CN108138050A

CN108138050A - 向列液晶组合物和使用其的液晶显示元件

Info

Publication number: CN108138050A
Application number: CN201680061275.3A
Authority: CN
Inventors: 木村正臣; 须藤豪; 梅津安男
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: JP6745814B2; WO2017082062A1; JPWO2017082062A1; CN108138050B

Abstract

本发明涉及Δε为负的液晶组合物，其为VA型显示模式用液晶组合物，可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向。提供在透明电极等各种基板上不管有无垂直取向膜均可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向的Δε为负的液晶组合物和使用其的液晶显示元件。使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件对于有源矩阵驱动用液晶显示元件有用，可用于PSA模式、PSVA模式、VA模式用液晶显示元件。

Description

向列液晶组合物和使用其的液晶显示元件

技术领域

本发明涉及有用的液晶组合物和使用其的液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件从用于钟表、计算器开始，逐渐用于各种测定设备、汽车用面板、文字处理器、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，其代表性的方式可列举TN(扭曲向列)型、STN(超扭曲向列)型、使用TFT(薄膜晶体管)的VA(Vertical Alignment；垂直取向)型、IPS(平面转换)型、FFS(边缘场切换)型等。

一般而言，VA型液晶显示元件(液晶显示器)中使用介电常数各向异性(Δε)为负的液晶组合物，主要的用途是液晶TV。对于该液晶组合物，要求介电常数各向异性(Δε)的绝对值大、粘度(η)小、旋转粘性(γ₁)小、向列相-各向同性液体相转变温度(T_NI)高、固体相-向列相转变温度(T_CN)低。另外，需要根据折射率各向异性Δn与单元间隙(d)之积即延迟(Δn×d)的设定，结合单元间隙将液晶组合物的Δn调节为适当的范围。而且，要求对水分、空气、热、光等外在因素稳定，即，电阻率高、VHR(Voltage Holding Ratio；电压保持率)高、高可靠性的液晶组合物。为了调整这些诸特性，液晶组合物由数种至数十种液晶化合物构成。

为了改善VA型液晶显示器的视野角特性，广泛使用了通过在基板上设置突起结构物而将像素中的液晶分子的取向方向分割成多个的MVA(多畴垂直取向)型的液晶显示元件。MVA型液晶显示元件虽然在视野角特性方面优异，但是在基板上的与突起结构物附近相隔开的部位，液晶分子的响应速度不同，由于与突起结构物相隔开的响应速度慢的液晶分子的影响，从而有作为整体的响应速度不充分的问题，有因突起结构物而导致透过率降低的问题。为了解决该问题，作为与通常的MVA型液晶显示元件不同，不在单元中设置非透过性的突起结构物而在经分割的像素内赋予均匀的预倾角的方法，开发了PSA液晶显示元件(polymer sustained alignment：聚合物维持取向，包括PS液晶显示元件(polymerstabilised：聚合物稳定化)。)。PSA液晶显示元件是通过将少量的聚合性化合物添加至液晶组合物，将该液晶组合物导入至液晶单元后，一边在电极间施加电压一边通过照射活性能量射线而使液晶组合物中的聚合性化合物聚合，从而制造。因此，能够在分割像素中赋予适当的预倾角，作为结果，能够实现由透过率的提高所带来的对比度的提高、以及由均匀预倾角的赋予所带来的高速响应性(参照专利文献1)。

VA型和PSA型液晶显示元件在2块基板上形成有垂直取向膜，但也提出了如下的液晶显示元件：通过省略这样的垂直取向膜的形成工序，从而简化制造工艺，提高成品率，作为结果，能够实现低成本化(参照专利文献2)。

关于该方式的液晶显示元件，记载了由于能够提高透过率，因此对比度提高，另外也可期待高速响应性。然而，有时所制作的元件产生起因于制造工艺的显示不均，作为改善其的方法，公开了使用特定的液晶材料的方法(参照专利文献3)。

另外，作为由于化合物的特征而相对于液晶面板中的基板倾斜，或者成为垂直状态的液晶组合物，介绍了含有通过在介晶骨架的末端具有乙二醇衍生物部位而赋予预倾角的正型化合物的液晶组合物(参照专利文献4、5、6、7)；含有具有垂直取向性的特定正型有机硅化合物的液晶组合物(参照专利文献8)。

这样的技术背景中，作为VA型显示模式用液晶组合物，要求可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向的Δε为负的液晶组合物和使用其的液晶显示元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-357830号公报

专利文献2：日本特开2004-302061号公报

专利文献3：WO2014/123056A1号公报

专利文献4：日本特开平2-229127号公报

专利文献5：日本特开平2-229129号公报

专利文献6：日本特开平2-233635号公报

专利文献7：日本专利第3038923号公报

专利文献8：日本特开平11-240890号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明鉴于上述状况，要解决的课题是提供在透明电极等各种基板上不管有无垂直取向膜均可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向的Δε为负的液晶组合物和使用其的液晶显示元件。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，研究了各种液晶组合物，结果发现，通过使液晶组合物中含有具有特定结构的化合物(1)，能够解决上述课题，从而完成了本申请发明。

即，发现：化合物(1)是由介晶骨架(MG)和具有2个以上氧原子的侧链基构成的化合物，具体而言，含有一种或两种以上化合物(1)的介电常数各向异性(Δε)为负的液晶组合物尤其可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向，所述化合物(1)在分子的末端具有一个或两个以上的部分结构式(AA)所表示的基团。

[化1]

(式中，Sp¹和Sp²分别独立地表示碳原子数1至8的直链状亚烷基或支链状亚烷基或单键，R^2a表示氢原子、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，这些基团中的氢原子可以被氟原子取代，x和y分别独立地表示0以上的整数，并且x+y表示2以上的整数。需要说明的是，x和/或y为2以上的整数时，存在的多个Sp¹和/或Sp²分别独立地可以相同也可以不同。)

发明的效果

通过本发明，能够提供在透明电极等各种基板上不管有无垂直取向膜均可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向的Δε为负的液晶组合物，进而能够提供使用其的液晶显示元件。

具体实施方式

本发明的液晶组合物含有一种或两种以上在分子的末端具有部分结构式(AA)所表示的基团的化合物(1)。

[化2]

需要说明的是，本说明书中，所谓“亚烷基”，只要没有特别说明，就是指从脂肪族直链状或支链状烃的末端的碳原子各除去一个氢原子而成的二价基团，其中从氢原子取代为卤原子或烷基、或者从亚甲基取代为氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-的情况下，会对其特别说明。另外，所谓“亚烷基链长”，例如，为直链状的亚烷基的情况下，是指其通式“-(CH₂)_n-(式中，n表示1以上的整数)”中的n。

x和y分别独立地表示0以上的整数，并且x+y表示2以上的整数，x和y分别独立地优选0至5的整数，优选0至4的整数，优选0至4的整数，优选0至3的整数，优选0至2的整数，优选0至1的整数。

