CN1934223A - 光学各向异性材料、液晶显示装置和三亚苯化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含至少一种具有环丙基羰基的盘状化合物的光学各向异性材料。该材料在波长色散性和折射率各向异性方面都是优异的。

Description

光学各向异性材料、液晶显示装置和三亚苯化合物
                      技术领域
本发明涉及使用具有环丙基酯的化合物的光学各向异性材料。本发明还涉及用于制备光学各向异性层等的新型三亚苯化合物(triphenylene compound)。
                      背景技术
光学各向异性层通过排列盘状液晶分子(盘状液晶分子)并且固定所述排列状态来形成。盘状液晶分子通常具有大的双折射，并且盘状液晶分子以许多模式排列。当使用盘状液晶分子时，可以制备出具有通过传统的拉伸双折射膜不能获得的光学性质的光学补偿片。Molecular Crystals and Liquid Crystals，第84卷，第193页(1982)公开了具有负双折射的三亚苯基盘状液晶分子。为了将这种液晶分子用于光学补偿片，必须均匀排列构成光学各向异性层的全部分子，即液晶分子优选以单畴排列取向。但是，传统的盘状液晶分子以双畴排列(dual-domain alignment)取向，并且在畴界处产生排列缺陷。因此，在许多情况中，传统的盘状液晶分子不能保证光学补偿片应用所需的光学性质。光学性质与盘状液晶分子的化学结构有关。在这方面，已经研究并开发了许多种盘状液晶分子，以获得所需的光学性质。例如，JP-A-8-50206(本文使用的术语“JP-A”意指“未审公开的日本专利申请”)建议了在透明载体上使用具有包含盘状液晶分子的光学各向异性层的光学补偿片。
JP-A-7-306317和JP-A-9-104866公开了2，3，6，7，10，11-六(4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧)三亚苯作为适于形成光学补偿片的光学各向异性层的盘状液晶分子。顺便提及，光学补偿片的延迟值(Δnd)根据要补偿的液晶元件的光学性质来确定。延迟值(Δnd)是光学各向异性层的折射率各向异性(Δn)和光学各向异性层厚度(d)的乘积。当光学各向异性层的折射率各向异性(Δn)大时，即使层的厚度(d)小也可以补偿液晶元件。但是，对于JP-A-7-306317和JP-A-9-104866中公开的盘状液晶化合物非常难以形成具有足够大折射率各向异性(Δn)的光学各向异性层。JP-A-2001-166147公开了具有大的折射率各向异性的盘状液晶，但是波长色散性劣化，即波长色散性是大的，并且不能满足性能的改善。通常，在波长色散性和折射率各向异性之间存在权衡，并且如果使折射率各向异性变大，波长色散性劣化。这种波长色散性的劣化导致作为光学补偿片性能之一的在彩色显示中色调变化的恶化。因此，亟待出现新技术以克服在折射率各向异性变大时出现的波长色散性劣化的问题。
已知盘状液晶相可以粗略地分成柱状相(其中盘状分子的核通过分子间力的作用以柱状状态堆叠)、盘状向列相(ND相，其中盘状分子无序聚集)以及手性盘状向列相。如同在W.H.de jeu， Physical properties of liquid crystalline materials，Gordon and Breach，SciencePublishers(1980)中所述，经常发现柱状向列相，但是很少发现盘状向列相。此外，至于三亚苯化合物，仅对2-、3-、6-、7-、10-和11-位被，例如取代的苯甲酰氧基或者肉桂酰氧基取代的化合物发现了盘状向列相。
                      发明内容
本发明的目的是提供一种在波长色散性及折射率各向异性方面都优异的光学各向异性材料。另外，本发明的一个目的是提供有助于显示图像色调变化降低和液晶显示装置中视角改善的光学各向异性材料。本发明的另一个目的是提供显示图像色调变化降低并且视角特性改善的液晶显示装置。本发明再另一个目的是提供用于生产用于液晶显示器的光学补偿等的光学各向异性层等的三亚苯化合物。
达到这种目的的方法如下。
(1)光学各向异性材料，其包含至少一种具有环丙基羰基的盘状化合物。
(2)如上面(1)中所述的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物是由下面通式(I)表示的化合物：
Figure A20058000882500081
其中D表示盘核，n1表示3至20的整数，并且R1、R2、R3、R4和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环。
(3)如上面(2)中所述的光学各向异性材料，其中所述由通式(I)表示的化合物是由下面通式(II)表示的化合物：
Figure A20058000882500082
其中D表示盘核，n1表示3至20的整数，并且R1、R2、R3和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环，m表示1至5的整数，R6表示取代基，并且当存在多个R6时，它们可以是相同或者不同的，或者彼此结合形成环。
(4)如上面(3)中所述的光学各向异性材料，其中R6是卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的烷氧羰基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的酰氧基、取代或未取代的烷氧羰基氧基或者取代或未取代的芳氧羰基氧基。
(5)如上面(2)至(4)中任何一项所述的光学各向异性材料，其中R1、R2、R3和R5每个是氢原子、取代或未取代的烷基、氰基、烷氧羰基或者卤素原子。
(6)如上面(1)至(5)中任何一项所述的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物是盘状液晶。
(7)如上面(6)中所述的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物是由下面通式(III)表示的具有可聚合基团的盘状化合物，在排列所述盘状化合物的盘平面的状态下聚合所述可聚合基团，并且通过聚合固定这种排列：
其中D表示盘核，n1表示3至20的整数，R1、R2、R3和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环，L表示二价连接基团，其选自氧原子、硫原子、羰基、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基及它们的组合，并且Q表示可聚合基团。
(8)如上面(7)中所述的光学各向异性材料，其中Q是环氧基团或者烯键式不饱和基团。
(9)如上面(1)至(8)中任何一项所述的光学各向异性材料，其中所述盘核是三亚苯。
(10)如上面(1)至(9)中任何一项所述的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物的排列是形成盘状向列相。
(11)由上面(1)至(11)中任何一项的光学各向异性材料形成的光学各向异性膜。
(12)光学补偿片，其包括透明载体和上面(1)至(11)中任何一项的光学各向异性材料形成的光学各向异性层。
(13)液晶显示装置，其包含上面(1)至(10)中任何一项的光学各向异性材料。
(14)上面(11)的液晶显示装置，其包含由所述光学各向异性材料形成的光学各向异性层。
(15)由下面通式(IV)表示的三亚苯化合物：
其中D表示三亚苯基，n1表示3至6的整数，R1、R2、R3、R4和R5每个表示氢原子、具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烯基、具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烯氧基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳氧基、或者具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基。
(16)如上面(15)中所述的三亚苯化合物，其中当R4表示具有3至20个碳原子的取代或未取代的烷基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基或者具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳氧基并且同时R4具有取代基时，在所述取代基的端部存在可聚合基团。
(17)如上面(15)中所述的三亚苯化合物，其中当R4表示具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基并且同时R4具有取代基时，在所述取代基的端部存在可聚合基团。
(18)如上面(16)或(17)中所述的三亚苯化合物，其中所述可聚合基团是环氧基团或者烯键式不饱和基团。
根据本发明，可以提供用于制备光学各向异性层的光学各向异性材料。分子内具有环丙基羰基的化合物，优选由通式(I)定义的盘状化合物，其自身或者在另一种添加剂存在下表现出液晶性，并且通过该化合物的排列，可以形成具有小的波长色散性和大的折射率各向异性的光学各向异性层。因此，通过使用本发明的化合物，可以提供当用于液晶显示器时有助于显示图像色调变化降低以及视角扩大的光学各向异性材料，例如延迟板。此外，通过使用由通式(I)定义的盘状化合物，可以形成尽管是薄层但表现出所需延迟的光学各向异性层，这有助于使液晶显示装置变薄。当使用由通式(IV)表示的新型三亚苯化合物时，更显著地表现出这些效果。
                    具体实施方式
下面详细地说明本发明。在本发明中，使用“至”表示由该字前面和后面的值限定的范围，其中作为最小和最大值包括该范围的两端。
(具有环丙基羰基的盘状化合物)
用于本发明的具有环丙基羰基的盘状化合物优选是由下面通式(I)表示的化合物：
在通式(I)中，D是盘核。盘核位于盘状化合物的中央并且构成其盘平面。在所讨论盘状液晶分子的分子结构中，盘核是公知的概念。在许多出版物中描述盘状液晶，例如C.Destrade等， Mol.Crysr.Liq. Cryst.，第71卷，第111页(1981)；Japan Chemical Society(compiler)，“Ekisho no Kagaku(Chemistry of Liquid Crystal)”， Quarterly Chemical Review，第22期，第5和10章，第2段(1994)；B.Kohne等， Angew. Chem.Soc.Chem.Comm.，第1794页(1985)；以及J.Zhang等， J.Am. Chem.Soc.，第116页，第2655页(1994)。
下面提供了盘核的实例。在每种化合物中，Y意指下面的通式(VI)。在通式(VI)中，R1、R2、R3、R4和R5在与通式(I)中具有相同的意义，并且各自优选的范围也是相同的。
Figure A20058000882500121
盘核(D)优选是三亚苯(Z4)。
盘核(D)可以具有Y(通式(VI))以外的取代基。盘核取代基的实例可以包括卤素原子(例如氟、氯、溴、碘)、氰基、羟基、氨基、氨基甲酰基、氨磺酰基、巯基、脲基、烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂环基团、烷氧基、取代的烷氧基、芳氧基、取代的芳氧基、酰基、酰氧基、烷氧羰基、取代的烷氧羰基、芳氧羰基、取代的芳氧羰基、取代的氨基、酰氨基、亚氨基、烷氧羰基氨基、取代的烷氧羰基氨基、芳氧羰基氨基、取代的芳氧羰基氨基、取代的氨基甲酰基、亚磺酰氨基、取代的氨磺酰基、烷硫基、取代的烷硫基、芳硫基、取代的芳硫基、烷基磺酰基、取代的烷基磺酰基、芳基磺酰基、取代的芳基磺酰基、烷基亚磺酰基、取代的烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、取代的芳基亚磺酰基、取代的脲基、磷酸酰胺基、取代的甲硅烷基、烷氧羰基氧基、取代的烷氧羰基氧基、芳氧羰基氧基、取代的芳氧羰基氧基。
