CN104837957B - 向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及作为液晶显示材料有用的介电常数各向异性(Δε)为负的向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件。本申请的液晶组合物不使折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)降低，而使粘度(η)充分小、旋转粘性(γ1)充分小、弹性常数(K33)大，并且具有绝对值大的负介电常数各向异性(Δε)，从而能够提供使用该液晶组合物的VA型等的液晶显示元件，该液晶显示元件无显示不良或显示不良被抑制、显示品质优异、响应速度快。使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件在有源矩阵驱动用液晶显示元件中有用，能够应用于VA型、PSVA型等的液晶显示元件。

Description

向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件
技术领域
本发明涉及作为液晶显示材料有用的介电常数各向异性(Δε)表现负值的向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件。
背景技术
液晶显示元件从时钟、计算器开始，发展到用于家庭用各种电气设备、测定设备、汽车用面板、文字处理器、电子记事本、打印机、电脑、电视机等。作为液晶显示方式，其代表性方式可以举出TN(扭曲向列)型、STN(超扭曲向列)型、DS(动态光散射)型、GH(宾主)型、IPS(平面转换)型、OCB(光学补偿双折射)型、ECB(电压控制双折射)型、VA(垂直取向)型、CSH(彩色超垂直)型或FLC(强介电性液晶)等。此外，作为驱动方式，也可以举出静态驱动、多工驱动、单纯矩阵方式、通过TFT(薄膜晶体管)、TFD(薄膜二极管)等来驱动的有源矩阵(AM)方式。
在这些显示方式中，IPS型、ECB型、VA型或CSH型等具有使用Δε表现负值的液晶材料这样的特征。其中，特别是通过AM驱动的VA型显示方式被用于要求高速且宽视角的显示元件、例如电视机等用途。
对于用于VA型等显示方式的向列液晶组合物，要求低电压驱动、高速响应和宽工作温度范围。即，Δε为负且绝对值大、低粘度，并且要求高向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)。此外，由于折射率各向异性(Δn)与单元间隙(d)之积即Δn×d的设定，因此需要根据单元间隙将液晶材料的Δn调节至适当的范围。此外，在将液晶显示元件应用于电视机等的情况下，重视高速响应性，因此需要粘度(η)低的液晶材料。
此前，一直通过对Δε为负且其绝对值大的化合物进行各种研究来改良液晶组合物的特性。
作为Δε为负的液晶材料，已公开了使用如下具有2,3-二氟亚苯基骨架的液晶化合物(A)和(B)(参照专利文献1)的液晶组合物。
[化1]
该液晶组合物使用液晶化合物(C)和(D)作为Δε大致为0的化合物，但该液晶组合物对于液晶电视机等的要求高速响应的液晶组合物而言还未实现充分低的粘性。
[化2]
另一方面，还已公开了使用式(E)所表示的化合物的液晶组合物，但其为如下液晶组合物：组合了上述液晶化合物(D)的Δn小的液晶组合物(参照专利文献2)；为了改善响应速度而添加了像液晶化合物(F)那样在分子内具有烯基的化合物(烯基化合物)的液晶组合物(参照专利文献3)，为了兼顾高Δn和高可靠性，需要进一步进行研究。
[化3]
此外，已经公开了使用式(G)所表示的化合物的液晶组合物(参照专利文献4)，由于该液晶组合物也是含有像上述液晶化合物(F)那样包含烯基化合物的化合物的液晶组合物，因此存在容易发生烧屏、显示不均等显示不良的弊端。
[化4]
另外，已经公开了关于包含烯基化合物的液晶组合物对显示不良的影响(参照专利文献5)，通常，如果烯基化合物的含量减少，则液晶组合物的η上升，难以实现高速响应，因此难以兼顾显示不良的抑制与高速响应。
仅这样将Δε表现负值的化合物与液晶化合物(C)、(D)和(F)组合时，难以兼顾高Δn与低η，并且难以开发无显示不良或显示不良被抑制的Δε为负的液晶组合物。
此外，公开了将Δε大致为零的式(III-F31)与式(A)和式(G)组合而成的液晶组合物(参照专利文献6)。然而认为，在液晶显示元件的制造工序中，会因向液晶单元注入液晶组合物时的极低压而导致蒸气压低的化合物挥发，因此无法增加蒸气压低的化合物的含量。因此，该液晶组合物存在如下问题：限制了式(III-F31)的含量，虽然表现大的Δn，但粘度明显高。
[化5]
进一步，在专利文献6、专利文献7中，也已经公开了使用具有被氟取代的三联苯结构的化合物的液晶组合物。
此外，在专利文献8中，公开了通过使用(式1)所示的指数大的液晶材料来提高垂直液晶单元的响应速度，但仍不能说是充分的。
[数1]
