[go: up one dir, main page]

TWI890910B - 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途 - Google Patents

液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途

Info

Publication number
TWI890910B
TWI890910B TW110148250A TW110148250A TWI890910B TW I890910 B TWI890910 B TW I890910B TW 110148250 A TW110148250 A TW 110148250A TW 110148250 A TW110148250 A TW 110148250A TW I890910 B TWI890910 B TW I890910B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
carbon atoms
liquid crystal
group
diyl
substituted
Prior art date
Application number
TW110148250A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202233809A (zh
Inventor
杉澤美保
渡部愛美
宮入孝
伊是名省吾
齋藤將之
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 (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2021203019A external-priority patent/JP2022101495A/ja
Application filed by 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 filed Critical 日商捷恩智股份有限公司
Publication of TW202233809A publication Critical patent/TW202233809A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI890910B publication Critical patent/TWI890910B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/44—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing compounds with benzene rings directly linked
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3066—Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/32—Non-steroidal liquid crystal compounds containing condensed ring systems, i.e. fused, bridged or spiro ring systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3491—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having sulfur as hetero atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38—Polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/46—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K2019/548—Macromolecular compounds stabilizing the alignment; Polymer stabilized alignment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Abstract

本發明提供一種液晶組成物及包含所述組成物的主動矩陣元件，所述液晶組成物在上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、負介電各向異性大、彈性常數大、比電阻大、對光的穩定性高、對熱的穩定性高之類的特性中，充分滿足至少一種特性，或關於至少兩種特性而具有適當平衡。一種液晶組成物，包含化合物(1)及化合物(2)。
例如，R1及R2為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基，R3為碳數1至3的烷基、或者碳數2或3的烯基，R8為甲基、乙基或乙烯基，環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基，Z1為單鍵、亞甲氧基，X1及X2為氟，k為0、1或2。

Description

液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用 途
本發明涉及一種液晶組成物、含有所述組成物的液晶顯示元件等。
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)與多路複用式(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。所述組成物具有適當的特性。通過提高所述組成物的特性，可獲得具有良好特性的AM元件。將這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。向列相的優選上限溫度為約70℃以上，而且向列相的優選下限溫度為約-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圖像，優選為響應時間短。理想為短於1毫秒的響應時間。因此，優選為組成物的黏度小。更優選為低溫下的黏度小。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，優選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。VA模式的元件中，所述值為約0.30μm至約0.40μm的範圍，IPS模式或FFS模式的元件中，所述值為約0.20μm至約0.30μm的範圍。這些情況下，對單元間隙小的元件而言優選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閾值電壓、小的消耗電力與大的對比度。因此，優選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，優選為在初始階段中具有大的比電阻的組成物。優選為在長時間使用後，具有大的比電阻的組成物。組成物對光或熱的穩定性與元件的壽命相關聯。在所述穩定性高時，元件的壽命長。此種特性對用於液晶監視器、液晶電視等的AM元件而言優選。
通用的液晶顯示元件中，液晶分子的垂直配向可利用特定聚醯亞胺配向膜來達成。聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)型的液晶顯示元件中，使聚合物與配向膜加以組合。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，一邊對所述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在組成物中生成聚合物的網狀結構。所述組成物中，能夠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，圖像的燒痕得到改善。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。
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。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平8-53672號公報
[專利文獻2]國際公開2002-051963號
[專利文獻3]日本專利特開2006-206888號公報
本發明的問題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、負的介電各向異性大、彈性常數大、比電阻大、對光的穩定性高、對熱的穩定性高之類的特性的至少一種。另一問題為提供一種在這些特性的至少兩種之間具有適當平衡的液晶組成物。另一問題為提供一種含有此種組成物的液晶顯示元件。另一問題為提供一種具有響應時間短、電壓保持率大、閾值電壓低、對比度大、壽命長之類的特性的AM元件。
本案發明包含下述項。
項1.一種液晶組成物，含有作為成分A的選自式(1)所表示的化合物中的至少一種化合物及作為成分B的選自式(2)所表示的化合物中的至少一種化合物，而且具有負的介電各向異性。
式(1)及式(2)中，R1及R2為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基，R3為碳數1至3的烷基、或者碳數2或3的烯基，R8為甲基、乙基或乙烯基，環A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、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟取代的色原烷-2,6-二基，Z1為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基， X1及X2為氟或三氟甲基，k為0、1或2。
項2.根據項1所述的液晶組成物，其含有選自式(1-1)至式(1-7)所表示的化合物中的至少一種化合物作為成分A。
式(1-1)至式(1-7)中，R1及R2為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基。
項3.根據項1或項2所述的液晶組成物，其含有選自式(2-1)至式(2-4)所表示的化合物中的至少一種化合物作為成分B。
