CN102131895B - 液晶组成物以及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶组成物,其在向列相上限温度高、向列相下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中,充分具备至少一种特性,或者在至少两种特性间具有适当的平衡。本发明并提供一种主动矩阵液晶显示元件,其具有短响应时间、大的电压保持率、高对比度、长寿命等。上述液晶组成物具有负值介电常数各向异性,且含有作为第一成分的具有1-吡喃-2,5-二基的特定化合物,以及作为第二成分的具有大的负介电常数各向异性的特定化合物。上述液晶显示元件含有此组成物。

Description

液晶组成物以及液晶显示元件
技术领域
本发明主要关于一种适于主动矩阵(AM)元件等的液晶组成物及含有此组成物的主动矩阵元件等,特别关于一种介电常数各向异性(dielectric anisotropy)为负的液晶组成物,以及含有此组成物的横向电场切换(In-Plane Switching,IPS),垂直配向(VA)或聚合物保持配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)等模式的元件。
背景技术
液晶显示元件依液晶运作模式可分类为相变化(Phase Change,PC)、扭转向列(TN)、超扭转向列(STN)、电控双折射(ElectricallyControlled Birefringence,ECB)、光学补偿弯曲(OpticallyCompensated Bend,OCB)、横向电场切换、垂直配向及聚合物保持配向模式等。依元件驱动方式可分类为被动矩阵(PM)与主动矩阵型。PM型可分类为静态(static)与多工(multiplex)等型态,AM可分类为薄膜电晶体(Thin Film Transistor,TFT)、金属-绝缘体-金属(Metal Insulator Metal,MIM)等。TFT可分类为非晶硅与复晶硅,后者依制程可分类为高温型与低温型。依光源可分类为利用自然光的反射型、利用背光的穿透型,以及利用自然光与背光两者的半穿透型。
该些元件含有具有适当特性的液晶组成物,其具有向列相。为得到具有良好一般特性的AM元件,须提升组成物的一般特性。两者的一般特性的关系汇总于下表1。组成物的一般特性是依市售AM元件进一步说明。向列相的温度范围与元件的可使用温度范围有关。向列相的上限温度较佳在70℃以上,下限温度较佳在-10℃以下。组成物的粘度与元件响应时间有关。为在元件中显示动态图像,响应时间以短者较佳。因此,组成物以粘度小者较佳,低温下粘度小者更佳。
表1.组成物与AM元件的一般特性
  编号   组成物的一般特性   AM元件的一般特性
  1   向列相的温度范围广   可使用温度范围广
  2   粘度小1)   响应时间短
  3   光学各向异性适当   对比度高
  4   正或负的介电常数各向异性大   临界电压低、消耗电力小、对比度高
  5   电阻率大   电压保持率大、对比度高
  6   对紫外线及热稳定   寿命长
1)可缩短组成物注入液晶单元中的时间
组成物的光学各向异性(Δn)与元件的对比度有关。组成物的光学各向异性与元件的胞间隙(cell gap)(d)的乘积(Δn×d)会设计成使对比度达到最高者。适当的乘积值取决于动作模式的种类;于VA模式元件为0.30~0.40μm,于IPS模式元件为0.20~0.30μm。此情形下对于胞间隙较小的元件,组成物较佳具有大的光学各向异性。组成物有绝对值大的介电常数各向异性可使元件具有低临界电压、小消耗电力及高对比度。因此,介电常数各向异性的绝对值以大者为佳。组成物有大电阻率可使元件具有大电压保持率及高对比度。因此,组成物较佳是在初期阶段不仅于室温下具有大电阻率,且高温下也具有大电阻率。组成物也较佳是经长时间使用后不仅在室温下具有大电阻率,且高温下也具有大电阻率。组成物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命有关连。该些稳定性较高时,该元件的寿命长。此种特性有利于液晶投影器、液晶电视等中所使用的AM元件。
TN模式AM元件使用具有正值介电常数各向异性的组成物。另一方面,VA模式AM元件使用具有负值介电常数各向异性的组成物,IPS模式AM元件使用具有正或负值介电常数各向异性的组成物,PSA模式AM元件使用具有正或负值介电常数各向异性的组成物。具有负值介电常数各向异性的液晶组成物的例子揭示在以下专利文献1及2中。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]:日本专利公开2001-262145号公报
[专利文献2]:日本专利公开2001-115161号公报
理想的AM元件有以下等特性:可使用温度范围广、响应时间短、对比度高、临界电压低、电压保持率大、寿命长。理想的响应时间短于1毫秒。因此,组成物的理想特性为:向列相上限温度高、向列相下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、正或负值介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。
发明内容
发明欲解决的课题
本发明目的之一是在下述特性中充分具备至少一种特性的液晶组成物:向列相上限温度高、向列相下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电常数各向异性的负值大、电阻率大、对紫外线稳定性高、对热的稳定性高等。本发明另一目的是在至少两种上述特性间有适当平衡的液晶组成物。本发明又一目的是含有此组成物的液晶显示元件。本发明又一目的是具有小光学各向异性或大光学各向异性的适当光学各向异性、大的负介电常数各向异性、对紫外线的高稳定性等的组成物,以及具有短响应时间、大电压保持率、高对比度、长寿命等的AM元件。
解决课题的手段
本发明的液晶组成物含有作为第一成分的选自式(1)所表化合物族群中的至少一种化合物,以及作为第二成分的选自式(2)所表化合物族群中的至少一种化合物,并具有负的介电常数各向异性。本发明的液晶显示元件含有此液晶组成物。
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;各环A独立为1-吡喃-2,5-二基(1-pyran-2,5-diyl)、1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,且至少一个环A为1-吡喃-2,5-二基;各环B独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;各Z1独立为单键、亚乙基、亚甲氧基(methyleneoxy)或羰氧基(carbonyloxy);m及g独立为1、2或3。
发明的效果
本发明的优点是在下述特性中充分具备至少一种的液晶组成物:向列相上限温度高、向列相下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电常数各向异性的负值大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。本发明的一方面是在至少两种上述特性间具适当平衡的液晶组成物,另一方面是含此种组成物的液晶显示元件。本发明其他方面是具有适当的光学各向异性、大的负介电常数各向异性、对紫外线的高稳定性等的组成物,以及具有短响应时间、大电压保持率、高对比度、长寿命等的AM元件。
具体实施方式