从上述内容可知，对于液晶电视机等的要求高速响应的液晶组合物而言，要求不使折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)降低，而使粘度(η)充分小、旋转粘性(γ1)充分小、弹性常数(K33)大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-104869号
专利文献2：欧洲专利申请公开第0474062号
专利文献3：日本特开2006-37054号
专利文献4：日本特开2001-354967号
专利文献5：日本特开2008-144135号
专利文献6：WO2007/077872号
专利文献7：日本特开2003-327965号
专利文献8：日本特开2006-301643号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明所要解决的课题是，提供一种液晶组合物，其不使折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)降低，而使粘度(η)充分小、旋转粘性(γ1)充分小、弹性常数(K33)大，并且具有绝对值大的负介电常数各向异性(Δε)；进一步提供一种使用该液晶组合物的VA型等的无显示不良或显示不良被抑制、显示品质优异、响应速度快的液晶显示元件。
解决课题的方法
本发明人研究了各种二环己基衍生物及氟苯衍生物，发现通过组合特定的化合物能够解决上述课题，从而完成了本发明。
本发明提供一种液晶组合物：含有式(I)所表示的化合物作为第一成分，其含量为3至50质量％，
[化6]
并且含有介电常数各向异性(Δε)为负且其绝对值大于3的化合物作为第二成分；此外，提供一种使用该液晶组合物的液晶显示元件。
发明效果
本发明的液晶组合物不使折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)降低，而使粘度(η)充分小、旋转粘性(γ1)充分小、弹性常数(K33)大，并且具有绝对值大的负介电常数各向异性(Δε)，因此使用该液晶组合物的VA型等的液晶显示元件无显示不良或显示不良被抑制、显示品质优异、响应速度快。
具体实施方式
本发明的液晶组合物含有3至50质量％的式(I)所表示的化合物作为第一成分，进一步优选为5至40质量％，特别优选为10至30质量％。更详细而言，在使粘度或旋转粘性变小的情况下，其含量优选为20至50质量％，在重视低温时的析出抑制的情况下，其含量优选为10至30质量％。
含有1种或2种以上Δε为负且绝对值大于3的化合物作为第二成分，其含量优选为10至90质量％，进一步优选为20至80质量％，特别优选为30至70质量％。
第二成分优选为通式(II)所表示的化合物。
[化7]
式中，R1及R2各自独立地表示碳原子数1至10的烷基、碳原子数1至10的烷氧基、碳原子数2至10的烯基或碳原子数2至10的烯氧基，R1及R2中存在的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可以各自独立地被-O-和/或-S-取代，此外，R1及R2中存在的1个或2个以上的氢原子可以各自独立地被氟原子或氯原子取代。环A及环B各自独立地表示反式-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、3,5-二氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-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、十氢化萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基。p表示0、1或2。Z表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键。式中的R1及R2各自独立地进一步优选为直链状的碳原子数1至5的烷基、碳原子数1至5的烷氧基、碳原子数2至5的烯基或碳原子数2至5的烯氧基，特别优选R1为碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基、R2为碳原子数1至5的烷氧基。
式中的环A及的环B各自独立地进一步优选为反式-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、3,5-二氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-1,4-亚苯基，特别优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
式中的p各自独立地进一步优选为0或1。
式中的Z进一步优选为-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-或单键，特别优选为-CH2O-或单键。
本发明的液晶组合物含有1种或2种以上第二成分，优选含有2种至10种。
