液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件、使液晶组合物相对于光稳定化的方法与流程

文档序号:23541571发布日期:2021-01-05 20:50阅读:92来源:国知局
本发明涉及一种液晶组合物、含有所述组合物的液晶显示元件等。特别是涉及一种介电各向异性为正的液晶组合物、及含有所述组合物且具有扭转向列(twistednematic,tn)、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence,ecb)、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend,ocb)、面内切换(in-planeswitching,ips)、边缘场切换(fringefieldswitching,ffs)或电场感应光反应取向(field-inducedphoto-reactivealignment,fpa)模式的有源矩阵(activematrix,am)元件。
背景技术
:液晶显示元件中,基于液晶分子的运作模式的分类为相变(phasechange,pc)、扭转向列(twistednematic,tn)、超扭转向列(supertwistednematic,stn)、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence,ecb)、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend,ocb)、面内切换(in-planeswitching,ips)、垂直取向(verticalalignment,va)、边缘场切换(fringefieldswitching,ffs)、电场感应光反应取向(field-inducedphoto-reactivealignment,fpa)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passivematrix,pm)与有源矩阵(activematrix,am)。pm被分类为静态式(static)与多路复用式(multiplex)等,am被分类为薄膜晶体管(thinfilmtransistor,tft)、金属-绝缘体-金属(metalinsulatormetal,mim)等。tft的分类为非晶硅(amorphoussilicon)及多晶硅(polycrystalsilicon)。后者根据制造工序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、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光两者的半透过型。液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述组合物具有适当的特性。通过提高所述组合物的特性,可获得具有良好特性的am元件。将这些特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的am元件来对组合物的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。向列相的优选上限温度为约70℃以上,而且向列相的优选下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像,优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因此,优选为组合物的粘度小。进而优选为低温下的粘度小。组合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,更优选为组合物的弹性常数大。[表1]组合物的特性与am元件的特性组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。根据元件的模式,需要大的光学各向异性或小的光学各向异性,即,适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性(δn)与元件的单元间隙(d)的积(δn×d)被设计成使对比度为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类。tn之类的模式的元件中,适当的值为约0.45μm。在所述情况下,对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物的大的介电各向异性有助于元件的低阈电压、小的消耗电力与大的对比度。因此,优选为大的介电各向异性。组合物的大的比电阻有助于元件的大的电压保持率与大的对比度。因此,优选为在初始阶段中不仅在室温下,而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后,不仅在室温下,而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。组合物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关联。在这些稳定性高时,所述元件的寿命长。此种特性对用于液晶监视器、液晶电视等的am元件而言优选。具有tn模式的am元件中使用具有正的介电各向异性的组合物。具有va模式的am元件中使用具有负的介电各向异性的组合物。具有ips模式或ffs模式的am元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。聚合物稳定取向(polymersustainedalignment,psa)型的am元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。液晶组合物根据其用途而要求高的对热、光、电场之类的各种外部因素的稳定性。液晶显示器等中,由于液晶组合物长时间暴露于背光中,因此对光的稳定性特别重要。目前,作为背光的光源,主要使用发光二极管(lightemittingdiode,led),近年来,推进其高亮度/高效率化。因此,具有高的对光的稳定性的液晶组合物的需求更进一步提高。另外,液晶投影仪中,由于使用非常明亮的光源,因此谋求一种具有高的对光的稳定性的液晶组合物。迄今为止,对液晶组合物的稳定性进行了各种研究。例如,关于具有正的介电各向异性的液晶组合物,专利文献1中公开有一种含有受阻胺(受阻胺系光稳定剂(hinderedaminelightstabilizer,hals))的对光稳定的液晶组合物。专利文献2中公开有:以200ppm~500ppm(0.02重量%~0.05重量%)的比例添加酚系抗氧化剂而获得对热稳定的液晶组合物。另外,专利文献3中记载有:添加0.03重量份的酚系抗氧化剂而获得对热或光(特别是紫外线)稳定的液晶组合物,而且,若使抗氧化剂的添加量大于0.05重量份,则抗氧化剂与液晶性化合物等会产生副反应。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]国际公开第2015/1916号[专利文献2]日本专利特开2006-169472号公报[专利文献3]韩国公开专利2017-0053412号技术实现要素:[发明所要解决的问题]如上所述,专利文献2、专利文献3中,为了改善对热或光的稳定性,而在具有正的介电各向异性的液晶组合物中以0.05重量%以下的比例添加酚系抗氧化剂。其原因在于:如专利文献3中所记载般,认为若将抗氧化剂以超过0.05重量%的量添加于液晶组合物中,则在液晶性化合物等与抗氧化剂之间产生副反应而对液晶性能造成不良影响。但是,本发明人等人不仅进行通常所实施的热稳定性试验或对紫外线的稳定性试验,而且假定实际的使用状况来进行液晶元件相对于led背光的长期间照射的光稳定性的研究,结果判明,基于先前的认识而制造的液晶组合物在光稳定性的改善方面存在极限。鉴于此种情况,本发明的问题为提供一种液晶组合物,其具有高的对光的稳定性。另一问题为提供一种液晶组合物,其充分满足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、介电各向异性大、比电阻大、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一问题为提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物。另一问题为提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。另一问题为提供一种残像、烧痕之类的显示不良得到改善的液晶显示元件。另一问题为提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长之类的特性的am元件。又一问题为提供一种使液晶组合物相对于光稳定化的方法。本发明的目的在于解决这些问题中的一个以上。[解决问题的技术手段]为了解决所述问题,本发明人等人进一步进行努力研究,在具有正的介电各向异性的液晶组合物中特意添加超过0.06质量%的酚系抗氧化剂,结果获得如下意想不到的结果:与未添加者相比,不会损及液晶组合物所要求的物性而照射led一星期后的电压保持率(vhr-2)非常良好。本发明是基于此种见解而提出,具体而言,具有以下的构成。