発配向性化合物）が、液晶組成物により構成される液晶層と直接当接する部材（電極（例えば、ＩＴＯ）、基板（例えば、ガラス基板、アクリル基板、透明基板、フレキシブル基板等）、樹脂層（例えば、カラーフィルタ、配向膜、オーバーコート層等）、絶縁膜（例えば、無機材料膜、ＳｉＮｘ等））に対して相互作用し、液晶層に含まれる液晶分子のホメオトロピック配向を誘起する機能を有することをいう。 Here, the alignment aid having a function of spontaneously aligning liquid crystal molecules means that the alignment aid (spontaneous alignment compound) is a member (electrode (for example, ITO), substrates (e.g., glass substrates, acrylic substrates, transparent substrates, flexible substrates, etc.), resin layers (e.g., color filters, alignment films, overcoat layers, etc.), insulating films (e.g., inorganic material films, SiNx, etc.) ) to induce homeotropic alignment of liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer.
配向助剤は、重合するための重合性基と、液晶分子と類似するメソゲン基と、液晶層と直接当接する部材と相互作用可能な吸着基（極性基）と、液晶分子の配向を誘起する配向誘導基と、を有することが好ましい。 The alignment aid contains a polymerizable group for polymerization, a mesogenic group similar to liquid crystal molecules, an adsorbing group (polar group) capable of interacting with a member that directly contacts the liquid crystal layer, and induces the alignment of the liquid crystal molecules. and an orientation-inducing group.
吸着基及び配向誘導基はメソゲン基に対して結合していることが好ましい。また、重合性基はメソゲン基、吸着基及び配向誘導基に直接又は必要に応じスペーサー基を介して置換していることが好ましい。 Adsorbing groups and orientation-inducing groups are preferably bound to mesogenic groups. Moreover, the polymerizable group preferably substitutes the mesogenic group, the adsorptive group, and the orientation-inducing group directly or, if necessary, via a spacer group.
配向助剤中の配向誘導基は、液晶分子の配向を誘導する機能を有する。配向誘導基としては、たとえば下記一般式（ＡＫ）で表される基が挙げられる。 The alignment-inducing group in the alignment aid has a function of inducing the alignment of liquid crystal molecules. Examples of orientation-inducing groups include groups represented by the following general formula (AK).
（式（ＡＫ）中、ＲＡＫ１は、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数１～２０のアルキル基を表す。ただし、アルキル基中の１個又は２個以上の－ＣＨ２－は、酸素原子が直接結合することなく、それぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－又は－ＯＣＯ－で置換されてもよく、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、ハロゲノ基で置換されてもよい。式中の＊は結合手を表す。）。 (In formula (AK), R AK1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, provided that one or more —CH 2 — in the alkyl group is oxygen. Each atom may be independently substituted with -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- or -OCO- without direct bonding, and One or two or more hydrogen atoms in may be independently substituted with a halogeno group (* in the formula represents a bond).
配向助剤中の重合性基は、ＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－で表されることが好ましい。ＰＡＰ１は、下記一般式（ＡＰ－１）～一般式（ＡＰ－９）で表される群より選ばれる基であることが好ましい。 The polymerizable group in the alignment aid is preferably represented by P AP1 -Sp AP1 -. PAP1 is preferably a group selected from the group represented by the following general formulas (AP-1) to (AP-9).
式（ＡＰ－１）～式（ＡＰ－９）中、ＲＡＰ１及びＲＡＰ２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１～１０のハロゲン化アルキル基を表す。ただし、アルキル基中の１個又は２個以上の－ＣＨ２－は、－Ｏ－又は－ＣＯ－で置換されてもよく、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、ハロゲン原子又は水酸基で置換されてもよい。
ＷＡＰ１は、単結合、－Ｏ－、－ＣＯＯ－又は－ＣＨ２－を表す。
ｔＡＰ１は、０、１又は２を表す。
ＳｐＡＰ１は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数１～２０のアルキレン基を表すことが好ましく、単結合又は直鎖状の炭素原子数１～２０のアルキレン基を表すことがより好ましく、単結合又は直鎖状の炭素原子数２～１０のアルキレン基を表すことがさらに好ましい。
また、ＳｐＡＰ１において、アルキレン基中の１個又は隣接しない２個以上の－ＣＨ２－は、それぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－又は－ＯＣＯ－で置換されてもよい。
式中の＊は結合手を表す。
In formulas (AP-1) to (AP-9), R AP1 and R AP2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. represents a group. However, one or more —CH 2 — in the alkyl group may be substituted with —O— or —CO—, and one or more hydrogen atoms in the alkyl group are each independently may be substituted with a halogen atom or a hydroxyl group.
W AP1 represents a single bond, -O-, -COO- or -CH 2 -.
tAP1 represents 0, 1 or 2;
Sp AP1 preferably represents a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a single bond or a linear alkylene group having 1 to 20 carbon atoms. It preferably represents a single bond or a linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms.
In Sp AP1 , one or two or more non-adjacent —CH 2 — in the alkylene group are each independently —CH═CH—, —C≡C—, —O—, —CO—, -COO- or -OCO- may be substituted.
* in the formula represents a bond.
配向助剤において、重合性基（ＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－）の数は、１以上５以下であることが好ましく、１以上４以下であることがより好ましく、２以上４以下であることがさらに好ましく、２又は３であることが特に好ましく、２であることが最も好ましい。 In the alignment aid, the number of polymerizable groups (P AP1 -Sp AP1 -) is preferably 1 or more and 5 or less, more preferably 1 or more and 4 or less, and further preferably 2 or more and 4 or less. Preferably, 2 or 3 is particularly preferred, and 2 is most preferred.
ＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－中の水素原子は、重合性基、吸着基及び／又は配向誘導基で置換されてもよい。重合性基（ＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－）は、重合性基、メソゲン基、吸着基及び／又は配向誘導基に対して結合してもよい。また、重合性基（ＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－）は、メソゲン基、吸着基又は配向誘導基に対して結合することが好ましく、メソゲン基又は吸着基に対して結合することがより好ましい。なお、分子内にＰＡＰ１及び／又はＳｐＡＰ１－が複数存在する場合に、それぞれ互いに同一であっても異なってもよい。 A hydrogen atom in P AP1 -Sp AP1 - may be substituted with a polymerizable group, an adsorptive group and/or an orientation-inducing group. The polymerizable group (P AP1 -Sp AP1 -) may be attached to the polymerizable group, the mesogenic group, the adsorbing group and/or the orientation inducing group. Also, the polymerizable group (P AP1 -Sp AP1 -) preferably binds to a mesogenic group, an adsorptive group or an orientation-inducing group, and more preferably binds to a mesogenic group or an adsorptive group. When a plurality of P AP1 and/or Sp AP1 - are present in the molecule, they may be the same or different.
配向助剤中のメソゲン基は、剛直な部分を備えた基、例えば環式基を１つ以上備えた基をいい、環式基を２～４個を備えた基が好ましく、環式基を３～４個を備えた基がより好ましい。なお、必要に応じて、環式基は、連結基で連結されてもよい。メソゲン基は、液晶層に使用される液晶分子（液晶化合物）と類似の骨格を有することが好ましい。
なお、本明細書中において、「環式基」は、構成する原子が環状に結合した原子団をいい、炭素環、複素環、飽和又は不飽和環式構造、単環、２環式構造、多環式構造、芳香族、非芳香族などを含む。
The mesogenic group in the alignment aid refers to a group having a rigid portion, such as a group having one or more cyclic groups, preferably a group having 2 to 4 cyclic groups, and a cyclic group. Groups with 3 to 4 are more preferred. In addition, the cyclic group may be connected by a connecting group as necessary. The mesogenic group preferably has a skeleton similar to that of liquid crystal molecules (liquid crystal compounds) used in the liquid crystal layer.
As used herein, the term "cyclic group" refers to an atomic group in which constituent atoms are cyclically bonded, and includes a carbocyclic ring, a heterocyclic ring, a saturated or unsaturated cyclic structure, a monocyclic structure, a bicyclic structure, Including polycyclic structures, aromatics, non-aromatics, and the like.
また、環式基は、少なくとも１つのヘテロ原子を含んでもよく、さらに、少なくとも１つの置換基（ハロゲノ基、重合性基、有機基（アルキル、アルコキシ、アリール等）で置換されてもよい。環式基が単環である場合には、メソゲン基は、２個以上の単環を含んでいることが好ましい。 The cyclic group may also contain at least one heteroatom and may be further substituted with at least one substituent (halogeno group, polymerizable group, organic group (alkyl, alkoxy, aryl, etc.). Ring If the formula group is monocyclic, the mesogenic group preferably contains two or more monocyclic rings.
上記メソゲン基は、例えば、一般式（ＡＬ）で表されることが好ましい。 The mesogenic group is preferably represented by general formula (AL), for example.
式（ＡＬ）中、ＺＡＬ１は、単結合、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＯＯ－、－ＣＦ２Ｏ－、－ＯＣＦ２－、－ＣＨ＝ＣＨＣＯＯ－、－ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＨ２－ＣＨ２ＣＯＯ－、－ＯＣＯＣＨ２－ＣＨ２－、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ－、－ＯＣＯＣ（ＣＨ３）＝ＣＨ－、－ＣＨ２－ＣＨ（ＣＨ３）ＣＯＯ－、－ＯＣＯＣＨ（ＣＨ３）－ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ－又は炭素原子数１～２０のアルキレン基を表す。ただし、アルキレン基中の１個又は隣接しない２個以上の－ＣＨ２－は、－Ｏ－、－ＣＯＯ－又は－ＯＣＯ－で置換されてもよい。
ＡＡＬ１及びＡＡＬ２は、それぞれ独立して、２価の環式基を表す。
ＺＡＬ１、ＡＡＬ１及びＡＡＬ２中の１個又は２個以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲノ基、吸着基、ＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－又は１価の有機基で置換されてもよく、分子内にＺＡＬ１及びＡＡＬ１が複数存在する場合に、それぞれ互いに同一であっても異なってもよい。
ｍＡＬ１は、１～５の整数を表す。式中の＊は結合手を表す。
In formula (AL), Z AL1 is a single bond, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -CF 2 O-, - OCF 2 -, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH 2 -CH 2 COO-, -OCOCH 2 -CH 2 -, -CH=C(CH 3 )COO-, -OCOC(CH 3 ) ═CH—, —CH 2 —CH(CH 3 )COO—, —OCOCH(CH 3 )—CH 2 —, —OCH 2 CH 2 O— or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms. However, one or two or more non-adjacent -CH 2 - in the alkylene group may be replaced with -O-, -COO- or -OCO-.
A AL1 and A AL2 each independently represent a divalent cyclic group.
One or more hydrogen atoms in Z AL1 , A AL1 and A AL2 may each independently be substituted with a halogeno group, an adsorptive group, P AP1 —Sp AP1 — or a monovalent organic group. , when there are a plurality of Z AL1 and A AL1 in the molecule, they may be the same or different.
m AL1 represents an integer of 1-5. * in the formula represents a bond.
配向助剤中の吸着基は、基板、膜、電極など液晶組成物と当接する層である吸着媒と吸着する役割を備えた基である。吸着は、吸着媒と吸着質との間で化学結合（共有結合、イオン結合又は金属結合）が形成されることにより吸着する化学吸着であってもよく、化学吸着以外の物理吸着であってもよいが、物理吸着であることが好ましい。吸着基としては、例えば下記一般式（ＡＴ）で表される基が挙げられる。 The adsorptive group in the alignment aid is a group having a role of adsorbing an adsorbent, which is a layer in contact with the liquid crystal composition, such as a substrate, film, or electrode. The adsorption may be chemisorption in which a chemical bond (covalent bond, ionic bond or metallic bond) is formed between the adsorbent and the adsorbate, or may be physical adsorption other than chemisorption. Good, but preferably physisorption. Examples of adsorptive groups include groups represented by the following general formula (AT).
