TW201538694A

TW201538694A - 液晶顯示元件及液晶組成物

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Publication number: TW201538694A
Application number: TW104108875A
Authority: TW
Inventors: Yoshinari Matsumura; Masayuki Saito; Yoshimasa Furusato
Original assignee: Jnc Corp; Jnc Petrochemical Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2015-10-16
Also published as: US20170130128A1; EP3569675A1; EP3127990A1; WO2015151607A1; KR20160138946A; EP3127990A4; US9976083B2; CN106062133A; TWI646176B; JPWO2015151607A1; EP3127990B1

Abstract

本發明提供一種液晶顯示元件，其具有短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、長壽命、小的閃爍率等特性。一種液晶顯示元件，其包括第一基板、第二基板以及配置於該些基板之間且具有正的介電各向異性的液晶組成物，此處，該液晶組成物具有向列相，並且含有選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分： □式(1)中，R1為烷基等；環A為1,4-伸苯基等；Z1為單鍵等；X1及X2為氫或氟；Y1為氟等；m為0、1、2、3或4。

Description

液晶顯示元件及液晶組成物

本發明是有關於一種液晶組成物、含有該組成物的液晶顯示元件等。特別是有關於一種介電各向異性為正的液晶組成物、以及含有該組成物且具有扭轉向列(twisted nematic，TN)模式、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)模式、共面切換(in-plane switching，IPS)模式、邊緣場切換(Fringe Field switching，FFS)模式、或者電場感應光反應配向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)模式的主動矩陣(active matrix，AM)元件。

液晶顯示元件中，基於液晶分子的運作模式的分類為：相變(phase change，PC)、扭轉向列(twisted nematic，TN)、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)、共面切換(in-plane switching，IPS)、垂直配向(vertical alignment，VA)、邊緣場切換(fringe field switching，FFS)、電場感應光反應配向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(passive matrix，PM)與主動矩陣(active matrix，AM)。PM被分類為靜態式(static)與多工式(multiplex)等，AM被分類為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分類為非晶矽(amorphous silicon)以及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型及低溫型。基於光源的分類為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光與背光這兩者的半透過型。

液晶顯示元件含有具有向列相的液晶組成物。該組成物具有適當的特性。藉由提高該組成物的特性，可獲得具有良好特性的AM元件。將兩者的特性中的關聯歸納於下述表1中。基於市售的AM元件來對組成物的特性進一步進行說明。向列相的溫度範圍與元件可使用的溫度範圍相關聯。向列相的較佳的上限溫度為約70℃以上，而且向列相的較佳的下限溫度為約-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間相關聯。為了以元件顯示動態影像，較佳為響應時間短。理想為短於1毫秒的響應時間。因此，較佳為組成物的黏度小。更佳為低的溫度下的黏度小。組成物的彈性常數與元件的對比度比相關聯。為了提高元件中的對比度比，更佳為組成物的彈性常數大。

組成物的光學各向異性與元件的對比度比相關聯。根據元件的模式，而需要大的光學各向異性或者小的光學各向異性，即適當的光學各向異性。組成物的光學各向異性(△n)與元件的單元間隙(d)的積(△n×d)被設計成使對比度比成為最大。適當的積值依存於運作模式的種類。於TN之類的模式的元件中，適當的值為約0.45μm。該情況下，對單元間隙小的元件而言較佳為具有大的光學各向異性的組成物。組成物的大的介電各向異性有助於元件中的低臨限電壓、小的消耗電力及大的對比度比。因此，較佳為大的介電各向異性。

組成物的大的比電阻有助於元件的大的電壓保持率及大的對比度比。因此，較佳為於初始階段中不僅在室溫下，並且在接近於向列相的的上限溫度下亦具有大的比電阻的組成物。且較佳為於長時間使用後，不僅在室溫下，並且在接近於向列相的的上限溫度下亦具有大的比電阻的組成物。組成物對紫外線及熱的穩定性與液晶顯示元件的壽命相關聯。所述穩定性高時，該元件的壽命長。此種特性對於液晶投影儀、液晶電視等中使用的AM元件而言較佳。

於具有TN模式的AM元件中使用具有正的介電各向異性的組成物。於具有VA模式的AM元件中使用具有負的介電各向異性的組成物。於具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。於聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)型的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。具有正的介電各向異性的組成物的例子於以下的專利文獻1中有所揭示。

若將液晶顯示元件長時間使用，則有時會在顯示畫面上產生閃爍(flicker)。經推定：該閃爍與圖像的殘像相關聯，且當以交流來驅動時，因在正圖框(frame)的電位與負圖框的電位之間產生差而產生所述閃爍。為了減少閃爍的產生，就元件的結構或組成物的成分的觀點而言來嘗試改良。

[現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開2010-131594號

本發明的其中一個目的為一種液晶顯示元件，其具有短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、長壽命、小的閃爍率等特性。另一目的為此種元件中使用的液晶組成物。另一目的為一種液晶組成物，其於向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的正介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性、大的彈性常數等特性中，滿足至少1種特性。又一目的為關於至少2種特性而具有適當平衡的液晶組成物。

本發明是有關於一種液晶顯示元件、該元件中所含有的液晶組成物及該組成物中所含有的液晶性化合物，所述液晶顯示元件包括第一基板、第二基板以及配置於該些基板之間且具有正的介電各向異性的液晶組成物，並且閃爍率為0%至1%的範圍。

本發明的其中1個優點為一種液晶顯示元件，其具有短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、長壽命、小的閃爍率等特性。另一優點為此種元件中使用的液晶組成物。另一優點為於向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的正介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性、大的彈性常數等特性中，滿足至少1種特性的液晶組成物。又一優點為關於至少2種特性而具有適當平衡的液晶組成物。

