CN110734770A - 液晶组合物和液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶组合物和液晶显示元件。本发明要解决的课题在于提供能够同时实现快的聚合速度、大倾角的形成、高的倾角稳定性、高的电压保持率(VHR)的含有聚合性化合物的液晶组合物以及使用其的PSA型或PSVA型的液晶显示元件。本发明的液晶组合物提供组合含有多种特定的聚合性化合物的液晶组合物，同时提供使用了该液晶组合物的液晶显示元件，从而解决上述课题。
Description
技术领域
本发明涉及液晶组合物和使用其的液晶显示元件。
背景技术
在使用了介电常数各向异性Δε表现为负值的液晶组合物的液晶显示元件中，PSA、PSVA型的液晶TV、液晶显示屏等已经普及，作为在此合适的液晶组合物，专利文献1、专利文献2、专利文献3、专利文献4或专利文献5等中公开了各种各样的聚合性化合物和含有其的液晶组合物。
然而，关于至今为止常用的含有聚合性化合物的液晶组合物的特性，对于4K、8K这样的高精细的液晶TV而言并不充分。具体而言，4K、8K的液晶显示元件需要高精细的像素，通过增加配线、遮光部的区域，相当多的UV光被过滤。因此，在制造PSA型、PSVA型的液晶显示元件时的UV照射工序中，聚合性化合物没有充分聚合，大量的聚合性化合物残留。由此，倾角形成变得不充分，确认到如下的显示不良：因响应速度的劣化、取向性劣化造成的残影；以及残留的聚合性化合物因在驱动时缓慢聚合使倾角改变而引起的烧屏(IS)。
根据以上情况，在高精细的4K、8K的液晶电视、液晶显示屏等PSA或PSVA型的液晶显示元件中，要求与以往技术划清界限的极高的特性，要求利用比以往更弱或更少的UV光能够稳定地进行制造的液晶组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-216747
专利文献2：日本特开2017-14486
专利文献3：日本专利第6008065号
专利文献4：日本专利第6233550号
专利文献5：日本专利第6087815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能够同时实现快的聚合速度、大倾角的形成、高的倾角稳定性、高的电压保持率(VHR)的含有聚合性化合物的液晶组合物，以及使用其的充分抑制了烧屏(IS)或不发生烧屏(IS)的PSA型或PSVA型的液晶显示元件。
用于解决课题的手段
本发明人等进行了深入研究，结果发现，通过以特定的含量含有2种或2种以上的具有特定化学结构的聚合性化合物的液晶组合物，能够解决上述课题，从而完成了本申请发明。
发明效果
本发明的液晶组合物可提供能够同时实现快的聚合速度、大倾角的形成、高的倾角稳定性、高的电压保持率VHR的含有聚合性化合物的液晶组合物，以及使用其的充分抑制了烧屏(IS)或不发生烧屏(IS)的4K、8K那样的高精细的PSA型或PSVA型的液晶显示元件。
具体实施方式
本发明的液晶组合物含有0.01质量％至0.10质量％的通式(RM-12)所表示的聚合性化合物作为第一成分，并且含有合计0.2质量％至0.5质量％的通式(RM-22)或通式(RM-23)所表示的聚合性化合物作为第二成分。
[化1]
(式中，P1和P2分别独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基团，
[化2]
(式中，连接于乙烯基的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH2-可被氧原子取代。)S1和S2分别独立地表示单键或碳原子数1～5的亚烷基，该亚烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可以被-O-、-OCO-或-COO-取代，X1至X8分别独立地表示碳原子数1～5的甲氧基或氢原子，X1至X8中的至少一个表示碳原子数1～5的甲氧基或碳原子数1～5的氟甲氧基。)
[化3]
(式中，P5、P6、P7和P8分别独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基团，
[化4]
(式中，连接于乙烯基的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH2-可被氧原子取代。)S5、S6、S7和S8分别独立地表示单键或碳原子数1～5的亚烷基，该亚烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可以被-O-、-OCO-或-COO-取代，A1至A8分别独立地表示碳原子数1～5的烷基、氟原子或氢原子，B1至B12分别独立地表示碳原子数1～5的烷基、氟原子或氢原子。)
本发明的液晶组合物适合于制作PSA型或PSVA型的液晶显示元件的情况，也适合于制作NPS型的液晶显示元件的情况。另外，还适合于制作以不具有取向膜为特征的PI-less型液晶显示元件的情况。
通式(RM-12)所表示的聚合性化合物优选为通式(RM-121)至(RM-129)所表示的聚合性化合物，优选通式(RM-126)至(RM-129)所表示的聚合性化合物。
[化5]
[化6]
(式中，P1和P2分别独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基团，
[化7]
(式中，连接于乙烯基的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH2-可被氧原子取代。)S1和S2分别独立地表示单键或碳原子数1～5的亚烷基，该亚烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-、-OCO-或-COO-取代。)
