TW202116982A - 液晶組成物、液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備及天線 - Google Patents

液晶組成物、液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備及天線 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種向列液晶組成物、以及使用該組成物的液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備或天線,其中所述向列液晶組成物於為了對於微波或毫米波的電磁波能夠進行更大的相位控制而具有高的折射率各向異性Δn的液晶材料中,向列液晶溫度範圍廣。具體而言,為一種液晶組成物、或包括包含該液晶組成物的液晶層的液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備或天線,所述液晶組成物具有通式(i)所表示的化合物以及通式(ii)所表示的化合物。

Description

液晶組成物、液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備及天線
本發明是有關於一種液晶組成物及使用該組成物的液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備或天線。
作為顯示器用途中多使用的液晶的新穎用途,於汽車等移動體與通信衛星之間進行電波的收發的使用液晶的天線受到矚目。先前,衛星通信中使用拋物面天線(parabola antenna),但於在汽車等移動體中使用的情況下,必須隨時使拋物面天線朝向衛星方向,需要大的可動部。然而,使用液晶的天線中,可藉由液晶進行動作來改變電波的收發方向,因此無需使天線自身活動,亦可將天線的形狀設為平面。 通常,汽車等的自動駕駛中,需要進行高精度三維(three dimension,3D)地圖資訊的大量資料下載。然而,若為使用液晶的天線,則藉由將該天線組入汽車中,即便不存在機械可動部,亦可自通信衛星進行大量資料下載。衛星通信中所使用的頻率波段為約13 GHz波段,與迄今為止的液晶顯示器用途中使用的頻率大不相同。因此,對於液晶的要求物性亦大不相同,作為天線用的液晶所要求的物性,Δn為0.4左右,動作溫度範圍為-40℃~120℃以上。
另外,作為汽車等移動體的自動駕駛用感測器,使用液晶的紅外線雷射圖像識別-測距裝置亦受到矚目。該用途的液晶所要求的Δn為0.2~0.3,動作溫度範圍為-40℃~120℃以上。
例如,作為天線用的液晶的技術,可列舉專利文獻1。於專利文獻1中記載的液晶介質中,Δn達成0.335的值。另外,專利文獻1中,揭示有如下微波波段可變相位器:利用液晶層的介電常數藉由未施加驅動電壓與施加驅動電壓而發生變化的情況,能夠實現於微帶線路中傳遞的電磁波的相位的可變、或者該電磁波的相位的延遲。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-37607號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1]多爾菲(D. Dolfi),「電子快報(Electronics Letters)」,(英國),1993年,第29卷,10號,p.926-927
[發明所欲解決之課題] 但是,專利文獻1中記載的液晶介質僅對動作溫度範圍的上限值即上限溫度(TNI )進行了研究,於動作溫度範圍的下限側的溫度、尤其是常溫下並未進行研究。因此,產生如下新問題:於常溫下,對於作為高頻裝置(device)等的天線無法穩定地使用液晶材料。
因此,本發明的目的在於提供一種液晶組成物、以及使用該組成物的液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備或天線,其中所述液晶組成物的驅動溫度範圍廣、於常溫下穩定、且具有高的折射率各向異性Δn。 [解決課題之手段]
本發明者等人進行了努力研究,結果發現,藉由含有一種或兩種以上的通式(i)所表示的化合物、以及一種或兩種以上的通式(ii)所表示的化合物的液晶組成物,可解決所述課題,從而完成了本申請案發明。
本發明為一種液晶組成物,其特徵在於含有:一種或兩種以上的以下的通式(i)所表示的化合物、以及一種或兩種以上的下述通式(ii)所表示的化合物。
[化1]
Figure 02_image001
(所述通式(i)中, Ri1 表示碳原子數1~12的烷基,該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Ri1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Yi1 表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Yi1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Xi1 ~Xi5 分別獨立地表示氫原子或氟原子,Xi1 與Xi2 不會一同表示氟原子,Xi3 與Xi4 不會一同表示氟原子, Ai1 表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(該基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(該基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代, Zi1 及Zi2 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,至少一個Zi1 或Zi2 表示-C≡C-, Xi1 ~Xi5 的一個或兩個以上為氟原子,或者Ai1 中的一個或兩個以上的氫原子經鹵素原子或氰基取代, mi1 表示1或2,於Ai1 存在多個的情況下,該些可相同亦可不同,於Zi1 存在多個的情況下,該些可相同亦可不同)
[化2]
Figure 02_image003
(所述通式(ii)中, Rii1 及Rii2 分別獨立地表示氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Rii1 及Rii2 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子,Rii1 及Rii2 不會一同表示選自氟原子、氯原子及氰基中的取代基, Zii1 及Zii2 分別獨立地表示單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -或-C≡C-,Zii1 及Zii2 中的至少一個表示-C≡C-, Aii1 及Aii2 分別獨立地表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(該基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(該基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代, mii1 及mii2 分別獨立地表示0~3的整數,mii1 +mii2 表示1至4的整數,於Aii1 及/或Aii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同,於Zii1 及/或Zii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同) [發明的效果]
根據本發明,可提供一種液晶組成物,其中驅動溫度範圍廣、於常溫下穩定、且具有高的折射率各向異性Δn。
根據本發明,可提供一種包括液晶層的液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備、尤其是天線,其中所述液晶層的驅動溫度範圍廣、於常溫下穩定、且具有高的折射率各向異性Δn。
以下,對於本發明的液晶組成物、液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備及天線,基於其實施形態詳細地進行例示說明。本發明的液晶組成物含有通式(i)所表示的化合物、以及通式(ii)所表示的化合物。以下,依次對通式(i)及通式(ii)所表示的化合物進行說明。通式(i)所表示的化合物的Δn比較高,且具有良好的相容性。藉此,可提供常溫下穩定的液晶組成物。
本發明中的通式(i)所表示的化合物為如下所述。
[化3]
Figure 02_image005
所述通式(i)中,Ri1 表示碳原子數1~12的烷基,該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Ri1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子。
Ri1 為直鏈狀的基或分支狀的基,較佳為直鏈狀的基。另外,Ri1 較佳為表示碳原子數2~11的烷基,更佳為表示碳原子數3~9的烷基,進而佳為表示碳原子數4~7的烷基。
本說明書中的烷基並無特別限制,例如包含甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、異癸基、十二烷基及2-乙基己基等,較佳為直鏈狀的烷基。
所述通式(i)的Ri1 中所存在的亞甲基亦可以氧原子並不直接鄰接的方式經-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。具體而言,Ri1 較佳為碳原子數1~8的烷基、碳原子數1~8的烷氧基、碳原子數2~8的烯基或碳原子數2~8的烯基氧基,較佳為碳原子數1~5的烷基、碳原子數1~5的烷氧基、碳原子數2~5的烯基或碳原子數2~5的烯基氧基,進而佳為碳原子數1~5的烷基或碳原子數2~5的烯基,進而佳為碳原子數2~5的烷基或碳原子數2~3的烯基。
