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TW201406936A - 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的使用 - Google Patents

液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的使用 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種液晶組成物，其於向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學異向性適當、介電異向性的負值大、電阻率大、紫外線穩定性高、熱穩定性高等特性中，充分滿足至少一個特性，或兩個以上的特性具有適當的平衡。本發明提供一種PSA元件，其具有短的響應時間、大的預傾角、殘留的聚合性化合物的低濃度、大的電壓保持率、大對比度、長壽命等。本發明是一種液晶組成物及含有該組成物的液晶顯示元件，上述液晶組成物以適當的比而含有作為第一成分的含有3個以上的可聚合的基團的化合物、及作為第二成分的含有1個或2個可聚合的基團的化合物，亦可含有作為第三成分的具有負值大的介電異向性及低的下限溫度的特定化合物、或作為第四成分的具有小的黏度或高的上限溫度的特定化合物。

Description

液晶組成物及液晶顯示元件
本發明例如是有關於一種液晶組成物，該液晶組成物含有藉由光或熱進行聚合的聚合性化合物。另外，本發明是有關於一種液晶顯示元件，該液晶顯示元件是將上述液晶組成物封入至基板間，一面調整對液晶層施加的電壓一面使液晶組成物所含有的聚合性化合物聚合，將液晶的配向固定而成。
本發明的技術領域主要是有關於一種適於主動式矩陣(active matrix，AM)元件等的液晶組成物及含有該組成物的AM元件等。特別是有關於一種介電異向性為負的液晶組成物，含有該組成物的共面切換(in-plane switching，IPS)模式、邊緣場切換(fringe field switching，FFS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式、聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式或電場感應光反應配向(field induced photo-reactive alignment，FPA)模式的元件等。VA模式中，包括多域垂直配向(multi-domain vertical alignment，MVA)模式、圖案化垂直配向(patterned vertical alignment，PVA)模式等。
液晶顯示元件根據液晶的動作模式而被分類為相變(phase change，PC)模式、扭轉向列(twisted nematic，TN)模式、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)模式、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)模式、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)模式、共面切換(in-plane switching，IPS)模式、邊緣場切換(fringe field switching，FFS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式、聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式、電場感應光反應配向(field induced photo-reactive alignment，FPA)模式等。根據元件的驅動方式而被分類為被動式矩陣(passive matrix，PM)與主動式矩陣(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被分類為非晶矽(amorphous silicon)及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而被分類為高溫型與低溫型。根據光源而被分類為利用自然光的反射式、利用背光的透射式、以及利用自然光與背光兩者的半透射式。
該些元件含有具有適當的特性的液晶組成物。該液晶組成物具有向列相。為了獲得具有良好的一般特性的AM元件而提高組成物的一般特性。將兩者的一般特性的關聯匯總於下述表1中。根據市售的AM元件來對組成物的一般特性加以進一步說明。向列相的溫度範圍與元件的可使用的溫度範圍有關。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有關。為了於元件中顯示動畫，較佳為響應時間短。因此，較佳為組成物的黏度小。更佳為於低溫下黏度小。
組成物的光學異向性與元件的對比度有關。組成物的光學異向性(△n)與元件的單元間隙(d)之積(△n×d)是以使對比度成為最大的方式設計。適當的積的值依存於動作模式的種類。於VA模式或PSA模式的元件中，適當的積的值為約0.30μm~約0.40μm的範圍，於IPS模式的元件中，適當的積的值為約0.20μm~約0.30μm的範圍。於該情形時，對於單元間隙小的元件而言，較佳為具有大的光學異向性的組成物。組成物的絕對值大的介電異向性有助於使元件的臨限電壓低、消耗電力小及對比度大。因此，較佳為絕對值大的介電異向性。組成物的大的電阻率有助於使元件的電壓保持率大，且有助於使元件的對比度大。因此，較佳為於初期階段中不僅於室溫下而且於高的溫度下亦具有大的電 阻率的組成物。且較佳為長時間使用後不僅於室溫下而且於高的溫度下亦具有大的電阻率的組成物。組成物對紫外線及熱的穩定性與液晶顯示元件的壽命有關。該些穩定性高時，該元件的壽命長。此種特性對於液晶投影儀(liquid crystal projector)、液晶電視等中所用的AM元件而言較佳。
於具有TN模式的AM元件中可使用具有正的介電異向性的組成物。另一方面，於具有VA模式的AM元件中可使用具有負的介電異向性的組成物。於具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，可使用具有正或負的介電異向性的組成物。於具有PSA模式或FPA模式的AM元件中，可使用具有正或負的介電異向性的組成物。於以下的專利文獻1~專利文獻5等中揭示有具有負的介電異向性的液晶組成物的例子。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-131704號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-102639號公報
[專利文獻3]國際公開第2010/084823號手冊
[專利文獻4]日本專利特表2010-536894號公報
[專利文獻5]日本專利特表2010-537010號公報
理想的AM元件具有以下特性：可使用的溫度範圍廣，響應時間短，對比度大，臨限電壓低，電壓保持率大，壽命長等。理想的是亦短於1毫秒的響應時間。因此，組成物的理想的特性 為：向列相的上限溫度高，向列相的下限溫度低，黏度小，光學異向性適當，介電異向性的正或負值大，電阻率大，對紫外線的穩定性高，對熱的穩定性高等。
對於PSA模式的液晶顯示元件而言，將少量(例如約0.3重量%~約1重量%)的聚合性化合物添加至液晶組成物中，導入至液晶顯示單元中後，於對電極間施加電壓的狀態下通常於紫外線(Ultraviolet，UV)照射下使聚合性化合物聚合，於元件內形成高分子結構。作為聚合性化合物，已知合適的是聚合性的液晶原性或液晶性化合物。
本發明的一個目的為一種液晶組成物，其含有聚合性化合物，而且於向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學異向性適當、介電異向性的負值大、電阻率大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高等特性中，充分滿足至少一種特性。本發明的另一目的為一種至少2個特性具有適當的平衡的液晶組成物。本發明的另一目的為一種含有此種組成物的液晶顯示元件。本發明的另一目的為一種具有適當的光學異向性(小的光學異向性或大的光學異向性)、負值大的介電異向性、對紫外線的高穩定性等的組成物，以及一種藉由在液晶層中構建高分子結構而具有短的響應時間、大的預傾角、小的殘像率、殘留的聚合性化合物的低濃度、大的電壓保持率、大對比度、長壽命等的AM元件。
本發明為一種液晶組成物及含有該組成物的液晶顯示元件，上述液晶組成物含有作為第一成分的選自含有3個以上的可聚合的基團的化合物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自含有1個或2個可聚合的基團的化合物組群中的至少一種化合物，而且具有向列相。
本發明者等人著眼於應用PSA技術的液晶顯示元件用的聚合性化合物的骨架結構而發現，藉由以適當的比將環結構中含有3個以上的可聚合的基團的至少一種化合物、與環結構中含有1個或2個可聚合的基團的至少一種化合物組合，而可提高反應性或預傾角，有效地表現出PSA效果，提高使液晶分子配向的能力。
另外，本發明於應用PSA技術的VA型液晶顯示元件的性能改善方面特別有效。使用PSA技術的VA型元件為經由以下步驟而製造的液晶顯示裝置：準備具備透明電極與使液晶分子配向的配向控制膜的兩片基板，於該些基板間配置含有聚合性化合物的液晶組成物，一面於該些基板的相對向的透明電極之間施加電壓，一面使聚合性化合物進行聚合。
聚合物記憶電壓施加時的配向狀態，規定液晶分子傾倒的方向，因此可藉由本發明來縮短響應時間，改善殘像的程度。可藉由使用本發明的聚合性化合物來廣泛地應對單元製造步驟，從而可製造高品質的液晶顯示元件。
本發明的優點為聚合性液晶原性或液晶性化合物的聚合物對紫外線或熱的高穩定性。本發明的其他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、光學異向性適當、介電異向性的負值大、電阻率大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高等特性中，充分滿足至少一個特性。本發明的一個方面為一種至少兩個特性具有適當的平衡的液晶組成物。本發明的另一方面為含有此種組成物的液晶顯示元件。本發明的另一方面為對紫外線或熱的穩定性高的聚合性化合物，一種具有適當的光學異向性、負值大的介電異向性、對紫外線的高穩定性等的組成物，以及一種具有短的響應時間、大的預傾角、小的殘像率、大的電壓保持率、大對比度、長壽命等的AM元件。
本說明書中的術語的使用方法如下。有時將液晶組成物或液晶顯示元件分別簡稱為「組成物」或「元件」。「液晶顯示元件」為液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。有時將含有可聚合的基團的化合物簡稱為「可聚合的化合物」或「聚合性化合物」。「液晶性化合物」是指具有向列相、層列相等液晶相的化合物或不具有液晶相但作為組成物的成分而有用的化合物。該有用的化合物例如具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基般的六員環，且其分子結構為棒狀(rod like)。有時將光學活性的化合物及可聚合的化合物 添加至組成物中。該些化合物即便為液晶性化合物，此處亦分至添加物一類中。有時將選自式(1)所表示的化合物組群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或兩種以上的化合物。其他式所表示的化合物亦相同。有時將選自式(P-1)所表示的基團組群中的至少一個基團簡稱為「基(P-1)」。其他式所表示的基團亦相同。「至少一個“A”可經“B”取代」的表述，是指於“A”為1個時，“A”的位置為任意，於“A”的個數為2個以上時，該等的位置亦可無限制地自由選擇。