通式(RM-22)所表示的聚合性化合物优选为通式(RM-221)至(RM-225)和通式(RM-22M1)至(RM-22M9)所表示的聚合性化合物。
[化8]
[化9]
(式中，P5和P6分别独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基团，
[化10]
(式中，连接于乙烯基的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH2-可被氧原子取代。)S5和S6分别独立地表示单键或碳原子数1～5的亚烷基，该亚烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-、-OCO-或-COO-取代。)
通式(RM-23)所表示的聚合性化合物优选为通式(RM-231)至(RM-255)所表示的聚合性化合物。
[化11]
[化12]
[化13]
(式中，P7和P8分别独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基团，
[化14]
(式中，连接于乙烯基的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH2-可被氧原子取代。)S7和S8分别独立地表示单键或碳原子数1～5的亚烷基，该亚烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可被-O-、-OCO-或-COO-取代。)
关于本发明的液晶组合物中的第一成分的含量，作为下限值，为0.010质量％，优选为0.015质量％，优选为0.020质量％，优选为0.030质量％，优选为0.035质量％，进一步优选为0.040质量％。另外，作为上限值，为0.10质量％，优选为0.09质量％，优选为0.08质量％，优选为0.07质量％，进一步优选为0.06质量％。以下，质量％有时也记载为％。
关于本发明的液晶组合物中的第二成分的含量，作为下限值，为0.20质量％，优选为0.22质量％，优选为0.23质量％，优选为0.24质量％，进一步优选为0.26质量％。另外，作为上限值，为0.50质量％，优选为0.45质量％，优选为0.40质量％，优选为0.35质量％，优选为0.30质量％，进一步优选为0.28质量％。
关于本发明的液晶组合物中的第一成分和第二成分的合计含量，作为下限值，为0.21质量％，优选为0.24质量％，优选为0.26质量％，优选为0.28质量％，优选为0.30质量％，优选为0.40质量％。另外，作为上限值，为0.60质量％，优选为0.50质量％，优选为0.48质量％，优选为0.45质量％，优选为0.42质量％，优选为0.40质量％，优选为0.35质量％，进一步优选为0.30质量％。
本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上的选自通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物组中的化合物。这些化合物属于具有介电性为负的各向异性的化合物。这些化合物的Δε的符号为负且其绝对值显示大于2的值。需说明的是，化合物的Δε是从向25℃时介电性基本为中性的组合物中添加该化合物而成的组合物的介电常数各向异性的测定值进行外推得到的值。
本发明的液晶组合物优选含有1种或2种以上的选自通式(N-01)、(N-02)、(N-03)和(N-04)所表示的化合物组中的化合物。
[化15]
式中，R21和R22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、碳原子数2至8的烯氧基，该基团中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-分别独立地可被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，Z1分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-，m分别独立地表示1或2。
R21优选为原子数1至8的烷基，更优选碳原子数1至5的烷基，进一步优选碳原子数1至4的烷基。其中，Z1表示单键以外的情况下，R21优选碳原子数1～3的烷基。
R22优选为碳原子数1～8的烷基或碳原子数1至8的烷氧基，更优选碳原子数1～5的烷基或碳原子数1至4的烷氧基，进一步优选碳原子数1～4的烷氧基。
R21和R22为烯基时，优选选自式(R1)至式(R5)中的任一者所表示的基团，
[化16]
(各式中的黑点表示环结构中的碳原子。)进一步优选式(R1)或式(R2)。其中，R21和R22为烯基的化合物的含量尽可能少为好，优选不含有。
Z1分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-，优选单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-，更优选单键或-CH2O-。
m为1时，Z1优选为单键。
m为2时，Z1优选为-CH2CH2-或-CH2O-。
通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物的氟原子可被同为卤族的氯原子取代。其中，被氯原子取代的化合物的含量尽可能少为好，优选不含有。
通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物的环上所存在的氢原子可被氟原子或氯原子取代，但不优选氯原子。
