I.重合性化合物含有液晶組成物
まず、本発明の重合性化合物含有液晶組成物について説明する。なお以下の説明において、「総量」とは「総質量」を意味し、各化合物の含有量の単位「%」とは「質量%」を意味する。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(i):
(式中、Ai1及びAi2は、それぞれ独立して、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレンジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基又はデカヒドロナフタレンジイル基(ナフタレンジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、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、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基又はPi3−Si3−で置換されていても良く、
Pi1、Pi2及びPi3は、それぞれ独立して、式(R−1)から式(R−9)
(式中、R11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、mr5、mr7、nr5及びnr7は、それぞれ独立して、0、1、又は2を表す。)から選ばれる基を表し、
Si1、Si2及びSi3は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されても良く、
Ri1は、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子を表し、
ni1は1、2又は3を表し、
Ai2、Si2、Pi3及び/又はSi3が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有する液晶組成物である。
本発明によれば、一般式(i)で表される重合性化合物の析出が少なく、該重合化合物の重合速度が十分に速く且つ十分に重合反応が進むため、重合後の未反応の重合性化合物の残留量が少ない重合性化合物含有液晶組成物とすることができる。本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、高速応答性、高いコントラスト、低消費電力等の液晶表示素子に求められる諸特性を満たしつつ、上述した特長を有することができる。また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物を用いることで、プレチルト角の変化による表示不良(焼き付き)の発生を抑制することができ、高い電圧保持率(VHR)及び高いチルト安定性を同時に達成可能な液晶表示素子を製造することができる。
このように、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、紫外線照射工程後の信頼性に優れるPSA型又はPSVA型液晶表示素子を製造するのに有用である。また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物によれば、チルト角及び重合性化合物の残留量の制御が可能となるため、液晶表示素子の製造のためのエネルギーコストを最適化及び削減することができ、液晶表示素子の生産効率を容易に向上させることができる。そのため、本発明の重合性化合物含有液晶組成物及びこれを使用した液晶表示素子は非常に有用である。
(重合性化合物)
本発明において必須に含まれる重合性化合物は、上記一般式(i)で表される。
上記一般式(i)において、Ai1及びAi2は、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレンジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基又はデカヒドロナフタレンジイル基(ナフタレンジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表す。
ここで、Ai1及びAi2が取り得るナフタレンジイル基とは、1〜8位から選択される2箇所のうち一方でSi1またはSi2と結合し、他方で上記一般式(i)中の下記式で表される構造部位(以下、特定構造部位とする。)と結合する基である。
(上記式中、★でAi2と結合し、★★でAi1と結合する。)
ナフタレンジイル基としては、例えばナフタレン−1,2−ジイル基、ナフタレン−1,3−ジイル基、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,5−ジイル基、ナフタレン−1,6−ジイル基、ナフタレン−1,7−ジイル基、ナフタレン−1,8−ジイル基、ナフタレン−2,3−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、ナフタレン−2,7−ジイル基等が挙げられる。
また、Ai1及びAi2が取り得る1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基とは、1〜8位から選択される2箇所のうち一方でSi1またはSi2と結合し、他方で一般式(i)中の上述した特定構造部位と結合する基である。1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基としては、例えば1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,4−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,5−ジイル基等が挙げられる。また、Ai1及びAi2が取り得るデカヒドロナフタレンジイル基とは、1〜10位から選択される2箇所のうち一方でSi1またはSi2と結合し、他方で一般式(i)中の上述した特定構造部位と結合する基である。デカヒドロナフタレンジイル基としては、例えばデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基等が挙げられる。
上記の基(a)、基(b)及び基(c)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、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基又はPi3−Si3−で置換されていても良い。
中でも上記Ai1及びAi2は、それぞれ独立して、下記のいずれかの構造を表すことが好ましい。
(式中、Ri2及びRi3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、フッ素原子又はPi3−Si3−を表す。)
上記Ai1及びAi2は、それぞれ独立して、1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、3−メチル−1,4−フェニレン基、2−メトキシ−1,4−フェニレン基、3−メトキシ−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−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基であることがより好ましく、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基又は3−フルオロ−1,4−フェニレン基であることが更に好ましく、1,4−フェニレン基であることが特に好ましい。
上記一般式(i)においてAi1で表される環は1つである。一方、上記一般式(i)においてAi2で表される環はni1の数に応じて1つまたは2つ以上である。上記一般式(i)で表される重合性化合物は、このような構造を有することで、例えば上述した化合物(C)のような、一般式(i)におけるAi1で表される環が2つ以上の重合性化合物よりも溶解性が向上し、その結果析出しにくくなるものと推量される。上記Ai2が複数ある場合、複数のAi2は全て同一の基であってよく、異なる基であってもよい。
上記一般式(i)において、Pi1、Pi2及びPi3は、それぞれ独立して、上述した式(R−1)から式(R−9)から選ばれる基を表す。Pi1、Pi2及びPi3は、全て同一の重合性基(式(R−1)〜(R−9))であってもよく、少なくとも1つの基が異なる重合性基であってもよく、全てが異なる重合性基であってもよい。Pi1及びPi2は共に同一の重合性基であってもよく、異なる重合性基であってもよいが、Pi1及びPi2は共に同一の重合性基であると、一般式(i)で表される化合物の合成が容易であるという利点を有する。また、Pi3が複数ある場合、複数のPi3は全て同一の基であってよく、異なる基であってもよい。
上記一般式(i)において、Pi1、Pi2及びPi3は、それぞれ独立して、式(R−1)、式(R−2)、式(R−3)、式(R−4)、式(R−5)又は式(R−7)であることが好ましく、式(R−1)、式(R−2)、式(R−3)又は式(R−4)であることがより好ましく、式(R−1)であることが更に好ましく、アクリルオキシ基又はメタクリルオキシ基であることが特に好ましい。
また、Pi1、Pi2及びPi3のなかでも、Pi1及びPi2の少なくとも一方が、式(R−1)であることが好ましく、アクリルオキシ基又はメタクリルオキシ基であることがより好ましく、メタクリルオキシ基であることがさらに好ましく、Pi1及びPi2が共にメタクリルオキシ基であることが特に好ましい。Pi1及びPi2を共にメタクリルオキシ基とすることで、液晶表示素子に用いたときにプレチルト角の変化による表示不良が発生しにくくなるからである。また、Pi1及びPi2が共にアクリルオキシ基である場合と比較して、重合性化合物の重合度を高めることができるからである。
上記一般式(i)において、式(R−1)〜(R−9)中のR11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表す。なかでもR11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、メチル基又は水素原子であることが好ましく、重合性化合物の重合速度を重視する場合は水素原子であることが好ましく、プレチルト角の変化による表示不良の低減を重視する場合はメチル基であることが好ましい。
また、式(R−1)〜(R−9)中のmr5、mr7、nr5及びnr7は、それぞれ独立して、0、1又は2を表す。
上記一般式(i)において、Si1、Si2及びSi3は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜15のアルキレン基を表す。該アルキレン基中の1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてもよい。中でもSi1、Si2及びSi3は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜5のアルキレン基であることが好ましく、単結合であることが特に好ましい。Si1、Si2及びSi3が単結合である場合、紫外線照射後の重合性化合物の残留量が十分に少なく、プレチルト角の変化による表示不良が発生しにくくなる。Si2が複数ある場合、複数のSi2は全て同一であってよく、全てのSi2若しくは少なくとも1つのSi2が異なってもよい。
上記一般式(i)において、ni1は1、2又は3を表すが、中でも液晶組成物に対する溶解性が良好となることから1又は2であることがより好ましく、液晶組成物に対する溶解性がより良好となることから1であることが特に好ましい。
上記一般式(i)において、Ri1は、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子を表すが、中でもRi1は、メチル基、エチル基、フッ素原子又は水素原子であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物において、一般式(i)で表される重合性化合物の含有量の下限は、0.01%が好ましく、0.02%が好ましく、0.03%が好ましく、0.04%が好ましく、0.05%が好ましく、0.06%が好ましく、0.07%が好ましく、0.08%が好ましく、0.09%が好ましく、0.1%が好ましく、0.12%が好ましく、0.15%が好ましく、0.17%が好ましく、0.2%が好ましく、0.22%が好ましく、0.25%が好ましく、0.27%が好ましく、0.3%が好ましく、0.32%が好ましく、0.35%が好ましく、0.37%が好ましく、0.4%が好ましく、0.42%が好ましく、0.45%が好ましく、0.5%が好ましく、0.55%が好ましい。本発明の重合性化合物含有組成物において、一般式(i)で表される重合性化合物の含有量の上限は、5%が好ましく、4.5%が好ましく、4%が好ましく、3.5%が好ましく、3%が好ましく、2.5%が好ましく、2%が好ましく、1.5%が好ましく、1%が好ましく、0.95%が好ましく、0.9%が好ましく、0.85%が好ましく、0.8%が好ましく、0.75%が好ましく、0.7%が好ましく、0.65%が好ましく、0.6%が好ましく、0.55%が好ましく、0.5%が好ましく、0.45%が好ましく、0.4%が好ましい。
更に詳述すると、重合性化合物の少ない残留量又は高い電圧保持率(VHR)を得るには、重合性化合物含有液晶組成物における一般式(i)で表される重合性化合物の含有量は0.2%から1.5%の範囲内が好ましい。また、低温における重合性化合物の析出の抑制を重視する場合には、重合性化合物含有液晶組成物における一般式(i)で表される重合性化合物の含有量は0.01%から1.0%の範囲内が好ましい。さらに、本発明の重合性化合物含有液晶組成物が、一般式(i)で表される重合性化合物を複数含有する場合は、それぞれの含有量が0.01%から0.6%の範囲内であることが好ましい。従って、これら全ての課題を解決するためには、一般式(i)で表される重合性化合物を0.1%から1.0%の範囲で調整することが特に望ましい。
一般式(i)で表される重合性化合物として、具体的には、一般式(i−1)から(i−33)で表される化合物が好ましい。
(式中、Ri4及びRi5は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表す。)
上記式中、Ri4及びRi5は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子であるが、中でもメチル基又は水素原子を表すことが好ましい。
上記一般式(i−1)から(i−33)で表される化合物のうち、電圧保持率(VHR)の低下を抑制する観点から一般式(i−1)から(i−12)又は一般式(i−17)から(i−33)で表される化合物がより好ましく、上述の観点に加えてチルト安定性が良好となる(焼き付きが起こりにくい)観点から一般式(i−1)から一般式(i−12)、一般式(i−23)から一般式(i−26)、又は一般式(i−28)から一般式(i−33)で表される化合物が更に好ましく、上述の観点に加えて液晶組成物に対する溶解性が良好であり、チルト安定性が高く、且つ速い速度で十分に重合可能である観点から一般式(i−1)から一般式(i−5)、一般式(i−25)、一般式(i−26)、又は一般式(i−28)から一般式(i−33)で表される化合物がより更に好ましく、一般式(i−1)で表される化合物が特に好ましい。
(液晶組成物)
本発明の重合性化合物含有液晶組成物において、液晶組成物は、一般式(i)で表される重合性化合物が添加される母体液晶であり、少なくとも液晶化合物を含む。液晶組成物は、一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)で表される化合物から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。これら化合物は誘電的に負の化合物(Δεの符号が負で、その絶対値が2より大きい。)に該当する。
(式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH2−はそれぞれ独立して−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されていてもよく、
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32は、それぞれ独立して
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)及び
(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し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及び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−又は−C≡C−を表し、
XN21は水素原子又はフッ素原子を表し、
TN31は−CH2−又は酸素原子を表し、
nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32は、それぞれ独立して、0〜3の整数を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は、それぞれ独立して、1、2又は3であり、AN11〜AN32、ZN11〜ZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)で表される化合物は、Δεが負でその絶対値が3よりも大きな化合物であることが好ましい。
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)において、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH2−はそれぞれ独立して−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されていてもよい。中でも、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及び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のアルケニル基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基が好ましく、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のアルケニル基又は炭素原子数2〜5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。
また、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、それらが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、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のアルコキシ基及び炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましい。、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、それらが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、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のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32は、炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、式(R1)から式(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。)
