TWI719139B - 液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種藉由聚合物的作用可達成液晶分子的垂直配向的液晶組成物，含有該組成物的液晶顯示元件。本發明是一種向列液晶組成物，其含有具有至少一個聚合性基的極性化合物作為第一添加物及含有具有至少三個聚合性基的聚合性化合物作為第二添加物，且具有負的介電各向異性，該組成物亦可含有具有負的大介電各向異性的特定液晶性化合物作為第一成分、含有具有高的上限溫度或小的黏度的特定液晶性化合物作為第二成分，而且本發明是一種含有該組成物的液晶顯示元件。

Description

液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種介電各向異性為負的液晶組成物、含有該組成物的液晶顯示元件等。尤其是有關於一種含有具有聚合性基的極性化合物(或其聚合物)及聚合性化合物(或其聚合物)、且藉由該些化合物的作用可達成液晶分子的垂直配向的液晶組成物，及液晶顯示元件。
液晶顯示元件中，基於液晶分子的運作模式的分類為相變(phase change，PC)、扭轉向列(twisted nematic，TN)、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)、面內切換(in-plane switching，IPS)、垂直配向(vertical alignment，VA)、邊緣場切換(fringe field switching，FFS)、電場感應光反應配向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(passive matrix，PM)與主動矩陣(active matrix，AM)。PM被分類為靜態式(static)與多工式(multiplex)等，AM被分類為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分類為非晶矽(amorphous silicon) 及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。基於光源的分類為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光與背光兩者的半透過型。
液晶顯示元件含有具有向列相的液晶組成物。該組成物具有適當的特性。藉由提高該組成物的特性，可獲得具有良好特性的AM元件。將兩者的特性中的關聯歸納於下述表1中。基於市售的AM元件來對組成物的特性進一步進行說明。向列相的溫度範圍與元件可使用的溫度範圍相關聯。向列相的較佳上限溫度為約70℃以上，而且向列相的較佳下限溫度為約-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間相關聯。為了以元件顯示動態影像，較佳為響應時間短。理想為短於1毫秒的響應時間。因此，較佳為組成物的黏度小。尤佳為低溫下的黏度小。
Figure 106104672-A0305-02-0003-1
組成物的光學各向異性與元件的對比度比相關聯。根據元件的模式，而需要大的光學各向異性或小的光學各向異性，即 適當的光學各向異性。組成物的光學各向異性(△n)與元件的單元間隙(d)的積(△n×d)被設計成使對比度比為最大。適當的積的值依存於運作模式的種類。VA模式的元件中，該值為約0.30μm至約0.40μm的範圍，IPS模式或FFS模式的元件中，該值為約0.20μm至約0.30μm的範圍。該些情況下，對單元間隙小的元件而言較佳為具有大的光學各向異性的組成物。組成物的大的介電各向異性有助於元件中的低臨限電壓、小的消耗電力與大的對比度比。因此，較佳為大的介電各向異性。組成物的大的比電阻有助於元件的大的電壓保持率與大的對比度比。因此，較佳為在初始階段中不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。較佳為在長時間使用後，不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。組成物對紫外線或熱的穩定性與元件的壽命相關聯。於該穩定性高時，元件的壽命長。此種特性對用於液晶投影儀、液晶電視等的AM元件而言較佳。
通用的液晶顯示元件中，液晶分子的垂直配向可利用特定的聚醯亞胺配向膜達成。聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)型的液晶顯示元件中，充分地使用聚合物的效果。首先，將添加有少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。繼而，一邊對該元件的基板之間施加電壓，一邊對組成物照射紫外線。聚合性化合物進行聚合而於組成物中生成聚合物的網狀結構。該組成物中，可利用聚合物來控制液晶分子的配向，故元件 的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待聚合物的此種效果。
另一方面，不具有配向膜的液晶顯示元件中使用含有聚合物及不具有聚合性基的極性化合物的液晶組成物。首先，將添加有少量聚合性化合物及少量極性化合物的組成物注入至元件中。此處，極性化合物吸附於基板表面並進行排列。液晶分子依據該排列而配向。繼而，一邊對該元件的基板之間施加電壓，一邊對組成物照射紫外線。此處，聚合性化合物進行聚合，並使液晶分子的配向穩定化。該組成物中，可利用聚合物及極性化合物來控制液晶分子的配向，故元件的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。進而，不具有配向膜的元件中不需要形成配向膜的步驟。由於不存在配向膜，故利用配向膜與組成物的相互作用，元件的電阻不會降低。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待利用聚合物與極性化合物的組合的此種效果。
具有TN模式的AM元件中使用具有正的介電各向異性的組成物。具有VA模式的AM元件中使用具有負的介電各向異性的組成物。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。聚合物穩定配向型的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。具有負的介電各向異性的液晶組成物的例子揭示於以下的專利文獻1至專利文獻6中。 於本發明中，將具有聚合性基的極性化合物(或其聚合物)及聚合性化合物(或其聚合物)與液晶性化合物組合，並將該組成物用於不具有配向膜的液晶顯示元件。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2014/090362號說明書
[專利文獻2]國際公開第2014/094959號說明書
[專利文獻3]國際公開第2013/004372號說明書
[專利文獻4]國際公開第2012/104008號說明書
[專利文獻5]國際公開第2012/038026號說明書
[專利文獻6]日本專利特開昭50-35076號公報
本發明的一個目的為一種含有具有聚合性基的極性化合物(或其聚合物)及聚合性化合物(或其聚合物)的液晶組成物，此處，極性化合物及聚合性化合物具有與液晶性化合物的高的相容性。另一目的為一種藉由由該極性化合物及聚合性化合物生成的聚合物的作用可達成液晶分子的垂直配向的液晶組成物。另一目的為一種液晶組成物，其於向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高等特性中，滿足至少一種特性。另一目的為一種於至少兩種特性之間具有適當 平衡的液晶組成物。另一目的為一種含有所述組成物的液晶顯示元件。又一目的為一種具有響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長等特性的AM元件。
本發明是有關於一種含有具有至少一個聚合性基的極性化合物作為第一添加物及含有具有至少三個聚合性基的聚合性化合物作為第二添加物，而且具有負的介電各向異性的液晶組成物，及含有該組成物的液晶顯示元件。
本發明的一個優點為一種含有具有聚合性基的極性化合物(或其聚合物)及聚合性化合物(或其聚合物)的液晶組成物，此處，極性化合物及聚合性化合物具有與液晶性化合物的高的相容性。另一優點為一種藉由由該極性化合物及聚合性化合物生成的聚合物的作用可達成液晶分子的垂直配向的液晶組成物。另一優點為一種液晶組成物，其於向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高等特性中，滿足至少一種特性。另一優點為一種於至少兩種特性之間具有適當平衡的液晶組成物。另一優點為一種含有所述組成物的液晶顯示元件。又一優點為一種具有響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長等特性的AM元件。
該說明書中的用語的使用方法如下所述。有時將「液晶組成物」及「液晶顯示元件」的用語分別簡稱為「組成物」及「元件」。「液晶顯示元件」是液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。「液晶性化合物」是具有向列相、層列相等液晶相的化合物，以及雖不具有液晶相但出於調節向列相的溫度範圍、黏度、介電各向異性之類的特性的目的而混合於組成物中的化合物的總稱。該化合物具有例如1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環，其分子結構為棒狀(rod like)。「聚合性化合物」是出於使組成物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物於其意義方面並非為聚合性。
液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物進行混合來製備。於該液晶組成物中視需要添加光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、極性化合物之類的添加物。液晶性化合物或添加物以所述順序混合。即便於添加有添加物的情況下，液晶性化合物的比例(含量)亦是由基於不包含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)來表示。添加物的比例(添加量)是由基於不包含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)來表示。有時使用重量百萬分率(ppm)。聚合起始劑及聚合抑制劑的比例是例外地基於聚合性化合物的重量來表示。
有時將「向列相的上限溫度」簡稱為「上限溫度」。有時將「向列相的下限溫度」簡稱為「下限溫度」。「比電阻大」是指組成物在初始階段中不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻，而且在長時間使用後不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻。「電壓保持率大」是指元件在初始階段中不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率，而且在長時間使用後不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。組成物或元件中，有時於經時變化試驗(包含加速劣化試驗)前後研究特性。「提高介電各向異性」的表述於介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，於介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。
有時將式(1)所表示的化合物簡稱為「化合物(1)」。有時將選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物簡稱為「化合物(1)」。「化合物(1)」是指式(1)所表示的一種化合物、兩種化合物的混合物或三種以上的化合物的混合物。關於其他式所表示的化合物亦相同。「至少一個‘A’」的表述是指‘A’的數量為任意。「至少一個‘A’可經‘B’取代」的表述是指於‘A’的數量為一個時，‘A’的位置為任意，於‘A’的數量為兩個以上時，它們的位置亦可無限制地選擇。該規則亦適用於「至少一個‘A’經‘B’取代」的表述。
「至少一個-CH2-可經-O-取代」之類的表述於該說明書 中使用。該情況下，-CH2-CH2-CH2-可藉由不鄰接的-CH2-經-O-取代而轉換為-O-CH2-O-。然而，鄰接的-CH2-不會經-O-取代。這是因為該取代中生成-O-O-CH2-(過氧化物)。即，該表述是指「一個-CH2-可經-O-取代」與「至少兩個不鄰接的-CH2-可經-O-取代」兩者。該規則不僅適用於取代為-O-的情況，亦適用於取代為如-CH=CH-或-COO-之類的二價基的情況。烷基中，有時至少一個-CH2-經碳數3至8的伸環烷基取代。烷基的碳數藉由該取代而增加。此時，最大的碳數為30。該規則不僅適用於烷基之類的一價基，亦適用於伸烷基之類的二價基。
成分化合物的化學式中，將末端基R1的記號用於多種化合物。該些化合物中，任意的兩個R1所表示的兩個基可相同，或者亦可不同。例如，有化合物(1-1)的R1為乙基，且化合物(1-2)的R1為乙基的情況。亦有化合物(1-1)的R1為乙基，而化合物(1-2)的R1為丙基的情況。該規則適用於其他記號。式(1)中，a為2時，存在兩個環A。該化合物中，兩個環A所表示的兩個環可相同，或者亦可不同。該規則亦適用於a大於2時的任意兩個環A。該規則適用於其他記號。該規則亦適用於化合物(5-7)的兩個-Sp11-P5之類的情況。
以六邊形包圍的A、B、C、D等記號分別與環A、環B、環C、環D等環對應，表示六員環、縮合環等環。式(3)中，將該六邊形橫切的斜線表示環上的任意氫可經-Sp1-P1等基取代。‘k’等下標表示經取代的基的數量。於下標‘k’為0時，不存在此種取 代。於下標‘k’為2以上時，於環J上存在多個-Sp1-P1。-Sp1-P1所表示的多個基可相同，或者亦可不同。「環A及環C獨立地為X、Y或Z」的表述中，由於主語為多個，故使用「獨立地」。於主語為「環A」時，由於主語為單數，故不使用「獨立地」。當「環A」於多個式中使用時，「可相同，或者亦可不同」的規則適用於「環A」。對於其他基亦同樣。
2-氟-1,4-伸苯基是指下述的兩種二價基。化學式中，氟可為朝左(L)，或者亦可為朝右(R)。該規則亦適用於四氫吡喃-2,5-二基之類的藉由自環中去除兩個氫而生成的非對稱的二價基。該規則亦適用於羰氧基(-COO-或-OCO-)之類的二價鍵結基。
Figure 106104672-A0305-02-0011-2
液晶性化合物的烷基為直鏈狀或者分支狀，不包含環狀烷基。直鏈狀烷基優於分支狀烷基。該些情況對於烷氧基、烯基等末端基亦相同。為了提高上限溫度，與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式構型優於順式構型。
本發明為下述項等。
項1. 一種液晶組成物，其含有具有至少一個聚合性基的極性化合物作為第一添加物及含有具有至少三個聚合性基的聚 合性化合物作為第二添加物，而且具有負的介電各向異性。
項2. 如項1所述的液晶組成物，其含有選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分，
Figure 106104672-A0305-02-0012-3