本发明涉及一种液晶组合物、含有所述组合物的液晶显示元件及使液晶组合物相对于光稳定化的方法,所述液晶组合物含有作为第一添加物的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物及作为第一成分的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物,第一添加物的比例超过0.06质量%,而且具有正的介电各向异性。[化1]式(1)及式(2)中,r1为碳数1至24的烷基或碳数2至24的烯基,所述烷基中,至少一个氢可经氟或氯取代,这些基中,至少一个-ch2-可经-o-、-coo-或-oco-取代;r2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基;环a为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,3-二噻烷-2,5-二基或1,4-亚苯基;环b为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基;z1及z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基;x1及x2为碳数1至12的烷基;x3及x4为氢或氟;y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯氧基;a为0、1或2;b为1、2、3或4。[发明的效果]本发明的优点为提供一种液晶组合物,其具有高的对光的稳定性。另一优点为提供一种液晶组合物,其充分满足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、介电各向异性大、比电阻大、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一优点为提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物。另一优点为提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。另一优点为提供一种残像、烧痕之类的显示不良得到改善的液晶显示元件。另一优点为提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长之类的特性的am元件。又一优点为提供一种使液晶组合物相对于光稳定化的方法。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“液晶组合物”及“液晶显示元件”的用语分别简称为“组合物”及“元件”。“液晶显示元件”是液晶显示面板及液晶显示模块的总称。“液晶性化合物”是具有向列相、层列相之类的液晶相的化合物,以及虽不具有液晶相但出于调节向列相的温度范围、粘度、介电各向异性之类的特性的目的而混合于组合物中的化合物的总称。所述化合物具有例如1,4-亚环己基或1,4-亚苯基之类的六元环,其分子(液晶分子)为棒状(rodlike)。“聚合性化合物”是出于使组合物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物在其意义方面并不分类为聚合性化合物。液晶组合物是通过将多种液晶性化合物加以混合来制备。在所述液晶组合物中视需要而添加光学活性化合物或聚合性化合物之类的添加物。即便在添加有添加物的情况下,液晶性化合物的比例也是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量的质量百分率(质量%)来表示。添加物的比例是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量的质量百分率(质量%)来表示。即,液晶性化合物或添加物的比例是基于液晶性化合物的总质量而算出。聚合引发剂及聚合抑制剂的比例是例外地基于聚合性化合物的质量来表示。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”。“提高介电各向异性”的表述在介电各向异性为正的组合物时,是指其值正向地增加,在介电各向异性为负的组合物时,是指其值负向地增加。“电压保持率大”是指元件在初始阶段中不仅在室温下,而且在接近于上限温度的温度下也具有大的电压保持率,而且,在长时间使用后不仅在室温下,而且在接近于上限温度的温度下也具有大的电压保持率。有时通过经时变化试验来研究组合物或元件的特性。[化2]以所述化合物(1z)为例进行说明。式(1z)中,以六边形包围的α及β的记号分别与环α及环β对应,表示六元环、缩合环之类的环。在下标‘x’为2时,存在两个环α。两个环α所表示的两个基可相同,或也可不同。所述规则适用于下标‘x’大于2时的任意两个环α。所述规则也适用于键结基z之类的其他记号。将环β的一边横切的斜线表示环β上的任意氢可经取代基(-sp-p)取代。下标‘y’表示所取代的取代基的数量。在下标‘y’为0时,不存在此种取代。在下标‘y’为2以上时,在环β上存在多个取代基(-sp-p)。在所述情况下,“可相同,或也可不同”的规则也适用。再者,所述规则也适用于将ra的记号用于多种化合物中的情况。式(1z)中,例如,“ra及rb为烷基、烷氧基或烯基”的表述是指ra及rb独立地选自烷基、烷氧基及烯基的群组中。即,由ra表示的基与由rb表示的基可相同,或也可不同。有时将选自式(1z)所表示的化合物中的至少一种化合物简称为“化合物(1z)”。“化合物(1z)”是指式(1z)所表示的一种化合物、两种化合物的混合物、或三种以上的化合物的混合物。关于其他式所表示的化合物,也相同。“选自式(1z)及式(2z)所表示的化合物中的至少一种化合物”的表述是指选自化合物(1z)及化合物(2z)的群组中的至少一种化合物。“至少一个‘a’”的表述是指‘a’的数量为任意。“至少一个‘a’可经‘b’取代”的表述是指在‘a’的数量为一个时,‘a’的位置为任意,在‘a’的数量为两个以上时,它们的位置也可无限制地选择。有时使用“至少一个-ch2-可经-o-取代”的表述。在所述情况下,-ch2-ch2-ch2-可通过不邻接的-ch2-经-o-取代而转换为-o-ch2-o-。然而,不存在邻接的-ch2-经-o-取代的情况。原因在于:所述取代中生成-o-o-ch2-(过氧化物)。例如,式(1z)的ra及rb中,烷基为直链状或分支状,且不包含环状烷基。直链状烷基优于分支状烷基。这些情况对于烷氧基、烯基之类的末端基而言也相同。针对与1,4-亚环己基相关的立体构型(configuration),为了提高上限温度,反式构型优于顺式构型。由于2-氟-1,4-亚苯基为左右非对称,故存在朝左(l)及朝右(r)。[化3]四氢吡喃-2,5-二基之类的二价基中,也相同。羰氧基之类的键结基(-coo-或-oco-)也相同。本发明为下述项等。项1.一种液晶组合物,其含有作为第一添加物的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物及作为第一成分的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物,且第一添加物的比例超过0.06质量%,而且具有正的介电各向异性。[化4]式(1)及式(2)中,r1为碳数1至24的烷基或碳数2至24的烯基,所述烷基中,至少一个氢可经氟或氯取代,这些基中,至少一个-ch2-可经-o-、-coo-或-oco-取代;r2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基;环a为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,3-二噻烷-2,5-二基或1,4-亚苯基;环b为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基;z1及z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基;x1及x2为碳数1至12的烷基;x3及x4为氢或氟;y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯氧基;a为0、1或2;b为1、2、3或4。项2.根据项1所述的液晶组合物,其含有选自式(1-1)至式(1-10)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一添加物。[化5]式(1-1)至式(1-10)中,r1为碳数1至24的烷基或碳数2至24的烯基,所述烷基中,至少一个氢可经氟或氯取代,这些基中,至少一个-ch2-可经-o-、-coo-或-oco-取代;x1及x2为碳数1至12的烷基。项3.根据项1或项2所述的液晶组合物,其含有选自式(2-1)至式(2-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。[化6]式(2-1)至式(2-35)中,r2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基。项4.根据项1或项2所述的液晶组合物,其含有选自式(2)所表示的、b为3且三个z2的至少一个为二氟亚甲氧基的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。项5.