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公開番号2024053606
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-16
出願番号2022159934
出願日2022-10-04
発明の名称液晶組成物および液晶表示素子
出願人DIC株式会社
代理人個人,個人
主分類C09K 19/30 20060101AFI20240409BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】高速応答、高透過率および駆動電圧が低いという前記液晶組成物に求められる物性に加えて、低温での保存安定性にも優れるn型の液晶組成物を提供すること。
【解決手段】一般式(i)で表される化合物から選ばれる1種または2種以上の化合物、一般式(L)で表される化合物から選ばれる1種または2種以上の化合物、および一般式(N-1)で表される化合物から選ばれる1種または2種以上の化合物を含有する誘電率異方性が負の液晶組成物。
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特許請求の範囲【請求項１】
一般式（ｉ）で表される化合物から選ばれる１種または２種以上の化合物、一般式（Ｌ）で表される化合物から選ばれる１種または２種以上の化合物、および一般式（Ｎ－１）で表される化合物から選ばれる１種または２種以上の化合物を含有する誘電率異方性が負の液晶組成物。
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2024053606000081.jpg
20
157
（式中、Ｒ
ｉ１
は炭素原子数が１から５のアルキル基または炭素原子数が２から５のアルケニル基を表し、Ｒ
ｉ２
は炭素原子数が１から５のアルキル基または炭素原子数が２から５のアルケニル基を表す。）
JPEG
2024053606000082.jpg
19
157
（式中、Ｒ
Ｌ１
およびＲ
Ｌ２
はそれぞれ独立して、炭素原子数が１から８のアルキル基を表し、該アルキル基中の１個または非隣接の２個以上の－ＣＨ
２
－はそれぞれ独立して－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－または－ＯＣＯ－によって置換されていてもよく、
Ａ
Ｌ１
、Ａ
Ｌ２
およびＡ
Ｌ３
はそれぞれ独立して
（ａ）１，４－シクロヘキシレン基または１，４－シクロヘキシレン基中に存在する１個の－ＣＨ
２
－または非隣接の２個以上の－ＣＨ
２
－が－Ｏ－に置き換えられた１，４－シクロヘキシレン基、
（ｂ）１，４－フェニレン基または１，４－フェニレン基中に存在する１個の－ＣＨ＝または非隣接の２個以上の－ＣＨ＝が－Ｎ＝に置き換えられた１，４－フェニレン基、
および
（ｃ）ナフタレン－２，６－ジイル基、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基またはデカヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、またはナフタレン－２，６－ジイル基または１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基中に存在する１個の－ＣＨ＝または非隣接の２個以上の－ＣＨ＝が－Ｎ＝に置き換えられたナフタレン－２，６－ジイル基または１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）および基（ｃ）中の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されていても良く、
Ｚ
Ｌ１
およびＺ
Ｌ２
はそれぞれ独立して単結合、－ＣＨ
２
ＣＨ
２
－、－（ＣＨ
２
）
４
－、－ＯＣＨ
２
－、－ＣＨ
２
Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＦ
２
－、－ＣＦ
２
Ｏ－、－ＣＨ＝Ｎ－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－または－Ｃ≡Ｃ－を表し、
ｎ
Ｌ１
は０、１、２または３を表し、
Ａ
Ｌ２
、Ｚ
Ｌ２
がそれぞれ複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、前記一般式（ｉ）および下記一般式（Ｎ－１）で表される化合物を除く。）
JPEG
2024053606000083.jpg
22
153
（式中、Ｒ
Ｎ１１
およびＲ
Ｎ１２
はそれぞれ独立して、炭素原子数が１から８のアルキル基を表し、該アルキル基中の１個または非隣接の２個以上の－ＣＨ
２
－はそれぞれ独立して－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－または－ＯＣＯ－によって置換されていてもよく、
ｎ
Ｎ１１
およびｎ
Ｎ１２
は０、１、２または３を表すが、ｎ
Ｎ１１
＋ｎ
Ｎ１２
は１、２または３を満たし、
Ａ
Ｎ１１
およびＡ
Ｎ１２
はそれぞれ独立して
（ａ）１，４－シクロヘキシレン基または１，４－シクロヘキシレン基中に存在する１個の－ＣＨ
２
－または非隣接の２個以上の－ＣＨ
