CN111712557A

CN111712557A - 液晶组合物及液晶显示元件

Info

Publication number: CN111712557A
Application number: CN201980012981.2A
Authority: CN
Inventors: 渡部爱美; 鹈野千佳子; 古里好优; 森绚子
Original assignee: JNC Corp; JNC Petrochemical Corp
Current assignee: JNC Corp; JNC Petrochemical Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-09-25
Also published as: WO2019188920A1; TWI795543B; TW201942342A; JPWO2019188920A1; KR20200136941A

Abstract

本发明提供一种液晶组合物及包含所述组合物的AM元件，所述液晶组合物在上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电各向异性大、比电阻大、稳定性高、弹性常数大之类的特性中，满足至少一种特性，或关于至少两种特性而具有适当平衡。一种液晶组合物，含有具有聚合性基的特定化合物作为第一添加物，也可含有作为第一成分的具有大的负介电各向异性的特定化合物、作为第二成分的具有高的上限温度或小的粘度的特定化合物、或者作为第二添加物的具有聚合性基的特定化合物。

Description

液晶组合物及液晶显示元件

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物、含有所述组合物的液晶显示元件等。特别涉及一种介电各向异性为负的液晶组合物、及含有所述组合物且具有共面切换(in-planeswitching，IPS)、垂直取向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(Fringe Fieldswitching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式的液晶显示元件。本发明也涉及一种聚合物稳定取向型的液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件中，基于液晶分子的运行模式的分类为相变(phase change，PC)、扭转向列(twisted nematic，TN)、超扭转向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensated bend，OCB)、共面切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，AM)。PM被分类为静态式(static)与多路复用式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型与低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光两者的半透过型。

液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述组合物具有适当特性。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好特性的AM元件。将这些特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组合物的特性进一步进行说明。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像，优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因而，优选为组合物的粘度小。进而优选为低温下的粘度小。组合物的弹性常数与元件的对比度相关联。在元件中，为了提高对比度比，更优选为组合物的弹性常数大。

表1.组合物的特性与AM元件的特性

组合物的光学各向异性与元件的对比度比相关联。根据元件的模式，而需要光学各向异性大或光学各向异性小，即光学各向异性适当。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度比为最大。积的适当的值依存于运行模式的种类。VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，IPS模式或FFS模式的元件中，所述值为约0.20μm至约0.30μm的范围。这些情况下，对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物的介电各向异性大有助于元件的阈电压低、电力消耗小与对比度比大。因而，优选为介电各向异性大。组合物的比电阻大有助于使元件的电压保持率大与对比度比大。因而，优选为在初始阶段中具有大的比电阻的组合物。优选为长时间使用后具有大的比电阻的组合物。组合物对紫外线或热的稳定性与元件的寿命相关联。在所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对用于液晶监视器、液晶电视等的AM元件而言优选。

通用的液晶显示元件中，液晶分子的垂直取向可通过特定的聚酰亚胺取向膜而实现。在聚合物稳定取向(polymer sustained alignment，PSA)型的液晶显示元件中，将聚合体与取向膜组合。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。其次，一面对所述元件的基板之间施加电压，一面对组合物照射紫外线。聚合性化合物进行聚合而在组合物中生成聚合体的网状结构。所述组合物中，可利用聚合体来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待聚合体的此种效果。

另一方面，在不具有取向膜的液晶显示元件中，使用含有聚合体及极性化合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物及少量极性化合物的组合物注入至元件中。此处，极性化合物吸附于元件的基板表面并进行排列。依据所述排列，液晶分子进行取向。其次，一边对所述元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。此处，聚合性化合物进行聚合，并使液晶分子的取向稳定化。在所述组合物中，可利用聚合体及极性化合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。进而，在不具有取向膜的元件中，不需要形成取向膜的步骤。由于不存在取向膜，故通过取向膜与组合物的相互作用，元件的电阻不会降低。在具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待由聚合体与极性化合物的组合所带来的此种效果。

具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组合物。具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组合物。具有IPS模式、FFS模式或FPA模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。聚合物稳定取向型元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。不具有取向膜的元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2015-004954号

专利文献2：日本专利特开2003-307720号公报

专利文献3：日本专利特开2004-131704号公报

专利文献4：欧洲专利申请公开1889894号说明书

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题为提供一种液晶组合物，其满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一课题为提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物。另一课题为提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一课题为提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度比大、寿命长之类的特性的AM元件。

现有的聚合性化合物无法提供满足对紫外线的稳定性高的液晶组合物。

解决问题的技术手段

本发明涉及一种液晶组合物及含有所述组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物含有选自式(1)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为第一添加物，而且具有向列相。

式(1)中，环A¹及环A³为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；环A²为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、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、四氢吡喃-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，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；P¹、P²及P³为聚合性基，且P¹、P²及P³的至少一个为式(P-1)所表示的聚合性基；

Z¹及Z²为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-、-C(CH₃)＝CH-、-CH＝C(CH₃)-或-C(CH₃)＝C(CH₃)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；Sp¹、Sp²及Sp³为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；a为0、1或2；b、c及d为0、1、2、3或4，而且b、c及d的和为1以上；

式(P-1)中，M¹为碳数1至5的烷基；n为1至5的整数。

发明的效果

本发明的优点为提供一种液晶组合物，其满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一优点为提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物。另一优点为提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一优点为提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度比大、寿命长之类的特性的AM元件。

具体实施方式

所述说明书中的用语的使用方法如以下那样。有时将“液晶组合物”及“液晶显示元件”的用语分别简称为“组合物”及“元件”。“液晶显示元件”是液晶显示面板及液晶显示模块的总称。“液晶性化合物”是具有向列相、近晶相之类的液晶相的化合物，以及不具有液晶相但出于调节向列相的温度范围、粘度、介电各向异性之类的特性的目的而混合至组合物中的化合物的总称。所述化合物例如具有1,4-亚环己基或1,4-亚苯基之类的六元环，其分子(液晶分子)为棒状(rodlike)。“聚合性化合物”是出于使组合物中生成聚合体的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物在其意义方面并不被分类为聚合性化合物。

