液晶显示元件.pdf

本发明提供一种液晶组成物，其在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大的介电各向异性、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性等特性中，满足至少1种特性，或关于至少2种特性而具有适当的平衡。本发明还提供具有短响应时间、大电压保持率、大对比度、长寿命等的有源矩阵元件。本发明的液晶显示元件含有液晶组成物，该液晶组成物含有具有高上限温度或者正的大介电各向异性的特定化合物作为第一成分、含有具有负的大介电各向异性以及低下限温度的特定化合物作为第二成分，且也可含有具有小的粘度或者大的上限温度的特定化合物作为第三成分，且具有正介电各向异性。

权利要求书
1.  一种液晶显示元件，包含至少其中一块为透明的一对基板，含有夹持于这些基板间的具有正介电各向异性的液晶组成物，且包括配向层、偏光板以及透明电极；并且
所述液晶组成物含有选自式(1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第一成分、以及含有选自式(2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第二成分：

其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基；环A为1，4-伸环己基、1，4-伸苯基、2-氟-1，4-伸苯基、3-氟-1，4-伸苯基、3，5-二氟-1，4-伸苯基、嘧啶-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基、或者四氢哌喃-2，5-二基；环B及环D独立地为1，4-伸环己基、四氢哌喃-2，5-二基、1，4-伸苯基、或者至少1个氢经氟或氯取代的1，4-伸苯基；环C为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、或者7，8-二氟色满-2，6-二基；X1及X2独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；Z1为单键、伸乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基；Z2及Z3独立地为单键、伸乙基、亚甲基氧基、或者羰基氧基；k为1、2或3；m为1、2或3；n为0或1，而且m与n的和为3以下。

2.  根据权利要求1所述的液晶显示元件，其中含有选自式(1-1)至式(1-18)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分：


其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7及X8独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。

3.  根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求2所述的式(1-10)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求2所述的式(1-17)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求2所述的式(1-8)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分。

6.  根据权利要求1至5中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自式(2-1)至式(2-19)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分：


其中，R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基。

7.  根据权利要求1至6中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求6所述的式(2-4)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。

8.  根据权利要求1至7中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求6所述的式(2-6)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。

9.  根据权利要求1至8中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求6所述的式(2-13)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。

10.  根据权利要求1至9中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求6所述的式(2-2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。

11.  根据权利要求1至10中任一项所述的液晶显示元件，其中基于液晶组成物的总重量，液晶组成物的第一成分的比例为5重量％至95重量％的范围，第二成分的比例为5重量％至50重量％的范围。

12.  根据权利要求1至11中任一项所述的液晶显示元件，其中进而含有选自式(3)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分：

此处，R4及R5独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少1个氢经氟取代的碳数2至12的烯基；环E及环F独立地为1，4-伸环己基、1，4-伸苯基、2-氟-1，4-伸苯基、3-氟-1，4-伸苯基、或者2，5-二氟-1，4-伸苯基；Z4为单键、伸乙基、或者羰基氧基；p为1、2或3。

13.  根据权利要求1至12中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分：

此处，R4及R5独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少1个氢经氟取代的碳数2至12的烯基。

14.  根据权利要求1至13中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求13所述的式(3-1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分。

15.  根据权利要求1至14中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求13所述的式(3-5)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分。

16.  根据权利要求1至15中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如权利要求13所述的式(3-8)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分。

17.  根据权利要求12至16中任一项所述的液晶显示元件，其中基于液晶组成物的总重量，液晶组成物的第三成分的比例为10重量％至90重量％的范围。

18.  根据权利要求1至17中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为边缘场切换模式，液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。

19.  根据权利要求1至17中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为扭转向列模式、电控双折射模式、光学补偿弯曲模式、共面切换模式、聚合物稳定配向模式、或者电场感应光反应配向模式，液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。

20.  一种液晶组成物，其包含于如权利要求1至19中任一项所述的液晶显示元件中。

21.  根据权利要求20所述的液晶组成物，其中向列相的上限温度为70℃以上，在25℃下测定的波长589nm下的光学各向异性为0.07以上，而且在25℃下测定的频率1kHz下的介电各向异性为2以上。

22.  根据权利要求20或21所述的液晶组成物，其中在25℃下测定的频率1kHz下的液晶分子的短轴方向上的介电常数为3.5以上。

23.  一种如权利要求20至22中任一项所述的液晶组成物的用途，其用于液晶显示元件。

说明书液晶显示元件
技术领域
本发明是有关于一种主要适合于有源矩阵(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。尤其是有关于一种介电各向异性为正的液晶组成物，且有关于含有该组成物的扭转向列(twisted nematic，TN)模式、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)模式、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)模式、共面切换(in-plane switching，IPS)模式、边缘场切换(fringe field switching，FFS)模式、聚合物稳定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式、或者电场感应光反应配向(field induced photo-reactive alignment，FPA)模式的元件等。
背景技术
液晶显示元件中，基于液晶的运作模式的分类为相变(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)、共面切换(in-plane switching，IPS)、垂直配向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、聚合物稳定配向(polymer sustained alignment，PSA)、电场感应光反应配向(field induced photo-reactive alignment，FPA)模式等。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，AM)。PM分类为静态(static)与多工(multiplex)等，AM分类为薄膜晶体管(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)以及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而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、利用背光源的穿透型、以及利用自然光与背光源两者的半穿透型。
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，而提高组成物的一般特性。将2个一般特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组成物的一般特性进一步进行说明。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的较佳的上限温度约为70℃以上，而且向列相的较佳的下限温度约为-10℃以下。组成物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示出动态图像，较佳为响应时间短。因此，较佳为组成物的粘度小。更佳为在低温下的黏度小。组成物的弹性常数与元件的对比度相关联。元件中为了提高对比度，更佳为组成物中的弹性常数大。
表1.组成物与AM元件的一般特性


