CN103130649B

CN103130649B - 液晶化合物以及液晶显示器

Info

Publication number: CN103130649B
Application number: CN201210404467.3A
Authority: CN
Inventors: 林建文; 吴峻鸣; 刘仕贤; 郑功龙; 金志龙
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: CN103130649A

Abstract

本发明提供一种液晶化合物，具有下列化学式：其中，A₁、A₂、A₃各自独立地择自氢、卤素、氰基、氰硫基、或-OCF₃；R₁是择自氢、卤素、C₁-C₁₂烷基、C₁-C₁₂烷氧基、C₁-C₁₂卤烷基、C₂-C₁₂烷烯基或C₂-C₁₂烷炔基；R₂、R₃是各自独立地择自氢、卤素、C₁-C₆烷基、C₁-C₆卤烷基、氰基、氰硫基、或-OCF₃；以及Z是择自单键、-O-、-CH₂O-、-C(O)O-、-OCO-、-C(O)NH-、-CH=CH-、或-C≡C-。本发明还提供一种液晶显示器，包括：一第一基板；一第二基板，与该第一基板对向设置；以及一液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间，其中该液晶层包含一如前述的液晶化合物。

Description

液晶化合物以及液晶显示器

技术领域

本发明是有关于液晶化合物，且特别是有关于一种具有高介电各向异性(delectric anisotropy)的液晶化合物，以及包含该液晶化合物的液晶显示器。

背景技术

随着科技的快速发展，各种携带式(portable)电子产品，如：移动电话、笔记本型计算机、数码相机、个人数字助理(PDA)、随身影音播放器(如：MP3、MP4)等，已成为现代人生活中不可或缺的重要帮手。其中，液晶显示器由于具有尺寸小、重量轻、低耗电量等优点，近年来已普遍应用于各种电子产品上。而在液晶显示器中，液晶材料会影响显示器整体的性能，因此是影响液晶显示器发展的重要因素之一。

良好的液晶材料例如包括对水分、空气、热、光等的稳定性，以及具有适当的介电各向异性（dielectric anisotropy;Δε）、双折射率（birefringence;△n）、弹性常数(elastic constant;K_ii)等性质。根据液晶显示器的种类不同，可选择适当的液晶材料。

其中，介电各向异性是指液晶在平行方向的介电系数(ε//)与垂直方向的介电系数(ε⊥)的差，亦即，Δε=ε//-ε⊥。因此，当ε//>ε⊥时，称为正型液晶，而当ε//<ε⊥时，称为负型液晶。液晶的介电各向异性Δε与驱动电压V_th的关系可由下式表示：

V_{th} = π {(\frac{K_{ii}}{Δϵ})}^{1 / 2}

由此可见，当介电各向异性越大时，液晶的驱动电压V_th就会越小，可使液晶显示器在较低电压下操作。

目前亟需一种高介电各向异性的液晶材料，以降低液晶显示器的驱动电压。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有高介电各向异性的液晶材料，以降低液晶显示器的驱动电压。

本发明一实施方式提供一种液晶化合物，具有下列化学式：

其中，A₁、A₂、A₃各自独立地择自氢、卤素、氰基、氰硫基、或-OCF₃；R₁是择自氢、卤素、C₁-C₁₂烷基、C₁-C₁₂烷氧基、C₁-C₁₂卤烷基、C₂-C₁₂烷烯基或C₂-C₁₂烷炔基；

R₂、R₃是各自独立地择自氢、卤素、C₁-C₆烷基、C₁-C₆卤烷基、氰基、氰硫基、或-OCF₃；以及Z是择自单键、-O-、-CH₂O-、-C(O)O-、-OCO-、-C(O)NH-、-CH=CH-、或-C≡C-。

本发明一实施方式提供一种液晶显示器，包括：一第一基板；一第二基板，与该第一基板对向设置；以及一液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间，其中该液晶层包含一如前述的液晶化合物。

