TW202102651A - 膽固醇液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

膽固醇液晶組成物及液晶顯示元件 Download PDF

Info

Publication number
TW202102651A
TW202102651A TW109117370A TW109117370A TW202102651A TW 202102651 A TW202102651 A TW 202102651A TW 109117370 A TW109117370 A TW 109117370A TW 109117370 A TW109117370 A TW 109117370A TW 202102651 A TW202102651 A TW 202102651A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
liquid crystal
general formula
carbon atoms
crystal composition
cholesteric liquid
Prior art date
Application number
TW109117370A
Other languages
English (en)
Inventor
丸山和則
野中祐貴
Original Assignee
日商Ｄｉｃ股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商Ｄｉｃ股份有限公司 filed Critical 日商Ｄｉｃ股份有限公司
Publication of TW202102651A publication Critical patent/TW202102651A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/46—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing esters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13718—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on a change of the texture state of a cholesteric liquid crystal

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Abstract

本發明提供一種具有正的介電各向異性的膽固醇液晶組成物及使用其的液晶顯示元件，所述膽固醇液晶組成物含有：通式（1-1）所表示的化合物、通式（1-2）所表示的化合物、作為第二成分的通式（2-1）所表示的化合物及介電性為中性的第二成分、手性螺距長度的溫度依存性彼此不同的至少兩種光學活性物質。

Description

液晶組成物及液晶顯示元件
本申請發明有關於一種作為顯示元件用材料有用的膽固醇液晶組成物及使用其的顯示元件。
使用藉由對液晶組成物添加光學活性化合物而對液晶相賦予扭曲配向的膽固醇（cholesteric）（手性向列相）液晶組成物的液晶顯示元件具有雙穩定性，因此可用於要求消耗電力特別低的電子書、電子標簽、展示面板等中。膽固醇液晶的雙穩定性可藉由施加脈衝電壓而切換平面（planar）狀態與焦點圓錐（focal conic）狀態來實現，平面及焦點圓錐的各狀態在電壓斷開（OFF）狀態下也可維持，因此也將所述雙穩定性稱為記憶性。
使用膽固醇液晶的液晶顯示元件在膽固醇的螺旋軸與基板垂直的狀態（平面狀態）下，顯示出依存於手性螺距（chiral pitch）的特異性選擇反射波長。選擇反射波長（λ）是由液晶組成物的平均折射率（n）與手性螺距（P）的積來決定，因此在液晶組成物的折射率固定的情況下，可藉由調整手性化合物的濃度並調整手性螺距P而獲得所期望的選擇反射波長。此時的選擇反射光的半幅值（Δλ）和液晶的折射率各向異性（Δn=ne-no）與手性螺距的積成比例，但為了實現明亮的顯示而需要某種程度的寬的半幅值，因此必須使用Δn大的液晶組成物。所述情況下，液晶組成物的平均折射率也變大，因此為了調整為所期望的λ而需要進一步添加手性劑來縮短P，但若過度增加手性化合物的添加量，則會產生主體液晶的液晶溫度範圍惡化、黏性增大等問題。即，對於膽固醇液晶的設計而言，需要一種誘發手性螺距的液晶扭轉力高且對主體液晶的影響小的手性化合物，要求與此種化合物的相容性優異且Δn高的主體液晶組成物。進而，要求作為液晶顯示元件能夠以低電壓驅動的足夠大的介電各向異性（Δε）、低溫環境下也不發生析出等的良好的保存性。例如，專利文獻1中為了解決所述問題而公開有若干膽固醇液晶組成物。
膽固醇液晶的手性螺距長度依存於手性化合物的種類或添加濃度，可由P=1/（β･c）來表示。此處，c為膽固醇液晶組成物中手性化合物的濃度，β為手性化合物使液晶組成物扭轉的力，稱為螺旋扭曲力（Helical Twisting Power，HTP），可使用式HTP=n/（λ×0.01×c）來算出。此處，n為液晶組成物的平均折射率。可使用所述HTP來對液晶組成物提供所期望的螺距。
