CN102144017A - 液晶组成物以及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

一种液晶组成物，其在向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等的特性中，充分具备至少一种特性、或者在至少两种特性中具有适当的平衡。一种AM元件，其具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等。本发明是关于一种液晶组成物及含有该组成物的液晶显示元件，液晶组成物具有负的介电常数各向异性，且含有作为第一成分的具有四氢吡喃-2，5-二基的特定化合物、及作为第二成分的具有大的负介电常数各向异性的特定化合物。

Description

液晶组成物以及液晶显示元件
技术领域
本发明主要是有关于一种适合于主动矩阵(active matrix，AM)元件等的液晶组成物以及含有该组成物的AM元件等。本发明特别是有关于一种介电常数各向异性(dielectric anisotropy)为负的液晶组成物，以及有关于一种含有该组成物的横向电场切换(in-plane switching，IPS)模式，垂直配向(vertical alignment，VA)模式或者聚合物持续配向(polymer sustained alignment，PSA)模式等的元件。
背景技术
在液晶显示元件中，基于液晶的运作模式的分类为相变化(phase change，PC)，扭转向列(twisted nematic，TN)，超扭转向列(super twisted nematic，STN)，电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)，光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)，横向电场切换(in-plane switching，IPS)，垂直配向(vertical alignment，VA)以及聚合物持续配向(polymer sustained alignment，PSA)模式等。基于元件的驱动方式的分类为被动矩阵(passive matrix，PM)与主动矩阵(active matrix，AM)。PM被分类为静态(static)与多工(multiplex)等，AM被分类为薄膜电晶体(thin film transistor，TFT)，金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)与多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据工艺被分类为高温型与低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型，利用背光(backlight)的穿透型，以及利用自然光与背光双方的半穿透型。
该些元件含有具有适当特性的液晶组成物。该液晶组成物具有向列相。为了获得具有良好的一般特性的AM元件而提升组成物的一般特性。将两者的一般特性的关系汇总于下述表1中。基于市售的AM元件来进一步说明组成物的一般特性。向列相的温度范围与元件的可使用的温度范围有关联。向列相的较好的上限温度大于等于70℃，并且向列相的较好的下限温度为小于等于-10℃。组成物的粘度与元件的响应时间有关联。为了在元件中显示动态图像，较好的是短的响应时间。因此，较好的是组成物的粘度小。更好的是低温度下的粘度小。
表1.组成物与AM元件的一般特性
1)可缩短组成物注入液晶单元中的时间
组成物的光学各向异性与元件的对比度有关联。将组成物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(cell gap)(d)的乘积(Δn×d)设计成使对比度成为最大。适当的乘积值取决于动作模式的种类。在VA模式的元件中为0.30μm至0.40μm的范围，在IPS模式的元件中为0.20μm至0.30μm的范围。在此情形时，在单元间隙较小的元件中，较好的是组成物具有大的光学各向异性。组成物的绝对值较大的介电常数各向异性有助于达成元件的较低的临界电压，较小的消耗电力及大的对比度。因此，较好的是介电常数各向异性的绝对值较大。组成物的较大的电阻率有助于达成元件的大的电压保持率及大的对比度。因此，较好的是组成物在初期阶段不仅在室温下具有较大的电阻率，并且在高温下亦具有较大的电阻率。较好的是组成物经长时间使用后不仅在室温下具有较大的电阻率，并且在高温下亦具有较大的电阻率。组成物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命有关联。该些稳定性较高时，该元件的寿命长。此种特性有利于液晶投影器(liquid crystal projector)，液晶电视(liquid crystal television)等中所使用的AM元件。
在具有TN模式的AM元件中，使用具有正的介电常数各向异性的组成物。另一方面，在具有VA模式的AM元件中，使用具有负的介电常数各向异性的组成物。在具有IPS模式的AM元件中，使用具有正或负的介电常数各向异性的组成物。在具有PSA模式的AM元件中，使用具有正或负的介电常数各向异性的组成物。具有负的介电常数各向异性的液晶组成物的例子揭示在以下的专利文献1及2中。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2001-262145号公报
[专利文献2]日本专利特开2001-115161号公报
理想的AM元件具有以下等特性：可使用的温度范围广，响应时间短，对比度大，临界电压低，电压保持率大，寿命长。较理想的是响应时间短于1毫秒。因此，组成物的理想特性为：向列相的上限温度高，向列相的下限温度低，粘度小，光学各向异性适当，正或负的介电常数各向异性大，电阻率大，对紫外线的稳定性高，对热的稳定性高等。
发明内容
本发明的一个目的是一种在下述特性中充分具备至少一种特性的液晶组成物：向列相的上限温度高，向列相的下限温度低，粘度小，光学各向异性适当，介电常数各向异性的负值大，电阻率大，对紫外线的稳定性高，对热的稳定性高等。本发明的另一目的是一种在至少两种特性中具有适当的平衡的液晶组成物。本发明的又一目的是一种含有此种组成物的液晶显示元件。本发明的又一目的是一种具有小的光学各向异性或大的光学各向异性即适当的光学各向异性，大的负介电常数各向异性，对紫外线的高稳定性等的组成物，以及一种具有短的响应时间，大的电压保持率，大的对比度，长寿命等的AM元件。
一种液晶组成物以及含有该液晶组成物的液晶显示元件，该液晶组成物含有作为第一成分的选自以式(1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，以及作为第二成分的选自以式(2)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，且其具有负的介电常数各向异性。
Figure BPA00001328390700031
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基(alkyl)、碳数1至12的烷氧基(alkoxy)、碳数2至12的烯基(alkenyl)或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为四氢吡喃-2，5-二基(tetrahydropyran-2，5-diyl)、1，4-亚环己基(1，4-cyclohexylene)或1，4-亚苯基(1，4-phenylene)，且至少一个环A为四氢吡喃-2，5-二基；环B及环C独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z2独立为单键，亚乙基(ethylene)、亚甲氧基(methyleneoxy)或羰氧基(carbonyloxy)；m为1、2或3；p及q独立为0、1、2或3，并且p与q的和大于等于3。
