CN102186946B - 液晶组成物以及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明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、负介电异向性大、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种特性，或在至少两种特性中具有适当平衡。并且提供一种主动矩阵(AM)元件，具有响应时间短、电压保持率大、对比度大、寿命长等特性。本发明是一种液晶组成物及含有该液晶组成物的液晶显示元件，所述液晶组成物含有具有四氢吡喃-2，5-二基的特定化合物为第一成分、以及具有较高的上限温度的特定四环化合物为第二成分，并且具有负介电异向性。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种适合于主动矩阵(active matrix，AM)元件等的液晶组成物及含有该组成物的AM元件等。本发明特别是涉及一种介电异向性(dielectric anisotropy)为负的液晶组成物，以及涉及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)模式或者聚合物稳定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件等。
背景技术
于液晶显示元件中，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-plane switching，IPS)、垂直配向(vertical alignment，VA)以及聚合物稳定配向(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式(passive matrix，PM)与主动矩阵式(active matrix，AM)。PM被分类为静态式(static)与多工式(multiplex)等，AM被分类为薄膜电晶体(thin film transistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT被分类为非晶硅(amorphous silicon)型与多晶硅(polycrystal silicon)型。后者根据制程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相关。向列相的较好的上限温度为大于等于70℃，且向列相的较好的下限温度为小于等于-10℃。组成物的粘度与元件的响应时间相关。为了在元件中显示动画，较好的是响应时间短。因此，较好的是组成物的粘度较小。进一步较好的是低温度下的粘度较小。
表1.组成物与AM元件的一般特性
1)可缩短向液晶单元中注入组成物的时间
组成物的光学异向性与元件的对比度相关。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)设计成使对比度最大。适当的乘积值取决于运作模式的种类。在VA模式的元件中为0.30μm至0.40μm的范围，在IPS模式的元件中为0.20μm至0.30μm的范围。此时，在单元间隙较小的元件中，较好的是组成物具有较大的光学异向性。组成物的绝对值大的介电异向性，有助于达成元件的临界电压低、消耗电力小及对比度大的特性。因此，较好的是绝对值较大的介电异向性。组成物的较大的电阻率，有助于达成元件的电压保持率大与对比度大的特性。因此，较好的是组成物在初期阶段不仅于室温下具有较大的电阻率、而且于高温下亦具有较大的电阻率。较好的是组成物经长时间使用后，不仅于室温下具有较大的电阻率、而且于高温下亦具有较大的电阻率。组成物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关。该些稳定性较高时，该元件的寿命长。此种特性对于液晶投影 机(liquid crystal projector)、液晶电视等中所使用的AM元件而言较好。
于具有TN模式的AM元件中，使用具有正介电异向性的组成物。另一方面，于具有VA模式的AM元件中，使用具有负介电异向性的组成物。在具有IPS模式的AM元件中，使用具有正或负的介电异向性的组成物。在具有PSA模式的AM元件中，使用具有正或负的的介电异向性的组成物。在日本专利特开2001-262145号公报、日本专利特开2001-115161号公报、国际公开第2008/114821号说明书中揭示了具有负介电异向性的液晶组成物的例子。
理想的AM元件具有如下特性：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、寿命长等。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、正或负的介电异向性大、电阻率大、对紫外线稳定性高、对热稳定性高等。
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种特性的液晶组成物：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、负介电异向性大、电阻率大、对紫外线稳定性高、对热稳定性高等。本发明的其他目的是一种在至少两种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光学异向性小或光学异向性大等适当的光学异向性、负介电异向性大、对紫外线稳定性高等特性的组成物，以及一种具有响应时间短、电压保持率大、对比度大、寿命长等特性的AM元件。
一种液晶组成物及含有该液晶组成物的液晶显示元件，所述液晶组成物含有选自以式(1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第二成分，并且 所述液晶组成物具有负介电异向性，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环A独立为四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚环己基、或1，4-亚苯基，至少一个环A为四氢吡喃-2，5-二基；Z1独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基；X1及X2的其中之一为氢，另一个为氟；m为1、2或3。
