以下、本発明の液晶組成物及び液晶表示素子について、好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
(液晶組成物)
液晶分子と、全ての重合性基がメソゲン骨格に直接結合した重合性モノマAと、全ての重合性基がスペーサ基を介してメソゲン骨格に結合した重合性モノマBとを含有する。
スペーサ基を介さず重合性基がメソゲン骨格に直接結合した重合性モノマAは、剛直であるため、一般に、液晶組成物中への溶解性が低い。
これに対して、スペーサ基を介して重合性基がメソゲン骨格に結合した重合性モノマBは、スペーサ基の存在により柔軟であり、液晶組成物中への溶解性が高い。
本発明では、重合性モノマAと重合性モノマBと併用することにより、重合性モノマAの液晶組成物中に含まれる量を高めることができる。したがって、多量の重合性モノマAを含む重合性モノマが溶解した液晶組成物が得られる。かかる液晶組成物は、より短時間で重合反応を完了させ得るため、エネルギーコストの最適化を図ることができる。
また、本発明の液晶組成物は、屈折率異方性(Δn)およびネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)を低下させることなく、低い粘度(η)と、小さい回転粘性(γ1)と、大きいベンド弾性定数(K33)とを示す。
このようなことから、本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子(液晶層)は、液晶分子に十分なプレチルト角を付与することができ、また、重合性モノマの残留量を少なくすることもできる。その結果、液晶表示素子は、高い電圧保持率(VHR)および高速応答性を示し、また、配向不良やIS(焼き付き)の発生等が防止または抑制された優れた表示品位を示す。
((重合性モノマA))
重合性モノマAは、メソゲン骨格と、このメソゲン骨格に結合した少なくとも2つの重合性基とを有している。そして、重合性基の全てがメソゲン骨格に直接結合している。
メソゲン骨格は、2〜4つの環構造を備えることが好ましく、2〜3つの環構造を備えることがより好ましい。かかる数の環構造を備えるメソゲン骨格を備えることにより、重合性モノマAの液晶分子に対するブレチルト角を付与する機能をより高めることができる。
メソゲン骨格の具体例としては、例えば、下記式(Bi11)、式(Bi12)または式(Bi41)が挙げられる。
環構造中の1以上の水素原子は、ハロゲン原子、炭素原子数1〜8のアルコキシ基または炭素原子数1〜8のアルキル基で置換されてもよい。
重合性モノマAは、少なくとも2つの重合性基を有している。重合性モノマAおよび重合性モノマBの重合性基同士を重合させることにより、重合性モノマAおよび重合性モノマBの重合物を基板により強固に固定することができるとともに、液晶分子の保持力を高めることもできる。その結果、液晶層が基板から剥離することを防止または抑制することができる。また、液晶分子に対するプレチルト角付与力を向上させることもできる。
なお、重合性基の数は、2つであってもよいが、3つ以上であってもよい。2つ以上の重合性基を有することにより、重合物の架橋密度を高めることができる。このため、これらを基板にさらに強固に固定することができるとともに、液晶分子の保持力やプレチルト角付与力をさらに高めることもできる。
かかる重合性基は、例えば、下記一般式(P−1)〜(P−13)で表される群より選ばれる。
(式中、右端の黒点は結合手を表す。)
これらの重合性基は、反応性が高いため、比較的低いエネルギー(例えば、光エネルギー、熱エネルギー)でも、十分かつ確実に重合させることができる。このため、重合性モノマAおよび重合性モノマBを重合させる際に、液晶分子が悪影響を受けて劣化することを防止または抑制することができる。
これらの中でも、重合性基としては、式(P−1)〜式(P−3)で示される基が好ましく、式(P−1)で示される基(アクリロイル基)または式(P−2)で示される基(メタアクリロイル基)がより好ましい。
重合性モノマAが有する2つ以上の重合性基は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
また、2つの重合性基は、メソゲン骨格の長軸方向両端部のほぼ対称な位置に結合していることが好ましい。これにより、液晶分子に対してプレチルト角を付与する効果がより高まる。
以上のような重合性モノマAとしては、下記一般式(i−1−1)〜(i−4−14)で表される化合物が挙げられる。
式中、Pi11、Pi12、Pi21、Pi22、Pi41およびPi42は、それぞれ独立して、上記重合性基を表す。
なお、メソゲン骨格は、一般式(i−1−1)〜(i−4−14)中の置換基に代えて、あるいはこれらの置換基とともに、さらに環構造に結合する置換基Ki1Aを備えてもよい。
置換基Ki1Aは、ハロゲン原子、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のハロゲン化アルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のシアノ化アルキル基、または直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のアルコキシ基を表すが、ハロゲン原子、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のハロゲン化アルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のシアノ化アルキル基、または直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜40のアルキル基、直鎖状の炭素原子数3〜40のハロゲン化アルキル基、または直鎖状の炭素原子数3〜40のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜18のアルキル基または直鎖状の炭素原子数3〜18のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜12のアルキル基または直鎖状の炭素原子数3〜12のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜8のアルキル基または直鎖状の炭素原子数3〜8のアルコキシ基が好ましい。
このアルキル基中の2個以上の第二級炭素原子は、−C(=Xi1)−および/または−(CH−CN)−で置換されてもよく、前記アルキル基中の第二級炭素原子は、酸素原子が直接隣接しないように−C(=CH2)−、−C(=CHRi3)−、−C(=CRi3 2)−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−NH−、−COO−または−OCO−で置換されてもよく、前記アルキル基の末端は、OH、NH2またはCNで置換されてもよい。
式中、Xi1は、酸素原子、硫黄原子、NHまたはNRi3を表し、Ri3は、直鎖状または分岐状の炭素原子数1〜20のアルキル基を表す(ただし、このアルキル基中の第二級炭素原子は、酸素原子が直接隣接しないように−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置換されてもよい。)。
重合性モノマAが、かかる置換基Ki1Aを備えるメソゲン骨格を有することにより、液晶分子に十分なプレチルト角をより確実に付与し、かつプレチルト角の変化をより生じ難くすることができる。
((重合性モノマB))
重合性モノマBは、メソゲン骨格と、このメソゲン骨格に結合した少なくとも2つの重合性基とを有している。そして、重合性基の全てがメソゲン骨格にスペーサ基を介して結合している。
かかる重合性モノマBを併用することにより、重合性モノマAの液晶組成物中に含まれる量を高めることができる。
ここで、スペーサ基としては、例えば、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−OOCO−、−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−、または分岐状もしくは直鎖状の炭素原子数1〜20のアルキレン基(ただし、アルキレン基中の1個または隣接しない2個以上の−CH2−は、−O−、−COO−または−OCO−で置換されてもよい。)が挙げられる。
中でも、スペーサ基としては、分岐状または直鎖状の炭素原子数2〜15のアルキレン基が好ましく、分岐状または直鎖状の炭素原子数3〜10のアルキレン基がより好ましい。かかるスペーサ基を有する重合性モノマBは、分子の運動性が高いため、より多くの重合性モノマAを液晶組成物中に溶解できるようになる。
メソゲン骨格は、2〜4つの環構造を備えることが好ましく、2〜3つの環構造を備えることがより好ましい。かかる数の環構造を備えるメソゲン骨格を備えることにより、重合性モノマBの液晶分子に対するブレチルト角を付与する機能をより高めることができる。
メソゲン骨格に含まれる複数の環構造は、縮合多環構造を形成してもよいが、環構造同士が単結合で連結(結合)された連結多環構造を形成していることが好ましい。これにより、重合性モノマBの分子の運動性がさらに高まる。
重合性モノマBは、少なくとも2つの重合性基を有している。重合性モノマAおよび重合性モノマBの重合性基同士を重合させることにより、重合性モノマAおよび重合性モノマBの重合物を基板により強固に固定することができるとともに、液晶分子の保持力を高めることもできる。その結果、プレチルト角付与力を向上させることもできる。
なお、重合性基の数は、2つであってもよいが、3つ以上であってもよい。2つ以上の重合性基を有することにより、重合物の架橋密度を高めることができる。このため、これらを基板にさらに強固に固定することができるとともに、液晶分子の保持力やプレチルト角付与力をさらに高めることもできる。
かかる重合性基は、例えば、上記一般式(P−1)〜(P−13)で表される群より選ばれる。これらの中でも、重合性基としては、式(P−1)〜式(P−3)で示される基が好ましく、式(P−1)で示される基(アクリロイル基)または式(P−2)で示される基(メタアクリロイル基)がより好ましい。
重合性モノマBが有する2つ以上の重合性基は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
かかる重合性モノマBは、例えば、下記一般式(i−6−1)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
式中、Xは環構造(脂肪族環構造または芳香族環構造)を表し、Pは、重合性基を表し、Spは、スペーサ基を表し、aは、0〜2の整数を表し、m、n、oは、それぞれ独立して、0〜3の整数を表すが、m+n+oは、2以上である。
なお、重合性基Pおよびスペーサ基Spは、それぞれ前述した基と同様である。
また、メソゲン骨格は、さらに環構造Xに結合する置換基Ki1Bを備えてもよい。
置換基Ki1Bは、ハロゲン原子、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のハロゲン化アルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のシアノ化アルキル基、または直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のアルコキシ基を表す。
このアルキル基中の2個以上の第二級炭素原子は、−C(=Xi1)−および/または−(CH−CN)−で置換されてもよく、アルキル基中の第二級炭素原子は、酸素原子が直接隣接しないように−C(=CH2)−、−C(=CHRi3)−、−C(=CRi3 2)−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−NH−、−COO−または−OCO−で置換されてもよく、アルキル基中の水素原子は、P−Sp−で置換されてもよく、アルキル基の末端は、OH、NH2またはCNで置換されてもよい。
式中、Xi1は、酸素原子、硫黄原子、NHまたはNRi3を表し、Ri3は、直鎖状または分岐状の炭素原子数1〜20のアルキル基を表し(ただし、このアルキル基中の第二級炭素原子は、酸素原子が直接隣接しないように−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置換されてもよい。)、Pは、重合性基を表し、Spは、スペーサ基を表す。)
重合性モノマBが、かかる置換基Ki1Bを備えるメソゲン骨格を有することにより、液晶分子に十分なプレチルト角をより確実に付与し、かつプレチルト角の変化をより生じ難くすることができる。
