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CN110028977A - 液晶组合物、液晶显示元件、及液晶组合物的用途 - Google Patents

液晶组合物、液晶显示元件、及液晶组合物的用途 Download PDF

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CN110028977A
CN110028977A CN201910015110.8A CN201910015110A CN110028977A CN 110028977 A CN110028977 A CN 110028977A CN 201910015110 A CN201910015110 A CN 201910015110A CN 110028977 A CN110028977 A CN 110028977A
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liquid
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liquid crystal
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远藤浩史
近藤史尚
平井吉治
荻田和寛
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JNC Petrochemical Corp
Original Assignee
JNC Corp
Chisso Petrochemical Corp
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Abstract

本发明提供一种含有偏振光吸收性化合物的液晶组合物、液晶显示元件、及液晶组合物的用途。液晶组合物含有作为添加物的至少一种偏振光吸收性化合物、及作为第一成分的选自由式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，且具有正介电常数各向异性。式(1)中，R1为碳数1～12的烷基等，环A及环B独立为1,4‑亚苯基等，Z1独立为单键等，X1及X2独立为氟等，Y1为氟或至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷基等，a为1、2、3、或4。

Description

液晶组合物、液晶显示元件、及液晶组合物的用途
技术领域
本发明涉及一种介电常数各向异性为正的液晶组合物、含有该组合物的液晶显示元件等。尤其涉及一种含有肉桂酸等偏振光吸收性化合物且可利用该化合物的作用来达成液晶分子的取向的液晶组合物、及液晶显示元件。
背景技术
在液晶显示元件中，基于液晶分子的动作模式的分类为相变(phase change，PC)、扭曲向列(twisted nematic，TN)、超扭曲向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensated bend，OCB)、面内切换(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。该组合物具有适当的特性。通过提升该组合物的特性，可获得具有良好的特性的AM元件。将两种特性中的关联汇总于下述表1中。基于市售的AM元件来进一步说明组合物的特性。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关。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。为了在元件中显示动画，优选响应时间短。响应时间即使只减短1毫秒也好。因此，优选组合物的粘度小。更优选低温下的粘度小。组合物的弹性常数与元件的对比度相关。为了在元件中提高对比度，更优选组合物中的弹性常数大。
表1.组合物的特性与AM元件的特性
编号 组合物的特性 AM元件的特性
1 向列相的温度范围广 元件可使用的温度范围广
2 粘度小 响应时间短
3 光学各向异性适当 对比度比大
4 正或负的介电常数各向异性大 阈值电压低、消耗电力小、对比度比大
5 比电阻大 电压保持率大、对比度比大
6 对紫外线及热稳定 寿命长
7 弹性常数大 对比度比大、响应时间短
组合物的光学各向异性与元件的对比度比相关。对应于元件的模式，需要大的光学各向异性或小的光学各向异性，即适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的乘积(Δn×d)是以使对比度比变成最大的方式设计。适当的乘积值取决于动作模式的种类。在如TN般的模式的元件中，适当的值为约0.45μm。在此情况下，在单元间隙小的元件中，优选具有大的光学各向异性的组合物。组合物的大的介电常数各向异性有助于元件的低阈值电压、小的消耗电力与大的对比度比。因此，优选介电常数各向异性大。组合物的大的比电阻有助于元件的大的电压保持率与大的对比度比。因此，优选在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。优选在长时间使用后，不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。组合物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关。当所述稳定性高时，该元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视机等中所使用的AM元件而言优选。
在具有TN模式的AM元件中，可使用具有正的介电常数各向异性的组合物。在具有VA 模式的AM元件中，可使用具有负的介电常数各向异性的组合物。在具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，可使用具有正或负的介电常数各向异性的组合物。在高分子稳定取向(polymer sustained alignment，PSA)型AM元件中，可使用具有正或负的介电常数各向异性的组合物。
报告了一种代替如聚酰亚胺般的取向膜而使用偏振光吸收性化合物的方法(专利文献1)。在该方法中，首先将该化合物作为添加物而溶解于液晶组合物中。接着，通过使该化合物发生相分离而在基板上生成该化合物的薄膜。最后，在高于液晶组合物的上限温度的温度下对基板照射直线偏振光。当偏振光吸收性化合物利用该直线偏振光而进行二聚化或异构化时，其分子沿一定方向排列。在该方法中，通过选择偏振光吸收性化合物的种类，可制造如IPS或FFS 般的水平取向模式的元件以及如VA般的垂直取向模式的元件。
在该方法中，重要的是偏振光吸收性化合物在高于液晶组合物的上限温度的温度下容易溶解，且当恢复为室温时，该化合物容易自液晶组合物发生相分离。因此，必须以容易进行溶解与相分离的方式将偏振光吸收性化合物与液晶组合物加以适当组合。在本说明书中对偏振光吸收性化合物与液晶组合物的组合进行揭示。再者，例如在专利文献2中揭示了特定的液晶组合物，但并未揭示特定的液晶组合物与偏振光吸收性化合物的组合。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2015/146369号
[专利文献2]国际公开第2013/088980号
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明的一个目的在于提供一种含有偏振光吸收性化合物的液晶组合物。另一目的在于提供一种容易进行溶解与相分离的偏振光吸收性化合物与液晶组合物的组合。又一目的在于提供一种充分满足如以下般的特性的至少一种的液晶组合物，所述特性为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、介电常数各向异性大、液晶分子的短轴方向上的介电常数大、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。又一目的在于提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当的平衡的液晶组合物。又一目的在于提供一种有效利用了此种组合物的液晶显示元件。又一目的在于提供一种具有如响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度比大、寿命长般的特性的AM元件。
[解决问题的技术手段]
本发明是一种液晶组合物，其含有作为添加物的至少一种偏振光吸收性化合物、及作为第一成分的选自由式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，且具有正介电常数各向异性。
式(1)中，
R1为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基；
环A及环B独立为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、2,3- 二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5- 二基、或四氢吡喃-2,5-二基；
Z1独立为单键、亚乙基、羰氧基、或二氟亚甲氧基；
X1及X2独立为氢或氟；
Y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯氧基；
a为1、2、3、或4。
[发明的效果]
本发明的一个优点在于提供一种含有偏振光吸收性化合物的液晶组合物。另一优点在于提供一种容易进行溶解与相分离的偏振光吸收性化合物与液晶组合物的组合。又一优点在于提供一种充分满足如以下般的特性的至少一种的液晶组合物，所述特性为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、介电常数各向异性大、液晶分子的短轴方向上的介电常数大、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。又一优点在于提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当的平衡的液晶组合物。又一优点在于提供一种有效利用了此种组合物的液晶显示元件。又一优点在于提供一种具有如响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度比大、寿命长般的特性的AM元件。
具体实施方式
本说明书中的用语的使用方法如下所述。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”为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、层列相等液晶相的化合物，及不具有液晶相但以调节如向列相的温度范围、粘度、介电常数各向异性般的特性为目的混合至组合物中的化合物的总称。该化合物例如具有如1,4-亚环己基或1,4-亚苯基般的六元环，其分子结构为棒状(rod like)。“聚合性化合物”是以使组合物中生成聚合体为目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物就该含义而言不为聚合性。
