CN103857768A - 含有聚合性化合物的液晶组合物及使用其的液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的含有聚合性化合物的液晶组合物，没有在宽的温度范围析出这样的问题，聚合速度快，聚合后的液晶取向约束力高，没有显示不均等而显示品质优异，具有可以制作不发生烧屏等显示特性中的不良状况的具有优异显示特性的PSA型液晶显示元件这样的优异特征，适合作为实用性的液晶组合物。此外，使用了该液晶组合物的液晶显示元件可以适合用于PSA型液晶显示元件。

Description

含有聚合性化合物的液晶组合物及使用其的液晶显示元件
技术领域
本发明涉及含有聚合性化合物的液晶组合物，进一步涉及使用了该液晶组合物的液晶显示元件。
背景技术
关于PSA（聚合物稳定取向，Polymer Sustained Alignment）型液晶显示元件，为了控制液晶分子的预倾角而具有在单元内形成了聚合物结构物的结构，具有高速响应性、高对比度，因此作为液晶显示元件被实用化。
PSA型液晶显示元件的制造如下进行：将包含液晶性化合物和聚合性化合物的聚合性组合物注入到基板间，施加电压，在使液晶分子取向了的状态下使聚合性化合物聚合而固定液晶分子的取向。作为该PSA型液晶显示元件的显示不良即烧屏的原因，已知有由杂质引起的原因和液晶分子的取向的变化（预倾角的变化）。
关于起因于液晶分子的预倾角的变化的烧屏，是在构成了显示元件的情况下长时间持续显示同一图案时聚合物的结构变化，作为其结果，预倾角变化。因此形成具有聚合物结构不变化的刚硬结构的聚合物的聚合性化合物成为必要。
以往，为了通过提高聚合物的刚性来防止烧屏，研究了使用具有仅具有环结构和聚合性官能团的1,4-亚苯基等结构的聚合性化合物来构成显示元件、使用具有联芳基结构的聚合性化合物来构成显示元件（专利文献1～4）。然而，这些聚合性化合物对液晶化合物的相溶性低，因此在调制液晶组合物时发生该聚合性化合物的析出，因此要求改善。
此外，联芳基系聚合性化合物在通过例如UV照射进行聚合时，反应速度慢，因此需要使UV照射时间长。然而，如果使UV照射时间长，则发生液晶化合物的分解等，导致可靠性的降低。
根据以上情况，难以满足对含有聚合性化合物的液晶组合物所要求的显示元件的烧屏特性、取向稳定性、不发生析出的作为液晶组合物的稳定性、显示特性、PSA型液晶显示元件制作时的制造效率等特性，有进一步改善的必要。现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-307720号公报
专利文献2：日本特开2008-116931号公报
专利文献3：日本特开2004-302096号公报
专利文献4：WO2010/084823
发明内容
发明所要解决的课题
本发明所要解决的课题是提供在宽的温度范围不析出，聚合速度快，聚合后的液晶取向约束力高，不发生烧屏等显示特性中的不良状况的含有聚合性化合物的液晶组合物。此外，通过使用该含有聚合性化合物的液晶组合物，提供没有显示不均等而显示品质优异，具有优异的显示特性的PSA型液晶显示元件。
用于解决课题的手段
本申请发明人对各种聚合性化合物和各种非聚合性液晶材料进行了研究，结果发现，由具有特定结构的聚合性化合物和非聚合性液晶材料构成的含有聚合性化合物的液晶组合物可以解决上述的课题，从而完成了本申请发明。
即，提供一种含有聚合性化合物的液晶组合物，进一步，提供使用了该液晶组合物的液晶显示元件。该含有聚合性化合物的液晶组合物的特征在于，作为第一成分，含有一种或两种以上的通式（I）所示的聚合性化合物，作为第二成分，含有一种或两种以上的通式（II）所示的化合物，作为第三成分，含有一种或两种以上的选自由通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）所示的化合物所组成的组中的化合物、或选自由通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）所示的化合物所组成的组中的化合物，
Figure BDA0000489248380000031
式中，R1和R2各自独立地表示以下的式（R-1）～式（R-15）中的任一种，S1和S2相互独立地表示碳原子数1～12的亚烷基或单键，该亚烷基中的亚甲基可以以氧原子彼此不直接结合的方式被氧原子、硫原子、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代，其中，S1和S2中的至少一方不是单键，X1～X12各自独立地表示氢原子、三氟甲基、三氟甲氧基、甲基、氯原子或氟原子，
Figure BDA0000489248380000032
式中，R21和R22相互独立地表示碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基，这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，而且这些基团中存在的1个或2个以上氢原子可以被氟原子或氯原子取代，
M21、M22和M23相互独立地表示选自由（a）、（b）和（c）所组成的组中的基团，
（a）反式-1,4-亚环己基（该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代），
（b）1,4-亚苯基（该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=可以被氮原子取代）、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基，
（c）1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基，
o表示0、1或2，
L21和L22相互独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-或-C≡C-，L22和/或M23在存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同；
Figure BDA0000489248380000041
式中R31、R32和R33相互独立地表示碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基，这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，而且这些基团中存在的1个或2个以上氢原子可以被氟原子或氯原子取代，
M31、M32、M33、M34、M35、M36、M37和M38相互独立地表示选自由（d）、（e）和（f）所组成的组中的基团，
（d）反式-1,4-亚环己基（该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代），
（e）1,4-亚苯基（该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=可以被氮原子取代）、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基，
（f）1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基和十氢萘-2,6-二基，
上述的基团（d）、基团（e）或基团（f）所含的氢原子各自可以被氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代，
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37和L38相互独立地表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M32、M34、M35、M37、M38、L31、L33、L35、L36和/或L38在存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同，
X31、X32、X33、X34、X35、X36和X37相互独立地表示氢原子或氟原子，
Y31、Y32和Y33相互独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基或二氟甲氧基，
X31、X32或Y31中的至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、或二氟甲氧基，或者M31或M32所含的氢原子中的至少一个表示氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子，
