TWI504729B - 於結合基具有丙基醚的化合物、液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

於結合基具有丙基醚的化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是關於一種新的液晶性化合物及液晶組成物。更詳言之，是關於一種具有丙基醚之1或2位的氫被氟取代的結合基且介電異方性(△ε)為負的液晶性化合物、含有其的液晶組成物，以及包含該液晶組成物之液晶顯示元件。
液晶顯示面板、液晶顯示模組等代表的液晶顯示元件利用液晶性化合物(本發明中是指具有向列相、近晶相等液晶相的化合物，以及不具液晶相但可作為液晶組成物之成分的化合物的總稱)所具有的光學異方性、介電異方性等，其工作模式已知有相變(PC)、扭轉向列(TN)、超扭轉向列(STN)、雙穩態扭轉向列(BTN)、電控雙折射(ECB)、光學補償彎曲排列(OCB)、共面轉換(IPS)、垂直配向(VA)、聚合物穩定配向(PSA)等各種模式。
上述工作模式中，已知ECB、IPS、VA模式等利用液晶分子的垂直配向性，特別是IPS及VA模式可改善TN、STN模式等現有的顯示模式之缺點，即視角的狹窄。
於是，對於可用於上述工作模式的液晶顯示元件且具有負介電異方性的液晶組成物之成分，先前研究了多種具有丙基醚作為結合基的液晶性化合物或丙基醚上的氫被氟、氧或甲基取代的液晶性化合物。但這樣的化合物不具有如此大的負介電異方性。
例如有具有丙基醚作為結合基的化合物(A)的研究(參 照日本專利特表平02-025440號公報)。但這樣的化合物不具有如此大的負介電異方性。
此外還有具有丙基醚上的氫被氟取代的結合基的化合物(B)的研究(參照歐洲專利第1179522號說明書)。但化合物(B)不具有如此大的負介電異方性。
此外還有具有丙基醚上的氫被氧取代的結合基的化合物(C)的研究(參照日本專利特開2004-075667號公報)。但化合物(C)不具有如此大的負介電異方性。
此外還有具有丙基醚上的氫被氟及氧取代的結合基的化合物(D)的研究(參照日本專利特表平10-237024號公報)。但化合物(D)不具有如此大的負介電異方性。
此外還有具有丙基醚上的氫被甲基取代的結合基的化合物(E)的研究(參照日本專利特開2007-261954號公報)。但化合物(E)不具有如此大的負介電異方性。
因此，即使是IPS及VA模式等工作模式之液晶顯示元件，與CRT相比，其作為顯示元件也還有問題，例如一般希望提高反應速度、提高對比度、降低驅動電壓。
雖然上述IPS或VA模式工作的顯示元件主要包含負介電異方性的液晶組成物，但為進一步提高上述特性，液晶組成物所含的液晶性化合物須有下述特性(1)~(8)。即：(1)化學、物理性質穩定；(2)具有高透明點(液晶相-等方相的相變溫度)；(3)液晶相(向列相、近晶相(smectics)等)的下限溫度低，特別是向列相的下限溫度低；(4)黏度小；(5)具有適當的光學異方性；(6)具有大的負介電異方性；(7)具有適當的彈性常數K33(彎曲彈性常數)；(8)與其他液晶性化合物的相容性佳。
將含有如(1)所述化學、物理性質穩定的液晶性化合物之組成物用於顯示元件時，能夠提高電壓保持率。
使用含有如(2)和(3)所述具高透明點或液晶相下限溫度低的液晶性化合物之組成物，可以擴大向列相的溫度範圍，而可以在廣的溫度範圍內用作顯示元件。
而且，將包含如(4)所述黏度小的化合物及如(7)所述具有大彈性常數K33的化合物之組成物用於顯示元件時，可提高反應速度；當使用包含如(5)所述具有適當的光學異方性的化合物之組成物之顯示元件時，可謀求提高顯示元件 之對比度。在元件的設計程式中，光學異方性須從小到大。最近在研究藉由減小胞厚度來改善反應速度的方法，隨之，具有大光學異方性之液晶組成物也是必不可少的。
此外，當液晶性化合物具有大負介電異方性時，可以降低含此化合物之液晶組成物之啟始電壓，因此當使用包含如(6)所述具有大負介電異方性之化合物之組成物時，還可以降低顯示元件的驅動電壓，減小耗電量。並且，使用包含如(7)所述具有小彈性常數K33之化合物之組成物於顯示元件，可降低顯示元件的驅動電壓，還可減小耗電量。
為使液晶性化合物表現出以單一化合物難以發揮的特性，通常將其與其他多種液晶性化合物混合配製成組成物後使用。因此，用於顯示元件的液晶性化合物較佳是如(8)所述與其他液晶性化合物等的相容性良好。此外，顯示元件有時還會在包含冰點以下的廣溫度範圍內使用，因此有時較佳的是自低溫度範圍起具有良好相容性的化合物。
本發明第一目的在提供一種對熱和光等穩定、在廣溫度範圍內形成向列相、黏度小、具有適當的光學異方性及適當的彈性常數K33，並且具有大負介電異方性及與其他液晶性化合物的良好相容性的液晶性化合物。
本發明第二目的在於提供一種液晶組成物，其滿足對熱和光等穩定、黏度小、有適當的光學異方性及大負介電異方性、有適當的彈性常數K33、啟始電壓低，以及含有上述化合物而向列相上限溫度(向列相-等方相的相變溫度) 高、向列相下限溫度低等諸特性中的至少一種特性。並且，此液晶組成物於上述至少兩種特性之間具有適當之平衡。
本發明第三目的在提供一種含有上述液晶組成物、反應時間短、耗電少、驅動電壓小、具有高對比度、可在廣溫度範圍內使用的液晶顯示元件。
本發明人等鑒於上述課題而深入研究後發現：在結合基具丙基醚的特定結構中，具有丙基醚的1或2位的氫被氟取代的結合基的液晶性化合物對熱和光等穩定、在廣溫度範圍內形成向列相、黏度小、有適當的光學異方性及適當的彈性常數K33，且具有大負介電異方性及與其他液晶性化合物的良好相容性；此外，含上述化合物的液晶組成物滿足對熱和光等穩定、黏度小、光學異方性適當、彈性常數K33適當、負介電異方性大、啟始電壓低、向列相上限溫度高、向列相下限溫度低等諸特性中的至少一種，且於至少兩種特性之間有適當平衡；並且，含上述組成物之液晶顯示元件的反應時間短、耗電量少、驅動電壓小、對比度比高、可在廣溫度範圍內使用，從而完成了本發明。
亦即，本發明是有關於下述[1]~[14]等記載之事項。
[1]一種化合物，如式(1)所示： 式(1)中，R1及R2獨立表示氫、鹵素或碳數1~20的烷基，此烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，這些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1、環A2、環A3、環A4及環A5獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3及Z4獨立表示單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-C(FX11)C(X12X13)CH2O-、-OCH2C(X12X13)C(FX13)-、-CH2C(X13F)CH2O-或-OCH2C(X13F)CH2-；a、b、c、d及e獨立表示0或1，a+b+c為1、2或3，d+e為0、1或2，a+b+c+d+e為1、2或3；X1、X2、X3及X4獨立表示氫或氟，且X1、X2、X3及X4中有1或2個為氟；X11、X12及X13獨立表示氫或氟，且X11、X12及X13中有0或1個為氟；L1及L2獨立表示氫或氟，且L1及L2中至少一個為氟。
[2]如[1]所述化合物，式(1)中Z1、Z2、Z3及Z4皆單鍵。
[3]如[1]所述之化合物，該化合物以式(1-1)~(1-4)中的任一式表示。
式(1-1)~(1-4)中R3及R4獨立表示氫、鹵素或碳數1~15的烷基，此烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，這些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1~A5獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基；a、b、c、d及e獨立表示0或1，a+b+c為1、2或3，d+e為0、1或2，a+b+c+d+e為1、2、3。
[4]如[1]所述化合物，其以式(1-1-1)~(1-1-5)、(1-2-1)~(1-2-5)、(1-3-1)~(1-3-5)及(1-4-1)~(1-4-5)中的任一式表示。
式(1-1-1)~(1-1-5)、(1-2-1)~(1-2-5)、(1-3-1)~(1-3-5)及(1-4-1)~(1-4-5)中，R5及R6獨立表示氫、鹵素或碳數1~10的烷基，在此烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，這些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1、A2及A3獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫被 氟取代的1,4-伸苯基；Y3、Y4、Y5及Y6獨立表示氫或氟。
[5]如[1]所述化合物，該化合物以式(1-1-1-1)及(1-1-2-1)中的任一式表示。
式(1-1-1-1)及式(1-1-2-1)中，R7表示碳數1~10的烷基，R8表示碳數1~10的烷氧基。
[6]一種液晶組成物，包含兩種以上的成分，其中一種成分含有如[1]~[5]所述之至少一種化合物。
[7]如[6]所述之液晶組成物，其中一種成分含有選自式(2)、(3)及(4)所示的化合物之組群的至少一種化合物。
式(2)~(4)中，R9獨立表示碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，此烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，且任意的-CH2-可被-O-取代；X5表示氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-CF=F2、-OCF2CHF2或-OCF2CHFCF3；環B1、B2及B3獨立表示1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1-吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z7及Z8獨立表示-(CH2)2-、-(CH2)4-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或單鍵；L9及L10獨立表示氫或氟。
[8]如[6]所述之液晶組成物，其中一種成分含有選自式(5)所示的化合物之組群的至少一種化合物。
式(5)中，R10表示碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，此烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，且任意的-CH2-可被-O-取代；X6表示-C≡N或-C≡C-C≡N；環C1、環C2及環C3獨立表示1,4-伸環己基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1-吡喃 -2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；Z9表示-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-C≡C-、-CH2O-或單鍵；L11及L12獨立表示氫或氟；o為0、1或2，p為0或1，o+p為0、1、2或3。
[9]如[6]所述之液晶組成物，其中一種成分含有選自式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)所示的化合物之組群的至少一種化合物。