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)において、AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32は、それぞれ独立して
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)及び
(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。
上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及び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。上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)は、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−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表す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又は1,4−フェニレン基を表すことが特に好ましい。
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)において、ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及び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−又は−C≡C−を表すが、中でも−CH2O−、−CF2O−、−CH2CH2−、−CF2CF2−又は単結合を表すことが好ましく、−CH2O−、−CH2CH2−又は単結合が更に好ましく、−CH2O−又は単結合が特に好ましい。
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)において、XN21は水素原子又はフッ素原子を表すが、中でもフッ素原子が好ましい。
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)において、TN31は−CH2−又は酸素原子を表すが、中でも酸素原子が好ましい。
一般式(N−1)、(N−2)及び(N−3)において、nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32は、それぞれ独立して、0〜3の整数を表す。また、nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は、それぞれ独立して、1、2又は3である。中でもnN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は1又は2が好ましく、このとき、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、nN11が2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。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
液晶組成物の総量に対しての式(N−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
液晶組成物の総量に対しての式(N−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高く上限値が高いことが好ましい。
一般式(N−1)で表される化合物として、下記の一般式(N−1a)〜(N−1g)で表される化合物群を挙げることができる。
(式中、RN11及びRN12は一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表し、nNa11は0又は1を表し、nNb11は1又は2を表し、nNc11は0又は1を表し、nNd11は1又は2を表し、nNe11は1又は2を表し、nNf12は1又は2を表し、nNg11は1又は2を表し、ANe11はトランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基を表し、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又は1,4−フェニレン基を表すが、nNd11が2の場合、ANg11の少なくとも1つは1,4−シクロヘキセニレン基を表し、ZNe11は単結合又はエチレンを表すが分子内に存在する少なくとも1つはエチレンを表し、分子内に複数存在するANe11、ZNe11、及び/又はANg11は同一であっても異なっていても良い。)
より具体的には、一般式(N−1)で表される化合物は、一般式(N−1−1)〜(N−1−21)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
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及びRN112はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN111は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、プロピル基、ペンチル基又はビニル基が好ましい。RN112は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
式(N−1−1)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、50%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(N−1−1)で表される化合物は、式(N−1−1.1)から式(N−1−1.25)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−1.1)〜(N−1−1.4)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−1.1)及び式(N−1−1.3)で表される化合物が好ましい。
式(N−1−1.1)〜(N−1−1.25)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能である。液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、50%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%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及びRN122はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN121は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基又はペンチル基が好ましい。RN122は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基が好ましい。
一般式(N−1−2)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−2)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、37%であり、40%であり、42%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、50%であり、48%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%である。
一般式(N−1−2)で表される化合物は、式(N−1−2.1)から式(N−1−2.25)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−2.3)から式(N−1−2.7)、式(N−1−2.10)、式(N−1−2.11)、式(N−1−2.13)及び式(N−1−2.20)で表される化合物であることが好ましく、Δεの改良を重視する場合には式(N−1−2.3)から式(N−1−2.7)で表される化合物が好ましく、Tniの改良を重視する場合には式(N−1−2.10)、式(N−1−2.11)及び式(N−1−2.13)で表される化合物であることが好ましく、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)から式(N−1−2.25)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、50%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%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及びRN132はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN131は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN132は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数3〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、1−プロペニル基、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−3)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
式(N−1−3)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−3)で表される化合物は、式(N−1−3.1)から式(N−1−3.21)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−3.1)〜(N−1−3.7)及び式(N−1−3.21)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−3.1)、式(N−1−3.2)、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)及び式(N−1−3.6)で表される化合物が好ましく、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)及び式(N−1−3.6)で表される化合物が好ましい。
式(N−1−3.1)〜式(N−1−3.4)、式(N−1−3.6)及び式(N−1−3.21)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、式(N−1−3.1)及び式(N−1−3.2)の組み合わせ、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)及び式(N−1−3.6)から選ばれる2種又は3種の組み合わせが好ましく、式(N−1−3.3)、式(N−1−3.4)及び式(N−1−3.6)の3種の組み合わせが好ましい。液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN142はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN141及び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のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基、エトキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−4)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、11%であり、10%であり、8%である。
一般式(N−1−4)で表される化合物は、式(N−1−4.1)から式(N−1−4.24)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−4.1)〜(N−1−4.4)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−4.1)、式(N−1−4.2)及び式(N−1−4.4)で表される化合物が好ましい。
式(N−1−4.1)〜(N−1−4.24)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、11%であり、10%であり、8%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及びRN152はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN151及び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のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましくエチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−5)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−5)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−5)で表される化合物は、式(N−1−5.1)から式(N−1−5.12)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−5.1)、式(N−1−5.2)及び式(N−1−5.4)で表される化合物が好ましい。
式(N−1−5.1)、式(N−1−5.2)及び式(N−1−5.4)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN1102はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1101は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基又は1−プロペニル基が好ましい。RN1102は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−10)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−10)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−10)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−10)で表される化合物は、式(N−1−10.1)から式(N−1−10.14)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−10.1)〜(N−1−10.5)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−10.1)及び式(N−1−10.2)で表される化合物が好ましい。
式(N−1−10.1)及び式(N−1−10.2)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN1112はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1111は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基又は1−プロペニル基が好ましい。RN1112は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−11)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−11)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を低めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−11)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−11)で表される化合物は、式(N−1−11.1)から式(N−1−11.14)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−11.1)〜(N−1−11.14)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−11.2)及び式(N−1−11.4)で表される化合物が好ましい。
式(N−1−11.2)及び式(N−1−11.4)で表される化合物は単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能であるが、液晶組成物の総量に対しての単独又はこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN1122はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1121は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1122は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−12)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−12)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−12)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN1132はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1131は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1132は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−13)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−13)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−13)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN1142はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1141は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1142は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N−1−14)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−14)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−14)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(N−1−14)で表される化合物は、式(N−1−14.1)から式(N−1−14.5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−14.1)〜(N−1−14.3)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−14.2)及び式(N−1−14.3)で表される化合物が好ましい。
