TWI558793B - 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
本發明主要關於一種適於主動矩陣(AM)元件等的液晶組成物及含有其的AM元件等，特別關於一種負介電各向異性的液晶組成物及含有其的橫向電場切換(in-plane switching，IPS)、垂直配向(VA)或聚合物保持配向(polymer sustained alignment，PSA)等模式的元件。
液晶顯示元件依運作模式分類為相變(PC)、扭轉向列(TN)、超扭轉向列(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、垂直配向、聚合物保持配向模式等。依驅動方式分類為被動矩陣(PM)與主動矩陣(AM)。PM分為靜態(static)與多工(multiplex)等，AM分為薄膜電晶體(TFT)、金屬-絕緣體-金屬(MIM)等。TFT分類為非晶矽及多晶矽型，後者依製程分類為高溫型與低溫型。依光源分類為利用自然光的反射型、利用背光的透射型、以及利用自然光與背光兩者的半透射型。
該些元件含有具適當特性的液晶組成物，其具有向列 相。為得具良好一般特性的AM元件，須提高組成物的一般特性，兩者的關係匯總於下表1。組成物的一般特性是依市售AM元件作進一步說明。向列相的溫度範圍與元件的可使用溫度範圍有關。向列相上限溫度較佳70℃以上，下限溫度較佳-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間有關。為在元件中顯示動態圖像，響應時間短較佳。因此，組成物以黏度小者為佳，低溫度下黏度小者更佳。
組成物的光學各向異性(△n)與元件的對比度有關，其與元件的胞間隙(d)的乘積(△n×d)設計成使對比度達到最高。適當的乘積值依運作模式種類而定，VA或PSA模式元件為0.30~0.40μm，IPS模式元件為0.20~0.30μm。此情形下對胞間隙小的元件，組成物較佳具有大光學各向異性。組成物具絕對值大的介電各向異性可使元件有低臨界電壓、小消耗電力及高對比度。因此，絕對值大的介電各向異性較佳。組成物具大電阻率可使元件有大電壓保持率及高對比度。因此，較佳是組成物在初階段不僅於室溫下具大電阻率且高溫下亦具大電阻率，並且經長時間使用後不僅於室溫下具大電阻率且高溫下亦具大電阻率。組成物對紫外線及熱的 穩定性與液晶顯示元件的壽命有關。該些穩定性高時，元件的壽命長。此種特性對液晶投影器、液晶電視等所使用的AM元件而言較佳。
TN模式AM元件使用正介電各向異性的組成物，另VA模式AM元件使用負介電各向異性的組成物，IPS模式AM元件使用正或負介電各向異性的組成物，PSA模式AM元件使用正或負介電各向異性的組成物。負介電各向異性的液晶組成物的例子揭示於專利文獻1~4。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利公開2003-307720號公報
專利文獻2：日本專利公開2004-131704號公報
專利文獻3：日本專利公開2006-133619號公報
專利文獻4：歐洲專利申請公開第1889894號說明書
理想的AM元件有以下等特性：可使用溫度範圍廣、響應時間短、對比度高、臨界電壓低、電壓保持率大、壽命長。理想的是短1毫秒也好的響應時間。因此，組成物的理想特性為：向列相上限溫度高、向列相下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負值介電各向異性大、電阻率大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高等。
本發明目的之一是在下述特性中充分具備至少一者的液晶組成物：向列相上限溫度高、向列相下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、負介電各向異性大、電阻率大、對紫外線穩定性高、對熱穩定性高等。本發明另一目的是在至少上述兩特性間具適當平衡的液晶組成物。本發明又一目的是含此種組成物的液晶顯示元件。本發明又一目的是具小或大的(即適當的)光學各向異性、大負介電各向異性、對紫外線的高穩定性等的組成物，以及具短響應時間、大電壓保持率、高對比度、長壽命等的AM元件。
本發明是一種液晶組成物及含有其的LCD元件，此液晶組成物含有作為第一成分的選自式(1)所表化合物族群的至少一化合物、作為第二成分的選自式(2)所表化合物族群的至少一化合物，以及作為第三成分的選自式(3)所表化合物族群的至少一種化合物，
其中，R1、R2、R3及R4獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基；R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧 基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基；各環A獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；各環B及環C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；各環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、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基或2,6-伸萘基；Z1獨立為單鍵、伸乙基、亞甲氧基或羰氧基；Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基；k及j獨立為1、2或3；m為0、1或2。
本發明優點是在下述特性中充分具備至少一者的液晶組成物：向列相上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、負介電各向異性大、電阻率大、對紫外線穩定性高、熱穩定性高等。本發明一方面是在至少上述兩特性間有適當平衡的液晶組成物，另一方面是含此組成物的LCD元件，又一方面是具適當光學各向異性、大負介電各向異性、對紫外線高穩定性等的組成物，以及具短響應時間、大電壓保持率、高對比度、長壽命等的AM元件。
本說明書中用語的使用方法如下。有時將本發明的液晶組成物或LCD元件分別簡稱為「組成物」或「元件」。LCD元件是LCD面板及LCD模組的總稱。「液晶性化合物」是指具向列相、層列相等液晶相的化合物或者雖不具液晶相但可用作組成物之成分的化合物，其例如具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六元環且分子結構為棒狀。有時將光學活性化合物及可聚合化合物添入組成物；其即便是液晶性化合物，此處亦歸類為添加物。有時將選自式(1)所表化合物族群的至少一化合物簡稱為「化合物(1)」。「化合物(1)」是指式(1)所表的一個化合物或兩個以上的化合物。以其他式所表的化合物亦同。「任意」不僅表示位置為任意，而且表示個數為任意，但不包括個數為0的情況。
有時將向列相上限溫度簡稱為「上限溫度」，向列相下限溫度簡稱為「下限溫度」。「電阻率大」是指組成物在初階段不僅於室溫下且在接近向列相上限溫度時亦具大電阻率，且長時間使用後不僅於室溫下且在接近向列相上限溫度時亦具大電阻率。「電壓保持率大」是指元件在初階段不僅於室溫下且高溫下亦具大電壓保持率，且長時間使用後不僅於室溫下且在接近向列相上限溫度時亦具大電壓保持率。在說明光學各向異性等特性時，是使用以實驗例所述測定方法而得的值。第一成分是一個或者兩個以上 的化合物。「第一成分的比例」是指相對於除第三成分以外的液晶組成物的重量的第一成分的重量百分比(wt%)。第二成分的比例等亦同。混入組成物的添加物的比例是指相對於液晶組成物總重量的重量百分比或重量百萬分比(ppm)。
成分化合物的化學式中符號R1用於多種化合物，其中任兩化合物中R1的含義可相同或不同。例如，有化合物(1-1)的R1為乙基、化合物(1-2)的R1為乙基的例子，亦有化合物(1-1)的R1為乙基、化合物(1-2)的R1為丙基的例子。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，含有作第一成分的選自式(1)所表化合物族群的至少一化合物、作第二成分的選自式(2)所表化合物族群的至少一化合物，以及作第三成分的選自式(3)所表化合物族群的至少一化合物，且具有負介電各向異性，
其中，R1、R2、R3及R4獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基；R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被 氟取代的碳數2~12烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基；各環A獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；各環B及環C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；各環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、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基或2,6-伸萘基；Z1獨立為單鍵、伸乙基、亞甲基基或羰氧基；Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基；k及j獨立為1、2或3；m為0、1或2。
