TWI512094B - 液晶組成物、液晶顯示元件及其用途 - Google Patents

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Description

液晶組成物、液晶顯示元件及其用途
本發明主要是有關於一種適合於主動矩陣(active matrix，AM)元件等的液晶組成物、及含有該組成物的AM元件等。尤其，本發明是有關於一種介電常數各向異性為正的液晶組成物，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)或聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件等。
液晶顯示元件基於液晶的運作模式而分類為相變(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)、聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式等。基於元件的驅動方式而分類為被動矩陣(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分類為非晶矽(amorphous silicon)與多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。基於光源而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。
該些元件含有具有適當的特性的液晶組成物。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元件而提昇組成物的一般特性。將兩者的一般特性的關係匯總於下述的表1中。基於市售的AM元件來進一步說明組成物的一般特性。向列相的溫度範圍與元件的可使用的溫度範圍相關。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應答時間相關。為了於元件中顯示動態圖像，較佳為應答時間短。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。為了於元件中提高對比度，更佳為組成物的彈性常數大。
組成物的光學各向異性與元件的對比率相關。組成物的光學各向異性(△n)與元件的單元間隙(d)的乘積(△n×d)是以使對比率成為最大的方式設計。適當的乘積值取決於運作模式的種類。於如TN的模式的元件中，適當的值為約0.45μm。於此情況下，在單元間隙小的元件中，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使元件的臨界電壓低、消耗電力小及對比率大。因此，較佳為介電常數各向異性大。組成物的電阻率大有助於使電壓保持率大，其有助於使元件的對比率大。因此，較佳為在初始階段不僅於室溫下具有大的電阻率，於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電阻率的組成物。較佳為長時間使用後，不僅於室溫下具有大的電阻率，於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電阻率的組成物。組成物對於紫外線及熱的穩定性與液晶顯示元件的壽命相關。當該些的穩定性高時，該元件的壽命長。此種特性對於液晶投影機、液晶電視等中所使用的AM元件而言較佳。組成物的彈性常數大有助於使元件的對比率大、應答時間短。因此，較佳為彈性常數大。
於具有TN模式的AM元件中，使用具有正的介電常數各向異性的組成物。另一方面，於具有VA模式的AM元件中，使用具有負的介電常數各向異性的組成物。於具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，使用具有正或負的介電常數各向異性的組成物。於具有PSA模式的AM元件中，使用具有正或負的介電常數各向異性的組成物。具有 正的介電常數各向異性的液晶組成物於專利文獻1~專利文獻5中有揭示。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-169460號公報
[專利文獻2]日本專利特開平10-204436號公報
[專利文獻3]日本專利特開2002-155280號公報
[專利文獻4]日本專利特開2002-327175號公報
[專利文獻5]日本專利特開2001-123170號公報
較理想的AM元件具有以下等特性：可使用的溫度範圍廣、應答時間短、對比率大、臨界電壓低、電壓保持率大、壽命長。較理想的是應答時間短於1毫秒。因此，組成物的理想特性是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、介電常數各向異性大、電阻率大、對於紫外線的穩定性高、對於熱的穩定性高、彈性常數大等。
本發明的一目的是一種液晶組成物，其於以下等特性中充分具備至少一種特性：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、介電常數各向異性大、電阻率大、對於紫外線的穩定性高、對於熱的穩定性高、彈性常數大。本發明的另一目的是一種關於至少兩種特性具有適當的平衡的液晶組成物。本發明的另一目的是一種含有此種組成物的液晶顯示元件。本發明的另 一目的是一種具有光學各向異性適當、介電常數各向異性大、對於紫外線的穩定性高、彈性常數大等特性的組成物，以及具有應答時間短、電壓保持率大、對比率大、壽命長等特性的AM元件。
一種液晶組成物及含有該組成物的液晶顯示元件，其包含作為第一成分的選自由式(1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自由式(2)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，且具有向列相：
此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基，R2及R3獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、或至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基；環A獨立為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、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基，環B、環C、及環D獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或3-氟-1,4-伸苯基；X1及X2獨立為氫或氟；Z1獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基、或二氟亞甲氧基，且至少1個Z1為二氟亞甲氧基，Z2獨立為單鍵或羰氧基；m為1、2或3，n為0、1或2。
本發明的長處是一種於以下等特性中充分具備至少一種特性的液晶組成物：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、介電常數各向異性大、電阻率大、對於紫外線的穩定性高、對於熱的穩定性高、彈性常數大。本發明的一方面是一種關於至少兩種特性具有適當的平衡的液晶組成物。本發明的另一方面是一種含有此種組成物的液晶顯示元件。本發明的另一方面是一種具有光學各向異性適當、介電常數各向異性大、對於紫外線的穩定性高、彈性常數大等特性的組成物，以及具有應答時間短、電壓保持率大、對比率大、壽命長等特性的AM元件。
本說明書中的用語的使用方法如下。有時將本發明的液晶組成物或本發明的液晶顯示元件分別簡稱為「組成物」或「元件」。液晶顯示元件是液晶顯示面板與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-伸環己基或1,4-伸苯基的六員環，其分子結構為棒狀(rod like)。有時將光學活性的化合物或可進行聚合的化合物添加於組成物中。該些化合物即便是液晶性化合物，此處亦被分類為添加物。有時將選自由式(1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物簡稱為「化合物(1)」。「化合物(1)」是指 由式(1)所表示的一種化合物或兩種以上的化合物。由其他式所表示的化合物亦相同。稱作「經取代」時的「至少1個」表示取代的位置可自由地選擇，個數亦可自由地選擇。
