TWI589679B - 液晶化合物、液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

液晶化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種新型液晶化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件。詳細而言，本發明是有關於一種具有寬廣的液晶相的溫度範圍、高透明點、與其他化合物的良好的相容性、大的折射率各向異性、大的介電常數各向異性、小的黏度的液晶化合物，以及含有該化合物的液晶組成物。使用該組成物的液晶顯示元件可在寬廣的溫度範圍內使用，可實現低電壓驅動，並可獲得大的對比度、以及陡峭的電光學特性。
使用液晶化合物的顯示元件廣泛應用於鐘錶、計算器、個人電腦等的顯示器。該些顯示元件是利用液晶化合物的折射率各向異性、介電常數各向異性等的顯示元件。
液晶顯示元件基於液晶的運作模式可分類為相變(Phase Change，PC)、扭轉向列(Twisted Nematic，TN)、超扭轉向列(Super Twisted Nematic，STN)、電控雙折射(Electrically Controlled Birefringence，ECB)、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend，OCB)、橫向電場切換(In-Plane Switching，IPS)、垂直配向(Vertical Alignment，VA)、聚合物保持配向(Polymer Sustained Alignment，PSA)等。基於元件的驅動方式可分類為被動矩陣(Passive Matrix，PM)與主動矩陣(Active Matrix，AM)。PM(Passive Matrix)可分類為靜態(static)與多工(multiplex)等， AM可分類為薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(Metal Insulator Metal，MIM)等。
液晶顯示元件含有具有適當的物性的液晶組成物。為了提高元件的特性，較佳為組成物具有適當的物性。作為組成物的成分的液晶化合物所需要的一般物性如下。
(1)化學性質穩定及物理性質穩定；(2)具有高透明點(液晶相-各向同性相的相轉變溫度)；(3)液晶相(向列相、層列相等)的下限溫度，特別是向列相的下限溫度低；(4)與其他液晶化合物的相容性優異；(5)具有大的介電常數各向異性；(6)具有大的折射率各向異性；(7)黏度小。
若將包含如(1)般化學性質、物理性質穩定的液晶化合物的組成物用於顯示元件，則可提高電壓保持率。
由於包含如(2)及(3)般具有高透明點、或較低的液晶相下限溫度的化合物的組成物的向列相的溫度範圍寬廣，因此元件可在寬廣的溫度範圍內使用。
液晶化合物若為單一的化合物，則表現出難以發揮作用的特性，因此通常將其與其他多種液晶化合物混合後製備成液晶組成物來使用。因此，元件中所使用的液晶化合物較佳為如(4)般與其他化合物等的相容性良好。
近年來，業界要求如對比度、顯示容量、響應時間特 性等的顯示性能優異的液晶顯示元件。例如，為了降低元件的驅動電壓，需要可降低組成物的臨界電壓的液晶化合物。
臨界電壓(Vth)如眾所周知般，由下式來表示(參照H.J.Deuling,et al.,Mol.Cryst.Liq.Cryst.,27,81(1975))。
Vth=π(K/ε0△ε)1/2
於上式中，K為彈性常數，ε0為真空的介電常數。如由該式可知般，為了降低臨界電壓(Vth)，可考慮增大介電常數各向異性(△ε)、或者減小彈性常數(K)兩種方法。但是，利用目前的技術控制彈性常數並不容易，因此通常使用介電常數各向異性大的化合物來應對要求。根據此種情況，如(5)般具有大的介電常數各向異性的液晶化合物的開發正盛行。
進而，為了獲得良好的顯示性能，較佳為構成液晶顯示元件的單元的厚度與所使用的組成物的折射率各向異性(△n)的值固定(參照E.Jakeman,et al.,Pyhs.Lett.,39A.69(1972))。另外，元件的響應速度與所使用的單元的厚度的平方成反比。由此，當製造亦可應用於動態圖像等的顯示的可高速響應的元件時，必需使用具有大的折射率各向異性的組成物。因此，要求如(6)般具有大的折射率各向異性的液晶化合物。
另外，元件的響應速度與液晶組成物的黏度有關聯 性。由此，當製造可高速響應的元件時，必需使用黏度小的組成物。因此，要求如(7)般黏度小的液晶化合物。
迄今為止，作為具有大的介電常數各向異性、大的折射率各向異性、以及小的黏度的液晶化合物，已合成有各種具有正的介電常數各向異性的二氟二苯乙烯衍生物。例如，於專利文獻1~專利文獻6中揭示有雙環化合物。但是，該些化合物的透明點並不足夠高，因此將其製成組成物時，作為元件而可使用的溫度範圍並不足夠廣。
另外，於專利文獻3~專利文獻6中揭示有三環化合物，於專利文獻4中揭示有化合物(S-1)、(S-2)等。但是，該些化合物多數為介電常數各向異性並不足夠大，而且與其他化合物的相容性並不充分者。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平6-329566號公報
[專利文獻2]英國專利第1215270號說明書
[專利文獻3]美國專利第6565932號說明書
[專利文獻4]國際公開第2006/133783手冊
[專利文獻5]日本專利第2598830號公報
[專利文獻6]日本專利第2505907號公報
本發明的第一目的在於提供一種具有化合物所必需的一般的物性，對熱、光等的穩定性，寬廣的液晶相的溫度範圍，高透明點，與其他化合物的良好的相容性，大的折射率各向異性，大的介電常數各向異性，以及小的黏度的液晶化合物。第二目的在於提供一種含有該化合物，並具有寬廣的液晶相的溫度範圍、大的折射率各向異性、低臨界電壓、以及小的黏度的液晶組成物。第三目的在於提供一種含有該組成物，並具有寬廣的可使用的溫度範圍、短的響應時間、小的消耗電力、大的對比度、以及低驅動電壓的液晶顯示元件。
本發明提供如下的液晶化合物、液晶組成物、以及含有液晶組成物的液晶顯示元件等。另外，以下，關於由式(1)所表示的化合物中的末端基、環、結合基等，亦闡述較佳例。
[1]一種化合物，其由式(1)表示：
於該式中，R1為碳數為1~20的烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，而且，該些基中任意的 -CH2CH2-可被-CH=CH-取代；環A1為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基；環B1為1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3-氯-1,4-伸苯基、或3-氯-5-氟-1,4-伸苯基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、或-C≡C-；L1、L2、Y1、以及Y2獨立地為氫、氟、或氯；X1為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=S、-SF5、或碳數為1~10的烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，該些基中任意的-CH2CH2-可被-CH=CH-取代，而且，任意的氫可被鹵素取代；m為1或2；n為0或1；而且，當m為1，n為0時，L1為氟。
[2]項[1]所述之化合物，其中於式(1)中，R1為碳數為1~20的烷基、碳數為2~20的烯基、碳數為1~19的烷氧基、碳數為2~19的烯氧基、或碳數為1~19的烷硫基；X1為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=S、-SF5、碳數為1~10的烷基、碳數為2~10的烯基、碳數為1~9的烷氧基、碳數為2~9的烯氧基、碳數為2~9的硫代烷基、-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、-(CF2)5-F、-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、-O-(CF2)5-F、-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、或-CH=CHCF2CF3。
[3]項[1]所述之化合物，其中於式(1)中，R1為碳數為1~12的烷基、碳數為2~12的烯基、碳數為1~12的烷氧基、或碳數為2~12的烯氧基，Z1及Z2獨立地為單鍵、-CH2CH2-、或-CH=CH-，X1為氟、氯、-C≡N、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2、或-OCH2F。
[4]項[1]所述之化合物，其中於式(1)中，R1為碳數為1~12的烷基、碳數為2~12的烯基、碳數為1~12的烷氧基，Z1及Z2獨立地為單鍵或-CH2CH2-，X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
[5]項[1]所述之化合物，其由式(1-1)~式(1-4)中的任一個表示：
於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基或碳數為2~12的烯基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基；L1、L2、Y1、Y2、Y3、以及Y4獨立地為氫、氟、或氯；X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
[6]項[1]所述之化合物，其由式(1-5)~式(1-33)中的任一個表示：
於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基；L1、L2、L3、L4、L5、Y1、Y2、Y3、以及Y4獨立地為氫、氯、或氟；X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
[7]項[1]所述之化合物，其由式(1-34)~式(1-38)中的任一個表示：
於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基；L1、L2、L3、L4、L5、Y1、以及Y2獨立地為氫或氟；X1為氟、-CF3、或-OCF3。
[8]一種液晶組成物，其包含兩種成分以上，並含有至少一種項[1]至項[7]中任一項所述之化合物作為一種成分。
[9]項[8]所述之液晶組成物，其含有選自由式(2)、式(3)以及式(4)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為一種成分：
於該些式中，R2為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且，該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；X2為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或-OCF2CHFCF3；環C1、環C2、以及環C3獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基；Z3、Z4、以及Z5獨立地為-(CH2)2-、-(CH2)4-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-、或單鍵；L6及L7獨立地為氫或氟。
[10]項[8]所述之液晶組成物，其含有選自由式(5)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為一種成分：