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記一般式（ｉ）で表される化合物の少なくとも１種が下記一般式（ｉ－２０２）または下記一般式（ｉ－３０２）で表される化合物のいずれかである請求項１に記載の液晶組成物。
JPEG
2024053606000084.jpg
40
153
【請求項３】
前記一般式（Ｌ）で表される化合物の少なくとも１種が下記一般式（Ｌ－２）または下記一般式（Ｌ－３）で表される化合物のいずれかである請求項１または２に記載の液晶組成物。
JPEG
2024053606000085.jpg
11
153
（式中、Ｒ
Ｌ２１
およびＲ
Ｌ２２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じである。）
JPEG
2024053606000086.jpg
11
153
（式中、Ｒ
Ｌ３１
およびＲ
Ｌ３２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じである。）
【請求項４】
前記一般式（Ｌ）で表される化合物の少なくとも１種が下記一般式（Ｌ－４）から（Ｌ－７）で表される化合物の群から選ばれる化合物である請求項１または２に記載の液晶組成物。
JPEG
2024053606000087.jpg
11
153
（式中、Ｒ
Ｌ４１
およびＲ
Ｌ４２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じである。）
JPEG
2024053606000088.jpg
12
153
（式中、Ｒ
Ｌ５１
およびＲ
Ｌ５２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じである。）
JPEG
2024053606000089.jpg
20
153
（式中、Ｒ
Ｌ６１
およびＲ
Ｌ６２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じであり、Ｘ
Ｌ６１
およびＸ
Ｌ６２
はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表す。）
JPEG
2024053606000090.jpg
20
153
（式中、Ｒ
Ｌ７１
およびＲ
Ｌ７２
はそれぞれ独立して前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じであり、Ａ
Ｌ７１
およびＡ
Ｌ７２
はそれぞれ独立して前記一般式（Ｌ）における前記Ａ
Ｌ２
および前記Ａ
Ｌ３
と同じであり、Ａ
Ｌ７１
およびＡ
Ｌ７２
中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、Ｚ
Ｌ７１
は前記一般式（Ｌ）における前記Ｚ
Ｌ２
と同じであり、Ｘ
Ｌ７１
およびＸ
Ｌ７２
はそれぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。）
【請求項５】
前記一般式（Ｎ－１）で表される化合物の少なくとも１種が下記一般式（Ｎ－０１）、（Ｎ－０２）、（Ｎ－０３）、（Ｎ－０４）および（Ｎ－０５）で表される化合物の群から選ばれる化合物である請求項１または２に記載の液晶組成物。
JPEG
2024053606000091.jpg
116
153
（式中、Ｒ
２１
およびＲ
２２
は、それぞれ独立して、炭素原子数が１から８のアルキル基、炭素原子数が１から８のアルコキシ基、炭素原子数が２から８のアルケニル基、炭素原子数が２から８のアルケニルオキシ基を表し、該基中の１個または非隣接の２個以上の－ＣＨ
２
－はそれぞれ独立して、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－または－ＯＣＯ－によって置換されていても良く、Ｚ
１
は単結合、－ＣＨ
２
ＣＨ
２
－、－ＯＣＨ
２
－、－ＣＨ
２
Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＦ
２
－、－ＣＦ
２
Ｏ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－または－Ｃ≡Ｃ－を表し、ｍは１または２を表す。）
【請求項６】
さらに重合性化合物を含有する、請求項１または２に記載の液晶組成物。
【請求項７】
さらに安定剤を含有する、請求項１または２に記載の液晶組成物。
【請求項８】
請求項１または２に記載の液晶組成物を有する液晶表示素子。
【請求項９】
請求項１または２に記載の液晶組成物を有するＶＡモード、ＦＦＳモードまたはＩＰＳモードの液晶表示素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願発明は液晶組成物および前記液晶組成物を含む液晶表示装置に関する。より詳細には誘電率異方性（Δε）が負のいわゆるｎ型液晶組成物およびｎ型液晶組成物を含む液晶表示素子に関する。
