TW201638305A - 液晶組成物、高分子/液晶複合材料、用途、光元件、化合物 - Google Patents

液晶組成物、高分子/液晶複合材料、用途、光元件、化合物 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種液晶性化合物、含有該化合物的液晶組成物、及包含該組成物的液晶顯示元件,滿足對光等的穩定性高、透明點高、液晶相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大等物性的至少一種。一種式(1)所表示的化合物。□式(1)中, 例如,R1 為碳數1~12的烷基; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地為:□; X1 及X2 獨立地為-O-或-CH2 -; Y1 為氟、-CF3 或-OCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CF2 O-或-COO-; Z2 為單鍵、-CF2 O-或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2或3; n1 及n2 獨立地為0、1或2。

Description

具有烷氧基或烷氧烷基、及飽和6員環的化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種液晶性化合物、液晶組成物及液晶顯示元件。更詳細而言,是有關於具有烷氧基或烷氧烷基、及飽和6員環的化合物、含有該化合物且具有向列相的液晶組成物、及包含該組成物的液晶顯示元件。
液晶顯示元件被廣泛用於個人電腦、電視等的顯示器。該元件利用液晶性化合物的光學各向異性、介電各向異性等。液晶顯示元件的運作模式已知有:相變(phase change,PC)模式、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、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)模式、聚合物穩定配向(polymer sustained alignment,PSA)模式等。近年來亦正積極研究於光學各向同性的液晶相中施加電場,而表現出電折射率的模式。
進而提出作為光學各向同性的液晶相之一的藍相中的利用電致雙折射的波長可變濾波器、波前控制元件、液晶透鏡、像差修正(aberration correction)元件、光圈控制元件、光頭裝置等。 基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(passive matrix,PM)與主動矩陣(active matrix,AM)。被動矩陣(passive matrix,PM)被分類為靜態式(static)與多工式(multiplex)等,AM根據其切換元件的種類而被分類為薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal,MIM)等。
此種液晶顯示元件中使用具有適當物性的液晶組成物。為了進一步提高液晶顯示元件的特性,該組成物中所含的液晶性化合物較佳為具有下述(1)~(8)所示的物性。 (1)對熱、光等的穩定性高 (2)透明點高 (3)液晶相的下限溫度低 (4)黏度(η)小 (5)光學各向異性(Δn)適當 (6)介電各向異性(Δε)大 (7)彈性常數(K)適當 (8)與其他液晶性化合物的相容性優異 尤其於光學各向同性的液晶相中,就驅動電壓降低的觀點而言,較佳為介電各向異性與折射率各向異性均大的液晶性化合物。
液晶性化合物的物性對元件的特性帶來的效果如下所述。如(1)所述具有對熱、光等的高穩定性的化合物增大元件的電壓保持率。藉此,元件的壽命延長。如(2)所述具有高透明點的化合物擴大元件的可使用的溫度範圍。如(3)所述具有向列相、層列相等之類的液晶相的低下限溫度,尤其是向列相的低下限溫度的化合物亦擴大元件的可使用的溫度範圍。如(4)所述,黏度小的化合物縮短元件的響應時間。
如(5)所述具有適當的光學各向異性的化合物提高元件的對比度。根據元件的設計,需要具有大的光學各向異性或小的光學各向異性,即適當的光學各向異性的化合物。於藉由縮小元件的單元間隙(cell gap)來縮短響應時間的情況下,宜為具有大的光學各向異性的化合物。如(6)所述具有大介電各向異性的化合物降低元件的臨限電壓。藉此,元件的消耗電力減小。另一方面,具有小介電各向異性的化合物藉由減小組成物的黏度而縮短元件的響應時間。
關於(7),具有大彈性常數的化合物縮短以向列相進行驅動的元件的響應時間。具有小彈性常數的化合物降低以向列相進行驅動的元件的臨限電壓。因此,根據所欲提高的特性而需要適當的彈性常數。較佳為如(8)所述具有與其他液晶性化合物的優異相容性的化合物。其原因在於,將具有不同物性的液晶性化合物混合來調節組成物的物性。近年來要求尤其是顯示性能,例如對比度、顯示電容、響應時間特性等更高的液晶顯示元件。進而對所使用的液晶材料要求驅動電壓低的液晶組成物。另外,為了以低電壓來驅動以光學各向同性的液晶相進行驅動的光元件,較佳為使用介電各向異性及折射率各向異性大的液晶性化合物。
迄今為止,已合成了多種具有大介電各向異性的液晶性化合物。其原因在於,對於新穎的化合物,期待現有的化合物中所不具有的優異的物性。且原因在於,藉由將新穎的化合物添加於液晶組成物,可期待獲得至少兩種物性之間的適當的平衡。根據此種狀況,期望開發關於上述物性(1)~(8),與優異的物性具有適當的平衡的化合物,特別是介電各向異性(Δε)大的化合物。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]歐洲專利申請公開452274號說明書 [專利文獻2]日本專利特開2007-091796號公報 [專利文獻3]日本專利特開2006-070080號公報 [專利文獻4]日本專利特開2006-008928號公報 [專利文獻5]美國專利第20090302273號公報 [專利文獻6]日本專利特表平05-065280公報
[發明所欲解決之課題]
本發明的第一課題為提供一種滿足對光的穩定性高、透明點高、液晶相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優異等物性的至少一種的液晶性化合物。尤其是提供一種具有大介電各向異性的化合物。第二課題為提供含有該化合物,且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當等物性的至少一種的液晶組成物。該課題提供關於至少兩種物性而具有適當的平衡的液晶組成物。第三課題為提供包含該組成物、且元件可使用的溫度範圍廣、響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、及壽命長的液晶顯示元件。 [解決課題之手段]
本發明是有關於一種式(1)所表示的化合物、含有該化合物的液晶組成物、及包含該組成物的液晶顯示元件。式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y1 為 Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。 [發明的效果]
本發明的第一優點為提供一種滿足對光的穩定性高、透明點高、液晶相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優異等物性的至少一種的液晶性化合物。尤其是提供一種具有大介電各向異性的化合物。 第二優點為提供含有該化合物,且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當等物性的至少一種的液晶組成物。 第三優點為提供包含該組成物、且元件可使用的溫度範圍廣、響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、及壽命長的液晶顯示元件。於以光學各向同性的液晶相進行驅動的光元件中具有可使用的廣溫度範圍、及低驅動電壓。
本發明中,所謂液晶性化合物,表示具有液晶原(mesogen)的化合物,並不限定於具有液晶相的化合物。所謂液晶介質,為液晶組成物及高分子/液晶複合體的總稱。另外,所謂光元件,是指利用電光效應(electro-optic effect),發揮光調變(optical modulation)或光切換等功能的各種元件,例如可列舉顯示元件(液晶顯示元件)、光通信系統、光資訊處理或多種感測器系統中所用的光調變元件。關於利用由對光學各向同性的液晶介質施加電壓所導致的折射率的變化的光調變,已知克爾(Kerr)效應。所謂克爾效應,為電致雙折射值Δn(E)與電場E的平方成正比的現象,在顯示克爾效應的材料中,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,為於對各向同性介質施加電場時所誘發的折射率各向異性值。
該說明書中的用語的使用方法如下所述。液晶性化合物是具有向列相、層列相等液晶相的化合物,及雖不具有液晶相,但出於調節上限溫度、下限溫度、黏度、介電各向異性之類的組成物的物性的目的而添加的化合物的總稱。該些化合物具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環,其分子結構為棒狀(rod like)。藉由將此種液晶性化合物混合來製備液晶組成物。液晶性化合物的比例(含量)是由基於該液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)所表示。視需要於該組成物中添加可聚合的化合物、聚合起始劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、消泡劑、色素之類的添加物。添加物的比例(添加量)是與液晶性化合物的比例同樣,由基於液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)所表示。有時亦使用重量百萬分率(ppm)。手性劑為光學活性化合物,是為了對液晶組成物賦予所期望的經扭轉的分子排列而添加。液晶顯示元件是液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。有時將液晶性化合物、液晶組成物、液晶顯示元件分別簡稱為化合物、組成物、元件。透明點為液晶性化合物的液晶相-各向同性相的轉變溫度。液晶相的下限溫度為液晶性化合物中的固體-液晶相(層列相、向列相等)的轉變溫度。向列相的上限溫度為液晶組成物的向列相-各向同性相的轉變溫度,有時簡稱為上限溫度。有時將向列相的下限溫度簡稱為下限溫度。
有時將式(1)所表示的化合物簡稱為化合物(1)。該簡稱有時亦應用於式(2)等所表示的化合物。式(1)至式(16)中,由六邊形包圍的A1 、B1 、C1 等記號分別對應於環A1 、環B1 、環C1 等。將末端基R11 的記號用於多種化合物。該些化合物中,任意的兩個R11 所表示的兩個基團可相同,或亦可不同。例如,存在化合物(2)的R11 為乙基,且化合物(3)的R11 為乙基的情況。亦存在化合物(2)的R11 為乙基,且化合物(3)的R11 為丙基的情況。該規則亦應用於其他的末端基、環等記號。式(6)中,當i為2時,存在兩個環C1 。該化合物中,兩個環C1 所表示的兩個基團可相同,或亦可不同。該規則亦適用於當i大於2時的任意兩個。該規則亦應用於其他的環、鍵結基等記號。
「至少一個“A”可經“B”取代」的表述是指,當“A”的數量為一個時,“A”的位置為任意,當“A”的數量為兩個以上時,它們的位置亦可無限制地選擇。所謂「至少一個A可經B、C或D取代」的表述是指包括以下情況:任意的A經B取代的情況;任意的A經C取代的情況;及任意的A經D取代的情況;進而,多個A經B、C、D的至少兩個所取代的情況。例如,至少一個-CH2 -可經-O-或-CH=CH-取代的烷基中包含:烷基、烯基、烷氧基、烷氧烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基。此外,連續的兩個-CH2 -經-O-取代為-O-O-般的情況欠佳。烷基等中,甲基部分(-CH2 -H)的-CH2 -經-O-取代為-O-H的情況亦欠佳。
2-氟-1,4-伸苯基是指下述的兩種二價基。化學式中,氟可為朝左(L),亦可為朝右(R)。該規則亦應用於如四氫吡喃-2,5-二基之類的非對稱的二價環。
本發明包含下述項1~項37中所記載的內容。
項1. 一種液晶組成物,其含有式(1)所表示的化合物的至少一種。式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y1 為氫、氟、氯、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基、或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
項2. 如項1所述的液晶組成物,其含有式(1-1)所表示的化合物的至少一種。式(1-1)中, R2 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; 環A1 由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y2 為氫、氟、氯、-C≡N、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫、氟、或氯; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項3. 如項1或項2所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 O-、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項4. 如項1至項3中任一項所述的液晶組成物,其中a為1。
項5. 如項1至項3中任一項所述的液晶組成物,其中a為2。
項6. 如項1至項5中任一項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CF2 O-、-COO-、或-C≡C-; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項7. 如項1至項6中任一項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)中, R4 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y4 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Y4A 為氫、氟、氯、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
項8. 如項1至項6中任一項所述的化合物,其含有式(1-1-1-1-11)或式(1-1-1-1-12)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1-1-11)及式(1-1-1-1-12)中, R5 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y5 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
項9. 如項1至項8中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(2)~式(5)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。式(2)~式(5)中, R11 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個氫可經氟取代; X11 為氫、氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 ; 環B1 、環B2 、環B3 及環B4 獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基; Z11 、Z12 、Z13 及Z14 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、或-(CH2 )4 -; L11 及L12 獨立地為氫或氟。
項10. 如項1至項9中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(6)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。式(6)中, R12 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個氫可經氟取代; X12 為-C≡N或-C≡C-CN; 環C1 為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基; Z15 為單鍵、-CH2 CH2 -、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、或-CH2 O-; L13 及L14 獨立地為氫或氟; i為1、2、3、或4。
項11. 如項1至項10中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(7)~式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。式(7)~式(13)中, R13 及R14 獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; R15 為氫、氟、碳數1~10的烷基、或碳數2~10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; S11 為氫或甲基; X為-CF2 -、-O-、或-CHF-; 環D1 、環D2 、環D3 、及環D4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基; 環D5 及環D6 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基; Z16 、Z17 、Z18 、及Z19 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、或-OCF2 CH2 CH2 -; L15 及L16 獨立地為氟或氯; j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或1,k、m、n及p之和為1或2,q、r及s之和為0、1、2、或3,t為1、2、或3。
項12. 如項1至項11中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(14)~式(16)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。式(14)~式(16)中, R16 及R17 獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基; 環E1 、環E2 、環E3 、及環E4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、或嘧啶-2,5-二基; Z20 、Z21 、及Z22 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、或-COO-。
項13. 如項1至項12中任一項所述的液晶組成物,其更含有可聚合的化合物、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、及消泡劑的至少一種。
項14. 一種液晶組成物,其特徵在於:含有式(1)所表示的化合物、及手性劑,且表現出光學各向同性的液晶相。式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
項15. 如項14所述的液晶組成物,其含有式(1-1)所表示的化合物的至少一種。式(1-1)中, R2 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; 環A1 由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y2 為氫、氟、氯、-C≡N、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫、氟、或氯; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項16. 如項14或項15所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 O-、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項17. 如項14至項16中任一項所述的液晶組成物,其中a為1。
項18. 如項14至項16中任一項所述的液晶組成物,其中a為2。
