TWI521042B - 液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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栗原衣理子
齋藤將之
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捷恩智石油化學股份有限公司
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Description

液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種含有例如可藉由光或熱而聚合的聚合性化合物的液晶組成物。而且有關於一種將該液晶組成物封入至基板間，一面調整對液晶層所施加的電壓一面使液晶組成物中所含有的聚合性化合物聚合而使液晶的配向固定化的液晶顯示元件。
本發明之技術領域主要是關於適於AM(active matrix，主動矩陣)元件等之液晶組成物及含有該組成物之AM元件等。特別是關於介電率各向異性為負之液晶組成物，且關於含有該組成物之IPS(in-plane switching，橫向電場切換)模式、VA(vertical alignment，垂直配向)模式或PSA(polymer sustained alignment，聚合物穩定配向)模式之元件等。VA模式包括MVA(multi-domain vertical alignment，多象限垂直配向)模式、PVA(patterned vertical alignment，圖案垂直配向)模式等。
於液晶顯示元件中，基於液晶之運行模式之分類為PC(phase change，相變化)、TN(twisted nematic，扭轉向列)、STN(super twisted nematic，超扭轉向列)、ECB(electrically controlled birefringence，電場控制雙折射)、OCB(optically compensated bend，光學補償彎曲)、IPS(in-plane switching，橫向電場切換)、VA(vertical alignment，垂直配向)、PSA(polymer sustained alignment，聚合物穩定配向)模式等。基於元件之驅動方式之分類為PM(passive matrix，被動矩陣)與AM(active matrix，主動矩陣)。PM可分類為靜態式(static)、多工式(multiplex)等，AM可分類為TFT(thin film transistor，薄膜電晶體)、MIM(metal insulator metal，金屬-絕緣層-金屬)等。TFT之分類為非晶矽(amorphous silicon)及多晶矽(polycrystal silicon)。多晶矽根據製造步驟而被分類為高溫型與低溫型。基於光源之分類為利用自然光之反射型、利用背光源(back light)之穿透型、以及利用自然光與背光源之兩者的半穿透型。
該些元件含有具有適宜之特性的液晶組成物。該液晶組成物具有向列相。為了獲得具有良好之一般特性的AM元件，而使組成物之一般特性提高。將兩者之一般特性的關聯匯總於下述表1。基於市售之AM元件而對組成物之一般特性進一步加以說明。向列相之溫度範圍與元件之可使用之溫度範圍相關聯。向列相之較佳之上限溫度為約70℃以上，且向列相之較佳之下限溫度為約-10℃以下。組成物之黏度與元件之響應時間相關聯。為了以元件顯示活動圖像(moving picture)，較佳的是響應時間短。因此，較佳的是組成物之黏度小。更佳的是於較低之溫度下之黏度小。
表1.　組成物與AM元件之一般特性
組成物之光學異向性與元件之對比度相關聯。以使對比度成為最大之方式設計組成物之光學異向性(Δn)與元件之單元間隙(d)之積(Δn×d)。適宜之積之值依存於運行模式之種類。於VA模式或PSA模式之元件中為約0.30 μm～約0.40 μm之範圍，於IPS模式之元件中為約0.20 μm～約0.30 μm之範圍。於此情形時，較佳的是於單元間隙小之元件中具有大的光學異向性的組成物。組成物之絕對值大的介電率各向異性有助於元件之低的臨界電壓、小的消耗電力與大的對比度。因此，較佳的是絕對值大的介電率各向異性。組成物之大的比電阻有助於元件之大的電壓保持率與大的對比度。因此，較佳的是於初始階段不僅在室溫下而且在高的溫度下具有大的比電阻的組成物。較佳的是於長時間使用後不僅在室溫下而且在高的溫度下具有大的比電阻的組成物。組成物對於紫外線及熱的穩定性與液晶顯示元件之壽命相關聯。該些之穩定性高時，該元件之壽命長。此種特性對於液晶投影儀、液晶電視等中所使用之AM元件而言較佳。
於具有TN模式之AM元件中，使用具有正的介電率各向異性之組成物。另一方面，於具有VA模式之AM元件中，使用具有負介電率各向異性之組成物。於具有IPS模式之AM元件中，使用具有正的或負介電率各向異性之組成物。於具有PSA模式之AM元件中，使用具有正的或負介電率各向異性之組成物。具有負介電率各向異性之液晶組成物的例子在如下之專利文獻1～專利文獻6等中有所揭示。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-131704號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-102639號公報
[專利文獻3]國際公開第2009/030318號說明書
[專利文獻4]國際公開第2009/030322號說明書
[專利文獻5]中國(CN)申請公開第101045866號說明書
[專利文獻6]日本專利特開2009-132718號公報
理想的AM元件具有可使用之溫度範圍廣、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。理想的是較1毫秒更短之響應時間。因此，組成物之理想的特性是向列相之上限溫度高、向列相之下限溫度低、黏度小、光學異向性適宜、正或負介電率各向異性大、比電阻大、對紫外線之穩定性高、對熱之穩定性高等。
於PSA模式之顯示器中，將少量(例如約0.3 wt%，典型的是不足約1%)的聚合性化合物(RM)添加於液晶組成物中，導入至液晶顯示單元中後，於對電極間施加電壓的狀態下，於通常UV照射下僅僅使聚合性化合物聚合，於元件內形成聚合物結構。作為RM，已知聚合性的液晶元性或液晶性化合物特別適於作為液晶組成物添加單體。
上述聚合性液晶元性或液晶性化合物通常情況下液晶分子配向的能力較高。另一方面，於液晶組成物中之溶解性差，不能添加較多之量。為了防止運輸中或者於液晶顯示元件中之結晶化，需要的是於液晶組成物中之溶解性高的聚合性化合物。
本發明的目的之一是充分滿足於向列相之上限溫度高、向列相之下限溫度低、黏度小、光學異向性適宜、負介電率各向異性大、比電阻大、對紫外線之穩定性高、對熱之穩定性高等特性中之至少一種特性的液晶組成物。其他目的是關於至少兩種特性具有適宜之平衡的液晶組成物。其他目的是含有此種組成物之液晶顯示元件。其他目的是具有光學異向性適宜(光學異向性小或光學異向性大)、負介電率各向異性大、對紫外線之穩定性高等特性的組成物，以及具有響應時間短、電壓保持率大、對比度大、壽命長等特性之AM元件。
本發明是一種液晶組成物及含有該組成物的液晶顯示元件，所述液晶組成物含有作為第一成分的選自式(1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及作為第二成分的選自式(2)所表示之化合物之群組的至少一種化合物。
此處，R1、R2、R3、及R4獨立為氫、羥基、碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基、或聚合性基，至少一個R1、R2、R3、及R4為聚合性基；R5及R6獨立為碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基；環A及環C獨立為1,4-伸環己基、任意氫亦可被氟或氯取代之1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基；環B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7,8-二氟色滿-2,6-二基(7,8-difluorochromane-2,6-diyl)；Z1、Z2、Z3、及Z4獨立為單鍵、氧、羰氧基、碳數為1～12之伸烷基、或任意之-CH2-經-O-取代之碳數為1～12之伸烷基；Z5及Z6獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、或羰氧基；m為1、2、或3；n為0或1，且m與n之和為3以下。
[發明的效果]
本發明之優點是關於聚合性化合物，其對於液晶組成物的溶解性高。本發明的其他優點是充分滿足於向列相之上限溫度高、向列相之下限溫度低、黏度小、光學異向性適宜、負介電率各向異性大、比電阻大、對紫外線之穩定性高、對熱之穩定性高等特性中之至少一種特性的液晶組成物。本發明的一個方面是關於至少兩種特性具有適宜之平衡的液晶組成物。其他方面是含有此種組成物的液晶顯示元件。其他方面是溶解性高的聚合性化合物，具有光學異向性適宜、負介電率各向異性大、對紫外線之穩定性高等特性的組成物，以及具有響應時間短、電壓保持率大、對比度大、壽命長等特性的AM元件。