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」。「電阻率大」是指組成物在初始階段不僅於室溫下具有大的電阻率，於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電阻率，而且在長時間使用後不僅於室溫下具有大的電阻率，於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電阻率。「電壓保持率大」是指元件在初始階段不僅於室溫下具有大的電壓保持率，於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率，而且在長時間使用後不僅於室溫下具有大的電壓保持率，於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。當說明光學各向異性等特性時，使用藉由實例中所記載的測定方法所獲得的值。第一成分是一種化合物或兩種以上的化合物。「第一成分的比例」是由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。第二成分的比例等亦相同。混合於組成物中的添加物的比例是由基於液晶組成物的總重量的重量百分率(wt%)或重量百萬分率(ppm)來表示。
於成分化合物的化學式中，將R1的記號用於多個化合物。於該些化合物的任意兩個化合物中，以R1來選擇者可相同、亦可不同。例如存在化合物(1)的R1為乙基，化 合物(1-1)的R1為乙基的例子。亦存在化合物(1)的R1為乙基，化合物(1-1)的R1為丙基的例子。該規則亦適用於R2、X1、環A等。
本發明為下述等項。
1.一種液晶組成物，其包含作為第一成分的選自由式(1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自由式(2)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，且具有向列相：
此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基，R2及R3獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、或至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基；環A獨立為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、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基，環B、環C、及環D獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或3-氟-1,4-伸苯基；X1及X2獨立為氫或氟；Z1獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基、或二氟亞甲氧基，且至少1個Z1為二氟亞甲氧基，Z2獨立 為單鍵或羰氧基；m為1、2或3，n為0、1或2。
2.如第1項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由式(1a)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基；環A獨立為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、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基；X1及X2獨立為氫或氟；m為1、2或3。
3.如第1項或第2項所述之液晶組成物，其中第二成分為選自由式(2-1)~式(2-13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
此處，R2及R3獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12 的烷氧基、碳數2~12的烯基、或至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基。
4.如第1項所述之液晶組成物，其中第二成分為選自由如第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
5.如第1項至第4項中任一項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由式(1-1)~式(1-6)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
此處，R1獨立為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基；X1、X2、X5、X6、X7、X8、X9、及X10獨立為氫或氟。
6.如第1項至第5項中任一項所述之液晶組成物，其更包含選自由式(3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為第三成分：
此處，R4為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基；環E獨立為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、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基；X3及X4獨立為氫或氟；Y為 氟、氯、或三氟甲氧基；Z3獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基、或二氟亞甲氧基；p為1、2或3。
7.如第6項所述之液晶組成物，其中第三成分為選自由式(3-1)~式(3-22)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
此處，R4為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。
8.如第6項所述之液晶組成物，其中第三成分為選自由如第7項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
9.如第6項至第8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，第一成分的比例為5wt%~40wt%的範圍，第二成分的比例為5wt%~80wt%的範 圍，第三成分的比例為3wt%~80wt%的範圍。
10.如第6項至第9項中任一項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由如第5項所述之式(1-1)~式(1-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第二成分為選自由如第1項所述之式(2)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第三成分為選自由如第7項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
11.如第5項至第10項中任一項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由如第5項所述之式(1-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
12.如第1項至第10項中任一項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由式(1-1-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。
