TWI755561B - 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種液晶組成物、以及包含該組成物的AM元件，所述液晶組成物於上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、對於紫外線的穩定性高等特性中，充分滿足至少一種特性，或者關於至少兩種特性具有適當的平衡。一種液晶組成物，其含有作為第一添加物的紫外線吸收劑、作為第一成分的具有大的正介電各向異性的特定化合物，亦可含有作為第二成分的具有高的上限溫度或小的黏度的特定化合物、作為第三成分的具有正介電各向異性的特定化合物、或者作為第四成分的具有大的負介電各向異性的特定化合物。
Description
本發明是有關於一種液晶組成物、含有該組成物的液晶顯示元件等。特別是有關於一種介電各向異性為正的液晶組成物，及含有該組成物並具有TN、ECB、OCB、IPS、FFS、或FPA的模式的主動矩陣（active matrix，AM）元件。
液晶顯示元件中，基於液晶分子的運作模式的分類為相變（phase change，PC）、扭轉向列（twisted nematic，TN）、超扭轉向列（super twisted nematic，STN）、電控雙折射（electrically controlled birefringence，ECB）、光學補償彎曲（optically compensated bend，OCB）、共面切換（in-plane switching，IPS）、垂直配向（vertical alignment，VA）、邊緣場切換（fringe field switching，FFS）、電場感應光反應配向（field-induced photo-reactive alignment，FPA）等模式。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）、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）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。
液晶顯示元件含有具有向列相的液晶組成物。該組成物具有適當的特性。藉由提高該組成物的特性，可獲得具有良好特性的AM元件。將該些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。向列相的較佳的上限溫度為約70℃以上，而且向列相的較佳的下限溫度為約-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（moving image），較佳為響應時間短。理想為短於1毫秒的響應時間。因此，較佳為組成物的黏度小。更佳為低溫下的黏度小。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相關聯。根據元件的模式，而需要大的光學各向異性或小的光學各向異性、即適當的光學各向異性。組成物的光學各向異性（Δn）與元件的單元間隙（d）的積（Δn×d）被設計成使對比度為最大。適當的積的值依存於運作模式的種類。TN之類的模式的元件中，適當的值為約0.45 μm。該情況下，對於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。組成物的大的介電各向異性有助於元件的低臨限電壓、小的電力消耗與大的對比度。因此，較佳為大的介電各向異性。組成物的大的比電阻有助於元件的大的電壓保持率與大的對比度。因此，較佳為在初始階段中，不僅於室溫下而且於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。且較佳為在長時間使用後，不僅於室溫下而且於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。組成物對於紫外線及熱的穩定性與液晶顯示元件的壽命相關聯。於該些的穩定性高時，該元件的壽命長。此種特性對於用於液晶監視器、液晶電視等的AM元件而言較佳。
聚合物穩定配向（polymer sustained alignment，PSA）型的液晶顯示元件中，使用含有聚合體的液晶組成物。首先，將添加有少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。其次，一邊對該元件的基板之間施加電壓，一邊對組成物照射紫外線。聚合性化合物進行聚合而於組成物中生成聚合體的網狀結構。該組成物中，可利用聚合體來控制液晶分子的配向，因此元件的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。於具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待聚合體的此種效果。
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。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。聚合物穩定配向（polymer sustained alignment，PSA）型的AM元件中，使用具有正或負的介電各向異性的組成物。含有化合物（1）的組成物是揭示於專利文獻1及專利文獻2中。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-625734號公報 [專利文獻2]日本專利特開2007-320985號公報
[發明所欲解決之課題] 本發明的一目的在於提供一種液晶組成物，其充分滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、比電阻大、對於紫外線的穩定性高、對於熱的穩定性高、彈性常數大之類的特性的至少一種。另一目的在於提供一種於該些特性的至少兩種之間具有適當的平衡的液晶組成物。又一目的在於提供一種含有此種組成物的液晶顯示元件。又一目的在於提供一種AM元件，其具有響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度大、壽命長之類的特性。 [解決課題之手段]
本發明是有關於一種液晶組成物及含有該組成物的液晶顯示元件，所述液晶組成物含有作為第一添加物的選自式（1）所表示的化合物中的至少一種化合物以及作為第一成分的選自式（2）所表示的化合物中的至少一種化合物，且具有正的介電各向異性。
式（1）及式（2）中，R1
為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基，該些基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，或者亦可為式（A-1）所表示的基；R2
為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或碳數2至12的烯基；環A及環B獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基；Z1
及Z2
獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或二氟亞甲基氧基；X1
為氫、氟、或氯；X2
、X3
、X4
、及X5
獨立地為氫或氟；Y1
為氟、氯、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基氧基；a為0、1、2、3、或4；b及c獨立地為0、1、2、或3，b及c之和為2或3；
式（A-1）中，Ra
為氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基，該些基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代；Za
為碳數1至20的亦可分支的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2
CH2
-可經-CH=CH-取代；s為0或1；t為0、1、2、3、4、或5。 本發明是有關於一種液晶組成物的用途，液晶組成物為所述液晶組成物，其用於液晶顯示元件中。 [發明的效果]
本發明的優點為提供一種液晶組成物，其充分滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、比電阻大、對於紫外線的穩定性高、對於熱的穩定性高、彈性常數大之類的特性的至少一種。另一優點為提供一種於該些特性的至少兩種之間具有適當的平衡的液晶組成物。又一優點為提供一種含有此種組成物的液晶顯示元件。又又一優點為提供一種AM元件，其具有響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度大、壽命長之類的特性。