項4.根據項1至項3中任一項所述的液晶組成物，其中，成分A的比例為3質量%至30質量%的範圍，成分B的比例為15質量%至60質量%的範圍。
項5.根據項1至項4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成分C。
式(3)中，R4及R5為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基，環B及環D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、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟取代的色原烷-2,6-二基，環C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、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基或1,1,6,7-四氟茚滿-2,5-二基，Z2及Z3為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基，a為0、1、2或3，b為0或1，a與b的和為3以下。
項6.根據項1至項5中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(3-1)至式(3-35)所表示的化合物中的至少一種化合物作為成分C。
式(3-1)至式(3-35)中，R4及R5為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基。
項7.根據項5或項6所述的液晶組成物，其中，成分C的比例為10質量%至90質量%的範圍。
項8.根據項1至項7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成分D。
式(4)中，R6及R7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、至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數2至12的烯基，環E及環F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，Z4為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基，c為1、2或3，其中，當c為1時，環F為1,4-伸苯基。
項9.根據項1至項8中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)至式(4-12)所表示的化合物中的至少一種化合物作為成分D。
式(4-1)至式(4-12)中，R6及R7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、至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數2至12 的烯基。
項10.根據項8或項9所述的液晶組成物，其中，成分D的比例為10質量%至60質量%的範圍。
項11.根據項1至項10中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式(5)所表示的聚合性化合物中的至少一種化合物作為添加物X。
式(5)中，環G及環K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，這些環中，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取代的碳數1至12的烷基取代；環J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，這些環中，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取代的碳數1至12的烷基取代；Z5及Z6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-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，這些基中，至少一個氫可經氟取代；P1至P3為聚合性基；Sp1至Sp3為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp1至Sp3中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟取代；d為0、1或2；e、f及g為0、1、2、3或4；而且e、f及g的和為1以上。
項12.根據項11所述的液晶組成物，其中，式(5)中，P1至P3為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基中的基。
式(P-1)至式(P-5)中，M1至M3為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基，所述M1至M3中，烷基的至少一個-CH2-可經-O-取代。
項13.根據項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(5-29)所表示的聚合性化合物中的至少一種化合物作為添加物X。
式(5-1)至式(5-29)中，Sp1至Sp3為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp1至Sp3中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟取代；P4至P6為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的基中的聚合性基；
式(P-1)至式(P-3)中，M1至M3為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基，所述M1至M3中，烷基的至少一個-CH2-可經-O-取代。
項14.根據項11至項13中任一項所述的液晶組成物，其中，添加物X的比例為0.03質量%至10質量%的範圍。
項15.一種液晶顯示元件，含有根據項1至項14中任一項所述的液晶組成物。
項16.根據項15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，且液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
項17.一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件，含有根據項11至項14中任一項所述的液晶組成物，所述液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。
項18.一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為根據項1至項14中任一項所述的液晶組成物，其用於液晶顯示元件中。
項19.一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為根據項11至項14中任一項所述的液晶組成物，其用於聚合物穩定配 向型的液晶顯示元件中。
本案發明也包含以下項。(a)所述組成物，其含有選自光學活性化合物、抗氧化劑、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、聚合抑制劑之類的添加物中的一種化合物、兩種化合物或三種以上的化合物。(b)一種AM元件，其含有所述組成物。(c)還含有聚合性化合物的所述組成物、及含有所述組成物的聚合物穩定配向(PSA)型的AM元件。(d)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)所述組成物的用途，其用作具有向列相的組成物。(h)通過在所述組成物中添加光學活性化合物而獲得的光學活性組成物的用途。
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、負的介電各向異性大、彈性常數大、比電阻大、對光的穩定性高、對熱的穩定性高之類的特性的至少一種。另一優點為提供一種在這些特性的至少兩種之間具有適當平衡的液晶組成物。另一優點為提供一種含有此種組成物的液晶顯示元件。另一優點為提供一種具有響應時間短、電壓保持率大、閾值電壓低、對比 度大、壽命長之類的特性的AM元件。
本說明書中的用語的使用方法如下所述。有時將“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”是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、層列相之類的液晶相的化合物，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。所述化合物具有例如1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六元環，其分子(液晶分子)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。具有烯基的液晶性化合物在其意義方面並不分類為聚合性化合物。
液晶組成物是通過將多種液晶性化合物加以混合來製備。在所述液晶組成物中視需要而添加光學活性化合物或聚合性化合物之類的添加物。即便在添加有添加物的情況下，液晶性化合物的比例也是由基於不包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包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是例外地基於聚合性化合物的質量來表示。
只要無明確記載，則本案說明書中的室溫為25℃。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”。“提高介電各向異性”的表述在介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，在介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。“電壓保持率大”是指元件在初始階段中不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下也具有大的電壓保持率，而且，在長時間使用後不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下也具有大的電壓保持率。有時通過經時變化試驗來研究組成物或元件的特性。
