TWI491712B - 液晶組成物以及液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

液晶組成物以及液晶顯示元件
本發明是有關於一種主要適合於主動矩陣(Active Matrix，AM)元件等的液晶組成物以及含有該組成物的AM元件等。尤其關於一種介電各向異性為正的液晶組成物，且關於一種含有該組成物的扭轉向列(Twisted Nematic，TN)模式、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend，OCB)模式、橫向電場切換(In-Plane Switching，IPS)模式、邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)或者高分子穩定配向(Polymer Sustained Alignment，PSA)模式的元件等。
液晶顯示元件中，基於液晶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)、橫向電場切換(In-Plane Switching，IPS)、垂直配向(Vertical Alignment，VA)、邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)、高分子穩定配向(Polymer Sustained Alignment，PSA)模式等。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(static)與多工(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、利用背光源的穿透型、以及利用自然光與背光源兩者的半穿透型。
該些元件包含具有適當特性的液晶組成物。該液晶組成物具有向列相。為了獲得具有良好的一般特性的AM元件，而提高組成物的一般特性。將兩種一般特性中的關聯總結於下述表1中。基於市售的AM元件對組成物的一般特性進一步加以說明。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約為70℃以上，並且向列相的較佳下限溫度約為-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間相關聯。為了使元件顯示動態影像，較佳為短的響應時間。因此，較佳為組成物的黏度小。更佳為低溫下的黏度小。組成物的彈性常數與元件的對比度相關聯。為了提高元件的對比度，更佳為組成物的彈性常數大。
1)可縮短向液晶單元中注入組成物的時間。
組成物的光學各向異性與元件的對比度相關聯。組成物的光學各向異性(Δn)與元件的液晶單元間隙(d)的積(Δn×d)是設計成使對比度為最大。適當的積值依賴於運作模式的種類。於如TN等模式的元件中，適當的值約為0.45 μm。於該情況下，對液晶單元間隙小的元件而言較佳為具有大光學各向異性的組成物。組成物的大介電各向異性有助於元件中的低臨界電壓、小消耗電力及大對比度。因此，大的介電各向異性較佳。組成物的大比電阻有助於元件的大電壓保持率及大對比度。因此，較佳為於初始階段不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大比電阻的組成物。較佳為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。當該些穩定性高時，該元件的壽命長。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。組成物的大彈性常數有助於元件的大對比度及短響應時間。因此，較佳為大的彈性常數。
具有TN模式的AM元件中是使用具有正的介電各向異性的組成物。另一方面，具有VA模式的AM元件中是使用具有負的介電各向異性的組成物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中是使用具有正或負的介電各向異性的組成物。具有PSA模式的AM元件中是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液晶組成物的例子揭示於下述專利文獻1至專利文獻2中。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-84560號公報
[專利文獻2]國際公開2008/102641號小冊子
較理想的AM元件具有可使用的溫度範圍廣、響應時間短、對比度大、臨界電壓低、電壓保持率大、壽命長等特性。較理想為比1毫秒更短的響應時間。因此，組成物的理想特性為向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、大的光學各向異性、大的介電各向異性、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。
本發明的其中一個目的是一種液晶組成物，其於向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、大的光學各向異性、大的介電各向異性、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，滿足至少一種特性。本發明的其他目的是一種關於至少兩種特性具有適當平衡的液晶組成物。另一目的是一種含有此種組成物的液晶顯示元件。又一目的是一種具有大的光學各向異性、大的介電各向異性、對紫外線的高穩定性、大的彈性常數等的組成物，並且具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度、長壽命等特性的AM元件。
本發明為包括作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物、以及作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物的液晶組成物，以及含有該組成物的液晶顯示元件。
其中，R1 及R2 獨立地為碳數1至12的烷基(alkyl)、碳數1至12的烷氧基(alkoxy)、碳數2至12的烯基(alkenyl)、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基；X1 、X2 、X3 、X4 及X5 獨立地為氫、或者氟；Y1 為氟或氯；Y2 為氟、氯、或者三氟甲氧基(trifluoromethoxy)。
[發明的效果]
本發明的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、大的光學各向異性、大的介電各向異性、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，滿足至少一種特性的液晶組成物。本發明的一方面是關於至少兩種特性具有適當平衡的液晶組成物。另一方面是含有此種組成物的液晶顯示元件。又一方面是具有大的光學各向異性、大的介電各向異性、對紫外線的高穩定性、大的彈性常數等特性的組成物，以及具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度、長壽命等特性的AM元件。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
本說明書中的用語的使用方法如下所述。有時將本發明的液晶組成物或者本發明的液晶顯示元件分別簡稱為「組成物」或者「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」是指具有向列相、層列相等液晶相的化合物或者雖不具有液晶相但作為組成物的成分有用的化合物。該有用的化合物例如具有如1,4-伸環己基(1,4-cyclohexylene)或1,4-伸苯基(1,4-phenylene)等的六員環，其分子結構為棒狀(rod like)。光學活性化合物或者可聚合的化合物有時添加於組成物中。即便該些化合物為液晶性化合物，在此亦分類為添加物。有時將選自式(1)所表示的化合物組群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或者兩種以上的化合物。對於其他化學式所表示的化合物亦同樣。「任意的」是表示不僅位置為任意，而且個數亦為任意，但不包括個數為0的情況。