有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。「電阻率大」是指組成物於初期階段中不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電阻率，而且長時間使用後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電阻率。「電壓保持率大」是指元件於初期階段中不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率，而且長時間使用後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。於說明光學異向性等特性時，使用藉由實施例中記載的測定方法所得的值。第一成分為一種化合物或兩種以上的化合物。「第一成分的比例」是以將第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量設定為100時的第一成分的重量比率(重量份)來表示。第二成分為一種化合物或兩種以上的化合物。「第二成分的比例」是 以將第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量設定為100時的第二成分的重量比率(重量份)來表示。「第三成分的比例」是以基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量的第三成分的重量百分率(重量%)來表示。「第四成分的比例」與「第三成分的比例」相同。混合至組成物中的添加物的比例是以基於液晶組成物的總重量的重量百分率(重量%)或重量百萬分率(ppm)來表示。
於成分化合物的化學式中，將R5的記號用於多種化合物中。於該些化合物中，任意兩個R5所表示的兩個末端基可相同亦可不同。例如存在化合物(3)的R5為乙基、化合物(3-1)的R5為乙基的情況。亦存在化合物(3)的R5為乙基、化合物(3-1)的R5為丙基的情況。該規則亦應用於R6、P3等記號。
本發明為下述之項等。
1.一種液晶組成物，其含有作為第一成分的選自含有3個以上的可聚合的基團的化合物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自含有1個可聚合的基團的化合物及含有2個可聚合的基團的化合物組群中的至少一種化合物，而且具有向列相。
2.如第1項所記載的液晶組成物，其含有作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物，
此處，R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基或-Sp4-P4；P1、P2、P3及P4獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團；
式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp1、Sp2、Sp3及Sp4獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；Z1、Z2及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；Z3為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、羰氧基、-CO-CR2=CR3-、-CR2=CR3-CO-、-CR2=CR3-、 -C(=CR2R3)-或-C(=R4)-；R2及R3獨立為氫、鹵素、碳數1~10的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數1~10的烷基；R4為選自式(R-1)所表示的基團中的基團；
式(R-1)中，V1獨立為鹵素、碳數1~6的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數1~6的烷基；q為1~8的整數；r為0~4的整數；環A為氫可經P1-Sp1-取代的1-環己基、氫可經P1-Sp1-取代的1-苯基或氫可經P1-Sp1-取代的2-萘基；環C為氫可經-Sp2-P2取代的1-環己基、氫可經-Sp2-P2取代的1-苯基或氫可經-Sp2-P2取代的2-萘基；環D及環F獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基或3-三氟甲基-1,4-伸苯基；環B及環E獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、3,6-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基或3-三氟甲基-1,4-伸苯基；m為0、1或2；k為0、1、2或3；n為0、1、2或3，而且k與n 的和為3或4；p為0、1或2；於P1及P2均為式(P-2)所表示的基團時，Sp1及Sp2的至少一個含有-O-，於P3為式(P-2)所表示的基團時，Sp3含有-O-。
3.如第1項或第2項所記載的液晶組成物，其含有選自式(1-1)~式(1-5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分，
此處，R2及R3獨立為氫、鹵素、碳數1~10的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數1~10的烷基；P1及P2獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團；
式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp1及Sp2獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；Z1為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；k為、0、1、2或3；n為0、1、2或3，而且k與n的和為3或4；於P1及P2均為式(P-2)所表示的基團時，Sp1及Sp2的至少一個含有-O-。
4.如第1項或第2項所記載的液晶組成物，其含有選自式(1-6)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分，
此處，P1及P2獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團；
式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp1及Sp2獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；k為0、1、2或3；n為0、1、2或3，而且k與n的和為3或4；於P1及P2均為式(P-2)所表示的基團時，Sp1及Sp2的至少一個含有-O-。
5.如第1項至第4項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第3項所記載的式(1-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分。
6.如第1項至第5項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第3項所記載的式(1-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分。
7.如第1項至第6項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自式(2-1)~式(2-22)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分，
此處，R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基或-Sp4-P4；P3及P4獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團；
式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp3及Sp4獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；於P3為式(P-2)所表示的基團時，Sp3含有-O-。
8.如第1項至第7項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第7項所記載的式(2-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分。
9.如第1項至第8項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第7項所記載的式(2-2)所表示的化合物組群中的至 少一種化合物作為第二成分。
10.如第1項至第9項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第7項所記載的式(2-3)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分。
11.如第1項至第10項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第7項所記載的式(2-18)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分。
12.如第1項至第11項中任一項所記載的液晶組成物，其中基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量，第一成分與第二成分的合計比例為0.03重量份~10重量份的範圍。
13.如第1項至第12項中任一項所記載的液晶組成物，其更含有選自式(3)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分，
此處，R5及R6獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或碳數2~12的烯氧基；環G及環J獨立為1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基或至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基；環I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7,8-二氟苯并二氫吡喃-2,6-二基；Z5及Z6獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；s為1、2或3；t為0或1，而且s與t的和為3以下。
14.如第1項至第13項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自式(3-1)~式(3-19)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分，
此處，R5及R6獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或碳數2~12的烯氧基。
