CN111334311A

CN111334311A - 液晶组合物和液晶显示元件

Info

Publication number: CN111334311A
Application number: CN201911228351.7A
Authority: CN
Inventors: 樱井宗矩; 小坂翔太; 须藤豪; 根岸真
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: CN111334311B; JP7318204B2; JP2020097678A

Abstract

本发明提供一种液晶组合物，同时提供使用了该液晶组合物的液晶显示元件，该液晶组合物含有通式(I)所表示的化合物、通式(II)所表示的化合物、通式(III)所表示的化合物、通式(IV)所表示的化合物和通式(RM‑22)所表示的聚合性化合物。

Description

液晶组合物和液晶显示元件

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

液晶显示元件被用于以钟表、计算器为代表的各种家用电气设备、测定设备、汽车用面板、文字处理器、电子记事本、打印机、电脑、电视等。作为液晶显示方式，其代表性方式可以列举TN(扭曲向列)型、STN(超扭曲向列)型、DS(动态光散射)型、GH(宾主)型、IPS(平面转换)型、OCB(光学补偿双折射)型、ECB(电压控制双折射)型、VA(垂直取向)型、CSH(彩色超垂面)型或者FLC(铁电液晶)等。此外，作为驱动方式，也可以列举静态驱动、多路驱动、单纯矩阵方式、由TFT(薄膜晶体管)、TFD(薄膜二极管)等驱动的有源矩阵(AM)方式。这些显示方式中，IPS型、ECB型、VA型或者CSH型等具有使用Δε(介电常数各向异性)显示负值的液晶组合物的特征。其中，特别是利用AM驱动的VA型显示方式被用于电视或者监视器等用途中。近年来，在使用了该VA型显示方式的显示元件中，画面的大型化逐渐推进，伴随于此，液晶组合物向基板的注入方法也从以往的真空注入法变为滴注(ODF：One Drop Fill)法且成为主流。然而，在使用该滴注法制造的面板中，存在将液晶组合物滴加于基板时的滴痕(ODF不均)导致显示品质下降的问题。该ODF不均被认为起因于液晶组合物中的低分子量成分的挥发所引起的液晶组合物的特性变化。另外，为了实现与高精细的动画显示对应的高速响应，开发了在液晶组合物中混合聚合性化合物进行制造时使其聚合而使液晶材料形成预倾的PSA(Polymer Sustained Alignment)元件、PSVA(Polymer Stailized VerticalAlignment)元件。然而，这些元件中，产生了起因于所混合的聚合性化合物的电压保持率(VHR)下降、画面烧屏这样的新问题。作为解决ODF不均问题的方法，公开了以特定的混合比例使用特定的化合物的方法(专利文献1、专利文献2)，但这些方法并未提出PSA元件中的将聚合性化合物混合时的VHR、烧屏的解决对策。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2013/125088号公报

专利文献2：WO2014/064765号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明要解决的课题是提供一种具有作为液晶显示元件充分的作为液晶组合物的向列相的温度范围、介电常数各向异性、折射率各向异性、粘性等各项特性的n型液晶组合物，此外提供一种具有高电压保持率(VHR)且能够抑制制造时的ODF不均、画面烧屏的液晶显示元件。

用于解决课题的方法

本发明人研究了多种液晶化合物和多种化学物质，发现通过进行上述多种液晶化合物和多种化学物质的选择和含量的调整，能够解决上述课题，从而完成了本发明。

即，本发明提供一种液晶组合物，其含有选自下述通式(I)所表示的化合物的1种或2种以上、选自下述通式(II)所表示的化合物的1种或2种以上、选自下述通式(III)所表示的化合物的1种或2种以上、选自下述通式(IV)所表示的化合物的1种或2种以上、以及1种或2种以上的下述通式(RM-22)所表示的聚合性化合物，同时提供使用该液晶组合物的液晶显示元件。

(式中，R¹¹和R¹²各自独立地表示碳原子数3～8的烷基。)

(式中，R²¹表示碳原子数3～8的烷基、碳原子数3～8的烷氧基、碳原子数3～8的烯基或碳原子数3～8的烯氧基，R²²表示碳原子数2～8的烷基或碳原子数2～8的烯基。)

(式中，R³¹和R³²各自独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基、碳原子数2～8的烯基或碳原子数2～8的烯氧基。)

(式中，R⁴¹和R⁴²各自独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基。)

(式中，P⁵和P⁶各自独立地表示式(PG-1)至式(PG-5)所表示的聚合性基，

(式中，与乙烯基结合的甲基、乙基、正丙基和异丙基中的氢原子可以被1个或2个以上的氟原子取代，该基团中的-CH₂-可以被氧原子取代。)

S⁵和S⁶各自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-或不相邻的2个以上的-CH₂-可以被-O-、-OCO-或-COO-取代，A¹至A⁸各自独立地表示碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、氟原子或氢原子。)

