TW201606053A - 液晶組成物、光元件、混合物、化合物、高分子/液晶複合材料以及液晶組成物及高分子/液晶複合材料的用途 - 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,且驅動電壓低、介電常數小,並且表現出光學各向同性液晶相。另外,本發明謀求一種光元件等,其可於廣泛的溫度範圍內使用,且響應時間短、對比度比大、而且驅動電壓低、且介電常數小。本發明提供一種液晶組成物,其含有包含至少一種由式(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。□(式中,例如,R1 為碳數1~12的烷基;A1 及A2 分別獨立地為1,4-伸苯基;Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵;Z3 為-COO-、或者-CF2 O-;L11 為氫、氟或氯;Y1 為氟、氯、-CF3 、或者-OCF3 ;n1及n2分別獨立地為0或1,n1+n2≧1)
Description
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13、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~專利文獻24中有包含具有2個伸聯苯基及二氟甲氧基連結基的化合物、或者具有二噁烷環的4環化合物的光學各向同性液晶組成物的報告例。關於該些化合物,介電各向異性大,於用於顯示器等顯示元件的情況下,具有使驅動電壓降低的效果。 然而,於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中,於為了降低驅動電壓而使用利用了介電各向異性大的化合物的液晶組成物的情況下,有液晶組成物的介電常數亦變大的傾向。 例如,於使用高分子穩定化藍相(Polymer Stabilized Blue Phase,PSBP)作為高分子/液晶複合材料的顯示模式中,於使用介電常數大的高分子/液晶複合材料作為光元件的情況下,向TFT的電荷注入時間變長,有1)驅動電壓變高、2)透過率降低等課題。 為了解決此種問題點,而謀求一種以驅動電壓低、且介電常數低為特徵的高分子/液晶複合材料。 本申請案化合物(1)的特徵在於:末端基具有氟聯苯基,且使用含有本申請案化合物(1)的光學各向同性液晶組成物而製作的高分子/液晶複合材料的特徵在於:驅動電壓低、且介電常數低。此種效果於專利文獻14~專利文獻18等中並無記載,為由本案發明所首次發現的效果。 [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 [專利文獻15]國際公開96/11897號 [專利文獻16]日本專利特開1998-081679號公報 [專利文獻17]日本專利特開2009-144135號公報 [專利文獻18]國際公開2010/058681號 [專利文獻19]國際公開2010/134430號 [專利文獻20]國際公開2013/080724號 [專利文獻21]日本專利特表H07-509025號公報 [專利文獻22]日本專利特開2011-225566號公報 [專利文獻23]國際公開2012/100809號公報 [專利文獻24]國際公開2013/156133號公報 [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)
[發明所欲解決之課題]
於所述狀況下,謀求一種液晶介質(liquid crystal medium),其具有對熱及光等的穩定性、廣泛的液晶相溫度範圍,且驅動電壓低、介電常數小,並且表現出光學各向同性液晶相。另外,謀求一種光元件等,其可於廣泛的溫度範圍內使用,且響應時間短、對比度比大、而且驅動電壓低、且介電常數小。 [解決課題之手段]
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。本發明包含以下項。
[1] 一種液晶組成物,其含有包含至少一種由式(1)所表示的化合物(1)作為第1成分的非手性(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; A1
及A2
分別獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3-氟-5-氯-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基; Z1
及Z2
分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基; Z3
為-COO-、或者-CF2
O-; L11
為氫、氟或氯; Y1
為氟、氯、-CF3
、或者-OCF3
; n1及n2分別獨立地為0或1,n1+n2≧1)。
[2] 如[1]所述的液晶組成物,其含有包含至少一種式(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
為碳數1~12的烷基、或者碳數2~12的烯基;Z1
及Z2
分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基; Y1 A
為氟、-OCF3
、或者-CF3
;(F)為氟或氫)。
[3] 如[1]或[2]所述的液晶組成物,其更包含選自由式(3)所表示的化合物(3)及式(7)所表示的化合物(7)所組成的群組中的至少一種來作為非手性成分T的第2成分,(式(3)中,R3
為氫或碳數1~12的烷基,R3
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,R3
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R3
中的至少一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,該伸烷基中的至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-或-CF2
O-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
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,X3
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,X3
中的至少一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Z33
為-CF2
O-或者-COO-,Z3 4
為單鍵,且L3 4
為氟時,L35
及L36
均為氟)(式(7)中,R7
為氫或碳數1~12的烷基,R7
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,R7
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R7
中的至少一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-CF2
O-; X7
為氫、鹵素、-SF5
或者碳數1~10的烷基,X7
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,X7
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,X7
中的至少一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; n71為0或1; 其中,於n71=1,Z72
為-CF2
O-或者-COO-、Z73
為單鍵且L75
及L76
均為氟時,L77
及L78
均為氟;另外,於n71=0,Z71
為-CF2
O-或者-COO-、Z73
為單鍵且L75
及L76
均為氟時,L77
及L78
均為氟)。
[4] 如[3]所述的液晶組成物,其中化合物(3)為式(3-1)~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
、L33
、L34
及L3 6
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
、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-CF2
O-,但至少一者為-COO-或-CF2
O-; 其中,L76
為氟時,L77
及L78
均為氟)。
[6] 如[3]所述的液晶組成物,其中化合物(7)為式(7-2-1)~式(7-2-7)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,其更包含選自由式(4)所表示的化合物(4)及式(2)所表示的化合物(2)所組成的群組中的至少一種來作為非手性成分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
、及B43
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,但B41
、B42
、及B43
的至少一者為1,4-伸環己基、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-、-CF2
O-或-OCF2
-; L4 6
、L4 7
、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,於Z43
為-CF2
O-或者-COO-,Z44
為單鍵,且L46
及L47
均為氟的情況下,L48
及L49
均為氟)(式(2)中,R2
為氫或碳數1~12的烷基,R2
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R2
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R2
中的至少一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
、及A24
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,該伸烷基中的至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-或-CF2
O-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、及n24分別獨立地為0或1,1≦n21+n22+n23+n24≦2; 其中,於Z26
為單鍵,且L21
為氟的情況下,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(4-10)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,但於L46
及L47
均為氟的情況下,L48
及L49
均為氟)。
[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[1]~[10]中任一項所述的液晶組成物,其中手性劑為選自由式(K1)~式(K7)所表示的化合物(K1)~化合物(K7)所組成的群組中的至少一種,(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
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,RK
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,RK
