TWI506124B - 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。尤其有關於介電各向異性為負的液晶組成物，而且有關於含有該組成物的橫向電場切換(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)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分類為靜態(static)與多工(multiplex)等，AM分類為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分類為非晶矽(amorphous silicon)以及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。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及利用自然光與背光源兩者的半穿透型。
該些元件含有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，而使組成物的一般特性提高。將兩者的一般特性中的關聯歸納於下述表1中。基於市售的AM元件來對組成物的一般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約為70℃以上，而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。為了以元件顯示動態影像，較佳為響應時間短。因此，較佳為組成物的黏度小。更佳為在低溫度下的黏度小。
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(△n)與元件的單元間隙(d)的積(△n×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。VA模式的元件中為約0.30μm至約0.40μm的範圍，IPS模式、或者FFS模式的元件中為約0.20μm至約0.30μm的範圍。此時，對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。組成物的絕對值大的介電各向異性有助於元件的低臨界電壓、小消耗電力及大對比度。因此，較佳為絕對值大的介電各向異性。組成物的大比電阻有助於大電壓保持率，其有助於元件的大對比度。因此，較佳為於初始階段中不僅在室溫下，而且在高溫下亦具有大比電阻的組成物。較佳為於長時間使用後，不僅在室溫下，而且在高溫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。此種特性對於液晶投影儀、液晶電視等所使用的AM元件而言較佳。
具有TN模式的AM元件中使用具有正介電各向異性的組成物。另一方面，具有VA模式的AM元件中使用具有負介電各向異性的組成物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中使用具有正或負介電各向異性的組成物。具有PSA模式的AM元件中使用具有正或負介電各向異性的組成物。具有負介電各向異性的液晶組成物的例子揭示於如下所述的專利文獻1至專利文獻4。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-035630號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-285570號公報
[專利文獻3]日本專利特開2008-024815號公報
[專利文獻4]日本專利特開2003-327965號公報
[專利文獻5]日本專利特表2008-505235號公報
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。較理想為響應時間短於1毫秒。因此，組成物的較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、適當的光學各向異性、正或負的大介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等。
本發明的一目的為一種於向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、大的比電阻、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等特性中，滿足至少一種特性的液晶組成物。另一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，尤其是滿足高的上限溫度及小的黏度的液晶組成物。另一目的是一種含有此種組成物的液晶顯示元件。另一目的是一種具有小的光學各向異性或者大的光學各向異性的適當光學各向異性、大的負介電各向異性、對紫外線的高穩定性等特性的組成物，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。
本發明為液晶組成物及含有該組成物的液晶顯示元 件，該液晶組成物含有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、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、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、以及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，而且具有負的介電各向異性。
其中，R1、R2、R3、R4、R5及R6獨立地為碳數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；R7為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基；R8為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、乙烯基、或者任意的氫經氟取代的乙烯基；環A為1,4-伸環己基、或者1,4-伸苯基；X1、X2、X3及X4獨立地為氟或者氯； Y1為氫或者甲基；Z1為單鍵或者伸乙基。
本發明的優點是於向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、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。另一方面是具有適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、對紫外線的高穩定性等的組成物，而且提供一種具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度、長壽命等的AM元件。