本說明書中之用語的使用方法如下所述。有時將本發明之液晶組成物或本發明之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及液晶顯示模組之總稱。「液晶性化合物」表示具有向列相、層列相等液晶相之化合物或者雖然不具液晶相但可用作組成物之成分的化合物。該有用之化合物例如具有如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)。有時將光學活性化合物以及可聚合之化合物添加於組成物中。該些化合物即使是液晶性化合物，於此亦分類為添加物。有時將選自以式(1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物簡稱為「化合物(1)」。「化合物(1)」表示以式(1)所表示之一種化合物或兩種以上化合物。關於以其他式所表示之化合物亦相同。「任意之」不僅表示位置可自由選擇而且表示個數可自由選擇，但不包含個數為0之情況。
有時將向列相之上限溫度簡稱為「上限溫度」。有時將向列相之下限溫度簡稱為「下限溫度」。「比電阻大」表示組成物在初始階段不僅在室溫下而且在接近向列相之上限溫度的溫度下具有大的比電阻，而且在長時間使用後不僅在室溫下而且在接近向列相之上限溫度的溫度下也具有大的比電阻。「電壓保持率大」表示元件在初始階段不僅在室溫下而且在接近向列相之上限溫度的溫度下具有大的電壓保持率，而且在長時間使用後不僅在室溫下而且在接近向列相之上限溫度的溫度下也具有大的電壓保持率。於說明光學異向性等特性時，使用藉由實例中記載的測定方法而所得之值。第一成分是一種化合物或兩種以上之化合物。「第一成分之比例」以將除第一成分以外的液晶組成物的重量設為100時的第一成分的重量比率(重量份)來表示。「第二成分之比例」以基於除第一成分以外的液晶組成物的重量的第二成分的重量百分率(wt%)來表示。「第三成分之比例」與「第二成分之比例」同樣。於組成物中所混合之添加物之比例以基於液晶組成物之總重量的重量百分率(wt%)或重量百萬分率(ppm)來表示。
於成分化合物之化學式中，將R5之記號用於多種化合物中。於該些中任意之兩種化合物中，所選擇之R5可相同亦可不同。例如，存在化合物(2-1)之R5為乙基，化合物(2-2)之R5為乙基的例子。亦存在化合物(2-1)之R5為乙基，化合物(2-2)之R5為丙基的例子。該規則亦適用於R2、R6等中。
本發明是如下之項等。
1.　一種液晶組成物，包括作為第一成分的選自式(1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及作為第二成分的選自式(2)所表示之化合物之群組的至少一種化合物，
此處，R1、R2、R3、及R4獨立為氫、羥基、碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基、或聚合性基，至少一個R1、R2、R3、及R4為聚合性基；R5及R6獨立為碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基；環A及環C獨立為1,4-伸環己基、任意氫亦可被氟或氯取代之1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基；環B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7,8-二氟色滿-2,6-二基；Z1、Z2、Z3、及Z4獨立為單鍵、氧、羰氧基、碳數為1～12之伸烷基、或任意之-CH2-經-O-取代之碳數為1～12之伸烷基；Z5及Z6獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、或羰氧基；m為1、2、或3；n為0或1，且m與n之和為3以下。
2.如第1項所述之液晶組成物，其中，第一成分是選自式(1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物，R1、R2、R3、及R4獨立為氫、羥基、碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基氧基、丙烯基醚、環氧乙烷、環氧丙烷、或乙烯基酮，至少一個R1、R2、R3、及R4為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基氧基、丙烯基醚、環氧乙烷(oxirane)、環氧丙烷、或乙烯基酮。
3.如第1項或第2項所述之液晶組成物，其中，第一成分是選自式(1-1)～式(1-2)所表示之化合物之群組的至少一種化合物，
此處，R2為氫、羥基、碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基、或聚合性基。
4.　如第1項至第3項中任一項所述之液晶組成物，其中，第二成分是選自式(2-1)～式(2-19)所表示之化合物之群組的至少一種化合物，
此處，R5及R6獨立為碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基。
5.　如第4項所述之液晶組成物，其中，第二成分是選自式(2-1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物。
6.　如第4項所述之液晶組成物，其中，第二成分是選自式(2-1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及選自式(2-6)所表示之化合物之群組的至少一種化合物的混合物。
7.如第4項所述之液晶組成物，其中，第二成分是選自式(2-1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及選自式(2-13)所表示之化合物之群組的至少一種化合物的混合物。
8.如第4項所述之液晶組成物，其中，第二成分是選自式(2-4)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及選自式(2-8)所表示之化合物之群組的至少一種化合物的混合物。
9.如第1項至第8項中任一項所述之液晶組成物，其中，相對於除第一成分以外的液晶組成物100重量份而言，第一成分之比例為0.05重量份～10重量份之範圍，而且基於除第一成分以外的液晶組成物的重量，第二成分之比例為10 wt%～90 wt%之範圍。
10.如第1項至第9項中任一項所述之液晶組成物，還包括作為第三成分的選自式(3)所表示之化合物之群組的至少一種化合物，
此處，R7及R8獨立為碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基；環D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、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z7獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、或羰氧基；p為1、2、或3。
11.　如第10項所述之液晶組成物，其中，第三成分是選自式(3-1)～式(3-13)所表示之化合物之群組的至少一種化合物，
此處，R7及R8獨立為碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基。
12.如第11項所述之液晶組成物，其中，第三成分是選自式(3-1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物。
13.如第11項所述之液晶組成物，其中，第三成分是選自式(3-1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及選自式(3-5)所表示之化合物之群組的至少一種化合物的混合物。
14.如第11項所述之液晶組成物，其中，第三成分是選自式(3-1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及選自式(3-7)所表示之化合物之群組的至少一種化合物的混合物。
15.如第11項所述之液晶組成物，其中，第三成分是選自式(3-1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、選自式(3-5)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及選自式(3-7)所表示之化合物之群組的至少一種化合物的混合物。
16.　如第10項至第15項中任一項所述之液晶組成物，其中，基於除第一成分以外的液晶組成物的重量，第三成分之比例為10 wt%～90 wt%之範圍。
17.　如第1項至第16項中任一項所述之液晶組成物，其更包括聚合起始劑。
18.　如第1項至第17項中任一項所述之液晶組成物，其更包括聚合抑制劑。
19.　如第1項至第18項中任一項所述之液晶組成物，其向列相之上限溫度為70℃以上，於波長589 nm下之光學異向性(25℃)為0.08以上，且於頻率1 kHz下之介電率各向異性(25℃)為-2以下。
20.　一種液晶顯示元件，其特徵在於：包括兩個基板，於其中至少一個基板上具有電極層，且於這兩個基板之間配置如第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，液晶顯示元件之運行模式為TN模式、VA模式、IPS模式、或PSA模式，液晶顯示元件之驅動方式為主動矩陣方式。
