TWI629345B - Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using same - Google Patents

Nematic liquid crystal composition and liquid crystal display element using same Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種作為液晶顯示材料有用之介電常數異向性(△ε)顯示為正之液晶組成物及使用其之液晶顯示元件。本發明之液晶組成物係具有較廣之溫度範圍之液晶相，黏性小，於低溫下之熔解性良好，比電阻、電壓保持率高，對熱或光穩定之液晶組成物，藉由使用該液晶組成物，可提供顯示品質優異、不易產生殘像、滴痕等顯示不良之液晶顯示元件。使用有本發明之液晶組成物的液晶顯示元件對於主動矩陣驅動用液晶顯示元件有用，可應用於TN型、IPS型、FFS型等之液晶顯示元件。

Description

向列型液晶組成物及使用其之液晶顯示元件
本發明係關於一種作為液晶顯示材料有用之介電常數異向性(△ε)顯示正值之向列型液晶組成物及使用其之液晶顯示元件。
液晶顯示元件已用於以鐘錶、計算器為首之各種測定機器、汽車用面板、文字處理器、電子記事本、印表機、電腦、電視、鐘錶、廣告顯示板等。作為液晶顯示方式，具有代表性者有TN(扭轉向列)型、STN(超扭轉向列)型、使用TFT(薄膜電晶體)之垂直配向型或IPS(橫向電場效應)型等。對於該等液晶顯示元件所使用之液晶組成物，謀求於水分、空氣、熱、光等外界刺激下穩定，又，於以室溫為中心之儘可能廣之溫度範圍顯示出液晶相，為低黏性，且驅動電壓較低。進而，為了將介電常數異向性(△ε)及/或折射率異向性(△n)等設為對於各顯示元件而言最佳之值，液晶組成物係由數種至數十種化合物所構成。
於垂直配向(VA)型顯示器中係使用△ε為負之液晶組成物，於TN型、STN型或IPS(In Plane Switching)型等之水平配向型顯示器中係使用△ε為正之液晶組成物。又，亦報告有藉由於未施加電壓時使△ε為正之液晶組成物垂直地配向，施加橫向電場而進行顯示之驅動方式，△ε為正之液晶組成物之必要性進一步提高。另一方面，於全部驅動方式中，謀求低電壓驅動、高速響應、較廣之動作溫度範圍。即，要求△ε為 正、絕對值大、黏度(η)小、高向列相-等向性液體相轉移溫度(Tni)。又，必須根據△n與單元間隙(d)之積即△n×d之設定，配合單元間隙而將液晶組成物之△n調節為適當範圍。此外，於將液晶顯示元件用於電視等之情形時，由於重視高速響應性，故而要求旋轉黏性(γ 1)較小之液晶組成物。
作為以高速響應性為目標之液晶組成物之構成，例如揭示有將作為△ε為正之液晶化合物的式(A-1)或(A-2)所表示之化合物、及作為△ε為中性之液晶化合物的(B)組合而使用之液晶組成物。該等液晶組成物之特徵在於△ε為正之液晶化合物具有-CF2O-結構，或△ε為中性之液晶化合物具有烯基，該等情況於該液晶組成物之領域已廣為人知。(專利文獻1至4)
另一方面，因液晶顯示元件之用途擴大，其使用方法、製造方法亦可見大幅變化。為了應對該等變化，業界已開始謀求將先前已知之基本物性值以外之特性最佳化。即，使用液晶組成物之液晶顯示元件因廣泛使用VA型或IPS型等，其尺寸為50型以上之超大型尺寸之顯示元件亦實用化而被使用。隨著基板尺寸之大型化，液晶組成物向基板之注入方法亦自先前之真空注入法轉為已成為注入方法之主流的滴注(ODF：One Drop Fill)法，但向基板滴下液晶組成物時之滴痕會導致顯示品質之降低的問題表面化。
進而，於藉由ODF法所進行之液晶顯示元件製造步驟中，必須根據液晶顯示元件之尺寸而滴下最佳之液晶注入量。若注入量之偏差自最佳值起增大，則預先經設計之液晶顯示元件之折射率或驅動電場之平衡性會被破壞，產生斑或對比度不良等顯示不良。尤其是多用於最近流行之智慧型手機之小型液晶顯示元件，其最佳之液晶注入量較少，因而將自最佳值之偏差控制在一定範圍內本身較為困難。因此，為了將液晶顯示元件之良率保持為較高，亦必須具有例如以下性能：對滴下液晶時所產生之滴下裝置內之急遽之壓力變化或衝擊之影響小，能夠長時間穩定地連續滴下液晶。
如上所述，對於利用TFT元件等進行驅動之主動矩陣驅動液晶顯示元件所使用之液晶組成物，業界一直謀求如下開發：除了維持高速響應性能等作為液晶顯示元件而謀求之特性或性能，並且具有自先前起一直被重視之高比電阻值或高電壓保持率，或對於光或熱等外部刺激穩定的特性以外，亦考慮到液晶顯示元件之製造方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-037918號
