TW201840832A - 液晶組成物及其用途、液晶顯示元件、聚合物穩定配向型的液晶顯示元件、不具有配向膜的液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種包含具有適當的聚合反應性、高轉化率及於液晶組成物中的高溶解度的聚合性化合物的聚合性組成物、含有該組成物的液晶顯示元件。本發明是一種含有順丁烯二醯亞胺化合物作為第一添加物、且具有負的介電各向異性的向列液晶組成物，該組成物亦可含有作為第一成分的具有負的大的介電各向異性的特定液晶性化合物、作為第二成分的具有高的上限溫度或小的黏度的特定液晶性化合物、以及作為第二添加物的具有極性基的聚合性化合物，而且本發明是一種含有該組成物的液晶顯示元件。

Description

液晶組成物及其用途、液晶顯示元件、聚合物穩定配向型的液晶顯示元件、不具有配向膜的液晶顯示元件
本發明是有關於一種包含順丁烯二醯亞胺化合物的液晶組成物、含有該組成物的液晶顯示元件等。
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。基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣（passive matrix，PM）及主動矩陣（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、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的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（moving image），較佳為響應時間短。理想的是短於1毫秒的響應時間。因此，較佳為組成物的黏度小。尤佳為低溫下的黏度小。
[表1] 表1. 組成物與AM元件中的特性
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）被設計成使對比度比為最大。適當的積的值依存於運作模式的種類。VA模式的元件中，該值為約0.30 μm至約0.40 μm的範圍，IPS模式或FFS模式的元件中，該值為約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比大。因此，較佳為介電各向異性大。組成物中的比電阻大有助於使元件中的電壓保持率大與對比度比大。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。其次，一邊對該元件的基板之間施加電壓，一邊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，可利用聚合物來控制液晶分子的配向，因此元件的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。於具有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是藉由聚醯亞胺配向膜來達成。另一方面，於不具有配向膜的液晶顯示元件中，使用含有聚合物及極性化合物的液晶組成物。首先，將添加有少量聚合性化合物及少量極性化合物的組成物注入至元件中。此處，極性化合物吸附於基板表面並進行排列。依據該排列，液晶分子進行配向。其次，一邊對該元件的基板之間施加電壓，一邊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，可利用聚合物及極性化合物來控制液晶分子的配向，因此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無需形成配向膜的步驟。由於不存在配向膜，因此不存在元件的電阻因配向膜與組成物的相互作用而降低的情況。於具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待利用聚合物與極性化合物的組合的此種效果。
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。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。具有IPS模式或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。聚合物穩定配向型的AM元件中使用具有正或負的介電各向異性的組成物。具有負的介電各向異性的液晶組成物的例子揭示於以下的專利文獻1至專利文獻5中。迄今為止，已開發有多種聚合性化合物，期望開發進一步提高所述特性的化合物。 [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]日本專利特開2015-168826號公報 [專利文獻5]國際公開第2016/015803號
[發明所欲解決之課題] 本發明的第一課題為提供一種含有順丁烯二醯亞胺化合物的液晶組成物，其具有優異的使液晶分子配向的能力、適當的聚合反應性、高轉化率及於液晶組成物中的高溶解度。第二課題為提供一種液晶組成物，其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、介電各向異性大、彈性常數適當、比電阻大、預傾（pretilt）適當等物性的至少一種。該課題為提供一種關於至少兩種物性而具有適當的平衡的液晶組成物。第三課題為提供一種液晶顯示元件，其具有可使用元件的廣的溫度範圍、短的響應時間、高的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、及長壽命。 [解決課題之手段]
一種液晶組成物，其含有選自具有式（A）所表示的一價基的化合物的群組（順丁烯二醯亞胺化合物）中的至少一種化合物作為第一添加物，而且具有負的介電各向異性。 [化1]式（A）中， R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代。 一種液晶顯示元件，其含有所述液晶組成物。 一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件，其含有所述液晶組成物，且所述液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。 一種不具有配向膜的液晶顯示元件，其含有所述液晶組成物，且所述液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。 一種液晶組成物的用途，其為所述液晶組成物用於液晶顯示元件中。 一種液晶組成物的用途，其為所述液晶組成物用於聚合物穩定配向型的液晶顯示元件中。 一種液晶組成物的用途，其為所述液晶組成物用於不具有配向膜的液晶顯示元件中。 [發明的效果]
本發明的第一優點為提供一種含有順丁烯二醯亞胺化合物的液晶組成物，其具有優異的使液晶分子配向的能力、適當的聚合反應性、高轉化率及於液晶組成物中的高溶解度。第二優點為液晶組成物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、介電各向異性大、彈性常數適當、比電阻大、預傾適當等物性的至少一種。該優點為液晶組成物關於至少兩種物性而具有適當的平衡。第三優點為液晶顯示元件具有可使用元件的廣的溫度範圍、短的響應時間、高的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、及長壽命。
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」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）。「順丁烯二醯亞胺化合物」是出於作為起始劑而發揮功能的目的而添加的化合物，「聚合性化合物」是出於生成聚合物的目的而添加至組成物中的化合物。
液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物混合而製備。於該液晶組成物中視需要而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。液晶性化合物或添加物以此種順序混合。即便於添加有添加物的情況下，液晶性化合物的比例（含量）亦是由基於不包含添加物的液晶組成物的質量的質量百分率（質量%）來表示。添加物的比例（添加量）是由基於不包含添加物的液晶組成物的質量的質量百分率（質量%）來表示。有時亦使用質量百萬分率（ppm）。聚合起始劑及聚合抑制劑的比例是例外地基於聚合性化合物的質量來表示。
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，而且在接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。組成物或元件中，有時於經時變化試驗（包含加速劣化試驗）前後研究特性。「提高介電各向異性」的表述於介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，於介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。
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）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物簡稱為「化合物（1）」。「化合物（1）」是指式（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。對於其他式所表示的化合物亦相同。化合物（1）的環A1 中，將圓橫切的線是指P1 -S1 基可任意選擇六員環、縮合環等環上的鍵結位置。該規則亦適用於P2 -S2 基之類的記號。「至少一個‘A’」的表述是指‘A’的數量為任意。「至少一個‘A’可經‘B’取代」的表述是指於‘A’的數量為一個時，‘A’的位置為任意，於‘A’的數量為兩個以上時，該些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」的表述。
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，任意的兩個R1 所表示的兩個基可相同，或者亦可不同。例如，有化合物（1-1-1）的R1 為乙基，且化合物（1-1-2）的R1 為乙基的情況。亦有化合物（1-1-1）的R1 為乙基，而化合物（1-1-2）的R1 為丙基的情況。該規則亦適用於其他末端基等的記號。式（1）中，於b2為2時，存在兩個環A2 。該化合物中，兩個環A2 所表示的兩個環可相同，或者亦可不同。於b2大於2時，該規則亦適用於任意的兩個環A2 。該規則亦適用於其他記號。
