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CN117844495A - 液晶组合物和液晶显示元件 - Google Patents

液晶组合物和液晶显示元件 Download PDF

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CN117844495A
CN117844495A CN202311225607.5A CN202311225607A CN117844495A CN 117844495 A CN117844495 A CN 117844495A CN 202311225607 A CN202311225607 A CN 202311225607A CN 117844495 A CN117844495 A CN 117844495A
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CN
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liquid crystal
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crystal composition
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CN202311225607.5A
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木村正臣
栗泽和树
门本丰
幡野直美
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DIC Corp
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DIC Corp
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
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Abstract

本发明提供一种液晶组合物和液晶显示元件。本发明的课题在于提供一种n型液晶组合物,其除了高速响应、高透过率和驱动电压低这样的所述液晶组合物所要求的物性以外,低温下的保存稳定性也优异。一种介电常数各向异性为负的液晶组合物,其含有选自通式(i)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物、选自通式(L)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物、和选自通式(N‑1)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物。

Description

液晶组合物和液晶显示元件
技术领域
本申请发明涉及一种液晶组合物和包含上述液晶组合物的液晶显示装置。更详细地说,涉及一种介电常数各向异性(Δε)为负的所谓n型液晶组合物和包含n型液晶组合物的液晶显示元件。
背景技术
液晶显示元件目前用于以时钟、台式计算机为首的各种测定设备、汽车用面板、打印机、计算机、电视机、时钟、广告显示板等。作为液晶显示元件的显示方式,例如可列举TN(Twisted Nematic,扭曲向列)型、STN(Super Twisted Nematic,超扭曲向列)型或使用了TFT(薄膜晶体管)的垂直取向型(Vertical Alignment;VA)、IPS(In-Plane Switching,平面转换)型等。
另外,从高品位且视觉特性优异方面出发,也进行了作为IPS模式的液晶显示方式的一种的边缘场转换模式液晶显示装置(Fringe Field Switching mode Liquid CrystalDisplay;FFS)的开发。
FFS方式是为了改善上述IPS模式的低开口率和透过率而导入的方式,所使用的液晶材料能够通过低电压化来改善透过率。从响应速度的观点考虑,FFS组成通常使用p型,但也研究了n型液晶组合物。
由于n型组合物的极化方向为分子短轴方向,因此边缘电场的影响会使液晶分子仅沿着长轴旋转从而使分子长轴维持平行排列。因此具有不发生透过率降低这样的优点,近年来也进行了n型组合物的开发(例如,专利文献1至3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2018/193861号
专利文献2:日本特开2019-77792号公报
专利文献3:CN105647543A
要求上述液晶显示元件中使用的液晶组合物对水分、空气、热、光等外部因素稳定,并且在以室温为中心的尽可能宽的温度范围内显示液晶相。另外液晶组合物要求低粘性、且驱动电压低。进一步要求液晶组合物对于每个显示元件而言使最适的介电常数各向异性(Δε)或折射率各向异性(Δn)等成为最适的值。
因此,为了满足上述所要求的物性,液晶组合物由数种至数十种化合物构成。
发明内容
发明要解决的课题
进一步,对于液晶组合物,除了上述物性以外,还要求低温下的保存稳定性,但在上述文献中没有关于低温下的保存稳定性的记载。如果低温下的保存稳定性差,则在液晶显示元件内部有时会产生起因于从液晶组合物的晶体析出的异物产生、起因于液晶组成的偏集的不均。由于这样的现象在液晶显示元件中会引起显示不良,因此期望开发除了上述各物性以外,也同时具有低温下的保存稳定性的液晶组合物。
本发明提供一种适合用于上述IPS模式的液晶显示装置的n型液晶组合物,该n型液晶组合物除了高速响应、高透过率和驱动电压低这样的上述液晶组合物所要求的物性以外,低温下的保存稳定性也优异。
另外,本发明提供具有上述n型液晶组合物的液晶显示元件。
用于解决课题的方法
本发明人等对各种液晶化合物和各种化学物质进行了研究,发现通过进行它们的组合选择,能够解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明涉及以下液晶组合物。
[1]
一种介电常数各向异性为负的液晶组合物,其含有选自通式(i)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物、选自通式(L)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物、和选自通式(N-1)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物。
[化12]
(式中,Ri1表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,Ri2表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基。)
[化13]
(式中,RL1和RL2各自独立地表示碳原子数为1至8的烷基,该烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
AL1、AL2和AL3各自独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZL1和ZL2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
nL1表示0、1、2或3,
在AL2、ZL2分别存在多个时,它们可以相同也可以不同,但不包括上述通式(i)和下述通式(N-1)所表示的化合物。)
[化14]
(式中,RN11和RN12各自独立地表示碳原子数为1至8的烷基,该烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
nN11和nN12表示0、1、2或3,但nN11+nN12满足1、2或3,
AN11和AN12各自独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZN11和ZN12各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
在AN11和AN12的至少任一个存在多个时,它们可以相同也可以不同,在ZN11和ZN12的至少任一个存在多个时,它们可以相同也可以不同。)
另外,本发明涉及以下的液晶组合物。
[2]
根据上述[1]所述的液晶组合物,上述通式(i)所表示的化合物的至少一种为下述通式(i-202)或下述通式(i-302)所表示的化合物中的任一种。
[化15]
[3]
根据上述[1]或[2]所述的液晶组合物,上述通式(L)所表示的化合物的至少一种为下述通式(L-2)或下述通式(L-3)所表示的化合物中的任一种。
[化16]
(式中,RL21和RL22各自独立地表示与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同的意思。)
[化17]
(式中,RL31和RL32各自独立地表示与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同的意思。)
[4]
根据上述[1]或[2]所述的液晶组合物,上述通式(L)所表示的化合物的至少一种为选自下述通式(L-4)至(L-7)所表示的化合物组中的化合物。
[化18]
(式中,RL41和RL42各自独立地与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同。)
[化19]
(式中,RL51和RL52各自独立地与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同。)
[化20]
(式中,RL61和RL62各自独立地与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同,XL61和XL62各自独立地表示氢原子或氟原子。)
[化21]
(式中,RL71和RL72各自独立地与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同,AL71和AL72各自独立地与上述通式(L)中的上述AL2和上述AL3相同,AL71和AL72中的氢原子可以各自独立地被氟原子取代,ZL71表示与上述通式(L)中的上述ZL2相同的意思,XL71和XL72各自独立地表示氟原子或氢原子。)
[5]
根据上述[1]至[4]中任一项所述的液晶组合物,上述通式(N-1)所表示的化合物的至少一种为选自下述通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物组中的化合物。
[化22]
(式中,R21和R22各自独立地表示碳原子数为1至8的烷基、碳原子数为1至8的烷氧基、碳原子数为2至8的烯基、碳原子数为2至8的烯氧基,该基团中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,Z1表示单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,m表示1或2。)
[6]
根据上述[1]至[5]中任一项所述的液晶组合物,其进一步含有聚合性化合物。
