液晶组合物
阅读说明:本技术 液晶组合物 (Liquid crystal composition ) 是由 栗泽和树 小坂翔太 于 2018-12-06 设计创作,主要内容包括:本发明的课题在于提供一种聚合性液晶组合物,其介电各向异性(Δε)为负,满足一般液晶组合物所要求的在宽广的温度范围下的显示、高速应答性及低电压驱动性,并且在形成液晶显示元件时,没有显示不良或显示不良极少,本发明的课题还在于提供一种液晶显示元件,其使用了该液晶组合物。一种液晶组合物,其介电各向异性(Δε)为负,含有:1种或2种以上的选自通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物中的化合物;及1种或2种以上的聚合性化合物。(The present invention addresses the problem of providing a polymerizable liquid crystal composition which has negative dielectric anisotropy (Δ), satisfies display properties over a wide temperature range, high-speed response properties, and low-voltage driving properties required for general liquid crystal compositions, and has no or very few display defects when formed into a liquid crystal display element, and also addresses the problem of providing a liquid crystal display element using the liquid crystal composition. A liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy (Δ), comprising: 1 or 2 or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by general formulae (N-1), (N-2) and (N-3); and 1 or 2 or more polymerizable compounds.)
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物。
背景技术
液晶显示元件是通过对夹持于2片基板间的液晶组合物施加电压,控制其取向,而使光学特性变化,从而进行显示。液晶组合物通过施加电压,而从初期的取向状态变化。此初期的取向状态受使用了经摩擦的聚酰亚胺的取向膜控制,但关于经摩擦的聚酰亚胺,由于难以分割取向状态,因此开发并实用化使用聚合性化合物来控制预倾角的方法。另外,近来亦探讨“不使用取向膜本身,而是通过自取向性化合物来控制初期的取向状态”的方法。然而,于这些方法中,为了控制液晶组合物的取向,使用聚合性化合物的聚合物。
这些液晶显示元件在下述状态下,照射紫外线,使聚合性化合物聚合,所述状态为:将在液晶组合物中含有聚合性化合物的聚合性液晶组合物滴下于基板,夹持另一片基板的状态。若将聚合性液晶组合物滴下于此基板,则有形成显示元件时,在该滴下的部位产生显示不良(滴痕)的状况。因此,期望开发不会产生此滴痕的聚合性液晶组合物。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2014-524951号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的课题在于提供一种聚合性液晶组合物,其介电各向异性(Δε)为负,满足一般液晶组合物所要求的在宽广的温度范围下的显示、高速应答性及低电压驱动性,并且在形成液晶显示元件时,没有显示不良或显示不良极少;本发明的课题还在于提供一种液晶显示元件,其使用了该液晶组合物。
用于解决课题的技术方案
本发明提供一种液晶组合物,其介电各向异性(Δε)为负,所述液晶组合物含有:1种或2种以上的选自通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物中的化合物;及1种或2种以上的聚合性化合物,
[化1]
(式中,RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及RN32各自独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-置换,
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32各自独立地表示选自由下述(a)、(b)、(c)、(d)所组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或非相邻的2个以上的-CH2-可被置换成-O-。);
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或非相邻的2个以上的-CH=可被置换成-N=。);
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或非相邻的2个以上的-CH=可被置换成-N=。);
(d)1,4-亚环己烯基(日文:シクロヘキセニレン基),
上述的基团(a)、基团(b)、基团(c)及基团(d)可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及ZN32各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
XN21表示氢原子或氟原子,
TN31表示-CH2-或氧原子,
nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及nN32各自独立地表示0~3的整数,nN11+nN12、nN21+nN22及nN31+nN32各自独立地为1、2或3,当AN11~AN32、ZN11~ZN32存在多个的情况下,它们相同或不同。),
此外,本发明提供一种使用了该聚合性液晶组合物的液晶显示元件。
本申请的聚合性液晶特别是可用于形成有源矩阵驱动用液晶显示元件。
发明的效果
通过本发明,可提供一种聚合性液晶组合物,其不会产生在液晶显示元件制造时的滴痕,或可抑制产生滴痕;且可提供一种VA型、IPS型、FFS型、PSA型或PSVA型液晶显示元件,其没有因滴痕所引起的显示不良,或因滴痕所引起的显示不良被抑制。
附图说明
图1是示意性地表示液晶显示元件的一实施方式的图。
图2是将图1中的由I线所包围的区域放大的俯视图。
具体实施方式
本发明的液晶组合物具有负的介电各向异性,向列相-各向同性液体的转变温度为60℃以上,介电各向异性的绝对值为1.5以上,含有1种或2种以上选自下述通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物组中的化合物。
通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物相当于介电性为负的化合物(Δε的符号为负,且其绝对值大于2)。
通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物,优选为Δε为负且其绝对值大于3的化合物。
通式(N-1)、(N-2)及(N-3)中,RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及RN32各自独立地优选为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基,优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数2~5的烯氧基,更优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为碳原子数2~5的烷基或碳原子数2~3的烯基,特别优选为碳原子数3的烯基(丙烯基)。
另外,当其所键合的环结构为苯基(芳香族)的情况下,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及碳原子数4~5的烯基,当其所键合的环结构为环己烷、吡喃及二噁烷等饱和的环结构的情况下,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。为了使向列相稳定化,当存在碳原子及的情况下,氧原子合计优选在5以下,优选为直链状。
作为烯基,优选为选自式(R1)至式(R5)中任一者表示的基团(各式中的黑点表示环结构中的碳原子)。
[化2]
当要求增大Δn的情况下,AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32各自独立地优选为芳香族,为了改善应答速度而优选为脂肪族,优选表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基,更优选表示下述的结构,
[化3]
更优选表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基或1,4-亚苯基。
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及ZN32各自独立地优选表示-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,更优选为-CH2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为-CH2O-或单键。
XN21优选为氟原子。
TN31优选为氧原子。
nN11+nN12、nN21+nN22及nN31+nN32优选为1或2,优选为:nN11为1,nN12为0的组合;nN11为2,nN12为0的组合;nN11为1,nN12为1的组合;nN11为2,nN12为1的组合;nN21为1,nN22为0的组合;nN21为2,nN22为0的组合;nN31为1,nN32为0的组合;nN31为2,nN32为0的组合。
在本申请中,%在未特别记载的情况下,表示质量%。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选的含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%,为20%。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选的含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%,为20%。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-3)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选的含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%,为20%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要应答速度快的组合物的情况下,优选为上述的下限值低且上限值低。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物的情况下,优选为上述的下限值低且上限值低。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电各向异性时,优选提高上述的下限值,且上限值高。
作为通式(N-1)所表示的化合物,可列举下述通式(N-1a)~(N-1g)所表示的化合物组。
[化4]
(式中,RN11及RN12表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义,nNa11表示0或1,nNb11表示1或2,nNc11表示0或1,nNd11表示1或2,nNe11表示1或2,nNf12表示1或2,nNg11表示1或2,ANe11表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,ANg11表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基或1,4-亚苯基,但至少1个ANg11表示1,4-亚环己烯基,ZNe11表示单键或亚乙基,但分子内所存在的至少1个ZNe11表示亚乙基,分子内存在的多个ANe11、ZNe11、和/或ANg11可相同或不同。)
更具体而言,通式(N-1)所表示的化合物优选为选自通式(N-1-1)~(N-1-21)所表示的化合物组中的化合物。
通式(N-1-1)所表示的化合物为下述的化合物。
[化5]
(式中,RN111及RN112各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN111优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为丙基、戊基或乙烯基。RN112优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基或丁氧基。
通式(N-1-1)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影(日文:焼き付き)特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-1)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为33%,为35%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为50%,为40%,为38%,为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%,为3%。
此外,通式(N-1-1)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-1.1)至式(N-1-1.25)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-1.1)~(N-1-1.4)所表示的化合物,优选为式(N-1-1.1)及式(N-1-1.3)所表示的化合物。
[化6]
式(N-1-1.1)~(N-1-1.25)所表示的化合物可单独使用,亦可组合使用,单独或这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为33%,为35%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为50%,为40%,为38%,为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%,为3%。
通式(N-1-2)所表示的化合物为下述的化合物。
[化7]
(式中,RN121及RN122各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN121优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基、丁基或戊基。RN122优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为甲基、丙基、甲氧基、乙氧基或丙氧基。
通式(N-1-2)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为7%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为33%,为35%,为37%,为40%,为42%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为50%,为48%,为45%,为43%,为40%,为38%,为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%。
此外,通式(N-1-2)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-2.1)至式(N-1-2.25)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-2.3)至式(N-1-2.7)、式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)、式(N-1-2.13)及式(N-1-2.20)所表示的化合物,当重视改良Δε的情况下,优选为式(N-1-2.3)至式(N-1-2.7)所表示的化合物,当重视改良TNI的情况下,优选为式(N-1-2.10)、式(N-1-2.11)及式(N-1-2.13)所表示的化合物,当重视改良应答速度的情况下,优选为式(N-1-2.20)所表示的化合物。
[化8]
式(N-1-2.1)至式(N-1-2.25)所表示的化合物可单独使用,亦可组合使用,单独或这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为33%,为35%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为50%,为40%,为38%,为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%,为3%。
通式(N-1-3)所表示的化合物为下述的化合物。
[化9]
(式中,RN131及RN132各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN131优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。RN132优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数3~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为1-丙烯基、乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-3)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-3)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
