TW201809233A - 聚合性極性化合物、液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高、於液晶組成物中的溶解度高，並且用於液晶顯示元件時的電壓保持率大的極性化合物。藉由由式（1）所表示的化合物來解決所述課題。 例如，R1 為碳數1～15的烷基；環A1 至環A5 為伸環己基或伸苯基；Z1 、Z4 及Z5 為單鍵或碳數1～10的伸烷基；a、b及c為0～4；d及e為1～4；P2 及P3 為聚合性基；Sp2 及Sp3 為單鍵或碳數1～10的伸烷基。

Description

聚合性極性化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種具有聚合性基的化合物、液晶組成物及液晶顯示元件。進而，詳細而言是有關於一種一併具有多個甲基丙烯醯氧基等聚合性基與-OH基等極性基的化合物、包含該化合物且含有介電常數各向異性為正或負的液晶組成物、以及包含該組成物的液晶顯示元件。
液晶顯示元件中，基於液晶分子的動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）、面內切換（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）、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）及多晶矽（polycrystal silicon）。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。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。將兩種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。向列相的較佳上限溫度為約70℃以上，而且，向列相的較佳下限溫度為約-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圖像，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。更佳為低溫下的黏度小。
[表1] 1）可縮短向液晶顯示元件注入組成物的時間
組成物的光學各向異性與元件的對比度相關聯。根據元件的模式，而需要光學各向異性大或光學各向異性小，即光學各向異性適當。組成物的光學各向異性（Δn）與元件的單元間隙（d）的積（Δn×d）被設計成使對比度為最大。適當的積的值依存於動作模式的種類。該值於如TN模式的元件中為約0.45 μm。該值於VA模式的元件中為約0.30 μm至約0.40 μm的範圍，於IPS模式或FFS模式的元件中為約0.20 μm至約0.30 μm的範圍。該些情況下，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。組成物的介電常數各向異性大有助於元件中的臨限電壓低、消耗電力小與對比度大。因此，較佳為正或負的介電常數各向異性大。組成物的比電阻大有助於元件的電壓保持率大與對比度大。因此，較佳為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的組成物。較佳為於長時間使用後，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的組成物。組成物對紫外線及熱的穩定性與元件的壽命相關聯。於該穩定性高時，元件的壽命長。此種特性對用於液晶投影儀、液晶電視等的AM元件而言較佳。
聚合物穩定配向（polymer sustained alignment，PSA）型的液晶顯示元件中，使用含有聚合物的液晶組成物。首先，將添加有少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。繼而，一面對該元件的基板之間施加電壓，一面對組成物照射紫外線。聚合性化合物進行聚合而於組成物中生成聚合物的網狀結構。該組成物中，能夠利用聚合物來控制液晶分子的配向，故元件的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待聚合物的此種效果。
通用的液晶顯示元件中，液晶分子的垂直配向可藉由聚醯亞胺配向膜達成。另一方面，作為不具有配向膜的液晶顯示元件，提出有將極性化合物添加至液晶組成物中而使液晶分子配向的模式。首先，將添加有少量極性化合物及少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。此處，藉由極性化合物的作用，將液晶分子配向。繼而，一面對該元件的基板之間施加電壓，一面對組成物照射紫外線。此處，聚合性化合物進行聚合，並使液晶分子的配向穩定化。該組成物中，能夠利用極性化合物及聚合物來控制液晶分子的配向，故元件的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。進而，不具有配向膜的元件中不需要形成配向膜的步驟。由於不存在配向膜，故藉由配向膜與組成物的相互作用，元件的電阻不會降低。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待由極性化合物與聚合物的組合所產生的此種效果。
迄今為止，關於不具有配向膜的液晶顯示元件，作為可使液晶分子進行垂直配向的化合物，已合成有多種於末端具有-OH基的化合物。於專利文獻1中記載有於末端具有-OH基的聯苯化合物（S-1）。但是，雖然該化合物的使液晶分子進行垂直配向的能力高，但用於液晶顯示元件時的電壓保持率並不充分。
[化14][現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2014/090362號 [專利文獻2]國際公開第2014/094959號 [專利文獻3]國際公開第2013/004372號 [專利文獻4]國際公開第2012/104008號 [專利文獻5]國際公開第2012/038026號 [專利文獻6]日本專利特開昭50-35076號公報
[發明所欲解決之課題] 本發明的第一課題為提供一種極性化合物，其化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高、於液晶組成物中的溶解度高，並且用於液晶顯示元件時的電壓保持率大。第二課題為提供一種液晶組成物，其包含該化合物，並且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電常數各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。第三課題為提供一種液晶顯示元件，其包含該組成物，並且具有寬廣的可使用溫度範圍、短響應時間、高電壓保持率、低臨限電壓、高對比度、長壽命之類的特性。 [解決課題之手段]
本發明是有關於一種由下述式（1）所表示的化合物、包含該化合物的液晶組成物、及包含該組成物的液晶顯示元件。 [化15]式（1）中， R1 為氫、-Sp2 -P2 、-Sp3 -P3 、或碳數1～15的烷基，於該烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-S-或-NH-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； 環A1 、環A4 、及環A5 獨立為伸環己基、伸環己烯基、伸苯基、伸萘基、十氫伸萘基、四氫伸萘基、四氫吡喃二基、1,3-二噁烷二基、嘧啶二基、或吡啶二基，於該些環中，至少一個氫可由氟、氯、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～11的烯氧基取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； 環A2 、及環A3 獨立為伸環己基、或伸苯基，於該些環中，至少一個氫可由氟、氯、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～11的烯氧基取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； Z1 、Z4 及Z5 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； P2 、及P3 獨立為由下述式（P-1）所表示的聚合性基； [化16]式（P-1）中， M1 及M2 獨立為氫、鹵素、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基； R4 為選自由下述式（1a）、式（1b）、及式（1c）的任一者所表示的基中的基； [化17]式（1a）、式（1b）、及式（1c）中， Sp5 及Sp6 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； S1 為＞CH-或＞N-； S2 為＞C＜或＞Si＜； X1 為由-OH、-NH2 、-OR5 、-N(R5 )2 、-COOH、-SH、-B(OH)2 、或-Si(R5 )3 所表示的基，此處，R5 為氫或碳數1～10的烷基，於該烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； a、b及c獨立為0、1、2、3、或4； d及e獨立為0、1、2、3、或4； d及e的和為2、3、或4。 [發明的效果]
本發明的第一優點為提供一種極性化合物，其化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高、於液晶組成物中的溶解度高，並且用於液晶顯示元件時的電壓保持率大。第二優點為提供一種液晶組成物，其包含該化合物，並且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電常數各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。第三優點為提供一種液晶顯示元件，其包含該組成物，並且具有寬廣的可使用溫度範圍、短響應時間、高電壓保持率、低臨限電壓、高對比度、長壽命之類的特性。
該說明書中的用語的使用方法如下所示。有時將「液晶組成物」及「液晶顯示元件」的用語分別略記為「組成物」及「元件」。「液晶顯示元件」是液晶顯示面板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，以及不具有液晶相但以調節向列相的溫度範圍、黏度、介電常數各向異性之類的特性為目的而混合至組成物中的化合物的總稱。該化合物例如具有如1,4-伸環己基或1,4-伸苯基般的六員環，其分子結構為棒狀（rod like）。「聚合性化合物」是以於組成物中生成聚合物為目的而添加的化合物。「極性化合物」藉由極性基與基板表面相互作用而輔助液晶分子進行排列。
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）由基於該液晶組成物的重量的重量百分率（重量%）來表示。於該液晶組成物中，視需要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、極性化合物之類的添加物。與液晶性化合物的比例同樣地，添加物的比例（添加量）由基於液晶組成物的重量的重量百分率（重量%）來表示。有時亦使用重量百萬分率（ppm）。例外的是聚合起始劑及聚合抑制劑的比例是基於聚合性化合物的重量來表示。
有時將由式（1）所表示的化合物略記為「化合物（1）」。化合物（1）是指由式（1）所表示的一種化合物、兩種化合物的混合物、或三種以上的化合物的混合物。該規則亦適用於選自由式（2）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物等。由六邊形包圍的B1 、C1 、F等記號分別對應於環B1 、環C1 、環F等。六邊形表示如環己烷環或苯環般的六員環或如萘環般的稠環。橫穿該六邊形的斜線表示環上的任意的氫可由-Sp1 -P1 等基取代。e等下標表示經取代的基的數量。當下標為0時，不存在此種取代。
「至少一個‘A’」的表達是指‘A’的數量任意。「至少一個‘A’可由‘B’取代」的表達於‘A’的數量為一個時，是指‘A’的位置任意，於‘A’的數量為兩個以上時，該些‘A’的位置亦可無限制地選擇。該規則亦適用於「至少一個‘A’經‘B’取代」的表達。「至少一個A可由B、C、或D取代」這一表達是指包括至少一個A經B取代的情況，至少一個A經C取代的情況，及至少一個A經D取代的情況，進而多個A經B、C、D的至少兩個取代的情況。例如，至少一個-CH2 -（或-CH2 CH2 -）可由-O-（或-CH=CH-）取代的烷基包括：烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基。再者，連續的兩個-CH2 -由-O-取代而變成-O-O-般的情況不佳。於烷基等中，甲基部分（-CH2 -H）的-CH2 -由-O-取代而變成-O-H的情況亦不佳。