根据项1至项4中任一项所述的液晶组合物,其中第一添加物的比例为超过0.06质量%、5质量%以下的范围,第一成分的比例为10质量%以上、85质量%以下的范围。项6.根据项1至项5中任一项所述的液晶组合物,其含有选自式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分。[化7]式(3)中,r3及r4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、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基;环c及环d为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;z3为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;c为1、2或3。项7.根据项1至项6中任一项所述的液晶组合物,其含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分。[化8]式(3-1)至式(3-13)中,r3及r4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、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。项8.根据项6或项7所述的液晶组合物,其中第二成分的比例为10质量%至85质量%的范围。项9.根据项1至项8中任一项所述的液晶组合物,其含有选自式(4)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分。[化9]式(4)中,r5及r6为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或碳数2至12的烯氧基;环e及环g为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基;环f为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基;z4及z5为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;d为0、1、2或3;e为0或1;而且d与e的和为3以下。项10.根据项1至项9中任一项所述的液晶组合物,其含有选自式(4-1)至式(4-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分。[化10]式(4-1)至式(4-35)中,r5及r6为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或碳数2至12的烯氧基。项11.根据项9或项10所述的液晶组合物,其中第三成分的比例为3质量%至45质量%的范围。项12.根据项1至项11中任一项所述的液晶组合物,其中向列相的上限温度为70℃以上,且波长589nm下的光学各向异性(在25℃下测定)为0.07以上,而且频率1khz下的介电各向异性(在25℃下测定)为2以上。项13.一种液晶显示元件,其含有根据项1至项12中任一项所述的液晶组合物。项14.根据项13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、ffs模式或fpa模式,且液晶显示元件的驱动方式为有源矩阵方式。项15.一种液晶组合物的用途,所述液晶组合物为根据项1至项12中任一项所述的液晶组合物,其用于液晶显示元件中。项16.一种液晶组合物的用途,所述液晶组合物为根据项1至项12中任一项所述的液晶组合物,其用于液晶投影仪中。项17.一种使液晶组合物相对于光稳定化的方法,其是通过在含有选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分且具有正的介电各向异性的液晶组合物中添加作为第一添加物的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物而使所述液晶组合物相对于光稳定化。[化11]式(1)及式(2)中,r1为碳数1至24的烷基或碳数2至24的烯基,所述烷基中,至少一个氢可经氟或氯取代,这些基中,至少一个-ch2-可经-o-、-coo-或-oco-取代;r2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基;环a为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,3-二噻烷-2,5-二基或1,4-亚苯基;环b为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基;z1及z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基;x1及x2为碳数1至12的烷基;x3及x4为氢或氟;y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯氧基;a为0、1或2;b为1、2、3或4。本发明也包括以下项。(a)所述组合物,其含有选自光学活性化合物、与化合物(1)不同的抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂之类的添加物中的一种化合物、两种化合物或三种以上的化合物。(b)一种am元件,其含有所述组合物。(c)还含有聚合性化合物的所述组合物、及含有所述组合物的聚合物稳定取向(psa)型的am元件。(d)一种聚合物稳定取向(psa)型的am元件,其含有所述组合物,所述组合物中的聚合性化合物进行聚合。(e)一种元件,其含有所述组合物,而且具有pc、tn、stn、ecb、ocb、ips、va、ffs或fpa的模式。(f)一种透过型的元件,其含有所述组合物。(g)所述组合物的用途,其用作具有向列相的组合物。(h)通过在所述组合物中添加光学活性化合物而获得的光学活性组合物的用途。以如下顺序对本发明的组合物进行说明。第一,对组合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、以及所述化合物给组合物带来的主要效果进行说明。第三,对组合物中的成分的组合、成分的优选比例以及其根据进行说明。第四,对成分化合物的优选形态进行说明。第五,示出优选的成分化合物。第六,对可添加于组合物中的添加物进行说明。第七,对成分化合物的合成方法进行说明。最后,对组合物的用途进行说明。第一,对组合物的构成进行说明。所述组合物含有多种液晶性化合物。所述组合物也可含有添加物。添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。就液晶性化合物的观点而言,所述组合物被分类为组合物a与组合物b。组合物a除含有选自化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的液晶性化合物以外,也可还含有其他液晶性化合物、添加物等。“其他液晶性化合物”是与化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)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合物中。组合物b实质上仅包含选自化合物(2)、化合物(3)及化合物(4)中的液晶性化合物。“实质上”是指组合物b虽可含有添加物,但不含其他液晶性化合物。与组合物a比较,组合物b的成分的数量少。就降低成本的观点而言,组合物b优于组合物a。就可通过混合其他液晶性化合物来进一步调整特性的观点而言,组合物a优于组合物b。第二,对成分化合物的主要特性、以及所述化合物给组合物或元件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,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)是指小于s。[表2]液晶性化合物的特性特性化合物(2)化合物(3)化合物(4)上限温度s~ls~ls~l粘度m~ls~ml光学各向异性m~ls~lm~l介电各向异性s~l0m~l1)比电阻lll1)介电各向异性为负,且记号表示绝对值的大小。成分化合物的主要效果如下所述。化合物(1)有助于对光的高稳定性及显示不良的抑制。化合物(1)的添加量为少量,因此在量多的情况下,不会对上限温度、光学各向异性及介电各向异性之类的特性造成影响。化合物(2)提高介电各向异性。化合物(3)降低粘度或提高上限温度。化合物(4)提高短轴方向上的介电常数。第三,对组合物中的成分化合物的组合、优选比例及其根据进行说明。组合物中的成分化合物的优选组合为化合物(1)+化合物(2)、化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)、化合物(1)+化合物(2)+化合物(4)或化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+化合物(4)。进而优选的组合为化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)或化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)+化合物(4)。