本說明書中的用語的使用方法如以下般。有時將「液晶組成物」及「液晶顯示元件」的用語分別簡稱為「組成物」及「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。「液晶性化合物」是具有向列相、層列相等液晶相的化合物，以及雖不具有液晶相，但出於調節向列相的溫度範圍、黏度、介電各向異性之類的特性的目的而混合於組成物中的化合物的總稱。該化合物具有例如1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環，且其分子結構為棒狀（rod like）。「聚合性化合物」是出於使組成物中生成聚合體的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物於其意義方面並非為聚合性。
液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物混合來製備。向該液晶組成物中視需要而添加光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、極性化合物之類的添加物。即便於添加有添加物的情況下，液晶性化合物的比例亦是由基於不含添加物的液晶組成物的質量的質量百分率（質量%）來表示。添加物的比例是由基於不含添加物的液晶組成物的質量的質量百分率（質量%）來表示。即，液晶性化合物或添加物的比例是基於液晶性化合物的總質量而算出。有時使用質量百萬分率（ppm）。聚合起始劑及聚合抑制劑的比例例外地基於聚合性化合物的質量來表示。
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具有大的比電阻，而且在長時間使用後具有大的比電阻。「電壓保持率大」是指元件在初始階段中，不僅於室溫下而且於接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率，而且在長時間使用後，不僅於室溫下而且於接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。有時藉由經時變化試驗來對組成物或元件的特性進行研究。「提高介電各向異性」的表述於介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，於介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。
於本說明書中使用「至少一個-CH2
-可經-O-取代」之類的表述。該情況下，-CH2
-CH2
-CH2
-可藉由不鄰接的-CH2
-經-O-取代而轉換為-O-CH2
-O-。然而，鄰接的-CH2
-不會經-O-取代。這是因為該取代中生成-O-O-CH2
-（過氧化物）。即，該表述是指「一個-CH2
-可經-O-取代」與「至少兩個不鄰接的-CH2
-可經-O-取代」這兩者。該規則不僅適用於取代為-O-的情況，亦適用於取代為-CH=CH-或-COO-之類的二價基的情況。
成分化合物的化學式中，將末端基R2
的記號用於多種化合物。該些化合物中，任意的兩個R2
所表示的兩個基可相同，或亦可不同。例如，有化合物（2-1）的R2
為乙基，且化合物（2-2）的R2
為乙基的情況。亦有化合物（2-1）的R2
為乙基，而化合物（2-2）的R2
為丙基的情況。該規則亦適用於其他末端基等的記號。式（2）中，於下標‘b’為2時，存在兩個環A。該化合物中，兩個環A所表示的兩個環可相同，或亦可不同。於下標‘b’大於2時，該規則亦適用於任意的兩個環A。該規則亦適用於Z1
、環B等記號。
化合物（1）中，橫切苯環的一邊的斜線表示環上的任意的氫可經-R1
取代。‘a’下標表示經取代的基的數量。於下標‘a’為0（零）時，不存在此種取代。於下標‘a’為2以上時，存在多個-R1
。由-R1
所表示的多個基可相同，或亦可不同。
2-氟-1,4-伸苯基是指下述兩種二價基。化學式中，氟可為朝左（L），亦可為朝右（R）。該規則亦適用於四氫吡喃-2,5-二基之類的藉由自環中去除兩個氫而生成的左右非對稱的二價基。該規則亦適用於羰基氧基（-COO-或-OCO-）之類的二價鍵結基。
液晶性化合物的烷基為直鏈狀或分支狀，不含環狀烷基。直鏈狀烷基優於分支狀烷基。該些情況對於烷氧基、烯基等末端基亦相同。為了提高上限溫度，與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式構型優於順式構型。
本發明為下述項等。
項1. 一種液晶組成物，其含有作為第一添加物的選自式（1）所表示的化合物中的至少一種化合物以及作為第一成分的選自式（2）所表示的化合物中的至少一種化合物，且具有正的介電各向異性。
式（1）及式（2）中，R1
為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基，該些基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，或者亦可為式（A-1）所表示的基；R2
為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或碳數2至12的烯基；環A及環B獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基；Z1
及Z2
獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或二氟亞甲基氧基；X1
為氫、氟、或氯；X2
、X3
、X4
、及X5
獨立地為氫或氟；Y1
為氟、氯、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基氧基；a為0、1、2、3、或4；b及c獨立地為0、1、2、或3，b及c之和為2或3；
式（A-1）中，Ra
為氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基，該些基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代；Za
為碳數1至20的亦可分支的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2
CH2
-可經-CH=CH-取代；s為0或1；t為0、1、2、3、4、或5。
項2. 如項1所述的液晶組成物，其含有選自式（1-1）至式（1-8）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一添加物。
項3. 如項1或項2所述的液晶組成物，其含有選自式（2-1）至式（2-11）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分。
式（2-1）至式（2-11）中，R2
為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或碳數2至12的烯基。
項4. 如項1至項3中任一項所述的液晶組成物，其中第一添加物的比例為0.005質量%至2質量%的範圍。
項5. 如項1至項4中任一項所述的液晶組成物，其中第一成分的比例為5質量%至40質量%的範圍。
項6. 如項1至項5中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（3）所表示的化合物中的至少一種化合物作為第二成分。
式（3）中，R3
及R4
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、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；環C及環D獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z3
為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或亞甲基氧基；d為1、2、或3。
項7. 如項1至項6中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（3-1）至式（3-13）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分。
式（3-1）至式（3-13）中，R3
及R4
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、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。
項8. 如項6或項7所述的液晶組成物，其中第二成分的比例為10質量%至80質量%的範圍。
項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（4）所表示的化合物中的至少一種化合物作為第三成分。
式（4）中，R5
為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或碳數2至12的烯基；環E為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基；Z4
為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或二氟亞甲基氧基；X6
及X7
獨立地為氫或氟；Y2
為氟、氯、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基氧基；e為1、2、3、或4。此處，e為3或4時，Z4
為單鍵、伸乙基、或羰基氧基。