中的至少一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,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵烷基(haloalkyl)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,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵烷基所取代,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
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-或-N=CH-所取代,ZK
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,ZK
中的至少一個氫可經鹵素所取代; XK
分別獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、或-CH2
CH2
-; 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700 nm以下。
[13] 一種混合物,其包含如[1]~[11]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,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]~[11]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,其用於光元件。
[17] 一種化合物,其由式(1A)所表示,(所述式中,R1 A
分別獨立地為氫、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; A1
及A2
分別獨立地為1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、或者3-氟-5-氯-1,4-伸苯基; Z1
及Z2
分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基; Z3
為-COO-、或者-CF2
O-; L11
分別獨立地為氫、氟或氯; Y1 A
為氟、氯、-CF3
、或者-OCF3
; n1及n2分別獨立地為0或1,n1+n2≧1)。
[18] 一種化合物,其由式(1-1-1)~式(1-1-3)、式(1-3-1)~式(1-3-3)、式(1-5-1)~式(1-5-3)、及式(1-7-1)~式(1-7-3)所表示, (所述式中,R1A
為碳數1~12的烷基,(F)為氫或氟)。
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(switching)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Δn(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,Δn(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
、-C2
H5
、-C3
H7
、-C4
H9
、-C5
H11
、-C6
H13
、-C7
H15
、-C8
H17
、-C9
H19
、-C10
H21
、-C11
H23
、及-C12
H25
。
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
、-CH2
CH=CH2
、-CH=CHC2
H5
、-CH2
CH=CHCH3
、-(CH2
)2
-CH=CH2
、-CH=CHC3
H7
、-CH2
CH=CHC2
H5
、-(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=CHC2
H5
、-CH=CHC3
H7
、-CH=CHC4
H9
、-C2
H4
CH=CHCH3
、及-C2
H4
CH=CHC2
H5
之類的於奇數位具有雙鍵的烯基中較佳為反式構型。如-CH2
CH=CHCH3
、-CH2
CH=CHC2
H5
、及-CH2
CH=CHC3
H7
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
、-CH2
C≡CH、-C≡CC2
H5
、-CH2
C≡CCH3
、-(CH2
)2
-C≡CH、-C≡CC3
H7
、-CH2
C≡CC2
H5
、-(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
、-OC2
H5
、-OC3
H7
、-OC4
H9
、-OC5
H11
、-OC6
H13
及-OC7
H15
、-OC8
H17
、-OC9
H19
、-OC10
H21
、及-OC11
H23
。
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:-CH2
OCH3
、-CH2
OC2
H5
、-CH2
OC3
H7
、-(CH2
)2
-OCH3
、-(CH2
)2
-OC2
H5
、-(CH2
)2
-OC3
H7
、-(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:-OCH2
CH=CH2
、-OCH2
CH=CHCH3
、及-OCH2
CH=CHC2
H5
。
本說明書中,「鹵素」的具體例可列舉:氟、氯、溴及碘。 [發明的效果]
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。另外,關於使用含有本發明的化合物的光學各向同性液晶組成物的高分子/液晶複合材料等,驅動電壓低且介電常數小。 本發明的較佳液晶組成物以及高分子/液晶複合材料等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,並且驅動電壓低且介電常數小。 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。
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 a
為氫或碳數1~12的烷基) A1
及A2
分別獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3-氟-5-氯-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基。 Z1
及Z2
分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基。較佳為單鍵、或者伸乙基。 Z3
為-COO-、或者-CF2
O-。 Y1
為氟、氯、-CF3
、或者-OCF3
。較佳為氟、-OCF3
或者-CF3
。 L11
為氫、氟或氯。 n1及n2分別獨立地為0或1,n1+n2≧1。
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的伸烷基、或者碳數2~12的烯基;Z1
及Z2
分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基; Y1 A
為氟、-OCF3
、或者-CF3
;(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,A1
及A2
為3-氟-1,4-伸苯基、或者3,5-二氟-1,4-伸苯基的化合物的介電各向異性大,折射率各向異性大。A1
及A2
為1,4-伸苯基、或者3-氟-5-氯-1,4-伸苯基的化合物的熔點低,與其他化合物的相容性良好。A1
及A2
為1,4-伸環己基、或者四氫吡喃-2,5-二基的化合物的液晶相廣泛,與其他化合物的相容性比較良好。A1
及A2
為1,3-二噁烷-2,5-二基的化合物的介電各向異性極大。A1
及A2
為嘧啶-2,5-二基、或者吡啶-2,5-二基的化合物的介電各向異性極大,折射率各向異性大。 Z1
及Z2
為單鍵時的介電各向異性大,折射率各向異性大。另外,Z1
及Z2
為碳數1~4的伸烷基的化合物的熔點低,與其他化合物的相容性良好。 Z3
為-COO-的化合物的熔點高,液晶相廣泛,且介電各向異性大。另外,Z3
為-CF2
O-化合物的熔點低,介電各向異性大,與其他化合物的相容性良好。 L11
為氫的化合物的透明點高、低溫下的相容性良好。L11
為氟的化合物的熔點低,介電各向異性極大。另外,L11
為氯的化合物的熔點低,介電各向異性大,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。 n1為0的化合物的透明點比較高,介電各向異性大,折射率各向異性大。另外,n1為1的化合物的透明點非常高,介電各向異性大,折射率各向異性極大。
因此,液晶組成物中,例如若使用A1
及A2
為1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基的任一者且L11
為氟、Y1
為氟或者-OCF3
的化合物(1),則可擴大液晶相的溫度範圍,可降低驅動電壓,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。 另外,液晶組成物中,例如若使用A1
為1,3-二噁烷-2,5-二基、A2
為3,5-二氟-1,4-伸苯基、L11
為氟、且Y1
為氟或者-CF3
的化合物(1),則可使驅動電壓非常低,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。 化合物(1)具有僅使用少量來作為液晶組成物成分即可降低驅動電壓且減小介電常數的優異特長。
作為最佳的化合物,可列舉化合物(1-1-1)~化合物(1-1-3)、化合物(1-3-1)~化合物(1-3-3)、化合物(1-5-1)~化合物(1-5-3)、化合物(1-7-1)~化合物(1-7-3)。 (所述式中,R1A
為碳數1~12的烷基;(F)為氟或氫)
化合物(1-1-1)~化合物(1-1-3)所表示的化合物具有比較高的透明點、及大的介電各向異性,化合物(1-3-1)~化合物(1-3-3)所表示的化合物具有極大的介電各向異性且低溫下的相容性比較良好。 化合物(1-5-1)~化合物(1-5-3)所表示的化合物具有極高的透明點、大的介電各向異性、及大的折射率各向異性,化合物(1-7-1)~化合物(1-7-3)所表示的化合物具有極大的透明點、及極大的介電各向異性。 使用含有該些化合物的液晶組成物的高分子/液晶複合材料具有廣泛的液晶相溫度範圍,並且驅動電壓低且介電常數小,故而可用作液晶組成物的成分。
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。
化合物(1)的Z3
為-COO-的化合物的合成容易,因此,以下,示出合成化合物(1)中Z3
由-CF2
O-所表示的化合物的流程的一例。此外,化合物(1)的合成並不限定於該流程。(流程中的R1
、A1
、Z2
、L13
、n1、n2、及Y1
為與化合物(1)相同的定義)
化合物(101)、化合物(104)及化合物(106)已有市售,或者可利用一般的有機化學合成法來準備。於咪唑等鹼的存在下,對3,5-二氟苯酚(101)使用氯矽烷而保護羥基從而獲得化合物(102)。對化合物(102)使用丁基鋰等來製備鋰試劑,繼而於酸性條件下對使碘發揮作用而得的產物進行攪拌而去除保護基,藉此獲得碘衍生物(103)。
藉由在鹼的存在下,使鈀等金屬觸媒作用於鹵素化合物(103)與鹵素化合物(104)的混合物來進行偶合反應,而獲得苯酚衍生物(105)。
藉由對化合物(106)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(107)。