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及びRN1202はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1201及びRN1202はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−20)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−20)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−20)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN1212はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1211及びRN1212はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−21)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−21)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には含有量を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は含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は含有量を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は、含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−21)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
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及びRN1222はそれぞれ独立して、一般式(N−1)におけるRN11及びRN12と同じ意味を表す。)
RN1221及びRN1222はそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N−1−22)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(N−1−22)で表される化合物の含有量は、Δεの改善を重視する場合には該含有量を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は該含有量を高めに設定すると効果が高く、Tniを重視する場合は該含有量を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は、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(N−1−22)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、35%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、5%である。
一般式(N−1−22)で表される化合物は、式(N−1−22.1)から式(N−1−22.12)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(N−1−22.1)〜(N−1−22.5)で表される化合物であることが好ましく、式(N−1−22.1)〜(N−1−22.4)で表される化合物が好ましい。
液晶組成物は、一般式(L)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。一般式(L)で表される化合物は誘電的にほぼ中性の化合物(Δεの値が−2〜2)に該当する。このため、分子内に有する、ハロゲン等の極性基の個数を2個以下とした方が好ましく、1個以下とした方が好ましく、有さない方が好ましい。
(式中、RL1及びRL2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH2−はそれぞれ独立して−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されていてもよく、
nL1は0、1、2又は3を表し、
AL1、AL2及びAL3は、それぞれ独立して
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZL1及びZL2は、それぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−OCF2−、−CF2O−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
nL1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。ただし、一般式(N−1)、(N−2)及び(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単独で用いてもよいが、組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては1種類である。あるい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。
液晶組成物において、一般式(L)で表される化合物の含有量は、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する必要がある。
液晶組成物の総量に対しての式(L)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%である。
液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は、式(L)で表される化合物の含有量の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は、式(L)で表される化合物の含有量の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、式(L)で表される化合物の含有量の下限値を低く上限値が低いことが好ましい。
上記一般式(L)において、信頼性を重視する場合にはRL1及びRL2はともにアルキル基であることが好ましく、化合物の揮発性を低減させることを重視する場合にはアルコキシ基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合には少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましい。
上記一般式(L)において、分子内に存在するハロゲン原子は0、1、2又は3個が好ましく、0又は1が好ましく、他の液晶分子との相溶性を重視する場合には1が好ましい。
上記一般式(L)において、RL1及びRL2は、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、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のアルコキシ基及び炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましい。一方、RL1及びRL2は、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、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のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには、RL1及びRL2はそれぞれ、炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
アルケニル基としては、式(R1)から式(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。)
上記一般式(L)において、nL1は応答速度を重視する場合には0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又は3が好ましく、これらのバランスをとるためには1が好ましい。また、組成物として求められる特性を満たすためには、nL1が異なる値の化合物を組み合わせることが好ましい。
上記一般式(L)において、AL1、AL2及びAL3は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。AL1、AL2及び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−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
トランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基を表すことが特に好ましい。
上記一般式(L)において、ZL1及び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分子内のハロゲン原子数が0個又は1個であることが好ましい。
一般式(L)で表される化合物は、一般式(L−1)〜(L−7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
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及びRL12はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
RL11及びRL12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のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(L−1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、液晶組成物の総量に対して、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、30%であり、35%であり、40%であり、45%であり、50%であり、55%である。また、一般式(L−1)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、95%であり、90%であり、85%であり、80%であり、75%であり、70%であり、65%であり、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%である。
液晶組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は、一般式(L−1)で表される化合物の含有量の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。液晶組成物のTniを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は、一般式(L−1)で表される化合物の含有量の下限値が中庸で上限値が中庸であることが好ましい。駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、一般式(L−1)で表される化合物の含有量の下限値が低く上限値が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)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中RL12は一般式(L−1)における意味と同じ意味を表す。)
一般式(L−1−1)で表される化合物は、式(L−1−1.1)から式(L−1−1.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−1.2)及び/又は式(L−1−1.3)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L−1−1.3)で表される化合物であることが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−1.3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中RL12は一般式(L−1)における意味と同じ意味を表す。)
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、42%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%である。
一般式(L−1−2)で表される化合物は、式(L−1−2.1)から式(L−1−2.4)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−2.2)から式(L−1−2.4)で表される化合物であることが好ましい。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)及び/又は式(L−1−2.4)で表される化合物を用いることが好ましい。式(L−1−2.3)及び式(L−1−2.4)で表される化合物の含有量は、低温での溶解度を良くするために30%以上にすることは好ましくない。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−2.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、10%であり、15%であり、18%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、38%であり、40%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、32%であり、30%であり、27%であり、25%であり、22%である。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−1.3)で表される化合物及び式(L−1−2.2)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、10%であり、15%であり、20%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%であり、40%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、43%であり、40%であり、38%であり、35%であり、32%であり、30%であり、27%であり、25%であり、22%である。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中RL13及びRL14はそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素原子数1〜8のアルコキシ基を表す。)
RL13及びRL14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のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、40%であり、37%であり、35%であり、33%であり、30%であり、27%であり、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
一般式(L−1−3)で表される化合物は、式(L−1−3.1)から式(L−1−3.13)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−3.1)、式(L−1−3.3)及び/又は式(L−1−3.4)で表される化合物であることが好ましく、式(L−1−3.1)及び/又は式(L−1−3.3)で表される化合物であることが好ましい。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)及び式(L−1−3.12)で表される化合物を用いることが好ましい。式(L−1−3.3)、式(L−1−3.4)、式(L−1−3.11)及び式(L−1−3.13)で表される化合物の合計の含有量は、低温での溶解度を良くするために20%以上にすることは好ましくない。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−3.1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%である。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−4)及び/又は(L−1−5)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中RL15及びRL16はそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素原子数1〜8のアルコキシ基を表す。)
RL15及びRL16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のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、13%であり、15%であり、17%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、25%であり、23%であり、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%である。