式(1)中，R1及R2獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基、或者碳數2至12的烯氧基；環A及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基或7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-；a為1、2或3，b為0或1，而且a與b之和為3以下。
項3. 如項1或項2所述的液晶組成物，其含有選自式(1-1)至式(1-22)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分，
Figure 106104672-A0305-02-0013-4
Figure 106104672-A0305-02-0013-5
Figure 106104672-A0305-02-0013-6
Figure 106104672-A0305-02-0013-7
Figure 106104672-A0305-02-0013-8
Figure 106104672-A0305-02-0013-9
Figure 106104672-A0305-02-0013-10
Figure 106104672-A0305-02-0013-11
Figure 106104672-A0305-02-0013-12
Figure 106104672-A0305-02-0013-13
Figure 106104672-A0305-02-0013-14
Figure 106104672-A0305-02-0014-15
Figure 106104672-A0305-02-0014-16
Figure 106104672-A0305-02-0014-17
Figure 106104672-A0305-02-0014-18
Figure 106104672-A0305-02-0014-19
Figure 106104672-A0305-02-0014-20
Figure 106104672-A0305-02-0014-21
Figure 106104672-A0305-02-0014-22
Figure 106104672-A0305-02-0014-23
Figure 106104672-A0305-02-0014-24
Figure 106104672-A0305-02-0014-25
式(1-1)至式(1-22)中，R1及R2獨立地為碳數1至12的 烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基、或者碳數2至12的烯氧基。
項4. 如項1至項3中任一項所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的重量，第一成分的比例為10重量%至90重量%的範圍。
項5. 如項1至項4中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分，
Figure 106104672-A0305-02-0015-26
式(2)中，R3及R4獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；環D及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z3為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-；c為1、2或3。
項6. 如項1至項5中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(2-1)至式(2-13)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分，
Figure 106104672-A0305-02-0016-27
Figure 106104672-A0305-02-0016-28
Figure 106104672-A0305-02-0016-29
Figure 106104672-A0305-02-0016-30
Figure 106104672-A0305-02-0016-31
Figure 106104672-A0305-02-0016-32
Figure 106104672-A0305-02-0016-33
Figure 106104672-A0305-02-0016-34
Figure 106104672-A0305-02-0016-35
Figure 106104672-A0305-02-0016-36
Figure 106104672-A0305-02-0016-37
Figure 106104672-A0305-02-0016-38
Figure 106104672-A0305-02-0016-39
式(2-1)至式(2-13)中，R3及R4獨立地為碳數1至12的 烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。
項7. 如項5或項6所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的重量，第二成分的比例為10重量%至70重量%的範圍。
項8. 如項1至項7中任一項所述的液晶組成物，其中第一添加物為具有選自氮、氧、硫及磷中的雜原子的極性化合物。
項9. 如項1至項8中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(3)及式(4)所表示的極性化合物的群組中的至少一種化合物作為第一添加物，
Figure 106104672-A0305-02-0017-40
Figure 106104672-A0305-02-0017-41
式(3)中，R7為氫、氟、氯或碳數1至25的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-NR0-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-或碳數3至8的伸環烷基取代，而且至少一個三級碳(>CH-)可經氮(>N-)取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；R8為具有OH結構 的氧原子、SH結構的硫原子、及一級、二級或三級胺結構的氮原子中的至少一種的極性基；環J、環K及環L獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代；Z7及Z8獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P1、P2及P3為聚合性基；Sp1、Sp2及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；g及h獨立地為0、1、2、3或4，而且g及h之和為0、1、2、3或4；k及p獨立地為0、1、2、3或4，o為1、2、3或4；式(4)中，R9為氫、氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；R10為-OH、-OR0、-NH2、-NHR0或-N(R0)2所表示的基， 此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；環M及環N獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、茀-2,7-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代；Z9為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-或-CF=CF-；Sp4及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；j為0、1、2、3或4。
項10. 如項9所述的液晶組成物，其中如項9所述的式(3)中，R8為選自式(A1)至式(A4)所表示的極性基的群組中的基，
Figure 106104672-A0305-02-0020-42
Figure 106104672-A0305-02-0020-43
Figure 106104672-A0305-02-0020-44
Figure 106104672-A0305-02-0020-45
式(A1)至式(A4)中，Sp6、Sp8及Sp9獨立地為單鍵或碳數1至12的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-N(R0)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R0)-CO-O-、-O-CO-N(R0)-、-N(R0)-CO-N(R0)-、-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；Sp7為>CH-、>CR0-、>N-或>C<，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；X17為-OH、-OR0、-COOH、-NH2、-NHR0、-N(R0)2、-SH、-SR0、
Figure 106104672-A0305-02-0020-46
 此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；X18為-O-、-CO-、-NH-、-NR0-、-S-或單鍵，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；Z10為單 鍵或碳數1至15的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-C≡C-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CO-或-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；環P為碳數6至25的芳基，該芳基中，一個至三個氫可經-OH、-(CH2)q-OH、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基取代，此處，q為1、2、3或4；n為0、1、2或3；m為1、2、3、4或5。
項11. 如項9所述的液晶組成物，其中如項9所述的式(3)中，P1、P2及P3獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基，
Figure 106104672-A0305-02-0021-47
式(P-1)至式(P-5)中，M1、M2及M3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。
項12. 如項1至項11中任一項所述的液晶組成物，其中第一添加物為選自式(3-1)至式(3-15)所表示的極性化合物的群組中的至少一種化合物，
Figure 106104672-A0305-02-0022-48
Figure 106104672-A0305-02-0022-49
Figure 106104672-A0305-02-0022-50
Figure 106104672-A0305-02-0022-51
Figure 106104672-A0305-02-0022-52
Figure 106104672-A0305-02-0023-53
Figure 106104672-A0305-02-0023-54
Figure 106104672-A0305-02-0023-55
Figure 106104672-A0305-02-0023-56
Figure 106104672-A0305-02-0023-57
Figure 106104672-A0305-02-0024-58
Figure 106104672-A0305-02-0024-59
Figure 106104672-A0305-02-0024-60
Figure 106104672-A0305-02-0024-61
Figure 106104672-A0305-02-0024-62
式(3-1)至式(3-15)中，R7為氫、氟、氯或碳數1至25的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-NR0-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-或碳數3至8的伸環烷基取代，而且至少一個三級碳(>CH-)可經氮(>N-)取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；Sp2為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；Sp10為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；L1、L2、L3及L4獨立地為氫、氟、甲基或乙基；R11及R12獨立地為氫或甲基。
項13. 如項1至項12中任一項所述的液晶組成物，其中第一添加物為選自式(4-1)至式(4-9)所表示的極性化合物的群組中的至少一種化合物，
Figure 106104672-A0305-02-0026-63
Figure 106104672-A0305-02-0026-64
Figure 106104672-A0305-02-0026-65
Figure 106104672-A0305-02-0026-66
Figure 106104672-A0305-02-0026-67
Figure 106104672-A0305-02-0026-68
Figure 106104672-A0305-02-0026-69
Figure 106104672-A0305-02-0026-70
Figure 106104672-A0305-02-0026-71
式(4-1)至式(4-9)中，R9為氫、氟、氯、碳數1至12的 烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；Z9為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-或-CF=CF-；Sp4及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13、L14、L15及L16獨立地為氫、氟、甲基或乙基。
項14. 如項1至項13中任一項所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的重量，第一添加物的比例為0.05重量%至10重量%的範圍。
項15. 如項1至項14中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(5)所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種化合物作為第二添加物，
Figure 106104672-A0305-02-0027-72