由六邊形包圍的A、B、C、D等記號分別與環A、環B、環C、環D等環相對應，且表示六員環、縮合環等環。將該六邊形橫切的斜線表示環上的任意的氫可經-S1 -P1 等基取代。‘a1’等下標表示所取代的基的數量。於下標‘a1’為0時，不存在此種取代。於下標‘a1’為2以上時，於環A1 上存在多個-S1 -P1 。-S1 -P1 表示的多個基可相同，或者亦可不同。
2-氟-1,4-伸苯基是指下述兩種二價基。化學式中，氟可為朝左（L），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兩個氫而生成的非對稱的二價基。該規則亦適用於羰氧基（-COO-或-OCO-）之類的二價結合基。 [化2]
於該說明書中使用「至少一個-CH2 -可經-O-取代」之類的表述。該情況下，-CH2 -CH2 -CH2 -可藉由不鄰接的-CH2 -經-O-取代而轉換為-O-CH2 -O-。然而，鄰接的-CH2 -不會經-O-取代。這是因為該取代中生成-O-O-CH2 -（過氧化物）。即，該表述是指「一個-CH2 -可經-O-取代」與「至少兩個不鄰接的-CH2 -可經-O-取代」兩者。該規則不僅適用於取代為-O-的情況，亦適用於取代為如-CH=CH-或-COO-之類的二價基的情況。式（A）中，R1 為碳數1至20的烷基等。有時該烷基的碳數藉由此種取代而增加。此時，最大的碳數為30。該規則不僅適用於R1 之類的一價基，亦適用於伸烷基之類的二價基。
液晶性化合物的烷基為直鏈狀或分支狀，不包含環狀烷基。直鏈狀烷基優於分支狀烷基。該些情況對於烷氧基、烯基等末端基亦相同。與1,4-伸環己基相關的立體構型通常是反式構型優於順式構型。鹵素是指氟、氯、溴、碘。較佳的鹵素為氟或氯。尤佳的鹵素為氟。
本發明為下述項等。
項1. 一種液晶組成物，其含有至少一種具有式（A）所表示的一價基的化合物作為第一添加物，而且具有負的介電各向異性； [化3]式（A）中， R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代。 此處，所謂「該些基中」，是表示未經取代的碳數1至20的烷基、至少一個-CH2 -經-O-或-S-取代的碳數1至20的烷基、至少一個-(CH2 )2 -經-CH=CH-取代的碳數1至20的烷基。 以下，於本案說明書中，記載為「該些基中」或「該些二價基中」的情況為如下含義：不僅包含未經取代的基（烷基、伸烷基等），而且亦包含一部分經其他基取代的基。
項2. 如項1所述的液晶組成物，其中第一添加物為式（1）所表示的化合物； [化4]式（1）中， P1 及P2 獨立地為聚合性基； S1 及S2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素或碳數1至3的烷基取代； R4 及R5 獨立地為氫、鹵素、-S1 -P1 、-S2 -P2 、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； a1及a2獨立地為0、1、2、3、或4； -S1 -P1 及-S2 -P2 的合計個數為1至8，而且所有的-S1 -P1 及所有的-S2 -P2 中的至少一個具有式（A）所表示的一價基， [化5]式（A）中， R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； 式（1）中， 環A1 及環A2 獨立地為由碳數3至18的脂環式烴、碳數6至18的芳香族烴、或碳數3至18的雜芳香族烴衍生的二價基，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數1至12的烯基、或碳數1至12的烯氧基取代，該些一價烴基中，至少一個氫可經鹵素取代； Z1 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、-C(CH3 )=C(CH3 )-、或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素取代； b1為0或1， b2為0、1、2、或3。
項3. 如項1所述的液晶組成物，其中第一添加物為式（1-1-1）至式（1-1-3）的任一者所表示的化合物； [化6]式（1-1-1）至式（1-1-3）中， R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； R4 為氫、鹵素、-S1 -P1 、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； S2 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素或碳數1至3的烷基取代； 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地為由碳數3至18的脂環式烴、碳數6至18的芳香族烴、或碳數3至18的雜芳香族烴衍生的二價基，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數1至12的烯基、或碳數1至12的烯氧基取代，該些一價烴基中，至少一個氫可經鹵素取代； Z1 及Z2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、-C(CH3 )=C(CH3 )-、或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素取代。
項4. 如項1至項3中任一項所述的液晶組成物，其中第一添加物的比例為0.01質量%至10質量%的範圍。
項5. 如項1至項4中任一項所述的液晶組成物，其含有至少一種式（2）所表示的具有極性基的聚合性化合物作為第二添加物； [化7]式（2）中， R21 為碳數1至15的烷基，該R21 中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代； 環A21 及環A22 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、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、茀-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、全氫環戊并[a]菲-3,17-二基、或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊并[a]菲-3,17-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數1至11的烷氧基、或碳數2至11的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； a為0、1、2、3、或4； Z21 為單鍵或碳數1至6的伸烷基，該Z21 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟或氯取代； Sp21 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該Sp21 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代，該些基中，至少一個氫可經選自式（2a）所表示的基中的基取代； [化8]式（2a）中， Sp22 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該Sp22 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代； M21 及M22 獨立地為氫、鹵素、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基； R22 為碳數1至15的烷基，該R22 中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代； 式（2）中， P21 為選自式（2e）、式（2f）、式（2g）、及式（2h）所表示的基中的基； 其中，所述Sp21 能夠取的基中，於至少一個氫並未經選自式（2a）所表示的基中的基取代的情況下，P21 為選自式（2e）、式（2f）、及式（2g）所表示的基中的基； [化9]式（2e）、式（2f）、式（2g）、及式（2h）中， Sp23 、Sp24 、Sp25 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該Sp23 、Sp24 、Sp25 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； S21 為＞CH-或＞N-； S22 為＞C＜或＞Si＜； M23 及M24 獨立地為氫、鹵素、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基； X1 為-OH、-NH2 、-OR25 、-N(R25 )2 、式（x1）、-COOH、-SH、-B(OH)2 、或-Si(R25 )3 ； -OR25 、-N(R25 )2 、及-Si(R25 )3 中， R25 為氫或碳數1至10的烷基，該R25 中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代，至少一個氫可經鹵素取代，式（x1）中的w為1、2、3、或4； [化10]。
項6. 如項5所述的液晶組成物，其中第二添加物為式（2-2）至式（2-38）的任一者所表示的化合物； [化11][化12][化13][化14][化15][化16]式（2-2）至式（2-38）中， R21 為碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、或碳數1至9的烷氧基，該些基中，至少一個氫可經氟取代； Z21 、Z22 、及Z23 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、或-(CH2 )4 -； Sp21 、Sp22 、Sp23 、及Sp24 獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代； L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 、L8 、L9 、L10 、L11 、及L12 獨立地為氫、氟、甲基、或乙基； Y1 、Y2 、Y3 、及Y4 獨立地為氫或甲基； l為1、2、3、4、5、或6。