液晶组合物通过将多种液晶性化合物混合来制备。视需要向该液晶组合物中添加如光学活性化合物、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、极性化合物般的添加物。液晶性化合物或添加物是以公知的顺序加以混合。在添加有添加物的情况下，液晶性化合物的比例(含量)也是由基于除添加物以外的液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)来表示。添加物的比例(含量)是由基于除添加物以外的液晶组合物的重量(例如，将第一成分、第二成分及第三成分的合计重量设为100重量份)的重量份来表示。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重量而算出。有时也使用重量百万分率(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重量来表示。
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”。“比电阻大”表示组合物在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻，而且在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻。“电压保持率大”表示元件在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的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，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的电压保持率。关于组合物或元件，有时在经时变化试验(包括加速劣化试验)前后对特性进行研究。“提高介电常数各向异性”的表达表示当为介电常数各向异性为正的组合物时其值正向地增加，当为介电常数各向异性为负的组合物时其值负向地增加。
有时将由式(1)所表示的化合物简称为“化合物(1)”。有时将选自由式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物简称为“化合物(1)”。“化合物(1)”表示由式(1) 所表示的一种化合物、两种化合物的混合物、或三种以上的化合物的混合物。由其他式所表示的化合物也同样如此。“至少一个‘A’”的表达表示‘A’的数量任意。关于“至少一个‘A’可经‘B’取代”的表达，当‘A’的数量为一个时，‘A’的位置为任意，当‘A’的数量为两个以上时，它们的位置也可无限制地选择。该规则也适用于“至少一个‘A’经‘B’取代”的表达。
该说明书中使用如“至少一个-CH2-可经-O-取代”般的表达。在此情况下，-CH2-CH2-CH2- 可通过不邻接的-CH2-经-O-取代而变换为-O-CH2-O-。然而，邻接的-CH2-不会经-O-取代。其原因在于：通过该取代，会生成-O-O-CH2-(过氧化物)。即，该表达表示“一个-CH2-可经-O- 取代”与“至少两个不邻接的-CH2-可经-O-取代”两者。该规则不仅适用于向-O-的取代，也适用于向-CH＝CH-或-COO-般的二价基的取代。
在各成分中的化合物的化学式中，例如将末端基R1的记号用于多个化合物。在这些化合物中，任意两个R1所表示的两个基可相同、或者也可以不同。例如存在化合物(1-1)的R1为乙基，化合物(1-2)的R1为乙基的情况。也存在化合物(1-1)的R1为乙基，化合物(1-2)的R1为丙基的情况。该规则也适用于其他的末端基等的记号。在式(1)中，当下标‘a’为2时，存在2个环A。在该化合物中，2个环A所表示的2个环可相同、或者也可以不同。在式 (1)中，当下标‘a’为2时，存在2个Z1。在该化合物中，2个Z1可相同、或者也可以不同。当下标‘a’大于2时，该规则也适用于任意的2个环A、及2个Z1。该规则例如也适用于式(2)中的Z2、及环C等。
由六边形包围的A、B、C、D、E、F、G、H等记号分别对应于环A、环B、环C、环D、环E、环F、环G、环H等环，且表示六元环、缩合环等环。
2-氟-1,4-亚苯基表示下述两种二价基。在化学式中，氟可为向左(L)，也可以为向右(R)。该规则也适用于如四氢吡喃-2,5-二基般的通过自环去除两个氢而生成的左右非对称的二价基。该规则也适用于如羰氧基(-COO-或-OCO-)般的二价键结基。
液晶性化合物的烷基为直链状或分支状，且不含有环状烷基。直链状烷基优于分支状烷基。所述情况对于烷氧基、烯基等末端基而言也相同。为了提升上限温度，关于1,4-亚环己基的立体构型是反式优于顺式。卤素表示氟、氯、溴、及碘。优选的卤素为氟或氯。进而优选的卤素为氟。
本发明为下述项等。
项1.一种液晶组合物，其含有作为添加物的至少一种偏振光吸收性化合物、及作为第一成分的选自由式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，且具有正介电常数各向异性。
式(1)中，R1为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基；
环A及环B独立为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、2,3- 二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5- 二基、或四氢吡喃-2,5-二基；
Z1独立为单键、亚乙基、羰氧基、或二氟亚甲氧基；
X1及X2独立为氢或氟；
Y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯氧基；
a为1、2、3、或4。
项2.根据项1所述的液晶组合物，其含有作为所述添加物的选自肉桂酸、肉桂酸酯、聚肉桂酸乙烯酯、查尔酮、4-羟基查尔酮、4'-羟基查尔酮、香豆素、偶氮苯、及它们的衍生物的群组中的至少一种化合物。
项3.根据项1或项2所述的液晶组合物，其含有作为所述添加物的选自肉桂酸、聚肉桂酸乙烯酯、4-羟基查尔酮、及4'-羟基查尔酮的群组中的至少一种化合物。
项4.根据项1至项3中任一项所述的液晶组合物，其含有作为所述第一成分的选自由式 (1-1)～式(1-25)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(1-1)～式(1-25)中，R1为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基。
项5.根据项1至项4中任一项所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述添加物的比例为0.1重量份～10重量份的范围，且基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第一成分的比例为5重量％～80重量％的范围。
项6.根据项1至项5中任一项所述的液晶组合物，其含有作为第二成分的选自由式(2) 所表示的化合物(其中，由所述式(1)所表示的化合物除外)的群组中的至少一种化合物。
式(2)中，R2为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基；
环C独立为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟 -1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基；
Z2独立为单键、亚乙基、羰氧基、或二氟亚甲氧基；
X3及X4独立为氢或氟；
Y2为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯氧基；
b为1、2、3或4。
项7.根据项6所述的液晶组合物，其含有作为所述第二成分的选自由式(2-1)～式(2-33) 所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(2-1)～式(2-33)中，R2为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基。
项8.根据项6或项7所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第二成分的比例为5重量％～75重量％的范围。
项9.根据项1至项8中任一项所述的液晶组合物，其含有作为第三成分的选自由式(3) 所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(3)中，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯基；
环D及环E独立为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；
Z3独立为单键、亚乙基、或羰氧基；
c为1、2、或3。
项10.根据项9所述的液晶组合物，其含有作为所述第三成分的选自由式(3-1)～式(3-13) 所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(3-1)～式(3-13)中，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯基。
项11.根据项9或项10所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第三成分的比例为5重量％～75重量％的范围。
项12.根据项1至项11中任一项所述的液晶组合物，其含有作为第四成分的选自由式(4) 所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(4)中，R5及R6独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或碳数2～12的烯氧基；
环F及环H独立为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、或至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；
环G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、或7,8-二氟色原烷-2,6-二基；
Z4及Z5独立为单键、亚乙基、羰氧基、或亚甲氧基；
d为1、2、或3，e为0或1；
d与e的和为3以下。