也优选x表示2以上的整数、y为0。

也优选y表示2以上的整数、x为0。

化合物(1)为在由多个环结构构成的介晶骨架(MG)的末端具有部分结构式(AA)所表示的基团的化合物。介晶骨架为多个环直接或通过连结基以直线状结合而成的骨架。

化合物(1)示意性地可列举例如式(1-1)、(1-2)和(1-3)所表示的化合物。

[化3]

(式中，MG表示介晶骨架，(AA)表示部分结构式(AA)。将MG与(AA)相连的直线表示单键，式(1-2)与(1-3)中的从MG和AA伸出的直线的交点表示烷烃的碳。)

式(1-1)所表示的化合物具体而言优选为通式(II-1)所表示的化合物。

[化4]

(式中，Sp¹、Sp²、x、y和R^2a如前所述。R^1a表示与R^2a相同的含义，环Q¹和环Q²分别独立地表示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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，基团中存在的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被碳原子数1至2的烷基或氟原子取代，G¹表示单键、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-或-OCF₂-，l¹表示1、2或3，G¹和环Q²存在多个时分别独立地可以相同也可以不同。)

R^1a和R^2a分别独立地表示氢原子、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，这些基团可以为直链状、支链状和环状中的任一种，但优选为直链状或支链状，例如，可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基等。

R^1a和R^2a表示烯基时，具体而言优选以下结构的烯基。

[化5]

(式中，烯基设为其右端的碳原子与环结构结合。)

进一步详述，R^1a优选碳原子数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，进一步优选碳原子数2至5的烷基、碳原子数2至3的烯基，特别优选碳原子数2至5的烷基。

进一步详述，R^2a优选氢原子、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，进一步优选碳原子数1至4的烷基、碳原子数2至3的烯基，进一步优选碳原子数1至3的烷基，进一步优选碳原子数1至2的烷基，进一步优选碳原子数1的烷基。但是，与后述的聚合性化合物组合的情况下，R^2a优选为氢原子以外。

环Q¹和环Q²分别独立地表示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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，优选1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、吡啶-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基，进一步优选1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。

G¹表示单键、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-或-OCF₂-，

l¹表示1、2或3，优选2或3，优选2。

化合物(1)的优选含量相对于本发明的液晶组合物的总量含有0.01质量％至100质量％，优选含有0.5质量％至80质量％，进一步优选含有1质量％至50质量％，进一步优选含有2质量％至40质量％，进一步优选含有3质量％至30质量％。

化合物(1)的含量的下限值为0.01质量％，优选0.02质量％，优选0.05质量％，优选0.1质量％，优选0.2质量％，优选0.3质量％，优选0.4质量％，优选0.5质量％，优选0.6质量％，优选0.7质量％，优选0.8质量％，优选0.9质量％，优选1质量％，优选1.5质量％，优选2质量％，优选3质量％，优选4质量％，优选5质量％，优选6质量％，优选7质量％，优选8质量％，优选9质量％，优选10质量％。

化合物(1)的含量的上限值为100质量％，优选95质量％，优选90质量％，优选85质量％，优选80质量％，优选75质量％，优选70质量％，优选65质量％，优选60质量％，优选55质量％，优选50质量％，优选45质量％，优选40质量％，优选35质量％，优选30质量％，优选25质量％，优选20质量％，优选15质量％，优选10质量％。

式(1-2)所表示的化合物具体而言可列举通式(II-2)所表示的化合物。

[化6]

(式中的记号如前所述。)

式(1-3)所表示的化合物具体而言可列举通式(II-3)所表示的化合物。

[化7]

(式中的记号如前所述。)

式(1-1)、(1-2)和(1-3)所表示的化合物具体而言优选式(X1-1)至(X1-108)所表示的化合物。

[化8]

[化9]

[化10]

[化11]

[化12]

[化13]

(式中，R^1α表示与R^1a相同的含义。)

需要说明的是，式(X1-1)至(X1-108)所表示的化合物中的1,4-亚苯基或1,4-亚环己基中的氢原子可以任意地被氟原子、甲基、甲氧基取代。

本发明的液晶组合物优选含有一种或两种以上通式(III)所表示的化合物。

[化14]

(式中，R^3a和R^4a分别独立地表示氢原子、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，环Q³和环Q⁴分别独立地表示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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，l²表示1或2，环Q⁴存在多个时，环Q⁴可以相同也可以不同。)

R^3a和R^4a分别独立地表示氢原子、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，该烷基可以为直链状、支链状和环状中的任一种，但优选为直链状或支链状，例如，优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基。

R^3a和R^4a分别独立地优选为碳原子数1至5的烷基，优选R^3a和R^4a的至少一方为碳原子数3或5的烷基。

R^3a和R^4a分别独立地优选为碳原子数2至5的烯基，进一步优选以下结构的基团。

[化15]

(式中，烯基设为其右端的碳原子与环结构结合。)

R^3a和R^4a分别独立地优选为碳原子数1至5的烷氧基，进一步优选甲氧基、乙氧基。

R^3a和R^4a分别独立地优选为碳原子数2至5的烯氧基。

作为通式(III)所表示的化合物中优选的化合物，可列举R^3a和R^4a的组合为上述烷基彼此的化合物、为上述烷基和烷氧基的化合物、为上述烷基和烯基的化合物、为上述烯基彼此的化合物，但为上述烷基彼此的化合物、或为上述烷基和烷氧基的化合物从粘度、旋转粘性、可靠性方面优选，为上述烷基和烯基的化合物、或为上述烯基彼此的化合物从粘度、旋转粘性方面特别优选。

通式(III)所表示的化合物更具体而言优选通式(III-1)至(III-6)所表示的化合物，进一步优选通式(III-1)至(III-5)所表示的化合物。

[化16]

(式中，R^3a和R^4a如前所述。)

本发明的液晶组合物优选含有从通式(III-1)至(III-6)所表示的化合物中选择的一种或两种以上的化合物，优选含有2种以上的化合物，优选含有3种以上的化合物，优选含有4种以上的化合物，进一步优选含有5种以上的化合物。

进一步详述，为了得到粘度(η)小、旋转粘性(γ₁)小、折射率各向异性(Δn)小的液晶组合物，优选含有通式(III-1)所表示的化合物。为了得到向列相-各向同性液体相转变温度(T_NI)高的液晶组合物，优选含有通式(III-3)、(III-4)和/或(III-6)所表示的化合物。为了得到固体相-向列相转变温度(T_CN)低的液晶组合物，优选含有通式(III-2)所表示的化合物。为了得到折射率各向异性(Δn)大的液晶组合物，优选含有通式(III-4)、(III-5)和/或(III-6)所表示的化合物。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III-1)和通式(III-2)。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III-1)和通式(III-3)。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III-1)和通式(III-4)。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III-1)和通式(III-5)。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III-1)和通式(III-6)。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III-4)和通式(III-5)。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III-5)和通式(III-6)。