[发明的效果]
本发明的优点是一种在下述特性中充分具备至少一种特性的液晶组成物：向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电常数各向异性的负值大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。本发明的一方面是一种在至少两种特性中具有适当的平衡的液晶组成物。本发明的另一方面是一种含有此种组成物的液晶显示元件。本发明的又一方面是一种具有适当的光学各向异性、大的负介电常数各向异性、对紫外线的高稳定性等的组成物，以及一种具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等的AM元件。
附图说明
无
具体实施方式
本说明书中的用语的使用方法如下。有时将本发明的液晶组成物或本发明的液晶显示元件分别简称为「组成物」或「元件」。液晶显示元件是液晶显示面板与液晶显示模组的总称。「液晶性化合物」是指具有向列相、层列相等液晶相的化合物或者不具有液晶相但作为组成物的成分有用的化合物。该有用的化合物例如具有如1，4-亚环己基或1，4-亚苯基的六员环，其分子结构为棒状(rod like)。有时将光学活性化合物或可聚合的化合物添加于组成物中。即便该些化合物是液晶性化合物，此处亦被分类为添加物。有时将选自以式(1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物简称为「化合物(1)」。「化合物(1)」是指以式(1)所表示的一种化合物或者两种或两种以上的化合物。以其他式所表示的化合物亦相同。「任意的」不仅指位置为任意，亦指个数为任意，但不包括个数为0的情况。
有时将向列相的上限温度简称为「上限温度」。有时将向列相的下限温度简称为「下限温度」。「电阻率大」是指组成物在初期阶段不仅在室温下并且在高温下亦具有较大的电阻率，并且在长时间使用后不仅在室温下并且在高温下亦具有较大的电阻率。「电压保持率大」是指元件在初期阶段不仅在室温下并且在高温下亦具有大的电压保持率，并且在长时间使用后不仅在室温下并且在高温下亦具有大的电压保持率。在说明光学各向异性等特性时，使用藉由实施例中所记载的测定方法所获得的值。第一成分是一种化合物或者两种或两种以上的化合物。「第一成分的比例」是指第一成分相对于液晶组成物的总重量的重量百分比(wt％)。第二成分的比例等亦相同。组成物中所混合的添加物的比例是指所述添加物相对于液晶组成物的总重量的重量百分比(wt％)或重量百万分比(ppm)。
在成分化合物的化学式中，将R1的符号用于多个化合物。在该些化合物中的任意两个化合物中，R1的含义可相同，亦可不同。例如存在化合物(1)的R1为乙基，化合物(2)的R1为乙基的实例。亦存在化合物(1)的R1为乙基，化合物(2)的R1为丙基的实例。该规则亦适用于R2、Z1等。
本发明为下述项等。
1.一种液晶组成物，其含有作为第一成分的选自以式(1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及作为第二成分的选自以式(2)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，并且所述液晶组成物具有负的介电常数各向异性。
Figure BPA00001328390700051
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，且至少一个环A为四氢吡喃-2，5-二基；环B及环C独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z2独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基；m为1、2或3；p及q独立为0、1、2或3，并且p与q的和大于等于3。
2.如第1项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BPA00001328390700052
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
3.如第2项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
4.如第2项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-4)至式(1-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
5.如第2项所述的液晶组成物，其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(1-4)至式(1-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
6.如第1项至第5项中任一项所述的液晶组成物，其中第二成分是选自以式(2-1)至式(2-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BPA00001328390700061
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环B1、环B2、环C1、以及环C2独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z2独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基；Z4为亚乙基、亚甲氧基或羰氧基。
7.如第6项所述的液晶组成物，其中第二成分是选自以式(2-3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
8.如第6项所述的液晶组成物，其中第二成分是选自以式(2-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
9.如第1项至第8项中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，第一成分的比例为5重量百分比至70重量百分比的范围，并且第二成分的比例为5重量百分比至30重量百分比的范围。
10.如第1项至第9项中任一项所述的液晶组成物，其含有作为第三成分的选自以式(3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BPA00001328390700071
此处，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环D及环E独立为1，4-亚环己基，1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基(2-fluoro-1，4-phenylene)、3-氟-1，4-亚苯基(3-fluoro-1，4-phenylene)或2，5-二氟-1，4-亚苯基(2，5-difluoro-1，4-phenylene)；Z3独立为单键、亚乙基或羰氧基；j为1、2或3。
11.如第10项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)至式(3-10)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
Figure BPA00001328390700081
此处，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
12.如第11项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