項19. 如項14至項18中任一項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CF2 O-、-COO-、或-C≡C-; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項20. 如項14至項19中任一項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)中, R4 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y4 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Y4A 為氫、氟、氯、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
項21. 如項14至項19中任一項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1-11)或式(1-1-1-1-12)所表示的化合物的至少一種。式(1-1-1-1-11)及式(1-1-1-1-12)中, R5 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y5 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
項22. 如項14至項21中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(4A)~式(4D)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。式(4A)~式(4D)中, R11 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個氫可經氟取代; L17 、L18 、L19 、L20 、L21 、L22 、L23 及L24 獨立地為氫、氟、或氯; X11 為氫、氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3
項23. 如項14至項22中任一項所述的液晶組成物,其中手性劑(光學活性化合物)包含選自式(K21)~式(K27)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。式(K21)~式(K27)中, RK 分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S、或碳數1~12的烷基,RK 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、或-OCO-取代,RK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代,RK 中的至少一個氫可經氟或氯取代; 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、或鹵代烷基取代,環的-CH2 -可經-O-、-S-、或-NH-取代,-CH=可經-N=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、或鹵代烷基取代,該烷基中的-CH2 -可經-O-、-S-、或-NH-取代,-CH=可經-N=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-取代,ZK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代,ZK 中的至少一個氫可經鹵素取代; 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。
項24. 如項14至項23中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(M2-15)、式(M4-5)、式(M21)所表示的化合物的組群中的至少一種可聚合的化合物。式(M2-15)、式(M4-5)及式(M21)中, RMB 分別獨立地為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基,式(M3-1)~式(M3-7)中的Rd 分別獨立地為氫、鹵素、或碳數1~5的烷基,該些烷基中至少一個氫可經鹵素取代;RMC 分別獨立地為碳數1~20的烷基或碳數2~20的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; YM 分別獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,該些伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-S-取代,該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或-OCO-取代; 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); 環的部分結構中,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取代的1,4-伸苯基,部分結構(a4)表示9位的氫可經甲基取代的茀;
項25. 如項14至項24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,該溫度範圍的至少一部分中螺旋間距為700 nm以下。
項26. 如項14至項24中任一項所述的液晶組成物,其用於以光學各向同性的液晶相進行驅動的元件。
項27. 一種高分子/液晶複合材料,其用於將如項24所述的液晶組成物聚合而獲得的且以光學各向同性的液晶相進行驅動的元件。
項28. 一種光元件,其將電極配置於其中一個基板或兩個基板,所述光元件具備配置於基板間的液晶介質、及經由電極而對液晶介質施加電場的電場施加部件,所述光元件中,液晶介質使用如項14至項24中任一項所述的液晶組成物、或包含如項27所述的高分子/液晶複合材料。
項29. 一種如項14至項24中任一項所述的液晶組成物於光元件中的用途、或一種如項27所述的高分子/液晶複合材料於光元件中的用途。
項30. 一種式(1)所表示的化合物。式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y1 為氫、氟、氯、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基、或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
項31. 如項30所述的化合物,其由式(1-1)所表示。式(1-1)中, R2 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; 環A1 由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y2 為氫、氟、氯、-C≡N、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫、氟、或氯; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項32. 如項30或項31所述的化合物,其由式(1-1-1)所表示。式(1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 O-、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項33. 如項30至項32中任一項所述的化合物,其中a為1。
項34. 如項30至項32中任一項所述的化合物,其中a為2。
項35. 如項30至項34中任一項所述的化合物,其由式(1-1-1-1)所表示。式(1-1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CF2 O-、-COO-、或-C≡C-; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
項36. 如項30至項35中任一項所述的化合物,其由式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)所表示。式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)中, R4 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y4 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Y4A 為氫、氟、氯、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
項37. 如項30至項35中任一項所述的化合物,其由式(1-1-1-1-11)或式(1-1-1-1-12)所表示。式(1-1-1-1-11)及式(1-1-1-1-12)中, R5 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y5 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
對本發明的化合物、液晶組成物及液晶顯示元件依次進行說明。
1-1. 化合物(1) 本發明的化合物(1)為具有烷氧基或烷氧烷基、及飽和6員環的化合物,故而其特徵在於尤其具有大介電各向異性(Δε)。對本發明的化合物(1)的較佳例進行說明。化合物(1)中的末端基、環結構、鍵結基、及取代基的較佳例亦應用於化合物(1)的下位式。式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代。
此種基團R1 的例子為:烷基、烷氧烷基、烯基、烯氧基烷基、及烷氧基烯基。該些基團中,至少一個氫可經鹵素取代。較佳的鹵素為氟及氯。尤佳的鹵素為氟。該些基團為直鏈或分支鏈,不包含環己基之類的環狀基。該些基團中,直鏈的基團優於分支鏈的基團。
烯基中的-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 之類在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 之類在偶數位具有雙鍵的烯基中較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有高透明點或液晶相的廣溫度範圍。《分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals,Mol. Cryst. Liq. Cryst.)》1985年第131期第109頁及《分子晶體與液晶》1985年第131期第327頁有詳細說明。
烷基的例子為:-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-C6 H13 及-C7 H15
烷氧烷基的例子為:-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
烯基的例子為:-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
至少一個氫經鹵素取代的烷基的例子為:-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、-(CF2 )5 -F、-CH2 Cl、-CHCl2 、-CCl3 、-(CH2 )2 -Cl、-CCl2 CH2 Cl、-CCl2 CHCl2 、-CH2 CCl3 、-CCl2 CCl3 、-(CH2 )3 -Cl、-(CCl2 )3 -Cl、-CCl2 CHClCCl3 、-CHClCCl2 CCl3 、-(CH2 )4 -Cl、-(CCl2 )4 -Cl、-(CH2 )5 -Cl及-(CCl2 )5 -Cl。
至少一個氫經鹵素取代的烯基的例子為:-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCH2 F、-CH=CHCF3 、-(CH2 )2 -CH=CF2 、-CH2 CH=CHCF3 、-CH=CHCF2 CF3 、-CH=CHCl、-CH=CCl2 、-CCl=CHCl、-CH=CHCH2 Cl、-CH=CHCCl3 、-(CH2 )2 -CH=CCl2 、-CH2 CH=CHCCl3 及-CH=CHCCl2 CCl3
R1 的較佳例為:碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、一個或兩個氫經氟取代的碳數1~10的烷基、或者一個或兩個氫經氟取代的碳數2~10的烯基。R1 的尤佳例為碳數1~7的烷基及碳數2~8的烯基。R1 的最佳例為:-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-CH=CH2 、-CH=CHCH3 、-(CH2 )2 -CH=CH2 、-CH2 CH=CHC2 H5 及-(CH2 )2 -CH=CHCH3
式(1)中,環A1 、環A2 、及環A3 獨立地為:
環A1 的較佳例為:。   環A1 的尤佳例為:。   於1,4-伸環己基中存在順式及反式的立體構型。就高上限溫度的觀點而言,較佳為反式構型。
環A2 及環A3 的較佳例為:。   環A2 及環A3 的尤佳例為:
式(1)中,X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -。X1 及X2 的較佳組合為X1 及X2 的一者為-O-、另一者為-CH2 -,或者X1 及X2 同時為-O-。尤佳的組合為X1 及X2 同時為-O-。
式(1)中,為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
此種末端基Y1 的例子為:烷基、烷氧基、烷氧烷基、烷氧基烷氧基、烯基、烯氧基、烯氧基烷基、及烷氧基烯基。該些基團中,至少一個氫可經鹵素取代。較佳的鹵素為氟及氯。尤佳的鹵素為氟。該些基團為直鏈或分支鏈,不包含環己基之類的環狀基。該些基團中,直鏈的基團優於分支鏈的基團。
烯基中的-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 之類在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 之類在偶數位具有雙鍵的烯基中較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有高透明點或液晶相的廣溫度範圍。《分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals,Mol. Cryst. Liq. Cryst.)》1985年第131期第109頁及《分子晶體與液晶》1985年第131期第327頁有詳細說明。
烷基的例子為:-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-C6 H13 及-C7 H15
烷氧基的例子為:-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-OC5 H11 、及-OC6 H12
烷氧烷基的例子為:-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
烯基的例子為:-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
烯氧基的例子為:-OCH2 CH=CH2 、-OCH2 CH=CHCH3 及-OCH2 CH=CHC2 H5
至少一個氫經鹵素取代的烷基的例子為:-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、-(CF2 )5 -F、-CH2 Cl、-CHCl2 、-CCl3 、-(CH2 )2 -Cl、-CCl2 CH2 Cl、-CCl2 CHCl2 、-CH2 CCl3 、-CCl2 CCl3 、-(CH2 )3 -Cl、-(CCl2 )3 -Cl、-CCl2 CHClCCl3 、-CHClCCl2 CCl3 、-(CH2 )4 -Cl、-(CCl2 )4 -Cl、-(CH2 )5 -Cl及-(CCl2 )5 -Cl。
至少一個氫經鹵素取代的烷氧基的例子為:-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、-O-(CF2 )5 -F、-OCH2 Cl、-OCHCl2 、-OCCl3 、-O-(CH2 )2 -Cl、-OCCl2 CH2 Cl、-OCCl2 CHCl2 、-OCH2 CCl3 、-O-(CH2 )3 -Cl、-O-(CCl2 )3 -Cl、-OCCl2 CHClCCl3 、-OCHClCCl2 CCl3 、-O(CH2 )4 -Cl、-O-(CCl2 )4 -Cl、-O-(CH2 )5 -Cl及-O-(CCl2 )5 -Cl。
至少一個氫經鹵素取代的烯基的例子為:-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCH2 F、-CH=CHCF3 、-(CH2 )2 -CH=CF2 、-CH2 CH=CHCF3 、-CH=CHCF2 CF3 、-CH=CHCl、-CH=CCl2 、-CCl=CHCl、-CH=CHCH2 Cl、-CH=CHCCl3 、-(CH2 )2 -CH=CCl2 、-CH2 CH=CHCCl3 及-CH=CHCCl2 CCl3
至少一個氫經鹵素取代的烯氧基的例子為:-OCH=CHF、-OCH=CF2 、-OCF=CHF、-OCF=CF2 、-OCH=CHCH2 F、-OCH=CHCF3 、-O(CH2 )2 -CH=CF2 、-OCH2 CH=CHCF3 、-OCH=CHCF2 CF3 、-OCH=CHCl、-OCH=CCl2 、-OCCl=CHCl、-OCH=CHCH2 Cl、-OCH=CHCCl3 、-O(CH2 )2 -CH=CCl2 、O-CH2 CH=CHCCl3 及-OCH=CHCCl2 CCl3
Y1 的較佳例為:氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~5的烷基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~5的烷氧基、至少一個氫經鹵素取代的碳數2~5的烯基及至少一個氫經鹵素取代的碳數2~5的烯氧基。Y1 的尤佳例為:氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 。Y1 的最佳例為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、及-OCH=CHCF3
式(1)中,Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、及-C≡C-,Z2 為單鍵、-CF2 O-或-COO-。
Z1 及Z3 的較佳例為單鍵、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、及-C≡C-。Z1 及Z3 的尤佳例為單鍵及-CF2 O-、-COO-。Z1 、Z2 及Z3 的較佳組合為Z1 及Z3 為單鍵、Z2 為-CF2 O-,以及Z1 、Z2 及Z3 全部為單鍵。
式(1)中,L1 及L2 獨立地為氫或鹵素。較佳的鹵素為氟及氯。尤佳的鹵素為氟。L1 及L2 的較佳組合為L1 及L2 的一者為氫、另一者為氟。L1 及L2 的尤佳組合為L1 及L2 的兩者均為氟。
式(1)中,a為0、1、2、或3。較佳的a為0、1、或2。尤佳的a為1或2。就小黏度的觀點而言,較佳的a為0。就大介電各向異性的觀點而言,較佳的a為1或2。
式(1)中,n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。就小黏度的觀點而言,n1 及n2 的較佳組合為n1 及n2 同時為0。就與其他液晶性化合物的相容性及大介電各向異性的觀點而言,n1 及n2 的較佳組合為n1 及n2 的一者為0、另一者為1。就高上限溫度及大介電各向異性的觀點而言,n1 及n2 的較佳組合為n1 為2、n2 為0,或者n1 為1、n2 為1。
1-2. 化合物(1)的物性 化合物(1)中,藉由適當組合R1 、環A1 、環A2 、環A3 、X1 、X2 、Y1 、Z1 、Z2 、Z3 、L1 及L2 的種類,可任意地調整透明點、光學各向異性、介電各向異性等物性。由於化合物的物性不存在大的差異,故而化合物(1)可包含較天然存在比的量更多的2 H(氘)、13 C等同位素。以下對R1 等的種類給化合物(1)的物性帶來的主要效果進行說明。
當左末端基R1 為直鏈時,液晶相的溫度範圍廣,而且黏度小。當R1 為分支鏈時,與其他液晶性化合物的相容性良好。R1 為光學活性的化合物可用作手性摻雜劑(chiral dopant)。藉由將該化合物添加於組成物中,可防止液晶顯示元件所產生的反向扭轉域(reverse twisted domain)。R1 不為光學活性的化合物可用作組成物的成分。當R1 為烯基時,較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有小的黏度、高上限溫度或液晶相的廣溫度範圍。