液晶组合物是通过将多种液晶性化合物混合来制备。在所述液晶组合物中视需要添加光学活性化合物或聚合性化合物之类的添加物。即便在添加有添加物的情况下，液晶性化合物的比例也是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量的质量百分率(质量％)来表示。添加物的比例是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量的质量百分率(质量％)来表示。即，液晶性化合物或添加物的比例是基于液晶性化合物的总质量而算出。有时使用质量百万分率(ppm)。聚合引发剂及聚合抑制剂的比例是例外地基于聚合性化合物的质量来表示。

有时将“向列相的上限温度”简称为“上限温度”。有时将“向列相的下限温度”简称为“下限温度”。“提高介电各向异性”的表述在介电各向异性为正的组合物时，是指其值正向地增加，在介电各向异性为负的组合物时，是指其值负向地增加。“电压保持率大”是指元件在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近于上限温度的温度下也具有大的电压保持率，而且在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近于上限温度的温度下也具有大的电压保持率。有时通过经时变化试验来研究组合物或元件的特性。

以所述化合物(1z)为例来进行说明。式(1z)中，由六边形包围的α及β的记号分别与环α及环β相对应，且表示六元环、缩合环之类的环。在下标‘x’为2时，存在两个环α。两个环α所表示的两个基可相同，或也可不同。所述规则适用于下标‘x’大于2时的任意两个环α。所述规则也适用于键结基Z之类的其他记号。将环β的一边横切的斜线表示环β上的任意氢可经取代基(-Sp-P)取代。下标‘y’表示经取代的取代基的数量。在下标‘y’为0时，不存在此种取代。在下标‘y’为2以上时，在环β上存在多个取代基(-Sp-P)。“可相同，或也可不同”的规则也适用于所述情况。再者，所述规则也适用于将Ra的记号用于多种化合物中的情况。

式(1z)中，例如，“Ra及Rb为烷基、烷氧基或烯基”的表述是指Ra及Rb独立地选自烷基、烷氧基及烯基的群组中。即，由Ra表示的基与由Rb表示的基可相同，或也可不同。

有时将选自式(1z)所表示的化合物中的至少一种化合物简称为“化合物(1z)”。“化合物(1z)”是指式(1z)所表示的一种化合物、两种化合物的混合物或三种以上化合物的混合物。对于其他式所表示的化合物也相同。“选自式(1z)及式(2z)所表示的化合物中的至少一种化合物”的表述是指选自化合物(1z)及化合物(2z)的群组中的至少一种化合物。

“至少一个‘A’”的表述是指‘A’的数量为任意。“至少一个‘A’可经‘B’取代”的表述是指在‘A’的数量为一个时，‘A’的位置为任意，在‘A’的数量为两个以上时，它们的位置也可无限制地选择。有时使用“至少一个-CH₂-可经-O-取代”的表述。所述情况下，-CH₂-CH₂-CH₂-可通过不邻接的-CH₂-经-O-取代而转换为-O-CH₂-O-。然而，邻接的-CH₂-不会经-O-取代。这是因为所述取代中生成-O-O-CH₂-(过氧化物)。

液晶性化合物的烷基为直链状或分支状，且不包含环状烷基。直链状烷基优于分支状烷基。这些情况对于烷氧基、烯基之类的末端基也相同。为了提高上限温度，与1,4-亚环己基相关的立体构型是反式构型优于顺式构型。由于2-氟-1,4-亚苯基为左右非对称，故存在朝左(L)及朝右(R)。

四氢吡喃-2,5-二基之类的二价基中，也相同。羰基氧基之类的键结基(-COO-或-OCO-)也相同。

本发明为下述项等。

项1.一种液晶组合物，含有选自式(1)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为第一添加物，而且具有向列相。

式(P-1)中，M¹为碳数1至5的烷基；n为1至5的整数。

项2.根据项1所述的液晶组合物，其中式(1)中，P¹、P²及P³为选自式(P-1)至式(P-6)所表示的聚合性基中的基，且P¹、P²及P³的至少一个为式(P-1)所表示的聚合性基。

式(P-1)至式(P-6)中，M¹为碳数1至5的烷基；M²、M³及M⁴为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；n为1至5的整数。

项3.根据项1或项2所述的液晶组合物，含有选自式(1-1)至式(1-30)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一添加物。

式(1-1)至式(1-30)中，R¹为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；P⁵、P⁶及P⁷为选自式(P-1)至式(P-4)所表示的聚合性基中的基，且P⁵、P⁶及P⁷的至少一个为式(P-1)所表示的聚合性基；

此处，M¹为碳数1至5的烷基；M²、M³及M⁴为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；n为1至5的整数；Sp¹、Sp²及Sp³为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。

项4.根据项1至项3中任一项所述的液晶组合物，其中第一添加物的比例为0.03质量％至10质量％的范围。

项5.根据项1至项4中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。

式(2)中，R¹及R²为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；环D及环F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基；Z³及Z⁴为单键、亚乙基、亚甲基氧基或羰基氧基；e为0、1、2或3，f为0或1；而且e与f的和为3以下。

项6.根据项1至项5中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(2-1)至式(2-35)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第一成分。

式(2-1)至式(2-35)中，R¹及R²为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基。

项7.根据项5或项6所述的液晶组合物，其中第一成分的比例为10质量％至90质量％的范围。

项8.根据项1至项7中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分。

式(3)中，R³及R⁴为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环G及环I为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基；Z⁵为单键、亚乙基或羰基氧基；g为1、2或3。

项9.根据项1至项8中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分。

式(3-1)至式(3-13)中，R³及R⁴为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。

项10.根据项8或项9所述的液晶组合物，其中第二成分的比例为10质量％至90质量％的范围。

项11.根据项1至项10中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(4)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为第二添加物。

式(4)中，环I及环K为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；环J为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、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、四氢吡喃-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，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；Z⁶及Z⁷为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-、-C(CH₃)＝CH-、-CH＝C(CH₃)-或-C(CH₃)＝C(CH₃)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；P⁹、P¹⁰及P¹¹为选自式(P-7)至式(P-11)所表示的聚合性基中的基；

Sp⁵、Sp⁶及Sp⁷为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；h为0、1或2；i、j及k为0、1、2、3或4，而且i、j及k的和为1以上；

