TW201527495A - 液晶化合物、液晶組成物及其用途 - Google Patents

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Abstract

本發明謀求一種液晶介質，其具有對熱及光等的穩定性、廣泛的液晶相溫度範圍、極大的介電各向異性，且表現出光學各向同性液晶相。另外，本發明謀求各種光元件，其可於廣泛的溫度範圍內使用，且具有短的響應時間、大的對比度比、以及低的驅動電壓。本發明提供一種液晶組成物，其含有包含至少1種由式(1)所表示的化合物(1)的非手性成分T及手性劑，且表現出光學各向同性液晶相。 □(式(1)中，R1例如為碳數1~12的烷基；L1、L2及L3分別獨立地為氫、氟或氯；Y1例如為氟)

Description

液晶媒體、光元件及液晶化合物
本發明是有關於一種可用作例如光元件用材料的液晶化合物、液晶組成物、以及使用該液晶組成物的光元件等。
使用液晶組成物的液晶顯示元件被廣泛用於鐘錶、計算器、行動電話、個人電腦、電視等的顯示器。該些液晶顯示元件利用液晶化合物的折射率各向異性、介電各向異性等。液晶顯示元件中的運作模式主要已知：利用1片以上的偏光板來進行顯示的扭轉向列(twisted nematic，TN)模式、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)模式、雙穩態扭轉向列(Bistable twisted nematic，BTN)模式、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)模式、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)模式、共面切換(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式等。進而，近年來，亦研究對光學各向同性液晶相施加電場而使其表現出電致雙折射的模式(專利文獻1~專利文獻15、非專利文獻1~非專利文獻3)。
進而，提出有利用作為光學各向同性液晶相之一的藍相 中的電致雙折射的可調濾波器(tunable filter)、波前控制(wavefront control)元件、液晶透鏡、像差修正元件、開口控制元件、光學頭裝置等(專利文獻10~專利文獻12)。
基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(passive matrix，PM)及主動矩陣(active matrix，AM)。被動矩陣(passive matrix，PM)分類為靜態式(static)與多工式(multiplex)等，AM根據其開關元件的種類而分類為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)、金屬-絕緣膜-金屬(metal insulator metal，MIM)等。
作為液晶顯示元件中使用的液晶組成物，專利文獻14中有包含具有2個聯苯基及二氟甲氧基連結基的化合物的光學各向同性液晶組成物的報告例。然而，專利文獻14中揭示的液晶組成物雖顯示出大的介電各向異性，且具有降低顯示器的驅動電壓的效果，但存在以運作溫度作為中心的溫度範圍內的驅動電壓的溫度依存性大的課題。
本申請案化合物(1)的特徵在於：具有2個聯苯基及二氟甲氧基連結基，含有本申請案化合物(1)的光學各向同性的液晶組成物的特徵在於：以運作溫度作為中心的溫度範圍內的驅動電壓的溫度依存性小。專利文獻14中並無與驅動電壓的溫度依存性有關的記載，所謂驅動電壓的溫度依存性減小的效果是由本申請案發明所首次發現的見解。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-327966號公報
[專利文獻2]國際公開2005/90520號
[專利文獻3]日本專利特開2005-336477號公報
[專利文獻4]日本專利特開2006-89622號公報
[專利文獻5]日本專利特開2006-299084號公報
[專利文獻6]日本專利特表2006-506477號公報
[專利文獻7]日本專利特表2006-506515號公報
[專利文獻8]國際公開2006/063662號
[專利文獻9]日本專利特開2006-225655號公報
[專利文獻10]日本專利特開2005-157109號公報
[專利文獻11]國際公開2005/80529號
[專利文獻12]日本專利特開2006-127707號公報
[專利文獻13]國際公開1998/023561號
[專利文獻14]國際公開2010/058681號
[非專利文獻]
[非專利文獻1]「自然材料(Nature Materials)」第1期第64頁(2002)
[非專利文獻2]「先進材料(Advanced Materials，Adv.Mater.)」第17期第96頁(2005)
[非專利文獻3]「國際資訊顯示學會會誌(Journal of the Society for Information Display，Journal of the SID)」第14期第551頁(2006)
於所述狀況下，謀求一種具有對熱及光等的穩定性、廣泛的液晶相溫度範圍、極大的介電各向異性，且表現出光學各向同性液晶相的液晶介質。另外，謀求一種可在廣泛的溫度範圍內使用，且具有短的響應時間、大的對比度比、以及低的驅動電壓，並且在以運作溫度作為中心的溫度範圍內驅動電壓的溫度依存性小的光元件等。
本發明提供例如以下所述的液晶化合物、液晶介質(液晶組成物、高分子/液晶複合材料等)、聚合單體與液晶組成物的混合物、含有液晶介質等的光元件、液晶化合物等。
本發明提供以下所述的化合物、液晶介質(液晶組成物或者高分子/液晶複合體)以及含有液晶介質的光元件等。
[1]一種液晶組成物，其含有包含至少1種由式(1)所表示的化合物(1)的非手性(achiral)成分T及手性(chiral)劑，且表現出光學各向同性液晶相，
(式(1)中，R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯 基、碳數2~12的炔基、或者碳數1~11的烷氧基；L1、L2及L3分別獨立地為氫、氟或氯；Y1為氟、氯、-CF3、或-OCF3)。
[2]如[1]所述的液晶組成物，其含有包含至少1種式(1-1)~式(1-12)的任一者所表示的化合物的非手性成分T及手性劑，且表現出光學各向同性液晶相，
(所述式中，R1A分別獨立地為氫、碳數1~12的烷基、或者碳數2~12的烯基；(F)分別獨立地為氫或氟)。
[3]如[1]或[2]所述的液晶組成物，其更包含至少1種式(3)所表示的化合物(3)或者式(7)所表示的化合物(7)的任一者來作為非手性成分T的第2成分，
(式(3)中，R3為氫或碳數1~12的烷基，R3中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，R3中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R3中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，R3中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO- 與-CH=CH-不會鄰接；Z31、Z32、Z33及Z34分別獨立地為單鍵或者碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中的至少1個-CH2-可經-O-、-COO-或-CF2O-所取代；L31、L32、L33、L34、L35及L36分別獨立地為氫或氟；X3為氫、鹵素、-SF5或者碳數1~10的烷基，X3中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，X3中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，X3中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，X3中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接；n31及n32分別獨立地為0或1；其中，於n31+n32=1，且Z33為CF2O的情況下，L35及L36均為氟)
(式(7)中，R7為氫或碳數1~12的烷基，R7中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，R7中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R7中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，R7中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接；L71、L72、L73、L74、L75、L76、L77及L78分別獨立地為氫或 氟；Z71、Z72及Z73分別獨立地為單鍵、-COO-或-CF2O-；n71及n72分別獨立地為0或1；X7為氫、鹵素、-SF5或者碳數1~10的烷基，X7中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，X7中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，X7中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，該烷基中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接)。
[4]如[3]所述的液晶組成物，其中化合物(3)為式(3-2)或式(3-3)的任一者所表示的化合物，
(所述式中，R3A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；L31、L32、L33、L34及L35分別獨立地為氫或氟；X3A為氟、氯、-CF3或-OCF3)。
[5]如[3]所述的液晶組成物，其中化合物(7)為式(7-1)~式(7-8)的任一者所表示的化合物，
(所述式中，R7A分別獨立地為氫、碳數1~12的烷基、或者碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；L72、L74、L75、L76、L77及L78分別獨立地為氫或氟；X7A分別獨立地為氟、氯、-CF3或-OCF3；Z71及Z72分別獨立地為單鍵、-COO-或-CF2O-，但至少一者為-COO-或-CF2O-)。
[6]如[3]所述的液晶組成物，其中化合物(7)為式 (7-2-2-E)、式(7-2-5-E)、式(7-2-7-E)、式(7-2-2-F)、式(7-2-5-F)、式(7-2-6-F)、或式(7-2-7-F)的任一者所表示的化合物，
(所述式中，R7A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；X7A為氟、氯、-CF3或-OCF3)。
[7]如[3]~[6]中任一項所述的液晶組成物，其中相對於非手性成分T的總重量，含有合計為10重量%~30重量%的化合 物(1)，且含有合計為20重量%~60重量%的化合物(3)、合計為30重量%~70重量%的化合物(7)。
[8]如[1]~[7]中任一項所述的液晶組成物，其更包含至少1種式(4)所表示的化合物(4)及式(2)所表示的化合物(2)的任一者來作為非手性成分T的第3成分，
(式(4)中，R4為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；B41、B42、B43及B44分別獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氯-1,4-伸苯基或者嘧啶-2,5-二基；Z41、Z42、Z43及Z44分別獨立地為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-；L48及L49分別獨立地為氫或氟；X4為氟、氯、-CF3或-OCF3；n41及n42分別獨立地為0或1；其中，B41、B42、B43及B44不會全部為經氟取代的1,4-伸苯基；於n41+n42=1，且Z43為-CF2O-的情況下，L48及L49均為氟)
(式(2)中，R2為氫或碳數1~12的烷基，R2中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R2中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R2中的至少1個氫可經鹵素或者碳數1~3的烷基所取代；其中，R2中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接；A21、A22、A23、A24及A25分別獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、1個或2個氫經氟取代的1,4-伸苯基、2個氫分別經氟及氯所取代的1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基；Z21、Z22、Z23、Z24、Z25及Z26分別獨立地為單鍵或者碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中的至少1個-CH2-可經-O-、-COO-或-CF2O-所取代；L21、L22及L23分別獨立地為氫或氟；X2為氟、氯、-CF3、或-OCF3；n21、n22、n23、n24及n25分別獨立地為0或1，2≦n21+n22+n23+n24+n25≦3；其中，n21+n22+n23+n24+n25=2時，L22及L23均為氟)。
[9]如[8]所述的液晶組成物，其中化合物(4)為式(4-1)~式(4-9)的任一者所表示的化合物，
(所述式中，R4A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基； X4A為氟、氯、-CF3或-OCF3；L40~L49分別獨立地為氫或氟)。
[10]如[8]所述的液晶組成物，其中化合物(2)為式(2-1-1-2)、式(2-1-2-1)、式(2-1-3-1)、式(2-1-3-2)、式(2-1-4-2)、或式(2-1-4-3)的任一者所表示的化合物，
(所述式中，R2A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；(F)分別獨立地為氫或氟；X2A為氟、氯、-CF3或-OCF3)。
[11]如申請專利範圍第1項~第10項中任一項所述的液晶組成物，其中手性劑為式(K1)~式(K7)所表示的化合物(K1)~化合物(K7)的任一種化合物，
(所述式中，RK分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或者碳數1~12的烷基，RK中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，RK中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，RK中的至少1個氫可經氟或氯所取代； AK分別獨立地為芳香族性的6員環~8員環、非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數9以上的縮合環，該些環的至少1個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵代烷基所取代，環的-CH2-可經-O-、-S-或-NH-所取代，-CH=可經-N=所取代；YK分別獨立地為氫、鹵素、碳數1~3的烷基、碳數1~3的鹵代烷基、芳香族性的6員環~8員環、非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數9以上的縮合環，該些環的至少1個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵代烷基所取代，該烷基中的-CH2-可經-O-、-S-或-NH-所取代，-CH=可經-N=所取代；ZK分別獨立地為單鍵、碳數1~8的伸烷基，該伸烷基中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-或-N=CH-所取代，該伸烷基中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，ZK的至少1個氫可經鹵素所取代；XK分別獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、或-CH2CH2-；mK分別獨立地為1~3的整數)。
[12]如[1]~[11]中任一項所述的液晶組成物，其於-20℃~70℃的任一溫度下顯示出手性向列相，且於該溫度範圍的至少一部分中螺旋節距為700nm以下。
[13]一種混合物，其包含如[1]~[12]中任一項所述的液晶組成物、以及聚合性單體。
[14]一種高分子/液晶複合材料，其是將如[13]所述的混合物進行聚合而獲得，且用於以光學各向同性液晶相來驅動的元件。
[15]一種光元件，其於一塊或兩塊的基板上配置電極，且包括配置於基板間的液晶介質、以及經由電極而對液晶介質施加電場的電場施加裝置，並且液晶介質為如[1]~[12]中任一項所述的液晶組成物、或者如[14]所述的高分子/液晶複合材料。
[16]一種液晶組成物或者高分子/液晶複合材料的用途，所述液晶組成物為如[1]~[12]中任一項所述的液晶組成物，所述高分子/液晶複合材料為如[14]所述的高分子/液晶複合材料，用於光元件。
[17]一種式(1-1-1)或式(1-5-1)所表示的化合物，