式（ＡＴ）中、ＳｐＡＴ１は、単結合、炭素原子数１～２５の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す。ただし、アルキレン基中の水素原子は、－ＯＨ、－ＣＮ、－ＷＡＴ１－ＺＡＴ１又はＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－で置換されてもよく、アルキレン基中の－ＣＨ２－は、酸素原子が直接結合しないように環式基、－Ｏ－、－ＣＯＯ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－ＯＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－又は－ＯＣＯ－ＣＯＯ－で置換されてもよい。
ＷＡＴ１は、単結合又は下記一般式（ＷＡＴ１）又は（ＷＡＴ２）を表す。
ＺＡＴ１は、極性要素を含む１価の基を表す。ただし、ＺＡＴ１中の水素原子は、－ＯＨ、－ＣＮ、－ＳｐＡＴ１－ＷＡＴ１－ＺＡＴ１又はＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－で置換されてもよい。式中の＊は結合手を表す。
In formula (AT), Sp AT1 represents a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 25 carbon atoms. However, a hydrogen atom in the alkylene group may be substituted with —OH, —CN, —W AT1 —Z AT1 or P AP1 —Sp AP1 —, and —CH 2 — in the alkylene group is directly It may be substituted with a cyclic group, -O-, -COO-, -C(=O)-, -OCO-, -CH=CH- or -OCO-COO- so as not to bond.
WAT1 represents a single bond or the following general formula (WAT1) or (WAT2).
Z AT1 represents a monovalent group containing a polar element. However, a hydrogen atom in Z AT1 may be replaced with —OH, —CN, —Sp AT1 —W AT1 —Z AT1 or P AP1 —Sp AP1 —. * in the formula represents a bond.
（式（ＷＡＴ１）および（ＷＡＴ２）中、ＳｐＷＡＴ１及びＳｐＷＡＴ２は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数１～２５の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、アルキレン基中の水素原子は、－ＯＨ、－ＣＮ、－ＳｐＡＴ１－ＷＡＴ１－ＺＡＴ１又はＰＡＰ１－ＳｐＡＰ１－で置換されてもよく、アルキレン基中の－ＣＨ２－は、酸素原子が直接結合しないように環式基、－Ｏ－、－ＣＯＯ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－ＯＣＯ－又は－ＣＨ＝ＣＨ－で置換されてもよい。式中の＊は結合手を表す。） (In the formulas (WAT1) and (WAT2), Sp WAT1 and Sp WAT2 each independently represent a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 25 carbon atoms, and hydrogen in the alkylene group Atoms may be substituted with -OH, -CN, -Sp AT1 -W AT1 -Z AT1 or P AP1 -Sp AP1 -, and -CH 2 - in the alkylene group is may be substituted with a cyclic group, -O-, -COO-, -C(=O)-, -OCO- or -CH=CH-, where * represents a bond.)
＜その他の化合物＞
本発明における液晶組成物は、液晶分子として、誘電的にほぼ中性の化合物（２０℃におけるΔεの値が－２～２）を１種類又は２種類以上含んでいてもよい。誘電的にほぼ中性の化合物としては、例えば、一般式（Ｌ）で表される化合物が挙げられる。
<Other compounds>
The liquid crystal composition of the present invention may contain one or two or more dielectrically substantially neutral compounds (with a Δε value of −2 to 2 at 20° C.) as liquid crystal molecules. Examples of dielectrically substantially neutral compounds include compounds represented by general formula (L).
（式（Ｌ）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－ＣＨ２－はそれぞれ独立して－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－又は－ＯＣＯ－によって置換されていてもよく、
ｎＬ１は０、１、２又は３を表し、
ＡＬ１、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－ＣＨ２－又は隣接していない２個以上の－ＣＨ２－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、
ＺＬ１及びＺＬ２はそれぞれ独立して単結合、－ＣＨ２ＣＨ２－、－（ＣＨ２）４－、－ＯＣＨ２－、－ＣＨ２Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＦ２－、－ＣＦ２Ｏ－、－ＣＨ＝Ｎ－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－又は－Ｃ≡Ｃ－を表し、
ｎＬ１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ＺＬ３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（Ｎ－０１）～一般式（Ｎ－０５）で表される化合物を除く。）
(In formula (L), R L1 and R L2 each independently represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and one or two or more non-adjacent —CH 2 — in the alkyl group are each independently optionally substituted by -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- or -OCO-;
n L1 represents 0, 1, 2 or 3,
A L1 , A L2 and A L3 are each independently (a) a 1,4-cyclohexylene group (one —CH 2 — present in this group or two or more non-adjacent —CH 2 — may be replaced with —O—.) and (b) 1,4-phenylene groups (one —CH= or two or more non-adjacent —CH= present in this group may be —N = may be replaced.)
(c) naphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or decahydronaphthalene-2,6-diyl group (naphthalene-2,6-diyl group or One —CH= or two or more non-adjacent —CH= present in the 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group may be replaced with —N=. )
represents a group selected from the group consisting of, the above group (a), group (b) and group (c) may each independently be substituted with a cyano group, a fluorine atom or a chlorine atom,
Z L1 and Z L2 are each independently a single bond, -CH 2 CH 2 -, -(CH 2 ) 4 -, -OCH 2 -, -CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -OCF 2 -, -CF 2 O-, -CH=N-N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- or -C≡C-,
When n L1 is 2 or 3 and there are a plurality of A L2 , they may be the same or different, and when n L1 is 2 or 3 and there are a plurality of Z L3 , they may be the same or different, excluding compounds represented by general formulas (N-01) to (N-05). )
また、本発明における液晶組成物は、酸化防止剤を含むことができる。中でも上記液晶組成物がヒンダードフェノール系の酸化防止剤を含むことが好ましい。 Moreover, the liquid crystal composition in the present invention can contain an antioxidant. Above all, the liquid crystal composition preferably contains a hindered phenol-based antioxidant.