鹵素是指氟、氯、溴、或碘。較佳的鹵素為氟或氯。更佳的鹵素為氟。烷基為直鏈狀或分支狀，不包含環狀烷基。直鏈狀烷基通常優於分支狀烷基。烷氧基、烯基等末端基亦同樣如此。為了提昇向列相的上限溫度，與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式優於順式。2-氟-1,4-伸苯基是指下述的兩種二價基。於化學式中，氟可為向左（L），亦可為向右（R）。該規則亦適用於如四氫吡喃-2,5-二基般的藉由自環中去除兩個氫而生成的非對稱的二價基。 [化18]
本發明包含下述各項等。
第1項. 一種化合物，其由下述式（1）表示： [化19]式（1）中， R1 為氫、-Sp2 -P2 、-Sp3 -P3 、或碳數1～15的烷基，於該烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-或-S-、-NH-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； 環A1 、環A4 、及環A5 獨立為伸環己基、伸環己烯基、伸苯基、伸萘基、十氫伸萘基、四氫伸萘基、四氫吡喃二基、1,3-二噁烷二基、嘧啶二基、或吡啶二基，於該些環中，至少一個氫可由氟、氯、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～11的烯氧基取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； 環A2 、及環A3 獨立為伸環己基、或伸苯基，於該些環中，至少一個氫可由氟、氯、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～11的烯氧基取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； Z1 、Z4 及Z5 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； P2 、及P3 獨立為由下述式（P-1）所表示的聚合性基； [化20]式（P-1）中， M1 及M2 獨立為氫、鹵素、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基； R4 為選自由下述式（1a）、式（1b）、及式（1c）的任一者所表示的基中的基； [化21]式（1a）、式（1b）、及式（1c）中， Sp5 及Sp6 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； S1 為＞CH-或＞N-； S2 為＞C＜或＞Si＜； X1 為由-OH、-NH2 、-OR5 、-N(R5 )2 、-COOH、-SH、-B(OH)2 、或-Si(R5 )3 所表示的基，此處，R5 為氫或碳數1～10的烷基，於該烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； a、b及c獨立為0、1、2、3、或4； d及e獨立為0、1、2、3、或4； d及e的和為2、3、或4。
第2項. 如第1項所述的化合物，其中於式（P-1）中，R4 為由式（1a）或式（1b）所表示的基。
第3項. 如第1項或第2項所述的化合物，其中於式（P-1）中，R4 由式（1a）表示，於式（1）中，b及c為0，d及e的和為2、3、或4。
第4項. 如第1項至第3項中任一項所述的化合物，其由下述式（1-1）表示， [化22]式（1-1）中， P2 及P3 獨立為由下述式（P-1-1）所表示的聚合性基； [化23]式（P-1-1）中， M1 及M2 獨立為氫、氟、或甲基； Sp5 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； Sp2 及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～3的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代； R1 、環A1 、環A2 、環A3 、Z1 、及a為如申請專利範圍第1項中所定義般。
第5項. 一種液晶組成物，其含有如第1項至第4項中任一項所述的化合物的至少一種。
第6項. 如第5項所述的液晶組成物，其更含有選自由下述式（2）至式（4）的任一者所表示的化合物的群組中的至少一種化合物， [化24]式（2）至式（4）中， R11 及R12 獨立為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； 環B1 、環B2 、環B3 、及環B4 獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、或嘧啶-2,5-二基； Z11 、Z12 、及Z13 獨立為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、或-COO-。
第7項. 如第5項或第6項所述的液晶組成物，其更含有選自由下述式（5）至式（7）的任一者所表示的化合物的群組中的至少一種化合物， [化25]式（5）至式（7）中， R13 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 ； 環C1 、環C2 、及環C3 獨立為1,4-伸環己基、至少一個氫可由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基； Z14 、Z15 及Z16 獨立為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、或-(CH2 )4 -； L11 及L12 獨立為氫或氟。
第8項. 如第5項至第7項中任一項所述的液晶組成物，其更含有由下述式（8）所表示的化合物， [化26]式（8）中， R14 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N； 環D1 為1,4-伸環己基、至少一個氫可由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基； Z17 為單鍵、-CH2 CH2 -、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、或-CH2 O-； L13 及L14 獨立為氫或氟； i為1、2、3、或4。
第9項. 如第5項至第8項中任一項所述的液晶組成物，其更含有選自由下述式（9）至式（15）的任一者所表示的化合物的群組中的至少一種化合物， [化27]式（9）至式（15）中， R15 及R16 獨立為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； R17 為氫、氟、碳數1～10的烷基、或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； 環E1 、環E2 、環E3 、及環E4 獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基； 環E5 及環E6 獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基； Z18 、Z19 、Z20 、及Z21 獨立為單鍵、-CH2 CH2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、或-OCF2 -CH2 CH2 -； L15 及L16 獨立為氟或氯； S11 為氫或甲基； X為-CHF-或-CF2 -； j、k、m、n、p、q、r、及s獨立為0或1，k、m、n、及p的和為1或2，q、r、及s的和為0、1、2、或3，t為1、2、或3。
第10項. 如第5項至第9項中任一項所述的液晶組成物，其含有由下述式（16）所表示的聚合性化合物， [化28]式（16）中， 環F及環I獨立為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，於該些環中，至少一個氫可由鹵素、碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代； 環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、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、四氫吡喃-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，於該些環中，至少一個氫可由鹵素、碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代； Z22 及Z23 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； P1 、P2 、及P3 獨立為聚合性基； Sp1 、Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； d為0、1、或2； e、f、及g獨立為0、1、2、3、或4，並且e、f、及g的和為2以上。
第11項. 如第10項所述的液晶組成物，其中於式（16）中，P1 、P2 、及P3 獨立為選自由下述式（P-1）至式（P-5）的任一者所表示的基的群組中的聚合性基， [化29]式（P-1）至式（P-5）中，M1 、M2 、及M3 獨立為氫、氟、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基。
第12項. 如第5項至第11項中任一項所述的液晶組成物，其含有選自由下述式（16-1）至式（16-7）的任一者所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種聚合性化合物， [化30]式（16-1）至式（16-7）中，P4 、P5 、及P6 獨立為選自由下述式（P-1）至式（P-3）的任一者所表示的基的群組中的聚合性基，此處，M1 、M2 、及M3 獨立為氫、氟、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基； [化31]L21 、L22 、L23 、L24 、L25 、L26 、L27 、及L28 獨立為氫、氟、或甲基； Sp1 、Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。
第13項. 如第5項至第12項中任一項所述的液晶組成物，其更含有其他聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、及消泡劑中的至少一種。
第14項. 一種液晶顯示元件，其含有至少一種如第5項至第13項中任一項所述的液晶組成物。
本發明亦包括以下各項。 （a）更含有聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、消泡劑之類的添加物的至少兩種的所述液晶組成物。 （b）藉由於所述液晶組成物中添加與化合物（1）或化合物（16）不同的其他聚合性化合物而製備成的聚合性組成物。 （c）藉由於所述液晶組成物中添加化合物（1）與化合物（16）而製備成的聚合性組成物。 （d）藉由使聚合性化合物進行聚合而製備成的液晶複合體。 （e）含有該液晶複合體的聚合物穩定配向型的元件。 （f）藉由於所述液晶組成物中添加化合物（1）與化合物（16）、及與化合物（1）或化合物（16）不同的其他聚合性化合物而製備聚合性組成物，藉由使用該聚合性組成物而製成的聚合物穩定配向型的元件。
繼而，依序對化合物（1）的形態、化合物（1）的合成、液晶組成物、及液晶顯示元件進行說明。
1. 化合物（ 1 ）的形態 本發明的化合物（1）的特徵在於具有：包含至少一個環的液晶原部位、及多個極性基。化合物（1）由於極性基與玻璃（或金屬氧化物）的基板表面以非共價鍵結的方式進行相互作用，故有用。用途之一為液晶顯示元件中所使用的液晶組成物用添加物。化合物（1）是以控制液晶分子的配向為目的而添加。此種添加物較佳為於密閉於元件的條件下化學性穩定，具有於液晶組成物中的高溶解度，並且用於液晶顯示元件時的電壓保持率大。化合物（1）很大程度上滿足此種特性。
對化合物（1）的較佳例進行說明。化合物（1）中的R1 、Z1 、Z4 、Z5 、A1 、A2 、A3 、A4 、A5 、Sp2 、Sp3 、P2 、P3 的較佳例亦適用於化合物（1）的下位式。於化合物（1）中，能夠藉由將該些基的種類適當組合來任意地調整特性。化合物的特性不存在大的差異，故化合物（1）可包含較天然豐度的量更多的2 H（氘）、13 C等同位素。 [化32]
式（1）中，R1 為氫、-Sp2 -P2 、-Sp3 -P3 、或碳數1～15的烷基，於該烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-S-或-NH-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代。再者，關於Sp2 、P2 、Sp3 、及P3 將後述。
較佳的R1 為碳數1～15的烷基、碳數2～15的烯基、碳數1～14的烷氧基、或碳數2～14的烯氧基。更佳的R1 為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、或碳數1～9的烷氧基。特佳的R1 為碳數1～10的烷基。
