TW201702360A - 液晶化合物及包含它的液晶組成物 - Google Patents

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Abstract

根據本發明的由化學式1表示的液晶化合物具有高介電常數異方性、高折射率異方性及低黏度，因此可提供各種液晶顯示元件，特別是需要迅速回應時間的VA、MVA、PVA、PS-VA、PALC、FFS、PS-FFS、IPS或PS-IPS模式的液晶顯示元件最佳化的液晶組成物。

Description

液晶化合物及包含它的液晶組成物
本發明有關於一種具有高介電常數異方性、高折射率異方性及低黏度之液晶化合物及包含它的液晶組成物。
液晶顯示裝置(LCD)被用於包括鐘錶、電子計算器在內的各種電器設備、測量設備、車輛面板、文字處理器、電子記事本、印表機、電腦、電視機等。液晶顯示方式中代表性的有扭曲向列(TN, Twisted nematic)型、超扭曲向列(STN, Super-twisted nematic)型、共面切換(IPS, In-plane switching)型、邊緣電場切換(FFS, Fringe field switching)型及垂直配向(VA, Vertical alignment)型等。
用於上述的液晶顯示裝置之液晶材料要求低電壓驅動、高速回應、寬的工作溫度範圍。具體地，為了在寬的溫度範圍下穩定地驅動，液晶材料要求具有在約－20℃下穩定的各種物理性質(低溫穩定性)以及約70℃以上的透明點。而且，為了低電壓驅動及高速回應，液晶材料要求介電常數異方性的絕對值大，旋轉黏度小以及具有適當的彈性係數(K11 、K22 、K33 平均值)。
上述的液晶材料所要求的物理性質是用1種至2種液晶化合物不可能滿足的，通常需要配合使用7種至20種液晶化合物。
另外，上述液晶顯示方式中IPS或VA等，其特徵在於，不同於目前通用之TN或STN使用介電常數異方性為負(－)的液晶材料。然而，介電常數異方性為負的負型液晶材料，其分子側面上存在極性取代基，因此相較於正型液晶材料，負型液晶材料存在介電常數異方性只要稍有變化就會使旋轉黏度大幅提升的問題。由此，為了供可高速回應的IPS或VA型液晶顯示元件使用，需要研發出一種介電常數異方性為負且絕對值大、以及黏性低的液晶化合物。
[欲解決之問題]
本發明提供一種具有高介電常數異方性、高折射率異方性及低黏度之液晶化合物及其製備方法。
本發明還提供一種包含一種以上該液晶化合物之液晶組成物。
此外，本發明提供一種包含該液晶組成物之液晶顯示元件。
[解決問題之手段]
為了解決上述問題，本發明提供一種由以下化學式1表示的液晶化合物：
[化學式1]
在該化學式中，
L1 、L2 、L3 及L4 分別獨立地表示氫或鹵素，
R表示氫、C1-10烷基、C2-10烯基或C1-10烷氧基，
n1和n2分別獨立地表示0至2之整數，n1與n2之和為0以上至2以下。
由該化學式1表示的液晶化合物為具有負介電常數異方性之液晶化合物，隨著將該苯基透過乙烯基(－CH2 －CH2 －)鍵結，可降低液晶黏度，藉以最佳化液晶相。
另外，該化學式1之兩末端具有2,3-二氟苯基，並且至少一個末端上作為取代基不具有烷基，透過這種結構可具有負介電常數異方性以及高介電常數值。而且，該化學式1之液晶化合物僅由苯環組成，並根據n1和n2來控制苯環的數量，從而可具有高折射率異方性值，因此可實現液晶顯示元件的高速回應速度。
優選地，上述L1 、L2 、L3 及L4 分別獨立地表示氫或氟。優選地，上述L1 和L2 相同。優選地，上述L3 和L4 相同。例如，L1 和L2 均表示氫或者均表示氟。
優選地，R表示氫、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基。
另外，由於n1與n2之和為0以上至2以下，該液晶化合物可具有2個、3個或4個苯環。
由該化學式1表示的液晶化合物之典型例子如下：、、、、、、、、、、、、、、、及。
此外，本發明提供一種如下述反應式1所示之由該化學式1表示的液晶化合物的製備方法。
[反應式1]
(該反應式1中，L1 、L2 、L3 、L4 、R、n1和n2如上所定義)。
上述步驟1(Step 1)是將由化學式2表示的化合物與由化學式3表示的化合物進行反應以製備由化學式4表示的化合物之步驟，亦即透過乙烯(－CH＝CH－)鍵將兩種化合物鍵結之步驟。作為溶劑優選使用THF。而且，優選在叔丁醇鉀存在下進行反應。反應溫度優選為0℃以下。