項10. 如項1至項9中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（4-1）至式（4-24）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第三成分。
式（4-1）至式（4-24）中，R5
為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或碳數2至12的烯基。
項11. 如項9或項10所述的液晶組成物，其中第三成分的比例為10質量%至80質量%的範圍。
項12. 如項1至項11中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（5）所表示的化合物中的至少一種化合物作為第四成分。
式（5）中，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、或碳數2至12的烯基氧基；環F及環I獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基；環G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7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z5
及Z6
獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或亞甲基氧基；f為1、2、或3，g為0或1；f與g之和為3以下。
項13. 如項1至項12中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（5-1）至式（5-27）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第四成分。
式（5-1）至式（5-27）中，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、或碳數2至12的烯基氧基。
項14. 如項12或項13所述的液晶組成物，其中第四成分的比例為5質量%至40質量%的範圍。
項15. 如項1至項14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589 nm下的光學各向異性（於25℃下測定）為0.07以上，而且頻率1 kHz下的介電各向異性（於25℃下測定）為2以上。
項16. 一種液晶顯示元件，其含有如項1至項15中任一項所述的液晶組成物。
項17. 如項16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、FFS模式、或FPA模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
項18. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如項1至項15中任一項所述的液晶組成物，其用於液晶顯示元件中。
本發明亦包括以下項。（a）所述組成物，其含有選自光學活性化合物、抗氧化劑、化合物（1）以外的紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑之類的添加物的群組中的一種化合物、兩種化合物、或三種以上的化合物作為第二添加物。（b）一種AM元件，其含有所述組成物。（c）一種聚合物穩定配向（PSA）型的AM元件，其含有所述組成物，所述組成物進而含有聚合性化合物。（d）一種聚合物穩定配向（PSA）型的AM元件，其含有所述組成物，且該組成物中的聚合性化合物進行聚合。（e）一種元件，其含有所述組成物，而且具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、或FPA的模式。（f）一種透過型的元件，其含有所述組成物。（g）將所述組成物作為具有向列相的組成物的用途。（h）藉由向所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及該化合物給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、成分的較佳比例及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。第五，示出較佳的成分化合物。第六，對可添加於組成物中的添加物進行說明。第七，對成分化合物的合成方法進行說明。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（2）、化合物（3）、化合物（4）、及化合物（5）中的液晶性化合物以外，亦可進而含有其他液晶性化合物、添加物等。「其他液晶性化合物」是與化合物（2）、化合物（3）、化合物（4）、及化合物（5）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、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑等。消光劑亦被分類為添加物。
組成物B實質上僅包含選自化合物（2）、化合物（3）、化合物（4）、及化合物（5）中的液晶性化合物。「實質上」是指組成物雖可含有添加物，但不含有其他液晶性化合物。組成物B的例子為含有化合物（2）、化合物（3）、化合物（4）、及化合物（5）作為必需成分的組成物。與組成物A相比較，組成物B的成分的數量少。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給組成物或元件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）是指極其小。
成分化合物的主要效果如以下般。化合物（1）作為紫外線吸收劑發揮作用，有助於對於熱或紫外線的高穩定性。化合物（1）的添加量為極少量，因此於大多情況下對上限溫度、光學各向異性、及介電各向異性之類的特性並無影響。化合物（2）提高介電各向異性。化合物（3）降低黏度，或提高上限溫度。化合物（4）降低下限溫度，而且提高介電各向異性。化合物（5）提高短軸方向上的介電常數。
紫外線吸收劑藉由添加於液晶組成物中，代替液晶分子來吸收紫外線。藉由光能的吸收，紫外線吸收劑自基態躍遷為激發狀態。激發狀態分子因分子內質子轉移過程而引起結構變化，其釋放熱而恢復至基態。作為其他機構，作為較吸收光而言為低能量的光進行輻射來恢復至基態。藉由將紫外線吸收劑添加於液晶組成物中，可抑制液晶分子的由紫外線吸收所引起的劣化。
第三，對組成物中的成分的組合、成分化合物的較佳比例及其根據進行說明。組成物中的成分的較佳組合為化合物（1）+化合物（2）、化合物（1）+化合物（2）+化合物（3）、化合物（1）+化合物（2）+化合物（4）、化合物（1）+化合物（2）+化合物（3）+化合物（4）、或化合物（1）+化合物（2）+化合物（3）+化合物（4）+化合物（5）。進而佳的組合為化合物（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）。
為了提高對於紫外線或熱的穩定性，化合物（1）的較佳比例為約0.005質量%以上，為了降低下限溫度，化合物（1）的較佳比例為約2質量%以下。進而佳的比例為約0.05質量%至約1.5質量%的範圍。特佳的比例為約0.8質量%至約1.3質量%的範圍。
為了提高介電各向異性，化合物（2）的較佳比例為約5質量%以上，為了降低下限溫度，化合物（2）的較佳比例為約40質量%以下。進而佳的比例為約5質量%至約35質量%的範圍。特佳的比例為約10質量%至約35質量%的範圍。
為了提高上限溫度，或為了降低黏度，化合物（3）的較佳比例為約10質量%以上，為了提高介電各向異性，化合物（3）的較佳比例為約80質量%以下。進而佳的比例為約20質量%至約75質量%的範圍。特佳的比例為約25質量%至約70質量%的範圍。
為了提高介電各向異性，化合物（4）的較佳比例為約5質量%以上，為了降低下限溫度，化合物（4）的較佳比例為約50質量%以下。進而佳的比例為約5質量%至約45質量%的範圍。特佳的比例為約5質量%至約35質量%的範圍。
為了提高短軸方向上的介電常數，化合物（5）的較佳比例為約5質量%以上，為了降低下限溫度，化合物（5）的較佳比例為約40質量%以下。進而佳的比例為約5質量%至約35質量%的範圍。特佳的比例為約5質量%至約30質量%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。式（1）、式（2）、式（3）、式（4）、及式（5）中，R1
為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基，該些基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，或者亦可為式（A-1）所表示的基。較佳的R1
為碳數1至12的烷基、至少一個-CH2
-經-COO-、或-OCO-取代的碳數1至12的烷基、或式（A-1）所表示的基。特佳的R1
為甲基、第三丁基、第三戊基、第三辛基、或α-戊基。R2
為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或碳數2至12的烯基。為了提高穩定性，較佳的R2