本说明书中用语的使用方法如下。有时将本发明的液晶组成物或液晶显示元件分别简称为「组成物」或「元件」。液晶显示元件是液晶显示面板与液晶显示模组的总称。「液晶性化合物」是指具有向列相、层列相(smectic phase)等液晶相的化合物,或者不具有液晶相但用作组成物成分的化合物。后者例如具有如1,4-亚环己基或1,4-亚苯基的六员环,其分子结构为棒状。有时将光学活性化合物或可聚合的化合物添加于组成物中,即便该些化合物是液晶性化合物,此处也被分类为添加物。有时将选自式(1)所表化合物族群中的至少一种化合物简称为「化合物(1)」。「化合物(1)」是指式(1)所表的一种化合物或者两种以上的化合物。以其他化学式所表的化合物也同。「任意的」不仅指位置为任意,也指个数为任意,但不包括个数为0的情况。
有时将向列相上限温度简称为「上限温度」,向列相下限温度简称为「下限温度」。「电阻率大」是指组成物在初期阶段不仅在室温下且在高温下也具有大电阻率,并且在长时间使用后不仅在室温下且在高温下也具有大电阻率。「电压保持率大」是指元件在初期阶段不仅在室温下且在高温下也具有大电压保持率,并且在长时间使用后不仅在室温下且在高温下也具有大电压保持率。在说明光学各向异性等特性时,是使用以实例中记载的测定方法所得的值。第一成分是一种化合物或者两种以上化合物。「第一成分的比例」是指第一成分相对于液晶组成物的总重量的重量百分比(wt%)。第二成分的比例等也同样。组成物中混入的添加物的比例是指此添加物相对于液晶组成物总重量的重量百分比(wt%)或重量百万分比(ppm)。
在成分化合物的化学式中,R1符号用于多个化合物。在该些化合物中的任意两者中,R1的含义可相同,也可不同。例如,有化合物(1)的R1为乙基,化合物(2)的R1为乙基的情况,也有化合物(1)的R1为乙基,化合物(2)的R1为丙基的情况。此规则也适用于R2、X1等。
本发明含下述项目。
[1]一种液晶组成物,其含有作为第一成分的选自式(1)所表化合物族群中的至少一种化合物,以及作为第二成分的选自式(2)所表化合物族群中的至少一种化合物,并具有负值介电常数各向异性。
Figure BPA00001317714300041
其中R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;各环A独立为1-吡喃-2,5-二基、1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,且至少一个环A为1-吡喃-2,5-二基;各环B独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;各Z1独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基;m及g独立为1、2或3。
[2].如[1]所述的液晶组成物,其中第一成分是选自式(1-1)~(1-6)所表化合物族群中的至少一种化合物。
Figure BPA00001317714300042
Figure BPA00001317714300051
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基。
[3]如[2]所述的液晶组成物,其中第一成分是选自式(1-1)~(1-3)所表化合物族群中的至少一种化合物。
[4]如[2]所述的液晶组成物,其中第一成分是选自式(1-4)~(1-6)所表化合物族群中的至少一种化合物。
[5]如[2]的液晶组成物,其第一成分是选自式(1-1)~(1-3)所表化合物族群中的至少一种化合物以及选自式(1-4)~(1-6)所表化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
[6]如[1]~[5]中任一项的液晶组成物,其第二成分是选自式(2-1)~(2-2)所表化合物族群中的至少一种化合物。
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基。
[7]如[6]所述的液晶组成物,其中第二成分是选自式(2-1)所表化合物族群中的至少一种化合物。
[8]如[6]所述的液晶组成物,其中第二成分是选自式(2-2)所表化合物族群中的至少一种化合物。
[9]如[6]所述的液晶组成物,其中第二成分是,选自式(2-1)所表化合物族群中的至少一种化合物以及选自式(2-2)所表化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
[10]如[1]~[9]中任一项所述的液晶组成物,其中相对于液晶组成物的总重量,第一成分的比例为5~50重量百分比,第二成分的比例为5~50重量百分比。
[11]如[1]~[10]中任一项所述的液晶组成物,其更含有选自式(3)所表化合物族群中的至少一种化合物作为第三成分。
Figure BPA00001317714300061
其中,R3及R4独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;各环C及环D独立为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;各Z2独立为单键、亚乙基或羰氧基;j为1、2或3。
[12]如[11]项所述的液晶组成物,其中第三成分是选自式(3-1)~(3-10)所表化合物族群中的至少一种化合物。
其中,R3及R4独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基。
[13]如[12]所述的液晶组成物,其中第三成分是选自式(3-1)所表化合物族群中的至少一种化合物。
[14]如[12]所述的液晶组成物,其中第三成分是,选自式(3-1)所表化合物族群中的至少一种化合物以及选自式(3-4)所表化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
[15]如[12]所述的液晶组成物,其中第三成分是,选自式(3-6)所表化合物族群中的至少一种化合物以及选自式(3-10)所表化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
[16]如[12]所述的液晶组成物,其中第三成分是,选自式(3-1)所表化合物族群中的至少一种化合物、选自式(3-4)所表化合物族群中的至少一种化合物以及选自式(3-6)所表化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
[17]如[11]~[16]中任一项所述的液晶组成物,其中相对于液晶组成物的总重量,第三成分的比例为30~70wt%。
[18]如[1]~[17]中任一项所述的液晶组成物,其更含有选自式(4-1)~(4-2)所表化合物族群中的至少一种化合物作为第四成分。
Figure BPA00001317714300071
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;各环E及环F独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;各Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基;各Z2独立为单键、亚乙基或羰氧基;X1及X2独立为氟或氯;k为1、2或3;p及q独立为0、1、2或3,但p+q≤3。
[19]如[18]所述的液晶组成物,其中第四成分是选自式(4-1-1)~(4-1-7)及式(4-2-1)~(4-2-4)所表化合物族群中的至少一种化合物。
Figure BPA00001317714300072
Figure BPA00001317714300081
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;环E1、环E2、环F1及环F2独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基。
[20]如[19]所述的液晶组成物,其中第四成分是选自式(4-1-1)所表化合物族群中的至少一种化合物。