(所述式中，R1A為碳數1~12的烷基)。
本說明書中，所謂「液晶化合物」，是表示具有液晶原(mesogen)的化合物，並不限定於表現出液晶相的化合物。具體而言，所述「液晶化合物」是表現出向列相、層列相等液晶相的化合物以及雖不具有液晶相但作為液晶組成物的成分而有用的化 合物的總稱。
所謂「液晶介質」，是指液晶組成物以及高分子/液晶複合體的總稱。
所謂「非手性成分」，是指非手性的液晶原化合物，是不含光學活性化合物以及具有聚合性官能基的化合物的成分。因此，「非手性成分」中不包含手性劑、單體、聚合起始劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、硬化劑、穩定劑等。
「手性劑」為光學活性化合物，是用於為了對液晶組成物賦予所需的扭轉的分子排列而添加的成分。
「液晶顯示元件」為液晶顯示面板以及液晶顯示模組的總稱。
另外，所謂「光元件」，是指利用電光學效果來發揮光調變或光開關等功能的各種元件，例如可列舉：顯示元件(液晶顯示元件)、光通信系統、光資訊處理或各種感測器系統中使用的光調變元件。關於利用因對光學各向同性液晶介質施加電壓而引起的折射率變化的光調變，已知克爾效應(Kerr effect)。所謂克爾效應，是指電致雙折射值△n(E)與電場E的平方成比例的現象，於顯示出克爾效應的材料中，△n(E)=KλE2成立(K：克爾係數(克爾常數)，λ：波長)。此處，所謂電致雙折射值，是指於對各向同性介質施加了電場時所引起的折射率各向異性值。
有時將「液晶化合物」、「液晶組成物」、「液晶顯示元件」分別簡稱為「化合物」、「組成物」、「元件」。
另外，例如液晶相的上限溫度為液晶相-各向同性相的相轉移 溫度，而且有時僅簡稱為透明點或者上限溫度。有時將液晶相的下限溫度僅簡稱為下限溫度。化合物(2)~化合物(5)中，由六角形包圍的A1、B1、C1等記號分別與環A1、環B1、環C1等相對應。以百分率表示的化合物的量為基於組成物的總重量的重量百分率(重量%)。雖將環A1、Y1、B1等多個相同的記號記載於同一式或者不同式中，但該些記號可分別相同，或者亦可不同。
本說明書中的「烷基」可為直鏈，亦可為分支，具體例可列舉：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、及-C12H25。
本說明書中的「烯基」可為直鏈，亦可為分支，具體例可列舉：-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。
另外，-CH=CH-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、及-C2H4CH=CHC2H5之類的於奇數位具有雙鍵的烯基中較佳為反式構型。如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、及-CH2CH=CHC3H7之類的於偶數位具有雙鍵的烯基中較佳為順式配置。具有較佳立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度或者液晶相的廣泛溫度範圍。於「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals，Mol.Cryst.Liq.Cryst.)」1985年第131期第109頁以及「分子晶體與液晶」1985年第131期第327頁中有詳 細說明。另外，烯基的位置較佳為不會與苯環產生共軛的位置。
本說明書中，「炔基」可為直鏈，亦可為分支，具體例可列舉：-C≡CH、-C≡CCH3、-CH2C≡CH、-C≡CC2H5、-CH2C≡CCH3、-(CH2)2-C≡CH、-C≡CC3H7、-CH2C≡CC2H5、-(CH2)2-C≡CCH3、及-C≡C(CH2)5。
本說明書中，「烷氧基」可為直鏈，亦可為分支，具體例可列舉：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13及-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、及-OC11H23。
本說明書中，「烷氧基烷基」可為直鏈，亦可為分支，具體例可列舉：-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3、及-(CH2)5-OCH3。
本說明書中，「烯氧基」可為直鏈，亦可為分支，具體例可列舉：-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3、及-OCH2CH=CHC2H5。
本說明書中，「鹵素」的具體例可列舉：氟、氯、溴及碘。
本發明的較佳化合物顯示出液晶性，且具有比較高的透明點、廣泛的向列相溫度範圍、比較大的介電各向異性。
本發明的較佳液晶組成物以及高分子/液晶複合材料等是顯示出對熱及光等的穩定性、光學各向同性液晶相的高的上限溫度及 低的下限溫度，具有大的介電各向異性，且於以運作溫度作為中心的溫度範圍內驅動電壓的溫度依存性小的材料。
另外，本發明的較佳態樣的高分子/液晶複合材料是顯示出光學各向同性液晶相的高的上限溫度、低的下限溫度，於以光學各向同性液晶相來驅動的光元件中具有低的驅動電壓，且於以運作溫度作為中心的溫度範圍內驅動電壓的溫度依存性小的材料。
進而，本發明的較佳態樣的以光學各向同性液晶相來驅動的光元件可於廣泛的溫度範圍內使用，可進行低電壓驅動，且於以運作溫度作為中心的溫度範圍內驅動電壓的溫度依存性小，可進行高速的電光學響應，且具有大的對比度比。
1‧‧‧電極
2‧‧‧電極
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光元件(偏光板(偏振器))
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏元件(偏光板(分析器))
7‧‧‧光接收器(光偵檢器(Photodetector))
圖1表示實施例中使用的梳型電極基板。
圖2表示實施例中使用的光學系統。
圖3表示實施例9中使用的高分子/液晶複合材料的飽和電壓的溫度依存性。
圖4表示實施例15中使用的高分子/液晶複合材料的飽和電壓的溫度依存性。
圖5表示實施例21中使用的高分子/液晶複合材料的飽和電壓的溫度依存性。
圖6表示實施例27中使用的高分子/液晶複合材料的飽和電壓的溫度依存性。
本發明的具有光學各向同性液晶相的液晶組成物含有非手性成分T及手性劑，且非手性成分T包含化合物(1)作為第1成分。本發明的液晶組成物的第1態樣為含有第1成分及本說明書中未特別示出成分名的其他成分的組成物。首先，對化合物(1)進行說明。另外，本發明的液晶組成物除了含有所述成分以外，亦可更含有溶劑、單體、聚合起始劑、硬化劑、穩定劑(抗氧化劑、紫外線吸收劑等)等。
1-1 化合物(1)
化合物(1)中，R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、或者碳數1~11的烷氧基。
R1較佳為式(CHN-1)~式(CHN-4)所表示的結構。更佳為式(CHN-1)或式(CHN-2)。
(所述式中，R1為氫或碳數1~12的烷基)
L1、L2及L3分別獨立地為氫、氟或氯，較佳為L2為氫，且 L1及L3為氟或氯。
Y1為氟、氯、-CF3、或-OCF3，較佳為氟或-CF3。
化合物(1)中，較佳為使用化合物(1-1)~化合物(1-12)。
(所述式中，R1A為碳數1~12的烷基、或者碳數2~12的烯基，(F)為氟或氫)
1-2 化合物(1)的性質
化合物(1)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定，具有比較大的介電各向異性及大的折射率各向異性，透明點高，且與其他化合物的相容性比較良好。含有該化合物的組成物於元件的通常使用條件下穩定。
化合物(1)中，L1、L2及L3分別獨立地為氫、氟或氯，L2為氫的化合物的於低溫下的相容性良好，L2為氟的化合物的介電各向異性大。L1、L2及L3均為氫的化合物的透明點高、低溫下的相容性良好。L1、L2及L3的任一者為氟的化合物的介電各向異性大。L1及L3為氟且L2為氫的化合物的介電各向異性的大小與相容性的平衡良好。另外，L2或L3為氯的化合物具有大的折射率各向異性，熔點低，與其他化合物的相容性良好。
Y1為氟、氯、-CF3、或-OCF3。Y1為氟、或-OCF3的化 合物的介電各向異性大，與其他化合物的相容性良好。Y1為-CF3的化合物的介電各向異性極大。Y1為氯的化合物的折射率各向異性大。
因此，液晶組成物中，例如若使用L1、L2或L3的任一者為氟且Y1為氟的化合物(1)，則可擴大液晶相的溫度範圍，可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。另外，若使用L2、L3或Y1為氯的化合物(1)，則具有比較大的介電各向異性及大的折射率各向異性，因此可用作用以降低以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物的驅動電壓的成分。
化合物(1)具有僅藉由使用少量即可提高液晶組成物的透明點、或者降低驅動電壓、擴大低溫側的溫度範圍的優異特長。
1-3 化合物(1)的合成
化合物(1)可藉由將公知的有機合成化學中的方法適當組合來合成。合成化合物(1)的方法有多種，可由市售的試劑來適當合成。
另外，合成化合物(1)時，於起始物質中導入目標末端基、環以及鍵結基的方法記載於：「有機合成」(Organic Syntheses，約翰．威利父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc))、「有機反應」(Organic Reactions，約翰．威利父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc))、「綜合有機合成」(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版公司(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等中。
以下，示出合成化合物(1)的流程的一例，但化合物 (1)的合成並不限定於該流程。
化合物(101)、化合物(102)、化合物(104)已有市售，或者可利用一般的有機化學合成法來準備。藉由在鹼的存在下，使鈀等金屬觸媒作用於鹵素化合物(101)與鹵素化合物(102)的混合物，進行偶合反應，從而獲得化合物(103)。
藉由對化合物(104)使用丁基鋰等來製備鋰試劑，繼而使二溴二氟甲烷發揮作用而獲得化合物(105)。
藉由使所得的化合物(105)與化合物(103)於鹼的存在下進行醚化反應而獲得化合物(1)。
2-1 液晶組成物
本發明的液晶組成物為含有化合物(1)，且表現出光學各向同性液晶相的組成物。另外，光學各向同性的液晶組成物除了含有包含化合物(1)的非手性成分T以外，還含有手性劑，亦可進 而含有抗氧化劑、紫外線吸收劑、穩定劑等。
非手性成分T為包含1種化合物(1)的組成物、以及包含2種以上的化合物(1)的液晶組成物。本發明的非手性成分T可視需要而更包含至少1種選自化合物(3)~化合物(7)中的化合物。非手性成分T除了包含化合物(1)以外，較佳為包含至少1種選自化合物(2)、化合物(3)、化合物(5)或化合物(7)中的化合物，特佳為包含化合物(3)或化合物(7)。另外，根據所要求的性質而包含化合物(4)或化合物(6)。化合物(1)~化合物(7)為液晶化合物。
化合物(1)由於兼具比較高的透明點、比較大的介電各向異性、良好的低溫下的相容性，故而使用化合物(1)的非手性成分T亦表現出廣泛的液晶相溫度範圍、以及大的介電各向異性。因此，使用非手性成分T的光學各向同性的液晶組成物亦可用作光元件中使用的組成物。
相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有合計為1重量%~60重量%的化合物(1)，尤佳為含有5重量%~40重量%，特佳為含有10重量%~30重量%。
為了表現出大的介電各向異性，較佳為進而添加化合物(3)或化合物(7)。該些組成物由於表現出非常大的介電各向異性，故而是對於光元件的低電壓化極其有效的組成物。
2-2-1 化合物(2)
本發明的非手性成分T除了包含化合物(1)以外，亦可更包 含至少1種化合物(2)。另外，本發明的液晶組成物除了包含化合物(1)以外，亦可包含至少1種選自化合物(3)~化合物(7)中的化合物。
化合物(2)中，R2為氫或碳數1~12的烷基，R2中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R2中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-所取代，R2中的至少1個氫可經鹵素或者碳數1~3的烷基所取代，其中，R2中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接。
R2較佳為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基。
A21~A25分別獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、1個或2個氫經氟取代的1,4-伸苯基、2個氫分別經氟及氯所取代的1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基。
A21~A25較佳為1,4-伸苯基、1個或2個氫經氟取代的1,4-伸苯基，化合物的穩定性或介電各向異性大。
Z21~Z26分別獨立地為單鍵或者碳數1~4的伸烷基，該伸烷 基中的至少1個-CH2-可經-O-、-COO-、或-CF2O-所取代。
Z21~Z26較佳為全部為單鍵，或至少1個為-CF2O-，與其他液晶化合物的相容性良好。特佳為n24=1，且Z25為-CF2O-的情況。
L21、L22及L23分別獨立地為氫或氟。L21、L22及L23分別獨立地為氫或氟，較佳為L33、L35及L36為氟，介電各向異性大。
X2為氟、氯、-CF3、或-OCF3，較佳為氟及-CF3。
n21、n22、n23、n24及n25分別獨立地為0或1，2≦n21+n22+n23+n24+n25≦3。
其中，n21+n22+n23+n24+n25=2時，L22及L23均為氟。
n21+n22+n23+n24+n25=2的化合物的透明點高，n21+n22+n23+n24+n25=1的化合物的熔點低。
化合物(2)具有氯伸苯基環。化合物(2)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定，與其他液晶化合物的相容性良好。進而，難以表現出層列相。含有該化合物的組成物於元件的通常使用條件下穩定。
可藉由適當選擇化合物(2)的環結構、末端基、鍵結基等的種類，而獲得具有目標物性的化合物。
化合物(2)中，鍵結基Z21~Z26為單鍵、或-CF2O-時，化學性質比較穩定，比較難以引起劣化。進而，鍵結基為單鍵時，黏度小。另外，鍵結基為-CF2O-時，介電各向異性大。另外，X2為氟、氯、-OCF3時，與其他液晶化合物的低溫相容性優異，鍵結基為-CF3時，介電各向異性大。
化合物(2)中，較佳為使用式(2-1)所表示的化合物。
式中，R2A為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；Z21、Z22、Z23、Z24、Z25及Z26分別獨立地為單鍵或-CF2O-；n22、n23、n24及n25分別獨立地為0或1，n22+n23+n24+n25為1或2的整數。X2A為氟、氯、-CF3及-OCF3；(F)分別獨立地表示氫或氟。
化合物(2)中，較佳為使用化合物(2-1-1)~化合物(2-1-5)。
(式中，R2A、X2A、及(F)的定義與化合物(2-1)相同)
化合物(2)中，較佳為使用化合物(2-1-1-1)~化合物(2-1-1-3)、化合物(2-1-2-1)~化合物(2-1-2-3)、化合物(2-1-3-1)~化合物(2-1-3-3)、化合物(2-1-4-1)~化合物(2-1-4-3)、或者化合物(2-1-5-1)~化合物(2-1-5-3)，尤佳為使用式(2-1-1-1)、式(2-1-1-2)、式(2-1-2-1)、式(2-1-2-2)、式(2-1-3-1)、式(2-1-3-2)、式(2-1-4-2)、式(2-1-4-3)、或者式(2-1-5-3)。
(所述式中，R2A、(F)及X2A的定義與化合物(2-1)相同)
化合物(2)具有良好的相容性、大的介電各向異性及大的折射率各向異性。相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有合計為0.5重量%~70重量%的化合物(2)，尤佳為含有5重量 %~60重量%，特佳為含有10重量%~50重量%。
2-3-1 化合物(3)
本發明的非手性成分T除了包含化合物(1)以外，亦可更包含至少1種化合物(3)。另外，本發明的液晶組成物除了包含化合物(1)及化合物(3)以外，亦可包含至少1種化合物(2)、以及化合物(4)~化合物(7)。
化合物(3)中，R3為氫或碳數1~12的烷基，R3中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，R3中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R3中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，R3中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接。
R3較佳為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基。