本发明的优点在于：相较于已知的液晶化合物，本发明提供的液晶化合物具有超出预期的高介电各向异性，例如，所述液晶化合物的介电各向异性大于约40，或约介于40至85之间，故可降低液晶显示器的驱动电压。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为根据本发明一实施例所形成液晶显示器的剖面图；

其中，主要元件符号说明：

100～液晶显示器；102～第一基板；

104～第二基板； 106～液晶层。

具体实施方式

本发明提供一种液晶化合物可具有下列化学式(I)：

其中，A₁、A₂、A₃各自独立地择自氢、卤素、氰基、氰硫基、或-OCF₃；R₁是择自氢、卤素、C₁-C₁₂烷基、C₁-C₁₂烷氧基、C₁-C₁₂卤烷基、C₂-C₁₂烷烯基或C₂-C₁₂烷炔基；R₂、R₃是各自独立地择自氢、卤素、C₁-C₆烷基、C₁-C₆卤烷基、氰基、氰硫基、或-OCF₃；以及Z是择自单键、-O-、-CH₂O-、-C(O)O-、-OCO-、-C(O)NH-、-CH=CH-、或-C≡C-。上述液晶化合物可具有高介电各向异性，例如大于约40，或约介于40至90之间。在本发明一实施例中，A₁、A₂、A₃各自独立地为卤素或氰基。在本发明另一实施例中，R₁为C₁-C₁₂烷基或C₁-C₁₂烷氧基。在本发明又一实施例中，R₂、R₃是各自独立地为氢或氟。在本发明又一实施例中，Z是择自-C(O)O-、或-C(O)NH-。

在一实施例中，式(I)的液晶化合物可更进一步地具有下列化学式(II)：

其中，A₁、A₂、A₃、R₁以及Z的定义与式(I)相同，且X₁、X₂是各自独立地择自氢、氟、氰基、氰硫基、或-OCF₃。

表1为符合式(I)或(II)的液晶化合物的具体实例，然而这些化合物仅为举例说明之用，本发明的液晶化合物并非以此为限：

表1

经实验发现，相较于已知的液晶化合物，本发明各实施例中的液晶化合物具有超出预期的高介电各向异性，故可降低液晶显示器的驱动电压。

例如，下式(III)为一种已知的液晶化合物(参见德国专利DE10241721A1)，其中R¹、R²例如为C₁-C₅的烷基，L¹例如为氟。参照式(III)的液晶化合物，其具有含氟的苯环及炔基的结构(如虚线中的部分)，且此化合物的介电各向异性仅约介于30-40之间。亦即，式(III)为低介电各向异性的液晶化合物。

另外，下式(IV)为另一种已知液晶化合物的例子(参见中国台湾专利TWI314577)，其中R₁、R₂例如为C₁-C₁₂的烷基，A₁、A₂、A₃例如为卤素。参照式(IV)的液晶化合物，其具有含苯环及-C(O)O-的结构(如虚线中的部分)，且此化合物的介电各向异性也仅约介于30-40之间。亦即，式(IV)也为一种低介电各向异性的液晶化合物。

亦即，若根据已知的液晶化合物的结构推论，由于式(III)、式(IV)皆为低介电各向异性的液晶化合物，因此一般推论式(III)中含氟的苯环及炔基的结构，以及式(IV)中含苯环及-C(O)O-的结构应为低介电各向异性的结构。

然而，发明人经实验发现，具有本案的式(I)结构的液晶化合物，具有含氟的苯环、炔基及-C(O)O-结构，却意外可达到超过45的高介电各向异性，因此添加至液晶配方后，可有效降低液晶显示器的驱动电压。此外，当式(II)结构的液晶化合物的X₁及/或X₂为氟时，其介电各向异性更可高于60，故可大幅降低液晶显示器的驱动电压。