藉由使所得的化合物(107)與苯酚衍生物(105)於鹼的存在下進行醚化反應,而獲得化合物(1)中Z3
由-CF2
O-所表示的化合物。
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,亦可更含有抗氧化劑、紫外線吸收劑、穩定劑等。
非手性成分T為包含一種化合物(1)的組成物、以及包含兩種以上的化合物(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一種選自後述的化合物(2)~化合物(7)中的化合物。
化合物(1)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。使用化合物(1)的非手性成分T表現出廣泛的液晶相溫度範圍,並且驅動電壓低且介電常數小。因此,使用非手性成分T的光學各向同性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%。
2-2 化合物(2) 本發明的非手性成分T除了包含化合物(1)以外,亦可更包含至少一種化合物(2)。另外,本發明的液晶組成物除了包含化合物(1)以外,亦可包含至少一種選自化合物(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
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R2
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R2
中的至少一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
~A2 4
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
~A2 4
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,該伸烷基中的至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-、或-CF2
O-所取代。 Z21
~Z26
較佳為全部為單鍵,或至少一個為-CF2
O-,與其他液晶化合物的相容性良好。特佳為n24=1,且Z25
為-CF2
O-的情況。 L21
、L22
及L23
分別獨立地為氫或氟。其中,於Z26
為單鍵,且L21
為氟時,L22
及L23
均為氟。較佳為L22
、及L23
均為氟的化合物,介電各向異性大。 X2
為氟、氯、-CF3
、或-OCF3
,較佳為氟及-CF3
。 n21、n22、n23、及n24分別獨立地為0或1,1≦n21+n22+n23+n24≦2。 n21+n22+n23+n24=2的化合物的透明點高,n21+n22+n23+n24 =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-CF2
O-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-CF2
O-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-CF2
O-;L21
、L22
及L23
分別獨立地為氫或氟;n22、n23、及n24分別獨立地為0或1,n22+n23+n24為0或1的整數;X2A
為氟、氯、-CF3
及-OCF3
;(F)分別獨立地表示氫或氟; 其中,於Z26
為單鍵,且L21
為氟時,L22
及L23
均為氟。
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 化合物(3) 本發明的非手性成分T除了包含化合物(1)以外,亦可更包含至少一種化合物(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,亦可包含至少一種化合物(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
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,R3
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R3
中的至少一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,該伸烷基中的至少一個-CH2
-可經-O-、-COO-或-CF2
O-所取代。 Z31
、Z32
、Z33
及Z3 4
較佳為單鍵、-COO-或-CF2
O-,尤佳為全部為單鍵,或任一者為-CF2
O-。尤其,於n31+n32=2的情況下,較佳為Z31
、Z32
、Z33
及Z3 4
中的至少一個為-CF2
O-。 L31
、L32
、L33
、L34
、L35
及L36
為氫或氟,於n32為1、且Z34
為-COO-或-CF2
O-的情況下,較佳為L32
及L35
為氟,於Z33
為-COO-或-CF2
O-的情況下,較佳為L33
及L35
為氟。
X3
為氫、鹵素、-SF5
或者碳數1~10的烷基,X3
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,X3
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,X3
中的至少一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。 X3
中的至少一個氫經鹵素取代的烷基的具體例可列舉:-CH2
F、-CHF2
、-CF3
、-(CH2
)2
-F、-CF2
CH2
F、-CF2
CHF2
、-CH2
CF3
、-CF2
CF3
、-(CH2
)3
-F、-(CF2
)3
-F、-CF2
CHFCF3
、-CHFCF2
CF3
、-(CH2
)4
-F、-(CF2
)4
-F、-(CH2
)5
-F、及-(CF2
)5
-F。 至少一個氫經鹵素取代的烷氧基的具體例可列舉:-OCH2
F、-OCHF2
、-OCF3
、-O-(CH2
)2
-F、-OCF2
CH2
F、-OCF2
CHF2
、-OCH2
CF3
、-O-(CH2
)3
-F、-O-(CF2
)3
-F、-OCF2
CHFCF3
、-OCHFCF2
CF3
、-O(CH2
)4
-F、-O-(CF2
)4
-F、-O-(CH2
)5
-F、及-O-(CF2
)5
-F。 至少一個氫經鹵素取代的烯基的具體例可列舉:-CH=CHF、-CH=CF2
、-CF=CHF、-CH=CHCH2
F、-CH=CHCF3
、-(CH2
)2
-CH=CF2
、-CH2
CH=CHCF3
、-CH=CHCF3
、及-CH=CHCF2
CF3
。 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Z33
為-CF2
O-或者-COO-、Z34
為單鍵、且L34
為氟時,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
、L33
、L34
及L3 6
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(3-2F),特佳為使用化合物(3-2C)、或者化合物(3-2E)。 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
~L3 6
中的氟的數量多時,介電各向異性大。L31
為氫時,與其他液晶的相容性優異。於L35
及L36
均為氟時,介電各向異性特別大。 Z31
~Z34
為單鍵、或-CF2
O-時,黏度小,化學性質穩定。Z31
~Z34
的任一者為-CF2
O-時,介電各向異性大。
X3
為氟、氯、-SF5
、-CF3
、-CHF2
、-CH2
F、-OCF3
、-OCHF2
或-OCH2
F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 化合物(4) 本發明的非手性成分T除了化合物(1)以外,亦可更包含至少一種化合物(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,亦可包含至少一種化合物(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
、及B43
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,但B41
、B42
、及B43
不會全部為經氟所取代的1,4-伸苯基。 為了提高光學各向異性,B41
、B42
、及B43
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
、及B43
較佳為1,4-伸環己基。
Z41
、Z42
、Z43
及Z44
獨立地為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2
O-或-OCF2
-,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-CF2
O-的化合物。於Z41
、Z42
、Z43
及Z44
為單鍵時,黏度低。 L4 6
、L4 7
、L48
及L49
獨立地為氫、或者氟,於Z43
為-CF2
O-或者-COO-,Z44
為單鍵,且L46
及L47
均為氟的情況下,情況下,L48
及L49
均為氟。L48
及L49
均為氟時,介電各向異性大。L4 7
及L4 9
均為氫時,透明點高。 X4
為氟、氯、-CF3
或者-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分別獨立地為0或1。於n41+n42=1,且Z43
為-CF2
O-的情況下,較佳為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-CF2
O-。
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
分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、或者碳數1~12的烷氧基; X4A
為氟、氯、-CF3
、-OCF3
,L40
~L49
分別獨立地為氫或氟,但於L46
及L47
均為氟的情況下,L48
及L49
均為氟)
化合物(4-1)~化合物(4-3)的透明點高,作為5環化合物,相容性優異。化合物(4-4)~化合物(4-6)的透明點高,折射率各向異性大,化合物(4-7)~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 化合物(5) 本發明的非手性成分T除了包含化合物(1),亦可更包含至少一種化合物(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,亦可包含至少一種選自化合物(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
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,R5
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R5
中的至少一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
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,X5
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,X5
中的至少一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,至少一個氫經氟取代的烷基的具體例為:-CHF2
