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TW201522587A - 向列液晶組合物及使用其之液晶顯示元件 - Google Patents

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TW201522587A
TW201522587A TW103133341A TW103133341A TW201522587A TW 201522587 A TW201522587 A TW 201522587A TW 103133341 A TW103133341 A TW 103133341A TW 103133341 A TW103133341 A TW 103133341A TW 201522587 A TW201522587 A TW 201522587A
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TW
Taiwan
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liquid crystal
formula
carbon atoms
crystal composition
Prior art date
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TW103133341A
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English (en)
Inventor
Go Sudo
Shotaro Kawakami
Original Assignee
Dainippon Ink & Chemicals
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Publication date
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Abstract

本發明所欲解決之課題在於提供一種不使折射率各向異性(△n)及向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)降低，而固體相-向列相轉移溫度(Tcn)充分低、黏度(η)充分小、旋轉黏性(γ1)充分小、彈性常數(K33)較大且具有絕對值較大之負介電各向異性(△ε)之液晶組合物，進而提供一種使用其之VA型等無顯示不良或顯示不良受到抑制之顯示品質優異且應答速度較快的液晶顯示元件。 本發明提供一種液晶組合物，又，提供一種使用其之液晶顯示元件；該液晶組合物含有式(N2)所表示之化合物作為第一成分，含有1種以上通式(N3)所表示之化合物作為第二成分，且含有1種以上介電各向異性(△ε)為負且其絕對值大於3之化合物作為第三成分。 □□

Description

向列液晶組合物及使用其之液晶顯示元件
本發明係關於一種可用作液晶顯示材料之介電各向異性(△ε)顯示負值之向列液晶組合物及使用其之液晶顯示元件。
液晶顯示元件可用於以鐘錶、計算器為代表之家庭用各種電氣機器、測定機器、汽車用面板、文字處理機、電子記事本、印表機、電腦、電視等。作為液晶顯示方式，其代表性者可列舉TN(扭轉向列)型、STN(超扭轉向列)型、DS(動態光散射)型、GH(賓主)型、IPS(橫向電場效應)型、OCB(光學補償雙折射)型、ECB(電控雙折射)型、VA(垂直配向)型、CSH(彩色超垂直配向)型、或者FLC(鐵電液晶)等。又，作為驅動方式，亦可列舉靜態驅動、多工驅動、單純矩陣方式、藉由TFT(薄膜電晶體)或TFD(薄膜二極體)等進行驅動之主動矩陣(AM)方式。
於該等顯示方式中，IPS型、ECB型、VA型或者CSH型等具有使用△ε顯示負值之液晶材料之特徵。該等之中，尤其是藉由AM驅動之VA型顯示方式用於要求高速且廣視角之顯示元件，例如電視等用途。
對用於VA型等顯示方式之向列液晶組合物，要求低電壓驅動、高速應答及較廣之動作溫度範圍。即，要求△ε為負且絕對值較大，為低黏度，且向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)較高。又，必須根據折射率各向異性(△n)與單元間隙(d)之乘積即△n×d之設定，將液晶 材料之△n根據單元間隙調節為適當之範圍。此外，於將液晶顯示元件應用於電視等之情形時，由於重視高速應答性，故要求黏度(η)較低之液晶材料。
至此，對△ε為負且其絕對值較大之化合物進行各種研究，藉此，液晶組合物之特性得到改良。
業界揭示有使用如下般之具有2,3-二氟伸苯基骨架之液晶化合物(A)及(B)(參照專利文獻1)的液晶組合物作為△ε為負之液晶材料。
該液晶組合物使用液晶化合物(C)及(D)作為△ε大致為0之化合物，但該液晶組合物於液晶電視等要求高速應答之液晶組合物中並未達到實現充分低之黏性。
