CN107849458B - 液晶组合物及使用其的液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种介电常数各向异性大且粘度低的液晶组合物,及提供一种在高对比度、高速响应性的同时耐光性高、并且没有发生烧屏、显示不良的显示品质优异的液晶显示元件。解决课题的方法是提供一种含有1种或2种以上由通式(I)表示的化合物的液晶组合物。该液晶组合物作为液晶显示器用的液晶组合物非常实用,并对于高对比度、高速响应化及高质量可靠性有效。

Description

液晶组合物及使用其的液晶显示元件
技术领域
本发明涉及一种作为电光学液晶显示材料有用的液晶组合物。
背景技术
液晶显示元件从用于钟表、计算器开始,发展到用于各种测量设备、汽车用面板、文字处理机、电子记事本、打印机、计算机、电视、钟表、广告显示板等。作为液晶显示方式,其代表性的方式有TN(twisted nematic,扭曲向列)型、STN(super twisted nematic,超扭曲向列)型、以使用TFT(薄膜晶体管:thin film transistor)的垂直取向为特征的VA(vertically aligned,垂直对准)型、以水平取向为特征的IPS(in-plane switching,平面转换)型/FFS(fringe field switching,边缘场切换)型等。
在这些的显示方式中,IPS型、ECB型(Electrically Controlled Birefringence,电控双折射)、VA型或者CSH(color super homeotropic,彩色超垂直)型等具有使用介电常数各向异性(Δε)显示负值的液晶材料的特征。另一方面,TN型、STN型或IPS型等的水平取向型显示器则使用Δε为正的液晶组合物。近年来,也提出有下述驱动方式:在无施加电压时使Δε为正的液晶组合物垂直地取向,通过施加IPS型/FFS型电场进行显示。这些所有的驱动方式皆要求低电压驱动、高速响应、宽广的动作温度范围。即,要求Δε的绝对值大,粘度(η)小,高向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)。另外,必须根据折射率各向异性(Δn)与单元间隙(cell gap)(d)的积即Δn×d的设定,配合单元间隙,将液晶组合物的Δn调节于适当的范围。并且在将液晶显示元件应用于电视等时,由于重视高速响应性,故要求γ1小的液晶组合物。为了对于各个显示元件将Δε、Δn等设为最佳的值,液晶组合物通常由数种至数十种的化合物构成。
除了要求这些液晶组合物的物性,也要求使用于液晶显示元件的液晶组合物对于水分、空气、热、光等外在刺激为稳定。若损害对外在刺激的稳定性,则液晶显示元件会发生烧屏、显示不均等显示不良。为了抑制烧屏、显示不均等显示不良,一般认为电压保持率(VHR)必须高,因此,例如已知有使用将抗氧化剂、紫外线吸收剂或光稳定剂与特定化合物组合的液晶组合物(专利文献1及专利文献2)。这种对于外在刺激的稳定性在所有的用途中皆受到重视,要求进一步开发可实现高VHR的液晶组合物。
进一步,对于液晶电视等的要求高速响应的液晶组合物,除了要在不降低Δn及Tni的情况下,使η充分小,使γ1充分小,增大弹性常数(K33)外,也要求高VHR。另外,要求一种使用该液晶组合物且烧屏、显示不均等显示不良不发生或受到抑制的显示品质优异且响应速度快的液晶显示元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-84460号
专利文献2:日本特开2014-84462号
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供一种对热、光稳定,可维持高电压保持率的液晶组合物,并且提供一种通过使用该液晶组合物从而烧屏、显示不均等显示不良不发生或受到抑制的显示品质优异的液晶显示元件。
解决课题的方法
本发明人研究各种液晶化合物及各种化学物质,发现通过使用特定的化合物可解决前述课题,从而完成了本发明。
即,本发明提供一种含有由通式(I)表示的化合物的液晶组合物,另外,提供一种使用该液晶组合物的液晶显示元件。
Figure BDA0001553131480000021
(式中,R1表示氢原子、羟基、-O·或碳原子数1~20的烷基,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-且未直接连接于与R1邻接的氮原子的-CH2-,也可各自独立地被取代成-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-C≡C-、-Si(CH3)2-、反式1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或萘-2,6-二基,R1中的1个或2个以上的氢原子也可各自独立地被氟原子、氯原子或氰基取代,
R2、R3、R4及R5各自独立地表示氢原子或碳原子数1~8的烷基,但连接于与环结构中存在的氮原子直接连接的碳原子的R2、R3、R4及R5表示烷基,当R2与R3及/或R4与R5表示烷基时,该R2与R3及/或R4与R5也可彼此连接而形成环,
-G1-G2-为由下式表示的基团,
Figure BDA0001553131480000031
(式中,虚线表示向通式(I)中的U的连接,R6、R7及R8各自独立地表示氢原子、羟基或碳原子数1~20的烷基,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-C≡C-、-Si(CH3)2-、反式1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或萘-2,6-二基取代,烷基中的1个或2个以上的氢原子也可各自独立地被氟原子、氯原子或氰基取代。),
U表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基(pentafluorosulfuranyl)、硝基、氨基、羟基、巯基或1~10价的有机基团,U的价数与n表示的数相同,
m1及m2各自独立地表示0~3的整数,但m1+m2表示1、2、4~6的整数,
n表示1~10的整数,但当R1、R2、R3、R4、R5、m1、m2及-G1-G2-存在多个时,它们可相同或也可不同。)。
发明效果
本发明的液晶组合物,由于对热、光稳定且可维持高电压保持率,因此通过将该液晶组合物使用于液晶显示元件,可得到烧屏、显示不均等显示不良不发生或受到抑制的显示品质优异的液晶显示元件。
具体实施方式
本申请发明中的液晶组合物含有1种或2种以上由通式(I)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000041
在通式(I)中,从与液晶组合物的相溶性的观点而言,R1优选为氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基或碳原子数2~20的烯基,更优选为碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的烷氧基或碳原子数3~12的烯基。烷基、烷氧基或烯基优选为直链状或支链状,优选为直链状。从制造的简便度考虑,特别优选为氢原子或碳原子数1~5的直链状烷基。另外,当要提高抗光劣化能力时,优选为氢原子或羟基,特别优选为氢原子。
R2、R3、R4及R5中,连接于与环结构中存在的氮原子直接连接的碳原子的R2、R3、R4及R5优选各自独立地为碳原子数1~4的烷基,从原料取得的容易度及化合物的稳定性的观点而言,特别优选为甲基。另外,为了容易去除制造时所混入的极性杂质,R2与R3及/或R4与R5优选彼此连接而形成环结构。当m1及/或m2表示2或3时,直接连接于未与环结构中存在的氮原子直接连接的碳原子的R2、R3、R4及R5优选各自独立地为氢原子或碳原子数1~8的烷基,优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基,从原料取得的容易度及化合物的稳定性的观点而言,特别优选为氢原子或甲基。
G1-G2为由下式表示的基团,
Figure BDA0001553131480000051
该基团中的R6、R7及R8优选各自独立地为氢原子或碳原子数1~12的烷基,优选为氢原子或碳原子数1~8的烷基,优选为氢原子或碳数1~4的烷基,从制造的容易度考虑,特别优选为氢原子。烷基优选为直链状或支链状,优选为直链状。从制造的容易度的观点而言,G1-G2优选为-CH2-CH-或-CH=C-,从化合物的稳定性的观点而言,特别优选为-CH2-CH-。当m1=0及m2=1时,R6、R7及R8优选各自独立地为碳原子数1~8的烷基,更优选为碳原子数1~4的烷基,从原料取得的容易度及化合物的稳定性的观点而言,特别优选为甲基。m1及m2优选各自独立地表示1~3的整数,优选表示1。m1+m2优选表示2、4~6,优选表示2、4、5,更优选表示2。当m1+m2表示1时,优选为m1表示0且m2表示1。当m1+m2表示2时,优选为m1表示1且m2表示1。当m1+m2表示4时,优选为m1表示2且m2表示2。当m1+m2表示5时,优选为m1表示2且m2表示3。当m1+m2表示6时,优选为m1表示3且m2表示3。
从与液晶组合物的相溶性的观点而言,n优选为1~4的整数。为了提高液晶组合物的保存稳定性,n优选为1或2。另外,为了提高抗光劣化能力,由于每单位重量的受阻胺(hindered amine)结构的数目会变多而优选为3或4。
U优选表示氢原子或1~4价的有机基团。
由通式(I)表示的化合物优选为由通式(I-a)~通式(I-g)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000061
(式中,R1、R6~R8、n及U各自独立地表示与通式(I)中的R1、R6~R8、n及U相同的意思,R21、R31、R41、R51、R2c1~R2f1、R3c1~R3f1、R4c1~R4f1、R5c1~R5f1、R6g1及R7g1各自独立地表示碳原子数1~8的烷基,R2c2~R2f2、R3c2~R3f2、R4c2~R4f2、R5c2~R5f2、R2e3、R2f3、R3e3及R3f3各自独立地表示氢原子或碳原子数1~8的烷基。)
在通式(I)中,U优选为由通式(U-1)表示的基团。
Figure BDA0001553131480000062
(式中,Zu1及Zu2各自独立地表示-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-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-、-CH=CH-、-N=N-、-CH=N-、-N=CH-、-CH=N-N=CH-、-CF=CF-、-C≡C-或单键,
Au1表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-。)
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。)及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、硝基、氰基、异氰基、氨基、羟基、巯基、甲氨基、二甲氨基、二乙氨基、二异丙氨基、三甲基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、硫代异氰基或碳原子数1至12的烷基取代,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代,
Spu1表示单键或碳原子数1~10的亚烷基,存在于该亚烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-且未直接连接于与Spu1邻接的Zu1的-CH2-,也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代,
W表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、硝基、氨基、羟基、巯基或1~10价的有机基团,W的价数与通式(I)中的n表示的数相同,
pu1表示0至8的整数,
nu1表示1~10的整数,但nu1及通式(I)中的n为相同的数,
当Zu1、Zu2、Spu1及Au1存在多个时,它们可相同或也可不同。)
在通式(U-1)中,从制造的容易度的观点而言,Zu1及Zu2优选为-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CO-NH-、-COO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-COO-CH2-、-CH2-OCO-、-CH=CH-、-C≡C-或单键,更优选为-CH2O-、-COO-、-CO-NH-或单键。
Spu1优选为单键或碳原子数1至8的亚烷基,更优选为单键或碳原子数1至6的亚烷基,存在于该亚烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-且未直接连接于与Spu1邻接的Zu1的-CH2-,也可各自独立地被-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代。从原料取得的容易度及合成的容易度考虑,Spu1优选为单键。
Au1优选表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基或1,3-二
Figure BDA0001553131480000081
烷-2,5-二基,这些基团优选各自独立地为未经取代,另外,也可被氰基、氟原子、氯原子、甲基或甲氧基取代。
从与液晶组合物的相溶性及制造的容易度考虑,pu1优选为0~3的整数,优选为1~3的整数。
nu1表示与通式(I)中的n相同的数。W优选表示氢原子或1~4价的有机基团,W的价数与通式(I)中的n表示的数相同。例如,当通式(I)中的n表示1时,即,通式(U-1)中的nu1为1、W的价数为1时,通式(U-1)表示下述结构,
Figure BDA0001553131480000082
当通式(I)中的n表示2时,即,通式(U-1)中的nu1为2、W的价数为2时,通式(U-1)表示下述结构。
Figure BDA0001553131480000083
通式(U-1)中的Zu1与通式(I)中的G2连接。需说明的是,当Zu1为单键,Spu1为单键,pu1表示0时,会成为通式(I)中的G2与通式(U-1)中的W连接的结构,另外,当Zu1为单键,Spu1为单键,pu1表示1~3的整数时,会成为通式(I)中的G2与通式(U-1)中的Au1连接的结构。另外,通式(U-1)中,不会成为含有-O-O-、-NH-O-、-O-NH-、-O-S-及-S-O-基的结构。
在通式(I)中,当通式(I)中的n表示1时,即,通式(U-1)中的nu1为1、W的价数为1时,通式(U-1)中的W优选表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、硝基、氨基、羟基、巯基或碳原子数1至12的烷基,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代。从制造的容易度考虑,W优选表示碳原子数1至8的烷基,该烷基可为直链状或也可为支链状,但优选为直链状。
作为通式(I)中的n表示1的化合物,具体而言,优选为由下述的式(I-1-1)至式(I-1-109)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000091
Figure BDA0001553131480000101
Figure BDA0001553131480000111
Figure BDA0001553131480000121
Figure BDA0001553131480000131
Figure BDA0001553131480000141
(式中,Me表示甲基,CnC(2n+1)中的n表示1~8的整数。)
上述式中的CnC(2n+1),可为直链状或也可具有支链。
在通式(I)中,当通式(I)中的n表示2时,即,当通式(U-1)中的nu1为2、W的价数为2时,通式(U-1)中的W优选表示碳原子数1~10的亚烷基,存在于该亚烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代。
另外,W优选表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-。)
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。)及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、硝基、氰基、异氰基、氨基、羟基、巯基、甲氨基、二甲氨基、二乙氨基、二异丙氨基、三甲基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、硫代异氰基或碳原子数1至12的烷基取代,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代。
当W的价数为2时,通式(U-1)中的W优选表示碳原子数1至8的亚烷基,更优选为碳原子数1至6的亚烷基,该亚烷基可为直链状或也可为支链状,但优选为直链状。另外,存在于该亚烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代。另外,W优选表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基或1,3-二
Figure BDA0001553131480000161
烷-2,5-二基,这些基团优选各自独立地为未经取代,另外,也可被氰基、氟原子、氯原子、甲基或甲氧基取代。
作为通式(I)中的n表示2的化合物,优选为由以下的通式(I-2-a)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000162
(式中,R1表示与通式(I)中的R1相同的意思,R2a表示氢原子或碳原子数1~10的烷基,m2a表示0~10的整数,但当m2a表示2~10时,存在的多个R2a可各自独立地相同或也可不同。)
在通式(I-2-a)中,R2a优选表示氢原子或甲基或乙基。
m2a优选表示1~7的整数。
通式(I-2-a)更优选表示以下的通式(I-2-a1)。
Figure BDA0001553131480000163
(式中,R1表示与通式(I)中的R1相同的意思,R2a表示与通式(I-2-a)中的R2a相同的意思,m2a1表示0~9的整数。)作为通式(I)中的n表示2的化合物,具体而言,优选为由下述的式(I-2-1)至式(I-2-129)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000171
Figure BDA0001553131480000181
Figure BDA0001553131480000191
Figure BDA0001553131480000201