为了提高对光的稳定性,化合物(1)的优选比例超过约0.06质量%,为了降低下限温度,化合物(1)的优选比例为约5质量%以下。另外,为了进一步提高对光的稳定性,化合物(1)的比例也可设为0.07质量%以上、0.08质量%以上、0.09质量%以上、0.1质量%以上,进而也可设为0.15质量%以上、0.2质量%以上、0.5质量%以上、1.0质量%以上、1.5质量%以上。另外,就抑制对于下限温度的影响的方面而言,化合物(1)的比例优选为4质量%以下、3质量%以下。进而,化合物(1)的优选比例为约0.1质量%至约3质量%的范围。特别优选的比例为约0.1质量%至约2质量%的范围。为了提高介电各向异性,化合物(2)的优选比例为约10质量%以上,为了降低下限温度或为了降低粘度,化合物(2)的优选比例为约85质量%以下。进而优选的比例为约15质量%至约80质量%的范围。特别优选的比例为约20质量%至约75质量%的范围。为了提高上限温度或为了降低粘度,化合物(3)的优选比例为约10质量%以上,为了提高介电各向异性,化合物(3)的优选比例为约85质量%以下。进而优选的比例为约15质量%至约80质量%的范围。特别优选的比例为约20质量%至约75质量%的范围。为了提高短轴方向上的介电常数,化合物(4)的优选比例为约3质量%以上,为了降低下限温度,化合物(4)的优选比例为约45质量%以下。进而优选的比例为约5质量%至约40质量%的范围。特别优选的比例为约5质量%至约35质量%的范围。第四,对成分化合物的优选形态进行说明。式(1)中,r1为碳数1至24的烷基或碳数2至24的烯基,所述烷基中,至少一个氢可经氟或氯取代,这些基中,至少一个-ch2-可经-o-、-coo-或-oco-取代。r1中的烷基可为直链状,也可为分支状,优选为直链状。烷基的碳数若为1至24的整数,则并无特别限制,优选为1至20,更优选为1至15,进而优选为1至10。优选的r1为碳数1至7的烷基。另外,在后述的a为1或2时,r1中的烷基的碳数可为所述范围,也优选为1至6,也更优选为1至5,也进而优选为1至4,也更进一步优选为1至3。在烷基中的至少一个-ch2-经-o-、-coo-或-oco-取代时,其取代位置中的一个优选为自苯环或环a侧(基端侧)起计数的第一个至第五个-ch2-,更优选为第一个至第三个-ch2-。例如,自烷基的基端侧起的第一个-ch2-经o取代而成的结构为烷氧基,关于其碳数的优选范围,可参照烷基的碳数的优选范围。烷基的一个-ch2-经-oco-取代而成的结构可由ch3(ch2)noco(ch2)m-表示。此处,m例如可自1~10的范围内选择,或自1~6的范围内选择,或自1~3的范围内选择,另外,n可自1~22的范围内选择,或自1~20的范围内选择,或自10~20的范围内选择。x1及x2为碳数1至12的烷基。x1及x2中的烷基可为直链状,也可为分支状,优选为分支状。另外,x1及x2中的烷基的碳数优选为3至10,更优选为3至8,进而优选为3至6,更进一步优选为3或4。特别优选的x1或x2为碳数4的分支状烷基。x1及x2可相同,也可不同,优选为相同。环a为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,3-二噻烷-2,5-二基或1,4-亚苯基。优选的环a为1,4-亚环己基、1,3-二噁烷-2,5-二基或1,4-亚苯基。z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基。优选的z1为单键。a为0、1或2。优选的a为0或1。在a为1时,环a优选为1,4-亚环己基、1,3-二噁烷-2,5-二基或1,4-亚苯基。在a为2时,两个环a可相同,也可不同。作为两个环a的优选组合,可列举:环a的其中一者为1,4-亚环己基,另一者为1,4-亚苯基的组合;两个环a均为1,4-亚苯基的组合等。1,4-亚环己基与1,4-亚苯基的组合中,它们的位置关系并无特别限定,优选为1,4-亚环己基为r1侧。式(2)、式(3)及式(4)中,r2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基。为了提高对光或热的稳定性,优选的r2为碳数1至12的烷基。r3及r4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、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。为了降低粘度,优选的r3或r4为碳数2至12的烯基,为了提高对光或热的稳定性,优选的r3或r4为碳数1至12的烷基。r5及r6为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或碳数2至12的烯氧基。为了提高对光或热的稳定性,优选的r5或r6为碳数1至12的烷基,为了提高介电各向异性,优选的r5或r6为碳数1至12的烷氧基。优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。为了降低粘度,进而优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。优选的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基。为了降低粘度,进而优选的烷氧基为甲氧基或乙氧基。优选的烯基为乙烯基、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5-己烯基。为了降低粘度,进而优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。这些烯基中的-ch=ch-的优选立体构型依存于双键的位置。为了降低粘度等原因,在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优选为反式构型。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中优选为顺式构型。优选的烯氧基为乙烯氧基、烯丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基或4-戊烯氧基。为了降低粘度,进而优选的烯氧基为烯丙氧基或3-丁烯氧基。至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选例为氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基、7-氟庚基或8-氟辛基。为了提高介电各向异性,进而优选例为2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基或5-氟戊基。至少一个氢经氟或氯取代的烯基的优选例为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-戊烯基或6,6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度,进而优选例为2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。环b为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基。为了提高光学各向异性,优选的环b为1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基,为了提高介电各向异性,优选的环b为1,3-二噁烷-2,5-二基。四氢吡喃-2,5-二基为[化12]或[化13]优选为[化14]环c及环d为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基。为了降低粘度,优选的环c或环d为1,4-亚环己基,为了提高光学各向异性,优选的环c或环d为1,4-亚苯基。环e及环g为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基。“至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基”的优选例为2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基或2-氯-3-氟-1,4-亚苯基。为了降低粘度,优选的环e或环g为1,4-亚环己基,为了提高介电各向异性,优选的环e或环g为四氢吡喃-2,5-二基,为了提高光学各向异性,优选的环e或环g为1,4-亚苯基。环f为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基(flf4)、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基(dbff2)、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基(dbtf2)或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基(inf4)。[化15]为了降低粘度,优选的环f为2,3-二氟-1,4-亚苯基,为了降低光学各向异性,优选的环f为2-氯-3-氟-1,4-亚苯基,为了提高介电各向异性,优选的环f为7,8-二氟色原烷-2,6-二基。z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基。