22.　一種液晶組成物的用途，其是將如第1項至第19項中任一項所述之液晶組成物用於液晶顯示元件中。
本發明亦包括如下之項。1)進一步包括光學活性化合物之上述組成物、2)進一步包括抗氧化劑、紫外線吸收劑、消泡劑等添加物之上述組成物、3)含有上述組成物之AM元件、4)含有上述組成物，且具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、或PSA之模式的元件、5)含有上述組成物之穿透型元件、6)將上述組成物用作具有向列相之組成物的用途、7)藉由於上述組成物中添加光學活性化合物而將其用作光學活性組成物的用途。
依照如下順序對本發明之組成物加以說明。首先，說明組成物中之成分化合物的構成。第二，說明成分化合物之主要特性、及該化合物對組成物帶來的主要效果。第三，說明組成物中之成分的組合、成分之較佳之比例及其根據。第四，說明成分化合物之較佳之形態。第五，表示成分化合物之具體例。第六，說明亦可混合於組成物中之添加物。第七，說明成分化合物之合成法。最後，說明組成物之用途。
首先，說明組成物中之成分化合物的構成。本發明之組成物可分類為組成物A與組成物B。組成物A亦可於選自化合物(1)、化合物(2)、及化合物(3)之化合物中進一步含有其他液晶性化合物、添加物、雜質等。「其他液晶性化合物」是與化合物(1)、化合物(2)、及化合物(3)不同之液晶性化合物。此種化合物是以進一步調整特性之目的而混合於組成物中的。於其他液晶性化合物中，自對熱或紫外線之穩定性之觀點考慮，較佳的是氰基化合物較少。氰基化合物之更佳之比例為0 wt%。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、可聚合之化合物、聚合起始劑等。雜質是於成分化合物之合成等步驟中混入的化合物等。該化合物即使是液晶性化合物，於此處亦被分類為雜質。
組成物B實質上僅僅包含選自化合物(1)、化合物(2)、及化合物(3)之化合物。「實質上」是表示組成物亦可含有添加物及雜質，但不含與該些化合物不同之液晶性化合物。組成物B與組成物A相比而言成分數較少。自降低成本之觀點考慮，組成物B較組成物A更佳。自可藉由混合其他液晶性化合物而進一步調整物性之觀點考慮，組成物A較組成物B更佳。
第二，說明成分化合物之主要特性、及該化合物對組成物之特性帶來之主要效果。基於本發明之效果將成分化合物之主要特性匯總於表2中。於表2之記號中，L表示大或高，M表示中等程度、S表示小或低。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)表示值接近零。
表2.　化合物之特性
於組成物中混合成分化合物時，成分化合物對組成物之特性帶來之主要效果如下所示。化合物(2)提高介電率各向異性之絕對值，且降低下限溫度。化合物(3)降低黏度，或者提高上限溫度。
第三，說明組成物中之成分的組合、成分之較佳之比例及其根據。組成物中之成分的組合是第一成分+第二成分、及第一成分+第二成分+第三成分。
為了獲得該效果，相對於除第一成分以外的液晶組成物100重量份而言，第一成分之較佳比例為約0.05重量份以上；為了防止顯示不良，第一成分之較佳比例為約10重量份以下。更佳之比例為約0.1重量份～約2重量份之範圍。
為了提高介電率各向異性之絕對值，基於除第一成分以外的液晶組成物，第二成分之較佳比例為約10 wt%以上；為了降低下限溫度，第二成分之較佳比例為約90 wt%以下。更佳之比例為約20 wt%～約80 wt%之範圍。特佳之比例為約30 wt%～約70 wt%之範圍。
為了降低黏度或者為了提高上限溫度，基於除第一成分以外的液晶組成物，第三成分之較佳比例為約10 wt%以上；為了提高介電率各向異性之絕對值，第三成分之較佳比例為約90 wt%以下。更佳之比例為約20 wt%～約80 wt%之範圍。特佳之比例為約30 wt%～約70 wt%之範圍。
第四，說明成分化合物之較佳之形態。R1、R2、R3、及R4獨立為氫、羥基、碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基、或聚合性基，至少一個R1、R2、R3、及R4為聚合性基。為了提高光反應性，較佳之R1、R2、R3、及R4為氫、羥基、丙烯酸酯、或甲基丙烯酸酯。R5、R6、R7、及R8獨立為碳數為1～12之烷基、碳數為1～12之烷氧基、碳數為2～12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2～12之烯基。為了提高對於紫外線之穩定性等或者為了提高對於熱之穩定性，較佳之R5或R6為碳數為1～12之烷基；為了提高介電率各向異性之絕對值，較佳之R5或R6為碳數為1～12之烷氧基。為了提高對於紫外線之穩定性或者為了提高對於熱之穩定性，較佳之R7或R8為碳數為1～12之烷基；為了降低下限溫度，較佳之R7或R8為碳數為2～12之烯基。
較佳之烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或辛基。為了降低黏度，更佳之烷基為乙基、丙基、丁基、戊基、或庚基。
較佳之烷氧基為甲氧基、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，更佳之烷氧基為甲氧基或乙氧基。
較佳之烯基為乙烯基、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，更佳之烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。該些烯基中之-CH=CH-之較佳之立體組態取決於雙鍵之位置。自為了降低黏度等而考慮，於如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基這樣的烯基中，較佳的是反式。於如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基這樣的烯基中，較佳的是順式。於該些烯基中，直鏈之烯基較支鏈之烯基更佳。
任意氫被氟取代之烯基之較佳例為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，更佳之例為2,2-二氟乙烯基、及4,4-二氟-3-丁烯基。
環A及環C獨立為1,4-伸環己基、任意氫亦可被氟或氯取代之1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基。四氫吡喃-2,5-二基為或，較佳的是。
四氫吡喃-2,5-二基之左右不對稱。然而，定義為不僅位於該些環所定義之方向，而且亦可如上所述那樣位於左右相反之方向上。該定義於左右不對稱之環中，亦適用於僅僅定義其中一者的其他環中。
環B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7,8-二氟色滿-2,6-二基,於m為2或3時，任意2個環A可相同亦可不同。為了降低黏度，較佳之環A或環C為1,4-伸環己基。為了降低黏度、提高介電率各向異性的絕對值，較佳之環B為2,3-二氟-1,4-伸苯基。環D及環E獨立為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，於p為2或3時，任意2個環D可相同亦可不同。為了降低黏度，較佳之環D或環E為1,4-伸環己基，為了提高光學異向性，較佳之環D或環E為1,4-伸苯基。為了提高上限溫度，與1,4-伸環己基相關之立體組態，反式較順式更佳。
Z1、Z2、Z3、及Z4獨立為單鍵、氧、羰氧基、碳數為1～12之伸烷基、或任意之-CH2-經-O-取代之碳數為1～12之伸烷基。為了提高光反應性，較佳之Z1、Z2、Z3、及Z4為單鍵。Z5、Z6、及Z7獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、或羰氧基，於m為2或3時，任意2個Z5可相同亦可不同，於p為2或3時，任意2個Z7可相同亦可不同。為了降低黏度，較佳之Z5或Z6為單鍵，為了提高介電率各向異性之絕對值，較佳之Z5或Z6為亞甲基氧基。為了降低黏度，較佳之Z7為單鍵。
m為1、2、或3，n為0或1，且m與n之和為3以下。為了降低下限溫度，較佳之m為1。為了降低黏度，較佳之n為0。p為1、2、或3。為了降低黏度，較佳之p為1；為了提高上限溫度，較佳之p為3。
第五，表示成分化合物之具體例。於下述較佳之化合物中，R9為氫、羥基、丙烯酸酯、或甲基丙烯酸酯。R10為具有碳數為1～12之直鏈烷基或具有碳數為1～12之直鏈烷氧基。R11及R12獨立為具有碳數為1～12之直鏈烷基或具有碳數為2～12之直鏈烯基。
較佳之化合物(1)為化合物(1-1-1)及化合物(1-2-1)。更佳之化合物(1)為化合物(1-1-1)。較佳之化合物(2)為化合物(2-1-1)～化合物(2-19-1)。更佳之化合物(2)為化合物(2-1-1)、化合物(2-2-1)、化合物(2-4-1)、化合物(2-6-1)、化合物(2-8-1)、化合物(2-11-1)、化合物(2-13-1)。特佳之化合物(2)為化合物(2-1-1)、化合物(2-4-1)、化合物(2-6-1)、化合物(2-8-1)、及化合物(2-13-1)。較佳之化合物(3)為化合物(3-1-1)～化合物(3-13-1)。更佳之化合物(3)為化合物(3-1-1)、化合物(3-3-1)、化合物(3-5-1)、化合物(3-7-1)、及化合物(3-9-1)。特佳之化合物(3)為化合物(3-1-1)、化合物(3-5-1)、及化合物(3-7-1)。