Z31、Z32、Z33及Z34分別獨立地為單鍵或者碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中的至少1個-CH2-可經-O-、-COO-或-CF2O-所取代。
Z31、Z32及Z33較佳為單鍵、-COO-或-CF2O-，尤佳為全部為單鍵，或任一者為-CF2O-。
L31、L32、L33、L34、L35及L36為氫或氟，於n32為1、且Z32為-COO-或-CF2O-的情況下，較佳為L32、L35及L36為氟，於Z33為-COO-或-CF2O-的情況下，較佳為L33、L35及L36為氟。
X3為氫、鹵素、-SF5或者碳數1~10的烷基，該烷基中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，該烷基中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，該烷基中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，該烷基中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接。
X3中的至少1個氫經鹵素取代的烷基的具體例可列舉：-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。
至少1個氫經鹵素取代的烷氧基的具體例可列舉：-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。
至少1個氫經鹵素取代的烯基的具體例可列舉：-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、-CH=CHCF3、及-CH=CHCF2CF3。
X3較佳為氟、氯、-CF3、-CHF2、-OCF3、或-OCHF2，尤佳為氟、氯、-CF3-、或-OCF3。
n31及n32分別獨立地為0或1。
其中，於n31+n32=1，且Z33為-CF2O-的情況下，L35及L36均為氟。
化合物(3)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定，而且與其他液晶化合物的相容性良好。含有該化合物的組成物於元件的通常使用條件下穩定。化合物(3)的透明點比較高，具有大的介電各向異性及大的折射率各向異性。
化合物(3)中，較佳為使用化合物(3-1)~化合物(3-3)，更佳為使用化合物(3-2)及化合物(3-3)所表示的化合物。
(式中，R3A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；L31、L32、L33、L34及L35分別獨立地為氫或氟；X3A為氟、氯、-CF3、或-OCF3)
化合物(3-2)中，尤佳為使用化合物(3-2A)~化合物(3-2H)，特佳為使用化合物(3-2A)~化合物(3-2D)，最佳 為使用化合物(3-2A)及化合物(3-2C)。
化合物(3-3)中，尤佳為使用化合物(3-3A)~化合物(3-3D)，特佳為使用化合物(3-3A)及化合物(3-3C)，最佳為使用化合物(3-3A)。
(所述式中，R3A獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；X3A為氟、氯、-CF3或-OCF3)
相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有合計為0.5重量%~70重量%的化合物(3)，尤佳為含有5重量%~60重量%，特佳為含有10重量%~50重量%。
化合物(3)中，藉由適當選擇R3、伸苯基環上的基團(L31~L36及X3)、或者Z31~Z34，可任意地調整透明點、折射率各向異性、介電各向異性等物性。
L31~L35中的氟的數量多時，介電各向異性大。L31及L32均為氫時，與其他液晶的相容性優異。於L35及L36均為氟的情況下，介電各向異性特別大。
Z31~Z34為單鍵、或-CF2O-時，黏度小，化學性質穩定。Z31~Z34為-CF2O-時，介電各向異性大。
X3為氟、氯、-SF5、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2或-OCH2F時，介電各向異性大。X3為氟、-OCF3、或-CF3時，化學性質特別穩定。
n31+n32=0時，透明點低，黏性低，與其他液晶化合物的相容性良好。n31+n32=1時，透明點比較高，介電各向異性大，折射率各向異性大。另外，n31+n32=1時，透明點非常高，介電各向異性大，折射率各向異性極大。
2-4-1 化合物(4)
本發明的非手性成分T除了化合物(1)以外，亦可更包含至少1種化合物(4)。另外，本發明的液晶組成物除了包含化合物(1)及化合物(4)以外，亦可包含至少1種化合物(2)、化合物(3)及化合物(5)~化合物(7)。
化合物(4)中，R4為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基。
B41、B42、B43及B44獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氯-1,4-伸苯基、或者嘧啶-2,5-二基。
為了提高光學各向異性，B41、B42、B43及B44較佳為1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或者3,5-二氟-1,4-伸苯基，為了降低黏度，B41、B42、B43及B44較佳為1,4-伸環己基。
L48及L49獨立地為氫、或者氟，L44及L49均為氟時，介電各向異性大。L48及L49均為氫時，透明點高。
Z41、Z42、Z43及Z44獨立地為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-，於Z43為-CF2O-的情況下，L48及L49均為氟。為了提高介電各向異性、以及為了使相容性良好，較佳為Z41、Z42、Z43及Z44的任一者為-CF2O-。
Z41、Z42、Z43及Z44為單鍵時，黏度低。
X4為氟、氯、-CF3或-OCF3。X4為氟或-CF3時，介電各向異性大。X4為氟或-OCF3時，與化合物的相容性良好。於X4為氯時，折射率各向異性大。
n41及n42為0或1。另外，於n41+n42=1，且Z43為-CF2O-的情況下，L48及L49均為氟。於n41+n42為1或2的情況下，特佳為Z41、Z42、Z43及Z44的任一者為-CF2O-。
化合物(4)中，較佳為使用化合物(4-1)~化合物(4-10)。
(式(4-1)~式(4-10)中，R4A獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~12的烷氧基；X4A為氟、氯、-CF3、-OCF3，L40~L49獨立地為氫或氟)
化合物(4-1)~化合物(4-4)的透明點，作為5環化合物，相容性優異。化合物(4-5)~化合物(4-7)的透明點高，折射率各向異性大，化合物(4-8)~化合物(4-10)的相容性優異。此外，L40~L49中，氟的數量越多，介電各向異性越大。
化合物(4)適合於製備具有大的介電各向異性或者低溫下的良好相容性的組成物。相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有合計為5重量%~40重量%的化合物(4)，尤佳為含有5重量%~30重量%，特佳為含有5重量%~20重量%。
2-5-1 化合物(5)
本發明的非手性成分T除了包含化合物(1)，亦可更包含至少1種化合物(5)。另外，本發明的液晶組成物除了包含化合物(1)及化合物(5)以外，亦可包含至少1種選自化合物(2)~化合物(4)、化合物(6)及化合物(7)中的化合物。
化合物(5)中，R5為氫或碳數1~12的烷基，R5中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，R5中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R5中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，R5中-O-與-CH=CH-不會鄰接， -CO-與-CH=CH-不會鄰接。
X5為氫、鹵素、-SF5或者碳數1~10的烷基，X5中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，X5中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，X5中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，X5中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接。
X5的具體例可列舉：氟、氯、-CF3、-CHF2、-OCF3及-OCHF2，較佳為氟、氯、-CF3及-OCF3。X5為氯或氟時，熔點比較低，與其他液晶化合物的相容性特別優異。X5為-CF3、-CHF2、-OCF3及-OCHF2時，顯示出比較大的介電各向異性。
X5為氟、氯、-SF5、-CF3、-OCF3、或-CH=CH-CF3時，介電各向異性比較大，X5為氟、-CF3、或-OCF3時，化學性質特別穩定。
(F)分別獨立地為氫或氟。
R5或X5中，至少1個氫經氟取代的烷基的具體例為：-CHF2、-CF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(CH2)3-F、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、及-CHFCF2CF3。
R5及X5中，至少1個氫經氟取代的烷氧基的具體例為：-OCHF2、-OCF3、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3、及-OCHFCF2CF3。
R5及X5中，至少1個氫經氟取代的烯基的具體例為：-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、 -(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、及-CH=CHCF2CF3。
化合物(5)具有二噁烷環及3個伸苯基環。化合物(5)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定，而且即便透明點高，與其它液晶化合物的相容性亦比較良好。含有化合物(5)的組成物於元件的通常使用條件下穩定。因此，包含化合物(5)的組成物中，可擴大光學各向同性液晶相的溫度範圍，可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。另外，化合物(5)可用作用以降低以光學各向同性液晶相來驅動的組成物的驅動電壓的成分。若於包含手性劑以及化合物(5)的較佳態樣的組成物中表現出藍相，則成為不與N*相或各向同性相共存的均勻藍相。如此，包含化合物(5)的較佳態樣的組成物容易表現出均勻的藍相。另外，若使用化合物(5)，則存在液晶組成物的透明點提高的傾向。
化合物(5)中，較佳為使用化合物(5-1)~化合物(5-4)，尤佳為使用化合物(5-1)~化合物(5-3)。該些化合物中，特佳為使用化合物(5-1-1)、化合物(5-1-2)、化合物(5-2-1)~化合物(5-2-4)、化合物(5-3-1)、或者化合物(5-3-2)，最佳為使用化合物(5-2-1)、化合物(5-2-2)、或者化合物(5-3-2)。
(式中，R5A為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；(F)分別獨立地為氫或氟；X5A為氟、氯、-CF3或-OCF3)
化合物(5)適合於製備具有大的介電各向異性的組成物。為了提高透明點，相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有合計為約1.0重量%以上的化合物(5)。另外，為了降低液晶相的下限溫度，相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有合計為1重量%~50重量%的化合物5。進而，相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有1重量%~25重量%的化合物(5)，尤佳為含有1重量%~15重量%。
2-6-1 化合物(6)
本發明的非手性成分T除了包含化合物(1)以外，亦可更包含1種以上的化合物(6)。另外，例如，本發明的液晶組成物除了包含化合物(1)及化合物(6)以外，亦可包含1種以上的化合物(2)~化合物(5)及化合物(7)。
化合物(6)中的r為1、2或3。
化合物(6)中r為1的化合物主要具有調整黏度或者調整折射率各向異性的效果，另外，r為2或3的化合物具有提高 透明點等擴大光學各向同性液晶相的溫度範圍的效果、或者調整折射率各向異性的效果。
若使化合物(6)所表示的化合物的含量增加，則液晶組成物的驅動電壓提高，黏度降低，因此只要滿足液晶組成物的黏度的要求值，則就驅動電壓的觀點而言，含量較理想為少。相對於非手性成分T的總重量，非手性成分T的化合物6的含量較佳為含有0重量%~40重量%，尤佳為含有1重量%~40重量%，特佳為含有1重量%~20重量%。
R6A及R6B分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數1~12的烷氧基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基。為了降低化合物(6)的黏度，化合物(6)中的R6A及R6B較佳為碳數2~12的烯基。為了提高對紫外線的穩定性，或者為了提高對熱的穩定性，R6A及R6B較佳為碳數1~12的烷基。
為了降低黏度，R6A及R6B中的烷基較佳為乙基、丙基、丁基、戊基、或者庚基。
為了降低黏度，R6A及R6B中的烷氧基較佳為甲氧基或者乙氧基。
R6A及R6B中，至少1個氫經氟取代的烯基較佳為：2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基、以及6,6-二氟-5-己烯基。
為了降低包含化合物(6)的組成物的黏度，R6A及R6B較佳為2,2-二氟乙烯基、以及4,4-二氟-3-丁烯基。
環C及D獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或者2,5-二氟-1,4-伸苯基，r為2以上時，其中的至少2個環C可相同，亦可不同。為了提高化合物(6)的光學各向異性，環C及環D較佳為1,4-伸苯基或者3-氟-1,4-伸苯基。為了降低化合物6的黏度，環C及環D為1,4-伸環己基。
化合物(6)中的Z61分別獨立地為單鍵、伸乙基、或-COO-、-OCO-，r為2以上時，其中的至少2個Z61可相同，亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z61為單鍵。
化合物(6)為介電各向異性值的絕對值小、接近於中性的化合物。
化合物(6)中，較佳為使用式(6-1)~式(6-13)所表示的化合物。
(式中，R6A及R6B分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數1~11的烷氧基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基)
該些化合物中，化合物(6-1)~化合物(6-3)的黏度比較低，化合物(6-4)~化合物(6-8)的透明點比較高，化合物(6-9)~化合物(6-13)的透明點比較高。
化合物(6)是視需要為了降低黏度、或者為了提高透明點而使用。其中，由於使驅動電壓上升，故而於重視驅動電壓的情況下，較佳為不使用，或者以少的使用量來使用。較佳為含有合計為0重量%~30重量%的化合物(6)，尤佳為含有0重量%~20重量%，特佳為含有0重量%~10重量%。
2-7-1 化合物(7)
本發明的非手性成分除了包含化合物(1)以外，亦可更包含 至少1種化合物(7)。另外，例如，本發明的液晶組成物除了包含化合物(1)及化合物(7)以外，亦可包含至少1種選自化合物(2)~化合物(6)中的化合物。
化合物(7)中，R7為碳數1~12的烷基，R7中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，R7中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R7中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，R7中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接。R7較佳為碳數1~12的烷基。
L71~L78分別獨立地為氫或氟。L72為氫的化合物與化合物的相容性良好。L77及L78為氟的化合物的介電各向異性大，故而較佳。
Z71、Z72及Z73分別獨立地為單鍵、-COO-或-CF2O-。Z71、Z72及Z73的任一者為-CF2O-的化合物的介電各向異性大，且與其他化合物的相容性良好，故而較佳。
n71及n72分別獨立地為0或1。n71+n72=2的化合物的介電各向異性大，透明點高。n71+n72=1的化合物的介電各向異性大，與其他化合物的相容性良好。n71+n72=0的化合物的熔點低，黏性低。
X7為氫、鹵素、-SF5或者碳數1~10的烷基，X7中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，X7中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，X7中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，X7中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接。