式（1）中，環A1 、環A4 、及環A5 獨立為伸環己基、伸環己烯基、伸苯基、伸萘基、十氫伸萘基、四氫伸萘基、四氫吡喃二基、1,3-二噁烷二基、嘧啶二基、或吡啶二基，於該些環中，至少一個氫可由鹵素（尤其是氟或氯）、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、碳數2～11的烯氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代。再者，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。
較佳的環A1 、環A4 、或環A5 為伸環己基、伸環己烯基、伸苯基、伸萘基、四氫吡喃二基、或1,3-二噁烷二基，於該些環中，至少一個氫可由氟、氯、碳數1～5的烷基、或碳數1～4的烷氧基取代。更佳的環A1 、環A4 、或環A5 為伸環己基、伸苯基、至少一個氫經氟取代的伸苯基、或至少一個氫經碳數1～3的烷基取代的伸苯基。特佳的環A1 、環A4 、或環A5 為伸環己基、伸苯基、至少一個氫經甲基取代的伸苯基、至少一個氫經乙基取代的伸苯基。
式（1）中，環A2 、及環A3 獨立為伸環己基、或伸苯基，於該些環中，至少一個氫可由鹵素（尤其是氟或氯）、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、碳數2～11的烯氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代。再者，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。
式（1）中，Z1 、Z4 及Z5 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。
較佳的Z1 、Z4 及Z5 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-。更佳的Z1 、Z4 及Z5 為單鍵。
式（1）中，Sp2 或Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。
較佳的Sp2 或Sp3 為單鍵、碳數1～5的伸烷基、或一個-CH2 -經-O-取代的碳數1～5的伸烷基。更佳的Sp2 、或Sp3 為單鍵、碳數1～3的伸烷基、或一個-CH2 -經-O-取代的碳數1～3的伸烷基。特佳的Sp2 、或Sp3 為-CH2 -、-(CH2 )2 -、-(CH2 )3 -、或-O(CH2 )2 -。
式（1）中，P2 、及P3 獨立為由下述式（P-1）所表示的聚合性基。
[化33]
式（P-1）中，M1 及M2 獨立為氫、鹵素、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基。為了提高反應性，較佳的M1 、M2 為氫或甲基。更佳的M1 、M2 為氫。
R4 為由下述式（1a）、式（1b）、及式（1c）的任一者所表示的基所表示的基。較佳的R4 為由式（1a）或式（1b）所表示的基。更佳的R4 為由式（1a）所表示的基。
[化34]
式（1a）、式（1b）、及式（1c）中，Sp5 及Sp6 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素、尤其是氟或氯取代。
較佳的Sp5 及Sp6 為單鍵、碳數1～5的伸烷基、或一個-CH2 -經-O-取代的碳數1～5的伸烷基。更佳的Sp5 及Sp6 為單鍵、碳數1～5的伸烷基、或一個-CH2 -經-O-取代的碳數1～5的伸烷基。特佳的Sp5 及Sp6 為單鍵、-CH2 -、-(CH2 )2 -、-(CH2 )3 -、或-O(CH2 )2 -。
式（1a）至式（1c）中，S1 為＞CH-或＞N-；S2 為＞C＜或＞Si＜。較佳的S1 為＞CH-或＞N-，較佳的S2 為＞C＜。
式（1a）至式（1c）中，X1 為由-OH、-NH2 、-OR5 、-N(R5 )2 、-COOH、-SH、-B(OH)2 、或-Si(R5 )3 所表示的基，此處，R5 為氫或碳數1～10的烷基，於該烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素、尤其是氟或氯取代。
較佳的X1 為由-OH、-NH2 、或-Si(R5 )3 所表示的基，此處，R5 為碳數1～5的烷基或碳數1～4的烷氧基。更佳的X1 為-OH、-NH2 、-Si(OCH3 )3 、或-Si(OC2 H5 )3 。特佳的X1 為-OH。
式（1）中，a、b及c獨立為0、1、2、3、或4。較佳的a、b及c為0～3。
式（1）中，d及e獨立為0、1、2、3、或4。較佳的d及e為1。
化合物（1）的特佳例為由下述式（1-1）所表示的化合物。 [化35]式（1-1）中，P2 及P3 獨立為由下述式（P-1-1）所表示的聚合性基； [化36]式（P-1-1）中， M1 及M2 獨立為氫、氟、或甲基； Sp5 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； Sp2 及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～3的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代； R1 、環A1 、環A2 、環A3 、Z1 、及a為如上文中所定義般。
2. 化合物（ 1 ）的合成 對化合物（1）的合成法進行說明。化合物（1）可藉由將有機合成化學的方法適當組合來合成。未記載合成法的化合物利用「有機合成」（Organic Syntheses，約翰威立父子出版公司（John Wily & Sons, Inc.））、「有機反應」（Organic Reactions，約翰威立父子出版公司）、「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）等成書中所記載的方法來合成。
2-1. 鍵結基的生成 生成化合物（1）中的鍵結基的方法的例子如下述的流程所示。於該流程中，MSG1 （或MSG2 ）是具有至少一個環的一價有機基。多個MSG1 （或MSG2 ）所表示的一價有機基可相同、或亦可不同。化合物（1A）至化合物（1G）相當於化合物（1）或化合物（1）的中間物。
[化37]
[化38]
[化39]
[化40]
[化41]
[化42]
（ I ）單鍵的生成 於碳酸鹽、四(三苯基膦)鈀觸媒的存在下，使芳基硼酸（21）與化合物（22）進行反應來合成化合物（1A）。該化合物（1A）亦可以如下方式來合成：使化合物（23）與正丁基鋰進行反應，繼而與氯化鋅進行反應，然後於二氯雙(三苯基膦)鈀觸媒的存在下與化合物（22）進行反應。
（ II ） -COO- 與 -OCO- 的生成 使化合物（23）與正丁基鋰進行反應，繼而與二氧化碳進行反應而獲得羧酸（24）。使該羧酸（24）與自化合物（21）衍生出的苯酚（25）於DDC（1,3-二環己基碳二醯亞胺）與DMAP（4-二甲基胺基吡啶）的存在下脫水來合成具有-COO-的化合物（1B）。具有-OCO-的化合物亦利用該方法來合成。
（ III ） -CF2 O- 與 -OCF2 - 的生成 利用勞森試劑對化合物（1B）進行硫化，而獲得化合物（26）。利用氟化氫吡啶錯合物與NBS（N-溴琥珀醯亞胺）對化合物（26）進行氟化，而合成具有-CF2 O-的化合物（1C）。參照M.黑星（M. Kuroboshi）等人的「化學快報（Chem.Lett.）」1992年第827期。亦可利用DAST（(二乙基胺基)三氟化硫）對化合物（26）進行氟化來合成化合物（1C）。參照W.H.班尼爾（W. H. Bunnelle）等人的「有機化學期刊（J.Org.Chem.）」1990年第55期第768頁。具有-OCF2 -的化合物亦利用該方法來合成。
（ IV ） -CH=CH- 的生成 使化合物（22）與正丁基鋰進行反應，繼而與DMF（N,N-二甲基甲醯胺）進行反應而獲得醛（27）。使鏻鹽（28）與第三丁醇鉀進行反應而產生磷葉立德（phosphorus ylide），並使該磷葉立德與醛（27）進行反應來合成化合物（1D）。因反應條件而生成順式體，故視需要利用公知的方法將順式體異構化成反式體。
（ V ） -CH2 CH2 - 的生成 於鈀碳觸媒的存在下對化合物（1D）進行氫化，而合成化合物（1E）。
（ VI ） -C ≡ C- 的生成 於二氯鈀與碘化銅的觸媒存在下，使化合物（23）與2-甲基-3-丁炔-2-醇進行反應後，於鹼性條件下進行脫保護而獲得化合物（29）。於二氯雙(三苯基膦)鈀與鹵化銅的觸媒存在下，使化合物（29）與化合物（22）進行反應，而合成化合物（1F）。
（ VII ） -CH2 O- 與 -OCH2 - 的生成 利用硼氫化鈉將化合物（27）還原而獲得化合物（30）。利用氫溴酸對其進行溴化而獲得化合物（31）。於碳酸鉀的存在下，使化合物（25）與化合物（31）進行反應，而合成化合物（1G）。具有-OCH2 -的化合物亦利用該方法來合成。
（ VIII ） -CF=CF- 的生成 利用正丁基鋰對化合物（23）進行處理後，使四氟乙烯進行反應而獲得化合物（32）。利用正丁基鋰對化合物（22）進行處理後，與化合物（32）進行反應，而合成化合物（1H）。
2-2. 環 A1 及環 A2 的生成 關於1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、2-乙基-1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、全氫環戊[a]菲-3,17-二基、2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊[a]菲-3,17-二基等環，起始物質有市售、或合成法廣為人知。
2-3. 合成例 合成化合物（1）的方法的例子如下所示。
例如，以下所示的化合物（1-71）可以如下方式來合成。於DABCO（1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷）的存在下，使化合物（51）與甲醛進行反應，而獲得化合物（52）。繼而，使第三丁基二甲基氯矽烷與咪唑發揮作用而獲得化合物（53）後，利用氫氧化鋰等鹼進行水解而獲得化合物（54）。於鹽酸的存在下，使化合物（56）與苯酚進行反應，而獲得化合物（57）。於DCC及DMAP的存在下，使化合物（57）與化合物（54）進行反應，獲得化合物（58）後，利用TBAF（氟化四丁基銨）進行脫保護，藉此可導出化合物（1-71）。
[化43]
3. 液晶組成物 本發明的液晶組成物包含化合物（1）作為成分A。化合物（1）藉由與元件的基板以非共價鍵結的方式進行相互作用，可控制液晶分子的配向。該組成物較佳為包含化合物（1）作為成分A，且更包含選自以下所示的成分B、成分C、成分D、及成分E中的液晶性化合物。
成分B為化合物（2）至化合物（4）。化合物（2）至化合物（4）具有小的介電常數各向異性。 成分C為化合物（5）至化合物（7）。化合物（5）至化合物（7）具有大的正介電常數各向異性。 成分D為化合物（8）。化合物（8）具有氰基，故具有更大的正介電常數各向異性。 成分E為化合物（9）至化合物（15）。化合物（9）至化合物（15）具有大的負介電常數各向異性。
該組成物亦可包含與化合物（2）至化合物（15）不同的其他液晶性化合物。於製備該組成物時，較佳為慮到正或負的介電常數各向異性的大小等而選擇成分B、成分C、成分D、及成分E。適當地選擇成分的組成物的上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當（即光學各向異性大或光學各向異性小）、正或負的介電常數各向異性大、比電阻大、對於熱或紫外線的穩定性高、及彈性常數適當（即彈性常數大或彈性常數小），該些特性能夠藉由成分B、成分C、成分D、成分E、其他液晶性化合物的適當的組合來加以調整。
關於作為成分A的化合物（1）的較佳比例，為了維持對紫外線的高穩定性而為約0.01重量%以上，為了溶解於液晶組成物中而為約5重量%以下。更佳的比例為約0.05重量%至約2重量%的範圍。最佳的比例為約0.05重量%至約1重量%的範圍。
＜成分 B 的化合物 ＞ 成分B是兩個末端基為烷基等的化合物。 [化44]
成分B由於介電常數各向異性的絕對值小，故為接近中性的化合物。化合物（2）主要具有減小黏度或者調整光學各向異性的效果。化合物（3）及化合物（4）具有藉由提高上限溫度而擴大向列相的溫度範圍的效果、或者調整光學各向異性的效果。
增加成分B的含量，則隨之組成物的介電常數各向異性減小，但黏度減小。因此，只要滿足元件的臨限電壓的要求值，則含量越多越佳。於製備IPS、VA等模式用組成物的情況下，基於液晶組成物的重量，成分B的含量較佳為30重量%以上，更佳為40重量%以上。
作為成分B的較佳例，可列舉化合物（2-1）至化合物（2-11）、化合物（3-1）至化合物（3-19）、及化合物（4-1）至化合物（4-7）。於該些較佳化合物中，R11 及R12 獨立為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代。
[化45]
＜成分 C 的化合物 ＞ 成分C是於右末端具有鹵素或含氟基的化合物。 [化46]