2.如第1項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)~(1-7)所表化合物族群的至少一化合物，
其中，R1及R2獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基。
3.如第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物。
4.如第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-4)所表化合物族群的至少一化合物。
5.如第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-7)所表化合物族群的至少一化合物。
6.如第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(1-4)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
7.如第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(1-7)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
8.如第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物、選自式(1-4)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(1-7)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
9.如第1項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式(2-1)~(2-12)所表化合物族群的至少一化合物，
其中，R3及R4獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基。
10.如第9項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式 (2-1)所表化合物族群的至少一化合物。
11.如第9項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式(2-1)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(2-5)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
12.如第9項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式(2-1)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(2-7)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
13.如第9項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式(2-1)所表化合物族群的至少一化合物、選自式(2-5)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(2-7)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
14.如第1~13項中任一項之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-1)~(3-23)所表化合物族群的至少一化合物，
其中，R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基；Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基。
15.如第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-2)所表化合物族群的至少一化合物。
16.如第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-3)所表化合物族群的至少一化合物。
17.如第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-4)所表化合物族群的至少一化合物。
18.如第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-7)所表化合物族群的至少一化合物。
19.如第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-9)所表化合物族群的至少一化合物。
20.如第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-10)所表化合物族群的至少一化合物。
21.如第1~20項中任一項所述之液晶組成物，其中相對於除第三成分以外的液晶組成物的重量，第一成分的比例為10~60 wt%，第二成分的比例為5~50wt%，且相對於除第三成分以外的液晶組成物的100重量份，第三成分的比例為0.05~10重量份。
22.如第1~21項中任一項所述之液晶組成物，其更含有作為第四成分的選自式(4-1)~(4-3)所表化合物族群的至少一化合物，
其中，R1及R2獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12的烯基；環A及環G獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；各環F獨立為四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或2,3-二氟-1,4-伸苯基；Z1及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲氧基或羰氧基；X1及X2中一者為氟且另一者為氯；X3為氫或甲基，且於X3為氫時，至少一個環F為四氫吡喃-2,5-二基或2,3-二氟-1,4-伸苯基；r及t獨立為1、2或3；p及q獨立為0、1、2或3，且p與q的和在3以下。
23.如第22項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自式(4-1-1)~(4-1-3)、(4-2-1)~(4-2-15)及(4-3-1)~(4-3-4)所表化合物族群的至少一化合物，
其中，R1及R2獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基；環A1、環A2、環G1及環G2獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；Z1及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲氧基或羰氧基。
24.如第23項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自式(4-1-2)所表化合物族群的至少一化合物。
25.如第23項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自式(4-2-1)所表化合物族群的至少一化合物。
26.如第23項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自 式(4-2-4)所表化合物族群的至少一化合物。
27.如第23項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自式(4-2-7)所表化合物族群的至少一化合物。
28.如第23項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自式(4-2-13)所表化合物族群的至少一化合物。
29.如第23項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自式(4-2-14)所表化合物族群的至少一化合物。
30.如第22~29項中任一項所述之液晶組成物，其中相對於除第三成分以外的液晶組成物的重量，第四成分的比例為5~50wt%。
31.如第1~30項中任一項所述之液晶組成物，其更含有聚合起始劑。
32.如第1~31項中任一項所述之液晶組成物，其更含有聚合抑制劑。
33.如第1~32項中任一項所述之液晶組成物，其向列相上限溫度在70℃以上，25℃、波長589nm下的光學各向異性在0.08以上，且25℃、頻率1kHz時的介電各向異性在-2以下。
34.一種液晶顯示元件，其含有如第1~33項中任一項所述之液晶組成物。
35.如第34項所述之液晶顯示元件，其運作模式為VA、IPS或PSA模式，且驅動方式為主動矩陣方式。