式(5)中，環T及環V獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或 吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代；環U為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代；Z11及Z12獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P4、P5及P6為聚合性基；Sp10、Sp11及Sp12獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；t為0、1或2；u、v及w獨立地為0、1、2、3或4，而且u、v及w之和為3以上。
項16. 如項15所述的液晶組成物，其中如項15所述的式(5)中，P4、P5及P6獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基，
Figure 106104672-A0305-02-0029-73
式(P-1)至式(P-5)中，M1、M2及M3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。
項17. 如項1至項16中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(5-1)至式(5-7)所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種化合物作為第二添加物，
Figure 106104672-A0305-02-0030-74
Figure 106104672-A0305-02-0030-75
Figure 106104672-A0305-02-0030-76
Figure 106104672-A0305-02-0030-77
Figure 106104672-A0305-02-0030-78
Figure 106104672-A0305-02-0030-79
Figure 106104672-A0305-02-0030-80
式(5-1)至式(5-7)中，P4、P5及P6獨立地為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群組中的基，
Figure 106104672-A0305-02-0031-81
此處，M1、M2及M3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基；Sp10、Sp11及Sp12獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
項18. 如項15至項17中任一項所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的重量，第二添加物的比例為0.03重量%至10重量%的範圍。
項19. 一種液晶顯示元件，其含有如項1至項18中任一項所述的液晶組成物。
項20. 如項19所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為IPS模式、VA模式、FFS模式或FPA模式，且液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
項21. 一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件，其含有如項1至項18中任一項所述的液晶組成物，且該液晶組成物中的第一添加物及第二添加物進行聚合。
項22. 一種不具有配向膜的液晶顯示元件，其含有如項 1至項18中任一項所述的液晶組成物，且該液晶組成物中的第一添加物及第二添加物進行聚合。
項23. 一種如項1至項18中任一項所述的液晶組成物的用途，其用於液晶顯示元件中。
項24. 一種如項1至項18中任一項所述的液晶組成物的用途，其用於聚合物穩定配向型的液晶顯示元件中。
項25. 一種如項1至項18中任一項所述的液晶組成物的用途，其用於不具有配向膜的液晶顯示元件中。
本發明亦包括以下各項。(a)液晶顯示元件的製造方法，其藉由將上述液晶組成物配置於兩塊基板之間，在對該組成物施加電壓的狀態下照射光，使該組成物中所含有的具有聚合性基的化合物進行聚合，來製造上述液晶顯示元件。(b)上述液晶組成物，其向列相的上限溫度為70℃以上，波長589nm下的光學各向異性(於25℃下測定)為0.08以上，而且頻率1kHz下的介電各向異性(於25℃下測定)為-2以下。
本發明亦包括以下各項。(c)上述組成物，雖然日本專利特開2006-199941號公報中記載的化合物(5)至化合物(7)是介電各向異性為正的液晶性化合物，但上述組成物含有選自該些化合物的群組中的至少一種化合物。(d)含有至少兩個上述極性化合物的上述組成物。(e)更含有與上述極性化合物不同的極性化合物的上述組成物。(f)上述組成物，含有一種、兩種或至少三種光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡 劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、極性化合物之類的添加物。該添加物可與第一添加物或第二添加物相同，或者亦可不同。(g)含有上述組成物的AM元件。(h)含有上述組成物，而且具有TN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、VA模式或FPA模式的元件。(i)含有上述組成物的透過型元件。(j)將上述組成物用作具有向列相的組成物。(k)藉由在上述組成物中添加光學活性化合物而作為光學活性組成物的用途。
以如下順序對本發明的組成物進行說明。第一，對組成物的構成進行說明。第二，對成分化合物的主要特性、以及該化合物給組成物帶來的主要效果進行說明。第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例以及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。第五，示出較佳的成分化合物。第六，對可添加於組成物中的添加物進行說明。第七，對成分化合物的合成方法進行說明。最後，對組成物的用途進行說明。
第一，對組成物的構成進行說明。本發明的組成物被分類為組成物A與組成物B。組成物A除了含有選自化合物(1)及化合物(2)中的液晶性化合物以外，亦可更含有其他液晶性化合物、添加物等。「其他液晶性化合物」是與化合物(1)及化合物(2)不同的液晶性化合物。此種化合物是出於進一步調整特性的目的而混合於組成物中。添加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、極性化合物等。
組成物B實質上僅包含選自化合物(1)及化合物(2)中的液晶性化合物。「實質上」是指組成物雖可含有添加物，但不含其他液晶性化合物。與組成物A比較，組成物B的成分的數量少。就降低成本的觀點而言，組成物B優於組成物A。就可藉由混合其他液晶性化合物來進一步調整特性的觀點而言，組成物A優於組成物B。
第二，對成分化合物的主要特性、以及該化合物給組成物的特性帶來的主要效果進行說明。基於本發明的效果，將成分化合物的主要特性歸納於表2中。表2的記號中，L是指大或高，M是指中等程度，S是指小或低。記號L、M、S是基於成分化合物之間的定性比較的分類，記號0是指值為零，或接近零。
Figure 106104672-A0305-02-0034-82
於將成分化合物混合於組成物中時，成分化合物給組成物的特性帶來的主要效果為如下所述。化合物(1)提高介電各向異性。化合物(2)提高上限溫度，或者降低黏度。化合物(3)及化合物(4)藉由極性基的作用而吸附於基板表面，並控制液晶 分子的配向。為了獲得所期望的效果，該些化合物必須具有與液晶性化合物的高的相容性。該些化合物具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環，且其分子結構為棒狀，故最適於該目的。化合物(5)是出於進而適合於聚合物穩定配向型的元件的目的而添加於組成物中。化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)藉由聚合而形成聚合物。該聚合物由於使液晶分子的配向穩定化，故縮短元件的響應時間，而且改善圖像的殘像。
第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例以及其根據進行說明。組成物中的成分的較佳組合為化合物(1)+化合物(2)。藉由於所述組成物中組合極性化合物(或其聚合物)及聚合性化合物(或其聚合物)可達成液晶分子的垂直配向。「其他液晶性化合物」若為少量，即便添加於所述組成物中，亦可達成相同的效果。
為了提高介電各向異性，化合物(1)的較佳比例為約10重量%以上，為了降低黏度，化合物(1)的較佳比例為約90重量%以下。尤佳比例為約15重量%至約80重量%的範圍。特佳比例為約20重量%至約70重量%的範圍。
為了提高上限溫度或為了降低黏度，化合物(2)的較佳比例為約10重量%以上，為了提高介電各向異性，化合物(2)的較佳比例為約70重量%以下。尤佳比例為約10重量%至約65重量%的範圍。特佳比例為約15重量%至約60重量%的範圍。
化合物(3)及化合物(4)是出於控制液晶分子的配向 的目的而添加於組成物中。為了使液晶分子進行配向，化合物(3)或化合物(4)的較佳比例為約0.05重量%以上，為了防止元件的顯示不良，化合物(3)或化合物(4)的較佳比例為約10重量%以下。尤佳比例為約0.1重量%至約7重量%的範圍。特佳比例為約0.5重量%至約5重量%的範圍。
化合物(5)是出於適合於聚合物穩定配向型的元件的目的而添加於組成物中。為了使元件的長期可靠性提高，化合物(5)的較佳比例為約0.03重量%以上，為了防止元件的顯示不良，化合物(5)的較佳比例為約10重量%以下。尤佳比例為約0.1重量%至約2重量%的範圍。特佳比例為約0.2重量%至約1.0重量%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。式(1)及式(2)中，R1及R2獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基、或者碳數2至12的烯氧基。為了提高對紫外線或熱的穩定性，較佳的R1或R2為碳數1至12的烷基，為了提高介電各向異性，較佳的R1或R2為碳數1至12的烷氧基。
R3及R4獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。為了提高對紫外線或熱的穩定性，較佳的R3或R4為碳數1至12的烷基，為了降低下限溫度或為了降低黏度，較佳的R3或 R4為碳數2至12的烯基。
較佳的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。為了降低黏度，尤佳的烷基為乙基、丙基、丁基、戊基或庚基。
較佳的烷氧基為甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基。為了降低黏度，尤佳的烷氧基為甲氧基或乙氧基。
較佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。為了降低黏度，尤佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。為了降低黏度等原因，於1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之類的烯基中較佳為反式構型。於2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之類的烯基中較佳為順式構型。
較佳的烯氧基為乙烯氧基、烯丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基或4-戊烯氧基。為了降低黏度，尤佳的烯氧基為烯丙氧基或3-丁烯氧基。
至少一個氫經氟或氯取代的烷基的較佳例為氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基、7-氟庚基或8-氟辛基。為了提高介電各向異性，尤佳例為2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基或5-氟戊基。
至少一個氫經氟或氯取代的烯基的較佳例為2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基或6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，尤佳例為2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
環A及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟或氯取代的色原烷-2,6-二基。較佳的環A或環C為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基或7,8-二氟色原烷-2,6-二基。尤佳的環A或環C為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基。該些環中，為了降低黏度，較佳的環A或環C為1,4-伸環己基，為了提高介電各向異性，較佳的環A或環C為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學各向異性，較佳的環A或環C為1,4-伸苯基。四氫吡喃-2,5-二基為
Figure 106104672-A0305-02-0038-83
 或
Figure 106104672-A0305-02-0038-84
 ，較佳為
Figure 106104672-A0305-02-0039-85
環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基或7,8-二氟色原烷-2,6-二基。較佳的環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基或7,8-二氟色原烷-2,6-二基。尤佳的環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基或2-氯-3-氟-1,4-伸苯基。特佳的環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基。該些環中，為了降低黏度，較佳的環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基，為了降低光學各向異性，較佳的環B為2-氯-3-氟-1,4-伸苯基，為了提高介電各向異性，較佳的環B為7,8-二氟色原烷-2,6-二基。
環D及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基。為了降低黏度，或為了提高上限溫度，較佳的環D或環E為1,4-伸環己基，為了降低下限溫度，較佳的環D或環E為1,4-伸苯基。
Z1及Z2獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。為了降低黏度，較佳的Z1或Z2為單鍵，為了降低下限溫度，較佳的Z1或Z2為-CH2CH2-，為了提高介電各向異性，較佳的Z1或Z2為-CH2O-或-OCH2-。Z3為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。為了降低黏度，較佳的Z3為 單鍵，為了降低下限溫度，較佳的Z3為-CH2CH2-，為了提高上限溫度，較佳的Z3為-COO-或-OCO-。