置換基Ki1Bは、ハロゲン原子、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のハロゲン化アルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のシアノ化アルキル基、または直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜40のアルコキシ基を表すが、ハロゲン原子、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のハロゲン化アルキル基、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のシアノ化アルキル基、または直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数3〜40のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜40のアルキル基、直鎖状の炭素原子数3〜40のハロゲン化アルキル基、または直鎖状の炭素原子数3〜40のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜18のアルキル基または直鎖状の炭素原子数3〜18のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜12のアルキル基または直鎖状の炭素原子数3〜12のアルコキシ基が好ましく、直鎖状の炭素原子数3〜8のアルキル基または直鎖状の炭素原子数3〜8のアルコキシ基が好ましい。
なお、重合性基Pおよびスペーサ基Spは、それぞれ前述した基と同様である。
かかる重合性モノマBとしては、上記一般式(i−1−1)〜(i−4−14)において、メソゲン骨格と各重合性基との間にスペーサ基を有する化合物(すなわち、2つの重合性基がメソゲン骨格の長軸方向両端部のほぼ対称な位置に結合している化合物)であってもよく、下記式(i−6−11)〜(i−6−13)に示す化合物(すなわち、2つの重合性基がメソゲン骨格の長軸方向一端部に偏在して結合している化合物)であってもよい。
後者の重合性モノマBは、液晶分子の配向制御を補助するように作用し得ることからも好ましい。
重合性モノマAと重合性モノマBとの合計量に対する重合性モノマAの量は、25〜75質量%程度であることが好ましく、40〜60質量%程度であることがより好ましい。このような比率で重合性モノマAおよび重合性モノマBを用いることにより、液晶分子に付与されるプレチルト角をより大きくすることができ、またISの発生を好適に防止または抑制することができる。
液晶組成物中に含まれる重合性モノマAと重合性モノマBとの合計量は、液晶分子100質量部に対して、0.1〜3質量部程度であることが好ましく、0.2〜2質量部程度であることがより好ましい。重合性モノマAと重合性モノマBとの合計量を上記範囲に設定することにより、優れたVHRや高速応答性を維持することができる。
((液晶分子))
液晶分子は、一般式(N−1)〜(N−3)で表される化合物のうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。
式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31およびRN32は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基を表すが、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH2−は、それぞれ独立して、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−または−OCO−で置換されてもよい。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31およびAN32は、それぞれ独立して、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH2−は、−O−で置換されてもよい。)、
(b) 1,4−フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH=は、−N=で置換されてもよい。)、
(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−ジイル基またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH=は、−N=で置換されてもよい。)、および
(d) 1,4−シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表すが、上記の基(a)、基(b)、基(c)および基(d)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよい。
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31およびZN32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−または−C≡C−を表す。
XN21は、水素原子またはフッ素原子を表す。
TN31は、−CH2−または酸素原子を表す。
nN11、nN12、nN21、nN22、nN31およびnN32は、それぞれ独立して、0〜3の整数を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22およびnN31+nN32は、それぞれ独立して、1、2または3であり、AN11〜AN32、ZN11〜ZN32が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
RN11、RN12、RN21、RN22、RN31およびRN32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のアルケニル基または炭素原子数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のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基または炭素原子数2〜5のアルケニルオキシ基であることがより好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることがさらに好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基または炭素原子数2〜3のアルケニル基であることが特に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)であることが最も好ましい。
また、それらは、ベンゼン環(芳香族環)である環構造に結合する場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基または炭素原子数4〜5のアルケニル基であることが好ましく、シクロヘキサン環、ピラン環、ジオキサン環のような飽和した環構造に結合する場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。なお、ネマチック相を安定化させるためには、それらの炭素原子の数(酸素原子を含む場合には、炭素原子の数と酸素原子の数との合計)が5以下であることが好ましく、直鎖状であることも好ましい。
アルケニル基は、下記式(R1)〜(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。
各式中の黒点は、環構造中の炭素原子を表す。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31およびAN32は、それぞれ独立して、Δnを大きくすることが求められる場合には、芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましい。
具体的には、AN11、AN12、AN21、AN22、AN31およびAN32は、それぞれ独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン−1,4−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基であることが好ましく、下記化13の基のうちのいずれかであることがより好ましく、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基または1,4−フェニレン基であることがさらに好ましい。
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31およびZN32は、それぞれ独立して、−CH2O−、−CF2O−、−CH2CH2−、−CF2CF2−または単結合であることが好ましく、−CH2O−、−CH2CH2−または単結合であることがより好ましく、−CH2O−または単結合がさらに好ましい。
XN21は、フッ素原子であることが好ましい。
TN31は、酸素原子であることが好ましい。
nN11+nN12、nN21+nN22およびnN31+nN32は、1または2であることが好ましい。具体的には、nN11が1でありnN12が0である組み合わせ、nN11が2でありnN12が0である組み合わせ、nN11が1でありnN12が1である組み合わせ、nN21が1でありnN22が0である組み合わせ、nN21が2でありnN22が0である組み合わせ、nN31が1でありnN32が0である組み合わせ、nN31が2でありnN32が0である組み合わせが好ましい。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1)〜(N−3)で表される化合物の量は、それぞれ次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、10質量%、20質量%、30質量%、40質量%、50質量%、55質量%、60質量%、65質量%、70質量%、75質量%、80質量%である。一方、その好ましい上限値は、95質量%、85質量%、75質量%、65質量%、55質量%、45質量%、35質量%、25質量%、20質量%である。
液晶組成物の粘度(η)を低く保ち、応答速度を高める場合は、一般式(N−1)〜(N−3)で表される化合物の量は、下限値が低くかつ上限値も低い方が好ましい。さらに、液晶組成物のネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)を高く保ち、温度安定性を改善する場合は、その量は下限値が低くかつ上限値も低い方が好ましい。また、液晶表示素子の駆動電圧を低く保つため、液晶組成物の誘電率異方性(Δε)を大きくする場合は、その量は下限値が高くかつ上限値も高い方が好ましい。
一般式(N−1)で表される化合物としては、下記一般式(N−1a)〜(N−1g)で表される化合物を挙げることができる。
式中、RN11およびRN12は、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
nNa11は、0または1を表す。
nNb11は、1または2を表す。
nNc11は、0または1を表す。
nNd11は、1または2を表す。
nNe11は、1または2を表す。
nNf12は、1または2を表す。
nNg11は、1または2を表す。
ANe11は、トランス−1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基を表す。
ANg11は、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基または1,4−フェニレン基を表すが、少なくとも1つは、1,4−シクロヘキセニレン基を表す。
ZNe11は、単結合またはエチレン基を表すが、少なくとも1つは、エチレン基を表す。
ただし、ANe11、ZNe11および/またはANg11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。
より具体的には、一般式(N−1)で表される化合物は、下記一般式(N−1−1)〜(N−1−21)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
一般式(N−1−1)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN111およびRN112は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN111は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、プロピル基、ペンチル基またはビニル基であることがより好ましい。
RN112は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−1)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−1)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
さらに、一般式(N−1−1)で表される化合物は、下記式(N−1−1.1)〜(N−1−1.25)で表される化合物から選ばれることが好ましく、下記式(N−1−1.1)〜(N−1−1.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、下記式(N−1−1.1)および(N−1−1.3)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
式(N−1−1.1)〜(N−1−1.25)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N−1−1.1)〜(N−1−1.25)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