[7]
根据上述[1]至[6]中任一项所述的液晶组合物,其进一步含有稳定剂。
进一步,本发明涉及以下的液晶显示元件。
[8]
一种液晶显示元件,其具有上述[1]至[7]中任一项所述的液晶组合物。
[9]
一种VA模式、FFS模式或IPS模式的液晶显示元件,其具有上述[1]至[7]中任一项所述的液晶组合物。
发明效果
根据本发明,提供一种适合用于IPS模式的液晶显示装置的n型液晶组合物,该n型液晶组合物除了高速响应、高透过率和驱动电压低这样的上述液晶组合物所要求的物性以外,低温下的保存稳定性也优异。
另外根据本发明,提供具有上述n型液晶组合物的液晶显示元件。
具体实施方式
如上所述,本申请发明涉及一种特定的n型液晶组合物和使用了该特定的n型液晶组合物的液晶显示元件。以下,首先对本发明的液晶组合物的实施方式进行说明。
本发明的液晶组合物(以下,也记为“本液晶组合物”。)含有选自上述通式(i)所表示的化合物(以下,也记为“化合物i”。)中的一种或两种以上的化合物、选自上述通式(L)所表示的化合物(以下,也记为“化合物L”。)中的一种或两种以上的化合物、和选自上述通式(N-1)(以下,也记为“化合物N”。)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物,介电常数各向异性为负。
在使用两种以上化合物i的情况下,从高速响应、高透过率、低驱动电压和低温保存稳定性的观点考虑,组合的化合物i的种类只要适当组合即可。所使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为一种。或者,在本发明的另一实施方式中为两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种以上。
化合物i优选为介电性负的化合物。“具有介电性负的各向异性的化合物”是指Δε的符号为负的化合物。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而得的组合物的介电常数各向异性的测定值外推的值。
化合物i可以仅使用一种,也可以使用两种以上。从供应的容易性出发,优选仅使用一种。
在上述通式(i)中,Ri1表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,优选为甲基或乙基,更优选为甲基。Ri2表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,优选为甲基、乙基或丙基,更优选为甲基或乙基,特别优选为甲基。
关于本液晶组合物中的化合物i的含量的下限值,在重视绝对值大的负介电常数各向异性和低阈值电压的情况下,优选它们的含有率多,因此将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选为1质量%,优选为3质量%,更优选为5质量%,进一步优选为7质量%。另外,关于本液晶组合物中的化合物i的含量的上限值,在期望低粘度和高速响应的情况下,优选它们的含量少,因此将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选为30质量%,优选为27质量%,更优选为25质量%。需要说明的是,本液晶组合物的质量是上述化合物i、化合物L和化合物N的总和,以下也相同。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物i的含量优选为3质量%以上30质量%以下,更优选为5质量%以上27质量%以下。
在本液晶组合物含有两种以上的化合物i的情况下,上述化合物i的含量为全部化合物i的合计量。
从低温保存稳定性的观点考虑,化合物i的至少一种优选为下述通式(i-202)或下述通式(i-302)所表示的化合物中的任一种。
[化23]
在本液晶组合物包含上述通式(i-202)或上述通式(i-203)所表示的化合物作为化合物i的情况下,也可以包含上述通式(i-202)或上述通式(i-203)所表示的化合物以外的化合物i,只要其含量与上述通式(i-202)或上述通式(i-203)所表示的化合物的含量合计设定为上述化合物i的优选含量的范围即可。
化合物L与上述化合物(i)同样地优选中性的化合物。
化合物L可以单独使用,也可以组合两种以上使用。组合的化合物L的种类只要根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等期望的性能适当组合即可。所使用的化合物的种类,例如作为本发明的一个实施方式为一种。或者,在本发明的另一实施方式中为两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种以上。
在上述通式(L)中,RL1表示碳原子数为1至8的烷基,优选为甲基、乙基、丙基或丁基,更优选为甲基。碳原子数为1至8的烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,作为RL1例如可列举正甲基、正乙基、正丙基或正丁基。
RL2表示碳原子数为1至8的烷基,优选为甲基、乙基、丙基或丁基,更优选为甲基。碳原子数为1至8的烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,作为RL2例如可列举正甲基、正乙基、正丙基或正丁基。
在上述通式L中,AL1表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基。
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
在上述通式L中,AL2表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基。
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
在上述通式L中,AL3表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基。
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
在上述通式L中,ZL1表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,从溶解性的观点考虑,优选为-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-,从高Tni、高Δn、和化学稳定性的观点考虑,更优选为单键。因此,考虑它们的平衡来设计。
在上述通式L中,ZL2表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,从溶解性的观点考虑,优选为-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-,从高Tni、高双折射率、和化学稳定性的观点考虑,更优选为单键。因此,考虑它们的平衡来设计。
在上述通式L中,nL1表示0、1、2或3,从高Tni、高双折射率和溶解性等的平衡的观点考虑,优选为0、1、2,更优选为0或1。
在上述通式L中,在AL2、ZL2分别存在多个时,即,在nL1为2或3时,重复出现的AL2、ZL2可以相同也可以不同。其中,在AL2、ZL2分别存在多个时,不包括与上述通式(i)或后述的通式(N-1)所表示的化合物相同的化合物。即,在AL2、ZL2分别存在多个时,化合物L为与上述通式(i)或后述的通式(N-1)所表示的化合物不同的化合物。
本液晶组合物中的化合物L的含量有必要根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能而适当调节。
化合物L优选为Δε为0附近的所谓无极性化合物,因此,分子内的卤素原子等极性基团的数量优选为两个以下,优选为一个以下,为了改善与其他液晶化合物的溶解性,优选为一个。另外,在着眼于本液晶组合物的粘性的情况下,优选不取代。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物L的优选含量的下限值为1质量%,10质量%,为20质量%,为30质量%,为40质量%,为50质量%,为55质量%,为60质量%,为65质量%,为70质量%,为75质量%,为80质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为95质量%,为85质量%,为75质量%,为65质量%,为55质量%,为45质量%,为35质量%,为25质量%。
在将本液晶组合物的粘度保持为较低,需要响应速度快的液晶组合物的情况下,优选上述的下限值高且上限值高,例如,将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物L的含量优选为1质量%以上95质量%以下。进一步,在将本液晶组合物的Tni保持为较高,需要温度稳定性良好的液晶组合物的情况下,优选上述的下限值高且上限值高,例如将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物L的含量优选为25质量%以上95质量%以下。
另外,在为了将驱动电压保持为较低而想要增大介电常数各向异性时,优选上述的下限值低且上限值低,例如,将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物L的含量优选为1质量%以上25质量%以下。为了提高视角特性,不优选增大上限值。
在重视可靠性的情况下,优选RL1和RL2均为烷基,在重视降低化合物的挥发性的情况下,优选为烷氧基,在重视粘性降低的情况下,优选至少一方为烯基。
在本液晶组合物含有两种以上化合物L的情况下,上述化合物L的含量为全部化合物L的合计量。
存在于分子内的卤素原子优选为0、1、2或3个,优选为0或1,在重视与其他液晶分子的相溶性的情况下,优选为1。
关于RL1和RL2,在其所结合的环结构为苯基(芳香族)的情况下,优选为直链状的碳原子数为1至5的烷基、直链状的碳原子数为1至4的烷氧基和碳原子数为4至5的烯基。在RL1和RL2所结合的环结构为环己烷、吡喃和二烷等饱和的环结构的情况下,优选为直链状的碳原子数为1至5的烷基、直链状的碳原子数为1至4的烷氧基和直链状的碳原子数为2至5的烯基。为了使向列相稳定化,碳原子和有时存在的氧原子的合计优选为5以下,且优选为直链状。
作为烯基,优选选自下述式(R1)至式(R5)中的任一个所表示的基团。
[化24]
上述各式中的黑点表示环结构中的碳原子。
关于nL1,在重视响应速度的情况下,优选为0,为了改善向列相的上限温度,优选为2或3,为了取得它们的平衡,优选为1。另外,为了满足作为组合物所要求的特性,优选组合不同值的化合物。
关于AL1、AL2和AL3,在要求增大Δn的情况下,优选为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族,各自独立地优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,更优选为下述结构,更优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