於重視液晶組成物整體的可靠性的情況下,Ri1 較佳為烷基,於重視液晶組成物整體的黏性的降低的情況下,Ri1 較佳為烯基。
本說明書中的烯基較佳為選自式(R1)至式(R5)的任一者所表示的基中。(各式中的黑點表示環結構中的碳原子)
[化4]
Figure 02_image007
本說明書中的烯基氧基較佳為選自式(R6)至式(R10)的任一者所表示的基中。(各式中的黑點表示環結構中的碳原子)
[化5]
Figure 02_image009
本說明書中的烷氧基並無特別限制,包含甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、及己氧基,較佳為直鏈狀的烷氧基。
於Ri1 所鍵結的環結構為苯基(芳香族)的情況下,較佳為直鏈狀的碳原子數1~5的烷基、直鏈狀的碳原子數1~4的烷氧基及碳原子數4~5的烯基,於其所鍵結的環結構為環己烷、吡喃及二噁烷等飽和的環結構的情況下,較佳為直鏈狀的碳原子數1~5的烷基、直鏈狀的碳原子數1~4的烷氧基及直鏈狀的碳原子數2~5的烯基。為了使向列相穩定化,碳原子及存在時的氧原子的合計較佳為5以下,較佳為直鏈狀。 所述通式(i)中,Ai1 表示氫原子可經取代為鹵素原子或氰基的二價環式基。作為該環式基,為基(a)~基(c)的任一者,更佳為式(a)或式(b)。 (a)1,4-伸環己基(該基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(該基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)
作為Ai1 的具體例,可列舉以下的式(a1)~式(a25)所表示的二價環式基。
[化6]
Figure 02_image011
[化7]
Figure 02_image013
[化8]
Figure 02_image015
(所述式中,*表示與碳原子或其他原子進行鍵結的鍵結鍵)
所述二價環式基中,較佳為(a1)~(a3)、(a5)~(a6)、(a9)~(a10)、(a12)~(a25),更佳為(a1)~(a3)、(a5)~(a6)、(a12)~(a25),進而佳為(a1)~(a3)、(a12)~(a25)。 另外,於Ai1 存在多個的情況下,該些可相同,或者亦可不同。
所述通式(i)中,Zi1 及Zi2 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,至少一個Zi1 或Zi2 表示-C≡C-。 若Zi1 及Zi2 為所述條件,則構成液晶原的環結構間的連結基容易確保分子的直線性。Zi1 及Zi2 較佳為分別獨立地為單鍵、-C≡C-、-CH=CH-、或-CF=CF-。關於Zi1 及Zi2 ,於重視液晶組成物的穩定性的情況下,較佳為分別獨立地為單鍵,於重視Δn的情況下,較佳為分別獨立地為-C≡C-。另外,所述通式(i)中,Zi2 及mi1 個Zi1 中的至少一個表示-C≡C-,因此,通式(i)所表示的化合物於其結構內具有至少一個-C≡C-。 於Zi1 存在多個的情況下,該些可相同亦可不同。
所述通式(i)中,Yi1 表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Yi1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子。
於通式(i)所表示的化合物為具有大的正介電各向異性的所謂的p型化合物的情況下,Yi1 較佳為氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基或三氟甲氧基,更佳為氟原子或氰基。
於通式(i)所表示的化合物為具有小的正介電各向異性的化合物的情況下,Yi1 與Ri1 同樣地較佳為表示碳原子數1~12的烷基(該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代)。 另外,所述通式(i)中,Yi1 與Ri1 可相同,亦可不同。進而,於Yi1 為碳原子數1~12的烷基(該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代)的情況下,較佳的Yi1 的態樣與所述Ri1 的較佳的態樣相同。
所述通式(i)中,Xi1 ~Xi5 分別獨立地表示氫原子或氟原子,Xi1 與Xi2 不會一同表示氟原子,Xi3 與Xi4 不會一同表示氟原子。藉此,通式(i)所表示的化合物的介電各向異性(Δε)容易顯示為0以上。
所述通式(i)中,mi1 表示1或2,較佳為1。若mi1 為1或2,則通式(i)所表示的化合物相當於3環~4環的(液晶)化合物,顯示出與其他液晶化合物的高的相容性。藉此,容易確保常溫下的保存穩定性(以下,亦稱為常溫保存穩定性)。
於本發明的通式(i)所表示的化合物中,Xi1 ~Xi5 的至少一個或兩個以上為氟原子,或者Ai1 中的至少一個或兩個以上的氫原子經鹵素原子或氰基取代。即,於本發明中的通式(i)所表示的化合物的一分子中,二價環式基Ai1 及兩個苯環中具有一個或兩個以上的氟原子、鹵素原子或氰基所表示的吸電子基。藉此,通式(i)所表示的化合物容易顯示出正介電各向異性,若於環結構的側位導入氟原子等鹵素原子,則相容性提高,因此較佳。 作為本發明中的通式(i)所表示的化合物的一分子中的環結構的、mi1 個Ai1 及兩個苯環較佳為合計具有1個~5個氟原子,更佳為具有1個~4個。 作為本發明中的通式(i)所表示的化合物一分子中的環結構的、mi1 個Ai1 較佳為合計具有1個~3個鹵素原子(除了氟原子以外),更佳為具有1個~2個。 作為本發明中的通式(i)所表示的化合物一分子中的環結構的、mi1 個Ai1 及兩個苯環較佳為合計具有1個~5個鹵素原子(包括氟原子在內),更佳為具有1個~4個。 作為本發明中的通式(i)所表示的化合物一分子中的環結構的、mi1 個Ai1 較佳為合計具有1個~3個氰基,更佳為具有1個~2個。
於本發明的液晶組成物中,通式(i)所表示的化合物的介電各向異性(Δε)較佳為0~50,更佳為3~50,進而佳為4~50。若介電各向異性為4~50的範圍,則使用該化合物的組成物的Δε顯示出大的值,因此,可降低驅動電壓而較佳。
通式(i)所表示的化合物的折射率各向異性(Δn)較佳為0.10~0.55,更佳為0.15~0.50,進而佳為0.20~0.45。若折射率各向異性為0.20~0.45的範圍,則使用該化合物的組成物的Δn顯示出比較高的值,因此作為高頻用途的液晶而較佳。
再者,折射率各向異性(Δn)是以如下方式進行測定。於帶有聚醯亞胺配向膜的玻璃單元中注入本發明的液晶組成物的樣品,利用相位差膜-光學材料檢查裝置RETS-100(大塚電子股份有限公司製造)對測定溫度25℃、589 nm下的面內延遲(相位差)進行測定。再者,使用玻璃基板間的單元間隙為3.0 μm、聚醯亞胺配向膜的摩擦方向平行的玻璃單元。另外,由相位差=液晶層的厚度(單元間隙)×Δn的式子,算出液晶組成物的Δn。再者,亦可使用阿貝(Abbe)折射計測定液晶組成物的ne、no,來算出折射率各向異性(Δn)。
於本發明的液晶組成物中,通式(i)所表示的化合物可單獨使用,或者亦可將兩種以上組合使用。可組合的化合物的種類並無特別限制,是根據介電各向異性、常溫下的溶解性、轉變溫度、雙折射率等所期望的性能來適宜組合使用。關於使用的液晶化合物的種類,例如,作為本發明的一個實施形態而為一種。或者,於本發明的另一實施形態中,為2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種以上。另外,通式(i)所表示的化合物較佳為顯示出液晶性的化合物、即液晶化合物,更佳為向列液晶化合物。
相對於本發明的液晶組成物的總量的、通式(i)所表示的化合物的較佳含量的下限值(質量%)為1%、2%、5%、8%、10%、13%、15%、18%、20%、22%、25%、30%、40%、50%、55%、60%、65%、70%。另外,若含量多,則會引起析出等問題,因此較佳含量的上限值(質量%)為70%、65%、55%、45%、35%、30%、28%、25%、23%、20%、18%、15%、13%、10%、8%、5%。
本發明的通式(i)所表示的化合物的較佳形態之一為如下化合物:於所述通式(i)中,Ri1 為具有碳原子數1~8且直鏈狀的烷基、烯基、烷氧基、或烯基氧基,Ai1 為所述式(a1)~式(a3)、式(a19)或式(a24),Zi1 及Zi2 分別獨立地為單鍵、-COO-、或-C≡C-,且Zi1 或Zi2 的任一者為-C≡C-,mi1 表示1。另外,關於通式(i)所表示的化合物的較佳含量,相對於液晶組成物整體(100質量%),較佳為10質量%~70質量%,更佳為15質量%~67質量%,特佳為20質量%~65質量%。
本發明的通式(i)所表示的化合物較佳為以下的通式(i-1)所表示的化合物。
[化9]
Figure 02_image017
通式(i-1)所表示的化合物具有比較高的Δn與良好的相容性。藉此,可獲得常溫下穩定的液晶組成物。
所述通式(i-1)中,Ri1 、Yi1 及Ai1 與所述通式(i)中的Ri1 、Yi1 及Ai1 相同,因此省略此處的說明。
所述通式(i-1)中,較佳為:Xi1 ~Xi7 分別獨立地表示氫原子或氟原子,Xi1 與Xi2 不會一同表示氟原子,Xi3 與Xi4 不會一同表示氟原子,Xi6 與Xi7 不會一同表示氟原子。藉此,通式(i)所表示的化合物的介電各向異性(Δε)容易顯示為0以上。
所述通式(i-1)中,Zi3 較佳為表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,更佳為-C≡C-或單鍵。