通式(III)所表示的化合物的含量的合计相对于本发明的液晶组合物的总量优选为10质量至90质量％。该下限值为10质量％，优选15质量％，优选20质量％，优选25质量％，优选30质量％，优选35质量％，优选40质量％，优选45质量％，优选50质量％，该上限值为90质量％，优选85质量％，优选80质量％，优选75质量％，优选70质量％，优选65质量％，优选60质量％，优选55质量％，优选50质量％，优选45质量％，优选40质量％，优选35质量％，优选30质量％。

本发明的液晶组合物优选含有一种或两种以上通式(IV)所表示的化合物。

[化17]

(式中，R^5a和R^6a分别独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数2至8的烯基、碳原子数1至8的烷氧基或碳原子数2至8的烯氧基，环Q⁵和环Q⁶分别独立地表示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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，

G³和G⁴分别独立地表示单键、-CH₂CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-或-OCF₂-，l³表示0、1或2，G⁴和环Q⁶存在多个时分别独立地可以相同也可以不同。)

R^5a和R^6a分别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，该烷基可以为直链状、支链状和环状中的任一种，但优选为直链状或支链状，例如，优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基。

R^5a优选为碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的烯基，该烯基进一步优选以下结构的烯基。

[化18]

(式中，烯基设为其右端的碳原子与环结构结合。)

R^6a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。

通式(IV)所表示的化合物具体而言优选通式(IV-1)至(IV-9)所表示的化合物。

[化19]

[化20]

[化21]

(式中，R^5a和R^6a如前所述。)

通式(IV)所表示的化合物的含量的合计相对于本发明的液晶组合物的总量优选为10至90质量％，其下限值为10质量％，优选20质量％，优选25质量％，优选30质量％，优选35质量％，优选40质量％，优选45质量％，优选50质量％，优选55质量％，优选60质量％，其上限值为90质量％，优选85质量％，优选80质量％，优选75质量％，优选70质量％，优选65质量％，优选60质量％，优选55质量％，优选50质量％，优选45质量％，优选40质量％，优选35质量％，优选30质量％。

本发明的液晶组合物优选含有通式(III)和通式(IV)所表示的化合物二者，[通式(III)所表示的化合物的含量]/[通式(IV)所表示的化合物的含量](质量比)优选为8/2至2/8的范围，优选为7/3至3/7的范围，优选为6/4至4/6的范围。

本发明的液晶组合物也可以含有通式(V)所表示的化合物。

[化22]

(式中，R^7a和R^8a分别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(该烷基、烯基、烷氧基或烯氧基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子或-CO-取代，该亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可以被氟原子取代。)，环Q⁷表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基或四氢化萘-2,6-二基，l⁴表示0或1，G⁵表示单键、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-或-OCF₂-，L¹至L⁶分别独立地表示氢原子或氟原子，L¹至L⁶的至少2个表示氟原子。)

通式(V)所表示的化合物由于具有使聚合性化合物的反应性加速的效果，因此优选根据需要在含有该聚合性化合物的液晶组合物中含有。

通式(V)所表示的化合物的含量的下限优选0质量％，优选0.5质量％，优选1质量％，优选1.5质量％，优选2质量％，优选2.5质量％，优选3质量％，优选3.5质量％，优选4质量％，优选4.5质量％，优选5质量％，上限优选30质量％，优选25质量％，优选20质量％，优选15质量％，优选10质量％。

通式(V)所表示的化合物例如优选通式(V-1)所表示的化合物。

[化23]

(式中，R^7a和R^8a如前所述。)

本发明的液晶组合物除了上述化合物以外，也可以任意地含有例如单官能的聚合性化合物、二官能的聚合性化合物、三官能的聚合性化合物、多官能的聚合性化合物、敏化剂、聚合引发剂、阻聚剂、光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、手性剂、二色性色素、表面活性剂、减粘剂、流平剂、溶剂等各种添加剂。

本发明的液晶组合物优选含有通式(X)所表示的化合物作为聚合性化合物。

[化24]

通式(X)中，Z表示氢原子、碳原子数1至20的烷基、碳原子数1至20的烷氧基、卤素、氰基、硝基或R²，该烷基或烷氧基中的一个-CH₂-或不邻接的两个以上的-CH₂-可被-O-、-COO-或-OCO-取代，S¹和S²分别独立地表示碳原子数1至12个的亚烷基或单键，该亚烷基中的一个-CH₂-或不邻接的两个以上的-CH₂-可被-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，R¹和R²分别独立地表示氢原子或式(R-1)至式(R-15)中的任一者，

[化25]

L¹和L²分别独立地表示单键、-O-、-S-、-CH₂-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CO-、-C₂H₄-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH₂-、-CH₂OCOO-、-OCH₂CH₂O-、-CO-NR^a-、-NR^a-CO-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CR^a-COO-、-CH＝CR^a-OCO-、-COO-CR^a＝CH-、-OCO-CR^a＝CH-、-COO-CR^a＝CH-COO-、-COO-CR^a＝CH-OCO-、-OCO-CR^a＝CH-COO-、-OCO-CR^a＝CH-OCO-、-COOC₂H₄-、-OCOC₂H₄-、-C₂H₄OCO-、-(CH₂)_j-C(＝O)-O-、-(CH₂)_j-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH₂)_j-、-(C＝O)-O-(CH₂)_j-、-CH₂OCO-、-COOCH₂-、-OCOCH₂-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF₂-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-CF₂CF₂-或-C≡C-(式中，R^a分别独立地表示氢原子或碳原子数1至4的烷基，j表示1至4的整数。)，M¹和M³分别独立地表示1,4-亚苯基、苯-1,2,4-三基、苯-1,3,4-三基、苯-1,2,4,6-四基、苯-1,2,4,5-四基、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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，该基团可以被碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的卤代烷基、碳原子数1至8的烷氧基、氟原子、氰基或硝基取代，M²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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，该基团可以被碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的卤代烷基、碳原子数1至8的烷氧基、氟原子、氰基或硝基取代，mx和mz分别独立地表示1、2或3的整数，my表示0、1、2或3的整数。

R¹、R²、S¹、S²、Z、L¹和M²存在多个时分别独立地可以相同也可以不同。

存在的R¹和R²中的任一者表示式(R-1)至式(R-15)中的任一者。需要说明的是，本说明书中，“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯二者，同样地，“(甲基)丙烯酰基”是指丙烯酰基(H₂C＝CH-CO-)和甲基丙烯酰基(H₂C＝C(CH₃)-CO-)二者。