於該式中，R3為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且，該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；X3為-C≡N或-C≡C-C≡N；環D1、環D2以及環D3獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基；Z6為-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-C≡C-、-CH2O-、或單鍵；L8及L9獨立地為氫或氟；r及s獨立地為0或1。
[11]項[8]所述之液晶組成物，其含有選自由式(6)、式(7)、式(8)、式(9)、以及式(10)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為一種成分：
於該些式中，R4及R5獨立地為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且，該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；環E1、環E2、環E3、以及環E4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-環己烯基、1,4-伸苯基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基；Z7、Z8、Z9、以及Z10獨立地為-(CH2)2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-、-OCF2-(CH2)2-、或單鍵；L10及L11獨立地為氟或氯；t、u、x、y、以及z獨立地為0或1，u與x與y與z的和為1或2。
[12]項[8]所述之液晶組成物，其含有選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為一種成分：
於該些式中，R6及R7獨立地為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且，該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；環F1、環F2、以及環F3獨立地為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；Z11及Z12獨立地為-C≡C-、-COO-、-(CH2)2-、-CH=CH-、或單鍵。
[13]項[9]所述之液晶組成物，其更含有項[10]所述之選自由式(5)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
[14]項[9]所述之液晶組成物，其更含有項[12]所述之選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
[15]項[10]所述之液晶組成物，其更含有項[12]所述之選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
[16]項[11]所述之液晶組成物，其更含有項[12]所述之選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
[17]項[8]至項[16]中任一項所述之液晶組成物，其更含有至少一種光學活性化合物。
[18]項[8]至項[17]中任一項所述之液晶組成物，其更含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
[19]一種液晶顯示元件，其含有項[8]至項[18]中任一項所述之液晶組成物。
本說明書中的術語的使用方法如下。液晶化合物是具有向列相、層列相等液晶相的化合物，以及不具有液晶相但可用作液晶組成物的成分的化合物的總稱。有時分別將液晶化合物、液晶組成物、液晶顯示元件簡稱為化合物、 組成物、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。向列相的上限溫度為向列相-各向同性相的相轉變溫度，而且有時將其簡稱為透明點或上限溫度。有時將向列相的下限溫度簡稱為下限溫度。有時將由式(1)所表示的化合物簡稱為化合物(1)。該簡稱方式有時亦應用於由式(2)等所表示的化合物。式(1)至式(13)中，由六邊形包圍的A1、B1、C1等符號分別對應於環A1、環B1、環C1等。將環A1、Y1、B等多個相同的符號記載於相同的式或不同的式中，該些中的任意兩個可相同，亦可不同。以百分比表示的化合物的量是基於組成物的總重量的重量百分比(wt%)。
任意的A可被B、C或D取代這一表達方式包括任意的A被B取代的情況、任意的A被C取代的情況、任意的A被D取代的情況、以及至少兩個A被B~D中的至少兩個取代的情況。例如，任意的-CH2-可被-O-取代、任意的-CH2CH2-可被-CH=CH-取代的烷基包括烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基等。於本發明中，連續兩個-CH2-被-O-取代而形成如-O-O-的情況欠佳。烷基等的末端CH3的-CH2-被-O-取代而形成如-O-H的情況亦欠佳。以下，進一步說明本發明。
本發明的液晶化合物具有化合物所必需的一般的物性，對熱、光等的穩定性，寬廣的液晶相的溫度範圍，高透明點，與其他化合物的良好的相容性，大的折射率各向 異性，大的介電常數各向異性，以及小的黏度。本發明的液晶組成物具有較高的向列相的上限溫度、較低的向列相的下限溫度、小的黏度、適當大小的折射率各向異性以及低臨界電壓。本發明的液晶顯示元件含有該組成物，而且具有寬廣的可使用的溫度範圍、短的響應時間、小的消耗電力、大的對比度、以及低驅動電壓。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
1-1.本發明的化合物
本發明的第1型態是關於由式(1)所表示的化合物。
式(1)中，R1為碳數為1~20的烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，該些基中任意的-CH2CH2-可被-CH=CH-取代。例如，於CH3-(CH2)3-中，任意的-CH2-被-O-或-S-取代、任意的-CH2CH2-被-CH=CH-取代而成的基為CH3-(CH2)2-O-、CH3O-(CH2)2-、CH3OCH2O-、CH3-(CH2)2-S-、CH3S-(CH2)2-、CH3SCH2S-、CH2=CH-(CH2)2-、CH3CH=CHCH2-、CH2=CHCH2O-等。
此種R1為烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烷氧基、 硫代烷基、硫代烷基烷氧基、烯基、烯氧基、烯氧基烷基、烷氧基烯基等。該些基可為直鏈，亦可為支鏈，直鏈優於支鏈。即使R1為支鏈的基，當其具有光學活性時亦較佳。烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、以及-C2H4CH=CHC2H5之類的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、以及-CH2CH=CHC3H7之類的在偶數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有較高的上限溫度或寬廣的液晶相的溫度範圍。於Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,109以及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
烷基為-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29、-C15H31等。
烷氧基為-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13以及-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、-OC12H25、-OC13H27、-OC14H29等。
烷氧基烷基為-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3、-(CH2)5-OCH3等。
烯基為-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等。
烯氧基為-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3、-OCH2CH=CHC2H5等。
較佳的R1為碳數為1~15的烷基、或碳數為2~15的烯基。另外，更佳的R1為-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29、-C15H31、-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、-CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3、以及-(CH2)3-CH=CH2。
於式(1)中，環A1為1,4-伸環己基(14-1)、1,3-二噁烷-2,5-二基(14-2)、四氫吡喃-2,5-二基(14-3)、嘧啶-2,5-二基(14-4)、吡啶-2,5-二基(14-5)、1,4-伸苯基(14-6)、或任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基。任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基為式(14-7)~式(14-24)等。較佳例為式(14-7)~式(14-18)。
較佳的環A1為1,4-伸環己基(14-1)、1,3-二噁烷-2,5-二基(14-2)、四氫吡喃-2,5-二基(14-3)、嘧啶-2,5-二基(14-4)、吡啶-2,5-二基(14-5)、1,4-伸苯基(14-6)、3-氟-1,4-伸苯基(14-7)(14-8)、2,3-二氟-1,4-伸苯基(14-9)、2,5-二氟-1,4-伸苯基(14-11)、3,5-二氟-1,4-伸苯基(14-10)、2,6-二氟-1,4-伸苯基(14-12)、2-氯-1,4-伸苯基(14-13)、2-氯-1,4-伸苯基(14-14)、以及3-氯-5-氟-1,4-伸苯基(14-18)。
更佳的環A1為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、以及3,5-二氟-1,4-伸苯基。
於式(1)中，環B1為1,4-伸苯基(14-6)、3-氟-1,4-伸苯基(14-7)、3,5-二氟-1,4-伸苯基(14-10)、3-氯-1,4-伸苯基(14-14)、或3-氯-5-氟-1,4-伸苯基(14-18)。
較佳的環B1為1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、以及3,5-二氟-1,4-伸苯基。更佳的環B1為1,4-伸苯基及3-氟-1,4-伸苯基。
於式(1)中，Z1及Z2獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、或-C≡C-。
此處，關於-CH=CH-的雙鍵的立體構型是反式優於順式。較佳的Z1或Z2為單鍵、-CH2CH2-、以及-CH=CH-。更佳的Z1或Z2為單鍵。
於式(1)中，L1、L2、Y1、以及Y2獨立地為氫、氟、或氯。而且，當m為1，n為0時，L1及L2中的至少一個為氟。較佳的L1、L2、Y1、或Y2為氫或氟。
