CN108003894A - 液晶化合物、液晶组合物及使用此液晶化合物的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶化合物、液晶组合物及使用此液晶化合物的液晶显示装置。此液晶化合物具有式(I)所示的结构：

Description

液晶化合物、液晶组合物及使用此液晶化合物的液晶显示 装置
技术领域
本发明涉及一种液晶化合物、液晶组合物及使用此液晶化合物的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示器由于具有轻、低消耗功率、无辐射等优点，目前已应用于各种个人电脑、个人数位助理(PDA)、手机、电视等。
对于液晶显示器中的液晶材料来说，具有高垂直介电常数(ε⊥)与低粘度的液晶化合物是符合目前需求的。特别是，当液晶材料具有高垂直介电常数时，可以使边界电场开关型FFS(fringe field switching)液晶显示器具有较高的光穿透度。
在本技术领域中寻求兼具高垂直介电常数与UV稳定性的液晶化合物。
发明内容
本发明的一个实施例公开了一种液晶化合物，其具有式(I)所示的结构：
其中当n1＝0、n2＝0、X1为X2为-O-、且X3为-CH2-时，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代；；或
当n1＝0、n2＝0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键时，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代；或
当n1＝1、n2＝1或0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键时，R1、R2可以各自彼此独立为H、卤素原子、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代，环状基团A为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。
本发明的另一实施例公开了一种液晶组合物，包括第一成分及第二成份，其中第一成分包括一种或多种如上述式(I)所表示的液晶化合物，且第二成分包括一种或多种如以下式(II)所表示的化合物：
其中R3、R4各自独立为H、卤素原子、C1-C15烷基或C2-C15烯基，且其中C1-C15烷基或C2-C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、及/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连；
A1、A2、A3各自独立为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基或2,5-亚四氢吡喃基，其中1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基或2,5-亚四氢吡喃基为未经取代或至少一个氢原子被F原子取代；
Z1、Z2各自独立为单键、C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基，且其中C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基或C2-C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被CN取代、及/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连；以及
u为0、1或2。
本发明的又一实施例公开一种液晶显示装置，包括：第一基板；第二基板，与第一基板相对设置；液晶层，位于第一基板与第二基板之间，其中液晶层包括如上述式(I)所表示的液晶化合物。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，作详细说明如下：
附图说明
图1为绘示出依据本发明的一些实施例之液晶显示装置的剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供一种液晶化合物，在一些实施例中，上述液晶化合物可具有高垂直介电常数(ε⊥>10)，同时具有良好的UV稳定性。更具体而言，本发明的液晶化合物在经过UV光照射90分钟之后，其介电异方性(Δε)的变化量介于±5％。换言之，照射UV光90分钟之后的介电异方性Δε’介于照射UV光之前的介电异方性Δε的95％-105％的范围之间。
在一些实施例中，本发明提供一种液晶化合物，其具有以下式(I)所示的结构：
其中当n1＝0、n2＝0、X1为X2为-O-、且X3为-CH2-
时，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C115烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代；或
当n1＝0、n2＝0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键时，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代；或
当n1＝1、n2＝1或0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键时，R1、R2可以各自彼此独立为H、卤素原子、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代，环状基团A为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。
由于以下说明使用多种液晶化合物，为求表示的简洁，下文将以代号组合来表示，其中以O代表氧原子；以F代表氟原子；以及每一代号所对应表示的结构单元如以下表1所示。
表1
需注意的是，在表1所绘示的结构单元中，X代表此结构单元左端键结基团的键结位置，Y代表此结构单元右端键结基团的键结位置。换言之，当结构式中仅有X，则代表此结构单元为液晶化合物最右端的结构单元。再者，以非下标字型显示的数字代表碳数等于该数字的烷基。举例来说，代号3CCV表示此化合物由左至右依序为3个碳的烷基(即，丙烷基)、结构单元C、结构单元C及结构单元V。换言之，3CCV表示结构为下式的化合物：此外，上述代号的组合系依照表1所示的结构位置与方向直接组合，举例来说，3PGQIof表示结构为下式的化合物：而非
式(I)所示的结构实质上为一种棒状结构。这样的棒状结构具有第一轴向与第二轴向。上述第一轴向为棒状结构的长轴方向，亦即，官能基团R1与官能基团R2的连线方向。上述第二轴向为棒状结构的短轴方向，亦即，与第一轴向垂直的方向。在上述式(I)中，苯环上有两个相邻碳原子上的氢原子被氟原子取代。由于氟是拉电子能力极强的取代基，可使式(I)所表示的液晶化合物在短轴方向上具有很大的极性。因此，式(I)所表示的液晶化合物具有高垂直介电异方性(ε⊥)。再者，上述式(I)中，与上述具有氟取代基的两个碳原子相邻的碳原子皆与一个氧原子键结。由于氧原子具有两对未共用的孤对电子，可作为电子来源而提供电子至苯环上。因此，可进一步提高式(I)所表示的液晶化合物的垂直介电常数。
