CN112745861A - 液晶组合物、光学元件及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶组合物、光学元件及液晶显示元件，所述液晶组合物在上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负介电常数各向异性大、比电阻大、对光的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性中，充分满足至少一种特性，或关于至少两种特性而具有适当的平衡，而且提供一种具有对比度比大、响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、寿命长之类的特性的AM元件。一种液晶组合物，含有作为成分A的具有大的负介电常数各向异性的特定化合物、作为添加物X的特定的聚合性化合物、作为添加物Y的特定的光学活性化合物，也可含有作为成分B的具有高的上限温度、低的下限温度或小的粘度的特定化合物。

Description

液晶组合物、光学元件及液晶显示元件
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物、光学元件及含有所述组合物的液晶显示元件等。尤其涉及一种介电常数各向异性为负的液晶组合物、及含有所述组合物的聚合物稳定取向型的液晶显示元件。
背景技术
在液晶显示元件中，基于液晶分子的动作模式的分类为相变(phase change，PC)、扭曲向列(twisted nematic，TN)、超扭曲向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensated bend，OCB)、面内切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，AM)。PM被分类为静态式(static)、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(amorphoussilicon)以及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而被分类为高温型及低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光这两者的半透过型。
液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述组合物具有适当的特性。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好的特性的AM元件。将这些的特性中的关联归纳于表1中。基于市售的AM元件来进一步说明组合物的特性。向列相的温度范围与元件的可使用的温度范围有关。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间有关。为了以元件显示动态图像，优选为响应时间短。理想的是响应时间短于1毫秒。因此，优选为组合物的粘度小。更优选为在低温度下的粘度小。
表1.组合物的特性与AM元件的特性
Figure BDA0002723626220000011
组合物的光学各向异性与元件的对比度比有关。根据元件的模式，需要大的光学各向异性或小的光学各向异性、即适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(An×d；延迟)是以使对比度比成为最大的方式设计。积的适当的值取决于动作模式的种类。VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，IPS模式或FFS模式的元件中，所述值为约0.20μm至约0.30μm的范围。在这些情况下，对于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。组合物的大的介电常数各向异性有助于元件的低阈值电压、小的消耗电力与大的对比度比。因此，优选为介电常数各向异性大。组合物的大的比电阻有助于元件的大的电压保持率与大的对比度比。因此，优选为初始阶段中具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后具有大的比电阻的组合物。组合物对光或热的稳定性与元件的寿命有关。在所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对用于液晶监视器、液晶电视机等的AM元件而言优选。
通用的液晶显示元件中，液晶分子的垂直取向可利用特定的聚酰亚胺取向膜来实现。聚合物稳定取向(PSA；polymer sustained alignment)型的液晶显示元件中，使聚合物与取向膜加以组合。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。其次，一面对所述元件的基板之间施加电压，一面对组合物照射紫外线。聚合性化合物进行聚合而在组合物中生成聚合物的网眼结构。所述组合物中，可通过聚合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件可期待聚合物的此种效果。
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合物。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常数各向异性的组合物。聚合物稳定取向型的AM元件中使用具有正或负的介电常数各向异性的组合物。
在聚合物稳定取向型的AM元件中，在使对比度比变大时，有时元件的显示画面变成黄色。我方研究了防止所述黄变的方法。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利公开2009-225270号公报
[专利文献2]日本专利特开2004-131704号公报
[专利文献3]国际公开2010-084823号
[专利文献4]日本专利特开2019-112629号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明的课题在于提供一种液晶组合物，所述液晶组合物充分满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负介电常数各向异性大、比电阻大、对光的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一课题在于提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当的平衡的液晶组合物。又一课题在于提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一课题在于提供一种具有对比度比大、响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、寿命长之类的特性的AM元件。在于提供一种与类似的元件相比具有大的透过率且元件的显示画面不发生黄变的AM元件。
[解决问题的技术手段]
涉及一种液晶组合物及含有所述组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物含有作为成分A的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物、作为添加物X的至少一种聚合性化合物、作为添加物Y的至少一种光学活性化合物，而且具有负的介电常数各向异性。
Figure BDA0002723626220000031
式(1)中，
R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；
环A及环C为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1，4-亚苯基、萘-2，6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2，6-二基、色原烷-2，6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2，6-二基；
环B为2，3-二氟-1，4-亚苯基、2-氯-3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-5-甲基-1，4-亚苯基、3，4，5-三氟萘-2，6-二基、7，8-二氟色原烷-2，6-二基、3，4，5，6-四氟芴-2，7-二基、4，6-二氟二苯并呋喃-3，7-二基、4，6-二氟二苯并噻吩-3，7-二基或1，1，6，7-四氟茚满-2，5-二基；
Z1及Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；
a为0、1、2或3，b为0或1，而且，a与b的和为3以下。
[发明的效果]
本发明的优点在于提供一种液晶组合物，所述液晶组合物充分满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负介电常数各向异性大、比电阻大、对光的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一优点在于提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当的平衡的液晶组合物。又一优点在于提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一优点在于提供一种具有对比度比大、响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、寿命长之类的特性的AM元件。所述AM元件与类似的元件相比具有大的透过率且元件的显示画面不发生黄变。请参照实施例的项中记载的色度图。所述AM元件与类似的元件相比具有较短的响应时间。所述情况值得特别写出。
附图说明
图1是表示试验1至试验4中的PSA元件的色度的图。
图2是表示实施例1至实施例3及比较例1至比较例3中的PSA元件的色度的图。
具体实施方式
所述说明书中的用语的使用方法如下所述。有时将“液晶组合物”及“液晶显示元件”的用语分别简称为“组合物”及“元件”。“液晶显示元件”是液晶显示面板及液晶显示模块的总称。“液晶性化合物”是具有向列相、近晶相之类的液晶相的化合物，以及虽不具有液晶相但出于调整向列相的温度范围、粘度、介电常数各向异性之类的特性的目的而混合于组合物中的化合物的总称。所述化合物具有例如1，4-亚环己基或1，4-亚苯基之类的六元环，其分子(液晶分子)为棒状(rod-like)。“聚合性化合物”是出于使组合物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物就所述含义而言并非聚合性。
“液晶组合物”是通过将多种液晶性化合物加以混合来制备。在所述液晶组合物中视需要而添加光学活性化合物或聚合性化合物之类的添加物。即使在添加有添加物的情况下，液晶性化合物的比例也是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量百分率(质量％)来表示。添加物的比例是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量百分率来表示。即，液晶性化合物或添加物的比例是基于液晶性化合物的总量而算出。聚合引发剂及聚合抑制剂的比例是基于聚合性化合物的总量而算出。再者，有时将“质量％”简称为“％”。
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”。“提高介电常数各向异性”的表述在介电常数各向异性为正的组合物时，是指其值正向地增加，在介电常数各向异性为负的组合物时，是指其值负向地增加。“电压保持率大”是指元件在初始阶段不仅在室温下具有大的电压保持率，在接近上限温度的温度下也具有大的电压保持率，而且在长时间使用后不仅在室温下元件具有大的电压保持率，在接近上限温度的温度下，元件也具有大的电压保持率。有时通过经时变化试验来研究组合物或元件的特性。
Figure BDA0002723626220000041
以化合物(1z)为例进行说明。式(1z)中，以六边形包围的α及β的记号分别与环α及环β对应，表示六元环、稠环之类的环。在下标‘x’为2时，存在两个环α。两个环α所表示的两个基可相同，或者也可不同。所述规则适用于下标‘x’大于2时的任意两个环α。所述规则也适用于键结基Z之类的其他记号。将环β的一边横切的斜线表示环β上的任意氢可经取代基(-Sp-P)取代。下标‘y’表示所取代的取代基的数量。在下标‘y’为0(零)时，不存在此种取代。在下标‘y’为2以上时，在环β上存在多个取代基(-Sp-P)。在所述情况下，也可适用“可相同，或者也可不同”的规则。再者，所述规则也适用于将Ra的记号用于多种化合物中的情况。
式(1z)中，例如，“Ra及Rb为烷基、烷氧基或烯基”之类的表述是指Ra及Rb独立地选自烷基、烷氧基及烯基的群组中。即，由Ra表示的基与由Rb表示的基可相同，或者也可不同。
有时将选自式(1z)所表示的化合物中的至少一种化合物简称为“化合物(1z)”。“化合物(1z)”是指式(1z)所表示的一种化合物、两种化合物的混合物、或三种以上的化合物的混合物。关于其他式所表示的化合物，也相同。“选自式(1z)及式(2z)所表示的化合物中的至少一种化合物”的表述是指选自化合物(1z)及化合物(2z)的群组中的至少一种化合物。
“至少一个‘A”’的表述是指‘A’的数量为任意。关于“至少一个‘A’可经‘B’取代”的表述，在‘A’的数量为一个时，‘A’的位置为任意，在‘A’的数量为两个以上时，也可无限制地选择这些‘A’的位置。有时使用“至少一个-CH2-可经-O-取代”的表述。在所述情况下，-CH2-CH2-CH2-可通过不邻接的-CH2-经-O-取代而转换为-O-CH2-O-。然而，邻接的-CH2-不会经-O-取代。其原因在于：所述取代中会生成-O-O-CH2-(过氧化物)。
只要未特别记载，则液晶性化合物的烷基为直链状或分支状，且不含有环状烷基。直链状烷基优于分支状烷基。这些情况对于烷氧基、烯基之类的末端基而言也相同。为了提高上限温度，与1，4-亚环己基相关的立体构型是反式构型优于顺式构型。由于2-氟-1，4-亚苯基左右不对称，因此存在朝左(L)及朝右(R)。
Figure BDA0002723626220000051
四氢吡喃-2，5-二基之类的二价基中，也相同。羰氧基之类的键结基(-COO-或-OCO-)也相同。
本发明为项1至项29等。
项1.一种液晶组合物，含有作为成分A的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物、作为添加物X的至少一种聚合性化合物、作为添加物Y的至少一种光学活性化合物，而且具有负的介电常数各向异性；
Figure BDA0002723626220000052
式(1)中，
R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；
环A及环C为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1，4-亚苯基、萘-2，6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2，6-二基、色原烷-2，6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2，6-二基；
环B为2，3-二氟-1，4-亚苯基、2-氯-3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-5-甲基-1，4-亚苯基、3，4，5-三氟萘-2，6-二基、7，8-二氟色原烷-2，6-二基、3，4，5，6-四氟芴-2，7-二基、4，6-二氟二苯并呋喃-3，7-二基、4，6-二氟二苯并噻吩-3，7-二基或1，1，6，7-四氟茚满-2，5-二基；
Z1及Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；
a为0、1、2或3，b为0或1，而且，a与b的和为3以下。
项2.根据项1所述的液晶组合物，含有选自式(1-1)至式(1-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分A；
Figure BDA0002723626220000061
Figure BDA0002723626220000071
Figure BDA0002723626220000081