此外,通式(N-1-3)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-3.1)至式(N-1-3.21)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-3.1)~(N-1-3.7)及式(N-1-3.21)所表示的化合物,优选为式(N-1-3.1)、式(N-1-3.2)、式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)及式(N-1-3.6)所表示的化合物。
[化10]
式(N-1-3.1)~式(N-1-3.4)、式(N-1-3.6)及式(N-1-3.21)所表示的化合物可单独使用,亦可组合使用,优选为式(N-1-3.1)及式(N-1-3.2)的组合,或选自式(N-1-3.3)、式(N-1-3.4)及式(N-1-3.6)中的2种或3种的组合。单独或这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-4)所表示的化合物为下述的化合物。
[化11]
(式中,RN141及RN142各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN141及RN142各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为甲基、丙基、乙氧基或丁氧基。
通式(N-1-4)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-4)所表示的化合物的优选的含量的下限值为3%,为5%,为7%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为11%,为10%,为8%。
此外,通式(N-1-4)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-4.1)至式(N-1-4.24)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-4.1)~(N-1-4.4)所表示的化合物,优选为式(N-1-4.1)、式(N-1-4.2)及式(N-1-4.4)所表示的化合物。
[化12]
式(N-1-4.1)~(N-1-4.24)所表示的化合物可单独使用,亦可组合使用,单独或这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为3%,为5%,为7%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为11%,为10%,为8%。
通式(N-1-5)所表示的化合物为下述的化合物。
[化13]
(式中,RN151及RN152各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN151及RN152各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-5)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视Δε的改善的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-5)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为8%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
此外,通式(N-1-5)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-5.1)至式(N-1-5.12)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及式(N-1-5.4)所表示的化合物。
[化14]
式(N-1-5.1)、式(N-1-5.2)及式(N-1-5.4)所表示的化合物可单独使用,亦可组合使用,单独或这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为5%,为8%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-10)所表示的化合物为下述的化合物。
[化15]
(式中,RN1101及RN1102各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1101优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基、丁基、乙烯基或1-丙烯基。RN1102优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基,丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-10)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-10)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
此外,通式(N-1-10)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-10.1)至式(N-1-10.14)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-10.1)~(N-1-10.5)所表示的化合物,优选为式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示的化合物。
[化16]
式(N-1-10.1)及式(N-1-10.2)所表示的化合物可单独使用,亦可组合使用,单独或这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-11)所表示的化合物为下述的化合物。
[化17]
(式中,RN1111及RN1112各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1111优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基、丁基、乙烯基或1-丙烯基。RN1112优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-11)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-11)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
此外,通式(N-1-11)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-11.1)至式(N-1-11.14)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-11.1)~(N-1-11.14)所表示的化合物,优选为式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示的化合物。
[化18]
式(N-1-11.2)及式(N-1-11.4)所表示的化合物可单独使用,亦可组合使用,单独或这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-12)所表示的化合物为下述的化合物。
[化19]
(式中,RN1121及RN1122各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1121优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。RN1122优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-12)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-12)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-13)所表示的化合物为下述的化合物。
[化20]
(式中,RN1131及RN1132各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1131优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。RN1132优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-13)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-13)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-14)所表示的化合物为下述的化合物。
[化21]
(式中,RN1141及RN1142各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1141优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。RN1142优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-14)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-14)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-15)所表示的化合物为下述的化合物。
[化22]
(式中,RN1151及RN1152各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1151优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。RN1152优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-15)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-15)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-16)所表示的化合物为下述的化合物。
[化23]
(式中,RN1161及RN1162各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1161优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。RN1162优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-16)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-16)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-17)所表示的化合物为下述的化合物。
[化24]
(式中,RN1171及RN1172各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1171优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。RN1172优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-17)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-17)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-18)所表示的化合物为下述的化合物。
[化25]
(式中,RN1181及RN1182各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1181优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为甲基、乙基、丙基或丁基。RN1182优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,优选为乙氧基、丙氧基或丁氧基。
通式(N-1-18)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-18)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
此外,通式(N-1-18)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-18.1)至式(N-1-18.5)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-18.1)~(N-1-18.3)所表示的化合物,优选为式(N-1-18.2)及式(N-1-18.3)所表示的化合物。
[化26]
通式(N-1-20)所表示的化合物为下述的化合物。
[化27]
(式中,RN1201及RN1202各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1201及RN1202各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-20)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-20)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-21)所表示的化合物为下述的化合物。
[化28]
(式中,RN1211及RN1212各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1211及RN1212各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-21)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得多一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-21)所表示的化合物的优选的含量的下限值为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(N-1-22)所表示的化合物为下述的化合物。
[化29]
(式中,RN1221及RN1222各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN1221及RN1222各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为乙基、丙基或丁基。
通式(N-1-22)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-1-21)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为35%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为5%。
此外,通式(N-1-22)所表示的化合物,优选为选自式(N-1-22.1)至式(N-1-22.12)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(N-1-22.1)~(N-1-22.5)所表示的化合物,优选为式(N-1-22.1)~(N-1-22.4)所表示的化合物。
[化30]
通式(N-3)所表示的化合物,优选为选自通式(N-3-2)所表示的化合物组中的化合物。
[化31]
(式中,RN321及RN322各自独立地表示与通式(N-3)中的RN11及RN12相同的含义。)
RN321及RN322优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选为丙基或戊基。
通式(N-3-2)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视改善Δε的情况下,优选将含量设定得高一些,当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,当重视TNI的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(N-3-2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为3%,为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为33%,为35%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为50%,为40%,为38%,为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%。
此外,通式(N-3-2)所表示的化合物,优选为选自式(N-3-2.1)至式(N-3-2.3)所表示的化合物组中的化合物。
[化32]
优选含有下述化合物:液晶组合物中所含有的通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物中,ZN11及ZN12中的至少一者为单键以外的连结基、ZN21及ZN22中的至少一者为单键以外的连结基、ZN31及ZN32中的至少一者为单键以外的连结基的化合物;优选含有:ZN11及ZN12中的至少一者为单键以外的连结基的通式(N-1)所表示的化合物。
作为ZN11及ZN12中的至少一者为单键以外的连结基的通式(N-1)所表示的化合物,优选为通式(N-1d)、(N-1e)及(N-1f)所表示的化合物,优选为通式(N-1d)及(N-1e)所表示的化合物,优选为通式(N-1d)所表示的化合物。
另外,优选为通式(N-1-10)、(N-1-11)、(N-1-12)、(N-1-13)、(N-1-14)、(N-1-15)、(N-1-16)、(N-1-17)、(N-1-18)、(N-1-20)、(N-1-21)及(N-3-2)所表示的化合物,优选为通式(N-1-10)、(N-1-11)、(N-1-12)、(N-1-13)、(N-1-18)、(N-1-20)及(N-1-21)所表示的化合物,优选为通式(N-1-10)、(N-1-11)、(N-1-18)、(N-1-20)及(N-1-21)所表示的化合物,优选为通式(N-1-10)、(N-1-11)及(N-1-18)所表示的化合物。