如上所述，藉由氟原子拉电子的特性，以及氧原子提供电子的特性，本发明之具有式(I)结构的液晶化合物可具有高垂直介电常数。在一些实施例中，具有式(I)结构的液晶化合物之ε⊥>10。在另一些实施例中，具有式(I)结构的液晶化合物的ε⊥>12。在又一些实施例中，具有式(I)结构的液晶化合物的ε⊥>14。
依据本发明的一些实施例，上述式(I)中，n1＝0、n2＝0、X1为X2为-O-、且X3为-CH2-。在这样的实施例中，液晶化合物可具有式(I-A)所示的结构：
在式(I-A)中，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代。
请参照式(I-A)及表1，式(I-A)包括结构单元OSy。结构单元OSy包括如上所述的特定苯环结构(亦即，苯环上的4个碳原子依序与氧原子、氟原子、氟原子及氧原子键结)。如上所述，由于苯环的特定碳原子上具有氟原子及氧原子，因此具有式(I-A)所表示的结构的液晶化合物可具有高垂直介电常数。此外，具有式(I-A)所表示的结构的液晶化合物可具有优异的UV稳定性。在一些实施例中，具有式(I-A)所表示的结构的液晶化合物在经过UV光照射90分钟之后，其介电异方性(Δε)的变化量介于±5％。在另一些实施例中，具有式(I-A)所表示的结构的液晶化合物在经过UV光照射90分钟之后，其介电异方性(Δε)的变化量介于±2％。
具有式(I-A)所表示的结构的液晶化合物，可藉由改变官能基团R1与官能基团R2，而调整液晶化合物的特性，例如粘度、电阻、分子间作用力等。再者，由于难以合成，因此具有式(I-A)所表示的结构的液晶化合物，其官能基团R1与官能基团R2中不包括环状基团(例如，芳香族环或脂肪族环)。在一些实施例中，R1、R2的至少一者为未经取代的C1-C15烷基或未经取代的C2-C15烯基。在另一些实施例中，R1、R2的至少一者为未经取代的C1-C6烷基或未经取代的C2-C6烯基。
依据本发明的一些实施例，上述式(I)中，n1＝0、n2＝0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键。在这样的实施例中，X2的一端系以双键连接至X1，另一端则是以单键连接至苯环上的碳原子。换言之，在这样的实施例中，液晶化合物可具有式(I-B-1)所示之结构：
在式(I-B-1)中，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代。
请参照式(I-B-1)及表1，式(I-B-1)包括结构单元ByO。结构单元ByO也包括如上所述的特定苯环结构(亦即，苯环上的4个碳原子依序与氧原子、氟原子、氟原子及氧原子键结)。如上所述，在式(I-B-1)中，由于苯环的特定碳原子上具有氟原子及氧原子，因此具有式(I-B-1)所表示的结构的液晶化合物亦可具有高垂直介电常数。再者，具有式(I-B-1)所表示的结构的液晶化合物亦可具有良好的UV稳定性。在一些实施例中，具有式(I-B-1)所表示的结构的液晶化合物在经过UV光照射90分钟之后，其介电异方性(Δε)的变化量介于±5％。在另一些实施例中，具有式(I-B-1)所表示的结构的液晶化合物在经过UV光照射90分钟之后，其介电异方性(Δε)的变化量介于±2％。
此外，在式(I-B-1)中，与官能基团R2键结的碳原子包括一个双键，这样的结构有助于降低液晶化合物的粘度。反之，若是此一碳原子为饱和状态(亦即，该碳原子的4个键结皆为单键，不包括任何双键)，则具有此结构的液晶化合物具有较高的粘度，不利于应用于显示装置中。
具有式(I-B-1)所表示的结构的液晶化合物，可藉由改变官能基团R1与官能基团R2，而调整液晶化合物的特性，例如粘度、电阻、分子间作用力等。在一些实施例中，R1、R2中的至少一者为未经取代的C1-C15烷基或未经取代的C2-C15烯基。在另一些实施例中，R1、R2之至少一者为未经取代的C1-C10烷基或未经取代的C2-C10烯基。在另一些实施例中，R1、R2中的至少一者为未经取代的C1-C6烷基或未经取代的C2-C6烯基。
依据本发明的一些实施例，上述式(I)中，n1＝1、n2＝1或0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键。同样地，在这样的实施例中，X2的一端系以双键连接至X1，另一端则是以单键连接至苯环上的碳原子。换言之，在这样的实施例中，液晶化合物可具有式(I-B-2)或式(I-B-3)所示之结构：
R1、R2可以各自彼此独立为H、卤素原子、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代，环状基团A为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。
请参照式(I-B-2)、式(I-B-3)及表1，在式(I-B-2)或式(I-B-3)中也包括结构单元ByO。如上所述，具有式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的结构的液晶化合物亦可具有高垂直介电常数。
再者，式(I-B-2)或式(I-B-3)皆包括结构单元G。结构单元G有助于改善同时具有结构单元ByO与其他环状基团(例如，芳香族环)的液晶化合物的UV稳定性。换言之，若是将式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物中的结构单元G换成1,4-亚苯基，则所得到的液晶化合物具有较差的UV稳定性。在一些实施例中，具有式(I-B-1)、式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的结构的液晶化合物在经过UV光照射90分钟之后，其介电异方性(Δε)的变化量介于±5％。
此外，除了结构单元G之外，式(I-B-3)还包括其他环状基团(即，环状基团A)。在一些实施例中，环状基团A的数量n2＝1。
具有式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的结构的液晶化合物，可藉由改变官能基团R1与官能基团R2，而调整液晶化合物的特性，例如粘度、电阻、分子间作用力等。在一些实施例中，R1、R2的至少一者为未经取代的C1-C15烷基或未经取代的C2-C15烯基。在另一些实施例中，R1、R2的至少一者为未经取代的C1-C10烷基或未经取代的C2-C10烯基。在另一些实施例中，R1、R2之至少一者为未经取代的C1-C6烷基或未经取代的C2-C6烯基。
在一些实施例中，本发明亦提供一种液晶组合物，其包括第一成分及第二成份，其中第一成分包括一种或多种如上述式(I)所表示的液晶化合物，且第二成分包括一种或多种如以下式(II)所表示的化合物：
其中R3、R4各自独立为H、卤素原子、C1-C15烷基或C2-C15烯基，且其中C1-C15烷基或C2-C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、及/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连；
A1、A2、A3各自独立为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基或2,5-亚四氢吡喃基，其中1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基或2,5-亚四氢吡喃基为未经取代或至少一个氢原子被F原子取代；