続きを表示（約 5,000 文字）【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、現在、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板等に用いられている。液晶表示素子の表示方式としては、例えば、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型、ＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマチック）型またはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた垂直配向型（バーチカル・アライメント；ＶＡ）やＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチング）型等が挙げられる。
【０００３】
また、高品位で、視覚特性に優れることからＩＰＳモードの液晶表示方式の一種であるフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ；ＦＦＳ）の開発も行われている。
ＦＦＳ方式は、上記ＩＰＳモードの低い開口率および透過率を改善するため導入された方式であり、用いられる液晶材料は低電圧化により透過率の改善が可能である。ＦＦＳ組成は、応答速度の観点からｐ型が汎用的に用いられているが、ｎ型液晶組成物も検討されている。
ｎ型組成物は分極方向が分子短軸方向にあることから、フリンジ電界の影響は、液晶分子を長軸に沿って回転させるのみで分子長軸は平行配列が維持される。そのため透過率の低下は生じないという利点があり、近年、ｎ型組成物の開発もなされている（例えば、特許文献１から３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１８／１９３８６１号
特開２０１９－７７７９２号公報
ＣＮ１０５６４７５４３Ａ
【０００５】
前記液晶表示素子に用いられる液晶組成物は水分、空気、熱、光などの外的要因に対して安定であること、室温を中心としてできるだけ広い温度範囲で液晶相を示すことが求められる。また液晶組成物は低粘性であり、かつ駆動電圧が低いことが求められる。さらに液晶組成物は個々の表示素子に対してあわせ最適な誘電率異方性（Δε）または屈折率異方性（Δｎ）等を最適な値となることが求められる。
したがって液晶組成物は上記求められる物性を満足するために数種類から数十種類の化合物から構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さらに液晶組成物には前記物性に加えて、低温での保存安定性も求められるが、前記文献には低温での保存安定性についての記載はない。低温での保存安定性が悪いと、液晶表示素子内部において液晶組成物からの結晶析出に起因する異物発生や液晶組成の偏在に起因するムラが発生する場合があった。このような現象は液晶表示素子において表示不良を引き起こすため、前記の各物性に加えて、低温での保存安定性も併せ持った液晶組成物の開発が望まれていた。
【０００７】
本発明は前記ＩＰＳモードの液晶表示装置に好適に用いられる、高速応答、高透過率および駆動電圧が低いという前記液晶組成物に求められる物性に加えて、低温での保存安定性にも優れるｎ型の液晶組成物を提供することにある。
また本発明は前記ｎ型の液晶組成物を有する液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、種々の液晶化合物および種々の化学物質を検討し、それらの組み合わせの選択を行うことにより、前記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の液晶組成物に関する。
［１］
一般式（ｉ）で表される化合物から選ばれる１種または２種以上の化合物、一般式（Ｌ）で表される化合物から選ばれる１種または２種以上の化合物、および一般式（Ｎ－１）で表される化合物から選ばれる１種または２種以上の化合物を含有する誘電率異方性が負の液晶組成物。
JPEG
2024053606000001.jpg
18
155
（式中、Ｒ
ｉ１
は炭素原子数が１から５のアルキル基または炭素原子数が２から５のアルケニル基を表し、Ｒ
ｉ２
は炭素原子数が１から５のアルキル基または炭素原子数が２から５のアルケニル基を表す。）
JPEG
2024053606000002.jpg
18
155
（式中、Ｒ
Ｌ１
およびＲ
Ｌ２
はそれぞれ独立して、炭素原子数が１から８のアルキル基を表し、該アルキル基中の１個または非隣接の２個以上の－ＣＨ
２
－はそれぞれ独立して－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－または－ＯＣＯ－によって置換されていてもよく、
Ａ
Ｌ１
、Ａ
Ｌ２
およびＡ
Ｌ３
はそれぞれ独立して
（ａ）１，４－シクロヘキシレン基または１，４－シクロヘキシレン基中に存在する１個の－ＣＨ
２
－または非隣接の２個以上の－ＣＨ
２
－が－Ｏ－に置き換えられた１，４－シクロヘキシレン基、
（ｂ）１，４－フェニレン基または１，４－フェニレン基中に存在する１個の－ＣＨ＝または非隣接の２個以上の－ＣＨ＝が－Ｎ＝に置き換えられた１，４－フェニレン基、
および
