TWI730049B

TWI730049B - 液晶組成物及液晶顯示元件

Info

Publication number: TWI730049B
Application number: TW106104680A
Authority: TW
Inventors: 栗原衣理子; 齋藤将之
Original assignee: 日商捷恩智股份有限公司; 日商捷恩智石油化學股份有限公司
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2021-06-11
Also published as: JP6950673B2; WO2017141671A1; EP3418350A4; CN108699442A; US20190048261A1; EP3418350B1; TW201739901A; KR20180109930A; EP3418350A1; JPWO2017141671A1

Abstract

本發明提供一種液晶組成物及包含該組成物的AM元件，所述液晶組成物於上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性大、負介電各向異性大等特性中，充分滿足至少一種特性或關於至少兩種特性具有適當的平衡。本發明的液晶組成物可含有作為第一成分的具有小的黏度或低的下限溫度的特定化合物、作為第二成分的大的光學各向異性及負介電各向異性的特定化合物、作為第三成分的具有高的上限溫度或小的黏度的特定化合物、作為第四成分的具有負的介電各向異性或低的下限溫度的特定化合物、或者作為添加物成分的具有聚合性基的特定化合物。

Description

液晶組成物及液晶顯示元件

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負的液晶組成物、及含有該組成物且具有面內切換(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)等模式的液晶顯示元件。本發明還有關於一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件。

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)、面內切換(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、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。將兩者的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，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。尤佳為低溫下的黏度小。

組成物的光學各向異性與元件的對比度比相關聯。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)被設計成使對比度比為最大。適當的積的值依存於運作模式的種類。VA模式的元件中，該值為約0.30μm至約0.40μm的範圍，IPS模式或FFS模式的元件中，該值為約0.20μm至約0.30μm的範圍。該些情況下，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。組成物的大的介電各向異性有助於元件中的低臨限電壓、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。組成物的大的比電阻有助於元件的大的電壓保持率與大的對比度比。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元件的壽命相關聯。於該穩定性高時，元件的壽命長。此種特性對用於液晶投影儀、液晶電視等的AM元件而言較佳。

於聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)型的液晶顯示元件中使用含有聚合物的液晶組成物。首先，將添加有少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。繼而，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物的網狀結構。該組成物中，可利用聚合物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物的此種效果。

於具有TN模式的AM元件中使用具有正的介電各向異性的組成物。於具有VA模式的AM元件中使用具有負的介電各向異性的組成物。於具有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。於聚合物穩定配向型的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。本申請案第一成分的例子揭示於以下的專利文獻1至專利文獻4中。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平9-77692號公報

[專利文獻2]日本專利特開平10-114690號公報

[專利文獻3]日本專利特開平11-140447號公報

[專利文獻4]日本專利特開2011-89013號公報

本發明的其中一個目的為一種液晶組成物，其於向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性大、負介電各向異性大、比電阻大、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。另一目的為於至少兩種特性之間具有適當的平衡的液晶組成物。另一目的為含有此種組成物的液晶顯示元件。又一目的為一種AM元件，其具有響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長等特性。

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，所述液晶組成物含有作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物及作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，而且具有向列相及負的介電各向異性。

此處，R¹及R²獨立地為碳數2至12的烯基；R³及R⁴獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基；環A及環C獨立地為1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基，環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基；Z¹及Z²獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基或亞甲基氧基；a為0、1、2；b為0或1；a與b之和為3以下。

本發明的其中一個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、光學各向異性大、負介電各向異性大、比電阻大、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。另一優點為於至少兩種特性之間具有適當的平衡的液晶組成物。另一優點為含有此種組成物的液晶顯示元件。另一優點為一種AM元件，其具有響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長等特性。

該說明書中的用語的使用方法如下所述。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，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物的目的而添加的化合物。

液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物進行混合來製備。液晶性化合物的比例(含量)是由基於該液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)所表示。於該液晶組成物中視需要來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、聚合抑制劑之類的添加物。添加物的比例(添加量)是與液晶性化合物的比例同樣地，由基於液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)所表示。有時亦使用重量百萬分率(ppm)。聚合起始劑及聚合抑制劑的比例是例外地基於聚合性化合物的重量來表示。

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，而且在長時間使用後，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」是指元件於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，而且在長時間使用後，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。關於「提高介電各向異性」的表述，當介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，當介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。