15.如第1項至第14項中任一項所記載的液晶組成物， 其含有選自如第14項所記載的式(3-4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
16.如第1項至第15項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第14項所記載的式(3-6)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
17.如第1項至第16項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第14項所記載的式(3-8)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
18.如第1項至第17項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第14項所記載的式(3-11)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
19.如第13項至第18項中任一項所記載的液晶組成物，其中基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量，第三成分的比例為10重量%~90重量%的範圍。
20.如第1項至第19項中任一項所記載的液晶組成物，其更含有選自式(4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分，
此處，R7及R8獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧 基、碳數2~12的烯基或至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基；環K、環L及環M獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基；Z7及Z8獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；u為0、1或2。
21.如第1項至第20項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自式(4-1)~式(4-13)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分，
此處，R7及R8獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基。
22.如第1項至第21項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第21項的式(4-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分。
23.如第1項至第22項中任一項所記載的液晶組成物，其含有選自如第21項的式(4-5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分。
24.如第20項至第23項中任一項所記載的液晶組成物，其中基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量，第四成分的比例為10重量%~90重量%的範圍。
25.如第1項至第24項中任一項所記載的液晶組成物，其中第一成分與第二成分的重量比為9：1~2：8的範圍。
26.如第1項至第25項中任一項所記載的液晶組成物，其更含有聚合起始劑。
27.如第1項至第26項中任一項所記載的液晶組成物，其更含有聚合抑制劑。
28.如第1項至第27項中任一項所記載的液晶組成物，其向列相的上限溫度為70℃以上，於25℃下測定的波長589nm下的光學異向性為0.08以上，而且於25℃下測定的頻率1kHz下的介電異向性為-2以下。
29.一種聚合物穩定配向型(PSA)液晶顯示元件，其包含於至少一片基板上具有電極層的兩片基板，於該兩片基板之間配置如第1項至第28項中任一項所記載的液晶組成物，使該液晶組成物中的具有可聚合的基團的化合物進行聚合。
30.如第29項所記載的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的動作模式為VA模式、IPS模式、FFS模式或FPA模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動式矩陣方式。
31.一種液晶顯示元件的製造方法，其藉由以下方式來製造如第29項所記載的液晶顯示元件：對配置於兩片基板間的如第1項至第28項中任一項所記載的液晶組成物在施加電壓的狀態下進行光照射，使具有可聚合的基團的化合物進行聚合。
32.一種液晶組成物的使用，其中於液晶顯示元件中使用如第1項至第28項中任一項所記載的液晶組成物。
本發明亦包括以下之項。1)更含有光學活性的化合物的上述組成物；2)更含有抗氧化劑、紫外線吸收劑、消泡劑等添加物的上述組成物；3)含有上述組成物的AM元件；4)含有上述組成物，而且具有TN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA或FPA的模式的元件；5)含有上述組成物的透射式的元件、6)將上述組成物作為具有向列相的組成物的使用；7)藉由在上述組成物中添加光學活性的化合物而作為光學活性的組成物的使用。
按以下順序對本發明的組成物加以說明。第一，對組成物中的成分化合物的構成加以說明。第二，對成分化合物的主要 特性、及該化合物對組成物帶來的主要效果加以說明。第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例及其依據加以說明。第四，對成分化合物的優選形態加以說明。第五，示出成分化合物的具體例。第六，對可混合至組成物中的添加物加以說明。第七，對成分化合物的合成法加以說明。最後，對組成物的用途加以說明。
第一，對組成物中的成分化合物的構成加以說明。本發明的組成物分類為組成物A與組成物B。組成物A除了含有選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)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、雜質等。「其他液晶性化合物」為與化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)不同的液晶性化合物。此種化合物是為了進一步調整特性而混合至組成物中。其他液晶性化合物中，就對熱或紫外線的穩定性的觀點而言，氰基化合物以少為佳。氰基化合物的進而佳的比例為0重量%。添加物為光學活性的化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合起始劑等。雜質為於成分化合物的合成等步驟中混入的化合物等。該化合物即便為液晶性化合物，此處亦分至雜質一類中。
組成物B實質上僅包含化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)。「實質上」是指組成物可含有添加物及雜質，但不含與該些化合物不同的液晶性化合物。組成物B與組成物A相比較，成分數少。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、及該化合物對組成物的特性所帶來的主要效果加以說明。根據本發明的效果，將成分化合物的主要特性匯總於表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、記號M、記號S為基於成分化合物之間的定性比較的分類，0(零)是指值接近零。
於將成分化合物混合至組成物中時，成分化合物對組成物的特性所帶來的主要效果如下。化合物(3)提高介電異向性的絕對值，而且降低下限溫度。化合物(4)降低黏度或提高上限溫度，降低下限溫度。
第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例及其依據加以說明。組成物中的成分的較佳組合為第一成分+第二成分、第一成分+第二成分+第三成分、第一成分+第二成分+第四成分、及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
關於第一成分與第二成分的合計比例，較佳為相對於第一成分及第二成分除外的液晶組成物100重量份，為了使液晶分子配向而為約0.03重量份以上，為了防止顯示不良而為約10重量份以下。進而佳為約0.1重量份~約2重量份的範圍。
為了使液晶分子配向，第一成分與第二成分的較佳重量比為9：1~2：8的範圍。進而佳的重量比為9：1~3：7的範圍。尤佳的重量比為8：2~4：6的範圍。
關於第三成分的較佳比例，基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物，為了提高介電異向性的絕對值而為約10重量%以上，為了降低下限溫度而為約90重量%以下。進而佳的比例為約20重量%~約80重量%的範圍。尤佳的比例為約30重量%~約70重量%的範圍。
關於第四成分的較佳比例，基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物，為了降低黏度或為了提高上限溫度而為約10重量%以上，為了提高介電異向性的絕對值而為約90重量%以下。進而佳的比例為約20重量%~約80重量%的範圍。尤佳的比例為約30重量%~約70重量%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳形態加以說明。
R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基或-Sp4-P4。為了提高反應性，較佳的R1為-Sp4-P4。
R2及R3獨立為氫、鹵素、碳數1~10的烷基或至少一 個氫被取代為氟的碳數1~10的烷基。為了提高光反應性，較佳的R2或R3為氫、氟或碳數1~3的烷基。R4為選自式(R-1)所表示的基團組群中的基團。
式(R-1)的波線表示作為基團而鍵結的部位。此處，V1為鹵素、碳數1~6的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數1~6的烷基，r為2、3或4時的任意兩個V1可相同亦可不同。較佳的V1為氟或碳數1~3的烷基。q為1~8的整數。為了提高光反應性，較佳的q為1或2。r為0~4的整數。為了提高光反應性，較佳的r為0~2的整數。進而佳的r為0。
R5及R6獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或碳數2~12的烯氧基。為了提高對紫外線的穩定性等，或為了提高對熱的穩定性，較佳的R5或R6為碳數1~12的烷基，為了提高介電異向性的絕對值，較佳的R5或R6為碳數1~12的烷氧基。R7及R8獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基。為了降低黏度，較佳的R7或R8為碳數2~12的烯基，為了提高對紫外線的穩定性，或為了提高對熱的穩定性， 較佳的R7或R8為碳數1~12的烷基。