所述通式(i-1)中,Zi4 較佳為表示單鍵或-C≡C-。另外,較佳為Zi4 及mi2 個Zi3 中的至少一個表示-C≡C-。因此,與所述通式(i)同樣地,通式(i-1)所表示的化合物亦較佳為於其結構內具有至少一個-C≡C-。關於Zi3 及Zi4 ,於重視液晶組成物的穩定性的情況下,較佳為分別獨立地為單鍵,於重視Δn的情況下,較佳為分別獨立地為-C≡C-。
所述通式(i-1)中,mi2 較佳為表示0或1。
於本發明的通式(i-1)所表示的化合物中,Xi1 ~Xi7 的至少一個為氟原子,或者Ai1 中的至少一個氫原子經鹵素原子或氰基取代。即,於本發明中的通式(i-1)所表示的化合物的一分子中,二價環式基Ai1 及三個苯環中合計具有一個或兩個以上的氟原子、鹵素原子或氰基所表示的吸電子基。藉此,通式(i-1)所表示的化合物更容易顯示出正介電各向異性,若於環結構的側位導入氟原子等鹵素原子,則相容性提高,因此較佳。藉由使用通式(i-1)所表示的化合物,容易確保常溫保存穩定性。
作為本發明中的通式(i-1)所表示的化合物的一分子中的環結構的、mi2 個Ai1 及三個苯環較佳為合計具有1個~5個氟原子,更佳為具有1個~4個。 作為本發明中的通式(i-1)所表示的化合物一分子中的環結構的、mi2 個Ai1 較佳為合計具有1個~3個鹵素原子(除了氟原子以外),更佳為具有1個~2個。 作為本發明中的通式(i-1)所表示的化合物一分子中的環結構的、mi2 個Ai1 及三個苯環較佳為合計具有1個~5個鹵素原子(包括氟原子在內),更佳為具有1個~4個。 作為本發明中的通式(i-1)所表示的化合物一分子中的環結構的、mi2 個Ai1 較佳為合計具有1個~3個氰基,更佳為具有1個~2個。
於本發明中,作為通式(i)所表示的化合物的較佳形態,可列舉以下的通式(i-1-a)~通式(i-1-d)所表示的化合物。
[化10]
Figure 02_image019
(所述通式(i-1-a)~通式(i-1-d)中,Ria1 表示碳原子數1~8的烷基、碳原子數1~8的烯基、碳原子數1~8的烷氧基、或碳原子數1~8的烯基氧基,環X及環Y分別獨立地表示所述式(a1)~式(a25)所表示的二價環式基,Xi2 、Xi4 及Xi5 分別獨立地表示氫原子或氟原子,Yia1 表示氟原子、氯原子、氰基、碳原子數1~8的烷基、碳原子數1~8的烷氧基、碳原子數1~8的烯基氧基、-OCF3 、或-CF3
所述通式(i-1-a)~通式(i-1-d)中,環X及環Y更佳為分別獨立地為所述(a1)~(a3)、(a19)及(a24)。所述通式(i)中,就可靠性的觀點而言,Ria1 較佳為碳原子數1~8的烷基。所述通式(i-1-a)~通式(i-1-d)中,關於Yia1 ,就可靠性的觀點而言,Yia1 較佳為氟原子、氰基、碳原子數1~8的烷基、碳原子數1~8的烷氧基。所述化合物中,較佳為(i-1-a)、(i-1-b)、(i-1-c)。 再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(i-1-a)~通式(i-1-d)的化合物的各自的含量可應用通式(i)的較佳含量。
作為本發明的通式(i)的具體結構,較佳為以下的通式(i.1)~通式(i.30)所表示的3環或4環的液晶化合物。於本發明的液晶組成物中,該通式(i.1)~通式(i.30)所表示的化合物可單獨使用,或者亦可將兩種以上組合使用。
[化11]
Figure 02_image021
[化12]
Figure 02_image023
[化13]
Figure 02_image025
[化14]
Figure 02_image027
[化15]
Figure 02_image029
[化16]
Figure 02_image031
(所述通式(i.1)~通式(i.30)中,Ri1 較佳為表示碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烯基、碳原子數1~6的烷氧基、或碳原子數1~6的烯基氧基,Yia1 較佳為表示氟原子、氯原子、氰基、碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烷氧基、碳原子數1~6的烯基氧基、-OCF3 、或-CF3 ) 所述化合物(i.1)~化合物(i.30)中,較佳為(i.7)~(i.28)。再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(i.1)~通式(i.30)的化合物的各自的含量可應用通式(i)的較佳含量。
作為所述通式(i)所表示的化合物的較佳形態,可列舉以下的通式(i-1.1)~通式(i-1.20)。
[化17]
Figure 02_image033
[化18]
Figure 02_image035
於所述通式(i-1.1)~通式(i-1.20)的化合物中,較佳為(i-1.2)~(i-1.5)、(i-1.7)~(i-1.10)、(i-1.12)~(i-1.14)、(i-1.17)~(i-1.20)。再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(i-1.1)~通式(i-1.20)的化合物的各自的含量可應用通式(i)的較佳含量。
於本發明的液晶組成物中,通式(ii)所表示的化合物具有高的Δn。藉此,可對液晶組成物賦予高的Δn。尤其是,藉由與本發明中的通式(i)所表示的化合物混合,就兩者的化學結構等理由而言,可發揮高的Δn與對於液晶化合物的優異的相容性。
本發明的液晶組成物包含一種或兩種以上的通式(ii)所表示的化合物。所述通式(ii)所表示的化合物為如下所述。
[化19]
Figure 02_image037
所述通式(ii)中,Rii1 及Rii2 分別獨立地表示氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,該烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Rii1 及Rii2 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子,Rii1 及Rii2 不會一同表示選自氟原子、氯原子及氰基中的取代基。
Rii1 及Rii2 分別獨立地為直鏈狀的基或分支狀的基,較佳為直鏈狀的基。
於所述通式(ii)的Rii1 及Rii2 為烷基的情況下,該烷基中所存在的亞甲基亦可以氧原子並不直接鄰接的方式經-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代。具體而言,Rii1 及Rii2 較佳為分別獨立地為氟原子、氯原子、氰基、碳原子數1~11的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數2~8的烯基或碳原子數2~8的烯基氧基,更佳為氟原子、氯原子、氰基、碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烷氧基、碳原子數2~6的烯基或碳原子數2~6的烯基氧基,進而佳為氟原子、氰基、碳原子數1~5的烷基或碳原子數2~5的烯基,進而佳為氟原子、氰基、碳原子數2~5的烷基或碳原子數2~3的烯基。再者,Rii1 及Rii2 不會一同表示選自氟原子、氯原子及氰基中的取代基。
另外,Rii1 較佳為表示碳原子數2~11的直鏈狀烷基,更佳為表示碳原子數3~9的直鏈狀烷基,進而佳為表示碳原子數3~7的直鏈狀烷基。另一方面,Rii2 較佳為表示氟原子、氯原子、氰基、或碳原子數2~11的直鏈狀烷基、碳原子數3~9的直鏈狀烷氧基,更佳為表示氟原子、氯原子、氰基、碳原子數3~7的直鏈狀烷基、碳原子數2~7的直鏈狀烷氧基、-OCF3 -、或-CF3
於Rii1 及Rii2 所鍵結的環結構為苯基(芳香族)的情況下,較佳為直鏈狀的碳原子數1~5的烷基、直鏈狀的碳原子數1~4的烷氧基及碳原子數4~5的烯基,於其所鍵結的環結構為環己烷、吡喃及二噁烷等飽和的環結構的情況下,較佳為直鏈狀的碳原子數1~5的烷基、直鏈狀的碳原子數1~4的烷氧基及直鏈狀的碳原子數2~5的烯基。為了使向列相穩定化,碳原子及存在時的氧原子的合計較佳為5以下,較佳為直鏈狀。
Zii1 及Zii2 分別獨立地表示單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -或-C≡C-,Zii1 及Zii2 中的至少一個表示-C≡C-。若Zii1 及Zii2 為所述條件,則構成液晶原的環結構間的連結基容易確保分子的直線性。 Zii1 、Zii2 較佳為分別獨立地為單鍵、-C≡C-、-CH=CH-、或-CF=CF-。 關於Zii1 及Zii2 ,於重視液晶組成物的穩定性的情況下,較佳為分別獨立地為單鍵,於重視Δn的情況下較佳為分別獨立地為-C≡C-。 另外,所述通式(ii)中,mii1 個Zii1 及mii2 個Zii2 中的至少一個表示-C≡C-,因此,通式(i)所表示的化合物於其結構內具有至少一個-C≡C-。
所述通式(ii)中,Aii1 及Aii2 分別獨立地表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(該基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(該基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代。Aii1 及Aii2 較佳為分別獨立地表示所述式(a1)~式(a3)、式(a5)~式(a6)、式(a9)~式(a10)、式(a12)~式(a25),更佳為式(a1)~式(a3)及式(a12)~式(a25)。