X7中，至少1個氫經氟取代的烷基的具體例為：-CHF2、-CF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(CH2)3-F、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、及-CHFCF2CF3。
X7中，至少1個氫經氟取代的烷氧基的具體例為：-OCHF2、-OCF3、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3、及-OCHFCF2CF3。
X7中，至少1個氫經氟取代的烯基的具體例為：-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、及-CH=CHCF2CF3。
X7的較佳具體的可列舉：氟、氯、-CF3、-CHF2、-OCF3及-OCHF2，尤佳為氟、氯、-CF3及-OCF3。於X7為氯、氟的情況下，化合物(7)的熔點比較低，與其他液晶化合物的相容性特別優異。於X7為-CF3、-SF5、-CHF2、-OCF3及-OCHF2的情況下，化合物7顯示出比較大的介電各向異性。
X7為氟、-CF3、或-OCF3時，化學性質穩定。
化合物(7)具有二噁烷環及2個~4個伸苯基環，且具有至少一個-CF2O-或-COO-連結基。化合物(7)於元件的通常使 用條件下物理性質以及化學性質極其穩定，而且即便透明點高，與其他液晶化合物的相容性亦比較良好。含有化合物(7)的組成物於元件的通常使用條件下比較穩定。因此，包含化合物7的組成物中，可擴大光學各向同性液晶相的溫度範圍，可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。進而，化合物7可用作用以降低以光學各向同性液晶相來驅動的組成物的驅動電壓的成分。另外，若於包含化合物(7)及手性劑的組成物中表現出藍相，則容易成為不與N*相或各向同性相共存的均勻藍相。即，化合物(7)是容易表現出均勻藍相的化合物。另外，表現出極大的介電各向異性。
化合物(7)中，較佳為使用化合物(7-1)~化合物(7-8)所表示的化合物，更佳為使用化合物(7-1-1)、化合物(7-1-2)、化合物(7-2-1)~化合物(7-2-7)、化合物(7-3-1)~化合物(7-3-4)、化合物(7-4-1)、化合物(7-5-1)、或者化合物(7-5-2)，尤佳為使用化合物(7-2-1)~化合物(7-2-7)，特佳為使用化合物(7-2-2-E)、化合物(7-2-5-E)、化合物(7-2-7-E)、化合物(7-2-2-F)、化合物(7-2-5-F)、化合物(7-2-6-F)、或者化合物(7-2-7-F)。
(式中，R7A為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數1~11的烷氧基、或者至少1個氫經氟取代的碳數2~12的烯基； X7A為氟、氯、-CF3或-OCF3；Z71及Z72分別獨立地為單鍵、-COO-或-CF2O-，但至少一者為-COO-或-CF2O-)
化合物(7)適合於製備具有大的介電各向異性的組成物，可使本發明的元件的驅動電壓下降。相對於非手性成分T的總重量，較佳為含有合計為5重量%~80重量%的化合物7，尤佳為含有20重量%~75重量%，特佳為含有30重量%~70重量%。
3 光學各向同性液晶組成物
本發明的液晶組成物包括包含非手性成分T及手性劑、且表現出光學各向同性液晶相的組成物的態樣(光學各向同性液晶組成物)。
3-1 非手性成分T
本發明的光學各向同性液晶組成物中所含的非手性成分T包含化合物(1)，視需要包含1種以上的化合物(2)~化合物(7)。
3-2 手性劑
本發明的光學各向同性液晶組成物等所含有的手性劑為光學活性化合物，較佳為包含選自不具有自由基聚合性基的化合物中的化合物。
本發明的液晶組成物中使用的手性劑較佳為扭轉力(螺旋扭轉力(Helical Twisting Power))大的化合物。扭轉力大的化合物可減少為了獲得所需節距而必需的添加量，因此抑制驅動電壓的上升，在實用上有利。具體而言，較佳為化合物(K1)~化合物(K7)所表示的化合物。此外，化合物(K4)~化合物(K7)的 聯萘基、八氫萘基為光學活性部位，且不論手性劑的掌性如何。
(式中，RK獨立地為碳數3~10的烷基或者碳數3~10的烷氧基，烷基中或者烷氧基中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-所取代)
該些化合物中，添加於液晶組成物中的手性劑較佳為：化合物(K4-1)~化合物(K4-6)、化合物(K5-1)~化合物(K5-3)、化合物(K6-1)~化合物(K6-6)、以及化合物(K7-1)~化合物(K7-6)，尤佳為化合物(K4-5)、化合物(K5-1)~化合物(K5-3)、 化合物(K6-5)~化合物(K6-6)、以及化合物(K7-1)~化合物(K7-2)。
(式中的RK為與式(K1)~式(K7)相同的含義)
作為液晶組成物中所含有的手性劑，可使用1種化合物，亦可使用多種化合物。
為了容易表現出光學各向同性液晶相，相對於本發明的液晶組成物的總重量，較佳為含有1重量%~40重量%的手性劑，尤佳為含有3重量%~25重量%，特佳為含有3重量%~15重量%。
3-3 光學各向同性液晶相
本說明書中，所謂液晶組成物具有光學各向同性，是指在宏觀上由於液晶分子排列為各向同性而顯示出光學各向同性，但在微觀上存在液晶有序度(liquid crystalline order)。「基於液晶組成物在微觀上所具有的液晶有序度的節距(以下，有時簡稱為「節距」)」較佳為700nm以下，尤佳為500nm以下，最佳為350nm以下。
本說明書中，所謂「非液晶各向同性相」，是指通常所定義的各向同性相，即無序相，且是即便生成局部的秩序參數不為零的區域，其原因亦取決於搖動的各向同性相。例如於向列相的高溫側所表現出的各向同性相於本說明書中相當於非液晶各向同性相。關於本說明書中的手性液晶，亦適用同樣的定義。
本說明書中所謂「光學各向同性液晶相」表示並不搖動而表現出光學各向同性液晶相的相，表現出小板(platelet)組織的相(狹義的藍相)為其一例。
本說明書中，若未特別提及，則向列相是指不包含手性向列相的狹義的向列相。
本發明的光學各向同性的液晶組成物中，雖為光學各向同性液晶相，但於偏光顯微鏡觀察下，有時於藍相中未觀測到典型的小板組織。因此，本說明書中，將表現出小板組織的相稱為藍相，將包含藍相的光學各向同性液晶相稱為光學各向同性液晶相。即藍相包含於光學各向同性液晶相中。
通常，藍相被分類為藍相I、藍相II、藍相III此3種，該些3種藍相全部為光學活性，且為各向同性。於藍相I或藍相II的藍相中觀測到由來自不同晶格面的布拉格反射(Bragg reflection)所引起的2種以上的繞射光。藍相通常是於非液晶各向同性相與手性向列相之間觀測到。
所謂光學各向同性液晶相不顯示2色以上的繞射光的狀態，是指未觀測到藍相I、藍相II中所觀測到的小板組織，大體上為一面單色。不顯示2色以上的繞射光的光學各向同性液晶相中，不需要色的明暗在面內均勻。
不顯示2色以上的繞射光的光學各向同性液晶相具有因布拉格反射而引起的反射光強度得到抑制、或者向低波長側位移的優點。
另外，於反射可見光之光的液晶介質中，在作為顯示元件來利用的情況下有時色澤會成為問題，但於不顯示2色以上的繞射光的液晶中，反射波長進行低波長位移，因此能夠以較狹義的藍相(表現出小板組織的相)更長的節距來使可見光的反射消失。
包含非手性成分T及手性劑的本發明的液晶組成物中，手性劑較佳為以節距成為700nm以下的濃度來添加。此外，表現出向列相的組成物包含化合物1以及視需要的其他成分。
另外，本發明的光學各向同性液晶組成物亦可於具有手性向列相且不具有光學各向同性液晶相的組成物中添加手性劑而獲得。此外，具有手性向列相且不具有光學各向同性的液晶的組 成物包含化合物1、光學活性化合物以及視需要的其他成分。此時，為了不表現出光學各向同性液晶相，較佳為以節距成為700nm以上的濃度添加手性劑。此處，所添加的可使用所述扭轉力大的化合物(K1)~化合物(K7)，更佳為使用化合物(K2-1)~化合物(K2-8)、化合物(K4-1)~化合物(K4-6)、化合物(K5-1)~化合物(K5-3)、化合物(K6-1)~化合物(K6-6)、或者化合物(K7-1)~化合物(K7-2)。
本發明的較佳態樣的液晶組成物表現出光學各向同性液晶相的溫度範圍可藉由在向列相或者手性向列相與各向同性相的共存溫度範圍廣的液晶組成物中添加手性劑，使其表現出光學各向同性液晶相來擴大。例如，可藉由將透明點高的液晶化合物與透明點低的液晶化合物進行混合，製備在廣泛的溫度範圍內向列相與各向同性相的共存溫度範圍廣的液晶組成物，然後於其中添加手性劑，來製備在廣泛的溫度範圍內表現出光學各向同性液晶相的組成物。
向列相或者手性向列相與各向同性相的共存溫度範圍廣的液晶組成物較佳為手性向列相與非液晶各向同性相共存的上限溫度與下限溫度之差為3℃~150℃的液晶組成物，尤佳為差為5℃~150℃的液晶組成物。另外，較佳為向列相與非液晶各向同性相共存的上限溫度與下限溫度之差為3℃~150℃的液晶組成物。
若於光學各向同性液晶相中對本發明的液晶介質施加 電場，則產生電致雙折射，但未必需要為克爾效應。
節距變得越長，光學各向同性液晶相中的電致雙折射變得越大，因此只要滿足其他的光學特性(透過率、繞射波長等)的要求，則可藉由調整手性劑的種類與含量，將節距設定為長，來增大電致雙折射。
3-4 其他成分
本發明的液晶組成物亦可於不對該組成物的特性造成大的影響的範圍內，更包含溶劑、單體、高分子物質、聚合起始劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、硬化劑、穩定劑、二色性色素、光致變色(photochromic compound)化合物等。
另外，本發明的液晶組成物中使用的二色性色素的例子可列舉：部花青(merocyanine)系、苯乙烯基(styryl)系、偶氮(azo)系、偶氮次甲基(azomethine)系、氧化偶氮(azoxy)系、喹酞酮(quinophthalone)系、蒽醌(anthraquinone)系、四嗪(tetrazine)系等。
4 光學各向同性的高分子/液晶複合材料 4-1 高分子/液晶複合材料
本發明的高分子/液晶複合材料為包含液晶組成物及高分子的複合材料，顯示出光學各向同性，可用於以光學各向同性液晶相來驅動的光元件。本發明的高分子/液晶複合材料中所含的液晶組成物為本發明的液晶組成物。
本說明書中，所謂「高分子/液晶複合材料」，只要是包 含液晶組成物及高分子的化合物此兩者的複合材料，則並無特別限定，亦可為於高分子的一部分或者全部未溶解於液晶組成物或溶劑等中的狀態下，高分子與液晶組成物進行相分離的狀態。
本發明的較佳態樣的光學各向同性的高分子/液晶複合材料可於廣泛的溫度範圍內表現出光學各向同性液晶相。另外，本發明的較佳態樣的高分子/液晶複合材料的響應速度極快。另外，本發明的較佳態樣的高分子/液晶複合材料可基於該些效果而適用於顯示元件等光元件等。
4-2 高分子化合物
本發明的複合材料亦可將光學各向同性的液晶組成物、與預先聚合而獲得的高分子進行混合來製造，較佳為藉由將成為高分子材料的低分子量單體、巨單體、寡聚物等(以下歸納而稱為「單體等」)與液晶組成物CLC(手性液晶組成物(chiral liquid crystal composition))進行混合後，於該混合物中進行聚合反應來製造。本申請案說明書中將包含單體等及液晶組成物的混合物稱為「聚合性單體/液晶混合物」。於「聚合性單體/液晶混合物」中，亦可於不損及本發明效果的範圍內，視需要而包含後述聚合起始劑、硬化劑、觸媒、穩定劑、二色性色素、或者光致變色化合物等。例如，於本申請案發明的聚合性單體/液晶混合物中，可相對於聚合性單體100重量份，而視需要含有0.1重量份~20重量份的聚合起始劑。「聚合性單體/液晶混合物」於以藍相進行聚合的情況下必須為液晶介質，但於以各向同性相進行聚合的情況下，未必需 要為液晶介質。
聚合溫度較佳為高分子/液晶複合材料顯示出高透明性及各向同性的溫度。更佳為於單體與液晶材料的混合物表現出各向同性相或者藍相的溫度下，且在各向同性相或光學各向同性液晶相下結束聚合。即，較佳為設為於聚合後，高分子/液晶複合材料實質上不會使較可見光線長的波長側的光散射且表現出光學各向同性的狀態的溫度。
構成本發明複合材料的高分子的原料例如可使用低分子量的單體、巨單體、寡聚物，本說明書中所謂高分子的原料單體，是以包含低分子量的單體、巨單體、寡聚物等的含義來使用。另外，較佳為所得的高分子具有三維交聯結構，因此較佳為使用具有2個以上聚合性官能基的多官能性單體作為高分子的原料單體。聚合性的官能基並無特別限定，可提高：丙烯酸基、甲基丙烯酸基、縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基等，就聚合速度的觀點而言，較佳為丙烯酸基以及甲基丙烯酸基。高分子的原料單體中，若使單體中含有10重量%以上的包含兩個以上具有聚合性的官能基的單體，則本發明的複合材料中容易表現出高度的透明性及各向同性，因此較佳。
另外，為了獲得較佳的複合材料，高分子較佳為具有液晶原部位者，可將具有液晶原部位的原料單體作為高分子的原料單體而用於其一部分、或者全部中。
4-2-1 具有液晶原部位的單官能性．二官能性單體．三官 能性單體
具有液晶原部位的單官能性、或者二官能性單體在結構上並無特別限定，例如可列舉下述式(M1)或者式(M2)所表示的化合物。
RMA-YM-(AM-ZM)m1-AM-YM-RMB (M1)
RMB-YM-(AM-ZM)m1-AM-YM-RMB (M2)
化合物(M1)中，RMA為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S、或者碳數1~20的烷基，該些烷基中至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、或-OCO-所取代，該烷基中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-所取代，該些烷基中，該烷基中的至少1個-CH2-經-O-、-S-、-COO-、或-OCO-所取代的基團中，或者該烷基中的至少1個-CH2-CH2-經-CH=CH-或-C≡C-所取代的基團中的至少1個氫可經鹵素或-C≡N所取代。RMB分別獨立地為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基。
較佳的RMA為氫、鹵素、-C≡N、-CF3、-CF2H、-CFH2、 -OCF3、-OCF2H、碳數1~20的烷基、碳數1~19的烷氧基、碳數2~21的烯基、以及碳數2~21的炔基。特佳的Ra為-C≡N、碳數1~20的烷基以及碳數1~19的烷氧基。
化合物(M1)及化合物(M2)中，RMB分別獨立地為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基。
此處，式(M3-1)~式(M3-7)中的Rd分別獨立地為氫、鹵素或者碳數1~5的烷基，該些烷基中至少1個氫可經鹵素所取代。較佳的Rd為氫、鹵素以及甲基。特佳的Rd為氫、氟以及甲基。
另外，式(M3-2)~式(M3-4)、以及式(M3-7)適合以自由基聚合進行聚合。式(M3-1)、式(M3-5)及式(M3-6)適合以陽離子聚合進行聚合。所述聚合物均只要在反應系統內產生少量的自由基或者陽離子活性種，則聚合開始。出於加快活性種的產生的目的，可使用聚合起始劑。產生活性種時可使用例如光或熱。
化合物(M1)及化合物(M2)中，AM分別獨立地為芳香族性或者非芳香族性的5員環、6員環或者碳數9以上的縮合環，環中的-CH2-可經-O-、-S-、-NH-、或-NCH3-所取代，環中的-CH=可經-N=所取代，環上的氫原子可經鹵素、以及碳數1~5的烷基、或者鹵化烷基所取代。較佳的AM的具體例為：1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、或者雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基，該些環中至少1個 -CH2-可經-O-所取代，至少1個-CH=可經-N=所取代，該些環中至少1個氫可經鹵素、碳數1~5的烷基或者碳數1~5的鹵化烷基所取代。
考慮到化合物的穩定性，較氧與氧鄰接的-CH2-O-O-CH2-而言，氧與氧不鄰接的-CH2-O-CH2-O-較佳。關於硫亦同樣。
該些中，特佳的AM為：1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、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-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基、2,3-雙(三氟甲基)-1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、9-甲基茀-2,7-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、以及嘧啶-2,5-二基。此外，所述1,4-伸環己基以及1,3-二噁烷-2,5-二基的立體構型是反式構型優於順式構型。
2-氟-1,4-伸苯基在結構上與3-氟-1,4-伸苯基相同，因此後者未例示。該規則亦適用於2,5-二氟-1,4-伸苯基與3,6-二氟-1,4-伸苯基的關係等。
