CN111484410A - 添加剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
在此提供一种添加剂、使用此添加剂的液晶组合物及液晶显示装置。此添加剂包括第一添加剂分子，其具有式(I)所示的结构：式(I)：
其中，Ri1、Ri2、Ri3、Ai1、Ai2、Zi、m1及m2如说明书中所定义。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种添加剂、使用此添加剂的液晶组合物及液晶显示装置。
【背景技术】
液晶显示装置由于具有轻、低消耗功率、无辐射等优点，目前已应用于各种个人电脑、个人数字助理(PDA)、手机、电视等。
在液晶显示装置中，可藉由聚酰亚胺配向膜实现液晶分子的配向。常规液晶配向膜的制作方法通常是将聚酰亚胺涂布于基板上形成一薄膜，接着再以机械摩擦方式在聚酰亚胺薄膜表面上形成所需的液晶配向凹槽。然而，所制造的配向膜经过摩擦步骤后，容易产生配向不均，或是留下严重的刷痕。因此，液晶显示装置的产品良率不佳。
再者，若不使用配向膜，可简化制程，因此，开始发展不具有配向膜的液晶显示装置。此种液晶显示装置的液晶组合物中含有极性化合物，藉由极性化合物的作用而使液晶分子进行垂直配向。然而，此类极性化合物通常难以兼具垂直配向能力与电压保持率。再者，此类极性化合物的配向能力稳定性也有待改善。
因此，在本技术领域中，对于具有优异垂直配向能力、高电压保持率与高配向能力稳定性的液晶组合物仍有需求。
【发明内容】
本发明的一实施方案揭示一种添加剂，包括：
第一添加剂分子，其中此第一添加剂分子具有式(I)所示的结构：
其中在式(I)中，
Ri1为氟、氯、氢、C1～C20直链状烷基、C3～C20支链状烷基、C1～C20直链状烷氧基或C3～C20支链状烷氧基，且其中该C1～C20直链状烷基、该C3～C20支链状烷基、该C1～C20直链状烷氧基或该C3～C20支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Ai1为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该1,3-亚环戊基、该苯并呋喃-2,5-二基、该1,3-亚环丁基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Ai2为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、四氢化萘-2,6-二基、或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该苯并呋喃-2,5-二基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Zi为单键、具有1～15个碳原子的亚烷基或亚烷氧基、-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-OOC-、-CF2-CF2-、或-CF＝CF-；
m1为0、1、2、3或4，且当m1为2、3或4时，该两个以上的Ai1基团及Zi基团分别为彼此相同或彼此不同；
m2为1、2或3，且当m2为2或3时，该两个以上的Ri2基团为彼此相同或彼此不同；
Ri2为式(Ia)、式(Ib)或式(Ic)所示的基团，且至少一个Ri2基团为式(Ib)或式(Ic)所示的基团；以及
Ri3为式(Id)、式(Ie)或式(If)所示的基团；
其中在式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)及式(If)中，
Ai3为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,3-亚环戊基或1,3-亚环丁基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该1,3-亚环戊基或该1,3-亚环丁基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH＝被-N＝取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-NRe-或-S-取代，且其中-O-、-NRe-或-S-彼此不直接相连；其中Re为氢、C1～C4直链烷基或C3～C4支链烷基；
Ri4、Ri5及Ri6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C20直链状烷基、C3～C20支链状烷基、C1～C20直链状烷氧基或C3～C20支链状烷氧基，且其中该C1～C20直链状烷基、该C3～C20支链状烷基、该C1～C20直链状烷氧基或该C3～C20支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及Li10各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
m3为1或2，且当m3为2时，该两个Ai3基团及Li3基团分别为彼此相同或彼此不同；
m4为1或2，且当m4为2时，该两个Ai3基团及Li5基团分别为彼此相同或彼此不同；
m5+m6＝3，且m5为2或3，且该两个以上的Li6基团及Xi3基团分别为彼此相同或彼此不同；
m7+m8＝3，且m7为2或3，且该两个以上的Li10基团及Xi5基团分别为彼此相同或彼此不同；
Xi1、Xi2及Xi3各自独立地为氢、-OH、
或
以及
Xi4及Xi5各自独立地为氢、-OH、
或
其中Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5中的至少一者为
或
且其中Yi1为-OH、C1～C15烷基或C2～C15烯基，该C1～C15烷基或该C2～C15烯基的至少一个氢原子被-OH取代；以及
Yi2为氢、卤素、C1～C15烷基或C2～C15烯基，且其中该C1～C15烷基或该C2～C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代。
本发明的另一实施方案揭示一种液晶组合物，包括第一成分及第二成分，其中此第一成分包括一种或多种上述的添加剂，且此第二成分包括一种或多种式(II)所示的化合物：
其中
R21及R22各自独立地为氢、卤素原子、C1～C15烷基或C2～C15烯基，且其中该C1～C15烷基或该C2～C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连；
B1、B2及B3各自独立地为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基、1,3-二噁烷-2,5-二基、2,5-亚四氢吡喃基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该1,3-二噁烷-2,5-二基、该2,5-亚苯并呋喃基、该四氢化萘-2,6-二基、该茚满-2,5-二基或该2,5-亚四氢吡喃基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z21及Z22各自独立地为单键、C1～C4亚烷基、C2～C4亚烯基、C2～C4亚炔基，且其中该C1～C4亚烷基、该C2～C4亚烯基或该C2～C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连；以及
n21为0、1或2，且当n21为2时，该两个B1基团为彼此相同或彼此不同。
本发明的又一实施方案揭示一种液晶显示装置，包括：第一基板；第二基板，与第一基板相对设置；以及液晶层，位于第一基板与第二基板之间，其中此液晶层包括如上述式(I)所示的添加剂。
本发明实施方案提供一种添加剂及使用此添加剂的液晶组合物及液晶显示装置，能够大幅改善液晶组合物的垂直配向程度、电压保持率与配向能力稳定性，进而改善液晶显示装置的效能及耐久性。
【附图说明】
图1为绘示出依据本发明的一些实施方案的液晶显示装置的剖面示意图。
【符号说明】
100～液晶显示装置
110～第一基板
120～第二基板
130～液晶层
【具体实施方式】
为使本发明的上述和其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文特举出优选实施方案，作详细说明如下。
在此，“约”、“大约”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，优选是10％之内，且更优选是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”、“大约”的含义。
在本说明书中，当一个化学式中包括两个以上使用相同代号的官能基团时，这两个基团可彼此相同或彼此不同。举例而言，在式(1)中，当m1为2时，两个Ai1基团可彼此相同或彼此不同，且两个Zi基团也可彼此相同或彼此不同。换言之，“两个Ai1基团及Zi基团分别为彼此相同或彼此不同”的描述可包括以下所有情况：(1)两个Ai1基团彼此相同，且两个Zi基团彼此相同；(2)两个Ai1基团彼此不同，但两个Zi基团彼此相同；(3)两个Ai1基团彼此相同，但两个Zi基团彼此不同；以及(4)两个Ai1基团彼此不同，且两个Zi基团彼此不同。
在本说明书中，波浪状线条用以指出此官能基团与其他官能基团键结的原子。举例而言，在官能基团
中，最左端的氧原子是与其他官能基团键结的原子。
在本发明一些实施方案中，提供一种添加剂。此添加剂能够大幅改善液晶组合物的垂直配向程度、电压保持率与配向能力稳定性。在本说明书中，所谓“添加剂分子的垂直配向能力”，是指当添加剂分子添加于液晶组合物时，液晶组合物中的液晶分子垂直配向的程度。更具体而言，将此添加剂添加于液晶组合物中，即使不使用常规的配向膜(例如，聚酰亚胺配向膜)，也能够实现大多数的液晶分子良好地垂直配向的状态。再者，使用了此添加剂的液晶显示装置，具有高电压保持率及优异的效能。
在一些实施方案中，提供一种添加剂。此添加剂包括第一添加剂分子，且此第一添加剂分子具有式(I)所示的结构：
其中在式(I)中，
Ri1为氟、氯、氢、C1～C20直链状烷基、C3～C20支链状烷基、C1～C20直链状烷氧基或C3～C20支链状烷氧基，且其中该C1～C20直链状烷基、该C3～C20支链状烷基、该C1～C20直链状烷氧基或该C3～C20支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Ai1为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该1,3-亚环戊基、该苯并呋喃-2,5-二基、该1,3-亚环丁基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Ai2为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、四氢化萘-2,6-二基、或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该苯并呋喃-2,5-二基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Zi为单键、具有1～15个碳原子的亚烷基或亚烷氧基、-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-OOC-、-CF2-CF2-、或-CF＝CF-；
m1为0、1、2、3或4，且当m1为2、3或4时，该两个以上的Ai1基团及Zi基团分别为彼此相同或彼此不同；
m2为1、2或3，且当m2为2或3时，该两个以上的Ri2基团为彼此相同或彼此不同；
Ri2为式(Ia)、式(Ib)或式(Ic)所示的基团，且至少一个Ri2基团为式(Ib)或式(Ic)所示的基团；以及
Ri3为式(Id)、式(Ie)或式(If)所示的基团；
其中在式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)及式(If)中，
Ai3为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,3-亚环戊基或1,3-亚环丁基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该1,3-亚环戊基或该1,3-亚环丁基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH＝被-N＝取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-NRe-或-S-取代，且其中-O-、-NRe-或-S-彼此不直接相连；其中Re为氢、C1～C4直链烷基或C3～C4支链烷基；
Ri4、Ri5及Ri6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C20直链状烷基、C3～C20支链状烷基、C1～C20直链状烷氧基或C3～C20支链状烷氧基，且其中该C1～C20直链状烷基、该C3～C20支链状烷基、该C1～C20直链状烷氧基或该C3～C20支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及Li10各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