該說明書中的用語的使用方法如下所述。有時將「液晶組成物」及「液晶顯示元件」的用語分別簡稱為「組成物」以及「元件」。「液晶顯示元件」為液晶顯示面板以及液晶顯示模組的總稱。「液晶性化合物」是具有向列相、層列相等液晶相的化合物，以及雖不具有液晶相，但出於調節向列相的溫度範圍、黏度、介電各向異性之類的特性的目的而混合於組成物中的化合物的總稱。該化合物具有例如1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環，且其分子結構為棒狀(rod like)。「聚合性化合物」是出於使組成物中生成聚合物的目的而添加的化合物。

液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物混合來製備。液晶性化合物的比例(含量)是由基於該液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)所表示。於該液晶組成物中視需要來添加光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑之類的添加物。添加物的比例(添加量)是與液晶性化合物的比例同樣地，由基於液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)所表示。有時亦使用重量百萬分率(ppm)。聚合起始劑以及聚合抑制劑的比例是例外地基於聚合性化合物的重量來表示。

有時將「向列相的上限溫度」簡稱為「上限溫度」。有時將「向列相的下限溫度」簡稱為「下限溫度」。「比電阻大」是指組成物於初始階段中不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻，而且於長時間使用後，不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻。「電壓保持率大」是指元件於初始階段中不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率，而且於長時間使用後，不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。關於「提高介電各向異性」的表述，當介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，當介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。

「至少1個‘A’」的表述是指‘A’的數量為任意。「至少1個‘A’可經‘B’所取代」的表述是指當‘A’的數量為1個時，‘A’的位置為任意，當‘A’的數量為2個以上時，它們的位置亦可無限制地選擇。該規則亦適用於「至少1個‘A’經‘B’所取代」的表述。例如，「烷基中，至少1個-CH₂-可經-O-或-S-所取代」的表述中包含-OCH₃、-CH₂OCH₃、-CH₂OCH₂CH₂OCH₃、-SCH₂CH₂CH₃、-CH₂CH₂SCH₃、-CH₂OCH₂CH₂SCH₃等基團。此外，連續的2個-CH₂-經-O-所取代而成為-O-O-的情況欠佳。烷基等中，甲基部分(-CH₂-H)的-CH₂-經-O-所取代而成為-O-H的情況亦欠佳。

式(1)至式(3)中，由六角形包圍的A、B、C等記號分別與環A、環B、環C等對應。六角形表示六員環或縮合環。有時將式(1)所表示的化合物簡稱為「化合物(1)」。有時將「選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物簡稱為「化合物(1)」。「化合物(1)」是指式(1)所表示的1種化合物或者2種以上的化合物。其它式所表示的化合物亦同樣如此。

成分化合物的化學式中，將末端基R¹的記號用於多種化合物。該些化合物中，任意的2個R¹所表示的2個基團可相同，或者亦可不同。例如，有化合物(1-1)的R¹為乙基，且化合物(1-2)的R¹為乙基的情況。亦有化合物(1-1)的R¹為乙基，且化合物(1-2)的R¹為丙基的情況。該規則亦適用於R²、Y¹等記號。式(1)中，m為2時，存在2個環A。該化合物中，2個環A所表示的2個環可相同，或者亦可不同。當m大於2時，該規則亦適用於任意的2個環A。該規則亦適用於Z¹、環B等。

2-氟-1,4-伸苯基是指下述2種二價基。化學式中，氟可為朝左(L)，或者亦可為朝右(R)。該規則亦適用於四氫吡喃-2,5-二基之類的藉由自環中去除2個氫而生成的非對稱的二價基。該規則亦適用於羰基氧基(-COO-及-OCO-)之類的鍵結基。

本發明為下述項等。

項1. 一種液晶顯示元件，其包括第一基板、第二基板以及配置於該些基板之間的、具有向列相且具有正的介電各向異性的液晶組成物，並且閃爍率為0%至1%的範圍。

項2. 如項1所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物含有選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分，

式(1)中，R¹為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或者萘-2,6-二基；Z¹為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲基氧基、羰基氧基、或者二氟亞甲基氧基；X¹及X²獨立地為氫或氟；Y¹為氟、氯、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基氧基；m為0、1、2、3或4。

項3. 如項2所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物的第一成分為選自式(1-1)至式(1-21)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物，

式(1-1)至式(1-21)中，R¹為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；X¹至X¹⁴獨立地為氫或氟；Y¹為氟、氯、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷氧基。

項4. 如項2或項3所述的液晶顯示元件，其中基於液晶組成物的重量，液晶組成物的第一成分的比例為15重量%至60重量%的範圍。

項5. 如項1至項4中任一項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物含有選自式(2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分，

式(2)中，R²及R³獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基；環B及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或者2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z²為單鍵、伸乙基、或者羰基氧基；n為1、2或3。

項6. 如項5所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物的第二成分為選自式(2-1)至式(2-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物，

式(2-1)至式(2-13)中，R²及R³獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基。

項7. 如項5或項6所述的液晶顯示元件，其中基於液晶組成物的重量，液晶組成物的第二成分的比例為40重量%至80重量%的範圍。

項8. 如項1至項7中任一項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物含有選自式(3)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分，

式(3)中，R⁴及R⁵獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的烯基氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基；環D及環F獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少1個氫經氟或氯所取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基；環E為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或者7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z³及Z⁴獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或者亞甲基氧基；e為1、2或3，f為0或1；而且e與f的和為3以下。

項9. 如項8所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物的第三成分為選自式(3-1)至式(3-19)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物，

式(3-1)至式(3-19)中，R⁴及R⁵獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的烯基氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基。