Figure BDA0001553131480000211
(式中,Me表示甲基。)
在通式(I)中,当通式(I)中的n表示3时,即,当通式(U-1)中的nu1为3、W的价数为3时,通式(U-1)中的W优选表示碳原子数1至15的烃基,存在于该烃基中的碳原子中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代。W更优选为选自由式(W3-1)~式(W3-12)表示的基团中的基团。
Figure BDA0001553131480000221
(式中,Rw31及Rw32表示氢原子、羟基或碳原子数1~10的烷基,存在于该烷基中的1个或2个以上的-CH2-也可各自独立地被取代成-O-、-S-、-CH=CH-、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-。另外,环状结构中的氢原子也可被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、硝基、氰基、异氰基、氨基、羟基、巯基、甲氨基、二甲氨基、二乙氨基、二异丙氨基、三甲基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、硫代异氰基或碳原子数1至12的烷基取代,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代。)
Rw31及Rw32优选表示氢原子、羟基或碳原子数1~8的烷基,优选为直链状。另外,式(W3-4)~式(W3-12)优选各自独立地为未经取代,另外,式(W3-4)~式(W3-12)中的氢原子也可被氰基、氟原子、氯原子、甲基或甲氧基取代。
从原料的取得容易度及制造的容易度的观点而言,特别优选表示选自式(W3-1)、式(W3-2)及未经取代的式(W3-3)~(W3-12)中的基团。
作为通式(I)中的n表示3的化合物,具体而言,优选为由下述的式(I-3-1)至式(I-3-69)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000231
Figure BDA0001553131480000241
Figure BDA0001553131480000251
Figure BDA0001553131480000261
Figure BDA0001553131480000271
(式中,Me表示甲基。)
在通式(I)中,当通式(I)中的n表示4时,即,当通式(U-1)中的nu1为4,W的价数为4时,通式(U-1)中的W优选表示碳原子数1至15的烃基,存在于该烃基中的碳原子中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代。W更优选为选自由式(W4-1)~式(W4-21)表示的基团中的基团。
Figure BDA0001553131480000272
环状结构中的氢原子也可被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、硝基、氰基、异氰基、氨基、羟基、巯基、甲氨基、二甲氨基、二乙氨基、二异丙氨基、三甲基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、硫代异氰基或碳原子数1至12的烷基取代,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代。另外,式(W4-3)~式(W4-21)优选各自独立地为未经取代,另外,式(W4-3)~式(W4-21)中的氢原子也可被氰基、氟原子、氯原子、甲基或甲氧基取代。
从原料的取得容易度及制造的容易度的观点而言,特别优选表示选自式(W4-1)、式(W4-2)及未经取代的式(W-3)~(W-21)中的基团。
作为通式(I)中的n表示4的化合物,具体而言,优选为由下述的式(I-4-1)至式(I-4-95)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000291
Figure BDA0001553131480000301
Figure BDA0001553131480000311
Figure BDA0001553131480000321
Figure BDA0001553131480000331
Figure BDA0001553131480000341
Figure BDA0001553131480000351
Figure BDA0001553131480000361
Figure BDA0001553131480000371
Figure BDA0001553131480000381
(式中,Me表示甲基。)
本发明的液晶组合物只要含有由通式(I)表示的化合物即可。
关于在本发明的液晶组合物中由通式(I)表示的化合物的总量,作为组合物中的下限值,优选含有0.001%以上,优选含有0.002%以上,优选含有0.003%以上,优选含有0.004%以上,优选含有0.005%以上,优选含有0.006%以上,优选含有0.007%以上,优选含有0.008%以上,优选含有0.009%以上,优选含有0.01%以上,优选含有0.02%以上,优选含有0.03%以上,优选含有0.04%以上,优选含有0.05%以上,优选含有0.06%以上,优选含有0.07%以上,优选含有0.08%以上,优选含有0.09%以上,优选含有0.10%以上,优选含有0.11%以上,优选含有0.12%以上,优选含有0.13%以上,优选含有0.14%以上,优选含有0.15%以上,优选含有0.20%以上,优选含有0.25%以上,优选含有0.30%以上,优选含有0.35%以上,优选含有0.40%以上,优选含有0.50%以上,优选含有1%以上。另外,作为上限值,优选含有5%以下,优选含有3%以下,优选含有2%以下,优选含有1.5%以下,优选含有1%以下,优选含有0.9%以下,优选含有0.8%以下,优选含有0.7%以下,优选含有0.6%以下,优选含有0.5%以下,优选含有0.45%以下,优选含有0.4%以下,优选含有0.35%以下,优选含有0.3%以下,优选含有0.25%以下,优选含有0.2%以下,优选含有0.15%以下,优选含有0.1%以下,优选含有0.07%以下,优选含有0.05%以下,优选含有0.03%以下。
更具体而言,优选含有0.01至2质量%,优选为0.01至1质量%,更优选为0.01至0.2质量%,特别优选为0.01至0.15质量%。进一步详述而言,当重视抑制低温时的析出时,其含量优选为0.01至0.1质量%。另外,为了抑制元件的不均,优选为0.01至1质量%,优选为0.05至0.5质量%,优选为0.10至0.3质量%,优选为0.15至0.25%。
本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上由通式(II)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000391
(式中,RII1表示碳原子数1~10的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
AII1及AII2各自独立地表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-。)及
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。)
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZII1表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
YII1表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子数1~10的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,烷基中的1个或2个以上的氢原子也可被氟原子取代,
mII1表示1、2、3或4,当mII1表示2、3或4时,存在的多个AII1及ZII1可相同或也可不同。)
<由通式(II)表示的化合物的第一方式>
由通式(II)表示的化合物为介电常数各向异性为正的所谓p型液晶化合物,可举出由下述通式(J)所示的化合物。
作为由通式(II)表示的化合物,优选含有1种或2种以上由通式(J)表示的化合物。这些化合物相当于介电性为正的化合物(Δε大于2。)。
Figure BDA0001553131480000401
(式中,RJ1表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
nJ1表示0、1、2、3或4,
AJ1、AJ2及AJ3各自独立地表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-。)
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。)及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氰基、氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基或三氟甲氧基取代,
ZJ1及ZJ2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-,
当nJ1为2、3或4而存在多个AJ2时,它们可相同或也可不同,当nJ1为2、3或4而存在多个ZJ1时,它们可相同或也可不同,
XJ1表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基或2,2,2-三氟乙基。)
通式(J)中,RJ1优选为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基,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2~5的烯氧基,更优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,更优选为碳原子数2~5的烷基或碳原子数2~3的烯基,特别优选为碳原子数3的烯基(丙烯基)。
当重视可靠性时,RJ1优选为烷基,当重视粘性的降低时,优选为烯基。
另外,当其连接的环结构为苯基(芳香族)时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及碳原子数4~5的烯基,当其连接的环结构为环己烷、吡喃及二
Figure BDA0001553131480000411
烷等饱和的环结构时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。为了使向列相稳定化,碳原子及存在时的氧原子的合计优选为5以下,优选为直链状。
作为烯基,优选选自由式(R1)至式(R5)中任一者表示的基团。(各式中的黑点表示烯基连接的环结构中的碳原子。)
Figure BDA0001553131480000412
当要求增大Δn时,AJ1、AJ2及AJ3优选各自独立地为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族,优选表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[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,它们也可被氟原子取代,更优选表示下述的结构,
Figure BDA0001553131480000421
更优选表示下述的结构。
Figure BDA0001553131480000422
ZJ1及ZJ2优选各自独立地表示-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,更优选为-OCH2-、-CF2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为-OCH2-、-CF2O-或单键。
XJ1优选为氟原子或三氟甲氧基,优选为氟原子。
nJ1优选为0、1、2或3,优选为0、1或2,当重点放在改善Δε时,优选为0或1,当重视Tni时,优选为1或2。
可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等想要的性能组合来使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种。另外进一步,本发明的其他实施方式中为4种,为5种,为6种,为7种以上。
在本发明的组合物中,由通式(J)表示的化合物的含量,必须根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,由通式(J)表示的化合物的优选含量的下限值为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。相对于本发明的组合物的总量,优选含量的上限值例如在本发明的一个方式中,为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要响应速度快的组合物时,优选使上述的下限值低且使上限值低。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物时,优选使上述的下限值低且使上限值低。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电常数各向异性时,优选使上述的下限值高,且使上限值高。
当重视可靠性时,RJ1优选为烷基,当重视粘性的降低时,优选为烯基。
作为由通式(J)表示的化合物,优选为由通式(M)表示的化合物及由通式(K)表示的化合物。
本发明的组合物优选含有1种或2种以上由通式(M)表示的化合物。这些化合物相当于介电性为正的化合物(Δε大于2。)。
Figure BDA0001553131480000431
(式中,RM1表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
nM1表示0、1、2、3或4,
AM1及AM2各自独立地表示选自由下述(a)、(b)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-或-S-。)及
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)及基团(b)上的氢原子也可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZM1及ZM2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-,
当nM1为2、3或4而存在多个AM2时,它们可相同或也可不同,当nM1为2、3或4而存在多个ZM1时,它们可相同或也可不同,
XM1及XM3各自独立地表示氢原子、氯原子或氟原子,
XM2表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基或2,2,2-三氟乙基。)
通式(M)中,RM1优选为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基,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2~5的烯氧基,进一步优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,进一步优选为碳原子数2~5的烷基或碳原子数2~3的烯基,特别优选为碳原子数3的烯基(丙烯基)。
当重视可靠性时,RM1优选为烷基,当重视粘性的降低时,优选为烯基。
另外,当其连接的环结构为苯基(芳香族)时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及碳原子数4~5的烯基,当其连接的环结构为环己烷、吡喃及二
Figure BDA0001553131480000441
烷等饱和的环结构时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。为了使向列相稳定化,碳原子及存在时的氧原子的合计优选为5以下,优选为直链状。
作为烯基,优选选自由式(R1)至式(R5)中任一者表示的基团。(各式中的黑点表示烯基连接的环结构中的碳原子。)
Figure BDA0001553131480000442
当要求增大Δn时,AM1及AM2优选各自独立地为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族,优选表示反式-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-双环[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,更优选表示下述的结构,
Figure BDA0001553131480000451
更优选表示下述的结构。
Figure BDA0001553131480000452
ZM1及ZM2优选各自独立地表示-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,进一步优选为-CF2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为-CF2O-或单键。
nM1优选为0、1、2或3,优选为0、1或2,当重点放在改善Δε时,优选为0或1,当重视Tni时,优选为1或2。
可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等想要的性能组合来使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种。另外进一步,本发明的其他实施方式中为4种,为5种,为6种,为7种以上。
在本发明的组合物中,由通式(M)表示的化合物的含量,必须根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,由式(M)表示的化合物的优选含量的下限值为0%,为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。相对于本发明的组合物的总量,优选含量的上限值例如在本发明的一个方式中,为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要响应速度快的组合物时,优选使上述的下限值低且使上限值低。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物时,优选使上述的下限值低且使上限值低。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电常数各向异性时,优选使上述的下限值高,且使上限值高。
由通式(M)表示的液晶化合物,具体而言优选为下述通式(M-1)及通式(M-2)。