1)可缩短向液晶单元中注入组成物的时间
组成物的光学各向异性与元件的对比度相关联。组成物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)是设计成使对比度为最大。适当的积值依存于运作模式的种类。TN之类的模式的元件中，适当的值约为0.45μm。该情况下，对单元间隙小的元件而言较佳为具有大的光学各向异性的组成物。组成物的大介电各向异性有助于元件的低临限电压、小的消耗电力及大对比度。因此，较佳为大介电各向异性。尤其在FFS模式中，通过倾斜电场，一部分的液晶分子的排列相对于面板基板并不平行，因此为了抑制该些液晶分子的倾斜向上，较佳为液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)大。通过抑制液晶分子的倾斜向上，可提高具有FFS模式的元件的穿透率，因此有助于大对比度。组成物的大的比电阻有助于大的电压保持率，且有助于元件的大对比度。因此，较佳为在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组成物。较佳为在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组成物。组成物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关联。当该些组成物的稳定性高时，该元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视等所使用的AM元件而言较佳。组成物的弹性常数大有助于元件的大对比度及短响应时间。因此，较佳为大的弹性常数。
具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组成物。另一方面，具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组成物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组成物。具有PSA模式或者FPA模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组成物。具有正介电各向异性的液晶组成物的例子揭示于以下的专利文献1及专利文献2中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2000-080370号公报
专利文献2：日本专利特开2005-163047号公报
理想的AM元件具有可使用的温度范围广、响应时间短、对比度大、临限电压低、电压保持率大、寿命长等特性。理想为响应时间短于1毫秒。因此，组成物的理想特性为向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大介电各向异性、液晶分子的短轴方向上的大介电常数、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的一目的为一种液晶组成物，其在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大介电各向异性、液晶分子的短轴方向上的大介电常数、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等特性中，满足至少1种特性。其他目的为一种关于至少2种特性而具有适当平衡的液晶组成物。另一目的为含有此种组成物的液晶显示元件。另一目的为具有适当的光学各向异性、大介电各向异性、对紫外线的高稳定性、大的弹性常数等的组成物，以及具有短响应时间、大的电压保持率、大对比度、长寿命等特性的AM元件。
解决问题的技术手段
本发明为一种液晶显示元件，其包含至少其中一块为透明的一对基板，含有夹持于该些基板间的具有正介电各向异性的液晶组成物，且包括配向层、偏光板以及透明电极；并且该液晶组成物含有选自式(1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第一成分、以及含有选自式(2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第二成分。

其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基；环A为1，4-伸环己基、1，4-伸苯基、2-氟-1，4-伸苯基、3-氟-1，4-伸苯基、3，5-二氟-1，4-伸苯基、嘧啶-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基、或者四氢哌喃-2，5-二基；环B及环D独立地为1，4-伸环己基、四氢哌喃-2，5-二基、1，4-伸苯基、或者至少1个氢经氟或氯取代的1，4-伸苯基；环C为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、或者7，8-二氟色满-2，6-二基；X1及X2独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；Z1为单键、伸乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基；Z2及Z3独立地为单键、伸乙基、亚甲基氧基、或者羰基氧基；k为1、2或3；m为1、2或3；n为0或1，而且，m与n的和为3以下。
发明的效果
本发明的优点为一种在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大介电各向异性、液晶分子的短轴方向上的大介电常数、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性等特性中，满足至少1种特性的液晶组成物。本发明的一方面为关于至少2种特性而具有适当平衡的液晶组成物。另一方面为含有此种组成物的液晶 显示元件。其他方面为具有适当的光学各向异性、大介电各向异性、对紫外线的高稳定性等特性的组成物，以及具有短响应时间、大的电压保持率、大对比度、长寿命等特性的AM元件。
具体实施方式
本说明书中的用语的使用方法如下所述。有时将本发明的液晶组成物或者本发明的液晶显示元件分别简称为“组成物”或者“元件”。液晶显示元件是液晶显示面板以及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(smectic phase)等液晶相的化合物或者虽不具有液晶相但作为组成物的成分而有用的化合物。该有用的化合物具有例如1，4-伸环己基或1，4-伸苯基之类的六员环，其分子结构为棒状(rod like)。光学活性化合物以及可聚合的化合物有时被添加于组成物中。即便该些化合物为液晶性化合物，在此也被分类为添加物。有时将选自式(1)所表示的化合物组群中的至少一种化合物简称为“化合物(1)”。“化合物(1)”是指式(1)所表示的一种化合物或者两种以上的化合物。对于其他化学式所表示的化合物也同样。关于“经取代”的“至少1个”是指不仅是位置，而且其个数也可无限制地选择。
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”。“比电阻大”是指组成物在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻，并且在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻。所谓“电压保持率大”，是指元件在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的电压保持率，并且在长时间使用后不仅在室温下，在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的电压保持率。当对光学各向异性等特性进行说明时，使用以实施例中记载的测定方法所获得的值。第一成分是1种化合物或者2种以上的化合物。“第一成分的比例”是以基于液晶组成物的总重量的第一成分的重量百分率(重量％)来表示。对于第二成分的比例等也同样。混合于组成物中的添加物的比例是以基于液晶组成物的总重量的重量百分率(重量％)或者重量百万分率(ppm)来表示。
成分化合物的化学式中，将R1的记号用于多种化合物。该些化合物中的任意2种化合物中，R1所选择的基团可相同，也可不同。例如，有化合物(1)的R1为乙基，且化合物(1-1)的R1为乙基的情况。也有化合物(1)的R1为乙基，而化合物(1-1)的R1为丙基的情况。该规则也适用于R2、X1等。
本发明为下述项目等。
1.一种液晶显示元件，其包含至少其中一块为透明的一对基板，含有夹持于该些基板间的具有正介电各向异性的液晶组成物，且包括配向层、偏光板以及透明电极，并且该液晶组成物含有选自式(1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第一成分、以及含有选自式(2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第二成分：