发明效果

本发明的Δε为负的所谓n型液晶组合物具有作为液晶显示元件充分的作为液晶组合物的向列相的温度范围、介电常数各向异性、折射率各向异性、粘性等各项特性，此外具有高电压保持率(VHR)且能够抑制制造时的液晶组合物中的低分子量成分的挥发所带来的ODF不均。本发明的液晶显示元件在液晶TV、监视器等显示元件中有用。

附图说明

图1是示意性地表示液晶显示元件的一个实施方式的分解立体图。

图2是将图1中的由I线包围的区域放大的平面图。

符号说明

1：液晶显示元件、AM：有源矩阵基板、CF：滤色器基板、2：第1基板、3：第2基板、4：液晶层、5：像素电极层、6：公共电极层、7：第1偏光板、8：第2偏光板、9：滤色器、11：栅极总线、12：数据总线、13：像素电极、14：Cs电极、15：源电极、16：漏电极、17：接触孔。

具体实施方式

(液晶组合物)

如前所述，本申请发明涉及特定的n型液晶组合物和使用其的液晶显示元件。以下，首先对本发明中的液晶组合物的实施方式进行说明。

本发明的组合物含有选自通式(I)所表示的化合物的1种或2种以上、选自通式(II)所表示的化合物的1种或2种以上、选自通式(III)所表示的化合物的1种或2种以上、选自通式(IV)所表示的化合物的1种或2种以上、以及1种或2种以上的通式(RM-22)所表示的聚合性化合物。

通式(I)中，在重视低粘性的情况下，R¹¹和R¹²优选丙基、丁基或戊基。在重视溶解性的情况下，R¹¹和R¹²优选为不同的基团。作为通式(I)所表示的化合物，更优选式(I-1)～(I-2)所表示的化合物，最优选式(I-1)所表示的化合物。

相对于本发明的组合物的总量，式(I)所表示的化合物的优选含量的下限值为3％，为5％，为7％，为9％，为10％，为12％，为13％。优选含量的上限值为30％，为27％，为25％，为23％。

需要说明的是，本申请中，只要没有特别说明，％是指质量％。

通式(II)中，在重视低粘性的情况下，R²¹优选丙基、丁基或戊基，更优选丙基或丁基，进一步优选丙基。R¹²优选乙基或丙基，在重视粘性的情况下，更优选乙基。作为通式(II)所表示的化合物，最优选式(II-1)所表示的化合物。

相对于本发明的组合物的总量，通式(II)所表示的化合物的优选含量的下限值为3％，为5％，为7％，为9％，为10％。优选含量的上限值为30％，为27％，为25％，为23％。

通式(III)中，在重视Tni的情况下，R³¹优选丙基、丁基或戊基，更优选丙基或戊基，进一步优选戊基。在重视弹性常数的情况下，优选丙烯基、丁烯基或戊烯基。在重视低粘性的情况下，R³²优选甲基或乙基，更优选甲基。作为通式(III)所表示的化合物，更优选式(III-1)～(III-3)所表示的化合物，在重视Tni、低粘性的情况下，最优选式(III-2)所表示的化合物。

相对于本发明的组合物的总量，通式(III)所表示的化合物的优选含量的下限值为1％，为3％，为5％，为7％。优选含量的上限值为25％，为23％，为20％，为19％，为18％，为17％。

通式(IV)中，在重视低粘性和溶解性的情况下，R⁴¹优选乙基、丙基、丁基或戊基，更优选乙基或丙基，进一步优选丙基。在重视高Δε的绝对值的情况下，R⁴²优选乙氧基、丙氧基或丁氧基，更优选乙氧基。作为通式(IV)所表示的化合物，更优选式(IV-1)～(IV-4)所表示的化合物，进一步优选式(IV-1)或式(IV-2)所表示的化合物，最优选式(IV-2)所表示的化合物。

相对于本发明的组合物的总量，通式(IV)所表示的化合物的优选含量的下限值为3％，为5％，为7％，为9％。相对于本发明的组合物的总量，优选含量的上限值为30％，为28％，为25％，为23％，为20％，为18％，为15％。

通式(RM-22)中，P⁵和P⁶各自独立地优选为式(PG-1)或式(PG-2)，特别优选为式(PG-1)。

S⁵和S⁶各自独立地优选单键或碳原子数1～5的未取代的亚烷基，更优选单键。

通式(RM-22)所表示的聚合性化合物优选为通式(RM-221)至(RM-225)、通式(RM-22M1)至(RM-22M9)和通式(RM-22O1)至(RM-22O6)所表示的聚合性化合物，特别优选为通式(RM-22O1)至(RM-22O6)所表示的聚合性化合物。

(式中，P⁵、P⁶、S⁵和S⁶与上述同样。)

