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TWI509055B - 液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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TWI509055B
TWI509055B TW099114188A TW99114188A TWI509055B TW I509055 B TWI509055 B TW I509055B TW 099114188 A TW099114188 A TW 099114188A TW 99114188 A TW99114188 A TW 99114188A TW I509055 B TWI509055 B TW I509055B
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liquid crystal
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Takahiro Miyairi
Norikatsu Hattori
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Jnc Corp
Jnc Petrochemical Corp
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Description

液晶組成物及液晶顯示元件
本發明主要是有關於一種適合於主動式矩陣(active matrix，AM)元件等的液晶組成物及含有該組成物的AM元件等。本發明特別是有關於一種介電異向性為正的液晶組成物，以及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、共平面切換(in-plane switching，IPS)模式、或聚合物保持配向(Polymer sustained alignment，PSA)模式的元件等。
液晶顯示元件依液晶的動作模式而分為相變(phase change，PC)、扭轉向列、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光學補償彎曲、共平面切換、垂直配向(vertical alignment，VA)、聚合物保持配向模式等。依元件的驅動方式而分為被動式矩陣(passive matrix，PM)與主動式矩陣(active matrix，AM)。PM分為靜態式(static)與多工式(multiplex)等，AM分為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal，MIM)等。TFT分為非晶矽(amorphous silicon)以及多晶矽型(polycrystal silicon)。後者依製程而分為高溫型與低溫型。依光源而分為利用自然光的反射型、利用背光(backlight)的透射型、以及利用自然光與背光兩方的半透射型。
該些元件含有具有適當特性的液晶組成物。該液晶組成物具有向列相。為了獲得具有良好一般特性的AM元件，須提高組成物的一般特性。將兩者的一般特性的聯繫總結於下述表1中。根據市售的AM元件來對組成物的一般特性進行進一步說明。向列相的溫度範圍與元件的可使用的溫度範圍有關。向列相的較佳上限溫度為約70℃以上，另外向列相的較佳下限溫度為約-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間有關。為了於元件中顯示動畫，以響應時間短為佳。因此，以組成物的小黏度為佳。更佳的是低溫度下的小黏度。
組成物的光學異向性與元件的對比度有關。組成物的光學異向性(Δn)與元件的胞間隙(d)之積(Δn×d)是以使對比度達到最高的方式來設計。適當的積的值是依動作模式的種類而定。對於TN之類的模式的元件而言，適當的值為約0.45 μm。此時，胞間隙小的元件中較佳的是具有大光學異向性的組成物。組成物的大介電異向性有助於元件的低臨界電壓、小消耗電力及高對比度。因此，以介電異向性大為佳。組成物的大電阻率有助於元件的大電壓保持率及高對比度。因此，較佳的是於初期階段中不僅於室溫下而且於高溫度下亦具有大電阻率的組成物，且較佳的是經長時間使用後不僅於室溫下而且於高溫度下亦具有大電阻率的組成物。對紫外線及熱的組成物的穩定性與液晶顯示元件的壽命有關。當該些穩定性高時，該元件的壽命長。此種特性於液晶投影儀(crystal liquid projector)、液晶電視(crystal liquid television)等所用的AM元件而言較佳。
具有TN模式的AM元件中使用具有正介電異向性的組成物。另一方面，具有VA模式的AM元件中使用具有負介電異向性的組成物。具有IPS模式的AM元件中使用具有正或負介電異向性的組成物。具有PSA模式的AM元件中使用具有正或負介電異向性的組成物。
先前的組成物是於下述專利文獻1～專利文獻15中有所揭示。例如，專利文獻10的液晶組成物未達成向列相的高上限溫度。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開2008-128623手冊
[專利文獻2]日本專利公開2008-255201號公報
[專利文獻3]日本專利公開2008-095110號公報
[專利文獻4]日本專利公開2008-095098號公報
[專利文獻5]國際公開2008-009398手冊
[專利文獻6]美國公開2007-176146說明書
[專利文獻7]國際公開2006-133783手冊
[專利文獻8]日本專利特開2006-328400號公報
[專利文獻9]日本專利特開2006-328399號公報
[專利文獻10]日本專利特開2006-199941號公報
[專利文獻11]國際公開2006-038443手冊
[專利文獻12]日本專利特表2008-502754號公報
[專利文獻13]日本專利特開2005-220355號公報
[專利文獻14]德國公開102004019901說明書
[專利文獻15]日本專利特開2004-182882號公報
理想的AM元件具有可使用的溫度範圍廣、響應時間短、對比度高、臨界電壓低、電壓保持率大、壽命長等的特性。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的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小黏度、大光學異向性、大介電異向性、大電阻率、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等。
本發明的一個目的為一種於下述特性中充分滿足至少一個特性的液晶組成物：向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小黏度、大光學異向性、大介電異向性、大電阻率、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等。本發明的另一目的為一種在至少兩個特性間具有適當平衡的液晶組成物。本發明的又一目的為一種含有上述組成物的液晶顯示元件。本發明的又一目的為一種具有適當光學異向性、大介電異向性、對紫外線的高穩定性等的組成物，以及具有短響應時間、大電壓保持率、高對比度、長壽命等的AM元件。
一種液晶組成物及含有該組成物的液晶顯示元件，上述液晶組成物含有作為第一成分的選自式(1)所示化合物族群中的至少一種化合物、作為第二成分的選自式(2)所示化合物族群中的至少一種化合物、作為第三成分的選自式(3)所示化合物族群中的至少一種化合物、及作為第四成分的選自式(4)所示化合物族群中的至少一種化合物，且相對於液晶組成物的總重量，第三成分的比例為5 wt%～80 wt%的範圍，而且上述液晶組成物具有向列相，