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」是表示具有向列相、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而有用的化合物。該有用的化合物具有例如1,4-伸環己基(1,4-cyclohexylene)或1,4-伸苯基(1,4-phenylene)之類的六員環，其分子結構為棒狀(rod like)。光學活性化合物以及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)」是表示式(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」是表示不僅是位置，而且個數亦可自由選擇。
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」是表示，組成物於初始階段中不僅在室溫下，而且在接近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」是表示，元件於初始階段中不僅在室溫下，而且在接近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，而且在接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。當對光學各向異性等特性進行說明時，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」是以基於液晶組成物的總重量的第一成分的重量百分率(wt%)來表示。對於第二成分的比例等亦同樣。組成物中所混合的添加物的比例是以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)來表示。
成分化合物的化學式中，將R1的記號用於多種化合 物。該些化合物中的任意兩種化合物中，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，且化合物(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R2、Z1等。
本發明為下述項目等。
1.一種液晶組成物，含有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、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、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、以及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，而且具有負的介電各向異性：
其中，R1、R2、R3、R4、R5及R6獨立地為碳數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；R7為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基；R8為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、乙烯基、或者任意的氫經氟取代的乙烯基；環A為1,4-伸環己基或者1,4-伸苯基；X1、X2、X3及X4獨立地為氟或者氯；Y1為氫或者甲基；Z1為單鍵或者伸乙基。
2.如第1項所述之液晶組成物，其中上述第二成分為選自式(2-1)或式(2-2)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、或者碳數2至12的烯基。
3.如第1項或第2項所述之液晶組成物，其中上述第三成分為選自式(3-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R5及R6獨立地為碳數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。
4.如第1項至第3項任一項所述之液晶組成物，其中上述第四成分為選自式(4-1)或式(4-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R7、R9及R10獨立地為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基。
5.如第2項所述之液晶組成物，其中上述第二成分為選自式(2-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
6.如第2項所述之液晶組成物，其中上述第二成分為選自式(2-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
7.如第4項所述之液晶組成物，其中上述第四成分為選自式(4-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
8.如第1項至第7項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10wt%至75wt%的範圍，上述第二成分的比例為10wt%至75wt%的範圍，上述第三成分的比例為5wt%至70wt%的範圍，而且上述第四成分的比例為10wt%至75wt%的範圍。
9.如第1項至第8項中任一項所述之液晶組成物，其中更含有選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第五成分：
其中，R11及R12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B、環C及環D獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或者3-氟-1,4-伸苯基；Z2及Z3獨立地為單鍵、伸乙基、亞甲氧基、或者羰氧基；m為0、1或2，而且，當m為0時，環C及環D中至少一者為1,4-伸苯基。
10.如第9項所述之液晶組成物，其中上述第五成分為選自式(5-1)至式(5-12)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R11及R12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。
11.如第10項所述之液晶組成物，其中上述第五成分為選自式(5-4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
12.如第10項所述之液晶組成物，其中上述第五成分為選自式(5-7)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
13.如第9項至第12項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，上述第五成分的比例為5wt%至40wt%的範圍。
14.如第1項至第13項中任一項所述之液晶組成物，其中更含有選自式(6-1)、或者式(6-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第六成分：