式(P-7)至式(P-11)中，M⁵、M⁶及M⁷为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。

项12.根据项1至项11中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(4-1)至式(4-29)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二添加物。

式(4-1)至式(4-29)中，P¹²、P¹³及P¹⁴为选自式(P-7)至式(P-9)所表示的基中的聚合性基；

此处，M⁵、M⁶及M⁷为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；Sp⁵、Sp⁶及Sp⁷为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。

项13.根据项11或项12所述的液晶组合物，其中第二添加物的比例为0.03质量％至10质量％的范围。

项14.一种液晶显示元件，含有根据项1至项13中任一项所述的液晶组合物。

项15.根据项14所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运行模式为IPS模式、VA模式、FFS模式或FPA模式，且液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。

项16.一种聚合物稳定取向型的液晶显示元件，含有根据项1至项13中任一项所述的液晶组合物，或者所述液晶组合物中的聚合性化合物进行聚合。

项17.一种液晶组合物的用途，所述液晶组合物为根据项1至项13中任一项所述的液晶组合物，其用于液晶显示元件中。

项18.一种液晶组合物的用途，所述液晶组合物为根据项1至项13中任一项所述的液晶组合物，其用于聚合物稳定取向型的液晶显示元件中。

本发明也包括以下项。(a)所述组合物，其进而含有光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物之类的添加物的至少一种作为第三添加物。(b)一种AM元件，其含有所述组合物。(c)一种聚合物稳定取向(PSA)型的AM元件，其含有所述组合物。(d)一种聚合物稳定取向(PSA)型的AM元件，其含有所述组合物，所述组合物中的聚合性化合物进行聚合。(e)一种元件，其含有所述组合物，而且具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS或FPA的模式。(f)一种透过型元件，其含有所述组合物。(g)所述组合物的用途，其用作具有向列相的组合物。(h)通过在所述组合物中添加光学活性化合物而获得的光学活性组合物的用途。

以如下顺序对本发明的组合物进行说明。第一，对组合物的构成进行说明。第二，对成分化合物的主要特性、以及所述化合物给组合物或元件带来的主要效果进行说明。第三，对组合物中的成分化合物的组合、优选的比例及其根据进行说明。第四，对成分化合物的优选的形态进行说明。第五，示出优选的成分化合物。第六，对可添加于组合物中的添加物进行说明。第七，对成分化合物的合成方法进行说明。最后，对组合物的用途进行说明。

第一，对组合物的构成进行说明。所述组合物含有多种液晶性化合物。所述组合物也可含有添加物。添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。就液晶性化合物的观点而言，所述组合物被分类为组合物A与组合物B。组合物A除含有选自化合物(2)及化合物(3)中的液晶性化合物以外，也可进而含有其他液晶性化合物、添加物等。“其他液晶性化合物”是与化合物(2)及化合物(3)不同的液晶性化合物。此种化合物是出于进一步调整特性的目的而混合于组合物中。

组合物B实质上仅包含选自化合物(2)及化合物(3)中的液晶性化合物。“实质上”是指组合物B虽可含有添加物，但不含其他液晶性化合物。与组合物A相比较，组合物B的成分的数量少。就降低成本的观点而言，组合物B优于组合物A。就可通过混合其他液晶性化合物来进一步调整特性的观点而言，组合物A优于组合物B。

第二，对成分化合物的主要特性、以及所述化合物给组合物或元件带来的主要效果进行说明。基于本发明的效果，将成分化合物的主要特性归纳于表2中。表2的记号中，L是指大或高，M是指中等程度的，S是指小或低。记号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类，记号0(零)是指小于S(小)。

表2.化合物的特性

特性	化合物(2)	化合物(3)
			上限温度	S～L	S～L
粘度	M～L	S～M
			光学各向异性	M～L	S～L
介电各向异性	M～L<sup>1)</sup>	0
			比电阻	L	L

1)介电各向异性为负，且记号表示绝对值的大小。

成分化合物给组合物的特性带来的主要效果如以下那样。化合物(1)及化合物(4)通过聚合而提供聚合体，所述聚合体缩短元件的响应时间，而且改善图像的残像。化合物(2)提高介电各向异性，而且降低下限温度。化合物(3)降低粘度，或提高上限温度。

第三，对组合物中的成分的组合、成分化合物的优选的比例及其根据进行说明。组合物中的成分的优选的组合为化合物(1)+化合物(2)、化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)或化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+化合物(4)。进而优选的组合为化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)。

化合物(1)之类的聚合性化合物是出于适合于聚合物稳定取向型元件的目的而添加于组合物中。为了缩短响应时间，聚合性化合物的优选的比例为约0.03质量％以上，为了防止元件的显示不良，聚合性化合物的优选的比例为约10质量％以下。进而优选的比例为约0.1质量％至约0.8质量％的范围。特别优选的比例为约0.3质量％至约0.5质量％的范围。

为了提高介电各向异性，化合物(2)的优选的比例为约10质量％以上，为了降低下限温度，化合物(2)的优选的比例为约90质量％以下。进而优选的比例为约20质量％至约80质量％的范围。特别优选的比例为约30质量％至约70质量％的范围。

为了提高上限温度或为了降低粘度，化合物(3)的优选的比例为约10质量％以上，为了提高介电各向异性，化合物(3)的优选的比例为约90质量％以下。进而优选的比例为约20质量％至约80质量％的范围。特别优选的比例为约30质量％至约70质量％的范围。

化合物(4)之类的聚合性化合物是出于适合于聚合物稳定取向型元件的目的而添加于组合物中。为了缩短响应时间，聚合性化合物的优选的比例为约0.03质量％以上，为了防止元件的显示不良，聚合性化合物的优选的比例为约10质量％以下。进而优选的比例为约0.1质量％至约0.8质量％的范围。特别优选的比例为约0.3质量％至约0.5质量％的范围。

第四，对成分化合物的优选的形态进行说明。首先，将两种液晶性化合物加以归纳并进行说明，继而，对两种添加物进行说明。

(a)液晶性化合物

式(2)及式(3)中，R¹及R²为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基。为了提高稳定性，优选的R¹或R²为碳数1至12的烷基，为了提高介电各向异性，优选的R¹或R²为碳数1至12的烷氧基。R³及R⁴为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。为了降低粘度，优选的R³或R⁴为碳数2至12的烯基，为了提高稳定性，优选的R³或R⁴为碳数1至12的烷基。