通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物优选为Δε为负且其绝对值大于3的化合物。具体而言，R22优选表示碳原子数1至8的烷氧基或碳原子数2至8的烯氧基，特别优选碳原子数1至4的烷氧基。
本发明的液晶组合物中，作为通式(N-01)所表示的化合物，优选含有1种或2种以上的选自通式(N-01-1)、通式(N-01-2)、通式(N-01-3)和通式(N-01-4)所表示的化合物组中的化合物。
[化17]
(式中，R21表示与前述相同的含义，R23分别独立地表示碳原子数1至4的烷氧基。)
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及一种或两种以上的选自通式(N-01-1)至通式(N-01-4)所表示的化合物组中的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-01-1)所表示的化合物和通式(N-01-4)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-01-3)所表示的化合物和通式(N-01-4)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物中，作为通式(N-02)所表示的化合物，优选含有1种或2种以上的选自通式(N-02-1)、通式(N-02-2)、和通式(N-02-3)所表示的化合物组中的化合物。
[化18]
(式中，R21表示与前述相同的含义，R23分别独立地表示碳原子数1至4的烷氧基。)
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-02-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-02-1)所表示的化合物和通式(N-02-3)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-02-1)所表示的化合物和通式(N-01-4)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物中，作为通式(N-03)所表示的化合物，优选含有1种或2种以上的通式(N-03-1)所表示的化合物。
[化19]
(式中，R21表示与前述相同的含义，R23表示碳原子数1至4的烷氧基。)
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-03-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-03-1)所表示的化合物和通式(N-01-4)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-03-1)所表示的化合物和通式(N-02-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-03-1)所表示的化合物和通式(N-01-4)所表示的化合物和通式(N-02-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物中，作为通式(N-04)所表示的化合物，优选含有1种或2种以上的通式(N-04-1)所表示的化合物。
[化20]
(式中，R21表示与前述相同的含义，R23表示碳原子数1至4的烷氧基。)
本发明的液晶组合物优选同时含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-04-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物特别优选同时含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-04-1)所表示的化合物和通式(N-01-4)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物特别优选同时含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-04-1)所表示的化合物、通式(N-01-4)所表示的化合物和通式(N-02-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物特别优选同时含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-04-1)所表示的化合物、通式(N-01-4)所表示的化合物和通式(N-03-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物特别优选同时含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-04-1)所表示的化合物、通式(N-02-1)所表示的化合物和通式(N-03-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物特别优选同时含有作为第一成分的聚合性化合物、作为第二成分的聚合性化合物、以及通式(N-04-1)所表示的化合物、通式(N-01-4)所表示的化合物、通式(N-02-1)所表示的化合物和通式(N-03-1)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物中，作为通式(N-05)所表示的化合物，还可含有选自式(N-05-1)至式(N-05-3)所表示的化合物组中的化合物。
