CN104837958A - 液晶组合物及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶组合物，其在高的上限温度、低的下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、负的大介电各向异性、大的电阻率、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等特性中，满足至少一种特性，或者关于至少两种特性而具有适当平衡。本发明还提供具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阈电压、大的对比度、长寿命等的AM元件。本发明的液晶组合物含有具有大的光学各向异性以及大的介电各向异性的特定化合物作为第一成分以及具有大的介电各向异性的特定化合物作为第二成分，且可含有具有高的上限温度或者小的粘度的特定化合物作为第三成分以及具有大的介电各向异性的特定化合物作为第四成分，而且上述液晶组合物具有向列相；并且本发明的液晶显示元件含有该液晶组合物。

Description

液晶组合物及液晶显示元件
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物以及含有该组合物的液晶显示元件等。尤其涉及一种介电各向异性为正的液晶组合物，且涉及一种含有该组合物的扭转向列(Twisted Nematic，TN)模式、光学补偿弯曲(Optically Compensated Bend，OCB)模式、共面切换(In-Plane Switching，IPS)模式、边缘场切换(Fringe Field Switching，FFS)、聚合物稳定取向(Polymer SustainedAlignment，PSA)、或者电场感应光反应取向(Field-Induced Photo-Reactive Alignment，FPA)模式的有源矩阵(Active Matrix，AM)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(Phase Change，PC)模式、扭转向列(Twisted Nematic，TN)模式、超扭转向列(Super Twisted Nematic，STN)模式、电控双折射(Electrically Controlled Birefringence，ECB)模式、光学补偿弯曲(OpticallyCompensated Bend，OCB)模式、共面切换(In-Plane Switching，IPS)模式、垂直取向(VerticalAlignment，VA)模式、边缘场切换(Fringe Field Switching，FFS)模式、聚合物稳定取向(Polymer Sustained Alignment，PSA)模式、电场感应光反应取向(Field-InducedPhoto-Reactive Alignment，FPA)模式等。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(PassiveMatrix，PM)与有源矩阵(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)以及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型与低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光的透射型、以及利用自然光与背光这两者的半透射型。
这些元件含有具有适当特性的液晶组合物。该液晶组合物具有向列相。为了获得具有良好的一般特性的AM元件，而提高组合物的一般特性。将两者的一般特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组合物的一般特性进一步进行说明。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选上限温度约为80℃以上，而且向列相的优选下限温度约为-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了利用元件来显示动态图像，优选为响应时间短。因此，优选为组合物粘度小。更优选为低温下的粘度小。组合物的弹性常数与元件的对比度相关联。元件中为了提高对比度，更优选为组合物的弹性常数大。
表1.组合物与AM元件的一般特性
编号 组合物的一般特性 AM元件的一般特性
1 向列相的温度范围广 可使用的温度范围广
2 粘度小1) 响应时间短
3 光学各向异性适当 对比度大
4 正或负的介电各向异性大 阈电压低，消耗电力小
对比度大
5 电阻率大 电压保持率大，对比度大
6 对紫外线及热稳定 寿命长
7 弹性常数大 对比度大，响应时间短
1)可缩短向液晶单元中注入组合物的时间
组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)是设计成使对比度成为最大。适当的积值依存于运作模式的种类。TN之类的模式的元件中，适当的值约为0.45μm。该情况下，对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物的大介电各向异性有助于元件的低阈电压、小的消耗电力与大的对比度。因此，优选为大的介电各向异性。组合物的大电阻率有助于元件的大电压保持率及大的对比度。因此，优选为在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的电阻率的组合物。优选为在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的电阻率的组合物。组合物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关联。当这些稳定性高时，该元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视等中所使用的AM元件而言优选。
具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组合物。另一方面，具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组合物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。具有PSA模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。具有正的介电各向异性的液晶组合物的例子揭示于专利文献1至专利文献4等中。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2012/043145号手册
[专利文献2]国际公开第2011/082742号手册
[专利文献3]日本专利特表2011-514410号公报
[专利文献4]日本专利特开平10-081679号公报
理想的AM元件具有可使用的温度范围广、响应时间短、对比度大、阈电压低、电压保持率大、寿命长等特性。理想为响应时间短于1毫秒。因此，组合物的理想特性为向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大的介电各向异性、大的电阻率、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等。