优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。为了降低粘度，进而优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。

优选的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基。为了降低粘度，进而优选的烷氧基为甲氧基或乙氧基。

优选的烯基为乙烯基、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。为了降低粘度，进而优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。这些烯基中的-CH＝CH-的优选的立体构型依存于双键的位置。就为了降低粘度等方面而言，在1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之类的烯基中优选为反式构型。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中优选为顺式构型。

优选的烯基氧基为乙烯基氧基、烯丙基氧基、3-丁烯基氧基、3-戊烯基氧基或4-戊烯基氧基。为了降低粘度，进而优选的烯基氧基为烯丙基氧基或3-丁烯基氧基。

至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选的例子为氟甲基、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。为了提高介电各向异性，进而优选的例子为2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基或5-氟戊基。

至少一个氢经氟或氯取代的烯基的优选的例子为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。为了降低粘度，进而优选的例子为2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。

环D及环F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基。为了降低粘度或为了提高上限温度，优选的环D或环F为1,4-亚环己基，为了提高光学各向异性，优选的环D或环F为1,4-亚苯基。

环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基(FLF4)、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基(DBFF2)、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基(DBTF2)或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基(InF4)。为了提高介电各向异性，优选的环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基。

环G及环I为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基。为了降低粘度或为了提高上限温度，优选的环G或环I为1,4-亚环己基，为了提高光学各向异性，优选的环G或环I为1,4-亚苯基。

Z³及Z⁴为单键、亚乙基、亚甲基氧基或羰基氧基。为了降低粘度，优选的Z³或Z⁴为单键，为了降低下限温度，优选的Z³或Z⁴为亚乙基，为了提高介电各向异性，优选的Z³或Z⁴为亚甲基氧基。Z⁵为单键、亚乙基或羰基氧基。为了降低粘度，优选的Z⁵为单键。

亚甲基氧基之类的二价基为左右非对称。亚甲基氧基中，-CH₂O-优于-OCH₂-。羰基氧基中，-COO-优于-OCO-。

e为0、1、2或3，f为0或1；而且e与f的和为3以下。为了降低粘度，优选的e为1，为了提高上限温度，优选的e为2。为了降低粘度，优选的f为0，为了降低下限温度，优选的f为1。g为1、2或3。为了降低粘度，优选的g为1，为了提高上限温度，优选的g为2。

(b)添加物

式(1)及式(4)中，环A¹及环A³为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环A¹及环A³为苯基。环A²为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、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、四氢吡喃-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，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环A²为1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基。

环I及环K为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环I或环K为苯基。环J为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、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、四氢吡喃-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，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环J为1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基。

P¹、P²及P³为聚合性基，且P¹、P²及P³的至少一个为式(P-1)所表示的聚合性基。优选的P¹、P²或P³为选自式(P-1)至式(P-6)所表示的聚合性基中的基。

式(P-1)至式(P-6)的波形线表示键结的部位。

式(P-1)至式(P-6)中，M¹为碳数1至5的烷基。为了提高反应性，优选的M¹为甲基。M²、M³及M⁴为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。为了提高反应性，优选的M²、M³或M⁴为氢或甲基。进而优选的M²为氢或甲基，进而优选的M³或M⁴为氢。n为1至5的整数。优选的n为1。

P⁹、P¹⁰及P¹¹为选自式(P-7)至式(P-11)所表示的聚合性基中的基。式(P-7)至式(P-11)的波形线表示键结的部位。

式(P-7)至式(P-11)中，M⁵、M⁶及M⁷为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。为了提高反应性，优选的M⁵、M⁶或M⁷为氢或甲基。进而优选的M⁵为氢或甲基，进而优选的M⁶或M⁷为氢。

Z¹、Z²、Z⁶及Z⁷为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-、-C(CH₃)＝CH-、-CH＝C(CH₃)-或-C(CH₃)＝C(CH₃)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Z¹、Z²、Z⁶或Z⁷为单键、-CH₂-CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-或-OCO-。进而优选的Z¹、Z²、Z⁶或Z⁷为单键。

Sp¹、Sp²、Sp³、Sp⁵、Sp⁶及Sp⁷为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Sp¹、Sp²、Sp³、Sp⁵、Sp⁶或Sp⁷为单键、-CH₂-CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-CO-CH＝CH-或-CH＝CH-CO-。进而优选的Sp¹、Sp²、Sp³、Sp⁵、Sp⁶或Sp⁷为单键。

a为0、1或2。优选的a为1或2。b、c及d为0、1、2、3或4。优选的b、c或d为0、1或2。h为0、1或2。优选的h为0或1。i、j及k为0、1、2、3或4，而且i、j及k的和为1以上。优选的i、j或k为1或2。

第五，示出优选的成分化合物。优选的化合物(1)为项3所述的化合物(1-1)至化合物(1-29)。这些化合物中，优选为第一添加物的至少一种为化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-24)、化合物(1-25)、化合物(1-26)、化合物(1-27)或化合物(1-29)。优选为第一添加物的至少两种为化合物(1-1)及化合物(1-2)、化合物(1-1)及化合物(1-18)、化合物(1-2)及化合物(1-24)、化合物(1-2)及化合物(1-25)、化合物(1-2)及化合物(1-26)、化合物(1-25)及化合物(1-26)或化合物(1-18)及化合物(1-24)的组合。

优选的化合物(2)为项6所述的化合物(2-1)至化合物(2-35)。这些化合物中，优选为第一成分的至少一种为化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-6)、化合物(2-8)、化合物(2-10)、化合物(2-13)、化合物(2-14)或化合物(2-18)。优选为第一成分的至少两种为化合物(2-1)及化合物(2-8)、化合物(2-1)及化合物(2-14)、化合物(2-3)及化合物(2-8)、化合物(2-3)及化合物(2-10)、化合物(2-3)及化合物(2-14)、化合物(2-6)及化合物(2-8)、化合物(2-6)及化合物(2-10)、化合物(2-6)及化合物(2-18)或化合物(2-10)及化合物(2-14)的组合。