[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种特性的液晶组成物：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、负介电异向性大、电阻率大、对紫外线稳定性高、对热稳定性高等。本发明的一方面是一种在至少两种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光学异向性适当、负介电异向性大、对紫外线稳定性高等特性的组成物，以及一种具有响应时间短、电压保持率大、对比度大、寿命长等特性的AM元件。
具体实施方式
本说明书中的用语的使用方法如下所述。有时将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虽不具有液晶相但可用作组成物的成分的化合物。该有用的化合物例如具有如1，4-亚环己基或1，4-亚苯基等的六元环，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，此处亦被分类为添加物。有时将选自以式(1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物简称为“化合物(1)”。“化合物(1)”表示以式(1)所表示的一种化合物或者两种或两种以上的化合物。以其它式所表示的化合物亦相同。“任意的”表示不仅位置任意而且个数亦任意，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于室温下而且于接近向列相的上限温度的温度下具有较大的电阻率，而且在长时间使用后不仅于室温下而且于接近向列相的上限温度的温度下具有较大的电阻率。“电压保持率大”是指元件在初期阶段不仅于室温下而且于接近向列相的上限温度的温度下具有较大的电压保持率，而且在长时间使用后不仅于室温下而且于接近向列相的上限温度的温度下具有较大的电压保持率。在说明光学异向性等特性时，使用以实施例中记载的测定方法所得的值。第一成分是一种化合物或者两种或两种以上的化合物。“第一成分的比例”表示基于液晶组成物的总重量的第一成分的重量百分率(wt％)。第二成分的比例等亦相同。混合于组成物中的添加物的比例表示基于液晶组成物的总重量的重量百分率(wt％)或者重量百万分率(ppm)。
于成分化合物的化学式中，在多种化合物中使用记号R1。该些化合物中的任意两种化合物中，R1的含义可相同亦可不同。例如，存在化合物(1)的R1为乙基、化合物(2)的R1为乙基的例子。亦存在化合物(1)的R1为乙基、化合物(2)的R1为丙基的例子。该规则亦适用于R2、Z1等。
本发明包括如下项。
1.一种液晶组成物，其含有选自以式(1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第二成分，且所述液晶组成物具有负介电异向性，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环A独立为四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚环己基、或1，4-亚苯基，至少一个环A为四氢吡喃-2，5-二基；Z1独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基；X1及X2的其中之一为氢，另一个为氟；m为1、2或3。
2.如第1项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-7)所表示的化合物组群中的至少一种化合物，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基。
3.如第2项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-3)所表示的化合物组群中的至少一种化合物。
4.如第2项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-4)至式(1-7)所表示的化合物组群中的至少一种化合物。
5.如第2项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-3)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、以及选自以式(1-4)至式(1-7) 所表示的化合物组群中的至少一种化合物的混合物。
6.如第1项至第5项中任一项所述的液晶组成物，其中第二成分是选自以式(2-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基。
7.如第1项至第6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70wt％的范围，且第二成分的比例为5wt％至30wt％的范围。
8.如第1项至第7项中任一项所述的液晶组成物，其进一步含有选自以式(3)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第三成分，
其中，R3及R4独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环B及环C独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、或2，5-二氟-1，4-亚苯基；Z2独立为单键、亚乙基、或羰氧基；j为1或2。
9.如第8项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)至式(3-7)所表示的化合物组群中的至少一种化合物，
其中，R3及R4独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或者任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基。
10.如第9项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物。
11.如第9项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、以及选自以式(3-4)所表示的化合物组群中的至少一种化合物的混合物。
12.如第9项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、以及选自以式(3-6)所表示的化合物组群 中的至少一种化合物的混合物。