式(6)~(11)中，R11及R12獨立表示碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，此烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，且任意的-CH2-可被-O-取代；環D1、環D2、環D3及環D4獨立表示1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、6-吡喃-2,5-二基、或十氫-2,6-萘；Z10、Z11、Z12及Z13獨立表示-(CH2)2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-、-OCF2(CH2)2-或單鍵；L13及L14獨立表示氟或氯；q、r、s、t、u及v獨立表示0或1，r、s、t及u之和為1或2。
[10]如[6]所述之液晶組成物，其更含有選自式(12)、(13)及(14)所示的化合物之組群的至少一種化合物。
式(12)~(14)中R13及R14獨立表示碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，此烷基及烯基中任意的-CH2-可被-O-取代；環E1、環E2及環E3獨立表示1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z14及Z15獨立表示-C≡C-、-COO-、-(CH2)2-、-CH=CH- 或單鍵。
[11]如[9]所述液晶組成物，其更含有如[10]所述選自式(12)、(13)及(14)所示化合物之組群的至少一種化合物。
[12]如[6]所述之液晶組成物，其中更含有至少一種光學活性化合物。
[13]如[6]所述之液晶組成物，其中更含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
[14]一種液晶顯示元件，其含有如項[6]~[13]中任一項所述之液晶組成物。
此說明書中用語使用方法如下。液晶化合物是具向列相、近晶相等液晶相的化合物及沒有液晶相但可用作液晶組成物的成分的化合物的總稱。有時將液晶化合物、液晶組成物及液晶顯示元件分別簡稱化合物、組成物及元件。液晶顯示元件是液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。向列相上限溫度是向列相-等方相的相變溫度，有時簡稱透明點或上限溫度。向列相下限溫度有時簡稱下限溫度。式(1)表示的化合物有時簡稱化合物(1)。此簡寫方法有時也適用於式(2)等表示的化合物。式(1)~(13)中以六角形圍起的B、D、E等記號分別對應環B、環D、環E等。以百分比表示的化合物量是指以組成物之總重量為基準的重量百分比(wt%)。雖然環A1、Y1、B等多個相同的記號記載在同一式或不同的式中，但這些記號各自可以相同或不同。
「任意的」表示不僅位置且個數也是任意的，但不含個數為0的情形。任意的A可被B、C或D取代的表達方 式，除了表示任意的A被B取代的情形、任意的A被C取代的情形及任意的A被D取代的情形以外，還包括多個A被B~D中至少兩個取代的情形。例如，任意的-CH2-可被-O-或-CH=CH-取代的烷基包含烷基、烯基、烷氧基、烷氧烷基、烷氧烯基、烯氧烷基等。需說明的是，本發明中連続2個-CH2-被-O-取代而成-O-O-的情形不佳，烷基末端的-CH2-被-O-取代的情形也不佳。以下進一步說明本發明。
本發明之化合物具有化合物所需的一般物理性質，對熱、光等穩定，液晶相溫度範圍廣，與其他化合物的相容性佳、有大負介電異方性及適當的光學異方性。本發明之液晶組成物含有至少一種上述化合物，且向列相上限溫度高、向列相下限溫度低、黏度小、啟始電壓低。本發明之液晶顯示元件含有上述組成物，而且可用溫度範圍廣，反應時間短，耗電少，具有高對比度比及低驅動電壓。
1-1 本發明之化合物
本發明之第1方案是有關於一種式(1)所示的化合物。
R1及R2獨立表示氫、鹵素或碳數1~20的烷基，此烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被 -CH=CH-取代，這些基團中任意的氫可被鹵素取代。亦即，R1及R2表示氫、鹵素、烷基、烷氧基、烷氧烷基、烷氧烷氧基、硫烷基、硫烷基烷氧基、烯基、烯氧基、烯氧烷基、烷氧烯基等，這些基團的任意的氫可被鹵素取代。直鏈優於支鏈。即使R1或R2為支鏈基團，但具光學活性亦佳。烯基中-CH=CH-的較佳立體構型依雙鍵的位置而定。如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3及-C2H4CH=CHC2H5等於奇數位有雙鍵的烯基中，較佳的是反式構型者。如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5及-CH2CH=CHC3H7等於偶數位有雙鍵的烯基較佳是順式構型。有較佳立體構型的烯基具有高的上限溫度或廣的液晶相溫度範圍。在Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,109及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
烷基可為直鏈也可為支鏈，具體例有：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29及-C15H31。
烷氧基可為直鏈也可為支鏈，具體例有：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13及-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、-OC12H25、-OC13H27以及-OC14H29。
烷氧烷基可為直鏈也可為支鏈，具體例：-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2OC3H7、-(CH2)3OCH3、-(CH2)4OCH3及-(CH2)5OCH3。
烯基可為直鏈也可為支鏈，具體例有：-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、-CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3及-(CH2)3-CH=CH2。
烯氧基可為直鏈也可為支鏈，具體例有：-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3及-OCH2CH=CHC2H5。
任意的氫被鹵素取代的烷基的具體例有：-CH2F、-CHF2、-CF3、-(CH2)2-F、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(CH2)3-F、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(CH2)4-F、-(CF2)4-F、-(CH2)5-F及-(CF2)5-F。
任意的氫被鹵素取代的烷氧基的具體例有：-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、-O-(CH2)2-F、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-O-(CH2)3-F、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3、-OCHFCF2CF3、-O(CH2)4-F、-O-(CF2)4-F、-O-(CH2)5-F及-O-(CF2)5-F。
任意的氫被鹵素取代的烯基的具體例有：-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3及-CH=CHCF2CF3。
R1或R2較佳是鹵素、碳數1~15的烷基、碳數2~15的烯基、任意的氫被鹵素取代的碳數1~15的烷基，或任意的氫被鹵素取代的碳數2~15的烷氧基。R1及R2的最佳例有：氟、氯、-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、 -CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3、-(CH2)3-CH=CH2、-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2或-OCH2F。
式(1)中，環A1、環A2、環A3、環A4及環A5獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基。
這些環為1,4-伸環己基時，可減小光學異方性(△n)、並減小黏度，若進一步向液晶組成物中添加此液晶性化合物，則可以提高向列相上限溫度。
當這些環為氫可被氟取代的1,4-伸苯基時，可以使光學異方性(△n)變得較大，同時可以增大配向秩序參數。
式(1)中，Z1、Z2、Z3及Z4獨立表示單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-C(FX11)C(X12X13)CH2O-、-OCH2C(X12X13)C(FX11)-、-CH2C(X13F)CH2O-及-OCH2C(X13F)CH2-。其中，X11、X12、及X13獨立表示氫或氟，且X11、X12及X13中有0或1個為氟。
Z1、Z2、Z3及Z4的較佳例有：單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-CH2O-及-OCH2-。其中關於如-CH=CH-般的結合基之雙鍵之立體構型，是反式優於順式。最佳的Z1、Z2、Z3及Z4是單鍵。
式(1)中，X1、X2、X3及X4獨立表示氫或氟，且X1、X2、X3及X4中有1或2個為氟。
式(1)中，L1及L2獨立表示氫或氟，且L1及L2中的至 少一個為氟。L1及L2較佳的是氟。
式(1)中a、b、c、d及e獨立表示0或1，a+b+c為1、2或3，d+e為0、1或2，a+b+c+d+e為1、2或3。
1-2 本發明之化合物的性質及其製備方法
進一步詳細說明本發明之化合物(1)。此化合物在元件的通常使用條件下物理及化學性質很穩定，且與其他液晶化合物的相容性佳。含此化合物之組成物在元件的通常使用條件下穩定。即使在低溫下保存此組成物，此化合物也不會以結晶(或近晶相)形態析出。此化合物具有化合物所需的一般物理性質、適當的光學異方性及適當的介電異方性。另外，化合物(1)之介電異方性負向大。具有大介電異方性的化合物可作為用於降低組成物之啟始電壓的成分。
對於化合物(1)，藉由適當選擇R1、R2、環A1、環A2、環A3、環A4、環A5、Z1、Z2、Z3、Z4、X1、X2、X3、X4、L1、L2、a、b、c、d及e的組合，可以任意調整透明點、光學異方性、介電異方性等物理性質。以下說明這些組合對化合物(1)的物理性質帶來的效果。
當L1及L2中任一個為氫時，液晶相之溫度範圍廣、透明點高。當L1及L2均為氟時，介電異方性負向更大。
以a、b、c、d及e計算，當是其和為1的組合時，與其他化合物的相容性高；當是其和為3的組合時，液晶相之溫度範圍廣、透明點高。
環A1、環A2、環A3、環A4及環A5均為1,4-伸環己基時，透明點高、黏度小。當環A1、環A2、環A3、環A4 及環A5中至少一個為1,4-伸苯基時，光學異方性較大，且配向秩序參數較大。此外，當環A1、環A2、環A3、環A4及環A5均為1,4-伸苯基時，光學異方性特別大。
