CN102105558B - 液晶组成物以及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

提供一种液晶组成物，其在向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学异向性适当、负介电各向异性大、电阻率大、对紫外线稳定性高、对热稳定性高等特性中充分具备至少一个特性，或在至少两特性中具有适当平衡。提供一种主动矩阵(AM)元件具有短响应时间、大电压保持率、大对比度、长寿命等。一种具有负的介电各向异性的液晶组成物及含有此的液晶显示元件，液晶组成物含有作为第一成分的负介电各向异性大的具有四氢吡喃-2，5-二基的化合物、作为第二成分的具有小粘度的特定二环化合物、作为第三成分的具有高上限温度的特定化合物、及作为第四成分的具有大的负介电各向异性的特定化合物。

Description

液晶组成物以及液晶显示元件
技术领域
本发明主要是有关于一种适合于主动矩阵(AM，active matrix)元件等的液晶组成物及含有该组成物的AM元件等。本发明特别是有关于一种介电各向异性(dielectric anisotropy)为负的液晶组成物，以及有关于一种含有该组成物的共平面切换(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式或者聚合物持续配向(polymer sustainedalignment，PSA)模式的元件。
背景技术
液晶显示元件中，基于液晶的运作模式被分类为相变化(phase change，PC)、扭转向列(twisted nematic，TN)、超扭转向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)、共平面切换(in-planeswitching，IPS)、垂直配向(vertical alignment，VA)以及聚合物持续配向(polymer sustained alignment，PSA)模式等。液晶显示元件基于元件的驱动方式被分类为被动矩阵(passive matrix，PM)式与主动矩阵(active matrix，AM)式。PM被分类为静态式(static)与多工式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT被分类为非晶硅(amorphoussilicon)型与多晶硅(polycrystal silicon)型。后者根据制作工艺被分类为高温型与低温型。液晶显示元件基于光源被分类为利用自然光的反射型、利用背光(backlight)的穿透型、以及利用自然光与背光两方的半穿透型。
该些元件含有具有适当特性的液晶组成物。该液晶组成物具有向列相。为了获得具有良好的一般特性的AM元件，须改善组成物的一般特性。将两者的一般特性的关系汇总于下述表1中。基于市售的AM元件来进一步说明组成物的一般特性。向列相的温度范围与元件的可使用的温度范围有关连。向列相的较佳上限温度为大于等于70℃，而且向列相的较佳下限温度为小于等于-10℃。组成物的粘度与元件的响应时间有关连。为了在元件中显示动态影像，较好的是响应时间短。因此，较好的是组成物的粘度小。进而较好的是低温度下的粘度小。
表1
组成物与AM元件的一般特性
Figure BPA00001307654400021
1)向液晶单元中注入组成物的时间可缩短
组成物的光学异向性与元件的对比度有关联。将组成物的光学异向性(Δn)与元件的单元间隙(cell gap)(d)的乘积(Δn×d)设计成使对比度成为最大。适当的乘积值取决于运作模式的种类。VA模式的元件的单元间隙为0.30μm至0.40μm的范围，IPS模式的元件的单元间隙为0.20μm至0.30μm的范围。此时，在单元间隙小的元件中，较好的是组成物具有大的光学异向性的。组成物的绝对值大的介电各向异性，有助于达成元件的低临界电压、小的消耗电力及大的对比度。因此，较好的是介电各向异性的绝对值大。组成物的大的电阻率，有助于达成元件的大的电压保持率与大的对比度。因此，较好的是组成物在初期阶段不仅于室温下具有大的电阻率、而且在高温下也具有大的电阻率。较好的是组成物经长时间使用后，不仅在室温下具有大的电阻率、而且在高温下也具有大的电阻率。组成物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命有关联。该些稳定性较高时，该元件的寿命长。此种特性有利于液晶投影机(liquid crystalprojector)、液晶电视等中所使用的AM元件。
在具有TN模式的AM元件中，使用具有正的介电各向异性的组成物。另一方面，在具有VA模式的AM元件中，使用具有负的介电各向异性的组成物。在具有IPS模式的AM元件中，使用具有正或负的介电各向异性的组成物。在具有PSA模式的AM元件中，使用具有正或负的的介电各向异性的组成物。以下的专利文献1及2中揭示有具有负的介电各向异性的液晶组成物的例子。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2001-262145号公报
[专利文献2]日本专利特开2001-115161号公报
理想的AM元件具有以下等特性：可使用的温度范围广、响应时间短、对比度大、临界电压低、电压保持率大、寿命长。较理想的是响应时间短于1毫秒。因此，组成物的理想特性为：向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学异向性适当、正或负的介电各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。
发明内容
本发明的一个目的是一种在下述特性中充分具备至少一个特性的液晶组成物：向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学异向性适当、介电各向异性的负值大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。本发明的其他目的是一种在至少两个特性中具有适当平衡的液晶组成物。本发明的另一目的是一种含有此种组成物的液晶显示元件。本发明的另一目的是一种具有小的光学异向性或者大的光学异向性等适当的光学异向性、大的负介电各向异性、对紫外线的高稳定性等的组成物，以及一种具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等的AM元件。
一种液晶组成物及含有该组成物的液晶显示元件，上述液晶组成物含有选自以式(1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，而且具有负的介电各向异性。
其中，R1、R2、R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为
Figure BPA00001307654400032
至少一个环A为
Z1独立为单键、乙烯基(ethylene)、亚甲氧基、或羰氧基；m为1或2。
[发明的效果]
本发明的优点是一种在下述特性中充分具备至少一个特性的液晶组成物：向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学异向性适当、介电各向异性的负值大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。本发明的一方面是一种在至少两个特性中具有适当的平衡的液晶组成物。本发明的另一方面是一种含有此种组成物的液晶显示元件。本发明的其它方面是一种具有适当的光学异向性、大的负介电各向异性、对紫外线的高稳定性等的组成物，以及一种具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等的AM元件。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
无
具体实施方式
本说明书中的用语的使用方法如下。有时将本发明的液晶组成物或本发明的液晶显示元件分别简称为「组成物」或「元件」。液晶显示元件是液晶显示面板与液晶显示模组的总称。「液晶性化合物」是指具有向列相、层列相等液晶相的化合物或者不具有液晶相但作为组成物的成分为有用的化合物。该有用的化合物例如具有如1，4-伸环己基(1，4-cyclohexylene)或1，4-亚苯基(1，4-phenylene)等六员环，其分子结构为棒状(rod like)。有时将具光学活性的化合物及可聚合的化合物添加于组成物中。该些化合物即便是液晶性化合物，此处也被分类为添加物。有时将选自以式(1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物简称为「化合物(1)」。「化合物(1)」是指以式(1)所表示的一种化合物或者两种以上的化合物。以其它式所表示的化合物也相同。「任意的」表示不仅位置为任意而且个数也为任意，但不包括个数为0的情况。
有时将向列相的上限温度简称为「上限温度」。有时将向列相的下限温度简称为「下限温度」。「电阻率大」是指组成物在初期阶段不仅在室温下而且在高温下具有大的电阻率，而且在长时间使用后不仅在室温下而且在高温下具有大的电阻率。「电压保持率大」是指元件在初期阶段不仅在室温下而且在高温度下具有大的电压保持率，而且在长时间使用后不仅在室温下而且在高温度下具有大的电压保持率。在说明光学异向性等的特性时，使用藉由实施例中记载的测定方法所获得的值。第一成分是一种化合物或者两种以上的化合物。「第一成分的比例」是指基于液晶组成物的总重量的第一成分的重量百分率(wt％)。第二成分的比例等也相同。混合于组成物中的添加物的比例，是指基于液晶组成物的总重量的重量百分率(wt％)。
成分化合物的化学式中，将R1的记号用于多个化合物中。该些化合物中的任意两个化合物中，R1的含义可相同也可不同。例如，存在化合物(1)的R1为乙基、化合物(1-1)的R1为乙基的实例。也存在化合物(1)的R1为乙基、化合物(1-1)的R1为丙基的实例。该规则也适用于R2、R3等。
本发明是关于下述等事项。
1.一种液晶组成物，其含有选自以式(1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，而且所述液晶组成物具有负的介电各向异性，
