CN102197108A - 液晶组成物以及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

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、光学各向异性大、正的介电常数各向异性大、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，具有至少一种特性、或者在至少两种特性中具有适当的平衡。一种AM元件，其具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等。本发明是关于一种液晶组成物以及含有该组成物的液晶显示元件，该液晶组成物具有正的介电常数各向异性，且含有作为第一成分的具有高的向列相的上限温度、且具有大的介电常数各向异性的特定四环化合物、及作为第二成分的具有大的正介电常数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(active matrix，AM)元件等的液晶组成物以及含有该组成物的AM元件等。本发明特别是关于一种介电常数各向异性(dielectric anisotropy)为正的液晶组成物，以及有关于一种含有该组成物的扭转向列(twisted nematic，TN)模式、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)模式、共平面切换(in-plane switching，IPS)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
液晶显示元件中，基于液晶的运作模式的分类为相变化(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)、聚合物稳定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式等。基于元件的驱动方式的分类为被动矩阵(passive matrix，PM)与主动矩阵(active matrix，AM)。PM分为静态(static)与多工(multiplex)等，AM分为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤分为高温型与低温型。基于光源的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双方的半穿透型。
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元件而提升组成物的一般特性。将两者的一般特性的相关性汇总于下述表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可使用的温度范围有关联。向列相的较好的上限温度大于等于70℃，并且向列相的较好的下限温度小于等于-10℃。组成物的粘度与元件的响应时间有关联。为了在元件中显示动态影像，较好的是短的响应时间。因此，较好的是组成物的粘度小。更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
1)可缩短组成物注入液晶胞中的时间
组成物的光学各向异性与元件的对比度有关联。将组成物的光学各向异性(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动作模式的种类。在如TN的模式的元件中，适当的值为约0.45μm。此时，在单元间隙小的元件中，较好的是具有大的光学各向异性的组成物。组成物的大的介电常数各向异性有助于达成元件的低临界电压、小的消耗电力以及大的对比度。因此，较好的是介电常数各向异性较大。组成物的电阻率大有助于达成元件的大的电压保持率及大的对比度。因此，较好的是组成物在初始阶段不仅于室温下具有大的电阻率，并且于高温度下亦具有大的电阻率。较好的是组成物经长时间使用后不仅于室温下具有大的电阻率，并且于高温度下亦具有大的电阻率。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。该些组成物的稳定性较高时，该元件的寿命长。此种特性有利于液晶投影器(liquid crystal projector)、液晶电视(liquid crystal television)等中所使用的AM元件。
在具有TN模式的AM元件中，使用具有正的介电常数各向异性的组成物。另一方面，在具有VA模式的AM元件中，使用具有负的介电常数各向异性的组成物。在具有IPS模式的AM元件中，使用具有正或者负的介电常数各向异性的组成物。在具有PSA模式的AM元件中，使用具有正或者负的介电常数各向异性的组成物。具有正的介电常数各向异性的液晶组成物的例子揭示于如下的专利文献中。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10-251186号公报
较理想的AM元件具有以下特性：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，组成物的较理想的特性为：向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性大、介电常数各向异性大、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
发明要解决的技术课题
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、光学各向异性大、介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。本发明的另一目的是一种在至少两种特性中具有适当的平衡的液晶组成物。本发明的又一目的是一种含有此种组成物的液晶显示元件。本发明的又一目的是一种具有大的光学各向异性、大的介电常数各向异性、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。
解决课题的技术手段
一种液晶组成物以及含有该组成物的液晶显示元件，上述液晶组成物含有作为第一成分的选自式(1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、及作为第二成分的选自式(2)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，并且具有向列相。
Figure BDA0000057530270000041
此处，R1及R2独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基；环A及环B独立为1，4-亚环己基或者1，4-亚苯基；环C及环D独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、或者3，5-二氟-1，4-亚苯基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。