當R1及R2為直鏈時，液晶相之溫度範圍廣且黏度小。當R1及R2為支鏈時，與其他液晶化合物的相容性好。R1或R2為光學活性基團的化合物可用作手性摻雜劑。向組成物中添加此化合物，即能夠防止於元件中產生的反向扭轉區域(Reverse twisted domain)。R1及R2不是光學活性基團的化合物可用作組成物的成分。R1及R2為烯基時，較佳的立體構型依雙鍵的位置而定。具較佳立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度或廣的液晶相溫度範圍。
Z1、Z2、Z3及Z4為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-OCH2-時，黏度小。Z1、Z2、Z3及Z4為單鍵、-(CH2)2-、-CF2O-、-OCF2-或-CH=CH-時，黏度更小。Z1、Z2、Z3及Z4為-CH=CH-時，液晶相之溫度範圍廣，且彈性常數比K33/K11大(K33為彎曲彈性常數；K11為斜展彈性常數)。Z1、Z2、Z3及Z4為-C≡C-時，光學異方性大。Z1、Z2、Z3及Z4為單鍵、-(CH2)2-、-CH2O-、-CF2O-或-OCF2-時，化學性質較穩定，較不易劣化。Z1、Z2、Z3及Z4為-C(FX11)C(X12X13)CH2O-、-OCH2C(X12X13)C(FX11)-、-CH2C-(X13F)CH2O-或-OCH2C(X13F)CH2-時，介電異方性負向大。
如上所述，藉由適當選択環A、末端基R、結合基Z等的種類，可以得到具有目標物理性質的化合物。因此，化合物(1)可用作PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA 等元件中使用的組成物之成分。
1-3 化合物(1)之具體例
化合物(1)較佳例為[3]所示式(1-1)~(1-4)。更佳例為[4]所示式(1-1-1)~(1-1-5)、(1-2-1)~(1-2-5)、(1-3-1)~(1-3-5)及(1-4-1)~(1-4-5)。最佳例為[5]所示的式(1-1-1-1)及(1-1-2-1)。
式(1-1)~(1-4)中R3及R4獨立表示氫、鹵素或碳數1~15的烷基，此烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，這些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1~A5獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基；a、b、c、d及e獨立表示0或1，a+b+c為1、2或3，d+e為0、1或2，a+b+c+d+e為1、2或3。
式(1-1-1)~(1-1-5)、(1-2-1)~(1-2-5)、(1-3-1)~(1-3-5)及(1-4-1)~(1-4-5)中，R5及R6獨立表示氫、鹵素或碳數1~10烷基，此烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，這些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1、環A2及環A3獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基；Y3、Y4、Y5及Y6獨立表示氫或氟。
式(1-1-1-1)及(1-1-2-1)中，R7表示碳數1~10的烷基，R8表示碳數1~10的烷氧基。
1-4 化合物(1)的合成
接下來說明化合物(1)的合成。化合物(1)可適當組合有機合成化學的方法來合成。向起始原料引入目標之末端基團、環及結合基的方法，記載在Organic Syntheses(John Wiley & Sons,Inc)、Organic Reactions(John Wiley & Sons,Inc)、Comprehensive Organic Synthesis(Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等中。
1-4-1 生成結合基Z的方法
生成化合物(1)中的結合基Z的方法的一例如下述圖解所示。此圖解中MSG1或MSG2為具有至少一個環的一價有機基團，其中的多個MSG1(或MSG2)可相同或不同。化合物(1A)~(1G)對應於化合物(1)。
接下來，以下述(I)~(XI)項說明化合物(1)中的結合基Z 的各種鍵的生成方法。
(I)單鍵的生成
在碳酸鹽水溶液和四(三苯基膦)合鈀等催化劑的存在下，使芳基硼酸(15)與以習知方法合成的化合物(16)反應，合成化合物(1A)。此化合物(1A)還可以如下合成：使正丁基鋰與以習知方法合成的化合物(17)反應，再與氯化鋅反應，之後在二氯雙(三苯基膦)合鈀等催化劑的存在下使化合物(16)反應來合成。
(II)-COO-和-OCO-的生成
使正丁基鋰與化合物(17)反應再與二氧化碳反應，得到羧酸(18)。使化合物(18)和以習知方法合成的苯酚(19)在DCC(1,3-二環己基碳二亞胺)和DMAP(4-二甲胺基吡啶)的存在下脫水，合成具有-COO-的化合物(1B)。利用此方法也可以合成具有-OCO-的化合物。
(III)-CF2O-和-OCF2-的生成
將化合物(1B)用Lawesson’s試劑等硫化劑處理而得化合物(20)。將化合物(20)經氟化氫吡啶錯合物和NBS(N-溴代琥珀醯亞胺)氟化，可合成具-CF2O-的化合物(1C)。參照M.Kuroboshi et al.,Chem.Lett.,1992,827.。將化合物(20)經三氟化(二乙胺基)硫(DAST)氟化也可合成化合物(1C)。參照W.H.Bunnelle et al.,J.Org.Chem.1990,55,768.。此方法亦可合成具-OCF2-的化合物。Peer.Kirsch et al.,Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,1480.之方法亦可生成上述結合基。
(IV)-CH=CH-的生成
以正丁基鋰處理化合物(17)，再與N,N-二甲基甲醯胺(DMF)等甲醯胺反應得醛(22)。再使習知方法合成的磷鎓鹽(21)以三級丁醇鉀等鹼處理生成的磷葉立德(ylide)與醛(22)反應，合成化合物(1D)。由於依反應條件會生成順式異構體，故視需要以習知方法將順式異構體轉變成反式異構體。
(V)-(CH2)2-的生成
在鈀碳等催化劑的存在下，將化合物(1D)氫化，以合成化合物(1E)。
(VI)-C≡C-的生成
在催化劑二氯合鈀和鹵化銅的存在下，使2-甲基-3-丁炔-2-醇與化合物(17)反應，再於鹼性條件下脫保護，而得化合物(23)。在催化劑二氯雙三苯基膦合鈀和鹵化銅的存在下使化合物(23)與化合物(16)反應，合成化合物(1F)。
(VII)-CH2O-或-OCH2-的生成
用硼氫化鈉等還原劑還原化合物(22)為化合物(24)。將所得化合物(24)以氫溴酸等鹵化得化合物(25)。在碳酸鉀等存在下使化合物(25)與化合物(19)反應，合成化合物(1G)。
1-4-2 合成環A的方法
關於1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5,6-四氟-1,4-伸苯基等環，其起始原料有市售，或合成方法為周知。
1-4-3 合成化合物(1)的方法
合成式(1)所示化合物之法有多種，其例如下。使醛衍 生物(31)與溴氟乙酸乙酯(32)在鋅等存在下反應，再導入酯衍生物(33)，續與1,8-重氮雙環[5,4,6]十一碳-7-烯(DBU)、二硫化碳、碘甲烷反應，再與二三級丁基過氧化物和氧化二苯基膦反應，之後導入酯衍生物(34)。用氫化鋰鋁還原酯衍生物(34)，之後導入醇衍生物(35)，再於醇或酚衍生物(36)和偶氮二羧酸二乙酯(DEAD)、三苯基膦等存在下進行耦合，可轉化成X1、X2及X4為氫、X3為氟的化合物(1)。
上述式中，R1、R2、環A1~A5、Z1、Z2、Z3、Z4、L1、L2、a、b、c、d及e與[1]中的定義相同。
對於式(1)所示的化合物，當X1及X3為氟且X2及X4為氫時，也可以利用以下所示的方法進行合成。
以氫化鋰鋁還元以上述方法合成的酯衍生物(33)，將其導入醇衍生物(37)，再於醇或酚衍生物(36)和偶氮二羧酸 二乙酯(DEAD)、三苯基膦等存在下耦合，再導入醇衍生物(38)中。以雙-(2-甲氧基乙基)胺基三氟化硫(Deoxo-Fluor試劑)等氟化劑氟化醇衍生物(37)，可轉化成化合物(1)。
在上述式中，R1、R2、環A1~A5、Z1、Z2、Z3、Z4、L1、L2、a、b、c、d及e與[1]中的定義相同。
對於式(1)所示的化合物，當X3及X4為氟且X1及X2為氫時，也可以將上述方法中的溴氟乙酸酯(32)換成溴二氟乙酸乙酯(39)來進行合成。
對於式(1)所示的化合物，當X1為氟且X2、X3及X4 為氫時，也可以將上述方法中的溴氟乙酸乙酯(32)換成溴乙酸乙酯(40)來進行合成。
對式(1)所示的化合物，當X1及X2為氟且X3及X4為氫時，可在上述方法中使用溴乙酸乙酯(40)合成醇衍生物(42)後，以過氧化錳鉀等氧化劑氧化，再導入酮衍生物(43)中，之後以DAST等氟化劑氟化，即可轉成化合物(1)。
上述式中，R1、R2、環A1~A5、Z1、Z2、Z3、Z4、L1、L2、a、b、c、d及e與[1]中的定義相同。
2 本發明之組成物
以下說明本發明之液晶組成物。此液晶組成物之成分 特徵在：包含至少一種化合物(1)，但可以包含兩種以上的化合物(1)，亦可僅含化合物(1)。製備本發明之液晶組成物時，例如還可考慮化合物(1)的介電異方性來選擇成分。選擇了成分的液晶組成物的黏度低、有大的負介電異方性，有適當的彈性常數K33，啟始電壓低，並且向列相上限溫度(向列相-等方相的相變溫度)高、向列相下限溫度低。
[液晶組成物(1)]
本發明之液晶組成物必須包含本發明式(1)所示的化合物作為成分A。可以是僅含此成分A的組成物，或成分A與本說明書未特別顯示成分名稱的其他成分的組成物，但向此成分A加入選自以下所示的成分B、C、D及E的成分，即可提供具有各種特性的本發明之液晶組成物。
關於加入成分A中的成分，較佳的是混合有包含選自式(2)、(3)及(4)組成的組群的至少1種化合物的成分B，及/或包含選自式(5)組成的組群的至少1種化合物的成分C，及/或包含選自式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)組成的組群的至少1種化合物的成分D的成分。進一步混合包含選自式(12)、(13)及(14)組成的組群的至少1種化合物的成分E，即可調整啟始電壓、液晶相溫度範圍、光學異方性值、介電異方性值及黏度等。
此外，本發明使用的液晶組成物的各成分即使是含各元素之同位素的類似物，其物理特性上也不會有大差異。
上述成分B中，式(2)所示之化合物之較佳例有式(2-1)~(2-16)，式(3)所示之化合物之較佳例有式(3-1)~(3-112)， 而式(4)所示之化合物之較佳例有式(4-1)~(4-54)。
上述式中，R9及X5與[7]中的定義相同。
上式(2)、(3)及(4)所示化合物即成分B，其介電異方性值為正、熱或化學穩定性很高，故在製備TFT及PSA用的液晶組成物時使用。本發明之液晶組成物中成分B的含量，相對於液晶組成物總重量，1~99wt%的範圍合適，但 較佳是10~97wt%，更佳40~95wt%。此外，進一步含有式(12)、(13)及(14)所示化合物(成分E)，即可以調整黏度。
在[8]之式(5)中，o為2時，2個環C2可相同也可不同。式(5)所示化合物即成分C中，較佳例有式(5-1)~(5-64)。
上述式中，R10及X6與[8]中的定義相同。
上式(5)所示化合物即成分C，其介電異方性值為正且值很大，故主要用於製備STN、TN或PSA用液晶組成物。含有成分C即可降低組成物之啟始電壓，並可調整黏度、光學異方性及擴大液晶相溫度範圍，更可用於改善陡峭性。
製備STN或TN用液晶組成物時，成分C的含量可為0.1~99.9wt%的範圍，但較佳是10~97wt%，更佳是40~95wt%。此外，混合下述成分即可調整啟始電壓、液晶相溫度範圍、光學異方性值、介電異方性值及黏度等。