项13.根据项12所述的液晶组合物，其含有作为所述第四成分的选自由式(4-1)～式 (4-22)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(4-1)至式(4-22)中，R5及R6独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或碳数2～12的烯氧基。
项14.根据项12或项13所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第四成分的比例为3重量％～25重量％的范围。
项15.一种液晶显示元件，其含有根据项1至项14中任一项所述的液晶组合物。
项16.根据项15所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的动作模式为TN模式、ECB 模式、OCB模式、IPS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17.根据项15所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的动作模式为IPS模式或FFS 模式，且液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
项18.一种根据项1至项14中任一项所述的液晶组合物的用途，其用于液晶显示元件。
本发明也包括下列项。(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、极性化合物等添加物的至少一种。(b)一种AM元件，其含有所述组合物。(c)进而含有聚合性化合物的所述组合物、及含有该组合物的高分子稳定取向(PSA)型AM元件。(d)一种高分子稳定取向(PSA) 型AM元件，其含有所述组合物，且该组合物中的聚合性化合物已聚合。(e)一种元件，其含有所述组合物，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)将所述组合物作为具有向列相的组合物的用途。 (h)通过向所述组合物中添加光学活性化合物而作为光学活性的组合物的用途。
按以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、以及该化合物对组合物所带来的主要效果进行说明。第三，对组合物中的成分的组合、成分的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，表示优选的成分化合物。第六，对可添加至组合物中的添加物进行说明。第七，对成分化合物的合成法进行说明。第八，对组合物的用途进行说明。第九，对制造元件的方法进行说明。
第一，对组合物的构成进行说明。本发明的组合物被分类为组合物A与组合物B。组合物 A除了含有选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的液晶性化合物及偏振光吸收性化合物以外，也可进而含有其他液晶性化合物、偏振光吸收性化合物以外的添加物等。“其他液晶性化合物”是与化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、及化合物(4) 不同的液晶性化合物。此种化合物是以进一步调整特性为目的而混合至组合物中。添加物为光学活性化合物、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、极性化合物等。
组合物B实质上仅包含选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的液晶性化合物及偏振光吸收性化合物。“实质上”表示组合物虽可含有添加物，但不含有其他液晶性化合物。与组合物A相比，组合物B的成分的数量少。就降低成本这一观点而言，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这一观点而言，组合物A优于组合物B。
第二，对成分化合物的主要特性、以及该化合物对组合物或元件所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汇总于表2中。在表2的记号中，L表示大或高，M表示中等程度，S表示小或低。记号L、记号M、记号S是基于成分化合物之间的定性比较的分类，0(零)表示极小。
表2.化合物的特性
化合物 化合物(1) 化合物(2) 化合物(3) 化合物(4)
上限温度 M～L S～L S～M S～M
粘度 M～L M～L S～M L
光学各向异性 M～L S～L S～L M～L
介电常数各向异性 L M～L 0 L<sup>1)</sup>
比电阻 L L L L
1)介电常数各向异性为负，记号表示绝对值的大小
当将成分化合物混合至组合物中时，成分化合物对组合物的特性所带来的主要效果如下述。本发明的组合物含有偏振光吸收性化合物及液晶性化合物。
偏振光吸收性化合物为添加物。偏振光吸收性化合物表示吸收偏振光而引起如二聚化或异构化般的反应的化合物。当该偏振光吸收性化合物利用偏振光而进行二聚化或异构化时，在分子水平下沿一定方向排列。因此，由偏振光吸收性化合物制备而成的薄膜与如聚酰亚胺般的取向膜同样地使液晶分子取向。
化合物(1)～化合物(4)为液晶性化合物。
化合物(1)提升上限温度，且提升介电常数各向异性。
化合物(2)提升介电常数各向异性。
化合物(3)降低粘度、或提升上限温度。
化合物(4)提升短轴方向上的介电常数。
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第一成分+添加物、第一成分+第二成分+添加物、第一成分+第三成分+ 添加物、第一成分+第四成分+添加物、第一成分+第二成分+第三成分+添加物、第一成分+第二成分+第四成分+添加物、第一成分+第三成分+第四成分+添加物、或第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+添加物。进而优选的组合为第一成分+第二成分+第三成分+添加物。
在组合物中，就提高与偏振光吸收性化合物的相容性的观点而言，优选的是至少将第一成分与偏振光吸收性化合物加以组合。
在组合物中，就提高与偏振光吸收性化合物的相容性、提升介电常数各向异性的观点而言，优选的是至少将第一成分与第二成分及偏振光吸收性化合物加以组合。
在组合物中，就提高与偏振光吸收性化合物的相容性、调整介电常数各向异性、粘度、上限温度的观点而言，优选的是至少将第一成分、第二成分、第三成分与偏振光吸收性化合物加以组合。
为了使液晶分子取向，基于除添加物以外的液晶组合物的重量，作为添加物的偏振光吸收性化合物的优选的比例为约0.1重量份以上，为了防止元件的显示不良，作为添加物的偏振光吸收性化合物的优选的比例为约10重量份以下。偏振光吸收性化合物的更优选的比例为约0.3 重量份～约6重量份的范围。偏振光吸收性化合物的特别优选的比例为约0.5重量份～约4重量份的范围。例如，在将肉桂酸作为偏振光吸收性化合物而添加至液晶组合物中的情况下，优选的是在0.1重量份～10重量份的范围内添加肉桂酸。
为了提升介电常数各向异性，基于除添加物以外的液晶组合物的重量，第一成分的优选的比例为约5重量％以上，为了降低下限温度、或为了降低粘度，第一成分的优选的比例为约80 重量％以下。第一成分的更优选的比例为约8重量％～约75重量％的范围。第一成分的特别优选的比例为约10重量％～约70重量％的范围。
为了提升介电常数各向异性，基于除添加物以外的液晶组合物的重量，第二成分的优选的比例为约5重量％以上，为了降低下限温度、或为了降低粘度，第二成分的优选的比例为约75 重量％以下。第二成分的更优选的比例为约8重量％～约70重量％的范围。第二成分的特别优选的比例为约10重量％～约65重量％的范围。
为了提升上限温度、或为了降低粘度，基于除添加物以外的液晶组合物的重量，第三成分的优选的比例为约5重量％以上，为了提升介电常数各向异性，第三成分的优选的比例为约75 重量％以下。第三成分的更优选的比例为约8重量％～约70重量％的范围。第三成分的特别优选的比例为约10重量％～约65重量％的范围。
为了提升短轴方向上的介电常数，基于除添加物以外的液晶组合物的重量，第四成分的优选的比例为约3重量％以上，为了降低下限温度，第四成分的优选的比例为约25重量％以下。第四成分的更优选的比例为约5重量％～约20重量％的范围。第四成分的特别优选的比例为约 5重量％～约15重量％的范围。
第四，对成分化合物的优选的形态进行说明。式(1)及式(2)中，R1及R2独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基。为了提升对紫外线或热的稳定性，优选的R1及R2独立为碳数1～12的烷基。
式(3)中，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯基。为了降低粘度，优选的R3或R4独立为碳数2～12的烯基，为了提升对紫外线或热的稳定性，优选的R3或R4独立为碳数1～12的烷基。
式(4)中，R5及R6独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或碳数2～12的烯氧基。为了提升对紫外线或热的稳定性，优选的R5或R6独立为碳数1～12的烷基，为了提升短轴方向上的介电常数，优选的R5或R6独立为碳数1～12的烷氧基。
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，更优选的烷基为甲基、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，更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，更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- 的优选的立体构型取决于双键的位置。就为了降低粘度等而言，在如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，优选反式(trans)。在如2-丁烯基、2- 戊烯基、2-己烯基般的烯基中，优选顺式(cis)。在这些烯基中，直链的烯基优于分支的烯基。
优选的烯氧基为乙烯氧基、稀丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基、或4-戊烯氧基。为了降低粘度，更优选的烯氧基为稀丙氧基或3-丁烯氧基。
至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选例为氟甲基、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。为了提升介电常数各向异性，更优选的例子为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例为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，更优选的例子为2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