上述步驟2(Step 2)是將由化學式4表示的化合物與氫進行反應以製備目標化合物，即由化學式1表示的化合物之步驟。為了上述反應可使用氫化觸媒，例如可使用鈀/活性碳。
另外，在一個例子中，上述起始物質，即由化學式2表示的化合物，可透過如下述反應式2的方法來製備。
[反應式2]
(在該反應式2中，L1 、L2 、n1和n2如上所定義)。
上述反應是將由化學式5表示的化合物與PPh3 進行反應，以將由化學式5表示的化合物之溴基用P+ Ph3 Br- 取代的反應。
此外，本發明提供一種包含一種以上由該化學式1表示的液晶化合物之液晶組成物。
相對於液晶組成物總重量，該液晶組成物可以3重量%以上或4重量%以上的含量包含由該化學式1表示的一種以上液晶化合物。若由化學式1表示的液晶化合物含量低於上述範圍，則可能會導致回應速度提升效果甚微。而且，相對於液晶組成物總重量，該液晶組成物可以60重量%以下、40重量%以下、30重量%以下或20重量%以下的含量包含由該化學式1表示的一種以上液晶化合物。若由化學式1表示的液晶化合物含量高於上述範圍，則液晶組成物的相轉移溫度會大大增加，可能會造成在低溫區域無法確保液晶相的問題。
該液晶組成物除了化學式1之液晶化合物之外，還可包含各種液晶化合物，以滿足液晶顯示元件的諸性能。例如，該液晶組成物還可包含選自下述化學式2至5中的一種以上液晶化合物。
該液晶組成物還可包含習知低黏度液晶化合物。作為這種低黏度液晶化合物可使用由下述化學式2表示的液晶化合物等。
[化學式2] R11 -A3 -A4 -R12
在該化學式2中，
R11 及R12 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≣C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基，
A3 及A4 分別獨立地表示伸環己基或伸苯基。
作為由該化學式2表示的液晶化合物，使用選自由下述化學式2-1及化學式2-2表示的化合物中的一種以上液晶化合物，從而能夠保持高電阻率以及容易控制液晶組成物的透明點、旋轉黏度、折射率異方性及介電常數異方性等。
[化學式2-1]
[化學式2-2]
在該化學式2-1及2-2中，R11 及R12 可被定義為與化學式2的R11 及R12 相同。
在另一個例子中，該液晶組成物作為習知液晶化合物還可包含相轉移溫度高或者具有高折射率的液晶化合物。作為這種液晶化合物可使用由下述化學式3表示的液晶化合物等。
[化學式3] R13 -A5 -(A6 )p -A7 -R14
在該化學式3中，
R13 及R14 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≣C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基，
A5 及A7 分別獨立地表示伸環己基或伸苯基，
A6 表示伸環己基、伸苯基或被鹵素取代的伸苯基，
p表示1或2的整數。
作為由該化學式3表示的液晶化合物，使用選自下述化學式3-1至3-5中的一種以上液晶化合物，從而能夠保持高電阻率以及容易控制液晶組成物的透明點、旋轉黏度、折射率異方性及介電常數異方性等。
[化學式3-1]
[化學式3-2]
[化學式3-3]
[化學式3-4]
[化學式3-5]
在該化學式3-1至3-5中，R13 及R14 可被定義為與化學式3的R13 及R14 相同。
在又一個例子中，該液晶組成物還可包含習知的中介電常數液晶化合物。作為這種中介電常數液晶化合物可使用由下述化學式4表示的液晶化合物等。
[化學式4]
在該化學式4中，
R15 及R16 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≣C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基，
A8 及A9 分別獨立地表示伸環己基、伸四氫吡喃基、伸苯基或被鹵素取代的伸苯基，
q表示0至2的整數。
作為該化學式4表示的液晶化合物，使用選自下述化學式4-1至化學式4-4中的一種以上液晶化合物，從而能夠保持高電阻率以及容易控制液晶組成物的透明點、旋轉黏度、折射率異方性及介電常數異方性等。
[化學式4-1]
[化學式4-2]
[化學式4-3]
[化學式4-4]