、-CF3
、-CF2
CH2
F、-CF2
CHF2
、-CH2
CF3
、-CF2
CF3
、-(CH2
)3
-F、-(CF2
)3
-F、-CF2
CHFCF3
、及-CHFCF2
CF3
。 R5
及X5
中,至少一個氫經氟取代的烷氧基的具體例為:-OCHF2
、-OCF3
、-OCF2
CH2
F、-OCF2
CHF2
、-OCH2
CF3
、-O-(CF2
)3
-F、-OCF2
CHFCF3
、及-OCHFCF2
CF3
。
R5
及X5
中,至少一個氫經氟取代的烯基的具體例為:-CH=CF2
、-CF=CHF、-CH=CHCH2
F、-CH=CHCF3
、-(CH2
)2
-CH=CF2
、-CH2
CH=CHCF3
、及-CH=CHCF2
CF3
。
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 化合物(6) 本發明的非手性成分T除了包含化合物(1)以外,亦可更包含一種以上的化合物(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,亦可包含一種以上的化合物(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、或者至少一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,至少一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、或者至少一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,亦可更包含至少一種化合物(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,亦可包含至少一種選自化合物(2)~化合物(6)中的化合物。
化合物(7)中,R7
為氫或者碳數1~12的烷基,R7
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,R7
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R7
中的至少一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
分別獨立地為氫或者氟。 其中,於n71=1,Z72
為-CF2
O-或者-COO-、Z73
為單鍵且L75
及L76
均為氟時,L77
及L78
均為氟。另外,於n71=0,Z71
為-CF2
O-或者-COO-、Z73
為單鍵且L75
及L76
均為氟時,L77
及L78
均為氟。 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-CF2
O-。Z71
、Z72
及Z73
的任一者為-CF2
O-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。
X7
為氫、鹵素、-SF5
或者碳數1~10的烷基,X7
中的至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,X7
中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,X7
中的至少一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,至少一個氫經氟取代的烷基的具體例為:-CHF2
、-CF3
、-CF2
CH2
F、-CF2
CHF2
、-CH2
CF3
、-CF2
CF3
、-(CH2
)3
-F、-(CF2
)3
-F、-CF2
CHFCF3
、及-CHFCF2
CF3
。 X7
中,至少一個氫經氟取代的烷氧基的具體例為:-OCHF2
、-OCF3
、-OCF2
CH2
F、-OCF2
CHF2
、-OCH2
CF3
、-O-(CF2
)3
-F、-OCF2
CHFCF3
、及-OCHFCF2
CF3
。
X7
中,至少一個氫經氟取代的烯基的具體例為:-CH=CF2
、-CF=CHF、-CH=CHCH2
F、-CH=CHCF3
、-(CH2
)2
-CH=CF2
、-CH2
CH=CHCF3
、及-CH=CHCF2
CF3
。
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。 n71為0或1。n71=1的化合物的介電各向異性大,透明點高。n71=0的化合物的介電各向異性大,與其他化合物的相容性良好。
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-CF2
O-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、或者至少一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-CF2
O-,但至少一者為-COO-或-CF2
O-; 其中,於L76
為氟時,L77
及L78
均為氟)
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 表現出光學各向同性液晶相的組成物 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(以下,有時稱為光學各向同性液晶組成物)的態樣。
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),視需要包含一種以上的化合物(2)~化合物(7)。即,非手性成分T除了包含化合物(1)以外,較佳為包含至少一種選自化合物(2)、化合物(3)、化合物(5)或者化合物(7)中的化合物,特佳為包含化合物(3)或者化合物(7)。且根據所謀求的性質,包含化合物(4)或者化合物(6)。化合物(1)~化合物(7)為液晶化合物。 為了表現出大的介電各向異性,較佳為更添加化合物(3)或者化合物(7)。由於該些組成物表現出非常大的介電各向異性,故而為對光元件的低電壓化極其有效的組成物。
3-2 手性劑 本發明的光學各向同性液晶組成物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,HTP))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一個-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(K7-2),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)相同的定義)
作為液晶組成物中所含有的手性劑,可使用一種化合物,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700 nm以下,尤佳為500 nm以下,最佳為350 nm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)所引起的兩種以上的繞射光。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700 nm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700 nm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,該些烷基中至少一個-CH2
-可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、或-OCO-所取代,該烷基中的至少一個-CH2
-CH2
-可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-所取代,該些烷基中,該烷基中的至少一個-CH2
-經-O-、-S-、-COO-、或-OCO-所取代的基團中,或者該烷基中的至少一個-CH2
-CH2
-經-CH=CH-或-C≡C-所取代的基團中的至少一個氫可經鹵素或-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
、-CF2
H、-CFH2
、-OCF3
、-OCF2
H、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,該些烷基中至少一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,該些環中至少一個-CH2
-可經-O-所取代,至少一個-CH=可經-N=所取代,該些環中至少一個氫可經鹵素、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,該些伸烷基中至少一個-CH2
-可經-O-、-S-所取代,該烷基中的至少一個-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
)m2
O-(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
)m2
O-(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
)m3
O-、-O(CH2
)m3
O-、-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
-CF2
O-、-OCF2
-或-CF2
O-(所述式中,m3為1~20的整數)。
較佳的ZM
為單鍵、-(CH2
)m3
-、-O(CH2
)m3
-、-(CH2
)m3
O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-(CH2
)2
-COO-、-OCO-(CH2
)2
-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-OCF2
-、及-CF2
O-。
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2
H(氘)、13
C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)表示至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a2)表示至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a3)表示至少一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,亦可更添加一種或者兩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。咪唑系硬化劑的例子、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,亦可更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。 [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1
H-NMR(1
H-nuclear magnetic resonance,1
H-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)1