式(1-1)至式(1-35)中，R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基。
项3.根据项1或项2所述的液晶组合物，其中成分A的比例为10％至90％的范围。
项4.根据项1至项3中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分B；
Figure BDA0002723626220000091
式(2)中，
R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；
环D及环E为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基或2，5-二氟-1，4-亚苯基；
Z3为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；
c为1、2或3。
项5.根据项1至项4中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(2-1)至式(2-14)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分B；
Figure BDA0002723626220000101
式(2-1)至式(2-14)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项6.根据项4或项5所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1a)所表示的化合物；
Figure BDA0002723626220000111
式(2-1a)中，烷基的碳数为1至12。
项7.根据项4至项6中任一项所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物；
Figure BDA0002723626220000112
项8.根据项4至项7中任一项所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，成分B的至少一种为选自式(2-3)所表示的化合物中的化合物；
Figure BDA0002723626220000113
式(2-3)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项9.根据项4至项8中任一项所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，成分B的至少一种为选自式(2-6)所表示的化合物中的化合物；
Figure BDA0002723626220000114
式(2-6)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项10.根据项4至项9中任一项所述的液晶组合物，其中成分A的至少一种为选自式(1-14)所表示的化合物中的至少一种化合物，成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物；
Figure BDA0002723626220000121
式(1-14)中，R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基。
项11.根据项4至项10中任一项所述的液晶组合物，其中成分A的至少一种为选自式(1-14)所表示的化合物中的化合物，成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，成分B的至少一种为选自式(2-3)所表示的化合物中的化合物；
Figure BDA0002723626220000122
式(1-14)及式(2-3)中，R1、R2、R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项12.根据项4至项11中任一项所述的液晶组合物，其中成分A的至少一种为选自式(1-14)所表示的化合物中的化合物，成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，成分B的至少一种为选自式(2-6)所表示的化合物中的化合物；
Figure BDA0002723626220000123
式(1-14)中，R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；
式(2-6)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项13.根据项4至项12中任一项所述的液晶组合物，其中成分A的至少一种为选自式(1-14)所表示的化合物中的化合物，成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，成分B的至少一种为选自式(2-3)所表示的化合物中的化合物，成分B的至少一种为选自式(2-6)所表示的化合物中的化合物；
Figure BDA0002723626220000131
式(1-14)中，R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；
式(2-3)及式(2-6)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项14.根据项4至项13中任一项所述的液晶组合物，不包含式(2-1)中R3及R4中的至少一者为碳数2至12的烯基的化合物；
Figure BDA0002723626220000132
式(2-1)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项15.根据项1至项14中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(3)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为添加物X；
Figure BDA0002723626220000133
式(3)中，
环F及环J为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1，3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯所取代的碳数1至12的烷基取代；
环G为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、萘-1，2-二基、萘-1，3-二基、萘-1，4-二基、萘-1，5-二基、萘-1，6-二基、萘-1，7-二基、萘-1，8-二基、萘-2，3-二基、萘-2，6-二基、萘-2，7-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯所取代的碳数1至12的烷基取代；
Z4及Z5为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
P1至P3为聚合性基；
Sp1至Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
d为0、1或2；e、f及g为0、1、2、3或4，而且e、f及g的和为1以上。
项16.根据项15所述的液晶组合物，其中式(3)中，P1至P3为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基中的基；
Figure BDA0002723626220000141
式(P-1)至式(P-5)中，M1至M3为氢、氟或碳数1至5的烷基，所述M1至M3中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟或氯取代。
项17.根据项1至项16中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(3-1)至式(3-29)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为添加物X；
Figure BDA0002723626220000151
Figure BDA0002723626220000161
Figure BDA0002723626220000171
式(3-1)至式(3-29)中，Sp1至Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；P4至P6为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的基中的聚合性基；
Figure BDA0002723626220000172
式(P-1)至式(P-3)中，M1至M3为氢、氟或碳数1至5的烷基，所述M1至M3中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟或氯取代。
项18.根据项4至项17中任一项所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，添加物X的至少一种为选自式(3-1)、式(3-2)、式(3-25)或式(3-26)所表示的化合物中的至少一种化合物；
Figure BDA0002723626220000181
式(3-1)、式(3-2)、式(3-25)及式(3-26)中，Sp1至Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；P4至P6为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的基中的聚合性基；
Figure BDA0002723626220000182
式(P-1)至式(P-3)中，M1至M3为氢、氟或碳数1至5的烷基，所述M1至M3中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟或氯取代。
项19.根据项1至项18中任一项所述的液晶组合物，含有作为式(4)所表示的光学活性化合物及具有轴不对称性的光学活性化合物(K)的至少一种化合物作为添加物Y；
Figure BDA0002723626220000191
式(4)中，R5、R6及R7为氟、氯、碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-、1，4-亚环己基、1，4-双环[2，2，2]亚辛基或1，4-亚苯基取代，这些基中，一个氢可经氰基取代，至少一个氢可经氟或氯取代；R5、R6及R7中的一个可为具有类固醇骨架的一价基；星号(*)是指不对称碳。
项20.根据项1至项19中任一项所述的液晶组合物，含有作为具有轴不对称性的光学活性化合物(K)的选自式(K1)至式(K7)中的至少一种化合物作为添加物Y；
Figure BDA0002723626220000192
式(K1)至式(K7)中，
RK为氢、卤素、-C≡N、-N＝C＝O、-N＝C＝S或碳数1至12的烷基，RK中的至少一个-CH2-可经-O-、-S-、-COO-或-OCO-取代，RK中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，RK中的至少一个氢可经氟或氯取代；
AK为芳香族性的6元环至8元环、非芳香族性的3元环至8元环或碳数9以上的稠环，这些环的至少一个氢可经卤素、碳数1至3的烷基或卤代烷基取代，环的-CH2-可经-O-、-S-或-NH-取代，-CH＝可经-N＝取代；
YK为氢、卤素、碳数1至3的烷基、碳数1至3的卤代烷基、芳香族性的6元环至8元环、非芳香族性的3元环至8元环或碳数9以上的稠环，这些环的至少一个氢可经卤素、碳数1至3的烷基或卤代烷基取代，所述烷基中的-CH2-可经-O-、-S-或-NH-取代，-CH＝可经-N＝取代；
ZK为单键、碳数1至8的亚烷基，ZK中的至少一个-CH2-可经-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N＝N-、-CH＝N-或-N＝CH-取代，ZK中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，ZK中的至少一个氢可经卤素取代；XK为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CH2CH2-；
mK为1、2或3。
项21.根据项1至项20中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(4-1)至式(4-16)、式(K4-1)至式(K4-7)、式(K5-1)至式(K5-8)、式(K6-1)至式(K6-7)、以及式(K7-1)至式(K7-4)所表示的光学活性化合物中的至少一种化合物作为添加物Y；
Figure BDA0002723626220000211
Figure BDA0002723626220000221
式(4-1)至式(4-16)中，R8、R9及R10为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-或1，4-亚苯基取代，此处，R10也可为氟、氯或氰基；R11为羟基或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH＝CH-、-C≡C-、1，4-亚环己基或1，4-亚苯基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
式(4-16)中，5位、6位的-CH＝CH-可为-CH2CH2-；星号(*)是指不对称碳；
Figure BDA0002723626220000231
Figure BDA0002723626220000241
Figure BDA0002723626220000251
Figure BDA0002723626220000261
式(4-1)至式(4-16)、式(K4-1)至式(K4-7)、式(K5-1)至式(K5-8)、式(K6-1)至式(K6-7)、以及式(K7-1)至式(K7-4)中，RK为碳数3至10的烷基或碳数3至10的烷氧基，烷基中或烷氧基中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-取代。
项22.根据项1至项21中任一项所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，添加物Y的至少一种为选自式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)、式(4-5)、式(4-12)、式(K4-2)、式(K4-3)、式(K5-2)、式(K6-2)、式(K6-3)、式(K6-7)及式(K7-2)所表示的化合物中的至少一种化合物；
Figure BDA0002723626220000271
式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)、式(4-5)及式(4-12)中，R8及R10为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-或1，4-亚苯基取代，此处，R10也可为氟、氯或氰基；
Figure BDA0002723626220000281
式(K4-2)、式(K4-3)、式(K5-2)、式(K6-2)、式(K6-3)、式(K6-7)及式(K7-2)中，RK为碳数3至10的烷基或碳数3至10的烷氧基，烷基中或烷氧基中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-取代。
项23.根据项1至项22中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(5)所表示的化合物中的至少一种化合物作为添加物Z；
Figure BDA0002723626220000291
式(5)中，R12为碳数1至22的烷基，这些烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代；环K为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基或1，4-亚苯基；m为0、1或2。
项24.根据项1至项23中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(10)所表示的化合物中的至少一种化合物作为添加物M；