以所述化合物(1z)為例進行說明。式(1z)中，以六邊形包圍的α及β的記號分別與環α及環β對應，表示六元環、縮合環之類的環。在下標‘x’為2時，存在兩個環α。兩個環α所表示的兩個基可相同，或也可不同。所述規則適用於下標‘x’大於2時的任意兩個環α。所述規則也適用於鍵結基Z之類的其他記號。將環β的一邊橫切的斜線表示環β上的任意氫可經取代基(-Sp-P)取代。下標‘y’表示所取代的取代基的數量。在下標‘y’為0時，不存在此種取代。在下標‘y’為2以上時，在環 β上存在多個取代基(-Sp-P)。在所述情況下，“可相同，或也可不同”的規則也適用。再者，所述規則也適用於將Ra的記號用於多種化合物中的情況。
式(1z)中，例如，“Ra及Rb為烷基、烷氧基或烯基”的表述是指Ra及Rb獨立地選自烷基、烷氧基及烯基的群組中。即，由Ra表示的基與由Rb表示的基可相同，或也可不同。
有時將選自式(1z)所表示的化合物中的至少一種化合物簡稱為“化合物(1z)”。“化合物(1z)”是指式(1z)所表示的一種化合物、兩種化合物的混合物、或三種以上的化合物的混合物。關於其他式所表示的化合物，也相同。“選自式(1z)及式(2z)所表示的化合物中的至少一種化合物”的表述是指選自化合物(1z)及化合物(2z)的群組中的至少一種化合物。
“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”的表述是指在‘A’的數量為一個時，‘A’的位置為任意，在‘A’的數量為兩個以上時，它們的位置也可無限制地選擇。有時使用“至少一個-CH2-可經-O-取代”的表述。在所述情況下，-CH2-CH2-CH2-可通過不鄰接的-CH2-經-O-取代而轉換為-O-CH2-O-。然而，不存在鄰接的-CH2-經-O-取代的情況。原因在於：所述取代中生成-O-O-CH2-(過氧化物)。
液晶性化合物的烷基為直鏈狀或分支鏈狀，且不包含環狀烷基。直鏈狀烷基優於分支鏈狀烷基。這些情況對於烷氧基、 烯基之類的末端基而言也相同。針對與1,4-伸環己基相關的立體構型(configuration)，為了提高上限溫度，反式構型優於順式構型。由於2-氟-1,4-伸苯基為左右非對稱，因此存在朝左(L)及朝右(R)。
四氫吡喃-2,5-二基之類的二價基中，也相同。羰氧基之類的鍵結基(-COO-或-OCO-)也相同。
以如下順序對本發明的組成物進行說明。第一，對組成物的構成進行說明。第二，對成分化合物的主要特性、以及所述化合物給組成物或元件帶來的主要效果進行說明。第三，對組成物中的成分化合物的組合、優選比例以及其根據進行說明。第四，對成分化合物的優選形態進行說明。第五，示出優選的成分化合物。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，對組成物的構成進行說明。所述組成物含有多種液晶性化合物。所述組成物也可含有添加物。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。就液晶 性化合物的觀點而言，所述組成物被分類為組成物(a)與組成物(b)。組成物(a)除含有選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的液晶性化合物以外，也可還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(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)不同的液晶性化合物。此種化合物是出於進一步調整特性的目的而混合於組成物中。
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(b)雖可含有添加物，但不含其他液晶性化合物。與組成物(a)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)。就可通過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、以及所述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，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)是指小於S。
成分化合物的主要效果如下所述。化合物(1)大幅提高彈性常數及介電各向異性。化合物(2)降低黏度。化合物(3)提高介電各向異性且降低下限溫度。化合物(4)提高上限溫度且降低下限溫度。化合物(5)由於為聚合性，因此通過聚合而形成聚合物。所述聚合物使液晶分子的配向穩定化，因此縮短元件的響應時間，而且改善圖像的燒痕。
第三，對組成物中的成分化合物的組合、優選比例及其根據進行說明。組成物中的成分化合物的優選組合為化合物(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(5)、化合物(1)+化合物(2)+化合物(4)+化合物(5)、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)。
為了提高彈性常數及介電各向異性，化合物(1)的優選比例為約3質量%以上，為了降低黏度，化合物(1)的優選比例為約30質量%以下。進而優選的比例為約4質量%至約25質量%的範圍。特別優選的比例為約5質量%至約20質量%的範圍。
為了降低黏度，化合物(2)的優選比例為約15質量%以上，為了提高介電各向異性，化合物(2)的優選比例為約60質量%以下。進而優選的比例為約20質量%至約55質量%的範 圍。特別優選的比例為約30質量%至約50質量%的範圍。
為了提高介電各向異性且降低下限溫度，化合物(3)的優選比例為約10質量%以上，為了降低黏度，化合物(3)的優選比例為約90質量%以下。進而優選的比例為約15質量%至約80質量%的範圍。特別優選的比例為約20質量%至約70質量%的範圍。
為了提高上限溫度且降低下限溫度，化合物(4)的優選比例為約10質量%以上，為了降低下限溫度，化合物(4)的優選比例為約60質量%以下。進而優選的比例為約15質量%至約55質量%的範圍。特別優選的比例為約20質量%至約50質量%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於組成物中。為了使液晶分子配向，化合物(5)的優選比例為約0.03質量%以上，為了防止元件的顯示不良，化合物(5)的優選比例為約10質量%以下。進而優選的比例為約0.1質量%至約2質量%的範圍。特別優選的比例為約0.2質量%至約1.0質量%的範圍。
第四，對成分化合物的優選形態進行說明。式(1)、式(2)、式(3)及式(4)中，R1及R2為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基。為了降低下限溫度，優選的R1或R2為碳數1至12的烷基，為了提高介電各 向異性，優選的R1或R2為碳數1至12的烷氧基。進而優選的R1或R2為碳數1至12的烷氧基。R3為碳數1至3的烷基、或者碳數2或3的烯基。優選的R3為丙基或1-丙烯基。R8為甲基、乙基或乙烯基。優選的R8為乙基或乙烯基。特別優選的R8為乙烯基。R4及R5為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基。為了提高穩定性，優選的R4或R5為碳數1至12的烷基，為了提高介電各向異性，優選的R4或R5為碳數1至12的烷氧基，為了降低黏度且為了低閾值電壓，優選的R4或R5為碳數2至12的烯基。R6及R7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、至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數2至12的烯基。為了降低黏度，優選的R6或R7為碳數2至12的烯基，為了提高穩定性，優選的R6或R7為碳數1至12的烷基。
優選的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。為了降低黏度，進而優選的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。
優選的烷氧基為甲氧基、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，進而優選的烷氧基為甲氧基或乙氧基。
優選的烯基為乙烯基、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，進而優選的烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。這些烯基中的-CH=CH-的優選立體構型依存於雙鍵的位置。為了降低黏度等原因，在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優選為反式構型。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之類的烯基中優選為順式構型。
優選的烯氧基為乙烯氧基、烯丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基或4-戊烯氧基。為了降低黏度，進而優選的烯氧基為烯丙氧基或3-丁烯氧基。
至少一個氫經氟取代的烷基的優選例為氟甲基、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，進而優選例為2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基或5-氟戊基。
至少一個氫經氟取代的烯基的優選例為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，進而優選例為2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