Figure BPA00001307654400051
其中，R1、R2、R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为
Figure BPA00001307654400052
至少一个环A为
Figure BPA00001307654400061
Z1独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基；m为1或2。
2.如第1项所述的液晶组成物，其含有选自以式(1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，基于液晶组成物的总重量，第二成分的比例为20wt％至95wt％的范围，而且所述液晶组成物具有负的介电各向异性，
Figure BPA00001307654400062
其中，R1、R2、R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为
至少一个环A为
Z1独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基；m为1或2。
3.如第2项所述的液晶组成物，其含有选自以式(1-1)及式(1-2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，基于液晶组成物的总重量，第二成分的比例为20wt％至95wt％的范围，而且所述液晶组成物具有负的介电各向异性，
Figure BPA00001307654400071
其中，R1、R2、R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环B及环C独立为
环B及环C中至少一个环为
Figure BPA00001307654400073
Z2、Z3及Z4独立为单键、乙烯基、或亚甲氧基。
4.如第1项所述的液晶组成物，其含有选自以式(1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2-2-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，而且所述液晶组成物具有负的介电各向异性，
Figure BPA00001307654400074
其中，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为
Figure BPA00001307654400081
至少一个环A为
Figure BPA00001307654400082
Z1独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基；m为1或2。
5.如第4项所述的液晶组成物，其含有选自以式(1-1)及式(1-2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2-2-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，而且所述液晶组成物具有负的介电各向异性，
Figure BPA00001307654400083
其中，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环B及环C独立为
Figure BPA00001307654400084
环B及环C中至少一个环为
Figure BPA00001307654400091
Z2、Z3及Z4独立为单键、乙烯基、或亚甲氧基。
6.如第3项或第5项中任一项所述的液晶组成物，其中第一成分为选自以式(1-2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
7.如第3项或第5项中任一项所述的液晶组成物，其中第一成分为选自以式(1-1-1)至式(1-1-3)、以及式(1-2-1)至式(1-2-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物，
Figure BPA00001307654400092
其中，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
8.如第7项所述的液晶组成物，其中第一成分为选自以式(1-1-1)至式(1-1-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
9.如第7项所述的液晶组成物，其中第一成分为选自以式(1-2-1)至式(1-2-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
10.如第7项所述的液晶组成物，其中第一成分为选自以式(1-1-1)至式(1-1-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物与选自以式(1-2-1)至式(1-2-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
11.如第1项至第10项中任一项所述的液晶组成物，其中基于液晶组成物的总重量，第一成分的比例为5wt％至75wt％的范围，而且第二成分的比例为20wt％至70wt％的范围。
12.如第1项至第11项中任一项所述的液晶组成物，其中第三成分为选自以式(3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物，
Figure BPA00001307654400101
其中，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环D及环E独立为1，4-伸环己基、1，4-亚苯基、或3-氟-1，4-亚苯基；Z5独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基；n为1、2或3；而且，n为1时环E为1，4-亚苯基。
13.如第12项所述的液晶组成物，其中第三成分为选自以式(3-1)至式(3-10)所表示的化合物族群中的至少一种化合物，
Figure BPA00001307654400102
Figure BPA00001307654400111
其中，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
14.如第13项所述的液晶组成物，其中第三成分为选自以式(3-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
15.如第13项所述的液晶组成物，其中第三成分为选自以式(3-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
16.如第13项所述的液晶组成物，其中第三成分为选自以式(3-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物与选自以式(3-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
17.如第12项至第16项中任一项所述的液晶组成物，其中基于液晶组成物的总重量，第三成分的比例为5wt％至70wt％的范围。
18.如第1项至第17项中任一项所述的液晶组成物，其更含有选自以式(4)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第四成分，
Figure BPA00001307654400121
其中，R5及R6独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环F独立为1，4-伸环己基、或1，4-亚苯基；Z6独立为单键、乙烯基、或羰氧基；X1及X2独立为氟或氯；p为1、2或3。
19.如第18项所述的液晶组成物，其中作为第四成分为选自以式(4-1)至式(4-7)所表示的化合物族群中的至少一种化合物，
Figure BPA00001307654400122
其中，R5及R6独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
20.如第19项所述的液晶组成物，其中第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
21.如第19项所述的液晶组成物，其中第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物与选自以式(4-5)所表示的化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
22.如第18项至第21项中任一项所述的液晶组成物，其中基于液晶组成物的总重量，第四成分的比例为10wt％至40wt％的范围。
23.如第1项至第22项中任一项所述的液晶组成物，其中向列相的上限温度为大于等于70℃，在波长589nm处的光学异向性(25℃)为大于等于0.08，而且频率为1kHz时的介电各向异性(25℃)为小于等于-2。
24.一种液晶显示元件，其含有如第1项至第23项中任一项所述的液晶组成物。
25.如第24项所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为VA模式、IPS模式、或PSA模式，液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
本发明也包含下列项：1)更含有具光学活性的化合物的上述组成物，2)更含有抗氧化剂、紫外线吸收剂、消泡剂等添加物的上述组成物，3)含有上述组成物的AM元件，4)含有上述组成物而且具有TN、ECB、OCB、IPS、VA或PSA的模式的元件，5)含有上述组成物的穿透型元件，6)将上述组成物作为具有向列相的组成物的用途，7)作为藉由向上述组成物中添加具光学活性的化合物所形成的光学活性组成物的用途。