YM分別獨立地為單鍵或者碳數1~20的伸烷基，該些伸烷基中至少1個-CH2-可經-O-、-S-所取代，該烷基中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或-OCO-所取代。較佳的YM為單鍵、-(CH2)m2-、-O(CH2)m2-、及-(CH2)m2O-(所述式中，m2為1~20的整數)。特佳的YM為單鍵、-(CH2)m2-、-O(CH2)m2-、及-(CH2)m2O-(所述式中，m2為1~10的整數)。考慮到化合物的穩定性，-YM-RMA及-YM-RMB較佳為於該些基團中不 具有-O-O-、-O-S-、-S-O-、或-S-S-者。
ZM分別獨立地為單鍵、-(CH2)m3-、-O(CH2)m3-、-(CH2)m3O-、-O(CH2)m3O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-(CF2)2-、-(CH2)2-COO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C≡C-COO-、-OCO-C≡C-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-CH=CH-、-CH=CH-C≡C-、-OCF2-(CH2)2-、-(CH2)2-CF2O-、-OCF2-或-CF2O-(所述式中，m3為1~20的整數)。
較佳的ZM為單鍵、-(CH2)m3-、-O(CH2)m3-、-(CH2)m3O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-(CH2)2-COO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-OCF2-、及-CF2O-。
m1為1~6的整數。較佳的m1為1~3的整數。m1為1時，為具有2個6員環等環的二環化合物。m1為2及3時，分別為三環及四環的化合物。例如m1為1時，2個AM可相同，或者亦可不同。另外，例如m1為2時，3個AM(或者2個ZM)可相同，或者亦可不同。m1為3~6時亦同樣。對於RMA、RMB、Rd、ZM、AM、及YM亦同樣。
化合物(M1)及化合物(M2)即便包含較同位素相對豐度的量更多的2H(氘)、13C等同位素，亦具有同樣的特性，故而可較佳地使用。
化合物(M1)及化合物(M2)的尤佳例為化合物(M1-1)~化合物(M1-41)、以及化合物(M2-1)~化合物(M2-27)。該 些化合物中，RMA、RMB、Rd、ZM、AM、YM及p的定義與本發明的態樣中記載的化合物(M1)以及式(M2)的定義相同。
對化合物(M1-1)~化合物(M1-41)以及化合物(M2-1)~化合物(M2-27)中的下述部分結構進行說明。部分結構(a1)表示至少1個氫經氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a2)表示至少1個氫可經氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a3)表示至少1個氫可經氟或甲基的任一者所取代的1,4-伸苯基。部分結構(a4)表示9位的氫可經甲基所取代的茀。
作為高分子的原料單體，可視需要使用所述不具有液晶原部位的單體、以及具有液晶原部位的單體(M1)及單體(M2)以外的聚合性化合物。
出於使本發明的高分子/液晶複合材料的光學各向同性最優化的目的，亦可使用具有液晶原部位且具有3個以上聚合性官能基的單體。具有液晶原部位且具有3個以上聚合性官能基的單體可適合使用公知的化合物，例如為化合物(M4-1)~化合物(M4-3)，更具體的例子可列舉日本專利特開2000-327632、日本專利特開2004-182949、日本專利特開2004-59772中記載的化合物。其中，化合物(M4-1)~化合物(M4-3)中，RMB、ZM、YM及(F)表示與所述相同的定義。
4-2-2 不具有液晶原部位的具有聚合性官能基的單體
不具有液晶原部位的具有聚合性官能基的單體例如可列舉：碳數1~30的直鏈或分支鏈的丙烯酸酯、碳數1~30的直鏈或分支鏈的二丙烯酸酯，具有三個以上聚合性官能基的單體可列舉：甘油．丙氧基化物(1PO/OH)三丙烯酸酯、季戊四醇．丙氧基化物．三丙烯酸酯、季戊四醇．三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．乙氧基化物．三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．丙氧基化物．三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．三丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇．四丙烯酸酯、二(季戊四醇)五丙烯酸酯、二(季戊四醇)六丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．三丙烯酸酯等，但並不限定於該些單體。
4-2-3 聚合起始劑
製造構成本發明複合材料的高分子時的聚合反應並無特別限定，例如進行光自由基聚合、熱自由基聚合、光陽離子聚合等。
光自由基聚合中可使用的光自由基聚合起始劑的例子為：德牢固(DAROCUR)1173及4265(均為商品名，日本巴斯 夫(BASF Japan)(股))，豔佳固(IRGACURE)184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850及2959(均為商品名，日本巴斯夫(BASF Japan)(股))。
熱自由基聚合中可使用的藉由熱而進行的自由基聚合的較佳起始劑的例子為：過氧化苯甲醯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、過氧化三甲基乙酸第三丁酯、過氧化二異丁酸第三丁酯、過氧化月桂醯、2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯(dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate，MAIB)、二第三丁基過氧化物(di-t-butyl peroxide，DTBPO)、偶氮雙異丁腈(azobisisobutyronitrile，AIBN)、偶氮雙環己烷甲腈(azobiscyclohexanecarbonitrile，ACN)。
光陽離子聚合中可使用的光陽離子聚合起始劑的例子為：二芳基碘鎓鹽(diaryliodonium salt，以下稱為「DAS」)以及三芳基鋶鹽(triaryl sulfonium salt，以下稱為「TAS」)。
DAS的例子為：二苯基碘鎓四氟硼酸鹽、二苯基碘鎓六氟膦酸鹽、二苯基碘鎓六氟砷酸鹽、二苯基碘鎓三氟甲磺酸鹽、二苯基碘鎓三氟乙酸鹽、二苯基碘鎓-對甲苯磺酸鹽、二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓四氟硼酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓六氟膦酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓六氟砷酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓三氟乙酸鹽、以及4-甲氧基苯基苯基碘鎓-對甲苯磺酸鹽。
DAS中亦可藉由添加硫雜蒽酮(thioxanthone)、啡噻嗪 (phenothiazine)、氯硫雜蒽酮(chlorothioxanthone)、氧雜蒽酮(xanthone)、蒽、二苯基蒽、紅螢烯(rubrene)等光增感劑而高感度化。
TAS的例子為：三苯基鋶四氟硼酸鹽、三苯基鋶六氟膦酸鹽、三苯基鋶六氟砷酸鹽、三苯基鋶三氟甲磺酸鹽、三苯基鋶三氟乙酸鹽、三苯基鋶-對甲苯磺酸鹽、三苯基鋶四(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶四氟硼酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶六氟膦酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶六氟砷酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟乙酸鹽、以及4-甲氧基苯基二苯基鋶-對甲苯磺酸鹽。
光陽離子聚合起始劑的具體的商品名的例子為：希樂固(Cyracure)UVI-6990、希樂固UVI-6974、希樂固UVI-6992(分別為商品名，UCC(股))，艾迪科歐普托瑪(Adeka Optomer)SP-150、SP-152、SP-170、SP-172(分別為商品名，艾迪科(ADEKA)(股))，羅多澤爾光起始劑(Rhodorsil Photoinitiator)2074(商品名，日本羅地亞(Rhodia Japan)(股))，豔佳固(IRGACURE)250(商品名，日本巴斯夫(BASF Japan)(股))，以及UV-9380C(商品名，GE東芝矽酮(GE Toshiba Silicone)(股))。
4-2-4 硬化劑等
製造構成本發明複合材料的高分子時，除了所述單體等以及聚合起始劑以外，亦可進而添加1種或者2種以上的其他較佳成分，例如硬化劑、觸媒、穩定劑等。
硬化劑可使用通常用作環氧樹脂的硬化劑的現有公知的潛在性硬化劑。潛在性環氧樹脂用硬化劑的例子為：胺系硬化劑、酚醛清漆樹脂系硬化劑、咪唑系硬化劑、酸酐系硬化劑等。胺系硬化劑的例子為：二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、四伸乙基五胺、間苯二甲胺、三甲基六亞甲基二胺、2-甲基五亞甲基二胺、二乙基胺基丙基胺等脂肪族多胺，異佛爾酮二胺、1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、降冰片烯二胺、1,2-二胺基環己烷、拉羅明(Laromin)等脂環式多胺，二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基乙烷、間苯二胺等芳香族多胺。
酚醛清漆樹脂系硬化劑的例子為：苯酚酚醛清漆樹脂、雙酚酚醛清漆樹脂。咪唑系硬化劑的例、2-甲基咪唑、2-乙基己基咪唑、2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓．偏苯三甲酸酯。
酸酐系硬化劑的例子為：四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基環己烯四羧酸二酐、鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐。
另外，亦可進而使用用以促進具有縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁烷基的聚合性化合物與硬化劑的硬化反應的硬化促進劑。硬化促進劑的例子為：苄基二甲基胺、三(二甲基胺基甲基)苯酚、二甲基環己基胺等三級胺類，1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑類，三苯基膦等有機磷系化合物、四苯基溴化鏻等四級鏻鹽類，1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯-7等或 其有機酸鹽等二氮雜雙環烯烴類，四乙基溴化銨、四丁基溴化銨等四級銨鹽類，三氟化硼、三苯基硼酸鹽等硼化合物。該些硬化促進劑可單獨使用或者將多種混合來使用。
另外，例如為了防止貯存中的不需要的聚合，較佳為添加穩定劑。穩定劑可使用本領域技術人員已知的所有化合物。穩定劑的代表例可列舉：4-乙氧基苯酚、對苯二酚、丁基化羥基甲苯(butylated hydroxytoluene，BHT)等。
4-3 高分子/液晶複合材料的組成
本發明的高分子/液晶複合材料中的液晶組成物的含有率只要是複合材料可表現出光學各向同性液晶相的範圍，則較佳為儘可能高的含有率。其原因在於：液晶組成物的含有率高，則本發明的複合材料的電致雙折射值變大。
本發明的高分子/液晶複合材料中，相對於複合材料，液晶組成物的含有率較佳為60重量%~99重量%，尤佳為60重量%~98重量%，特佳為80重量%~97重量%。另外，本發明的高分子/液晶複合材料中，相對於複合材料，高分子的含有率較佳為1重量%~40重量%，尤佳為2重量%~40重量%，特佳為3重量%~20重量%。
5 光元件
本發明的光元件是包含液晶組成物或者高分子/液晶複合材料(以下，有時將本發明的液晶組成物以及高分子/液晶複合材料總稱為液晶介質)的以光學各向同性液晶相來驅動的光元件。
不施加電場時，液晶介質為光學各向同性，若施加電場，則液晶介質產生光學各向異性，可藉由電場來進行光調變。
液晶顯示元件的結構例可列舉如圖1所示，梳型電極基板的電極自左側延伸的電極1與自右側延伸的電極2交替配置的結構。於在電極1與電極2之間存在電位差的情況下，可於如圖1所示的梳型電極基板上，提供若注目於1根電極，則存在圖式上的上方向與下方向的2個方向的電場的狀態。
本發明的液晶組成物可用於光元件。由於本發明的液晶組成物顯示出低的驅動電壓及短的響應時間，故而本發明的較佳態樣的光元件可以低電壓來驅動，可進行高速響應。
6 化合物
本發明的液晶化合物為化合物(1-1-1)及化合物(1-5-1)。
(所述式中，R1A為碳數1~12的烷基)
化合物(1-1-1)所表示的化合物具有高的透明點及大的介電各向異性值、大的折射率各向異性值，式(1-2)所表示的化合物具有比較高的透明點、大的介電各向異性值、比較良好的低溫下的相容性。使用該些化合物的組成物具有低的驅動電壓、廣泛的 液晶相溫度範圍，且以運作溫度作為中心的溫度範圍內的驅動電壓的溫度依存性小，可用作液晶組成物的成分。
[實施例]
以下，藉由實施例來對本發明進一步進行詳細說明，但本發明不受該些實施例的限制。此外，只要未特別提及，則「%」是指「重量%」。
另外，所獲得的化合物是根據藉由1H-NMR(1H-nuclear magnetic resonance，1H-NMR)分析所得的核磁共振光譜、藉由氣相層析法(gas chromatography，GC)分析所得的氣相層析圖等來鑑定。分析方法如以下所述。
1)分析方法 1-1)1H-NMR分析
測定裝置是使用DRX-500(商品名，布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)(股))。將實施例等中製造的樣品溶解於CDCl3等樣品可溶的氘化溶劑中，於室溫下以500MHz、累計次數24次的條件進行測定。此外，所得的核磁共振光譜的說明中，s是指單峰(singlet)，d是指雙重峰(doublet)，t是指三重峰(triplet)，q是指四重峰(quartet)，m是指多重峰(multiplet)。另外，化學位移δ值的零點的基準物質是使用四甲基矽烷(tetramethyl silane，TMS)。
1-2)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)。載體氣體是使用氦氣，流量調整為1ml/分鐘。將試樣氣化室的溫度設定為300℃，將檢測器(火焰游離偵檢器，flame ionization detector，FID)部分的溫度設定為300℃。
試樣溶解於甲苯中，製備成1重量%的溶液，將所得的溶液1μl注入至試樣氣化室中。
記錄計是使用島津製作所製造的C-R6A型層析儀組件(Chromatopac)、或者其同等品。所得的氣相層析圖中顯示與成分化合物對應的峰值的保持時間以及峰值的面積值。
此外，試樣的稀釋溶劑例如可使用氯仿、己烷。另外，管柱亦可使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)、安捷倫科技公司製造的HP-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)、澳大利亞SGE國際公司(SGE International Pty.Ltd)製造的BP-1(長度30m、內徑0.32mm、膜厚0.25μm)等。
氣相層析圖中的峰值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%與分析樣品的各峰值的面積%並不完全相同，但於本發明中使用所述管柱的情況下，由於實質上修正係數為1，故而分析樣品中的成分化合物的重量%與分 析樣品中的各峰值的面積%大致相對應。其原因在於：成分的液晶化合物中的修正係數並無大的差異。為了根據氣相層析圖來更準確地求出液晶組成物中的液晶化合物的組成比，而使用藉由氣相層析圖的內部標準法。對經準確秤量一定量的各液晶化合物成分(被檢成分)及成為基準的液晶化合物(基準物質)同時進行氣相層析測定，預先算出所得的被檢成分的峰值與基準物質的峰值的面積比的相對強度。若使用各成分相對於基準物質的峰值面積的相對強度來進行修正，則可根據氣相層析分析來更準確地求出液晶組成物中的液晶化合物的組成比。
1-3)液晶化合物等的物性值的測定試樣
作為測定液晶化合物的物性值的試樣，有將化合物其本身作為試樣的情況、將化合物與母液晶混合而作為試樣的情況此2種。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試樣的後者情況下，利用以下方法進行測定。首先，將所得的液晶化合物15重量%與母液晶85重量%加以混合來製作試樣。接著，根據所得試樣的測定值，依據基於下述計算式的外推法來計算外推值。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>)/<液晶化合物的重量%>
於即便液晶化合物與母液晶的比例為該比例(15重量%：85重量%)，層列相、或者結晶亦於25℃下析出的情況下，將液晶化合物與母液晶的比例以10重量%：90重量%、5重量%： 95重量%、1重量%：99重量%的順序進行變更，以層列相、或者結晶在25℃下不再析出的組成來測定試樣的物性值，依據所述式來求出外推值，將其作為液晶化合物的物性值。