[化25]
在重视响应速度的情况下ZL1和ZL2优选为单键。
通式(L)所表示的化合物优选分子内的卤素原子数为0个或1个。
从低粘度和高速响应的观点考虑,化合物L优选为上述通式(L)中的nL1为0的下述通式(L-2)或(L-3)所表示的化合物。在本液晶组合物包含两种以上化合物L的情况下,优选至少一种为下述通式(L-2)或(L-3)所表示的化合物。
[化26]
上述式(L-2)中,RL21和RL22各自独立地表示与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同的意思。
[化27]
上述式(L-3)中,RL31和RL32各自独立地与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同。
从高Tni、高双折射率的观点考虑,将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-2)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。从低粘度和高速响应的观点考虑,将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为30质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%、为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-2)所表示的化合物的优选含量优选为1质量%以上30质量%以下,更优选为3质量%以上25质量%以下。
在本液晶组合物包含上述通式(L-2)所表示的化合物作为化合物L的情况下,可以包含上述通式(L-2)所表示的化合物以外的化合物L,只要其含量与上述通式(L-2)所表示的化合物的含量合计设定为上述化合物L的优选含量的范围即可。
通式(L-2)所表示的化合物可以单独使用,也可以组合两种以上的化合物来使用。能够组合的化合物的种类根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。所使用的化合物的种类例如作为本发明的一个实施方式为一种、两种、三种、四种、五种以上。
在重视低温下的溶解性的情况下,如果将通式(L-2)所表示的化合物的含量设定为略多则效果高,相反在重视响应速度的情况下,如果将通式(L-2)所表示的化合物的含量设定为略少则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情况下,优选将通式(L-2)所表示的化合物的含量范围设定在中间。
进一步,通式(L-2)所表示的化合物优选为选自式(L-2.1)至式(L-2.6)所表示的化合物组中的化合物,优选为式(L-2.1)、式(L-2.3)、式(L-2.4)和式(L-2.6)所表示的化合物组中的至少一种。
[化28]
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-3)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%、为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-3)所表示的化合物的优选含量优选为1质量%以上20质量%以下,更优选为3质量%以上18质量%以下。
在本液晶组合物包含上述通式(L-3)所表示的化合物作为化合物L的情况下,可以包含上述通式(L-3)所表示的化合物以外的化合物L,只要其含量与上述通式(L-3)所表示的化合物的含量合计设定为上述化合物L的优选含量的范围即可。
通式(L-3)所表示的化合物可以单独使用,也可以组合两种以上的化合物来使用。能够组合的化合物的种类根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能适当选择。所使用的化合物的种类例如作为本发明的一个实施方式为一种、两种、三种、四种、五种以上。
在获得高双折射率的情况下,如果将通式(L-3)所表示的化合物的含量设定为略高则效果高,相反在重视高Tni的情况下,如果将通式(L-3)所表示的化合物含量设定为略低则效果高。进一步,在改良滴痕、烧屏特性的情况下,优选将通式(L-3)所表示的化合物的含量范围设定在中间。
进一步,通式(L-3)所表示的化合物优选为选自式(L-3.1)至式(L-3.7)所表示的化合物组中的至少一种化合物,优选为选自式(L-3.2)至式(L-3.5)所表示的化合物组中的至少一种化合物。
[化29]
化合物L优选为选自上述通式(L)中的nL1为1的下述通式(L-4)至(L-7)所表示的化合物组中的至少一种化合物。
[化30]
上述式(L-4)中,RL41和RL42各自独立地表示与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同的意思。
[化31]
上述式(L-5)中,RL51和RL52各自独立地表示与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同的意思。
[化32]
上述式(L-6)中,RL61和RL62各自独立地表示与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同的意思,XL61和XL62各自独立地表示氢原子或氟原子。)
[化33]
上述式(L-7)中,RL71和RL72各自独立地表示与上述通式(L)中的上述RL1和上述RL2相同的意思,AL71和AL72各自独立地表示与上述通式(L)中的上述AL2和上述AL3相同的意思。另外AL71和AL72中的氢原子可以各自独立地被氟原子取代,ZL71表示与上述通式(L)中的上述ZL2相同的意思,XL71和XL72各自独立地表示氟原子或氢原子。
本液晶组合物中的上述通式(L-4)所表示的化合物的优选含量的下限值根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能而适当调节。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,上述通式(L-4)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%,为14质量%,为16质量%,为20质量%,为23质量%,为26质量%,为30质量%,为35质量%,为40质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,上述通式(L-4)所表示的化合物的优选含量的上限为50质量%,为40质量%,为35质量%,为30质量%,为20质量%,为15质量%,为10质量%,为5质量%,为3质量%。
在本液晶组合物包含上述通式(L-4)所表示的化合物作为化合物L的情况下,可以包含上述通式(L-4)所表示的化合物以外的化合物L,只要其含量与上述通式(L-4)所表示的化合物的含量合计设定为上述化合物L的优选含量的范围即可。
通式(L-4)所表示的化合物优选为选自例如式(L-4.1)至式(L-4.3)所表示的化合物组中的至少一种。
[化34]
根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,本液晶组合物可以含有式(L-4.1)所表示的化合物,可以含有式(L-4.2)所表示的化合物,可以含有式(L-4.1)所表示的化合物和式(L-4.2)所表示的化合物两者,也可以包含式(L-4.1)至式(L-4.3)所表示的全部化合物。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-4.1)或式(L-4.2)所表示的化合物的优选含量的下限值为3质量%,为5质量%,为7质量%,为9质量%,11质量%、为12质量%,为13质量%,为18质量%,为21质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-4.1)或式(L-4.2)所表示的化合物的优选含量的上限为45质量%,为40质量%,为35质量%,为30质量%,为25质量%,为23质量%,为20质量%,为18质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%。
在本液晶组合物含有式(L-4.1)所表示的化合物和式(L-4.2)所表示的化合物两者的情况下,将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-4.1)和式(L-4.2)所表示的化合物的合计量的优选含量的下限值为15质量%,为19质量%,为24质量%,为30质量%。
在含有式(L-4.1)所表示的化合物和式(L-4.2)所表示的化合物两者的情况下,将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-4.1)和式(L-4.2)所表示的化合物的合计量的优选含量的上限值为45质量%,为40质量%,为35质量%,为30质量%,为25质量%,为23质量%,为20质量%,为18质量%,为15质量%,为13质量%。
另外,通式(L-4)所表示的化合物优选为选自例如式(L-4.4)至式(L-4.6)所表示的化合物组中的至少一种,优选为式(L-4.4)所表示的化合物。
[化35]
根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,可以含有式(L-4.4)所表示的化合物,可以含有式(L-4.5)所表示的化合物,也可以含有式(L-4.4)所表示的化合物和式(L-4.5)所表示的化合物两者。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-4.4)或式(L-4.5)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%,为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
在本液晶组合物含有式(L-4.4)所表示的化合物和式(L-4.5)所表示的化合物两者的情况下,将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-4.4)所表示的化合物和式(L-4.5)所表示的化合物的合计量的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,8质量%、为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
进一步,通式(L-4)所表示的化合物优选为式(L-4.7)至式(L-4.10)所表示的化合物组中的至少一种,特别优选为式(L-4.9)所表示的化合物。
[化36]