環A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、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟取代的色原烷-2,6-二基。“至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基”的優選例為2-氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-1,4-伸苯 基。為了降低黏度，優選的環A為1,4-伸環己基，為了提高上限溫度，優選的環A為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學各向異性，優選的環A為1,4-伸苯基。環B及環D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、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、至少一個氫經氟取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟取代的色原烷-2,6-二基。為了降低黏度，優選的環B或環D為1,4-伸環己基，為了提高上限溫度，優選的環B或環D為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學各向異性，優選的環B或環D為1,4-伸苯基。環A、環B及環D中的四氫吡喃-2,5-二基為 或 優選為
環C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、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基(FLF4)、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基(DBFF2)、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基(DBTF2)或1,1,6,7-四氟茚滿-2,5-二基(InF4)。
為了降低黏度，優選的環C為2,3-二氟-1,4-伸苯基，為了提高介電各向異性，優選的環C為4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基。
環E及環F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，其中，當c為1時，環F為1,4-伸苯基。為了降低黏度或者為了提高上限溫度，優選的環E或環F為1,4-伸環己基，為了降低下限溫度，優選的環E或環F為1,4-伸苯基。
Z1為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基。為了降低黏度，優選的Z1為單鍵，為了降低下限溫度，優選的Z1 為伸乙基，為了提高介電各向異性，優選的Z1為亞甲氧基或羰氧基。Z2及Z3為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基。為了降低黏度，優選的Z2或Z3為單鍵，為了降低下限溫度，優選的Z2或Z3為伸乙基，為了提高介電各向異性，優選的Z2或Z3為亞甲氧基。Z4為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基。為了降低黏度，優選的Z4為單鍵。
亞甲氧基之類的二價基為左右非對稱。亞甲氧基中，-CH2O-優於-OCH2-。羰氧基中，-COO-優於-OCO-。
X1及X2為氟或三氟甲基。為了降低黏度而為氟。
k為0、1或2。為了降低黏度，優選的k為0，為了降低下限溫度，優選的k為1。a為0、1、2或3，b為0或1；而且a與b的和為3以下。為了降低黏度，優選的a為1，為了提高上限溫度，優選的a為2或3。為了降低黏度，優選的b為0，為了降低下限溫度，優選的b為1。c為1或2。為了降低黏度，優選的c為1，為了提高上限溫度，優選的c為2。c為1、2或3。為了降低黏度，優選的c為1，為了提高上限溫度，優選的c為2或3。
式(5)中，環G及環K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，這些環中，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取代的碳數1至12的烷基取代。優選的環G或環K為苯基。環J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，這些環中，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取代的碳數1至12的烷基取代。優選的環J為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
Z5及Z6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-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，這些基中，至少一個氫可經氟取代。優選的Z5或Z6為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。進而優選的Z5或Z6為單鍵。
Sp1至Sp3為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp1至Sp3中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟取代。優選的Sp1至Sp3為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CO-CH=CH-或-CH=CH-CO-。進而優選的Sp1至Sp3為單鍵。
d為0、1或2。優選的d為0或1。e、f及g為0、1、2、3或4，而且e、f及g的和為1以上。優選的e、f或g為1或2。
P1至P3為聚合性基。優選的P1至P3為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的基中的聚合性基。進而優選的P1至P3為式 (P-1)、式(P-2)或式(P-3)所表示的基。特別優選的P1至P3為式(P-1)或式(P-2)所表示的基。最優選的P1至P3為式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的優選的基為-OCO-CH=CH2或-OCO-C(CH3)=CH2。式(P-1)至式(P-5)的波形線表示鍵結的部位。
式(P-1)至式(P-5)中，M1至M3為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基，所述M1至M3中，烷基的至少一個-CH2-可經-O-取代。為了提高反應性，優選的M1至M3為氫或甲基。進而優選的M1為氫或甲基，且進而優選的M2或M3為氫。
式(5-1)至式(5-29)中，P4至P6為式(P-1)至式(P-3)所表示的基。優選的P4至P6為式(P-1)或式(P-2)。進而優選的式(P-1)為-OCO-CH=CH2或-OCO-C(CH3)=CH2。式(P-1)至式(P-3)的波形線表示鍵結的部位。
第五，示出優選的成分化合物。優選的化合物(1)為項2所述的化合物(1-1)至化合物(1-7)。這些化合物中，特別優選為成分A的至少一種為化合物(1-1)。成分A優選為含有至少兩種化合物(1-1)。
優選的化合物(2)為項3所述的化合物(2-1)至化合物(2-4)。這些化合物中，優選為成分B的至少一種為化合物(2-1)、化合物(2-3)或化合物(2-4)。特別優選為成分B的至少一種為化合物(2-1)。優選為成分B的至少兩種為化合物(2-1)及化合物(2-3)的組合。
優選的化合物(3)為項6所述的化合物(3-1)至化合物(3-35)。這些化合物中，優選為成分C的至少一種為環B及環D為1,4-伸苯基或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基的化合物、或者至少一個Z2及Z3為伸乙基或亞甲氧基的化合物。特別優選為成分C的至少一種為化合物(3-2)、化合物(3-3)、化合物(3-6)、化合物(3-9)或化合物(3-10)。優選為成分C的至少兩種為化合物(3-1)及化合物(3-2)、化合物(3-1)及化合物(3-8)、化合物(3-1)及化合物(3-9)、化合物(3-1)及化合物(3-14)、化合物(3-3)及化合物(3-8)、化合物(3-3)及化合物(3-14)、化合物(3-3)及化合物(3-16)、化合物(3-6)及化合物(3-8)、化合物(3-6)及化合物(3-10)或化合物(3-6)及化合物(3-14)的組合。
優選的化合物(4)為項9所述的化合物(4-1)至化合物(4-12)。這些化合物中，優選為成分D的至少一種為化合物(4-2)、化合物(4-4)、化合物(4-5)、化合物(4-6)、化合物(4-7)或化合物(4-12)。優選為成分D的至少兩種為化合物(4-2)及化合物(4-4)、化合物(4-2)及化合物(4-5)或化合物(4-4)及化合物(4-5)的組合。
優選的化合物(5)為項13所述的化合物(5-1)至化合物(5-29)。這些化合物中，優選為添加物X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)。優選為添加物X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、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)。光學活性化合物的優選比例為約5質量%以下。進而優選的比例為約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的降低或者為了在將元件長時間使用後，不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下也維持大的電壓保持率，也可進而將化合物(7-1)至化合物(7-3)之類的抗氧化劑添加於組成物中。
化合物(7-2)由於揮發性小，因此對於在將元件長時間使用後，不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下也維持大的電壓保持率而言有效。為了獲得所述效果，抗氧化劑的優選比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度或者為了不提高下限溫度，抗氧化劑的優選比例為約600ppm以下。進而優選的比例為約100ppm至約300ppm的範圍。
