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TW201422790A - 液晶組成物及其用途、液晶顯示元件 - Google Patents

液晶組成物及其用途、液晶顯示元件 Download PDF

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Takayoshi Yanai
Norikatsu Hattori
Taketo Maeda
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Jnc Corp
Jnc Petrochemical Corp
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Abstract

本發明提供一種液晶組成物，其在向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等特性中，滿足至少1種特性，或者關於至少2種特性而具有適當的平衡。本發明還提供具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度、長壽命等的主動矩陣元件。本發明的液晶組成物含有具有大的介電各向異性的特定化合物作為第一成分、以及具有小的黏性的特定二環化合物作為第二成分，且亦可含有具有高上限溫度或者大的介電各向異性的特定化合物作為第三成分、以及具有高上限溫度或者小的黏度的特定化合物作為第四成分，而且具有向列相，並且本發明的液晶顯示元件含有上述組成物。

Description

液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種主要適合於主動矩陣(active matrix，AM)元件等的液晶組成物以及含有該組成物的AM元件等。尤其有關於一種介電各向異性為正的液晶組成物，且有關於一種含有該組成物的扭轉向列(twisted nematic，TN)模式、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)模式、橫向電場切換(in-plane switching，IPS)模式、邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)、聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)、或者電場感應光反應配向(field induced photo-reactive alignment，FPA)模式的元件等。
液晶顯示元件中，基於液晶的運作模式的分類為相變(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、橫向電場切換(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式、 邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)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。基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(passive matrix，PM)與主動矩陣(active matrix，AM)。PM被分類為靜態式(static)與多工式(multiplex)等，AM被分類為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分類為非晶矽(amorphous silicon)以及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。基於光源的分類為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光與背光這兩者的半透過型。
該些元件含有具有適當特性的液晶組成物。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。將兩者的一般特性中的關聯歸納於下述表1中。基於市售的AM元件來對組成物的一般特性進一步進行說明。向列相的溫度範圍與元件可使用的溫度範圍相關聯。向列相的較佳上限溫度約為70℃以上，而且向列相的較佳下限溫度約為-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間相關聯。為了以元件顯示動態影像，較佳為響應時間短。因此，較佳為組成物的黏度小。更佳為在低溫下的黏度小。組成物的彈性常數與元件的對比度相關聯。元件中為了提高對比度，更佳為組成物的彈性常數大。
組成物的光學各向異性與元件的對比度比相關聯。組成物的光學各向異性(△n)與元件的單元間隙(d)的積(△n×d)是設計成使對比度比為最大。適當的積值依存於運作模式的種類。TN之類的模式的元件中，適當的值約為0.45μm。該情況下，對單元間隙小的元件而言較佳為具有大的光學各向異性的組成物。組成物的大介電各向異性有助於元件的低臨限電壓、小的消耗電力與大的對比度比。因此，較佳為大的介電各向異性。組成物的大比電阻有助於元件的大的電壓保持率及大的對比度比。因此，較佳為在初始階段中不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。較佳為在長時間使用後，不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。組成物對紫外線及熱的穩定性與液晶顯示元件的壽命相關聯。該些穩定性高時，該元件的壽命長。如上所述的特性對用於液晶投影器、液晶電視等的AM元件而言較 佳。
具有TN模式的AM元件中使用具有正的介電各向異性的組成物。另一方面，具有VA模式的AM元件中使用具有負的介電各向異性的組成物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。具有PSA模式的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。具有正的介電各向異性的液晶組成物的例子揭示於以下專利文獻中。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-081679號公報
理想的AM元件具有可使用的溫度範圍廣、響應時間短、對比度比大、臨限電壓低、電壓保持率大、壽命長等特性。理想為響應時間短於1毫秒。因此，組成物的理想特性為向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性、大的彈性常數等。
本發明的一目的為一種液晶組成物，其在向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性、大的彈性常數等特性中，滿足至少1種特性。另一目的是一種關於至少2種特性而具有適當平衡的液晶組成物。其他 目的為含有如上所述的組成物的液晶顯示元件。其他目的為具有適當的光學各向異性、大的介電各向異性、對紫外線的高穩定性、大的彈性常數等的組成物，以及具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度比、長壽命等特性的AM元件。
本發明的液晶組成物含有選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分、以及選自式(2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分，而且具有正的介電各向異性。