环A及环B独立为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、2,3- 二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5- 二基、或四氢吡喃-2,5-二基。为了提升光学各向异性，优选的环A为1,4-亚苯基或2-氟-1,4- 亚苯基。为了提升介电常数各向异性，优选的环B为3-氟-1,4-亚苯基或3,5-二氟-1,4-亚苯基。
环C为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4- 亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基。为了提升光学各向异性，优选的环C为1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基。
四氢吡喃-2,5-二基如下述式般，氧可为向左(L)，也可以为向右(R)，优选的是氧为向左(L)。
环D及环E独立为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，优选的环D或环E为1,4-亚环己基，或者为了提升光学各向异性，优选的环D 或环E为1,4-亚苯基。
环F及环H独立为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，优选的环F 或环H为1,4-亚环己基，为了提升短轴方向上的介电常数，优选的环F或环H为四氢吡喃-2,5- 二基，为了提升光学各向异性，优选的环F或环H为1,4-亚苯基。
环G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、或7,8-二氟色原烷-2,6-二基。为了提升短轴方向上的介电常数，优选的环G 为2,3-二氟-1,4-亚苯基。
Z1及Z2独立为单键、亚乙基、羰氧基、或二氟亚甲氧基。为了降低粘度，优选的Z1及Z2为单键，为了提升介电常数各向异性，优选的Z1及Z2为二氟亚甲氧基。其中，在Z2的至少一者为二氟亚甲氧基的情况下，由式(2)所表示的化合物变得与由式(1)所表示的化合物相同的环C及Z2的组合除外。
Z3为单键、亚乙基、或羰氧基。为了降低粘度，优选的Z3为单键。
Z4及Z5独立为单键、亚乙基、羰氧基、或亚甲氧基。为了降低粘度，优选的Z4或Z5为单键，为了提升短轴方向上的介电常数，优选的Z4或Z5为亚甲氧基。
X1、X2、X3及X4独立为氢或氟。为了提升介电常数各向异性，优选的X1、X2、X3及X4为氟。
Y1及Y2独立为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯氧基。为了降低下限温度，优选的Y1及Y2为氟。
至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选例为三氟甲基。至少一个氢经氟或氯取代的烷氧基的优选例为三氟甲氧基。至少一个氢经氟或氯取代的烯氧基的优选例为三氟乙烯氧基。
a及b为1、2、3、或4。为了降低下限温度，优选的a及b为2，为了提高介电常数各向异性，优选的a及b为3。
c为1、2、或3。为了降低粘度，优选的c为1，为了提升上限温度，优选的c为2或3。
d为1、2、或3，e为0或1，且d与e的和为3以下。为了降低粘度，优选的d为1，为了提升上限温度，优选的d为2或3。为了降低粘度，优选的e为0，为了降低下限温度，优选的d为1。
偏振光吸收性化合物的例子为肉桂酸(S-1)、肉桂酸酯(S-2)、聚肉桂酸乙烯酯(S-3)、查尔酮(S-4)、4-羟基查尔酮(S-5)、4'-羟基查尔酮(S-6)、香豆素(S-7)、或偶氮苯(S-8)。式(S-2)中，R为烷基或芳基，优选的烷基为碳数1～12的烷基，优选的芳基为苯基。
偏振光吸收性化合物的另外的例子为它们的衍生物。衍生物表示分子结构的一部分(例如氢)经其他原子或其他原子团取代的有机化合物。原本的有机化合物与其衍生物具有共同的部分结构。其他原子的例子为氟、氯、及溴。其他原子团的例子为如烷基及烯基般的脂肪族基。另外的例子为如羟基(-OH)、烷氧基(-OR)、氨基(-NH2)、烷基氨基(-NH-R、-NR2)、烷氧基羰基(-COOR)、及酰氧基(-OCOR)般的极性基，此处的R为烷基或芳基，优选的烷基为碳数1～12的烷基，优选的芳基为苯基。另外的例子为如丙烯酰氧基(-OCO-CH＝CH2)及甲基丙烯酰氧基(-OCO-C(CH3)＝CH2)般的聚合性基。
肉桂酸具有C6H5-CH＝CH-COOH的结构。此处，将-CO-CH＝CH-C6H5称为肉桂酰基。肉桂酰基的双键被苯环与羰基夹持，因此为利用光而容易二聚化的官能基。肉桂酸利用紫外线以固相进行二聚化而形成环丁烷环。利用该性质，可由肉桂酸来制备可使液晶分子取向的薄膜。为了制备该薄膜，所照射的紫外线适合的是直线偏振光。首先，在液晶组合物中添加肉桂酸，且为了使肉桂酸溶解而对组合物进行加温。将该组合物注入至不具有取向膜的元件中。接着，将元件的温度恢复为室温，使肉桂酸吸附于基板上。最后，一边对元件进行加温，一边对肉桂酸的薄膜照射直线偏振光，由此使肉桂酸二聚化。二聚物的分子沿一定方向排列，因此薄膜具有作为液晶取向膜的功能。芳香族偶氮化合物利用直线偏振光而异构化。此时，该偶氮化合物的薄膜在分子水平下沿一定方向排列，因此具有作为液晶取向膜的功能。
第五，表示优选的成分化合物。
优选的化合物(1)为项4中记载的化合物(1-1)～化合物(1-25)。这些化合物中，第一成分的至少一种优选为化合物(1-5)、化合物(1-7)、化合物(1-9)、化合物(1-11)、化合物(1-13)、化合物(1-14)、化合物(1-15)、化合物(1-16)、化合物(1-17)或化合物(1-25)，更优选为化合物(1-11)、化合物(1-16)、化合物(1-17)或化合物(1-25)。
优选的化合物(2)为项7中记载的化合物(2-1)～化合物(2-33)。这些化合物中，第二成分的至少一种优选为化合物(2-2)、化合物(2-4)、化合物(2-7)、化合物(2-8)、化合物(2-11)、化合物(2-12)、化合物(2-14)、化合物(2-15)、化合物(2-17)、化合物(2-18)、化合物(2-19)、化合物(2-22)、化合物(2-23)、化合物(2-24)、化合物(2-27)、化合物(2-29)、或化合物(2-30)，更优选为化合物(2-2)、化合物(2-4)、化合物(2-7)、化合物(2-8)、化合物(2-11)、化合物(2-14)、化合物(2-15)、化合物(2-18)、化合物(2-19)、化合物(2-22)、化合物(2-24)、或化合物(2-29)。
第二成分的至少两种优选为化合物(2-2)及化合物(2-8)的组合、化合物(2-12)及化合物(2-15)的组合、化合物(2-14)及化合物(2-27)的组合、化合物(2-18)及化合物(2-24) 的组合、化合物(2-18)及化合物(2-29)的组合、化合物(2-24)及化合物(2-29)的组合、或化合物(2-29)及化合物(2-30)的组合。
优选的化合物(3)为项10中记载的化合物(3-1)～化合物(3-13)。这些化合物中，第三成分的至少一种优选为化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-3)、化合物(3-5)、化合物(3-6)、化合物(3-7)、化合物(3-8)、化合物(3-11)或化合物(3-13)，更优选为化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-5)、化合物(3-6)、化合物(3-8)、化合物 (3-11)或化合物(3-13)。
第三成分的至少两种优选为化合物(3-1)及化合物(3-5)的组合、化合物(3-1)及化合物(3-6)的组合、化合物(3-1)及化合物(3-7)的组合、化合物(3-3)及化合物(3-5)的组合、化合物(3-3)及化合物(3-6)的组合、或化合物(3-3)及化合物(3-7)的组合。
优选的化合物(4)为项13中记载的化合物(4-1)～化合物(4-22)。这些化合物中，第四成分的至少一种优选为化合物(4-1)、化合物(4-3)、化合物(4-4)、化合物(4-6)、化合物(4-8)、化合物(4-10)、或化合物(4-16)，更优选为化合物(4-6)、或化合物(4-10)。
第四成分的至少两种优选为化合物(4-1)及化合物(4-6)的组合、化合物(4-3)及化合物(4-6)的组合、化合物(4-3)及化合物(4-10)的组合、化合物(4-4)及化合物(4-6)的组合、化合物(4-4)及化合物(4-8)的组合、或化合物(4-6)及化合物(4-10)的组合。
更优选的偏振光吸收性化合物为肉桂酸(S-1)、聚肉桂酸乙烯酯(S-3)、4-羟基查尔酮 (S-5)、或4'-羟基查尔酮(S-6)。
第六，对可添加至组合物中的其他添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、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。为了诱发液晶的螺旋结构而赋予扭曲角，将光学活性化合物添加至组合物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)～化合物(5-5)。基于除添加物以外的液晶组合物的重量，光学活性化合物的优选的比例为约5重量份以下。更优选的比例为约0.01重量份～约2重量份的范围。
为了防止由大气中的加热所引起的比电阻的下降，或者为了在长时间使用元件后不仅在室温下，而且在接近上限温度的温度下也维持大的电压保持率，而将抗氧化剂添加至组合物中。抗氧化剂的优选例是t为1～9的整数的化合物(6)等。
在化合物(6)中，优选的t为1、3、5、7、或9。更优选的t为7。t为7的化合物(6) 由于挥发性小，因此对于在长时间使用元件后不仅在室温下，而且在接近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，或者为了不提升下限温度，抗氧化剂的优选的比例为约600ppm以下。更优选的比例为约100ppm～约300ppm的范围。
紫外线吸收剂的优选例为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，如位阻胺般的光稳定剂也优选。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，或者为了不提升下限温度，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约10000ppm以下。更优选的比例为约100ppm～约10000ppm的范围。
