TW201947027A - 化合物、液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具有高的化學穩定性、高的使液晶分子配向的能力、於液晶組成物中的高的溶解度,並且液晶顯示元件的電壓保持率大的極性化合物。一種化合物,其由式(1)所表示。

Description

化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種化合物、液晶組成物及液晶顯示元件。進而,詳細而言是有關於一種一併具有多個甲基丙烯醯基氧基等聚合性基與-OH基等極性基的化合物、包含該化合物且介電各向異性為正或負的液晶組成物、以及包含該組成物或其一部分的硬化物的液晶顯示元件。
若基於液晶分子的動作模式對液晶顯示元件進行分類,則可分類為相變(phase change,PC)、扭轉向列(twisted nematic,TN)、超扭轉向列(super twisted nematic,STN)、電控雙折射(electrically controlled birefringence,ECB)、光學補償彎曲(optically compensated bend,OCB)、共面切換(in-plane switching,IPS)、垂直配向(vertical alignment,VA)、邊緣場切換(fringe field switching,FFS)、電場感應光反應配向(field-induced photo-reactive alignment,FPA)等模式。另外,若基於元件的驅動方式,則可分類為被動矩陣(passive matrix,PM)與主動矩陣(active matrix,AM)。PM被分類為靜態式(static)、多工式(multiplex)等,AM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。進而,TFT可分類為非晶矽(amorphous silicon)及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。若基於光源進行分類,則可分類為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光與背光兩者的半透過型。
具有向列相的液晶組成物具有適當的特性。藉由提高該組成物的特性,可獲得具有良好特性的AM元件。將所述組成物的特性與AM元件的特性的關聯匯總於下述表1中。
基於市售的AM元件來對所述組成物的特性進一步進行說明。向列相的溫度範圍(呈現向列相的溫度範圍)與元件的可使用的溫度範圍相關聯。向列相的較佳上限溫度為約70℃以上,而且,向列相的較佳下限溫度為約-10℃以下。
所述組成物的黏度與元件的響應時間相關聯。為了以元件顯示動態影像,較佳為響應時間短。理想的是短於1毫秒的響應時間。因此,所述組成物的黏度較佳為低,進而更佳為於低溫下亦低。
所述組成物的光學各向異性與元件的對比度比相關聯。根據元件的模式,而需要光學各向異性大或光學各向異性小,即光學各向異性適當。組成物的光學各向異性(Δn)與元件的單元間隙(d)的積(Δn×d)被設計成使對比度比為最大。適當的積的值依存於動作模式的種類。該值於TN等模式的元件中為約0.45 μm。該值於VA模式的元件中為約0.30 μm至約0.40 μm的範圍,於IPS模式或FFS模式的元件中為約0.20 μm至約0.30 μm的範圍。該些情況下,對單元間隙小的元件而言較佳為具有大的光學各向異性的組成物。
所述組成物中的介電各向異性大有助於元件中的臨限電壓低、消耗電力小與對比度比大。因此,較佳為正或負的介電各向異性大。組成物中的比電阻大有助於元件中的電壓保持率大與對比度比大。因此,較佳為於初始階段中不僅於室溫下,而且於接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。較佳為於長時間使用後,不僅於室溫下,而且於接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。
組成物對紫外線及熱的穩定性與元件的壽命相關聯。當該穩定性高時,元件的壽命長。此種特性對用於液晶投影儀、液晶電視等的AM元件而言較佳。
聚合物穩定配向(polymer sustained alignment,PSA)型的液晶顯示元件中,使用含有聚合物的液晶組成物。首先,將添加有少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。此處,通常使用具有多個聚合性基的聚合性化合物。繼而,一面對夾持該元件的基板間施加電壓,一面對組成物照射紫外線。聚合性化合物進行聚合而於組成物中生成聚合物的網狀結構。若使用該組成物,則可利用聚合物來控制液晶分子的配向,故元件的響應時間縮短,圖像的殘像得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA等模式的元件中可期待聚合物的此種效果。
通用的液晶顯示元件中,液晶分子的垂直配向可藉由聚醯亞胺配向膜達成。另一方面,作為不具有配向膜的液晶顯示元件,提出有將極性化合物添加於液晶組成物中而使液晶分子配向的模式。首先,將添加有少量極性化合物及少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。作為該聚合性化合物,通常使用具有多個聚合性基的聚合性化合物。此處,藉由極性化合物的作用,將液晶分子配向。繼而,一面對夾持該元件的基板間施加電壓,一面對組成物照射紫外線。此處,聚合性化合物進行聚合,並使液晶分子的配向穩定化。若使用該組成物,則可利用極性化合物及聚合物來控制液晶分子的配向,故元件的響應時間縮短,圖像的殘像得到改善。進而,不具有配向膜的元件中不需要形成配向膜的步驟。由於不存在配向膜,故藉由配向膜與組成物的相互作用,元件的電阻不會降低。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA等模式的元件中可期待由極性化合物與聚合物的組合所產生的此種效果。
迄今為止,於並不具有配向膜的液晶顯示元件中,作為兼備極性化合物的作用與聚合性化合物的作用的化合物,合成有具有聚合性的極性化合物(例如,專利文獻1、專利文獻2、及專利文獻3)。專利文獻2中記載有具有多個極性基與多個聚合性基的聚合性化合物(S-1)。


[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/047177號
[專利文獻2]國際公開第2017/209161號
[專利文獻3]國際公開第2016/129490號
[發明所欲解決之課題]
本發明的第一課題為提供一種化合物,其具有高的化學穩定性、高的使液晶分子配向的能力、利用紫外線照射的高的聚合反應性、用於液晶顯示元件時的大的電壓保持率的至少一種,而且具有於液晶組成物中的高的溶解度。第二課題為提供一種液晶組成物,其包含該化合物,而且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度低、光學各向異性適當、正或負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。第三課題為提供一種液晶顯示元件,其具有可使用元件的溫度範圍廣、響應時間短、透過率高、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長、垂直配向性良好等特性的至少一種。
[解決課題之手段]
本發明是有關於式(1)所表示的化合物、包含該化合物的液晶組成物、及包含該組成物及/或該組成物的至少一部分聚合而成的聚合物的液晶顯示元件。
式(1)中,
環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
a為0、1、2、或3;
Z1 為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
Sp1 及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
M1 、M2 、M3 、及M4 獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基;
R1 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基,該些基中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
R2 為選自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基;



式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中,
Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
R3 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基;
X1 獨立地為-OH、-NH2 、-N(R4 )2 、-COOH、-SH、或-Si(R4 )3
-N(R4 )2 、及-Si(R4 )3 中,
R4 為氫或碳數1至10的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
[發明的效果]
本發明的第一優點為提供一種化合物,其具有高的化學穩定性、高的使液晶分子配向的能力、利用紫外線照射的高的聚合反應性、用於液晶顯示元件時的大的電壓保持率的至少一種,而且具有於液晶組成物中的高的溶解度。第二優點為提供一種液晶組成物,其包含該化合物,而且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度低、光學各向異性適當、正或負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。第三優點為提供一種液晶顯示元件,其具有可使用元件的溫度範圍廣、響應時間短、透過率高、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長、垂直配向性良好等特性的至少一種。
本說明書中的用語的使用方法為如下所述。有時將「液晶性化合物」、「液晶組成物」、及「液晶顯示元件」的用語分別簡稱為「化合物」、「組成物」及「元件」。
「液晶性化合物」為具有向列相、層列相等液晶相的化合物、以及不具有液晶相但出於調節上限溫度、下限溫度、黏度、介電各向異性等組成物的物性的目的而添加的化合物的總稱。該化合物通常具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基等六員環,其分子結構為棒狀(rod like)。
「聚合性化合物」為出於使組成物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物於其含義方面並非為聚合性化合物。
「極性化合物」藉由極性基與基板表面等相互作用而輔助液晶分子進行排列。
「液晶顯示元件」為液晶顯示面板及液晶顯示模組等的總稱。
液晶組成物通常是藉由將多種液晶性化合物混合來製備。於該組成物中,出於進一步調整物性的目的,視需要而添加聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、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、色素、及消泡劑等添加物。即便於添加有添加物的情況下,液晶組成物中的液晶性化合物的比例(含量)亦是由基於不含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)來表示。液晶組成物中的添加物的比例(添加量)是由基於不含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)來表示。即,液晶性化合物或添加物的比例是基於液晶性化合物的總重量而算出。有時亦使用重量百萬分率(ppm)。例外的是液晶組成物中的聚合起始劑及聚合抑制劑的比例是基於聚合性化合物的重量來表示。
「透明點」為液晶性化合物中的液晶相-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」為液晶性化合物與母液晶的混合物或液晶組成物中的向列相-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」。「提高介電各向異性」或「介電各向異性大」的表達是指其值的絕對值增加或大。「電壓保持率大」是指元件在初始階段不僅於室溫下,而且於接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率,而且於長時間使用元件後不僅於室溫下,而且於接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。組成物或元件中,有時於經時變化試驗(包含加速劣化試驗)前後研究特性。「於液晶組成物中的溶解度高」的表達是指對於常溫下的包含液晶性化合物的組成物的任一者而言溶解度均高,作為該組成物,可將下述實施例中對溶解性進行評價時所使用的組成物作為標準。
有時將式(1)所表示的化合物簡稱為「化合物(1)」。化合物(1)是指式(1)所表示的一種化合物、兩種化合物的混合物、或三種以上的化合物的混合物。該規則亦適用於選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物等。
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。六邊形表示環己烷環或苯環等六員環或萘環等縮合環。橫切該六邊形的一邊的直線表示環上的任意的氫可經-Sp1 -P1 等基取代。
f、g、h等下標表示經取代的基的數量。當下標為0時,不存在此種取代。
「環A及環C獨立地為X、Y或Z」的表達中,由於主語為多個,故使用「獨立地」。當主語為「環A」時,由於主語為單數,故不使用「獨立地」。
於化合物的化學式中,將末端基R11 的記號用於多種化合物,但該些化合物中的R11 所表示的基可分別相同,或者亦可不同。例如,於化合物(2)的R11 為乙基的情況下,化合物(3)的R11 可為乙基,亦可為丙基等其他基。該規則亦適用於其他記號。化合物(8)中,當i為2時,存在兩個環D1 。該化合物中,兩個環D1 所表示的兩個基可相同,或者亦可不同。當i大於2時,亦適用於任意兩個環D1 。該規則亦適用於其他記號。
「至少一個‘A’」的表達是指‘A’的數量為任意。「至少一個‘A’可經‘B’取代」的表達包含未經‘B’取代的‘A’其本身的情況、一個‘A’經‘B’取代的情況、兩個以上的‘A’經‘B’取代的情況,該些中,經‘B’取代的‘A’的位置為任意。取代位置為任意的規則亦適用於「至少一個‘A’經‘B’取代」的表達。「至少一個A可經B、C、或D取代」的表達是指包含A未經取代的情況、至少一個A經B取代的情況、至少一個A經C取代的情況、及至少一個A經D取代的情況,進而包含多個A經B、C、D的至少兩個取代的情況。例如,至少一個-CH2 -(或-CH2 CH2 -)可經-O-(或-CH=CH-)取代的烷基中包含烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基。再者,連續的兩個-CH2 -經-O-取代而變成-O-O-般的情況不佳。於烷基等中,甲基部分(-CH2 -H)的-CH2 -經-O-取代而變成-O-H的情況亦不佳。
有時使用「R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代」的表達。於該表達中,「該些基中」可如語句般進行解釋。於該表達中,「該些基」是指烷基、烯基、烷氧基、烯氧基等。即,「該些基」表示「該些基中」的用語之前所記載的所有基。該常識性的解釋亦適用於其他用語中。
鹵素是指氟、氯、溴、或碘。較佳的鹵素為氟或氯。進而佳的鹵素為氟。液晶性化合物中,烷基為直鏈狀或分支狀,不包含環狀烷基。直鏈狀烷基通常優於分支狀烷基。該些情況對於烷氧基、烯基等末端基而言亦相同。為了提高向列相的上限溫度,與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式優於順式。2-氟-1,4-伸苯基是指下述的兩種二價基。化學式中,氟可為向左(L),亦可為向右(R)。該規則亦適用於四氫吡喃-2,5-二基等藉由自環中去除兩個氫而生成的左右非對稱的二價基。
本發明包含下述項等。
項1.
一種化合物,其由式(1)所表示;