其中，R1 為碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、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、或任意的氫被氟取代的碳數2～12的烯基；Z1 、Z2 、Z3 及Z4 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；Z5 為單鍵或伸乙基；X1 、X2 、X3 、X4 、X5 及X6 獨立為氫或氟；Y1 為氟、氯或三氟甲氧基；於式(1)中，Z1 及Z2 中的至少一個為二氟亞甲氧基。
[發明之效果]
本發明的優點為一種於向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小黏度、大光學異向性、大介電異向性、大電阻率、對紫外線的高穩定性、對熱的高穩定性等的特性中充分滿足至少一種特性的液晶組成物。本發明的一個側面為一種於至少兩個特性間具有適當平衡的液晶組成物。本發明的另一側面為一種含有上述組成物的液晶顯示元件。本發明的又一側面為一種具有適當光學異向性、大介電異向性、對紫外線的高穩定性等的組成物，以及具有短響應時間、大電壓保持率、高對比度、長壽命等的AM元件。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
本說明書中的術語的使用方法如下。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」。液晶顯示元件為液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。「液晶性化合物」是指具有向列相、層列相等的液晶相的化合物或者不具有液晶相但作為組成物的成分而有用的化合物。該有用的化合物例如具有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)。有時將光學活性的化合物添加至組成物中。該化合物即便為液晶性化合物，此處亦分至添加物一類中。有時將選自式(1-1)所示化合物族群中的至少一種化合物簡稱為「化合物(1-1)」。「化合物(1-1)」是指式(1-1)所示的一種化合物或兩種以上的化合物。其他式所示的化合物亦相同。「任意的」表示不僅位置為任意而且個數亦為任意，但不包括個數為0的情況。
有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」，將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。「電阻率大」是指組成物於初期階段中不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大電阻率，並且經長時間使用後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大電阻率。「電壓保持率大」是指元件於初期階段中不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大電壓保持率，並且經長時間使用後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦具有大電壓保持率。對光學異向性等的特性進行說明時，使用藉由實例中記載的測定方法所得的值。第一成分為一種化合物或兩種以上的化合物。「第一成分的比例」是指相對於液晶組成物總重量的第一成分的重量百分率(wt%)。第二成分的比例等亦相同。混合至組成物中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率(wt%)或重量百萬分率(ppm)。
於成分化合物的化學式中，將記號R1 用於多種化合物中。該些化合物中，其中任意兩個R1 的含意可相同或不同。例如，有化合物(1-1)的R1 為乙基、化合物(1-2)的R1 為乙基的情況。亦有化合物(1-1)的R1 為乙基、化合物(1-2)的R1 為丙基的情況。該規則(rule)亦可應用於R2 、X5 等。化學式的「CL」表示氯。
本發明為下述項目等。
1.　一種液晶組成物，含有作為第一成分的選自式(1)所示化合物族群中的至少一種化合物、作為第二成分的選自式(2)所示化合物族群中的至少一種化合物、作為第三成分的選自式(3)所示化合物族群中的至少一種化合物、及作為第四成分的選自式(4)所示化合物族群中的至少一種化合物，且相對於液晶組成物的總重量，第三成分的比例為5 wt%～80 wt%的範圍，而且上述液晶組成物具有向列相，
其中，R1 為碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、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、或任意的氫被氟取代的碳數2～12的烯基；Z1 、Z2 、Z3 及Z4 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；Z5 為單鍵或伸乙基；X1 、X2 、X5 及X6 獨立為氫或氟；Y1 為氟、氯或三氟甲氧基；於式(1)中，Z1 及Z2 中的至少一個為二氟亞甲氧基。
2.　如技術方案第1項所記載之液晶組成物，其中第一成分為選自式(1-1)～式(1-3)所示化合物族群中的至少一種化合物，第三成分為選自式(3-1)及式(3-2)所示化合物族群中的至少一種化合物，另外第四成分為選自式(4-1)及式(4-2)所示化合物族群中的至少一種化合物，
其中，R1 為碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～12的烯基；R4 、R5 及R6 獨立為碳數1～12的烷基、或碳數1～12的烷氧基；R7 獨立為碳數2～12的烯基、或任意的氫被氟取代的碳數2～12的烯基；Z4 為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；X1 、X2 、X3 、X4 、X5 及X6 獨立為氫或氟；Y1 為氟、氯或三氟甲氧基。
3.　如技術方案第2項所記載之液晶組成物，其中第一成分為選自式(1-1)所示化合物族群中的至少一種化合物，第三成分為選自式(3-1)所示化合物族群中的至少一種化合物，另外第四成分為選自式(4-1)所示化合物族群中的至少一種化合物。
4.　如技術方案第2項或第3項所記載之液晶組成物，其中第三成分為選自式(3-1)所示化合物族群中的至少一種化合物、及選自式(3-2)所示化合物族群中的至少一種化合物之混合物。
5.　如技術方案第2項至第4項中任一項所記載之液晶組成物，其中第四成分為選自式(4-1)所示化合物族群中的至少一種化合物。
6.　如技術方案第1項至第5項中任一項所記載之液晶組成物，其中相對於液晶組成物的總重量，第一成分的比例為5 wt%～80 wt%的範圍，第二成分的比例為5 wt%～80 wt%的範圍，另外第四成分的比例為10 wt%～85 wt%的範圍。
7.　如技術方案第1項至第6項中任一項所記載之液晶組成物，更含有作為第五成分的選自式(5)所示化合物族群中的至少一種化合物，
其中，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、或任意的氫被氟取代的碳數2～12的烯基；Z6 及Z7 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；環A、環B及環C獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；m為0、1或2；當m為0時，環B為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
8.　如技術方案第7項所記載之液晶組成物，其中第五成分為選自式(5-1)～式(5-9)所示化合物族群中的至少一種化合物，
其中，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、或任意的氫被氟取代的碳數2～12的烯基。