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，並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，並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。對光學各向異性等特性進行說明時，是使用以實例中記載的測定方法所獲得的值。第一成分為一種化合物或者兩種以上的化合物。「第一成分的比例」是指基於液晶組成物的總重量的第一成分的重量百分率(wt%)。對於第二成分的比例等亦同樣。混合於組成物中的添加物的比例是指基於液晶組成物的總重量的重量百分率(wt%)或者重量百萬分率(ppm)。
成分化合物的化學式中，將R1 的符號用於多種化合物。該些化合物中，任意的2個R1 所選擇的基團可相同，亦可不同。例如，有化合物(1)的R1 為乙基，而化合物(1-1)的R1 為乙基的情況。亦有化合物(1)的R1 為乙基，而化合物(1-1)的R1 為丙基的情況。該規則亦適用於X1 、Y1 等。
本發明為下述項目等。
1.一種液晶組成物，包括：作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自式(2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物，
其中，R1 及R2 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基；X1 、X2 、X3 、X4 及X5 獨立地為氫、或者氟；Y1 為氟或氯；Y2 為氟、氯、或者三氟甲氧基。
2.如項1所述之液晶組成物，其中上述第一成分是選自式(1-1)或者式(1-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R1 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基。
3.如項2所述之液晶組成物，其中上述第一成分是選自式(1-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
4.如項1至項3中任一項所述之液晶組成物，其中上述第二成分是選自式(2-1)或者式(2-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R2 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基。
5.如項4所述之液晶組成物，其中上述第二成分是選自式(2-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
6.如項1至項5中任一項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第一成分的比例為10 wt%至50 wt%的範圍，並且上述第二成分的比例為10 wt%至90 wt%的範圍。
7.如項1至項6中任一項所述之液晶組成物，更包括作為第三成分的選自式(3)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R3 及R4 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基；環A及環B獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基；Z1 獨立地為單鍵、伸乙基、或者羰氧基；p為1、2或3。
8.如項7所述之液晶組成物,其中上述第三成分是選自式(3-1)至式(3-16)所表示的化合物組群的至少一種化合物：
其中，R3 及R4 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基；R5 及R6 獨立地為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基；R7 為碳數1至12的烷基。
9.如項8所述之液晶組成物，其中上述第三成分是選自式(3-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
10.如項8所述之液晶組成物，其中上述第三成分是選自式(3-4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
11.如項8所述之液晶組成物，其中上述第三成分是選自式(3-10)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
12.如項8所述之液晶組成物，其中上述第三成分是選自式(3-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物、及選自式(3-10)所表示的化合物組群中的至少一種化合物的混合物。
13.如項7至項12中任一項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第三成分的比例為5 wt%至80 wt%的範圍。
14.如項1至項13中任一項所述之液晶組成物，更包括作為第四成分的選自式(4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R8 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C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基(3-fluoro-1,4-phenylene)、3,5-二氟-1,4-伸苯基(3,5-difluoro-1,4-phenylene)、2,5-嘧啶(2,5-pyrimidine)、1,3-二噁烷-2,5-二基(1,3-dioxane-2,5-diyl)、或者四氫哌喃-2,5-二基(tetrahydropyran-2,5-diyl)；X6 及X7 獨立地為氫或氟；Y3 為氟、氯、或者三氟甲氧基；Z2 獨立地為單鍵、伸乙基、羰氧基、或者二氟亞甲氧基；q為1、2或3；並且，當q為3時，3個Z2 全部為單鍵。
15.如項14所述之液晶組成物，其中上述第四成分是選自式(4-1)至式(4-21)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R8 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。
16.如項15所述之液晶組成物，其中上述第四成分是選自式(4-14)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
17.如項15所述之液晶組成物，其中上述第四成分是選自式(4-15)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
18.如項14至項17中任一項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第四成分的比例為5 wt%至40 wt%的範圍。
19.如項1至項18中任一項所述之液晶組成物，更包括作為第五成分的選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R9 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。
20.如項19所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第五成分的比例為5 wt%至40 wt%的範圍。
21.如項1至項20中任一項所述之液晶組成物，其中向列相的上限溫度為70℃以上，波長589 nm下的光學各向異性(25℃)為0.08以上，並且頻率1 kHz下的介電各向異性(25℃)為2以上。
22.一種液晶顯示元件，包括如項1至項21中任一項所述之液晶組成物。
23.如項22所述之液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為TN模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、或者PSA模式，且液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