式(1)中,
環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
a為0、1、2、或3;
Z1 為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
Sp1 及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
M1 、M2 、M3 、及M4 獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基;
R1 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基,該些基中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
R2 為選自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基;



式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中,
Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
R3 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基;
X1 獨立地為-OH、-NH2 、-N(R4 )2 、-COOH、-SH、或-Si(R4 )3
-N(R4 )2 、及-Si(R4 )3 中,
R4 為氫或碳數1至10的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
項2.
如項1所述的化合物,其中式(1)中,
Z1 為單鍵、-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-。
項3.
如項1或項2所述的化合物,其中式(1)中,
環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
項4.
如項1至項3中任一項所述的化合物,其由式(1-1)至式(1-4)的任一者所表示;

式(1-1)至式(1-4)中,
環A1 、環A2 、環A3 、及環A4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
Z1 、Z2 、及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-;
Sp1 及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、或-OCO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
M1 、M2 、M3 、及M4 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基;
R1 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基,該些基中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
R2 為選自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基;



式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中,
Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基;
X1 獨立地為-OH、-NH2 、或-SH。
項5.
如項1至項4中任一項所述的化合物,其由式(1-5)至式(1-7)的任一者所表示;

式(1-5)至式(1-7)中,
環A1 、環A2 、環A3 、及環A4 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1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、碳數1至7的烷基、碳數2至7的烯基、或碳數1至6的烷氧基取代;
Z1 、Z2 、及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、或-OCH2 -;
Sp1 、及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代;
R1 為氫、碳數1至5的烷基、碳數1至4的烷氧基、或碳數1至4的烷氧基烷基;
R2 為選自式(1-a)、及式(1-b)所表示的基中的基;



式(1-a)、及式(1-b)中,
Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基;
X1 獨立地為-OH、-NH2 、或-SH。
項6.
如項1至項5中任一項所述的化合物,其由式(1-8)至式(1-25)的任一者所表示;



式(1-8)至式(1-25)中,
R1 為氫、甲基、乙基、丙基、或-CH2 OCH3
R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基;
Z1 及Z2 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、或-CH=CH-;
Sp1 、Sp2 、Sp3 、及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代;
Y1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6 、Y7 、Y8 、Y9 、Y10 、Y11 、及Y12 獨立地為氫、氟、或碳數1至5的烷基。
項7.
如項1至項6中任一項所述的化合物,其由式(1-26)至式(1-43)的任一者所表示;



式(1-26)至式(1-43)中,
Y1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、及Y6 獨立地為氫、氟、甲基、或乙基;
R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基;
Z1 及Z2 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -;
Sp1 、Sp2 、Sp3 、及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
項8.
一種液晶組成物,其含有如項1至項7中任一項所述的化合物的至少一種。
項9.
如項8所述的液晶組成物,其含有選自式(2)至式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物;

式(2)至式(4)中,
R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
環B1 、環B2 、環B3 、及環B4 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;
Z11 、Z12 、及Z13 獨立地為單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、或-C≡C-。
項10.
如項8或項9所述的液晶組成物,其含有選自式(5)至式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物;

式(5)至式(7)中,
R13 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3
環C1 、環C2 、及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、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、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基;
Z14 、Z15 、及Z16 獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、或-(CH2 )4 -;
L11 及L12 獨立地為氫或氟。
項11.
如項8至項10中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(8)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物;

式(8)中,
R14 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代;
X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N;
環D1 為1,4-伸環己基、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、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基;
Z17 為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、或-C≡C-;
L13 及L14 獨立地為氫或氟;
i為1、2、3、或4。
項12.
如項8至項11中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(11)至式(19)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物;

式(11)至式(19)中,
R15 、R16 、及R17 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代,而且R17 亦可為氫或氟;
環E1 、環E2 、環E3 、及環E4 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、十氫萘-2,6-二基、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基;
環E5 及環E6 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;
Z18 、Z19 、Z20 、及Z21 獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 OCH2 CH2 -、或-OCF2 CH2 CH2 -;
L15 及L16 獨立地為氟或氯;
S11 為氫或甲基;
X為-CHF-或-CF2 -;
j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或1,且k、m、n、及p的和為1或2,q、r、及s的和為0、1、2、或3,
t為1、2、或3。
項13.
如項8至項12中任一項所述的液晶組成物,其含有式(1)所表示的化合物以外的、式(20)所表示的至少一種聚合性化合物;

式(20)中,
環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基,該些環中,至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代;
環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代;
Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
P11 、P12 、及P13 獨立地為聚合性基;
Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
u為0、1、或2;
f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4,而且f、g、及h的和為1以上。
項14.
如項13所述的液晶組成物,其中式(20)中,
P11 、P12 、及P13 獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基;

式(P-1)至式(P-5)中,
M11 、M12 、及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
項15.
如項13或項14所述的液晶組成物,其中式(20)所表示的聚合性化合物為選自式(20-1)至式(20-7)所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種化合物;

式(20-1)至式(20-7)中,
L31 、L32 、L33 、L34 、L35 、L36 、L37 、及L38 獨立地為氫、氟、或甲基;
Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代;
P11 、P12 、及P13 獨立地為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群組中的基,