优选的化合物(3)为项9所述的化合物(3-1)至化合物(3-13)。这些化合物中，优选为第二成分的至少一种为化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-5)、化合物(3-6)、化合物(3-7)或化合物(3-9)。优选为第二成分的至少两种为化合物(3-1)及化合物(3-3)、化合物(3-1)及化合物(3-5)或化合物(3-1)及化合物(3-6)的组合。

优选的化合物(4)为项12所述的化合物(4-1)至化合物(4-29)。这些化合物中，优选为第二添加物的至少一种为化合物(4-1)、化合物(4-2)、化合物(4-24)、化合物(4-25)、化合物(4-26)或化合物(4-27)。优选为第二添加物的至少两种为化合物(4-1)及化合物(4-2)、化合物(4-1)及化合物(4-18)、化合物(4-2)及化合物(4-24)、化合物(4-2)及化合物(4-25)、化合物(4-2)及化合物(4-26)、化合物(4-25)及化合物(4-26)或化合物(4-18)及化合物(4-24)的组合。

第六，对可添加于组合物中的添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。出于引起液晶分子的螺旋结构来赋予扭角(torsion angle)的目的，而将光学活性化合物添加于组合物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)至化合物(5-5)。光学活性化合物的优选的比例为约5质量％以下。进而优选的比例为约0.01质量％至约2质量％的范围。

为了防止由大气中的加热所引起的比电阻下降或为了在长时间使用元件后，不仅在室温下而且在接近于上限温度的温度下也维持大的电压保持率，而将抗氧化剂添加于组合物中。抗氧化剂的优选的例子为化合物(6-1)至化合物(6-3)等。

化合物(6-2)由于挥发性小，故对于在长时间使用元件后，不仅在室温下而且在接近于上限温度的温度下也维持大的电压保持率而言有效。为了获得所述效果，抗氧化剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不降低上限温度或为了不提高下限温度，抗氧化剂的优选的比例为约600ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约300ppm的范围。

紫外线吸收剂的优选的例子为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，具有位阻的胺之类的光稳定剂也优选。光稳定剂的优选的例子为化合物(7-1)至化合物(7-16)等。为了获得所述效果，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不降低上限温度或为了不提高下限温度，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约10000ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。

消光剂是通过接受液晶性化合物所吸收的光能量，并转换为热能量来防止液晶性化合物的分解的化合物。消光剂的优选的例子为化合物(8-1)至化合物(8-7)等。为了获得所述效果，这些消光剂的优选的比例为约50ppm以上，为了降低下限温度，这些消光剂的优选的比例为约20000ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。

为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，而将偶氮系色素、蒽醌系色素等之类的二色性色素(dichroic dye)添加于组合物中。色素的优选的比例为约0.01质量％至约10质量％的范围。为了防止起泡，而将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂添加于组合物中。为了获得所述效果，消泡剂的优选的比例为约1ppm以上，为了防止显示不良，消泡剂的优选的比例为约1000ppm以下。进而优选的比例为约1ppm至约500ppm的范围。

为了适合于聚合物稳定取向(PSA)型元件，而使用聚合性化合物。化合物(1)或化合物(4)适合于所述目的。也可将化合物(1)或化合物(4)、与这些化合物不同的聚合性化合物一同添加于组合物中。其他聚合性化合物的优选的例子为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等化合物。进而优选的例子为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯。

通过改变化合物(1)或化合物(4)的种类，或者通过以适当的比使与化合物(1)或化合物(4)不同的聚合性化合物与化合物(1)或化合物(4)组合，可调整聚合性化合物的反应性或液晶分子的预倾角。通过将预倾角最佳化，可实现元件的短的响应时间。液晶分子的取向稳定化，因此可实现大的对比度比或长寿命。

化合物(1)或化合物(4)之类的聚合性化合物通过紫外线照射而聚合。也可在光聚合引发剂等适当的聚合引发剂存在下进行聚合。用以进行聚合的适当条件、引发剂的适当类型及适当量已为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知，并记载于文献中。例如作为光聚合引发剂的艳佳固(Irgacure)651(注册商标；巴斯夫(BASF))、艳佳固(Irgacure)184(注册商标；巴斯夫(BASF))或德牢固(Darocur)1173(注册商标；巴斯夫(BASF))适合于自由基聚合。基于聚合性化合物的质量，光聚合引发剂的优选的比例为约0.1质量％至约5质量％的范围。进而优选的比例为约1质量％至约3质量％的范围。

在保管化合物(1)或化合物(4)之类的聚合性化合物时，为了防止聚合，也可添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制剂的状态添加于组合物中。聚合抑制剂的例子为氢醌、甲基氢醌之类的氢醌衍生物、4-叔丁基邻苯二酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪等。

极性化合物为具有极性的有机化合物。此处，不含具有离子键的化合物。氧、硫及氮之类的原子的电性偏阴性且存在具有部分负电荷的倾向。碳及氢为中性或存在具有部分正电荷的倾向。极性是因部分电荷在化合物中的不同种的原子间不均等地分布而产生。例如，极性化合物具有-OH、-COOH、-SH、-NH₂、>NH、>N-之类的部分结构的至少一种。

第七，对成分化合物的合成方法进行说明。这些化合物可利用已知的方法来合成。例示合成方法。化合物(1)的合成例记载于实施例一项中。化合物(2-1)是利用日本专利特开2000-053602号公报中所记载的方法来合成。化合物(3-1)是利用日本专利特开昭59-176221号公报中所记载的方法来合成。化合物(4-19)是利用日本专利特开平7-101900号公报中所记载的方法来合成。抗氧化剂已被市售。化合物(6-1)可自西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)获取。化合物(6-2)等是利用美国专利3660505号说明书中所记载的方法来合成。

未记载合成方法的化合物可利用以下成书中所记载的方法来合成：《有机合成(Organic Syntheses)》(约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.))、《有机反应(Organic Reactions)》(约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.))、《综合有机合成(Comprehensive Organic Synthesis)》(培格曼出版公司(Pergamon Press))、《新实验化学讲座》(丸善)等。组合物是利用现有的方法，由以所述方式获得的化合物来制备。例如，将成分化合物混合，然后通过加热而使其相互溶解。