所述通式(ii)中,mii1 及mii2 分別獨立地表示0~3的整數,mii1 +mii2 表示1~4的整數,於Aii1 及/或Aii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同,於Zii1 及/或Zii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同。
所述通式(ii)中,mii1 及mii2 分別獨立地較佳為0、1或2。
於本發明的液晶組成物中,通式(ii)所表示的化合物較佳為介電各向異性(Δε)顯示出正值的p型液晶化合物、或介電各向異性(Δε)顯示出中性值的非極性液晶化合物的任一種,更佳為介電各向異性(Δε)顯示出正值的p型液晶化合物。
具體而言,通式(ii)所表示的化合物的介電各向異性(Δε)較佳為0~50,更佳為3~50,進而佳為4~50。若介電各向異性為4~50的範圍,則使用該化合物的組成物的Δε顯示出大的值,因此,可降低驅動電壓而較佳。
通式(ii)所表示的化合物的折射率各向異性(Δn)較佳為0.20~0.80,更佳為0.25~0.75,進而佳為0.30~0.70。若折射率各向異性為0.30~0.70的範圍,則使用該化合物的組成物的Δn顯示出高的值,因此作為高頻用途的液晶而較佳。
於本發明的液晶組成物中,通式(ii)所表示的化合物可單獨使用,或者亦可將兩種以上組合使用。可組合的化合物的種類並無特別限制,是根據介電各向異性、常溫下的溶解性、轉變溫度、雙折射率等所期望的性能來適宜組合使用。關於使用的液晶化合物的種類,例如,作為本發明的一個實施形態而為一種。或者,於本發明的另一實施形態中,為2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種以上。另外,通式(ii)所表示的化合物較佳為顯示出液晶性的化合物、即液晶化合物,更佳為向列液晶化合物。
相對於本發明的液晶組成物的總量的、式(ii)所表示的化合物的較佳含量(質量%)的下限值為1%、2%、5%、8%、10%、13%、15%、18%、20%、22%、25%。若本發明的液晶組成物中的通式(ii)的化合物的含量(質量%)多,則會引起析出等問題,因此較佳含量的上限值為30%、20%、15%、10%、8%、5%、3%。
於本發明的液晶組成物中,相對於該組成物整體(100質量%)的通式(ii)所表示的化合物的較佳含量(質量%)的範圍為2%~30%,更佳為5%~40%,特佳為5%~30%。
於本發明中,以下說明通式(ii)所表示的化合物的具體結構。通式(ii)所表示的化合物較佳為由以下的通式(ii-1)~通式(ii-3)表示。
[化20]
Figure 02_image039
所述通式(ii-1)~通式(ii-3)中,Xii1 ~Xii8 分別獨立地表示氫原子或氟原子。
所述通式(ii-1)~通式(ii-3)中,Zii3 、Zii4 、Zii5 及Zii6 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,各通式(ii-1)~通式(ii-3)所表示的化合物的各自的分子結構內具有至少一個-C≡C-。
所述通式(ii-1)~通式(ii-3)中,Rii1 及Rii2 與所述通式(ii)中的Rii1 及Rii2 相同,因此省略此處的說明。 所述通式(ii-1)中,Zii3 及Zii4 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,Zii3 及Zii4 的至少一個表示-C≡C-。
所述通式(ii-2)中,Zii3 及Zii5 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,Zii3 及Zii5 的至少一個表示-C≡C-。
所述通式(ii-3)中,Zii5 及Zii6 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,Zii5 及Zii6 的至少一個表示-C≡C-。
所述通式(ii-1)~通式(ii-3)的化合物中,較佳為(ii-3)。
再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(ii-1)~通式(ii-3)的化合物的各自的含量可應用通式(ii)的較佳含量。
作為所述通式(ii)所表示的化合物的較佳形態,可列舉以下的通式(ii-3.1)~通式(ii-3.20)。
[化21]
Figure 02_image041
[化22]
Figure 02_image043
所述通式(ii-3.1)~通式(ii-3.20)的化合物中,較佳為(ii-3.2)~(ii-3.5)、(ii-3.7)~(ii-3.10)、(ii-3.12)~(ii-3.15)、(ii-3.17)~(ii-3.20)。
再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(ii-3.1)~通式(ii-3.20)的化合物的各自的含量可應用通式(ii)的較佳含量。
以上,為與本發明的液晶組成物的必需成分即通式(i)及通式(ii)所表示的化合物相關的說明。本發明的液晶組成物亦可進而含有選自由通式(1a)~通式(1c)所表示的化合物、通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物及通式(iii)所表示的化合物所組成的群組中的一種或兩種以上作為任意成分。以下,對本發明的液晶組成物的任意成分進行說明。
本發明的液晶組成物較佳為進而含有一種或兩種以上的以下的通式(1a)~通式(1c)所表示的化合物。 下述通式(1a)、通式(1b)及通式(1c):
[化23]
Figure 02_image045
(所述通式(1a)~通式(1c)中, R11 、R12 及R13 分別獨立地表示碳原子數1~10的烷基或碳原子數2~10的烯基,該些基中所存在的1個亞甲基或相互不鄰接的2個以上的亞甲基可經取代為-O-或-S-,另外,該些基中所存在的1個或2個以上的氫原子可經取代為氟原子或氯原子, M11 、M12 、M13 、M14 、M15 及M16 分別獨立地表示下述的基(a)、基(b)、或基(d)的任一種, (a)反式-1,4-伸環己基(該基中所存在的1個亞甲基或相互不鄰接的2個以上的亞甲基可經取代為-O-或-S-)、 (b)1,4-伸苯基(該基中所存在的1個-CH=或相互不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基、以及 (d)1,4-伸環己烯基、1,4-雙環[2.2.2]伸辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、或十氫萘-2,6-二基, 所述基(a)、基(b)或基(d)中所含的氫原子可分別經氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基或三氟甲氧基取代, L11 、L12 、L13 、L14 、L15 及L16 分別獨立地表示單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-(CH2 )4 -、-OCH2 -、-CH2 O-、-OCF2 -、-N=N-、-CF2 O-或-C≡C-, p、q、s分別獨立地表示0、1或2,於M12 、M14 、M16 、L11 、L13 及/或L15 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同, X11 、X12 、X13 、X14 、X15 、X16 及X17 分別獨立地表示氫原子或氟原子, Y11 、Y12 及Y13 分別獨立地表示氟原子、氯原子、氰基(-CN)、氰硫基(-SCN)、氰氧基(-OCN)、-C≡C-CN、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基、或碳原子數1~10的烷基或碳原子數2~10的烯基,該些基中所存在的1個亞甲基或相互不鄰接的2個以上的亞甲基可經取代為-O-或-S-,另外,該些基中所存在的1個或2個以上的氫原子可經取代為氟原子或氯原子;其中,自通式(1a)、通式(1b)及通式(1c)所表示的化合物中將所述通式(ii)所表示的化合物去除)
本發明的液晶組成物較佳為含有至少一種或兩種以上的選自由通式(1a)~通式(1c)所表示的化合物所組成的群組中的化合物,特佳為含有2種~8種。於本發明的液晶組成物中,選自由通式(1a)~通式(1c)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種或兩種以上的化合物的含量(將液晶組成物整體設為100質量%)的下限值較佳為1質量%,更佳為3質量%,進而佳為5質量%。於本發明的液晶組成物中,選自由通式(1a)~通式(1c)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種或兩種以上的化合物的含量(將液晶組成物整體設為100質量%)的上限值較佳為60質量%,較佳為50質量%,較佳為40質量%,進而佳為30質量%。
本發明的液晶組成物更佳為含有至少一種或兩種以上的選自由通式(1a)或通式(1b)所表示的化合物所組成的群組中的化合物,進而佳為含有一種或兩種以上的選自由通式(1a)所表示的化合物所組成的群組中的化合物。
相對於本發明的液晶組成物的總量的、式(1a)所表示的化合物的較佳含量(質量%)的下限值為1%、2%、3%、5%、8%、10%、13%、15%、18%、20%、25%、30%。若本發明的液晶組成物中的通式(1a)的化合物的含量(質量%)多,則會引起析出等問題,因此較佳含量的上限值為35%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、3%。