式(P-1)至式(P-3)中,
M11 、M12 、及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
項16.
如項8至項15中任一項所述的液晶組成物,其含有選自與式(1)或式(20)所表示的化合物不同的聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、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、色素、及消泡劑的群組中的至少一種。
項17.
一種液晶顯示元件,其含有選自由如項8至項16中任一項所述的液晶組成物、及如項8至項16中任一項所述的液晶組成物的至少一部分聚合而成者所組成的群組中的至少一種。
本發明亦包括以下項。
(a)進而含有聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、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、色素、消泡劑等添加物的至少兩種的所述液晶組成物。
(b)藉由在所述液晶組成物中添加與化合物(1)或化合物(20)不同的聚合性化合物而製備成的聚合性組成物。
(c)藉由在所述液晶組成物中添加化合物(1)與化合物(20)而製備成的聚合性組成物。
(d)藉由使所述聚合性組成物進行聚合而製備成的液晶複合體。
(e)含有該液晶複合體的聚合物穩定配向型的元件。
(f)藉由在所述液晶組成物中添加化合物(1)及化合物(20)、以及與化合物(1)或化合物(20)不同的聚合性化合物而製備聚合性組成物,藉由使用所製備的聚合性組成物而製成的聚合物穩定配向型的元件。
以下,依次對化合物(1)的態樣、化合物(1)的合成、液晶組成物、及液晶顯示元件進行說明。
1. 化合物(1)的態樣
本發明的化合物(1)的特徵在於:具有由至少一個環構成的液晶原部位、至少一個極性基、及兩個以上的聚合性基,其特徵尤其在於:於極性基的相反側具有聚合性基。化合物(1)由於極性基與玻璃(或金屬氧化物)等基板表面以非共價鍵結的方式相互作用,故有用。用途之一為液晶顯示元件中所使用的液晶組成物用添加物,於該用途中,出於控制液晶分子的配向的目的來添加化合物(1)。此種添加物較佳為於密封於元件的條件下化學性穩定,且使液晶分子配向的能力高、用於液晶顯示元件時的電壓保持率大、而且於液晶組成物中的溶解度大。化合物(1)很大程度上滿足此種特性,且先前的化合物中無法達成的於液晶組成物中的溶解度大,並且藉由使用該化合物(1),與使用先前的化合物的情況相比,可於將配向性或電壓保持率維持為相同程度或其以上的狀態下,容易地獲得長期穩定性優異的元件。
對化合物(1)的較佳例進行說明。化合物(1)中的R1 、A1 、Sp1 等記號的較佳例亦適用於化合物(1)的下位式、例如式(1-1)等。於化合物(1)中,可藉由將該些基的種類適當組合來任意地調整特性。化合物的特性不存在大的差異,故化合物(1)可包含較天然豐度的量更多的2 H(氘)、13 C等同位素。
環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的環A1 及環A2 為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
更佳的環A1 及環A2 為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代。
進而佳的環A1 及環A2 為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基取代。
特佳的環A1 及環A2 為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2位取代1,4-伸苯基、3位取代1,4-伸苯基、或2位及3位取代1,4-伸苯基,該取代基較佳為氫、氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基,更佳為氫、氟、甲基、或乙基。
環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的1,4-伸苯基、十氫萘-2,6-二基、或四氫吡喃-2,5-二基的化合物的化學穩定性高。環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的1,4-伸苯基、或至少一個氫經碳數2至5的烯基取代的1,4-伸苯基的化合物於液晶組成物中的溶解度大。環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至2的烷基取代的1,4-伸苯基的化合物使液晶分子配向的能力高。環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至4的烷氧基取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基的化合物利用紫外線照射的聚合反應性高
a為0、1、2、或3,較佳為0、1、或2,特佳為1、或2。
a為0的化合物於液晶組成物中的溶解度大。a為3的化合物使液晶分子配向的能力高。a為1或2的化合物於液晶組成物中的溶解度大、使液晶分子配向的能力高、利用紫外線照射的聚合反應性高。
Z1 為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的Z1 為單鍵、-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-。
更佳的Z1 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-。
進而佳的Z1 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、或-OCH2 -,特佳的Z1 為單鍵或-(CH2 )2 -,最佳的Z1 為單鍵。
Z1 為單鍵的化合物的化學穩定性高。Z1 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CF2 O-、或-OCF2 -的化合物於液晶組成物中的溶解度大。Z1 為單鍵或-(CH2 )2 -的化合物使液晶分子配向的能力高。Z1 為單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -的化合物利用紫外線照射的聚合反應性高。
Sp1 、及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
Sp1 、及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基的化合物的化學穩定性高。Sp1 、及Sp2 獨立地為碳數1至7的伸烷基、或碳數1至7的伸烷基的至少一個-CH2 -經-O-取代的基的化合物於液晶組成物中的溶解度大。
更佳的Sp1 、及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代。
就成為於液晶組成物中的溶解性更優異的化合物等方面而言,特佳為Sp1 為單鍵或碳數1至5的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代;
Sp2 為單鍵或碳數1至5的伸烷基,該伸烷基,至少一個-CH2 -可經-O-取代,進而佳為-CH2 -、-(CH2 )2 -、或-(CH2 )3 -。
M1 、M2 、M3 、及M4 獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基,較佳為氫、氟、碳數1至3的烷基、或至少一個氫經氟取代的碳數1至3的烷基,就成為利用紫外線照射的聚合反應性特別高的化合物等方面而言,更佳為氫。
R1 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基,該些基中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的R1 為氫、碳數1至5的烷基、碳數1至4的烷氧基、或碳數1至4的烷氧基烷基,該些基中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。進而佳的R1 為氫、甲基、乙基、丁基、甲氧基甲基、甲氧基乙基、乙氧基甲基、或乙氧基乙基。特佳的R1 為氫、甲基、或甲氧基甲基。
R1 為碳數1至15的烷基或碳數1至14的烷氧基的化合物的化學穩定性高。R1 為碳數1至15的烷基、碳數2至15的烯基、或碳數2至14的烯氧基的化合物於液晶組成物中的溶解度大。R1 為碳數1~15的烷基的化合物使液晶分子配向的能力高。
R2 為選自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基。
較佳的R2 為式(1-a)、或式(1-b)。R2 為式(1-a)的化合物於液晶組成物中的溶解度大。R2 為式(1-a)、或式(1-c)的化合物使液晶分子配向的能力高。R2 為式(1-b)的化合物於液晶組成物中的溶解度高且使液晶分子配向的能力高。
Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的Sp3 及Sp4 為單鍵、碳數1至10的直鏈伸烷基、或碳數3至10的分支鏈伸烷基,該些伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、或-COO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。進而佳的Sp3 及Sp4 為單鍵、碳數1至10的直鏈伸烷基、或碳數3至10的分支鏈伸烷基,該些伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。特佳的Sp3 及Sp4 為單鍵、碳數1至10的直鏈伸烷基、或碳數3至10的分支鏈伸烷基,該些伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
Sp3 及Sp4 獨立地為分支鏈烷基的化合物於液晶組成物中的溶解度大。Sp3 及Sp4 獨立地為碳數1至10的直鏈伸烷基、或碳數1至10的直鏈烷氧基烷基的化合物使液晶分子配向的能力高。
R3 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基。
較佳的R3 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基。就成為於液晶組成物中的溶解性更優異、化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高的化合物等方面而言,更佳的R3 為氫、或碳數1至4的烷基。
X1 為-OH、-NH2 、-N(R4 )2 、-COOH、-SH、或-Si(R4 )3
就成為於液晶組成物中的溶解性更優異的化合物等方面而言,較佳的X1 為-OH、-NH2 、或-SH,特佳的X1 為-OH。
此處,R4 為氫或碳數1至10的烷基,該烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
X1 為-OH、-NH2 、或-SH的化合物使液晶分子配向的能力高。X1 為-OH的化合物的化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高、用於液晶顯示元件時的電壓保持率大、而且於液晶組成物中的溶解度大。
較佳的化合物(1)的例子為項4所記載的化合物(1-1)至化合物(1-4)。更佳的化合物(1)的例子為項5所記載的化合物(1-5)至化合物(1-7)。進而佳的化合物(1)的例子為項6所記載的化合物(1-8)至化合物(1-25)。最佳的化合物(1)的例子為項7所記載的化合物(1-26)至化合物(1-43)。
2. 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。未記載合成法的化合物可藉由「有機合成(Organic Syntheses)」(約翰·威利父子出版公司(John Wiley & Sons, Inc))、「有機反應(Organic Reactions)」(約翰·威利父子出版公司(John Wiley & Sons, Inc))、「綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis)」(培格曼出版社(Pergamon Press))、「新實驗化學講座」(丸善)等成書中記載的方法來合成。
2-1. 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的流程所示。於該流程中,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,或者亦可不同。化合物(1A)至化合物(1H)相當於化合物(1)或化合物(1)的中間物。
(I)單鍵的生成
於碳酸鹽、四(三苯基膦)鈀觸媒的存在下,使硼酸化合物(21)與化合物(22)進行反應來合成化合物(1A)。該化合物(1A)亦可藉由如下方式來合成:使化合物(23)與正丁基鋰進行反應,繼而與氯化鋅進行反應,然後於二氯雙(三苯基膦)鈀觸媒的存在下與化合物(22)進行反應。
(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)。於1,3-二環己基碳二醯亞胺(1,3-dicyclohexyl carbodiimide,DCC)與4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylamino pyridine,DMAP)的存在下,使該羧酸(24)與自化合物(21)衍生出的醇(25)脫水來合成具有-COO-的化合物(1B)。具有-OCO-的化合物亦利用該方法來合成。
(III)-CF2 O-與-OCF2 -的生成
利用勞森試劑(Lawesson's reagent)對化合物(1B)進行硫化而獲得化合物(26)。利用氟化氫吡啶錯合物與N-溴代琥珀醯亞胺(N-bromosuccinimide,NBS)對化合物(26)進行氟化而合成具有-CF2 O-的化合物(1C)。參照M.黑星(M. Kuroboshi)等人的「化學快報(Chem.Lett.)」1992年第827期。亦可利用(二乙基胺基)三氟化硫((diethylamino)sulfur trifluoride,DAST)對化合物(26)進行氟化來合成化合物(1C)。參照W.H.班尼爾(W. H. Bunnelle)等人的「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」1990年第55期第768頁。具有-OCF2 -的化合物亦可利用該方法來合成。
(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)。使鏻鹽(28)與第三丁醇鉀進行反應而產生磷偶極體(phosphorus ylide),並使該磷偶極體與醛(27)進行反應來合成化合物(1D)。根據反應條件而生成順式體,故視需要利用公知的方法將順式體異構化成反式體。
(V)-CH2 CH2 -的生成
於鈀碳觸媒的存在下對化合物(1D)進行氫化而合成化合物(1E)。
(VI)-C≡C-的生成
於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-醇進行反應後,於鹼性條件下進行脫保護而獲得化合物(29)。於二氯雙(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
利用硼氫化鈉對化合物(27)進行還原而獲得化合物(30)。利用氫溴酸對其進行溴化而獲得化合物(31)。於碳酸鉀的存在下,使化合物(25)與化合物(31)進行反應而合成化合物(1G)。具有-OCH2 -的化合物亦可利用該方法來合成。
(VIII)-CF=CF-的生成
利用正丁基鋰對化合物(23)進行處理後,使四氟乙烯進行反應而獲得化合物(32)。利用正丁基鋰對化合物(22)進行處理後,與化合物(32)進行反應,而合成化合物(1H)。
2-2. 環A1 及環A2 的生成
關於1,2-伸環丙基、1,3-伸環丁基、1,3-伸環戊基、1,4-伸環己基、1,4-伸環庚基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、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,起始物質有市售、或合成法廣為人知。
2-3. 合成例
合成化合物(1)的方法的例子為如下所述。該些化合物中,R1 、R2 、A1 、A2 、Z1 、Sp1 、Sp2 、Sp3 、及a的定義與項1中的記載相同。
式(1)中,R2 為式(1-a)、Sp3 為-CH2 -、M1 、M2 、M3 、及M4 為氫、R1 為甲基、X1 為-OH的化合物(1-61)可利用以下方法來合成。
於1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane,DABCO)的存在下,使化合物(53)與甲醛進行反應,而獲得化合物(54)。於對甲苯磺酸吡啶鎓(Pyridinium p-Toluenesulfonate,PPTS)的存在下,使化合物(54)與3,4-二氫-2H-吡喃進行反應,而獲得化合物(55)。使用氫氧化鋰對化合物(55)進行水解而獲得化合物(56)。於DCC及DMAP的存在下使利用公知的方法來合成的二醇(57)與化合物(58)進行反應而獲得化合物(59)。於DCC及DMAP的存在下,使化合物(59)與化合物(56)進行反應,而獲得化合物(60),之後使用PPTS進行脫保護,藉此可導出化合物(1-61)。
式(1)中,R2 為式(1-a)、Sp3 為-(CH2 )2 -、M1 、M2 、M3 、及M4 為氫、R1 為甲基、X1 為-OH的化合物(1-63)可利用以下方法來合成。
使三溴化磷作用於化合物(1-61)而獲得化合物(62)。繼而,使銦作用於化合物(62)後,與甲醛進行反應,藉此可導出化合物(1-63)。
式(1)中,R2 為式(1-a)、Sp3 為-CH2 O(CH2 )2 -、M1 、M2 、M3 、及M4 為氫、R1 為甲基、X1 為-OH的化合物(1-64)可利用以下方法來合成。
使三氟甲磺酸酐(Tf2 O)及三乙基胺(Et3 N)作用於化合物(1-61)後,與乙二醇進行反應,藉此可導出化合物(1-64)。
3. 液晶組成物
3-1. 成分化合物
本發明的液晶組成物包含化合物(1)作為成分A。化合物(1)藉由與元件的基板的非共價鍵結方式的相互作用,而可控制液晶分子的配向。該組成物較佳為包含化合物(1)作為成分A,且進而包含選自下述成分B、成分C、成分D、及成分E中的至少一種液晶性化合物。成分B為化合物(2)至化合物(4)。成分C為化合物(2)至化合物(4)以外的化合物(5)至化合物(7)。成分D為化合物(8)。成分E為化合物(11)至化合物(19)。該組成物亦可包含與化合物(2)至化合物(8)及化合物(11)至化合物(19)不同的其他液晶性化合物。當製備該組成物時,較佳為考慮到正或負的介電各向異性的大小等而選擇成分B、成分C、成分D、及成分E。適當地選擇成分的組成物具有高的上限溫度、低的下限溫度、低黏度、適當的光學各向異性(即,大的光學各向異性或小的光學各向異性)、正或負的大的介電各向異性、大的比電阻、對熱或紫外線的穩定性、及適當的彈性常數(即,大的彈性常數或小的彈性常數)。
化合物(1)是出於控制液晶分子的配向的目的而添加於組成物中。相對於液晶組成物100重量%的化合物(1)的較佳的比例就可容易使液晶分子配向等方面而言,為0.05重量%以上,就可進一步防止元件的顯示不良等方面而言,較佳為10重量%以下。進而佳的比例為0.1重量%至7重量%的範圍,特佳的比例為0.4重量%至5重量%的範圍。該些比例亦適用於包含化合物(20)的組成物。
成分B為兩個末端基為烷基等的化合物。成分B具有小的介電各向異性。作為成分B的較佳例,可列舉化合物(2-1)至化合物(2-11)、化合物(3-1)至化合物(3-19)、及化合物(4-1)至化合物(4-7)。於該些化合物中,R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,該烷基或烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個氫可經氟取代。
成分B由於介電各向異性的絕對值小,故為接近中性的化合物。化合物(2)主要具有減小黏度或者調整光學各向異性的效果。化合物(3)及化合物(4)具有藉由提高上限溫度而擴大向列相的溫度範圍的效果、或者調整光學各向異性的效果。
增加成分B的含量,則隨之組成物的介電各向異性變小,但黏度變小。因此,只要滿足元件的臨限電壓的要求值,則成分B的含量越多越佳。成分B的含量相對於液晶組成物100重量%而較佳為30重量%以上,進而佳為40重量%以上,其上限並無特別限制,例如為99.95重量%。
成分C為於至少一末端具有氟、氯或含氟基的化合物。成分C具有正的大的介電各向異性。作為成分C的較佳例,可列舉化合物(5-1)至化合物(5-16)、化合物(6-1)至化合物(6-116)、化合物(7-1)至化合物(7-59)。於成分C的化合物中,R13 為碳數1至10的烷基或碳數2至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;X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3
成分C由於介電各向異性為正,對熱、光等的穩定性非常良好,故適宜用於製備IPS、FFS、OCB等模式用的組成物的情況。相對於液晶組成物100重量%的成分C的含量適合為1重量%至99重量%的範圍,較佳為10重量%至97重量%的範圍,進而佳為40重量%至95重量%的範圍。於將成分C添加於介電各向異性為負的組成物中的情況下,相對於液晶組成物100重量%,成分C的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分C,可調整組成物的彈性常數,且可調整元件的電壓-透過率曲線。
成分D為單末端基為-C≡N或者-C≡C-C≡N的化合物(8)。成分(D)具有氰基,故具有正的更大的介電各向異性。作為成分D的較佳例,可列舉化合物(8-1)至化合物(8-64)。於成分D的化合物中,R14 為碳數1至10的烷基或碳數2至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;X12 為-C≡N或者-C≡C-C≡N。
成分D由於介電各向異性為正,且其值大,故主要用於製備TN等模式用的組成物的情況。藉由添加該成分D,可增大組成物的介電各向異性。成分D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D對於調整元件的電壓-透過率曲線而言亦有用。
相對於液晶組成物100重量%的成分D的含量適合為1重量%至99重量%的範圍,較佳為10重量%至97重量%的範圍,進而佳為40重量%至95重量%的範圍。於將成分D添加於介電各向異性為負的組成物中的情況下,相對於液晶組成物100重量%,成分D的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分D,可調整組成物的彈性常數,且可調整元件的電壓-透過率曲線。
成分E為化合物(11)至化合物(19)。成分E具有負的大的介電各向異性。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(氟或氯)取代的伸苯基。作為成分E的較佳例,可列舉化合物(11-1)至化合物(11-9)、化合物(12-1)至化合物(12-19)、化合物(13-1)及化合物(13-2)、化合物(14-1)至化合物(14-3)、化合物(15-1)至化合物(15-3)、化合物(16-1)至化合物(16-11)、化合物(17-1)至化合物(17-3)、化合物(18-1)至化合物(18-3)、及化合物(19-1)。於該些化合物中,R15 、R16 、及R17 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,該烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代,而且R17 可為氫或氟。
成分E的介電各向異性為負且大。成分E適宜用於製備IPS、VA、PSA等模式用的組成物的情況。增加成分E的含量,則隨之組成物的介電各向異性負向變大,但黏度變大。因此,只要滿足元件的臨限電壓的要求值,則含量越少越佳。若考慮到介電各向異性為-5左右,則為了進行充分的電壓驅動,相對於液晶組成物100重量%的成分E的含量較佳為40重量%以上。
成分E中,化合物(11)為二環化合物,故具有降低黏度、調整光學各向異性、或提高介電各向異性的效果。化合物(12)及化合物(13)為三環化合物,化合物(14)為四環化合物,故具有提高上限溫度、提高光學各向異性、或提高介電各向異性的效果。化合物(15)至化合物(19)具有提高介電各向異性的效果。
成分E的含量相對於液晶組成物100重量%而較佳為40重量%以上,進而佳為50重量%至95重量%的範圍。於將成分E添加於介電各向異性為正的組成物中的情況下,相對於液晶組成物100重量%,成分E的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分E,可調整組成物的彈性常數,且可調整元件的電壓-透過率曲線。
藉由將以上所述的成分B、成分C、成分D及成分E適當組合,可製備如下液晶組成物,其滿足上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。
3-2. 添加物
液晶組成物是利用公知的方法來製備。例如,可列舉如下方法:將所述成分混合,而且藉由加熱而使彼此溶解。根據用途,可於該組成物中添加添加物。添加物的例子為化合物(1)以外的聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、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、色素、消泡劑等。此種添加物已為本領域技術人員所熟知,並記載於文獻中。
聚合性化合物是出於使液晶組成物中生成聚合物的目的而添加。於對電極間施加電壓的狀態下照射紫外線,使化合物(1)聚合,藉此可生成聚合物。此時,化合物(1)於其極性基與玻璃(或金屬氧化物)的基板表面以非共價鍵結的方式相互作用的狀態下經固定化。藉此,控制液晶分子的配向的能力進一步提高,且可獲得適當的預傾角,故響應時間經縮短。
聚合性化合物的較佳例為丙烯酸酯、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、氧雜環丁烷)、及乙烯基酮。進而佳的例子為具有至少一個丙烯醯基氧基的化合物及具有至少一個甲基丙烯醯基氧基的化合物。進而佳的例子亦包含具有丙烯醯基氧基與甲基丙烯醯基氧基兩者的化合物。
聚合性化合物的特佳例可列舉化合物(20)。化合物(20)為與化合物(1)不同的化合物。化合物(1)具有極性基。另一方面,化合物(20)較佳為不具有極性基。
式(20)中,環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基,該些環中,至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代。
較佳的環F或環I為環己基、環己烯基、苯基、氟苯基、二氟苯基、1-萘基、或2-萘基。進而佳的環F或環I為環己基、環己烯基、或苯基。特佳的環F或環I為苯基。
式(20)中,環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代。
較佳的環G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、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基。進而佳的環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、或2-氟-1,4-伸苯基。特佳的環G為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。最佳的環G為1,4-伸苯基。
式(20)中,Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Z22 或Z23 為單鍵、-CH2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、或-OCO-。進而佳的Z22 或Z23 為單鍵。
化合物(20)中,P11 、P12 、及P13 獨立地為聚合性基。較佳的P11 至P13 為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基。進而佳的P11 至P13 為式(P-1)、式(P-2)、或式(P-3)所表示的基。特佳的P11 至P13 為式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的較佳基為丙烯醯基氧基(-OCO-CH=CH2 )或甲基丙烯醯基氧基(-OCO-C(CH3 )=CH2 )。式(P-1)至式(P-5)的波形線表示鍵結的部位。
式(P-1)至式(P-5)中,M11 、M12 、及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。為了提高反應性,較佳的M11 、M12 、或M13 為氫或甲基。進而佳的M11 為氫或甲基,進而佳的M12 或M13 為氫。
式(20)中,Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,該伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Sp11 、Sp12 、或Sp13 為單鍵。
式(20)中,u為0、1、或2。較佳的u為0或1。
式(20)中,f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4,而且,f、g、及h的和為1以上。較佳的f、g、或h為1或2。較佳的和為2、3或4。進而佳的和為2或3。
化合物(20)的較佳例為項15所記載的化合物(20-1)至化合物(20-7),更佳的例子為化合物(20-8)至化合物(20-11)。進而佳的例子為化合物(20-1-1)至化合物(20-1-5)、化合物(20-2-1)至化合物(20-2-5)、化合物(20-4-1)、化合物(20-5-1)、化合物(20-6-1)、及化合物(20-7-1)。該些化合物中,R25 至R31 獨立地為氫或甲基;R32 、R33 、及R34 獨立地為氫或碳數1至5的烷基,R32 、R33 、及R34 的至少一個為碳數1至5的烷基;v、及x獨立地為0或1;t及u獨立地為1至10的整數,t+v及x+u分別最大為10;L31 及L36 獨立地為氫或氟,L37 及L38 獨立地為氫、氟、或甲基。
組成物中的聚合性化合物可藉由使用光自由基聚合起始劑等聚合起始劑,而迅速地進行聚合。另外,藉由使聚合時的反應條件最佳化,可減少殘存的聚合性化合物的量。光自由基聚合起始劑的例子可列舉巴斯夫(BASF)公司的達羅卡(Darocur)系列中的TPO、1173、及4265,且可列舉豔佳固(Irgacure)系列中的184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、及2959。
光自由基聚合起始劑的追加例為4-甲氧基苯基-2,4-雙(三氯甲基)三嗪、2-(4-丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯并啡嗪、二苯甲酮/米其勒酮(Michler's ketone)混合物、六芳基聯咪唑/巰基苯并咪唑混合物、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苯偶醯二甲基縮酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧雜蒽酮/對二甲基胺基苯甲酸甲酯混合物、二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物。
向液晶組成物中添加光自由基聚合起始劑後,於施加電場的狀態下照射紫外線,藉此可進行聚合。然而,未反應的聚合起始劑或聚合起始劑的分解產物有可能使元件中產生圖像的殘像等顯示不良。為了防止該情況,亦可於不添加聚合起始劑的狀態下進行光聚合。所照射的光的較佳的波長為150 nm至500 nm的範圍。進而佳的波長為250 nm至450 nm的範圍,最佳的波長為300 nm至400 nm的範圍。
當保管聚合性化合物時,為了防止聚合,亦可添加聚合抑制劑。通常於不去除聚合抑制劑的狀態下將聚合性化合物添加於組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、甲基對苯二酚等對苯二酚衍生物、4-第三丁基兒茶酚、4-甲氧基苯酚、啡噻嗪。
光學活性化合物具有藉由使液晶分子誘發螺旋結構來賦予所需扭曲角而防止逆扭曲的效果。藉由添加光學活性化合物而可調整螺旋節距(helical pitch)。出於調整螺旋節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。作為光學活性化合物的較佳例,可列舉下述的化合物(Op-1)至化合物(Op-18)。化合物(Op-18)中,環J為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基,R28 為碳數1至10的烷基。*符號表示不對稱碳。
抗氧化劑對於維持大的電壓保持率而言有效。作為抗氧化劑的較佳例,可列舉:下述的化合物(AO-1)及化合物(AO-2);易璐諾斯(Irganox)415、易璐諾斯(Irganox)565、易璐諾斯(Irganox)1010、易璐諾斯(Irganox)1035、易璐諾斯(Irganox)3114及易璐諾斯(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而言有效。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,作為具體例,可列舉:下述的化合物(AO-3)及化合物(AO-4);帝奴彬(Tinuvin)329、帝奴彬(Tinuvin)P、帝奴彬(Tinuvin)326、帝奴彬(Tinuvin)234、帝奴彬(Tinuvin)213、帝奴彬(Tinuvin)400、帝奴彬(Tinuvin)328及帝奴彬(Tinuvin)99-2(商品名;巴斯夫(BASF)公司);以及1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(DABCO)。
具有立體阻礙的胺之類的光穩定劑對於維持大的電壓保持率而言較佳。作為光穩定劑的較佳例,可列舉:下述的化合物(AO-5)、化合物(AO-6)、化合物(AO-7)、化合物(AO-8)、及化合物(AO-9);帝奴彬(Tinuvin)144、帝奴彬(Tinuvin)765、帝奴彬(Tinuvin)770DF、帝奴彬(Tinuvin)780(商品名;巴斯夫(BASF)公司);LA-52、LA-57、LA-77Y、及LA-77G(商品名;艾迪科(ADEKA)公司)。熱穩定劑對於維持大的電壓保持率而言亦有效,作為較佳例,可列舉:易璐佛斯(Irgafos)168(商品名;巴斯夫(BASF)公司)。為了適合於賓主(guest host,GH)模式的元件,將偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)添加於組成物中。消泡劑對於防止起泡而言有效。消泡劑的較佳例為二甲基矽油、甲基苯基矽油等。
化合物(AO-1)中,R40 為碳數1至20的烷基、碳數1至20的烷氧基、-COOR41 、或-CH2 CH2 COOR41 ,此處,R41 為碳數1至20的烷基。化合物(AO-2)及化合物(AO-5)中,R42 為碳數1至20的烷基。化合物(AO-5)中,R43 為氫、甲基或O (氧自由基);環G1 為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基;化合物(AO-7)及化合物(AO-8)中,環G2 為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基;化合物(AO-5)、化合物(AO-7)、及化合物(AO-8)中,z為1、2、或3。
4. 液晶顯示元件
液晶組成物可適宜用於具有PC、TN、STN、OCB、PSA等動作模式且以主動矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件。該組成物亦可適宜用於具有PC、TN、STN、OCB、VA、IPS等動作模式且以被動矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件。該些元件亦可適用於反射型、透過型、半透過型的任一種類型。
該組成物亦適合於向列型曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase,NCAP)元件,此處,組成物經微膠囊化。該組成物亦可用於聚合物分散型液晶顯示元件(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display,PDLCD)、或者聚合物網絡液晶顯示元件(Polymer Network Liquid Crystal Display,PNLCD)。於該些組成物中,大量地添加聚合性化合物。另一方面,PSA模式的液晶顯示元件中使用的組成物中,聚合性化合物的比例相對於液晶組成物100重量%而較佳為10重量%以下,更佳的比例為0.1重量%至2重量%的範圍,進而佳的比例為0.2重量%至1.0重量%的範圍。PSA模式的元件可藉由主動矩陣方式、被動矩陣方式等驅動方式來進行驅動。此種元件亦可適用於反射型、透過型、半透過型的任一種類型。
於聚合物穩定配向型的元件中,組成物中所含的聚合物使液晶分子配向。極性化合物輔助液晶分子進行排列。即,極性化合物可代替配向膜來使用。製造此種元件的方法的一例如下所示。準備具有被稱為陣列基板與彩色濾光片基板的兩個基板的元件。該基板不具有配向膜。該基板的至少一個具有電極層。將液晶性化合物混合來製備液晶組成物。向該組成物中添加化合物(1),進而視需要添加其他聚合性化合物及極性化合物。視需要可進而添加添加物。將該組成物注入至元件中。於對該元件施加電壓的狀態下進行光照射。較佳為紫外線。藉由光照射來使聚合性化合物進行聚合。藉由該聚合,而生成包含聚合物的組成物,從而製作具有PSA模式的元件。
該順序中,極性化合物因極性基與基板表面相互作用而於基板上進行排列。該極性化合物使液晶分子配向。於存在多個極性基的情況下,與基板表面的相互作用進一步變強,可以低濃度進行配向。當施加電壓時,藉由電場的作用而進一步促進液晶分子的配向。伴隨該配向,聚合性化合物亦進行配向。於該狀態下,藉由紫外線而聚合性化合物進行聚合,因此生成維持該配向的聚合物。藉由該聚合物的效果,液晶分子的配向更加地穩定化,因此元件的響應時間縮短。圖像的殘像為液晶分子的動作不良,因此藉由該聚合物的效果而殘像亦同時得到改善。化合物(1)為聚合性,故藉由聚合而被消耗。化合物(1)亦藉由與其他聚合性化合物的共聚而被消耗。因此,化合物(1)雖具有極性基,但被消耗,故可獲得電壓保持率大的液晶顯示元件。再者,若使用具有聚合性的極性化合物,則可利用一種化合物來達成極性化合物與聚合性化合物兩者的效果,因此亦存在並不需要不具有極性基的聚合性化合物的情況。
[實施例]
藉由實施例(包括合成例、使用例)對本發明進行更詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明亦包含藉由將使用例的組成物的至少兩種混合而製備的混合物。
1. 化合物(1)的實施例
只要無特別記載,則反應是於氮氣環境下進行。化合物(1)是藉由實施例1等中所示的順序來合成。所合成的化合物是利用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)分析等方法來進行鑑定。化合物(1)、液晶性化合物、組成物、元件的特性是利用下述的方法來進行測定。
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。核磁共振光譜的說明中,s是指單峰(singlet),d是指雙重峰(doublet),t是指三重峰(triplet),q是指四重峰(quartet),quin是指五重峰(quintet),sext是指六重峰(sextet),m是指多重峰(multiplet),br是指寬峰(broad)。
氣相層析分析:測定時使用島津製作所(股)製造的GC-2010型氣相層析儀。管柱是使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度60 m、內徑0.25 mm、膜厚0.25 μm)。作為載體氣體,使用氦氣(1 ml/min)。將試樣氣化室的溫度設定為300℃,將檢測器(火焰離子化檢測器(flame ionization detector,FID))部分的溫度設定為300℃。試樣溶解於丙酮中,製備成1重量%的溶液,將所獲得的溶液1 μl注入至試樣氣化室中。記錄計是使用島津製作所(股)製造的氣相層析溶液系統(GC Solution system)等。
高效液相層析(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)分析:測定時使用島津製作所(股)製造的普羅米能斯(Prominence)(LC-20AD;SPD-20A)。管柱使用YMC(股)製造的YMC-Pack ODS-A(長度150 mm、內徑4.6 mm、粒子徑5 μm)。析出液是將乙腈與水適宜混合來使用。作為檢測器,適宜使用紫外線(Ultraviolet,UV)檢測器、折射率(Reflective Index,RI)檢測器、電暈檢測器(CORONA detector)等。於使用UV檢測器的情況下,檢測波長設為254 nm。試樣溶解於乙腈中,製備成0.1重量%的溶液,將該溶液1 μL導入至試樣室中。作為記錄計,使用島津製作所(股)製造的C-R7Aplus。
紫外可見分光分析:測定時使用島津製作所(股)製造的法碼思拜(PharmaSpec)UV-1700。檢測波長設為190 nm至700 nm。試樣溶解於乙腈中,製備成0.01 mmol/L的溶液,放入至石英槽(光程長度為1 cm)中進行測定。
測定試樣:當測定相結構及轉變溫度(透明點、熔點、聚合起始溫度等)時,將化合物其本身用作試樣。
測定方法:利用下述方法來進行特性的測定。該些方法大多為社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association,JEITA)審議製定的JEITA標準(JEITA·ED-2521B)中記載的方法或將其加以修飾的方法。於用於測定的TN元件中未安裝薄膜電晶體(TFT)。
(1)相結構
將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒(Mettler)公司製造,FP-52型加熱台)上。一面以3℃/min的速度對該試樣進行加熱,一面利用偏光顯微鏡觀察相狀態與其變化,來確定相的種類。
(2)轉變溫度(℃)
測定時使用珀金埃爾默(Perkin Elmer)公司製造的掃描熱量計戴蒙德(Diamond)DSC系統或者日立高新科技(Hitachi High-Tech Science)(股)製造的高感度示差掃描熱量計X-DSC7000。以3℃/min的速度使試樣升降溫,並藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰或放熱峰的起始點,而決定轉變溫度。化合物的熔點、聚合起始溫度亦使用該裝置來進行測定。有時將化合物自固體轉變成層列相、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成液體的溫度簡稱為「透明點」。
結晶表示為C。於對結晶的種類加以區分的情況下,分別表示為C1 、C2 。將層列相表示為S,將向列相表示為N。層列相中,於對層列A相、層列B相、層列C相、或者層列F相加以區分的情況下,分別表示為SA 、SB 、SC 、或者SF 。液體(各向同性)表示為I。轉變溫度例如表述為「C 50.0 N 100.0 I」。其表示自結晶至向列相的轉變溫度為50.0℃,自向列相至液體的轉變溫度為100.0℃。
(3)向列相的上限溫度(TNI 或NI;℃)
將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上,並以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分自向列相變化成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(1)與母液晶的混合物時,以記號TNI 來表示。當試樣為化合物(1)與成分B、成分C、成分D之類的化合物的混合物時,以記號NI來表示。
(4)向列相的下限溫度(TC ;℃)
將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷凍器中保管10天後,觀察液晶相。例如,當試樣於-20℃下為向列相的狀態,而於-30℃下變化為結晶或者層列相時,將TC 記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(5)黏度(體積黏度;η;於20℃下測定;mPa·s)
測定時使用東京計器(股)製造的E型旋轉黏度計。
(6)光學各向異性(折射率各向異性;於25℃下測定;Δn)
使用波長589 nm的光,利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計(abbe refractometer)來進行測定。朝一個方向摩擦主稜鏡的表面後,將試樣滴加至主稜鏡上。當偏光的方向與摩擦的方向平行時測定折射率(n∥)。當偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定折射率(n⊥)。光學各向異性(Δn)的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
(7)比電阻(ρ;於25℃下測定;Ωcm)
於具備電極的容器中注入試樣1.0 mL。對該容器施加直流電壓(10 V),測定10秒後的直流電流。比電阻是根據下式而算出。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容量)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
對於介電各向異性為正的試樣與介電各向異性為負的試樣,有時特性的測定法不同。介電各向異性為正時的測定法記載於項(8a)至項(12a)中。介電各向異性為負的情況記載於項(8b)至項(12b)中。
(8a)黏度(旋轉黏度;γ1;於25℃下測定;mPa·s)
正的介電各向異性:依據M.今井(M. Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259期第37頁(1995)中所記載的方法來進行測定。將試樣放入至扭轉角為0度、而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5 μm的TN元件中。於16 V至19.5 V的範圍內以每次0.5 V對該元件階段性地施加電壓。於未施加電壓0.2秒後,以僅1個矩形波(矩形脈衝;0.2秒)與未施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。根據該些測定值與M.今井(M. Imai)等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需的介電各向異性的值是使用該測定了旋轉黏度的元件,利用以下所記載的方法而求出。
(8b)黏度(旋轉黏度;γ1;於25℃下測定;mPa·s)
負的介電各向異性:依據M.今井(M. Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259期第37頁(1995)中所記載的方法來進行測定。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20 μm的VA元件中。於39伏特至50伏特的範圍內以每次1伏特對該元件階段性地施加電壓。於未施加電壓0.2秒後,以僅1個矩形波(矩形脈衝;0.2秒)與未施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。根據該些測定值與M.今井(M. Imai)等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需的介電各向異性是使用下述介電各向異性一項中所測定的值。
(9a)介電各向異性(Δε;於25℃下測定)
正的介電各向異性:將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9 μm、而且扭轉角為80度的TN元件中。對該元件施加正弦波(10 V,1 kHz),於2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。對該元件施加正弦波(0.5 V,1 kHz),於2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
(9b)介電各向異性(Δε;於25℃下測定)
負的介電各向異性:介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。介電常數(ε∥及ε⊥)是以如下方式進行測定。
1)介電常數(ε∥)的測定:於經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16 ml)的乙醇(20 ml)溶液。利用旋轉器使玻璃基板旋轉後,於150℃下加熱1小時。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4 μm的VA元件中,利用藉由紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加正弦波(0.5 V,1 kHz),於2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。
2)介電常數(ε⊥)的測定:於經充分清洗的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將該玻璃基板煆燒後,對所得的配向膜進行摩擦處理。將試樣注入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9 μm、且扭轉角為80度的TN元件中。對該元件施加正弦波(0.5 V,1 kHz),於2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。
(10a)彈性常數(K;於25℃下測定;pN)
正的介電各向異性:測定時使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的HP4284A型LCR計。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20 μm的水平配向元件中。對該元件施加0伏特至20伏特的電荷,並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頁中的式(2.98)、式(2.101)對所測定的靜電電容(C)與施加電壓(V)的值進行擬合(fitting),根據式(2.99)而獲得K11 及K33 的值。繼而,於第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。
(10b)彈性常數(K11 及K33 ;於25℃下測定;pN)
負的介電各向異性:測定時使用東陽特克尼卡(Toyo Technica)(股)製造的EC-1型彈性常數測定器。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20 μm的垂直配向元件中。對該元件施加20伏特至0伏特的電荷,並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頁中的式(2.98)、式(2.101)對靜電電容(C)與施加電壓(V)的值進行擬合,並根據式(2.100)獲得彈性常數的值。
(11a)臨限電壓(Vth;於25℃下測定;V)
正的介電各向異性:測定時使用大塚電子(股)製造的LCD5100型亮度計。光源是設為鹵素燈。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為0.45/Δn(μm)、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中。對該元件施加的電壓(32 Hz,矩形波)是以每次0.02 V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,並測定透過元件的光量。製成該光量達到最大時透過率為100%、且該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是由透過率達到90%時的電壓來表示。
(11b)臨限電壓(Vth;於25℃下測定;V)
負的介電各向異性:測定時使用大塚電子(股)製造的LCD5100型亮度計。光源是設為鹵素燈。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4 μm、摩擦方向為反平行的常黑模式(normally black mode)的VA元件中,使用藉由紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加的電壓(60 Hz,矩形波)是以每次0.02 V自0 V階段性地增加至20 V。此時,自垂直方向對元件照射光,並測定透過元件的光量。製成該光量達到最大時透過率為100%、且該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是由透過率達到10%時的電壓來表示。
(12a)響應時間(τ;於25℃下測定;ms)
正的介電各向異性:測定時使用大塚電子(股)製造的LCD5100型亮度計。光源是設為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5 kHz。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5.0 μm、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中。對該元件施加矩形波(60 Hz,5 V,0.5秒)。此時,自垂直方向對元件照射光,並測定透過元件的光量。當該光量達到最大時視作透過率100%,當該光量為最小時視作透過率為0%。上升時間(τr:rise time;毫秒)是透過率自90%變化為10%所需要的時間。下降時間(τf:fall time;毫秒)是透過率自10%變化為90%所需要的時間。響應時間是由以所述方式求出的上升時間與下降時間的和來表示。
(12b)響應時間(τ;於25℃下測定;ms)
負的介電各向異性:測定時使用大塚電子(股)製造的LCD5100型亮度計。光源是設為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5 kHz。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為3.2 μm、摩擦方向為反平行的常黑模式(normally black mode)的圖像垂直配向(Patterned Vertical Alignment,PVA)元件中。使用藉由紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加略微超出臨限電壓程度的電壓1分鐘,繼而一面施加5.6 V的電壓,一面照射23.5 mW/cm2 的紫外線8分鐘。對該元件施加矩形波(60 Hz,10V,0.5秒)。此時,自垂直方向對元件照射光,並測定透過元件的光量。當該光量達到最大時視作透過率100%,當該光量為最小時視作透過率為0%。響應時間是由透過率自90%變化為10%所需要的時間(下降時間;fall time;毫秒)來表示。
(13)電壓保持率
使用岩琦(EyeGraphics)(股)製造的黑光(black light)、F40T10/BL(峰值波長為369 nm)來照射紫外線,藉此使聚合性化合物進行聚合。對該元件於60℃下施加脈衝電壓(1 V、60微秒)來進行充電。利用高速電壓計於16.7秒的期間內測定衰減的電壓,並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。電壓保持率是由面積A相對於面積B的百分率來表示。
原料
索爾密克斯(Solmix)(註冊商標)A-11為乙醇(85.5%)、甲醇(13.4%)與異丙醇(isopropanol,IPA)(1.1%)的混合物,自日本醇銷售(Japan Alcohol Trading)(股)獲得。
[合成例1]
化合物(1-2-1)的合成