依以下顺序来说明本发明的组成物。第一，说明组成物中的成分化合物的构成。第二，说明成分化合物的主要特性、以及该化合物对组成物所带来的主要效果。第三，说明组成物的成分的组合、成分化合物的较佳比例以及其根据。第四，说明成分化合物的较佳形态。第五，揭示成分化合物的具体例。第六，说明可混合于组成物中的添加物。第七，说明成分化合物的合成法。最后，说明组成物的用途。
第一，说明组成物中的成分化合物的构成。将本发明的组成物分类为组成物A与组成物B。组成物A也可更含有其它液晶性化合物、添加物、杂质等。「其它液晶性化合物」是与化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、及化合物(4)不同的液晶性化合物。此种化合物是以进一步调整特性为目的而混合于组成物中。在其它液晶性化合物中，就对热或紫外线的稳定性的观点而言氰基化合物以少为佳。氰基化合物的更佳比例为0wt％。添加物为具光学活性的化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始剂等。杂质是在成分化合物的合成等步骤中所混入的化合物等。该化合物即便为液晶性化合物，此处也被分类为杂质。
组成物B实质上是由选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、及化合物(4)中的化合物所构成。「实质上」是指组成物可含有添加物以及杂质，但不含有与该些化合物不同的液晶性化合物。与组成物A相比较，组成物B的成分数较少。就降低成本的观点而言，组成物B优于组成物A。就可藉由混合入其它液晶性化合物而进一步调整物性的观点而言，组成物A优于组成物B。
第二，说明成分化合物的主要特性、以及该化合物对组成物所带来的主要效果。基于本发明的效果，将成分化合物的主要特性汇总于表2。表2的记号中，L是代表大或高，M是代表中等程度，S是代表小或低。记号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类。
表2
化合物的特性
  化合物   (1)   (2)   (3)   (4)
  上限温度   S～M   M   S～L   M
粘度 M～L S S～M M～L
  光学异向性   M   S   S～L   M～L
  介电各向异性   L1)   S1)   S1)   M1)
  电阻率   L   L   L   L
1)介电各向异性的值为负值，记号表示绝对值的大小
在将成分化合物混合于组成物中时，成分化合物对组成物的特性所带来的主要效果如下。化合物(1)提高介电各向异性的绝对值。化合物(2)降低粘度，降低下限温度，提高上限温度。化合物(3)降低粘度，调节成适当的光学异向性，提高上限温度，降低下限温度。化合物(4)提高介电各向异性的绝对值，而且降低下限温度。
第三，说明组成物中的成分组合、成分化合物的较佳比例以及其根据。组成物中的成分组合为：第一成分+第二成分、第一成分+第二成分+第三成分、第一成分+第二成分+第四成分、以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
为了降低粘度以及为了提高上限温度，组成物中的较佳成分组合为第一成分+第二成分；为了降低粘度，组成物中的较佳成分组合为第一成分+第二成分+第三成分；以及为了进一步提高介电各向异性的绝对值或者为了提高上限温度，组成物中的较佳成分组合为第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
为了提高介电各向异性的绝对值，第一成分的较佳比例为大于等于5wt％；为了降低下限温度，第一成分的较佳比例为小于等于70wt％。第一成分的更佳比例为5wt％至50wt％的范围。第一成分的尤佳比例为5wt％至20wt％的范围。
为了降低粘度以及为了提高上限温度，第二成分的较佳比例为大于等于20wt％；为了降低下限温度，第二成分的较佳比例为小于等于95wt％。为了降低粘度，第二成分的更佳比例为25wt％至70wt％的范围。为了降低粘度，第二成分的尤佳比例为30wt％至60wt％的范围。
为了降低粘度，第三成分的较佳比例为大于等于5wt％；为了提高介电各向异性的绝对值，第三成分的较佳比例为小于等于70wt％。第三成分的更佳比例为10wt％至50wt％的范围。第三成分的尤佳比例为20wt％至40wt％的范围。
为了提高介电各向异性的绝对值，第四成分的较佳比例为大于等于5wt％；为了降低下限温度，第四成分的较佳比例为小于等于40wt％。第四成分的更佳比例为5wt％至30wt％的范围。第四比例的尤佳比例为10wt％至25wt％的范围。
第四，说明成分化合物的较佳形态。
R1、R2、R3、R4、R5、及R6独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
为了降低下限温度，较佳的R1、R2、R3、R4、R5、或R6为碳数1至12的烷基、或碳数2至12的烯基。为了降低粘度，更佳的R1或R5的至少任一者为碳数2至12的烯基。为了提高对紫外线或热的稳定性等，较佳的R3或R4为碳数1至12的烷基，或者为了降低下限温度，较佳的R3或R4为碳数2至12的烯基。为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的R2或R6为碳数1至12的烷氧基。
较佳的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或辛基。为了降低粘度，更佳的烷基为乙基、丙基、丁基、戊基、或庚基。
较佳的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或庚氧基。为了降低粘度，更佳的烷氧基为甲氧基或乙氧基。
较佳的烯基为乙烯基基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、或5-己烯基。为了降低粘度，更佳的烯基为乙烯基基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。该些烯基中的-CH＝CH-的较佳立体构型(steric configuration)取决于双键的位置。为了降低粘度等，如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基等烯基中，较好的是反式(trans)。如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基等的烯基中，较好的是顺式(cis)。该些烯基中，直链烯基优于支链烯基。
任意的氢被氟取代的烯基的较佳例为：2，2-二氟乙烯基基、3，3-二氟-2-丙烯基、4，4-二氟-3-丁烯基、5，5-二氟-4-戊烯基、及6，6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度，更佳例为2，2-二氟乙烯基基、及4，4-二氟-3-丁烯基。
环A、环B及环C独立为
Figure BPA00001307654400161
至少一个环A、环B、及环C中的至少一个环为
Figure BPA00001307654400162
m为2时两个环A可相同也可不同。为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的环A、环B、或环C为
Figure BPA00001307654400163
为了降低粘度，为1，4-伸环己基。环D及环E独立为1，4-伸环己基、1，4-亚苯基、或3-氟-1，4-亚苯基，n为1时环E为1，4-亚苯基。n为2或3时任意两个环D可相同也可不同。为了降低粘度或者降低光学异向性，较佳的环D为1，4-伸环己基；为了提高光学异向性，较佳的环D为1，4-亚苯基。环F独立为1，4-伸环己基、或1，4-亚苯基。p为2或3时任意两个环F可相同也可不同。为了降低粘度或者为了降低光学异向性，较佳的环F为1，4-伸环己基；为了提高光学异向性，较佳的环F为1，4-亚苯基。
Z1分别独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基。m为2时两个Z1可相同也可不同。为了降低粘度，较佳的Z1分别为单键或乙烯基；或者为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的Z1分别为亚甲氧基。Z2、Z3、及Z4分别独立为单键、乙烯基、或亚甲氧基。为了降低粘度，较佳的Z2、Z3、或Z4为单键或乙烯基；或者为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的Z2、Z3、或Z4为亚甲氧基。Z5独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基。n为2或3时两个或三个Z5可相同也可不同。为了降低粘度，较佳的Z5为单键或乙烯基。Z6独立为单键、乙烯基、或羰氧基。p为2或3时两个或三个Z6可相同也可不同。为了降低粘度，较佳的Z6为单键或乙烯基。
X1及X2分别独立为氟或氯。为了降低粘度，较佳的X1或X2为氟。
m为1或2。为了降低下限温度，较佳的m为1；为了提高上限温度，较佳的m为2。n为1、2或3。为了降低下限温度或者为了降低粘度，较佳的n为1；为了提高上限温度，较佳的n为2或3。p为1、2或3。为了降低下限温度或者为了降低粘度，较佳的p为1；为了提高上限温度，较佳的p为2或3。
第五，揭示成分化合物的具体例。在下述较佳化合物中，R7及R8独立为具有碳数1至12的直链烷基、碳数1至12的烷氧基、以及具有碳数2至12的直链烯基。R9独立为碳数1至12的直链烷基，R10独立为碳数2至12的直链烯基。当通式中具有多个R9或R10时，该些可相同也可不同。为了提高上限温度，在该些化合物中，与1，4-伸环己基有关的立体构型是反式优于顺式。
较佳的化合物(1)为化合物(1-1-1-1)至化合物(1-1-3-1)、以及化合物(1-2-1-1)至化合物(1-2-3-1)。更佳的化合物(1)为化合物(1-1-1-1)至化合物(1-1-3-1)、化合物(1-2-1-1)、以及化合物(1-2-2-1)。尤佳的化合物(1)为化合物(1-1-1-1)、化合物(1-2-1-1)、及化合物(1-2-2-1)。