图1为根据本发明一实施例所形成液晶显示器的剖面图。参照图1，液晶显示器100包括第一基板102、第二基板104及液晶层106。其中，第二基板104与第一基板102对向设置，且液晶层106设置于第一基板102与第二基板104之间。在液晶层106中，更包括液晶单体以及式(I)中的液晶化合物。其中，液晶层106中的液晶单体不同于液晶化合物。在一实施例中，上述液晶显示器是主动式液晶显示器，包括多个像素所构成的阵列。其中，各像素包括薄膜晶体管(Thin film transistor)及储存电容。在另一实施例中，液晶显示器是被动式液晶显示器，其中第一基板上具有沿着第一方向的第一电极，第二基板上具有沿着第二方向的第二电极，且第一方向与第二方向互相垂直。然而，本发明所述液晶显示器的结构并非以此为限，而可具有任何已知或未来发展的液晶显示器的结构，例如可参考中国台湾专利公开号No.200823513、No.201023159等。

应注意的是，在不同的实施例中，可将上述液晶化合物应用于各种显示器中，例如可应用于薄膜液晶显示器、胆甾型液晶显示器、蓝相液晶显示器等，但并非以此为限。

【实施例1】液晶化合物1的合成

将1,3-二氟-5-戊基苯(1,3-difluoro-5-pentylbenzene；18.4克，100mmol)与干燥四氢呋喃(THF；75ml)置于反应瓶中，待其溶解后冷却至-78℃。温度到达-78℃后，加入正丁基锂(n-butyllithium；66.4ml，110mmol)，持续低温反应1小时，随着反应溶液由透明液体变为白色盐类，再将溴(bromine；23.97ml，150mmol)缓慢滴入，持续低温反应2小时后恢复室温。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。上述反应可表示如下式：

接着，将上述棕色液体(17.68克，80mmol)与干燥三乙胺(triethylamine；60ml)置于反应瓶中，通入氮气(N₂)，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯(bis(triphenylphosphine)palladium dichloride，(Pd(PPh₃)₂Cl₂)；0.55克，0.8mmol)和白色固体碘化亚铜(copper iodide；0.15克，0.8mmol)后搅拌，再加入三甲基硅烷基乙炔(ethynyltrimethylsilane；22.4ml，160mmol)，升温至77℃持续反应6小时。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。

将上述棕色液体(19.68克，75mmol)加入二氯甲烷(dicholomethane)：甲醇(methanol)＝1:1的溶剂内(100ml)搅拌溶解，加入碳酸钾(12.16克，88mmol)后搅拌反应4小时，结束反应以二氯甲烷与水萃取，取有机层得黄色液体产物。上述反应可表示如下式：

将上述黄色液体(17.12克，70mmol)、干燥三乙胺(60ml)及干燥THF(60ml)置于反应瓶中，通入氮气(N₂)，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯((Pd(Ph₃)₂Cl₂)；0.51克，0.7mmol)和白色固体碘化亚铜(0.14克，0.7mmol)后，搅拌0.5小时后加入4-碘苯甲酸甲酯(methyl 4-iodobenzoate；19.6克，75mmol)，升温至70℃持续反应12小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体产物。上述反应可表示如下式：

将上述黄色产物溶解于水：乙醇＝1:1(60ml)中，再加入氢氧化钠(3.6g,150mmol)，升温至60℃持续反应4小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得白色固体产物。上述反应可表示如下式：

将上述白色产物(19.7克，60mmol)与干燥THF(50ml)溶解于反应瓶中，通入氮气(N₂)后加入白色固体3,4,5-三氟苯酚(3,4,5-trifluorophenol；8.8克，60mmol)、4-二甲氨基吡啶(4-(dimethylamino)pyridine(DMAP)；2.9克，24mmol)、二环己基碳二并胺(dicyclohexylcarbodiimide(DCC)；14.8克，72mmol)，升温至70℃持续反应6小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体初产物，再以己烷(hexane)、二氯甲烷作再结晶两次，得白色固体（液晶化合物1）19.7克(43mmol)，产率为43%。上述反应可表示如下式：