H-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500 MHz、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25 m、內徑0.22 mm、膜厚0.25 μm;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1 ml/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1 μl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30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、安捷倫科技公司製造的HP-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、澳大利亞SGE國際公司(SGE International Pty. Ltd)製造的BP-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)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兩種。
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液晶化合物的物性值的測定。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、或者5℃/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C,於進一步區分結晶的情況下,分別表示為C1
或C2
。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「C 50.0 N 100.0 I」,是表示自結晶至向列相的相轉移溫度(CN)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。
1-4-2)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」。
1-4-3)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。
1-4-4)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。
1-4-5)折射率各向異性(Δn) 於25℃的溫度下,使用波長為589 nm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(Δn)的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
1-4-6)介電各向異性(Δε;於25℃下測定) 於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為約9 μm、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(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根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。 1-4-7)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。
1-5)液晶組成物等的物性值的測定方法 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。
1-5-1)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」。
1-5-2)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」。
1-5-3)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。
1-5-4)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5 μm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20 μm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。
1-5-5)折射率各向異性(Δn;於25℃下測定) 使用波長為589 nm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Δn=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。
1-5-6)介電各向異性(Δε;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9 μm、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Δε=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Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
1-5-7)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/Δn)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。Δn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32 Hz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9 μm、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32 Hz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。
1-5-8)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6 μm。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(5 V,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。
1-5-9)螺旋節距(於20℃下測定;nm) 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,節距長的測定是使用選擇反射(「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。
1-6)高分子/液晶複合材料的介電常數(e'(PSBP),25℃) 介電常數是使用電感電容電阻(Inductance Capacitance and Resistance,LCR)測量計(E4980A,安捷倫(Agilent))藉由四端子對法來測定。測定單元使用平行平板單元(電極材質:ITO,電極間距離:4 μm、電極面積:0.16 cm2
)。測定條件如下所述。 測定溫度:25℃ 施加波形:正弦波 施加電壓:2.0 V 測定頻率:100 Hz
另外,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)。(式(1-1-1)中,R1 A
為丁基的化合物)
(第1階段)化合物(102S)的合成 於氮氣流下,將化合物(101S)(30.0 g,0.230 mol)、咪唑(36.1 g,0.531 mol)的二氯甲烷(210 mL)溶液冷卻至0℃~10℃,緩緩地添加第三丁基二甲基氯矽烷(38.2 g,0.254 mol),於該狀態的溫度下攪拌3小時。將反應液倒入水中,添加二氯甲烷(200 mL),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(102S)(56.0 g,0.228 mol)。
(第2階段)化合物(103S)的合成 於氮氣流下,於化合物(102S)(56.0 g,0.229 mol)的四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)(400 mL)溶液中,於-40℃下緩緩地滴加正丁基鋰/正己烷溶液(1.60 mol/L)(157 mL,0.252 mol),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碘(69.7 g,0.275 mol)的THF(150 mL)溶液,於該狀態的溫度下攪拌30分鐘,然後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(500 mL)萃取2次,以硫代硫酸鈉水溶液洗滌2次、以水洗滌3次後,將有機相進行減壓濃縮而獲得粗體(83.0 g,0.227 mol)。於所得的粗體(83.0 g,0.227 mol)中添加四丁基氟化銨的THF溶液(1.0 M)(400 mL,0.400 mol),於30℃下攪拌3小時。將反應液倒入水中,利用甲苯(500 mL)萃取2次,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/乙酸乙酯=1/10)將殘渣純化,獲得化合物(103S)(56.8 g,0.222 mol)。
(第3階段)化合物(105S)的合成 於氮氣流下,將化合物(103S)(56.8 g,0.222 mol)、化合物(104S)(36.8 g,0.233 mol)、碳酸鉀(64.3 g,0.466 mol)、鈀/碳(NX型)(1.70 g)、四丁基溴化銨(7.14 g,0.0222 mol)、甲苯(200 mL)、異丙醇(200 mL)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(500 mL),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/乙酸乙酯=1/10),更藉由再結晶過濾(溶劑:庚烷/THF=10/1)將殘渣殘渣純化,獲得化合物(105S)(28.0 g,0.116 mol)。
(第4階段)化合物(107S)的合成 於氮氣流下,於化合物(106S)(30.0 g,0.114 mol)的THF(130 mL)溶液中,於-40℃下緩緩地滴加正丁基鋰/正己烷溶液(1.62 mol/L)(74.0 mL,0.120 mol),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(28.8 g,0.137 mol)/THF(70 mL)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(250 mL)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=1/1)將殘渣純化,獲得化合物(107S)(45.5 g(78%),0.115 mol)。於下一反應中以混合物的狀態使用。
(第5階段)化合物(1-1-1S)的合成 於氮氣流下,將第3階段中獲得的化合物(105S)(3.23 g,13.4 mmol)、前階段中獲得的化合物(107S)(7.00 g(78%),13.4 mmol)、碳酸鉀(3.87 g,28.0 mmol)、四丁基溴化銨(1.29 g,4.01 mmol)的1,4-二噁烷(40 mL)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(100 mL)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),更藉由再結晶過濾(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)(4.30 g,7.76 mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 73.3 N 83.3 I。