其中，R13及R14獨立地為碳數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E及環F獨立地為1,4-伸環己基、或者1,4-伸苯基；Z4為單鍵、伸乙基、或者亞甲氧基；Z5及Z6獨立地為單鍵、伸乙基、亞甲 氧基、或者羰氧基；X5及X6獨立地為氟或者氯；p為0、1或2，q為0或1，而且，p與q的和為1或2。
15.如第14項所述之液晶組成物，其中上述第六成分為選自式(6-1-1)至式(6-1-3)及式(6-2-1)至式(6-2-5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
其中，R13及R14獨立地為碳數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.如第15項所述之液晶組成物，其中上述第六成分 為選自式(6-1-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
17.如第15項所述之液晶組成物，其中上述第六成分為選自式(6-2-4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
18.如第14項至第17項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，上述第六成分的比例為5wt%至40wt%的範圍。
19.如第1項至第18項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589nm下的光學各向異性(25℃)為0.08以上，而且頻率1kHz下的介電各向異性(25℃)為-2以下。
20.一種液晶顯示元件，含有如第1項至第19項中任一項所述之液晶組成物。
21.如第20項所述之液晶顯示元件，其中該液晶顯示元件的運作模式為VA模式、IPS模式、FFS模式、或者PSA模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
本發明亦包括如下各項。1)更含有光學活性化合物的上述組成物；2)更含有抗氧化劑、紫外線吸收劑、消泡劑等添加物的上述組成物；3)含有上述組成物的AM元件；4)含有上述組成物，而且具有TN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、或者PSA模式的元件；5)含有上述組成物的穿透型元件；6)將上述組成物作為具有向列相的組成物的使用；7)藉由在上述組成物中添加光學活性化合物而作為光學活 性組成物的使用。
以如下順序對本發明的組成物進行說明。第一，對組成物中的成分化合物的構成進行說明。第二，對成分化合物的主要特性及該化合物給組成物帶來的主要效果進行說明。第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例以及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。第五，列出成分化合物的具體例子。第六，對亦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與組成物B。組成物A亦可更含有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)、化合物(5)、化合物(6-1)以及化合物(6-2)不同的液晶性化合物。此種化合物是為了進一步調整特性的目的而混合於組成物中。其他的液晶性化合物中，就對熱或紫外線的穩定性的觀點而言，氰基化合物較佳為少量。氰基化合物的尤佳比例為0wt%。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實質上僅包含選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、化合物(5)、化合物(6-1)以 及化合物(6-2)中的化合物。「實質上」是表示除了添加物及雜質，組成物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亦優於組成物A。就可藉由混合其他的液晶性化合物來進一步調整物性的觀點而言，組成物A亦優於組成物B。
第二，對成分化合物的主要特性及該化合物給組成物的特性帶來的主要效果進行說明。基於本發明效果，將成分化合物的主要特性歸納於表2中。表2的記號中，L是指大或高，M是指中等程度的，S是指小或低。記號L、M、S是基於成分化合物之間的定性比較的分類，0(零)是表示值大致為零。
當將成分化合物混合於組成物中時，成分化合物給組成物的特性帶來的主要效果如下所述。化合物(1)提高上限溫度，提高光學各向異性，且提高介電各向異性的絕對值。化合物(2)提高介電各向異性的絕對值，降低下限溫度。化合物(3)提高光學各向異性，提高介電各向異性的絕對值，且降低下限溫度。化合物(4)降低黏度，調節適 當的光學各向異性，且降低下限溫度。化合物(5)降低黏度，降低下限溫度。化合物(6-1)以及化合物(6-2)提高介電各向異性的絕對值，降低下限溫度。
第三，對組成物中的成分的組合、成分的較佳比例以及其根據進行說明。組成物中的成分的組合為第一成分+第二成分+第三成分+第四成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第六成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分+第六成分。
為了提高上限溫度，或者為了降低黏度，組成物中的較佳的成分組合為第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分，為了提高介電各向異性的絕對值，為了降低黏度，或者為了降低下限溫度，組成物中的較佳的成分組合為第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分+第六成分。
為了提高光學各向異性及為了提高介電各向異性的絕對值，第一成分的較佳比例約為10wt%以上；為了降低下限溫度，第一成分的較佳比例約為75wt%以下。尤佳比例為約12wt%至約50wt%的範圍。特佳比例為約15wt%至約30wt%的範圍。
為了提高介電各向異性的絕對值，第二成分的較佳比例約為10wt%以上；為了降低下限溫度，第二成分的較佳比例約為75wt%以下。為了降低黏度，尤佳比例為約15wt%至約60wt%的範圍。特佳比例為約20wt%至約45wt% 的範圍。
為了提高光學各向異性及為了提高介電各向異性的絕對值，第三成分的較佳比例約為5wt%以上；為了降低下限溫度，第三成分的較佳比例約為70wt%以下。尤佳比例為約10wt%至約60wt%的範圍。特佳比例為約20wt%至約50wt%的範圍。
為了降低黏度，第四成分的較佳比例為10wt%以上；為了降低下限溫度，第四成分的較佳比例約為75wt%以下。尤佳比例為約15wt%至約65wt%的範圍。特佳比例為約20wt%至約60wt%的範圍。