13.如第3項至第11項中任一項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自由R2及R3的至少一者為碳數2~12的烯基的式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
14.如第12項或第13項所述之液晶組成物，其中第 一成分為選自由如第12項所述之式(1-1-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第二成分為選自由如第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第三成分為選自由如第7項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
15.如第6項至第9項中任一項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由如第5項所述之式(1-4)~式(1-6)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第二成分為選自由如第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第三成分為選自由如第6項所述之式(3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
16.如第15項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由如第5項所述之式(1-4)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
17.如第15項或第16項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由式(1-4-1)~式(1-4-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。
18.如第15項至第17項中任一項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自由R2及R3的至少一者為碳數2~12的烯基的如第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
19.如第15項至第18項中任一項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由如第17項所述之式(1-4-1)~式(1-4-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第二成分為選自由如第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，第三成分為選自由如第7項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
20.如第19項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自由如第17項所述之式(1-4-1)所表示的化合物的組群 中的至少一種化合物。
21.如第6項至第20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，第一成分的比例為5wt%~30wt%的範圍，第二成分的比例為15wt%~70wt%的範圍，第三成分的比例為10wt%~70wt%的範圍。
22.一種液晶顯示元件，其包含如第1項至第21項中任一項所述之液晶組成物。
23.如第22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、ECB模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、或PSA模式，液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
24.一種如第1項至第21項中任一項所述之液晶組成物於液晶顯示元件中的用途。
本發明亦包括下列項：1)更包含光學活性的化合物的上述組成物，2)更包含抗氧化劑、紫外線吸收劑、消泡劑、可進行聚合的化合物、聚合起始劑等添加物的上述組成物，3)包含上述組成物的AM元件，4)包含上述組成物，而且具有TN、ECB、OCB、IPS、FFS或PSA的模式的元件，5)包含上述組成物的透過型的元件，6)將上述組成物作為具有向列相的組成物的用途，7)藉由向上述組成物中添加光學活性的化合物來作為光學活性的組成物的用途。
按以下順序對本發明的組成物進行說明。第一，說明組成物中的成分化合物的構成。第二，說明成分化合物的 主要特性、以及該化合物對組成物所帶來的主要效果。第三，說明組成物中的成分的組合、成分的較佳比例及其根據。第四，說明成分化合物的較佳形態。第五，揭示成分化合物的具體例。第六，說明可混合於組成物中的添加物。第七，說明成分化合物的合成法。最後，說明組成物的用途。
第一，說明組成物中的成分化合物的構成。將本發明的組成物分類為組成物A與組成物B。組成物A除選自化合物(1)、化合物(2)、以及化合物(3)中的液晶化合物以外，亦可更包含其他液晶性化合物、添加物、雜質等。「其他液晶性化合物」是與化合物(1)、化合物(2)、以及化合物(3)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。添加物為光學活性的化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、可進行聚合的化合物、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。該化合物即便為液晶性化合物，此處亦被分類為雜質。
組成物B實質上僅包含選自化合物(1)、化合物(2)、以及化合物(3)中的化合物。「實質上」是指組成物亦可包含添加物及雜質，但不包含與該些化合物不同的液晶性化合物。與組成物A相比，組成物B的成分數少。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，說明成分化合物的主要特性、以及該化合物對組成物特性所帶來的主要效果。基於本發明的效果，將成分化合物的主要特性匯總於表2。於表2的記號中，L是指大或高，M是指中等程度，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)表示值大致為零。
當將成分化合物混合於組成物中時，成分化合物對組成物的特性所帶來的主要效果如下。化合物(1)大幅度提高介電常數各向異性，並增大彈性常數。化合物(2)降低黏度。環A及環B為1,4-伸環己基的化合物(2)進一步降低黏度，尤其，化合物(2-1)大幅度降低黏度。化合物(3)提高介電常數各向異性。尤其，n為3且Z2為二氟亞甲氧基的化合物(3)大幅度提高介電常數各向異性，並提高上限溫度。
第三，說明組成物中的成分的組合、成分的較佳比例及其根據。組成物中的成分的組合為第一成分+第二成分、或第一成分+第二成分+第三成分。為了提高介電常數各向異性、降低黏度且降低下限溫度，組成物中的成分的較佳的組合為第一成分+第二成分+第三成分。
為了提高介電常數各向異性、增大彈性常數，第一成分的較佳比例為約5wt%以上，為了降低下限溫度，第一成分的較佳比例為約40wt%以下。更佳的比例為約5wt%~約30wt%的範圍。特佳的比例為約10wt%~約20wt%的範圍。
為了降低黏度，第二成分的較佳比例為約5wt%以上，為了降低下限溫度，第二成分的較佳比例為約80wt%以下。更佳的比例為約15wt%~約70wt%的範圍。特佳的比例為約20wt%~約60wt%的範圍。
為了提高介電常數各向異性，第三成分的較佳比例為約3wt%以上，為了降低下限溫度，第三成分的較佳比例為約80wt%以下。更佳的比例為約10wt%~約70wt%的範圍。特佳的比例為約15wt%~約50wt%的範圍。