1
H-NMR(CDCl3
): δ (ppm) 0.939-0.968 (3H, t), 1.35-1.42 (2H, m), 1.60-1.67 (2H, m), 2.65-2.68 (2H, t), 6.98-7.04 (1H, dd), 7.06-7.08 (1H, dd), 7.21-7.25 (6H, m), 7.32-7.36 (2H, t)19
F-NMR(CDCl3
): δ (ppm) -61.87- -61.98 (2F, t), -111.32- -111.46 (2F, dt), -112.94- -112.95 (2F, d), -118.31- -118.36 (1F, dd), -137.96- -138.13 (2F, m)
繼而,將作為所述母液晶A來記載的四種化合物進行混合,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(Δε)=11.0;折射率各向異性(Δn)=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
)=53.0℃;介電各向異性(Δε)=42.1;折射率各向異性(Δn)=0.164。 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(Δε)、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(1-3-1S)。(式(1-3-1)中,R1 A
為丙基的化合物)
(第1階段)化合物(132S)的合成 於氮氣流下,對化合物(131S)(60.0 g,0.422 mol)、2-丙基丙烷-1,3-二醇(54.8 g,0.464 mol)、對甲苯磺酸一水合物(1.80 g)的甲苯(300 mL)溶液,一邊將生成的水排出至系統外一邊於110℃下加熱回流2小時。將反應液倒入水中,添加甲苯(200 mL),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=1/1)將殘渣純化,獲得化合物(132S)(94.0 g,0.388 mol)。
(第2階段)化合物(133S)的合成 於氮氣流下,於化合物(132S)(50.0 g,0.206 mol)的THF(500 mL)溶液中,於-40℃下緩緩地滴加正丁基鋰/正己烷溶液(1.65 mol/L)(121 mL,0.200 mol),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(51.8 g,0.247 mol)/THF(50 mL)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(400 mL)萃取2次,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=1/2)將殘渣純化,獲得化合物(133S)(67.1 g(72%),0.132 mol)。於下一反應中以混合物的狀態使用。
(第3階段)化合物(1-3-1S)的合成 於氮氣流下,將實施例1的第5階段中獲得的化合物(105S)(3.28 g,13.6 mmol)、前階段中獲得的化合物(133S)(7.00 g(72%),13.6 mmol)、碳酸鉀(3.94 g,28.5 mmol)、四丁基溴化銨(1.31 g,4.07 mmol)的1,4-二噁烷(35 ml)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(100 mL)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=1/1),更藉由再結晶過濾(溶劑:乙醇/正庚烷=2/1)將殘渣純化,獲得作為最終目標物的化合物(1-3-1S)(4.00 g,7.51 mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 85.2 N 90.3 I。
1
H-NMR(CDCl3
): δ (ppm) 0.917-0.946 (3H, t), 1.07-1.12 (2H, m), 1.31-1.38 (2H, m), 2.01-2.15 (1H, m), 3.51-3.55 (2H, dd), 4.22-4.26 (2H, dd), 5.38 (1H, s), 6.93-6.98 (2H, d), 7.14-7.19 (3H, m), 7.22-7.26 (1H, m), 7.26-7.30 (1H, m)19
F-NMR(CDCl3
): δ (ppm)-61.75- -61.86 (2F, t), -110.49- -110.63 (2F, dt), -112.90- -112.92 (2F, d), -138.02- -138.15 (2F, m)
製備包含母液晶A(85重量%)、及所得的化合物(1-3-1S)(15重量%)的液晶組成物AS2。測定所得的液晶組成物AS2的物性值,對測定值進行外推,藉此算出化合物(1-3-1S)的物性的外推值。其值如以下所述。 上限溫度(TNI
)=63.0℃;介電各向異性(Δε)=41.4;折射率各向異性(Δn)=0.124。 根據該些情況可知:化合物(1-3-1S)是具有大的介電各向異性(Δε)、大的折射率各向異性、良好的相容性的化合物。
[實施例3] 藉由與實施例1同樣的流程而合成本申請案的化合物(1-1-2S)。(式(1-1-2)中,R1 A
為丙基的化合物)利用與實施例1同樣的方法,使用化合物(106S)的烷基鏈為丙基的化合物、及代替化合物(104S)的化合物(104T),藉此獲得化合物(1-1-2S)(4.4 g,7.26 mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 52.9 N 111.5 I。1
H-NMR(CDCl3
): δ (ppm) 0.962-0.991 (3H, t), 1.65-1.72 (2H, m), 2.63-2.66 (2H, t), 7.00-7.03 (3H, m), 7.07-7.08 (1H, dd), 7.22-7.24 (2H, d), 7.26-7.28 (1H, dd), 7.33-7.36 (2H, m), 7.38-7.41 (1H, dt).19
F-NMR(CDCl3
): δ (ppm) -59.08- -59.13 (3F, d), -61.88- -61.99 (2F, t), -111.30- -111.44 (2F, dt), -112.75- -112.77 (2F, d), -118.31- -118.36 (1F, dd), -128.94- -129.00 (1F, m) 製備包含母液晶A(85重量%)、及所得的化合物(1-1-2S)(15重量%)的液晶組成物AS3。測定所得的液晶組成物AS3的物性值,對測定值進行外推,藉此算出化合物(1-1-2S)的物性的外推值。其值如以下所述。 上限溫度(TNI
)=61.7℃;介電各向異性(Δε)=48.1;折射率各向異性(Δn)=0.170。 根據該些情況可知:化合物(1-1-2S)是具有大的介電各向異性(Δε)、大的折射率各向異性、良好的相容性的化合物。
[實施例4] 藉由與實施例1同樣的流程而合成本申請案的化合物(1-1-3S)。(式(1-1-3)中,R1 A
為丁基的化合物)利用與實施例1同樣的方法,使用代替化合物(104S)的化合物(104U),藉此獲得化合物(1-1-3S)(8.7 g,14.4 mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 81.8(N 74.1)I。1
H-NMR(CDCl3
): δ (ppm) 0.939-0.968 (3H, t), 1.35-1.41 (2H, m), 1.60-1.65 (2H, m), 2.65-2.68 (2H, t), 7.01-7.04 (3H, m), 7.07-7.09 (1H, dd), 7.22-7.24 (2H, d), 7.32-7.37 (3H, m), 7.68-7.71 (1H, t).19
F-NMR(CDCl3
): δ (ppm) 61.91- -61.94 (3F, d), -61.91- -62.02 (2F, t), -111.32- -111.45 (2F, dt), -112.58- -112.59 (2F, d), -114.63- -114.75 (1F, m), -118.31- -118.35 (1F, dd) 製備包含母液晶A(85重量%)、及所得的化合物(1-1-3S)(15重量%)的液晶組成物AS4。測定所得的液晶組成物AS4的物性值,對測定值進行外推,藉此算出化合物(1-1-3S)的物性的外推值。其值如以下所述。 上限溫度(TNI
)=39.7℃;介電各向異性(Δε)=57.9;折射率各向異性(Δn)=0.150。 根據該些情況可知:化合物(1-1-3S)是具有大的介電各向異性(Δε)、大的折射率各向異性、良好的相容性的化合物。 [實施例5] 藉由與實施例1同樣的流程而合成本申請案的化合物(1-1-3T)。(式(1-1-3)中,R1 A
為丁基的化合物)利用與實施例1同樣的方法,使用化合物(106S)的烷基鏈為丁基的化合物、及代替化合物(104S)的化合物(104U),藉此獲得化合物(1-1-3T)(6.1 g,9.86 mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 63.5(SmA 61.8)N 81.8 I。1
H-NMR(CDCl3
): δ (ppm) 0.899-0.953 (3H, t), 1.30-1.40 (4H, m), 1.64-1.67 (2H, m), 2.64-2.67 (2H, t), 7.01-7.04 (3H, m), 7.07-7.08 (1H, dd), 7.22-7.26 (2H, d), 7.32-7.37 (3H, m), 7.68-7.71 (1H, t).19
F-NMR(CDCl3
): δ (ppm) -61.91- -61.93 (3F, d), -61.82- -62.00 (2F, t), -111.31- -111.44 (2F, dt), -112.52- -112.58 (2F, d), -114.61- -114.73 (1F, m), -118.28- -118.33 (1F, dd) 製備包含母液晶A(85重量%)、及所得的化合物(1-1-3T)(15重量%)的液晶組成物AS5。測定所得的液晶組成物AS5的物性值,對測定值進行外推,藉此算出化合物(1-1-3T)的物性的外推值。其值如以下所述。 上限溫度(TNI
)=45.7℃;介電各向異性(Δε)=56.8;折射率各向異性(Δn)=0.157。 根據該些情況可知:化合物(1-1-3T)是具有大的介電各向異性(Δε)、大的折射率各向異性、良好的相容性的化合物。 [實施例6] 藉由與實施例2同樣的流程而合成本申請案的化合物(1-3-2S)。(式(1-3-2)中,R1 A
為丙基的化合物)利用與實施例2同樣的方法,使用代替化合物(105S)的化合物(105T),藉此獲得化合物(1-3-2S)(3.8 g,6.35 mmol)。該化合物的相轉移溫度(℃)為C 93.7 N 96.8 I。1
H-NMR(CDCl3
): δ (ppm) 0.918-0.947 (3H, t), 1.07-1.12 (4H, dt), 1.31-1.37 (2H, m), 2.11-2.15 (1H, m), 3.51-3.55 (2H, dd), 4.23-4.26 (2H, m), 5.38 (1H, s), 6.95-6.99 (2H, d), 7.14-7.16 (2H, d), 7.25-7.26 (1H, dd), 7.31-7.34 (1H, dd), 7.37-7.40 (1H, dd).19