本發明亦包括下述項目。1)更包括光學活性化合物的上述組成物；2)更包括抗氧化劑、紫外線吸收劑、消泡劑、可聚合的化合物、聚合起始劑等添加物的上述組成物；3)包括上述組成物的AM元件；4)包括上述組成物，並且具有TN、ECB、OCB、IPS、或者PSA模式的元件；5)包括上述組成物的穿透型元件；6)將上述組成物用作具有向列相的組成物；以及7)於上述組成物中添加光學活性化合物而用作光學活性組成物。
以下述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、成分的較佳比例及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。第五，列出成分化合物的具體例子。第六，對可混合於組成物中的添加物進行說明。第七，對成分化合物的合成法進行說明。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除了包括選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)中的化合物以外，亦可更包括其他的液晶性化合物、添加物、雜質等。「其他的液晶性化合物」是與化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)不同的液晶性化合物。此種化合物是以進一步調整特性為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、可聚合的化合物、聚合起始劑等。雜質是於成分化合物的合成等步驟中混入的化合物等。即便該化合物為液晶性化合物，在此亦分類為雜質。
組成物B實質上僅包括選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)及化合物(5)中的化合物。「實質上」是指，組成物可含有添加物以及雜質，但不含與該些化合物不同的液晶性化合物。組成物B與組成物A相比較，成分數少。就降低成本的觀點而言，組成物B優於組成物A。就可藉由混合其他液晶性化合物來進一步調整物性的觀點而言，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總結於表2中。表2的記號中，L表示大或者高，M表示中等程度的，S表示小或者低。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)表示值基本上為零。
當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)提高上限溫度，提高光學各向異性，並且提高介電各向異性。化合物(2)提高上限溫度，並且提高介電各向異性。化合物(3)降低下限溫度，並且降低黏度。化合物(4)降低下限溫度，並且提高介電各向異性。化合物(5)提高光學各向異性，並且提高介電各向異性。
第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例及其根據進行說明。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+第二成分+第四成分、第一成分+第二成分+第五成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分、第一成分+第二成分+第三成分+第五成分、第一成分+第二成分+第四成分+第五成分、以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分。
組成物中的成分的較佳組合為第一成分+第二成分+第三成分+第四成分以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分。
為了提高上限溫度，以及為了提高介電各向異性，第一成分的較佳比例約為10 wt%以上，為了降低下限溫度，第一成分的較佳比例約為50 wt%以下。尤佳比例為約15 wt%至約40 wt%的範圍。特佳比例為約20 wt%至約30 wt%的範圍。
為了提高介電各向異性，第二成分的較佳比例約為10 wt%以上，為了降低下限溫度，第二成分的較佳比例約為90 wt%以下。尤佳比例為約10 wt%至約60 wt%的範圍。特佳比例為約15 wt%至約40 wt%的範圍。
為了降低黏度，第三成分的較佳比例約為5 wt%以上，為了降低下限溫度，第三成分的較佳比例約為80 wt%以下。尤佳比例為約20 wt%至約65 wt%的範圍。特佳比例為約45 wt%至約60 wt%的範圍。
為了提高介電各向異性，第四成分的較佳比例約為5 wt%以上，為了降低下限溫度，第四成分的較佳比例約為40 wt%以下。尤佳比例為約10 wt%至約30 wt%的範圍。特佳比例為約15 wt%至約25 wt%的範圍。
第五成分適合於製備特別大的介電各向異性。該成分的較佳比例為約5 wt%至約40 wt%的範圍。尤佳比例為約5 wt%至約30 wt%的範圍。特佳比例為約10 wt%至約20 wt%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。R1 、R2 、R3 及R4 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基。為了提高對紫外線或熱的穩定性等，較佳的R1 或R2 為碳數1至12的烷基。為了降低黏度，較佳的R3 或R4 為碳數2至12的烯基，為了提高對紫外線或熱的穩定性等，R3 或R4 為碳數1至12的烷基。R5 及R6 獨立地為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基。為了降低黏度，較佳的R5 或R6 為碳數1至12的烷基。R7 為碳數1至12的烷基。為了降低黏度，較佳的R7 為碳數1至3的烷基。R8 及R9 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。為了降低下限溫度，較佳的R8 或R9 為碳數2至12的烯基，為了降低黏度，較佳的R8 或R9 為碳數1至12的烷基。
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3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH-的較佳立體構型取決於雙鍵的位置。就為了降低黏度等而言，如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基等的烯基中較佳為反式構型。如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基等的烯基中較佳為順式構型。該些烯基中，直鏈的烯基優於分支的烯基。
任意的氫經氟取代的烯基的較佳例子為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、以及6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，尤佳的例子為2,2-二氟乙烯基、以及4,4-二氟-3-丁烯基。
烷基不包括環狀烷基。烷氧基不包括環狀烷氧基。烯基不包括環狀烯基。
環A及環B獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基，當p為2或3時的任意2個環A可相同，亦可不同。為了降低黏度，較佳的環A或環B為1,4-伸環己基，為了提高光學各向異性，較佳的環A或環B為1,4-伸苯基。環C為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,5-嘧啶、1,3-二噁烷-2,5-二基、或者四氫哌喃-2,5-二基，當q為2或3時的任意2個環C可相同，亦可不同。為了提高上限溫度，較佳的環C為1,4-伸環己基，為了提高光學各向異性，較佳的環C為1,4-伸苯基。
X1 、X2 、X3 、X4 、X5 、X6 及X7 獨立地為氫或氟。為了提高介電各向異性，較佳的X1 、X2 、X3 、X6 或X7 為氟。為了提高上限溫度，或者為了降低黏度，較佳的X4 或X5 為氫。
Y1 為氟或氯。為了降低黏度，較佳的Y1 為氟。Y2 及Y3 獨立地為氟、氯、或者三氟甲氧基。為了降低黏度，較佳的Y2 或Y3 為氟，為了降低下限溫度，較佳的Y2 或Y3 為氯或者三氟甲氧基。