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，将如偶氮系色素、蒽醌系色素等般的二色性色素(dichroic dye)添加至组合物中。色素的优选的比例为约0.01重量份～约10重量份的范围。
为了防止起泡，将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂添加至组合物中。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。更优选的比例为约1ppm～约500ppm的范围。
为了适合于高分子稳定取向(PSA)型元件，将聚合性化合物添加至组合物中。聚合性化合物的优选例为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等具有可进行聚合的基的化合物。聚合性化合物的更优选的例子为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。为了获得所述效果，基于除添加物以外的液晶组合物的重量，聚合性化合物的优选的比例为约0.05重量份以上，为了防止显示不良，聚合性化合物的优选的比例为约10重量份以下。更优选的比例为约0.1重量份～约2重量份的范围。聚合性化合物通过紫外线照射来进行聚合。也可以在光聚合引发剂等引发剂的存在下进行聚合。用于聚合的适当的条件、引发剂的适当的类型、及适当的量已为本领域技术人员所知，且在文献中有记载。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))，或达罗卡(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重量，光聚合引发剂的优选的比例为约0.1重量份～约5重量份的范围。更优选的比例为约1重量份～约3 重量份的范围。
当保管聚合性化合物时，为了防止聚合，也可以添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常在不去除聚合抑制剂的状态下添加至组合物中。聚合抑制剂的例子为对苯二酚、甲基对苯二酚般的对苯二酚衍生物、4-叔丁基儿茶酚、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，不包含具有离子键的化合物。如氧、硫、及氮般的原子在电性上更偏阴性，且存在带有部分负电荷的倾向。碳及氢为中性，或者存在带有部分正电荷的倾向。极性是因在化合物中的另外种类的原子间，部分电荷未均等地分布而产生。例如，极性化合物具有如-OH、-COOH、-SH、-NH2、＞NH、＞N-般的部分结构的至少一种。
第七，对成分化合物的合成法进行说明。这些化合物可利用已知的方法来合成。对合成法进行例示。如反式肉桂酸、4-羟基查尔酮、4'-羟基查尔酮般的偏振光吸收性化合物已有市售。聚肉桂酸乙烯酯(聚乙烯基肉桂酸酯)是通过使用氯化肉桂酰基的聚乙烯醇的酯化来合成。化合物(1-16)是利用国际公开第96/11897号手册中记载的方法来合成。化合物(2-4)是利用日本专利特开平10-204016号公报中记载的方法来合成。化合物(3-1)是利用日本专利特开昭 59-176221号公报中记载的方法来合成。化合物(4-1)是利用日本专利特表平2-503441号公报中登载的方法来合成。抗氧化剂已有市售。式(6)的t为1的化合物可自奥德里奇(西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Corpration))获取。式(6)的t为7的化合物(6)等是利用美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。
未记载合成法的化合物可利用有机合成(Organic Syntheses)(约翰威利父子公司(John Wiley&Sons,Inc.))、有机反应(Organic Reactions)(约翰威利父子公司(JohnWiley&Sons, Inc.))、综合有机化学(Comprehensive Organic Synthesis)(培格曼出版社(Pergamon Press))、新实验化学讲座(丸善)等成书中记载的方法来合成。组合物是由如此般获得的化合物并利用公知的方法而制备。例如，将成分化合物混合，然后通过加热使其相互溶解。
第八，对组合物的用途进行说明。本发明的组合物主要具有约-10℃以下的下限温度、约 70℃以上的上限温度，而且具有约0.07～约0.20的范围的光学各向异性。含有该组合物的元件具有大的电压保持率。该组合物适合于AM元件。该组合物特别适合于透过型AM元件。通过控制成分化合物的比例、或通过混合其他液晶性化合物，可制备具有约0.08～约0.25的范围的光学各向异性的组合物，进而可制备具有约0.10～约0.30的范围的光学各向异性的组合物。该组合物可用作具有向列相的组合物，且可通过添加光学活性化合物而用作光学活性组合物。
该组合物可用于AM元件。进而也可以用于PM元件。该组合物可用于具有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，当未施加电压时，相对于玻璃基板，液晶分子的排列可为平行、或者也可以为垂直。这些元件可为反射型、透过型或半透过型。优选用于透过型元件。也可以用于非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件。也可以用于将该组合物加以微胶囊化所制作的向列型曲线排列相(nematic curvilinearaligned phase，NCAP)型元件、或使组合物中形成三维网眼状高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件。
第九，对制造元件的方法进行说明。第一步骤是将偏振光吸收性化合物添加至液晶组合物中，并以高于上限温度的温度对组合物进行加温以使其溶解。第二步骤是将该组合物注入至液晶显示元件中，并使温度下降至室温。通过使温度下降，偏振光吸收性化合物吸附于基板上而形成薄膜。第三步骤是在将液晶组合物加温至高于上限温度的温度的状态下照射偏振光。偏振光吸收性化合物利用直线偏振光而进行二聚化或异构化。该化合物在分子水平下沿一定方向排列，因此薄膜具有作为液晶取向膜的功能。利用该方法，可制造不具有如聚酰亚胺般的取向膜的液晶显示元件。
[实施例]
通过实施例来更详细地说明本发明。本发明并不由这些实施例限制。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。所合成的化合物通过核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)分析等方法来鉴定。化合物及组合物的特性通过下述所记载的方法来测定。
NMR分析：测定时使用布鲁克拜厄斯宾(Bruker BioSpin)公司制造的DRX-500。在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次的条件来进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。在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表示单峰(singlet)，d表示双峰(doublet)，t表示三重峰(triplet)，q表示四重峰(quartet)，quin表示五重峰(quintet)，sex表示六重峰(sextet)，m表示多重峰(multiplet)，br表示宽峰(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。载气为氦气(2 mL/min)。将试样气化室设定为280℃，将检测器(火焰离子侦测器(Flame IonizationDetector， FID))设定为300℃。在成分化合物的分离中，使用安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的毛细管柱DB-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm；固定液相为二甲基聚硅氧烷；无极性)。将该管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/min的速率升温至280 ℃为止。将试样制备成丙酮溶液(0.1重量％)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型色谱仪元件(Chromatopac)或其同等品。所获得的气相色谱图显示出对应于成分化合物的峰值的保持时间及峰值的面积。
稀释试样用的溶媒可使用氯仿、己烷等。为了分离成分化合物，也可以使用以下的毛细管柱。安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的HP-1(长度为30m，内径为0.32 mm，膜厚为0.25μm)，瑞斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)，SGE国际公司(SGE International Pty.Ltd)制造的BP-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)。
为了防止化合物峰值重叠，也可以使用岛津制作所制造的毛细管柱CBP1-M50-025(长度为50m，内径为0.25mm，膜厚为0.25μm)。
组合物中所含有的液晶性化合物的比例可通过如下方法来算出。利用气相色谱仪(FID) 来检测液晶性化合物的混合物。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(重量比)。当使用以上所记载的毛细管柱时，可将各种液晶性化合物的校正系数视为1。因此，液晶性化合物的比例(重量％)可根据峰值的面积比来算出。
测定试样：当测定组合物的特性时，将组合物直接用作试样。当测定化合物的特性时，通过将该化合物(15重量％)混合至母液晶(85重量％)中来制备测定用试样。根据通过测定所获得的值，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。当在该比例下，层列相(或结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例依次变更为10重量％：90重量％、5重量％：95重量％、1重量％：99重量％。利用该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、及介电常数各向异性的值。
使用下述母液晶。成分化合物的比例以重量％表示。
测定方法：通过下述方法来进行特性的测定。这些方法大多为由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规格(JEITA·ED-2521B)中所记载的方法、或对其加以修饰的方法。在用于测定的TN元件中未安装薄膜晶体管(TFT)。