相对于本发明的组合物的总量，上述通式(I)、(II)、(III)、(IV)和(RM-22)所表示的化合物的含量范围优选40～70％，更优选45～65％，进一步优选50～60％。

本发明的液晶组合物优选含有一种或两种以上的选自通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物组中的化合物。这些化合物相当于介电性为负的具有各向异性的化合物。“介电性为负的具有各向异性的化合物”是指Δε的符号为负且其绝对值显示大于2的值的化合物。需要说明的是，化合物的Δε是从在25℃时介电性大致中性的组合物中添加该化合物所得的组合物的介电常数各向异性的测定值外推得到的值。

本发明的液晶组合物优选含有一种或两种以上的选自通式(N-01)、(N-02)、(N-03)和(N-04)所表示的化合物组中的化合物。

式中，R²¹和R²²各自独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数2～8的烯氧基，该基团中的1个或2个以上的-CH₂-可以各自独立地以O原子不相邻的方式被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或1,2-亚环丙基取代，Z¹各自独立地表示单键、-CH₂CH₂-、-OCH₂-、-CH₂O-、-COO-、-OCO-、-OCF₂-、-CF₂O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-，m各自独立地表示1或2。

R²¹优选为碳原子数1～8的烷基，更优选碳原子数1～5的烷基，进一步优选碳原子数1～4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1～8的烷氧基，更优选碳原子数1～5的烷基或碳原子数1～4的烷氧基，进一步优选碳原子数1～4的烷氧基。

R²¹和R²²为烯基的情况下，优选选自式(R1)至式(R5)中的任一个所表示的基团，

(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最好尽可能少，优选不含有。

Z¹各自独立地表示单键、-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以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最好尽可能少，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存在的氢原子可以被氟原子或氯原子取代，不优选氯原子。

通式(N-01)、(N-02)、(N-03)和(N-04)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1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，特别优选碳原子数1～4的烷氧基。

本发明的液晶组合物优选含有一种或两种以上的选自通式(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作为通式(N-01)所表示的化合物。

(式中，R²¹表示与前述相同的含义，R²³各自独立地表示碳原子数1～4的烷氧基。)

本发明的液晶组合物优选含有一种或两种以上的选自通式(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作为通式(N-02)所表示的化合物。

本发明的液晶组合物优选含有一种或两种以上的通式(N-03-1)所表示的化合物作为通式(N-03)所表示的化合物。

(式中，R²¹表示与前述相同的含义，R²³表示碳原子数1～4的烷氧基。)

本发明的液晶组合物可以含有选自式(N-04-1)至式(N-04-3)所表示的化合物组中的化合物作为通式(N-04)所表示的化合物。

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％，为1％，为5％，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％，为15％，为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％，为1％，为5％，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％，为15％，为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％，为1％，为5％，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％，为15％，为10％。

相对于本发明的液晶组合物的总量，式(N-04)所表示的化合物的优选含量的下限值为0％，为2％，为5％，为8％，为10％，为13％，为15％，为17％，为20％。优选含量的上限值为30％，为28％，为25％，为23％，为20％，为18％，为15％，为13％。

相对于本发明的组合物的总量，上述通式(I)、(II)、(III)、(IV)、(RM-22)和(N-01)～(N-04)所表示的化合物的含量范围优选50～90％，更优选55～85％，进一步优选60～80％。

本发明的液晶组合物可以进一步含有1种或2种以上的通式(N-05)所表示的化合物。

(式中，R²¹和R²²表示与前述相同的含义。)

通式(N-05)所表示的化合物在想要调整多种物性的情况下有效，但也可以为了得到大折射率各向异性(Δn)、高T_NI、大Δε而使用。

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％，为2％，为5％，为8％，为10％，为13％，为15％，为17％，为20％。优选含量的上限值为30％，为28％，为25％，为23％，为20％，为18％，为15％，为13％，为10％，为5％。

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(NU-01)至通式(NU-08)所表示的化合物组中的化合物。

(式中，R^NU11、R^NU12、R^NU21、R^NU22、R^NU31、R^NU32、R^NU41、R^NU42、R^NU51、R^NU52、R^NU61、R^NU62、R^NU71、R^NU72、R^NU81和R^NU82各自独立地表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数1～8的烷氧基、碳原子数2～8的烯基或碳原子数2～8的烯氧基，该基团中的1个或非相邻的2个以上的-CH₂-各自独立地可以被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或1,2-亚环丙基取代。其中通式(NU-01)所表示的化合物不包括上述式(I)所表示的化合物，通式(NU-02)所表示的化合物不包括上述式(II)所表示的化合物，通式(NU-03)所表示的化合物不包括上述式(III)所表示的化合物。)