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，進而佳的烷基為乙基、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，進而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，進而佳的烯基為乙烯基、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(configuration)依存於雙鍵的位置。就為了降低黏度等的方面而言，於如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基般的烯基中較佳為反式。於如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基般的烯基中較佳為順式。該些烯基中，直鏈狀的烯基優於分支狀。
至少一個氫經氟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-戊烯基及6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，進而佳的例子為2,2-二氟乙烯基及4，4-二氟-3-丁烯基。
烷基不含環狀烷基。烷氧基不含環狀烷氧基。烯基不含環狀烯基。為了提高上限溫度，關於1,4-伸環己基的立體構型是 反式優於順式。
P1、P2、P3及P4獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團，k為2或3時的任意兩個P1可相同亦可不同，n為2或3時的任意兩個P2可相同亦可不同。
式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)的波線表示作為基團而鍵結的部位。
式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3。為了提高反應性，較佳的M1或M2為氫或甲基。進而佳的M1為甲基，進而佳的M2為氫。
式(P-3)中，n1為1、2、3或4。為了提高反應性，較佳的n1為1或2。進而佳的n1為1。
為了提高反應性，或為了縮短響應時間，較佳的P1、P2、P3或P4為基(P-1)，為了提高對液晶組成物的溶解性，較佳的P1、P2、P3或P4為基(P-2)。
Sp1、Sp2、Sp3及Sp4獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代， 至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代。即便氫經-C≡N取代，經取代的伸烷基的碳數亦較佳為12以下。k為2或3時的任意兩個Sp1可相同亦可不同，n為2或3時的任意兩個Sp2可相同亦可不同。為了提高光反應性，較佳的Sp1、Sp2、Sp3或Sp4為單鍵。
於P1及P2均為式(P-2)所表示的基團時，Sp1及Sp2的至少一個含有-O-。於P3為式(P-2)所表示的基團時，Sp3含有-O-。「含有-O-」的表述中，-O-是指-O-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-的氧。
環A為氫可經P1-Sp1-取代的1-環己基、氫可經P1-Sp1-取代的1-苯基或氫可經P1-Sp1-取代的2-萘基。較佳的環A為4位的氫經P1-Sp1-取代的1-苯基、3位與4位的氫經P1-Sp1-取代的1-苯基或3位與5位的氫經P1-Sp1-取代的1-苯基。
環C為氫可經-Sp2-P2取代的1-環己基、氫可經-Sp2-P2取代的1-苯基或氫可經-Sp2-P2取代的2-萘基。較佳的環C為4位的氫經-Sp2-P2取代的1-苯基、3位與4位的氫經-Sp2-P2取代的1-苯基或3位與5位的氫經-Sp2-P2取代的1-苯基。
環D及環F獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基或3-三氟甲基-1,4-伸苯基。較佳的環D或環F為1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基。尤佳的環D或環F為1,4-伸苯 基、2-氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基。
環B及環E為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、3,6-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基或3-三氟甲基-1,4-伸苯基，於m為2時，兩個環B可相同亦可不同，於p為2時，兩個環E可相同亦可不同。較佳的環B或環E為1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、3,6-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基或3-甲基-1,4-伸苯基。尤佳的環B或環E為1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基。
環G及環J獨立為1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基或者至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基，於s為2或3時，任意兩個環G可相同亦可不同。為了降低黏度，較佳的環G或環J為1,4-伸環己基，為了增大介電異向性的絕對值，較佳的環G或環J為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學異向性，較佳的環G或環J為1,4-伸苯基。四氫吡喃-2,5-二基為或，較佳為。
環I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7,8-二氟苯并二氫吡 喃-2,6-二基。為了降低黏度，較佳的環I為2,3-二氟-1,4-伸苯基，為了降低光學異向性，較佳的環I為2-氯-3-氟-1,4-伸苯基，為了增大介電異向性的絕對值，較佳的環I為7,8-二氟苯并二氫吡喃-2,6-二基。
環K、環L及環M獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基，於u為2時，兩個環K可相同亦可不同。為了降低黏度，或為了提高上限溫度，較佳的環K、環L或環M為1,4-伸環己基，為了降低下限溫度，較佳的環K、環L或環M為1,4-伸苯基。
Z1、Z2及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基，於m為2時，兩個Z2可相同亦可不同，於p為2時，兩個Z4可相同亦可不同。為了提高反應性，較佳的Z1、Z2或Z4為單鍵。
Z3為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、羰氧基、-CO-CR2=CR3-、-CR2=CR3-CO-、-CR2=CR3-、-C(=CR2R3)-或-C(=R4)-。為了提高聚合性化合物的聚合反應性，縮短元件的響應時間，較佳的Z3為-CO-CR2=CR3-、-CR2=CR3-、或-C(=R4)-。
Z5及Z6獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；於s為2或3時，任意兩個Z5可相同亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z5或Z6為單鍵，為了降低下限溫度，較佳的Z5或Z6為伸乙基，為了增大介電異向性的絕對值，較佳的Z5或Z6為亞甲基氧基。
Z7及Z8獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基，於u為2時，兩個Z7可相同亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z7或Z8 為單鍵，為了降低下限溫度，較佳的Z7或Z8為伸乙基，為了提高上限溫度，較佳的Z7或Z8為羰氧基。
k及n獨立為0、1、2或3，而且k與n的和為3或4。為了提高反應性，較佳的k或n為1或2。為了提高反應性，較佳的k與n的和為4。
m及p獨立為0、1或2。為了降低下限溫度，較佳的m或p為0。
s為1、2或3。為了降低黏度，較佳的s為1，為了提高上限溫度，較佳的s為2或3。
t為0或1。為了降低黏度，較佳的t為0，為了降低下限溫度，較佳的t為1。
u為0、1或2。為了降低黏度，較佳的u為0，為了提高上限溫度，較佳的u為1或2。
第五，示出成分化合物的具體例。下述較佳化合物中，P5、P6、P7、P8、P9及P10獨立為選自式(P-1-1)及式(P-2)所表示的基團中的基團。
式(P-1-1)及式(P-2)的波線表示作為基團而鍵結的部位。式(p-1-1)中，M3為氫或甲基。
Sp5、Sp6、Sp7、Sp8、Sp9及Sp10獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代。式(1-1-1)及式(1-1-2)中，於P5、P6、P7及P8均為式(P-2)所表示的基團時，Sp5、Sp6、Sp7及Sp8的至少一個含有-O-，式(1-2-1)~式(1-5-1)中，於P5、P6及P7均為式(P-2)所表示的基團時，Sp5、Sp6及Sp7的至少一個含有-O-，於P9及P10均為式(P-2)所表示的基團時，Sp9及Sp10的至少一個含有-O-。R9及R10獨立為氫或碳數1~3的烷基。R11為直鏈狀的碳數1~12的烷基或直鏈狀的碳數2~12的烯基。R12為直鏈狀的碳數1~12的烷基或直鏈狀的碳數1~12的烷氧基。R13及R14獨立為直鏈狀的碳數1~12的烷基、直鏈狀的碳數1~12的烷氧基或直鏈狀的碳數2~12的烯基。
較佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)、化合物(1-1-2)及化合物(1-2-1)~化合物(1-6-1)。進而佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)、化合物(1-1-2)、化合物(1-2-1)及化合物(1-6-1)。尤佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)、化合物(1-2-1)及化合物(1-6-1)。較佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)~化合物(2-22-1)。進而佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)、化合物(2-2-1)、化合物(2-3-1)、化合物(2-4-1)、化合物(2-5-1)、化合物(2-6-1)、 化合物(2-7-1)、化合物(2-18-1)及化合物(2-19-1)。尤佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)、化合物(2-2-1)、化合物(2-3-1)及化合物(2-18-1)。較佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)~化合物(3-19-1)。進而佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)、化合物(3-3-1)、化合物(3-4-1)、化合物(3-6-1)、化合物(3-8-1)、化合物(3-9-1)、化合物(3-13-1)。尤佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)、化合物(3-4-1)、化合物(3-6-1)、化合物(3-8-1)及化合物(3-9-1)。較佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)~化合物(4-13-1)。進而佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)~化合物(4-3-1)、化合物(4-5-1)及化合物(4-7-1)。尤佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)及化合物(4-5-1)。