9.　如技術方案第8項所記載之液晶組成物，其中第五成分為選自式(5-5)所示化合物族群中的至少一種化合物。
10.　如技術方案第8項所記載之液晶組成物，其中第五成分為選自式(5-3)所示化合物族群中的至少一種化合物、及選自式(5-5)所示化合物族群中的至少一種化合物之混合物。
11.　如技術方案第8項所記載之液晶組成物，其中第五成分為選自式(5-5)所示化合物族群中的至少一種化合物、及選自式(5-9)所示化合物族群中的至少一種化合物之混合物。
12.　如技術方案第7項至第11項中任一項所記載之液晶組成物，其中第五成分的比例為5 wt%～75 wt%的範圍。
13.　如技術方案第1項至第12項中任一項所記載之液晶組成物，更含有作為第六成分的選自式(6)所示化合物族群中的至少一種化合物，
其中，R1 為碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～12的烯基；環D獨立為1,4-伸環己基、1,3-二氧陸圓-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基或2,5-嘧啶；Z6 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；X1 及X2 獨立為氫或氟；Y1 為氟、氯或三氟甲氧基；n為1、2或3；當n為2時，兩個Z6 獨立為單鍵、伸乙基或羰氧基，當n為3時，三個環D中至少兩個環D獨立為1，3-二氧陸圓-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基或2,5-嘧啶。
14.　如技術方案第13項所記載之液晶組成物，其中第六成分為選自式(6-1)～式(6-12)所示化合物族群中的至少一種化合物，
其中，R1 為碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～12的烯基。
15.　如技術方案第14項所記載之液晶組成物，其中第三成分為選自式(6-9)所示化合物族群中的至少一種化合物。
16.　如技術方案第14項所記載之液晶組成物，其中第三成分為選自式(6-10)所示化合物族群中的至少一種化合物。
17.　如技術方案第14項所記載之液晶組成物，其中第三成分為選自式(6-12)所示化合物族群中的至少一種化合物。
18.　如技術方案第14項所記載之液晶組成物，其中第三成分為選自式(6-9)所示化合物族群中的至少一種化合物、及選自式(6-12)所示化合物族群中的至少一種化合物之混合物。
19.　如技術方案第13項至第18項中任一項所記載之液晶組成物，其中相對於液晶組成物的總重量，第六成分的比例為5 wt%～50 wt%的範圍。
20.　如技術方案第1項至第19項中任一項所記載之液晶組成物，其向列相的上限溫度為70℃以上，波長589 nm下的光學異向性(25℃)為0.08以上，而且頻率1 kHz時的介電異向性(25℃)為2以上。
21.　一種液晶顯示元件，含有如技術方案第1項至第20項中任一項所記載之液晶組成物。
22.　如技術方案第21項所記載之液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的動作模式為TN模式、OCB模式、IPS模式或PSA模式，且液晶顯示元件的驅動方式為主動式矩陣方式。
本發明亦包括下述項目。1)更含有光學活性的化合物的上述組成物；2)更含有抗氧化劑、紫外線吸收劑、消泡劑等的添加物的上述組成物；3)含有上述組成物的AM元件；4)含有上述組成物，而且具有TN、ECB、OCB、IPS或PSA模式的元件；5)含有上述組成物的透射型元件；6)將上述組成物用作具有向列相的組成物的用途；7)藉由在上述組成物中添加光學活性的化合物而用作光學活性的組成物的用途。
以如下順序對本發明的組成物進行說明。第一，對組成物中的成分化合物的結構進行說明。第二，對成分化合物的主要特性、及該化合物對組成物帶來的主要效果進行說明。第三，對組成物的成分組合、成分化合物的較佳比例及其根據進行說明。第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。第五，示出成分化合物的具體例。第六，對可混合至組成物中的添加物進行說明。第七，對成分化合物的合成法進行說明。最後，對組成物的用途進行說明。
第一，對組成物中的成分化合物的結構進行說明。本發明的組成物分類為組成物A與組成物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」是與化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、化合物(5)及化合物(6)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至組成物中。其他液晶性化合物中，氰基化合物就對熱或紫外線的穩定性的觀點而言以少為佳。氰基化合物的更佳比例為0 wt%。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、可聚合的化合物、聚合起始劑等。雜質為於成分化合物的合成等的步驟中混入的化合物等。該化合物即便為液晶性化合物，此處亦分至雜質一類中。
組成物B實質上僅由選自化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、化合物(5)及化合物(6)中的化合物構成。「實質上」是指組成物可含有添加物及雜質，但不含與該些化合物不同的液晶性化合物。與組成物A相比較，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。就藉由混合其他液晶性化合物而可進一步調整物性的觀點而言，組成物A優於組成物B。
第二，對成分化合物的主要特性、及該化合物對組成物的特性帶來的主要效果進行說明。根據本發明的效果將成分化合物的主要特性總結於表2中。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為依據成分化合物之間的定性比較的分類，0(零)是指值大致為零。
於將成分化合物混合至組成物中時，成分化合物對組成物的特性帶來的主要效果如下。
化合物(1)增大介電異向性，而且增大光學異向性。
化合物(2)增大介電異向性，而且減小光學異向性。
化合物(3)增大介電異向性，而且提高上限溫度。
化合物(4)提高上限溫度，而且降低下限溫度或減小黏度。
化合物(5)降低下限溫度，而且減小黏度或使光學異向性最適。
化合物(6)降低下限溫度，而且增大介電異向性。
第三，對組成物的成分組合、成分化合物的較佳比例及其根據進行說明。組成物的成分組合為
第一成分+第二成分+第三成分+第四成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分、第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第五成分+第六成分、及第一成分+第二成分+第三成分+第四成分+第六成分。
關於第一成分的較佳比例，為了增大光學異向性及為了增大介電異向性而為約5 wt%以上，為了降低下限溫度而為約80 wt%以下。第一成分的更佳比例為約10 wt%～約40 wt%的範圍，特別佳的比例為約10 wt%～25 wt%的範圍。
關於第二成分的較佳比例，為了提高上限溫度或為了增大介電異向性而為5 wt%以上，為了降低下限溫度而為約80 wt%以下。第二成分的更佳比例為約5 wt%～約40 wt%的範圍，特別佳的比例為約5 wt%～約30 wt%的範圍。
關於第三成分的較佳比例，為了提高上限溫度或為了增大介電異向性而為約5 wt%以上，為了降低下限溫度而為約80 wt%以下。第三成分的更佳比例為約10 wt%～約50 wt%的範圍，特別佳的比例為約10 wt%～約30 wt%的範圍。