本發明亦包含下列項目：1)更含光學活性化合物的上述組成物，2)更含抗氧化劑、紫外線吸收劑、消泡劑等添加物的上述組成物，3)含上述組成物的AM元件，4)含上述組成物且具TN、 ECB、OCB、IPS、VA或PSA模式的元件，5)含上述組成物的透射型元件，6)將上述組成物用作具向列相組成物的用途，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的用途。
本發明的組成物以如下順序說明。一是組成物中成分化合物的構成，二是成分化合物的主要特性及該化合物為組成物帶來的主要效果，三是組成物中成分的組合、成分化合物較佳比例及其根據，四是成分化合物的較佳形態，五是成分化合物的具體例，六是可混入組成物的添加物，七是成分化合物的合成方法，最後是組成物的用途。
首先說明組成物中成分化合物的構成。本發明組成物分類為組成物A與B。組成物A可更含有其他液晶性化合物、添加物、雜質等。「其他液晶性化合物」指與化合物(1)、(2)、(3)、(4-1)、(4-2)及(4-3)不同的液晶性化合物，其是為了進一步調整特性而混入組成物。其他液晶性化合物中，依對熱或紫外線的穩定性的觀點，氰基化合物少量為佳，更佳比例為0。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、可聚合化合物、聚合起始劑等。雜質是在成分化合物合成等步驟中混入的化合物等，其即便為液晶性化合物，此處亦歸類為雜質。
組成物B實質上僅含化合物(1)、(2)、(3)、(4-1)、(4-2)及(4-3)。「實質上」是指組成物亦可含添加物及雜質，但不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的成分數較少。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而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及該化合物為組成物特性帶來的主要效果。依照本發明的效果，成分化合物的主要特性匯總於表2。表2符號中L是指大或高，M是指中等程度，S是指小或低。符號L、M、S是基於成分化合物之間的定性比較的分類，0表示值大致為零。
將成分化合物混入組成物時，其為組成物特性帶來的主要效果如下。化合物(1)提高介電各向異性的絕對值，且降低下限溫度。化合物(2)降低黏度或提高上限溫度。化合物(4-1)、(4-2)及(4-3)提高介電各向異性的絕對值。
第三說明組成物中成分的組合、成分化合物較佳比例及其根據。組成物中成分組合為：第一成分+第二成分+第三成分及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
為提高介電各向異性的絕對值，第一成分的比例較佳在10wt%以上，為降低下限溫度，該比例較佳在60wt%以下。該比例更佳為10~55wt%，特佳為15~50wt%。
為降低黏度或提高上限溫度，第二成分比例較佳在5wt%以上，為提高介電各向異性的絕對值，該比例較佳在50wt% 以下，該比例更佳為10~45wt%，特佳10~40wt%。
為得其效果，第三成分比例較佳是相對除第三成分以外的液晶組成物100重量份而為0.05重量份以上，為防止顯示不良，該比例較佳是相對除第三成分以外的液晶組成物100重量份而為10重量份以下。該比例更佳是相對除第三成分以外的液晶組成物100重量份而為0.1~2重量份。
為提高介電各向異性的絕對值，第四成分的比例較佳在5wt%以上；為降低黏度，該比例較佳在50wt%以下。該比例更佳為5~45wt%，特佳為5~40wt%。
第四說明成分化合物的較佳形態。R1、R2、R3及R4獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基。為提高對紫外線或熱的穩定性等，R1或R2較佳為碳數1~12烷基，為提高介電各向異性絕對值，R1或R2較佳為碳數1~12烷氧基。為提高對紫外線或熱的穩定性等，R3或R4較佳為碳數1~12烷基；為降低下限溫度，R3或R4較佳為碳數2~12烯基。R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基。R5或R6較佳為丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。
烷基較佳為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基；為降低黏度，更佳為乙基、丙基、丁基、戊基或庚基。
烷氧基較佳為甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧 基、己氧基或庚氧基；為降低黏度，更佳為甲氧基或乙氧基。
烯基較佳為乙烯基、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；為降低黏度，更佳為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。該些烯基中-CH=CH-的較佳立體構型取決於雙鍵的位置。為了降低黏度等目的，1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基等烯基較佳是反式，2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基等烯基較佳是順式。於該些烯基中，直鏈的烯基優於支鏈的烯基。
任意氫被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；為降低黏度，更佳例為2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
環A及環G獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，k、r或p為2或3時任兩環A可相同或不同，q為2或3時任兩環G可相同或不同。為降低黏度，環A或環G較佳為1,4-伸環己基。環B及環C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，j為2或3時任兩環B可相同或不同。為降低黏度，環B或環C較佳為1,4-伸環己基。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、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基或2,6-伸萘基，m為2時兩環D可相同或不同。為提高光學各向異性，環D或環E較佳為1,4-伸苯基。環F為四氫吡喃-2,5-二基、1,4- 伸環己基、1,4-伸苯基或2,3-二氟-1,4-伸苯基，t為2或3時任兩環F可相同或不同。為提高介電各向異性絕對值，環F較佳為四氫吡喃-2,5-二基。四氫吡喃-2,5-二基為 或，較佳是
Z1及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲氧基或羰氧基，k、j、r、t或p為2或3時任兩Z1可相同或不同，m為2時兩個Z1可相同或不同，q為2或3時任兩Z4可相同或不同。為降低黏度，Z1較佳為單鍵；為提高介電各向異性絕對值，Z1較佳為亞甲氧基。為降低黏度，各Z4較佳分為單鍵。Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基。為降黏度，Z2或Z3較佳為單鍵。
X1及X2中一者為氟且另一者為氯。為降低下限溫度，較佳是X1為氟且X2為氯。X3為氫或甲基；當X3為氫時，至少一個環F為四氫吡喃-2,5-二基或2,3-二氟-1,4-伸苯基。為提高介電各向異性的絕對值，X1較佳為氫。
k、j、r及t獨立為1、2或3。為提高介電各向異性絕對值，k較佳為1。為降黏度，j較佳為1。為降下限溫度，r及t較佳分為2。m為0、1或2。為降下限溫度，m較佳為1。p及q獨立為0、1、2或3，且p+q在3以下。為提高上限溫度，p較佳為2。為降下限溫度，q較佳為0。
第五揭示成分化合物的具體例。下述較佳化合物中，R7為碳數1~12直鏈烷基或碳數1~12直鏈烷氧基。R8及R9獨立為碳數1~12直鏈烷基或碳數2~12直鏈烯基。Z2及Z3獨立為單鍵、碳 數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基。為提高上限溫度，該些化合物中1,4-伸環己基的立體構型是反式優於順式。R10及R11獨立為丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。
化合物(1)中較佳者為(1-1-1)~(1-7-1)，更佳為(1-1-1)、(1-3-1)、(1-4-1)、(1-6-1)及(1-7-1)，特佳為(1-1-1)、(1-4-1)及(1-7-1)。化合物(2)中較佳者為(2-1-1)~(2-12-1)，更佳者為(2-1-1)、(2-3-1)、(2-5-1)、(2-7-1)、(2-8-1)、(2-9-1)及(2-12-1)，特佳者為(2-1-1)、(2-5-1)、(2-7-1)及(2-12-1)。化合物(3)中較佳者為(3-1-1)~(3-23-1)，更佳者為(3-2-1)、(3-3-1)、(3-4-1)、(3-5-1)、(3-6-1)、(3-7-1)、(3-8-1)、(3-9-1)、(3-10-1)、(3-11-1)及(3-19-1)，特佳者為(3-2-1)、(3-6-1)、(3-7-1)、(3-8-1)、(3-9-1)及(3-10-1)。化合物(4-1)中較佳者為(4-1-1-1)~(4-1-3-1)，更佳者為(4-1-2-1)。化合物(4-2)中較佳者為(4-2-1-1)~(4-2-15-1)，更佳者為(4-2-1-1)、(4-2-3-1)、(4-2-5-1)、(4-2-6-1)、(4-2-7-1)、(4-2-13-1)、(4-2-14-1)及(4-2-15-1)，特佳者為(4-2-1-1)、(4-2-5-1)、(4-2-7-1)。化合物(4-3)中較佳者為(4-3-1-1)~(4-3-1-4)、(4-3-2-1)~(4-3-2-2)、(4-3-3-1)~(4-3-3-5)、(4-3-4-1)~(4-3-4-2)，更佳為(4-3-1-1)、(4-3-1-3)、(4-3-3-1)、(4-3-3-3)及(4-3-4-1)，特佳者為(4-3-1-3)及(4-3-3-3)。