有時將式(1)所表示的化合物簡稱為「化合物(1)」。有時將選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物簡稱為「化合物(2)」。「化合物(1)」是指式(1)所表示的一種化合物、兩種化合物的混合物或三種以上化合物的混合物。對於其他式所表示的化合物亦相同。「至少一個‘A’」的表述是指‘A’ 的數量為任意。「至少一個‘A’可經‘B’取代」的表述是指當‘A’的數量為一個時，‘A’的位置為任意，當‘A’的數量為兩個以上時，該些的位置亦可無限制地選擇。該規則亦適用於「至少一個‘A’經‘B’取代」的表述。

成分化合物的化學式中，將末端基R³的記號用於多種化合物。該些化合物中，任意的兩個R³所表示的兩個基可相同，或者亦可不同。例如，有化合物(2-1)的R³為乙基，且化合物(2-2)的R³為乙基的情況。亦有化合物(2-1)的R³為乙基，且化合物(2-2)的R³為丙基的情況。該規則亦適用於其他末端基等的記號。式(3)中，c為2時，存在兩個環D。該化合物中，兩個環D所表示的兩個環可相同，或者亦可不同。當c大於2時，該規則亦適用於任意的兩個環D。該規則亦適用於Z¹、環A等記號。該規則亦適用於化合物(5-27)中的兩個-Sp²-P⁵之類的情況。

由六角形包圍的A、B、C等記號分別與環A、環B、環C等六員環對應。化合物(5)中，六角形表示六員環或縮合環。橫切該六角形的斜線是表示環上的任意的氫可經-Sp¹-P¹等基取代。h等下標表示取代的基的數量。當下標為0時，無此種取代。當h為2以上時，於環K上存在多個-Sp²-P²。-Sp²-P²表示的多個基可相同，或者亦可不同。

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-2,5-二基之類的由環所衍生的左右非對稱的二價基。該規則亦適用於羰基氧基(-COO-或-OCO-)之類的二價的鍵結基。

本發明為下述項等。

項1. 一種液晶組成物，其含有作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物及作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，而且具有向列相及負的介電各向異性，

此處，R¹及R²獨立地為碳數2至12的烯基；R³及R⁴獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基；環A及環C獨立地為1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基，環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基；Z¹及Z²獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基或亞甲基氧基；a 為0、1、2；b為0或1；a與b之和為3以下。

項2. 如項1所述的液晶組成物，其含有作為第一成分的選自式(1-1)至式(1-10)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，

項3. 如項1或項2所述的液晶組成物，其中第一成分的比例為5重量%至60重量%的範圍。

項4. 如項1至項3中任一項所述的液晶組成物，其含有作為第二成分的選自式(2-1)至式(2-9)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，

式(2-1)至式(2-9)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、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基。

項5. 如項1至項4中任一項所述的液晶組成物，其中第二成分的比例為5重量%至50重量%的範圍。

項6. 如項1至項5中任一項所述的液晶組成物，其含有作為第三成分的選自式(3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，

式(3)中，R⁵及R⁶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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數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-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z³為單鍵、伸乙基或羰基氧基；c為1、2或3；其中，除式(1)所表示的化合物外。

項7. 如項1至項6中任一項所述的液晶組成物，其含有作為第三成分的選自式(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，

式(3-1)至式(3-13)中，R⁵及R⁶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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；其中，除式(1)所表示的化合物外。

項8. 如項6或項7所述的液晶組成物，其中第三成分的比例為5重量%至55重量%的範圍。

項9. 如項1至項8中任一項所述的液晶組成物，其含有作為第四成分的選自式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，

式(4)中，R⁷及R⁸獨立地為碳數1至12的烷基、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1至12的烷基；環F及環I獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；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；Z⁴及Z⁵獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基或亞甲基氧基；d為1、2或3；e為0或1；d與e之和為1至3；其中，除式(2)所表示的化合物外。

項10. 如項1至項9中任一項所述的液晶組成物，其含有作為第四成分的選自式(4-1)至式(4-16)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，

式(4-1)至式(4-16)中，R⁷及R⁸獨立地為碳數1至12的烷基、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1至12的烷基。