烷基可以具有环状结构或者支链结构。烷基中碳原子的数量优选为1至30个。取代烷基的烷基部分与烷基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。除了排除了烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基和取代的炔基外，取代烷基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同。
烯基可以具有环状结构或者支链结构。烯基中碳原子的数量优选为2至30个。取代烯基的烯基部分与烯基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代烯基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同。炔基可以具有环状结构或者支链结构。炔基中碳原子的数量优选为2至30个。取代炔基的炔基部分与炔基具有相同的意义。取代炔基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
芳基中碳原子的数量优选为6至30个。取代芳基的芳基部分与芳基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代芳基的取代基的实例与盘核的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
杂环基团优选具有5-或6-员杂环环。杂环环可以与另一个杂环环、脂肪环或者芳香环稠合。杂环环的杂原子优选是氮原子、氧原子或者硫原子。杂环基团可以具有取代基。杂环基团的取代基的实例与盘核的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
烷氧基和取代的烷氧基中的烷基部分与烷基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代烷氧基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。芳氧基和取代的芳氧基中的芳基部分与芳基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代芳氧基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
酰基是甲酰基或者由-CO-R表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。酰氧基是甲酰氧基或者由-O-CO-R表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
烷氧羰基和取代烷氧羰基中的烷基部分与烷基具有相同的意义。取代烷氧羰基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
芳氧羰基和取代芳氧羰基中的芳基部分与芳基具有相同的意义。取代芳氧羰基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
取代的氨基由-NH-R或者-N(-R)2表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
酰氨基由-NH-CO-R表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
酰亚氨基(imido)由-N(-CO-R)2表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
烷氧羰基氨基和取代烷氧羰基氨基中的烷基部分与烷基具有相同的意义。取代烷氧羰基氨基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同。
芳氧羰基氨基和取代芳氧羰基氨基中的芳基部分与芳基具有相同的意义。取代芳氧羰基氨基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同。
取代氨基甲酰基由-CO-NH-R或-CO-N(-R)2表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
亚磺酰氨基由-NH-SO2-R表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。取代的氨磺酰基由-SO2-NH-R或-SO2-N(-R)2表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
烷硫基和取代的烷硫基中的烷基部分与烷基具有相同的意义。取代烷硫基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同。
芳硫基和取代的芳硫基中的芳基部分与芳基具有相同的意义。取代芳硫基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同。
烷基磺酰基和取代的烷基磺酰基中的烷基部分与烷基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代烷基磺酰基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
芳基磺酰基和取代的芳基磺酰基中的芳基部分与芳基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代芳基磺酰基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
烷基亚磺酰基和取代的烷基亚磺酰基中的烷基部分与烷基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代烷基亚磺酰基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
芳基亚磺酰基和取代的芳基亚磺酰基中的芳基部分与芳基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代芳基亚磺酰基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
取代的脲基由-NH-CO-NH-R或者-NH-CO-N(-R)2表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
磷酸酰胺基由-NH-O-P(＝O)(-OH)-O-R或者-NH-O-P(＝O)(-O-R)2表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
取代的甲硅烷基由-SiH2-R、-SiH(-R)2、Si(-R)3表示，其中R是烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基或者取代的芳基。
烷氧羰基氧基和取代烷氧羰基氧基中的烷基部分与烷基具有相同的意义。取代烷氧羰基氧基的取代基的实例与取代烷基的取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
芳氧羰基氧基和取代芳氧羰基氧基中的芳基部分与芳基具有相同的意义，并且优选的范围也是相同的。取代芳氧羰基氧基的取代基的实例与盘核取代基的实例相同，并且优选的范围也是相同的。
在通式(I)中，n1是3至20的整数，优选3至15的整数，更优选3至12的整数，再更优选3至10的整数，仍再更优选4至8的整数，并且最优选为6。
在通式(I)中，R1、R2、R3、R4和R5每个表示氢原子或者取代基，并且取代基的实例包括盘核的取代基的实例。R1、R2、R3、R4和R5中任何两个可以结合成环，并且环的实例包括脂肪环或者芳香环。优选，R1、R2、R3、R4和R5每个独立地表示氢原子、取代或未取代的烷基、氰基、取代或未取代的烷氧羰基或者卤素原子。更优选，R1、R2、R3和R5都是氢原子。R4优选是取代的芳香环基团并且其实例包括下面的基团。
Figure A20058000882500171
R：-OCnH2n+1-O(CH2)nOCO-CH＝CH2n是1至10的整数，优选1至4的整数。
Figure A20058000882500172
R：-OCnH2n+1-O(CH2)nOCO-CH＝CH2-OCOO(CH2)nOCO-CH＝CH2n是1至10的整数，优选1至4的整数。
R2和R3对以及R4和R5对中每对相对于羰基氧基处于顺-反式位置关系。“顺式”意指相对于环丙烷环，取代基与羰基氧基处于同一方向，并且“反式”意指相对于环丙烷环平面，取代基与羰基氧基处于相反的方向。除非明确指出，对这种位置关系没有特别限制。
在通式(I)中，根据取代基R1、R2、R3、R4和R5的组合，存在对映体和非对映体的立体异构体，但是除非明确指出，没有特别限制。
由通式(I)表示的盘状化合物优选由下面的通式(II)表示：
Figure A20058000882500181
在通式(II)中，D表示盘核，n1表示3至20的整数，并且R1、R2、R3和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环，m表示1至5的整数，R6表示取代基，并且当存在多个R6时，它们可以是相同或者不同的，或者彼此结合形成环。
D、n1、R1、R2、R3和R5与通式(I)中定义的D、n1、R1、R2、R3和R5具有相同的意义，并且各自优选的范围也是相同的。
在通式(II)中，R6表示取代基，并且其实例包括盘核取代基的实例。R6优选是卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的烷氧羰基氧基或者取代或未取代的酰氧基。更优选地，至少一个R6是取代的烷基、取代的烷氧基、取代的烷氧羰基、取代的芳基、取代的芳氧基、取代的烷氧羰基氧基或者取代的酰氧基，并且在取代基的端部具有可聚合基团。
在通式(II)中，除非明确指出，R6的取代位置没有限制。优选在对位存在至少一个R6。
在通式(II)中，R5相对于羰基氧基存在顺-反位置关系。除非明确指出，该位置关系没有限制。顺式关系是优选的。
本发明的盘状化合物，例如由通式(I)表示的盘状化合物可以具有可聚合基团。在盘状化合物具有可聚合基团(可聚合的盘状化合物)的情况中，通过聚合反应可以固定盘状化合物盘平面的排列状态。
在由通式(I)表示的化合物具有可聚合基团的情况中，优选R4是取代的烷基、取代的烷氧基、取代的芳基或者取代的芳氧基，并且在取代基的端部存在可聚合基团。
可聚合的盘状化合物更优选地由下面的通式(III)表示：
在通式(III)中，D表示盘核，n1表示3至20的整数，并且R1、R2、R3和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环。
D、n1、R1、R2、R3和R5与通式(I)中定义的D、n1、R1、R2、R3和R5具有相同的意义，并且各自优选的范围也是相同的。
在通式(III)中，L表示二价连接基团，其选自氧原子、硫原子、羰基、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基及它们的组合。