13.如第11项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(3-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
14.如第11项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(3-6)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
15.如第11项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-6)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(3-10)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
16.如第11项所述的液晶组成物，其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以式(3-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(3-6)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
17.如第10项至第16项中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，第三成分的比例为30重量百分比至70重量百分比的范围。
18.如第1项至第17项中任一项所述的液晶组成物，其更含有作为第四成分的选自以式(4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环F独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z3独立为单键、亚乙基或羰氧基；X1及X2独立为氟或氯；k为1、2或3。
19.如第18项所述的液晶组成物，其中第四成分为选自以式(4-1)至式(4-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
20.如第19项所述的液晶组成物，其中第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
21.如第19项所述的液晶组成物，其中第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(4-5)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
22.如第18项至第21项中任一项所述的液晶组成物，其中相对于液晶组成物的总重量，第四成分的比例为5重量百分比至55重量百分比的范围。
23.如第1项至第22项中任一项所述的液晶组成物，其中向列相的上限温度大于等于70℃，在波长589nm下的光学各向异性(25℃)大于等于0.08，并且频率为1kHz时的介电常数各向异性(25℃)小于等于-2。
24.一种液晶显示元件，其含有如第1项至第23项中任一项所述的液晶组成物。
25.如第24项所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为VA模式、IPS模式或PSA模式，液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
本发明亦包括下列项：1)更含有光学活性化合物的所述组成物，2)更含有抗氧化剂、紫外线吸收剂、消泡剂等添加物的所述组成物。3)含有所述组成物的AM元件，4)含有所述组成物，并且具有TN、ECB、OCB、IPS、VA或PSA的模式的元件，5)含有所述组成物的穿透型元件，6)将所述组成物作为具有向列相的组成物的用途，7)藉由向所述组成物中添加光学活性化合物而作为光学活性组成物的用途。
依以下顺序来说明本发明的组成物。第一，说明组成物中的成分化合物的构成。第二，说明成分化合物的主要特性、以及该化合物给组成物带来的主要效果。第三，说明组成物的成分的组合、成分化合物的较好的比例以及其根据。第四，说明成分化合物的较好的形态。第五，揭示成分化合物的具体例。第六，说明可混合至组成物中的添加物。第七，说明成分化合物的合成法。最后，说明组成物的用途。
第一，说明组成物中的成分化合物的构成。将本发明的组成物分类为组成物A与组成物B。组成物A亦可更含有其他液晶性化合物、添加物、杂质等。「其他液晶性化合物」是指与化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、以及化合物(4)不同的液晶性化合物。此种化合物是以进一步调整特性为目的而混合至组成物中的。在其他液晶性化合物中，就对热或紫外线的稳定性的观点而言氰基化合物越少越好。氰基化合物的更好的比例为0重量百分比。添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始剂等。杂质是在成分化合物的合成等步骤中所混入的化合物等。该化合物即便为液晶性化合物，此处亦被分类为杂质。
组成物B实质上仅由选自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、以及化合物(4)中的化合物所构成。「实质上」是指组成物亦可含有添加物以及杂质，但不含有与该些化合物不同的液晶性化合物。与组成物A比较，组成物B的成分数较少。就降低成本的观点而言，组成物B优于组成物A。就可藉由混合入其他液晶性化合物而进一步调整物性的观点而言，组成物A优于组成物B。
第二，说明成分化合物的主要特性、以及该化合物给组成物特性带来的主要效果。基于本发明的效果，将成分化合物的主要特性汇总于表2。在表2的符号中，L是指大或高，M是指中等程度，S是指小或低。符号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类。
表2.化合物的特性
  化合物   (1)   (2)   (3)   (4)
  上限温度   M～L   S～M   S～L   M～L
  黏度   M～L   L   S～M   M～L
  光学各向异性   M   M～L   S～L   M～L
  介电常数各向异性   M～L1)   L1)   0   S～M1)
  电阻率   L   L   L   L
1)介电常数各向异性的值为负值，符号表示绝对值的大小
当将成分化合物混合至组成物中时，成分化合物给组成物特性带来的主要效果如下。化合物(1)是提高介电常数各向异性的绝对值，降低下限温度。化合物(2)提高介电常数各向异性的绝对值。化合物(3)降低粘度、或者提高上限温度。化合物(4)提高光学各向异性、或者降低下限温度。
第三，说明组成物中的成分的组合、成分化合物的较好的比例以及其根据。组成物中的成分的组合为：第一成分+第二成分、第一成分+第二成分+第三成分、第一成分+第二成分+第四成分、以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。较好的组成物中的成分的组合为：第一成分+第二成分+第三成分以及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分。
为了提高介电常数各向异性的绝对值，第一成分的较好的比例为大于等于5重量百分比，为了降低下限温度，第一成分的较好的比例为小于等于70重量百分比。更好的比例为5重量百分比至60重量百分比的范围。特别好的比例为5重量百分比至50重量百分比的范围。
为了提高介电常数各向异性的绝对值，第二成分的较好的比例为大于等于5重量百分比；为了降低粘度，第二成分的较好的比例为小于等于30重量百分比。更好的比例为5重量百分比至25重量百分比的范围。特别好的比例为5重量百分比至20重量百分比的范围。