項11. 如項9或項10所述的液晶組成物，其中第四成分的比例為15重量%至70重量%的範圍。

項12. 如項1至項11中任一項所述的液晶組成物，其含有作為添加物成分的選自式(5)所表示的化合物的群組中的至少一種聚合性化合物，

式(5)中，環J及環L獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代；環K為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代；Z⁶及Z⁷獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-、-C(CH₃)=CH-、-CH=C(CH₃)-或-C(CH₃)=C(CH₃)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P¹、P²及P³獨立地為聚合性基；Sp¹、Sp²及Sp³獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；f為0、1或2；g、h及i獨立地為0、1、2、3或4；而且g、h及i之和為1以上。

項13. 如項12所述的液晶組成物，其中式(5)中，P¹、 P²及P³獨立地為選自式(P-1)至式(P-6)所表示的基的群組中的聚合性基，

式(P-1)至式(P-6)中，M¹、M²及M³獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基；式(5)中，當g個P¹及i個P³全部為式(P-4)所表示的基時，g個Sp¹及i個Sp³中的至少一個為至少一個-CH₂-經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代的伸烷基。

項14. 如項1至項13中任一項所述的液晶組成物，其含有作為添加物成分的選自式(5-1)至式(5-27)所表示的化合物的群組中的至少一種聚合性化合物，

式(5-1)至式(5-27)中，P⁴、P⁵及P⁶獨立地為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的基的群組中的聚合性基；

式(P-1)至式(P-3)中，M¹、M²及M³獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5 的烷基；式(5-1)至式(5-27)中，Sp¹、Sp²及Sp³獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。

項15. 如項12至項14中任一項所述的液晶組成物，其中添加物的比例為0.03重量%至10重量%的範圍。

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IPS模式、VA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. 一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件，其含有如項1至項15中任一項所述的液晶組成物，或該液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。

項19. 一種如項1至項15中任一項所述的液晶組成物的用途，其用於液晶顯示元件中。

項20. 一種如項1至項15中任一項所述的液晶組成物的用途，其用於聚合物穩定配向型的液晶顯示元件中。

本發明亦包括以下項。(a)所述組成物，其更含有選自光學活性化合物、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、聚合抑制劑等添加物的至少一種。(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，所述組成物更含有聚合性化合物。(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)藉由在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、成分的較佳的比例及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳的形態進行說明。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及組成物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，亦可更含有其他的液晶性化合物、添加物等。「其他的液晶性化合物」是與化合物(1)、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。

組成物B實質上僅包含選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的液晶性化合物。「實質上」是指組成物雖可含有添加物，但不含其他的液晶性化合物。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。就可藉由混合其他的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)是指值為零，或值接近於零。

當將成分化合物混合於組成物中時，成分化合物給組成物的特性帶來的主要效果如下所述。化合物(1)降低黏度或降低下限溫度。化合物(2)提高光學各向異性，而且提高介電各向異性。化合物(3)提高上限溫度或降低黏度。化合物(4)提高介電各向異性，而且降低下限溫度。化合物(5)藉由聚合而提供聚合物，該聚合物縮短元件的響應時間，而且改善圖像的殘像。

第三，對組成物中的成分的組合、成分化合物的較佳的比例及其根據進行說明。組成物中的成分的較佳的組合為第一成分+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、第一成分+第二成分+添加物成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分、第一成分+第二成分+第三成分+添加物成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+添加物成分。尤佳的組合為第一成分+第二成分+第三成分+第四成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+添加物成分。

為了降低黏度，第一成分的較佳的比例為約5重量%以上，為了提高介電各向異性，第一成分的較佳的比例為約60重量%以下。尤佳的比例為約10重量%至約50重量%的範圍。特佳的比例為約15重量%至約40重量%的範圍。

為了提高光學各向異性及介電各向異性，第二成分的較佳的比例為約5重量%以上，為了降低下限溫度，第二成分的較佳的比例為約50重量%以下。尤佳的比例為約8重量%至約40重量%的範圍。特佳的比例為約10重量%至約30重量%的範圍。

為了提高上限溫度或為了降低黏度，第三成分的較佳的比例為約5重量%以上，為了提高介電各向異性，第三成分的較佳的比例為約55重量%以下。尤佳的比例為約10重量%至約45重量%的範圍。特佳的比例為約15重量%至約45重量%的範圍。