介电各向异性为负的化合物的合计含量中的、通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量优选为80%以上,优选为85%以上,优选为87%以上,优选为90%以上,优选为93%以上,优选为96%以上,优选为98%以上,优选实质上为100%以上。“实质上”是指:除了制造时的杂质等非有意地含有的化合物以外。
下述化合物的合计含量相对于通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量优选为50~95%,优选为60~90%,优选为65~90%,优选为70~90%,所述化合物为:液晶组合物中所含有的通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物中,ZN11及ZN12中的至少一者为单键以外的连结基、ZN21及ZN22中至少一者为单键以外的连结基,ZN31及ZN32中至少一者为单键以外的连结基的化合物。
下述化合物的合计含量相对于通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量优选为50~95%,优选为60~90%,优选为65~90%,优选为70~90%,所述化合物为:液晶组合物中所含有的通式(N-1)所表示的化合物中,ZN11及ZN12中的至少一者为单键以外的连结基的化合物。
液晶组合物中所含有的通式(N-1-10)及(N-1-11)所表示的化合物的合计含量相对于通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量优选为50~95%,优选为60~90%,优选为65~90%,优选为70~90%。
下述化合物的合计含量相对于通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量优选为50~95%,优选为60~90%,优选为65~90%,优选为70~90%,所述化合物为:液晶组合物中所含有的通式(N-1)所表示的化合物中,ZN11及ZN12中的至少一者为单键以外的连结基的化合物。
通式(N-1d)所表示的化合物的合计含量相对于通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量为50~95%的液晶组合物。
相对于通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量,通式(N-1)所表示的化合物中的、ZN11及ZN12中的至少一者为单键以外的连结基的化合物的含量及通式(N-1d)所表示的化合物的含量的优选的下限值为50%,为60%,为65%,为70%。同样地,优选的上限值为88%,为86%,为82%,为78%,为75%,为72%。
相对于通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物的合计含量,通式(N-1-10)、(N-1-11)及(N-1-18)所表示的化合物的含量的优选的下限值为50%,为60%,为65%,为70%。同样地,优选的上限值为88%,为86%,为82%,为78%,为75%,为72%。
通过调整上述含量,在使用本申请发明的液晶组合物而制作液晶显示元件时,本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上通式(L)所表示的化合物。通式(L)所表示的化合物相当于介电性大致为中性的化合物(Δε的值为-2~2)。因此,优选将分子内所具有的卤素等极性基的个数设为2个以下,优选设为1个以下,优选不具有卤素等极性基。
[化33]
(式中,RL1及RL2各自独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-置换,
nL1表示0、1、2或3,
AL1、AL2及AL3各自独立地表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或非相邻的2个以上的-CH2-可被置换成-O-。)
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或非相邻的2个以上的-CH=可被置换成-N=。)及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或非相邻的2个以上的-CH=可被置换成-N=。),
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZL1及ZL2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
当nL1为2或3而存在多个AL2的情况下,它们相同或不同,当nL1为2或3而存在多个ZL3的情况下,它们相同或不同,但不包括通式(N-1)、(N-2)及(N-3)所表示的化合物。)
通式(L)所表示的化合物可单独使用,但亦可组合使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等想要的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种。或者就本发明的其他实施方式而言为2种,为3种,为4种,为5种,为6种,为7种,为8种,为9种,为10种以上。
在本发明的组合物中,通式(L)所表示的化合物的含量需要根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺兼容性、滴痕、残影、介电各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,式(L)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选的含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要应答速度快的组合物的情况下,优选为上述的下限值高且上限值高。此外,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物的情况下,优选为上述的下限值高且上限值高。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电各向异性时,优选为降低上述的下限值,且上限值低。
当重视可靠性的情况下,RL1及RL2优选均为烷基,当重视降低化合物的挥发性的情况下,优选均为烷氧基,当重视粘性的降低的情况下,优选至少一者为烯基。
存在于分子内的卤素原子优选为0、1、2或3个,优选为0或1,当重视与其他液晶分子的相溶性的情况下,优选为1。
关于RL1及RL2,当其所键合的环结构为苯基(芳香族)的情况下,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及碳原子数4~5的烯基,当其所键合的环结构为环己烷、吡喃及二噁烷等饱和的环结构的情况下,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。为了使向列相稳定化,当存在碳原子及的情况下,氧原子合计优选在5以下,优选为直链状。
作为烯基,优选为选自式(R1)至式(R5)中任意者表示的基团(各式中的黑点表示环结构中的碳原子)。
[化34]
关于nL1,当重视应答速度的情况下,优选为0,为了改善向列相的上限温度,优选为2或3,为了取得这些的平衡,优选为1。另外,为了满足组合物所要求的特性,优选将不同的值的化合物组合。
关于AL1、AL2及AL3,当要求增大Δn的情况下,优选为芳香族,为了改善应答速度,优选为脂肪族,优选各自独立地表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基,更优选表示下述的结构,
[化35]
更优选表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
关于ZL1及ZL2,当重视应答速度的情况下,优选为单键。
关于通式(L)所表示的化合物,分子内的卤素原子数优选为0个或1个。
关于通式(L)所表示的化合物,优选为选自通式(L-1)~(L-7)所表示的化合物组中的化合物。
通式(L-1)所表示的化合物为下述的化合物。
[化36]
(式中,RL11及RL12各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的含义。)
RL11及RL12优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。
通式(L-1)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为15%,为20%,为25%,为30%,为35%,为40%,为45%,为50%,为55%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为95%,为90%,为85%,为80%,为75%,为70%,为65%,为60%,为55%,为50%,为45%,为40%,为35%,为30%,为25%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要应答速度快的组合物的情况下,优选为上述的下限值高且上限值高。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物的情况下,优选为上述的下限值为中间值,且上限值为中间值。另外,为了将驱动电压保持得低、想要增大介电各向异性时,优选为上述的下限值低且上限值低。
通式(L-1)所表示的化合物,优选为选自通式(L-1-1)所表示的化合物组中的化合物。
[化37]
(式中,RL12表示与通式(L-1)中的含义相同的含义。)
通式(L-1-1)所表示的化合物,优选为选自式(L-1-1.1)至式(L-1-1.3)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(L-1-1.2)或式(L-1-1.3)所表示的化合物,尤其优选为式(L-1-1.3)所表示的化合物。
[化38]
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-1.3)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为20%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%,为3%。
通式(L-1)所表示的化合物,优选为选自通式(L-1-2)所表示的化合物组中的化合物。
[化39]
(式中,RL12表示与通式(L-1)中的含义相同的含义。)
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为5%,为10%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为35%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为60%,为55%,为50%,为45%,为42%,为40%,为38%,为35%,为33%,为30%。
此外,通式(L-1-2)所表示的化合物,优选为选自式(L-1-2.1)至式(L-1-2.4)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(L-1-2.2)至式(L-1-2.4)所表示的化合物。尤其是式(L-1-2.2)所表示的化合物,由于特别改善本发明的组合物的应答速度,因此优选。另外,相较于应答速度而要求高的Tni时,优选使用式(L-1-2.3)或式(L-1-2.4)所表示的化合物。关于式(L-1-2.3)及式(L-1-2.4)所表示的化合物的含量,并不优选为了使低温下的溶解度良好而设为30%以上。
[化40]
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-2.2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为10%,为15%,为18%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为33%,为35%,为38%,为40%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为60%,为55%,为50%,为45%,为43%,为40%,为38%,为35%,为32%,为30%,为27%,为25%,为22%。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-1.3)所表示的化合物及式(L-1-2.2)所表示的化合物的合计的优选的含量下限值为10%,为15%,为20%,为25%,为27%,为30%,为35%,为40%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为60%,为55%,为50%,为45%,为43%,为40%,为38%,为35%,为32%,为30%,为27%,为25%,为22%。
通式(L-1)所表示的化合物,优选为选自通式(L-1-3)所表示的化合物组中的化合物。
[化41]
(式中,RL13及RL14各自独立地表示碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基。)
RL13及RL14优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-3)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为30%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为60%,为55%,为50%,为45%,为40%,为37%,为35%,为33%,为30%,为27%,为25%,为23%,为20%,为17%,为15%,为13%,为10%。
此外,通式(L-1-3)所表示的化合物,优选为选自式(L-1-3.1)至式(L-1-3.13)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)或式(L-1-3.4)所表示的化合物。尤其是式(L-1-3.1)所表示的化合物,由于特别改善本发明的组合物的应答速度,因此优选。另外,相较于应答速度而要求高Tni时,优选使用式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)、式(L-1-3.11)及式(L-1-3.12)所表示的化合物。关于式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)、式(L-1-3.11)及式(L-1-3.13)所表示的化合物的合计含量,并不优选为了使低温下的溶解度良好而设为20%以上。
[化42]
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-3.1)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为13%,为15%,为18%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为20%,为17%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%。
通式(L-1)所表示的化合物优选为选自通式(L-1-4)和/或(L-1-5)所表示的化合物组中的化合物。
[化43]
(式中,RL15及RL16各自独立地表示碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基。)
RL15及RL16优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-4)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为25%,为23%,为20%,为17%,为15%,为13%,为10%。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-5)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为5%,为10%,为13%,为15%,为17%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为25%,为23%,为20%,为17%,为15%,为13%,为10%。
此外,通式(L-1-4)及(L-1-5)所表示的化合物,优选为选自式(L-1-4.1)至式(L-1-5.3)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(L-1-4.2)或式(L-1-5.2)所表示的化合物。
[化44]
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-4.2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为13%,为15%,为18%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为20%,为17%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%。
优选组合选自式(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)及式(L-1-3.12)所表示的化合物中的2种以上的化合物,优选组合选自式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)、式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)、式(L-1-3.4)及式(L-1-4.2)所表示的化合物中的2种以上的化合物,这些化合物的合计含量的优选的含量的下限值,相对于本发明的组合物总量,为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为13%,为15%,为18%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为33%,为35%,关于上限值,相对于本发明的组合物总量,为80%,为70%,为60%,为50%,为45%,为40%,为37%,为35%,为33%,为30%,为28%,为25%,为23%,为20%。当重视组合物的可靠性的情况下,优选组合选自式(L-1-3.1)、式(L-1-3.3)及式(L-1-3.4)所表示的化合物中的2种以上的化合物,当重视组合物的应答速度的情况下,优选组合选自式(L-1-1.3)、式(L-1-2.2)所表示的化合物中的2种以上的化合物。