Figure BDA0001553131480000461
(式中,R31表示碳原子数1~5的烷基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,X31及X32各自独立地表示氢原子或氟原子,Y31表示氟原子或OCF3,M31~M33各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,该反式-1,4-亚环己基中的1个或2个-CH2-也可以氧原子没有直接邻接的方式被-O-取代,该亚苯基中的1个或2个氢原子也可被氟原子取代,n31及n32各自独立地表示0、1或2,n41+n42表示1、2或3。)
由通式(M-1)表示的液晶化合物,具体而言优选为由下述通式(M-1-a)至通式(M-1-f)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000471
(式中,R31、X31、X32及Y31表示与通式(M)中的R31、X31、X32及Y31相同的意思,X34~X39各自独立地表示氢原子或氟原子。)
由通式(M-2)表示的液晶化合物,具体而言优选为由下述通式(M-2-a)至通式(M-2-n)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000481
Figure BDA0001553131480000491
(式中,R31、X31、X32及Y31表示与通式(M)中的R31、X31、X32及Y31相同的意思,X34~X39各自独立地表示氢原子或氟原子。)
另外,由通式(M)表示的液晶化合物,具体而言优选为下述通式(M-3)至通式(M-26)。
Figure BDA0001553131480000501
(式中,R31、X31、X32及Y31表示与通式(M)中的R31、X31、X32及Y31相同的意思,X34~X39各自独立地表示氢原子或氟原子。)
本发明的组合物优选含有1种或2种以上由通式(K)表示的化合物。这些化合物相当于介电性为正的化合物(Δε大于2。)。
Figure BDA0001553131480000511
(式中,RK1表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
nK1表示0、1、2、3或4,
AK1及AK2各自独立地表示选自由下述(a)、(b)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-或-S-。)及
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)及基团(b)上的氢原子也可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZK1及ZK2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-,
当nK1为2、3或4而存在多个AK2时,它们可相同或也可不同,当nK1为2、3或4而存在多个ZK1时,它们可相同或也可不同,
XK1及XK3各自独立地表示氢原子、氯原子或氟原子,
XK2表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基或2,2,2-三氟乙基。)
通式(K)中,RK1优选为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基,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2~5的烯氧基,进一步优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,进一步优选为碳原子数2~5的烷基或碳原子数2~3的烯基,特别优选为碳原子数3的烯基(丙烯基)。
当重视可靠性时,RK1优选为烷基,当重视粘性的降低时,优选为烯基。
另外,当其连接的环结构为苯基(芳香族)时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及碳原子数4~5的烯基,当其连接的环结构为环己烷、吡喃及二
Figure BDA0001553131480000521
烷等饱和的环结构时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基,直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。为了使向列相稳定化,碳原子及存在时的氧原子的合计优选为5以下,优选为直链状。
作为烯基,优选选自由式(R1)至式(R5)中任一者表示的基团。(各式中的黑点表示烯基连接的环结构中的碳原子。)
Figure BDA0001553131480000522
当要求增大Δn时,AK1及AK2优选各自独立地为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族,优选表示反式-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-双环[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,更优选表示下述的结构,
Figure BDA0001553131480000523
更优选表示下述的结构。
Figure BDA0001553131480000524
ZK1及ZK2优选各自独立地表示-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,更优选为-CF2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为-CF2O-或单键。
nK1优选为0、1、2或3,优选为0、1或2,当重点放在改善Δε时,优选为0或1,当重视Tni时,优选为1或2。
可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等想要的性能组合来使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种。另外进一步,本发明的其他实施方式中为4种,为5种,为6种,为7种以上。
在本发明的组合物中,由通式(K)表示的化合物的含量,必须根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,由式(K)表示的化合物的优选含量的下限值为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。相对于本发明的组合物的总量,优选含量的上限值例如在本发明的一个方式中为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要响应速度快的组合物时,优选使上述的下限值低且使上限值低。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物时,优选使上述的下限值低且使上限值低。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电常数各向异性时,优选使上述的下限值高,且使上限值高。
由通式(K)表示的液晶化合物,具体而言优选为下述通式(K-1)及通式(K-2)。
Figure BDA0001553131480000531
(式中,R41表示碳原子数1~5的烷基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,X41及X42各自独立地表示氢原子或氟原子,Y41表示氟原子或OCF3,M41~M43各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,该反式-1,4-亚环己基中的1个或2个-CH2-也可以氧原子没有直接邻接的方式被-O-取代,该亚苯基中的1个或2个氢原子也可被氟原子取代,n41及n42各自独立地表示0、1或2,n41+n42表示1、2或3。)
由通式(K-1)表示的液晶化合物,具体而言优选为由下述通式(K-1-a)至通式(K-1-d)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000541
(式中,R41、X41、X42及Y41表示与通式(K)中的R41、X41、X42及Y41相同的意思,X44~X49各自独立地表示氢原子或氟原子。)
由通式(K-2)表示的液晶化合物,具体而言优选为由下述通式(K-2-a)至通式(K-2-g)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000551
(式中,R41、X41、X42及Y41表示与通式(K)中的R41、X41、X42及Y41相同的意思,X44~X49各自独立地表示氢原子或氟原子。)
另外,由通式(K)表示的液晶化合物,具体而言优选为下述通式(K-3)至通式(K-5)。
Figure BDA0001553131480000561
(式中,R41、X41、X42及Y41表示与通式(K)中的R41、X41、X42及Y41相同的意思,X44~X49各自独立地表示氢原子或氟原子。)
<由通式(II)表示的化合物的第二方式>
由通式(II)表示的化合物为介电常数各向异性为负的所谓n型液晶化合物。
作为通式(II)表示的化合物,优选含有1种或2种以上选自由通式(N-1)~通式(N-3)表示的化合物组中的化合物。
Figure BDA0001553131480000562
(式中,RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及RN32各自独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32各自独立地表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-。)
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。)及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及ZN32各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
XN21表示氢原子或氟原子,
TN31表示-CH2-或氧原子,
nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及nN32各自独立地表示0~3的整数,nN11+nN12、nN21+nN22及nN31+nN32各自独立地为1、2或3,当AN11~AN32、ZN11~ZN32存在多个时,它们可相同或也可不同。但是,通式(N-2)及通式(N-3)中不包括由通式(N-1)表示的化合物,另外,通式(N-3)中不包括由通式(N-2)表示的化合物。)
由通式(N-1)、(N-2)及(N-3)表示的化合物相当于介电性为负的化合物(Δε的符号为负且其绝对值大于2。),但优选为Δε为负且其绝对值大于3的化合物。
通式(N-1)、(N-2)及(N-3)中,RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及RN32优选各自独立地为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基,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2~5的烯氧基,进一步优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数2~5的烯基,进一步优选为碳原子数2~5的烷基或碳原子数2~3的烯基,特别优选为碳原子数3的烯基(丙烯基)。其中,通过将RN11及RN12的至少1个以上表示烯基的化合物与由通式(I)表示的化合物组合使用,可显著地抑制电压保持率(VHR)的降低。同样地,通过将RN21及RN22的至少1个以上表示烯基的化合物与由通式(I)表示的化合物组合使用,可显著地抑制电压保持率(VHR)的降低,另外,通过将RN31及RN32的至少1个以上表示烯基的化合物与由通式(I)表示的化合物组合使用,可显著地抑制电压保持率(VHR)的降低。
另外,当其连接的环结构为苯基(芳香族)时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及碳原子数4~5的烯基,当其连接的环结构为环己烷、吡喃及二
Figure BDA0001553131480000581
烷等饱和的环结构时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。为了使向列相稳定化,碳原子及存在时的氧原子的合计优选为5以下,优选为直链状。
作为烯基,优选选自由式(R1)至式(R5)中任一者表示的基团。(各式中的黑点表示环结构中的碳原子。)
Figure BDA0001553131480000582
当要求增大Δn时,AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32优选各自独立地为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族,优选表示反式-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-双环[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,更优选表示下述的结构,
Figure BDA0001553131480000583
更优选表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及ZN32优选各自独立地表示-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,进一步优选为-CH2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为-CH2O-或单键。
XN21优选为氟原子。
TN31优选为氧原子。
nN11+nN12、nN21+nN22及nN31+nN32优选为1或2,优选为nN11为1且nN12为0的组合,nN11为2且nN12为0的组合,nN11为1且nN12为1的组合,nN11为2且nN12为1的组合,nN21为1且nN22为0的组合,nN21为2且nN22为0的组合,nN31为1且nN32为0的组合,nN31为2且nN32为0的组合。
相对于本发明的组合物的总量,由式(N-1)表示的化合物的优选含量的下限值为0%,为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%,为20%。
相对于本发明的组合物的总量,由式(N-2)表示的化合物的优选含量的下限值为0%,为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%,为20%。
相对于本发明的组合物的总量,由式(N-3)表示的化合物的优选含量的下限值为0%,为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%,为20%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要响应速度快的组合物时,优选为上述的下限值低且上限值低。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物时,优选为上述的下限值低且上限值低。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电常数各向异性时,优选为上述的下限值高且上限值高。
本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上由通式(i-1)表示的化合物,作为通式(N-1)。
Figure BDA0001553131480000591
(式中,Ai11、Ai12及Ai13各自独立地表示1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,但存在于1,4-亚环己基中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-或-S-,存在于1,4-亚苯基中的1个氢原子也可各自独立地被取代成氟原子或氯原子,Zi1表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-或-CF2CF2-,mi11及mi12各自独立地表示0或1,RN11,RN12及ZN12各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11、RN12及ZN12相同的意思。)
通式(i-1)表示的化合物,优选为由通式(i-1A)、通式(i-1B)或通式(i-1C)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000601
(式中,RN11、RN12、Ai11及Zi1各自独立地表示与通式(i-1)中的RN11、RN12、Ai11及Zi1相同的意思。)
Figure BDA0001553131480000602
(式中,RN11、RN12、Ai11、Ai12及Zi1各自独立地表示与通式(i-1)中的RN11、RN12、Ai11、Ai12及Zi1相同的意思。)
Figure BDA0001553131480000603
(式中,mi13表示1,RN11、RN12、Ai11、Ai12、Ai13、Zi1、Zi2及mi11各自独立地表示与通式(i-1)中的RN11、RN12、Ai11、Ai12、Ai13、Zi1、Zi2及mi11相同的意思。)
作为由通式(i-1A)表示的化合物,优选为由下述通式(i-1A-1)~通式(i-1A-4)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000604
(式中,RN11及RN12各自独立地表示与通式(i-1)中的RN11及RN12相同的意思。)
作为由通式(i-1B)表示的化合物,优选为由下述通式(i-1B-1)~通式(i-1B-7)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000611
(式中,RN11及RN122各自独立地表示与通式(i-1)中的RN11及RN12相同的意思。)
作为由通式(i-1C)表示的化合物,优选为由下述通式(i-1C-1)~通式(i-1C-4)表示的化合物,更优选为由通式(i-1C-1)及通式(i-1C-2)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000612
(式中,RN11及RN122各自独立地表示与通式(i-1)中的Ri1及Ri2相同的意思。)