(1)向列相的上限温度(NI；℃)：将试样置于具备偏振光显微镜的熔点测定装置的热板上，以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分从向列相变化为各向同性液体时的温度。
(2)向列相的下限温度(TC；℃)：将具有向列相的试样放入至玻璃瓶中，在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷冻器中保管10日后，观察液晶相。例如，当试样在-20℃下保持向列相、且在-30℃下变化为结晶或层列相时，将TC记载为＜-20℃。
(3)粘度(块体粘度；η；在20℃下测定；mPa·s)：测定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)：根据M.今井(M.Imai)等人的《分子晶体与液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)》,Vol.259,37(1995)中所记载的方法进行测定。将试样放入至扭曲角为0°、且2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的TN 元件中。在16V～19.5V的范围内，以0.5V为单位对该元件阶段性地施加电压。在未施加电压0.2秒后，以仅施加1个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)与不施加(2秒)的条件反复施加电压。测定通过该施加所产生的暂态电流(transient current)的峰值电流(peak current)与峰值时间 (peak time)。根据这些测定值与M.今井等人的论文中的第40页所记载的计算式(8)而获得旋转粘度的值。该计算中所需的介电常数各向异性的值是使用测定该旋转粘度的元件，通过以下所记载的方法来求出。
(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，通过在接目镜上安装有偏振片的阿贝折射计来进行测定。朝一个方向摩擦主棱镜的表面后，将试样滴加至主棱镜上。当偏振光的方向与摩擦的方向平行时测定折射率n∥。当偏振光的方向与摩擦的方向垂直时测定折射率n⊥。光学各向异性的值是根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算。
(6)介电常数各向异性(Δε；在25℃下测定)：将试样放入至2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm且扭曲角为80度的TN元件中。对该元件施加正弦波(10V，1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。对该元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2 秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。介电常数各向异性的值是根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算。
(7)阈值电压(Vth；在25℃下测定；V)：测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。将试样放入至2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为0.45/Δn (μm)、扭曲角为80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中。施加至该元件的电压(32Hz，矩形波)是以0.02V为单位，从0V阶段性地增加至10V为止。此时，从垂直方向对元件照射光，并测定透过元件的光量。制作该光量达到最大时透过率为100％、该光量最小时透过率为0％的电压-透过率曲线。阈值电压由透过率变为90％时的电压来表示。
(8)电压保持率(VHR-1；在25℃下测定；％)：用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，且2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。该元件在放入试样后利用通过紫外线而硬化的粘合剂进行密封。对该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毫秒的期间内测定衰减的电压，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。电压保持率由面积A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；％)：除了在80℃下进行测定来代替在25℃下进行测定以外，以与所述相同的程序测定电压保持率。以VHR-2来表示所获得的值。
(10)电压保持率(VHR-3；在25℃下测定；％)：在照射紫外线后测定电压保持率，并评价对紫外线的稳定性。用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且单元间隙为5μm。将试样注入至该元件中，照射光20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。在VHR-3的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。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90％以上，更优选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，并评价对热的稳定性。在VHR-4的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。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)：测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)设定为5kHz。将试样放入至2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5.0μm、扭曲角为80度的常白模式(normally whitemode) 的TN元件中。对该元件施加矩形波(60Hz，5V，0.5秒)。此时，从垂直方向对元件照射光，并测定透过元件的光量。当该光量达到最大时视作透过率为100％，当该光量最小时视作透过率为0％。上升时间(τr：rise time；毫秒)是透过率从90％变化为10％所需要的时间。下降时间(τf：fall time；毫秒)是透过率从10％变化为90％所需要的时间。响应时间由以所述方式求出的上升时间与下降时间的和来表示。
(13)弹性常数(K；在25℃下测定；pN)：测定时使用横河惠普(Yokogawa HewlettPackard) 股份有限公司制造的HP4284A型LCR计。将试样放入至2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为 20μm的水平取向元件中。对该元件施加0V～20V的电荷，并测定静电电容及施加电压。利用《液晶器件手册(Liquid Crystal Device Handbook)》(日刊工业新闻社)，第75页中的式 (2.98)、式(2.101)对所测定的静电电容(C)与施加电压(V)的值进行拟合，并根据式 (2.99)获得K11及K33的值。继而，将以前所求出的K11及K33的值用于《液晶器件手册》第171页中的式(3.18)中来算出K22。弹性常数由以所述方式求出的K11、K22、及K33的平均值来表示。
(14)比电阻(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：将试样1.0mL注入至具备电极的容器中。对该容器施加直流电压(10V)，并测定10秒后的直流电流。比电阻根据下式来算出。(比电阻)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
(15)螺距(P；在室温下测定；μm)：螺距是利用楔形法来测定。参照《液晶便览》，第196页(2000年发行，丸善)。将试样注入至楔形盒中，在室温下静置2小时后，利用偏振光显微镜(尼康(Nikon)(股份)，商品名MM40/60系列)观察向错线的间隔(d2-d1)。螺距(P)是根据将楔形盒的角度表示成θ的下式来算出。P＝2×(d2-d1)×tanθ。
实施例中的化合物是根据下述表3的定义，由记号来表示。在表3中，关于1,4-亚环己基的立体构型为反式。位于记号后的括号内的编号对应于化合物的编号。(-)的记号表示其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)为基于除添加物以外的液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)。最后，将组合物的特性值进行汇总。
表3使用记号的化合物的表述法：R-(Al)-Z1-.....-Zn-(An)-R’
元件的实施例
1.原料
在不具有取向膜的元件中注入添加有偏振光吸收性化合物的组合物。在照射直线偏振光后，确认到该元件中的液晶分子的取向。最先对原料进行说明。原料是自如组合物(M1)～组合物(M9)般的组合物，如化合物(S-1)、化合物(S-3)、化合物(S-5)、化合物(S-6)般的偏振光吸收性化合物中适宜选择。组合物如下述。
[组合物(M1)]
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)16％
4-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)8％
5-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)8％
3-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
4-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
5-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
3-HH-V(3-1)40％
4-HH-V(3-1)5％
3-HHB-1(3-5)6％
3-HHB-3(3-5)6％
3-HBB-2(3-6)2％
NI＝78.1℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.107；Δε＝13.0；η＝11.7mPa·s.