X33、X34、X35或Y32中的至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基，或者M33、M34或M35所含的氢原子中的至少一个表示氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子，
X36、X37或Y33中的至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基，或者M36、M37和M38所含的氢原子中的至少一个表示氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子，
p、q、r、s和t相互独立地表示0、1或2，但q＋r和s＋t为2以下；
Figure BDA0000489248380000061
式中R41、R42、R43、R44、R45和R46相互独立地表示碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基，这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，而且这些基团中存在的1个或2个以上氢原子可以被氟原子或氯原子取代，
M41、M42、M43、M44、M45、M46、M47、M48和M49相互独立地表示选自由（d）、（e）和（f）所组成的组中的基团，
（d）反式-1,4-亚环己基（该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代），
（e）1,4-亚苯基（该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=可以被氮原子取代），
（f）1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基和十氢萘-2,6-二基，
上述的基团（d）、基团（e）或基团（f）所含的氢原子各自可以被氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代，
L41、L42、L43、L44、L45、L46、L47、L48和L49相互独立地表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M42、M43、M45、M46、M48、M49、L41、L43、L44、L46、L47和/或L49在存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同，
X41、X42、X43、X44、X45、X46、X47和X48相互独立地表示氢原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氟原子，但X41和X42中的任一个表示氟原子，X43、X44和X45中的任一个表示氟原子，X46、X47和X48中的任一个表示氟原子，但X46和X47不同时表示氟原子，X46和X48不同时表示氟原子，
G表示亚甲基或-O-，
u、v、w、x、y和z相互独立地表示0、1或2，但u＋v、w＋x和y＋z为2以下。
发明的效果
作为本申请发明的必须成分的聚合性化合物由于对非聚合性液晶化合物的相溶性优异，因此可以获得即使在低的温度也维持向列状态那样的稳定的液晶组合物。此外，本申请发明的通式（I）所示的聚合性化合物由于与联苯基系聚合性化合物相比聚合速度快从而可以缩短聚合时间，因此由光等对非聚合性液晶化物带来的不良影响被大幅减轻。由此，大幅减轻通过将液晶组合物中的聚合性化合物进行聚合物化来赋予取向的液晶显示元件的显示不良状况，此外，也可以提高制造时的成品率。此外，使用了本申请聚合性液晶组合物的PSA型液晶显示元件由于响应速度快，因此作为该液晶显示元件用的液晶组合物是有用的。
具体实施方式
本申请发明的含有聚合性化合物的液晶组合物中使用的聚合性化合物由通式（I）所示的化合物构成。
在通式（I）中，S1和S2相互独立地表示亚烷基或单键，但至少一方不是单键。作为亚烷基，优选为亚甲基可以以氧原子彼此不直接结合的方式被氧原子、硫原子、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代的碳原子数1～12的亚烷基，更优选为亚甲基可以以氧原子彼此不直接结合的方式被氧原子、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代的碳原子数2～12的亚烷基。
R1和R2表示聚合基。作为具体的例子，可举出以下所示的结构。
这些聚合基通过自由基聚合、自由基加成聚合、阳离子聚合和阴离子聚合而固化。特别是在作为聚合方法进行紫外线聚合的情况下，优选为式（R-1）、式（R-2）、式（R-4）、式（R-5）、式（R-7）、式（R-11）、式（R-13）或式（R-15），更优选为式（R-1）、式（R-2）、式（R-7）、式（R-11）或式（R-13），特别优选为式（R-1）或式（R-2）。
在通式（I）中、X1～X12各自独立地表示氢原子、三氟甲基、三氟甲氧基、甲基、氯原子或氟原子，但在考虑到与非聚合性液晶化合物的相溶性的情况下，优选至少1个为三氟甲基、三氟甲氧基、甲基或氟原子，优选至少1个为甲基或氟原子。优选X1、X6、X7和X12为氢原子，X2～X5和X8～X11中的至少一个为甲基或氟原子。
通式（I）所示的聚合性化合物的优选例为通式（I-1）～通式（I-40）。
Figure BDA0000489248380000091
Figure BDA0000489248380000111
Figure BDA0000489248380000121
Figure BDA0000489248380000131
（式中，R1、R2、S1和S2表示与通式（I）中相同的含义。）
这些聚合性化合物中的通式（I-2）、（I-3）、（I-21）、（I-26）和（I-36）所示的聚合性化合物由于与非聚合性液晶化合物的相溶性良好，可以获得即使在低的温度也维持向列状态那样的稳定液晶组合物，因此特别优选。此外，包含通式（I-2）、（I-3）、（I-21）、（I-26）和（I-36）所示的骨架的聚合性化合物由于在聚合性液晶组合物中聚合速度快，聚合后的取向约束力适度，可获得液晶组合物的良好取向状态，因此优选。另外，如果取向约束力低，则成为发生液晶分子的取向变化等显示不良的原因，因此在特别重视取向约束力的情况下特别优选为通式（I-2）或通式（I-3）所示的聚合性化合物。
本申请发明的含有聚合性化合物的液晶组合物中，含有至少1种的通式（I）所示的聚合性化合物，优选含有1种～5种，特别优选含有1种～3种。如果通式（I）所示的化合物的含有率少，则对非聚合性液晶化合物的取向约束力变弱，如果过多，则聚合时的必要能量上升，不聚合而残存的聚合性化合物的量增加，因此下限值优选为0.01质量%，更优选为0.03质量%，上限值优选为2.0质量%，更优选为1.0质量%。
在作为第二成分使用的通式（II）所示的化合物中，R21和R22相互独立地优选为碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基（也包含这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基被-O-或-S-取代的基团，和这些基团中存在的1个或2个以上氢原子被氟原子或氯原子取代的基团。），更优选为碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、碳原子数2～5的烯基或碳原子数3～6的烯基氧基，特别优选为碳原子数1～5的烷基或碳原子数1～5的烷氧基。
M21、M22和M23相互独立地优选为反式-1,4-亚环己基（也包含该基团中存在的1个CH2基或不邻接的2个CH2基被氧原子取代的基团）、1,4-亚苯基（也包含该基团中存在的1个或2个以上CH基被氮原子取代的基团）、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基，更优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、或1,4-二环［2.2.2］亚辛基，特别优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。o优选为0、1或2，更优选为0或1。L21和L22相互独立地优选为单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-或-C≡C-，更优选为单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-或-CH2O-，进一步优选为单键或-CH2CH2-。