作為加入成分A的成分，較佳的是混合有包含選自式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)表示的化合物之組群的至少1種化合物的成分D的成分。進一步混合包含選自式(12)、(13)及(14)表示的化合物之組群的至少1種化合物的成分E，即可調整啟始電壓、液晶相溫度範圍、光學異方性值、介電異方性值、黏度等。
製備用於垂直配向模式(VA模式)、高分子支持配向模 式(PSA模式)等的介電異方性為負的本發明之液晶組成物時，包含選自式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)表示的化合物之組群的的至少一種化合物的成分D是較佳的成分。
此外，本發明使用的液晶組成物之各成分，即使是含各元素之同位素的類似物，物理特性上也不會有大差異。
上述式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)所示的化合物(成分D)之較佳例有式(6-1)~(6-6)、(7-1)~(7-15)、(8-1)、(9-1)~(9-3)、(10-1)~(10-11)及(11-1)~(11-10)。
上述式中，R11及R12與[9]中的定義相同。
上述成分D的化合物主要用於介電異方性值為負的VA、PSA模式用液晶組成物。若增加成分D的含量，則組成物啟始電壓變低但黏度變大，故只要滿足啟始電壓之要求值，較佳減少其含量。但因介電異方性值之絶對值為 5左右，所以若含量少於40wt%，則有時無法作電壓驅動。
成分D中，由於式(6)所表化合物是雙環化合物，故主要具有調整啟始電壓、黏度或光學異方性值的效果。此外，由於式(7)及(8)所表化合物是3環化合物，故可得到提高透明點、擴大向列相範圍、降低啟始電壓、增大光學異方性值等效果。另式(9)、(10)及(11)產生降低啟始電壓等效果。
製備VA模式、PSA用組成物時，相對於組成物總量，成分D的含量較佳是40wt%以上，更佳是50~95wt%。此外，混合成分D即可控制彈性常數，調節組成物之電壓透過率曲線。混合成分D於介電異方性值為正的組成物時，相對於組成物總量，成分D的含量較佳是30wt%以下。
式(12)、(13)及(14)所表示的化合物(成分E)之較佳例有式(12-1)~(12-11)、(13-1)~(13-19)及(14-1)~(14-6)。
在上述式中，R13及R14與[10]中的定義相同。
式(12)、(13)及(14)所表化合物(成分E)是介電異方性絶對值小、近中性的化合物。式(12)所表化合物主要有調整黏度或光學異方性值之效，式(13)及(14)之化合物有提高透明點等擴大向列相範圍之效或調整光學異方性值之效。
增加成分E之化合物的含量則液晶組成物啟始電壓變高、黏度變低，故只要滿足組成物啟始電壓之要求值，其含量多較佳。製備VA或PSA用液晶組成物時，相對組成物總量，成分E含量較佳30wt%以上，更佳40wt%以上。
本發明之液晶組成物為表現優良特性，較佳以0.1~99wt%的比例含有本發明之式(1)所示化合物中的至少1種。
本發明之液晶組成物的製備，通常利用習知方法，例如在高溫下溶解必要成分的方法等進行製備。此外，可依用途添加本發明所屬技術領域中具通常知識者熟知的添加劑，例如可製備包含下述光學活性化合物或可聚合的化合物、聚合起始劑的本發明之液晶組成物、添加染料的GH型用液晶組成物。通常，添加劑為本發明所屬技術領域中具通常知識者所熟知，詳細記載在文獻等中。
本發明之液晶組成物可以進一步含有一種以上的光學 活性化合物。
可添加習知的手性摻雜劑作為光學活性化合物，其具有誘起液晶的螺旋結構以調整必需的扭轉角、防止逆轉的效果。其例有：下述光學活性化合物(Op-1)~(Op-13)。
本發明之液晶組成物通常添加上述光學活性化合物以調整螺旋間距。如是TFT及TN用液晶組成物，較佳調整螺旋間距至40~200μm；如是STN用液晶組成物，較佳調整間距至6~20μm。此外，當為雙穩態TN(bistable TN)模式用時，較佳調整間距至1.5~4μm。為了調整間距的溫度依賴性，可以添加兩種以上的光學活性化合物。
本發明之液晶組成物添加部花青(merocyanine)系、苯乙烯基系、偶氮系、甲亞胺(azomethine)系、氧化偶氮(azoxy)系、喹酞酮(quinophthalone)系、蒽酮(anthraquinone)系、四嗪系等二色性色素時，還可用作GH型用液晶組成物。
本發明之液晶組成物還可用作，從將向列液晶微囊化製作的曲線定向向列相(NCAP)元件或於液晶中形成三維網狀高分子製作的聚合物分散型液晶顯示元件(PDLCD，如聚合物網路LCD元件(PNLCD))用的液晶組成物開始，至雙折射控制(ECB)或動態散射(DS)型用的液晶組成物。
此外，本發明之液晶組成物可添加可聚合化合物，以用作聚合物穩定配向(PSA)型用液晶組成物。可聚合化合物之例有：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、環氧化合物(環氧乙烷、氧雜環丁烷)、乙烯基酮等具可聚合基團的化合物。可聚合化合物較佳在光聚合起始劑等適當起始劑存在下，藉UV照射等聚合。聚合的適當條件、起始劑之適當類型及適當量已為本發明所屬技術領域中具通常知識者所知，記載於文獻。例如，作為光聚合起始劑的Irgacure 651TM、Irgacure 184TM 或Darocure 1173TM(Ciba Japan K.K.製)適於自由基聚合。
[液晶組成物的製造方法]
本發明之液晶組成物可如下製備：當構成各成分的化合物為液體時，可將各化合物混合、振盪來製備；當構成各成分的化合物包括固體時，將各化合物混合，並加熱溶解使彼此成為液體，再振盪來進行製備。本發明所述之液晶組成物也可以利用其他習知方法進行製備。
[液晶組成物之特性]
利用本發明之液晶組成物，可使向列相上限溫度在70℃以上、向列相下限溫度在-20℃以下，向列相之溫度範圍廣。因此，包含此液晶組成物之液晶顯示元件可以在廣溫度範圍內使用。
對本發明之液晶組成物，藉由適當調整組成等，還可以使光學異方性達到0.10~0.13的範圍、0.05~0.18的範圍。
此外，本發明之液晶組成物通常可得-5.0~-2.0範圍內的介電異方性，較佳是-4.5~-2.5範圍內的介電異方性。介電異方性在-4.5~-2.5範圍內的液晶組成物適合用於以IPS模式、VA模式或PSA模式工作的液晶顯示元件。
[液晶顯示元件]
本發明之液晶組成物不僅可用於具有PC、TN、STN、OCB、PSA等工作模式且以AM方式驅動的液晶顯示元件，還可用於具有PC、TN、STN、OCB、VA、IPS等工作模式且以被動式矩陣(PM)方式驅動的液晶顯示元件。
上述AM方式及PM方式的液晶顯示元件也適用於反 射型、透過型、半透過型等任一種類型的液晶顯示器等。
本發明之液晶組成物還可用於：使用添加導電劑之液晶組成物的動態散射模式元件、將液晶組成物微囊化製作的曲線定向向列相(NCAP)元件或液晶組成物中形成三維網狀高分子的聚合物分散元件，例如聚合物網路(PN)元件。
本發明之液晶組成物因具上述特性，故適用於以VA、IPS或PSA等利用負介電異方性液晶組成物的動作模式驅動的AM-LCD元件，尤其VA模式驅動的AM-LCD元件。
再者，以TN、VA模式等驅動的液晶顯示元件中電場方向與液晶層垂直，而以IPS模式等驅動的液晶顯示元件中電場方向與液晶層平行。以VA模式驅動的液晶顯示元件的結構報導在K.Ohmuro，S.Kataoka,T.Sasaki and Y.Koike,SID’97 Digest of Technical Papers,28,845(1997)中，以IPS模式驅動的液晶顯示元件的結構報導在國際公開91/10936號公報(專利家族：US 5,576,867)中。
[[實例]]
下文以實例進一步詳細說明本發明，但本發明並不受限於這些實例。只要沒有特別說明，則以下「%」是指「重量百分比(wt%)」。
所得化合物是根據由1H-NMR分析得到的核磁共振圖譜、由氣相層析法(GC)分析得到的氣相層析圖等進行鑒定，因此首先對分析方法作說明。
1H-NMR分析：測定裝置為DRX-500(Bruker．Biospin公司製)。測定時將實例等製造的樣品溶於CDCl3等樣品可 溶的氘化溶劑中，在室溫、500MHz、累計次數24次的條件下測定。在所得核磁共振圖譜的說明中，s為單線峰，d為雙線峰，t為三線峰，q為四線峰，m為多重峰。另外，以四甲基矽烷(TMS)作為化學位移δ值之零點的標準物質。
GC分析：測定裝置為島津製作所製GC-14B型氣相層析儀。管柱使用島津製作所製毛細管柱CBP1-M25-025(長25m，內徑0.22mm，膜厚0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。載氣為氦，流量調至1ml/分鐘。試樣氣化室溫度設為300℃，檢測器(FID)部分溫度設為300℃。
將試樣溶解於甲苯中，調整為1wt%的溶液，將1μl的所得溶液注入試樣氣化室中。
記錄儀使用島津製作所製造的C-R6A型數據分析議Chromatopac或其同等品。在所得氣相層析圖中顯示出成分化合物所對應的峰的滯留時間及峰面積值。
試樣的稀釋溶劑例如可使用氯仿、己烷。管柱可使用Agilent Technologies公司製毛細管柱DB-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、Agilent Technologies公司製HP-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、Restek公司製Rtx-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、SGE International公司製的BP-1(長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)等。
氣相層析圖中的峰面積比對應成分化合物的比例。通常分析樣品之成分化合物的重量%與其各峰的面積百分比不完全相同，但在本發明中，當使用上述管柱時，補正係數實質上為1，因此分析樣品中成分化合物之重量%與其 各峰之面積百分比大致對應。這是由於成分之液晶性化合物的補正係數沒有大差異的緣故。為了更正確地藉由氣相層析圖求出液晶組成物中液晶性化合物之組成比，可採用氣相層析圖的內標法。對正確稱量的一定量各液晶化合物成分(被檢成分)和作為基準的液晶化合物(基準物質)同時進行氣相層析測定，預先算出所得被檢成分之峰與基準物質之峰的面積比的相對強度。若使用相對於基準物質的各成分之峰面積的相對強度進行補正，則可以更正確地藉由氣相層析分析求出液晶組成物中液晶化合物之組成比。
[液晶化合物等的物理性質值的測定試樣]
測定液晶化合物的物性值的試樣有以下兩種情況：以化合物本身為試樣，以及將化合物和母液晶混合作為試樣。
後一種情況下，即使用將化合物和母液晶混合的試樣時，依以下方法測定。先將15wt%所得液晶化合物和85wt%母液晶混合製作試樣，再以基於以下算式的外插法由所得試樣的測定值計算外插值，即為此化合物的物性值。
<外插值>=(100×<試樣的測定值>-<母液晶的重量%>×<母液晶的測定值>)/<液晶性化合物的重量%>
在液晶化合物與母液晶為此比例，但近晶相或結晶仍在25℃析出的情況下，將液晶化合物與母液晶的比例依次變更為10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%，以近晶相或結晶不會在25℃析出之組成測定試樣的物性值，以上式求出外插值，將其作為液晶化合物的物性值。
測定用的母液晶有多種，例如，母液晶i的組成(wt%) 如下：
[液晶化合物等的物性值的測定方法]