第四，說明成分化合物的較佳形態。R1及R4獨立為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。為了提高對於紫外線的穩定性、或者為了提高對於熱的穩定性，較佳的R1或R4為碳數1~7的烷基。R2及R3獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、或至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基。為了降低黏度、或者為了增大彈性常數，較佳的R2或R3為碳數2~5的烯基，為了提高對於紫外線的穩定性、或者為了提高對於熱的穩定性，較佳的R2或R3為碳數1~7的烷基。
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，更佳的烷基為乙基、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，更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，更佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型取決於雙鍵的位置。為了降低黏度，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(trans)。於2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之類的烯基中，較佳為順式(cis)。於該些烯基中，直鏈的烯基優於分支的烯基。
至少1個氫經氟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、及6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，更佳的例為2,2-二氟乙烯基、及4,4-二氟-3-丁烯基。
烷基、烷氧基、或烯基為直鏈狀或分支狀，且不含環狀。另外，直鏈狀優於分支狀。
環A及環E獨立為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、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基，環B、環C、及環D獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或3-氟-1,4-伸苯基。m 為2或3時的任意的2個環A可相同、亦可不同，n為2時的任意的2個環D可相同、亦可不同，p為2或3時的任意的2個環E可相同、亦可不同。為了提高光學各向異性，較佳的環B、環C、及環D為1,4-伸苯基，為了降低光學各向異性，較佳的環B、環C、及環D為1,4-伸環己基。為了提高介電常數各向異性，較佳的環A及環E為3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基。為了提高上限溫度，1,4-伸環己基的立體構型是反式優於順式。
Z1及Z3獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基、或二氟亞甲氧基，Z2獨立為單鍵、或羰氧基。而且，於由式(1)所表示的一種化合物中，至少1個Z1為二氟亞甲氧基。m為2或3時的任意的2個Z1可相同、亦可不同，n為2時的任意的2個Z2可相同、亦可不同，p為2或3時的任意的2個Z3可相同、亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z1為單鍵。為了降低黏度，較佳的Z2為單鍵。為了降低黏度，較佳的Z3為單鍵或伸乙基，為了提高介電常數各向異性，較佳的Z3為羰氧基或二氟亞甲氧基。
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9及X10獨立為氫或氟。為了提高介電常數各向異性，較佳的X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9或X10為氟，為了降低黏度，較佳的X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9或X10為氫。
Y為氟、氯或三氟甲氧基。為了降低黏度，較佳的Y為氟。
m為0、1、2或3，n為0、1或2，p為1、2或3。為了提高彈性常數，較佳的m為2。為了降低黏度，較佳的n為0，為了提高上限溫度，較佳的n為1或2。為了提高上限溫度，較佳的p為3。
第五，揭示成分化合物的具體例。於下述的較佳的化合物中，R1及R4獨立為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。R2及R3獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、或至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基。
較佳的化合物(1)為化合物(1-1)~化合物(1-7)。
此處，X1、X2、X5、X6、X7、X8、X9及X10獨立為氫或氟。
較佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)~化合物(1-1-3)、化合物(1-2-1)~化合物(1-2-3)、化合物(1-3-1)~化合物(1-3-3)、化合物(1-4-1)~化合物(1-4-12)、化合物(1-5-1)~化合物(1-5-6)、及化合物(1-6-1)~化合物(1-6-6)。更佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)~化合物(1-1-3)、及化合物(1-4-1)~化合物(1-4-6)。特佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)、及化合物(1-4-1)~化 合物(1-4-3)。較佳的化合物(2)為化合物(2-1)~化合物(2-13)。更佳的化合物(2)為化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-4)、化合物(2-5)、化合物(2-7)、化合物(2-10)、及化合物(2-13)。特佳的化合物(2)為化合物(2-1)。較佳的化合物(2-1)是R2為碳數1~12的烷基、R3為碳數2~12的烯基的化合物。較佳的化合物(3)為化合物(3-1)~化合物(3-22)。更佳的化合物(3)為化合物(3-1)~化合物(3-8)。特佳的化合物(3)為化合物(3-1)~化合物(3-3)。
第六，說明可混合於組成物中的添加物。此種添加物為光學活性的化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、可進行聚合的化合物、聚合起始劑等。為了誘發液晶的螺旋結構而產生扭轉角，將光學活性的化合物混合於組成物中。此種化合物的例子為化合物(4-1)~化合物(4-5)。光學活性的化合物的較佳比例為約5wt%以下。更佳的比例為約0.01wt%~約2wt%的範圍。
為了防止由在大氣中的加熱所引起的電阻率的下降，或者為了在長時間使用元件後不僅於室溫下維持大的電壓保持率，於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。
抗氧化劑的較佳例是s為1~9的整數的化合物(5)等。於化合物(5)中，較佳的s為1、3、5、7或9。更佳的s為1或7。s為1的化合物(5)因揮發性大，故於防止由在大氣中的加熱所引起的電阻率的下降時有效。s為7的化合物(5)因揮發性小，故在長時間使用元件後不僅於室溫下維持大的電壓保持率，於接近向列相的上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率方面有效。為了獲得其效果，抗氧化劑的較佳比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度、或者為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳比例為約600ppm以下。更佳的比例為約100ppm~約300ppm的範圍。
紫外線吸收劑的較佳例為二苯基酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。如具有位阻(steric hindrance)的胺的光穩定劑亦較佳。為了獲得其效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度、或者為了不提高下限溫度，該些吸收劑或穩定劑的較佳比例為約10000ppm以下。更佳的比例為約100ppm~約10000ppm的範圍。