手性化合物通常會縮小液晶相的溫度範圍，使黏度增大。進而，已知藉由添加手性化合物而產生的手性螺距長度具有溫度依存性。例如，作為具有不對稱碳的手性化合物的由式（Chiral-1）所表示的化合物顯示出如下特徵：當添加至通常的液晶組成物時，隨著自室溫變化為高溫而螺距長度增大，所述變化也根據成為主體的液晶組成物的不同而大為不同。 [化1]
Figure 02_image003
由於膽固醇液晶具有的所述手性螺距的溫度依存性，從而膽固醇液晶組成物具有如下缺點：因作為元件來驅動時的環境溫度的變化，而導致選擇反射波長λ偏移，色澤產生變化。即，考慮到對主體液晶組成物的物性或穩定性的影響、使用其的環境溫度，手性化合物與主體液晶組成物必須以盡可能不產生所述缺點的方式進行選擇。然而，尚未知滿足膽固醇液晶組成物所要求的各特性，即，介電各向異性大、運作溫度範圍廣、低溫下的穩定性、所期望的選擇反射波長、對外來光等的可靠性高等多個要求，同時可解決所述缺點的具體的主體液晶組成物。 [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2010-275463號
[發明所要解決的問題] 本發明所要解決的問題在於提供一種膽固醇液晶組成物，其具有高的介電各向異性（Δε）及折射率各向異性（Δn），膽固醇液晶溫度範圍廣，低溫下穩定，進而對熱或光等外部刺激具有高可靠性，選擇反射波長的溫度變化小。另外，進而提供一種液晶顯示元件，其使用此種膽固醇液晶，且相對於溫度的色澤變化小，具有足夠的亮度，運作溫度範圍廣，具有低驅動電壓及高可靠性。
[解決問題的技術手段] 本發明者等人進行努力研究的結果發現，藉由如下的膽固醇液晶組成物，可解決所述問題，從而完成了本申請發明，所述膽固醇液晶組成物具有正的介電各向異性，包含：介電性為正的第一成分、介電性為中性的第二成分、含有手性螺距長度的溫度依存性彼此不同的至少兩種光學活性物質的第三成分，且 含有一種或兩種以上的通式（1-1）所表示的化合物作為第一成分，含有一種或兩種以上的通式（1-2）所表示的化合物作為第一成分，含有一種或兩種以上的通式（2-1）所表示的化合物作為第二成分。
[化2]
Figure 02_image005
（R1 及R2 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，環A表示1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，Y1 ～Y5 相互獨立地表示氫原子或氟原子。 R3 、R4 相互獨立地表示碳原子數2個～7個的烯基、或烯基氧基，Y6 ～Y11 相互獨立地表示氫原子、氟原子或甲基，Z1 表示單鍵、-COO-或-CH2 CH2 -，a、b及c相互獨立地表示0或1）。
[發明的效果] 藉由本發明，可提供一種就兼具多種物性值的觀點而言，具有較現有的膽固醇液晶更優異的特性的膽固醇液晶組成物。即，能夠提供一種關於選擇反射波長的溫度變化、介電各向異性（Δε）及折射率各向異性（Δn）、膽固醇液晶溫度範圍、低溫穩定性、對熱或光等外部刺激的穩定性等，具備更優異的物性值的膽固醇液晶組成物。另外，尤其是在0℃至50℃的實用溫度範圍中，本發明的液晶組成物的手性螺距幾乎不發生變化，因此依存於手性螺距的選擇反射波長也同樣地不發生變化。由此，能夠提供一種滿足從前所要求的膽固醇液晶顯示元件的各特性，並且進而反射狀態的色澤實質上不發生變化的高品質的膽固醇液晶顯示元件。
以下，對本發明進行詳細說明。
所謂液晶化合物的「介電性為正」是指所述化合物的Δε為+3.0以上，所謂「介電性為中性」是指所述化合物的Δε為-1.5～+1.5。各化合物的Δε可自對某一液晶組成物添加有一定量的各化合物時所獲得的Δε的值進行外推而求出。此外，本發明中的「%」只要無特別說明則是指質量%。
本發明的液晶組成物含有介電性為正的化合物作為第一成分。
通式（1-1）中的Y1 及Y2 表示氫原子或氟原子，較佳均為氫原子。Y3 表示氫原子或氟原子，較佳為氫原子。a表示0或1，也較佳為將a為0的二環化合物與a為1的三環化合物並用。
通式（1-2）中的Y4 及Y5 表示氫原子或氟原子，b表示0或1。較佳為b為0且Y4 及Y5 均為氟原子，或者b為1且Y4 及Y5 均為氫原子。另外，也較佳為將b為0的二環化合物與b為1的三環化合物並用。
通式（1-1）～通式（1-2）中的R1 及R2 分別獨立地較佳為碳原子數1～7的烷基，更佳為碳原子數1～5的烷基。
通式（1-1）及通式（1-2）所表示的化合物的較佳含量為40%～75%，更佳為45%～70%，特佳為48%～68%。通式（1-1）所表示的化合物具有大的Δε及中等程度的Δn，通式（1-2）所表示的化合物具有大的Δε及高的Δn，藉由將這些並用而可在維持液晶溫度範圍或低溫穩定性等的同時對組成物賦予非常大的Δε與Δn。
另外，進而也可出於提升Δε及Δn的目的而添加通式（1-3）所表示的化合物。
[化3]
Figure 02_image007