物性值的測定以下述方法進行，其大多是日本電子機械工業會規格EIAJ‧ED-2521A記載的方法或對其進行修飾的方法。另外，用於測定的TN元件中並未安裝TFT。
關於測定值，當以液晶化合物本身作為試樣時，記錄所得值作為實驗數據。當以液晶化合物與母液晶的混合物作為試樣時，記錄由外插法得到的值作為實驗數據。
相結構及相變溫度(℃)：用以下(1)及(2)的方法測定。
(1)將化合物放在具備偏光顯微鏡之熔點測定裝置的加熱板(Mettler公司製FP-52型加熱臺)上，邊以3℃/分鐘的速率加熱邊用偏光顯微鏡觀察相狀態及其變化，決定液晶相的種類。
(2)使用Perkin Elmer公司製掃描量熱計DSC-7系統或Diamond DSC系統，以3℃/分鐘速率進行升降溫，藉由外 插求出隨著試樣的相變化而出現的吸熱峰或發熱峰的起始點(on set)，以確定相變溫度。
以下將結晶記作C，進一步區別結晶時則分別記作C1或C2。另近晶相記作S，向列相記作N。液體(等方性)記作I。區別近晶A相、B相、C相或F相時，則分別記作SA、SB、SC或SF。關於相變溫度的表記，例如，「C 50.0 N 100.0 I」表示結晶至向列相的相變溫度(CN)為50.0℃、向列相至液體的相變溫度(NI)為100.0℃。其他表記亦同。
向列相上限溫度(TNI；℃)：將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)放在具偏光顯微鏡之熔點測定裝置的加熱板(Mettler製FP-52型加熱臺)上，邊以1℃/分鐘速率加熱邊觀察偏光顯微鏡。將一部分試樣由向列相變為等方性液體時的溫度作為向列相上限溫度。以下有時會將向列相上限溫度僅簡寫為「上限溫度」。
低溫相容性：將母液晶和液晶化合物混合製作試樣，使液晶化合物的量分為20wt%、15wt%、10wt%、5wt%、3wt%及1wt%，並將試樣裝入玻璃瓶。將瓶在-10℃或-20℃冷凍機中保存一定時間後，觀察是否析出結晶或近晶相。
黏度(整體(bulk)黏度；η；20℃下測定；mPa．s)：使用E型旋轉黏度計測定液晶化合物與母液晶的混合物。
光學異方性(折射率異方性；△n)：在25℃溫度下，使用波長589nm的光，以目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計測定。單方向擦拭主棱鏡的表面後，向主棱鏡上滴加試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)。當偏光方向與擦拭方 向平行時測定折射率n//。當偏光方向與擦拭方向垂直時測定折射率n⊥。光學異方性(△n)值由式△n=n//-n⊥算出。
介電異方性(△ε；25℃下測定)：將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)裝入兩玻璃基板間隔(gap)約9μm、扭轉角80度的液晶胞中。施加20伏電壓以測定液晶分子長軸方向的介電常數ε//；施加0.5伏電壓以測定液晶分子短軸方向的介電常數ε⊥。介電異方性值由式△ε=ε//-ε⊥算出。
[實例1]
4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號56)的合成
第1步驟
向氮氣環境的反應器加1.1g充分乾燥的鋅、2.6g溴氟乙酸乙酯(e-2)和10ml THF，冷卻至0℃，攪拌1小時。在20~25℃溫度範圍內，將該溶液緩慢滴加到裝有2.0g的4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-甲醛(e-1)和10ml THF的另一個氮氣環境反應器中，再加熱迴流4小時。將所得反應混合物冷卻至25℃，之後加100ml 1N的HCl水溶液和100 ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層作萃取操作。分離收集所得有機層，用水、飽和碳酸氫鈉水溶液和水清洗，再用無水硫酸鎂乾燥。之後減壓餾去溶劑，所得殘餘物藉由以甲苯和乙酸乙酯的混合溶劑(甲苯：乙酸乙酯=9：1(體積比))為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，之後乾燥而得3.7g的2-氟-3-羥基-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-3)。
第2步驟
向氮氣環境反應器加3.7g的2-氟-3-羥基-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-3)、6.5g的DBU、6.5ml二硫化碳、40ml的DMF，在25℃下攪拌1.5小時。之後向反應液加15.3g碘甲烷，在25℃下攪拌1.5小時。加入100ml水和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水、硫代硫酸鈉水溶液、水清洗，再用無水硫酸鎂乾燥。減壓下濃縮所得溶液，殘餘物藉由以庚烷和乙酸乙酯的混合溶劑(庚烷：乙酸乙酯=9：1(體積比))為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，之後乾燥得2.2g的2-氟-3-(((甲硫基)硫代碳醯)氧基)-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-4)。由化合物(e-1)計算的產量為60.2%。
第3步驟
向氮氣環境反應器加2.2g的2-氟-3-(((甲硫基)硫代碳酰)氧基)-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-4)、0.5ml二三級丁基過氧化物、1.0g DPPO、40ml二 噁烷，加熱迴流48小時。將所得反應混合物冷卻至25℃，加入100ml水和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗，再用無水硫酸鎂乾燥。減壓下濃縮所得溶液，殘餘物藉由以庚烷和乙酸乙酯的混合溶劑(庚烷：乙酸乙酯=9：1(體積比))為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，再乾燥得1.4g的2-氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-5)。由化合物(e-4)計算的產量為86.7%。
第4步驟
向氮氣環境反應器加0.3g氫化鋰鋁、10ml THF，冷卻至-10℃。在-10~0℃溫度範圍內向其中滴加1.4g溶於10ml THF的2-氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-5)。之後升溫至25℃，攪拌1、時。加入100ml 1N的HCl水溶液和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗，再用無水硫酸鎂乾燥。減壓下濃縮所得溶液，殘餘物藉由以甲苯和乙酸乙酯的混合溶劑(甲苯：乙酸乙酯=5：1(體積比))為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，再乾燥得1.2g的2-氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙烷-1-醇(e-6)。由化合物(e-5)計算的產量為92.8%。
第5步驟
向氮氣環境反應器加1.2g的2-氣-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙烷-1-醇(e-6)、0.8g的4-乙氧基-2,3-二氟苯酚(e-6)、1.2g三苯基膦、10ml THF，冷卻至-10℃。在 -10~0℃溫度範圍內向其中滴加2.0ml 2.2M的DAED、甲苯溶液。之後升溫至25℃，攪拌1小時。加100ml水和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗再用無水硫酸鎂乾燥。減壓下濃縮所得溶液，殘餘物藉由以庚烷和甲苯的混合溶劑(庚烷：甲苯=2：1(體積比))為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化。以庚烷和Solmix A-11(日本Alchol販賣公司註冊商標)的混合溶劑(庚烷：Solmix=1：1(體積比))再結晶來進一步純化，之後乾燥得1.1g的4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號56)。由化合物(e-6)計算的產量為58.5%。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可判定所得化合物為4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號56)。又，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)：6.69-6.60(m,2H)，4.99-4.83(m,1H)，4.12-4.01(m,4H)，1.90-1.68(m,9H)，1.49-1.37(m,5H)，1.33-1.25(m,3H)，1.14-1.12(m,3H)，1.01-0.92(m,9H)，0.87(t,3H)。
所得化合物(編號56)的相變溫度如下。
相變溫度：C 66.9 SB 86.0 N 136.5 I
化合物(編號56)的物理性質
製備含85wt%母液晶i和15wt%實例1所得4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號56)的液晶組成物B，測定其物性值，並將測定值外 插而算出化合物(編號56)的物性值的外插值。該值如下：
上限溫度(TNI)=127.3℃；介電異方性(△ε)=-9.46；光學異方性(△n)=0.100。
[實例2]
4’-乙氧基-2,3-二氟-4-(2-氟-3-(4-丙基環己基)丙氧基)-1,1’-聯苯(編號166)的合成
第1步驟
向氮氣環境反應器加1.7g充分乾燥的鋅、3.6g溴氟乙酸乙酯(e-2)和10ml THF，冷卻至0℃，攪拌1小時。在20~25℃溫度範圍內將該溶液緩慢滴加到裝有2.0g 4-丙基環己烷甲醛(e-8)和10ml THF的另一氮氣環境反應器中，再加熱迴流4小時。將所得反應混合物冷卻至25℃後，加100ml 1N的HCl水溶液和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水、飽和碳酸氫鈉水溶液和水清洗，以無水硫酸鎂乾燥。之後 減壓餾去溶劑，所得殘餘物藉由以甲苯和乙酸乙酯的混合溶劑(甲苯：乙酸乙酯=9：1(體積比))為展開溶劑、矽膠為填充劑的柱層析進行分取操作來純化，之後乾燥得3.8g的2-氟-3-羥基-3-(4-丙基環己基)丙酸乙酯(e-9)。
第2步驟
向氮氣環境反應器加3.8g的2-氟-3-羥基-3-(4-丙基環己基)丙酸乙基酯(e-9)、8.9g DBU、8.7ml二硫化碳、40ml的DMF，在25℃下攪拌1.5小時。之後向反應液加20.5g碘甲烷，在25℃下攪拌1.5小時。加入100ml水和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水、硫代硫酸鈉水溶液、水清洗，以無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚烷和乙酸乙酯的9：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，再乾燥得2.1g的2-氟-3-(((甲硫基)硫代碳酰)氧基)-3-(4-丙基環己基)丙酸乙酯(e-10)。由化合物(e-8)計算的產量為46.3%。
第3步驟