項7. 如項5或項6所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的質量，第二添加物的比例為0.05質量%以上且15質量%以下。
項8. 如項1至項7中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（3）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分； [化17]式（3）中，R33 及R34 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、或碳數2至12的烯氧基；環C及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基；環D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7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z32 及Z33 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-；b為1、2、或3，c為0或1，而且b與c的和為3以下。
項9. 如項1至項8中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（3-1）至式（3-22）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分； [化18][化19]式（3-1）至式（3-22）中，R33 及R34 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、或碳數2至12的烯氧基。
項10. 如項8或項9所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的質量，第一成分的比例為10質量%至90質量%的範圍。
項11. 如項1至項10中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（4）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分； [化20]式（4）中，R45 及R46 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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；環F及環G獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z4 4 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-；d為1、2、或3。
項12. 如項1至項11中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（4-1）至式（4-13）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分； [化21]式（4-1）至式（4-13）中，R45 及R46 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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。
項13. 如項11或項12所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的質量，第二成分的比例為10質量%至90質量%的範圍。
項14. 一種液晶顯示元件，其含有如項1至項13中任一項所述的液晶組成物。
項15. 如項14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、VA模式、FFS模式、或FPA模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
項16. 一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件，其含有如項1至項13中任一項所述的液晶組成物，且該液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。
項17. 一種不具有配向膜的液晶顯示元件，其含有如項1至項13中任一項所述的液晶組成物，且該液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。
項18. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如項1至項13中任一項所述的液晶組成物，其用於液晶顯示元件中。
項19. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如項1至項13中任一項所述的液晶組成物，其用於聚合物穩定配向型的液晶顯示元件中。
項20. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如項1至項13中任一項所述的液晶組成物，其用於不具有配向膜的液晶顯示元件中。
本發明亦包括以下項。（a）液晶顯示元件的製造方法，其藉由將所述液晶組成物配置於兩個基板之間，於對該組成物施加電壓的狀態下照射光，使該組成物中所含有的聚合性化合物進行聚合，藉此製造所述液晶顯示元件。（b）所述液晶組成物，其向列相的上限溫度為70℃以上，波長589 nm下的光學各向異性（於25℃下測定）為0.08以上，而且頻率1 kHz下的介電各向異性（於25℃下測定）為-2以下。
本發明亦包括以下項。（c）所述組成物，雖然日本專利特開2006-199941號公報中所記載的化合物（5）至化合物（7）是介電各向異性為正的液晶性化合物，但所述組成物含有選自該些化合物的組群中的至少一種化合物。（d）所述組成物，其含有至少兩種所述化合物（1）。（e）所述組成物，其進而含有與順丁烯二醯亞胺化合物（1）不同的聚合性化合物。（f）所述組成物，其含有一種、兩種、或至少三種光學活性化合物、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。（g）AM元件，其含有所述組成物。（h）一種元件，其含有所述組成物，而且具有TN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、或FPA的模式。（i）一種透過型元件，其含有所述組成物。（j）將所述組成物用作具有向列相的組成物。（k）藉由在所述組成物中添加光學活性化合物而用作光學活性組成物。
以如下順序對本發明的組成物進行說明。第一，對組成物的構成進行說明。第二，對成分化合物的主要特性、以及該化合物對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、成分的較佳的比例及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳的形態進行說明。第五，示出較佳的成分化合物。第六，對可添加至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（3）及化合物（4）中的液晶性化合物以外，亦可進而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（3）及化合物（4）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而混合於組成物中。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、極性化合物等。
組成物B實質上僅包含選自化合物（3）及化合物（4）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。自降低成本的觀點而言，組成物B優於組成物A。自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、以及該化合物對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，記號0是指值為零，或接近於零。
[表2] 表2. 化合物的特性 1）介電各向異性的值為負，記號表示絕對值的大小
於將成分化合物混合於組成物中時，成分化合物對組成物的特性帶來的主要效果如下所述。化合物（1）有作為起始劑的功能而藉由與化合物（2）的聚合而形成聚合物。該聚合物使液晶分子的配向穩定化，因此縮短元件的響應時間，而且改善圖像的殘像。化合物（2）藉由極性基的作用而吸附於基板表面，並控制液晶分子的配向。為了獲得所期望的效果，化合物（2）必須具有與液晶性化合物的高的相容性。認為化合物（2）具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環且具有棒狀的分子結構，而且於分子結構的單末端具有分支狀的結構而可提高相容性，因此最適於該目的。化合物（2）藉由聚合而形成聚合物。該聚合物使液晶分子的配向穩定化，因此縮短元件的響應時間，而且改善圖像的殘像。化合物（3）提高介電各向異性，而且降低下限溫度。化合物（4）降低黏度。
第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳的比例及其根據進行說明。組成物中的成分的較佳的組合為化合物（1）+化合物（2）+化合物（3）+化合物（4）。
作為第一添加物的化合物（1）是出於作為起始劑而發揮功能的目的而添加至組成物中。為了使元件的長期可靠性提高，化合物（1）的較佳的比例為約0.01質量%以上，為了防止元件的顯示不良，化合物（1）的較佳的比例為約10質量%以下。尤佳的比例為約0.01質量%至約5質量%的範圍。特佳的比例為約0.03質量%至約1.0質量%的範圍。