（R7 表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，Y12 ～Y23 相互獨立地表示氫原子或氟原子，X1 表示氟原子、氯原子、-CN、-NCS、-CF3 或-OCF3 ，Z3 及Z4 相互獨立地表示單鍵、-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或-C≡C-）。
在液晶組成物含有通式（1-3）所表示的化合物的情況下，通式（1-3）的化合物的較佳含量為1%以上，更佳為5%以上。
另外，進而也可添加通式（1-4）所表示的化合物。通式（1-4）所表示的化合物具有中等程度的Δε與中等程度的Δn，藉由將這些並用，可提高液晶溫度範圍或低溫穩定性等。
[化4]
Figure 02_image009
（R9 表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，X2 表示氟原子、氯原子、-CN、-NCS、-CF3 或-OCF3 ，環B及環C相互獨立地表示1,4-伸環己基或氫原子可經氟原子取代的1,4-伸苯基，Z5 表示單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-FC=CF-或-C=N-N=C-，d表示1、2或3，存在多個時的環B及Z5 分別可相同也可不同，通式（1-4）中將通式（1-1）及通式（1-3）所表示的化合物除外）。
通式（1-4）中的環C較佳為氫原子可經氟原子取代的1,4-伸苯基，較佳為3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基。
通式（1-4）中的環B的至少一個較佳為1,4-伸環己基，與R9 直接鍵結的基較佳為1,4-伸環己基。
第一成分的較佳含量的合計為40%～80%，更佳為45%～75%，最佳為50%～70%。
作為通式（1-1）、式（1-2）、式（1-3）及式（1-4）所表示的化合物，較佳例為以下的通式（1-1-a）～通式（1-1-d）、通式（1-2-a）～通式（1-2-d）、通式（1-3-a）～通式（1-3-f）及通式（1-4-a）～通式（1-4-i）所表示的化合物。
[化5]
Figure 02_image011
[化6]
Figure 02_image013
（式中，R1 表示與式（1-1）中的R1 相同的含義，R2 表示與式（1-2）中的R2 相同的含義，R7 表示與式（1-3）中的R7 相同的含義）。
[化7]
Figure 02_image015
（式中，R9 表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基）。
本發明的液晶組成物含有介電性為中性的化合物作為第二成分。
通式（2-1）中，c為0或1，較佳為0。Y6 ～Y11 較佳為均為氫原子。R3 及R4 相互獨立地表示碳原子數2～7的烯基或烯基氧基，較佳為碳原子數2～7的烯基，更佳為下述式（R1）～式（R5）中的任一個所表示的基。（各式中的黑點為鍵結點，表示存在的環A或式中的可經取代的1,4-伸苯基中的碳原子）。
[化8]
Figure 02_image017
通式（2-1）所表示的化合物的較佳含量為1%～35%，更佳為2%～30%，特佳為3%～25%。通式（2-1）所表示的化合物具有將液晶組成物的黏性抑制得低的效果，另外，不僅可在調節液晶相上限溫度的同時對組成物賦予高的Δn，而且顯示出與所述第一成分極其良好的溶解性。
若使用大量通式（2-1）中的Y6 ～Y11 為氫原子的化合物，則可將組成物的黏性抑制得低，若使用至少一個經甲基或氟原子取代的化合物，則可進一步提高液晶相的穩定性。
作為通式（2-1）所表示的化合物，較佳例為以下的通式（2-1-a）～通式（2-1-e）。
[化9]
Figure 02_image019
（式中，R3 表示與式（2-1）中的R3 相同的含義，R4 表示與式（2-1）中的R4 相同的含義）。
另外，也可出於降低黏性或擴大液晶溫度範圍的目的而添加通式（2-2）所表示的化合物作為第二成分。
[化10]
Figure 02_image021
（R5 及R6 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，環B及環C相互獨立地表示1,4-伸環己基或氫原子可經氟原子取代的1,4-伸苯基，Z2 表示單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-FC=CF-或-C=N-N=C-，d表示1、2或3，存在多個時的環B及Z2 分別可相同也可不同）。
作為通式（2-2）所表示的化合物，較佳例為以下的通式（2-2-a）～通式（2-2-k）。
[化11]
Figure 02_image023
（式中，R5 表示與式（2-2）中的R5 相同的含義，R6 表示與式（2-2）中的R6 相同的含義）。
通式（2-2）所表示的化合物的更佳例為式（2-2-a）、式（2-2-b）、式（2-2-c）或式（2-2-d）所表示的化合物，尤其特佳為含有選自式（2-2-a）和/或式（2-2-d）中R5 為烯基的化合物群組中的化合物。
通式（2-2）所表示的化合物的較佳含量為3%以上，更佳為5%以上，特佳為7%以上。