在該化學式4-1至4-4中，R15 及R16 可被定義為與化學式4的R15 及R16 相同。
在又一例子中，該液晶組成物還可包含習知的高介電常數液晶化合物。作為這種液晶化合物可使用由下述化學式5表示的液晶化合物等。
[化學式5]
在該化學式5中，
R17 及R18 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≡C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基，
A10 、A11 及A12 分別獨立地表示伸環己基、伸四氫吡喃基、伸苯基及被鹵素取代的伸苯基中的任何一個，
Z4 及Z5 分別獨立地表示－CH2 CH2 －、－CH＝CH－、－C≡C－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CH2 CF2 －、－CHFCHF－、－CF2 CH2 －、－CH2 CHF－、－CHFCH2 －、－C2 F4 －、－COO－、－OCO－、－CF2 O－、－OCF2 －或－O－，
r及v表示0或1，r＋v為1或2，
s及w表示0至2的整數。
作為該化學式5表示的液晶化合物，使用選自下述化學式5-1至5-4中的一種以上液晶化合物，從而能夠保持高電阻率以及容易控制液晶組成物的透明點、旋轉黏度、折射率異方性及介電常數異方性等。
[化學式5-1]
[化學式5-2]
[化學式5-3]
[化學式5-4]
在該化學式5-1至5-4中，R17 及R18 可被定義為與化學式5的R17 及R18 相同。
鑒於液晶組成物所期望的用途及效果，該液晶組成物可適當地包含由該化學式2至化學式5表示的液晶化合物中的一種以上液晶化合物。尤其，該液晶組成物可包含由化學式2、化學式3及化學式4表示的液晶化合物，以均勻地提高液晶組成物的各種性能。此時，作為由化學式2至化學式4表示的液晶化合物分別可使用一種以上液晶化合物。
該液晶組成物除了液晶化合物之外，還可包含本發明所屬技術領域中通常使用的各種添加劑。
在一個例子中，該液晶組成物還可包含抗氧化劑。而且，該液晶組成物還可包含反應性液晶原(reactive mesogen)。這種反應性液晶原可被定義為具有顯示液晶相行為的液晶原基以及至少一側末端上具有光聚合、光交聯或光硬化不飽和官能基(例如，乙烯基、(甲基)丙烯醯基或環氧基等)的化合物，而且作為反應性液晶原可包含滿足這種定義的任意化合物。在一個例子中，作為該反應性液晶原可包含具有液晶骨架的二丙烯酸酯單體或具有液晶骨架的二甲基丙烯酸酯單體。
另外，該液晶組成物還可包含UV穩定劑。作為這種UV穩定劑可使用受阻胺光穩定劑(Hals，Hindered amine light stabilizer)系列。
此外，本發明提供一種包含該液晶組成物之液晶顯示元件。根據本發明的液晶組成物在低旋轉黏度下具有高負介電常數異方性及高折射率異方性，特別是可以期待保持使用負型液晶材料的垂直配向(VA, Vertical Alignment)、多象限垂直配向(MVA, Multidomain Vertical Alignment)、圖像垂直配向(PVA, Patterned Vertical Alignment)、聚合物穩定型垂直配向(PS-VA, Polymer Stabilized Vertical Alignment)或共面切換(IPS, In-Plane Switching)模式等液晶顯示元件優秀的諸性能且可以實現高速回應。
[發明之效果]
根據本發明的液晶化合物具有高介電常數異方性、高折射率異方性及低黏度，因此可提供各種液晶顯示元件，特別是需要迅速回應時間的VA、MVA、PVA、PS-VA、PALC、FFS、PS-FFS、IPS或PS-IPS模式的液晶顯示元件最佳化的液晶組成物。
下面提供本發明之優選實施例，以便有助於理解本發明。但，下述實施例只是為了更易於理解本發明而提供的，本發明的內容不限於下述實施例。
在下面的實施例、比較例及實驗例中，液晶化合物的表示方式如下表1。
【表1】
製備例 1(FNF-H.O2)