Z1 為單鍵、伸乙基、或者羰氧基，當p為2或3時的任意2個Z1 可相同，亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z1 為單鍵，為了提高介電各向異性，較佳的Z1 為二氟亞甲氧基。Z2 為單鍵、伸乙基、羰氧基、或者二氟亞甲氧基，當q為2時的任意2個Z2 可相同，亦可不同，當q為3時，3個Z2 全部為單鍵。為了降低黏度，較佳的Z2 為單鍵，為了提高介電各向異性，較佳的Z2 為二氟亞甲氧基。
p為1、2或3。為了降低黏度，較佳的p為1，為了提高上限溫度，較佳的p為3。q為1、2或3。為了提高上限溫度，較佳的q為2，為了提高對紫外線或熱的穩定性等，較佳的q為3。
第五，列出成分化合物的具體例子。下述較佳化合物中，R10 及R12 獨立地為碳數1至12的烷基或者碳數2至12的烯基。R11 為碳數1至7的烷基。並且，R4 及R6 與上述的定義相同。為了提高上限溫度，該些化合物中與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式構型優於順式構型。
較佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)。較佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)。較佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)至化合物(3-16-1)。尤佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)至化合物(3-7-1)、以及化合物(3-10-1)至化合物(3-16-1)。特佳的化合物(3)為化合物(3-2-1)至化合物(3-4-1)、化合物(3-6-1)、化合物(3-10-1)、化合物(3-11-1)、以及化合物(3-16-1)。較佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)至化合物(4-21-1)。尤佳的化合物(4)為化合物(4-5-1)至化合物(4-8-1)、以及化合物(4-13-1)至化合物(4-21-1)。特佳的化合物(4)為化合物(4-14-1)至化合物(4-17-1)、化合物(4-20-1)、化合物(4-21-1)。較佳的化合物(5)為化合物(5-1)。
第六，對可混合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、可聚合的化合物、聚合起始劑等。為了引起液晶的螺旋結構而賦予扭轉角的目的，將光學活性化合物混合於組成物中。此種化合物的例子為化合物(6-1)至化合物(6-4)。光學活性化合物的較佳比例約為5 wt%以下。尤佳比例為約0.01 wt%至約2 wt%的範圍。
為了防止由大氣中的加熱引起的比電阻下降，或者為了於長時間使用元件後，不僅在室溫下，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率，故而將抗氧化劑混合於組成物中。
抗氧化劑的較佳例子為w為1至9的整數的化合物(7)等。化合物(7)中，較佳的w為1、3、5、7或9。尤佳的w為1或7。w為1的化合物(7)由於揮發性大，故而於防止由大氣中的加熱引起的比電阻下降時有效。w為7的化合物(7)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，而且在接近於向列相的上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率而言有效。為了獲得上述效果，抗氧化劑的較佳比例約為50 ppm以上，為了不降低上限溫度或者不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳比例約為600 ppm以下。尤佳比例為約100 ppm至約300 ppm的範圍。
紫外線吸收劑的較佳例子為二苯甲酮(benzophenone)衍生物、苯甲酸酯(benzoate)衍生物、三唑(triazole)衍生物等。另外，如具有立體障礙的胺那樣的光穩定劑亦較佳。為了獲得上述效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例約為50 ppm以上，為了不降低上限溫度，或者不提高下限溫度，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例約為10000 ppm以下。尤佳比例為約100 ppm至約10000 ppm的範圍。
為了使組成物適合於賓主(Guest Host，GH)模式的元件，將如偶氮(azo)系色素、蒽醌(anthraquinone)系色素等的二色性色素(dichroic dye)混合於組成物中。色素的較佳比例為約0.01 wt%至約10 wt%的範圍。為了防止起泡，將二甲基矽油、甲基苯基矽油等消泡劑混合於組成物中。為了獲得上述效果，消泡劑的較佳比例約為1 ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳比例約為1000 ppm以下。尤佳比例為約1 ppm至約500 ppm的範圍。
為了使組成物適合於高分子穩定配向(Polymer Sustained Alignment，PSA)模式的元件，將可聚合的化合物混合於組成物中。可聚合的化合物的較佳例子為丙烯酸酯(acrylate)、甲基丙烯酸酯(methacrylate)、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(oxirane)、氧雜環丁烷(oxetane))、乙烯基酮等具有可聚合的基團的化合物。特佳的例子為丙烯酸酯、或者甲基丙烯酸酯的衍生物。為了獲得上述效果，可聚合的化合物的較佳比例約為0.05 wt%以上，為了防止顯示不良，可聚合的化合物的較佳比例約為10 wt%以下。尤佳比例為約0.1 wt%至約2 wt%的範圍。可聚合的化合物較佳為於光聚合起始劑等適當起始劑的存在下藉由紫外線(ultraviolet，UV)照射等進行聚合。用於聚合的適當條件、起始劑的適當類型、以及適當的量對業者而言已知，並記載於文獻中。例如作為光起始劑的Irgacure 651(註冊商標)、Irgacure 184(註冊商標)、或者Darocure 1173(註冊商標)(Ciba Japan K.K.)對自由基聚合適合。可聚合的化合物較佳為以約0.1 wt%至約5 wt%的範圍包含光聚合起始劑。特佳為以約1 wt%至約3 wt%的範圍包含光聚合起始劑。
第七，對成分化合物的合成法進行說明。該些化合物可利用已知的方法來合成。以下例示合成法。化合物(1-1-1)及化合物(2-1-1)是利用日本專利特開平10-251186號公報中記載的方法來合成。化合物(3-1-1)是利用日本專利特開昭59-70624號公報中記載的方法來合成。化合物(3-2-1)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(4-5-1)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(5-1)是利用日本專利特開平10-251186號公報中記載的方法來合成。抗氧化劑已有市售。式(7)的w為1的化合物可由Aldrich(Sigma-Aldrich Corporation)獲取。w為7的化合物(7)等是利用美國專利3660505號說明書中記載的方法來合成。
未記載合成法的化合物可利用有機合成(Organic Syntheses，John Wiley & Sons,Inc)、有機反應(Organic Reactions，John Wiley & Sons,Inc)、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis，Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等成書中記載的方法來合成。組成物是利用公知的方法，由如此獲得的化合物來製備。例如，將成分化合物混合，接著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。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。該組成物尤其適合於穿透型AM元件。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，可製備具有約0.08至約0.25範圍的光學各向異性的組成物，進而可製備具有約0.10至約0.30範圍的光學各向異性的組成物。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、PSA等模式的AM元件以及PM元件。特佳為用於具有TN、OCB、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，未施加電壓的狀態下的液晶分子的排列相對於面板基板可為平行或者垂直。該些元件可為反射型、穿透型或者半穿透型。較佳為用於穿透型元件。亦可用於非晶矽-TFT元件或者多晶矽-TFT元件。亦可用於將該組成物微膠囊化而製作的向列曲線排列相(Nematic Curvilinear Aligned Phase，NCAP)型元件、或於組成物中形成有三維網狀高分子的聚合物分散(Polymer Dispersed，PD)型的元件。