第六，說明亦可混合於組成物中之添加物。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、聚合起始劑、聚合抑制劑等。為了誘導液晶之螺旋結構而賦予扭轉角，於組成物中混合光學活性化合物。此種化合物之例為化合物(4-1)～化合物(4-4)。光學活性化合物之較佳之比例為約5 wt%以下。更佳之比例為約0.01 wt%～約2 wt%之範圍。
為了防止由於在大氣中進行加熱所造成之比電阻降低或者為了即使在長時間使用元件後不僅在室溫下而且在接近向列相之上限溫度之溫度下均維持大的電壓保持率，於組成物中混合抗氧化劑。
抗氧化劑之較佳之例是s為1～9之整數的化合物(5)等。於化合物(5)中，較佳之s為1、3、5、7或9。更佳之s為1或7。s為1之化合物(5)之揮發性大，因此於防止由於在大氣中進行加熱所造成之比電阻降低時有效。s為7之化合物(5)之揮發性小，因此即使在長時間使用元件後亦可有效地不僅在室溫下而且在接近向列相之上限溫度之溫度下均維持大的電壓保持率。為了獲得該效果，抗氧化劑之較佳比例為約50 ppm以上；為了不降低上限溫度或者不提高下限溫度，抗氧化劑之較佳比例為約600 ppm以下。更佳之比例為約100 ppm～約300 ppm之範圍。
紫外線吸收劑之較佳之例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。如具有立體阻礙之胺之類的光穩定劑亦較佳。為了獲得該效果，該些吸收劑或穩定劑之較佳之比例為約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之較佳比例為約10000 ppm以下。更佳之比例為約100 ppm～約10000 ppm之範圍。
為了適合於GH(guest host，賓主型)模式之元件，於組成物中混合如偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)。色素之較佳之比例為約0.01wt%~約10wt%之範圍。
為了防止起泡，於組成物中混合二甲基矽油(dimethyl silicone oil)、甲基苯基矽油等消泡劑。為了獲得該效果，消泡劑之較佳比例為1ppm以上；為了防止顯示不良，消泡劑之較佳比例為約1000ppm以下。更佳之比例為約1ppm~約500ppm之範圍。
本發明之液晶組成物含有可聚合之化合物，因此適合於PSA(polymer sustained alignment，聚合物穩定配向)模式之元件中。組成物亦可進一步包含化合物(1)以外的可聚合之化合物。可聚合之化合物之較佳例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯系化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(環氧乙烷、環氧丙烷)、乙烯基酮等具有可聚合之基的化合物。特佳之例為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之衍生物。為了獲得該效果，可聚合之化合物之較佳之比例為約0.05wt%以上；為了防止顯示不良，可聚合之化合物之較佳之比例為約10wt%以下。更佳之比例為約0.1wt%~約2wt%之範圍。可聚合之化合物較佳的是於光聚合起始劑等適當之起始劑之存在下藉由UV照射等而聚合。用以聚合之適當之條件、起始劑之適當之類型及適當之量對於本領域技術人員而言為已知的，於文獻中有所記載。例如作為光聚合起始劑之Irgacure651(註冊商標)、Irgacure184(註冊商標)或Darocure1173(註冊商標)(BASF)對於自由基聚合而言較為適宜。較佳之光聚合起 始劑之比例為可聚合之化合物之約0.1wt%~約5wt%之範圍，更佳為約1wt%~約3wt%之範圍。可經過於液晶顯示元件中之兩個基板之間配置包含可聚合之化合物的液晶組成物，一邊對該些基板之相對的電極層之間施加電壓、一邊使可聚合之化合物聚合的步驟，亦可在液晶顯示元件中之兩個基板之間配置包含預先聚合之化合物的液晶組成物。
第七，說明成分化合物之合成法。該些化合物可藉由已知之方法而合成。對合成法加以例示。化合物(1-1-1)有所市售。可自東亞合成股份有限公司而獲得。化合物(2-1-1)可藉由日本專利特開2000-053602號公報中記載之方法而合成。化合物(3-1-1)及化合物(3-5-1)可藉由日本專利特開昭59-176221號公報中記載之方法而合成。抗氧化劑有市售的。式(5)之s為1之化合物可自Aldrich公司(Sigma-Aldrich Corporation)而獲得。s為7之化合物(5)等可藉由美國專利3660505號說明書中記載之方法而合成。
未記載合成法之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)、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis,Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等書籍中記載之方法而合成。組成物可由如此而所得之化合物，藉由公知之方法而調製。例如，將成分化合物加以混合，繼而藉由加熱使其相互溶解。
最後，說明組成物之用途。大部分組成物具有約-10℃以下之下限溫度、約70℃以上之上限溫度，且具有約0.07～約0.20之範圍之光學異向性。含有該組成物之元件具有大的電壓保持率。該組成物適於AM元件。該組成物特別適於穿透型之AM元件。藉由控制成分化合物之比例或者藉由混合其他液晶性化合物，可調製具有約0.08～約0.25之範圍之光學異向性之組成物。該組成物可作為具有向列相之組成物而使用，藉由添加光學活性化合物而作為光學活性組成物而使用。
該組成物可使用於AM元件中。另外亦可使用於PM元件中。該組成物可使用於具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等模式之AM元件及PM元件中。特佳的是使用於具有PSA模式之AM元件中。該些元件可為反射型、穿透型或半穿透型。較佳的是使用於穿透型之元件中。亦可使用於非晶矽-TFT元件或多晶矽-TFT元件中。亦可使用於將該組成物微膠囊化而製作之向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件、或者於組成物中形成三維網狀高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件中。
本發明之液晶顯示元件之特徵在於：包括兩個基板，其中至少一個基板上具有電極層，且於這兩個基板之間配置本發明之液晶組成物、或者包含本發明之化合物聚合而成之化合物的液晶組成物。例如，包含被稱為陣列基板與彩色濾光片基板之2枚玻璃基板，且於各玻璃基板上形成有薄膜電晶體(TFT)、畫素、著色層等。玻璃基板例如使用鋁矽酸鹽玻璃(aluminosilicate glass)或鋁硼矽酸鹽玻璃(aluminoborosilicate glass)。電極層中通常使用氧化銦錫(Indium-Tin Oxide)或氧化銦鋅(Indium-Zinc Oxide)。
[實例]
為了評價組成物及組成物中所含有之化合物的特性，將組成物及該化合物作為測定目標物。測定目標物為組成物時直接將其作為試樣而進行測定，記載所得之值。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%)中而調製測定用試樣。自測定所得之值，藉由外推法而算出化合物之特性值。(外推值)={(測定用試樣之測定值)-0.85×(母液晶之測定值)}/0.15。於該比例下，於25℃下析出層列相(或結晶)時，將化合物與母液晶之比例順次變更為10 wt%：90 wt%、5 wt%：95 wt%、1 wt%：99 wt%。藉由該外推法求出與化合物相關之上限溫度、光學異向性、黏度及介電率各向異性之值。
母液晶之成分與其比例如下所述。
特性值之測定依照下述之方法而進行。該些測定方法多為由日本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)中所記載之方法或者對其進行修改而成之方法。
向列相之上限溫度(NI；℃)：於具有偏光顯微鏡之熔點測定裝置的加熱板上放置試樣，以1℃/min之速度進行加熱。測定試樣之一部分自向列相變化為等向性液體時之溫度。有時將向列相之上限溫度簡稱為「上限溫度」。
向列相之下限溫度(TC；℃)：將具有向列相之試樣放入至玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃之製冷器中保管10日後，觀察液晶相。例如，試樣於-20℃下為向列相，於-30℃下變化為結晶或層列相時，將TC記載為≦-20℃。有時將向列相之下限溫度簡稱為「下限溫度」。
黏度(整體黏度；η；於20℃下測定；mPa‧s)：測定中使用E型旋轉黏度計。
光學異向性(折射率異向性；Δn；於25℃下測定)：使用波長為589 nm之光，藉由於接目鏡上安裝了偏光板的阿貝折射計進行測定。於一個方向對主稜鏡之表面進行摩擦後，將試樣滴加至主稜鏡上。於偏光方向與摩擦方向平行時測定折射率n∥。於偏光方向與摩擦方向垂直時測定折射率n⊥。根據Δn=n∥-n⊥之式計算出光學異向性之值。
介電率各向異性(Δε；於25℃下測定)：根據Δε=ε∥-ε⊥之式計算出介電率各向異性之值。介電常數(ε∥及ε⊥)以如下方式進行測定。