用於測定的母液晶存在多種種類，例如，母液晶A的組成(重量%)如以下所述。
(母液晶A)
1-4)液晶化合物等的物性值的測定方法
利用後述方法來進行物性值的測定。該些測定方法大多為日本電子機械工業會標準(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ．ED-2521A中記載的方法、或者將其修飾而成的方法。另外，用於測定的TN元件並未安裝TFT。
測定值中，於將液晶化合物其本身作為試樣的情況下，將所得的值記載為實驗資料。於將液晶化合物與母液晶的混合物用作試樣的情況下，將以外推法所得的值記載為實驗資料。
1-4-1)相結構以及相轉移溫度(℃)：
利用以下(1)、以及(2)的方法進行測定。
(1)於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒(Mettler)公司，FP-52型加熱台)上放置化合物，一邊以3℃/分鐘的速度進行加熱，一邊以偏光顯微鏡來觀察相狀態及其變化，從而確定液晶相的種類。
(2)使用珀金埃爾默(Perkin Elmer)公司製造的掃描熱量計DSC-7系統、或者Diamond DSC系統，以3℃/分鐘的速度進行升降溫，藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰值、或者發熱峰值的起始點(on set)，來決定相轉移溫度。
以下，結晶表示為K，於進一步區分結晶的情況下，分別表示為K1或K2。另外，層列相表示為Sm，向列相表示為N，手性向列相表示為N*。液體(各向同性(isotropic))表示為I。層列相中，於區分為層列B相、或者層列A相的情況下，分別表示為SmB、或者SmA。BP表示藍相或者光學各向同性液晶相。2相的共存狀態有時以(N*+I)、(N*+BP)的形式來表述。具體而言分別為：(N*+I)表示非液晶各向同性相與手性向列相共存的相，(N*+BP)表示BP相或者光學各向同性液晶相與手性向列相共存的相。Un表示不為光學各向同性的未確認的相。作為相轉移溫度的表述，例如，所謂「K 50.0 N 100.0 I」，是表示自結晶至向列相的相轉移溫度(KN)為50.0℃，自向列相至液體的相轉移溫度(NI)為100.0℃。其他表述亦同樣。
1-5)向列相的上限溫度(TNI；℃)
於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒(Mettler)公司，FP-52型加熱台)上放置試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)，一邊以1℃/分鐘的速度進行加熱，一邊觀察偏光顯微鏡。將試樣的一部分由向列相變化為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」。
1-6)低溫相容性
製作以液晶化合物成為20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、以及1重量%的量的方式將母液晶與液晶化合物混合而成的試樣，將試樣放入玻璃瓶中。將該玻璃瓶於-10℃或-20℃的冷凍器中保管一定期間後，觀察結晶或者層列相是否析出。
1-7)黏度(體積黏度；η；於20℃下測定；mPa．s)
使用E型黏度計，對液晶化合物與母液晶的混合物進行測定。
1-8)折射率各向異性(△n)
於25℃的溫度下，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測定。將主稜鏡的表面向一方向摩擦後，將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)滴加於主稜鏡上。折射率(n∥)是於偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率(n⊥)是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。折射率各向異性(△n)的值是根據△n=n∥-n⊥的式子來計算。
1-9)介電各向異性(△ε；於25℃下測定)
於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為約9μm、扭轉角為80度的液晶單元中放入試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)。對該單元施加20伏特，測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(e∥)。施加0.5伏特，測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是根據△ε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
1-10)節距(P；於25℃下測定；nm)
節距長是使用選擇反射來測定(「液晶便覽」第196頁，2000年發行，丸善)。關於選擇反射波長λ，關係式<n>p/λ=1成立。此處，<n>表示平均折射率，是由下式獲得。<n>={(n∥2+n⊥2)/2}1/2。選擇反射波長是利用顯微分光光度計(日本電子(股)，商品名MSV-350)來測定。藉由將所得的反射波長除以平均折射率而求出節距。於較可見光更長的波長區域具有反射波長的膽固醇液晶的節距，在光學活性化合物濃度低的區域中與光學活性化合物的濃度的倒數成比例，因此測定數點在可見光區域具有選擇反射波長的液晶的節距長，利用直線外推法來求出。「光學活性化合物」相當於本發明中的手性劑。
本發明中，液晶組成物的特性值的測定可依據下述方法來進行。該些方法大多為日本電子機械工業會標準(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ．ED-2521A中記載的方法、或者將其修飾而成的方法。用於測定的TN元件上未安裝TFT。
1-11)向列相的上限溫度(NI；℃)
於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣，以1℃/分鐘的速度進行加熱。測定試樣的一部分自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」。
1-12)向列相的下限溫度(TC；℃)
將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，試樣於-20℃下保持向列相狀態，而於-30℃下變化為結晶(或者層列相)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」。
1-13)光學各向同性液晶相的轉移溫度
於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣，於正交尼科耳(crossed nicols)的狀態下，首先升溫至試樣成為非液晶各向同性相的溫度，然後以1℃/分鐘的速度降溫，使手性向列相或者光學各向同性液晶相得以完全表現出。測定所述降溫過程中的相轉移的溫度，繼而以1℃/分鐘的速度升熱，測定所述升溫過程中的相轉移的溫度。本發明中，只要無特別說明，則將升溫過程中的相轉移的溫度作為相轉移溫度。於光學各向同性液晶相中，在正交尼科耳下以暗視野難以判別相轉移溫度的情況下，將偏光板自正交尼科耳的狀態偏移1°~10°來測定相轉移溫度。
1-14)黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)
(1)介電各向異性為正的試樣：依據M.今井(M.Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259卷第37頁(1995)中記載的方法來進行測定。於扭轉角為 0°且2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm的TN元件中放入試樣。對TN元件於16伏特~19.5伏特的範圍內以0.5伏特為單位來階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅施加1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與不施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加而產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)。由該些測定值與M.今井等人的論文的第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需要的介電各向異性的值是使用該旋轉黏度的測定中使用的元件，以下述介電各向異性的測定方法來求出。
(2)介電各向異性為負的試樣：依據M.今井(M.Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259卷第37頁(1995)中記載的方法來進行測定。於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件中放入試樣。對該元件於30伏特~50伏特的範圍內以1伏特為單位來階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅施加1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與不施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加而產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)。由該些測定值與M.今井等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算中所需的介電各向異性是使用下述介電各向異性中測定的值。
1-15)折射率各向異性(△n；於25℃下測定)
使用波長為589nm的光，利用於接目鏡上安裝有偏光板的阿 貝折射計來進行測定。將主稜鏡的表面向一方向摩擦(rubbing)後，將試樣滴加於主稜鏡上。折射率(n∥)是於偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率(n⊥)是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。折射率各向異性的值是由△n=n∥-n⊥的式子來計算。於試樣為組成物時，利用該方法來測定折射率各向異性。
1-16)介電各向異性(△ε；於25℃下測定)：
(1)介電各向異性為正的組成物：於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為約9μm、扭轉角為80度的液晶單元中放入試樣。對該單元施加20伏特，測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。施加0.5伏特，測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是由△ε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
(2)介電各向異性為負的組成物：於經處理為垂直配向(homeotropic alignment)的液晶單元中放入試樣，施加0.5伏特來測定介電常數(ε∥)。於經處理為水平配向(homogeneous alignment)的液晶單元中放入試樣，施加0.5伏特來測定介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是由△ε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
1-17)臨限電壓(Vth；於25℃下測定；V)
1)介電各向異性為正的組成物：於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為(0.5/△n)μm、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的液晶顯示元件中放入試樣。△n是利用所述方法來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。使 矩形波的電壓上升，測定通過元件的光的透過率成為90%時的電壓的值。
2)介電各向異性為負的組成物：於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為約9μm、經處理為垂直配向的常黑模式(normally black mode)的液晶顯示元件中放入試樣。對該元件施加頻率為32Hz的矩形波。使矩形波的電壓上升，測定通過元件的光的透過率成為10%時的電壓的值。
1-18)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2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為6μm。於放入試樣後，利用藉由紫外線而聚合的黏接劑將該元件密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來充電。利用高速電壓計，於16.7毫秒之間測定所衰減的電壓，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的百分率。
1-19)螺旋節距(於20℃下測定；μm)
測定螺旋節距時，使用Cano楔型單元法。於Cano楔型單元中注入試樣，測定由單元觀察到的向錯線(disclination line)的間隔(a；單位為μm)。螺旋節距(P)是根據式P=2．a．tanθ來算出。θ是楔型單元中的2塊玻璃板之間的角度。
或者，節距長是使用選擇反射來測定(「液晶便覽」第196頁，2000年發行，丸善)。關於選擇反射波長λ，關係式<n>p/λ=1成立。此處，<n>表示平均折射率，是由下式獲得。<n >={(n∥2+n⊥2)/2}1/2。選擇反射波長是利用顯微分光光度計(日本電子(股)，商品名MSV-350)來測定。藉由將所得的反射波長除以平均折射率來求出節距。
於較可見光更長的波長區域具有反射波長的膽固醇液晶的節距，在手性劑濃度低的區域中與手性劑的濃度的倒數成比例，因此測定數點在可見光區域具有選擇反射波長的液晶的節距長，利用直線外推法來求出。
成分或者液晶化合物的比例(百分率)是基於液晶化合物的總重量的重量百分率(重量%)。組成物是藉由在測定液晶化合物等成分的重量後進行混合來製備。因此，容易算出成分的重量%。
[實施例1]
依據下述的流程來合成本申請案的化合物(1-1-1S)。
(化合物(1-1-1)中，R1為丁基)
(第1階段)化合物(103S)的合成
於氮氣流下，將化合物(101S)(25.0g，131mmol)、化合物(102S)(20.9g，132mmol)、碳酸鉀(39.8g，288mmol)、二氯雙(三苯基膦)鈀(II)(0.919g，1.31mol)、三苯基膦(0.685g，2.62mmol)、四丁基溴化銨(4.22g，13.1mmol)、甲苯(75ml)、異丙醇(75ml)的混合溶液，於80℃下加熱攪拌5小時。將反應液倒入水中，添加二乙醚(500ml)，以水洗滌3次後，將有機相進行減壓濃縮。於殘渣中添加庚烷並攪拌，冷卻至0℃後進行過濾，取出過濾後的結晶，獲得化合物(103S)(14.8g，56.6mmol)。
(第2階段)化合物(105S)的合成
於氮氣流下，於化合物(104S)(25.0g，94.6mmol)的四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)(150ml)溶液中，於-40℃下緩緩地滴加正丁基鋰/正己烷溶液(1.60mol/L)(62.1ml,99.3mmol)，於該狀態的溫度下攪拌1小時。繼而，於該狀態的溫度下向系統內緩緩地滴加二溴二氟乙烷(23.8g，114mmol)/THF(50ml) 溶液，一邊慢慢地恢復至室溫一邊攪拌1小時。將反應液倒入水中，利用甲苯(300ml)進行萃取，以水洗滌3次後，將有機相進行減壓濃縮。利用矽膠管柱層析法(溶劑：甲苯/正庚烷=1/5)將殘渣純化，獲得化合物(105S)(37.0g(73%)，68.4mmol)。於下一反應中以混合物的狀態使用。
(第3階段)化合物(1-1-1S)的合成
於氮氣流下，將第1階段中獲得的化合物(103S)(4.10g，18.3mmol)、前階段中獲得的化合物(105S)(9.85g(73%)，18.3mmol)、碳酸鉀(5.31g，38.4mmol)、四丁基溴化銨(1.77g，5.50mmol)的二甲基甲醯胺(dimethylformamide，DMF)(50ml)混合溶液於70℃下加熱攪拌2小時。將反應液倒入水中，利用甲苯(100ml)進行萃取，以水洗滌3次，以重層水洗滌2次，然後將有機相進行減壓濃縮。利用矽膠管柱層析法(溶劑：甲苯/正庚烷=1/5)，進而藉由再結晶過濾(溶劑：乙醇/正庚烷=1/1)將殘渣純化，獲得作為最終目標物的化合物(1-1-1S)(6.04g，11.2mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 49.9 N 93.6 I。
1H-NMR(CDCl3)：δ(ppm)0.64-0.97(3H,t),1.35-1.42(2H,m),1.60-1.66(2H,m),2.64-2.68(2H,t),7.01-7.03(1H,dd),7.06-7.08(1H,dd),7.15-7.26(6H,m),7.31-7.40(3H,m).