[21]如[19]所述的液晶组成物,其中第四成分是,选自式(4-1-1)所表化合物族群中的至少一种化合物以及选自式(4-1-5)所表化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
[22]如[18]~[21]中任一项所述的液晶组成物,其中相对于液晶组成物的总重量,第四成分的比例为5~50wt%。
[23]如[1]~[22]中任一项所述的液晶组成物,其中向列相的上限温度在70℃以上,波长589nm下的光学各向异性(25℃)在0.08以上,且频率1kHz时的介电常数各向异性(25℃)在-2以下。
[24]一种液晶显示元件,其含有如[1]~[23]中任一项所述的液晶组成物。
[25]如[24]的液晶显示元件,其中液晶显示元件的运作模式为VA、IPS或PSA模式,驱动方式为主动矩阵方式。
本发明也包括下列项目:1)更含光学活性化合物的所述组成物,2)更含抗氧化剂、紫外线吸收剂、消泡剂等添加物的所述组成物,3)含有所述组成物的AM元件,4)含有所述组成物,并具有TN、ECB、OCB、IPS、VA或PSA模式的元件,5)含有所述组成物的穿透型元件,6)将所述组成物作为具有向列相组成物的用途,7)向所述组成物添加光学活性化合物而作为光学活性组成物的用途。
本发明的组成物依以下顺序说明。一是组成物中的成分化合物的结构,二是成分化合物的主要特性以及该化合物给组成物带来的主要效果,三是组成物的成分的组合、成分化合物的较佳比例及其根据,四是成分化合物的较佳形态,五是成分化合物的具体例,六是可混入组成物的添加物,七是成分化合物的合成法,最后是组成物的用途。
首先说明组成物中成分化合物的结构。本发明的组成物分类为组成物A与组成物B。组成物A也可更含有其他液晶性化合物、添加物、杂质等。「其他液晶性化合物」是指与化合物(1)、化合物(2)、化合物(4-1)及化合物(4-2)不同的液晶性化合物。此种化合物是以进一步调整特性为目的而混入组成物。在其他液晶性化合物中,就对热或紫外线的稳定性而言氰基化合物愈少愈好,比例为0更佳。添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始剂等。杂质是在成分化合物的合成等步骤中所混入的化合物等。该化合物即便为液晶性化合物,此处也被分类为杂质。
组成物B实质上仅含选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4-1)及化合物(4-2)的化合物。所谓「实质上」是指组成物也可含添加物以及杂质,但不含与该些化合物不同的液晶性化合物。与组成物A相比,组成物B的成分数较少。就降低成本的观点而言,组成物B优于A。就可通过混合入其他液晶性化合物而进一步调整物性的观点而言,组成物A优于B。
接着说明成分化合物的主要特性,以及该化合物给组成物特性带来的主要效果。依照本发明的效果,将成分化合物的主要特性汇总于表2。表2的符号中,L是指大或高,M是指中等程度,S是指小或低。符号L、M、S是依照成分化合物之间的定性比较的分类,0表示值接近于零。
表2.化合物的特性
Figure BPA00001317714300101
1)介电常数各向异性的值为负,符号表示绝对值的大小
在将成分化合物混入组成物时,其给组成物特性带来的主要效果如下。化合物(1)可提高介电常数各向异性的绝对值,并降低下限温度。化合物(2)可提高介电常数各向异性的绝对值,并提高光学各向异性。化合物(3)可降低粘度或提高上限温度。化合物(4-1)可降低下限温度。化合物(4-2)可提高介电常数各向异性的绝对值。
接着说明组成物中的成分的组合、成分化合物的较佳比例及其根据。组成物中的成分组合为:第一成分+第二成分、第一成分+第二成分+第三成分、第一成分+第二成分+第四成分,以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分,其中较佳者为第一成分+第二成分+第三成分,以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
为提高介电常数各向异性的绝对值,第一成分的比例较佳在5wt%以上;为降低下限温度,第一成分的比例较佳在50wt%以下,更佳为5~45wt%,特佳为5~40wt%。
为提高介电常数各向异性的绝对值,第二成分的比例较佳在5wt%以上;为降低粘度,第二成分的比例较佳在50wt%以下,更佳为5~40wt%,特佳为5~35wt%。
为降低粘度或提高上限温度,第三成分的比例较佳在30wt%以上;为提高介电常数各向异性的绝对值,第三成分的比例较佳在70wt%以下。为降低粘度,此比例更佳为35~65wt%。为降低粘度,此比例特佳为40~60wt%。
为了提高光学各向异性,第四成分的比例较佳在5wt%以上;为降低下限温度,第四成分的比例较佳在50wt%以下,更佳为5~45wt%,特佳为5~40wt%。
接着说明成分化合物的较佳形态。R1、R2、R3、R4独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基。
为提高对紫外线或热的稳定性等,R1及R2较佳分别为碳数1~12的烷基;或为提高介电常数各向异性的绝对值,R1及R2较佳分别为碳数1~12的烷氧基。为提高对紫外线或热的稳定性等,R3及R4较佳分别为碳数1~12的烷基;或为降低下限温度,R3及R4较佳分别为碳数2~12的烯基。
烷基较佳为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。为降低粘度,更佳者为乙基、丙基、丁基、戊基或庚基。
烷氧基较佳为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基。为降低粘度,更佳者为甲氧基或乙氧基。
烯基较佳为乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。为降低粘度,更佳者为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。该些烯基中-CH=CH-的较佳立体构型取决于双键的位置。为降低粘度等,1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之类的烯基较佳是反式(trans)。2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基较佳是顺式(cis)。该些烯基中,直链者优于具有支链者。
任意的氢被氟取代的烯基的较佳例为2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基及6,6-二氟-5-己烯基。为降低粘度,更佳例为2,2-二氟乙烯基及4,4-二氟-3-丁烯基。
各环A独立为1-吡喃-2,5-二基、1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,且至少一个环A为1-吡喃-2,5-二基。m为2或3时任两环A可相同也可不同。为提高介电常数各向异性的绝对值,各环A较佳分为1-吡喃-2,5-二基。各环B独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,g为2或3时任两环B可相同也可不同。为降低粘度,各环B较佳分为1,4-亚环己基。各环C及环D独立为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基,j为2或3时任两环C可相同,也可不同。为降低粘度,环C及环D较佳分为1,4-亚环己基。环E、环E1、环E2、环F、环F1、环F2独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,k及p为2或3时任两环E可相同,也可不同,q为2或3时任两环F可相同也可不同。为降低光学各向异性,环E、环E1、环E2、环F、环F1、环F2较佳分为1,4-亚环己基。
各Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基,m及q为2或3时任两Z1可相同也可不同,p为2或3时任两Z3可相同也可不同。为降低粘度,Z1及Z3较佳分为单键,或为提高介电常数各向异性的绝对值,Z1及Z3较佳分为亚甲氧基。各Z2独立为单键、亚乙基或羰氧基,j及k为2或3时任两Z2可相同也可不同。为降低粘度,各Z2较佳分别为单键。
X1及X2独立为氟或氯。为降低粘度,其较佳为氟。
m及g独立为1、2或3。为降低下限温度,m及g较佳分为1;为提高上限温度,m及g较佳分为2。j为1、2或3。为降低粘度,j较佳为1。k为1、2或3。为降低下限温度,k较佳为1。p及q独立为0、1、2或3,但p+q≤3。为提高上限温度,p较佳为2。为降下限温度,q较佳为0。
接着揭示成分化合物的具体例。下述较佳化合物中,R5为碳数1~12的直链烷基或碳数1~12的直链烷氧基。R6及R7独立为碳数1~12的直链烷基或碳数2~12的直链烯基。为提高上限温度,在该些的化合物中,1,4-亚环己基的立体构型是反式优于顺式。
较佳的化合物(1)为化合物(1-1-1)至化合物(1-6-1),更佳者为化合物(1-1-1)、(1-3-1)、(1-5-1),特佳者为化合物(1-1-1)及(1-5-1)。较佳化合物(2)为化合物(2-1-1)、(2-2-1)。较佳的化合物(3)为化合物(3-1-1)~(3-10-1),更佳者为化合物(3-1-1)、(3-3-1)、(3-4-1)、(3-6-1)、(3-10-1),特佳者为化合物(3-1-1)、(3-4-1)、(3-6-1)。较佳的化合物(4-1)为化合物(4-1-1-1)~(4-1-7-1),更佳者为(4-1-1-1)、(4-1-2-1)、(4-1-3-1)、(4-1-4-1)、(4-1-5-1),特佳者为化合物(4-1-1-1)、(4-1-3-1)、(4-1-5-1)。较佳的化合物(4-2)为(4-2-1-1)、(4-2-1-2)、(4-2-2-1)、(4-2-3-1)~(4-2-3-5)、(4-2-4-1)、(4-2-4-2),更佳者为化合物(4-2-1-2)、(4-2-3-1)、(4-2-3-3)、(4-2-4-1),特佳者为化合物(4-2-1-2)及(4-2-3-3)。
Figure BPA00001317714300121
Figure BPA00001317714300131
Figure BPA00001317714300141
Figure BPA00001317714300151
接着说明可混入组成物的添加物。此种添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始剂等。为诱发液晶的螺旋结构(helical structure)而产生扭转角,可将光学活性化合物混入组成物。此种化合物的例子为化合物(5-1)~(5-4)。光学活性化合物的比例较佳在5wt%以下,更佳为0.01~2wt%。
Figure BPA00001317714300152
为防止因在大气中进行加热所导致的电阻率下降,或为在长时间使用元件后不仅在室温下且在高温下也维持大电压保持率,可将抗氧化剂混合至组成物中。
Figure BPA00001317714300162
抗氧化剂的较佳例是n为1~9的整数的化合物(6)等。对化合物(6),n较佳为1、3、5、7或9,更佳为1或7。n为1的化合物(6)因挥发性大,故可有效防止因在大气中加热所致的电阻率下降。n为7的化合物(6)因挥发性小,故可有效使元件在长时间使用后不仅在室温下且在高温下也维持大电压保持率。为得其效果,抗氧化剂的比例较佳在50ppm以上;且为不使上限温度下降或下限温度上升,抗氧化剂的比例较佳在600ppm以下,更佳为100~300ppm。
紫外线吸收剂的较佳例为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑(triazole)衍生物等。具有立体阻障的胺类等光稳定剂也较佳。为得其效果,吸收剂或稳定剂的比例较佳在50ppm以上,且为不使上限温度下降或下限温度上升,该比例较佳在10000ppm以下,更佳为100~10000ppm。
又为适于宾主(Guest Host,GH)模式的元件,可将偶氮系色素、蒽醌(anthraquinone)系色素等二色性色素(dichroic dye)混入组成物。色素的比例较佳为0.01~10wt%。又为防止起泡,可将二甲基硅油、甲基苯基硅油等消泡剂混入组成物。为得其效果,消泡剂的比例较佳在1ppm以上;为防止显示不良,消泡剂的比例较佳在1000ppm以下,更佳为1~500ppm。
为适于聚合物保持配向(PSA)模式的元件,可将可聚合的化合物混入组成物,其较佳例为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(环氧乙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等具有可聚合基团的化合物。特佳例为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。为得其效果,可聚合化合物的比例较佳在0.05wt%以上;为防止显示不良,该比例较佳在10wt%以下,更佳为0.1~2wt%。可聚合化合物较佳是在光聚合起始剂等适当起始剂存在下通过紫外线照射等聚合者。聚合的适当条件、起始剂的适当类型及适当的量已为熟习本领域者所知,且记载于文献中。例如,作为光聚合起始剂的Irgacure 651TM、Irgacure 184TM或Darocure1173TM(日本汽巴公司(CibaJapan K.K.)产)对自由基聚合较合适。可聚合的化合物较佳是含有0.1~5wt%的光聚合起始剂,特佳是含有1~3wt%的光聚合起始剂。
接着说明成分化合物的合成法。该些化合物可由已知方法合成,如以下例示者。化合物(1-2-2)是由日本专利公开2000-008040号公报所揭示的方法合成的。化合物(2-1-1)及(2-2-1)是由日本专利公表平2-503568号公报所揭示的方法合成的。化合物(3-1-1)及(3-4-1)是由日本专利公开昭59-176221号公报揭示的方法合成的。化合物(4-1-1-1)及(4-1-3-1)是由日本专利公表平2-503441号公报所揭示的方法合成的。化合物(4-2-2-1)是由日本专利公开2005-35986号公报所揭示的方法合成的。抗氧化剂为市售品。式(6)的n=1化合物可自Aldrich公司购得。n=7的化合物(6)等是由美国专利第3660505号说明书所记载的方法合成的。
未记载合成法的化合物可通过有机合成(Organic Syntheses,John Wiley & Sons,Inc)、有机反应(Organic Reactions,John Wiley& Sons,Inc)、有机合成大全(Comprehensive Organic Synthesis,Pergamon Press)、新实验化学讲座(丸善)等书籍中所记载的方法来合成。组成物是通过公知方法由以所述方式获得的化合物来制备,例如是将成分化合物加以混合,然后加热使其相互溶解。
最后说明组成物的用途。大部分组成物有-10℃以下的下限温度、70℃以上的上限温度及0.07~0.20的光学各向异性。含该组成物的元件有大电压保持率。该组成物适于AM元件,尤其穿透型AM元件。通过控制成分化合物的比例或者混合其他液晶性化合物,也可制备光学各向异性0.08~0.25的组成物。该组成物可用作具有向列相的组成物,并可通过添加光学活性化合物而用作光学活性组成物。
该组成物可使用于AM元件,也可使用于PM元件。该组成物可使用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等模式的AM元件及PM元件。特佳是使用于具有IPS或VA模式的AM元件,其可为反射型、穿透型或半穿透型,较佳是穿透型。此组成物也可用于非晶硅-TFT或复晶硅-TFT元件。此组成物也可用于将液晶组成物制成微胶囊的弧线排列向列相(Nematic Curvilinear Aligned Phase,NCAP)型元件,或者是在组成物中形成三维网状高分子的聚合物分散(PolymerDispersed,PD)型元件。