Figure BDA0002723626220000292
式(10)中，
R11为氢或碳数1至10的烷基，所述R11中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；
环A11及环A12为1，2-亚环丙基、1，3-亚环丁基、1，3-亚环戊基、1，4-亚环己基、1，4-亚环庚基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、萘-2，6-二基、十氢萘-2，6-二基、1，2，3，4-四氢萘-2，6-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基，所述环A11及环A12中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基或碳数2至9的烯氧基取代，所述取代基的烷基、烯基、烷氧基及烯氧基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
r为0、1、2、3或4；
p及q为0、1或2；
Z11为单键或碳数1至6的亚烷基，所述Z11中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；
X1为具有选自由氮、氧、硫、磷及硅所组成的群组中的杂原子的极性基；
P11及P12为选自式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)及式(1-p5)所表示的基中的基；
Figure BDA0002723626220000301
式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)及式(1-p5)中，
Sp11为单键或碳数1至15的亚烷基，所述Sp11中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；
R13为碳数1至10的直链状烷基或碳数3至10的分支状烷基、或者碳数3至8的环状烷基；
Y1为氯、氟或溴；
Sp12为碳数1至10的亚烷基，所述Sp12中，至少一个-CH2-可经式(1-a)所表示的基取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟、氯、式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)或式(1-p5)所表示的基取代；
Figure BDA0002723626220000302
项25.根据项24所述的液晶组合物，其中式(10)中，X1为式(X-1)至式(X-27)中的任一者所表示的基；
Figure BDA0002723626220000311
式(X-1)至式(X-27)中，
J1及J2为氢、或者碳数1至5的直链状烷基或碳数3至5的分支状烷基，所述J1及J2中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
J3为氢、或者碳数1至20的直链状烷基或碳数3至20的分支状烷基，所述J3中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-或-OCO-取代；
J4及J5为氢或碳数1至8的烷基；
Q1为次甲基或氮，此处，次甲基的氢可经碳数1至6的烷基、式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)或式(1-p5)取代；
U1及U2为-CH2-、-O-、-CO-或-S-；
V1、V2及V3为次甲基或氮；
W1为氧或硫；
W2为碳、硫或硅。
项26.根据项1至项25中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(5-1)至式(5-5)所表示的化合物中的至少一种化合物作为添加物Z；
Figure BDA0002723626220000321
项27.根据项1至项26中任一项所述的液晶组合物，其中成分A的比例为10％至90％的范围，成分B的比例为10％至90％的范围，添加物X的比例为0.05％至3％的范围，添加物Y中添加有式(4)所表示的光学活性化合物时的比例为0.001％至5％的范围，添加有具有轴不对称性的光学活性化合物(K)时的比例为0.001％至3％。
项28.根据项1至项27中任一项所述的液晶组合物，其中螺旋节距为1μm至50μm的范围。
项29.一种光学元件，含有根据项1至项28中任一项所述的液晶组合物。
项30.一种液晶显示元件，含有根据项1至项28中任一项所述的液晶组合物。
项31.一种液晶显示元件，含有根据项1至项28中任一项所述的液晶组合物，且所述液晶组合物中的聚合性化合物进行聚合。
项32.根据项30或项31所述的液晶显示元件，其中液晶组合物的螺旋节距相对于液晶显示元件的单元间隙的比为1至10的范围。
项33.根据项30至项32中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的动作模式为PSA模式，液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
项34.一种液晶组合物的用途，所述液晶组合物为根据项1至项28中任一项所述的液晶组合物，其用于聚合物稳定取向型的液晶显示元件中。
本发明也包括下列项。(a)所述组合物，含有选自光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物之类的添加物中的多种化合物。(b)一种AM元件，含有所述组合物。(c)一种PSA型的AM元件，含有所述组合物，且所述组合物中的聚合性化合物进行聚合。(d)一种PSA型的AM元件，是将还含有与化合物(3)不同的聚合性化合物的所述组合物、及所述组合物中的聚合性化合物聚合而成。(e)一种PSA型的AM元件，是将还含有与化合物(4-1)至化合物(4-15)、以及化合物(K1)至化合物(K7)不同的光学活性化合物的所述组合物、及所述组合物中的聚合性化合物聚合而成。(f)一种元件，含有所述组合物，而且具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS或FPA的模式。(g)一种透过型的元件，含有所述组合物。(h)所述组合物的用途，用作具有向列相的组合物。(i)所述组合物的用途，用作具有向列相的组合物。
光的三原色为红、绿、蓝。在所述三种颜色均衡地透过液晶显示元件时，透过光为无色。元件的显示画面为白色。在聚合物稳定取向型的元件中，在增大延迟(Δn×d)以增大对比度比时，有时元件的显示画面变成黄色。
红、绿、蓝的透过率取决于延迟。我方推测黄变是由于透过率失衡所引起。根据所述推测，通过调整三种颜色的平衡来消除黄变。在通过添加光学活性化合物来扭转液晶分子时，直线偏光旋转。旋转角的大小根据光的波长而不同。即，根据红、绿、蓝而不同。因此，应该能够通过光学活性化合物来调整通过元件的三种颜色的平衡。我方对所述可能性进行了研究，从而完成了本发明。
我方研究了添加于液晶组合物中的光学活性化合物的种类或量、所述组合物的螺旋节距的大小、对比度比的大小等。对比度比是最大透过率除以最小透过率所得的值。其结果，即使在增大延迟以增大对比度比时，也可通过光学活性化合物的作用来防止黄变。请参照实施例中记载的色度图。进而，与类似的元件相比，也可大幅度减少元件的响应时间。这对我方来说是意想不到的效果。如以下所示对所述现象进行说明。在VA(verticalalignment)之类的模式中，液晶分子垂直取向。在施加电压时，液晶分子水平取向。此时，液晶分子的排列有时会部分紊乱。光学活性化合物可扭转液晶分子。通过所述作用而减少了液晶分子的紊乱，其结果缩短了响应时间。
以如下顺序对本发明的组合物进行说明。第一，对组合物的构成进行说明。第二，对成分化合物的主要特性及所述化合物给组合物或元件带来的主要效果进行说明。第三，对组合物中的成分化合物的组合、优选的比例及其根据进行说明。第四，对成分化合物的优选的形态进行说明。第五，示出优选的成分化合物。第六，对可添加于组合物中的添加物进行说明。第七，对成分化合物的合成方法进行说明。最后，对组合物的用途进行说明。
第一，对组合物的构成进行说明。所述组合物含有多种液晶性化合物。所述组合物也可含有添加物。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、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。关于液晶性化合物或添加物为必须成分或者为选择性成分，请参照技术方案。就液晶性化合物的观点而言，所述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)及化合物(2)中的液晶性化合物以外，也可还含有其他液晶性化合物。“其他液晶性化合物”是与化合物(1)及化合物(2)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至组合物中。
组合物(b)实质上仅包含选自化合物(1)及化合物(2)中的液晶性化合物。“实质上”是指组合物(b)虽可含有添加物，但不含有其他液晶性化合物。与组合物(a)相比，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及所述化合物给组合物或元件带来的主要效果进行说明。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)是指小于S。
表2.液晶性化合物的特性
化合物 化合物(1) 化合物(2)
上限温度 S～L S～L
粘度 M～L S～M
光学各向异性 M～L S～L
介电常数各向异性 M～L<sup>1)</sup> 0
比电阻 L L
1)介电常数各向异性为负，且记号表示绝对值的大小。
成分化合物的主要效果如下所述。化合物(1)提高介电常数各向异性。化合物(2)根据六元环的数量，提高上限温度、降低下限温度或者降低粘度。化合物(3)之类的聚合性化合物通过聚合而提供聚合物。所述聚合物使液晶分子的取向稳定化，因此缩短元件的响应时间，而且改善图像的残像。化合物(4)之类的光学活性化合物、或者具有轴不对称性的光学活性化合物(K)对液晶分子赋予扭转。化合物(5)为抗氧化剂。化合物(10)之类的极性化合物吸附于基板表面，且即使在未涂布液晶取向膜的面板上也可使液晶取向。化合物(10)之类的极性化合物与具有化合物(5)之类的结构的抗氧化剂的功能明显不同，因此不包含极性化合物。
第三，对组合物中的成分化合物的组合、优选的比例及其根据进行说明。优选的组合为化合物(1)+化合物(3)+光学活性化合物。进而优选的组合为化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+光学活性化合物、或者化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+光学活性化合物+化合物(5)。尤其是使用未涂布液晶取向膜的面板时优选的组合为化合物(1)+光学活性化合物+化合物(10)、化合物(1)+化合物(3)+光学活性化合物+化合物(10)、化合物(1)+化合物(2)+光学活性化合物+化合物(10)、化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+光学活性化合物+化合物(10)、以及化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+光学活性化合物+化合物(5)+化合物(10)。
将优选的组合物归纳于表3中。优选的组合物含有表3中记载的四种成分化合物。进而优选的组合物是表3的添加物Y为化合物(4-5)的组合物。这些组合物具有大的对比度比、短的响应时间、以及大的电压保持率。
表3.优选的组合物(其一)
组合物 成分A 成分B 添加物X 添加物Y
1 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-1) 化合物(4)
2 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-1) 化合物(4)
3 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-1) 化合物(4)
4 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-2) 化合物(4)
5 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-2) 化合物(4)
6 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-2) 化合物(4)
7 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-25) 化合物(4)
8 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-25) 化合物(4)
9 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-25) 化合物(4)
10 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-26) 化合物(4)
11 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-26) 化合物(4)
12 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-26) 化合物(4)
13 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-1) 光学活性化合物(K)
14 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-1) 光学活性化合物(K)
15 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-1) 光学活性化合物(K)
16 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-2) 光学活性化合物(K)
17 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-2) 光学活性化合物(K)
18 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-2) 光学活性化合物(K)
19 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-25) 光学活性化合物(K)
20 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-25) 光学活性化合物(K)
21 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-25) 光学活性化合物(K)
22 化合物(1-14) 化合物(2-1) 化合物(3-26) 光学活性化合物(K)
23 化合物(1-14) 化合物(2-3) 化合物(3-26) 光学活性化合物(K)
24 化合物(1-14) 化合物(2-6) 化合物(3-26) 光学活性化合物(K)
为了提高介电常数各向异性，化合物(1)的优选的比例为约10％以上，为了降低下限温度，化合物(1)的优选的比例为约90％以下。进而优选的比例为约15％至约85％的范围。尤其优选的比例为约20％至约80％的范围。
为了提高上限温度，为了降低下限温度，或者为了降低粘度，化合物(2)的优选的比例为约10％以上，为了提高介电常数各向异性，化合物(2)的优选的比例为约90％以下。进而优选的比例为约15％至约80％的范围。尤其优选的比例为约20％至约70％的范围。
为了适合于聚合物稳定取向型的元件，化合物(3)的优选的比例为约0.05％以上，为了防止元件的显示不良，化合物(3)的优选的比例为约3％以下。进而优选的比例为约0.1％至约2％的范围。尤其优选的比例为约0.1％至约1％的范围。
为了对液晶分子赋予扭转，仅添加有化合物(4)时的优选的比例为约0.001％以上，为了防止元件的显示不良，仅添加有化合物(4)时的优选的比例为约5％以下。进而优选的比例为约0.1％至约3％的范围。尤其优选的比例为约0.5％至约2.0％的范围。为了以较大程度扭转液晶分子，优选的螺旋节距为约1μm以上，为了以较小程度扭转液晶分子，优选的螺旋节距为约50μm以下。进而优选的螺旋节距为约3μm至约40μm的范围。尤其优选的螺旋节距为约5μm至约30μm的范围。