亚烷基可以具有环状结构或者支链结构。亚烷基中碳原子的数量优选为1至30个。
取代亚烷基的亚烷基部分与亚烷基具有相同的意义。除了排除了烷基、取代的烷基、烯基、取代基的烯基、炔基和取代的炔基外，取代亚烷基的取代基的实例与通式(I)中盘核的取代基的实例相同。
亚芳基中碳原子的数量优选为1至30个。亚芳基优选是亚苯基或亚萘基，更优选是亚苯基，并且最优选是对亚苯基。
取代亚芳基的亚芳基部分与亚芳基具有相同的意义。取代亚芳基的取代基的实例与通式(I)中盘核的取代基的实例相同。
在通式(III)中，Q是可聚合基团。可聚合基团优选是环氧基团或者乙烯不饱和基团，并且最优选是乙烯不饱和基团。
作为用于本发明的盘状化合物特别优选的盘状化合物是由下面通式(IV)表示的三亚苯化合物：
Figure A20058000882500201
在通式(IV)中，D表示三亚苯基，n1表示3至6的整数，并且R1、R2、R3、R4和R5每个表示氢原子、具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烯基、具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烯氧基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳氧基、或者具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基。每个基团的定义和实例与通式(I)中的相同，并且各自优选的范围也相同。
在通式(IV)中，R1、R2、R3和R5每个优选是氢原子、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、氰基、卤素原子或者取代或未取代的烷氧基羰基。
在通式(IV)中，R4优选是具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基。在通式(IV)中，R4优选与羰基氧基处于反式位置。
由通式(IV)表示的三亚苯化合物可以具有可聚合基团。在具有可聚合基团的三亚苯化合物(可聚合的三亚苯化合物)的情况中，通过聚合反应可以固定包含三亚苯基的盘平面的排列状态。
在由通式(IV)表示的三亚苯化合物具有可聚合基团的情况中，优选R4是具有2至20个碳原子的取代烷基、具有2至20个碳原子的取代烷氧基、具有6至20个碳原子的取代芳基或者具有6至20个碳原子的取代芳氧基，并且在取代基的端部存在可聚合基团。
在通式(IV)中，存在不对称的碳原子，因此存在非对映体或对映体，但是在本发明中不区分它们并且包括所有这些化合物。即，不通过说明单个结构来区分立体异构体。
下面给出了由通式(I)表示的盘状化合物的实例。在下面所示的化合物中，由化合物后面的数值(x)表示化合物(x)。
Figure A20058000882500211
Figure A20058000882500221
Figure A20058000882500231
Figure A20058000882500251
Figure A20058000882500261
Figure A20058000882500281
Figure A20058000882500301
Figure A20058000882500311
本发明中公开的盘状化合物自身或者作为与另一种液晶的混合的结果可以表现出液晶特性。在通过使其与另一种盘状液晶混合来使用本发明的化合物的情况中，根据本发明的盘状化合物与全部液晶分子的比例优选为1至100重量％，更优选10至98重量％，并且最优选30至95重量％。
[光学各向异性层]
可以使用排列有由通式(I)表示的盘状化合物的光学各向异性材料作为延迟板(或者光学补偿片)的光学各向异性层。光学各向异性层表现出基于盘状化合物排列的光学各向异性。
光学各向异性层可以由包含本发明的盘状化合物并且附加包含其它材料(例如有助于控制盘状化合物排列的材料和有助于固定排列状态的材料)的组合物形成。当根据本发明的盘状化合物一旦被加热至形成液相的温度，然后在维持排列状态下冷却时，可以固定盘状化合物而不会损害液晶状态的排列模式。还可以通过加热已经向其中添加了聚合引发剂的组合物至形成液晶相的温度，并且在聚合后将其冷却的方法来固定根据本发明的盘状化合物。本发明中使用的“固定的排列状态”并不局限于维持排列的状态，尽管这是大多数典型的情况和优选的实施方案，其还可以指层不具有流动性并且可以稳定地维持固定的排列模式而不会由于外场或外力引起排列模式的变化的状态。
顺便提及，当最终固定了排列的状态时，液晶组合物不需要再表现出液晶性。例如，当使用可聚合的化合物作为液晶化合物时，随着由热、光等引发的聚合或者交联反应的进行，可聚合的化合物可能导致具有高的分子量并且丧失液晶性。
[延迟板]
可以通过使用上述盘状化合物来制备具有由盘状化合物形成的光学各向异性层的延迟板。即，可以使用根据本发明的盘状化合物作为光学各向异性层的原材料。例如，在使用本发明的具有可聚合基团的化合物制备光学各向异性层的情况中，该化合物单独聚合或者在制备过程中与另一种化合物聚合，并且最终制备出包含使用本发明的化合物作为聚合单元的聚合物的光学各向异性层。这种光学各向异性层也包括在本发明的范围内。
在一个实施方案中，延迟板包括透明载体和由根据本发明的盘状化合物形成的光学各向异性层。在此情况下，可以通过在取向膜上涂布包含本发明的盘状化合物以及根据需要的其它添加剂的组合物，并且固定反映如上所述的液晶状态的排列状态来制备光学各向异性层。在将液晶分子的排列状态固定到取向膜上后，可以将涂层转移到另一个载体上。固定在其排列状态中的液晶化合物既使在没有取向膜的情况下也可以维持排列状态。因此，延迟板可以不具有取向膜。光学各向异性层的厚度优选为0.1至20微米，更优选0.2至15微米，并且最优选0.5至10微米。
[光学各向异性层的添加剂]
可以在光学各向异性层的形成中加入盘状化合物中的添加剂的实例包括空气界面排列控制剂、抗脱落剂、聚合引发剂和可聚合的单体。
[空气界面排列控制剂]
在空气界面处，液晶化合物与空气界面成一定的预倾角(pretiltangle)排列。该预倾角包括三种预倾角，即由nx折射率方向和空气界面形成的预倾角、由ny折射率方向和空气界面形成的预倾角、以及由nz折射率方向和空气界面形成的预倾角。该预倾角的角度根据化合物的种类变化，因此空气界面处的预倾角必须根据目的自由控制。
使用例如电场或磁场的外场或者使用添加剂可以控制该预倾角，但是优选使用添加剂来控制。
添加剂优选是分子内包含一个或多个，优选两个或多个、具有6至40个碳原子的取代或未取代的脂肪烃基团、或者具有6至40个碳原子的取代或未取代的脂肪烃取代的低聚硅氧烷氧基团的化合物。例如，可以使用JP-A-2002-20363中描述的疏水排斥体积效应(hydrophobic excluded volume effect)化合物作为空气界面排列控制剂。
控制空气界面侧排列的添加剂的添加量基于盘状化合物优选为0.001至20重量％，更优选为0.01至10重量％，并且最优选为0.1至5重量％。
[抗脱落剂]
通常，可以将聚合物加入盘状化合物中适当地用作防止组合物涂层脱落的材料。只要其不会严重改变倾角或者抑制盘状化合物排列，所用的聚合物没有特别限制。
聚合物的实例包括那些在JP-A-8-95030中描述的聚合物，并且特别优选的聚合物的具体实例包括纤维素酯。纤维素酯的实例包括醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、羟丙基纤维素和醋酸丁酸纤维素。为了不抑制盘状液晶的排列，用于防止脱落的聚合物的添加量基于盘状化合物通常为0.1至10重量％，优选0.1至8重量％，更优选0.1至5重量％。
[聚合引发剂]
在本发明中，优选以单畴排列，即基本上均匀的排列固定液晶化合物。为此，当使用可聚合盘状化合物时，优选通过聚合反应固定盘状化合物。聚合反应包括使用热聚合引发剂的热聚合反应、使用光聚合引发剂的光聚合反应、以及通过电子束辐射的聚合反应，但是为了防止载体等由于热而变形或劣化，光聚合反应和借助电子束辐射的聚合反应是优选的。光聚合引发剂的实例包括α-羰基化合物(在美国专利第2,367,661和2,367,670号中描述)、偶姻醚(在美国专利第2,448,828号中描述)、α-烃取代的芳香偶姻化合物(在美国专利第2,722,512号中描述)、多核醌化合物(在美国专利第3,046,127和2,951,758号中描述)、三芳基咪唑二聚物和对氨基苯酮的组合(在美国专利第3,549,367号中描述)、吖啶和吩嗪化合物(在JP-A-60-105667和美国专利第4,239,850号中描述)、以及噁二唑化合物(在美国专利第4,212,970号中描述)。使用的光聚合引发剂的量基于涂布溶液的固体含量优选为0.01至20重量％，更优选0.5至5重量％。用于聚合盘状化合物的光辐射优选通过使用紫外线来进行。辐射能量优选为10mJ/m2至50J/cm2，更优选为50至800mJ/cm2。为了加速光聚合反应，可以在加热下进行光聚合。大气中的氧浓度影响聚合度，并因此当在空气中不能实现所需的聚合度时，优选通过氮气冲洗等降低氧浓度。氧浓度优选小于或等于10％、更优选小于或等于7％，并且最优选小于或等于3％。
[可聚合的单体]
在用于形成光学各向异性层的液晶组合物中，可以添加可聚合的单体。与液晶化合物一起使用的可聚合单体没有特别限制，只要其与液晶化合物具有相容性并且不会严重改变倾角或者抑制盘状化合物的排列，与液晶化合物一起使用的可聚合单体没有特别限制。在这些可聚合的单体中，优选的是具有聚合活性的烯键式不饱和基团(例如乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰基和甲基丙烯酰基)的化合物。可聚合单体的添加量基于液晶化合物通常为0.5至50重量％，优选1至30重量％。另外，当使用具有两个或多个官能团的单体时，可以提供增加取向膜和光学各向异性层之间粘附性的作用，并因此是特别优选的。
[涂布溶剂]
用于制备液晶组合物的溶剂优选是有机溶剂。有机溶剂的实例包括酰胺(例如N，N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例如二甲亚砜)、杂环化合物(例如吡啶)、烃(例如甲苯、己烷)、烷基卤化物(例如氯仿、二氯甲烷)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸丁酯)、酮(例如丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮)和醚(例如四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷)。其中，烷基卤化物、酯和酮是优选的。可以组合使用两种或更多种有机溶剂。
[涂布方法]
通过使用上述溶剂制备液晶组合物的涂布溶液，然后在排列盘状化合物的取向膜上涂布该溶液来形成光学各向异性层。可以通过公知的方法(例如线锭涂布、挤压涂布、直接凹版涂布、反模凹版涂布、模压涂布(die coating))涂布来涂布溶液。
[取向膜]
可以通过例如摩擦有机化合物(优选是聚合物)、倾斜气相沉积无机化合物、形成具有微沟槽的层或者根据Langmuir-Blodgett(LB膜)方法积聚有机化合物(例如ω-廿三碳酸、硬脂酸甲酯)的方法来提供取向膜。此外，能够在施用电场或磁场或者用光辐射时发挥排列功能的取向膜也是公知的。
只要其能够为提供在取向膜上的光学各向异性层的盘状化合物赋予所需的排列，所述取向膜可以是任何层，但是在本发明中，优选通过摩擦或者用光辐射，更优选通过摩擦聚合物来形成取向膜。通常通过在恒定的方向上用纸或布摩擦聚合物层表面几次来进行摩擦，但是在本发明中，优选通过在 Ekisho Binran(Handbook of Liquid Crystal)，Maruzen中描述的方法进行摩擦。取向膜的厚度优选为0.01至10微米，更优选为0.05至3微米。