13.如第9项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、选自以式(3-4)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、以及选自以式(3-6)所表示的化合物组群中的至少一种化合物的混合物。
14.如第8项至第13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30wt％至70wt％的范围。
15.如第1项至第14项中任一项所述的液晶组成物，其进一步含有选自以式(4-1)及式(4-2)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第四成分，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环D及环E独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基；X3及X4独立为氟或氯；k为1、2、或3；p及q独立为0、1、2、或3，且p与q之和小于等于3。
16.如第15项所述的液晶组成物，其中第四成分是选自以式(4-1-1)至式(4-1-7)、以及式(4-2-1)至式(4-2-4)所表示的化合物组群中的至少一 种化合物，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或者任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环D1、环D2、环E1及环E2独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基。
17.如第16项所述的液晶组成物，其中第四成分是选自以式(4-1-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物。
18.如第16项所述的液晶组成物，其中第四成分是选自以式(4-1-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、以及选自以式(4-1-4)所表示的化合物组群中的至少一种化合物的混合物。
19.如第16项所述的液晶组成物，其中第四成分是选自以式(4-1-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、以及选自以式(4-1-7)所表示的化合物组群中的至少一种化合物的混合物。
20.如第16项所述的液晶组成物，其中第四成分是选自以式(4-1-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、选自以式(4-1-4)所表示的化合物组群中的至少一种化合物、以及选自以式(4-1-7)所表示的化合物组群中的至少一种化合物的混合物。
21.如第15项至第20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5wt％至50wt％的范围。
22.如第1项至第21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℃，25℃时在波长589nm处的光学异向性为大于等于0.08，且25℃时频率为1kHz时的介电异向性为小于等于-2。
23.一种液晶显示元件，其含有如第1项至第22项中任一项所述的液晶组成物。
24.如第23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，且液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
本发明亦包含如下项：1)进一步含有具光学活性的化合物的上述组成物，2)进一步含有氧化抑制剂、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)含有上述组成物并且具有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)藉由在上述组成物中添加具光学活性的化合物而作为光学活性组成物的用途。
以如下顺序来说明本发明的组成物。首先，对组成物中的成分化合物的构成加以说明。第二，对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加以说明。第三，对组成物中的成分的组合、成分化合物的较好比例以及其根据加以说明。第四，对成分化合物的较好形态加以说明。第五，揭示成分化合物的具体例。第六，对可混合于组成物中的添加物加以说明。第七，对成分化合物的合成法加以说明。最后，对组成物的用途加以说明。
首先，对组成物中的成分化合物的构成加以说明。本发明的组成物分类为组成物A与组成物B。组成物A亦可进一步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)、化合物(4-1)及化合物(4-2)不同的液晶性化合物。此种化合物是为了进一步调整特性而混合于组成物中。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较好的是氰基化合物较少。氰基化合物的更好的比例为0wt％。添加物为具光学活性的化合物、氧化抑制剂、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。该化合物即便是液晶性化合物，于此处亦被分类为杂质。
组成物B实质上仅包括选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4-1)及化合物(4-2)中的化合物。“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，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，对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加以说明。基于本发明的效果，将成分化合物的主要特性汇总于表2。于表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，0(零)表示值大致为零。
表2.化合物的特性
| 化合物 | (1) | (2) | (3) | (4-1) | (4-2) |
| 上限温度 | M～L | L | S～L | M～L | S～M |
| 黏度 | M～L | M | S～M | M～L | L |
| 光学异向性 | M | M | S～L | M～L | M～L |