通式(II)所表示的化合物优选为通式(II-A1)至通式(II-A5)及通式(II-B1)至通式(II-B5)，进一步优选为通式(II-A1)至通式(II-A5)的化合物，特别优选为通式(II-A1)或通式(II-A3)的化合物。
[化8]
[化9]
式中，R3及R4各自独立地表示碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基，R3及R4中存在的1个或2个以上的氢原子可以各自独立地被氟原子取代。
本发明的液晶组合物含有1种或2种以上选自通式(III-A)至通式(III-J)所表示的化合物组中的化合物作为第三成分，其含量优选为10至70质量％，进一步优选为20至60质量％。
[化10]
式中，R5表示碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基，R6表示碳原子数1至5的烷基、碳原子数1至5的烷氧基、碳原子数2至5的烯基或碳原子数2至5的烯氧基。
其中，通式(III-A)所表示的化合物不包括与式(I)所表示的化合物相同的化合物。
第三成分进一步优选为选自通式(III-A)、(III-D)、(III-F)、(III-G)及(III-H)的化合物，特别优选为通式(III-A)。此外，在通式(III-A)所表示的化合物中，优选R5为碳原子数2的烯基、R6为碳原子数1至5的烷基。
本发明的液晶组合物优选同时含有式(I)、通式(II-A1)及通式(III-A)的化合物，优选同时含有式(I)、通式(II-A3)及通式(III-A)的化合物，优选同时含有式(I)、通式(II-B1)及通式(III-A)的化合物，优选同时含有式(I)、通式(II-B2)及通式(III-A)的化合物，优选同时含有式(I)、通式(II-B3)及通式(III-A)的化合物，优选同时含有式(I)、通式(II-B4)及通式(III-A)的化合物，更优选同时含有式(I)、通式(II-A1)及通式(III-A)的化合物，更优选同时含有式(I)、通式(II-A3)及通式(III-A)的化合物，特别优选同时含有式(I)、通式(II-A1)、通式(II-A3)及通式(III-A)的化合物。
优选含有1种或2种以上通式(V)所表示的化合物作为进一步的成分，其含量优选为2至30质量％，进一步优选为2至25质量％，特别优选为3至20质量％。
[化11]
式中，R21及R22各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯氧基，优选为碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基。
在本发明的液晶组合物中，式(I)、通式(II)及通式(III-A)至通式(III-J)所表示的化合物的合计含量优选为85至100质量％，更优选为90至100质量％，进一步优选为95至100质量％，式(I)、通式(II)、通式(III-A)至通式(III-J)及通式(V)所表示的化合物的合计含量进一步优选为90至100质量％，特别优选为95至100质量％。
本发明的液晶组合物在25℃时的介电常数各向异性(Δε)为-2.0至-8.0，优选为-2.0至-6.0，更优选为-2.0至-5.0，特别优选为-2.5至-4.0。
本发明的液晶组合物在20℃时的折射率各向异性(Δn)为0.08至0.14，更优选为0.09至0.13，特别优选为0.09至0.12。更详细而言，在对应薄单元间隙的情况下，优选为0.10至0.13，在对应厚单元间隙的情况下，优选为0.08至0.10。
本发明的液晶组合物在20℃时的粘度(η)为10至30mPa·s，更优选为10至25mPa·s，特别优选为10至22mPa·s。
本发明的液晶组合物在20℃时的旋转粘性(γ1)为60至130mPa·s，更优选为60至110mPa·s，特别优选为60至100mPa·s。
本发明的液晶组合物的向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)为60℃至120℃，更优选为70℃至100℃，特别优选为70℃至85℃。
本发明的液晶组合物除了上述化合物以外还可以含有通常的向列液晶、近晶液晶、胆甾醇液晶、抗氧化剂、紫外线吸收剂等。
本发明的液晶组合物可以含有1种或2种以上聚合性化合物。
含有聚合性化合物的液晶组合物可以用作例如用于制作PSA模式或PSVA模式等的液晶显示元件的液晶组合物。
该情况的聚合性化合物具体可以举出例如通式(RM-1)所表示的化合物。
[化12]
式中，ZM1及ZM2各自独立地表示
[化13]
XM1～XM5表示氢原子、氟原子或
[化14]
-SM1-R7，
XM1～XM5中的至少1个表示
[化15]
-SM1-R7，
XM2或XM3优选为
[化16]
-SM1-R7，
XM3优选为
[化17]
-SM1-R7。
SM1表示碳原子数1～12的亚烷基或单键，该亚烷基中的-CH2-可以以氧原子彼此不直接连接的方式被氧原子、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，在PSA模式的液晶显示元件中，优选至少一方为单键，优选均为单键的化合物或一方为单键另一方为碳原子数1～8的亚烷基或-O-(CH2)s-，在该情况下，优选为碳原子数1～4的亚烷基，s优选为1～4。