一般式(L−1−4)及び(L−1−5)で表される化合物は、式(L−1−4.1)から式(L−1−5.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−1−4.2)及び/又は式(L−1−5.2)で表される化合物であることが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−4.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、20%であり、17%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%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)及び式(L−1−3.12)で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましく、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)及び式(L−1−4.2)で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましい。これら化合物の合計の含有量の好ましい含有量の下限値は、液晶組成物の総量に対して、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、33%であり、35%であり、上限値は、液晶組成物の総量に対して、80%であり、70%であり、60%であり、50%であり、45%であり、40%であり、37%であり、35%であり、33%であり、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%である。
また、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)及び式(L−1−3.4))で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましく、組成物の応答速度を重視する場合には、式(L−1−1.3)、式(L−1−2.2)で表される化合物から選ばれる2種以上の化合物を組み合わせることが好ましい。
一般式(L−1)で表される化合物は一般式(L−1−6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
(式中RL17及びRL18はそれぞれ独立してメチル基又は水素原子を表す。)
液晶組成物の総量に対しての式(L−1−6)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、5%であり、10%であり、15%であり、17%であり、20%であり、23%であり、25%であり、27%であり、30%であり、35%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、60%であり、55%であり、50%であり、45%であり、42%であり、40%であり、38%であり、35%であり、33%であり、30%である。
一般式(L−1−6)で表される化合物は、式(L−1−6.1)から式(L−1−6.3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
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及びRL22はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
RL21は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、RL22は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L−2)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
一般式(L−2)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性を重視する場合は、該含有量を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は、該含有量を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、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
液晶組成物の総量に対しての式(L−2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(L−2)で表される化合物は、式(L−2.1)から式(L−2.6)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−2.1)、式(L−2.3)、式(L−2.4)及び式(L−2.6)で表される化合物であることが好ましい。
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及びRL32はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
RL31及び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のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L−3)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
液晶組成物の総量に対しての式(L−3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%である。好ましい含有量の上限値は、液晶組成物の総量に対して、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、7%であり、6%であり、5%であり、3%である。
一般式(L−3)で表される化合物の含有量は、高い複屈折率を得る場合は、該含有量を高めに設定すると効果が高く、反対に、高いTniを重視する場合は、該含有量を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、該含有量の範囲を中間に設定することが好ましい。
一般式(L−3)で表される化合物は、式(L−3.1)から式(L−3.7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、式(L−3.2)から式(L−3.5)で表される化合物であることが好ましい。
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及びRL42はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
RL41は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、RL42は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい。)
一般式(L−4)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
液晶組成物において、一般式(L−4)で表される化合物の含有量は、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する必要がある。
液晶組成物の総量に対しての式(L−4)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。液晶組成物の総量に対しての式(L−4)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である。
一般式(L−4)で表される化合物は、例えば式(L−4.1)から式(L−4.3)で表される化合物であることが好ましい。
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いてもよく、式(L−4.2)で表される化合物を含有していてもよく、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両方を含有していても良いし、式(L−4.1)から式(L−4.3)で表される化合物を全て含んでいても良い。液晶組成物の総量に対しての式(L−4.1)又は式(L−4.2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、9%であり、11%であり、12%であり、13%であり、18%であり、21%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
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両方を含有する場合は、液晶組成物の総量に対しての両化合物の好ましい含有量の下限値は、15%であり、19%であり、24%であり、30%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(L−4)で表される化合物は、例えば式(L−4.4)から式(L−4.6)で表される化合物であることが好ましく、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いても、式(L−4.5)で表される化合物を含有していても、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両方を含有していても良い。
液晶組成物の総量に対しての式(L−4.4)又は式(L−4.5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、3%であり、5%であり、7%であり、9%であり、11%であり、12%であり、13%であり、18%であり、21%である。好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%である。
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両方を含有する場合は、液晶組成物の総量に対しての両化合物の好ましい含有量の下限値は、15%であり、19%であり、24%であり、30%であり、好ましい上限値は、45であり、40%であり、35%であり、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%である。
一般式(L−4)で表される化合物は、式(L−4.7)から式(L−4.10)で表される化合物であることが好ましく、特に、式(L−4.9)で表される化合物が好ましい。
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及びRL52はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表す。)
RL51は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、RL52は炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましい。
一般式(L−5)で表される化合物は単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
液晶組成物において、一般式(L−5)で表される化合物の含有量は、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する必要がある。
液晶組成物の総量に対しての式(L−5)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。液晶組成物の総量に対しての式(L−5)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である
一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.1)及び/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。液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.3)及び/又は式(L−5.4)で表される化合物であることが好ましい。液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%である。
一般式(L−5)で表される化合物は、式(L−5.5)から式(L−5.7)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましく、特に式(L−5.7)で表される化合物であることが好ましい。液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%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及びRL62はそれぞれ独立して、一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表し、XL61及びXL62はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。)
RL61及びRL62はそれぞれ独立して炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、XL61及びXL62のうち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単独で使用することもできるが、2以上の化合物を組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせて使用する。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としては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。
液晶組成物の総量に対しての式(L−6)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%であり、23%であり、26%であり、30%であり、35%であり、40%である。液晶組成物の総量に対しての式(L−6)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、50%であり、40%であり、35%であり、30%であり、20%であり、15%であり、10%であり、5%である。Δnを大きくすることに重点を置く場合には含有量を多くした方が好ましく、低温での析出に重点を置いた場合には含有量は少ない方が好ましい。
一般式(L−6)で表される化合物は、式(L−6.1)から式(L−6.9)で表される化合物であることが好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、これらの化合物の中から1種〜3種類含有することが好ましく、1種〜4種類含有することがさらに好ましい。また、選ぶ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)及び(L−6.2)で表される化合物から1種類、式(L−6.4)及び(L−6.5)で表される化合物から1種類、式(L−6.6)及び式(L−6.7)で表される化合物から1種類、式(L−6.8)及び(L−6.9)で表される化合物から1種類の化合物を選び、これらを適宜組み合わせることが好ましい。その中でも、式(L−6.1)、式(L−6.3)式(L−6.4)、式(L−6.6)及び式(L−6.9)で表される化合物を含むことが好ましい。
一般式(L−6)で表される化合物は、例えば式(L−6.10)から式(L−6.17)で表される化合物であることが好ましく、その中でも、式(L−6.11)で表される化合物であることが好ましい。
液晶組成物の総量に対してのこれら化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%である。これら化合物の好ましい含有量の上限値は、20%であり、15%であり、13%であり、10%であり、9%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及びRL72はそれぞれ独立して一般式(L)におけるRL1及びRL2と同じ意味を表し、AL71及びAL72はそれぞれ独立して一般式(L)におけるAL2及びAL3と同じ意味を表すが、AL71及びAL72上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、ZL71は一般式(L)におけるZL2と同じ意味を表し、XL71及びXL72はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表す。)
式中、RL71及び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のアルケニル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基が好ましく、AL71及びAL72はそれぞれ独立して1,4-シクロヘキシレン基又は1,4-フェニレン基が好ましく、AL71及びAL72上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、ZL71は単結合又はCOO−が好ましく、単結合が好ましく、XL71及びXL72は水素原子が好ましい。
組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、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組み合わせる。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としては1種類であり、2種類であり、3種類であり、4種類である。
液晶組成物において、一般式(L−7)で表される化合物の含有量は、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する必要がある。
液晶組成物の総量に対しての式(L−7)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、3%であり、5%であり、7%であり、10%であり、14%であり、16%であり、20%である。液晶組成物の総量に対しての式(L−7)で表される化合物の好ましい含有量の上限値は、30%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、10%であり、5%である。
液晶組成物は、高いTniの実施形態が望まれる場合は式(L−7)で表される化合物の含有量を多めにすることが好ましく、低粘度の実施形態が望まれる場合は、該含有量を少なめにすることが好ましい。
一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.1)から式(L−7.4)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.2)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.11)から式(L−7.13)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.11)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.21)から式(L−7.23)で表される化合物である。式(L−7.21)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.31)から式(L−7.34)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.31)及び/又は式(L−7.32)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.41)から式(L−7.44)で表される化合物であることが好ましく、式(L−7.41)及び/又は式(L−7.42)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(L−7)で表される化合物は、式(L−7.51)から式(L−7.53)で表される化合物であることが好ましい。