另一方面，亦已揭示有使用式(E)所表示之化合物之液晶組合物，其為組合有上述液晶化合物(D)之△n較小之液晶組合物(參照專利文獻2)或為了改善應答速度而添加有如液晶化合物(F)般於分子內具有烯基之化合物(烯基化合物)之液晶組合物(參照專利文獻3)，為了同時 實現高△n及高可靠性，需要進一步研究。
又，業界已揭示有使用式(G)所表示之化合物之液晶組合物(參照專利文獻4)，但該液晶組合物亦為含有如上述液晶化合物(F)般包含烯基化合物在內之化合物的液晶組合物，故有易於產生燒付或顯示不均等顯示不良之弊害。
再者，關於含有烯基化合物之液晶組合物對顯示不良之影響，業界已有所揭示(參照專利文獻5)，通常而言，若減少烯基化合物之含量，則液晶組合物之η上升，高速應答之達成變得困難，故難以同時實現顯示不良之抑制及高速應答。
如此，若僅將△ε顯示負值之化合物與液晶化合物(C)、(D)及(F)組合，則難以開發出同時實現較高△n及較低η、並且無顯示不良或者顯示不良得以抑制之△ε為負之液晶組合物。
又，揭示有使式(A)及式(G)與△ε大致為0之式(III-F31)組合而成之液晶組合物(參照專利文獻6)。然而，認為液晶顯示元件之製造步驟中，因將液晶組合物注入液晶單元時之極低壓而蒸氣壓較低之化合 物會揮發，因此無法增加其含量。因此，該液晶組合物有限定式(III-F31)之含量，雖顯示較大△n，但黏度顯著較高之問題。
進而，於專利文獻6或專利文獻7中，亦已揭示有使用具有經氟取代之聯三苯結構之化合物之液晶組合物。
又，於專利文獻8中，揭示有藉由使用(式1)所表示之指數(FoM)較大之液晶材料，而提高垂直液晶單元之應答速度，但無法認為說明書中記載之液晶組合物之應答速度之改善充分。
根據以上所述，關於液晶電視等要求高速應答之液晶組合物，要求不使折射率各向異性(△n)及向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)降低，而固體相-向列相轉移溫度(Tcn)充分低，充分減小黏度(η)，充分減小旋轉黏性(γ1)，且增大彈性常數(K33)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平8-104869號
[專利文獻2]歐州專利申請案公開第0474062號
[專利文獻3]日本專利特開2006-37054號
[專利文獻4]日本專利特開2001-354967號
[專利文獻5]日本專利特開2008-144135號
[專利文獻6]WO2007/077872
[專利文獻7]日本專利特開2003-327965號
[專利文獻8]日本專利特開2006-301643號
本發明所欲解決之課題在於提供一種不使折射率各向異性(△n)及向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)降低，而固體相-向列相轉移溫度(Tcn)充分低、黏度(η)充分小、旋轉黏性(γ1)充分小、彈性常數(K33)較大且具有絕對值較大之負介電各向異性(△ε)之液晶組合物，進而提供一種使用其之VA型等無顯示不良或顯示不良得以抑制之顯示品質優異且應答速度較快的液晶顯示元件。
本發明者對各種聯環己烷衍生物及環己基聯苯衍生物進行研究，發現藉由將特定之化合物組合，可解決上述問題，從而完成本發明。
本發明提供一種如下液晶組合物，又，提供一種使用其之液晶顯示元件；該液晶組合物含有式(N2)所表示之化合物作為第一成分，含有1種或2種以上之通式(N3)所表示之化合物作為第二成分，且含有1種或2種以上之介電各向異性(△ε)為負且其絕對值大於3之化合物作為第三成分，
(式中，Rp及Rq表示碳原子數1至10之烷基、碳原子數1至10之烷氧基、碳原子數2至10之烯基或碳原子數2至10之烯氧基，基中之-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子或氯原子。環J表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基，環F及環K表示1,4-伸苯基，基中之氫原子亦可被取代為氟原子)。
本發明之液晶組合物由於不使折射率各向異性(△n)及向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)降低，而固體相-向列相轉移溫度(Tcn)充分低、黏度(η)充分小、旋轉黏性(γ1)充分小、彈性常數(K33)較大、電壓保持率(VHR)較高且具有絕對值較大之負介電各向異性(△ε)，故使用其之VA型等液晶顯示元件為無顯示不良或顯示不良獲得抑制之顯示品質優異且應答速度較快者。
本發明之液晶組合物含有3至40質量%之第一成分，較佳為5至35質量%，進而較佳為5至30質量%，尤佳為10至30質量%。若進一步詳 細敍述，則於減小黏度或旋轉黏性之情形時，其含量較佳為20至40質量%，於重視低溫下之析出之抑制之情形時，其含量較佳為5至30質量%，進而較佳為5至25質量%，尤佳為5至20質量%。