为了降低粘度、或者为了提高上限温度，第三成分的较好的比例为大于等于30重量百分比；为了提高介电常数各向异性的绝对值，第三成分的较好的比例为小于等于70重量百分比。为了降低粘度，更好的比例为35重量百分比至65重量百分比的范围。为了降低粘度，特别好的比例为40重量百分比至60重量百分比的范围。
为了提高光学各向异性，第四成分的较好的比例为大于等于5重量百分比；为了降低下限温度，第四成分的较好的比例为小于等于55重量百分比。更好的比例为5重量百分比至50重量百分比的范围。特别好的比例为5重量百分比至45重量百分比的范围。
第四，说明成分化合物的较好的形态。R1、R2、R3、以及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
为了提高对紫外线或热的稳定性等，较好的R1及R2分别为碳数1至12的烷基；或者为了提高介电常数各向异性的绝对值，较好的R1及R2分别为碳数1至12的烷氧基。为了提高对紫外线或热的稳定性等，较好的R3及R4分别为碳数1至12的烷基；或者为了降低下限温度，较好的R3及R4分别为碳数2至12的烯基。
较好的烷基为甲基(methyl)、乙基(ethyl)、丙基(propyl)、丁基(butyl)、戊基(pentyl)、己基(hexyl)、庚基(heptyl)或辛基(octyl)。为了降低粘度，更好的烷基为乙基、丙基、丁基、戊基或庚基。
较好的烷氧基为甲氧基(methoxy)、乙氧基(ethoxy)、丙氧基(propoxy)、丁氧基(butoxy)、戊氧基(pentyloxy)、己氧基(hexyloxy)或庚氧基(heptyloxy)。为了降低粘度，更好的烷氧基为甲氧基或乙氧基。
较好的烯基为乙烯基(vinyl)、1-丙烯基(propenyl)、2-丙烯基、1-丁烯基(butenyl)、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基(pentenyl)、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基(hexenyl)、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。为了降低粘度，更好的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。该些烯基中的-CH＝CH-的较好的立体构型取决于双键的位置。为了降低粘度等，在如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基的烯基中，较好的是反式(trans)。在如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基的烯基中，较好的是顺式(cis)。该些烯基中，直链的烯基优于支链的烯基。
任意的氢被氟取代的烯基的较好的例子为2，2-二氟乙烯基(2，2-difluorovinyl)、3，3-二氟-2-丙烯基(3，3-difluoro-2-propenyl)、4，4-二氟-3-丁烯基(4，4-difluoro-3-butenyl)、5，5-二氟-4-戊烯基(5，5-difluoro-4-pentenyl)及6，6-二氟-5-己烯基(6，6-difluoro-5-hexenyl)。为了降低粘度，更好的例子为2，2-二氟乙烯基及4，4-二氟-3-丁烯基。
环A独立为四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，且至少一个环A为四氢吡喃-2，5-二基。m为2或3时任意两个环A可相同，亦可不同。为了提高介电常数各向异性的绝对值，较好的环A分别为四氢吡喃-2，5-二基。四氢吡喃-2，5-二基为
较好的是
环B、环B1、环B2、环C、环C1、以及环C2独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，p为2或3时任意两个环B可相同，亦可不同，q为2或3时任意两个环C可相同，亦可不同。为了降低光学各向异性，较好的环B、环B1、环B2、环C、环C1、以及环C2分别为1，4-亚环己基。环D及环E独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基或2，5-二氟-1，4-亚苯基，j为2或3时任意两个环D可相同，亦可不同。为了降低粘度，较好的环D及环E分别为1，4-亚环己基。环F独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，k为2或3时任意两个环F可相同，亦可不同。为了降低光学各向异性，较好的环F分别为1，4-亚环己基。
Z1及Z2独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基，m及q为2或3时任意两个Z1可相同，亦可不同，p为2或3时任意两个Z2可相同，亦可不同。为了降低粘度，较好的Z1及Z2分别为单键；或者为了提高介电常数各向异性的绝对值，较好的Z1及Z2分别为亚甲氧基。Z3独立为单键、亚乙基或羰氧基，j及k为2或3时任意两个Z3可相同，亦可不同。为了降低粘度，较好的Z3分别为单键。Z4独立为亚乙基、亚甲氧基或羰氧基。为了提高介电常数各向异性的绝对值，较好的Z4分别为亚甲氧基。
X1及X2分别独立为氟或氯。为了降低粘度，较好的X1及X2为氟。
m为1、2或3。为了降低下限温度，较好的m为1，为了提高上限温度，较好的m为2。p及q独立为0、1、2或3，并且p与q的和小于等于3。为了提高上限温度，较好的p为2。为了降低下限温度，较好的q为0。J为1、2或3。为了降低粘度，较好的j为1。k为1、2或3。为了降低下限温度，较好的k为1。
第五，揭示成分化合物的具体例。在下述较好的化合物中，R5为碳数1至12的直链的烷基或碳数1至12的直链的烷氧基。R6及R7独立为碳数1至12的直链的烷基或碳数2至12的直链的烯基。为了提高上限温度，在该些的化合物中，1，4-亚环己基的立体构型是反式优于顺式。
较好的化合物(1)为化合物(1-1-1)至化合物(1-7-1)。更好的化合物(1)为化合物(1-1-1)、化合物(1-3-1)、化合物(1-5-1)、以及化合物(1-7-1)。特别好的化合物(1)为化合物(1-1-1)以及化合物(1-5-1)。较好的化合物(2)为化合物(2-1-1)、化合物(2-1-2)、化合物(2-2-1)、化合物(2-3-1)为化合物(2-3-5)、化合物(2-4-1)、以及化合物(2-4-2)。更好的化合物(2)为化合物(2-1-2)、化合物(2-3-1)、化合物(2-3-3)、以及化合物(2-4-1)。特别好的化合物(2)为化合物(2-1-2)以及化合物(2-3-3)。较好的化合物(3)为化合物(3-1-1)至化合物(3-10-1)。更好的化合物(3)为化合物(3-1-1)、化合物(3-3-1)、化合物(3-4-1)、化合物(3-6-1)、以及化合物(3-10-1)。特别好的化合物(3)为化合物(3-1-1)、化合物(3-4-1)、以及化合物(3-6-1)。较好的化合物(4)为化合物(4-1-1)至化合物(4-7-1)。更好的化合物(4)为化合物(4-1-1)、化合物(4-2-1)、化合物(4-3-1)、化合物(4-4-1)、以及化合物(4-5-1)。特别好的化合物(4)为化合物(4-1-1)、化合物(4-3-1)、以及化合物(4-5-1)。
Figure BPA00001328390700151
Figure BPA00001328390700171
Figure BPA00001328390700181
第六，说明可混合至组成物中的添加物。此种添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始剂等。为了诱发液晶的螺旋结构(helical structure)来赋予扭转角，而将光学活性化合物混合至组成物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)至化合物(5-4)。光学活性化合物的较好的比例为小于等于5重量百分比。更好的比例为0.01重量百分比至2重量百分比的范围。