Z1、Z2各自独立为单键、C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基，且其中C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基或C2-C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被CN取代、及/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连；以及
u为0、1或2。
本发明的液晶组合物包括第一成分，其中此第一成分可包括一种或多种如上述式(I)所表示的液晶化合物。举例而言，第一成分可使用的液晶化合物包括：4OSy1、4OSy2、4OSy3、4OSy4、2OSy4、2OSy3、2OSy2、4OSy2V、V2OSy2V、ByO4、4ByO4、3ByO4、2ByO2、2ByO4、2OGByO4、2OGByO2、V1OGByO2、2PGByO2、2PGByO4、3CGByO2或3CGByO4。
如上所述，在具有式(I)结构的液晶化合物中，其化学结构皆包括如上所述的特定苯环结构(亦即，苯环上的4个碳原子依序与氧原子、氟原子、氟原子及氧原子键结)。再者，具有式(I-A)、式(I-B-1)、式(I-B-2)及式(I-B-3)所表示的结构的液晶化合物皆可具有良好的UV稳定性。由于第一成分至少包括一种如上述式(I)所表示的液晶化合物，因此，本发明之液晶组合物可同时具有高垂直介电常数与良好的UV稳定性。
本发明的液晶组合物还包括第二成分，其中此第二成分可包括一种或多种具有如上述式(II)所表示的化合物。举例而言，第二成分可使用的化合物包括：3CCV、3CCV1、3PTPO1、3CPPF、3CPGF、V2PTP2V、3PGB2、2PGB2、3CPTP2、5CCGF、3CCGF、3CCP1、VCCP1、5CCPOCF3、4CCPOCF3、3CCPOCF3、3CPP2、3CCPGF、3CPPC3、3CPTPO2、2CPYO2、3CCYO1、3CCPF、3PYO2、2CPYO2、3CYO4、3CCYO2、2CC1OYO2或3CC5。
式(II)所表示的液晶化合物中，包含可做为减粘剂的液晶化合物(如:3CCV、3CCV1、3CC5)、可提供高Δn的液晶化合物(如:3PTPO1、3PGB2)与负型液晶化合物(如:3PYO2、2CPYO2、3CYO4)，故调整式(II)所表示的液晶化合物的含量，可以调整液晶组合物的黏度、Δn与Δε。
本发明的液晶组合物视需要还可包括第三成分，其中此第三成分可包括一种或多种如式(III)所表示的化合物：
其中X4为F、Cl、-CH3、-CF3、-OCH＝CF2或-OCF3；
R5为H、C1-C10烷基或C2-C10烯基，且其中C1-C10烷基或C2-C10烯基为未经取代或至少一个-CH2-被-O-、-S-、-CO-、-O-CO-、-CO-O-或-O-CO-O-取代且其中-O-、-S-、-CO-、-O-CO-、-CO-O-及-O-CO-O-取代基彼此不直接相连、及/或至少一个氢原子被卤素原子、CN或CF3取代；
A4、A5、A6及A7各自独立为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚四氢吡喃基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基或二价2,5-茚满官能基，且其中1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或二价2,5-茚满官能基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或CN取代、及/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z3、Z4及Z5各自独立为单键、C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基、-CO-O-、-O-CO-，且其中C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基或C2-C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、及/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且其中-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连，以及
q、r、s与t各自独立为0、1、2或3的整数，且q+r+s+t≧3。
举例而言，第三成分可使用的化合物包括：3PGUQUF、4PGUQUF、5PGUQUF、2RIGUQUF、3RIGUQUF、3doPUQUF、2toUQUO2F、3doPUO2F、3doPUF、RIGUQUF、1RIGUO2F、2doPUO2F或2RIGUQUF。
在式(III)的化合物中，若其中Z3、Z4或Z5部分的其中之一为结构单元-CF2O-或-OCF2-时，则可降低旋转粘度(γ1)，并且提升介电异方性(Δε)。由于旋转粘度与液晶分子的反应时间成正比，若能降低旋转粘度，则可提升显示器在施加电压时，液晶分子的反应速度。因此，若第三成分使用具有结构单元-CF2O-或-OCF2-的化合物，则能够进一步改善液晶组合物的介电异方性以及旋转粘度。
再者，在上述式(III)所表示的化合物中，当A4、A5、A6或A7的其中之一为结构单元RI、to或do(其结构式请参照表1)时，则可进一步提升介电异方性。在一些实施例中，式(III)之A4、A5、A6或A7的其中之一为二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基或二价2,5-茚满官能基，且其中二价2,5-茚满官能基为未经取代或至少一个氢原子被F原子取代、及/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连。
因此，可藉由适当地选择式(III)所表示的化合物的A4、A5、A6或A7，将液晶组合物的介电异方性以及粘度调整至所需要的范围。
本技术领域中具有通常知识者应可了解，在前述液晶组合物中，可更包含上述式(I)、式(II)或式(III)以外之其他液晶化合物，或是适量的其他添加剂。在一些实施例中，其他添加剂可包括，例如，手性(chiral)掺杂剂、UV稳定剂、抗氧化剂、自由基净化剂、奈米粒子等。
在一些实施例中，以液晶组合物总重为100wt％计算，其中第一成分的含量范围可为约0.1-50wt％，第二成分的含量范围可为约50-99.9wt％。在另一些实施例中，以液晶组合物总重为100wt％计算，其中第一成分的含量范围可为约0.1-40wt％，第二成分的含量范围可为约60-99.9wt％。在另一些实施例中，以液晶组合物总重为100wt％计算，其中第一成分的含量范围可为约0.1-30wt％，第二成分的含量范围可为约70-99.9wt％。在一些实施例中，除第一成分及第二成分之外，液晶组合物可更包括第三成分。在这样的实施例中，第一成分的含量范围可为约0.1-45wt％，第二成分的含量范围可为约10-90wt％，第三成分的含量范围可为约1-45wt％。在另一些实施例中，其中第一成分的含量范围可为约0.1-40wt％，第二成分的含量范围可为约20-90wt％，第三成分的含量范围可为约5-45wt％。在另一些实施例中，其中第一成分的含量范围可为约0.1-35wt％，第二成分的含量范围可为约30-90wt％，第三成分的含量范围可为约10-45wt％。
本发明亦提供一种使用上述液晶组合物的液晶显示装置。图1为绘示出依据本发明的一些实施例的液晶显示装置100的剖面示意图。