此處，R1為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；R2為碳數1至4的烷基；R3為氫或者碳數1至12的烷基；X1、X2、X3及X4獨立地為氫或氟；Y1為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
本發明的優點為一種液晶組成物，其在向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的 高穩定性等特性中，滿足至少1種特性。本發明的一方面為關於至少2種特性而具有適當平衡的液晶組成物。另一方面為含有如上所述的組成物的液晶顯示元件。其他方面為具有適當的光學各向異性、大的介電各向異性、對紫外線的高穩定性等特性的組成物，以及具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度比、長壽命等特性的AM元件。
本說明書中的用語的使用方法如下所述。有時將本發明的液晶組成物或者本發明的液晶顯示元件分別簡稱為「組成物」或者「元件」。液晶顯示元件是液晶顯示面板以及液晶顯示模組的總稱。「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者雖不具有液晶相但有效用於組成物的成分的化合物。該有用的化合物具有例如1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環，其分子結構為棒狀(rod like)。光學活性化合物以及可聚合的化合物有時被添加於組成物中。即便該些化合物為液晶性化合物，在此亦被分類為添加物。有時將選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物簡稱為「化合物(1)」。「化合物(1)」是指式(1)所表示的1種化合物或者2種以上的化合物。其他式所表示的化合物亦相同。與「經取代的」有關的「至少1個」是指不僅是位置，而且其個數亦可無限制地選擇。
有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。「比電阻大」是指組成物在初始階段中，不僅在室溫下而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻，並且在長時間使用後，不僅在室溫下而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻。「電壓保持率大」是指元件在初始階段中，不僅在室溫下而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率，並且在長時間使用後，不僅在室溫下而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。當對光學各向異性等特性進行說明時，使用以實施例中記載的測定方法所獲得的值。第一成分為1種化合物或者2種以上的化合物。「第一成分的比例」是以基於液晶組成物的總重量的第一成分的重量百分率(重量%)來表示。第二成分的比例等亦相同。混合於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%)或者重量百萬分率(ppm)來表示。
成分化合物的化學式中，將R1的記號用於多種化合物。該些化合物中的任意2種化合物中，R1所選擇的基團可相同，亦可不同。例如，有化合物(1)的R1為乙基且化合物(1-1)的R1為乙基的情況。亦有化合物(1)的R1為乙基，而化合物(1-1)的R1為丙基的情況。該規則亦適用於R2、X5、Y2等。化學式中，「CL」表示氯。
本發明為下述項等。
1.一種液晶組成物，其含有選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分、以及選自式(2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分，而且具有正的介電各向異性：
此處，R1為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；R2為碳數1至4的烷基；R3為氫或者碳數1至12的烷基；X1、X2、X3及X4獨立地為氫或氟；Y1為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
2.如項1所述的液晶組成物，其含有選自式(1-1)至式(1-18)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第一成分：
此處，R1為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基。
3.如項1或項2所述的液晶組成物，其含有選自如項2所述的式(1-1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第一成分。
4.如項1至項3中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項2所述的式(1-9)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第一成分。
5.如項1至項4中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(2-1)及式(2-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第二成分：
此處，R2為碳數1至4的烷基。
6.如項1至項5中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項5所述的式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第二成分。
7.如項1至項6中任一項所述的液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第一成分的比例為3重量%至35重量%的範圍，上述第二成分的比例為5重量%至65重量%的範圍。
8.如項1至項7中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(3-1)及式(3-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分：
此處，R4及R5獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的 烷氧基、或者碳數2至12的烯基；環A、環B及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；Z1、Z2及Z3獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或者二氟亞甲基氧基；X5、X6、X7及X8獨立地為氫或氟；Y2及Y3獨立地為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；m為1、2或3；n及p獨立地為0、1或2，而且n與p之和為3以下；n為0，p為1，且Z3為單鍵時，環C為1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基。
9.如項1至項8中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(3-1-1)至式(3-1-16)以及式(3-2-1)至式(3-2-4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分：