其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基；环A为1，4-伸环己基、1，4-伸苯基、2-氟-1，4-伸苯基、3-氟-1，4-伸苯基、3，5-二氟-1，4-伸苯基、嘧啶-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基、或者四氢哌喃-2，5-二基；环B及环D独立地为1，4-伸环己基、四氢哌喃-2，5-二基、1，4-伸苯基、或者至少1个氢经氟或氯取代的1，4-伸苯基；环C为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、或者7，8-二氟色满-2，6-二基；X1及X2独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；Z1为单键、伸乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基；Z2及Z3独立地为单键、伸乙基、亚甲基氧基、或者羰基氧基；k为1、2或3；m为1、2或3；n为0或1，而且，m与n的和为3以下。
2.如项1所述的液晶显示元件，其中含有选自式(1-1)至式(1-18)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分：


其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7及X8独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
3.如项1或项2所述的液晶显示元件，其中含有选自如项2所述的式(1-10)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分。
4.如项1至项3中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项2所述的式(1-17)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分。
5.如项1至项4中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项2所述的式(1-8)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第一成分。
6.如项1至项5中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自式(2-1)至式(2-19)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分：


其中，R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基。
7.如项1至项6中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项6所述的式(2-4)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。
8.如项1至项7中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项6所述的式(2-6)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。
9.如项1至项8中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项6所述的式(2-13) 所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。
10.如项1至项9中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项6所述的式(2-2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第二成分。
11.如项1至项10中任一项所述的液晶显示元件，其中基于液晶组成物的总重量，液晶组成物的第一成分的比例为5重量％至95重量％的范围，第二成分的比例为5重量％至50重量％的范围。
12.如项1至项11中任一项所述的液晶显示元件，其中进而含有选自式(3)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分：

其中，R4及R5独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少1个氢经氟取代的碳数2至12的烯基；环E及环F独立地为1，4-伸环己基、1，4-伸苯基、2-氟-1，4-伸苯基、3-氟-1，4-伸苯基、或者2，5-二氟-1，4-伸苯基；Z4为单键、伸乙基、或者羰基氧基；p为1、2或3。
13.如项1至项12中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分：