（ｃ）ナフタレン－２，６－ジイル基、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基またはデカヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、またはナフタレン－２，６－ジイル基または１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基中に存在する１個の－ＣＨ＝または非隣接の２個以上の－ＣＨ＝が－Ｎ＝に置き換えられたナフタレン－２，６－ジイル基または１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）および基（ｃ）中の水素原子はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子または塩素原子で置換されていても良く、
Ｚ
Ｌ１
およびＺ
Ｌ２
はそれぞれ独立して単結合、－ＣＨ
２
ＣＨ
２
－、－（ＣＨ
２
）
４
－、－ＯＣＨ
２
－、－ＣＨ
２
Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＦ
２
－、－ＣＦ
２
Ｏ－、－ＣＨ＝Ｎ－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－または－Ｃ≡Ｃ－を表し、
ｎ
Ｌ１
は０、１、２または３を表し、
Ａ
Ｌ２
、Ｚ
Ｌ２
がそれぞれ複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、前記一般式（ｉ）および下記一般式（Ｎ－１）で表される化合物を除く。）
JPEG
2024053606000003.jpg
23
153
（式中、Ｒ
Ｎ１１
およびＲ
Ｎ１２
はそれぞれ独立して、炭素原子数が１から８のアルキル基を表し、該アルキル基中の１個または非隣接の２個以上の－ＣＨ
２
－はそれぞれ独立して－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－または－ＯＣＯ－によって置換されていてもよく、
ｎ
Ｎ１１
およびｎ
Ｎ１２
は０、１、２または３を表すが、ｎ
Ｎ１１
＋ｎ
Ｎ１２
は１、２または３を満たし、
Ａ
Ｎ１１
およびＡ
【０００９】
また本発明は以下の液晶組成物に関する。
［２］
前記一般式（ｉ）で表される化合物の少なくとも１種が下記一般式（ｉ－２０２）または下記一般式（ｉ－３０２）で表される化合物のいずれかである前記［１］に記載の液晶組成物。
JPEG
2024053606000004.jpg
39
153
［３］
前記一般式（Ｌ）で表される化合物の少なくとも１種が下記一般式（Ｌ－２）または下記一般式（Ｌ－３）で表される化合物のいずれかである前記［１］または［２］に記載の液晶組成物。
JPEG
2024053606000005.jpg
11
153
（式中、Ｒ
Ｌ２１
およびＲ
Ｌ２２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じ意味を表す。）
JPEG
2024053606000006.jpg
11
153
（式中、Ｒ
Ｌ３１
およびＲ
Ｌ３２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じ意味を表す。）
［４］
前記一般式（Ｌ）で表される化合物の少なくとも１種が下記一般式（Ｌ－４）から（Ｌ－７）で表される化合物の群から選ばれる化合物である前記［１］または［２］に記載の液晶組成物。
JPEG
2024053606000007.jpg
12
153
（式中、Ｒ
Ｌ４１
およびＲ
Ｌ４２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じである。）
JPEG
2024053606000008.jpg
11
153
（式中、Ｒ
Ｌ５１
およびＲ
Ｌ５２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じである。）
JPEG
2024053606000009.jpg
20
153
（式中、Ｒ
Ｌ６１
およびＲ
Ｌ６２
はそれぞれ独立して、前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じであり、Ｘ
Ｌ６１
およびＸ
Ｌ６２
はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子を表す。）
JPEG
2024053606000010.jpg
20
153
（式中、Ｒ
Ｌ７１
およびＲ
Ｌ７２
はそれぞれ独立して前記一般式（Ｌ）における前記Ｒ
Ｌ１
および前記Ｒ
Ｌ２
と同じであり、Ａ
Ｌ７１
およびＡ
Ｌ７２
はそれぞれ独立して前記一般式（Ｌ）における前記Ａ
Ｌ２
および前記Ａ
Ｌ３
と同じであり、Ａ
Ｌ７１
およびＡ
Ｌ７２
中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、Ｚ
Ｌ７１
は前記一般式（Ｌ）における前記Ｚ
Ｌ２
と同じ意味を表し、Ｘ
【００１０】
さらに本発明は以下の液晶表示素子に関する。
［８］
前記［１］から［７］のいずれかに記載の液晶組成物を有する液晶表示素子。
［９］
前記［１］から［７］のいずれかに記載の液晶組成物を有するＶＡモード、ＦＦＳモードまたはＩＰＳモードの液晶表示素子。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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