| 介电异向性 | M～L1) | 0 | 0 | S～L1) | L1) |
| 电阻率 | L | L | L | L | L |
1)介电异向性的值为负值，记号表示绝对值的大小
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所述。化合物(1)提高介电异向性的绝对值，且降低下限温度。化合物(2)提高上限温度。化合物(3)降低粘度或者提高上限温度。化合物(4-1)降低下限温度。化合物(4-2)提高介电异向性的绝对值。
第三，对组成物中的成分的组合、成分化合物的较好的比例及其根据加以说明。组成物中的成分的组合为：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。较好的组成物中的成分的组合为：第一成分+第二成分+第三成分以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
为了提高介电异向性的绝对值，第一成分的较好的比例为大于等于5 wt％，为了降低下限温度，第一成分的较好的比例为小于等于70wt％。第一成分的更好的比例为5wt％至60wt％的范围。第一成分的特别好的比例为10wt％至50wt％的范围。
为了提高上限温度，第二成分的较好的比例为大于等于5wt％，为了提高介电异向性的绝对值，第二成分的较好的比例为小于等于30wt％。第二成分的更好的比例为5wt％至25wt％的范围。第二成分的特别好的比例为5wt％至20wt％的范围。
为了降低粘度或者为了提高上限温度，第三成分的较好的比例为大于等于30wt％，为了提高介电异向性的绝对值，第三成分的较好的比例为小于等于70wt％。第三成分的更好的比例为35wt％至65wt％的范围。第三成分的特别好的比例为40wt％至60wt％的范围。
为了提高光学异向性，第四成分的较好的比例为大于等于5wt％，为了降低下限温度，第四成分的较好的比例为小于等于50wt％。第四成分的更好的比例为5wt％至45wt％的范围。第四成分的特别好的比例为5wt％至40wt％的范围。
第四，对成分化合物的较好形态加以说明。R1、R2、R3及R4独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基。
为了提高对紫外线、热等的稳定性，较好的R1或R2是碳数为1至12的烷基，为了提高介电异向性的绝对值，较好的R1或R2是碳数为1至12的烷氧基。为了提高对紫外线或热的稳定性等，较好的R3或R4是碳数为1至12的烷基，为了降低下限温度，较好的R3或R4是碳数为2至12的烯基。
较好的烷基是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。为了降低粘度，更好的烷基是乙基、丙基、丁基、戊基或庚基。
较好的烷氧基是甲氧基、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，更好的烷氧基是甲氧基或乙氧基。
较好的烯基是乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。为了降低粘度，更好的烯基是乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。该些烯基中的-CH＝CH-的较好的立体构型(steric configuration)取决于双键的位置。为了降低粘度等，于如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基的烯基中，较好的是反式(trans)。于如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基的烯基中，较好的是顺式(cis)。于该些烯基中，直链的烯基比支链的烯基更好。
任意氢被氟取代的烯基的较好的例子是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、及6，6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度，任意氢被氟取代的烯基的更好的例子是2，2-二氟乙烯基、及4，4-二氟-3-丁烯基。
环A独立为四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，且至少一个环A为四氢吡喃-2，5-二基。于m为2或3时任意两个环A可相同亦可不同。为了提高介电异向性的绝对值，较好的环A分别为四氢吡喃-2，5-二基。四氢吡喃-2，5-二基为
环B及环C独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基或2，5-二氟-1，4-亚苯基，于j为2时的两个环B可相同亦可不同。为了降低粘度，较好的环B或环C是1，4-亚环己基。环D、环D1、环D2、环E、环E1及环E2独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，于k或p为2或3时的任意两个环D可相同亦可不同，于q为2或3时的任意两个环E可相同亦可不同。为了降低光学异向性，较好的环D、环D1、环D2、环E、环E1或环E2是1，4- 亚环己基。
Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基或羰氧基，于m、k、或p为2或3时的任意两个Z1可相同亦可不同，于q为2或3时的任意2个Z3可相同亦可不同。为了降低粘度，较好的Z1或Z3是单键；为了提高介电异向性的绝对值，较好的Z1或Z3是亚甲基氧基。Z2为单键、亚乙基或羰氧基，于j为2时的两个Z2可相同亦可不同。为了降低粘度，较好的Z2是单键。
X1及X2的其中之一为氢，另外一个为氟。为了降低下限温度，较好的X1及X2是X1为氢、X2为氟。X3及X4独立为氟或氯。为了降低粘度，较好的X3或X4是氟。
m为1、2或3。为了降低下限温度，较好的m为1；为了提高上限温度，较好的m为2。j为1或2。为了降低粘度，较好的j为1。k为1、2或3。为了降低下限温度，较好的k为1。p及q独立为0、1、2或3，且p与q之和小于等于3。为了提高上限温度，较好的p为2。为了降低下限温度，较好的q为0。
第五，揭示成分化合物的具体例。于下述较好的化合物中，R5为具有碳数1至12的直链烷基或者具有碳数1至12的直链烷氧基。R6及R7独立为具有碳数1至12的直链烷基或者具有碳数2至12的直链烯基。于该些化合物中，为了提高上限温度，与1，4-亚环己基相关的立体构型，反式比顺式更好。