含有3至40質量%之第二成分，較佳為5至30質量%，進而較佳為5至20質量%，尤佳為10至20質量%。若進一步詳細敍述，則於增大△n及Tni之情形時，其含量較佳為15至40質量%，於重視低溫下之析出之抑制之情形時，其含量較佳為5至15質量%。第二成分係含有1種或2種以上，較佳為1種至10種，進而較佳為1種至5種。
第二成分為通式(N3)
所表示之化合物，Rp及Rq各自獨立表示碳原子數1至10之烷基、碳原子數1至10之烷氧基、碳原子數2至10之烯基或碳原子數2至10之烯氧基，較佳為碳原子數1至5之烷基、碳原子數1至5之烷氧基、碳原子數2至5之烯基或碳原子數2至5之烯氧基，存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子或氯原子，環J表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基，環F及環K表示1,4-伸苯基，基中之氫原子亦可被取代為氟原子。
Rp進而較佳為碳原子數1至5之烷基、碳原子數2至5之烯基，尤佳 為直鏈狀之碳原子數1至5之烷基、直鏈狀之碳原子數2至5之烯基。
Rq進而較佳為碳原子數1至5之烷基、碳原子數1至5之烷氧基、碳原子數2至5之烯基或碳原子數2至5之烯氧基，尤佳為直鏈狀之碳原子數1至5之烷基、直鏈狀之碳原子數1至5之烷氧基或直鏈狀之碳原子數2至5之烯基。
環J較佳為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基，進而較佳為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基，尤佳為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基。
環F及環K表示1,4-伸苯基，基中之氫原子可被取代為氟原子，亦可未被氟原子取代。
具體而言，較佳為通式(N3-3)或通式(N3-4)
所表示之化合物，進而較佳為通式(N3-3)。再者，式中之Rp及Rq表示與上述相同之含義。
進而較佳為通式(N3-3)為通式(N3-a)所表示之化合物。
式中之Rr及Rs各自獨立表示碳原子數1至5之烷基、碳原子數1至5之烷氧基、碳原子數2至5之烯基或碳原子數2至5之烯氧基，尤佳為Rr為碳原子數1至5之烷基或碳原子數2至5之烯基、Rs為碳原子數1至5之烷基。進而較佳為直鏈狀。再者，存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-亦可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子或氯原子。
具體而言，通式(N3-a)所表示之化合物較佳為通式(N3-a1)至通式(N3-a8)
所表示之化合物。式中，Ra與Rs表示相同含義。
含有1種或2種以上△ε為負且其絕對值大於3之化合物作為第三成分，較佳為1種至15種，進而較佳為1種至10種，尤佳為2種至10種。第三成分之含量較佳為10至90質量%，進而較佳為20至80質量%，尤佳為30至70質量%。
第三成分較佳為通式(II)所表示之化合物。
式中，R1及R2各自獨立表示碳原子數1至10之烷基、碳原子數1至10之烷氧基、碳原子數2至10之烯基或碳原子數2至10之烯氧基，存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子或氯原子。環A及環B各自獨立表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基。p表示0、1或2，於p表示2而存在2個環B之情形時，該等可相同亦可不同。Z表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或單鍵。
式中之R1及R2進而較佳為各自獨立為碳原子數1至5之烷基、碳原子數1至5之烷氧基、碳原子數2至5之烯基或碳原子數2至5之烯氧基，尤佳為R1為碳原子數1至5之烷基或碳原子數2至5之烯基、R2為碳原子數1至5之烷氧基，較佳為直鏈狀。
式中之環A及環B進而較佳為各自獨立為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-1,4-伸苯基，尤佳為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基。再者，環中之-CH2-亦可被取代為-O-。
式中之p進而較佳為0或1。
式中之Z進而較佳為-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-或單鍵，尤佳為-CH2O-或單鍵。
通式(II)較佳為通式(II-A1)至通式(II-A5)及通式(II-B1)至通式(II-B5)所表示之化合物，該等之中，進而較佳為通式(II-A1)至通式(II-A5)之化合物，尤佳為通式(II-A1)或通式(II-A3)之化合物。
式中，R3及R4各自獨立表示碳原子數1至5之烷基或碳原子數2至5之烯基，存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-。又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子。