通过上述的选择项的组合而形成的结构之中，-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-和-CH=CH-C≡C-从化学稳定性考虑不优选。此外这些结构中的氢原子被氟原子取代的结构同样地不优选。此外形成氧彼此结合的结构、硫原子彼此结合的结构和硫原子与氧原子结合的结构也同样地不优选。此外氮原子彼此结合的结构、氮原子与氧原子结合的结构和氮原子与硫原子结合的结构也同样地不优选。
更详细而言，关于通式（II），作为具体的结构，优选为由以下的通式（II-A）～通式（II-P）组成的组所表示的化合物。
Figure BDA0000489248380000151
（式中，R23和R24各自独立地表示碳原子数1～10的烷基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数2～10的烯基或碳原子数3～10的烯基氧基。）
R23和R24各自独立地更优选为碳原子数1～10的烷基、碳原子数1～10的烷氧基或碳原子数2～10的烯基，进一步优选为碳原子数1～5的烷基或碳原子数1～5的烷氧基。
通式（II-A）～通式（II-P）所示的化合物中，优选为通式（II-A）、通式（II-B）、通式（II-C）、通式（II-E）、通式（II-H）、通式（II-I）、通式（II-I）或通式（II-K）所示的化合物，进一步优选为通式（II-A）、通式（II-C）、通式（II-E）、通式（II-H）或通式（II-I）所示的化合物。
本申请发明中含有至少1种的通式（II）所示的化合物，优选含有1种～10种，特别优选含有2种～8种，通式（II）所示的化合物的含有率的下限值优选为5质量%，更优选为10质量%，进一步优选为20质量%，特别优选为30质量%，作为上限值，优选为80质量%，进一步优选为70质量%，进一步优选为60质量%。
在作为第三成分使用的通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）所示的化合物中，R31、R32和R33相互独立地优选为碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基、碳原子数1～15的直链状烷基或碳原子数2～15的烯基（也包含这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基被-O-或-S-取代的基团，和这些基团中存在的1个或2个以上氢原子被氟原子或氯原子取代的基团。），更优选为碳原子数1～10的直链状烷基、碳原子数1～10的直链状烷氧基或碳原子数2～10烯基，特别优选为碳原子数1～8的直链状烷基或碳原子数1～8的烷氧基。
M31、M32、M33、M34、M35、M36、M37和M38相互独立地优选为反式-1,4-亚环己基（也包含该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基被-O-或-S-取代的基团。）、1,4-亚苯基（也包含该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=被氮原子取代的基团）、1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基和十氢萘-2,6-二基所示的基团（各基团也包含各自的氢原子被氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代的基团。），更优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或3,5-二氟-1,4-亚苯基，进一步优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，特别优选为反式-1,4-亚环己基。
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37和L38相互独立地优选为单键、-OCO-、-COO-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，更优选为单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-或-C≡C-，特别优选为单键或-CH2CH2-。X31、X32、X33、X34、X35、X36、和X37相互独立地表示氢原子或氟原子，Y31、Y32、和Y33相互独立地优选表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基或碳原子数1～12的烷基，优选表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基或碳原子数1～12的烷基，特别优选表示氟原子。p、q、r、s、和t相互独立地表示0、1或2，但q＋r和s＋t表示2以下。
通过上述的选择项的组合而形成的结构之中，-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-和-CH=CH-C≡C-从化学稳定性考虑不优选。此外这些结构中的氢原子被氟原子取代的结构同样地不优选。此外形成氧彼此结合的结构、硫原子彼此结合的结构和硫原子与氧原子结合的结构也同样地不优选。此外氮原子彼此结合的结构、氮原子与氧原子结合的结构和氮原子与硫原子结合的结构也同样地不优选。
具体而言，优选表示以下的通式（IIIa-1）所示的结构。
Figure BDA0000489248380000171
（式中，R34表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，L39和L40各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M38表示1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，X32表示氢原子或氟原子，p1表示0或1，Y34表示氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基。）
更具体而言，优选为以下的通式（IIIa-2a）～通式（IIIa-4d）所示的结构，
Figure BDA0000489248380000181
Figure BDA0000489248380000191
（式中，R34表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，X31和X32各自独立地表示氢原子或氟原子，Y31表示氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基。），
也优选为以下所示的结构。
Figure BDA0000489248380000192
（式中，R34表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，Y31表示氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基。）
作为通式（IIIb）的具体结构，优选为以下的通式所示的结构，
Figure BDA0000489248380000211
Figure BDA0000489248380000221
（式中，R35表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，Y35表示氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基。）
作为通式（IIIc）的具体结构，优选为以下的通式所示的结构。
Figure BDA0000489248380000231
（式中，R36表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，Y36表示氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基。）