將溴鹽化合物(化學式1-1，40 mmol，18.8 g)溶解於無水THF中，然後在-30℃下進行攪拌並緩慢加入叔丁醇鉀(48.1 mmol，5.4 g)並且攪拌30分鐘。在-30℃下將醛類化合物(化學式1-2，43.7 mmol，8.13 g)溶解於THF後滴入。將溫度提升至-10℃後攪拌1個小時，再將水和甲苯之比為1：1的溶劑加入反應容器中並結束反應。提取有機溶劑層並進行減壓蒸餾，將生成的固體透過管柱層析法進行分離而得到乙烯化合物(ethene compound)(化學式1-3，60%，7.1 g)。將得到的乙烯化合物(化學式1-3，24 mmol，7.1 g)和鈀/活性碳(10 wt%，1.5 g)溶解於THF和甲醇之比為1：1的溶劑中，然後在氫化反應器中反應3個小時後進行過濾。對濾液進行濃縮後，透過管柱層析法得到目標化合物(化學式1，94%，6.7 g)。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.01 (m, 2H), 6.87 (t, 1H), 6.75 (t, 1H), 6.63 (t, 1H), 4.11 (q, 2H), 2.95 (m, 4H), 1.45 (t, 3H); MS m/z 298 (M+ ); mp 55.9℃
製備例 2(FNAF-H.O2)
將溴鹽化合物(化學式2-1，40 mmol，18.8 g)溶解於無水THF中，然後在-30℃下進行攪拌緩慢並加入叔丁醇鉀(48.1 mmol，5.4 g)並且攪拌30分鐘。在-30℃下將醛類化合物(化學式2-2，43.7 mmol，11.45 g)溶解於THF後滴入。將溫度提升至-10℃後攪拌1個小時，再將水和甲苯之比為1：1的溶劑加入反應容器中並結束反應。提取有機溶劑層並進行減壓蒸餾，將生成的固體透過管柱層析法進行分離而得到乙烯化合物(化學式2-3，57%，8.5 g)。將得到的乙烯化合物(化學式2-3，22.83 mmol，8.5 g)和鈀/活性碳(10 wt%，2.1 g)溶解於THF和甲醇之比為1：1的溶劑中，然後在氫化反應器中反應3個小時後進行過濾。對濾液進行濃縮後，透過管柱層析法得到目標化合物(化學式2，91%，7.8 g)。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.44 (d, 2H), 7.27 (d, 2H), 7.11 (m, 4H), 6.81 (t, 1H), 4.19 (q, 2H), 3.00 (m, 4H), 1.55 (t, 3H); MS m/z 374 (M+ ); mp 64.9℃
製備例 3(FANF-H.O2)
將溴鹽化合物(化學式3-2，27.3 mmol，14 g)溶解於無水THF中，然後在-30℃下進行攪拌並緩慢加入叔丁醇鉀(32.7 mmol，3.7 g)並且攪拌30分鐘。在-30℃下將醛類化合物(化學式3-1，29.7 mmol，6.49 g)溶解於THF後滴入。將溫度提升至-10℃後攪拌1個小時，再將水和甲苯之比為1：1的溶劑加入反應容器中並結束反應。提取有機溶劑層並進行減壓蒸餾，將生成的固體透過管柱層析法進行分離而得到乙烯化合物(化學式3-3，65%，6.6 g)。將得到的乙烯化合物(化學式3-3，17.7 mmol，6.6 g)和鈀/活性碳(10 wt%，1.65 g)溶解於THF和甲醇之比為1：1的溶劑中，然後在氫化反應器中反應3個小時後進行過濾。對濾液進行濃縮後，透過管柱層析法得到目標化合物(化學式3，94%，6.24 g)。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.47 (d, 2H), 7.27 (d, 2H), 7.20 (m, 3H), 6.79 (t, 1H), 6.65 (t, 1H), 4.12 (q, 2H), 2.93 (m, 4H), 1.55 (t, 3H); MS m/z 374 (M+ ); mp 88℃
製備例 4(FNAAF-H.O2)
將溴鹽化合物(化學式4-1，21.3 mmol，10 g)溶解於無水THF中，然後在-30℃下進行攪拌並緩慢加入叔丁醇鉀(25.6 mmol，2.9 g)並且攪拌30分鐘。在-30℃下將醛類化合物(化學式4-2，23.2 mmol，7.86 g)溶解於THF後滴入。將溫度提升至-10℃後攪拌1個小時，再將水和甲苯之比為1：1的溶劑加入反應容器中並結束反應。提取有機溶劑層並進行減壓蒸餾，將生成的固體透過管柱層析法進行分離而得到乙烯化合物(化學式4-3，59%，5.64 g)。將得到的乙烯化合物(化學式4-3，12.6 mmol，5.64 g)和鈀/活性碳(10 wt%，1.4 g)溶解於THF和甲醇之比為1：1的溶劑中，然後在氫化反應器中反應3個小時後進行過濾。對濾液進行濃縮後，透過管柱層析法得到目標化合物(化學式4，97%，3.9 g)。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.67 (d, 2H), 7.59 (t, 4H), 7.29 (d, 2H), 7.17 (t, 1H), 7.05 (m, 3H), 6.84 (t, 1H), 4.20 (q, 2H), 3.03 (m, 4H), 1.51 (t, 3H); MS m/z 450 (M+ ); mp 209℃