また、本発明における液晶組成物は、光安定剤を含むことができる。光安定剤としては、Ｔｉｎｕｖｉｎ７７０やＬＡ－５７等のヒンダードアミン系光安定剤（ＨＡＬＳ）を好ましく用いることができる。 Moreover, the liquid crystal composition in the present invention can contain a light stabilizer. As the light stabilizer, hindered amine light stabilizers (HALS) such as Tinuvin 770 and LA-57 can be preferably used.
（２）物性
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℃の範囲内であることが好ましい。詳しくは、その下限は６５℃が好ましく、７０℃が好ましく、７１℃が好ましく、７２℃が好ましく、７３℃が好ましく、７４℃が好ましく、７５℃が好ましく、その上限は１１０℃が好ましく、１０５℃が好ましく、１００℃が好ましく、９５℃が好ましく、９０℃が好ましく、８８℃が好ましく、８６℃が好ましく、８５℃が好ましく、８４℃が好ましく、８２℃が好ましく、８０℃が好ましい。
(2) Physical properties The liquid crystal composition in the invention preferably has a nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ) within the range of 60°C to 120°C. Specifically, the lower limit is preferably 65°C, preferably 70°C, preferably 71°C, preferably 72°C, preferably 73°C, preferably 74°C, preferably 75°C, and the upper limit is preferably 110°C. C., preferably 100.degree. C., preferably 95.degree. C., preferably 90.degree. C., preferably 88.degree. C., preferably 86.degree.
本発明における液晶組成物は、２０℃における回転粘性（γ１）が５０ｍＰａ・ｓから２００ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましい。詳しくは、その下限は５５ｍＰａ・ｓが好ましく、６０ｍＰａ・ｓが好ましく、６２ｍＰａ・ｓが好ましく、６４ｍＰａ・ｓが好ましく、６６ｍＰａ・ｓが好ましく、６８ｍＰａ・ｓが好ましく、７０ｍＰａ・ｓが好ましく、その上限は１９０ｍＰａ・ｓが好ましく、１８０ｍＰａ・ｓが好ましく、１７０ｍＰａ・ｓが好ましく、１６０ｍＰａ・ｓが好ましく、１５０ｍＰａ・ｓが好ましい。 The liquid crystal composition in the present invention preferably has a rotational viscosity (γ 1 ) at 20° C. within the range of 50 mPa·s to 200 mPa·s. Specifically, the lower limit is preferably 55 mPa s, preferably 60 mPa s, preferably 62 mPa s, preferably 64 mPa s, preferably 66 mPa s, preferably 68 mPa s, preferably 70 mPa s, and the upper limit is preferably 190 mPa·s, preferably 180 mPa·s, preferably 170 mPa·s, preferably 160 mPa·s, and preferably 150 mPa·s.
本発明における液晶組成物は、２０℃における誘電率異方性（Δε）の値が負で、その絶対値が２．０以上であることが好ましい。具体的には、本発明における液晶組成物は、２０℃における誘電率異方性（Δε）が－２．０から－８．０の範囲内であることが好ましい。詳しくは、その下限は－７．０が好ましく、－６．５が好ましく、－６．０が好ましく、－５．５が好ましく、－５．０が好ましく、－４．５が好ましく、－４．０が好ましく、－３．９が好ましく、－３．８が好ましく、－３．７が好ましく、その上限は－２．５が好ましく、－２．６が好ましく、－２．７が好ましく、－２．８が好ましく、－２．９が好ましく、－３．０が好ましい。 The liquid crystal composition of the present invention preferably has a negative dielectric anisotropy (Δε) value at 20° C. and an absolute value of 2.0 or more. Specifically, the liquid crystal composition of the present invention preferably has a dielectric anisotropy (Δε) at 20° C. within the range of −2.0 to −8.0. Specifically, the lower limit is preferably -7.0, preferably -6.5, preferably -6.0, preferably -5.5, preferably -5.0, preferably -4.5, -4 .0 is preferred, -3.9 is preferred, -3.8 is preferred, -3.7 is preferred, the upper limit thereof is preferably -2.5, -2.6 is preferred, -2.7 is preferred, -2.8 is preferred, -2.9 is preferred, -3.0 is preferred.
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０．２０の範囲内であることが好ましい。詳しくは、その下限は０．０９が好ましく、０．１０が好ましく、０．１１が好ましく、０．１２が好ましく、０．１３が好ましく、その上限は０．１９が好ましく、０．１８が好ましく、０．１７が好ましく、０．１６が好ましく、０．１５が好ましい。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０．２０の範囲内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０．１２の範囲内であることが好ましい。 The liquid crystal composition in the present invention preferably has a refractive index anisotropy (Δn) at 20° C. within the range of 0.08 to 0.20. Specifically, the lower limit is preferably 0.09, preferably 0.10, preferably 0.11, preferably 0.12, preferably 0.13, and the upper limit is preferably 0.19, preferably 0.18. , preferably 0.17, preferably 0.16, preferably 0.15. More specifically, it should be in the range of 0.10 to 0.20 for thin cell gaps and 0.08 to 0.12 for thick cell gaps. is preferred.
２．第１の基板および第２の基板
本発明において、第１の基板および第２の基板は、液晶層を介して対向するように配置される。第１の基板および第２の基板は、それぞれ、例えばガラス材料、またはプラスチック材料のような柔軟性（可撓性）を有する材料で形成されている。第１の基板および第２の基板は、双方が透光性を有していてもよく、一方のみが透光性を有していてもよい。透光性を有さない基板は、例えば金属材料、シリコン材料等の不透明な材料で構成することができる。
2. First Substrate and Second Substrate In the present invention, the first substrate and the second substrate are arranged to face each other with the liquid crystal layer interposed therebetween. The first substrate and the second substrate are each made of a flexible material such as a glass material or a plastic material. Both the first substrate and the second substrate may be translucent, or only one of them may be translucent. A non-light-transmitting substrate can be made of an opaque material such as a metal material or a silicon material.