[實例]
為了對組成物以及組成物中所含的化合物的特性進行評價，而以組成物以及該化合物為測定目標物。當測定目標物為組成物時，將其直接作為試料進行測定，並記載所得的值。當測定目標物為化合物時，藉由將該化合物(15 wt%)混合於母液晶(85 wt%)中而製備測定用試料。利用外推法，由測定所得的值來算出化合物的特性值。(外推值)={(測定用試料的測定值)-0.85×(母液晶的測定值)}/0.15。當層列相(或者結晶)以該比例於25℃下析出時，將化合物與母液晶的比例依序變更為10 wt%：90 wt%、5 wt%：95 wt%、1 wt%：99 wt%。利用該外推法求出與化合物相關的上限溫度、光學各向異性、黏度及介電各向異性的值。
母液晶的成分如下所述。各成分的比例為重量百分率。
特性值的測定是依據下述方法。該些方法多為日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ‧ED-2521A中記載的方法、或者將其修飾而成的方法。
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料，以1℃/min的速度加熱。測定試料的一部分由向列相轉變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」。
向列相的下限溫度(TC ，℃)：將具有向列相的試料放入玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10日後，觀察液晶相。例如，當試料於-20℃下為向列相的狀態，而於-30℃下轉變為結晶或者層列相時，將TC 記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
黏度(整體黏度，η，於20℃下測定，mPa‧s)：測定時使用E型旋轉黏度計。
黏度(旋轉黏度，γ1，於25℃下測定，mPa‧s)：測定是依據M. Imai et al.,Molecular Crystals and Liquid Crystals,Vol. 259,37(1995)中記載的方法。於扭轉角為0°，並且2塊玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為5 μm的TN元件中放入試料。對該元件以0.5 V為單位於16 V至19.5 V的範圍內階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波(矩形脈衝，0.2秒)及不施加電壓(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)。根據該些測定值及M. Imai等人的論文中的第40頁記載的計算式(8)獲得旋轉黏度的值。該計算中所必需的介電各向異性的值是使用測定該旋轉黏度的元件，以如下所述的方法求出。
光學各向異性(折射率各向異性，Δn，於25℃下測定)：測定是使用波長589 nm的光，利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計而進行。將主稜鏡的表面向一方向摩擦後，將試料滴加於主稜鏡上。折射率n∥是於偏光的方向與摩擦的方向平行時測定。折射率n⊥是於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Δn=n∥－n⊥的式子計算出。
介電各向異性(Δε，於25℃下測定)：於2塊玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為9 μm，並且扭轉角為80度的TN元件中放入試料。對該元件施加正弦波(10 V，1 kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向的介電常數(ε∥)。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的介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是根據Δε=ε∥－ε⊥的式子計算出。
臨界電壓(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(液晶單元間隙)約為0.45/Δn(μm)，且扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的TN元件中放入試料。對該元件施加的電壓(32 Hz，矩形波)是以0.02 V為單位自0 V階段性地增加至10 V。此時，自垂直方向對元件照射光，測定穿透元件的光量。製成當該光量達到最大時穿透率為100%，且當該光量為最小時穿透率為0%的電壓-穿透率曲線。臨界電壓是穿透率達到90%時的電壓。
電壓保持率(VHR-1，25℃，%)：測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，並且2塊玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為5 μm。該元件是於放入試料後利用以紫外線硬化的接著劑加以密封。對該元件施加脈衝電壓(5 V，60微秒)進行充電。利用高速電壓計測定於16.7毫秒之間衰減的電壓，求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B是未衰減時的面積。電壓保持率是面積A相對於面積B的百分率。
電壓保持率(VHR-2，80℃，%)：測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，並且2塊玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為5 μm。該元件在放入試料後，利用以紫外線硬化的接著劑加以密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5 V，60微秒)進行充電。利用高速電壓計測定於16.7毫秒之間衰減的電壓，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。電壓保持率是面積A相對於面積B的百分率。
電壓保持率(VHR-3，25℃，%)：照射紫外線後，測定電壓保持率，評價對紫外線的穩定性。測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，並且液晶單元間隙為5 μm。於該元件中注入試料，照射光20分鐘。光源為超高壓水銀燈USH-500D(Ushio電機製造)，元件與光源的間隔為20 cm。測定VHR-3時，是測定於16.7毫秒之間衰減的電壓。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。
電壓保持率(VHR-4，25℃，%)：將注入有試料的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。測定VHR-4時，測定於16.7毫秒之間衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對熱具有大的穩定性。