[專利文獻2]日本特開2008-038018號
[專利文獻3]日本特開2010-275390號
[專利文獻4]日本特開2011-052120號
本發明所欲解決之課題在於提供一種液晶組成物，其係介電常數異向性(△ε)為正之液晶組成物，具有較廣之溫度範圍之液晶相，黏性小，於低溫下之熔解性良好，比電阻或電壓保持率高，對於熱或光穩定者，進而藉由使用上述液晶組成物，以良好之良率提供顯示品質優異、不易產生殘像或滴痕等顯示不良之TN型、IPS型、FFS型等之液晶顯示元件。
本發明人發現對各種液晶化合物及各種化學物質進行研究，發現藉由組合特定之液晶化合物，可解決上述課題，從而完成本發明。
本發明提供一種液晶組成物，其含有式(Ix)表示之化合物作為第一成分，
該第一成分之含量為3至60質量%，且含有介電常數異向性(△ε)為正之成分(A)作為第二成分；又，本發明提供一種使用該液晶組成物之液晶顯示元件。
本發明之介電常數異向性(△ε)為正之液晶組成物可獲得非常低之黏度(η)及旋轉黏性(γ 1)，於低溫下之熔解性良好，比電阻或電壓保持率(VHR)因熱或光而產生之變化極小，因此實用性較高，使用其之TN型、IPS型、FFS型等之液晶顯示元件可實現高速響應。又，可於液晶顯示元件製造步驟中穩定地發揮性能，因此可抑制起因於步驟之顯示不良，而以較高之良率進行製造，故而非常有用。
本發明者對各種聯環己烷衍生物及氟苯衍生物或氟萘衍生物進行研究，發現藉由組合特定之化合物，可解決上述課題，從而完成本發明。
本發明之液晶組成物含有式(Ix)表示之化合物作為第一成分。式(Ix)表示之化合物係含有3至60質量%，較佳為含有5至50質量%，進而較佳為含有5至40質量%，尤佳為含有10至30質量%。更詳細而言，於減小黏度(η)或旋轉黏性(γ 1)之情形時，其含量較佳為20至60質量%，於重視抑制低溫下之析出之情形時，其含量較佳為10至30質量%。又，於欲確保低溫下之熔解性之情形時，其含量較佳為10至40質量%。
本發明之液晶組成物含有介電常數異向性(△ε)為正之化合物作為第二成分。此處，所謂介電常數異向性(△ε)為正，係指介電常數異向性(△ε)之絕對值大於2。△ε為正之成分(A)之含量較佳為10至90質量%，進而較佳為15至70質量%，尤佳為15至50質量%。
成分(A)所使用之化合物係由介電常數異向性(△ε)為2以上之化合物所構成，較佳為由介電常數異向性(△ε)為2.5以上之化合物構成，進而較佳為由介電常數異向性(△ε)為3以上之化合物構成，尤佳為由介電常數異向性(△ε)為3.5以上之化合物構成。再者，化合物之介電常數異向性(△ε)係根據添加至25℃時之介電常數異向性(△ε)約為0之液晶組成物中而製備之組成物之介電常數異向性(△ε)之測定值進行外插而獲得之值。
較佳為作為第二成分之成分(A)含有以具有萘骨架為特徵之通式(Na)或通式(Nb)表示之化合物。
式中，RNa1及RNb1分別獨立地表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，但較佳為碳原子數為1~5之烷基或碳原子數為2~5之烯基。
環ANa1及ANb1分別獨立地表示1,4-伸環己基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可經-O-或-S-取代)或1,4-伸苯基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH=亦可經-N=取代)，基中之氫原子亦可分別獨立地經氰基、氟原子或氯原子取代，但較佳為1,4-伸環己基、四氫呋喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基。
ZNa1、ZNb1及ZNb2分別獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-，進而較佳為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-或-CF2O-。
nNa1表示1、2、3或4，於nNa1為2、3或4而存在多個環ANa1 之情形時，該等可相同亦可不同，同樣地，於存在多個ZNa1之情形時，該等可相同亦可不同。於重視改善Tni之情形時，nNa1較佳為2、3或4，於重視改善響應速度之情形時，nNa1較佳為1或2。