關於第四成分的較佳比例，為了提高上限溫度而為約10 wt%以上，為了降低下限溫度而為約85 wt%以下。第四成分的更佳比例為約10 wt%～約40 wt%的範圍，特別佳的比例為約15 wt%～約30 wt%的範圍。
第五成分特別適合於製備具有小黏度的組成物。該成分的較佳比例為約5 wt%～約75 wt%的範圍，更佳比例為約10 wt%～約50 wt%的範圍，特別佳的比例為約15 wt%～約45 wt%的範圍。
第六成分特別適合於製備具有大介電異向性的組成物。該成分的較佳比例為約5 wt%～約50 wt%的範圍，更佳比例為約10 wt%～約45 wt%的範圍，特別佳的比例為約15 wt%～約40 wt%的範圍。
第四，對成分化合物的較佳形態進行說明。
R1 為碳數1～12的烷基、碳數1～12的烷氧基、或碳數2～12的烯基。為了提高對紫外線或熱的穩定性等，較佳的R1 為碳數1～12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、或任意的氫被氟取代的碳數2～12的烯基。為了提高上限溫度及為了減小黏度，較佳的R2 或R3 為碳數1～12的烷基。
R4 、R5 及R6 獨立為碳數1～12的烷基、或碳數1～12的烷氧基。為了提高上限溫度及為了減小黏度，較佳的R4 、R5 或R6 為碳數1～12的烷基。
R7 為碳數2～12的烯基、或任意的氫被氟取代的碳數2～12的烯基。為了增大光學異向性，較佳的R7 為碳數2～12的烯基。
較佳的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。為了減小黏度，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。為了減小黏度，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。為了減小黏度，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-的較佳立體構型是依雙鍵的位置而定。為了減小黏度等，1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之類的烯基較佳的反式。2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之類的烯基較佳的是順式。該些烯基中，直鏈烯基優於分支烯基。
任意的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-戊烯基或6,6-二氟-5-己烯基。為了減小黏度，更佳例為2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
環A、環B及環C獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基，當m為0時，環B為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基，m為2時的兩個環C可相同或不同。2-氟-1,4-伸苯基及2,5-二氟-1,4-伸苯基可分別為兩種朝向中的任一種。關於較佳的環A、環B或環C、為了減小黏度而為1,4-伸環己基，為了增大光學異向性而為1,4-伸苯基。
環D為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基或2,5-嘧啶，當n為2或3時，其中任意兩個環D可相同或不同，當n為3時，至少兩個環D獨立為1,3-二氧陸圓-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基或2,5-嘧啶。1,3-二氧陸圓-2,5-二基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基及2,5-嘧啶可分別為兩種朝向中的任一種。為了增大光學異向性，較佳的環D為1,4-伸苯基。
Z1 、Z2 、Z3 及Z4 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基。關於較佳的Z1 、Z2 、Z3 或Z4 ，為了減小黏度而為單鍵，為了降低下限溫度而為伸乙基，為了增大介電異向性而為羰氧基或二氟亞甲氧基。尤其，Z2 較佳的是二氟亞甲氧基，Z4 較佳的是單鍵。
Z5 為單鍵或伸乙基。關於較佳的Z5 ，為了減小黏度而為單鍵，為了降低下限溫度而為伸乙基。
Z6 及Z7 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基，當n為2或3時，其中任意兩個Z6 可相同或不同，當n為2時，Z6 獨立為單鍵、伸乙基或羰氧基。關於較佳的Z6 或Z7 ，為了減小黏度而為單鍵，為了降低下限溫度而為伸乙基，為了提高上限溫度而為羰氧基。
X1 、X2 、X3 、X4 、X5 及X6 獨立為氫或氟。關於較佳的X1 、X2 、X3 、X4 、X5 或X6 ，為了增大介電異向性而為氟，為了提高上限溫度而為氫。
Y1 為氟、氯或三氟甲氧基。為了降低下限溫度，較佳的Y1 為氟。
m為0、1或2。關於較佳的m，為了減小黏度而為0，為了提高上限溫度而為2。
n為1、2或3。關於較佳的n，為了降低下限溫度而為1，為了提高上限溫度而為3。
第五，示出成分化合物的具體例。下述較佳化合物中，R8 為碳數1～12的直鏈的烷基或碳數1～12的直鏈的烷氧基。R9 、R10 及R11 獨立為具有碳數1～8的直鏈的烷基或具有碳數1～8的直鏈的烷氧基。R12 為碳數2～8的直鏈的烯基、或任意的氫被氟取代的碳數2～8的烯基。R13 及R14 獨立為碳數1～12的直鏈的烷基、碳數1～12的直鏈的烷氧基、或碳數2～12的直鏈的烯基。該些化合物中，為了提高上限溫度，1,4-伸環己基的相關立體構型是反式優於順式。
較佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)～化合物(1-3-1)，更佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)～化合物(1-1-3)，特別佳的化合物(1)為化合物(1-1-1)及化合物(1-1-3)。較佳的化合物(2)為化合物(2-1)～化合物(2-3)，更佳的化合物(2)為化合物(2-1)及化合物(2-3)，特別佳的化合物(2)為化合物(2-1)。較佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)～化合物(3-2-2)，更佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)及化合物(3-2-1)，特別佳的化合物(3)為化合物(3-1-1)。較佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)～化合物(4-2-1)，更佳的化合物(4)為化合物(4-1-1)。較佳的化合物(5)為化合物(5-1-1)～化合物(5-9-1)，更佳的化合物(5)為化合物(5-3-1)～化合物(5-5-1)及化合物(5-9-1)，特別佳的化合物(5)為化合物(5-3-1)、化合物(5-5-1)及化合物(5-9-1)。較佳的化合物(6)為化合物(6-1-1)～化合物(6-12-1)，更佳的化合物(6)為化合物(6-1-1)、化合物(6-4-1)及化合物(6-9-1)～化合物(6-12-1)。特別佳的化合物(6)為化合物(6-9-1)～化合物(6-12-1)。
第六，對可混合至組成物中的添加物進行說明。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、可聚合的化合物、聚合起始劑等。為了誘發液晶的螺旋結構(helical structure)而形成扭轉角，將光學活性的化合物混合至組成物中。此種化合物之例為化合物(7-1)～化合物(7-4)。光學活性的化合物的較佳比例為約5 wt%以下，更佳比例為約0.01 wt%～約2 wt%的範圍。