一般式(N−1−2)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN121およびRN122は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN121は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基またはペンチル基であることがより好ましい。
RN122は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、メチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基またはプロポキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−2)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−2)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%、37質量%、40質量%、42質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、48質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%である。
さらに、一般式(N−1−2)で表される化合物は、下記式(N−1−2.1)〜(N−1−2.25)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−2.3)〜(N−1−2.7)、式(N−1−2.10)、式(N−1−2.11)、式(N−1−2.13)および式(N−1−2.20)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
なお、一般式(N−1−2)で表される化合物は、Δεの改良を重視する場合には、式(N−1−2.3)〜(N−1−2.7)で表される化合物から選ばれることが好ましく、Tniの改良を重視する場合には、式(N−1−2.10)、式(N−1−2.11)および式(N−1−2.13)で表される化合物から選ばれることが好ましく、応答速度の改良を重視する場合には、式(N−1−2.20)で表される化合物であることが好ましい。
式(N−1−2.1)〜(N−1−2.25)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N−1−2.1)〜(N−1−2.25)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
一般式(N−1−3)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN131およびRN132は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN131は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
RN132は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数3〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、1−プロペニル基、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−3)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−3)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
さらに、一般式(N−1−3)で表される化合物は、式(N−1−3.1)〜(N−1−3.21)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−3.1)〜(N−1−3.7)および式(N−1−3.21)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N−1−3.1)、式(N−1−3.2)、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)および式(N−1−3.6)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
式(N−1−3.1)〜(N−1−3.4)、式(N−1−3.6)および式(N−1−3.21)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできるが、式(N−1−3.1)で表される化合物と式(N−1−3.2)で表される化合物との併用、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)および式(N−1−3.6)から選ばれる2種または3種の併用が好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(N−1−3.1)〜(N−1−3.4)、式(N−1−3.6)および式(N−1−3.21)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−4)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN141およびRN142は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN141およびRN142は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、メチル基、プロピル基、エトキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−4)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、11質量%、10質量%、8質量%である。
さらに、一般式(N−1−4)で表される化合物は、式(N−1−4.1)〜(N−1−4.24)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−4.1)〜(N−1−4.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N−1−4.1)、式(N−1−4.2)および式(N−1−4.4)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
式(N−1−4.1)〜(N−1−4.24)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N−1−4.1)〜(N−1−4.24)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、11質量%、10質量%、8質量%である。
一般式(N−1−5)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN151およびRN152は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN151およびRN152は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることが好ましい。
一般式(N−1−5)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−5)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、8質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の組成物の総量に対して、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
さらに、一般式(N−1−5)で表される化合物は、式(N−1−5.1)〜(N−1−5.12)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−5.1)、式(N−1−5.2)および式(N−1−5.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
式(N−1−5.1)、式(N−1−5.2)および式(N−1−5.4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N−1−5.1)、式(N−1−5.2)および式(N−1−5.4)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、8質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−10)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1101およびRN1102は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1101は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基または1−プロペニル基であることがより好ましい。
RN1102は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−10)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−10)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
さらに、一般式(N−1−10)で表される化合物は、式(N−1−10.1)〜(N−1−10.14)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−10.1)〜(N−1−10.5)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N−1−10.1)および式(N−1−10.2)で表される化合物から選ばれることがさら好ましい。
式(N−1−10.1)および式(N−1−10.2)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N−1−10.1)および式(N−1−10.2)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−11)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1111およびRN1112は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1111は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基または1−プロペニル基であることがより好ましい。
RN1112は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−11)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−11)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
さらに、一般式(N−1−11)で表される化合物は、式(N−1−11.1)〜(N−1−11.14)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−11.1)〜(N−1−11.14)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N−1−11.2および式(N−1−11.4)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
式(N−1−11.2)および式(N−1−11.4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
液晶組成物中に含まれる式(N−1−11.2)および式(N−1−11.4)で表される化合物の単独または併用での量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−12)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1121およびRN1122は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1121は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
RN1122は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−12)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−12)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−13)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1131およびRN1132は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1131は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