另外，作為第二成分的通式（2-3）所表示的化合物不僅可在調節液晶組成物的黏性或液晶相上限溫度的同時對組成物賦予高的Δn，而且顯示出與所述第一成分極其良好的溶解性。
若使用大量通式（2-3）中的Y24 ～Y29 為氫原子的化合物，則可將組成物的黏性抑制得低，若使用至少一個經甲基或氟原子取代的化合物，則可進一步提高液晶相的穩定性。
[化12]
Figure 02_image025
（c為0時，R7 及R8 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基，c為1時，R7 及R8 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基、烯基氧基，環A表示1,4-伸環己基或者氫原子可經氟原子或甲基取代的1,4-伸苯基，Y24 ～Y29 相互獨立地表示氫原子、氟原子或甲基，Z1 表示單鍵、-COO-或-CH2 CH2 -，c表示0或1）。
作為通式（2-3）所表示的化合物，較佳例為以下的通式（2-3-a）～通式（2-3-e）。
[化13]
Figure 02_image027
（式中，R7 表示與式（2-3）中的R7 相同的含義，R8 表示與式（2-3）中的R8 相同的含義）。
通式（2-3）所表示的化合物的較佳含量的合計為10%～50%，更佳為15%～45%，特佳為20%～40%。
第二成分的較佳含量的合計為20%～55%，更佳為25%～50%，特佳為30%～45%。
本發明的液晶組成物含有手性螺距長度的溫度依存性彼此不同的至少兩種光學活性物質（手性化合物）作為第三成分。這些化合物較佳為在液晶顯示元件的常用溫度、即較佳為0℃～50℃的範圍內，一方面具有正的手性螺距溫度依存性，另一方面具有負的手性螺距溫度依存性。第三成分的含量的合計根據目標選擇反射波長而不同，較佳為10%以下，更佳為8%以下，特佳為6%以下。較佳的下限量並無特別限制，但在液晶扭轉力明顯大的情況下，組成物中第三成分的添加量為微量，存在因微小的混合比的偏差而使選擇反射波長或其溫度依存性產生偏差的情況。雖然也會受到製造設備的稱量精度等的影響，但若第三成分大致為0.1%以上的濃度，則可無關於製造規模而以高精度製造組成物。
作為手性化合物，較佳為含有一種或兩種以上的通式（3）所表示的化合物。
[化14]
Figure 02_image029
（R8 及R9 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，環D、環E、環F、環G相互獨立地表示1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，Z5 及Z6 相互獨立地表示單鍵、-OCO-或-COO-，e及f相互獨立地表示0、1或2。存在多個時的環D、環G、Z5 及Z6 分別可相同也可不同）。
作為通式（3）所表示的化合物，較佳例為以下的式（3-1）～式（3-4）所表示的化合物。
[化15]
Figure 02_image031
式（3-1）及式（3-2）所表示的化合物通常手性螺距長度的溫度依存性為正。式（3-3）及式（3-4）所表示的化合物通常手性螺距長度的溫度依存性為負。另外，式（3-1）及式（3-3）所表示的化合物為右旋性物質，式（3-2）及式（3-4）所表示的化合物為左旋性物質。根據下表來提供本發明中較佳的手性化合物的組合。右旋性、左旋性可對照所要求的顯示元件的規格而適當選擇，在與調整為不同的選擇反射波長的膽固醇液晶區域鄰接的情況下，較佳為以避免混色為目的而預先使各自的旋光性相反。
[表1]
右旋性 左旋性
式（3-1）+式（3-3） 式（3-2）+式（3-4）
對本發明的膽固醇液晶組成物的較佳物性值進行記載。此外，Δn及Δε為添加手性化合物前的主體液晶組成物的值。
較佳的Δn的範圍為0.10～0.40，更佳為0.15～0.35，特佳為0.20～0.30。較佳的Δε的範圍為10～50，更佳為15～45，特佳為20～40。較佳的Tni的範圍為60℃～120℃，更佳為70℃～110℃，特佳為80℃～110℃。
流動黏性越小越較佳，其下限並無特別限制，若為100 mPa·s以下則可實現實用上充分的響應速度。
本發明的膽固醇液晶組成物中視需要可進而含有添加劑。例如，可出於提高對外部刺激的穩定性的目的而添加紫外線（ultraviolet，UV）吸收劑或抗氧化劑、受阻胺光穩定劑（hindered amine light stabilizer，HALS）等，結構並無特別限制，可使用通常公知的添加至液晶組成物的各種化合物，例如苯并三唑系UV吸收劑或受阻酚系參加防止劑。另外，進而還可包含以膽固醇液晶相的固定化為目的的各種聚合性化合物。所述情況下，聚合性化合物較佳為在硬化前的階段顯示出液晶性的物質。還可藉由對其照射紫外線或者加熱等而聚合、硬化，將其製成無流動性且變成配向狀態不因外力發生變化的狀態的層。 [實施例]
在實施例的中，調整除作為第三成分的光學活性物質以外的化合物，製作成為主體液晶的向列相液晶組成物，測定各種物性值。
之後，調整含有第三成分的化合物，製作膽固醇液晶。
關於選擇反射波長的測定，使用帶有水平配向膜的基板來製作間隙（GAP）為3 μm的單元，注入液晶後，加熱至Tni以上，徐冷至室溫。之後，藉由利用手指按壓單元表面，而變化為平面配向。使用所述單元來測定選擇反射波長的溫度依存性。