項10. 如項8或項9所述的液晶顯示元件，其中基於液晶組成物的重量，液晶組成物的第三成分的比例為3重量%至20 重量%的範圍。

項11. 如項1至項10中任一項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物中，向列相的上限溫度為70℃以上，波長589nm下的光學各向異性(於25℃下測定)為0.07以上，而且頻率1kHz中的介電各向異性(於25℃下測定)為2以上。

項12. 如項1至項11中任一項所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為TN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、或者FPA模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。

項13. 如項1至項11中任一項所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為IPS模式或者FFS模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。

項14. 一種液晶組成物，其含有於如項1至項13中任一項所述的液晶顯示元件中。

項15. 一種如項14所述的液晶組成物的用途，其用於液晶顯示元件中。

本發明亦包括以下各項。(a)所述組成物，其更含有光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑等添加物的至少1種。(b)一種AM元件，其含有所述組成物。(c)一種聚合物穩定配向(PSA)型的AM元件，其含有更包含聚合性化合物的所述組成物。(d)一種聚合物穩定配向(PSA)型的AM元件，其含有所述組成物，且該組成物中的聚合性化合物進行聚合。(e)一種元件，其含有所述組成物，而且具有PC模式、TN模式、STN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、或者FPA模式。(f)一種透過型的元件，其含有所述組成物。(g)將所述組成物作為具有向列相的組成物的用途。(h)藉由在所述組成物中添加光學活性化合物而作為光學活性組成物的用途。

本發明的液晶顯示元件包括第一基板、第二基板、以及配置於該些基板之間且具有正的介電各向異性的液晶組成物，並且液晶顯示元件的閃爍率為0%至1%的範圍。閃爍率(%)可藉由(｜施加正的電壓時的亮度-施加負的電壓時的亮度｜)/平均亮度)×100來表示。經推定：閃爍與圖像的殘像相關聯，且當以交流驅動時，因在正圖框的電位與負圖框的電位之間產生差而產生閃爍。可藉由適當選擇元件中所含的組成物的成分來抑制閃爍的產生。

以如下順序對本發明的組成物進行說明。第一，對組成物中的成分化合物的構成進行說明。第二，對成分化合物的主要特性、以及該化合物給組成物帶來的主要效果進行說明。第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例以及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。第五，示出較佳的成分化合物。第六，對可添加於組成物中的添加物進行說明。第七，對成分化合物的合成方法進行說明。最後，對組成物的用途進行說明。

第一，對組成物中的成分化合物的構成進行說明。本發明的組成物被分類為組成物A及組成物B。組成物A除了含有選自化合物(1)、化合物(2)及化合物(3)中的液晶性化合物以外，亦可更含有其他的液晶性化合物、添加物等。「其他的液晶性化合物」是與化合物(1)、化合物(2)及化合物(3)不同的液晶性化合物。此種化合物是出於進一步調整特性的目的混合於組成物中。添加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑等。

組成物B實質上僅包含選自化合物(1)、化合物(2) 及化合物(3)中的液晶性化合物。「實質上」是指組成物雖可含有添加物，但不含其他的液晶性化合物。與組成物A相比較，組成物B的成分的數量少。就降低成本的觀點而言，組成物B優於組成物A。就可藉由混合其他的液晶性化合物來進一步調整特性的觀點而言，組成物A優於組成物B。

第二，對成分化合物的主要特性、以及該化合物給組成物的特性帶來的主要效果進行說明。基於本發明的效果，將成分化合物的主要特性歸納於表2中。表2的記號中，L是指大或高，M是指中等程度的，S是指小或低。記號L、M、S是基於成分化合物之間的定性比較的分類，0(零)是指值為零，或者接近於零。

當將成分化合物混合於組成物中時，成分化合物給組成物的特性帶來的主要效果如下所述。第一成分為介電各向異性為正的化合物(1)。化合物(1)降低下限溫度，而且提高介電各向異性。第二成分為介電各向異性為零、或接近於零的化合物(2)。化合物(2)降低黏度、或者提高上限溫度。第三成分為介電各向異性為負的化合物。化合物(3)提高短軸方向上的介電常數。

第三，對組成物中的成分的組合、成分化合物的較佳比例以及其根據進行說明。組成物中的成分的組合為第一成分+第二成分、第一成分+第二成分+第三成分、第一成分+第三成分。成分的較佳組合為第一成分+第二成分。成分的較佳組合亦為第一成分+第二成分+第三成分。

為了提高介電各向異性，第一成分的較佳比例為約15 重量%以上，為了降低下限溫度、或者為了降低黏度，第一成分的較佳比例為約60重量%以下。尤佳的比例為約15重量%至約50重量%的範圍。特佳的比例為約15重量%至約40重量%的範圍。

為了提高上限溫度、或者為了降低黏度，第二成分的較佳比例為約40重量%以上，為了提高介電各向異性，第二成分的較佳比例為約80重量%以下。尤佳的比例為約40重量%至約75重量%的範圍。特佳的比例為約40重量%至約70重量%的範圍。若增加化合物(2-1)、化合物(2-2)、化合物(2-3)之類的第二成分的比例，則元件的臨限電壓升高且黏度降低。因此，只要滿足元件中的臨限電壓的規格(spec)，則理想的是第二成分的比例較多。

為了提高短軸方向上的介電常數，第三成分的較佳比例為約3重量%以上，為了降低下限溫度，第三成分的較佳比例為約20重量%以下。尤佳的比例為約5重量%至約20重量%的範圍。特佳的比例為約5重量%至約15重量%的範圍。