请参照图1，液晶显示装置100可包括第一基板110、与第一基板110相对设置第二基板120，以及位于第一基板110与第二基板120之间的液晶层130。第一基板110及第二基板120可分别为习知的薄膜电晶体基板及彩色滤光片基板。为了简化说明，关于第一基板110及第二基板120的材料、结构及其形成方法，在此不再详述。
本发明的液晶显示装置100的液晶层130系使用上述液晶组合物，其中此液晶组合物包括式(I)所表示的液晶化合物。如上文所述，式(I)所表示的液晶化合物具有高垂直介电常数与良好的UV稳定性。藉由使用式(I)所表示的液晶化合物，可使液晶显示装置具有较佳的光穿透度、产品良率及生命周期。此外，藉由选择液晶组合物所使用的第一成分、第二成分及/或第三成分，并调整其重量比例，可将液晶组合物的介电异方性、旋转粘度及弹性系数调整至所需要的范围。如此一来，使用上述液晶组合物的液晶显示装置具有节能及增进反应速度的优点，亦可得到较佳的光穿透度，有助于亮态与暗态的切换，解决显示器的残影问题。本发明之液晶组合物可适用于所有的液晶显示装置。在一些实施例中，由于本发明之液晶组合物具有高垂直介电常数，因此可适用于边缘电场开关(fringe fieldswitching,FFS)型液晶显示装置。在其他实施例中，本发明之液晶组合物也可适用于其他类型的液晶显示装置。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之液晶组合物。由于本发明之实施例及比较例使用多种液晶化合物，为求表示的简洁，下文将以代号组合来表示，其中每一代号所对应表示的结构单元如上述表1所示。此外，实施例所使用的式(I)所表示的液晶化合物的代号及其所对应的化学结构如以下表2所示。
表2
在本说明书中以4ByO4为例，说明式(I-B-1)所表示的液晶化合物的合成方法。再者，以2OGByO4为例，说明式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物的合成方法。此外，以4OSy2为例，说明式(I-A)所表示的液晶化合物的合成方法。
【制备例1】4ByO4的制备：
液晶化合物4ByO4之合成流程如上所示。以下将依序说明化合物2-5及液晶化合物4ByO4的合成步骤。
将化合物1(20g、87mmol)与四氢呋喃(tetrahydrofuran、120mL)置于500mL之反应瓶中搅拌溶解。在冰浴下，慢慢将双氧水(30-35％、120mL)加入反应瓶中，在室温下反应2小时。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集之有机层的溶剂移除，以得到化合物2(淡黄色固体)。
将化合物2(8g、40mmol)、乙腈(acetonitrile、120mL)、三乙胺(triethylamine、22mL)与氯化镁(magnesium chloride、6.4g、67mmol)置于250mL的反应瓶中搅拌溶解，加入多聚甲醛(paraformaldehyde、7.2g、240mmol)，加热回流8小时。反应完成后，加入稀盐酸(1N、300mL)，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再利用己烷(Hexane)进行再结晶，以得到化合物3(白色固体)。
将三苯基膦(triphenylphosphine、40.1g、153mmol)与二氯甲烷(dichloromethane、150mL)置于500mL的反应瓶中搅拌溶解。在冰浴下，慢慢将四溴化碳(carbon tetrabromide、38.1g、115mmol)与二氯甲烷(dichloromethane、110mL)之混合液加入反应瓶中。10分钟后，加入三乙胺(triethylamine、32mL)，再将化合物3(8.8g、38.3mmol)与二氯甲烷(dichloromethane、40mL)之混合液加入反应瓶中。在冰浴下进行反应30分钟之后，在室温下进行反应1小时。反应完成后，利用二氯甲烷和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集之有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物4(暗红色液体)。
将化合物4(5g、13mmol)、四氢呋喃(75mL)、磷酸钾(potassium phosphate、5.5g、26mmol)与碘化亚铜(copper(I)iodate、0.123g、0.65mmol)置于250mL之反应瓶中搅拌溶解。在氮气中，加热回流7小时以进行反应。反应完成后，加入稀盐酸(1N、50mL)，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集之有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物5(棕色固体)。
将化合物5(2.4g、7.9mmol)与无水四氢呋喃(anhydrous tetrahydrofuran、40mL)置于100mL之反应瓶中搅拌溶解。在-78℃下，慢慢将正丁基锂(n-butyllithium、2.5M、6.4mL、16mmol)加入到反应瓶中，进行反应1小时。接着，在-78℃下，将1-碘丁烷(1-iodobutane、3.68g、20mmol)加入到反应瓶中，在冰浴下进行反应1小时。反应完成后，加入稀盐酸(1N、20mL)，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集之有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，得液晶化合物4ByO4(无色液体)。
利用核磁共振光谱分析液晶化合物4ByO4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.96-1.03(m,6H),1.39-1.48(m,2H),1.51-1.57(m,2H),1.70-1.78(m,2H),1.80-1.87(m,2H),2.77(t,J＝7.2Hz,2H),4.06(t,J＝6.4Hz,2H),6.32(d,J＝2.8Hz,1H),6.80(dd,J1＝7Hz,J2＝2Hz,1H)。
依据上述4ByO4的合成流程，在最初的合成步骤中使用不同的化合物1作为起始反应物，即可改变最终产物的官能基团R1。再者，在最终的合成步骤中使用不同的溴烷基化合物作为与化合物5进行反应的反应物，即可改变最终产物的官能基团R2。因此，可依据上述合成流程，制备其他式(I-B-1)所表示的液晶化合物。
依据4ByO4的合成流程，合成液晶化合物ByO4(无色液体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物ByO4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.02(t,J＝7.2Hz,3H),1.50-1.58(m,2H),1.81-1.89(m,2H),4.08(t,J＝6.4Hz,2H),6.74(t,J＝2.4Hz,1H),6.91(dd,J1＝7Hz,J2＝2Hz,1H),7.64(d,J＝2.4Hz,1H)。