測定中使用LCD-5200（大塚電子製造），使入射光自相對於單元的法線而傾斜30°的方向入射，接收法線方向的選擇反射光。
以下的實施例及比較例的組成物是以表中的比例來含有各化合物，含量是以「質量%」來記載。關於實施例中化合物的記載，使用以下簡寫符號。
（環結構） [化16]
Figure 02_image033
只要無特別說明則表示反式體。
（側鏈結構及連結結構） [表2] d
式中的記載 所表示的取代基及連結基
1- CH3 -
2- C2 H5 -
3- n-C3 H7 -
4- n-C4 H9 -
5- n-C5 H11 -
V- CH2 =CH-
V2- CH2 =CH-CH2 -CH2 -
1V1- CH3 -CH=CH-CH2 -
1V2- CH3 -CH=CH-CH2 -CH2 -
-1 -CH3
-2 -C2 H5
-3 -n-C3 H7
-O2 -OC2 H5
-V0 -CH=CH2
-V1 -CH=CH-CH3
-2V -CH2 -CH2 -CH=CH2
-1V1 -CH2 -CH=CH-CH3
-F -F
-OCF3 -OCF3
-CN -CN
- 單鍵
-VO- -COO-
-CH2CH2- -CH2 CH2 -
-CFFO- -CF2 O-
-T- -C≡C-
-O1- -OCH2 -
（物性值） 透明點（℃）：組成物轉變為各向同性相的溫度（Tni） 熔點（℃）：組成物自固相等恢復為向列相的溫度 Δn：主體液晶組成物的25℃、589 nm下的折射率各向異性 Δε：主體液晶組成物的25℃、1 kHz下的介電各向異性 η（mPa·s）：主體液晶組成物的20℃下的流動黏性
（實施例1） 將實施例1及比較例1的組成物示於表2中。
調整除下表中的第三成分以外的組成物，製作向列相液晶組成物（主體液晶組成物），測定物性值。另外，向這些主體液晶組成物中添加作為手性化合物的第三成分的化合物，以25℃的選擇反射波長為560 nm左右的方式製備膽固醇液晶組成物。
[表3]
      實施例1 比較例1
第一 成分 （1-1） 2-Ph-VO-Ph1-CN 4.80  
3-Ph-VO-Ph1-CN 1.92  
4-Ph-VO-Ph1-CN 4.80 6.40
5-Ph-VO-Ph3-CN   9.70
2-Cy-Ph-VO-Ph1-CN 3.84  
3-Cy-Ph-VO-Ph1-CN 3.84  
（1-2） 4-Ma-Ph-CN 5.76  
5-Ma-Ph-CN 5.76  
3-Ma-Ph3-CN 12.49  
4-Ph-Ma-Ph-CN 13.45  
（1-3） 3-Ph-Ph1-Ph-CN   9.80
（1-4） 3-Cy-Ph-CN    
1V1-Cy-Ph-CN    
  5-Cy-VO-Ph1-F   5.30
3-Cy-Ph-T-Ph3-F   6.80
4-Cy-Ph-T-Ph3-F   6.80
3-Ph1-Ph-T-Ph1-F   12.50
3-Ph1-Ph-T-Ph3-F   13.50
第二 成分 （2-1） V2-Ph-T-Ph-2V 9.60  
1V1-Ph-T-Ph-1V1    
（2-2） V-Cy-Cy-5 6.72  
（2-3） 3-Ph-T-Ph-1 6.72 4.00
3-Ph-T-Ph-02    
4-Ph-T-Ph-02    
5-Ph-T-Ph-01   5.80
3-Cy-Ph-T-Ph-2 6.72 5.70
4-Cy-Ph-T-Ph-1 5.76 5.40
3-Cy-Ph-T-Pa2-1 3.84 4.80
第三成分 （3） 式（3-1） 1.98 3.50
式（3-3） 1.98  
式（3-2）    
式（3-4）    
將各組成物的物性值及選擇反射波長的溫度依存性示於以下。
[表4]
  實施例1 比較例1
TNI （℃） 90.1 94.1
熔點（℃） -40以下 -16.8
Δn 0.230 0.246
Δε 26.0 23.2
η（mPa·s） 44.9 69.0
選擇反射波長（0℃） 570 532
選擇反射波長（25℃） 564 562
選擇反射波長（50℃） 567 588
選擇反射波長的溫度依存性0℃ 0.12 1.12
與比較例1相比，實施例1的除第三成分以外的主體液晶組成物的Tni點同等，熔點低（=液晶溫度範圍廣），黏性（η）小，介電各向異性（Δε）大，能夠以更低的電壓驅動。
另外可知，含有第三成分的膽固醇液晶組成物的單元的選擇反射波長的溫度依存性小，更適合作為顯示元件用膽固醇材料。
此處，對於使用實施例1及比較例1的膽固醇液晶組成物的單元，使其溫度自0℃變化為50℃，並以目視觀察其色澤變化，結果，注入有實施例1的組成物的單元未發生變化，與此相對，注入有比較例1的組成物的單元伴隨溫度上升而色澤發生變化。進而，對實施例1與比較例1的組成物的低溫保存穩定性加以比較，結果可知，比較例1的組成物在-20℃下、48小時後觀察到析出，與此相對，實施例1的組成物在經過240小時的時間點仍維持液晶相，保存穩定性也優異。
（實施例2～實施例5） 將實施例2～實施例5的組成物示於表5中。