此处，R4及R5独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少1个氢经氟取代的碳数2至12的烯基。
14.如项1至项13中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项13所述的式(3-1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分。
15.如项1至项14中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项13所述的式(3-5)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分。
16.如项1至项15中任一项所述的液晶显示元件，其中含有选自如项13所述的式(3-8)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为液晶组成物的第三成分。
17.如项12至项16中任一项所述的液晶显示元件，其中基于液晶组成物的总重量，液晶组成物的第三成分的比例为10重量％至90重量％的范围。
18.如项1至项17中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为FFS模式，液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
19.如项1至项17中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶显示元件的运作模式为TN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、PSA模式、或者FPA模式，液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。
20.一种液晶组成物，其包含于如项1至项19中任一项所述的液晶显示元件中。
21.如项20所述的液晶组成物，其中向列相的上限温度为70℃以上，在25℃下测定的波长589nm下的光学各向异性为0.07以上，而且在25℃下测定的频率1kHz下的介电各向异性为2以上。
22.如项20或项21所述的液晶组成物，其中在25℃下测定的频率1kHz下的液晶分子的短轴方向上的介电常数为3.5以上。
23.一种如项20至项22中任一项所述的液晶组成物的用途，其用于液晶显示元件。
本发明也包含以下项目。1)进而含有光学活性化合物的上述组成物；2)进而含有抗氧化剂、紫外线吸收剂、消泡剂、可聚合的化合物、聚合起始剂等添加物的上述组成物；3)含有上述组成物的AM元件；4)含有上述组成物，而且具有TN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、FFS模式、PSA模式、FPA模式的元件；5)含有上述组成物的穿透型元件；6)将上述组成物作为具有向列相的组成物的用途；7)通过在上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。
以如下顺序对本发明的组成物进行说明。第一，对组成物中的成分化合物的构成进行说明。第二，对成分化合物的主要特性、以及该化合物对组成物带来的主要效果进行说明。第三，对组成物中的成分的组合、成分的较佳比例以及其根据进行说明。第四，对成分化合物的较佳形态进行说明。第五，列出成分化合物的具体例。第六，对可混合于组成物中的添加物进行说明。第七，对成分化合物的合成法进行说明。第八，对组成物的用途进行说明。最后，对液晶显示元件中使用的构件进行说明。
第一，对组成物中的成分化合物的构成进行说明。本发明的组成物被分类为组成物A与组成物B。组成物A除了含有选自化合物(1)、化合物(2)、以及化合物(3)中的液晶化合物以外，也可进而含有其他的液晶性化合物、添加物、杂质等。“其他的液晶性化合物” 是与化合物(1)、化合物(2)、以及化合物(3)不同的液晶性化合物。此种化合物是出于进一步调整特性的目的而混合于组成物中。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混入的化合物等。即便该化合物为液晶性化合物，在此也被分类为杂质。
组成物B实质上仅包含选自化合物(1)、化合物(2)、以及化合物(3)中的化合物。“实质上”是指组成物可含有添加物以及杂质，但不含与该些化合物不同的液晶性化合物。与组成物A相比较，组成物B的成分的数量少。就降低成本的观点而言，组成物B优于组成物A。就可通过混合其他的液晶性化合物来进一步调整物性的观点而言，组成物A优于组成物B。
第二，对成分化合物的主要特性、以及该化合物给组成物的特性带来的主要效果进行说明。基于本发明的效果，将成分化合物的主要特性归纳于表2中。表2的记号中，L是指大或高，M是指中等程度的，S是指小或低。记号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类，0(零)是指值大致为零。
表2.化合物的特性
化合物(1)(2)(3)上限温度S～MS～LS～L黏度M～LM～LS～M光学各向异性M～LM～LS～L介电各向异性S～LM～L1)0比电阻LLL
1)介电各向异性的值为负，记号表示绝对值的大小
当将成分化合物混合于组成物中时，成分化合物给组成物的特性带来的主要效果如下所述。化合物(1)提高介电各向异性，而且降低下限温度。化合物(2)提高液晶分子的短轴方向上的介电常数，而且降低下限温度。化合物(3)提高上限温度、或者降低粘度。
第三，对组成物中的成分的组合、成分的较佳比例以及其根据进行说明。组成物中的成分的组合为第一成分+第二成分以及第一成分+第二成分+第三成分。组成物中的成分的较佳组合为第一成分+第二成分+第三成分。
为了提高介电各向异性，第一成分的较佳比例约为5重量％以上，为了降低下限温度，第一成分的较佳比例约为95重量％以下。尤佳的比例为约10重量％至约80重量％的范围。特佳的比例为约15重量％至约70重量％的范围。
为了提高液晶分子的短轴方向上的介电常数，第二成分的较佳比例约为5重量％以上，为了降低下限温度，第二成分的较佳比例约为50重量％以下。尤佳的比例为约10重量％至约40重量％的范围。特佳的比例为约10重量％至约30重量％的范围。
为了降低粘度，第三成分的较佳比例约为10重量％以上，为了降低下限温度，第三成分的较佳比例约为90重量％以下。尤佳的比例为约15重量％至约85重量％的范围。特佳的比 例为约20重量％至约80重量％的范围。
第四，对成分化合物的较佳形态进行说明。R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基。为了提高对紫外线的稳定性，或者为了提高对热的稳定性，较佳的R1为碳数1至12的烷基。R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基。为了提高对紫外线的稳定性等，或者为了提高对热的稳定性，较佳的R2或R3为碳数1至12的烷基，为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的R2或R3为碳数1至12的烷氧基。R4及R5独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少1个氢经氟取代的碳数2至12的烯基。为了降低粘度，较佳的R4或R5为碳数2至12的烯基，为了提高对紫外线的稳定性，或者为了提高对热的稳定性，较佳的R4或R5为碳数1至12的烷基。
较佳的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或者辛基。为了降低粘度，尤佳的烷基为乙基、丙基、丁基、戊基、或者庚基。
较佳的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或者庚氧基。为了降低粘度，尤佳的烷氧基为甲氧基或者乙氧基。
较佳的烯基为：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、或者5-己烯基。为了降低粘度，尤佳的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或者3-戊烯基。该些烯基中的-CH＝CH-的较佳立体构型依存于双键的位置。为了降低粘度，在如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之类的烯基中较佳为反式构型。在如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中较佳为顺式构型。
至少1个氢经氟取代的烯基的较佳例为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、以及6，6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度，尤佳例为2，2-二氟乙烯基、以及4，4-二氟-3-丁烯基。
烷基不包含环状烷基。烷氧基不包含环状烷氧基。烯基不包含环状烯基。为了提高上限温度，与1，4-伸环己基有关的立体构型是反式优于顺式。
环A为1，4-伸环己基、1，4-伸苯基、2-氟-1，4-伸苯基、3-氟-1，4-伸苯基、3，5-二氟-1，4-伸苯基、嘧啶-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基、或者四氢哌喃-2，5-二基，当k为2或3时，任意的2个环A可相同，也可不同。为了提高上限温度，较佳的环A为1，4-伸环己基，为了提高光学各向异性，较佳的环A为1，4-伸苯基，为了提高介电各向异性，较佳的环A为3，5-二氟-1，4-伸苯基。环B及环D独立地为1，4-伸环己基、四氢哌喃-2，5-二基、1，4-伸苯基、或者至少1个氢经氟或氯取代的1，4-伸苯基；当m为2或3时，任意的2个环B可相同，也可不同。为了降低粘度，较佳的环B或环D为1，4-伸环己基，为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的环B或环D为四氢哌喃-2，5-二基，为了提高光学各向异性，较佳的环B或环D为1，4-伸苯基。四氢哌喃-2，5-二基为
或者较佳为
环C为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、或者7，8-二氟色满-2，6-二基。为了降低粘度，较佳的环C为2，3-二氟-1，4-伸苯基，为了降低光学各向异性，较佳的环C为2-氯-3-氟-1，4-伸苯基，为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的环C为7，8-二氟色满-2，6-二基。
环E及环F独立地为1，4-伸环己基、1，4-伸苯基、2-氟-1，4-伸苯基、3-氟-1，4-伸苯基、或者2，5-二氟-1，4-伸苯基，当p为2或3时，任意的2个环E可相同，也可不同。为了降低粘度，较佳的环E或者环F为1，4-伸环己基，为了提高光学各向异性，较佳的环E或者环F为1，4-伸苯基。“2-氟-1，4-伸苯基”等是以将左侧作为1位的环来表示，“2-氟-1，4-伸苯基”与“3-氟-1，4-伸苯基”是表示氟的位置存在不同。
Z1为单键、伸乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基，当k为2或3时，任意的2个Z1可相同，也可不同。为了降低粘度，较佳的Z1为单键，为了提高介电各向异性，较佳的Z1为二氟亚甲基氧基。Z2及Z3独立地为单键、伸乙基、亚甲基氧基、或者羰基氧基，当m为2或3时，任意的2个Z2可相同，也可不同。为了降低粘度，较佳的Z2或Z3为单键，为了降低下限温度，较佳的Z2或Z3为伸乙基，为了提高介电各向异性的绝对值，较佳的Z2或Z3为亚甲基氧基。Z4为单键、伸乙基、或者羰基氧基，当p为2或3时，任意的2个Z4可相同，也可不同。为了降低粘度，较佳的Z4为单键，为了提高上限温度，较佳的Z4为羰基氧基。
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7及X8独立地为氢或氟。为了提高介电各向异性，较佳的X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7或X8为氟，为了降低粘度，较佳的X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7或X8为氢。
Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。为了降低粘度，较佳的Y1为氟。
k为1、2或3。为了降低下限温度，较佳的k为2，为了提高上限温度，较佳的k为3。m为1、2或3。为了降低粘度，较佳的m为1，为了提高上限温度，较佳的m为2或3。n为0或1。为了降低粘度，较佳的n为0，为了降低下限温度，较佳的n为1。p为1、2或3。为了降低粘度，较佳的p为1，为了提高上限温度，较佳的p为2或3。
第五，示出成分化合物的具体例。下述较佳的化合物中，R5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、或者至少1个氢经氟取代的碳数2至12的烯基。R6为具有碳数1至12的直链烷基、或者具有碳数2至12的直链烯基。R7为具有碳数1至12的直链烷基或者具有碳数1至12的直链烷氧基。R8及R9独立地为具有碳数1至12的直链烷基、具有碳数1至12的直链烷氧基、或者具有碳数2至12的直链烯基。
较佳的化合物(1)为化合物(1-1-1)至化合物(1-18-1)。尤佳的化合物(1)为化合物(1-2-1)、化合物(1-3-1)、化合物(1-4-1)、化合物(1-5-1)、化合物(1-6-1)、化合物(1-8-1)、化合物(1-10-1)、化合物(1-10-2)、化合物(1-17-1)、以及化合物(1-17-2)。特佳的化合物(3)为化合物(1-8-1)、化合物(1-10-1)、以及化合物(1-17-1)。较佳的化合物(2)为化合物(2-1-1)至化合物(2-19-1)。尤佳的化合物(2)为化合物(2-1-1)、化合物(2-2-1)、化合物(2-3-1)、化合物(2-4-1)、化合物(2-6-1)、化合物(2-8-1)、化合物(2-9-1)、化合物(2-13-1)。特佳的化合物(2)为化合物(2-1-1)、化合物(2-2-1)、化合物(2-4-1)、化合物(2-6-1)、以及化合物(2-13-1)。较佳的化合物(3)为化合物(3-1-1)至化合物(3-13-1)。尤佳的化合物(3)为化合物(3-1-1)至化合物(3-3-1)、化合物(3-5-1)、以及化合物(3-8-1)。特佳的化合物(3)为化合物(3-1-1)、化合物(3-5-1)、以及化合 物(3-8-1)。