通式(L-1)所表示的化合物优选为选自通式(L-1-6)所表示的化合物组中的化合物。
[化45]
(式中,RL17及RL18各自独立地表示甲基或氢原子。)
相对于本发明的组合物的总量,式(L-1-6)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为5%,为10%,为15%,为17%,为20%,为23%,为25%,为27%,为30%,为35%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为60%,为55%,为50%,为45%,为42%,为40%,为38%,为35%,为33%,为30%。
此外,通式(L-1-6)所表示的化合物优选为选自式(L-1-6.1)至式(L-1-6.3)所表示的化合物组中的化合物。
[化46]
通式(L-2)所表示的化合物为下述的化合物。
[化47]
(式中,RL21及RL22各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的含义。)
RL21优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,RL22优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-2)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
当重视低温下的溶解性的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,相反地,当重视应答速度的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为20%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%,为3%。
此外,通式(L-2)所表示的化合物优选为选自式(L-2.1)至式(L-2.6)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(L-2.1)、式(L-2.3)、式(L-2.4)及式(L-2.6)所表示的化合物。
[化48]
通式(L-3)所表示的化合物为下述的化合物。
[化49]
(式中,RL31及RL32各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的含义。)
RL31及RL32各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-3)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-3)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%。相对于本发明的组合物的总量,优选的含量的上限值为20%,为15%,为13%,为10%,为8%,为7%,为6%,为5%,为3%。
当得到高双折射率的情况下,若将含量设定得高一些,则效果高,相反地,当重视高Tni的情况下,若将含量设定得低一些,则效果高。此外,当改良滴痕或残影特性的情况下,优选将含量的范围设定在中间。
此外,通式(L-3)所表示的化合物优选为选自式(L-3.1)至式(L-3.7)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(L-3.2)至式(L-3.5)所表示的化合物。
[化50]
通式(L-4)所表示的化合物为下述的化合物。
[化51]
(式中,RL41及RL42各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的含义。)
RL41优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,RL42优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-4)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
在本发明的组合物中,通式(L-4)所表示的化合物的含量需要根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺兼容性、滴痕、残影、介电各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-4)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为14%,为16%,为20%,为23%,为26%,为30%,为35%,为40%。相对于本发明的组合物的总量,式(L-4)所表示的化合物的优选的含量的上限值为50%,为40%,为35%,为30%,为20%,为15%,为10%,为5%。
通式(L-4)所表示的化合物例如优选为式(L-4.1)至式(L-4.3)所表示的化合物。
[化52]
根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,可含有式(L-4.1)所表示的化合物,可含有式(L-4.2)所表示的化合物,可含有式(L-4.1)所表示的化合物与式(L-4.2)所表示的化合物两者,亦可含有所有式(L-4.1)至式(L-4.3)所表示的化合物。相对于本发明的组合物的总量,式(L-4.1)或式(L-4.2)所表示的化合物的优选的含量的下限值为3%,为5%,为7%,为9%,为11%,为12%,为13%,为18%,为21%,优选的上限值为45%,为40%,为35%,为30%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为8%。
当含有式(L-4.1)所表示的化合物与式(L-4.2)所表示的化合物两者的情况下,两化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为15%,为19%,为24%,为30%,优选的上限值为45%,为40%,为35%,为30%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(L-4)所表示的化合物例如优选为式(L-4.4)至式(L-4.6)所表示的化合物,优选为式(L-4.4)所表示的化合物。
[化53]
根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,可含有式(L-4.4)所表示的化合物,可含有式(L-4.5)所表示的化合物,亦可含有式(L-4.4)所表示的化合物与式(L-4.5)所表示的化合物两者。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-4.4)或式(L-4.5)所表示的化合物的优选的含量的下限值为3%,为5%,为7%,为9%,为11%,为12%,为13%,为18%,为21%。优选的上限值为45%,为40%,为35%,为30%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%,为10%,为8%。
当含有式(L-4.4)所表示的化合物与式(L-4.5)所表示的化合物两者的情况下,两化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为15%,为19%,为24%,为30%,优选的上限值为45%,为40%,为35%,为30%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为13%。
通式(L-4)所表示的化合物优选为式(L-4.7)至式(L-4.10)所表示的化合物,尤其优选为式(L-4.9)所表示的化合物。
[化54]
通式(L-5)所表示的化合物为下述的化合物。
[化55]
(式中,RL51及RL52各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的含义。)
RL51优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,RL52优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数4~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基。
通式(L-5)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
在本发明的组合物中,通式(L-5)所表示的化合物的含量需要根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺兼容性、滴痕、残影、介电各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-5)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为14%,为16%,为20%,为23%,为26%,为30%,为35%,为40%。相对于本发明的组合物的总量,式(L-5)所表示的化合物的优选的含量的上限值为50%,为40%,为35%,为30%,为20%,为15%,为10%,为5%。
通式(L-5)所表示的化合物优选为式(L-5.1)或式(L-5.2)所表示的化合物,尤其优选为式(L-5.1)所表示的化合物。
这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%。这些化合物的优选的含量的上限值为20%,为15%,为13%,为10%,为9%。
[化56]
通式(L-5)所表示的化合物优选为式(L-5.3)或式(L-5.4)所表示的化合物。
这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%。这些化合物的优选的含量的上限值为20%,为15%,为13%,为10%,为9%。
[化57]
通式(L-5)所表示的化合物优选为选自式(L-5.5)至式(L-5.7)所表示的化合物组中的化合物,尤其优选为式(L-5.7)所表示的化合物。
这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%。这些化合物的优选的含量的上限值为20%,为15%,为13%,为10%,为9%。
[化58]
通式(L-6)所表示的化合物为下述的化合物。
[化59]
(式中,RL61及RL62各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的含义,XL61及XL62各自独立地表示氢原子或氟原子。)
RL61及RL62各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,优选XL61及XL62中的一者为氟原子、另一者为氢原子。
通式(L-6)所表示的化合物可单独使用,亦可组合2种以上的化合物使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-6)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为14%,为16%,为20%,为23%,为26%,为30%,为35%,为40%。相对于本发明的组合物的总量,式(L-6)所表示的化合物的优选的含量的上限值为50%,为40%,为35%,为30%,为20%,为15%,为10%,为5%。当重点在于增大Δn的情况下,优选增多含量,当重点在于低温下的析出的情况下,优选含量较少。
通式(L-6)所表示的化合物优选为式(L-6.1)至式(L-6.9)所表示的化合物。
[化60]
可组合的化合物的种类并没有特别限制,优选自这些化合物之中含有1种~3种,进一步优选含有1种~4种。另外,由于所选择的化合物的分子量分布广亦对溶解性有效,因此优选例如:自式(L-6.1)或(L-6.2)所表示的化合物选择1种化合物,自式(L-6.4)或(L-6.5)所表示的化合物选择1种化合物,自式(L-6.6)或式(L-6.7)所表示的化合物选择1种化合物,自式(L-6.8)或(L-6.9)所表示的化合物选择1种化合物,再适当将这些加以组合。其中,优选含有式(L-6.1)、式(L-6.3)、式(L-6.4)、式(L-6.6)及式(L-6.9)所表示的化合物。
此外,通式(L-6)所表示的化合物例如优选为式(L-6.10)至式(L-6.17)所表示的化合物,其中,优选为式(L-6.11)所表示的化合物。
[化61]
这些化合物相对于本发明的组合物总量的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%。这些化合物的优选的含量的上限值为20%,为15%,为13%,为10%,为9%。
通式(L-7)所表示的化合物为下述的化合物。
[化62]
(式中,RL71及RL72各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的含义,AL71及AL72各自独立地表示与通式(L)中的AL2及AL3相同的含义,AL71及AL72上的氢原子亦可各自独立地被氟原子取代,ZL71表示与通式(L)中的ZL2相同的含义,XL71及XL72各自独立地表示氟原子或氢原子。)
式中,RL71及RL72各自独立地优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,AL71及AL72各自独立地优选为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,AL71及AL72上的氢原子亦可各自独立地被氟原子取代,ZL71优选为单键或COO-,优选为单键,XL71及XL72优选为氢原子。
可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能来组合。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种。
在本发明的组合物中,通式(L-7)所表示的化合物的含量需要根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺兼容性、滴痕、残影、介电各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,式(L-7)所表示的化合物的优选的含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为14%,为16%,为20%。相对于本发明的组合物的总量,式(L-7)所表示的化合物的优选的含量的上限值为30%,为25%,为23%,为20%,为18%,为15%,为10%,为5%。
当期望本发明的组合物为高Tni的实施方式的情况下,优选使式(L-7)所表示的化合物的含量较多,当期望低粘度的实施方式的情况下,优选使含量较少。
此外,通式(L-7)所表示的化合物优选为式(L-7.1)至式(L-7.4)所表示的化合物,优选为式(L-7.2)所表示的化合物。
[化63]
此外,通式(L-7)所表示的化合物优选为式(L-7.11)至式(L-7.13)所表示的化合物,优选为式(L-7.11)所表示的化合物。
[化64]
此外,通式(L-7)所表示的化合物为式(L-7.21)至式(L-7.23)所表示的化合物。优选为式(L-7.21)所表示的化合物。
[化65]
此外,通式(L-7)所表示的化合物优选为式(L-7.31)至式(L-7.34)所表示的化合物,优选为式(L-7.31)或/和式(L-7.32)所表示的化合物。
[化66]
此外,通式(L-7)所表示的化合物优选为式(L-7.41)至式(L-7.44)所表示的化合物,优选为式(L-7.41)或/和式(L-7.42)所表示的化合物。
[化67]
此外,通式(L-7)所表示的化合物优选为式(L-7.51)至式(L-7.53)所表示的化合物。
[化68]
相对于本发明的组合物的总量,通式(i)、通式(ii)、通式(L)及(N)所表示的化合物的合计的优选的含量的下限值为80%,为85%,为88%,为90%,为92%,为93%,为94%,为95%,为96%,为97%,为98%,为99%,为100%。优选的含量的上限值为100%,为99%,为98%,为95%。
相对于本发明的组合物的总量,通式(i)、通式(ii)、通式(L-1)至(L-7)及(M-1)至(M-8)所表示的化合物的合计的优选的含量的下限值为80%,为85%,为88%,为90%,为92%,为93%,为94%,为95%,为96%,为97%,为98%,为99%,为100%。优选的含量的上限值为100%,为99%,为98%,为95%。
本申请发明的组合物优选不含有在分子内具有过氧(-CO-OO-)结构等氧原子彼此键合的结构的化合物。
在重视组合物的可靠性及长期稳定性的情况下,优选将具有羰基的化合物的含量设为相对于上述组合物的总质量为5%以下,更优选设为3%以下,进一步优选设为1%以下,最优选实质上不含有。
在重视基于UV照射的稳定性的情况下,优选将氯原子取代了的化合物的含量设为相对于上述组合物的总质量为15%以下,优选设为10%以下,优选设为8%以下,更优选设为5%以下,优选设为3%以下,进一步优选实质上不含有。
优选使分子内的环结构均为六员环的化合物的含量较多,优选将分子内的环结构均为六员环的化合物的含量设为相对于组合物的总质量为80%以上,更优选设为90%以上,进一步优选设为95%以上,最优选为实质上仅由分子内的环结构均为六员环的化合物构成组合物。
为了抑制因组合物的氧化所导致的劣化,优选使具有亚环己烯基作为环结构的化合物的含量较少,优选将具有亚环己烯基的化合物的含量设为相对于上述组合物的总质量为10%以下,优选设为8%以下,更优选设为5%以下,优选设为3%以下,进一步优选实质上不含有。
在重视粘度的改善及Tni的改善的情况下,优选使在分子内具有氢原子可被取代为卤素的2-甲基苯-1,4-二基的化合物的含量较少,优选将在分子内具有上述2-甲基苯-1,4-二基的化合物的含量设为相对于上述组合物的总质量为10%以下,优选设为8%以下,更优选设为5%以下,优选设为3%以下,进一步优选实质上不含有。
本申请中所谓实质上不含有是指除非意图性地含有的物质以外而不含有的含义。