F-NMR(CDCl3
): δ (ppm) -59.13- -59.14 (3F, d), -61.78- -61.89 (2F, t), -110.49- -110.63 (2F, dt), -112.73- -112.75 (2F, d), -128.98- -129.05 (1F, m). 製備包含母液晶A(90重量%)、及所得的化合物(1-3-2S)(10重量%)的液晶組成物AS6。測定所得的液晶組成物AS6的物性值,對測定值進行外推,藉此算出化合物(1-3-2S)的物性的外推值。其值如以下所述。 上限溫度(TNI
)=67.7℃;介電各向異性(Δε)=43.1;折射率各向異性(Δn)=0.137。 根據該些情況可知:化合物(1-3-2S)是具有大的介電各向異性(Δε)、大的折射率各向異性、良好的相容性的化合物。
[實施例7] 藉由與實施例1同樣的流程而合成本申請案的化合物(1-5-1S)。(式(1-5-1)中,R1 A
為戊基的化合物)
[實施例8]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或者實施例2中合成的化合物(1-1-1S)、或者化合物(1-3-1S)的向列型液晶組成物NLC-A~向列型液晶組成物NLC-C。另外,製備液晶組成物NLC-R來作為比較例。NLC-A~NLC-C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~NLC-C、及NLC-R的相轉移溫度(℃)為下述表2所述。
(表2)
[實施例9]手性液晶組成物(chiral liquid crystal composition,CLC)的製備 將實施例8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~手性液晶組成物CLC-C、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表3所述。此外,表中的CD1的結構如下所述。 CD1
(表3)
[實施例10]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9中製備的各手性液晶組成物(CLC),且將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~液晶組成物MLC-C、以及液晶組成物MLC-R。將該些液晶組成物的組成及相轉移點(℃)示於下述表4中。 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
[實施例11]狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 將作為實施例10中獲得的手性液晶組成物與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-A~MLC-C)狹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23 mWcm-2
(365 nm)),進行聚合反應,製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-A~PSBP-C)的單元(單元厚度為7 μm~9 μm)。所得的高分子/液晶複合材料(PSBP-A~PSBP-C)即便冷卻至室溫,亦維持光學各向同性液晶相。
(比較例1)狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 將作為實施例10中獲得的手性液晶組成物與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-R)狹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23 mWcm-2
(365 nm)),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7 μm~9 μm)。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12]使用單元的光學系統 將實施例11、以及比較例1中獲得的狹持有高分子/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,來設置狹持有高分子/液晶複合材料的單元(圖2)。
使用該光學系統,分別調查高分子/液晶複合材料(PSBP-A~PSBP-C、及PSBP-R)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-A~PSBP-C、及PSBP-R)的飽和電壓(Vmax)、飽和電壓施加時的透過率(%)、對比度比、及響應速度(ms)如表5中所示。此外,響應時間的資料是飽和電壓施加、以及去除時的資料。
進而,利用既述的方法測定高分子/液晶複合材料(PSBP-A~PSBP-C、及PSBP-R)的介電常數(e'(PSBP))。PSBP-A~PSBP-C、及PSBP-R的介電常數(e'(PSBP))如表5所示。
(表5)
根據表5,PSBP-A~PSBP-C的飽和電壓(Vmax)均為53.4(V)~59.3(V),介電常數(e'(PSBP))均為65.1~68.4。作為比較例而表示的PSBP-R的飽和電壓(Vmax)為55.9(V),介電常數(e'(PSBP))為80.6。根據該結果可知:PSBP-A~PSBP-C與PSBP-R相比,雖然飽和電壓為相同程度,但介電常數低約12~15。可知,化合物(1)為對降低高分子/液晶複合材料的介電常數而言有效的化合物。 [實施例13]向列型液晶組成物(NLC)的製備 將下述表6所示的化合物進行混合,製備包含實施例3~實施例6中合成的化合物(1-1-2S)、化合物(1-1-3S)、化合物(1-1-3T)、或者化合物(1-3-2S)的向列型液晶組成物NLC-D~向列型液晶組成物NLC-H。另外,製備液晶組成物NLC-S來作為比較例。NLC-D~NLC-H是將NLC-S的一部分化合物以化合物(1)置換而成的組成物。
(表6)NLC-D~NLC-H、及NLC-S的相轉移溫度(℃)為下述表7所述。
(表7)
[實施例14]手性液晶組成物(CLC)的製備 將實施例13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-D~手性液晶組成物CLC-H、以及手性液晶組成物CLC-S。該手性液晶組成物的組成及相轉移溫度如下所述表8所述。此外,表中的CD1的結構與所述者相同。
(表8)
[實施例15]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14中製備的各手性液晶組成物(CLC),且將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~液晶組成物MLC-H、以及液晶組成物MLC-S。將該些液晶組成物的組成及相轉移點(℃)示於下述表9中。 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。
[實施例16]狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 將作為實施例15中獲得的手性液晶組成物與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-D~MLC-H)狹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23 mWcm-2
(365 nm)),進行聚合反應,製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-D~PSBP-H)的單元(單元厚度為7 μm~9 μm)。所得的高分子/液晶複合材料(PSBP-D~PSBP-H)即便冷卻至室溫,亦維持光學各向同性液晶相。
(比較例2)狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 將作為實施例15中獲得的手性液晶組成物與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC-S)狹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23 mWcm-2
(365 nm)),進行聚合反應,製成夾持有高分子/液晶複合材料(PSBP-S)的單元(單元厚度為7 μm~9 μm)。如此而獲得的高分子/液晶複合材料(PSBP-S)即便冷卻至室溫,亦維持光學各向同性液晶相。
[實施例17]使用單元的光學系統 將實施例16、以及比較例2中獲得的狹持有高分子/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,來設置狹持有高分子/液晶複合材料的單元(圖2)。
使用該光學系統,分別調查高分子/液晶複合材料(PSBP-D~PSBP-H、及PSBP-S)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-D~PSBP-H、及PSBP-S)的飽和電壓(Vmax)、飽和電壓施加時的透過率(%)、對比度比、及響應速度(ms)如表10中所示。此外,響應時間的資料是飽和電壓施加、以及去除時的資料。
進而,利用既述的方法測定高分子/液晶複合材料(PSBP-D~PSBP-H、及PSBP-S)的介電常數(e'(PSBP))。PSBP-D~PSBP-H、及PSBP-S的介電常數(e'(PSBP))如表10所示。
(表10)
根據表10,PSBP-D~PSBP-H的飽和電壓(Vmax)均為47.8(V)~52.8(V),介電常數(e'(PSBP))均為67.5~75.3。作為比較例而表示的PSBP-S的飽和電壓(Vmax)為50.3(V),介電常數(e'(PSBP))為77.0。根據該結果可知:PSBP-D~PSBP-H與PSBP-S相比,雖然飽和電壓為相同程度,但介電常數低約1.7~9.5左右。可知,化合物(1)為對降低高分子/液晶複合材料的介電常數而言有效的化合物。 [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。
1、2‧‧‧電極
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光器(Polarizer)(偏光板)
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏器(Analyzer)(偏光板)
7‧‧‧光偵檢器(Photodetector)
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光器(Polarizer)(偏光板)
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏器(Analyzer)(偏光板)
7‧‧‧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。
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光器(偏光板)
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏器(偏光板)
7‧‧‧光偵檢器
Claims (18)