為了防止由大氣中的加熱導致的電阻率下降，或者為了於長時間使用元件後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦維持大電壓保持率，將抗氧化劑混合至組成物中。
抗氧化劑的較佳例為w是1～9的整數的化合物(8)等。於化合物(8)中，較佳的w為1、3、5、7或9。更佳的w為1或7。w為1的化合物(8)由於揮發性大，故於防止由大氣中的加熱導致的電阻率下降時有效。w為7的化合物(8)由於揮發性小，故於在長時間使用元件後不僅於室溫下而且於接近向列相的上限溫度的溫度下亦維持大電壓保持率時有效。關於抗氧化劑的較佳比例，為了獲得上述效果而為約50 ppm以上，為了不降低上限溫度或為了不提高下限溫度而為約600 ppm以下。更佳比例為約100 ppm～約300 ppm的範圍。
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。具有立體阻障(steric hindrance)的胺之類的光穩定劑亦較佳。關於該些吸收劑或穩定劑的較佳比例，為了獲得上述效果而為約50 ppm以上，為了不降低上限溫度或為了不提高下限溫度而為約10000 ppm以下，更佳比例為約100 ppm～約10000 ppm的範圍。
為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，將偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)混合至組成物中。色素的較佳比例為約0.01 wt%～約10 wt%的範圍。為了防止起泡，將二甲基矽油、甲基苯基矽油等的消泡劑混合至組成物中。關於消泡劑的較佳比例，為了獲得上述效果而為約1 ppm以上，為了防止顯示不良而為約1000 ppm以下，更佳比例為約1 ppm～約500 ppm的範圍。
為了適合於聚合物保持配向模式的元件，將可聚合的化合物混合至組成物中。可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)、乙烯基酮等的具有可聚合的基的化合物。特別佳之例為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。關於可聚合的化合物的較佳比例，為了獲得上述效果而為約0.05 wt%以上，為了防止顯示不良而為10 wt%以下，更佳比例為約0.1 wt%～2 wt%的範圍。可聚合的化合物較佳的是在光聚合起始劑等的適當的起始劑的存在下藉由UV照射等而聚合。用以進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型及適當的量已為業者所知，且記載於文獻中。例如作為光聚合起始劑的Irgacure 651(註冊商標)、Irgacure 184(註冊商標)、或Darocure 1173(註冊商標)(Ciba Japan公司製造)對於自由基聚合較為適當。可聚合的化合物較佳的是以約0.1 wt%～約5 wt%的範圍而含有光聚合起始劑，特別佳的是以約1 wt%～約3 wt%的範圍而含有光聚合起始劑。
第七，對成分化合物的合成法進行說明。該些化合物可藉由已知的方法來合成。對合成法加以例示。化合物(1-1-1)及化合物(1-1-3)是利用日本專利特開平10-251186號公報所記載的方法來合成。化合物(2-1)是利用日本專利特開平10-204016號公報所記載的方法來合成。化合物(3-1-1)是利用日本專利特表平4-501576號公報所記載的方法來合成。化合物(4-1-1)是利用日本專利特開昭59-70624號公報所記載的方法來合成。化合物(4-2-1)是利用日本專利特開昭59-176221號公報所記載的方法來合成。化合物(5-5-1)是利用日本專利特表2006-503130號公報所記載的方法來合成。化合物(6-5-1)是利用日本專利特開平2-233626號公報所記載的方法來合成。抗氧化劑是於市場上有售。式(8)的w為1的化合物可自西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)購入。w為7的化合物(8)等是藉由美國專利3660505號說明書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)、有機合成講義(Comprehensive Organic Synthesis,Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等書中記載的方法來合成。組成物是由以此種方式獲得的化合物藉由公知方法來製備。例如，將成分化合物混合，繼而藉由加熱而彼此溶解。
最後，對組成物的用途進行說明。大部分的組成物具有約-10℃以下的下限溫度、70℃以上的上限溫度、以及約0.07～約0.20的範圍的光學異向性。含有該組成物的元件具有大電壓保持率。該組成物適合於AM元件，特別適合於透射型AM元件。亦可藉由控制成分化合物的比例，或藉由混合其他液晶性化合物，而製備具有約0.08～約0.25的範圍的光學異向性的組成物，進而製備具有約0.10～約0.30的範圍的光學異向性的組成物。該組成物可用作具有向列相的組成物，且可藉由添加光學活性的化合物而用作光學活性的組成物。
該組成物可用於AM元件，進而亦可用於PM元件。該組成物可用於具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等的模式的AM元件及PM元件，特別佳的是用於具有TN、OCB或IPS模式的AM元件。該些元件可為反射型、透射型或半透射型。較佳的是用於透射型元件。亦可用於非晶矽-TFT元件或多晶矽-TFT元件。亦可用於將該組成物製成微膠囊而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型的元件、或使組成物中形成三維網狀高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型的元件。
實例
為了對組成物及組成物所含有的化合物進行評價，而將組成物及其化合物作為測定目標物。當測定目標物為組成物時，直接將組成物作為試樣來進行測定，並記載所得的值。當測定目標物為化合物時，藉由將該化合物(15 wt%)混合至母液晶(85 wt%)中而製備測定用試樣。根據藉由測定所得的值利用外插法來計算出化合物的特性值。(外插值)={(測定用試樣的測定值) ─0.85×(母液晶的測定值)}/0.15。當於該比例下層列相(或結晶)於25℃下析出時，將化合物與母液晶的比例依序變更為10 wt%：90 wt%、5 wt%：95 wt%、1 wt%：99 wt%。藉由該外插法來求出化合物相關的上限溫度、光學異向性、黏度及介電異向性的值。
母液晶的成分如下。各成分的比例為wt%。
特性值的測定是依照下述方法。該等大多數是日本電子機械工業會標準(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ‧ED-2521A所記載的方法、或對其加以修飾的方法。
向列相的上限溫度(NI，℃)：於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的熱板上放置試樣，以1℃/min的速度加熱。對試樣的一部分由向列相變化為等向性液體時的溫度進行測定。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℃及-40℃的冷藏室中保管10天後，觀察液晶相。例如當試樣於-20℃下保持向列相、於-30℃下變化為結晶或層列相時，將TC 記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
黏度(整體黏度(bulk viscosity)，η，於20℃下測定，mPa‧s)：測定時使用E型旋轉黏度計。