较佳的化合物(2)为化合物(2-1)、化合物(2-2)、及化合物(2-2-1)。更佳的化合物(2)为化合物(2-2)及化合物(2-2-1)。较佳的化合物(3)为化合物(3-1-1)至化合物(3-10-1)。更佳的化合物(3)为化合物(3-1-1)至化合物(3-7-1)、以及化合物(3-10-1)。尤佳的化合物(3)为化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)、及化合物(3-3-1)。较佳的化合物(4)为化合物(4-1-1)至化合物(4-5-1)。更佳的化合物(4)为化合物(4-1-1)至化合物(4-3-1)、以及化合物(4-5-1)。尤佳的化合物(4)为化合物(4-1-1)及化合物(4-5-1)。
Figure BPA00001307654400181
Figure BPA00001307654400191
Figure BPA00001307654400201
第六，说明可混合于组成物中的添加物。此种添加物为具光学活性的化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始剂等。以诱发液晶的螺旋结构(helical structure)而赋予扭转角为目的，而将具光学活性的化合物混合于组成物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)至化合物(5-4)。具光学活性的化合物的较佳比例为小于等于5wt％，更佳比例为0.01wt％至2wt％的范围。
Figure BPA00001307654400211
为了防止由于在大气中的加热所造成的电阻率下降，或者为了在长时间使用元件后不仅在室温下而且在高温度下维持大的电压保持率，而将抗氧化剂混合于组成物中。
Figure BPA00001307654400212
抗氧化剂的较佳例是n为1至9的整数的化合物(6)等。在化合物(6)中，较佳的n为1、3、5、7、或9。更佳的n为1或7。n为1的化合物(6)，因挥发性大，故在防止由于大气中的加热所造成的电阻率下降时为有效。n为7的化合物(6)，因挥发性小，故对在长时间使用元件后不仅在室温下而且在高温度下维持大的电压保持率而言为有效。为了获得其效果，抗氧化剂的较佳比例为大于等于50ppm，为了不使上限温度下降或者为了不使下限温度升高，抗氧化剂的较佳比例为小于等于600ppm。抗氧化剂的更佳比例为100ppm至300ppm的范围。
紫外线吸收剂的较佳例为：二苯甲酮(benzophenone)衍生物、苯甲酸酯(benzoate)衍生物、三唑(triazole)衍生物等。此外，如具有位阻的胺等的光稳定剂也较好。为了获得其效果，该些吸收剂或稳定剂的较佳比例为大于等于50ppm；为了不使上限温度下降或者为了不使下限温度升高，该些吸收剂或稳定剂的较佳比例为小于等于10000ppm。该些吸收剂或稳定剂的更佳比例为100ppm至10000ppm的范围。
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，而将如偶氮系色素、蒽醌(anthraquinone)系色素等的二色性色素(dichroic dye)混合于组成物中。色素的较佳比例为0.01wt％至10wt％的范围。为了防止起泡，而将二甲基硅油(dimethyl silicone oil)、甲基苯基硅油等的消泡剂混合于组成物中。为了获得其效果，消泡剂的较佳比例为大于等于1ppm；为了防止显示不良，消泡剂的较佳比例为小于等于1000ppm。消泡剂的更佳比例为1ppm至500ppm的范围。
为了适合于聚合物持续配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件，而将可聚合的化合物混合于组成物中。可聚合的化合物的较佳例为：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、或环氧化合物(环氧乙烷(oxirane)、氧杂环丁烷(oxetane))等具有可聚合基团的化合物。尤佳例为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。为了获得其效果，可聚合的化合物的较佳比例为大于等于0.05wt％；为了防止显示不良，可聚合的化合物的较佳比例为小于等于10wt％。可聚合的化合物的更佳比例为0.1wt％至2wt％的范围。可聚合的化合物，较好的是在光聚合起始剂等适当的起始剂存在下利用紫外线(Ultraviolet，UV)照射等而聚合。用于聚合的适当条件、起始剂的适当类型及适当的量已为熟习该项技术者所知，且记载于文献中。例如，作为光聚合起始剂的Irgacure651(注册商标)、Irgacure 184(注册商标)、或Darocure 1173(注册商标)(日本汽巴(Ciba Japan)股份有限公司)对于自由基聚合而言较为合适。可聚合的化合物，较好的是以0.1wt％至5wt％的范围含有光聚合起始剂。尤其好的是以1wt％至3wt％的范围含有光聚合起始剂。
第七，说明成分化合物的合成法。该些化合物可利用已知的方法来合成。对合成法加以例示。化合物(1-2-2)是以日本专利特开2000-008040号公报中所揭示的方法而合成。化合物(2)是以日本专利特开昭59-070624号公报中所揭示的方法而合成。化合物(3-3)是以日本专利特开昭57-165328号公报中所揭示的方法而合成。化合物(4-1)及化合物(4-3)是以日本专利特表平2-503441号公报中所记载的方法而合成。抗氧化剂为市售品。式(6)的n为1的化合物，可自奥德里奇(Aldrich)公司(西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation))获取。n为7的化合物(6)等是藉由美国专利第3660505号说明书所记载的方法而合成。
未记载合成法的化合物，可藉由有机合成(Organic Syntheses，JohnWiley & Sons，Inc)、有机反应(Organic Reactions，John Wiley & Sons，Inc)、有机合成大全(Comprehensive Organic Synthesis，PergamonPress)、新实验化学讲座(丸善)等书籍中所记载的方法而合成。组成物是利用公知方法由以上述方式所获得的化合物而制备。例如，将成分化合物加以混合，然后利用加热使其相互溶解。
最后，说明组成物的用途。大部分的组成物具有小于等于-10℃的下限温度、大于等于70℃的上限温度、而且具有0.07至0.20的范围的光学异向性。含有该组成物的元件具有大的电压保持率。该组成物适合于AM元件。该组成物尤其适合于穿透型的AM元件。藉由控制成分化合物的比例或者藉由混合入其它液晶性化合物，也可制备具有0.08至0.25的范围的光学异向性的组成物。该组成物可作为具有向列相的组成物使用，并可藉由添加具光学活性的化合物而作为具光学活性的组成物使用。
该组成物可使用于AM元件中。进而也可使用于PM元件中。该组成物可使用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等模式的AM元件以及PM元件中。尤其好的是使用于具有IPS或VA模式的AM元件中。该些元件可为反射型、穿透型或半穿透型。较好的是使用于穿透型的元件中。也可使用于非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件中。也可使用于将该组成物制成微胶囊(microcapsule)而制作的曲线排列向列相(nematic curvilinearaligned phase，NCAP)型的元件、或在组成物中形成有三维网状高分子的聚合物分散(Polymer Dispersed，PD)型的元件中。
[实施例]
试样为组成物时则直接进行测定，并记载所获得的值。试样为化合物时，藉由将该化合物(15wt％)混合于母液晶(85wt％)中而制备试样。根据藉由测定所得的值并利用外推法(extrapolation)计算出化合物的特性值。(外推值)＝{(试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。在以该比例层列相(或结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例依序变更为10wt％∶90wt％、5wt％∶95wt％、1wt％∶99wt％。藉由该外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学异向性、粘度以及介电各向异性的值。
母液晶的成分如下所述。组成的比例为wt％。
Figure BPA00001307654400241
特性的测定是依照下述方法进行。该些方法大多为日本电子机械工业会标准(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ·ED-2521A所记载的方法、或对其加以修饰的方法。
向列相的上限温度(NI；℃)：将试样置于具备偏光显微镜的熔点测定装置的加热板上，以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分由向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为「上限温度」。
向列相的下限温度(TC；℃)：将具有向列相的试样放入玻璃瓶中，在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、以及-40℃的冷冻器(freezer)中保管10日后，观察液晶相。例如，在试样于-20℃下保持向列相的状态、于-30℃下变化为结晶或层列相时，将TC记载为≤-20℃。有时将向列相的下限温度简称为「下限温度」。
粘度(体积粘度(bulk viscosity)；η；在20℃下测定；mPa□s)：测定中使用E型旋转粘度计。
光学异向性(折射率各向异性；Δn；在25℃下测定)：使用波长为589nm的光，利用在接目镜上安装有偏光板的阿贝折射计(Abbe refractometer)来进行测定。对主棱镜的表面朝一个方向进行摩擦后，将试样滴加于主棱镜上。在偏光方向与摩擦方向平行时测定折射率n∥。在偏光方向与摩擦方向垂直时测定折射率n⊥。根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算光学异向性的值。