Figure BPA00001328390700191
为了防止因在大气中进行加热所导致的电阻率下降、或者为了在长时间使用元件后不仅在室温下并且在高温下亦维持大的电压保持率，而将抗氧化剂混合至组成物中。
Figure BPA00001328390700192
抗氧化剂的较好的例子是n为1至9的整数的化合物(6)等。在化合物(6)中，较好的n为1、3、5、7或9。更好的n为1或7。n为1的化合物(6)因挥发性较大，故当防止因在大气中进行加热所导致的电阻率下降时有效。n为7的化合物(6)因挥发性较小，故在当长时间使用元件后不仅在室温下并且在高温下亦维持大的电压保持率方面有效。为了获得其效果，抗氧化剂的较好的比例为大于等于50ppm，且为了不使上限温度下降、或者不使下限温度上升，抗氧化剂的较好的比例为小于等于600ppm。更好的比例为100ppm至300ppm的范围。
紫外线吸收剂的较好的例子为二苯甲酮(benzophenone)衍生物、苯甲酸酯(benzoate)衍生物、***(triazole)衍生物等。如具有位阻的胺(amine)的光稳定剂亦较好。为了获得其效果，该些吸收剂或稳定剂的较好的比例为大于等于50ppm，且为了不使上限温度下降、或者不使下限温度上升，该些吸收剂或稳定剂的较好的比例为小于等于10000ppm。更好的比例为100ppm至10000ppm的范围。
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，将如偶氮(azo)系色素、蒽醌(anthraquinone)系色素等的二色性色素(dichroic dye)混合至组成物中。色素的较好的比例为0.01重量百分比至10重量百分比的范围。为了防止起泡，而将二甲基硅油(dimethyl silicone oil)、甲基苯基硅油(methyl phenyl silicone oil)等消泡剂混合至组成物中。为了获得其效果，消泡剂的较好的比例为大于等于1ppm；为了防止显示不良，消泡剂的较好的比例为小于等于1000ppm。消泡剂的更好的比例为1ppm至500ppm的范围。
为了适合于聚合物持续配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件，而将可聚合的化合物混合至组成物中。可聚合的化合物的较好的例子为丙烯酸酯(acrylate)、甲基丙烯酸酯(methacrylate)、乙烯基化合物、乙烯氧基(vinyloxy)化合物、丙烯基醚(propenylether)、环氧(epoxy)化合物(环氧乙烷(oxirane)、氧杂环丁烷(oxetane))、乙烯基酮(vinyl ketone)等具有可聚合基团的化合物。特别好的例子为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。为了获得其效果，可聚合的化合物的较好的比例为大于等于0.05重量百分比；为了防止显示不良，可聚合的化合物的较好的比例为小于等于10重量百分比。更好的比例为0.1重量百分比至2重量百分比的范围。可聚合的化合物较好的是在光聚合起始剂等适当起始剂的存在下藉由紫外线(Ultraviolet，UV)照射等而聚合。用于聚合的适当条件、起始剂的适当类型及适当的量已为熟习该项技术者所知，并且记载在文献中。例如作为光聚合起始剂的Irgacure651(注册商标)、Irgacure184(注册商标)或Darocure1173(注册商标)(汽巴日本K.K.(Ciba Japan K.K.))对于自由基聚合而言较为合适。可聚合的化合物较好的是含有0.1重量百分比至5重量百分比的范围内的光聚合起始剂。特别好的是含有1重量百分比至3重量百分比的范围内的光聚合起始剂。
第七，说明成分化合物的合成法。该些化合物可藉由已知的方法来合成。以下例示合成法。化合物(1-2-2)是由日本专利特开2000-008040号公报中所揭示的方法合成的。化合物(2-2-1)是由日本专利特开2005-35986号公报中所揭示的方法合成的。化合物(3-1-1)以及化合物(3-4-1)是由日本专利特公平4-30382号公报中所揭示的方法合成的。化合物(4-1-1)以及化合物(4-3-1)是由日本专利特表平2-503441号公报中所揭示的方法合成的。抗氧化剂为市售品。式(6)的n为1的化合物可自奥尔德里(Aldrich)公司(Sigma-Aldrich Corporation)购得。n为7的化合物(6)等是藉由美国专利第3660505号说明书中所揭示的方法合成的。
未记载合成法的化合物可藉由有机合成(Organic Syntheses，John Wiley & Sons，Inc)、有机反应(Organic Reactions，John Wiley & Sons，Inc)、有机合成大全(Comprehensive Organic Synthesis，Pergamon Press)、新实验化学讲座(丸善)等书籍中所记载的方法来合成。组成物是藉由公知方法由以所述方式获得的化合物来制备。例如将成分化合物加以混合，然后藉由加热使其相互溶解。
最后，说明组成物的用途。大部分组成物具有小于等于-10℃的下限温度、大于等于70℃的上限温度、以及0.07至0.20的范围的光学各向异性。含有该组成物的元件具有大的电压保持率。该组成物适合于AM元件。该组成物尤其适合于穿透型AM元件。藉由控制成分化合物的比例或者藉由混合其他液晶性化合物，亦可制备具有0.08至0.25的范围的光学各向异性的组成物。该组成物可用作具有向列相的组成物，并可藉由添加光学活性化合物而用作光学活性组成物。
该组成物可使用于AM元件中。进而亦可使用于PM元件中。该组成物可使用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等模式的AM元件以及PM元件中。特别好的是使用于具有IPS或VA模式的AM元件中。该些元件可为反射型、穿透型或半穿透型。较好的是使用于穿透型元件中。亦可使用于非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件中。亦可使用于将该组成物制成微胶囊(microcapsule)而制作的弧线排列向列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型的元件、或者在组成物中形成三维网状高分子而成的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型的元件中。
[实例]
当试样为组成物时直接进行测定，并记载所获得的值。当试样为化合物时，藉由将该化合物(15重量百分比)混合至母液晶(85重量百分比)中而制备试样。利用外推法(extrapolation)，由藉由测定而获得的值算出化合物的特性值。(外推值)＝{(试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。当在该比例下层列相(或结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例依序变更为10重量百分比∶90重量百分比、5重量百分比∶95重量百分比、1重量百分比∶99重量百分比。藉由该外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度以及介电常数各向异性的值。
母液晶的成分如下所述。各成分的比例为重量百分比。
Figure BPA00001328390700211
特性的测定是依照下述方法进行。该些方法大多为日本电子机械工业会标准(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ·ED-2521A中所记载的方法、或者对其加以修改的方法。