m3为1或2，且当m3为2时，该两个Ai3基团及Li3基团分别为彼此相同或彼此不同；
m4为1或2，且当m4为2时，该两个Ai3基团及Li5基团分别为彼此相同或彼此不同；
m5+m6＝3，且m5为2或3，且该两个以上的Li6基团及Xi3基团分别为彼此相同或彼此不同；
m7+m8＝3，且m7为2或3，且该两个以上的Li10基团及Xi5基团分别为彼此相同或彼此不同；
Xi1、Xi2及Xi3各自独立地为氢、-OH、
或
以及
Xi4及Xi5各自独立地为氢、-OH、
或
其中Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5中的至少一者为
或
且其中Yi1为-OH、C1～C15烷基或C2～C15烯基，该C1～C15烷基或该C2～C15烯基的至少一个氢原子被-OH取代；以及
Yi2为氢、卤素、C1～C15烷基或C2～C15烯基，且其中该C1～C15烷基或该C2～C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代。
在另一些实施方案中，上述添加剂包括第一添加剂分子，且此第一添加剂分子具有式(I’)所示的结构：
其中在式(I’)中，
Ri1为氟、氯、氢、C1～C12直链状烷基、C3～C12支链状烷基、C1～C12直链状烷氧基或C3～C12支链状烷氧基，且其中该C1～C12直链状烷基、该C3～C12支链状烷基、该C1～C12直链状烷氧基或该C3～C12支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Ai1及Zi的定义分别与上述式(I)的Ai1及Zi的定义相同；
m1为0、1、2、3或4，且当m1为2、3或4时，该两个以上的Ai1基团及Zi基团分别为彼此相同或彼此不同；
Ri2为式(Ia)、式(Ib)或式(Ic)所示的基团，且至少一个Ri2基团为式(Ib)或式(Ic)所示的基团；以及
Ri3为式(Id)、式(Ie)或式(If)所示的基团；
其中在式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)及式(If)中，
Ri4、Ri5及Ri6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C12直链状烷基、C3～C12支链状烷基、C1～C12直链状烷氧基或C3～C12支链状烷氧基，且其中该C1～C12直链状烷基、该C3～C12支链状烷基、该C1～C12直链状烷氧基或该C3～C12支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9、Li10、Ai3、m3、m4、m5、m6、m7及m8的定义分别与上述式(I)的Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9、Li10、Ai3、m3、m4、m5、m6、m7及m8的定义相同；
Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5各自独立地为氢、-OH、
或
且其中Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5中的至少一者为
或
且其中Yi1为-OH、C1～C10烷基或C2～C10烯基，该C1～C10烷基或该C2～C10烯基的至少一个氢原子被-OH取代；以及
Yi2为氢、卤素、C1～C10烷基或C2～C10烯基，且其中该C1～C10烷基或该C2～C10烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代。
式(I)或式(I’)所示的结构实质上为一种棒状的结构。这种棒状结构具有第一轴向与第二轴向。上述第一轴向为实质上棒状结构的长轴方向，亦即，官能基团Ri1与官能基团Ri3的连线方向。上述第二轴向为棒状结构的短轴方向，亦即，与第一轴向垂直的方向。
在一些实施方案中，在上述式(I)或式(I’)中，官能基团Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5的至少其中一者可包括锚定基团。在这样的实施方案中，可将第一添加剂分子固定于基板(例如，图1的第一基板110或第二基板120)上。在另一些实施方案中，在上述式(I)或式(I’)中，官能基团Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5皆不包括锚定基团。在这样的实施方案中，可将第一添加剂分子与其他具有锚定基团与可聚合基团的添加剂分子(例如，后述的第二添加剂分子或第三添加剂分子)一起使用。
锚定基团可为具有较高极性的官能基团。锚定基团可与基板(例如，玻璃或ITO)产生键结或氢键等作用力，因此，可将第一添加剂分子吸附(或固定)于基板上。举例而言，锚定基团可包括-OH、
或
为了实现液晶分子良好地垂直配向的状态，可将第一添加剂分子以第一轴向垂直于基板顶表面的方式固定于基板上。在一些实施方案中，锚定基团可以是Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5之中位于最靠近式(I)或式(I’)所示的分子右端者，藉以使第一轴向垂直于基板顶表面。
在上述式(I)或式(I’)中，与官能基团Ri3键结的环状官能基团Ai2上可具有至少一个侧链官能基团Ri2。侧链官能基团Ri2的一个末端与环状官能基团Ai2键结，且侧链官能基团Ri2的另一个末端可包括可聚合基团。藉由照光或加热使可聚合基团与另一个可聚合基团进行聚合反应，而能够使这两个可聚合基团彼此键结。当多个添加剂分子固定于基板上时，添加剂分子的可聚合基团与相邻添加剂分子的可聚合基团进行聚合反应。藉此可将多个添加剂分子形成彼此平行排列的网络结构。此网络结构可避免添加剂分子倾斜，因而能够进一步改善液晶分子的垂直配向程度，并且提升配向能力的稳定性。再者，若添加剂分子具有OH官能基，则当施加电压时，液晶组合物中的此添加剂分子有可能会成为游离状态。如此将会降低电压保持率。在这样的情况中，若此添加剂分子藉由可聚合基团与其他添加剂分子聚合，则当施加电压时，可以避免添加剂成为游离状态。如此一来，将可提高电压保持率。可聚合基团可包括丙烯酸基团、甲基丙烯酸基团或其衍生物。在一些实施方案中，官能基团Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5的至少其中一者为具有以下结构的可聚合基团：
或
其中Yi1为-OH、C1～C15烷基或C2～C15烯基，该C1～C15烷基或该C2～C15烯基的至少一个氢原子被-OH取代，且Yi2为氢、卤素、C1～C15烷基或C2～C15烯基，且其中该C1～C15烷基或该C2～C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代。
在上述式(I)或式(I’)中，侧链官能基团Ri2可包括至少一个环状官能基团Ai3。环状官能基团Ai3可提升侧链官能基团Ri2的刚性，进而有助于改善液晶分子的配向稳定性。更具体而言，当形成上述网络结构时，侧链官能基团Ri2可使相邻的添加剂分子之间保持一特定的距离。若侧链官能基团Ri2的刚性越高，则在不同添加剂分子之间的此特定距离的差异(或变化程度)越小。换言之，在所形成的网络结构中，相邻的添加剂分子之间的距离是固定且均一的。如此一来，能够大幅改善液晶分子的配向稳定性。
环状官能基团Ai3可为芳香族环、脂肪族环或上述的组合。在一些实施方案中，所有的环状官能基团Ai3为芳香族环，因此可使侧链官能基团Ri2具有较高的刚性。在另一些实施方案中，所有的环状官能基团Ai3为脂肪族环，因此可使添加剂分子在液晶组合物中的溶解度更佳。在又一些实施方案中，部分的环状官能基团Ai3为脂肪族环，且其余的环状官能基团Ai3为芳香族环。在这样的实施方案中，可藉由调整环状官能基团Ai3，而将添加剂分子的溶解度及配向能力稳定性分别调整至所需的范围。
在一些实施方案中，第一添加剂分子包括一个侧链官能基团Ri2。在另一些实施方案中，第一添加剂分子包括两个侧链官能基团Ri2，且此两个侧链官能基团Ri2分别设置在环状官能基团Ai2的相对两侧上。举例而言，在一些实施方案中，环状官能基团Ai2为六角环，且主链官能基团Zi及Ri3分别设置在第1个及第4个碳原子上。在这样的实施方案中，两个侧链官能基团Ri2的位置可包括以下所有情况：(1)两个侧链官能基团Ri2分别设置在第2个及第5个碳原子上；(2)两个侧链官能基团Ri2分别设置在第2个及第6个碳原子上；(3)两个侧链官能基团Ri2分别设置在第3个及第5个碳原子上；以及(4)两个侧链官能基团Ri2分别设置在第3个及第6个碳原子上。如此一来，可更进一步改善液晶分子的配向稳定性。
如上所述，式(I)或式(I’)所示的结构实质上为一种棒状的结构，且此棒状结构具有第一轴向与第二轴向。若第一轴向的分子链长度比第二轴向的分子链长度更长，则可使添加剂分子具有较佳的垂直配向能力。因此，可使每一个侧链官能基团Ri2的分子链长度分别短于主链的分子链长度(即，从官能基团Ri1到官能基团Ri3的分子链总长度)。
在一些实施方案中，上述添加剂还包括第二添加剂分子，且此第二添加剂分子具有式(I-1)所示的结构：
其中在式(I-1)中，
R1为氟、氯、氢、C1～C15直链状烷基、C3～C15支链状烷基、C1～C15直链状烷氧基或C3～C15支链状烷氧基，且其中该C1～C15直链状烷基、该C3～C15支链状烷基、该C1～C15直链状烷氧基或该C3～C15支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
A1为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该1,3-亚环戊基、该1,3-亚环丁基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
A2为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该苯并呋喃-2,5-二基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z1为单键、具有1～15个碳原子的亚烷基或亚烷氧基、-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-OOC-、-CF2-CF2-、或-CF＝CF-；
n1为1、2或3，且当n1为2或3时，该两个以上的A1基团及Z1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n2为0或1；以及
K1为式(I-1-a)、式(I-1-b)或式(I-1-c)所示的基团；
其中在式(I-1-a)、式(I-1-b)及式(I-1-c)中，
L2及L3各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3及R4各自独立地为氟、氯、氢、C1～C8直链状烷基、C3～C8支链状烷基、C1～C8直链状烷氧基或C3～C8支链状烷氧基，且其中该C1～C8直链状烷基、该C3～C8支链状烷基、该C1～C8直链状烷氧基或该C3～C8支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n3+n4＝3，且n4为2或3，且该两个以上的L2基团及X1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n5+n6＝3，且n6为2或3，且该两个以上的L2基团及X2基团分别为彼此相同或彼此不同；
X1及X2各自独立地为
或
其中Y1为-OH、C1～C8烷基或C2～C8烯基，该C1～C8烷基或C2～C8烯基的至少一个氢原子被-OH取代；
Y2为氢、卤素、C1～C8烷基或C2～C8烯基，且其中该C1～C8烷基或C2～C8烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代；
K2为式(I-1-d)、式(I-1-e)或式(I-1-f)所示的基团；以及
K3为式(I-1-g)或式(I-1-h)所示的基团；
其中在式(I-1-d)、式(I-1-e)、式(I-1-f)、式(I-1-g)及式(I-1-h)中，
L1、L2、L3、L4、L5、L6及L7各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3、R4、R5及R6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C10直链状烷基、C3～C10支链状烷基、C1～C10直链状烷氧基或C3～C10支链状烷氧基，且其中该C1～C10直链状烷基、该C3～C10支链状烷基、该C1～C10直链状烷氧基或该C3～C10支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n9+n10＝3，且n10为2或3，且该两个以上的L7基团及X4基团分别为彼此相同或彼此不同；