此處，R4及R5獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21及X22獨立地為氫或氟；Y2及Y3獨立地為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
10.如項8或項9所述的液晶組成物，其含有選自如項9所述的式(3-1-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分。
11.如項8至項10中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項9所述的式(3-1-4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分。
12.如項8至項11中任一項所述的液晶組成物，其含有 選自如項9所述的式(3-1-5)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分。
13.如項8至項12中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項9所述的式(3-1-15)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分。
14.如項8至項13中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項9所述的式(3-2-1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分。
15.如項8至項14中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項9所述的式(3-2-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分。
16.如項8至項15中任一項所述的液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第三成分的比例為5重量%至65重量%的範圍。
17.如項1至項16中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第四成分：
此處，R6及R7獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的 烷氧基、碳數2至12的烯基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2至12的烯基；環D及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z4為單鍵、伸乙基、或者羰基氧基；q為1、2或3；q為1時的環E為1,4-伸苯基。
18.如項1至項17中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)至式(4-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第四成分：
此處，R6及R7獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2至12的烯基。
19.如項17或項18所述的液晶組成物，其含有選自如項18所述的式(4-4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第四成分。
20.如項17至項19中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項18所述的式(4-6)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第四成分。
21.如項17至項20中任一項所述的液晶組成物，其含有選自如項18所述的式(4-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第四成分。
22.如項17至項21中任一項所述的液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第四成分的比例為3重量%至45重量%的範圍。
23.如項1至項22中任一項所述的液晶組成物，其中向列相的上限溫度為70℃以上，波長589nm下的光學各向異性(25℃)為0.08以上，而且頻率1kHz下的介電各向異性(25℃)為2以上。
24.一種液晶顯示元件，其含有如項1至23項中任一項所述的液晶組成物。
25.如項24所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的 運作模式為TN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、PSA模式、或者FPA模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
26.一種如項1至項23中任一項所述的液晶組成物的用途，其用於液晶顯示元件。
本發明亦包括如下各項。1)更含有光學活性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、可聚合的化合物、聚合起始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、PSA或者FPA的模式的元件；5)含有上述組成物的透過型元件；6)將上述組成物作為具有向列相的組成物的用途；7)藉由在上述組成物中添加光學活性化合物而作為光學活性組成物的用途。
以如下順序對本發明的組成物進行說明。第一，對組成物中的成分化合物的構成進行說明。第二，對成分化合物的主要特性、以及該化合物對組成物帶來的主要效果進行說明。第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例以及其依據進行說明。第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。第五，列出成分化合物的具體例。第六，對可混合於組成物中的添加物進行說明。第七，對成分化合物的合成法進行說明。最後，對組成物的用途進行說明。
第一，對組成物中的成分化合物的構成進行說明。本發明的組成物被分類為組成物A與組成物B。組成物A除了含有選 自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3-1)、化合物(3-2)、以及化合物(4)中的液晶化合物以外，亦可更含有其他的液晶性化合物、添加物、雜質等。「其他的液晶性化合物」是與化合物(1)、化合物(2)、化合物(3-1)、化合物(3-2)、以及化合物(4)不同的液晶性化合物。此種化合物是出於進一步調整特性的目的而混合於組成物中。添加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、可聚合的化合物、聚合起始劑等。雜質是在成分化合物的合成等步驟中混入的化合物等。即便該化合物為液晶性化合物，在此亦被分類為雜質。
組成物B實質上僅包含選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3-1)、化合物(3-2)、以及化合物(4)中的化合物。「實質上」是指組成物可含有添加物以及雜質，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，成分的數量少。就降低成本的觀點而言，組成物B優於組成物A。就可藉由混合其他的液晶性化合物來進一步調整物性的觀點而言，組成物A優於組成物B。