於式(1)中，X1為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=S、-SF5、或碳數為1~10的烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，任意的-CH2CH2-可被-CH=CH-取代，而且，於碳數為1~10的烷基、該烷基中任意的-CH2-被-O-或-S-取代而成的基、以及任意的-CH2CH2-被-CH=CH-取代而成的基中，任意的氫可被鹵素取代。
此種X1為烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烷氧基、硫代烷基、硫代烷基烷氧基、烯基、烯氧基、烯氧基烷基、烷氧基烯基等，以及將該些鹵化而成的基。該些基可為直鏈，亦可為支鏈，直鏈優於支鏈。
任意的氫可被鹵素取代的烷基為-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、-(CF2)5-F等。
任意的氫可被鹵素取代的烷氧基為-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、-O-(CF2)5-F等。
任意的氫可被鹵素取代的烯基為-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、-CH=CHCF2CF3等。
X1為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-SF5、-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-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、-(CF2)5-F、-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-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、-O-(CF2)5-F、-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、-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、 -CH=CHCF2CF3等。
較佳的X1為氟、氯、-C≡N、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2、或-OCH2F。更佳的X1為氟、-CF3、或-OCF3。
於式(1)中，m為1或2，n為0或1。即，m及n的組合是如式(1-1)般(m=1，n=0)、如式(1-2)般(m=2，n=0)、如式(1-3)般(m=1，n=1)、以及如式(1-4)般(m=2，n=1)。m及n的較佳的組合是如式(1-1)般(m=1，n=0)、以及如式(1-2)般(m=2，n=0)。
1-2.本發明的化合物的性質及其調製方法
對化合物(1)進行更詳細的說明。化合物(1)是具 有二氟乙烯結合基的三環、四環、或五環的化合物。該化合物在常規使用元件的條件下，物理性質及化學性質穩定，而且與其他化合物的相容性較佳。含有該化合物的組成物在常規使用元件的條件下穩定。即使於低溫下保管該組成物，該化合物亦不會作為結晶(或層列相)而析出。尤其，四環及五環化合物的液晶相的溫度範圍廣，且透明點高。因此，於組成物中可擴大向列相的溫度範圍，可於寬廣的溫度範圍內作為元件來使用。該化合物具有大的折射率各向異性。由此，可提供具有大的折射率各向異性的組成物，並適合於製作表現出高顯示性能的元件。另外，該化合物具有大的介電常數各向異性，因此作為用於降低組成物的臨界電壓的成分而有用。進而，該化合物的黏度小，可提供黏度小的組成物，因此適合於製作可高速響應的元件。
藉由適當地選擇化合物(1)的m及n的組合、環A1、環B1、左末端基R1、右末端基X1、側鏈基L1、L2、Y1及Y2、以及結合基Z1及Z2的種類，可任意地調整透明點、折射率各向異性、介電常數各向異性等物性。以下，說明該組合或種類對化合物(1)的物性所產生的效果。
當m及n的組合為如式(1-1)般(m=1，n=0)時，與其他化合物的相容性良好、介電常數各向異性大、黏度小。當m及n的組合為如式(1-2)般(m=2，n=0)時，液晶相的溫度範圍寬廣、透明點高、折射率各向異性大、介電常數各向異性大、黏度小。當m及n的組合為如式 (1-3)般(m=1，n=1)時，與其他化合物的相容性良好、介電常數各向異性大。當m及n的組合為如式(1-4)般(m=2，n=1)時，透明點高、介電常數各向異性極大、折射率各向異性極大。
當環A1為1,4-伸環己基時，與其他化合物的相容性良好、黏度小。當環A1為1,3-二噁烷-2,5-二基時，介電常數各向異性大。當環A1為四氫吡喃-2,5-二基時，與其他化合物的相容性良好。當環A1為嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基時，透明點高、折射率各向異性大、介電常數各向異性大。當環A1為1,4-伸苯基或任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基時，與其他化合物的相容性良好、折射率各向異性大、黏度小。
當環B1為1,4-伸苯基時，透明點高、折射率各向異性大。當環B1為3-氟-1,4-伸苯基時，與其他化合物的相容性良好、介電常數各向異性大。當環B1為3,5-二氟-1,4-伸苯基時，介電常數各向異性大。當環B1為3-氯-1,4-伸苯基或3-氯-5-氟-1,4-伸苯基時，與其他化合物的相容性良好、介電常數各向異性大。
當左末端基R1為直鏈時，液晶相的溫度範圍寬廣且黏度小。當R1為支鏈時，與其他化合物的相容性較佳。R1為光學活性基的化合物作為手性摻雜劑有用。藉由將該化合物添加於組成物中，可防止元件中產生的反向扭轉區域(Reverse twisted domain)。R1不為光學活性基的化合物作為組成物的成分有用。當R1為烯基時，較佳的立體構型依 存於雙鍵的位置。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有較高的上限溫度或寬廣的液晶相的溫度範圍。
當右末端基X1為氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-SF5、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2、或-OCH2F時，介電常數各向異性大。當X1為-C≡N、-N=C=S、或烯基時，折射率各向異性大。當X1為氟、-CF3、-OCF3、或烷基時，化學性質穩定。
當側鏈基L1為氟，L2為氫時，與其他化合物的相容性良好。當L1及L2均為氟時，介電常數各向異性大。當L1為氟，L2為氯時，與其他化合物的相容性良好、介電常數各向異性大。當側鏈基Y1為氟，Y2為氫時，與其他化合物的相容性良好。當Y1及Y2均為氟時，介電常數各向異性大。當Y1及Y2均為氫時，透明點高、折射率各向異性大、黏度小。
當結合基Z1及Z2為單鍵或-CH2CH2-時，黏度小且化學性質穩定。當Z1及Z2為-CH=CH-時，液晶相的溫度範圍寬廣，而且彈性常數比K33/K11(K33：彎曲彈性常數，K11：展曲彈性常數)大。當結合基為-C≡C-時，透明點高、折射率各向異性大。
如上所述，藉由適當地選擇環、末端基、結合基等的種類，可獲得具有目標物性的化合物。因此，化合物(1)作為PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA等的元件中所使用的組成物的成分有用。
1-3.化合物(1)的較佳例
較佳的化合物(1)為化合物(1-1)~化合物(1-4)。更佳的化合物(1)為化合物(1-5)~化合物(1-33)。進而更佳的化合物(1)為化合物(1-34)~化合物(1-38)。
於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基、或碳數為2~12的烯基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基；L1、L2、Y1、Y2、Y3、以及Y4獨立地為氫、氟、或氯；X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基；L1、L2、L3、L4、L5、Y1、Y2、Y3、以及Y4獨立地為氫、氯或氟；X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基；L1、L2、L3、L4、L5、Y1、以及Y2獨立地為氫或氟；X1為氟、-CF3、或-OCF3。
1-4.化合物(1)的合成
其次，對化合物(1)的合成進行說明。化合物(1)可藉由適當地組合有機合成化學中的方法來合成。向起始物質中導入目標末端基、環以及結合基的方法記載在有機合成(Organic Syntheses John Wiley & Sons,Inc)、有機反應(Organic Reactions,John Wiley & Sons,Inc)、綜合有機合成 (Comprehensive Organic Synthesis,Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等中。
1-4-1.生成結合基Z1及Z2的方法
生成化合物(1)中的結合基Z1及Z2的方法的一例如下述的流程。於該流程中，MSG1或MSG2是具有至少一個環的一價的有機基。流程中所使用的多個MSG1(或MSG2)可相同，亦可不同。化合物(1A)~化合物(1D)相當於化合物(1)。
其次，針對化合物(1)中的結合基Z1及Z2，藉由以下的(I)~(IV)項來說明各種鍵的生成方法。
(I)單鍵的生成
使芳基硼酸(15)與藉由公知的方法所合成的化合物(16)在碳酸鹽水溶液與四(三苯基膦)鈀之類的觸媒的存在下反應，從而合成化合物(1A)。該化合物(1A)亦可藉由如下方法合成：使藉由公知的方法所合成的化合物(17)與正丁基鋰反應，繼而與氯化鋅反應，然後在二氯雙(三苯基膦)鈀之類的觸媒的存在下與化合物(16)反應。
(II)-CH=CH-的生成
利用正丁基鋰對化合物(16)進行處理後，使化合物(16)與N,N-二甲基甲醯胺(DMF)等甲醯胺反應而獲得醛(18)。使利用第三丁氧化鉀之類的鹼對藉由公知的方法所合成的鏻鹽(19)進行處理所產生的磷葉立德(phosphorus ylide)與醛(18)反應而合成化合物(1B)。根據反應條件而生成順式體，因此視需要藉由公知的方法將順式體異構化成反式體。
(III)-(CH2)2-的生成
將化合物(1B)於鈀碳之類的觸媒的存在下氫化，藉此合成化合物(1C)。
(IV)-C≡C-的生成
在二氯鈀與鹵化銅的觸媒存在下，使化合物(17)與2-甲基-3-丁炔-2-醇反應後，於鹼性條件下去保護而獲得化合物(20)。在二氯雙(三苯基膦)鈀與鹵化銅的觸媒存在下，使化合物(20)與化合物(16)反應，從而合成化合物(1D)。
1-4-2.合成環A1及環B1的方法
關於1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3-氯-1,4-伸苯基、3-氯-5-氟-1,4-伸苯基等環，市售有起始物質、或者合成法廣為人知。
1-4-3.合成化合物(1)的方法
合成由式(1)所表示的化合物的方法有多種，此處揭示其例。於式(1)中，當L1為氟時，可藉由以下的方法合成。使正丁基鋰或第二丁基鋰對氟苯衍生物(21)發揮作用後，使氟苯衍生物(21)與碘反應，藉此獲得氟碘苯衍生物(22)。使碘三氟乙烯與自鋅粉末所調製的有機鋅試劑(22)在四(三苯基膦)鈀之類的觸媒存在下反應，藉此導出三氟乙烯衍生物(23)。使正丁基鋰對藉由公知的方法所合成的溴化物(24)發揮作用後，使溴化物(24)與三氟乙烯衍生物(23)反應，藉此可合成化合物(1-39)。