a為1、2或3，b為0或1，而且a與b之和為3以下。為了降低黏度，較佳的a為1，為了提高上限溫度，較佳的a為2或3。為了降低黏度，較佳的b為0，為了降低下限溫度，較佳的b為1。c為1、2或3。為了降低黏度，較佳的c為1，為了提高上限溫度，較佳的c為2或3。
式(3)中，R8為極性基。式(4)中，R10為極性基。化合物(3)或化合物(4)較佳為對紫外線或熱穩定。於將化合物(3)或化合物(4)添加於組成物中時，較佳為該化合物不會降低元件的電壓保持率。化合物(3)或化合物(4)較佳為具有低的揮發性。較佳的莫耳質量為130g/mol以上。尤佳的莫耳質量為150g/mol至500g/mol的範圍。較佳的化合物(3)或化合物(4)具有丙烯醯氧基(-OCO-CH=CH2)、甲基丙烯醯氧基(-OCO-(CH3)C=CH2)之類的聚合性基。
極性基具有與玻璃基板或金屬氧化物膜的表面的非共價鍵結的相互作用。較佳的極性基具有選自氮、氧、硫及磷的群組中的雜原子。較佳的極性基具有至少一個或至少兩個該些雜原子。尤佳的極性基為藉由從選自醇、一級、二級及三級胺、酮、羧酸、硫醇、酯、醚、硫醚及該些的組合的群組中的化合物中去除氫而衍生的一價基。該些基的結構亦可為直鏈狀、分支狀、環狀或該些的組合。特佳的極性基具有OH結構的氧原子的至少一 個、或者一級、二級或三級胺結構的氮原子中的至少一個。最佳的極性基為羥基(碳-OH)。
極性基R8的例子為式(A1)至式(A4)所表示的基。
Figure 106104672-A0305-02-0041-86
Figure 106104672-A0305-02-0041-87
Figure 106104672-A0305-02-0041-88
Figure 106104672-A0305-02-0041-89
式(A1)至式(A4)中，Sp6、Sp8及Sp9獨立地為單鍵或碳數1至12的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-N(R0)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R0)-CO-O-、-O-CO-N(R0)-、-N(R0)-CO-N(R0)-、-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基。Sp7為>CH-、>CR0-、>N-或>C<，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基。即，是指式(A2)中的Sp7為>CH-、>CR0-或>N-，式(A3)中的Sp7為>C<。
較佳的Sp6、Sp8或Sp9為單鍵、-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、 -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-(CH2)p1-O-CO-、-(CH2)p1-O-CO-O-、-CH2CH2-S-CH2CH2-或-CH2CH2-NHCH2CH2-，此處，p1為1至12的整數，q1為1至3的整數。尤佳的Sp6、Sp8或Sp9為伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基、伸十二烷基、伸十八烷基、乙烯氧基伸乙基、亞甲基氧基伸丁基、乙烯硫代伸乙基、乙烯-N-甲基亞胺基伸乙基、1-甲基伸烷基、伸乙烯基、伸丙烯基及伸丁烯基。
式(A1)至式(A4)中，X17為-OH、-OR0、-COOH、-NH2、-NHR0、-N(R0)2、-SH、-SR0、
Figure 106104672-A0305-02-0042-90
 此處，R0為氫或碳數1至12的烷基。
式(A1)中，X18為-O-、-CO-、-NH-、-NR0-、-S-或單鍵，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基。Z10為單鍵或碳數1至15的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-C≡C-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CO-或-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。環P為碳數6至25的芳基，該基中，一個至三個氫可經-OH、-(CH2)q-OH、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基取代，此處，q為1、2、3或4。n為0、1、2或3，m為1、2、3、4或5。
芳基為藉由自芳香族烴中去除一個氫而衍生的一價基，不包含雜原子。芳基可為單環或多環的任一者。即，芳基具有至少一個環，該環可進行縮合(例如萘基)，兩個環可藉由共價鍵而連結(例如聯苯基)。芳基亦可具有縮合環及連結環的組合。芳基亦可經取代。取代基的例子為-OH、-(CH2)q-OH、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基，此處，q為1、2、3或4。
較佳的芳基為藉由自苯、聯苯基、三聯苯、[1,1'：3',1"]三聯苯、萘、蒽、聯萘基、菲、芘、二氫芘、
Figure 106104672-A0305-02-0043-237
、苝、稠四苯、稠五苯、苯并芘、茀、茚、茚并茀、螺二茀中去除一個氫而衍生的一價基。
式(3)中，R8為具有OH結構的氧原子、SH結構的硫原子、及一級、二級或三級胺結構的氮原子中的至少一種的極性基。較佳的R8為-OH、-(CH2)n-OH、-O-(CH2)n-OH、-[O-(CH2)n1-]n2-OH、-COOH、-(CH2)n-COOH、-O-(CH2)n-COOH或-[O-(CH2)n1-]n2-COOH。此處，n、n1及n2獨立地為1至12的整數，較佳為1、2、3或4。
較佳的R8亦可為-NH2、-NH-(CH2)n3H、-(CH2)n-NH2、-(CH2)n-NH-(CH2)n3H、-NH-(CH2)n-NH2、-NH-(CH2)n-NH-(CH2)n3H、-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH2、-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH-(CH2)n3H、-O-(CH2)n-NH2、-(CH2)n1-O-(CH2)n-NH2、-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-OH、 -O-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH2、-O-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-OH或-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH-(CH2)n3H。此處，n、n1、n2及n3獨立地為1至12的整數，較佳為1、2、3或4。
就於液晶組成物中的高的溶解度的觀點而言，R8特佳為-OH或-NH2。-OH因具有高的錨固力，故優於-O-、-CO-或-COO-。特佳為具有多個雜原子(氮、氧)的基。具有此種極性基的化合物即便為低濃度，亦有效。
式(3)中，R7為氫、氟、氯或碳數1至25的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-NR0-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-或碳數3至8的伸環烷基取代，而且至少一個三級碳(>CH-)可經氮(>N-)取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基。較佳的R7為碳數1至25的烷基。
式(3)中，P1、P2及P3獨立地為聚合性基。較佳的P1、P2或P3為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基。尤佳的P1、P2或P3為式(P-1)、式(P-2)或式(P-3)所表示的基。特佳的P1、P2或P3為式(P-1)或式(P-2)所表示的基。最佳的P1、P2或P3為式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的較佳的基為-OCO-CH=CH2或-OCO-C(CH3)=CH2。式(P-1)至式(P-5)的波浪線表示鍵結的部位。
Figure 106104672-A0305-02-0045-91
式(P-1)至式(P-5)中，M1、M2及M3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。為了提高反應性，較佳的M1、M2或M3為氫或甲基。尤佳的M1為氫或甲基，且尤佳的M2或M3為氫。
式(3)中，Sp1、Sp2及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Sp1、Sp2或Sp3為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CO-CH=CH-或-CH=CH-CO-。尤佳的Sp1、Sp2或Sp3為單鍵。其中，於環J及環L為苯基時，Sp1及Sp3為單鍵。
式(3)中，環J、環K及環L獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代。較佳的環J、環K或環L為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
式(3)中，Z7及Z8獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Z7或Z8為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。尤佳的Z7或Z8為單鍵。
式(3)中，g及h獨立地為0、1、2、3或4，而且g及h之和為0、1、2、3或4。較佳的g或h為0、1或2。k及p獨立地為0、1、2、3或4。較佳的k或p為1或2。o為1、2、3或4。較佳的o為1或2。
式(3-1)至式(3-15)中，Sp10為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。L1、L2、L3及L4獨立地為氫、氟、甲基或乙基。R11及R12獨立地為氫或甲基。
式(4)中，R10為-OH、-OR0、-NH2、-NHR0或-N(R0)2所表示的基，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基。就於液晶組成物中的高的溶解度的觀點而言，R10特佳為-OH或-NH2。-OH因具有高的錨固力，故優於-O-、-CO-或-COO-。特佳為具有多個雜原子(氮、氧)的基。具有此種極性基的化合物即便為低濃度，亦有效。
式(4)中，R9為氫、氟、氯、碳數1至12的烷基、碳 數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。較佳的R9為碳數1至12的烷基。
式(4)中，環M及環N獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、茀-2,7-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代。較佳的環M或環N為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
式(4)中，Z9為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-或-CF=CF-。較佳的Z9為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。尤佳的Z9為單鍵。
式(4)中，Sp4及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代。較佳的Sp4或Sp5為單鍵。
式(4)中，j為0、1、2、3或4。較佳的j為0、1或2。
式(4-1)至式(4-9)中，L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13、L14、L15及L16獨立地為氫、氟、甲基或乙基。較佳的L5至L16為氫或氟。
式(5)中，P4、P5及P6獨立地為聚合性基。較佳的P4、P5或P6為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基。尤佳的P4、P5或P6為式(P-1)、式(P-2)或式(P-3)所表示的基。特佳的P4、P5或P6為式(P-1)或式(P-2)所表示的基。最佳的P4、P5或P6為式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的較佳的基為-OCO-CH=CH2或-OCO-C(CH3)=CH2。式(P-1)至式(P-5)的波浪線表示鍵結的部位。
Figure 106104672-A0305-02-0048-92
式(P-1)至式(P-5)中，M1、M2及M3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。為了提高反應性，較佳的M1、M2或M3為氫或甲基。尤佳的M1為氫或甲基，且尤佳的M2或M3為氫。
式(5)中，Sp10、Sp11及Sp12獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基。該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Sp10、 Sp11或Sp12為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CO-CH=CH-或-CH=CH-CO-。尤佳的Sp10、Sp11或Sp12為單鍵。
式(5)中，環T及環V獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代。較佳的環T或環V為苯基。環U為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代。較佳的環U為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
式(5)中，Z11及Z12獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Z11或Z12為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。尤佳的Z11或Z12為單鍵。
式(5)中，t為0、1或2。較佳的t為0或1。u、v及w獨立地為0、1、2、3或4，而且u、v及w之和為3以上。