nNb1表示0、1、2或3，於nNb1為2、3或4而存在多個環ANb1之情形時，該等可相同亦可不同，同樣地，於存在多個ZNb1之情形時，該等可相同亦可不同。於重視改善Tni之情形時，nNb1較佳為1、2或3，於重視改善響應速度之情形時，nNb1較佳為0或1。
XNa1、XNa2、XNa3、XNb1、XNb2、XNb3、XNb4及XNb5分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子。
較佳為XNa1表示氫原子，較佳為XNa2及XNa3中之至少一個表示氟原子，更佳為XNa2及XNa3均表示氟原子。
較佳為XNb1表示氫原子，較佳為XNb2及XNb3中之至少一個表示氟原子，更佳為XNb2及XNb3均表示氟原子。
較佳為XNb4及XNb5中之至少一個表示氟原子，更佳為XNb4及XNb5均表示氟原子。
YNa1及YNb1分別獨立地表示氟原子、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，較佳為氟原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基，進而較佳為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基。
亦較佳為作為第二成分之成分(A)含有通式(Pa)所表示之化合物。
式中，RNc1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，但較佳為碳原子數為1~5之烷基或碳原子數為2~5之烯基。
環P1、P2及P3分別獨立地表示1,4-伸環己基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可經-O-或-S-取代)或1,4-伸苯基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH=亦可經-N=取代)，基中之氫原子亦可分別獨立地經氰基、氟原子或氯原子取代，但較佳為1,4-伸環己基、四氫呋喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基。
ZNc1、ZNc2或ZNc3分別獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-，進而較佳為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-或-CF2O-，進而較佳為所存在之ZNc1、ZNc2或ZNc3中之任一者為單鍵。
nc1、nc2或nc3分別獨立地表示0、1或2。nc1+nc2+nc3表示1至5，進而較佳為4以下，尤佳為3以下。
XNc1及XNc2分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子。
YNc1表示氟原子、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，較佳為氟原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基，進而較佳為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基。
較佳為通式(Na)表示之化合物係選自通式(Na01)至(Na12)表示之化合物群中之化合物。
式中，RNa1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8 之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，但較佳為碳原子數為1~5之烷基或碳原子數為2~5之烯基。
ZNa1或ZNa2分別獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-(CH2)4、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-，進而較佳為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-或-CF2O-。
XNa1至XNa5分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子。
YNa1表示氟原子、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，較佳為氟原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基，進而較佳為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基。