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明的一目的为一种液晶组合物，其在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大的介电各向异性、大的电阻率、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等特性中，满足至少一种特性。另一目的为一种关于至少两种特性而具有适当平衡的液晶组合物。另一目的为含有此种组合物的液晶显示元件。另一目的为具有适当的光学各向异性、大的介电各向异性、对紫外线的高稳定性、大的弹性常数等的组合物，以及具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阈电压、大的对比度、长寿命等特性的AM元件。
[解决问题的技术手段]
本发明为一种液晶组合物及含有该组合物的液晶显示元件，上述液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第一成分以及选自式(2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分，而且具有向列相。
此处，R1及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,6-二氟-1,4-亚苯基；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9及X10独立地为氢或氟；Y1及Y2独立地为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
[发明的效果]
本发明的优点为一种在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大的介电各向异性、大的电阻率、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等特性中，满足至少一种特性的液晶组合物。本发明的一方面为关于至少两种特性而具有适当平衡的液晶组合物。另一方面为含有此种组合物的液晶显示元件。其他方面为具有适当的光学各向异性、大的介电各向异性、对紫外线的高稳定性等特性的组合物，以及具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阈电压、大的对比度、长寿命等特性的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。有时将液晶组合物或者液晶显示元件分别简称为“组合物”或者“元件”。液晶显示元件为液晶显示面板以及液晶显示模块的总称。“液晶性化合物”是指具有向列相、层状相(smectic phase)等液晶相的化合物或者虽不具有液晶相但有效用作组合物的成分的化合物。该有用的化合物具有例如1,4-亚环己基或1,4-亚苯基之类的六元环，其分子结构为棒状(rod like)。光学活性化合物或者可聚合的化合物有时被添加于组合物中。有时将选自式(1)所表示的化合物的组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)所表示的一种化合物或者两种以上的化合物。对于其他化学式所表示的化合物也同样。“至少一个氢经氟取代的”的表述是指取代的氟的数量与氟的位置均可无限制地选择。
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”是指组合物在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的电阻率，并且在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的电阻率。“电压保持率大”是指元件在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的电压保持率，并且在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的电压保持率。当对光学各向异性等特性进行说明时，使用以实施例中记载的测定方法所获得的值。第一成分为一种化合物或者两种以上的化合物。“第一成分的比例”是以基于液晶组合物的总重量的第一成分的重量百分率(重量％)来表示。第二成分的比例等也同样。混合于组合物中的添加物的比例是以基于液晶组合物的总重量的重量百分率(重量％)或者重量百万分率(ppm)来表示。
成分化合物的化学式中，将R1的记号用于多种化合物。这些化合物中的任意两种化合物中，R1所表示的两个基团可相同，也可不同。例如，有化合物(1)的R1为乙基，且化合物(1-1)的R1为乙基的情况。也有化合物(1)的R1为乙基，而化合物(1-1)的R1为丙基的情况。该规则也适用于R2、X7、Y2等。式(3)中，当n为2时，存在两个环B。该化合物中，两个环B所表示的两个环可相同，也可不同。该规则也适用于当n大于2时的任意两个环B。该规则还适用于Z1、环D等。
2-氟-1,4-亚苯基是指下述两个二价环。化学式中，氟可为朝左(L)，也可为朝右(R)。当欲表示仅朝右(R)的二价环时，表述为2-氟-1,4-亚苯基(R)。该规则也适用于四氢吡喃-2,5-二基之类的非对称的二价环。
本发明为下述项等。
1.一种液晶组合物，其含有选自式(1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第一成分以及选自式(2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分，而且上述液晶组合物具有向列相：
此处，R1及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,6-二氟-1,4-亚苯基；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9及X10独立地为氢或氟；Y1及Y2独立地为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
2.根据项1所述的液晶组合物，其含有选自式(1-1)至式(1-9)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第一成分：
此处，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基。
3.根据项1或项2所述的液晶组合物，其中第一成分为选自根据项2所述的式(1-2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
4.根据项1至项3中任一项所述的液晶组合物，其中第一成分为选自根据项2所述的式(1-8)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
5.根据项1至项4中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(2-1)至式(2-3)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分：
此处，R2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；X7及X8独立地为氢或氟；Y2为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