向列相的上限温度(NI：℃)：将试样置在具备偏光显微镜的熔点测定装置的加热板上，以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分由向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为「上限温度」。
向列相的下限温度(TC：℃)：将具有向列相的试样放入玻璃瓶中，在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、以及-40℃的冷冻器(freezer)中保管10日后，观察液晶相。例如在试样在-20℃下保持向列相的状态、在-30℃下变化为结晶或层列相时，将TC记载为≤-20℃。有时将向列相的下限温度简称为「下限温度」。
粘度(容积粘度：η，在20℃下测定，mPa·s)：测定是使用E型旋转粘度计。
光学各向异性(折射率各向异性：Δn，在25℃下测定)：使用波长为589nm的光，利用在接目镜上安装有偏光板的阿贝折射计(Abbe refractometer)来进行测定。沿一个方向摩擦主棱镜的表面后，将试样滴加于主棱镜上。在偏光方向与摩擦方向平行时测定折射率n∥。在偏光方向与摩擦方向垂直时测定折射率n⊥。根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算光学各向异性的值。
介电常数各向异性(Δε：在25℃下测定)：根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算介电常数各向异性的值。以如下方式测定介电常数(ε∥以及ε⊥)。
1)介电常数(ε∥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(octadecyl triethoxys ilane)(0.16mL)的乙醇(ethanol)(20mL)溶液。利用旋转器(spinner)使玻璃基板旋转后，在150℃下加热1小时。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中，利用藉由紫外线硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。
2)介电常数(ε⊥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺(polyimide)溶液。对该玻璃基板进行煅烧后，对所得配向膜进行摩擦(rubbing)处理。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中。对该元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。
临界电压(Vth：在25℃下测定，V)：测定是使用大冢电子(OTSUKA ELECTRONICS)股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯(halogen lamp)。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行(antiparallel)的正常显黑模式(normally black mode)的VA元件中，利用UV硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加的电压(60Hz，矩形波)是自0V阶段性地增加至20V，每次增加0.02V。此时，自垂直方向对元件照射光，并测定穿透元件的光量。制作该光量达到最大时穿透率为100％、该光量最小时穿透率为0％的电压-穿透率曲线。临界电压是穿透率变为10％时的电压。
电压保持率(VHR-1：25℃，％)：测定时所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，并且2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。在将试样放入该元件中后，利用藉由紫外线进行聚合的粘接剂将该元件密封。对该TN元件施加脉冲电压(以5V施加60微秒)而进行充电。利用高速电压计在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率为面积A相对于面积B的百分比。
电压保持率(VHR-2：80℃，％)：测定时所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，并且2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。在将试样放入该元件中后，利用藉由紫外线进行聚合的粘接剂将该元件密封。向该TN元件施加脉冲电压(以5V施加60微秒)而进行充电。利用高速电压计在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率为面积A相对于面积B的百分比。
电压保持率(VHR-3：25℃，％)：在照射紫外线后测定电压保持率，并评价对紫外线的稳定性。具有大的VHR-3的组成物对紫外线具有大的稳定性。测定时所使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，并且单元间隙为5μm。将试样注入该元件中，然后照射光20分钟。光源为超高压水银灯(extra high pressure mercury lamp)USH-500D(优志旺(USHIO)电机制造)，元件与光源的间隔为20cm。在VHR-3的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。VHR-3较好的是大于等于90％，更好的是大于等于95％。
电压保持率(VHR-4：25℃，％)：将注入有试样的TN元件在80℃的恒温槽内加热500小时，然后测定电压保持率，并评价对热的稳定性。具有大的VHR-4的组成物对热具有大的稳定性。在VHR-4的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。
响应时间(τ：在25℃下测定，ms)：测定是使用大冢电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)是设定为5kHz。将试样放入2片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行的正常显黑模式(normally black mode)的VA元件中，利用UV硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加矩形波(60Hz，10V，0.5秒)。此时，自垂直方向对元件照射光，并测定穿透元件的光量。该光量达到最大时穿透率为100％，该光量最小时穿透率为0％。响应时间为穿透率由90％变化为10％所需要的时间(下降时间：fall time，毫秒)。
电阻率(ρ：在25℃下测定，Ωcm)：将1.0mL的试样注入具备电极的容器中。对该容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。根据下式计算出电阻率。(电阻率)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