為了提高介電各向異性，第四成分的較佳的比例為約15重量%以上，為了降低黏度，第四成分的較佳的比例為約70重量%以下。尤佳的比例為約20重量%至約60重量%的範圍。特佳的比例為約25重量%至約50重量%的範圍。

化合物(5)是出於適合於聚合物穩定配向型的元件的目的而添加至組成物中。為了使液晶分子配向，該添加物成分的較佳的比例為約0.03重量%以上，為了防止元件的顯示不良，該添加物成分的較佳的比例為約10重量%以下。尤佳的比例為約0.1重量%至約2重量%的範圍。特佳的比例為約0.2重量%至約1.0重量%的範圍。

第四，對成分化合物的較佳的形態進行說明。式(1)、式(2)、式(3)及式(4)中，R¹及R²獨立地為碳數2至12的烯基。R³、R⁴、R⁷及R⁸獨立地為碳數1至12的烷基、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1至12的烷基。為了提高穩定性，較佳的R³、R⁴、R⁷或R⁸為碳數1至12的烷基，為了提高介電各向異性，較佳的R³、R⁴、R⁷或R⁸為碳數1至12的烷氧基。R⁵及R⁶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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷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R⁵或R⁶為碳數2至12的烯基，為了提高穩定性，較佳的R⁵或R⁶為碳數1至12的烷基。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、烯基等末端基而言亦相同。

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，尤佳的烷基為乙基、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，尤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，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-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。出於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。

至少一個氫經氟或氯取代的烷基的較佳的例子為氟甲基、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，尤佳的例子為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的例子為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，尤佳的例子為2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。

環A及環C獨立地為1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基。環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基。為了降低黏度，較佳的環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基，為了降低光學各向異性，較佳的環B為2-氯-3-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D或環E為1,4-伸環己基，為了降低下限溫度，較佳的環D或環E為1,4-伸苯基。為了提高上限溫度，對於與1,4-伸環己基有關的立體構型而言，反式構型優於順式構型。四氫吡喃-2,5-二基為

或

，較佳為

環F及環I獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟或氯取代的色原烷-2,6-二基。為了降低黏度或為了提高上限溫度，較佳的環F為1,4-伸環己基。為了降低黏度或為了提高上限溫度，較佳的環I為1,4-伸環己基，為了降低下限溫度，較佳的環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。為了降低黏度，較佳的環G為2,3-二氟-1,4-伸苯基，為了降低光學各向異性，較佳的環G為2-氯-3-氟-1,4-伸苯基，為了提高介電各向異性，較佳的環G為7,8-二氟色原烷-2,6-二基。

Z¹、Z²、Z⁴及Z⁵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Z¹、Z²、Z⁴或Z⁵為單鍵，為了降低下限溫度，較佳的Z¹、Z²、Z⁴或Z⁵為伸乙基，為了提高介電各向異性，較佳的Z¹、Z²、Z⁴或Z⁵為亞甲基氧基。Z³為單鍵、伸乙基或羰基氧基。為了提高穩定性，較佳的Z³為單鍵。

a為0、1或2，b為0或1，a及b之和為3以下。為了降低黏度，較佳的a為1，為了提高上限溫度，較佳的a為2或3。為了降低黏度，較佳的b為0，為了降低下限溫度，較佳的b為1。c為1、2或3。為了降低黏度，較佳的c為1，為了提高上限溫度，較佳的c為2或3。d為1、2或3，e為0或1，而且d與e之和為1至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。為了降低黏度，較佳的e為0，為了降低下限溫度，較佳的e為1。

於化合物可由式(1)及式(3)這兩者所表示的情況下，該化合物可看作為式(1)所表示的化合物，且不屬於式(3)所表示的化合物。同樣地，於化合物可由式(2)及式(4)這兩者所表示的情況下，該化合物可看作為式(2)所表示的化合物，且不屬於式(4)所表示的化合物。

式(5)中，P¹、P²及P³獨立地為聚合性基。較佳的P¹、P²或P³為選自式(P-1)至式(P-6)所表示的基的群組中的聚合性基。尤佳的P¹、P²或P³為式(P-1)、式(P-2)或式(P-3)所表示的基。特佳的P¹、P²或P³為式(P-1)或式(P-2)所表示的基。最佳的P¹、P²或P³為式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的較佳的基為-OCO-CH=CH₂或-OCO-C(CH₃)=CH₂。式(P-1)至式(P-6)的波形線表示鍵結的部位。