第二，對成分化合物的主要特性、以及該化合物給組成物的特性帶來的主要效果進行說明。基於本發明的效果，將成分化合物的主要特性歸納於表2中。表2的記號中，L是指大或高，M是指中等程度的，S是指小或低。記號L、M、S是基於成分化合物之間的定性比較的分類，0(零)是指值大致為零。
當將成分化合物混合於組成物中時，成分化合物對組成物的特性帶來的主要效果如下所述。化合物(1)提高介電各向異性。化合物(2)降低下限溫度，而且降低黏度。化合物(3-1)提高上限溫度，降低下限溫度，而且提高介電各向異性。化合物(3-2)降低下限溫度，而且提高介電各向異性。化合物(4)提高上限溫度，降低下限溫度，而且降低黏度。
第三，對組成物中的成分的組合、成分化合物的較佳比例以及其依據進行說明。組成物中的成分的組合為：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、以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。組成物中的成分的較佳組合為第一成分+第二成分+第三成分以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
為了提高介電各向異性，第一成分的較佳比例為3重量%以上，為了降低下限溫度，第一成分的較佳比例為35重量%以下。尤佳的比例為5重量%至25重量%的範圍。特佳的比例為7重量%至15重量%的範圍。
為了降低黏度，第二成分的較佳比例為5重量%以上，為了降低下限溫度，第二成分的較佳比例為65重量%以下。尤佳的比例為15重量%至55重量%的範圍。特佳的比例為20重量%至45重量%的範圍。
為了提高介電各向異性，第三成分的較佳比例為5重量%以上，為了降低下限溫度，第三成分的較佳比例為65重量%以下。尤佳的比例為15重量%至55重量%的範圍。特佳的比例為25重量%至45重量%的範圍。
為了提高上限溫度，或者為了降低黏度，第四成分的較佳比例為3重量%以上，為了提高介電各向異性，第四成分的較佳比例為45重量%以下。尤佳的比例為5重量%至35重量%的範圍。特佳的比例為10重量%至25重量%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。
R1、R4、及R5獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基。為了提高對紫外線的穩定性，或者為了提高對熱的穩定性，較佳的R1、R4或R5為碳數1至12的烷基。R6及R7獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2至12的烯基。為了降低黏度，較佳的R6或R7為碳數2至12的烯基，為了提高對紫外線的穩定性，或者為了提高對熱的穩定性，較佳的R6或R7為碳數1至12的烷基。R2為碳數1至4的烷基。R3為氫、或者碳數1至12的烯基。為了降低黏度，較佳的R3為氫。
較佳的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或者辛基。為了降低黏度，尤佳的烷基為乙基、丙基、丁基、戊基、或者庚基。其中，R2中的較佳烷基為甲基、乙基、丙基、或者丁基。為了提高上限溫度，R2中的尤佳烷基為丙基或者丁基。
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、或者庚氧基。為了降低黏度，尤佳的烷氧基為甲氧基或者乙氧基。
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、或者5-己烯基。為了降低黏度，尤佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。為了降低黏度等，1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之類的烯基中較佳為反式構型。2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之類的烯基中較佳為順式構型。該些烯基中，直鏈的烯基優於分支的烯基。
至少1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、以及6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，尤佳例為2,2-二氟乙烯基、以及4,4-二氟-3-丁烯基。
m為1、2或3。為了降低下限溫度，較佳的m為2。n 及p獨立地為0、1或2，而且n與p之和為3以下。為了降低下限溫度，較佳的n為0。為了提高上限溫度，較佳的p為2。q為1、2或3。為了降低黏度，較佳的q為1。
環A、環B及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2，5-二基，m為2或3時，任意的2個環A可相同，亦可不同，n為2時，2個環B可相同，亦可不同，p為2時，2個環C可相同，亦可不同。為了提高光學各向異性，較佳的環A、環B、或者環C為1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-氟-1,4-伸苯基。環D及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基，q為2或3時，2個環D可相同，亦可不同。為了降低黏度，較佳的環D或者環E為1,4-伸環己基，或者為了提高光學各向異性，較佳的環D或者環E為1,4-伸苯基。
Z1、Z2及Z3獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或者二氟亞甲基氧基。m為2或3時，任意的2個Z1可相同，亦可不同，n為2時，2個Z2可相同，亦可不同，p為2時，2個Z3可相同，亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z1或Z3為單鍵，為了提高介電各向異性，較佳的Z1或Z3為二氟亞甲基氧基。為了降低黏度，較佳的Z2為單鍵。Z4為單鍵、伸乙基、或者羰基氧基。Z4為單鍵、伸乙基、或者羰基氧基。為了降低黏度，較佳的Z4為單鍵。n為0，p為1，且Z3為單鍵時，環C為1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5- 二基、或者嘧啶-2,5-二基。
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21及X22獨立地為氫或氟。為了降低黏度，較佳的X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21或X22為氟。
Y1、Y2、及Y3獨立地為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。為了降低下限溫度，較佳的Y1、Y2或Y3為氟。
第五，列出成分化合物的具體例。下述較佳的化合物中，R8及R10獨立地為碳數1至12的烷基。R9為碳數1至4的烷基。R12及R13為碳數1至12的烷基或者碳數2至12的烯基。R11為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基。
較佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)至化合物(1-18-1)。尤佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)、化合物(1-9-1)、以及化合物(1-16-1)。特佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)以及化合物(1-9-1)。較佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)或者化合物(2-2-1)。尤佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)。較佳的化合物(3-1)為化合物(3-1-1-1)至化合物(3-1-16-2)。尤佳的化合物(3-1)為化合物(3-1-2-1)、化合物(3-1-2-2)、化合物(3-1-4-1)、化合物(3-1-5-1)、化合物(3-1-5-2)、化合物(3-1-8-1)、化合物(3-1-15-1)、以及化合物(3-1-16-1)。特佳的化合物(3-1)為化合物(3-1-2-1)、化合物(3-1-4-1)、以及化合物(3-1-15-1)。較 佳的化合物(3-2)為化合物(3-2-1-1)至化合物(3-2-4-1)。尤佳的化合物(3-2)為化合物(3-2-1-1)以及化合物(3-2-2-1)。較佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)至化合物(4-13-1)。尤佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)、化合物(4-4-1)、以及化合物(4-6-1)。特佳的化合物(4)為化合物(4-4-1)。
第六，對可混合於組成物中的添加物進行說明。此種添 加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、可聚合的化合物、聚合起始劑等。出於誘發液晶的螺旋結構來賦予扭轉角的目的，將光學活性化合物混合於組成物中。此種化合物的例子為化合物(5-1)至化合物(5-5)。光學活性化合物的較佳比例為5重量%以下。尤佳的比例為0.01重量%至2重量%的範圍。
為了防止由大氣中的加熱引起的比電阻下降，或者為了 在長時間使用元件後，不僅在室溫下而且在接近向列相的上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率，將抗氧化劑混合於組成物中。
抗氧化劑的較佳例為r為1至9的整數的化合物(6)等。化合物(6)中，較佳的r為1、3、5、7或9。尤佳的r為1或7。r為1的化合物(6)由於揮發性大，故而在防止由大氣中的加熱引起的比電阻下降時有效。r為7的化合物(6)由於揮發性小，故而就長時間使用元件後，不僅在室溫下而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率而言有效。為了獲得上述效果，抗氧化劑的較佳比例約為50ppm以上，為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳比例約為600ppm以下。尤佳的比例為約100ppm至約300ppm的範圍。
紫外線吸收劑的較佳例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，如具有立體障礙的胺之類的光穩定劑亦較佳。為了獲得上述效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例約為50ppm以上，為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例約為10000ppm以下。尤佳的比例為約100ppm至約10000ppm的範圍。
為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，將如偶氮(azo)系色素、蒽醌(anthraquinone)系色素等般的二色性色素(dichroic dye)混合於組成物中。色素的較佳比例為約0.01重量%至約10重量%的範圍。為了防止起泡，將二甲基矽酮油、甲基苯基矽酮油等消泡劑混合於組成物中。為了獲得上述效果，消泡劑的較佳比例約為1ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳比例約為1000ppm以下。尤佳的比例為約1ppm至約500ppm的範圍。
為了適合於聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件，將可聚合的化合物混合於組成物中。可聚合的化合物的較佳例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯系化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(環氧乙烷(oxirane)、氧雜環丁烷)、乙烯酮等具有可聚合的基團的化合物。特佳例為丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯的衍生物。為了獲得上述效果，可聚合的化合物的較佳比例約為0.05重量%以上，為了防止顯示不良，可聚合的化合物的較佳比例約為10重量%以下。尤佳的比例為約0.1重量%至約2重量%的範圍。可聚合的化合物較佳為在光聚合起始劑等適當的起始劑存在下藉由紫外光(Ultra Violet，UV)照射等來聚合。用於聚合的適當條件、起始劑的適當類型、以及適當的量已為本業者所知，並記載於文獻中。例如光起始劑Irgacure 651(註冊商標；巴斯夫(BASF))、Irgacure 184(註冊商標；BASF)、或者Darocure 1173(註冊商標；BASF)適 合於自由基聚合。光聚合起始劑的較佳比例為可聚合的化合物的約0.1重量%至約5重量%的範圍，特佳的比例為約1重量%至約3重量%的範圍。
第七，對成分化合物的合成法進行說明。該些化合物(1)至化合物(4)可利用已知的方法來合成。對合成法進行例示。化合物(1-1-1)是利用日本專利特開平10-81679號公報中記載的方法來合成。化合物(2-1)是利用日本專利特開昭59-176221號公報中記載的方法來合成。化合物(3-1-2-1)是利用日本專利特開平10-251186號公報中記載的方法來合成。化合物(3-1-11-2)是利用日本專利特開平2-233626號公報中記載的方法來合成。化合物(3-2-3-1)是利用日本專利特開平9-012569號公報中記載的方法來合成。化合物(4-4-1)是利用日本專利特開昭57-165328號公報以及日本專利特開昭59-176221號公報中記載的方法來合成。抗氧化劑已有市售。式(6)的r為1的化合物可從奧爾德里奇(Aldrich)(西格瑪奧爾德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation))獲取。r為7的化合物(6)等是利用美國專利3660505號說明書中記載的方法來合成。
未記載合成法的化合物可利用以下成書中記載的方法來合成：有機合成(Organic Syntheses，約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc))、有機反應(Organic Reactions，約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc))、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版公司(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等。組成物是利用公知方法，由以上述方式獲得的化合物來製備。例如，將成分化合物混合，然後藉由加熱而使其相互溶解。