依据4ByO4的合成流程，合成液晶化合物2ByO4(无色液体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物2ByO4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.0(t,J＝7.6Hz,3H),1.33(t,J＝7.6Hz,3H),1.50-1.57(m,2H),1.80-1.87(m,2H),2.81(q,J＝7.6Hz,2H),4.06(t,J＝6.4Hz,2H),6.32(d,J＝2.8Hz,1H),6.80(dd,J1＝7Hz,J2＝2Hz,1H)。
依据4ByO4的合成流程，合成液晶化合物2ByO2(无色液体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物2ByO2，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.36(t,J＝7.6Hz,3H),1.48(t,J＝7.6Hz,3H),2.81(q,J＝7.6Hz,2H),4.15(q,J＝7.2Hz,2H),6.33(d,J＝3.2Hz,1H),6.80(dd,J1＝6.8Hz,J2＝2Hz,1H)。
【制备例2】2OGByO4的制备：
液晶化合物2OGByO4的合成流程如上所示。化合物5的合成步骤如上文所述，在此不再重复。以下将说明液晶化合物2OGByO4的合成步骤。
将化合物5(1g、3.28mmol)、四氢呋喃(65mL)、水(13mL)与碳酸钾(potassiumcarbonate、2.0g、14.7mmol)置于250mL的反应瓶中搅拌溶解，使用氮气进行除氧30分钟。之后，加入化合物6(1.2g、6.5mmol)，加入四(三苯基膦)钯(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)、0.19g、0.164mmol)，加热回流5小时以进行反应。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集的有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到液晶化合物2OGByO4(白色固体)。
利用核磁共振光谱分析液晶化合物2OGByO4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.19(t,J＝7.6Hz,3H),1.66(t,J＝6.8Hz,3H),1.72(q,J＝7.6Hz,2H),2.03(m,2H),4.26(t,J＝6.8Hz,2H),4.32(q,J＝6.8Hz,2H),6.95-7.01(m,2H),7.10(dd,J1＝6.8Hz,J2＝2.4Hz,1H),7.24(d,J＝2.8Hz,1H),7.44-7.50(m,1H)。
依据上述4ByO4的合成流程，在最初的合成步骤中使用不同的化合物1作为起始反应物，即可改变最终产物的官能基团R1。再者，依据上述2OGByO4之合成流程，在最终的合成步骤中使用不同的化合物6作为与化合物5进行反应的反应物，即可改变最终产物的官能基团R2。因此，可依据上述之合成流程，制备其他式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物。
依据2OGByO4的合成流程，合成液晶化合物2OGByO2(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物2OGByO2，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.43-1.48(m,6H),4.12(q,J＝3.2Hz,4H),6.75-6.81(m,2H),6.88(d,J＝7.2Hz,1H),7.03(d,J＝2.4Hz,1H),7.25-7.30(m,1H)。
依据2OGByO4的合成流程，合成液晶化合物V1OGByO2(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物V1OGByO2，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.47(t,J＝6.8Hz,3H),4.12(q,J＝7.2Hz,2H),4.61-4.63(m,2H),5.27-5.30(m,1H),5.41-5.46(m,1H),5.99-6.09(m,1H),6.76-6.83(m,2H),6.88(dd,J1＝7.2Hz,J2＝2Hz,1H),7.20(d,J＝2.8Hz,1H),7.25-7.31(m,1H)。
依据2OGByO4的合成流程，合成液晶化合物2PGByO2(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物2PGByO2，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.27(t,J＝7.6Hz,3H),1.47(t,J＝6.8Hz,3H),2.69(q,J＝7.6Hz,2H),4.13(q,J＝6.8Hz,2H),6.88(dd,J1＝6.8Hz,J2＝1.6Hz,1H),7.15(t,J＝3.2Hz,1H),7.28(d,J＝8Hz,2H),7.38(dd,J1＝12.4Hz,J2＝1.6Hz,1H),7.47(dd,J1＝8.4Hz,J2＝1.6Hz,1H),7.53(d,J＝8.4Hz,2H),8.05(t,J＝8Hz,1H)。
依据2OGByO4的合成流程，合成液晶化合物2PGByO4(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物2PGByO4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.98(t,J＝7.6Hz,3H),1.25-1.29(m,3H),1.48-1.53(m,2H),1.79-1.86(m,2H),2.69(q,J＝7.6Hz,2H),4.06(t,J＝6.8Hz,2H),6.88(d,J＝6.8Hz,1H),7.28(d,J＝7.6Hz,2H),7.38(d,J＝12.8Hz,1H),7.47(d,J＝8Hz,1H),7.53(d,J＝7.6Hz,2H),8.04(t,J＝8Hz,1H)。
依据2OGByO4的合成流程，合成液晶化合物3CGByO2(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物3CGByO2，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.89(t,J＝7.2Hz,3H),0.99-1.10(m,2H),1.19-1.23(m,3H),1.28-1.36(m,3H),1.41-1.48(m,4H),1.84-1.92(m,4H),2.45-2.52(m,1H),4.12(q,J＝7.2Hz,2H),6.85(dd,J1＝7.2Hz,J2＝1.6Hz,1H),6.99(dd,J1＝12.4Hz,J2＝1.6Hz,1H),7.05-7.09(m,2H),7.89(t,J＝8Hz,1H)。
依据2OGByO4的合成流程，合成液晶化合物3CGByO4(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物3CGByO4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.89(t,J＝7.2Hz,3H),0.98(t,J＝7.6Hz,3H),1.10-1.54(m,11H),1.78-1.91(m,6H),2.45-2.51(m,1H),4.04(t,J＝6.8Hz,2H),6.85(dd,J1＝6.8Hz,J2＝1.6Hz,1H),6.99(d,J＝12.8Hz,1H),7.05-7.09(m,2H),7.89(t,J＝8Hz,1H)。