第六，對可混合至組成物中的添加物加以說明。此種添 加物為光學活性的化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合起始劑、聚合抑制劑等。為了誘發液晶的螺旋結構而賦予扭轉角，將光學活性的化合物混合至組成物中。此種化合物的例子為化合物(5-1)~化合物(5-5)。光學活性的化合物的較佳比例為液晶組成物的約5重量%以下。進而佳的比例為約0.O1重量%~約2重量%的範圍。
為了防止由大氣中的加熱所致的電阻率的降低，或為了於長時間使用元件後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度 的溫度下亦維持大的電壓保持率，將抗氧化劑混合至組成物中。
抗氧化劑的較佳例為w為1~9的整數的化合物(6)等。化合物(6)中，較佳的w為1、3、5、7或9。進而佳的w為1或7。w為1的化合物(6)由於揮發性大，故於防止由大氣中的加熱所致的電阻率的降低時有效。w為7的化合物(6)由於揮發性小，故於長時間使用元件後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率的方面有效。為了獲得上述效果，抗氧化劑的較佳比例為液晶組成物的約50ppm以上，為了不降低上限溫度，或為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳比例為約600ppm以下。進而佳的比例為約100ppm~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，具有立體阻礙的胺般的光穩定劑亦較佳。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。進而佳的比例為約100ppm~約10000ppm的範圍。
為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，將偶氮系色素、蒽醌系色素等般的二色性色素(dichroic dye)混合至組成物中。色素的較佳比例為約0.01重量%~約10重量%的範圍。
為了防止起泡，將二甲基矽油(dimethyl silicone oil)、甲基苯基矽油等消泡劑混合至組成物中。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。進而佳的比例為約1ppm~約500ppm的範圍。
本發明的液晶組成物含有可聚合的化合物，故適合於聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件。組成物可更含有化合物(1)及化合物(2)以外的可聚合的化合物。可聚合的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、丙烯醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)、乙烯酮等具有可聚合的基團的化合物。尤佳例為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。於將液晶組成物的重量設定為100重量份時，為了獲得上述效果，可聚合的化合物的較佳比例為約0.03重量份以上，為了防止顯示不良，可聚合的化合物的較佳比例為約10重量份以下。進而佳的比例為約0.1重量份~約2重量份的範圍。關於可聚合的化合物中的化合物(1)與化合物(2)的合計比例，較佳為約10重量%以上。進而佳為約30重量%以上。可聚合的化合物較佳為於光聚合起始劑等適當的起始劑的存在下藉由UV照射等來進行聚合。用以進行聚合的適當條件、起始劑 的適當類型及適當的量已為本業者所知，並記載於文獻中。例如，作為光起始劑的易璐佳(Irgacure)651(註冊商標；巴斯夫(BASF))、易璐佳(Irgacure)184(註冊商標；巴斯夫(BASF))或達羅卡(Darocure)1173(註冊商標；巴斯夫(BASF))適於自由基聚合。較佳的光聚合起始劑的比例為可聚合的化合物的約0.1重量%~約5重量%的範圍，進而佳為約1重量%~約3重量%的範圍。可經由以下步驟，即，於液晶顯示元件的兩個基板之間配置含有可聚合的化合物的液晶組成物，一面於該些基板的相對向的電極層之間施加電壓一面使可聚合的化合物進行聚合，亦可於液晶顯示元件的兩個基板之間配置含有已預先聚合的化合物的液晶組成物。
第七，對成分化合物的合成法加以說明。成分化合物可藉由將以下文獻中記載的已知的有機合成化學方法適當組合來合成：有機合成(Organic Syntheses，約翰威利父子公司(John Wiley & Sons,Inc))、有機反應(Organic Reactions，約翰威利父子公司(John Wiley & Sons,Inc))、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版社(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等。
該些化合物可藉由已知的方法來合成。對合成法加以例示。化合物(3-1-1)及化合物(3-6-1)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(4-1-1)及化合物(4-5-1)是利用日本專利特開昭59-176221號公報中記載的方法 來合成。抗氧化劑為市售品。式(6)的w為1的化合物可自西格瑪-奧德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)獲取。w為7的化合物(6)等可藉由美國專利3660505號說明書中記載的方法來合成。
未記載合成法的化合物可藉由以下書籍中記載的方法來合成：有機合成(Organic Syntheses，約翰威利父子公司(John Wiley & Sons,Inc))、有機反應(Organic Reactions，約翰威利父子公司(John Wiley & Sons,Inc))、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版社(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等。組成物可由如此般獲得的化合物藉由公知的方法來製備。例如將成分化合物混合，繼而藉由加熱而相互溶解。
最後，對組成物的用途加以說明。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~約0.20的範圍的光學異向性。含有該組成物的元件具有大的電壓保持率。該組成物適於AM元件。該組成物特別適於透射式的AM元件。藉由控制成分化合物的比例，或藉由混合其他液晶性化合物，亦可製備具有約0.08~約0.25的範圍的光學異向性的組成物。該組成物可用作具有向列相的組成物，且可藉由添加光學活性的化合物而用作光學活性的組成物。
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、VA、PSA、FPA等模式的AM元件及PM元件。尤佳為用於具有PSA模式的 AM元件。該些元件可為反射式、透射式或半透射式。較佳為用於透射式的元件。亦可用於非晶矽-TFT元件或多晶矽-TFT元件。亦可用於將該組成物微膠囊化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的網狀高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型的元件。
本發明的液晶顯示元件的特徵在於：包含於至少一個基板上具有電極層的兩個基板，於該兩個基板之間配置本發明的液晶組成物、或含有本發明的化合物聚合而成的化合物的液晶組成物。例如包含被稱為陣列基板與彩色濾光片基板的兩個玻璃基板，於各玻璃基板上形成有薄膜電晶體(TFT)、畫素、著色層等。玻璃基板例如是使用鋁矽酸玻璃或鋁硼矽酸(aluminoborosilicic acid)玻璃。電極層通常是使用氧化銦-錫(Indium-Tin Oxide)或氧化銦-鋅(Indium-Zinc Oxide)。
[實施例]
以下，藉由實施例對本發明加以詳細說明，但本發明不受該些實施例的限制。
藉由合成而獲得的化合物是藉由質子核磁共振分光法(1H-NMR)等來鑑定。化合物的熔點是藉由示差掃描熱量測定(Differential Scanning Calorimetry，DSC)來確定。首先，對分析方法加以說明。
1H-NMR分析：測定裝置是使用DRX-500(布魯克拜厄 斯賓(Bruker BioSpin)製造)。測定是將實施例等中製造的樣品溶解於CDCl3等樣品可溶的氘化溶劑中，於室溫下以500MHz、累計次數為24次等條件來進行。再者，所得的核磁共振光譜的說明中，s是指單峰，d是指雙峰，t是指三峰，q是指四峰，m是指多峰。另外，化學位移δ值的零點的基準物質是使用四甲基矽烷(TMS)。
高效液相層析(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)分析：測定裝置是使用島津製作所製造的Prominence(LC-20AD；SPD-20A)。管柱是使用YMC製造的YMC-Pack ODS-A(長度為150mm，內徑為4.6mm，粒徑為5μm)。溶出液是使用乙腈/水(體積比：80/20)，將流速調整為1mL/min。檢測器是適當使用紫外線(Ultraviolet，UV)檢測器、示差(Refractive Index，RI)檢測器、電霧式(CORONA)檢測器等。於使用UV檢測器的情形時，將檢測波長設定為254nm。試樣是溶解於乙腈中並以成為0.1重量%的溶液的方式製備，將所得的溶液1μL導入至試樣室內。記錄計是使用島津製作所製造的C-R7A升級版(plus)。於所得的層析圖(chromatogram)中，示出與成分化合物相對應的波峰的保持時間及波峰的面積值。
由HPLC所得的層析圖中的波峰的面積比相當於成分化合物的比例。通常，分析樣品的成分化合物的重量%與分析樣品的各波峰的面積%並不完全相同，但於本發明中使用上述管柱的情形時，實質上修正係數為1，故分析樣品中的成分化合物的重量%與 分析樣品中的各波峰的面積%基本對應。其原因在於：成分的液晶性化合物的修正係數並無大的差異。
紫外線/可見光(Ultraviolet/Visible，UV/Vis)分析：測定裝置是使用島津製作所製造的PharmaSpec UV-1700。檢測波長是設定為190nm~700nm。試樣是溶解於乙腈中並以成為0.01mmol/L的溶液的方式製備，放入至石英池(光路長度為1cm)中進行測定。
DSC測定：使用珀金埃爾默(Perkin Elmer)公司製造掃描熱量計DSC-7系統或金剛石(Diamond)DSC系統，以3℃/min的速度進行升溫或降溫，藉由外推來求出伴隨著試樣的相變的吸熱波峰或發熱波峰的開始點，從而確定其熔點。
為了評價組成物及組成物所含有的化合物的特性，將組成物及該化合物作為測定目標物。於測定目標物為組成物時，直接作為試樣進行測定，並記載所得的值。於測定目標物為化合物時，藉由將該化合物(15重量%)混合至母液晶(85重量%)中而製備測定用試樣。根據藉由測定所得的值利用外推法來算出化合物的特性值。(外推值)={(測定用試樣的測定值)-0.85×(母液晶的測定值)}/0.15。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依序變更為10重量%：90重量%、5重量%：95重量%、1重量%：99重量%。藉由該外推法來求出與化合物有關的上限溫度、光學異向性、黏度及介電異向性的值。