第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。對化合物 (1)、化合物(2)及化合物(3)一併加以說明。該些情況亦適用於相對應的下位式。R¹為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基。為了提高對紫外線或熱的穩定性，較佳的R¹為碳數1至12的烷基。R²及R³獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基。為了提高對紫外線或熱的穩定性等，較佳的R²或R³為碳數1至12的烷基，為了降低下限溫度或者為了降低黏度，較佳的R²或R³為碳數2至12的烯基。R⁴及R⁵獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2 至12的烯基、碳數2至12的烯基氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基。為了提高穩定性，較佳的R⁴或R⁵為碳數1至12的烷基，為了提高短軸方向上的介電常數，較佳的R⁴或R⁵為碳數1至12的烷氧基。

R¹至R⁵中，烷基為直鏈狀或者分支狀，不包含環己基之類的環狀烷基。直鏈狀烷基優於分支狀烷基。該些情況亦適用於烷氧基、烯基、烯基氧基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基等。鹵素是指氟、氯、溴或碘。較佳的鹵素為氟或氯。尤佳的鹵素為氟。

較佳的烷基為：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或者辛基。為了降低黏度，尤佳的烷基為乙基、丙基、丁基、戊基、或者庚基。

較佳的烷氧基為：甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或者庚氧基。為了降低黏度，尤佳的烷氧基為甲氧基或者乙氧基。

較佳的烯基為：乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、或者5-己烯基。為了降低黏度，尤佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或者3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。出於為了降低黏度等原因，於1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之類的烯基中較佳為反式構型。於 2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之類的烯基中較佳為順式構型。

較佳的烯基氧基為：乙烯基氧基、烯丙基氧基、3-丁烯基氧基、3-戊烯基氧基、或者4-戊烯基氧基。為了降低黏度，尤佳的烯基氧基為烯丙基氧基或者3-丁烯基氧基。

至少1個氫經鹵素所取代的烷基的較佳例為：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、或者8-氟辛基。為了提高介電各向異性，尤佳的烷基為2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、或者5-氟戊基。

至少1個氫經鹵素所取代的烯基的較佳例為：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、或者6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，尤佳的例為2,2-二氟乙烯基或者4,4-二氟-3-丁烯基。

環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、 2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或者萘-2,6-二基。為了降低閃爍率，較佳的環A為1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或者四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學各向異性，較佳的環A為1,4-伸苯基或者2-氟-1,4-伸苯基。

環B及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟 -1,4-伸苯基、或者2,5-二氟-1,4-伸苯基。為了降低黏度，較佳的環B或環C為1,4-伸環己基，為了提高光學各向異性，較佳的環B或環C為1,4-伸苯基。

環D及環F獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、 1,4-伸苯基、至少1個氫經氟或氯所取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基。「至少1個氫經氟或氯所取代的1,4-伸苯基」的較佳例為2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基或者2-氯-3-氟-1,4-伸苯基。為了降低黏度，較佳的環D或環F為1,4-伸環己基，為了提高介電各向異性，較佳的環D或環F為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學各向異性，較佳的環D或環F為1,4-伸苯基。

環E為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3- 二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或者7,8-二氟色原烷-2,6-二基。為了降低黏度，較佳的環E為2,3-二氟-1,4-伸苯基，為了降低光學各向異性，較佳的環E為2-氯-3-氟-1,4-伸苯基，為了提高短軸方向上的介電常數，較佳的環E為7,8-二氟色原烷-2,6-二基。

為了提高上限溫度，對於與1,4-伸環己基有關的立體構型而言是反式構型優於順式構型。四氫吡喃-2,5-二基為或者，較佳為。

Z¹為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲基氧基、羰基氧基、或者二氟亞甲基氧基。為了提高介電各向異性，較佳的Z¹為二氟亞甲基氧基。Z²為單鍵、伸乙基或者羰基氧基。為了降低黏度，較佳的Z²為單鍵。Z³及Z⁴獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或者亞甲基氧基。為了降低黏度，較佳的Z³或Z⁴為單鍵，為了提高短軸方向上的介電常數，較佳的Z³或Z⁴為亞甲基氧基。

X¹及X²獨立地為氫或氟。為了提高介電各向異性，較佳的X¹或X²為氟。與X¹及X²為氫的化合物相比，X¹為氫且X²為氟的化合物的介電各向異性大。X¹及X²為氟的化合物具有更大的介電各向異性。

Y¹為氟、氯、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12 的烷基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基氧基。為了降低下限溫度，較佳的Y¹為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。尤佳的Y¹為氟、三氟甲基、或者三氟甲氧基。特佳的Y¹為氟。

至少1個氫經鹵素所取代的烷基的較佳例為三氟甲基。至少1個氫經鹵素所取代的烷氧基的較佳例為三氟甲氧基。至少1個氫經鹵素所取代的烯基氧基的較佳例為三氟乙烯基氧基。

m為1、2、3或4。較佳的m為1、2或3。為了降低下限溫度，尤佳的m為2，為了提高介電各向異性，尤佳的m為3。n為1、2或3。為了降低黏度，較佳的n為1，為了提高上限溫度，較佳的n為2或3。尤佳的n為1或2。尤佳的n亦為2或3。e為1、2或3，f為0或1，而且e與f的和為3以下。為了降低黏度，較佳的e為1，為了提高上限溫度，較佳的e為2或3。為了降低黏度，較佳的f為0，為了降低下限溫度，較佳的f為1。e與f的較佳的和為1或2。

第五，示出較佳的成分化合物。第一成分為介電各向異性為正的化合物(1)。較佳的化合物(1)為如項3所述的化合物(1-1)至化合物(1-21)。就抑制閃爍的觀點而言較佳的化合物如下所述。具有單鍵或二氟亞甲基氧基的化合物優於具有伸乙基或羰基氧基的化合物。具有1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或者萘-2,6-二基的化合物優於具有1,4-伸環己基的化合物。