於該些式中，環A1、環B1、Z1、Z2、L2、Y1、Y2、 R1、X1、m、以及n的定義與項[1]相同。
L1及L2均為氫的化合物(1)可藉由以下的方法合成。使藉由公知的方法所合成的碘化物(25)與碘三氟乙烯及自鋅粉末所調製的有機鋅試劑在四(三苯基膦)鈀之類的觸媒存在下反應，藉此導出三氟乙烯衍生物(26)。使正丁基鋰對溴化物(24)發揮作用後，使溴化物(24)與三氟乙烯衍生物(26)反應，藉此可合成化合物(1-40)。
於該些式中，環A1、環B1、Z1、Z2、Y1、Y2、R1、X1、m、以及n的定義與項[1]相同。
L1及L2均為氫的化合物(1)亦可藉由以下的方法合成。使正丁基鋰對藉由公知的方法所合成的溴化物(27)發揮作用後，使溴化物(27)與四氟乙烯反應，藉此導出三氟乙烯衍生物(26)。藉由與上述相同的方法，可合成化合物(1-40)。
於該些式中，環A1、環B1、Z1、Z2、Y1、Y2、R1、X1、m、以及n的定義與項[1]相同。
2.本發明的組成物
本發明的第2型態是含有化合物(1)的組成物，較佳為可用於液晶顯示元件的液晶組成物。該組成物至少包含兩種成分。首先，該組成物必需含有化合物(1)作為成分A。作為其他成分，該組成物可含有成分A與本說明書中未記載的液晶化合物，亦可含有選自以下所示的成分B、成分C、成分D、以及成分E的化合物。為表現出優良的特性，成分A的含量較佳為約0.1wt%~約99wt%。
成分B為選自由化合物(2)、化合物(3)以及化合物(4)所組成的組群中的至少一種化合物。成分C為選自由化合物(5)所組成的組群中的至少一種化合物。成分D為選自由化合物(6)、化合物(7)、化合物(8)、化合物(9)、化合物(10)所組成的組群中的至少一種化合物。
成分E為選自由化合物(11)、化合物(12)以及化合物(13)所組成的組群中的至少一種化合物。藉由混合該成分E，可調整組成物的臨界電壓、液晶相的溫度範圍、折射率各向異性、介電常數各向異性、黏度等。
作為液晶組成物的成分的化合物亦可為富含同位素的化合物來代替天然存在的元素。例如，即使是氫被氘取代的類似物，其物理特性亦無大的差異。
成分B之中，較佳的化合物(2)為化合物(2-1)~化合物(2-16)，較佳的化合物(3)為化合物(3-1)~化合物(3-112)。較佳的化合物(4)為化合物(4-1)~化合物(4~52)。
於該些式中，R2及X2的定義與上述相同。
成分B的介電常數各向異性為正，且熱穩定性或化學穩定性非常優異，因此可於製備TFT用的組成物時使用。為了調整該組成物的黏度，較佳為更含有成分E。成分B 的含量相對於組成物的總重量，較合適的是約1wt%~約99wt%的範圍，較佳為約10wt%~約97wt%，更佳為約40wt%~約95wt%。
較佳的化合物(5)為化合物(5-1)~化合物(5-62)。
於該些式中，R3及X3的定義與上述相同。
化合物(5)即成分C的介電常數各向異性為正，且其值非常大，因此主要於製備STN、TN用的組成物時使用。該成分C可減小組成物的臨界電壓。該成分C可調整黏度、調整折射率各向異性以及擴大液晶相的溫度範圍。進而，亦可用於陡峭性的改良。
於製備STN或TN用的組成物時，成分C的含量相對於組成物總重量為約0.1wt%~約99.9wt%的範圍，較佳為約10wt%~約97wt%的範圍，更佳為約40wt%~約95wt%的範圍。另外，藉由進而混合後述的成分，可調整臨界電壓、液晶相的溫度範圍、折射率各向異性、介電常數各向異性、黏度等。
包含選自由化合物(6)~化合物(10)所組成的組群 中的至少一種化合物的成分D於製備用於VA元件等的介電常數各向異性為負的組成物時較佳。
較佳的化合物(6)~化合物(10)為化合物(6-1)~化合物(6-5)、化合物(7-1)~化合物(7-11)、化合物(8-1)、以及化合物(10-1)~化合物(10-11)。
於該些式中，R4以及R5的定義與上述相同。
成分D主要用於介電常數各向異性為負的VA元件用的組成物中。若增加其含量，則組成物的臨界電壓變低，但黏度變大，因此只要滿足臨界電壓的要求值，較佳為減少其含量。由於介電常數各向異性的絕對值為5左右，因此為進行低電壓驅動，含量較佳為約40wt%以上。
成分D之中，化合物(6)為雙環化合物，因此主要具有調整臨界電壓、調整黏度或調整折射率各向異性的效果。另外，化合物(7)及化合物(8)是三環化合物，因此具有提高透明點、擴大向列相範圍、降低臨界電壓、增大折射率各向異性等效果。
於製備VA元件用的組成物時，成分D的含量相對於組成物的總重量，較佳為約40wt%以上，更佳為約50wt%~約95wt%的範圍。另外，藉由混合成分D，可控制彈性常數或電壓穿透率曲線。但將成分D混合於介電常數各向異性為正的組成物中時，其含量相對於組成物的總重量，較佳為約30wt%以下。
較佳的化合物(11)、化合物(12)以及化合物(13)為化合物(11-1)~化合物(11-11)、化合物(12-1)~化合物(12-18)、以及化合物(13-1)~化合物(13-6)。
於該些式中，R6及R7的定義與上述相同。
化合物(11)~化合物(13)即成分E是介電常數各向異性的絕對值小且接近中性的化合物。化合物(11)主要具有調整黏度或調整折射率各向異性的效果，另外，化合物(12)及化合物(13)具有提高透明點等擴大向列相的範圍的效果、或調整折射率各向異性的效果。
若增加成分E的含量，則組成物的臨界電壓變高且黏度變低，因此只要滿足組成物的臨界電壓的要求值，其含量越多越好。於製備TFT用的組成物時，成分E的含量相 對於組成物的總重量，較佳為30wt%以上，更佳為約50wt%以上。另外，於製備STN或TN用的組成物時，成分E的含量相對於組成物的總重量，較佳為約30wt%以上，更佳為約40wt%以上。
組成物的製備通常是藉由公知的方法，例如使所需的成分於高溫下溶解的方法等來製備。亦可根據用途而添加本領域技術人員所熟知的添加物。例如，可製備包含如以下所述的光學活性化合物的組成物、添加有染料的賓主(Guest Host，GH)型用的組成物。通常，添加物為本領域技術人員所熟知，於文獻等中有詳細記載。
組成物可進而含有一種以上的光學活性化合物。
光學活性化合物為公知的手性摻雜劑等。該手性摻雜劑具有誘發液晶的螺旋結構，調整所需的扭轉角，防止逆扭轉等效果。較佳的手性摻雜劑為以下的光學活性化合物(Op-1)~光學活性化合物(Op-13)。
添加於組成物中的光學活性化合物調整扭轉的間距。若是TFT用及TN用的組成物，則較佳為將扭轉的間距調整為約40μm~約200μm的範圍。若是STN用的組成物，則較佳為將扭轉的間距調整為約6μm~約20μm的範圍。另外，於雙穩態TN(Bistable TN)元件用的情況下，較佳為將扭轉的間距調整為約1.5μm~約4μm的範圍。為了調整間距的溫度依存性，可添加兩種以上的光學活性化合物。
若於組成物中添加部花青素系、苯乙烯基系、偶氮系、次甲基偶氮系、氧偶氮系、喹啉黃系、蒽醌系、四嗪系等的二色性色素，則該組成物亦可作為GH型用的組成物來使用。
3.本發明的元件
本發明的第3型態是使用含有化合物(1)的組成物的液晶顯示元件。該元件的例為具有如先前的背景技術一項中所記載的運作模式的元件。作為其他例，有將向列型液晶微膠囊化而製成的弧線排列向列相(Nematic Curvilinear Aligned Phase，NCAP)型的液晶顯示元件、或者聚合物網狀液晶顯示元件(Polymer Network Liquid Crystal Display，PNLCD)之類的於液晶中形成立體網狀高分子而製成的聚合物分散型液晶顯示元件(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display，PDLCD)。於實例中，揭示具有比較單純的構造的元件。
[實例]
以下，利用實例來更詳細地說明本發明，但本發明並不受限於該些實例。再者，只要事先無特別說明，則「%」為「wt%」。
由於所獲得的化合物是利用由1H-NMR分析所獲得的核磁共振光譜、由氣相層析法(Gas Chromatogram，GC)分析所獲得的氣相層析圖等進行鑑定，因此首先對分析方法加以說明。
1H-NMR分析：測定裝置是使用DRX-500(Bruker BioSpin(股份)公司製造)。測定是將實例等中所合成的樣品溶解於CDCl3等可溶解樣品的氘化溶劑中，並於室溫下以500MHz、累計次數為24次的條件來進行。再者，在所獲得的核磁共振光譜的說明中，s表示單峰(singlet)，d表示雙峰(doublet)，t表示三重峰(triplet)，q表示四重峰(quartet)，m表示多重峰(multiplet)。又，化學位移(δ)的內部標準是使用四甲基矽烷(Tetramethylsilane，TMS)。
GC分析：測定裝置是使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。管柱是使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M25-025(長度為25m、內徑為0.22mm、膜厚為0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。使用氦氣作為載氣，並將流量調整為1ml/min。將試樣氣化室的溫度設定為300℃，並將檢測器(火焰離子偵測器(flame ionization detector，FID))的溫度設定為300℃。
將試樣溶解於甲苯中，製備1wt%的溶液，並將該溶液1μl注入至試樣氣化室內。
記錄器是使用島津製作所製造的C-R6A型Chromatopac或其同等產品。在所獲得的氣相層析圖中，顯示有與成分化合物相對應的波峰的保持時間及波峰的面積值。
作為試樣的稀釋溶劑，例如可使用氯仿、己烷。另外，作為管柱，亦可使用Agilent Technologies Inc.製造的毛細管柱DB-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)、Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)、Restek Corporation製造的Rtx-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜為厚0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製造的BP-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)等。
氣相層析圖中的波峰的面積比相當於成分化合物的比例。通常，分析樣品的成分化合物的重量%與分析樣品的各波峰的面積%並不完全相同，但在本發明中，當使用上述管柱時，由於實質上校正係數為1，因此分析樣品中的成分化合物的重量%與分析樣品中的各波峰的面積%大致相對應。其原因在於：成分的化合物的校正係數無大的差異。
[測定試樣]
作為測定化合物的物性的試樣，存在以下兩種情況，即將化合物本身作為試樣的情況，以及將化合物與母液晶 混合而作為試樣的情況。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試樣時，藉由以下的方法進行測定。首先，將所獲得的化合物15wt%與母液晶85wt%混合來調製試樣。而且，根據下述式所表示的外推法，由所獲得的試樣的測定值計算出外推值。將該外推值作為該化合物的物性值。
〈外推值〉=(100×〈試樣的測定值〉-〈母液晶的重量%〉×〈母液晶的測定值))/〈化合物的重量%)
當即使化合物與母液晶的比例為該比例，層列相或結晶亦在25℃析出時，將化合物與母液晶的比例依序變更為10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%，以層列相或結晶在25℃不再析出的組成來測定試樣的物性值，並根據上述式而求出外推值，將該外推值作為化合物的物性值。