成分C由於介電常數各向異性為正，對熱、光等的穩定性非常優異，故用於製備IPS、FFS、OCB等模式用組成物的情況。基於液晶組成物的重量，成分C的含量宜為1重量%至99重量%的範圍，較佳為10重量%至97重量%的範圍，更佳為40重量%至95重量%的範圍。於將成分C添加至介電常數各向異性為負的組成物中的情況下，基於液晶組成物的重量，成分C的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分C，能夠調整組成物的彈性常數，且調整元件的電壓-透過率曲線。
作為成分C的較佳例，可列舉化合物（5-1）至化合物（5-16）、化合物（6-1）至化合物（6-113）、化合物（7-1）至化合物（7-57）。於該些較佳化合物中，R13 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代；X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 。
[化47]
[化48]
[化49]
[化50]
[化51]
[化52]
＜成分D的化合物＞ 成分D是右末端基為-C≡N或者-C≡C-C≡N的化合物（8）。 [化53]
成分D由於介電常數各向異性為正，且其值大，故主要用於製備TN等模式用組成物的情況。藉由添加該成分D，可增大組成物的介電常數各向異性。成分D具有擴大液晶相的溫度範圍、調整黏度或調整光學各向異性的效果。成分D亦可用於調整元件的電壓-透過率曲線。
於製備TN等模式用組成物的情況下，基於液晶組成物的重量，成分D的含量宜為1重量%至99重量%的範圍，較佳為10重量%至97重量%的範圍，更佳為40重量%至95重量%的範圍。於將成分D添加至介電常數各向異性為負的組成物中的情況下，基於液晶組成物的重量，成分D含量較佳30重量%以下。藉由添加成分D，能夠調整組成物的彈性常數，且調整元件的電壓-透過率曲線。
作為成分D的較佳例，可列舉化合物（8-1）至化合物（8-64）。於該些較佳化合物中，R14 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代；-X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N。
[化54]
[化55]
＜成分E的化合物＞ 成分E是化合物（9）至化合物（15）。該些化合物具有如2,3-二氟-1,4-伸苯基般，側位（lateral position）經兩個鹵素取代的伸苯基。 [化56]
成分E的介電常數各向異性負向大。成分E用於製備IPS、VA、PSA等模式用組成物的情況。增加成分E的含量，則隨之組成物的介電常數各向異性負向變大，但黏度變大。因此，只要滿足元件的臨限電壓的要求值，則含量越少越佳。若考慮到介電常數各向異性為-5左右，則為了使電壓驅動充分，含量較佳為40重量%以上。
成分E中，化合物（9）為二環化合物，故主要具有減小黏度、調整光學各向異性、或增加介電常數各向異性的效果。化合物（10）及化合物（11）為三環化合物，故具有提高上限溫度，增大光學各向異性、或增大介電常數各向異性的效果。化合物（12）至化合物（15）具有增大介電常數各向異性的效果。
於製備IPS、VA、PSA等模式用組成物的情況下，基於液晶組成物的重量，成分E的含量較佳為40重量%以上，更佳為50重量%至95重量%的範圍。於將成分E添加至介電常數各向異性為正的組成物中的情況下，基於液晶組成物的重量，成分E的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分E，能夠調整組成物的彈性常數，且調整元件的電壓-透過率曲線。
作為成分E的較佳例，可列舉化合物（9-1）至化合物（9-8）、化合物（10-1）至化合物（10-17）、化合物（11-1）、化合物（12-1）至化合物（12-3）、化合物（13-1）至化合物（13-11）、化合物（14-1）至化合物（14-3）、及化合物（15-1）至化合物（15-3）。於該些較佳化合物中，R15 及R16 獨立為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代；R17 為氫、氟、碳數1～10的烷基、或碳數2～10的烯基，於該烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代。
[化57]
[化58]
＜式（16）的聚合性化合物＞ 液晶組成物亦可含有由下述式（16）所表示的聚合性化合物。該化合物具有聚合性基。 [化59]
化合物（16）中，P1 、P2 、及P3 獨立為聚合性基。較佳的P1 、P2 、或P3 為選自由下述式（P-1）至式（P-5）的任一者所表示的基的群組中的聚合性基。更佳的P1 、P2 、或P3 為基（P-1）或基（P-2）。特佳的基（P-1）為-OCO-CH=CH2 或-OCO-C(CH3 )=CH2 。基（P-1）至基（P-5）的波線表示進行鍵結的部位。 [化60]
基（P-1）至基（P-5）中，M1 、M2 及M3 獨立為氫、氟、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基。為了提高反應性，較佳的M1 、M2 或M3 為氫或甲基。更佳的M1 為甲基，更佳的M2 或M3 為氫。
Sp1 、Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。較佳的Sp1 、Sp2 、或Sp3 為單鍵。
環F及環I獨立為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，於該些環中，至少一個氫可由鹵素、碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代。較佳的環F或環I為苯基。
環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、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、四氫吡喃-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，於該些環中，至少一個氫可由鹵素、碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代。特佳的環G為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
Z22 及Z23 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於該伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。較佳的Z22 及Z23 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-。更佳的Z22 或Z23 為單鍵。
d為0、1、或2。較佳的d為0或1。e、f、及g獨立為0、1、2、3、或4，並且e、f、及g的和為1以上。較佳的e、f、或g為1或2。
＜其他添加劑＞ 液晶組成物是利用公知的方法來進行製備。例如，將成分化合物混合，並且藉由加熱而使彼此溶解。根據用途，可於該組成物中添加添加物。添加物的例子為除式（1）及式（16）以外的其他聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、消泡劑等。此種添加物已為本領域技術人員所熟知，並記載於文獻中。
聚合性化合物是以於液晶組成物中生成聚合物為目的而添加。於對電極間施加電壓的狀態下照射紫外線，而使聚合性化合物與化合物（1）進行共聚，藉此於液晶組成物中生成聚合物。此時，化合物（1）以極性基與玻璃（或金屬氧化物）的基板表面以非共價鍵結的方式進行相互作用的狀態而加以固定。藉此，於控制液晶分子的配向的能力進一步提升的同時，並不存在極性化合物於液晶組成物中漏出的情況。另外，玻璃（或金屬氧化物）的基板表面中亦獲得適當的預傾，故可獲得響應時間縮短、且電壓保持率大的液晶顯示元件。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、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物（環氧乙烷、氧雜環丁烷）、及乙烯基酮。更佳例為具有至少一個丙烯醯氧基的化合物及具有至少一個甲基丙烯醯氧基的化合物。更佳例亦包含具有丙烯醯氧基與甲基丙烯醯氧基兩者的化合物。
更佳例為化合物（16-1-1）至化合物（16-16）。化合物（16-1-1）至化合物（16-16）中，R25 ～R31 獨立為氫或甲基；v、及x獨立為0或1；t及u獨立為1～10的整數；L31 ～L36 獨立為氫或氟，L37 及L38 獨立為氫、氟、或甲基。
[化61]
[化62]
聚合性化合物可藉由添加聚合起始劑，而迅速地進行聚合。藉由使反應溫度最佳化，可減少聚合性化合物的殘存量。光自由基聚合起始劑的例子為巴斯夫（BASF）公司的達羅卡（Darocur）系列中的TPO、1173、及4265，豔佳固（Irgacure）系列中的184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、及2959。
光自由基聚合起始劑的追加例為4-甲氧基苯基-2,4-雙(三氯甲基)三嗪、2-(4-丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯并啡嗪、二苯甲酮/米其勒酮混合物、六芳基聯咪唑/巰基苯并咪唑混合物、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苯偶醯二甲基縮酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧雜蒽酮/對二甲基胺基苯甲酸甲酯混合物、二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物。
向液晶組成物中添加光自由基聚合起始劑後，於施加電場的狀態下照射紫外線，藉此可進行聚合。但是，未反應的聚合起始劑或聚合起始劑的分解產物有可能使元件中產生圖像的殘像等顯示不良。為了防止該情況，亦可於不添加聚合起始劑的狀態下進行光聚合。所照射的光的較佳的波長為150 nm～500 nm的範圍。更佳的波長為250 nm～450 nm的範圍，最佳的波長為300 nm～400 nm的範圍。
當保管聚合性化合物時，為了防止聚合，亦可添加聚合抑制劑。通常於不去除聚合抑制劑的狀態下將聚合性化合物添加至組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、如甲基對苯二酚般的對苯二酚衍生物、4-第三丁基兒茶酚、4-甲氧基苯酚、啡噻嗪等。
光學活性化合物具有藉由在液晶分子中誘發螺旋結構而賦予所需的扭轉角來防止逆扭轉的效果。藉由添加光學活性化合物，可調整螺旋節距。亦能夠以調整螺旋節距的溫度依存性為目的而添加兩種以上的光學活性化合物。作為光學活性化合物的較佳例，可列舉下述的化合物（Op-1）至化合物（Op-18）。於化合物（Op-18）中，環J為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，R28 為碳數1～10的烷基。
[化63]
抗氧化劑對於維持大的電壓保持率有效。作為抗氧化劑的較佳例，可列舉：下述的化合物（AO-1）及化合物（AO-2）；易璐諾斯（IRGANOX）415、易璐諾斯（IRGANOX）565、易璐諾斯（IRGANOX）1010、易璐諾斯（IRGANOX）1035、易璐諾斯（IRGANOX）3114、及易璐諾斯（IRGANOX）1098（商品名：巴斯夫公司）。紫外線吸收劑對於防止上限溫度的下降有效。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。作為具體例，可列舉：下述的化合物（AO-3）及化合物（AO-4）；帝奴彬（TINUVIN）329、帝奴彬（TINUVIN）P、帝奴彬（TINUVIN）326、帝奴彬（TINUVIN）234、帝奴彬（TINUVIN）213、帝奴彬（TINUVIN）400、帝奴彬（TINUVIN）328、及帝奴彬（TINUVIN）99-2（商品名：巴斯夫公司）；以及1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷（DABCO）。
為了維持大的電壓保持率，較佳為如具有位阻的胺般的光穩定劑。作為光穩定劑的較佳例，可列舉：下述的化合物（AO-5）及化合物（AO-6）；帝奴彬（TINUVIN）144、帝奴彬（TINUVIN）765、及帝奴彬（TINUVIN）770DF（商品名：巴斯夫公司）。熱穩定劑對於維持大的電壓保持率亦有效，作為較佳例，可列舉：易璐佛斯（IRGAFOS）168（商品名：巴斯夫公司）。消泡劑對於防止起泡有效。消泡劑的較佳例為二甲基矽油、甲基苯基矽油等。
[化64]
於化合物（AO-1）中，R40 為碳數1～20的烷基、碳數1～20的烷氧基、-COOR41 、或-CH2 CH2 COOR41 ，此處，R41 為碳數1～20的烷基。於化合物（AO-2）及化合物（AO-5）中，R42 為碳數1～20的烷基。於化合物（AO-5）中，R43 為氫、甲基或O・ （氧自由基），環G為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，z為1、2、或3。