1)介電常數(ε∥)之測定：於經充分清洗之玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16 mL)之乙醇(20 mL)溶液。藉由旋轉器使玻璃基板旋轉後，於150℃下加熱1小時。於2枚玻璃基板之間隔(單元間隙)為4 μm之VA元件中放入試樣，以可藉由紫外線而硬化之接著劑密封該元件。對該元件施加正弦波(0.5 V、1 kHz)，於2秒後測定液晶分子之長軸方向之介電常數(ε∥)。
2)介電常數(ε⊥)之測定：於經充分清洗之玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。對該玻璃基板進行煅燒後，對所得之配向膜進行摩擦處理。於2枚玻璃基板之間隔(單元間隙)為9 μm、扭轉角為80度之TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(0.5 V、1 kHz)，於2秒後測定液晶分子之短軸方向之介電常數(ε丄)。
臨界電壓(Vth；於25℃下測定；V)：測定使用大塚電子股份有限公司製造之LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。於2枚玻璃基板之間隔(單元間隙)為4 μm、摩擦方向為反平行之正常顯黑模式(normally black mode)VA元件中放入試樣，使用可藉由紫外線而硬化之接著劑而密封該元件。使對該元件所施加之電壓(60 Hz、矩形波)自0 V每次0.02 V階段性地增加至20 V。此時，自垂直方向對元件照射光，測定穿透元件之光量。製作該光量為最大時穿透率為100%、該光量為最小時穿透率為0%之電壓-穿透率曲線。臨界電壓為穿透率成為10%時之電壓。
電壓保持率(VHR-1；25℃；%)：測定中所使用之TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且2枚玻璃基板之間隔(單元間隙)為5μm。該元件於放入試樣後以可藉由紫外線而硬化之接著劑加以密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5 V、60微秒)而進行充電。用高速電壓計於16.7毫秒時測定衰減之電壓，求出單位週期之電壓曲線與橫軸間的面積A。面積B為未衰減時之面積。電壓保持率為面積A相對於面積B之百分率。
電壓保持率(VHR-2；80℃；%)：測定中所使用之TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且2枚玻璃基板之間隔(單元間隙)為5 μm。該元件於放入試樣後以可藉由紫外線而硬化之接著劑加以密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5 V、60微秒)而進行充電。用高速電壓計於16.7毫秒時測定衰減之電壓，求出單位週期之電壓曲線與橫軸間的面積A。面積B為未衰減時之面積。電壓保持率為面積A相對於面積B之百分率。
電壓保持率(VHR-3；25℃；%)：照射紫外線後，測定電壓保持率，評價對於紫外線之穩定性。測定中所使用之TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且單元間隙為5 μm。於該元件中注入試樣，以光照射20分鐘。光源為超高壓水銀燈USH-500D(Ushio Inc.製造)，元件與光源之間隔為20 cm。於VHR-3之測定中，於16.7毫秒時測定衰減之電壓。具有大的VHR-3的組成物對於紫外線具有大的穩定性。VHR-3較佳的是90%以上，更佳的是95%以上。
電壓保持率(VHR-4；25℃；%)：將注入了試樣之TN元件於80℃之恆溫槽內加熱500小時後，測定電壓保持率，評價對於熱之穩定性。於VHR-4之測定中，於16.7毫秒時測定衰減之電壓。具有大的VHR-4的組成物對於熱具有大的穩定性。
響應時間(τ；於25℃下測定；ms)：測定中使用大塚電子股份有限公司製造之LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5 kHz。於2枚玻璃基板之間隔(單元間隙)為3.2 μm、摩擦方向為反平行之正常顯黑模式(normally black mode)之PVA元件中放入試樣，使用可藉由紫外線而硬化之接著劑密封該元件。對該元件施加超過臨界電壓若干之程度的電壓約1分鐘，其次一面施加5.6V之電壓一面照射23.5mW/cm2之紫外線約8分鐘。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，測定穿透元件之光量。該光量為最大時穿透率為100%，該光量為最小時穿透率為0%。響應時間是穿透率自0%變化為90%而所需要的時間，即上升時間(rise time；毫秒)。
比電阻(ρ；於25℃下測定；Ωcm)：於具有電極之容器中注入試樣1.0mL。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後之直流電流。根據下式算出比電阻。(比電阻)={(電壓)×(容器之電容)}/{(直流電流)×(真空之介電常數)}。
氣相層析分析：測定中使用島津製作所製造之GC-14B型氣相層析儀。載體氣體為氦(2mL/min)。將試樣氣化室設定為280℃，將偵測器(FID)設定為300℃。於成分化合物之分離中使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造之毛細管柱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)。該管柱於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min之比例升溫至280℃。將試樣調製為丙酮溶液(0.1wt%)後，將其1μL注入至試樣氣化室中。紀錄器使用島津製作所製造之C-R5A型Chromatopac或其同等品。所得之氣相層析圖中顯示與成分化合物對應之峰值之保持時間及峰值之面 積。
用以稀釋試樣之溶劑亦可使用氯仿、己烷等。為了分離成分化合物，亦可使用如下之毛細管柱。安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造之HP-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)、Restek Corporation製造之Rtx-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製造之BP-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)。為了防止化合物峰值之重疊，亦可使用島津製作所製造之毛細管柱CBP1-M50-025(長度為50m、內徑為0.25mm、膜厚為0.25μm)。
組成物中所含有之液晶性化合物之比例可藉由如下之方法而算出。液晶性化合物可藉由氣相層析儀而檢測出。氣相層析圖中之峰值之面積比相當於液晶性化合物之比例(莫耳數)。於使用如上所述之毛細管柱時，將各液晶性化合物之校正係數視為1。因此，液晶性化合物之比例(wt%)可根據峰值之面積比而算出。 藉由實例對本發明加以詳細之說明。本發明並不受下述實例限定。比較例及實例中之化合物基於下述表3之定義以記號進行表示。於表3中，與1,4-伸環己基相關之立體組態為反式。於記號後之括號內的編號與化合物之編號對應。記號(-)表示其他液晶性化合物。液晶性化合物之比例(百分率)是基於除第一成分以外的液晶組成物之重量的重量百分率(wt%)，液晶組成物中包含其他雜質。最後，匯總組成物之特性值。
表3　使用了記號的化合物的表示法
[比較例1]
該組成物是不含本發明之第一成分的液晶組成物。該組成物之成分及特性如下所述。
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　15%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　10%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
4-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　8%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　5%
3-HHB(2F,3CL)-O2　(2-16-1)　4%
4-HHB(2F,3CL)-O2　(2-16-1)　3%
3-HBB(2F,3CL)-O2　(2-17-1)　4%
2-HH-3　(3-1-1)　25%
3-HH-4　(3-1-1)　10%
3-HHB-1　(3-5-1)　3%
3-HHB-O1　(3-5)　3%
NI=77.5℃；Tc≦-20℃；Δn=0.089；Δε=-2.9；Vth=2.21 V；τ=7.5 ms；VHR-1=99.1%；VHR-2=97.9%。
[實例1]
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　15%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　10%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