３．電極層
本発明において電極層は、上記第１の基板および上記第２の基板の少なくとも一方の基板に配置される。通常、第１の基板の液晶層側の面には画素電極層が配置され、第２の基板の液晶層側の面には共通電極層が配置される。
3. Electrode Layer In the present invention, the electrode layer is arranged on at least one of the first substrate and the second substrate. Normally, a pixel electrode layer is arranged on the surface of the first substrate facing the liquid crystal layer, and a common electrode layer is arranged on the surface of the second substrate facing the liquid crystal layer.
図２に示すように、画素電極層５は、走査信号を供給するための複数のゲートバスライン１１と、表示信号を供給するための複数のデータバスライン１２と、複数の画素電極１３とを有している。なお、図２には、一対のゲートバスライン１１、１１および一対のデータバスライン１２、１２が示されている。複数のゲートバスライン１１と複数のデータバスライン１２とは、互いに交差してマトリクス状に配置され、これらで囲まれた領域により、ＶＡ型液晶表示素子１の単位画素が形成されている。各単位画素内には、１つの画素電極１３が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
画素電極１３は、互いに直交して十字形状をなす２つの幹部と、各幹部から分岐し、外方に向かって延在する複数の枝部とを備える構造（いわゆるフィッシュボーン構造）を有している。一対のゲートバスライン１１、１１の間には、ゲートバスライン１１とほぼ平行にＣｓ電極１４が設けられている。また、ゲートバスライン１１とデータバスライン１２とが互いに交差する交差部近傍には、ソース電極１５およびドレイン電極１６を含む薄膜トランジスタが設けられている。ドレイン電極１６には、コンタクトホール１７が設けられている。
The
ゲートバスライン１１およびデータバスライン１２は、それぞれ、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉまたはこれらを含有する合金で形成することが好ましく、Ｍｏ、Ａｌまたはこれらを含有する合金で形成することがより好ましい。
The
画素電極１３は、例えば、光の透過率を向上させるために透明電極で構成されることが好ましい。透明電極は、ＺｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ、ＴｉＯ、ＡＺＴＯ（ＡｌＺｎＳｎＯ）等の酸化物半導体をスパッタリング等することにより形成することができる。透明電極の平均厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍ程度であることが好ましい。また、電気的抵抗を低減するために、アモルファスのＩＴＯ膜を焼成することにより多結晶のＩＴＯ膜として透明電極を形成することもできる。
The
一方、共通電極層６は、例えば、併設された複数のストライプ状の共通電極（透明電極）を有している。この共通電極も、画素電極１３と同様に形成することができる。
On the other hand, the
４．カラーフィルタ
本発明のＶＡ型液晶表示素子は、通常、第２の基板と共通電極層との間にカラーフィルタを有することができる。カラーフィルタは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法または染色法等によって作成することができる。顔料分散法では、カラーフィルタ用の硬化性着色組成物を、第２の基板上に所定のパターンとなるように供給した後、加熱または光照射することにより硬化させる。この操作を、赤、緑、青の３色について行うことにより、カラーフィルタを得ることができる。なお、カラーフィルタは、第１の基板側に配置してもよい。
4. Color Filter The VA type liquid crystal display element of the present invention can usually have a color filter between the second substrate and the common electrode layer. A color filter can be produced by, for example, a pigment dispersion method, a printing method, an electrodeposition method, a dyeing method, or the like. In the pigment dispersion method, a curable coloring composition for color filters is applied to a second substrate in a predetermined pattern, and then cured by heating or light irradiation. A color filter can be obtained by performing this operation for the three colors of red, green, and blue. Note that the color filters may be arranged on the first substrate side.
５．第１の偏光板および第２の偏光板
本発明のＶＡ型液晶表示素子は、第１の基板の液晶層と反対側の面に、第１の偏光板を設けることができ、第２の基板の液晶層と反対側の面に、第２の偏光板を設けることができる。
5. First Polarizing Plate and Second Polarizing Plate In the VA liquid crystal display element of the present invention, the first polarizing plate can be provided on the surface of the first substrate opposite to the liquid crystal layer, and the second substrate can be provided with the first polarizing plate. A second polarizing plate can be provided on the surface opposite to the liquid crystal layer.
第１の偏光板および第２の偏光板は、それらの透過軸の位置関係を調整することにより、視野角やコントラストが良好になるように設計することができる。具体的には、第１の偏光板および第２の偏光板は、それらの透過軸がノーマリブラックモードで作動するように、互いに直行するように配置することが好ましい。特に、第１の偏光板および第２の偏光板のうちのいずれか一方は、その透過軸が電圧無印加時の液晶分子の配向方向と平行となるように配置されることが好ましい。 The first polarizing plate and the second polarizing plate can be designed to improve the viewing angle and contrast by adjusting the positional relationship of their transmission axes. Specifically, the first polarizer and the second polarizer are preferably arranged orthogonal to each other so that their transmission axes operate in the normally black mode. In particular, one of the first polarizing plate and the second polarizing plate is preferably arranged such that its transmission axis is parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules when no voltage is applied.
また、第１の偏光板および第２の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層の屈折率異方性（Δｎ）と液晶層の平均厚さとの積を調整することが好ましい。さらに、ＶＡ型液晶表示素子は、視野角を広げるための位相差フィルムを備えてもよい。 When using the first polarizing plate and the second polarizing plate, the product of the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal layer and the average thickness of the liquid crystal layer should be adjusted so as to maximize the contrast. is preferred. Furthermore, the VA-type liquid crystal display element may be provided with a retardation film for widening the viewing angle.