當環A1 、環A2 、及環A3 的至少一個為1,4-伸環己基時,透明點高,黏度小。當環A1 、環A2 、及環A3 的至少一個為1,4-伸苯基時、或至少一個氫經鹵素取代的1,4-伸苯基時,光學各向異性比較大,而且配向序參數(orientational order parameter)比較大。當環A1 、環A2 、及環A3 全部為1,4-伸苯基、至少一個氫經鹵素取代的1,4-伸苯基、或該些基團的組合時,光學各向異性尤其大。當環A1 、環A2 、及環A3 的至少一個為至少一個氫經鹵素取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基時,介電各向異性大。
當右末端基Y1 為氟、-OCH=CF2 時,介電各向異性大,黏度小。當右末端基Y1 為-CF3 、-OCH=CHCF3 時,介電各向異性尤其大。當右末端基Y1 為-OCF3 時,介電各向異性大,與其他化合物的相容性高。當右末端基Y1 為氯時,折射率各向異性大。當右末端基Y1 為-C≡N時,介電各向異性大,折射率各向異性大。
當鍵結基Z1 或Z3 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-或-CF2 O-時,黏度小。當Z1 或Z3 為-CH=CH-或-CH2 O-時,液晶相的溫度範圍廣,而且彈性常數(K)大。當Z1 或Z3 為-CH=CH-或-C≡C-時,光學各向異性大。當Z1 、Z2 、或Z3 為-CF2 O-或-COO-時,介電各向異性大。當Z1 或Z3 為單鍵、-CH2 CH2 -、或-CH2 O-時,化學穩定性高。
當L1 及L2 的一者為氟時,介電各向異性大。當L1 及L2 的兩者均為氟時,介電各向異性尤其大。
如以上所述,藉由適當選擇環結構、末端基、鍵結基等的種類,可獲得具有目標物性的化合物。因此,化合物(1)適合用作PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA之類的模式的液晶顯示元件中使用的液晶組成物的成分。
1-3. 較佳的化合物 化合物(1)的較佳例可列舉式(1-1)所表示的化合物。式(1-1)中, R2 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; 環A1 由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y2 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫、氟、或氯; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y2 為氫、氟、氯、-SF5 、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3
化合物(1-1)的尤佳例可列舉式(1-1-1)所表示的化合物。式(1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 O-、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y3 為氫、氟、氯、-SF5 、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3
化合物(1-1-1)的一個最佳例為化合物(1-1-1-1-1)~化合物(1-1-1-1-5)。式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)中, R4 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y4 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Y4A 為氫、氟、氯、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z2 為-CF2 O-或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
化合物(1-1-1)的另一個最佳例為化合物(1-1-1-1-11)或化合物(1-1-1-1-12)。式(1-1-1-1-11)及式(1-1-1-1-12)中, R5 為碳數1~12的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y5 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫或氟; a為0、1、2或3。
1-4. 化合物(1)的合成 對化合物(1)的合成法進行說明。化合物(1)可藉由將有機合成化學的方法適當組合來合成。於起始物中導入目標末端基、環及鍵結基的方法記載於「有機合成」(Organic Syntheses,約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons, Inc.))、「有機反應」(Organic Reactions,約翰威立父子出版公司)、「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)等成書中。
1-4-1. 鍵結基的生成 生成化合物(1)中的鍵結基的方法的例子如下述流程所述。該流程中,MSG1 (或MSG2 )為具有至少一個環的一價有機基。多個MSG1 (或MSG2 )所表示的一價有機基可相同,或亦可不同。化合物(1A)~化合物(1G)相當於化合物(1)或化合物(1)的中間體。
(I)單鍵的生成 使芳基硼酸(21)與化合物(22)在碳酸鹽、四(三苯基膦)鈀觸媒的存在下進行反應來合成化合物(1A)。該化合物(1A)亦使化合物(23)與正丁基鋰進行反應,繼而與氯化鋅進行反應,在二氯雙(三苯基膦)鈀觸媒的存在下與化合物(22)進行反應來合成。
(II)-COO-與-OCO-的生成 使化合物(23)與正丁基鋰進行反應,繼而與二氧化碳進行反應而獲得羧酸(24)。使該羧酸(24)、與由化合物(21)衍生的苯酚(25)在1,3-二環己基碳二亞胺(1,3-dicyclohexylcarbodiimide,DCC)與4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylamino pyridine,DMAP)的存在下進行脫水,來合成具有-COO-的化合物(1B)。亦利用該方法來合成具有-OCO-的化合物。
(III)-CF2 O-與-OCF2 -的生成 利用勞森試劑(Lawesson's reagent)將化合物(1B)硫化而獲得化合物(26)。利用氟化氫吡啶錯合物及N-溴代丁二醯亞胺(N-bromosuccinimide,NBS)將化合物(26)氟化,來合成具有-CF2 O-的化合物(1C)。參照M. Kuroboshi等人的「化學快報(Chemistry Letters,Chem. Lett.)」1992年第827期。亦利用(二乙基胺基)三氟化硫((diethylamino)sulfur trifluoride,DAST)將化合物(26)氟化來合成化合物(1C)。參照W. H. Bunnelle等人的「有機化學期刊(Journal of Organic Chemistry,J. Org. Chem.)」1990年第55期第768頁。亦利用該方法來合成具有-OCF2 -的化合物。
(IV)-CH=CH-的生成 使化合物(22)與正丁基鋰進行反應,繼而與N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide,DMF)進行反應而獲得醛(27)。使將鏻鹽(28)與第三丁醇鉀進行反應而產生的磷葉立德(phosphorus ylide),與醛(27)進行反應來合成化合物(1D)。根據反應條件而生成順式體,因此視需要利用公知的方法將順式體異構化為反式體。
(V)-CH2 CH2 -的生成 將化合物(1D)在鈀碳觸媒的存在下進行氫化來合成化合物(1E)。
(VI)-C≡C-的生成 在二氯鈀與碘化銅的觸媒存在下,使化合物(23)與2-甲基-3-丁炔-2-醇(2-methyl-3-butyne-2-ol)進行反應後,在鹼性條件下進行去保護而獲得化合物(29)。在二氯雙(三苯基膦)鈀與鹵化銅的觸媒存在下,使化合物(29)與化合物(22)進行反應而合成化合物(1F)。
(VII)-CH2 O-與-OCH2 -的生成 利用硼氫化鈉將化合物(27)還原而獲得化合物(30)。利用氫溴酸將化合物(30)進行溴化而獲得化合物(31)。在碳酸鉀的存在下,使化合物(25)與化合物(31)進行反應而合成化合物(1G)。亦利用該方法來合成具有-OCH2 -的化合物。
1-4-2. 環A1 及環A2 的生成 關於1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基等環,起始物已有市售,或已熟知合成法。
1-4-3. 合成例①(X1 與X2 相同的情況) 於X1 與X2 相同的情況下,合成化合物(1)的方法的例子如下所述。化合物(41)是參考「歐洲藥物化學雜誌(European Journal of Medical Chemistry)」第44期2009年第239頁至第250頁等中記載的方法來合成。由化合物(41)依據通常已知的合成法而構築二噁烷環來獲得化合物(43)。二噻烷環亦可依據類似的合成法來獲得。依據鍵結基的生成法(I)~生成法(VII)而由化合物(43)來合成化合物(1)。亦可藉由於最終步驟中構築二噁烷環或二噻烷環來合成化合物(1)。藉由使化合物(41)、與依據鍵結基的生成法(I)~生成法(VII)而合成的化合物(44)進行反應來合成化合物(1)。該些化合物中,R1 、環A1 、環A2 、環A3 、X1 、X2 、Y1 、Z1 、Z2 、Z3 、L1 、L2 、a、n1 及n2 的定義與所述相同。
1-4-4. 合成例①(X1 與X2 不同的情況) 於X1 與X2 不同的情況下,化合物(1)是參考歐洲專利申請公開1482019號說明書、國際公開第2004/106460號手冊、中國專利公開103555344號公報、或「歐洲有機化學雜誌(Eur. J. Org. Chem.)」2006年第3326頁至第3331頁等中記載的方法來合成。
2. 組成物(1) 2-1. 化合物(2)~化合物(16) 對本發明的液晶組成物(1)進行說明。該組成物(1)包含至少一種化合物(1)作為成分A。組成物(1)亦可包含兩種以上的化合物(1)。液晶性化合物的成分亦可僅為化合物(1)。為了表現出優良的物性,組成物(1)較佳為在1重量%~99重量%的範圍內含有化合物(1)的至少一種。介電各向異性為正的組成物中,化合物(1)的較佳含量為5重量%~60重量%的範圍。介電各向異性為負的組成物中,化合物(1)的較佳含量為30重量%以下。組成物(1)亦可包含化合物(1)、及本說明書中未記載的多種液晶性化合物。
較佳的組成物含有選自以下所示的成分B、成分C、成分D、及成分E中的化合物。當製備組成物(1)時,例如亦可考慮到化合物(1)的介電各向異性來選擇成分。製備用於薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)、IPS、FFS等模式的介電各向異性為正的組成物時,主要成分為成分A、成分B及成分E。製備用於STN、TN等模式的介電各向異性為正的組成物時,主要成分為成分A、成分C及成分E。製備用於VA、PSA等模式的介電各向異性為負的組成物時,主要成分為成分D及成分E,成分A是出於調整元件的電壓-透過率曲線的目的來添加。適當選擇成分的組成物具有高上限溫度、低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大介電各向異性、及適當的彈性常數。
成分B為化合物(2)~化合物(5)。成分C為化合物(6)。成分D為化合物(7)~化合物(13)。成分E為化合物(14)~化合物(16)。對該些成分依次進行說明。
成分B為在右末端具有氫、鹵素或含氟基團的化合物。成分B的較佳例可列舉:化合物(2-1)~化合物(2-16)、化合物(3-1)~化合物(3-113)、化合物(4-1)~化合物(4-49)、化合物(4A-1)~化合物(4A-12)、化合物(4B-1)~化合物(4B-8)、化合物(4C-1)~化合物(4C-4)、化合物(4D-1)~化合物(4D-6)、化合物(5-1)~化合物(5-56)。該些化合物中,R11 及X11 的定義與所述相同。
成分B由於介電各向異性為正,且對熱、光等的穩定性非常優異,故而用於製備TFT、IPS、BP、FFS等模式用組成物的情況。基於組成物的重量,成分B的含量宜為1重量%~99重量%的範圍,較佳為10重量%~97重量%的範圍,更佳為40重量%~95重量%的範圍。該組成物可藉由進而添加化合物(14)~化合物(16)(成分E)來調整黏度。
成分C是右末端基為-C≡N或-C≡C-C≡N的化合物(6)。成分C的較佳例可列舉化合物(6-1)~化合物(6-64)。該些化合物(成分C)中,R12 及X12 的定義與所述相同。
成分C由於介電各向異性為正,且其值大,故而主要用於製備STN模式用、TN模式用、PSA模式用或BP用組成物的情況。藉由添加該成分C,可增大組成物的介電各向異性。成分C具有擴大液晶相的溫度範圍、調整黏度、或調整光學各向異性的效果。成分C亦可用於調整元件的電壓-透過率曲線。
於製備STN模式用或TN模式用組成物的情況下,基於組成物的重量,成分C的含量宜為1重量%~99重量%的範圍,但較佳為10重量%~97重量%的範圍,更佳為40重量%~95重量%的範圍。該組成物可藉由添加成分E來調整液晶相的溫度範圍、黏度、光學各向異性、介電各向異性等。
成分D為化合物(7)~化合物(13)。該些化合物具有如2,3-二氟-1,4-伸苯基般,側位(lateral position)經兩個鹵素取代的苯環。成分D的較佳例可列舉:化合物(7-1)~化合物(7-8)、化合物(8-1)~化合物(8-17)、化合物(9-1)、化合物(10-1)~化合物(10-3)、化合物(11-1)~化合物(11-11)、化合物(12-1)~化合物(12-3)及化合物(13-1)~化合物(13-3)。該些化合物(成分D)中,R13 、R14 及R15 的定義與所述相同。
成分D為介電各向異性為負的化合物。成分D主要用於製備VA模式用或PSA模式用組成物的情況。成分D中,化合物(7)由於是二環化合物,故而主要具有調整黏度、調整光學各向異性、或調整介電各向異性的效果。化合物(8)及化合物(9)由於是三環化合物,故而具有提高上限溫度、增大光學各向異性、或增大介電各向異性的效果。化合物(10)~化合物(13)具有增大介電各向異性的效果。
於製備VA模式用或PSA模式用組成物的情況下,基於組成物的重量,成分D的含量較佳為40重量%以上,更佳為50重量%~95重量%的範圍。於將成分D添加於介電各向異性為正的組成物中的情況下,基於組成物的重量,成分D的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分D,可調整組成物的元件的電壓-透過率曲線。
成分E是兩個末端基為烷基等的化合物。成分E的較佳例可列舉:化合物(13-1)~化合物(13-11)、化合物(14-1)~化合物(14-19)、及化合物(15-1)~化合物(15-7)。該些化合物(成分E)中,R16 及R17 的定義與所述相同。
成分E由於介電各向異性的絕對值小,故而是接近中性的化合物。化合物(14)主要具有調整黏度或調整光學各向異性的效果。化合物(15)及化合物(16)藉由提高上限溫度而具有擴大向列相的溫度範圍的效果、或調整光學各向異性的效果。
若增加成分E的含量,則組成物的介電各向異性減小,但黏度減小。因此,只要滿足元件的臨限電壓的要求值,則含量越多越佳。因此,於製備組成物的情況下,基於組成物的重量,成分E的含量較佳為30重量%以上,更佳為40重量%以上。
組成物(1)的製備是利用使所需的成分在高溫下溶解等方法來進行。根據用途,可於該組成物中添加添加物。添加物的例子為光學活性化合物、可聚合的化合物、聚合起始劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、消泡劑、色素等。此種添加物已為本領域技術人員所熟知,並記載於文獻中。
組成物(1)可更含有至少一種光學活性化合物。光學活性化合物具有藉由使液晶分子中產生螺旋結構來賦予所需的扭轉角(torsion angle)而防止逆扭轉的效果。光學活性化合物的較佳例可列舉下述化合物(K-1)~化合物(K-16)。
組成物(1)添加此種光學活性化合物來調整螺旋間距。若為TFT模式用及TN模式用組成物,則螺旋間距較佳為調整為40 μm~200 μm的範圍。若為STN模式用組成物,則螺旋間距較佳為調整為6 μm~20 μm的範圍。於BTN模式用組成物的情況下,螺旋間距較佳為調整為1.5 μm~4 μm的範圍。出於調整螺旋間距的溫度依存性的目的,亦可添加兩種以上的光學活性化合物。
組成物(1)亦可藉由添加可聚合的化合物而用於PSA模式。可聚合的化合物的例子為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷(oxirane)、氧雜環丁烷)、乙烯基酮等。可聚合的化合物藉由紫外線照射等而聚合。亦可添加光聚合起始劑等起始劑。用於聚合的適當條件、起始劑的適當類型、及適當量已為本領域技術人員所知,並記載於文獻中。可聚合的化合物的較佳例可列舉:化合物(M2-7-1)~化合物(M2-7-3)、化合物(M2-15-1)~化合物(M2-15-8)、化合物(M2-28-1)~化合物(M2-28-3)、化合物(M2-29-1)~化合物(M2-29-2)、化合物(M4-1-1)、化合物(M4-2-1)、化合物(M4-4-1)及化合物(M4-6-1)。
化合物(M2-7-1)~化合物(M2-7-3)、化合物(M2-15-1)~化合物(M2-15-8)、化合物(M2-28-1)~化合物(M2-28-3)、化合物(M2-29-1)~化合物(M2-29-2)、化合物(M4-1-1)、化合物(M4-2-1)、化合物(M4-4-1)及化合物(M4-6-1)中,R25 、R26 、R27 、R28 、R29 、R30 、及R31 獨立地為氫或甲基;v及x獨立地為0或1;t及u獨立地為1~16的整數。L21 、L22 、L23 、L24 、L25 、及L26 獨立地為氫或氟;L27 、及L28 獨立地為氫、氟、或甲基。
抗氧化劑對於維持大電壓保持率有效。抗氧化劑的較佳例可列舉:下述化合物(AO-1)及化合物(AO-2)、易璐諾斯(IRGANOX)415、IRGANOX 565、IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 3114、及IRGANOX 1098(商品名:巴斯夫(BASF)公司)。紫外線吸收劑對於防止上限溫度的下降有效。紫外線吸收劑的較佳例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。具體例可列舉:下述化合物(AO-3)及化合物(AO-4)、帝奴彬(TINUVIN)329、TINUVIN P、TINUVIN 326、TINUVIN 234、TINUVIN 213、TINUVIN 400、TINUVIN 328、TINUVIN 99-2(商品名:巴斯夫(BASF)公司)、及1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane,DABCO)。為了維持大的電壓保持率,較佳為如具有立體阻礙的胺之類的光穩定劑。光穩定劑的較佳例可列舉:下述化合物(AO-5)及化合物(AO-6)、TINUVIN 144、TINUVIN 765、及TINUVIN 770DF(商品名:巴斯夫(BASF)公司)。熱穩定劑亦對於維持大的電壓保持率有效,較佳例可列舉易璐佛斯(IRGAFOS)168(商品名:巴斯夫(BASF)公司)。消泡劑對於防止起泡有效。消泡劑的較佳例為二甲基矽酮油、甲基苯基矽酮油等。
化合物(AO-1)中,R40 為碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、-COOR41 或-CH2 CH2 COOR41 ,R41 為碳數1~20的烷基。化合物(AO-2)中,R42 為碳數1~20的烷基。化合物(AO-5)中,R42 為碳數1~20的烷基;R43 為氫、甲基或O· (氧自由基);環G為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基;z為1、2或3。
組成物(1)若添加部花青素(merocyanine)系、苯乙烯基(styryl)系、偶氮(azo)系、偶氮次甲基(azomethine)系、氧偶氮基(azoxy)系、喹酞酮(quinophthalone)系、蒽醌(anthraquinone)系、四嗪(tetrazine)系等二色性色素,則亦可用於賓主(guest host,GH)模式。
2-2. 具有光學各向同性的液晶相的組成物(1') 2-2-1. 具有光學各向同性的液晶相的組成物的組成 對本發明的具有光學各向同性的液晶相的組成物(1')進行說明。該組成物(1')為包含非手性(achiral)成分T與手性劑的組成物,且為可用於以光學各向同性的液晶相進行驅動的光元件的液晶組成物。非手性成分T包含成分A,所述成分A包含式(1)所表示的化合物及作為附加成分的式(4)所表示的化合物。式(4)的較佳成分為式(4A)~式(4D)所表示的組群。非手性成分T視需要除了成分A以外,亦包含選自式(3)所表示的組群、式(5)所表示的組群、及式(6)所表示的組群中的化合物。液晶組成物為表現出光學各向同性的液晶相的組成物。
