特開 2024-146468 強誘電性液晶組成物および液晶表示素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146468

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】強誘電性液晶組成物および液晶表示素子

(51)【国際特許分類】

   C09K 19/34 20060101AFI20241004BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20241004BHJP

   G02F 1/141 20060101ALI20241004BHJP

   G02F 1/1337 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

C09K19/34

G02F1/13 500

G02F1/141

G02F1/1337

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023059382

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】安藤 智宏

【テーマコード（参考）】

2H088

2H290

4H027

【Ｆターム（参考）】

2H088FA20

2H088GA04

2H088JA17

2H088MA18

2H290AA63

2H290BF62

2H290BF65

4H027BD24

4H027BE02

4H027CG05

4H027DL05

(57)【要約】

【課題】配向不良の発生を抑制することが可能な強誘電性液晶組成物および液晶表示素子を提供する。
【解決手段】７０℃でのＰｓ値を２５℃でのＰｓ値で割った値の百分率（％）であるＰｓ変化率が９０％以上である、強誘電性液晶組成物である。また、その強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

７０℃でのＰｓ値を２５℃でのＰｓ値で割った値の百分率（％）であるＰｓ変化率が９０％以上である、ことを特徴とする強誘電性液晶組成物。

【請求項2】

前記強誘電性液晶組成物に含まれる複数の液晶コンポーネント材料のＰｓ値のプラス成分総和が、Ｐｓ値のマイナス成分総和よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。

【請求項3】

液晶コンポーネント材料として、以下の一般式（化１）で表される化合物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。

【化1】

【請求項4】

液晶コンポーネント材料として、以下の一般式（化２）で表される化合物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。

【化2】

【請求項5】

液晶コンポーネント材料として、以下の一般式（化３）で表される化合物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。

【化3】

【請求項6】

液晶コンポーネント材料として、以下の一般式（化４）で表される化合物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。

【化4】

【請求項7】

液晶コンポーネント材料として、以下の一般式（化５）で表される化合物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。

【化5】

【請求項8】

液晶コンポーネント材料として、以下の一般式（化６）で表される化合物を含まない、ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。

【化6】

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一つに記載の強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、強誘電性液晶組成物および液晶表示素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、液晶表示装置に用いられる液晶表示素子は、薄型で低消費電力である特徴を生かし、幅広い分野において使用されている。また近年は、応答時間が早い等の特徴を有する強誘電性液晶（以下、ＦＬＣと略す）を用いた液晶表示装置が製品化されている。

【0003】

図１は、液晶表示素子の（ａ）上面図、（ｂ）Ａ－Ａ断面図である。図１に示すように、液晶表示素子１は、第一基板２と、第二基板３と、スペーサー４と、シール材５と、ＦＬＣ６と、画素電極７と、配向膜８と、対向電極９と、配向膜１０と、注入口１１と、注入口１１を塞ぐ封口材（不図示）と、を備えている。

【0004】

一対の基板２、３間の隙間に充填されたＦＬＣ６の液晶分子は、所定の配向処理が施されることで規則正しく配列した状態、即ち配向した状態となっており、液晶層中心で「くの字」に屈曲したシェブロン構造と呼ばれる層構造を形成し、液晶層全体としてスメクティックＣ相（ＳｍＣ相）を呈している。

【0005】

ＦＬＣ６を隙間へ注入する際、ＦＬＣ６は、液晶分子が配列の規則性を失う等方相（Ｉｓｏ相）となる温度にまで加熱され、その後、隙間に注入されたＦＬＣ６は、温度が低下するに連れて等方相（Ｉｓｏ相）からネマチック相（Ｎ相）、スメクティックＡ相（ＳｍＡ相）を経て目的となるスメクティックＣ相（ＳｍＣ相）へと順次相転移する。

【0006】

ＦＬＣ６は、応答性は速いが、ネマチック液晶に比べて液晶分子の配向秩序性が高いために分子配向の規則性が乱れると元の状態に戻りにくい、すなわち配向不良が発生し易いという課題を抱えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１７－１３８４６３号公報