第六說明可混入組成物的添加物，其為光學活性化合物、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。為誘發液晶螺旋結構而得扭轉角，將光學活性化合物混入組成物，其例為化合物(5-1)~(5-4)。光學活性化合物的比例較佳5wt%以下，更佳0.01~2wt%。
為防止因在大氣中加熱導致的電阻率下降，或為在長時間使用元件後不僅於室溫下且高溫下亦維持大電壓保持率，可將抗氧化劑混入組成物。
抗氧化劑的較佳例是n為1至9整數的化合物(6)等，n較佳為1、3、5、7或9，更佳為1或7。n為1的化合物(6)揮發性大，故可有效防止因在大氣中加熱導致的電阻率下降。n為7的化合物(6)揮發性小，故可有效使元件於長時間使用後不僅於室溫下且高溫下亦維持大電壓保持率。為得其效果，抗氧化劑的比例較佳在50ppm以上；為不使上限溫度下降或下限溫度上升，該比例較佳在600ppm以下。該比例更佳為100~300ppm。
紫外線吸收劑的較佳例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。立體阻障的胺之類的光穩定劑亦較佳。為得其效果，該些吸收劑或穩定劑的比例較佳在50ppm以上，且為不使上限溫度下降或下限溫度上升，該比例較佳在10000ppm以下，更佳為100~10000ppm。
為適於賓主(GH)模式元件，可將偶氮系色素、蒽醌系色素等二色性色素(dichroic dye)混入組成物，其比例較佳為0.01~10 wt%。
為防起泡，可將二甲基矽油、甲基苯基矽油等消泡劑混入組成物。為得其效果，消泡劑的比例較佳在1ppm以上；為防顯示不良，該比例較佳在1000ppm以下。該比例更佳為1~500ppm。
亦可混入聚合起始劑，其易產生自由基或離子，而為啟動連鎖聚合反應所需物質。例如，作為光聚合起始劑的Irgacure651TM、Irgacure184TM或Darocure1173TM(Ciba Japan公司製)對自由基聚合較合適。可聚合化合物較佳含0.1~5wt%的光聚合起始劑，特佳含1~3wt%的光聚合起始劑。
於自由基聚合系統中，為與自聚合起始劑或單體所產生的自由基迅速反應成穩定的自由基或中性化合物以停止聚合反應，可混入聚合抑制劑。聚合抑制劑在結構上分為兩種，其一為三(對硝基苯基)甲基、二(對氟苯基)胺等本身穩定的自由基，另一種則易與聚合系統中存在的自由基反應成為穩定的自由基，其代表是硝基、亞硝基、胺基、多羥基化合物等。為得其效果，聚合抑制劑的比例較佳在5ppm以上；為防顯示不良，該比例較佳在1000ppm以下。聚合抑制劑的比例更佳為5~500ppm。
第七說明成分化合物的合成方法。該些化合物可藉已知方法合成，其例如下。化合物(1-4-1)以日本專利公表平2-503441號揭示的方法合成。化合物(2-1-1)及(2-5-1)以日本專利公開昭59-176221記載的方法合成。化合物(3-18-1)以日本專利公開平7-101900號揭示的方法而合成。化合物(4-3-2-1)以日本專利公開2005-35986號記載的方法合成。抗氧化劑為市售品。式(6)的n=1的化合物可自Aldrich公司購得。n=7的化合物(6)等是以美國專利 第3660505號說明書記載的方法而合成。
未記載合成法的化合物可以Organic Syntheses(John Wiley & Sons,Inc)、Organic Reactions(John Wiley & Sons,Inc)、Comprehensive Organic Synthesis(Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等書中記載的方法合成。組成物可藉周知方法，由以上述方式所得的化合物來製備。例如，可將成分化合物混合，然後加熱使其相互溶解。
最後說明組成物的用途。大部分組成物有-10℃以下的下限溫度、70℃以上的上限溫度及0.07~0.20的光學各向異性。含該組成物的元件有大電壓保持率。該組成物適於AM元件，尤其是透射型AM元件。藉由控制成分化合物的比例或混合其他液晶性化合物，亦可製備光學各向異性0.08~0.25的組成物。該組成物可用作具向列相的組成物，並可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，亦可用於PM元件。該組成物可用於PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等模式的AM及PM元件，特佳是PSA模式AM元件，該些元件可為反射型、透射型或半透射型，較佳是透射型。亦可用於非晶矽TFT或多晶矽TFT元件。亦可用於將組成物微膠囊化而作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件，或在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。
[實驗例]
為評價組成物及其所含化合物的特性，將組成物及其所 含化合物作為測定目標物。當測定目標物為組成物時，其直接作為試樣測定，並記載所得值。當試樣為化合物時，則將其(15wt%)混入母液晶(85wt%)製備測定用試樣，並以外插法由測定得值算出化合物的特性值。(外插值)={(測定用試樣的測定值)-0.85×(母液晶測定值)}/0.15。該比例下於25℃析出層列相(或結晶)時，將化合物與母液晶的比例依序變為10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%，並利用上述外插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。
母液晶的成分及其比例如下。
特性值用下述方法測定，大多為日本電子機械工業會標準EIAJ．ED-2521A記載的方法或對其加以修改的方法。
向列相上限溫度(NI，℃)：將試樣置於具偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上，以1℃/分的速率加熱。測定試樣的一部分自向列相變為各向同性液體時的溫度。有時將向列相上限溫度簡稱為「上限溫度」。
向列相下限溫度(TC，℃)：將具向列相的試樣放入玻璃瓶，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保存10天，然後觀察液晶相。例如，在試樣於-20℃下為向列相而於-30℃下 變化為結晶或層列相時，則將TC記為-20℃。有時將向列相下限溫度簡稱為「下限溫度」。
黏度(整體黏度，η，20℃下測定，mPa．s)：測定是使用E型旋轉黏度計。
光學各向異性(折射率各向異性，△n，25℃下測定)：用波長589nm的光，以接目鏡上裝有偏光板的阿貝(Abbe)折射計來進行。沿一個方向摩擦主稜鏡的表面後，將試樣滴加至主稜鏡上。折射率n //是於偏光方向與摩擦方向平行時測定。折射率n ⊥是於偏光方向與摩擦方向垂直時測定。光學各向異性的值是以△n=n //-n ⊥的式子來計算。
介電各向異性(△ε，25℃下測定)：介電各向異性的值以算式△ε=ε//-ε⊥計算，其中ε//及ε⊥以如下方式測定。
1)ε//的測定：於充分洗淨的玻璃基板上塗佈0.16mL十八烷基三乙氧基矽烷的20mL乙醇溶液。以旋轉器使玻璃基板旋轉後，於150℃下加熱1小時。將試樣放入兩玻璃基板間隔(胞間隙)4μm的VA元件中，用紫外線硬化型黏接劑將該元件密封。然後對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子長軸方向上的介電常數ε//。
2)ε⊥的測定：於充分洗淨的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液，再烘烤該玻璃基板，並對所得配向膜作摩擦處理。將試樣放入兩玻璃基板間隔(胞間隙)9μm、扭轉角80°的TN元件中。然後對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子短軸方向上的介電常數ε⊥。
臨界電壓(Vth，25℃下測定，V)：測定使用大塚電子公 司製LCD5100型亮度計，光源為鹵素燈。將試樣放入兩玻璃基板間隔(胞間隙)4μm、摩擦方向為反平行的常黑模式VA元件，用UV硬化型黏接劑密封該元件。施於該元件的電壓(60Hz、矩形波)是以0.02V之段差自0V階段性地增至20V。其間自垂直方向對元件照光，並測定透過元件的光量。製作該光量達最大時的透射率為100%、達最小時透射率為0%的電壓-透射率曲線。臨界電壓是透射率為10%時的電壓。