第1步驟
將化合物(T-1)(40 g)、三乙基胺(33.7 ml)及DMF(3000 ml)放入至反應器中,冷卻至0℃。向其中添加化合物(T-2)(23.2 g),恢復至室溫並且攪拌12小時。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用食鹽水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=1:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-3)(2.7 g;5%)。
第2步驟
將化合物(T-3)(5.0 g)、化合物(T-4)(4.2 g)、DMAP(1.2 g)、及二氯甲烷(55.0 ml)放入至反應器中,冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加DCC(5.8 g)的二氯甲烷(30.0 ml)溶液,恢復至室溫並且攪拌12小時。將不溶物過濾分離後,將反應混合物注入至水中,利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=9:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-5)(5.0 g;58%)。再者,THP是表示四氫吡喃基。
第3步驟
將化合物(T-5)(5.0 g)、對甲苯磺酸吡啶鎓鹽(PPTS)(1.5 g)、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)(25.0 ml)、及甲醇(25.0 ml)放入至反應器中,於50℃下攪拌4小時。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,甲苯:乙酸乙酯=2:1)將殘渣純化。進而藉由自庚烷的再結晶而進行純化,獲得化合物(1-2-1)(2.7 g;67%)。
所獲得的化合物(1-2-1)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):6.23 (s, 1H), 6.07 (s, 1H), 5.80 (d, J=1.1Hz, 1H), 5.53 (t, J=1.6Hz, 1H), 4.79-4.65 (m, 2H), 4.32 (d, J=6.8Hz, 2H), 2.30 (t, J=6.6Hz, 1H), 2.09-2.00 (m, 4H), 1.93 (s, 3H), 1.85-1.76 (m, 4H), 1.43-1.31 (m, 4H), 1.19-1.07 (m, 6H).
轉變溫度:C 119 I.(聚合起始溫度:123℃)
[合成例2]
化合物(1-2-16)的合成