與實施例1同樣地調整除下表中的第三成分以外的主體組成物，製作向列相液晶組成物（主體液晶組成物），並測定物性值。另外，向這些主體液晶組成物中添加作為手性化合物的第三成分的化合物，以25℃的選擇反射波長為560 nm左右的方式製備膽固醇液晶組成物。
[表5]
      實施例2 實施例3 實施例4 實施例5
第一 成分 （1-1） 2-Ph-VO-Ph1-CN 3.84 4.80 4.80 4.80
3-Ph-VO-Ph1-CN 1.92 1.92 1.92 1.92
4-Ph-VO-Ph1-CN 2.88 8.64 7.68 7.68
5-Ph-VO-Ph3-CN        
2-Cy-Ph-VO-Ph1-CN 3.84 3.84 3.84 3.84
3-Cy-Ph-VO-Ph1-CN 3.84 3.84 3.84 3.84
（1-2） 4-Ma-Ph-CN 5.76 5.76 5.76 5.76
5-Ma-Ph-CN 5.76 5.76 5.76 5.76
3-Ma-Ph3-CN 11.52 9.60 7.68 7.68
4-Ph-Ma-Ph-CN 11.52 12.49 7.68 7.68
（1-3） 3-Ph-Ph1-Ph-CN     1.92 1.92
（1-4） 3-Cy-Ph-CN 5.76   1.92 1.92
1V1-Cy-Ph-CN 5.76   1.92 1.92
  5-Cy-VO-Ph1-F        
3-Cy-Ph-T-Ph3-F        
4-Cy-Ph-T-Ph3-F        
3-Ph1-Ph-T-Ph1-F        
3-Ph1-Ph-T-Ph3-F        
第二 成分 （2-1） V2-Ph-T-Ph-2V 11.52 3.84 11.52 11.52
1V1-Ph-T-Ph-1V1     5.76 5.76
（2-2） V-Cy-Cy-5     3.84 3.84
（2-3） 3-Ph-T-Ph-1 6.72 8.64 1.92 1.92
3-Ph-T-Ph-02   4.80 1.92 1.92
4-Ph-T-Ph-02   5.76    
5-Ph-T-Ph-01        
3-Cy-Ph-T-Ph-2 6.72 6.72 6.72 6.72
4-Cy-Ph-T-Ph-1 5.76 5.76 5.76 5.76
3-Cy-Ph-T-Pa2-1 2.88 3.84 3.84 3.84
第三成分 （3） 式（3-1） 1.98 1.98 1.98  
式（3-3） 1.98 1.98 1.98  
式（3-2）       1.98
式（3-4）       1.98
[表6]
  實施例2 實施例3 實施例4 實施例5
TNI （℃） 85.9 89.2 86.3 86.3
熔點（℃） -40以下 -40以下 -40以下 -40以下
Δn 0.230 0.245 0.227 0.227
Δε 24.4 25.6 24.0 24.0
η（mPa·s） 44.8 51.4 42.7 42.7
選擇反射波長（0℃） 574 577 569 570
選擇反射波長（25℃） 566 570 563 564
選擇反射波長（50℃） 569 573 570 569
選擇反射波長的溫度依存性0℃ 0.16 0.14 0.14 0.12
可知，與比較例1的主體液晶組成物相比，實施例2～實施例5的除第三成分以外的主體液晶組成物的熔點低（=液晶溫度範圍廣），黏性（η）小，介電各向異性（Δε）稍大，能夠以低電壓驅動，進而，含有第三成分的膽固醇液晶組成物的單元的選擇反射波長的溫度依存性小，更適合作為顯示元件用膽固醇材料。
使實施例2～實施例5的膽固醇液晶組成單元的溫度自0℃變化為50℃，並以目視觀察其色澤變化，結果，注入有實施例2～實施例5的組成物的單元未發生變化。
進而，可知實施例2～實施例5的組成物在經過240小時的時間點仍維持液晶相，保存穩定性也優異。
無
無
Figure 109117370-A0101-11-0001-1

Claims (12)

  1. 一種膽固醇液晶組成物，其具有正的介電各向異性，包含：介電性為正的第一成分、介電性為中性的第二成分、含有手性螺距長度的溫度依存性彼此不同的至少兩種光學活性物質的第三成分，且含有一種或兩種以上的通式（1-1）所表示的化合物作為第一成分，含有一種或兩種以上的通式（1-2）所表示的化合物作為第一成分，含有一種或兩種以上的通式（2-1）所表示的化合物作為第二成分，
    Figure 03_image001
    R1 及R2 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，環A表示1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，Y1 ～Y5 相互獨立地表示氫原子或氟原子； R3 、R4 相互獨立地表示碳原子數2個～7個的烯基、或烯基氧基，Y6 ～Y11 相互獨立地表示氫原子、氟原子或甲基，Z1 表示單鍵、-COO-或-CH2 CH2 -，a、b及c相互獨立地表示0或1。