為了適合於賓主(Guest Host，GH)模式的元件，將如偶氮系色素、蒽醌系色素等二色性色素(dichroic dye) 混合於組成物中。色素的較佳比例為約0.01wt%~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。為了獲得其效果，消泡劑的較佳比例為約1ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳比例為約1000ppm以下。更佳的比例為約1ppm~約500ppm的範圍。
為了適合於聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件，將可進行聚合的化合物混合於組成物中。可進行聚合的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)、乙烯基酮等具有可進行聚合的基的化合物。特佳的例為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。為了獲得其效果，可進行聚合的化合物的較佳比例為約0.05wt%以上，為了防止顯示不良，可進行聚合的化合物的較佳比例為約10wt%以下。更佳的比例為約0.1wt%~約2wt%的範圍。可進行聚合的化合物較佳為於光聚合起始劑等適當的起始劑的存在下利用紫外線(Ultraviolet，UV)照射等進行聚合。用於聚合的適當的條件、起始劑的適當的類型及適當的量已為本領域技術人員所知，且於文獻中有記載。例如作為光聚合起始劑的Irgacure651(註冊商標)、Irgacure184(註冊商標)、或Darocure1173(註冊商標)(BASF)適合於自由基聚合。光聚合起始劑的較佳比例為可進行聚合的化合物的約0.1 wt%~約5wt%的範圍。特佳的比例為約1wt%~約3wt%的範圍。
第七，說明成分化合物的合成法。該些化合物(1)~化合物(3)可藉由已知的方法來合成。例示合成法。化合物(1-1-1)是藉由日本專利特開平10-204016號公報或日本專利特開2006-241040號公報中所記載的方法來合成。化合物(1-4-1)是藉由日本專利特開平10-251186號公報中所記載的方法來合成。化合物(1-4-7)是藉由日本專利特開2008-69153號公報中所記載的方法來合成。化合物(2-1)是藉由日本專利特開昭59-70624號公報及日本專利特開昭59-176221號公報中所記載的方法來合成。化合物(2-7)是藉由日本專利特表2006-503130號公報中所記載的方法來合成。化合物(2-13)是藉由日本專利特開平2-237949號公報中所記載的方法來合成。化合物(3-2)、化合物(3-3)、化合物(3-6)及化合物(3-7)是藉由日本專利特開平10-251186號公報中所記載的方法來合成。化合物(3-4)及化合物(3-8)是藉由日本專利特開平10-204016號公報中所記載的方法來合成。化合物(3-5)是藉由日本專利特開2006-169174號公報中所記載的方法來合成。化合物(3-15)、化合物(3-16)及化合物(3-17)、化合物(3-19)、化合物(3-20)及化合物(3-22)是藉由日本專利特開平2-233626號公報中所記載的方法來合成。抗氧化劑有市售品。式(5)的s為1的化合物可自Aldrich(Sigma-Aldrich Corporation)獲得。s為7的化合 物(5)等是藉由美國專利3660505號說明書中所記載的方法來合成。
未記載合成法的化合物可藉由有機合成(Organic Syntheses,John Wiley & Sons,Inc)、有機反應(Organic Reactions,John Wiley & Sons,Inc)、有機合成大全(Comprehensive Organic Synthesis,Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等書籍中所記載的方法來合成。組成物是利用公知方法自以上述方式所獲得的化合物來製備。例如將成分化合物加以混合，然後利用加熱來使其相互溶解。
最後，說明組成物的用途。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0.05~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透過型的AM元件。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，亦可製備具有約0.08~約0.25的範圍的光學各向異性的組成物，進而亦可製備具有約0.10~約0.30的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，並可藉由添加光學活性的化合物而作為光學活性的組成物來使用。
本發明的液晶組成物的較佳的向列相的下限溫度至少為約0℃以下，更佳的向列相的下限溫度為約-20℃以下，特佳的向列相的下限溫度為約-30℃以下。
本發明的液晶組成物的較佳的向列相的上限溫度至少為約70℃以上，更佳的向列相的上限溫度為約80℃以上，特佳的向列相的上限溫度為約90℃以上。
本發明的液晶組成物的於589nm、25℃下的較佳的光學各向異性為約0.05~約0.20的範圍，更佳的光學各向異性為約0.06~約0.18的範圍，特佳的光學各向異性為約0.07~約0.17的範圍。
本發明的液晶組成物的於25℃下的較佳的介電常數各向異性至少為約2以上，更佳的介電常數各向異性為約3以上，特佳的介電常數各向異性為約5以上。
該組成物可用於AM元件中。進而亦可用於PM元件中。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元件中。特佳為用於具有TN、OCB、IPS模式或PSA模式的AM元件中。於具有IPS模式或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。較佳為用於透過型的元件中。亦可用於非晶矽-TFT元件或多晶矽-TFT元件中。亦可用於將該組成物微膠囊化而製成的弧線排列向列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型的元件、或者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]
為了評價組成物及組成物中所含有的化合物的特性， 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，直接作為試樣進行測定，並記載所獲得的值。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%)中來製備測定用試樣。利用外推法自藉由測定所獲得的值算出化合物的特性值。(外推值)={(測定用試樣的測定值)-0.85×(母液晶的測定值)}/0.15。當於該比例下層列相(或結晶)在25℃析出時，將化合物與母液晶的比例依次變更為10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%。藉由該外推法來求出與化合物相關的上限溫度、光學各向異性、黏度以及介電常數各向異性的值。
母液晶的成分如下所述。各成分的比例為wt%。
特性值的測定是根據下述方法。該些方法大多為由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)審議制定的JEITA規格(JEITA ED-2521B)中所記載的方法、或者對其加以修飾的方法。
向列相的上限溫度(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，以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分由向列相變化為各向同性(isotropy)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；℃)：將具有向列相的試樣放入至玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、以及-40℃的冷凍器中保管10日後，觀察液晶相。例如在試樣於-20℃下保持向列相的狀態、於-30℃下變化為結晶或層列相時(smectic phase)，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(容積黏度(bulk viscosity)；η；於20℃下測定；mPa．s)：測定是使用E型旋轉黏度計。
黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)：測定是根據M.Imai等人所著之Molecular Crystals and Liquid Crystals(分子晶體與液晶),Vol.259,37(1995)中所記載的方法。將試樣放入至扭轉角為0°、且2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm的TN元件中。於16V~19.5V的範圍內對該元件階段性地施加每次0.5V的電壓。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)的波峰電流(peak current)與波峰時間(peak time)。根據該些的測定值與M.Imai等人的論文中的第40頁所記載的計算式(8)而獲得旋轉黏度的值。該計算中所需的介電常數各向異性的值是使用測定該旋轉黏度的元件，藉由以下所記載的方法來求出。
光學各向異性(折射率各向異性；△n；於25℃下測定)：使用波長為589nm的光，並利用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。當偏光方向與摩擦方向平行時，測定折射率n∥。當偏光方向與摩擦方向垂直時，測定折射率n⊥。光學各向異性的值是根據△n=n∥-n⊥的式子來計算。
介電常數各向異性(△ε；於25℃下測定)：將試樣裝入至2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、且扭轉角為80度的TN元件中。對該元件施加正弦波(10V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，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△ε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
臨界電壓(Vth；於25℃下測定；V)：測定是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2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為約0.45/△n(μm)、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中。施加至該元件的電壓(32Hz，矩形 波)是以每次0.02V自0V階段性地增加至10V為止。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%、該光量最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨界電壓是透過率變為90%時的電壓。
電壓保持率(VHR-1；於25℃下測定；%)：測定中所使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。於將試樣放入至該元件中後，利用以紫外線進行硬化的黏著劑將該元件密封。對該元件施加脈衝電壓(以5V施加60微秒)而進行充電。利用高速電壓計於16.7毫秒的期間內測定衰減的電壓，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對於面積B的百分比。
電壓保持率(VHR-2；於80℃下測定；%)：測定中所使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。於將試樣放入至該元件中後，利用以紫外線進行硬化的黏著劑將該元件密封。對該TN元件施加脈衝電壓(以5V施加60微秒)而進行充電。利用高速電壓計於16.7毫秒的期間內測定衰減的電壓，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對於面積B的百分比。
電壓保持率(VHR-3；於25℃下測定；%)：於照射紫外線後測定電壓保持率，並評價對於紫外線的穩定性。測定中所使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且單元間 隙為5μm。將試樣注入至該元件中，然後照射光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。於VHR-3的測定中，在16.7毫秒的期間內測定衰減的電壓。具有大的VHR-3的組成物對於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；於25℃下測定；%)：將注入有試樣的TN元件於80℃的恆溫槽內加熱500小時，然後測定電壓保持率，並評價對於熱的穩定性。於VHR-4的測定中，在16.7毫秒的期間內測定衰減的電壓。具有大的VHR-4的組成物對於熱具有大的穩定性。
應答時間(τ；於25℃下測定；ms)：測定是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。將試樣放入至2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5.0μm、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(60Hz，5V，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。該光量達到最大時透過率為100%，該光量最小時透過率為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。應答時間是以上述方式所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)：測定是使用 Yokogawa Hewlett Packard股份有限公司製造的HP4284A型LCR計。將試樣放入至2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的水平配向單元中。對該單元施加0伏~20伏的電荷，並測定電容及施加電壓。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)對所測定的電容(C)與施加電壓(V)的值進行擬合(fitting)，並根據式(2.99)而獲得K11及K33的值。繼而，將先前所求出的K11及K33的值用於『液晶元件手冊』第171頁中的式(3.18)中來算出K22。彈性常數是以上述方式所求出的K11、K22及K33的平均值。
電阻率(ρ；於25℃下測定；Ωcm)：將1.0mL的試樣注入至具備電極的容器中。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。根據下式算出電阻率。(電阻率)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
螺旋間距(P；於室溫下測定；μm)：螺旋間距是利用楔形法來測定(液晶便覧第196頁(2000年發行，丸善))。將試樣注入至楔形盒(wedge cell)中，於室溫下靜置2小時後，利用偏光顯微鏡(Nikon(股份)，商品名MM40/60系列)觀察向錯線(disclination line)的間隔(d2-d1)。螺旋間距(P)是根據將楔形盒的角度表示成θ的下式而算出。
P=2×(d2-d1)×tanθ