R7表示以下式(R-1)至式(R-15)中的任意一个，优选为式(R-1)或式(R-2)，
[化18]
LM1及LM2彼此独立地表示单键、-O-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-COO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-OCOCH2-、-CH2COO-、-CH＝CH-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-，LM2存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同，优选为-COO-、-OCO-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-C≡C-或单键，进一步优选为-COO-、-OCO-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-或单键。
存在的MM1表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、萘-2,6-二基，这些基团中所含的氢原子可以被氟原子、氯原子、或碳原子数1～8的烷基、卤代烷基、卤代烷氧基、烷氧基、硝基或
[化19]
-SM1-R7
取代。
mM1表示0、1或2，优选为0或1。
XM1～XM5、SM1、RM1、LM2和/或MM1存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同。
更详细而言，在通式(RM-1)所表示的聚合性化合物中，优选含有1种或2种以上通式(IV)所表示的聚合性化合物，其中，通式(IV)所表示的聚合性化合物是LM1为单键且mM1为0时的环结构。
[化20]
式中，R7及R8各自独立地表示式(R-1)至式(R-15)中的任意一个，X1至X8各自独立地表示三氟甲基、三氟甲氧基、氟原子或氢原子。
[化21]
通式(IV)中的联苯骨架结构进一步优选为式(XXa-1)、式(IV-11)至式(IV-14)，特别优选为式(IV-11)。
[化22]
[化23]
包含式(IV-11)至式(IV-14)所表示的骨架的聚合性化合物具有最适合的聚合后的取向约束力，能够得到良好的取向状态。
包含这些骨架的通式(RM-1)所表示的聚合性化合物在聚合后的取向约束力最适合PSA模式的液晶显示元件，能够得到良好的取向状态，因此具有显示不均被抑制或完全不发生的效果。
具体而言，优选为式(XX-1)至通式(XX-10)所表示的化合物，进一步优选为式(XX-1)至式(XX-4)。
[化24]
式中，Spxx表示碳原子数1～8的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2至7的整数，氧原子与环连接。)。
在通式(RM-1)所表示的聚合性化合物中，还优选为mM1为1时的环结构、例如式(M31)至式(M48)那样的聚合性化合物。
[化25]
式中的苯基及萘基中的氢原子可以进一步被-F、-Cl、-CF3、-CH3、式(R-1)至式(R-15)中的任意一个取代。
包含这些骨架的通式(RM-1)所表示的聚合性化合物在聚合后的取向约束力最适合PSA模式的液晶显示元件，能够得到良好的取向状态，因此具有显示不均被抑制或完全不发生的效果。
在通式(RM-1)所表示的聚合性化合物中，还优选LM1为单键且mM1为1时的环结构、例如式(M301)至式(M316)那样的聚合性化合物。
[化26]
在通式(RM-1)所表示的聚合性化合物中，还优选例如式(Ia-1)～式(Ia-31)那样的聚合性化合物。
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
在聚合性化合物的含量少的情况下，对液晶组合物的取向约束力变弱。相反，在聚合性化合物的含量过多的情况下，聚合时所需能量上升，没有聚合而残留的聚合性化合物的量增多，成为显示不良的原因，因此其含量优选为0.01～2.00质量％，进一步优选为0.05～1.00质量％，特别优选为0.10～0.50质量％。
包含这些骨架的通式(RM-1)所表示的聚合性化合物在聚合后的取向约束力最适合PSA模式的液晶显示元件，能够得到良好的取向状态，因此具有显示不均被抑制或完全不发生的效果。
同时含有本发明的第一成分、第二成分、第三成分及作为聚合性化合物的通式(IV)的含有聚合性化合物的液晶组合物能够得到低粘度(η)、低旋转粘性(γ1)及大弹性常数(K33)，因此使用该液晶组合物的PSA模式或PSVA模式的液晶显示元件能够实现高速响应。
使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件具有高速响应的显著特征，特别是在有源矩阵驱动用液晶显示元件中有用，能够适用于VA模式、PSVA模式、PSA模式、IPS模式或ECB模式。