第五，示出較佳的成分化合物。較佳的化合物(1)為項3所述的化合物(1-1)至化合物(1-22)。該些化合物中，較佳為第一成分的至少一種為化合物(1-1)、化合物(1-3)、化合物(1-4)、化合物(1-6)、化合物(1-8)或化合物(1-10)。較佳為第一成分的至少兩種為化合物(1-1)及化合物(1-6)、化合物(1-1)及化合物(1-10)、化合物(1-3)及化合物(1-6)、化合物(1-3)及化合物(1-10)、化合物(1-4)及化合物(1-6)或化合物(1-4)及化合物(1-8)的組合。
較佳的化合物(2)為項6所述的化合物(2-1)至化合物(2-13)。該些化合物中，較佳為第二成分的至少一種為化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-5)、化合物(2-6)、化合物(2-8)或化合物(2-9)。較佳為第二成分的至少兩種為化合物(2-1)及化合物(2-3)、化合物(2-1)及化合物(2-5)或化合物(2-1)及化合物(2-6)的組合。
較佳的化合物(3)為項12所述的化合物(3-1)至化合物(3-15)。該些化合物中，較佳為第一添加物的至少一種為化合物(3-6)、化合物(3-8)、化合物(3-10)、化合物(3-11)、化合物(3-13)或化合物(3-15)。較佳為第一添加物的至少兩種為化合物(3-1)及化合物(3-11)或化合物(3-3)及化合物(3-8)的組合。
較佳的化合物(4)為項13所述的化合物(4-1)至化合物(4-9)。該些化合物中，較佳為第一添加物的至少一種為化 合物(4-1)、化合物(4-2)、化合物(4-3)、化合物(4-5)或化合物(4-6)。較佳為第一添加物的至少兩種為化合物(4-1)及化合物(4-2)或化合物(4-1)及化合物(4-4)的組合。
較佳的化合物(5)為項17所述的化合物(5-1)至化合物(5-7)。該些化合物中，較佳為第二添加物的至少一種為化合物(5-2)、化合物(5-5)或化合物(5-7)。較佳為第二添加物的至少兩種為化合物(5-1)及化合物(5-2)、化合物(5-2)及化合物(5-5)或化合物(5-2)及化合物(5-7)的組合。
第六，對可添加於組成物中的添加物進行說明。此種添加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、極性化合物等。出於引起液晶分子的螺旋結構來賦予扭轉角(torsion angle)的目的，而將光學活性化合物添加於組成物中。此種化合物的例子為化合物(6-1)至化合物(6-5)。光學活性化合物的較佳比例為約5重量%以下。尤佳比例為約0.01重量%至約2重量%的範圍。
Figure 106104672-A0305-02-0052-93
Figure 106104672-A0305-02-0052-94
Figure 106104672-A0305-02-0052-95
Figure 106104672-A0305-02-0052-96
Figure 106104672-A0305-02-0052-97
為了防止由大氣中的加熱所引起的比電阻的降低，或者為了在將元件長時間使用後，不僅於室溫下，而且於接近於上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率，而將抗氧化劑添加於組成物中。抗氧化劑的較佳例是n為1至9的整數的化合物(7)等。
Figure 106104672-A0305-02-0052-98
化合物(7)中，較佳的n為1、3、5、7或9。尤佳的 n為7。n為7的化合物(7)由於揮發性小，故對於在將元件長時間使用後，不僅於室溫下，而且於接近於上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率而言有效。為了獲得上述效果，抗氧化劑的較佳比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳比例為約600ppm以下。尤佳比例為約100ppm至約300ppm的範圍。
紫外線吸收劑的較佳例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，具有立體阻礙的胺之類的光穩定劑亦較佳。為了獲得上述效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例為約10000ppm以下。尤佳比例為約100ppm至約10000ppm的範圍。
為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，而將偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)添加於組成物中。色素的較佳比例為約0.01重量%至約10重量%的範圍。為了防止起泡，而將二甲基矽酮油、甲基苯基矽酮油等消泡劑添加於組成物中。為了獲得上述效果，消泡劑的較佳比例為約1ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳比例為約1000ppm以下。尤佳比例為約1ppm至約500ppm的範圍。
為了適合於聚合物穩定配向(PSA)型的元件，而使用聚合性化合物。化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)適合於該目的。亦可將化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)以及與 化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)不同的聚合性化合物一起添加於組成物中。此種聚合性化合物的較佳例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)、乙烯基酮等化合物。尤佳例為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。基於聚合性化合物的總重量，化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)的較佳比例為約10重量%以上。尤佳比例為約50重量%以上。特佳比例為約80重量%以上。特佳比例亦為100重量%。藉由改變化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)的種類，或者藉由以適當的比使其他聚合性化合物與化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)組合，可調整聚合性化合物的反應性或液晶分子的預傾角。藉由將預傾角最佳化，可達成元件的短的響應時間。液晶分子的配向穩定化，故可達成大的對比度比或長壽命。
聚合性化合物藉由紫外線照射而聚合。亦可於光聚合起始劑等適當的起始劑存在下進行聚合。用於進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型、以及適當量已為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所知，並記載於文獻中。例如作為光聚合起始劑的豔佳固(Irgacure)651(註冊商標；巴斯夫(BASF))、豔佳固(Irgacure)184(註冊商標；巴斯夫)或達羅卡(Darocur)1173(註冊商標；巴斯夫)適合於自由基聚合。基於聚合性化合物的總重量，光聚合起始劑的較佳比例為約0.1重量%至約5重量%的範圍。尤佳比例為約1重量%至約3重量%的範圍。
於保管聚合性化合物時，為了防止聚合，亦可添加聚合抑制劑。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制劑的狀態添加於組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、甲基對苯二酚之類的對苯二酚衍生物、4-第三丁基鄰苯二酚、4-甲氧基苯酚、酚噻嗪等。
極性化合物為具有極性的有機化合物。此處，不含具有離子鍵的化合物。氧、硫及氮之類的原子的電性偏陰性且存在具有部分負電荷的傾向。碳及氫為中性或存在具有部分正電荷的傾向。極性是因部分電荷在化合物中的不同種的原子間不均等地分佈而產生。例如，極性化合物具有-OH、-COOH、-SH、-NH2、>NH、>N-之類的部分結構的至少一種。
第七，對成分化合物的合成方法進行說明。該些化合物可利用已知的方法來合成。例示合成方法。化合物(1-1)是利用日本專利特表平2-503441號公報中記載的方法來合成。化合物(2-1)是利用日本專利特開昭59-176221號公報中記載的方法來合成。化合物(3-1)及化合物(4-1)的合成方法記載於實施例一項中。化合物(5-1)是利用國際公開2013-161576號公報中記載的方法來合成。化合物(7)的一部分被市售。式(7)的n為1的化合物可自西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)獲取。n為7的化合物(7)等是利用美國專利3660505號說明書中記載的方法來合成。
未記載合成方法的化合物可利用以下成書中記載的方法來合成：「有機合成」(Organic Syntheses，約翰威立父子出版公 司(John Wiley & Sons,Inc.))、「有機反應」(Organic Reactions，約翰威立父子出版公司)、「綜合有機合成」(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版公司(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等。組成物是利用公知的方法，由以上述方式獲得的化合物來製備。例如，將成分化合物混合，然後藉由加熱而使其相互溶解。
最後，對組成物的用途進行說明。大部分的組成物具有約-10℃以下的下限溫度、約70℃以上的上限溫度、以及約0.07至約0.20的範圍的光學各向異性。可藉由控制成分化合物的比例、或者藉由混合其他液晶性化合物，來製備具有約0.08至約0.25的範圍的光學各向異性的組成物。進而亦可藉由嘗試錯誤，來製備具有約0.10至約0.30的範圍的光學各向異性的組成物。含有該組成物的元件具有大的電壓保持率。該組成物適合於AM元件。該組成物特別適合於透過型的AM元件。該組成物可用作具有向列相的組成物，可藉由添加光學活性化合物而用作光學活性組成物。
該組成物可用於AM元件。進而亦可用於PM元件。該組成物可用於具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特佳為用於具有TN、OCB、IPS、FFS等模式的AM元件。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，於不施加電壓時，液晶分子的配向可與玻璃基板平行，或者亦可為垂直。該些元件可為反射型、透過型或半透過型。較佳 為用於透過型的元件。亦可用於非晶矽-TFT元件或多晶矽-TFT元件。亦可將該組成物用於進行微膠囊化(microencapsulation)而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型的元件或於組成物中形成三維網狀高分子而成的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型的元件。
製造現有的聚合物穩定配向型的元件的方法的一例如下所述。組裝包括兩塊基板的元件，該兩塊基板被稱為陣列基板及彩色濾光片基板。該基板具有配向膜。該基板的至少一塊具有電極層。將液晶性化合物進行混合來製備液晶組成物。於該組成物中添加聚合性化合物。視需要可進而添加添加物。將該組成物注入至元件中。在對該元件施加電壓的狀態下進行光照射。較佳為紫外線。藉由光照射而使聚合性化合物進行聚合。藉由該聚合而生成含有聚合物的組成物。聚合物穩定配向型的元件是以如上所述的順序來製造。
該順序中，於施加電壓時，液晶分子藉由配向膜及電場的作用而配向。依據該配向，聚合性化合物的分子亦進行配向。由於聚合性化合物是在該狀態下藉由紫外線來進行聚合，故生成維持該配向的聚合物。藉由該聚合物的效果，元件的響應時間縮短。由於圖像的殘像為液晶分子的運作不良，故藉由該聚合物的效果，殘像亦同時得到改善。此外，亦可使組成物中的聚合性化合物預先進行聚合，將該組成物配置於液晶顯示元件的基板之間。
於將化合物(3)及化合物(4)之類的具有聚合性基的 極性化合物用作聚合性化合物的情況下，元件的基板不需要配向膜。不具有配向膜的元件依據兩段落前的段落中記載的順序而自不具有配向膜的基板來製造。
該順序中，化合物(3)或化合物(4)因極性基與基板表面發生相互作用而於基板上進行排列。液晶分子依據該排列而配向。於施加電壓時，進一步促進液晶分子的配向。由於聚合性基是在該狀態下藉由紫外線來進行聚合，故生成維持該配向的聚合物。藉由該聚合物的效果，液晶分子的配向追加地穩定化，元件的響應時間縮短。由於圖像的殘像為液晶分子的運作不良，故藉由該聚合物的效果，殘像亦同時得到改善。
[實施例]
藉由實施例對本發明進一步進行詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明包含組成物M1與組成物M2的混合物。本發明亦包含將實施例的組成物的至少兩種混合而成的混合物。所合成的化合物是藉由核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)分析等方法來鑑定。化合物、組成物及元件的特性是藉由下述方法進行測定。
NMR分析：測定時使用布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)公司製造的DRX-500。1H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl3等氘化溶劑中，於室溫下以500MHz、累計次數為16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。19F-NMR的測定中，使用CFCl3作為內部標準，以累計次數24次來進行。核磁 共振波譜的說明中，s是指單峰(singlet)，d是指雙重峰(doublet)，t是指三重峰(triplet)，q是指四重峰(quartet)，quin是指五重峰(quintet)，sex是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指寬峰(broad)。
氣相層析分析：測定時使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。載體氣體為氦氣(2mL/min)。將試樣氣化室設定為280℃，將檢測器(火焰離子化檢測器(flame ionization detector，FID))設定為300℃。進行成分化合物的分離時使用安捷倫科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。該管柱於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min的比例升溫至280℃。將試樣製備成丙酮溶液(0.1重量%)後，將其1μL注入至試樣氣化室中。記錄計為島津製作所製造的C-R5A型層析儀組件(Chromatopac)或其同等品。所得的氣相層析圖顯示出與成分化合物對應的峰值的保持時間以及峰值的面積。