本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上由通式(i)表示的化合物,也可含有1种或2种以上选自由通式(i-1A)、通式(i-1B)或通式(i-1C)表示的化合物组中的化合物,也可含有由通式(i-1A)、通式(i-1B)或通式(i-1C)表示的化合物各1种以上。优选含有1种或2种以上由通式(i-1A)及通式(i-1B)表示的化合物,更优选含有2种至10种。
进一步详述而言,通式(i-1A)、通式(i-1B)及通式(i-1C)优选含有1种或2种以上选自由通式(i-1A-1)、通式(i-1B-1)及通式(i-1C-1)表示的化合物组中的化合物,更优选为由通式(i-1A-1)表示的化合物及由通式(i-1B-1)表示的化合物的组合。
另外,本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上由通式(ii)表示的化合物,作为通式(LC3)。
Figure BDA0001553131480000621
(式中,Aii1、Aii2各自独立地表示1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,存在于1,4-亚环己基中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代-O-或-S-,存在于1,4-亚苯基中的1个氢原子也可各自独立地被取代成氟原子或氯原子,mii1及mii2各自独立地表示1或2,RN11及RN12各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意思。)
优选含有1种或2种以上由通式(ii-1)表示的化合物作为通式(ii-1)。
Figure BDA0001553131480000622
(式中,RN11、RN12、Aii1及mii1表示与通式(ii)中的RN11、RN12、Aii1及mii1相同的意思。)
由通式(ii-1)表示的化合物优选为由通式(ii-2A)或通式(ii-2B)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000623
(式中,RN11、RN12及Aii1表示与通式(ii)中的RN11、RN12及Aii1相同的意思。)
Figure BDA0001553131480000624
(式中,Aii11及Aii12各自独立地表示1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,存在于1,4-亚环己基中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-或-S-,存在于1,4-亚苯基中的1个氢原子也可各自独立地被取代成氟原子或氯原子,RN11及RN12表示与通式(ii)中的RN11及RN12相同的意思。)
作为由通式(ii-1A)表示的化合物,优选为由下述通式(ii-1A-1)及通式(ii-1A-2)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000631
(式中,RN11及RN12表示与通式(ii)中的RN11及RN12相同的意思。)
作为由通式(ii-1B)表示的化合物,优选为由下述通式(ii-1B-1)~通式(ii-1B-3)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000632
(式中,RN11及RN12表示与通式(ii)中的RN11及RN12相同的意思。)
本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上由通式(ii)表示的化合物,但也可含有1种或2种以上选自由通式(ii-1A)及通式(ii-1B)表示的化合物组中的化合物,也可含有由通式(ii-1A)及通式(ii-1B)表示的化合物各1种以上。优选含有2种至10种由通式(ii-1A)及通式(ii-1B)表示的化合物。
进一步详述而言,通式(ii-1A)优选含有1种或2种以上选自由通式(ii-1A-1)表示的化合物组中的化合物,通式(ii-1B)优选含有1种或2种以上选自由通式(ii-1B-1)及通式(ii-1B-2)表示的化合物组中的化合物,更优选为由通式(ii-1A-1)及通式(ii-1B-1)表示的化合物的组合。
另外,优选含有1种或2种以上由下述通式(LC3-b)表示的化合物作为通式(N-1)。
Figure BDA0001553131480000641
(式中,RN11、RN12、AN11、AN12及ZN11各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11、RN12、AN11、AN12及ZN11相同的意思,XLC3b1~XLC3b4表示氢原子或氟原子,XLC3b1及XLC3b2或XLC3b3及XLC3b4中的至少一种组合均表示氟原子,mLC3b1表示0或1。但是,通式(LC3-b)中,不包括由通式(i-1)及通式(ii)表示的化合物。)
作为通式(LC3-b),优选表示下述通式(LC3-b1)~通式(LC3-b10)。
Figure BDA0001553131480000642
(式中,RN11及RN12各自独立地表示与通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意思。)
RN11及RN12的组合并无特别限定,优选为两者表示烷基的组合、两者表示烯基的组合、任一者表示烷基且另一者表示烯基的组合、任一者表示烷基且另一者表示烷氧基的组合、以及任一者表示烷基且另一者表示烯氧基的组合,更优选为两者表示烷基的组合及两者表示烯基的组合。
另外,作为通式(LC3-b),优选表示下述通式(LC3-c)。
Figure BDA0001553131480000651
(式中,RN11及RN12各自独立地表示通式(N-1)中的RN11及RN12相同的意思。)
由通式(N-2)表示的化合物,优选为选自由通式(N-2-1)~(N-2-3)表示的化合物组中的化合物。
Figure BDA0001553131480000652
(式中,RN211及RN22各自独立地表示与通式(N-2)中的RN211及RN22相同的意思。)
由通式(N-3)表示的化合物,优选为选自由通式(N-3-1)及(N-3-2)表示的化合物组中的化合物。
由通式(N-3-1)表示的化合物为下述的化合物。
Figure BDA0001553131480000653
(式中,RN31及RN32各自独立地表示与通式(N-3)中的RN31及RN32相同的意思。)
<由通式(II)表示的化合物的第三方式>
第四成分为介电常数各向异性为0左右的所谓非极性液晶化合物,可列举由下述通式(L)所示的化合物。
本发明的组合物优选含有1种或2种以上由通式(L)表示的化合物。由通式(L)表示的化合物,相当于介电性大致为中性的化合物(Δε的值为-2~2)。
Figure BDA0001553131480000661
(式中,RL1及RL2各自独立地表示碳原子数1~8的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
nL1表示0、1、2或3,
AL1、AL2及AL3各自独立地表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基(存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-。)
(b)1,4-亚苯基(存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。)及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=。),
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZL1及ZL2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
当nL1为2或3而存在多个AL2时,它们可相同或也可不同,当nL1为2或3而存在多个ZL3时,它们可相同或也可不同,但不包括由通式(J)、通式(N-1)、通式(N-2)及通式(N-3)表示的化合物。)
由通式(L)表示的化合物可单独使用,也可组合使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等想要的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种。或本发明的其他实施方式中为2种,为3种,为4种,为5种,为6种,为7种,为8种,为9种,为10种以上。
在本发明的组合物中,由通式(L)表示的化合物的含量,必须根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能作适当调整。
相对于本发明的组合物的总量,由式(L)表示的化合物的优选含量的下限值为0%,为1%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要响应速度快的组合物时,优选为上述的下限值高且上限值高。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物时,优选为上述的下限值高且上限值高。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电常数各向异性时,优选上述的下限值低且上限值低。
当重视可靠性时,RL1及RL2优选均为烷基,当重视降低化合物的挥发性时,优选为烷氧基,当重视粘性的降低时,优选至少一者为烯基。
RL1及RL2当其连接的环结构为苯基(芳香族)时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及碳原子数4~5的烯基,当其连接的环结构为环己烷、吡喃及二
Figure BDA0001553131480000671
烷等饱和的环结构时,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。为了使向列相稳定化,碳原子及存在时的氧原子的合计优选为5以下,优选为直链状。
作为烯基,优选选自由式(R1)至式(R5)中任一者表示的基团。(各式中的黑点表示环结构中的碳原子。)
Figure BDA0001553131480000681
其中,通过将RL1及RL2的至少1个以上表示烯基的化合物与由通式(I)表示的化合物组合使用,可显著地抑制电压保持率(VHR)的降低。
关于nL1,当重视响应速度时,优选为0,为了改善向列相的上限温度,优选为2或3,为了取得它们的平衡,优选为1。另外,为了满足作为组合物所要求的特性,优选将不同的值的化合物组合。
当要求增大Δn时,AL1、AL2及AL3优选为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族,优选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、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[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,更优选表示下述的结构,
Figure BDA0001553131480000682
更优选表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
当重视响应速度时,ZL1及ZL2优选为单键。
分子内的卤原子数优选为0个或1个。
由通式(L)表示的化合物,优选为选自由通式(L-1)表示的化合物中的化合物。
Figure BDA0001553131480000683
(式中,RL1及RL2各自独立地表示与通式(L)中的RL1及RL2相同的意思。)
RL11及RL12优选为直链状的碳原子数1~5的烷基、直链状的碳原子数1~4的烷氧基及直链状的碳原子数2~5的烯基。由通式(L-1)表示的化合物可单独使用,但也可组合2个以上的化合物来使用。可组合的化合物的种类并没有特别限制,可根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当组合使用。使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为1种,为2种,为3种,为4种,为5种以上。
相对于本发明的组合物的总量,优选含量的下限值为1%,为2%,为3%,为5%,为7%,为10%,为15%,为20%,为25%,为30%,为35%,为40%,为45%,为50%,为55%。相对于本发明的组合物的总量,优选含量的上限值为95%,为90%,为85%,为80%,为75%,为70%,为65%,为60%,为55%,为50%,为45%,为40%,为35%,为30%,为25%。
在将本发明的组合物的粘度保持得低,需要响应速度快的组合物时,优选为上述的下限值高且上限值高。并且,在将本发明的组合物的Tni保持得高,需要温度稳定性良好的组合物时,优选为上述的下限值为中间值,且上限值为中间值。另外,为了将驱动电压保持得低而想要增大介电常数各向异性时,优选为上述的下限值低且上限值低。
由通式(L-1)表示的化合物优选为由通式(L-1-1)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000691
(式中,RL11表示氢原子或甲基,RL2表示与通式(L)中的RL2相同的意思。)
由通式(L-1-1)表示的化合物,优选为选自由式(L-1-1.11)~式(L-1-1.13)表示的化合物组中的化合物,优选为由式(L-1-1.12)或式(L-1-1.13)表示的化合物,特别优选为由式(L-1-1.13)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000692
另外,由通式(L-1-1)表示的化合物,优选为选自由式(L-1-1.21)至式(L-1-1.24)表示的化合物组中的化合物,优选为由式(L-1-1.22)至式(L-1-1.24)表示的化合物。尤其是由式(L-1-1.22)表示的化合物,由于特别改善本发明的组合物的响应速度,因而优选。另外,与响应速度相比更要求高Tni时,优选使用由式(L-1-1.23)或式(L-1-1.24)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000701
另外,由通式(L-1-1)表示的化合物,优选为选自由式(L-1-1.31)及式(L-1-1.41)表示的化合物组中的化合物。
Figure BDA0001553131480000702
另外,由通式(L-1)表示的化合物,优选为由通式(L-1-2)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000703
(式中R121及R122各自独立地表示碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基。)
由通式(L-1-2)表示的化合物,优选为选自由式(L-1-2.1)至式(L-1-2.12)表示的化合物组中的化合物,优选为由式(L-1-2.1)、式(L-1-2.3)或式(L-1-2.4)表示的化合物。尤其是由式(L-1-2.1)表示的化合物,由于特别改善本发明的组合物的响应速度,因而优选。另外,与响应速度相比更要求高Tni时,优选使用由式(L-1-2.3)、式(L-1-2.4)、式(L-1-2.11)及式(L-1-2.12)表示的化合物。由式(L-1-2.3)、式(L-1-2.4)、式(L-1-2.11)及式(L-1-2.12)表示的化合物的合计含量,为了使低温时的溶解度良好,不建议设为20%以上。
Figure BDA0001553131480000711
另外,由通式(L-1)表示的化合物,优选为选自由通式(L-1-3)及/或(L-1-4)表示的化合物组中的化合物。
Figure BDA0001553131480000712
(式中Rii31及Rii41各自独立地表示与通式(L)中的Rii2相同的意思。)
另外,由通式(L)表示的化合物,优选为由下述通式(L-2)至通式(L-11)表示的化合物。本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上由通式(L-2)至通式(L-11)表示的化合物,作为由通式(L)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000713
(式中,RL31及RL32表示碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基,RL32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。)
由通式(L)表示的化合物,优选为选自通式(L-4)、通式(L-6)、通式(L-7)及通式(L-8)的化合物,进一步优选为选自通式(L-6)、通式(L-7)及通式(L-8)的化合物,进一步优选为选自通式(L-7)及通式(L-8)的化合物,也优选为选自通式(L-6)及通式(L-8)的化合物。进一步详述而言,当要求大的Δn时,优选为选自通式(L-6)、通式(L-8)及通式(L-11)的化合物。
另外,在由通式(L-4)、通式(L-7)及通式(L-8)表示的化合物中,RL31优选为碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基,RL32优选为碳原子数1至5的烷基或碳原子数1至5的烷氧基,RL31进一步优选为碳原子数2至5的烯基,进一步优选为碳原子数2或3的烯基,在由通式(L-6)表示的化合物中,RL31及RL32优选各自独立地为碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基。
另外,作为由通式(L)表示的化合物,也优选含有1种或2种以上由通式(L-12)、通式(L-13)或通式(L-14)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000721
(式中,RL51及RL52各自独立地表示碳原子数1~5的烷基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数1~4的烷氧基,XL51及XL52各自独立地表示氟原子或氢原子,XL51及XL52中的任一者为氟原子,另一者为氢原子。)
另外,也可含有1种或2种以上由通式(L-16.1)至通式(L-16.3)表示的化合物,作为由通式(L)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000731
另外,也可含有1种或2种以上由通式(N-001)表示的化合物,作为由通式(L)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000732
(式中,RN1及RN2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,L1及L2各自独立地表示氢原子、氟原子、CH3或CF3。但是,不包括L1及L2两者表示氟原子的情况。)