较好的化合物(1)是化合物(1-1-1)至化合物(1-7-1)。更好的化合物(1)是化合物(1-1-1)、化合物(1-3-1)、及化合物(1-5-1)。特别好的化合物(1)是化合物(1-1-1)及化合物(1-5-1)。较好的化合物(2)是化合物(2-1-1)。较好的化合物(3)是化合物(3-1-1)至化合物(3-7-1)。更好的化合物(3)是化合物(3-1-1)、化合物(3-3-1)、化合物(3-4-1)、及化合物(3-6-1)。特别好的化合物(3)是化合物(3-1-1)、化合物(3-4-1)、及化合物(3-6-1)。较好的化合物(4-1)是化合物(4-1-1-1)至化合物(4-1-7-1)。更好的化合物(4-1)是化合物(4-1-1-1)、化合物(4-1-3-1)、化合物(4-1 -4-1)、化合物(4-1-6-1)、及化合物(4-1-7-1)。特别好的化合物(4-1)是化合物(4-1-1-1)、化合物(4-1-4-1)、及化合物(4-1-7-1)。较好的化合物(4-2)是化合物(4-2-1-1)、化合物(4-2-1-2)、化合物(4-2-2-1)、化合物(4-2-3-1)至化合物(4-2-3-5)、化合物(4-2-4-1)、及化合物(4-2-4-2)。更好的化合物(4-2)是化合物(4-2-1-2)、化合物(4-2-3-1)、化合物(4-2-3-3)、及化合物(4-2-4-1)。特别好的化合物(4-2)是化合物(4-2-1-2)及化合物(4-2-3-3)。
第六，对可混合于组成物中的添加物加以说明。此种添加物是具光学活性的化合物、氧化抑制剂、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，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好的比例为小于等于5wt％。更好的比例为0.01wt％至2wt％的范围。
为了防止在大气中进行加热而造成的电阻率降低，或者为了在长时间使用元件后不仅于室温下而且于接近向列相的上限温度的温度下均可维持较大的电压保持率，而将氧化抑制剂混合于组成物中。
氧化抑制剂的较好的例子是n为1至9的整数的化合物(6)等。于化合物(6)中，较好的n是1、3、5、7或9。更好的n是1或7。n为1的化合物(6) 的挥发性大，因此于防止由于在大气中进行加热而造成的电阻率降低时较有效。n为7的化合物(6)的挥发性小，因此对于在长时间使用元件后，不仅在室温下而且在接近向列相的上限温度的温度下均可维持较大的电压保持率而言较有效。为了获得其效果，氧化抑制剂的较好的比例为大于等于50ppm，为了使上限温度并不降低或者为了使下限温度并不升高，氧化抑制剂的较好的比例为小于等于600ppm。氧化抑制剂的更好的比例是100ppm至300ppm的范围。
紫外线吸收剂的较好的例子是二苯甲酮(benzophenone)衍生物、苯甲酸酯(benzoate)衍生物、三唑(triazole)衍生物等。如具有位阻(steric hindrance)的胺的光稳定剂亦较好。为了获得其效果，该些吸附剂或稳定剂的较好的比例为大于等于50ppm；为了使上限温度并不降低或者为了使或下限温度并不升高，该些吸附剂或稳定剂的较好的比例为小于等于10000ppm。该些吸附剂或稳定剂的更好的比例为100ppm至10000ppm的范围。
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，将如偶氮类色素、蒽醌(anthraquinone)类色素等二色性色素(dichroic dye)混合于组成物中。色素的较好的比例为0.01wt％至10wt％的范围。为了防止起泡，将二甲基硅油(dimethyl silicone oil)、甲基苯基硅油等消泡剂混合于组成物中。为了获得其效果，消泡剂的较好的比例为大于等于1ppm；为了防止显示不良，消泡剂的较好的比例为小于等于1000ppm。消泡剂的更好的比例为1ppm至500ppm的范围。
为了适合于聚合物稳定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件，将可聚合的化合物混合于组成物中。可聚合的化合物的较好的例子为：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯类化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(环氧乙烷(oxirane)、环氧丙烷(oxetane))、乙烯基酮等具有可聚合的基的化合物。特别好的例子是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好的比例为大于等于0.05wt％；为了防止显示不良，可聚合的化合物的较好的比例为小于等于10wt％。可聚合的化合物的 更好的比例为0.1wt％至2wt％的范围。可聚合的化合物，较好的是于光聚合起始剂等适当的起始剂的存在下利用紫外线(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本领域技术人员所知，且记载于文献中。例如，作为光聚合起始剂的Irgacure 651(注册商标)、Irgacure 184(注册商标)、或Darocure 1173(注册商标)(汽巴日本K.K.(Ciba Japan K.K.))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。特别好的是以1wt％至3wt％的范围含有光聚合起始剂。
第七，对成分化合物的合成法加以说明。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(2-1-1)是以日本专利特开2000-328060号公报中所揭示的方法而合成。化合物(3-1-1)及化合物(3-4-1)是以日本专利特开昭59-176221号公报中所揭示的方法而合成。化合物(4-1-1-1)及化合物(4-1-4-1)是以日本专利特表平2-503441号公报中所揭示的方法而合成。化合物(4-2-2-1)是以日本专利特开2005-35986号公报中所揭示的方法而合成。氧化抑制剂为市售品。式(6)的n为1的化合物可自奥尔德里(Aldrich)公司(Sigma-Aldrich Corporation)获得。n为7的化合物(6)等是利用美国专利第3660505号说明书中所揭示的方法而合成。