实施例
以下，列举实施例来更加详细描述本发明，但本发明不限于这些实施例。此外，以下实施例及比较例的组合物中的“％”的意思是“质量％”。
在实施例中，对化合物的记载使用以下缩写。
(侧链)
-n-CnH2n+1碳原子数n的直链状烷基
n-CnH2n+1-碳原子数n的直链状烷基
-On-OCnH2n+1碳原子数n的直链状烷氧基
nO-CnH2n+1O-碳原子数n的直链状烷氧基
-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
(环结构)
[化31]
实施例中，测定的特性如下。
Tni：向列相-各向同性液体相转变温度(℃)
Δn：20℃时的折射率各向异性
Δε：25℃时的介电常数各向异性
η：20℃时的粘度(mPa·s)
γ1：20℃时的旋转粘性(mPa·s)
K33：20℃时的弹性常数K33(pN)
(比较例1、实施例1、实施例2及实施例3)
调制LC-A(比较例1)、LC-1(实施例1)、LC-2(实施例2)及LC-3(实施例3)的液晶组合物，测定这些液晶组合物的物性值。液晶组合物的构成和其物性值的结果如表1所示。
[表1]
本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3的粘度(η)小、旋转粘性(γ1)小、弹性常数(K33)大、γ1/K33分别为7.5、7.5及7.4，与作为比较例的LC-A的该值相比是显著小的值。测定使用了这些液晶组合物的液晶显示元件的响应速度，结果LC-1、LC-2及LC-3为充分的高速响应，为比LC-A高了20％左右的速度。进一步，测定电压保持率(VHR)，确认具有高VHR。予以说明的是，单元厚度为3.5μm、取向膜为JALS2096，响应速度的测定条件：Von为5.5V、Voff为1.0V、测定温度为20℃，使用AUTRONIC-MELCHERS公司的DMS301。VHR的测定条件：电压为5V、频率为60Hz、温度为60℃，使用东阳Technica株式会社的VHR-1。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.3％的聚合性化合物(XX-4)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。在使该聚合性化合物的添加量为0.4％的情况下，也确认到同样的结果。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.3％的聚合性化合物(M302)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。在使该聚合性化合物的添加量为0.4％的情况下，也确认到同样的结果。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.3％的聚合性化合物(XX-4)和0.1％的聚合性化合物(Ia-31)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.35％的聚合性化合物(XX-4)和0.05％的聚合性化合物(Ia-31)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.35％的聚合性化合物(M302)和0.05％的聚合性化合物(Ia-31)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.35％的聚合性化合物(M302)和0.05％的聚合性化合物(XX-2)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.2％的聚合性化合物(M302)和0.2％的聚合性化合物(XX-2)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3分别添加0.2％的聚合性化合物(XX-4)和0.2％的聚合性化合物(XX-2)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
(比较例2、比较例3、实施例4及实施例5)
调制LC-B(比较例2)、LC-C(比较例3)、LC-4(实施例4)及LC-5(实施例5)的液晶组合物，测定这些液晶组合物的物性值。液晶组合物的构成和其物性值的结果如表2所示。
[表2]