用於測定的母液晶存在各種種類。例如可使用母液晶A。母液晶A的組成(wt%)如下。
母液晶A：
[測定方法]
化合物的物性的測定是藉由下述方法來進行。該等測定方法多為日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ．ED-2521A中所揭示的方法、或對該等方法加以修改的方法。另外，用於測定的TN元件中未安裝TFT。
物性值之中，於將化合物本身作為試樣時，將測定值記載為資料。於將化合物與母液晶的混合物用作試樣時，將藉由外推法自測定值所計算出之值記載為資料。於相構造及相轉變溫度的測定中，將化合物直接用作試樣。於其他測定中，將化合物與母液晶A的混合物用作試樣。
相構造及相轉變溫度(℃)：藉由以下(1)及(2)的方法進行測定。
(1)將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(Mettler公司FP-52型高溫載台)上，一面以3℃/min 的速度加熱一面利用偏光顯微鏡觀察相狀態及其變化，而確定液晶相的種類。
(3)使用PerkinElmer公司製造的掃描量熱儀DSC-7系統或Diamond DSC系統，以3℃/min的速度升降溫，並藉由外推求出伴隨試樣的相變化的吸熱波峰或發熱波峰的起始點(on set)，從而決定相轉變溫度。
以下，將結晶表示為C，當對結晶進一步加以區別時，分別表示為C1或者C2。另外，將層列相表示為S，將向列相表示為N。將液體(各向同性)表示為I。於層列相中，當對層列A相、層列B相、層列C相、或層列F相加以區別時，分別表示為SA、SB、SC、或SF。作為相轉變溫度的表達方式，例如，「C 50.0 N 100.0 I」是指由結晶轉變成向列相的相轉變溫度(CN)為50.0℃，由向列相轉變成液體的相轉變溫度(NI)為100.0℃。其他表達方式亦相同。
向列相的上限溫度(TNI或NI；℃)：將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(Mettler公司FP-52型高溫載台)上，一面以1℃/min的速度加熱一面利用偏光顯微鏡進行觀察。將試樣的一部分由向列相變成各向同性液體時的溫度作為向列相的上限溫度。以下，有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
低溫相容性：以使化合物的量達到20wt%、15wt%、10wt%、5wt%、3wt%及1wt%的方式混合母液晶與化合物來製備試樣，並將試樣裝入玻璃瓶中。將該玻璃瓶於-10℃或者-20℃的冷凍器中保管一定時間後，觀察結晶或 層列相是否析出。
黏度(容積黏度；η；於20℃下測定；mPa．s)：使用E型旋轉黏度計進行測定。
折射率各向異性(△n；於25℃下測定)：使用波長為589nm的光，並利用接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。沿一個方向摩擦主稜鏡的表面後，將試樣滴加在主稜鏡上。當偏光方向與摩擦方向平行時，測定折射率(n∥)。當偏光方向與摩擦方向垂直時，測定折射率(n⊥)。由式△n=n∥-n⊥計算出折射率各向異性(△n)的值。
介電常數各向異性(△ε；於25℃下測定)：將試樣裝入兩片玻璃基板的間隔(間隙)約為9μm且扭轉角為80度的TN元件中。對該單元施加20伏的電壓，測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。施加0.5伏的電壓，測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。由式△ε=ε∥-ε⊥計算出介電常數各向異性的值。
[實例1]
(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-丙基聯苯(1-1-1)的合成
[化合物(T-2)的合成]
向氮氣環境下的反應器中添加3-氟-4'-丙基聯苯(T-1)23.1g與THF 250ml，並冷卻至-74℃為止。於-74℃至-70℃的溫度範圍內，向其中滴加1.06M的第二丁基鋰、環己烷、正己烷溶液122ml，進而攪拌2小時。繼而，於-75℃至-70℃的溫度範圍內滴加碘35.6g的THF 200ml溶液，一面恢復成室溫一面攪拌6小時。將所獲得的反應混合物注入至冰水500ml中加以混合。添加甲苯400ml後分離成有機層與水層並進行萃取操作，利用硫代硫酸鈉水溶液、水依次清洗所獲得的有機層，然後利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液於減壓下濃縮，並藉由管柱層析法(矽膠；庚烷)對殘渣進行純化。進而，藉由來自Solmix A-11的再結晶進行純化，獲得3-氟-4-碘-4'-丙基聯苯(T-2)25.4g。自化合物(T-1)的產率為69%。
[化合物(T-3)的合成]
向氮氣環境下的反應器中添加鋅粉末3.85g與DMF 20ml，並冷卻至0℃。於0℃至10℃的溫度範圍內，向其中滴加碘三氟乙烯9.17g的DMF 10ml溶液，一面恢復成室溫一面攪拌4小時。繼而添加化合物(T-2)10.0g以及 四(三苯基膦)鈀0.679g，並於100℃下攪拌2小時。將反應液冷卻至室溫為止後，將其注入至冰水50ml中加以混合。添加甲苯100ml後分離成有機層與水層並進行萃取操作，利用水清洗所獲得的有機層，然後利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液於減壓下濃縮，並藉由管柱層析法(矽膠；庚烷)對殘渣進行純化，獲得3-氟-4'-丙基-4-(1,2,2-三氟乙烯基)聯苯(T-3)7.47g。自化合物(T-2)的產率為86%。
[化合物(1-1-1)的合成]
向氮氣環境下的反應器中添加1-溴-3,4,5-三氟苯10.7g與二乙醚150ml，並冷卻至-50℃為止。於-50℃至-45℃的溫度範圍內，向其中滴加1.57M的正丁基鋰、正己烷溶液30.7ml，進而攪拌1小時。繼而，冷卻至-74℃後，於-74℃至-70℃的溫度範圍內滴加化合物(T-3)7.47g的二乙醚20ml溶液，一面恢復成室溫一面攪拌4小時。將所獲得的反應混合物注入至冰水200ml中加以混合。添加甲苯200ml後分離成有機層與水層並進行萃取操作，利用1N的鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液、水依次清洗所獲得的有機層，然後利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液於減壓下濃縮，然後藉由利用管柱層析法(矽膠；庚烷)的分離取出操作對殘渣進行純化。進而，利用來自庚烷/Solmix A-11的混合溶劑的再結晶進行純化，獲得(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-丙基聯苯(1-1-1)3.75g。自化合物(T-3)的產率為36%。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-丙基聯苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.58(dd,J=7.80Hz,J=7.65Hz,1H),7.53(d,J=8.15Hz,2H),7.50-7.37(m,4H),7.29(d,J=8.10Hz,2H),2.65(t,J=7.85Hz,2H),1.75-1.64(m,2H),0.98(t,7.45Hz,3H)。
所獲得的化合物(1-1-1)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 66.2 SA 95.2 N 116 I。
[實例2] [化合物(1-1-1)的物性]
上述母液晶A的物性如下。
上限溫度(TNI)=71.7℃；折射率各向異性(△n)=0.137；介電常數各向異性(△ε)=11.0。
製備包含母液晶A 85wt%與實例1中所獲得的(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-丙基聯苯(1-1-1)15wt%的組成物B。測定所獲得的組成物B的物性，藉由外推測定值而計算出化合物(1-1-1)的物性值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=90.4℃；折射率各向異性(△n)=0.250；介電常數各向異性(△ε)=21.0；黏度(η)=49.5mPa．s。
由該些結果可知：化合物(1-1-1)是與其他化合物的相容性良好、折射率各向異性大、介電常數各向異性大、 黏度小的化合物。
[實例3]
(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3,5-二氟-4'-丙基聯苯(1-1-11)的合成
[化合物(T-5)的合成]
向氮氣環境下的反應器中添加3,5-二氟-4'-丙基聯苯(T-4)18.0g與THF 200ml，並冷卻至-74℃為止。於-74℃至-70℃的溫度範圍內，向其中滴加1.57M的正丁基鋰、正己烷溶液56.4ml，進而攪拌1小時。繼而，於-75℃至-70℃的溫度範圍內滴加碘24.6g的THF 150ml溶液，一面恢復成室溫一面攪拌6小時。將所獲得的反應混合物注入至冰水400ml中加以混合。添加甲苯300ml後分離成有機層與水層並進行萃取操作，利用硫代硫酸鈉水溶液、水依次清洗所獲得的有機層，然後利用無水硫酸鎂進行乾 燥。將所獲得的溶液於減壓下濃縮，並藉由管柱層析法(矽膠；庚烷)對殘渣進行純化。進而，藉由來自Solmix A-11的再結晶進行純化，獲得3,5-二氟-4-碘-4'-丙基聯苯(T-5)21.4g。自化合物(T-4)的產率為77%。
[化合物(T-6)的合成]
將化合物(T-5)10.0g用作原料，藉由與實例1的化合物(T-3)的合成相同的方法，獲得3,5-二氟-4'-丙基-4-(1,2,2-三氟乙烯基)聯苯(T-6)6.69g。自化合物(T-5)的產率為77%。
[化合物(1-1-11)的合成]
將化合物(T-6)用作原料，藉由與實例1的化合物(No.1-1-1)的合成相同的方法，獲得(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3,5-二氟-4'-丙基聯苯(1-1-11)3.71g。自化合物(T-6)的產率為41%。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3,5-二氟-4'-丙基聯苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.51(d,J=8.10Hz,2H),7.45(dd,J=8.45Hz,J=6.70Hz,2H),7.30(d,J=8.10Hz,2H),7.23(d,J=9.10Hz,2H),2.65(t,J=7.80Hz,2H),1.74-1.64(m,2H),0.98(t,7.45Hz,3H)。
所獲得的化合物(1-1-11)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 69.7 I。
[實例4] [化合物(1-1-11)的物性]
製備包含母液晶A85wt%與實例3中所獲得的(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3,5-二氟-4'-丙基聯苯(No.1-1-11)15wt%的組成物C。測定所獲得的組成物C的物性，藉由外推測定值而計算出化合物(1-1-11)的物性值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=49.7℃；折射率各向異性(△n)=0.210；介電常數各向異性(△ε)=28.3；黏度(η)=63.2mPa．s。