  2. 如請求項1所述的膽固醇液晶組成物，進而含有一種或兩種以上的通式（2-2）所表示的化合物作為第二成分，
    Figure 03_image036
    R5 及R6 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，環B及環C相互獨立地表示1,4-伸環己基或氫原子可經氟原子取代的1,4-伸苯基，Z2 表示單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-FC=CF-或-C=N-N=C-，d表示1、2或3，存在多個時的環B及Z2 分別可相同也可不同。
  3. 如請求項1所述的膽固醇液晶組成物，進而含有一種或兩種以上的通式（1-3）所表示的化合物作為第一成分，
    Figure 03_image038
    R7 表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，Y12 ～Y23 相互獨立地表示氫原子或氟原子，X1 表示氟原子、氯原子、-CN、-NCS、-CF3 或-OCF3 ，Z3 及Z4 相互獨立地表示單鍵、-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或-C≡C-。
  4. 如請求項1所述的膽固醇液晶組成物，含有一種或兩種以上的通式（1-1-a）所表示的化合物作為通式（1-1）所表示的化合物，
    Figure 03_image040
    R1 表示與如請求項1所述的R1 相同的含義。
  5. 如請求項1所述的膽固醇液晶組成物，含有選自通式（1-2-a）及通式（1-2-b）所表示的化合物群組中的一種或兩種以上的化合物作為通式（1-2）所表示的化合物，
    Figure 03_image042
    R2 表示與如請求項1所述的R2 相同的含義。
  6. 如請求項1所述的膽固醇液晶組成物，含有選自通式（2-3）所表示的化合物中的一種或兩種以上的化合物，
    Figure 03_image044
    R7 及R8 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基、烯基氧基，環A表示1,4-伸環己基、或者氫原子可經氟原子或甲基取代的1,4-伸苯基，Y24 ～Y29 相互獨立地表示氫原子、氟原子或甲基，Z1 表示單鍵、-COO-或-CH2 CH2 -，c表示0或1，通式（2-3）中將通式（2-1）所表示的化合物除外。
  7. 如請求項1所述的膽固醇液晶組成物，進而含有選自通式（1-4）所表示的化合物中的一種或兩種以上的化合物作為第一成分，
    Figure 03_image046
    R9 表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，X2 表示氟原子、氯原子、-CN、-NCS、-CF3 或-OCF3 ，環B及環C相互獨立地表示1,4-伸環己基或氫原子可經氟原子取代的1,4-伸苯基，Z5 表示單鍵或單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-FC=CF-或-C=N-N=C-，d表示1、2或3，存在多個時的環B及Z2 分別可相同也可不同，通式（1-4）中將通式（1-1）及通式（1-3）所表示的化合物除外。
  8. 如請求項1至請求項7中任一項所述的膽固醇液晶組成物，含有一種或兩種以上的手性螺距長度的溫度依存性為正的手性化合物、及一種或兩種以上的手性螺距長度的溫度依存性為負的手性化合物作為第三成分。
  9. 如請求項8所述的膽固醇液晶組成物，含有一種或兩種以上的通式（3）所表示的化合物作為第三成分，
    Figure 03_image048
    R11 及R12 相互獨立地表示碳原子數1個～7個的烷基、碳原子數1個～7個的烷氧基或碳原子數2個～7個的烯基，環D、環E、環F、環G相互獨立地表示1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，Z6 及Z7 相互獨立地表示單鍵或-COO-，e及f相互獨立地表示0、1或2。
  10. 如請求項1所述的膽固醇液晶組成物，其中0℃～50℃的範圍內的手性螺距長度的溫度變化為-1 nm/℃以上且+1 nm/℃以下。
  11. 一種液晶顯示元件，其中使用如請求項1至請求項7中任一項所述的膽固醇液晶組成物。
  12. 一種液晶顯示元件，其中使用如請求項8所述的膽固醇液晶組成物。
TW109117370A 2019-07-10 2020-05-25 膽固醇液晶組成物及液晶顯示元件 TW202102651A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-128436 2019-07-10
JP2019128436 2019-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202102651A true TW202102651A (zh) 2021-01-16

Family