該些化合物中，較佳為第一成分的至少1種為化合物(1-6)、化合物(1-9)、化合物(1-10)、化合物(1-11)、化合物(1-12)、化合物(1-13)、化合物(1-15)、化合物(1-17)、化合物(1-18)、化合物(1-19)、化合物(1-20)、或者化合物(1-21)。基於第一成分的重量，該些化合物的合計較佳為50重量%至100重量%的範圍。基於液晶組成物的重量，該些化合物的合計較佳為10重量%至80重量%的範圍。基於液晶組成物的重量，該些化合物的合計尤佳為20重量%至60重量%的範圍。

第二成分為介電各向異性為零或接近於零的化合物(2)。較佳的化合物(2)為如項6所述的化合物(2-1)至化合物(2-13)。該些化合物中，較佳為第二成分的至少1種為化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-5)、化合物(2-6)、或者化合物(2-7)。較佳為第二成分的至少2種為化合物(2-1)及化合物(2-3)、或者化合物(2-1)及化合物(2-5)的組合。

第三成分為介電各向異性為負的化合物(3)。較佳的化合物(3)為如項9所述的化合物(3-1)至化合物(3-19)。就抑制閃爍的觀點而言較佳的化合物如下所述。具有單鍵或伸乙基的化合物優於具有亞甲基氧基的化合物。具有1,4-伸環己基或者1,4-伸苯基的化合物優於具有四氫吡喃-2,5-二基的化合物。尤佳的化合物為化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-4)、化合物(3-6)、化合物(3-7)、化合物(3-9)、化合物(3-13)、化合物(3-16)、及化合物(3-17)。

第六，對可添加於組成物中的添加物進行說明。此種添加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑等。出於引起液晶分子的螺旋結構來賦予扭轉角(torsion angle)的目的，而將光學活性化合物添加於組成物中。此種化合物的例子為化合物(4-1)至化合物(4-5)。光學活性化合物的較佳比例為約5重量%以下。尤佳的比例為約0.01重量%至約2重量%的範圍。

為了防止由大氣中的加熱所引起的比電阻下降，或者為了於長時間使用元件後，不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率，而將抗氧化劑添加於組成物中。抗氧化劑的較佳例是t為1至9的整數的化合物(5)等。

化合物(5)中，較佳的t為1、3、5、7或9。尤佳的t 為7。t為7的化合物(5)由於揮發性小，故而對於在長時間使用元件後，不僅在室溫下，而且在接近於上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率而言有效。為了獲得所述效果，抗氧化劑的較佳比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳比例為約600ppm以下。尤佳的比例為約100ppm至約300ppm的範圍。

紫外線吸收劑的較佳例為：二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，具有立體阻礙的胺之類的光穩定劑亦較佳。為了獲得所述效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例為約10000ppm以下。尤佳的比例為約100ppm至約10000ppm的範圍。

為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，而將偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)添加於組成物中。色素的較佳比例為約0.01重量%至約10重量%的範圍。為了防止起泡，而將二甲基矽酮油、甲基苯基矽酮油等消泡劑添加於組成物中。為了獲得所述效果，消泡劑的較佳比例為約1ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳比例為約1000ppm以下。尤佳的比例為約1ppm至約500ppm的範圍。

為了適合於聚合物穩定配向(PSA)型的元件而對組成物添加聚合性化合物。聚合性化合物的較佳例為：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)、乙烯基酮等化合物。尤佳例為丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯的衍生物。為了獲得所述效果，聚合性化合物的較佳比例為約0.05重量%以上，為了防止顯示不良，聚合性化合物的較佳比例為約10重量%以下。尤佳的比例為約0.1重量%至約2重量%的範圍。

聚合性化合物藉由紫外線照射而聚合。亦可於光聚合起始劑等起始劑的存在下進行聚合。用以進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型、以及適當的量已為本領域技術人員所知，且記載於文獻中。例如作為光起始劑的豔佳固(Irgacure)651(註冊商標；巴斯夫(BASF))、豔佳固(Irgacure)184(註冊商標；巴斯夫(BASF))、或者德牢固(Darocure)1173(註冊商標；巴斯夫(BASF))適合於自由基聚合。基於聚合性化合物的重量，光聚合起始劑的較佳比例為約0.1重量%至約5重量%的範圍。尤佳的比例為約1重量%至約3重量%的範圍。

保管聚合性化合物時，為了防止聚合，亦可添加聚合抑制劑。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制劑的狀態添加於組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、甲基對苯二酚之類的對苯二酚衍生物、4-第三丁基鄰苯二酚、4-甲氧基苯酚、啡噻嗪等。

第七，對成分化合物的合成方法進行說明。該些化合物可利用已知的方法來合成。例示合成方法。化合物(1-2)及化合物(1-7)是利用日本專利特開平2-233626號公報中記載的方法來合成。化合物(2-1)是利用日本專利特開昭59-176221號公報中記載的方法來合成。化合物(2-13)是利用日本專利特開平2-237949號公報中記載的方法來合成。化合物(3-1)及化合物(3-6)是利用日本專利特表平2-503441號公報中登載的方法來合成。式(5)的t為1的化合物可自西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)獲取。t為7的化合物(5)等是利用美國專利3660505號說明書中記載的方法來合成。

未記載合成方法的化合物可利用以下成書中記載的方法來合成：「有機合成(Organic Syntheses)」(約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc.))、「有機反應(Organic Reactions)」(約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc.))、「綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis)」(培格曼出版公司(Pergamon Press))、「新實驗化學講座」(丸善)等。組成物是利用公知的方法，由以所述方式獲得的化合物來製備。例如，將成分化合物進行混合，然後藉由加熱而使其相互溶解。