式(P-1)至式(P-6)中，M¹、M²及M³獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。為了提高反應性，較佳的M¹、M²或M³為氫或者甲基。尤佳的M¹為氫或甲基，尤佳的M²或M³為氫。

Sp¹、Sp²及Sp³獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Sp¹、Sp²或Sp³為單鍵、-CH₂CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-CO-CH=CH-或-CH=CH-CO-。尤佳的Sp¹、Sp²或Sp³為單鍵。

式(5)中，當g個P¹及i個P³全部為式(P-4)所表示的基時，g個Sp¹及i個Sp³中的至少一個為至少一個-CH₂-經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代的碳數1至10的伸烷基。

環J及環L獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代。較佳的環J或環L為苯基。環K為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代。較佳的環K為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。

Z⁶及Z⁷獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-、-C(CH₃)=CH-、-CH=C(CH₃)-或-C(CH₃)=C(CH₃)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Z⁶或Z⁷為單鍵、-CH₂CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-或-OCO-。尤佳的Z⁶或Z⁷為單鍵。

f為0、1或2。較佳的f為0或1。g、h及i獨立地為0、1、2、3或4，而且g、h及i之和為1以上。較佳的g、h或i為1或2。

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(1-10)。該些化合物中，較佳為第一成分的至少一種為化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-3)。較佳為第一成分的至少兩種為化合物(1-1)及化合物(1-2)、化合物(1-1)及化合物(1-3)、化合物(1-2)及化合物(1-3)的組合。

較佳的化合物(2)為項4所述的化合物(2-1)至化合物(2-9)。該些化合物中，較佳為第二成分的至少一種為化合物(2-1)、化合物(2-2)、化合物(2-5)。較佳為第二成分的至少兩種為化合物(2-1)及化合物(2-5)、化合物(2-2)及化合物(2-5)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，較佳為第三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)、化合物(3-7)。較佳為第三成分的至少兩種為化合物(3-1)及化合物(3-3)、化合物(3-1)及化合物(3-5)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(4-16)。該些化合物中，較佳為第四成分的至少一種為化合物(4-1)、化合物(4-2)、化合物(4-3)、化合物(4-4)、化合物(4-5)、化合物(4-6)或化合物(4-7)。較佳為第四成分的至少兩種為化合物(4-1)及化合物(4-4)、化合物(4-1)及化合物(4-7)、化合物(4-3)及化合物(4-4)、化合物(4-3)及化合物(4-6)、化合物(4-3)及化合物(4-7)的組合。

較佳的化合物(5)為項14所述的化合物(5-1)至化合物(5-27)。該些化合物中，較佳為添加物成分的至少一種為化合物(5-1)、化合物(5-2)、化合物(5-24)、化合物(5-25)、化合物(5-26)或化合物(5-27)。較佳為添加物成分的至少兩種為化合物(5-1)及化合物(5-2)、化合物(5-1)及化合物(5-18)、化合物(5-2)及化合物(5-24)、化合物(5-2)及化合物(5-25)、化合物(5-2)及化合物(5-26)、化合物(5-25)及化合物(5-26)或化合物(5-18)及化合物(5-24)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、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑等。出於引起液晶分子的螺旋結構來賦予扭轉角(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的比例為約5重量%以下。尤佳的比例為約0.01重量%至約2重量%的範圍。

為了防止由大氣中的加熱所引起的比電阻下降，或者為了在長時間使用元件後，不僅在室溫下，而且在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。抗氧化劑的較佳的例子是n為1至9的整數的化合物(7)等。

化合物(7)中，較佳的n為1、3、5、7或9。尤佳的 n為7。n為7的化合物(7)由於揮發性小，故而對於在長時間使用元件後，不僅在室溫下，而且在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，抗氧化劑的較佳的比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度或為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳的比例為約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的例子為二苯甲酮衍生物、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。為了獲得所述效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳的比例為約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的比例為約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，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。色素的較佳的比例為約0.01重量%至約10重量%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，消泡劑的較佳的比例為約1ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳的比例為約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(PSA)型的元件，而使用聚合性化合物。化合物(5)適合於該目的。可將與化合物(5)不同的聚合性化合物和化合物(5)一併添加於組成物中。亦可代替化合物(5)而將與化合物(5)不同的聚合性化合物添加於組成物中。此種聚合性化合物的較佳的例子為丙烯酸酯、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)、乙烯基酮等化合物。尤佳的例子為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。基於聚合性化合物的重量，化合物(5)的較佳的比例為約10重量%以上。尤佳的比例為約50重量%以上。特佳的比例為約80重量%以上。最佳的比例為100重量%。