作為通式(1a)的化合物的較佳形態,較佳為以下的通式(1a.1)~通式(1a.62)所表示的各化合物。
[化24]
Figure 02_image047
[化25]
Figure 02_image049
[化26]
Figure 02_image051
[化27]
Figure 02_image053
[化28]
Figure 02_image055
[化29]
Figure 02_image057
[化30]
Figure 02_image059
[化31]
Figure 02_image061
[化32]
Figure 02_image063
(所述通式(1a.1)~通式(1a.62)中,R11a 及R11b 分別獨立地表示碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基氧基;R11c 表示氟原子、氰基、碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基氧基,X11a 、X11b 、X11c 及X11d 分別獨立地表示氫原子或氟原子)
所述通式(1a.1)~通式(1a.62)的化合物中,較佳為(1a.1)、(1a.2)、(1a.6)、(1a.7)、(1a.11)、(1a.12)、(1a.16)~(1a.23)、(1a.38)~(1a.62)。
再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(1a.1)~通式(1a.62)的化合物的各自的含量可應用通式(1a)的較佳含量。
作為本發明的通式(1a)的化合物的具體例,例如可列舉以下的通式(1a.47.1)~通式(1a.62.5)。
[化33]
Figure 02_image065
[化34]
Figure 02_image067
[化35]
Figure 02_image069
所述通式(1a.47.1)~通式(1a.62.5)中,較佳為(1a.47.2)~(1a.47.5)、(1a.61.7)~(1a.61.10)、(1a.61.12)~(1a.61.15)。
再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(1a.47.1)~通式(1a.62.5)的化合物的各自的含量可應用通式(1a)的較佳含量。
本發明的液晶組成物較佳為進而含有一種或兩種以上的以下的通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物。下述通式(2a)~通式(2c):
[化36]
Figure 02_image071
(所述通式(2a)~通式(2c)中, R2a 及R2b 分別獨立地表示碳原子數1~12的烷基,該些可為直鏈狀,亦可具有甲基分支或乙基分支,亦可具有3員環~6員環的環狀結構,基內所存在的任意的-CH2 -可由-O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代,基內所存在的任意的氫原子可由氟原子或三氟甲氧基取代, 環A、環B、環C及環D分別獨立地表示反式-1,4-伸環己基、反式十氫萘-反式-2,6-二基、可由1個~2個氟原子或甲基取代的1,4-伸苯基、可由1個以上的氟原子取代的萘-2,6-二基、可由1個~2個氟原子取代的四氫萘-2,6-二基、可由1個~2個氟原子取代的1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-反式-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基, L2a 、L2b 及L2c 為分別獨立的連結基,表示單鍵、伸乙基(-CH2 CH2 -)、1,2-伸丙基(-CH(CH3 )CH2 -及-CH2 CH(CH3 )-)、1,4-伸丁基、-COO-、-OCO-、-OCF2 -、-CF2 O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-、-C≡C-或-CH=N-N=CH-) 本發明的液晶組成物較佳為含有至少一種選自由通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物所組成的群組中的化合物,特佳為含有2種~8種。於本發明的液晶組成物中,選自由通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種或兩種以上的化合物的含量(將液晶組成物整體設為100質量%)的下限值較佳為0質量%,更佳為3質量%,進而佳為5質量%。於本發明的液晶組成物中,選自由通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種或兩種以上的化合物的含量(將液晶組成物整體設為100質量%)的上限值較佳為50質量%,較佳為45質量%,較佳為38質量%,進而佳為25質量%。
本發明的液晶組成物更佳為含有至少一種或兩種以上的選自由通式(2a)或通式(2b)所表示的化合物所組成的群組中的化合物,進而佳為含有一種或兩種以上的選自由通式(2a)所表示的化合物所組成的群組中的化合物。
相對於本發明的液晶組成物的總量的、式(2a)所表示的化合物的較佳含量(質量%)的下限值為0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%。若本發明的液晶組成物中的通式(2a)的化合物的含量(質量%)多,則會引起析出等問題,因此較佳含量的上限值為45%、35%、25%、15%、10%、8%、5%。
作為所述通式(2a)的化合物的較佳形態,可列舉以下的通式(2a-1)~通式(2a-28)。
[化37]
Figure 02_image073
[化38]
Figure 02_image075
[化39]
Figure 02_image077
[化40]
Figure 02_image079
(所述通式(2a-1)~通式(2a-28)中,R2a 及R2b 分別獨立地表示碳原子數1~8的烷基、碳原子數1~8的烷氧基、碳原子數2~8的烯基或碳原子數2~8的烯基氧基,環E、環F、環G及環H分別獨立地表示所述式(a1)~式(a25)的任一個) 所述通式(2a-1)~通式(2a-28)中,較佳為(2a-1)~(2a-3)、(2a-5)、(2a-8)~(2a-10)、(2a-12)。
再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(2a-1)~通式(2a-28)的化合物的各自的含量可應用通式(2a)的較佳含量。
作為本發明的通式(2a)的化合物的具體例,例如可列舉以下的通式(2a-5.1)~通式(2a-12.6)。
[化41]
Figure 02_image081
[化42]
Figure 02_image083
[化43]
Figure 02_image085
[化44]
Figure 02_image087
所述通式(2a-5.1)~通式(2a-12.6)的化合物中,較佳為(2a-5.2)~(2a-5.5)、(2a-5.11)~(2a-5.13)、(2a-12.1)~(2a-12.4)。
再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(2a-5.1)~通式(2a-12.6)的化合物的各自的含量可應用通式(2a)的較佳含量。
本發明的液晶組成物較佳為進而包含選自由通式(iii)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種化合物。
[化45]
Figure 02_image089
(所述通式(iii)中, Riii1 表示碳原子數1~40的直鏈或分支的烷基或鹵化烷基,該些基中所存在的亞甲基或包含一個二級碳原子的鹵化伸烷基可以氧原子並不直接鄰接的方式經-O-、-CH=CH-、或-C≡C-取代, miii1 表示0、1或2的整數, Aiii1 ~Aiii3 分別獨立地表示下述的基(a)~基(c)的任一種, (a)反式-1,4-伸環己基(該基中所存在的1個亞甲基或相互不鄰接的2個以上的亞甲基可經取代為-O-或-S-)、 (b)1,4-伸苯基(該基中所存在的1個-CH=或相互不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)、 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)~基(c)中的氫原子可經取代為氟原子、氯原子、或碳原子數1~10的直鏈或分支的烷基或鹵化烷基, Ziii1 及Ziii2 分別獨立地表示單鍵、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、或-C(Riiia )=N-N=C(Riiib )-,此時,Riiia 及Riiib 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、或碳原子數1~10的直鏈或分支的烷基或鹵化烷基, 於miii1 為2時,存在多個的Aiii1 及Ziii1 分別可相同亦可不同) 所述通式(iii)中,Riii1 較佳為表示碳原子數1~11的直鏈狀的烷基或鹵化烷基,該些基中所存在的亞甲基或包含一個二級碳原子的鹵化伸烷基可以氧原子並不直接鄰接的方式經-O-、-CH=CH-、或-C≡C-取代。
所述通式(iii)中,Aiii1 ~Aiii3 較佳為分別獨立地為可被氟原子、氯原子、或碳原子數1~10的直鏈狀的烷基或鹵化烷基取代的反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基。另外,作為Aiii1 ~Aiii3 ,可同樣地列舉關於所述通式(i)的Ai1 而例示的式(a1)~式(a25)所表示的二價環式基,具體而言,Aiii1 ~Aiii3 較佳為分別獨立地為所述式(a1)~式(a3)、式(a5)~式(a6)、式(a9)~式(a10)、式(a12)~式(a25),更佳為式(a1)~式(a3)、式(a12)~式(a25),進而佳為式(a1)~式(a3)、式(a12)~式(a18)。