本发明的第一实施方式的组合物中所含有的化合物在具有烯基作为侧链的情况下,在上述烯基与环己烷键合的情况下,该烯基的碳原子数优选为2~5,在上述烯基与苯键合的情况下,该烯基的碳原子数优选为4~5,优选上述烯基的不饱和键合与苯不直接键合。
本发明中所使用的液晶组合物的平均弹性常数(KAVG)优选为10至25,作为其下限值,优选为10,优选为10.5,优选为11,优选为11.5,优选为12,优选为12.3,优选为12.5,优选为12.8,优选为13,优选为13.3,优选为13.5,优选为13.8,优选为14,优选为14.3,优选为14.5,优选为14.8,优选为15,优选为15.3,优选为15.5,优选为15.8,优选为16,优选为16.3,优选为16.5,优选为16.8,优选为17,优选为17.3,优选为17.5,优选为17.8,优选为18;作为其上限值,优选为25,优选为24.5,优选为24,优选为23.5,优选为23,优选为22.8,优选为22.5,优选为22.3,优选为22,优选为21.8,优选为21.5,优选为21.3,优选为21,优选为20.8,优选为20.5,优选为20.3,优选为20,优选为19.8,优选为19.5,优选为19.3,优选为19,优选为18.8,优选为18.5,优选为18.3,优选为18,优选为17.8,优选为17.5,优选为17.3,优选为17。在重视削减消耗电力的情况下,有效的是抑制背光源的光量,液晶显示元件优选使光的透射率提高,因此优选将KAVG的值设定为较低。在重视应答速度的改善的情况下,优选将KAVG的值设定为较高。
作为本发明的聚合性化合物,优选为以下通式(P)所表示的化合物。
[化69]
(上述通式(P)中,Rp1表示氢原子、氟原子、氰基、氢原子、氢原子可被卤素原子取代的碳原子数1~15的烷基、氢原子可被卤素原子取代的碳原子数1~15的烷氧基、氢原子可被卤素原子取代的碳原子数1~15的烯基、氢原子可被卤素原子取代的碳原子数1~15的烯氧基或-Spp2-Pp2,
Pp1及Pp2各自独立地表示通式(Pp1-1)~式(Pp1-9)中的任意者,
[化70]
(式中,Rp11及Rp12各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤代烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-或亚甲基,tp11表示0、1或2,在分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11和/或tp11的情况下,它们相同或不同。)
Spp1及Spp2各自独立地表示单键或间隔基,
Zp1及Zp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)z-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中,RZP1各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情况下,它们相同或不同。)
Ap2表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或1,3-二噁烷-2,5-二基,Ap2未经取代或可被碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的卤代烷基、碳原子数1~12的烷氧基、碳原子数1~12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基或-Spp2-Pp2取代,
Ap1表示(Ap1-11)~(Ap1-19)所表示的基团,
[化71]
(式中,在*处与Spp1或Zp1键合,在**处与Zp1键合,结构中的1个或2个以上的氢原子可被碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的卤代烷基、碳原子数1~12的烷氧基、碳原子数1~12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基、或-Spp2-Pp2取代。)
Ap3表示(Ap3-11)~(Ap3-19)所表示的基团,
[化72]
(式中,在*处与Zp2键合,在**处与Rp1或Zp2键合,结构中的1个或2个以上的氢原子可被碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的卤代烷基、碳原子数1~12的烷氧基、碳原子数1~12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基、或-Spp2-Pp2取代。)
mp2及mp3各自独立地表示0、1、2或3,mp1及mp4各自独立地表示1、2或3,在分子内存在多个Pp1、Spp1、Ap1、Zp1、Zp2、Ap3和/或Rp1的情况下,它们相同或不同。)。
另外,优选含有1种或2种以上该聚合性单体。
在本发明的通式(P)中,Rp1优选为-Spp2-Pp2。
Pp1及Pp2各自独立地优选为式(Pp1-1)~式(Pp1-3)中的任意者,优选为(Pp1-1)。
Rp11及Rp12各自独立地优选为氢原子或甲基。
mp1+mp4优选为2以上,优选为2或3。
Zp1及Zp2各自独立地优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-、-OCF2-或-C≡C-;优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-;优选为分子内所存在的只有一个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-且其他的全部都是单键;优选为分子内所存在的只有一个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-或-OCO-且其他的全部都是单键;优选为全部都是单键。
另外,优选为只有分子内所存在的Zp1及Zp2中的一者为选自由-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-O-CO-(CH2)2-、-COO-(CH2)2-所组成的组中的连结基,且其他为单键。
Spp1及Spp2各自独立地表示单键或碳原子数1~30的亚烷基,关于该亚烷基中的-CH2-,只要氧原子彼此不直接键合则可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-置换,该亚烷基中的氢原子可被卤素原子取代,优选为直链的碳原子数1~10的亚烷基或单键。
Ap2优选为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、或萘-2,6-二基,优选为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、菲-2,7-二基、或萘-2,6-二基,在mp2+mp3为0时,优选为菲-2,7-二基,在mp2+mp3为1、2或3时,优选为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。关于Ap2,为了改善与液晶化合物的相溶性,其结构中的1或2个以上的氢原子可被甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或氟原子取代。
Ap1优选为式(Ap1-15)、(Ap1-16)、(Ap1-17)或(Ap1-18)。关于Ap1,为了改善与液晶化合物的相溶性,其结构中的1或2个以上的氢原子可被甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或氟原子取代。
Ap3优选为式(Ap1-14)、(Ap1-15)、(Ap1-16)、(Ap1-17)或(Ap1-18)。关于Ap3,为了改善与液晶化合物的相溶性,其结构中的1或2个以上的氢原子可被甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或氟原子取代。
mp2+mp3优选为0、1、2或3,优选为1或2。
关于通式(P)所表示的化合物的合计含量,相对于本申请的含有通式(P)所表示的化合物的组合物,优选为含有0.05~10%,优选为含有0.1~8%,优选为含有0.1~5%,优选为含有0.1~3%,优选为含有0.2~2%,优选为含有0.2~1.3%,优选为含有0.2~1%,优选为含有0.2~0.56%。
关于通式(P)所表示的化合物的合计含量的优选下限值,相对于本申请的含有通式(P)所表示的化合物的组合物,为0.01%,为0.03%,为0.05%,为0.08%,为0.1%,为0.15%,为0.2%,为0.25%,为0.3%。
关于通式(P)所表示的化合物的合计含量的优选的上限值,相对于本申请的含有通式(P)所表示的化合物的组合物,为10%,为8%,为5%,为3%,为1.5%,为1.2%,为1%,为0.8%,为0.5%。
若含量较少,则添加通式(P)所表示的化合物的效果难以显现,会产生液晶组合物的取向控制力弱,或取向控制力随时间经过而变弱等问题,若过多,则会产生固化后所残存的量变多、固化费时、液晶的可靠性下降等问题。因此,考虑它们的平衡而设定含量。
通式(P)所表示的化合物优选为通式(P-1)、通式(P-2)、通式(P-3)、及通式(P-4)所表示的化合物。
[化73]
(式中,Pp11、Pp12、Pp21、Pp22、Pp31、Pp32、Pp41及Pp42各自独立地表示与通式(P)中的Pp1相同的含义,
Spp11、Spp12、Spp21、Spp22、Spp31、Spp32、SPp41及SPp42各自独立地表示与通式(P)中的Spp1相同的含义,
Ap11、Ap12、Ap13、Ap21、Ap22、Ap23、Ap32及Ap42各自独立地表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或1,3-二噁烷-2,5-二基,Ap11、Ap12、Ap13、Ap21、Ap22、Ap23、Ap32及Ap42各自独立地未经取代或可被碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的卤代烷基、碳原子数1~12的烷氧基、碳原子数1~12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基或通式(P)中的-Spp2-Pp2取代,
Ap41表示与通式(P)的Ap1相同的含义,
Ap43表示与通式(P)中的Ap3相同的含义,
Zp21、Zp22、Zp41及Zp42表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)z-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中,RZP1各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情况下,它们相同或不同。),但分子内所存在的Zp21及Zp22中的至少一者表示单键以外。)
Pp11、Pp12、Pp21、Pp22、Pp31、Pp32、Pp41及Pp42各自独立地优选与通式(P)中的Pp1相同地为式(Pp1-1)~式(Pp1-3)的任意者,优选为(Pp1-1),Rp11及Rp12各自独立地优选为氢原子或甲基。
Spp11、Spp12、Spp21、Spp22、Spp31、Spp32、Spp41及Spp42各自独立地表示单键或碳原子数1~30的亚烷基,关于该亚烷基中的-CH2-,只要氧原子彼此不直接键合则可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-置换,该亚烷基中的氢原子可被卤素原子取代,优选为直链的碳原子数1~10的亚烷基或单键。
Ap11、Ap12、Ap13、Ap21、Ap22、Ap23、Ap32及Ap42各自独立地优选为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基或萘-2,6-二基,优选为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、菲-2,7-二基或萘-2,6-二基。在通式(P-1)及(P-2)中,各自独立地优选为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,为了改善与液晶化合物的相溶性,其结构中的1个或2个以上的氢原子可被甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或氟原子取代。在通式(P-3)中,优选为菲-2,7-二基,为了改善与液晶化合物的相溶性,其结构中的1个或2个以上的氢原子可被甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或氟原子取代。
Zp21优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-、-OCF2-或-C≡C-;优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-;优选为分子内所存在的只有一个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-且其他的全部都是单键;优选为分子内所存在的只有一个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-或-OCO-且其他的全部都是单键;优选为全部都是单键。
另外,优选分子内所存在的Zp21中的仅一个为选自由-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-O-CO-(CH2)2-、-COO-(CH2)2-所组成的组中的连结基,其他为单键。
作为本发明的通式(P-1)所表示的化合物的优选例子,可列举下述式(P-1-1)~式(P-1-46)所表示的聚合性化合物。
[化74]
[化75]
[化76]
[化77]
[化78]
(式中,Pp11、Pp12、Spp11及Spp12表示与通式(P-1)中的Pp11、Pp12、Spp11及Spp12相同的含义。)
作为本发明的通式(P-2)所表示的化合物的优选例子,可列举下述式(P-2-1)~式(P-2-12)所表示的聚合性化合物。
[化79]
(式中,Pp21、Pp22、Spp21及Spp22表示与通式(P-2)中的Pp21、Pp22、Spp21及Spp22相同的含义。)
作为本发明的通式(P-3)所表示的化合物的优选例子,可列举下述式(P-3-1)~式(P-3-15)所表示的聚合性化合物。
[化80]
[化81]
(式中,Pp31、Pp32、Spp31及Spp32表示与通式(P-3)中的Pp31、Pp32、Spp31及Spp32相同的含义。)
作为本发明的通式(P-4)所表示的化合物的优选例子,可列举下述式(P-4-1)~式(P-4-15)所表示的聚合性化合物。
[化82]
[化83]
[化84]
[化85]
(式中,Pp41、Pp42、Spp41及Spp42表示与通式(P-4)中的Pp41、Pp42、Spp41及Spp42相同的含义。)
本发明的组合物为了进一步赋予垂直取向性,优选含有自取向性化合物。自取向性化合物为:不用将以往的聚酰亚胺等液晶取向膜用于基板的一侧或两侧,而控制液晶组合物的取向性的化合物。
自取向性化合物主要添加在液晶组合物中而被使用,具备下述功能:同与含有该液晶组合物的液晶层直接抵接的构件(电极(例如,ITO)、基板(例如,玻璃基板、亚克力基板、透明基板、挠性基板等)、树脂层(例如,滤色器、取向膜、保护层等)、绝缘膜(例如,无机材料膜、SiNx等))相互作用,诱发液晶层的液晶分子的垂直配列或平行取向。特别优选为可使液晶组合物相对于基板垂直或大致垂直地取向的化合物。
自取向性化合物优选为具有:用于进行聚合的聚合性基团、与液晶分子类似的介晶基团、可同与液晶层直接抵接的构件相互作用的吸附基团、诱发液晶分子的取向的弯曲基团(日文:屈曲基)。
自取向性化合物优选为以下通式(SAL)所表示的化合物。
[化86]
(上述式中,Pal表示通式(P-I)~通式(P-IX)所表示的基团,
[化87]
(式中,Rp11及Rp12各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤代烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-或亚甲基,tp11表示0、1或2。)
Spal表示单键或者直链状或支链状的碳原子数1~20个的亚烷基,亚烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-置换,
T表示吸附基团,
MG表示介晶基团,
Cg表示氢原子、上述吸附基团、上述-Spal-Pal或者直链状或支链状的碳原子数1~20的亚烷基,该亚烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-置换,Cg、MG及T的任意者皆可被上述作为聚合性基团的-Spal-Pal-取代,
nsal1、nsal2及nsal3各自独立地表示1~5的自然数。)
本发明的聚合性基团为Pal所表示的基团,直接或视需要而经由间隔基与其他结构键合。聚合性基团优选以Pal-Spal-表示。
Pal优选为选自以下的通式(P-I)~通式(P-IX)所表示的组中的基团。
[化88]
(式中,Rp11及Rp12各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤代烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-或亚甲基,tp11表示0、1或2。)
上述Pa1优选为选自以下的通式(P-I)~通式(P-IX)所表示的组中的基团,优选为通式(P-I)。
在本发明的自取向性化合物中,Pal-Spal-可与介晶基团、吸附基团和/或弯曲基团键合。
另外,在本发明的自取向性化合物中,聚合性基团优选直接或经由间隔基而与介晶基团、吸附基团或弯曲基团键合,更优选直接或经由间隔基而与介晶基团或吸附基团键合。
上述间隔基(Spal)优选表示单键或者直链状或支链状的碳原子数1~20个的亚烷基,更优选表示单键或直链状的碳原子数1~20个的亚烷基,更优选表示单键或直链状的碳原子数2~10个的亚烷基。另外,在上述间隔基(Spal)中,亚烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-置换。
在本发明的自取向性化合物中,聚合性基团(Pal-Spal-)的数量优选为1以上且5以下,更优选为1以上且4以下,进一步优选为2以上且4以下,进一步优选为2或3,更进一步优选为2。
Pal-Spal-中的氢原子可被聚合性基团、吸附基团和/或弯曲基团取代。