較佳為通式(Nb)表示之化合物係選自通式(Nb1)至(Nb16)表示之化合物群中之化合物。
式中，RNb1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，但較佳為碳原子數為1~5之烷基或碳原子數為2~5之烯基。
XNb1至XNb5分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子。
YNb1表示氟原子、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，較佳為氟原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基，進而較佳為氟原子、三氟甲基或三氟 甲氧基。
較佳為通式(Pa)表示之化合物係選自通式(P01)至(P80)表示之化合物群中之化合物。
式中，RNc1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，但較佳為碳原子數為1~5之烷基或碳原子數為2~5之烯基。
YNc2表示氫原子、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，較佳為氟原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基，進而較佳為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基。
本發明之液晶組成物可含有介電常數異向性(△ε)大致為0之化合物作為第三成分。具體而言，較佳為含有1種或2種以上之選自通 式(III-A)至通式(III-J)表示之化合物群中之化合物。
式中，R5表示碳原子數為1至5之烷基或碳原子數為2至5之烯基，R6表示碳原子數為1至5之烷基、碳原子數為1至5之烷氧基、碳原子數為2至5之烯基或碳原子數為2至5之烯氧基。
其中，通式(III-A)表示之化合物中，不包括與式(Ix)所表示之化合物相同之化合物。
進而較佳為作為第三成分之介電常數異向性(△ε)大致為0之化合物係選自通式(III-A)、通式(III-D)、通式(III-F)、通式(III-G)及通式(III-H)中之化合物。
又，於通式(III-D)、通式(III-G)及通式(III-H)所表示之化合物中，較佳為R5為碳原子數為1至5之烷基或碳原子數為2至5之烯基，R6為碳原子數為1至5之烷基或碳原子數為1至5之烷氧基。於通式(III-F)所表示之化合物中，較佳為R5及R6分別獨立地為碳原子數為1至5之烷基或碳原子數為2至5之烯基。
作為第三成分之介電常數異向性(△ε)大致為0之化合物之含量較佳為10至80質量%，進而較佳為10至60質量%，尤佳為20至 50質量%。
亦可含有1種或2種以上之通式(VIII-c)或通式(VIII-d)所表示之化合物作為追加成分。
式中，R51及R52分別獨立地表示碳原子數為1~5之烷基、碳原子數為1~5之烷氧基、碳原子數為2~5之烯基、碳原子數為2~5之烯氧基，X51及X52分別獨立地表示氟原子、氯原子或氫原子。
為了製作PS模式、橫向電場型PSA模式或橫向電場型PSVA模式等之液晶顯示元件，本發明之液晶組成物中可含有聚合性化合物。作為可使用之聚合性化合物，可列舉藉由光等能量射線進行聚合之聯苯衍生物、聯三苯衍生物等具有由多個六員環連結而成之液晶骨架之光聚合性單體，具體而言較佳為通式(XX)所表示之二官能單體。
式中，X201及X202分別獨立地表示氫原子或甲基。
Sp201及Sp202分別獨立地表示單鍵、碳原子數為1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2至7之整數，氧原子鍵結於芳香環)。
Z201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分別獨立地表示氟原子或氫原子)、-C≡C-或單鍵。
M201表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部1,4-伸苯基之任意氫原子亦可經氟原子取代。
X201及X202均為表示氫原子之二丙烯酸酯衍生物、及均為具有甲基之二甲基丙烯酸酯衍生物均較佳，X201及X202中之一者表示氫原子且另一者表示甲基之化合物亦較佳。關於該等化合物之聚合速度，二丙烯酸酯衍生物最快，二甲基丙烯酸酯衍生物較慢，非對稱化合物居於兩者之間，可根據用途而使用較佳之態樣。於用於橫向電場型PSA顯示元件之情形時，尤佳為二甲基丙烯酸酯衍生物。