第六，对可混合于组成物中的添加物进行说明。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。出于引发液晶的螺旋结构来赋予扭转角的目的，而将光学活性化合物混合于组成物中。此种化合物的例子为化合 物(4-1)至化合物(4-5)。光学活性化合物的较佳比例约为5重量％以下。尤佳的比例为约0.01重量％至约2重量％的范围。

为了防止由大气中的加热引起的比电阻下降，或者为了使元件在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也维持大的电压保持率，将抗氧化剂混合于组成物中。

抗氧化剂的较佳例是q为1至9的整数的化合物(5)等。化合物(5)中，较佳的q为1、3、5、7或9。尤佳的q为1或7。q为1的化合物(5)由于挥发性大，故而在防止由大气中 的加热引起的比电阻下降时有效。q为7的化合物(5)由于挥发性小，故而对于将元件在长时间使用后，不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也维持大的电压保持率而言有效。为了获得上述效果，抗氧化剂的较佳比例约为50ppm以上，为了不降低上限温度，或者为了不提高下限温度，抗氧化剂的较佳比例约为600ppm以下。尤佳的比例为约100ppm至约300ppm的范围。
紫外线吸收剂的较佳例为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，具有立体阻碍的胺之类的光稳定剂也较佳。为了获得上述效果，该些吸收剂或稳定剂中的较佳比例约为50ppm以上，为了不降低上限温度，或者为了不提高下限温度，该些吸收剂或稳定剂中的较佳比例约为10000ppm以下。尤佳的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，将偶氮系色素、蒽醌系色素等之类的二色性色素(dichroic dye)混合于组成物中。色素的较佳比例为约0.01重量％至约10重量％的范围。为了防止起泡，将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂混合于组成物中。为了获得上述效果，消泡剂的较佳比例约为1ppm以上，为了防止显示不良，消泡剂的较佳比例约为1000ppm以下。尤佳的比例为约1ppm至约500ppm的范围。
为了适合于聚合物稳定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件，将可聚合的化合物混合于组成物中。可聚合的化合物的较佳例为：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、环氧化合物(环氧乙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等具有可聚合的基团的化合物。特佳例为丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯的衍生物。此种化合物的例子为化合物(6-1)至化合物(6-9)。为了获得上述效果，可聚合的化合物的较佳比例约为0.05重量％以上，为了防止显示不良，可聚合的化合物的较佳比例约为10重量％以下。尤佳的比例为约0.1重量％至约2重量％的范围。