6.根据项1至项5中任一项所述的液晶组合物，其中第二成分为选自根据项5所述的式(2-1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
7.根据项1至项6中任一项所述的液晶组合物，其中第二成分为选自根据项5所述的式(2-2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
8.根据项1至项7中任一项所述的液晶组合物，其中基于液晶组合物的总重量，第一成分的比例为5重量％至30重量％的范围，第二成分的比例为5重量％至30重量％的范围。
9.根据项1至项8中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(3)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第三成分：
此处，R3及R4独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟取代的碳数2至12的烯基；环B及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,5-二氟-1,4-亚苯基；Z1为单键、亚乙基、或者羰基氧基；m为1、2或3。
10.根据项1至项9中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第三成分：
此处，R3及R4独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟取代的碳数2至12的烯基。
11.根据项1至项10所述的液晶组合物，其中第三成分为选自根据项10所述的式(3-1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
12.根据项1至项11中任一项所述的液晶组合物，其中第三成分为选自根据项10所述的式(3-5)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
13.根据项1至项12中任一项所述的液晶组合物，其中第三成分为选自根据项10所述的式(3-7)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
14.根据项9至项13中任一项所述的液晶组合物，其中基于液晶组合物的总重量，第三成分的比例为30重量％至80重量％的范围。
15.根据项1至项14中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(4)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第四成分：
此处，R5为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；环D为1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；Z2为单键、亚乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基；X11及X12独立地为氢或氟；Y3为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；n为1、2、3或4，其中当n为1或2时，环D可为1,4-亚环己基或者1,3-二噁烷-2,5-二基，当n为3或4且至少一个Z2不为单键时，环D可为1,3-二噁烷-2,5-二基。
16.根据项1至项15中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自式(4-1)至式(4-22)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物：
此处，R5为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基。
17.根据项1至项16中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自根据项16所述的式(4-11)至式(4-16)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
18.根据项1至项17中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自根据项16所述的式(4-18)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
19.根据项1至项18中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自根据项16所述的式(4-20)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
20.根据项15至项19中任一项所述的液晶组合物，其中基于液晶组合物的总重量，第四成分的比例为10重量％至50重量％的范围。
21.根据项1至项21中任一项所述的液晶组合物，其中向列相的上限温度为80℃以上，在25℃下测定的波长589nm下的光学各向异性为0.07以上，而且在25℃下测定的频率1kHz下的介电各向异性为10以上。
22.一种液晶显示元件，其含有根据项1至项21中任一项所述的液晶组合物。
23.根据项22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、ECB模式、OCB模式、IPS模式、PSA模式、或者FPA模式，液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
24.一种根据项1至项21中任一项所述的液晶组合物的用途，其用于液晶显示元件。
本发明也包含以下项。1)还含有光学活性化合物的上述组合物；2)还含有抗氧化剂、紫外线吸收剂、消泡剂、可聚合的化合物、聚合引发剂等添加物的上述组合物；3)含有上述组合物的AM元件；4)含有上述组合物，而且具有TN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、PSA模式或者FPA模式的元件；5)含有上述组合物的透射型元件；6)将上述组合物作为具有向列相的组合物的用途；7)通过在上述组合物中添加光学活性化合物而作为光学活性组合物的用途。
以如下顺序对本发明的组合物进行说明。第一，对组合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对组合物带来的主要效果进行说明。第三，对组合物中的成分的组合、成分的优选比例以及其根据进行说明。第四，对成分化合物的优选形态进行说明。第五，示出成分化合物的具体例。第六，对可混合于组合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，对组合物的用途进行说明。
第一，对组合物中的成分化合物的构成进行说明。本发明的组合物被分类为组合物A与组合物B。组合物A除了含有选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的液晶化合物以外，也可还含有其他的液晶性化合物、添加物、杂质等。“其他的液晶性化合物”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。此种化合物是出于进一步调整特性的目的而混合于组合物中。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、聚合引发剂等。杂质是在成分化合物的合成等步骤中混入的化合物等。