為碳數1至12的烷基。R3
及R4
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、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。為了降低黏度，較佳的R3
或R4
為碳數2至12的烯基，為了提高穩定性，較佳的R3
或R4
為碳數1至12的烷基。R5
為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或碳數2至12的烯基。為了提高穩定性，較佳的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、或碳數2至12的烯基氧基。為了提高穩定性，較佳的R6
或R7
為碳數1至12的烷基，為了提高介電各向異性，較佳的R6
或R7
為碳數1至12的烷氧基。
式（A-1）中，Ra
為氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基，該些基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代。較佳的Ra
為碳數1至12的烷基或碳數1至12的烷氧基。Za
為碳數1至20的亦可分支的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2
CH2
-可經-CH=CH-取代。較佳的Za
為碳數1至3的亦可分支的伸烷基。特佳的Za
為亞甲基或二甲基亞甲基。s為0或1。較佳的s為1。t為0、1、2、3、4、或5。較佳的t為0或1。式（A-1）中，波形線表示所鍵結的部位。
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，進而佳的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、或戊基。
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-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。為了降低黏度等原因，於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。於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。
較佳的烯基氧基為乙烯基氧基、烯丙基氧基、3-丁烯基氧基、3-戊烯基氧基、或4-戊烯基氧基。為了降低黏度，進而佳的烯基氧基為烯丙基氧基或3-丁烯基氧基。
至少一個氫經氟或氯取代的烷基的較佳例為氟甲基、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。為了提高介電各向異性，進而佳的例子為2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、或5-氟戊基。
至少一個氫經氟或氯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、或6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，進而佳的例子為2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
環A及環B獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基。為了提高上限溫度，較佳的環A或環B為1,4-伸環己基，為了提高光學各向異性，較佳的環A或環B為1,4-伸苯基，為了提高介電各向異性，較佳的環A或環B為2,6-二氟-1,4-伸苯基。四氫吡喃-2,5-二基為
或
，較佳為
。
環C及環D獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基。為了降低黏度，或為了提高上限溫度，較佳的環C或環D為1,4-伸環己基，為了降低下限溫度，較佳的環C或環D為1,4-伸苯基。
環E為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基。為了提高上限溫度，較佳的環E為1,4-伸環己基，為了提高光學各向異性，較佳的環E為1,4-伸苯基，為了提高介電各向異性，較佳的環E為2,6-二氟-1,4-伸苯基。
環F及環I獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基。為了降低黏度，較佳的環F或環I為1,4-伸環己基，為了提高介電各向異性，較佳的環F或環I為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學各向異性，較佳的環F或環I為1,4-伸苯基。環G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7,8-二氟色原烷-2,6-二基。為了提高介電各向異性，較佳的環G為2,3-二氟-1,4-伸苯基。
Z1
及Z2
獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或二氟亞甲基氧基。為了降低黏度，較佳的Z1
或Z2
為單鍵。Z3
為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或亞甲基氧基。為了降低黏度，較佳的Z3
為單鍵。Z4
為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或二氟亞甲基氧基，於e為3或4時，Z4
為單鍵、伸乙基、或羰基氧基。為了降低黏度，較佳的Z4
為單鍵，為了提高介電各向異性，較佳的Z4
為二氟亞甲基氧基。Z5
及Z6
獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或亞甲基氧基。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，為了提高介電各向異性，較佳的Z5
或Z6
為亞甲基氧基。
X1
為氫、氟、或氯。較佳的X1
為氫或氯。X2
、X3
、X4
、及X5
獨立地為氫或氟。為了提高介電各向異性，較佳的X2
、X3
、X4
、或X5
為氟。
Y1
為氟、氯、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基氧基。為了降低下限溫度，較佳的Y1
為氟。
至少一個氫經氟或氯取代的烷基的較佳例為三氟甲基。至少一個氫經氟或氯取代的烷氧基的較佳例為三氟甲氧基。至少一個氫經氟或氯取代的烯基氧基的較佳例為三氟乙烯基氧基。
a為0、1、2、3、或4。較佳的a為1或2。b及c獨立地為0、1、2、或3，b及c之和為2或3。為了提高上限溫度，較佳的b為1或2。為了降低下限溫度，較佳的c為0或1。d為1、2、或3。為了降低黏度，較佳的d為1，為了提高上限溫度，較佳的d為2或3。e為1、2、3、或4。為了提高介電各向異性，較佳的e為2或3。f為1、2、或3，g為0或1，f與g之和為3以下。為了降低黏度，較佳的f為1，為了提高上限溫度，較佳的f為2或3。為了降低黏度，較佳的g為0，為了降低下限溫度，較佳的g為1。
第五，示出較佳的成分化合物。較佳的化合物（1）為項2所述的化合物（1-1）至化合物（1-8）。特佳的化合物（1）為化合物（1-1）或化合物（1-2）。
較佳的化合物（2）為項3所述的化合物（2-1）至化合物（2-11）。該些化合物中，較佳為第一成分的至少一種為化合物（2-1）、化合物（2-2）、化合物（2-4）、化合物（2-6）、或化合物（2-8）。且較佳為第一成分的至少兩種為化合物（2-1）及化合物（2-4）、化合物（2-1）及化合物（2-6）、化合物（2-2）及化合物（2-4）、化合物（2-2）及化合物（2-6）、化合物（2-4）及化合物（2-6）、或化合物（2-4）及化合物（2-8）的組合。
較佳的化合物（3）為項7所述的化合物（3-1）至化合物（3-13）。該些化合物中，較佳為第二成分的至少一種為化合物（3-1）、化合物（3-3）、化合物（3-5）、化合物（3-6）、或化合物（3-8）。且較佳為第二成分的至少兩種為化合物（3-1）及化合物（3-5）、化合物（3-1）及化合物（3-6）、化合物（3-1）及化合物（3-8）、化合物（3-3）及化合物（3-5）、化合物（3-3）及化合物（3-6）、化合物（3-3）及化合物（3-8）的組合。
較佳的化合物（4）為項10所述的化合物（4-1）至化合物（4-24）。該些化合物中，較佳為第三成分的至少一種為化合物（4-2）、化合物（4-4）、化合物（4-8）、化合物（4-12）、化合物（4-14）、化合物（4-15）、化合物（4-18）、或化合物（4-19）。且較佳為第三成分的至少兩種為化合物（4-8）及化合物（4-15）、化合物（4-8）及化合物（4-18）、化合物（4-12）及化合物（4-15）、化合物（4-14）及化合物（4-18）、化合物（4-15）及化合物（4-18）、化合物（4-15）及化合物（4-19）、或化合物（4-18）及化合物（4-19）的組合。