RN1132は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−13)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−13)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−14)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1141およびRN1142は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1141は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
RN1142は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、エトキシ基、プロポキシ基またはブトキシ基であることがより好ましい。
一般式(N−1−14)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−14)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
さらに、一般式(N−1−14)で表される化合物は、式(N−1−14.1)〜(N−1−14.5)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−14.1)〜(N−1−14.3)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N−1−14.2)および式(N−1−14.3)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
一般式(N−1−20)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1201およびRN1202はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1201およびRN1202は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
一般式(N−1−20)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−20)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−21)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1211およびRN1212は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1211およびRN1212は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
一般式(N−1−21)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−21)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
一般式(N−1−22)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RN1221およびRN1222は、それぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11およびRN12と同じ意味を表す。
RN1221およびRN1222は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましく、エチル基、プロピル基またはブチル基であることがより好ましい。
一般式(N−1−22)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(N−1−22)で表される化合物の量は、Δεの改善を重視する場合には高めに設定することが好ましく、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合には高めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、35質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、5質量%である。
さらに、一般式(N−1−22)で表される化合物は、式(N−1−22.1)〜(N−1−22.12)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(N−1−22.1)〜(N−1−22.5)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(N−1−22.1)〜(N−1−22.4)で表される化合物から選ばれることがさらに好ましい。
液晶組成物は、さらに、下記一般式(L)で表される化合物(液晶分子)から選ばれる少なくとも1種を含有してもよい。一般式(L)で表される化合物は、誘電率異方性を有さないか、あるいは極めて低い。このため、かかる化合物を液晶組成物中に配合することにより、液晶組成物の各種特性を調整することができる。
式中、RL1およびRL2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基を表すが、該アルキル基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH2−は、それぞれ独立して、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−または−OCO−で置換されてもよい。
nL1は、0、1、2または3を表す。
AL1、AL2およびAL3は、それぞれ独立して、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH2−は、−O−で置換されてもよい。)、
(b) 1,4−フェニレン基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH=は、−N=で置換されてもよい。)、および
(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−ジイル基またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(該基中に存在する任意の1個または隣接しない2個以上の−CH=は、−N=で置換されてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表すが、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されてもよい。
ZL1および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−または−C≡C−を表す。
nL1が2または3であってAL2が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
nL1が2または3であってZL3が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
ただし、一般式(N−1)、(N−2)および(N−3)で表される化合物を除く。
一般式(L)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの所望の性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類である。あるいは、使用する化合物の種類は、本発明の別の実施形態では、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類であり、8種類であり、9種類であり、10種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L)で表される化合物の量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、10質量%、20質量%、30質量%、40質量%、50質量%、55質量%、60質量%、65質量%、70質量%、75質量%、80質量%である。一方、その好ましい上限値は、95質量%、85質量%、75質量%、65質量%、55質量%、45質量%、35質量%、25質量%である。
液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度を高める必要がある場合には、上記の下限値が高く、かつ上限値も高いことが好ましい。さらに、液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性を高める必要がある場合には、上記の下限値が高く、かつ上限値も高いことが好ましい。また、液晶組成物の駆動電圧を低く保つべく、その誘電率異方性を大きくしたい場合には、上記の下限値が低く、かつ上限値も低いことが好ましい。
信頼性を重視する場合には、RL1およびRL2の双方がアルキル基であることが好ましく、揮発性を低減させることを重視する場合には、RL1およびRL2の双方がアルコキシ基であることが好ましく、液晶組成物の粘性の低下を重視する場合には、RL1およびRL2の少なくとも一方がアルケニル基であることが好ましい。
分子内に存在するハロゲン原子の数は、0、1、2または3個であることが好ましく、0または1個であることがより好ましく、他の液晶分子との相溶性を重視する場合には、1個であることがさらに好ましい。
RL1およびRL2は、それらがベンゼン環(芳香族環)である環構造に結合する場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基または炭素原子数4〜5のアルケニル基であることが好ましく、それらがシクロヘキサン環、ピラン環、ジオキサン環のような飽和した環構造に結合する場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。なお、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子の数(酸素原子を含む場合には、炭素原子の数と酸素原子の数との合計)が5以下であることが好ましく、直鎖状であることも好ましい。
アルケニル基は、下記式(R1)〜(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。
各式中の黒点は、環構造中の炭素原子を表す。
nL1は、応答速度を重視する場合には0であることが好ましく、ネマチック相の上限温度を改善するためには2または3であることが好ましく、これらのバランスをとるためには1であることが好ましい。また、液晶組成物として求められる特性を満たすためには、nL1が異なる値である複数種類の一般式(L)で表される化合物を併用することが好ましい。
AL1、AL2およびAL3は、それぞれ独立して、Δnを大きくすることが求められる場合には、芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましい。
具体的には、AL1、AL2およびAL3は、それぞれ独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン−1,4−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基であることが好ましく、下記化39の基のうちのいずれかであることがより好ましく、トランス−1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であることがさらに好ましい。
ZL1およびZL2は、応答速度を重視する場合には単結合であることが好ましい。
一般式(L)で表される化合物は、その分子内に存在するハロゲン原子の数が0または1個であることが好ましい。
より具体的には、一般式(L)で表される化合物は、下記一般式(L−1)〜(L−7)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RL11およびRL12は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
RL11およびRL12は、それぞれ独立して、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−1)で表される化合物の量は、次のように設定される。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、15質量%、20質量%、25質量%、30質量%、35質量%、40質量%、45質量%、50質量%、55質量%である。一方、その好ましい上限値は、95質量%、90質量%、85質量%、80質量%、75質量%、70質量%、65質量%、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%である。