- 一種液晶組成物,其含有包含至少一種由式(1)所表示的化合物(1)作為第1成分的非手性成分(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; A1 及A2 分別獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3-氟-5-氯-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基; Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基; Z3 為-COO-、或者-CF2 O-; L11 為氫、氟或氯; Y1 為氟、氯、-CF3 、或者-OCF3 ; n1及n2分別獨立地為0或1,n1+n2≧1)。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其含有包含至少一種式(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 為碳數1~12的烷基、或者碳數2~12的烯基;Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基;Y1 A 為氟、-OCF3 、或者-CF3 ;(F)為氟或氫)。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶組成物,其更包含選自由式(3)所表示的化合物(3)及式(7)所表示的化合物(7)所組成的群組中的至少一種來作為所述非手性成分T的第2成分,(式(3)中,R3 為氫或碳數1~12的烷基,R3 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,R3 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R3 中的至少一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,所述伸烷基中的至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-或-CF2 O-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 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,X3 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,X3 中的至少一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Z33 為-CF2 O-或者-COO-,Z3 4 為單鍵,且L3 4 為氟時,L35 及L36 均為氟)(式(7)中,R7 為氫或碳數1~12的烷基,R7 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,R7 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R7 中的至少一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-CF2 O-; X7 為氫、鹵素、-SF5 或者碳數1~10的烷基,X7 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,X7 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,X7 中的至少一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; n71為0或1; 其中,於n71=1,Z72 為-CF2 O-或者-COO-、Z73 為單鍵且L75 及L76 均為氟時,L77 及L78 均為氟;其中,於n71=0,Z71 為-CF2 O-或者-COO-、Z73 為單鍵且L75 及L76 均為氟時,L77 及L78 均為氟)。
- 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(3-1)~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 、L33 、L34 及L3 6 分別獨立地為氫或氟; X3A 為氟、氯、-CF3 或-OCF3 )。
- 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 、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-CF2 O-,但至少一者為-COO-或-CF2 O-; 其中,L76 為氟時,L77 及L78 均為氟)。
- 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(7-2-1)~式(7-2-7)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 )。
- 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)。
- 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,其更包含選自由式(4)所表示的化合物(4)及式(2)所表示的化合物(2)所組成的群組中的至少一種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 、及B43 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,但B41 、B42 、及B43 的至少一者為1,4-伸環己基、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-、-CF2 O-或-OCF2 -; L4 6 、L4 7 、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,於Z43 為-CF2 O-或者-COO-,Z44 為單鍵,且L46 及L47 均為氟的情況下,L48 及L49 均為氟)(式(2)中,R2 為氫或碳數1~12的烷基,R2 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R2 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,R2 中的至少一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 、及A24 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,所述伸烷基中的至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-或-CF2 O-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、及n24分別獨立地為0或1,1≦n21+n22+n23+n24≦2; 其中,於Z26 為單鍵,且L21 為氟的情況下,L22 及L23 均為氟)。
- 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(4-10)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,但於L46 及L47 均為氟的情況下,L48 及L49 均為氟)。
- 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 )。
- 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,其中所述手性劑為選自由式(K1)~式(K7)所表示的化合物(K1)~化合物(K7)所組成的群組中的至少一種,(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 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,RK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,RK 中的至少一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,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵烷基所取代,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,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或者鹵烷基所取代,所述烷基中的-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 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-或-N=CH-所取代,ZK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,ZK 中的至少一個氫可經鹵素所取代; XK 分別獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、或-CH2 CH2 -; mK分別獨立地為1~3的整數)。
- 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,且於所述溫度範圍的至少一部分中螺旋節距為700 nm以下。
- 一種混合物,其包含如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的液晶組成物、以及聚合性單體。
- 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。
- 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、以及經由電極而對所述液晶介質施加電場的電場施加裝置;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。
- 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11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,其用於光元件。
- 一種化合物,其由式(1A)所表示,(所述式中,R1 A 分別獨立地為氫、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; A1 及A2 分別獨立地為1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、或者3-氟-5-氯-1,4-伸苯基; Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵、或者碳數1~4的伸烷基; Z3 為-COO-、或者-CF2 O-; L11 分別獨立地為氫、氟或氯; Y1 A 為氟、氯、-CF3 、或者-OCF3 ; n1及n2分別獨立地為0或1,n1+n2≧1)。
- 一種化合物,其由式(1-1-1)~式(1-1-3)、式(1-3-1)~式(1-3-3)、式(1-5-1)~式(1-5-3)、及式(1-7-1)~式(1-7-3)所表示, (所述式中,R1A 為碳數1~12的烷基,(F)為氫或氟)。
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