进一步详述，R^NU11、R^NU12、R^NU21、R^NU22、R^NU31、R^NU32、R^NU41、R^NU42、R^NU51、R^NU52、R^NU61、R^NU62、R^NU71、R^NU72、R^NU81和R^NU82优选碳原子数1～5的烷基或碳原子数1～5的烷氧基，进一步优选碳原子数1～5的烷基。在重视响应速度的情况下，优选至少一个R^NU11、R^NU21、R^NU41和R^NU51为碳原子数2～3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30％以下，优选25％以下，优选20％以下，优选15％以下，优选10％以下，优选5％以下。在重视高VHR的情况下，具有烯基的化合物优选10％以下，优选5％以下，优选1％以下，优选不含有。

进一步详述，R^NU11、R^NU21、R^NU31、R^NU41、R^NU51、R^NU61、R^NU71、R^NU81特别优选碳原子数1～5的烷基，R^NU12、R^NU22、R^NU32、R^NU42、R^NU52、R^NU62、R^NU72和R^NU82特别优选碳原子数1～5的烷基或碳原子数1～5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通式(RM-22)所表示的聚合性化合物以外的聚合性化合物。

相对于本发明的组合物的总量，上述通式(I)、(II)、(III)、(IV)、(RM-22)、(N-01)～(N-04)和(NU-01)～(NU-08)所表示的化合物的含量范围优选85～100％，更优选90～100％，进一步优选95～100％。

具体而言，优选下述通式(RM-23)所表示的聚合性化合物。

(式中，P⁷和P⁸表示与P⁵和P⁶相同的含义，S⁷和S⁸表示与S⁵和S⁶相同的含义，B^1～B¹²各自独立地表示碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、氟原子或氢原子。)

作为通式(RM-23)所表示的聚合性化合物，更优选下述通式(RM-131)～(RM-156)、(RM-231)～(RM-255)所表示的化合物。

(式中，P³和P⁴表示与P⁵和P⁶相同的含义，S³和S⁴表示与S⁵和S⁶相同的含义。)

(式中，P⁷和P⁸表示与P⁵和P⁶相同的含义，S⁷和S⁸表示与S⁵和S⁶相同的含义。)

本申请发明的组合物优选不含有分子内具有过酸(-CO-OO-)结构等氧原子彼此结合而成的结构的化合物。

在重视组合物的可靠性和长期稳定性的情况下，具有羰基的化合物的含量相对于上述组合物的总质量优选设为5％以下，更优选设为3％以下，进一步优选设为1％以下，最优选实质上不含有。

重视UV照射所引起的稳定性的情况下，取代有氯原子的化合物的含量相对于上述组合物的总质量优选设为15％以下，优选设为10％以下，优选设为8％以下，更优选设为5％以下，优选设为3％以下，进一步优选实质上不含有。

优选增多分子内的环结构全部为六元环的化合物的含量，分子内的环结构全部为六元环的化合物的含量相对于上述组合物的总质量优选设为80％以上，更优选设为90％以上，进一步优选设为95％以上，最优选实质上仅由分子内的环结构全部为六元环的化合物构成组合物。

为了抑制组合物的氧化所引起的劣化，优选减少具有亚环己烯基作为环结构的化合物的含量，具有亚环己烯基的化合物的含量相对于上述组合物的总质量优选设为10％以下，优选设为8％以下，更优选设为5％以下，优选设为3％以下，进一步优选实质上不含有。

在重视粘度的改善和Tni的改善的情况下，优选减少分子内具有氢原子可以被卤素取代的2-甲基苯-1,4-二基的化合物的含量，上述分子内具有2-甲基苯-1,4-二基的化合物的含量相对于上述组合物的总质量优选设为10％以下，优选设为8％以下，更优选设为5％以下，优选设为3％以下，进一步优选实质上不含有。

本申请中，实质上不含有是指除了非有意含有的物质以外不含有。

本发明的第一实施方式的组合物中含有的化合物具有烯基作为侧链的情况下，在上述烯基结合于环己烷的情况下，该烯基的碳原子数优选为2～5，上述烯基结合于苯的情况下，该烯基的碳原子数优选为4～5，上述烯基的不饱和键与苯优选未直接结合。

本发明中使用的液晶组合物的平均弹性常数(K_AVG)优选10至25，作为其下限值，优选10，优选10.5，优选11，优选11.5，优选12，优选12.3，优选12.5，优选12.8，优选13，优选13.3，优选13.5，优选13.8，优选14，优选14.3，优选14.5，优选14.8，优选15，优选15.3，优选15.5，优选15.8，优选16，优选16.3，优选16.5，优选16.8，优选17，优选17.3，优选17.5，优选17.8，优选18，作为其上限值，优选25，优选24.5，优选24，优选23.5，优选23，优选22.8，优选22.5，优选22.3，优选22，优选21.8，优选21.5，优选21.3，优选21，优选20.8，优选20.5，优选20.3，优选20，优选19.8，优选19.5，优选19.3，优选19，优选18.8，优选18.5，优选18.3，优选18，优选17.8，优选17.5，优选17.3，优选17。在重视减少耗电的情况下，抑制背光源的光量是有效的，液晶显示元件优选提高光的透过率，因此，优选将K_AVG的值设定为稍低。在重视响应速度的改善的情况下，优选将K_AVG的值设定为稍高。