【制备例3】4OSy2的制备：
液晶化合物4OSy2的合成流程如上所示。化合物1-3的合成步骤如上文所述，在此不再重复。以下将说明液晶化合物4OSy2之合成步骤。
将化合物3(3g、13mmol)、四氢呋喃(10mL)与甲醇(10mL)置于100mL的反应瓶中搅拌溶解。在冰浴下慢慢将硼氢化钠(sodium borohydride、1.5g、39.5mmol)加入反应瓶中。在室温下反应8小时。反应完成后，利用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集之有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到化合物7(褐色固体)。
将化合物7(3g、12.9mmol)、甲苯(toluene、180mL)、丙醛(propionaldehyde、1.13g、19.5mmol)与单水合对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid monohydrate、0.42g、2.2mmol)置于250mL之反应瓶中搅拌溶解，并进行反应8小时。反应完成后，用乙酸乙酯和水进行萃取，收集有机层。使用旋转浓缩仪将所收集之有机层的溶剂移除，再进行管柱层析，以得到液晶化合物4OSy2(无色液体)。
利用核磁共振光谱分析液晶化合物4OSy2，所得的光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.99(t,J＝7.6Hz,3H),1.09(t,J＝7.6Hz,3H),1.46-1.55(m,2H),1.75-1.82(m,2H),1.86-1.99(m,2H),3.97(t,J＝6.4Hz,2H),4.79(d,J＝14.4Hz,1H),4.91-4.98(m,2H),6.35(dd,J1＝8Hz,J2＝2.4Hz,1H)。
依据上述4OSy2之合成流程，在最初的合成步骤中使用不同的化合物1作为起始反应物，即可改变最终产物的官能基团R1。再者，依据上述4OSy2之合成流程，在最终的合成步骤中使用不同的醛化合物作为与化合物7进行反应的反应物，即可改变最终产物的官能基团R2。因此，可依据上述之合成流程，制备其他式(I-A)所表示的液晶化合物。
依据4OSy2的合成流程，合成液晶化合物2OSy2(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物2OSy2，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.09(t,J＝7.6Hz,3H),1.43(t,J＝7.2Hz,3H),1.86-1.99(m,2H),4.04(q,J＝6.8Hz,2H),4.79(d,J＝15.2Hz,1H),4.91-4.98(m,2H),6.35(dd,J1＝8Hz,J2＝2Hz,1H)。
依据4OSy2的合成流程，合成液晶化合物2OSy4(白色固体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物2OSy4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.96(t,J＝7.2Hz,3H),1.37-1.46(m,5H),1.49-1.57(m,2H),1.84-1.95(m,2H),4.04(q,J＝7.2Hz,2H),4.79(d,J＝14.8Hz,1H),4.93(d,J＝14.8Hz,1H),5.01(t,J＝5.2Hz,1H),6.35(dd,J1＝8Hz,J2＝2Hz,1H)。
依据4OSy2的合成流程，合成液晶化合物4OSy4(无色液体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物4OSy4，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.94-1.01(m,6H),1.37-1.57(m,6H),1.74-1.82(m,2H),1.83-1.96(m,2H),3.97(t,J＝6.4Hz,2H),4.79(d,J＝14.4Hz,1H),4.93(d,J＝14.4Hz,1H),5.01(t,5.2Hz,1H),6.35(dd,J1＝8Hz,J2＝2.4Hz,1H)。
依据4OSy2的合成流程，合成液晶化合物4OSy2V(无色液体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物4OSy2V，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):0.99(t,J＝7.6Hz,3H),1.45-1.55(m,2H),1.74-1.82(m,2H),1.92-2.07(m,2H),2.29-2.35(m,2H),3.97(t,J＝6.4Hz,2H),4.79(d,J＝14.4Hz,1H),4.93(d,J＝14.4Hz,1H),5.01-5.05(m,2H),5.08-5.13(m,1H),5.83-5.93(m,1H),6.35(dd,J1＝8Hz,J2＝2.4Hz,1H)。
依据4OSy2的合成流程，合成液晶化合物V2OSy2V(无色液体)。利用核磁共振光谱分析液晶化合物V2OSy2V，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3,400MHz):1.98-2.01(m,2H),2.30-2.33(m,2H),2.53-2.58(m,2H),4.02(t,J＝6.8Hz,2H),4.79(d,J＝14.4Hz,1H),4.92(d,J＝14Hz,1H),5.02-5.05(m,2H),5.08-5.22(m,3H),5.83-5.95(m,2H),6.36(dd,J1＝8Hz,J2＝2Hz,1H)。
液晶化合物的性质量测
分别依据以下方法进行式(I)所表示的液晶化合物的性质量测。以上述合成步骤制备表1所列之式(I)所表示的液晶化合物。将市售的化合物2CCGF、3CCGF及5CCGF以重量比为1:1:1的比例直接混合，以制备母液。将表1所列各液晶化合物分别依照表3、表4及表5所列的重量比例调配于母液中。以下文所述实验步骤量测液晶化合物的各项性质，并将所得结果分别显示于表3、表4及表5。
[垂直介电常数(ε⊥)及介电异方性(Δε)]
将液晶化合物装入间隔平均为9μm的液晶盒中，于温度25℃下，对该液晶盒施加20V至50V的电压。在平行于液晶分子长轴方向所测得的平均介电常数为ε||；在垂直于液晶分子长轴所测得的平均介电常数为ε⊥。介电异方性(Δε)为ε||与ε⊥的差值(亦即，Δε＝ε||-ε⊥)。
[折射率异方性(Δn)]
以单方向擦拭主棱镜的表面，在主棱镜上滴加少量液晶化合物，在25℃下，使用波长598nm的滤光片，以目镜上安装有偏光板的阿贝折射仪进行测定。当偏光方向与擦拭方向平行时，测定折射率为n||；当偏光方向与擦拭方向垂直时，测定折射率为n⊥。折射率异方性(Δn)由n||与n⊥的差值而得(亦即，Δn＝n||-n⊥)。
[旋转粘度(γ1)]