[组合物(M2)]
3-HHXB(F)B(F,F)-F(1-5)5％
3-HBXB(F)B(F,F)-F(1-7)10％
3-HB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-11)5％
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)12％
4-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)5％
3-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
4-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
2-HH-3(3-1)6％
3-HH-5(3-1)5％
3-HH-V(3-1)29％
3-HB-O2(3-2)7％
3-HHB-3(3-5)3％
3-HBB-2(3-6)7％
NI＝81.2℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.109；Δε＝12.6；η＝12.6mPa·s.
[组合物(M3)]
3-HB(F)XB(F)B(F,F)-F(1-9)8％
3-HB(F,F)XBB(F,F)-F(1-10)8％
3-BBXB(F)B(F,F)-F(1-13)4％
3-BB(F,F)XBB(F,F)-F(1-16)8％
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)11％
2-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
2-HH-5(3-1)7％
3-HH-4(3-1)8％
3-HH-V(3-1)21％
3-HH-V1(3-1)3％
5-HB-O2(3-2)5％
1-BB-3(3-3)4％
2-HHB-1(3-5)7％
3-HHB-O1(3-5)3％
NI＝79.1℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.109；Δε＝10.6；η＝15.4mPa·s.
[组合物(M4)]
3-HB(F)XB(F)B(F,F)-F(1-9)5％
3-BB(F,F)XBB(F,F)-F(1-16)5％
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)15％
4-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)4％
5-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)4％
3-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
4-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
3-HH-V(3-1)29％
4-HH-V(3-1)14％
3-HHB-3(3-5)8％
V-HBB-2(3-6)5％
3-HBB-2(3-6)5％
NI＝83.1℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.113；Δε＝10.5；η＝12.2mPa·s.
[组合物(M5)]
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)16％
4-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)9％
5-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)9％
3-HHB(F,F)-F(2-2)10％
3-HBB(F,F)-F(2-8)7％
3-HHBB(F,F)-F(2-19)2％
2-HH-3(3-1)9％
3-HH-V(3-1)28％
V-HHB-1(3-5)6％
V2-HHB-1(3-5)4％
NI＝77.5℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.110；Δε＝11.1；η＝15.6mPa·s.
[组合物(M6)]
3-HHXB(F)B(F,F)-F(1-5)7％
3-HBXB(F)B(F,F)-F(1-7)7％
3-BBXB(F)B(F,F)-F(1-13)5％
3-BB(F)XBB(F,F)-F(1-14)8％
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)16％
3-HH-4(3-1)6％
3-HH-V(3-1)25％
3-HHB-3(3-5)8％
V-HHB-1(3-5)10％
V-HBB-2(3-6)5％
2-BB(F)B-2V(3-8)3％
NI＝104.9℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.131；Δε＝9.7；η＝17.2mPa·s.
[组合物(M7)]
3-BB(F,F)XBB(F,F)-F(1-16)5％
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)12％
3-GB(F)B(F)-F(2-11)6％
3-GB(F)B(F,F)-F(2-12)8％
3-GB(F,F)XB(F,F)-F(2-14)5％
3-BB(F,F)XB(F,F)-F(2-18)5％
2-HH-3(3-1)4％
3-HH-V(3-1)15％
4-HH-V(3-1)20％
V2-HHB-1(3-5)10％
3-HBB-F(3-6)5％
2-BB(F)B-3(3-8)5％
NI＝70.9℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.107；Δε＝10.1；η＝12.2mPa·s.
[组合物(M8)]
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)12％
3-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
4-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-25)3％
3-HHXB(F,F)-F(2-4)2％
3-BB(F,F)XB(F,F)-F(2-18)14％
3-HH-4(3-1)12％
3-HH-V(3-1)18％
5-HB-O2(3-2)2％
3-HHB-1(3-5)5％
3-HHB-3(3-5)5％
3-HHB-O1(3-5)6％
V-HHB-1(3-5)7％
3-HBB-F(3-6)5％
V-HBB-2(3-6)6％
NI＝89.4℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.109；Δε＝9.2；η＝13.2mPa·s.
[组合物(M9)]
3-HBXB(F)B(F,F)-F(1-7)4％
3-HB(F)XB(F)B(F,F)-F(1-9)6％
3-BB(F,F)XBB(F,F)-F(1-16)3％
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-17)12％
3-HHBB(F,F)-F(2-19)4％
3-HBB(F,F)XB(F,F)-F(2-24)7％
4-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(2-27)4％
3-HH-4(3-1)4％
3-HH-V(3-1)16％
3-HH-V1(3-1)5％
5-HH-V(3-1)4％
3-HH-VFF(3-1)10％
3-HBB-2(3-6)8％
3-HHB(2F,3F)-O2(4-6)5％
3-HBB(2F,3F)-O2(4-10)5％
3-HDhB(2F,3F)-O2(4-16)3％
NI＝84.2℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.105；Δε＝8.3；η＝14.4mPa·s.