電壓保持率(VHR-1，25℃，%)：測定用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且兩玻璃基板間隔(胞間隙)為5μm。該元件在試樣放入後用紫外線硬化黏接劑密封，並施加脈衝電壓(5V，60微秒)進行充電，再用高速電壓計測量16.7毫秒期間的衰減電壓，求出單位週期的電壓曲線與橫軸之間的面積A。電壓保持率為面積A相對於面積B(未衰減時的面積)的百分比。
電壓保持率(VHR-2，80℃，%)：測定用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且兩玻璃基板間隔(胞間隙)為5μm。該元件在試樣放入後用紫外線硬化黏接劑密封，並施加脈衝電壓(5V，60微秒)進行充電，再用高速電壓計測量16.7毫秒期間的衰減電壓，求出單位週期的電壓曲線與橫軸之間的面積A。電壓保持率為面積A相對於面積B(未衰減時的面積)的百分比。
電壓保持率(VHR-3，25℃，%)：照紫外線後測量電壓保持率，以評價對紫外線的穩定性。VHR-3大者即對紫外線具有高穩定性。測定用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且胞間隙為5μm。試樣注入元件後照光20分鐘，光源為超高壓水銀燈USH-500D(Ushio電機製)，元件與光源的間隔為20cm。測定VHR-3 時，是測量16.7毫秒期間的衰減電壓，其值較佳在90%以上，更佳在95%以上。
電壓保持率(VHR-4，25℃，%)：注入試樣的TN元件於80℃恆溫槽內加熱500小時，再測定電壓保持率，並評價對熱的穩定性。VHR-4大者即對熱具有高穩定性。測定VHR-4時，是在16.7毫秒期間內測量衰減的電壓。
響應時間(τ，25℃下測定，ms)：使用大塚電子公司製LCD5100型亮度計，光源為鹵素燈，低通濾波器設為5kHz。將試樣放入兩玻璃基板間隔(胞間隙)3.2μm、摩擦方向為反平行的常黑模式PVA元件，用UV硬化型黏接劑密封該元件，對其施加稍超過臨界電壓的電壓約1分鐘，然後一面施加5.6V的電壓一面照射23.5mW/cm2的紫外線約8分鐘。對該元件施加矩形波(60Hz，10V，0.5秒)，其間自垂直方向對元件照光，並測定透過元件的光量。該光量達最大時的透射率為100%，最小時透射率0%。響應時間為透射率自0%變為90%所需時間(上升時間，毫秒)。
電阻率(ρ，25℃下測定，Ω．cm)：1.0mL試樣注入具電極容器中，再對其施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。電阻率是以下式算出。(電阻率)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
氣相層析分析：使用島津製作所製GC-14B型氣相層析儀。載氣為氦(2mL/min)，試樣氣化室設為280℃，檢測器(火焰離子偵測器)為300℃。使用Agilent Technologies Inc.製毛細管柱DB-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm，固定液相為二甲基聚矽氧烷，無極性)分離成分化合物。將該管柱於200℃下保存2 分鐘後，以5℃/分速率升溫至280℃。將試樣製備成0.1%丙酮溶液後，將其中1μL注入試樣氣化室。記錄計為島津製作所製C-R5A型Chromatopac或其同等品。所得氣相層析圖顯示與成分化合物對應的波峰的滯留時間以及波峰的面積。
稀釋試樣用溶劑亦可使用氯仿、己烷等。為分離成分化合物，亦可使用以下毛細管柱：Agilent Technologies Inc.製HP-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、Restek公司製Rtx-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製BP-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)。為防化合物波峰重疊，亦可使用島津製作所製CBP1-M50-025(長50m，內徑0.25mm，膜厚0.25μm)。
組成物所含液晶性化合物比例可以如下方法算出。液晶性化合物可利用氣相層析儀來檢測。氣相層析圖中波峰的面積比相當於液晶性化合物的比例(莫耳比)。使用上述毛細管柱時，可將各液晶性化合物的校正係數視為1。因此，液晶性化合物的比例(wt%)可由波峰面積比算出。
接著以實驗例詳細說明本發明，但本發明不受其限制。比較例及實驗例中的化合物是依下表3的定義用符號來表示。
表3中與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式。實驗例中位於符號後的括號內的編號與化合物的編號相對應。符號(-)表示其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例是以液晶組成物的總重量為基準的重量百分比(wt%)，液晶組成物中除此以外含有雜質。最後，匯總組成物的特性值。
[比較例1]
該組成物是不含本發明的第三成分的介電各向異性為負的液 晶組成物，其成分及特性如下。
NI=74.7℃，Tc-20℃，△n=0.090，△ε=-2.9，Vth=2.16V，τ=7.7ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%，VHR-3=98.1%.
[實驗例1]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下 述化合物0.3重量份。
MAC-BB-MAC (3-2-1)
NI=75.2℃，Tc-20℃，△n=0.093，△ε=-2.9，Vth=2.18V，τ=4.4ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例2]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
AC-BB-AC (3-2-1)
NI=79.0℃，Tc-20℃，△n=0.108，△ε=-3.1，Vth=2.35V，τ=4.6ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例3]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.5重量份。
MAC-B-MAC (3-1-1)
NI=85.9℃，Tc-20℃，△n=0.117，△ε=-3.6，Vth=2.20V，τ=5.4ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.1%。
[實驗例4]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
AC-BB(2F,3F)-AC (3-5-1)
NI=85.1℃，Tc-20℃，△n=0.102，△ε=-3.2，Vth=2.33V，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例5]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=91.2℃，Tc-20℃，△n=0.108，△ε=-4.4，Vth=2.04V，τ=5.8ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.0%。
[實驗例6]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2Me)B-MAC (3-12-1)
NI=79.3℃，Tc-20℃，△n=0.093，△ε=-2.9，Vth=2.30V，τ=4.1ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.2%。
[實驗例7]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
AC-B(F)B-AC (3-4-1)
NI=75.1℃，Tc-20℃，△n=0.096，△ε=-2.7，Vth=2.29V，τ=3.8ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例8]
V-HB(2F,3F)-O2 (1-1-1) 14%
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
AC-B(Me)B-AC (3-13-1)
NI=75.2℃，Tc-20℃，△n=0.088，△ε=-3.1，Vth=2.06V，τ=4.3ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.1%。
[實驗例9]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B(2F)-MAC (3-6-1)
NI=75.7℃，Tc-20℃，△n=0.096，△ε=-2.8，Vth=2.38V，τ=4.4ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例10]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2Me)B(2Me)-MAC (3-14-1)
NI=70.0℃，Tc-20℃，△n=0.093，△ε=-2.8，Vth=2.33V，τ=4.4ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.0%。