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、光学各向异性大、介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。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。本发明的又一方面是一种具有大的光学各向异性、大的介电常数各向异性、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。
具体实施方式
本说明书中的用语术语的使用方法如下。有时将本发明的液晶组成物或者本发明的液晶显示元件分别简称为“组成物”或者“元件”。液晶显示元件是液晶显示面板以及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有用的化合物。该有用的化合物例如具有如1，4-亚环己基或1，4-亚苯基的六元环，其分子结构为棒状(rod like)。有时将光学活性化合物或者可聚合的化合物添加至组成物中。即便该些化合物是液晶性化合物，此处亦被分类为添加物。有时将选自式(1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物简称为“化合物(1)”。“化合物(1)”是指式(1)所示的一种化合物或者大于等于两种的化合物。其他式所示的化合物亦相同。“任意的”不仅指位置为任意，亦指个数为任意，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”。“电阻率较大”是指组成物在初始阶段不仅在室温下而且在与向列相的上限温度接近的温度下亦具有大的电阻率，并且在长时间使用后不仅在室温下而且在与向列相的上限温度接近的温度下亦具有大的电阻率。“电压保持率大”是指元件在初始阶段不仅在室温下而且在与向列相的上限温度接近的温度下亦具有大的电压保持率，并且在长时间使用后不仅在室温下而且在与向列相的上限温度接近的温度下亦具有大的电压保持率。在对光学各向异性等特性进行说明时，使用藉由实例中所记载的测定方法所测得的值。第一成分是一种化合物或者大于等于两种的化合物。“第一成分的比例”是指第一成分相对于液晶组成物的总重量的重量百分率(wt％)。第二成分的比例等亦相同。组成物中所混合的添加物的比例是指所述添加物相对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)。
在成分化合物的化学式中，多种化合物中使用R1的符号。在该些化合物中，任意2个R1的含义可相同或者不同。例如，存在化合物(1-1)的R1为乙基，化合物(1-2)的R1为乙基的实例。亦存在化合物(1-1)的R1为乙基，化合物(1-2)的R1为丙基的实例。该规则亦适用于R2、X1等。化学式的“CL”表示氯。
本发明包括下述的项。
1.一种液晶组成物，其含有作为第一成分的选自式(1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、及作为第二成分的选自式(2)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，并且具有向列相。
Figure BDA0000057530270000061
此处，R1及R2独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基；环A及环B独立为1，4-亚环己基或者1，4-亚苯基；环C及环D独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、或者3，5-二氟-1，4-亚苯基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。
2.如项1所述的液晶组成物，其中所述第一成分为选自式(1-1)及式(1-2)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BDA0000057530270000071
此处，R1为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。
3.如项2所述的液晶组成物，其中所述第一成分为选自式(1-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
4.如项1至项3中任一项所述的液晶组成物，其中所述第二成分为选自式(2-1)～式(2-3)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
此处，R2为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。
5.如项4所述的液晶组成物，其中所述第二成分为选自式(2-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
6.如项1至项5中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，所述第一成分的比例为5重量百分比～50重量百分比的范围，所述第二成分的比例为5重量百分比～50重量百分比的范围。
7.如项1至项6中任一项所述的液晶组成物，其还含有作为第三成分的选自式(3)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BDA0000057530270000081
此处，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、2～12的烯基、或者任意的氢被氟取代的碳数2～12的烯基；环E、环F、及环G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、或者2，5-二氟-1，4-亚苯基；Z1及Z2独立为单键、亚乙基、或者羰氧基；m为0或者1。
8.如项7所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)～式(3-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BDA0000057530270000091
此处，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或者任意的氢被氟取代的碳数2～12的烯基。
9.如项8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
10.如项8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(3-4)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
11.如项8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(3-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