4. 液晶顯示元件 液晶組成物可用於具有PC、TN、STN、OCB、PSA等動作模式且以主動矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件。該組成物亦可用於具有PC、TN、STN、OCB、VA、IPS等動作模式且以被動矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件。該些元件亦可應用於反射型、透過型、半透過型的任一種類型。
該組成物亦可用於對向列型液晶進行微膠囊化所製作的向列型曲線排列相（Nematic Curvilinear Aligned Phase，NCAP）元件、於液晶中形成三維網狀高分子所製作的聚合物分散型液晶顯示元件（Polymer Dispersed Liquid Crystal Display，PDLCD）、以及聚合物網路液晶顯示元件（Polymer Network Liquid Crystal Display，PNLCD）。當基於液晶組成物的重量，聚合性化合物的添加量為約10重量%以下時，製作PSA模式的液晶顯示元件。較佳的比例為約0.1重量%至約2重量%的範圍。更佳的比例為約0.2重量%至約1.0重量%的範圍。PSA模式的元件可藉由如主動矩陣、被動矩陣般的驅動方式來進行驅動。此種元件亦可應用於反射型、透過型、半透過型的任一種類型。藉由增加聚合性化合物的添加量，亦可製作高分子分散（polymer dispersed）模式的元件。
於聚合物穩定配向型的元件中，組成物中所含的聚合物使液晶分子配向。極性化合物輔助液晶分子進行排列。即，極性化合物可代替配向膜來使用。製造此種元件的方法的一例如下所示。準備具有被稱為陣列基板與彩色濾光片基板的兩個基板的元件。該基板不具有配向膜。該基板的至少一個具有電極層。將液晶性化合物混合來製備液晶組成物。向該組成物中添加聚合性化合物及極性化合物。視需要可進而添加添加物。將該組成物注入至元件中。於對該元件施加電壓的狀態下進行光照射。較佳為紫外線。藉由光照射來使聚合性化合物進行聚合。藉由該聚合，而生成包含聚合物的組成物，從而製作具有PSA模式的元件。
於該程序中，極性化合物由於極性基與基板表面進行相互作用，故排列於基板上。該極性化合物使液晶分子進行配向。當施加電壓時，藉由電場的作用而進一步促進液晶分子的配向。伴隨該配向，聚合性化合物亦進行配向。於該狀態下，藉由紫外線而聚合性化合物進行聚合，因此生成維持該配向的聚合物。藉由該聚合物的效果，液晶分子的配向更加地穩定化，因此元件的響應時間縮短。圖像的殘像為液晶分子的動作不良，因此藉由該聚合物的效果而亦同時改善殘像。尤其本發明的化合物（1）為聚合性的極性化合物，因此使液晶分子進行配向，並且與其他聚合性化合物進行共聚。藉此，極性化合物不會漏出至液晶組成物中，因此可獲得電壓保持率大的液晶顯示元件。 [實施例]
以下，藉由實施例（包含合成例、使用例）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。本發明包含使用例1的組成物與使用例2的組成物的混合物。本發明亦包含藉由混合各使用例的組成物的至少兩種而製備成的混合物。
1. 化合物（ 1 ）的實施例 只要無特別記載則反應是於氮氣環境下進行。化合物（1）是藉由實施例1等中所示的程序來合成。所合成的化合物是利用核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）分析等方法來進行鑑定。化合物（1）、液晶性化合物、組成物、元件的特性是利用下述的方法來進行測定。
NMR 分析： 測定時使用布魯克拜厄斯賓（Bruker BioSpin）公司製造的DRX-500。1 H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl3 等氘代溶劑中，於室溫下以500 MHz、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。19 F-NMR的測定中，使用CFCl3 作為內部標準，以累計次數24次來進行。於核磁共振波譜的說明中，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-2010型氣相層析儀。管柱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60 m、內徑0.25 mm、膜厚0.25 μm）。作為載體氣體，使用氦氣（1 ml/min）。將試樣氣化室的溫度設定為300℃，將檢測器（火焰離子化檢測器（flame ionization detector，FID））部分的溫度設定為300℃。試樣溶解於丙酮中，製備成1重量%的溶液，將所獲得的溶液1 μL注入至試樣氣化室中。記錄計是使用島津製作所製造的氣相層析溶液系統（GC Solution system）等。
高效液相層析法（ HPLC ）分析 ： 測定時使用島津製作所製造的普洛敏思（Prominence）（LC-20AD；SPD-20A）。管柱使用YMC製造的YMC-Pack ODS-A（長度150 mm、內徑4.6 mm、粒徑5 μm）。析出液是將乙腈與水適當混合來使用。作為檢測器，適當使用紫外線（UV）檢測器、折射率（RI）檢測器、電暈檢測器（CORONA detector）等。於使用UV檢測器的情況下，檢測波長設為254 nm。試樣溶解於乙腈中，製備成0.1重量%的溶液，將該溶液1 μL導入至試樣室中。作為記錄計，使用島津製作所製造的C-R7Aplus。
紫外可見分光分析 ： 測定時使用島津製作所製造的法瑪斯派克（PharmaSpec）UV-1700。檢測波長設為190 nm～700 nm。試樣溶解於乙腈中，製備成0.01 mmol/L的溶液，加入至石英槽（光程長度為1 cm）中進行測定。
測定試樣： 當測定相結構及轉變溫度（透明點、熔點、聚合起始溫度等）時，將化合物本身用作試樣。
測定方法： 物性的測定藉由下述的方法來進行。該些方法大多為由社團法人電子資訊技術產業協會（JEITA；Japan Electronics and Information Technology Industries Association）所審議製定的JEITA規格（JEITA·ED-2521B）中所記載的方法、或對其加以修飾的方法。在用於測定的TN元件中未安裝薄膜電晶體（Thin Film Transistor，TFT）。
（ 1 ）相結構 將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板（梅特勒（Mettler）公司的FP-52型高溫載台）上。一面以3℃/min的速度對該試樣進行加熱，一面利用偏光顯微鏡觀察相狀態與其變化，來確定相的種類。
（ 2 ）轉變溫度（ ℃ ） 測定時使用珀金埃爾默（PerkinElmer）公司製造的掃描熱量計戴蒙德（Diamond）DSC系統、或者SSI奈米技術（SSI Nanotechnology）公司製造的高感度示差掃描熱量計X-DSC7000。以3℃/min的速度使試樣升降溫，並藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰或放熱峰的起始點，而決定轉變溫度。化合物的熔點、聚合起始溫度亦使用該裝置來進行測定。有時將化合物自固體轉變成層列相、向列相等液晶相的溫度略記為「液晶相的下限溫度」。有時將化合物自液晶相轉變成液體的溫度略記為「透明點」。
將結晶表示為C。於對結晶的種類加以區分的情況下，分別表示為C1 、C2 。將層列相表示為S，將向列相表示為N。於對層列相中的層列A相、層列B相、層列C相、或層列F相加以區分的情況下，分別表示為SA 、SB 、SC 、或SF 。將液體（各向同性）表示為I。轉變溫度例如表述為「C 50.0 N 100.0 I」。其表示自結晶至向列相的轉變溫度為50.0℃，自向列相至液體的轉變溫度為100.0℃。
（ 3 ）向列相的上限溫度（ TNI 或 NI ； ℃ ） 將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上，並以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分自向列相變化成各向同性液體時的溫度。有時將向列相的上限溫度略記為「上限溫度」。當試樣為化合物（1）與母液晶的混合物時，以記號TNI 來表示。當試樣為化合物（1）與成分B、成分C、成分D之類的化合物的混合物時，以記號NI來表示。
（ 4 ）向列相的下限溫度（ TC ； ℃ ） 將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷凍器中保管10日後，觀察液晶相。例如，當試樣於-20℃下保持向列相的狀態、於-30℃下變化成結晶或層列相時，將TC 記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度略記為「下限溫度」。
（ 5 ）黏度（ 體積 黏度； η ；於 20 ℃ 下測定； mPa · s ） 使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計來進行測定。
（ 6 ）光學各向異性（折射率各向異性；於 25 ℃ 下測定； Δn ） 使用波長589 nm的光，藉由在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。朝一個方向摩擦主稜鏡的表面後，將試樣滴加至主稜鏡上。當偏光的方向與摩擦的方向平行時測定折射率（n∥）。當偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定折射率（n⊥）。光學各向異性（Δn）的值是根據Δn＝n∥－n⊥的式子來計算。
（ 7 ）比電阻（ ρ ；於 25 ℃ 下測定； Ωcm ） 於具備電極的容器中注入試樣1.0 ml。對該容器施加直流電壓（10 V），測定10秒後的直流電流。比電阻是根據下式而算出。（比電阻）=｛（電壓）×（容器的電容）｝/｛（直流電流）×（真空的介電常數）｝。
（ 8 ）～（ 12 ）黏度、 介電常數 各向異性、 彈性常數、 臨限電壓、 響應時間 對於介電常數各向異性為正的試樣與介電常數各向異性為負的試樣，特性的測定法不同。介電常數各向異性為正時的測定法記載於項（8a）至項（12a）中。介電常數各向異性為負的情況記載於項（8b）至項（12b）中。
（ 8a ）黏度（旋轉黏度； γ1 ；於 25 ℃ 下測定； mPa · s ） 介電常數各向異性為正的試樣：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年）中所記載的方法來進行測定。將試樣放入至扭轉角為0度、且兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為5 μm的TN元件中。於16 V～19.5 V的範圍內以每次0.5 V對該元件階段性地施加電壓。於未施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波（矩形脈衝；0.2秒）與未施加（2秒）的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流（transient current）的峰值電流（peak current）與峰值時間（peak time）。根據該些測定值與M.今井等人的論文第40頁的計算式（8）來獲得旋轉黏度的值。該計算所需的介電常數各向異性的值是使用該經測定旋轉黏度的元件，藉由以下所記載的方法而求出。
（ 8b ）黏度（旋轉黏度； γ1 ；於 25 ℃ 下測定； mPa · s ） 介電常數各向異性為負的試樣：依據M.今井等人的「分子晶體與液晶（Molecular Crystals and Liquid Crystals）」第259期第37頁（1995年）中所記載的方法來進行測定。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為20 μm的VA元件中。於39伏特至50伏特的範圍內以每次1伏特對該元件階段性地施加電壓。於未施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波（矩形脈衝；0.2秒）與未施加（2秒）的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流（transient current）的峰值電流（peak current）與峰值時間（peak time）。根據該些測定值與M.今井等人的論文第40頁的計算式（8）來獲得旋轉黏度的值。該計算所需的介電常數各向異性是使用下述介電常數各向異性一項中所測定的值。
（ 9a ）介電常數各向異性（ Δε ；於 25 ℃ 下測定） 介電常數各向異性為正的試樣：將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為9 μm、扭轉角為80度的TN元件中。對該元件施加正弦波（10 V、1 kHz），於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、1 kHz），於2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數（ε⊥）。介電常數各向異性的值是根據Δε＝ε∥－ε⊥的式子來計算。