較佳的化合物（5）為項13所述的化合物（5-1）至化合物（5-27）。該些化合物中，較佳為第四成分的至少一種為化合物（5-1）、化合物（5-3）、化合物（5-6）、化合物（5-8）、化合物（5-10）、或化合物（5-14）。且較佳為第四成分的至少兩種為化合物（5-1）及化合物（5-8）、化合物（5-3）及化合物（5-8）、化合物（5-3）及化合物（5-14）、化合物（5-6）及化合物（5-8）、化合物（5-6）及化合物（5-10）、或化合物（5-8）及化合物（5-14）的組合。
第六，對可添加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、消光劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、極性化合物等。出於引起液晶分子的螺旋結構來賦予扭角（torsion angle）的目的，而將光學活性化合物添加於組成物中。此種化合物的例子為化合物（6-1）至化合物（6-5）。光學活性化合物的較佳比例為約5質量%以下。進而佳的比例為約0.01質量%至約2質量%的範圍。
為了防止由大氣中的加熱所引起的比電阻下降，或為了在長時間使用元件後，不僅於室溫下而且於接近於上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率，而將抗氧化劑添加於組成物中。抗氧化劑的較佳例為化合物（7-1）至化合物（7-3）等。
化合物（7-2）由於揮發性小，因此對於在長時間使用元件後，不僅於室溫下而且於接近於上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率而言有效。為了獲得所述效果，抗氧化劑的較佳比例為約50 ppm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600 ppm以下。進而佳的比例為約100 ppm至約300 ppm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，具有立體阻礙的胺之類的光穩定劑亦較佳。光穩定劑的較佳例為化合物（8-1）至化合物（8-16）等。為了獲得所述效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例為約50 ppm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10000 ppm以下。進而佳的比例為約100 ppm至約10000 ppm的範圍。
消光劑為藉由接收液晶化合物所吸收的光能並轉換為熱能來防止液晶化合物的分解的化合物。消光劑的較佳例為化合物（9-1）至化合物（9-7）等。為了獲得所述效果，該些消光劑的較佳比例為約50 ppm以上，為了不提高下限溫度，該些消光劑的較佳比例為約20000 ppm以下。進而佳的比例為約100 ppm至約10000 ppm的範圍。
為了適合於賓主（guest host，GH）模式的元件，而將偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素（dichroic dye）添加於組成物中。色素的較佳比例為約0.01質量%至約10質量%的範圍。為了防止起泡，而將二甲基矽酮油、甲基苯基矽酮油等消泡劑添加於組成物中。為了獲得所述效果，消泡劑的較佳比例為約1 ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳比例為約1000 ppm以下。進而佳的比例為約1 ppm至約500 ppm的範圍。
為了適合於聚合物穩定配向（PSA）型的元件，而將聚合性化合物添加於組成物中。聚合性化合物的較佳例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物（氧雜環丙烷、氧雜環丁烷）、乙烯基酮等具有可聚合的基的化合物。進而佳的例子為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。為了獲得所述效果，聚合性化合物的較佳比例為約0.05質量%以上，為了防止顯示不良，聚合性化合物的較佳比例為約10質量%以下。進而佳的比例為約0.1質量%至約2質量%的範圍。聚合性化合物藉由紫外線照射而聚合。亦可於光聚合起始劑等起始劑的存在下進行聚合。用以進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型、及適當的量已為本技術領域具通常知識者所知，並記載於文獻中。例如作為光聚合起始劑的豔佳固（Irgacure）651（註冊商標；巴斯夫（BASF））、豔佳固（Irgacure）184（註冊商標；巴斯夫（BASF））、或德牢固（Darocur）1173（註冊商標；巴斯夫（BASF））適合於自由基聚合。基於聚合性化合物的質量，光聚合起始劑的較佳比例為約0.1質量%至約5質量%的範圍。進而佳的比例為約1質量%至約3質量%的範圍。
保管聚合性化合物時，為了防止聚合，亦可添加聚合抑制劑。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制劑的狀態添加於組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、甲基對苯二酚之類的對苯二酚衍生物、4-第三丁基鄰苯二酚、4-甲氧基苯酚、啡噻嗪等。
第七，對成分化合物的合成方法進行說明。該些化合物可利用已知的方法來合成。例示合成方法。化合物（1-1）等可自東京化成工業（TCI）獲取。化合物（2-4）是利用日本專利特開平10-251186號公報中所記載的方法來合成。化合物（3-1）是利用日本專利特開昭59-176221號公報中所記載的方法來合成。化合物（4-4）是利用日本專利特開平10-204016號公報中所記載的方法來合成。化合物（5-1）是利用日本專利特開2000-053602號公報中所記載的方法來合成。抗氧化劑已有市售。化合物（7-1）可自西格瑪奧德里奇公司（Sigma-Aldrich Corporation）獲取。化合物（7-2）是利用美國專利3660505號說明書中所記載的方法來合成。
未記載合成方法的化合物可利用以下成書中所記載的方法來合成：「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。組成物是利用公知的方法，由以所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。該組成物主要具有約-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。可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。亦可藉由嘗試錯誤來製備具有約0.10至約0.30的範圍的光學各向異性的組成物。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。該組成物可用作具有向列相的組成物，可藉由添加光學活性化合物而用作光學活性組成物。
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、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特佳為用於具有TN模式、OCB模式、IPS模式或FFS模式的AM元件。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，於不施加電壓時，液晶分子的排列可相對於玻璃基板而為平行，或亦可為垂直。該些元件可為反射型、透過型或半透過型。較佳為用於透過型的元件。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進行微膠囊化而製作的向列曲線排列相（nematic curvilinear aligned phase，NCAP）型的元件或使組成物中形成三維網狀高分子而成的聚合物分散（polymer dispersed，PD）型的元件。 [實施例]
藉由實施例來對本發明進一步進行詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明包含實施例1的組成物與實施例2的組成物的混合物。本發明亦包含將實施例的組成物的至少兩種混合而成的混合物。所合成的化合物是藉由核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）分析等方法來鑑定。化合物、組成物、及元件的特性是藉由下述記載的方法來測定。
NMR分析：於測定中使用布魯克拜厄斯賓（Bruker BioSpin）公司製造的DRX-500。1
H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl3
等氘化溶媒中，以於室溫下、500 MHz、累計次數16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。19
F-NMR的測定中，使用CFCl3