将液晶化合物装入间隔平均为9μm的液晶盒中，于温度25℃下，对该液晶盒施加20V的电压，经仪器加入介电异方性(Δε)因素换算，即可得到旋转粘度(γ1)。
[UV稳定性]
将液晶装入间隔平均为9μm的液晶盒中，测量介电异方性，得到介电异方性的初始值Δε。将此液晶盒照射UV光90分钟之后，再次测量介电异方性，得到介电异方性的最终值Δε’，将Δε’除以Δε，再乘以100％，即可得到UV稳定性之数据。
表3
如表3所示，式(I-A)所表示的液晶化合物皆具有高垂直介电常数(ε⊥>14)。再者，在经过UV光照射90分钟之后，式(I-A)所表示的液晶化合物的介电异方性(Δε)的变化量介于±2％，甚至可实现介电异方性(Δε)没有任何变化。由此可知，具有结构单元OSy的液晶化合物可兼具高垂直介电常数与优异的UV稳定性。
表4
代号 ByO4 2ByO2 2ByO4 4ByO4
重量比例(wt％) 10.00 10.00 10.00 10.00
Δε 3.55 0.99 -0.66 -2.17
ε⊥ 16.94 15.44 16.47 15.61
γ1 -198.60 -964.50 -147.30 -75.40
Δn 0.0206 0.0364 0.0415 0.0360
UV稳定性(％) 98.80 99.80 100.00 98.60
如表4所示，式(I-B-1)所表示的液晶化合物皆具有高垂直介电常数(ε⊥>15)。再者，在经过UV光照射90分钟之后，式(I-B-1)所表示的液晶化合物的介电异方性(Δε)的变化量介于±2％，甚至可实现介电异方性(Δε)没有任何变化。由此可知，具有结构单元ByO的液晶化合物也可兼具高垂直介电常数与优异的UV稳定性。
表5
式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物皆具有结构单元G直接键结在结构单元ByO左方的结构。如表4所示，式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物皆具有高垂直介电常数(ε⊥>7.5)。再者，在经过UV光照射90分钟之后，式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物的介电异方性(Δε)的变化量介于±4％，甚至可实现介电异方性(Δε)没有任何变化。由此可知，式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物可维持适度高的垂直介电常数，同时具有优异的UV稳定性。
表6
为了确认式(I-B-1)所表示的液晶化合物的优点，对照实验的结果显示于表6。请参照表1，结构单元ByO与官能基团X键结的碳原子具有一个双键(亦即，为不饱和状态)；结构单元tYO与官能基团X键结的碳原子则具有4个单键(亦即，为饱和状态)。请参照表4，表4所列的液晶化合物皆为式(I-B-1)所表示的液晶化合物，且其黏度(γ1)皆为负值。相较之下，表6的液晶化合物4tYO4的黏度(γ1)大于17。由此可证明，在本案式(I-B-1)所表示的液晶化合物中，与官能基团R2键结的碳原子包括一个双键，这样的结构有助于降低液晶化合物的黏度。
再者，为了确认式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物的优点，对照实验的结果亦显示于表6。请参照表1，结构单元G在苯环特定的位置上有一个氟取代基；结构单元P在苯环上则不具有任何氟取代基。请参照表5，表5所列的液晶化合物皆为式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物(亦即，具有结构单元G直接键结在结构单元ByO左方的结构)，在经过UV光照射90分钟之后，这些液晶化合物的介电异方性(Δε)的变化量介于±4％，甚至可实现介电异方性(Δε)没有任何变化。相较之下，当表6的液晶化合物2PByO4的重量比例为7.5％时，在经过UV光照射43秒之后，其介电异方性(Δε)的变化量即已达到±4％；在经过UV光照射90分钟之后，液晶化合物已析出而完全无法量测介电异方性(Δε)的变化量。另一方面，由表6可知，液晶化合物2PByO4的重量比例必须低于特定范围(例如，为2.5％以下)，才能够维持所需的UV稳定性。如此一来，其使用于液晶组合物的含量将受到限制，不利于赋予液晶组合物较高的垂直介电常数(ε⊥)。
液晶组合物
本发明的液晶组合物包括第一成分、第二成份及/或第三成份，其中第一、第二及第三成分分别包括一种或多种式(I)、式(II)及式(III)所表示的液晶化合物。
式(I)所表示的化合物的合成方法已于上文中叙述，在此不再详述。关于式(II)所表示的化合物，系采用市售的液晶分子(例如，化合物3CCV系购自北京金讯阳光)。关于式(III)所表示的化合物，系依照台湾专利TW I462993 B号专利所述的合成步骤制备。
本发明的液晶组合物的制备，系将上述第一、第二及第三成分的所有液晶化合物依照以下表7、表8及表9所示之含量予以直接混合而获得。本发明之液晶组合物实施例及比较例的各项性质之量测方法，系依照上文所述。各项性质的测量结果亦显示于表7、表8及表9。需注意的是，在表7、表8及表9中，液晶化合物的含量单位为wt％(以液晶组合物总重为100wt％计算)。
表7
请参照表7的比较例C-1与实施例E-1-1、E-1-2及E-1-3，其中实施例E-1-1、E-1-2及E-1-3皆包括第一成分(4OSy2或4ByO4)，比较例C-1则不包括第一成分。结果显示，式(I)所表示的液晶化合物可赋予液晶组合物较高的垂直介电常数(ε⊥)。换言之，由于包括具有上式(I)所表示的液晶化合物，本发明之液晶组合物具有光穿透度较高的优点。
请参照表7的实施例E-1-1与实施例E-1-3，其中实施例E-1-1包括第三成分，实施例E-1-3则不包括第三成分。结果显示，若是添加包括结构单元RI及结构单元P的第三成分，可进一步提升液晶组合物的垂直介电常数(ε⊥)，并且可进一步降低液晶组合物的旋转粘度(γ1)。换言之，可视需要改变第三成分所具有的结构单元以及第三成分的含量，而调整液晶组合物的垂直介电常数及旋转粘度至所需的范围。
请参照表8的比较例C-2与实施例E-2-1至E-2-9，其中实施例E-2-1至E-2-9皆包括式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物，比较例C-2则不包括式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物。结果显示，式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物可使液晶组合物具有合适的垂直介电常数(例如，ε⊥大于约4)及旋转粘度(例如，γ1小于约80)。换言之，若是选用式(I-B-2)或式(I-B-3)所表示的液晶化合物作为第一成分，可视需要改变其所具有的结构单元以及其含量，而调整液晶组合物的垂直介电常数及旋转粘度至所需的范围。
请参照表9的比较例C-3与实施例E-3-1至E-3-10，其中实施例E-3-1至E-3-10皆包括式(I)所表示的液晶化合物，比较例C-3则不包括式(I)所表示的液晶化合物。结果显示，式(I)所表示的液晶化合物可使液晶组合物具有合适的垂直介电常数(例如，ε⊥大于约5)及旋转粘度(例如，γ1小于约90)。换言之，藉由改变式(I)所表示的液晶化合物所具有的结构单元以及其含量，能够调整液晶组合物的垂直介电常数及旋转粘度至所需的范围。