向氮氣環境反應器加2.1g乙基2-氟-3-(((甲硫基)硫代碳酰)氧基)-3-(4-丙基環己基)丙酸酯(e-10)、0.5ml的二三級丁基過氧化物、1.2g DPPO、40ml二噁烷，加熱迴流48小時。將所得反應混合物冷卻至25℃後加100ml水和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗，無水硫酸鎂乾燥。減壓下濃縮所得溶液，殘餘物藉由以庚烷和乙酸乙酯的9：1(體積 比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，之後乾燥得1.1g的2-氟-3-(4-丙基環己基)丙酸乙酯(e-11)。由化合物(e-10)計算的產量為74.5%。
第4步驟
向氮氣環境反應器加0.3g氫化鋰鋁、10ml THF，冷卻至-10℃。在-10~0℃溫度範圍內向其中滴加1.1g溶於10ml THF的2-氟-3-(4-丙基環己基)丙酸乙酯(e-11)。之後升溫至25℃，攪拌1小時。加入100ml 1N的HCl水溶液和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以甲苯和乙酸乙酯的5：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，之後乾燥得0.68g的2-氟-3-(4-丙基環己基)丙烷-1-醇(e-12)。由化合物(e-11)計算的產量為75.7%。
第5步驟
向氮氣環境反應器加0.68g的2-氟-3-(4-丙基環己基)丙烷-1-醇(e-12)、0.9g的4’-乙氧基-2,3-二氟-[1,1’-聯苯]-4-醇(e-13)、1.0g三苯基膦、10ml THF，冷卻至-10℃。在-10~0℃溫度範圍內向其中滴加1.7ml 2.2M的DAED的甲苯溶液。之後升溫至25℃，攪拌1小時。加100ml水和100ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得的有機層，用水清洗，再用無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物藉由以庚烷和甲苯的2：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行 分取操作來純化。以庚烷和Solmix A-11(日本Alchol販賣公司的註冊商標)的1：1(體積比)混合溶劑再結晶來進一步純化，之後乾燥得0.77g的4’-乙氧基-2,3-二氟-4-(2-氟-3-(4-丙基環己基)丙氧基)-1,1’-聯苯(編號166)。由化合物(e-12)計算的產量為52.3%。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可判定所得化合物為4’-乙氧基-2,3-二氟-4-(2-氟-3-(4-丙基環己基)丙氧基)-1,1’-聯苯(編號166)。又，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；7.42(dd,2H)，7.07(dt,1H)，6.97(dd,2H)，6.80(dt,1H)，5.05-4.91(m,1H)，4.22-4.13(m,2H)，4.08(q,2H)，1.89-1.73(m,6H)，1.44(t,3H)，1.36-1.25(m,3H)，1.18-1.14(m,3H)，1.06-0.86(m,7H).
所得化合物(編號166)的相變溫度如下。
相變溫度：C 108.3 N 132.3 I
化合物(編號166)的物理性質
製備含85wt%母液晶i和15wt%實例2所得4’-乙氧基-2,3-二氟-4-(2-氟-3-(4-丙基環己基)丙氧基)-1,1’-聯苯(編號166)的液晶組成物C，測定其物性值，並將此測定值外插，而算出化合物(編號166)的物性值的外插值如下：
上限溫度(TNI)=133.6℃；介電異方性(△ε)=-7.51；光學異方性(△n)=0.173。
[實例3]
4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2,2-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號78)的合成
第1步驟
向氮氣環境反應器加10.7g充分乾燥的鋅、25.0g溴二氟乙酸乙酯(e-14)和25ml THF，冷卻至0℃，攪拌1小時。在20~25℃溫度範圍內將該溶液緩慢滴加到裝有19.4g的4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-甲醛(e-1)和100ml THF的另一氮氣環境反應器中，再加熱迴流4小時。將所得反應混合物冷卻至25℃，再加300ml 1N的HCl水溶液和300ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水、飽和碳酸氫鈉水溶液和水清洗，以無水硫酸鎂乾燥。之後減壓餾去溶劑，所得殘餘物藉由以甲苯和乙酸乙酯的9：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，再乾燥得16.2g的2,2-二氟-3-羥基-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-15)。由化合物(e-1)計算的產量為54.8%。
第2步驟
向氮氣環境反應器加16.2g的2,2-二氟-3-羥基-3-(4’- 丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-15)、27.4g DBU、27.2ml二硫化碳、100ml DMF，在25℃下攪拌1.5小時。之後向反應液加63.8g碘甲烷，25℃下攪拌1.5小時。加入300ml水和300ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水、硫代硫酸鈉水溶液、水清洗，以無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物藉由以庚烷和乙酸乙酯的9：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，再乾燥得13.3g的2,2-二氟-3-(((甲硫基)硫代碳酰)氧基)-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙基酯(e-16)。由化合物(e-15)計算的產量為66.5%。
第3步驟
向氮氣環境反應器加13.3g的2,2-二氟-3-(((甲硫基)硫代碳酰)氧基)-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-16)、25.6g三丁基甲錫烷、1.0g AIBN、100ml甲苯，加熱迴流1小時。將所得反應混合物冷卻至25℃，再加200ml水和200ml甲苯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗，以無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物藉由以庚烷和乙酸乙酯的20：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，之後乾燥得11.9g的2,2-二氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-17)。
第4步驟
向氮氣環境反應器加2.0g氫化鋰鋁、100ml THF，冷 卻至-10℃。在-10~0℃溫度範圍內向其中滴加11.9g溶於100ml THF的2,2-二氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙酸乙酯(e-17)。之後升溫至25℃，攪拌1小時。加入200ml 1N的HCl水溶液和400ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗，以無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物藉由以甲苯和乙酸乙酯的5：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析進行分取操作來純化，之後乾燥得4.0g的2,2-二氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙烷-1-醇(e-18)。由化合物(e-16)計算的產量為45.1%。
第5步驟
向氮氣環境反應器加4.0g 2,2-二氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙烷-1-醇(e-18)、5.9g的DABCO、40ml二氯甲烷，冷卻至10℃以下。向其中加2.8g pTSC，升溫至25℃，攪拌15小時。加200ml水和200ml甲苯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗，無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚烷和乙酸乙酯的10：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化，再乾燥得4.3g的2,2-二氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙基4-甲基苯硫酸酯(e-19)。由化合物(e-18)計算的產量為70.3%。
第6步驟
向氮氣環境反應器加2.8g碳酸鉀、1.8g 4-乙氧基-2,3-二氟苯酚(e-7)、60mlDMF，加熱至60℃，攪拌1小時。 向其中滴加4.3g溶於40ml DMF的2,2-二氟-3-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙基4-甲基苯硫酸酯(e-19)，加熱至100℃，攪拌40小時。冷卻至25℃後加200ml水和200ml甲苯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗，無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚烷和乙酸乙酯的10：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析分取而純化。以庚烷再結晶而進一步純化，再乾燥得1.5g的4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2,2-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號78)。由化合物(e-19)計算的產量為36.3%。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可判定所得化合物為4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2,2-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號78)。又，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；6.70-6.61(m,2H)，4.13-4.05(m,4H)，1.94-1.88(m,4H)，1.75-1.67(m,6H)，1.44-1.42(t,3H)，1.33-1.26(m,2H)，1.14-1.12(m,4H)，1.06-0.91(m,8H)，0.88-0.80(m,5H).