由該些結果可知：化合物(1-1-11)是與其他化合物的相容性良好、折射率各向異性大、介電常數各向異性大的化合物。
[實例5]
(E)-1-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯(1-1-21)的合成
[化合物(T-8)的合成]
將1-氟-3-(4-丙基環己基)苯(T-7)30.0g用作原料，藉由與實例1的化合物(T-2)的合成相同的方法，獲得1-氟-2-碘-5-(4-丙基環己基)苯(T-8)36.3g。自化合物(T-7)的產率為77%。
[化合物(T-9)的合成]
將化合物(T-8)6.00g用作原料，藉由與實例1的化合物(T-3)的合成相同的方法，獲得2-氟-4-(4-丙基環己基)-1-(1,2,2-三氟乙烯基)苯(T-9)5.05g。自化合物(T-8)的產率為97%。
[化合物(1-1-21)的合成]
將化合物(T-9)2.50g用作原料，藉由與實例1的化合物(1-1-1)的合成相同的方法，獲得(E)-1-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯(No.1-1-21)1.51g。自化合物(T-9)的產率為44%。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-1-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.47-7.37(m,3H),7.09(d,J=8.10Hz,1H),7.02(d,J=11.7Hz,1H),2.51(tt,J=9.10Hz,J=3.15Hz,1H),1.95-1.85(m,4H),1.50-1.39(m,2H),1.39-1.26(m,3H),1.26-1.19(m,2H),1.11-1.00(m,2H),0.91(t,J=7.40Hz,3H)。
所獲得的化合物(1-1-21)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 63.5 N 111 I。
[實例6] [化合物(1-1-21)的物性]
製備包含母液晶A 85wt%與實例5中所獲得的(E)-1-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯(1-1-21)15wt%的組成物D。測定所獲得的組成物D的物性，藉由外推測定值而計算出化合物(1-1-21)的物性值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=89.7℃；折射率各向異性(△n)=0.177；介電常數各向異性(△ε)=19.4；黏度(η)=41.4mPa．s。
由該些結果可知：化合物(1-1-21)是與其他化合物的相容性良好、介電常數各向異性大、黏度小的化合物。
[實例7]
(E)-1-(1,2-二氟-2-[3-氟-4-(三氟甲基)苯基]乙烯基)-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯(1-1-25)的合成
[化合物(1-1-25)的合成]
向氮氣環境下的反應器中添加4-溴-2-氟-1-(三氟甲基)苯2.28g與二乙醚70ml，並冷卻至-70℃為止。於-70℃至-65℃的溫度範圍內，向其中滴加1.57M的正丁基鋰、正己烷溶液7.10ml，進而攪拌1小時。繼而，於-70℃至-65℃的溫度範圍內滴加化合物(T-9)2.68g的二乙醚10ml溶液，一面恢復成室溫一面攪拌4小時。將所獲得的反應混合物注入至冰水100ml中加以混合。添加甲苯100ml後分離成有機層與水層並進行萃取操作，利用1N的鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液、水依次清洗所獲得的有機層，然後利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液於減壓下濃縮，然後藉由利用管柱層析法(矽膠；庚烷)的分離取出操作對殘渣進行純化。進而，利用來自庚烷/Solmix A-11的混合溶劑的再結晶進行純化，獲得(E)-1-(1,2-二氟-2-[3-氟-4-(三氟甲基)苯基]乙烯基)-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯(1-1-25)2.24g。自化合物(T-9)的產率為57%。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-1-(1,2-二氟-2-[3-氟-4-(三氟甲基)苯基]乙烯基)-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.72-7.57(m,3H),7.46(dd,J=7.65Hz,J=7.65Hz,1H),7.10(d,J=8.05Hz,1H),7.04(d,J=11.7Hz,1H),2.52(tt,J=9.15Hz,J=3.15Hz,1H),1.96-1.85(m,4H),1.50-1.38(m,2H),1.38-1.26(m,3H),1.26-1.19(m,2H),1.12-1.01(m,2H),0.91(t,J=7.30Hz,3H)。
所獲得的化合物(1-1-25)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 104 N 125 I。
[實例8] [化合物(1-1-25)的物性]
製備包含母液晶A 85wt%與實例7中所獲得的(E)-1-(1,2-二氟-2-[3-氟-4-(三氟甲基)苯基]乙烯基)-2-氟-4-(4-丙基環己基)苯(1-1-25)15wt%的組成物E。測定所獲得的組成物E的物性，藉由外推測定值而計算出化合物(1-1-25)的物性值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=95℃；折射率各向異性(△n)=0.190；介電常數各向異性(△ε)=22.1；黏度(η)=52.9mPa．s。
由該些結果可知：化合物(1-1-25)是與其他化合物的相容性良好、介電常數各向異性大的化合物。
[實例9]
(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-(4-丙基環己基)聯苯(1-2-16)的合成
[化合物(T-11)的合成]
將3-氟-4-碘-4'-(4-丙基環己基)聯苯(T-10)5.00g用作原料，藉由與實例1的化合物(T-3)的合成相同的方法，獲得3-氟-4'-(4-丙基環己基)-4-(1,2,2-三氟乙烯基)聯苯(T-11)3.79g。自化合物(T-10)的產率為85%。
[化合物(1-2-16)的合成]
將化合物(T-11)3.79g用作原料，藉由與實例1的化合物(1-1-1)的合成相同的方法，獲得(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-(4-丙基環己基)聯苯(No.1-2-16)1.18g。自化合物(T-11)的產率為24%。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-(4-丙基環己基)聯苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.61-7.52(m,3H),7.49-7.37(m,4H),7.32(d,J=9.00Hz,2H),2.53(tt,J=12.2Hz,J=3.15Hz,1H),1.97-1.85(m,4H),1.55-1.43(m,2H),1.41-1.27(m,3H),1.27-1.19(m,2H),1.14-1.02(m,2H),0.91(t,J=7.40Hz,3H)。
所獲得的化合物(1-2-16)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 88.8 SA 138 N 286 I。
[實例10] [化合物(1-2-16)的物性]
製備包含母液晶A 85wt%與實例9中所獲得的(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-3-氟-4'-(4-丙基環己基)聯苯(1-2-16)15wt%的組成物F。測定所獲得的組成物F的物性，藉由外推測定值而計算出化合物(1-2-16)的物性值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=200℃；折射率各向異性(△n)=0.270；介電常數各向異性(△ε)=17.2；黏度(η)=80.9mPa．s。
由該些結果可知：化合物(1-2-16)是與其他化合物的相容性良好、透明點非常高、介電常數各向異性及折射率各向異性大的化合物。
[實例11]
(E)-4-[1,2-二氟-2-(3-氟-4'-丙基聯苯-4-基)乙烯基]-2,3',4',5'-四氟聯苯(1-3-1)的合成
[化合物(1-3-1)的合成]
向氮氣環境下的反應器中添加4-溴-2,3',4',5'-四氟聯苯4.84g與二乙醚130ml，並冷卻至-50℃為止。於-50℃至-45℃的溫度範圍內，向其中滴加1.57M的正丁基鋰、正己烷溶液8.90ml，進而攪拌2小時。繼而，於-70℃至-65℃的溫度範圍內滴加化合物(T-3)3.11g的二乙醚20ml溶液，一面恢復成室溫一面攪拌1小時。將所獲得的反應混合物注入至冰水150ml中加以混合。添加甲苯150ml後分離成有機層與水層並進行萃取操作，利用1N的鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液、水依次清洗所獲得的有機層，然後利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液於減壓下濃縮，然後藉由利用管柱層析法(矽膠；庚烷)的分離取出操作對殘渣進行純化。進而，利用來自甲苯/Solmix A-11的混合溶劑的再結晶進行純化，獲得(E)-4-[1,2-二氟-2-(3-氟-4'-丙基聯苯-4-基)乙烯基]-2,3',4',5'-四氟聯苯(1-3-1)2.76g。自化合物(T-3)的產率為52%。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-4-[1,2-二氟-2-(3-氟-4'-丙基聯苯-4-基)乙烯基]-2,3',4',5'-四氟聯苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.68-7.57(m,3H),7.54(dd,J=8.10Hz,2H),7.51-7.45(m,2H),7.41(d,J=11.9Hz,1H),7.30(d,J=8.10Hz,2H),7.27-7.22(m,2H),2.65(t,J=7.85Hz,2H),1.75-1.65(m,2H),0.98(t,7.40Hz,3H)。
所獲得的化合物(1-3-1)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 151 SA 182 N 276 I。
[實例12] [化合物(1-3-1)的物性]
製備包含母液晶A 97wt%與實例11中所獲得的(E)-4-[1,2-二氟-2-(3-氟-4'-丙基聯苯-4-基)乙烯基]-2,3',4',5'-四氟聯苯(1-3-1)3wt%的組成物G。測定所獲得的組成物G的物性，藉由外推測定值而計算出化合物(1-3-1)的物性值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=182℃；折射率各向異性(△n)=0.370；介電常數各向異性(△ε)=28.5；黏度(η)=93.9mPa．s。