Sp201及Sp202分別獨立地表示單鍵、碳原子數為1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-，於PS型顯示元件及橫向電場型PSA模式之液晶顯示元件中，較佳為至少一者為單鍵，較佳為兩者均表示單鍵之化合物或其中一者表示單鍵且另一者表示碳原子數為1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-之態樣，於該情形時較佳為碳原子數為1~4之伸烷基，s為1~4。
Z201較佳為-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或單鍵，進而較佳為-COO-、-OCO-或單鍵，尤佳為單鍵。
M201表示任意氫原子亦可被取代為氟原子之1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，較佳為1,4-伸苯基或單鍵。
就該等方面而言，通式(XX)中，Sp201及Sp202之間的環結構較佳為式(XXa-1)至式(XXa-5)，進而較佳為式(XXa-1)至式(XXa-3)，尤佳為式(XXa-1)。其中，式之兩端係鍵結於Sp201或Sp202上。
包含該等骨架之聚合性化合物由於聚合後之配向限制力對於PS型顯示元件及橫向電場型PSA模式之液晶顯示元件而言最佳，可獲得良好之配向狀態，因此具有抑制顯示不均或完全不發生顯示不均之效果。
基於以上情況，作為聚合性單體，尤佳為式(XX-1)、式(XX-2)、通式(XX-3)或通式(XX-4)所表示之化合物，其中最佳為式(XX-2)。
式中，Sp20表示碳原子數為1至4之伸烷基。
於向本發明之液晶組成物添加聚合性化合物之情形時，即使不存在聚合起始劑，聚合亦會進行，但為了促進聚合，亦可含有聚合起始劑。作為聚合起始劑，可列舉安息香醚類、二苯甲酮類、苯乙酮類、苄基縮酮類、醯基氧化膦類等。
本發明之液晶組成物可進而含有通式(Q)所表示之化合物。
式中，RQ表示碳原子數為1至22之直鏈烷基或支鏈烷基，基中之1個或不鄰接之2個以上之CH2基亦可經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代。
MQ表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或單鍵。
關於通式(Q)表示之化合物，具體而言較佳為下述通式(Q -a)至通式(Q-d)表示之化合物。
式中，RQ1較佳為碳原子數為1至10之直鏈烷基或支鏈烷基。
RQ2較佳為碳原子數為1至20之直鏈烷基或支鏈烷基。
RQ3較佳為碳原子數為1至8之直鏈烷基、支鏈烷基、直鏈烷氧基或支鏈烷氧基。
LQ較佳為碳原子數為1至8之直鏈伸烷基或支鏈伸烷基。
通式(Q-a)至通式(Q-d)表示之化合物中，進而較佳為通式(Q-c)及通式(Q-d)表示之化合物。
於本申請案發明之液晶組成物中，較佳為含有1種或2種之通式(Q)表示之化合物，進而較佳為含有1種至5種，其含量較佳為0.001至1質量%，進而較佳為0.001至0.1質量%，尤佳為0.001至0.05質量%。
本發明之液晶組成物於25℃之介電常數異向性(△ε)為2.0至20.0，較佳為4.0至18.0，進而較佳為4.0至16.0，尤佳為4.0至14.0。
本發明之液晶組成物於20℃之折射率異向性(△n)為0.08至0.18，進而較佳為0.09至0.15，尤佳為0.09至0.12。更詳細而言，對應較薄之單元間隙之情形時較佳為0.10至0.18，對應較厚之單元間隙之情形時較佳為0.08至0.10。
本發明之液晶組成物於20℃之黏度(η)為10至30mPa‧s，進而較佳為10至25mPa‧s，尤佳為10至20mPa‧s。
本發明之液晶組成物於20℃之旋轉黏性(γ1)為50至130mPa‧s，進而較佳為50至110mPa‧s，尤佳為50至90mPa‧s。
本發明之液晶組成物之向列相-等向性液體相轉移溫度(Tni)為60℃至120℃，更佳為70℃至110℃，尤佳為70℃至100℃。
[實施例]
以下，列舉實施例更詳細地說明本發明，但本發明並不限定於該等實施例。又，以下之實施例及比較例之組成物之「%」係指『質量%』。
於實施例中，化合物之記載係使用以下之簡稱。
(側鏈)
(環結構)
實施例中，所測定之特性如下。
Tni：向列相-等向性液體相轉移溫度(℃)
Tcn：固體相-向列相轉移溫度(℃)