[實驗例11]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B(F)-MAC (3-7-1)
NI=76.0℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.1，Vth=2.26V，τ=6.0ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.3%。
[實驗例12]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2Me)B(Me)-MAC (3-15-1)
NI=78.4℃，Tc-20℃，△n=0.112，△ε=-3.0，Vth=2.30V，τ=6.1ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.3%。
[實驗例13]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B(2F)-MAC (3-8-1)
NI=81.2℃，Tc-20℃，△n=0.101，△ε=-2.7，Vth=2.43V，τ=4.4ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.0%。
[實驗例14]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(Me)B(2Me)-MAC (3-16-1)
NI=70.1℃，Tc-20℃，△n=0.102，△ε=-3.1，Vth=2.21V，τ=4.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例15]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B(2F,3F)-MAC (3-9-1)
NI=90.1℃，Tc-20℃，△n=0.097，△ε=-3.6，Vth=1.92V，τ=5.5ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.1%。
[實驗例16]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B(2F,3F)-MAC (3-10-1)
NI=80.9℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.1，Vth=2.26V，τ=4.7ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.3%。
[實驗例17]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
AC-B(2F,3F)B(2F,3F)-AC (3-11-1)
NI=72.1℃，Tc-20℃，△n=0.096，△ε=-2.4，τ=3.7ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.1%。
[實驗例18]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-BBB-MAC (3-18-1)
NI=92.1℃，Tc-20℃，△n=0.086，△ε=-2.4，τ=3.5ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例19]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-BB(F)B-MAC (3-19-1)
NI=72.0℃，Tc-20℃，△n=0.093，△ε=-2.9，τ=3.6ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.1%。
[實驗例20]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-BB(Me)B-MAC (3-23-1)
NI=74.6℃，Tc-20℃，△n=0.089，△ε=-3.4，τ=4.1ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.1%。
[實驗例21]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-BB(2F,5F)B-MAC (3-22-1)
NI=92.3℃，Tc-30℃，△n=0.132，△ε=-3.1，τ=5.8ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例22]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
AC-BB(2F,3F)B-AC (3-21-1)
NI=85.4℃，Tc-20℃，△n=0.093，△ε=-2.8，τ=5.4ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.1%。
[實驗例23]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-BBB(2F)-MAC (3-20-1)
NI=82.9℃，Tc-20℃，△n=0.089，△ε=-3.0，τ=4.3ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.1%。
[實驗例24]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.5重量份。
MAC-Np-MAC (3-17-1)
NI=85.5℃，Tc-20℃，△n=0.119，△ε=-3.8，Vth=2.16V，τ=5.7ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.0%。
[實驗例25]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-BB-MAC (3-2-1)
NI=80.7℃，Tc-20℃，△n=0.095，△ε=-3.4，τ=5.4ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.0%。
[實驗例26]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=80.5℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.5，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例27]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=80.5℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.5，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例28]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-BB-MAC (3-2-1)
NI=79.4℃，Tc-20℃，△n=0.095，△ε=-3.4，τ=5.4ms，VHR-1=99.0%，VHR-2=98.0%。
[實驗例29]
3-HH1OCro(7F,8F)-5 (4-3-3-3) 6%
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=79.1℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.5，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例30]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=79.1℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.5，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例31]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=81.5℃，Tc-20℃，△n=0.095，△ε=-3.5，τ=5.2ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例32]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=81.5℃，Tc-20℃，△n=0.095，△ε=-3.5，τ=5.2ms， VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例33]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=80.3℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.6，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例34]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=80.3℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.6，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例35]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=82.3℃，Tc-20℃，△n=0.096，△ε=-3.6，τ=5.1ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.2%。