為了降低黏度，第五成分的較佳比例約為5wt%以上；為了降低下限溫度，第五成分的較佳比例約為40wt%以下。尤佳比例為約10wt%至約35wt%的範圍。特佳比例為約15wt%至約30wt%的範圍。
為了提高介電各向異性的絕對值，第六成分的較佳比例約為5wt%以上；為了降低下限溫度，第六成分的較佳比例約為40wt%以下。尤佳比例為約10wt%至約30wt%的範圍。特佳比例為約15wt%至約25wt%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R13及R14獨立地為碳數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，R11及R12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，R8為碳數1至12的烷基、碳 數1至12的烷氧基、乙烯基、或者任意的氫經氟取代的乙烯基，R7、R9及R10獨立地為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基。
為了降低下限溫度，或者為了降低黏度，較佳的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R13或R14為碳數1至12的烷基、或者碳數2至12的烯基。為了提高介電各向異性的絕對值，尤佳的R2、R4、R6或R14為碳數1至12的烷氧基。為了降低下限溫度，或者為了降低黏度，較佳的R11或R12為碳數2至12的烯基；為了提高對紫外線或熱的穩定性，較佳的R11或R12為碳數1至12的烷基。為了降低黏度，較佳的R8為乙烯基；為了提高對紫外線或熱的穩定性，較佳的R8為碳數1至12的烷基。為了提高上限溫度，較佳的R7、R9或R10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、或者3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH- 的較佳立體構型依賴於雙鍵的位置。由於為了降低黏度等，如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之類的烯基中較佳為反式構型。如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。該些烯基中，直鏈烯基亦優於支鏈烯基。
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。
m為0、1或2。為了提高上限溫度，較佳的m為1或2；為了降低黏度，較佳的m為0。
p為0、1或2，q為0或1，而且，p與q的和為1或2。為了提高上限溫度，較佳的p為2；為了降低黏度，較佳的p為1。為了提高上限溫度，較佳的q為1；為了降低下限溫度，較佳的q為0。
環A為1,4-伸環己基或者1,4-伸苯基，為了提高上限溫度，較佳的環A為1,4-伸環己基；為了提高光學各向異性，較佳的環A為1,4-伸苯基。
環B、環C及環D獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或者3-氟-1,4-伸苯基，其中，當m為0時，環C及環D中至少一者為1,4-伸苯基。m為2時的任意的兩個環B可相同，亦可不同。為了提高上限溫度， 較佳的環B、環C、或環D為1,4-伸環己基；為了提高光學各向異性，較佳的環B、環C、或環D為1,4-伸苯基。
環E及環F獨立地為1,4-伸環己基、或者1,4-伸苯基，當p為2時的任意兩個環E可相同，亦可不同。為了提高上限溫度，較佳的環E為1,4-伸環己基；為了降低下限溫度，較佳的環E為1,4-伸苯基。為了提高上限溫度，較佳的環F為1,4-伸環己基。
X1、X2、X3、X4、X5及X6獨立地為氟或者氯。為了降低黏度，較佳的X1、X2、X3、X4、X5或X6為氟。
Y1為氫或者甲基。為了降低黏度，較佳的Y1為氫；為了提高對紫外線、熱等的穩定性，較佳的Y1為甲基。
Z1為單鍵或者伸乙基。為了降低黏度，較佳的Z1為單鍵；為了降低下限溫度，較佳的Z1為伸乙基。Z2、Z3、Z5及Z6獨立地為單鍵、伸乙基、亞甲氧基、或者羰氧基，m為2時的任意兩個Z2可相同，亦可不同，當p為2時的任意兩個Z5可相同，亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z2、Z3、Z5、或Z6為單鍵；為了提高介電各向異性，較佳的Z2、Z3、Z5或Z6為亞甲氧基或者羰氧基。Z4為單鍵、伸乙基或者亞甲氧基。為了降低下限溫度，較佳的Z4為伸乙基；為了提高介電各向異性的絕對值，較佳的Z4為亞甲氧基。
第五，列出成分化合物的具體例子。
下述較佳化合物中，R15為具有碳數1至12的直鏈烷基、具有碳數2至12的直鏈烯基，R16為具有碳數1至12 的直鏈烷基，R17獨立地為碳數1至12的直鏈烷基、碳數1至12的直鏈烷氧基、或者碳數2至12的直鏈烯基，R18為具有碳數1至12的直鏈烷基或者具有碳數1至12的直鏈烷氧基，R19為具有碳數1至12的直鏈烷基、具有碳數1至12的直鏈烷氧基、具有碳數2至12的直鏈烯基、或者任意的氫經氟取代的具有碳數2至12的直鏈烯基。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)。較佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)以及化合物(2-2-1)。尤佳的化合物(2)為化合物(2-1-1)。較佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)。較佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)以及化合物(4-2-1)。尤佳的化合物(4)為化合物(4-2-1)。較佳的化合物(5)為化合物(5-1-1)至化合物(5-12-1)。尤佳的化合物(5)為化合物(5-7-1)。較佳的化合物(6-1)為化合物(6-1-1-1)至化合物(6-1-3-1)。尤佳的化合物(6-1)為化合物(6-1-1-1)以及化合物(6-1-3-1)。較佳的化合物(6-2)為化合物(6-2-1-1)至化合物(6-2-5-1)。尤佳的化合物(6-2)為化合物(6-2-4-1)。
第六，對亦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(7-1)至化合物(7-4)。光學活性化合物的較佳比例為約5wt%以下。尤佳比例為約0.01wt%至約2wt%的範圍。
為了防止由大氣中的加熱引起的比電阻的下降，或者為了長時間使用元件後，不僅在室溫下，而且在接近向列相的上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率，而將抗氧 化劑混合於組成物中。