△n：20℃之折射率異向性
η：20℃之黏度(mPa‧s)
γ1：20℃之旋轉黏性(mPa‧s)
△ε：25℃之介電常數異向性
(比較例1、實施例1、實施例2及實施例3)
製備LC-A(比較例1)、LC-1(實施例1)、LC-2(實施例2)及LC-3(實施例3)之液晶組成物，測定其物性值。液晶組成物之 構成及其物性值之結果如表1所示。
本發明之液晶組成物LC-1、LC-2及LC-3與作為比較例之LC-A相比，黏度(η)較小，旋轉黏性(γ1)為較小之值。又，確認Tcn顯著降低，於低溫下之熔解性顯著獲得改善。
對使用該等之液晶顯示元件之響應速度進行測定，結果LC-1、LC-2及LC-3為充分之高速響應，為較LC-A高10%以上之高速。進而，測定VHR，而確認夠高之VHR。再者，單元厚度為4μm，配向膜(orientation membrane)為AL1051，響應速度之測定條件為Von為5.5V、Voff為1.0V、測定溫度為20℃，使用AUTRONIC-MELCHERS公司之DMS301。VHR之測定條件為5V、60Hz，測定溫度為60℃，使用東陽技術公司之LCM-2。
又，測定比電阻，結果為1.0E+14(Ω‧cm)以上而確認為夠高之比電阻。再者，比電阻之測定係使用川口電機公司之比電阻測定裝置MMA II-17。
(比較例2、實施例4及實施例5)
製備LC-B(比較例2)、LC-4(實施例4)及LC-5(實施例5)之液晶組成物，測定其物性值。液晶組成物之構成及其物性值之結果如表2所示。
本發明之液晶組成物LC-4及LC-5與作為比較例之LC-B相比，黏度(η)較小，旋轉黏性(γ1)為較小之值。又，確認Tcn降低，於低溫下之熔解性獲得改善。
測定使用該等之液晶顯示元件之響應速度，結果LC-4及 LC-5為充分之高速響應，為較LC-B高10%以上之高速。進而，測定VHR，而確認夠高之VHR。再者，單元厚度為4μm，配向膜為AL1051，響應速度之測定條件為Von為5.5V、Voff為1.0V、測定溫度為20℃，使用AUTRONIC-MELCHERS公司之DMS301。VHR之測定條件為5V、60Hz，測定溫度為60℃，使用東陽技術公司之LCM-2。
又，測定比電阻，結果為1.0E+14(Ω‧cm)以上，而確認為夠高之比電阻。再者，比電阻之測定係使用川口電機公司之比電阻測定裝置MMA II-17。
(比較例3、實施例6及實施例7)
製備LC-C(比較例3)、LC-6(實施例6)及LC-7(實施例7)之液晶組成物，測定其物性值。液晶組成物之構成及其物性值之結果如表3所示。
本發明之液晶組成物LC-6及LC-7與作為比較例之LC-C相比，黏度(η)較小，旋轉黏性(γ1)為較小之值。又，確認Tcn顯著降低，於低溫下之熔解性顯著獲得改善。
測定使用該等之液晶顯示元件之響應速度，結果LC-6及LC-7為充分之高速響應，為較LC-C高10%以上之高速。進而，測定VHR，而確認夠高之VHR。再者，單元厚度為4μm，配向膜為AL1051，響應速度之測定條件為Von為5.5V、Voff為1.0V、測定溫度為20℃，使用AUTRONIC-MELCHERS公司之DMS301。VHR之測定條件為5V、60Hz，測定溫度為60℃，使用東陽技術公司之LCM-2。
又，測定比電阻，結果為1.0E+14(Ω‧cm)以上，而確認為夠高之比電阻。再者，比電阻之測定係使用川口電機公司之比電阻測定裝置MMA II-17。
(比較例4、實施例8、實施例9及實施例10)
製備LC-D(比較例4)、LC-8(實施例8)、LC-9(實施例9)及LC-10(實施例10)之液晶組成物，測定其物性值。液晶組成物之構成及其物性值之結果如表4所示。
本發明之液晶組成物LC-8、LC-9及LC-10與作為比較例之LC-D相比，黏度(η)較小，Tcn顯著降低。
測定使用該等之液晶顯示元件之響應速度，結果LC-8、LC-9及LC-10為充分之高速響應，為較LC-D高10%以上之高速。進而，測定VHR，而確認夠高之VHR。再者，單元厚度為4μm，配向膜為AL1051，響應速度之測定條件為Von為5.5V、Voff為1.0V、測定溫度為20℃，使用AUTRONIC-MELCHERS公司之DMS301。VHR之測定條件為5V、60Hz，測定溫度為60℃，使用東陽技術公司之LCM-2。
又，測定比電阻，結果為1.0E+14(Ω‧cm)以上，而確認為夠高之比電阻。再者，比電阻之測定係使用川口電機公司之比電阻測定裝置MMA II-17。