[實驗例36]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=82.3℃，Tc-20℃，△n=0.096，△ε=-3.6，τ=5.1ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.2%。
[實驗例37]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=80.0℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.7，τ=5.2ms， VHR-1=99.2%，VHR-2=98.2%。
[實驗例38]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=80.0℃，Tc-20℃，△n=0.094，△ε=-3.7，τ=5.2ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.2%。
[實驗例39]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=81.9℃，Tc-20℃，△n=0.096，△ε=-3.6，τ=5.2ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例40]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=81.9℃，Tc-20℃，△n=0.096，△ε=-3.6，τ=5.2ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例41]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=80.6℃，Tc-20℃，△n=0.090，△ε=-3.9，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例42]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=80.6℃，Tc-20℃，△n=0.090，△ε=-3.9，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例43]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=80.1℃，Tc-20℃，△n=0.084，△ε=-3.6，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例44]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=80.1℃，Tc-20℃，△n=0.084，△ε=-3.6，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例45]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=80.0℃，Tc-20℃，△n=0.084，△ε=-3.4，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例46]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=80.0℃，Tc-20℃，△n=0.084，△ε=-3.4，τ=5.3ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例47]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=79.2℃，Tc-20℃，△n=0.083，△ε=-3.0，τ=5.2ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例48]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.3重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=79.2℃，Tc-20℃，△n=0.083，△ε=-3.0，τ=5.2ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.1%。
[實驗例49]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.2重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=73.2℃，Tc-20℃，△n=0.106，△ε=-3.0，τ=5.2ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.2%。
[實驗例50]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.2重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=73.2℃，Tc-20℃，△n=0.106，△ε=-3.0，τ=5.2ms，VHR-1=99.2%，VHR-2=98.2%。
[實驗例51]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.2重量份。
MAC-B(2F)B-MAC (3-3-1)
NI=74.7℃，Tc-20℃，△n=0.104，△ε=-3.0，τ=5.2ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
[實驗例52]
於上述組成物100重量份中添加作為本發明的第三成分的下述化合物0.2重量份。
MAC-B(F)B-MAC (3-4-1)
NI=74.7℃，Tc-20℃，△n=0.104，△ε=-3.0，τ=5.2ms，VHR-1=99.1%，VHR-2=98.2%。
實驗例1~52的組成物與比較例1的相比，具有較短的響應時間。由此，本發明的液晶組成物具有較比較例1所示的液晶組成物更優良的特性。
[產業利用性]
本發明的液晶組成物在向列相上限溫度高、向列相的限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、負介電各向異性大、電阻率大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高等特性中充分具備至少一者，或者在至少上述兩特性間有適當平衡。由於含有此種組成物的液晶顯示元件為具有短響應時間、大電壓保持率、高對比度、長壽命等的AM元件，因此可用於液晶投影器、液晶電視等。

Claims (37)

  1. 一種液晶組成物，含有作為第一成分的選自式(1)所表化合物族群的至少一化合物、作為第二成分的選自式(2)所表化合物族群的至少一化合物，以及作為第三成分的選自式(3)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R1、R3及R4獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基；R2為碳數1~12烷氧基；R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12的烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基；各環A獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；各環B及環C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；各環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、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、3-甲基-1,4-伸苯基或2,6-伸萘基；各Z1獨立為單鍵、伸乙基、亞甲氧基或羰氧基；Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意 -CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基；k及j獨立為1、2或3；m為0、1或2，且其中，該第二成分中至少有一個化合物為V-HH-3：