（ 9b ）介電常數各向異性（ Δε ；於 25 ℃ 下測定） 介電常數各向異性為負的試樣：介電常數各向異性的值是根據Δε＝ε∥－ε⊥的式子來計算。介電常數（ε∥及ε⊥）是以如下方式進行測定。 1）介電常數（ε∥）的測定：於經充分清洗的玻璃基板上塗佈八癸基三乙氧基矽烷（0.16 ml）的乙醇（20 ml）溶液。利用旋轉器使玻璃基板旋轉後，於150℃下加熱1小時。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為4 μm的VA元件中，利用藉由紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加正弦波（0.5 V、1 kHz），2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數（ε∥）。 2）介電常數（ε⊥）的測定：於經充分清洗的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將該玻璃基板煅燒後，對所得的配向膜進行摩擦處理。於兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為9 μm、扭轉角為80度的TN元件中注入試樣。對該元件施加正弦波（0.5 V，1 kHz），2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數（ε⊥）。
（ 10a ）彈性常數（ K ；於 25 ℃ 下測定； pN ） 介電常數各向異性為正的試樣：測定時使用橫河惠普（Yokogawa Hewlett Packard）股份有限公司製造的HP4284A型電感電容電阻（LCR）計。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為20 μm的水平配向元件中。對該元件施加0伏特至20伏特的電荷，並測定靜電電容及施加電壓。利用「液晶元件手冊（Liquid Crystal Device Handbook）」（日刊工業新聞社）第75頁中的式（2.98）、式（2.101），將所測定的靜電電容（C）及施加電壓（V）的值進行擬合（fitting），並根據式（2.99）獲得K11 及K33 的值。繼而，在第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K是由以所述方式求出的K11 、K22 、及K33 的平均值來表示。
（ 10b ）彈性常數（ K11 及 K33 ；於 25 ℃ 下測定； pN ） 介電常數各向異性為負的試樣：測定時使用東陽技術（TOYO Corporation）股份有限公司製造的EC-1型彈性常數測定器。將試樣放入至2片玻璃基板的間隔（單元間隙）為20 μm的垂直配向元件中。對該元件施加20伏特至0伏特的電荷，並測定靜電電容及施加電壓。利用「液晶裝置手冊」（日刊工業新聞社）第75頁中的式（2.98）、式（2.101）進行擬合，並根據式（2.100）獲得彈性常數的值。
（ 11a ）臨限電壓（ Vth ；於 25 ℃ 下測定； V ） 介電常數各向異性為正的試樣：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。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為0.45/Δn（μm）、扭轉角為80度的常白模式（normally white mode）的TN元件中。對該元件施加的電壓（32 Hz，矩形波）是以每次0.02 V自0 V階段性地增加至10 V。此時，自垂直方向對元件照射光，並測定透過元件的光量。製作該光量達到最大時透過率為100%、且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。
（ 11b ）臨限電壓（ Vth ；於 25 ℃ 下測定； V ） 介電常數各向異性為負的試樣：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。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為4 μm、摩擦方向為反平行的常黑模式（normally black mode）的VA元件中，使用藉由紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加的電壓（60 Hz，矩形波）是以每次0.02 V自0 V階段性地增加至20 V。此時，自垂直方向對元件照射光，並測定透過元件的光量。製作該光量達到最大時透過率為100%、且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10%時的電壓來表示。
（ 12a ）響應時間（ τ ；於 25 ℃ 下測定； ms ） 介電常數各向異性為正的試樣：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5 kHz。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為5.0 μm、扭轉角為80度的常白模式（normally white mode）的TN元件中。對該元件施加矩形波（60 Hz、5 V、0.5秒）。此時，自垂直方向對元件照射光，並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之和來表示。
（ 12b ）響應時間（ τ ；於 25 ℃ 下測定； ms ） 介電常數各向異性為負的試樣：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5 kHz。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為3.2 μm、摩擦方向為反平行的常黑模式（normally black mode）的圖像垂直配向（Patterned Vertical Alignment，PVA）元件中。使用藉由紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加略微超出臨限電壓程度的電壓1分鐘，繼而一面施加5.6 V的電壓，一面照射23.5 mW/cm2 的紫外線8分鐘。對該元件施加矩形波（60 Hz、10 V、0.5秒）。此時，自垂直方向對元件照射光，並測定透過元件的光量。當該光量達到最大時視作透過率100%，當該光量為最小時視作透過率為0%。響應時間是由透過率自90%變化為10%所需要的時間（下降時間；fall time；毫秒）來表示。
（ 13 ）電壓保持率 使用岩琦（EyeGraphics）股份有限公司製造的黑光（black light）、F40T10/BL（峰值波長為369 nm）來照射紫外線，藉此而使聚合性化合物進行聚合。對該元件於60℃下施加脈衝電壓（1 V、60微秒）來進行充電。利用高速電壓計於16.7秒的期間內測定衰減的電壓，並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。
＜化合物（ 1 ）的合成＞ 繼而，對化合物（1）的合成方法進行說明。 原料：索爾密克斯（Solmix）（註冊商標）A-11為乙醇（85.5%）、甲醇（13.4%）與異丙醇（1.1%）的混合物，自日本酒精販賣（Japan Alcohol Trading）（股份）獲得。
[合成例1] 化合物（T-4）的合成 [化65]
第1步驟 將三聚甲醛（60.0 g）、DABCO（56.0 g）、及水（200 ml）加入至反應器中，並於室溫下攪拌15分鐘。滴加化合物（T-1）（50.0 g）的THF（400 ml）溶液，並於室溫下攪拌72小時。將反應混合物注入至水中，並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，並利用矽膠層析法（Silica gel chromatography）（甲苯：乙酸乙酯=2：1（容積比））對殘渣進行精製，從而獲得化合物（T-2）（44.1 g；68%）。
第2步驟 將化合物（T-2）（44.1 g）、咪唑（25.0 g）將二氯甲烷（400 ml）加入至反應器中，並冷卻至0℃。滴加第三丁基二甲基氯矽烷（53 g）的二氯甲烷溶液（200 ml），一面昇溫至室溫一面攪拌4小時。將反應混合物注入至水中，並利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，並利用矽膠層析法（庚烷：乙酸乙酯=9：1（容積比））對殘渣進行精製，從而獲得化合物（T-3）（105 g；84%）。
第3步驟 將化合物（T-3）（105 g）、THF（600 ml）、甲醇（150 ml）、及水（100 ml）加入至反應器中，並冷卻至0℃。向其中添加氫氧化鋰一水合物（17.4 g），恢復至室溫並攪拌12小時。將反應混合物注入至水中，並緩慢地添加6 N鹽酸（20 ml）而成為酸性後，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，從而獲得化合物（T-4）（34.0 g；35%）。
[合成例2] 化合物（No.16）的合成 [化66]
第1步驟 將化合物（T-5）（14.2 g）、（T-6）（25 g）、氯化鈣（11.3）加入至反應器中，緩慢地添加6 N鹽酸10 ml。然後攪拌一晚，並注入至水中，利用乙酸乙酯進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，並利用庚烷進行再結晶，從而獲得化合物（T-7）（20 g）。
第2步驟 將化合物（T-7）（3.0 g）、化合物（T-4）（6.0 g）、DMPA（0.15 g）及二氯甲烷（150 ml）加入至反應器中，一面攪拌一面冷卻至0℃。滴加DCC（4.0 g）的二氯甲烷溶液（150 ml）。一面昇溫至室溫一面攪拌5小時。將反應混合物注入至水中，並利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，並利用矽膠層析法（甲苯：乙酸乙酯=9：1（容積比））對殘渣進行精製，從而獲得化合物（T-8）（4.4）。
第3步驟 將化合物（T-8）（4.4 g）、對甲苯磺酸吡啶鎓鹽（2.9 g）、THF（100 ml）加入至反應器中，一面攪拌一面冷卻至0℃。滴加TBAF（1 N、THF溶液）（30 ml），一面升溫至室溫一面攪拌3小時。將反應混合物注入至水中，並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。於減壓下對該溶液進行濃縮，並利用矽膠層析法（甲苯：乙酸乙酯=1：1（容積比））對殘渣進行精製，進而藉由自庚烷的再結晶進行精製，從而獲得化合物（No.16）（2 g）。
所獲得的化合物（No.16）的NMR分析值如下所示。1 H-NMR：化學位移δ（ppm；CDCl3 ）：7.23 (d, 1H), 7.20 (dd, 1H), 7.08 (d, 1H), 7.02 (d, 1H), 6.99 (dd, 1H), 6.88 (d, 1H), 6.49 (d, 2H), 6.03 (d, 2H), 4.44 (dd, 4H), 2.62 (s, 2H), 2.52 (q, 2H), 2.46 (q, 2H), 2.23 (q, 2H), 1.94 (t, 2H), 1.80-0.80 (m, 36H)。
化合物（No.16）的物性如下所示。 轉變溫度：C 36.0 I。
[合成例3] 化合物（No.11）的合成 於[合成例2]中，使用苯酚來代替（T-6）並進行相同的操作，藉此而合成化合物（No.11）。 [化67]
所獲得的化合物（No.11）的NMR分析值如下所示。1 H-NMR：化學位移δ（ppm；CDCl3 ）：7.37 (d, 2H), 7.19 (d, 2H), 7.09 (d, 2H), 6.97 (d, 2H), 6.48 (d, 2H), 6.02 (d, 2H), 4.42 (dd, 4H), 2.62 (d, 2H), 2.28 (d, 2H), 1.94 (t, 2H), 1.80-0.80 (m, 30H)。
化合物（No.11）的物性如下所示。 轉變溫度：C 44.0 I。
＜比較化合物的合成＞ [比較例1] 作為比較化合物，合成化合物（S-1），並測定特性。選擇該化合物作為比較例的理由記載於國際公開第2014/090362號手冊中，原因在於與本發明的化合物類似。
[化68]
所獲得的比較化合物（S-1）的NMR分析值如下所示。1 H-NMR：化學位移δ（ppm；CDCl3 ）：7.57-7.52 (m, 2H), 7.45-7.42 (m, 2H), 7.36-7.30 (m, 1H), 7.04-6.95 (m, 2H), 4.75 (d, 6.0Hz, 2H), 2.62 (t, J=7.8Hz, 2H), 1.75-1.64 (m, 3H), 0.98 (t, J=7.4Hz, 3H)。
＜垂直取向性的比較測定＞ 對化合物（No.16）與比較化合物（S-1）的垂直取向性加以比較。再者，評價時使用組成物（i）及聚合性化合物（M-1-1）。