为了降低粘度,优选的z2为单键,为了提高介电各向异性,优选的z2为二氟亚甲氧基。z3为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基。为了降低粘度,优选的z3为单键。z4及z5为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基。为了降低粘度,优选的z4或z5为单键,为了降低下限温度,优选的z4或z5为亚乙基,为了提高介电各向异性,优选的z4或z5为亚甲氧基。亚甲氧基中,-ch2o-优于-och2-。羰氧基中,-coo-优于-oco-。x3及x4为氢或氟。为了提高介电各向异性,优选的x3或x4为氟。y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯氧基。为了降低下限温度,优选的y1为氟。至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选例为三氟甲基。至少一个氢经氟或氯取代的烷氧基的优选例为三氟甲氧基。至少一个氢经氟或氯取代的烯氧基的优选例为三氟乙烯氧基。b为1、2、3或4。为了降低下限温度,优选的b为2,为了提高介电各向异性,优选的b为3。在b为2或3时,优选为多个环b的至少一个为2,6-二氟-1,4-亚苯基,更优选为多个环b的仅一个为2,6-二氟-1,4-亚苯基,更优选为多个环b的一个为2,6-二氟-1,4-亚苯基且剩余的环b的至少一个为1,4-亚苯基。另外,在b为2或3时,优选为多个z2的至少一个为二氟亚甲氧基,更优选为多个z2中的仅一个为二氟亚甲氧基,进而优选为多个z2中的一个为二氟亚甲氧基且剩余的z2为单键。另外,多个z2中,至少与具有x3、x4及y1的苯环直接键结者优选为二氟亚甲氧基,与所述z2键结的环b更优选为2,6-二氟-1,4-亚苯基。c为1、2或3。为了降低粘度,优选的c为1,为了提高上限温度,优选的c为2或3。d为0、1、2或3,e为0或1,d与e的和为3以下。为了降低粘度,优选的d为1,为了提高上限温度,优选的d为2或3。为了降低粘度,优选的e为0,为了降低下限温度,优选的e为1。第五,示出优选的成分化合物。优选的化合物(1)为项2所述的化合物(1-1)至化合物(1-10)。这些化合物中,优选为化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-4)、化合物(1-7)或化合物(1-9),更优选为化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-4)或化合物(1-7)。另外,液晶组合物进而优选为包含化合物(1-1),更进一步优选为包含下述式所表示的化合物(1-1-2)。其中,本发明的液晶组合物并不限定于包含化合物(1-1-2)的液晶组合物。[化16]优选的化合物(2)为项3所述的化合物(2-1)至化合物(2-35)。这些化合物中,优选为第一成分的至少一种为化合物(2-2)、化合物(2-4)、化合物(2-8)、化合物(2-12)、化合物(2-14)、化合物(2-15)、化合物(2-17)、化合物(2-18)、化合物(2-23)、化合物(2-24)、化合物(2-27)、化合物(2-29)或化合物(2-30)。优选为第一成分的至少两种为化合物(2-12)及化合物(2-15)、化合物(2-14)及化合物(2-27)、化合物(2-18)及化合物(2-24)、化合物(2-18)及化合物(2-29)、化合物(2-24)及化合物(2-29)或化合物(2-29)及化合物(2-30)的组合。另外,液晶组合物也可为不含化合物(2-7)者。优选的化合物(3)为项7所述的化合物(3-1)至化合物(3-13)。这些化合物中,优选为第二成分的至少一种为化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-5)、化合物(3-6)或化合物(3-7)。优选为第二成分的至少两种为化合物(3-1)及化合物(3-5)、化合物(3-1)及化合物(3-6)、化合物(3-1)及化合物(3-7)、化合物(3-3)及化合物(3-5)、化合物(3-3)及化合物(3-6)、化合物(3-3)及化合物(3-7)的组合。另外,液晶组合物也可以必须成分的形式包含作为化合物(3-5)的r3为碳数2至12的烯基者。进而,液晶组合物也可为不含作为化合物(3-5)的r4为未经取代的烷氧基者。优选的化合物(4)为项10所述的化合物(4-1)至化合物(4-35)。这些化合物中,优选为第三成分的至少一种为化合物(4-1)、化合物(4-3)、化合物(4-6)、化合物(4-8)、化合物(4-10)、化合物(4-14)或化合物(4-16)。优选为第三成分的至少两种为化合物(4-1)及化合物(4-8)、化合物(4-1)及化合物(4-14)、化合物(4-3)及化合物(4-8)、化合物(4-3)及化合物(4-14)、化合物(4-3)及化合物(4-16)、化合物(4-6)及化合物(4-8)、化合物(4-6)及化合物(4-10)、化合物(4-6)及化合物(4-16)、化合物(4-10)及化合物(4-16)的组合。另外,本发明的液晶组合物优选为包含化合物(2-18)、化合物(2-29)、化合物(3-1)、化合物(3-5)及化合物(3-8)中的至少一种,更优选为包含化合物(2-18)与化合物(2-29)的组合、化合物(2-18)与化合物(3-1)的组合、化合物(2-18)与化合物(3-5)的组合、化合物(2-18)与化合物(3-8)的组合、化合物(2-29)与化合物(3-1)的组合、化合物(2-29)与化合物(3-5)的组合、化合物(2-29)与化合物(3-8)的组合、化合物(3-1)与化合物(3-5)的组合、化合物(3-1)与化合物(3-8)的组合、化合物(3-5)与化合物(3-8)的组合的至少任一组合。在液晶组合物包含这些化合物的组合时,可包含其中的一种组合,除所述组合以外,也可还包含化合物(2-18)、化合物(2-29)、化合物(3-1)、化合物(3-5)及化合物(3-8)中的剩余的至少一种。另外,本发明的液晶组合物即便为不含下述式的任一者所表示的化合物的液晶组合物,也可达成本发明的目的。另外,本发明的液晶组合物即便为也不含下述式的任一者所表示的化合物的液晶组合物,也可达成本发明的目的。再者,下述式中的r2'表示碳数1至10的烷基。[化17]第六,对可添加于组合物中的添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、与化合物(1)不同的抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。出于引起液晶分子的螺旋结构来赋予扭转角(torsionangle)的目的,而将光学活性化合物添加于组合物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)至化合物(5-5)。光学活性化合物的优选比例为约5质量%以下。进而优选的比例为约0.01质量%至约2质量%的范围。[化18]紫外线吸收剂的优选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优选。光稳定剂的优选例为化合物(6-1)至化合物(6-16)等。添加这些光稳定剂时所使用的第一添加物可为作为化合物(1)的化合物的任一者,优选为化合物(1-1),更优选为将化合物(6-7)与化合物(1-1)组合。为了获得所述效果,这些吸收剂或稳定剂的优选比例为约50ppm以上,为了不降低上限温度或为了不提高下限温度,这些吸收剂或稳定剂的优选比例为约10000ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。[化19]消光剂是通过接受液晶性化合物所吸收的光能量,并转换为热能量来防止液晶性化合物的分解的化合物。消光剂的优选例为化合物(7-1)至化合物(7-7)等。为了获得所述效果,这些消光剂的优选比例为约50ppm以上,为了不提高下限温度,这些消光剂的优选比例为约20000ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。[化20]为了适合于宾主(guesthost,gh)模式的元件,而将偶氮系色素、蒽醌系色素等之类的二色性色素(dichroicdye)添加于组合物中。色素的优选比例为约0.01质量%至约10质量%的范围。为了防止鼓泡,而将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂添加于组合物中。为了获得所述效果,消泡剂的优选比例为约1ppm以上,为了防止显示不良,消泡剂的优选比例为约1000ppm以下。进而优选的比例为约1ppm至约500ppm的范围。为了适合于聚合物稳定取向(psa)型的元件,而使用聚合性化合物。此种聚合性化合物的优选例为丙烯酸酯、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(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等化合物。进而优选例为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。基于聚合性化合物的总质量,优选的比例为10质量%以上。进而优选的比例为50质量%以上。特别优选的比例为80质量%以上。最优选的比例为100质量%。