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)是設定為5 kHz。於2塊玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為5.0 μm，且扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的TN元件中放入試料。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，測定穿透元件的光量。當該光量達到最大時穿透率為100%，當該光量為最小時穿透率為0%。上升時間(τr：rise time，毫秒)是穿透率自90%變化為10%所需要的時間。下降時間(τf：fall time，毫秒)是穿透率自10%變化為90%所需要的時間。響應時間是以上述方式求出的上升時間與下降時間的和。
彈性常數(K，於25℃下測定，pN)：測定時使用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(液晶單元間隙)為20 μm的水平配向液晶單元中放入試料。對該液晶單元施加0伏特至20伏特電荷，測定靜電容量及施加電壓。使用『液晶裝置手冊』(日刊工業新聞公司)第75頁的式(2.98)、式(2.101)將所測定的靜電容量(C)及施加電壓(V)進行擬合，根據式(2.99)獲得K11及K33的值。接著，於上述『液晶裝置手冊』第171頁的式(3.18)中，使用先前求出的K11及K33的值算出K22。彈性常數是以上述方式求出的K11、K22、及K33的平均值。
比電阻(ρ，於25℃下測定，Ωcm)：於具備電極的容器中注入試料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。比電阻是根據下式算出。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
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(2 mL/min)。將試料氣化室設定為280℃，將檢測器(火焰離子檢測器，Flame Ionization Detector，FID)設定為300℃。成分化合物的分離時使用Agilent Technologies Inc.製造的毛細管柱DB-1(長度30 m，內徑0.32 mm，膜厚0.25 μm，固定液相為二甲基聚矽氧烷，無極性)。該管柱是於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min的比例升溫至280℃。試料是製備成丙酮溶液(0.1 wt%)後，將其中1 μL注入試料氣化室中。記錄計是使用島津製作所製造的C-R5A型Chromatopac、或其同等品。所得的氣相層析圖表示與成分化合物對應的波峰的保持時間以及波峰的面積。
用以稀釋試料的溶劑可使用氯仿、己烷等。為了將成分化合物分離，可使用下述毛細管柱。Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度30 m，內徑0.32 mm，膜厚0.25 μm)、Restek Corporation製造的Rtx-1(長度30 m，內徑0.32 mm，膜厚0.25 μm)、SGE International Pty. Ltd製造的BP-1(長度30 m，內徑0.32 mm，膜厚0.25 μm)。為了防止化合物波峰的重疊，可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度50 m，內徑0.25 mm，膜厚0.25 μm)。
組成物中所含的液晶性化合物的比例可以如下所述的方法算出。液晶性化合物可利用相層析儀檢測。氣體層析圖中的波峰的面積比相當於液晶性化合物的比例(莫耳數)。當使用以上所述的毛細管柱時，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(wt%)是根據波峰的面積比算出。
利用實例，對本發明進行詳細說明。本發明不受下述實例的限定。比較例及實例中的化合物是基於下述表3的定義利用記號表示。表3中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式構型。實例中記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。(-)的記號表示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總重量的重量百分率(wt%)，液晶組成物中包含雜質。最後總結組成物的特性值。
[比較例1]
自日本專利特開2009-84560號公報中揭示的組成物中選擇實例11。其根據在於，該組成物含有化合物(1)、化合物(3)及化合物(4)，介電各向異性最大。該組成物的成分及特性如下所述。
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　4%
3-HH-V　(3-2-1)　30%
7-HB-1　(3-5-1)　3%
3-HB-O2　(3-5-1)　3%
V2-BB-2V　(3-6-1)　5%
3-HBB-2　(3-9-1)　7%
2-BB(F)B-3　(3-10-1)　5%
1-BB(F)B-2V　(3-10-1)　5%
3-HHEBH-3　(3-13-1)　3%
3-HH-VFF　(3)　15%
1V2-BB-F　(4-2-1)　3%
1V2-BB-CL　(4-3-1)　3%
3-HHXB(F)-OCF3　(4-7-1)　3%
3-HHBB(F,F)-F　(4-18-1)　3%
4-BB(F)B(F,F)XB-OCF3　(-)　4%
3-BB(F,F)B(F,F)XB(F)-OCF3　(-)　4%
NI=70.4℃；Tc≦-20℃；Δn=0.116；Δε=3.9；Vth=2.36 V；η=15.1mPa‧s；γ1=48.4 mPa‧s；τ=5.0 ms；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.1%；VHR-3=98.0%。
[比較例2]
自國際公開2008/102641號小冊子中揭示的組成物中選擇實例8。其根據在於，該組成物含有化合物(1)及化合物(3)，介電各向異性最大。該組成物的成分及特性如下所述。
3-BBB(F,F)XB-CL　(1)　3%
3-HH-V　(3-2-1)　47%
3-HH-V1　(3-3-1)　8%
V2-BB-1　(3-6-1)　6%
V-HHB-1　(3-7-1)　3%
V2-BB(F)B-1　(3-10-1)　7%
V2-BB(F)B-3　(3-10-1)　4%
5-HBBH-3　(3-14-1)　3%
3-BB(F,F)B(F,F)XB(F,F)-F　(-)　3%
3-BBB(F,F)XB(F,F)-F　(-)　3%
1O1-HBBH-5　(-)　3%
5-PyB(F)XB(F,F)-F　(-)　5%
5-PyB(F,F)XB(F,F)-F　(-)　5%
NI=78.3℃；Tc≦-20℃；Δn=0.112；Δε=3.1；Vth=2.35 V；γ1=42.9 mPa‧s；τ=6.2 ms；VHR-1=99.0%；VHR-2=98.1%；VHR-3=98.2%。
[實例1]
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　20%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　4%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　7%
5-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　8%
3-HH-V　(3-2-1)　45%
7-HB-1　(3-5-1)　3%
3-HB-O1　(3-5-1)　4%
V2-BB(F)B-1　(3-10-1)　6%
V2-BB(F)B-3　(3-10-1)　3%
NI=87.7℃；Tc≦-20℃；Δn=0.127；Δε=5.6；γ1=48.2 mPa‧s；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.5%；VHR-3=98.4%。
[實例2]
2-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　20%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　8%
5-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　7%
3-HH-5　(3-1-1)　4%
5-HH-O1　(3-1-1)　5%