用於稀釋試樣的溶劑可使用氯仿、己烷等。為了將成分化合物分離，可使用如下的毛細管柱。安捷倫科技有限公司製造的HP-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)、澳大利亞SGE國際公司(SGE International Pty.Ltd)製造的RP-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)。 出於防止化合物峰值的重疊的目的，可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度50m、內徑0.25mm、膜厚0.25μm)。
組成物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法來算出。利用氣相層析儀(FID)來對液晶性化合物的混合物進行分析。氣相層析圖中的峰值的面積比相當於液晶性化合物的比例。於使用上文記載的毛細管柱時，可將各種液晶性化合物的修正係數視為1。因此，液晶性化合物的比例(重量%)可根據峰值的面積比來算出。
測定試樣：於測定組成物及元件的特性時，將組成物直接用作試樣。於測定化合物的特性時，藉由將該化合物(15重量%)混合於母液晶(85重量%)中來製備測定用試樣。根據藉由測定而獲得的值，利用外推法(extrapolation method)來算出化合物的特性值。(外推值)={(試樣的測定值)-0.85×(母液晶的測定值)}/0.15。當於該比例下，層列相(或結晶)於25℃下析出時，將化合物與母液晶的比例以10重量%：90重量%、5重量%：95重量%、1重量%：99重量%的順序變更。利用該外插法來求出與化合物相關的上限溫度、光學各向異性、黏度、以及介電各向異性的值。
使用下述母液晶。成分化合物的比例是以重量%表示。
Figure 106104672-A0305-02-0061-99
測定方法：利用下述方法來進行特性的測定。該些方法大多是日本電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association；稱為JEITA)審議指定的JEITA規格(JEITA．ED-2521B)中記載的方法或將其修飾而成的方法。用於測定的TN元件上未安裝薄膜電晶體(TFT)。
(1)向列相的上限溫度(NI；℃)：於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣，以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分由向列相變化為各向同性液體時的溫度。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
(2)向列相的下限溫度(TC；℃)：將具有向列相的試樣放入玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，當試樣於-20℃下保持向列 相的狀態，而於-30℃下變化為結晶或層列相時，將TC記載為<-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(3)黏度(體積黏度；η；於20℃下測定；mPa．s)：測定時使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計。
(4)黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)：依據M.今井(M.Imai)等人的「分子晶體與液晶」(Molecular Crystals and Liquid Crystals)第259卷第37頁(1995)中記載的方法來進行測定。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件中注入試樣。對該元件於39伏特至50伏特的範圍內，以1伏特為單位階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅施加1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與不施加(2秒)的條件重複施加電壓。測定藉由該施加而產生暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)。由該些測定值與M.Imai等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需要的介電各向異性是藉由測定(6)中記載的方法進行測定。
(5)光學各向異性(折射率各向異性；△n；於25℃下測定)：使用波長為589nm的光，利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。將主稜鏡的表面向一個方向摩擦後，將試樣滴加至主稜鏡上。折射率n∥是於偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率n⊥是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。光學各向異性的值是根據△n=n∥-n⊥的式子來計算。
(6)介電各向異性(△ε；於25℃下測定)：根據△ε=ε∥-ε⊥的式子來計算出介電各向異性的值。以如下方式測定介電常數(ε∥及ε⊥)。
1)介電常數(ε∥)的測定：於經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(octadecyl triethoxysilane)(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋轉器使玻璃基板旋轉後，於150℃下加熱1小時。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm的VA元件中放入試樣，利用以紫外線進行硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數ε(∥)。
2)介電常數(ε⊥)的測定：於經充分清洗的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將該玻璃基板煅燒後，對所得的配向膜進行摩擦處理。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、扭轉角為80度的TN元件中注入試樣。對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向的介電常數(ε⊥)。
(7)臨限電壓(Vth；於25℃下測定；V)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm且摩擦方向為反平行的正常顯黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試樣，使用以紫外線進行硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加的電壓(60Hz，矩形波)是以0.02V為單位自0V階段性地增加至20V。此時，自垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光 量。製成於該光量達到最大時透過率為100%，且於該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是以透過率達到10%時的電壓來表示。
(8)電壓保持率(VHR-1；於25℃下測定；%)：用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。該元件在注入試樣後，利用以紫外線硬化的黏接劑來密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V、60微秒)進行充電。利用高速電壓計於16.7毫秒的期間內測定衰減的電壓，求出單位週期的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為電壓未衰減時的面積。電壓保持率是由面積A相對於面積B的百分率來表示。
(9)電壓保持率(VHR-2；於80℃下測定；%)：除了代替25℃而於80℃下測定以外，以與上述相同的順序測定電壓保持率。將所得的值由VHR-2表示。
(10)電壓保持率(VHR-3；於25℃下測定；%)：照射紫外線後，測定電壓保持率，評價對紫外線的穩定性。用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且單元間隙為5μm。於該元件中注入試樣，照射光20分鐘。光源為超高壓水銀燈USH-500D(牛尾(Ushio)電機製造)，元件與光源的間隔為20cm。VHR-3的測定中，於16.7毫秒期間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-3的組成物對紫外線具有大的穩定性。VHR-3較佳為90%以上，尤佳為95%以上。
(11)電壓保持率(VHR-4；於25℃下測定；%)：將注入有試樣的TN元件於80℃恆溫槽內加熱500小時後，測定電壓保持率，評價對熱的穩定性。VHR-4的測定中，於16.7毫秒期間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對熱具有大的穩定性。
(12)響應時間(τ；於25℃下測定；ms)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5kHz。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為3.5μm且不具有配向膜的VA元件中放入試樣。利用以紫外線進行硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件一邊施加30V的電壓，一邊照射78mW/cm2(405nm)的紫外線449秒(35 J)。於紫外線的照射中使用岩崎(EYE GRAPHICS)股份有限公司製造的紫外硬化用多金屬燈M04-L41。對該元件施加矩形波(120Hz)。此時，自垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光量。於該光量達到最大時視為透過率100%，於該光量為最小時視為透過率0%。矩形波的最大電壓是以透過率成為90%的方式進行設定。矩形波的最低電壓是設定為透過率成為0%的2.5V。響應時間是由透過率自10%變化至90%所需要的時間(上升時間；rise time；毫秒)表示。
(13)彈性常數(K11：展曲(splay)彈性常數、K33：彎曲(bend)彈性常數；於25℃下測定；pN)：測定時使用東陽技術(TOYO Corporation)股份有限公司製造的EC-1型彈性常數 測定器。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的垂直配向元件中注入試樣。對該元件施加20伏特至0伏特的電荷，測定靜電電容以及施加電壓。使用「液晶裝置手冊」(日刊工業報社)第75頁中的式(2.98)、式(2.101)對所測定的靜電電容(C)及施加電壓(V)的值進行擬合(fitting)，根據式(2.100)獲得彈性常數的值。
(14)比電阻(ρ；於25℃下測定；Ωcm)：於具備電極的容器中放入試樣1.0mL。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。比電阻是由下式算出。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
(15)預傾角(度)：於預傾角的測定中使用分光橢圓儀M-2000U(J.A.伍拉姆股份有限公司(J.A.Woollam Co.,Inc.)製造)。
(16)配向穩定性(液晶配向軸穩定性)：評價液晶顯示元件的電極側的液晶配向軸的變化。測定施加應力前的電極側的液晶配向角度Φ(before)，然後，對元件施加矩形波4.5V、60Hz 20分鐘後，緩衝1秒鐘，於1秒後及5分鐘後再次測定電極側的液晶配向角度Φ(after)。由該些值並使用下述式來算出1秒後及5分鐘後的液晶配向角度的變化△Φ(deg.)。
△Φ(deg.)=Φ(after)-Φ(before) (式2)
以J.希爾菲克、B.詹森、C.赫辛格、J.F.艾爾曼、E.蒙特巴赫、D.布賴恩特與P.J.博斯(J.Hilfiker,B.Johs,C.Herzinger,J.F.Elman,E.Montbach,D.Bryant,and P.J.Bos)，「固體薄膜」(Thin Solid Films),455-456,(2004)596-600為參考來進行該些測定。可以說△Φ越小液晶配向軸的變化率越小，液晶配向軸的穩定性越好。
合成例1
利用下述方法來合成化合物(3-1)。
Figure 106104672-A0305-02-0067-100
第1步驟
將化合物(T-1)(4.98g)、化合物(T-2)(5.00g)、碳酸鉀(6.88g)、四(三苯基膦)鈀(0.289g)及異丙醇(IPA(isopropyl alcohol)；100ml)加入至反應器中，於80℃下進行2小時加熱回流。將反應混合物注入至水中，使用1N鹽酸進行中和後，利用乙酸乙酯進行萃取。利用食鹽水對一起產生的有機層進行清洗，利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，利用矽 膠層析法(甲苯)對殘渣進行純化而獲得化合物(T-3)(6.38g；99%)。
第2步驟
將硼氫化鈉(1.88g)及甲醇(90ml)加入至反應器中，並冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加化合物(T-3)(6.38g)的四氫呋喃(Tetrahydrofuran，THF)(40ml)溶液，一邊恢復至室溫一邊攪拌8小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗，利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，利用矽膠層析法(體積比，甲苯：乙酸乙酯=3：1)對殘渣進行純化。進而藉由自庚烷與甲苯的混合溶媒(體積比，1：1)的再結晶而進行純化，從而獲得化合物(T-4)(5.50g；85%)。
第3步驟
將化合物(T-4)(0.600g)、碳酸鉀(0.637g)及二甲基甲醯胺(Dimethyl Formamide，DMF)(6ml)加入至反應器中，於80℃下攪拌1小時。將反應混合物冷卻至室溫後，緩慢地滴加依據日本專利特開2013-177561中所記載的方法而合成的化合物(T-5)(0.983g)的DMF(6ml)溶液，於80℃下攪拌8小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗，利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，利用矽膠層析法(體積比，甲苯：乙酸乙酯=7：1)對殘渣進行純化而獲得化合物(3-1)(0.350g；40%)。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.35-7.29(m,2H),7.15-7.10(m,1H),7.07-6.94(m,3H),6.14(s,1H),5.60(s,1H),4.71(d,6.6Hz,2H),4.58(t,J=4.5Hz,2H),4.32(t,J=4.5Hz,2H),2.65-2.58(m,3H),1.95(s,3H),1.72-1.63(m,2H),0.98(t,J=7.5Hz,3H).