式(1)所表示的化合物具有大介電各向異性,因此其含量相對於成分T的總重量而為約0.5重量%~約50重量%,較佳為約1重量%~約30重量%,更佳為約5重量%~約20重量%。 式(4A)~式(4D)所表示的化合物的透明點比較高,且具有大介電各向異性與大折射率各向異性,因此其含量相對於成分T的總重量而為約0.5重量%~約90重量%,較佳為約5重量%~約70重量%,更佳為約10重量%~約50重量%。 式(3)所表示的化合物的黏度小,且具有良好的相容性、大介電各向異性及大折射率各向異性,因此其含量相對於成分T的總重量而為約0.5重量%~約90重量%,較佳為約5重量%~約70重量%,更佳為約10重量%~約50重量%。 式(5)所表示的化合物的透明點高,且具有大介電各向異性與大折射率各向異性,因此其含量相對於成分T的總重量而為約0.5重量%~約90重量%,較佳為約1重量%~約50重量%,更佳為約3重量%~約30重量%。 式(6)所表示的化合物具有尤其大的介電各向異性與尤其大的折射率各向異性,因此其含量相對於成分T的總重量而為約0.5重量%~約90重量%,較佳為約1重量%~約50重量%,更佳為約3重量%~約30重量%。 相對於液晶組成物的總重量,較佳為包含約1重量%~約40重量%的手性劑,尤佳為包含約3重量%~約25重量%的手性劑,最佳為包含約5重量%~約15重量%的手性劑。於該些範圍內含有手性劑的液晶組成物容易具有光學各向同性的液晶相而較佳。 液晶組成物中所含有的手性劑可為一種,亦可為兩種以上。
2-2-2. 手性劑 光學各向同性的液晶組成物所含有的手性劑為光學活性化合物,手性劑較佳為扭轉力(螺旋扭轉力(Helical Twisting Power))大的化合物。關於扭轉力大的化合物,可減少為了獲得所期望的間距而所需的添加量,故而抑制驅動電壓的上升,於實用方面有利。具體而言,較佳為下述式(K21)~式(K27)所表示的化合物。
式(K21)~式(K27)中, RK 分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S、或碳數1~12的烷基,RK 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、或-OCO-取代,RK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代,RK 中的至少一個氫可經氟或氯取代; 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、或鹵代烷基取代,環的-CH2 -可經-O-、-S-或-NH-取代,-CH=可經-N=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、或鹵代烷基取代,該烷基中的-CH2 -可經-O-、-S-或-NH-取代,-CH=可經-N=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-取代,ZK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代,ZK 中的至少一個氫可經鹵素取代; 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。
該些中,液晶組成物中所添加的手性劑更佳為式(K22)所包含的式(K22-1)~式(K22-8)、式(K24)所包含的式(K24-1)~式(K24-6)、式(K25)所包含的式(K25-1)~式(K25-3)、式(K26)所包含的式(K26-1)~式(K26-6)及式(K27)所包含的式(K27-1)~式(K27-3),尤佳為式(K24-1)~式(K24-6)、式(K25-1)~式(K25-3)及式(K26-1)~式(K26-6)。
式中,RK 獨立地為碳數3~10的烷基,與環鄰接的該烷基中的-CH2 -可經-O-取代,烷基中或烷基中的與環鄰接的-CH2 -經-O-取代的基團中的任意的-CH2 -可經-CH=CH-取代。
2-2-3. 光學各向同性的液晶相 所謂液晶組成物具有光學各向同性,是指從宏觀來看液晶分子排列為各向同性,因此顯示出光學各向同性,但從微觀來看存在液晶秩序。「基於液晶組成物從微觀來看所具有的液晶秩序的間距(以下,有時稱為間距)」較佳為700 nm以下,尤佳為500 nm以下,最佳為350 nm以下。
此處,所謂「非液晶各向同性相」,為通常所定義的各向同性相,即為如下的各向同性相,其為無序相,即便生成局部的序參數並非零的區域,其原因亦取決於波動。例如,於向列相的高溫側表現出的各向同性相在本說明書中相當於非液晶各向同性相。亦對本說明書中的手性的液晶適用同樣的定義。而且,本說明書中所謂「光學各向同性的液晶相」,表示並非表現出波動而是表現出光學各向同性的液晶相的相,例如表現出小板組織的相(狹義的藍相)為其一例。
本發明的光學各向同性的液晶組成物中,為光學各向同性的液晶相,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的液晶相稱為光學各向同性的液晶相。即,藍相包含於光學各向同性的液晶相中。
通常,藍相被分類為藍相I、藍相II、藍相III這三種,該些三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的晶格面的布拉格反射(Bragg reflection)所引起的兩種以上的繞射光。通常於非液晶各向同性相與手性向列相之間觀測到藍相。
所謂光學各向同性的液晶相未顯示兩種顏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,大致一面為單色。於未顯示兩種顏色以上的繞射光的光學各向同性的液晶相中,甚至不需要顏色的明暗於面內為均勻。
未顯示兩種顏色以上的繞射光的光學各向同性的液晶相具有抑制由布拉格反射所導致的反射光強度,或向低波長側偏移的優點。 另外,於反射可見光的光的液晶材料中,在用作顯示元件的情況下,有時色調(tint)成為問題,但於未顯示兩種顏色以上的繞射光的液晶中,由於反射波長進行低波長偏移,因此可以較狹義的藍相(表現出小板組織的相)更長的間距來使可見光的反射消失。
本發明的光學各向同性的液晶組成物可將手性劑添加於具有向列相的組成物中而獲得。此時,手性劑較佳為以間距為700 nm以下之類的濃度來添加。此外,具有向列相的組成物包含式(1)所表示的化合物及視需要的其他成分。另外,本發明的光學各向同性的液晶組成物亦可將手性劑添加於具有手性向列相、且不具有光學各向同性的液晶相的組成物中而獲得。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式(1)所表示的化合物、光學活性化合物及視需要的其他成分。此時,光學活性化合物由於並未表現出光學各向同性的液晶相,因此較佳為以間距為700 nm以上之類的濃度來添加。此處,所添加的光學活性化合物可使用所述扭轉力大的化合物即式(K21)~式(K27),更佳為可使用式(K22-1)~式(K22-8)、式(K24-1)~式(K24-6)、式(K25-1)~式(K25-3)、式(K26-1)~式(K26-6)或式(K27-1)~式(K27-3)所表示的化合物。另外,所添加的光學活性化合物亦可為扭轉力並不那麼大的化合物。此種光學活性化合物可列舉以向列相進行驅動的元件(TN方式、STN方式等)用的液晶組成物中所添加的化合物。
扭轉力並不那麼大的光學活性化合物的例子可列舉上式的光學活性化合物(K-1)~光學活性化合物(K-16)。
此外,本發明的光學各向同性的液晶組成物的溫度範圍可藉由將手性劑添加於向列相或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,使其表現出光學各向同性的液晶相而擴大。例如,將透明點高的液晶性化合物與透明點低的液晶性化合物混合,以廣溫度範圍製備向列相與各向同性相的共存溫度範圍廣的液晶組成物,並於其中添加手性劑,藉此可以廣溫度範圍來製備表現出光學各向同性的液晶相的組成物。
向列相或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的差為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的差為3℃~150℃的液晶組成物。
光學各向同性的液晶相中,若對本發明的液晶介質施加電場,則會產生電致雙折射,但未必需要克爾效應。 由於間距越長而光學各向同性的液晶相中的電致雙折射越大,故而只要滿足其他光學特性(透過率、繞射波長等)的要求,調整手性劑的種類與含量,將間距設定得長,藉此可增大電致雙折射。
2-2-4. 光學各向同性的液晶組成物中可含有的其他成分 本發明的光學各向同性的液晶組成物可於不對所述組成物的特性造成影響的範圍內進而添加高分子物質等其他化合物。本發明的液晶組成物除了高分子物質以外,例如亦可含有二色性色素、光致變色(photochromic)化合物。二色性色素的例子可列舉:部花青素系、苯乙烯基系、偶氮系、偶氮次甲基系、氧偶氮基系、喹酞酮系、蒽醌系、四嗪系等。
2-2-5. 光學各向同性的高分子/液晶複合材料 對本發明的光學各向同性的高分子/液晶複合材料進行說明。光學各向同性的高分子/液晶複合材料為包含式(1)所表示的化合物及手性劑的液晶組成物與高分子的複合材料,顯示出光學各向同性。該材料可用於以光學各向同性的液晶相進行驅動的光元件。此種高分子/液晶複合材料例如包含項[9]~項[16]所述的液晶組成物(液晶組成物(交聯液晶(Crosslinked Liquid Crystalline,CLC)))與高分子。
本發明的所謂「高分子/液晶複合材料」,只要為包含液晶材料與高分子化合物的兩者的複合材料,則並無特別限定,但可為高分子的一部分或全部未溶解於液晶材料的狀態,亦可為高分子與液晶材料進行相分離的狀態。此外,本說明書中,只要未特別提及,則向列相是指不包含手性向列相的狹義上的向列相。
本發明的較佳態樣的光學各向同性的高分子/液晶複合材料可以廣溫度範圍表現出光學各向同性的液晶相。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較佳地用於顯示元件等光元件等中。
2-2-6. 高分子 本發明的複合材料亦可將光學各向同性的液晶組成物、與預先進行聚合所獲得的高分子混合來製造,但較佳為藉由成為高分子材料的低分子量的單體、大分子單體、寡聚物等(以下,統稱為「單體等」)與液晶組成物CLC混合後,於該混合物中進行聚合反應來製造。於本案說明書中,將包含單體等與液晶組成物的混合物稱為「聚合性單體/液晶混合物」。「聚合性單體/液晶混合物」中,視需要亦可於不損及本發明的效果的範圍內,包含後述的聚合起始劑、硬化劑、觸媒、穩定劑、二色性色素、或光致變色化合物等。例如,本案發明的聚合性單體/液晶混合物中,亦可視需要相對於聚合性單體100重量份而含有0.1重量份~20重量份的聚合起始劑。
聚合溫度較佳為高分子/液晶複合材料顯示出高透明性與各向同性的溫度。更佳為於單體與液晶材料的混合物表現出各向同性相或藍相的溫度下、且以各向同性相或光學各向同性的液晶相結束聚合。即,較佳為設為聚合後高分子/液晶複合材料實質上不使較可見光線更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。
構成本發明的複合材料的高分子的原料例如可使用低分子量的單體、大分子單體、寡聚物,本說明書中,高分子的原料單體是以包含低分子量的單體、大分子單體、寡聚物等的含義使用。另外,所獲得的高分子較佳為具有三維交聯結構,因此較佳為使用具有兩個以上的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,可列舉:丙烯醯基、甲基丙烯醯基、縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁基、乙烯基等,但就聚合速度的觀點而言,較佳為丙烯醯基及甲基丙烯醯基。高分子的原料單體中,若於單體中含有10重量%以上的具有兩個以上的為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與各向同性,故較佳。 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,關於高分子的原料單體,可於其一部分或全部使用具有液晶原部位的原料單體。
2-2-7. 具有液晶原部位的單官能性・二官能性單體 具有液晶原部位的單官能性單體、或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)或式(M2)所表示的化合物。
RMA -YM -(AM -ZM )m1 -AM -YM -RMB (M1) RMA -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-取代,該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代,該些烷基中,該烷基中的至少一個-CH2 -經-O-、-S-、-COO-、或-OCO-取代的基團中,或該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -經-CH=CH-或-C≡C-取代的基團中的至少一個氫可經鹵素或-C≡N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、或碳數2~21的炔基。特佳的RMA 為-C≡N、碳數1~20的烷基、或碳數1~19的烷氧基。
化合物(M1)及化合物(M2)中,RM B 分別獨立地為式(M3-1)~式(M3-7)所表示的聚合性基的任一個。
此處,式(M3-1)~式(M3-7)中的Rd 分別獨立地為氫、鹵素、或碳數1~5的烷基,該些烷基中,至少一個氫可經鹵素取代。較佳的Rd 為氫、鹵素、或甲基。特佳的Rd 為氫、氟、或甲基。 另外,式(M3-2)~式(M3-4)、及式(M3-7)較佳為利用自由基聚合來聚合。式(M3-1)、式(M3-5)、及式(M3-6)較佳為利用陽離子聚合來聚合。均為如下情況:若於反應系內產生少量的自由基或陽離子活性種,則聚合開始。可出於加快活性種的產生的目的而使用聚合起始劑。例如於產生活性種時可使用光或熱。
化合物(M1)及化合物(M2)中,AM 分別獨立地為芳香族性或非芳香族性的5員環、6員環、或碳數9以上的縮合環,但環中的-CH2 -可經-O-、-S-、-NH-、或-NCH3 -取代,環中的-CH=可經-N=取代,環上的氫原子可經鹵素、碳數1~5的烷基、或鹵化烷基取代。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、或雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基,該些環中至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-CH=可經-N=取代,該些環中至少一個氫可經鹵素、碳數1~5的烷基、或碳數1~5的鹵化烷基取代。 考慮到化合物的穩定性,氧與氧未鄰接的-CH2 -O-CH2 -O-優於氧與氧鄰接的-CH2 -O-O-CH2 -。硫中亦同樣。
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、或嘧啶-2,5-二基。此外,所述1,4-伸環己基及1,3-二噁烷-2,5-二基的立體構型中反式優於順式。 2-氟-1,4-伸苯基與3-氟-1,4-伸苯基在結構上相同,故而後者未例示。該規則亦可應用於2,5-二氟-1,4-伸苯基與3,6-二氟-1,4-伸苯基的關係等中。
化合物(M1)及化合物(M2)中,YM 分別獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,該些伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、或-S-取代,該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或-OCO-取代。較佳的YM 為單鍵、-(CH2 )m2 -、-O(CH2 )m2 -、或-(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 -、或-(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-。
化合物(M1)及化合物(M2)中,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 -、或-CF2 O-。
化合物(M1)及化合物(M2)中,m1為1~6的整數。較佳的m1為1~3的整數。當m1為1時,為具有兩個6員環等環的二環化合物。當m1為2與3時,分別為三環化合物與四環化合物。例如,當m1為1時,兩個AM 可相同,或亦可不同。另外,例如當m1為2時,三個AM (或兩個ZM )可相同,或亦可不同。當m1為3~6時亦同樣。RMA 、RMB 、Rd 、ZM 、AM 、及YM 亦同樣。
化合物(M1)及化合物(M2)可包含較天然存在比的量更多的2 H(氘)、13 C等同位素而具有同樣的特性,故可較佳地使用。
化合物(M1)及化合物(M2)的尤佳例分別為化合物(M1-1)~化合物(M1-41)、及化合物(M2-1)~化合物(M2-29)。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)及式(M2)的該些相同。
對化合物(M1-1)~化合物(M1-41)及化合物(M2-1)~化合物(M2-29)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取代的1,4-伸苯基。部分結構(a4)表示9位的氫可經甲基取代的茀。
高分子的原料單體視需要可使用不具有所述液晶原部位的單體、及具有液晶原部位的單體(M1)、以及單體(M2)以外的聚合性化合物。
出於將本發明的高分子/液晶複合材料的光學各向同性最佳化的目的,亦可使用具有液晶原部位且具有三個以上的聚合性官能基的單體。具有液晶原部位且具有三個以上的聚合性官能基的單體可較佳地使用公知的化合物,例如為化合物(M4-1)~化合物(M4-6),更具體的例子可列舉日本專利特開2000-327632號公報、日本專利特開2004-182949號公報、及日本專利特開2004-59772號公報中所記載的化合物。其中,(M4-1)~(M4-6)中,RMB 、ZM 、YM 、及(F)與所述表示相同的定義。
2-2-8. 不具有液晶原部位且具有為聚合性的官能基的單體 不具有液晶原部位且具有為聚合性的官能基的單體例如可列舉:碳數1~30的直鏈或分支丙烯酸酯、碳數1~30的直鏈或分支二丙烯酸酯等,具有三個以上的聚合性官能基的單體可列舉:丙三醇・丙氧化物(1PO/OH)三丙烯酸酯、季戊四醇・丙氧化物・三丙烯酸酯、季戊四醇・三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷・乙氧化物・三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷・丙氧化物・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。
2-2-9. 聚合起始劑 構成本發明的複合材料的高分子的製造中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,注冊商標)1173及4265(均為商品名,日本巴斯夫(BASF JAPAN)(股)),豔佳固(IRGACURE,注冊商標)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))等。
熱自由基聚合中可使用的利用熱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(2,2'-Azobisisobutyric acid dimethyl,MAIB)、過氧化二-第三丁酯(di-t-butyl peroxide,DTBPO)、偶氮雙異丁腈(Azodiisobutyronitrile,AIBN)、偶氮雙環己烷甲腈(Azobis Cyclohexane carbonitrile,ACN)等。
光陽離子聚合中可使用的光陽離子聚合起始劑可列舉:二芳基碘鎓鹽(以下,稱為「Diaryliodonium Salt,DAS」)、三芳基硫鎓鹽(以下,稱為「Triarylsulfonium Salt,TAS」)等。
DAS可列舉:四氟硼酸二苯基碘鎓鹽、六氟磷酸二苯基碘鎓鹽、六氟砷酸二苯基碘鎓鹽、三氟甲磺酸二苯基碘鎓鹽、三氟乙酸二苯基碘鎓鹽、對甲苯磺酸二苯基碘鎓鹽、四(五氟苯基)硼酸二苯基碘鎓鹽、四氟硼酸4-甲氧基苯基苯基碘鎓鹽、六氟磷酸4-甲氧基苯基苯基碘鎓鹽、六氟砷酸4-甲氧基苯基苯基碘鎓鹽、三氟甲磺酸4-甲氧基苯基苯基碘鎓鹽、三氟乙酸4-甲氧基苯基苯基碘鎓鹽、對甲苯磺酸4-甲氧基苯基苯基碘鎓鹽等。
亦可藉由將噻噸酮、吩噻嗪、氯噻噸酮、氧雜蒽酮、蒽、二苯基蒽、紅螢烯等光增感劑添加於DAS中而進行高感度化。