最後，對組成物的用途進行說明。本發明的組成物主要具有約-10℃以下的下限溫度、約70℃以上的上限溫度、以及約0.07至約0.20的範圍的光學各向異性。含有該組成物的元件具有大的電壓保持率。該組成物適合於AM元件。該組成物特別適合於透過型的AM元件。亦可藉由控制成分化合物的比例，或者藉由混合其他的液晶性化合物，來製備具有約0.08至約0.25的範圍的光學各向異性的組成物，進而亦可製備具有約0.10至約0.30的範圍的光學各向異性的組成物。該組成物可作為具有向列相的組成物來使用，且可藉由添加光學活性化合物而作為光學活性組成物來使用。
該組成物可用於AM元件。進而亦可用於PM元件。該組成物可用於具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA、FPA等模式的AM元件以及PM元件。特佳為用於具有TN、OCB、IPS模式或者FFS模式的AM元件。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中，未施加電壓的狀態下的液晶分子的配列可與面板基板平行或者垂直。該些元件可為反射型、透過型或者半透過型。較佳為用於透過型元件。亦可用於非晶矽-TFT元件或者多晶矽-TFT元件。亦可用於將該組成物微膠囊(microcapsule)化而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP) 型元件、或在組成物中形成有三維網狀高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件。
[實施例]
為了對組成物以及組成物中所含的化合物的特性進行評價，而將組成物以及該化合物作為測定目標物。當測定目標物為組成物時，將其直接作為試樣來測定，記載所得的值。當測定目標物為化合物時，藉由將該化合物(15重量%)混合於母液晶(85重量%)中來製備測定用試樣。根據藉由測定而得的值，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。當在該比例下層列相(或者結晶)於25℃下析出時，將化合物與母液晶的比例以10重量%：90重量%、5重量%：95重量%、1重量%：99重量%的順序變更。利用該外推法來求出與化合物相關的上限溫度、光學各向異性、黏度以及介電各向異性的值。
母液晶的成分如下所述。各成分的比例為重量%。
特性值的測定是依據下述方法。該些方法多為社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association，以下稱為JEITA)所審議製定的JEITA標準(JEITA ED-2521B)中記載的方法、或者將其修飾而成的方法。
向列相的上限溫度(NI；℃)：在具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣，以1℃/分鐘的速度加熱。對試樣的一部分由向列相變化為各向同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玻璃瓶中，在0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，當試樣在-20℃下保持向列相的狀態，而在-30℃下轉變為結晶或者層列相時，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(體積黏度，η，於20℃下測定，mPa．s)：測定時使用E型旋轉黏度計。
黏度(旋轉黏度，γ1，於25℃下測定，mPa．s)：測定是依據M.Imai等人的分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)第259期第37頁(1995)中記載的方法。在扭轉角為0°且2塊玻璃基板的間隔(單元(cell)間隙)為5μm的TN元件中放入試樣。對該元件在16V至19.5V的範圍內以0.5V 為單位階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波(矩形脈衝，0.2秒)與不施加(2秒)的條件重複施加電壓。測定藉由該施加而產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)。由該些測定值與M.Imai等人的論文中的第40頁記載的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所必需的介電各向異性的值是使用測定該旋轉黏度的元件，以如下記載的方法來求出。
光學各向異性(折射率各向異性，△n，於25℃下測定)：測定是使用波長589nm的光，利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。對主稜鏡的表面向一個方向摩擦後，將試樣滴下至主稜鏡上。折射率n ∥是在偏光的方向與摩擦的方向平行時測定。折射率n ⊥是在偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定。光學各向異性的值是根據△n=n ∥-n ⊥的式子來計算。
介電各向異性(△ε，於25℃下測定)：於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(10V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向的介電常數(ε ∥)。對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向的介電常數(ε ⊥)。介電各向異性的值是根據△ε=ε ∥-ε ⊥的式子來計算。
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(halogen lamp)。於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)約為0.45/△n (μm)且扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對該元件施加的電壓(32Hz，矩形波)是以0.02V為單位自0V階段性地增加至10V為止。此時，從垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光量。製成當該光量達到最大時透過率為100%、且當該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是透過率達到90%時的電壓。
電壓保持率(VHR-1，於25℃下測定，%)：測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。在加入試樣後，利用以紫外線硬化的黏接劑將該元件密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來充電。利用高速電壓計在16.7毫秒期間測定所衰減的電壓，求出單位週期中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，%)：測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。在加入試樣後，利用以紫外線硬化的黏接劑將該元件密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來充電。利用高速電壓計在16.7毫秒期間測定所衰減的電壓，求出單位週期中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。測定時使用的 TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且單元間隙為5μm。在該元件中注入試樣，照射光20分鐘。光源為超高壓水銀燈USH-500D(牛尾(Ushio)電機製造)，元件與光源的間隔為20cm。VHR-3的測定中，在16.7毫秒期間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-3的組成物對紫外線具有大的穩定性。VHR-3較佳為90%以上，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元件在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。VHR-4的測定中，在16.7毫秒期間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對熱具有大的穩定性。