此处，R10、R11、R12、及R13独立地为丙烯酰基氧基或者甲基丙烯酰基氧基，R14及R15独立地为氢、卤素、或者碳数1至10的烷基，Z5、Z6、Z7、及Z8独立地为单键或者碳数1至12的伸烷基，至少1个-CH2-可由-O-或-CH＝CH-所取代，r、s及t为0、1或2。化合物(6-1)中，横切六角形的垂直线表示六员环上的任意氢可经氟取代。r等下标表示所取代的氟的数量。 该规则也适用于化合物(6-2)等。化合物(6-1)中，r与s的和为1以上，化合物(6-4)中，r、s与t的和为1以上。
可聚合的化合物较佳为在光聚合起始剂等适当的起始剂存在下，通过紫外线(Ultraviolet，UV)照射等来进行聚合。用于聚合的适当条件、起始剂的适当类型以及适当的量己为本领域技术人员所知，并记载于文献中。例如作为光起始剂的Irgacure 651(注册商标：BASF)、Irgacure184(注册商标：BASF)、或者Darocure 1173(注册商标：BASF)适合于自由基聚合。光聚合起始剂的较佳比例为可聚合的化合物的约0.1重量％至约5重量％的范围，特佳比例为约1重量％至约3重量％的范围。
第七，对成分化合物的合成法进行说明。该些化合物(1)至化合物(3)可利用已知方法来合成。例示合成法。化合物(1-3-1)、化合物(1-6-2)、化合物(1-7-1)、以及化合物(1-10-1)是利用日本专利特开平10-251186号公报中记载的方法来合成。化合物(1-14-1)、以及化合物(1-16-1)是利用日本专利特开平2-233626号公报中记载的方法来合成。化合物(2-1-1)以及化合物(2-6-1)是利用日本专利特表平2-503441号公报中记载的方法来合成。化合物(3-1-1)是利用日本专利特开昭59-176221号公报中记载的方法来合成。化合物(3-5-1)是利用日本专利特开昭57-165328号公报以及日本专利特开昭59-176221号公报中记载的方法来合成。抗氧化剂已有市售。式(5)的q为1的化合物可从奥德里奇(西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation))获取。q为7的化合物(5)等是利用美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。
未记载合成法的化合物可利用有机合成(Organic Syntheses，约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons，Inc))、有机反应(Organic Reactions，约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons，Inc))、综合有机合成(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版公司(Pergamon Press))、新实验化学讲座(丸善)等成书中记载的方法来合成。组成物是利用公知方法，由以上述方式获得的化合物来制备。例如，将成分化合物混合，然后通过加热而使其相互溶解。
第八，对组成物的用途进行说明。本发明的组成物主要具有约-10℃以下的下限温度、约70℃以上的上限温度、而且约0.07至约0.20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。该组成物特别适合于穿透型AM元件。也可通过控制成分化合物的比例，或者通过混合其他的液晶性化合物，来制备具有约0.08至约0.25范围的光学各向异性的组成物，进而制备具有约0.10至约0.30范围的光学各向异性的组成物。该组成物可作为具有向列相的组成物来使用，且可通过添加光学活性化合物而作为光学活性组成物来使用。
该组成物可用于AM元件。进而也可用于PM元件。该组成物可用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA、FPA等模式的AM元件以及PM元件。特佳为用于具有TN、OCB、IPS模式或者FFS模式的AM元件。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中，未施加电压的状态下的液晶分子的排列相对于面板基板，可为平行或垂直。该些元件可为反射型、穿透型或者半穿透型。较佳为用于穿透型元件。也可用于非晶硅-TFT元件或者多晶硅-TFT元件。也可用于将该组成物微胶囊化来制作的向列型曲线排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件、或在组成物中形成有三维网状高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件。
最后，对用于液晶显示元件的构件进行说明。液晶显示元件为包含至少其中一块为透明的一对基板，具有夹持于该些基板间的液晶组成物，且包括配向层、偏光板以及透明电极的液晶显示元件。例如，包含称为阵列基板及彩色滤光片基板的2块玻璃基板，在各玻璃基板上形成薄膜晶体管(TFT)、画素、着色层等。在该2块玻璃基板之间注入液晶组成物，构成液晶显示元件。
玻璃基板中例如使用铝硅酸盐玻璃(aluminosilicate glass)或者铝硼硅酸盐玻璃(aluminoborosilicate glass)。
配向层中使用的配向剂只要是通过利用摩擦处理而具有配向性来对液晶分子赋予配向的化合物，则并无特别限制，代表例可列举：聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、聚碳酸酯、以及聚酰亚胺的前驱物即聚酰胺酸等或者在它们中添加有维持或者增强配向特性的物质者。特佳为聚酰亚胺、聚酰胺酸或者聚乙烯醇。
偏光板例如是通过在经单轴延伸的聚乙烯醇(Poly Vinyl Alcohol，PVA)膜上，使碘分子在与延伸方向相同的方向上吸附配向而获得。
透明电极通常使用氧化铟-锡(Indium-Tin Oxide)或氧化铟-锌(Indium-Zinc Oxide)。
实施例
为了对组成物以及组成物中所含的化合物的特性进行评价，而将组成物以及该化合物作为测定目标物。当测定目标物为组成物时直接作为试样来测定，记载所得的值。当测定目标物为化合物时，通过将该化合物(15重量％)混合于母液晶(85重量％)中来制备测定用试样。根据通过测定而得的值，利用外推法来算出化合物的特性值。(外推值)＝{(测定用试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。当在该比例下，层列相(或者结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例以10重量％：90重量％、5重量％：95重量％、1重量％：99重量％的顺序变更。利用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％。