由該些結果可知：化合物(1-3-1)是折射率各向異性非常大、透明點高、介電常數各向異性大的化合物。
[實例13]
依據實例1、實例3、實例5、實例7、實例9以及實例11，進而所記載的合成法，可合成以下所示的化合物(1-1-1)~化合物(1-1-40)、化合物(1-2-1)~化合物(1-2-40)、化合物(1-3-1)~化合物(1-3-14)以及化合物(1-4-1)~化合物(1-4-6)。附記的資料是根據上述方法所求出的值。如實例2、實例4、實例6、實例8、實例10以及實例12中所記載般，上限溫度(TNI)、介電常數各向異性(△ε)、折射率各向異性(△n)、黏度(η)是藉由外推法，自將化合物混合於母液晶A中而成的試樣的物性的測定值計算出的物性值。
[比較例1]
合成WO2006/133783A1中所揭示的(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-4'-丙基聯苯(S-1-1)作為比較例。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-4-[1,2-二氟-2-(3,4,5-三氟苯基)乙烯基]-4'-丙基聯苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.80(d,J=8.45Hz,2H),7.70(d,8.40Hz,2H),7.56(d,J=8.10Hz,2H),7.43(dd,J=8.85Hz,J=6.60Hz,2H),7.29(d,J=8.05Hz,2H),2.65(t,J=7.85Hz,2H),1.74-1.65(m,2H),0.98(t,7.35Hz,3H)。
所獲得的比較化合物(S-1-1)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 88.2 SA 185 N 188 I。
製備包含母液晶A 90wt%與比較化合物(S-1-1)10wt%的組成物H。測定所獲得的組成物H的物性，藉由外推測定值而計算出比較化合物(S-1-1)的物性值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=143℃；折射率各向異性(△n)=0.317；介電常數各向異性(△ε)=18.6；黏度(η)=32.9mPa．s。
對比較化合物(S-1-1)與實例中所示的化合物 (1-1-1)、(1-1-11)、(1-1-21)、(1-1-25)、(1-2-16)、以及(1-3-1)進行比較。首先，若比較各自的相轉變溫度，則化合物(1-1-1)、(1-1-11)、以及(1-1-21)的熔點更低。若比較各自的相容性，則僅可於母液晶A中添加10%的(S-1-1)，相對於此，可於母液晶A中添加15%的(1-1-1)、(1-1-11)、(1-1-21)、(1-1-25)、以及(1-2-16)。由此，可以說本發明的化合物是與其他化合物的相容性更良好，即使於更低的溫度下亦可使用的優異的化合物。另外，化合物(1-2-16)、以及化合物(1-3-1)的透明點更高。由此，可以說本發明的化合物是可於更寬廣的溫度範圍內使用的優異的化合物。
其次，若對比較化合物(S-1-1)與化合物(1-1-1)、(1-1-11)、(1-1-21)、(1-1-25)、(1-2-16)、以及(1-3-1)的物性值進行比較，則化合物(1-1-1)、(1-1-11)、(1-1-21)、(1-1-25)、以及(1-3-1)的介電常數各向異性更大。由此，可以說本發明的化合物是更能使組成物的臨界電壓降低的優異的化合物。
比較化合物(S-1-1)與本發明的化合物(1-1-1)的不同僅在於式(1)中的側鏈基L1為氫還是氟。但是，該些化合物的熔點及對於母液晶A的相容性差別較大。其結果，於二氟二苯乙烯衍生物中側鏈基L1為氟的情況暗示對提高與其他化合物的相容性有效。
[比較例2]
進而，合成WO2006/133783A1中所揭示的(E)-1-(1,2- 二氟-2-[4-(三氟甲氧基)苯基]乙烯基)-4-(5-戊基四氫吡喃-2-基)苯(S-2)作為比較例。
1H-NMR分析的化學位移如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-1-(1,2-二氟-2-[4-(三氟甲氧基)苯基]乙烯基)-4-(5-戊基四氫吡喃-2-基)苯。
化學位移δ(ppm；CDCl3)；7.79(d,J=8.80Hz,2H),7.73(d,J=8.30Hz,2H),7.44(d,J=8.25Hz,2H),7.29(d,J=8.80Hz,2H),4.32(dd,J=11.4Hz,J=1.90Hz,1H),4.11(dq,J=11.3Hz,J=2.00Hz,1H),3.23(t,J=11.2Hz,1H),2.01(m,1H),1.90(m,1H),1.74-1.53(m,3H),1.41-1.24(m,6H),1.24-1.10(m,2H),0.90(t,J=7.10Hz,3H)。
所獲得的比較化合物(S-2)的相轉變溫度如下。
相轉變溫度：C 43.8 SB 111 SA 221 N 226 I。
製備包含母液晶A 85wt%與比較化合物(S-2)15wt%的組成物I。測定所獲得的組成物I的物性，藉由外推測定值而計算出比較化合物(S-2)的物性的外推值。其結果如下。
上限溫度(TNI)=174℃；介電常數各向異性(△ε)=8.93；折射率各向異性(△n)=0.210；黏度(η)=25.6mPa．s。
若對比較化合物(S-2)與化合物(1-1-1)、(1-1-11)、 (1-1-21)、(1-1-25)、(1-2-16)、以及(1-3-1)的物性值進行比較，則本案的該些化合物的介電常數各向異性更大。由此，可以說本發明的化合物是更能使組成物的臨界電壓降低的優異的化合物。
[實例14]
進而，將本發明的代表性的組成物匯總成[組成例1]~[組成例14]。首先，表示作為組成物的成分的化合物及其量(wt%)。根據表1的規定，利用左末端基、結合基、環、以及右末端基的符號來表示化合物。1,4-伸環己基及1,3-二噁烷-2,5-二基的立體構型為反式。當不存在末端基的符號時，表示末端基為氫。各實例中所使用的化合物的部分所記載的編號對應於表示上述本發明的化合物的編號。其次，表示組成物的物性(測定值)。
組成物的特性值的測定是藉由下述方法來進行。該等測定方法多為日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ．ED-2521A中所揭示的方法、或對該等方法加以修改的方法。用於測定的TN元件中未安裝TFT。
向列相的上限溫度(NI；℃)：將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上，以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分由向列相變化為各向同性液體時的溫度。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
向列相的下限溫度(TC；℃)：將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、以及-40℃的冷凍器中保管10日後，觀察液晶相。例如，在試樣於-20℃下保持向列相的狀態、於-30℃下變化為結晶(或層列相)時，將TC記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
黏度(容積黏度；η；於20℃下測定；mPa．s)：測定是使用E型旋轉黏度計。
黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)：
1)介電常數各向異性為正的試樣：測定是根據M.Imai et al.,Molecular Crystals and Liquid Crystals,Vol.259,37(1995)中所記載的方法來進行。將試樣裝入扭轉角為0°，而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm的TN元件中。於16伏至19.5伏的範圍內，以0.5伏為單位階段性 地對TN元件施加電壓。未施加電壓0.2秒後，以僅一個矩形波(矩形脈衝：0.2秒)與未施加電壓(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的波峰電流(peak current)與波峰時間(peak time)。由該等測定值與M.Imai等人的論文的第40頁的計算式(8)獲得旋轉黏度的值。該計算中所需的介電常數各向異性的值是採用該旋轉黏度的測定中所使用的元件，以下述介電常數各向異性的測定方法而求出。
2)介電常數各向異性為負的試樣：測定是根據M.Imai et al.,Molecular Crystals and Liquid Crystals,Vol.259,37(1995)中所記載的方法來進行。將試樣裝入兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件中。於30伏至50伏的範圍內，以1伏為單位階段性地對該元件施加電壓。未施加電壓0.2秒後，以僅一個矩形波(矩形脈衝：0.2秒)與未施加電壓(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的波峰電流(peak current)與波峰時間(peak time)。由該等測定值與M.Imai等人的論文的第40頁的計算式(8)獲得旋轉黏度的值。該計算中所需的介電常數各向異性的值是使用下述介電常數各向異性中所測得的值。
折射率各向異性(△n；於25℃下測定)：測定是使用波長為589nm的光，並利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。沿一個方向摩擦(rubbing)主稜鏡的表面後，將試樣滴加在主稜鏡上。當偏光方向與摩擦方向 平行時，測定折射率(n∥)。當偏光方向與摩擦方向垂直時，測定折射率(n⊥)。由式△n=n∥-n⊥計算出折射率各向異性的值。當試樣為組成物時，利用該方法測定折射率各向異性。
介電常數各向異性(△ε；於25℃下測定)：
1)介電常數各向異性為正的組成物：將試樣裝入兩片玻璃基板的間隔(間隙)約為9μm且扭轉角為80度的液晶單元中。對該單元施加20伏的電壓，測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。施加0.5伏的電壓，測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。由式△ε=ε∥-ε⊥計算出介電常數各向異性的值。
2)介電常數各向異性為負的組成物：將試樣裝入處理成垂直配向的液晶單元中，施加0.5伏的電壓並測定介電常數(ε∥)。將試樣裝入處理成水平配向的液晶單元中，施加0.5伏的電壓並測定介電常數(ε⊥)。由式△ε=ε∥-ε⊥計算出介電常數各向異性的值。
臨界電壓(Vth；於25℃下測定；V)：當試樣為化合物時，將化合物與適當的組成物混合後測定臨界電壓。化合物的臨界電壓為外推值。1)介電常數各向異性為正的組成物：將試樣裝入兩片玻璃基板的間隔(間隙)為(0.5/△n)μm且扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的液晶顯示元件中。△n為以上述方法所測定的折射率各向異性的值。對該元件施加頻率為32Hz的矩形波。提高矩形波的電壓，測定通過元件的光的穿透率達到90%時的電 壓值。
2)介電常數各向異性為負的組成物：將試樣裝入兩片玻璃基板的間隔(間隙)約為9μm且處理成垂直配向的常黑模式(normally black mode)的液晶顯示元件中。對該元件施加頻率為32Hz的矩形波。提高矩形波的電壓，測定通過元件的光的穿透率達到10%時的電壓值。