4-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　8%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　5%
3-HHB(2F,3CL)-O2　(2-16-1)　4%
4-HHB(2F,3CL)-O2　(2-16-1)　3%
3-HBB(2F,3CL)-O2　(2-17-1)　4%
2-HH-3　(3-1-1)　25%
3-HH-4　(3-1-1)　10%
3-HHB-1　(3-5-1)　3%
3-HHB-O1　(3-5)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.15重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.15重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=77.3℃；Tc≦-20℃；Δn=0.090；Δε=-3.0；Vth=2.20 V；τ=5.4 ms；VHR-1=99.1%；VHR-2=97.9%。
[實例2]
3-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　10%
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　13%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　13%
3-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　10%
5-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　8%
2-BB(2F,3F)B-3　(2-9-1)　7%
2-HH-3　(3-1-1)　13%
3-HH-O1　(3-1)　5%
VFF-HH-3　(3-1)　5%
3-HHB-3　(3-5-1)　3%
3-HBB-2　(3-6-1)　6%
5-HBB(F)B-2　(3-13-1)　7%
於100重量份上述組成物中添加0.15重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.15重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=75.3℃；Tc≦-20℃；Δn=0.105；Δε=-2.8；Vth=2.21 V；τ=3.8 ms；VHR-1=99.2%；VHR-2=98.3%。
[實例3]
3-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　12%
3-HB(2F,3F)-O4　(2-1-1)　12%
2-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　10%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　6%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　5%
2-HH-3　(3-1-1)　15%
1V-HH-3　(3-1-1)　8%
3-HB-O2　(3-2)　8%
V2-BB-1　(3-3-1)　5%
3-HHEH-3　(3-4-1)　3%
V2-HHB-1　(3-5-1)　6%
5-HBB(F)B-2　(3-13-1)　5%
5-HBB(F)B-3　(3-13-1)　5%
於100重量份上述組成物中添加0.2重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.2重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=78.4℃；Tc≦-20℃；Δn=0.106；Δε=-2.8；Vth=2.23V；τ=4.0 ms；VHR-1=99.3%；VHR-2=98.3%。
[實例4]
V-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　10%
V-HB(2F,3F)-O4　(2-1-1)　10%
2O-B(2F,3F)B(2F,3F)-O6　(2-5)　3%
3-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　10%
3-HBB(2F,3CL)-O2　(2-17-1)　8%
3-H1OCro(7F,8F)-5　(2-18-1)　3%
3-HH-4　(3-1-1)　8%
V-HH-3　(3-1-1)　30%
2-BB(F)B-3　(3-8-1)　5%
3-HHEBH-3　(3-9-1)　4%
3-HB(F)HH-5　(3-10-1)　4%
5-HBB(F)B-3　(3-13-1)　5%
於100重量份上述組成物中添加0.3重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=76.4℃；Tc≦-20℃；Δn=0.095；Δε=-2.4；Vth=2.32 V；τ=4.2 ms；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.0%。
[實例5]
3-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　10%
3-HB(2F,3F)-O4　(2-1-1)　9%
3-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　8%
5-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　8%
2-BB(2F,3F)B-4　(2-9-1)　6%
3-HEB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(2-15-1)　5%
3-HHB(2F,3CL)-O2　(2-16-1)　3%
3-H1O-B(2F,3F,6Me)-O2　(2)　3%
3-HH1OB(2F,3F,6Me)-O2　(2)　6%
2-HH-3　(3-1-1)　16%
7-HB-1　(3-2-1)　5%
1V2-BB-1　(3-3-1)　4%
V-HHB-1　(3-5-1)　10%
1-BB(F)B-2V　(3-8-1)　4%
3-HB(F)BH-3　(3-12-1)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.2重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.2重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=82.0℃；Tc≦-20℃；Δn=0.110；Δε=-2.7；Vth=2.34 V；τ=5.0 ms；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.0%。
[實例6]
V-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　15%
2-H1OB(2F,3F)-O2　(2-3-1)　10%
3-HH2B(2F,3F)-O2　(2-7-1)　10%
5-HH2B(2F,3F)-O2　(2-7-1)　6%
3-DhHB(2F,3F)-O2　(2-10-1)　5%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
3-dhBB(2F,3F)-O2　(2-14-1)　5%
3-HH-4　(3-1-1)　10%
V-HH-4　(3-1-1)　9%
5-HB-O2　(3-2)　6%
1V-HBB-2　(3-6-1)　5%
2-BB(F)B-5　(3-8-1)　8%
5-HBBH-3　(3-11-1)　3%
3-HH1OH-3　(3)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.3重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.2重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=78.5℃；Tc≦-20℃；Δn=0.104；Δε=-3.5；Vth=2.12 V；τ=5.1 ms；VHR-1=99.2%；VHR-2=98.3%。
[實例7]
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　20%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　10%
3-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　8%
5-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　4%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