紫外線吸收劑的優選例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，具有位阻的胺之類的光穩定劑也優選。光穩定劑的優選例為化合物(8-1)至化合物(8-16)等。為了獲得所述效果，這些吸收劑或穩定劑的優選比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度或為了不提高下限溫度，這些吸收劑或穩定劑的優選比例為約10000ppm以下。進而優選的比例為約100ppm至約10000ppm的範圍。
消光劑是通過接受液晶性化合物所吸收的光能量，並轉換為熱能量來防止液晶性化合物的分解的化合物。消光劑的優選例為化合物(9-1)至化合物(9-7)等。為了獲得所述效果，這些 消光劑的優選比例為約50ppm以上，為了不提高下限溫度，這些消光劑的優選比例為約20000ppm以下。進而優選的比例為約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。色素的優選比例為約0.01質量%至約10質量%的範圍。為了防止鼓泡，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，消泡劑的優選比例為約1ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的優選比例為約1000ppm以下。進而優選的比例為約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)適合於所述目的。也可將與化合物(5)不同的聚合性化合物和化合物(5)一起添加於組成物中。此種聚合性化合物的優選例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)、乙烯基酮等化合物。進而優選例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總質量，化合物(5)的優選比例為10質量%以上。進而優選的比例為50質量%以上。特別優選的比例為80質量%以上。最優選的比例為100質量%。
化合物(5)之類的聚合性化合物通過紫外線照射而聚合。也可在光聚合起始劑等適當起始劑的存在下進行聚合。用於進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型、以及適當量已為本領域技術人員所知，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總質量，光聚合起始劑的優選比例為約0.1質量%至約5質量%的範圍。進而優選的比例為約1質量%至約3質量%的範圍。
在保管化合物(5)之類的聚合性化合物時，為了防止聚合，也可添加聚合抑制劑。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-叔丁基鄰苯二酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪等。
第七，對成分化合物的合成方法進行說明。這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8-53672號公報中所記載的方法來合成。化合物(2)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(3-1)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(4-4)是利用日本專利特開昭57-165328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。市售有抗氧化劑。化合物(7-1)可自西格瑪奧德裡奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)獲取。化合物(7-2)等是通過美國專利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，將成分化合物混合，然後通過加熱而使其相互溶解。
最後，對組成物的用途進行說明。所述組成物主要具有約-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。可通過控制成分化合物的比例、或者通過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。也可通過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。含有所述組成物的元件具有大的電壓保持率。所述組成物適合於AM元件。所述組成物特別適合於透過型的AM元件。所述組成物能夠用作具有向列相的組成物，能夠通過添加光學活性化合物而用作光學活性組成物。
所述組成物能夠用於AM元件。進而也能夠用於PM元件。所述組成物能夠用於具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特別優選為用於具有TN、OCB、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，在不施加電壓時，液晶分子的排列可與玻璃基板平行，或者也可為垂直。這些元件可為反射型、透過型或半透過型。優選為用於透過型的元件。也能夠用於非晶矽-TFT 元件或多晶矽-TFT元件。也可將所述組成物用於進行微膠囊化(microencapsulation)而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型的元件、或在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]
本案發明並不僅受這些實施例限制。
核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，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等氘化溶媒中，在室溫下以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。核磁共振波譜的說明中，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)。
氣相色譜分析：測定時使用島津製作所製造的GC-14B型氣相色譜儀。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)。所述管柱在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質量%)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型色譜儀組件(Chromatopac)或其同等品。所獲得的氣相色譜圖顯示出與成分化合物對應的峰值的保持時間以及峰值的面積。
用於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，可使用如下的毛細管柱。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。利用氣相色譜法(FID)來對液晶性化合物的混合物進行分析。氣相色譜圖中的峰值的面積比相當於液晶性化合物的比例。在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：在測定組成物或元件的特性時，將組成物直接用作試樣。在測定化合物的特性時，通過將所述化合物(15質量%)混合於母液晶(85質量%)中來製備測定用試樣。根據通過測定而獲得的值，利用外推法(extrapolation method)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。當在所述比例下，層列相(或結晶)在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。利用所述外插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。
使用下述母液晶。成分化合物的比例是由質量%來表示。
只要無明確記載，則液晶組成物的物性是依據由日本電子信息技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association)審議制定的JEITA標準(JEITA． ED-2521B)來決定。其中，為了簡易評價，用於測量的TN元件上未安裝薄膜電晶體(TFT)。
(1)向列相的上限溫度(以下，將向列相的上限溫度稱為“NI”；“NI”的單位為℃)：在具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的熱板上放置試樣，以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分由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(以下，將向列相的下限溫度稱為“TC”；“TC”的單位為℃)：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(以下，將在20℃下測定的體積黏度稱為“η”；η的單位為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(以下，將25℃的旋轉黏度稱為“γ1”；γ1的單位為mPa．s)：測定時使用東陽技術股份有限公司的旋轉黏性率測定系統LCM-2型。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為10μm的VA元件中注入試樣。對所述元件施加矩形波(55V、1ms)。測定通過所述施加而產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。使用這些測定值及介 電各向異性而獲得旋轉黏度的值。介電各向異性是利用測定(6)中所記載的方法來測定。
(5)光學各向異性(以下，將25℃的折射率各向異性稱為“Δn”)：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測定。將主棱鏡的表面向一個方向摩擦後，將試樣滴加至主棱鏡上。折射率n∥是在偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率n⊥是在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(以下，將25℃的介電各向異性稱為“Δε”)：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⊥)以如下方式進行測定。