具有轴不对称性的光学活性化合物(K)能够以比化合物(4)少的比例对液晶分子赋予扭转。在仅添加有具有轴不对称性的光学活性化合物(K)时，其优选的比例为约0.001％以上，为了防止元件的显示不良，其优选的比例为约3％以下。进而优选的比例为约0.01％至约1％的范围。尤其优选的比例为约0.05％至约0.5％的范围。为了以较大程度扭转液晶分子，优选的螺旋节距为约1μm以上，为了以较小程度扭转液晶分子，优选的螺旋节距为约50μm以下。进而优选的螺旋节距为约3μm至约40μm的范围。尤其优选的螺旋节距为约5μm至约30μm的范围。
在并用多种光学活性化合物时，就添加量的观点而言，优选为将扭转方向相同的化合物彼此进行组合。
液晶显示元件的单元间隙(两片玻璃基板的间隔)例如为4μm，根据用途而不同。对于单元间隙大的元件而言，适合的是螺旋节距长。对于单元间隙小的元件而言，适合的是螺旋节距短。螺旋节距相对于单元间隙的比例(P/d)优选为1至10的范围。对于单元间隙大的元件而言，P/d为1以上。对于单元间隙小的元件而言，P/d为10以下。
在添加化合物(5)时，为了维持高的电压保持率，优选的比例为约0.001％以上，为了防止元件的显示不良，优选的比例为约5％以下。进而优选的比例为约0.001％至约1％的范围。尤其优选的比例为约0.001％至约0.5％的范围。
为了使液晶垂直取向，化合物(10)的优选的比例为约0.05％以上，为了防止元件的显示不良，化合物(10)的优选的比例为约10％以下。进而优选的比例为约0.1％至约5％的范围。尤其优选的比例为约0.1％至约3％的范围。
第四，对成分化合物的优选的形态进行说明。
(a)液晶性化合物
项1中记载的式(1)中，R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基。为了提高对光或热的稳定性，优选的R1或R2为碳数1至12的烷基，为了提高介电常数各向异性，优选的R1或R2为碳数1至12的烷氧基，为了降低粘度或为了降低阈值电压，优选的R1或R2为碳数2至12的烯基。
与优选的烷基、优选的烷氧基等有关的以下记载不仅适用于式(1)的化合物，也适用于其他式所表示的化合物。
优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。为了降低粘度，进而优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。
优选的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基。为了降低粘度，进而优选的烷氧基为甲氧基或乙氧基。
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5-己烯基。为了降低粘度，进而优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。这些烯基中的-CH＝CH-的优选的立体构型取决于双键的位置。就为了降低粘度等而言，在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。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中优选为顺式。
优选的烯氧基为乙烯氧基、烯丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基或4-戊烯氧基。为了降低粘度，进而优选的烯氧基为烯丙氧基或3-丁烯氧基。
至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选的例子为氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基、7-氟庚基或8-氟辛基。为了提高介电常数各向异性，进而优选的例子为2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基或5-氟戊基。
至少一个氢经氟或氯取代的烯基的优选的例子为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-戊烯基或6，6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度，进而优选的例子为2，2-二氟乙烯基或4，4-二氟-3-丁烯基。
环A及环C为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1，4-亚苯基、萘-2，6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2，6-二基、色原烷-2，6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2，6-二基。“至少一个氢经氟或氯取代的1，4-亚苯基”的优选的例子为2-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-1，4-亚苯基或2-氯-3-氟-1，4-亚苯基。为了降低粘度，优选的环A或环C为1，4-亚环己基，为了提高上限温度，优选的环A或环C为四氢吡喃-2，5-二基，为了提高光学各向异性，优选的环A或环C为1，4-亚苯基。环C及环E中的四氢吡喃-2，5-二基为
Figure BDA0002723626220000371
优选为
Figure BDA0002723626220000372
环B为2，3-二氟-1，4-亚苯基、2-氯-3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-5-甲基-1，4-亚苯基、3，4，5-三氟萘-2，6-二基、7，8-二氟色原烷-2，6-二基、3，4，5，6-四氟芴-2，7-二基(FLF4)、4，6-二氟二苯并呋喃-3，7-二基(DBFF2)、4，6-二氟二苯并噻吩-3，7-二基(DBTF2)或1，1，6，7-四氟茚满-2，5-二基(InF4)。
Figure BDA0002723626220000381
为了降低粘度，优选的环B为2，3-二氟-1，4-亚苯基，为了提高介电常数各向异性，优选的环B为4，6-二氟二苯并噻吩-3，7-二基。
Z1及Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基。为了降低粘度，优选的Z1或Z2为单键，为了降低下限温度，优选的Z1或Z2为亚乙基，为了提高介电常数各向异性，优选的Z1或Z2为亚甲氧基。
亚甲氧基之类的二价基左右不对称。亚甲氧基中，-CH2O-优于-OCH2-。羰氧基中，-COO-优于-OCO-。
a为0、1、2或3，b为0或1，而且a与b的和为3以下。为了降低粘度，优选的a为1，为了提高上限温度，优选的a为2或3。为了降低粘度，优选的b为0，为了提高上限温度，优选的b为1。
项4中记载的式(2)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。为了降低粘度，优选的R3或R4为碳数2至12的烯基，为了提高对光或热的稳定性，优选的R3或R4为碳数1至12的烷基。
环D及环E为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基或2，5-二氟-1，4-亚苯基。为了降低粘度，或者为了提高上限温度，优选的环D或环E为1，4-亚环己基，为了降低下限温度，优选的环D或环E为1，4-亚苯基。
Z3为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基。为了降低粘度，优选的Z3为单键。
c为1、2或3。为了降低粘度，优选的c为1，为了提高上限温度，优选的c为2或3。
(b)聚合性化合物
项14中记载的式(3)中，环F及环J为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1，3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯所取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环F或环J为苯基。
环G为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、萘-1，2-二基、萘-1，3-二基、萘-1，4-二基、萘-1，5-二基、萘-1，6-二基、萘-1，7-二基、萘-1，8-二基、萘-2，3-二基、萘-2，6-二基、萘-2，7-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯所取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环G为1，4-亚苯基或2-氟-1，4-亚苯基。
Z4及Z5为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Z4或Z5为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。进而优选的Z4或Z5为单键。
Sp1至Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Sp1至Sp3为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CO-CH＝CH-或-CH＝CH-CO-。进而优选的Sp1至Sp3为单键。
d为0、1或2。优选的d为0或1。e、f及g为0、1、2、3或4，而且e、f及g的和为1以上。优选的e、f或g为1或2。
P1至P3为聚合性基。优选的P1至P3为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的基中的聚合性基。进而优选的P1至P3为式(P-1)、式(P-2)或式(P-3)所表示的基。尤其优选的P1至P3为式(P-1)或式(P-2)所表示的基。最优选的P1至P3为式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的优选的基为-OCO-CH＝CH2或-OCO-C(CH3)＝CH2。式(P-1)至式(P-5)的波形线表示所键结的部位。
Figure BDA0002723626220000391
式(P-1)至式(P-5)中，M1至M3为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。为了提高反应性，优选的M1至M3为氢或甲基。进而优选的M1为氢或甲基，且进而优选的M2或M3为氢。
项17中记载的式(3-1)至式(3-29)中，P4至P6为式(P-1)至式(P-3)所表示的基。优选的P4至P6为式(P-1)或式(P-2)。进而优选的式(P-1)为-OCO-CH＝CH2或-OCO-C(CH3)＝CH2。式(P-1)至式(P-3)的波形线表示所键结的部位。
Figure BDA0002723626220000392
(c)光学活性化合物
项19中记载的式(4)中，R5、R6及R7为氟、氯、碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-、1，4-亚环己基、1，4-双环[2，2，2]亚辛基或1，4-亚苯基取代，这些基中，一个氢可经氰基取代，至少一个氢可经氟或氯取代。当然，这些基中至少一个氢可经氟及氯取代。R5、R6及R7中的一个可为具有类固醇骨架的一价基。具有类固醇骨架的化合物的例子为下述胆固醇。
Figure BDA0002723626220000401
式(4)中，星号(*)是指不对称碳。即，R5、R6及R7全部不同。式(4)的优选的例子为式(4-1)至式(4-16)。
式(4-1)至式(4-16)中，R8、R9及R10为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-或1，4-亚苯基取代，此处，R10也可为氟、氯或氰基；R11为羟基或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH＝CH-、-C≡C-、1，4-亚环己基或1，4-亚苯基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；式(4-16)中，5位、6位的-CH＝CH-可为-CH2CH2-；星号(*)是指不对称碳。
优选的R8、R9及R10为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的炔基。优选的R9可为苯基或苄基。优选的R10可为氰基或氟。优选的R11为碳数1至20的烷基、碳数1至2的烷氧基、碳数1至20的酰氧基、苯氧基或苯甲酰氧基，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。进而优选的R11为-OCO(CH2)nCH3(n为1至14的整数)、-OCOCl或-OCOC6H5。
另外，作为项19中记载的具有轴不对称性的光学活性化合物(K)，优选为扭转力(Helical Twisting Power，HTP)大的化合物。扭转力大的化合物可减少为了获得所期望的节距而所需的添加量，因此可抑制驱动电压的上升，且具有对光或热的高稳定性。因此，所述化合物适合于在严酷的条件下使用的元件。具体而言，优选为化合物(K1)至化合物(K7)所表示的化合物。再者，化合物(K4)至化合物(K7)中，联萘基、八氢萘基为光学活性部位，且光学活性化合物的掌性并无限制。
项20中记载的式(K1)至式(K7)中，RK为氢、卤素、-C≡N、-N＝C＝O、-N＝C＝S或碳数1至12的烷基，RK中的至少一个-CH2-可经-O-、-S-、-COO-或-OCO-取代，RK中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，RK中的至少一个氢可经氟或氯取代。优选的RK为碳数3至10的烷基或者碳数3至10的烷氧基，烷基中或者烷氧基中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-取代。进而优选的RK为碳数3至7的烷基或碳数3至7的烷氧基。
AK为芳香族性的6元环至8元环、非芳香族性的3元环至8元环或碳数9以上的稠环，这些环的至少一个氢可经卤素、碳数1至3的烷基或卤代烷基取代，环的-CH2-可经-O-、-S-或-NH-取代，-CH＝可经-N＝取代。优选的AK为芳香族性的6元环至8元环、非芳香族性的3元环至8元环，进而优选的AK为芳香族性的6元环、非芳香族性的3元环至6元环。
YK为氢、卤素、碳数1至3的烷基、碳数1至3的卤代烷基、芳香族性的6元环至8元环、非芳香族性的3元环至8元环或碳数9以上的稠环，这些环的至少一个氢可经卤素、碳数1至3的烷基或卤代烷基取代，所述烷基中的-CH2-可经-O-、-S-或-NH-取代，-CH＝可经-N＝取代。优选的YK为氢、卤素、碳数1至3的烷基、碳数1至3的卤代烷基。进而优选的YK为氢、碳数1至3的烷基。
ZK为单键、碳数1至8的亚烷基，ZK中的至少一个-CH2-可经-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N＝N-、-CH＝N-或-N＝CH-取代，ZK中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，ZK中的至少一个氢可经卤素取代。优选的ZK为单键、碳数1至4的亚烷基，ZK中的至少一个-CH2-可经-O-、-COO-或-OCO-取代。
XK为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CH2CH2-。优选的XK为单键、-COO-或-CH2CH2-。
mK为1、2或3。
(d)抗氧化剂
项22中记载的式(5)中，R12为碳数1至22的烷基，这些烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少-个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代。为了提高对光或热的稳定性，优选的R12为碳数1至12的烷基。
环K为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基或1，4-亚苯基。为了提高与液晶性化合物的相容性，优选的环K为1，4-亚环己基或1，3-二噁烷-2，5-二基。