作為內部標準，以累計次數24次來進行。核磁共振光譜的說明中，s是指單峰（singlet），d是指雙重峰（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是指寬峰（broad）。
氣相層析分析：於測定中使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。載體氣體為氦氣（2 mL/min）。將試樣氣化室設定為280℃，將檢測器（火焰離子化檢測器（flame ionization detector，FID））設定為300℃。於進行成分化合物的分離時，使用安捷倫科技有限公司（Agilent Technologies Inc.）製造的毛細管柱DB-1（長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm；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℃/min的比例昇溫至280℃。將試樣製備成丙酮溶液（0.1質量%）後，將其1 μL注入至試樣氣化室中。記錄計為島津製作所製造的C-R5A型層析儀組件（Chromatopac）或其同等品。所獲得的氣相層析圖顯示出與成分化合物相對應的峰值的保持時間及峰值的面積。
用以稀釋試樣的溶媒可使用氯仿、己烷等。為了將成分化合物分離，可使用以下的毛細管柱。安捷倫科技有限公司（Agilent Technologies Inc.）製造的HP-1（長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm）、瑞斯泰克公司（Restek Corporation）製造的Rtx-1（長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm）、澳大利亞SGE國際公司（SGE International Pty. Ltd）製造的BP-1（長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm）。出於防止化合物峰值的重疊的目的，可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025（長度50 m、內徑0.25 mm、膜厚0.25 μm）。
組成物中所含有的液晶性化合物的比例可利用以下般的方法來算出。利用氣相層析法（FID）來對液晶性化合物的混合物進行分析。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。於使用上文記載的毛細管柱時，可將各種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（質量%）可根據峰值的面積比來算出。
測定試樣：於測定組成物或元件的特性時，將組成物直接用作試樣。於測定化合物的特性時，藉由將該化合物（15質量%）混合於母液晶（85質量%）中來製備測定用試樣。根據藉由測定而獲得的值，利用外推法來算出化合物的特性值。（外推值）=｛（試樣的測定值）-0.85×（母液晶的測定值）｝/0.15。於在該比例下，層列相（或結晶）於25℃下析出時，將化合物與母液晶的比例以10質量%：90質量%、5質量%：95質量%、1質量%：99質量%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、及介電各向異性的值。
使用下述母液晶。成分化合物的比例是以質量%表示。
測定方法：利用下述方法來進行特性的測定。該些方法大多是社團法人電子資訊技術產業協會（Japan Electronics and Information Technology Industries Association；稱為JEITA）所審議製定的JEITA標準（JEITA·ED-2521B）中所記載的方法或將其加以修飾而成的方法。測定中所使用的TN元件中，未安裝薄膜電晶體（TFT）。
（1）向列相的上限溫度（NI；℃）：於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℃/min的速度進行加熱。對試樣的一部分自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」。
（2）向列相的下限溫度（TC
；℃）：將具有向列相的試樣放入玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，於試樣在-20℃下為向列相的狀態，而於-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」。
（3）黏度（體積黏度；η；於20℃下測定；mPa·s）：於測定中使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計。
（4）黏度（旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa·s）：依據M.今井（M. Imai）等人的「分子晶體與液晶（Molecular Crystals and Liquid Crystals）」第259期第37頁（1995）中所記載的方法來進行測定。於扭轉角為0°且兩塊玻璃基板的間隔（單元間隙）為5 μm的TN元件中放入試樣。對該元件於16 V至19.5 V的範圍內，以0.5 V為單位來階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅施加一個矩形波（矩形脈衝；0.2秒）與不施加電壓（2秒）的條件反覆施加。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）。根據該些測定值與M.今井等人的論文中第40頁記載的計算式（8）來獲得旋轉黏度的值。該計算所需的介電各向異性的值是使用測定該旋轉黏度的元件並利用以下記載的方法來求出。
（5）光學各向異性（折射率各向異性；Δn；於25℃下測定）：使用波長589 nm的光，利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。將主稜鏡的表面向一方向摩擦後，將試樣滴加於主稜鏡上。折射率n∥是於偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率n⊥是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。光學各向異性的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
（6）介電各向異性（Δε；於25℃下測定）：於兩塊玻璃基板的間隔（單元間隙）為9 μm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（10 V、1 kHz），2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數（ε∥）。對該元件施加正弦波（0.5 V、1 kHz），2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數（ε⊥）。介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
（7）臨限電壓（Vth；於25℃下測定；V）：於測定中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。於兩塊玻璃基板的間隔（單元間隙）為0.45/Δn（μm）、扭轉角為80度的正常顯白模式（normally white mode）的TN元件中放入試樣。對該元件施加的電壓（32 Hz、矩形波）是以0.02 V為單位，自0 V階段性地增加至10 V。此時，自垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光量。製成於該光量達到最大時透過率為100%，且於該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是由透過率達到90%時的電壓來表示。
（8）電壓保持率（VHR-1；於25℃下測定；%）：測定中所使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且兩塊玻璃基板的間隔（單元間隙）為5 μm。該元件在放入試樣後，利用以紫外線進行硬化的黏接劑來密封。對該TN元件施加脈衝電壓（1 V、60微秒）來充電。利用高速電壓計，於166.7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為未衰減時的面積。電壓保持率是由面積A相對於面積B的百分率來表示。
（9）電壓保持率（VHR-2；於60℃下測定；%）：除了代替25℃而於60℃下進行測定以外，以與所述相同的順序來測定電壓保持率。由VHR-2來表示所獲得的值。
（10）電壓保持率（VHR-3；於60℃下測定；%）：照射紫外線後，測定電壓保持率，並評價對於紫外線的穩定性。測定中所使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且單元間隙為5 μm。於該元件中注入試樣，照射167分鐘的5 mW/cm2