1)介電常數(ε∥)的測定：在經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋轉器使玻璃基板旋轉後，在150℃下加熱1小時。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm的VA元件中放入試樣，利用以紫外線進行硬化的黏接劑將所述元件密封。對所述元件施加正弦波(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：在經充分清洗的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將所述玻璃基板煆燒後，對所獲得的配向膜進行摩擦處理。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm且扭 轉角為80度的TN元件中放入試樣。對所述元件施加正弦波(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)閾值電壓(以下，將25℃的閾值電壓稱為“Vth”；Vth的單位為V)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)5100型亮度計。光源為鹵素燈。在兩片玻璃基板的間隔(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，使用以紫外線進行硬化的黏接劑將所述元件密封。對所述元件施加的電壓(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。製成在所述光量達到最大時透過率為100%，且在所述光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。閾值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；在25℃下測定；%)：用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。所述元件是在放入試樣後利用以紫外線進行硬化的黏接劑來密封。對所述TN元件施加脈衝電壓(5V、60微秒)而進行充電。利用高速電壓計在16.7毫秒的期間內測定衰減的電壓，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；在80℃下測定；%)：除在 80℃下進行測定來代替在25℃下進行測定以外，以與所述相同的程序來測定電壓保持率。以VHR-2來表示所獲得的值。
(10)電壓保持率(VHR-3；在25℃下測定；%)：在照射紫外線後，測定電壓保持率，並評價對紫外線的穩定性。用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且單元間隙為5μm。在所述元件中注入試樣，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。VHR-3優選為90%以上，進而優選為95%以上。
(11)電壓保持率(VHR-4；在25℃下測定；%)：將注入有試樣的TN元件在80℃的恒溫槽內加熱500小時後，測定電壓保持率，並評價對熱的穩定性。VHR-4的測定中，在16.7毫秒期間測定衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對熱具有大的穩定性。
(12)響應時間(以下，將在25℃下測定的響應時間稱為“τ”；τ的單位為ms)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5200型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5kHz。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為3.2μm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。使用以紫外線進行硬化的黏接劑將所述元件密封。對所述元件施加矩形波(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。在所述光量達到最大時視為透過率為100%，在所述光量為最小時視為透過率為0%。響應時間是由透過率自90%變化至10%所需的時間(下降時間；fall time；毫秒)來表示。
(13)比電阻(以下，將在25℃下測定的比電阻稱為“ρ”；ρ的單位為Ωcm)：在具備電極的容器中注入1.0mL的試樣。對所述容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。比電阻是根據下式來算出。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
(14)線殘像(Line Image Sticking Parameter；LISP；%)：通過對液晶顯示元件賦予電氣應力而產生線殘像。測定存在線殘像的區域的亮度與剩餘區域的亮度。算出因線殘像而導致亮度下降的比例，由所述比例來表示線殘像的大小。
14a)亮度的測定：使用成像色彩亮度計(瑞澱曦脈(Radiant Zemax)公司製造，PM-1433F-0)來拍攝元件的圖像。通過使用軟體(Prometric 9.1，輻射成像(Radiant Imaging)公司製造)對所述圖像進行分析而算出元件的各區域的亮度。光源使用平均亮度3500cd/m2的發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)背光。
14b)應力電壓的設定：在單元間隙為3.5μm且具有矩陣結構的FFS元件(縱4單元×橫4單元的16單元)中放入試樣，使用以紫外線進行硬化的黏接劑將所述元件密封。以偏光軸正交的方式分別在所述元件的上表面與下表面配置偏光板。對所述元 件照射光並施加電壓(矩形波、60Hz)。電壓是在0V至7.5V的範圍內，以0.1V為單位階段性地增加，測定各電壓下的透過光的亮度。將亮度達到最大時的電壓簡稱為V255。將亮度達到V255的21.6%時(即，127灰階)的電壓簡稱為V127。
14c)應力的條件：在60℃、23小時的條件下對元件施加V255(矩形波、30Hz)與0.5V(矩形波、30Hz)，並顯示棋盤格圖案。其次，施加V127(矩形波、0.25Hz)，在曝光時間4000毫秒的條件下測定亮度。
14d)線殘像的算出：在算出時使用16單元中的中央部的4單元(縱2單元×橫2單元)。將所述4單元分割為25個區域(縱5單元×橫5單元)。將位於四角落的4個區域(縱2單元×橫2單元)的平均亮度簡稱為亮度A。自25個區域去除四角落的區域而成的區域為十字形。在自所述十字形的區域去除中央的交叉區域而成的4個區域中，將亮度的最小值簡稱為亮度B。線殘像是根據下式來算出。(線殘像)=(亮度A-亮度B)/亮度A×100.
(15)擴展性：添加物的擴展性是通過對元件施加電壓並測定亮度而定性地進行評價。亮度的測定是與所述項14a同樣地進行。電壓(V127)的設定是與所述項14b同樣地進行。其中，使用VA元件來代替FFS元件。以如下方式測定亮度。首先，對元件施加2分鐘的直流電壓(2V)。其次，施加V127(矩形波、0.05Hz)，在曝光時間4000毫秒的條件下測定亮度。根據所述結果來評價擴展性。
(16)響應時間(τ-2；在-20℃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。在兩片玻璃基板的間隔(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。使用以紫外線進行硬化的黏接劑將所述元件密封。對所述元件施加矩形波(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。在所述光量達到最大時視為透過率為100%，在所述光量為最小時視為透過率為0%。響應時間是由透過率自90%變化至10%所需的時間(下降時間；fall time；毫秒)來表示。
(17)響應時間(τ-3；在-30℃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。在兩片玻璃基板的間隔(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。使用以紫外線進行硬化的黏接劑將所述元件密封。對所述元件施加矩形波(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。在所述光量達到最大時視為透過率為100%，在所述光量為最小時視為透過率為0%。響應時間是由透過率自90%變化至10%所需的時間(下降時間；fall time；毫秒)來表示。
(18)彈性常數(K11：擴展(splay)彈性常數、K33：彎曲(bend)彈性常數；在25℃下測定；pN)：測定時使用東陽 特克尼卡(Toyo Technica)股份有限公司製造的EC-1型彈性常數測定器。在兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的垂直配向單元中放入試樣。對所述單元施加20伏特至0伏特的電荷，測定靜電電容及施加電壓。使用《液晶裝置手冊》(日刊工業新聞社)的第75頁中的式(2.98)、式(2.101)對所測定的靜電電容(C)與施加電壓(V)的值進行擬合，並根據式(2.100)而獲得彈性常數的值。
以下示出組成物的實施例。成分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]
比較例1的組成物是國際公開2002-051963號中所公開的實施例25。所述組成物在所述公報中所記載的某實施例中的包含化合物(1)的組成物中γ1最小。比較例1的組成物的成分及其特性如以下所述。
NI=69.0℃；Δn=0.101；Δε=-3.2；γ1=108.0mPa．s.
實施例的組成物的成分及其特性如以下所述。
[實施例1]
NI=81.1℃；Tc<-20℃；Δn=0.108；Δε=-3.6；Vth=2.12V；K11=14.4pN；K33=14.3pN；γ1=89.3mPa．s.