所得化合物(編號78)的相變溫度如下。
相變溫度：C 92.3(SA 72.1 N 83.6)I
化合物(編號78)的物理性質
製備含85wt%母液晶i和15wt%實例3所得4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2,2-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號78)的液晶組成物C，測定其物性值並將此測定值外插，而算出化合物(編號78)的物性值的外插值如下：
上限溫度(TNI)=65.9℃；介電異方性(△ε)=-5.16；屈折率異方性(△n)=0.084。
[實例4]
4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號100)的合成
第1步驟
向氮氣環境反應器加3.5g的1-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙烷-1,3-二醇(e-20)、2.3g的4-乙氧基-2,3-二氟苯酚(e-7)、3.4g三苯基膦、70ml THF，冷卻至-10℃。在-10~0℃溫度範圍內向其中滴加6.0ml 2.2M的DAED的甲苯溶液。之後升溫至25℃，攪拌1小時。加200ml水和200ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以甲苯和乙酸乙酯的10：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取 而純化。以庚烷和乙酸乙酯的1：1(體積比)混合溶劑再結晶來進一步純化，之後乾燥得4.1g的3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙烷-1-醇(e-21)。由化合物(e-20)計算的產量為75.2%。
第2步驟
向氮氣環境反應器加4.1g的3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙烷-1-醇(e-21)、1.6g咪唑、160ml二氯甲烷，冷卻至0℃。在0~10℃溫度範圍內向其中滴加1.4ml TMSCl。之後升溫至25℃，攪拌2小時。加入300ml水和300ml甲苯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚烷和甲苯的1：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化，之後乾燥得4.6g的(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙氧基)三甲基矽烷(e-22)。由化合物(e-21)計算的產量為95.4%。
第3步驟
向氮氣環境反應器加4.6g的(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-(4’-丙基-[1,1’-雙(環己烷)]-4-基)丙氧基)三甲基矽烷(e-22)、100ml二氯甲烷，冷卻至-70℃。在-74~-65℃溫度範圍內向其中滴加1.3ml DAST。之後升溫至25℃，攪拌15小時。加200ml水和200ml二氯甲烷，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚 烷和甲苯的3：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化。以庚烷再結晶而進一步純化，之後乾燥得1.1g的4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號100)。由化合物(e-22)計算的產量為28.4%。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可判定所得化合物為4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號100)。又，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；6.66-6.61(m,2H)，4.55-4.42(m,1H)，4.13-4.11(dd,2H)，4.06(q,2H)，2.15-1.98(m,2H)，1.95-1.91(m,1H)，1.80-1.69(m,10H)，1.53-1.44(m,7H)，1.42(t,3H)，1.34-1.25(m,2H)，1.15-0.93(m,10H)，0.88-0.80(m,5H).
所得化合物(編號100)的相變溫度如下。
相變溫度：C 75.8 N 135.0 I
化合物(編號100)的物理性質
製備含85wt%母液晶i和15wt%實例4所得4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-1-氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號100)的液晶組成物D，測定其物性值並將此測定值外插，而算出化合物(編號100)的物性值的外插值如下：
上限溫度(TNI)=125.3℃；介電異方性(△ε)=-5.53；屈折率異方性(△n)=0.100。
[實例5]
4-(2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙氧基)-4’-乙氧基-2,3-二氟 -1,1’-聯苯(編號178)的合成
第1步驟
向氮氣環境反應器加4.4g充分乾燥的鋅、10.3g溴二氟乙酸乙酯(e-14)和25ml THF，冷卻至0℃，攪拌1小時。在20~25℃溫度範圍內將該溶液緩慢滴加到裝有5.0g 4-丙基苯甲醛(e-23)和50ml THF的另一氮氣環境反應器中，再加熱迴流4小時。將所得反應混合物冷卻至25℃後加入200ml 1N的HCl水溶液和200ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取操作。分離收集所得有機層，用水、飽和碳酸氫鈉水溶液和水清洗，以無水硫酸鎂乾燥。之後減壓餾去溶劑，所得殘餘物用以庚烷和乙酸乙酯的20：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化，再乾燥得9.0g的乙基2,2-二氟-3-羥基-3-(4-丙基苯基)丙酸酯(e-24)。由化合物(e-23)計算的產量為97.8%。
第2步驟
向氮氣環境反應器加9.0g 2,2-二氟-3-羥基-3-(4-丙基苯基)丙酸乙酯(e-24)、20.1g DBU、19.9ml二硫化碳、90ml DMF，在25℃下攪拌1.5小時。之後向反應液加46.8g碘甲烷，在25℃攪拌1.5小時。加200ml水和200ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取。分離收集所得有機層，用水、硫代硫酸鈉水溶液、水清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚烷和乙酸乙酯的20：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化，之後乾燥得5.8g的2,2-二氟-3-(((甲硫基)硫代碳酰)氧基)-3-(4-丙基苯基)丙酸乙酯(e-25)。由化合物(e-24)計算的產量為53.8%。
第3步驟
向氮氣環境反應器加5.8g的2,2-二氟-3-(((甲硫基)硫代碳酰)氧基)-3-(4-丙基苯基)丙酸乙基酯(e-25)、15.5g三丁基甲錫烷、0.5g AIBN、50ml甲苯，加熱迴流1小時。將所得反應混合物冷卻至25℃，加100ml水和100ml甲苯，使分離成有機層和水層而作萃取。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚烷和乙酸乙酯的10：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化，之後乾燥得3.9g的2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙酸乙酯(e-26)。由化合物(e-25)計算的產量為94.9%。
第4步驟
向氮氣環境反應器加0.8g氫化鋰鋁、50ml THF，冷 卻至-10℃。在-10~0℃溫度範圍內向其中滴加3.9g溶於10ml THF的2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙酸酯(e-26)。之後升溫至25℃，攪拌1小時。加100ml 1N的HCl水溶液和200ml乙酸乙酯，使分離成有機層和水層而作萃取。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以甲苯和乙酸乙酯的5：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化，之後乾燥得1.6g的2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙烷-1-醇(e-27)。由化合物(e-26)計算的產量為50.4%。
第5步驟
向氮氣環境反應器加1.6g的2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙烷-1-醇(e-27)、1.5g DABCO、30ml二氯甲烷，冷卻至10℃以下。向其中加1.6g pTSC，升溫至25℃後攪拌15小時。加100ml水和100ml甲苯，使分離成有機層和水層而作萃取。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以甲苯為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化，之後乾燥得4.3g的2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙基4-甲基苯硫酸酯(e-28)。由化合物(e-27)計算的產量為75.2%。
第6步驟
向氮氣環境反應器加1.7g碳酸鉀、1.6g 4’-乙氧基-2,3-二氟-[1,1’-聯苯]-4-醇(e-13)、50ml的DMF，加熱至60℃，再攪拌1小時。向其中滴加4.3g溶於20ml的DMF的2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙基4-甲基苯硫酸酯(e-28)，加 熱至100℃，再攪拌40小時。冷卻至25℃後加200ml水和200ml甲苯，使分離成有機層和水層而作萃取。分離收集所得有機層，用水清洗、無水硫酸鎂乾燥。減壓濃縮所得溶液，殘餘物用以庚烷和乙酸乙酯的20：1(體積比)混合溶劑為展開溶劑、矽膠為填充劑的管柱層析作分取而純化。以庚烷再結晶進一步純化，之後乾燥得1.4g的4-(2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙氧基)-4’-乙氧基-2,3-二氟-1,1’-聯苯(編號277)。由化合物(e-28)計算的產量為52.9%。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可判定所得化合物為4-(2,2-二氟-3-(4-丙基苯基)丙氧基)-4’-乙氧基-2,3-二氟-1,1’-聯苯(編號178)。又，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；7.44-7.41(m,2H)，7.23-7.22(m,2H)，7.14-7.12(m,2H)，7.08-7.04(m,1H)，6.98-6.95(m,2H)，6.75-6.72(m,1H)，4.11-4.06(m,4H)，3.38(t,2H)，2.56(t,2H)，1.63(dt,2H)，1.44(t,3H)，0.93(t,3H).
所得化合物(編號178)的相變溫度如下。
相變溫度：C 100.4 I
化合物(編號178)的物理性質
製備含85wt%母液晶i和15wt%實例5所得4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-2,2-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(編號178)的液晶組成物E，測定其物性值並將測定值外插，而算出化合物(編號178)的物性值的外插值如下：
上限溫度(TNI)=3.9℃；介電異方性(△ε)=-3.01；屈折率異方性(△n)=0.140。
利用與實例1~5所述相同的合成方法，可合成下示化合物(No.1)~(No.374)。附註資料為以上述方法測定的值。相變溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI)、介電異方性(△ε)及光學異方性(△n)，是將化合物混入母液晶(i)，將混合試樣的測定值以上述外插法換算的物性值。
[比較例1]
合成4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-3,3-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(F)，以作為比較例。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可判定所得化合物為4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-3,3-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(F)。又，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；6.97-6.94(m，1H)，6.67-6.63(m，1H)，4.10(q，2H)，2.20-2.12(m，2H)，1.80-1.68(m，8H)，1.55-1.50(m，3H)，1.45(t，3H)，1.34-1.12(m，5H)，1.12-0.82(m，13H).