4-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　6%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　4%
2-HH-3　(3-1-1)　20%
3-HH-4　(3-1-1)　9%
3-HHB-1　(3-5-1)　4%
於100重量份上述組成物中添加0.2重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=77.4℃；Tc≦-20℃；Δn=0.090；Δε=-3.6；Vth=1.86 V；τ=5.6 ms；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.2%。
[實例8]
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　20%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　10%
3-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　8%
5-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　4%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
4-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　6%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　4%
2-HH-3　(3-1-1)　20%
3-HH-4　(3-1-1)　9%
3-HHB-1　(3-5-1)　4%
於100重量份上述組成物中添加0.1重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.1重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=77.5℃；Tc≦-20℃；Δn=0.090；Δε=-3.6；Vth=1.86 V；τ=5.7 ms；VHR-1=99.0%；VHR-2=98.2%。
[實例9]
3-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　8%
1V2-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　6%
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　12%
1V2-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　5%
1V2-HH2B(2F,3F)-O2　(2-7-1)　4%
3-HH1OB(2F,3F)-O2　(2-8-1)　12%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　3%
3-DhH1OB(2F,3F)-O2　(2-12-1)　3%
V-DhH1OB(2F,3F)-O2　(2-12-1)　3%
V-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　4%
3-HH-5　(3-1-1)　3%
V-HH-5　(3-1-1)　13%
V2-HB-1　(3-2-1)　5%
3-HHB-O1　(3-5)　4%
5-B(F)BB-2　(3-7-1)　5%
V2-BB(F)B-1　(3-8-1)　4%
3-HHEBH-3　(3-9-1)　3%
1O1-HBBH-4　(-)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.3重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.3重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=86.0℃；Tc≦-20℃；Δn=0.106；Δε=-3.9；Vth=1.87 V；τ=5.8 ms；VHR-1=99.2%；VHR-2=98.3%。
[實例10]
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　15%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　20%
3-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　5%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　5%
3-HH1OCro(7F,8F)-5　(2-19-1)　4%
2-HH-3　(3-1-1)　20%
3-HH-4　(3-1-1)　4%
3-HHB-1　(3-5-1)　3%
3-HHB-O1　(3-5)　3%
3-HHEBH-3　(3-9-1)　3%
3-HHEBH-4　(3-9-1)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.15重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.15重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=82.0℃；Tc≦-20℃；Δn=0.090；Δε=-3.7；Vth=1.82 V；τ=5.3 ms；VHR-1=99.2%；VHR-2=98.1%。
[實例11]
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　15%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　20%
3-HHB(2F,3F)-O2　(2-6-1)　5%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　5%
3-HH1OCro(7F,8F)-5　(2-19-1)　4%
2-HH-3　(3-1-1)　20%
3-HH-4　(3-1-1)　4%
3-HHB-1　(3-5-1)　3%
3-HHB-O1　(3-5)　3%
3-HHEBH-3　(3-9-1)　3%
3-HHEBH-4　(3-9-1)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.3重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=82.1℃；Tc≦-20℃；Δn=0.089；Δε=-3.6；Vth=1.83 V；τ=5.2 ms；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.1%。
[實例12]
V-HB(2F,3F)-O2　(2-1-1)　13%
V-HB(2F,3F)-O4　(2-1-1)　13%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　10%
3-HHB(2F,3CL)-O2　(2-16-1)　3%
5-HHB(2F,3CL)-O2　(2-16-1)　3%
2-HH-3　(3-1-1)　25%
3-HB-O2　(3-2)　3%
3-HHB-1　(3-5-1)　4%
3-HHB-3　(3-5-1)　4%
3-B(F)BB-2　(3-7-1)　6%
3-HHEBH-3　(3-9-1)　3%
3-HHEBH-4　(3-9-1)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.4重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=78.9℃；Tc≦-20℃；Δn=0.100；Δε=-3.0；Vth=2.23 V；τ=4.7 ms；VHR-1=99.1%；VHR-2=98.0%。
[實例13]
3-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　12%
5-H2B(2F,3F)-O2　(2-2-1)　12%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　6%
3-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　11%
5-HBB(2F,3F)-O2　(2-13-1)　11%
3-HH1OCro(7F,8F)-5　(2-19-1)　8%
2-HH-3　(3-1-1)　25%
3-HH-4　(3-1-1)　5%
3-HHB-1　(3-5-1)　4%
3-HHB-3　(3-5-1)　3%
3-HHEBH-3　(3-9-1)　3%
於100重量份上述組成物中添加0.15重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.15重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=84.5℃；Tc≦-20℃；Δn=0.092；Δε=-3.7；Vth=2.22 V；τ=5.0 ms；VHR-1=99.2%；VHR-2=98.3%。