未记载合成法的化合物可利用有机合成(Organic Syntheses，John Wiley & Sons，Inc)、有机反应(Organic Reactions，John Wiley & Sons，Inc)、有机合成大全(Comprehensive Organic Synthesis，Pergamon Press)、新实验化学讲座(丸善)等书籍中所记载的方法而合成。组成物可利用公知的方法由以上述方式所获得的化合物而调制。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，对组成物的用途加以说明。大部分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，并且具有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较大的电压保持率。该组成物适合于AM元件。该组成物特别适合于穿透型的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，亦可调制具有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而使用，且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。另外亦可使用于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元件及PM元件中。特别好的是使用于具有IPS或VA模式的AM元件中。该些元件可以是反射型、穿透型或半穿透型。较好的是使用于穿透型的元件中。亦可使用于非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件中。亦可使用于将该组成物制成微胶囊(microcapsule)而制作的向列曲线诱导相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件、或在组成物中形成三维网状高分子的聚合物分散(Polymer Dispersed，PD)型元件中。
[实例]
试样为组成物时则直接进行测定，并记载所得的值。试样为化合物时，藉由将该化合物(15wt％)混合于母液晶(85wt％)中而调制试样。根据藉由测定而得的值，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。于以该比例于25℃下析出层列相(或结晶)时，将化合物与母液晶的比例依序变更为10wt％∶90wt％、5wt％∶95wt％、1wt％∶99wt％。利用该外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学异向性、粘度以及介电异向性的值。
母液晶的成分如下述所示。
特性值的测定是依照下述方法而进行。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中所记载的方法、或者对其加以修改的方法。
向列相的上限温度(NI；℃)：将试样置于具有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等向性液体时的温度。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，于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记为≤-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。
黏度(本体黏度(bulk viscosity)；η；於20℃下测定；mPa·s)：测定中使用E型旋转黏度计。
光学异向性(折射率异向性；Δn；于25℃下测定)：使用波长为589nm的光，利用在接目镜上安装了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。
介电异向性(Δε；于25℃下测定)：根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算介电异向性的值。以如下方式测定介电常数(ε∥及ε⊥)。
1)介电常数(ε∥)的测定：于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，于150℃下加热1小时。将试样放入至2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中，利用以紫外线进行硬化的接着剂将该元件密封。对该元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，于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：于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，对所得的配向膜进行摩擦处理。将试样放入至2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中。对该元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，于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；于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。将试样放入至2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、且摩擦方向为反平行(antiparallel)的正常显黑模式(normally black mode)的VA元件中，使用可紫外线硬化的接着剂将该元件密封。施加于该元件上的电压(60Hz，矩形波)是自0V以每次0.02V递增性地增加至20V。此时，自垂直方向对元件照射光，测定穿透元件的光量。作成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，且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。于将试样放入至该元 件中后，利用以紫外线进行聚合的接着剂将该元件密封。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是未衰减时的面积。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，且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。于将试样放入至该元件中后，利用以紫外线进行聚合的接着剂将该元件密封。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是未衰减时的面积。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。具有较大的VHR-3的组成物对紫外线具有较大的稳定性。测定中所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，且单元间隙为5μm。将试样注入至该元件中，照射光20分钟。光源为超高压水银灯USH-500D(优志旺(USHIO)电机制造)，元件与光源的间隔为20cm。于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％，更好的是大于等于95％。