(その他の化合物)
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(i)で表される重合性化合物を含有するが、その他の重合性化合物を併用しても良い。当該その他の重合性化合物としては、以下の一般式(P)で表される化合物が挙げられる。
(上記一般式(P)中、Rp1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、炭素原子数1〜15のアルキル基又は−Spp2−Pp2を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH2−はそれぞれ独立して−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
Pp1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1−1)〜式(Pp1−9)
(式中、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基を表し、Wp11は単結合、−O−、−COO−又はメチレン基を表し、tp11は、0、1又は2を表すが、分子内にRp11、Rp12、Wp11及び/又はtp11が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)のいずれかを表し、
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサー基を表し、
Zp1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、−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−又は−C≡C−(式中、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)を表し、
Ap1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、
(ap) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(bp) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(cp) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基又はアントラセン−2,6−ジイル基(これら基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(ap)、基(bp)及び基(cp)中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜8のアルキル基又は−Spp2−Pp2で置換されていても良く、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の−CH2−はそれぞれ独立して−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−によって置換されていてもよく、
mp1は、0、1、2又は3を表し、分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良いが、Ap3は、mp1が0で、Ap1がフェナントレン−2,7−ジイル基又はアントラセン−2,6−ジイル基である場合には単結合を表す。ただし、一般式(i)で表される化合物を除く。)
上記一般式(P)で表される化合物は1種又は2種以上含有することが好ましい。
上記一般式(P)において、Rp1は−Spp2−Pp2であることが好ましい。
Pp1及びPp2はそれぞれ独立して式(Pp1−1)〜式(Pp1−3)のいずれかであることが好ましく、(Pp1−1)であることが好ましい。
Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
tp11は、0又は1が好ましい。
Wp11は、単結合、メチレン基又はエチレン基が好ましい。
mp1は0、1又は2であることが好ましく、0又は1が好ましい。
Zp1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、−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−又は−C≡C−が好ましく、単結合、−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−又は−C≡C−が好ましく、分子内に存在する1つのみが−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−又は−C≡C−であり、他がすべて単結合であることが好ましく、分子内に存在する1つのみが、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−COO−又は−OCO−であり、他がすべて単結合であることが好ましく、すべてが単結合であることが好ましい。
また、分子内に存在するZp1及びZp2の1つのみが、−CH=CH−COO−、−COO−CH=CH−、−(CH2)2−COO−、−(CH2)2−OCO−、−O−CO−(CH2)2−、−COO−(CH2)2−からなる群から選択される連結基であり、他は単結合であることが好ましい。
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサー基を表すが、スペーサー基は、炭素原子数1〜30のアルキレン基が好ましく、該アルキレン基中の−CH2−は酸素原子同士が直接連結しない限りにおいて−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−又は−C≡C−で置換されていてもよく、該アルキレン基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていても良いが、直鎖の炭素原子数1〜10のアルキレン基又は単結合が好ましい。
Ap1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基が好ましく、1,4−フェニレン基が好ましい。1,4−フェニレン基は液晶化合物との相溶性を改善するために、1個のフッ素原子、1個のメチル基又は1個のメトキシ基で置換されていることが好ましい。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量は、一般式(P)で表される化合物を含む本発明の重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して、0.05〜10%の範囲内であることが好ましく、0.1〜8%の範囲内であることが好ましく、0.1〜5%の範囲内であることが好ましく、0.1〜3%の範囲内であることが好ましく、0.2〜2%の範囲内であることが好ましく、0.2〜1.3%の範囲内であることが好ましく、0.2〜1%の範囲内であることが好ましく、0.2〜0.56%の範囲内であることが好ましい。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい下限値は、一般式(P)で表される化合物を含む本発明の重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して、0.01%であり、0.03%であり、0.05%であり、0.08%であり、0.1%であり、0.15%であり、0.2%であり、0.25%であり、0.3%である。
一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい上限値は、一般式(P)で表される化合物を含む本発明の重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して、10%であり、8%であり、5%であり、3%であり、1.5%であり、1.2%であり、1%であり、0.8%であり、0.5%である。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物に含まれる一般式(P)で表される化合物の含有量が少ないと、一般式(P)で表される化合物を加える効果が現れにくく、液晶組成物の配向規制力が弱い又は経時的に弱くなってしまうなどの問題が発生し、一方で、上記含有量が多すぎると硬化後に残存する量が多くなる、硬化に時間がかかる、液晶の信頼性が低下する等の問題が生じる。このため、これらのバランスを考慮し含有量を設定する。
一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−1−1)〜式(P−1−46)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp11、Pp12、Spp11及びSpp12は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−2−1)〜式(P−2−9)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp21、Pp22、Spp21及びSpp22は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−3−1)〜式(P−3−15)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp31、Pp32、Spp31及びSpp32は、一般式(P)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P−4−1)〜式(P−4−19)で表される重合性化合物が挙げられる。
(式中、Pp41、Pp42、Spp41及びSpp42は、一般式(P−4)におけるPp1、Pp2、Spp1及びSpp2と同じ意味を表す。)
本発明の重合性化合物含有液晶組成物が一般式(P)で表される化合物を含む場合、一般式(i)で表される化合物及び一般式(P)で表される化合物の合計の含有量は、該重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して、0.05〜10%の範囲内であることが好ましく、0.1〜8%の範囲内であることが好ましく、0.1〜5%の範囲内であることが好ましく、0.1〜3%の範囲内であることが好ましく、0.2〜2%の範囲内であることが好ましく、0.2〜1.3%の範囲内であることが好ましく、0.2〜1%の範囲内であることが好ましく、0.2〜0.56%の範囲内であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物が一般式(P)で表される化合物を含む場合、一般式(i)で表される化合物及び一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい下限値は、該重合性化合物含有液晶組成物に対して、0.01%であり、0.03%であり、0.05%であり、0.08%であり、0.1%であり、0.15%であり、0.2%であり、0.25%であり、0.3%である。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物が一般式(P)で表される化合物を含む場合、一般式(i)で表される化合物及び一般式(P)で表される化合物の合計の含有量の好ましい上限値は、該重合性化合物含有液晶組成物に対して、10%であり、8%であり、5%であり、3%であり、1.5%であり、1.2%であり、1%であり、0.8%であり、0.5%である。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、さらに、一般式(Q)で表される化合物を含有することができる。
(式中、RQは炭素原子数1から22の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−で置換されてよく、MQはトランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基又は単結合を表す。)
上記一般式(Q)において、RQは炭素原子数1から22の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−で置換されてよいが、炭素原子数1から10の直鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基、1つのCH2基が−OCO−又は−COO−に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH2基が−OCO−又は−COO−に置換された分岐鎖アルキル基が好ましく、炭素原子数1から20の直鎖アルキル基、1つのCH2基が−OCO−又は−COO−に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH2基が−OCO−又は−COO−に置換された分岐鎖アルキル基が更に好ましい。
上記一般式(Q)において、MQはトランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基又は単結合を表すが、トランス−1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。
一般式(Q)で表される化合物は、より具体的には、下記の一般式(Q−a)から一般式(Q−d)で表される化合物が好ましい。
式中、RQ1は炭素原子数1から10の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ2は炭素原子数1から20の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基が好ましく、RQ3は炭素原子数1から8の直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基又は分岐鎖アルコキシ基が好ましく、LQは炭素原子数1から8の直鎖アルキレン基又は分岐鎖アルキレン基が好ましい。
一般式(Q)で表される化合物は、一般式(Q−a)から一般式(Q−d)で表される化合物中、一般式(Q−c)及び一般式(Q−d)で表される化合物であることが更に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(Q)で表される化合物を1種又は2種以上を含有することが好ましく、1種から5種含有することが更に好ましい。この場合、本発明の重合性化合物含有液晶組成物の総量に対する一般式(Q)で表される化合物の含有量は、0.001から1%であることが好ましく、0.001から0.1%が更に好ましく、0.001から0.05%が特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、上述の化合物以外に、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤又は赤外線吸収剤等を含有しても良い。
本発明に使用できる酸化防止剤及び光安定剤として、具体的には以下の式(III−1)〜(III−40)で表される化合物が好ましく挙げられる。
(上記式(III−1)〜(III−40)中、nは0から20の整数を表す。)
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(Q)で表される化合物又は一般式(III−1)〜(III−40)から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有することが好ましく、1種から5種含有することが更に好ましく、その含有量は0.001から1%であることが好ましく、0.001から0.1%が更に好ましく、0.001から0.05%が特に好ましい。
(その他)
本発明の重合性化合物含有液晶組成物の20℃における誘電率異方性(Δε)は、−2.0から−8.0が好ましく、−2.0から−5.0がより好ましく、−2.5から−5.0が特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物の20℃における屈折率異方性(Δn)は、0.08から0.14が好ましく、0.09から0.13がより好ましく、0.09から0.12が特に好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.13であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物の20℃における粘度(η)は、10から50mPa・sであることが好ましく、10から40mPa・sであることが好ましく、10から35mPa・sであることが好ましく、10から30mPa・sであることが好ましく、10から25mPa・sであることが更に好ましく、10から22mPa・sであることが特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物の20℃における回転粘性(γ1)は、50から160mPa・sであることが好ましく、60から160mPa・sであることが好ましく、60から150mPa・sであることが好ましく、60から140mPa・sであることが好ましく、60から130mPa・sであることが好ましく、60から125mPa・sであることが好ましく、60から120mPa・sであることがより好ましく、60から115mPa・sであることがより好ましく、60から110mPa・sであることがより好ましく、60から100mPa・sであることが特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有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℃から120℃が好ましく、70℃から100℃がより好ましく、70℃から85℃が特に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1)、一般式(N−2)、一般式(N−3)及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1)、一般式(N−2)、一般式(N−3)及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、50質量%、61質量%、63質量%、65質量%、66質量%、67質量%、68質量%、70質量%、71質量%、73質量%、75質量%、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1−4)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1−4)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)及び一般式(L)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)、一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)及び一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%、83質量%、82質量%、81質量%、80質量%であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1a)、一般式(N