最後，對組成物的用途進行說明。本發明的組成物主要具有約-10℃以下的下限溫度、約70℃以上的上限溫度、以及約0.07至約0.20的範圍的光學各向異性。亦可藉由控制成分化合物的比例，或者藉由混合其他的液晶性化合物，來製備具有約0.08至約0.25的範圍的光學各向異性的組成物。亦可藉由反覆試驗來製備具有約0.10至約0.30的範圍的光學各向異性的組成物。含有該組成物的元件具有大的電壓保持率。該組成物適合於AM元件。該組成物特別適合於透過型的AM元件。該組成物可用作具有向列相的組成物，且可藉由添加光學活性化合物而用作光學活性組成物。

該組成物可用於AM元件。進而亦可用於PM元件。該組成物可用於具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特佳為用於具有TN模式、OCB模式、IPS模式或者FFS模式的AM元件。於具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中，當未施加電壓時，液晶分子的排列可為與玻璃基板平行，或者亦可為垂直。該些元件可為反射型、透過型或者半透過型。較佳為用於透過型元件。亦可用於非晶矽-TFT元件或者多晶矽-TFT元件。亦可用於對該組成物進行微膠囊化而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件、或使組成物中形成有三維網狀高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件。

[實施例]

藉由實施例來對本發明進一步進行詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明包含實施例1的組成物與實施例2的組成物的混合物。本發明亦包含將實施例的組成物的至少2種混合而成的混合物。所合成的化合物是藉由核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)分析等方法來鑑定。化合物、組成物以及元件的特性是利用下述記載的方法來測定。

NMR分析：測定時使用布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)公司製造的DRX-500。¹H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl₃等氘化溶劑中，於室溫下以500MHz、累計次數為16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。¹⁹F-NMR的測定中，使用CFCl₃作為內部標準，以累計次數24次來進行。核磁共振光譜的說明中，s是指單峰(singlet)，d是指雙重峰(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是指寬峰(broad)。

氣相層析分析：測定時使用島津製作所製造的GC-14B 型氣相層析儀。載體氣體為氦氣(2mL/min)。將試樣氣化室設定為280℃，將檢測器(火焰離子化檢測器(flame ionization detector，FID))設定為300℃。進行成分化合物的分離時，使用安捷倫科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。該管柱於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min的比例升溫至280℃。將試樣製備成丙酮溶液(0.1重量%)後，將其1μL注入至試樣氣化室中。記錄計為島津製作所製造的C-R5A型層析儀組件(Chromatopac)、或者其同等品。所得的氣相層析圖顯示出與成分化合物相對應的峰值的保持時間以及峰值的面積。

用以稀釋試樣的溶劑可使用氯仿、己烷等。為了將成分化合物分離，可使用如下的毛細管柱。安捷倫科技有限公司製造的HP-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)、澳大利亞SGE國際公司(SGE International Pty.Ltd)製造的BP-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)。出於防止化合物峰值的重疊的目的，可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度50m、內徑0.25mm、膜厚0.25μm)。

組成物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法來算出。利用氣相層析法(FID)來對液晶性化合物的混合物進行分析。氣相層析圖中的峰值的面積比相當於液晶性化合物的比例。使用上文記載的毛細管柱時，可將各種液晶性化合物的修正係數視為1。因此，液晶性化合物的比例(重量%)可根據峰值的面積比來算出。

測定試樣：測定組成物或元件的特性時，將組成物直接用作試樣。測定化合物的特性時，藉由將該化合物(15重量%)混合於母液晶(85重量%)中來製備測定用試樣。根據藉由測定而獲得的值，利用外推法來算出化合物的特性值。(外推值)={(試樣的測定值)-0.85×(母液晶的測定值)}/0.15。當於該比例下，層列相(或者結晶)於25℃下析出時，將化合物與母液晶的比例以10重量%：90重量%、5重量%：95重量%、1重量%：99重量%的順序變更。利用該外推法來求出與化合物相關的上限溫度、光學各向異性、黏度、以及介電各向異性的值。

使用下述母液晶。成分化合物的比例是以重量%表示。

測定方法：利用下述方法來進行特性的測定。該些方法大多是社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association；稱為JEITA)所審議製定的JEITA標準(JEITA．ED-2521B)中記載的方法、或者將其加以修飾而成的方法。用於測定的TN元件上未安裝薄膜電晶體(TFT)。

(1)向列相的上限溫度(NI；℃)：於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣，以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分自向列相變化為各向同性液體時的溫度。

(2)向列相的下限溫度(T_C；℃)：將具有向列相的試樣放入玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，當試樣於-20℃下為向列相的狀態，而於-30℃下變化為結晶或者層列相時，將T_C記載為<-20℃。

(3)黏度(體積黏度；η；於20℃下測定；mPa．s)：測定時使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計。

(4)黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)：依據M.今井(M.Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259期第37頁(1995)中記載的方法來進行測定。於扭轉角為0°、而且2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm的TN元件中放入試樣。對該元件於16V至19.5V的範圍內，以0.5V為單位來階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅施加1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與不施加(2秒)的條件反覆施加。測定藉由該施加而產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)。由該些測定值與M.今井等人的論文中第40頁記載的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需要的介電各向異性的值是使用測定了該旋轉黏度的元件且利用以下所記載的方法求出。

(5)光學各向異性(折射率各向異性；△n；於25℃下測定)：使用波長為589nm的光，利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。將主稜鏡的表面向一個方向摩擦後，將試樣滴加於主稜鏡上。折射率n ∥是在偏光的方向與摩擦的方向平行時測定。折射率n ⊥是在偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定。光學各向異性的值是根據△n=n ∥-n ⊥的式子來計算。