化合物(F)的相變溫度如下。
相變溫度：C 46.0 C 51.8 SA 98.9 N 163.0 I
製備包含85wt%的母液晶i和15wt%的已合成的4-(3-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)-3,3-二氟丙基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(F)的液晶組成物ii。測定所得液晶組成物ii的物理性質值，藉由將測定值外插，算出化合物(F)的物理性質的外插值。該值如下。
上限溫度(TNI)=141.3℃；介電異方性(△ε)=-3.37；光學異方性(△n)=0.100。
將實例1中得到的化合物(編號56)(上限溫度 (TNI)=127.3℃；介電異方性(△ε)=-9.46；光學異方性(△n)=0.100)與比較化合物(F)進行比較，可知：化合物(編號56)是介電異方性(△ε)負向大的化合物。
[比較例2]
合成4-(4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)丁烷-2-基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(G)，以作為比較例。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可以判定所得化合物為4-(4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)丁烷-2-基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(G)。應說明的是，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；6.64-6.59(m，2H)，4.08-3.94(m，4H)，1.88(m，1H)，1.75-1.66(m，8H)，1.42(t，3H)，1.32-1.26(m，4H)，1.17-0.74(m，20H)
化合物(G)的相變溫度如下。
相變溫度：C 73．5 N 93．3 I
製備包含85wt%的母液晶i和15wt%的已合成的4-(4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯氧基)丁烷-2-基)-4’-丙基-1,1’-雙(環己烷)(G)的液晶組成物iii。測定所得液晶組成物iii的物理性質值，藉由將測定值外插，算出化合物(G)的物理性質的外插值。該值如下。
上限溫度(TNI)=84.6℃；介電異方性(△ε)=-6.48；光學異方性(△n)=0.096。
將實例2中得到的化合物(編號166)(上限溫度(TNI)=133.6℃；介電異方性(△ε)=-7.51；光學異方性(△n)=0.173)與比較化合物(G)進行比較，可知：化合物(編號166)是上限溫度(TNI)高、介電異方性(△ε)負向大、光學異方性(△n)大的化合物。
[液晶組成物之實例]
下文以實例詳細說明本發明所得液晶組成物。實例使用的液晶性化合物依下表定義用記號表示。表中1,4-伸環己基的立體構型為反式。各化合物的比例(百分比)只要沒有特別說明，則為基於組成物之總重量的重量百分比(wt%)。各實例的最後顯示出所得組成物的特性。
各實例使用的液晶性化合物的部分所記載的編號與顯示上述本發明之液晶組成物中所含的液晶性化合物的化學式編號對應，當沒有記載化學式編號而只記作「-」時，意思是指該化合物為其他化合物。
以下列出用記號表記化合物的方法。
特性測定以下述方法進行，其大多是日本電子機械工業會規格EIAJ．ED-2521A所述方法或對其作修飾的方法。
(1)向列相上限溫度(NI；℃)
試樣放在具偏光顯微鏡之熔點測定裝置的加熱板上，以1℃/分鐘速率加熱。測定部分試樣由向列相變成等方性液體時的溫度。有時將向列相上限溫度簡稱「上限溫度」。
(2)向列相下限溫度(TC；℃)
將具向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍機中保存10天，觀察液晶相。例如，當試樣在-20℃下保持向列相原狀且在-30℃下變成結晶或近晶相時，記作Tc-20℃。以下有時將向列相下限溫度簡稱「下限溫度」。
(3)光學異方性(△n；在25℃下測定)
使用波長589nm的光，用目鏡上裝有偏光板的阿貝折射計測定。首先單方向擦拭主棱鏡表面，再向主棱鏡上滴加試樣。然後測定偏光方向與擦拭方向平行時的折射率n//，以及偏光方向與擦拭方向垂直時的折射率n⊥。光學異方性值(△n)由式△n=n//-n⊥算出。
(4)黏度(整體黏度；η；在20℃下測定；mPa．s)
使用E型黏度計來測定。
(5)介電異方性(△ε；在25℃下測定)
於充分清洗的玻璃基板上塗布0.16mL的十八烷基三乙氧基矽烷的20mL乙醇溶液。利用旋轉器使玻璃基板旋轉，並在150℃下加熱1小時。安裝兩塊玻璃基板的間距(胞間距)為20μm的VA元件。
利用同樣的方法於玻璃基板上製備聚醯亞胺配向膜。對所得玻璃基板的配向膜進行擦拭處理後，安裝兩玻璃基板間距為9μm、扭轉角為80度的TN元件。
於所得VA元件中加入試樣(液晶性組成物，或液晶化合物與母液晶的混合物)，並施加0.5V(1kHz、正弦波)的電壓，測定液晶分子在長軸方向上的介電常數(ε //)。
此外，於所得TN元件中加入試樣(液晶性組成物，或液晶化合物與母液晶的混合物)，並施加0.5V(1kHz、正弦波)的電壓，測定液晶分子在短軸方向上的介電常數(ε ⊥)。
介電異方性值由式△ε=ε //-ε ⊥來計算。
此值為負的組成物是具有負的介電異方性的組成物。
(6)電壓保持率(VHR；在25℃和100℃下測定；%)
於具有聚醯亞胺配向膜且兩玻璃基板間距6μm的胞中裝入試樣，製作TN元件。在25℃對此TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)而充電。用陰極射線示波器觀測對TN元件所施電壓的波形，求出單位週期(16.7毫秒)中電壓曲線與橫軸間的面積。取下TN元件後，同樣由所施電壓的波形求出面積。由(電壓保持率)=(有TN元件時的面積值)/(無TN元件時的面積值)×100算出電壓保持率(%)的值。
如此操作而得的電壓保持率記作「VHR-1」。接著將此TN元件在100℃下加熱250小時，待其回復至25℃時以上述相同方法測定電壓保持率。將進行該加熱試驗後所得電壓保持率記作「VHR-2」。此加熱試驗為促進試驗，被用作對應於TN元件的長時間耐久試驗的試驗。
[實例6]
NI=62.9℃；△n=0.080；η=26.5mPa．s；△ε=-4.5。
[實例7]
NI=82.7℃；△n=0.089；η=36.5mPa．s；△ε=-3.4。
[實例8]
NI=78.9℃；△n=0.100；η=33.5mPa．s；△ε=-4.4。
[實例9]
NI=80.6℃；△n=0.089；η=37.0mPa．s；△ε=-4.0。
向100重量份上述組成物中加入0.25重量份光學活性化合物(Op-5)時，間距為60.5μm。
[實例10]
NI=73.9℃；△n=0.092；η=22.6mPa．s；△ε=-4.5。
[實例11]
NI=89.0℃；△n=0.093；η=39.0mPa．s；△ε=-3.8。
[實例12]
NI=81.5℃；△n=0.141；△ε=27.2；η=39.3mPa．s。
[實例13]
NI=75.0℃；△n=0.123；△ε=6.0；η=16.4mPa．s。
[實例14]
NI=101.2℃；△n=0.102；△ε=3.7；η=22.0mPa．s。
[實例15]
NI=112.1℃；△n=0.090；△ε=2.8；η=19.4mPa．s。
[實例16]
NI=84.5℃；△n=0.069；△ε=4.1；η=21.1mPa．s。
綜上所述，本發明之化合物具有化合物所需的一般物理性質，對熱、光等穩定，與其他化合物相容性良好，負介電異方性大，有適當的光學異方性。本發明之液晶組成物含有上述化合物中的至少一種，自低溫範圍起具有良好的相容性，負介電異方性大。本發明之液晶顯示元件含有上述組成物，且可使用的溫度範圍廣，反應時間短，耗電少，具有高對比度比及低驅動電壓，因此可以廣泛用於時鐘、計算機、文字處理機等的顯示器。

Claims (14)

  1. 一種化合物，由式(1)所表示： 式(1)中，R1及R2獨立表示氫、鹵素或碳數1~20的烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，該些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1、環A2、環A3、環A4及環A5獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3及Z4獨立表示單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-C(FX11)C(X12X13)CH2O-、-OCH2C(X12X13)C(FX11)-、-CH2C(X13F)CH2O-或-OCH2C(X13F)CH2-；a、b、c、d及e獨立表示0或1，a、b及c之和為1、2或3，d及e之和為0、1或2，a、b、c、d及e之和為1、2或3；X1、X2、X3及X4獨立表示氫或氟，且X1、X2、X3及X4中有1或2個為氟；X11、X12及X13獨立表示氫或氟，且X11、X12及X13中有0或1個為氟；L1及L2獨立表示氫或氟，且L1及L2中有至少一個為氟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中式(1)中 的Z1、Z2、Z3及Z4均為單鍵。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其以式(1-1)~(1-4)中的任一式表示： 式(1-1)~(1-4)中，R3及R4獨立表示氫、鹵素或碳數1~15的烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，該些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1、環A2、環A3、環A4及環A5獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基；a、b、c、d及e獨立表示0或1，a、b及c之和為1、2或3，d及e之和為0、1或2，a、b、c、d及e之和為1、2或3。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其以式(1-1-1)~(1-1-5)、(1-2-1)~(1-2-5)、(1-3-1)~(1-3-5)及(1-4-1)~(1-4-5)中的任一式表示： 式(1-1-1)~(1-1-5)、(1-2-1)~(1-2-5)、(1-3-1)~(1-3-5)及(1-4-1)~(1-4-5)中，R5及R6獨立表示氫、鹵素或碳數1~10烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，且任意的-(CH2)2-可被-CH=CH-取代，該些基團中任意的氫可被鹵素取代；環A1、環A2及環A3獨立表示1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、四氫吡喃-3,6-二基、1,4-伸苯基，或任意的氫被氟 取代的1,4-伸苯基；Y3、Y4、Y5及Y6獨立表示氫或氟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其以式(1-1-1-1)及(1-1-2-1)中的任一式表示： 在式(1-1-1-1)及(1-1-2-1)中，R7表示碳數1~10的烷基，R8表示碳數1~10的烷氧基。
  6. 一種液晶組成物，包含兩種以上的成分，其中一種成分包含如申請專利範圍第1項所述之至少一種化合物。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中一種成分包含選自式(2)、(3)及(4)分別表示的化合物之組群的至少一種化合物， 式(2)~(4)中，R9獨立表示碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，且任意的-CH2-可被-O-取代；X5表示氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-CF=F2、-OCF2CHF2或-OCF2CHFCF3；環B1、B2及B3獨立表示1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1-吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z7及Z8獨立表示-(CH2)2-、-(CH2)4-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或單鍵；L9及L10獨立表示氫或氟。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中一種成分含有選自式(5)所表示的化合物之組群的至少一種化合物。 式(5)中，R10表示碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，且任意的-CH2-可被-O-取代；X6表示-C≡N或-C≡C-C≡N；環C1、環C2及環C3獨立表示1,4-伸環己基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1-吡喃 -2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；Z9表示-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-C≡C-、-CH2O-或單鍵；L11及L12獨立表示氫或氟；o表示0、1或2，p表示0或1，o+p為0、1、2或3。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中更含有選自式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)所表示的化合物之組群的至少一種化合物： 式(6)~(11)中，R11及R12獨立表示碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，且任意的-CH2-可被-O-取代；環D1、環D2、環D3及環D4獨立表示1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、6-吡喃-2,5-二基或十氫-2,6-萘基；Z10、Z11、Z12及Z13獨立表示-(CH2)2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-、-OCF2(CH2)2-或單鍵；L13及L14獨立表示氟或氯；q、r、s、t、u及v獨立表示0或1，r、s、t及u之和為1或2。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中一種成分含有選自式(12)、(13)及(14)所表示的化合物之組群的至少一種化合物： 式(12)~(14)中，R13及R14獨立表示碳數1~10的烷基或碳數2~10烯基，該烷基及烯基中任意的-CH2-可被-O-取代；環E1、環E2及環E3獨立表示1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z14及Z15獨立表示-C≡C-、-COO-、-(CH2)2-、-CH=CH- 或單鍵。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其中更含有選自如申請專利範圍第10項所述之式(12)、(13)及(14)所表示的化合物之組群的至少一種化合物。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中更含有至少一種光學活性化合物。
  13. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物，其中更含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
  14. 一種液晶顯示元件，其中含有如申請專利範圍第6項所述之液晶組成物。
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