第1步驟
將利用公知的方法來合成的化合物(T-6)(156.2 g)、及THF(1770 ml)放入至反應器中,冷卻至0℃。向其中滴加10%鹽酸(884 ml)並於室溫下進行攪拌。將反應混合物注入至水中,並利用碳酸鉀進行中和,利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=1:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-7)(123.6 g;95%)。
第2步驟
將化合物(T-7)(123.6 g)、3,4-二氫-2H-吡喃(60.2 ml)、及二氯甲烷(1000 ml)放入至反應器中,冷卻至0℃。向其中添加對甲苯磺酸吡啶鎓鹽(PPTS)(13.8 g),恢復至室溫並且進行攪拌。將反應混合物注入至碳酸氫鈉水中,利用甲苯對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=4:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-8)(116.0 g;68%)。
第3步驟
將氫化鋁鋰(8.6 g)及THF(500 ml)放入至反應器中,冷卻至-10℃。向其中緩慢地添加化合物(T-8)(116.0 g)的THF(660 ml)溶液,恢復至室溫並且進行攪拌。將反應混合物注入至水中,將不溶物過濾分離後,利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=1:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-9)(86.2 g;74%)。
第4步驟
使用化合物(T-9)(81.2 g)與化合物(T-10)(26.5 ml)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-11)(86.2 g;87%)。
第5步驟
使用化合物(T-11)(55.0 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(T-12)(40.6 g;95%)。
第6步驟
使用化合物(T-12)(5.0 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-13)(6.5 g;82%)。
第7步驟
使用化合物(T-13)(6.5 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-2-16)(4.6 g;87%)。
所獲得的化合物(1-2-16)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):6.25 (s, 1H), 6.07 (s, 1H), 5.83 (s, 1H), 5.52 (s, 1H), 4.74-4.64 (m, 1H), 4.34 (d, J=6.6Hz, 2H), 4.22 (t, J=6.7Hz, 2H), 2.25 (t, J=6.6Hz, 1H), 2.07-1.98 (m, 2H), 1.93 (s, 3H), 1.83-1.69 (m, 6H), 1.62-1.53 (m, 2H), 1.41-1.26 (m, 3H), 1.18-0.88 (m, 8H).
轉變溫度:C 66.8 I.(聚合起始溫度:102℃)
[合成例3]
化合物(1-2-17)的合成