RN1及RN2优选表示碳原子数1至5的烷基。
关于本发明的液晶组合物,优选25℃时的介电常数各向异性(Δε)具有正值,优选25℃时的介电常数各向异性(Δε)为1.5至20.0,更优选为1.5至18.0,更优选为1.5至15.0,再更优选为1.5至11,特别优选为1.5至8。
介电常数各向异性(Δε)具有正的值的液晶组合物,优选含有由通式(J)表示的化合物及由通式(L)表示的化合物。更具体而言,优选含有由通式(M)表示的化合物及由通式(L-1)表示的化合物,优选含有由通式(M-1)及/或由通式(M-2)表示的化合物及由通式(L-1-1)表示的化合物。
本发明的液晶组合物中,关于由通式(I)表示的化合物、通式(J)表示的化合物及通式(L)表示的化合物的合计含量,作为组合物中的下限值,优选含有5%以上,优选含有80%以上,优选含有85%以上,优选含有88%以上,优选含有90%以上,优选含有92%以上,优选含有95%以上,优选含有97%以上,优选含有98%以上,优选含有99%以上,优选实质上不含有其他的化合物。另外,作为上限值,优选含有90%以下,优选含有95%以下,优选含有98%以下,优选含有99%以下,优选实质上不含有其他的化合物。“实质上”意思是不包括在制造时不可避免地生成的杂质等不有意含有的化合物。
本发明的液晶组合物中,关于由通式(I)表示的化合物、通式(M)表示的化合物及通式(L)表示的化合物的合计含量,作为组合物中的下限值,优选含有5%以上,优选含有80%以上,优选含有85%以上,优选含有88%以上,优选含有90%以上,优选含有92%以上,优选含有95%以上,优选含有97%以上,优选含有98%以上,优选含有99%以上,优选实质上不含有其他的化合物。另外,作为上限值,优选含有90%以下,优选含有95%以下,优选含有98%以下,优选含有99%以下,优选实质上不含有其他的化合物。
本发明的液晶组合物中,关于由通式(I)表示的化合物、通式(J)表示的化合物及通式(L-1)表示的化合物的合计含量,作为组合物中的下限值,优选含有5%以上,优选含有10%以上,优选含有13%以上,优选含有15%以上,优选含有18%以上,优选含有20%以上,优选含有23%以上,优选含有25%以上,优选含有28%以上,优选含有30%以上,优选含有33%以上,优选含有35%以上,优选含有38%以上,优选含有40%以上。另外,作为上限值,优选含有95%以下,优选含有90%以下,优选含有88%以下,优选含有85%以下,优选含有83%以下,优选含有80%以下,优选含有78%以下,优选含有75%以下,优选含有73%以下,优选含有70%以下,优选含有68%以下,优选含有65%以下,优选含有63%以下,优选含有60%以下,优选含有55%以下,优选含有50%以下,优选含有40%以下。
关于本发明的液晶组合物,优选25℃时的介电常数各向异性(Δε)具有负值,优选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。
介电常数各向异性(Δε)具有负值的液晶组合物优选含有由通式(N-1)~通式(N-3)表示的化合物及由通式(L)表示的化合物。更具体而言,优选含有由通式(N-1)表示的化合物及由通式(L-1)表示的化合物,优选含有由通式(N-1)表示的化合物及由通式(L-1-1)表示的化合物。
本发明的液晶组合物中,关于由通式(I)表示的化合物、由通式(N-1)~通式(N-3)表示的化合物及由通式(L)表示的化合物的合计含量,作为组合物中的下限值,优选含有5%以上,优选含有80%以上,优选含有85%以上,优选含有88%以上,优选含有90%以上,优选含有92%以上,优选含有95%以上,优选含有97%以上,优选含有98%以上,优选含有99%以上,优选实质上不含有其他的化合物。另外,作为上限值,优选含有90%以下,优选含有95%以下,优选含有98%以下,优选含有99%以下,优选实质上不含有其他的化合物。
本发明的液晶组合物中,关于由通式(I)表示的化合物、由通式(N-1)表示的化合物及由通式(L)表示的化合物的合计含量,作为组合物中的下限值,优选含有5%以上,优选含有80%以上,优选含有85%以上,优选含有88%以上,优选含有90%以上,优选含有92%以上,优选含有95%以上,优选含有97%以上,优选含有98%以上,优选含有99%以上,优选实质上不含有其他的化合物。另外,作为上限值,优选含有90%以下,优选含有95%以下,优选含有98%以下,优选含有99%以下,优选实质上不含有其他的化合物。
本发明的液晶组合物中,关于由通式(I)表示的化合物、由通式(J)表示的化合物及由通式(L-1)表示的化合物的合计含量,作为组合物中的下限值,优选含有5%以上,优选含有10%以上,优选含有13%以上,优选含有15%以上,优选含有18%以上,优选含有20%以上,优选含有23%以上,优选含有25%以上,优选含有28%以上,优选含有30%以上,优选含有33%以上,优选含有35%以上,优选含有38%以上,优选含有40%以上。另外,作为上限值,优选含有95%以下,优选含有90%以下,优选含有88%以下,优选含有85%以下,优选含有83%以下,优选含有80%以下,优选含有78%以下,优选含有75%以下,优选含有73%以下,优选含有70%以下,优选含有68%以下,优选含有65%以下,优选含有63%以下,优选含有60%以下,优选含有55%以下,优选含有50%以下,优选含有40%以下。
关于本发明的液晶组合物,25℃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。进一步详述而言,当应对薄的单元间隙时,优选为0.10至0.13,当应对厚的单元间隙时,优选为0.08至0.10。
关于本发明的液晶组合物,25℃时的粘度(η)为10至50mPa·s,更优选为10至40mPa·s,特别优选为10至35mPa·s。
关于本发明的液晶组合物,25℃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。
关于本发明的液晶组合物,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中,除了上述的化合物以外,也可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、红外线吸收剂、聚合性单体或本发明以外的光稳定剂(HALS)等。
例如,本发明的液晶组合物中,作为通常的向列液晶、近晶液晶,也可含有25℃时的介电常数各向异性(Δε)为+2.0至+50.0的液晶化合物,其含量为0质量%至50质量%,优选为1质量%至30质量%,优选为3质量%至30质量%,优选为5质量%至20质量%。
例如,液晶组合物中,作为聚合性单体也可含有0.01至2质量%的联苯衍生物、三联苯衍生物等的聚合性化合物。
作为聚合性单体,也可含有一种或两种以上具有一个反应性基的单官能性的聚合性化合物,及二官能或三官能等具有两个以上的反应性基的多官能性的聚合性化合物。具有反应性基的聚合性化合物可含有液晶原(mesogen)性部位,也可不含有。
具有反应性基的聚合性化合物中,反应性基优选为具有光聚合性的取代基。
具有反应性基的聚合性化合物中,作为单官能性的具有反应基的聚合性化合物,具体而言优选为由下述通式(VI)表示的聚合性化合物,
Figure BDA0001553131480000761
(式中,X3表示氢原子或甲基,Sp3表示单键、碳原子数1~8的亚烷基或-O-(CH2)t-(式中,t表示2~7的整数,氧原子连接于芳香环。),V表示碳原子数2~20的直链或者分支多价亚烷基或碳原子数5~30的多价环状取代基,但多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代,也可被碳原子数5~20的烷基(基团中的亚烷基也可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代。)或环状取代基取代,W表示氢原子、卤原子或碳原子数1~8的亚烷基。)。
在上述通式(VI)中,X3表示氢原子或甲基,当重视反应速度时,优选为氢原子,当重视减少反应残留量时,优选为甲基。
在上述通式(VI)中,Sp3表示单键、碳原子数1~8的亚烷基或-O-(CH2)t-(式中,t表示2~7的整数,氧原子连接于芳香环。),优选为碳链不太长,优选为单键或碳原子数1~5的亚烷基,更优选为单键或碳原子数1~3的亚烷基。另外,当Sp3表示-O-(CH2)t-时,也是t优选为1~5,更优选为1~3。
在上述通式(VI)中,V表示碳原子数2~20的直链或者分支多价亚烷基或碳原子数5~30的多价环状取代基,多价亚烷基中的亚烷基也可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代,也可被碳原子数5~20的烷基(基团中的亚烷基也可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代。)或环状取代基取代,优选被2个以上的环状取代基取代。
由通式(VI)表示的聚合性化合物更具体而言,可列举由通式(X1a)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000771
(式中,A1表示氢原子或甲基,
A2表示单键或碳原子数1~8的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的亚甲基也可以氧原子不相互直接连接的方式各自独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代,该亚烷基中的1个或2个以上的氢原子也可各自独立地被氟原子、甲基或乙基取代。),
A3及A6各自独立地表示氢原子、卤原子或碳原子数1~10的烷基(该烷基中的1个或2个以上的亚甲基也可以氧原子不相互直接连接的方式各自独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代,该烷基中的1个或2个以上的氢原子也可各自独立地被卤原子或碳原子数1~17的烷基取代。),
A4及A7各自独立地表示氢原子、卤原子或碳原子数1~10的烷基(该烷基中的1个或2个以上的亚甲基也可以氧原子不相互直接连接的方式各自独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代,该烷基中的1个或2个以上的氢原子也可各自独立地被卤原子或碳原子数1~9的烷基取代。),
p表示1~10,
B1、B2及B3各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的直链状或者支链状烷基(该烷基中的1个或2个以上的亚甲基也可以氧原子不相互直接连接的方式各自独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代,该烷基中的1个或2个以上的氢原子也可各自独立地被卤原子或碳原子数3~6的三烷氧基甲硅烷基取代。)
另外,由通式(VI)表示的聚合性化合物具体而言,也可列举由通式(X1b)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000781
(式中,A8表示氢原子或甲基,
6元环T1、T2及T3各自独立地表示下述结构中的任一者,
Figure BDA0001553131480000782
(其中q表示1至4的整数。),
q表示0或1,
Y1及Y2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-(CH2)4-、-CH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2-、-CH2=CHCH2CH2-或-CH2CH2CH=CH-,
Y3表示单键、-COO-或-OCO-,
B8表示碳原子数1~18的烃基。)
进一步,由通式(VI)表示的聚合性化合物具体而言,也可列举由通式(X1c)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000791
(式中,R70表示氢原子或甲基,R71表示具有缩合环的烃基。)
另外,具有反应性基的聚合性化合物中,多官能性的具有反应基的聚合性化合物优选为由下述通式(VII)表示的聚合性化合物。
Figure BDA0001553131480000792
(式中,X1及X2各自独立地表示氢原子或甲基,Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1~8的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中,s表示2~7的整数,氧原子连接于芳香环。),U表示碳原子数2~20的直链或者分支多价亚烷基或碳原子数5~30的多价环状取代基,多价亚烷基中的亚烷基也可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代,也可被碳原子数5~20的烷基(基团中的亚烷基也可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代。)或环状取代基取代,k表示1~5的整数。)
在上述通式(VII)中,X1及X2各自独立地表示氢原子或甲基,当重视反应速度时,优选为氢原子,当重视减少反应残留量时,优选为甲基。
在上述通式(VII)中,Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1~8的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中,s表示2~7的整数,氧原子连接于芳香环。),优选为碳链不太长,优选为单键或碳原子数1~5的亚烷基,更优选为单键或碳原子数1~3的亚烷基。另外,当Sp1及Sp2表示-O-(CH2)s-时,也是s优选为1~5,更优选为1~3,更优选为Sp1及Sp2中的至少一者为单键,特别优选为皆为单键。
在上述通式(VII)中,U表示碳原子数2~20的直链或者分支多价亚烷基或碳原子数5~30的多价环状取代基,多价亚烷基中的亚烷基也可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代,也可被碳原子数5~20的烷基(基团中的亚烷基也可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代。)、环状取代基取代,优选被2个以上的环状取代基取代。
在上述通式(VII)中,U具体而言优选表示以下的式(VII-1)至式(VII-5),更优选表示式(VII-1)至式(VII-3),特别优选表示式(VII-1)。
Figure BDA0001553131480000801
(式中,两端连接于Sp1或Sp2。)
在U具有环结构时,前述Sp1及Sp2优选至少一者表示单键,也优选为两者皆为单键。
在上述通式(VII)中,k表示1~5的整数,优选为k为1的二官能化合物或k为2的三官能化合物,更优选为二官能化合物。
进一步详述而言,则优选含有一种或两种以上由通式(P)表示的聚合性化合物。
Figure BDA0001553131480000802
在通式(P)中,X201及X202各自独立地表示氢原子、甲基或-CF3基。优选X201及X202皆为氢原子的二丙烯酸酯衍生物,优选皆为甲基的二甲基丙烯酸酯衍生物,也优选一者为氢原子且另一者为甲基的化合物。可根据用途使用优选的化合物,PSA显示元件中,由通式(P)表示的聚合性化合物优选具有至少1个甲基丙烯酸酯衍生物,也优选具有2个。
在通式(P)中,Sp201及Sp202各自独立地表示单键、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,氧原子连接于环。)。关于Sp201及Sp202,PSA型液晶显示元件中优选至少一者为单键,优选皆为单键的化合物或其中一者为单键而另一者为碳原子数1~8的亚烷基或-O-(CH2)s-,此时,优选为碳原子数1~4的亚烷基,s优选为1~4。
在通式(P)中,M201、M202及M203各自独立地表示反式-1,4-亚环己基(基团中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可被-O-或-S-取代。)、1,4-亚苯基(基团中的1个或非邻接的2个以上的-CH=也可被-N=取代。)、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[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,基团中的氢原子也可各自独立地被氟原子、-CF3基、碳原子数1至10的烷基、碳原子数1至10的烷氧基或式(R-1)至式(R-15)中任一者取代。
Figure BDA0001553131480000811
在通式(P)中,Z201及Z202各自独立地表示-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各自独立地表示氟原子或氢原子。)、-C≡C-或单键,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,更优选为-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。
在通式(P)中,n201表示0、1或2,优选为0或1。但是,存在多个M202及Z202时,各自可不同也可相同。
可含有至少1种由通式(P)表示的聚合性化合物,优选含有1种~5种,进一步优选含有1种~3种。
通式(P)的含量优选为0.01~2.00质量%,更优选为0.05~1.00质量%,特别优选为0.10~0.50质量%。
更具体而言,当通式(P)中n201为0时,Sp201及Sp202之间的环结构优选为式(XXa-1)至式(XXa-5),更优选为式(XXa-1)至式(XXa-3),特别优选为式(XXa-1)或式(XXa-2)。但是,式的两端连接于Sp201或Sp202
Figure BDA0001553131480000821
关于含有这些骨架的由通式(P)表示的聚合性化合物,其聚合后的取向限制力最适合PSA型液晶显示元件,可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。
基于上述说明,作为聚合性单体,优选为由式(XX-1)至通式(XX-10)表示的化合物,进一步优选为式(XX-1)至式(XX-4)。
Figure BDA0001553131480000831
式(XX-1)至通式(XX-10)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,氧原子连接于环。)
式(XX-1)至通式(XX-10)中,1,4-亚苯基中的氢原子也可进一步被-F、-Cl、-CF3、-CH3、式(R-1)至式(R-15)中任一者取代。
当通式(P)中n201为1时,例如优选为式(P31)至式(P48)那样的聚合性化合物。
Figure BDA0001553131480000841