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。在2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5.0μm且扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對該元件施加矩形波(60Hz，5V，0.5秒)。此時，從垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光量。當該光量達到最大時透過率為100%，當該光量為最小時透過率為0%。上升時間(τr：rise time，毫秒)是透過率自90%變化至10%所需要的時間。下降時間(τf：fall time，毫秒)是透過率自10%變化至90%所需要的時間。響應時間是以上述方式求出的上升時間與下降時間之和。
彈性常數(K，於25℃下測定，pN)：測定時使用橫河 惠普(Yokogawa-Hewlett-Packard)股份有限公司製造的HP4284A型LCR計。在2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的水平配向單元中放入試樣。對該單元施加0伏特至20伏特電荷，測定電容以及施加電壓。使用《液晶元件手冊》(日刊工業新聞社)第75頁的式(2.98)、式(2.101)，將所測定的電容(C)及施加電壓(V)的值進行擬合(fitting)，由式(2.99)獲得K11及K33的值。繼而，在《液晶元件手冊》第171頁的式(3.18)中，使用剛才求出的K11及K33的值來算出K22。彈性常數是以上述方式求出的K11、K22及K33的平均值。。
比電阻(ρ，於25℃下測定，Ωcm)：在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。比電阻是由如下式子算出。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
螺旋節距(P，於室溫下測定，μm)：螺旋節距是利用楔法來測定(液晶便覽第196頁(2000年發行，丸善))。將試樣注入於楔形單元中，在室溫下靜置2小時後，利用偏光顯微鏡(尼康(股)，商品名MM40/60系列)來觀察向錯線(disclination line)的間隔(d2-d1)。螺旋節距(P)是根據將楔單元的角度表示為θ的下述式子來算出。
P=2×(d2-d1)×tanθ
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(gas chromatograph)。載氣為氦氣(2mL/分鐘)。將試樣氣化室設定為280℃，且將檢測器(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30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。該管柱於200℃下保持2分鐘後，以5℃/分鐘的比例升溫至280℃。試樣製備成丙酮溶液(0.1重量%)後，將其中的1μL注入試樣氣化室中。記錄計為島津製作所製造的C-R5A型Chromatopac、或者其同等品。所得的氣相層析圖表示與成分化合物對應的峰值的保持時間以及峰值的面積。
用以稀釋試樣的溶劑可使用氯仿、己烷等。為了分離成分化合物，可使用如下的毛細管柱。安捷倫科技公司製造的HP-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、澳大利亞SGE國際公司(SGE International Pty.Ltd)製造的BP-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)。出於防止化合物峰值的重疊的目的，亦可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度50m，內徑0.25mm，膜厚0.25μm)。
組成物中所含的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法來算出。液晶性化合物可利用氣相層析儀來檢測。氣相層析圖中的峰值的面積比相當於液晶性化合物的比例(莫耳數)。使 用上文記載的毛細管柱時，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%)是根據峰值的面積比來算出。
利用實施例對本發明進行詳細說明。本發明不受下述實施例的限定。比較例以及實施例中的化合物是基於下述表3的定義，利用記號來表示。表3中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式構型。位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。(-)的記號是指其他的液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)為基於液晶組成物的總重量的重量百分率(重量%)，液晶組成物中包含雜質。最後，歸納組成物的特性值。
[實施例1]
3-GB(F)B(F,F)-F (1-1-1) 8%
NI=83.4℃；Tc<-20℃；△n=0.116；△ε=7.0；Vth=1.83V；η=14.0mPa．s；γ1=98.7mPa．s.
[比較例1]
將實施例1的化合物(2-1-1)置換為化合物(2-1-1)類似的化合物。調合本組成物，利用上述方法進行測定。該組成物的成分以及特性如下所述。
NI=85.2℃；Tc<-20℃；△n=0.119；△ε=6.5；Vth=1.96V；η=17.6mPa．s；γ1=124.6mPa．s.
實施例1的組成物與比較例1的組成物相比，具有小的體積黏度(η)、小的旋轉黏度(γ1)以及大的介電各向異性(△ε)。
[比較例2]
自日本專利特開平10-081679號公報中揭示的組成物中選擇組成物例19。其依據是該組成物含有化合物(1-5-1)、化合物(1-15-1)、化合物(3-1-9)、化合物(3-1-11)、化合物(3-1-12)、化合物(3-1)、化合物(4-11-1)、以及化合物(4-12-1)，且體積黏度最小。該組成物的成分以及特性如下所述。
NI=84.5℃；△n=0.090；△ε=5.5；Vth=2.18V；η=16.0mPa．s.
[實施例2]
NI=76.8℃；Tc<-20℃；△n=0.107；△ε=12.0；Vth=1.34V；η=13.1mPa．s；γ1=94.4mPa．s.
[實施例3]
NI=78.8℃；Tc<-20℃；△n=0.106；△ε=11.1；Vth=1.39V；η=12.3mPa．s；γ1=88.6mPa．s.
[實施例4]
NI=76.1℃；Tc<-20℃；△n=0.107；△ε=10.7；Vth=1.39V；η=11.8mPa．s；γ1=82.5mPa．s.