製備例 5(FANAF-H.O2)
將溴鹽化合物(化學式5-2，20.2 mmol，12.5 g)溶解於無水THF中，然後在-30℃下進行攪拌並緩慢加入叔丁醇鉀(25.4 mmol，2.86 g)並且攪拌30分鐘。在-30℃下將醛類化合物(化學式5-1，23.1 mmol，5.04 g)溶解於THF後滴入。將溫度提升至-10℃後攪拌1個小時，再將水和甲苯之比為1：1的溶劑加入反應容器中並結束反應。提取有機溶劑層並進行減壓蒸餾，將生成的固體透過管柱層析法進行分離而得到乙烯化合物(化學式5-3，74%，7 g)。將得到的乙烯化合物(化學式5-3，15.6 mmol，7 g)和鈀/活性碳(10 wt%，1.75 g)溶解於THF和甲醇之比為1：1的溶劑中，然後在氫化反應器中反應3個小時後進行過濾。對濾液進行濃縮後，透過管柱層析法得到目標化合物(化學式5，81%，5.69 g)。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.49 (d, 2H), 7.45 (d, 2H), 7.32 (t, 4H), 7.21 (m, 4H), 6.82 (t, 1H), 4.19 (q, 2H), 3.01 (m, 4H), 1.50 (t, 3H); MS m/z 450 (M+ ); mp 150℃
製備例 6(FAANF-H.O2)
將溴鹽化合物(化學式6-2，15.6 mmol，8 g)溶解於無水THF中，然後在-30℃下進行攪拌並緩慢加入叔丁醇鉀(18.7 mmol，2.1 g)並且攪拌30分鐘。在-30℃下將醛類化合物(化學式6-1，16.99 mmol，5 g)溶解於THF後滴入。將溫度提升至-10℃後攪拌1個小時，再將水和甲苯之比為1：1的溶劑加入反應容器中並結束反應。提取有機溶劑層並進行減壓蒸餾，將生成的固體透過管柱層析法進行分離而得到乙烯化合物(化學式6-3，90%，6.29 g)。將得到的乙烯化合物(化學式6-3，14 mmol，6.29 g)和鈀/活性碳(10 wt%，1.6 g)溶解於THF和甲醇之比為1：1的溶劑中，然後在氫化反應器中反應3個小時後進行過濾。對濾液進行濃縮後，透過管柱層析法得到目標化合物(化學式6，79%，5 g)。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.69 (d, 2H), 7.63 (d, 2H), 7.58 (d, 2H), 7.28 (m, 5H), 6.79 (t, 1H), 6.65 (t, 1H), 4.12 (q, 2H), 2.94 (m, 4H), 1.46 (t, 3H); MS m/z 450 (M+ ); mp 174℃
製備例 7(FNF-H.O1)
透過與製備例1相同的方法進行製備。惟，使用以甲氧基替代乙氧基作為取代基的化合物作為由化學式1-2表示的化合物來得到目標化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.01 (m, 2H), 6.87 (t, 1H), 6.75 (t, 1H), 6.63 (t, 1H), 3.87 (s, 3H), 2.95 (m, 4H); MS m/z 284 (M+ )
製備 例 8(FNF-H.1)
透過與製備例1相同的方法進行製備。惟，使用以甲基替代乙氧基作為取代基的化合物作為由化學式1-2表示的化合物來得到目標化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.01 (m, 2H), 6.88 (t, 1H), 6.79 (t, 1H), 6.72 (t, 1H), 2.96 (m, 4H), 2.25 (s, 3H); MS m/z 268 (M+ )
製備例 9(FNF-H.2)