液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度を高める必要がある場合には、上記の下限値が高く、かつ上限値が高いことが好ましい。さらに、液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性を高める必要がある場合には、上記の下限値が中庸、かつ上限値が中庸であることが好ましい。また、液晶組成物の駆動電圧を低く保つべく、その誘電率異方性を大きくしたい場合には、上記の下限値が低く、かつ上限値も低いことが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は、一般式(L−1−1)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
式中、RL12は、一般式(L−1)におけるRL12と同じ意味を表す。
一般式(L−1−1)で表される化合物は、式(L−1−1.1)〜(L−1−1.3)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−1−1.2)および式(L−1−1.3)で表される化合物から選ばれることがより好ましく、式(L−1−1.3)で表される化合物であることがさらに好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−1.3)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
一般式(L−1)で表される化合物は、一般式(L−1−2)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
式中、RL12は、一般式(L−1)におけるRL12と同じ意味を表す。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−1−2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、42質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−1−2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、42質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%である。
さらに、一般式(L−1−2)で表される化合物は、式(L−1−2.1)〜(L−1−2.4)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−1−2.2)〜(L−1−2.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
特に、式(L−1−2.2)で表される化合物は、液晶組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(L−1−2.3)または式(L−1−2.4)で表される化合物を用いることが好ましい。なお、液晶組成物中に含まれる式(L−1−2.3)で表される化合物と式(L−1−2.4)で表される化合物との合計量は、低温での溶解度を良くするためには、30質量%以上にすることは好ましくない。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−2.2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、10質量%、15質量%、18質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%、38質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、32質量%、30質量%、27質量%、25質量%、22質量%である。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−1.3)で表される化合物と式(L−1−2.2)で表される化合物との合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、10質量%、15質量%、20質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、43質量%、40質量%、38質量%、35質量%、32質量%、30質量%、27質量%、25質量%、22質量%である。
一般式(L−1)で表される化合物は、一般式(L−1−3)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
式中、RL13およびRL14は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数1〜8のアルコキシ基を表す。
RL13およびRL14は、それぞれ独立して、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−3)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、30質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、40質量%、37質量%、35質量%、33質量%、30質量%、27質量%、25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%である。
さらに、一般式(L−1−3)で表される化合物は、式(L−1−3.1)〜(L−1−3.13)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)および式(L−1−3.4)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
特に、式(L−1−3.1)で表される化合物は、液晶組成物の応答速度を特に改善するため好ましい。また、応答速度よりも高いTniを求めるときは、式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)、式(L−1−3.11)または式(L−1−3.12)で表される化合物を用いることが好ましい。なお、液晶組成物中に含まれる式(L−1−3.3)で表される化合物と、式(L−1−3.4)で表される化合物と、式(L−1−3.11)で表される化合物と式(L−1−3.13)で表される化合物との合計量は、低温での溶解度を良くするためには、20質量%以上にすることは好ましくない。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−3.1)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%である。
一般式(L−1)で表される化合物は、一般式(L−1−4)および/または(L−1−5)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
式中、RL15およびRL16は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数1〜8のアルコキシ基を表す。
RL15およびRL16は、それぞれ独立して、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4のアルコキシ基または直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−4)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%である。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−5)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、13質量%、15質量%、17質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、25質量%、23質量%、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%である。
さらに、一般式(L−1−4)および(L−1−5)で表される化合物は、式(L−1−4.1)〜(L−1−5.3)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−1−4.2)および式(L−1−5.2)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
液晶組成物中に含まれる式(L−1−4.2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、17質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%である。
式(L−1−1.3)、式(L−1−2.2)、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)、式(L−1−3.11)および式(L−1−3.12)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用すること、あるいは式(L−1−1.3)、式(L−1−2.2)、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)および式(L−1−4.2)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用することも好ましい。
液晶組成物中に含まれるこれらの化合物の合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、13質量%、15質量%、18質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、33質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、80質量%、70質量%、60質量%、50質量%、45質量%、40質量%、37質量%、35質量%、33質量%、30質量%、28質量%、25質量%、23質量%、20質量%である。
液晶組成物の信頼性を重視する場合には、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)および式(L−1−3.4)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用することが好ましく、液晶組成物の応答速度を重視する場合には、式(L−1−1.3)および式(L−1−2.2)で表される化合物から選ばれる2種以上を併用することが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は、一般式(L−1−6)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
式中、RL17およびRL18は、それぞれ独立して、メチル基または水素原子を表す。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−1−6)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、5質量%、10質量%、15質量%、17質量%、20質量%、23質量%、25質量%、27質量%、30質量%、35質量%である。一方、その好ましい上限値は、60質量%、55質量%、50質量%、45質量%、42質量%、40質量%、38質量%、35質量%、33質量%、30質量%である。
さらに、一般式(L−1−6)で表される化合物は、式(L−1−6.1)〜(L−1−6.3)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
一般式(L−2)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RL21およびRL22は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
RL21は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。
RL22は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L−2)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−2)で表される化合物の量は、低温での溶解性を重視する場合には高めに設定すると効果が高く、反対に、応答速度を重視する場合には低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合には、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10%質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