另外，只要没有特别说明，“-COO-”是指“-C(＝O)-O-”，“-OCO-”是指“-O-C(＝O)-”。

通式(X)所表示的聚合性化合物的含量的下限优选0质量％，优选0.1质量％，优选0.15质量％，优选0.2质量％，优选0.25质量％，优选0.3质量％，优选0.35质量％，优选0.4质量％，优选0.5质量％，优选0.6质量％，优选0.7质量％，优选0.8质量％，优选0.9质量％，优选1质量％，上限优选10质量％，优选9质量％，优选8质量％，优选7质量％，优选6质量％，优选5质量％，优选4质量％，优选3质量％，优选2.5质量％，优选2质量％，优选1.5质量％，优选1质量％。

作为通式(X)所表示的聚合性化合物，优选的化合物例如可列举下述式(X2-1-1)～(X2-1-8)、(X2-2-1)～(X2-2-14)、(X2-3-1)～(X2-3-50)所表示的化合物。

[化26]

[化27]

[化28]

[化29]

[化30]

[化31]

[化32]

[化33]

[化34]

[化35]

[化36]

[化37]

[化38]

本发明的液晶组合物可以含有例如通式(X1a)所表示的聚合性化合物。

[化39]

式中，A¹表示氢原子或甲基，A²表示单键或碳原子数1至20的亚烷基(该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被氟原子、甲基或乙基取代。)，A³、A⁴、A⁶和A⁷分别独立地表示氢原子、卤原子或碳原子数1至20的烷基(该烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子或碳原子数1至17的烷基取代。)，k表示1至40，B¹、B²和B³分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1至10的直链状或者支链状的烷基(该烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子或碳原子数3至6的三烷氧基甲硅烷基取代。)或通式(X1a-B)所表示的基团。

[化40]

(式中，A⁹表示氢原子或甲基，A⁸表示单键或碳原子数1～15的亚烷基(该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被氟原子、甲基或乙基取代。)

本发明的液晶组合物可以含有例如通式(X1b)所表示的聚合性化合物。

[化41]

(式中，R⁷⁰表示氢原子或甲基，R⁷¹表示具有缩合环的烃基或碳原子数1至20的直链状或支链状的烷基，该烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子取代。)

作为通式(X1a)所表示的聚合性化合物，优选通式(X1a-1)所表示的化合物。

[化42]

式中，A¹¹和A¹⁹分别独立地表示氢原子或甲基，

A¹²和A¹⁸分别独立地表示单键或碳原子数1至15的亚烷基(该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被氟原子、甲基或乙基取代。)，A¹³和A¹⁶分别独立地表示碳原子数2至20的直链状的烷基(该直链状的烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)，A¹⁴和A¹⁷分别独立地表示氢原子或碳原子数1～10的烷基(该烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子或碳原子数1至9的烷基取代。)，A¹⁵表示碳原子数9至16的亚烷基(该亚烷基中的至少1～5个亚甲基中，该亚甲基中的一个氢原子可以分别独立地被碳原子数1～10的直链状或支链状的烷基取代，该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)。

另外，作为通式(X1a)所表示的聚合性化合物，优选通式(X1a-2)所表示的化合物。

[化43]

式中，A²¹和A²²分别独立地表示氢原子或甲基，a表示6至22的整数。

另外，作为通式(X1a)所表示的聚合性化合物，优选通式(X1a-3)所表示的化合物。

[化44]

式中，A³¹和A³²分别独立地表示氢原子或甲基，b、c和d分别独立地表示1～10的整数，e表示0～6的整数。

另外，作为通式(X1a)所表示的聚合性化合物，优选通式(X1a-4)所表示的化合物。

[化45]

式中，A⁴¹和A⁴²分别独立地表示氢原子或甲基，m、n、p和q分别独立地表示1至10的整数。

通式(X1a-1)中，作为A¹³和A¹⁶中的碳原子数2～20的直链状的烷基，可列举与A³和A⁶中的直链状的上述烷基相同的烷基以及进一步的十九烷基和二十烷基等。

通式(X1a-1)中，作为A¹⁴和A¹⁷中的碳原子数1～10的烷基，可列举除了碳原子数不同这一点以外与A³和A⁶中的上述烷基相同的烷基。

通式(X1a-1)中，作为A¹²和A¹⁸中的碳原子数1～15的亚烷基，可列举与A²中的上述亚烷基相同的亚烷基。

通式(X1a-1)中，作为A¹⁵中的碳原子数9～16的亚烷基，可列举从A³和A⁶中的碳原子数9～16的上述烷基除去一个氢原子而成的二价基团。

作为A¹⁴和A¹⁷中的上述烷基的氢原子被取代的碳原子数1～9的烷基和A¹⁵中的上述亚烷基的氢原子被取代的碳原子数1～10的直链状或支链状的烷基，可列举除了碳原子数不同这一点以外与A³和A⁶中的上述烷基相同的烷基。

另外，作为A¹⁴和A¹⁷中的上述烷基的氢原子被取代的上述卤原子，可列举与A³和A⁶中的上述卤原子相同的卤原子。

在与A¹¹和A¹⁹均为甲基的化合物相比聚合速度更快的方面，通式(X1a-1)所表示的化合物优选A¹¹和A¹⁹均为氢原子的化合物。

另外，通式(X1a-1)所表示的化合物优选A¹²和A¹⁸分别独立地为单键或碳原子数1～3的亚烷基的化合物。2个聚合性基之间的距离可以通过对A¹²和A¹⁸与A¹⁵独立地分别改变碳数的长度来调整。通式(X1a-1)所表示的化合物的特征是聚合性基之间的距离(交联点间的距离)长，但如果该距离太长则聚合速度变得极慢，会对相分离产生不良的影响，因此聚合性基之间的距离有上限。另一方面，A¹³和A¹⁶的2个侧链间的距离也对主链的运动性有影响。即，如果A¹³和A¹⁶间的距离短则侧链A¹³和A¹⁶会相互干涉，导致运动性下降。因此，通式(X1a-1)所表示的化合物中，聚合性基之间的距离由A¹²、A¹⁸、和A¹⁵之和决定，但其中，相比于使A¹²与A¹⁸变长，优选使A¹⁵变长。

另一方面，作为侧链的A¹³、A¹⁴、A¹⁶、A¹⁷中，优选这些侧链的长度为以下那样的方式。

通式(X1a-1)中，A¹³和A¹⁴结合于主链相同的碳原子，但它们的长度不同时，将长的侧链称为A¹³(A¹³的长度与A¹⁴的长度相等时，将任一方设为A¹³)。同样地，A¹⁶的长度与A¹⁷的长度不同时，将长的侧链称为A¹⁶(A¹⁶的长度与A¹⁷的长度相等时，将任一方设为A¹⁶)。