[实例]
当试样为组成物时直接进行测定,并记载所得值。当试样为化合物时,则将此化合物(15wt%)混入母液晶(85wt%)以制备试样,利用外插法即可由测定值推算出化合物的特性值。(外插值)={(试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。当在该比例下层列相(或结晶)在25℃下析出时,将化合物与母液晶的比例依序变更为10wt%∶90wt%、5wt%∶95wt%、1wt%∶99wt%。通过该外插法即可求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度及介电常数各向异性的值。
母液晶的成分如下,其中各成分比例为重量百分比。
Figure BPA00001317714300181
特性值的测定是依照下述方法进行。该些方法大多为日本电子机械工业会标准EIAJ·ED-2521A记载的方法,或者对其加以修改而得的方法。
向列相的上限温度(NI,℃):将试样置于具有偏光显微镜的熔点测定装置的加热板上,以1℃/min速度加热,并测定试样的一部分由向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为「上限温度」。
向列相的下限温度(TC,℃):将具有向列相的试样放入玻璃瓶,在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃的冷冻器中保存10日后,观察液晶相。例如,当试样在-20℃下保持向列相状态但在-30℃下变为结晶或层列相时,将TC记为≤-20℃。有时将向列相下限温度简称「下限温度」。
粘度(容积粘度(bulk viscosity),η,20℃下测定,mPa·s):测定是使用E型旋转粘度计。
光学各向异性(折射率各向异性,Δn,25℃下测定):使用波长589nm的光,利用在接目镜上装有偏光板的阿贝(Abbe)折射计进行测定。沿一个方向摩擦主棱镜表面后,将试样滴在主棱镜上,在偏光方向与摩擦方向平行时测定折射率n//,并在偏光方向与摩擦方向垂直时测定折射率n,再以Δn=n//-n的算式计算光学各向异性的值。
介电常数各向异性(Δε,25℃测定):以Δε=ε//的算式计算介电常数各向异性的值,其中介电常数(ε//及ε)以如下方式测定。
1).介电常数ε//的测定:在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器使玻璃基板旋转后,在150℃下加热1小时。将试样放入两玻璃基板间隔(胞间隙)4μm的VA元件,再利用紫外线硬化型粘接剂将该元件密封。对该元件施加正弦波(0.5V,1kHz),2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数ε//
2).介电常数(ε)的测定:在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺溶液。对该玻璃基板进行烘烤后,对所得配向膜进行摩擦处理。将试样放入两玻璃基板间隔(胞间隙)9μm扭转角80°的TN元件中。对该元件施加正弦波(0.5V,1kHz),2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数ε
临界电压(Vth,25℃下测定,V):测定是使用大冢电子股份有限公司制造的LCD 5100型亮度计。光源为卤素灯。将试样放入两玻璃基板间隔(胞间隙)4μm、摩擦方向为反平行的常黑模式(normallyblack mode)VA元件,利用UV硬化型粘接剂将该元件密封。对该元件施加的电压(60Hz,矩形波)是以0.02V的段差自0V阶段性地增加至20V。其间自垂直方向对元件照光,并测定穿透元件的光量,以制作该光量最大时穿透率为100%、最小时穿透率为0%的电压-穿透率曲线。临界电压是穿透率变为10%时的电压。
电压保持率(VHR-1,25℃,%):测定用的TN元件有聚酰亚胺配向膜,且两玻璃基板间隔(胞间隙)为5μm。将试样放入元件后,用紫外线聚合型粘接剂密封该元件。对该TN元件施加脉冲电压(5V施加60微秒)进行充电,利用高速电压计在16.7毫秒期间内测定衰减的电压,求出单位周期中的电压曲线与横轴间的面积A,电压保持率即为A相对于面积B(未衰减时的面积)的百分比。
电压保持率(VHR-2,80℃,%):测定用TN元件有聚酰亚胺配向膜,且两玻璃基板间隔(胞间隙)为5μm。将试样放入该元件后,用紫外线聚合型粘接剂密封元件。向该TN元件施加脉冲电压(5V施加60微秒)进行充电,并用高速电压计在16.7毫秒期间内测定衰减的电压,求出单位周期中的电压曲线与横轴间的面积A,电压保持率即为面积A相对于面积B(未衰减时的面积)的百分比。
电压保持率(VHR-3,25℃,%):在照射紫外线后测定电压保持率,并评价对紫外线的稳定性。具有大VHR-3值的组成物对紫外线具有高稳定性。测定用TN元件有聚酰亚胺配向膜,且胞间隙为5μm。将试样注入元件中,然后照光20分钟。光源为超高压水银灯USH-500D(牛尾(USHIO)电机制),元件与光源间隔为20cm。VHR-3的测定是在16.7毫秒期间内测定衰减的电压。VHR-3较佳在90%以上,更佳在95%以上。
电压保持率(VHR-4,25℃,%):将注有试样的TN元件在80℃恒温槽内加热500小时,再测定电压保持率,并评价热稳定性。具有大VHR-4值的组成物对热有高稳定性。VHR-4的测定是在16.7毫秒期间内测定衰减的电压。
响应时间(τ,在25℃下测定,ms):测定是使用大冢电子股份有限公司制LCD 5100型亮度计,光源为卤素灯。低通滤波器设定为5kHz。将试样放入两玻璃基板间隔(胞间隙)4μm、摩擦方向为反平行的常黑模式VA元件中,利用UV硬化型粘接剂密封该元件,再对该元件施加矩形波(60Hz,10V,0.5秒)。其间自垂直方向对元件照光,并测定穿透元件的光量。该光量最大时穿透率定为100%,最小时穿透率为0%。响应时间为穿透率由90%变为10%所需时间(即下降时间,fall time,毫秒)。
电阻率(ρ,25℃下测定,Ω·cm):将1.0ml试样注入具备电极的容器中,对此容器施加直流电压(10V),并测定10秒后的直流电流,再以下式计算电阻率:(电阻率)={(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
气相层析分析:使用岛津制作所制造的GC-14B型气相层析仪。载气为氦气(2ml/min)。将试样气化室设定为280℃,侦测器(火焰离子侦测器,FID)设为300℃。在进行成分化合物的分离时,使用安捷伦科技(Agilent Technologies)公司制造的毛细管柱DB-1(长度30m,内径0.32mm,膜厚0.25μm;固定液相为二甲基聚硅氧烷,无极性)。将该管柱在200℃下保持2分钟后,以5℃/min的速率升温至280℃。将试样制备成0.1wt%丙酮溶液,并将其中1μL注入试样气化室。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型数据处理机(Chromatopac)或其同等品。所得的气相层析图显示与成分化合物相对应的波峰的滞留时间以及波峰的面积。
用以稀释试样的溶剂也可使用氯仿、己烷等。为分离成分化合物,也可使用以下毛细管柱:安捷伦科技公司制造的HP-1(长30m,内径0.32mm,膜厚0.25μm)、瑞斯泰克(Restek)公司制造的Rtx-1(长30m,内径0.32mm,膜厚0.25μm)、SGE国际公司(International Pty.Ltd.)制造的BP-1(长30m,内径0.32mm,膜厚0.25μm)。为防止化合物波峰重迭,也可使用岛津制作所制毛细管柱CBP1-M50-025(长50m,内径0.25mm,膜厚0.25μm)。
