液晶化合物及含有其的液晶组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液晶化合物及含有其的液晶组合物，特别是指一种含有二氧杂双 环[2. 2. 2]辛烧（dioxabicyclo[2. 2. 2]octane)环结构且具有高介电异向性及低旋转粘度 的液晶化合物，以及含有该液晶化合物的液晶组合物。 现有技术
[0002] 随着液晶显示装置的各种规格需求的提升，液晶化合物也被要求提升各种性质。 目前已知的运作模式有相变化（PC)模式、扭转向列（TN)模式、超扭转向列（STN)模式、双 稳态扭转向列（BTN)模式、电场控制双折射（ECB)模式、光学补偿弯曲（0CB)模式、边缘场 开关（FFS)模式、横向电场切换模式（IPS)、聚合物稳定配向模式（PSA)、垂直配向（VA)模 式等。一般液晶化合物希望具备以下特性：（1)物理及化学稳定性；（2)适当的折射率异向 性（An) ;(3)高介电异向性（Δε ) ;(4)高澄清点温度（Τηι，由向列相至液体的相变温度）； (5)低液晶相（向列相、层列相等）下限温度，特别是较低的向列相下限温度；(6)与其他液 晶化合物的相溶性佳。
[0003] 在前述各种特性中，当降低液晶化合物由结晶相至向列相的相变温度（Tc)及提高 由向列相至液体的相变温度（Τηι)，能使液晶化合物具有宽广的操作温度范围。借着提高折 射率异向性（Δη)得以减小液晶盒的盒隙，再透过降低旋转粘度（rotationalviscosity， γ:)及提高介电异向性（Αε)则可以使应答速度变快及达到更省电的目的。
[0004] 液晶显示装置中的液晶层，通常是由多种液晶化合物混合而制成；然而，依据目前 液晶显示装置的发展，当使用具适当Δη的液晶化合物时，希望可再搭配具备低旋转粘度 及高介电异向性的液晶化合物。因此，目前仍期望继续研发新颖且具备低旋转粘度及高介 电异向性的液晶化合物。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的第一目的，即提供一种具备高介电异向性、低旋转粘度、适当折射 率异向性、广的液晶向列相范围、与其他液晶化合物的相溶性佳、光及热稳定性佳等性质的 液晶化合物。
[0006] 于是本发明液晶化合物，具有下式（I)所示的结构：
[0007]
[0008] 于式⑴中，
[0009] 该Α1、Α2、Α3及A4各自独立表示1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，该1，4-亚苯基中 的至少一个氢原子可被卤素原子所取代；
[0010] 该R1表示卤素原子、-CN、CCi。烷基、C2~Ci。烯基、C2~Ci。炔基、CCi。烷氧 基、Ci~Ci。硫烷基、C2~C1()稀氧基或如述基团的组合，其中，该烷基、烯基、炔基、烷氧基、 硫烷基或烯氧基中的至少一个氢原子可被卤素原子所取代；
[0011] 该R2表示氢、cCi。烷基，其中，该烷基中的至少一个氢原子可被卤素原子所取 代；
[0012] 该Z1、Z2及Z3各自独立地表示单键、-coo-、-oco-、-CF20_、-0CF2-、-CΞc-、-CH =CH-;及
[0013] 该η及m各自独立表示0或1。
[0014] 本发明的第二目的在于提供一种含有前述具有式（I)所示结构的液晶化合物的 液晶组合物。
[0015] 本发明的功效在于：本发明新颖液晶化合物具有一般液晶化合物所应具备的特 性，即光及热稳定性佳、较广的液晶相温度范围、与其他液晶化合物之间的相溶性佳、适当 折射率异向性等特性，且因为本案液晶化合物的式（I)中含有二氧杂双环[2.2.2]辛烷结 构，更使得该液晶化合物具备高介电异向性（Αε)、低旋转粘度（γι)等优点。而含有本发 明液晶化合物的液晶组合物亦能于较广的温度范围下使用，且具备较短的回应时间、较低 的电力消耗、大的对比度及低的驱动电压，而能符合产业上的需求。
[0016] 以下将就本
【发明内容】
进行详细说明：
[0017] [液晶化合物]
[0018] 较佳地，该式⑴中的Α\Α2及A3各自独立表示1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、 3_氣 _1，4-亚苯基、2, 3-二氣-1，4-亚苯基、3, 5-二氣-1，4-亚苯基。
[0019] 较佳地，该R1 表示卤素原子、-CN、-CF3、-0CF3、-0CHCF2、-0CF2CFCF2、(；~Ci。烷基 或Ci~c1()烷氧基。
[0020] 较佳地，该R2表不氢、Ci~C5烷基，其中，该烷基中的至少一个氢原子可被卤素原 子所取代。
[0021] 较佳地，该Z1、Z2及Z3各自独立地表示单键或-CF20_。
[0022] 较佳地，该A1、A2及A3各自独立表示1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、 3_氣 _1，4_亚苯基、2, 3_二氣_1，4_亚苯基、3, 5_二氣_1，4_亚苯基，该Z^Z2及Z3各自独 立地表示单键或-CF20-，η表示0,及m表示0或1。