m为0、1或2。为了提高与液晶性化合物的相容性，优选的m为0或1。
(e)极性化合物
项24中记载的式(10)中，
R11为氢或碳数1至10的烷基，所述R11中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的R11为碳数1至7的烷基。
环A11及环A12为1，2-亚环丙基、1，3-亚环丁基、1，3-亚环戊基、1，4-亚环己基、1，4-亚环庚基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、萘-2，6-二基、十氢萘-2，6-二基、1，2，3，4-四氢萘-2，6-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基，所述环A11及环A12中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基或碳数2至9的烯氧基取代，所述取代基的烷基、烯基、烷氧基及烯氧基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的环A11及环A12为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基或2-氟-1，4-亚苯基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至5的烷基取代。
a为0、1、2、3或4。优选的a为1、2或3。b及c为0、1或2。优选的b或c为1或2。
Z11为单键或碳数1至6的亚烷基，所述Z11中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Z11为单键、-CH2-CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCO-。进而优选的Z11为单键。
X1为具有选自由氮、氧、硫、磷及硅所组成的群组中的杂原子的极性基。优选的X1为具有选自由氧所组成的群组中的杂原子的极性基。更优选的X1为式(X-1)至式(X-27)中的任一者所表示的极性基。最优选的X1为式(X-1)、式(X-22)及式(X-24)中的任一者所表示的极性基。
P11及P12为选自式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)及式(1-p5)所表示的基中的基；
Figure BDA0002723626220000421
式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)及式(1-p5)中，
Sp11为单键或碳数1至15的亚烷基，所述Sp11中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；
R13为碳数1至10的直链状烷基或碳数3至10的分支状烷基、或者碳数3至8的环状烷基；
Y1为氯、氟或溴；
Sp12为碳数1至10的亚烷基，所述Sp12中，至少一个-CH2-可经式(1-a)所表示的基取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟、氯、式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)或式(1-p5)所表示的基取代。
Figure BDA0002723626220000422
优选的P11及P12为式(1-p1)及式(1-p5)。
第五，示出优选的成分化合物。优选的化合物(1)为项2中记载的化合物(1-1)至化合物(1-35)。这些化合物中，优选为成分A的至少一种为化合物(1-1)、化合物(1-3)、化合物(1-6)、化合物(1-7)、化合物(1-8)、化合物(1-10)、化合物(1-14)、化合物(1-18)或化合物(1-19)。优选为成分A的至少两种为化合物(1-1)及化合物(1-6)、化合物(1-1)及化合物(1-8)、化合物(1-1)及化合物(1-14)、化合物(1-1)及化合物(1-18)、化合物(1-1)及化合物(1-19)、化合物(1-3)及化合物(1-6)、化合物(1-3)及化合物(1-8)、化合物(1-3)及化合物(1-10)、化合物(1-3)及化合物(1-14)、化合物(1-3)及化合物(1-18)、化合物(1-3)及化合物(1-19)的组合。优选为成分A的至少两种为化合物(1-6)及化合物(1-8)、化合物(1-6)及化合物(1-10)、化合物(1-6)及化合物(1-14)、化合物(1-6)及化合物(1-18)、化合物(1-6)及化合物(1-19)、化合物(1-7)及化合物(1-8)、化合物(1-7)及化合物(1-10)、化合物(1-7)及化合物(1-14)、化合物(1-7)及化合物(1-18)、或者化合物(1-7)及化合物(1-19)的组合。
优选的化合物(2)为项5中记载的化合物(2-1)至化合物(2-14)。这些化合物中，优选为成分B的至少一种为化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-5)、化合物(2-6)、化合物(2-7)、化合物(2-8)、化合物(2-13)或化合物(2-14)。优选为成分B的至少两种为化合物(2-1)及化合物(2-3)、化合物(2-1)及化合物(2-5)、化合物(2-1)及化合物(2-6)、化合物(2-1)及化合物(2-7)、化合物(2-1)及化合物(2-8)、化合物(2-1)及化合物(2-13)、或者化合物(2-1)及化合物(2-14)的组合。优选为成分B的至少两种为化合物(2-3)及化合物(2-6)、化合物(2-3)及化合物(2-7)、化合物(2-3)及化合物(2-8)、化合物(2-3)及化合物(2-13)、或者化合物(2-3)及化合物(2-14)的组合。尤其优选的组合为化合物(2-1)及化合物(2-3)、化合物(2-1)及化合物(2-6)等。
进而优选的化合物(2)为化合物(2-1)。
Figure BDA0002723626220000431
此处，R3及R4为烷基、烯基等。化合物(2-1a)就电压保持率大的观点而言优选。原因在于：所述化合物具有对光的高稳定性或对热的高稳定性。因此，所述化合物适合于在严酷的条件下使用的元件。
Figure BDA0002723626220000432
所述化合物(2-1b)就下限温度低或响应时间短的观点而言优选。原因在于：所述化合物具有小的粘度。所述化合物具有对光或热的较高的稳定性。因此，所述化合物适合于在温和的条件下使用的元件。所述化合物适合于相较于大的电压保持率而言重视小的粘度的元件。式(2-1)中，对于R3及R4为烯基的化合物，也可以说相同。
己知化合物(2-1b)成为液晶显示元件的图像固着的主要原因。日本专利特开2012-513483号公报(段落0023)或US8399073B2(3列、62行至65行)中记载有“作为产生图像固着的问题的原因，例如考虑到所述频繁使用的中性的烯基化合物”。因此，在使用所述化合物时，需要注意在组合物中添加的量受到限制的方面。
我方考虑到对光或热的稳定性或图像的固着，自化合物(2-1)中选择化合物(2-1a)，并对烷基的碳数进行了研究。其结果可知，R3为乙基、R4为丙基的化合物最适合于实现本发明的目的。也可知使用了所述化合物的元件具有短的响应时间。
为了实现更短的响应时间，化合物(2-1b)比化合物(2-1a)更适合。但是，所述化合物成为元件的图像固着的主要原因。因此，我方在要使用化合物(2-1b)时，也尝试了同时使用化合物(2-1a)。其结果，通过组合以下几个条件，可在响应时间短与电压保持率大之间实现适当的平衡。(a)化合物(2-1a)的比例为约20％(或约15％、或约10％、或约5％)。(b)化合物(2-1b)的比例为约5％(或约10％、或约15％、或约20％)。(c)化合物(2-1a)的比例比化合物(2-1b)的比例大。(d)化合物(2-la)的比例比化合物(2-1b)的比例的1/2大。(e)自化合物(2-1a)中优先选择化合物(2-1-1)。
优选的化合物(3)为项17中记载的化合物(3-1)至化合物(3-29)。这些化合物中，优选为添加物X的至少一种为化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-18)、化合物(3-24)、化合物(3-25)、化合物(3-26)或化合物(3-28)。优选为添加物X的至少两种为化合物(3-1)及化合物(3-2)、化合物(3-1)及化合物(3-18)、化合物(3-1)及化合物(3-24)、化合物(3-1)及化合物(3-25)、化合物(3-1)及化合物(3-26)、化合物(3-2)及化合物(3-18)、化合物(3-2)及化合物(3-24)、化合物(3-2)及化合物(3-25)、化合物(3-2)及化合物(3-26)、化合物(3-2)及化合物(3-28)的组合。优选为添加物X的至少两种为化合物(3-28)及化合物(3-18)、化合物(3-28)及化合物(3-24)、化合物(3-28)及化合物(3-25)、化合物(3-28)及化合物(3-26)、化合物(3-25)及化合物(3-26)、或者化合物(3-18)及化合物(3-24)的组合。
优选的化合物(4)为项20中记载的化合物(4-1)至化合物(4-16)。这些化合物中，优选为添加物Y的至少一种为化合物(4-1)、化合物(4-2)、化合物(4-3)、化合物(4-5)或化合物(4-12)。
优选的化合物(K)为项21中记载的化合物(K4-1)至化合物(K4-7)、化合物(K5-1)至化合物(K5-8)、化合物(K6-1)至化合物(K6-7)及化合物(K7-1)至化合物(K7-4)。这些化合物中，在液晶组合物中的溶解性高的光学活性化合物优选为化合物(K4-2)至化合物(K4-4)、化合物(K4-7)、化合物(K5-1)、化合物(K5-2)、化合物(K5-4)至化合物(K5-7)、化合物(K5-9)、化合物(K6-2)至化合物(K6-4)、化合物(K6-7)、化合物(K7-1)、化合物(K7-2)及化合物(K7-4)，进而优选为化合物(K4-2)、化合物(K4-3)、化合物(K5-2)、化合物(K6-2)、化合物(K6-3)、化合物(K6-7)及化合物(K7-2)。
优选的化合物(5)为项23中记载的化合物(5-1)至化合物(5-4)。这些化合物中，优选为添加物Y的至少一种为化合物(5-2)或化合物(5-4)。
将优选的组合物归纳于表4中。优选的组合物含有表4中记载的成分化合物。这些组合物含有至少两种化合物作为成分B。进而优选的组合物含有化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-25)或化合物(3-26)。尤其优选的组合物含有化合物(4-1)、化合物(4-2)、化合物(4-3)、化合物(4-5)或化合物(4-12)。这些组合物具有大的对比度比、短的响应时间、以及大的电压保持率。
表4.优选的组合物(其二)
Figure BDA0002723626220000451
第六，对可添加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、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。
光学活性化合物是如具有不对称碳的化合物或具有轴不对称性的化合物那样无法与其镜像重合的有机化合物。出于诱发液晶分子的螺旋结构来赋予扭转角(torsionangle)的目的，将所述化合物添加于组合物中。关于光学活性化合物的优选的比例，在仅添加化合物(4)时，为了对液晶分子赋予扭转，化合物(4)的优选的比例为约0.001％以上，为了防止元件的显示不良，化合物(4)的优选的比例为约5％以下。进而优选的比例为约0.1％至约3％的范围。尤其优选的比例为约0.5％至约2.0％的范围。在仅添加有具有轴不对称性的光学活性化合物(K)时，其优选的比例为约0.001％以上，为了防止元件的显示不良，其优选的比例为约3％以下。进而优选的比例为约0.01％至约1％的范围。尤其优选的比例为约0.05％至约0.5％的范围。
为了防止由大气中的加热所引起的比电阻的降低，或者为了在长时间使用元件后不仅在室温下维持大的电压保持率，在接近上限温度的温度下也维持大的电压保持率，而将抗氧化剂添加于组合物中。为了获得所述效果，抗氧化剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不降低上限温度或者为了不提高下限温度，抗氧化剂的优选的比例为约600ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约300ppm的范围。
紫外线吸收剂防止液晶性化合物的光分解。紫外线吸收剂的优选的例子为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，具有立体阻碍的胺之类的光稳定剂也优选。光稳定剂的优选的例子为化合物(6-1)至化合物(6-6)等。为了获得所述效果，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约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的优选的比例为约10000ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。
Figure BDA0002723626220000461
化合物(6-1)至化合物(6-6)中，R为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、羟基(-OH)或氧自由基(-O·)。
消光剂是通过接受液晶性化合物所吸收的光能量，并转换为热能量来防止液晶性化合物的分解的化合物。消光剂的优选的例子为化合物(7-1)至化合物(7-7)。为了获得所述效果，这些消光剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不提高下限温度，这些消光剂的优选的比例为约20000ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。
Figure BDA0002723626220000471
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，而将偶氮系色素、蒽醌系色素等之类的二色性色素(dichroic dye)添加于组合物中。色素的优选的比例为约0.01％至约10％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添加于组合物中。为了获得所述效果，消泡剂的优选的比例为约1ppm以上，为了防止显示不良，消泡剂的优选的比例为约1000ppm以下。进而优选的比例为约1ppm至约500ppm的范围。
为了适合于聚合物稳定取向(PSA)型的元件，而使用聚合性化合物。聚合性化合物的优选的例子为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等化合物。进而优选的例子为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。为了适合于聚合物稳定取向型的元件，聚合性化合物的优选的比例为约0.05％以上，为了防止元件的显示不良，聚合性化合物的优选的比例为约3％以下。进而优选的比例为约0.1％至约2％的范围。尤其优选的比例为约0.1％至约1％的范围。
聚合性化合物通过紫外线照射来进行聚合。也可在光聚合引发剂等适当的引发剂的存在下进行聚合。用以进行聚合的适当条件、引发剂的适当类型及适当量已为本领域技术人员所知，并记载于文献中。例如作为光聚合引发剂的艳佳固(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。基于聚合性化合物的总量，光聚合引发剂的优选的比例为约0.1％至约5％的范围。进而优选的比例为约1％至约3％的范围。
在保管聚合性化合物时，为了防止聚合也可添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常是以不去除聚合抑制剂的状态添加于组合物中。聚合抑制剂的例子为氢醌、甲基氢醌之类的氢醌衍生物、4-叔丁基儿茶酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪等。
极性化合物为具有极性的有机化合物。此处，不包含具有离子键的化合物。氧、硫及氮之类的原子的电性偏阴性且存在具有部分负电荷的倾向。碳及氢为中性或者存在具有部分正电荷的倾向。极性是因部分电荷在化合物中的不同种的原子间不均等地分布而产生。例如，极性化合物具有-OH、-COOH、-SH、-NH2、＞NH、＞N-之类的部分结构的至少一种。