3-HH-V　(3-2-1)　28%
3-HH-V1　(3-3-1)　5%
7-HB-1　(3-5-1)　6%
V2-BB-1　(3-6-1)　3%
1V2-BB-1　(3-6-1)　3%
3-HHB-1　(3-7-1)　4%
1-BB(F)B-2V　(3-10-1)　4%
NI=87.4℃；Tc≦-20℃；Δn=0.125；Δε=5.8；γ1=48.1 mPa‧s；VHR-1=99.4%；VHR-2=98.6%；VHR-3=98.3%。
[實例3]
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　7%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　6%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　10%
3-HH-V　(3-2-1)　30%
3-HH-V1　(3-3-1)　5%
V2-BB-2V　(3-6-1)　4%
1V2-BB-2V1　(3-6-1)　3%
4-HHEH-3　(3-8-1)　5%
1V-HBB-2　(3-9-1)　5%
3-B(F)BB-2　(3-11-1)　3%
3-HB-CL　(4-1-1)　3%
1V2-BB-F　(4-2-1)　3%
1V2-BB-CL　(4-3-1)　3%
3-BB(F)B(F,F)-F　(4-14-1)　8%
2-HHBB(F,F)-F　(4-18-1)　5%
NI=85.2℃；Tc≦-20℃；Δn=0.132；Δε=5.6；γ1=46.9 mPa‧s；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.5%；VHR-3=98.1%。
[實例4]
2-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　5%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　9%
5-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　10%
2-HH-3　(3-1-1)　12%
3-HH-O1　(3-1-1)　3%
3-HH-V　(3-2-1)　32%
V2-HHB-1　(3-7-1)　4%
5-HHB-CL　(4-4-1)　3%
V-HHB(F,F)-F　(4-5-1)　3%
3-HHXB(F,F)-F　(4-6-1)　3%
3-HHXB(F)-OCF3　(4-7-1)　3%
5-HHEB(F,F)-F　(4-8-1)　5%
3-BB(F)B(F,F)-F　(4-14-1)　5%
3-HHB(F)B(F,F)-F　(4-19-1)　3%
N1=85.0℃；Tc≦-20℃；Δn=0.102；Δε=5.5；γ1=46.9mPa‧s；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.5%；VHR-3=98.4%。
於上述組成物100重量份中添加化合物(6-3)(左旋)0.25重量份時的間距為92.4 μm。
[實例5]
2-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　11%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　10%
2-HH-3　(3-1-1)　11%
3-HH-O1　(3-1-1)　3%
3-HH-V　(3-2-1)　29%
3-HH-2V1　(3-4-1)　4%
V-HHB-1　(3-7-1)　3%
2-BB(F)B-3　(3-10-1)　3%
3-HHEBH-3　(3-13-1)　3%
3-HHB-CL　(4-4-1)　3%
5-HHB(F,F)-F　(4-5-1)　3%
3-HHXB(F,F)-F　(4-6-1)　3%
3-HHXB(F)-OCF3　(4-7-1)　3%
3-GHB(F,F)-F　(4-10-1)　3%
5-HBEB(F,F)-F　(4-11-1)　3%
3-BB(F)B(F,F)-F　(4-14-1)　5%
NI=86.1℃；Tc≦-20℃；Δn=0.104；Δε=5.5；γ1=46.8 mPa‧s；VHR-1=99.0%；VHR-2=98.3%；VHR-3=98.0%。
[實例6]
5-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　12%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　8%
5-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　7%
2-HH-3　(3-1-1)　11%
3-HH-V　(3-2-1)　35%
4-HH-V1　(3-3-1)　3%
3-HB(F)HH-5　(3-12-1)　3%
5-HBBH-3　(3-14-1)　4%
5-HGB(F,F)-F　(4-9-1)　3%
3-HBB-F　(4-12-1)　4%
1-BB(F,F)XB(F,F)-F　(4-15-1)　5%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F　(4-15-1)　5%
NI=86.9℃；Tc≦-20℃；Δn=0.103；Δε=5.6；γ1=46.4 mPa‧s；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.5%；VHR-3=98.4%。
[實例7]
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　12%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　7%
5-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　7%
2-HH-3　(3-1-1)　10%
3-HH-V　(3-2-1)　27%
V2-BB-1　(3-6-1)　5%
5-HB(F)BH-3　(3-15-1)　3%
5-HBB(F)B-2　(3-16-1)　4%
3-HH-VFF　(3)　7%
3-HHXB(F)-OCF3　(4-7-1)　5%
3-HBB(F,F)-F　(4-13-1)　3%
2-BB(F,F)XB(F,F)-F　(4-15-1)　3%
3-BB(F,F)XB(F)-OCF3　(4-16-1)　4%
3-PyBB-F　(-)　3%
NI=85.7℃；Tc≦-20℃；Δn=0.116；Δε=5.7；γ1=46.1 mPa‧s；VHR-1=99.0%；VHR-2=98.1%；VHR-3=97.9%。
[實例8]
2-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　15%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　10%
2-HH-3　(3-1-1)　9%
3-HH-V　(3-2-1)　37%
3-HH-V1　(3-3-1)　3%
V2-HHB-1　(3-7-1)　3%
1-HHXB(F,F)-F　(4-6-1)　3%
3-BB(F,F)XB(F)-OCF3　(4-16-1)　3%
3-BB(F,F)XB(F)-F　(4-17-1)　3%
3-BBB(F)B(F,F)-F　(4-20-1)　2%
3-HHB(F)-F　(4)　3%
2-H2HB(F)-F　(4)　3%
1O1-HBBH-5　(-)　3%
N1=85.2℃；Tc≦-20℃；Δn=0.108；Δε=5.5；γ1=46.4 mPa‧s；VHR-1=99.4%；VHR-2=98.5%；VHR-3=98.6%。
[實例9]
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　12%
4-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　5%
5-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　5%
2-HH-3　(3-1-1)　13%
5-HH-O1　(3-1-1)　3%
3-HH-V　(3-2-1)　38%
3-HHEBH-3　(3-13-1)　4%