电压保持率(VHR-4；25℃；％)：将注入了试样的TN元件于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。具有较大的VHR-4的组成物对热具有较大的稳定性。于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；于25℃下测定；ms)：于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。将试样放入至2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行的常黑模式(normally black mode)的VA元件中，利用可紫外线硬化的接着剂将该元件密封。对该元件施加矩形波(60Hz、10V、0.5sec)。此时，自垂直方向对元件照射光，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％所需的时间(下降时间；fall time；毫秒)。
电阻率(ρ；于25℃下测定；Ωcm)：将1.0mL试样注入至具有电极的容器中。对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)。将该管柱于200℃下保持2分钟后，以5℃/min的速率升温至280℃。将试样调制成丙酮溶液(0.1wt％)后，将其中的1μL注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型Chromatopac或其同等品。所得的气相层析图表示与成分化合物相对应的波峰的滞留时间(retention time)以及波峰的面积。
用以稀释试样的溶剂亦可使用氯仿、己烷等。为了分离成分化合物，亦可使用如下的毛细管柱：Agilent Technologies Inc.制造的HP-1(长度30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm)、雷斯泰克公司(Restek Corporation)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)。为了防止化合物波峰重迭，亦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)。
组成物中所含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。气相层析图中的波峰的面积比相当于液晶性化合物的比例(摩耳数)。在使用上文中所记载的毛细管柱时，亦可将各液晶性化合物的校正系数视为1。因此，液晶性化合物的比例(重量百分比)可根据波峰的面积比而算出。
利用实例来详细说明本发明。但本发明不受下述实例的限定。比较例以及实例中的化合物是基于下述表3的定义而利用记号来表示。于表3中，与1，4-亚环己基相关的立体构型为反式。于实例中，位于记号后的括号内的编号 与化合物的编号相对应。记号(-)表示其它液晶性化合物。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)，除此以外，液晶组成物中尚含有杂质。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例19。 其根据在于：该组成物含有化合物(1-5-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)以及化合物(3-4-1)，且黏度最小。该组成物的成分及特性如下述所示。
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例12。其根据在于：该组成物含有化合物(1-1-1)、化合物(1-2-1)、化合物(1-5-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)以及化合物(3-4-1)，且η最小。该组成物的成分及特性如下述所示。
NI＝72.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.076；η＝16.2mPa·s；Δε＝-1.2.
[比较例3]
自国际公开第2008/114821号说明书中所揭示的组成物中选择实例9。其根据在于：该组成物含有化合物(1-1-1)、化合物(1-4-1)、化合物(1-5-1)、化合物(1-6-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)、化合物(3-6-1)、化合物(4-1)、化合物(4-1-2-1)以及化合物(4-1-7-1)，且η最小。该组成物的成分及特性如下述所示。
NI＝95.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.134；η＝41.8mPa·s；Δε＝-5.2.
[实例1]
NI＝85.2℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.087；η＝13.1mPa·s；Δε＝-2.8；Vth＝2.39V；γ1＝42.2mPa·s；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.2％.
[实例2]
NI＝81.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.080；η＝13.0mPa·s；Δε＝-2.6；γ1＝41.8mPa·s；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.2％.