12.如项8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、选自式(3-4)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(3-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
13.如项7至项12中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，所述第三成分的比例为40重量百分比～85重量百分比的范围。
14.如项1至项13中任一项所述的液晶组成物，其还含有作为第四成分的选自式(4)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
此处，R5为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基；环H独立为1，4-亚环己基、1，3-二氧六环-2，5-二基、1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、3，5-二氟-1，4-亚苯基、或者2，5-嘧啶；Z3独立为单键、亚乙基、羰氧基、或者二氟亚甲氧基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基；o为1或者2。
15.如项14所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-1)～式(4-12)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BDA0000057530270000111
Figure BDA0000057530270000121
此处，R5为碳数1～12的烷基、或者碳数2～12的烯基。
16.如项15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-9)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
17.如项15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-10)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
18.如项15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-11)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
19.如项15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(4-11)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
20.如项15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-9)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(4-11)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
21.如项14至项20中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，所述第四成分的比例为5重量百分比～40重量百分比的范围。
22.如项1至项21中任一项所述的液晶组成物，其中向列相的上限温度大于等于70℃，于波长589nm下的光学各向异性(25℃)大于等于0.08，并且频率为1kHz时的介电常数各向异性(25℃)大于等于2。
23.一种液晶显示元件，其含有如项1至项22中任一项所述的液晶组成物。
24.如项23所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为TN模式、OCB模式、IPS模式、或者PSA模式，液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
本发明亦包括如下的项。1)还含有光学活性化合物的上述组成物，2)还含有抗氧化剂、紫外线吸收剂、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始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、或者PSA的元件，5)含有上述组成物的穿透型元件，6)将上述组成物用作具有向列相的组成物的用途，7)藉由向上述组成物中添加光学活性化合物而用作光学活性的组成物的用途。
按如下顺序对本发明的组成物进行说明。第一，对组成物中的成分化合物的构成进行说明。第二，对成分化合物的主要特性、以及该化合物给组成物所带来的主要效果进行说明。第三，对组成物中成分的组合、成分化合物的较好的比例及其根据进行说明。第四，对成分化合物的较好的形态进行说明。第五，揭示成分化合物的具体例。第六，对可混合至组成物中的添加物进行说明。第七，对成分化合物的合成法进行说明。最后，对组成物的用途进行说明。
第一，对组成物中的成分化合物的构成进行说明。本发明的组成物分为组成物A与组成物B。组成物A可还含有其他液晶性化合物、添加物、杂质等。“其他液晶性化合物”为与化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、及化合物(4)不同的液晶性化合物。此种化合物是为了进一步调整特性而混合至组成物中的。其他液晶性化合物中，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0重量百分比。添加物为光学活性化合物、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，此处亦被分类为杂质。
组成物B实质上仅由选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、及化合物(4)的化合物所构成。“实质上”是指组成物亦可含有添加物及杂质，但不含有与该些化合物不同的液晶性化合物。组成物B的成分数少于组成物A的成分数。就降低成本(cost)的观点而言，组成物B优于组成物A。就可藉由混合其他液晶性化合物来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、及该化合物给组成物的特性所带来的主要效果进行说明。基于本发明的效果，将成分化合物的主要特性汇总于表2。表2的符号中，L表示大或者高、M表示中等程度、S表示小或者低。符号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类，0表示值大致为0。
表2.化合物的特性
  化合物   (1)   (2)   (3)   (4)
  上限温度   L   M   S～L   S～M
  黏度   L   L   S～M   M～L
  光学各向异性   L   M～L   S～L   M～L
  介电常数各向异性   M～L   L   0   S～L