最后，对组合物的用途进行说明。大部分的组合物具有约-10℃以下的下限温度、约70℃以上的上限温度、以及约0.07至约0.20的范围的光学各向异性。可通过控制成分化合物的比例或者通过混合其他液晶性化合物，来制备具有约0.08至约0.25的范围的光学各向异性的组合物。进而也可通过尝试错误，来制备具有约0.10至约0.30的范围的光学各向异性的组合物。含有所述组合物的元件具有大的电压保持率。所述组合物适合于AM元件。所述组合物特别适合于透过型的AM元件。所述组合物可用作具有向列相的组合物，或可通过添加光学活性化合物而用作光学活性组合物。

所述组合物可用于AM元件。进而也可用于PM元件。所述组合物可用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特别优选为用于具有TN模式、OCB模式、IPS模式或FFS模式的AM元件。在具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，在未施加电压时，液晶分子的取向可为与玻璃基板平行，或者也可为垂直。这些元件可为反射型、透过型或半透过型。优选为用于透过型元件。也可用于非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件。也可用于将所述组合物进行微胶囊化而制作的向列曲线排列相(nematic curvilinear alignedphase，NCAP)型元件或使组合物中形成有三维网状高分子的聚合物分散(polymerdispersed，PD)型元件。

制造聚合物稳定取向型元件的方法的一例如以下那样。组装具有两片基板的元件，所述两片基板被称为阵列基板与彩色滤光片基板。所述基板具有取向膜。所述基板的至少一个具有电极层。将液晶性化合物混合来制备液晶组合物。在所述组合物中添加聚合性化合物。视需要可进而添加添加物。将所述组合物注入至元件中。在对所述元件施加电压的状态下进行光照射。优选为紫外线。通过光照射来使聚合性化合物进行聚合。通过所述聚合而生成含有聚合体的组合物。聚合物稳定取向型元件是以如上所述的顺序来制造。

所述顺序中，在施加电压时，液晶分子通过取向膜及电场的作用而进行取向。依据所述取向，聚合性化合物的分子也进行取向。由于聚合性化合物是在所述状态下通过紫外线来进行聚合，故生成维持所述取向的聚合体。通过所述聚合体的效果，元件的响应时间缩短。由于图像的残像为液晶分子的运行不良，故通过所述聚合体的效果，残像也同时得到改善。再者，也可使组合物中的聚合性化合物预先聚合，将所述组合物配置于液晶显示元件的基板之间。

实施例

通过实施例来对本发明进一步进行详细说明。本发明不受这些实施例的限制。本发明包含实施例1的组合物与实施例2的组合物的混合物。本发明也包含将实施例的组合物的至少两种混合而成的混合物。所合成的化合物是通过核磁共振(nuclear magneticresonance，NMR)分析等方法来鉴定。化合物、组合物及元件的特性是利用下述记载的方法来测定。

NMR分析：测定时使用布鲁克拜厄斯宾(Bruker BioSpin)公司制造的DRX-500。¹H-NMR的测定中，使试样溶解于CDCl₃等氘化溶媒中，在室温下以500MHz、累计次数16次的条件进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。¹⁹F-NMR的测定中，使用CFCl₃作为内部标准，以累计次数24次来进行。在核磁共振光谱的说明中，s是指单峰(singlet)，d是指双重峰(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是指宽峰(broad)。

气相色谱分析：测定时使用岛津制作所制造的GC-14B型气相色谱仪。载体气体为氦气(2mL/min)。将试样气化室设定为280℃，将检测器(火焰离子化检测器(flameionization detector，FID))设定为300℃。在进行成分化合物的分离时，使用安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的毛细管柱DB-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm；固定液相为二甲基聚硅氧烷；无极性)。所述管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/min的比例升温至280℃。将试样制备成丙酮溶液(0.1质量％)后，将其1μL注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型色谱仪组件(Chromatopac)或其同等品。所获得的气相色谱图显示出与成分化合物相对应的峰值的保持时间及峰值的面积。

用以稀释试样的溶媒可使用氯仿、己烷等。为了将成分化合物分离，可使用如下的毛细管柱。安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的HP-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、澳大利亚SGE国际公司(SGE International Pty.Ltd)制造的BP-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)。出于防止化合物峰值的重叠的目的，可使用岛津制作所制造的毛细管柱CBP1-M50-025(长度50m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)。

组合物中所含有的液晶性化合物的比例可利用以下的方法来算出。利用气相色谱仪(FID)来对液晶性化合物的混合物进行检测。气相色谱图中的峰值的面积比相当于液晶性化合物的比例(质量比)。在使用上文记载的毛细管柱时，可将各种液晶性化合物的修正系数视为1。因而，液晶性化合物的比例(质量％)可根据峰值的面积比来算出。

测定试样：在测定组合物及元件的特性时，将组合物直接用作试样。在测定化合物的特性时，通过将所述化合物(15质量％)混合于母液晶(85质量％)中来制备测定用试样。根据通过测定而获得的值，利用外推法来算出化合物的特性值。(外推值)＝{(试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。于在所述比例下，近晶相(或结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例以10质量％：90质量％、5质量％：95质量％、1质量％：99质量％的顺序变更。利用所述外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度、以及介电各向异性的值。

使用下述母液晶。成分化合物的比例是由质量％来表示。

测定方法：利用下述方法来进行特性的测定。这些方法大多是社团法人电子信息技术产业协会(Japan Electronics and Information Technology IndustriesAssociation；以下称为JEITA)所审议制定的JEITA标准(JEITA·ED-2521B)中所记载的方法或者将其加以修饰而成的方法。用于测定的TN元件中，未安装薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，TFT)。

(1)向列相的上限温度(NI；℃)：在具备偏光显微镜的熔点测定装置的热板上放置试样，以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分自向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为“上限温度”。

(2)向列相的下限温度(T_C；℃)：将具有向列相的试样放入玻璃瓶中，在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷冻器中保管10天后，观察液晶相。例如，在试样在-20℃下保持向列相的状态，而在-30℃下变化为结晶或近晶相时，将T_C记载为＜-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。