以重量%來表示組成物（i）的成分的比例。 [化69]
將聚合性化合物（M-1-1）示於以下。 [化70]
將聚合性化合物（M-1-1）以0.4重量%的比例添加至組成物（i）中。於其中以0.5%～3.0%的比例添加化合物（No.16）或比較化合物（S-1）。將該混合物注入至2片玻璃基板的間隔（單元間隙）為3.5 μm且不具有配向膜的元件中。將該元件置於偏光顯微鏡上，自下方對元件照射光來觀察有無漏光。於液晶分子充分配向、光未透過元件時，判斷垂直配向性為「良好」。於觀察到透過元件的光時，表示為「不良」。
比較化合物（S-1）中，僅3.0%確認到垂直配向性。另一方面，於使用化合物（No.16）的情況下，以0.5%的添加確認到垂直配向性，與比較化合物（S-1）相比，濃度低且顯示出良好的垂直配向性。其原因在於：化合物（No.16）具有多個誘發垂直配向的-OH基，藉此垂直配向性變強。因此，化合物（No.16）可謂之為濃度低且顯示良好的垂直配向性的優異的化合物。
＜其他化合物（ 1 ）的合成＞ 能夠依照所述實施例1中記載的合成法來合成以下的化合物（No.1）至化合物（No.20）。
[化71]
[化72]
[化73]
[化74]
2. 組成物的實施例 實施例中的化合物是基於下述表2的定義，由記號來表示。表2中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式。位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。記號（-）是指其他液晶性化合物。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，匯總組成物的特性值。特性是依據先前記載的方法來進行測定，將測定值（並不外推）直接記載。
[表2]
[使用例1] 2-HB-C （8-1） 6% 3-HB-C （8-1） 12% 3-HB-O2 （2-5） 15% 2-BTB-1 （2-10） 5% 3-HHB-F （6-1） 4% 3-HHB-1 （3-1） 7% 3-HHB-O1 （3-1） 5% 3-HHB-3 （3-1） 12% 3-HHEB-F （6-10） 3% 5-HHEB-F （6-10） 6% 2-HHB(F)-F （6-2） 6% 3-HHB(F)-F （6-2） 6% 5-HHB(F)-F （6-2） 6% 3-HHB(F,F)-F （6-3） 7% 以0.05重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化75]NI=97.3℃；η=18.3 mPa·s；Δn=0.103；Δε=4.7。
[使用例2] 3-HB-CL （5-2） 13% 3-HH-4 （2-1） 15% 3-HB-O2 （2-5） 8% 3-HHB(F,F)-F （6-3） 6% 3-HBB(F,F)-F （6-24） 24% 5-HBB(F,F)-F （6-24） 22% 5-HBB(F)B-2 （4-5） 6% 5-HBB(F)B-3 （4-5） 6% 以0.3重量%的比例將下述的化合物（No.11）添加至所述組成物中。 [化76]NI=75.1℃；η=17.6 mPa･s；Δn=0.115；Δε=4.9。
[使用例3] 7-HB(F,F)-F （5-4） 6% 3-HB-O2 （2-5） 7% 2-HHB(F)-F （6-2） 10% 3-HHB(F)-F （6-2） 8% 5-HHB(F)-F （6-2） 10% 2-HBB(F)-F （6-23） 9% 3-HBB(F)-F （6-23） 10% 5-HBB(F)-F （6-23） 14% 2-HBB-F （6-22） 4% 3-HBB-F （6-22） 5% 5-HBB-F （6-22） 5% 3-HBB(F,F)-F （6-24） 4% 5-HBB(F,F)-F （6-24） 8% 以1重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化77]NI=82.1℃；η=24.0 mPa·s；Δn=0.113；Δε=5.2。
[使用例4] 5-HB-CL （5-2） 13% 3-HH-4 （2-1） 15% 3-HH-5 （2-1） 4% 3-HHB-F （6-1） 5% 3-HHB-CL （6-1） 3% 4-HHB-CL （6-1） 4% 3-HHB(F)-F （6-2） 9% 4-HHB(F)-F （6-2） 9% 5-HHB(F)-F （6-2） 8% 7-HHB(F)-F （6-2） 8% 5-HBB(F)-F （6-23） 5% 1O1-HBBH-5 （4-1） 3% 3-HHBB(F,F)-F （7-6） 3% 4-HHBB(F,F)-F （7-6） 3% 5-HHBB(F,F)-F （7-6） 2% 3-HH2BB(F,F)-F （7-15） 3% 4-HH2BB(F,F)-F （7-15） 3% 以3重量%的比例將下述的化合物（No.11）添加至所述組成物中。 [化78]NI=118.1℃；η=19.6 mPa·s；Δn=0.091；Δε=3.6。
[使用例5] 3-HHB(F,F)-F （6-3） 11% 3-H2HB(F,F)-F （6-15） 8% 4-H2HB(F,F)-F （6-15） 7% 5-H2HB(F,F)-F （6-15） 7% 3-HBB(F,F)-F （6-24） 20% 5-HBB(F,F)-F （6-24） 20% 3-H2BB(F,F)-F （6-27） 13% 5-HHBB(F,F)-F （7-6） 3% 5-HHEBB-F （7-17） 2% 3-HH2BB(F,F)-F （7-15） 3% 1O1-HBBH-4 （4-1） 3% 1O1-HBBH-5 （4-1） 3% 以5重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化79]NI=93.9℃；η=34.3 mPa·s；Δn=0.115；Δε=9.2。
[使用例6] 5-HB-F （5-2） 15% 6-HB-F （5-2） 7% 7-HB-F （5-2） 7% 2-HHB-OCF3 （6-1） 6% 3-HHB-OCF3 （6-1） 7% 4-HHB-OCF3 （6-1） 6% 5-HHB-OCF3 （6-1） 5% 3-HH2B-OCF3 （6-4） 6% 5-HH2B-OCF3 （6-4） 4% 3-HHB(F,F)-OCF2H （6-3） 4% 3-HHB(F,F)-OCF3 （6-3） 5% 3-HH2B(F)-F （6-5） 3% 3-HBB(F)-F （6-23） 8% 5-HBB(F)-F （6-23） 10% 5-HBBH-3 （4-1） 4% 3-HB(F)BH-3 （4-2） 3% 以0.1重量%的比例將下述的化合物（No.11）添加至所述組成物中。 [化80]NI=87.5℃；η=14.9 mPa·s；Δn=0.092；Δε=4.4。
[使用例7] 5-HB-CL （5-2） 15% 3-HH-4 （2-1） 5% 3-HHB-1 （3-1） 5% 3-HHB(F,F)-F （6-3） 5% 3-HBB(F,F)-F （6-24） 20% 5-HBB(F,F)-F （6-24） 15% 3-HHEB(F,F)-F （6-12） 10% 4-HHEB(F,F)-F （6-12） 3% 5-HHEB(F,F)-F （6-12） 5% 2-HBEB(F,F)-F （6-39） 3% 3-HBEB(F,F)-F （6-39） 5% 5-HBEB(F,F)-F （6-39） 5% 3-HHBB(F,F)-F （7-6） 4% 以0.5重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化81]NI=75.8℃；η=22.3 mPa·s；Δn=0.103；Δε=9.0。
[使用例8] 3-HB-CL （5-2） 4% 5-HB-CL （5-2） 4% 3-HHB-OCF3 （6-1） 5% 3-H2HB-OCF3 （6-13） 5% 5-H4HB-OCF3 （6-19） 15% V-HHB(F)-F （6-2） 6% 3-HHB(F)-F （6-2） 5% 5-HHB(F)-F （6-2） 5% 3-H4HB(F,F)-CF3 （6-21） 8% 5-H4HB(F,F)-CF3 （6-21） 10% 5-H2HB(F,F)-F （6-15） 4% 5-H4HB(F,F)-F （6-21） 7% 2-H2BB(F)-F （6-26） 5% 3-H2BB(F)-F （6-26） 11% 3-HBEB(F,F)-F （6-39） 6% 以2重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化82]NI=71.9℃；η=26.3 mPa·s；Δn=0.098；Δε=8.5。
[使用例9] 5-HB-CL （5-2） 14% 7-HB(F,F)-F （5-4） 4% 3-HH-4 （2-1） 10% 3-HH-5 （2-1） 4% 3-HB-O2 （2-5） 14% 3-HHB-1 （3-1） 8% 3-HHB-O1 （3-1） 5% 2-HHB(F)-F （6-2） 8% 3-HHB(F)-F （6-2） 8% 5-HHB(F)-F （6-2） 8% 3-HHB(F,F)-F （6-3） 6% 3-H2HB(F,F)-F （6-15） 6% 4-H2HB(F,F)-F （6-15） 5% 以1.5重量%的比例將下述的化合物（No.11）添加至所述組成物中。 [化83]NI=72.9℃；η=15.1 mPa·s；Δn=0.074；Δε=3.0。
[使用例10] 5-HB-CL （5-2） 6% 7-HB(F)-F （5-3） 6% 3-HH-4 （2-1） 7% 3-HH-5 （2-1） 10% 3-HB-O2 （2-5） 11% 3-HHEB-F （6-10） 8% 5-HHEB-F （6-10） 10% 3-HHEB(F,F)-F （6-12） 10% 4-HHEB(F,F)-F （6-12） 5% 3-GHB(F,F)-F （6-109） 6% 4-GHB(F,F)-F （6-109） 5% 5-GHB(F,F)-F （6-109） 5% 2-HHB(F,F)-F （6-3） 7% 3-HHB(F,F)-F （6-3） 4% 以0.5重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化84]NI=72.6℃；η=19.1 mPa·s；Δn=0.069；Δε=5.9。
[使用例11] 1V2-BEB(F,F)-C （8-15） 10% 3-HB-C （8-1） 13% 2-BTB-1 （2-10） 8% 5-HH-VFF （2-1） 30% 3-HHB-1 （3-1） 5% VFF-HHB-1 （3-1） 8% VFF2-HHB-1 （3-1） 11% 3-H2BTB-2 （3-17） 5% 3-H2BTB-3 （3-17） 5% 3-H2BTB-4 （3-17） 5% 以1重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化85]NI=84.1℃；η=13.9 mPa·s；Δn=0.131；Δε=8.8。
[使用例12] 5-HB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-41） 6% 3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-47） 5% 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-47） 8% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-47） 5% 3-HH-V （2-1） 38% 3-HH-V1 （2-1） 5% 3-HHEH-5 （3-13） 3% 3-HHB-1 （3-1） 5% V-HHB-1 （3-1） 4% V2-BB(F)B-1 （3-6） 5% 1V2-BB―F （5-1） 3% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （6-97） 10% 3-HHBB(F,F)-F （7-6） 3% 以3重量%的比例將下述的化合物（No.11）添加至所述組成物中。 [化86]NI=84.7℃；η=17.0 mPa·s；Δn=0.113；Δε=8.0。
[使用例13] 3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-75） 6% 5-HB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-41） 3% 3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-47） 4% 4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-47） 5% 5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F （7-47） 4% 3-HH-V （2-1） 35% 3-HH-V1 （2-1） 7% 3-HHEH-5 （3-13） 3% 3-HHB-1 （3-1） 3% V-HHB-1 （3-1） 5% V2-BB(F)B-1 （3-6） 5% 1V2-BB―F （5-1） 3% 3-BB(F,F)XB(F,F)-F （6-97） 7% 3-GB(F,F)XB(F,F)-F （6-113） 6% 3-HHBB(F,F)-F （7-6） 4% 以0.05重量%的比例將下述的化合物（No.16）添加至所述組成物中。 [化87]NI=82.5℃；η=18.3 mPa·s；Δn=0.109；Δε=9.4。 [產業上之可利用性]