本發明之液晶組合物含有選自通式(IV-1)至通式(IV-5)所表示之化合物群中之1種或2種以上之化合物作為第四成分，較佳為1種至10種，進而較佳為1種至5種。又，其合計含量較佳為5至70質量%，進而較佳為10至60質量%，尤佳為20至60質量%。
[化8]
式中，R5表示碳原子數1至5之烷基或碳原子數2至5之烯基，R6表示碳原子數1至5之烷基、碳原子數1至5之烷氧基、碳原子數2至5之烯基或碳原子數2至5之烯氧基。存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子。
其中，於通式(IV-1)所表示之化合物中，不包含與式(N2)所表示之化合物相同之化合物。
第四成分進而較佳為選自通式(IV-1)、(IV-3)及(IV-5)中之化合物。又，關於通式(IV-1)所表示之化合物，較佳為R5為碳原子數2或3之烯基、R6為碳原子數3至5之烷基或碳原子數2至5之烯基。
關於本發明之液晶組合物，第一成分、第二成分、第三成分及第四成分之合計為80%至100%，較佳為85%至100%，進而較佳為90%至100%，尤佳為95%至100%。
本發明之液晶組合物較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-A1)及通式(IV-1)之化合物，較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-A3)及通式(IV-1)之化合物，較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通 式(II-B1)及通式(IV-1)之化合物，較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-B2)及通式(IV-1)之化合物，較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-B3)及通式(IV-1)之化合物，較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-B4)、及通式(IV-1)之化合物，進而較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-A1)及通式(IV-1)之化合物，進而較佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-A3)及通式(IV-1)之化合物，尤佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-A1)、通式(II-A3)及通式(IV-1)之化合物。又，亦尤佳為同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-B2)、通式(II-A3)及通式(IV-1)之化合物，同時含有式(N2)、式(N3)、通式(II-B2)、通式(II-A5)及通式(IV-1)之化合物亦為尤佳。亦進而較佳為對該等較佳組合中進而加入通式(V)。
較佳為含有通式(V)所表示之1種或2種以上化合物作為進一步之成分，其含量較佳為2至30質量%，進而較佳為2至25質量%，尤佳為3至20質量%。
式中，R21及R22各自獨立表示碳原子數1至8之烷基、碳原子數1至8之烷氧基、碳原子數2至8之烯基或碳原子數2至8之烯氧基，較佳為碳原子數1至5之烷基或碳原子數2至5之烯基。存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子。
通式(V)所表示之化合物較佳為
[化10]
所表示之化合物，進而較佳為式(V-32)、式(V-55)或式(V-45)。
關於本發明之液晶組合物，第一成分、第二成分、第三成分、第四成分及通式(V)所表示之化合物之合計為80%至100%，較佳為85%至100%，進而較佳為90%至100%，尤佳為95%至100%。
本發明之液晶組合物之25℃下之介電各向異性(△ε)為-2.0至-8.0，較佳為-2.0至-6.0，更佳為-2.0至-5.0，尤佳為-2.5至-4.0。
本發明之液晶組合物之20℃下之折射率各向異性(△n)為0.08至0.14，更佳為0.09至0.13，尤佳為0.09至0.12。若進一步詳細敍述，則於對應較薄單元間隙之情形時，較佳為0.10至0.13，於對應較厚單元間隙之情形時，較佳為0.08至0.10。
本發明之液晶組合物之20℃下之黏度(η)為10至30mPa‧s，更佳為10至25mPa‧s，尤佳為10至22mPa‧s。
本發明之液晶組合物之20℃下之旋轉黏性(γ1)為60至130mPa‧s，更佳為60至110mPa‧s，尤佳為60至100mPa‧s。