TAS可列舉:四氟硼酸三苯基硫鎓鹽、六氟磷酸三苯基硫鎓鹽、六氟砷酸三苯基硫鎓鹽、三氟甲磺酸三苯基硫鎓鹽、三氟乙酸三苯基硫鎓鹽、對甲苯磺酸三苯基硫鎓鹽、四(五氟苯基)硼酸三苯基硫鎓鹽、四氟硼酸4-甲氧基苯基二苯基硫鎓鹽、六氟磷酸4-甲氧基苯基二苯基硫鎓鹽、六氟砷酸4-甲氧基苯基二苯基硫鎓鹽、三氟甲磺酸4-甲氧基苯基二苯基硫鎓鹽、三氟乙酸4-甲氧基苯基二苯基硫鎓鹽、對甲苯磺酸4-甲氧基苯基二苯基硫鎓鹽等。
光陽離子聚合起始劑的具體的商品名的例子為:希樂固(Cyracure,注冊商標)UVI-6990、Cyracure UVI-6974、CyracureUVI-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,注冊商標)250(商品名,日本巴斯夫(BASF JAPAN)(股)),UV-9380C(商品名,GE東芝矽酮(股))等。
2-2-10. 硬化劑等 構成本發明的複合材料的高分子的製造中,除了所述單體等及聚合起始劑以外,亦可進而添加一種或兩種以上的其他較佳的成分,例如硬化劑、觸媒、穩定劑等。
硬化劑通常可使用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可列舉: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。胺系硬化劑的例子可列舉:二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、間二甲苯二胺、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、3,3'-二甲基-4,4'-二胺基環己基甲烷(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等。
酚醛清漆樹脂系硬化劑的例子可列舉:苯酚酚醛清漆樹脂、雙苯酚酚醛清漆樹脂等。咪唑系硬化劑可列舉: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・偏苯三甲酸酯等。
酸酐系硬化劑的例子可列舉: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等。
另外,進而可使用用以促進具有縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁基的聚合性化合物與硬化劑的硬化反應的硬化促進劑。硬化促進劑例如可列舉: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、硼酸三苯酯等硼化合物等。該些硬化促進劑可單獨使用或者混合使用兩種以上。
另外,例如為了防止儲存中的不期望的聚合,較佳為添加穩定劑。穩定劑可使用本領域技術人員所熟知的所有化合物。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 hydroxy toluene,BHT)等。
2-2-9. 液晶組成物等的含有率 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為複合材料可表現出光學各向同性的液晶相的範圍,則較佳為含有率盡可能高。其原因在於:液晶組成物的含有率越高,本發明的複合材料的電致雙折射值越大。
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%~95重量%,特佳為65重量%~95重量%。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5重量%~40重量%,特佳為5重量%~35重量%。
2-2-11. 高分子/液晶複合材料中可含有的其他成分 本發明的高分子/液晶複合材料亦可於不損及本發明的效果的範圍內含有例如二色性色素、光致變色化合物。 以下,藉由實施例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,只要無特別說明,「%」是指「重量%」。
3. 液晶顯示元件 組成物(1)可用於具有PC模式、TN模式、STN模式、OCB模式、PSA模式等運作模式,且以主動矩陣(active matrix,AM)方式來驅動的液晶顯示元件。組成物(1)亦可用於具有PC模式、TN模式、STN模式、OCB模式、VA模式、IPS模式等運作模式,且以被動矩陣(passive matrix,PM)方式來驅動的液晶顯示元件。該些AM方式及PM方式的元件亦可應用於反射型、透過型、半透過型的任一種類型。
組成物(1)亦可用於將向列液晶進行微膠囊化(microencapsulation)而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase,NCAP)元件、於液晶中形成三維網狀高分子來製作的聚合物分散型液晶顯示元件(polymer dispersed liquid crystal display,PDLCD)、聚合物網絡液晶顯示元件(polymer network liquid crystal display,PNLCD)。
聚合物網絡液晶顯示元件(PNLCD)的例子為以包含液晶組成物或高分子/液晶複合材料(以下,有時將本發明的液晶組成物及高分子/液晶複合材料統稱而稱為液晶介質)的光學各向同性的液晶相進行驅動的光元件。 當不施加電場時,液晶介質為光學各向同性,但若施加電場,則液晶介質產生光學各向異性,可利用電場進行光調變。 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中,自左側延伸的電極1與自右側延伸的電極2交替地配置的結構。於在電極1與電極2之間存在電位差的情況下,於圖1所示之類的梳型電極基板上,若著眼於一根電極,則可提供圖式上的上方向與下方向兩個方向的電場存在的狀態。 [實施例]
藉由實施例對本發明進一步進行詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。
4-1. 化合物(1)的實施例 化合物(1)是利用下述程序來合成。所合成的化合物是藉由核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析等方法來鑑定。化合物的物性是利用下述記載的方法來測定。
NMR分析 測定時使用布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)公司製造的DRX-500。1 H-NMR的測定中,使試樣溶解於CDCl3 等氘化溶媒中,於室溫下以500 MHz、累計次數為16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。19 F-NMR的測定中,使用CFCl3 作為內部標準,以累計次數24次來進行。核磁共振波譜的說明中,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),quin是指五重峰(quintet),sex是指六重峰(sextet),m是指多重峰(multiplet),br是指寬峰(broad)。
測定試樣 當測定相結構及轉變溫度時,使用液晶性化合物其本身作為試樣。當測定向列相的上限溫度、黏度、光學各向異性、介電各向異性等物性時,使用將化合物混合於母液晶中來製備的組成物作為試樣。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試樣的情況下,以如下方式進行測定。將化合物15重量%與母液晶85重量%混合來製備試樣。根據該試樣的測定值,依據以下式子所表示的外推法(extrapolation method),計算外推值,並記載該值。   〈外推值〉=(100×〈試樣的測定值〉-〈母液晶的重量%〉×〈母液晶的測定值〉)/〈化合物的重量%〉
於即便化合物與母液晶的比例為該比例,結晶(或層列相)亦於25℃下析出的情況下,將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,以結晶(或層列相)於25℃下不會析出的比例來測定試樣的物性。此外,只要無特別說明,則化合物與母液晶的比例為15重量%:85重量%。
母液晶是使用下述母液晶(i)。將母液晶(i)的成分的比例以重量%表示。
測定方法 物性的測定是利用下述方法來進行。該些方法大多是社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association;以下簡稱為JEITA)所審議製定的JEITA規格(JEITA·ED-2521B)中所記載的方法、或將其修飾而成的方法。用於測定的TN元件上未安裝TFT。
(1)相結構 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,一邊以3℃/min的速度進行加熱,一邊利用偏光顯微鏡來觀察相狀態及其變化,來確定相的種類。
(2)轉變溫度(℃) 測定時使用珀金埃爾默(Perkin Elmer)公司製造的示差掃描熱量計Diamond DSC系統、或SSI奈米技術(SSI Nanotechnology)公司製造的高感度示差掃描熱量計X-DSC7000。以3℃/min的速度升溫降溫,藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰值、或發熱峰值的起始點,決定轉變溫度。有時將化合物自固體轉變為層列相、向列相等液晶相的溫度簡稱為「液晶相的下限溫度」。有時將化合物自液晶相轉變為各向同性液體的溫度簡稱為「透明點」。
以下,結晶表示為C,進而於對結晶加以區別的情況下,分別表示為C1 或C2 。另外,層列相表示為Sm,向列相表示為N。液體(各向同性)表示為I。層列相中,於對層列B相、或層列A相加以區別的情況下,分別表示為SmB、或SmA。手性向列相表示為N*。BP表示藍相或光學各向同性的液晶相。有時以(N*+I)、(N*+BP)的形式來表述2相的共存狀態。具體而言,(N*+I)表示各個非液晶各向同性相與手性向列相共存的相,(N*+BP)表示BP相或光學各向同性的液晶相與手性向列相共存的相。Un表示並非光學各向同性的未確認的相。關於相轉變溫度的表述,例如所謂「C 50.0 N 100.0 I」,表示自結晶至向列相的相轉變溫度(CN)為50.0℃,自向列相至液體的相轉變溫度(NI)為100.0℃。其他表述亦同樣。
(3)低溫相容性 製備以化合物的比例成為20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、及1重量%的方式將母液晶與化合物混合而成的試樣,將試樣放入玻璃瓶中。將該玻璃瓶在-10℃或-20℃的冷凍機中保管一定時間後,觀察結晶或層列相是否析出。
(4)向列相的上限溫度(TNI 或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℃/min的速度加熱。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」。當試樣為化合物與母液晶的混合物時,以TNI 的記號表示。當試樣為化合物與成分B等的混合物時,以NI的記號表示。
(5)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℃的冷凍機中保管10日後,觀察液晶相。例如,當試樣於-20℃下為向列相的狀態而於-30℃下變化為結晶或層列相時,將TC 記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(6)黏度(體積黏度;η;於20℃下測定;mPa·s) 測定時使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計。
(7)黏度(旋轉黏度;γ1;於25℃下測定;mPa·s) 測定依據M. Imai等人的《分子晶體與液晶》(Molecular Crystals and Liquid Crystals)第259卷第37頁(1995)中所記載的方法。於扭轉角(twist angle)為0°,而且兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5 μm的TN元件中放入試樣。對該元件在16 V至19.5 V的範圍內以0.5 V為單位階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後,以施加僅一個矩形波(矩形脈衝;0.2秒)與不進行施加(2秒)的條件反覆施加。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)。根據該些測定值與M. Imai等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所必需的介電各向異性的值是使用測定該旋轉黏度的元件,以下述所記載的方法來求出。
(8)光學各向異性(折射率各向異性;於25℃下測定;Δn) 使用波長為589 nm的光,利用在目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計(abbe refractometer)來進行測定。將主稜鏡的表面向一個方向摩擦後,將試樣滴加至主稜鏡上。折射率(n∥)是在偏光的方向與摩擦的方向平行時測定。折射率(n⊥)是在偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定。光學各向異性(Δn)的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
(9)介電各向異性(Δε;於25℃下測定) 於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為9 μm,而且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(10 V,1 kHz),2秒後測定液晶分子的長軸方向的介電常數(ε∥)。對該元件施加正弦波(0.5 V,1 kHz),2秒後測定液晶分子的短軸方向中的介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
(10)彈性常數(K;於25℃下測定;pN) 測定時使用橫河·惠普(Yokogawa·Hewlett-Packard)股份有限公司製造的HP4284A型LCR計。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20 μm的水平配向元件中放入試樣。對該元件施加0伏特至20伏特電荷,測定靜電電容及施加電壓。使用「液晶裝置手冊」(日刊工業新聞社)第75頁的式(2.98)、式(2.101),將所測定的靜電電容(C)及施加電壓(V)的值進行擬合(fitting),由式(2.99)獲得K11 及K33 的值。其次,在第171頁的式(3.18)中,使用剛才求出的K11 及K33 的值來算出K22 。彈性常數K是由以所述方式求出的K11 、K22 、及K33 的平均值來表示。
(11)臨限電壓(Vth;於25℃下測定;V) 測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為約0.45/Δn(μm),且扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對該元件施加的電壓(32 Hz,矩形波)是以0.02 V為單位自0 V階段性地增加至10 V。此時,自垂直方向對元件照射光,測定透過元件的光量。製成當該光量達到最大時透過率為100%,且當該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是以透過率達到90%時的電壓來表示。
(12)電壓保持率(VHR-1;於25℃下測定;%) 測定中使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜,而且兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5 μm。該元件在放入試樣後,利用以紫外線硬化的黏接劑來密封。對該元件於25℃下施加脈衝電壓(5 V,60微秒)來進行充電。利用高速電壓計在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。電壓保持率是以面積A相對於面積B的百分率來表示。
(13)電壓保持率(VHR-2;於80℃下測定;%) 除了於80℃下測定以外,以與VHR-1同樣的方法求出電壓保持率(VHR-2)。
(14)間距(P;於25℃下測定;nm) 間距長度是利用選擇反射來測定(「液晶便覽」第196頁2000年發行,丸善)。對於選擇反射波長λ,關係式〈n〉p/λ=1成立。此處,〈n〉表示平均折射率,以下式來提供。〈n〉={(n 2 +n 2 )/2}1/2 。選擇反射波長是藉由顯微分光光度計(日本電子(股),商品名MSV-350)來測定。藉由將所獲得的反射波長除以平均折射率來求出間距。於較可見光更長的波長區域具有反射波長的膽固醇型液晶(cholesteric liquid crystal)的間距在光學活性化合物濃度低的區域與光學活性化合物的濃度的倒數成正比,由此測定數點於可見光區域具有選擇反射波長的液晶的間距長度,並利用直線外推法來求出所述間距。「光學活性化合物」相當於本發明中的手性劑。
原料 索爾米克斯(solmix)A-11(商品名)為乙醇(85.5%)、甲醇(13.4%)及異丙醇(1.1%)的混合物,自日本酒精銷售(股)獲取。
[實施例1] 2-(4-(二氟-((2,3',4',5'-四氟-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.148)的合成將合成流程示於下圖。
第1步驟 於氮氣環境下,將甲烷三羧酸三乙酯(0.90 g,8.5 mmol)、對甲苯磺酸一水合物(0.05 g,0.25 mmol)、丙酮(27 ml)放入反應容器中,於室溫下攪拌12小時。於反應混合物中添加三乙基胺,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法進行純化而獲得化合物(S102)(1.1 g,7.8 mmol;91%)。
第2步驟 於氮氣環境下,將第1步驟所獲得的化合物(S102)(1.1 g,7.8 mmol)、氫化鈉(60%;0.47 g,11.7 mmol)、THF(11 ml)放入反應容器中,於室溫下攪拌30分鐘。向其中添加1-碘乙烷(3.6 g,23.4 mmol),於室溫下攪拌5小時。將反應混合物注入至純水中,並藉由乙酸乙酯對水層進行萃取。將一起產生的有機層以純水、飽和食鹽水進行清洗後,以硫酸鎂進行乾燥,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法進行純化而獲得化合物(S103)(0.95 g,5.4 mmol;70%)。
第3步驟 於氮氣環境下,將第2步驟所獲得的化合物(S103)(0.95 g,5.4 mmol)、對甲苯磺酸一水合物(0.1 g,0.54 mmol)、甲醇(4.7 ml)放入反應容器中,於室溫下攪拌12小時。於反應混合物中添加三乙基胺,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法進行純化而獲得化合物(S104)(0.62 g,4.6 mmol;84%)。
第4步驟 於氮氣環境下,將第3步驟所獲得的化合物(S104)(0.62 g,4.6 mmol)、4-(二氟((2,3',4',5'-四氟-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)-3,5-二氟苯甲醛(2.0 g,4.6 mmol)、對甲苯磺酸一水合物(0.06 g,0.32 mmol)、硫酸鈣(0.6 g,4.5 mmol)、甲苯(6 ml)、環丙烷(6 ml)放入反應容器中,加熱回流3小時。將反應混合物恢復至室溫後,注入至純水中,藉由甲苯對水層進行萃取。將一起產生的有機層以純水、飽和食鹽水進行清洗後,以硫酸鎂進行乾燥,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法及再結晶進行純化而獲得化合物(No.148)(0.95 g,1.7 mmol;37%)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.34 (dd, 1H, J=8.4 Hz, 8.4 Hz), 7.19-7.10 (m, 6H), 5.39 (s, 1H), 4.28 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.8 Hz), 3.74 (dd, 2H, J=11.8 Hz, 11.8 Hz), 3.45 (q, 2H, J=7.0 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.8 Hz), 2.43 (m, 1H), 1.19 (t, 3H, J=7.0 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -61.43 (t, 2F, J=28.5 Hz), -111.47 (dt, 2F, J=11.3 Hz, 28.5 Hz), -114.86 (dd, 1F, J=8.5 Hz, 10.6 Hz), -134.71 (dd, 2F, J=9.4 Hz, 21.4 Hz), -161.72 (tt, 1F, J=6.7 Hz, 21.4 Hz).