选自由通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）所示的化合物所组成的组中的化合物含有至少1种，优选含有1种～10种，特别优选含有2种～8种，由通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）所示的化合物所组成的组的含有率的下限值优选为5质量%，更优选为10质量%，优选为20质量%，上限值优选为80质量%，优选为70质量%，优选为60质量%，进一步优选为50质量%。
此外，通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）所示的化合物中，R41、R42、R43、R44、R45和R46相互独立地优选为碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基、碳原子数1～15的直链状烷基或碳原子数2～15的烯基（也包含这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基被-O-或-S-取代的基团，此外也包含这些基团中存在的1个或2个以上氢原子被氟原子或氯原子取代的基团。），更优选为碳原子数1～10的直链状烷基、碳原子数1～10的直链状烷氧基或碳原子数2～10烯基，特别优选为碳原子数1～8的直链状烷基或碳原子数1～8的烷氧基。M41、M42、M43、M44、M45、M46、M47、M48和M49相互独立地优选为反式-1,4-亚环己基（也包含该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基被-O-或-S-取代的基团。）、1,4-亚苯基（也包含该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=被氮原子取代的基团）、1,4-亚环己烯基、1,4-二环（2.2.2）亚辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基和十氢萘-2,6-二基所示的基团（也包含各基团所含的氢原子各自被氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代的基团。），更优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-1,4-亚苯基，进一步优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，特别优选为反式-1,4-亚环己基。L41、L42、L43、L44、L45、L46、L47、L48和L49相互独立地优选为单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCO-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，更优选为单键、-CH2CH2-、-OCH2-或-CH2O-。X41、X42、X43、X44、X45、X46和X47相互独立地表示氢原子或氟原子，G表示亚甲基或-O-，u、v、w、x、y和z相互独立地表示0、1或2，但u＋v，w＋x和y＋z表示2以下。
在通式（IVa）所示的化合物中，具体而言，优选表示以下的通式（IVa-1）所示的结构。
（式中，R47和R48相互独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，L50、L51和L52各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M50表示1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，u1和v1各自独立地表示0或1。）
更具体而言，优选为以下的通式（IVa-2a）～通式（IVa-3i）所示的结构，
Figure BDA0000489248380000251
（式中，R47和R48各自独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基。），R47和R48各自独立地进一步优选为碳原子数1～8的烷基或碳原子数1～8的烷氧基。
在通式（IVb）所示的化合物中，具体而言，优选表示以下的通式（IVb-1）所示的结构。
Figure BDA0000489248380000252
（式中，R49和R50相互独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，L52、L53和L54各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M51、M52和M53表示1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，w1和x1独立地表示0、1或2，但w1＋x1表示2以下。）
更具体而言，优选为以下的通式（IVb-2a）～（IVb-3l）所示的结构。
（式中，R49和R50各自独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基。）
在通式（IVc）所示的化合物中，具体而言，优选表示以下的通式（IVc-1a）和通式（IVc-1b）所示的结构。
Figure BDA0000489248380000262
（式中，R51和R52相互独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基，L56、L57和L58各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M54、M55和M56表示1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，y1和z1独立地表示0、1或2，但y1＋z1表示2以下。）
更具体而言，优选以下的通式（IVc-2a）～（IVc-2g）所示的结构。
（式中，R51和R52相互独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯基。）
作为第三成分使用的选自由通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）所示的化合物所组成的组中的化合物、或选自由通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）所示的化合物所组成的组中的化合物含有至少1种，优选含有2种～10种，特别优选含有2种～8种，含有率的下限值优选为5质量%，更优选为10质量%，更优选为20质量%，上限值优选为80质量%，优选为70质量%，优选为60质量%，优选为50质量%。
本申请发明的液晶组合物中，Δn优选为0.08～0.25的范围。
在本申请发明所使用的全部化合物中是共通的，化合物的结构之中，-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-和-CH=CH-C≡C-从化学稳定性考虑不优选。此外这些结构中的氢原子被氟原子等取代的结构也同样地不优选。此外形成氧彼此结合的结构、硫原子彼此结合的结构和硫原子与氧原子结合的结构也同样地不优选。此外氮原子彼此结合的结构、氮原子与氧原子结合的结构和氮原子与硫原子结合的结构也同样地不优选。
本申请发明的液晶组合物中，关于Δε，根据液晶显示元件的显示模式，可以使用具有正或负的Δε的液晶组合物。MVA模式的液晶显示元件中，使用具有负的Δε的液晶组合物。该情况下的Δε优选为-1以下，更优选为-2以下。
本申请发明的液晶组合物具有宽的液晶相温度范围（液晶相下限温度与液晶相上限温度之差的绝对值），但液晶相温度范围优选为100℃以上，更优选为120℃以上。此外，液晶相上限温度优选为70℃以上，更优选为80℃以上。此外，液晶相下限温度优选为-20℃以下，更优选为-30℃以下。
本申请发明的液晶组合物，除了上述的化合物以外，也可以含有通常的向列液晶、近晶液晶、胆甾液晶等。
本申请发明的含有聚合性化合物的液晶组合物，即使在不存在聚合引发剂的情况下也进行聚合，但为了促进聚合也可以含有聚合引发剂。作为聚合引发剂，可举出苯偶姻醚类、二苯甲酮类、苯乙酮类、苯偶酰缩酮类、酰基氧化膦类等。
本申请发明的液晶组合物中，为了使其保存稳定性提高，也可以添加稳定剂。作为可以使用的稳定剂，可举出例如氢醌类、氢醌单烷基醚类、叔丁基儿茶酚类、连苯三酚类、苯硫酚类、硝基化合物类、β-萘胺类、β-萘酚类、亚硝基化合物等。使用稳定剂的情况下的添加量是相对于液晶组合物优选为0.005～1质量%的范围，进一步优选为0.02～0.5质量%，特别优选为0.03～0.1质量%。