式(P31)至式(P48)中的1,4-亚苯基及萘基中的氢原子也可进一步被-F、-Cl、-CF3、-CH3、式(R-1)至式(R-15)中任一者取代。
关于含有这些骨架的由通式(P)表示的聚合性化合物,其聚合后的取向限制力最适合PSA型液晶显示元件,可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。
当通式(P)中n201为1而且具有多个式(R-1)或式(R-2)时,例如优选为式(P301)至式(P316)那样的聚合性化合物。
Figure BDA0001553131480000851
式(P301)至式(P316)中的1,4-亚苯基及萘基中的氢原子也可进一步被-F、-Cl、-CF3、-CH3取代。
作为由通式(P)表示的聚合性化合物,例如也优选为式(Ia-1)~式(Ia-31)那样的聚合性化合物。
Figure BDA0001553131480000861
Figure BDA0001553131480000871
Figure BDA0001553131480000881
另外,抗氧化剂优选为由通式(H-1)至通式(H-4)表示的受阻酚。
Figure BDA0001553131480000891
通式(H-1)至通式(H-4)中,RH1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,存在于基团中的1个-CH2-或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被取代成-O-或-S-,另外,存在于基团中的1个或2个以上的氢原子也可各自独立地被取代成氟原子或氯原子。更具体而言,优选为碳原子数2至7的烷基、碳原子数2至7的烷氧基、碳原子数2至7的烯基或碳原子数2至7的烯氧基,更优选为碳原子数3至7的烷基或碳原子数2至7的烯基。
通式(H-4)中,MH4表示碳原子数1至15的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-也可以氧原子不直接邻接的方式被取代成-O-、-CO-、-COO-、-OCO-。)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-C≡C-、单键、1,4-亚苯基(1,4-亚苯基中的任意氢原子也可被氟原子取代。)或反式-1,4-亚环己基,优选为碳原子数1至14的亚烷基,若考虑挥发性,则碳原子数优选为大的数值,但若考虑粘度,则碳原子数优选为不过大,因此进一步优选为碳原子数2至12,进一步优选为碳原子数3至10,进一步优选为碳原子数4至10,进一步优选为碳原子数5至10,进一步优选为碳原子数6至10。
通式(H-1)至通式(H-4)中,1,4-亚苯基中的1个或非邻接的2个以上的-CH=也可被-N=取代。另外,1,4-亚苯基中的氢原子也可各自独立地被氟原子或氯原子取代。
通式(H-1)至通式(H-4)中,1,4-亚环己基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可被-O-或-S-取代。另外,1,4-亚环己基中的氢原子也可各自独立地被氟原子或氯原子取代。
更具体而言,例如可列举式(H-11)至式(H-15)。
Figure BDA0001553131480000901
本发明的液晶组合物可含有1质量ppm以上的抗氧化剂,优选为10质量ppm以上,优选为20质量ppm以上,优选为50质量ppm以上。抗氧化剂的含量的上限为10000质量ppm,优选为1000质量ppm,优选为500质量ppm,优选为100质量ppm。
使用了本发明的液晶组合物的液晶显示元件,无显示不良或显示不良受到抑制,且显示品质优异,响应速度快,尤其可适用于作为有源矩阵驱动的液晶显示元件的例如TN型、OCB型、VA型、VA-IPS型、PSVA型、PSA型、FFS型、IPS型或ECB型。需说明的是,PSVA型与PSA型实质上同义。
并且,含有聚合性化合物的本发明的液晶组合物,可提供一种在施加电压下或者无施加电压下使该液晶组合物中所含有的聚合性化合物聚合所制得的高分子稳定化的VA型、PSA型、TN型、OCB型、ECB型、IPS型、FFS型或VA-IPS型等液晶显示元件。
实施例
以下举出实施例进一步详细叙述本发明,但本发明并不限定于这些实施例。另外,以下的实施例及比较例的组合物中的“%”意思是“质量%”。
对于实施例中化合物的记载使用以下的简称。
(侧链)
-n -CnH2n+1碳数n的直链状烷基
n- CnH2n+1-碳数n的直链状烷基
-On -OCnH2n+1碳数n的直链状的烷氧基
nO- CnH2n+1O-碳数n的直链状的烷氧基
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH2
V2- CH2=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2-
(连接基团)
-CFFO- -CF2-O-
-OCFF- -O-CF2-
-1O- -CH2-O-
-O1- -O-CH2-
-COO- -COO-
-OCO- -OCO-
(环结构)
Figure BDA0001553131480000921
另外,使用由下式表示的化合物作为由通式(I)表示的化合物。
Figure BDA0001553131480000931
Figure BDA0001553131480000941
Figure BDA0001553131480000951
Figure BDA0001553131480000961
实施例中的组成例经测得的特性如下。
Tni:向列相-各向同性液体相转变温度(℃)
Δn:25℃时的折射率各向异性
Δε:25℃时的介电常数各向异性
γ1:25℃时的旋转粘性(mPa·s)
VHR(UV):以高压水银灯照射150(J)的UV后的相对于初期施加电压的电压保持率(%),测量条件为1V,60Hz,60℃,照度为以365nm的100mW/cm2,测试面板的单元厚度为3.5μm,垂直取向用取向膜为JALS2096,水平取向用取向膜为AL1051。
VHR(加热):以100℃加热26小时后的相对于初期施加电压的电压保持率(%),测量条件为1V,60Hz,60℃,测试面板的单元厚度为3.5μm,垂直取向用取向膜为JALS2096,水平取向用取向膜为AL1051。
(比较例1,实施例1~实施例3)
制备以下的LC-A的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表1]
LC-A
3-Ph-Ph-1 8
3-Cy-Cy-V 29
3-Cy-Cy-2 4
3-Cy-1O-Ph5-O1 3
3-Cy-1O-Ph5-O2 7
2-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 13
3-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 13
4-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 7
V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 6
3-Ph-Ph5-Ph-1 4
3-Ph-Ph5-Ph-2 6
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 76
Δn 0.098
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 89
Δε -3.7
作为实施例1,制备对100重量份的液晶组合物LC-A添加0.10重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-1。作为实施例2,制备对100重量份的液晶组合物LC-A添加0.05重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-2。作为实施例3,制备对100重量份的液晶组合物LC-A添加0.02重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-3。另外,将100重量份的LC-A的液晶组合物作为比较例1。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表2]
Figure BDA0001553131480000971
对于实施例1~3,确认到与比较例1相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-1、LC-2及LC-3的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-A的值相同。
另外,在实施例1~3中,使用式(I-2-c2)替换由式(I-2-c1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认通式(I)的R1被取代成-CH3的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例2,实施例4~实施例6)
制备以下的LC-B的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表3]
LC-B
3-Cy-Cy-V 20
3-Cy-Cy-V1 10
C-Cy-Ph-Ph-3 10
3Cy-1O-Ph5-O2 8
1V-Cy-1O-Ph5-O1 4
1V-Cy-1O-Ph5-O2 4
3-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 9
V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 12
1V-Cy-Cy-1O-Ph5-O1 5
1V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 5
3-Ph-Ph5-Ph-1 5
3-Ph-Ph5-Ph-2 8
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 91
Δn 0.115
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 121
Δε -4.0
作为实施例4,制备对100重量份的液晶组合物LC-B添加0.05重量份由(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-4。作为实施例5,制备对100重量份的液晶组合物LC-B添加0.05重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-5。作为实施例6,制备对100重量份的液晶组合物LC-B添加0.08重量份的由式(I-2-f1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-6。另外,将100重量份的LC-B的液晶组合物作为比较例2。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表4]
Figure BDA0001553131480000981
对于实施例4~6,确认到与比较例2相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-4、LC-5及LC-6的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-B的值相同。
另外,在实施例4~6中,分别使用由式(I-2-c3)、式(I-2-e3)及式(I-2-f3)表示的化合物替换由式(I-2-c1)、式(I-2-e1)及由式(I-2-f1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-O·的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例3,实施例7~9)
制备以下的LC-C的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表5]
LC-C
3-Cy-Cy-V1 12
3-Cy-Cy-2 16
1V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 6
1-Ph-2-Ph-Ph5-O2 4
3-Ph-2-Ph-Ph5-O2 6
3-Cy-Ph5-O2 13
3-Ph-Ph5-O2 13
2-Cy-Cy-Ph5-O2 7
3-Cy-Cy-Ph5-O2 7
2-Cy-Ph-Ph5-O2 8
3-Cy-Ph-Ph5-O2 8
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 76
Δn 0.114
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 117
Δε -4.4
作为实施例7,制备对100重量份的液晶组合物LC-C添加0.07重量份的由(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-7。作为实施例8,制备对100重量份的液晶组合物LC-C添加0.03重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物及0.03重量份的由式(I-3-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-8。作为实施例9,制备对100重量份的液晶组合物LC-C添加0.02重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物及0.05重量份的由式(I-3-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-9。另外,将100重量份的LC-C的液晶组合物作为比较例3。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表6]
Figure BDA0001553131480001001
对于实施例7~9,确认到与比较例3相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-7、LC-8及LC-9的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-C的值相同。
另外,在实施例7~9中,分别使用由式(I-2-c2)、式(I-2-e2)及由式(I-3-a2)表示的化合物替换由式(I-2-c1)、式(I-2-e1)及式(I-3-a1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-CH3的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例4,实施例10~实施例12)
制备以下的LC-D的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表7]
LC-D
3-Cy-Cy-V 28
1V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 6
1-Ph-2-Ph-Ph5-O2 4
3-Ph-2-Ph-Ph5-O2 6
3-Cy-Ph5-O2 13
3-Ph-Ph5-O2 13
2-Cy-Cy-Ph5-O2 7
3-Cy-Cy-Ph5-O2 7
2-Cy-Ph-Ph5-O2 8
3-Cy-Ph-Ph5-O2 8
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 73
Δn 0.112
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 103
Δε -4.4
作为实施例10,制备对100重量份的液晶组合物LC-D添加0.08重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-10。作为实施例11,制备对100重量份的液晶组合物LC-D添加0.08重量份的由式(I-2-d1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-11。作为实施例12,制备对100重量份的液晶组合物LC-D添加0.08重量份的由式(I-2-f1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-12。另外,将100重量份的LC-D的液晶组合物作为比较例4。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表8]
Figure BDA0001553131480001011
对于实施例10~12,确认到与比较例4相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-10、LC-11及LC-12的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-D的值相同。
(比较例5,实施例13~实施例15)
制备以下的LC-E的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表9]
LC-E
3-Cy-Cy-V 26
3-Cy-Ph-Ph-2 6
V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 6
1-Ph-2-Ph-Ph5-O2 4
3-Cy-Ph5-O2 7
3-Ph-Ph5-O2 13
2-Cy-Cy-Ph5-O2 10
3-Cy-Cy-Ph5-O2 10
2-Cy-Ph-Ph5-O2 6
3-Cy-Ph-Ph5-O2 6
3-Ph-Ph5-Ph-2 6
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 84
Δn 0.121
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 106
Δε -3.7
作为实施例13,制备对100重量份的液晶组合物LC-E添加0.05重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物及0.05重量份的由式(I-2-b1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-13。作为实施例14,制备对100重量份的液晶组合物LC-E添加0.03重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物、0.03重量份的由式(I-1-b1)表示的化合物及0.03重量份的由式(I-2-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-14。作为实施例15,制备对100重量份的液晶组合物LC-E添加0.05重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物及0.05重量份的由式(I-2-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-15。另外,将100重量份的LC-E的液晶组合物作为比较例5。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表10]