  电阻率   L   L   L   L
将成分化合物混合于组成物中时，成分化合物给组成物的特性所带来的主要效果如下所述。化合物(1)是提高上限温度、提高介电常数各向异性。化合物(2)是提高介电常数各向异性。化合物(3)是提高上限温度、或者降低粘度。化合物(4)是降低下限温度、并且提高介电常数各向异性。
第三，对组成物中成分的组合、成分化合物的较好的比例及其根据进行说明。组成物中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。
对成分化合物的较好的比例及其根据进行说明。为了提高上限温度、以及提高介电常数各向异性，第一成分的较好的比例为大于等于5重量百分比；为了降低下限温度，第一成分的较好的比例为小于等于50重量百分比。更好的比例为5重量百分比～25重量百分比的范围。特别好的比例为5重量百分比～20重量百分比的范围。
为了提高介电常数各向异性，第二成分的较好的比例为大于等于5重量百分比；为了降低下限温度，第二成分的较好的比例为小于等于50重量百分比。更好的比例为5重量百分比～25重量百分比的范围。特别好的比例为5重量百分比～20重量百分比的范围。
为了降低粘度，第三成分的较好的比例为大于等于40重量百分比；为了提高介电常数各向异性，第三成分的较好的比例为小于等于85重量百分比。更好的比例为45重量百分比～80重量百分比的范围。特别好的比例为50重量百分比～75重量百分比的范围。
第四成分特别适合制备具有特别大的介电常数各向异性的组成物。其成分的较好的比例为5重量百分比～40重量百分比的范围。更好的比例为5重量百分比～35重量百分比的范围。特别好的比例为5重量百分比～30重量百分比的范围。
第四，对成分化合物的较好的形态进行说明。R1及R2独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基。为了提高对紫外线或热的稳定性等，较好的R1或R2为碳数1～12的烷基。R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或者任意的氢被氟取代的碳数2～12的烯基。为了降低下限温度、或者降低粘度，较好的R3为碳数2～12的烯基。为了提高对紫外线、热等的稳定性，较好的R4为碳数1～12的烷基。R5为碳数1～12的烷基、或者碳数2～12的烯基。为了提高对紫外线、热等的稳定性，较好的R5为碳数1～12的烷基。
较好的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或者辛基。为了降低粘度，更好的烷基为乙基、丙基、丁基、戊基、或者庚基。
较好的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或者庚氧基。为了降低粘度，更好的烷氧基为甲氧基或者乙氧基。
较好的烯基为乙烯基、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、或者5-己烯基。为了降低粘度，更好的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或者3-戊烯基。该些烯基中的-CH＝CH-的较好的立体构型取决于双键的位置。就为了降低粘度等方面而言，在如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)。在如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基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好的例子为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，更好的例子为2，2-二氟乙烯基、及4，4-二氟-3-丁烯基。
环A及环B独立为1，4-亚环己基或者1，4-亚苯基。为了降低粘度，较好的环A为1，4-亚环己基；为了提高光学各向异性，较好的环B为1，4-亚苯基。环C及环D独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、或者3，5-二氟-1，4-亚苯基。为了提高介电常数各向异性，较好的环C为3-氟-1，4-亚苯基；为了提高光学各向异性，较好的环D为1，4-亚苯基。环E、环F、及环G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、或者2，5-二氟-1，4-亚苯基。为了降低粘度，较好的环E、环F、或者环G为1，4-亚环己基；为了提高光学各向异性，较好的环E、环F、或者环G为1，4-亚苯基。环H为1，4-亚环己基、1，3-二氧六环-2，5-二基、1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、2，5-二氟-1，4-亚苯基或者2，5-嘧啶，o为2时2个环H可相同亦可不同。为了提高光学各向异性，较好的环H为1，4-亚苯基。
Z1及Z2独立为单键、亚乙基、或者羰氧基。为了降低粘度，较好的Z1或者Z2为单键。Z3为单键、亚乙基、羰氧基、或者二氟亚甲氧基，o为2时2个Z3可相同亦可不同。为了降低粘度，较好的Z3为单键。
X1及X2独立为氢或者氟。为了提高介电常数各向异性，较好的X1或X2为氟。
Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。为了降低下限温度，较好的Y1为氟。
m为0或者1。为了降低粘度，较好的m为0。
o为1或者2。为了降低下限温度，较好的o为2。
第五，揭示成分化合物的具体例。在下述较好的化合物中，R6为具有碳数1～12的直链烷基。R7为具有碳数1～12的直链烷基或者具有碳数1～12的直链烷氧基。R8及R9独立为具有碳数1～12的直链烷基或者具有碳数2～12的直链烯基。为了提高上限温度，该些化合物中1，4-亚环己基的立体构型是反式优于顺式。
较好的化合物(1)为化合物(1-1-1)～化合物(1-1-3)、及化合物(1-2-1)～化合物(1-2-3)。更好的化合物(1)为化合物(1-1-1)、化合物(1-1-2)、化合物(1-2-1)、及化合物(1-2-2)。特别好的化合物(1)为化合物(1-1-1)。较好的化合物(2)为化合物(2-1-1)、化合物(2-1-2)、化合物(2-2-1)、化合物(2-2-2)、化合物(2-3-1)、及化合物(2-3-2)。更好的化合物(2)为化合物(2-1-1)、化合物(2-2-1)、及化合物(2-3-1)。特别好的化合物(2)为化合物(2-1-1)。较好的化合物(3)为化合物(3-1-1)～化合物(3-6-1)。更好的化合物(3)为化合物(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)为化合物(3-1-1)、化合物(3-4-1)、及化合物(3-6-1)。较好的化合物(4)为化合物(4-1-1)～化合物(4-12-1)、及化合物(4-13)～化合物(4-18)。更好的化合物(4)为化合物(4-9-1)及化合物(4-11-1)。特别好的化合物(4)为化合物(4-11-1)。