偏振光吸收性化合物为化合物(S-1；肉桂酸)、化合物(S-3；聚肉桂酸乙烯酯)、化合物(S-5；4-羟基查尔酮)、及化合物(S-6；4'-羟基查尔酮)。
2.液晶分子的取向评价
＜偏振光曝光条件＞
使用250W的超高压水银灯(牛尾(Ushio)电机股份有限公司制造的多重光(MultiLight)) 与线栅(wire grid)偏振片(多层光学与X射线技术(Multilayer Optics and X-ray Technology， MOXTEK)公司制造的UVT-260A)，照射3mW/cm2(使用牛尾(Ushio)电机股份有限公司制造的紫外线照度计UIT-150及UVD-S313来测定波长313nm下的照度)的强度的光。
实施例1
在组合物(M1)100重量份中，以3重量份的比例添加作为偏振光吸收性化合物的化合物 (S-1)。将该混合物在90℃(上限温度以上)下注入至不具有取向膜的IPS元件。在注入后降低至25℃，由此使化合物(S-1)吸附至基板面侧。一边在100℃(上限温度以上)下对IPS元件进行加热，一边从法线方向对元件照射经直线偏振光的紫外线(313nm、3J/cm2)，从而获得具有由偏振光吸收性化合物形成的薄膜的元件。所照射的紫外线是通过穿过偏振器而成为直线偏振光。接着，将所获得的元件设置于偏振光显微镜来对液晶的取向状态进行观察。偏振光显微镜的偏振器与检偏器以各自的透过轴正交的方式配置。首先，以液晶分子的取向方向与偏振光显微镜的偏振器的透过轴平行的方式、即以液晶分子的取向方向与偏振光显微镜的偏振器的透过轴所成的角度为0度的方式，将元件设置于偏振光显微镜的水平旋转台上。从元件的下侧、即偏振器侧照射光，并观察有无透过检偏器的光。因未观察到透过检偏器的光，判定取向为“良好”。再者，当在同样的观察中观察到透过检偏器的光的情况下，判定取向为“不良”。接着，使元件在偏振光显微镜的水平旋转台上旋转，使偏振光显微镜的偏振器的透过轴与液晶分子的取向方向所成的角度自0度开始变化。确认到透过检偏器的光的强度随着偏振光显微镜的偏振器的透过轴与液晶分子的取向方向所成的角度变大而增大，且当该角度为45度时大致变得最大。在通过以上方式获得的元件中，液晶分子相对于元件的基板的主表面而沿大致水平的方向取向，从而判定为“水平取向”。
实施例2～实施例10
除变更为如表4所示般的液晶组合物及偏振光吸收性化合物的组合以外，与实施例1同样地制作元件。通过与实施例1相同的方法观察有无漏光。
实施例11
在组合物(M6)100重量份中，以3重量份的比例添加作为偏振光吸收性化合物的化合物 (S-5)。将该混合物在110℃(上限温度以上)下注入至不具有取向膜的IPS元件。在注入后降低至25℃，由此使化合物(S-5)发生相分离。在110℃(上限温度以上)下从法线方向对元件照射直线偏振光(313nm、3J/cm2)。通过与实施例1相同的方法观察有无漏光。
实施例12～实施例17
除变更为如表4所示般的液晶组合物及偏振光吸收性化合物的组合以外，与实施例11同样地制作元件。通过与实施例1相同的方法观察有无漏光。
比较例1
将组合物(M1)注入至不具有取向膜的IPS元件中。通过与实施例1相同的方法观察有无漏光。
将实施例1～实施例17及比较例1的结果汇总于表4中。
表4.液晶分子的取向
3.偏振光吸收性化合物与液晶组合物的相容性
对上述实施例中所获得的液晶组合物与偏振光吸收性化合物的混合物在室温状态下的稳定性进行评价。在混合后，在100℃下变化为各向同性的液体，放置冷却至25℃。在室温下经过半日后确认有无析出。实施例1～实施例17的混合物未确认到析出，任一偏振光吸收性化合物的相容性均良好。
如从表4可知般，在实施例1～实施例17中，虽对组合物或偏振光吸收性化合物的种类进行了改变，但未观察到漏光。另一方面，在未添加偏振光吸收性化合物的比较例1中观察到了漏光。该结果表示：即便在元件中不具有如聚酰亚胺般的取向膜，也可利用由偏振光吸收性化合物生成的薄膜来赋予取向性能，且可使所有的液晶分子沿一定方向排列。另外可知，液晶组合物与偏振光吸收性化合物的相容性也良好。根据以上结果可知，通过使用由式(1)所表示的化合物，偏振光吸收性化合物示出良好的相容性，由偏振光吸收性化合物生成的薄膜对液晶分子的取向发挥了重要的作用。
[产业上的可利用性]
本发明的液晶组合物可用于液晶显示器、液晶电视等。

Claims (18)

1.一种液晶组合物，其含有：作为添加物的至少一种偏振光吸收性化合物、及作为第一成分的选自由式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，且具有正介电常数各向异性，
式(1)中，R1为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基；
环A及环B独立为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、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基；
Z1独立为单键、亚乙基、羰氧基、或二氟亚甲氧基；
X1及X2独立为氢或氟；
Y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯氧基；
a为1、2、3、或4。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有作为所述添加物的选自肉桂酸、肉桂酸酯、聚肉桂酸乙烯酯、查尔酮、4-羟基查尔酮、4'-羟基查尔酮、香豆素、偶氮苯、及它们的衍生物的群组中的至少一种化合物。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其含有作为所述添加物的选自肉桂酸、聚肉桂酸乙烯酯、4-羟基查尔酮、及4'-羟基查尔酮的群组中的至少一种化合物。
4.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其含有作为所述第一成分的选自由式(1-1)～式(1-25)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(1-1)～式(1-25)中，R1为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基。
5.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述添加物的比例为0.1重量份～10重量份的范围，且基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第一成分的比例为5重量％～80重量％的范围。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有作为第二成分的选自由式(2)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，其中，由式(2)所表示的化合物为由所述式(1)所表示的化合物除外，
式(2)中，R2为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基；
环C独立为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基；
Z2独立为单键、亚乙基、羰氧基、或二氟亚甲氧基；
X3及X4独立为氢或氟；
Y2为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1～12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯氧基；
b为1、2、3或4。
7.根据权利要求6所述的液晶组合物，其含有作为所述第二成分的选自由式(2-1)～式(2-33)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(2-1)～式(2-33)中，R2为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或碳数2～12的烯基。
8.根据权利要求6或7所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第二成分的比例为5重量％～75重量％的范围。
9.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有作为第三成分的选自由式(3)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(3)中，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯基；
环D及环E独立为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；
Z3独立为单键、亚乙基、或羰氧基；
c为1、2、或3。
10.根据权利要求9所述的液晶组合物，其含有作为所述第三成分的选自由式(3-1)～式(3-13)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(3-1)～式(3-13)中，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2～12的烯基。
11.根据权利要求9或10所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第三成分的比例为5重量％～75重量％的范围。
12.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有作为第四成分的选自由式(4)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(4)中，R5及R6独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或碳数2～12的烯氧基；
环F及环H独立为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、或至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；
环G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、或7,8-二氟色原烷-2,6-二基；
Z4及Z5独立为单键、亚乙基、羰氧基、或亚甲氧基；
d为1、2、或3，e为0或1；
d与e的和为3以下。
13.根据权利要求12所述的液晶组合物，其含有作为所述第四成分的选自由式(4-1)～式(4-22)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(4-1)至式(4-22)中，R5及R6独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或碳数2～12的烯氧基。
14.根据权利要求12或13所述的液晶组合物，其中基于除添加物以外的液晶组合物的重量，所述第四成分的比例为3重量％～25重量％的范围。
15.一种液晶显示元件，其含有如权利要求1至14中任一项所述的液晶组合物。
16.根据权利要求15所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的动作模式为扭曲向列模式、电控双折射模式、光学补偿弯曲模式、面内切换模式、边缘场切换模式、或电场感应光反应取向模式，且液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
17.根据权利要求15所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的动作模式为面内切换模式或边缘场切换模式，且液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
18.一种根据权利要求1至14中任一项所述的液晶组合物的用途，其用于液晶显示元件。
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