组成物所含液晶性化合物的比例可通过如下方法算出。液晶性化合物可利用气相层析仪来侦测。气相层析图中的波峰的面积比相当于液晶性化合物的比例(摩尔数)。在使用上文所记载的毛细管柱时,也可将各液晶性化合物的修正系数视为1。因此,液晶性化合物的比例(wt%)是根据波峰的面积比来算出。
以下通过实例来详细说明本发明,但本发明的范围不受这些实例的限定。比较例及实例中的化合物是以下述表3所定义的符号来表记。在表3中,与1,4-亚环己基有关的立体构型为反式,各实例中位于符号后的括号内的编号对应较佳化合物的编号,(-)的符号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分比)是所述添加物相对于液晶组成物总重量的重量百分比(wt%),除此以外液晶组成物中含有杂质。最后,汇总组成物的特性值。
表3.使用符号的化合物的表示法
R-(A1)-Z1-·····-Zn-(An)-R’
[比较例1]
自日本专利公开2001-262145号公报所揭示的组成物中选择实例19。其根据在于,该组成物含有化合物(1-5-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)及化合物(3-4-1),且粘度最小。该组成物的成分及特性如下所述。
3-HDhB(2F,3F)-O2          (1-5-1)            6%
5-HDhB(2F,3F)-O2          (1-5-1)            6%
2-HH1SiB(2F,3F)-O2        (-)                6%
3-HH1SiB(2F,3F)-O2        (-)                6%
2-HH-3                     (3-1-1)            6%
3-HH-4                     (3-1-1)            10%
3-HB-O2                    (3-2-1)            16%
3-HB-O4                    (3-2-1)            4%
3-HHB-1                    (3-4-1)            8%
3-HHB-O1                   (3-4-1)            5%
3-HHB-3                    (3-4-1)            8%
2-HH-EMe                   (-)                4%
3-HH-EMe                   (-)                15%
NI=80.4℃,Tc≤-20℃,Δn=0.077,η=14.3mPa·s,Δε=-1.4。
[比较例2]
自日本专利公开2001-115161号公报所揭示的组成物中选择实例12。其根据在于,该组成物含有化合物(1-1-1)、化合物(1-2-1)、化合物(1-5-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)及化合物(3-4-1),且η最小。该组成物的成分及特性如下。
3-DhB(2F,3F)-O2         (1-1-1)         3%
5-DhB(2F,3F)-O2         (1-1-1)         6%
3-Dh2B(2F,3F)-O2        (1-2-1)         3%
3-HDhB(2F,3F)-O1        (1-5-1)         7%
3-HDhB(2F,3F)-O2        (1-5-1)         7%
3-HH-4                   (3-1-1)         12%
3-HB-O2                  (3-2-1)         16%
3-HB-O4                  (3-2-1)         8%
3-HHB-1                  (3-4-1)         7%
3-HHB-O1                 (3-4-1)         5%
3-HHB-3                  (3-4-1)         10%
2-HH-EMe                 (-)             6%
3-HH-EMe                 (-)             10%
NI=72.0℃,Tc≤-20℃,Δn=0.076,η=16.2mPa·s,Δε=-1.2。
[实例1]
3-DhHB(2F,3F)-O2        (1-4-1)        5%
3-HDhB(2F,3F)-O2        (1-5-1)        10%
5-HDhB(2F,3F)-O2        (1-5-1)        7%
3-DhBB(2F,3F)-O2          (1-6-1)         5%
5-DhBB(2F,3F)-O2          (1-6-1)         5%
3-HH1OB(2F,3F)-O2         (2-2-1)         7%
4-HH1OB(2F,3F)-O2         (2-2-1)         6%
5-HH1OB(2F,3F)-O2         (2-2-1)         7%
V-HH-3                     (3-1-1)         43%
V-HHB-1                    (3-4-1)         5%
NI=99.0℃,Tc≤-20℃,Δn=0.084,η=12.1mPa·s,Δε=-3.4,Vth=2.22V,γ1=41.6mPa·s,VHR-1=99.2%,VHR-2=98.2%,VHR-3=98.2%。
[实例2]
3-DhB(2F,3F)-O2        (1-1-1)         5%
5-DhB(2F,3F)-O2        (1-1-1)         8%
3-H1OB(2F,3F)-O2       (2-1-1)         10%
5-H1OB(2F,3F)-O2       (2-1-1)         8%
3-HH1OB(2F,3F)-O2      (2-2-1)         7%
5-HH1OB(2F,3F)-O2      (2-2-1)         5%
2-HH-3                  (3-1-1)         5%
V-HH-3                  (3-1-1)         30%
V-HHB-1                 (3-4-1)         7%
5-HBB(F)B-2             (3-10-1)        3%
5-HBB(F)B-3             (3-10-1)        3%
3-HH2Cro(7F,8F)-5      (4-2-3-2)       3%
3-HBCro(7F,8F)-5       (4-2-3-4)       3%
3-BBCro(7F,8F)-5       (4-2-3-5)       3%
NI=71.3℃,Tc≤-20℃,Δn=0.085,η=13.3mPa·s,Δε=-3.4,Vth=2.20V,γ1=42.7mPa·s,VHR-1=99.1%,VHR-2=98.1%,VHR-3=98.1%。
[实例3]
3-Dh2B(2F,3F)-O2         (1-2-1)            9%
3-Dh1OB(2F,3F)-O2        (1-3-1)            6%