抗氧化劑的較佳例子是w為1至9的整數的化合物(8)等。化合物(8)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(8)由於揮發性大，故而在防止由大氣中的加熱引起的比電阻的下降時有效。w為7的化合物(8)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，而且在接近向列相的上限溫度的溫度下亦維持大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50ppm以上；為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳比例約為600ppm以下。尤佳比例為約100ppm至約300ppm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，如具有立體阻礙的胺之類的光穩定劑亦較佳。為了獲得上述效果，該些吸收劑或穩定劑中的較佳比例約為50ppm以上；為了不降低上限溫度，或者為了不提高下限溫度，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例約為10000ppm以下。尤佳比例為約100ppm至約10000ppm 的範圍。
為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，將偶氮(azo)系色素、蒽醌(anthraquinone)系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)混合於組成物中。色素的較佳比例約為0.01wt%至約10wt%的範圍。為了防止起泡，將二甲基矽油(dimethyl silicone oil)、甲基苯基矽油(methyl phenyl silicone oil)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1ppm以上；為了防止顯示的不良，消泡劑的較佳比例約為1000ppm以下。尤佳比例為約1ppm至約500ppm的範圍。
為了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、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(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0.05wt%以上；為了防止顯示不良，可聚合的化合物的較佳比例約為10wt%以下。尤佳比例為約0.1wt%至約2wt%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UV照射等而聚合。用以聚合的適當條件、起始劑的適當類型及適當的量已為業者所知，並記載於文獻中。例如光聚合起始劑Irgacure 651(註冊商標)、Irgacure 184(註冊商標)、 或者Darocure 1173(註冊商標)(BASF)適合於自由基聚合。較佳的光聚合起始劑的比例為可聚合的化合物的約0.1wt%至約5wt%的範圍，更佳為約1wt%至約3wt%的範圍。
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。例示合成法。化合物(1-1)是利用日本專利特表平2-503430號公報中記載的方法來合成。化合物(2-1-1)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(3-1-1)是利用日本專利特開昭57-114532號公報中記載的方法來合成。化合物(4-1-1)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(5-1-1)是利用日本專利特開昭56-68636號公報中記載的方法來合成。化合物(6-2-4-1)是利用日本專利特開2005-290349號公報中記載的方法來合成。抗氧化劑已有市售。式(8)的w為1的化合物可自Aldrich(Sigma-Aldrich Corporation)獲取。w為7的化合物(8)等是利用美國專利3660505號說明書所記載的方法來合成。
未記載有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。組成物是利用公知方法，由以上述方式獲得的化合物來製備。例如，將成分化合物混合，然後藉由加熱而使其相互溶解。
最後，對組成物的用途進行說明。大部分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。該組成物特別適合於穿透型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，亦可製備具有約0.08至約0.25範圍的光學各向異性的組成物。該組成物可作為具有向列相的組成物來使用，且可藉由添加光學活性化合物而作為光學活性組成物來使用。
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元件及PM元件。特佳為用於具有IPS、FFS或VA模式的AM元件。該些元件亦可為反射型、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三維網狀高分子的高分子分散(polymer dispersed，PD)型元件。
[實例]
為了對組成物及組成物中所含的化合物進行評價，將組成物及該化合物作為測定目標物。當測定目標物為組成物時直接測定，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(15wt%)混合於母液晶(85wt%) 中來製備測定用試料。藉由測定而得的值，利用外插法(extrapolation)來算出化合物的特性值。(外插值)={(測定用試料的測定值)-0.85×(母液晶的測定值)}/0.15。當在該比例下層列相(或者結晶)於25℃下析出時，將化合物與母液晶的比例以10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%的順序變更。利用該外插法來求出與化合物相關的上限溫度、光學各向異性、黏度以及介電各向異性的值。
母液晶的成分及其比例為如下所述。
特性值的測定是依據下述方法。該些方法多為社團法 人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association，以下稱為JEITA)所審議製定的JEITA規格(JEITA ED-2521B)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，當試料在-20℃下為向列相的狀態，而在-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。
光學各向異性(折射率各向異性，△n，於25℃下測定)：測定是使用波長589nm的光，利用目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。將主稜鏡的表面向一個方向摩擦後，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由△n=n∥-n⊥的式子計算出。