19F-NMR(CDCl3)：δ(ppm)-61.18- -61.58(2F,t),-111.31- -111.45(2F,dt),-115.17- -115.22(1F,dd),-118.32- -118.36(1F,dd),-137.97- -138.07(1F,m),-139.25- -139.35(1F,m).
繼而，將作為所述母液晶A來記載的4種化合物進行混合，製備具有向列相的母液晶A。該母液晶A的物性如以下所述。
上限溫度(TNI)=71.7℃；介電各向異性(△ε)=11.0；折射率各向異性(△n)=0.137。
製備包含母液晶A(85重量%)、及所得的化合物(1-1-1S)(15重量%)的液晶組成物AS1。測定所得的液晶組成物AS1的物性值，對測定值進行外推，藉此算出化合物(1-1-1S)的物性的外推值。其值如以下所述。
上限溫度(TNI)=63.7℃；介電各向異性(△ε)=34.1；折射率各向異性(△n)=0.170。
根據該些情況可知：化合物(1-1-1S)是具有大的介電各向異性(△ε)、大的折射率各向異性、良好的相容性的化合物。
[實施例2]
依據下述的流程來合成本申請案的化合物(1-5-1S)。
(化合物(1-5-1)中，R1為丁基)
除了將實施例1的化合物(101S)及化合物(104S)作為起始原料，且代替化合物(102S)而使用化合物(112S)以外，藉由與實施例1完全相同的流程而獲得化合物(1-5-1S)(3.50g，5.97mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 43.6 N 83.2 I。
1H-NMR(CDCl3)：δ(ppm)0.938-0.968(3H,t),1.35-1.42(2H,m),1.60-1.67(2H,m),2.65-2.68(2H,t),7.01-7.03(1H,dd),7.06-7.08(1H,dd),7.18-7.23(4H,m),7.32-7.35(3H,m),7.39-7.46(3H,m),7.66-7.70(1H,dd).
19F-NMR(CDCl3)：δ(ppm)-61.51- -61.68(2F,t),-61.77- -61.79(3F,d),-111.31- -111.44(2F,dt),-114.58- -114.71(2F,m),-118.31- -118.36(1F,dd).
[實施例3]
依據下述的流程來合成本申請案的化合物(1-9-1S)。
(化合物(1-9-1)中，R1為丙基)
除了將實施例1的化合物(101S)及化合物(104S)作為起始原料，且代替化合物(102S)而使用化合物(122S)，代替化合物(104S)而使用化合物(124S)以外，藉由與實施例1完全相同的流程而獲得化合物(1-9-1S)(6.30g，10.7mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 49.6 N 116.9 I。
1H-NMR(CDCl3)：δ(ppm)0.962-0.991(3H,t),1.66-1.71(2H,m),2.62-2.66(2H,t),7.01-7.03(1H,dd),7.06-7.08(1H,dd),7.17-7.23(4H,m),7.31-7.43(5H,m).
19F-NMR(CDCl3)：δ(ppm)-59.19- -59.20(3F,d),-61.50- -61.61(2F,t),-111.31- -111.44(2F,dt),-114.92- -114.96(1F,dd),-118.34- -118.38(1F,dd),-128.89- -128.96(1F,m).
[實施例4]向列型液晶組成物(nematic liquid crystal composition，NLC)的製備
將下述所示的化合物進行混合，製備包含實施例1中合成的化合物(1-1-1S)的向列型液晶組成物NLC-A。另外，製備液晶組成物NLC-R來作為NLC-A的參照。NLC-A是將NLC-R的一部分化合物以化合物(1)置換而成的組成物。
(表1)
NLC-A的相轉移溫度(℃)為N 110.6~111.8 I，NLC-R的相轉移溫度(℃)為N 108.5~109.8 I。
[實施例5]手性液晶組成物(chiral liquid crystal composition，CLC)的製備
將實施例3中獲得的各向列型液晶組成物、與下述所示的手性劑(CD1)進行混合，製備手性液晶組成物CLC-A、以及手性液晶組成物CLC-R。該手性液晶組成物的組成及相轉移溫度如下所述。
．CD1
．CLC-A
相轉移溫度(℃)：N* 101.3~101.6 BP 103.1 BP+I 104.5 I
．CLC-R
相轉移溫度(℃)：N* 99.3~99.7 BP 101.4 BP+I 102.3 I
[實施例6]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(mixed liquid crystal composition，MLC)的製備
藉由將實施例4中製備的各手性液晶組成物(CLC)與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合，來製備液晶組成物MLC-A、以及MLC-R。將該些液晶組成物的組成示於下述。
此外，LCA-12為1,4-二(4-(6-(丙烯醯氧基)十二烷氧基)苯甲醯氧基)-2-甲基苯，DMPA為2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮，且是光聚合起始劑。
．LCA-12
．MLC-A
相轉移溫度(℃)：N* 67.5~68.1 BP 72.5 BP+I 73.4 I
．MLC-R
相轉移溫度(℃)：N* 66.8~67.4 I
[實施例7]夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-A)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-A)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，於68.0℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-A)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。所得的高分子/液晶複合材料(PSBP-A)即便冷卻至室溫，亦維持光學各 向同性液晶相。
(比較例1)夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-R)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-R)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，於67.3℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-R)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。如此而獲得的高分子/液晶複合材料(PSBP-R)即便冷卻至室溫，亦維持光學各向同性液晶相。
[實施例8]使用單元的光學系統
將實施例6、以及比較例1中獲得的夾持有高分子/液晶複合材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言，使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造，伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源，將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直，以梳型電極的線方向相對於偏振器(Polarizer)與分析器(Analyzer)偏光板而分別成為45°的方式，來設置夾持有高分子/液晶複合材料的單元(圖2)。
使用該光學系統，調查高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如下所述。此外，響應時間的資料是飽和電壓施加、以及去除時的資料。
．PSBP-A
飽和電壓(VMAX)為72.4(V)，對比度比為1107，電壓施加時的響應速度(V10-90)為1.14(ms)，電壓去除時的響應速度(V90-10)為0.82(ms)。
．PSBP-R
飽和電壓(VMAX)為67.5(V)，對比度比為1042，電壓施加時的響應速度(V10-90)為1.33(ms)，電壓去除時的響應速度(V90-10)為0.74(ms)。
[實施例9]飽和電壓的溫度依存性的比較
利用實施例7中所示的方法，調查高分子/液晶複合材料的於15℃~60℃的溫度範圍內的電壓施加與透過率的關係，驗證飽和電壓的溫度依存性。將使用PSBP-A及PSBP-R來測定的飽和電壓與溫度的關係示於圖3中。此處，圖中的a1及a2分別為將PSBP-A及PSBP-R的於15℃~60℃下的飽和電壓除以溫度範圍而得的值，該值小，則飽和電壓的溫度依存性小。
根據圖3，PSBP-R的a1為0.768，與此相對，PSBP-R的a2成為0.674，15℃~60℃的飽和電壓的溫度依存性改善了約10%。由該結果可知：與PSBP-R相比較，PSBP-A雖然驅動電壓稍大，但驅動電壓的溫度依存性低。可知化合物(1)為對於改善元件的驅動電壓的溫度依存性而言有效的化合物。
[實施例10]向列型液晶組成物(NLC)的製備
將下述所示的化合物進行混合，製備包含實施例2中合成的 化合物(1-5-1S)的向列型液晶組成物NLC-A。另外，製備液晶組成物NLC-R2作為NLC-A的參照。NLC-A是將NLC-R2的一部分化合物以化合物(1)置換而成的組成物。
NLC-B的相轉移溫度(℃)為N 109.0~110.3 I，NLC-R2的相轉移溫度(℃)為N 111.1~113.0 I。
[實施例11]手性液晶組成物(CLC)的製備
將實施例10中獲得的各向列型液晶組成物、與實施例6的項 中所示的手性劑(CD1)進行混合，製備手性液晶組成物CLC-B、以及手性液晶組成物CLC-R2。該手性液晶組成物的組成及相轉移溫度如下所述。
．CLC-B
相轉移溫度(℃)：N* 98.9~99.2 BP+I 109.0 I
．CLC-R2
相轉移溫度(℃)：N* 95.3 BP 103.3 BP+I 104.6 I
[實施例12]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC)的製備
藉由將實施例11中製備的各手性液晶組成物(CLC)與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合，來製備液晶組成物MLC-B、以及MLC-R2。將該些液晶組成物的組成示於下述。此外，LCA-12、以及DMPA表示與實施例5相同的化合物。
．MLC-B
相轉移溫度(℃)：N* 64.0~64.6 BP 68.3 BP+I 68.8 I
．MLC-R2
相轉移溫度(℃)：N* 63.4~63.8 BP 70.0 I
[實施例13]夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-B)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-B)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，於65.0℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-B)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。所得的高分子/液晶複合材料(PSBP-B)即便冷卻至室溫，亦維持光學各向同性液晶相。
(比較例2)夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-R2)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-R2)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，於64.1℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶 複合材料(PSBP-R2)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。如此而獲得的高分子/液晶複合材料(PSBP-R2)即便冷卻至室溫，亦維持光學各向同性液晶相。
[實施例14]使用單元的光學系統
將實施例13、以及比較例2中獲得的夾持有高分子/液晶複合材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言，使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造，伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源，將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直，以梳型電極的線方向相對於偏振器與分析器偏光板而分別成為45°的方式，來設置夾持有高分子/液晶複合材料的單元(圖2)。
使用該光學系統，調查高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如下所述。此外，響應時間的資料是飽和電壓施加、以及去除時的資料。
．PSBP-B
飽和電壓(VMAX)為86.3(V)，對比度比為868，電壓施加時的響應速度(V10-90)為0.900(ms)，電壓去除時的響應速度(V90-10)為0.80(ms)。
．PSBP-R2
飽和電壓(VMAX)為78.9(V)，對比度比為1046，電壓施加時的響應速度(V10-90)為1.10(ms)，電壓去除時的響應速度 (V90-10)為0.600(ms)。
[實施例15]飽和電壓的溫度依存性的比較
利用實施例13中所示的方法，調查高分子/液晶複合材料的於15℃~50℃的溫度範圍內的電壓施加與透過率的關係，驗證飽和電壓的溫度依存性。將使用PSBP-B及PSBP-R2來測定的飽和電壓與溫度的關係示於圖4中。此處，圖中的b1及b2分別為將PSBP-B及PSBP-R2的於15℃~50℃下的飽和電壓除以溫度範圍而得的值，該值小，則飽和電壓的溫度依存性小。
根據圖4，PSBP-R2的b2為0.882，與此相對，PSBP-B的b1成為0.816，15℃~60℃的飽和電壓的溫度依存性改善了約8%。由該結果可知：與PSBP-R2相比較，PSBP-B雖然驅動電壓稍大，但驅動電壓的溫度依存性低。可知化合物(1)是對改善元件的驅動電壓的溫度依存性而言有效的化合物。
[實施例16]向列型液晶組成物(NLC)的製備
將下述所示的化合物進行混合，製備包含實施例3中合成的化合物(1-9-1S)的向列型液晶組成物NLC-C。另外，製備液晶組成物NLC-R3作為NLC-C的參照。NLC-C是將NLC-R3的一部分化合物以化合物(1)置換而成的組成物。
(表3)
NLC-C的相轉移溫度(℃)為N 95.6~96.1 I，NLC-R3的相轉移溫度(℃)為N 92.3~92.6 I。
[實施例17]手性液晶組成物(CLC)的製備
將實施例16中獲得的各向列型液晶組成物、與實施例6的項中所示的手性劑(CD1)進行混合，製備手性液晶組成物CLC-C、以及CLC-R3。該手性液晶組成物的組成及相轉移溫度如下所述。
．CLC-C
NLC-C 94.2重量% CD-1 5.8重量%
相轉移溫度(℃)：N* 86.3~86.7 BP+I 94.4 I
．CLC-R3
相轉移溫度(℃)：N* 82.5~82.8 BP+I 92.3 I
[實施例18]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC)的製備
藉由將實施例17中製備的各手性液晶組成物(CLC)與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合，來製備液晶組成物MLC-C、以及MLC-R3。將該些液晶組成物的組成示於下述。此外，LCA-12、以及DMPA表示與實施例5相同的化合物。
．MLC-C
相轉移溫度(℃)：N* 55.0~55.3 BP 61.4 BP+I 61.9 I
．MLC-R3
DMPA 0.4重量%
相轉移溫度(℃)：N* 52.0~52.4 BP 60.0 BP+I 60.6 I
[實施例19]夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-C)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-C)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，於55.5℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-C)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。所得的高分子/液晶複合材料(PSBP-C)即便冷卻至室溫，亦維持光學各向同性液晶相。
(比較例3)夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-R3)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-R3)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，於53.7℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-R3)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。如此而獲得的高分子/液晶複合材料(PSBP-R3)即便冷卻至室溫，亦維持光學各向同性液晶相。
[實施例20]使用單元的光學系統
將實施例19、以及比較例3中獲得的夾持有高分子/液晶複合 材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言，使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造，伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源，將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直，以梳型電極的線方向相對於偏振器與分析器偏光板而分別成為45°的方式，來設置夾持有高分子/液晶複合材料的單元(圖2)。
使用該光學系統，調查高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如下所述。此外，響應時間的資料是飽和電壓施加、以及去除時的資料。
．PSBP-C
飽和電壓(VMAX)為97.8(V)，對比度比為1284，電壓施加時的響應速度(V10-90)為0.90(ms)，電壓去除時的響應速度(V90-10)為0.80(ms)。
．PSBP-R3
飽和電壓(VMAX)為84.0(V)，對比度比為1221，電壓施加時的響應速度(V10-90)為1.10(ms)，電壓去除時的響應速度(V90-10)為0.60(ms)。
[實施例21]飽和電壓的溫度依存性的比較