在保管聚合性化合物时,为了防止聚合,也可添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制剂的状态添加于组合物中。聚合抑制剂的例子为对苯二酚、甲基对苯二酚之类的对苯二酚衍生物、4-叔丁基邻苯二酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪等。极性化合物为具有极性的有机化合物。此处,不包含具有离子键的化合物。氧、硫及氮之类的原子的电性偏阴性且存在具有部分负电荷的倾向。碳及氢为中性或存在具有部分正电荷的倾向。极性是因部分电荷在化合物中的不同种的原子间不均等地分布而产生。例如,极性化合物具有-oh、-cooh、-sh、-nh2、>nh、>n-之类的部分结构的至少一种。第七,对成分化合物的合成方法进行说明。这些化合物可利用已知的方法来合成。例示合成方法。化合物(1-1)是自西格玛奥德里奇公司(sigma-aldrichcorporation)获取或利用美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。化合物(2-4)是利用日本专利特开平10-204016中记载的方法来合成。化合物(3-1)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(4-1)是利用日本专利特开2000-053602号公报中记载的方法来合成。未记载合成方法的化合物可利用以下成书中记载的方法来合成:《有机合成》(organicsyntheses,约翰威立父子出版公司(johnwiley&sons,inc))、《有机反应》(organicreactions,约翰威立父子出版公司(johnwiley&sons,inc))、《综合有机合成》(comprehensiveorganicsynthesis,培格曼出版公司(pergamonpress))、《新实验化学讲座》(丸善)等。组合物是利用公知的方法,由以所述方式获得的化合物来制备。例如,将成分化合物混合,然后通过加热而使其相互溶解。最后,对组合物的用途进行说明。所述组合物主要具有约-10℃以下的下限温度、约70℃以上的上限温度、以及约0.07至约0.20的范围的光学各向异性。可通过控制成分化合物的比例、或者通过混合其他液晶性化合物,来制备具有约0.08至约0.25的范围的光学各向异性的组合物。也可通过尝试错误来制备具有约0.10至约0.30的范围的光学各向异性的组合物。含有所述组合物的元件具有大的电压保持率。所述组合物适合于am元件。所述组合物特别适合于透过型的am元件。所述组合物能够用作具有向列相的组合物,能够通过添加光学活性化合物而用作光学活性组合物。所述组合物能够用于am元件。进而也能够用于pm元件。所述组合物能够用于具有pc、tn、stn、ecb、ocb、ips、ffs、va、fpa等模式的am元件及pm元件。特别优选为用于具有tn、ocb、ips模式或ffs模式的am元件。具有ips模式或ffs模式的am元件中,在不施加电压时,液晶分子的排列可与玻璃基板平行,或者也可为垂直。这些元件可为反射型、透过型或半透过型。优选为用于透过型的元件。也能够用于非晶硅-tft元件或多晶硅-tft元件。也可将所述组合物用于进行微胶囊化(microencapsulation)而制作的向列曲线排列相(nematiccurvilinearalignedphase,ncap)型的元件、或在组合物中形成三维网状高分子而成的聚合物分散(polymerdispersed,pd)型的元件。[实施例]通过实施例对本发明进一步进行详细说明。本发明不受这些实施例的限制。本发明包含实施例1的组合物与实施例2的组合物的混合物。本发明也包含将实施例的组合物的至少两种混合而成的混合物。所合成的化合物是通过核磁共振(nuclearmagneticresonance,nmr)分析等方法来鉴定。化合物、组合物及元件的特性是通过下述记载的方法进行测定。nmr分析:测定时使用布鲁克拜厄斯宾(brukerbiospin)公司制造的drx-500。1h-nmr的测定中,使试样溶解于cdcl3等氘化溶媒中,在室温下以500mhz、累计次数为16次的条件进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。19f-nmr的测定中,使用cfcl3作为内部标准,以累计次数24次来进行。核磁共振波谱的说明中,s是指单峰(singlet),d是指双重峰(doublet),t是指三重峰(triplet),q是指四重峰(quartet),quin是指五重峰(quintet),sex是指六重峰(sextet),m是指多重峰(multiplet),br是指宽峰(broad)。气相色谱分析:测定时使用岛津制作所制造的gc-14b型气相色谱仪。载体气体为氦气(2ml/min)。将试样气化室设定为280℃,将检测器(火焰离子化检测器(flameionizationdetector,fid))设定为300℃。进行成分化合物的分离时使用安捷伦科技有限公司(agilenttechnologiesinc.)制造的毛细管柱db-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm;固定液相为二甲基聚硅氧烷;无极性)。所述管柱在200℃下保持2分钟后,以5℃/min的比例升温至280℃。将试样制备成丙酮溶液(0.1质量%)后,将其1μl注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的c-r5a型色谱仪组件(chromatopac)或其同等品。所获得的气相色谱图显示出与成分化合物对应的峰值的保持时间以及峰值的面积。用于稀释试样的溶媒可使用氯仿、己烷等。为了将成分化合物分离,可使用如下的毛细管柱。安捷伦科技有限公司(agilenttechnologiesinc.)制造的hp-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(restekcorporation)制造的rtx-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、澳大利亚sge国际公司(sgeinternationalpty.ltd)制造的bp-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)。出于防止化合物峰值的重叠的目的,可使用岛津制作所制造的毛细管柱cbp1-m50-025(长度50m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)。组合物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法来算出。利用气相色谱法(fid)来对液晶性化合物的混合物进行分析。气相色谱图中的峰值的面积比相当于液晶性化合物的比例。在使用上文记载的毛细管柱时,可将各种液晶性化合物的修正系数视为1。因此,液晶性化合物的比例(质量%)可根据峰值的面积比来算出。测定试样:在测定组合物或元件的特性时,将组合物直接用作试样。在测定化合物的特性时,通过将所述化合物(15质量%)混合于母液晶(85质量%)中来制备测定用试样。根据通过测定而获得的值,利用外推法(extrapolationmethod)来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。当在所述比例下,层列相(或结晶)在25℃下析出时,将化合物与母液晶的比例以10质量%:90质量%、5质量%:95质量%、1质量%:99质量%的顺序变更。利用所述外插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。使用下述母液晶。成分化合物的比例是由质量%来表示。[化21]测定方法:利用下述方法来进行特性的测定。这些方法大多是日本电子信息技术产业协会(japanelectronicsandinformationtechnologyindustriesassociation;称为jeita)审议制定的jeita标准(jeita·ed-2521b)中记载的方法或将其修饰而成的方法。用于测定的tn元件上未安装薄膜晶体管(tft)。(1)向列相的上限温度(ni;℃):在具备偏光显微镜的熔点测定装置的热板上放置试样,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”。(2)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℃及-40℃的冷冻器中保管10天后,观察液晶相。例如,当试样在-20℃下保持向列相的状态,而在-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”。(3)粘度(体积粘度;η;在20℃下测定;mpa·s):测定时使用东京计器股份有限公司制造的e型旋转粘度计。(4)粘度(旋转粘度;γ1;在25℃下测定;mpa·s):根据m.今井(m.imai)等人的《分子晶体与液晶(molecularcrystalsandliquidcrystals)》(vol.259,37(1995))中记载的方法来进行测定。在扭转角为0°、而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的tn元件中放入试样。