黏度(旋轉黏度，γ1，於25℃下測定，mPa‧s)：測定是依照M. Imai等人的『分子晶體及液晶』(Molecular Crystals and Liquid Crystals)Vol. 259,37(1995)中記載的方法來進行。於扭轉角為0°、且2片玻璃基板的間隔(胞間隙)為5 μm的TN元件中放入試樣。對該元件於16 V～19.5 V的範圍內以每0.5 V而階段性地施加電壓。不施加0.2秒後，以僅1個矩形波(矩形脈波，0.2秒)與不施加(2秒)的條件而反覆施加。對由於該施加而產生的暫態電流(transient current)之峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)進行測定。由該些測定值及M. Imai等人的論文中第40頁記載的算式(8)而獲得旋轉黏度的值。該計算中所必需的介電異向性的值是使用測定該旋轉黏度的元件藉由以下記載的方法而求出。
光學異向性(折射率異向性，Δn，於25℃下測定)：測定是使用波長589 nm的光，藉由在目鏡上安裝有偏光板的阿貝(Abbe)折射計來進行。對主稜鏡的表面朝一個方向摩擦後，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丄是於偏光方向與摩擦方向垂直時測定。光學異向性的值是由Δn=n∥－n丄的算式而計算出。
介電異向性(Δε，於25℃下測定)：於2片玻璃基板的間隔(胞間隙)為9 μm、且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(10 V、1 kHz)，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(0.5 V、1 kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε丄)。介電異向性的值是由Δε=ε∥－ε丄的算式而計算出。
臨界電壓(Vth，於25℃下測定，V)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。於2片玻璃基板的間隔(胞間隙)為約0.45/Δn(μm)、扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。施加於該元件的電壓(32 Hz，矩形波)是自0 V起以每0.02 V而階段性地增加至10 V。此時，對元件自垂直方向照射光，測定透過元件的光量。製作該光量達到最大時為透射率100%、該光量最小時為透射率0%的電壓-透射率曲線。臨界電壓為透射率達到90%時的電壓。
電壓保持率(VHR-1，25℃，%)：測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且2片玻璃基板的間隔(胞間隙)為5 μm。該元件是於放入試樣後以藉由紫外線進行聚合的黏接劑密封。對該TN元件施加脈波電壓(5 V、60微秒)而進行充電。利用高速電壓計以16.7毫秒的期間測定衰減的電壓，求出單位週期的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率為面積A相對於面積B的百分率。
電壓保持率(VHR-2，80℃，%)：測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且2片玻璃基板的間隔(胞間隙)為5 μm。該元件是於放入試樣後以藉由紫外線進行聚合的黏接劑密封。對該TN元件施加脈波電壓(5 V、60微秒)而進行充電。利用高速電壓計以16.7毫秒的期間測定衰減的電壓，求出單位週期的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率為面積A相對於面積B的百分率。
電壓保持率(VHR-3，25℃，%)：照射紫外線後測定電壓保持率，評價對紫外線的穩定性。VHR-3大的組成物對紫外線的穩定性高。測定時使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，且胞間隙為5 μm。於該元件中注入試樣，照射光20分鐘。光源為超高壓水銀燈USH-500D(優志旺電機製造)，元件與光源的間隔為20 cm。VHR-3的測定中，以16.7毫秒的期間測定衰減的電壓。VHR-3較佳的是90%以上，更佳的是95%以上。
電壓保持率(VHR-4，25℃，%)：將注入有試樣的TN元件於80℃的恆溫槽內加熱500小時後，測定電壓保持率，評價對熱的穩定性。VHR-4大的組成物對熱的穩定性高。VHR-4的測定中，以16.7毫秒的期間測定衰減的電壓。
響應時間(τ，於25℃下測定，ms)：測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)是設定於5 kHz。於2片玻璃基板的間隔(胞間隙)為5.0 μm、且扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對該元件施加矩形波(60 Hz、5 V、0.5秒)。此時，對元件自垂直方向照射光，測定透過元件的光量。該光量達到最大時為透射率100%，該光量最小時為透射率0%。上升時間(τr，rise time，毫秒)為透射率自90%變化為10%所需要的時間。下降時間(τf，falltime，毫秒)為透射率自10%變化為90%所需要的時間。響應時間為以此種方式求出的上升時間與下降時間之和。
電阻率(ρ，於25℃下測定，Ωcm)：於具備電極的容器中注入試樣1.0 mL。對該容器施加直流電壓(10 V)，測定10秒後的直流電流。電阻率是由以下算式而計算出。(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：測定時使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。載氣為氦氣(2 mL/min)。將試樣氣化室設定於280℃，偵測器(火焰離子偵測器(Flame Ionization Detector，FID))設定於300℃。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30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm，固定液相為二甲基聚矽氧烷，無極性)。該管柱是於200℃下保持2分鐘後，以5℃/min的比例升溫至280℃。將試樣製備成丙酮溶液(0.1 wt%)後，將其1 μL注入至試樣氣化室中。記錄計為島津製作所製造的C-R5A型Chromatopac或其同等品。所得的氣相層析圖中示出與成分化合物相對應的峰值的保持時間及峰值的面積。
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，亦可使用如下的毛細管柱：Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、Restek Corporation製造的Rtx-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、SGE International Pty. Ltd製造的BP-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)。為了防止化合物峰值的重疊，亦可使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M50-025(長度50 m、內徑0.25 mm、膜厚0.25 μm)。
組成物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下方法來計算出。液晶性化合物可利用氣相層析圖來檢測。氣相層析圖中的峰值的面積比相當於液晶性化合物的比例(莫耳數)。使用上文記載的毛細管柱時，可將各液晶性化合物的補正係數視為1。因此，液晶性化合物的比例(wt%)可由峰值的面積比來計算出。