根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能,可以含有式(L-4.7)所表示的化合物,可以含有式(L-4.8)所表示的化合物,也可以含有式(L-4.9)所表示的化合物和式(L-4.10)所表示的化合物两者。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-4.7)至式(L-4.10)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%,为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
在本液晶组合物含有多个式(L-4.7)至式(L-4.10)所表示的化合物的情况下,将本液晶组合物的质量设为100质量%,各化合物的合计量的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%,为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-5)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%,为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
在本液晶组合物包含上述通式(L-5)所表示的化合物作为化合物L的情况下,可以包含上述通式(L-5)所表示的化合物以外的化合物L,只要其含量与上述通式(L-5)所表示的化合物的含量合计设定为上述化合物L的优选含量的范围即可。
通式(L-5)所表示的化合物优选为选自下述式(L-5.0)至(L-5.2)所表示的化合物组中的至少一种,特别优选为下述式(L-5.0)所表示的化合物。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-5.0)至式(L-5.2)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的式(L-5.0)至式(L-5.2)所表示的化合物的优选含量的上限值为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为9质量%。
[化37]
通式(L-5)所表示的化合物也优选为式(L-5.3)或式(L-5.4)所表示的化合物。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的这些化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的这些化合物的优选含量的上限值为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为9质量%。
[化38]
通式(L-5)所表示的化合物优选为选自式(L-5.5)至式(L-5.7)所表示的化合物组中的化合物,特别优选为式(L-5.7)所表示的化合物。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的这些化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的这些化合物的优选含量的上限值为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为9质量%。
[化39]
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-6)所表示的化合物的优选含量的下限值为0质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,优选含量的上限为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为8质量%,为7质量%,为6质量%,为5质量%,为3质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-6)所表示的化合物的优选含量优选为0质量%以上20质量%以下,更优选为0质量%以上15质量%以下。
在本液晶组合物包含上述通式(L-6)所表示的化合物作为化合物L的情况下,可以包含上述通式(L-6)所表示的化合物以外的化合物L,只要其含量与上述通式(L-6)所表示的化合物的含量合计设定为上述化合物L的优选含量的范围即可。
通式(L-6)所表示的化合物优选为选自式(L-6.1)至式(L-6.9)所表示的化合物组中的至少一种。
[化40]
这些化合物中,优选含有一种至三种,进一步优选含有一种至四种。另外,由于所选化合物的分子量分布宽也对溶解性有效,因此优选例如从式(L-6.1)或(L-6.2)所表示的化合物中选择一种、从式(L-6.4)或(L-6.5)所表示的化合物中选择一种、从式(L-6.6)或式(L-6.7)所表示的化合物中选择一种、从式(L-6.8)或(L-6.9)所表示的化合物中选择一种化合物并将它们适当组合。其中,优选包含式(L-6.1)、式(L-6.3)、式(L-6.4)、式(L-6.6)和式(L-6.9)所表示的化合物。
进一步,通式(L-6)所表示的化合物例如优选为选自式(L-6.10)至式(L-6.17)所表示的化合物组中的至少一种,其中,优选为式(L-6.11)所表示的化合物。
[化41]
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的这些化合物的优选含量的下限值为0质量%,为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的这些化合物的优选含量的上限值为20质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为9质量%。
在本液晶组合物包含上述通式(L-7)所表示的化合物作为化合物L的情况下,可以包含上述通式(L-7)所表示的化合物以外的化合物L,只要其含量与上述通式(L-7)所表示的化合物的含量合计设定为上述化合物L的优选含量的范围即可。
能够组合的化合物的种类根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率等所要求的性能而适当选择。所使用的化合物的种类例如作为本发明的一个实施方式为一种、两种、三种、四种。
本液晶组合物中通式(L-7)所表示的化合物的含量根据低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴痕、烧屏、介电常数各向异性等所要求的性能而适当调节。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-7)所表示的化合物的优选含量的下限值为1质量%,为2质量%,为3质量%,为5质量%,为7质量%,为10质量%,为14质量%,为16质量%,为20质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(L-7)所表示的化合物的优选含量的上限为30质量%,为25质量%,为23质量%,为20质量%,为18质量%,为15质量%,为10质量%,为5质量%。
本发明的组合物在期望高Tni的实施方式的情况下,优选使式(L-7)所表示的化合物的含量略多,在期望低粘度的实施方式的情况下,优选使含量略少。
进一步,通式(L-7)所表示的化合物优选为选自式(L-7.1)至式(L-7.4)所表示的化合物组中的至少一种,优选为式(L-7.2)所表示的化合物。
[化42]
进一步,通式(L-7)所表示的化合物优选为选自式(L-7.11)至式(L-7.13)所表示的化合物组中的至少一种,优选为式(L-7.11)所表示的化合物。
[化43]
进一步,通式(L-7)所表示的化合物优选为选自式(L-7.21)至式(L-7.23)所表示的化合物组中的至少一种,优选为式(L-7.21)所表示的化合物。
[化44]
进一步,通式(L-7)所表示的化合物优选为选自式(L-7.31)至式(L-7.34)所表示的化合物组中的至少一种,优选为式(L-7.31)和式(L-7.32)所表示的化合物的至少一种。
[化45]
进一步,通式(L-7)所表示的化合物优选为选自式(L-7.41)至式(L-7.44)所表示的化合物组中的至少一种,优选为式(L-7.41)和式(L-7.42)所表示的化合物的至少一种。
[化46]
进一步,通式(L-7)所表示的化合物优选为式(L-7.51)至式(L-7.53)所表示的化合物组中的至少一种。
[化47]
本液晶组合物中所含的上述化合物N优选为具有介电性负的各向异性的化合物。
上述通式(N-1)中,RN11表示碳原子数为1至8的烷基,优选为甲基、乙基、丙基或丁基,更优选为甲基。碳原子数为1至8的烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
上述通式(N-1)中,RN12表示碳原子数为1至8的烷基,优选为甲基、乙基、丙基或丁基,更优选为甲基。碳原子数为1至8的烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
nN11和nN12表示0、1、2或3,但nN11+nN12满足1、2或3。
上述通式(N-1)中,AN11表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
上述通式(N-1)中,AN12表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,
上述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
在AN11存在多个时,即,在nN11为2或3的情况下,重复出现的AN11可以相同也可以不同。
在AN12存在多个时,即,在nN12为2或3的情况下,重复出现的AN12可以相同也可以不同。
另外AN11和AN12相互可以相同也可以不同。
在ZN11存在多个时,即,在nN11为2或3的情况下,重复出现的ZN11可以相同也可以不同。
在ZN12存在多个时,即,在nN12为2或3的情况下,重复出现的ZN12可以相同也可以不同。
另外ZN11和ZN12相互可以相同也可以不同。
通式(N-1)中,RN11优选碳原子数为1至8的烷基、碳原子数为1至8的烷氧基、碳原子数为2至8的烯基或碳原子数为2至8的烯氧基,优选碳原子数为1至5的烷基、碳原子数为1至5的烷氧基、碳原子数为2至5的烯基或碳原子数为2至5的烯氧基,进一步优选碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,进一步优选碳原子数为2至5的烷基或碳原子数为2至3的烯基,特别优选碳原子数为3的烯基(丙烯基)。
另外,在RN11所结合的环结构为苯基(芳香族)的情况下,优选RN11为直链状的碳原子数为1至5的烷基、直链状的碳原子数为1至4的烷氧基和碳原子数为4至5的烯基。在RN11所结合的环结构为环己烷、吡喃和二烷等饱和的环结构的情况下,优选RN11为直链状的碳原子数为1至5的烷基、直链状的碳原子数为1至4的烷氧基和直链状的碳原子数为2至5的烯基。为了使向列相稳定化,在RN11中存在氧原子的情况下优选氧原子的合计为5以下,且优选为直链状。作为烯基,优选选自上述式(R1)至式(R5)中的任一个所表示的基团。