氣相層析分析：測定是使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。載氣為氦氣(2mL/min)。將試樣氣化室設定為280℃，將檢測器(火焰離子偵測器(Flame Ionization Detector，FID))設定為300℃。當進行成分化合物的分離時，使用Agilent Technologies Inc.製造的毛細管柱DB-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。將該管柱於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min的速度升溫至280℃。將試樣製備成丙酮溶液(0.1wt%)後，將1μL的丙酮溶液注入至試樣氣化室中。記錄器為島津製作所製造的C-R5A型Chromatopac或其同等品。所獲得的氣相層析圖表示與成分化合物相對應的波峰的保持時間以及波峰的面積。
用以稀釋試樣的溶劑可使用氯仿、己烷等。為了分離成分化合物，亦可使用以下的毛細管柱：Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)、Restek Corporation製造的Rtx-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製造的BP-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)。為了防止化合物波峰的重疊，亦可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度為50m，內徑為0.25mm，膜厚為0.25μm)。
組成物中所含有的液晶性化合物的比例可藉由如下方法來算出。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)。當使用上文所記載的毛細管柱時，可將各個液晶性化合物的校正係數看作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。
利用實例來詳細地說明本發明。本發明不由下述實例限定。比較例及實例中的化合物是基於下述表3的定義並利用記號來表示。於表3中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式。於比較例及實例中位於記號後的括號內的編號對應於化合物的編號。(-)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總重量的重量百分率(wt%)，液晶組成物中含有雜質。最後，將組成物的特性值進行匯總。
[實例1]
NI=89.9℃；Tc≦-30℃；△n=0.077；η=23.7mPa．s。
[比較例1]
於實例1的組成物中，設為將本發明的第2成分的化合物替換成第3成分的化合物(3-16)及化合物(3-21)的液晶組成物。將該組成物加以調合，並藉由上述方法進行測定。該組成物的成分及特性如下所述。
NI=84.9℃；Tc≦-20℃；△n=0.086；η=28.7mPa．s。
比較例1的組成物與實例1相比，向列相的上限溫度低，黏度亦大。
[比較例2]
於實例1的組成物中，設為將本發明的第1成分的化合物替換成第3成分的化合物(3-11)的液晶組成物。將該組成物加以調合，並藉由上述方法進行測定。該組成物的成分及特性如下所述。
NI=87.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.085；η=24.2mPa．s。
比較例2的組成物與實例1相比，向列相的上限溫度低，黏度亦大。
[實例2]
NI=90.4℃；Tc≦-30℃；△n=0.080；△ε=5.9；η=13.7mPa．s；Vth=1.58V；K11=11.0pN。
[實例3]
NI=89.6℃；Tc≦-40℃；△n=0.087；△ε=5.8；η=15.0mPa．s；K11=13.9pN。
[實例4]
NI=90.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.100；△ε=7.5；η=18.9mPa．s；K11=13.4pN。
[實例5]
NI=91.8℃；Tc≦-20℃；△n=0.097；△ε=7.5；Vth=1.63V；η=19.3mPa．s；K11=13.7pN。
[實例6]
NI=91.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.116；△ε=10.1；Vth=1.66V；η=20.6mPa．s。
[實例7]
3-HHXB(F,F)-CF3 (1-1-1) 8%
NI=90.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.100；△ε=9.1；Vth=1.41V；η=20.3mPa．s。
[實例8]
NI=78.3℃；Tc≦-20℃；△n=0.116；△ε=9.4；η=12.8mPa．s。
[實例9]
NI=90.3℃；Tc≦-20℃；△n=0.096；△ε=7.7；η=19.5mPa．s。
[實例10]
向上述組成物100重量份中添加化合物(4-3)0.35重量份。
NI=76.5℃；Tc≦-20℃；△n=0.088；△ε=7.1；η=23.9mPa．s；P=50.0μm。
[實例11]
NI=84.8℃；Tc≦-20℃；△n=0.124；△ε=9.6；η=16.0mPa．s。
[實例12]
NI=84.9℃；Tc≦-30℃；△n=0.078；η=23.5mPa．s。
[實例13]
NI=80.3℃；Tc≦-30℃；△n=0.082；△ε=8.0；η=13.1mPa．s；Vth=1.41V。
[實例14]
NI=80.4℃；Tc≦-20℃；△n=0.103；△ε=9.8；η=18.4mPa．s。
[實例15]
NI=82.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.118；△ε=12.3；Vth=1.52V；η=20.1mPa．s。
[實例16]
3-HHBB(F,F)-F (3-21) 3%
NI=82.3℃；Tc≦-20℃；△n=0.101；△ε=10.9；Vth=1.32V；η=19.8mPa．s。
[實例17]
NI=103.0℃；Tc≦-30℃；△n=0.121；△ε=7.9；η=13.8mPa．s。
[實例18]
NI=74.8℃；Tc≦-20℃；△n=0.126；△ε=12.0；η=15.4mPa．s。
[實例19]
NI=80.2℃；Tc≦-20℃；△n=0.129；△ε=12.7；Vth=1.19V；η=19.4mPa．s。
[實例20]
NI=90.1℃；Tc≦-20℃；△n=0.098；△ε=7.6；Vth=1.60V；η=14.5mPa．s。
實例1至實例20的組成物具有小於比較例1及比較例2的組成物的黏度。因此，本發明的液晶組成物具有優異的特性。
[產業上之可利用性]
本發明的液晶組成物在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、介電常數各向異性大、電阻率大、彈性常數大、對於紫外線的穩定性高、對於熱的穩定性高等特性中，充分具備至少一種特性、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因成為具有短的應答時間、大的電壓保持 率、大的對比率、長壽命等的AM元件，故可用於液晶投影機、液晶電視等。

Claims (21)

  1. 一種液晶組成物，其包含作為第一成分的選自由式(1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自由式(2)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，且具有向列相： 此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基，R2及R3獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、或至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基；環A獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基，環B、環C、及環D獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或3-氟-1,4-伸苯基；X1及X2獨立為氫或氟；Z1獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基、或二氟亞甲氧基，且至少1個Z1為二氟亞甲氧基，Z2獨立為單鍵或羰氧基；m為1、2或3，n為0、1或2，其中，上述第二成分的至少-者是選自由R2及R3的至少一者為碳數2~12的烯基的式(2-1)所表示的化合物 的組群中的至少一種化合物：