本发明的组合物可以追加含有取向助剂。取向助剂(自发取向性化合物)具备如下功能：和与包含液晶组合物的液晶层直接抵接的构件(电极(例如ITO)、基板(例如玻璃基板、丙烯酸基板、透明基板、柔性基板等)、树脂层(例如滤色器、取向膜、保护涂层等)、绝缘膜(例如无机材料膜、SiNx等))发生相互作用，诱发液晶层所含的液晶分子的垂直排列或均质取向。

取向助剂优选具有用于聚合的聚合性基、与液晶分子类似的介晶基、能够和与液晶层直接抵接的构件发生相互作用的吸附基(极性基)、以及诱发液晶分子的取向的取向诱导基。

优选吸附基和取向诱导基与介晶基结合，聚合性基直接或根据需要隔着间隔基取代于介晶基、吸附基和取向诱导基。特别是聚合性基优选以进入吸附基中的状态取代于介晶基。

本发明的液晶组合物除了上述化合物以外还可以含有通常的向列液晶、近晶液晶、胆固醇液晶、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂或红外线吸收剂等。

本发明的液晶组合物优选含有抗氧化剂，以避免在作为液晶显示元件的制造工序之一的加热处理中聚合。不含有抗氧化剂的情况下，在UV照射工序之前的加热处理中，会进行聚合，从而得不到所期望的取向。

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。

通式(H-1)至通式(H-3)中，R^H1各自独立地表示碳原子数1～10的烷基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数2～10的烯基或碳原子数2～10的烯氧基。进一步具体而言，R^H1进一步优选为碳原子数3的烷基。

通式(H-4)中，M^H1表示碳原子数4～10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相邻的方式被-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。

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(T_NI)为60℃至120℃，更优选70℃至100℃，特别优选70℃至85℃。需要说明的是，本发明中，T_NI表现较高，为60℃以上。

液晶电视用途的情况下，T_NI优选70至80℃，移动用途的情况下，T_NI优选80至90℃，在PID(Public information Display)等室外显示用途的情况下，T_NI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。进一步详述，对应于薄单元间隙的情况下，优选为0.10至0.13，对应于厚单元间隙的情况下，优选为0.08至0.10。需要说明的是，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也适合于在至少一方基板上不具有取向膜的液晶显示元件、即通称为PI-less的模式。优选将例如日本特愿2013-552125、日本特愿2014-517515、日本专利06081361、日本特愿2015-546888、日本特愿2017-12710、WO2017041893A、日本专利06070973、WO17/047177等中记载的具有自发取向性的化合物、前述取向助剂与本发明的液晶组合物组合使用。

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，可以用于PSA、PSVA、PS-IPS、PS-FFS、NPS等液晶显示元件。

接下来，对具备由以上那样的液晶组合物形成的液晶层的液晶显示元件进行说明。

图1为示意性地表示液晶显示元件的一个实施方式的分解立体图，图2为将图1中的由I线包围的区域放大的平面图。

需要说明的是，图1和图2中，方便起见，将各部的尺寸和它们的比率夸张示出，有时与实际不同。另外，以下所示的材料、尺寸等为一例，本发明不限于此，可以在不变更其主旨的范围内适当变更。

图1所示的液晶显示元件1具备：相对配置的有源矩阵基板AM和滤色器基板CF、以及夹持于有源矩阵基板AM与滤色器基板CF之间的液晶层4。

有源矩阵基板AM具有：第1基板2、设置于第1基板2的液晶层4侧的面的像素电极层5、以及设置于第1基板2的与液晶层4相反一侧的面的第1偏光板7。

另一方面，滤色器基板CF具有：第2基板3、设置于第2基板3的液晶层4侧的公共电极层6、设置于第2基板3的与液晶层4相反一侧的面的第2偏光板8、以及设置于第2基板3与公共电极层6之间的滤色器9。

即，本实施方式涉及的液晶显示元件1具有由第1偏光板7、第1基板2、像素电极层5、液晶层4、公共电极层6、滤色器9、第2基板3、和第2偏光板8依次层叠而成的构成。

第1基板2和第2基板3分别由例如玻璃材料、或塑料材料那样具有柔软性(可挠性)的材料形成。

第1基板2和第2基板3可以双方具有透光性，也可以仅一方具有透光性。后者的情况下，另一方基板可以由例如金属材料、硅材料那样的不透明材料构成。

如图2所示，像素电极层5具有用于提供扫描信号的多个栅极总线11、用于提供显示信号的多个数据总线12、和多个像素电极13。需要说明的是，图2中，示出了一对栅极总线11、11和一对数据总线12、12。