６．ブラックマトリクス
本発明のＶＡ型液晶表示素子は、光の漏れを防止する観点から、ブラックマトリクス（図示せず）を有していてもよい。ブラックマトリクスは、薄膜トランジスタに対応する部分に形成することが好ましい。ブラックマトリクスは、液晶層に対して第２の基板側にカラーフィルタとともに配置してもよく、液晶層に対して第１の基板側にカラーフィルタとともに配置してもよい。また、ブラックマトリクスとカラーフィルタとは別個に配置してもよい。すなわち、ブラックマトリックスは、ブラックマトリクスは液晶層に対して第１の基板側に配置し、カラーフィルタは液晶層に対して第２の基板側に配置してもよい。さらにブラックマトリクスは、カラーフィルタの各色を重ね合わせ、透過率を低下させた部分で構成することもできる。
6. Black Matrix The VA liquid crystal display element of the present invention may have a black matrix (not shown) from the viewpoint of preventing light leakage. The black matrix is preferably formed in a portion corresponding to the thin film transistor. The black matrix may be arranged with the color filter on the second substrate side with respect to the liquid crystal layer, or may be arranged with the color filter on the first substrate side with respect to the liquid crystal layer. Also, the black matrix and the color filters may be arranged separately. That is, the black matrix may be arranged on the first substrate side with respect to the liquid crystal layer, and the color filters may be arranged on the second substrate side with respect to the liquid crystal layer. Furthermore, the black matrix can also be configured by overlapping the colors of the color filters to reduce the transmittance.
７．その他の構成
第１の基板および第２の基板は、画素電極層が配置された面および共通電極層が配置された面がそれぞれ液晶層側を向くように対向して配置される。また、第１の基板および第２の基板は、離間して配置され、それらの周縁領域において、エポキシ系熱硬化性組成物等で構成されるシール材（封止材）によって互いに貼り合わされている。第１の基板および第２の基板の平均離間距離（すなわち、液晶層の平均厚さ）は、１μｍ～１００μｍ程度であることが好ましい。
7. Other Configurations The first substrate and the second substrate are arranged to face each other such that the surface on which the pixel electrode layer is arranged and the surface on which the common electrode layer is arranged face the liquid crystal layer. In addition, the first substrate and the second substrate are arranged apart from each other, and are bonded to each other at their peripheral regions with a sealing material (sealing material) made of an epoxy-based thermosetting composition or the like. . The average distance between the first substrate and the second substrate (that is, the average thickness of the liquid crystal layer) is preferably about 1 μm to 100 μm.
また、第１の基板および第２の基板の間には、離間距離を保持するスペーサーを配置してもよい。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、アルミナ粒子のような粒状スペーサー、フォトリソグラフィー法により形成された樹脂製のスペーサー柱等が挙げられる。 A spacer for maintaining a separation distance may be arranged between the first substrate and the second substrate. Examples of spacers include glass particles, plastic particles, granular spacers such as alumina particles, resin spacer columns formed by photolithography, and the like.
画素電極層上には、画素電極層の一部または全部を被覆する絶縁膜、平坦化膜が配置されていてもよい。また、共通電極層上には、共通電極層の一部または全部を被覆する絶縁膜、平坦化膜が配置されていてもよい。 An insulating film or a planarization film covering part or all of the pixel electrode layer may be disposed on the pixel electrode layer. Further, an insulating film or a planarization film covering part or all of the common electrode layer may be disposed on the common electrode layer.
本発明のＶＡ型液晶表示素子においては、液晶層が直接当接する部材の表面の、極角方向のアンカリングエネルギーが小さいほど好ましい。ＶＡ型液晶表示素子においてＫ１１／Ｋ３３を規定することによる効果がより顕著に発揮されるからである。具体的には、液晶層が直接当接する部材の表面の極角方向のアンカリングエネルギーが、１Ｅ-０Ｊ／ｍ２～１Ｅ-５Ｊ／ｍ２の範囲内であることが好ましく、中でも１Ｅ-２Ｊ／ｍ２～１Ｅ-５Ｊ／ｍ２の範囲内であることが好ましく、特に１Ｅ-３Ｊ／ｍ２～１Ｅ-５Ｊ／ｍ２の範囲内であることが好ましい。極角方向のアンカリングエネルギーは、例えばJapanese Journal of the Applied Physics, Vol47, No12, 2008年, p8892-8897（東北大学 石鍋隆弘著）に記載の方法を用いて測定することができる。 In the VA liquid crystal display element of the present invention, it is preferable that the anchoring energy in the polar angle direction of the surface of the member with which the liquid crystal layer is in direct contact is as small as possible. This is because the effect of defining K11/K33 in the VA-type liquid crystal display element is exhibited more remarkably. Specifically, the anchoring energy in the polar angle direction of the surface of the member with which the liquid crystal layer is in direct contact is preferably in the range of 1E-0J/m 2 to 1E-5J/m 2 , especially 1E-2J. /m 2 to 1E-5 J/m 2 , more preferably 1E-3 J/m 2 to 1E-5 J/m 2 . The polar anchoring energy can be measured, for example, by the method described in Japanese Journal of the Applied Physics, Vol47, No12, 2008, p8892-8897 (written by Takahiro Ishinabe, Tohoku University).
本発明のＶＡ型液晶表示素子は、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板に、配向膜を有していてもよく、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板に、配向膜を有していなくてもよい。配向膜は、液晶分子を配向させる機能を有するものであり、通常、液晶層と直接接して配置される。上記配向膜としては、ポリイミド膜、ナイロン膜、ポリビニルアルコール膜などの有機高分子膜が好ましく用いられる。 The VA liquid crystal display element of the present invention may have an alignment film on at least one of the first substrate and the second substrate, and at least one of the first substrate and the second substrate may have an alignment film. In addition, the alignment film may not be provided. The alignment film has the function of aligning the liquid crystal molecules, and is usually placed in direct contact with the liquid crystal layer. Organic polymer films such as polyimide films, nylon films and polyvinyl alcohol films are preferably used as the alignment film.
中でも第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板に、配向膜を有していないことが好ましく、第１の基板および第２の基板の両方の基板に配向膜を有していないことがより好ましい。換言すれば、液晶層の少なくとも一方の主面は、配向膜と接していないことが好ましい。配向膜は、液晶分子の配向を制御する機能を発揮するために、通常、表面の極角方向のアンカリングエネルギーが大きいからである。なお、本発明における配向膜には、上述した重合性化合物および配向助剤の少なくとも一方の化合物の重合物で構成される重合物膜は含まないものとする。 Above all, it is preferable that at least one of the first substrate and the second substrate does not have an alignment film, and neither the first substrate nor the second substrate has an alignment film. is more preferred. In other words, at least one main surface of the liquid crystal layer is preferably not in contact with the alignment film. This is because the alignment film usually has a large anchoring energy in the polar angle direction of the surface in order to exert the function of controlling the alignment of the liquid crystal molecules. The alignment film in the present invention does not include a polymer film composed of a polymer of at least one of the above-mentioned polymerizable compound and alignment aid.