介电各向异性(Δε；在25℃下测定)：根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算介电各向异性的值。以如下方式测定介电常数(ε∥以及ε⊥)。
1)介电常数(ε∥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器使玻璃基板旋转后，在150℃下加热1小时。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中，利用以紫外线进行硬化的粘接剂将该元件密封。向该元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。
2)介电常数(ε⊥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺(polyimide)溶液。对该玻璃基板进行煅烧后，对所得配向膜进行摩擦处理。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中。向该元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。
临界电压(Vth；在25℃下测定；V)：测定中使用大冢电子(OTSUKAELECTRONICS)股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行(antiparallel)的常态黑色模式(normally black mode)的VA元件中，利用UV硬化的粘接剂将该元件密封。施加于该元件的电压(60Hz，矩形波)是自0V至20V为止以每次0.02V递增性地增加。此时，自垂直方向对元件照射光，并测定穿透元件的光量。制作该光量达到最大时的穿透率为100％、该光量最小时的穿透率为0％的电压-穿透率曲线。临界电压是穿透率变为10％时的电压。
电压保持率(VHR-1；25℃；％)：测定中所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。在将试样放入该元件中后，利用以紫外线进行聚合的粘接剂将该元件密封。对该TN元件施加脉冲电压(以5V施加60微秒)而进行充电。利用高速电压计在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率为面积A相对于面积B的百分率。
电压保持率(VHR-2；80℃；％)：测定中所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。将试样放入该元件中后，利用以紫外线进行聚合的粘接剂将该元件密封。向该TN元件施加脉冲电压(以5V施加60微秒)而进行充电。利用高速电压计在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率为面积A相对于面积B的百分率。
电压保持率(VHR-3；25℃；％)：在照射紫外线后测定电压保持率，并评价对紫外线的稳定性。具有大的VHR-3的组成物对紫外线具有大的稳定性。测定中所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且单元间隙为5μm。将试样注入该元件中，照射光20分钟。光源为超高压水银灯USH-500D(USHIO电机制造)，元件与光源的间隔为20cm。VHR-3的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。VHR-3较好的是大于等于90％，进而较好的是大于等于95％。
电压保持率(VHR-4；25℃；％)：将注入有试样的TN元件在80℃的恒温槽内加热500小时，然后测定电压保持率，并评价对热的稳定性。具有大的VHR-4的组成物对热具有大的稳定性。VHR-4的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。
响应时间(τ；在25℃下测定；ms)：测定中使用大冢电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)是设定为5kHz。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行的常态黑色模式(normally black mode)的VA元件中，利用UV硬化的粘接剂将该元件密封。向该元件施加矩形波(60Hz，10V，0.5秒)。此时，自垂直方向对元件照射光，并测定穿透元件的光量。该光量达到最大时穿透率为100％，该光量最小时穿透率为0％。响应时间为穿透率自90％变化为10％所需要的时间(下降时间；fall time；毫秒)。
电阻率(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：将1.0mL试样注入具备电极的容器中。向该容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。根据下式计算出电阻率。(电阻率)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
气相层析分析：测定中使用岛津制作所制造的GC-14B型气相层析仪。载气为氦气(2mL/min)。将试样气化室设定为280℃，将侦测器(火焰离子侦测器(Flame Ionization Detector，FID))设定为300℃。在进行成分化合物的分离时，使用安捷伦科技公司(Agilent Technologies Inc.)制造的毛细管柱DB-1(长度30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm；固定液相为二甲基聚硅氧烷；无极性)。将该管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/min的速率升温至280℃。将试样制备成丙酮溶液(0.1wt％)后，将其中的1μL注入试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型Chromatopac或其同等品。所得气相层析图中，表示与成分化合物相对应的峰的滞留时间(retention time)以及峰的面积。
用以稀释试样的溶剂，也可使用氯仿、己烷等。为了将成分化合物加以分离，也可使用以下的毛细管柱：Agilent Technologies Inc.制造的HP-1(长度30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(RestekCorporation)制造的Rtx-1(长度30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm)、SGE国际公司(SGE International Pty.Ltd)制造的BP-1(长度30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm)。为了防止化合物峰的重迭，也可使用岛津制作所制造的毛细管柱CBP1-M50-025(长度50m，内径0.25mm，膜厚0.25μm)。
组成物所含有的液晶性化合物的比例，可利用如下方法而算出。液晶性化合物可利用气相层析仪来进行侦测。气相层析图中的峰的面积比相当于液晶性化合物的比例(莫耳数)。在使用上文所记载的毛细管柱时，也可将各液晶性化合物的校正系数看作1。因此，液晶性化合物的比例(wt％)是根据峰的面积比而算出。
利用实施例来详细说明本发明。本发明不受下述实施例的限定。比较例以及实施例中的化合物是基于下述表3的定义并利用记号来表示。
在表3中，与1，4-伸环己基有关的立体构型为反式。在实施例中位于记号后的括号内的编号对应于化合物的编号。(-)的记号是指其它液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于液晶组成物的总重量的重量百分率(wt％)或重量百万分率(ppm)，液晶组成物中除此以外尚含有杂质。最后，将组成物的特性值进行汇总。
表3.使用记号的化合物的表示法
R-(A1)-Z1-.....-Zn-(An)-R’
[比较例1]
自日本专利特开2001-262145号公报中所揭示的组成物中选择实施例19。其根据在于：该组成物含有化合物(1-2-2-1)、化合物(2-1)、化合物(3-1-1)、及化合物(3-3-1)，粘度为最小。相当于化合物(2)的化合物的含量为液晶总重量的16wt％。该组成物的成分及特性如下所述。
3-HDhB(2F，3F)-O2        (1-2-2-1)      6％
5-HDhB(2F，3F)-O2        (1-2-2-1)      6％
2-HH1SiB(2F，3F)-O2      (-)            6％
3-HH1SiB(2F，3F)-O2      (-)            6％
2-HH-3                   (2-1)          6％
3-HH-4                   (2-1)          10％
3-HB-O2                  (3-1-1)        16％
3-HB-O4                  (3-1-1)        4％
3-HHB-1                  (3-3-1)        8％
3-HHB-O1                 (3-3-1)        5％
3-HHB-3                  (3-3-1)        8％
2-HH-EMe                 (-)            4％
3-HH-EMe                 (-)            15％
NI＝80.4℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.077；η＝14.3mPa□s；Δε＝-1.4.