多个栅极总线11与多个数据总线12相互交叉而以矩阵状配置，通过由它们包围的区域，形成了液晶显示元件1的单位像素。在各单位像素内形成了1个像素电极13。

像素电极13具有如下结构(所谓的鱼骨结构)，该结构具备彼此正交而形成十字形状的2个干部、和从各干部分岔并朝着外方延伸的多个枝部。

在一对栅极总线11、11之间，与栅极总线11大致平行地设有Cs电极14。另外，在栅极总线11与数据总线12彼此交叉的交叉部附近，设有包含源电极15和漏电极16的薄膜晶体管。漏电极16上设有接触孔17。

栅极总线11和数据总线12优选分别由例如Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或含有它们的合金形成，更优选由Mo、Al或含有它们的合金形成。

像素电极13例如为了提高光的透过率而由透明电极构成。透明电极通过将ZnO、InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO(Indium Zinc Oxide)、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO、TiO、AZTO(AlZnSnO)的那样的化合物进行溅射等而形成。

透明电极的平均厚度优选为10～200nm程度。另外，为了降低电阻，也可以通过将非晶的ITO膜烧成而制成多晶的ITO膜，形成透明电极。

另一方面，公共电极层6例如具有并设的多个条带状的公共电极(透明电极)。该公共电极也可以与像素电极13同样地形成。

滤色器9可以通过例如颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等制作。

颜料分散法中，供给滤色器用的固化性着色组合物以在第2基板3上形成预定的图案后，通过加热或光照射使其固化。对红、绿、蓝3色进行该操作，从而能够得到滤色器9。

需要说明的是，滤色器9也可以配置于第1基板2侧。

另外，从防止漏光的观点出发，液晶显示元件1也可以设置黑矩阵(未图示)。该黑矩阵优选形成于与薄膜晶体管对应的部分。

需要说明的是，黑矩阵可以与滤色器9一起配置于第2基板3侧，可以与滤色器9一起配置于第1基板2侧，也可以分别将黑矩阵配置于第1基板2侧、滤色器9配置于第2基板3侧。另外，黑矩阵也可以由使滤色器9的各色重叠而降低了透过率的部分构成。

有源矩阵基板AM与滤色器基板CF通过在它们的周边区域利用由环氧系热固化性组合物等构成的密封材(封止材)而彼此贴合。

需要说明的是，在有源矩阵基板AM与滤色器基板CF之间，可以配置保持它们的间隔距离的间隔件。作为间隔件，可列举例如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子那样的粒状间隔件、通过光刻法形成的树脂制的间隔柱等。

有源矩阵基板AM与滤色器基板CF的平均间隔距离(即，液晶层4的平均厚度)优选为1～100μm程度。

第1偏光板7和第2偏光板8可以通过调整它们的透过轴的位置关系而以视野角、对比度变得良好的方式设计。具体而言，第1偏光板7和第2偏光板8优选按照它们的透过轴在常黑模式下工作的方式彼此正交地配置。特别是优选第1偏光板7和第2偏光板8中的任一方按照其透过轴与无电压施加时的液晶分子的取向方向平行的方式配置。

另外，使用第1偏光板7和第2偏光板8的情况下，优选以对比度成为最大的方式调整液晶层4的折射率各向异性(Δn)与液晶层4的平均厚度之积。进一步，液晶显示元件1可以具备用于扩大视野角的相位差膜。

需要说明的是，有源矩阵基板AM可以进一步具备被覆像素电极层5(栅极总线11、数据总线12、像素电极13、Cs电极14和薄膜晶体管)的一部分、或像素电极层5全部的有机绝缘膜。

另外，滤色器基板CF也可以进一步具备被覆公共电极层6(公共电极)的一部分、或公共电极层6全部的有机绝缘膜。

作为上述有机绝缘膜的构成材料，可列举例如丙烯酸树脂、环氧树脂、苯乙烯树脂、以及它们的共聚物等。这些树脂可以单独使用一种，或组合使用两种以上。

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，优选以适度的聚合速度进行聚合，因此优选通过单一或并用或顺次照射紫外线或电子射线等活性能量射线而使其聚合的方法。使用紫外线的情况下，可以使用偏光光源，也可以使用非偏光光源。另外，在将液晶组合物夹持于两片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具有适当的透明性。另外，也可以使用如下手段：在光照射时使用掩模仅使特定的部分聚合后，通过改变电场、磁场或温度等条件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。需要说明的是，所施加的交流电场优选频率1Hz至10kHz的交流，更优选频率60Hz至10kHz，电压依赖于液晶显示元件所期望的预倾角来选择。也就是说，可以通过所施加的电压来控制液晶显示元件的预倾角。在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出发，优选将预倾角控制为80度至89.9度。