また、本発明のＶＡ型液晶表示素子において、液晶層が直接当接する部材の表面は、配向処理がされていてもよく、配向処理がされていなくてもよい。中でも液晶層が直接当接する部材の表面は配向処理がされていないことが好ましい。表面に配向処理がされた部材は、表面のアンカリングエネルギーが大きいからである。配向処理としては、延伸処理、ラビング処理、偏光紫外可視光照射処理、イオンビーム処理、基材へのＳｉＯ２の斜方蒸着処理、等が挙げられる。 In the VA type liquid crystal display element of the present invention, the surface of the member with which the liquid crystal layer is in direct contact may or may not be subjected to alignment treatment. Above all, it is preferable that the surface of the member with which the liquid crystal layer is in direct contact is not subjected to alignment treatment. This is because a member whose surface has been subjected to an orientation treatment has a large surface anchoring energy. Orientation treatment includes stretching treatment, rubbing treatment, polarized UV-visible light irradiation treatment, ion beam treatment, oblique vapor deposition treatment of SiO 2 on the base material, and the like.
液晶層を構成する液晶組成物が配向助剤および／または重合性化合物を含む場合、本発明のＶＡ型液晶表示素子は、上記第１の基板および上記第２の基板の間に、上記配向助剤および／または重合性化合物を重合した重合物を備えていてもよい。換言すれば、上記第１の基板および上記第２の基板の間に、重合性基を有する化合物の重合物を備えていてもよい。配向助剤および／または重合性化合物の重合物により、配向膜がなくても液晶分子を配向させることができるからである。重合性基を有する化合物の重合物（配向助剤および／または重合性化合物の重合物）は、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方に有していればよく、両方に有していてもよいし、液晶組成物中に存在していても良い。中でも、重合物を構成する上記重合性基を有する化合物は、メソゲン基をさらに有することが好ましい。 When the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer contains an alignment aid and/or a polymerizable compound, the VA liquid crystal display element of the present invention has the alignment aid interposed between the first substrate and the second substrate. A polymer obtained by polymerizing an agent and/or a polymerizable compound may be provided. In other words, a polymer of a compound having a polymerizable group may be provided between the first substrate and the second substrate. This is because the alignment aid and/or the polymer of the polymerizable compound can align the liquid crystal molecules without an alignment film. The polymer of the compound having a polymerizable group (orientation aid and/or the polymer of the polymerizable compound) may be present on at least one of the first substrate and the second substrate, and may be present on both. or may be present in the liquid crystal composition. Among them, it is preferable that the compound having the polymerizable group constituting the polymer further has a mesogenic group.
なお、第１の基板および第２の基板の間に重合性基を有する化合物の重合物を有する場合、第１の基板および第２の基板は、配向膜を有さないものとすることができるが、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方に配向膜を有していてもよい。 Note that when a polymer of a compound having a polymerizable group is present between the first substrate and the second substrate, the first substrate and the second substrate may not have an alignment film. However, at least one of the first substrate and the second substrate may have an alignment film.
８．製造方法
本発明のＶＡ型液晶表示素子は、公知の方法により製造することができ、真空注入により対向する第１の基板および第２の基板の間に液晶組成物を充填する真空注入法を用いて製造してもよく、対向する第１の基板および第２の基板のうち少なくとも一方の基板上に液晶組成物を滴下するＯＤＦ法を用いて製造してもよい。液晶組成物が重合性化合物および配向助剤野少なくとも一方の化合物を含む場合、本発明のＶＡ型液晶表示素子の製造方法は、活性エネルギー線を照射して、重合性化合物や配向助剤を重合させる工程を含む。
8. Manufacturing Method The VA-type liquid crystal display element of the present invention can be manufactured by a known method. Alternatively, the ODF method may be used to drop the liquid crystal composition onto at least one of the opposing first and second substrates. When the liquid crystal composition contains at least one compound of a polymerizable compound and an alignment aid, the method for producing a VA-type liquid crystal display element of the present invention polymerizes the polymerizable compound and the alignment aid by irradiating an active energy ray. including the step of allowing
なお、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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments. The above embodiment is an example, and any device that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and produces similar effects is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
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。 The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples. In addition, "%" in the compositions of the following examples and comparative examples means "% by mass".
［実施例１～２、比較例１～２］
シミュレーションによりＶＡ型液晶表示素子のＶ－Ｔ曲線を求めた。シミュレーションは、シンテック社のＬＣＤマスター１Ｄを使用し、液晶表示素子の構成は、ベタ形状のＩＴＯ電極層がそれぞれ配置された上下ガラス基板間に液晶層を配置し、各基板の外側（液晶層側とは反対側）には、偏光板をクロスニコルになるよう設定した。上記液晶層の両主面はポリイミド配向膜（アンカリングエネルギー：１Ｅ＋２０［Ｊ／ｍ２］）に当接していることを想定した設計とした。液晶セル厚は３．２ｕｍとした。上側のガラス基板に配置した偏光板は９０度に透過軸が来る配置とし、下側のガラス基板に配置した偏光板は０度に透過軸が来る配置とした。また、液晶分子は４５度方位にプレチルト角を設定した（極角８９度）。
[Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2]
A VT curve of the VA type liquid crystal display element was obtained by simulation. For the simulation, Shintech's LCD Master 1D was used. The structure of the liquid crystal display element was such that the liquid crystal layer was placed between the upper and lower glass substrates on which solid ITO electrode layers were respectively placed, and the liquid crystal layer was placed outside each substrate (liquid crystal layer side). On the opposite side), the polarizing plate was set to cross Nicols. Both main surfaces of the liquid crystal layer were designed on the assumption that they were in contact with polyimide alignment films (anchoring energy: 1E+20 [J/m 2 ]). The liquid crystal cell thickness was 3.2 μm. The polarizing plate placed on the upper glass substrate was arranged so that the transmission axis was at 90 degrees, and the polarizing plate placed on the lower glass substrate was arranged so that the transmission axis was at 0 degree. In addition, the liquid crystal molecules were set at a pretilt angle of 45 degrees (polar angle of 89 degrees).