[實施例2]
NI=81.4℃；Tc<-20℃；Δn=0.093；Δε=-3.4；Vth=2.20V；γ1=82.5mPa．s.
[實施例3]
NI=88.9℃；Tc<-20℃；Δn=0.118；Δε=-4.0；Vth=2.06V；γ1=79.0mPa．s.
[實施例4]
NI=78.1℃；Tc<-20℃；Δn=0.117；Δε=-3.4；Vth=2.19V；γ1=90.0mPa．s.
[實施例5]
NI=84.0℃；Tc<-20℃；Δn=0.106；Δε=-3.1；Vth=2.31V；γ1=81.1mPa．s.
[實施例6]
NI=81.0℃；Tc<-20℃；Δn=0.106；Δε=-3.8；Vth=2.09V；γ1=87.8mPa．s.
[實施例7]
NI=96.6℃；Tc<-20℃；Δn=0.129；Δε=-3.0；Vth=2.32V；γ1=93.5mPa．s.
[實施例8]
NI=75.2℃；Tc<-30℃；Δn=0.120；Δε=-3.4；Vth=2.09V；K11=15.6pN；K33=13.6pN；γ1=66.7mPa．s.
[實施例9]
NI=80.8℃；Tc<-10℃；Δn=0.112；Δε=-4.0；Vth=2.02V；K11=15.2pN；K33=15.0pN；γ1=76.6mPa．s.
[實施例10]
NI=75.5℃；Tc<-20℃；Δn=0.090；Δε=-3.6；Vth=2.30V；K11=17.1pN；K33=16.2pN；γ1=92.0mPa．s.
[實施例11]
3-HH-5 (-) 5%
NI=75.4℃；Tc<-20℃；Δn=0.106；Δε=-2.9；Vth=2.55V；K11=17.4pN；K33=15.0pN；γ1=93.5mPa．s.
[實施例12]
NI=80.3℃；Tc<-20℃；Δn=0.121；Δε=-3.6；Vth=2.06V；γ1=80.1mPa．s.
[實施例13]
3O-Phe(2F,5F)-O2 (1-1) 6%
NI=80.8℃；Tc<-20℃；Δn=0.121；Δε=-3.5；Vth=2.12V；γ1=77.3mPa．s.
[實施例14]
NI=75.2℃；Tc<-20℃；Δn=0.096；Δε=-3.8；Vth=2.06V；γ1=75.7mPa．s.
[實施例15]
NI=75.4℃；Tc<-10℃；Δn=0.135；Δε=-5.0；Vth=1.75V；γ1=96.6mPa．s.
[實施例16]
NI=74.5℃；Δn=0.113；Δε=-2.7；γ1=66.8mPa．s.
[實施例17]
NI=74.9℃；Δn=0.115；Δε=-2.8；γ1=76.1mPa．s.
[實施例18]
NI=74.6℃；Δn=0.113；Δε=-2.7；Vth=2.50V；γ1=87.0mPa．s.
[實施例19]
NI=75.5℃；Δn=0.114；Δε=-2.7；γ1=71.8mPa．s.
[實施例20]
NI=75.3℃；Δn=0.105；Δε=-2.3；γ1=75.1mPa．s.
[比較例2]
NI=73.9℃；Tc<-30℃；Δn=0.113；Δε=-2.7；Vth=2.42V；γ1=98.0mPa．s.
在所述組成物中以0.3質量%的比例添加化合物(5-25-1)，並測定響應時間(τ)。τ=4.8ms.
[實施例21]
NI=74.4℃；Tc<-30℃；Δn=0.113；Δε=-2.4；Vth=2.43V；γ1=80.9mPa．s.
在所述組成物中以0.3質量%的比例添加化合物(5-25-1)，並測定響應時間(τ)。τ=4.2ms.
[實施例22]
在實施例21的組成物中以0.5質量%的比例添加化合物(5-2-1)，並測定響應時間(τ)。τ=4.3ms.
[實施例23]
在實施例21的組成物中以0.1質量%的比例添加化合物 (5-1-1)，並測定響應時間(τ)。τ=4.3ms.
[實施例24]
在實施例21的組成物中以0.4質量%的比例添加化合物(5-2-2)，並測定響應時間(τ)。τ=4.2ms.
實施例1至實施例20的組成物也可同樣地添加以下所示的聚合性化合物來製備聚合物穩定配向(PSA)模式用途的組成物。聚合性化合物並不限於這些。
本發明的組成物與比較例的組成物相比，具有小的旋轉黏度。另外，在添加有聚合性化合物的PSA模式用途的組成物中，具有短的響應時間。因此，本發明的液晶組成物具有優異的特性。
[產業上的可利用性]
本發明的液晶組成物可用於液晶監視器、液晶電視等中。

Claims (18)

  1. 一種液晶組成物，含有作為成分A的選自式(1-1)所表示的化合物中的至少一種化合物及作為成分B的選自式(2)所表示的化合物中的至少一種化合物，而且具有負的介電各向異性； 式(1-1)及式(2)中，R1及R2為碳數1至12的烷氧基，R3為碳數1至3的烷基、或者碳數2或3的烯基，R8為甲基、乙基或乙烯基。
  2. 如請求項1所述的液晶組成物，其含有選自式(2-1)至式(2-4)所表示的化合物中的至少一種化合物作為成分B；
  3. 如請求項1所述的液晶組成物，其中，成分A的比例為3質量%至30質量%的範圍，成分B的比例為15質量%至60質量%的範圍。
  4. 如請求項1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成分C； 式(3)中，R4及R5為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基，環B及環D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、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二 基、至少一個氫經氟取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一個氫經氟取代的色原烷-2,6-二基，環C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、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基或1,1,6,7-四氟茚滿-2,5-二基，Z2及Z3為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基，a為0、1、2或3，b為0或1，a與b的和為3以下。
  5. 如請求項1所述的液晶組成物，其含有選自式(3-1)至式(3-35)所表示的化合物中的至少一種化合物作為成分C； 式(3-1)至式(3-35)中，R4及R5為氫、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、碳數2至12的烯氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基。
  6. 如請求項4所述的液晶組成物，其中，成分C的比例為10質量%至90質量%的範圍。
  7. 如請求項1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成分D； 式(4)中，R6及R7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、至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數2至12的烯基，環E及環F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，Z4為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲氧基或羰氧基，c為1、2或3，其中，當c為1時，環F為1,4-伸苯基。
  8. 如請求項1所述的液晶組成物，其含有選自式(4-1)至式(4-12)所表示的化合物中的至少一種化合物作為成分D； 式(4-1)至式(4-12)中，R6及R7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、至少一個氫經氟取代的碳數1至12的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數2至12 的烯基。
  9. 如請求項7所述的液晶組成物，其中，成分D的比例為10質量%至60質量%的範圍。
  10. 如請求項1所述的液晶組成物，其含有選自式(5)所表示的聚合性化合物中的至少一種化合物作為添加物X； 式(5)中，環G及環K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，這些環中，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取代的碳數1至12的烷基取代；環J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，這些環中，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取代的碳數1至12的烷基取代；Z5及Z6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-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，這些基中，至少一個氫可經氟取代；P1至P3為聚合性基；Sp1至Sp3為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp1至Sp3中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟取代；d為0、1或2；e、f及g為0、1、2、3或4；而且e、f及g的和為1以上。
  11. 如請求項10所述的液晶組成物，其中，式(5)中，P1至P3為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基中的基； 式(P-1)至式(P-5)中，M1至M3為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基，所述M1至M3中，烷基的至少一個-CH2-可經-O-取代。