母液晶的成分及其比例如下。
特性值的測定是依照下述方法。該些方法大多為社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association，以下亦稱為JEITA)審議製定的JEITA標準(JEITA ED-2521B)中記載的方法或對其加以修飾的方法。
向列相的上限溫度(NI；℃)：將試樣放置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的熱板上，以1℃/min的速度進行加熱。對試樣的一部分自向列相變化為等向性液體時的溫度進行測定。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
向列相的下限溫度(TC；℃)：將具有向列相的試樣放入至玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍機中 保管10天後，觀察液晶相。例如試樣於-20℃下保持向列相、且於-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」。
黏度(本體黏度(bulk viscosity)；η；於20℃下測定；mPa．s)：測定時使用E型旋轉黏度計。
光學異向性(折射率異向性；△n；於25℃下測定)：測定是使用波長589nm的光，藉由在目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。對主稜鏡的表面朝一個方向摩擦後，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測定。折射率n⊥是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定。光學異向性的值是由△n=n∥-n⊥的式子來計算。
介電異向性(△ε；於25℃下測定)：介電異向性的值是由△ε=ε∥-ε⊥的式子來計算。介電常數(ε∥及ε⊥)是如下般測定。
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(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。於利用旋轉器(spinner)旋轉玻璃基板後，於150℃下加熱1小時。於2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm的VA元件中放入試樣，利用藉由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，對所得的配向膜實施摩擦處理。於2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。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上的介電常數(ε⊥)。
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2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm、摩擦方向為逆平行(antiparallel)的正常顯黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試樣，利用藉由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)是自0V起以0.02V為單位階段性地增加至20V為止。此時，對元件自垂直方向照射光，測定透射過元件的光量。製作該光量達到最大時透射率為100%、該光量最小時透射率為0%的電壓-透射率曲線。臨限電壓為透射率達到10%時的電壓。
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2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。該元件是於放入試樣後利用藉由紫外線進行硬化的黏接劑加以密封。對該TN元件施加脈波電壓(5V、60微秒)而充電。利用高速電壓計於16.7毫秒的期間中測定衰減的電壓，求出單位週期內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。電壓保持率為面積A相對於面積B的百分率。
電壓保持率(VHR-2；於80℃下測定；%)：用於測定 的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。該元件是於放入試樣後利用藉由紫外線進行硬化的黏接劑加以密封。對該TN元件施加脈波電壓(5V、60微秒)而充電。利用高速電壓計於16.7毫秒的期間中測定衰減的電壓，求出單位週期內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。電壓保持率為面積A相對於面積B的百分率。
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。於VHR-3的測定中，於16.7毫秒的期間中測定衰減的電壓。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，更佳為95%以上。
電壓保持率(VHR-4；於25℃下測定；%)：將注入有試樣的TN元件於80℃的恆溫槽內加熱500小時後，測定電壓保持率，評價對熱的穩定性。於VHR-4的測定中，於16.7毫秒的期間中測定衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對熱具有大的穩定性。
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)是設定為5kHz。於2片玻璃基板的間 隔(單元間隙)為3.2μm、摩擦方向為逆平行的正常顯黑模式(normally black mode)的PVA元件中放入試樣，利用藉由紫外線進行硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件一面施加15V的電壓一面照射25mW/cm2的紫外線(豪雅冠得光電(HOYA CANDEO OPTRONICS)股份有限公司製造的EXECURE4000-D型；水銀氙氣燈)400秒鐘。對該元件施加矩形波(60Hz、10V、0.5秒)。此時，對元件自垂直方向照射光，測定透射過元件的光量。該光量達到最大時透射率為100%，該光量最小時透射率為0%。響應時間為透射率自0%變化為90%所需要的時間、即上升時間(rise time；毫秒)。
電阻率(ρ；於25℃下測定；Ωcm)：於具備電極的容器中注入試樣1.0mL。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。電阻率是由下式來算出。(電阻率)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
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。載氣為氦氣(2mL/min)。將試樣氣化室設定為280℃，檢測器(火焰離子化檢測器(Flame Ionization Detector，FID))設定為300℃。成分化合物的分離時，使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。該管柱是於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min的比例升溫至280℃為止。試樣是製備成丙酮溶液(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Chromatopac或其同等品。所得的氣相層析圖中示出與成分化合物相對應的波峰的保持時間及波峰的面積。
用以稀釋試樣的溶劑亦可使用氯仿、己烷等。為了分離成分化合物，亦可使用以下的毛細管柱。安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的HP-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)、SGE國際有限公司(SGE International Pty.Ltd)製造的BP-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)。為了防止化合物波峰的重疊，亦可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度為50m，內徑為0.25mm，膜厚為0.25μm)。
組成物中所含有的液晶性化合物的比例亦可利用如下方法來算出。液晶性化合物可利用氣相層析圖來檢測。氣相層析圖中的波峰的面積比相當於液晶性化合物的比例(莫耳數)。於使用以上所記載的毛細管柱時，亦可將各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%)是根據波峰的面積比來算出。
比較例及實施例中的化合物是根據下述表3的定義由記號來表示。表3中，與1,4-伸環己基有關的立體構型為反式。實施例中，記號後的括弧內的編號與化合物的編號相對應。(-)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 於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)，此外，液晶組成物中包含雜質。最後將組成物的特性值匯總。
[實施例1]
相對於液晶組成物A 100重量份，添加合計為0.30重量份的 作為第一成分的聚合性化合物與作為第二成分的聚合性化合物，製備試樣，製作三種液晶顯示元件。液晶組成物A的成分及其比例以及元件的製作方法如下。另外，用於製作元件的聚合性化合物及添加的份數如表4所示。
(液晶組成物A)
(液晶顯示元件的製作方法)
利用旋轉器(spinner)將配向劑塗佈於兩片帶有ITO電極的 玻璃基板上，形成膜。塗佈後於80℃下加熱乾燥約10分鐘後，於180℃下進行60分鐘加熱處理，形成配向膜。於一片玻璃基板上散佈間隙材，於另一基板上利用環氧系黏接劑將周邊密封(留出液晶的注入口)，使形成有配向膜的面為內側而進行貼合。於該元件中真空注入試樣，利用光硬化劑將注入口密封，照射紫外線而使光硬化劑固化。繼而於110℃下進行30分鐘加熱處理，製作液晶顯示元件。對該元件一面施加15V的電壓一面照射25mW/cm2的紫外線(豪雅冠得光電(HOYA CANDEO OPTRONICS)股份有限公司製造的EXECURE4000-D型；水銀氙氣燈)400秒鐘，最終製作液晶顯示元件。
[比較例1]
製備相對於液晶組成物A 100重量份而添加作為第一成分的聚合性化合物0.30重量份的試樣、添加作為第二成分的聚合性化合物0.30重量份的試樣、及未添加聚合性化合物的試樣，利用與實施例1相同的方法製作三種液晶顯示元件。用於製作元件的聚 合性化合物及添加的份數如表5所示。
由表4及表5得知，於添加化合物(1-1-1)及化合物(2-2-1)作為聚合性化合物的情形時，與僅添加化合物(1-1-1)或化合物(2-2-1)的情形相比較，可達成短的響應時間。化合物(1-1-1)與化合物(2-2-1)的重量比為7：3時的響應時間最短。