本發明之液晶組合物之向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)為60℃至120℃，進而較佳為70℃至100℃，尤佳為70℃至85℃。
本發明之液晶組合物之固體相-向列相轉移溫度(Tcn)為-20℃以下，較佳為-25℃以下，進而較佳為-30℃以下，尤佳為-35℃以下。
本發明之液晶組合物之彈性常數(K33)為12.5以上，較佳為13.0以上，進而較佳為13.5以上，尤佳為14.0以上。
本發明之液晶組合物除含上述化合物以外，亦可含有通常之向列液晶、層列液晶、膽固醇狀液晶、抗氧化劑、紫外線吸收劑、聚合性單體等。
例如，較佳為含有0.01至2質量%之聯苯衍生物、聯三苯衍生物等聚合性化合物作為聚合性單體。若進一步詳細敍述，則於本發明之液晶組合物中，含有一種或兩種以上之通式(M)
[化12]
所表示之聚合性化合物。
通式(M)中，X201及X202各自獨立表示氫原子、甲基或-CF3基。較佳為X201及X202均為氫原子之二丙烯酸酯衍生物、均為甲基之二甲基丙烯酸酯衍生物，亦較佳為一者為氫原子且另一者為甲基之化合物。可根據用途使用較佳化合物，於PSA(Polymer Sustained Alignment，聚合物穩定配向)顯示元件中，通式(M)所表示之聚合性化合物較佳為具有至少1個甲基丙烯酸酯衍生物，亦較佳為具有2個。
Sp201及Sp202各自獨立表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2至7之整數，氧原子設為鍵結於環上者)。關於Sp201及Sp202，於PSA模式之液晶顯示元件中較佳為至少一者為單鍵，較佳為二者均為單鍵之化合物或者一者為單鍵且另一者為碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-，於該情形時，較佳為碳原子數1~4之伸烷基，s較佳為1~4。
環M201、環M202及環M203各自獨立表示反式-1,4-伸環己基(基中之1個或不鄰接之2個以上-CH2-亦可被取代為-O-或-S-)、1,4-伸苯基(基中之1個或不鄰接之2個以上-CH=亦可被取代為-N=)、1,4-伸環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基，基中之氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子、-CF3基、碳原子數1至10之烷基、碳原子數1至10之烷氧基或式(R-1)至式(R-15)中之任一者。
[化13]
Z201及Z202各自獨立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-(式中，Y1及Y2各自獨立地表示氟原子或氫原子)、-C≡C-或單鍵，較佳為-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-C≡C-或單鍵，進而較佳為-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-或單鍵。
n201表示0、1或2，較佳為0或1。其中，於環M202及Z202分別存在複數個之情形時，可分別不同亦可相同。
本發明之含聚合性化合物之液晶組合物含有至少1種通式(M)所表示之聚合性化合物，較佳為含有1種~5種，進而較佳為含有1種~3種。於通式(M)所表示之聚合性化合物之含量較少之情形時，對液晶組合物之配向限制力變弱。反之，於通式(M)所表示之聚合性化合物 之含量過多之情形時，聚合時之必需能量上升，不進行聚合而殘存之聚合性化合物之量增加，成為顯示不良之原因，故其含量較佳為0.01~2.00質量%，進而較佳為0.05~1.00質量%，尤佳為0.10~0.50質量%。
更具體而言，於通式(M)中，n201為0之情形時，Sp201及Sp202之間之環結構較佳為式(XXa-1)至式(XXa-5)，進而較佳為式(XXa-1)至式(XXa-3)，尤佳為式(XXa-1)或式(XXa-2)。其中，式之兩端設為與Sp201或Sp202鍵結者。
包含該等骨架之通式(M)所表示之聚合性化合物之聚合後之配向限制力最適於PSA模式之液晶顯示元件，可獲得良好之配向狀態，故有抑制或者完全不產生顯示不均之效果。
根據以上所述，作為聚合性單體，較佳為式(XX-1)至通式(XX-10)所表示之化合物，進而較佳為式(XX-1)至式(XX-4)。
式中，Spxx表示碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示 2至7之整數，氧原子設為鍵結於環上者)。
式中之苯基中之氫原子進而亦可被取代為-F、-Cl、-CF3、-CH3、式(R-1)至式(R-15)中之任一者。
於通式(M)中，n201為1之情形時，例如較佳為如式(M31)至式(M48)之聚合性化合物。
式中之苯基及萘基中之氫原子進而亦可被取代為-F、-Cl、-CF3、-CH3、式(R-1)至式(R-15)中之任一者。
包含該等骨架之通式(M)所表示之聚合性化合物之聚合後之配向限制力最適於PSA模式之液晶顯示元件，可獲得良好之配向狀態，故 有抑制或完全不產生顯示不均之效果。