通式(N-1)中,优选RN12为碳原子数为1至8的烷基、碳原子数为1至8的烷氧基、碳原子数为2至8的烯基或碳原子数为2至8的烯氧基,优选碳原子数为1至5的烷基、碳原子数为1至5的烷氧基、碳原子数为2至5的烯基或碳原子数为2至5的烯氧基,进一步优选碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,进一步优选碳原子数为2至5的烷基或碳原子数为2至3的烯基,特别优选碳原子数为3的烯基(丙烯基)。
另外,在RN12所结合的环结构为苯基(芳香族)的情况下,优选RN12为直链状的碳原子数为1至5的烷基、直链状的碳原子数为1至4的烷氧基和碳原子数为4至5的烯基。在RN12所结合的环结构为环己烷、吡喃和二烷等饱和的环结构的情况下,优选RN12为直链状的碳原子数为1至5的烷基、直链状的碳原子数为1至4的烷氧基和直链状的碳原子数为2至5的烯基。为了使向列相稳定化,在RN11中存在氧原子的情况下优选氧原子的合计为5以下,且优选为直链状。作为烯基,优选选自上述式(R1)至式(R5)中的任一个所表示的基团。
关于AN11和AN12,在要求增大Δn的情况下,各自独立地优选为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族。
AN11和AN12各自独立地更优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,进一步优选为下述结构的至少一个结构,特别优选为反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基或1,4-亚苯基。
[化48]
ZN11和ZN12各自独立地优选为-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,进一步优选为-CH2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为-CH2O-或单键。
nN11+nN12优选为1或2,更优选nN11为1且nN12为0的组合、nN11为2且nN12为0的组合、nN11为1且nN12为1的组合、nN11为2且nN12为1的组合。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物N的优选含量的下限值为1质量%,为10质量%,为20质量%,为30质量%,为40质量%,为50质量%,为55质量%,为60质量%,为65质量%,为70质量%,为75质量%,为80质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物N的优选含量的上限值为95质量%,为85质量%,为75质量%,为65质量%,为55质量%,为45质量%,为35质量%,为25质量%,为20质量%。
在将本液晶组合物的粘度保持为较低、需要响应速度快的液晶组合物的情况下,优选上述的下限值高且上限值高,例如将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物N的含量优选为1质量%以上95质量%以下。
进一步,在将本液晶组合物的Tni保持为较高,需要温度稳定性良好的液晶组合物的情况下,优选上述的下限值高且上限值高,例如将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物N的含量优选为3质量%以上95质量%以下。
另外,为了将驱动电压保持为较低而想要增大介电常数各向异性时,优选上述的下限值低且上限值低,例如将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的化合物L的含量优选为1质量%以上25质量%以下。
另外,为了提高视角特性,不优选增大上限值。
在化合物N中,优选含有一种或两种以上选自下述通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物组中的化合物,更优选含有一种或两种以上选自通式(N-01)、(N-02)、(N-03)和(N-04)所表示的化合物组中的化合物。
[化49]
上述通式中,R21和R22各自独立地表示碳原子数为1至8的烷基、碳原子数为1至8的烷氧基、碳原子数为2至8的烯基、碳原子数为2至8的烯氧基,该基团中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-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优选为碳原子数为1至8的烷基或碳原子数为2至8的烯基,更优选为碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,进一步优选为碳原子数为1至4的烷基或碳原子数为2至4的烯基。其中,在Z1表示单键的情况下,R21优选为碳原子数为1至3的烷基。
R22优选碳原子数为1至8的烷基或碳原子数为1至8的烷氧基,更优选碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为1至4的烷氧基,进一步优选碳原子数为1至4的烷氧基。
在R21和R22为烯基的情况下,优选选自上述式(R1)至式(R5)中的任一个所表示的基团,进一步优选为式(R1)或式(R2)。其中,R21和R22为烯基的化合物的含量尽可能少为佳,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-,优选为单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-,更优选为单键或-CH2O-。
在上述通式(N-01)和(N-02)中,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尽可能少为佳,优选不含有。
存在于通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物的环上的氢原子可以被氟原子或氯原子取代,但更优选为氟原子。
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。具体地说,R22优选碳原子数为1至8的烷氧基或碳原子数为2至8的烯氧基,特别优选碳原子数为1至4的烷氧基。
本液晶组合物优选含有一种或两种以上选自下述通式(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。
[化50]
上述通式中,R21与上述相同,R23各自独立地表示碳原子数为1至4的烷氧基。
在上述式(N-01-1)至(N-01-4)中,R21优选为碳原子数为1至4的烷基或碳原子数为2至4的烯基。
本液晶组合物优选含有一种或两种以上选自下述通式(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。
[化51]
上述通式中,R21与上述相同,R23各自独立地表示碳原子数为1至4的烷氧基。
本液晶组合物优选含有一种或两种以上的下述通式(N-03-1)所表示的化合物作为通式(N-03)所表示的化合物。
[化52]
上述通式中,R21与上述相同,R23表示碳原子数为1至4的烷氧基。
本液晶组合物优选含有一种或两种以上的下述通式(N-04-1)所表示的化合物作为通式(N-04)所表示的化合物。
[化53]
上述通式中,R21与上述相同,R23表示碳原子数为1至4的烷氧基。
本液晶组合物可以含有选自下述通式(N-05-1)至式(N-05-3)所表示的化合物组中的化合物作为通式(N-05)所表示的化合物。
[化54]
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-01)所表示的化合物的优选含量的下限值为0质量%,为1质量%,为5质量%,为10质量%,为20质量%,为30质量%,为40质量%,为50质量%,为55质量%,为60质量%,为65质量%,为70质量%,为75质量%,为80质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-01)所表示的化合物的优选含量的上限值为95质量%,为85质量%,为75质量%,为65质量%,为55质量%,为45质量%,为35质量%,为25质量%,为20质量%,为15质量%,为10质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-02)所表示的化合物的优选含量的下限值为0质量%,为1质量%,为5质量%,为10质量%,为20质量%,为30质量%,为40质量%,为50质量%,为55质量%,为60质量%,为65质量%,为70质量%,为75质量%,为80质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-02)所表示的化合物的优选含量的上限值为95质量%,为85质量%,为75质量%,为65质量%,为55质量%,为45质量%,为35质量%,为25质量%,为20质量%,为15质量%,为10质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-03)所表示的化合物的优选含量的下限值为0质量%,为1质量%,为5质量%,为10质量%,为20质量%,为30质量%,为40质量%,为50质量%,为55质量%,为60质量%,为65质量%,为70质量%,为75质量%,为80质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-03)所表示的化合物的优选含量的上限值为95质量%,为85质量%,为75质量%,为65质量%,为55质量%,为45质量%,为35质量%,为25质量%,为20质量%,为15质量%,为10质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-04)所表示的化合物的优选含量的下限值为0质量%,为1质量%,为5质量%,为10质量%,为20质量%,为30质量%,为40质量%,为50质量%,为55质量%,为60质量%,为65质量%,为70质量%,为75质量%,为80质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-04)所表示的化合物的优选含量的上限值为95质量%,为85质量%,为75质量%,为65质量%,为55质量%,为45质量%,为35质量%,为25质量%,为20质量%,为15质量%,为10质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-05)所表示的化合物的优选含量的下限值为0质量%,为2质量%,为5质量%,为8质量%,为10质量%,为13质量%,为15质量%,为17质量%,为20质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-05)所表示的化合物的优选含量的上限值为30质量%,为28质量%,为25质量%,为23质量%,为20质量%,为18质量%,为15质量%,为13质量%。
本液晶组合物可以进一步含有一种或两种以上的下述通式(N-06)所表示的化合物作为化合物N。