利用實施例19中所示的方法，調查高分子/液晶複合材料的於15℃~45℃的溫度範圍內的電壓施加與透過率的關係，驗證飽和電壓的溫度依存性。將使用PSBP-C及PSBP-R3來測定的飽和電 壓與溫度的關係示於圖5中。此處，圖中的c1及c2分別為將PSBP-C及PSBP-R3的於15℃~45℃下的飽和電壓除以溫度範圍而得的值，該值小，則飽和電壓的溫度依存性小。
根據圖5，PSBP-R3的c2為1.03，與此相對，PSBP-B的c1成為0.779，15℃~45℃的飽和電壓的溫度依存性改善了約20%。由該結果可知：與PSBP-R3相比較，PSBP-C雖然驅動電壓稍大，但驅動電壓的溫度依存性低。可知化合物(1)是對改善元件的驅動電壓的溫度依存性而言有效的化合物。
[實施例22]向列型液晶組成物(NLC)的製備
將下述所示的化合物進行混合，製備包含實施例1中合成的化合物(1-1-1S)的向列型液晶組成物NLC-D。另外，製備液晶組成物NLC-R4來作為NLC-D的參照。NLC-D是將NLC-R4的一部分化合物以化合物(1)置換而成的組成物。
(表4)
NLC-D的相轉移溫度(℃)為N 86.2~86.4 I，NLC-R4的相轉移溫度(℃)為N 92.5~92.8 I。
[實施例23]手性液晶組成物(CLC)的製備
將實施例22中獲得的各向列型液晶組成物、與實施例6的項中所示的手性劑(CD1)進行混合，製備手性液晶組成物CLC-D、以及CLC-R4。該手性液晶組成物的組成及相轉移溫度如下所述。
．CLC-D
NLC-D 94.2重量% CD-1 5.8重量%
相轉移溫度(℃)：N* 76.8 BP+I 80.6 I
．CLC-R4
相轉移溫度(℃)：N* 82.5~82.7 BP 85.6 BP+I 86.3 I
[實施例24]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC)的製備
藉由將實施例23中製備的各手性液晶組成物(CLC)與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合，來製備液晶組成物MLC-D、以及MLC-R4。將該些液晶組成物的組成示於下述。此外，M4-2-1為1,3,4-三(4-(6-(丙烯醯氧基)十二烷氧基)苯甲醯氧基)苯，DMPA表示與實施例5相同的化合物。
．M4-2-1
．MLC-D
DMPA 0.4重量%
相轉移溫度(℃)：N* 51.9~52.3 BP 53.6 BP+I 54.1 I
．MLC-R4
相轉移溫度(℃)：N* 45.8 BP 48.6 BP+I 49.0 I
[實施例25]夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-D)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-D)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，於52.3℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-D)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。所得的高分子/液晶複合材料(PSBP-D)即便冷卻至室溫，亦維持光學各向同性液晶相。
(比較例4)夾持有高分子/液晶複合材料的製備的單元
將作為手性液晶組成物(CLC-R4)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-R4)夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間，加熱至藍相。
於該狀態下，照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23mWcm-2 (365nm))，於46.1℃下進行聚合反應，製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-R4)的單元(單元厚度為7μm~9μm)。如此而獲得的高分子/液晶複合材料(PSBP-R4)即便冷卻至室溫，亦維持光學各向同性液晶相。
[實施例26]使用單元的光學系統
將實施例25、以及比較例4中獲得的夾持有高分子/液晶複合材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言，使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造，伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源，將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直，以梳型電極的線方向相對於偏振器與分析器偏光板而分別成為45°的方式，來設置夾持有高分子/液晶複合材料的單元(圖2)。
使用該光學系統，調查高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如下所述。此外，響應時間的資料是飽和電壓施加、以及去除時的資料。
．PSBP-D
飽和電壓(VMAX)為99.4(V)，對比度比為1989，電壓施加時的響應速度(V10-90)為0.80(ms)，電壓去除時的響應速度(V90-10)為0.40(ms)。
．PSBP-R4
飽和電壓(VMAX)為89.1(V)，對比度比為2392，電壓施加 時的響應速度(V10-90)為0.70(ms)，電壓去除時的響應速度(V90-10)為0.40(ms)。
[實施例27]飽和電壓的溫度依存性的比較
利用實施例25中所示的方法，調查高分子/液晶複合材料的於15℃~40℃的溫度範圍內的電壓施加與透過率的關係，驗證飽和電壓的溫度依存性。將使用PSBP-D及PSBP-R4來測定的飽和電壓與溫度的關係示於圖6中。此處，圖中的d1及d2分別為將PSBP-D及PSBP-R4的於15℃~40℃下的飽和電壓除以溫度範圍而得的值，該值小，則飽和電壓的溫度依存性小。
根據圖6，PSBP-R4的d2為1.08，與此相對，PSBP-D的d1成為0.960，15℃~40℃的飽和電壓的溫度依存性改善了約10%。由該結果可知：與PSBP-R4相比較，PSBP-D雖然驅動電壓稍大，但驅動電壓的溫度依存性低。可知化合物(1)是對改善元件的驅動電壓的溫度依存性而言有效的化合物。
[產業上之可利用性]
本發明的有效用法例如可列舉使用高分子/液晶複合體的顯示元件等光元件。

Claims (17)

  1. 一種液晶組成物，其含有包含至少1種式(1)所表示的化合物(1)的非手性成分T及手性劑，且表現出光學各向同性液晶相， (式(1)中，R1為氫、碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、或者碳數1~11的烷氧基；L1、L2及L3分別獨立地為氫、氟或氯；Y1為氟、氯、-CF3、或-OCF3)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物，其含有包含至少1種式(1-1)~式(1-12)的任一者所表示的化合物的所述非手性成分T及所述手性劑，且表現出光學各向同性液晶相， (所述式中，R1A分別獨立地為氫、碳數1~12的烷基、或者碳數2~12的烯基；(F)分別獨立地為氫或氟)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶組成物，其更包含至少1種式(3)所表示的化合物(3)或者式(7)所表示的化合物(7)的任一者來作為所述非手性成分T的第2成分， (式(3)中，R3為氫或者碳數1~12的烷基，R3中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，R3中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R3中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，R3中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接；Z31、Z32、Z33及Z34分別獨立地為單鍵或者碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中的至少1個-CH2-可經-O-、-COO-或-CF2O-所取代；L31、L32、L33、L34、L35及L36分別獨立地為氫或氟；X3為氫、鹵素、-SF5或者碳數1~10的烷基，X3中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，X3中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，X3中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，X3中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接；n31及n32分別獨立地為0或1；其中，於n31+n32=1，且Z33為CF2O的情況下，L35及L36均為氟) (式(7)中，R7為氫或碳數1~12的烷基，R7中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，R7中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R7中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，R7中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接；L71、L72、L73、L74、L75、L76、L77及L78分別獨立地為氫或氟；Z71、Z72及Z73分別獨立地為單鍵、-COO-或-CF2O-；n71及n72分別獨立地為0或1；X7為氫、鹵素、-SF5或者碳數1~10的烷基，X7中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，X7中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，X7中的至少1個氫可經氟或氯所取代，其中，X7中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的液晶組成物，其中所述化合物(3)為式(3-2)或式(3-3)的任一者所表示的化合物， (所述式中，R3A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；L31、L32、L33、L34及L35分別獨立地為氫或氟；X3A為氟、氯、-CF3或-OCF3)。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的液晶組成物，其中所述化合物(7)為式(7-1)~式(7-8)的任一者所表示的化合物， (所述式中，R7A分別獨立地為氫、碳數1~12的烷基、或者碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；L72、L74、L75、L76、L77及L78分別獨立地為氫或氟；X7A分別獨立地為氟、氯、-CF3或-OCF3；Z71及Z72分別獨立地為單鍵、-COO-或-CF2O-，但至少一者為-COO-或-CF2O-)。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的液晶組成物，其中所述化合物(7)為式(7-2-2-E)、式(7-2-5-E)、式(7-2-7-E)、式(7-2-2-F)、式(7-2-5-F)、式(7-2-6-F)、或者式(7-2-7-F)的任一者所表示的化合物， (所述式中，R7A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；X7A為氟、氯、-CF3或-OCF3)。
  7. 如申請專利範圍第3項至第6項中任一項所述的液晶組成物，其中相對於所述非手性成分T的總重量，含有合計為10重量%~30重量%的所述化合物(1)，且含有合計為20重量%~60重量%的所述化合物(3)、合計為30重量%~70重量%的所述化合物(7)。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的液晶組成物，其更包含至少1種式(4)所表示的化合物(4)及式(2)所表示的化合物(2)的任一者來作為所述非手性成分T的第3成分， (式(4)中，R4為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；B41、B42、B43及B44分別獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氯-1,4-伸苯基或者嘧啶-2,5-二基；Z41、Z42、Z43及Z44分別獨立地為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-；L48及L49分別獨立地為氫或氟；X4為氟、氯、-CF3或-OCF3；n41及n42分別獨立地為0或1；其中，B41、B42、B43及B44不會全部為經氟取代的1,4-伸苯基；於n41+n42=1，且Z43為-CF2O-的情況下，L48及L49均為氟) (式(2)中，R2為氫或碳數1~12的烷基，R2中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R2中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，R2中的至少1個氫可經鹵素或者碳數1~3的烷基所取代；其中，R2中-O-與-CH=CH-不會鄰接，-CO-與-CH=CH-不會鄰接；A21、A22、A23、A24及A25分別獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、1個或2個氫經氟取代的1,4-伸苯基、2個氫分別經氟及氯所取代的1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基；Z21、Z22、Z23、Z24、Z25及Z26分別獨立地為單鍵或者碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中的至少1個-CH2-可經-O-、-COO-或-CF2O-所取代；L21、L22及L23分別獨立地為氫或氟；X2為氟、氯、-CF3、或-OCF3；n21、n22、n23、n24及n25分別獨立地為0或1，2≦n21+n22+n23+n24+n25≦3；其中，n21+n22+n23+n24+n25=2時，L22及L23均為氟)。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的液晶組成物，其中所述化合物(4)為式(4-1)~式(4-9)的任一者所表示的化合物， (所述式中，R4A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；X4A為氟、氯、-CF3或-OCF3；L40~L49分別獨立地為氫或氟)。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的液晶組成物，其中所述化合物(2)為式(2-1-1-2)、式(2-1-2-1)、式(2-1-3-1)、式(2-1-3-2)、式(2-1-4-2)或式(2-1-4-3)的任一者所表示的化合物， (所述式中，R2A分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~11的烷氧基；(F)分別獨立地為氫或氟；X2A為氟、氯、-CF3或-OCF3)。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的液晶組成物，其中所述手性劑為式(K1)~式(K7)所表示的化合物(K1) ~化合物(K7)的任一種化合物， (所述式中，RK分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或者碳數1~12的烷基，RK中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代，RK中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，RK中的至少1個氫可經氟或氯所取代；AK分別獨立地為芳香族性的6員環~8員環、非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數9以上的縮合環，該些環的至少1個氫可 經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵代烷基所取代，環的-CH2-可經-O-、-S-或-NH-所取代，-CH=可經-N=所取代；YK分別獨立地為氫、鹵素、碳數1~3的烷基、碳數1~3的鹵代烷基、芳香族性的6員環~8員環、非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數9以上的縮合環，該些環的至少1個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵代烷基所取代，該烷基中的-CH2-可經-O-、-S-或-NH-所取代，-CH=可經-N=所取代；ZK分別獨立地為單鍵、碳數1~8的伸烷基，ZK中的至少1個-CH2-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-或-N=CH-所取代，ZK中的至少1個-CH2-CH2-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代，ZK中的至少1個氫可經鹵素所取代；XK分別獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、或-CH2CH2-；mK分別獨立地為1~3的整數)。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的液晶組成物，其於-20℃~70℃的任一溫度下顯示出手性向列相，且於該溫度範圍的至少一部分中螺旋節距為700nm以下。
  13. 一種混合物，其包含如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的液晶組成物、以及聚合性單體。
  14. 一種高分子/液晶複合材料，其是將如申請專利範圍第13項所述的混合物進行聚合而獲得，且用於以光學各向同性液晶相 來驅動的元件。
  15. 一種光元件，其於一塊或兩塊的基板上配置電極，且包括配置於所述基板間的液晶介質、以及經由所述電極而對所述液晶介質施加電場的電場施加裝置；並且所述液晶介質為如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的液晶組成物、或者如申請專利範圍第14項所述的高分子/液晶複合材料。
  16. 一種液晶組成物或者高分子/液晶複合材料的用途，所述液晶組成物為如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的液晶組成物，所述高分子/液晶複合材料為如申請專利範圍第14項所述的高分子/液晶複合材料，用於光元件。
  17. 一種式(1-1-1)或式(1-5-1)所表示的化合物， (所述式中，R1A為碳數1~12的烷基)。
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