さらに、一般式(L−2)で表される化合物は、式(L−2.1)〜(L−2.6)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−2.1)、式(L−2.3)、式(L−2.4)および式(L−2.6)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
一般式(L−3)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RL31およびRL32は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
RL31およびRL32は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L−3)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−3)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%、7質量%、6質量%、5質量%、3質量%である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−3)で表される化合物の量は、高い複屈折率を得る場合には高めに設定すると効果が高く、反対に、高いTniを重視する場合には低めに設定すると効果が高い。さらに、滴下痕や焼き付き特性を改良する場合は、その量の範囲を中間に設定することが好ましい。
さらに、一般式(L−3)で表される化合物は、式(L−3.1)〜(L−3.7)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−3.2)〜(L−3.5)で表される化合物から選ばれることがより好ましい。
一般式(L−4)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RL41およびRL42は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
RL41は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。
RL42は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L−4)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−4)で表される化合物の量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%である。
さらに、一般式(L−4)で表される化合物は、式(L−4.1)〜(L−4.3)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
液晶組成物は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、式(L−4.1)で表される化合物を含有してもよいし、式(L−4.2)で表される化合物を含有してもよいし、式(L−4.1)で表される化合物と式(L−4.2)で表される化合物との双方を含有してもよいし、式(L−4.1)〜(L−4.3)で表される化合物の全てを含有してもよい。
液晶組成物中に含まれる式(L−4.1)または式(L−4.2)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、9質量%、11質量%、12質量%、13質量%、18質量%、21質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%である。
液晶組成物が式(L−4.1)で表される化合物と式(L−4.2)で表される化合物との双方を含有する場合には、それらの液晶組成物中に含まれる合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、15質量%、19質量%、24質量%、30質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
また、一般式(L−4)で表される化合物は、式(L−4.4)〜(L−4.6)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−4.4)で表される化合物であることがより好ましい。
液晶組成物は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、式(L−4.4)で表される化合物を含有してもよく、式(L−4.5)で表される化合物を含有してもよく、式(L−4.4)で表される化合物と式(L−4.5)で表される化合物との双方を含有していてもよい。
液晶組成物中の式(L−4.4)または式(L−4.5)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、3質量%、5質量%、7質量%、9質量%、11質量%、12質量%、13質量%、18質量%、21質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%、10質量%、8質量%である。
液晶組成物が式(L−4.4)で表される化合物と式(L−4.5)で表される化合物との双方を含有する場合には、これらの液晶組成物中に含まれる合計量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、15質量%、19質量%、24質量%、30質量%である。一方、その好ましい上限値は、45質量%、40質量%、35質量%、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、13質量%である。
また、一般式(L−4)で表される化合物は、式(L−4.7)〜(L−4.10)で表される化合物から選ばれることが好ましく、特に、式(L−4.9)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(L−5)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RL51およびRL52は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
RL51は、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。
RL52は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。
一般式(L−5)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−5)で表される化合物の量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%である。
さらに、一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.1)又は式(L−5.2)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L−5.1)で表される化合物であることが好ましい。
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%である。
また、一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.3)または式(L−5.4)で表される化合物であることが好ましい。
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%である。
また、一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.5)〜(L−5.7)で表される化合物から選ばれることが好ましく、特に、式(L−5.7)で表される化合物であることが好ましい。
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1%質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%である。
一般式(L−6)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RL61およびRL62は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
XL61およびXL62は、それぞれ独立して、水素原子またはフッ素原子を表す。
RL61およびRL62は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基または炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが好ましい。
XL61およびXL62のうちの一方がフッ素原子であり、他方が水素原子であることが好ましい。
一般式(L−6)で表される化合物は、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類以上である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−6)で表される化合物の量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%、23質量%、26質量%、30質量%、35質量%、40質量%である。一方、その好ましい上限値は、50質量%、40質量%、35質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%である。なお、一般式(L−6)で表される化合物の量は、Δnを大きくすることに重点を置く場合には多くした方が好ましく、低温での析出に重点を置く場合には少ない方が好ましい。
さらに、一般式(L−6)で表される化合物は、式(L−6.1)〜(L−6.9)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、式(L−6.1)〜(L−6.9)で表される化合物の中から1〜3種類選択することが好ましく、1〜4種類選択することがより好ましい。
また、併用する化合物の分子量分布が広いことも溶解性に有効であるため、例えば、式(L−6.1)および式(L−6.2)で表される化合物の中から1種類と、式(L−6.4)および式(L−6.5)で表される化合物の中から1種類と、式(L−6.6)および式(L−6.7)で表される化合物の中から1種類と、式(L−6.8)および式(L−6.9)で表される化合物の中から1種類とを選択し、これらを適宜組み合わせることが好ましい。
中でも、式(L−6.1)、式(L−6.3)、式(L−6.4)、式(L−6.6)および式(L−6.9)で表される化合物を含むことが好ましい。
また、一般式(L−6)で表される化合物は、式(L−6.10)〜(L−6.17)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−6.11)で表される化合物であることがより好ましい。
各化合物の液晶組成物中に含まれる量は、次の通りであることが好ましい。すなわち、その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%である。一方、その好ましい含有量の上限値は、20質量%、15質量%、13質量%、10質量%、9質量%である。
一般式(L−7)で表される化合物は、下記の化合物である。
式中、RL71およびRL72は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1およびRL2と同じ意味を表す。
AL71およびAL72は、それぞれ独立して、一般式(L)におけるAL2およびAL3と同じ意味を表すが、AL71およびAL72中に存在する水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子で置換されもよい。
ZL71は、一般式(L)におけるZL2と同じ意味を表す。
XL71およびXL72は、それぞれ独立して、フッ素原子または水素原子を表す。
式中、RL71およびRL72は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。
AL71およびAL72は、それぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基であることが好ましい。なお、AL71およびAL7中に存在する水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子で置換されてもよい。
ZL71は、単結合またはCOO−であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。
XL71およびXL72は、水素原子であることが好ましい。
併用可能な化合物の種類は、特に制限されないが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの求められる性能に応じて、適宜選択される。
使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態では、1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類である。