特性值的测定是依据下述方法。该些方法多为社团法人电子资讯技术产业协会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association，以下称为JEITA)所审议制定的 JEITA规格(JEITA ED-2521B)中记载的方法、或者将其修饰而得的方法。
向列相的上限温度(NI；℃)：在包括偏光显微镜的熔点测定装置的加热板上放置试样，以1℃/分钟的速度进行加热。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℃的冷冻器中保管10天后，观察液晶相。例如，当试样在-20℃下为向列相的状态，而在-30℃下变化为结晶或者层列相时，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(体积粘度：η；在20℃下测定；mPa·s)：测定时使用E型旋转粘度计。
粘度(旋转粘度：γ1；在25℃下测定；mPa·s)：测定是依据M.Imai等人的分子晶体与液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)第259卷第37页(1995)中记载的方法。在扭转角为0°且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的TN元件中放入试样。对该元件，在16V至19.5V的范围内以0.5V为单位来阶段性地施加电压。不施加电压0.2秒后，以仅1个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)与不施加(2秒)的条件来反复施加。测定通过该施加而产生的暂态电流(transient current)的峰值电流(peak current)及峰值时间(peak time)。根据该些测定值与M.Imai等人的论文中的第40页记载的计算式(8)来获得旋转粘度的值。该计算所必需的介电各向异性的值是使用测定该旋转粘度的元件，利用下文记载的方法来求出。
光学各向异性(折射率各向异性：Δn；在25℃下测定)：测定是使用波长为589nm的光，利用在接目镜(eyepiece)上安装有偏光板的阿贝折射计来进行。将主棱镜的表面向一个方向摩擦后，将试样滴加至主棱镜上。折射率n||是在偏光的方向与摩擦的方向平行时测定。折射率n⊥是在偏光的方向与摩擦的方向垂直时测定。光学各向异性的值是根据Δn＝n||-n⊥的式子来计算。
介电各向异性(Δε；在25℃下测定)：在2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对该元件施加正弦波(10V，1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε||)。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⊥)。介电各向异性的值是根据Δε＝ε||-ε⊥的式子来计算。
临限电压(Vth；在25℃下测定；V)：测定时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。在2块玻璃基板的间隔(单元间隙)约为0.45/Δn(um)且扭转角为80度的正常显白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对该元件施加的电压(32Hz，矩形波)是以0.02V为单位，自0V阶段性地增加至10V。此时，自垂直方向对元件照射光，测定穿透过元件的光量。制成当该光量达到最大时穿透率为100％，且当该光量为最小时穿透率为0％的电压-穿透率曲线。临限电压是穿透率达到90％时的电压。
电压保持率(VHR-1；在25℃下测定；％)：测定时使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。加入试样后，利用以紫外线硬化的粘着剂将该元件密封。对该元件施加脉冲电压(5V，60微秒)来充电。利用高速电压计以16.7毫秒的间隔来测定所衰减的电压，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的百分率。
电压保持率(VHR-2；在80℃下测定；％)：测定时使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜， 而且2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。放入试样后，利用以紫外线硬化的粘着剂将该元件密封。对该TN元件施加脉冲电压(5V，60微秒)来充电。利用高速电压计以16.7毫秒的间隔测定所衰减的电压，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的百分率。
电压保持率(VHR-3；在25℃下测定；％)：照射紫外线后，测定电压保持率，评价对紫外线的稳定性。测定时使用的TN元件具有聚酰亚胺配向膜，而且单元间隙为5μm。在该元件中注入试样，照射紫外线20分钟。光源为超高压水银灯USH-500D(牛尾(Ushio)电机制造)，元件与光源的间隔为20cm。VHR-3的测定是测定在16.7毫秒之间衰减的电压。具有大的VHR-3的组成物对紫外线具有大的稳定性。VHR-3较佳为90％以上，更佳为95％以上。
电压保持率(VHR-4；在25℃下测定；％)：将注入有试样的TN元件在80℃的恒温槽内加热500小时后，测定电压保持率，评价对热的稳定性。VHR-4的测定中，测定在16.7毫秒之间所衰减的电压。具有大的VHR-4的组成物对热具有大的稳定性。
响应时间(τ；在25℃下测定；ms)：测定时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)设定为5kHz。在2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5.0μm且扭转角为80度的正常显白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对该元件施加矩形波(60Hz，5V，0.5秒)。此时，自垂直方向对元件照射光，测定穿透过元件的光量。该光量达到最大时穿透率为100％，该光量为最小时穿透率为0％。上升时间(τr：rise time；毫秒)是穿透率自90％变化为10％所需要的时间。下降时间(τf：fall time；毫秒)是穿透率自10％变化至90％所需要的时间。响应时间是以上述方式求出的上升时间与下降时间的和。
弹性常数(K；在25℃下测定；pN)：测定时使用横河惠普(Yokogawa-Hewlett-Packard)股份有限公司制造的HP4284A型LCR计。在2块玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的水平配向单元中放入试样。对该单元施加0伏特至20伏特电荷，测定电容以及施加电压。使用《液晶装置手册》(日刊工业新闻社)第75页的式(2.98)、式(2.101)，将所测定的电容(C)及施加电压(V)的值进行拟合，根据式(2.99)获得K11以及K33的值。接着，在上述《液晶装置手册》第171页的式(3.18)中，使用先前求出的K11以及K33的值来算出K22。弹性常数是以上述方式求出的K11、K22、以及K33的平均值。
比电阻(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：在具备电极的容器中注入试样1.0mL。对该容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。比电阻是根据下式算出。(比电阻)＝{(电压)×(容器的电气容量)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
螺旋间距(P；在室温下测定；μm)：螺旋间距是使用楔形法(wedges method)来测定(液晶便览第196页(2000年发行，丸善))。将试样注入至楔形单元中，在室温下静置2小时后，利用偏光显微镜(尼康(Nikon)(股)，商品名MM40/60系列)来观察向错线(disclination line)的间隔(d2-d1)。螺旋间距(P)是根据将楔单元的角度表示为θ的下式来算出。
P＝2×(d2-d1)×tanθ
气相层析分析：测定时使用岛津制作所制造的GC-14B型气相层析仪。载体气体为氦(2mL/分钟)。将试样气化室设定为280℃，将检测器(火焰离子检测器(flame ionization detector， FID))设定为300℃。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；无极性)。该管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/分钟的比例升温至280℃。试样制备成丙酮溶液(0.1重量％)后，将该丙酮溶液的1μL注入至试样气化室中。记录计(recorder)为岛津制作所制造的C-R5A型Chromatopac、或者其同等品。所得的气相层析图表示与成分化合物对应的峰值的保持时间以及峰值的面积。
用于稀释试样的溶剂可使用氯仿、己烷等。为了分离成分化合物，可使用如下的毛细管柱。安捷伦科技公司制造的HP-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)、澳大利亚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)。出于防止化合物峰值重叠的目的，也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)。
组成物中所含的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法来算出。液晶性化合物可利用气相层析仪来检测。气相层析图中的峰值的面积比相当于液晶性化合物的比例(莫耳数)。使用上文记载的毛细管柱时，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％)是根据峰值的面积比来算出。
通过实施例来对本发明进行详细说明。本发明不受下述实施例的限定。比较例以及实施例中的化合物是基于下述表3的定义，利用记号来表示。
表3中，与1，4-伸环己基相关的立体构型为反式。位于记号后的括弧内的编号与化合物的编号对应。(-)的记号是指其他的液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于液晶组成物的总重量的重量百分率(重量％)，液晶组成物中包含杂质。最后，归纳组成物的特性值。
表3 使用记号的化合物的表述法
R-(A1)-Z1-…··-Zn-(An)-R’