本申请发明的液晶组合物使用于通过液晶组合物中的聚合性化合物聚合而赋予液晶取向能力、利用液晶组合物的双折射而控制光的透射光量的液晶显示元件。作为液晶显示元件，在AM-LCD（有源矩阵液晶显示元件）、TN（向列液晶显示元件）、STN-LCD（超扭转向列液晶显示元件）、OCB-LCD和IPS-LCD（共面转换液晶显示元件）中有用，但在AM-LCD中特别有用，可以用于透射型或反射型液晶显示元件。
液晶显示元件所使用的液晶单元的2块基板可以使用玻璃、或如塑料那样具有柔软性的透明材料，另一方面也可以为硅等不透明材料。具有透明电极层的透明基板可以通过例如在玻璃板等透明基板上溅射铟锡氧化物（ITO）来获得。
滤色器可以通过例如颜料分散法、印刷法、电沉积法、或染色法等而制成。对采用颜料分散法的滤色器的制成方法作为一例进行说明，将滤色器用的固化性着色组合物涂布在该透明基板上，实施图案化处理，然后通过加热或光照射使其固化。通过对红、绿、蓝这3色分别进行该工序，可以制成滤色器用的像素部。此外，可以在该基板上设置设有TFT、薄膜二极管、金属绝缘体金属电阻率元件等有源元件的像素电极。
使上述基板以透明电极层成为内侧的方式对置。此时，可以经由隔离物来调整基板的间隔。此时，所得的调光层的厚度优选调整为1～100μm。进一步优选为1.5～10μm，在使用偏振板的情况下，优选以对比度成为最大的方式调整液晶的折射率各向异性Δn与单元厚度d之积。另外，在有二块偏振板的情况下，也可以调整各偏振板的偏光轴而将视角、对比度调整为良好。此外，也可以使用用于扩展视角的相位差膜。作为隔离物，可举出例如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子、光致抗蚀剂材料等。然后，将环氧系热固性组合物等密封剂以设有液晶注入口的形式丝网印刷于该基板，使该基板彼此贴合，加热而使密封剂热固化。
使2块基板间夹持高分子稳定化液晶组合物的方法可以使用通常的真空注入法、或ODF法等。
作为使聚合性化合物聚合的方法，由于期望进行迅速的聚合，因此优选为通过照射紫外线或电子射线等活性能量射线来进行聚合的方法。在使用紫外线的情况下，可以使用偏光光源，也可以使用非偏光光源。此外，在将液晶组合物夹持于2块基板间的状态下进行聚合的情况下，至少照射面侧的基板必须对活性能量射线提供适当的透明性。此外，也可以使用下述方法：在光照射时使用掩模仅使特定部分聚合后，通过使电场、磁场或温度等条件变化而使未聚合部分的取向状态变化，进而照射活性能量射线而进行聚合。特别优选为在进行紫外线曝光时，一边对含有聚合性化合物的液晶组合物施加交流电一边进行紫外线曝光。施加的交流电优选为频率10Hz～10kHz的交流电，更优选为频率60Hz～10kHz，电压依赖于液晶显示元件的所希望的预倾角来选择。即，可以通过施加的电压来控制液晶显示元件的预倾角。MVA模式的液晶显示元件中，从取向稳定性和对比度的观点考虑优选将预倾角控制为80度～89度。
照射时的温度优选在本申请发明的液晶组合物的液晶状态得以保持的温度范围内。优选在接近于室温的温度，即典型地在15～35℃的温度进行聚合。作为产生紫外线的灯，可以使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等。此外，作为照射的紫外线的波长，优选照射并非液晶组合物的吸收波长区域的波长区域的紫外线，根据需要，优选滤除（カート）紫外线而使用。照射的紫外线的强度优选为0.1mW/cm2～100W/cm2，更优选为2mW/cm2～50W/cm2。照射的紫外线的能量的量可以适宜调整，优选为1mJ/cm2～500J/cm2，更优选为100mJ/cm2～200J/cm2。在照射紫外线时，可以使强度变化。照射紫外线的时间根据照射的紫外线强度而适宜选择，但优选为10秒～3600秒。
实施例
以下，举出实施例更详细地描述本发明，但本发明不限定于这些实施例。此外，以下的实施例和比较例的组合物中的“%”是指“质量%”。
作为液晶组合物的物性，如以下那样地表示。
TN-I（℃）：向列相-各向同性液体相转变温度（液晶相上限温度）
Δε：介电常数各向异性
Δn：折射率各向异性
Vth（V）：施加了频率1kHz的矩形波时的透射率变化10%时的施加电压（阈值电压）
（UV固化后的单体残存量的测定方法）
在液晶单元中注入液晶组合物后，照射UV使聚合性化合物聚合。然后，拆开液晶单元，获得包含液晶材料、聚合物、未聚合的聚合性化合物的溶出成分的乙腈溶液。对于该乙腈溶液，通过高效液相色谱（柱：反相非极性柱，展开溶剂：乙腈），测定各成分的峰面积。由作为指标的液晶材料的峰面积与未聚合的聚合性化合物的峰面积比，确定残存的聚合性化合物的量。由该值和最初添加的聚合性化合物的量，确定单体残存量。另外，聚合性化合物的残存量的检出限为500ppm。
（实施例1）
调制含有选自通式（II）中的化合物、选自通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）中的化合物或选自通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）中的化合物的液晶组合物LC-1。构成的化合物和含有的比率如下所述。
将上述液晶组合物LC-1的物性示于表1中。
[表1]
TN-I（℃） 80.1
Δε -3.5
Δn 0.088
通过对于99.7%的液晶组合物LC-1，添加0.3%的式（I-2）所示的聚合性化合物并均匀溶解来调制聚合性液晶组合物CLC-1。
Figure BDA0000489248380000321
CLC-1的物性与上述的LC-1的物性基本上没有不同。因此可知，式（I-2）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，虽然将该CLC-1在低温场所（-20℃）保存4周，但是不发生析出等，可知式（I-2）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-1以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角（晶体旋转法）后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。将元件的紫外线照射前后的预倾角和元件的电气光学特性示于表2中。
[表2]
紫外线照射前的预倾角 89.5
紫外线照射后的预倾角 87.3
Vth（V） 1.64
由上述的预倾角的结果可知，通过聚合性化合物聚合，产生对液晶化合物的取向约束力，获得了对于液晶分子以从垂直方向倾斜2.2度的状态将预倾角固定化了的垂直取向性液晶显示元件。
此外，通过液体色谱分析，分析了元件中所含有的通式（I-2）所示的化合物的含量，但是没有检测到。由此确认了，通式（I-2）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（比较例1）
通过对于99.7%的液晶组合物LC-1，添加0.3%的式（A）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-A。
通过真空注入法将CLC-A以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.7度，与此相对，照射后的预倾角为89.5度，预倾角没有变化，液晶分子从垂直方向基本上没有倾斜。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（A）所示的化合物的含量，结果是，与紫外线照射前相比含量没有变化，聚合性化合物（A）的聚合没有进行。此外，将该CLC-A在低温场所（-20℃）保存1周，结果发生析出，因此可知式（A）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性差。
（比较例2）
通过对于99.7%的液晶组合物LC-1，添加0.3%的式（B）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-B。
Figure BDA0000489248380000332
通过真空注入法将CLC-B以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.6度，与此相对，照射后的预倾角变为87.4度，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（B）所示的化合物的含量，但为检出限以下。然而，将该CLC-B在低温场所（-20℃）保存2周，结果发生析出，因此可知式（B）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性差。