化合物(5)之類的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適當的起始劑存在下進行聚合。用以進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型、及適當的量已為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所知，且記載於文獻中。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重量，光聚合起始劑的較佳的比例為約0.1重量%至約5重量%的範圍。尤佳的比例為約1重量%至約3重量%的範圍。

保管化合物(5)之類的聚合性化合物時，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)是利用日本專利特開平9-77692號公報中所記載的方法來合成。化合物(2-1)是利用日本專利特開平11-116512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)是利用日本專利特表平2-503441號公報中所記載的方法來合成。化合物(5-18)是利用日本專利特開平7-101900號公報中所記載的方法來合成。抗氧化劑是市售品。式(7)的n為1的化合物可自西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)獲取。n為7的化合物(7)等是利用美國專利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，將成分化合物進行混合，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。大部分的組成物具有約-20℃以下的下限溫度、約80℃以上的上限溫度、及約0.07至約0.20的範圍的光學各向異性。亦可藉由控制成分化合物的比例或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，亦可藉由該方法來製備具有約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，且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。於具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，當未施加電壓時，液晶分子的排列可為與玻璃基板平行，或者亦可為垂直。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)型元件或使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]

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利用下述所記載的方法來測定。

NMR分析：測定時使用布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)公司製造的DRX-500。¹H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl₃等氘化溶劑中，於室溫下以500MHz、累計次數為16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。¹⁹F-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：測定時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(2mL/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℃。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℃/min的比例升溫至280℃。將試樣製備成丙酮溶液(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型層析儀組件(Chromatopac)或其同等品。所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。

用以稀釋試樣的溶劑可使用氯仿、己烷等。為了將成分化合物分離，可使用如下的毛細管柱。安捷倫科技有限公司製造的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，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)。

組成物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法來算出。利用氣相層析儀(FID)來對液晶性化合物的混合物進行檢測。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(重量比)。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(重量%)可根據峰值的面積比來算出。

測定試樣：測定組成物及元件的特性時，將組成物直接用作試樣。測定化合物的特性時，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。當於該比例下，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重量%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；以下稱為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。用於測定的TN元件上未安裝薄膜電晶體(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。測定試樣的一部分自向列相變化為各向同性液體時的溫度。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(T_C；℃)：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，當試樣於-20℃下為向列相的狀態，而於-30℃下變化為結晶或層列相時，將T_C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)：測定時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)中記載的方法來進行測定。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件中放入試樣。對該元件於39伏特至50伏特的範圍內，以1伏特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(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)。由該些測定值與M.今井等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需要的介電各向異性是於(6)項中測定。

(5)光學各向異性(折射率各向異性；Δn；於25℃下測定)：使用波長為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測定。將主稜鏡的表面向一個方向摩擦後，將試樣滴加於主稜鏡上。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Δn=n∥-n⊥的式子來計算。

(6)介電各向異性(Δε；於25℃下測定)：介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。介電常數(ε∥及ε⊥)是以如下方式測定。

1)介電常數(ε∥)的測定：於經充分洗滌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。利用旋轉器使玻璃基板旋轉後，於150℃下加熱1小時。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm的VA元件中放入試樣，利用以紫外線而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：於經充分洗滌的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將該玻璃基板進行煅燒後，對所得的配向膜進行摩擦處理。於兩塊玻璃基板的間隔(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(0.5V、1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。

(7)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。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm且摩擦方向為反平行的正常顯黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試樣，使用以紫外線而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)是以0.02V為單位，自0V階段性地增加至20V。此時，自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。臨限電壓是由透過率達到10%時的電壓來表示。

(8)電壓保持率(VHR-1；於25℃下測定；%)：測定中使用的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5μm。加入試樣後，利用以紫外線而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80℃下測定；%)：除了代替25℃而於80℃下進行測定以外，以與所述相同的順序來測定電壓保持率。將所得的值以VHR-2來表示。