【特許文献2】特開２０１３－２４１５３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１には、シール材を介して互いに貼り合わされた一対の基板間に充填された強誘電性液晶を、スメクティックＡ相乃至等方相に相転移する温度に一定時間保持し、当該温度に一定時間保持する間、強誘電性液晶に交番電界を印加し、交番電界を印加した状態で、強誘電性液晶を徐々に冷却し、強誘電性液晶の温度を常温まで低下させた後に、交番電界の印加を解除する強誘電性液晶の配向処理方法の方法が記載されている。

【0009】

この配向処理方法では、交番電圧を印加した状態で温度を常温まで徐々に低下させ、液晶粘度が高く、液晶分子が動き難い温度環境になった状態で交番電界の印加を解除することで、交番電界を解除する際の電気的な衝撃による新たなジグザグ欠陥の発生が抑制される。

【0010】

しかしながら、引用文献１に記載された方法は、配向欠陥が生じた液晶表示素子の再配向処理としては非常に効果があるが、強誘電性液晶組成物そのものの配向不良の発生を抑制するものではない。

【0011】

また、特許文献２には、強誘電性液晶組成物にフェニルピリミジン化合物を含有させることでチルト角を大きくし、透過率を向上させることが記載されているが、配向不良が改善されることに関しては言及されていない。

【0012】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、配向不良の発生を抑制することが可能な強誘電性液晶組成物および液晶表示素子を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

７０℃でのＰｓ値を２５℃でのＰｓ値で割った値の百分率（％）であるＰｓ変化率が９０％以上である、強誘電性液晶組成物である。また、その強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、強誘電性液晶における配向不良の発生を抑制することが可能であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】液晶表示素子の（ａ）上面図、（ｂ）Ａ－Ａ断面図。

【図2】液晶表示素子に配向欠陥が発生した状態を模式的に示す上面図。

【図3】強誘電性液晶組成物のＰｓ変化率を示す図。

【図4】Ｐｓ変化率とＢＷ発生率との関係を示す図。

【図5】Ｐｓ変化率の重回帰分析結果を示す（ａ）全体図、（ｂ）（ａ）の一部拡大図。

【図6】ＢＷ発生率の重回帰分析結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施例における強誘電性液晶組成物および液晶表示素子について説明する。

【0017】

図２は、液晶表示素子に配向欠陥が発生した状態を模式的に示す上面図である。図２に示すように、液晶表示素子１’には、ＦＬＣ６の配向欠陥（配向不良）として、注入口１０から有効画素領域１２に向かって成長する配向欠陥１２ａ（「ジグザグ欠陥」と呼ばれることがある）や、注入口１１とは反対側に位置するシール材５の角部から有効画素領域１３に向かって成長する配向欠陥１２ｂ（「ボートウェイク欠陥」と呼ばれることがある）が発生することがある。このような配向欠陥は、周囲の温度の変化やＦＬＣ６に印加される電圧の変化などにより、強誘電性液晶素子１の動作中に一時的又は恒久的に発生することがある。なお、このような配向欠陥は、必ずしも図２に示した位置に発生するわけではなく、その他の位置に発生することもある。このような配向欠陥が大きく成長し、有効画素領域１３や見切り画素領域１４に侵入すると、画像品質が低下するという問題が生じる。ゆえに、このような配向欠陥が発生し難いＦＬＣ６の組成物が望まれている。

【0018】

本発明の実施例における強誘電性液晶組成物は、液晶コンポーネント材料として、下記一般式（化１）で表される化合物Ａ、下記一般式（化２）で表される化合物Ｂ、下記一般式（化３）で表される化合物Ｃ、下記一般式（化４）で表される化合物Ｄ、下記一般式（化５）で表される化合物Ｅのうち少なくともいずれかの１つの化合物を含有すると共に、下記一般式（化６）で表される化合物を含有しないことを特徴とする。なお、液晶コンポーネント材料には、ピリミジン化合物が含まれることが好ましい。