（实施例2）
通过对于99.5%的液晶组合物LC-1，添加0.5%的式（I-2）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-2。通过真空注入法将CLC-2以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.6度，与此相对，照射后的预倾角变为86.8度，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（I-2）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，通式（I-2）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例3）
通过对于99.7%的液晶组合物LC-1，添加0.3%的式（I-1）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-3。
可知式（I-1）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-3在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-1）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-3以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.8度，与此相对，照射后的预倾角变为87.3度，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（I-1）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，通式（I-1）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例4）
通过对于99.7%的液晶组合物LC-1，添加0.3%的式（I-3）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-4。
Figure BDA0000489248380000351
可知式（I-3）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-4在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-3）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-4以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.7度，与此相对，照射后的预倾角变为87.1度，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（I-3）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，通式（I-3）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例5）
通过对于99.7%的液晶组合物LC-1，添加0.3%的式（I-21）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-5。
Figure BDA0000489248380000361
可知式（I-21）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-5在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-21）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-5以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.5度，与此相对，照射后的预倾角变为87.8度，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（I-21）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，通式（I-21）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例6）
通过对于99.7%的液晶组合物LC-1，添加0.3%的式（I-26）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-6。
Figure BDA0000489248380000362
可知式（I-26）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-6在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-26）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-6以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.4度，与此相对，照射后的预倾角变为87.6度，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（I-26）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，通式（I-26）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例7）
通过对于99.9%的液晶组合物LC-1，添加0.1%的式（I-26）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-7。通过真空注入法将CLC-7以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.8度，与此相对，照射后的预倾角变为87.8度，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的通式（I-26）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，通式（I-26）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例8）
作为含有选自通式（II）中的化合物、选自通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）中的化合物、或选自通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）中的化合物的实例，调制以下那样的构成成分的液晶组合物LC-2。
Figure BDA0000489248380000381
将上述液晶组合物LC-2的物性示于表3中。
[表3]
TN-I（℃） 84.9
Δε -3.4
Δn 0.093
通过对于99.7%的液晶组合物LC-2，添加0.3%的式（I-2）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-8。可知式（I-2）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-8在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-2）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-8以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.2度，与此相对，照射后的预倾角变为87.6度的倾斜，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的式（I-2）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，式（I-2）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例9）