组合物B实质上仅包含选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的化合物。“实质上”是指组合物可含有添加物以及杂质，但不含与这些化合物不同的液晶性化合物。与组合物A相比较，组合物B的成分的数量少。就降低成本的观点而言，组合物B优于组合物A。就可通过混合其他的液晶性化合物来进一步调整特性的观点而言，组合物A优于组合物B。
第二，对成分化合物的主要特性以及该化合物对组合物的特性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归纳于表2中。表2的记号中，L是指大或高，M是指中等程度，S是指小或低。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)是指值大致为零。
表2.化合物的特性
化合物 (1) (2) (3) (4)
上限温度 L M S～L S～L
粘度 M～L M～L S～M M～L
光学各向异性 L M S～L M～L
介电各向异性 M～L L 0 S～L
电阻率 L L L L
当将成分化合物混合于组合物中时，成分化合物对组合物的特性带来的主要效果如下所述。化合物(1)提高光学各向异性，且提高介电各向异性。化合物(2)提高介电各向异性。化合物(3)提高上限温度、或者降低下限温度。化合物(4)降低下限温度，而且提高介电各向异性。
第三，对组合物中的成分的组合、成分化合物的优选比例以及其根据进行说明。组合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。组合物中的成分的优选组合为第一成分+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。
为了提高光学各向异性以及介电各向异性，第一成分的优选比例为5重量％以上，为了降低下限温度、或者为了降低粘度，第一成分的优选比例为30重量％以下。尤其优选的比例为5重量％至25重量％的范围。特别优选的比例为5重量％至20重量％的范围。
为了提高介电各向异性，第二成分的优选比例为5重量％以上，为了降低下限温度，第二成分的优选比例为30重量％以下。尤其优选的比例为5重量％至25重量％的范围。特别优选的比例为5重量％至20重量％的范围。
为了提高上限温度、或者为了降低粘度，第三成分的优选比例为30重量％以上，为了提高介电各向异性，第三成分的优选比例为80重量％以下。尤其优选的比例为40重量％至70重量％的范围。特别优选的比例为45重量％至65重量％的范围。
第四成分适合于制备具有特别大的介电各向异性的组合物。该成分的优选比例为10重量％至50重量％的范围。尤其优选的比例为15重量％至45重量％的范围。特别优选的比例为20重量％至40重量％的范围。
第四，对成分化合物的优选形态进行说明。
R1、R2及R5独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基。为了提高对紫外线或热的稳定性，优选的R1、R2或R5为碳数1至12的烷基。R3及R4独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟取代的碳数2至12的烯基。为了提高对紫外线或热的稳定性等，优选的R3或R4为碳数1至12的烷基，为了降低下限温度或者降低粘度，优选的R3或R4为碳数2至12的烯基。
优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或者辛基。为了降低粘度，尤其优选的烷基为乙基、丙基、丁基、戊基、或者庚基。
优选的烷氧基为甲氧基、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，尤其优选的烷氧基为甲氧基或者乙氧基。
优选的烯基为乙烯基、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,尤其优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或者3-戊烯基。这些烯基中的-CH＝CH-的优选立体构型依存于双键的位置。为了降低粘度等，在如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之类的烯基中优选为反式构型。在如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中优选为顺式构型。这些烯基中，直链的烯基优于分支的烯基。
至少一个氢经氟取代的烯基的优选例为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-戊烯基以及6,6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度，尤其优选的例子为2,2-二氟乙烯基及4,4-二氟-3-丁烯基。
m为1、2或3。为了降低粘度，优选的m为1。n为1、2、3或4。为了降低下限温度，优选的n为2。
Z1为单键、亚乙基、或者羰基氧基，当m为2或3时，任意的两个Z1可相同，也可不同。为了降低粘度，优选的Z1为单键。Z2为单键、亚乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基，当n为2、3或4时，任意的两个Z2可相同，也可不同。为了提高介电各向异性，优选的Z2为二氟亚甲基氧基。
环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,6-二氟-1,4-亚苯基。为了降低粘度，优选的环A为1,4-亚环己基，为了提高光学各向异性，优选的环A为1,4-亚苯基。环B及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,5-二氟-1,4-亚苯基，当m为2或3时，任意的两个环B可相同，也可不同。为了降低粘度，优选的环B或者环C为1,4-亚环己基，或者为了提高光学各向异性，优选的环B或者环C为1,4-亚苯基。环D为1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基，当n为2、3或4时，任意的两个环D可相同，也可不同，当n为1或2时，环D可为1,4-亚环己基或者1,3-二噁烷-2,5-二基，当n为3或4且至少一个Z2不为单键时，环D可为1,3-二噁烷-2,5-二基。为了提高光学各向异性，优选的环D为1,4-亚苯基或者2-氟-1,4-亚苯基。
具有环A或环D的化学式中，关于2-氟-1,4-亚苯基，2-氟-1,4-亚苯基(R)优于2-氟-1,4-亚苯基(L)。(L)及(R)的记号的规则如上所述，2,6-二氟-1,4-亚苯基是指下述两种二价环。具有环A或环D的化学式中，2,6-二氟-1,4-亚苯基(R)优于2,6-二氟-1,4-亚苯基(L)。
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9及X10独立地为氢或氟。为了提高介电各向异性，优选的X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9或X10为氟。
Y1、Y2及Y3独立地为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。为了降低下限温度，优选的Y1、Y2或Y3为氟。
第五，示出成分化合物的具体例。下述优选化合物中，R6及R7独立地为碳数1至12的烷基。R8为碳数1至12的烷基、或者碳数1至12的烷氧基。R9、R10及R11独立地为具有碳数1至12的直链烷基或者具有碳数2至12的直链烯基。