本发明的介晶基团是指具备刚直部分的基团,例如具备一个以上环式基者,优选具有2~4个环式基,更优选具有3~4个环式基,视需要,环式基可通过连结基来连结。介晶基团优选为与液晶层中所使用的液晶化合物类似的骨架。
需要说明的是,本说明书中的“环式基”是指进行构成的原子键合成环状的原子团,包括碳环、杂环、饱和或不饱和环式结构、单环、2环式结构、多环式结构、芳香族、非芳香族等。另外,环式基可至少含有一个杂原子,此外,可被至少一个取代基(卤素原子、反应性官能团、有机基团(烷基、芳基等))取代。在环式基为单环的情况下,介晶基团优选含有2个以上的单环。
上述介晶基团例如优选以通式(AL)表示。
[化89]
(式中,ZAL表示单键、-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-或碳原子数1~20的亚烷基,该亚烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可被-O-、-COO-或-OCO-置换,
AAL表示2价的环式基,
ZAL及AAL中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被卤素原子、吸附基团、Pa1-Spa1-或1价有机基团取代,
当ZAL及AAL各自存在多个的情况下,各自彼此相同或不同,mAL表示1~5的整数,上述式中的左端的*及右端的*表示键合键。)
在通式(AL)中,ZAL优选为单键或碳原子数2~20的亚烷基,更优选为单键或碳原子数2~10的亚烷基。上述亚烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可被-O-、-COO-或-OCO-置换。此外,当以棒状分子的直线性为目的的情况下,优选为环与环直接连结的形态的单键、直接连结环与环的原子的数目为偶数个的形态。例如,当-CH2-CH2COO-的情况下,直接连结环与环的原子的数目为4个。
在通式(AL)中,环式基优选表示选自由1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,4-环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢噻喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,4-双环(2,2,2)亚辛基、十氢萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡嗪-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、2,6-亚萘基、菲-2,7-二基、9,10-二氢菲-2,7-二基、1,2,3,4,4a,9,10a-八氢菲-2,7-二基、1,4-亚萘基、苯并[1,2-b:4,5-b‘]二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:4,5-b‘]二硒吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩并[3,2-b]噻吩-2,7-二基、[1]苯并硒吩并(日文:ベンゾセレノフェノ)[3,2-b]硒吩-2,7-二基及芴-2,7-二基组成的组中的1种结构,这些结构可未经取代或经取代,更优选为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,6-亚萘基或菲-2,7-二基,优选为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。另外,环式基中的1个或2个以上的氢原子可被卤素原子、吸附基团、Pa1-Spa1-或1价有机基团取代。
在通式(AL)中,所谓一价有机基团,为通过使有机化合物成为1价基团的形态而构成化学结构的基团,是指从有机化合物去除1个氢原子而成的原子团,例如可列举:碳原子数1~15的烷基、碳原子数2~15的烯基、碳原子数1~14的烷氧基、碳原子数2~15的烯氧基等,优选为碳原子数1~15的烷基或碳原子数1~14的烷氧基。另外,上述烷基、烯基、烷氧基、烯氧基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可被-O-、-COO-或-OCO-置换。此外,上述一价有机基团可具有作为后述的弯曲基团的作用。
上述通式(AL)中,mAL优选为2~4的整数。
上述介晶基团之中,尤其优选的形态以下述通式(AL-1)或(AL-2)表示,更优选为式(AL-1)。
[化90]
(上述式中,Xal1~Xal18各自独立地表示氢原子、卤素原子、Pa1-Spa1-、吸附基团或弯曲基团,环A及环B各自独立地表示环己烷环或苯环,
Xal1~Xal18的任1种或2种以上被置换成上述吸附基团,
Xal1~Xal18的任1种或2种以上被置换成上述弯曲基团,
上述吸附基团及上述弯曲基团可被置换成上述Pa1-Spa1-,
通式(AL-1)或通式(AL-2)各自具有1种或2种以上的上述Pa1-Spa1-。)
在上述式(AL-1)中,优选Xa11或Xa18~Xa112的至少1种或2种以上被置换成吸附基团,更优选Xa11或Xa110的至少1种或2种以上被置换成吸附基团。需要说明的是,在此情况下,上述吸附基团可被置换成Pa1-Spa1-。尤其是当环A为环己烷环的情况下,优选Xa110被置换成吸附基团。
在上述式(AL-1)中,优选Xa16~Xa114的至少1种或2种以上被置换成聚合性基团,更优选Xal9或Xa111的任一者被取代成Pa1-Spa1-。
在上述式(AL-1)中,优选Xa11~Xa13、Xa6~Xa114、Xa117~Xa118的至少1种或2种以上被置换成弯曲基团,优选Xa11~Xa13、Xa6~Xa19、Xa111~Xa114或Xa117~Xa118的至少1种或2种以上被置换成弯曲基团。更优选Xa11被置换成弯曲基团,且Xa6~Xa19或Xa111~Xa114的任1种被置换成弯曲基团。在此情况下,进一步优选前者的Xa11的弯曲基团的碳原子数较后者的弯曲基团更多。弯曲基团可被取代成Pa1-Spa1-。
在上述式(AL-2)中,优选Xa11或Xa16~Xa110的至少1种或2种以上被置换成吸附基团,更优选Xa11或Xa18被置换成吸附基团。需要说明的是,在此情况下,吸附基团可被置换成Pa1-Spa1-。尤其是当环A为环己烷环的情况下,优选Xa18被置换成吸附基团。
在上述式(AL-2)中,优选Xal6~Xa110的任1种或2种以上被置换成Pa1-Spa1-,更优选Xal7或Xa19的任一者被置换成Pa1-Spa1-。
在上述式(AL-2)中,优选Xa16~Xa110的至少1种或2种以上被置换成Pa1-Spa1-,更优选Xa17或Xa14的任一者被置换成Pa1-Spa1-。
在上述式(AL-2)中,优选Xa11~Xa17或Xa9~Xa114的至少1种或2种以上被置换成弯曲基团,优选Xa11、Xa4~Xa17或Xa19~Xa112的至少1种或2种以上被置换成弯曲基团。更优选Xa11被置换成弯曲基团,且Xal4~Xa17或Xa19~Xa112的任1种被置换成弯曲基团。在此情况下,再更优选前者的Xa11的弯曲基团的碳原子数较后者的弯曲基团更多。弯曲基团可被置换成Pa1-Spa1-。
作为上述介晶基团的优选形态,可列举以下式(AL-1-1)~(AL-2-3)。通式(AL)是它们结构中的2个氢原子脱离而成的结构。
这些通式(AL-1-1)~(AL-2-3)中的环己环、苯环、吡喃环或二噁烷环中的一个或两个以上的氢原子可被卤素原子、Pa1-Spa1-、1价的有机基团(例如,碳原子数1~15的烷基、碳原子数1~14的烷氧基)、吸附基团或弯曲基团取代。
[化91]
上述介晶基团中的优选形态为通式(AL-1-1)、通式(AL-1-4)、通式(AL-1-7)、通式(AL-2-1)或通式(AL-2-3)所表示的结构,为通式(AL-1-4)、通式(AL-1-7)或通式(AL-2-3)所表示的结构,为通式(AL-1-4)或通式(AL-1-7)所表示的结构。
本发明的吸附基团为具备有与基板、膜、电极等吸附介质进行吸附的作用的基团。吸附一般分为形成化学键(共价键、离子键或金属键)而在吸附物与被吸附物之间进行吸附的化学吸附,或该化学吸附以外的物理吸附,本说明书的吸附可为化学吸附或物理吸附的任意者,优选通过物理吸附来与吸附物进行吸附。因此,本发明的吸附基团优选为能够与吸附物进行物理吸附的基团,该吸附基团更优选通过分子间作用力来与吸附物结合。作为通过该分子间作用力来与吸附物结合的形态,可列举:通过永久偶极、永久四极、分散力、电荷转移力或氢键等相互作用来与吸附物结合。作为本发明的吸附基团的优选形态,可列举能够通过氢键来与吸附物结合的形态。在此情况下,本发明的吸附基团可为借助氢键的质子的给予体或者受体,亦可为两者。
本发明的吸附基团优选为具有碳原子与杂原子连结的原子团、含有极性要素的基团。本说明书所称的极性要素是指碳原子与杂原子直接连结的原子团。作为上述杂原子,优选为选自由N、O、S、P、B及Si组成的组中的至少1种,优选为选自由N、O及S组成的组中的至少1种,优选为选自由N及O组成的组中的至少1种,优选为O。
另外,在本发明的自取向性化合物中,本发明的极性要素的价数为一价、二价、三价等,并无特别限定,另外,吸附基团中的极性要素的个数亦无特别限制。
在本发明的自取向性化合物中,上述吸附基团优选在一分子中具有1~8个,更优选具有1~4个,进一步优选具有1~3个。
需要说明的是,本发明的吸附基团不包括Pa1-Spa1-及弯曲基团。
本发明的吸附基团含有1个或2个以上的极性要素,吸附基团大致可区分为环式基型与链式基型。环式基型为在其结构中含有环式基的形态,该环式基具备含有极性要素的环状结构,而链式基型则为在其结构中不含有环式基的形态,该环式基具备含有极性要素的环状结构。链式基为在直链或支链的链状基中具有极性要素的形态,亦可在此一部分具有不含有极性要素的环状结构。
所谓的本发明的吸附基团为含有环式基的形态是指:环状的原子排列内含有至少1个极性要素的形态。需要说明的是,本说明书中的环式基如上所述。因此,当本发明的吸附基团为含有环式基的形态的情况下,只要含有包含极性要素的环式基即可,吸附基团整体上可为支链,亦可为直链状。
所谓的本发明的吸附基团为链式基的形态是指下述形态:分子内没有含有极性要素的环状的原子排列,且在线状的原子排列(亦可分支)内含有至少1个极性要素。需要说明的是,所谓的本说明书中的链式基,是指结构式中没有环状原子排列且用于构成的原子键合成线状(亦可分支)的原子团,是指非环式基。若换言之,则为下述概念:指直链状或支链状的脂肪族基,可含有饱和键或不饱和键的任一者,例如包括烷基、烯基、烷氧基、酯、醚或酮等,亦可被至少1个取代基(反应性官能团(乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基(日文:メタクリル基)等)、链状有机基团(烷基、氰基等))取代。另外,本发明的链式基可为直链状或支链状的任意者。
本发明的吸附基团优选具有链式基或环式基,当重视吸附能力的情况下,优选为链式基,若从对液晶组合物的稳定性的观点出发,则优选为环式基。
本发明的吸附基团为环式基的情况下,更优选为碳原子数3~20个的杂芳香族基团(包括稠环)或碳原子数3~20个的杂脂肪族基团(包括稠环),进一步优选为碳原子数3~12个的杂芳香族基团(包括稠环)或碳原子数3~12个的杂脂肪族基团(包括稠环),更进一步优选表示5员环杂芳香族基团、5员环杂脂肪族基团、6员环杂芳香族基团或6员环杂脂肪族基团,这些的环结构中的氢原子可被取代成卤素原子、碳原子数1~5的直链状或支链状的烷基或烷氧基。
当本发明的吸附基团为链式基的情况下,优选直链状或支链状的碳原子数1~20个的烷基中的氢原子或-CH2-被置换成极性要素,该烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-置换。另外,当本发明的吸附基团为链式基的情况下,优选在端部含有极性要素或含有2个以上的极性要素。
本发明的吸附基团的氢原子可被取代成聚合性基团。
本发明的极性要素的种类,具体而言,优选为以含有氧原子的极性要素(以下,称为含氧极性要素)、含有氮原子的极性要素(以下,称为含氮极性要素)、含有磷原子的极性要素(以下,称为含磷极性要素)、含有硼原子的极性要素(以下,称为含硼极性要素)、含有硅原子的极性要素(以下,称为含硅极性要素)或含有硫原子的极性要素(以下,称为含硫极性要素)表示的部分结构,从吸附能力的观点出发,更优选为含氮极性要素、含氮极性要素或含氧极性要素,进一步优选为含氧极性要素。
作为上述含氧极性要素,优选为:选自由羟基(-OH)、烷醇基(-Rt-OH;Rt为亚烷基)、烷氧基(-OR;其中,R为烷基)、甲酰基(-CHO)、羧基(-COOH)、醚基(-RtORt’-;其中,Rt、Rt’为亚烷基或亚烯基)、羰基(-Rt-C(=O)-Rt’-;其中,Rt、Rt’为亚烷基或亚烯基)、碳酸酯基(-O-C(=O)-O-)及酯基(-COORt’-;其中,Rt’为亚烷基或亚烯基)组成的组中的至少1种基团或者该基团与碳原子连结而成的基团。
作为上述含氮极性要素,优选为:选自由氰基(-CN)、伯氨基(-NH2)、仲氨基(-NH-)、叔氨基(-NRR’;其中,R、R’为烷基)、吡啶基、氨基甲酰基(-CONH2)及脲基(-NHCONH2)组成的组中的至少1种基团或者该基团与碳原子连结而成的基团。
作为上述含磷极性要素,优选为:选自由氧膦基(-CX2-P(=O)H2)及磷酸基(-CX2-OP(=O)(OH)2)组成的组中的至少1种基团或者该基团与碳原子连结而成的基团。
作为上述含硼极性要素,优选为:在碳原子上连结有硼酸基(-B(OH)2)的基团。
作为上述含硅极性要素,优选为:-Si(OH)3基或者-Si(OR)(OR’)(OR”)(其中,R、R’、R”为烷基)基与碳原子连结而成的基团。
作为上述含硫极性要素,优选为选自由巯基(-SH)、硫醚基(-S-)、亚硫酰基(-S(=O)-)、磺酰基(-SO2-)、磺酰胺基(-SO2NH2)、磺酸基(-SO3H)及亚磺基(-S(=O)OH)组成的组中的至少1种基团或者该基团与碳原子连结而成的基团。
因此,本发明的吸附基团优选为:选自由环式基图案具备有含氧极性要素的基团(以下,称为含氧环式基)、环式基具备有氮原子极性要素的基团(以下,称为含氮环式基)、环式基具备有含磷极性要素的基团(以下,称为含磷环式基)、环式基具备有含硼极性要素的基团(以下,称为含硼环式基)、环式基具备有含硅极性要素的基团(以下,称为含硅环式基)、环式基具备有含硫极性要素的基团(以下,称为含硫环式基)、链式基具备有含氧极性要素的基团(以下,称为含氧链式基)、链式基具备有氮原子极性要素的基团(以下,称为含氮链式基)、链式基具备有含磷极性要素的基团(以下,称为含磷链式基)、链式基具备有含硼极性要素的基团(以下,称为含硼链式基)、链式基具备有含硅极性要素的基团(以下,称为含硅链式基)及链式基具备有含硫极性要素的基团(以下,称为含硫链式基)组成的组中1种或2种以上的基团本身或含有该基团,从吸附能力的观点出发,更优选的是,含有选自由含氧环式基、含硫环式基、含氧链式基及含氮链式基组成的组中1种或2种以上基团。
作为本发明的吸附基团,优选为由下述通式(T)表示的基团。
[化92]
(上述通式(T)中,Xt1表示碳原子数1~18个的直链状或支链状的烷基或-NH2,上述烷基中的氢原子可被取代成氰基、Pa1-Spa1-,或上述烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-,
上述Rt1表示氢原子、碳原子数1~5个的烷基、或者可与Zt1键合的碳原子数1~8个的直链状或支链状的亚烷基、或者可与Zt1键合的碳原子数2~8个的直链状或支链状的亚烯基,上述Zt2表示单键、碳原子数1~18个的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~18个的直链状或支链状的亚烯基,该亚烷基或该亚烯基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-,
Zt1表示单键、碳原子数1~18个的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~18个的直链状或支链状的亚烯基,该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-,另外,当Xt1为-Zt2-O-Rat基、且Rat为亚烷基或亚烯基的情况下,可将Zt1的氢原子取代而与Rt1键合,
Wt0表示碳原子数1~18个的直链状或支链状的亚烷基,该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-CH=CH-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-,另外,上述亚烷基的氢原子可被取代成通式(T),
Wt1表示单键或者直链状或支链状的亚烷基,该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-,
nt1表示0以上4以下的整数,
分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
在上述通式(T)中,优选的Xt1表示碳原子数1~17个的直链状或支链状的烷基、-NH2或-Zt2-O-Rt1基,该烷基中的氢原子可被取代成氰基、Pa1-Spa1-,上述Rt1表示氢原子、碳原子数1~5个的烷基、或者可与Zt1键合的碳原子数1~8个的直链状或支链状的亚烷基、或者可与Zt1键合的碳原子数2~8个的直链状或支链状的亚烯基,上述Zt2表示单键、碳原子数1~18个的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~18个的直链状或支链状的亚烯基,该亚烷基或该亚烯基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-。
在上述通式(T)中,作为吸附基团(通式(T))可被吸附基团(通式(T))取代的形态,可举上述通式(T)以下述通式(t)表示的基团。
[化93]
(上述通式(t)中,Xt1、Zt1、Wt1及nt1与上述通式(T)中的记号相同,
Wt2表示单键或2价~4价的有机基团,
mt1表示1以上3以下的整数,分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
上述通式(t)中的“-Wt2-Any”表示:Wt2表示单键~多价基团,键合键为1价~多价(Any)。
在上述通式(t)中,所谓2~4价的有机基团是指:通过使有机化合物成为2~4价基团的形态而构成化学结构的基团,从有机化合物去除2~4个氢原子而成的原子团。