第七，对成分化合物的合成方法进行说明。这些化合物可通过已知的方法来合成。例示合成方法。化合物(1-1)是利用日本专利特表平2-503441号公报中记载的方法来合成。化合物(2-5)是利用日本专利特开昭57-165328号公报中记载的方法来合成。化合物(3-18)是利用日本专利特开平7-101900号公报中记载的方法来合成。化合物(5-2)等是通过美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。
未记载合成方法的化合物可利用以下成书中所记载的方法来合成：《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。组合物是利用公知的方法，由以所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。所述组合物主要具有约-10℃以下的下限温度、约70℃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。也可通过控制成分化合物的比例，或者通过混合其他液晶性化合物，来制备具有约0.08至约0.25的范围的光学各向异性的组合物。也可通过试错法来制备具有约0.10至约0.30的范围的光学各向异性的组合物。含有所述组合物的元件具有大的电压保持率。所述组合物适合于AM元件。所述组合物尤其适合于透过型AM元件。所述组合物可用作具有向列相的组合物，且可通过添加光学活性化合物而用作光学活性组合物。
所述组合物可用于AM元件。进而，也可用于PM元件。所述组合物可用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件以及PM元件。尤其优选为用于具有TN、OCB、IPS模式或FFS模式的AM元件。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，在未施加电压时，液晶分子的排列可为与玻璃基板平行，或者也可为垂直。这些元件可为反射型、透过型或者半透过型。优选为用于透过型的元件。也可用于非晶硅-TFT元件或者多晶硅-TFT元件。也可用于将所述组合物微胶囊化所制作的向列型曲线排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型的元件、或使组合物中形成三维网眼状高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型的元件。
制造聚合物稳定取向型的元件的方法的一例如下所述。准备包括两片基板的元件，所述两片基板被称为阵列基板及彩色滤波器基板。所述基板具有取向膜。所述基板的至少一个具有电极层。将液晶性化合物混合来制备液晶组合物。在所述组合物中添加聚合性化合物。视需要也可进一步添加添加物。将所述组合物注入元件中。在对所述元件施加电压的状态下进行光照射。优选为紫外线。通过光照射而使聚合性化合物聚合。通过所述聚合，生成含有聚合物的组合物。聚合物稳定取向型的元件是以此种顺序而制造。
所述顺序中，在施加电压时，液晶分子通过取向膜及电场的作用而取向。依据所述取向，聚合性化合物的分子也进行取向。由于聚合性化合物是在所述状态下通过紫外线来进行聚合，因此生成维持所述取向的聚合物。通过所述聚合物的效果，元件的响应时间缩短。由于图像的残像为液晶分子的动作不良，因此通过所述聚合物的效果，残像也同时得到改善。再者，也可使组合物中的聚合性化合物预先进行聚合，将所述组合物配置于液晶显示元件的基板之间。
在使用化合物(10)之类的具有聚合性基的极性化合物(即，聚合性化合物)的情况下，在元件的基板上不需要取向膜。不具有取向膜的元件按照前两个段落中记载的顺序由不具有取向膜的基板制造。
所述顺序中，化合物(10)因极性基与基板表面相互作用而在基板上进行排列。液晶分子按照所述排列进行取向。在施加电压时，进一步促进液晶分子的取向。聚合性基在所述状态下通过紫外线进行聚合，因此生成维持所述取向的聚合物。通过所述聚合物的效果，液晶分子的取向追加地稳定化，元件的响应时间缩短。由于图像的残像为液晶分子的动作不良，因此通过所述聚合物的效果，残像也同时得到改善。
[实施例]
通过实施例而更详细地对本发明进行说明。本发明并不受这些实施例限制。本发明包含实施例1的组合物与实施例2的组合物的混合物。本发明也包含将实施例的组合物的至少两种混合而成的混合物。这些混合物或具有这些混合物的液晶显示元件属于本发明，而且认为具有本发明的效果是合理的。所合成的化合物通过核磁共振(Nuclear MagneticResonance，NMR)分析等方法进行鉴定。化合物、组合物及元件的特性是通过下述的方法来测定。
NMR分析：在测定时，使用布鲁克拜厄斯宾(Bruker BioSpin)公司制造的DRX-500。在1H-NMR的测定中，使试样溶解于CDCl3等氘化溶媒中，在室温下，以500MHz、累计次数16次的条件来进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。在19F-NMR的测定中，使用CFCl3作为内部标准，以累计次数24次来进行。核磁共振光谱的说明中，s是指单峰(singlet)，d是指双峰(doublet)，t是指三重峰(triplet)，q是指四重峰(quartet)，quin是指五重峰(quintet)，sex是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指宽峰(broad)。
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(火焰离子化检测器(flameionization detector，FID))设定为300℃。在成分化合物的分离时，使用安捷伦科技有限公司(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)。所述管柱在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％)后，将其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)或其同等品。所获得的气相色谱图显示出与成分化合物对应的峰值的保持时间以及峰值的面积。
用于稀释试样的溶媒可使用氯仿、己烷等。为了将成分化合物分离，可使用如下的毛细管柱。安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的HP-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(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可利用如下所述的方法来算出。利用气相色谱仪(FID)来对液晶性化合物的混合物进行分析。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。在使用上文记载的毛细管柱时，可将各种液晶性化合物的修正系数视为1。因此，液晶性化合物的比例可根据峰值的面积比来算出。
测定试样：在测定组合物或元件的特性时，将组合物直接用作试样。在测定化合物的特性时，通过将所述化合物(15％)混合于母液晶(85％)中来制备测定用试样。根据通过测定而获得的值，利用外推法(extrapolation method)来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。当在所述比例下，近晶相(或结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例以10％：90％、5％：95％、1％：99％的顺序变更。通过所述外插法来求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度以及介电常数各向异性的值。
使用下述母液晶。
Figure BDA0002723626220000501
测定方法：特性的测定是通过下述方法来进行。这些方法大多是社团法人电子信息技术产业协会(Japan Electronics and Information Technology IndustriesAssociation；称为JEITA)所审议制定的JEITA标准(JEITA·ED-2521B)中记载的方法或者将其加以修饰而成的方法。用于测定的TN元件上未安装薄膜晶体管(TFT)。
(1)向列相的上限温度(NI；℃)：在包括偏光显微镜的熔点测定装置的热板上放置试样，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”。
(2)向列相的下限温度(TC；℃)：将具有向列相的试样放入至玻璃瓶中，在0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷冻器中保管10日后，观察液晶相。例如，当试样在-20℃下保持向列相、且在-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”。
(3)粘度(体积粘度；η；在20℃下测定；mPa·s)：测定时使用东京计器股份有限公司制造的E型旋转粘度计。
(4)粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mpa·s)：测定时使用东阳技术(TOYOCorporation)股份有限公司的旋转粘性率测定系统LCM-2型。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为10μm的VA元件中注入试样。对所述元件施加矩形波(55V、1ms)。测定通过所述施加而产生的瞬态电流(transient current)的峰值电流(peak current)与峰值时间(peaktime)。使用这些测定值及介电常数各向异性而获得旋转粘度的值。介电常数各向异性是利用测定(6)中记载的方法来测定。
(5)光学各向异性(折射率各向异性；Δn；在25℃下测定)：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来进行测定。向一个方向摩擦主棱镜的表面后，将试样滴加至主棱镜。折射率n//是在偏光的方向与摩擦的方向平行时进行测定。折射率n⊥是在偏光的方向与摩擦的方向垂直时进行测定。光学各向异性的值是根据Δn＝n//-n⊥的式子来计算。
(6)介电常数各向异性(Δε；在25℃下测定)：介电常数各向异性的值是根据Δε＝ε//-ε⊥的式子来计算。介电常数(ε//及ε⊥)以如下方式进行测定。
介电常数各向异性的值是根据Δε＝ε//-ε⊥的式子来计算。介电常数(ε//及ε⊥)以如下方式进行测定。
1)介电常数(ε//)的测定：在经充分清洗的玻璃基板涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器使玻璃基板旋转后，在150℃下加热1小时。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中放入试样，利用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε//)。
2)介电常数(ε⊥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板涂布聚酰亚胺溶液。对所述玻璃基板进行煅烧后，对所得的取向膜进行摩擦处理。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。
(7)阈值电压(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液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)5100型亮度计。光源为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm，且摩擦方向为反向平行的常黑模式(normally black mode)的VA元件中放入试样，利用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加的电压(60Hz、矩形波)是自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至20V为止。此时，自垂直方向对元件照射光，并测定透过元件的光量。制作所述光量达到最大时透过率为100％、所述光量达到最小时透过率为0％的电压-透过率曲线。阈值电压是以透过率成为10％时的电压来表示。
(8)电压保持率(VHR-1；在25℃下测定；％)：用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。所述元件是在放入试样后利用通过紫外线而硬化的粘接剂来密封。对所述TN元件施加脉冲电压(5V、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为电压未衰减时的面积。电压保持率由面积A相对于面积B的百分率表示。
(9)电压保持率(VHR-2；在60℃下测定；％)：除了代替25℃而在60℃下进行测定以外，以测定(8)的顺序来测定电压保持率。以VHR-2来表示所获得的值。
(10)电压保持率(VHR-3；在60℃下测定；％)：照射紫外线后，测定电压保持率，来评价对紫外线的稳定性。用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且单元间隙为5μm。将试样注入至所述元件中，照射光150分钟。光源为岩琦(Eye Graphics)股份有限公司制造的黑光(black light)、F40T10/BL(峰值波长369nm)，元件与光源的间隔为5mm。在VHR-3的测定中，在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-3的组合物对紫外线具有大的稳定性。
(11)电压保持率(VHR-4；在60℃下测定；％)：将注入有试样的TN元件在120℃的恒温槽内加热20小时后，测定电压保持率，并评价对热的稳定性。在VHR-4的测定中，在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-4的组合物对热具有大的稳定性。
(12)电压保持率(VHR-5；在60℃下测定；％)：照射紫外线后，测定电压保持率，来评价对紫外线的稳定性。用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且单元间隙为5μm。将试样注入至所述元件中，照射光120分钟。光源为东芝照明技术股份有限公司(ToshibaLighting&Technology Corporation)制造的黑光、FLR110H-UV35/A-1(峰值波长325nm至375nm)，元件与光源的间隔为5mm。在VHR-5的测定中，在1000毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-5(90％以上)的组合物对紫外线具有特别大的稳定性。
(13)响应时间(τ：ms)：测定温度与测定结果一起记载。测定使用大冢电子股份有限公司制造的LCD5200型亮度计。光源为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)设定为5kHz。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm，且为常黑模式(normallyblackmode)的VA元件中放入试样。使用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加矩形波(60Hz，10V，0.5秒)。此时，对元件自垂直方向照射光，并测定透过元件的光量。在所述光量达到最大时视作透过率为100％，在所述光量最小时视作透过率为0％。响应时间是由透过率自10％变化至90％所需要的时间(上升时间；rise time；毫秒)来表示。
(14)比电阻(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：在包括电极的容器中注入试样1.0mL。对所述容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。根据下式来算出比电阻。(比电阻)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}