n12为1、2或3，且n11+n12＝3，且当n12为2或3时，该两个以上的L2及X5基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n11为2时，该两个R2基团为彼此相同或彼此不同；以及
n14为1、2或3，且n13+n14＝3，且当n14为2或3时，该两个以上的L2基团及X6基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n13为2时，该两个R4基团为彼此相同或彼此不同；
X3、X4、X5及X6各自独立地为氢、-OH、
或
其中当K1为式(I-1-a)或式(I-1-b)所示的基团时，X1及X2中的至少一者为
其中当K1为式(I-1-c)所示的基团时，且K2为式(I-1-d)所示的基团时，X5及X6中的至少一者为
其中当K1为式(I-1-c)所示的基团时，且K2为式(I-1-e)或式(I-1-f)所示的基团时，X3、X4、X5及X6中的至少一者为
在一些实施方案中，上述添加剂还包括第三添加剂分子，且此第三添加剂分子具有式(I-1)所示的结构：
其中在式(I-1)中，
R1为氟、氯、氢、C1～C15直链状烷基、C3～C15支链状烷基、C1～C15直链状烷氧基或C3～C15支链状烷氧基，且其中该C1～C15直链状烷基、该C3～C15支链状烷基、该C1～C15直链状烷氧基或该C3～C15支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
A1为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该1,3-亚环戊基、该1,3-亚环丁基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
A2为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该苯并呋喃-2,5-二基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z1为单键、具有1～15个碳原子的亚烷基或亚烷氧基、-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-OOC-、-CF2-CF2-、或-CF＝CF-；
n1为1、2或3，且当n1为2或3时，该两个以上的A1基团及Z1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n2为0或1；以及
K1为式(I-1-a)、式(I-1-b)或式(I-1-c)所示的基团；
其中在式(I-1-a)、式(I-1-b)及式(I-1-c)中，
L2及L3各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3及R4各自独立地为氟、氯、氢、C1～C8直链状烷基、C3～C8支链状烷基、C1～C8直链状烷氧基或C3～C8支链状烷氧基，且其中该C1～C8直链状烷基、该C3～C8支链状烷基、该C1～C8直链状烷氧基或该C3～C8支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n3+n4＝3，且n4为2或3，且该两个以上的L2基团及X1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n5+n6＝3，且n6为2或3，且该两个以上的L2基团及X2基团分别为彼此相同或彼此不同；
X1及X2各自独立地为
或
其中Y1为-OH、C1～C8烷基或C2～C8烯基，该C1～C8烷基或C2～C8烯基的至少一个氢原子被-OH取代；
Y2为氢、卤素、C1～C8烷基或C2～C8烯基，且其中该C1～C8烷基或C2～C8烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代；
K2为式(I-1-d)、式(I-1-e)或式(I-1-f)所示的基团；以及
K3为式(I-1-g)或式(I-1-h)所示的基团；
其中在式(I-1-d)、式(I-1-e)、式(I-1-f)、式(I-1-g)及式(I-1-h)中，
L1、L2、L3、L4、L5、L6及L7各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3、R4、R5及R6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C10直链状烷基、C3～C10支链状烷基、C1～C10直链状烷氧基或C3～C10支链状烷氧基，且其中该C1～C10直链状烷基、该C3～C10支链状烷基、该C1～C10直链状烷氧基或该C3～C10支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n9+n10＝3，且n10为2或3，且该两个以上的L7基团及X4基团分别为彼此相同或彼此不同；
n12为1、2或3，且n11+n12＝3，且当n12为2或3时，该两个以上的L2及X5基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n11为2时，该两个R2基团为彼此相同或彼此不同；以及
n14为1、2或3，且n13+n14＝3，且当n14为2或3时，该两个以上的L2基团及X6基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n13为2时，该两个R4基团为彼此相同或彼此不同；
X3、X4、X5及X6各自独立地为氢、-OH、
或
其中当K1为式(I-1-a)或式(I-1-b)所示的基团时，X1及X2各自独立地为
其中当K1为式(I-1-c)所示的基团时，X3、X4、X5及X6各自独立地为氢或
式(I-1)所示的结构也是一种棒状的结构。这种棒状结构具有第一轴向与第二轴向。上述第一轴向为棒状结构的长轴方向，亦即，官能基团R1与官能基团K的连线方向。上述第二轴向为棒状结构的短轴方向，亦即，与第一轴向垂直的方向。
在上述式(I-1)中，官能基团X1、X2、X3、X4、X5及X6的至少其中一者可包括锚定基团。锚定基团可与基板(例如，玻璃或ITO)产生键结或氢键等作用力，因此，可将添加剂分子吸附(或固定)于基板上。举例而言，锚定基团可包括-OH、
或
在一些实施方案中，锚定基团是X1、X2、X3、X4、X5及X6之中位于最靠近式(I-1)所示的分子右端者，藉以使第一轴向垂直于基板顶表面，进而实现液晶分子良好地垂直配向的状态。
在一些实施方案中，每一个添加剂分子只具有一个锚定基团，因此，每一个添加剂分子在基板上具有相同的排列方向。换言之，不同的添加剂分子的第一轴向彼此平行。如此一来，可使液晶分子配向的状态均一，不易产生缺陷(例如，暗态时产生局部的亮点)。在另一些实施方案中，每一个添加剂分子具有两个锚定基团，因此，可有助于添加剂分子固定于基板上，而不易脱落。如此一来，也可减少缺陷的产生。此外，为了避免添加剂分子的极性太高而难以溶解于液晶组合物中，在一个添加剂分子中，锚定基团的数量不超过3个。
在上述式(I-1)中，环状官能基团(即，A1、A2及A3)可为脂肪族环或芳香族环。环状官能基团有助于液晶分子的配向。更具体而言，芳香族环状官能基团可与液晶分子的芳香族官能基团产生π-π堆迭(π-πstacking)作用，使棒状液晶分子沿着特定方向排列。脂肪族环状官能基团可藉由立体障碍使棒状液晶分子沿着特定方向排列。在一些实施方案中，添加剂分子的第一轴向垂直于基板顶表面，且棒状液晶分子的长轴平行于添加剂分子的第一轴向。因此，可藉由添加剂分子使棒状液晶分子的长轴垂直于基板，亦即，实现液晶分子的垂直配向。
在液晶组合物中可能会包括一些负离子(例如，氟离子)。这些离子在显示器运作时，可能导致残留电流，而降低电压保持率。更具体而言，负离子的浓度越高，电压保持率越低。硅原子比碳原子缺电子，因此，硅原子可吸引(或捕捉)液晶组合物中的负离子。如此一来，可降低液晶组合物中的负离子浓度，进而可提高液晶显示装置的电压保持率。换言之，在式(I-1)所示的分子中，硅原子具有提高电压保持率的功能。再者，为了发挥吸引负离子的功能，式(I-1)所示的分子中的硅原子并未与氧原子直接键结。此外，藉由使硅原子与烷基键结，也可改善式(I-1)所示的分子在液晶组合物中的溶解度。
在一些实施方案中，在上述式(I-1)中，官能基团X1、X2、X3、X4、X5及X6的至少其中一者可包括可聚合基团。此可聚合基团能够使添加剂分子形成上述的网络结构，因而能够进一步改善液晶分子的垂直配向程度，并且提升配向能力的稳定性。可聚合基团可包括丙烯酸基团、甲基丙烯酸基团或其衍生物。在一些实施方案中，官能基团X1、X2、X3、X4、X5及X6的至少其中一者为具有以下结构的可聚合基团：
或
其中Y1为-OH、C1～C8烷基或C2～C8烯基，该C1～C8烷基或C2～C8烯基的至少一个氢原子被-OH取代，且Y2为氢、卤素、C1～C8烷基或C2～C8烯基，且其中该C1～C8烷基或C2～C8烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代。
具体的例示性第一添加剂分子列于以下表1中。具体的例示性第二添加剂分子列于以下表2中。具体的例示性第三添加剂分子列于以下表3中。
表1
表2
表3
请参照表1，在第一添加剂分子中，分子主链的最右侧的环状官能基团的相对两侧分别包括一个侧链官能基团。这些侧链官能基团的每一者至少包括一个环状官能基团及一个可聚合基团。因此，第一添加剂分子能够与相邻的添加剂分子(例如，第一添加剂分子、第二添加剂分子和/或第三添加剂分子)形成上述网络结构。再者，在所形成的网络结构中，相邻的添加剂分子之间的距离是固定且均一的。如此一来，能够大幅改善液晶分子的配向稳定性。
请参照表2，在第二添加剂分子中，位于分子主链端点的官能基团包括可聚合基团与锚定基团。第二添加剂分子能够以第一轴向垂直于基板顶表面的方式吸附(或固定)于基板上，而得到良好的配向能力。再者，垂直地固定于基板上且彼此平行排列的多个第一添加剂分子能够与相邻的添加剂分子(例如，第一添加剂分子、第二添加剂分子和/或第三添加剂分子)形成上述的网络结构。此网络结构能够进一步改善液晶分子的垂直配向程度，并且提升配向能力的稳定性。
请参照表3，在第三添加剂分子中，分子侧链上包括至少一个可聚合基团。第三添加剂分子能够与相邻的添加剂分子(例如，第一添加剂分子、第二添加剂分子和/或第三添加剂分子)形成上述的网络结构。如此一来，能够进一步提升配向能力的稳定性。
在一些实施方案中，添加剂包括一种或多种的第一添加剂分子。因此，此添加剂可具有良好的配向能力稳定性。
在一些实施方案中，添加剂包括一种或多种的第一添加剂分子及一种或多种的第二添加剂分子。在这样的实施方案中，具有锚定基团的第二添加剂分子(或第一添加剂分子)可垂直地固定于基板上，且可与相邻的第一添加剂分子或第二添加剂分子彼此键结，而形成上述的网络结构。因此，此添加剂可具有优异的垂直配向能力及优异的配向能力稳定性。在这样的实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第二添加剂分子的使用量为0.01-60重量份。在另一些实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第二添加剂分子的使用量为0.02-40重量份。在又一些实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第二添加剂分子的使用量为0.05-20重量份。
在一些实施方案中，添加剂包括一种或多种的第一添加剂分子及一种或多种的第三添加剂分子。在这样的实施方案中，具有锚定基团的第一添加剂分子可垂直地固定于基板上，且可与相邻的第一添加剂分子或第三添加剂分子彼此键结，而形成上述的网络结构。因此，此添加剂可具有优异的垂直配向能力及优异的配向能力稳定性。在这样的实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第三添加剂分子的使用量为0.01-80重量份。在另一些实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第三添加剂分子的使用量为0.05-70重量份。在又一些实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第三添加剂分子的使用量为0.07-60重量份。
在一些实施方案中，添加剂包括一种或多种的第一添加剂分子、一种或多种的第二添加剂分子及一种或多种的第三添加剂分子。在这样的实施方案中，具有锚定基团的第二添加剂分子(或第一添加剂分子)可垂直地固定于基板上，且可与相邻的第一添加剂分子、第二添加剂分子或第三添加剂分子彼此键结，而形成上述的网络结构。因此，此添加剂可具有优异的垂直配向能力及优异的配向能力稳定性。在这样的实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第二添加剂分子的使用量为0.01-60重量份，且第三添加剂分子的使用量为0.01-80重量份。在另一些实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第二添加剂分子的使用量为0.03-45重量份，且第三添加剂分子的使用量为0.04-65重量份。在又一些实施方案中，将第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，第二添加剂分子的使用量为0.06-25重量份，且第三添加剂分子的使用量为0.06-55重量份。