在本发明中，这样的A¹³和A¹⁶分别独立地为碳原子数2～20的直链状的烷基(该直链状的烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)，但优选分别独立地为碳原子数2～18的直链状的烷基(该直链状的烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)，更优选分别独立地为碳原子数3～15的直链状的烷基(该直链状的烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)。

侧链与主链相比运动性高，因此它的存在有助于提高高温下的高分子链的运动性，但如前所述，在两个侧链间发生空间干涉的状态下，运动性反而下降。为了防止这样的侧链间的空间干涉，使侧链间距离变长和使侧链长在所需范围内变短是有效的。

进一步，在本发明中，A¹⁴和A¹⁷分别独立地为氢原子或碳原子数1～10的烷基(该烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中存在的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子或碳原子数1～9的烷基取代。)，但优选分别独立地为氢原子或碳原子数1～7的烷基(该烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)，更优选分别独立地为氢原子或碳原子数1～5的烷基(该烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)，进一步优选分别独立地为氢原子或碳原子数1～3的烷基(该烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)。

关于A¹⁴和A¹⁷，其长度过长时会诱发侧链间的空间干涉，因此不优选。另一方面，A¹⁴和A¹⁷为长度短的烷基链时，认为可成为具有高运动性的侧链、以及具有阻碍邻接的主链彼此接近的作用，可认为防止高分子主链间的干涉的作用提高了主链的运动性，能够抑制锚固能在低温下逐渐增加，在改善高分子稳定化液晶显示元件的低温域的显示特性方面是有效的。

位于两个侧链间的A¹⁵不管从改变侧链间距离的意图出发还是从扩大交联点间距离而降低玻璃转变点的意图出发，都优选长。但是，A¹⁵过长的情况下，通式(X1a-1)所表示的化合物的分子量变得过大，与液晶组合物的相溶性会逐渐下降，并且聚合速度会变得过慢而对相分离产生不良影响，从以上等理由出发，自然其长度存在上限。

因此，A¹⁵优选为碳原子数9至16的亚烷基(该亚烷基中的至少1～5个亚甲基中，该亚甲基中的一个氢原子可以分别独立地被碳原子数1～10的直链或支链的烷基取代，该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)。

即，A¹⁵的亚烷基链长优选为碳原子数9～16。A¹⁵的亚烷基中的氢原子被碳原子数1～10的烷基取代的情况下，烷基的取代数优选1～5个，更优选1～3个，进一步优选2或3个。并且，取代的烷基的碳原子数优选1～5个，更优选1～3个。

通式(X1a-1)所表示的化合物可以通过“Tetrahedron Letters，Vol.30，pp4985”、“Tetrahedron Letters，Vol.23，No6，pp681-684”和“Journal of Polymer Science：PartA：Polymer Chemistry，Vol.34，pp217-225”等中记载的公知方法来制造。

例如，通式(X1a-1)中，A¹⁴和A¹⁷为氢的化合物可通过使具有多个环氧基的化合物与具有可与环氧基反应的活性氢的丙烯酸、甲基丙烯酸等聚合性化合物反应，合成具有羟基的聚合性化合物，接着与饱和脂肪酸反应而得到。

进一步，可通过使具有多个环氧基的化合物与饱和脂肪酸与反应，合成具有羟基的化合物，接着使具有可与羟基反应的基团的丙烯酸氯化物等聚合性化合物反应而得到。

另外，关于自由基聚合性化合物，例如通式(X1a-1)的A¹⁴和A¹⁷为烷基、A¹²和A¹⁸为碳原子数1的亚甲基的情况下，可通过如下方法获得，即：使具有多个氧杂环丁烷基的化合物与可与氧杂环丁烷基反应的脂肪酸氯化物、脂肪酸反应，进一步使丙烯酸等具有活性氢的聚合性化合物反应的方法；使具有1个氧杂环丁烷基的化合物与可与氧杂环丁烷基反应的多元脂肪酸氯化物、脂肪酸反应，进一步使丙烯酸等具有活性氢的聚合性化合物反应的方法等。

另外，通式(X1a-1)的A¹²和A¹⁸为碳原子数3的亚烷基(亚丙基、-CH₂CH₂CH₂-)的情况下，可通过使用具有多个呋喃基代替氧杂环丁烷基的化合物而得到。进一步，通式(X1a-1)的A¹²和A¹⁸为碳原子数4的亚烷基(亚丁基、-CH₂CH₂CH₂CH₂-)的情况下，可通过使用具有多个吡喃基代替氧杂环丁烷基的化合物而得到。

这样得到的通式(X1a-1)的化合物中，特别优选下述通式(X1a-1-1)所表示的化合物。

[化46]

(式中，A¹¹和A¹⁹分别独立地表示氢原子或甲基，

A¹²’和A¹⁸’分别表示亚甲基，

A¹³和A¹⁶分别独立地表示碳原子数2至20的直链烷基(该直链烷基中存在的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)，

A¹⁴’和A¹⁷’分别独立地表示碳原子数1至10的烷基，

A¹⁵表示碳原子数9至16的亚烷基(该亚烷基中的至少1～5个亚甲基中，该亚甲基中的一个氢原子可以分别独立地被碳原子数1至10的直链或支链的烷基取代，该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)。)

作为A¹⁴’和A¹⁷’中的上述烷基，可列举与A¹⁴和A¹⁷中的上述烷基相同的烷基。

作为通式(X1a)所表示的化合物的优选化合物，具体而言可列举下述式(X3-1-1)～(X3-1-5)、(X3-2-1)～(X3-2-13)所表示的化合物，不限定于此。

本发明的液晶组合物优选含有式(X3-1-3)所表示的化合物。

[化47]

[化48]

[化49]

[化50]

[化51]

通式(X1b)所表示的化合物中，R⁷¹的烃基为具有缩合环的烃基即可，可以仅由缩合环构成，也可具有缩合环及其以外的烃基。

上述缩合环可以为脂肪族环和芳香族环中的任一种。并且，上述脂肪族环可以为饱和脂肪族环和不饱和脂肪族环中的任一种，也可以同时具有饱和脂肪族环和不饱和脂肪族环。另外，构成缩合环的环数为2个以上即可，但优选为2～7个。

缩合环以外的烃基可以为直链状、支链状和环状中的任一种，也可以同时具有链状(直链状和/或支链状)结构和环状结构。并且，链状结构和环状结构的烃基可以为饱和烃基和不饱和烃基中的任一种，环状结构的烃基可以为脂肪族环烃基和芳香族烃基中的任一种。