在16v至19.5v的范围内,以0.5v为单位对所述元件阶段性地施加电压。在未施加电压0.2秒后,以仅一个矩形波(矩形脉冲;0.2秒)与未施加(2秒)的条件反复施加电压。测定通过所述施加而产生的暂态电流(transientcurrent)的峰值电流(peakcurrent)与峰值时间(peaktime)。根据这些测定值与m.今井(m.imai)等人的论文中的第40页记载的计算式(10)而获得旋转粘度的值。所述计算所需的介电各向异性的值是使用测定所述旋转粘度的元件,并利用以下记载的方法来求出。(5)光学各向异性(折射率各向异性;δn;在25℃下测定):使用波长589nm的光,利用在接目镜上安装有偏光板的阿贝折射计来进行测定。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进行测定。折射率n⊥是在偏光的方向与摩擦的方向垂直时进行测定。光学各向异性的值是根据δn=n∥-n⊥的式子来计算。(6)介电各向异性(δε;在25℃下测定):在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、而且扭转角为80度的tn元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(10v、1khz),2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。对所述元件施加正弦波(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⊥的式来计算。(7)阈电压(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。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为0.45/δn(μm)且扭转角为80度的正常显白模式(normallywhitemode)的tn元件中放入试样。对所述元件施加的电压(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,测定透过元件的光量。制成在所述光量达到最大时透过率为100%、且在所述光量为最小时透过率为0%的电压-透过率曲线。阈电压是由透过率达到90%时的电压来表示。(8)电压保持率(vhr-1;在60℃下测定;%):用于测定的tn元件具有聚酰亚胺取向膜,而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。所述元件是在放入试样后利用以紫外线进行硬化的粘接剂来密封。对所述tn元件施加脉冲电压(1v、60微秒)而进行充电。利用高速电压计在166.7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。电压保持率是由面积a相对于面积b的百分率来表示。(9)电压保持率(vhr-2;在60℃下测定;%):在照射led光后,测定电压保持率,并评价对led光的稳定性。所使用的led光使用由利用led作为发光元件的通常的32寸大小的tv用背光单元所照射的光(可见光)。所述照射面内的亮度测定值为3500cd/m2至3970cd/m2。关于试验,自上下方向对注入有试样的tn元件照射一星期后,测定电压保持率,并评价对led光的稳定性。在vhr-2的测定中,在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的vhr-2的组合物对led光具有大的稳定性。(10)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-passfilter)设定为5khz。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5.0μm且扭转角为80度的正常显白模式(normallywhitemode)的tn元件中放入试样。对所述元件施加矩形波(60hz、5v、0.5秒)。此时,自垂直方向对元件照射光,测定透过元件的光量。在所述光量达到最大时视为透过率100%,在所述光量为最小时视为透过率0%。上升时间(τr:risetime;毫秒)是透过率自90%变化至10%所需的时间。下降时间(τf:falltime;毫秒)是透过率自10%变化至90%所需的时间。响应时间是由以所述方式求出的上升时间与下降时间的和来表示。(11)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。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的水平取向元件中放入试样。对所述元件施加0伏特至20伏特的电荷,测定静电电容与施加电压。使用《液晶器件手册(liquidcrystaldevicehandbook)》(日刊工业新闻社)第75页中的式(2.98)、式(2.101)对所测定的静电电容(c)与施加电压(v)的值进行拟合(fitting),并根据式(2.99)来获得k11及k33的值。其次,将以前所求出的k11及k33的值用于《液晶器件手册》第171页中的式(3.18)中来算出k22。弹性常数是由以所述方式求出的k11、k22、及k33的平均值来表示。(12)比电阻(ρ;在25℃下测定;ωcm):在具备电极的容器中注入1.0ml的试样。对所述容器施加直流电压(10v),测定10秒后的直流电流。比电阻是根据下式来算出。(比电阻)={(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。(13)螺距(p;在室温下测定;μm):螺距是利用楔形法来测定。参照《液晶便览》,第196页(2000年发行,丸善)。将试样注入至楔形盒中,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)观察向错线的间隔(d2-d1)。螺距(p)是根据将楔形盒的角度表示为θ的下式来算出。p=2×(d2-d1)×tanθ。(14)短轴方向上的介电常数(ε⊥;在25℃下测定):在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、而且扭转角为80度的tn元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(0.5v、1khz),2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。(15)线残像(lineimagestickingparameter;lisp;%):通过对液晶显示元件赋予电气应力而产生线残像。测定存在线残像的区域的亮度与剩余区域的亮度。算出因线残像而导致亮度下降的比例,由所述比例来表示线残像的大小。15a)亮度的测定:使用成像色彩亮度计(瑞淀曦脉(radiantzemax)公司制造,pm-1433f-0)来拍摄元件的图像。通过使用软件(prometric9.1,辐射成像(radiantimaging)公司制造)对所述图像进行分析而算出元件的各区域的亮度。15b)应力电压的设定:在单元间隙为3.5μm且具有矩阵结构的ffs元件(纵4单元×横4单元的16单元)中放入试样,使用以紫外线进行硬化的粘接剂将所述元件密封。以偏光轴正交的方式分别在所述元件的上表面与下表面配置偏光板。对所述元件照射光并施加电压(矩形波、60hz)。电压是在0v至7.5v的范围内,以0.1v为单位阶段性地增加,测定各电压下的透过光的亮度。将亮度达到最大时的电压简称为v255。将亮度达到v255的21.6%时(即,127灰阶)的电压简称为v127。15c)应力的条件:在60℃、23小时的条件下对元件施加v255(矩形波、30hz)与0.5v(矩形波、30hz),并显示棋盘格图案。其次,施加v127(矩形波、0.25hz),在曝光时间4000毫秒的条件下测定亮度。15d)线残像的算出:在算出时使用16单元中的中央部的4单元(纵2单元×横2单元)。将所述4单元分割为25个区域(纵5单元×横5单元)。将位于四角落的4个区域(纵2单元×横2单元)的平均亮度简称为亮度a。自25个区域去除四角落的区域而成的区域为十字形。在自所述十字形的区域去除中央的交叉区域而成的4个区域中,将亮度的最小值简称为亮度b。线残像是根据下式来算出。(线残像)=(亮度a-亮度b)/亮度a×100.(16)扩展性:添加物的扩展性是通过对元件施加电压并测定亮度而定性地进行评价。亮度的测定是与所述项15a同样地进行。电压(v127)的设定是与所述项15b同样地进行。其中,使用va元件来代替ffs元件。以如下方式测定亮度。首先,对元件施加2分钟的直流电压(2v)。其次,施加v127(矩形波、0.05hz),在曝光时间4000毫秒的条件下测定亮度。根据所述结果来评价扩展性。以下示出组合物的实施例。成分化合物是基于下述表3的定义而由记号来表示。表3中,与1,4-亚环己基相关的立体构型为反式构型。位于记号后的括弧内的编号与化合物的编号对应。(-)的记号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于液晶组合物的质量的质量百分率(质量%)。最后,归纳组合物的特性值。