[實例14]
3-BB(2F,3F)-O2　(2-4-1)　12%
2-HH1OB(2F,3F)-O2　(2-8-1)　10%
3-HH1OB(2F,3F)-O2　(2-8-1)　20%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
2-HH-3　(3-1-1)　21%
3-HH-4　(3-1-1)　10%
3-HB-O2　(3-2)　10%
1-BB-3　(3-3-1)　3%
3-HHB-1　(3-5-1)　3%
5-B(F)BB-2　(3-7-1)　6%
於100重量份上述組成物中添加0.15重量份之下述化合物(1-1-1)、
及0.15重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=75.0℃；Tc≦-20℃；Δn=0.097；Δε=-3.2；Vth=2.19 V；τ=5.5 ms；VHR-1=99.4%；VHR-2=98.1%。
[實例15]
3-BB(2F,3F)-O2　(2-4-1)　12%
2-HH1OB(2F,3F)-O2　(2-8-1)　10%
3-HH1OB(2F,3F)-O2　(2-8-1)　20%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
2-HH-3　(3-1-1)　21%
3-HH-4　(3-1-1)　10%
3-HB-O2　(3-2)　10%
1-BB-3　(3-3-1)　3%
3-HHB-1　(3-5-1)　3%
5-B(F)BB-2　(3-7-1)　6%
於100重量份上述組成物中添加0.3重量份之下述化合物(1-1-1)。
NI=75.1℃；Tc≦-20℃；Δn=0.098；Δε=-3.3；Vth=2.21 V；τ=5.6 ms；VHR-1=99.3%；VHR-2=97.9%。
[實例16]
3-BB(2F,3F)-O2　(2-4-1)　12%
2-HH1OB(2F,3F)-O2　(2-8-1)　10%
3-HH1OB(2F,3F)-O2　(2-8-1)　20%
3-HDhB(2F,3F)-O2　(2-11-1)　5%
2-HH-3　(3-1-1)　21%
3-HH-4　(3-1-1)　10%
3-HB-O2　(3-2)　10%
1-BB-3　(3-3-1)　3%
3-HHB-1　(3-5-1)　3%
5-B(F)BB-2　(3-7-1)　6%
於100重量份上述組成物中添加0.1重量份之下述化合物(1-2-1)、
及0.1重量份之下述化合物(1-2-1)。
NI=74.9℃；Tc≦-20℃；△n=0.097；△ε=-3.2；Vth=2.24V；τ=6.3ms；VHR-1=99.2%；VHR-2=97.9%。
實例1~實例16之組成物與比較例1之組成物相比而言具有短的響應時間。
[產業上之可利用性]
本發明之液晶組成物充分滿足向列相之上限溫度高、向列相之下限溫度低、黏度小、光學異向性適宜、負介電率各向異性大、比電阻大、對紫外線之穩定性高、對熱之穩定性高等特性中之至少一種特性，或者關於至少兩種特性具有適宜之平衡。含有此種組成物之液晶顯示元件成為具有響應時間短、電壓保持率大、對比度大、壽命長等特性之AM元件，因此可用於液晶投影儀、液晶電視等中。

Claims (13)

  1. 一種液晶組成物，包括作為第一成分的選自式(1)所表示之化合物之群組的至少一種化合物、及作為第二成分的選自式(2)所表示之化合物之群組的至少一種化合物，相對於除所述第一成分以外的所述液晶組成物100重量份而言，所述第一成分之比例為0.1重量份~2重量份之範圍， 此處，R1、R2、R3、及R4獨立為氫、羥基、碳數為1~12之烷基、碳數為1~12之烷氧基、碳數為2~12之烯基、任意氫被氟取代之碳數為2~12之烯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基氧基、丙烯基氧基、環氧乙烷基、環氧丙烷基、或乙烯基酮基，至少一個R1、R2、R3、及R4為丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基氧基、丙烯基氧基、環氧乙烷基、環氧丙烷基、或乙烯基酮基；R5及 R6獨立為碳數為1~12之烷基、碳數為1~12之烷氧基、碳數為2~12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2~12之烯基；環A及環C獨立為1,4-伸環己基、任意氫亦可被氟或氯取代之1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基；環B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7,8-二氟色滿-2,6-二基；Z1、Z2、Z3、及Z4獨立為單鍵、氧、羰氧基、碳數為1~12之伸烷基、或任意之-CH2-經-O-取代之碳數為1~12之伸烷基；Z5及Z6獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、或羰氧基；m為1、2、或3；n為0或1，且m與n之和為3以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中所述第一成分是選自式(1-1)~式(1-2)所表示之化合物之群組的至少一種化合物， 此處，R2為氫、羥基、碳數為1~12之烷基、碳數為1~12之烷氧基、碳數為2~12之烯基、任意氫被氟取代之碳數為2~12之烯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基氧基、丙烯基氧基、環氧乙烷基、環氧丙烷基、或乙烯基酮基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中所述第二成分是選自式(2-1)~式(2-19)所表示之化合物 之群組的至少一種化合物， 此處，R5及R6獨立為碳數為1~12之烷基、碳數為1~12之烷氧基、碳數為2~12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2~12之烯基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中基於除所述第一成分以外的所述液晶組成物的重量，所述第 二成分之比例為10wt%~90wt%之範圍。
  5. 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)所表示之化合物之群組的至少一種化合物， 此處，R7及R8獨立為碳數為1~12之烷基、碳數為1~12之烷氧基、碳數為2~12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2~12之烯基；環D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、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z7獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基氧基、或羰氧基；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，其中所述第三成分是選自式(3-1)~式(3-13)所表示之化合物之群組的至少一種化合物， 此處，R7及R8獨立為碳數為1~12之烷基、碳數為1~12之烷氧基、碳數為2~12之烯基、或任意氫被氟取代之碳數為2~12之烯基。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之液晶組成物，其中，基於除所述第一成分以外的所述液晶組成物的重量，所述第三成分之比例為10wt%~90wt%之範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更包括聚合起始劑。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更包括聚合抑制劑。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其向列相之上限溫度為70℃以上，於波長589nm下之光學異向性(25℃)為0.08以上，且於頻率1kHz下之介電率各向異性(25℃)為-2以下。
  11. 一種液晶顯示元件，其特徵在於：包括兩個基板，於其中至少一個基板上具有電極層，且於該兩個基板之間配置如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示元件，其中，所述液晶顯示元件之運行模式為TN模式、VA模式、IPS模式、或PSA模式，所述液晶顯示元件之驅動方式為主動矩陣方式。
  13. 一種如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物的用途，其是將如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物用於液晶顯示元件中。
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