透過與製備例1相同的方法進行製備。惟，使用以乙基替代乙氧基作為取代基的化合物作為由化學式1-2表示的化合物來得到目標化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.24 (m, 2H), 6.87 (m, 2H), 6.82 (m, 1H), 2.97 (m, 4H), 2.68 (q, 2H), 1.23 (t, 3H); MS m/z 282 (M+ )
製備例 10(FNAF-H.1)
透過與製備例2相同的方法進行製備。惟，使用以甲基替代乙氧基作為取代基的化合物作為由化學式2-2表示的化合物來得到目標化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.45 (d, 2H), 7.24 (m, 3H), 7.11 (m, 4H), 3.01 (m, 4H), 2.33 (s, 3H); MS m/z 344 (M+ )
製備例 11(FNAF-H.2)
透過與製備例2相同的方法進行製備。惟，使用以乙基替代乙氧基作為取代基的化合物作為由化學式2-2表示的化合物來得到目標化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.46 (d, 2H), 7.26 (d, 2H), 7.11-6.89 (m, 5H), 3.02 (m, 4H), 2.74 (q, 2H), 1.53 (t, 3H); MS m/z 358 (M+ )
製備例 12(FANAF-H.1)
透過與製備例5相同的方法進行製備。惟，使用以甲基替代乙氧基作為取代基的化合物作為由化學式5-2表示的化合物來得到目標化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.46 (m, 4H), 7.28 (m, 4H), 7.08-6.92 (m, 5H), 2.98 (m, 4H), 2.30 (s, 3H); MS m/z 420 (M+ )
製備例 13(FANAF-H.2)
透過與製備例5相同的方法進行製備。惟，使用以乙基替代乙氧基作為取代基的化合物作為由化學式5-2表示的化合物來得到目標化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.48 (m, 4H), 7.31 (m, 4H), 7.19-6.98 (m, 5H), 3.01 (m, 4H), 2.74 (q, 2H), 1.28 (t, 3H); MS m/z 434 (M+ )
對比製備例 1(FNF-4.O1)
透過與上述製備例1相同的方法進行製備。惟，分別使用(4－丁基－2,3－二氟芐基)三苯基溴化鏻((4-butyl-2,3-difluorobenzyl)triphenylphosphonium bromide)及2,3－二氟－4－甲氧基苯甲醛(2,3-difluoro-4-methoxybenzaldehyde)替代化學式1-1的溴鹽化合物及化學式1-2的醛類化合物來製備上述結構之化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 6.98 (m, 3H), 6.73 (t, 1H), 3.98 (m, 3H), 2.91 (m, 4H), 2.63 (t, 2H) 1.45 (m, 4H), 0.91 (t, 3H); MS m/z 340 (M+ )
對比製備例 2(ANAF-3.O2)
透過與上述製備例2相同的方法進行製備。惟，使用三苯基(4－丙基苄基)溴化鏻(triphenyl(4-propylbenzyl)phosphonium bromide)替代化學式2-1的溴鹽化合物來製備上述結構之化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.89 (m, 1H), 7.36 (m, 4H), 7.09 (m, 5H), 4.09 (m, 2H), 2,82 (m, 4H), 2.61 (t, 2H) 1.65 (m, 2H), 1.35 (t, 3H), 0.91 (t, 3H) ; MS m/z 380 (M+ )
對比製備例 3(BANF-3.O2)