[实施例1]


NI＝77.9℃；Tc＜-20℃；η＝15.2mPa·s；Δn＝0.126；Δε＝6.9；ε⊥＝3.8；Vth＝1.79V；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝97.8％.
[比较例1]
实施例1的组成物中，制成将本发明的第二成分即化合物(2-6-1)全部置换为本发明的第三成分即化合物(3-5-1)而成的液晶组成物。制备本组成物，利用上述方法来测定。该组成物的成分以及特性如下所述。

NI＝77.0℃；Tc＜-20℃；η＝14.3mPa·s；Δn＝0.125；Δε＝6.9；ε⊥＝3.0；Vth＝1.78V；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝97.9％.
与实施例1的组成物相比，比较例1的组成物的液晶分子的短轴方向上的介电常数小。
[实施例2]


NI＝83.2℃；Tc＜-20℃；η＝13.6mPa·s；Δn＝0.120；Δε＝6.2；ε⊥＝3.9；Vth＝1.86V；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.0％.
[实施例3]

NI＝82.4℃；Tc＜-20℃；η＝11.9mPa·s；Δn＝0.102；Δε＝3.5；ε⊥＝3.9；Vth＝2.19V；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝98.4％.
[实施例4]


NI＝73.8℃；Tc＜-20℃；η＝18.6mPa·s；Δn＝0.109；Δε＝6.2；ε⊥＝4.1；Vth＝1.74V；VHR-1＝99.0％；VHR-2＝98.1％.
[实施例5]

NI＝83.4℃；Tc＜-30℃；η＝16.5mPa·s；Δn＝0.127；Δε＝6.4；ε⊥＝3.9；Vth＝1.84V；VHR-1＝98.9％；VHR-2＝97.7％.
[实施例6]


NI＝75.0℃；Tc＜-20℃；η＝15.3mPa·s；Δn＝0.114；Δε＝4.5；ε⊥＝3.7；Vth＝2.02V；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.4％.
[实施例7]

NI＝91.5℃；Tc＜-20℃；η＝16.6mPa·s；Δn＝0.095；Δε＝5.6；ε⊥＝3.6；Vth＝2.25V；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝98.0％.
[实施例8]


NI＝86.1℃；Tc＜-20℃；η＝14.2mPa·s；Δn＝0.117；Δε＝7.0；ε⊥＝3.9；Vth＝1.69V；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝97.8％.
[实施例9]

NI＝91.0℃；Tc＜-20℃；η＝16.3mPa·s；Δn＝0.113；Δε＝7.2；ε⊥＝3.8；Vth＝1.76V；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝97.9％.
[实施例10]


NI＝89.3℃；Tc＜-20℃；η＝16.4mPa·s；Δn＝0.113；Δε＝5.9；ε⊥＝4.3；Vth＝1.87V；VHR-1＝99.3％；VHR-2＝97.7％.
[实施例11]

NI＝85.2℃；Tc＜-20℃；η＝15.0mPa·s；Δn＝0.114；Δε＝7.3；ε⊥＝3.6；Vth＝1.68V；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝97.6％.
[实施例12]


NI＝88.4℃；Tc＜-20℃；η＝13.7mPa·s；Δn＝0.118；Δε＝7.1；ε⊥＝3.7；Vth＝1.70V；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝97.8％.
[实施例13]

NI＝89.4℃；Tc＜-20℃；η＝14.2mPa·s；Δn＝0.119；Δε＝5.7；ε⊥＝3.7；Vth＝1.87V；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.1％.
[实施例14]

NI＝81.9℃；Tc＜-20℃；η＝11.7mPa·s；Δn＝0.118；Δε＝5.6；ε⊥＝3.7；Vth＝1.88V；VHR-1＝99.1％；VHR-2＝97.9％.
[实施例15]


NI＝90.0℃；Tc＜-20℃；η＝15.9mPa·s；Δn＝0.101；Δε＝4.9；ε⊥＝3.8；Vth＝1.87V；VHR-1＝99.2％；VHR-2＝98.2％.
与比较例1的组成物相比，实施例1至实施例15的液晶显示元件中使用的组成物具有液晶分子的短轴方向上的大介电常数。因此，本发明的液晶显示元件中使用的液晶组成物具有优异的特性。
产业上的可利用性
本发明的液晶组成物在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大介电各向异性、液晶分子的短轴方向上的大介电常数、大的比电阻、大的弹性常数、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性等特性中，满足至少1种特性，或者关于至少2种特性而具有适当的平衡。含有此种组成物的液晶显示元件成为具有短响应时间、大的电压保持率、大对比度、长寿命等的AM元件，因此可用于液晶投影仪、液晶电视等。