(6)介電各向異性(△ε；於25℃下測定)：於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、而且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(10V、1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε ∥)。對該元件施加正弦波(0.5 V、1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε ⊥)。介電各向異性的值是根據△ε=ε ∥-ε ⊥的式子來計算。

(7)臨限電壓(Vth；於25℃下測定；V)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為0.45/△n(μm)、且扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對該元件施加的電壓(32Hz、矩形波)是以0.02V為單位，自0V階段性地增加至10V。此時，自垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光量。製成當該光量達到最大時透過率為100%，且當該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是由透過率達到90%時的電壓來表示。

(8)電壓保持率(VHR-1；於25℃下測定；%)：測定中使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。加入試樣後，利用以紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V、60微秒)來充電。利用高速電壓計在16.7毫秒之間測定所衰減的電壓，求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率是由面積A相對於面積B的百分率來表示。

(9)電壓保持率(VHR-2；於80℃下測定；%)：除了代替25℃而於80℃下進行測定以外，以與所述相同的順序來測定電壓保持率。將所得的值以VHR-2來表示。

(10)電壓保持率(VHR-3；於25℃下測定；%)：照射紫外線後，測定電壓保持率，來評價對紫外線的穩定性。測定中使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且單元間隙為5μm。於該元件中注入試樣，照射光20分鐘。光源為超高壓水銀燈USH-500D(牛尾(Ushio)電機製造)，元件與光源的間隔為20cm。 VHR-3的測定中，於16.7毫秒之間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-3的組成物對紫外線具有大的穩定性。VHR-3較佳為90%以上，更佳為95%以上。

(11)電壓保持率(VHR-4；於25℃下測定；%)：將注入有試樣的TN元件於80℃的恆溫槽內加熱500小時後，測定電壓保持率，評價對熱的穩定性。VHR-4的測定中，於16.7毫秒之間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對熱具有大的穩定性。

(12)響應時間(τ；於25℃下測定；ms)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5kHz。於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5.0μm、且扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對該元件施加矩形波(60Hz、5V、0.5秒)。此時，自垂直方向對元件照射光，測定透過元件的光量。當該光量達到最大時視作透過率為100%，當該光量為最小時視作透過率為0%。上升時間(τr：rise time；毫秒)是透過率自90%變化為10%所需要的時間。下降時間(τf：fall time；毫秒)是透過率自10%變化為90%所需要的時間。響應時間是由以所述方式求出的上升時間與下降時間的和來表示。

(13)彈性常數(K；於25℃下測定；pN)：測定時使用橫河．惠普(Yokogawa．Hewlett-Packard)股份有限公司製造的HP4284A型LCR計。於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的水平配向元件中放入試樣。對該元件施加0伏特至20伏特電荷，測定靜電電容以及施加電壓。使用「液晶裝置手冊」(日刊工業新聞社)第75頁的式(2.98)、式(2.101)，對所測定的靜電電容(C)與施加電壓(V)的值進行擬合，由式(2.99)獲得K11及K33的值。繼而於所述「液晶裝置手冊」第171頁的式(3.18)中，使用剛才求出的K11及K33的值來算出K22。彈性常數是由以所述方式求出的K11、K22及K33的平均值來表示。

(14)比電阻(ρ；於25℃下測定；Ωcm)：於具備電極的容器中注入試樣1.0mL。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。根據下式來算出比電阻。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。

(15)閃爍率(於25℃下測定；%)：測定時使用橫河電機(股)製造的多媒體顯示器測試儀(multimedia display tester)3298F。光源為LED。2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為3.5μm，於摩擦方向為反平行的正常顯黑模式(normally black mode)的FFS元件中放入試樣。使用以紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加電壓，測定透過元件的光量達到最大的電壓。一邊對元件施加該電壓，一邊使感測器部接近元件，讀取所顯示的閃爍率。

(16)螺旋節距(P；於室溫下測定；μm)：螺旋節距是利用楔法來測定。參照「液晶便覽」第196頁(2000年發行，丸善)。將試樣注入至楔形單元中，於室溫下靜置2小時後，利用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)(股)，商品名MM40/60系列)來觀察向錯線(disclination line)的間隔(d2-d1)。螺旋節距(P)是根據將楔單元的角度表示為θ的下述式來算出。P=2×(d2-d1)×tanθ。

(17)短軸方向上的介電常數(ε ⊥；於25℃下測定)：於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、而且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε ⊥)。

實施例中的化合物是基於下述表3的定義，由記號來表示。表3中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式構型。位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號相對應。(-)的記號是指其他的液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基於液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)。最後，歸納組成物的特性值。

[比較例1]

為了進行比較而製備不含化合物(1)的組成物。該組成物的成分以及特性如下所述。

NI=106.9℃；Tc<-20℃；△n=0.140；△ε=8.8；Vth=1.97V；η=22.0mPa．s；閃爍率=1.66%.

[實施例1]

NI=86.2℃；Tc<-30℃；△n=0.102；△ε=7.8；Vth=1.56V；η=13.0mPa．s；閃爍率=0.56%.

[實施例2]

NI=79.9℃；Tc<-30℃；△n=0.129；△ε=16.5；Vth=1.23V；η=22.7mPa．s；閃爍率=0.50%.

[實施例3]

NI=92.7℃；Tc<-20℃；△n=0.092；△ε=3.4；Vth=2.25V；η=10.9mPa．s；閃爍率=0.11%.

[實施例4]

3-GB(F,F)XB(F,F)-F (1-10) 3%

NI=84.8℃；Tc<-25℃；△n=0.104；△ε=8.2；Vth=1.55V；η=13.7mPa．s；閃爍率=0.03%.