透過與上述製備例5相同的方法進行製備。惟，使用4－(4－丙基環己基)苯甲醛(4-(4-propylcyclohexyl)benzaldehyde)替代化學式5-1的醛類化合物來製備上述結構之化合物。1 H NMR (300 MHz, CDCl3 ) δ 7.85 (m, 1H), 7.40 (m, 4H), 7.07 (m, 5H), 4.09 (m, 2H), 2,82 (m, 4H), 2.71 (t, 1H) 1.81-1.70 (m, 14H), 1.19 (m, 2H), 0.92 (t, 3H) ; MS m/z 462 (M+ )
實驗例 1 ：液晶化合物的物理性質評估
對上述製備例及對比製備例中製備的液晶化合物的物理性質進行評估。
具體地，液晶化合物的物理性質是用外推值加以定義的，該外推值透過以下方法得到：將準備測定物理性質的液晶化合物10重量%與母液晶90重量%混合製備試樣，將試樣的測定值代入以下式1中。此時，作為該母液晶使用了透明點(Tni)為78℃，折射率異方性[△n]為0.10的母液晶。
[式1] 外推值＝[母液晶的測定值]+{[(試樣的測定值)-(母液晶的測定值)] / (液晶化合物的重量%)×100}
1) 相轉移溫度(DSC)
使用TA公司的TA-series示差掃描量熱儀(DSC)觀測相轉移溫度，條件是在氮氣下以1℃/min的速度進行1個週期(1 cycle)的加熱及冷卻，即從常溫至液晶化合物的Tni＋50℃。在下表2中，Cry、Sm、N、ISO分別表示液晶相、層列相、向列相、等方相，各符號之間的溫度表示與此對應的相轉移溫度。
2) △Tni
液晶化合物的Tni是透過以下方法測定的：在安裝有偏光顯微鏡的熔點測定裝置的熱板上放置液晶化合物，以3℃/分鐘的速度進行加熱，並觀測液晶化合物的一部分從液晶相變成等方性液體時的溫度。
3) 液晶化合物的折射率異方性(△n)
在20℃下使用波長為589 nm的光線透過目鏡上安裝有偏光片的阿貝折射計進行測定。將主稜鏡的表面朝一個方向摩擦(rubbing)後，將試樣滴在主稜鏡上。接著，測定偏光方向與摩擦方向平行時的折射率(n∥)以及偏光方向與摩擦方向垂直時的折射率(n⊥)。然後，將該折射率值代入式2而得到折射率異方性(△n)。
[式2] △n=n∥－n⊥
4) 液晶化合物的介電常數異方性(△ε)
將如下測定的ε∥及ε⊥代入式3進行計算。
[式3] △ε=ε∥－ε⊥
①介電常數ε∥的測定：在兩片玻璃基板形成有氧化銦錫(ITO)圖案的面上塗布垂直配向劑以形成垂直配向膜。接著，在兩片玻璃基板中的任何一個基板上塗布間隔物(spacer)後黏合兩片玻璃基板，以使垂直配向膜彼此相對且兩片玻璃基板之間的間隔(單元間隙)為4 μm。然後，向前述元件注入試樣，並用紫外光硬化的黏著劑進行密封。之後，使用安捷倫(Agilent)製造的型號4294A設備測定該元件在20℃下的介電常數(ε∥)。
②介電常數ε⊥的測定：在兩片玻璃基板的形成有ITO圖案的面上塗布水平配向劑以形成水平配向膜。接著，在兩片玻璃基板中的任何一個基板上塗布間隔物後黏合兩片玻璃基板，以使水平配向膜彼此相對且兩片玻璃基板之間的間隔(單元間隙)為4 μm。然後，向前述元件注入試樣，並用紫外光硬化的黏著劑進行密封。之後，使用安捷倫(Agilent)製造的型號4294A設備測定該元件在20℃下的介電常數(ε⊥)。
5) 黏度
為了測定黏度利用肖特公司(SCHOTT Corp.)的型號CT52設備，安裝對2 mL的體積可測定黏度的毛細管黏度計(capillary viscometer)後注入待測液晶組成物2 mL。然後，使液晶組成物在20℃下穩定30分鐘，再使用橡膠吸管將液晶組成物引到測定部位。接著，透過計時器測定液晶組成物流下的速度，由此求出黏度(mm2 /s)。
上述結果示於下表2中。
【表2】
實驗例 2 ：液晶組成物的製備及物理性質評估
利用如下表3的組成製備了液晶組成物。下表3中用代碼表示液晶化合物，代碼的含義記載於上表1中。下表3中各數值表示重量%。
【表3】
對上述實施例及比較例中製備的液晶組成物透過如下方法進行評估，其結果示於下表4中。
1) TN-I
液晶化合物的TN-I 是透過以下方法測定的：在安裝有偏光顯微鏡的熔點測定裝置的熱板上放置液晶化合物，以3℃/分鐘的速度進行加熱，並觀測液晶化合物的一部分從液晶相變成等方性液體時的溫度。
2) 液晶組成物的折射率異方性(△n)、n∥及n⊥的測定方法與前述實驗例1相同。
3) 液晶組成物的介電常數異方性(△ε)的測定方法與前述實驗例1相同。
【表4】

Claims (11)