[化21]
相对于本发明的液晶组合物的总量，通式(N-01)所表示的化合物的优选含量的下限值为0％、1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。优选含量的上限值为95％、85％、75％、65％、55％、45％、35％、25％、20％、15％、10％。
相对于本发明的液晶组合物的总量，通式(N-02)所表示的化合物的优选含量的下限值为0％、1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。优选含量的上限值为95％、85％、75％、65％、55％、45％、35％、25％、20％、15％、10％。
相对于本发明的液晶组合物的总量，通式(N-03)所表示的化合物的优选含量的下限值为0％、1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。优选含量的上限值为95％、85％、75％、65％、55％、45％、35％、25％、20％、15％、10％。
相对于本发明的液晶组合物的总量，通式(N-04)所表示的化合物的优选含量的下限值为0％、1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。优选含量的上限值为95％、85％、75％、65％、55％、45％、35％、25％、20％、15％、10％。
相对于本发明的液晶组合物的总量，式(N-05)所表示的化合物的优选含量的下限值为0％、2％、5％、8％、10％、13％、15％、17％、20％。优选含量的上限值为30％、28％、25％、23％、20％、18％、15％、13％。
本发明的液晶组合物还可进一步含有1种或2种以上的通式(N-06)所表示的化合物。
[化22]
(式中，R21和R22表示与前述相同的含义。)
通式(N-06)所表示的化合物在想要调整各种物性的情况下有效，能够用于获得大的折射率各向异性(Δn)、高TNI、大Δε。
相对于本发明的液晶组合物的总量，式(N-06)所表示的化合物的优选含量的下限值为0％、2％、5％、8％、10％、13％、15％、17％、20％。优选含量的上限值为30％、28％、25％、23％、20％、18％、15％、13％、10％、5％。
本发明的液晶组合物含有1种或2种以上的选自通式(NU-01)至通式(NU-08)所表示的化合物组中的化合物。
[化23]
(式中，RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61、RNU62、RNU71、RNU72、RNU81和RNU82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，该基团中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-分别独立地可被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。)
进一步详细而言，RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61、RNU62、RNU71、RNU72、RNU81和RNU82优选碳原子数1至5的烷基或碳原子数1至5的烷氧基，进一步优选碳原子数1至5的烷基。重视响应速度的情况下，至少1个RNU11、RNU21、RNU41和RNU51优选为碳原子数2至3的烯基，优选式(R2)所表示的烯基。
相对于本发明的液晶组合物的总量，具有烯基的化合物优选为30％以下，优选为25％以下，优选为20％以下，优选为15％以下，优选为10％以下，优选为5％以下。重视高VHR的情况下，具有烯基的化合物优选为10％以下，优选为5％以下，优选为1％以下，优选不含有。
进一步详细而言，RNU11、RNU21、RNU31、RNU41、RNU51、RNU61、RNU71、RNU81特别优选碳原子数1至5的烷基，RNU12、RNU22、RNU32、RNU42、RNU52、RNU62、RNU72和RNU82特别优选碳原子数1至5的烷基或碳原子数1至5的烷氧基。
本发明的液晶组合物优选含有通式(NU-01)所表示的化合物和通式(NU-02)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有通式(NU-01)所表示的化合物和通式(NU-03)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有通式(NU-03)所表示的化合物和通式(NU-04)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有通式(NU-03)所表示的化合物和通式(NU-05)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有通式(NU-01)所表示的化合物和通式(NU-06)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有通式(NU-01)所表示的化合物和通式(NU-07)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物优选含有通式(NU-01)所表示的化合物和通式(NU-08)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物进一步优选含有通式(NU-01)所表示的化合物、通式(NU-02)所表示的化合物和通式(NU-04)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物进一步优选含有通式(NU-01)所表示的化合物、通式(NU-03)所表示的化合物和通式(NU-05)所表示的化合物。