  12. 如請求項1所述的液晶組成物，其含有選自式(5-1)至式(5-29)所表示的聚合性化合物中的至少一種化合物作為添加物X； 式(5-1)至式(5-29)中，Sp1至Sp3為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp1至Sp3中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟取代；P4至P6為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的基中的聚合性基； 式(P-1)至式(P-3)中，M1至M3為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基，所述M1至M3中，烷基的至少一個-CH2-可經-O-取代。
  13. 如請求項10所述的液晶組成物，其中，添加物X的比例為0.03質量%至10質量%的範圍。
  14. 一種液晶顯示元件，包含如請求項1至請求項13中任一項所述的液晶組成物。
  15. 如請求項14所述的液晶顯示元件，其中，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，且液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
  16. 一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件，含有如請求項10至請求項13中任一項所述的液晶組成物，所述液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。
  17. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如請求項1至請求項13中任一項所述的液晶組成物，其用於液晶顯示元件中。
  18. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如請求項10至請求項13中任一項所述的液晶組成物，其用於聚合物穩定配向型的液晶顯示元件中。
TW110148250A 2020-12-24 2021-12-22 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途 TWI890910B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020214532 2020-12-24
JP2020-214532 2020-12-24
JP2021060153 2021-03-31
JP2021-060153 2021-03-31
JP2021203019A JP2022101495A (ja) 2020-12-24 2021-12-15 液晶組成物および液晶表示素子
JP2021-203019 2021-12-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202233809A TW202233809A (zh) 2022-09-01
TWI890910B true TWI890910B (zh) 2025-07-21

Family

ID=82071094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110148250A TWI890910B (zh) 2020-12-24 2021-12-22 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20220092387A (zh)
CN (1) CN114672321A (zh)
TW (1) TWI890910B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006206888A (ja) * 2004-12-27 2006-08-10 Dainippon Ink & Chem Inc 液晶組成物
CN107709519A (zh) * 2015-06-30 2018-02-16 默克专利股份有限公司 用于稳定液晶介质的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5648021A (en) 1994-01-17 1997-07-15 Hoechst Aktiengesellschaft Phenanthrene derivatives and their use in liquid-crystalline mixtures
DE19524230A1 (de) * 1995-07-04 1997-01-09 Hoechst Ag Fluorierte Phenanthren-Derivate und ihre Verwendung in flüssigkristallinen Mischungen
EP1201632B1 (en) * 1999-08-03 2006-03-29 Dainippon Ink And Chemicals, Inc. Fused ring compound
KR20020051963A (ko) 2000-12-21 2002-07-02 이구택 스피팅 방지를 위한 전로 조업방법
DE10064995B4 (de) * 2000-12-23 2009-09-24 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung in einer elektrooptischen Anzeige
TWI763832B (zh) * 2017-06-26 2022-05-11 日商捷恩智股份有限公司 液晶顯示元件、液晶組成物及其用途

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006206888A (ja) * 2004-12-27 2006-08-10 Dainippon Ink & Chem Inc 液晶組成物
CN107709519A (zh) * 2015-06-30 2018-02-16 默克专利股份有限公司 用于稳定液晶介质的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220092387A (ko) 2022-07-01
CN114672321A (zh) 2022-06-28
TW202233809A (zh) 2022-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI730049B (zh) 液晶組成物及液晶顯示元件
CN111826169B (zh) 液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件
TWI661034B (zh) 液晶組成物與其用途及液晶顯示元件
TWI693272B (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件以及液晶組成物的用途
TWI663251B (zh) 液晶組成物、液晶組成物的用途及液晶顯示元件
CN110643372A (zh) 液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件
TWI671386B (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途
TWI646176B (zh) 液晶顯示元件及液晶組成物
TW201840833A (zh) 液晶組成物及其用途、液晶顯示元件及高分子穩定取向型液晶顯示元件
TW202231850A (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途
TWI899473B (zh) 液晶組成物及其用途以及液晶顯示元件
JP7718321B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
TW202009236A (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件及用於液晶顯示元件的用途
TWI890910B (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途
JP5850187B1 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP7766522B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
JP7745126B2 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
CN111712557A (zh) 液晶组合物及液晶显示元件
TWI814958B (zh) 液晶組成物及其用途、以及液晶顯示元件
TW202235587A (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途
TW202346544A (zh) 液晶組成物及液晶元件
TW202234130A (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件及液晶組成物的用途
KR20250115345A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
TW202237799A (zh) 液晶組成物、液晶組成物的用途及液晶顯示元件
TW202409254A (zh) 液晶組成物、液晶顯示元件及其用途