作为含有选自通式（II）中的化合物、选自通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）中的化合物、或选自通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）中的化合物的实例，调制以下那样的构成成分的液晶组合物LC-3。
Figure BDA0000489248380000391
将上述液晶组合物LC-3的物性示于表4中。
[表4]
TN-I（℃） 72.0
Δε -3.3
Δn 0.085
通过对于99.7%的液晶组合物LC-3，添加0.3%的式（I-2）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-9。可知式（I-2）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-9在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-2）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-9以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.6度，与此相对，照射后的预倾角变为87.0度的倾斜，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的式（I-2）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，式（I-2）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例10）
作为含有选自通式（II）中的化合物、选自通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）中的化合物、或选自通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）中的化合物的实例，调制以下那样的构成成分的液晶组合物LC-4。
将上述液晶组合物LC-4的物性示于表5中。
[表5]
TN-I（℃） 75.5
Δε -3.0
Δn 0.107
通过对于99.7%的液晶组合物LC-4，添加0.3%的式（I-2）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-10。可知式（I-2）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-10在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-2）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-10以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为89.8度，与此相对，照射后的预倾角为87.2度的倾斜，对于液晶分子以从垂直方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的式（I-2）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，式（I-2）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。
（实施例11）
作为含有选自通式（II）中的化合物、选自通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）中的化合物、或选自通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）中的化合物的实例，调制以下那样的构成成分的液晶组合物LC-5。
Figure BDA0000489248380000431
将上述液晶组合物LC-5的物性示于表6中。
[表6]
TN-I（℃） 85.0
Δε 5.4
Δn 0.091
通过对于99.7%的液晶组合物LC-5，添加0.3%的式（I-2）所示的聚合性化合物并均匀溶解，从而调制聚合性液晶组合物CLC-11。可知（I-2）所示的聚合性化合物不使添加的液晶组合物的液晶性降低。此外，将该CLC-11在低温场所（-20℃）保存4周，不发生析出等，可知式（I-2）所示的聚合性化合物与其它液晶化合物的相溶性优异。通过真空注入法将CLC-11以单元间隙3.5μm注入到涂布有诱发平行取向的聚酰亚胺取向膜的带有ITO的单元中。测定了该单元的预倾角后，一边以频率1kHz施加1.8V的矩形波，一边隔着滤除320nm以下的紫外线的过滤器，通过高压水银灯对液晶单元照射紫外线。将单元表面的照射强度调整为10mW/cm2并照射600秒，获得了使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的垂直取向性液晶显示元件。元件的紫外线照射前的预倾角为0.1度，与此相对，照射后的预倾角被赋予3.2度的倾斜，对于液晶分子以从水平方向倾斜的状态将预倾角固定化。通过液体色谱分析，分析了元件中含有的式（I-2）所示的化合物的含量，但为检出限以下。由此确认了，式（I-2）所示的聚合性化合物可以在不使用聚合引发剂的情况下进行聚合，并且聚合后残存的未聚合物为检出限以下。

Claims (14)

1.一种含有聚合性化合物的液晶组合物，其特征在于，作为第一成分，含有一种或两种以上的通式（I）所示的聚合性化合物，作为第二成分，含有一种或两种以上的通式（II）所示的化合物，作为第三成分，含有一种或两种以上的选自由通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）所示的化合物所组成的组中的化合物、或选自由通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）所示的化合物所组成的组中的化合物，
式中，R1和R2各自独立地表示以下的式（R-1）～式（R-15）中的任一种，
Figure FDA0000489248370000012
S1和S2相互独立地表示碳原子数1～12的亚烷基或单键，该亚烷基中的亚甲基可以以氧原子彼此不直接结合的方式被氧原子、硫原子、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代，其中，S1和S2中的至少一方不是单键，X1～X12各自独立地表示氢原子、三氟甲基、三氟甲氧基、甲基、氯原子或氟原子；
R21-M21-L21-M22-(L22-M23)o-R22  (II)
式中，R21和R22相互独立地表示碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基，这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，而且这些基团中存在的1个或2个以上氢原子可以被氟原子或氯原子取代，
M21、M22和M23相互独立地表示选自由（a）、（b）和（c）所组成的组中的基团，
（a）反式-1,4-亚环己基，该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，
（b）1,4-亚苯基，该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=可以被氮原子取代；3-氟-1,4-亚苯基；3,5-二氟-1,4-亚苯基，
（c）1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基，
o表示0、1或2，
L21和L22相互独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-或-C≡C-，L22和/或M23在存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同；
Figure FDA0000489248370000021
式中R31、R32和R33相互独立地表示碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基，这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，而且这些基团中存在的1个或2个以上氢原子可以被氟原子或氯原子取代，