[實施例2]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-1-1)0.2重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-1-1)0.1重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (2-1-1)
該組成物的特性如下。
NI=78.9℃；Tc<-20℃；△n=0.114；△ε=-3.8；Vth=2.07V；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.2%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=5.0ms。
[實施例3]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-1-1)0.15重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.15重量份。
MAC-VO-BB-MAC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=81.3℃；Tc<-20℃；△n=0.089；△ε=-2.7；Vth=2.40V；VHR-1=99.1%；VHR-2=97.7%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=5.3ms。
[實施例4]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化 合物(1-1-1)0.15重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-18-1)0.15重量份。
MAC-BB(F)B-OV-MAC (2-18-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=77.4℃；Tc<-20℃；△n=0.110；△ε=-3.7；Vth=2.09V；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.1%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=5.0ms。
[實施例5]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-2-1)0.15重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-18-1)0.15重量份。
MAC-BB(F)B-OV-MAC (2-18-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=76.7℃；Tc<-20℃；△n=0.109；△ε=-3.7；Vth=2.08V；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.0%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時 間為τ=5.4ms。
[實施例6]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-1-1)0.28重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-3-1)0.12重量份。
MAC-B(F)B-MAC (2-3-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=81.4℃；Tc<-20℃；△n=0.096；△ε=-3.8；Vth=2.14V；VHR-1=99.4%；VHR-2=98.2%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=5.1ms。
[實施例7]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-1-1)0.2重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.1重量份。
AC-VO-BB-AC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=74.8℃；Tc<-20℃；△n=0.103；△ε=-3.0；Vth=2.18V；VHR-1=99.1%；VHR-2=97.9%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=4.1ms。
[實施例8]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-1-1)0.21重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.09重量份。
AC-VO-BB-MAC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=83.5℃；Tc<-20℃；△n=0.103；△ε=-3.7；Vth=1.96V；VHR-1=99.2%；VHR-2=97.9%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時 間為τ=5.4ms。
[實施例9]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-5-1)0.18重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-19-1)0.12重量份。
MAC-VO-BBB(F)-OV-MAC (2-19-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=77.5℃；Tc<-20℃；△n=0.102；△ε=-2.9；Vth=2.21V；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.1%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=4.5ms。
[實施例10]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-1-1)0.2重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.1重量份。
MAC-VO-BB-AC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=75.2℃；Tc<-20℃；△n=0.094；△ε=-3.0；Vth=2.25V；VHR-1=99.2%；VHR-2=97.9%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=3.9ms。
[實施例11]
3-HB(2F,3F)-O2 (3-1-1) 17%
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-1-1)0.2重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-1-1)0.1重量份。
MAC-VO-BB(F)-MAC (2-1-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=79.7℃；Tc<-20℃；△n=0.095；△ε=-3.8；Vth=1.92V；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.1%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=5.3ms。
[實施例12]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-6-1)0.015重量份、作為本發明的第二成分的化合物(2-1-1)0.28重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.005重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (2-1-1)
AC-VO-BB-OV-AC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=74.2℃；Tc<-20℃；△n=0.097；△ε=-3.1；Vth=2.24V；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.0%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=3.9ms。
[實施例13]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-6-1)0.02重量份、作為本發明的第二成分的化合物(2-1-1)0.27重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.01重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (2-1-1)
AC-VO-BB-OV-AC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=75.5℃；Tc<-20℃；△n=0.095；△ε=-2.9；Vth=2.26V；VHR-1=98.9%；VHR-2=97.7%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=4.1ms。
[實施例14]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-6-1)0.007重量份、作為本發明的第二成分的化合物(2-1-1)0.28重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.003重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (2-1-1)
AC-VO-BB-OV-AC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=77.4℃；Tc<-20℃；△n=0.090；△ε=-3.6；Vth=2.12V；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.2%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=5.0ms。
[實施例15]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第一成分的化合物(1-6-1)0.15重量份、及作為本發明的第二成分的化合物(2-2-1)0.05重量份。
AC-VO-BB-OV-AC (2-2-1)
所得的組成物的特性如下。
NI=74.6℃；Tc<-20℃；△n=0.103；△ε=-2.7；Vth=2.38V；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.0%.