ID=74058597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109117370A TW202102651A (zh) 2019-07-10 2020-05-25 膽固醇液晶組成物及液晶顯示元件

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7501163B2 (zh)
CN (1) CN112210389B (zh)
TW (1) TW202102651A (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4665379B2 (ja) * 2002-06-28 2011-04-06 Ｄｉｃ株式会社 ヘリカルツイスティングパワーの増大方法、光学活性化合物、それを含有した液晶組成物及び液晶表示素子
TWI273130B (en) * 2002-10-09 2007-02-11 Dainippon Ink & Chemicals Liquid crystal composition and liquid crystal display element
JP4556097B2 (ja) * 2003-04-24 2010-10-06 Ｄｉｃ株式会社 光学活性化合物、該化合物を含有する液晶組成物、該化合物の重合体、該重合体を含有する液晶表示素子
JP5822543B2 (ja) 2011-06-06 2015-11-24 キヤノン株式会社 発光素子
KR102162137B1 (ko) 2012-10-02 2020-10-06 메르크 파텐트 게엠베하 액정 매질 및 액정 디스플레이
EP2986688B1 (en) 2013-04-19 2017-04-19 Merck Patent GmbH Mesogenic compound, liquid crystal medium and liquid crystal display
JP6143088B2 (ja) * 2013-06-18 2017-06-07 Dic株式会社 液晶表示装置
JP7183541B2 (ja) * 2018-01-18 2022-12-06 Dic株式会社 液晶組成物及び液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
CN112210389A (zh) 2021-01-12
CN112210389B (zh) 2024-04-16
JP7501163B2 (ja) 2024-06-18
JP2021014575A (ja) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI554598B (zh) Liquid crystal compositions and their applications
KR20190100969A (ko) 액정 조성물 및 그 디스플레이 장치
JP6581206B2 (ja) 液晶組成物および液晶ディスプレイデバイス
CN110055086B (zh) 胆甾相液晶组合物及液晶显示元件
CN104837957A (zh) 向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件
WO2018192474A1 (zh) 一种液晶组合物及其显示器件
CN104428396A (zh) 向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件
TWI670363B (zh) 一種液晶組合物及其應用
CN113667490B (zh) 液晶组合物和液晶显示器件
CN113667488A (zh) 液晶组合物和液晶显示器件
TWI646174B (zh) Liquid crystal composition and display device thereof
CN111117659A (zh) 液晶组合物及其显示器件
TWI637046B (zh) Liquid crystal composition and liquid crystal display device
CN105505402B (zh) 液晶组合物及其液晶显示器件
TW202102651A (zh) 膽固醇液晶組成物及液晶顯示元件
CN111117658A (zh) 液晶组合物及其显示器件
CN112538357B (zh) 液晶组合物及其液晶显示器件
KR20050118187A (ko) 액정 조성물
CN104531167B (zh) 液晶介质
CN105586057B (zh) 液晶组合物及其液晶显示器件
CN104342166B (zh) 液晶组合物及其液晶显示器件
TWI567175B (zh) Liquid crystal compositions and liquid crystal display devices
CN111196928A (zh) 液晶组合物及液晶显示元件、液晶显示器
JP7472469B2 (ja) 液晶組成物及び液晶表示素子
WO2018090811A1 (zh) 具有高折射率的液晶组合物及其显示器件