[化55]
上述通式中,R21和R22与上述相同。
上述通式(N-06)所表示的化合物在想要调节各种物性的情况下是有效的,可以为了获得大折射率各向异性(Δn)、高TNI、大Δε而使用。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-06)所表示的化合物的优选含量的下限值为0质量%,为2质量%,为5质量%,为8质量%,为10质量%,为13质量%,为15质量%,为17质量%,为20质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的通式(N-06)所表示的化合物的优选含量的上限值为30质量%,为28质量%,为25质量%,为23质量%,为20质量%,为18质量%,为15质量%,为13质量%,为10质量%,为5质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(i)、通式(L)和通式(N-1)所表示的化合物的合计含量的优选下限值为80质量%,为85质量%,为88质量%,为90质量%,为92质量%,为93质量%,为94质量%,为95质量%,为96质量%,为97质量%,为98质量%,为99质量%,为100质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述通式(i)、通式(L)和通式(N-1)所表示的化合物的合计含量的优选上限值为100质量%,为99.5质量%,为99质量%,为98质量%,为95质量%。
将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述化合物i和化合物L的合计优选含量的下限值为20质量%,为25质量%,为30质量%,为35质量%,为38质量%,为40质量%,为42质量%,为45质量%。将本液晶组合物的质量设为100质量%,本液晶组合物中的上述化合物i和化合物L的合计优选含量的上限值为70质量%,为65质量%,为63质量%,为60质量%,为58质量%,为56质量%,为55质量%。
为了制作PS模式、横电场型PSA模式或横电场型PSVA模式等的液晶显示元件,本液晶组合物也可以含有聚合性化合物。含有聚合性化合物的本液晶组合物通过其所含的聚合性化合物因紫外线照射进行聚合而被赋予液晶取向能,并被用于利用组合物的双折射来控制光的透过光量的液晶显示元件。
作为聚合性化合物,可列举利用光等能量射线进行聚合的光聚合性单体等,作为结构,例如可列举联苯衍生物、三联苯衍生物等具有多个六元环连接而成的液晶骨架的聚合性化合物等。
更具体地说,作为优选的聚合性化合物,可列举作为通式(P)所表示的聚合性化合物的聚合性单体。
[化56]
上述通式(P)中,Rp1表示氢原子、氟原子、氰基、碳原子数为1至15的烷基或-Spp2-Pp2,该烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,该烷基中的一个或两个以上的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代。
Pp1和Pp2各自独立地表示式(Pp1-1)至式(Pp1-9)中的任一个。
[化57]
上述式(Pp1-1)至式(Pp1-9)中,Rp11和Rp12各自独立地表示氢原子、碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为1至5的卤代烷基,Wp11表示单键、-O-、-COO-或亚甲基,tp11表示0、1或2。在分子内存在多个Rp11、Rp12和/或Wp11的情况下,它们可以相同也可以不同。另外,在分子内存在多个式(Pp1-2)、式(Pp1-6)和/或式(Pp1-7)所表示的结构的情况下,各个式中的tp11的值可以相同也可以不同。
上述通式(P)中的Spp1和能够获得Rp1的Spp2各自独立地表示单键或间隔基。
上述通式(P)中,Zp1和Zp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)Z-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-。
需要说明的是,上述式中,RZP1各自独立地表示氢原子或碳原子数为1至4的烷基,但在分子内存在多个RZP1的情况下,它们可以相同也可以不同。
上述通式(P)中,Ap1、Ap2和Ap3各自独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(ap)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(bp)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基、或存在于这些基团中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的基团,
存在于上述基团(ap)、基团(bp)和基团(cp)中的一个或两个以上的氢原子可以各自独立地被卤素原子、氰基、碳原子数为1至8的烷基或-Spp2-Pp2取代。碳原子数为1至8的烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。
上述通式(P)中,mp1表示0、1、2或3,在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2或Pp2的情况下,它们可以相同也可以不同,但在mp1为0且Ap1为菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基的情况下,Ap3表示单键。
在上述式(P)中,Rp1优选为-Spp2-Pp2
Pp1和Pp2各自独立地优选为式(Pp1-1)至式(Pp1-3)中的任一个,优选为(Pp1-1),进一步优选存在于分子内的全部Pp1和Pp2为(Pp1-1)。
Rp11和Rp12各自独立地优选为氢原子或甲基。
其中,优选分子内合计具有两个Pp1和Pp2,该两个Pp1和Pp2优选均为(Pp1-1),优选该两个(Pp1-1)中的Rp11均为甲基、或者为氢原子与甲基的组合。
式(Pp1-1)至式(Pp1-9)中,tp11优选为0或1。
式(Pp1-1)至式(Pp1-9)中,Wp11优选为单键、亚甲基或亚乙基。
式(Pp1-1)至式(Pp1-9)中,mp1优选为0、1或2,优选为0或1。
上述通式(P)中,Zp1和Zp2各自独立地优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-、-OCF2-或-C≡C-,更优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-,进一步优选分子内存在的仅一个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-COO-(CH2)2-或-C≡C-,其他全部为单键,优选分子内存在的仅一个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-或-OCO-、其他全部为单键,特别优选全部为单键。
另外,也特别优选上述通式(P)所表示的化合物的分子内存在的Zp1和Zp2的仅一个为选自由-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-O-CO-(CH2)2-、-COO-(CH2)2-组成的组中的连接基、其他为单键。
Spp1和Spp2各自独立地表示单键或间隔基,间隔基优选碳原子数为1至30的亚烷基,该亚烷基中的-CH2-只要氧原子彼此不直接连接就可以被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,该亚烷基中的氢原子也可以被卤素原子取代,但优选直链的碳原子数为1至10的亚烷基或单键。
上述式(P)中,Ap1、Ap2和Ap3各自独立地优选为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,优选为1,4-亚苯基。为了改善与液晶化合物的相溶性,1,4-亚苯基优选被一个氟原子、一个甲基或一个甲氧基取代。另外,也优选Ap1、Ap2和Ap3中存在的仅任一个为萘-1,4-二基。
本液晶组合物中,将上述化合物i、化合物L、化合物N和上述式(P)所表示的化合物的合计量设为100质量%,上述式(P)所表示的化合物的含量优选为0.05至10质量%,优选为0.1至8质量%,优选为0.1至5质量%,优选为0.1至3质量%,优选为0.2至2质量%,优选为0.2至1.3质量%,优选为0.2至1质量%,优选为0.2至0.56质量%。
本液晶组合物中,将上述化合物i、化合物L、化合物N和上述式(P)所表示的化合物的合计量设为100质量%,式(P)所表示的化合物的合计含量的下限值优选为0.01质量%,为0.03质量%,为0.05质量%,为0.08质量%,为0.1质量%,为0.15质量%,为0.2质量%,为0.25质量%,为0.3质量%。
本液晶组合物中,将上述化合物i、化合物L、化合物N和上述式(P)所表示的化合物的合计量设为100质量%,式(P)所表示的化合物的合计含量的上限值优选为10质量%,为8质量%,为5质量%,为3质量%,为1.5质量%,为1.2质量%,为1质量%,为0.8质量%,为0.5质量%。
如果含量少,则难以出现添加式(P)所表示的化合物的效果,会产生液晶组合物的取向约束力弱或经时变弱等问题,如果过多,则会产生固化后残留的量变多、固化花费时间、液晶的可靠性降低等问题。因此,考虑它们的平衡来设定含量。
作为式(P)所表示的化合物的优选例子,可列举选自下述式(P-1-1)至式(P-1-46)所表示的聚合性化合物组中的至少一种。
[化58]
[化59]
[化60]
[化61]
[化62]
上述式中,Pp11、Pp12、Spp11和Spp12与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同。
作为上述通式(P)所表示的化合物的优选例子,可列举选自下述式(P-2-1)至式(P-2-29)所表示的聚合性化合物组中的至少一种。
[化63]
[化64]
[化65]
[化66]
上述式中,Pp21、Pp22、Spp21和Spp22与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同。
作为上述通式(P)所表示的化合物的优选例子,可列举选自下述式(P-3-1)至式(P-3-15)所表示的聚合性化合物组中的至少一种。
[化67]
[化68]
上述式中,Pp31、Pp32、Spp31和Spp32与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同。
作为上述通式(P)所表示的化合物的优选例子,可列举选自下述式(P-4-1)至式(P-4-19)所表示的聚合性化合物组中的至少一种。
[化69]
[化70]
[化71]
[化72]
上述式中,Pp41、Pp42、Spp41和Spp42与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同,多个Pp42、Spp42分别可以相同也可以不同。