所述通式(iii)中,Ziii1 及Ziii2 較佳為分別獨立地表示單鍵、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、或-C(Riiia )=N-N=C(Riiib )-。
所述通式(iii)中,Riiia 及Riiib 較佳為分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、或碳原子數1~10的直鏈狀的烷基或鹵化烷基。
所述通式(iii)中,Ziii1 及Ziii2 更佳為分別獨立地為單鍵或-C≡C-。另外,更佳為通式(iii)所表示的化合物1分子中具有至少一個-C≡C-。即,所述通式(iii)中,較佳為Ziii2 及存在零個以上且兩個以下的Ziii1 中的至少一個表示-C≡C-。
所述通式(iii)中,miii1 較佳為表示0、1或2的整數。於miii1 為2時,存在多個的Aiii1 及Ziii1 分別可相同亦可不同。
相對於本發明的液晶組成物的總量的、通式(iii)所表示的化合物的較佳含量(質量%)的下限值為1.7%、2%、4%、4.3%、5%、5.7%、6%。若本發明的液晶組成物中的通式(iii)的化合物的含量(質量%)多,則會引起析出等問題,因此較佳含量的上限值為23%、20%、18%、14%、13%、10%、8%、5%。於本發明的液晶組成物中,通式(iii)所表示的化合物的較佳含量為2%~20%,更佳為4%~15%,特佳為6%~12%。
作為所述通式(iii)的具體結構,可列舉以下的通式(iii.1)~通式(iii.6)所表示的化合物。
[化46]
Figure 02_image091
較佳為(所述通式(iii.1)~通式(iii.6)中,R35 表示碳原子數1~8的烷基、或碳原子數1~8的烷氧基、或碳原子數2~8的烯基,R36 表示碳原子數1~8的烷基、或碳原子數2~8的烯基,Xiii1 ~Xiii6 分別獨立地表示氫原子、氟原子、或氯原子)所表示的結構。所述通式(iii.1)~通式(iii.6)的化合物中,較佳為(iii.2)~(iii.6)。
再者,於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體的所述通式(iii.1)~通式(iii.6)的化合物的各自的含量可應用通式(iii)的較佳含量。
於所述通式(i)~通式(iii)、通式(1a)~通式(1c)及通式(2a)~通式(2c)中,由選擇項的組合形成的結構中,-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-及-CH=CH-C≡C-因化學穩定性而欠佳。另外,該些結構中的氫原子經取代為氟原子而成者亦同樣欠佳。另外,成為氧彼此進行鍵結的結構、硫原子彼此進行鍵結的結構及硫原子與氧原子進行鍵結的結構的情況亦同樣欠佳。另外,氮原子彼此進行鍵結的結構、氮原子與氧原子進行鍵結的結構及氮原子與硫原子進行鍵結的結構亦同樣欠佳。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)及通式(ii)所表示的化合物的總量較佳為20質量%~87質量%,較佳為30質量%~85質量%,較佳為40質量%~83質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(iii)所表示的化合物的總量較佳為30質量%~95質量%,較佳為35質量%~93質量%,較佳為45質量%~89質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(ii)所表示的化合物及通式(1a)的總量較佳為30質量%~95質量%,較佳為35質量%~90質量%,較佳為40質量%~85質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(ii)所表示的化合物及通式(2a)的總量較佳為30質量%~95質量%,較佳為35質量%~90質量%,較佳為40質量%~85質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(ii)所表示的化合物及通式(2b)的總量較佳為30質量%~95質量%,較佳為35質量%~90質量%,較佳為40質量%~85質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(ii)所表示的化合物及通式(2c)的總量較佳為30質量%~95質量%,較佳為35質量%~90質量%,較佳為40質量%~85質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(iii)所表示的化合物及通式(1a)的總量較佳為40質量%~100質量%,較佳為45質量%~95質量%,較佳為50質量%~90質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(iii)所表示的化合物及通式(2a)的總量較佳為40質量%~100質量%,較佳為45質量%~95質量%,較佳為50質量%~90質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(iii)所表示的化合物及通式(2b)的總量較佳為40質量%~100質量%,較佳為45質量%~95質量%,較佳為50質量%~90質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(iii)所表示的化合物及通式(2c)的總量較佳為40質量%~100質量%,較佳為45質量%~95質量%,較佳為50質量%~90質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(ii)所表示的化合物、通式(1a)所表示的化合物及通式(2a)所表示的化合物的總量較佳為35質量%~95質量%,較佳為40質量%~90質量%,較佳為45質量%~85質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(ii)所表示的化合物、通式(1a)所表示的化合物、通式(2a)~通式(2b)所表示的化合物的總量較佳為35質量%~95質量%,較佳為40質量%~90質量%,較佳為45質量%~85質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(ii)所表示的化合物、通式(1a)所表示的化合物、通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物的總量較佳為35質量%~95質量%,較佳為40質量%~90質量%,較佳為45質量%~85質量%。
於本發明的液晶組成物中,相對於液晶組成物整體,通式(i)~通式(iii)所表示的化合物、通式(1a)所表示的化合物、通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物的總量較佳為35質量%~100質量%,較佳為40質量%~95質量%,較佳為45質量%~90質量%。
本發明的液晶組成物除了包含所述(液晶)化合物以外,亦可根據使用態樣而適宜包含公知的穩定劑、公知的聚合性液晶化合物或聚合化合物等添加劑。
作為所述穩定劑,例如可列舉:對苯二酚類、對苯二酚單烷基醚類、第三丁基兒茶酚類、鄰苯三酚類、苯硫酚類、硝基化合物類、β-萘胺類、β-萘酚類、亞硝基化合物類或受阻酚類、受阻胺類。相對於液晶組成物,使用穩定劑時的添加量較佳為0.005質量%~1質量%的範圍,進而佳為0.02質量%~0.5質量%,特佳為0.03質量%~0.1質量%。
本發明的液晶組成物具有廣的液晶相溫度範圍(液晶相下限溫度與液晶相上限溫度的差的絕對值),但液晶相溫度範圍較佳為100℃以上,更佳為130℃以上。另外,液晶相上限溫度(TNI (℃))較佳為80℃~180℃,較佳為90℃~160℃,較佳為100℃~150℃。進而,液晶相下限溫度(T→N (℃))較佳為10℃以下,更佳為0℃~-60℃,進而佳為-30℃~-50℃。
關於本發明的液晶組成物,20℃下的黏度(η)為10 mPa·s至100 mPa·s,較佳為10 mPa·s至90 mPa·s,較佳為10 mPa·s至80 mPa·s,較佳為10 mPa·s至70 mPa·s,較佳為10 mPa·s至60 mPa·s,進而佳為10 mPa·s至50 mPa·s,較佳為10 mPa·s至40 mPa·s,特佳為10 mPa·s至30 mPa·s。 關於本發明的液晶組成物,589.0 nm下的Δn(折射率各向異性)較佳為0.3以上,較佳為0.31~0.40。可見光區域的Δn與數十GHz波段的Δε相關,Δn越高,越可增大GHz波段的介電常數的變化。因此,若液晶組成物的589.0 nm下的Δn為0.3以上,則可增大GHz波段的介電常數的變化,因此作為天線用的液晶組成物而適宜。 此處,於相位差Re、與液晶層的厚度d(單元間隙)、及Δn之間,式:Δn=Re/d的關係成立,於本說明書中,由相位差測定裝置求出Δn。更具體而言,於帶有聚醯亞胺配向膜的玻璃單元中注入本發明的液晶組成物的樣品,利用相位差膜-光學材料檢查裝置RETS-100(大塚電子股份有限公司製造)對測定溫度25℃、589 nm下的面內延遲(相位差Re)進行測定。再者,使用玻璃基板間的單元間隙為3.0 μm、聚醯亞胺配向膜的摩擦方向平行的玻璃單元。 再者,亦可利用阿貝(Abbe)折射計測定液晶組成物的ne、no,來算出Δn。