本发明的液晶组合物进一步优选含有通式(NU-01)所表示的化合物、通式(NU-02)所表示的化合物、通式(NU-03)所表示的化合物和通式(NU-05)所表示的化合物。
通式(NU-01)所表示的化合物的含量优选为1～60质量％，更优选为10～50质量％，进一步优选为20～40质量％。
通式(NU-02)所表示的化合物的含量优选为1～40质量％，更优选为5～25质量％，进一步优选为5～20质量％。
通式(NU-03)所表示的化合物的含量优选为1～20质量％，更优选为0～15质量％，进一步优选为0～10质量％。
通式(NU-04)所表示的化合物的含量优选为1～30质量％，更优选为3～20质量％，进一步优选为3～10质量％。
通式(NU-05)所表示的化合物的含量优选为1～30质量％，更优选为1～20质量％，进一步优选为3～20质量％。
通式(NU-06)所表示的化合物的含量优选为1～30质量％，更优选为3～20质量％，进一步优选为3～10质量％。
通式(NU-07)所表示的化合物的含量优选为1～30质量％，更优选为3～20质量％，进一步优选为3～10质量％。
通式(NU-08)所表示的化合物的含量优选为1～30质量％，更优选为3～20质量％，进一步优选为3～10质量％。
本发明的液晶组合物可以含有1种或2种以上的专利文献4(日本专利第6233550号)的0236至0509段中记载的介电常数各向异性为正的化合物。进一步优选地，优选具有三联苯结构或四联苯结构且介电常数各向异性Δε大于+2的化合物。需说明的是，化合物的Δε是从向25℃时介电性基本为中性的组合物中添加该化合物而成的组合物的介电常数各向异性的测定值进行外推得到的值。该化合物例如根据低温时的溶解性、转变温度、电可靠性、折射率各向异性等期望的性能组合而使用，尤其能够加快含有聚合性化合物的液晶组合物中的聚合性化合物的反应性。
相对于本发明的液晶组合物的总量，具有三联苯结构或四联苯结构且介电常数各向异性Δε大于+2的化合物的优选含量的下限值为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％、5％、10％。相对于本发明的液晶组合物的总量，优选含量的上限值例如在本发明的一个方式中为20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％。
本发明的液晶组合物可以含有1种或2种以上的专利文献4(日本专利第6233550号)的0624至0642段中记载的介电常数各向异性基本为中性(Δε为-2～+2)的化合物。
本发明的液晶组合物中，除了上述化合物以外，还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、光稳定剂或红外线吸收剂等。
作为抗氧化剂，可列举通式(H-1)至通式(H-4)所表示的受阻酚。
[化24]
通式(H-1)至通式(H-3)中，RH1分别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，基团中存在的1个-CH2-或非邻接的2个以上的-CH2-分别独立地可被-O-或-S-取代，另外，基团中存在的1个或2个以上的氢原子分别独立地可被氟原子或氯原子取代。进一步具体而言，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，进一步优选为碳原子数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-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、-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可以被氟原子取代。)或反式-1,4-亚环己基，优选为碳原子数1至14的亚烷基，如果考虑到挥发性，则优选碳原子数为较大的数值，如果考虑到粘度，则优选碳原子数不过大，因此进一步优选碳原子数2至12，进一步优选碳原子数3至10，进一步优选碳原子数4至10，进一步优选碳原子数5至10，进一步优选碳原子数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＝可被-N＝取代。另外，1,4-亚苯基中的氢原子分别独立地可被氟原子或氯原子取代。
通式(H-2)和通式(H-4)中，1,4-亚环己基中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-可被-O-或-S-取代。另外，1,4-亚环己基中的氢原子分别独立地可被氟原子或氯原子取代。
进一步具体而言，例如可列举式(H-11)至式(H-15)。
[化25]
本发明的液晶组合物含有抗氧化剂的情况下，其下限优选10质量ppm，优选20质量ppm，优选50质量ppm，其上限为10000质量ppm，优选1000质量ppm，优选500质量ppm，优选100质量ppm。
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70℃至100℃，特别优选70℃至85℃。需说明的是，本发明中，为60℃以上时表现为TNI高。
液晶电视用途的情况下，TNI优选70至80℃，手机用途的情况下，TNI优选80至90℃，公共信息显示器(Public Information Display，PID)等室外显示用途的情况下，TNI优选90至110℃。