顺便提及，在使用取向膜排列棒状液晶化合物并且在所排列的状态中固定棒状液晶化合物以形成光学各向异性层后，只将光学各向异性层转移到聚合物膜(或者透明载体)上。以其排列状态固定的棒状液晶化合物既使在没有取向膜的情况下也能维持排列状态。因此，取向膜对于延迟板不是必需的(尽管在延迟板的制备中是必要的)。
为了排列盘状化合物，使用调节取向膜表面能的聚合物(通常是用于排列的聚合物)。在许多关于液晶元件或者光学补偿片的出版物中描述了聚合物的具体种类。任何取向膜都优选具有可聚合基团，用于改善盘状化合物和透明载体之间的粘附性。可以通过在侧链上引入具有可聚合基团的重复单元来引入或者作为环状基团的取代基来引入可聚合基团。在界面上与液晶化合物形成化学键的取向膜是优选的，并且在JP-A-9-152509中描述了这种取向膜。
[取向膜的摩擦密度]
取向膜的摩擦密度和盘状化合物在界面上与取向膜的预倾角具有如下关系：随着摩擦密度增加，预倾角变小，而随着摩擦密度降低，预倾角变大。因此，通过改变取向膜的摩擦密度可以调节预倾角。可以通过在Ekisho Binran(Handbook of Liquid Crystal)，Ekisho Binran，HenshuIinkai，Maruzen编著(2000)中描述的方法来改变取向膜的摩擦密度。更具体地说，由公式(A)定量摩擦密度(L)：
公式(A)：
L＝N1{1+(2πrn/60v)}
其中，N是摩擦次数，l是摩擦辊的接触长度，r是辊的半径，n是辊的旋转数(rpm)，并且v是台子(stage)移动速度(每秒)。可以通过增加摩擦次数、摩擦辊的接触长度、辊的半径或者辊的旋转数(rotaionnumber)，或者降低台子移动速度来提高摩擦密度。另一方面，可以通过反过来增加或降低这些系数来降低摩擦密度。
[透明载体]
延迟板可以具有载体，并且载体优选是透明载体。只要其主要表现出光学各向异性并且保证80％或以上的透光度，载体的材料没有特别限制，但是聚合物膜是优选的。聚合物的具体实例包括纤维素酯(例如纤维素二醋酸酯、纤维素三醋酸酯)、降冰片烯基聚合物和聚(甲基)丙烯酸酯，并且使用它们的膜。可以适当地使用许多可商购的聚合物。其中，从光学性能考虑，纤维素酯是优选的，并且纤维素的低级脂肪酸酯是更优选的。低级脂肪酸意指具有6个或以下碳原子的脂肪酸，并且碳原子数优选为2、3或4。其具体的实例包括醋酸纤维素、丙酸纤维素和丁酸纤维素。其中，纤维素三醋酸酯是更优选的。还可以使用例如醋酸丙酸纤维素和醋酸丁酸纤维素的混合脂肪酸酯。此外，甚至在容易具有双折射的传统公知的聚合物，例如聚碳酸酯和聚砜的情况中，可以使用在国际公开第WO00/26705号中描述的通过改性分子而降低双折射的聚合物。
下面将详细地说明优选用作透明载体的纤维素酯。
纤维素酯优选是乙酰化程度为55.0至62.5％，更优选57.0至62.0％的醋酸纤维素。乙酰化程度意指每单位质量纤维素结合的乙酸的量。根据在ASTM：D-817-91(Test Method of Cellulose Acetate等)中描述的乙酰化程度的测量和计算来确定乙酰化程度。纤维素酯的粘均聚合度(DP)优选大于或等于250，更大于或等于290。用于本发明的纤维素酯优选具有窄的通过凝胶渗透色谱测量的分子量分布Mw/Mn(Mw是质均分子量，Mn是数均分子量)。具体地说，Mw/Mn值优选为1.0至1.7，更优选为1.3至1.65，并且最优选为1.4至1.6。
在纤维素三醋酸酯中，取代度在纤维素的2-、3-和6-位羟基上并不是以总取代度的1/3均匀地分布，而是6-位羟基上的取代度趋向于是小的。纤维素6-位羟基上的取代度优选大于2-和3-位羟基上的取代度。由酰基取代的6-位的羟基优选占总取代度的30至40％，更优选大于或等于31％，再更优选大于或等于32％。6-位的取代度优选大于或等于0.88。除了乙酰基外，6-位的羟基还可以被具有大于或等于3个碳原子的酰基(例如丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基、丙烯酰基)取代。每个位置上的取代度可以由NMR确定。可以参照在JP-A-11-5851中描述的方法，即合成实施例1(第0043-0044段)、合成实施例2(第0048-0049段)和合成实施例3(第0051-0052段)来合成具有高的6-位羟基取代度的纤维素酯。
在用作透明载体的聚合物膜，特别是在醋酸纤维素膜中，可以使用具有至少两个芳香环的芳香化合物作为延迟增加剂，从而调节延迟值。在使用这种延迟增加剂的情况中，每100重量份醋酸纤维素中延迟增加剂的用量为0.01至20重量份，优选0.05至15重量份，更优选0.1至10重量份。可以组合使用两种或更多种芳香化合物。芳香化合物的芳香环包括芳香烃环和芳香杂环。
芳香烃环优选是6-员环(即苯环)。芳香杂环通常是不饱和杂环。芳香杂环优选是5-、6-或7-员环，更优选是5-或6-员环。芳香杂环通常具有最大数量的双键。杂原子优选是氮原子、氧原子或者硫原子，更优选是氮原子。芳香杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环和1，3，5-三嗪环。该芳香环优选是苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、氮苯环、嘧啶环、吡嗪环或者1，3，5-三嗪环，更优选是苯环或者1，3，5-三嗪环。芳香化合物优选包含至少一个1，3，5-三嗪环。
芳香化合物中芳香环的数量优选为2至20个，更优选2至12个，再更优选2至8个，并且最优选2至6个。两个芳香环的结合关系可以分成(a)两个芳香环形成稠合环的情况，(b)两个芳香环通过单键直接键合的情况，以及(c)两个芳香环通过连接基团键合的情况(因为是芳香环所以不能形成螺键)。结合关系可以是(a)至(c)中的任何之一。举例来说，在国际公开第WO01/88574(小册子)和WO00/2619(小册子)、JP-A-2000-111914、JP-A-2000-275434和日本专利申请第2002-70009号中描述了这种延迟增加剂。
优选通过溶剂浇铸方法使用制备的醋酸纤维素溶液(浓液，dope)来制备醋酸纤维素膜。在浓液中，可以添加上述的延迟增加剂。将浓液浇铸到鼓或者带上，并且蒸发溶剂，形成膜。优选调节浇铸前的浓液的浓度，得到18至35％的固体含量。优选抛光所述鼓或者带的表面以提供镜面状态。在美国专利第2,336,310、2,367,603、2,492,078、2,492,977、2,492,978,、2,607,704、2,739,069和2,739,070、英国专利第640,731和736,892号、JP-B-45-4554(本文使用的术语“JP-B”意指经审查的专利申请)、JP-B-49-5614、JP-A-60-176834、JP-A-60-203430和JP-A-62-115035中描述了溶剂浇铸方法中的浇铸和干燥方法。优选将浓液浇铸到表面温度低于或等于10℃的鼓或者带上。在浇铸后，优选空气干燥浓液2秒或者更长。从所述鼓或者带上剥离所得的膜，并且通过从100℃至160℃顺序改变温度用热空气进一步干燥该膜，从而除去残留的溶剂。在JP-B-5-17844中描述了该方法。根据该方法，可以缩短从浇铸至剥离的时间。为了实施该方法，需要在浇铸时浓液在鼓或者带的表面温度下胶凝。
通过在例如卤代烃(例如二氯甲烷)、醇(例如甲醇、乙醇、丁醇)、酯(例如甲酸甲酯、乙酸甲酯)和醚(例如二噁烷、二氧戊环、二乙醚)的溶剂中溶解原材料片来制备浓液。溶解纤维素酰化产物的溶剂的代表性实例是二氯甲烷，但是从全球环境或工作环境考虑，优选所述溶剂基本上不含例如二氯甲烷的卤代烃。本文使用的术语“基本上不含卤代烃”意指有机溶剂中卤代烃的百分数小于5重量％(优选小于2重量％)。在2001年3月15日出版的JIII Journal of Technical Disclosure第2001-1745号，(以下简称作“Technical Disclosure第2001-1745号”)中详细说明了基本上不含例如二氯甲烷的卤代烃的纤维素酰化产物膜以及其制备方法。
使用所制备的醋酸纤维素溶液(浓液)，还可以浇铸两层或多层浓液来形成膜。将浓液浇铸到鼓或者带上，并且蒸发溶剂，形成膜。优选调节浇铸前的浓液的浓度，得到10至40％的固体含量。优选抛光所述鼓或者带的表面以提供镜面状态。在浇铸多种醋酸纤维素溶液的情况中，可以通过从在载体行进方向上间隔提供的多个浇铸口浇铸各种含醋酸纤维素的溶液，从而堆叠各层。例如，可以使用在JP-A-61-158414、JP-A-1-122419和JP-A-11-198285中描述的方法。此外，可以通过从两个浇铸口浇铸醋酸纤维素溶液来制备膜，并且例如可以使用在JP-B-60-27562、JP-A-61-94724、JP-A-61-947245、JP-A-61-104813、JP-A-61-158413和JP-A-6-134933中描述的方法。另外，也可以使用在JP-A-56-162617中描述的浇铸醋酸纤维素膜的方法，其中用低粘度的醋酸纤维素溶液包裹高粘度的醋酸纤维素溶液流并且基本上同时挤出高粘度和低粘度的醋酸纤维素溶液。
可以进一步拉伸醋酸纤维素膜来调节延迟值。拉伸百分数优选为0至100％。在拉伸用于本发明的醋酸纤维素膜的情况中，优选使用拉幅机拉伸，并且为了高精度地控制慢轴，优选尽可能减小例如右边和左边拉幅机夹之间的速度差异或者脱离时间的差异。
在纤维素酯膜中，可以添加增塑剂以改善机械性质或者加快干燥速度。使用磷酸酯或者羧酸酯作为增塑剂。磷酸酯的实例包括磷酸三苯酯(TPP)和三甲苯基磷酸酯(TCP)。羧酸酯以邻苯二甲酸酯和柠檬酸酯为代表。邻苯二甲酸酯的实例包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)和邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)。柠檬酸酯的实例包括邻-乙酰基柠檬酸三乙酯(OACTE)和邻-乙酰基柠檬酸三丁酯(OACTB)。羧酸酯的其它实例包括油酸丁酯、蓖麻油酸甲基乙酰酯、癸二酸二丁酯和各种偏苯三酸酯。其中，基于邻苯二甲酸酯的增塑剂(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)是优选的，并且DEP和DPP是更优选的。基于纤维素酯的量，增塑剂的添加量优选为0.1至25重量％，更优选从1至20重量％，并且最优选3至15重量％。
在纤维素酯膜中，可以添加老化抑制剂(例如抗氧化剂、过氧化物分解剂、自由基抑制剂、金属减活化剂(in-activators)、除氧剂和胺)或者紫外线抑制剂。在JP-A-3-199201、JP-A-5-1907073、JP-A-5-194789、JP-A-5-271471和JP-A-6-107854中描述了老化抑制剂。基于所制备的溶液(浓液)，老化抑制剂的添加量优选为0.01至1％重量，更优选为0.01至0.2％重量。如果添加量小于0.01％重量，几乎不能获得老化抑制剂的作用，而如果添加量超过1％重量，老化抑制剂有时渗出到膜表面上。特别优选的老化抑制剂的实例是丁酸化的羟基甲苯(BHT)。在JP-A-7-11056中描述了紫外线抑制剂。
醋酸纤维素膜优选接受表面处理。表面处理的具体实例包括电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理和紫外线照射处理。如JP-A-7-333,433中所述提供底涂层也是优选的。在这些处理中，从保持膜的平整度来看，优选将醋酸纤维素膜的温度设置为小于或等于Tg(玻璃化转变温度)，具体地说小于或等于150℃。
从与取向膜等的粘附性考虑，醋酸纤维素膜的表面处理优选是酸处理或者碱处理，即醋酸纤维素的皂化处理。
下面参考作为实施例的碱皂化处理详细说明表面处理。