【实施例2】液晶化合物2的合成

将1,3-二氟-5-戊基苯(18.4克，100mmol)与干燥四氢呋喃(75ml)置于反应瓶中，待其溶解后冷却至-78℃。温度到达-78℃后，加入正丁基锂(66.4ml，110mmol)，持续低温反应1小时，随着反应溶液由透明液体变为白色盐类，再将溴(23.97ml，150mmol)缓慢滴入，持续低温反应2小时后恢复室温。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。上述反应可表示如下式：

接着，将上述棕色液体(17.68克，80mmol)与干燥三乙胺(60ml)置于反应瓶中，通入氮气，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯(0.55克，0.8mmol)和白色固体碘化亚铜(0.15克，0.8mmol)后搅拌，再加入三甲基硅烷基乙炔(22.4ml，160mmol)，升温至77℃持续反应6小时。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。

将上述棕色液体(19.68克，75mmol)加入二氯甲烷：甲醇＝1:1的溶剂内(100ml)搅拌溶解，加入碳酸钾(12.16克，88mmol)后搅拌反应4小时，结束反应以二氯甲烷与水萃取，取有机层得黄色液体产物。上述反应可表示如下式：

将上述黄色液体(17.12克，70mmol)、干燥三乙胺(60ml)及干燥THF(60ml)置于反应瓶中，通入氮气，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯(0.51克，0.7mmol)和白色固体碘化亚铜0.14克，0.7mmol)后，搅拌0.5小时后加入4-碘苯甲酸甲酯(19.6克，75mmol)，升温至70℃持续反应12小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体产物。上述反应可表示如下式：

将上述白色产物(19.7克，60mmol)与干燥THF(50ml)溶解于反应瓶中，通入氮气后加入白色固体4-氰基-3,5-二氟苯酚(4-cyano-3,5-difluorophenol；9.3克，60mmol)、4-二甲氨基吡啶(2.9克，24mmol)、二环己基碳二并胺(14.8克，72mmol)，升温至70℃持续反应6小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体初产物，再以己烷、二氯甲烷作再结晶两次，得白色固体（液晶化合物2）20.9克(45mmol)，产率为45%。上述反应可表示如下式：

【实施例3】液晶化合物3的合成

将3,5,-二氟苯酚(3,5-difluorophenol；14.3克，110mmol)、碳酸钾(22.80克，165mmol)与丙酮(100ml)置于反应瓶中，随后滴入1-溴丁烷(1-bromobutane；15.1ml，110mmol)，反应升温至60度持续反应6小时，结束后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得白色液体产物。上述反应可表示如下式：

将上述白色液体(18.6克，100mmol)与干燥四氢呋喃(75ml)置于反应瓶中，待其溶解后冷却至-78℃。温度到达-78℃后，加入正丁基锂(66.4ml，110mmol)，持续低温反应1小时，随着反应溶液由透明液体变为白色盐类，再将溴(23.97ml，150mmol)缓慢滴入，持续低温反应2小时后恢复室温。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。上述反应可表示如下式：

将上述黄色液体(17.12克，70mmol)、干燥三乙胺(60ml)及干燥THF(60ml)置于反应瓶中，通入氮气，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯(0.51克，0.7mmol)和白色固体碘化亚铜(0.14克，0.7mmol)后，搅拌0.5小时后加入4-碘苯甲酸甲酯(19.6克，75mmol)，升温至70℃持续反应12小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体产物。上述反应可表示如下式：

将上述白色产物(19.7克，60mmol)与干燥THF(50ml)溶解于反应瓶中，通入氮气(N₂)后加入白色固体3,4,5-三氟苯酚(8.8克，60mmol)、4-二甲氨基吡啶(2.9克，24mmol)、二环己基碳二并胺(14.8克，72mmol)，升温至70℃持续反应6小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体初产物，再以己烷(hexane)、二氯甲烷作再结晶两次，得淡黄色固体（液晶化合物3）22.9克(49mmol)，产率为44%。上述反应可表示如下式：