作为R⁷¹中优选的基团，可列举从类固醇除去一个氢原子而成的一价基团，优选从胆甾醇除去羟基而成的一价基团。

本发明的液晶组合物可以用于VA型、PSA型、PSVA型、IPS型、FFS型或ECB型的液晶显示元件。VA型、PSA型、PSVA型、IPS型、FFS型或ECB型的液晶显示元件成为在两个基板间具有液晶层的构成。

一般而言，VA型或PSA型等的液晶显示元件中，为了使液晶分子垂直取向，在第一基板与液晶层之间、第二基板与液晶层之间分别独立地配置聚酰亚胺、聚酰胺、聚硅氧烷等的垂直取向膜，本发明的液晶显示元件也同样。然而，使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件也可在第一基板和/或第二基板不具有垂直取向膜。

使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件中，与上述的PSA型的液晶显示元件同样，可以在电极间施加电压而使液晶分子稍倾斜的状态下，照射紫外线等活性能量射线，使液晶组合物中的聚合性化合物聚合，从而赋予适当的预倾角。

使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件具有如下效果：垂直取向性良好且稳定，诸特性优异，不会使烧屏特性恶化，液晶显示元件制造时不易产生滴痕。使本发明的液晶组合物含有聚合性化合物的情况下，聚合性化合物优选含有一种或两种以上，进一步优选含有2种以上，具体而言，优选含有1种单官能的聚合性化合物和1种二官能的聚合性化合物，优选含有2种二官能的聚合性化合物，优选含有1种单官能的聚合性化合物和2种二官能的聚合性化合物，优选含有1种单官能的聚合性化合物和1种二官能的聚合性化合物和1种三官能的聚合性化合物，优选含有1种二官能的聚合性化合物和1种三官能的聚合性化合物。

聚合性化合物的含量只要通过使用几种聚合性化合物来适宜调节即可，相对于液晶组合物，单官能、二官能或三官能以上的(甲基)丙烯酸酯的聚合性化合物优选为0.1至5质量％，其下限量优选0.2质量％，优选0.3质量％，优选0.4质量％，优选0.5质量％，优选0.6质量％，优选0.7质量％，优选0.8质量％，优选0.9质量％，优选1质量％，优选1.1质量％，优选1.2质量％，优选1.3质量％，优选1.4质量％，优选1.5质量％，优选2质量％，优选2.5质量％，优选3质量％，优选3.5质量％，优选4质量％，优选4.5质量％，其上限值优选4.5质量％，优选4.0质量％，优选3.5质量％，优选3质量％，优选2.5质量％，优选2质量％，优选1.5质量％。

本发明的液晶组合物可以含有聚合性化合物和聚合引发剂。

作为聚合性化合物的聚合方法，能够使用自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等，但优选通过自由基聚合进行聚合，更优选利用光弗里斯重排的自由基聚合、利用光聚合引发剂的自由基聚合。

作为聚合引发剂，可以使用热聚合引发剂、光聚合引发剂，但优选光聚合引发剂。一般来说，可以使用Irgacure651。更具体而言，优选以下的化合物。优选：

二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、苯偶酰二甲基缩酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基-苯基酮、2-甲基-2-吗啉代(4-硫代甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮、4′-苯氧基苯乙酮、4′-乙氧基苯乙酮等苯乙酮系；

苯偶姻、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚等苯偶姻系；

2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等酰基氧化膦系；

苯偶酰、甲基苯基乙醛酸酯系；

二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4,4′-二氯二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4′-甲基-二苯基硫化物、丙烯酰基化二苯甲酮、3,3′,4,4′-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、3,3′-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、2,5-二甲基二苯甲酮、3,4-二甲基二苯甲酮等二苯甲酮系；

2-异丙基硫代氧杂蒽酮、2,4-二甲基硫代氧杂蒽酮、2,4-二乙基硫代氧杂蒽酮、2,4-二氯硫代氧杂蒽酮等硫代氧杂蒽酮系；

米氏酮、4,4′-二乙基氨基二苯甲酮等氨基二苯甲酮系；

10-丁基-2-氯吖啶酮、2-乙基蒽醌、9,10-菲醌、樟脑醌等。其中，最优选苯偶酰二甲基缩酮。

另外，考虑到自由基的寿命、反应性，可以使用多种聚合引发剂。

本发明的液晶组合物优选适用于有源矩阵驱动用液晶显示元件。

使用本发明的液晶组合物的液晶显示元件在第一基板与液晶层之间、和第二基板与液晶层之间分别可以不具有取向膜，电压无施加时液晶分子相对于基板面大致垂直取向。需要说明的是，本发明中，“液晶分子大致垂直取向”是指进行了垂直取向的液晶分子的朝向从垂直方向略微倾倒而被赋予预倾角的状态。液晶分子完全垂直取向的情况下，相对于基板面完全平行的方向与液晶分子的朝向的方向所成的角度为90°，液晶分子完全均质取向(相对于基板面水平取向)的情况下，前述角度为0°，液晶分子大致垂直取向的情况下，预倾角为89.9至85.0°，优选为89.9至87.0°，优选为89.9至88.0°，优选为89.9至88.5°。

本发明的液晶显示元件优选为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。

实施例

以下，举例进一步详述本发明，但本发明不限于这些。

关于液晶显示元件的垂直取向性、预倾角的稳定性、烧屏评价和滴痕评价，通过下述方法进行。

(垂直取向性的试验)

向不具有取向膜的透明电极基板滴加液晶组合物，与另一方透明电极基板夹持后，使密封材固化，得到单元间隙3.2μm的液晶显示元件。通过目视观察对此时的垂直取向性按照以下的4个阶段进行判定。

级别A：均匀地垂直取向

级别B：有极少的取向缺陷，为可容许的级别

级别C：有取向缺陷，为不可容许的级别

级别D：取向不良相当恶劣

(预倾角的稳定性试验)

测定在垂直取向性的试验中使用的液晶显示元件的初期状态的预倾角，测定加热(110℃、1小时)后的预倾角和UV照射(100mW/cm²×200秒)后的预倾角。

(烧屏评价)

在液晶显示元件的显示区域内使预定的固定图案显示500小时后，通过目视观察对进行整个画面均匀显示时的固定图案的残影级别按照以下的4个阶段进行判定。

级别A：无残影

级别B：有极少的残影，为可容许的级别

级别C：有残影，为不可容许的级别

级别D：有残影，相当恶劣

(滴痕评价)

通过目视观察对将如上所述得到的液晶显示元件整面显示黑色时浮现白色的滴痕按照以下的4个阶段进行判定。

级别A：无滴痕

级别B：有极少的滴痕，为可容许的级别

级别C：有滴痕，为不可容许的级别

级别D：有滴痕，相当恶劣

(物性值)