[实例3]
NI＝73.9℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.095；η＝11.9mPa·s；Δε＝-2.2；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.2％.
[实例4]
NI＝70.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.085；η＝12.2mPa·s；Δε＝-2.0；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例5]
NI＝82.2℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.085；η＝12.8mPa·s；Δε＝-2.1；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.2％.
[实例6]
NI＝80.7℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.077；η＝11.8mPa·s；Δε＝-2.2；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.2％.
[实例7]
NI＝72.1℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.093；η＝12.8mPa·s；Δε＝-2.4；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.2％.
[实例8]
NI＝89.7℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.089；η＝12.9mPa·s；Δε＝-2.2；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.2％.
实例1至实例8的组成物与比较例1至比较例3的组成物相比，具有较小的粘度。因此，本发明的液晶组成物与日本专利特开2001-262145号公报、日本专利特开2001-115161号公报、国际公开第2008/114821号说明书中所示的液晶组成物相比，具有更优异的特性。
产业上的可应用性
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、负介电异向性大、电阻率大、对紫外线稳定性高、对热稳定性高等特性中，充分具备至少一种特性，或者在至少两种特性中具有适当的平衡。使用该组成物的液晶显示元件成为具有响应时间短、电压保持率大、对比度大、寿命长等特性的AM元件，因此可用于液晶投影机、液晶电视等。
Claims (16)
1.一种液晶组成物，其含有选自以式(1-4)至式(1-7)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第一成分、以及选自以式(2)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第二成分，且所述液晶组成物具有负介电异向性，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；X1及X2的其中之一为氢，另一个为氟。
2.如权利要求1所述的液晶组成物，其中第二成分是选自以式(2-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基。
3.如权利要求1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70wt％的范围，且第二成分的比例为5wt％至30wt％的范围。
4.如权利要求1所述的液晶组成物，其进一步含有选自以式(3)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第三成分，
其中，R3及R4独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环B及环C独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、或2，5-二氟-1，4-亚苯基；Z2独立为单键、亚乙基、或羰氧基；j为1或2。
5.如权利要求4所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)至式(3-7)所表示的化合物组群中的至少一种化合物，
其中，R3及R4独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或者任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基。
6.如权利要求5所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物。
7.如权利要求4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30wt％至70wt％的范围。
8.如权利要求1所述的液晶组成物，其进一步含有选自以式(4-1)及式(4-2)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第四成分，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或者任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环D及环E独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基；X3及X4独立为氟或氯；k为1、2或3；p及q独立为0、1、2或3，且p与q之和小于等于3。
9.如权利要求4所述的液晶组成物，其进一步含有选自以式(4-1)及式(4-2)所表示的化合物组群中的至少一种化合物作为第四成分，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或者任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环D及环E独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基；X3及X4独立为氟或氯；k为1、2或3；p及q独立为0、1、2或3，且p与q之和小于等于3。
10.如权利要求8所述的液晶组成物，其中第四成分是选自以式(4-1-1)至式(4-1-7)、以及式(4-2-1)至式(4-2-4)所表示的化合物组群中的至少一种化合物，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环D1、环D2、环E1及环E2独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基。
11.如权利要求9所述的液晶组成物，其中第四成分是选自以式(4-1-1)至式(4-1-7)、以及式(4-2-1)至式(4-2-4)所表示的化合物组群中的至少一种化合物，
其中，R1及R2独立为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的烷氧基、碳数为2至12的烯基、或任意氢被氟取代的碳数为2至12的烯基；环D1、环D2、环E1及环E2独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z3独立为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或羰氧基。
12.如权利要求8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5wt％至50wt％的范围。
13.如权利要求9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5wt％至50wt％的范围。
14.如权利要求1所述的液晶组成物，其中向列相的上限温度为大于等于70℃，25℃时在波长589nm处的光学异向性为大于等于0.08，且25℃时频率为1kHz时的介电异向性为小于等于-2。
15.一种液晶显示元件，其含有如权利要求1所述的液晶组成物。
16.如权利要求15所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为垂直配向模式、共平面切换模式、或聚合物稳定配向模式，且液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
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