在PSA型或PSVA型的液晶显示元件中，元件制造后聚合性化合物不聚合而直接残存时会产生IS。该残存的聚合性化合物的量优选20ppm以下，进一步优选15ppm以下，特别优选10ppm以下，特别优选检测下限以下或0。

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照射时的温度没有特别限制。例如将本发明的液晶组合物适用于具备具有取向膜的基板的液晶显示元件的情况下，优选在能够保持上述液晶组合物的液晶状态的温度范围内。即，优选在15～50℃进行聚合。

作为产生紫外线的灯，可以使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等，优选USHIO公司的超高压UV灯、TOSHIBA公司的荧光形紫外线灯。另外，作为所照射的紫外线的波长，优选照射并非液晶组合物的吸收波长区域的波长区域的紫外线，根据需要，优选过滤紫外线而使用。所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。所照射的紫外线的能量量可以适当调整，优选10mJ/cm²～500J/cm²，进一步优选100mJ/cm²～200J/cm²。

实施例

以下列举实施例进一步详述本发明，但本发明不限定于这些实施例。另外，以下的实施例和比较例的组合物的“％”是指“质量％”。

实施例中对于液晶化合物的记载使用以下的简称。

(环结构)

(侧链结构和连结结构)

式中的记载	所表示的取代基和连结基
		1-	CH<sub>3</sub>-
2-	C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>-
		3-	n-C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>-
4-	n-C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>-
		5-	n-C<sub>5</sub>H<sub>11</sub>-
V-	CH<sub>2</sub>＝CH-
		V2-	CH<sub>2</sub>＝CH-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-
1V2-	CH<sub>3</sub>-CH＝CH-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-
		-1	-CH<sub>3</sub>
-2	-C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>
		-3	-n-C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>
-4	-n-C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>
		-5	-n-C<sub>5</sub>H<sub>11</sub>
-O1	-O-CH<sub>3</sub>
		-O2	-O-C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>
-O3	-O-n-C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>
		-O4	-O-n-C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>
-O5	-O-n-C<sub>5</sub>H<sub>11</sub>
		-V	-CH＝CH<sub>2</sub>
-V1	-CH＝CH-CH<sub>3</sub>
		-2V	-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH＝CH<sub>2</sub>
-F	-F
		-OCF3	-OCF<sub>3</sub>
-CN	-CN
		-	单键
-E-	-COO-
		-1-	-CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>-
-CFFO-	-CF<sub>2</sub>O-
		-T-	-C≡C-
-O1-	-OCH<sub>2</sub>-
		-1O-	-CH<sub>2</sub>O-

实施例中，测定的特性如下所示。需要说明的是，只要没有特别记载，测定使用JEITA ED-2521B中规定的方法。

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)

K11：20℃时的弹性常数K11(pN)

K33：20℃时的弹性常数K33(pN)

(液晶评价单元的制作方法1)

制作第一基板(公共电极基板)和第二基板(像素电极基板)，该第一基板在绝缘层上具有包含经图案化的透明公共电极的透明电极层、具备滤色器层、且具有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜，该第二基板具有像素电极层且具有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜，该像素电极层具有被有源元件驱动的图2所示的鱼骨型透明像素电极。作为垂直取向膜形成材料，使用JSR公司制的JALS2096。在第一基板上滴加液晶组合物，以压力0.1Pa保持1小时后，用第二基板夹住，恢复至大气压后，在常压、110℃、2小时的条件下使密封材固化。

然后，在对液晶单元以频率100Hz施加10V电压的状态下，使用高压水银灯，隔着滤除325nm以下的紫外线的滤光片照射紫外线。此时，在中心波长365nm的条件下测定的照度调整为100mW/cm²，照射累积光量30J/cm²的紫外线。将上述紫外线照射条件设为照射条件1。通过该照射条件1对液晶单元中的液晶分子赋予预倾角，制作PSA元件。

接下来，使用荧光UV灯，在中心波长313nm的条件下测定的照度调整为3mW/cm²，进一步照射累积光量10J/cm²的紫外线。将上述紫外线照射条件设为照射条件2。通过照射条件2而使照射条件1下未反应的液晶单元中的聚合性化合物的残留量降低。

通过上述工序得到了单元间隙3.5μm的液晶显示元件。

(液晶评价单元的制作方法2)

制作第一基板(公共电极基板)和第二基板(像素电极基板)，该第一基板在绝缘层上具有包含经图案化的透明公共电极的透明电极层、具备滤色器层、且具有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜，该第二基板具有像素电极层且具有诱发垂直取向的聚酰亚胺取向膜，该像素电极层具有被有源元件驱动的图2所示的鱼骨型透明像素电极。在第一基板上滴加液晶组合物，以压力0.1Pa保持1小时后，用第二基板夹住，恢复至大气压后，在常压、110℃、2小时的条件下使密封材固化。然后，经过照射条件1和照射条件2的工序，得到了单元间隙3.5μm的液晶显示元件。