藉由實例對本發明進行詳細說明。本發明不受下述實例的限定。比較例及實例中的化合物是根據下述表3的定義藉由記號來表示。表3中，1,4-伸環己基的相關立體構型為反式。實例中記號後的括弧內的編號對應於化合物的編號。(-)記號表示其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是相對於液晶組成物總重量的重量百分率(wt%)，液晶組成物中含有雜質。最後，對組成物的特性值進行總結。
[比較例1]
自國際公開2008-128623手冊所揭示的組成物中選擇實例13。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=75.0℃、Δn=0.096、Δε=7.9。
[比較例2]
自日本專利公開2008-255201號公報所揭示的組成物中選擇實例6。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(1-1-3)、化合物(2-1)、化合物(4-1-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=85.7℃、Tc≦-20℃、Δn=0.101、Δε=4.2、Vth=2.04 V、VHR-1=99.0%、VHR-2=98.2%、VHR-3=98.1%。
[比較例3]
自日本專利公開2008-095110號公報所揭示的組成物中選擇實例2。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=75.5℃、Tc≦-20℃、Δn=0.096、Δε=7.3、Vth=1.49 V。
[比較例4]
自日本專利公開2008-095098號公報所揭示的組成物中選擇實例1。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=80.0℃、Δn=0.094、Δε=10.2、Vth=1.31 V、η=23.3 mPa‧s。
[比較例5]
自國際公開2008-009398手冊所揭示的組成物中選擇實例2。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)、及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=73.1℃、Δn=0.091、Δε=7.4、Vth=1.46 V。
[比較例6]
自美國公開2007-176146A1公報所揭示的組成物中選擇實例4。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=78.0℃、Δn=0.094、Δε=9.4、Vth=1.31 V。
[比較例7]
自國際公開2006-133783手冊所揭示的組成物中選擇實例2。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=78.0℃、Δn=0.097、Δε=9.2、Vth=1.37 V。
[比較例8]
自日本專利特開2006-328400號公報所揭示的組成物中選擇實例6。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)。該組成物的成分及特性如下。
NI=79.0℃、Δn=0.094、Δε=10.2、Vth=1.33 V。
[比較例9]
自日本專利特開2006-328399號公報所揭示的組成物中選擇實例32。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)。該組成物的成分及特性如下。
NI=75.8℃、Δn=0.097、Δε=9.6。
[比較例10]
自日本專利特開2006-199941號公報所揭示的組成物中選擇實例18。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)、化合物(3-1-1)、及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=83.6℃、Δn=0.109、Δε=8.9、Vth=1.49 V、η=30.3 mPa‧s、VHR-1=98.9%、VHR-2=97.7%。
[比較例11]
自國際公開2006-038443手冊所揭示的組成物中選擇實例10。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=80.4℃、Tc≦-30℃、Δn=0.112、Δε=6.4、Vth=1.78V、γ1=65mPa‧s、VHR-1=99.7%、VHR-2=91.9%。
[比較例12]
自日本專利特表2008-502754號公報所揭示的組成物中選擇實例M12。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)、及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=81.5℃、Tc≦-30℃、Δn=0.080、Δε=8.9、Vth=1.31 V。
[比較例13]
自日本專利特開2005-220355號公報所揭示的組成物中選擇實例7。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-2)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=79.8℃、Δn=0.086、Δε=7.3。
[比較例14]
自德國公開102004019901A1公報所揭示的組成物中選擇實例K。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)及化合物(4-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=85.5℃、Δn=0.081、Δε=11.3。
[比較例15]
自日本專利特開2004-182882號公報所揭示的組成物中選擇實例6。其根據在於該組成物含有化合物(1-1-1)、化合物(2-1)、化合物(2-2)、化合物(2-3)、化合物(3-1-1)及化合物(3-2-1)，且NI點最高。該組成物的成分及特性如下。
NI=85.1℃、Tc≦-30℃、Δn=0.085、Vth=1.24 V、η=29.7 mPa‧s、VHR-1=98.6%、VHR-2=93.1%。
[實例1]
NI=93.5℃、Δn=0.127、Δε=11.2、η=23.9 mPa‧s、VHR-1=98.7%、VHR-2=98.3%、VHR-3=98.1%。
[實例2]
NI=93.5℃、Δn=0.129、Δε=11.9、η=23.4 mPa‧s、VHR-1=98.7%、VHR-2=98.3%、VHR-3=98.3%。
[實例3]
NI=95.6℃、Δn=0.128、Δε=9.4、η=21.3 mPa‧s、VHR-1=98.8%、VHR-2=98.4%、VHR-3=98.3%。
[實例4]
NI=96.3℃、Δn=0.120、Δε=6.3、η=19.2 mPa‧s、VHR-1=98.9%、VHR-2=98.2%。
[實例5]
NI=92.8℃、Tc≦-30℃、Δn=0.121、Δε=5.6、η=20.4 mPa‧s、VHR-1=98.6%、VHR-2=98.1%。
[實例6]
NI=92.6℃、Tc≦-30℃、Δn=0.121、Δε=6.6、η=18.9 mPa‧s、VHR-1=98.8%、VHR-2=98.3%。
[實例7]
NI=92.8℃、Δn=0.122、Δε=9.8、η=19.5 mPa‧s、VHR-1=98.9%、VHR-2=98.4%。
[實例8]
NI=95.9℃、Δn=0.121、Δε=9.1、η=19.6 mPa‧s、VHR-1=98.7%、VHR-2=98.3%。
[實例9]
NI=92.0℃、Tc≦-30℃、Δn=0.128、Δε=8.1、η=20.9 mPa‧s、VHR-1=98.1%、VHR-2=97.8%。
[實例10]