作為第二添加物的化合物（2）是出於控制液晶分子的配向的目的而添加至組成物中。為了使液晶分子進行配向，化合物（2）的較佳的比例為約0.05質量%以上，為了防止元件的顯示不良，化合物（2）的較佳比例為約15質量%以下。尤佳的比例為約0.1質量%至約10質量%的範圍。特佳的比例為約0.5質量%至約5質量%的範圍。
為了提高介電各向異性，作為第一成分的化合物（3）的較佳的比例為約10質量%以上，為了降低下限溫度，作為第一成分的化合物（3）的較佳的比例為約90質量%以下。尤佳的比例為約20質量%至約85質量%的範圍。特佳的比例為約30質量%至約85質量%的範圍。
為了提高上限溫度或為了降低下限溫度，作為第二成分的化合物（4）的較佳的比例為約10質量%以上，為了提高介電各向異性，作為第二成分的化合物（4）的較佳的比例為約90質量%以下。尤佳的比例為約15質量%至約75質量%的範圍。特佳的比例為約15質量%至約60質量%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳的形態進行說明。
本發明的組成物含有具有至少一個一價基（A）的順丁烯二醯亞胺化合物。 [化22]式（A）中，R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代。
化合物（1）具有與液晶性化合物類似的棒狀的分子結構，因此於液晶組成物中的溶解度高。因此，化合物（1）適合作為具有PSA模式的元件所需的聚合性化合物。第二，化合物（1）具有適當的聚合性。因此，化合物（1）能夠穩定地保存。於聚合時，可容易地控制光反應的速度。能夠藉由適度地照射紫外線而使其聚合。不需要過度的紫外線。
化合物（1）中，聚合性基P、連結基S、環A及結合基Z各自的較佳例如下所述。該例亦適用於化合物（1）的下位化合物。化合物（1）能夠藉由適當地組合該些基的種類而任意地調整物性。化合物的物性並無大的差異，因此化合物（1）可包含較天然豐度（natural abundance）的量更多的2 H（氘）、13 C等同位素。 [化23]
式（1）中，P1 及P2 獨立地為聚合性基。聚合性基的例子為丙烯醯基氧基、甲基丙烯醯基氧基、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、乙烯基氧基、乙烯基羰基、氧雜環丙基、氧雜環丁基、3,4-環氧環己基、或順丁烯二醯亞胺。該些基中，至少一個氫可經氟、甲基、或三氟甲基取代。聚合性基的較佳例為丙烯醯基氧基（P-1）、乙烯基氧基（P-2）、氧雜環丙基（P-3）或順丁烯二醯亞胺（A），此處，M1 及M2 獨立地為氫、氟、甲基、或三氟甲基，R1 及R2 與式（A）所表示的一價基中的定義相同。 [化24]
式（1）中，S1 及S2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素或碳數1至3的烷基取代。
S1 或S2 的較佳例為：單鍵、-CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-(CH2 )3 -、-CH2 CH2 O-、-OCH2 CH2 -、-CH=CH-O-、-O-CH=CH-、-C≡C-O-、-O-C≡C-、-(CH2 )4 -、-(CH2 )3 -O-、-O-(CH2 )3 -、-O-(CH2 )4 -、-(CH2 )4 O-、或-O(CH2 )4 -。尤佳例為：單鍵、-CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 CH2 O-、-OCH2 CH2 -、-CH=CH-O-、或-O-CH=CH-。特佳例為：單鍵、-CH2 -、-CH=CH-、-CH=CH-O-、-O-CH=CH-、-CH2 CH2 O-、或-OCH2 CH2 -。最佳例為單鍵。-CH=CH-的雙鍵的立體構型可為順式型，亦可為反式型。反式型優於順式型。
式（1）中，R4 及R5 獨立地為氫、鹵素、-S1 -P1 、-S2 -P2 、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代。a1及a2獨立地為0、1、2、3、或4。-S1 -P1 或-S2 -P2 為參與聚合的一價基。-S1 -P1 及-S2 -P2 的合計個數為1至8。較佳例為1至6，尤佳例為1至3。最佳例為1或2。
式（1）中，所有的-S1 -P1 及所有的-S2 -P2 中的至少一個具有式（A）所表示的一價基。 [化25]式（A）中，R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代。較佳的R1 或R2 為甲基、乙基或氫。尤佳的R1 或R2 為氫。
式（1）中，環A1 及環A2 獨立地為藉由自碳數3至18的脂環式烴、碳數6至18的芳香族烴、或碳數3至18的雜芳香族烴去除兩個氫而衍生的二價基。該些二價基中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數1至12的烯基、或碳數1至12的烯氧基取代，該些一價烴基中，至少一個氫可經鹵素取代。進而，環A1 中，a1個氫經-S1 -P1 取代，環A2 中，a2個氫經-S2 -P2 取代。
脂環式烴的例子為Cn H2n 所表示的環丙烷、環丁烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等。其他例子為十氫萘等。芳香族烴的例子為苯、萘、蒽、菲、茀、二氫茚（indan）、茚、四氫萘等。雜芳香族烴的例子為吡啶、嘧啶、呋喃、吡喃、噻吩、苯并呋喃等。該些烴可經氟、氯、烷基之類的一價基取代。環A1 或環A2 的較佳例為苯、氟苯、萘、茀、或菲。尤佳例為苯或萘。
式（1）中，Z1 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、-C(CH3 )=C(CH3 )-、或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素取代。
Z1 的較佳例為：單鍵、碳數1至4的伸烷基、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-COO-、-OCO-CH=C(CH3 )-、-CH=C(CH3 )-COO-、-OCO-(CH3 )C=CH-、-C(CH3 )=C(CH3 )-COO-、-OCO-C(CH3 )=C(CH3 )-、-CO-CH=CH-、-CH=CH-CO-、-C(CH3 )=C(CH3 )-、-CH=CH-CH2 O-、-OCH2 -CH=CH-、-CH=CH-OCH2 -、-CH2 O-CH=CH-、或-C≡C-。尤佳例為單鍵、乙烯、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、或-C≡C-。最佳例為單鍵。
式（1）中，b1為0或1，b2為0、1、2、或3。於b1為0且b2為0時，該化合物並不具有環狀結構。於b1為1且b2為0時，該化合物具有一個環A1 所表示的環。於該情況下，較佳的環A1 為藉由自萘、蒽、菲之類的縮合環去除兩個氫而衍生的二價基。於b1為1且b2為1時，該化合物具有環A1 與環A2 。該情況下，較佳的環A1 或環A2 為由苯、經氟或甲基之類的取代基取代的苯衍生的二價基。於b1為1且b2為2時，該化合物具有環A1 、環A2 及環A3 此三環。較佳的環A1 或環A2 為由苯、經氟之類的取代基取代的苯衍生的二價基。
式（2）中，X1 為極性基。化合物（2）因會添加至組成物中而較佳為穩定。於將化合物（2）添加至組成物中時，較佳為該化合物不會降低元件的電壓保持率。化合物（2）較佳為具有低的揮發性。較佳的莫耳質量為130 g/mol以上。尤佳的莫耳質量為150 g/mol至700 g/mol的範圍。較佳的化合物（2）具有丙烯醯基氧基（-OCO-CH=CH2 ）、甲基丙烯醯基氧基（-OCO-(CH3 )C=CH2 ）之類的聚合性基。
X1 為-OH、-NH2 、-OR25 、-N(R25 )2 、式（x1）、或-Si(R25 )3 所表示的基，此處，R25 為氫或碳數1至5的烷基，該烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代。就於液晶組成物中的高的溶解度的觀點而言，X1 特佳為-OH或-NH2 。-OH因具有高的錨固力，因此優於-O-、-CO-、或-COO-。特佳為具有多個雜原子（氮、氧）的基。具有此種極性基的化合物即便為低濃度，亦有效。
R21 為碳數1至15的烷基，該R21 中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代。 環A21 及環A22 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、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、茀-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、全氫環戊并[a]菲-3,17-二基、或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊并[a]菲-3,17-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數1至11的烷氧基、或碳數2至11的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的環A21 或環A22 為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、或3-乙基-1,4-伸苯基。
Z21 為單鍵或碳數1至6的伸烷基，該Z21 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Z21 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-。尤佳的Z21 為單鍵。