第1步驟
將三氟甲磺酸酐(50.0 g)及二氯甲烷(160 ml)放入至反應器中,冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加化合物(T-14)(20.6 g)的二氯甲烷(160 ml)溶液及三乙基胺(17.9 g)的二氯甲烷溶液(160 ml),並且於0℃下攪拌60分鐘。將反應混合物緩慢地滴加至乙二醇(330 ml)中,並且於室溫下攪拌12小時。自反應混合物將溶媒於減壓下蒸餾去除,並自殘渣利用氯仿進行萃取。利用碳酸氫鈉水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=1:2)將殘渣純化,獲得化合物(T-15)(13.5 g;48%)。
第2步驟
使用化合物(T-15)(13.5 g)作為原料,利用與合成例2的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-16)(19.5 g;95%)。
第3步驟
將化合物(T-16)(19.5 g)、溴化四丁基銨(2.6 g)、四氫呋喃(THF)(97 ml)及水(97 ml)放入至反應器中。向其中緩慢地滴加氫氧化鋰一水合物,並且於室溫下攪拌24小時。對反應混合物添加甲苯(100 ml)並利用水進行萃取。向所獲得的水層緩慢地滴加1 N鹽酸(168 ml),並利用第三丁基甲醚進行萃取。利用食鹽水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮而獲得化合物(T-17)(13.6 g,產率74%)。
第4步驟
使用化合物(T-12)(5.0 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-18)(7.2 g;83%)。
第5步驟
使用化合物(T-18)(7.2 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-2-17)(5.0 g;84%)。
所獲得的化合物(1-2-17)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):6.31 (s, 1H), 6.07 (s, 1H), 5.87 (s, 1H), 5.52 (s, 1H), 4.74-4.64 (m, 1H), 4.28-4.17 (m, 4H), 3.81-3.74 (m, 2H), 3.66-3.61 (m, 2H), 2.21 (t, J=6.1Hz, 1H), 2.07-1.98 (m, 2H), 1.93 (s, 3H), 1.84-1.69 (m, 6H), 1.63-1.53 (m, 2H), 1.41-1.25 (m, 3H), 1.18-0.88 (m, 8H).
轉變溫度:C 46.0 SA 62.2 I.(聚合起始溫度:105℃)
[合成例4]
化合物(1-2-18)的合成

第1步驟
使用化合物(T-14)(14.6 g)與二乙二醇(400 g)作為原料,利用與合成例4的第1步驟相同的方法而獲得化合物(T-19)(14.8 g;58%)。
第2步驟
使用化合物(T-19)(14.8 g)作為原料,並利用與合成例4的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-20)(19.8 g;95%)。
第3步驟
使用化合物(T-20)(19.8 g)作為原料,並利用與合成例4的第3步驟相同的方法而獲得化合物(T-21)(15.3 g;83%)。
第4步驟
使用化合物(T-21)(6.0 g)與化合物(T-12)(4.3 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-22)(6.1 g;76%)。
第5步驟
使用化合物(T-22)(6.1 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-2-18)(3.3 g;64%)。
所獲得的化合物(1-2-18)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):6.32 (s, 1H), 6.09 (s, 1H), 5.91 (s, 1H), 5.54 (s, 1H), 4.74-4.69 (m, 1H), 4.27 (s, 2H), 4.22 (t, J=6.9Hz, 2H), 3.76-3.64 (m, 8H), 2.34-2.33 (m, 1H), 2.06-2.03 (m, 2H), 1.95 (s, 3H), 1.84-1.69 (m, 6H), 1.61-1.56 (m, 4H), 1.38-1.33 (m, 3H), 1.55-0.94 (m, 7H).
轉變溫度:C 41.8 SB 57.7 I.(聚合起始溫度:109℃)
[合成例5]
化合物(1-2-59)的合成

第1步驟
將化合物(T-23)(30.0 g)與三苯基膦(70.0 g)、咪唑(34.9 g)及甲苯(450 ml)放入至反應器中並冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加碘,並且於0℃下攪拌2小時。自反應混合物將不溶物過濾分離後,利用水對所獲得的有機層進行清洗,並且向其中添加庚烷(500 ml),於室溫下攪拌30分鐘。自混合物將不溶物過濾分離後,將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:甲苯=2:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-24)(45.7 g;87%)。
第2步驟
將氫化鈉(21.8 g)與四氫呋喃(800 ml)放入至反應器中。向其中滴加膦醯乙酸三乙酯(106.8 g)的四氫呋喃(240 ml),並且於室溫下攪拌1小時。向其中滴加化合物(T-24)(61.0 g)的四氫呋喃(360 ml)溶液,並且於加熱回流下攪拌6小時。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯進行萃取。利用鹽水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,並與水(610 ml)一起放入至反應器中。向其中添加碳酸鉀(65.8 g)與多聚甲醛(paraformaldehyde)(28.6 g),並且於80℃下加熱攪拌6小時。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯進行萃取。於加熱回流下攪拌6小時。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯進行萃取。利用鹽水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,而獲得化合物(T-25)(21.9 g;40%)。
第3步驟
使用化合物(T-25)(21.9 g)作為原料,利用與合成例4的第3步驟相同的方法而獲得化合物(T-26)(12.7 g;66%)。
第4步驟
使用化合物(T-26)(5.1 g)與化合物(T-12)(5.0 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-27)(7.8 g;96%)。
第5步驟
使用化合物(T-27)(7.4 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-2-59)(4.0 g;59%)。
所獲得的化合物(1-2-59)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):6.25 (d, J=1.0Hz, 1H), 6.07 (s, 1H), 5.67 (s, 1H), 5.52 (t, J=1.3Hz, 1H), 4.74-4.64 (m, 1H), 4.20 (t, J=6.9Hz, 2H), 3.82-3.74 (m, 2H), 3.70-3.62 (m, 2H), 2.54 (t, J=5.65Hz, 2H), 2.40 (d, J=7.4Hz, 2H), 2.07-1.98 (m, 2H), 1.93 (s, 3H), 1.90-1.83 (m, 1H), 1.82-1.70 (m, 6H), 1.62-1.54 (m, 2H), 1.41-1.25 (m, 3H), 1.18-0.88 (m, 8H).
轉變溫度:C 109 I.(聚合起始溫度:122℃)
[合成例6]
化合物(1-3-42)的合成

第1步驟
使用化合物(T-28)(4.5 g)與化合物(T-12)(2.2 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-29)(5.4 g;88%)。
第2步驟
使用化合物(T-29)(5.4 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-42)(2.7 g;58%)。
所獲得的化合物(1-3-42)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):7.26-7.23 (m, 2H), 7.18 (d, J=7.7Hz, 1H), 7.16-7.12 (m, 3H), 7.09-7.05 (m, 4H), 6.35 (s, 1H), 6.27 (s, 1H), 5.85 (s, 1H), 5.75 (s, 1H), 4.34 (t, J=7.15Hz, 2H), 4.26 (t, J=6.45Hz, 2H), 2.96-2.92 (m, 4H), 2.75 (t, J=7.65Hz, 2H), 2.69 (q, J=7.55Hz, 2H), 2.59 (q, J=7.55Hz, 2H), 2.11-2.05 (m, 5H), 1.24 (t, J=7.55Hz, 3H), 1.11 (t, J=7.55Hz, 3H).
聚合起始溫度:142℃
[合成例7]
化合物(1-3-44)的合成

第1步驟
使用化合物(T-28)(5.6 g)與化合物(T-17)(4.2 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-30)(6.3 g;77%)。
第2步驟
使用化合物(T-30)(6.3 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-44)(3.3 g;60%)。
所獲得的化合物(1-3-44)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):7.28-7.25 (m, 2H), 7.22-7.15 (m, 3H), 7.12-7.07 (m, 4H), 6.38 (s, 1H), 6.35 (s, 1H), 5.92 (s, 1H), 5.78 (s, 1H), 4.28-4.26 (m, 4H), 3.81-3.79 (m, 2H), 3.67 (t, J=4.25Hz, 2H), 3.02-2.93 (m, 4H), 2.77 (t, J=7.85Hz, 2H), 2.71 (q, J=7.55Hz, 2H), 2.61 (q, J=7.55Hz, 2H), 2.11-2.08 (m, 5H), 1.26 (t, J=7.55Hz, 3H), 1.14 (t, J=7.55Hz, 3H).
聚合起始溫度:143℃
[合成例8]
化合物(1-3-46)的合成

第1步驟
使用化合物(T-31)(4.5 g)與化合物(T-17)(2.2 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-32)(5.4 g;88%)。
第2步驟
使用化合物(T-32)(5.4 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-46)(2.7 g;58%)。
所獲得的化合物(1-3-46)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):7.23-7.20 (m, 6H), 7.14-7.11 (m, 2H), 7.06-7.03 (m, 3H), 6.33 (d, J=10.7Hz, 2H), 5.90-5.89 (m, 1H), 5.75-5.74 (m, 1H), 4.26-4.23 (m, 4H), 3.79-3.76 (m, 2H), 3.65-3.63 (m, 2H), 2.99 (s, 4H), 2.76-2.70 (m, 2H), 2.61-2.56 (m, 2H), 2.27-2.26 (m, 1H), 2.10-2.08 (m, 5H), 1.01-1.08 (m, 3H).
聚合起始溫度:180℃
[合成例9]
化合物(1-3-62)的合成