化合物（1）的化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高、於液晶組成物中的溶解度高，並且用於液晶顯示元件時的電壓保持率大。包含化合物（1）的液晶組成物滿足上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電常數各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。包含該組成物的液晶顯示元件具有寬廣的可使用溫度範圍、短響應時間、高電壓保持率、低臨限電壓、高對比度、長壽命等特性，故可用於液晶投影儀、液晶電視等。
無
無
無

Claims (14)

  1. 一種化合物，其由下述式（1）表示：式（1）中， R1 為氫、-Sp2 -P2 、-Sp3 -P3 、或碳數1～15的烷基，於所述烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-S-或-NH-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； 環A1 、環A4 、及環A5 獨立為伸環己基、伸環己烯基、伸苯基、伸萘基、十氫伸萘基、四氫伸萘基、四氫吡喃二基、1,3-二噁烷二基、嘧啶二基、或吡啶二基，於該些環中，至少一個氫可由氟、氯、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～11的烯氧基取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； 環A2 、及環A3 獨立為伸環己基、或伸苯基，於該些環中，至少一個氫可由氟、氯、碳數1～12的烷基、碳數2～12的烯基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～11的烯氧基取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； Z1 、Z4 及Z5 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； P2 、及P3 獨立為由下述式（P-1）所表示的聚合性基；式（P-1）中， M1 及M2 獨立為氫、鹵素、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基； R4 為選自由下述式（1a）、式（1b）、及式（1c）的任一者所表示的基中的基；式（1a）、式（1b）、及式（1c）中， Sp5 及Sp6 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； S1 為＞CH-或＞N-； S2 為＞C＜或＞Si＜； X1 為由-OH、-NH2 、-OR5 、-N(R5 )2 、-COOH、-SH、-B(OH)2 、或-Si(R5 )3 所表示的基，此處，R5 為氫或碳數1～10的烷基，於所述烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； a、b及c獨立為0、1、2、3、或4； d及e獨立為0、1、2、3、或4； d及e的和為2、3、或4。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其中於式（P-1）中，R4 為由式（1a）或式（1b）所表示的基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其中於式（P-1）中，R4 由式（1a）表示，於式（1）中，b及c為0，d及e的和為2、3、或4。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其由下述式（1-1）表示，式（1-1）中， P2 及P3 獨立為由下述式（P-1-1）所表示的聚合性基；式（P-1-1）中， M1 及M2 獨立為氫、氟、或甲基； Sp5 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由鹵素取代； Sp2 及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～3的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代； R1 、環A1 、環A2 、環A3 、Z1 、及a為如申請專利範圍第1項中所定義般。
  5. 一種液晶組成物，其含有如申請專利範圍第1項所述的化合物的至少一種。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其更含有選自由下述式（2）至式（4）的任一者所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，式（2）至式（4）中， R11 及R12 獨立為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； 環B1 、環B2 、環B3 、及環B4 獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、或嘧啶-2,5-二基； Z11 、Z12 、及Z13 獨立為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、或-COO-。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其更含有選自由下述式（5）至式（7）的任一者所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，式（5）至式（7）中， R13 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 ； 環C1 、環C2 、及環C3 獨立為1,4-伸環己基、至少一個氫可由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基； Z14 、Z15 及Z16 獨立為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、或-(CH2 )4 -； L11 及L12 獨立為氫或氟。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其更含有由下述式（8）所表示的化合物，式（8）中， R14 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N； 環D1 為1,4-伸環己基、至少一個氫可由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基； Z17 為單鍵、-CH2 CH2 -、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、或-CH2 O-； L13 及L14 獨立為氫或氟； i為1、2、3、或4。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其更含有選自由下述式（9）至式（15）的任一者所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，式（9）至式（15）中， R15 及R16 獨立為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，於所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； R17 為氫、氟、碳數1～10的烷基、或碳數2～10的烯基，於所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可由-O-取代，至少一個氫可由氟取代； 環E1 、環E2 、環E3 、及環E4 獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基； 環E5 及環E6 獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基； Z18 、Z19 、Z20 、及Z21 獨立為單鍵、-CH2 CH2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、或-OCF2 -CH2 CH2 -； L15 及L16 獨立為氟或氯； S11 為氫或甲基； X為-CHF-或-CF2 -； j、k、m、n、p、q、r、及s獨立為0或1，k、m、n、及p的和為1或2，q、r、及s的和為0、1、2、或3，t為1、2、或3。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其含有由下述式（16）所表示的聚合性化合物，式（16）中， 環F及環I獨立為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，於該些環中，至少一個氫可由鹵素、碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代； 環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、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、四氫吡喃-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，於該些環中，至少一個氫可由鹵素、碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～12的烷基取代； Z22 及Z23 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； P1 、P2 、及P3 獨立為聚合性基； Sp1 、Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代； d為0、1、或2； e、f、及g獨立為0、1、2、3、或4，並且e、f、及g的和為1以上。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的液晶組成物，其中於式（16）中，P1 、P2 、及P3 獨立為選自由下述式（P-1）至式（P-5）的任一者所表示的基的群組中的聚合性基，式（P-1）至式（P-5）中，M1 、M2 、及M3 獨立為氫、氟、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基。
  12. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其含有選自由下述式（16-1）至式（16-7）的任一者所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種聚合性化合物，式（16-1）至式（16-7）中，P4 、P5 、及P6 獨立為選自由下述式（P-1）至式（P-3）的任一者所表示的基的群組中的聚合性基，此處，M1 、M2 、及M3 獨立為氫、氟、碳數1～5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1～5的烷基；L21 、L22 、L23 、L24 、L25 、L26 、L27 、及L28 獨立為氫、氟、或甲基； Sp1 、Sp2 、及Sp3 獨立為單鍵或碳數1～10的伸烷基，於所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可由-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可由-CH=CH-或-C≡C-取代，於該些基中，至少一個氫可由氟或氯取代。
  13. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其更含有其他聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、及消泡劑中的至少一種。
  14. 一種液晶顯示元件，其含有至少一種如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物。
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