合成例2
利用下述方法來合成化合物(4-1)。
Figure 106104672-A0305-02-0069-101
第1步驟
將化合物(T-11)(25.0g)、丙烯酸(7.14g)、4-二甲基胺基吡啶(DMAP(4-dimethylaminopyridine)；1.21g)及二氯甲烷(300ml)加入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加1,3-二環己基碳二醯亞胺(DCC(1,3-dicyclohexyl carbodiimide)；24.5g)的二氯甲烷(125ml)溶液，一邊恢復至室溫一邊攪拌12小時。對不溶物進行過濾分離後，將反應混合物注入至水中，利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗，利用 無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，利用矽膠層析法(容積比，庚烷：甲苯=2：1)對殘渣進行純化。進而藉由自索爾米克斯(solmix)(註冊商標)A-11的再結晶而進行純化，從而獲得化合物(T-12)(11.6g；38%)。再者，索爾米克斯(solmix)(註冊商標)A-11為乙醇(85.5%)、甲醇(13.4%)及異丙醇(1.1%)的混合物，是自日本醇銷售(股)獲取。
第2步驟
將多聚甲醛(paraformaldehyde)(2.75g)、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(DABCO(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane)；4.62g)及水(40ml)加入至反應器中，於室溫下攪拌15分鐘。向其中滴加化合物(T-12)(6.31g)的THF(90ml)溶液，於室溫下攪拌72小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗，利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，利用矽膠層析法(容積比，甲苯：乙酸乙酯=5：1)對殘渣進行純化。進而藉由再結晶(容積比，庚烷：甲苯=1：1)而進行純化，從而獲得化合物(4-1)(1.97g；29%)。
化合物(4-1)的1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：6.23(s,1H),5.79(d,J=1.2Hz,1H),4.79-4.70(m,1H),4.32(d,J=6.7Hz,2H),2.29(t,J=6.7Hz,1H),2.07-2.00(m,2H),1.83-1.67(m,6H),1.42-1.18(m,8H),1.18-0.91(m,9H),0.91-0.79(m,5H).
以下表示組成物的實施例。成分化合物基於下述表3的 定義而以記號表示。表3中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式構型。位於經記號化的化合物後的括弧內的編號表示化合物所屬的化學式。(-)的記號是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基於不含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)。最後歸納組成物的特性值。
Figure 106104672-A0305-02-0072-102
元件的實施例
1.原料
向不具有配向膜的元件中注入添加有極性化合物的組成物。 於照射紫外線後，研究該元件中的液晶分子的垂直配向。首先對原料進行說明。原料是自組成物M1至組成物M18、極性化合物(PC-1)至極性化合物(PC-22)、聚合性化合物(RM-1)至聚合性化合物(RM-7)中適當選擇。組成物為如下所述。
[組成物M1]
Figure 106104672-A0305-02-0073-103
NI=73.2℃；Tc<-20℃；△n=0.113；△ε=-4.0；Vth=2.18V；η=22.6mPa．s.
[組成物M2]
Figure 106104672-A0305-02-0074-104
NI=82.8℃；Tc<-30℃；△n=0.118；△ε=-4.4；Vth=2.13V；η=22.5mPa．s.
[組成物M3]
Figure 106104672-A0305-02-0074-105
Figure 106104672-A0305-02-0075-106
NI=78.1℃；Tc<-30℃；△n=0.107；△ε=-3.2；Vth=2.02V；η=15.9mPa．s.
[組成物M4]
Figure 106104672-A0305-02-0075-107
Figure 106104672-A0305-02-0076-108
NI=88.5℃；Tc<-30℃；△n=0.108；△ε=-3.8；Vth=2.25V；η=24.6mPa．s；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.2%；VHR-3=97.8%.
[組成物M5]
Figure 106104672-A0305-02-0076-109
Figure 106104672-A0305-02-0077-110
NI=81.1℃；Tc<-30℃；△n=0.119；△ε=-4.5；Vth=1.69V；η=31.4mPa．s.
[組成物M6]
Figure 106104672-A0305-02-0077-111
NI=98.8℃；Tc<-30℃；△n=0.111；△ε=-3.2；Vth=2.47V；η=23.9mPa．s.
[組成物M7]
Figure 106104672-A0305-02-0078-112
NI=77.5℃；Tc<-30℃；△n=0.084；△ε=-2.6；Vth=2.43V；η=22.8mPa．s.
[組成物M8]
Figure 106104672-A0305-02-0078-113
Figure 106104672-A0305-02-0079-114
NI=70.6℃；Tc<-20℃；△n=0.129；△ε=-4.3；Vth=1.69V；η=27.0mPa．s.
[組成物M9]
Figure 106104672-A0305-02-0079-115
Figure 106104672-A0305-02-0080-116
NI=93.0℃；Tc<-30℃；△n=0.123；△ε=-4.0；Vth=2.27V；η=29.6mPa．s.
[組成物M10]
Figure 106104672-A0305-02-0080-117
Figure 106104672-A0305-02-0081-118
NI=87.6℃；Tc<-30℃；△n=0.126；△ε=-4.5；Vth=2.21V；η=25.3mPa．s.
[組成物M11]
Figure 106104672-A0305-02-0081-119
NI=93.0℃；Tc<-20℃；△n=0.124；△ε=-4.5；Vth=2.22V；η=25.0mPa．s.
[組成物M12]
Figure 106104672-A0305-02-0082-120
NI=76.4℃；Tc<-30℃；△n=0.104；△ε=-3.2；Vth=2.06V；η=15.6mPa．s.
[組成物M13]
Figure 106104672-A0305-02-0082-121
Figure 106104672-A0305-02-0083-122
NI=78.3℃；Tc<-20℃；△n=0.103；△ε=-3.2；Vth=2.17V；η=17.7mPa．s.
[組成物M14]
Figure 106104672-A0305-02-0083-123
Figure 106104672-A0305-02-0084-124
NI=81.2℃；Tc<-20℃；△n=0.107；△ε=-3.2；Vth=2.11V；η=15.5mPa．s.
[組成物M15]
Figure 106104672-A0305-02-0084-125
 3-HB(F)BH-3 (2-12) 4%
NI=88.7℃；Tc<-30℃；△n=0.115；△ε=-1.9；Vth=2.82V；η=17.3mPa．s.
[組成物M16]
Figure 106104672-A0305-02-0085-126
NI=89.9℃；Tc<-20℃；△n=0.122；△ε=-4.2；Vth=2.16V；η=23.4mPa．s.
[組成物M17]
Figure 106104672-A0305-02-0086-127
NI=77.1℃；Tc<-20℃；△n=0.101；△ε=-3.0；Vth=2.04V；η=13.9mPa．s.
[組成物M18]
Figure 106104672-A0305-02-0087-128
NI=75.9℃；Tc<-20℃；△n=0.114；△ε=-3.9；Vth=2.20V；η=24.7mPa．s.