電壓保持率(VHR；於25℃下測定；%)：用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為6μm。該元件於裝入試樣後是利用藉由紫外線而聚合的黏接劑進行密閉。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來進行充電。利用高速電壓計於16.7毫秒間測定衰減的電壓，並求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率為面積A相對於面積B的百分比。
螺旋間距(於20℃下測定；μm)：測定螺旋間距時是使用Grandjean-Cano的楔形盒(wedge cell)法。將試樣注入Grandjean-Cano的楔形盒中，測定自楔形盒所觀察到的向錯線(disclination line)的間隔(a；單位為μm)。由式P=2．a．tanθ計算出螺旋間距(P)。θ為楔形盒中的兩片玻璃板之間的角度。
成分的比例(百分比)是基於成分的總重量的重量百分比(wt%)。
[組成例1]
3-BB(F)CF=CFB(F,F)-F (1-1-1) 7%
NI=80.6℃；△n=0.154；△ε=28.3；Vth=1.05V；η=36.6mPa．sec。
[組成例2]
NI=96.8℃；△n=0.111；△ε=6.3；Vth=2.09V；η=19.8mPa．sec。
[組成例3]
3-H2BTB-4 (12-16) 5%
NI=102.7℃；△n=0.140；△ε=9.0；Vth=2.21V；η=17.9mPa．sec。
於上述組成物100重量份中添加光學活性化合物(Op-5)0.25重量份時的間距為61.2μm。
[組成例4]
NI=89.0℃；△n=0.129；△ε=7.2；Vth=1.88V；η=21.2mPa．sec。
[組成例5]
NI=86.3℃；△n=0.139；△ε=7.4；Vth=2.03V。
[組成例6]
NI=112.9℃；△n=0.097；△ε=5.0；Vth=2.19V；η=20.9mPa．sec。
[組成例7]
[組成例8]
3-HB(F)B(F,F)CF=CFB(F)-OCF3(1-2-17) 5%
[組成例9]
[組成例10]
[組成例11]
[組成例12]
NI=81.2℃；△n=0.080；△ε=6.8；η=21.7mPa．sec。
[組成例13]
NI=85.3℃；△n=0.184；△ε=9.7；Vth=1.52V；η=38.6mPa．sec。
[組成例14]
[產業上之可利用性]
本發明提供一種具有化合物所必需的一般的物性，對熱、光等的穩定性，寬廣的液晶相的溫度範圍，高透明點，與其他化合物的良好的相容性，大的折射率各向異性，大的介電常數各向異性，以及小的黏度的新型液晶性化合物。另外，本發明提供一種將該液晶性化合物作為成分，並適當地選擇構成該化合物的環、取代基、結合基等，藉此具有較理想的特性的新型液晶組成物。進而，使用該液晶組成物的液晶顯示元件可廣泛地用於鐘錶、計算器、個 人電腦等的顯示器。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (18)

  1. 一種化合物，其由式(1)表示： 於該式中，R1為碳數為1~20的烷基，該烷基中任意的-CH2-可被-O-或-S-取代，而且該些基中任意的-CH2CH2-可被-CH=CH-取代；環A1獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基；環B1獨立地為1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3-氯-1,4-伸苯基、或3-氯-5-氟-1,4-伸苯基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、或-C≡C-；L1為氟；L2、Y1、以及Y2獨立地為氫、氟、或氯；X1為氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-SF5、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2、或-OCH2F；m為1或2；n為1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中於式(1)中，R1為碳數為1~20的烷基、碳數為2~20的烯基、碳數為1~19的烷氧基、碳數為2~19的烯氧基、或碳數為1~19的烷硫基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中於式(1)中，R1為碳數為1~12的烷基、碳數為2~12的烯基、碳數為1~12的烷氧基、或碳數為2~12的烯氧基，Z1及Z2 獨立地為單鍵、-CH2CH2-、或-CH=CH-，X1為氟、氯、-C≡N、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2、或-OCH2F。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中於式(1)中，R1為碳數為1~12的烷基、碳數為2~12的烯基、碳數為1~12的烷氧基，Z1及Z2獨立地為單鍵或-CH2CH2-，X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其由式(1-3)~式(1-4)中的任一個表示： 於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基或碳數為2~12的烯基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫可被鹵素取代的1,4-伸苯基；L1為氟；L2、Y1、Y2、Y3、以及Y4獨立地為氫、氟、或氯；X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其由式 (1-21)~式(1-33)中的任一個表示： 於該些式中，R1為碳數為1~12的烷基；L1為氟；L2、L3、L4、L5、Y1、Y2、Y3、以及Y4獨立地為氫、氯、或氟；X1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
  7. 一種液晶組成物，其包含兩種成分以上，並含有至少一種如申請專利範圍第1項所述之化合物作為一種成分。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其含有選自由式(2)、式(3)以及式(4)所表示的化合物的組 群中的至少一種化合物作為一種成分： 於該些式中，R2為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；X2為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或-OCF2CHFCF3；環C1、環C2、以及環C3獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基；Z3、Z4、以及Z5獨立地為-(CH2)2-、-(CH2)4-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-、或單鍵；L6及L7獨立地為氫或氟。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其含有選自由式(5)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為一種成分： 於該式中，R3為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；X3為-C≡N或-C≡C-C≡N；環D1、環D2以及環D3獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基；Z6為-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-C≡C-、-CH2O-、或單鍵；L8及L9獨立地為氫或氟；r及s獨立地為0或1。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其含有選自由式(6)、式(7)、式(8)、式(9)、以及式(10)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物作為一種成分： 於該些式中，R4及R5獨立地為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；環E1、環E2、環E3、以及環E4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-環己烯基、1,4-伸苯基、任意的氫可被氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基；Z7、Z8、Z9、以及Z10獨立地為-(CH2)2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-、-OCF2-(CH2)2-、或單鍵；L10及L11獨立地為氟或氯；t、u、x、y、以及z獨立地為0或1，u與x與y與z的和為1或2。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其含有選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物 的組群中的至少一種化合物作為一種成分： 於該些式中，R6及R7獨立地為碳數為1~10的烷基或碳數為2~10的烯基，該烷基及烯基中任意的氫可被氟取代，而且，該些基中任意的-CH2-可被-O-取代；環F1、環F2、以及環F3獨立地為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；Z11及Z12獨立地為-C≡C-、-COO-、-(CH2)2-、-CH=CH-、或單鍵。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之液晶組成物，其更含有如申請專利範圍第9項所述之選自由式(5)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之液晶組成物，其更含有如申請專利範圍第11項所述之選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其更含有如申請專利範圍第11項所述之選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其更含有如申請專利範圍第11項所述之選自由式(11)、式(12)以及式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。
  16. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其更含有至少一種光學活性化合物。
  17. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其更含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
  18. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物。
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