在上述通式(t)中,作为2价~4价有机基团的-Wt2-Any优选为链状有机基团,例如,可列举:直链状或支链状的碳原子数1个~10个的亚烷基(该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-)、直链状或支链状的碳原子数1个~10个的亚烷基多价基团(该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-)、-PH-、-POH-、-NH-、氮原子或磷原子等。该亚烷基多价基团是指从亚烷基进一步去除1~2个氢原子而成的3价或4价的基团,是指所谓的烃链具有游离原子价的3~4价基团。
以上述通式(t)表示的基团为通式(T)中的Wt0的优选态样,即吸附基团(通式(T))可被吸附基团(通式(T))取代的形态的一态样,作为以上述通式(t)表示的基团的优选形态,例如,当Wt2为3价有机基团的情况下,即mt1’为2且Wt2为氮原子或亚烷基多价基团的情况下,例如可列举以下的通式(t-a)或(t-b)。
[化94]
(上述式(t-a)及(t-b)中,Rtc以氢原子、直链状或支链状的碳原子数1个~10个的烷基、或者聚合性基团Pa1-Spa1-表示,
Zt1及Zt1’各自独立地表示与通式(T)中的Zt1相同的含义,
Xt1及Xt1’各自独立地表示与通式(T)中的Zt1相同的含义,
Wt1表示与通式(T)中的Wt1相同的含义,
nt1及nt1’各自独立地表示与通式(T)中的nt1相同的含义,
分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
在通式(t)中,例如当-Wt2-Any为4价有机基团的情况下,即mt1’为3、-Wt2-Any为亚烷基多价基团的情况下,例如可举以下的通式(t-c)。
[化95]
(上述式(t-c)中,Zt1、Zt1’及Zt1”各自独立地表示与通式(T)中的Zt1相同的含义,
Xt1、Xt1’及Xt1”各自独立地表示与通式(T)中的Xt1相同的含义,
Wt1表示与通式(T)中的Wt1相同的含义,
nt1、nt1’及nt1”各自独立地表示与通式(T)中的nt1相同的含义,
分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
在上述通式(t)中,mt1’优选为1或2,mt1’更优选为1。另外,在以上述通式(t-a)、通式(t-b)、通式(t-c)表示的形态之中,优选为以上述通式(t-a)表示的形态。
在上述通式(t)中,-Wt2-Any优选为单键或2价~3价有机基团,更优选为单键、直链状或支链状的碳原子数1~8个的亚烷基(该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-。)、直链状或支链状的碳原子数1~8个的烷三基(日文:アルカントリイル基)(该烷三基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-。)、或者直链状或支链状的烷基-亚基(该烷基-亚基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-)。例如,可列举以下的基团。
[化96]
(上述式中,Rtc表示碳原子数1~8个的烷基或聚合性基团(Pa1-Spa1-),nt0表示1~7的整数,*表示键合键)另外,可将Wt2的氢原子取代成聚合性基团(Pa1-Spa1-)。
在上述通式(t)中,mt1优选表示1或2。
在上述通式(T)或通式(t)中,Wt1优选表示单键、或者直链状或支链状的碳原子数1~8个的亚烷基(表示单键或者直链状或支链状的亚烷基,该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-。),更优选表示单键、或者直链状或支链状的碳原子数1~7个的亚烷基(表示单键或者直链状或支链状的亚烷基,该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-。)。另外,Wt1可取代为介晶基团、聚合性基团或弯曲基团的氢原子而键合。
在上述通式(T)或通式(t)中,包括Xt1未与Zt1键合的形态(链式基)、以及Xt1与Zt1键合而形成环的形态(环式基)。
在前者的形态的情况下,优选为碳原子数1~8个的直链状或支链状的烷基、经-NH2、-Zt2-O-Rt1基或氰基取代的碳原子数1~7个的直链状或支链状的烷基,更优选为碳原子数1~7个的直链状或支链状的烷基、经-Zt2-O-Rt1基、氰基取代的碳原子数1~7个的直链状或支链状的烷基。另外,在前者的形态的情况下,上述Rt1各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5个的烷基,上述Zt2优选为单键、碳原子数1~10个的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~10个的直链状或支链状的亚烯基(该亚烷基或该亚烯基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-。)。
在后者的形态的情况下,优选的是,nt1为1以上,Xt1为-Zt2-O-Rt1,Rt1为碳原子数1~7个的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~7个的直链状或支链状的亚烯基,将Zt1的氢原子取代而与Rt1键合,例如,优选以下述通式(T’)表示。
[化97]
(上述通式(T’)中,Rt1’各自独立地表示碳原子数1~8的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~8的直链状或支链状的亚烯基,
Zt2’各自独立地表示单键、碳原子数1~10的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~10的直链状或支链状的亚烯基,该亚烷基或该亚烯基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-,
Zt1’表示碳原子数1~18个的直链状或支链状的亚烷基3价基、或者碳原子数1~18个的直链状或支链状的亚烯基3价基,该亚烷基3价基或亚烯基3价基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-或OCO-,
Wt2表示单键或2价~4价的有机基团,
-Wt1-表示单键、或者直链状或支链状的亚烷基,该亚烷基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-,
nt1’表示1以上且4以下的整数,
mt1’表示1以上且3以下的整数,分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
该亚烷基3价基是指从亚烷基进一步去除1个氢原子所成的3价的基团。该亚烯基3价基则是指从亚烯基进一步去除1个氢原子所成的3价的基团,包括所谓的在烃链具有游离原子价的3价的基团,例如烷三基或烷基-亚基等。
在上述通式(T)中,当Xt1为未与Zt1键合的形态(链式基)的情况下,Zt1表示单键、碳原子数1~12个的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~12个的直链状或支链状的亚烯基,该亚烷基的-CH2-可被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-。
在上述通式(T)中,当Xt1为与Zt1键合的形态(环式基)的情况下,则如上述通式(T’)所示。
在上述通式(T)中,nt1优选表示0以上且3以下的整数,nt1更优选表示0以上且2以下的整数。
上述通式(T)优选为选自由通式(T-1-1)~(T-4-1)表示的环式基及通式(T-5-1)~(T-6-1)表示的链式基组成的组中的至少1种。当本发明的通式(T)表示的吸附基团选择环式基的情况下,从吸附能力及对液晶组合物的相溶性的观点出发,优选为通式(T-1-1)或通式(T-2-1)。当本发明的通式(T)表示的吸附基团选择链式基的情况下,从吸附能力及相对于液晶组合物的稳定性的观点出发,优选为通式(T-5-1)或通式(T-6-1)。
[化98]
(式中,Xta及Xtb各自独立地表示-O-、-S-或-CH2-,
Rt5表示碳原子数1~8个的直链状或支链状的烷基、氰基化烷基或碳原子数1~8个的直链状或支链状的烷氧基,这些烷基中的至少2个以上的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-CH=CH-、-C≡C-、-O-或-NH-,
Zt3表示单键、碳原子数1~18个的直链状或支链状的亚烷基、或者碳原子数2~18个的直链状或支链状的亚烯基,该亚烷基或该亚烯基的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被置换成-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-,
Wt2表示单键或1价~4价的有机基团,
Wt1表示单键或者直链状或支链状的亚烷基,
nt1表示0以上且4以下的整数,
mt1表示1以上且3以下的整数,分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
在上述通式(T-1-1)~(T-4-1)中,优选Xta或Xtb的任意者为-O-,更优选为Xta及Xtb为-O-。
作为上述通式(T-1-1)~(T-4-1)的具体例,可列举以下的基团。
[化99]
(上述式中,Rtc以氢原子、碳原子数1~7个的烷基或聚合性基团Pa1-Spa1-表示,分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
上述通式(T-5-1)优选表示通式(T-5-2)。
[化100]
(上述通式(T-5-2)中,Wt1表示与上述通式(T-5)中的Wt1相同的含义,Rt51及Rt52各自独立地表示碳原子数1~8个的直链状或支链状的烷基、或者氰基化烷基,这些烷基中的至少2个以上的-CH2-可按照氧原子不直接相邻的方式被-CH=CH-、-C≡C-、-O-或-NH-置换,Rtc以氢原子、碳原子数1~7个的烷基或聚合性基团Pa1-Spa1-表示,nt1、nt2及nt3各自独立地表示0或1,分子内的氢原子可被取代成Pa1-Spa1-。)
作为上述通式(T-5-1)的具体例,可列举以下的基团。
[化101]
[化102]
(上述式中,Rtc以氢原子、碳原子数1~7个的烷基或聚合性基团Pa1-Spa1-表示,分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
[化103]
[化104]
(上述式中,Rtc以氢原子、碳原子数1~7个的烷基或聚合性基团Pa1-Spa1-表示,分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-。)(*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
作为上述通式(T-6-1)的具体例,可列举以下的例。
[化105]
(上述式中,Rtc以氢原子、碳原子数1~7个的烷基或聚合性基团Pa1-Spa1-表示,分子内的氢原子可被取代成上述聚合性基团Pa1-Spa1-,*表示键合键,与介晶基团、聚合性基团、弯曲基团或间隔基键合。)
在本发明的自取向性化合物中,优选为使吸附基团所含的极性要素、聚合性基团所含的极性要素局部化的形态。吸附基团为用以使液晶组合物垂直取向的重要的结构,通过吸附基团与聚合性基团相邻,可得到更良好的取向性,另外,显示出对液晶组合物的良好的溶解性。具体而言,优选为在介晶基团的同一环上具有聚合性基团及吸附基团的形态。在此情况下,包含:1个以上的聚合性基团及1个以上的吸附基团各自键合于同一环上的形态;和1个以上的聚合性基团的至少一个或1个以上的吸附基团的至少一个之中,一者键合于另一者,在同一环上具有聚合性基团及吸附基团的形态。另外,在此情况下,聚合性基团的间隔基的氢原子可被吸附基团取代,进一步地包含:吸附基团的分子的氢原子与聚合性基团的间隔基键合的形态。
另外,在本发明的自取向性化合物中,聚合性基团的1个以上的氢原子可被取代成吸附基团。作为此情况下的优选形态,可列举聚合性基团Pa1或视需要的连结于该聚合性基团的SPa1的1个以上的氢原子被取代成吸附基团的形态,作为更优选的形态,则可列举聚合性基团(Pa1-Spa1-)中的1个以上的氢原子被取代成上述通式(T)表示的吸附基团的形态。
例如,作为吸附基团与聚合性基团连结的适合的形态,可列举以下的式(T-1-1.1)、(T-6-1.1)或(T-5-1.1)。
[化106]
(上述式中,Rt11a、Rt16a及Rt151a各自独立地表示氢原子或碳原子数1~3的烷基,Rt151b及Rt151c各自独立地表示碳原子数1~3的烷基、碳原子数1~3的氰基化烷基,
Xa及Xb表示-O-、-S-或-CH2-,
Lt151a及Lt151b各自独立地表示亚甲基、亚乙基、亚丙基、乙烯叉基(日文:ビニリデン基)、1,2-亚乙烯基(日文:ビニレン基)、异亚丙烯基(日文:イソプロペニレン基)或乙叉基(日文:エチリデン基),
nt11c,nt151c、nt16c、nt151d、nt151e、nt151f及nt151g各自独立地表示0或1,nt11a、nt11b、nt16a、nt16b、nt151a及nt151b各自独立地表示1~11的整数,*表示对介晶基团的键合键。)
在上述式(T-1-1.1)中,优选Xa或Xb的任意者为-O-,更优选Xta及Xtb为-O-。
在上述式(T-5-1.1)中,优选Lt151a及Lt151b各自独立地为亚甲基、亚乙基、乙烯叉基、1,2-亚乙烯基、异亚丙烯基或乙叉基。
在上述式(T-1-1.1)、(T-6-1.1)及(T-5-1.1)中,nt11a、nt11b、nt16a、nt16b、nt151a及nt151b各自独立地优选为1~8的整数,更优选为1~5的整数。
本发明的弯曲基团具有诱导液晶分子的取向的功能,优选表示直链状或支链状的碳原子数1~20的亚烷基,更优选表示直链状的碳原子数1~20的亚烷基,更优选表示直链状的碳原子数2~15的亚烷基。另外,该亚烷基中的1个或非相邻的2个以上的-CH2-可各自独立地经-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-置换。
从自取向性化合物对于液晶层具备所谓的双亲性的观点出发,上述弯曲基团优选键合于介晶基团。
在本发明的自取向性化合物中,上述弯曲基团优选具有1~6个,更优选具有1~4个,进一步优选具有1~3个。
在上述自取向性化合物中,不易与液晶层融合的吸附基团、聚合性基团等极性部分、和容易与液晶层融合的介晶基团、弯曲基团等非极性部分,优选在分子内不均匀地存在,优选对所谓的液晶层显示出双亲性。因此,本发明的自取向性化合物优选为下述结构:在介晶基团的一端部具有使液晶分子取向的弯曲基团,而在介晶基团的另一端部具有聚合性基团及吸附基团。我们认为:在液晶层与基板的界面附近界面自由能变高,因此在一分子内具有对液晶层具有亲和性的非极性部和对液晶层的亲和性低的极性部的物质会排列于界面上,因而使界面自由能降低。
本发明的液晶组合物中的自取向性化合物的含量下限优选为0.02质量%,优选为0.03质量%,优选为0.04质量%,优选为0.05质量%,优选为0.06质量%,优选为0.07质量%,优选为0.08质量%,优选为0.09质量%,优选为0.1质量%,优选为0.12质量%,优选为0.15质量%,优选为0.17质量%,优选为0.2质量%,优选为0.22质量%,优选为0.25质量%,优选为0.27质量%,优选为0.3质量%,优选为0.32质量%,优选为0.35质量%,优选为0.37质量%,优选为0.4质量%,优选为0.42质量%,优选为0.45质量%,优选为0.5质量%,优选为0.55质量%。本发明的液晶组合物中的通式(I)所表示的聚合性化合物的含量上限优选为2.5质量%,优选为2.3质量%,优选为2.1质量%,优选为2质量%,优选为1.8质量%,优选为1.6质量%,优选为1.5质量%,优选为1质量%,优选为0.95质量%,优选为0.9质量%,优选为0.85质量%,优选为0.8质量%,优选为0.75质量%,优选为0.7质量%,优选为0.65质量%,优选为0.6质量%,优选为0.55质量%,优选为0.5质量%,优选为0.45质量%,优选为0.4质量%。
本发明的自取向性化合物的特别合适的具体例,为以下的通式(al-1-1)所表示的化合物。
[化107]
(上述通式(al-1-1)中,Ral3表示碳原子数1~12的直链状的烷基,在该烷基中,1个或非相邻的2个以上的-CH2-可被-O-或-CH=CH-置换,
Lal5、Lal6、Lal7及Lal8各自独立地表示氢原子、碳原子数1~12个的烷基、卤素原子或上述Pa1-Spa1-,在该烷基中,1个或非相邻的2个以上的-CH2-可被-O-或-CH=CH-置换,
环Aal3表示1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,
Rala或Ralb各自独立地表示氢原子或上述Pa1-Spa1-,Rala或Ralb的至少一者表示上述Pa1-Spa1-,
Zal3表示单键、-CH2-CH2-、-CH2-O-或O-CH2-,
Ral4表示由上述通式(T)表示的吸附基团,
pa13及pa14各自独立地表示0或1。)
优选在上述通式(al-1-1)中,Lal7及Lal8中的一者表示碳原子数1~5个的烷基。
在上述通式(al-1-1)中,Rala及Ralb优选表示上述Pa1-Spa1-。
在上述通式(al-1-1)中,Ral4优选为上述通式(T-1-1)~(T-7-1)或式(T-1-1.1)、(T-6-1.1)或(T-5-1.1)。
作为优选的化合物,可列举以下的式(AL-1.1)~(AL-3.6)所表示的化合物。
[化108]
[化109]
[化110]
[化111]
[化112]
[化113]
[化114]
本发明的组合物为了提高可靠性而可进一步含有1种或2种以上化合物(Q)来作为添加剂。化合物(Q)优选具有下述结构。
[化115]
(式中,RQ表示羟基、氢原子、碳原子数1至22的直链烷基或支链烷基,该烷基中的一个或两个以上的CH2基可按照氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-置换,在*处与其他结构键合。)
RQ表示碳原子数1至22的直链烷基或支链烷基,该烷基中的一个或两个以上的CH2基可按照氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-置换,优选为碳原子数1至10的直链烷基、直链烷氧基、一个CH2基被-OCO-或-COO-置换的直链烷基、支链烷基、支链烷氧基、一个CH2基被-OCO-或-COO-置换的支链烷基,进一步优选为碳原子数1至20的直链烷基、一个CH2基被-OCO-或-COO-置换的直链烷基、支链烷基、支链烷氧基、一个CH2基被-OCO-或-COO-置换的支链烷基。MQ表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或单键,优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