优选的化合物(1)为化合物(1-1-1)至化合物(1-9-1)。尤其优选的化合物(1)为化合物(1-1-1)、化合物(1-2-1)、化合物(1-4-1)、化合物(1-5-1)及化合物(1-8-1)。特别优选的化合物(1)为化合物(1-2-1)、化合物(1-5-1)及化合物(1-8-1)。优选的化合物(2)为化合物(2-1-1)至化合物(2-3-1)。尤其优选的化合物(2)为化合物(2-1-1)。优选的化合物(3)为化合物(3-1-1)至化合物(3-13-1)。尤其优选的化合物(3)为化合物(3-1-1)、化合物(3-5-1)、化合物(3-7-1)及化合物(3-13-1)。特别优选的化合物(3)为化合物(3-1-1)、化合物(3-5-1)及化合物(3-7-1)。优选的化合物(4)为化合物(4-1-1)至化合物(4-22-1)。尤其优选的化合物(4)为化合物(4-5-1)、化合物(4-9-1)、化合物(4-11-1)至化合物(4-16-1)、化合物(4-18-1)及化合物(4-20-1)。特别优选的化合物(4)为化合物(4-13-1)、化合物(4-14-1)、化合物(4-15-1)、化合物(4-16-1)及化合物(4-20-1)。
第六，对可混合于组合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、聚合引发剂等。出于引发液晶的螺旋结构来赋予扭转角的目的而将光学活性化合物混合于组合物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)至化合物(5-5)。光学活性化合物的优选比例为5重量％以下。尤其优选的比例为0.01重量％至2重量％的范围。
为了防止由大气中的加热所引起的电阻率下降，或者为了使元件在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也维持大的电压保持率，将抗氧化剂混合于组合物中。
抗氧化剂的优选例是t为1至9的整数的化合物(6)等。化合物(6)中，优选的t为1、3、5、7或9。尤其优选的t为1或7。t为1的化合物(6)由于挥发性大，故而在防止由大气中的加热所引起的电阻率下降时有效。t为7的化合物(6)由于挥发性小，故而对于在长时间使用元件后，不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也维持大的电压保持率而言有效。为了获得上述效果，抗氧化剂的优选比例约为50ppm以上，为了不降低上限温度，或者为了不提高下限温度，抗氧化剂的优选比例约为600ppm以下。尤其优选的比例为约100ppm至约300ppm的范围。
紫外线吸收剂的优选例为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，如具有位阻的胺之类的光稳定剂也优选。为了获得上述效果，这些吸收剂或稳定剂中的优选比例约为50ppm以上，为了不降低上限温度，或者为了不提高下限温度，这些吸收剂或稳定剂中的优选比例约为10000ppm以下。尤其优选的比例约为100ppm至约10000ppm的范围。
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，将如偶氮系色素、蒽醌系色素等之类的二色性色素(dichroic dye)混合于组合物中。色素的优选比例为约0.01重量％至约10重量％的范围。为了防止鼓泡，将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂混合于组合物中。为了获得上述效果，消泡剂的优选比例约为1ppm以上，为了防止显示不良，消泡剂的优选比例约为1000ppm以下。尤其优选的比例为约1ppm至约500ppm的范围。
为了适合于聚合物稳定取向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件，将可聚合的化合物混合于组合物中。可聚合的化合物的优选例为：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基系化合物、乙烯氧基系化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等具有可聚合的基团的化合物。特别优选的例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，可聚合的化合物的优选比例约为0.05重量％以上，为了防止显示不良，可聚合的化合物的优选比例约为10重量％以下。尤其优选的比例为约0.1重量％至约2重量％的范围。可聚合的化合物优选为在光聚合引发剂等适当的引发剂存在下，通过紫外线(Ultraviolet，UV)照射等来聚合。用于聚合的适当条件、引发剂的适当类型以及适当的量已为业者所知，并记载于文献中。例如作为光引发剂的艳佳固(Irgacure)651(注册商标；巴斯夫(BASF))、艳佳固(Irgacure)184(注册商标；巴斯夫(BASF))、或者达罗卡(Darocure)1173(注册商标；巴斯夫(BASF))适合于自由基聚合。光聚合引发剂的优选比例为可聚合的化合物的约0.1重量％至约5重量％的范围，特别优选的比例为约1重量％至约3重量％的范围。
第七，对成分化合物的合成法进行说明。这些化合物(1)至化合物(4)可利用已知方法来合成。例示合成法。化合物(1-2-1)是利用日本专利特开平10-081679号公报中记载的方法来合成。化合物(2-1-1)是利用日本专利特开平10-251186号公报中记载的方法来合成。化合物(3-1-1)是利用日本专利特开昭59-70624号公报中记载的方法来合成。化合物(4-3-1)以及化合物(4-8-1)是利用日本专利特开平2-233626号公报中记载的方法来合成。抗氧化剂已有市售。式(6)的t为1的化合物可从奥德里奇(西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation))获取。t为7的化合物(6)等是利用美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。
未记载合成法的化合物可利用《有机合成(Organic Syntheses，约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc))》、《有机反应(Organic Reactions，约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc))》、《综合有机合成(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版公司(Pergamon Press))》、《新实验化学讲座(丸善)》等成书中记载的方法来合成。组合物是利用公知方法，由以上述方式获得的化合物来制备。例如，将成分化合物混合，然后通过加热而使其相互溶解。
最后，对组合物的用途进行说明。本发明的组合物主要具有约-10℃以下的下限温度、约80℃以上的上限温度、以及约0.07至约0.20的范围的光学各向异性。含有该组合物的元件具有大的电压保持率。该组合物适合于AM元件。该组合物特别适合于透射型的AM元件。也可通过控制成分化合物的比例，或者通过混合其他的液晶性化合物，来制备具有约0.08至约0.25范围的光学各向异性的组合物，进而也可制备具有约0.10至约0.30范围的光学各向异性的组合物。该组合物可作为具有向列相的组合物来使用，且可通过添加光学活性化合物而作为光学活性组合物来使用。