(3)粘度(体积粘度；η；在20℃下测定；mPa·s)：测定时使用东京计器股份有限公司制造的E型旋转粘度计。

(4)粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mPa·s)：在测定时使用东阳特克尼卡(Toyo Technica)股份有限公司的旋转粘性率测定系统LCM-2型。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为10μm的VA元件中注入试样。对所述元件施加矩形波(55V、1ms)。测定通过所述施加所产生的瞬态电流(transient current)的峰值电流(peak current)与峰值时间(peak time)。使用这些测定值及介电各向异性来获得旋转粘度的值。介电各向异性是利用测定(6)中所记载的方法进行测定。

(5)光学各向异性(折射率各向异性；Δn；在25℃下测定)：使用波长589nm的光，利用在接目镜上安装有偏光板的阿贝折射计来进行测定。将主棱镜的表面向一个方向摩擦后，将试样滴加于主棱镜上。折射率n∥是在偏光的方向与摩擦的方向平行时进行测定。折射率n⊥是在偏光的方向与摩擦的方向垂直时进行测定。光学各向异性的值是根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算。

(6)介电各向异性(Δε；在25℃下测定)：介电各向异性的值是根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算。介电常数(ε∥及ε⊥)是以如下方式测定。

1)介电常数(ε∥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器使玻璃基板旋转后，在150℃下加热1小时。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中放入试样，利用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。

2)介电常数(ε⊥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺溶液。将所述玻璃基板煅烧后，对所获得的取向膜进行摩擦处理。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中注入试样。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。

(7)阈电压(Vth；在25℃下测定；V)：测定时使用大冢电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行的正常显黑模式(normally black mode)的VA元件中放入试样，使用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加的电压(60Hz、矩形波)是以每次0.02V自0V阶段性地增加至20V。此时，自垂直方向对元件照射光，并测定透过元件的光量。制成所述光量达到最大时透过率为100％、且所述光量为最小时透过率为0％的电压-透过率曲线。阈电压是由透过率达到10％时的电压来表示。

(8)电压保持率(VHR-1；在25℃下测定；％)：测定中使用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。在放入试样后，利用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述TN元件施加脉冲电压(5V、60微秒)来充电。利用高速电压计，在16.7毫秒期间测定所衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率是由面积A相对于面积B的百分率来表示。

(9)电压保持率(VHR-2；在80℃下测定；％)：除代替25℃而在80℃下进行测定以外，以与所述相同的顺序来测定电压保持率。由VHR-2来表示所获得的值。

(10)电压保持率(VHR-3；在25℃下测定；％)：照射紫外线后，测定电压保持率，来评价对紫外线的稳定性。测定中使用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且单元间隙为5μm。在所述元件中注入试样，照射光30分钟。光源为超高压水银灯USH-500D(牛尾(USHIO)电机制造)，元件与光源的间隔为20cm。VHR-3的测定中，在166.7毫秒期间测定所衰减的电压。具有大的VHR-3的组合物对紫外线具有大的稳定性。VHR-3优选为90％以上，进而优选为95％以上。

(11)电压保持率(VHR-4；在25℃下测定；％)：将注入有试样的TN元件在80℃的恒温槽内加热500小时后，测定电压保持率，来评价对热的稳定性。VHR-4的测定中，在16.7毫秒期间测定所衰减的电压。具有大的VHR-4的组合物对热具有大的稳定性。

(12)响应时间(τ；在25℃下测定；ms)：测定时使用大冢电子股份有限公司制造的LCD5200型亮度计。光源为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)设定为500Hz。

在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为3.2μm的正常显黑模式(normally blackmode)的PSA元件中放入试样。针对所述元件，一边施加15V的电压一边照射76mW/cm²的紫外线，将预倾角设为0.9°±0.2°。照射紫外线时，使用岩琦(Eye Graphics)股份有限公司制造的金属卤化物灯(US4-X0401FKTN)。继而，不施加电压而照射3.8mW/cm²的紫外线60分钟。照射紫外线时，使用岩琦(Eye Graphics)股份有限公司制造的黑光(F40T10)。对所述元件施加矩形波(30Hz、7.5V、1秒)。此时，自垂直方向对元件照射光，并测定透过元件的光量。在所述光量达到最大时视作透过率为100％，在所述光量为最小时视作透过率为0％。响应时间是由透过率自90％变化为10％所需要的时间(下降时间；fall time；毫秒)来表示。

(13)弹性常数(K11：扩展(splay)弹性常数、K33：弯曲(bend)弹性常数；在25℃下测定；pN)：测定时使用东阳特克尼卡(Toyo Technica)股份有限公司制造的EC-1型弹性常数测定器。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的垂直取向单元中放入试样。对所述单元施加20伏特至0伏特的电荷，并测定静电电容及施加电压。使用『液晶装置手册』(日刊工业新闻社)第75页的式(2.98)、式(2.101)，将所测定的静电电容(C)与施加电压(V)的值进行拟合，并根据式(2.100)来获得弹性常数的值。

(14)比电阻(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：在具备电极的容器中注入试样1.0mL。对所述容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。比电阻是根据下式而算出。(比电阻)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}

[合成例1]

聚合性化合物(1-2-1)的合成

第一步骤

在氮气环境下，将利用现有的方法而合成的化合物(T-1)(3g、14.69mmol)及二氯甲烷(300ml)放入至反应器中，并冷却至0℃。向其中添加利用现有的方法而合成的化合物(T-2)(5.63g、48.48mmol)、1-(3-二甲基氨基丙基)碳二酰亚胺(9.29g、48.48mmol)及三乙基胺(9.01ml、64.64mmol)，并升温至室温。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯萃取水层。利用水对合并的有机层进行清洗，并利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，通过硅胶管柱色谱法(二氯甲烷/乙酸乙酯＝19/1、体积比)与再结晶对残渣进行纯化，从而获得化合物(1-2-1)(4.13g、产率70％)。

¹H-NMR(ppm；CDCl₃)：δ7.81-7.76(m,3H),7.60(d,J＝8.3Hz,1H),7.45(t,J＝8.4Hz,1H),7.30(d,J＝8.4Hz,1H),6.54(s,1H),6.48(s,1H),6.15(s,1H),6.08(s,1H),4.21(s,4H),3.36(s,6H).