液晶組成物中に含まれる一般式(L−7)で表される化合物の量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて、適宜調整される。
その好ましい下限値は、1質量%、2質量%、3質量%、5質量%、7質量%、10質量%、14質量%、16質量%、20質量%である。一方、その好ましい上限値は、30質量%、25質量%、23質量%、20質量%、18質量%、15質量%、10質量%、5質量%である。
なお、一般式(L−7)で表される化合物の量は、Tniの高い液晶組成物が求められる場合には多めにすることが好ましく、低粘度の液晶組成物が求められる場合には少なめにすることが好ましい。
さらに、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.1)〜(L−7.4)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−7.2)で表される化合物であることがより好ましい。
また、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.11)〜(L−7.13)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−7.11)で表される化合物であることが好ましい。
また、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.21)〜(L−7.23)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−7.21)で表される化合物であることがより好ましい。
また、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.31)〜(L−7.34)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−7.31)および/または式(L−7.32)で表される化合物であることがより好ましい。
また、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.41)〜(L−7.44)で表される化合物から選ばれることが好ましく、式(L−7.41)および/または式(L−7.42)で表される化合物であることがより好ましい。
また、一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.51)〜(L−7.53)で表される化合物から選ばれることが好ましい。
以上のような液晶組成物は、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有する化合物を含有しないことが好ましい。
なお、液晶組成物の信頼性およ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液晶組成物中に含まれる量を、5質量%以下とすることが好ましく、3質量%以下とすることがより好ましく、1質量%以下とすることがさらに好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることが最も好ましい。
UV照射による安定性を重視する場合には、塩素原子が置換している化合物の液晶組成物中の量を、15質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下とすることがより好ましく、8質量%以下とすることがさらに好ましく、5質量%以下とすることがさらに好ましく、3質量%以下とすることが特に好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることが最も好ましい。
また、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の液晶組成物中に含まれる量を多くすることが好ましく、具体的には80質量%以上とすることが好ましく、90質量%以上とすることがより好ましく、95質量%以上とすることがさらに好ましく、実質的に100質量%と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防止または抑制するためには、環構造としてシクロヘキセン環を有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、8質量%以下とすることがより好ましく、5質量%以下とすることがさらに好ましく、3質量%以下とすることが特に好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることが最も好ましい。
さらに、液晶組成物の酸化による劣化を防止または抑制するためには、連結基として−CH=CH−を有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることがさらに好ましい。
液晶組成物の粘度(η)を改善し、かつネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)を改善することを重視する場合には、水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基を分子内に有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることがさらに好ましい。
液晶組成物中に含まれる化合物(液晶分子等)が、側鎖としてアルケニル基が結合したシクロヘキシレン基を有する場合には、アルケニル基の炭素原子数は、2〜5であることが好ましい。また、液晶組成物中に含まれる化合物が、側鎖としてアルケニル基が結合したフェニレン基を有する場合には、アルケニル基の炭素原子数は、4〜5であることが好ましく、アルケニル基が有する不飽和結合とフェニレン基とは直接結合していないことが好ましい。
また、液晶組成物の安定性を重視する場合には、側鎖としてアルケニル基を有し、かつ2,3−ジフルオロベンゼン−1,4−ジイル基を有する化合物の液晶組成物中に含まれる量を少なくすることが好ましく、具体的には10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましく、実質的に0(ゼロ)質量%とすることがさらに好ましい。
液晶組成物の平均弾性定数(KAVG)は、好ましくは10〜25である。ただし、その好ましい下限値は、10、10.5、11、11.5、12、12.3、12.5、12.8、13、13.3、13.5、13.8、14、14.3、14.5、14.8、15、15.3、15.5、15.8、16、16.3、16.5、16.8、17、17.3、17.5、17.8、18である。一方、その好ましい上限値は、25、24.5、24、23.5、23、22.8、22.5、22.3、22、21.8、21.5、21.3、21、20.8、20.5、20.3、20、19.8、19.5、19.3、19、18.8、18.5、18.3、18、17.8、17.5、17.3、17である。
消費電力削減を重視する場合には、バックライトの光量を抑えることが有効であるので、液晶表示素子1の光の透過率を向上させることが好ましい。そのため、KAVGの値を低めに設定することが好ましい。応答速度の改善を重視する場合には、KAVGの値を高めに設定することが好ましい。
液晶組成物の25℃における屈折率異方性(Δn)(以下、単に「屈折率異方性」とも言う。)の値は、0.08〜0.13程度であることが好ましく、0.09〜0.12程度であることがより好ましい。
液晶組成物の25℃における回転粘度(γ1)(以下、単に「回転粘度」とも言う。)は、165mPa・s未満が好ましく、80〜145mPa・s程度がより好ましく、90〜130mPa・s程度がさらに好ましい。かかる回転粘度を有する液晶組成物を用いることにより、液晶層4(液晶表示素子1)の応答速度が低下することを防止することができる。
また、液晶組成物では、回転粘度と屈折率異方性の値との関数であるZが特定の値を示すことが好ましい。
式中、γ1は、回転粘度を表し、Δnは、屈折率異方性を表す。
Zは、13,000mPa・s以下であることが好ましく、12,000mPa・s以下であることがより好ましく、11,000mPa・s以下であることがさらに好ましい。
液晶組成物のネマチック相−等方性液体相転移温度(Tni)は、60℃以上であることが好ましく、75℃以上であることがより好ましく、80℃以上であることがさらに好ましい。かかるTniを有する液晶組成物を用いることにより、実使用される温度範囲で安定した駆動が可能な液晶層4(液晶表示素子1)を得ることができる。
液晶組成物の比抵抗は、1012Ω・m以上であることが好ましく、1013Ω・m以上であることがより好ましく、1014Ω・m以上であることがさらに好ましい。
液晶組成物の25℃における誘電率異方性(Δε)の絶対値は、2.5〜5程度であることが好ましく、2.6〜4.5程度であることがより好ましく、2.7〜4程度であることがさらに好ましく、2.8〜3.5程度であることがさらに好ましい。かかる誘電率異方性を有する液晶組成物を用いることにより、液晶層4(液晶表示素子1)をより低電圧で駆動することができるようになる。
なお、以上説明した液晶組成物は、上記の液晶分子以外に、用途に応じて、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤等のような他の化合物(分子)を含有してもよい。
ただし、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には、他の化合物は、その構造中に塩素原子を有さないことが好ましい。また、液晶組成物の紫外線等の光に対する安定性が求められる場合には、他の化合物は、その構造中にナフタレン環等に代表される共役長が長く紫外領域に吸収ピークを有する縮合環等を有さないことが好ましい。
(液晶表示素子)
次に、以上のような液晶組成物から形成される液晶層を備える液晶表示素子について説明する。
図1は、液晶表示素子の一実施形態に模式的に示す分解斜視図、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。
図1に示す液晶表示素子1は、対向するように配置されたアクティブマトリクス基板AMおよびカラーフィルタ基板CFと、アクティブマトリクス基板AMとカラーフィルタ基板CFとの間に挟持された液晶層4とを備えている。
アクティブマトリクス基板AMは、第1の基板2と、第1の基板2の液晶層4側の面に設けられた画素電極層5と、第1の基板2の液晶層4と反対側の面に設けられた第1の偏光板7とを有している。
一方、カラーフィルタ基板CFは、第2の基板3と、第2の基板3の液晶層4側に設けられた共通電極層6と、第2の基板3の液晶層4と反対側の面に設けられた第2の偏光板8と、第2の基板3と共通電極層6との間に設けられたカラーフィルタ9とを有している。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示素子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。
第1の基板2および第2の基板3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2および第2の基板3は、双方が透光性を有していても、一方のみが透光性を有していてもよい。後者の場合は、他方の基板は、例えば金属材料、シリコン材料のような不透明な材料で構成することができる。
画素電極層5は、図2に示すように、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、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。
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。
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。
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ている。透明電極は、ZnO、InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO(Indium Zinc Oxide)、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO、TiO、AZTO(AlZnSnO)のような化合物をスパッタリング等することにより形成される。
透明電極の平均厚さは、10〜200nm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。
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。
カラーフィルタ9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3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9を得ることができる。
なお、カラーフィルタ9は、第1の基板2側に配置してもよい。