Sp21 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該Sp21 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代，該些基中，至少一個氫經選自式（2a）所表示的基中的基取代； [化26]式（2a）中， Sp22 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該Sp22 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代； M21 及M22 獨立地為氫、鹵素、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基； R22 為碳數1至15的烷基，該R22 中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代。較佳的Sp21 為單鍵。 P21 為選自式（2e）、式（2f）、式（2g）、及式（2h）所表示的基中的基； [化27]式（2e）、式（2f）、式（2g）、及式（2h）中， Sp23 、Sp24 、Sp25 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該Sp23 、Sp24 、Sp25 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； S21 為＞CH-或＞N-； S22 為＞C＜或＞Si＜； M23 及M24 獨立地為氫、鹵素、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基； X1 為-OH、-NH2 、-OR25 、-N(R25 )2 、式（x1）、-COOH、-SH、-B(OH)2 、或-Si(R25 )3 ； -OR25 、-N(R25 )2 、及-Si(R25 )3 中， R25 為氫或碳數1至10的烷基，該R25 中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代，至少一個氫可經鹵素取代，式（x1）中的w為1、2、3或4。 [化28]
a為0、1、2、3、或4。較佳的a為0、1、或2。
式（2-2）至式（2-38）中，R21 為碳數1至10的烷基； Z21 、Z22 、及Z23 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、或-(CH2 )4 -； Sp21 、Sp22 、Sp23 、及Sp24 獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代；L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 、L8 、L9 、L10 、L11 、及L12 獨立地為氫、氟、甲基、或乙基；Y1 、Y2 、Y3 、及Y4 獨立地為氫或甲基；l為1、2、3、4、5、或6。
式（3）及式（4）中，R33 及R34 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、或碳數2至12的烯氧基。為了提高穩定性，較佳的R33 或R34 為碳數1至12的烷基，為了提高介電各向異性，較佳的R33 或R34 為碳數1至12的烷氧基。R45 及R46 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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。為了降低黏度，較佳的R45 或R46 為碳數2至12的烯基，為了提高穩定性，較佳的R45 或R46 為碳數1至12的烷基。液晶性化合物的烷基為直鏈狀或分支狀，不包含環狀烷基。直鏈狀烷基優於分支狀烷基。該些情況對於烷氧基、烯基等末端基亦相同。
較佳的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或辛基。為了降低黏度，尤佳的烷基為乙基、丙基、丁基、戊基、或庚基。
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、或庚氧基。為了降低黏度，尤佳的烷氧基為甲氧基或乙氧基。
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。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4-戊烯基氧基。為了降低黏度，尤佳的烯氧基為烯丙基氧基、或3-丁烯基氧基。
至少一個氫經氟或氯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8-氟辛基。為了提高介電各向異性，尤佳例為2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、或5-氟戊基。
至少一個氫經氟或氯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6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，尤佳例為2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
環C及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基。「至少一個氫經氟或氯取代的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2-氯-3-氟-1,4-伸苯基。為了降低黏度，較佳的環C或環E為1,4-伸環己基，為了提高介電各向異性，較佳的環C或環E為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學各向異性，較佳的環C或環E為1,4-伸苯基。為了提高上限溫度，與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式構型優於順式構型。四氫吡喃-2,5-二基為 [化29]
環D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7,8-二氟色原烷-2,6-二基。為了降低黏度，較佳的環D為2,3-二氟-1,4-伸苯基，為了降低光學各向異性，較佳的環D為2-氯-3-氟-1,4-伸苯基，為了提高介電各向異性，較佳的環D為7,8-二氟色原烷-2,6-二基。
環F及環G獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基。為了降低黏度或為了提高上限溫度，較佳的環F或環G為1,4-伸環己基，為了降低下限溫度，較佳的環F或環G為1,4-伸苯基。為了提高上限溫度，與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式構型優於順式構型。
Z32 及Z33 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-。為了降低黏度，較佳的Z32 或Z33 為單鍵，為了降低下限溫度，較佳的Z32 或Z33 為-CH2 CH2 -，為了提高介電各向異性，較佳的Z32 或Z33 為-CH2 O-或-OCH2 -。Z44 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-。為了降低黏度，較佳的Z44 為單鍵，為了降低下限溫度，較佳的Z44 為-CH2 CH2 -，為了提高上限溫度，較佳的Z44 為-COO-或-OCO-。
b為1、2、或3，c為0或1，而且b與c的和為3以下。為了降低黏度，較佳的b為1，為了提高上限溫度，較佳的b為2或3。為了降低黏度，較佳的c為0，為了降低下限溫度，較佳的c為1。d為1、2、或3。為了降低黏度，較佳的d為1，為了提高上限溫度，較佳的d為2或3。
第五，示出較佳的成分化合物。較佳的化合物（2）為項6所述的化合物（2-2）至化合物（2-38）。該些化合物中，較佳為第二添加物的至少一種為化合物（2-2）、化合物（2-3）、化合物（2-4）、化合物（2-11）、化合物（2-19）或化合物（2-21）。較佳為第二添加物的至少兩種為化合物（2-2）及化合物（2-3）、或化合物（2-3）及化合物（2-4）的組合。
較佳的化合物（3）為項9所述的化合物（3-1）至化合物（3-22）。該些化合物中，較佳為第一成分的至少一種為化合物（3-1）、化合物（3-3）、化合物（3-4）、化合物（3-6）、化合物（3-8）、或化合物（3-10）。較佳為第一成分的至少兩種為化合物（3-1）及化合物（3-6）、化合物（3-1）及化合物（3-10）、化合物（3-3）及化合物（3-6）、化合物（3-3）及化合物（3-10）、化合物（3-4）及化合物（3-6）、或化合物（3-4）及化合物（3-8）的組合。
較佳的化合物（4）為項12所述的化合物（4-1）至化合物（4-13）。該些化合物中，較佳為第二成分的至少一種為化合物（4-1）、化合物（4-3）、化合物（4-5）、化合物（4-6）、化合物（4-8）、或化合物（4-9）。較佳為第二成分的至少兩種為化合物（4-1）及化合物（4-3）、化合物（4-1）及化合物（4-5）、或化合物（4-1）及化合物（4-6）的組合。
第六，對可添加至組成物中的第一添加物及第二添加物以外的添加物進行說明。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、極性化合物等。出於引起液晶分子的螺旋結構來賦予扭角（torsion angle）的目的，將光學活性化合物添加至組成物中。此種化合物的例子為化合物（5-1）至化合物（5-5）。光學活性化合物的較佳的比例為約5質量%以下。尤佳的比例為約0.01質量%至約2質量%的範圍。
[化30]
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，而將抗氧化劑添加至組成物中。抗氧化劑的較佳例為n為1至9的整數的化合物（6）等。 [化31]