[比较例2]
自日本专利特开2001-115161号公报中所揭示的组成物中选择实施例12。其根据在于：该组成物含有化合物(1-1-1-1)、化合物(1-2-2-1)、化合物(2-1)、化合物(3-1-1)、及化合物(3-3-1)，η为最小。该组成物的成分及特性如下所述。
3-DhB(2F，3F)-O2     (1-1-1-1)          3％
5-DhB(2F，3F)-O2     (1-1-1-1)          6％
3-Dh2B(2F，3F)-O2    (1-1-2-1)          3％
3-HDhB(2F，3F)-O1    (1-2-2-1)          7％
3-HDhB(2F，3F)-O2    (1-2-2-1)          7％
3-HH-4               (2-1)              12％
3-HB-O2              (3-1-1)            16％
3-HB-O4              (3-1-1)            8％
3-HHB-1              (3-3-1)            7％
3-HHB-O1             (3-3-1)            5％
3-HHB-3              (3-3-1)            10％
2-HH-EMe             (-)                6％
3-HH-EMe             (-)                10％
NI＝72.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.076；η＝16.2mPa□s；Δε＝-1.2.
[实施例1]
3-DhB(2F，3F)-O2         (1-1-1-1)          5％
5-DhB(2F，3F)-O2         (1-1-1-1)          3％
3-Dh2B(2F，3F)-O2        (1-1-2-1)          7％
3-Dh2B(2F，3F)-O4        (1-1-2-1)          10％
5-Dh2B(2F，3F)-O2        (1-1-2-1)          5％
3-HH-4                   (2-1)              5％
3-HH-5                   (2-1)              10％
3-HH-V1                  (2-2)              7％
3-HHB-1                  (3-3-1)            8％
3-HHB-O1                 (3-3-1)            7％
V-HHB-1                  (3-3-1)            12％
V-HHB-3                  (3-3-1)            5％
V2-HHB-1                 (3-3-1)            16％
NI＝91.1℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.082；η＝13.9mPa□s；Δε＝-2.2；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.4％；VHR-3＝98.2％.
[实施例2]
3-DhHB(2F，3F)-O2         (1-2-1-1)        6％
5-DhHB(2F，3F)-O2         (1-2-1-1)        7％
5-HDhB(2F，3F)-O2         (1-2-2-1)        7％
1V2-HDhB(2F，3F)-O2       (1-2-2-1)        7％
2-HH-3                    (2-1)            25％
3-HH-V1                   (2-2)            5％
3-HB-O2                   (3-1-1)          17％
3-HHB-1                   (3-3-1)          3％
3-HHB-O1                  (3-3-1)          5％
V-HHB-1                   (3-3-1)          8％
V2-HHB-1                  (3-3-1)          10％
NI＝93.9℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.084；η＝13.8mPa□s；Δε＝-2.2；VHR-1＝99.5％；VHR-2＝98.3％；VHR-3＝98.1％.
[实施例3]
5-DhB(2F，3F)-O2          (1-1-1-1)        3％
3-Dh2B(2F，3F)-O4         (1-1-2-1)        10％
5-Dh2B(2F，3F)-O2         (1-1-2-1)        9％
5-DhHB(2F，3F)-O2         (1-2-1-1)        4％
5-HDhB(2F，3F)-O2         (1-2-2-1)        3％
2-HH-3                    (2-1)            10％
3-HH-5                    (2-1)            10％
3-HH-V1                   (2-2)            5％
5-HB-O2                   (3-1-1)          5％
3-HHB-1                   (3-3-1)          10％
3-HHB-O1                  (3-3-1)          7％
V-HHB-1                   (3-3-1)          8％
V2-HHB-1                  (3-3-1)          16％
NI＝90.3℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.080；η＝13.2mPa□s；Δε＝-2.2.
[实施例4]
3-Dh2B(2F，3F)-O4          (1-1-2-1)        12％
5-Dh2B(2F，3F)-O2          (1-1-2-1)        5％
3-DhHB(2F，3F)-O2          (1-2-1-1)        5％
5-HDhB(2F，3F)-O2          (1-2-2-1)        5％
1V2-HDhB(2F，3F)-O2        (1-2-2-1)        5％
2-HH-3                     (2-1)            17％
3-HH-V1                    (2-2)            7％
V2-BB-1                    (3-2-1)          5％
3-HHB-1                    (3-3-1)          5％
V-HHB-1                    (3-3-1)          10％
V2-HHB-1                   (3-3-1)          12％
V2-BB(3F)B-1               (3-5-1)          3％
1-BB(3F)B-2V               (3-5-1)          3％
3-HHEH-3                   (3-6-1)          3％
3-HHEBH-3                  (3-7-1)          3％
NI＝92.8℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.094；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.3.
[实施例5]
5-DhB(2F，3F)-O2           (1-1-1-1)        4％
5-DhHB(2F，3F)-O2          (1-2-1-1)        5％
3-HDhB(2F，3F)-O2          (1-2-2-1)        5％
2-HH-3                     (2-1)            20％
3-HH-V1                    (2-2)            5％
3-HB-O1                    (3-1-1)          12％
V-HHB-1                    (3-3-1)          11％
V2-HHB-1                   (3-3-1)          8％
3-HBB-2                    (3-4-1)          3％
5-HBB(3F)B-3               (3-10-1)         3％
5-H2B(2F，3F)-O2           (4-2-1)          8％
3-HH2B(2F，3F)-O2          (4-4-1)          8％
5-HH2B(2F，3F)-O2          (4-4-1)          8％
NI＝90.3℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.086；η＝13.8mPa□s；Δε＝-2.4.
[实施例6]
5-DhB(2F，3F)-O2            (1-1-1-1)        3％
3-DhHB(2F，3F)-O2           (1-2-1-1)        5％
5-DhHB(2F，3F)-O2           (1-2-1-1)        4％
3-HDhB(2F，3F)-O2           (1-2-2-1)        3％
5-DhBB(2F，3F)-O2           (1-2-3-1)        4％
2-HH-3                      (2-1)            25％
5-HH-V                      (2-2)            13％
3-HB-O1                     (3-1-1)          3％
V-HHB-1                     (3-3-1)          5％
V2-HHB-1                    (3-3-1)          12％
3-HBBH-3                    (3-8-1)          3％
5-H2B(2F，3F)-O2            (4-2-1)          6％
3-HH2B(2F，3F)-O2           (4-4-1)          7％
5-HH2B(2F，3F)-O2           (4-4-1)          7％
NI＝93.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.076；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.4.
[实施例7]
1V2-DhB(2F，3F)-O2          (1-1-1-1)        3％
5-DhHB(2F，3F)-O2           (1-2-1-1)        5％
3-HDhB(2F，3F)-O2           (1-2-2-1)        3％
5-BDhB(2F，3F)-O2           (1-2)            3％
2-HH-3                      (2-1)            19％
4-HH-V                      (2-2)            3％
3-HB-O1                     (3-1-1)          15％
V2-BB-1                     (3-2-1)          5％
3-HHB-O1                    (3-3-1)          5％
V-HHB-1                     (3-3-1)          3％
V-HHB-3                     (3-3-1)          11％
3-HB(3F)BH-3                (3-9-1)          3％
V-HB(2F，3F)-O2             (4-1-1)          3％
5-H2B(2F，3F)-O2            (4-2-1)          3％
V-HHB(2F，3F)-O2            (4-3-1)          3％
5-HH2B(2F，3F)-O2           (4-4-1)          7％
1V2-HH2B(2F，3F)-O4         (4-4-1)          3％
3-HBB(2F，3F)-O2            (4-5-1)          3％
NI＝90.8℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.090；η＝13.8mPa□s；Δε＝-2.1.