转变温度：C 105.3I.

实施例中的化合物基于下述表3的定义而以记号来表示。表3中，与1,4-亚环己基相关的立体构型为反式构型。位于记号后的括弧内的编号与化合物的编号相对应。记号(-)是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于液晶组合物的质量的质量百分率(质量％)。最后，归纳组合物的特性值。

表3.使用记号的化合物的表述法

R-(A₁)-Z₁-·····-Z_n-(A_n)-R’

[组成例1]

NI＝78.4℃；Tc<-20℃；Δn＝0.105；Δε＝-2.7；Vth＝2.43V；η＝16.2mPa·s.

[实施例1]

在组成例1的组合物中以0.3质量％的比例添加聚合性化合物(1-2-1)。

利用测定方法(10)中记载的方法来测定电压保持率。

NI＝78.4℃；VHR-3＝90.8％.

[比较例1]

在组成例1的组合物中以0.3质量％的比例添加聚合性化合物A。

利用测定方法(10)中记载的方法来测定电压保持率。

NI＝78.4℃；VHR-3＝81.0％.

特性的比较

实施例1的组合物以0.3质量％的比例含有聚合性化合物(1-2-1)。所述组合物的VHR-3为90.8％。比较例1中，代替聚合性化合物(1-2-1)而使用具有类似的结构的聚合性化合物A。其结果，组合物的VHR-3为81.0％。如上所述，实施例1的组合物与比较例1的组合物相比具有大的VHR-3。因而，可得出本发明的液晶组合物具有优异的特性的结论。

以下示出其他组成例。

[组成例2]

NI＝73.2℃；Tc<-20℃；Δn＝0.113；Δε＝-4.0；Vth＝2.18V；η＝22.6mPa·s.

[组成例3]

NI＝82.8℃；Tc<-30℃；Δn＝0.118；Δε＝-4.4；Vth＝2.13V；η＝22.5mPa·s.

[组成例4]

NI＝78.1℃；Tc<-30℃；Δn＝0.107；Δε＝-3.2；Vth＝2.02V；η＝15.9mPa·s.

[组成例5]

NI＝88.5℃；Tc<-30℃；Δn＝0.108；Δε＝-3.8；Vth＝2.25V；η＝24.6mPa·s.

[组成例6]

NI＝81.1℃；Tc<-30℃；Δn＝0.119；Δε＝-4.5；Vth＝1.69V；η＝31.4mPa·s.

[组成例7]

NI＝98.8℃；Tc<-30℃；Δn＝0.111；Δε＝-3.2；Vth＝2.47V；η＝23.9mPa·s.

[组成例8]

NI＝77.5℃；Tc<-30℃；Δn＝0.084；Δε＝-2.6；Vth＝2.43V；η＝22.8mPa·s.

[组成例9]

NI＝70.6℃；Tc<-20℃；Δn＝0.129；Δε＝-4.3；Vth＝1.69V；η＝27.0mPa·s.

[组成例10]

NI＝93.0℃；Tc<-30℃；Δn＝0.123；Δε＝-4.0；Vth＝2.27V；η＝29.6mPa·s.

[组成例11]

NI＝87.6℃；Tc<-30℃；Δn＝0.126；Δε＝-4.5；Vth＝2.21V；η＝25.3mPa·s.

[组成例12]

NI＝93.0℃；Tc<-20℃；Δn＝0.124；Δε＝-4.5；Vth＝2.22V；η＝25.0mPa·s.

[组成例13]

NI＝76.4℃；Tc<-30℃；Δn＝0.104；Δε＝-3.2；Vth＝2.06V；η＝15.6mPa·s.

[组成例14]

NI＝78.3℃；Tc<-20℃；Δn＝0.103；Δε＝-3.2；Vth＝2.17V；η＝17.7mPa·s.

[组成例15]

NI＝81.2℃；Tc<-20℃；Δn＝0.107；Δε＝-3.2；Vth＝2.11V；η＝15.5mPa·s.

[组成例16]

NI＝88.7℃；Tc<-30℃；Δn＝0.115；Δε＝-1.9；Vth＝2.82V；η＝17.3mPa·s.

[组成例17]

NI＝89.9℃；Tc<-20℃；Δn＝0.122；Δε＝-4.2；Vth＝2.16V；η＝23.4mPa·s.

[组成例18]

NI＝77.1℃；Tc<-20℃；Δn＝0.101；Δε＝-3.0；Vth＝2.04V；η＝13.9mPa·s.

[组成例19]

NI＝75.9℃；Tc<-20℃；Δn＝0.114；Δε＝-3.9；Vth＝2.20V；η＝24.7mPa·s.

[组成例20]

NI＝75.9℃；Δn＝0.101；Δε＝-2.7.

[组成例21]

NI＝78.4℃；Tc<-30℃；Δn＝0.105；Δε＝-2.7；Vth＝2.43V；η＝16.2mPa·s.

[组成例22]

NI＝76.0℃；Tc<-20℃；Δn＝0.097；Δε＝-3.0；Vth＝2.20V.

[组成例23]

NI＝75.3℃；Δn＝0.109；Δε＝-3.1；Vth＝2.29V.

[组成例24]

NI＝73.5℃；Tc<-20℃；Δn＝0.100；Δε＝-2.6.

[组成例25]

NI＝74.8℃；Tc<-20℃；Δn＝0.099；Δε＝-3.2.

[组成例26]

NI＝71.1℃；Tc<-20℃；Δn＝0.105；Δε＝-2.7.

[组成例27]

NI＝74.5℃；Tc<-20℃；Δn＝0.109；Δε＝-3.1；Vth＝2.37V.

[实施例2至实施例27]

在组成例2至组成例27的组合物中添加以下的聚合性化合物(1-1-1)至聚合性化合物(1-26-2)。将组成例与聚合性化合物的组合示于表4中。

表4.实施例2至实施例27

产业上的可利用性

本发明的液晶组合物在上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等特性中，满足至少一种特性，或关于至少两种特性而具有适当平衡。含有所述组合物的液晶显示元件具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度比大、寿命长等特性，因此可用于液晶监视器、液晶电视等中。