该组合物可用于AM元件。进而也可用于PM元件。该组合物可用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA、FPA等模式的AM元件以及PM元件。特别优选为用于具有TN模式、OCB模式、IPS模式或者FFS模式的AM元件。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中，在未施加电压的状态下的液晶分子的排列可相对于面板基板而平行或者垂直。这些元件可为反射型、透射型或者半透射型。优选为用于透射型元件。也可用于非晶硅-TFT元件或者多晶硅-TFT元件。也可用于将该组合物微胶囊化来制作的向列型曲线排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件、或在组合物中形成有三维网状高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件。
[实施例]
为了对组合物以及组合物中所含的化合物的特性进行评价，而将组合物以及该化合物作为测定目标物。当测定目标物为组合物时，将其直接作为试样来测定，并记载所得的值。当测定目标物为化合物时，通过将该化合物(15重量％)混合于母液晶(85重量％)中来制备测定用试样。根据测定而得的值，利用外推法来算出化合物的特性值。(外推值)＝{(测定用试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。当在该比例下，层状相(或者结晶)在25℃析出时，将化合物与母液晶的比例以10重量％：90重量％、5重量％：95重量％、1重量％：99重量％的顺序变更。利用该外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度以及介电各向异性的值。
母液晶的成分如下所述。各成分的比例为重量％。
特性值的测定是依据下述方法。这些方法多为社团法人电子信息技术产业协会(JapanElectronics and Information Technology Industries Association，以下称为JEITA)所审议制定的JEITA规格(JEITA ED-2521B)中记载的方法、或者将其修饰而得的方法。
向列相的上限温度(NI；℃)：在具备偏光显微镜的熔点测定装置的加热板上放置试样，以1℃/分钟的速度进行加热。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℃及-40℃的冷冻器中保管10天后，观察液晶相。例如，当试样在-20℃下保持向列相的状态，而在-30℃下变化为结晶或者层状相时，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；η；在20℃下测定；mPa·s)：测定时使用E型旋转粘度计。
粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mPa·s)：测定是依据今井(M.Imai)等人的《分子晶体与液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)》第259卷第37页(1995)中记载的方法。在扭转角为0°且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的TN元件中放入试样。对该元件，在16V至19.5V的范围内以0.5V为单位来阶段性地施加电压。不施加电压0.2秒后，以仅一个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)与不施加(2秒)的条件来反复施加。测定通过该施加而产生的暂态电流(transient current)的峰值电流(peak current)及峰值时间(peak time)。根据这些测定值与M.Imai等人的论文中的第40页记载的计算式(8)来获得旋转粘度的值。该计算所必需的介电各向异性的值是使用测定该旋转粘度的元件，利用下文记载的方法来求出。
光学各向异性(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(eyepiece)上安装有偏光板的阿贝折射计来进行测定。将主棱镜的表面向一个方向摩擦后，将试样滴加于主棱镜上。在偏光的方向与摩擦的方向平行时测定折射率n∥。在偏光的方向与摩擦的方向垂直时测定折射率n⊥。光学各向异性的值是根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算。
介电各向异性(Δε；在25℃下测定)：在2块玻璃基板的间隔(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(10V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(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上的介电常数(ε⊥)。介电各向异性的值是根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算。
阈电压(Vth；在25℃下测定；V)：测定时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。在2块玻璃基板的间隔(单元间隙)约为0.45/Δn(μm)且扭转角为80度的正常显白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对该元件施加的电压(32Hz、矩形波)是以0.02V为单位，自0V阶段性地增加至10V。此时，自垂直方向对元件照射光，测定透过元件的光量。制成当该光量达到最大时为透过率100％，且当该光量为最小时透过率为0％的电压-透过率曲线。阈电压是透过率达到90％时的电压。
电压保持率(VHR-1；在25℃下测定；％)：测定时使用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。放入试样后，利用以紫外线硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加脉冲电压(5V、60微秒)来充电。利用高速电压计以16.7毫秒的间隔来测定所衰减的电压，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；在80℃下测定；％)：测定时使用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。放入试样后，利用以紫外线硬化的粘接剂将该元件密封。对该TN元件施加脉冲电压(5V、60微秒)来充电。利用高速电压计以16.7毫秒的间隔测定所衰减的电压，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；在25℃下测定；％)：照射紫外线后，测定电压保持率，评价对紫外线的稳定性。测定时使用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且单元间隙为5μm。在该元件中注入试样，照射光20分钟。光源为超高压水银灯USH-500D(牛尾(Ushio)电机制造)，元件与光源的间隔为20cm。VHR-3的测定中，在16.7毫秒之间测定衰减的电压。具有大的VHR-3的组合物对紫外线具有大的稳定性。VHR-3优选为90％以上，更优选为95％以上。