优选通过将膜表面浸在碱溶液中、用酸性溶液中和、用水洗涤并干燥的周期来进行碱皂化处理。碱溶液的实例包括氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液。氢氧化物的当量浓度优选为0.1至3.0mol/L，更优选为0.5至2.0mol/L。碱溶液的温度优选从室温至90℃，更优选为40至70℃。
醋酸纤维素膜的表面能优选为55mN/m或更大，更优选从60至75mN/m。
醋酸纤维素薄膜的厚度通常为5至500微米，优选为20至250微米，更优选为30至180微米，再更优选为30至110微米。
通过使延迟板与偏振膜结合可以将延迟板用于椭圆偏光板。此外，当与偏光板组合用于透射型、反射型或者透反型(tranflective)液晶显示装置时，偏光板有助于视角的扩大。下面说明使用所述延迟板的椭圆偏光板和液晶显示装置。
[椭圆偏光板]
可以通过堆叠延迟板和偏振膜来制备椭圆偏光板。通过使用延迟板，可以提供能够扩大液晶显示装置视角的椭圆偏光板。偏振膜包括碘型偏振膜、使用二色性染料的染料型偏振膜和多烯型偏振膜。碘型偏振膜和染料型偏振膜通常使用基于聚乙烯醇的薄膜来制备。偏振膜的偏振轴相应于与膜的拉伸方向垂直的方向。
在延迟板的光学各向异性层侧上堆叠偏振膜。在与堆叠光学各向异性层的侧面相对的偏振膜表面上，优选形成透明的保护膜。透明保护膜优选具有大于或等于80％的透光率。对于透明保护膜，通常使用纤维素酯膜，三乙酰基纤维素膜是优选的。优选通过溶剂浇铸方法形成纤维素酯膜。透明保护膜的厚度优选为20至500微米，更优选50至200微米。
[液晶显示装置]
通过采用使用本发明盘状化合物的延迟板，可以提供视角扩大的液晶显示装置。液晶显示装置通常包括液晶元件、偏振元件和延迟板(光学补偿片)。偏振元件通常包括偏振膜和保护膜。至于偏振膜和保护膜，可以使用上述关于椭圆偏光板说明的那些膜。在JP-A-6-214116号、美国专利第5583679和5646703号以及德国专利公开第3911620A1号中描述了用于TN模式液晶元件的延迟板(光学补偿片)。在JP-A-10-54982号中描述了用于FLC模式液晶元件的光学补偿片；在美国专利第5805253号和国际公开第WO96/37804号中描述了用于OCB模式或HAN模式液晶元件的光学补偿片；在JP-A-9-26572号中描述了用于STN模式液晶元件的光学补偿片；并且在日本专利2,866,372号中描述了用于VA模式液晶元件的光学补偿片。
在本发明中，通过参考这些专利文献可以制备用于各种模式液晶元件的延迟板(光学补偿片)。延迟板可以用于各种显示模式的液晶显示装置，例如TN(扭曲向列)模式、IPS(面内开关)模式、FLC(铁电液晶)模式、OCB(光学补偿弯曲)模式、STN(超扭曲向列)模式、VA(垂直排列)模式和HAN(混合排列向列)模式。延迟板对于TN(扭曲向列)或OCB(光学补偿弯曲)模式的液晶显示装置的光学补偿是特别有效的。
                        实施例
下面参照实施例更详细地说明本发明。只要能达到本发明的目的，可以适当地修改下面实施例中使用的材料、用量、比例和含量以及工艺程序。因此，本发明不局限于这些具体实施例。
可以根据下面的合成实施例来合成由通式(I)表示的盘状化合物。
                [合成实施例1]
由下面的途径合成化合物(1)。相转变温度是通过偏光显微镜观察测量的值(同样适用于合成实施例2和下面的实施例)。
Figure A20058000882500451
在氮气气氛下，向包含4-溴酚(32.3克，187毫摩尔)和叔丁基丙烯酸酯(34毫升，234毫摩尔)的三乙胺(200毫升)溶液中加入醋酸钯(0.42克，1.87毫摩尔)和三(邻甲苯基)膦(2.28克，7.49毫摩尔)，并且将所得溶液在90℃下搅拌4小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和稀盐酸水溶液后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且通过使用乙酸乙酯-己烷混合溶剂作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化残余物，得到35.0克(产率：85％)(A-1)。
在氮气气氛下，向包含(A-1)(22.0克，0.1摩尔)和二甲基硫酸(18.9克，0.15摩尔)的二甲基乙酰胺(300毫升)溶液中加入碳酸钾(27.6克，0.2摩尔)，并且将所得溶液在100℃下搅拌5小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且通过使用乙酸乙酯-己烷混合溶剂作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化残余物，得到21.8克(产率：93％)(A-2)。
在氮气气氛下，向氢化钠(1.2克，50毫摩尔)和三甲基碘化锍(11.0克，50毫摩尔)中逐滴加入二甲亚砜(70毫升)。在证实不再产生氢气后，进一步搅拌该溶液30分钟，并且向其中加入(A-2)(9.0克，38.4毫摩尔)的二甲亚砜(10毫升)溶液，接着在50℃下搅拌3小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，得到8.6克粗产物(A-3)(产率：90％)。
随后，向(A-3)(7.4克，30毫摩尔)的丙酮(70毫升)溶液中加入30毫升盐酸水溶液(36％)，并且使所得溶液回流1小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且从乙酸乙酯-己烷混合溶剂中结晶残余物，得到5.4克(A-4)(产率：88％)。
在氮气气氛下，在冰冷却下向(A-4)(1.3克，5毫摩尔)的四氢呋喃(20毫升)溶液中加入甲烷磺酰氯(0.39毫克，5毫摩尔)，并且向其中逐滴加入乙基二异丙基胺(0.87毫升，5毫摩尔)。在逐滴添加完成后，将温度升高至室温，并且搅拌所得溶液30分钟。在通过薄层色谱(TLC)验证反应后，冰浴冷却反应溶液，向其中添加2,3，6，7，10，11-六羟基三亚苯一水合物(0.17克，0.5毫摩尔)的四氢呋喃(20毫升)溶液，并且再逐滴添加乙基二异丙基胺(0.7毫升，4毫摩尔)。在逐滴添加完成后，添加催化量的N，N-二甲基氨基吡啶，并且在此状态下，升高温度至室温，接着搅拌3小时。随后，通过甲醇(150毫升)，然后从乙酸乙酯-己烷混合溶剂中结晶过滤获得的固体组分，得到0.5克化合物(1)(产率：73％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)
δ1.30-1.45(6H，m)，1.70-1.80(6H，m)，2.05-2.15(6H，m)，2.65-2.80(6H，m)，3.80(18H，s)，6.81(12H，d，J＝8.0Hz)，7.01(12H，d，J＝8.0Hz)，7.06(12H，d，J＝8.0Hz)，8.22(6H，s)；质谱(M+Na)/(POSI)＝1392；相转变温度：Cry100℃，Col 170℃，ND 235℃ Iso。
                   [合成实施例2]
除了将合成实施例1中的二甲基硫酸改变为溴丁烷外，按照与合成实施例1中相同的方法合成出化合物(2)，产率(43％)(5个步骤)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)
δ0.99(6H，t，J＝7.2Hz)，1.30-1.65(30，m)，1.70-1.95(18H，m)，2.05-2.15(6H，m)，2.65-2.80(6H，m)，3.94(12H，t，J＝6.4Hz)，6.80(12H，d，J＝8.0Hz)，7.01(12H，d，J＝8.0Hz)，7.04(12H，d，J＝8.0Hz)，8.22(6H，s)；质谱(M+Na)/(POSI)＝1632；相转变温度：Cry 75℃，Col 100℃，ND 197-210℃ Iso。
                  [合成实施例3]
通过下面的途径合成化合物(3)。
向对羟基肉桂酸(200克，1.22摩尔)的乙醇(1.5升)溶液中添加浓硫酸(20毫升)，并且使所得溶液回流6小时。使所得反应溶液冷却，并且在减压蒸馏除去1升乙醇，并添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用碳酸氢钠水溶液中和有机相，用饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，得到226克(B-1)(产率：97％)。
向(B-1)(57.6克，0.3摩尔)的二氯甲烷(600毫升)溶液中添加甲氧基乙氧基二氯甲烷(MEMCl)(51.4毫升)，然后在保持反应系统的温度小于或等于30℃下逐滴加入二乙基异丙基胺(78.4毫升，0.45毫摩尔)。在此情况下，搅拌所得溶液3小时并且在加入饱和盐水后，液相分离，并且用稀的盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，得到77.4克(B-2)(产率：92％)。
在氮气气氛下，向氢化钠(9.2克，228毫摩尔)和三甲基碘化锍(50.2克，228毫摩尔)中逐滴加入二甲亚砜(160毫升)。在证实不再产生氢气后，进一步搅拌该溶液30分钟，并且向其中加入(B-2)(49.2克，175.6毫摩尔)的二甲亚砜(600毫升)溶液，接着在50℃下搅拌3小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，得到33.6克粗产物(B-3)(产率：65％)。
随后，向(B-3)(20.4克，69.3毫摩尔)的乙醇(200毫升)溶液中加入对甲苯磺酸吡啶盐(17.4克，69.3毫摩尔)，并且使所得溶液回流1小时，然后搅拌6小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且通过使用乙酸乙酯-己烷混合溶剂作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化残余物，得到13.0克(B-4)(产率：91％)。
在氮气气氛下，向(B-4)(12.4克，60毫摩尔)的N，N’-二甲基乙酰胺(150毫升)溶液中加入溴代乙醇(11.2克，90毫摩尔)和碳酸钾(12.4克，90毫摩尔)，并且在内部温度为110℃下搅拌所得溶液5个小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且通过使用乙酸乙酯-己烷混合溶剂作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化残余物，得到14.0克(B-5)(产率：93％)。
向(B-5)(14.0克，55.5毫摩尔)的四氢呋喃(100毫升)溶液中加入通过在100毫升水中溶解氢氧化锂一水合物(4.2克，100毫摩尔)制备的水溶液，并且在回流下搅拌所得溶液6个小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且通过使用乙酸乙酯-己烷混合溶剂作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化残余物，得到11.7克(B-6)(产率：95％)。
随后，向(B-6)(7.4克，33.2毫摩尔)的四氢呋喃(100毫升)溶液中加入丙烯酸氯(3.24毫升，40毫摩尔)、二甲基苯胺(5.06毫升，40毫摩尔)和硝基苯(0.3毫升)，并且在内部温度为60℃下搅拌所得溶液3个小时。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且向残余物中添加N，N’-二甲基乙酰胺(100毫升)和三乙胺(5.6毫升，40毫摩尔)。使所得反应溶液冷却，并且在添加乙酸乙酯和饱和盐水后，液相分离，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且从乙酸乙酯-己烷混合溶剂中结晶残余物，得到7.2克(B-7)(产率：78％)。