(a)电压保持率试验(VHR)：将液晶组合物滴加、注入至评价单元后，测定UV照射后的电压保持率(VHR)。电压为1V、频率为60Hz、测定温度为60℃，测定设备使用TOYO制LCM-2。

(b)滴痕评价试验(ODF不均)：将液晶组合物滴加、注入至单元后，一边施加电压一边UV照射后，通过目视确认整面显示黑色时以白色浮现的滴痕，进行以下的5个阶段的评价。

5：无滴痕

4：有极少滴痕，为可容许的水平

3：稍有滴痕，处于合格与否判定的界线水平

2：有滴痕，为不可容许的水平

1：有滴痕，非常差

(液晶组合物的调整)

调制以下的表所示的LC-1、R-1～2，测定其物性。物性如表1所示。进一步调制LC-2～6，测定其物性。物性如表2所示。需要说明的是，测定温度为20℃。

[表1]

成分	LC-1	R-1	R-2
				3-Cy-Cy-2		15
3-Cy-Cy-4	15		15
				3-Cy-Cy-5	7	7	7
3-Cy-Ph-02	15
				3-Cy-Ph-01		15	15
5-Ph-Ph-1	10	10	10
				3-Cy-Ph-Ph-2	8	8	8
3-Cy-10-Ph5-01	5	5	5
				3-Cy-10-Ph5-02	10	10	10
2-Cy-Cy-10-Ph5-02	5	5	5
				3-Cy-Cy-10-Ph5-02	15	15	15
3-Cy-Ph-Ph5-02	10	10
				3-Ph-Ph5-Ph-2			10
T<sub>ni</sub>	73.4	64.8	64.8
				Δn	0.104	0.099	0.107
Δε	-3.2	-3.2	-2.8
				γ<sub>1</sub>	126	96	95
K<sub>11</sub>	16.1	14.1	13.7
				K<sub>33</sub>	15.1	12.8	12.2

[表2]

成分	LC-2	LC-3	LC-4	LC-5	LC-6
						3-Cy-Cy-2			5
3-Cy-Cy-4	15	15	10	15	15
						3-Cy-Cy-5	7	7	7	7
3-Cy-Ph-02	15	20	15	15	22
						5-Ph-Ph-1	10	2	10	8	10
3-Cy-Cy-Ph-1					8
						3-Cy-Ph-Ph-2	3	8	8	8
3-Ph-Ph5-02		8
						3-Cy-10-Ph5-01	5			5
3-Cy-10-Ph5-02	10	10	10	10	10
						2-Cy-Cy-10-Ph5-02	5	5	10		10
3-Cy-Cy-10-Ph5-02	15	15	15	15	15
						3-Cy-Ph-Ph5-02	10	10	10	10	10
3-Ph-1-Ph-Ph5-02				7
						T<sub>ni</sub>	73.5	75.2	75.7	74.6	75.9
Δn	0.104	0.104	0.103	0.110	0.102
						Δε	-3.2	-3.4	-3.2	-3.2	-3.3
γ<sub>1</sub>	125	125	123	132	134
						K<sub>11</sub>	16.0	15.9	16.0	16.9	16.3
K<sub>33</sub>	15.3	15.3	14.6	15.7	16.3

(实施例1～6)和(比较例1～2)

相对于上述液晶组合物100，如下述表所示添加上述式(RM-1)～(RM-5)所表示的化合物，调制含聚合性化合物的液晶组合物，制作液晶评价单元(表中记载为制作方法。)后进行VHR和ODF不均的评价。

[表3]

实施例编号	1	2	3	4
					组合物	LC-1	LC-2	LC-3	LC-4
添加物1	RM-1	RM-1	RM-2	RM-1
					添加量(％)	0.3	0.3	0.3	0.3
制作方法	1	1	1	1
					VHR	98.1	98	98.2	98
ODF不均	5	5	5	3

[表4]

实施例编号	5	6
			组合物	LC-5	LC-6
添加物1	RM-1	RM-1
			添加量(％)	0.3	0.3
添加物2	RM-3	RM-3
			添加量(％)	0.5	0.5
添加物3	RM-4	RM-5
			添加量(％)	0.5	0.5
制作方法	2	2
			VHR	97.8	97.7
ODF不均	4	4

[表5]

比较例编号	1	2
			组合物	R-1	R-2
添加物1	RM-1	RM-1
			制作方法	1	1
VHR	98.1	87.8
			ODF不均	2	3

如上所述可知，实施例能够同时实现良好的VHR特性和ODF不均特性，相对于比较例优异。