化合物(No.148)的物性如下所述。 附注的資料是依據所述方法而求出。當測定轉變溫度時,使用化合物其本身作為試樣。當測定上限溫度(TNI )、黏度(η)、光學各向異性(Δn)及介電各向異性(Δε)時,使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 64.7 N 64.7 I. TNI =43;η=70 mPa・s;Δn=0.117;Δε=54.57.
[實施例2] 5-(丁氧基甲基)-2-(4-(二氟-((2,3',4'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-1,3-二噁烷(No.142)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.142)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.38-7.32 (m, 2H), 7.25-7.10 (m, 2H), 7.17-7.09 (m, 4H), 5.39 (s, 1H), 4.28 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.8 Hz), 3.74 (dd, 2H, J=11.8 Hz, 11.8 Hz), 3.38 (t, 2H, J=6.6 Hz), 3.27 (d, 2H, J=5.8 Hz), 2.43 (m, 1H), 1.57-1.50 (m, 2H), 1.36 (dq, 2H, J=7.5 Hz, 7.5 Hz), 0.93 (t, 3H, J=7.5 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -61.40 (t, 2F, J=28.4 Hz), -110.48 (dt, 2F, J=10.6 Hz, 28.4 Hz), -115.14 (dd, 1F, J=8.5 Hz, 10.6 Hz), -137.97--138.07 (m, 1F), -139.25--139.35 (m, 1F).
化合物(No.142)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 46.6 I. TNI =38.4;η=72.6 mPa・s;Δn=0.1037;Δε=35.8.
[實施例3] 5-(丁氧基甲基)-2-(4'-((3,4-二氟苯氧基)二氟甲基)-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-1,3-二噁烷(No.124)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.124)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.42 (dd, 1H, J=8.1[8.1 Hz], 8.1 Hz), 7.39-7.34 (m, 2H), 7.22-7.13 (m, 4H), 7.18-7.03 (m, 1H), 5.45 (s, 1H), 4.30 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.77 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.39 (t, 2H, J=6.5 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.47 (m, 1H), 1.58-1.51 (m, 2H), 1.37 (dq, 2H, J=7.5 Hz, 7.5 Hz), 0.93 (t, 3H, J=7.4 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -61.94 (t, 2F, J=28.2 Hz), -111.10 (dt, 2F, J=11.8 Hz, 28.2 Hz), -117.30 (dd, 1F, J=8.3 Hz, 10.6 Hz), -134.77--134.88 (m, 1F), -140.88--140.11 (m, 1F).
化合物(No.124)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 43.1 N 61.8 I. TNI =61.0;η=82.6 mPa・s;Δn=0.117;Δε=36.97.
[實施例4] 5-(乙氧基甲基)-2-(2,3',4',5'-四氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-1,3-二噁烷(No.12)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.12)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.39-7.31 (m, 3H), 7.20-7.13 (m, 2H), 5.45 (s, 1H), 4.30 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.77 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.45 (q, 2H, J=6.9 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.47 (m, 1H), 1.20 (t, 3H, J=6.9 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -111.09 (dd, 1F, J=7.1 Hz, 8.7 Hz), -134.97 (dd, 1F, J=8.7 Hz, 21.3 Hz), -161.98 (dt, 1F, J=8.7 Hz, 21.3 Hz).
化合物(No.12)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 49.8 SB 53.2 I. TNI =4.4;η=65.7 mPa・s;Δn=0.084;Δε=37.43.
[實施例5] 2-(4-(二氟-(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.44)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.44)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.14 (d, 2H, J=10.0 Hz), 6.95 (dd, 2H, J=5.9 Hz, 7.6 Hz), 5.38 (s, 1H), 4.28 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.74 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.45 (q, 2H, J=6.9 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.43 (m, 1H), 1.19 (t, 3H, J=6.9 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -62.29 (t, 2F, J=28.5 Hz), -111.66 (dt, 2F, J=11.0 Hz, 28.5 Hz), -132.99 (dd, 2F, J=9.4 Hz, 21.4 Hz), -163.70 (tt, 1F, J=6.7 Hz, 21.4 Hz).
化合物(No.44)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 63.4 I. TNI =-32.3;η=40.0 mPa・s;Δn=0.050;Δε=42.57.
[實施例6] 5-(乙氧基甲基)-2-(2,3',3'',4'',5''-五氟-[1,1':4',1''-聯三苯]-4-基)-1,3-二噁烷(No.75)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.75)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.49-7.32 (m, 6H), 7.25-7.19 (m, 2H), 5.46 (s, 1H), 4.31 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.77 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.46 (q, 2H, J=7.0 Hz), 3.29 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.48 (m, 1H), 1.20 (t, 3H, J=7.0 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -117.85 (dd, 1F, J=8.5 Hz, 11.5 Hz), -118.08 (dd, 1F, J=8.0 Hz, 12.5 Hz), -134.78 (dd, 1F, J=8.6 Hz, 21.3 Hz), -161.78 (tt, 1F, J=6.6 Hz, 21.3 Hz).
化合物(No.75)的物性如下所述。 使用化合物(5重量%)與母液晶(A)(95重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 113.6 SB 150.7 N 166.4 I. TNI =113.7;η=81.1 mPa・s;Δn=0.177;Δε=41.8.
[實施例7] 2-(4'-(二氟-(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-3',5'-二氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.122)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.122)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.61 (d, 2H, J=8.5 Hz), 7.56 (d, 2H, J=8.5 Hz), 7.20 (d, 2H, J=11.3 Hz), 6.99 (dd, 2H, J=6.0, 7.6 Hz), 5.48 (s, 1H), 4.31 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.77 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.45 (q, 2H, J=7.0 Hz), 3.29 (d, 2H, J=6.0 Hz), 2.48 (m, 1H), 1.20 (t, 3H, J=7.0 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -62.18 (t, 2F, J=28.2 Hz), -111.87 (dt, 2F, J=11.3 Hz, 28.2 Hz), -132.97 (dd, 1F, J=7.6 Hz, 21.3 Hz), -163.67 (dd, 1F, J=6.0 Hz, 21.3 Hz).
化合物(No.122)的物性如下所述。 使用化合物(5重量%)與母液晶(A)(95重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 110.1 SE 121.1 SB 129.3 I. TNI =95.7;η=69.5 mPa・s;Δn=0.157;Δε=43.9.
[實施例8] 2-(4'-(二氟-(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.128)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.128)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.46-7.33 (m, 3H), 7.20 (d, 2H, J=10.6 Hz), 7.04-6.95 (m, 2H), 5.46 (s, 1H), 4.30 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.77 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.46 (q, 2H, J=6.9 Hz), 3.29 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.47 (m, 1H), 1.20 (t, 3H, J=6.9 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -62.26 (t, 2F, J=28.0 Hz), -111.10 (dt, 2F, J=10.7 Hz, 28.0 Hz), -117.29 (dd, 1F, J=8.3 Hz, 11.3 Hz), -132.92 (dd, 1F, J=8.3 Hz, 21.7 Hz), -163.60 (tt, 1F, J=5.8 Hz, 21.7 Hz).
化合物(No.128)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 72.7 N 95.3 N 99.4 I. TNI =71;η=79.8 mPa・s;Δn=0.130;Δε=57.9.
[實施例9] 2-(4'-((3,5-二氟-4-(三氟甲基)苯氧基)二氟甲基-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.129)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.129)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.46-7.33 (m, 3H), 7.20 (d, 2H, J=10.7 Hz), 6.98 (d, 2H, J=9.9 Hz), 5.46 (s, 1H), 4.30 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.8 Hz), 3.77 (dd, 2H, J=11.8 Hz, 11.8 Hz), 3.46 (q, 2H, J=6.9 Hz), 3.29 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.47 (m, 1H), 1.20 (t, 3H, J=6.9 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): 56.75 (t, 2F, J=23.0 Hz), -2.27 (t, 2F, J=27.8 Hz), -108.74 (dq, 2F, J=10.4 Hz, 23.0 Hz), -111.00 (dt, 1F, J=8.3 Hz, 27.8 Hz), -117.27 (dd, 1F, J=8.3 Hz, 11.8 Hz).
化合物(No.129)的物性如下所述。 使用化合物(10重量%)與母液晶(A)(90重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 102.4 SB 122.7 I. TNI =67.7;η=85.6 mPa・s;Δn=0.137;Δε=67.8.
[實施例10] 2-(4-(二氟((2,3',4'-三氟-4-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)-3-氟苯基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.140)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.140)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.70 (d, 1H, J=8.7 Hz), 7.39-7.32 (m, 4H), 7.27-7.20 (m, 2H), 7.17-7.09 (m, 2H), 5.44 (s, 1H), 4.29 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.8 Hz), 3.75 (dd, 2H, J=11.8 Hz, 11.8 Hz), 3.45 (q, 2H, J=6.9 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.45 (m, 1H), 1.19 (t, 3H, J=6.9 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -65.66 (d, 2F, J=13.2 Hz), -114.22--114.36 (m, 1F), -115.26 (dd, 1F, J=8.5 Hz, 10.6 Hz), -137.97--138.09 (m, 1F), -139.28--139.40 (m, 1F).
化合物(No.140)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 67.7 N 119.3 I. TNI =85;η=74.2 mPa・s;Δn=0.144;Δε=36.6.
[實施例11] 2-(4-(二氟((2,3',4',6-四氟-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.151)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.151)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.32-7.12 (m, 5H), 6.95 (dd, 2H, J=8.2 Hz), 5.39 (s, 1H), 4.29 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.75 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.45 (q, 2H, J=6.9 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.9 Hz), 2.43 (m, 1H), 1.19 (t, 3H, J=6.9 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -61.78 (t, 2F, J=28.0 Hz), -111.48 (dt, 2F, J=11.4 Hz, 28.0 Hz), -112.86 (d, 2F, J=8.2 Hz), -137.93--138.15 (m, 2F).
化合物(No.151)的物性如下所述。 使用化合物(5重量%)與母液晶(A)(95重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 109.4 I. TNI =47.7;η=63 mPa・s;Δn=0.137;Δε=46.1.
[實施例12] 2-(4-(((2,3'-二氟-4'-三氟甲氧基-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)二氟甲基)-3,5-二氟苯基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.153)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.153)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.42-7.33 (m, 3H), 7.33-7.27 (m, 1H), 7.19-7.08 (m, 4H), 5.39 (s, 1H), 4.28 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.8 Hz), 3.74 (dd, 2H, J=11.8 Hz, 11.8 Hz), 3.45 (q, 2H, J=7.0 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.8 Hz), 2.43 (m, 1H), 1.19 (t, 3H, J=7.0 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -59.21 (d, 3F, J=4.9 Hz), -61.48 (t, 2F, J=28.5 Hz), -111.52 (dt, 2F, J=11.0 Hz, 28.5 Hz), -114.93 (dd, 1F, J=8.5 Hz, 10.6 Hz), -128.90--129.05 (m, 1F).
化合物(No.153)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 69.4 N 82.3 I. TNI =59;η=67.1 mPa・s;Δn=0.124;Δε=44.6.
[實施例13] (2,3',4',5'-四氟-[1,1'-聯苯]-4-基)4-(5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷-2-基)2,6-二氟苯甲酸酯(No.157)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.157)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.43 (dd, 1H, J=8.3 Hz, 8.3 Hz), 7.23-7.13 (m, 6H), 5.40 (s, 1H), 4.26 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.8 Hz), 3.54 (dd, 2H, J=11.8 Hz, 11.8 Hz), 3.45 (q, 2H, J=7.0 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.8 Hz), 2.11 (m, 1H), 1.19 (t, 3H, J=7.0 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -108.92 (d, 2F, J=10.0 Hz), -114.81 (dd, 1F, J=8.3 Hz, 10.6 Hz), -134.62 (dd, 2F, J=8.4 Hz, 21.4 Hz), -161.60 (tt, 1F, J=6.7 Hz, 21.4 Hz).
化合物(No.157)的物性如下所述。 使用化合物(10重量%)與母液晶(A)(90重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 92.4 N 135.6 N 146.3 I. TNI =84.7;η=81.1 mPa・s;Δn=0.137;Δε=61.8.
[實施例14] 2-(4'-(二氟-((2,3',4',5'-四氟)甲基)-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-5-(乙氧基甲基)-1,3-二噁烷(No.220)的合成
利用與實施例1類似的方法來合成化合物(No.220)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.46-7.33 (m, 4H), 7.25-7.12 (m, 6H), 5.45 (s, 1H), 4.30 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.76 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.46 (q, 2H, J=6.9 Hz), 3.28 (d, 2H, J=5.8 Hz), 2.47 (m, 1H), 1.20 (t, 3H, J=6.9 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -61.57 (t, 2F, J=28.1 Hz), -111.00 (dt, 2F, J=11.0 Hz, 28.1 Hz), -114.84 (dd, 1F, J=8.3 Hz, 12.1 Hz), -117.30 (dd, 1F, J=8.3 Hz, 12.1 Hz), -134.68 (dd, 1F, J=8.9 Hz, 21.8 Hz), -161.69 (tt, 1F, J=6.9 Hz, 21.8 Hz).
化合物(No. 220)的物性如下所述。 使用化合物(10重量%)與母液晶(A)(90重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 82 C 90.4 N 148.1 191.1 I. TNI =120.7;η=95.7 mPa・s;Δn=0.177;Δε=61.6.