本发明的液晶组合物LC-4及LC-5的粘度(η)小、旋转粘性(γ1)小、弹性常数(K33)大、γ1/K33分别为6.8及6.5，与作为比较例的LC-B及LC-C的该值相比是显著小的值。测定使用这些液晶组合物的液晶显示元件的响应速度，结果LC-4及LC-5为充分的高速响应，为比LC-B高了10％左右的速度。进一步，测定电压保持率(VHR)，确认到具有高VHR。予以说明的是，单元厚度为3.5μm、取向膜为JALS2096，响应速度的测定条件：Von为5.5V、Voff为1.0V、测定温度为20℃，使用AUTRONIC-MELCHERS公司的DMS301。VHR的测定条件：电压为5V、频率为60Hz、温度为60℃，使用东阳Technica株式会社的VHR-1。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.3％的聚合性化合物(XX-4)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。在使该聚合性化合物的添加量为0.4％的情况下，也确认到同样的结果。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.3％的聚合性化合物(M302)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。在使该聚合性化合物的添加量为0.4％的情况下，也确认到同样的结果。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.3％的聚合性化合物(XX-4)和0.1％的聚合性化合物(Ia-31)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.35％的聚合性化合物(XX-4)和0.05％的聚合性化合物(Ia-31)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.35％的聚合性化合物(M302)和0.05％的聚合性化合物(Ia-31)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.35％的聚合性化合物(M302)和0.05％的聚合性化合物(XX-2)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.2％的聚合性化合物(M302)和0.2％的聚合性化合物(XX-2)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.2％的聚合性化合物(XX-4)和0.2％的聚合性化合物(XX-2)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.2％的聚合性化合物(XX-1)和0.2％的聚合性化合物(XX-2)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.2％的聚合性化合物(XX-3)和0.2％的聚合性化合物(XX-4)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
向本发明的液晶组合物LC-4及LC-5分别添加0.1％的聚合性化合物(M31)和0.1％的聚合性化合物(M32)和0.1％的聚合性化合物(M33)且设合计为100％，注入液晶单元后通过UV照射来进行所谓PSA单元的制作，结果确认到其为高速响应且高VHR的液晶显示元件。
从以上内容可以确认，本发明的液晶组合物不使折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)降低，而使粘度(η)充分小、旋转粘性(γ1)充分小、弹性常数(K33)大，并且具有绝对值大的负的介电常数各向异性(Δε)，使用该液晶组合物的VA型液晶显示元件的显示品质优异、响应速度快。此外，确认到PSA型液晶显示元件的显示品质优异、响应速度快。

Claims (19)

1.一种液晶组合物，其特征在于，含有式(I)所表示的化合物作为第一成分，其含量为10至40质量％，
[化1]
并且含有1种或2种以上选自通式(II)所表示的化合物中的化合物作为第二成分，其含量为20至80质量％，
[化2]
式中，R1及R2各自独立地表示碳原子数1至10的烷基、碳原子数1至10的烷氧基、碳原子数2至10的烯基或碳原子数2至10的烯氧基；环A及环B各自独立地表示反式-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、3,5-二氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-1,4-亚苯基；p表示0、1或2；Z表示-CH2O-、-CH2CH2-或单键。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，
25℃时的介电常数各向异性Δε为-2.0至-8.0的范围，
20℃时的折射率各向异性Δn为0.08至0.14的范围，
20℃时的粘度η为10至30mPa·s的范围，
20℃时的旋转粘性γ1为60至130mPa·s的范围，
向列相-各向同性液体相转变温度Tni为60℃至120℃的范围。
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，作为第二成分，通式(II)为通式(II-A1)至通式(II-A5)及通式(II-B1)至通式(II-B5)，
[化3]
[化4]