液晶層を構成する液晶組成物は、上述した液晶分子を含み、上述した重合性化合物および配向助剤を含まない組成物を想定した。液晶層を構成する液晶組成物のＫ１１、Ｋ３３は下記表１のとおりに設定した。また、液晶組成物のＫ１１、Ｋ３３以外の物性値は、下記のとおり設定した。
・Ｋ２２＝（Ｋ１１＋Ｋ３３）／４
・Δε＝－３．３
・Δｎ（５８９ｎｍ）＝０．１１
The liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer was assumed to contain the liquid crystal molecules described above and not contain the polymerizable compound and alignment aid described above. K11 and K33 of the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer were set as shown in Table 1 below. Further, the physical property values of the liquid crystal composition other than K11 and K33 were set as follows.
・K22=(K11+K33)/4
・Δε=−3.3
・Δn (589 nm) = 0.11
閾値電圧（Ｖth）は、下記理論式中のＫにＫ３３値を代入して算出された値（２．１４Ｖ）とした。式中のε０は真空の誘電率を示す。 The threshold voltage (Vth) was a value (2.14 V) calculated by substituting the K33 value for K in the following theoretical formula. ε 0 in the formula indicates the permittivity of vacuum.
上下電極層間に０Ｖ～１０Ｖまで０．１Ｖ刻みで電位差を設け、その各々での液晶分子の配向と光透過率の計算を行った。各シミュレーションにおけるＶＡ型液晶表示素子のＶ－Ｔ曲線を図３に示す。図３の結果から、Ｋ１１／Ｋ３３の値が小さくなるほど、Ｖ－Ｔ曲線の急峻性が向上し、低電圧駆動でも高い光透過性を示すことが確認された。 A potential difference was provided between the upper and lower electrode layers from 0 V to 10 V in increments of 0.1 V, and the orientation of the liquid crystal molecules and the light transmittance were calculated for each potential difference. FIG. 3 shows the VT curve of the VA type liquid crystal display element in each simulation. From the results of FIG. 3, it was confirmed that the smaller the value of K11/K33, the steeper the VT curve and the higher the light transmittance even when driven at a low voltage.
［実施例３～６、比較例３］
液晶層を構成する液晶組成物として、上述した液晶分子と、上述した重合性化合物と、上述した配向助剤と、を含む組成物（ＰＩ－ｌｅｓｓ組成物）を想定し、該液晶組成物のＫ１１およびＫ３３、ならびに液晶層と当接する面のアンカリングエネルギーを表２に示す値に設定したこと以外は、実施例１と同様にして、シミュレーションにより各条件でのＶＡ型液晶表示素子のＶ－Ｔ曲線を求めた。なお、実施例４～６は液晶層の両主面がポリイミド配向膜と当接していないＰＩ－ｌｅｓｓ液晶表示素子の設計とした。また、実施例３～６および比較例３における液晶組成物のＫ１１、Ｋ３３以外の物性値は、実施例１等と同様とした。各条件でのＶＡ型液晶表示素子のＶ－Ｔ曲線を図４に示す。
[Examples 3 to 6, Comparative Example 3]
As the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer, a composition (PI-less composition) containing the above-described liquid crystal molecules, the above-described polymerizable compound, and the above-described alignment aid is assumed, and the liquid crystal composition In the same manner as in Example 1, except that K11 and K33 and the anchoring energy of the surface in contact with the liquid crystal layer were set to the values shown in Table 2, the V- A T-curve was obtained. In Examples 4 to 6, a PI-less liquid crystal display element was designed in which both main surfaces of the liquid crystal layer were not in contact with the polyimide alignment film. The physical properties of the liquid crystal compositions of Examples 3 to 6 and Comparative Example 3, other than K11 and K33, were the same as those of Example 1 and the like. FIG. 4 shows the VT curve of the VA type liquid crystal display element under each condition.
図４の結果（特に条件２～５の結果）から、Ｋ１１／Ｋ３３の値が同じ場合、液晶層が接する面のアンカリングエネルギーが小さいほど、Ｖ－Ｔ曲線が上側（高透過率側）にシフトし、同じ電圧条件下でもより高透過率を示すことが示唆された。
From the results of FIG. 4 (especially the results of
１ ＶＡ型液晶表示素子
ＡＭ アクティブマトリクス基板
ＣＦ カラーフィルタ基板
２ 第１の基板
３ 第２の基板
４ 液晶層
５ 画素電極層
６ 共通電極層
７ 第１の偏光板
８ 第２の偏光板
９ カラーフィルタ
1 VA type liquid crystal display element AM active matrix substrate CF
Claims (6)
前記第１の基板および前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板に配置された電極層と、を有し、
前記第１の基板および前記第２の基板の両方に配向膜を有さず、
前記液晶層は、２０℃でのスプレイの弾性定数（Ｋ１１）と２０℃でのベンドの弾性定数（Ｋ３３）とが下記式（１）の関係を満たす液晶組成物で構成されている、垂直配向型液晶表示素子であって、
前記２０℃でのベンドの弾性定数（Ｋ３３）が１４ｐＮ以下である垂直配向型液晶表示素子。
Ｋ１１／Ｋ３３ ≦ １．０ …（１） a first substrate and a second substrate facing each other;
a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate;
an electrode layer disposed on at least one of the first substrate and the second substrate;
Neither the first substrate nor the second substrate has an alignment film,
The liquid crystal layer is composed of a liquid crystal composition that satisfies the following formula (1) between the elastic constant of spray (K11) at 20° C. and the elastic constant of bend (K33) at 20° C. type liquid crystal display element,
The vertically aligned liquid crystal display device, wherein the bending elastic constant (K33) at 20° C. is 14 pN or less.
K11/K33 ≤ 1.0 (1)
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