在氮气气氛下，在冰冷却下向(B-7)(4.1克，14.8毫摩尔)的四氢呋喃(100毫升)溶液中加入甲烷磺酰氯(1.15毫克，14.8毫摩尔)，并且向其中逐滴加入二乙基异丙基胺(2.58毫升，14.8毫摩尔)。在逐滴添加完成后，将温度升高至室温，并且搅拌所得溶液30分钟。在通过薄层色谱(TLC)验证反应后，冰浴冷却反应溶液，向其中添加2，3，6，7，10，11-六羟基三亚苯一水合物(0.63克，1.85毫摩尔)的四氢呋喃(50毫升)溶液，并且再逐滴添加二乙基异丙基胺(2.13毫升，12.25毫摩尔)。在逐滴添加完成后，添加催化量的N，N-二甲基氨基吡啶，并且在此状态下，升高温度至室温，接着搅拌3小时。在添加乙酸乙酯和饱和盐水后液相分离所得反应溶液，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且通过使用乙酸乙酯-己烷混合溶剂作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化残余物，然后从冰浴冷却的甲醇中结晶，得到2.8克化合物(3)(产率：82％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)
δ1.30-1.45(6H，m)，1.70-1.85(6H，m)，2.05-2.20(6H，m)，2.65-2.80(6H，m)，4.19(12H，t，J＝6.4Hz)，4.52(12H，t，J＝6.4Hz)，5.87(6H，d，J＝10.4Hz)，6.17(6H，d，.d，J＝10.4Hz，17.2Hz)，6.46(6H，d，J＝17.2Hz)，6.83(12H，d，J＝8.0Hz)，7.03(6H，d，J＝8.0Hz)，7.06(6H，d，J＝8.0Hz)，8.24(6H，s)；质谱(M+Na)/(POSI)＝1896；相转变温度：Cry70℃，ND 127℃ Iso。
                 [合成实施例4和5]
除了将合成实施例3中的溴代乙醇分别改变为溴代丙醇和溴代丁醇外，按照与合成实施例3中相同的方法合成出化合物(4)和(5)。此时，获得33％产率的化合物(4)(8个步骤)和24％产率的化合物(5)(8个步骤)。
化合物(4)：
1H NMR(400MHz，CDCl3)
δ1.30-1.45(6H，m)，1.70-1.85(6H，m)，2.05-2.20(18H，m)，2.65-2.80(6H，m)，4.04(12H，t，J＝7.2Hz)，4.37(12H，t，J＝6.4Hz)，5.84(6H，d，J＝10.4Hz)，6.13(6H，d，d，J＝10.4Hz，17.2Hz)，6.42(6H，d，J＝17.2Hz)，6.81(12H，d，J＝8.0Ho)，7.01(6H，d，J＝8.0Hz)，7.05(6H，d，J＝8.0Hz)，8.19(6H，s)；质谱(M+Na)/(POSI)＝1980；相转变温度：Cry65℃，ND 147℃ Iso。
化合物(5)：
1H NMR(400MHz，CDCl3)
δ1.30-1.45(6H，m)，1.70-1.85(6H，m)，2.05-2.20(30H，m)，2.65-2.80(6H，m)，3.98(12H，t，J＝6.8Hz)，4.25(12H，t，J＝6.4Hz)，5.83(6H，d，J＝10.4Hz)，6.13(6H，d，d，J＝10.4Hz，17.2Hz)，6.42(6H，d，J＝17.2Hz)，6.81(12H，d，J＝8.0Hz)，7.02(6H，d，J＝8.0Hz)，7.06(6H，d，J＝8.0Hz)，8.21(6H，s)；质谱(M+Na)/(POSI)＝2064；相转变温度：Cry70℃，ND 130℃ Iso。
                [合成实施例6]
通过下面的途径合成化合物(17)。
Figure A20058000882500531
向通过合成实施例3中的方法合成的(B-4)(20.6克，0.1摩尔)的四氢呋喃(200毫升)溶液中添加200毫升氢氧化锂一水合物(21克，0.5摩尔)的水溶液，并且在回流下搅拌所得溶液5小时。冷却所得反应溶液，通过添加乙酸乙酯和稀盐酸水溶液中和，然后液相分离，并且用饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，然后从乙酸乙酯-己烷混合溶剂中结晶，得到14.8克(C-1)(产率：83％)。
随后，向(C-1)(7.3克，41毫摩尔)的四氢呋喃(100毫升)溶液中添加丙烯酸氯(7.1毫升，87毫摩尔)，然后在0℃下逐滴加入二甲基异丙基胺(15.2毫升，87毫摩尔)。在逐滴添加完成后，搅拌所得溶液1小时，并且向其中加入吡啶(10毫升)和水(10毫升)，接着在室温下搅拌1小时。在添加乙酸乙酯和稀盐酸水溶液后，液相分离所得反应溶液，并且用稀的盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且从乙酸乙酯-己烷混合溶剂中结晶残余物，得到7.0克(C-2)(产率：74％)。
在氮气气氛下，在冰冷却下向(C-2)(2.32克，10毫摩尔)的四氢呋喃(40毫升)溶液中加入甲烷磺酰氯(0.77毫克，10毫摩尔)，并且向其中逐滴加入二乙基异丙基胺(1.74毫升，10毫摩尔)。在逐滴添加完成后，将温度升高至室温，并且搅拌所得溶液30分钟。在通过薄层色谱(TLC)验证反应后，冰浴冷却反应溶液，向其中添加2，3，6，7，10，11-六羟基三亚苯一水合物(0.43克，1.25毫摩尔)的四氢呋喃(40毫升)溶液，并且再逐滴添加乙基二异丙基胺(1.52毫升，8.75毫摩尔)。在逐滴添加完成后，添加催化量的N，N-二甲基氨基吡啶，并且在此状态下，升高温度至室温，接着搅拌3小时。在添加乙酸乙酯和饱和盐水后液相分离所得反应溶液，并且用稀盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相，然后在无水硫酸镁上干燥。此后，减压蒸馏除去溶剂，并且通过使用二氯甲烷-甲醇混合溶剂作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化残余物，然后从冰浴冷却的甲醇中结晶，得到1.6克化合物(17)(产率：81％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)
δ1.35-1.50(6H，m)，1.70-1.90(6H，m)，2.10-2.20(6H，m)，2.70-2.85(6H，m)，6.02(6H，d，J＝10.4Hz)，6.33(6H，d，d，J＝10.4Hz，17.2Hz)，6.61(6H，d，J＝17.2Hz)，7.00-7.20(24H，m)，8.21(6H，s)；质谱(M+Na)/(POSI)＝1632；相转变温度：Cry 95℃，Col 114℃，ND 160℃ Iso。
            [合成实施例7]
通过下面的途径合成化合物(18)。
Figure A20058000882500551
向其中溶解有2，3，6，7，10，11-六羟基三亚苯一水合物(1.7克，5.0毫摩尔)的四氢呋喃(200毫升)溶液中加入环丙基碳酰氯(4.5毫升，50.0毫摩尔)，并且在冰浴冷却下向其中逐滴添加吡啶(15毫升)。在逐滴添加完成后，在室温下搅拌所得溶液2小时，并且使所得反应溶液通过甲醇(500毫升)。过滤取出固体组分并且从乙酸乙酯-己烷混合溶剂中结晶，得到3.3克化合物(18)(产率：90％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)
δ1.00-1.10(12H，m)，1.20-1.30(12H，m)，1.90-2.00(6H，m)，8.14(6H，s)；质谱(M+Na)/(POSI)＝755；熔点：大于或等于300℃。
                        [实施例1至3]
(液晶元件的制备)
将各向同性的液态本发明化合物(1)、(2)或(8)注入具有水平取向膜的元件中，其中玻璃到玻璃的间距为25微米。在均匀注入化合物后，降低元件温度直至产生盘状向列型状态，并且在低于Iso点温度(引起盘状向列相向各向同性液体转化的温度)10℃的温度下熟化液晶，从而在水平排列状态中取向。如此，制备出液晶元件。本文中使用的术语“水平排列”意指液晶分子的长轴方向(例如在盘状液晶分子情况中盘核的盘平面)与液晶层的水平面(例如在载体上形成液晶层的情况中的载体表面)平行。
                [比较实施例1和2]
(液晶元件的制备)
除了使用下面所示的比较液晶化合物(1)或(2)代替实施例1至3中使用的化合物外，按照与实施例1至3中相同的操作制备液晶元件。
比较液晶化合物(1)
比较液晶化合物(2)
Figure A20058000882500562
[波长色散值的测量]
对于实施例1至3及比较实施例1和2中获得的每种液晶元件，使用KOBRA(Oji Scientific Instruments制造)测量波长与从层平面法线方向倾斜40°的方向上的延迟值的关系。通过用478纳米下的延迟值除以747纳米获得的值来表示波长色散值。结果表示在表1中。
(Δn的测量)
在改变观测角度下，使用KOBRA 21ADH(Oji ScientificInstruments制造)测量实施例1至3及比较实施例1和2中获得的每种液晶元件在545纳米下的延迟值，并且假定这是折射率椭圆模式，通过在 Designing Concepts of the Discotic Negative Compensation Films SID98 DIGEST中描述的方法计算Δn。结果表示在表1中。
                        表1
 液晶化合物   波长色散值 Δn(545纳米)
 实施例1  化合物(1)   1.13 0.112
 实施例2  化合物(2)   1.13 0.097
 实施例3  化合物(8)   1.14 0.108
 比较实施例1  比较液晶化合物(1)   1.25 0.088
 比较实施例2  比较液晶化合物(2)   1.31 0.105
从表1中的结果可见当比较比较液晶化合物(1)和比较液晶化合物(2)时，在比较液晶化合物(2)的情况中，Δn是大的，但是波长色散值也是大的，并且可以看出在传统化合物中，Δn处于与波长色散值的权衡(trade off)关系(顾此失彼的关系)中。另一方面，在实施例1至3中，获得了大的Δn和小的波长色散值，并且这证实在这些实施例中使用的本发明的化合物不存在上述顾此失彼的关系。
                [实施例4]
(透明载体的制备)
将下面的组分加入混合罐中，并且在加热下搅拌，从而制备出醋酸纤维素溶液(以下有时称作“浓液”)。
醋酸纤维素酯溶液的组成
乙酰化度60.9％的醋酸纤维素          100重量份
磷酸三苯酯                          6.5重量份
磷酸联苯二苯酯                      5.2重量份
下面所示的延迟增加剂(1)          0.1重量份
下面所示的延迟增加剂(2)          0.2重量份
二氯甲烷                         310.25重量份
甲醇                             54.75重量份
1-丁醇                           10.95重量份