(10)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，來評價對紫外線的穩定性。測定中使用的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。VHR-3的測定中，於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，尤佳為95%以上。

(11)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，來評價對熱的穩定性。VHR-4的測定中，於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。

(12)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)設定為5kHz。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm且摩擦方向為反平行的正常顯黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試樣。使用以紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加矩形波(60Hz、10V、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。當該光量達到最大時視作透過率為100%，當該光量為最小時視作透過率為0%。響應時間是由透過率自90%變化為10%所需要的時間(下降時間；fall time；毫秒)來表示。

(13)比電阻(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。根據下式來算出比電阻。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。

實施例中的化合物是基於下述表3的定義，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。(-)的記號是指其他的液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基於液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)。最後，歸納組成物的特性值。

[比較例1]

自日本專利特開2011-89013號公報中所揭示的組成物中選擇實施例3。根據的原因在於：該組成物含有化合物(1-1)、化合物(3-3)及化合物(4-2)等。該組成物的成分及特性如下所述。

NI=81.4℃；Tc<-20℃；Δn=0.110；Δε=-2.6.

[實施例1]

V-HH-V (1-1) 20%

NI=87.5℃；Tc<-20℃；η=19.9mPa．s；Δn=0.121；Δε=-3.1.

[實施例2]

NI=89.0℃；Tc<-20℃；η=16.8mPa．s；Δn=0.120；Δε=-2.9.

[實施例3]

NI=93.5℃；Tc<-20℃；η=15.2mPa．s；Δn=0.120；Δε=-2.6.

[實施例4]

NI=83.9℃；Tc<-20℃；η=15.1mPa．s；Δn=0.120；Δε=-2.6.

[實施例5]

NI=86.7℃；Tc<-20℃；η=17.9mPa．s；Δn=0.128；Δε=-3.1.

[實施例6]

NI=89.2℃；Tc<-20℃；η=19.1mPa．s；Δn=0.122；Δε=-2.7.

[實施例7]

NI=91.0℃；Tc<-20℃；η=19.5mPa．s；Δn=0.120；Δε=-2.7.

[實施例8]

NI=90.0℃；Tc<-20℃；η=14.6mPa．s；Δn=0.123；Δε=-2.8.

[實施例9]

V-HH-2V1 (1-4) 18%

NI=88.8℃；Tc<-20℃；η=20.7mPa．s；Δn=0.122；Δε=-2.8.

[實施例10]

NI=92.5℃；Tc<-20℃；η=15.0mPa．s；Δn=0.121；Δε=-2.5.

[實施例11]

NI=91.4℃；Tc<-20℃；η=18.9mPa．s；Δn=0.123；Δε=-2.6.

[實施例12]

NI=95.8℃；Tc<-20℃；η=19.6mPa．s；Δn=0.132；Δε=-2.9.

[實施例13]

2-HchB(2F,3F)-O2 (4-16) 3%

NI=95.2℃；Tc<-20℃；η=16.8mPa．s；Δn=0.130；Δε=-2.7.

[實施例14]

NI=87.8℃；Tc<-20℃；η=13.6mPa．s；Δn=0.125；Δε=-2.5.

[實施例15]

V-HH-V (1-1) 10%

NI=86.2℃；Tc<-20℃；η=11.5mPa．s；Δn=0.128；Δε=-2.6.

[實施例16]

NI=83.9℃；Tc<-20℃；η=16.4mPa．s；Δn=0.121；Δε=-3.0.

[實施例17]

NI=86.9℃；Tc<-20℃；η=15.3mPa．s；Δn=0.123；Δε=-3.3.

[實施例18]

NI=87.7℃；Δn=0.122；Δε=-3.7.