更具体而言,化合物(Q)优选为下述通式(Q-a)至通式(Q-d)所表示的化合物。
[化116]
式中,RQ1优选为碳原子数1至10的直链烷基或支链烷基,RQ2优选为碳原子数1至20的直链烷基或支链烷基,RQ3优选为碳原子数1至8的直链烷基、支链烷基、直链烷氧基或支链烷氧基,LQ优选为碳原子数1至8的直链亚烷基或支链亚烷基。通式(Q-a)至通式(Q-d)所表示的化合物中,进一步优选为通式(Q-c)及通式(Q-d)所表示的化合物。
在本申请发明的组合物中,优选含有1种或2种通式(Q)所表示的化合物,进一步优选含有1种至5种,其含量优选为0.001至1%,进一步优选为0.001至0.1%,特别优选为0.001至0.05%。
另外,作为本发明中可使用的抗氧化剂或光稳定剂,具体而言优选为以下(Q-1)~(Q-44)所表示的化合物。
[化117]
[化118]
[化119]
[化120]
[化121]
(式中,n表示0至20的整数。)
(液晶显示元件)
本实施方式的液晶组合物应用于液晶显示元件。以下,一面适当参照图1、2一面对本实施方式的液晶显示元件的例子进行说明。
图1是示意性地表示液晶显示元件的构成的图。在图1中,为了方便说明,使各构成要素相离而表示。如图1所示,本实施方式的液晶显示元件1具备以对向的方式配置的第一基板2及第二基板3、以及设置于第一基板2与第二基板3之间的液晶层4,液晶层4利用上述本实施方式的液晶组合物构成。
在第一基板2,在液晶层4侧的面形成有像素电极层5。在第二基板3,在液晶层4侧形成有共通电极层6。第一基板2及第二基板3也可由一对偏振板7、8夹持。亦可在第二基板3的液晶层4侧进一步设置有滤色器9。
即,一实施方式的液晶显示元件1具有依次层叠有第一偏振板7、第一基板2、像素电极层5、含有液晶组合物的液晶层4、共通电极层6、滤色器9、第二基板3、及第二偏振板8的构成。
第一基板2及第二基板3由例如玻璃或塑料等具有柔软性的材料而形成。第一基板2及第二基板3的至少一者由透明的材料形成,另一者可由透明的材料形成,亦可由金属、硅等不透明的材料形成。第一基板2及第二基板3通过配置于周缘区域的环氧系热固化性组合物等密封材料及封闭材料而相互贴合,为了保持基板间距离,可在其间配置例如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子等粒状间隔件、或通过光刻法所形成的包含树脂的间隔柱。
关于第一偏振板7及第二偏振板8,可以调整各偏振板的偏振轴而将视野角、对比度调整变得良好,优选具有相互正交的透射轴,使得它们的透射轴在正常显黑模式下作动。特别优选为第一偏振板7及第二偏振板8中的任意者以具有与未施加电压时的液晶分子的取向方向平行的透射轴的方式配置。
就防止光泄漏的观点而言,滤色器9优选形成黑色矩阵,且优选在与薄膜晶体管对应的部分形成黑色矩阵(未图示)。
黑色矩阵可与滤色器一起设置于与阵列基板为相反侧的基板,可与滤色器一起设置于阵列基板侧,亦可分别分开设置,即,黑色矩阵设置于阵列基板、滤色器设置于另一基板。另外,黑色矩阵可与滤色器分开设置,亦可通过将滤色器的各色重叠而使透射率降低。
图2是将图1中的形成于第一基板2上的像素电极层5的一部分即由I线所包围的区域放大的俯视图。如图2所示,在形成于第一基板2的表面的包含薄膜晶体管的像素电极层5中,用以供给扫描信号的多个栅极汇流线(日文:ゲートバスライン)11与用以供给显示信号的多个数据汇流线(日文:データバスライン)12相互交叉而呈矩阵状配置。需要说明的是,图2中仅示有一对栅极汇流线11、11及一对数据汇流线12、12。
通过由多个栅极汇流线11及多个数据汇流线12所包围的区域,而形成液晶显示元件的单位像素,在该单位像素内形成有像素电极13。像素电极13具有:具备相互正交而构成十字形状的两个主干部与自各主干部延伸的多个分支部的、所谓鱼骨结构。另外,在一对栅极汇流线11、11之间,与栅极汇流线11大致平行地设置有Cs电极14。另外,在栅极汇流线11与数据汇流线12相互交叉的交叉部附近,设置有包含源电极15及漏电极16的薄膜晶体管。在漏电极16设置有接触孔17。
栅极汇流线11及数据汇流线12优选分别由金属膜形成,更优选由Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或其合金形成,进一步优选为由Mo、Al或其合金所形成。
为了提高透射率,像素电极13优选为透明电极。透明电极通过将氧化物半导体(ZnO、InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO(Indium Zinc Oxide)、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO、TiO、AZTO(AlZnSnO)等)进行溅射等而形成。此时,透明电极的膜厚可为10~200nm。另外,为了降低电阻,可通过将非晶ITO膜进行烧成而以多晶ITO膜的形式形成透明电极。
本实施方式的液晶显示元件例如可通过将Al或其合金等金属材料进行溅射而在第一基板2及第二基板3上形成布线,而分别形成像素电极层5及共通电极层6。另外,滤色器9例如可通过颜料分散法、印刷法、电沉积法或、染色法等而制作。若将利用颜料分散法的滤色器的制作方法作为一例进行说明,则将滤色器用固化性着色组合物涂布于该透明基板上,实施图案化处理,然后通过加热或光照射而使之固化。通过对于红、绿、蓝的3种颜色分别进行该工序,可制作滤色器用像素部。另外,滤色器9亦可设置于具有TFT等的基板侧。
第一基板2与第二基板3以像素电极层5及共通电极层6分别成为内侧的方式对向,此时可通过间隔件而调整第一基板2与第二基板3的间隔。此时,液晶层4的厚度优选以成为例如1~100μm的方式调整。
在使用偏振板7、8的情况下,优选以对比度成为最大的方式调整液晶层4的折射率各异向性Δn与液晶层4的厚度之积。另外,在具有两片偏振板7、8的情况下,亦可以调整各偏振板的偏振轴而将视野角、对比度调整变得良好。此外,亦可使用用于扩大视野角的相位差膜。其后,将环氧系热固化性组合物等密封剂以设置有液晶注入口的形式丝网印刷于该基板,将该基板彼此贴合,进行加热使密封剂热固化。
作为使组合物夹持于2片基板2、3间的方法,可使用通常的真空注入法或滴下注入(ODF:One Drop Fill)法等,在真空注入法中虽然不会产生滴痕,但存在残留注入痕迹的问题,在本实施方式中,可更适宜地用于使用ODF法制造的显示元件。在ODF法的液晶显示元件制造工序中,在底板或前板(日文:フロントプレーン)的任一基板上,使用分注器将环氧系光热并用固化性等密封剂呈闭环堤状描绘,在其中于脱气下滴加规定量的组合物后,将前板与底板接合,由此可制造液晶显示元件。在本实施方式中,在ODF法中,可抑制将液晶组合物滴下至基板时的滴痕的产生。需要说明的是,所谓滴痕,定义为在黑显示的情况下滴下液晶组合物后的痕迹浮现白色的现象。
另外,在利用ODF法的液晶显示元件的制造工程中,需要根据液晶显示元件的尺寸而滴下最佳的液晶注入量,本实施方式的液晶组合物对于例如液晶滴下时产生的滴下装置内的急剧的压力变化或冲击的影响较少,可长时间稳定地持续滴下液晶,因此亦可将液晶显示元件的良率保持为较高。尤其是,多用于最近流行的智能型手机的小型液晶显示元件由于最佳的液晶注入量较少,故而将自最佳值的偏差控制在一定范围内本身较为困难,通过使用本实施方式的液晶组合物,即便在小型液晶显示元件中亦可实现稳定的液晶材料的喷出量。
在本实施方式的液晶组合物含有聚合性化合物的情况下,作为使聚合性化合物聚合的方法,为了获得液晶的良好的取向性能,较理想为适度的聚合速度,因此优选为通过照射单一的紫外线或电子束等活性能量射线、或将它们并用或依次照射而进行聚合的方法。在使用紫外线的情况下,可使用偏振光源,亦可使用非偏振光源。另外,当在使含有聚合性化合物的组合物夹持于2片基板间的状态下进行聚合的情况下,至少照射面侧的基板必须被赋予对于活性能量射线适当的透明性。另外,亦可使用如下手段:在光照射时使用掩膜仅使特定的部分聚合后,通过使电场、磁场或温度等条件变化,而使未聚合部分的取向状态变化,进一步照射活性能量射线使之聚合。尤其是在进行紫外线曝光时,优选一面对含有聚合性化合物的组合物施加交变电场一面进行紫外线曝光。施加的交变电场优选为频率10Hz~10kHz的交流,更优选为频率60Hz~10kHz,电压取决于液晶显示元件的所希望的预倾角而选择。即,可通过施加的电压而控制液晶显示元件的预倾角。在横向电场型MVA模式的液晶显示元件中,就取向稳定性及对比度的观点而言,优选为将预倾角控制为80度~89.9度。
照射时的温度优选为保持本实施方式的组合物的液晶状态的温度范围内。优选在接近室温的温度下,即,典型的是在15~35℃的温度下进行聚合。作为产生紫外线的灯,可使用金属卤化物灯、高压汞灯、超高压汞灯等。另外,作为照射的紫外线的波长,优选照射并非组合物的吸收波长区域的波长区域的紫外线,优选视需要截取紫外线而使用。照射的紫外线的强度优选为0.1mW/cm2~100W/cm2,更优选为2mW/cm2~50W/cm2。照射的紫外线的能量可适当调整,优选为10mJ/cm2~500J/cm2,更优选为100mJ/cm2~200J/cm2。在照射紫外线时亦可使强度变化。照射紫外线的时间根据照射的紫外线强度而适当选择,优选为10秒~3600秒,更优选为10秒~600秒。
在本实施方式的液晶组合物中,化合物(i)由于不会阻碍上述聚合性化合物的聚合反应,故而聚合性化合物彼此适宜地聚合,可抑制未反应的聚合性化合物残存于液晶组合物中。
在使用例如上述化合物(ii)作为聚合性化合物的情况下,所获得的液晶显示元件1具备:两个基板2、3;设置于两个基板2、3之间的含有液晶组合物及通式(ii)所表示的化合物的聚合物的液晶层4。在此情况下,我们认为通式(ii)所表示的化合物的聚合物偏重存在于液晶层4中的基板2、3侧。
液晶显示元件1可为有源矩阵驱动用液晶显示元件。液晶显示元件1可为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型的液晶显示元件,优选为PSA型液晶显示元件。
在本实施方式的液晶显示元件中,由于使用含有化合物(i)的液晶组合物,故而无需在第一基板2及第二基板3的液晶层4侧设置聚酰亚胺取向膜等取向膜。即,本实施方式的液晶显示元件可采用两个基板中的至少一个基板不具有聚酰亚胺取向膜等取向膜的构成。
实施例
以下举出实施例进一步详述本发明,但本发明并没有限定于这些实施例。另外,下述实施例及比较例的组合物中的“%”意指“质量%”。
实施例中关于液晶化合物的记载使用以下的代号。
(环结构)
[化122]
(侧链结构及连结结构)
[表1]
式中的记载
所表示的取代基及连结基
1-
CH<sub>3</sub>-
2-
C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>-
3-
n-C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>-
4-
n-C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>-
5-
n-C<sub>5</sub>H<sub>11</sub>-
V-
CH<sub>2</sub>=CH-
V2-
CH<sub>2</sub>=CH-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-
1V2-
CH<sub>3</sub>-CH=CH-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-
-1
-CH<sub>3</sub>
-2
-C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>
-3
-n-C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>
-4
-n-C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>
-5
-n-C<sub>5</sub>H<sub>11</sub>
-O1
-O-CH<sub>3</sub>
-O2
-O-C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>
-O3
-O-n-C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>
-O4
-O-n-C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>
-O5
-O-n-C<sub>5</sub>H<sub>11</sub>
-V
-CH=CH<sub>2</sub>
-V1
-CH=CH-CH<sub>3</sub>
-2V
-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH=CH<sub>2</sub>
-F
-F
-OCF3
-OCF<sub>3</sub>
-CN
-CN
-
单键
-E-
-COO-
-1-
-CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>-
-CFFO-
-CF<sub>2</sub>O-
-T-
-C≡C-
-O1-
-OCH<sub>2</sub>-
-1O-
-CH<sub>2</sub>O-
实施例中,测定的特性如下。需要说明的是,测定只要没有特别记载,则是根据JEITA ED-2521B所规定的方法。
Tni:向列相-各向同性液相转变温度(℃)
Δn:25℃的折射率各异向性
Δε:25℃的介电各向异性
K11:25℃的弹性常数K11(pN)
K33:25℃的弹性常数K33(pN)
γ1:25℃的旋转粘性(mPa·s)
低温保存性的评价试验:过滤液晶组合物,真空减压条件下进行溶存空气的去除。加入到充分洗净后的容器,在-20℃的环境下静置240小时。然后,通过目视观察有无析出,以下述2个等级来进行判定。
○:无法确认到析出
×:可确认到析出
垂直取向性的评价试验:制作第一基板(共通电极基板)和第二基板(像素电极基板),该第一基板具备包含透明的共通电极的透明电极层及滤色器层,但不具有取向膜;该第二基板具有像素电极层但不具有取向膜,其中,该像素电极层具有受有源元件驱动的透明像素电极。将液晶组合物滴下至第一基板上,以第二基板进行夹持,使密封材料固化,从而得到液晶单元。使用偏振显微镜观察此时的垂直取向性,以下述4个等级加以评价。
◎:均匀地垂直取向
○:仅微少地具有取向缺陷,但为可容许的等级
△:具有取向缺陷,为不可容许的等级
×:取向不良非常差
预倾角稳定性的评价试验:对上述(垂直取向性的评价试验)中所使用的液晶单元,一面施加10V、100Hz的矩形交流波一面使用高压汞灯照射365nm下的照度为100m/cm2的UV光200秒。其后,一面施加10V、100Hz的矩形交流波一面对单元施加物理性外力,对于白显示的稳定性以下述4个等级加以评价。
◎:均匀地取向
○:仅微少地具有取向缺陷,但为可容许的等级
△:具有取向缺陷,为不可容许的等级
×:取向不良非常差
滴痕:对上述(垂直取向性的评价试验)中所使用的液晶单元,一面施加10V、100Hz的矩形交流波一面使用高压汞灯照射365nm下的照度为100m/cm2的UV光200秒。其后,在未施加电压的状态下,以下述4个等级对有无产生滴痕加以评价。
○:没有产生滴痕
△:仅具有非常少的滴痕,但为可容许的等级
×:产生滴痕,非常差
-:无法评价滴痕,无法观察(取向不良)
(实施例1~24、比较例1~6)
制备下表所示的LC-1~LC-7、及LC-A的液晶组合物,测定它们的物性。物性如表2所示。
[表2]
LC-1
LC-2
LC-3
LC-4
LC-5
LC-6
LC-7
LC-A
3-Ph-Ph-O1
3
5-Ph-Ph-O1
3
3-Ph-Ph-1
13
7
13
12
5-Ph-Ph-1
9
9
11
3-Cy-Cy-2
16
19
20
19
19
20
12
21.5
3-Cy-Cy-4
7
8
8
8
8
4
8
6.5
3-Cy-Cy-5
4
5
5
5
4
7
3-Cy-Ph-O1
2
4
8
3-Cy-Cy-Ph-1
7
6
6
7
2
3-Cy-Cy-Ph-3
4
3
1
4
3-Cy-Ph-Ph-1
6
3-Cy-Ph-Ph-2
2
6
5
5
5-Cy-Ph-Ph-2
3-Cy-1O-Ph5-O1
4
5
4
2
4
3-Cy-1O-Ph5-O2
10
8
10
9
12
11
3-Cy-Ph5-O2
10
5-Cy-Ph5-O2
5
2-Cy-Cy-1O-Ph5-O2
4
8
3
3
15
3-Cy-Cy-1O-Ph5-O2
10
10
10
10
12
11
15
1V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2
5
3-Cy-Cy-Ph5-O2
10
3-Cy-Cy-Ph5-O4
9
2-Cy-Ph-Ph5-O2
7
7
8
5
7
3-Cy-Ph-Ph5-O2
8
8
9
5
8
3-Cy-Ph-Ph5-O3
7
7
6
5
3-Cy-Ph-Ph5-O4
6
8
9
6
8
9
4
9
4-Cy-Ph-Ph5-O3
6
6
5-Cy-Ph-Ph5-O3
6
3-Ph-CH2CH2-Ph-Ph5-O2
5
合计/%
100
100
100
100
100
100
100
100
Tni
76.2
75.2
75.8
76.8
76.3
76.5
110.1
75.4
Δn
0.100
0.109
0.090
0.096
0.100
0.117
0.098
0.104
Δε
-2.8
-2.9
-3.0
-2.8
-3.2
-3.1
-3.1
-2.8
K11
14.6
14.9
15.2
14.6
14.1
15.0
19.7
14.5
K33
12.6
13.9
13.0
12.4
13.0
13.6
18.1
13.0
γ1
94
92
91
95
95
97
156
91
制备相对于上述各液晶组合物100质量份,以表中的添加量添加聚合性化合物而成的含有聚合性化合物的液晶组合物,确认低温保存性、垂直取向性及预倾角稳定性。确认到:本申请发明的聚合性液晶组合物均具有优异特性。
[化123]
[化124]
[化125]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
符号说明
1 液晶显示元件
2 第一基板
3 第二基板
4 液晶层
5 像素电极层
6 共通电极层
7 第一偏振板
8 第二偏振板
9 滤色器
11 栅极汇流线
12 数据汇流线
13 像素电极
14 Cs电极
15 源电极
16 漏电极
17 接触孔
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