5-HBB(F)B-3　(3-16-1)　3%
3-HH-VFF　(3)　3%
2-BB(F,F)XB(F,F)-F　(4-15-1)　2%
3-BBB(F,F)B(F,F)-F　(4-21-1)　2%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F　(5-1)　3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F　(5-1)　7%
NI=86.2℃；Tc≦-20℃；Δn=0.106；Δε=5.8；γ1=46.0mPa‧s；VHR-1=99.4%；VHR-2=98.5%；VHR-3=98.6%。
[實例10]
3-BB(F)B(F,F)XB(F)-F　(1-1-1)　11%
2-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　3%
3-HBBXB(F,F)-F　(2-1-1)　7%
2-HH-3　(3-1-1)　11%
3-HH-V　(3-2-1)　39%
3-HH-2V1　(3-4-1)　3%
V2-B(F)BB-2　(3-11-1)　5%
5-HBB(F)B-2　(3-16-1)　5%
1-HHB(F,F)-F　(4-5-1)　3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F　(5-1)　3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F　(5-1)　7%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F　(5-1)　3%
NI=86.8℃；Tc≦-20℃；Δn=0.118；Δε=5.8；γ1=46.0mPa‧s；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.4%；VHR-3=98.5%。
實例1至實例10的組成物與比較例1及比較例2的組成物相比，具有高的上限溫度、大的介電各向異性、以及小的旋轉黏度。因此，本發明的液晶組成物具有比專利文獻1及專利文獻2中所示的液晶組成物更優異的特性。
[產業上之可利用性]
本發明的液晶組成物於向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、大的光學各向異性、大的介電各向異性、大的比電阻、大的彈性常數、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等特性中，滿足至少一種特性，或者關於至少兩種特性具有適當的平衡。含有此種組成物的液晶顯示元件可成為具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度、長壽命等的AM元件，因此可用於液晶投影儀、液晶電視等。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (14)

  1. 一種液晶組成物，包括：作為第一成分的選自式(1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物、以及作為第二成分的選自式(2-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物， 其中，R1 及R2 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基；X1 及X2 獨立地為氫或氟；Y1 為氟或氯。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第一成分是選自式(1-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R1 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第一成分的比例為10wt%至 50wt%的範圍，並且上述第二成分的比例為10wt%至90wt%的範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更包括作為第三成分的選自式(3)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R3 及R4 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基；環A及環B獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基；Z1 獨立地為單鍵、伸乙基、或者羰氧基；p為1、2或3。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶組成物，其中上述第三成分是選自式(3-1)至式(3-16)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R3 及R4 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、或者任意的氫經氟取代的碳數2至12的烯基；R5 及R6 獨立地為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基；R7 為碳數1至12的烷基。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第三成分的比例為5wt%至80wt%的範圍。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更包括作為第四成分的選自式(4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R8 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C獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2,5-嘧啶、1,3-二噁烷-2,5-二基、或者四氫哌喃-2,5-二基；X6 及X7 獨立地為氫或氟；Y3 為氟、氯、或者三氟甲氧基；Z2 獨立地為單鍵、伸乙基、羰氧基、或者二氟亞甲氧基；q為1、2或3；並且，當q為3時，3個Z2 全部為單鍵。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其中上述第四成分是選自式(4-1)至式(4-21)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R8 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。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第四成分的比例為5wt%至40wt%的範圍。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更包括作為第五成分的選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R9 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。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第五成分的比例為5wt%至40wt%的範圍。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中向列相的上限溫度為70℃以上，波長589nm下的光學各向異性(25℃)為0.08以上，並且頻率1kHz下的介電各向異性(25℃)為2以上。
  13. 一種液晶顯示元件，包括如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為TN模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、或者PSA模式，且液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
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