[實施例5]

NI=98.3℃；Tc<-30℃；△n=0.100；△ε=7.1；Vth=1.77V；η=21.6mPa．s；閃爍率=0.91%.

[實施例6]

NI=92.3℃；Tc<-30℃；△n=0.096；△ε=4.8；Vth=2.15V；η=15.7mPa．s；閃爍率=0.51%.

[實施例7]

NI=86.4℃；Tc<-30℃；△n=0.121；△ε=5.6；Vth=1.83V；η=14.0mPa．s；閃爍率=0.77%.

[實施例8]

NI=86.0℃；Tc<-30℃；△n=0.099；△ε=7.5；Vth=1.61V；η=12.8mPa．s；閃爍率=0.48%.

[實施例9]

NI=78.0℃；Tc<-30℃；△n=0.114；△ε=5.7；Vth=1.81V；η=14.4mPa．s；閃爍率=0.39%.

[實施例10]

NI=117.5℃；Tc<-30℃；△n=0.120；△ε=4.3；Vth=2.41V；η=14.2 mPa．s；閃爍率=0.25%.

[實施例11]

NI=75.8℃；Tc<-10℃；△n=0.168；△ε=3.8；Vth=2.45V；η=25.1mPa．s；閃爍率=0.13%.

[實施例12]

NI=87.2℃；Tc<-30℃；△n=0.120；△ε=3.1；Vth=2.44V；η=16.5mPa．s；閃爍率=0.23%.

[實施例13]

NI=106.1℃；Tc<-30℃；△n=0.105；△ε=3.2；Vth=2.49V；η=11.8mPa．s；閃爍率=0.68%.

[實施例14]

NI=86.5℃；Tc<-30℃；△n=0.095；△ε=5.4；Vth=1.79V；η=12.8mPa．s；閃爍率=0.39%.

[實施例15]

3-GB(F)B(F)-F (1-9) 5%

NI=83.2℃；Tc<-25℃；△n=0.103；△ε=6.7；Vth=1.70V；η=12.8mPa．s；閃爍率=0.08%.

[實施例16]

NI=86.1℃；Tc<-30℃；△n=0.111；△ε=7.1；Vth=1.63V；η=13.5mPa．s；閃爍率=0.11%.

含有實施例1至實施例16的組成物的液晶顯示元件中，閃爍率為0.03%至0.91%的範圍。另一方面，含有比較例1的組成物的元件的閃爍率為1.66。如上所述，與比較例的閃爍率相比，實施例的閃爍率小，進入0%至1%的範圍。因此結論為本發明的液晶顯示元件具有優異的特性。

[產業上之可利用性]

本發明的液晶顯示元件具有短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、長壽命、小的閃爍率等特性，閃爍率為0%至1%的範圍。因此該元件可用於液晶投影儀、液晶電視等。

Claims

一種液晶顯示元件，其包括第一基板、第二基板以及配置於該些基板之間、具有向列相且具有正的介電各向異性的液晶組成物，並且閃爍率為0%至1%的範圍。
如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物含有選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分，式(1)中，R¹為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或者萘-2,6-二基；Z¹為單鍵、伸乙基、伸乙烯基、亞甲基氧基、羰基氧基、或者二氟亞甲基氧基；X¹及X²獨立地為氫或氟；Y¹為氟、氯、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基氧基；m為0、1、2、3或4。
如申請專利範圍第2項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物的第一成分為選自式(1-1)至式(1-21)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物，式(1-1)至式(1-21)中，R¹為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者碳數2至12的烯基；X¹至X¹⁴獨立地為氫或氟；Y¹為氟、氯、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷氧基。
如申請專利範圍第2項所述的液晶顯示元件，其中基於液晶組成物的重量，液晶組成物的第一成分的比例為15重量%至60重量%的範圍。
如申請專利範圍第2項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物含有選自式(2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分，式(2)中，R²及R³獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基；環B及環C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或者2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z²為單鍵、伸乙基、或者羰基氧基；n為1、2或3。
如申請專利範圍第5項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物的第二成分為選自式(2-1)至式(2-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物，式(2-1)至式(2-13)中，R²及R³獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數2至12的烯基。
如申請專利範圍第5項所述的液晶顯示元件，其中基於液晶組成物的重量，液晶組成物的第二成分的比例為40重量%至80重量%的範圍。
如申請專利範圍第2項或第5項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物含有選自式(3)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分，式(3)中，R⁴及R⁵獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的烯基氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基；環D及環F獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少1個氫經氟或氯所取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基；環E為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或者7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z³及Z⁴獨立地為單鍵、伸乙基、羰基氧基、或者亞甲基氧基；e為1、2或3，f為0或1；而且e與f的和為3以下。
如申請專利範圍第8項所述的液晶顯示元件，其中液晶組成物的第三成分為選自式(3-1)至式(3-19)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物，式(3-1)至式(3-19)中，R⁴及R⁵獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的烯基氧基、或者至少1個氫經鹵素所取代的碳數1至12的烷基。
如申請專利範圍第8項所述的液晶顯示元件，其中基於液晶組成物的重量，液晶組成物的第三成分的比例為3重量%至20 重量%的範圍。
如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中液晶組成物中，向列相的上限溫度為70℃以上，波長589nm下的光學各向異性(於25℃下測定)為0.07以上，而且頻率1kHz中的介電各向異性(於25℃下測定)為2以上。
如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為扭轉向列模式、電控雙折射模式、光學補償彎曲模式、共面切換模式、邊緣場切換模式、或者電場感應光反應配向模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為共面切換模式或者邊緣場切換模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
一種液晶組成物，其含有於如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示元件中。
一種如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物的用途，其用於液晶顯示元件中。