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)~(1-7)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R1為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基，R2為碳數1~12烷氧基。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-4)所表化合物族群的至少一化合物。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-7)所表化合物族群的至少一化合物。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(1-4)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(1-7)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第一成分是選自式(1-1)所表化合物族群的至少一化合物、選自式(1-4)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(1-7)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式(2-1)~(2-12)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R3及R4獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式(2-1)~(2-12)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R3及R4獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其中第二成分包含選自式(2-1)所表化合物族群的至少一化合物。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其中第二成分包含選自式(2-1)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(2-7)所 表化合物族群的至少一化合物。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其中第二成分是選自式(2-1)所表化合物族群的至少一化合物、選自式(2-5)所表化合物族群的至少一化合物及選自式(2-7)所表化合物族群的至少一化合物的混合物。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自以式(3-1)~(3-23)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基；Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-1)~(3-23)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基；Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-1)~(3-23)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R5及R6獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基，且R5及R6中至少一個為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯氧基、丙烯醚基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或乙烯酮基；Z2及Z3獨立為單鍵、碳數1~12伸烷基或任意-CH2-被-O-取代的碳數1~12伸烷基。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-2)所表化合物族群的至少一化合物。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-3)所表化合物族群的至少一化合物。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-4)所表化合物族群的至少一化合物。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-7)所表化合物族群的至少一化合物。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中第三成分是選自式(3-9)所表化合物族群的至少一化合物。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其第三成分是選自式(3-10)所表化合物族群的至少一化合物。
  23. 如申請專利範圍第1~22項中任一項所述之液晶組成物，其中相對於除第三成分以外的液晶組成物的重量，第一成分的比例為10~60wt%，第二成分的比例為5~50wt%，且相對於除第三成分以外的液晶組成物的100重量份，該第三成分的比例為0.05~10重量份。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更含有作為第四成分的選自式(4-1)~(4-3)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R1獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基；R2為碳數1~12烷氧基；環A及環G獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；各環F獨立為四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸環己基、1,4-伸苯基或2,3-二氟-1,4-伸苯基；Z1及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲氧基或羰氧基；X1及X2中一者為氟且另一者為氯；X3為氫或甲基，且當X3為氫時，至少一個環F為四氫吡喃-2,5-二基或2,3-二氟-1,4-伸苯基；r及t獨立為1、2或3；p及q獨立為0、1、2或3，並且p與q的和在3以下。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之液晶組成物，其中第四成分是選自式(4-1-1)~(4-1-3)、(4-2-1)~(4-2-15)及(4-3-1)~(4-3-4)所表化合物族群的至少一化合物， 其中，R1獨立為碳數1~12烷基、碳數1~12烷氧基、碳數2~12烯基或任意氫被氟取代的碳數2~12烯基；R2為碳數1~12烷氧基；環A1、環A2、環G1及環G2獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；Z1及Z4獨立為單鍵、伸乙基、亞甲氧基或羰氧基。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之液晶組成物，其第四成分是選自式(4-1-2)所表化合物族群的至少一化合物。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之液晶組成物，其第四成分是選自式(4-2-1)所表化合物族群的至少一化合物。
  28. 如申請專利範圍第25項所述之液晶組成物，其第四成分是選自式(4-2-4)所表化合物族群的至少一化合物。
  29. 如申請專利範圍第25項所述之液晶組成物，其第四成分是選自式(4-2-7)所表化合物族群的至少一化合物。
  30. 如申請專利範圍第25項所述之液晶組成物，其第四成分是選自式(4-2-13)所表化合物族群的至少一化合物。
  31. 如申請專利範圍第25項所述之液晶組成物，其第四成分是選自式(4-2-14)所表化合物族群的至少一化合物。
  32. 如申請專利範圍第24~31項中任一項所述之液晶組成物，其中相對於除第三成分以外的液晶組成物的重量，第四成分的比例為5~50wt%。
  33. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其更含有一聚合起始劑。
  34. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其更含有一聚合抑制劑。
  35. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其向列相上限溫度在70℃以上，25℃、波長589nm下的光學各向異性在0.08以上，且25℃、頻率1kHz時的介電各向異性在-2以下。
  36. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之液晶顯示元件，其運作模式為VA、IPS或PSA模式，且驅動方式為主動矩陣方式。
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