Figure BDA0000057530270000181
Figure BDA0000057530270000191
Figure BDA0000057530270000201
Figure BDA0000057530270000211
Figure BDA0000057530270000221
Figure BDA0000057530270000231
第六，对可混合至组成物中的添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、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。为了诱发液晶的螺旋结构(helical structure)来赋予扭转角，而将光学活性化合物混合至组成物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)～化合物(5-4)。光学活性化合物的较好的比例为小于等于5重量百分比。更好的比例为0.01重量百分比～2重量百分比的范围。
Figure BDA0000057530270000232
为了防止由于在大气中的加热所致的电阻率的降低，或者为了在元件长时间使用后不仅在室温下而且在与向列相的上限温度接近的温度下亦维持大的电压保持率，而将抗氧化剂混合至组成物中。
Figure BDA0000057530270000241
抗氧化剂的较好的例子是n为1～9的整数的化合物(6)等。于化合物(6)中，较好的n为1、3、5、7、或9。更好的n为1或7。N为1的化合物(6)由于挥发性较大，故而在防止由于在大气中的加热所致的电阻率的降低时有效。n为7的化合物(6)由于挥发性较小，故而于元件长时间使用后不仅在室温下而且在与向列相的上限温度接近的温度下亦维持大的电压保持率时有效。为了获得上述效果，抗氧化剂的较好的比例为大于等于50ppm；为了不降低上限温度，或者为了提高下限温度，抗氧化剂的较好的比例为小于等于600ppm。更好的比例为100ppm～300ppm的范围。
紫外线吸收剂的较好的例子为二苯甲酮(benzophenone)衍生物、苯甲酸酯(benzoate)衍生物、三唑(triazole)衍生物等。亦较好的是如具有空间位阻的胺般的光稳定剂。为了获得上述效果，该些吸收剂或稳定剂的较好的比例为大于等于50ppm；为了不降低上限温度，或者为了提高下限温度，该些吸收剂或稳定剂的较好的比例为小于等于10000ppm。更好的比例为100ppm～10000ppm的范围。
为了适合于GH(guest host，宾主)模式的元件，而将如偶氮系色素、蒽醌(anthraquinone)系色素等般二色性色素(dichroic dye)混合至组成物中。色素的较好的比例为0.01重量百分比～10重量百分比的范围。为了防止起泡，而将二甲基硅油、甲基苯基硅油等消泡剂混合至组成物中。为了获得上述效果，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。更好的比例为1ppm～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，而将可聚合的化合物混合至组成物中。可聚合的化合物的较好的例子为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯化合物、氧化乙烯化合物、丙烯基醚、环氧化合物(杀螨醚(oxythane)、氧杂环丁烷(oxetane))、乙烯基酮等具有可聚合的基团的化合物。特别好的例子为丙烯酸酯、或者甲基丙烯酸酯的衍生物。为了获得上述效果，可聚合的化合物的较好的比例为大于等于0.05重量百分比；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10重量百分比。更好的比例为0.1重量百分比～2重量百分比的范围。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的存在下藉由UV(UltraViolet，紫外线)照射等而聚合。用以聚合的适当的条件、起始剂的适当的类型(type)、及适当的量已为业者所知，且记载于文献中。例如作为光起始剂的Irgacure 651(注册商标)、Irgacure 184(注册商标)、或者Darocure 1173(注册商标)(汽巴日本K.K.(Ciba Japan K.K.))对自由基聚合较为适合。可聚合的化合物较好的是含有0.1重量百分比～5重量百分比的范围的光聚合起始剂。特别好的是含有1重量百分比～3重量百分比的范围的光聚合起始剂。
第七，对成分化合物的合成法进行说明。该些化合物可藉由已知的方法来合成。对合成法进行例示。化合物(1-1-1)及化合物(2-1-1)是藉由日本专利特开平10-251186号公报所记载的方法来合成。化合物(3-1-1)及化合物(3-4-1)是藉由日本专利特开昭59-176221号公报所记载的方法来合成。化合物(4-5-1)及化合物(4-8-1)是藉由日本专利特开平2-233626号公报所记载的方法来合成。抗氧化剂为市售品。式(6)的n为1的化合物可自奥尔德里(Aldrich)公司(Sigma-Aldrich Corporation)购得。n为7的化合物(6)等是藉由美国专利3660505号说明书所记载的方法来合成。
未记载合成法的化合物可藉由有机合成(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)等成书中所记载的方法来合成。组成物可由以上述方式获得的化合物藉由公知的方法来制备。例如将成分化合物混合，再藉由加热使其相互溶解。
最后，对组成物的用途进行说明。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、并且0.07～0.20的范围的光学各向异性。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。该组成物特别适合于穿透型AM元件。藉由控制成分化合物的比例，或者混合其他液晶性化合物，可制备具有0.08～0.25的范围的光学各向异性的组成物、进而具有0.10～0.30的范围的光学各向异性的组成物。该组成物可作为具有向列相的组成物来使用，并可藉由添加光学活性化合物而作为光学活性的组成物来使用。
该组成物可使用于AM元件。进而亦可使用于PM元件。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。特别好的是使用于具有TN、OCB或者IPS模式的AM元件。该些元件可为反射型、穿透型或者半穿透型。较好的是使用于穿透型元件。亦可使用于非晶硅-TFT元件或者多晶硅-TFT元件。亦可用于使该组成物微胶囊(microcapsule)化而制作的弧线排列向列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件、或在组成物中形成立体网状高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件。
[实例]