电压保持率(VHR-4；在25℃下测定；％)：将注入有试样的TN元件在80℃的恒温槽内加热500小时后，测定电压保持率，评价对热的稳定性。VHR-4的测定中，在16.7毫秒之间测定衰减的电压。具有大的VHR-4的组合物对热具有大的稳定性。
响应时间(τ；在25℃下测定；ms)：测定时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。在2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5.0μm且扭转角为80度的正常显白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。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，测定透过元件的光量。当该光量达到最大时透过率为100％，当该光量为最小时透过率为0％。上升时间(τr：rise time；毫秒)是透过率自90％变化至10％所需要的时间。下降时间(τf：fall time；毫秒)是透过率自10％变化至90％所需要的时间。响应时间是以上述方式求出的上升时间与下降时间的和。
弹性常数(K；在25℃下测定；pN)：测定时使用横河惠普(Yokogawa-Hewlett-Packard)股份有限公司制造的HP4284A型LCR计。在2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的水平取向单元中放入试样。对该单元施加0伏特至20伏特电荷，测定静电电容以及施加电压。使用《液晶装置手册》(日刊工业新闻社)第75页的式(2.98)、式(2.101)，将所测定的静电电容(C)与施加电压(V)的值拟合，根据式(2.99)来获得K11以及K33的值。接着，在上述《液晶装置手册》第171页的式(3.18)中，使用之前求出的K11以及K33的值来算出K22。弹性常数是以上述方式求出的K11、K22及K33的平均值。
电阻率(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：在具备电极的容器中注入试样1.0mL。对该容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。电阻率是根据下式算出。(电阻率)＝{(电压)×(容器的电气容量)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
螺旋节距(helical pitch)(P；在室温下测定；μm)：螺旋节距是使用楔形法(wedgesmethod)来测定(《液晶便览》第196页(2000年发行，丸善))。将试样注入至楔形单元中，在室温下静置2小时后，利用偏光显微镜(尼康(Nikon)(股)，商品名MM40/60系列)来观察向错线(disclination line)的间隔(d2-d1)。螺旋节距(P)是根据将楔形单元的角度表示为θ的下式来算出。
P＝2×(d2-d1)×tanθ
气相色谱分析：测定时使用岛津制作所制造的GC-14B型气相色谱仪。载体气体为氦气(2mL/分钟)。将试样气化室设定为280℃，将检测器(火焰电离检测器(flame ionizationdetector，FID))设定为300℃。成分化合物的分离时使用安捷伦科技公司(AgilentTechnologies 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)。该管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/分钟的比例升温至280℃。将试样制备成丙酮溶液(0.1重量％)，然后将该丙酮溶液的1μL注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型色谱仪组件(Chromatopac)、或者其同等品。所得的气相色谱图表示与成分化合物对应的峰值的保持时间以及峰值的面积。
用于稀释试样的溶剂可使用氯仿、己烷等。为了分离成分化合物，可使用如下的毛细管柱。安捷伦科技公司制造的HP-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、澳大利亚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)。出于防止化合物峰值的重叠的目的，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)。
组合物中所含的液晶性化合物的比例为可利用如下所述的方法来算出。液晶性化合物可利用气相色谱仪来检测。气相色谱图中的峰值的面积比相当于液晶性化合物的比例(摩尔数)。使用上文记载的毛细管柱时，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％)是根据峰值的面积比来算出。
利用实施例来对本发明进行详细说明。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基于下述表3的定义，利用记号来表示。表3中，与1,4-亚环己基相关的立体构型为反式。位于记号后的括弧内的编号与化合物的编号对应。(-)的记号是指其他的液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于液晶组合物的总重量的重量百分率(重量％)，液晶组合物中包含杂质。最后，归纳组合物的特性值。
表3使用记号的化合物的表述法
R-(A1)-Z1-.....-Zn-(An)-R′
[比较例1]
自国际公开第2011/082742号手册中揭示的组合物中选择实施例2.5。根据为：该组合物含有化合物(1-2-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-5-1)、化合物(3-7-1)、化合物(4-17-1)及化合物(4-20-1)。该组合物的成分以及特性如下所述。
NI＝90.5℃；Δn＝0.121；Δε＝10.6；Vth＝1.20V；γ1＝91.0mPa·s.
[比较例2]
自日本专利特表2011-514410号公报中揭示的组合物中选择实施例18。根据为：该组合物含有化合物(1-2-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-5-1)、化合物(3-13-1)、化合物(4-13-1)、化合物(4-16-1)及化合物(4-20-1)。该组合物的成分以及特性如下所述。
NI＝99.5℃；Δn＝0.140；Δε＝10.1；Vth＝1.30V；γ1＝112.0mPa·s.
[比较例3]
自日本专利特开平10-081679号公报中揭示的组合物中选择实施例27。根据为：该组合物含有化合物(1)、化合物(3-1)及化合物(3-1-1)。关于旋转粘度并无记载，因此制备该组合物，利用上述方法来测定。该组合物的成分以及特性如下所述。
NI＝93.5℃；Δn＝0.161；Δε＝10.3；Vth＝1.83V；η＝23.8mPa·s；γ1＝120.4mPa·s.
[实施例1]
NI＝83.0℃；Δn＝0.108；Δε＝10.1；Vth＝2.03V；η＝12.7mPa·s；γ1＝80.4mPa·s.
[实施例2]
NI＝83.8℃；Δn＝0.107；Δε＝11.2；Vth＝1.86V；η＝12.2mPa·s；γ1＝73.4mPa·s.
[实施例3]
NI＝80.6℃；Δn＝0.124；Δε＝11.4；Vth＝1.79V；η＝12.7mPa·s；γ1＝80.7mPa·s.