[實施例15] 2-(4-(二氟-((2,3',4',5'-四氟-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-5-(甲氧基乙基)-1,3-二噁烷(No.149)的合成將合成流程示於下圖。
第1步驟 於氮氣環境下,將1,1,2-乙烷三羧酸三乙酯(10.0 g,40.6 mmol)、硼氫化鈉(4.1 g,109.6 mmol)、甲醇(5 ml)、第三丁醇(80 ml)放入反應容器中,加熱回流3小時。將反應混合物恢復至室溫後,添加2 N鹽酸進行中和。藉由矽藻土過濾去除析出物,利用蒸發器將濾液的溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法進行純化而獲得化合物(S202)(4.4 g,36.6 mmol;90%)。
第2步驟 於氮氣環境下,將第1步驟所獲得的化合物(S202)(4.1 g,34.1 mmol)、對甲苯磺酸一水合物(0.19 g,1.02 mmol)、丙酮(123 ml)放入反應容器中,於室溫下攪拌12小時。於反應混合物中添加三乙基胺,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法進行純化而獲得化合物(S203)(4.4 g,27.5 mmol;80%)。
第3步驟 於氮氣環境下,將第2步驟所獲得的化合物(S203)(4.2 g,26.2 mmol)、氫化鈉(60%;1.6 g,39.3 mmol)、THF(21 ml)放入反應容器中,於室溫下攪拌30分鐘。向其中添加1-碘甲烷(11.1 g,78.6 mmol),於室溫下攪拌5小時。將反應混合物注入至純水中,並藉由乙酸乙酯對水層進行萃取。將一起產生的有機層以純水、飽和食鹽水進行清洗後,以硫酸鎂進行乾燥,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法進行純化而獲得化合物(S204)(3.8 g,21.7 mmol;82%)。
第4步驟 於氮氣環境下,將第3步驟所獲得的化合物(S204)(4.2 g,24.1 mmol)、對甲苯磺酸一水合物(0.46 g,2.4 mmol)、甲醇(21 ml)放入反應容器中,於室溫下攪拌12小時。於反應混合物中添加三乙基胺,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法進行純化而獲得化合物(S205)(2.0 g,14.9 mmol;61%)。
第4步驟 於氮氣環境下,將第4步驟所獲得的化合物(S205)(2.0 g,14.9 mmol)、4-(二氟((2,3',4',5'-四氟-[1,1'-聯苯]-4-基)氧基)甲基)-3,5-二氟苯甲醛(6.4 g,14.9 mmol)、對甲苯磺酸一水合物(0.19 g,1.0 mmol)、硫酸鈣(1.9 g,14.2 mmol)、甲苯(16 ml)、環丙烷(16 ml)放入反應容器中,加熱回流3小時。將反應混合物恢復至室溫後,注入至純水中,藉由甲苯對水層進行萃取。將一起產生的有機層以純水、飽和食鹽水進行清洗後,以硫酸鎂進行乾燥,利用蒸發器將溶媒蒸餾去除。將殘渣藉由矽膠層析法及再結晶進行純化而獲得化合物(No.149)(2.7 g,4.9 mmol;33%)。
1 H-NMR (δ ppm; CDCl3 ): 7.34 (dd, 1H, J=8.4 Hz, 8.4 Hz), 7.19-7.10 (m, 6H), 5.38 (s, 1H), 4.27 (dd, 2H, J=4.6 Hz, 11.7 Hz), 3.57 (dd, 2H, J=11.7 Hz, 11.7 Hz), 3.40 (t, 2H, J=6.3 Hz), 3.34 (s, 3H), 2.25 (m, 1H), 1.38 (dt, 3H, J=6.3 Hz).19 F-NMR (δ ppm; CFCl3 ): -61.43 (t, 2F, J=28.5 Hz), -111.50 (dt, 2F, J=11.3 Hz, 28.5 Hz), -114.86 (dd, 1F, J=8.5 Hz, 10.6 Hz), -134.71 (dd, 2F, J=9.4 Hz, 21.4 Hz), -161.72 (tt, 1F, J=6.7 Hz, 21.4 Hz).
化合物(No.149)的物性如下所述。 使用化合物(5重量%)與母液晶(A)(95重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 轉變溫度:C 86.5 I. TNI =39.7;η=62.9 mPa・s;Δn=0.137;Δε=47.8.
可依據已記載的化合物(1)的合成法及實施例1~實施例15中記載的合成程序來合成以下的化合物(No.1~No.260)。
[比較例] 比較例化合物(R)的物性如下所述。 使用化合物(15重量%)與母液晶(A)(85重量%)的混合物作為試樣。根據該些的測定值,依據所述外推法來算出外推值並加以記載。 介電各向異性(Δε)=39.1.
將實施例1所獲得的化合物(No.148)、實施例15所獲得的化合物(No.149)及比較例化合物(R)的介電各向異性匯總於表1。根據該結果可知,就具有大的介電各向異性(Δε)的觀點而言,化合物(No.148)及化合物(No.149)優異。
4-2. 組成物(1)的實施例 藉由實施例對本發明的液晶組成物(1)進行詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明包含實施例1的組成物與實施例2的組成物的混合物。本發明亦包含將實施例的組成物的至少兩者混合的混合物。實施例中的化合物是基於下述表2的定義而以記號來表示。表2中,與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式。實施例中位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。(-)的記號是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基於液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)。最後,匯總組成物的物性值。物性是依據先前記載的方法來測定,將測定值(並不外推)直接記載。其他物性是依據下述方法來測定。該些方法大多是社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association;以下簡稱為JEITA)所審議製定的JEITA規格(JEITA·ED-2521B)中所記載的方法、或將其修飾而成的方法。用於測定的TN元件上未安裝TFT。
(15)光學各向同性的液晶相的轉變溫度 於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣,於正交尼科耳的狀態下,首先將試樣升溫至成為非液晶各向同性相的溫度後,以1℃/min的速度降溫,使其完全呈現出手性向列相或光學各向同性的液晶相。測定其降溫過程中的相轉變的溫度,繼而以1℃/min的速度升溫,測定其升溫過程中的相轉變的溫度。本發明中,只要無特別說明,將升溫過程中的相轉變的溫度設為相轉變溫度。光學各向同性的液晶相中,於正交尼科耳下難以在暗視野下辨別相轉變溫度的情況下,將偏光板自正交尼科耳的狀態錯開1°~10°來測定相轉變溫度。
(16)螺旋間距(於20℃下測定;μm) 於螺旋間距的測定時使用卡諾楔型單元法(Cano wedge cell method)。將試樣注入卡諾楔型單元中,測定自單元觀察到的向錯線(disclination line)的間隔(a;單位為μm)。螺旋間距(P)是由式P=2・a・tanθ來算出。θ為楔型單元中的兩塊玻璃板間的角度。 或者,間距長度是利用選擇反射來測定(「液晶便覽」第196頁(2000年發行,丸善))。對於選擇反射波長λ,關係式〈n〉p/λ=1成立。此處,〈n〉表示平均折射率,以下式來提供。〈n〉={(n 2 +n 2 )/2}1/2 。選擇反射波長是藉由顯微分光光度計(日本電子(股),商品名MSV-350)來測定。藉由將所獲得的反射波長除以平均折射率來求出間距。 於較可見光更長的波長區域具有反射波長的膽固醇型液晶的間距在手性劑濃度低的區域與手性劑的濃度的倒數成正比,由此測定數點於可見光區域具有選擇反射波長的液晶的間距長度,並利用直線外推法來求出所述間距。
[實施例16] 2O1-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F                                     10%   3-HB-O2                                                                     12% 5-HB-CL                                                                14% 3-HBB(F,F)-F                                                         7% 3-PyB(F)-F                                                             10% 5-PyB(F)-F                                                             10% 3-PyBB-F                                                               8% 4-PyBB-F                                                               8% 5-PyBB-F                                                               7% 5-HBB(F)B-2                                                          7% 5-HBB(F)B-3                                                          7% NI=80.0℃;η=39.6 mPa・s;Δn=0.172;Δε=12.2.
[實施例17] 4O1-GB(F,F)XB(F)B(F)-F                                       8%   2-HB-C                                                                  5% 3-HB-C                                                                  12% 3-HB-O2                                                                     15% 2-BTB-1                                                                 3% 3-HHB-F                                                                4% 3-HHB-1                                                                     8% 3-HHB-O1                                                              5% 3-HHB-3                                                                     14% 5-HHEB-F                                                              4% 2-HHB(F)-F                                                            7% 3-HHB(F)-F                                                            5% 5-HHB(F)-F                                                            5% 3-HHB(F,F)-F                                                         5% NI=89.6℃;η=20.1 mPa・s;Δn=0.099;Δε=6.9.
[實施例18] 1O2-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F                                     5%   7-HB(F,F)-F                                                           3% 3-HB-O2                                                                     7% 2-HHB(F)-F                                                            9% 3-HHB(F)-F                                                           9% 5-HHB(F)-F                                                            9% 2-HBB(F)-F                                                            8% 3-HBB(F)-F                                                            9% 5-HBB(F)-F                                                        16% 2-HBB-F                                                                     4% 3-HBB-F                                                                     4% 5-HBB-F                                                                     3% 3-HBB(F,F)-F                                                         5% 5-HBB(F,F)-F                                                         9% NI=96.5℃;η=38.8 mPa・s;Δn=0.186;Δε=7.2.
[實施例19] 2O1-GB(F)B(F,F)XB(F)-F                                       4%   5-HB-CL                                                             16% 3-HB-O2                                                                  16% 3-HHB-F                                                                4% 3-HHB-CL                                                              3% 4-HHB-CL                                                              4% 3-HHB(F)-F                                                            8% 4-HHB(F)-F                                                            7% 5-HHB(F)-F                                                            9% 7-HHB(F)-F                                                            8% 5-HBB(F)-F                                                            4% 1O1-HBBH-5                                                         3% 3-HHBB(F,F)-F                                                       2% 4-HHBB(F,F)-F                                                       3% 5-HHBB(F,F)-F                                                       3% 3-HH2BB(F,F)-F                                                     3% 4-HH2BB(F,F)-F                                                     3%
[實施例20] 2O1-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F                                     3%   3-HHB(F,F)-F                                                         9% 3-H2HB(F,F)-F                                                       8% 4-H2HB(F,F)-F                                                       8% 5-H2HB(F,F)-F                                                       8% 3-HBB(F,F)-F                                                      18% 5-HBB(F,F)-F                                                      20% 3-H2BB(F,F)-F                                                    10% 5-HHBB(F,F)-F                                                       3% 5-HHEBB-F                                                           2% 3-HH2BB(F,F)-F                                                     3% 1O1-HBBH-4                                                         4% 1O1-HBBH-5                                                         4%
[實施例21] 2O1-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F                                     9%   5-HB-F                                                               12% 6-HB-F                                                                  9% 7-HB-F                                                                  7% 2-HHB-OCF3                                                         8% 3-HHB-OCF3                                                         7% 4-HHB-OCF3                                                         7% 5-HHB-OCF3                                                         5% 3-HH2B-OCF3                                                       4% 5-HH2B-OCF3                                                       4% 3-HHB(F,F)-OCF3                                                  3% 3-HH2B(F)-F                                                          3% 3-HBB(F)-F                                                            9% 5-HBB(F)-F                                                            7% 5-HBBH-3                                                              3% 3-HB(F)BH-3                                                         3% NI=81.6℃;η=17.4 mPa・s;Δn=0.093;Δε=8.4.
[實施例22] 4O1-GB(F,F)XB(F)B(F)-F                                    10%   5-HB-CL                                                             11% 3-HB-02                                                                 8% 3-HHB-1                                                                     5% 3-HHB(F,F)-F                                                         7% 3-HBB(F,F)-F                                                      20% 5-HBB(F,F)-F                                                      12% 3-HHEB(F,F)-F                                                       8% 4-HHEB(F,F)-F                                                       3% 5-HHEB(F,F)-F                                                       3% 2-HBEB(F,F)-F                                                       3% 3-HBEB(F,F)-F                                                       3% 5-HBEB(F,F)-F                                                       3% 3-HHBB(F,F)-F                                                       4% NI=70.7℃;η=24.9 mPa・s;Δn=0.106;Δε=11.0.
[實施例23] 1O2-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F                                     4%   3-HB-CL                                                                4% 5-HB-CL                                                                3% 3-HHB-OCF3                                                          5% 3-H2HB-OCF3                                                       5% 5-H4HB-OCF3                                                    15% V-HHB(F)-F                                                           5% 3-HHB(F)-F                                                            5% 5-HHB(F)-F                                                            6% 3-H4HB(F,F)-CF3                                                   8% 5-H4HB(F,F)-CF3                                                10% 5-H2HB(F,F)-F                                                       5% 5-H4HB(F,F)-F                                                       7% 2-H2BB(F)-F                                                          5% 3-H2BB(F)-F                                                          8% 3-HBEB(F,F)-F                                                       5% NI=69.6℃;η=25.3 mPa・s;Δn=0.093;Δε=8.0.
[實施例24] 2O1-GB(F)B(F,F)XB(F)-F                                       3%   5-HB-CL                                                             17% 7-HB(F,F)-F                                                           3% 3-HB-02                                                             15% 5-HB-02                                                             12% 3-HHB-1                                                                     9% 3-HHB-O1                                                              5% 2-HHB(F)-F                                                            7% 3-HHB(F)-F                                                            6% 5-HHB(F)-F                                                            6% 3-HHB(F,F)-F                                                         7% 3-H2HB(F,F)-F                                                       5% 4-H2HB(F,F)-F                                                       5%
[實施例25] 2O1-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F                                     5%   5-HB-CL                                                                3% 7-HB(F)-F                                                              7% 3-HB-02                                                             16% 5-HB-02                                                             15% 3-HHEB-F                                                              8% 5-HHEB-F                                                              8% 3-HHEB(F,F)-F                                                   10% 4-HHEB(F,F)-F                                                       5% 4-HGB(F,F)-F                                                         5% 5-HGB(F,F)-F                                                         4% 2-H2GB(F,F)-F                                                       4% 3-H2GB(F,F)-F                                                       5% 5-GHB(F,F)-F                                                         5%
[實施例26] 2O1-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F                                     8%   3-HB-O1                                    13% 3-HH-4                                      5% 3-HB(2F,3F)-O2                               12% 5-HB(2F,3F)-O2                               12% 2-HHB(2F,3F)-1                               10% 3-HHB(2F,3F)-1                               13% 3-HHB(2F,3F)-O2                              11% 5-HHB(2F,3F)-O2                                   10% 3-HHB-1                                    6% NI=81.1℃;η=38.4 mPa・s;Δn=0.092;Δε=-3.1.
[實施例27] 4O1-GB(F,F)XB(F)B(F)-F                            9%   2-HH-5                                     3% 3-HH-4                                  15% 3-HH-5                                     4% 3-HB-O2                                 10% 3-H2B(2F,3F)-O2                           13% 5-H2B(2F,3F)-O2                           14% 3-HHB(2F,3CL)-O2                           5% 2-HBB(2F,3F)-O2                                  3% 3-HBB(2F,3F)-O2                                  7% 5-HBB(2F,3F)-O2                                  7% 3-HHB-1                                   3% 3-HHB-3                                   4% 3-HHB-O1                                  3% NI=72.0℃;η=23.0 mPa・s;Δn=0.091;Δε=-3.6.
[實施例28] 1O2-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F                      5%   2-HH-3                                  21% 3-HH-4                                     9% 1-BB-3                                     9% 3-HB-O2                                   2% 3-BB(2F,3F)-O2                                    8% 5-BB(2F,3F)-O2                                    6% 2-HH1OB(2F,3F)-O2                             11% 3-HH1OB(2F,3F)-O2                             20% 3-HHB-1                                   4% 3-HHB-O1                                  3% 5-B(F)BB-2                                  2% NI=70.9℃;η=16.4 mPa・s;Δn=0.098;Δε=-2.9.