【实施例4】液晶化合物4的合成

将1,3-二氟-5-戊基苯(18.4克，100mmol)与干燥四氢呋喃(THF；75ml)置于反应瓶中，待其溶解后冷却至-78℃。温度到达-78℃后，加入正丁基锂(66.4ml，110mmol)，持续低温反应1小时，随着反应溶液由透明液体变为白色盐类，再将溴(23.97ml，150mmol)缓慢滴入，持续低温反应2小时后恢复室温。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。上述反应可表示如下式：

接着，将上述棕色液体(17.68克，80mmol)与干燥三乙胺(60ml)置于反应瓶中，通入氮气(N₂)，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯(0.55克，0.8mmol)和白色固体碘化亚铜(0.15克，0.8mmol)后搅拌，再加入三甲基硅烷基乙炔(22.4ml，160mmol)，升温至77℃持续反应6小时。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。

将上述白色产物(19.7克，60mmol)与干燥THF(50ml)溶解于反应瓶中，通入氮气后加入白色固体3,4,5-三氟苯胺(3,4,5-trifluoroaniline；9.3克，60mmol)、4-二甲氨基吡啶(2.9克，24mmol)、二环己基碳二并胺(14.8克，72mmol)，升温至70℃持续反应6小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体初产物，再以己烷、二氯甲烷作再结晶两次，得白色固体（液晶化合物4）20.1克(44mmol)，产率为44%。上述反应可表示如下式：

【实施例5】液晶化合物5的合成

接着，将上述棕色液体(17.68克，80mmol)与干燥三乙胺(60ml)置于反应瓶中，通入氮气(N₂)，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯((Pd(PPh₃)₂Cl₂)；0.55克，0.8mmol)和白色固体碘化亚铜(0.15克，0.8mmol)后搅拌，再加入三甲基硅烷基乙炔(22.4ml，160mmol)，升温至77℃持续反应6小时。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。

将上述棕色液体(19.68克，75mmol)加入二氯甲烷：甲醇＝1:1的溶剂内(100ml)搅拌溶解，加入碳酸钾(12.16克，88mmol)后搅拌反应4小时，结束反应以二氯甲烷与水萃取，取有机层得黄色液体产物。上述反应可表示如下式Part A：

将3,5-二氟-4-溴苯甲酸(3,5-difluoro-4-bromobenzonic acid；14.22g，60mmol)置于反应瓶中，加入50ml的亚硫酰二氯(Thionyl chloride；SOCl₂)溶液加热至75℃，反应2小时使固体完全溶解。完成反应后，将亚硫酰二氯以减压蒸馏取出，反应瓶内收得酰氯化棕色液体中间产物。取另一反应瓶将3,4,5-三氟苯酚(3,4,5-trifluorophenol；9.3g，60mmol)溶于50ml吡啶(Pyridine)，将酰氯化棕色液体中间体滴入，加热至70℃反应至隔夜。

反应隔夜后，将反应冷却至室温，并加入大量水使酯化白色产物B析出，抽气过滤将吡啶与水去除，放入70℃真空烘箱烘干至隔天。上述反应可表示如下式Part B：

取固体催化剂双三苯基磷二氯化钯((Pd(PPh₃)₂Cl₂)；1.75克，2mol%)、碘化亚铜(CuI;0.5克，2mol%)、三苯磷(triphenylphosphine；PPh₃；1.3克，4mol%)置于反应瓶内，抽真空并通入氮气，随后加入干燥三乙胺(70ml)，接着加入Part B产物B(18.3克，50mmol)搅拌后，再加入Part A产物A(10.4克，50mmol)升温至75℃于黑暗中持续反应至隔夜，反应结束后冷却至室温，减压浓缩后将液体重复以二氯甲烷溶解、甲醇逼出固体作再结晶最后抽气过滤后可得到白色固体产物（液晶化合物5）22.7克(46mmol)，收率46%。上述反应可表示如下式Part C：

【实施例6】液晶化合物6的合成

接着，将上述棕色液体(17.68克，80mmol)与干燥三乙胺(60ml)置于反应瓶中，通入氮气(N₂)，加入黄色固体双三苯基磷二氯化钯((Pd(PPh₃)₂Cl₂)；0.55克，0.8mmol)和白色固体碘化亚铜(0.15克，0.8mmol)后搅拌后，再加入三甲基硅烷基乙炔(22.4ml，160mmol)，升温至77℃持续反应6小时。结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得棕色液体产物。