在另一些实施方案中，本发明亦提供一种液晶组合物，其包括第一成分及第二成分，其中第一成分包括一种或多种上述式(I)所示的添加剂，且第二成分包括一种或多种式(II)所示的化合物：
其中
R21及R22各自独立地为氢、卤素原子、C1～C15烷基或C2～C15烯基，且其中该C1～C15烷基或该C2～C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连；
B1、B2及B3各自独立地为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基、1,3-二噁烷-2,5-二基、2,5-亚四氢吡喃基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该1,3-二噁烷-2,5-二基、该2,5-亚苯并呋喃基、该四氢化萘-2,6-二基、该茚满-2,5-二基或该2,5-亚四氢吡喃基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z21及Z22各自独立地为单键、C1～C4亚烷基、C2～C4亚烯基、C2～C4亚炔基，且其中该C1～C4亚烷基、该C2～C4亚烯基或该C2～C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连；以及
n21为0、1或2，且当n21为2时，该两个B1基团为彼此相同或彼此不同。
依据本发明的一些实施方案，上述第二成分可包括一种或多种式(II-1)或式(II-2)所示的化合物：
其中
R21、R22、B1、B2、Z22、n21的定义分别与上述式(II)的R21、R22、B1、B2、Z22、n21的定义相同。
式(II-1)所示的化合物的环状基团上没有氟原子，因此，可降低液晶组合物的粘度，进而提升在施加电压时，液晶分子的反应速度。式(II-2)所示的化合物至少包括一个亚苯基，且此亚苯基上同一侧上的两个氢原子被氟原子所取代。式(II-2)所示的化合物可用以调整液晶组合物的介电异方性(Δε)。
依据本发明的一些实施方案，上述液晶组合物，还包括第三成分，其中第三成分包括一种或多种式(III)、式(IV)或式(V)所示的化合物：
其中
K21、K22、K23及K24各自独立地为氢或甲基；
Z23及Z24各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C2～C15直链状亚烯基或C3～C15支链状亚烯基，且其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C2～C15直链状亚烯基或该C3～C15支链状亚烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，且该-O-、-CO-、-COO-及-OCO-彼此不直接相连；
Z25、Z26、Z27及Z28各自独立地为单键、-C≡C-、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C2～C15直链状亚烯基或C3～C15支链状亚烯基，且其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C2～C15直链状亚烯基或该C3～C15支链状亚烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-SiRe 2-、-S-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NRe-或-NRe-CO-取代，且该-SiRe 2-、-S-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NRe-及-NRe-CO-彼此不直接相连，其中Re为氢、C1～C4直链烷基或C3～C4支链烷基，且键结于同一个Si的两个Re基团为彼此相同或彼此不同；
B4、B5、B6及B7各自独立地为未经取代的1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基或茚满-2,5-二基，或经至少一个取代基取代的1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基或茚满-2,5-二基，其中该至少一个取代基是选自于由F、Cl、CN、C1～C12直链状烷基、C3～C12支链状烷基、C2～C12直链状烯基、C2～C12直链状炔基、C4～C12支链状烯基或C4～C12支链状炔基，且其中该C1～C12直链状烷基、该C3～C12支链状烷基、该C2～C12直链状烯基、该C2～C12直链状炔基、该C4～C12支链状烯基或该C4～C12支链状炔基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，且该-O-、-CO-、-COO-及-OCO-彼此不直接相连；
M1为单键、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SiH2-、-Si(CH3)2-或-Si(CF3)2-；
R23及R24各自独立地为C1～C30直链烷基或C3～C30支链烷基，且其中该C1～C30直链烷基或该C3～C30支链烷基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-Si-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，且该-Si-、-O-、-CO-、-COO-及-OCO-彼此不直接相连；以及
n22及n23各自独立地为0至3之间的整数，且当n22为2以上时，该两个以上的B4基团及M1基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n23为2以上时，该两个以上的B6基团及Z27基团分别为彼此相同或彼此不同。
第三成分的化合物中至少包括一个可聚合基团，且此可聚合基团可包括丙烯酸基团、甲基丙烯酸基团或其衍生物。更具体而言，式(IV)所示的化合物与式(V)所示的化合物各自在分子的一端具有可聚合基团；式(III)所示的化合物在分子的两端都具有可聚合基团。可藉由照光或加热，使第三成分的可聚合基团与上述式(I)所示的添加剂的可聚合基团进行聚合反应。如此一来，可有助于形成上述的网络结构，并且可进一步改善液晶分子的垂直配向程度。
若第一成分的含量太低，则难以有效改善液晶组合物的垂直配向程度与电压保持率。反之，若第一成分的含量太高，则第一成分难以良好地溶解于液晶组合物中，而可能会沉淀或析出。如此可能会导致液晶组合物无法使用。再者，若第一成分超过特定的含量，即使再增加第一成分，也无法进一步改善液晶组合物的垂直配向程度。此外，由于第一成分中的具有较高极性基团(例如，锚定基团)，因此，若第一成分的含量太高，可能会降低液晶组合物的电压保持率。综上所述，为了兼顾液晶组合物的垂直配向程度与电压保持率的平衡，可将第一成分的含量控制在适当的范围。
在一些实施方案中，液晶组合物包括第一成分及第二成分。在这样的实施方案中，以第二成分的总重量为100重量份计算，第一成分为0.01-10重量份。在另一些实施方案中，以第二成分的总重量为100重量份计算，第一成分为0.05-6重量份。在又一些实施方案中，以第二成分的总重量为100重量份计算，第一成分为0.1-4重量份。
在一些实施方案中，液晶组合物包括第一成分、第二成分及第三成分。在这样的实施方案中，以第二成分的总重量为100重量份计算，第一成分为0.01-10重量份，且第三成分为0.01-10重量份。在另一些实施方案中，以第二成分的总重量为100重量份计算，第一成分为0.04-5重量份，且第三成分为0.04-4重量份。在又一些实施方案中，以第二成分的总重量为100重量份计算，第一成分为0.07-3.5重量份，且第三成分为0.07-2.5重量份。
本技术领域中具有通常知识者应可了解，在前述液晶组合物中，可还包括上述第一成分、第二成分及第三成分以外的其他成分。例如，其他已知的液晶化合物，或是适量的其他添加剂。在一些实施方案中，上述其他添加剂可包括，例如，手性(chiral)掺杂剂、UV稳定剂、抗氧化剂、自由基净化剂、奈米粒子等。
本发明亦提供一种使用上述液晶组合物的液晶显示装置。图1为绘示出依据本发明的一些实施方案的液晶显示装置100的剖面示意图。
请参照图1，液晶显示装置100可包括第一基板110、与第一基板110相对设置的第二基板120，以及位于第一基板110与第二基板120之间的液晶层130。第一基板110及第二基板120可分别为常规的薄膜电晶体基板及彩色滤光片基板。为了简化说明，关于第一基板110及第二基板120的材料、结构及其形成方法，在此不再详述。
本发明实施方案的液晶显示装置100的液晶层130使用上述的液晶组合物，其中此液晶组合物包括式(I)和/或式(I-1)所示的添加剂(亦即，添加剂包括第一添加剂分子、第二添加剂分子和/或第三添加剂分子)。如上文所述，如此的添加剂能够大幅改善液晶组合物的垂直配向程度、电压保持率与配向能力稳定性。藉由将上述的添加剂添加于液晶组合物中，即使不使用常规的配向膜，也能够使液晶分子良好地垂直配向。另一方面，使用了上述的添加剂的液晶显示装置100，可具有高电压保持率及良好的耐久性等优点。本发明实施方案的液晶组合物可适用于所有的液晶显示装置。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个实施例，来说明本发明所述的添加剂及液晶组合物。实施例的液晶组合物所使用的第二成分及第三成分所对应的化学结构及含量如以下表4所示。参考例的添加剂分子如以下表5所示。
表4
表5
以下说明实施例的添加剂分子及参考例的添加剂分子合成方法。
[制备例1]添加剂分子Exp-A1的制备
添加剂分子Exp-A1的合成流程如上所示。将化合物1(30g、91.3mmol)、二异丙胺(diisopropylamine、1.3g、12.8mmol)、N-溴琥珀酰亚胺(N-bromosuccinimide(NBS)、33.3g、187.2mmol)、与二氯甲烷(dichloromethane、400mL)置于1000mL反应瓶中搅拌溶解，在室温(20-30℃)下进行反应6小时。反应完成后，加入水，利用二氯甲烷和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物2。
在500mL双颈圆底瓶中，加入氢化钠(sodium hydride、4.2g、173mmol)、二甲基甲酰胺(dimethylformamide(DMF)、200mL)与化合物2(24.0g、49.4mmol)，搅拌30分钟后，在0℃下，再加入碘乙烷(iodoethane、23.1g、148.1mmol)，在100℃下进行反应8小时。反应完成后，加入水，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物3。
将化合物3(8.0g、15.6mmol)、4-羟基苯硼酸(4-hydroxyphenylboronic acid、5.4g、38.9mmol)、四氢呋喃(tetrahydrofuran(THF)、140mL)、水(30mL)与碳酸钾(potassium carbonate、17.2g、124.5mmol)置于500mL反应瓶中搅拌溶解，使用氮气进行除氧30分钟。之后，加入四(三苯基膦)钯(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)、1.8g、1.6mmol)，加热回流24小时以进行反应。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物4。
将化合物4(3.0g、5.6mmol)、化合物5(4.7g、25.0mmol)、4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine(DMAP)、0.68g、5.6mmol)与四氢呋喃(40mL)置于100mL反应瓶中搅拌溶解，在0℃下，在反应瓶中加入N,N'-二环己基碳二亚胺(N,N'-dicyclohexylcarbodiimide(DCC)、3.0g、14.4mmol)，在室温(20-30℃)下进行反应24小时。反应完成后，加入水，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物6。
将化合物6(1.8g、2.1mmol)、对甲苯磺酸吡啶盐(pyridinium p-toluenesulfonate、1.0g、4.1mmol)、甲醇(methanol、40mL)与四氢呋喃(40mL)置于250mL反应瓶中搅拌溶解，在50℃下进行反应10小时。反应完成后，加入水，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到添加剂分子Exp-A1(白色固体)。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-A1，所得的光谱信息(数据)如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.82-1.38(m,23H),1.72-2.06(m,11H),2.45-2.55(m,2H),3.30(q,J＝7.2Hz,2H),4.50(s,4H),6.09(s,2H),6.57(s,2H),7.20-7.22(m,6H),7.69(d,J＝8.8Hz,4H)。