於通式(M)中n201為1，並且具有複數個式(R-1)或式(R-2)之情形時，例如較佳為如式(M301)至式(M316)之聚合性化合物。
式中之苯基及萘基中之氫原子進而亦可被取代為-F、-Cl、-CF3、-CH3。
包含該等骨架之通式(M)所表示之聚合性化合物之聚合後之配向 限制力最適於PSA模式之液晶顯示元件，可獲得良好之配向狀態，故有抑制或完全不產生顯示不均之效果。
使本發明之液晶組合物含有作為聚合性化合物之通式(M)的含聚合性化合物之液晶組合物可獲得較低黏度(η)、較低旋轉黏性(γ1)及較大彈性常數(K33)，故使用其之PSA模式或PSVA(Polymer Sustained Vertical Aligned，聚合物穩定垂直配向)模式之液晶顯示元件可同時實現抑制顯示不均及高速應答。
使用本發明之液晶組合物之液晶顯示元件具有高速應答之顯著特徵，於主動矩陣驅動用液晶顯示元件中尤其有用，可應用於VA模式、PSVA模式、PSA模式、IPS模式或ECB模式用途。
[實施例]
以下，列舉實施例進一步詳細說明本發明，但本發明並不限定於該等實施例。又，以下實施例及比較例之組合物之「%」意指「質量%」。
於實施例中，關於化合物之記載，使用以下簡稱。
(側鏈)
-n -CnH2n+1 碳數n之直鏈狀烷基
n- CnH2n+1- 碳數n之直鏈狀烷基
-On -OCnH2n+1 碳數n之直鏈狀烷氧基
nO- CnH2n+1O- 碳數n之直鏈狀烷氧基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH3
V2- CH3=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2
(連結基)
-nO- -CnH2nO- 碳數n之直鏈狀連結基
(環結構)
實施例中，所測定之特性如下所述。
Tni：向列相-各向同性液體相轉移溫度(℃)
Tcn：固體相-向列相轉移溫度(℃)
△n：20℃下之折射率各向異性
△ε：25℃下之介電各向異性
η：20℃下之黏度(mPa‧s)
γ1：20℃下之旋轉黏性(mPa‧s)
K33：20℃下之彈性常數K33(pN)
VHR(UV)：照射10 J之UV後之電壓保持率(VHR)
(比較例1、實施例1、實施例2及實施例3)
製備LC-A(比較例1)、LC-1(實施例1)、LC-2(實施例2)及LC-3(實施例3)之液晶組合物，測定其物性值。液晶組合物之構成及其物性值之結果如表1所示。
本發明之液晶組合物LC-1、LC-2及LC-3之黏度(η)較小，旋轉黏性(γ1)較小，彈性常數(K33)較大，γ1/K33分別為6.7、6.5及6.8，為小於作為比較例之LC-A之值。
對使用該等之液晶顯示元件之應答速度進行測定，結果LC-1、LC-2及LC-3之高速應答充分，較LC-A快15至20%左右。再者，單元厚為3.3um，配向膜為JALS2096，關於應答速度之測定條件，Von為5V，Voff為1.0V，測定溫度為20℃，使用AUTRONIC-MELCHERS公司之DMS301。
對Tcn進行測定，結果LC-1、LC-2及LC-3係較作為比較例之LC-A充分低之值。
又，對UV照射後之電壓保持率(VHR(UV))進行測定，結果LC-1、LC-2、LC-3及LC-A之電壓保持率充分高。再者，單元厚為6um，配向膜為AL-1051，VHR之測定條件為電壓1V、頻率3Hz、溫度60℃，使用東陽技術股份有限公司之VHR-1。
(比較例2、比較例3及實施例4)
製備LC-B(比較例2)、LC-C(比較例3)及LC-4(實施例4)之液晶組合物，測定其物性值。液晶組合物之構成及其物性值之結果如表2所示。
本發明之液晶組合物LC-4之黏度(η)較小，旋轉黏性(γ1)較小，彈性常數(K33)較大，γ1/K33為9.1，為顯著小於作為比較例之LC-C之γ1/K33之值。又，LC-C之Tcn為-15℃，並非實用性者。作為比較例之LC-B之γ1/K33為9.2，△n變小，並非滿足本發明所欲解決之問題者。
根據以上所述，確認出本發明之液晶組合物由於不使折射率各 向異性(△n)及向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)降低，而黏度(η)充分小、旋轉黏性(γ1)充分小、彈性常數(K33)較大、電壓保持率(VHR)較高且具有絕對值較大之負介電各向異性(△ε)，故使用其之VA型等液晶顯示元件為無顯示不良或顯示不良得以抑制之顯示品質優異且應答速度較快者。

Claims (13)

  1. 一種液晶組合物，其含有式(N2)所表示之化合物作為第一成分，含有1種或2種以上之通式(N3)所表示之化合物作為第二成分，且含有1種或2種以上之介電各向異性(△ε)為負且其絕對值大於3之化合物作為第三成分， (式中，Rp及Rq表示碳原子數1至10之烷基、碳原子數1至10之烷氧基、碳原子數2至10之烯基或碳原子數2至10之烯氧基，基中之-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子或氯原子；環J表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基，環F及環K表示1,4-伸苯基，基中之氫原子亦可被取代為氟原子)。