作为上述通式(P)所表示的化合物的优选例子,可列举选自下述式(P-5-1)至式(P-5-19)所表示的聚合性化合物组中的至少一种。
[化73]
上述式中,Pp51、Pp52、Spp51和Spp52与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1和Spp2相同,多个Pp52、Spp52分别可以相同也可以不同。Me表示甲基。
在本发明中使用聚合性化合物的情况下,聚合性单体可以单独使用一种,也可以并用两种以上。其中,通过组合使用聚合反应速度不同的两种或三种以上的聚合性单体,能够适当控制聚合反应速度,能够降低残留单体量,且能够赋予适当的预倾角,因此优选。另外,从保存稳定性和聚合反应速度的平衡的观点考虑,优选并用两种以上的聚合性单体。在使用两种以上聚合性单体的情况下,优选并用上述式(P)所表示的化合物的两种以上。
在本液晶组合物中添加上述聚合性单体的情况下,即使不存在聚合引发剂的情况下聚合也会进行,但为了促进聚合,也可以含有聚合引发剂。作为聚合引发剂,可列举苯偶姻醚类、二苯甲酮类、苯乙酮类、苯偶酰缩酮类、酰基氧化膦类等。
本液晶组合物可以进一步含有通式(Q1)或(Q2)所表示的化合物作为抗氧化剂。
[化74]
上述式中,RQ表示碳原子数为1至22的直链烷基或支链烷基,这些烷基中的一个或两个以上CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代。RQ中的氢原子也可以被4-羟基-3,5-二叔丁基苯基取代。
MQ表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或单键,反式-1,4-亚环己基中的一个或不邻接的两个-CH2-也可以被-O-取代。
上述式中,Xy表示碳原子数为1至15的亚烷基、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-C≡C-、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基、或单键,1,4-亚苯基的任意氢原子可以被氟原子取代。另外,碳原子数为1至15的亚烷基中的一个或两个以上-CH2-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。
另外,上述式中,My表示一价连接基,l表示2至6的整数。
上述式中,RQ表示碳原子数为1至22的直链烷基或支链烷基,该烷基中的一个或两个以上CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代,优选碳原子数为1至10的直链烷基、直链烷氧基、一个CH2基被-OCO-或-COO-取代后的直链烷基、支链烷基、支链烷氧基、一个CH2基被-OCO-或-COO-取代后的支链烷基,进一步优选碳原子数为1至20的直链烷基、一个CH2基被-OCO-或-COO-取代后的直链烷基、支链烷基、支链烷氧基、一个CH2基被-OCO-或-COO-取代后的支链烷基。MQ表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或单键,优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
上述式中,My优选为碳原子数为1至25的烃基,该烃基中的一个或两个以上-CH2-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。
l优选为2或3,更优选为2。在l为2的情况下,My优选为碳原子数为1至14的亚烷基。如果考虑挥发性则优选碳原子数为大的数值,如果考虑粘度则优选碳原子数不过大,因此优选碳原子数为2至12,更优选碳原子数为3至10,进一步优选碳原子数为4至10,特别优选碳原子数为5至10,最优选碳原子数为6至10。
Xy优选为单键。
更具体地说,通式(Q1)所表示的化合物优选为选自下述通式(Q1-a)至通式(Q1-d)所表示的化合物组中的至少一种。
[化75]
上述式中,优选RQ1为碳原子数为1至10的直链烷基或支链烷基,优选RQ2为碳原子数为1至20的直链烷基或支链烷基,优选RQ3为碳原子数为1至8的直链烷基、支链烷基、直链烷氧基或支链烷氧基,优选LQ为碳原子数为1至8的直链亚烷基或支链亚烷基。通式(Q1-a)至通式(Q1-d)所表示的化合物中,进一步优选为通式(Q1-c)和通式(Q1-d)所表示的化合物。
更具体地说,通式(Q2)所表示的化合物优选为选自下述通式(Q2-a)至通式(Q2-c)所表示的化合物组中的至少一种。
[化76]
在本液晶组合物中,优选含有一种或两种通式(Q1)至(Q2)所表示的化合物,进一步优选含有一种至五种。本液晶组合物中,将上述化合物i、化合物L、化合物N和通式(Q1)至(Q2)所表示的化合物的合计量设为100质量%,通式(Q1)至(Q2)所表示的化合物的含量优选为0.001至1质量%,进一步优选为0.001至0.1质量%,特别优选为0.001至0.05质量%。需要说明的是,在本液晶组合物包含上述式(P)所表示的化合物的情况下,将包含上述式(P)所表示的化合物在内的合计量设为100质量%。
另外,作为本发明中能够使用的抗氧化剂或光稳定剂,更具体地说,优选为以下(III-1)至(III-41)所表示的化合物。
[化77]
[化78]
[化79]
[化80]
[化81]
[化82]
[化83]
[化84]
[化85]
需要说明的是,式中,n表示0至20的整数。
在本液晶组合物中,优选含有一种或两种以上选自通式(Q1)至(Q2)所表示的化合物或通式(III-1)至(III-41)的化合物,进一步优选含有一种至五种。本液晶组合物中,将上述化合物i、化合物L、化合物N和选自通式(Q1)至(Q2)所表示的化合物或通式(III-1)至(III-41)的化合物的合计量设为100质量%,选自通式(Q1)至(Q2)所表示的化合物或通式(III-1)至(III-41)的化合物的含量优选其含量为0.001至1质量%,进一步优选为0.001至0.1质量%,特别优选为0.001至0.05质量%。在包含通式(Q1)至(Q2)所表示的化合物和通式(III-1)至(III-41)所表示的化合物的情况下,将包含两者在内的合计量设为100质量%,在本液晶组合物包含上述式(P)所表示的化合物的情况下,将包含上述式(P)所表示的化合物在内的合计量设为100质量%。
在本发明的液晶组合物中,向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)优选为60至120℃,作为下限值更优选为65℃,特别优选为70℃。作为上限值更优选为90℃,特别优选为80℃。25℃时的Δε优选为-2.0至-6.0,更优选为-2.5至-5.0,特别优选为-2.5至-3.5。25℃时的Δn优选为0.08至0.13,更优选为0.09至0.12。进一步详细地说,在与薄单元间隙对应的情况下,优选为0.10至0.12,在与厚单元间隙对应的情况下,优选为0.08至0.10。20℃时的粘度优选为10至30mPa·s,更优选为10至25mPa·s,特别优选为10至20mPa·s。
通常,根据液晶组合物的物性值计算的各种参数被用作表现液晶显示元件的特性的方法。它们有支配响应速度的参数即γ1/K33、支配电光效果的陡峭性的参数即K33/K11和支配驱动电压的参数即√|K33/Δε|等。
本液晶组合物兼顾了高速响应、低驱动电压、良好的低温保存性、宽视角和高透过率。因此,支配响应速度的参数即γ1/K33优选为10.0mPa·s·pN-1以下,优选为9.5mPa·s·pN-1以下,优选为9.0mPa·s·pN-1以下,优选为8.5mPa·s·pN-1以下,特别优选为8.0mPa·s·pN-1以下。
支配电光效果的陡峭性的参数即K33/K11优选为0.90以上,优选为0.95以上,特别优选为1.00以上。
支配驱动电压的参数即√|K33/Δε|优选为3.0pN-1/2以下,优选为2.5pN-1/2以下,优选为2.45pN-1/2以下,优选为2.4pN-1/2以下,优选为2.35pN-1/2以下,特别优选为2.3pN-1/2以下。
本液晶组合物的平均弹性常数(KAVG)优选为10至25,作为其下限值,优选为10,优选为10.5,优选为11,优选为11.5,优选为12,优选为12.3,优选为12.5,优选为12.8,优选为13,优选为13.3,优选为13.5,优选为13.8,优选为14,优选为14.3,优选为14.5,优选为14.8,优选为15,优选为15.3,优选为15.5,优选为15.8,优选为16,优选为16.3,优选为16.5,优选为16.8,优选为17,优选为17.3,优选为17.5,优选为17.8,优选为18。作为其上限值,优选为25,优选为24.5,优选为24,优选为23.5,优选为23,优选为22.8,优选为22.5,优选为22.3,优选为22,优选为21.8,优选为21.5,优选为21.3,优选为21,优选为20.8,优选为20.5,优选为20.3,优选为20,优选为19.8,优选为19.5,优选为19.3,优选为19,优选为18.8,优选为18.5,优选为18.3,优选为18,优选为17.8,优选为17.5,优选为17.3,优选为17。在重视耗电削减的情况下,抑制背光的光量是有效的,液晶显示元件优选提高光的透过率,因此优选将KAVG的值设定为较低。在重视响应速度的改善的情况下,优选将KAVG的值设定为较高。
含有具有上述物性的本液晶组合物的液晶显示元件是兼顾了高速响应与显示不良抑制的有用的液晶显示元件,特别是在有源矩阵驱动用液晶显示元件中有用,可以适用于VA模式、PSVA模式、PSA模式、IPS模式或ECB模式用液晶显示元件。特别适合于VA模式、PSVA模式和PSA模式。
另外,在利用ODF法的液晶显示元件的制造工序中,需要根据液晶显示元件的尺寸而滴加最适的液晶注入量,但本申请发明的液晶组合物例如对液晶滴加时产生的滴加装置内的急剧压力变化、冲击的影响少,能够长时间稳定地连续滴加液晶,因此也能够将液晶显示元件的成品率保持为较高水平。特别是,最近流行的智能手机中常用的小型液晶显示元件,由于最适的液晶注入量少,因此将与最适值的偏差控制在一定范围内本身是困难的,但通过使用本申请发明的液晶组合物,即使在小型液晶显示元件中也能够实现稳定的液晶材料的排出量。
以上,关于本发明的液晶组合物和含有本液晶组合物的液晶显示元件进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式的构成。
本发明的液晶组合物和含有本液晶组合物的液晶显示元件在上述实施方式的构成中可以追加其他任意的构成,也可以替换为发挥同样功能的任意构成。
[实施例]
以下列举实施例对本发明进行进一步详述,但本发明并不限定于这些实施例。另外,以下实施例和比较例的组合物中的“质量%”是指“质量%”。
实施例中,测定的特性如下所述。
Tni:向列相-各向同性液体相转变温度(℃)
TK→N:固体相-向列相转变温度(℃)
Δε:293K时的介电常数各向异性
Δn:293K时的折射率各向异性
γ1:293K时的旋转粘度(mPa·s)