综上所述，本发明的液晶化合物可具有高垂直介电常数(ε⊥大于10)，并且具有优异的UV稳定性(UV光照射90分钟的介电异方性变化量介于±5％)。由于包括本发明的液晶化合物，因此本发明之液晶组合物可维持适度的高垂直介电常数(ε⊥大于5)，同时降低旋转粘度(γ1小于90)。再者，藉由选择第一成分、第二成分及第三成分所使用的化合物，并且调整第一成分、第二成分及第三成分的含量比例，可将Δε、ε⊥、γ1及/或K11的值调整至所需的范围。此外，使用本发明的液晶组合物的液晶显示装置，可具有较佳的光穿透度，亦可具有节能及反应速度快的优点。
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所附权利要求的界定为准。
符号说明
100～液晶显示装置
110～第一基板
120～第二基板
130～液晶层。

Claims (10)

1.一种液晶化合物，具有式(I)所示的结构：
其中当n1＝0、n2＝0、X1为H、X2为-O-、且X3为-CH2-时，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代；或
当n1＝0、n2＝0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键时，R1、R2可以各自彼此独立为H、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代；或
当n1＝1、n2＝1或0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键时，R1、R2可以各自彼此独立为H、卤素原子、C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基，且其中C1-C15烷基、C2-C15烯基或C2-C15炔基为未经取代或至少一个-CH2-被-CF2O-、-O-、-CO-O-或-O-CO-取代、及/或至少一个氢原子被卤素原子取代，环状基团A为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。
2.如权利要求1所述的液晶化合物，其中当n1＝0、n2＝0、X1为X2为-O-、且X3为-CH2-时，R1、R2中的至少一者为未经取代的C1-C15烷基或未经取代的C2-C15烯基。
3.如权利要求1所述的液晶化合物，其中当n1＝0、n2＝0、X1为X2为＝CH-、且X3为单键时，R1、R2中的至少一者为C1-C15烷基或C2-C15烯基。
4.一种液晶组合物，包括第一成分及第二成份，其中该第一成分包括一种或多种如权利要求1所述的液晶化合物，且该第二成分包括一种或多种式(II)的化合物：
其中R3、R4各自独立为H、卤素原子、C1-C15烷基或C2-C15烯基，且其中C1-C15烷基或C2-C15烯基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、及/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连；
A1、A2、A3各自独立为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基或2,5-亚四氢吡喃基，其中1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚苯并呋喃基或2,5-亚四氢吡喃基为未经取代或至少一个氢原子被F原子取代；
Z1、Z2各自独立为单键、C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基，且其中C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基或C2-C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被CN取代、及/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连；以及
u为0、1或2。
5.如权利要求4所述的液晶组合物，更包括第三成分，其中该第三成分包括一个或多个式(III)的化合物：
其中X4为F、Cl、-CH3、-CF3、-OCH＝CF2或-OCF3；
R5为H、C1-C10烷基或C2-C10烯基，且其中C1-C10烷基或C2-C10烯基为未经取代或至少一个-CH2-被-O-、-S-、-CO-、-O-CO-、-CO-O-或-O-CO-O-取代且其中-O-、-S-、-CO-、-O-CO-、-CO-O-及-O-CO-O-取代基彼此不直接相连、及/或至少一个氢原子被卤素原子、CN或CF3取代；
A4、A5、A6及A7各自独立为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,5-亚四氢吡喃基、二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基或二价2,5-茚满官能基，且其中1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或二价2,5-茚满官能基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子或CN取代、及/或至少一个-CH2-被-O-、-N-或-S-取代，且其中-O-、-N-及-S-取代原子彼此不直接相连；
Z3、Z4及Z5各自独立为单键、C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基、-CO-O-、-O-CO-，且其中C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基或C2-C4亚炔基为未经取代或至少一个氢原子被卤素原子取代、及/或至少一个-CH2-被-O-或-S-取代，且其中-O-不与-O-或-S-直接相连、-S-不与-S-直接相连；以及
q、r、s与t各自独立为0、1、2或3的整数，且q+r+s+t≧3。
6.权利要求5所述的液晶组合物，其中该第三成分包括一种具有式(III)的化合物，且该具有式(III)的化合物的A4、A5、A6、A7的至少一者为二价二氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基、二价三氧杂-双环[2.2.2]辛烷官能基或二价2,5-茚满官能基，且其中二价2,5-茚满官能基为未经取代或至少一个氢原子被F原子取代、及/或至少一个-CH2-被-O-取代，且-O-不与-O-直接相连。
7.权利要求5所述的液晶组合物，其中该第三成分包括一种具有式(III)的化合物，且该具有式(III)的化合物的A4、A5、A6、A7的至少一者为1,4-亚苯基，且其中1,4-亚苯基为未经取代或至少一个氢原子被F原子取代。
8.权利要求4所述的液晶组合物，其中以该液晶组合物之总重量为100wt％计算，该第一成分占0.1-50wt％，且该第二成分占50-99.9wt％。
9.权利要求5-7中任一项所述的液晶组合物，其中以该液晶组合物的总重量为100wt％计算，该第一成分占0.1-45wt％，该第二成分占10-90wt％，且该第三成分占1-45wt％。
10.一种液晶显示装置，包括：
第一基板；
第二基板，与该第一基板相对设置；
液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间，其中该液晶层包括如权利要求1所述的液晶化合物。
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