[实施例8]
5-DhB(2F，3F)-O2             (1-1-1-1)        3％
5-DhHB(2F，3F)-O2            (1-2-1-1)        7％
5-HDhB(2F，3F)-O2            (1-2-2-1)        3％
3-HH-O1                      (2)              4％
2-HH-3                       (2-1)            25％
3-HH-V1                      (2-2)            5％
3-HB-O1                      (3-1-1)          5％
3-HHB-O1                     (3-3-1)          4％
V-HHB-1                      (3-3-1)          5％
V2-HHB-1                     (3-3-1)          10％
3-HB(2F，3F)-O2              (4-1-1)          3％
5-H2B(2F，3F)-O2             (4-2-1)          7％
3-HHB(2F，3F)-O2             (4-3-1)          5％
1V2-HHB(2F，3F)-O2           (4-3-1)          3％
3-HH2B(2F，3F)-O2            (4-4-1)          8％
1O1-HBBH-5                   (-)              3％
NI＝91.1℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.077；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.5.
[实施例9]
5-DhB(2F，3F)-O2       (1-1-1-1)        2％
3-DhHB(2F，3F)-O2      (1-2-1-1)        5％
5-DhHB(2F，3F)-O2      (1-2-1-1)        5％
5-DhBB(2F，3F)-O2      (1-2-3-1)        3％
2-HH-3                 (2-1)            20％
3-HH-5                 (2-1)            8％
3-HB-O1                (3-1-1)          8％
V2-BB-1                (3-2-1)          7％
V-HHB-1                (3-3-1)          5％
V2-HHB-1               (3-3-1)          12％
5-H2B(2F，3F)-O2       (4-2-1)          3％
5-HHB(2F，3CL)-O2      (4-6)            4％
3-HHB(2F，3F)-1        (4-3-1)          3％
1V2-HHB(2F，3F)-O2     (4-3-1)          3％
3-HH2B(2F，3F)-O2      (4-4-1)          5％
5-HH2B(2F，3F)-O2      (4-4-1)          5％
5-HBB(2F，3CL)-O2      (4-7)            2％
NI＝91.6℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.089；η＝13.6mPa□s；Δε＝-2.1.
[实施例10]
5-DhB(2F，3F)-O2      (1-1-1-1)      3％
3-DhHB(2F，3F)-O2     (1-2-1-1)      4％
5-DhHB(2F，3F)-O2     (1-2-1-1)      4％
3-HDhB(2F，3F)-O1     (1-2-2-1)      4％
3-HH-V                (2-2-1)        25％
3-HB-O1               (3-1-1)        9％
V2-BB-1               (3-2-1)        6％
V-HHB-3               (3-3-1)        4％
V2-HHB-1              (3-3-1)        10％
3-HB(2F，3F)-O2       (4-1-1)        3％
5-H2B(2F，3F)-O2      (4-2-1)        11％
3-HHB(2F，3F)-O2      (4-3-1)        3％
1V2-HHB(2F，3F)-O2    (4-3-1)        3％
3-HH2B(2F，3F)-O2     (4-4-1)        8％
1O1-HBBH-5            (-)            3％
NI＝80.7℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.085；η＝13.4mPa□s；Δε＝-2.2.
[实施例11]
3-DhB(2F，3F)-O2     (1-1-1-1)        5％
5-DhB(2F，3F)-O2     (1-1-1-1)        3％
3-Dh2B(2F，3F)-O2    (1-1-2-1)        7％
3-Dh2B(2F，3F)-O4    (1-1-2-1)        12％
5-Dh2B(2F，3F)-O2    (1-1-2-1)        6％
3-HH-V               (2-2-1)          15％
3-HHB-1              (3-3-1)          11％
3-HHB-3              (3-3-1)          9％
V-HHB-1              (3-3-1)          16％
V2-HHB-1             (3-3-1)          16％
NI＝82.4℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.081；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.2；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝97.9％.
[实施例12]
3-DhHB(2F，3F)-O2      (1-2-1-1)      5％
5-DhHB(2F，3F)-O2      (1-2-1-1)      7％
5-HDhB(2F，3F)-O2      (1-2-2-1)      7％
1V2-HDhB(2F，3F)-O2    (1-2-2-1)      7％
3-HH-V                 (2-2-1)        15％
3-HB-O1                (3-1-1)        18％
3-HB-O4                (3-1-1)        19％
V2-BB-1                (3-2-1)        2％
3-HHB-O1               (3-3-1)        3％
V-HHB-3                (3-3-1)        11％
V2-HHB-1               (3-3-1)        6％
NI＝82.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.090；η＝13.5mPa□s；Δε＝-2.1；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.0％；VHR-3＝97.8％.
[实施例13]
5-DhB(2F，3F)-O2      (1-1-1-1)      5％
3-Dh2B(2F，3F)-O4     (1-1-2-1)      12％
5-Dh2B(2F，3F)-O2     (1-1-2-1)      8％
5-DhHB(2F，3F)-O2     (1-2-1-1)      4％
5-HDhB(2F，3F)-O2     (1-2-2-1)      3％
3-HH-V                (2-2-1)        15％
3-HB-O1               (3-1-1)        11％
3-HHB-1               (3-3-1)        11％
3-HHB-O1              (3-3-1)        5％
V-HHB-1               (3-3-1)        5％
V-HHB-3               (3-3-1)        5％
V2-HHB-1              (3-3-1)        16％
NI＝83.2℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.081；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.3.
[实施例14]
3-Dh2B(2F，3F)-O4      (1-1-2-1)      12％
5-Dh2B(2F，3F)-O2      (1-1-2-1)      7％
3-DhHB(2F，3F)-O2      (1-2-1-1)      6％
5-HDhB(2F，3F)-O2      (1-2-2-1)      5％
1V2-HDhB(2F，3F)-O2    (1-2-2-1)      4％
3-HH-V                 (2-2-1)        15％
3-HB-O1                (3-1-1)        5％
V2-BB-1                (3-2-1)        11％
V-HHB-1                (3-3-1)        10％
V-HHB-3                (3-3-1)        2％
V2-HHB-1               (3-3-1)        11％
V2-BB(3F)B-1           (3-5-1)        3％
1-BB(3F)B-2V           (3-5-1)        3％
3-HHEH-3               (3-6-1)        3％
3-HHEBH-3              (3-7-1)        3％
NI＝82.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.100；η＝13.5mPa□s；Δε＝-2.1.
[实施例15]
5-DhB(2F，3F)-O2     (1-1-1-1)      5％
5-DhHB(2F，3F)-O2    (1-2-1-1)      5％
3-HDhB(2F，3F)-O2    (1-2-2-1)      5％
3-HH-V               (2-2-1)        15％
3-HB-O1              (3-1-1)        12％
V2-BB-1              (3-2-1)        10％
V-HHB-1              (3-3-1)        10％
V2-HHB-1             (3-3-1)        6％
3-HBB-2              (3-4-1)        3％
5-HBB(3F)B-3         (3-10-1)       3％
5-H2B(2F，3F)-O2     (4-2-1)        10％
3-HH2B(2F，3F)-O2    (4-4-1)        8％
5-HH2B(2F，3F)-O2    (4-4-1)        8％
NI＝83.4℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.098；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.1.