介電各向異性(△ε，於25℃下測定)：介電各向異性 的值是由△ε=ε∥-ε⊥的式子計算出。介電常數(ε∥及ε⊥)是以如下方式測定。
1)介電常數(ε∥)的測定：於經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。以旋轉器使玻璃基板旋轉後，於150℃下加熱1小時。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm的VA元件中放入試料，然後將該元件利用以紫外線硬化的接著劑加以密封。對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向的介電常數(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。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm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(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向的介電常數(ε⊥)。
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。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm且摩擦方向為反平行的正常顯黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試料，將該元件利用以UV硬化的接著劑加以密封。對該元件施加的電壓(60Hz，矩形波)是以0.02V為單位自0V階段性地增加至20V。此時，自垂直方向對元件照射光，測定穿透過元件的光量。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10%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，而且兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。該元件在加入試料後，利用藉由紫外線而聚合的接著劑加以密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來充電。利用高速電壓計在16.7毫秒之間測定所衰減的電壓，求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率為面積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，而且兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。該元件在加入試料後，利用藉由紫外線而聚合的接著劑加以密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來充電。利用高速電壓計在16.7毫秒之間測定所衰減的電壓，求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率為面積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，而且單元間隙為5μm。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20cm。測定VHR-3時是在16.7毫秒之間測定所衰減的電壓。 具有大的VHR-3的組成物對紫外線具有大的穩定性。VHR-3較佳為90%以上，更佳為95%以上。
電壓保持率(VHR-4，25℃，%)：將注入有試料的TN元件在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時是在16.7毫秒之間測定所衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對熱具有大的穩定性。
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5kHz。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm且摩擦方向為反平行的正常顯黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試料，將該元件利用以UV硬化的接著劑加以密封。對該元件施加矩形波(60Hz，10V，0.5秒)。此時，自垂直方向對元件照射光，測定穿透過元件的光量。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%。響應時間是穿透率自90%變化為10%所需要的時間(下降時間，fall time，毫秒)。
比電阻(ρ，於25℃下測定，Ωcm)：於具備電極的容器中注入試料1.0mL。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。比電阻是由如下式子算出。(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(2mL/min)。將試料氣化室設定為280℃，且將檢測器(火焰離子檢測器，flame ionization detector，FID)設定為300℃。於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30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。該管柱於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min的比例升溫至280℃。試料製備成丙酮溶液(0.1wt%)後，將其中1μL注入至試料氣化室中。記錄計為島津製作所製造的C-R5A型Chromatopac、或者其同等品。所得的氣相層析圖表示與成分化合物對應的峰值的保持時間及波峰的面積。
用以稀釋試料的溶劑亦可使用氯仿、己烷等。為了分離成分化合物，亦可使用如下毛細管柱。Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、Restek Corporation製造的Rtx-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製造的BP-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)。為了防止化合物波峰的重疊的目的，亦可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度50m，內徑0.25mm，膜厚0.25μm)。
組成物中所含的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法算出。液晶性化合物可利用氣相層析儀來檢測。氣相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)。使用上文記載的毛細管柱時，可將各液晶性化 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來算出。