化合物（6）中，較佳的n為1、3、5、7、或9。尤佳的n為7。n為7的化合物（6）揮發性小，因此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，抗氧化劑的較佳的比例為約50 ppm以上，為了不降低上限溫度或者為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳的比例為約600 ppm以下。尤佳的比例為約100 ppm至約300 ppm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的比例為約50 ppm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的比例為約10000 ppm以下。尤佳的比例為約100 ppm至約10000 ppm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）添加至組成物中。色素的較佳的比例為約0.01質量%至約10質量%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至組成物中。為了獲得所述效果，消泡劑的較佳的比例為約1 ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳的比例為約1000 ppm以下。尤佳的比例為約1 ppm至約500 ppm的範圍。
為了適合於聚合物穩定配向（PSA）型的元件，而使用聚合性化合物。化合物（1）及化合物（2）適合於該目的。可將與化合物（1）及化合物（2）不同的其他的聚合性化合物和化合物（1）及化合物（2）一併添加至組成物中。其他的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。尤佳的例子為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。基於聚合性化合物的總質量，化合物（1）及化合物（2）的較佳的比例為約10質量%以上。尤佳的比例為約50質量%以上。特佳的比例為約80質量%以上。特佳的比例亦為100質量%。藉由改變化合物（1）及化合物（2）的種類、或藉由以適當的比將其他的聚合性化合物與化合物（1）及化合物（2）組合，可調整聚合性化合物的反應性或液晶分子的預傾角。藉由將預傾角最佳化，可達成元件的短的響應時間。液晶分子的配向穩定化，因此可達成大的對比度比或長壽命。
化合物（1）及化合物（2）之類的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適當的起始劑存在下進行聚合。用於進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型、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））、或德牢固（Darocur）1173（註冊商標；巴斯夫（BASF））對於自由基聚合而言適當。基於聚合性化合物的總質量，光聚合起始劑的較佳的比例為約0.1質量%至約5質量%的範圍。尤佳的比例為約1質量%至約3質量%的範圍。
於保管化合物（1）及化合物（2）之類的聚合性化合物時，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至組成物中。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-第三丁基兒茶酚、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。以下對化合物（1）的合成方法進行說明。化合物（2-36）及化合物（2-37）是利用國際公開2016/129490號手冊中所記載的方法來合成。化合物（3-1）是利用日本專利特表平2-503441號公報中記載的方法來合成。化合物（4-5）是利用日本專利特開昭57-165328號公報中記載的方法來合成。化合物（6）的一部分已市售。式（6）的n為1的化合物可自西格瑪奧德里奇公司（Sigma-Aldrich Corporation）獲取。n為7的化合物（6）等是利用美國專利3660505號說明書中記載的方法來合成。
對化合物（1）的合成方法進行說明。化合物（1）可藉由將有機合成化學的方法適當組合來合成。於起始物質中導入目標末端基、環以及結合基的方法記載於侯本-懷爾（Houben-Wyle，「有機化學方法（Methoden der Organische Chemie）」，喬治·蒂姆出版社（Georg-Thieme Verlag），斯圖加特（Stuttgart））、「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）等成書中。
2-1.結合基Z的生成 生成化合物（1）中的結合基Z的方法的例子如下述流程所述。該流程中，MSG1 （或MSG2 ）為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，或者亦可不同。化合物（1A）至化合物（1I）相當於化合物（1）。酯的生成中示出具有-COO-的化合物的合成方法。具有-OCO-的化合物亦可利用該合成方法來合成。對於其他的非對稱的結合基亦相同。
[化32]
[化33]
（1）單鍵的生成 於碳酸鹽水溶液中，於四(三苯基膦)鈀之類的觸媒的存在下，使芳基硼酸（21）與利用周知方法合成的化合物（22）反應而合成化合物（1A）。該化合物（1A）亦可藉由使利用周知方法合成的化合物（23）與正丁基鋰反應，繼而與氯化鋅反應，於二氯雙(三苯基膦)鈀之類的觸媒的存在下使化合物（22）進行反應來合成。
（2）-COO-的生成 使化合物（23）與正丁基鋰反應，繼而與二氧化碳反應而獲得羧酸（24）。於1,3-二環己基碳二亞胺（1,3-dicyclohexyl carbodiimide，DCC）與N,N-二甲基-4-胺基吡啶（N,N-dimethyl-4-amino pyridine，DMAP）的存在下，使化合物（24）與利用周知方法合成的苯酚（25）進行脫水縮合而合成化合物（1B）。
（3）-CF2 O-的生成 利用勞森試劑（Lawesson's reagent）之類的硫化劑來處理化合物（1B）而獲得化合物（26）。利用氟化氫吡啶錯合物及N-溴代丁二醯亞胺（N-bromo succinimide，NBS）來使化合物（26）氟化而合成化合物（1C）。參照M.黑星（M. Kuroboshi）等人的「化學快報（Chemistry Letters，Chem. Lett.）」1992年第827期。亦可利用(二乙基胺基)三氟化硫（diethylamino sulfur trifluoride，DAST）來使化合物（26）氟化而合成化合物（1C）。參照W.H.班尼爾（W. H. Bunnelle）等人的「有機化學期刊（Journal of Organic Chemistry，J. Org. Chem.）」1990年第55期第768頁。亦可利用皮爾.基爾希（Peer. Kirsch）等人的「應用化學國際英文版（Angewandte Chemie International Edition in English，Angew. Chem. Int. Ed.）」2001年第40期第1480頁中記載的方法來生成該結合基。
（4）-CH=CH-的生成 利用正丁基鋰對化合物（22）進行處理後，與N,N-二甲基甲醯胺（N,N-dimethylformamide，DMF）等甲醯胺反應而獲得醛（28）。利用第三丁醇鉀之類的鹼對以周知方法合成的鏻鹽（27）進行處理而產生磷偶極體（phosphorus ylide），使該磷偶極體與醛（28）反應來合成化合物（1D）。根據反應條件會生成順式體，因此視需要利用周知的方法將順式體異構化為反式體。
（5）-CH2 O-的生成 利用硼氫化鈉等還原劑將化合物（28）還原而獲得化合物（29）。利用氫溴酸等將該化合物（29）鹵化而獲得化合物（31）。於碳酸鉀等的存在下，使化合物（31）與化合物（30）反應而合成化合物（1E）。
（6）-CH=CH-COO-的生成 使氫化鈉等鹼作用於二乙基膦醯基乙酸乙酯來製備磷偶極體，使該磷偶極體與醛（32）反應而獲得酯（33）。於氫氧化鈉等鹼的存在下將酯（33）水解而獲得羧酸（34）。使該化合物與化合物（25）脫水縮合來合成化合物（1F）。
（7）-C(CH3 )=CH-COO-的生成 使氫化鈉等鹼作用於二乙基膦醯基乙酸乙酯來製備磷偶極體，使該磷偶極體與甲基酮（35）反應而獲得酯（36）。繼而於氫氧化鈉等鹼的存在下將酯（36）水解而獲得羧酸（37），然後藉由與化合物（25）的脫水縮合來合成化合物（1G）。
（8）-CH=C(CH3 )-COO-的生成 於N,N-二環己基甲基胺（Cy2 NMe）之類的鹼以及雙(三-第三丁基膦)鈀之類的觸媒的存在下，使利用周知方法合成的化合物（38）與利用周知方法合成的化合物（39）進行反應來合成化合物（1H）。
（9）-C(CH3 )=C(CH3 )-COO-的生成 使化合物（25）與丙酮酸脫水縮合而獲得化合物（40）。於鋅及四氯化鈦的存在下使化合物（40）與化合物（35）反應，藉此合成化合物（1I）。
2-2.連結基S的生成 P1 或P2 為聚合性基。聚合性基的較佳例為丙烯醯基氧基（P-1）、乙烯基氧基（P-2）、氧雜環丙基（P-3）或順丁烯二醯亞胺（A）。式（P-1）中，M1 及M2 獨立地為氫、氟、甲基、或三氟甲基。 [化34]該聚合性基藉由連結基S而鍵結於環的化合物的合成方法的例子如下所述。首先，示出連結基S為單鍵的例子。
（1）單鍵的生成 生成單鍵的方法如下述流程所述。該流程中，MSG1 為具有至少一個環的一價有機基。化合物（1S）至化合物（1Y）相當於化合物（1）。
[化35]
[化36]
連結基S為單鍵的化合物的合成方法已於以上敘述。生成其他連結基的方法可參考結合基Z的合成方法來合成。
化合物（1）與類似的化合物相比具有適當的聚合反應性、高轉化率及於液晶組成物中的高溶解度。化合物（1）關於該些至少兩種物性而具有適當的平衡。因此，化合物（1）可添加至PSA模式用液晶組成物中。
未記載合成方法的化合物可利用以下成書中所記載的方法來合成：「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。組成物是利用周知方法，由以所述方式獲得的化合物來製備。例如，將成分化合物混合，而且藉由加熱而使其相互溶解。
最後，對組成物的用途進行說明。大部分的組成物具有約-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。可藉由控制成分化合物的比例或者藉由混合其他液晶性化合物，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。進而亦可藉由嘗試錯誤，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FFS模式的AM元件。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，於不施加電壓時，液晶分子的配向可與玻璃基板平行，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元件或多晶矽-TFT元件。亦可用於將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。