[实施例16]
5-DhB(2F，3F)-O2     (1-1-1-1)      3％
5-DhHB(2F，3F)-O2    (1-2-1-1)      7％
3-HDhB(2F，3F)-O2    (1-2-2-1)      3％
5-DhBB(2F，3F)-O2    (1-2-3-1)      4％
3-HH-V               (2-2-1)        15％
3-HB-O1              (3-1-1)        11％
V2-BB-1              (3-2-1)        11％
V-HHB-1              (3-3-1)        14％
V2-HHB-1             (3-3-1)        5％
3-HBBH-3             (3-8-1)        3％
5-H2B(2F，3F)-O2     (4-2-1)        10％
3-HH2B(2F，3F)-O2    (4-4-1)        7％
5-HH2B(2F，3F)-O2    (4-4-1)        7％
NI＝84.7℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.098；η＝13.6mPa□s；Δε＝-2.1.
[实施例17]
1V2-DhB(2F，3F)-O2    (1-1-1-1)      3％
5-DhHB(2F，3F)-O2     (1-2-1-1)      5％
3-HDhB(2F，3F)-O2     (1-2-2-1)      3％
5-DhBB(2F，3F)-O2     (1-2-3-1)      3％
3-HH-V                (2-2-1)        15％
3-HB-O1               (3-1-1)        14％
V2-BB-1               (3-2-1)        11％
V-HHB-1               (3-3-1)        3％
V-HHB-3               (3-3-1)        11％
3-HB(3F)BH-3          (3-9-1)        3％
V-HB(2F，3F)-O2       (4-1-1)        3％
5-H2B(2F，3F)-O2      (4-2-1)        10％
V-HHB(2F，3F)-O2      (4-3-1)        3％
5-HH2B(2F，3F)-O2     (4-4-1)        7％
1V2-HH2B(2F，3F)-O4   (4-4-1)        3％
3-HBB(2F，3F)-O2      (4-5-1)        3％
NI＝82.4℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.099；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.1.
[实施例18]
5-DhB(2F，3F)-O2      (1-1-1-1)      3％
5-DhHB(2F，3F)-O2     (1-2-1-1)      5％
5-DhBB(2F，3F)-O2     (1-2-3-1)      3％
3-HH-V                (2-2-1)        15％
3-HB-O1               (3-1-1)        14％
V2-BB-1               (3-2-1)        10％
V-HHB-1               (3-3-1)        12％
V-HHB-3               (3-3-1)        4％
3-HBBH-3              (3-8-1)        3％
5-H2B(2F，3F)-O2      (4-2-1)        10％
3-HH2B(2F，3F)-O2     (4-4-1)        7％
5-HH2B(2F，3F)-O2     (4-4-1)        8％
3-HHB(2F，3CL)-O2     (4-6)          3％
5-HBB(2F，3CL)-O2     (4-7)          3％
NI＝84.6℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.098；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.1.
[实施例19]
5-DhB(2F，3F)-O2     (1-1-1-1)      3％
5-DhHB(2F，3F)-O2    (1-2-1-1)      7％
3-HDhB(2F，3F)-O1    (1-2-2-1)      3％
3-HH-V               (2-2-1)        14％
3-HB-O1              (3-1-1)        13％
V2-BB-1              (3-2-1)        9％
V-HHB-1              (3-3-1)        7％
V-HHB-3              (3-3-1)        10％
V2-HHB-1             (3-3-1)        3％
3-HB(2F，3F)-O2      (4-1-1)        3％
5-H2B(2F，3F)-O2     (4-2-1)        11％
3-HHB(2F，3F)-O2     (4-3-1)        3％
1V2-HHB(2F，3F)-O2   (4-3-1)        3％
3-HH2B(2F，3F)-O2    (4-4-1)        8％
1O1-HBBH-5           (-)            3％
NI＝85.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.094；η＝13.7mPa□s；Δε＝-2.1.
实施例1至实施例19的组成物与比较例1及比较例2的组成物相比，具有较高的向列相的上限温度、负值较大的介电各向异性、较小的粘度。因此，本发明的液晶组成物与专利文献1及专利文献2所揭示的液晶组成物相比，也具有更优异的特性。
本发明的液晶组成物在向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学异向性适当、负的介电各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等的特性中，充分具备至少一个特性，或者在至少两个特性中具有适当的平衡，因此使用该组成物的液晶显示元件适合于具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等的AM元件等，可用于液晶投影机、液晶电视等。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (18)

1.一种液晶组成物，其特征在于：其含有选自以式(1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，基于所述液晶组成物的总重量，第二成分的比例为22wt％至38wt％的范围，且所述液晶组成物具有负的介电各向异性，
Figure FSB0000114333110000011
其中，R1、R2、R3、及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为
Figure FSB0000114333110000012
至少一个环A为
Figure FSB0000114333110000013
Z1独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基；m为1或2。
2.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于：其含有选自以式(1-1)及式(1-2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第一成分，以及选自以式(2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第二成分，基于所述液晶组成物的总重量，第二成分的比例为22wt％至38wt％的范围，而且所述液晶组成物具有负的介电各向异性，
Figure FSB0000114333110000021
其中，R1、R2、R3、及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环B及环C独立为
Figure FSB0000114333110000022
环B及环C中至少一个环为
Z2、Z3、及Z4独立为单键、乙烯基、或亚甲氧基。
3.根据权利要求2所述的液晶组成物，其特征在于：第一成分为选自以式(1-2)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
4.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于：基于液晶组成物的总重量，第一成分的比例为5wt％至75wt％的范围，而且第二成分的比例为22wt％至38wt％的范围。
5.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于：其含有选自以式(3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第三成分，
Figure FSB0000114333110000024
其中，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环D及环E独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、或3-氟-1，4-亚苯基；Z5独立为单键、乙烯基、亚甲氧基、或羰氧基；n为1、2或3；而且，n为1时环E为1，4-亚苯基。
6.根据权利要求5所述的液晶组成物，其特征在于：第三成分为选自以式(3-1)至式(3-10)所表示的化合物族群中的至少一种化合物，
Figure FSB0000114333110000031
其中，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
7.根据权利要求6所述的液晶组成物，其特征在于：第三成分为选自以式(3-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
8.根据权利要求6所述的液晶组成物，其特征在于：第三成分为选自以式(3-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
9.根据权利要求6所述的液晶组成物，其特征在于：第三成分为选自以式(3-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物与选自以式(3-3)所表示的化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
10.根据权利要求5所述的液晶组成物，其特征在于：基于所述液晶组成物的总重量，所述第三成分的比例为5wt％至70wt％的范围。
11.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于：其更含有选自以式(4)所表示的化合物族群中的至少一种化合物作为第四成分，
Figure FSB0000114333110000041
其中，R5及R6独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环F独立为1，4-亚环己基、或1，4-亚苯基；Z6独立为单键、乙烯基、或羰氧基；X1及X2独立为氟或氯；p为1、2或3。
12.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于：第四成分为选自以式(4-1)至式(4-7)所表示的化合物族群中的至少一种化合物，
其中，R5及R6独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
13.根据权利要求12所述的液晶组成物，其特征在于：第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物。
14.根据权利要求12所述的液晶组成物，其特征在于：第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物族群中的至少一种化合物与选自以式(4-5)所表示的化合物族群中的至少一种化合物的混合物。
15.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于：基于所述液晶组成物的总重量，所述第四成分的比例为10wt％至40wt％的范围。
16.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于：向列相的上限温度为大于等于70℃，在波长589nm处且25℃下的光学异向性为大于等于0.08，而且频率为1kHz时且25℃下的介电各向异性为小于等于-2。
17.一种液晶显示元件，其特征在于：其含有根据权利要求1所述的液晶组成物。
18.根据权利要求17所述的液晶显示元件，其特征在于：其中液晶显示元件的运作模式为VA模式、IPS模式、或PSA模式，液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
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Co-applicant before: Chisso Petrochemical Corporation

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