当试样为组成物时直接进行测定，并记载所获得的值。当试样为化合物时，藉由将该化合物(15重量百分比)混合至母液晶(85重量百分比)中而制备试样。利用外推法(extrapolation)，由藉由测定而获得的值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。当该比例下层列相(或者结晶)于25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例依序变更为10重量百分比∶90重量百分比、5重量百分比∶95重量百分比、1重量百分比∶99重量百分比。利用该外推法求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度及介电常数各向异性的值。
母液晶的成分如下所述。各成分的比例为重量百分比。
Figure BDA0000057530270000271
特性的测定是依照下述方法进行。下述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，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记载为≤-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。
黏度(体积粘度(bulk viscosity)：η，于20℃下测定，mPa·s)：测定是使用E型旋转粘度计。
黏度(旋转粘度：γ1，于25℃下测定，mPa·s)：测定是依照M.Imai et al.，Molecular Crystals and Liquid Crystals，Vol.259，37(1995)所记载的方法进行。将试样放入至扭转角为0°、且2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的元件中。在16V～19.5V的范围内以0.5V的幅度阶段地对TN元件施加电压。在0.2秒的不施加电压后，以仅1个矩形波(矩形脉冲：0.2秒)与不施加(2秒)的条件反复施加。测定藉由该施加而产生的暂态电流(transient current)的峰值电流(peak current)与峰值时间(peak time)。根据该些测定值与M.Imai等的论文第40页的计算式(8)而获得旋转粘度的值。该计算中所需的介电常数各向异性的值是使用该测定了旋转粘度的元件并藉由下述所记载的方法而求出。
光学各向异性(折射率各向异性：Δn，于25℃下测定)：测定是使用波长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。沿一个方向摩擦主棱镜的表面后，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⊥的式子来计算光学各向异性的值。
介电常数各向异性(Δε：于25℃下测定)：在2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对该元件施加正弦波(sine curve)(10V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向的介电常数(ε//)。对该元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向的介电常数(ε⊥)。根据Δε＝ε//-ε⊥的式子来计算介电常数各向异性的值。
临界电压(Vth：于25℃下测定，V)：测定是使用大冢电子(OTSUKA ELECTRONICS)股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯(halogen lamp)。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为0.45/Δn(μm)、且扭转角为80度的常时亮态模式(normally white mode)的TN元件中。对该元件施加的电压(32Hz，矩形波)是自0V至10V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穿透率为100％、该光量最小时穿透率为0％的电压-穿透率曲线。临界电压是穿透率变为90％时的电压。
电压保持率(VHR-1：25℃，％)：测定时所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且并且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利用藉由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的百分比。
电压保持率(VHR-2：80℃，％)：测定时所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且并且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利用藉由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的百分比。
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具有大的VHR-3的组成物对紫外线具有较大的稳定性具有大的稳定性。测定中所使用测定时所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且并且单元间隙为5μm。将试样注入该元件中，然后照射光20分钟。光源为超高压水银灯(extra high pressure mercury lamp)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℃，％)：将注入有试样的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具有大的VHR-4的组成物对热具有较大的稳定性具有大的稳定性。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)：测定是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)设定为5kHz。将试样放入至2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5.0μm、且扭转角为80度的常时亮态模式(normally white mode)的TN元件。对该元件施加矩形波(60Hz、5V、0.5秒)。此时，自垂直方向对元件照射光，测定穿透元件的光量。该光量达到最大时为穿透率100％，该光量最小时为穿透率0％。上升时间(τr：rise time，毫秒)是穿透率自90％变化成10％所需的时间。下降时间(τf：fall time，毫秒)是穿透率自10％变化成90％所需的时间。响应时间是以上述方式求得的上升时间与下降时间的和。