−1b)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(N−1e)及び一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)及び一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、68質量%、70質量%、71質量%、73質量%、75質量%、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1a)、一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)及び一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%、83質量%、82質量%、81質量%、80質量%、79質量%、78質量%、77質量%、76質量%、75質量%、74質量%、73質量%、72質量%、71質量%、70質量%、69質量%、68質量%、67質量%、66質量%、65質量%、64質量%、63質量%、62質量%、であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1a)、一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)及び一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、38質量%、40質量%、41質量%、43質量%、45質量%、48質量%、50質量%、61質量%、63質量%、65質量%、66質量%、67質量%、68質量%、69質量%、70質量%、72質量%、74質量%、76質量%、78質量%、80質量%、82質量%、84質量%、86質量%、88質量%、90質量%、92質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1d)、一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)及び一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%、83質量%、82質量%、81質量%、80質量%、79質量%、78質量%、77質量%、76質量%、75質量%、74質量%、73質量%、72質量%、71質量%、70質量%、69質量%、68質量%、67質量%、66質量%、65質量%、64質量%、63質量%、62質量%、であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1d)、一般式(L−1)、一般式(L−3)、一般式(L−4)、一般式(L−5)及び一般式(L−6)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、38質量%、40質量%、41質量%、43質量%、45質量%、48質量%、50質量%、61質量%、63質量%、65質量%、66質量%、67質量%、68質量%、69質量%、70質量%、72質量%、74質量%、76質量%、78質量%、80質量%、82質量%、84質量%、86質量%、88質量%、90質量%、92質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(L−1)、一般式(L−3)、及び一般式(L−5)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の下限値は、38質量%、40質量%、41質量%、43質量%、45質量%、48質量%、50質量%、61質量%、63質量%、65質量%、66質量%、67質量%、68質量%、69質量%、70質量%、72質量%、74質量%、76質量%、78質量%、80質量%、81質量%、83質量%、85質量%、86質量%、87質量%、88質量%、89質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%、94質量%、95質量%、96質量%、97質量%、98質量%、99質量%であることが好ましい。
また、本発明の重合性化合物含有液晶組成物全体のうち、一般式(i)、一般式(N−1c)、一般式(N−1d)、一般式(L−1)、一般式(L−3)、及び一般式(L−5)で表される化合物のみから構成される成分の占める割合の上限値は、100質量%、99質量%、98質量%、97質量%、96質量%、95質量%、94質量%、93質量%、92質量%、91質量%、90質量%、89質量%、88質量%、87質量%、86質量%、85質量%、84質量%、83質量%、82質量%、81質量%、80質量%、79質量%、78質量%、77質量%、76質量%、75質量%、74質量%、73質量%、72質量%、71質量%、70質量%、69質量%、68質量%、67質量%、66質量%、65質量%、64質量%、63質量%、62質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、分子内に過酸(−CO−OO−)構造等の酸素原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。液晶組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合には、本発明の重合性化合物含有液晶組成物に含まれるカルボニル基を有する化合物の含有量は、該重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましく、1%以下であることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
UV照射による安定性を重視する場合、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、塩素原子が置換している化合物の含有量が、該重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して15%以下であることが好ましく、10%以下であることが好ましく、8%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量が多いことが好ましい。本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量が、該重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、上記重合性化合物含有液晶組成物が、実質的に分子内の環構造がすべて6員環である化合物のみで構成されることが最も好ましい。
酸化による劣化を抑えるためには、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量が少ないことが好ましい。本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量が、該重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して10%以下であることが好ましく、8%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
粘度の改善及びTniの改善を重視する場合には、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量が少ないことが好ましい。本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、2−メチルベンゼン−1,4−ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量が、該重合性化合物含有液晶組成物の総量に対して10%以下であることが好ましく、8%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
本願において実質的に含有しないとは、意図せずに含有する物を除いて含有しないという意味である。
II.液晶表示素子
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。本発明の液晶表示素子は、一般式(i)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有する液晶組成物、換言すれば上記「I.重合性化合物含有液晶組成物」の項で説明した重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子である。本発明の重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子は、高速応答という顕著な特徴を有しており、加えて、チルト角が十分に得られ、未反応の重合性化合物がないか、問題にならないほど少なく、電圧保持率(VHR)が高いため、配向不良や表示不良といった不具合がないか、十分に抑制されている。また、チルト角及び重合性化合物の残留量を容易に制御できるため、製造のためのエネルギーコストの最適化及び削減が容易であるため、生産効率の向上と安定した量産に最適である。
本発明の重合性化合物含有液晶組成物を用いた液晶表示素子は、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、PSAモード、PSVAモード、VAモード、PS−IPSモード又はPS−FFSモード用液晶表示素子に用いることができる。
本発明の液晶表示素子は、対向に配置された第1の基板及び第2の基板と、前記第1の基板又は前記第2の基板に設けられる共通電極と、前記第1の基板又は前記第2の基板に設けられ、薄膜トランジスタを有する画素電極と、前記第1の基板と第2の基板間に設けられる重合性化合物含有液晶組成物を含有する液晶層と、を有することが好ましい。必要により前記液晶層と当接するように第1の基板及び第2の基板の少なくとも一つの基板の対向面側に、液晶分子の配向方向を制御する配向膜を設けてもよく、第1の基板及び第2の基板の両方に配向膜が設けられていなくてもよい。該配向膜としては、液晶表示素子の駆動モードに併せて、垂直配向膜や水平配向膜など適宜選択することができ、ラビング配向膜(例えば、ポリイミド配向膜)又は光配向膜(例えば、分解型ポリイミド配向膜)などの公知の配向膜を使用することができる。さらに、カラーフィルターを、第1の基板又は第2の基板上に適宜設けてもよく、また前記画素電極や共通電極上にカラーフィルターを設けることができる。
本発明の液晶表示素子に使用される液晶セルの2枚の基板はガラス又はプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより得ることができる。
カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の3色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、TFT、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
前記第1の基板及び前記第2の基板は、共通電極や画素電極層が内側となるように対向させることが好ましい。
第1の基板と第2の基板との間隔は、スペーサーを介して調整してもよい。このときは、得られる液晶層の厚さが1〜100μmとなるように調整するのが好ましく、1.5〜10μmが更に好ましい。偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δnとセル厚dとの積を調整することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
2枚の基板間に重合性化合物含有液晶組成物を狭持させる方法は、通常の真空注入法又はODF法などを用いることができる。
重合性化合物含有液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度が望ましいので、紫外線又は電子線等の活性エネルギー線を単一又は併用又は順番に照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、重合性化合物含有液晶組成物を2枚の基板間に挟持させた状態で重合を行う場合には、少なくとも照射面側の基板は活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場又は温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、更に活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。特に紫外線露光する際には、重合性化合物含有液晶組成物に交流電界を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流電界は、周波数10Hzから10kHzの交流が好ましく、周波数60Hzから10kHzがより好ましく、電圧は液晶表示素子の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する電圧により液晶表示素子のプレチルト角を制御することができる。PSVAモードの液晶表示素子においては、配向安定性及びコントラストの観点からプレチルト角を80度から89.9度に制御することが好ましい。
重合性化合物含有液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合させる際に使用する紫外線又は電子線等の、活性エネルギー線の照射時の温度は、特に制限されることはない。例えば、配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に重合性化合物含有液晶組成物を適用する場合は、前記重合性化合物含有液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には15〜35℃で重合させることが好ましい。
一方、例えば、配向膜を有していない基板を備えた液晶表示素子に重合性化合物含有液晶組成物を適用する場合は、上記の配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に適用する照射時の温度範囲より広い温度範囲でもよい。
紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長としては、重合性化合物含有液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、必要に応じて、紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、0.1mW/cm2〜100W/cm2が好ましく、2mW/cm2〜50W/cm2が更に好ましい。照射する紫外線のエネルギー量は、適宜調整することができるが、10mJ/cm2から500J/cm2が好ましく、100mJ/cm2から200J/cm2が更に好ましい。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、10秒から3600秒が好ましく、10秒から600秒が更に好ましい。
III.重合性化合物
本発明の重合性化合物は、一般式(i)で表される化合物である。
(式中、Ai1及びAi2は、それぞれ独立して、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレンジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基又はデカヒドロナフタレンジイル基(ナフタレンジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、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、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基又はPi3−Si3−で置換されていても良く、
Pi1、Pi2及びPi3は、それぞれ独立して、式(R−1)から式(R−9)
(式中、R11、R12、R13、R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、mr5、mr7、nr5及びnr7は、それぞれ独立して、0、1、又は2を表す。)から選ばれる基を表し、
Si1、Si2及びSi3は、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されても良く、
Ri1は、炭素原子数1から5のアルキル基、フッ素原子又は水素原子を表し、
ni1は1、2又は3を表し、
Ai2、Si2、Pi3及び/又はSi3が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。)
本発明の重合性化合物によれば、液晶組成物に添加して重合性化合物含有液晶組成物としたときに、該重合性化合物含有液晶組成物から析出しにくく、重合速度が速く短時間の紫外線照射であっても十分に重合可能であるため、未反応の重合性化合物の残留量を少なくすることができる。また、本発明の重合性化合物によれば、液晶表示素子において、プレチルト角の変化が大きいことによる表示不良(焼き付き)を抑制することができる。
本発明の重合性化合物の詳細については、上述の「I.重合性化合物含有液晶組成物」の項で説明したため、ここでの説明は省略する。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例における「%」は「質量%」を意味する。
以下の実施例及び比較例における化合物の記載について以下の略号を用いる。
(側鎖)
−n −CnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
n− CnH2n+1− 炭素数nの直鎖状のアルキル基
−On −OCnH2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシ基
1V− CH3−CH=CH−
(連結基)
−1O− −CH2−O−
−2− −CH2−CH2−
以下の実施例及び比較例において測定した特性は以下の通りである。
Tni :ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
Δn :20℃における屈折率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
γ1 :20℃における回転粘性(mPa・s)
Δε :20℃における誘電率異方性
以下の実施例及び比較例における液晶表示素子の製造方法及び評価方法は下記の通りである。
(液晶表示素子の製造方法)
まず、垂直配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布しラビング処理したITO付き基板を含むセルギャップ3.5μmの液晶セルに、後述する重合性化合物含有液晶組成物を真空注入法で注入した。その後、重合性化合物含有液晶組成物を注入した液晶セルに、蛍光UVランプを用いて、任意時間紫外線を照射し液晶表示素子を得た。このとき、中心波長313nmの条件で測定した照度が3mW/cm2になるように蛍光UVランプを調整した。
(重合性化合物の残留量の評価方法)