延迟增加剂(1)
Figure A20058000882500581
延迟增加剂(2)
Figure A20058000882500582
从浇铸口将上面制备的浓液浇铸到冷却至0℃的鼓上。在溶剂含量为70重量％的状态下剥离所形成的膜，并且在通过销钉拉幅机在膜的横向上固定了两端后，在保持在横向(与加工方向垂直的方向)上拉伸3％的距离下干燥所述膜至溶剂含量在3-5重量％的范围内。此后，通过在热处理装置的辊间传输来进一步干燥所述膜并且调节，从而在超过120℃的区域中，拉伸百分数基本上变成0％并且横向上的拉伸百分数与加工方向上的拉伸百分数的比例成为0.75(考虑剥离时加工方向上4％的拉伸)。如此，制备出100微米厚的醋酸纤维素膜。在632.8纳米的波长下测量所制备的膜的延迟值，结果厚度方向上的延迟值为40纳米并且面内延迟值为4纳米。使用所制备的醋酸纤维素膜作为透明载体。
(第一底涂层的形成)
在上面制备的透明载体上，以28ml/m2的量涂布具有下面组成的涂布溶液并且干燥以形成第一底涂层。
  用于第一底涂层的涂布溶液的组成
  明胶   5.44重量份
  甲醛   1.38重量份
  水杨酸   1.62重量份
  丙酮   391重量份
  甲醇   158重量份
  二氯甲烷   406重量份
  水   12重量份
(第二底涂层的形成)
在第一底涂层上面，以7ml/m2的量涂布具有下面组成的涂布溶液并且干燥以形成第二底涂层。
  用于第二底涂层的涂布溶液的组成
  下面所示的阴离子聚合物   0.77重量份
  柠檬酸单乙酯   10.1重量份
  丙酮   200重量份
  甲醇   877重量份
  水   40.5重量份
阴离子聚合物
Figure A20058000882500591
(底层的形成)
在透明载体的相反表面上，以25ml/m2的量涂布具有下面组成的涂布溶液并且干燥以形成底层。
  用于底层的涂布溶液的组成
  乙酰化度55％的纤维素二醋酸酯   6.56重量份
  基于二氧化硅的消光剂   0.65重量份
  丙酮   679重量份
  甲醇   104重量份
(取向膜的形成)
在甲醇/水混合溶剂(体积比＝20/80)中溶解下面所示的改性聚乙烯醇和戊二醛(5重量％的改性聚乙烯醇)，制备出5重量％的溶液。
Figure A20058000882500601
将上面制备的溶液涂布到第二底涂层上，用100℃的热空气干燥120秒，然后摩擦形成取向膜。所得取向膜的厚度为0.5微米。取向膜的摩擦方向与透明载体的浇铸方向平行。
(光学各向异性层的形成)
在上面制备的取向膜的摩擦处理的表面上，使用#4线锭涂布具有下面组成的用于光学各向异性层的涂布溶液。
  用于光学各向异性层的涂布溶液的组成
  本发明的液晶化合物(化合物(4))   100重量份
  环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360，由Osaka Organic Chemical Industry有限公司生产) 9.9重量份
  光聚合引发剂(Irgacure 907，由Nippon Ciba-Geigy生产)   3.3重量份
  敏化剂(Kayacure DETX，由Nippon Kayaku有限公司生产)   1.1重量份
  甲乙酮   250重量份
使上面涂布有光学各向异性层的膜在恒温室中接受排列处理，并且在通过照射200mJ/cm2的紫外线固定光学各向异性层的排列状态后，将膜冷却至室温，从而制备出光学补偿片。光学补偿片的厚度为1.82微米。
                        [实施例5]
(光学各向异性层的形成)
除了使用化合物(3)代替在实施例4中使用的化合物(4)外，在按照与实施例4相同的方法制备的取向膜的摩擦处理的表面上，按照与实施例4相同的方法形成光学各向异性层。所得光学各向异性层的厚度为1.80微米。
                        [实施例6]
(光学各向异性层的形成)
除了使用化合物(5)代替在实施例4中使用的化合物(4)外，在按照与实施例4相同的方法制备的取向膜的摩擦处理的表面上，按照与实施例4相同的方法形成光学各向异性层。所得光学各向异性层的厚度为1.84微米。
                        [比较实施例3]
在实施例4中制备的取向膜上，使用#4线锭涂布具有下面组成的用于光学各向异性层的涂布溶液。
                        用于光学各向异性层的涂布溶液
  比较的盘状液晶化合物(Y)   100重量份
  环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360，由Osaka Organic Chemical Industry有限公司生产)   9.9重量份
  光聚合引发剂(Irgacure 907，由Nippon Ciba-Geigy生产)   3.3重量份
  敏化剂(Kayacure DETX，由Nippon Kayaku有限公司生产)   1.1重量份
  醋酸丁酸纤维素酯(CAB551-0.2，由Eastman Chemical生产)   2.2重量份
  醋酸丁酸纤维素酯(CAB531-1，由Eastman Chemical生产)   0.55重量份
  甲乙酮   250重量份
比较的盘状液晶化合物(Y)：
Figure A20058000882500621
使上面涂布有光学各向异性层的膜接受排列处理，并且在通过照射200mJ/cm2的紫外线固定光学各向异性层的排列状态后，将膜冷却至室温，从而制备出光学补偿片。所形成的光学各向异性层的厚度为1.90微米。
                    [比较实施例4]
除了使用下面所示的比较盘状液晶化合物(Z)代替比较实施例3的比较盘状液晶化合物(Y)外，通过与比较实施例3中相同的操作制备光学补偿片。所形成的光学各向异性层的厚度为1.88微米。
盘状液晶化合物(Z)：
Figure A20058000882500631
(液晶显示装置的制备)
在上面具有ITO电极的玻璃衬底上提供聚酰亚胺取向膜，并对其进行摩擦处理。以5微米的间隔布置两片所得的玻璃衬底，从而取向膜的表面彼此相对并且取向膜的摩擦方向成直角。在两片衬底间的间隙中，注入棒状液晶分子(ZL4792，由Merck & Co.，Inc.)以形成棒状液晶层。棒状液晶分子的Δn是0.0969。在如此制备的TN液晶元件的两侧上，布置两片上面制备的延迟板，并且粘附以使得光学各向异性层面对液晶元件衬底。此外，将两片偏振片粘附到各延迟板的外侧，从而制备出液晶显示装置。此处，排列延迟板和偏振片，从而使延迟板取向膜的摩擦方向与相邻的液晶元件的取向膜的摩擦方向不平行，并且使偏振片的吸收轴与液晶元件的摩擦方向平行。
对所制备的液晶显示装置的液晶元件施加电压。通过将对比度定义为白色显示为2V并且黑色显示为5V时黑色显示和白色显示间的透射比，测量上/下和右/左侧的对比度为10并且不发生灰度反转(gradation reveral)的区域作为视角。另外，用眼睛检查白色显示和黑色显示中色调的角度依赖性。结果表示在表2中。
                                        表2
延迟板 Δn   膜厚(微米)   波长色散          视角   色调变化
  上/下   右/左
 实施例4   0.11   1.82   1.14   95°   147°   看不出
 实施例5   0.12   1.80   1.15   95°   147°   看不出
 实施例6   0.10   1.84   1.16   94°   147°   看不出
 比较实施例3   0.07   1.90   1.24   92°   145°   看得出
 比较实施例4   0.09   1.88   1.29   92°   145°   明显看出
可以看出当使用在实施例4至6中使用的本发明的化合物时，与比较实施例3中使用的传统上公知的盘状液晶化合物(Y)相比，波长色散变小。此外，尽管波长色散小，但是Δn值大于传统上公知的盘状液晶化合物(Y)，因此可以形成厚度与传统技术中的膜厚度在相同范围内的膜。另外，与使用液晶化合物(Z)(JP-A-2001-166147中描述的侧链上具有肉桂酸衍生物的三亚苯化合物)的比较实施例4相比，实施例4至6中的波长色散是非常小的，并且改善色调变化的作用是大的。
                    [实施例7]
(光学补偿膜的制备)
(载体的制备)
通过将下面的组分加入混合罐中并且在加热下搅拌以溶解各种组分来制备醋酸纤维素溶液。
            醋酸纤维素酯溶液的组成
  乙酰化度60.9％的醋酸纤维素   100重量份
  磷酸三苯酯(增塑剂)   7.8重量份
  磷酸联苯二苯酯(增塑剂)   3.9重量份
  二氯甲烷   300重量份
  甲醇   45重量份
  染料(360FP，由Sumika FineChemicals有限公司生产)   0.0009重量份
向单独的混合罐中，加入16重量份下面所示的延迟增加剂、80重量份二氯甲烷和20重量份甲醇并且在加热下制备延迟增加剂溶液。
随后，使36重量份延迟增加剂溶液和1.1重量份二氧化硅细颗粒(R972，由Aerosil生产)与464重量份的具有上述组成的醋酸纤维素溶液混合，并且彻底搅拌来制备浓液。每100重量份醋酸纤维素中延迟增加剂的添加量为5.0重量份，并且每100重量份醋酸纤维素中二氧化硅细颗粒的添加量为0.15重量份。
延迟增加剂
Figure A20058000882500651
使用带宽2米且长度为65米的浇铸机浇铸所得的浓液。在带上的膜表面温度达到40℃后，干燥膜1分钟并且剥离。用干燥的空气在140℃下干燥所得的膜，横向拉伸28％，然后用于燥的空气在135℃下干燥20分钟，从而制备出残留溶剂量为0.3重量％的载体(PK-1)。
所得载体(PK-1)的宽度为1,340毫米且厚度为92微米。使用KOBRA 21ADH(由Oji Scientific Instruments制造)测量590纳米波长下的延迟值(Re)，并且发现其为38纳米。另外，测量590纳米波长下的延迟值(Rth)并且发现其为175纳米。
(取向膜的制备)
在所述PK-1载体(碱处理的表面)上，通过#16线锭涂布机涂布具有下面组成的用于取向膜的涂布溶液，然后用60℃的暖空气干燥60秒并进一步用90℃的暖空气干燥150秒，从而制备出取向膜。
(用于取向膜的涂布溶液的组成)
下面所示的改性的聚乙烯醇          10重量份
水                                371重量份
甲醇                              119重量份
戊二醛(交联剂)                    0.5重量份
柠檬酸酯                          0.35重量份
(AS3，由Sankyo Chemical有限公司生产)
Figure A20058000882500661
(摩擦处理)
设置摩擦辊(直径：300毫米)以施加相对于纵向成45°的摩擦处理，并且通过在650rpm下旋转辊，在以20米/分钟的速率传输PK-1时摩擦上面提供有取向膜的PK-1表面。设置摩擦辊和PK-1间的接触长度为18毫米。
(光学各向异性层的形成)
在以20米/分钟传输PK-1时，通过在与膜传输方向相同的方向中在470转下旋转#3.0线锭，在PK-1的取向膜表面上连续涂布如下制备的涂布溶液，通过在102千克甲乙酮中溶解41.01千克化合物(4)、4.06千克环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360，由OsakaOrganic Chemical Industry有限公司生产)、0.35千克醋酸丁酸纤维素(CAB531-1，由Eastman Chemical生产)、1.35千克光聚合引发剂(Irgacure 907，由Ciba-Geigy生产)和0.45千克敏化剂(KayacureDETX，由Nippon Kayaku有限公司生产)，并且向其中添加0.1千克包含氟代脂肪基团的共聚物(Megafac F780，由Dai-Nippon Ink &Chemicals公司生产)来制备涂布溶液。