NI=93.1℃、Tc≦-30℃、Δn=0.125、Δε=10.4、η=20.2 mPa‧s、VHR-1=97.8%、VHR-2=97.0%。
[實例11]
NI=92.1℃、Tc≦-30℃、Δn=0.126、Δε=9.4、η=20.3 mPa‧s、VHR-1=97.7%、VHR-2=97.3%。
[實例12]
NI=94.1℃、Tc≦-30℃、Δn=0.127、Δε=8.1、η=18.5 mPa‧s、VHR-1=98.7%、VHR-2=98.3%。
實例1～實例12的組成物與比較例1～比較例15的組成物相比，具有向列相的較高上限溫度、較大折射率異向性。因此，本發明的液晶組成物具有較專利文獻1～專利文獻15所示的液晶組成物更優異的特性。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

  1. 一種液晶組成物，含有作為第一成分的選自式(1)所示化合物族群中的至少一種化合物、作為第二成分的選自式(2)所示化合物族群中的至少一種化合物、作為第三成分的選自式(3)所示化合物族群中的至少一種化合物、及作為第四成分的選自式(4)所示化合物族群中的至少一種化合物，且相對於液晶組成物的總重量，第一成分的比例為8wt%~25wt%的範圍，第二成分的比例為3wt%~33wt%的範圍，第三成分的比例為6wt%~12wt%的範圍，第四成分的比例為10wt%~21wt%的範圍，而且上述液晶組成物具有向列相， 其中，R1 為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、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、或任意的氫被氟取代的碳數2~12的烯基；Z1 、Z2 、Z3 及Z4 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；Z5 為單鍵或伸乙基；X1 、X2 、X3 、X4 、X5 及X6 獨立為氫或氟；Y1 為氟、氯或三氟甲氧基；於式(1)中，Z1 及Z2 中的至少一個為二氟亞甲氧基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自式(1-1)~式(1-3)所示化合物族群中的至少一種化合物，第三成分為選自式(3-1)及式(3-2)所示化合物族群中的至少一種化合物，另外第四成分為選自式(4-1)及式(4-2)所示化合物族群中的至少一種化合物， 其中，R1 為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或碳數2~12的烯基；R4 、R5 及R6 獨立為碳數1~12的烷基、或碳數1~12的烷氧基；R7 獨立為碳數2~12的烯基、或任意的氫被氟取代的碳數2~12的烯基； Z4 為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；X1 、X2 、X5 及X6 獨立為氫或氟；Y1 為氟、氯或三氟甲氧基。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第一成分為選自式(1-1)所示化合物族群中的至少一種化合物，第三成分為選自式(3-1)所示化合物族群中的至少一種化合物，另外第四成分為選自式(4-1)所示化合物族群中的至少一種化合物。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第三成分為選自式(3-1)所示化合物族群中的至少一種化合物、及選自式(3-2)所示化合物族群中的至少一種化合物之混合物。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組成物，其中第四成分為選自式(4-1)所示化合物族群中的至少一種化合物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更含有作為第五成分的選自式(5)所示化合物族群中的至少一種化合物， 其中，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、或任意的氫被氟取代的碳數2~12的烯基；Z6 及Z7 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；環A、環B及環C獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、 2-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；m為0、1或2；當m為0時，環B為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中第五成分為選自式(5-1)~式(5-9)所示化合物族群中的至少一種化合物， 其中，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、或任意的氫被氟取代的碳數2~12的烯基。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其中第五成分為選自式(5-5)所示化合物族群中的至少一種化合 物、及選自式(5-9)所示化合物族群中的至少一種化合物之混合物。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中第五成分的比例為5wt%~75wt%的範圍。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，更含有作為第六成分的選自式(6)所示化合物族群中的至少一種化合物， 其中，R1 為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或碳數2~12的烯基；環D獨立為1,4-伸環己基、1,3-二氧陸圓-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基或2,5-嘧啶；Z6 獨立為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；X1 及X2 獨立為氫或氟；Y1 為氟、氯或三氟甲氧基；n為1、2或3；當n為2時，兩個Z6 獨立為單鍵、伸乙基或羰氧基，當n為3時，三個環D中至少兩個環D獨立為1,3-二氧陸圓-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基或2,5-嘧啶。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其中第六成分為選自式(6-1)~式(6-12)所示化合物族群中 的至少一種化合物， 其中，R1 為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、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，其中第三成分為選自式(6-12)所示化合物族群中的至少一種化合物。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其中相對於液晶組成物的總重量，第六成分的比例為5wt%~50wt%的範圍。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其向列相的上限溫度為70℃以上，波長589nm下的光學異向性(25℃)為0.08以上，而且頻率1kHz時的介電異向性(25℃)為2以上。
  15. 一種液晶顯示元件，含有如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的動作模式為扭轉向列模式、光學補償彎曲模式、共平面切換模式或聚合物保持配向模式，且液晶顯示元件的驅動方式為主動式矩陣方式。
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