以下,對使用本發明的液晶組成物的液晶元件、感測器、液晶透鏡、光通信設備、天線進行說明。 本發明的液晶元件的特徵在於使用所述液晶組成物,較佳為以主動矩陣方式或被動矩陣方式進行驅動。 另外,本發明的液晶元件較佳為藉由可逆地改變所述液晶組成物的液晶分子的配向方向來可逆地變換介電常數的液晶元件。 本發明的感測器的特徵在於使用所述液晶組成物,例如,作為其態樣,可列舉:利用電磁波、可見光或紅外線的測距感測器、利用溫度變化的紅外線感測器、利用因膽甾醇液晶的間距變化而引起的反射光波長變化的溫度感測器、利用反射光波長變化的壓力感測器、利用因組成變化而引起的反射光波長變化的紫外線感測器、利用因電壓、電流而引起的溫度變化的電感測器、利用伴隨放射線粒子的徑跡的溫度變化的放射線感測器、利用因超音波的機械振動而引起的液晶分子排列變化的超音波感測器、利用因溫度變化而引起的反射光波長變化或因電場而引起的液晶分子排列變化的電磁場感測器等。 作為測距感測器,較佳為用於利用光源的光學雷達(Light Detection And Ranging, LiDAR)。 作為LiDAR,較佳為用於人工衛星、航空器、無人航空器(drone)、自動車、鐵路、船舶。 作為自動車,特佳為用於自動運轉自動車。 光源較佳為LED或雷射,較佳為雷射。 用於LiDAR的光較佳為紅外線,波長較佳為800~2000 nm。 特別是,較佳為905 nm或1550 nm的波長的紅外線。 在重視所使用的光檢測器的成本或全天候的感度的情形,較佳為905 nm的紅外線雷射,在重視相關於人類視覺的安全性的情形,較佳為1550 nm的紅外線雷射。 而且,由於本發明的液晶組成物顯示出高Δn,能夠提供在可見光、紅外線以及電磁波區域的相位調變力大,檢測感度優異的感測器。 本發明的液晶透鏡的特徵在於使用所述液晶組成物,例如,作為其態樣之一,具有:第一透明電極層;第二透明電極層;包含所述液晶組成物的液晶層,設置於所述第一透明電極層及所述第二透明電極層之間;絕緣層,設置於所述第二透明電極層及所述液晶層之間;以及高電阻層,設置於所述絕緣層及所述液晶層之間。本發明的液晶透鏡例如可作為二維(two dimension,2D)、3D切換透鏡、相機的焦點調節用透鏡等而被利用。 本發明的光通信設備的特徵在於使用所述液晶組成物,例如,作為其態樣之一,可列舉如下結構的LCOS(Liquid crystal on silicon:矽上液晶):於反射層(電極)上具有將構成多個畫素的各畫素的液晶二維狀地配置而成的液晶層。本發明的光通信設備例如可作為空間相位調製器而被利用。 本發明的天線的特徵在於使用所述液晶組成物。 更具體而言,本發明的天線包括:第一基板,具有多個隙縫;第二基板,與所述第一基板相向且設置有供電部;第一介電層,設置於所述第一基板與所述第二基板之間;多個貼片電極,與所述多個隙縫對應地配置;第三基板,設置有所述貼片電極;以及液晶層,設置於所述第一基板與所述第三基板之間,所述液晶層含有所述通式(i)以及通式(ii)所表示的化合物。
藉由利用含有通式(i)及通式(ii)所表示的液晶化合物的液晶層,可提供具有大的介電各向異性Δε、高的折射率各向異性Δn、且向列液晶溫度範圍廣、常溫下穩定、進而對熱等外部刺激具有高的可靠性的天線。藉此,可提供對於微波或毫米波的電磁波能夠進行更大的相位控制的天線。
以下,使用圖來對本發明的天線進行說明。如圖1所示,於車輛(汽車)2的車頂部安裝有將四個天線單元(antenna unit)1連結而成的天線組件11。天線單元1為平面型天線,安裝於車頂部,因此,天線單元1始終朝向通信衛星方向。藉此,可進行雙方能夠進行收發的衛星通信。
再者,所謂本說明書中的「天線」,包括天線單元1或將多個天線單元1連結而成的天線組件11。
本發明的天線較佳為於衛星通信中所使用的Ka波段頻率或K波段頻率或者Ku波段頻率中進行動作。
其次,將天線單元1的結構要素的實施形態的一例示於圖2中。圖2是圖1所示的天線單元1的分解圖。具體而言,天線單元1為具有如下部件的結構:天線本體10;控制板4,對天線本體10進行控制;殼體3,包括能夠收容天線本體10及控制板4的凹部;以及上蓋5,密封殼體3。
於控制板4設置有發送機及/或接收機。發送機具有如下機制:藉由資訊源編碼化處理將聲音或圖像等資料等來自信號源的資訊例如聲音編碼化或圖像編碼化等,藉由傳輸信道編碼化處理進行錯誤修正編碼後,進行調製而作為電波傳輸。另一方面,接收機具有如下機制:對到來電波進行調製,藉由傳輸信道解碼處理進行錯誤修正,之後藉由資訊源解碼處理,例如經過聲音解碼或圖像解碼,轉換為聲音或圖像等資料等資訊。另外,控制板4包含作為公知的微型電腦的中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)、隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)、唯讀記憶體(Read Only Memory,ROM)等,並對天線本體1、發送機及/或接收機各部的動作進行統轄控制。藉由RAM讀出並執行預先保存於控制板4所包括的CPU或ROM中的各種程式,來執行規定的處理。控制板4具備如下部件等的功能:存儲各種設定資訊或控制程式的存儲部;執行與施加至天線本體1內的液晶層的電壓量及電壓方向相關的各種運算、與電波的發送相關的各種運算、及/或電波的接收中的各種運算的運算部;進行接收電波或發送電波的檢測或對液晶層的施加電壓的檢測的檢測部。 於圖2中,作為能夠收容圓盤型的天線本體1的殼體3的一例,記載有六稜柱型的殼體3及上蓋5,可根據天線本體1的形狀,將殼體3及上蓋5適宜變更為圓柱狀、八稜柱狀、三稜柱狀等公知的形狀。
為了說明天線本體10的結構,以下使用圖3~圖10進行說明。圖3是對天線本體10的結構要素進行分解而成的概略圖。如圖3所示,天線本體10包括隙縫陣列部6、以及貼片陣列部7。而且,於隙縫陣列部6中,於圓板狀的導體P面上形成有多個隙縫(切口部)8,且在隙縫陣列部6的中心部的內部設置有供電部12。另外,於貼片陣列部7中,作為一例而於圓板體Q上形成有多個長度為L且寬度為W的方形貼片9。而且,天線本體10具有形成有多個隙縫8的圓板狀的導體P即隙縫陣列部6、以及形成有多個貼片的圓板狀的貼片陣列部7,並且具有如下結構:以相對於該圓板狀的導體P的表面上所形成的各隙縫8而對峙地配置貼片9的方式,將貼片陣列部7與隙縫陣列部6貼合而成的結構。
隙縫陣列部6為將在圓板狀的導體Q面上空出的切口部(以下,隙縫8)用作放射元件(或入射元件)的天線部。而且,隙縫陣列部6具有隙縫8以及設置於圓板狀的導體Q的中心部的供電部12。通常,隙縫陣列部6具有如下機制:於傳輸線路的前端直接激振、或者經由設置於隙縫背面的空洞進行激振。而且,隙縫陣列部6可用於自利用底板的天線或者微帶線路等經由隙縫而對貼片天線的供電等中。於圖3中,作為隙縫陣列部6的一例,記載有徑向線路隙縫陣列的形態,但本發明的範圍並不限定於此。
將圖3中的隙縫陣列部6的俯視圖示於圖4中。以下,使用圖4對隙縫陣列部6進行說明。隙縫陣列部6包括藉由設置於其中心部的同軸線來供電的結構。因此,於圖4所示的隙縫陣列部6的中心部設置有供電部12。另外,隙縫陣列部6於圓板狀的導體P的表面上形成有多個成對的隙縫8(以下,稱為隙縫對)。隙縫對8包括將兩個長方形形狀的切口部配置為「八」字狀而成的結構。更詳細而言,兩個長方體狀的隙縫8以正交的方式配置,且隙縫對8的其中一隙縫以相對於另一隙縫而隔開1/4波長的方式配置。藉此,根據天線的方位角,可收發具有不同的旋轉方向的圓偏波。
再者,於本說明書中,將兩個隙縫8稱為隙縫對8,將一個隙縫8簡稱為隙縫8,將隙縫及隙縫對的總稱稱為隙縫(對)8。
隙縫對8是自圓板狀的導體基板P的中心部朝向放射方向外側呈螺旋狀地形成有多個。而且,隙縫對8是以沿著螺旋而鄰接的隙縫對8間的距離均一定的方式形成於圓盤型的基板表面。藉此,可於隙縫陣列部6的正面使相位一致而電磁場相互增強,可於正面形成鉛筆狀光束。
再者,於圖3及圖4中,將隙縫8的形狀的一例示出為長方體的形狀,但本發明的隙縫8的形狀並不限定於長方體,可採用圓形、橢圓形、多邊形等公知的形狀。另外,於圖3及圖4中,作為隙縫8的一例,示出了隙縫對的態樣,但本發明的隙縫8並不限定於隙縫對。進而,示出了將圓板狀的導體基板P的表面上的隙縫8的配置設為螺旋狀的例子,但隙縫8的配置並不限定於螺旋狀,亦可將隙縫8配置為例如後述的圖8所示般的同心圓狀。
本發明的供電部12具有接收電磁波及/或放射電磁波的功能。而且,本發明中的供電部12若為將由作為放射元件或入射元件的貼片9捕捉電波而產生的高頻電力傳輸到接收機的部分、或者為了供給高頻電力而將放射元件與供電線連接的部分,則並無特別限制,可利用公知的供電部及供電線。於圖3及圖4中,示出了同軸供電部作為一例。
如圖3所示,貼片陣列部7包括填充於圓板體Q與隙縫陣列部6之間的液晶層(未圖示),所述圓板體Q具有多個長度為L、寬度為W的方形形狀的貼片9。本實施形態的貼片陣列部7為所謂的微帶天線的結構,且為以長度L與1/2波長的整數倍一致的頻率進行共振的共振器。
再者,於圖3中,作為貼片9的一例,示出了長度為L、寬度為W的方形形狀的貼片9,貼片9的形狀並不限定於四邊形,亦可為圓狀的貼片9。圖5中示出圓狀的貼片9的實施形態作為本發明的另一實施形態。
圖5是本發明的天線本體10的俯視圖,更詳細而言,是自貼片陣列部7觀察天線本體10的情況,且是相對於圓板體Q的主表面對貼片9、供電部12、隙縫對8進行垂直投影而成的圖。因此,以虛線表示貼片9、供電部12、及隙縫對8。另外,於貼片9的形狀為圓狀的情況下,通常可以被稱為TM11 模式的電磁場分佈進行動作。如圖5所示般,貼片9的投影體與隙縫對8的投影體重疊,因此可理解為如下狀態:相對於圓板狀的導體P的表面上所形成的各隙縫8,對峙地配置設置於圓板體Q的貼片9。如此,藉由利用相對於各隙縫8而對應地配置各貼片9的結構,可藉由電磁耦合供電方式自隙縫8向貼片9供電,或者自貼片9向隙縫8傳播到來電波。因此,可提供能夠發送及/或接收電波的天線。