本发明的液晶组合物的20℃时的折射率各向异性(Δn)为0.08至0.14，更优选0.09至0.13，特别优选0.09至0.12。进一步详细而言，在对应于薄的单元间隙时，优选为0.10至0.13，在对应于厚的单元间隙时，优选为0.08至0.10。需说明的是，本发明的液晶组合物的20℃时的折射率各向异性(Δn)特别优选为0.098至0.118。
本发明的液晶组合物的20℃时的旋转粘性(γ1)为50至160mPa·s，优选为55至160mPa·s，优选为60至160mPa·s，优选为80至150mPa·s，优选为90至140mPa·s，优选为90至130mPa·s，优选为90至115mPa·s。
本发明的液晶组合物的20℃时的介电常数各向异性(Δε)为-1.7至-4.0，优选-1.7至-3.5，更优选-1.8至-3.5，更优选-1.9至-3.3。
本发明的液晶组合物优选：含有第一成分的聚合性化合物和第二成分的聚合性化合物，进一步含有1种或2种以上的选自通式(N-01)、通式(N-02)、通式(N-03)、通式(N-04)、通式(N-05)和通式(N-06)所表示的化合物组中的化合物，进一步含有1种或2种以上的选自通式(NU-01)至(NU-08)所表示的化合物组中的化合物，它们的含量合计的上限值优选为100质量％、99质量％、98质量％、97质量％、96质量％、95质量％、94质量％、93质量％、92质量％、91质量％、90质量％、89质量％、88质量％、87质量％、86质量％、85质量％、84质量％，它们的含量合计的下限值优选为78质量％、80质量％、81质量％、83质量％、85质量％、86质量％、87质量％、88质量％、89质量％、90质量％、91质量％、92质量％、93质量％、94质量％、95质量％、96质量％、97质量％、98质量％、99质量％、100质量％。
本发明的液晶组合物特别优选：含有第一成分的聚合性化合物和第二成分的聚合性化合物，进一步含有1种或2种以上的选自通式(N-01)、通式(N-02)、通式(N-03)和通式(N-04)所表示的化合物组中的化合物，进一步含有1种或2种以上的选自通式(NU-01)至(NU-08)所表示的化合物组中的化合物，它们的含量合计的上限值优选为100质量％、99质量％、98质量％、97质量％、96质量％、95质量％、94质量％、93质量％、92质量％、91质量％、90质量％、89质量％、88质量％、87质量％、86质量％、85质量％、84质量％，它们的含量合计的下限值优选为78质量％、80质量％、81质量％、83质量％、85质量％、86质量％、87质量％、88质量％、89质量％、90质量％、91质量％、92质量％、93质量％、94质量％、95质量％、96质量％、97质量％、98质量％、99质量％、100质量％。
本发明的液晶组合物能够赋予充分快的聚合速度和充分大的预倾角。另外，关于使用了本发明的液晶组合物的液晶显示元件，聚合后的液晶显示元件中的聚合性化合物的残留量少，4K、8K这样的高精细的PSA型或PSVA型的液晶显示元件的烧屏(Image Sticking，IS)等显示不良不发生或能够显著抑制。由以上可知，能够显著提高4K、8K这样的高精细的PSA型或PSVA型的液晶显示元件的生产效率，产业上的利用价值非常高。
本发明的液晶组合物在有源矩阵驱动用液晶显示元件中有用，能够用于PSA、PSVA、PS-IPS、PS-FFS、NPS或PI-less等的液晶显示元件。
本发明的液晶显示元件优选具有相对配置的第1基板和第2基板、设置于前述第1基板或前述第2基板的共用电极、设置于前述第1基板或前述第2基板且具有薄膜晶体管的像素电极、以及设置于前述第1基板与第2基板之间的含有液晶组合物的液晶层。根据需要，也可以按照与前述液晶层抵接的方式在第1基板和/或第2基板中的至少一个基板的对向面侧设置控制液晶分子的取向方向的取向膜。作为该取向膜，可以根据液晶显示元件的驱动模式适宜选择垂直取向膜、水平取向膜等，可以使用摩擦取向膜(例如，聚酰亚胺)或光取向膜(分解型聚酰亚胺等)等公知的取向膜。进一步，可以将滤色器适宜设置于第1基板或第2基板上，另外可以在前述像素电极、共用电极上设置滤色器。
本发明的液晶显示元件所使用的液晶单元的2块基板可以使用玻璃或如塑料那样具有柔软性的透明材料，也可以一方为硅等不透明材料。具有透明电极层的透明基板例如可以通过在玻璃板等透明基板上溅射氧化铟锡(ITO)来获得。
滤色器可以通过例如颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等来制造。在一个例子中说明通过颜料分散法制造滤色器的方法，即，将滤色器用的固化性着色组合物涂布于该透明基板上，实施图案化处理，然后通过加热或光照射使其固化。针对红、绿、蓝三色分别进行该工序，从而能够制作滤色器用的像素部。此外，还可以在该基板上设置设有TFT、薄膜二极管、金属绝缘体金属电阻率元件等有源元件的像素电极。
优选使前述第1基板和前述第2基板按照共用电极、像素电极层成为内侧的方式相对向。
第1基板与第2基板之间的间隔可以通过间隔物来调整。此时，优选按照所得调光层的厚度成为1～100μm的方式进行调整。进一步优选1.5至10μm，使用偏光板的情况下，优选按照对比度成为最大的方式调整液晶的折射率各向异性Δn与单元厚d之积。另外，存在两块偏光板的情况下，也可以调整各偏光板的偏光轴，按照视野角、对比度变得良好的方式调整。进一步，也可以使用用于扩大视野角的相位差膜。作为间隔物，可列举例如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子、光致抗蚀剂材料等。然后，将环氧系热固化性组合物等密封剂按照设有液晶注入口的形式丝网印刷于该基板，将该基板同士贴合，加热使密封剂热固化。