[制备例2]添加剂分子Exp-A2的制备
添加剂分子Exp-A2的合成流程如上所示。将化合物4(3.0g、5.6mmol)、甲基丙烯酸(methacrylic acid、2.6g、30.6mmol)、4-二甲氨基吡啶(0.68g、5.6mmol)与四氢呋喃(100mL)置于250mL反应瓶中搅拌溶解，在0℃下，在反应瓶中加入N,N'-二环己基碳二亚胺(2.7g、13.3mmol)，在室温(20-30℃)下进行反应24小时。反应完成后，加入水，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，得添加剂分子Exp-A2(白色固体)。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-A2，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.82-1.50(m,25H),1.72-1.99(m,8H),2.11(s,6H),2.48-2.54(m,1H),3.30(q,J＝6.8Hz,2H),5.79(s,2H),6.40(s,2H),7.19-7.21(m,6H),7.67(d,J＝8.8Hz,4H)。
[制备例3]添加剂分子Exp-A3的制备
添加剂分子Exp-A3的合成流程如上所示。将化合物4(1.89g、3.5mmol)与二甲基甲酰胺(50mL)置于250mL反应瓶中溶解。冰浴下加入氢化钠(0.4g、16mmol)，常温下搅拌30分钟。再加入(3-溴丙氧基)叔丁基二甲基硅烷((3-bromopropoxy)-tert-butyldimethylsilane、4.0g、16mmol)室温下反应2小时。反应完成后利用乙酸乙酯和水进行萃取，硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物7(透明油状)。
将化合物7(2.79g、3.2mmol)与四氢呋喃(50mL)置入250mL反应瓶中溶解并冷却至0℃。缓慢加入四正丁基氟化铵溶液(tetrabutylammonium fluoride solution、溶剂：四氢呋喃、1M、9.6ml、9.6mmol)，回温至室温搅拌2小时，反应完成后利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物8(白色固体)。
将化合物8(1.97g、3mmol)、甲基丙烯酸(0.77g、9mmol)、4-二甲氨基吡啶(0.21g、1.8mmol)和四氢呋喃(50mL)置于250mL反应瓶中搅拌溶解。将反应瓶的温度降至0℃。将N,N'-二环己基碳二亚胺(1.9g、9mmol)溶于四氢呋喃(20ml)中形成溶液，并将此溶液慢慢滴加入至反应瓶中。在0℃下搅拌30分钟，回温至室温搅拌8小时，反应完成后，用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到添加剂分子Exp-A3(白色固体)。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-A3，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.82-1.48(m,32H),1.75-1.84(m,8H),1.96(s,6H),2.21(m,4H),2.47(m,1H),3.27(q,J＝6.8Hz,2H),4.12(t,J＝6.4Hz,4H),4.38(t,J＝6.4Hz,4H),5.58(t,J＝1.2Hz,2H),6.13(q,J＝0.8Hz,2H),6.94(d,J＝9.2Hz,4H),7.11(s,2H),7.56(d,J＝8.8Hz,4H)。
[制备例4]添加剂分子Exp-A4的制备
添加剂分子Exp-A4的合成流程如上所示。将化合物2(17.8g、37mmol)与二甲基甲酰胺(200mL)置于500mL反应瓶中溶解。冰浴下加入氢化钠(2.7g、111mmol)，常温下搅拌30分钟。再加入2-(3-溴丙氧基)四氢吡喃(2-(3-bromopropoxy)tetrahydropyran、24.8g、111mmol)，在室温下反应4小时。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物9(透明油状)。
将化合物9(16.3g、26mmol)、4-羟基苯硼酸(9.0g、65mmol)、碳酸钾(18.0g、130mmol)、四氢呋喃(200mL)与水(60mL)置于500mL反应瓶中搅拌。填入氮气除氧，剧烈搅拌1小时。加入四(三苯基膦)钯(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)、0.751g、0.65mmol)于70℃下回流搅拌8小时。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物10(淡黄色固体)。
将化合物10(8.3g、10.4mmol)、甲基丙烯酸(2.24g、26mmol)、4-二甲氨基吡啶(0.79g、6.5mmol)和四氢呋喃(120mL)置于250mL反应瓶中搅拌溶解。将反应瓶的温度降至0℃。将N,N'-二环己基碳二亚胺(5.4g、26mmol)溶于四氢呋喃(30ml)中形成溶液，并将此溶液慢慢滴加入至反应瓶中。在0℃下搅拌30分钟，回温至室温搅拌3小时，反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物11(白色固体)。
将化合物11(6.2g、7.8mmol)、对甲苯磺酸吡啶盐(0.49g、3.9mmol)、四氢呋喃(60ml)和甲醇(60ml)置于250mL反应瓶中搅拌溶解。于50℃下搅拌3小时，反应完成后将不溶物过滤分离，使用旋转浓缩仪抽干溶剂，再利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到添加剂分子Exp-A4(白色固体)。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-A4，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.89-1.50(m,29H),1.72-2.0(m,7H),2.09(s,6H),2.50(m,1H),3.28(t,J＝5.2Hz,2H),3.34(t,J＝0.8Hz,2H),5.79(s,2H),6.39(s,2H),7.17(s,2H),7.19(d,J＝2Hz,4H),7.63(d,J＝8.8Hz,4H)。
[制备例5]添加剂分子Exp-A5的制备
添加剂分子Exp-A5的合成流程如上所示。将化合物2(15.4g、32mmol)、2,2,5-三甲基-[1,3]二噁烷-5-羧酸(2,2,5-trimethyl-[1,3]dioxane-5-carboxylic acid、8.4g、48mmol)、4-二甲氨基吡啶(1.17g、9.6mmol)和四氢呋喃(200mL)置于500mL反应瓶中搅拌溶解。将反应瓶的温度降至0℃。将N,N'-二环己基碳二亚胺(9.9g、48mmol)溶于四氢呋喃(50ml)中形成溶液，并将此溶液慢慢滴加入至反应瓶中。在0℃下搅拌30分钟，回温至室温搅拌3小时，反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物12(白色固体)。
将化合物12(16.7g、26mmol)、4-羟基苯硼酸(9.0g、65mmol)、碳酸钾(18.0g、130mmol)、四氢呋喃(200mL)与水(60mL)置于500mL反应瓶中搅拌。填入氮气除氧，剧烈搅拌1小时。加入四(三苯基膦)钯(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)、0.751g、0.65mmol)于70℃下回流搅拌8小时。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物13(淡黄色固体)。
将化合物13(6.9g、10.4mmol)、甲基丙烯酸(2.24g、26mmol)、4-二甲氨基吡啶(0.79g、6.5mmol)和四氢呋喃(120mL)置于250mL反应瓶中搅拌溶解。将反应瓶的温度降至0℃。将N,N'-二环己基碳二亚胺(5.4g、26mmol)溶于四氢呋喃(30ml)中形成溶液，并将此溶液慢慢滴加入至反应瓶中。在0℃下搅拌30分钟，回温至室温搅拌3小时，反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物14(白色固体)。
将化合物14(4.1g、5.1mmol)置于250mL反应瓶并溶于四氢呋喃(120ml)中，缓慢滴入盐酸(12M、2ml)，常温下搅拌2小时。反应完成后降温至0℃，加入水进行中和反应，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到添加剂分子Exp-A5(白色固体)。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-A5，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.89-1.50(m,29H),1.72-2.0(m,9H),2.09(s,6H),2.50(m,1H),3.28(t,J＝5.2Hz,2H),3.34(t,J＝0.8Hz,2H),5.79(s,2H),6.39(s,2H),7.17(s,2H),7.19(d,J＝2Hz,4H),7.63(d,J＝8.8Hz,4H)。
[制备例6]添加剂分子Exp-A6的制备
添加剂分子Exp-A6的合成流程如上所示。将化合物13(5.3g、8mmol)与二甲基甲酰胺(100mL)置于250mL反应瓶中溶解。冰浴下加入氢化钠(0.8g、32mmol)，常温下搅拌30分钟。再加入(3-溴丙氧基)叔丁基二甲基硅烷((3-bromopropoxy)tertbutyldimethylsilane、8.1g、32mmol)，在室温下反应4小时。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物15(透明油状)。
将化合物15(5.3g、5mmol)与四氢呋喃(100mL)置入250mL反应瓶中溶解并冷却至0℃。缓慢加入四正丁基氟化铵(tetrabutylammonium fluoride solution、1M、17.5ml、17.5mmol)，回温至室温搅拌2小时，反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物16(白色固体)。
将化合物16(2.7g、3mmol)、甲基丙烯酸(1.24g、12mmol)、4-二甲氨基吡啶(0.29g、2.4mmol)和四氢呋喃(100mL)置于250mL反应瓶中搅拌溶解。将反应瓶的温度降至0℃。将N,N'-二环己基碳二亚胺(2.5g、12mmol)溶于四氢呋喃(30ml)中形成溶液，并将此溶液慢慢滴加入至反应瓶中。在0℃下搅拌30分钟，回温至室温搅拌3小时，反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物17(白色固体)。
将化合物17(0.46g、0.5mmol)置于250mL反应瓶并溶于四氢呋喃(50ml)中，缓慢滴入盐酸(12M、0.5ml)，常温下搅拌3小时。反应完成后降温至0℃，加入水进行中和反应，利用乙酸乙酯和水进行萃取，并利用硫酸镁干燥，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到添加剂分子Exp-A6(白色固体)。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-A6，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.77-1.44(m,32H),1.71-1.84(m,8H),1.96(s,6H),2.05(s,1H),2.18(t,J＝6Hz,2H),3.41(dd,J＝2.8Hz,4H),4.10(t,J＝2Hz,4H),4.36(t,J＝2.4Hz,2H),5.58(t,J＝1.6Hz 2H),6.12(s,2H),6.93(d,J＝8.8Hz,4H),7.14(s,2H),7.31(d,J＝8.8Hz,4H)。
[制备例7]添加剂分子Exp-B1的制备