基於以上情況，確認本發明之液晶組成物於不降低折射率異向性(△n)及向列相-等向性液體相轉移溫度(Tni)之情況下，黏度(η)充分小，旋轉黏性(γ 1)充分小，且具有絕對值較大之負介電常數異向性(△ε)，因此使用其之P型TFT、IPS等之液晶顯示元件係無顯示不良或抑制顯示不良之顯示品質優異之響應速度較快者。

Claims (14)

  1. 一種液晶組成物，其含有式(Ix)表示之化合物作為第一成分， 該第一成分之含量為3至60質量%，且該液晶組成物含有1種或2種以上之通式(Pa)表示的化合物，作為當作第二成分的介電常數異向性(△ε)為正之成分(A)； (式中，RNc1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，環P1、P2及P3分別獨立地表示1,4-伸環己基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可經-O-或-S-取代)或1,4-伸苯基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH=亦可經-N=取代)，環P1、P2及P3中之氫原子亦可分別獨立地經氰基、氟原子或氯原子取代，ZNc1、ZNc2或ZNc3分別獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-，nc1、nc2或nc3分別獨立地表示0、1或2，nc1+nc2+nc3表示1、2、3、4或5，於nc1、nc2及/或nc3為2而存在多個環P1、P2、P3、ZNc1、ZNc2及/或ZNc3之情形時，該等可相同亦可不同，XNc1及XNc2分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子，YNc1表示氟原子、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)； 含有1種或2種以上之通式(Pa)中之ZNc1、ZNc2及ZNc3表示單鍵且nc1、nc2及nc3表示1的化合物，作為通式(Pa)表示之化合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶組成物，其中，成分(A)之含量為10至90質量%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶組成物，其於25℃之介電常數異向性(△ε)為2.0至20.0之範圍，於20℃之折射率異向性(△n)為0.08至0.18之範圍，於20℃之黏度(η)為10至30mPa‧s之範圍，於20℃之旋轉黏性(γ 1)為50至130mPa‧s之範圍，向列相-等向性液體相轉移溫度(Tni)為60℃至120℃之範圍。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之液晶組成物，其含有1種或2種以上之選自通式(Na)或通式(Nb)表示之化合物中之化合物作為成分(A)， (式中，RNa1及RNb1分別獨立地表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，環ANa1及ANb1分別獨立地表示1,4-伸環己基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可經-O-或-S-取代)或1,4-伸苯基(基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH=亦可經-N=取代)，環ANa1及ANb1中 之氫原子亦可分別獨立地經氰基、氟原子或氯原子取代，ZNa1、ZNb1及ZNb2分別獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C=C-，nNa1表示1、2、3或4，於nNa1為2、3或4而存在多個環ANa1之情形時，該等可相同亦可不同，同樣地，於存在多個ZNa1之情形時，該等可相同亦可不同，nNb1表示0、1、2或3，於nNb1為2、3或4而存在多個環ANb1之情形時，該等可相同亦可不同，同樣地，於存在多個ZNb1之情形時，該等可相同亦可不同，XNa1、XNa2、XNa3、XNb1、XNb2、XNb3、XNb4及XNb5分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子，YNa1及YNb1分別獨立地表示氟原子、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)。