使液晶组合物夹持于2块基板间的方法可以使用通常的真空注入法或ODF法等。
作为使本发明的液晶组合物所含的聚合性化合物聚合的方法，为了获得液晶的良好取向性能，期望以适度的聚合速度进行聚合，因此优选单独或并用或依次照射紫外线或电子射线等活性能量射线从而使其聚合的方法。使用紫外线时，可以使用偏光光源，也可以使用非偏光光源。另外，当在将液晶组合物夹持于2块基板间的状态下进行聚合的情况下，至少照射面侧的基板必须相对于活性能量射线被赋予适当透明性。另外，还可以使用如下这样的手段：光照射时使用掩模仅使特定的部分聚合后，改变电场、磁场或温度等条件，从而使未聚合部分的取向状态变化，进一步照射活性能量射线使其聚合。特别是进行紫外线曝光时，优选一边对液晶组合物施加直流电场或交流电场一边进行紫外线曝光。需说明的是，施加的交流电场优选为频率1Hz至10kHz的交流，更优选频率60Hz至10kHz，电压可依赖于液晶显示元件的期望预倾角进行选择。也就是说，能够通过施加的电压来控制液晶显示元件的预倾角。PSA型或PSVA型的液晶显示元件中，从取向稳定性和对比度的观点考虑，优选将预倾角控制在80度至89.9度。PSA型或PSVA型的液晶显示元件中，如果在制造元件之后，聚合性化合物不聚合而是直接残留，则发生烧屏(IS)。该残留的聚合性化合物的量优选为150ppm以下，优选140ppm以下，优选130ppm以下，优选120ppm以下，优选110ppm以下，特别优选100ppm以下。
使本发明的液晶组合物所含的聚合性化合物聚合时使用的紫外线或电子射线等活性能量射线的照射时的温度没有特别限制。例如，在具备带有取向膜的基板的液晶显示元件中应用本发明的液晶组合物时，优选为前述液晶组合物的液晶状态得以保持的温度范围内。也就是说，优选在15～50℃使其聚合。
作为产生紫外线的灯，可以使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等，优选USHIO公司的超高压UV灯、TOSHIBA公司的荧光型紫外线灯。另外，作为照射的紫外线的波长，优选照射波长区域不在液晶组合物的吸收波长区域的紫外线，优选根据需要过滤(カット)紫外线而使用。照射的紫外线的强度优选0.1mW/cm2～100W/cm2，进一步优选2mW/cm2～50W/cm2。照射的紫外线的能量的量可适宜调整，优选10mJ/cm2至500J/cm2，进一步优选100mJ/cm2至200J/cm2。
实施例
以下列举实施例进一步详细说明本发明，但本发明不受这些实施例的限定。另外，以下的实施例和比较例的组合物中“％”意思是“质量％”。实施例中对化合物的记载使用以下的简称。
关于各物性值，只要没有特别记载，就基于“电子信息技术产业协会标准JEITAED-2521B 2009年3月更正社团法人电子信息技术产业协会发明”中记载的方法来测定。
(侧链)
(连接基团)
(环结构)
[化26]
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：20℃时的介电常数各向异性
γ1：20℃时的旋转粘性(mPa·s)
RM：照射313nm的照度3mW/cm2的UV光15分钟后液晶显示元件中的残留单体量(ppm)
Tilt：照射313nm的照度3mW/cm2的UV光2分钟后液晶显示元件的预倾角(°)
IS：准备照射了313nm的照度3mW/cm2的UV光60分钟后的液晶显示元件，将维持驱动状态一定时间后的预倾角的变化量乘以100倍而得到的值
VHR：准备照射了313nm的照度3mW/cm2的UV光60分钟后的液晶显示元件，以1V、60Hz、60℃测定时的电压保持率(％)
(液晶组合物的调制和评价结果)
调制液晶组合物(LC-1)至(LC-5)，测定其物性值。这些液晶组合物的成分比及其物性值如表1所示。
[表1]
准备将这些液晶组合物与式(RM-121-MM)和/或(RM-222-MM)所表示的聚合性化合物混合而得到的实施例(E-01)至(E-05)、比较例(C-01)至(C-03)，评价RM、Tilt、IS、VHR，结果如表2所示。
[化27]
[表2]
在实施例1(E-01)至实施例5(E-05)中确认到，RM为充分小的值，Tilt为充分大的值，IS为充分小的值，VHR为充分高的值。由以上内容确认到，这些实施例解决了本发明的课题。与此相对，在比较例1(C-01)和比较例3(C-03)中确认到，由于IS过大，因此液晶显示元件因驱动而发生烧屏。另外，在比较例2(C-02)中确认到，RM为大的值，液晶显示元件因驱动而发生烧屏。由以上内容确认到，这些比较例无法解决本发明的课题。
将实施例1(E-01)所含的式(RM-222-MM)所表示的聚合性化合物替换为式(RM-221-MM)所表示的聚合性化合物，结果得到了与实施例(E-01)同样优异的结果。
准备将实施例2(E-02)至实施例(E-05)所含的式(RM-222-MM)所表示的聚合性化合物替换为式(RM-221-MM)所表示的聚合性化合物而得到的组合物，确认解决了本发明的课题。
将实施例5(E-05)所含的式(RM-222-MM)所表示的聚合性化合物替换为式(RM-226-MM)所表示的聚合性化合物，结果得到了与实施例(E-05)同样的优异结果。进一步，准备将实施例1(E-01)至实施例4(E-04)所含的式(RM-222-MM)所表示的聚合性化合物替换为式(RM-226-MM)所表示的聚合性化合物而得到的组合物，确认解决了本发明的课题。
准备将实施例2(E-02)的液晶组合物与实施例5(E-05)的液晶组合物以1比1混合而得到的液晶组合物，评价RM、Tilt、IS和VHR，结果为86、1.0、8、97，确认解决了本发明的课题。