[實施例29] 2O1-GB(F)B(F,F)XB(F)-F                            5%   2-HH-3                                  16% 7-HB-1                                   10% 5-HB-O2                                   8% 3-HB(2F,3F)-O2                            15% 5-HB(2F,3F)-O2                            16% 3-HHB(2F,3CL)-O2                           3% 4-HHB(2F,3CL)-O2                           3% 3-HH1OCro(7F,8F)-5                                5% 5-HBB(F)B-2                                   10% 5-HBB(F)B-3                                9%
[實施例30] 2O1-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F                       4%   1-BB-3                                      10% 3-HH-V                                     26% 3-BB(2F,3F)-O2                                13% 2-HH1OB(2F,3F)-O2                                20% 3-HH1OB(2F,3F)-O2                                13% 3-HHB-1                                    8% 5-B(F)BB-2                                   6%
[實施例31] 2O1-GB(F,F)XB(F)B(F,F)-F                         10%   2-HH-3                                     6% 3-HH-V1                                   9% 1V2-HH-1                                  8% 1V2-HH-3                                  7% 3-BB(2F,3F)-O2                                    8% 5-BB(2F,3F)-O2                                    4% 3-H1OB(2F,3F)-O2                                 5% 2-HH1OB(2F,3F)-O2                          5% 3-HH1OB(2F,3F)-O2                             18% 3-HDhB(2F,3F)-O2                                 6% 3-HHB-1                                   3% 3-HHB-3                                   2% 2-BB(2F,3F)B-3                                    9% NI=80.3℃;η=24.3 mPa・s;Δn=0.108;Δε=-3.8.
[實施例32] 4O1-GB(F,F)XB(F)B(F)-F                        10%   1V2-BEB(F,F)-C                               6% 3-HB-C                                     10% 2-BTB-1                                     10% 3-HB-02                                          15% 5-HB-02                                          15% 3-HHB-1                                    4% VFF-HHB-1                                 8% VFF2-HHB-1                                10% 3-H2BTB-2                                  4% 3-H2BTB-3                                  4% 3-H2BTB-4                                  4% NI=72.7℃;η=18.6 mPa・s;Δn=0.135;Δε=9.8.
4-3. 光學各向同性的液晶組成物(1')的實施例 [實施例33] 藉由將下圖所示的液晶性化合物以下述比例進行混合來製備相當於非手性成分T的液晶組成物A。 於結構式的右側標記與通式對應。 液晶組成物A
其次,獲得包含液晶組成物A(94.8 wt%)、下述式所表示的手性劑BN-H4(2.65 wt%)及BN-H5(2.65 wt%)的液晶組成物A1。
此外,BN-H4、BN-H5是藉由由(R)-(+)-1,1'-雙(2-萘酚)與所對應的羧酸,使用二環己基碳二亞胺(DCC),並進行酯化而獲得。 BN-H4BN-H5
液晶組成物與單體的混合物的製備 製備將液晶組成物A1 88.8重量%、丙烯酸正十六烷基酯6.0重量%、1,4-二-(4-(12-(丙烯醯氧基)十二烷氧基)-苯甲醯氧基)-2-甲基苯(LCA-12)4.8重量%、及作為光聚合起始劑的2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮0.4重量%混合而成的液晶組成物A1-1M作為液晶組成物與單體的混合物。該液晶組成物A1-1M的相轉變溫度(℃)為A1-1M:N* 39.2 N* +BP 39.6 BP - I。下段為於冷卻過程中所觀察到的相轉變溫度,冷卻過程中表現出BP。
LCA-12
高分子/液晶複合材料的製備 將液晶組成物A-1M夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與相向玻璃基板(未賦予電極)之間(單元厚度為8 μm),將所獲得的單元加熱至A1-1M:39.6℃的藍相。於該狀態下,照射紫外光(紫外光強度為23 mWcm-2 (365 nm))1分鐘而進行聚合反應。 即便將以上述方式獲得的高分子/液晶複合材料A-1P冷卻至室溫,亦維持光學各向同性的液晶相。
此外,如圖1所示,關於梳型電極基板的電極,自左側的連接用電極部朝右方向延伸的電極1、與自右側的連接用電極部朝左方向延伸的電極2交替地配置。因此,於在電極1與電極2之間存在電位差的情況下,於圖1所示之類的梳型電極基板上,若著眼於一根電極,則可提供圖式上的上方向與下方向兩個方向的電場存在的狀態。
[實施例23] 將夾持實施例21所獲得的高分子/液晶複合材料A-1P的單元設置於圖2所示的光學系統,測定電光特性。光源使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造,伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源,使朝向單元的入射角度相對於單元面垂直,且以梳型電極的線方向相對於偏光元件(Polarizer)與檢偏器(Analyzer)偏光板而分別為45°的方式,將所述單元設置於光學系統。於室溫下調查施加電壓與透過率的關係。於A-1P中,若施加21.6 V的短形波,則透過率為74.4%,透過光強度飽和。
[比較例] 藉由將下圖所示的液晶性化合物以下述比例進行混合來製備液晶組成物F。液晶組成物F為不含有化合物(1)的組成物。於結構式的右側標記與通式對應。 液晶組成物F
其次,獲得包含液晶組成物F(94.8 wt%)、手性劑BN-H4(2.65 wt%)及BN-H5(2.65 wt%)的液晶組成物F1。
單體與液晶組成物的混合物的製備 製備將液晶組成物F1 88.8重量%、丙烯酸正十二烷基酯6.0重量%、1,4-二(4-(6-(丙烯醯氧基)己氧基)苯甲醯氧基)-2-甲基苯(LCA-6)4.8重量%、及作為光聚合起始劑的2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮0.4重量%混合而成的液晶組成物F-1M作為液晶組成物與單體的混合物。
高分子/液晶複合材料的製備 將液晶組成物F-1M夾持於未實施配向處理的梳型電極基板與相向玻璃基板(未賦予電極)之間(單元厚度為10 μm),將所獲得的單元加熱至40.1℃的藍相。於該狀態下,照射紫外光(紫外光強度為23 mWcm-2 (365 nm))1分鐘而進行聚合反應。 即便將以上述方式獲得的高分子/液晶複合材料F-1P冷卻至室溫,亦維持光學各向同性的液晶相。
此外,如圖1所示,關於梳型電極基板的電極,自左側的連接用電極部朝右方向延伸的電極1、與自右側的連接用電極部朝左方向延伸的電極2交替地配置。因此,於在電極1與電極2之間存在電位差的情況下,於圖1所示之類的梳型電極基板上,若著眼於一根電極,則可提供圖式上的上方向與下方向兩個方向的電場存在的狀態。
將夾持所獲得的高分子/液晶複合材料F-1P的單元設置於圖2所示的光學系統,測定電光特性。光源使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造,Eclipse LV100POL)的白色光源,使朝向單元的入射角度相對於單元面垂直,且以梳型電極的線方向相對於偏光元件(Polarizer)與檢偏器(Analyzer)偏光板而分別為45°的方式,將所述單元設置於光學系統。於室溫下調查施加電壓與透過率的關係。若施加43 V的矩形波,則透過率為83%,透過光強度飽和。
將實施例23所獲得的高分子/液晶複合材料A-1P與比較例的F-1P的驅動電壓匯總於表3。根據該結果可知,A-1P與F-1P相比較而言,驅動電壓改善49.8%,就具有大的低電壓效果的觀點而言,使用本化合物(1)的元件優異。[產業上之可利用性]
本發明的液晶性化合物滿足對熱、光等的穩定性高、透明點高、液晶相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優異等物性的至少一種。本發明的液晶組成物含有該化合物,且滿足上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當等物性的至少一種。該組成物關於至少兩種物性而具有適當的平衡。本發明的液晶顯示元件包含該組成物、且元件可使用的溫度範圍廣、響應時間短、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、及壽命長。使用本發明的光學各向同性的液晶組成物的液晶顯示光元件可以低電壓進行驅動,就於冷卻過程中表現出BP的觀點而言,較現有技術優異。此外,於冷卻過程中表現出BP,是指於光元件的製造步驟中,容易調整高分子/液晶複合材料,顯示本發明的光元件的有用性。因此,可廣泛用於個人電腦、電視等中使用的液晶顯示元件。
1、2‧‧‧電極
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光元件(偏光板)(Polarizer)
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏器(偏光板)(Analyzer)
7‧‧‧光接收器(Photodetector)
圖1表示實施例中所用的梳型電極基板。 圖2表示實施例中所用的光學系統。
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光元件(偏光板)
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏器(偏光板)
7‧‧‧光接收器

Claims (37)

  1. 一種液晶組成物,其含有式(1)所表示的化合物的至少一種,式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y1 為氫、氟、氯、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基、或碳數2~7的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其含有式(1-1)所表示的化合物的至少一種,式(1-1)中, R2 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; 環A1 由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y2 為氫、氟、氯、-C≡N、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫、氟、或氯; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 O-、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其中a為1。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其中a為2。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CF2 O-、-COO-、或-C≡C-; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)中, R4 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y4 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Y4A 為氫、氟、氯、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的化合物,其含有式(1-1-1-1-11)或式(1-1-1-1-12)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1-1-11)及式(1-1-1-1-12)中, R5 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y5 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其更含有選自式(2)~式(5)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物,式(2)~式(5)中, R11 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個氫可經氟取代; X11 為氫、氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 ; 環B1 、環B2 、環B3 及環B4 獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基; Z11 、Z12 、Z13 及Z14 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、或-(CH2 )4 -; L11 及L12 獨立地為氫或氟。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其更含有選自式(6)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物,式(6)中, R12 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個氫可經氟取代; X12 為-C≡N或-C≡C-CN; 環C1 為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基; Z15 為單鍵、-CH2 CH2 -、-C≡C-、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、或-CH2 O-; L13 及L14 獨立地為氫或氟; i為1、2、3、或4。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其更含有選自式(7)~式(13)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物,式(7)~式(13)中, R13 及R14 獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; R15 為氫、氟、碳數1~10的烷基、或碳數2~10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; S11 為氫或甲基; X為-CF2 -、-O-、或-CHF-; 環D1 、環D2 、環D3 、及環D4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基; 環D5 及環D6 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基; Z16 、Z17 、Z18 、及Z19 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、或-OCF2 CH2 CH2 -; L15 及L16 獨立地為氟或氯; j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或1,k、m、n及p之和為1或2,q、r及s之和為0、1、2、或3,t為1、2、或3。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其更含有選自式(14)~式(16)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物,式(14)~式(16)中, R16 及R17 獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基; 環E1 、環E2 、環E3 、及環E4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、或嘧啶-2,5-二基; Z20 、Z21 、及Z22 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、或-COO-。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其更含有可聚合的化合物、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、及消泡劑的至少一種。
  14. 一種液晶組成物,其特徵在於:含有式(1)所表示的化合物、及手性劑,且表現出光學各向同性的液晶相,式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其含有式(1-1)所表示的化合物的至少一種,式(1-1)中, R2 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; 環A1 由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y2 為氫、氟、氯、-C≡N、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫、氟、或氯; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 O-、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  17. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其中a為1。
  18. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其中a為2。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CF2 O-、-COO-、或-C≡C-; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)中, R4 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y4 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Y4A 為氫、氟、氯、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
  21. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其含有式(1-1-1-1-11)或式(1-1-1-1-12)所表示的化合物的至少一種,式(1-1-1-1-11)及式(1-1-1-1-12)中, R5 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y5 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
  22. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其更含有選自式(4A)~式(4D)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物,式(4A)~式(4D)中, R11 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個氫可經氟取代; L17 、L18 、L19 、L20 、L21 、L22 、L23 及L24 獨立地為氫、氟、或氯; X11 為氫、氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3
  23. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其中手性劑(光學活性化合物)包含選自式(K21)~式(K27)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物,式(K21)~式(K27)中, RK 分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S、或碳數1~12的烷基,RK 中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、或-OCO-取代,RK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代,RK 中的至少一個氫可經氟或氯取代; 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、或鹵代烷基取代,環的-CH2 -可經-O-、-S-、或-NH-取代,-CH=可經-N=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、或鹵代烷基取代,所述烷基中的-CH2 -可經-O-、-S-、或-NH-取代,-CH=可經-N=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-取代,ZK 中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代,ZK 中的至少一個氫可經鹵素取代; 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。
  24. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其更含有選自式(M2-15)、式(M4-5)、式(M21)所表示的化合物的組群中的至少一種可聚合的化合物,式(M2-15)、式(M4-5)及式(M21)中, RMB 分別獨立地為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基,式(M3-1)~式(M3-7)中的Rd 分別獨立地為氫、鹵素、或碳數1~5的烷基,該些烷基中至少一個氫可經鹵素取代;RMC 分別獨立地為碳數1~20的烷基或碳數2~20的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代; YM 分別獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,該些伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-S-取代,所述烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或-OCO-取代; 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); 環的部分結構中,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取代的1,4-伸苯基,部分結構(a4)表示9位的氫可經甲基取代的茀;
  25. 如申請專利範圍第14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,所述溫度範圍的至少一部分中螺旋間距為700 nm以下。
  26. 如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物,其用於以光學各向同性的液晶相進行驅動的元件。
  27. 一種高分子/液晶複合材料,其用於將如申請專利範圍第24項所述的液晶組成物聚合而獲得的且以光學各向同性的液晶相進行驅動的元件。
  28. 一種光元件,其將電極配置於其中一個基板或兩個基板,所述光元件具備配置於基板間的液晶介質、及經由電極而對液晶介質施加電場的電場施加部件,所述光元件中,液晶介質使用如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物、或包含如申請專利範圍第27項所述的高分子/液晶複合材料。
  29. 一種如申請專利範圍第14項所述的液晶組成物於光元件中的用途、或一種如申請專利範圍第27項所述的高分子/液晶複合材料於光元件中的用途。
  30. 一種式(1)所表示的化合物,式(1)中, R1 為碳數1~12的烷基或碳數2~12的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個氫可經氟取代; 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-S-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y1 為氫、氟、氯、-C≡N、-N=C=S、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基或碳數2~7的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 及L2 獨立地為氫或鹵素; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2; 當n1 +n2 =0且Z2 為-CF2 O-時,Y1 為氫、氟、氯、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-OCF2 CHF2 、-OCF2 CHFCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 、碳數1~7的烷基、或碳數2~7的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的化合物,其由式(1-1)所表示,式(1-1)中, R2 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; 環A1 由下述式所表示;X1 及X2 獨立地為-O-、-CH2 -,X1 及X2 不同時為-CH2 -; Y2 為氫、氟、氯、-C≡N、-CH2 F、-CHF2 、-CF3 、-OCH2 F、-OCHF2 、-OCF3 、-CH=CHF、-CH=CF2 、-CF=CHF、-CH=CHCF3 、-OCH=CF2 、-OCF=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-CF2 O-、-OCF2 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫、氟、或氯; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  32. 如申請專利範圍第30項所述的化合物,其由式(1-1-1)所表示,式(1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CH2 O-、-CF2 O-、-COO-、-CH=CH-、或-C≡C-; Z2 為單鍵、-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  33. 如申請專利範圍第30項所述的化合物,其中a為1。
  34. 如申請專利範圍第30項所述的化合物,其中a為2。
  35. 如申請專利範圍第30項至第34項中任一項所述的化合物,其由式(1-1-1-1)所表示,式(1-1-1-1)中, R3 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y3 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z1 及Z3 獨立地為單鍵、-CF2 O-、-COO-、或-C≡C-; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫、或氟; a為0、1、2、或3; n1 及n2 獨立地為0、1、或2,n1 +n2 ≦2。
  36. 如申請專利範圍第30項所述的化合物,其由式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)所表示,式(1-1-1-1-1)~式(1-1-1-1-5)中, R4 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y4 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Y4A 為氫、氟、氯、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; Z2 為-CF2 O-、或-COO-; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 、L6 、L7 及L8 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
  37. 如申請專利範圍第30項所述的化合物,其由式(1-1-1-1-11)或式(1-1-1-1-12)所表示,式(1-1-1-1-11)及式(1-1-1-1-12)中, R5 為碳數1~12的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,其中,兩個-O-並不鄰接,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-取代; Y5 為氫、氟、氯、-C≡N、-CF3 、-OCF3 、-OCH=CF2 、或-OCH=CHCF3 ; L1 、L2 、L3 、L4 、L5 及L6 獨立地為氫或氟; a為0、1、2、或3。
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