Figure BDA0001553131480001021
对于实施例13~15,确认到与比较例5相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-13、LC-14及LC-15的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-E的值相同。
另外,在实施例13~15中,分别使用由式(I-2-c4)、式(I-1-b4)、式(I-2-a4)及由式(I-2-b4)表示的化合物替换由式(I-2-c1)、式(I-1-b1)、式(I-2-a1)及由式(I-2-b1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-OH的化合物也同样地显示出高VHR。
另外,在实施例13~15中,分别使用由式(I-2-c2)、式(I-1-b2)、式(I-2-a2)及由式(I-2-b2)表示的化合物替换由式(I-2-c1)、式(I-1-b1)、式(I-2-a1)及由式(I-2-b1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-CH3的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例6,实施例16~实施例18)
制备以下的LC-F的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表11]
LC-F
V-Cy-Cy-V 32
3-Ph-Ph-1 7
5-Ph-Ph-1 4
3-Cy-Cy-Ph-1 7
3-Cy-1O-Ph5-O2 5
2-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 12
3-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 11
3-Cy-Ph-Ph5-O3 7
3-Cy-Ph-Ph5-O4 9
4-Cy-Ph-Ph5-O3 6
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 76
Δn 0.101
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 74
Δε -2.8
作为实施例16,制备对100重量份的液晶组合物LC-F添加0.08重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-16。作为实施例17,制备对100重量份的液晶组合物LC-F添加0.08重量份的由式(I-2-d1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-17。作为实施例18,制备对100重量份的液晶组合物LC-F添加0.03重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物及0.03重量份的由式(I-4-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-18。另外,将100重量份的LC-F的液晶组合物作为比较例6。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表12]
Figure BDA0001553131480001041
对于实施例16~18,确认到与比较例6相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-16、LC-17及LC-18的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-F的值相同。
另外,在实施例16~18中,分别使用由式(I-2-c2)、式(I-2-d2)、式(I-2-e2)及式(I-4-a2)表示的化合物替换由式(I-2-c1)、式(I-2-d1)、式(I-2-e1)及式(I-4-a1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-CH3的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例7,实施例19~实施例22)
制备以下的LC-G的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表13]
LC-G
3-Cy-Cy-V 15
3-Cy-Cy-V1 10
3-Cy-Cy-2 9
3-Cy-Cy-4 8
2-Cy-Ph-Ph5-O2 3
3-Cy-Ph-Ph5-O2 8
3-Ph-Ph5-Ph-2 9
3-Cy-Ph5-O2 6
3-Ph-Ph5-O2 14
3-Cy-Cy-Ph5-O2 10
5-Cy-Cy-Ph5-O2 8
合计(%) 100
T<sub>ni</sub>[℃] 76
Δn 0.105
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 76
Δε -2.6
作为实施例19,制备对100重量份的液晶组合物LC-G添加0.09重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-19。作为实施例20,制备对100重量份的液晶组合物LC-G添加0.09重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-20。作为实施例21,制备对100重量份的液晶组合物LC-G添加0.04重量份的由式(I-2-f1)表示的化合物及0.04重量份的由式(I-3-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-21。作为实施例22,制备对100重量份的液晶组合物LC-G添加0.03重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物、0.03重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物、0.03重量份的由式(I-2-f1)表示的化合物及0.03重量份的由式(I-3-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-22。另外,将100重量份的LC-G的液晶组合物作为比较例7。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表14]
Figure BDA0001553131480001061
对于实施例19~22,确认到与比较例7相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-19、LC-20、LC-21及LC-22的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-G的值相同。
(比较例8,实施例23~实施例26)
制备以下的LC-H的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表15]
LC-H
3-Cy-Cy-V 15
3-Cy-Cy-V1 10
3-Cy-Cy-2 9
5-Ph-Ph-1 4
3-Cy-Ph-Ph-2 4
2-Cy-Ph-Ph5-O2 3
3-Cy-Ph-Ph5-O2 8
3-Ph-Ph5-Ph-2 9
3-Cy-Ph5-O2 20
3-Cy-Cy-Ph5-O2 10
5-Cy-Cy-Ph5-O2 8
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 76
Δn 0.105
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 82
Δε -2.7
作为实施例23,制备对100重量份的液晶组合物LC-H添加0.09重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-23。作为实施例24,制备对100重量份的液晶组合物LC-H添加0.09重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-24。作为实施例25,制备对100重量份的液晶组合物LC-H添加0.04重量份的由式(I-2-f1)表示的化合物及0.04重量份的由式(I-3-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-25。作为实施例26,制备对100重量份的液晶组合物LC-H添加0.03重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物、0.03重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物、0.03重量份的由式(I-2-f1)表示的化合物及0.03重量份的由式(I-3-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-26。另外,将100重量份的LC-H的液晶组合物作为比较例8。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表16]
Figure BDA0001553131480001071
对于实施例23~26,确认到与比较例8相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-23、LC-24、LC-25及LC-26的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-H的值相同。
(响应速度的探讨)
对使用液晶组合物LC-1~LC-26的液晶显示元件的响应速度进行测量,结果在作为电视用途上具有足够高的响应速度。需说明的是,单元厚度为3.5μm,取向膜为JALS2096,响应速度的测量条件如下:Von为6V,Voff为1V,测量温度为25℃,使用AUTRONIC-MELCHERS公司的DMS703。
(聚合性单体添加组合物的评价)
使用由99.6质量%的LC-1和作为聚合性单体的0.4质量%的式(XX-2)制备而成的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。另外,使用将LC-1分别取代为LC-2~LC26的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。
另外,使用由99.6质量%的LC-1和作为聚合性单体的0.4质量%的式(XX-4)制备而成的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。另外,使用将LC-1分别取代为LC-2~LC26的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。
另外,使用在由99.7%的LC-1和作为聚合性单体的0.3%的(XX-4)制备的液晶组合物中进一步添加作为抗氧化剂的20ppm的(H-14)而成的组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。另外,使用将LC-1分别取代为LC-2~LC26的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。
另外,使用由99.6质量%的LC-1和作为聚合性单体的0.4质量%的式(P-302)制备而成的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。另外,使用将LC-1分别取代为LC-2~LC26的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。
另外,使用99.6质量%的LC-1、作为聚合性单体的0.4质量%的式(XX-4)及0.1质量%的式(Ia-31)制备而成的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。另外,使用将LC-1分别取代为LC-2~LC26的液晶组合物,制作PSVA型液晶显示元件,结果没有显示不良,确认具有足够高的响应速度。
(比较例9~12,实施例27~实施例29)
制备以下的LC-I的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表17]
LC-I
3-Cy-Cy-V0 43
3-Cy-Cy-V1 12
1V2-Ph-Ph-1 7
0V-Cy-Cy-Ph-1 11.5
V2-Cy-Cy-Ph-1 9.5
3-Ph-Ph1-Ph-2 6
3-Py-Ph-Ph2-CFFO-Ph2-F 4.5
3-Ph-Ph1-Ph2-CFFO-Ph2-F 6
3-Ph-Ph-Ph1-Ph2-F 0.5
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 81
Δn 0.098
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 35
Δε 2.4
作为实施例27,制备对100重量份的液晶组合物LC-I添加0.10重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-27。作为实施例28,制备对100重量份的液晶组合物LC-I添加0.05重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-28。作为实施例29,制备对100重量份的液晶组合物LC-I添加0.02重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-29。另外,将100重量份的LC-I的液晶组合物作为比较例9。作为比较例10,制备对100重量份的液晶组合物LC-I添加0.10重量份的由以下的式(HA)表示的化合物而成的液晶组合物LC-I1。作为比较例11,制备对100重量份的液晶组合物LC-I添加0.05重量份的由式(HA)表示的化合物而成的液晶组合物LC-I2。作为比较例12,制备对100重量份的液晶组合物LC-I添加0.02重量份的由式(HA)表示的化合物而成的液晶组合物LC-I3。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
Figure BDA0001553131480001091
[表18]
Figure BDA0001553131480001101
对于实施例27~29,确认到与比较例9相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-27、LC-28及LC-29的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-I的值相同。另外,对于实施例27~29,确认到与添加有具有由式(HA)表示的受阻胺结构的化合物的比较例10~12同等以上的高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例13,实施例30~实施例32)
制备以下的LC-J的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表19]
LC-J
3-Cy-Cy-V0 32.5
3-Cy-Cy-V1 2.5
0V-Cy-Cy-Ph-1 10
5-Cy-Cy-Ph-O1 2.5
3-Cy-Ph-Ph-Cy-3 3.5
3-Cy-Cy-Ph2-F 8
3-Ph-Ph2-CFFO-Ph2-F 9
3-Cy-Cy-CFFO-Ph2-F 9.5
3-Cy-Cy-Ph1-Ph2-F 4
3-Py-Ph-Ph2-CFFO-Ph2-F 8.5
3-Ph-Ph1-Ph2-CFFO-Ph2-F 4
3-Cy-Ph-Ph2-Ph1-OCF3 6
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 100
Δn 0.100
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 72
Δε 8.1
作为实施例30,制备对100重量份的液晶组合物LC-J添加0.05重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-30。作为实施例31,制备对100重量份的液晶组合物LC-J添加0.05重量份的由式(I-2-e1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-31。作为实施例32,制备对100重量份的液晶组合物LC-J添加0.08重量份的由式(I-2-f1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-32。另外,将100重量份的LC-J的液晶组合物作为比较例13。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表20]
Figure BDA0001553131480001111
对于实施例30~32,确认到与比较例13相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-30、LC-31及LC-32的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-J的值相同。
另外,在实施例30~32中,使用式(I-2-c2)、式(I-2-e2)及以下的式(I-2-f2)替换由式(I-2-c1)、式(I-2-e1)及式(I-2-f1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-CH3的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例14,实施例33~实施例35)
制备以下的LC-K的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表21]
LC-K
3-Cy-Cy-V0 44
3-Cy-Cy-V1 16
5-Ph-Ph-1 3.5
3-Cy-Cy-Ph-1 6
3-Cy-Cy-Ph-3 1.5
3-Cy-Ph-Ph-2 7
2-Ph-Ph1-Ph-2V 5
3-Ph1-Np2-F 4
3-Cy-Ph1-Np2-F 6
2-Ph-Ph1-Np2-F 5