将3,5-二氟-4-溴苯甲酸(14.22克，60mmol)置于反应瓶中，加入50ml亚硫酰二氯(SOCl₂)溶液加热至75℃反应2小时使固体完全溶解，完成反应后将亚硫酰二氯以减压蒸馏取出，反应瓶内收得酰氯化棕色液体中间产物；取另一反应瓶将3,5-二氟苯酚(3,5-difluorophenol；7.8克，60mmol)溶于50ml吡啶，将酰氯化棕色液体中间体滴入，加热至70℃反应至隔夜。

取固体催化剂双三苯基磷二氯化钯((Pd(PPh₃)₂Cl₂)；1.7克，2mol%)、碘化亚铜(CuI;0.5克，2mol%)、三苯磷(PPh₃；1.3克，4mol%)置于反应瓶内，抽真空并通入氮气，随后加入三乙胺(70ml)，接着加入Part B产物B(17.4克，50mmol)搅拌后，再加入Part A产物A(10.4克，50mmol)升温至75℃于黑暗中持续反应至隔夜，反应结束后冷却至室温，减压浓缩后将液体重复以二氯甲烷溶解、甲醇逼出固体作再结晶最后抽气过滤后可得到白色固体产物（液晶化合物6）19.5克(41mmol)，收率41%。上述反应可表示如下式Part C：

【实施例7】液晶化合物7的合成

将3,5-二氟-4-溴苯甲酸(14.22克，60mmol)置于反应瓶中，加入50ml亚硫酰二氯(SOCl₂)溶液加热至75℃反应2小时使固体完全溶解，完成反应后将亚硫酰二氯以减压蒸馏取出，反应瓶内收得酰氯化棕色液体中间产物；取另一反应瓶将2,6-二氟-4-对羟基苯甲腈(2,6-difluoro-4-hydroxybenzonitrile；9.3克，60mmol)溶于50ml吡啶，将酰氯化棕色液体中间体滴入，加热至70℃反应至隔夜。

取固体催化剂双三苯基磷二氯化钯((Pd(PPh₃)₂Cl₂)；1.7克，2mol%)、碘化亚铜(CuI;0.5克，2mol%)、三苯磷(PPh₃；1.3克，4mol%)置于反应瓶内，抽真空并通入氮气，随后加入三乙胺(70ml)，接着加入Part B产物B(18.7克，50mmol)搅拌后，再加入Part A产物A(10.4克，50mmol)升温至75℃于黑暗中持续反应至隔夜，反应结束后冷却至室温，减压浓缩后将液体重复以二氯甲烷溶解、甲醇逼出固体作再结晶最后抽气过滤后可得到白色固体产物（液晶化合物7）23.5克(47mmol)，收率47%。上述反应可表示如下式Part C：

【比较例1】

以市售化合物(如下式)作为比较例1(购自Merck；PPTUI-3-2)。

【比较例2】液晶化合物的合成

将4-碘苯甲酸(4-Iodobenzoic acid；24.8克，100mmol)与干燥THF(60ml)溶解于反应瓶中，通入氮气后加入白色固体3,4-二氟苯酚(3,4-difluorophenol；14.6克，60mmol)、4-二甲氨基吡啶(4.8克，40mmol)、二环己基碳二并胺(24.6克，120mmol)，升温至70℃持续反应6小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体产物。上述反应可表示如下式：

将上述黄色固体产物(32.13克，85mmol)、干燥三乙胺(60ml)及干燥THF(60ml)置于反应瓶中通入氮气后，加入催化剂双三苯基磷二氯化钯(0.51克，0.7mmol)和白色固体碘化亚铜(0.18克，0.7mmol)后，搅拌0.5小时后加入4-碘苯甲酸甲酯(15.49克，90mmol)，升温至70℃持续反应12小时，结束反应后加入乙酸乙酯与水萃取，取有机层进行减压浓缩，得黄色固体初产物，再以己烷、二氯甲烷作再结晶两次，得白色固体28.3g(67mmol)，产率为67%。上述反应可表示如下式：