第1步驟
於氮氣環境下,將化合物(T-33)(13.6 g)、化合物(T-34)(2.2 g)、四(三苯基膦)鈀(4.8 g)、碳酸鉀(22.8 g)、溴化四丁基銨(tetrabutyl ammonium bromide,TBAB)(2.7 g)、甲苯(300 ml)、索爾密克斯(Solmix)(300 ml)放入至反應器中,並進行加熱回流。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,利用矽膠管柱層析法(甲苯)與再結晶將殘渣純化,獲得化合物(T-35)(21.5 g;產率86%)。
第2步驟
於氮氣環境下,添加化合物(T-35)(2.0 g)、二異丙基胺(35 ml)、四氫呋喃(10 ml)、碘化銅(I)(0.05 g)、乙酸鈀(0.08 g)、第三丁基二甲基(2-丙炔基氧基)矽烷(4.2 ml),並且於加熱回流下進行2小時攪拌。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠管柱層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=4:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-36)(1.4 g;54%)。
第3步驟
於氮氣環境下,添加化合物(T-36)(17.3 g)、四氫呋喃(200 ml)並冷卻至-30℃,向其中添加第三丁氧基鉀(3.6 g)。攪拌1小時後,滴加化合物(T-37)(10.0 g)、四氫呋喃(50 ml)溶液。升溫至室溫並進行攪拌,之後將反應混合物注入至水中,並且利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠管柱層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=9:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-38)(7.6 g;56%)。
第4步驟
於氮氣環境下,添加化合物(T-38)(7.6 g)、Pd/C(0.38 g)、甲苯(80 ml)、索爾密克斯(Solmix)(80 ml),並且於氫氣環境下、室溫下進行攪拌直至並不吸收氫為止。將Pd/C去除後,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=4:1)進行純化,獲得化合物(T-39)(7.1 g;92%)。
第5步驟
於氮氣環境下,添加化合物(T-39)(7.1 g)、甲酸(35.5 ml)、TBAB(0.88 g)、甲苯(100 ml),並且於室溫下攪拌7小時。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對一起產生的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠管柱層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=4:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-40)(5.1 g;96%)。
第6步驟
於氮氣環境下,將化合物(T-40)(5.1 g)、3,4-二氫-2H-吡喃(2.4 g)、及二氯甲烷(30 ml)放入至反應器中,冷卻至0℃。向其中添加對甲苯磺酸吡啶鎓鹽(PPTS)(0.35 g),恢復至室溫並且進行攪拌。將反應混合物注入至碳酸氫鈉水中,利用甲苯對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=2:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-41)(4.9 g;97%)。
第7步驟
將氫化鋁鋰(0.25 g)及THF(25 ml)放入至反應器中,冷卻至-10℃。向其中緩慢地添加化合物(T-41)(4.6 g)的THF(50 ml)溶液,恢復至室溫並且進行攪拌。將反應混合物注入至水中,將不溶物過濾分離後,利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,庚烷:乙酸乙酯=2:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-42)(3.1 g;63%)。
第8步驟
使用化合物(T-42)(3.1 g)與化合物(T-10)(0.7 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-43)(3.5 g;98%)。
第9步驟
使用化合物(T-43)(3.5 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法來進行反應,之後利用與合成例1的第2步驟相同的方法進行酯化,進而利用與合成例1的第3步驟相同的反應而獲得化合物(1-3-62)(1.9 g;70%)。
所獲得的化合物(1-3-62)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):7.26-7.23 (m, 4H), 7.18-7.13 (m, 2H), 7.09-7.03 (m, 1H), 6.38 (s, 1H), 6.10 (s, 1H), 5.87 (s, 1H), 5.55 (s, 1H), 4.80-4.76 (m, 1H), 4.29-4.26 (m, 4H), 3.82-3.79 (m, 2H), 3.67 (t, J=4.3Hz, 2H), 2.77 (t, J=7.9Hz, 2H), 2.71-2.69 (m, 2H), 2.61 (q, J=7.50Hz, 2H), 2.25-2.22 (m, 1H), 2.12-2.05 (m, 4H), 1.96-1.92 (m, 5H), 1.64-1.59 (m, 2H), 1.47-1.34 (m, 3H), 1.19-1.09 (m, 5H).
聚合起始溫度:168℃
[合成例9]
化合物(1-3-66)的合成

第1步驟
使用化合物(T-44)(3.0 g)與化合物(T-17)(1.7 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-45)(4.0 g;92%)。
第2步驟
將化合物(T-45)(0.5 g)的四氫呋喃(5.0 ml)溶液冷卻至0℃。向其中滴加氟化四丁基銨(Tetrabutylammonium fluoride,TBAF)(0.76 ml),一面升溫至室溫一面攪拌10小時。將反應混合物注入至水中,並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對所獲得的有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮,以矽膠層析法(容積比,甲苯:乙酸乙酯=4:1)將殘渣純化,獲得化合物(T-46)(0.3 g;74%)。
第3步驟
使用化合物(T-46)(11.0 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟、第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-66)(6.6 g;78%)。
所獲得的化合物(1-3-66)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):7.23-7.21 (m, 6H), 7.13-7.12 (m, 2H), 7.06-7.04 (m, 3H), 6.56 (s, 1H), 6.12 (s, 1H), 6.07 (s, 1H), 5.57-5.56 (m, 1H), 4.36 (s, 1H), 4.21 (t, J=6.4Hz, 2H), 3.81-3.78 (m, 2H), 3.68 (t, J=4.2Hz, 4H), 2.97 (s, 4H), 2.75 (t, J=7.7Hz, 2H), 2.58 (q, J=7.5Hz, 2H), 2.14-2.12 (m, 1H), 2.09-2.03 (m, 2H), 1.96 (s, 3H), 1.09 (t, J=7.6Hz, 3H).
聚合起始溫度:123℃
[合成例10]
化合物(1-3-45)的合成

第1步驟
使用化合物(T-47)(4.0 g)與化合物(T-17)(2.9 g)作為原料,利用與合成例1的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-48)(6.3 g;定量)。
第2步驟
使用化合物(T-48)(6.3 g)作為原料,利用與合成例1的第3步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-45)(3.5 g;64%)。
所獲得的化合物(1-3-45)的NMR分析值為如下所述。
1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):7.25-7.23 (m, 2H), 7.18-7.13 (m, 3H), 7.10-7.07 (m, 3H), 7.03-6.97 (m, 2H), 6.34 (s, 1H), 6.33 (s, 1H), 5.92 (s, 1H), 5.78 (s, 1H), 4.29-4.26 (m, 4H), 3.82-3.79 (m, 2H), 3.68-3.66 (m, 2H), 3.00-2.98 (m, 4H), 2.78 (t, J=15.3Hz, 2H), 2.52 (q, J=7.5Hz, 2H), 2.13-2.07 (m, 5H), 1.08 (t, J=7.6Hz, 3H).
聚合起始溫度:179℃
[比較例1]
相容性的比較
作為比較化合物,選擇下述的化合物(S-1)。該化合物是依據公知的方法來合成。

1 H-NMR:化學位移δ(ppm;CDCl3 ):6.24 (s, 1H), 6.09 (s, 1H), 5.84 (s, 1H), 5.57 (s, 1H), 4.33-4.27 (m, 4H), 4.20-4.16 (m, 2H), 2.34-2.31 (m, 1H), 1.97-1.90 (m, 4H), 1.82-1.67 (m, 8H), 1.43-1.39 (m, 1H), 1.31-1.18 (m, 6H), 1.15-0.75 (m, 16H).
將化合物(1-2-6)與比較化合物(S-1)的於液晶組成物中的相容性加以比較。評價時使用包含下述化合物(i-1)~化合物(i-9)的組成物(i)
以重量%來表示組成物(i)的成分的比例。

製成將化合物(1-2-17)、化合物(1-3-42)、化合物(1-3-66)或比較化合物(S-1)以2重量%的比例添加於母液晶(i)中而成的試樣。將該試樣於-20℃下靜置3天后,藉由目視進行觀察,將維持向列相的情況表示為○,將結晶或層列相析出的情況表示為×。
表2. 相容性

將溶解度加以比較,結果,本申請案中記載的化合物即便於母液晶中添加2重量%亦可於-20℃下維持向列相,相對於此,比較化合物(S-1)於添加2重量%時於-20℃下析出結晶。可推測其原因在於:本申請案化合物於兩末端具有聚合性基,因此於液晶組成物中的親和性經改善。因此,本申請案化合物可謂是具有良好的相容性的優異的化合物。
可一面參考合成例中所記載的方法、或「2. 化合物(1)的合成」一項,一面合成以下的化合物(1-1-1)至化合物(1-4-24)。
2. 組成物的實施例
實施例中的化合物是基於下述表3的定義由記號來表示。表3中,與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式。位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。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,匯總液晶組成物的特性值。特性是依據先前記載的方法來進行測定,將測定值(並不外推)直接記載。
[使用例1]
1-BB-3 (2-8) 7%
1-BB-5 (2-8) 8%
2-BTB-1 (2-10) 3%
3-HHB-1 (3-1) 8%
3-HHB-O1 (3-1) 5%
3-HHB-3 (3-1) 14%
3-HHB-F (6-1) 4%
2-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F)-F (6-2) 7%
5-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 5%
3-HHEB-F (6-10) 4%
5-HHEB-F (6-10) 4%
2-HB-C (8-1) 5%
3-HB-C (8-1) 12%
對所述組成物以1重量%的比例添加下述化合物(1-2-1)。

NI=95.8℃;η=16.9 mPa・s;Δn=0.108;Δε=4.8.
[使用例2]
3-HH-4 (2-1) 12%
7-HB-1 (2-5) 3%
5-HB-O2 (2-5) 6%
5-HBB(F)B-2 (4-5) 6%
5-HBB(F)B-3 (4-5) 6%
3-HB-CL (5-2) 10%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 3%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 30%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 24%
對所述組成物以1.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-42)。

NI=75.5℃;η=20.9 mPa・s;Δn=0.117;Δε=5.7.
[使用例3]
1V2-HH-1 (2-1) 3%
1V2-HH-3 (2-1) 4%
7-HB(F,F)-F (5-4) 3%
2-HHB(F)-F (6-2) 10%
3-HHB(F)-F (6-2) 9%
5-HHB(F)-F (6-2) 9%
2-HBB-F (6-22) 5%
3-HBB-F (6-22) 5%
5-HBB-F (6-22) 3%
2-HBB(F)-F (6-23) 9%
3-HBB(F)-F (6-23) 9%
5-HBB(F)-F (6-23) 16%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 5%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 10%
對所述組成物以2重量%的比例添加下述化合物(1-2-16)。

NI=84.7℃;η=25.0 mPa・s;Δn=0.112;Δε=5.7.
[使用例4]
2-HH-3 (2-1) 4%
3-HH-4 (2-1) 12%
1O1-HBBH-5 (4-1) 3%
5-HB-CL (5-2) 16%
3-HHB-F (6-1) 4%
3-HHB-CL (6-1) 3%
4-HHB-CL (6-1) 4%
3-HHB(F)-F (6-2) 9%
4-HHB(F)-F (6-2) 10%
5-HHB(F)-F (6-2) 9%
7-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HBB(F)-F (6-23) 4%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 2%
4-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
5-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
3-HH2BB(F,F)-F (7-15) 3%
4-HH2BB(F,F)-F (7-15) 3%
對所述組成物以0.5重量%的比例添加下述化合物(1-2-17)。

NI=113.1℃;η=18.6 mPa・s;Δn=0.090;Δε=3.7.
[使用例5]
V-HBB-2 (3-4) 10%
1O1-HBBH-4 (4-1) 4%
1O1-HBBH-5 (4-1) 4%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 9%
3-H2HB(F,F)-F (6-15) 8%
4-H2HB(F,F)-F (6-15) 8%
5-H2HB(F,F)-F (6-15) 9%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 10%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 18%
3-H2BB(F,F)-F (6-27) 12%
5-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
3-HH2BB(F,F)-F (7-15) 3%
5-HHEBB-F (7-17) 2%
對所述組成物以2重量%的比例添加下述化合物(1-3-44)。

NI=106.9℃;η=32.3 mPa・s;Δn=0.122;Δε=8.2.
[使用例6]
5-HBBH-3 (4-1) 3%
3-HB(F)BH-3 (4-2) 3%
5-HB-F (5-2) 12%
6-HB-F (5-2) 9%
7-HB-F (5-2) 7%
2-HHB-OCF3 (6-1) 7%
3-HHB-OCF3 (6-1) 7%
4-HHB-OCF3 (6-1) 7%
5-HHB-OCF3 (6-1) 5%
3-HHB(F,F)-OCF2H (6-3) 4%
3-HHB(F,F)-OCF3 (6-3) 5%
3-HH2B-OCF3 (6-4) 4%
5-HH2B-OCF3 (6-4) 4%
3-HH2B(F)-F (6-5) 3%
3-HBB(F)-F (6-23) 10%
5-HBB(F)-F (6-23) 10%
對所述組成物以1.5重量%的比例添加下述化合物(1-2-18)。