製造現有的聚合物穩定配向型的元件的方法的一例為如下所述。組裝包括兩個基板的元件，該兩個基板被稱為陣列基板及彩色濾光片基板。該基板具有配向膜。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。於該組成物中添加聚合性化合物。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。藉由光照射而使聚合性化合物進行聚合。藉由該聚合而生成含有聚合物的組成物。聚合物穩定配向型的元件是以此種順序來製造。
該順序中，於施加電壓時，液晶分子藉由電場的作用而配向。依據該配向，聚合性化合物的分子亦進行配向。聚合性化合物是於該狀態下藉由紫外線來進行聚合，因此生成維持該配向的聚合物。藉由該聚合物的效果，元件的響應時間縮短。圖像的殘像為液晶分子的運作不良，因此藉由該聚合物的效果，殘像亦同時得到改善。此外，亦可使組成物中的聚合性化合物預先進行聚合，將該組成物配置於液晶顯示元件的基板之間。
化合物（1）具有與液晶性化合物類似的棒狀的分子結構，因此於液晶組成物中的溶解度高。於聚合時，可容易地控制光反應的速度。能夠藉由適度地照射紫外線而使其聚合。不需要過度的紫外線。
於將化合物（2）即具有極性基的聚合性化合物用作聚合性化合物的情況下，元件的基板不需要配向膜。不具有配向膜的元件除了使用不具有配向膜的基板以外，依據三段落前的段落中記載的順序來製造。
該順序中，化合物（2）因極性基與基板表面相互作用而於基板上進行排列。依據該排列，液晶分子進行配向。於施加電壓時，進一步促進液晶分子的配向。聚合性基於該狀態下藉由紫外線進行聚合，因此生成維持該配向的聚合物。藉由該聚合物的效果，液晶分子的配向追加地穩定化，元件的響應時間縮短。圖像的殘像為液晶分子的運作不良，因此藉由該聚合物的效果，殘像亦同時得到改善。 [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。本發明包含組成物M51與組成物M52的混合物。本發明亦包含將實施例的組成物的至少兩種混合而成的混合物。化合物、組成物及元件的特性是藉由下述方法進行測定。
測定方法 特性的測定藉由下述的方法來進行。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元件中，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℃/分鐘的速度進行加熱。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。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
（2）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。
（3）光學各向異性（折射率各向異性；Δn；於25℃下測定）：使用波長為589 nm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∥是於偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率n⊥是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。光學各向異性的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
（4）介電各向異性（Δε；於25℃下測定）：介電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⊥）是以如下方式測定。 1）介電常數（ε∥）的測定：於經充分洗滌的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷（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。於兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為4 μm的VA元件中放入試樣，利用以紫外線進行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：於經充分洗滌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⊥）。
（5）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。於兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為4 μm且摩擦方向為反平行的正常顯黑模式（normally black mode）的VA元件中放入試樣，使用以紫外線進行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0.02 V為單位，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，測定透過元件的光量。製成於該光量達到最大時透過率為100%，且於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。
（6）電壓保持率（VHR；於60℃下測定；%）：對所製作的元件施加脈衝電壓（0.1 V且60微秒）並進行充電。利用高速電壓計於1666.7毫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。
（7）預傾角（度）：於預傾角的測定中使用分光橢圓儀M-2000U（J. A.伍拉姆股份有限公司（J. A. Woollam Co., Inc.）製造）。
以下示出組成物的實施例。成分化合物基於下述表3的定義而以記號表示。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表示化合物所屬的化學式。（-）的記號是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例（百分率）是基於不包含添加物的液晶組成物的質量的質量百分率（質量%）。最後，歸納組成物的特性值。
[表3]
元件的實施例 1.原料 向不具有配向膜的元件中注入添加有順丁烯二醯亞胺化合物及具有極性基的聚合性化合物的組成物。於照射紫外線後，研究該元件中的液晶分子的垂直配向。首先對原料進行說明。原料為組成物（M51）至組成物（M55）、具有極性基的聚合性化合物（PC-1）至具有極性基的聚合性化合物（PC-5）、順丁烯二醯亞胺化合物（MI-1）至順丁烯二醯亞胺化合物（MI-8）、及聚合性化合物（RM-1），並依序列出。
[組成物M51] 3-HB(2F,3F)-O2 （3-1） 9% 5-HB(2F,3F)-O2 （3-1） 11% 2-HHB(2F,3F)-1 （3-6） 9.5% 3-HHB(2F,3F)-1 （3-6） 10.5% 3-HHB(2F,3F)-O2 （3-6） 10.5% 5-HHB(2F,3F)-O2 （3-6） 9.5% 2-HBB(2F,3F)-O2 （3-10） 12% 3-HH-5 （4-1） 9.5% 5-HB-3 （4-2） 13.5% 5-HH-O1 （4-1） 5% NI=79.5℃；Δn=0.091；Δε=-3.4；Vth=2.1 V；η=26.3 mPa·s.
[組成物M52] 3-HB(2F,3F)-O2 （3-1） 15.5% 3-HHB(2F,3F)-O3 （3-6） 8% 4-HHB(2F,3F)-O2 （3-6） 10% 2-BB(2F,3F)B-3 （3-9） 8.75% 2-HBB(2F,3F)-O2 （3-10） 5.5% 3-HBB(2F,3F)-O2 （3-10） 11.5% 2-HH-3 （4-1） 24.5% 3-HH-4 （4-1） 9.25% 3-HB-O2 （4-2） 7% NI=76.1℃；Δn=0.097；Δε=-2.69；Vth=2.2 V；η=25.3 mPa·s.
[組成物M53] 3-HB(2F,3F)-O2 （3-1） 18% 3-HHB(2F,3F)-O2 （3-6） 9% 2-HBB(2F,3F)-O2 （3-10） 6% 3-HBB(2F,3F)-O2 （3-10） 10% 4-HBB(2F,3F)-O2 （3-10） 8% 2-HH-3 （4-1） 25% 3-HH-4 （4-1） 10% 1-BB-3 （4-3） 5% 3-HBB-2 （4-6） 9% NI=76.1℃；Δn=0.100；Δε=-2.5；Vth=2.4 V；η=16.1 mPa·s.
[組成物M54] 3-HB(2F,3F)-O2 （3-1） 12% 3-BB(2F,3F)-O2 （3-4） 10% 5-BB(2F,3F)-O2 （3-4） 4% 3-HDhB(2F,3F)-O2 （3-16） 12% 3-dhBB(2F,3F)-O2 （3-17） 8% 2-HH-3 （4-1） 20% 3-HH-4 （4-1） 6% 3-HB-O2 （4-2） 3% 3-HHB-O1 （4-5） 3% 3-HHB-1 （4-5） 6% 3-HHB-3 （4-5） 6% 3-HBB-2 （4-6） 10% NI=75.8℃；Δn=0.101；Δε=-2.7；Vth=2.3 V；η=18.3 mPa·s.
[組成物M55] 3-BB(2F,3F)-O2 （3-4） 14% V2-BB(2F,3F)-O2 （3-4） 6% V-HB(2F,3F)-O2 （3-1） 3% V-HHB(2F,3F)-O2 （3-6） 13% V-HHB(2F,3F)-O4 （3-6） 6% V2-HHB(2F,3F)-O2 （3-6） 10% V-HBB(2F,3F)-O2 （3-10） 8% 3-HH-V （4-1） 29% 3-HH-V1 （4-1） 8% 3-HH-2V1 （4-1） 3% NI=74.4℃；Δn=0.100；Δε=-3.16；Vth=2.18 V.