上述の照射条件で、紫外線を150秒、15分又は60分照射した後の液晶表示素子中の重合性化合物の残留量[ppm]を測定した。この重合性化合物の残留量の測定方法を説明する。まず試験管に分解した液晶表示素子とアセトニトリルとを入れ、振とうしてろ過し、液晶組成物、重合物、未反応の重合性化合物を含む溶出成分のアセトニトリル溶液を得た。これを高速液体クロマトグラフ(カラム:逆相非極性カラム、展開溶媒:アセトニトリル70%及び水30%の混合溶媒)で分析し、各成分のピーク面積を算出した。指標とする液晶化合物のピーク面積と未反応の重合性化合物のピーク面積比から、残存する重合性化合物の量を決定した。この値と当初添加した重合性化合物の量から重合性化合物の残留量を決定した。なお、重合性化合物の残留量の検出限界は100ppmであった。
(VHRの評価方法)
重合性化合物含有液晶組成物を注入した液晶セルに、上述の照射条件で紫外線を60分照射し、VHRを測定した。VHRの測定条件は、1V、0.6Hz、60℃であった。
(焼き付きの評価方法)
重合性化合物含有液晶組成物を注入した液晶セルに、上述の照射条件で紫外線を60分照射後、プレチルト角の変化による表示不良(焼き付き)評価を行った。まず、液晶表示素子のプレチルト角を測定し、プレチルト角(初期)とした。この液晶表示素子に周波数100Hzで電圧を30V印加しながらバックライトを3時間照射した。その後、プレチルト角を測定し、プレチルト角(試験後)とした。測定したプレチルト角(初期)からプレチルト角(試験後)を引いた値をプレチルト角変化量(=プレチルト角変化の絶対値)[°]とした。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。プレチルト角変化量は、0[°]に近いほど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り、0.5[°]以上となると、プレチルト角の変化による表示不良の発生する可能性がより高くなる。
1.重合性化合物の合成
(実施例1A)式(i−1a)で表される重合性化合物の合成
まず窒素雰囲気下、反応容器に式(i−1a−1)で表される化合物10.0g、アクリル酸tert−ブチル8.9g、炭酸カリウム12.0g、N,N−ジメチルアセトアミド100mL、酢酸パラジウム(II)0.010gを加え、120℃で5時間加熱撹拌した。室温に冷却し、反応液を5%塩酸に注いだ。酢酸エチルで抽出し、有機層を水及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、酢酸エチル)により精製を行うことによって、式(i−1a−2)で表される化合物10.2gを得た。
次に窒素雰囲気下、反応容器に式(i−1a−2)で表される化合物10.2g、メタクリル酸4.4g、4−ジメチルアミノピリジン0.6g、ジクロロメタン100mLを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド7.0gを滴下し、室温で7時間撹拌した。析出物をろ過により除去し、ろ液を5%塩酸、水及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−1a−3)で表される化合物10.7gを得た。
次に反応容器に式(i−1a−3)で表される化合物10.7g、ジクロロメタン30mL、ギ酸60mLを加え、40℃で6時間加熱撹拌した。溶媒を減圧留去した後、得られた固体を水で洗浄した。乾燥させることによって、式(i−1a−4)で表される化合物8.2gを得た。
続いて、反応容器に式(i−1a−5)で表される化合物10.0g、ピリジニウムp−トルエンスルホナート1.3g、ジクロロメタン100mLを加えた。氷冷しながら、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン5.0gを滴下し、室温で8時間撹拌した。反応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、ジクロロメタン)により精製を行うことによって、式(i−1a−6)で表される化合物12.8gを得た。
次に、耐圧反応容器に式(i−1a−6)で表される化合物12.8g、テトラヒドロフラン50mL、エタノール50mL、パラジウム触媒(エボニック社製、E 106 O/W 5%Pd)を加えた。水素圧0.5MPa、50℃で8時間加熱撹拌した。触媒をろ過により除去し、ろ液を減圧留去した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、酢酸エチル)により精製を行うことによって、式(i−1a−7)で表される化合物8.3gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−1a−7)で表される化合物8.3g、メタクリル酸4.0g、4−ジメチルアミノピリジン0.5g、ジクロロメタン90mLを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド6.5gを滴下し、室温で7時間撹拌した。析出物をろ過により除去し、ろ液を5%塩酸、水及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、ジクロロメタン)により精製を行うことによって、式(i−1a−8)で表される化合物9.0gを得た。
次に、反応容器に式(i−1a−8)で表される化合物9.0g、テトラヒドロフラン70mL、メタノール70mL、濃塩酸0.1mLを加え、室温で6時間撹拌した。反応液に酢酸エチルを加え、水及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、酢酸エチル)及び再結晶(酢酸エチル/ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−1a−9)で表される化合物5.5gを得た。
窒素雰囲気下、反応容器に式(i−1a−9)で表される化合物5.5g、式(i−1a−4)で表される化合物7.1g、4−ジメチルアミノピリジン0.4g、ジクロロメタン100mLを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド4.7gを滴下し、室温で7時間撹拌した。析出物をろ過により除去し、ろ液を5%塩酸、水及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)及び再結晶(ジクロロメタン/メタノール)により精製を行うことによって、式(i−1a)で表される化合物9.7gを得た。
得られた式(i−1a)で表される化合物の相転移温度、1H NMRピーク値、及びLC−MSは、それぞれ下記の通りであった。
・相転移温度(昇温5℃/分):C 161 I
・1H NMR(CDCl3)δ 2.08(m,6H),5.78(d,2H),6.37(d,2H),6.59(d,1H),7.16−7.22(m,6H),7.63(d,2H),7.86(d,1H)ppm
・LC−MS:393[M+1]
(実施例2A)式(i−24a)で表される重合性化合物の合成
まず、ディーンスターク装置を備えた反応容器に式(i−24a−1)で表される化合物13.8g、p−トルエンスルホン酸一水和物1.4g、酢酸エチル150mLを加えた。溶媒を除去しながら、新たに酢酸エチルを追加しながら、5時間加熱還流させた。冷却した後、反応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、酢酸エチル)及び再結晶(酢酸エチル/ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−24a−2)で表される化合物13.9gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−24a−2)で表される化合物13.9g、ピリジニウムp−トルエンスルホン酸0.3g、ジクロロメタン60mLを加えた。氷冷しながら、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン7.5gを滴下し、室温で10時間撹拌した。反応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、ジクロロメタン)及び再結晶(ジクロロメタン/メタノール)により精製を行うことによって、式(i−24a−3)で表される化合物16.6gを得た。
次に、反応容器に式(i−24a−3)で表される化合物16.6g、メタノール300mLを加えた。室温で50%水酸化ナトリウム水溶液8.4mLを加え、50℃で4時間加熱撹拌した。反応液を水に注いだ。水層をpH7に調整した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を水及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、酢酸エチル)及び再結晶(酢酸エチル/ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−24a−4)で表される化合物12.7gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−24a−4)で表される化合物12.4g、4−ジメチルアミノピリジン0.6g、ジクロロメタン99mL、メタクリル酸4.6gを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド6.8gを滴下し、室温で10時間撹拌した。析出した固体をろ過により除去し、溶媒を減圧留去した。再結晶(メタノール)を行った。カラムクロマトグラフィー(NH2シリカゲル、ジクロロメタン/ヘキサン)及び再結晶(ジクロロメタン/メタノール)により精製を行うことによって、式(i−24a−5)で表される化合物5.4gを得た。
次に、反応容器に式(i−24a−5)で表される化合物5.4g、テトラヒドロフラン50mL、メタノール50mLを加えた。濃塩酸0.2mLを加え、室温で3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出した。有機層を食塩水で洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、酢酸エチル)及び再結晶(酢酸エチル/ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−24a−6)で表される化合物4.0gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−24a−6)で表される化合物4.0g、実施例1Aで合成した式(i−1a−4)で表される化合物3.5g、4−ジメチルアミノピリジン0.2g、ジクロロメタン50mLを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド2.3gを滴下し、室温で10時間撹拌した。析出した固体をろ過により除去し、溶媒を減圧留去した。再結晶(メタノール)を行った。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)及び再結晶(ジクロロメタン/メタノール)により精製を行うことによって、式(i−24a)で表される化合物5.9gを得た。
得られた式(i−24a)で表される化合物の相転移温度、1H NMRピーク値、及びLC−MSは、それぞれ下記の通りであった。
・相転移温度(昇温5℃/分):C 179 N >220 I
・1H NMR(CDCl3)δ 1.54−1.67(m,4H),1.95−2.01(m,5H),2.07(s,3H),2.14−2.14(m,2H),2.57(m,1H),4.85(m,1H),5.55(m,1H),5.79(m,1H),6.11(s,1H),6.37(s,1H),6.59(d,1H),7.09(d,2H),7.20(d,2H),7.24(d,2H),7.62(d,2H),7.85(d,1H)ppm.
・LC−MS:475[M+1]
(実施例3A)式(i−31a)で表される重合性化合物の合成
まず、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−31a−1)で表される化合物25.0g、パラトルエンスルホン酸ピリジニウム0.7g、ジクロロメタン120mLを加えた。氷冷しながら、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン16.8gを滴下し、室温で2時間撹拌した。反応液に水を注ぎ、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(NH2シリカゲル、ジクロロメタン)により精製を行うことによって、式(i−31a−2)で表される化合物38.2gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−31a−2)で表される化合物38.0g、ジクロロビス[ジ−t−ブチル(p−ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)0.5g、炭酸カリウム(2mol/L水溶液)150mL、テトラヒドロフラン500mLを加え、60℃で加熱撹拌した。式(i−31a−3)で表される化合物23.1gのテトラヒドロフラン(100mL)/水(20mL)溶液を滴下し、60℃で10時間加熱撹拌した。室温に冷却し、反応液に水を注いだ。酢酸エチルで抽出し、有機層を食塩水で洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、ジクロロメタン)により精製を行うことによって、式(i−31a−4)で表される化合物45.7gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−31a−4)で表される化合物45.7g、4−ジメチルアミノピリジン1.6g、ジクロロメタン300mL、メタクリル酸14.7gを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド22.3gを滴下し、室温で6時間撹拌した。析出した固体をろ過により除去し、有機層を10%塩酸、食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、ジクロロメタン)、再結晶(ジクロロメタン/メタノール、−78℃)により精製を行うことによって、式(i−31a−5)で表される化合物25.0gを得た。
次に、反応容器に式(i−31a−5)で表される化合物25.0g、テトラヒドロフラン250mL、メタノール50mLを加えた。濃塩酸0.2mLを加え、室温で2時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、有機層を食塩水で洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)、再結晶(ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−31a−6)で表される化合物12.5gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−31a−6)で表される化合物3.7g、実施例1Aで合成した式(i−1a−4)で表される化合物3.2g、4−ジメチルアミノピリジン0.2g、ジクロロメタン50mLを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド2.1gを滴下し、室温で4時間撹拌した。析出した固体をろ過により除去し、有機層を10%塩酸及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)、再結晶(ジクロロメタン/メタノール)により精製を行うことによって、式(i−31a)で表される化合物5.9gを得た。
得られた式(i−31a)で表される化合物の相転移温度、1H NMRピーク値、及びLC−MSは、それぞれ下記の通りであった。
・相転移温度(昇温5℃/分):C 160 N >220 I
・1H NMR(CDCl3)δ 2.08(s,3H),2.09(s,3H),2.29(s,3H),5.79(dt,2H),6.38(d,2H),6.62(d,1H),7.06(m,2H),7.16−7.35(m,7H),7.64(d,2H),7.87(d,1H)ppm.
・LC−MS:483[M+1]
(実施例4A)式(i−33a)で表される重合性化合物の合成
まず、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−33a−2)で表される化合物25.0g、ジクロロビス[ジ−t−ブチル(p−ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)0.5g、炭酸カリウム(2mol/L水溶液)160mL、テトラヒドロフラン500mLを加え、60℃で加熱撹拌した。式(i−33a−1)で表される化合物35.0gのテトラヒドロフラン(100mL)/水(20mL)溶液を滴下し、60℃で3時間加熱撹拌した。室温に冷却し、反応液に水を注いだ。酢酸エチルで抽出し、有機層を食塩水で洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、ジクロロメタン)により精製を行うことによって、式(i−33a−3)で表される化合物44.7gを得た。
続いて、窒素雰囲気下、反応容器に式(i−33a−3)で表される化合物44.7g、4−ジメチルアミノピリジン1.6g、ジクロロメタン300mL、メタクリル酸12.7gを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド20.3gを滴下し、室温で2時間撹拌した。析出した固体をろ過により除去し、有機層を10%塩酸、食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(アルミナ、ジクロロメタン)、再結晶(ジクロロメタン/メタノール)により精製を行うことによって、式(i−33a−4)で表される化合物37.0gを得た。
続いて反応容器に式(i−33a−4)で表される化合物37.0g、テトラヒドロフラン250mL、メタノール50mLを加えた。濃塩酸0.2mLを加え、室温で2時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、有機層を食塩水で洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)、再沈殿(ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−33a−5)で表される化合物25.3gを得た。
窒素雰囲気下、反応容器に式(i−33a−5)で表される化合物3.7g、実施例1Aで合成した式(i−1a−4)で表される化合物3.2g、4−ジメチルアミノピリジン0.2g、ジクロロメタン50mLを加えた。氷冷しながら、ジイソプロピルカルボジイミド2.1gを滴下し、室温で5時間撹拌した。析出した固体をろ過により除去し、有機層を10%塩酸及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)、再結晶(ジクロロメタン/メタノール)及びカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/ヘキサン)により精製を行うことによって、式(i−33a)で表される化合物1.8gを得た。
得られた式(i−33a)で表される化合物の相転移温度、1H NMRピーク値、及びLC−MSは、それぞれ下記の通りであった。
・相転移温度(昇温5℃/分):C 165 N 200 poly
・1H NMR(CDCl3)δ 2.08(s,6H),2.29(s,3H),5.78(dt,2H),6.37(dt,2H),6.63(d,1H),7.01(m,2H),7.22(m,5H),7.35(m,2H),7.64(d,2H),7.88(d,1H)ppm.