[表3]使用记号的化合物的表述法r-(a1)-z1-·····zn-(an)-r'[比较例1]ni=81.5℃;tc<-20℃;δn=0.096;δε=13.1;vth=1.27v;γ1=97.9mpa·s;vhr-2=70.5%将在比较例1的组合物中添加化合物(1-1-2)而得的组合物设为实施例1。[实施例1]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=81.5℃;tc<-20℃;δn=0.096;δε=13.1;vth=1.27v;γ1=97.9mpa·s;vhr-2=80.2%[化22][实施例2]在所述组合物中以0.07质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=80.2℃;tc<-30℃;δn=0.106;δε=8.1;vth=1.45v;η=11.6mpa·s;γ1=60.0mpa·s;vhr-2=95.9%[化23][实施例3]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=80.3℃;tc<-20℃;δn=0.091;δε=4.2;vth=1.50v;η=8.4mpa·s;γ1=54.2mpa·s;vhr-2=99.9%[化24][实施例4]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=90.8℃;tc<-20℃;δn=0.084;δε=5.4;vth=1.65v;η=13.6mpa·s;γ1=60.1mpa·s;vhr-2=94.6%[化25][实施例5]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=79.6℃;tc<-20℃;δn=0.105;δε=6.8;vth=1.55v;η=11.6mpa·s;γ1=55.6mpa·s;vhr-2=87.1%[化26][实施例6]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=79.3℃;tc<-20℃;δn=0.099;δε=5.2;vth=1.45v;η=11.5mpa·s;γ1=61.7mpa·s;vhr-2=99.9%[化27][实施例7]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=79.5℃;tc<-20℃;δn=0.087;δε=6.5;vth=1.85v;η=13.9mpa·s;γ1=66.9mpa·s;vhr-2=94.8%[化28][实施例8]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=82.9℃;tc<-20℃;δn=0.093;δε=6.9;vth=1.50v;η=16.3mpa·s;γ1=65.2mpa·s;vhr-2=91.6%[化29][实施例9]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=78.2℃;tc<-20℃;δn=0.101;δε=6.7;vth=1.45v;η=17.8mpa·s;γ1=67.8mpa·s;vhr-2=91.2%[化30][实施例10]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=82.2℃;tc<-20℃;δn=0.099;δε=2.0;vth=2.94v;η=9.9mpa·s;γ1=37.0mpa·s;vhr-2=99.9%[化31][实施例11]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-1)。ni=74.6℃;tc<-20℃;δn=0.102;δε=8.0;vth=1.56v;η=10.2mpa·s;γ1=58.3mpa·s;vhr-2=98.3%[化32][实施例12]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=94.8%[化33][实施例13]在所述组合物中以2.000质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=97.9%[化34][实施例14]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-4)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=96.8%[化35][实施例15]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-2-1)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=97.6%[化36][实施例16]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-4-1)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=94.7%[化37][实施例17]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-6-1)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=94.5%[化38][实施例18]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-4-2)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=94.0%[化39][实施例19]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-3-1)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=92.9%[化40][实施例20]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-5-1)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=94.7%[化41][实施例21]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-2-2)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=94.1%[化42][实施例22]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-9-1)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=95.7%[化43][实施例23]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-1-3)。ni=99.2℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=4.4;vth=3.23v;η=11.2mpa·s;γ1=66.0mpa·s;vhr-2=97.3%[化44][实施例24]在所述组合物中以0.100质量%的比例添加化合物(1-10-1)。ni=104.7℃;tc<-20℃;δn=0.123;δε=3.7;vth=2.48v;γ1=64.0mpa·s;vhr-2=98.9%[化45][实施例25]在所述组合物中以0.200质量%的比例添加化合物(1-9-1)。ni=109.4℃;tc<-20℃;δn=0.123;δε=3.8;vth=2.50v;γ1=69.0mpa·s;vhr-2=98.2%[化46][比较例2]ni=89.7℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=5.0;vth=1.98v;η=15.3mpa·s;γ1=80mpa·s;vhr-2=69.5%将在比较例2的组合物中添加化合物(1-1-2)而得的组合物设为实施例26。[实施例26]在所述组合物中以0.08质量%的比例添加化合物(1-1-2)。ni=89.7℃;tc<-20℃;δn=0.115;δε=5.0;vth=1.98v;η=15.3mpa·s;γ1=80mpa·s;vhr-2=82.9%[化47]将实施例1与比较例1加以比较时,实施例1的电压保持率(vhr-2)的值高,将实施例26与比较例2加以比较时,实施例26的电压保持率(vhr-2)的值高。根据这些结果可知,添加有式(1)所表示的化合物的液晶组合物具有高的对光的稳定性。由此,可得出本发明的组合物具有优异的特性的结论。[实施例27]实施例27是除化合物(1-1-2)以外还添加有作为光稳定剂的化合物(6-7)的液晶组合物的例子。在所述组合物中以0.07质量%的比例添加化合物(1-1-2)。进而,以0.10质量%的比例添加化合物(6-7)。ni=101.9℃;tc<-20℃;δn=0.109;δε=4.3;vth=3.38v;η=14.9mpa·s;γ1=78.8mpa·s;vhr-2=95.2%[化48][产业上的可利用性]本发明的液晶组合物可用于液晶监视器、液晶电视、液晶投影仪等中。当前第1页12
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