电阻率(ρ：于25℃下测定，Ωcm)：将1.0mL的试样注入具备电极的容器中。向该容器施加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：测定是使用岛津制作所制造的GC-14B型气相层析仪(gas chromatography)。载气(carrier gas)是氦气(2mL/分钟)。将试样气化室设定为280℃，将检测器(FID)设定为300℃。成分化合物的分离是使用安捷伦科技公司(Agilent Technologies Inc.制造的Capillary Columns 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(dimethylpolysiloxane)，无极性)。将该管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/分钟的速率升温至280℃。将试样制备成丙酮(acetone)溶液(0.1重量百分比)，将其中1μL注入至试样气化室中。记录计是岛津制作所制造的C-R5A型色谱仪(Chromatopac)、或者其同等品。所得的气相层析图(gas chromatogram)表示与成分化合物相对应的波峰的保持时间及波峰的面积。
用以稀释试样的溶剂可使用氯仿(chloroform)、己烷等。为了将成分化合物分离，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的重迭，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根据如下方法算出。液晶性化合物可利用气相层析仪进行检测。气相层析图的波峰的面积比相当于液晶性化合物的比例(摩尔数)。使用上述记载的毛细管柱时，亦可将各液晶性化合物的修正系数(correction factor)视为1。因此，液晶性化合物的比例(重量百分比)根据峰值的面积比来算出。
藉由实例对本发明进行详细说明。本发明并不受下述实例的限定。比较例及实例中的化合物是基于下述表3的定义并利用符号来表示。
表3中，与1，4-亚环己基有关的立体构型为反式。实例中符号后所具有的括弧内的编号与化合物的编号对应。(-)的符号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是所述添加物相对于液晶组成物的总重量的重量百分率(wt％)，除此以外液晶组成物中含有杂质。最后，汇总组成物的特性值。
表3使用符号的化合物的表示法
R-(A1)-Z1-·····-Zn-(An)-R’
Figure BDA0000057530270000321
[比较例1]
自日本专利特开平10-251186号公报所揭示的组成物中选择实例42。其根据在于，该组成物含有化合物(1-1-1)，并且旋转粘度最小。由于并无关于旋转粘度的记载，因此调合本组成物，并藉由上述方法进行测定。该组成物的成分及特性如下所述。
Figure BDA0000057530270000331
NI＝70.6℃；Δn＝0.088；Δε＝5.1；Vth＝2.07V；γ1＝120mPa·s.
[比较例2]
自日本专利特开平10-251186号公报所揭示的组成物中选择实例43。其根据在于，该组成物含有化合物(1-2-1)、化合物(3-1-1)、及化合物(3-4-1)，并且旋转粘度最小。由于并无关于25℃下的旋转粘度的记载，因此调合本组成物，并藉由上述方法进行测定。该组成物的成分及特性如下所述。
NI＝92.9℃；Δn＝0.131；Δε＝9.5；Vth＝1.98V；γ1＝115mPa·s.
[实例1]
Figure BDA0000057530270000342
NI＝86.2℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.099；Δε＝5.5；Vth＝2.53V；γ1＝50.5mPa·s；τ＝7.5ms；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.1％.
[实例2]
Figure BDA0000057530270000351
NI＝90.3℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.099；Δε＝2.3；Vth＝3.75V；γ1＝50.0mPa·s；τ＝6.5ms；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例3]
Figure BDA0000057530270000352
Figure BDA0000057530270000361
NI＝80.2℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.102；Δε＝5.3；Vth＝2.67V；γ1＝68.2mPa·s；τ＝8.7ms；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.3％；VHR-3＝98.2％.
[实例4]
Figure BDA0000057530270000362
NI＝82.9℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.103；Δε＝4.0；Vth＝3.25V；γ1＝71.4mPa·s；τ＝7.5ms；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.3％；VHR-3＝98.2％.
[实例5]
Figure BDA0000057530270000363
Figure BDA0000057530270000371
NI＝82.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.106；Δε＝5.1；Vth＝2.56V；γ1＝49.2mPa·s；τ＝7.9ms；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例6]
Figure BDA0000057530270000372
NI＝87.4℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.108；Δε＝3.8；Vth＝3.32V；γ1＝47.2mPa·s；τ＝6.8ms；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.1％.
[实例7]
Figure BDA0000057530270000373
NI＝81.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.104；Δε＝5.1；Vth＝2.65V；γ1＝50.6mPa·s；τ＝8.0ms；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例8]
Figure BDA0000057530270000382
NI＝84.3℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.101；Δε＝3.1；Vth＝3.60V；γ1＝52.4mPa·s；τ＝7.1ms；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.0％；VHR-3＝98.0％.