【实施例8】实施例1至实施例4的液晶化合物的介电各向异性

将实施例1至实施例4的液晶化合物添加至被动式(Passive matrix；PM)或主动式(Active matrix；AM)液晶配方中，以测量其介电各向异性。其中，所使用的主动式液晶配方AM1(JM-2069-054)组成比例如表2所示：

表2主动式液晶配方AM1(JM-2069-054)

另外，所使用的被动式液晶配方PM1(IBL-087c)组成比例如表3所示：

表3被动式液晶配方PM1(IBL-087c)

将实施例1至实施例4的液晶化合物分别添加至被动式或主动式液晶配方，液晶化合物于主动式或被动式配方的含量为10wt%，再利用折射率量测仪(DR-M2)测得整体混合液晶的双折射率(birefringence；Δn)，利用液晶分析系统LCAS-1(Liquid Crystal Analysis System)测得介电各向异性(dielectricanisotropy；Δε)，并计算出所添加的液晶化合物个别的双折射率及介电各向异性。另外，也利用DSC(热差式扫瞄卡计仪)测量其熔点(melting poing；T_c)，以及利用粘度计(CAP1000L)测量其粘度(Viscosity；η)。下表4显示各种液晶化合物添加至液晶配方后的性质。另外，表5则显示利用LCAS-1仪器所计算出各种液晶化合物单体的介电各向异性。

表4液晶化合物在液晶配方中的性质

表5计算得液晶化合物单体的介电各向异性

参照表5，比较例1、2的液晶化合物虽具有与实施例1至4类似的结构，然而其化合物单体介电各向异性都相当的低，因此在添加至被动式(PM1)或主动式(AM1)液晶配方后，仅能稍微提高整体混合液晶的介电各向异性。亦即，比较例1、2所述化合物若应用于液晶显示器时，则无法有效降低显示器的驱动电压。

相反的，实施例1至4所述液晶化合物皆具有高介电各向异性，因此在添加至液晶配方后，可大幅提高整体混合液晶的介电各向异性。亦即，实施例1至4所述液晶化合物若应用于液晶显示器时，能够有效的降低显示器的驱动电压。

【实施例9】液晶化合物的添加量

表6显示将实施例1所形成的液晶化合物添加至主动式或被动式液晶配方时，其添加量对于液晶性质的影响。表7则显示利用LCAS-1仪器计算出的各液晶化合物的介电各向异性。其中，液晶化合物于主动式或被动式配方的含量分别为5wt%、10wt%及15wt%。

表6液晶化合物在液晶配方中的性质

表7计算得液晶化合物单体的介电各向异性

参照表7，实施例1所形成的液晶化合物在主动式及被动式配方中都具有良好的介电各向异性及溶解性。随着液晶化合物添加浓度增加，可有效提升整体液晶的介电各向异性。

【实施例10】液晶化合物的添加量

表8显示实施例2所形成的液晶化合物添加至主动式或被动式液晶配方时，其添加量对于液晶性质的影响。表9则显示利用LCAS-1仪器计算出的各液晶化合物的介电各向异性。其中，液晶化合物于主动式或被动式配方的含量分别为5wt%、10wt%及15wt%。

表8液晶化合物在液晶配方中的性质

表9计算得液晶化合物单体的介电各向异性

参照表9，实施例2所形成的液晶化合物在主动式及被动式配方中都具有良好的介电各向异性及溶解性。随着液晶化合物添加浓度增加，可有效提升整体液晶的介电各向异性。

另外，表10、11则显示实施例1至4及比较例1至2在不同浓度下的介电各向异性。由表10中可看出，在液晶化合物在被动式液晶配方中的添加量为5wt%、10wt%、15wt%的条件下，实施例1至4所提供的液晶化合物都具有较高的介电各向异性。由表11中可看出，在液晶化合物在主动式液晶配方中的添加量为5wt%、10wt%、15wt%的条件下，实施例1至4所提供的液晶化合物都具有较高的介电各向异性。