比較例1的組成物的光學各向異性(Δn)為0.110。另一方面，本申請案所有的實施例的光學各向異性均為大於0.120的值。如上所述，實施例的組成物與比較例的組成物相比具有大的光學各向異性。另外，因此，可得出本發明的液晶組成物具有優異的特性的結論。

[產業上之可利用性]

本發明的液晶組成物於上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性大、負介電各向異性大、比電阻大、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或關於至少兩種特性具有適當的平衡。含有該組成物的液晶顯示元件具有響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長等特性，因此可用於液晶投影儀、液晶電視等。

Claims

一種液晶組成物，其含有作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物及作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，此處第一成分的至少一種化合物為式(1-2)所表示的化合物，更含有作為所述第一成分的選自式(1-1)及式(1-3)至式(1-10)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，而且具有向列相及負的介電各向異性，

此處，R¹及R²獨立地為碳數2至12的烯基；R³及R⁴獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基；環A及環C獨立地為1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基，環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基；Z¹及Z²獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基或亞甲基氧基；a為0、1、2；b為0或1；a與b之和為3以下。
一種液晶組成物，其含有作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物及作為第三成分的選自式(3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，此處第一成分的至少一種化合物為式(1-2)所表示的化合物，第三成分的至少一種化合物為選自式(3-1)至式(3-4)、及式(3-6)至式(3-13)所表示的化合物的群組中的化合物，而且具有向列相及負的介電各向異性，

此處，R¹及R²獨立地為碳數2至12的烯基；R³及R⁴獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基；環A及環C獨立地為1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基，環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基；Z¹及Z²獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基或亞甲基氧基；a為0、1、2；b為0或1；a與b之和為3以下，式(3)、式(3-1)至式(3-4)、及式(3-6)至式(3-13)中，R⁵及R⁶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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數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-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z³為單鍵、伸乙基或羰基氧基；c為1、2或3；其中，除式(1)所表示的化合物外。
如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其中所述第一成分的比例為5重量%至60重量%的範圍。
如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其含有作為所述第二成分的選自式(2-1)至式(2-9)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，

式(2-1)至式(2-9)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、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基。
如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其中所述第二成分的比例為5重量%至50重量%的範圍。
如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其中所述第三成分的比例為5重量%至55重量%的範圍。
如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其含有作為第四成分的選自式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
式(4)中，R⁷及R⁸獨立地為碳數1至12的烷基、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1至12的烷基；環F及環I獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；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；Z⁴及Z⁵獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基或亞甲基氧基；d為1、2或3；e為0或1；d與e之和為1至3；其中，除式(2)所表示的化合物外。
如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其含有作為所述第四成分的選自式(4-1)至式(4-16)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，

式(4-1)至式(4-16)中，R⁷及R⁸獨立地為碳數1至12的烷基、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1至12的烷基。
如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其中所述第四成分的比例為15重量%至70重量%的範圍。
如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其含有作為添加物的選自式(5)所表示的化合物的群組中的至少一種聚合性化合物，
式(5)中，環J及環L獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代；環K為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代；Z⁶及Z⁷獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-、-C(CH₃)=CH-、-CH=C(CH₃)-或-C(CH₃)=C(CH₃)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P¹、P²及P³獨立地為聚合性基；Sp¹、Sp²及Sp³獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；f為0、1或2；g、h及i獨立地為0、1、2、3或4；而且g、h及i之和為1以上。
如申請專利範圍第10項所述的液晶組成物，其含有作為所述添加物的選自式(5-1)至式(5-27)所表示的化合物的群組中的至少一種聚合性化合物，

式(5-1)至式(5-27)中，P⁴、P⁵及P⁶獨立地為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的基的群組中的聚合性基；
式(P-1)至式(P-3)中，M¹、M²及M³獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5 的烷基；式(5-1)至式(5-27)中，Sp¹、Sp²及Sp³獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其含有作為添加物的選自式(5)所表示的化合物的群組中的至少一種聚合性化合物，
式(5)中，環J及環L獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代；環K為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、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1至12的烷基取代；Z⁶及Z⁷獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-、-C(CH₃)=CH-、-CH=C(CH₃)-或-C(CH₃)=C(CH₃)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P¹、P²及P³獨立地為聚合性基；Sp¹、Sp²及Sp³獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH₂-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH₂-CH₂-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；f為0、1或2；g、h及i獨立地為0、1、2、3或4；而且g、h及i之和為1以上。
如申請專利範圍第10項所述的液晶組成物，其中添加物的比例為0.03重量%至10重量%的範圍。
一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物。
如申請專利範圍第14項所述的液晶顯示元件，其中所述液晶顯示元件的運作模式為面內切換模式、垂直配向模式、邊緣場切換模式或電場感應光反應配向模式，所述液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。