[实例9]
Figure BDA0000057530270000383
Figure BDA0000057530270000391
NI＝90.2℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.099；Δε＝4.4；Vth＝3.18V；γ1＝73.1mPa·s；τ＝7.6ms；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.1％.
实例1～实例9的组成物与比较例1及比较例2相比具有较小的旋转粘度。因此，本发明的液晶组成物与专利文献1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，其在向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性大、正的介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中，具有至少一种特性，或者在至少两种特性中具有适当的平衡。由于含有该液晶组成物的液晶显示元件成为具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等的AM元件，因此可用于液晶投影器、液晶电视等。

Claims (24)

1.一种液晶组成物，其含有作为第一成分的选自式(1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及作为第二成分的选自式(2)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，并且具有向列相，
此处，R1及R2独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基；环A及环B独立为1，4-亚环己基或者1，4-亚苯基；环C及环D独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、或者3，5-二氟-1，4-亚苯基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。
2.如权利要求1所述的液晶组成物，其中所述第一成分为选自式(1-1)以及式(1-2)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FDA0000057530260000012
此处，R1为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。
3.如权利要求2所述的液晶组成物，其中所述第一成分为选自式(1-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
4.如权利要求1至3中任一项所述的液晶组成物，其中所述第二成分为选自式(2-1)～式(2-3)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FDA0000057530260000021
此处，R2为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基。
5.如权利要求4所述的液晶组成物，其中所述第二成分为选自式(2-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，所述第一成分的比例为5重量百分比～50重量百分比的范围，所述第二成分的比例为5重量百分比～50重量百分比的范围。
7.如权利要求1至6中任一项所述的液晶组成物，其还含有作为第三成分的选自式(3)所示的化合物的族群中的至少一种化合物：
此处，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或者任意的氢被氟取代的碳数2～12的烯基；环E、环F、及环G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、或者2，5-二氟-1，4-亚苯基；Z1及Z2独立为单键、亚乙基、或者羰氧基；m为0或者1。
8.如权利要求7所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)～式(3-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FDA0000057530260000032
此处，R3及R4独立为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、碳数2～12的烯基、或者任意的氢被氟取代的碳数2～12的烯基。
9.如权利要求8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
10.如权利要求8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(3-4)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
11.如权利要求8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(3-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
12.如权利要求8所述的液晶组成物，其中所述第三成分为选自式(3-1)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、选自式(3-4)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(3-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
13.如权利要求7至12中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，所述第三成分的比例为40重量百分比～85重量百分比的范围。
14.如权利要求1至13中任一项所述的液晶组成物，其还含有作为第四成分的选自式(4)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FDA0000057530260000041
此处，R5为碳数1～12的烷基、碳数1～12的烷氧基、或者碳数2～12的烯基；环H独立为1，4-亚环己基、1，3-二氧六环-2，5-二基、1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、3，5-二氟-1，4-亚苯基、或者2，5-嘧啶；Z3独立为单键、亚乙基、羰氧基、或者二氟亚甲氧基；X1及X2独立为氢或者氟；Y1为氟、氯、或者三氟甲氧基；o为1或者2。
15.如权利要求14所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-1)～式(4-12)所示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FDA0000057530260000051
Figure FDA0000057530260000061
此处，R5为碳数1～12的烷基、或者碳数2～12的烯基。
16.如权利要求15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-9)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
17.如权利要求15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-10)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
18.如权利要求15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-11)所示的化合物的族群中的至少一种化合物。
19.如权利要求15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-6)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(4-11)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
20.如权利要求15所述的液晶组成物，其中所述第四成分为选自式(4-9)所示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及选自式(4-11)所示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
21.如权利要求14至20中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，第四成分的比例为5重量百分比～40重量百分比的范围。
22.如权利要求1至21中任一项所述的液晶组成物，其中向列相的上限温度大于等于70℃，于25℃、在波长589nm下的光学各向异性大于等于0.08，并且于25℃、频率为1kHz时的介电常数各向异性大于等于2。
23.一种液晶显示元件，其含有如权利要求1至22中任一项所述的液晶组成物。
24.如权利要求23所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为扭转向列模式、光学补偿弯曲模式、共平面切换模式、或者聚合物稳定配向模式，液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
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