K11:293K时的展曲弹性常数(pN)
K33:293K时的弯曲弹性常数(pN)
关于表3和表4记载的化合物的记载,使用以下的缩写。需要说明的是,“n”表示自然数。
<环结构>
[化86]
<侧链结构>
[表1]
缩写 化学结构
-n -CnH2n+1
n- CnH2n+1-
-On -OCnH2n+1
nO- CnH2n+1O-
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH2
V2- CH2=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2-
(其中,表中的n为自然数。)
<连接结构>
[表2]
缩写 化学结构
-n- -CnH2n-
-nO- -CnH2nO-
-On- -OCnH2n-
-COO- -C(=O)-O-
-OCO- -O-C(=O)-
-V- -CH=CH-
-nV- -CnH2n—CH=CH-
-Vn- -CH=CH—CnH2n-
-T- -C≡C-
-CF2O- -CF2-O-
-OCF2- -O-CF2
(其中,表中的n为自然数。)
低温保存性的评价试验1:
使用膜过滤器(安捷伦科技(Agilent Technologies)公司制,PTFE13mm-0.2μm)将液晶组合物过滤,在试管中称量0.5g。然后,在2.5至2.0hPa的真空减压条件下进行15分钟脱气后,进行氮气吹扫并加盖橡胶塞,从而获得评价用的样品。将该样品保管在-20℃的冷冻室内,每天观察有无析出。评价基准如下所述。
○:保管10天后也未确认到析出。
Δ:6~9天以内确认到析出。
×:5天以内析出。
低温保存性的评价试验2:
使用膜过滤器(安捷伦科技(Agilent Technologies)公司制,PTFE13mm-0.2μm)将液晶组合物过滤,在包含涂布诱导垂直取向的聚酰亚胺取向膜并进行了摩擦处理的带ITO的基板的单元间隙3.5μm的液晶单元中,利用真空注入法注入液晶组合物。然后,使用封口材料(3026B,ThreeBond公司制)密封注入口,仅对封口材料照射UV光,使封口材料固化,从而获得评价用的样品。
将该样品保管在=35℃的冷冻室内,每天观察有无析出。评价基准如下所述。
〇:保管10天后也未确认到析出。
△:6~9天以内确认到析出。
×:5天以内析出。
<实施例1和比较例1>
通过将LC-1(实施例1)、LC-R1(比较例1)的液晶组合物加热溶解从而调制液晶组合物,测定其物性值。以下将液晶组合物的构成及其物性值的结果示于表3中。需要说明的是,各组合物中的含有比例为质量%。
[表3]
<实施例2和比较例2>
与实施例1同样地调制LC-2(实施例2)、LC-R2(比较例2)的液晶组合物,测定其物性值。以下将液晶组合物的构成及其物性值的结果示于表4中。
[表4]
根据实施例1与比较例1、和实施例2与比较例2的比较可知,上述包含化合物i的液晶组合物是TK→N低、低温下的保存稳定性也优异的n型液晶组合物。
另外,根据实施例的液晶组合物LC-1、LC-2和比较例的液晶组合物LC-R1、LC-R2的测定结果可知,是支配响应速度的参数即γ1/K33充分小、支配电光效果的陡峭性的参数即K33/K11充分大、支配驱动电压的参数即√|K33/Δε|充分低的液晶组合物。另外可知,Δn的波长分散性也充分小。
接着,分别使用实施例和比较例的液晶组合物,利用真空注入法注入到涂布了诱导均相取向的聚酰亚胺取向膜的单元间隙3.0μm的带ITO的单元中,从而获得垂直取向(VA)液晶显示元件。确认到,这些VA液晶显示元件显示良好的响应性、低驱动电压、高透过率。
同样地,相对于LC-1、LC-2和比较例的液晶组合物LC-R1、LC-R2的100质量%添加0.3质量%下述聚合性化合物(RM-PSA-1),分别调制PSALC-1、PSALC-2、PSALC-R1、PSALC-R2。
确认到,这些液晶组合物也同样地显示良好的响应性、低驱动电压、高透过率。
另外,在低温保存性的评价试验1、低温保存性的评价试验2中,确认到PSALC-1、PSALC-2与PSALC-R1、PSALC-R2相比,低温保存稳定性优异。
[化87]
另外,使用LC-1、LC-2和比较例的液晶组合物LC-R1、LC-R2,制作IPS型液晶显示元件和FFS型液晶显示元件,实施了同样的试验,确认到这些液晶显示元件也同样地显示良好的响应性、低驱动电压、高透过率。
另外,在同样的低温保存性的评价试验1、低温保存性的评价试验2中,确认到LC-1、LC-2与LC-R1、LC-R2相比,低温保存稳定性优异。
因此确认,本发明的液晶组合物在VA模式、PSA模式和IPS、FFS模式的液晶显示装置中均能够全部实现高速响应、低驱动电压、良好的高透过率、及低温保存性。

Claims (9)

1.一种介电常数各向异性为负的液晶组合物,其含有选自通式(i)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物、选自通式(L)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物、和选自通式(N-1)所表示的化合物中的一种或两种以上的化合物,
[化1]
式中,Ri1表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,Ri2表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基,
[化2]
式中,RL1和RL2各自独立地表示碳原子数为1至8的烷基,该烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
AL1、AL2和AL3各自独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或者存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,
所述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZL1和ZL2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
nL1表示0、1、2或3,
在AL2、ZL2分别存在多个时,它们可以相同也可以不同,但不包括所述通式(i)和下述通式(N-1)所表示的化合物,
[化3]
式中,RN11和RN12各自独立地表示碳原子数为1至8的烷基,该烷基中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
nN11和nN12表示0、1、2或3,nN11+nN12满足1、2或3,
AN11和AN12各自独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团:
(a)1,4-亚环己基或存在于1,4-亚环己基中的一个-CH2-或不邻接的两个以上-CH2-被-O-取代后的1,4-亚环己基;
(b)1,4-亚苯基或存在于1,4-亚苯基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的1,4-亚苯基;以及
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基、或者存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH=或不邻接的两个以上-CH=被-N=取代后的萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,
所述基团(a)、基团(b)和基团(c)中的氢原子可以各自独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
ZN11和ZN12各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
在AN11和AN12的至少任一个存在多个时,它们可以相同也可以不同,在ZN11和ZN12的至少任一个存在多个时,它们可以相同也可以不同。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物,所述通式(i)所表示的化合物的至少一种为下述通式(i-202)或下述通式(i-302)所表示的化合物中的任一种,
[化4]
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,所述通式(L)所表示的化合物的至少一种为下述通式(L-2)或下述通式(L-3)所表示的化合物中的任一种,
[化5]
式中,RL21和RL22各自独立地与所述通式(L)中的所述RL1和所述RL2相同,
[化6]
式中,RL31和RL32各自独立地与所述通式(L)中的所述RL1和所述RL2相同。
4.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,所述通式(L)所表示的化合物的至少一种为选自下述通式(L-4)至(L-7)所表示的化合物组中的化合物,
[化7]
式中,RL41和RL42各自独立地与所述通式(L)中的所述RL1和所述RL2相同,
[化8]
式中,RL51和RL52各自独立地与所述通式(L)中的所述RL1和所述RL2相同,
[化9]
式中,RL61和RL62各自独立地与所述通式(L)中的所述RL1和所述RL2相同,XL61和XL62各自独立地表示氢原子或氟原子,
[化10]
式中,RL71和RL72各自独立地与所述通式(L)中的所述RL1和所述RL2相同,AL71和AL72各自独立地与所述通式(L)中的所述AL2和所述AL3相同,AL71和AL72中的氢原子可以各自独立地被氟原子取代,ZL71与所述通式(L)中的所述ZL2相同,XL71和XL72各自独立地表示氟原子或氢原子。
5.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,所述通式(N-1)所表示的化合物的至少一种为选自下述通式(N-01)、(N-02)、(N-03)、(N-04)和(N-05)所表示的化合物组中的化合物,
[化11]
式中,R21和R22各自独立地表示碳原子数为1至8的烷基、碳原子数为1至8的烷氧基、碳原子数为2至8的烯基、碳原子数为2至8的烯氧基,该基团中的一个或不邻接的两个以上-CH2-可以各自独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,Z1表示单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,m表示1或2。
6.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,其进一步含有聚合性化合物。
7.根据权利要求1或2所述的液晶组合物,其进一步含有稳定剂。
8.一种液晶显示元件,其具有权利要求1或2所述的液晶组合物。
9.一种VA模式、FFS模式或IPS模式的液晶显示元件,其具有权利要求1或2所述的液晶组合物。
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