在连续从室温加热至100℃的过程中干燥溶剂，然后在130℃下的干燥区中加热所述膜大约90秒以排列盘状液晶化合物。随后，将膜传输到80℃下的干燥区并且在膜表面温度为90℃的状态下，通过紫外线辐射设备(紫外灯，输出：160W/cm，发射长度：1.6米)照射照度为600mW的紫外线4秒钟以进行交联反应，从而固定盘状液晶化合物的排列。此后，使膜冷却至室温并且圆柱形地卷成辊轧的。如此，制备出辊轧的光学补偿膜(KH-1)。
切出一部分所述辊轧的光学补偿膜(KH-1)，用作样品并且测量光学性质。在546纳米波长下测量的光学各向异性层的延迟值(Re)为30纳米。在层的厚度方向上连续改变光学各向异性层中盘状液晶化合物盘平面与载体平面之间的角度(倾角)并且平均为29°。另外，在仅从样品中分离出光学各向异性层后，测量光学各向异性层中分子对称轴的平均方向并且发现相对于光学补偿膜(KH-1)的纵向为45°。
此外，以交叉尼科耳布局布置偏振片并且观测所得光学补偿膜的不匀性。结果，既使在从正面或者从相对法线倾斜60°的方向观察膜时，也不会检测到不匀性。
                        [比较实施例5]
设置摩擦辊(直径：300毫米)，相对于纵向给出45°的摩擦方向，并且通过在650rpm下旋转辊，在以20米/分钟的速率传输PK-1时摩擦上面提供有取向膜的PK-1表面。
此后，除了使用比较的盘状液晶化合物(Z)作为盘状液晶化合物外，按照与实施例7相同的方法制备光学补偿膜(KH-H1)。
切出一部分所述辊轧的光学补偿膜(KH-1)，用作样品并且测量光学性质。在546纳米波长下测量的光学各向异性层的延迟值Re为31纳米。光学各向异性层中盘状液晶化合物的盘平面与透明载体平面之间的角度(倾角)平均为29°。
另外，在从PK-1中分离出光学各向异性层后，测量光学各向异性层中分子对称轴的平均方向并且发现相对于光学补偿膜(KH-H1)的纵向为45.2°。
                [实施例8]
(偏振片的制备)
在40℃下的热水中单轴向拉伸平均聚合度为1,700且皂化程度为99.5摩尔％的PVA膜(厚度：80微米，宽度：2,500毫米)，并且在此状态下，浸入30℃的包含0.2克/升的碘和60克/升的碘化钾的水溶液中5分钟，然后浸入包含100克/升的硼酸和30克/升的碘化钾的水溶液中。此时，膜的宽度为1,300毫米且厚度为17微米。
此外，将该膜浸入20℃下的洗涤浴中10秒钟，然后浸入30℃的包含0.1克/升的碘和20克/升的碘化钾的水溶液中15秒钟，此后在室温下干燥24小时，从而制得碘基起偏器(HF-1)。
在起偏器(HF-1)的一侧上，使用聚乙烯醇基粘合剂粘附光学补偿膜(KH-1)的载体(PK-1)的表面。另外，皂化80微米厚的三乙酰纤维素膜(TD-80U，由Fuji Photo Film有限公司生产)并且使用聚乙烯醇基粘合剂粘附到起偏器的相对侧上。
此时，起偏器的纵向、载体(PK-1)的纵向和商购的三乙酰纤维素膜的纵向全部平行布置。如此，制备出偏振片(HB-1BR)。
单独地，在起偏器(HF-1)的一侧上，使用聚乙烯醇基粘合剂粘附在实施例7中制备的光学补偿膜(KH-1)的载体(PK-1)的表面。另外，皂化具有抗反射功能的膜(Fuji Film CV-UA，由Fuji Photo Film有限公司生产)并且使用聚乙烯醇基粘合剂粘附到起偏器的相对侧上。
此时，起偏器的纵向、载体(PK-1)的纵向和商购的三乙酰纤维素膜的纵向全部平行布置。如此，制备出偏振片(HB-1BF)。
                [比较实施例6]
(偏振片的制备)
除了使用在比较实施例5中制备的KH-H1(光学补偿膜)外，按照与实施例8中相同的方法制备出偏振片(HB-H1R、HB-H1F)。
                [实施例9]
(弯曲排列的液晶元件的制备)
在具有ITO电极的玻璃衬底上，提供聚酰亚胺膜作为取向膜，并且使该取向膜接受摩擦处理。在平行布置各自的摩擦方向下，将两片所得玻璃衬底布置成彼此面对。设置元件间隙为4.5微米。在该元件间隙中，注入Δn为0.1396的液晶化合物(ZLI1132，由Merck & Co.，Inc.)以制备出弯曲排列的液晶元件。液晶元件的尺寸为20英寸。
通过分别在观察侧和背光侧上粘附这些偏振片而将所得弯曲排列的元件插在实施例8中制备的偏振片(HB-1BF)和偏振片(HB-1BR)之间。布置这些元件，使椭圆偏振片的光学各向异性层面对元件衬底，并且液晶元件的摩擦方向不与面对液晶元件的光学各向异性层的摩擦方向平行。
向液晶元件上施加55Hz的方波电压。设置模式为正常白色模式，其中白色显示为2V且黑色显示为5V。通过定义对比度为透射比(白色显示/黑色显示)，使用测量计(EZ-Contrast 160D，由ELDIM制造)从黑色显示(L1)至白色显示(L8)以8级测量视角，并且用眼睛检查色调的角度依赖性。另外，测定正面对比度(CR：白色显示的亮度/黑色显示的亮度)。结果表示在表3中。
                [比较实施例7]
除了使用HB-H1F作为观察侧的偏振片并且使用HB-H1R作为背光侧的偏振片外，按照与实施例8中相同的方法制备出液晶面板。结果表示在表3中。
                        表3
  用于弯曲排列的液晶元件的偏振片            视角*   正面CR   色调变化
  上   下   右/左
  实施例9   80   80   80   500   看不出
  比较实施例7   80   78   80   495   明显看出
*对比度大于或等于10并且黑色侧不发生灰度反转(在L1和L2间反转)的范围。
                        工业适用性
本发明可以提供在波长色散性和折射率各向异性方面都优异的光学各向异性材料。本发明还可以提供显示图像的色调变化减小并且视角特性改善的液晶显示装置。因此，本发明的工业适用性是高的。
本发明的公开内容涉及在2004年3月19日递交的日本专利申请第79389/2004号和2004年9月22日递交的日本专利申请第274718/2004号中包含的主题，这两篇专利全部内容以参考的形式引入本文。
为了阐述和说明给出了前面对本发明优选实施方案的说明，然而这些说明并不是排他性的或者限制本发明至所公开的精确形式。选择这些说明来尽可能地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域其它技术人员根据所考虑的特殊应用，能够在各种实施方案和各种修改中最好地使用本发明。本发明的范围不受本说明书的限制，而是由下面的权利要求来限定。

Claims (18)

1.光学各向异性材料，其包含至少一种具有环丙基羰基的盘状化合物。
2.权利要求1的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物是由下面通式(I)表示的化合物：
其中D表示盘核，n1表示3至20的整数，并且R1、R2、R3、R4和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环。
3.权利要求2的光学各向异性材料，其中所述由通式(I)表示的化合物是由下面通式(II)表示的化合物：
其中D表示盘核，n1表示3至20的整数，并且R1、R2、R3和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环，m表示1至5的整数，R6表示取代基，并且当存在多个R6时，它们可以是相同或者不同的，或者彼此结合形成环。
4.权利要求3的光学各向异性材料，其中R6是卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的烷氧羰基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的酰氧基、取代或未取代的烷氧羰基氧基或者取代或未取代的芳氧羰基氧基。
5.权利要求2至4中任何一项的光学各向异性材料，其中R1、R2、R3和R5每个是氢原子、取代或未取代的烷基、氰基、烷氧羰基或者卤素原子。
6.权利要求1至5中任何一项的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物是盘状液晶。
7.权利要求6的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物是由下面通式(III)表示的具有可聚合基团的盘状化合物，在排列所述盘状化合物的盘平面的状态下聚合所述可聚合基团，并且通过聚合固定这种排列：
其中D表示盘核，n1表示3至20的整数，R1、R2、R3和R5每个表示氢原子或者取代基并且可以彼此结合形成环，L表示二价连接基团，其选自氧原子、硫原子、羰基、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基及它们的组合，并且Q表示可聚合基团。
8.权利要求7的光学各向异性材料，其中Q是环氧基团或者烯键式不饱和基团。
9.权利要求1至8中任何一项所述的光学各向异性材料，其中所述盘核是三亚苯。
10.权利要求1至9中任何一项所述的光学各向异性材料，其中所述具有环丙基羰基的盘状化合物的排列是形成盘状向列相。
11.由权利要求1至10中任何一项的光学各向异性材料形成的光学各向异性膜。
12.光学补偿片，其包括透明载体和由权利要求1至10中任何一项的光学各向异性材料形成的光学各向异性层。
13.液晶显示装置，其包括权利要求1至10中任何一项的光学各向异性材料。
14.权利要求11的液晶显示装置，其包括由所述光学各向异性材料形成的光学各向异性层。
15.由下面通式(IV)表示的三亚苯化合物：
Figure A2005800088250004C1
其中D表示三亚苯基，n1表示3至6的整数，R1、R2、R3、R4和R5每个表示氢原子、具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烯基、具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烯氧基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳氧基、或者具有1至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基。
16.权利要求15的三亚苯化合物，其中当R4表示具有3至20个碳原子的取代或未取代的烷基、具有3至20个碳原子的取代或未取代的烷氧基、具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基或者具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳氧基并且同时R4具有取代基时，在所述取代基的端部存在可聚合基团。
17.权利要求15的三亚苯化合物，其中当R4表示具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基并且同时R4具有取代基时，在所述取代基的端部存在可聚合基团。
18.权利要求16或17的三亚苯化合物，其中所述可聚合基团是环氧基团或者烯键式不饱和基团。
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