3-HH1OB(2F,3F)-O2        (2-2-1)            6%
5-HH1OB(2F,3F)-O2        (2-2-1)            6%
V-HH-3                    (3-1-1)            32%
1V-HH-3                   (3-1-1)            7%
3-HB-O2                   (3-2-1)            3%
1V-HBB-2                  (3-5-1)            4%
2-BB(F)B-3                (3-6-1)            5%
3-HBB(2F,3F)-O2          (4-1-5-1)          6%
5-HBB(2F,3F)-O2          (4-1-5-1)          6%
3-H2Cro(7F,8F)-5        (4-2-1-1)        3%
3-H1OCro(7F,8F)-5       (4-2-1-2)        4%
3-HHCro(7F,8F)-5        (4-2-3-1)        3%
NI=72.4℃,Tc≤-20℃,Δn=0.090,η=11.1mPa·s,Δε=-2.8,VHR-1=99.0%,VHR-2=98.1%,VHR-3=98.0%。
[实例4]
3-DhHB(2F,3F)-O2       (1-4-1)        10%
5-DhHB(2F,3F)-O2       (1-4-1)        5%
3-DhBB(2F,3F)-O2       (1-6-1)        5%
3-H1OB(2F,3F)-O2       (2-1-1)        5%
5-H1OB(2F,3F)-O2       (2-1-1)        5%
V-HH-3                  (3-1-1)        40%
1-BB(F)B-2V             (3-6-1)        5%
3-HHEBH-5               (3-7-1)        3%
V-HB(2F,3F)-O2         (4-1-1-1)      5%
3-H2B(2F,3F)-O2        (4-1-2-1)      5%
3-H2Cro(7F,8F)-3       (4-2-1-1)      3%
3-H2Cro(7F,8F)-5       (4-2-1-1)      3%
2O-Cro(7F,8F)HH-5      (4-2-4-1)      3%
3-Cro(7F,8F)2HH-5      (4-2-4-2)      3%
NI=70.4℃,Tc≤-20℃,Δn=0.082,η=13.0mPa·s,Δε=-2.6,VHR-1=99.1%,VHR-2=98.0%,VHR-3=98.0%。
[实例5]
3-HDhB(2F,3F)-O2      (1-5-1)        10%
5-HDhB(2F,3F)-O2      (1-5-1)        4%
3-H1OB(2F,3F)-O2      (2-1-1)        4%
5-H1OB(2F,3F)-O2      (2-1-1)        4%
V-HH-3                 (3-1-1)        32%
1V-HH-3                (3-1-1)        8%
V2-BB-1                (3-3-1)        6%
V2-HHB-1               (3-4-1)        5%
2-HBB(2F,3F)-O2       (4-1-5-1)      5%
3-HBB(2F,3F)-O2       (4-1-5-1)      11%
2-Cro(7F,8F)2H-3      (4-2-2-1)      3%
2O-Cro(7F,8F)2H-3     (4-2-2-1)      3%
3-HH1OCro(7F,8F)-5    (4-2-3-3)      5%
NI=77.2℃,Tc≤-20℃,Δn=0.088,η=11.3mPa·s,Δε=-2.7,VHR-1=99.2%,VHR-2=98.2%,VHR-3=98.0%。
[实例6]
3-HDhB(2F,3F)-O2        (1-5-1)           10%
3-HH1OB(2F,3F)-O2         (2-2-1)          4%
5-HH1OB(2F,3F)-O2         (2-2-1)          4%
3-HH-O1                    (3-1-1)          3%
V-HH-3                     (3-1-1)          32%
V-HH-5                     (3-1-1)          10%
5-HBBH-3                   (3-8-1)          3%
5-HB(F)BH-3                (3-9-1)          3%
3-HB(2F,3F)-O2            (4-1-1-1)        6%
V-HHB(2F,3F)-O2           (4-1-3-1)        6%
3-HBB(2F,3F)-O2           (4-1-5-1)        10%
3-HHB(2F,3Cl)-O2          (4-1-6-1)        4%
3-H2Cro(7F,8F)-5          (4-2-1-1)        5%
NI=92.2℃,Tc≤-20℃,Δn=0.084,η=11.7mPa·s,Δε=-2.8,VHR-1=99.1%,VHR-2=98.2%,VHR-3=98.2%。
[实例7]
3-HDhB(2F,3F)-O2          (1-5-1)         5%
3-HH1OB(2F,3F)-O2         (2-2-1)         6%
5-HH1OB(2F,3F)-O2         (2-2-1)         6%
3-HHEH-5                   (3)             3%
3-HH-VFF                   (3-1)           3%
V-HH-3                     (3-1-1)         30%
1V2-BB-1                   (3-3-1)         4%
V2-BB(F)B-1                (3-6-1)         5%
3-HHEBH-5                  (3-7-1)         3%
3-HB(2F,3F)-O2            (4-1-1-1)       7%
5-HB(2F,3F)-O2            (4-1-1-1)       7%
3-HHB(2F,3F)-O2           (4-1-3-1)       6%
3-HH2B(2F,3F)-O2          (4-1-4-1)       4%
5-HBB(2F,3Cl)-O2          (4-1-7-1)       5%
3-HH1OCro(7F,8F)-5        (4-2-3-3)       6%
NI=72.2℃,Tc≤-20℃,Δn=0.086,η=12.7mPa·s,Δε=-2.3,VHR-1=99.0%,VHR-2=98.1%,VHR-3=98.1%。
[实例8]