將以下的具有極性基的聚合性化合物（PC-1）至具有極性基的聚合性化合物（PC-5）用作第二添加物。 [化37]
將以下的順丁烯二醯亞胺化合物（MI-1）至順丁烯二醯亞胺化合物（MI-8）用作第一添加物。使用（RM-1）作為用於進行比較的聚合性化合物。 [化38]
2.液晶元件的VHR與液晶分子的預傾角
實施例1 於組成物（M54）中，以3質量%的比例添加具有極性基的聚合性化合物（PC-1），進而以0.2質量%的比例添加順丁烯二醯亞胺化合物（MI-1）。將該混合物真空注入至兩片玻璃基板的間隔（單元間隙）為3.5 μm且不具有配向膜的元件中。對該元件一邊施加（Vp-p 18.8 V）電壓一邊使用金屬鹵化物燈（M08-L41C：艾古非（Eyegraphics）製造）的UV光源照射（10 J/cm2 ：365 mm）紫外線，藉此製作單元。其後，利用所述方法測定該元件的VHR與預傾角。VHR為90.8%，預傾角為4.7度。 光量的測定：牛尾（Ushio）電機股份有限公司製造 紫外線累計光量計 UIT-250
實施例2至實施例20及比較例1 實施例2至實施例20及比較例1中，使用將具有極性基的聚合性化合物及順丁烯二醯亞胺化合物或者其他化合物添加至表X所示的組成物中製備而成的混合物，將單元製作條件示於表4，除此以外，以與實施例1相同的方式製作不具有配向膜的元件。利用與實施例1相同的方法測定VHR、預傾角。包括實施例1在內將結果歸納於表4中。
[表4] 表4 液晶元件的VHR與液晶分子的預傾角
根據表4得知，實施例1至實施例20中，雖改變組成物或順丁烯二醯亞胺化合物的種類及順丁烯二醯亞胺化合物的濃度，但電壓保持率保持得高，且賦予預傾角。結果，示出即便紫外線的照射量少，順丁烯二醯亞胺化合物亦充分地進行聚合。另一方面，比較例1中，電壓保持率保持低的狀態。結果，示出於少的紫外線照射量的情況下，聚合性化合物的聚合並未充分地進行。 [產業上之可利用性]
可藉由使含有順丁烯二醯亞胺化合物（1）及液晶組成物的聚合性組成物進行聚合，來製作具有PSA等模式的液晶顯示元件。該元件具有可使用元件的廣的溫度範圍、短的響應時間、高的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、及長壽命。因此，化合物（1）可用於液晶投影機、液晶電視等。化合物（1）亦可用作光學各向異性體的原料。
無
無

Claims (20)

  1. 一種液晶組成物，其含有至少一種具有式（A）所表示的一價基的化合物作為第一添加物，而且具有負的介電各向異性；式（A）中， R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其中所述第一添加物為式（1）所表示的化合物；式（1）中， P1 及P2 獨立地為聚合性基； S1 及S2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素或碳數1至3的烷基取代； R4 及R5 獨立地為氫、鹵素、-S1 -P1 、-S2 -P2 、或碳數1至20的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； a1及a2獨立地為0、1、2、3或4； -S1 -P1 及-S2 -P2 的合計個數為1至8，而且所有的-S1 -P1 及所有的-S2 -P2 中的至少一個具有式（A）所表示的一價基，式（A）中， R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； 式（1）中， 環A1 及環A2 獨立地為由碳數3至18的脂環式烴、碳數6至18的芳香族烴、或碳數3至18的雜芳香族烴衍生的二價基，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數1至12的烯基、或碳數1至12的烯氧基取代，該些一價烴基中，至少一個氫可經鹵素取代； Z1 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、-C(CH3 )=C(CH3 )-、或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素取代； b1為0或1， b2為0、1、2或3。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的液晶組成物，其中所述第一添加物由式（1-1-1）至式（1-1-3）的任一者表示；式（1-1-1）至式（1-1-3）中， R1 及R2 獨立地為氫、鹵素、或碳數1至20的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； R4 為氫、鹵素、-S1 -P1 、或碳數1至20的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； S2 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素或碳數1至3的烷基取代； 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地為由碳數3至18的脂環式烴、碳數6至18的芳香族烴、或碳數3至18的雜芳香族烴衍生的二價基，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、碳數1至12的烯基、或碳數1至12的烯氧基取代，該些一價烴基中，至少一個氫可經鹵素取代； Z1 及Z2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、-C(CH3 )=C(CH3 )-、或-C≡C-取代，該些二價基中，至少一個氫可經鹵素取代。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶組成物，其中所述第一添加物的比例為0.01質量%至10質量%的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶組成物，其含有至少一種式（2）所表示的具有極性基的聚合性化合物作為第二添加物；式（2）中， R21 為碳數1至15的烷基，所述R21 中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代； 環A21 及環A22 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、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、茀-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、全氫環戊并[a]菲-3,17-二基、或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氫環戊并[a]菲-3,17-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數1至11的烷氧基、或碳數2至11的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； a為0、1、2、3或4； Z21 為單鍵或碳數1至6的伸烷基，所述Z21 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經氟或氯取代； Sp21 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp21 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代，該些基中，至少一個氫可經式（2a）所表示的基取代；式（2a）中， Sp22 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp22 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代； M21 及M22 獨立地為氫、鹵素、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基； R22 為碳數1至15的烷基，所述R22 中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代； 式（2）中， P21 為式（2e）、式（2f）、式（2g）、或式（2h）所表示的基； 其中，所述Sp21 能夠取的基中，於至少一個氫並未經式（2a）所表示的基取代的情況下，P21 為式（2e）、式（2f）、或式（2g）所表示的基；式（2e）、式（2f）、式（2g）、及式（2h）中， Sp23 、Sp24 、Sp25 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述Sp23 、Sp24 、Sp25 中，至少一個-CH2 -可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經鹵素取代； S21 為＞CH-或＞N-； S22 為＞C＜或＞Si＜； M23 及M24 獨立地為氫、鹵素、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基； X1 為-OH、-NH2 、-OR25 、-N(R25 )2 、式（x1）、-COOH、-SH、-B(OH)2 、或-Si(R25 )3 ； -OR25 、-N(R25 )2 、及-Si(R25 )3 中， R25 為氫或碳數1至10的烷基，所述R25 中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代，至少一個氫可經鹵素取代，式（x1）中的w為1、2、3或4；。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其中所述第二添加物為式（2-2）至式（2-38）的任一者所表示的化合物； 式（2-2）至式（2-38）中， R21 為碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、或碳數1至9的烷氧基，該些基中，至少一個氫可經氟取代； Z21 、Z22 、及Z23 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、或-(CH2 )4 -； Sp21 、Sp22 、Sp23 、及Sp24 獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代； L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 、L8 、L9 、L10 、L11 、及L12 獨立地為氫、氟、甲基、或乙基； Y1 、Y2 、Y3 、及Y4 獨立地為氫或甲基； l為1、2、3、4、5或6。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的質量，所述第二添加物的比例為0.05質量%以上且15質量%以下。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶組成物，其含有至少一種式（3）所表示的化合物作為第一成分；式（3）中，R33 及R34 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、或碳數2至12的烯氧基；環C及環E獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基；環D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7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z32 及Z33 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-；b為1、2、或3，c為0或1，而且b與c的和為3以下。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶組成物，其含有選自式（3-1）至式（3-22）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分； 式（3-1）至式（3-22）中，R33 及R34 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、或碳數2至12的烯氧基。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的質量，所述第一成分的比例為10質量%至90質量%的範圍。
  11. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶組成物，其含有至少一種式（4）所表示的化合物作為第二成分；式（4）中，R45 及R46 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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基；環F及環G獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z4 4 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-；d為1、2或3。
  12. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶組成物，其含有至少一種式（4-1）至式（4-13）的任一者所表示的化合物作為第二成分；式（4-1）至式（4-13）中，R45 及R46 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、至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至12的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數2至12的烯基。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的質量，所述第二成分的比例為10質量%至90質量%的範圍。
  14. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的液晶組成物。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的液晶顯示元件，其中所述液晶顯示元件的運作模式為共面切換模式、垂直配向模式、邊緣場切換模式、或電場感應光反應配向模式，所述液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
  16. 一種聚合物穩定配向型的液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的液晶組成物，且所述液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。
  17. 一種不具有配向膜的液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的液晶組成物，且所述液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合。
  18. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的液晶組成物，其用於液晶顯示元件中。
  19. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的液晶組成物，其用於聚合物穩定配向型的液晶顯示元件中。
  20. 一種液晶組成物的用途，所述液晶組成物為如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的液晶組成物，其用於不具有配向膜的液晶顯示元件中。
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