气相层析分析：测定中使用岛津制作所制造的GC-14B型气相层析仪(gas chromatograph)。载气(carrier gas)为氦气(helium)(2mL/min)。将试样气化室设定为280℃，将侦测器(火焰离子侦测器(Flame Ionization Detector，FID))设定为300℃。在进行成分化合物的分离时，使用安捷伦科技公司(Agilent Technologies Inc.)制造的毛细管柱(capillary column)DB-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm；固定液相为二甲基聚硅氧烷(dimethylpolysiloxane)；无极性)。将该管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/min的速率升温至280℃。将试样制备成丙酮(acetone)溶液(0.1重量百分比)，将其中1μL注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型Chromatopac或其同等品。所获得的气相层析图(gas chromatogram)表示与成分化合物相对应的波峰(peak)的滞留时间(retention time)以及波峰的面积。
用以稀释试样的溶剂亦可使用氯仿(chloroform)、己烷(hexane)等。为了将成分化合物加以分离，亦可使用以下的毛细管柱：Agilent Technologies Inc.制造的HP-1(长度为30°m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)、雷斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)、SGE国际公司(SGE International Pty.Ltd)制造的BP-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)。为了防止化合物波峰的重迭，亦可使用岛津制作所制造的毛细管柱CBP1-M50-025(长度为50m，内径为0.25mm，膜厚为0.25μm)。
组成物中所含有的液晶性化合物的比例可藉由如下方法算出。液晶性化合物可利用气相层析仪来进行侦测。气相层析图中的波峰的面积比相当于液晶性化合物的比例(摩尔数)。在使用上文所记载的毛细管柱时，亦可将各液晶性化合物的修正系数(correction factor)视为1。因此，液晶性化合物的比例(重量百分比)是根据波峰的面积比来算出。
藉由实例来详细说明本发明。本发明不受下述实例的限定。比较例以及实例中的化合物是基于下述表3的定义并利用符号来表示。
在表3中，与1，4-亚环己基有关的立体构型为反式。在实例中位在符号后的括号内的编号对应于化合物的编号。(-)的符号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分比)是所述添加物相对于液晶组成物的总重量的重量百分比(wt％)，除此以外液晶组成物中含有杂质。最后，汇总组成物的特性值。
表3 使用符号的化合物的表示法
R-(A1)-Z1-……-Zn-(An)-R’
Figure BPA00001328390700251
[比较例1]
自日本专利特开2001-262145号公报中所揭示的组成物中选择实例19。其根据在于，该组成物含有化合物(1-5-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)、以及化合物(3-4-1)，且黏度最小。该组成物的成分及特性如下所述。
Figure BPA00001328390700261
NI＝80.4℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.077；η＝14.3mPa·s；Δε＝-1.4.
[比较例2]
自日本专利特开2001-115161号公报中所揭示的组成物中选择实例12。其根据在于，该组成物含有化合物(1-1-1)、化合物(1-2-1)、化合物(1-5-1)、化合物(3-1-1)、化合物(3-2-1)、以及化合物(3-4-1)，且η最小。该组成物的成分及特性如下所述。
Figure BPA00001328390700262
NI＝72.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.076；η＝16.2mPa·s；Δε＝-1.2.
[实例1]
Figure BPA00001328390700263
NI＝81.8℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.089；η＝13.3mPa·s；Δε＝-3.0；Vth＝2.38V；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.1％.
[实例2]
Figure BPA00001328390700272
NI＝70.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.090；η＝11.9mPa·s；Δε＝-2.7；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例3]
Figure BPA00001328390700273
NI＝73.9℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.100；η＝12.7mPa·s；Δε＝-2.6；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.1％.
[实例4]
Figure BPA00001328390700281
NI＝70.6℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.083；η＝13.2mPa·s；Δε＝-2.9；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例5]
Figure BPA00001328390700282
NI＝84.1℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.090；η＝12.8mPa·s；Δε＝-2.4；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.1％.
[实例6]
Figure BPA00001328390700291
NI＝96.6℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.090；η＝11.6mPa·s；Δε＝-2.3；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.2％.
[实例7]
Figure BPA00001328390700292
NI＝72.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.087；η＝13.2mPa·s；Δε＝-2.1；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例8]
Figure BPA00001328390700293
NI＝80.8℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.086；η＝12.6mPa·s；Δε＝-2.6；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例9]
Figure BPA00001328390700294
NI＝73.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.088；η＝13.0mPa·s；Δε＝-2.7；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.0％.
[实例10]
Figure BPA00001328390700302
NI＝71.9℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.084；η＝13.0mPa·s；Δε＝-2.6；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.1％.