3-HDhB(2F,3F)-O2       (1-5-1)         10%
3-DhHB(2F,3F)-O2       (1-4-1)         6%
3-H1OB(2F,3F)-O2       (2-1-1)         5%
5-H1OB(2F,3F)-O2       (2-1-1)         5%
3-HH1OB(2F,3F)-O2      (2-2-1)         5%
5-HH1OB(2F,3F)-O2      (2-2-1)         5%
3-BB(2F,5F)B-2         (3)             3%
V-HH-3            (3-1-1)           37%
1V-HH-3           (3-1-1)           6%
3-HHB-1           (3-4-1)           4%
3-HHB-O1          (3-4-1)           4%
5-HBB(2F,3Cl)-O2 (4-1-7-1)         6%
1O1-HBBH-5        (-)               4%
NI=92.1℃,Tc≤-20℃,Δn=0.083,η=11.3mPa·s,Δε=-2.4,VHR-1=99.1%,VHR-2=98.1%,VHR-3=98.0%。
实例1~8的组成物与比较例1~2的组成物相比,具有大的负值介电常数各向异性及小的粘度。由此可知,本发明的液晶组成物具有较专利文献1~2所示的液晶组成物更为优异的特性。
[产业利用性]
本发明的液晶组成物在向列相上限温度高、向列相下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负值介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等的特性中,充分具备至少一种特性,或者在至少两种特性间具有适当的平衡。由于含有此种组成物的液晶显示元件可为具有短响应时间、大电压保持率、高对比度、长寿命等的AM元件,故可用于液晶投影器、液晶电视等。

Claims (16)

1.一种液晶组成物,其特征在于,含有作为第一成分的选自式(1)所表化合物族群中的至少一种化合物,作为第二成分的选自式(2)所表化合物族群中的至少一种化合物,以及作为第三成分的选自式(3)所表化合物族群中的至少一种化合物,并具有负值介电常数各向异性,
Figure FSB00001048016300011
其中,
R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;各环A独立为1-吡喃-2,5-二基、1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,且至少一个环A为1-吡喃-2,5-二基;各环B独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;各Z1独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基;m及g独立为1、2或3;
R3及R4独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;环C及环D独立为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;各Z2独立为单键、亚乙基或羰氧基;j为1、2或3;且
该第三成分至少含有以下的化合物V-HH-3:
2.根据权利要求1所述的液晶组成物,其特征在于,其中该第一成分是选自式(1-1)~(1-6)所表化合物族群中的至少一种化合物,
Figure FSB00001048016300021
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基。
3.根据权利要求2所述的液晶组成物,其特征在于,其中该第一成分是选自式(1-1)~(1-3)所表化合物族群中的至少一种化合物。
4.根据权利要求2所述的液晶组成物,其特征在于,其中该第一成分是选自式(1-4)~(1-6)所表化合物族群中的至少一种化合物。
5.根据权利要求2所述的液晶组成物,其特征在于,其中第一成分是,选自式(1-1)~(1-3)所表化合物族群中的至少一种化合物以及选自式(1-4)~(1-6)所表化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
6.根据权利要求1所述的液晶组成物,其特征在于,其中该第二成分是选自式(2-1)~(2-2)所表化合物族群中的至少一种化合物,
Figure FSB00001048016300022
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基。
7.根据权利要求6所述的液晶组成物,其特征在于,其中该第二成分是选自式(2-2)所表化合物族群中的至少一种化合物。
8.根据权利要求1所述的液晶组成物,其特征在于,其中相对于该液晶组成物的总重量,该第一成分的比例为5~50重量百分比,且该第二成分的比例为5~50重量百分比。
9.根据权利要求1所述的液晶组成物,其特征在于,其中该第三成分更含有该化合物V-HH-3以外的选自式(3-1)~(3-10)所表化合物族群中的至少一种化合物,
Figure FSB00001048016300031
其中,R3及R4独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基。
10.根据权利要求1所述的液晶组成物,其特征在于,其中相对于该液晶组成物的总重量,该第三成分的比例为30~70重量百分比。
11.根据权利要求1所述的液晶组成物,其特征在于,其更含有选自式(4-1)~(4-2)所表化合物族群中的至少一种化合物作为第四成分,
Figure FSB00001048016300041
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;各环E及环F独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;各Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基;各Z2独立为单键、亚乙基或羰氧基;X1及X2独立为氟或氯;k为1、2或3;p及q独立为0、1、2或3,但p+q≤3。
12.根据权利要求11所述的液晶组成物,其特征在于,其中该第四成分为选自式(4-1-1)~(4-1-7)及式(4-2-1)~(4-2-4)所表化合物族群中的至少一种化合物,
Figure FSB00001048016300042
Figure FSB00001048016300051
其中,R1及R2独立为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基,或任意的氢被氟取代的碳数2~12的烯基;环E1、环E2、环F1及环F2独立为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基。
13.根据权利要求11所述的液晶组成物,其特征在于,其中相对于该液晶组成物的总重量,该第四成分的比例为5~50重量百分比。
14.根据权利要求1所述的液晶组成物,其中向列相的上限温度在70℃以上,在波长589nm,温度25℃的条件下的光学各向异性在0.08以上,且在频率为1kHz,温度25℃时的介电常数各向异性在-2以下。
15.一种液晶显示元件,其特征在于,其含有根据权利要求1所述的液晶组成物。
16.根据权利要15所述的液晶显示元件,其特征在于,其运作模式为VA模式、IPS模式或PSA模式,且驱动方式为主动矩阵方式。
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