[实施例4]
NI＝80.5℃；Δn＝0.116；Δε＝10.0；Vth＝1.98V；η＝13.4mPa·s；γ1＝82.2mPa·s.
[实施例5]
NI＝83.8℃；Δn＝0.115；Δε＝10.2；Vth＝1.96V；η＝12.6mPa·s；γ1＝80.3mPa·s.
[实施例6]
NI＝87.2℃；Δn＝0.125；Δε＝10.0；Vth＝2.04V；η＝13.4mPa·s；γ1＝83.1mPa·s.
[实施例7]
NI＝85.8℃；Δn＝0.109；Δε＝10.4；Vth＝1.95V；η＝13.5mPa·s；γ1＝83.0mPa·s.
[实施例8]
NI＝85.3℃；Δn＝0.106；Δε＝10.5；Vth＝1.96V；η＝12.7mPa·s；γ1＝80.8mPa·s.
[实施例9]
NI＝80.0℃；Δn＝0.119；Δε＝10.2；Vth＝2.02V；η＝13.2mPa·s；γ1＝81.5mPa·s.
[实施例10]
NI＝87.4℃；Δn＝0.117；Δε＝11.6；Vth＝1.83V；η＝12.5mPa·s；γ1＝81.0mPa·s.
比较例1至比较例3的组合物的旋转粘度(γ1)为91.0mPa·s至120.4mPa·s。另一方面，实施例1至实施例10的旋转粘度为73.4mPa·s至83.0mPa·s。如上所述，与比较例的组合物相比，实施例的组合物具有小的旋转粘度。因此得出结论为：本发明的液晶组合物具有优异的特性。
[产业上的可利用性]
本发明的液晶组合物在高的上限温度、低的下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大的介电各向异性、大的电阻率、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等特性中，满足至少一种特性，或者关于至少两种特性而具有适当平衡。含有该组合物的液晶显示元件具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阈电压、大的对比度、长寿命等，因此可用于液晶投影仪、液晶电视等。

Claims (24)

1.一种液晶组合物，其含有选自式(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，而且所述液晶组合物具有向列相：
此处，R1及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,6-二氟-1,4-亚苯基；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9及X10独立地为氢或氟；Y1及Y2独立地为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有选自式(1-1)至式(1-9)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第一成分：
此处，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其中第一成分为选自根据权利要求2所述的式(1-2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶组合物，其中第一成分为选自根据权利要求2所述的式(1-8)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(2-1)至式(2-3)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分：
此处，R2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；X7及X8独立地为氢或氟；Y2为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶组合物，其中第二成分为选自根据权利要求5所述的式(2-1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶组合物，其中第二成分为选自根据权利要求5所述的式(2-2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的液晶组合物，其中基于所述液晶组合物的总重量，第一成分的比例为5重量％至30重量％的范围，第二成分的比例为5重量％至30重量％的范围。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(3)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第三成分：
此处，R3及R4独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟取代的碳数2至12的烯基；环B及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,5-二氟-1,4-亚苯基；Z1为单键、亚乙基、或者羰基氧基；m为1、2或3。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第三成分：
此处，R3及R4独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟取代的碳数2至12的烯基。
11.根据权利要求1至10所述的液晶组合物，其中第三成分为选自根据权利要求10所述的式(3-1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的液晶组合物，其中第三成分为选自根据权利要求10所述的式(3-5)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的液晶组合物，其中第三成分为选自根据权利要求10所述的式(3-7)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的液晶组合物，其中基于所述液晶组合物的总重量，第三成分的比例为30重量％至80重量％的范围。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(4)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第四成分：
此处，R5为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；环D为1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；Z2为单键、亚乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基；X11及X12独立地为氢或氟；Y3为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；n为1、2、3或4，其中当n为1或2时，环D可为1,4-亚环己基或者1,3-二噁烷-2,5-二基，当n为3或4且至少一个Z2不为单键时，环D可为1,3-二噁烷-2,5-二基。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自式(4-1)至式(4-22)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物：
此处，R5为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自根据权利要求16所述的式(4-11)至式(4-16)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自根据权利要求16所述的式(4-18)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的液晶组合物，其中第四成分为选自根据权利要求16所述的式(4-20)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的液晶组合物，其中基于所述液晶组合物的总重量，第四成分的比例为10重量％至50重量％的范围。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的液晶组合物，其中向列相的上限温度为80℃以上，在25℃测定的波长589nm时的光学各向异性为0.07以上，而且在25℃测定的频率1kHz时的介电各向异性为10以上。
22.一种液晶显示元件，其含有根据权利要求1至21中任一项所述的液晶组合物。
23.根据权利要求22所述的液晶显示元件，其中所述液晶显示元件的运作模式为扭转向列模式、电控双折射模式、光学补偿弯曲模式、共面切换模式、聚合物稳定取向模式、或者电场感应光反应取向模式，所述液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
24.一种根据权利要求1至21中任一项所述的液晶组合物的用途，其用于液晶显示元件。
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