的紫外線。光源為艾古非（EYEGRAPHICS）股份有限公司製造的黑燈（black light）、F40T10/BL（峰值波長369 nm），元件與光源的間隔為5 mm。VHR-3的測定中，於166.7毫秒期間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-3的組成物對於紫外線具有大的穩定性。
（11）電壓保持率（VHR-4；於60℃下測定；%）：將注入有試樣的TN元件於120℃的恆溫槽內加熱20小時後，測定電壓保持率，並評價對於熱的穩定性。VHR-4的測定中，於166.7毫秒期間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對於熱具有大的穩定性。
（12）響應時間（τ；於25℃下測定；ms）：於測定中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）設定為5 kHz。於兩塊玻璃基板的間隔（單元間隙）為5.0 μm、扭轉角為80度的正常顯白模式（normally white mode）的TN元件中放入試樣。對該元件施加矩形波（60 Hz、5 V、0.5秒）。此時，自垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光量。於該光量達到最大時視作透過率為100%，於該光量為最小時視作透過率為0%。上昇時間（τr：rise time；毫秒）是透過率自90%變化為10%所需的時間。下降時間（τf：fall time；毫秒）是自透過率10%變化為90%所需的時間。響應時間是由以所述方式求出的上昇時間與下降時間之和來表示。
（13）彈性常數（K；於25℃下測定；pN）：於測定中使用橫河·惠普（Hewlett-Packard）股份有限公司製造的HP4284A型LCR測試儀。於兩塊玻璃基板的間隔（單元間隙）為20 μm的水平配向元件中放入試樣。對該元件施加0伏特至20伏特電荷，測定靜電電容及施加電壓。使用「液晶器件手冊」（日刊工業新聞公司）第75頁的式（2.98）、式（2.101），將所測定的靜電電容（C）與施加電壓（V）的值進行擬合，根據式（2.99）而獲得K11及K33的值。其次，於「液晶器件手冊」（日刊工業新聞公司）第171頁的式（3.18）中使用先前所求出的K11及K33的值來算出K22。彈性常數是由以所述方式求出的K11、K22、及K33的平均值來表示。
（14）比電阻（ρ；於25℃下測定；Ωcm）：於具備電極的容器中注入試樣1.0 mL。對該容器施加直流電壓（10 V），測定10秒後的直流電流。比電阻是根據下式而算出。（比電阻）=｛（電壓）×（容器的電容）｝/｛（直流電流）×（真空的介電常數）｝。
（15）螺旋節距（helical pitch）（P；於室溫下測定；μm）：螺旋節距是利用楔形法而測定。參照「液晶便覽」第196頁（2000年發行，丸善）。將試樣注入至楔形單元，於室溫下靜置2小時後，藉由偏光顯微鏡（尼康（Nikon）（股），商品名MM40/60系列）來觀察向錯線的間隔（d2-d1）。螺旋節距（P）是根據將楔形單元的角度表示為θ的下述式來算出。P＝2×（d2-d1）×tanθ。
（16）短軸方向上的介電常數（ε⊥；於25℃下測定）：於兩塊玻璃基板的間隔（單元間隙）為9 μm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（0.5 V、1 kHz），2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數（ε⊥）。
實施例的化合物是基於下述表3的定義而由記號來表示。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相對應。（-）的記號是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例（百分率）是基於液晶組成物的質量的質量百分率（質量%）。最後，歸納組成物的特性值。
[比較例1] 3-HBBXB(F,F)-F （2-1） 3% 3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 2% 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 8% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 7% 3-HH-V （3-1） 44% V-HHB-1 （3-5） 6% 2-BB(F)B-3 （3-8） 2% 3-HHXB(F,F)-F （4-4） 6% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （4-18） 13% 3-HHBB(F,F)-F （4-19） 4% 4-HHBB(F,F)-F （4-19） 5% NI=79.8℃；Tc＜-20℃；Δn=0.106；Δε=8.5；η=11.6 mPa·s；γ1=60.0 mPa·s；VHR-3=35.5%. [實施例1] 將於比較例1的組成物中添加化合物（1-1）而成的組成物設為實施例1。 3-HBBXB(F,F)-F （2-1） 3% 3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 2% 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 8% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 7% 3-HH-V （3-1） 44% V-HHB-1 （3-5） 6% 2-BB(F)B-3 （3-8） 2% 3-HHXB(F,F)-F （4-4） 6% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （4-18） 13% 3-HHBB(F,F)-F （4-19） 4% 4-HHBB(F,F)-F （4-19） 5% 以0.5質量%的比例將化合物（1-1）添加於該組成物中。
NI=78.0℃；Tc＜-20℃；Δn=0.106；Δε=8.5；η=11.6 mPa·s；γ1=60.0 mPa·s；VHR-3=81.1%.
[實施例2] 3-HBBXB(F,F)-F （2-1） 3% 3-HBB(F,F)XB(F,F)-F （2-2） 7% 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 2% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 6% 3-HH-V （3-1） 34% 3-HH-V1 （3-1） 5% 3-HH-VFF （3-1） 2% V-HHB-1 （3-5） 12% V2-HHB-1 （3-5） 11.5% 3-HHB-1 （3-5） 2% 1-BB(F)B-2V （3-8） 2% 2-BB(F)B-2V （3-8） 6% 3-BB(F)B-2V （3-8） 4% 3-HHXB(F,F)-F （4-4） 3.5% 以0.5質量%的比例將化合物（1-2）添加於該組成物中。
NI=102.0℃；Tc＜-20℃；Δn=0.113；Δε=3.5；γ1=63.0 mPa·s；VHR-3=88.7%.
[實施例3] 3-HBBXB(F,F)-F （2-1） 3% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 12% 4-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-8） 5% 5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-8） 5% 3-HH-V （3-1） 36% 3-HH-V1 （3-1） 10% 1V2-HH-3 （3-1） 9% 3-HHXB(F,F)-CF3 （4-5） 12% 3-GB(F,F)XB(F,F)-F （4-14） 8% 以0.4質量%的比例將化合物（1-1）添加於該組成物中。
NI=70.9℃；Tc＜-20℃；Δn=0.087；Δε=13.5；γ1=65.3 mPa·s；VHR-3=82.8%.
[實施例4] 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 10% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 6% 3-HH-V （3-1） 41% 3-HHB-1 （3-5） 5% 3-HHB-3 （3-5） 5% 3-HHB-O1 （3-5） 3% 3-HHB(F,F)-F （4-2） 10% 3-HHXB(F,F)-F （4-4） 2% 3-GHB(F,F)-F （4-7） 4% 3-BB(F)B(F,F)-F （4-15） 7% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （4-18） 7% 以0.5質量%的比例將化合物（1-1）添加於該組成物中。
NI=73.2℃；Tc＜-20℃；Δn=0.099；Δε=11.0；γ1=60.8 mPa·s；VHR-3=82.4%.