【0019】

【化1】

【0020】

上記化合物（化１）は、(2S)-2-Butoxypropanoicacid,(1S)-1-methyl-2-[[2-(4'-pentyl[1,1'-biphenyl]-4-yl)-5-pyrimidinyl]oxy]ethylesterで構成される。以下、上記化合物（化１）を、説明の便宜上、コンポーネント材料１９３６と称する場合がある。

【0021】

【化2】

【0022】

上記化合物（化２）は、2,3-Difluoro-4''-heptyl-4-pentyl-1,1':4',1''-terphenylで構成される。以下、上記化合物（化２）を、説明の便宜上、コンポーネント材料１６７４と称する場合がある。

【0023】

【化3】

【0024】

上記化合物（化３）は、2-[3-Fluoro-4-(octyloxy)phenyl]-5-octylpyridineで構成される。以下、上記化合物（化３）を、説明の便宜上、コンポーネント材料１９３８と称する場合がある。

【0025】

【化4】

【0026】

上記化合物（化４）は、Synthetic approach for 4-hexylphenyl-4’-octylphenylthiadiazoleで構成される。以下、上記化合物（化４）を、説明の便宜上、コンポーネント材料２８８９と称する場合がある。

【0027】

【化5】

【0028】

上記化合物（化５）は、2-octyl-5-[4-(octyloxy)phenyl]-1,3,4-thiadiazoleで構成される。以下、上記化合物（化５）を、説明の便宜上、コンポーネント材料２９１９と称する場合がある。

【0029】

【化6】

【0030】

上記化合物（化６）は、2-(4-((2R,3R)-2,3-difluorooctyloxy)-2,3-difluorophenyl)-5-nonylpyrimidineで構成される。以下、上記化合物（化６）を、説明の便宜上、コンポーネント材料２６６７と称する場合がある。

【0031】

図３は、強誘電性液晶組成物のＰｓ変化率を示す図である。図４は、Ｐｓ変化率とＢＷ発生率との関係を示す図である。図５は、Ｐｓ変化率の重回帰分析結果を示す（ａ）全体図、（ｂ）（ａ）の一部拡大図である。図６は、ＢＷ発生率の重回帰分析結果を示す図である。なお、Ｐｓは、強誘電性液晶の自発分極を意味し、ＢＷは、ボートウェイク配向不良を意味する。また、Ｐｓ変化率は、７０℃でのＰｓ値を２５℃でのＰｓ値で割った値の百分率（％）である。また、図３において、「ＭＸ」と表記されたものは、複数の液晶コンポーネント材料が混合されて作られた１つの強誘電性液晶組成物を意味する。図３～図６に基づけば、以下のことが言える。

【0032】

Ｐｓ変化率が９０％以上である場合には、Ｐｓ変化率が９０％未満である場合よりも、ＢＷ発生率が低下する傾向がある。よって、Ｐｓ変化率が９０％以上である場合には、ＢＷの発生を抑制することができる。

【0033】

強誘電性液晶組成物に含まれる複数の液晶コンポーネント材料のＰｓ値のプラス成分総和が、Ｐｓ値のマイナス成分総和よりも大きい場合には、ＢＷの発生率が低下する。

【0034】

コンポーネント材料１９３６、１６７４、１９３８、２８８９、２９１９（化１）～（化５）のうち少なくとも１つが強誘電性液晶組成物に含まれている場合には、ＢＷの発生率が低下する。また、コンポーネント材料２６６７（化６）が強誘電性液晶組成物に含まれていない場合には、ＢＷの発生率が低下する。言い換えると、コンポーネント材料２６６７（化６）が強誘電性液晶組成物に含まれている場合には、ＢＷの発生率が上昇する。

【0035】

１ 液晶表示素子
１’ 液晶表示素子
２ 第一基板
３ 第二基板
４ スペーサー
５ シール材
６ 強誘電性液晶（ＦＬＣ）
７ 画素電極
８ 配向膜
９ 対向電極
１０ 配向膜
１１ 注入口
１２ａ 配向欠陥（ジグザグ欠陥）
１２ｂ 配向欠陥（ボートウェイク欠陥）
１３ 有効画素領域
１４ 見切り画素領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】