[0023] 较佳地，该式（I)所示的结构是选自于
[0024] Λ：
Ρ
[0025] 较佳地，该式⑴所示的结构是选自于
[0026]
[0027]
[0028] 于本发明的一具体例中，该式（I)所示的结构是选自于上述式（1-1-1)、式 (1_1_2)、式（1 -1-3)、式（1-1-4)、式（1-1 -5)、式（1-1-6)、式（1-2-1)、式（IH)、式 (1_3-1)、式（IH)、式（IH)、式（IH)、式（IH)或式（1-4-1)。
[0029] 本发明液晶化合物可依据在此领域中已习知的化学合成方法进行制备。而于本发 明的一具体例中，为通过以下反应式先制备式（I' -2)所示中间体化合物：
[0030]
[0031] 其中，式α-4)所示化合物可经由以下路径合成：
[0032]
[0033] 接着，该式（I' -2)所示中间体化合物可以再通过以下三种反应路径A、B或C，进 一步制得式（I)所示的液晶化合物：
[0034] (反应路径A)
[0035] 在零价钯催化下，该式（I' _2)所示中间体化合物可与有机金属试剂进行偶合反 应生成该式（I)所示的液晶化合物（其中，Z2为单键、-C=C-或-CH=CH-):
[0036]
[0037](反应路径B)
[0038] 先以正丁基锂反应生成式（I'-2)中间体化合物的锂试剂，再与CF2Br2SC02气体 进行加成反应生成式（I' -3)所示化合物。式（I' _3)所示化合物再与醇类试剂进行取代 反应，得到该式（I)所示的液晶化合物（其中，Z2为-C00-或-CF20_):
[0040](反应路径C)
[0041] 先以正丁基锂与式（I' -4)所示化合物反应生成式（I' -4)所示化合物的锂试剂， 再与CF2Br2SC02气体进行加成反应生成式（1'-5)所示化合物。该式（1'-5)所示化合物再 与醇类试剂进行取代反应，得到该式（I)所示的液晶化合物（其中，Z2为-0C0-或-0CF2_):
[0042]
[0043] 该R1、R2、Α1、Α2、Α3、Α4、Ζ1、Ζ2、Ζ3、η及m的限定如前述内容所例示。X1表示卤素原 子，乂2表不氢或卤素原子。]\ /[表不-13(01?)2、-3111?3、-211￥、-]\%￥，其中1?表不氢原子或烷基；￥ 表示卤素原子；W表示CF2Br或C00H。
[0044] [液晶组合物]
[0045] 本发明液晶组合物包含至少一种具有式（I)所示结构的液晶化合物。
[0046] 较佳地，该液晶组合物还包含至少一种具有下式（II)所示结构的液晶化合物：
[0047]
[0048] 于式（II)中，
[0049] 该B1、B2、B3及B4各自独立表示1，4-亚环己基、1，4-亚苯基或2, 5-亚茚满环，该 1，4-亚苯基中的至少一个氢原子可被卤素原子所取代；
[0050] 该R3表不氣、卤素原子、CC1Q烷基、C2~C1Q烯基、C2~Ci。炔基、CC1Q烧氧 基或前述基团的一组合，其中，该烷基、烯基、炔基或烷氧基中的至少一个氢原子可被卤素 原子所取代；
[0051] 该R4表示卤素原子、_CN、C广Ci。烷基、C2~Ci。烯基、C广Ci。烷氧基或前述基团 的一组合，其中，该烷基、烯基或烷氧基中的至少一个氢原子可被卤素原子所取代；
[0052] 该24、25及26各自独立地表示单键、-(〇12) 2-、-(：00-、-0〇)-、-〇卩20-、-(^^2-、-(：三〇 -、-CH=CH-;及
[0053] 该p表示0或1，及q表示0或1。
[0054] 较佳地，该式（II)的p表示0或1，q表示0或1且B1、B2、B3及B4各自独立表示 1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，该1，4-亚苯基中的至少一个氢原子可被卤素原子所取代，R3为氢或C广C丨。烷基及R4为C广C丨。烷基、C2~C丨。烯基、卤素原子、-CF3、-0CF3、-0CHCF2 或-CN〇
[0055] 较佳地，该具有式（II)结构的液晶化合物是选自于
[0056] A
、.
[0057]
[0058]
[0059] 较佳地，在该式（II-1)~（11-22)中，R3表示氢、C广C5烷基、C2~C5稀 基或如述两基团的组合；R4表不CC5烷基、C2~C5烯基、甲氧基、乙氧基、氣原 子、-CN、-0CHCF2、-0CF3、或亚烯基烷基。R3例如但不限于氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、 亚乙基乙烯基（-CH2-CH2-CH=CH2)或乙烯基（-CH=CH2);及R4例如但不限于乙烯基、亚 乙烯甲基（_CH=CH-CH3)、甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基、氟原子、-CN、-0CHCF2 或-ocf3〇
[0060] 于本发明的具体例中，该具有式（II)结构的液晶化合物如下表1所示：
[0061] 表 1
[0062]