2-Cy-Cy-Ph-Ph1-F 2
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 78
Δn 0.102
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 38
Δε 2.3
作为实施例33,制备对100重量份的液晶组合物LC-K添加0.05重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-33。作为实施例34,制备对100重量份的液晶组合物LC-K添加0.03重量份的由式(I-2-a1)表示的化合物及0.03重量份的由式(I-2-b1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-34。作为实施例35,制备对100重量份的液晶组合物LC-K添加0.02重量份的由式(I-2-a1)表示的化合物及0.05重量份的由式(I-2-b1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-35。另外,将100重量份的LC-K的液晶组合物作为比较例14。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表22]
Figure BDA0001553131480001121
对于实施例33~35,确认到与比较例14相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-33、LC-23及LC-35的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-K的值相同。
另外,在实施例33~35中,使用式(I-2-c5)、式(I-2-a5)及式(I-2-b5)替换由式(I-2-c1)、式(I-2-a1)及由式(I-2-b1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-OCH3的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例15,实施例36~实施例38)
制备以下的LC-L的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表23]
LC-L
3-Cy-Cy-V0 40
3-Cy-Cy-2 4
5-Ph-Ph-1 1.5
0V-Cy-Cy-Ph-1 5.5
3-Cy-Ph-Ph-2 2
3-Cy-Cy-Ph2-F 8
2-Ph2-O1-Cy-Ph2-Ph2-F 5.5
3-Ph2-O1-Cy-Ph2-Ph2-F 4.5
3-Ph2-O1-Ph-Np2-F 10
3-Ph-Ph2-CFFO-Np2-F 10
3-Ph-Ph1-Ph2-CFFO-Np2-F 4
4-Ph-Ph1-Ph2-CFFO-Np2-1 5
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 73
Δn 0.107
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 78
Δε 11.7
作为实施例36,制备对100重量份的液晶组合物LC-L添加0.05重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-36。作为实施例37,制备对100重量份的液晶组合物LC-L添加0.08重量份的由式(I-2-d1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-37。作为实施例38,制备对100重量份的液晶组合物LC-L添加0.08重量份的由式(I-3-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-38。另外,将100重量份的LC-L的液晶组合物作为比较例15。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表24]
Figure BDA0001553131480001131
对于实施例36~38,确认到与比较例15相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-36、LC-37及LC-38的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-L的值相同。
另外,在实施例36~38中,使用式(I-2-c4)、式(I-2-d4)及式(I-3-a4)替换由式(I-2-c1)、式(I-2-d1)及由式(I-3-a1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-OH的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。
(比较例16,实施例39~实施例41)
制备以下的LC-M的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表25]
LC-M
3-Cy-Cy-V0 41
3-Cy-Cy-V1 11
5-Ph-Ph-1 2
3-Cy-Ph-Ph-2 6
V-Cy-Ph-Ph-3 4
3-Ph-Ph1-Ph2-O1-V 15
3-Cy-Ph-Ph2-O1-Ph2-F 5
3-Ph2-O1-Oc-Ph-Ph2-F 4
4-Ph2-O1-Oc-Ph-Ph2-F 4
3-Ph2-O1-Oc-Ph1-Ph2-F 5
5-Ph2-O1-Oe-Ph1-Ph2-F 3
合计(%) 100
T<sub>NI</sub>[℃] 87
Δn 0.117
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 54
Δε 6.3
作为实施例39,制备对100重量份的液晶组合物LC-M添加0.05重量份的由式(I-1-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-39。作为实施例40,制备对100重量份的液晶组合物LC-M添加0.03重量份的由式(I-1-a1)表示的化合物、0.03重量份的由式(I-1-b1)表示的化合物及0.03重量份的由式(I-4-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-40。作为实施例41,制备对100重量份的液晶组合物LC-M添加0.05重量份的由式(I-1-a1)表示的化合物及0.05重量份的由式(I-4-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-41。另外,将100重量份的LC-M的液晶组合物作为比较例16。将VHR(UV)、VHR(加热)的结果示于表。
[表26]
Figure BDA0001553131480001151
对于实施例39~41,确认到与比较例16相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-39、LC-40及LC-41的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-M的值相同。
另外,在实施例39~41中,分别使用由式(I-1-a2)、式(I-1-b2)及由式(I-4-a2)表示的化合物替换由式(I-1-a1)、式(I-1-b1)及式(I-4-a1)表示的化合物,制备液晶组合物,测量VHR。确认这些通式(I)的R1被取代成-CH3的化合物也同样地显示出高VHR(UV)、VHR(加热)。另外,本发明的液晶组合物LC-1~LC41,在液晶组合物注入基板的过程中,在进行滴下注入(ODF:One Drop Fill)法时,没有发生滴痕。另外,这些的液晶显示元件中没有发生取向不均。并且,确认驱动时没有发生烧屏。
(比较例17,实施例42~44)
制备以下的LC-N的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表27]
LC-N
3-Cy-Cy-V 25
3-Cy-Cy-V1 3
3-Ph-Ph-1 8
3-Cy-Ph-Ph-2 7
3-Cy-1O-Ph5-O1 3
3-Cy-1O-Ph5-O2 8
2-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 13
3-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 13
1V-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 8
2-Ph-2-Ph-Ph5-O2 6
3-Ph-2-Ph-Ph5-O2 6
合计 100
T<sub>NI</sub>[℃] 80
Δn 0.107
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 109
Δε -3.9
VHR(UV) 62
作为实施例42,制备对100重量份的液晶组合物LC-N添加0.15重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-42。作为实施例43,制备对100重量份的液晶组合物LC-N添加0.15重量份的由式(I-2-a6)表示的化合物而成的液晶组合物LC-43。作为实施例44,制备对100重量份的液晶组合物LC-N添加0.08重量份的由式(I-2-a6)表示的化合物及0.08重量份的由式(I-2-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-44。另外,将100重量份的LC-N的液晶组合物作为比较例17。将VHR(UV)的结果示于表。
[表28]
Figure BDA0001553131480001161
对于实施例42~44,确认到与比较例17相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-42、LC-43及LC-44的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-N的值相同。
(比较例18,实施例45~47)
制备以下的LC-O的液晶组合物,并测量其物性值。液晶组合物的构成与其物性值的结果如表所示。
[表29]
LC-O
3-Cy-Cy-V 28
3-Cy-Cy-2 8
5-Ph-Ph-1 5
3-Cy-Ph-Ph-2 7
3-Cy-1O-Ph5-O2 8
3-Ph-Ph5-O2 6
2-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 13
3-Cy-Cy-1O-Ph5-O2 13
1-Ph-2-Ph-Ph5-O2 6
3-Ph-2-Ph-Ph5-O2 6
合计 100
T<sub>NI</sub>[℃] 74
Δn 0.100
γ<sub>1</sub>[mPa·s] 83
Δε -3.0
VHR(UV) 58
作为实施例45,制备对100重量份的液晶组合物LC-O添加0.1重量份的由式(I-2-c1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-45。作为实施例46,制备对100重量份的液晶组合物LC-O添加0.1重量份的由式(I-2-a6)表示的化合物而成的液晶组合物LC-46。作为实施例47,制备对100重量份的液晶组合物LC-O添加0.1重量份的由式(I-2-a1)表示的化合物而成的液晶组合物LC-47。另外,将100重量份的LC-O的液晶组合物作为比较例18。将VHR(UV)的结果示于表。
[表30]
Figure BDA0001553131480001171
对于实施例45~47,确认到与比较例18相比充分高的VHR(UV)、VHR(加热)。另外,确认没有显示不均。另外,液晶组合物LC-45、LC-46及LC-47的Tni、Δn、Δε及γ1的值与液晶组合物LC-O的值相同。
另外,本发明的液晶组合物LC-42~LC47,在液晶组合物注入基板的过程中,在进行滴下注入(ODF:One Drop Fill)法时,没有发生滴痕。另外,这些的液晶显示元件中没有发生取向不均。并且,确认驱动时没有发生烧屏。
从上述可知,本发明的液晶组合物在不会降低折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)的情况下,旋转粘性(γ1)足够小,不会发生滴痕、取向不均,可得到足够高的VHR(UV)、VHR(加热)。可确认使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件无显示不良或显示不良受到抑制,为显示品质优异且响应速度快的液晶显示元件。

Claims (9)

1.一种液晶组合物,含有1种或2种以上由通式(I)表示的化合物,
Figure FDA0003094604510000011
式中,R1表示羟基、-O·、碳原子数1~5的直链状烷基或碳原子数1的烷氧基,
R2、R3、R4及R5表示甲基,
-G1-G2-为由下式表示的基团,
Figure FDA0003094604510000012
式中,虚线表示向通式(I)中的U的连接,R6、R7及R8表示氢原子,
U表示由通式(U-1)表示的基团,
Figure FDA0003094604510000013
式中,Zu1及Zu2各自独立地表示-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-、-CO-、-COO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CH=CH-、-N=N-、-CH=N-、-N=CH-、-CH=N-N=CH-、-CF=CF-、-C≡C-或单键,
Au1表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基,存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-,
(b)1,4-亚苯基,存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=,
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基,存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=,
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、硝基、氰基、异氰基、氨基、羟基、巯基、甲氨基、二甲氨基、二乙氨基、二异丙氨基、硫代异氰基或碳原子数1至12的烷基取代,存在于该烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代,
Spu1表示单键或碳原子数1~10的亚烷基,存在于该亚烷基中的1个或未邻接的2个以上的-CH2-且未直接连接于与Spu1邻接的Zu1的-CH2-,也可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-OCF2-、-CF2O-或-C≡C-取代,
W表示2~4价的有机基团,
pu1表示0至8的整数,
nu1表示2~4的整数,但nu1及通式(I)中的n为相同的数,
当Zu1、Zu2、Spu1及Au1存在多个时,它们可相同或也可不同,
W的价数是与n表示的数相同的数,
m1及m2表示1,m1+m2表示2,
n表示2~4的整数,当R1存在多个时,它们可相同或也可不同。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物,进一步含有1种或2种以上由通式(II)表示的化合物,
Figure FDA0003094604510000021
式中,RII1表示碳原子数1~10的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
AII1及AII2各自独立地表示选自由下述(a)、(b)、(c)组成的组中的基团,
(a)1,4-亚环己基,存在于该基团中的1个-CH2-或未邻接的2个以上的-CH2-也可被取代成-O-,及
(b)1,4-亚苯基,存在于该基团中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=,
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基,存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的1个-CH=或未邻接的2个以上的-CH=也可被取代成-N=,
上述的基团(a)、基团(b)及基团(c)也可各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZII1表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
YII1表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子数1~10的烷基,该烷基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-也可各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,烷基中的1个或2个以上的氢原子也可被氟原子取代,
mII1表示1、2、3或4,当mII1表示2、3或4时,存在的多个AII1及ZII1可相同或也可不同。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,25℃时的介电常数各向异性Δε具有负值。
4.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,25℃时的介电常数各向异性Δε具有正值。
5.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,通式(I)的含量的总量在液晶组合物中为0.01质量%至5质量%。
6.根据权利要求2所述的液晶组合物,通式(II)表示的化合物的含量的总量在液晶组合物中为10质量%至90质量%。
7.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,25℃时的折射率各向异性Δn为0.08至0.14的范围,25℃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。
8.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,含有1种或2种以上的聚合性化合物及/或抗氧化剂。
9.一种液晶显示元件,使用了权利要求1至8中任一项所述的液晶组合物。
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