第一添加物為極性化合物(PC-1)至極性化合物(PC-22)。
Figure 106104672-A0305-02-0088-129
Figure 106104672-A0305-02-0088-130
Figure 106104672-A0305-02-0088-131
Figure 106104672-A0305-02-0088-132
Figure 106104672-A0305-02-0088-133
Figure 106104672-A0305-02-0089-134
Figure 106104672-A0305-02-0089-135
Figure 106104672-A0305-02-0089-136
Figure 106104672-A0305-02-0089-137
Figure 106104672-A0305-02-0089-138
Figure 106104672-A0305-02-0090-139
Figure 106104672-A0305-02-0090-140
Figure 106104672-A0305-02-0091-141
Figure 106104672-A0305-02-0091-142
Figure 106104672-A0305-02-0091-143
Figure 106104672-A0305-02-0091-144
Figure 106104672-A0305-02-0091-145
Figure 106104672-A0305-02-0091-146
Figure 106104672-A0305-02-0091-147
Figure 106104672-A0305-02-0091-148
Figure 106104672-A0305-02-0091-149
Figure 106104672-A0305-02-0091-150
第二添加物為聚合性化合物(RM-1)至聚合性化合物(RM-7)。
Figure 106104672-A0305-02-0092-151
Figure 106104672-A0305-02-0092-152
Figure 106104672-A0305-02-0092-153
Figure 106104672-A0305-02-0092-154
Figure 106104672-A0305-02-0092-155
Figure 106104672-A0305-02-0093-156
Figure 106104672-A0305-02-0093-157
2.液晶分子的垂直配向
實施例1
將極性化合物(PC-1)以5重量%的比例添加於組成物M1中，進而將聚合性化合物(RM-1)以0.5重量%的比例添加於組成物M1中。於100℃的熱載台上將該混合物注入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4.0μm且不具有配向膜的元件中。藉由使用超高壓水銀燈USH-250-BY(牛尾(Ushio)電機製造)對該元件照射紫外線(28 J)，來使極性化合物(PC-1)與聚合性化合物(RM-1)進行聚合。將該元件配置於偏光元件與檢偏器正交配置的偏光顯微鏡，自下方對元件照射光來觀察有無漏光。於光未透過元件時，判斷垂直配向為「良好」。其原因在於：推測為液晶分子進行了充分配向。於觀察到透過元件的光時，表示為「不良」。
實施例2至實施例22及比較例1
使用組成物、極性化合物及聚合性化合物的混合物來製作不具有配向膜的元件。以與實施例1相同的方法來觀察有無漏光。將結果歸納於表4。比較例1中，為了進行比較，不添加具有聚合性基的極性化合物。
Figure 106104672-A0305-02-0094-158
根據表4可知般，實施例1至實施例22中，雖改變了組成物、極性化合物或聚合性化合物的種類，但未觀察到漏光。該結果表示，即便於元件中無配向膜，垂直配向亦良好，液晶分子穩定地進行配向。另一方面，比較例1中觀察到漏光。該結果表示垂直配向並非良好。因此，可知由具有聚合性基的極性化合物及聚合性化合物生成的聚合物對液晶分子的垂直配向發揮重要 的作用。
[產業上之可利用性]
本發明的液晶組成物可用於液晶投影儀、液晶電視等。

Claims (15)

  1. 一種液晶組成物，其含有具有至少一個聚合性基的極性化合物作為第一添加物及含有選自式(5-1)至式(5-7)所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種化合物作為第二添加物，而且具有負的介電各向異性，基於所述液晶組成物的重量，所述第一添加物的比例為0.05重量%至10重量%的範圍，所述第二添加物的比例為0.03重量%至10重量%的範圍，
    Figure 106104672-A0305-02-0097-159
    Figure 106104672-A0305-02-0097-160
    Figure 106104672-A0305-02-0097-161
    Figure 106104672-A0305-02-0097-162
    Figure 106104672-A0305-02-0097-163
    Figure 106104672-A0305-02-0097-164
    Figure 106104672-A0305-02-0097-165
     式(5-1)至式(5-7)中，P4、P5及P6獨立地為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群組中的基，
    Figure 106104672-A0305-02-0098-167
    此處，M1、M2及M3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基；Sp10、Sp11及Sp12獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分，
    Figure 106104672-A0305-02-0098-168
     式(1)中，R1及R2獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基、或者碳數2至12的烯氧基；環A及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；環B為2,3- 二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基或7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-；a為1、2或3，b為0或1，而且a與b之和為3以下。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其含有選自式(1-1)至式(1-22)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為所述第一成分，
    Figure 106104672-A0305-02-0100-169
    Figure 106104672-A0305-02-0100-170
    Figure 106104672-A0305-02-0100-171
    Figure 106104672-A0305-02-0100-172
    Figure 106104672-A0305-02-0100-173
    Figure 106104672-A0305-02-0100-174
    Figure 106104672-A0305-02-0100-175
    Figure 106104672-A0305-02-0100-176
    Figure 106104672-A0305-02-0100-177
    Figure 106104672-A0305-02-0100-178
    Figure 106104672-A0305-02-0100-179
    Figure 106104672-A0305-02-0101-180
    Figure 106104672-A0305-02-0101-181
    Figure 106104672-A0305-02-0101-182
    Figure 106104672-A0305-02-0101-183
    Figure 106104672-A0305-02-0101-184
    Figure 106104672-A0305-02-0101-185
    Figure 106104672-A0305-02-0101-186
    Figure 106104672-A0305-02-0101-187
    Figure 106104672-A0305-02-0101-188
    Figure 106104672-A0305-02-0101-189
    Figure 106104672-A0305-02-0101-190
     式(1-1)至式(1-22)中，R1及R2獨立地為碳數1至12 的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基、或者碳數2至12的烯氧基。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其中基於所述液晶組成物的重量，所述第一成分的比例為10重量%至90重量%的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分，
    Figure 106104672-A0305-02-0102-191
     式(2)中，R3及R4獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；環D及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z3為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-；c為1、2或3。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其含有選自式(2-1)至式(2-13)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為所述第二成分，
    Figure 106104672-A0305-02-0103-192
    Figure 106104672-A0305-02-0103-193
    Figure 106104672-A0305-02-0103-194
    Figure 106104672-A0305-02-0103-195
    Figure 106104672-A0305-02-0103-196
    Figure 106104672-A0305-02-0103-197
    Figure 106104672-A0305-02-0103-198
    Figure 106104672-A0305-02-0103-199
    Figure 106104672-A0305-02-0103-200
    Figure 106104672-A0305-02-0103-201
    Figure 106104672-A0305-02-0103-202
    Figure 106104672-A0305-02-0103-203
    Figure 106104672-A0305-02-0103-204
     式(2-1)至式(2-13)中，R3及R4獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其中基於所述液晶組成物的重量，所述第二成分的比例為10重量%至70重量%的範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中所述第一添加物為具有選自氮、氧、硫及磷中的雜原子的極性化合物。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(3)及式(4)所表示的極性化合物的群組中的至少一種化合物作為所述第一添加物，
    Figure 106104672-A0305-02-0104-205
    Figure 106104672-A0305-02-0104-206
     式(3)中，R7為氫、氟、氯或碳數1至25的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2-可經-NR0-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-或碳數3至8的伸環烷基取代，而且至少一個 三級碳(>CH-)可經氮(>N-)取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；R8為具有OH結構的氧原子、SH結構的硫原子、及一級、二級或三級胺結構的氮原子中的至少一種的極性基；環J、環K及環L獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代；Z7及Z8獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P1、P2及P3為聚合性基；Sp1、Sp2及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；g及h獨立地為0、1、2、3或4，而且g及h之和為0、1、2、3或4；k及p獨立地為0、1、2、3或4，o為1、2、3或4；式(4)中，R9為氫、氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代 的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；R10為-OH、-OR0、-NH2、-NHR0或-N(R0)2所表示的基，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；環M及環N獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、茀-2,7-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基取代；Z9為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-或-CF=CF-；Sp4及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；j為0、1、2、3或4。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其中如申請專利範圍第9項所述的式(3)中，R8為選自式(A1)至式(A4)所表示的極性基的群組中的基，
    Figure 106104672-A0305-02-0107-207
    Figure 106104672-A0305-02-0107-208
    Figure 106104672-A0305-02-0107-209
    Figure 106104672-A0305-02-0107-210
     式(A1)至式(A4)中，Sp6、Sp8及Sp9獨立地為單鍵或碳數1至12的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-N(R0)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R0)-CO-O-、-O-CO-N(R0)-、-N(R0)-CO-N(R0)-、-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；Sp7為>CH-、>CR0-、>N-或>C<，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；X17為-OH、-OR0、-COOH、-NH2、-NHR0、-N(R0)2、-SH、-SR0、
    Figure 106104672-A0305-02-0107-211
     此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；X18為-O-、-CO-、-NH-、-NR0-、-S-或單鍵，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；Z10為 單鍵或碳數1至15的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-C≡C-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CO-或-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；環P為碳數6至25的芳基，所述芳基中，一個至三個氫可經-OH、-(CH2)q-OH、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基取代，此處，q為1、2、3或4；n為0、1、2或3；m為1、2、3、4或5。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其中如申請專利範圍第9項所述的式(3)中，P1、P2及P3獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基，
    Figure 106104672-A0305-02-0108-212
     式(P-1)至式(P-5)中，M1、M2及M3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其中所述第一添加物為選自式(3-1)至式(3-15)所表示的極性化合物的群組中的至少一種化合物，
    Figure 106104672-A0305-02-0109-213
    Figure 106104672-A0305-02-0109-214
    Figure 106104672-A0305-02-0109-215
    Figure 106104672-A0305-02-0109-216
    Figure 106104672-A0305-02-0109-217
    Figure 106104672-A0305-02-0110-218
    Figure 106104672-A0305-02-0110-219
    Figure 106104672-A0305-02-0110-220
    Figure 106104672-A0305-02-0110-221
    Figure 106104672-A0305-02-0110-222
    Figure 106104672-A0305-02-0111-223
    Figure 106104672-A0305-02-0111-224
    Figure 106104672-A0305-02-0111-225
    Figure 106104672-A0305-02-0111-226
    Figure 106104672-A0305-02-0111-227
     式(3-1)至式(3-15)中，R7為氫、氟、氯或碳數1至25的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2-可經-NR0-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-或碳數3至8的伸環烷基取代，而且至少一個三級碳(>CH-)可經氮(>N-)取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，此處，R0為氫或碳數1至12的烷基；Sp2為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；Sp10為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，而且至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；L1、L2、L3及L4獨立地為氫、氟、甲基或乙基；R11及R12獨立地為氫或甲基。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其中所述第一添加物為選自式(4-1)至式(4-9)所表示的極性化合物的群組中的至少一種化合物，
    Figure 106104672-A0305-02-0113-228
    Figure 106104672-A0305-02-0113-229
    Figure 106104672-A0305-02-0113-230
    Figure 106104672-A0305-02-0113-231
    Figure 106104672-A0305-02-0113-232
    Figure 106104672-A0305-02-0113-233
    Figure 106104672-A0305-02-0113-234
    Figure 106104672-A0305-02-0113-235
    Figure 106104672-A0305-02-0113-236
     式(4-1)至式(4-9)中，R9為氫、氟、氯、碳數1至12 的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；Z9為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-或-CF=CF-；Sp4及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13、L14、L15及L16獨立地為氫、氟、甲基或乙基。
  14. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物。
  15. 一種不具有配向膜的液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的液晶組成物，且所述液晶組成物中的所述第一添加物及所述第二添加物進行聚合。
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