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，利用記號來表示。表3中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式構型。位於比較例及實例中記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。(-)的記號是指其他的液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基於液晶組成物的總重量的重量百分率(wt%)，液晶組成物中包含有雜質。最後，歸納組成物的特性值。
[比較例1]
自日本專利特開2008-285570號公報所揭示的組成物中選擇實例3。根據為，該組成物是包含化合物(1)、化 合物(2)、化合物(3)、與化合物(4)類似的化合物、化合物(5)以及化合物(6-1)的組成物。該組成物的成分及特性為如下所述。
NI=90.6℃；Tc≦-20℃；△n=0.109；η=21.9mPa‧s；△ε=-3.0。
[實例1]
將比較例1的與化合物(4)類似的化合物置換為化合物(4-2-1)。該組成物的成分及特性為如下所述。實例1與比較例1相比，上限溫度變高，光學各向異性變大，黏 度變小。
NI=92.5℃；Tc≦-20℃；△n=0.112；η=17.5mPa．s；△ε=-3.1；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.1%；VHR-3=97.8%。
[比較例2]
將比較例1的與化合物(4)類似的化合物置換為其他與化合物(4)類似的化合物。調合本組成物，利用上述方法進行測定。該組成物的成分及特性為如下所述。比較例2與比較例1相比，黏度變小，但無實例1那樣的效果。
3-BB(2F,3F)-O2 (1-1) 10%
NI=97.3℃；△n=0.116；η=20.5mPa‧s；△ε=-3.1；VHR-1=98.9%；VHR-2=98.2%；VHR-3=97.9%。
[比較例3]
自日本專利特開2009-035630號公報所揭示的組成物中選擇實例7。根據為，該組成物是包含化合物(1)、化合物(2)、化合物(4)、化合物(5)以及化合物(6-1)的組成物。該組成物的成分及特性為如下所述。
NI=86.3℃；Tc≦-20℃；△n=0.111；η=15.9mPa‧s；△ε=-2.7。
[比較例4]
自日本專利特開2008-024815號公報所揭示的組成物中選擇實例6。根據為，該組成物是包含化合物(1)以及化合物(5)的組成物。該組成物的成分及特性為如下所述。
NI=84.2℃；Tc≦-20℃；△n=0.197；η=35.7mPa‧s； △ε=-3.6。
[比較例5]
自日本專利特開2003-327965號公報所揭示的組成物中選擇例3。根據為，該組成物是包含化合物(1)、化合物(3)、化合物(4)、化合物(5)以及化合物(6-1)的組成物。調合本組成物，利用上述方法進行測定。該組成物的成分及特性為如下所述。
NI=74.3℃；Tc≦-20℃；△n=0.126；η=17.9mPa‧s；△ε=-2.8。
[比較例6]
自日本專利特表2008-505235號公報所揭示的組成物中選擇例M8。根據為，該組成物是包含化合物(1)、化 合物(3)以及化合物(5)的組成物。調合本組成物，利用上述方法進行測定。該組成物的成分及特性為如下所述。
NI=72.3℃；Tc≦-10℃；△n=0.147；η=20.3mPa‧s；△ε=-3.4。
[實例2]
NI=92.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.101；η=15.8mPa‧s；△ε=-3.3；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.2%；VHR-3=98.1%。
[實例3]
NI=92.0℃；Tc≦-20℃；△n=0.100；η=15.9mPa‧s；△ε=-3.4；VHR-1=99.2%；VHR-2=98.1%；VHR-3= 97.9%。
[實例4]
NI=92.8℃；Tc≦-20℃；△n=0.120；η=15.6mPa‧s；△ε=-2.8；VHR-1=99.4%；VHR-2=98.3%；VHR-3=98.1%。
[實例5]
2-BB(2F,3F)-O2 (1-1) 5%
NI=91.6℃；Tc≦-20℃；△n=0.125；η=15.3mPa‧s；△ε=-2.8；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.1%；VHR-3=98.2%。
[實例6]
NI=91.9℃；Tc≦-20℃；△n=0.120；η=14.9mPa‧s；△ε=-2.8；VHR-1=99.2%；VHR-2=97.8%；VHR-3=97.9%。
[實例7]
NI=91.7℃；Tc≦-20℃；△n=0.117；η=14.4mPa‧s；△ε=-2.8；VHR-1=99.1%；VHR-2=97.7%；VHR-3=97.8%。
[實例8]
NI=92.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.120；η=14.7mPa‧s；△ε=-3.1；VHR-1=99.2%；VHR-2=97.7%；VHR-3=97.9%。
[實例9]
NI=92.0℃；Tc≦-20℃；△n=0.115；η=14.9mPa‧s；△ε=-2.9；VHR-1=99.1%；VHR-2=97.9%；VHR-3=97.7%。
[實例10]
NI=92.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.112；η=14.7mPa‧s；△ε=-3.0；VHR-1=99.1%；VHR-2=97.7%；VHR-3=97.6%。
實例1至實例10的組成物與比較例1及比較例4至比較例6相比，具有更大的上限溫度以及小的黏度，與比較例3相比具有更大的上限溫度以及大的負介電各向異性。因此，本發明的液晶組成物與專利文獻1至專利文獻5所示的液晶組成物相比，具有更優異的特性。