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由式(1a)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物： 此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基；環A獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；X1及X2獨立為氫或氟；m為1、2或3。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第二成分更包含選自由式(2-1)~式(2-13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物： 此處，R2及R3獨立為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、或至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由式(1-1)~式(1-6)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物： 此處，R1獨立為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基；X1、X2、X5、X6、X7、X8、X9、及X10獨立為氫或氟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其更包含選自由式(3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為第三成分： 此處，R4為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基；環E獨立為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、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二 基、或四氫吡喃-2,5-二基；X3及X4獨立為氫或氟；Y為氟、氯、或三氟甲氧基；Z3獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基、或二氟亞甲氧基；p為1、2或3。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶組成物，其中上述第三成分為選自由式(3-1)~式(3-22)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物： 此處，R4為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之液晶組成物，其中上述第三成分為選自由如申請專利範圍第6項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第一成分的比例為5 wt%~40wt%的範圍，上述第二成分的比例為5wt%~80wt%的範圍，上述第三成分的比例為3wt%~80wt%的範圍。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由如申請專利範圍第4項所述之式(1-1)~式(1-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第二成分為選自由如申請專利範圍第1項所述之式(2)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第三成分為選自由如申請專利範圍第6項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由如申請專利範圍第4項所述之式(1-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由式(1-1-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物： 此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由如申請專利範圍第11項所述之式 (1-1-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第二成分為選自由如申請專利範圍第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第三成分為選自由如申請專利範圍第6項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  13. 如申請專利範圍第5項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由如申請專利範圍第4項所述之式(1-4)~式(1-6)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第二成分為選自由如申請專利範圍第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第三成分為選自由如申請專利範圍第5項所述之式(3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由如申請專利範圍第4項所述之式(1-4)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由式(1-4-1)~式(1-4-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物： 此處，R1為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由如申請專利範圍第15項所述之式(1-4-1)~式(1-4-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第二成分為選自由如申請專利範圍第3項所述之式(2-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，上述第三成分為選自由如申請專利範圍第6項所述之式(3-1)~式(3-3)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之液晶組成物，其中上述第一成分為選自由如申請專利範圍第15項所述之式(1-4-1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  18. 如申請專利範圍第5項所述之液晶組成物，其中基於上述液晶組成物的總重量，上述第一成分的比例為5 wt%~30wt%的範圍，上述第二成分的比例為15wt%~70wt%的範圍，上述第三成分的比例為10wt%~70wt%的範圍。
  19. 一種液晶顯示元件，其包含如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物。
  20. 如申請專利範圍第19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TN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、或PSA模式，上述液晶顯示元件的驅動方式為主動矩陣方式。
  21. 一種如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物於液晶顯示元件中的用途。
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