また、液晶表示素子1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)を設けるようにしてもよい。この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。
なお、ブラックマトリクスは、第2の基板3側にカラーフィルタ9とともに配置してもよく、第1の基板2側にカラーフィルタ9とともに配置してもよく、ブラックマトリクスを第1の基板2側にカラーフィルタ9を第2の基板3側にそれぞれ個別に配置してもよい。また、ブラックマトリクスは、カラーフィルタ9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。
アクティブマトリックス基板AMとカラーフィルタ基板CFとは、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。
なお、アクティブマトリックス基板AMとカラーフィルタ基板CFとの間には、それらの離間距離を保持するスペーサを配置してもよい。スペーサとしては、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、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柱等が挙げられる。
アクティブマトリックス基板AMとカラーフィルタ基板CFとの平均離間距離(すなわち、液晶層4の平均厚さ)は、1〜100μm程度であることが好ましい。
第1の偏光板7および第2の偏光板8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7および第2の偏光板8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、互いに直交するように配置することが好ましい。特に、第1の偏光板7および第2の偏光板8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。
また、第1の偏光板7および第2の偏光板8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4の屈折率異方性(Δn)と液晶層4の平均厚さとの積を調整することが好ましい。さらに、液晶表示素子1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。
なお、液晶表示素子1では、アクティブマトリックス基板AMおよびカラーフィルタ基板CFのうちの少なくとも一方の液晶層4側に、液晶層4に接触するようにして、ポリイミド配向膜等の配向膜を設けることができる。
(液晶表示素子の製造方法)
次に、このような液晶表示素子1を製造する方法について説明する。
本実施形態の液晶表示素子の製造方法は、基板および液晶組成物を準備する準備工程[1]と、液晶表示素子1を組み立てる組立工程[2]と、重合性モノマA、Bを重合させる重合工程[3]と、シール材を硬化させる硬化工程[4]とを有している。
[1] 準備工程
まず、アクティブマトリックス基板AMと、カラーフィルタ基板CFと、前述したような液晶組成物とを用意する。
[2] 組立工程
次に、アクティブマトリクス基板AMおよびカラーフィルタ基板CFの少なくとも一方の縁部に沿って、ディスペンサーを用いてシール材を閉ループ土手状に描画する。
その後、所定量の液晶組成物をシール材の内側に滴下した後、減圧下に液晶組成物に接触するように、アクティブマトリクス基板AMとカラーフィルタ基板CFとを対向させて配置する。
このような滴下注入(ODF:One Drop Fill)法では、液晶表示素子1のサイズに応じて最適な注入量を滴下する必要がある。前述したような液晶組成物は、例えば、滴下時に生じる滴下装置内の急激な圧力変化や衝撃に対する影響が少なく、長時間にわたって安定的に滴下し続けることが可能である。このため、液晶表示素子1の歩留まりを高く維持することができる。
特に、スマートフォンに多用される小型の液晶表示素子は、液晶組成物の最適な注入量が少ないため、そのズレ量を一定範囲内に制御すること自体が難しい。しかしながら、前述したような液晶組成物を用いることにより、小型の液晶表示素子においても安定かつ最適な注入量を正確に滴下することができる。
また、ODF法によれば、液晶組成物を基板に滴下した際の滴下痕の発生を抑えることができる。なお、滴下痕とは、黒表示した場合に液晶組成物を滴下した痕が白く浮かび上がる現象である。
[3] 重合工程
次に、紫外線、電子線のような活性エネルギー線を液晶組成物に対して照射することにより、重合性モノマA、Bを重合させる。
これにより、液晶層4の界面に液晶配向を制御するポリマ層が形成され、液晶表示素子1が得られる。
液晶分子に対して十分なプレチルト角を付与するためには、適度な重合速度が望ましい。このため、重合の際には、活性エネルギー線を単一、併用または順番に照射することが好ましい。紫外線を使用する場合は、偏光光源を用いてもよいし、非偏光光源を用いてもよい。
なお、本実施形態のように、液晶組成物に接触させるように、2つの基板を対向させた状態で重合を行う場合は、少なくとも照射面側に位置する基板は、活性エネルギー線に対して適当な透過性を有する必要がある。
また、重合は次のように複数段階で行ってもよい。具体的には、まず、電場、磁場または温度等の条件を調整し、液晶分子の配向状態を変化させる。この状態で、活性エネルギー線を液晶組成物に照射して、重合性モノマAおよび重合性モノマBを重合させる。次に、電場または磁場を与えることなく、活性化エネルギー線を液晶組成物に照射して、残存する重合性モノマAおよび重合性モノマBを重合させる。
特に、紫外線を使用する場合は、液晶組成物に対して交流電界を印加しつつ、紫外線を照射することが好ましい。
印加する交流の周波数は、10Hz〜10kHz程度であることが好ましく、60Hz〜10kHz程度であることがより好ましい。
印加する交流の電圧は、液晶表示素子1の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する交流の電圧を調整することにより、液晶表示素子1のプレチルト角を制御することができる。
紫外線を照射する際の温度は、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。具体的な温度は、室温に近い温度、すなわち、典型的には15〜35℃程度であることが好ましい。
紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、蛍光管等を用いることができる。
また、照射する紫外線は、液晶組成物の吸収波長域でない波長を有する紫外線であることが好ましく、必要に応じて所定の波長をカットして使用することがより好ましい。
照射する紫外線の強度は、0.1mW/cm2〜100W/cm2程度であることが好ましく、2mW/cm2〜50W/cm2程度であることがより好ましい。なお、強度を変化させつつ、紫外線を照射するようにしてもよい。
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/cm2〜500J/cm2程度であることが好ましく、100mJ/cm2〜200J/cm2程度であることがより好ましい。
また、紫外線を照射する時間は、その強度により適宜選択されるが、10〜3600秒程度であることが好ましく、10〜600秒程度であることがより好ましい。
なお、[2]組立工程では、滴下注入(ODF)法に代えて、真空注入法を用いるようにしてもよい。例えば、真空注入法では、まず、アクティブマトリクス基板AMおよびカラーフィルタ基板CFの少なくとも一方の縁部に沿って、注入口を残すようにしてシール材をスクリーン印刷する。その後、2つの基板AM、CFを貼り合わせ、加熱によりシール材を熱硬化させる。次に、液晶組成物を真空下で注入口を介して、2つの基板AM、CFの間のシール材で区画された空間内に注入した後、注入口を封止する。その後、[3]重合工程に移行する。
このようにして得られた液晶表示素子1は、PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型またはECB型の液晶表示素子であることが好ましく、PSA型の液晶表示素子であることがより好ましい。
以上、本発明の液晶組成物および液晶表示素子を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各構成は、同様の機能を有する任意の構成に置換してもよく、他の任意の構成が付加されていてもよい。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
液晶組成物について測定した特性は、次の通りである。
Tni :ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
Δn :293Kにおける屈折率異方性
Δε :293Kにおける誘電率異方性
γ1 :293Kにおける回転粘度(mPa・s)
K11 :293Kにおける広がりの弾性定数(pN)
K33 :293Kにおける曲がりの弾性定数(pN)
1.液晶混合物の調製
以下では、化合物の記載について、次の略号を用いる。略号中のnは自然数である。
(側鎖)
−n −CnH2n+1:炭素原子数nの直鎖状アルキル基
n− CnH2n+1−:炭素原子数nの直鎖状のアルキル基
−On −OCnH2n+1:炭素原子数nの直鎖状アルコキシ基
(連結構造)
−nO− −CnH2nO−
(環構造)
液晶混合物LC−1の組成および物性について、以下の表1に示す。
2.液晶組成物の調製
(実施例1)
まず、下記の重合性モノマAと下記の重合性モノマB1とを、質量比で75:25となるように混合して、重合性モノマ混合物を得た。
次に、100質量部の液晶混合物LC−1に対して、0.3質量部の重合性モノマ混合物を混合して、加熱溶解することにより液晶組成物を得た。
(実施例2)
重合性モノマAと重合性モノマB1とを、質量比50:50となるように混合して、重合性モノマ混合物を得た以外は、前記実施例1と同様にして、液晶組成物を得た。
(実施例3)
重合性モノマAと重合性モノマB1とを、質量比25:75となるように混合して、重合性モノマ混合物を得た以外は、前記実施例1と同様にして、液晶組成物を得た。
(実施例11〜13)
重合性モノマB1に代えて、下記の重合性モノマB2を用いた以外は、前記実施例1〜3と同様にして、液晶組成物を得た。
(実施例21〜23)
重合性モノマB1に代えて、下記の重合性モノマB3を用いた以外は、前記実施例1〜3と同様にして、液晶組成物を得た。
(比較例1)
重合性モノマAを単独で用いた以外は、前記実施例1と同様にして、液晶組成物を得た。
(比較例2)
重合性モノマB1を単独で用いた以外は、前記実施例1と同様にして、液晶組成物を得た。
(比較例3)
重合性モノマB2を単独で用いた以外は、前記実施例1と同様にして、液晶組成物を得た。
(比較例4)
重合性モノマB3を単独で用いた以外は、前記実施例1と同様にして、液晶組成物を得た。
3.液晶表示素子の作製
まず、ポリイミド膜をITO基板に塗布した後、ポリイミド膜にラビング処理することにより配向膜を形成した。その後、配向膜付きITO基板を含む空の液晶セル(セルギャップ3.5μm)を作製した。
次に、真空注入法により空の液晶セル内に各実施例および各比較例の液晶組成物を注入した。
次に、液晶組成物を注入した液量セルに、周波数100Hzで10Vの交流電界(交流電圧)を印加した状態で、高圧水銀灯から325nm以下の波長の紫外線をカットするフィルターを介して紫外線を照射した。
このとき、中心波長365nmの条件で測定した照度が100mW/cm2になるように設定し、積算光量10J/cm2の紫外線を照射した。これにより、液晶組成物中の液晶分子にプレチルト角を付与した。
4.評価
各実施例および各比較例の液晶組成物を用いた液晶表示素子について、以下の評価を行った。
4−1.プレチルト角付与効果の評価
得られた液晶表示素子において、液晶分子のプレチルト角を、プレチルト角測定システム(シンテック社製、「OPTIPRO」)を用いて測定し、以下の基準に従って評価した。
[評価基準]
A:4°超
B:2〜4°
C:2°未満
4−2.プレチルト角変化量の評価
「4−1」の評価におけるプレチルト角を初期値とした。
次いで、液晶表示素子に対して、周波数100Hzで30Vの矩形電圧を印加しつつ、バックライトから10時間連続して光を照射した。その後、プレチルト角を再度測定し、プレチルト角(試験後値)とした。
測定されたプレチルト角(初期値)からプレチルト角(試験後値)を減算した値を、プレチルト角変化量(=プレチルト角変化の絶対値)[°]として、以下の基準に従って評価した。
[評価基準]
A:0.5°未満の変化
B:0.5〜1°の変化
C:1°超の変化
プレチルト角変化量は、0[°]に近い程、プレチルト角の変化による表示不良が発生する可能性がより低くなる。
これらの評価結果を表2〜表4に示す。
表2〜表4に示すように、各実施例では、プレチルト角の付与効果、およびその変化量の低減効果に優れていた。
これに対して、各比較例では、プレチルト角の付与効果、およびその変化量の低減効果のいずれかが劣っていた。
なお、本実施例では、全重合性モノマは、液晶分子100質量部に対して0.3質量部で混合したが、これに限定されず、0.1〜3質量部の範囲(好ましくは0.2〜2質量部)の範囲で混合することができる。このような範囲の使用量であれば、上記と同様の傾向の効果が得られる。