[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、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、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由於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，故而可用於液晶投影儀、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，含有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、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、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、以及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，而且具有負的介電各向異性： 其中，R1、R3及R5獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者僅具有一個雙鍵的碳數2至12的烯基；R2、R4及R6獨立地為碳數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；R7為碳數1 至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基；R8為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、乙烯基、或者任意的氫經氟取代的乙烯基；環A為1,4-伸環己基或者1,4-伸苯基；X1、X2、X3及X4獨立地為氟或者氯；Y1為氫或者甲基；Z1為單鍵或者伸乙基，且第四成分的至少一個化合物為以下的化合物3-HH-V：
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第二成分為選自式(2-1)或式(2-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R3獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者僅具有一個雙鍵的碳數2至12的烯基；R4獨立地為碳數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。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第三成分為選自式(3-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R5獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者僅具有一個雙鍵的碳數2至12的烯基；R6獨立地為碳數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。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第四成分更含有選自式(4-1)或式(4-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R7、R9及R10獨立地為碳數1至12的烷基或者碳數1至12的烷氧基。
  5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第一成分的比例為10wt%至75wt%的範圍，上述第二成分的比例為10wt%至75wt%的範圍，上述第三成分的比例為5wt%至70wt%的範圍，而且上述第四成分的比例為10wt%至75wt%的範圍。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中更含有選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第五成分： 其中，R11及R12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B、環C及環D獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或者3-氟-1,4-伸苯基；Z2及Z3獨立地為單鍵、伸乙基、亞甲氧基、或者羰氧基；m為0、1或2，而且，當m為0時，環C及環D中至少一者為1,4-伸苯基。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中上述第五成分為選自式(5-1)至式(5-12)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R11及R12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。
  8. 如申請專利範圍第6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。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中更含有選自式(6-1)、或者式(6-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第六成分： 其中，R13獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者僅具有一個雙鍵的碳數2至12的烯基；R14獨立地為碳數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E及環F獨立地為1,4-伸環己基、或者1,4-伸苯基；Z4為單鍵、伸乙基、或者亞甲氧基；Z5及Z6獨立地為單鍵、伸乙基、亞甲氧基、或者羰氧基；X5及X6獨立地為氟或者氯；p為0、1或2，q為0或1，而且，p與q的和為1或2。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其中上述第六成分為選自式(6-1-1)至式(6-1-3)及式(6-2-1)至式(6-2-5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 其中，R13獨立地為碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或者僅具有一個雙鍵的碳數2至12的烯基；R14獨立地為碳數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9項所述之液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，上述第六成分的比例為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，在25℃、波長589nm下的光學各向異性為0.08以上，而且在25℃、頻率1kHz下的介電各向異性為-2以下。
  13. 一種液晶顯示元件，含有如申請專利範圍第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，其中上述液晶顯示元件的運作模式為VA模式、IPS模式、FFS模式、或者PSA模式，上述液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
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