[實施例5]
NI=78.4℃；Tc<-20℃；△n=0.107；△ε=10.7；Vth=1.42V；η=11.1mPa．s；γ1=79.6mPa．s.
[實施例6]
NI=70.1℃；Tc<-20℃；△n=0.108；△ε=7.6；Vth=1.64V；η=13.9mPa．s；γ1=100.3mPa．s.
[實施例7]
NI=66.8℃；Tc<-20℃；△n=0.089；△ε=7.0；Vth=1.74V；η=14.8mPa．s；γ1=106.7mPa．s.
[實施例8]
NI=70.0℃；Tc<-20℃；△n=0.097；△ε=7.0；Vth=1.76V；η=14.6mPa．s；γ1=105.5mPa．s.
[實施例9]
NI=67.1℃；Tc<-20℃；△n=0.116；△ε=9.4；Vth=1.45V；η=15.0mPa．s；γ1=109.1mPa．s.
[實施例10]
NI=77.7℃；Tc<-20℃；△n=0.111；△ε=7.3；Vth=1.70V；η=14.8mPa．s；γ1=107.1mPa．s.
[實施例11]
NI=77.6℃；Tc<-20℃；△n=0.113；△ε=8.5；Vth=1.62V；η=14.9mPa．s；γ1=105.8mPa．s.
[實施例12]
NI=78.1℃；Tc<-20℃；△n=0.112；△ε=7.3；Vth=1.72V；η=15.0mPa．s；γ1=106.9mPa．s.
[實施例13]
NI=73.4℃；Tc<-20℃；△n=0.096；△ε=7.3；Vth=1.76V；η=14.3mPa．s；γ1=102.1mPa．s.
實施例1至實施例13的組成物與比較例1以及比較例2的組成物相比，具有小的體積黏度以及大的介電各向異性。因此，本發明的液晶組成物具有優異的特性。
[產業上之可利用性]
本發明的液晶組成物在向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的介電各向異性、大的比電阻、大的彈性常數、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等的特性中，滿足至少1種特性，或者關於至少2種特性而具有適當的平衡。含有此種組成物的液晶顯示元件成為具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度比、長壽命等的AM元件，因此可用於液晶投影儀、液晶電視等。

Claims (16)

  1. 一種液晶組成物，其含有選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分、以及選自式(2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分，而且具有正的介電各向異性： 此處，R1為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；R2為碳數1至4的烷基；R3為氫或者碳數1至12的烷基；X1、X2、X3及X4獨立地為氫或氟；Y1為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(1-1)至式(1-18)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第一成分： 此處，R1為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基。
  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(2-1)及式(2-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第二成分： 此處，R2為碳數1至4的烷基。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第一成分的比例為3重量%至35重量%的範圍，上述第二成分的比例為5重量%至65 重量%的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(3-1)及式(3-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分： 此處，R4及R5獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；環A、環B及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；Z1、Z2及Z3獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或者二氟亞甲基氧基；X5、X6、X7及X8獨立地為氫或氟；Y2及Y3獨立地為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；m為1、2或3；n及p獨立地為0、1或2，而且上述n與上述p之和為3以下；上述n為0，上述p為1，且上述Z3為單鍵時，上述環C為1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其含有選自式 (3-1-1)至式(3-1-16)以及式(3-2-1)至式(3-2-4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第三成分： 此處，R4及R5獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21及X22獨立地為氫或氟；Y2及Y3獨立地為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第三成分的比例為5重量%至65重量%的範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第四成分： 此處，R6及R7獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2至12的烯基；環D及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z4獨立地為單鍵、伸乙基、或者羰基氧基；q為1、2或3；上述q為1時的上述環E為1,4-伸苯基。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其含有選自式(4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第四成分： 此處，R6及R7獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2至12的烯基；環D及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z4獨立地為單鍵、伸乙基、或者羰基氧基；q為1、2或3；上述q為1時的上述環E為1,4-伸苯基。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)至式(4-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第四成分： 此處，R6及R7獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的 烷氧基、碳數2至12的烯基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2至12的烯基。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)至式(4-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為上述第四成分： 此處，R6及R7獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的 烷氧基、碳數2至12的烯基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2至12的烯基。
  12. 如申請專利範圍第8項至第11項中任一項所述的液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第四成分的比例為3重量%至45重量%的範圍。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中向列相的上限溫度為70℃以上，波長589nm下的光學各向異性(25℃)為0.08以上，而且頻率1kHz下的介電各向異性(25℃)為2以上。
  14. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的液晶顯示元件，其中上述液晶顯示元件的運作模式為扭轉向列模式、電控雙折射模式、光學補償彎曲模式、橫向電場切換模式、聚合物穩定配向模式、或者電場感應光反應配向模式，上述液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
  16. 一種如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物的用途，其用於液晶顯示元件。
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