向列相-各向同性液体相转变温度(T_NI)、固体相-向列相转变温度(T_CN)、折射率各向异性(Δn)、介电常数各向异性(Δε)、旋转粘性(γ₁)等物性值示出了25℃下的测定结果。

(实施例1)

将由如下述所示的化合物和比率构成的液晶组合物LC-1设为100质量％时，

[化52]

(LC-1)

添加5质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-9-3)，

[化53]

调制本发明的液晶组合物(VLC-1)。需要说明的是，LC-1的T_NI为75℃，T_CN为-33℃，Δn为0.11，Δε为-2.8，γ₁为98mPa·s。VLC-1的T_NI为80℃，T_CN为-38℃，Δn为0.11，Δε为-2.7，γ₁为105mPa·s。

(实施例2)

将LC-1设为100质量％时，添加10质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-9-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-2)。

(实施例3)

将LC-1设为100质量％时，添加20质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-9-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-3)。

(实施例4)

将LC-1设为100质量％时，添加10质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-33-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-4)。

[化54]

需要说明的是，VLC-4的T_NI为83℃，T_CN为-42℃，Δn为0.11，Δε为-2.6，γ₁为103mPa·s。

(实施例5)

将LC-1设为100质量％时，添加10质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-12-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-5)。

(实施例6)

将LC-1设为100质量％时，添加10质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-105-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-6)。

[化55]

(实施例7)

将LC-1设为100质量％时，添加5质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-4-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-7)。

[化56]

(实施例8)

将下述的液晶组合物LC-2设为100质量％时，

[化57]

(LC-2)

添加10质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-9-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-8)。需要说明的是，LC-2的T_NI为81℃，T_CN为-54℃，Δn为0.11，Δε为-3.0，γ₁为95mPa·s，VLC-8的T_NI为87℃，T_CN为-51℃，Δn为0.11，Δε为-2.7，γ₁为101mPa·s。

(实施例9)

将LC-2设为100质量％时，添加5质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-9-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-9)。

(实施例10)

将LC-2设为100质量％时，添加10质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-33-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-10)。

(实施例11)

将LC-2设为100质量％时，添加5质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-33-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-11)。

(实施例12)

将LC-2设为100质量％时，添加15质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-33-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-12)。

(实施例13)

将LC-2设为100质量％时，添加10质量％作为本发明的化合物(1)的化合物(X1-12-3)，调制本发明的液晶组合物(VLC-13)。

(实施例14～30)

使用液晶组合物LC-3、LC-4和LC-5，如下表所示，准备实施例15至31。需要说明的是，LC-3的T_NI为76℃，T_CN为-21℃，Δn为0.11，Δε为-2.6，γ₁为76mPa·s，LC-4的T_NI为76℃，Δn为0.10，Δε为-3.7，γ₁为89mPa·s，LC-5的T_NI为84℃，Δn为0.12，Δε为-3.7，γ₁为106mPa·s。

[化58]

(LC-3)

[化59]

(LC-4)

[化60]

(LC-5)

[表1]

(比较例1)

将LC-1设为100质量％时，添加10质量％不属于本发明的化合物(1)的化合物(ref-1)，调制液晶组合物(LC-A)。

[化61]

(比较例2)

将LC-1设为100质量％时，添加10质量％不属于本发明的化合物(1)的化合物(ref-2)，调制液晶组合物(LC-B)。

[化62]

(比较例3)

将LC-2设为100质量％时，添加10质量％不属于本发明的化合物(1)的化合物(ref-1)，调制液晶组合物(LC-C)。

(比较例4)

将LC-2设为100质量％时，添加10质量％不属于本发明的化合物(1)的化合物(ref-2)，调制液晶组合物(LC-D)。

(比较例5)

将LC-3设为100质量％时，添加10质量％不属于本发明的化合物(1)的化合物(ref-2)，调制液晶组合物(LC-E)。

(比较例6)

将LC-4设为100质量％时，添加10质量％不属于本发明的化合物(1)的化合物(ref-2)，调制液晶组合物(LC-F)。

(比较例7)

将LC-5设为100质量％时，添加10质量％不属于本发明的化合物(1)的化合物(ref-2)，调制液晶组合物(LC-G)。

对于实施例1至31和比较例1至7，进行了垂直取向性的试验、预倾角的稳定性试验、烧屏评价和滴痕评价，因此将它们的结果示于下表。

[表2]

[表3]

[表4]

实施例1至31中，垂直取向性、预倾角的稳定性、烧屏评价和滴痕评价全都获得了良好的结果。另外，使实施例1至31中制作的液晶显示元件驱动，确认到可获得良好的显示。

比较例1至7中，确认到垂直取向性的试验结果为D，取向不良相当恶劣。预倾角也无法测定，确认不具有作为液晶显示元件的功能，烧屏评价和滴痕评价也无法评价。需要说明的是，表中将无法测定和无法评价表达为n.d.。

进一步，向具有进行垂直取向的取向膜的透明电极基板滴加实施例1至31的本发明的液晶组合物，与另一方透明电极基板夹持后，使密封材固化，得到单元间隙3.2μm的液晶显示元件时，垂直取向性为A级别，预倾角的稳定性试验也为89.7至89.9的范围，烧屏评价和滴痕评价的结果也为A或B。

从这些结果确认到，本发明的液晶组合物不管有无垂直取向膜均可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向，使用其的液晶显示元件不发生烧屏和滴痕或烧屏和滴痕被抑制。

(实施例32)

在实施例4的液晶组合物(VLC-4)100质量％中添加1.5质量％聚合性化合物(X2-2-1)，调制含有聚合性化合物的液晶组合物(PLC-1)。

[化63]

(实施例33)

在实施例4的液晶组合物(VLC-4)100质量％中添加0.7质量％聚合性化合物(X2-2-1)，进一步添加0.7质量％聚合性化合物(X2-2-2)，调制含有聚合性化合物的液晶组合物(PLC-2)。

[化64]

(实施例34)

在含有聚合性化合物的液晶组合物(PLC-1)100质量％中进一步添加1.5质量％聚合性化合物(X3-1-3)，调制含有聚合性化合物的液晶组合物(PLC-3)。

[化65]

(实施例35)

在含有聚合性化合物的液晶组合物(PLC-3)100质量％中进一步添加0.1质量％聚合引发剂Irgacure651，调制液晶组合物(PLC-4)。

(实施例36)

在实施例26的液晶组合物(VLC-26)100质量％中添加2质量％聚合性化合物(X2-2-6)，调制含有聚合性化合物的液晶组合物(PLC-5)。

[化66]