  5. 如申請專利範圍第4項之液晶組成物，其含有1種或2種以上之作為通式(Na)之通式(Na01)至通式(Na12)表示之化合物， (式中，RNa1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯 基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代；ZNa1或ZNa2分別獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-、-OCO-或-C≡C-；XNa1至XNa5分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子；YNa1表示氟原子、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)。
  6. 如申請專利範圍第4項之液晶組成物，其含有1種或2種以上之作為通式(Nb)之通式(Nb01)至通式(Nb16)表示之化合物， (式中，RNb1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代；XNb1至XNb5分別獨立地表示氫原子、氯原子或氟原子；YNb1表示氟原子、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)。
  7. 如申請專利範圍第1項之液晶組成物，其含有1種或2種以上之作為通式(Pa)之通式(P01)至通式(P80)表示之化合物， (式中，RNc1表示碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為2~8之烯基，基中之1個或不鄰接之2個以上之-CH2-亦可分別獨立地經-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代；YNc2表示氟原子、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)。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之液晶組成物，其進一步含有1種或2種以上之選自通式(III-A)至通式(III-J)表示之化合物群中之化合物作為第三成分， (式中，R5為碳原子為1至5之烷基或碳原子數為2至5之烯基，R6為碳原子數為1至5之烷基、碳原子數為1至5之烷氧基、碳原子數為2至5之烯基或碳原子數為2至5之烯氧基；其中，通式(III-A)表示之化合物中，不包括與式(Ix)表示之化合物相同之化合物)。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之液晶組成物，其含有1種或2種以上之通式(VIII-c)或通式(VIII-d)表示之化合物作為追加成分， (式中，R51及R52分別獨立地表示碳原子數為1~5之烷基、碳原子數為1~5之烷氧基、碳原子數為2~5之烯基、碳原子數為2~5之烯氧基，X51及X52分別獨立地表示氟原子、氯原子或氫原子)。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之液晶組成物，其進一步含有通式(XX)表示之聚合性化合物， (式中，X201及X202分別獨立地表示氫原子或甲基；Sp201及Sp202分別獨立地表示單鍵、碳原子數為1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2至7之整數，氧原子鍵結於芳香環)；Z201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分別獨立地表示氟原子或氫原子)、-C≡C-或單鍵；M201表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部1,4-伸苯基之任意氫原子亦可經氟原子取代)。
  11. 一種液晶顯示元件，其使用有申請專利範圍第1至10項中任一項之液晶組成物。
  12. 一種主動矩陣驅動用液晶顯示元件，其使用有申請專利範圍第1至10項中任一項之液晶組成物。
  13. 一種TN型、IPS型、FFS型、PSA模式之液晶顯示元件，其使用有申請專利範圍第1至10項中任一項之液晶組成物。
  14. 一種液晶組成物用於主動矩陣驅動用液晶顯示元件之用途，其係將申請專利範圍第1至10項中任一項之液晶組成物用於主動矩陣驅動用液晶顯示元件。
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