式中，R3及R4各自独立地表示碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基，R3及R4中存在的1个或2个以上的氢原子可以各自独立地被氟原子取代。
4.根据权利要求2所述的液晶组合物，作为第二成分，通式(II)为通式(II-A1)至通式(II-A5)及通式(II-B1)至通式(II-B5)，
[化3]
[化4]
式中，R3及R4各自独立地表示碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基，R3及R4中存在的1个或2个以上的氢原子可以各自独立地被氟原子取代。
5.根据权利要求3所述的液晶组合物，
含有选自通式(II-A1)至通式(II-A5)所表示的化合物组中的1种或2种以上化合物作为第二成分。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的液晶组合物，含有1种或2种以上选自通式(III-A)至通式(III-J)所表示的化合物组中的化合物作为第三成分，
[化5]
式中，R5表示碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基，R6表示碳原子数1至5的烷基、碳原子数1至5的烷氧基、碳原子数2至5的烯基或碳原子数2至5的烯氧基，其中，通式(III-A)所表示的化合物不包括与式(I)所表示的化合物相同的化合物。
7.根据权利要求6所述的液晶组合物，同时含有式(I)、通式(II-A1)及通式(III-A)所表示的化合物。
8.根据权利要求6所述的液晶组合物，同时含有式(I)、通式(II-A3)及通式(III-A)所表示的化合物。
9.根据权利要求6所述的液晶组合物，同时含有式(I)、通式(II-B1)及通式(III-A)所表示的化合物。
10.根据权利要求6所述的液晶组合物，同时含有式(I)、通式(II-B2)及通式(III-A)所表示的化合物。
11.根据权利要求6所述的液晶组合物，同时含有式(I)、通式(II-B3)及通式(III-A)所表示的化合物。
12.根据权利要求6所述的液晶组合物，同时含有式(I)、通式(II-B4)及通式(III-A)所表示的化合物。
13.根据权利要求1～5中任一项所述的液晶组合物，含有1种或2种以上通式(V)所表示的化合物作为进一步的成分，
[化6]
式中，R21及R22各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯氧基。
14.根据权利要求1～5中任一项所述的液晶组合物，含有1种或2种以上聚合性化合物。
15.根据权利要求14所述的液晶组合物，聚合性化合物为通式(RM-1)所表示的化合物，
[化7]
式中，ZM1及ZM2各自独立地表示
[化8]
XM1～XM5表示氢原子、氟原子或
[化9]
-SM1-R7，
XM1～XM5中的至少1个表示
[化10]
-SM1-R7，
SM1表示碳原子数1～12的亚烷基或单键，该亚烷基中的-CH2-可以以氧原子彼此不直接连接的方式被氧原子、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，
R7表示以下式(R-1)至式(R-15)中的任意一个，
[化11]
LM1及LM2彼此独立地表示单键、-O-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-COO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-OCOCH2-、-CH2COO-、-CH＝CH-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-，LM2存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同，
存在的MM1表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、萘-2,6-二基，这些基团中所含的氢原子可以被氟原子、氯原子、或碳原子数1～8的烷基、卤代烷基、卤代烷氧基、烷氧基、硝基或
[化12]
-SM1-R7
取代，
mM1表示0、1或2，
XM1～XM5、SM1、R7、LM2和/或MM1存在多个的情况下，它们可以相同也可以不同。
16.根据权利要求14所述的液晶组合物，聚合性化合物为通式(IV)所表示的化合物，
[化13]
式中，R7及R8各自独立地表示式(R-1)至式(R-15)中的任意一个，
[化14]
X1至X8各自独立地表示三氟甲基、三氟甲氧基、氟原子或氢原子。
17.一种液晶显示元件，使用权利要求1～16中任一项所述的液晶组合物。
18.一种有源矩阵驱动用液晶显示元件，使用权利要求1～16中任一项所述的液晶组合物。
19.一种VA模式、PSA模式、PSVA模式、IPS模式或ECB模式用液晶显示元件，使用权利要求1～16中任一项所述的液晶组合物。
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