添加剂分子Exp-B1的合成流程如上所示。将化合物18(24.7g、63.2mmol)与无水四氢呋喃(anhydrous tetrahydrofuran、400mL)置于1000mL反应瓶中搅拌溶解，在-78℃下，慢慢将正丁基锂溶液(n-butyllithium、2.5M、溶剂:四氢呋喃、26.5mL、66.2mmol)滴加入到反应瓶中，进行反应1小时。接着，在-78℃下，将甲基三氯硅烷(trichloro(methyl)silane、9.0g、60.2mmol)加入到反应瓶中，在室温(20-30℃)下进行反应3小时，再加入烯丙基氯化镁溶液(allylmagnesium chloride、浓度:2.0M、溶剂:四氢呋喃、63.2mL、126.4mmol)到反应瓶中，加热(100℃)回流8小时，反应完成后，加入水，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物19。
将化合物19(17.0g、38.9mmol)与四氢呋喃(550mL)置于1000mL反应瓶中搅拌溶解，在0℃下，将硼烷二甲硫醚络合物溶液(borane-dimethyl sulfide complex、浓度:2.0M、溶剂:tetrahydrofuran、42.8mL、85.6mmol)加入到反应瓶中，进行反应3小时。接着，在0℃下，将氢氧化钠(sodium hydroxide、4.2g、105.1mmol)溶在34mL纯水中再加入到反应瓶中，搅拌0.5小时，接着，在0℃下，将过氧化氢(hydrogen peroxide、30％、55mL)加入到反应瓶中，在室温(20-30℃)下进行反应5小时，反应完成后，加入饱和碳酸钾水溶液，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物20。
将化合物20(6.0g、12.7mmol)、丙烯酸(acrylic acid、4.6g、63.5mmol)、4-二甲氨基吡啶(1.5g、12.7mmol)与四氢呋喃(120mL)置于500mL反应瓶中搅拌溶解，在0℃下，在反应瓶中加入二环己碳二亚胺(6.3g、30.5mmol)，在室温(20-30℃)下进行反应24小时。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物21。
将化合物21(3.0g、5.2mmol)、多聚甲醛(paraformaldehyde、1.4g、46.5mmol)、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane、2.3g、20.7mmol)、水(22mL)与四氢呋喃(45mL)置于250mL反应瓶中搅拌溶解，在70℃下进行反应24小时。反应完成后，加入水，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到添加剂分子Exp-B1。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-B1，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.29(s,3H),0.80-1.46(m,26H),1.68-1.92(m,12H),2.33-2.36(m,2H),2.42-2.45(m,1H),4.15(t,J＝6.8Hz,4H),4.34(d,J＝6.4Hz,4H),5.84(s,2H),6.26(s,2H),7.20(d,J＝8.0Hz,2H),7.40(d,J＝8.0Hz,2H)。
[制备例8]添加剂分子Exp-C1的制备
在500mL双颈圆底瓶中，加入氢化钠(4.2g、173mmol)、二甲基甲酰胺(200mL)与化合物2(24.0g、49.4mmol)，搅拌30分钟后，在0℃下，再加入碘乙烷(23.1g、148.1mmol)，在100℃下进行反应8小时。反应完成后，加入水，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物22。
将化合物22(8.0g、15.6mmol)与无水四氢呋喃(100mL)置于500mL反应瓶中搅拌溶解，在-78℃下，慢慢将正丁基锂溶液(2.5M、溶剂:四氢呋喃、22.4mL、56.0mmol)滴加入到反应瓶中，进行反应1小时。接着，在-78℃下，将二甲基氯硅烷(5.3g、56.0mmol)加入到反应瓶中，在室温(20-30℃)下进行反应2小时。反应完成后，加入稀盐酸(1N、60mL)，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物23。
将化合物23(1.0g、2.1mmol)、甲苯(15mL)与含铂触媒(Pt/C、Pt含量：5wt％、0.2g)置于100mL双颈瓶中；通氮气，再加入甲基丙烯酸烯丙酯(allyl methacrylate、1.1g、8.5mmol)，加热至100℃并维持8小时以进行反应。反应完成后，过滤除去铂触媒，利用甲苯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到添加剂分子Exp-C1。
利用核磁共振光谱分析添加剂分子Exp-C1，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ0.32(s,12H),0.83-1.45(m,29H),1.65-1.96(m,18H),2.39-2.45(m,1H),3.78(q,J＝7.2Hz,2H),4.12(t,J＝6.8Hz,4H),5.55(s,2H),6.11(s,2H),7.26(s,2H)。
[制备例9]添加剂分子Ref的制备
添加剂分子Ref的合成流程如上所示。以化合物24为起始物，可依照前述化合物16的合成方式，进一步合成添加剂分子Ref。
在以下的实施例及参考例中，所有的液晶组合物都是依据表4配制由式(II)分子所形成的母液为100重量份，加入0.3重量份的表4所列的式(III)分子。之后，再依据表6所记载的添加量将表1-3或表5所列的添加剂分子额外添加至上述液晶组合物中。举例而言，实施例9的液晶组合物是在如表4所示由式(II)分子所形成的母液100重量份中，再加入0.3重量份的式(III)分子、0.50重量份的添加剂分子Exp-A2及0.20重量份的添加剂分子Exp-B1。此外，在表6的参考例及实施例1-7中，只添加1种表1-3或表5所列的添加剂分子。
[液晶显示装置的制作]
在式(II)分子所形成的母液100重量份中，加入0.3重量份的表4的式(III)分子及如表1-3或表5所示的添加剂分子(添加量如表6所示)，混合均匀并升温至清亮点(clearingpoint)后冷却至室温，形成实施例及参考例的液晶组合物。将实施例或参考例的液晶组合物注入两片间隔为3.5um且不具有配向层的氧化铟锡(ITO)基板之间，以分别形成参考例或实施例的液晶显示元件。对此液晶显示元件施加12V直流电压，同时照射紫外光(峰值波长313nm)进行固化，以分别形成实施例或参考例的液晶显示装置。
[液晶组合物的性质测量]
[垂直配向性]
将液晶显示装置配置于偏光元件与检偏器正交配置的偏光显微镜。自下方对元件照射光，并观察有无漏光以判断垂直配向性。垂直配向性的实验结果记载于表7中。
○:光未透过元件的任何部位(整片均匀无透光)。此结果表示有垂直配向。
Δ:光透过元件的部分部位。此结果表示有垂直配向，但是垂直配向的程度较低。
х:光透过元件的全部部位(整片均匀透光)。此结果表示无垂直配向。
[电压保持率]
在60℃的环境温度下，将直流电(充电电压为5V、操作频率为0.6Hz)分别施加于实施例或参考例的液晶显示装置，利用液晶物理参数测量仪(型号：ALCT-IV1，由INSTEC公司制造)测量从解除施加到1.667秒后的电压值V2。液晶显示装置的电压保持率(voltageholding ratio,VHR)的公式如下。电压保持率的实验结果记载于表7中。
VHR＝(V2/施加电压值)×100％
[配向能力稳定性]
对液晶显示装置连续施加0V～10V的电压，并测量对应于不同电压的液晶显示装置的光穿透度。每0.1V纪录一次穿透度，并依据实验结果绘制电压vs穿透度的曲线图。将液晶显示装置的穿透度为1％时所对应的电压定义为V(th,i)。接着，对此液晶显示装置进行劣化实验(deterioration experiment)，劣化实验的步骤如下所述。将液晶显示装置置于烘箱(温度：60℃)，并且施加电压(AC、10V)，施加电压的持续时间为4天。进行劣化实验之后，对此液晶显示装置进行如上述的实验，并绘制电压vs穿透度的曲线图。将液晶显示装置的穿透度为1％时所对应的电压定义为V(th,f)。依据以下公式计算液晶显示装置的△Vth值(单位：V)。△Vth的绝对值越小，则代表添加剂分子的配向能力稳定性越佳。△Vth值的实验结果记载于表7中。
△Vth＝V(th,f)-V(th,i)。
表6
表7
请参照表7的参考例，参考例包括添加剂分子Ref。由于添加剂分子Ref不具有硅原子与可聚合基，因此，参考例的液晶组合物的电压保持率不佳。再者，由于添加剂分子Ref不具有可聚合基团，因此，参考例的液晶分子垂直配向稳定性不佳。
请参照表7的实施例1-20，实施例1-20中至少包括一种式(I)或式(I’)所示的第一添加剂分子。结果显示，实施例1-20的液晶分子皆有垂直配向。在实施例2中仅使用单一种第一添加剂分子(即，添加剂分子Exp-A2)。添加剂分子Exp-A2并无锚定基团，因此，难以垂直地固定于基板上，进而导致液晶分子的垂直配向程度不佳。然而，可藉由添加其他具有锚定基团的添加剂分子改善液晶分子的垂直配向程度。例如，在实施例8-11中，同时使用添加剂分子Exp-A2及至少另外一种添加剂分子(即，添加剂分子Exp-A1或添加剂分子Exp-B1)。添加剂分子Exp-A1与添加剂分子Exp-B1皆具有锚定基团，而能够改善液晶分子的垂直配向程度，如表7所示。
在实施例1、5、6中，由于第一添加剂分子(即，添加剂分子Exp-A1、添加剂分子Exp-A5、添加剂分子Exp-A6)的添加量太少，因此，液晶分子的垂直配向程度不佳。可藉由调整添加量改善液晶分子的垂直配向程度。例如，在实施例4中，将添加剂分子的添加量调整为1.5重量份，能够改善液晶分子的垂直配向程度，如表7所示。再者，也可藉由添加其他具有锚定基团的添加剂分子改善液晶分子的垂直配向程度。例如，在实施例8中，同时使用添加剂分子Exp-A1及添加剂分子Exp-A2，能够改善液晶分子的垂直配向程度，如表7所示。
请参照表7的实施例1-20，实施例1-20中至少包括一种式(I)或式(I’)所示的第一添加剂分子。在这些第一添加剂分子中，分子主链的最右侧的环状官能基团的相对两侧分别包括一个侧链官能基团。这些侧链官能基团的每一者至少包括一个环状官能基团及一个可聚合基团。结果显示，实施例1-20的△Vth的绝对值皆很小。特别是，在实施例1-7中，仅使用单一种第一添加剂分子。实施例1-7的△Vth的绝对值皆小于或等于0.10V。由此可证，第一添加剂分子能够明显改善液晶分子垂直配向稳定性。
请参照表7的实施例1-20，实施例1-20中至少包括一种式(I)或式(I’)所示的第一添加剂分子。结果显示，实施例1-20的电压保持率皆大于90％。特别是，在实施例1-7中，仅使用单一种第一添加剂分子。实施例1-7的电压保持率皆大于95％。由此可证，第一添加剂分子能够明显改善电压保持率。
请参照表7的实施例8，同时使用具有锚定基团的第一添加剂分子(即，添加剂分子Exp-A1)及不具有锚定基团的第一添加剂分子(即，添加剂分子Exp-A2)。结果显示，仅需要添加0.53重量份的添加剂分子，即可明显改善液晶分子的垂直配向程度、垂直配向稳定性及电压保持率。
请参照表7的实施例9-13，同时使用不具有锚定基团的第一添加剂分子(即，添加剂分子Exp-A2或添加剂分子Exp-A3)及具有锚定基团的第二添加剂分子(即，添加剂分子Exp-B1)。结果显示，仅需要添加很少(例如，总添加量小于1.20重量份)的添加剂分子，即可明显改善液晶分子的垂直配向程度、垂直配向稳定性及电压保持率。
请同时参照表7的实施例7及16，在实施例7及16中，第一添加剂分子的种类与添加量相同。实施例16额外添加具有可聚合基团的第三添加剂分子(即，添加剂分子Exp-C1)。结果显示，可进一步改善液晶分子的垂直配向稳定性及电压保持率。
综上所述，本发明实施例的添加剂分子可具有优异的垂直配向能力稳定性，同时具有高的电压保持率。将上述添加剂分子添加于液晶组合物中，即使不使用常规的配向膜，也能够实现大多数的液晶分子良好且稳定地垂直配向的状态。可调整第一添加剂分子的含量，或是搭配使用两种以上不同种类的添加剂分子，以兼顾液晶组合物的垂直配向程度与配向稳定性的平衡。再者，使用了本发明实施例的添加剂分子的液晶显示装置，可具有高的电压保持率(例如，电压保持率大于90％)与优异的配向稳定性。如此一来，可明显改善液晶显示装置的效能及耐久性。
虽然本发明已以数个优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，应可作任意更动与润饰，因此本发明的保护范围应视所附权利要求书所界定的范围为准。
Claims (14)
1.一种添加剂，包括：
第一添加剂分子，其中该第一添加剂分子具有式(I)所示的结构：
其中在式(I)中，