  2. 如請求項1之液晶組合物，其中25℃下之介電各向異性(△ε)為-2.0 至-8.0之範圍，20℃下之折射率各向異性(△n)為0.08至0.14之範圍，20℃下之黏度(η)為10至30mPa‧s之範圍，20℃下之旋轉黏性(γ1)為60至130mPa‧s之範圍，向列相-各向同性液體相轉移溫度(Tni)為60℃至120℃之範圍。
  3. 如請求項1或2之液晶組合物，其含有1種或2種以上之選自通式(N3-3)及通式(N3-4)所表示之化合物群中之化合物作為第二成分， (式中之Rp及Rq表示與上述相同之含義，1,4-伸苯基中之氫原子亦可被取代為氟原子)。
  4. 如請求項1之液晶組合物，其中第一成分之含量為3至40質量%。
  5. 如請求項1或4之液晶組合物，其中第二成分之含量為3至40質量%。
  6. 如請求項1之液晶組合物，其含有1種或2種以上之通式(II)所表示之化合物作為第三成分， (式中，R1及R2各自獨立表示碳原子數1至10之烷基、碳原子數 1至10之烷氧基、碳原子數2至10之烯基或碳原子數2至10之烯氧基，存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子或氯原子；環A及環B各自獨立表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基；p表示0、1或2，於p表示2而存在2個環B之情形時，該等可相同亦可不同；Z表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或單鍵)。
  7. 如請求項1或6之液晶組合物，其含有1種或2種以上之選自通式(IV-1)至通式(IV-5)所表示之化合物群中之化合物作為第四成分， (式中，R5表示碳原子數1至5之烷基或碳原子數2至5之烯基， R6表示碳原子數1至5之烷基、碳原子數1至5之烷氧基、碳原子數2至5之烯基或碳原子數2至5之烯氧基；存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子；其中，於通式(IV-1)所表示之化合物中，不包含與式(N2)所表示之化合物相同之化合物)。
  8. 如請求項1或6之液晶組合物，其含有1種或2種以上之通式(V)所表示之化合物作為進一步之成分， (式中，R21及R22各自獨立表示碳原子數1至8之烷基、碳原子數1至8之烷氧基、碳原子數2至8之烯基或碳原子數2至8之烯氧基；存在於基中之1個-CH2-或不鄰接之2個以上-CH2-可各自獨立地被取代為-O-或-S-，又，存在於基中之1個或2個以上氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子)。
  9. 如請求項1或6之液晶組合物，其含有1種或2種以上聚合性化合物。
  10. 一種液晶組合物，其係於如請求項6之液晶組合物中進而含有一種或兩種以上之通式(M)所表示之聚合性化合物，[化20] (式中，X201及X202各自獨立表示氫原子、甲基或-CF3基，Sp201及Sp202各自獨立表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2至7之整數，氧原子係鍵結於環上者)，環M201、環M202及環M203各自獨立表示反式-1,4-伸環己基(基中之1個或不鄰接之2個以上-CH2-可被取代為-O-或-S-)、1,4-伸苯基(基中之1個或不鄰接之2個以上-CH=亦可被取代為-N=)、1,4-伸環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基，基中之氫原子亦可各自獨立地被取代為氟原子、-CF3基、碳原子數1至10之烷基、碳原子數1至10之烷氧基或式(R-1)至式(R-15) 中之任一者，Z201及Z202各自獨立表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH- COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-(式中，Y1及Y2各自獨立表示氟原子或氫原子)、-C≡C-或單鍵，n201表示0、1或2；其中，於環M202及Z202分別存在複數個之情形時，可分別不同亦可相同)。
  11. 一種液晶顯示元件，其使用如請求項1之液晶組合物。
  12. 一種液晶顯示元件，其使用如請求項9之液晶組合物。
  13. 一種VA模式、PSA模式、PSVA模式、IPS模式或ECB模式用液晶顯示元件，其使用如請求項1之液晶組合物。
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