M31、M32、M33、M34、M35、M36、M37和M38相互独立地表示选自由（d）、（e）和（f）所组成的组中的基团，
（d）反式-1,4-亚环己基，该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，
（e）1,4-亚苯基，该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=可以被氮原子取代；3-氟-1,4-亚苯基；3,5-二氟-1,4-亚苯基，
（f）1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基和十氢萘-2,6-二基，
上述的基团（d）、基团（e）或基团（f）所含的氢原子各自可以被氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代，
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37和L38相互独立地表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M32、M34、M35、M37、M38、L31、L33、L35、L36和/或L38在存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同，
X31、X32、X33、X34、X35、X36和X37相互独立地表示氢原子或氟原子，
Y31、Y32和Y33相互独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基或二氟甲氧基，
X31、X32或Y31中的至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、或二氟甲氧基，或者M31或M32所含的氢原子中的至少一个表示氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子，
X33、X34、X35或Y32中的至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基，或者M33、M34或M35所含的氢原子中的至少一个表示氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子，
X36、X37或Y33中的至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基，或者M36、M37和M38所含的氢原子中的至少一个表示氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子，
p、q、r、s和t相互独立地表示0、1或2，但q＋r和s＋t为2以下；
Figure FDA0000489248370000041
式中R41、R42、R43、R44、R45和R46相互独立地表示碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烯基，这些基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，而且这些基团中存在的1个或2个以上氢原子可以被氟原子或氯原子取代，
M41、M42、M43、M44、M45、M46、M47、M48和M49相互独立地表示选自由（d）、（e）和（f）所组成的组中的基团，
（d）反式-1,4-亚环己基，该基团中存在的1个亚甲基或不邻接的2个以上亚甲基可以被-O-或-S-取代，
（e）1,4-亚苯基，该基团中存在的1个-CH=或不邻接的2个以上-CH=可以被氮原子取代，
（f）1,4-亚环己烯基、1,4-二环［2.2.2］亚辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基和十氢萘-2,6-二基，
上述的基团（d）、基团（e）或基团（f）所含的氢原子各自可以被氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代，
L41、L42、L43、L44、L45、L46、L47、L48和L49相互独立地表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-，M42、M43、M45、M46、M48、M49、L41、L43、L44、L46、L47和/或L49在存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同，
X41、X42、X43、X44、X45、X46、X47和X48相互独立地表示氢原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氟原子，但X41和X42中的任一个表示氟原子，X43、X44和X45中的任一个表示氟原子，X46、X47和X48中的任一个表示氟原子，但X46和X47不同时表示氟原子，X46和X48不同时表示氟原子，
G表示亚甲基或-O-，
u、v、w、x、y和z相互独立地表示0、1或2，但u＋v、w＋x和y＋z为2以下。
2.根据权利要求1所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，作为第一成分，含有1种或2种以上的通式（I）中X1～X12中的至少一个为三氟甲基、三氟甲氧基、甲基、氯原子或氟原子的化合物。
3.根据权利要求1所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，作为第一成分，含有1种或2种以上的通式（I）中X1～X12中的至少一个为甲基或氟原子的化合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，作为第一成分，含有1种或2种以上的通式（I）中X1、X6、X7和X12为氢原子的化合物。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，作为第一成分，含有选自通式（I-2）、通式（I-3）、通式（I-21）、通式（I-26）和通式（I-36）所示的聚合性化合物中的一种或两种以上聚合性化合物，
Figure FDA0000489248370000061
S1和S2相互独立地表示碳原子数1～12的亚烷基、或单键，该亚烷基中的亚甲基可以以氧原子彼此不直接结合的方式被氧原子、硫原子、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代，其中，S1和S2中的至少一方表示间隔基，R1表示与权利要求1记载的R1相同的含义，R2表示与权利要求1记载的R2相同的含义。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，含有选自由通式（IIIa）、通式（IIIb）和通式（IIIc）所示的化合物所组成的组中的化合物。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，含有选自由通式（IVa）、通式（IVb）和通式（IVc）所示的化合物所组成的组中的化合物。
8.根据权利要求6所述的液晶组合物，其中，含有聚合性化合物的液晶组合物的介电常数各向异性为正。
9.根据权利要求7记载的液晶组合物，其中，含有聚合性化合物的液晶组合物的介电常数各向异性为负。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，含有0.01～2质量%的第一成分。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，含有5～70质量%的第二成分。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其中，含有5～70质量%的第三成分。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，其使用于液晶显示元件，所述液晶显示元件具有在一对基板中夹持有液晶的结构，至少具备透明电极和偏振板，并通过将液晶组合物中所含有的聚合性化合物聚合而赋予液晶取向能力。
14.一种液晶显示元件，其特征在于，使用权利要求1～13中任一项所述的含有聚合性化合物的液晶组合物，具有在一对基板中夹持有液晶的结构，至少具备透明电极和偏振板，并通过将液晶组合物中所含有的聚合性化合物聚合而赋予液晶取向能力。
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