表10不同浓度的液晶化合物在被动式液晶配方中的介电各向异性

表11不同浓度的液晶化合物在主动式液晶配方中的介电各向异性

【实施例11】驱动电压

分别将实施例1、2及比较例1、2的液晶化合物添加至被动式液晶配方(PM1)及主动式液晶配方(AM1)中，以形成液晶显示器，并测量显示器的驱动电压，所测得的结果可参照表12。

表12液晶显示器的驱动电压

参照表12，本案实施例1、2所形成的液晶化合物应用于制造液晶显示器时，可大幅降低显示器的驱动电压，然而如比较例1、2的传统的液晶化合物则无法有效的降低显示器的驱动电压。

【实施例12】实施例1、5至7的液晶化合物的介电各向异性

将实施例1、5至7的液晶化合物分别添加至被动式液晶配方、主动式液晶配方或蓝相液晶配方中，以测量其介电各向异性。其中，所使用的主动式液晶配方AM1(JM-2069-054)的组成比例如实施例8所示。另外，被动式液晶配方PM2(KC-0202-159)的组成比例如下表13所示；蓝相液晶配方BM1(JM-2069-145)的组成比例如下表14所示。

表13被动式液晶配方PM2(KC-0202-159)

表14蓝相液晶配方BM1(JM-2069-145)

将实施例1、实施例5至7的液晶化合物分别添加至被动式、主动式或蓝相液晶配方中时，液晶化合物于液晶配方中的含量为5wt%，再利用折射率量测仪(DR-M2)测得整体混合液晶的双折射率(birefringence；Δn)，利用液晶分析系统LCAS-1(Liquid Crystal Analysis System)测得介电各向异性(dielectricanisotropy；Δε)，并计算出所添加的液晶化合物个别的双折射率及介电各向异性。另外，也利用DSC(热差式扫瞄卡计仪)测量其熔点(melting poing；T_c)，以及利用粘度计(CAP1000L)测量其粘度(Viscosity；η)。

此外，将各实施例的液晶化合物添加至上述液晶配方并形成液晶显示器后，测量显示器的驱动电压。下表15显示各种液晶化合物添加至液晶配方后的各种性质。另外，表16则显示利用LCAS-1仪器所计算出各种液晶化合物单体的介电各向异性。

表15液晶化合物在液晶配方中的性质

表16计算得液晶化合物单体的介电各向异性

参照表4及表15，相较于比较例1、2的液晶化合物，本案各实施例的液晶化合物皆可具有较高的介电各向异性。其中，实施例5、7的液晶化合物具有多处氟取代，其介电各向异性更可达60以上。因此，在添加至液晶配方后，可大幅提高整体混合液晶的介电各向异性。亦即，实施例5至7所述液晶化合物若应用于液晶显示器时，能够有效的降低显示器的驱动电压。

经实验发现，当式(I)中的R₁、R₂或是式(II)中的X₁、X₂为氟时，其介电各向异性更可大幅提高，可大于约40，或约介于40至85之间。在一些实施例中甚至可大于约45，或约介于45至85之间。在实施例中，液晶化合物在液晶层中的比例例如可介于约1wt%至20wt%，或约5wt%至15wt%。

虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种液晶化合物，具有下列化学式：

2.一种液晶化合物，具有下列化学式：

3.一种液晶化合物，具有下列化学式：

4.一种液晶化合物，具有下列化学式：

5.一种液晶化合物，具有下列化学式：

6.一种液晶化合物，具有下列化学式：

7.一种液晶化合物，具有下列化学式：

。

8.一种液晶显示器，包括：

一第一基板；

一第二基板，与所述第一基板对向设置；以及

一液晶层，设置于所述第一基板与所述第二基板之间，其中所述液晶层包含一如权利要求1-7中任一项所述的液晶化合物。