Ri1为氟、氯、氢、C1～C20直链状烷基、C3～C20支链状烷基、C1～C20直链状烷氧基或C3～C20支链状烷氧基，且其中该C1～C20直链状烷基、该C3～C20支链状烷基、该C1～C20直链状烷氧基或该C3～C20支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Ai1为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该1,3-亚环戊基、该苯并呋喃-2,5-二基、该1,3-亚环丁基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Ai2为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、四氢化萘-2,6-二基、或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该苯并呋喃-2,5-二基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Zi为单键、具有1～15个碳原子的亚烷基或亚烷氧基、-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-OOC-、-CF2-CF2-、或-CF＝CF-；
m1为0、1、2、3或4，且当m1为2、3或4时，该两个以上的Ai1基团及Zi基团分别为彼此相同或彼此不同；
m2为1、2或3，且当m2为2或3时，该两个以上的Ri2基团为彼此相同或彼此不同；
Ri2为式(Ia)、式(Ib)或式(Ic)所示的基团，且至少一个Ri2基团为式(Ib)或式(Ic)所示的基团；以及
-Li1-Xi1(Ia)
Ri3为式(Id)、式(Ie)或式(If)所示的基团；
-Li7-Ri5(Id)-Li8-Xi4式(Ie)
其中在式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)及式(If)中，
Ai3为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,3-亚环戊基或1,3-亚环丁基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该1,3-亚环戊基或该1,3-亚环丁基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH＝被-N＝取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-NRe-或-S-取代，且其中-O-、-NRe-或-S-彼此不直接相连；其中Re为氢、C1～C4直链烷基或C3～C4支链烷基；
Ri4、Ri5及Ri6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C20直链状烷基、C3～C20支链状烷基、C1～C20直链状烷氧基或C3～C20支链状烷氧基，且其中该C1～C20直链状烷基、该C3～C20支链状烷基、该C1～C20直链状烷氧基或该C3～C20支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9及Li10各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
m3为1或2，且当m3为2时，该两个Ai3基团及Li3基团分别为彼此相同或彼此不同；
m4为1或2，且当m4为2时，该两个Ai3基团及Li5基团分别为彼此相同或彼此不同；
m5+m6＝3，且m5为2或3，且该两个以上的Li6基团及Xi3基团分别为彼此相同或彼此不同；
m7+m8＝3，且m7为2或3，且该两个以上的Li10基团及Xi5基团分别为彼此相同或彼此不同；
Xi1、Xi2及Xi3各自独立地为氢、-OH、
以及
Xi4及Xi5各自独立地为氢、-OH、
其中Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5中的至少一者为
且其中Yi1为-OH、C1～C15烷基或C2～C15烯基，该C1～C15烷基或该C2～C15烯基的至少一个氢原子被-OH取代；以及
Yi2为氢、卤素、C1～C15烷基或C2～C15烯基，且其中该C1～C15烷基或该C2～C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代。
2.如权利要求1所述的添加剂，其中该第一添加剂分子具有式(I’)所示的结构：
其中在式(I’)中，
Ri1为氟、氯、氢、C1～C12直链状烷基、C3～C12支链状烷基、C1～C12直链状烷氧基或C3～C12支链状烷氧基，且其中该C1～C12直链状烷基、该C3～C12支链状烷基、该C1～C12直链状烷氧基或该C3～C12支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Ai1及Zi的定义分别与权利要求1的Ai1及Zi的定义相同；
m1为0、1、2、3或4，且当m1为2、3或4时，该两个以上的Ai1基团及Zi基团分别为彼此相同或彼此不同；
Ri2为式(Ia)、式(Ib)或式(Ic)所示的基团，且至少一个Ri2基团为式(Ib)或式(Ic)所示的基团；以及
-Li1-Xi1(Ia)
Ri3为式(Id)、式(Ie)或式(If)所示的基团；
-Li7-Ri5(Id)-Li8-Xi4式(Ie)
其中在式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)及式(If)中，
Ri4、Ri5及Ri6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C12直链状烷基、C3～C12支链状烷基、C1～C12直链状烷氧基或C3～C12支链状烷氧基，且其中该C1～C12直链状烷基、该C3～C12支链状烷基、该C1～C12直链状烷氧基或该C3～C12支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9、Li10、Ai3、m3、m4、m5、m6、m7及m8的定义分别与权利要求1的Li1、Li2、Li3、Li4、Li5、Li6、Li7、Li8、Li9、Li10、Ai3、m3、m4、m5、m6、m7及m8的定义相同；
Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5各自独立地为氢、-OH、
且其中Xi1、Xi2、Xi3、Xi4及Xi5中的至少一者为
且其中Yi1为-OH、C1～C10烷基或C2～C10烯基，该C1～C10烷基或该C2～C10烯基的至少一个氢原子被-OH取代；以及
Yi2为氢、卤素、C1～C10烷基或C2～C10烯基，且其中该C1～C10烷基或该C2～C10烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代。
3.如权利要求2所述的添加剂，还包括第二添加剂分子，且该第二添加剂分子具有式(I-1)所示的结构：
其中在式(I-1)中，
R1为氟、氯、氢、C1～C15直链状烷基、C3～C15支链状烷基、C1～C15直链状烷氧基或C3～C15支链状烷氧基，且其中该C1～C15直链状烷基、该C3～C15支链状烷基、该C1～C15直链状烷氧基或该C3～C15支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
A1为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该1,3-亚环戊基、该1,3-亚环丁基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
A2为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该苯并呋喃-2,5-二基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z1为单键、具有1～15个碳原子的亚烷基或亚烷氧基、-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-OOC-、-CF2-CF2-、或-CF＝CF-；
n1为1、2或3，且当n1为2或3时，该两个以上的A1基团及Z1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n2为0或1；以及
K1为式(I-1-a)、式(I-1-b)或式(I-1-c)所示的基团；
其中在式(I-1-a)、式(I-1-b)及式(I-1-c)中，
L2及L3各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3及R4各自独立地为氟、氯、氢、C1～C8直链状烷基、C3～C8支链状烷基、C1～C8直链状烷氧基或C3～C8支链状烷氧基，且其中该C1～C8直链状烷基、该C3～C8支链状烷基、该C1～C8直链状烷氧基或该C3～C8支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n3+n4＝3，且n4为2或3，且该两个以上的L2基团及X1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n5+n6＝3，且n6为2或3，且该两个以上的L2基团及X2基团分别为彼此相同或彼此不同；
X1及X2各自独立地为
其中Y1为-OH、C1～C8烷基或C2～C8烯基，该C1～C8烷基或C2～C8烯基的至少一个氢原子被-OH取代；
Y2为氢、卤素、C1～C8烷基或C2～C8烯基，且其中该C1～C8烷基或C2～C8烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代；
K2为式(I-1-d)、式(I-1-e)或式(I-1-f)所示的基团；以及
-L4-R5(I-1-d)-L5-X3(I-1-e)
K3为式(I-1-g)或式(I-1-h)所示的基团；
其中在式(I-1-d)、式(I-1-e)、式(I-1-f)、式(I-1-g)及式(I-1-h)中，
L1、L2、L3、L4、L5、L6及L7各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3、R4、R5及R6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C10直链状烷基、C3～C10支链状烷基、C1～C10直链状烷氧基或C3～C10支链状烷氧基，且其中该C1～C10直链状烷基、该C3～C10支链状烷基、该C1～C10直链状烷氧基或该C3～C10支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n9+n10＝3，且n10为2或3，且该两个以上的L7基团及X4基团分别为彼此相同或彼此不同；
n12为1、2或3，且n11+n12＝3，且当n12为2或3时，该两个以上的L2及X5基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n11为2时，该两个R2基团为彼此相同或彼此不同；以及
n14为1、2或3，且n13+n14＝3，且当n14为2或3时，该两个以上的L2基团及X6基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n13为2时，该两个R4基团为彼此相同或彼此不同；
X3、X4、X5及X6各自独立地为氢、-OH、
其中当K1为式(I-1-a)或式(I-1-b)所示的基团时，X1及X2中的至少一者为
其中当K1为式(I-1-c)所示的基团时，且K2为式(I-1-d)所示的基团时，X5及X6中的至少一者为
其中当K1为式(I-1-c)所示的基团时，且K2为式(I-1-e)或式(I-1-f)所示的基团时，X3、X4、X5及X6中的至少一者为
4.如权利要求3所述的添加剂，其中将该第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，该第二添加剂分子的使用量为0.01-60重量份。
5.如权利要求3所述的添加剂，还包括第三添加剂分子，且该第三添加剂分子具有式(I-1)所示的结构：
其中在式(I-1)中，
R1、A1、A2、Z1、n1及n2的定义分别与权利要求3的R1、A1、A2、Z1、n1及n2的定义相同；以及
K1为式(I-1-a)、式(I-1-b)或式(I-1-c)所示的基团；
其中在式(I-1-a)、式(I-1-b)及式(I-1-c)中，
L2、L3、R2、R3、R4、n3、n4、n5及n6的定义分别与权利要求3的L2、L3、R2、R3、R4、n3、n4、n5及n6的定义相同；
X1及X2各自独立地为
且Y1及Y2的定义分别与权利要求3的Y1及Y2的定义相同；
K2为式(I-1-d)、式(I-1-e)或式(I-1-f)所示的基团；以及
-L4-R5(I-1-d)-L5-X3(I-1-e)
K3为式(I-1-g)或式(I-1-h)所示的基团；
其中在式(I-1-d)、式(I-1-e)、式(I-1-f)、式(I-1-g)及式(I-1-h)中，