・LC−MS:483[M+1]
(実施例5A)式(i−2a)および(i−18a)で表される重合性化合物の合成
実施例1Aの方法に準拠して、式(i−2a)および(i−18a)で表される重合性化合物をそれぞれ合成した。
2.重合性化合物含有液晶組成物の調製と評価結果
(液晶組成物の調製及び物性値)
重合性化合物を添加する前の液晶組成物LC−001〜LC−005を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物LC−001〜LC−005の構成とその物性値の結果は表1のとおりであった。
(比較例1〜2)
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として下記式(A)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を比較例1とした。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として下記式(B)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を比較例2とした。
(実施例1B〜4B)
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−1a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例1Bとした。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−24a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する重合性化合物含有液晶組成物を実施例2Bとした。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−31a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する重合性化合物含有液晶組成物を実施例3Bとした。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−33a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物を含有する重合性化合物含有液晶組成物を実施例4Bとした。
比較例1〜2及び実施例1B〜4Bの重合性化合物含有液晶組成物について、紫外線を所定時間照射した後の重合性化合物の残留量、紫外線60分照射後のVHR及びプレチルト角変化量は以下の表2のとおりであった。また、比較例1〜2及び実施例1B〜4Bの重合性化合物含有液晶組成物の物性は、それぞれ液晶組成物LC−001の物性と同等であった。
比較例1の重合性化合物含有液晶組成物は、プレチルト角変化量は十分に小さい値であるものの、紫外線60分照射後の重合性化合物の残留量が多かった。また、比較例2の重合性化合物含有液晶組成物は、紫外線60分照射後の重合性化合物の残留量は検出限界未満であったが、プレチルト角変化量が大きい値であった。
一方、本発明の重合性化合物含有液晶組成物である実施例1B〜4Bは、紫外線60分照射後の重合性化合物の残留量が検出限界未満であり、比較例1よりも明らかに少ない量を示した。これにより、実施例1B〜4Bは比較例1よりも重合性化合物の重合速度が十分に速いことがわかった。また、比較例2よりもプレチルト角変化量が十分に小さい値であることが確認された。さらに、実施例1B〜4Bは、比較例1、2と比較して紫外線60分照射後のVHRが十分に高い値であった。
以上のことから、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(i)で表される重合性化合物の重合速度が十分に速く、未反応の該重合性化合物の残留量も抑えられ、紫外線60分照射後のVHRが十分に高く、プレチルト角の変化による表示不良が発生しにくいことが確認された。
(比較例3)
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(C)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を比較例3とした。
比較例3の重合性化合物含有液晶組成物は、紫外線60分照射後の重合性化合物の残留量およびVHR、ならびにプレチルト角変化量の結果が、実施例1B〜4Bと同等であったが、室温で240時間保管したところ、重合性化合物の析出が確認された。一方、実施例1B〜4Bの重合性化合物含有液晶組成物は、室温で240時間保管した後も、均一なネマチック液晶相を保持しており、重合性化合物の析出は確認されなかった。
以上のことから、本発明の重合性化合物含有液晶組成物は、一般式(i)で表される重合性化合物の析出が抑制されていることが確認された。なお、比較例3で用いた式(C)で表される重合性化合物は、一般式(i)中のAi1が2つの場合に相当する。比較例3の結果から、一般式(i)中のAi1が2以上の場合、溶解性が低下して析出しやすくなること、ならびに、本発明における一般式(i)で表される化合物では一般式(i)中のAi1が1つであり、溶解性が向上して析出しにくくなっていることが示唆された。
(実施例5B〜8B)
液晶組成物LC−001を99.6質量部に対して、重合性化合物として式(i−1a)で表される化合物を0.4質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例5Bとした。
液晶組成物LC−001を99.4質量部に対して、重合性化合物として式(i−1a)で表される化合物を0.6質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例6Bとした。
実施例1に対して、更に式(H−1)で表される酸化防止剤を50ppm添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例7Bとした。
実施例1に対して、更に式(H−2)で表される酸化防止剤を50ppm添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例8Bとした。
実施例5B〜8Bの重合性化合物含有液晶組成物についても実施例1Bと同様の評価を行った。その結果、実施例5B〜8Bは、実施例1Bと同様に、紫外線60分照射後の未反応の重合性化合物の残留量が検出限界未満であり、比較例1よりも重合速度が速く、比較例2よりもプレチルト角変化量は十分に小さかった。また、実施例5B〜8Bは、比較例1、2よりも紫外線60分照射後のVHRが十分に高い値を示した。さらに実施例5B〜8Bは、室温で240時間保管後の重合性化合物の析出も確認されなかった。このことから、実施例5B〜8Bの重合性化合物含有液晶組成物も本発明の課題を解決していることが確認された。
(実施例9B〜12B)
液晶組成物LC−002を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−1a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例9Bとした。
液晶組成物LC−003を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−1a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例10Bとした。
液晶組成物LC−004を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−1a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例11Bとした。
液晶組成物LC−005を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−1a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例12Bとした。
実施例9B〜12Bの重合性化合物含有液晶組成物についても実施例1Bと同様の評価を行った。その結果、実施例9B〜12Bは、いずれも紫外線150秒照射後および紫外線15分照射後の未反応の重合性化合物の残留量が実施例1Bと同等であり、比較例1よりも少なかった。また、実施例9B〜12Bの紫外線60分照射後の未反応の重合性化合物の残留量も、実施例1Bと同様に検出限界未満であった。よって実施例9B〜12Bは、比較例1よりも重合速度が速いことが示唆された。また、実施例9B〜12Bは、いずれも実施例1Bと同等のプレチルト角変化量を示し、比較例2よりもプレチルト角変化量が十分に小さいことが示唆された。また、実施例9B〜12Bは、紫外線60分照射後のVHRが実施例1Bと同等であり、比較例1、2よりも紫外線60分照射後のVHRが十分に高い値を示した。さらに実施例9B〜12Bは、室温で240時間保管後の重合性化合物の析出が確認されなかった。このことから、実施例9B〜12Bの重合性化合物含有液晶組成物は、本発明の課題を解決していることが確認された。
(実施例13B〜16B)
液晶組成物LC−002を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−31a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例13Bとした。
液晶組成物LC−003を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−31a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例14Bとした。
液晶組成物LC−004を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−31a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例15Bとした。
液晶組成物LC−005を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−31a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例16Bとした。
実施例13B〜16Bの重合性化合物含有液晶組成物についても実施例3Bと同様の評価を行った。その結果、実施例13B〜16Bは、いずれも紫外線150秒照射後および紫外線15分照射後の未反応の重合性化合物の残留量が実施例3Bと同等であり、比較例1よりも少なかった。また、実施例13B〜16Bの紫外線60分照射後の未反応の重合性化合物の残留量も、実施例3Bと同様に検出限界未満であった。よって実施例13B〜16Bは、比較例1よりも重合速度が速いことが示唆された。また、実施例13B〜16Bは、いずれも実施例3Bと同等のプレチルト角変化量を示し、比較例2よりもプレチルト角変化量が十分に小さいことが示唆された。また、実施例13B〜16Bは、紫外線60分照射後のVHRが実施例3Bと同等であり、比較例1、2よりも紫外線60分照射後のVHRが十分に高い値を示した。さらに実施例13B〜16Bは、室温で240時間保管後の重合性化合物の析出が確認されなかった。このことから、実施例13B〜16Bの重合性化合物含有液晶組成物は、本発明の課題を解決していることが確認された。
(実施例17B〜20B)
液晶組成物LC−002を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−33a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例17Bとした。
液晶組成物LC−003を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−33a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例18Bとした。
液晶組成物LC−004を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−33a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例19Bとした。
液晶組成物LC−005を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−33a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例20Bとした。
実施例17B〜20Bの重合性化合物含有液晶組成物についても実施例4Bと同様の評価を行った。その結果、実施例17B〜20Bは、いずれも紫外線150秒照射後および紫外線15分照射後の未反応の重合性化合物の残留量が実施例4Bと同等であり、比較例1よりも少なかった。また、実施例17B〜20Bの紫外線60分照射後の未反応の重合性化合物の残留量も、実施例4Bと同様に検出限界未満であった。よって実施例17B〜20Bは、比較例1よりも重合速度が速いことが示唆された。また、実施例17B〜20Bは、いずれも実施例4Bと同等のプレチルト角変化量を示し、比較例2よりもプレチルト角変化量が十分に小さいことが示唆された。また、実施例17B〜20Bは、紫外線60分照射後のVHRが実施例4Bと同等であり、比較例1、2よりも紫外線60分照射後のVHRが十分に高い値を示した。さらに実施例17B〜20Bは、室温で240時間保管後の重合性化合物の析出が確認されなかった。このことから、実施例17B〜20Bの重合性化合物含有液晶組成物は、本発明の課題を解決していることが確認された。
(実施例21B〜22B)
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−2a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例21Bとした。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物として式(i−18a)で表される化合物を0.3質量部添加した重合性化合物含有液晶組成物を実施例22Bとした。
実施例21B〜22Bの重合性化合物含有液晶組成物についても実施例1Bと同様の評価を行った。その結果、実施例21B〜22Bは、いずれも紫外線150秒照射後および紫外線15分照射後の未反応の重合性化合物の残留量が実施例1Bと同等であり、比較例1よりも少なかった。また、実施例21B〜22Bの紫外線60分照射後の未反応の重合性化合物の残留量も、実施例1Bと同様に検出限界未満であった。よって実施例21B〜22Bは、比較例1よりも重合速度が速いことが示唆された。また、実施例21B〜22Bは、いずれも実施例1Bと同等のプレチルト角変化量を示し、比較例2よりもプレチルト角変化量が十分に小さいことが示唆された。また、実施例21B〜22Bは、紫外線60分照射後のVHRが実施例1Bと同等であり、比較例1、2よりも紫外線60分照射後のVHRが十分に高い値を示した。さらに実施例21B〜22Bは、室温で240時間保管後の重合性化合物の析出が確認されなかった。このことから、実施例21B〜22Bの重合性化合物含有液晶組成物は、本発明の課題を解決していることが確認された。