对于实施例32至36，进行了垂直取向性的试验、预倾角的稳定性试验、烧屏评价和滴痕评价，因此将它们的结果示于下表。

[表5]

对于实施例32至36，得到了良好的结果。从这些结果确认到，本发明的液晶组合物可长时间地获得均匀且稳定的垂直取向，使用其的液晶显示元件不发生烧屏和滴痕或烧屏和滴痕被抑制。

(实施例37)

调制由50质量％VLC-1、50质量％VLC-4构成的液晶组合物VLC-37，并制作使用其的液晶显示元件，使其驱动，确认到为良好的显示。另外，垂直取向性、预倾角的稳定性、烧屏评价和滴痕评价全都获得了良好的结果。

Claims

1.一种液晶组合物，其介电常数各向异性Δε为负，且含有一种或两种以上的化合物(1)，所述化合物(1)在分子的末端具有部分结构式(AA)所表示的基团，

[化1]

式中，Sp¹和Sp²分别独立地表示碳原子数1至8的直链状亚烷基或支链状亚烷基或单键，R^2a表示氢原子、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，这些基团中的氢原子可以被氟原子取代，x和y分别独立地表示0以上的整数，并且x+y表示2以上的整数，其中，x和/或y为2以上的整数时，存在的多个Sp¹和/或Sp²分别独立地可以相同也可以不同。

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，化合物(1)为通式(II)所表示的化合物，

[化2]

式中，Sp¹、Sp²、x、y和R^2a如前所述，R^1a表示与R^2a相同的含义，环Q¹和环Q²分别独立地表示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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，基团中存在的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被碳原子数1至2的烷基或氟原子取代，G¹表示单键、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-或-OCF₂-，l¹表示1、2或3，G¹和环Q²存在多个时分别独立地可以相同也可以不同。

3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其含有通式(III)所表示的化合物，

[化3]

式中，R^3a和R^4a分别独立地表示氢原子、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，环Q³和环Q⁴分别独立地表示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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，l²表示1或2，环Q⁴存在多个时，环Q⁴可以相同也可以不同。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶组合物，其含有通式(IV)所表示的化合物，

[化4]

式中，R^5a和R^6a分别独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数2至8的烯基、碳原子数1至8的烷氧基或碳原子数2至8的烯氧基，环Q⁵和环Q⁶分别独立地表示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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，

G³和G⁴分别独立地表示单键、-CH₂CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-或-OCF₂-，l³表示0、1或2，G⁴和环Q⁶存在多个时分别独立地可以相同也可以不同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶组合物，其含有0.01质量％至100质量％的化合物(1)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶组合物，其含有一种或两种以上的聚合性化合物。

7.根据权利要求6所述的液晶组合物，其含有一种或两种以上的通式(X)所表示的聚合性化合物，

[化5]

式中，Z表示氢原子、碳原子数1至20的烷基、碳原子数1至20的烷氧基、卤素、氰基、硝基或R²，该烷基或烷氧基中的一个-CH₂-或不邻接的两个以上的-CH₂-可被-O-、-COO-或-OCO-取代，S¹和S²分别独立地表示碳原子数1至12个的亚烷基或单键，该亚烷基中的一个-CH₂-或不邻接的两个以上的-CH₂-可被-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，R¹和R²分别独立地表示氢原子或式(R-1)至式(R-15)中的任一者，

[化6]

L¹和L²分别独立地表示单键、-O-、-S-、-CH₂-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CO-、-C₂H₄-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH₂-、-CH₂OCOO-、-OCH₂CH₂O-、-CO-NR^a-、-NR^a-CO-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CR^a-COO-、-CH＝CR^a-OCO-、-COO-CR^a＝CH-、-OCO-CR^a＝CH-、-COO-CR^a＝CH-COO-、-COO-CR^a＝CH-OCO-、-OCO-CR^a＝CH-COO-、-OCO-CR^a＝CH-OCO-、-COOC₂H₄-、-OCOC₂H₄-、-C₂H₄OCO-、-(CH₂)_j-C(＝O)-O-、-(CH₂)_j-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH₂)_j-、-(C＝O)-O-(CH₂)_j-、-CH₂OCO-、-COOCH₂-、-OCOCH₂-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF₂-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-CF₂CF₂-或-C≡C-，式中，R^a分别独立地表示氢原子或碳原子数1至4的烷基，j表示1至4的整数；M¹和M³分别独立地表示1,4-亚苯基、苯-1,2,4-三基、苯-1,3,4-三基、苯-1,2,4,6-四基、苯-1,2,4,5-四基、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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，该基团可以被碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的卤代烷基、碳原子数1至8的烷氧基、氟原子、氰基或硝基取代，M²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、四氢化萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，该基团可以被碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的卤代烷基、碳原子数1至8的烷氧基、氟原子、氰基或硝基取代，mx和mz分别独立地表示1、2或3的整数，my表示0、1、2或3的整数，R¹、R²、S¹、S²、Z、L¹和M²存在多个时分别独立地可以相同也可以不同，存在的R¹和R²中的任一者表示式(R-1)至式(R-15)中的任一者。

8.根据权利要求6或7所述的液晶组合物，其含有一种或两种以上的选自通式(X1a)或通式(X1b)所表示的组中的聚合性化合物，

[化7]

[化8]

式中，A¹表示氢原子或甲基，A²表示单键或碳原子数1至20的亚烷基，该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被氟原子、甲基或乙基取代；A³、A⁴、A⁶和A⁷分别独立地表示氢原子、卤原子或碳原子数1至20的烷基，该烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子或碳原子数1至17的烷基取代；k表示1至40，B¹、B²和B³分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1至10的直链状或者支链状的烷基或通式(X1a-B)所表示的基团，该烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子或碳原子数3至6的三烷氧基甲硅烷基取代，

[化9]

式中，A⁹表示氢原子或甲基，A⁸表示单键或碳原子数1～15的亚烷基，该亚烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被氟原子、甲基或乙基取代；R⁷⁰表示氢原子或甲基，R⁷¹表示具有缩合环的烃基或碳原子数1至20的直链状或支链状的烷基，该烷基中的一个或两个以上的亚甲基可以以氧原子相互不直接连接的方式分别独立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以分别独立地被卤原子取代。

9.根据权利要求8所述的液晶性组合物，其含有一种或两种以上的通式(X)所表示的聚合性化合物以及一种或两种以上的通式(X1a)或通式(X1b)所表示的聚合性化合物。

10.一种液晶显示元件，其使用了权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物。

11.一种有源矩阵驱动用液晶显示元件，其使用了权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物。

12.根据权利要求10或11所述的液晶显示元件，其为PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型或ECB型。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的液晶显示元件，构成液晶显示元件的基板中的至少一方基板不具有取向膜。