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、R2、R3、R4、R5、R6、n9、n10、n11、n12、n13及n14的定义分别与权利要求3的L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、R2、R3、R4、R5、R6、n9、n10、n11、n12、n13及n14的定义相同；
X3、X4、X5及X6各自独立地为氢、-OH、
其中当K1为式(I-1-a)或式(I-1-b)所示的基团时，X1及X2各自独立地为
其中当K1为式(I-1-c)所示的基团时，X3、X4、X5及X6各自独立地为氢或
6.如权利要求5所述的添加剂，其中将该第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，该第二添加剂分子的使用量为0.01-60重量份，且该第三添加剂分子的使用量为0.01-80重量份。
7.如权利要求2所述的添加剂，还包括第三添加剂分子，且该第三添加剂分子具有式(I-1)所示的结构：
其中在式(I-1)中，
R1为氟、氯、氢、C1～C15直链状烷基、C3～C15支链状烷基、C1～C15直链状烷氧基或C3～C15支链状烷氧基，且其中该C1～C15直链状烷基、该C3～C15支链状烷基、该C1～C15直链状烷氧基或该C3～C15支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
A1为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基、1,3-亚环戊基、1,3-亚环丁基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该四氢化萘-2,6-二基、该1,3-亚环戊基、该1,3-亚环丁基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
A2为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该苯并呋喃-2,5-二基或该茚满-2,5-二基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子、-CH3、-CH2CH3或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z1为单键、具有1～15个碳原子的亚烷基或亚烷氧基、-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-OOC-、-CF2-CF2-、或-CF＝CF-；
n1为1、2或3，且当n1为2或3时，该两个以上的A1基团及Z1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n2为0或1；以及
K1为式(I-1-a)、式(I-1-b)或式(I-1-c)所示的基团；
其中在式(I-1-a)、式(I-1-b)及式(I-1-c)中，
L2及L3各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3及R4各自独立地为氟、氯、氢、C1～C8直链状烷基、C3～C8支链状烷基、C1～C8直链状烷氧基或C3～C8支链状烷氧基，且其中该C1～C8直链状烷基、该C3～C8支链状烷基、该C1～C8直链状烷氧基或该C3～C8支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n3+n4＝3，且n4为2或3，且该两个以上的L2基团及X1基团分别为彼此相同或彼此不同；
n5+n6＝3，且n6为2或3，且该两个以上的L2基团及X2基团分别为彼此相同或彼此不同；
X1及X2各自独立地为
其中Y1为-OH、C1～C8烷基或C2～C8烯基，该C1～C8烷基或C2～C8烯基的至少一个氢原子被-OH取代；
Y2为氢、卤素、C1～C8烷基或C2～C8烯基，且其中该C1～C8烷基或C2～C8烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代；
K2为式(I-1-d)、式(I-1-e)或式(I-1-f)所示的基团；以及
-L4-R5(I-1-d)-L5-X3(I-1-e)
K3为式(I-1-g)或式(I-1-h)所示的基团；
其中在式(I-1-d)、式(I-1-e)、式(I-1-f)、式(I-1-g)及式(I-1-h)中，
L1、L2、L3、L4、L5、L6及L7各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C1～C15直链状亚烷氧基或C3～C15支链状亚烷氧基，其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C1～C15直链状亚烷氧基或该C3～C15支链状亚烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-SiRa 2-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代，其中Ra为C1～C10直链状或C3～C10支链状烷基，且键结于同一个Si的两个Ra基团为彼此相同或彼此不同；
R2、R3、R4、R5及R6各自独立地为氟、氯、氢、C1～C10直链状烷基、C3～C10支链状烷基、C1～C10直链状烷氧基或C3～C10支链状烷氧基，且其中该C1～C10直链状烷基、该C3～C10支链状烷基、该C1～C10直链状烷氧基或该C3～C10支链状烷氧基为未经取代或至少一个-CH2-被-C≡C-、-CH＝CH-、-CF2O-、-O-、-COO-、-OCO-或-OOC-取代、和/或至少一个氢原子被卤素原子取代；
n9+n10＝3，且n10为2或3，且该两个以上的L7基团及X4基团分别为彼此相同或彼此不同；
n12为1、2或3，且n11+n12＝3，且当n12为2或3时，该两个以上的L2及X5基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n11为2时，该两个R2基团为彼此相同或彼此不同；以及
n14为1、2或3，且n13+n14＝3，且当n14为2或3时，该两个以上的L2基团及X6基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n13为2时，该两个R4基团为彼此相同或彼此不同；
X3、X4、X5及X6各自独立地为氢、-OH、
其中当K1为式(I-1-a)或式(I-1-b)所示的基团时，X1及X2各自独立地为
其中当K1为式(I-1-c)所示的基团时，X3、X4、X5及X6各自独立地为氢或
8.如权利要求7所述的添加剂，其中将该第一添加剂分子的使用量设定为1重量份时，该第三添加剂分子的使用量为0.01-80重量份。
9.一种液晶组合物，包括第一成分及第二成分，其中该第一成分包括一种或多种如权利要求1-8项中任一所述的添加剂，且该第二成分包括一种或多种式(II)的化合物：
其中
R21及R22各自独立地为氢、卤素原子、C1～C15烷基或C2～C15烯基，且其中该C1～C15烷基或该C2～C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连；
B1、B2及B3各自独立地为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基、1,3-二噁烷-2,5-二基、2,5-亚四氢吡喃基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基或茚满-2,5-二基，其中该1,4-亚苯基、该1,4-亚环己基、该1,3-二噁烷-2,5-二基、该2,5-亚苯并呋喃基、该四氢化萘-2,6-二基、该茚满-2,5-二基或该2,5-亚四氢吡喃基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z21及Z22各自独立地为单键、C1～C4亚烷基、C2～C4亚烯基、C2～C4亚炔基，且其中该C1～C4亚烷基、该C2～C4亚烯基或该C2～C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或-CN取代、和/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连；以及
n21为0、1或2，且当n21为2时，该两个B1基团为彼此相同或彼此不同。
10.如权利要求9所述的液晶组合物，其中该第二成分包括一种或多种式(II-1)或式(II-2)的化合物：
其中
R21、R22、B1、B2、Z22、n21的定义分别与权利要求9的R21、R22、B1、B2、Z22、n21的定义相同。
11.如权利要求9所述的液晶组合物，其中以该第二成分的总重量为100重量份计算，该第一成分为0.01-10重量份。
12.如权利要求9所述的液晶组合物，还包括第三成分，其中该第三成分包括一种或多种式(III)、式(IV)或式(V)的化合物：
其中
K21、K22、K23及K24各自独立地为氢或甲基；
Z23及Z24各自独立地为单键、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C2～C15直链状亚烯基或C3～C15支链状亚烯基，且其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C2～C15直链状亚烯基或该C3～C15支链状亚烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，且该-O-、-CO-、-COO-及-OCO-彼此不直接相连；
Z25、Z26、Z27及Z28各自独立地为单键、-C≡C-、C1～C15直链状亚烷基、C3～C15支链状亚烷基、C2～C15直链状亚烯基或C3～C15支链状亚烯基，且其中该C1～C15直链状亚烷基、该C3～C15支链状亚烷基、该C2～C15直链状亚烯基或该C3～C15支链状亚烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-SiRe 2-、-S-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NRe-或-NRe-CO-取代，且该-SiRe 2-、-S-、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NRe-及-NRe-CO-彼此不直接相连，其中Re为氢、C1～C4直链烷基或C3～C4支链烷基，且键结于同一个Si的两个Re基团为彼此相同或彼此不同；
B4、B5、B6及B7各自独立地为未经取代的1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基或茚满-2,5-二基，或经至少一个取代基取代的1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、苯并呋喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、四氢化萘-2,6-二基或茚满-2,5-二基，其中该至少一个取代基是选自于由F、Cl、CN、C1～C12直链状烷基、C3～C12支链状烷基、C2～C12直链状烯基、C2～C12直链状炔基、C4～C12支链状烯基或C4～C12支链状炔基，且其中该C1～C12直链状烷基、该C3～C12支链状烷基、该C2～C12直链状烯基、该C2～C12直链状炔基、该C4～C12支链状烯基或该C4～C12支链状炔基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，且该-O-、-CO-、-COO-及-OCO-彼此不直接相连；
M1为单键、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SiH2-、-Si(CH3)2-或-Si(CF3)2-；
R23及R24各自独立地为C1～C30直链烷基或C3～C30支链烷基，且其中该C1～C30直链烷基或该C3～C30支链烷基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、和/或至少一个-CH2-被-Si-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，且该-Si-、-O-、-CO-、-COO-及-OCO-彼此不直接相连；以及
n22及n23各自独立地为0至3之间的整数，且当n22为2以上时，该两个B4基团及M1基团分别为彼此相同或彼此不同，且当n23为2以上时，该两个B6基团及Z27基团分别为彼此相同或彼此不同。
13.如权利要求12所述的液晶组合物，其中以该第二成分的总重量为100重量份计算，该第三成分为0.01-10重量份。
14.一种液晶显示装置，包括：
第一基板；
第二基板，与该第一基板相对设置；
液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间，其中该液晶层包括如权利要求1-8中任一项所述的添加剂。
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