[实例11]
Figure BPA00001328390700303
NI＝72.7℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.081；η＝12.9mPa·s；Δε＝-2.7；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
Figure BPA00001328390700311
NI＝71.6℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.072；η＝12.5mPa·s；Δε＝-3.0；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.0％；VHR-3＝98.0％.
[实例13]
NI＝75.0℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.072；η＝12.7mPa·s；Δε＝-2.7；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.1％.
[实例14]
Figure BPA00001328390700313
Figure BPA00001328390700321
NI＝74.1℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.091；η＝12.7mPa·s；Δε＝-2.6；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例15]
NI＝72.3℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.083；η＝12.4mPa·s；Δε＝-3.1；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.0％；VHR-3＝98.0％.
[实例16]
Figure BPA00001328390700323
Figure BPA00001328390700331
NI＝74.5℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.084；η＝12.7mPa·s；Δε＝-3.1；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.0％.
[实例17]
NI＝72.7℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.076；η＝12.8mPa·s；Δε＝-2.6；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.1％.
[实例18]
Figure BPA00001328390700333
Figure BPA00001328390700341
NI＝78.4℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.089；η＝12.8mPa·s；Δε＝-2.7；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.2％；VHR-3＝98.2％.
[实例19]
Figure BPA00001328390700342
NI＝74.8℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.085；η＝12.9mPa·s；Δε＝-2.7；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.1％；VHR-3＝98.1％.
实例1至19的组成物与比较例1及比较例2的组成物相比，具有大的负的介电常数各向异性及小的粘度。由此，本发明的液晶组成物具有较专利文献1及2中所揭示的液晶组成物更为优异的特性。
本发明的液晶组成物在向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等的特性中，充分具备至少一种特性、或者在至少两种特性中具有适当的平衡。由于含有此种组成物的液晶显示元件成为具有短的响应时间、大的电压保持率、大的对比度、长寿命等的AM元件，因此可用于液晶投影器、液晶电视等。

Claims (25)

1.一种液晶组成物，其特征在于其含有作为第一成分的选自以式(1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及作为第二成分的选自以式(2)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，并且所述液晶组成物具有负的介电常数各向异性，
Figure FPA00001328390600011
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环A独立为四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，且至少一个环A为四氢吡喃-2，5-二基；环B及环C独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z2独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基；m为1、2或3；p及q独立为0、1、2或3，并且p与q的和小于等于3。
2.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FPA00001328390600021
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
3.根据权利要求2所述的液晶组成物，其特征在于其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
4.根据权利要求2所述的液晶组成物，其特征在于第一成分是选自以式(1-4)至式(1-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
5.根据权利要求2所述的液晶组成物，其特征在于，其中第一成分是选自以式(1-1)至式(1-3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(1-4)至式(1-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中第二成分是选自以式(2-1)至式(2-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FPA00001328390600031
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环B1、环B2、环C1、以及环C2独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1及Z2独立为单键、亚乙基、亚甲氧基或羰氧基；Z4为亚乙基、亚甲氧基或羰氧基。
7.根据权利要求6所述的液晶组成物，其特征在于其中第二成分是选自以式(2-3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
8.根据权利要求6所述的液晶组成物，其特征在于其中第二成分是选自以式(2-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中相对于液晶组成物的总重量，第一成分的比例为5重量百分比至70重量百分比的范围，并且第二成分的比例为5重量百分比至30重量百分比的范围。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其含有作为第三成分的选自以式(3)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，
此处，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环D及环E独立为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基或2，5-二氟-1，4-亚苯基；Z3独立为单键、亚乙基或羰氧基；j为1、2或3。
11.根据权利要求10所述的液晶组成物，其特征在于其中第三成分是选自以式(3-1)至式(3-10)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FPA00001328390600041
此处，R3及R4独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
12.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
13.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(3-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
14.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物以及以式(3-6)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
15.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于其中第三成分是选自以式(3-6)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(3-10)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
16.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于其中第三成分是选自以式(3-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以式(3-4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(3-6)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
17.根据权利要求10至16中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中相对于液晶组成物的总重量，第三成分的比例为30重量百分比至70重量百分比的范围。
18.根据权利要求1至17中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其更含有作为第四成分的选自以式(4)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FPA00001328390600051
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基；环F独立为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z3独立为单键、亚乙基或羰氧基；X1及X2独立为氟或氯；k为1、2或3。
19.根据权利要求18所述的液晶组成物，其特征在于其中第四成分为选自以式(4-1)至式(4-7)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物，
Figure FPA00001328390600061
此处，R1及R2独立为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或任意的氢被氟取代的碳数2至12的烯基。
20.根据权利要求19所述的液晶组成物，其特征在于其中第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物。
21.根据权利要求19所述的液晶组成物，其特征在于其中第四成分为选自以式(4-1)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物、以及以式(4-5)所表示的化合物的族群中的至少一种化合物的混合物。
22.根据权利要求18至21中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中相对于液晶组成物的总重量，第四成分的比例为5重量百分比至55重量百分比的范围。
23.根据权利要求1至22中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中向列相的上限温度大于等于70℃，在25℃、波长589nm下的光学各向异性大于等于0.08，并且在25℃、频率为1kHz时的介电常数各向异性小于等于-2。
24.一种液晶显示元件，其特征在于其含有如权利要求1至23中任一权利要求所述的液晶组成物。
25.根据权利要求24所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为垂直配向模式、横向电场切换模式或聚合物持续配向模式，液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
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