进一步，准备实施例6(E-06)至实施例10(E-10)，评价的结果如表3所示。
[表3]
在实施例6(E-06)至实施例10(E-10)中确认到，RM为充分小的值，Tilt为充分大的值，IS为充分小的值，VHR为充分高的值。由以上内容确认到，这些实施例解决了本发明的课题。
[化28]
准备将实施例6(E-06)至实施例10(E-10)中含有的聚合性化合物(RM-225-MM)替换为聚合性化合物(RM-221-MM)或聚合性化合物(RM-222-MM)或聚合性化合物(RM-22M5-MM)而得到的液晶组合物，评价RM、Tilt、IS和VHR，结果确认到解决了本发明的课题。
Claims (10)
1.一种液晶组合物，其含有0.01质量％至0.10质量％的通式(RM-12)所表示的聚合性化合物作为第一成分，并且含有合计0.2质量％至0.5质量％的通式(RM-22)或通式(RM-23)所表示的聚合性化合物作为第二成分，
式中，P1和P2分别独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基团，
式中，连接于乙烯基的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH2-可被氧原子取代，
S1和S2分别独立地表示单键或碳原子数1～5的亚烷基，该亚烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可以被-O-、-OCO-或-COO-取代，X1至X8分别独立地表示碳原子数1～5的烷氧基或氢原子，该烷氧基可被氟原子取代，X1至X8中的至少一个表示碳原子数1～5的烷氧基，该烷氧基可被1个或2个以上的氟原子取代，
式中，P5、P6、P7和P8分别独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基团，
式中，连接于乙烯基的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH2-可被氧原子取代，S5、S6、S7和S8分别独立地表示单键或碳原子数1～5的亚烷基，该亚烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上的-CH2-可以被-O-、-OCO-或-COO-取代，A1至A8分别独立地表示碳原子数1～5的烷基、氟原子或氢原子，B1至B12分别独立地表示碳原子数1～5的烷基、氟原子或氢原子。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有1种或2种以上的选自通式(N-01)、通式(N-02)、通式(N-03)、通式(N-04)和通式(N-05)所表示的化合物组中的化合物，
式中，R21和R22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，该基团中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-分别独立地可被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，Z1分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-，m分别独立地表示1或2。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其含有1种或2种以上的选自通式(NU-01)至通式(NU-08)所表示的化合物组中的化合物，
式中，RNU11、RNU12、RNU21、RNU22、RNU31、RNU32、RNU41、RNU42、RNU51、RNU52、RNU61、RNU62、RNU71、RNU72、RNU81和RNU82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，该基团中的1个或非邻接的2个以上的-CH2-分别独立地可被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，通式(RM-12)所表示的聚合性化合物为通式(RM-121)至(RM-129)所表示的聚合性化合物，
式中，P1、P2、S1和S2分别独立地表示与权利要求1中所述的P1、P2、S1和S2相同的含义。
5.根据权利要求4所述的液晶组合物，通式(RM-12)所表示的聚合性化合物为通式(RM-126)至(RM-129)所表示的聚合性化合物。
6.根据权利要求3所述的液晶组合物，第一成分、第二成分、选自通式(N-01)至通式(N-05)所表示的化合物组的化合物、选自通式(NU-01)至通式(NU-08)所表示的化合物组的化合物的含量的合计为95质量％至100质量％。
7.根据权利要求3所述的液晶组合物，其包含：第一成分、第二成分、选自通式(N-01)至通式(N-05)所表示的化合物组的一种以上化合物、和选自通式(NU-01)至通式(NU-08)所表示的化合物组的一种以上化合物、以及任意含有的抗氧化剂、任意含有的紫外线吸收剂、任意含有的光稳定剂和任意含有的红外线吸收剂。
8.一种液晶显示元件，其使用了权利要求1至7中任一项所述的液晶组合物。
9.一种有源矩阵驱动用液晶显示元件，其使用了权利要求1至7中任一项所述的液晶组合物。
10.一种PSA型或PSVA型的液晶显示元件，其使用了权利要求1至7中任一项所述的液晶组合物。
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