(15)弹性常数(K11：展曲(splay)弹性常数、K33：弯曲(bend)弹性常数；在25℃下测定；pN)：测定时使用东阳技术(TOYO Corporation)股份有限公司制造的EC-1型弹性常数测定器。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的垂直取向单元中放入试样。对所述单元施加20伏特至0伏特的电荷，测定静电电容及施加电压。使用《液晶装置手册》(日刊工业新闻社)的第75页中的式(2.98)、式(2.101)对所测定的静电电容(C)与施加电压(V)的值进行拟合，并根据式(2.100)而获得弹性常数的值。
(16)预倾角(Pt；在25℃下测定；度)测定时使用大冢电子股份有限公司制造的椭偏仪(ellipsometer)RETS100。配置放入有试样的元件，使用晶体旋转法(Crystalrotation method)进行测定。
(17)螺旋节距(P；在室温下测定；μm)：螺旋节距是使用楔型法来测定。参照《液晶便览》的第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，通过偏光显微镜(尼康(Nikon)(股)、商品名MM40/60系列)来观察向错线(disclinationline)的间隔(d2-d1)。螺旋节距(P)是根据将楔型单元的角度表示为θ的以下式算出。P＝2×(d2-d1)×tanθ。
(18)线残像(线残像参数(Line Image Sticking Parameter)；LISP；％)：通过对液晶显示元件赋予电应力而产生线残像。测定存在线残像的区域的亮度与其余的区域的亮度。通过线残像而算出亮度降低的比例，并由所述比例来表示线残像的大小。顺序如下所述。
(a)亮度的测定：使用成像(imaging)色彩亮度计(瑞淀曦脉(Radiant Zemax)公司制造，PM-1433F-0)来拍摄元件的图像。通过使用软件(普洛莫奇(Prometric)9.1、辐射成像(Radiant Imaging)公司制造)来对所述图像进行分析而算出元件的各区域的亮度。光源使用平均亮度为3500cd/m2的发光二极管(1ight-emitting diode，LED)背光。
(b)应力电压的设定：在单元间隙为3.5μm且具有矩阵结构的FFS元件(纵4单元×横4单元的16个单元)中放入试样，使用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。以偏光轴正交的方式，分别在所述元件的上表面与下表面配置偏光板。对所述元件照射光，并施加电压(矩形波、60Hz)。在0V至7.5V的范围内以0.1V为单位阶段性地增加电压，测定各电压下的透过光的亮度。将亮度最大时的电压简记为V255。将亮度成为V255的21.6％时(即127阶度)的电压简记为V127。
(c)应力的条件：在60℃、23小时的条件下对元件施加V255(矩形波、30Hz)与0.5V(矩形波、30Hz)，使其显示棋盘图案(checker pattern)。其次，施加V127(矩形波、0.25Hz)，在曝光时间4000毫秒的条件下测定亮度。
(d)线残像的算出：计算时使用16个单元中的中央部的4个单元(纵2单元×横2单元)。将所述4个单元分割为25个区域(纵5单元×横5单元)。将位于四个角的4个区域(纵2单元×横2单元)的平均亮度简记为亮度A。自25个区域将四个角的区域除外的区域为十字形。在自所述十字形的区域将中央的交叉区域除外的4个区域中，将亮度的最小值简记为亮度B。根据下式来算出线残像。(线残像)＝(亮度A-亮度B)/亮度A×100。
(19)延展性：添加物的延展性是通过对元件施加电压并测定亮度而进行定性评价。亮度的测定是与测定(18)(a)同样地进行。电压(V127)的设定是与测定(18)(b)同样地进行。其中，使用VA元件来代替FFS元件。亮度是以如下方式进行测定。首先，对元件施加2分钟的直流电压(2V)。其次，施加V127(矩形波、0.05Hz)，在曝光时间4000毫秒的条件下测定亮度。根据其结果来评价延展性。
(20)PSA型元件的制作：用于测定的元件具有引发垂直取向的聚酰亚胺取向膜，单元间隙为3.2μm。利用真空注入法在所述元件中注入含有聚合性化合物的试样。对所述元件缓缓施加电压，在使液晶分子水平取向后，进行聚合反应。阶跃电压(60Hz、24阶段)是在0V至30V下以2秒为间隔施加。聚合中使用安装有将320nm以下的紫外线截止的滤波器的岩琦(Eye Graphics)股份有限公司制造的M04-L41UV灯。对元件照射100秒的亮度70mW/cm2的光。对所述元件照射2小时的黑光(black light)(3mW/cm2)，使残留的聚合性化合物反应。
(21)色度(x，y；在室温下测定；坐标)：测定时使用拓普康精密仪器(TopconTechnohouse)股份有限公司制造的色彩亮度计BM-5AS。光源使用LED背光。在色彩亮度计与背光之间设置偏振器与检偏器。将偏振器与检偏器调整为90度的角度，以使亮度变得最小。以在施加16V(峰值至峰值(peak to peak))的状态下使元件的亮度成为最大的方式配置放入有试样的VA元件。使用波形产生器，对所述元件施加20V(峰值至峰值)电压，测定透过VA元件的光的色度。
(22)透过率(T；在25℃下测定；％)：测定时使用拓普康精密仪器(TopconTechnohouse)股份有限公司制造的色彩亮度计BM-5AS。光源使用LED背光。在色彩亮度计与背光之间设置偏振器与检偏器。将偏振器与检偏器调整为90度的角度，以使亮度变得最小。以在施加16V(峰值至峰值)的状态下使元件的亮度成为最大的方式配置放入有试样的VA元件。对所述元件施加的电压(60Hz、矩形波)是使用波形产生器自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至20V为止。测定各电压下的亮度。将在20V下测定时的亮度视为透过率为100％，计算出各电压下的透过率。
以下示出组合物的实施例。成分化合物是基于表5的定义而由记号来表示。在表5中，关于1，4-亚环己基的立体构型为反式。位于记号后的括弧内的编号与化合物的编号对应。记号(-)是指其他液晶性化合物。最后，归纳组合物的特性值。
表5使用记号的化合物的表述法
R-(A1)-Z1-·····-Zn-(An)-R’
Figure BDA0002723626220000551
在试验、比较例及实施例中使用以下组合物。
[组合物(M1)]
Figure BDA0002723626220000552
Figure BDA0002723626220000561
NI＝75.0℃；Tc＜-20℃℃；Δn＝0.104；Δε＝-2.5；Vth＝2.65V；γ1＝95.8mPa·s.
[组合物(M2)]
Figure BDA0002723626220000562
NI＝77.1℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.134；Δε＝-3.0；Vth＝2.34V；γ1＝97.2mPa·s.
[组合物(M3)]
Figure BDA0002723626220000563
NI＝75.7℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.132；Δε＝-3.0；Vth＝2.35V；γ1＝99.4mPa·s.
[组合物(M4)]
Figure BDA0002723626220000571
NI＝75.6℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.132；Δε＝-3.0；Vth＝2.35V；γ1＝119.7mPa·s.
[组合物(M5)]
Figure BDA0002723626220000572
NI＝74.1℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.110；Δε＝-2.6；Vth＝2.44V；γ1＝80.1mPa·s.
[组合物(M6)]
Figure BDA0002723626220000573
Figure BDA0002723626220000581
NI＝73.0℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.108；Δε＝-2.6；Vth＝2.36V；γ1＝73.7mPa·s.
[组合物(M7)]
Figure BDA0002723626220000582
NI＝75.6℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.109；Δε＝-3.0；Vth＝2.17V；γ1＝104.0mPa·s.
[组合物(M8)]
Figure BDA0002723626220000583
NI＝75.1℃；Tc＜-10℃；Δn＝0.154；Δε＝-2.3；Vth＝2.60V；γ1＝102.0mPa·s.
添加物X自以下化合物中适宜选择来使用。
Figure BDA0002723626220000591
添加物Y自以下化合物中适宜选择来使用。
Figure BDA0002723626220000601
添加物M自以下化合物中适宜选择来使用。
Figure BDA0002723626220000602
Figure BDA0002723626220000611
(1)PSA型元件的制作(试验)
[试验1]
组合物(M1)的光学各向异性为0.104。在所述组合物中，以0.36％的比例添加化合物(3-25-1)，制备聚合性组合物。不添加光学活性化合物。将所述组合物封入至单元间隙为3.2μm的元件中。按照所述测定(20)来进行前处理与聚合，制作PSA型元件。将特性的测定结果记载于表6中。关于色度的坐标(x、y)，请参照图1的色度图。
[试验2至试验4]
按照表6的记载，制备减少了光学活性化合物(4-5-1)的比例的聚合性组合物，制作PSA型元件。将特性的测定结果记载于表6中。
[考察]
试验1的组合物(M1)的光学各向异性(0.104)小。使用了所述组合物的PSA型元件被广泛使用。所述元件的延迟为0.104×3.2＝0.33μm。所述值在适于VA模式的元件的约0.30μm至约0.40μm的范围内。所述元件的色度位于白色区域。未发生黄变(参照图1)。其原因在于：为了使显示画面不发生黄变，选择光学各向异性小的组合物。其原因在于：相较于对比度比大而言，使防止黄变优先。所述元件的响应时间为26.1毫秒。
试验2中，使用添加了光学活性化合物的组合物来制作PSA型元件。所述元件的色度自白色区域转移至蓝色区域。响应时间自26.1毫秒减少至7.1毫秒。所述良好的结果无法预计。试验3(或试验4)中，减少光学活性化合物的量。其结果，自白色区域转移至蓝色区域的程度减少。响应时间自7.1毫秒减少至5毫秒、6毫秒(或5.1毫秒)。以上的结果暗示了，在增大延迟以增大对比度比时，通过光学活性化合物的作用自黄色区域转移至白色区域，从而可防止黄变。因此，进行使用了光学各向异性大的组合物的实施例或比较例的试验。比较例中不使用光学活性化合物。
表6.PSA型元件的特性
Figure BDA0002723626220000631
(2)PSA型元件的制作(实施例与比较例)
[比较例1]
组合物(M2)具有大的光学各向异性(0.134)。在所述组合物中，以0.20％的比例添加化合物(3-26-1)，制备聚合性组合物。不添加光学活性化合物。将所述组合物封入至单元间隙为3.2μm的元件中。按照测定(20)来进行前处理与聚合，制作PSA型元件。将特性的测定结果记载于表6中。所述元件的显示画面发生黄变(参照图2)。
[实施例1]
在比较例1的聚合性组合物中，以1.10％的比例添加化合物(4-5-1)。螺旋节距为15μm。利用测定(20)中记载的方法制作使用了所述组合物的PSA型元件。将特性的测定结果记载于表6中。所述元件的色度位于白色区域，显示画面未发生黄变(参照图2)。
[比较例2、比较例3及实施例2、实施例3]
如表6记载那样制作PSA型元件。比较例2、比较例3的元件中，与比较例1的元件同样地，显示画面发生黄变。实施例2、实施例3的元件的色度位于白色区域，显示画面未发生黄变。
[实施例4至实施例13]
如表7记载那样制作PSA型元件。在实施例4至实施例13中，以0.5％的比例添加具有轴不对称性的光学活性化合物。组合物(M5)至组合物(M8)的光学各向异性具有0.108至0.154。该些元件的色度位于蓝色区域至白色区域，显示画面未发生黄变。
表7.PSA型元件的特性(其二)
Figure BDA0002723626220000641
[考察]
若增大延迟(Δn·d)，则对比度比增大。此处，就响应时间短的观点而言，单元间隙(d)优选为小。因此，就对比度比大的观点而言，优选为具有光学各向异性大的组合物。比较例或实施例中使用的组合物的光学各向异性比试验中使用的组合物的光学各向异性大。在比较例1及实施例1中，元件的延迟为0.134×3.2＝0.43μm。所述值在适于VA模式的元件的约0.30μm至约0.40μm的范围的外侧。所述值大于适当的范围，因此元件的显示画面容易发生黄变。比较例的PSA型元件均发生黄变。另一方面，在添加了光学活性化合物的实施例中不发生黄变。因此，可得出结论：通过光学活性化合物的作用，可防止黄变。
根据表6或表7可知，与比较例中的响应时间相比，实施例中的响应时间大幅度减少。其程度为约1/3至约1/5的范围。通过光学活性化合物的作用而产生所述效果。这是无法预测的令人震惊的效果。根据表6可知，电压保持率(VHR-5)提高。根据以上，可得出结论：本发明的液晶组合物就特性的观点而言也优异。
(3)无取向膜的PSA型元件的制作(实施例)
[实施例14]
在组合物(M5)中，以0.50％的比例添加聚合性化合物(3-2-1)，以1.10％的比例添加光学活性化合物(4-5-1)及以3.0％的比例添加极性化合物(10-1-1)，制备聚合性组合物。将所述组合物封入至单元间隙为3.2μm的无取向膜的元件中。按照测定(20)进行前处理与聚合，制作无取向膜的PSA型元件。将特性的测定结果记载于表8中。所述元件显示垂直取向，色度位于蓝色区域，显示画面不发生黄变。
Figure BDA0002723626220000651
[实施例15至实施例46]
将实施例15至实施例46的结果与实施例14一起记载于表8中。根据表8可知，实施例中的元件的色度位于蓝色区域至白色区域，且显示垂直取向。进而，响应时间与带取向膜的PSA元件同样地短，电压保持率(VHR-5)也显示出较高的值。根据以上，可得出结论：本发明的液晶组合物就特性的观点而言也优异。
[产业上的可利用性]
本发明的液晶组合物可用于光学元件、液晶电视、液晶监视器、移动电话、汽车导航等。

Claims (20)

1.一种液晶组合物，含有作为成分A的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物、作为添加物X的至少一种聚合性化合物、以及作为添加物Y的至少一种光学活性化合物；
Figure FDA0002723626210000011
式(1)中，
R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；环A及环C为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1，4-亚苯基、萘-2，6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2，6-二基、色原烷-2，6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2，6-二基；
环B为2，3-二氟-1，4-亚苯基、2-氯-3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-5-甲基-1，4-亚苯基、3，4，5-三氟萘-2，6-二基、7，8-二氟色原烷-2，6-二基、3，4，5，6-四氟芴-2，7-二基、4，6-二氟二苯并呋喃-3，7-二基、4，6-二氟二苯并噻吩-3，7-二基或1，1，6，7-四氟茚满-2，5-二基；
Z1及Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；
a为0、1、2或3，b为0或1，而且，a与b的和为3以下。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(1-1)至式(1-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分A；
Figure FDA0002723626210000021