利用實施例1中記載的方法所製作的液晶顯示元件的響應時間為τ=4.2ms。
實施例1~實施例15的組成物具有較比較例1更短的響應時間。因此可得出以下結論：相較於比較例1中所示的液晶組成物，本發明的液晶組成物具有更優異的特性。
[產業上之可利用性]
本發明的組成物於向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學異向性適當、介電異向性的負值大、電阻率大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高等特性中，充分滿足至少一個特性，或至少兩個特性具有適當的平衡。含有此種組成物的液晶顯示元件由於具有短的響應時間、大的電壓保持率、大對比度及長壽命等，故可用於液晶投影儀、液晶電視等中。

Claims (23)

  1. 一種液晶組成物，其含有作為第一成分的選自含有3個以上的可聚合的基團的化合物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自含有1個可聚合的基團的化合物及含有2個可聚合的基團的化合物組群中的至少一種化合物，而且具有向列相。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物， 此處，R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基或-Sp4-P4；P1、P2、P3及P4獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團； 式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp1、Sp2、Sp3及Sp4獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；Z1、Z2及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；Z3為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、羰氧基、-CO-CR2=CR3-、-CR2=CR3-CO-、-CR2=CR3-、-C(=CR2R3)-或-C(=R4)-；R2及R3獨立為氫、鹵素、碳數1~10的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數1~10的烷基；R4為選自式(R-1)所表示的基團中的基團； 式(R-1)中，V1獨立為鹵素、碳數1~6的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數1~6的烷基；q為1~8的整數；r為0~4的整數； 環A為氫可經P1-Sp1-取代的1-環己基、氫可經P1-Sp1-取代的1-苯基或氫可經P1-Sp1-取代的2-萘基；環C為氫可經-Sp2-P2取代的1-環己基、氫可經-Sp2-P2取代的1-苯基或氫可經-Sp2-P2取代的2-萘基；環D及環F獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基或3-三氟甲基-1,4-伸苯基；環B及環E獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、3,6-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基或3-三氟甲基-1,4-伸苯基；m為0、1或2；k為0、1、2或3；n為0、1、2或3，而且k與n的和為3或4；p為0、1、或2；於P1及P2均為式(P-2)所表示的基團時，Sp1及Sp2的至少一個含有-O-，於P3為式(P-2)所表示的基團時，Sp3含有-O-。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(1-1)~式(1-5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分， 此處，R2及R3獨立為氫、鹵素、碳數1~10的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數1~10的烷基；P1及P2獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團； 式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp1及Sp2獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；Z1為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；k為0、1、2或3；n為0、1、2或3，而且k與n的和為3或4；於P1及P2均為式(P-2)所表示的基團時，Sp1及Sp2的至少一個含有-O-。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(1-6)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分， 此處，P1及P2獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團； 式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp1及Sp2獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；k為0、1、2或3；n為0、1、2或3，而且k與n的和為3或4；於P1及P2均為式(P-2)所表示的基團時，Sp1及Sp2的至少一個含有-O-。
  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(2-1)~式(2-22)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分， 此處，R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、 碳數2~12的烯基、至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基或-Sp4-P4；P3及P4獨立為選自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基團中的基團； 式(P-1)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3；式(P-3)中，n1為1、2、3或4；Sp3及Sp4獨立為單鍵或碳數1~12的伸烷基，該伸烷基的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代，至少一個-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-所取代，至少一個-CH2-CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-所取代；於P3為式(P-2)所表示的基團時，Sp3含有-O-。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量，第一成分與第二成分的合計比例為0.03重量份~10重量份的範圍。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其更含有選自式(3)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分， 此處，R5及R6獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或碳數2~12的烯氧基；環G及環J獨立為1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基或者至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基；環I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7,8-二氟苯并二氫吡喃-2,6-二基；Z5及Z6獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；s為1、2或3；t為0或1，而且s與t的和為3以下。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(3-1)~式(3-19)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分， 此處，R5及R6獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或碳數2~12的烯氧基。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其中基於第一 成分及第二成分除外的液晶組成物的重量，第三成分的比例為10重量%~90重量%的範圍。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其更含有選自式(4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分， 此處，R7及R8獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基；環K、環L及環M獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基；Z7及Z8獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；u為0、1或2。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其更含有選自式(4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分， 此處，R7及R8獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基或至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基；環K、環L及環M獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2- 氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基；Z7及Z8獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基或羰氧基；u為0、1、或2。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)~式(4-13)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分， 此處，R7及R8獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧 基、碳數2~12的烯基或至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基。
  13. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)~式(4-13)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分， 此處，R7及R8獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧 基、碳數2~12的烯基或至少一個氫可經氟取代的碳數2~12的烯基。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的液晶組成物，其中基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量，第四成分的比例為10重量%~90重量%的範圍。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的液晶組成物，其中基於第一成分及第二成分除外的液晶組成物的重量，第四成分的比例為10重量%~90重量%的範圍。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中第一成分與第二成分的重量比為9：1~2：8的範圍。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其更含有聚合起始劑。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其更含有聚合抑制劑。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其向列相的上限溫度為70℃以上，於25℃下測定的波長589nm下的光學異向性為0.08以上，而且於25℃下測定的頻率1kHz下的介電異向性為-2以下。
  20. 一種聚合物穩定配向型(PSA)液晶顯示元件，其包含於至少一個基板上具有電極層的兩個基板，於該兩個基板間配置如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，使該液晶組成物中的具有可聚合的基團的化合物進行聚合。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的動作模式為垂直配向模式、共面切換模式、邊緣場切換模式或電場感應光反應配向模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動式矩陣方式。
  22. 一種液晶顯示元件的製造方法，其藉由以下方式來製造如申請專利範圍第20項所述的液晶顯示元件：對配置於兩個基板間的如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物於施加電壓的狀態下進行光照射，使具有可聚合的基團的化合物進行聚合。
  23. 一種液晶組成物的使用，其中於液晶顯示元件中使用如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物。
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