[實施例5] 3-HBB(F,F)XB(F,F)-F （2-2） 4% 3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 3% 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 4% 3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F （2-5） 3% 3-HH-V （3-1） 34% 3-HH-V1 （3-1） 5.5% V-HHB-1 （3-5） 13% V-HBB-2 （3-6） 5% 2-BB(F)B-3 （3-8） 4% 1-BB(F)B-2V （3-8） 4% 2-BB(F)B-2V （3-8） 5% 3-BB(F)B-2V （3-8） 4% 3-BB(F)B(F,F)-CF3 （4-16） 3% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （4-18） 8.5% 以0.5質量%的比例將化合物（1-2）添加於該組成物中。
NI=82.5℃；Tc＜-20℃；Δn=0.130；Δε=5.2；η=13.6 mPa·s；γ1=55.0 mPa·s；VHR-3=83.2%.
[實施例6] 3-HBBXB(F,F)-F （2-1） 3% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 4% 3-dhBB(F,F)XB(F,F)-F （2-6） 4% 5-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-8） 5% 3-HH-V （3-1） 47% 3-HH-V1 （3-1） 10% V2-HHB-1 （3-5） 8% 3-HHXB(F,F)-CF3 （4-5） 6% 3-GB(F,F)XB(F,F)-F （4-14） 8% 3-GBB(F)B(F,F)-F （4-22） 3% 4-GBB(F)B(F,F)-F （4-22） 2% 以0.5質量%的比例將化合物（1-1）添加於該組成物中。
NI=75.5℃；Tc＜-20℃；Δn=0.084；Δε=10.4；γ1=53.8 mPa·s；VHR-3=81.5%.
[實施例7] 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 5% 3-dhBB(F,F)XB(F,F)-F （2-6） 4% 5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F （2-11） 2% 3-HH-V （3-1） 22% 3-HH-V1 （3-1） 10% 5-HB-O2 （3-2） 5% 3-HHEH-3 （3-4） 3% 3-HBB-2 （3-6） 7% 5-B(F)BB-3 （3-7） 3% 5-HXB(F,F)-F （4-1） 3% 3-HHXB(F,F)-F （4-4） 6% 3-HGB(F,F)-F （4-6） 3% 3-HB(F)B(F,F)-F （4-9） 5% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （4-18） 6% 3-HHBB(F,F)-F （4-19） 6% 3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F （4-23） 4% 3-HB-CL （4） 3% 3-HHB-OCF3 （4） 3% 以0.5質量%的比例將化合物（1-1）添加於該組成物中。
NI=74.3℃；Tc＜-20℃；Δn=0.105；Δε=6.8；η=15.2 mPa·s；γ1=65.8 mPa·s；VHR-3=77.3%.
[實施例8] 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 5% 3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-8） 6% 3-HH-V （3-1） 30% 3-HH-V1 （3-1） 10% 1V2-HH-3 （3-1） 8% 3-HH-VFF （3-1） 8% V2-BB-1 （3-3） 2% 5-HB(F)BH-3 （3-12） 5% 5-HBBH-3 （3） 5% 3-HHB(F,F)-F （4-2） 8% 3-GB(F)B(F,F)-F （4-12） 3% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （4-18） 10% 以0.5質量%的比例將化合物（1-1）添加於該組成物中。
NI=76.2℃；Tc＜-20℃；Δn=0.091；Δε=5.0；η=12.4 mPa·s；γ1=61.2 mPa·s；VHR-3=79.8%.
[實施例9] 3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 3% 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （2-4） 5% 3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F （2-5） 3% 5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F （2-11） 4% 2-HH-5 （3-1） 8% 3-HH-V （3-1） 28% 4-HH-V1 （3-1） 7% 5-HB-O2 （3-2） 2% 7-HB-1 （3-2） 5% VFF-HHB-O1 （3-5） 8% VFF-HHB-1 （3-5） 3% 3-HBB(F,F)-F （4-8） 5% 5-HBB(F,F)-F （4-8） 4% 3-BB(F)B(F,F)-F （4-15） 3% 3-HH2BB(F,F)-F （4） 3% 4-HH2BB(F,F)-F （4） 3% 3-HBB(2F,3F)-O2 （5-14） 2% 2-BB(2F,3F)B-3 （5-19） 4% 以0.3質量%的比例將化合物（1-2）添加於該組成物中。
NI=79.5℃；Tc＜-20℃；Δn=0.109；Δε=4.8；η=13.3 mPa·s；γ1=57.4 mPa·s；VHR-3=77.8%.
比較例1的組成物的照射紫外線後的電壓保持率（VHR-3）為35.5%。另一方面，實施例1的組成物的VHR-3為81.1%。如此，與比較例1的組成物相比，實施例1的組成物具有大的VHR-3。因此，得出結論為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可用於液晶監視器、液晶電視等中。
無
Claims (20)
- 一種液晶組成物，其含有作為第一添加物的選自式(1)所表示的化合物中的至少一種化合物以及作為第一成分的選自式(2)所表示的化合物中的至少一種化合物，且具有正的介電各向異性，
- 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(1-8)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一添加物，
- 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)至式(2-6)及式(2-9)至式(2-11)所表示的化合物 的群組中的至少一種化合物作為第一成分，
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中第一添加物的比例為0.005質量%至2質量%的範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中第一成分的比例為5質量%至40質量%的範圍。
- 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)所表示的化合物中的至少一種化合物作為第二成分，
- 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)至式(3-13)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分，
- 如申請專利範圍第6項所述的液晶組成物，其中第二成分的比例為10質量%至80質量%的範圍。
- 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)所表示的化合物中的至少一種化合物作為第三成分，
- 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)至式(4-24)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第三成分，
- 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其中第三成分的比例為10質量%至80質量%的範圍。
- 如申請專利範圍第6項所述的液晶組成物，其含有選自式(4)所表示的化合物中的至少一種化合物作為第三成分，
- 如申請專利範圍第6項所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)至式(4-24)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第三成分，
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(5)所表示的化合物中的至少一種化合物作為第四成分，
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有選自式(5-1)至式(5-27)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第四成分，
- 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物，其中第四成分的比例為5質量%至40質量%的範圍。
- 如申請專利範圍第6項所述的液晶組成物，其含有選自式(5)所表示的化合物中的至少一種化合物作為第四成分，
- 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(於25℃下測定)為0.07以上，而且頻率1kHz下的介電各向異性(於25℃下測定)為2以上。
- 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。
- 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其用於液晶顯示元件中。
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