Figure FDA0002723626210000031
Figure FDA0002723626210000041
Figure FDA0002723626210000051
式(1-1)至式(1-35)中，R1及R2为氢、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、碳数2至12的烯氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基。
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分B；
Figure FDA0002723626210000052
式(2)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环D及环E为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基或2，5-二氟-1，4-亚苯基；Z3为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；c为1、2或3。
4.根据权利要求3所述的液晶组合物，含有选自式(2-1)至式(2-14)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分B；
Figure FDA0002723626210000061
式(2-1)至式(2-14)中，R3及R4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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
5.根据权利要求3所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1a)所表示的化合物；
Figure FDA0002723626210000071
式(2-1a)中，烷基的碳数为1至12。
6.根据权利要求3所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物；
Figure FDA0002723626210000072
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(3)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为添加物X；
Figure FDA0002723626210000073
式(3)中，
环F及环J为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1，3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯所取代的碳数1至12的烷基取代；
环G为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、萘-1，2-二基、萘-1，3-二基、萘-1，4-二基、萘-1，5-二基、萘-1，6-二基、萘-1，7-二基、萘-1，8-二基、萘-2，3-二基、萘-2，6-二基、萘-2，7-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯所取代的碳数1至12的烷基取代；
Z4及Z5为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；P1至P3为聚合性基；
Sp1至Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
d为0、1或2；e、f及g为0、1、2、3或4，而且e、f及g的和为1以上。
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，含有选自式(3-1)至式(3-29)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为添加物X；
Figure FDA0002723626210000081
Figure FDA0002723626210000091
Figure FDA0002723626210000101
式(3-1)至式(3-29)中，Sp1至Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；P4至P6为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的基中的聚合性基；
Figure FDA0002723626210000102
式(P-1)至式(P-3)中，M1至M3为氢、氟或碳数1至5的烷基，所述M1至M3中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟或氯取代。
9.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，添加物X的至少一种为选自式(3-1)、式(3-2)、式(3-25)或式(3-26)所表示的化合物中的至少一种化合物；
Figure FDA0002723626210000111
式(3-1)、式(3-2)、式(3-25)及式(3-26)中，
Sp1至Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
P4至P6为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的基中的聚合性基；
Figure FDA0002723626210000112
式(P-1)至式(P-3)中，M1至M3为氢、氟或碳数1至5的烷基，所述M1至M3中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟或氯取代。
10.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有作为式(4)所表示的光学活性化合物及具有轴不对称性的光学活性化合物(K)的至少一种化合物作为添加物Y；
Figure FDA0002723626210000121
式(4)中，R5、R6及R7为氟、氯、碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-、1，4-亚环己基、1，4-双环[2，2，2]亚辛基或1，4-亚苯基取代，这些基中，一个氢可经氰基取代，至少一个氢可经氟或氯取代；R5、R6及R7中的一个可为具有类固醇骨架的一价基；星号(*)是指不对称碳。
11.根据权利要求10所述的液晶组合物，含有作为具有轴不对称性的光学活性化合物(K)的选自式(K1)至式(K7)所表示的化合物中的至少一种化合物作为添加物Y；
Figure FDA0002723626210000122
式(K1)至式(K7)中，
RK为氢、卤素、-C≡N、-N＝C＝O、-N＝C＝S或碳数1至12的烷基，RK中的至少一个-CH2-可经-O-、-S-、-COO-或-OCO-取代，RK中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，RK中的至少一个氢可经氟或氯取代；
AK为芳香族性的6元环至8元环、非芳香族性的3元环至8元环或碳数9以上的稠环，这些环的至少一个氢可经卤素、碳数1至3的烷基或卤代烷基取代，环的-CH2-可经-O-、-S-或-NH-取代，-CH＝可经-N＝取代；
YK为氢、卤素、碳数1至3的烷基、碳数1至3的卤代烷基、芳香族性的6元环至8元环、非芳香族性的3元环至8元环或碳数9以上的稠环，这些环的至少一个氢可经卤素、碳数1至3的烷基或卤代烷基取代，所述烷基中的-CH2-可经-O-、-S-或-NH-取代，-CH＝可经-N＝取代；
ZK为单键、碳数1至8的亚烷基，ZK中的至少一个-CH2-可经-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N＝N-、-CH＝N-或-N＝CH-取代，ZK中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，ZK中的至少一个氢可经卤素取代；XK为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CH2CH2-；
mK为1、2或3。
12.根据权利要求10所述的液晶组合物，含有选自式(4-1)至式(4-16)、式(K4-1)至式(K4-7)、式(K5-1)至式(K5-8)、式(K6-1)至式(K6-7)、以及式(K7-1)至式(K7-4)所表示的光学活性化合物中的至少一种化合物作为添加物Y；
Figure FDA0002723626210000141
Figure FDA0002723626210000151
式(4-1)至式(4-16)中，
R8、R9及R10为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-或1，4-亚苯基取代，此处，R10也可为氟、氯或氰基；
R11为羟基或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH＝CH-、-C≡C-、1，4-亚环己基或1，4-亚苯基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
式(4-16)中，5位、6位的-CH＝CH-可为-CH2CH2-；星号(*)是指不对称碳；
Figure FDA0002723626210000161
Figure FDA0002723626210000171
Figure FDA0002723626210000181
Figure FDA0002723626210000191
式(K5-1)至式(K5-8)、式(K6-1)至式(K6-7)、以及式(K7-1)至式(K7-4)中，RK为碳数3至10的烷基或碳数3至10的烷氧基，烷基中或烷氧基中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-取代。
13.根据权利要求10所述的液晶组合物，其中成分B的至少一种为式(2-1-1)所表示的化合物，添加物Y的至少一种为选自式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)、式(4-5)、式(4-12)、式(K4-2)、式(K4-3)、式(K5-2)、式(K6-2)、式(K6-3)、式(K6-7)及式(K7-2)所表示的化合物中的至少一种化合物；
Figure FDA0002723626210000201
式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)、式(4-5)及式(4-12)中，R8及R10为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-C≡C-或1，4-亚苯基取代，此处，R10也可为氟、氯或氰基；
Figure FDA0002723626210000202
Figure FDA0002723626210000211
式(K4-3)、式(K5-2)、式(K6-2)、式(K6-3)、式(K6-7)及式(K7-2)中，RK为碳数3至10的烷基或碳数3至10的烷氧基，烷基中或烷氧基中的至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-取代。
14.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(5)所表示的化合物中的至少一种化合物作为添加物Z；
Figure FDA0002723626210000212
式(5)中，R12为碳数1至22的烷基，这些烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代；环K为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基或1，4-亚苯基；m为0、1或2。
15.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(10)所表示的化合物中的至少一种化合物作为添加物M；
Figure FDA0002723626210000213
式(10)中，
R11为氢或碳数1至10的烷基，所述R11中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；
环A11及环A12为1，2-亚环丙基、1，3-亚环丁基、1，3-亚环戊基、1，4-亚环己基、1，4-亚环庚基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、萘-2，6-二基、十氢萘-2，6-二基、1，2，3，4-四氢萘-2，6-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基，所述环A11及环A12中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基或碳数2至9的烯氧基取代，所述取代基的烷基、烯基、烷氧基及烯氧基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
r为0、1、2、3或4；
p及q为0、1或2；
Z11为单键或碳数1至6的亚烷基，所述Z11中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；
X1为具有选自由氮、氧、硫、磷及硅所组成的群组中的杂原子的极性基；
P11及P12为选自式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)及式(1-p5)所表示的基中的基；
Figure FDA0002723626210000221
式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)及式(1-p5)中，
Sp11为单键或碳数1至15的亚烷基，所述Sp11中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；
R13为碳数1至10的直链状烷基或碳数3至10的分支状烷基、或者碳数3至8的环状烷基；
Y1为氯、氟或溴；
Sp12为碳数1至10的亚烷基，所述Sp12中，至少一个-CH2-可经式(1-a)所表示的基取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟、氯、式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)或式(1-p5)所表示的基取代；
Figure FDA0002723626210000231
16.根据权利要求15所述的液晶组合物，其中式(10)中，X1为式(X-1)至式(X-27)中的任一者所表示的基；
Figure FDA0002723626210000241
式(X-1)至式(X-27)中，
J1及J2为氢、或者碳数1至5的直链状烷基或碳数3至5的分支状烷基，所述J1及J2中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
J3为氢、或者碳数1至20的直链状烷基或碳数3至20的分支状烷基，所述J3中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-或-OCO-取代；
J4及J5为氢或碳数1至8的烷基；
Q1为次甲基或氮，此处，次甲基的氢可经碳数1至6的烷基、式(1-p1)、式(1-p2)、式(1-p3)、式(1-p4)或式(1-p5)取代；
U1及U2为-CH2-、-O-、-CO-或-S-；
V1、V2及V3为次甲基或氮；
W1为氧或硫；
W2为碳、硫或硅。
17.根据权利要求14所述的液晶组合物，含有选自式(5-1)至式(5-5)所表示的化合物中的至少一种化合物作为添加物Z；
Figure FDA0002723626210000251
18.一种光学元件，含有根据权利要求1所述的液晶组合物。
19.一种液晶显示元件，含有根据权利要求1所述的液晶组合物。
20.根据权利要求19所述的液晶显示元件，其中液晶组合物的螺旋节距相对于液晶显示元件的单元间隙的比为1至10的范围。
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