NI=85.3℃;η=14.9 mPa・s;Δn=0.092;Δε=4.5.
[使用例7]
2-HH-5 (2-1) 4%
3-HH-4 (2-1) 5%
5-B(F)BB-2 (3-8) 5%
5-HB-CL (5-2) 10%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 8%
3-HHEB(F,F)-F (6-12) 11%
4-HHEB(F,F)-F (6-12) 3%
5-HHEB(F,F)-F (6-12) 3%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 18%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 15%
2-HBEB(F,F)-F (6-39) 4%
3-HBEB(F,F)-F (6-39) 5%
5-HBEB(F,F)-F (6-39) 3%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 6%
對所述組成物以4重量%的比例添加下述化合物(1-2-59)。

NI=78.5℃;η=23.4 mPa・s;Δn=0.109;Δε=8.7.
[使用例8]
V2-HHB-1 (3-1) 6%
3-HB-CL (5-2) 5%
5-HB-CL (5-2) 5%
3-HHB-OCF3 (6-1) 4%
5-HHB(F)-F (6-2) 5%
V-HHB(F)-F (6-2) 5%
3-H2HB-OCF3 (6-13) 5%
5-H2HB(F,F)-F (6-15) 5%
5-H4HB-OCF3 (6-19) 15%
5-H4HB(F,F)-F (6-21) 7%
3-H4HB(F,F)-CF3 (6-21) 8%
5-H4HB(F,F)-CF3 (6-21) 10%
2-H2BB(F)-F (6-26) 5%
3-H2BB(F)-F (6-26) 10%
3-HBEB(F,F)-F (6-39) 5%
對所述組成物以2.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-45)。

NI=73.1℃;η=24.8 mPa・s;Δn=0.099;Δε=8.1.
[使用例9]
3-HH-4 (2-1) 10%
3-HH-5 (2-1) 5%
3-HB-O2 (2-5) 11%
3-HHB-1 (3-1) 9%
3-HHB-O1 (3-1) 4%
5-HB-CL (5-2) 16%
7-HB(F,F)-F (5-4) 3%
2-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F)-F (6-2) 7%
5-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 7%
3-H2HB(F,F)-F (6-15) 7%
4-H2HB(F,F)-F (6-15) 7%
對所述組成物以5重量%的比例添加下述化合物(1-3-62)。

NI=73.2℃;η=15.5 mPa・s;Δn=0.073;Δε=3.1.
[使用例10]
3-HH-4 (2-1) 9%
3-HH-5 (2-1) 10%
3-HHB-3 (3-1) 11%
5-HB-CL (5-2) 4%
7-HB(F)-F (5-3) 8%
2-HHB(F,F)-F (6-3) 5%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 4%
3-HHEB-F (6-10) 8%
5-HHEB-F (6-10) 8%
3-HHEB(F,F)-F (6-12) 10%
4-HHEB(F,F)-F (6-12) 7%
3-GHB(F,F)-F (6-109) 6%
4-GHB(F,F)-F (6-109) 5%
5-GHB(F,F)-F (6-109) 5%
對所述組成物以0.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-64)。

NI=84.4℃;η=21.2 mPa・s;Δn=0.070;Δε=5.8.
[使用例11]
3-HH-VFF (2-1) 5%
5-HH-VFF (2-1) 25%
2-BTB-1 (2-10) 10%
3-HHB-1 (3-1) 4%
VFF-HHB-1 (3-1) 8%
VFF2-HHB-1 (3-1) 11%
3-H2BTB-2 (3-17) 5%
3-H2BTB-3 (3-17) 4%
3-H2BTB-4 (3-17) 4%
3-HB-C (8-1) 18%
1V2-BEB(F,F)-C (8-15) 6%
對所述組成物以1重量%的比例添加下述化合物(1-3-65)。

NI=81.0℃;η=11.1 mPa・s;Δn=0.130;Δε=6.6.
[使用例12]
2-HH-5 (2-1) 4%
3-HH-4 (2-1) 10%
5-B(F)BB-2 (3-8) 5%
5-HB-CL (5-2) 7%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 6%
3-HHEB(F,F)-F (6-12) 11%
4-HHEB(F,F)-F (6-12) 3%
5-HHEB(F,F)-F (6-12) 4%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 18%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 15%
2-HBEB(F,F)-F (6-39) 4%
3-HBEB(F,F)-F (6-39) 4%
5-HBEB(F,F)-F (6-39) 4%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 5%
對所述組成物以3重量%的比例添加下述化合物(1-3-8)。

NI=79.4℃;η=22.1 mPa・s;Δn=0.106;Δε=8.2.
[產業上的可利用性]
包含化合物(1)的液晶組成物可用於液晶投影儀、液晶電視等的顯示元件中。

Claims (17)

  1. 一種化合物,其由式(1)所表示; 式(1)中, 環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; a為0、1、2、或3; Z1 為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; Sp1 及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; M1 、M2 、M3 、及M4 獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基; R1 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基,該些基中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; R2 為選自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基; 式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中, Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; R3 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、或碳數1至9的烷氧基烷基; X1 獨立地為-OH、-NH2 、-N(R4 )2 、-COOH、-SH、或-Si(R4 )3 ; -N(R4 )2 、及-Si(R4 )3 中, R4 為氫或碳數1至10的烷基,所述烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的化合物,其中式(1)中, Z1 為單鍵、-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的化合物,其中式(1)中, 環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的化合物,其由式(1-1)至式(1-4)的任一者所表示; 式(1-1)至式(1-4)中, 環A1 、環A2 、環A3 、及環A4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; Z1 、Z2 、及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-; Sp1 及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、或-OCO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; M1 、M2 、M3 、及M4 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基; R1 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基,該些基中,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; R2 為選自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基; 式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中, Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至15的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基; X1 獨立地為-OH、-NH2 、或-SH。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的化合物,其由式(1-5)至式(1-7)的任一者所表示; 式(1-5)至式(1-7)中, 環A1 、環A2 、環A3 、及環A4 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1,3-二噁烷-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經氟、碳數1至7的烷基、碳數2至7的烯基、或碳數1至6的烷氧基取代; Z1 、Z2 、及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、或-OCH2 -; Sp1 、及Sp2 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代; R1 為氫、碳數1至5的烷基、碳數1至4的烷氧基、或碳數1至4的烷氧基烷基; R2 為選自式(1-a)、及式(1-b)所表示的基中的基; 式(1-a)、及式(1-b)中, Sp3 及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基; X1 獨立地為-OH、-NH2 、或-SH。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的化合物,其由式(1-8)至式(1-25)的任一者所表示; 式(1-8)至式(1-25)中, R1 為氫、甲基、乙基、丙基、或-CH2 OCH3 ; R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基; Z1 及Z2 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、或-CH=CH-; Sp1 、Sp2 、Sp3 、及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代; Y1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6 、Y7 、Y8 、Y9 、Y10 、Y11 、及Y12 獨立地為氫、氟、或碳數1至5的烷基。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的化合物,其由式(1-26)至式(1-43)的任一者所表示; 式(1-26)至式(1-43)中, Y1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、及Y6 獨立地為氫、氟、甲基、或乙基; R3 為氫、碳數1至7的烷基、碳數1至6的烷氧基、或碳數1至6的烷氧基烷基; Z1 及Z2 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -; Sp1 、Sp2 、Sp3 、及Sp4 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代。
  8. 一種液晶組成物,其含有如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的化合物的至少一種。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的液晶組成物,其含有選自式(2)至式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物; 式(2)至式(4)中, R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; 環B1 、環B2 、環B3 、及環B4 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; Z11 、Z12 、及Z13 獨立地為單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、或-C≡C-。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的液晶組成物,其含有選自式(5)至式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物; 式(5)至式(7)中, R13 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 ; 環C1 、環C2 、及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、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、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基; Z14 、Z15 、及Z16 獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、或-(CH2 )4 -; L11 及L12 獨立地為氫或氟。
  11. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(8)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物; 式(8)中, R14 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代; X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N; 環D1 為1,4-伸環己基、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、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基; Z17 為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、或-C≡C-; L13 及L14 獨立地為氫或氟; i為1、2、3、或4。
  12. 如申請專利範圍第8項至第11項中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(11)至式(19)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物; 式(11)至式(19)中, R15 、R16 、及R17 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基,所述烷基及烯基中,至少一個-CH2 -可經-O-取代,該些基中,至少一個氫可經氟取代,而且R17 亦可為氫或氟; 環E1 、環E2 、環E3 、及環E4 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、十氫萘-2,6-二基、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基; 環E5 及環E6 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; Z18 、Z19 、Z20 、及Z21 獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 OCH2 CH2 -、或-OCF2 CH2 CH2 -; L15 及L16 獨立地為氟或氯; S11 為氫或甲基; X為-CHF-或-CF2 -; j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或1,且k、m、n、及p的和為1或2,q、r、及s的和為0、1、2、或3, t為1、2、或3。
  13. 如申請專利範圍第8項至第12項中任一項所述的液晶組成物,其含有式(1)所表示的化合物以外的,且為式(20)所表示的至少一種聚合性化合物; 式(20)中, 環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基,該些環中,至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代; 環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基,該些環中,至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代; Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; P11 、P12 、及P13 獨立地為聚合性基; Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; u為0、1、或2; f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4,而且f、g、及h的和為1以上。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的液晶組成物,其中式(20)中, P11 、P12 、及P13 獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基; 式(P-1)至式(P-5)中, M11 、M12 、及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的液晶組成物,其中式(20)所表示的聚合性化合物為選自式(20-1)至式(20-7)所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種化合物; 式(20-1)至式(20-7)中, L31 、L32 、L33 、L34 、L35 、L36 、L37 、及L38 獨立地為氫、氟、或甲基; Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代,至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代,該些基中,至少一個氫可經氟或氯取代; P11 、P12 、及P13 獨立地為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群組中的基, 式(P-1)至式(P-3)中, M11 、M12 、及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
  16. 如申請專利範圍第8項至第15項中任一項所述的液晶組成物,其含有選自與式(1)或式(20)所表示的化合物不同的聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、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、色素、及消泡劑的群組中的至少一種。
  17. 一種液晶顯示元件,其含有選自由如申請專利範圍第8項至第16項中任一項所述的液晶組成物、及如申請專利範圍第8項至第16項中任一項所述的液晶組成物的至少一部分聚合而成者所組成的群組中的至少一種。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116249757A (zh) * 2020-09-18 2023-06-09 富士胶片株式会社 液晶组合物、化合物、光学各向异性膜、光学膜、偏振片及图像显示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4415106B2 (ja) * 2004-08-24 2010-02-17 独立行政法人農業環境技術研究所 植物成長調節剤、桂皮酸誘導体化合物、及びその製造方法
JP5546093B2 (ja) * 2006-12-26 2014-07-09 株式会社Adeka 重合性化合物及び重合性組成物
KR101926207B1 (ko) * 2011-02-05 2018-12-06 메르크 파텐트 게엠베하 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 디스플레이
US10752839B2 (en) * 2014-01-30 2020-08-25 University Of Hyogo Photoreactive liquid crystal composition, display element, optical element, method for manufacturing display element, and method for manufacturing optical element
EP3029127B1 (en) * 2014-12-01 2017-12-20 Merck Patent GmbH Liquid crystal medium
WO2016206771A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Merck Patent Gmbh Liquid crystal medium containing polymerisable compounds
WO2017135130A1 (ja) * 2016-02-01 2017-08-10 日産化学工業株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
CN108473873A (zh) * 2016-04-18 2018-08-31 捷恩智株式会社 液晶组合物、以及液晶显示元件
WO2017216996A1 (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US10961455B2 (en) * 2016-08-09 2021-03-30 Jnc Corporation Polymerizable liquid crystal composition and liquid crystal polymer
JP6891731B2 (ja) * 2016-09-01 2021-06-18 Jnc株式会社 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物および液晶重合体
WO2018168205A1 (ja) * 2017-03-14 2018-09-20 Jnc株式会社 重合性化合物および液晶表示素子

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