  1. 一種由以下化學式1表示的液晶化合物： [化學式1]在該化學式中， L1 、L2 、L3 及L4 分別獨立地表示氫或鹵素， R表示氫、C1-10烷基、C2-10烯基或C1-10烷氧基， n1和n2分別獨立地表示0至2之整數，n1與n2之和為0以上至2以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶化合物，其中： L1 、L2 、L3 及L4 分別獨立地表示氫或氟。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶化合物，其中： L1 和L2 相同。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之液晶化合物，其中： L3 和L4 相同。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶化合物，其中： R表示氫、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶化合物，其為選自下述化合物中的任何一種：、、、、、、、、、、、、、、、及。
  7. 一種液晶組成物，其包含一種以上申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之液晶化合物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其中： 相對於該液晶組成物總重量，該液晶化合物的含量為3重量%至60重量%。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其還包含選自下述化學式2至5中的一種以上液晶化合物： [化學式2] R11 -A3 -A4 -R12 在該化學式2中， R11 及R12 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≣C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基， A3 及A4 分別獨立地表示伸環己基或伸苯基； [化學式3] R13 -A5 -(A6 )p -A7 -R14 在該化學式3中， R13 及R14 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≡C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基， A5 及A7 分別獨立地表示伸環己基或伸苯基， A6 表示伸環己基、伸苯基或被鹵素取代的伸苯基， p表示1或2的整數； [化學式4]在該化學式4中， R15 及R16 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≡C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基， A8 及A9 分別獨立地表示伸環己基、伸四氫吡喃基、伸苯基或被鹵素取代的伸苯基， q表示0至2的整數； [化學式5]在該化學式5中， R17 及R18 分別獨立地表示氫、具有1至15個碳原子的烷基及具有1至15個碳原子的烷氧基中的任何一個自由基、或者該自由基中一個以上－CH2 －被－C≡C－、－CH＝CH－、－CF2 O－、－O－、－COO－或－OCO－取代以免氧原子直接連接、或該自由基中一個以上H被鹵素替代的自由基， A10 、A11 及A12 分別獨立地表示伸環己基、伸四氫吡喃基、伸苯基及被鹵素取代的伸苯基中的任何一個， Z4 及Z5 分別獨立地表示－CH2 CH2 －、－CH＝CH－、－C≡C－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CH2 CF2 －、－CHFCHF－、－CF2 CH2 －、－CH2 CHF－、－CHFCH2 －、－C2 F4 －、－COO－、－OCO－、－CF2 O－、－OCF2 －或－O－， r及v表示0或1，r＋v為1或2， s及w表示0至2的整數。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其還包含抗氧化劑或UV穩定劑。
  11. 一種液晶顯示元件，其包含申請專利範圍第7項所述之液晶組成物。
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