通常,使用同軸線等通常的傳輸線路或平面型傳輸線路來對貼片陣列部7的放射元件(例如,貼片9)進行供電的方法大致分為直接連接供電方式及電磁耦合供電方式兩種。因此,作為本發明的供電方式,可列舉如下兩種方式:藉由將傳輸線路直接與貼片9(放射元件)連接來使放射元件激振的方法即直接連接供電方式;以及並不將傳輸線路與貼片電極(放射元件)直接連接,而是藉由終端開路或短路的供電線路周圍所產生的電磁場來使貼片電極(放射元件)激振的方法即電磁耦合供電方式。於本發明中,示出了電磁耦合供電方式的態樣。
於本實施形態中,基於(同軸)供電部12的供電線路是終端開路,因此產生該供電線路的終端與節點一致的電流駐波。藉此,產生包圍該供電線路((同軸)供電部12)般的磁場,藉由該磁場入射至隙縫8,隙縫(對)8被激振。而且,藉由因隙縫(對)8的激振而產生的磁場入射至貼片9,而貼片9被激振。激振強度最大時是入射至隙縫8的磁場最大時,因此較佳為於自供電線路((同軸)供電部12)產生的磁場變為最大的位置(電流駐波的波腹)形成隙縫(對)8。
本發明的天線的較佳態樣為將徑向隙縫線路陣列、與貼片天線陣列組合而成的結構。
其次,使用作為圖5所示的天線本體10的剖面圖的圖6,來說明天線本體10的實施形態。圖6當然是表示天線的結構的概略圖。
如圖6所示,天線本體10具有:圓板狀的第二基板14;圓板狀的第一基板13(與圓板狀的導體P對應;亦稱為隙縫陣列基板),自中心部朝向放射方向外側形成有多個隙縫(對)8;第一介電層17,設置於第二基板14及第一基板13之間;供電部12,設置於圓板狀的第一基板13及圓板狀的第二基板14的中心部;圓板狀的第三基板15(與圓板體Q對應;亦稱為貼片基板);貼片9(放射元件或入射元件),安裝於第三基板15;以及液晶層16,設置於第三基板15及第一基板13之間。另外,供電部12經由供電線12a而與設置於控制基板的發送機及/或接收機電性連接。而且,各貼片9與各隙縫對8對應。
此處所述的「(各)貼片9與(各)隙縫對8對應」如所述圖5的說明般,是指相對於第二基板14的主表面對貼片9進行垂直投影而成的投影面與隙縫(對)8重疊。換言之,是指相對於第三基板15的主表面對隙縫(對)8進行垂直投影而成的投影面與貼片9重疊。
另外,較佳為第一基板13、第二基板14及第三基板15為具有相同面積的圓板體。
於圖6中,記載有如下形態:由(同軸)供電部12供給的電波(箭頭)成為圓筒波而在第一介電層17內向放射方向外側傳播,於此期間內,自隙縫(對)8向液晶層16傳輸。而且,關於隙縫(對)8,如圖4所示,若以所謂的「八」字型的正交的兩個隙縫偏移1/4波長的方式配置,則可產生圓偏波。如上所述,藉由電磁耦合供電方式,隙縫(對)8被激振,藉此,自隙縫(對)8產生的磁場入射到貼片9而貼片9被激振。結果,貼片9可放射指向性高的電波。
另一方面,於接收到來電波的情況下,根據收發可逆的定理,與所述相反地,於貼片9接收到來電波後,經由設置於所述貼片9的正下方的隙縫(對)8而將到來電波傳播到供電部12。
圓偏波與直線偏波不同,為電場方向隨著時間經過而旋轉的電波,且被分類為全球定位系統(Global Positioning System,GPS)或電子收費(Electronic Toll Collection,ETC)中所使用的右旋圓偏波、與衛星無線電廣播等中所使用的左旋圓偏波,本發明的天線可接收任一種偏波。
藉由對貼片9與第一基板13之間的液晶層16施加電壓,可改變液晶層16的液晶分子的配向方向。結果,液晶層16的介電常數發生改變,因此隙縫(對)8的靜電電容發生變化,結果,可控制隙縫(對)8的電抗(reactance)、及共振頻率。換言之,藉由控制液晶層16的介電常數,可調節隙縫8的電抗、及共振頻率,因此可藉由調節隙縫(對)8及貼片9的激振來控制對各貼片9的供電。藉此,能夠進行經由液晶層16的放射電波的調節。因此,例如,可設置薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)等對施加至液晶層16的電壓進行調節的施加電壓調節部件。另外,藉由改變液晶層16的液晶分子的配向方向而使折射率發生變化,結果,透過液晶層16的電磁波的相位偏移,作為其綜合結果,能夠進行相位陣列(phased array)控制。
第一基板13及第二基板14的材料若為銅等導體,則並無特別限制。另外,第三基板15的材料並無特別限制,根據使用態樣,可使用玻璃基板、丙烯酸基板、陶瓷(氧化鋁)、矽、玻璃布、特氟隆(Teflon)(註冊商標)(聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE))等公知的材料。關於第一介電層17的材料,可根據所期望的相對介電常數來適宜選擇公知的材料,亦可為真空。進而,貼片9的材料若為銅、銀等導體,則並無特別限制。
其次,使用圖7來說明天線本體10的其他實施形態。圖7中示出的實施形態為天線本體10的隙縫陣列部6的部分與圖6所示的實施形態不同的態樣。
於圖7中,天線本體10具有:作為中空體的第一基板13,於其中一表面形成有多個隙縫(對)8;圓板狀的第二基板14、第一介電層17、及供電部12,收容於所述作為中空體的第一基板13的內部;圓板狀的第三基板15;貼片9,安裝於第三基板15;以及液晶層16,設置於第三基板15及第一基板13之間,並且供電部12設置於第一基板13的並未形成多個隙縫(對)8的另一表面、與第二基板14之間,且設置於第一基板13及圓板狀的第二基板14的中心部。另外,供電部12經由供電線12a而與設置於控制基板的發送機及/或接收機電性連接。而且,各貼片9與各隙縫對8對應。另外,於圖7中,作為中空體的第一基板13的兩側面部向中空體的外側突出,具體而言,具有相對於水平方向呈45°的傾斜面。
如圖7中所示,由(同軸)供電部12供給的電波(箭頭)成為圓筒波而於第一介電層17內向放射方向外側傳播。而且,經傳播的圓筒波由作為中空體的第一基板13的兩側面部反射,藉此,繞入第二基板14的圓筒波被轉換為自圓板狀的第一基板13的外周朝向中心的行進波(箭頭)而於第一介電層17內傳播。此時,行進波被自隙縫(對)8傳輸到液晶層16。藉此,與圖6所示的實施形態同樣地,貼片9被激振,可放射指向性高的電波。
另一方面,於接收到來電波的情況下,亦同樣地於貼片9接收到來電波後,經由設置於該貼片9的正下方的隙縫(對)8將到來電波傳播到供電部12。
繼而,使用圖8~圖10來對天線本體10的另一實施形態進行說明。於所述圖5~圖7的天線本體10的實施形態中,對在第一基板13與第三基板15之間一樣地設置有液晶層16的天線本體10的結構進行了說明。另一方面,於圖8~圖10的實施形態中,對在分別配置有貼片9與隙縫8的空間內(以下,密封區域20)填充有液晶層16的天線本體10的結構進行說明。
圖8是表示本發明的天線本體10的實施形態的一例的俯視圖。更詳細而言,圖8是自貼片陣列部7觀察天線本體10的情況,且是相對於圓板體Q的主表面對貼片9、供電部12、隙縫8進行垂直投影而成的圖。因此,與圖5同樣地,以虛線表示貼片9、供電部12、及隙縫8。於圖8中,方形形狀的貼片9、與一個長方體狀的隙縫8分別對應於密封區域20而配置。另外,如圖8所示般,貼片9的投影體與隙縫8的投影體重疊,因此於貼片9的正下方形成有隙縫8。藉此,於圖8所示的天線本體10的實施形態中,可藉由電磁耦合供電方式自隙縫8對貼片9供電,或者可將到來電波自貼片9傳播至隙縫8。因此,可提供能夠發送及/或接收電波的天線。
另外,如圖8中所示,於本實施形態中,貼片9及隙縫8自圓板體Q的中心朝向圓板體Q的外周方向以同心圓狀進行配置。因此,藉由同軸模式供電,產生圓錐光束,因此可於圓板體Q的正面中使相位一致而電磁場相互增強。
其次,使用作為圖8所示的天線本體10的剖面圖的圖9,來說明天線本體10的實施形態。再者,圖9當然是表示天線的結構的概略圖。
如圖9所示,天線本體10具有:圓板狀的第二基板14;圓板狀的第一基板13,自中心部朝向放射方向外側以同心軸狀形成有多個隙縫8;緩衝層22,設置於第二基板14側的第一基板13表面;第一介電層17,設置於緩衝層22與第二基板14之間;供電部12,設置於圓板狀的第一基板13及圓板狀的第二基板14的中心部、且以與第一介電層17接觸的方式設置;圓板狀的第三基板15;貼片9(放射元件或入射元件),安裝於第三基板15;液晶層16,藉由第三基板15及第一基板13之間的密封壁24而隔開、且於設置有貼片9的多個密封區域20內以與貼片9接觸的方式進行填充。另外,供電部12經由供電線12a而與設置於控制基板的發送機及/或接收機電性連接。而且,各貼片9與各隙縫8對應,且於各密封區域20內存在至少一個貼片9、至少一個隙縫8、以及液晶層16,多個密封區域20分別介隔密封壁21、密封壁23、密封壁24而隔開。
圖9中雖未示出,但視需要亦可於各密封區域20內將對液晶層16的電壓進行控制的TFT(薄膜電晶體)設置於例如第一基板13上。藉此,可以主動方式對液晶層16的電壓的施加進行控制。另外,視需要,亦可於各密封區域20內設置配向膜以使構成液晶層16的液晶分子的配向方向固定。作為所述配向膜,可於第一基板13與液晶層16之間設置容易使液晶分子朝垂直方向配向的垂直配向膜、或者容易使液晶分子朝水平方向配向的水平配向膜。例如,可列舉聚醯亞胺配向膜、光配向膜等。
其次,使用作為圖8所示的天線本體10的以B-B線進行切斷而成的剖面圖的圖10,來說明本實施形態的密封區域20。再者,圖10當然是表示密封區域20的概略圖。
如圖10所示,密封區域20是由密封壁24、緩衝層22以及第一基板13與第三基板15上下四周圍繞而成的密封空間,且於內部將至少一個貼片9、與至少一個隙縫8以對峙的方式設置於同一密封空間內,且填充有液晶層16。
於本實施形態中,密封壁24可由公知的絕緣體等形成。另外,緩衝層22可由公知的介電材料等形成。
圖10中雖未示出,但視需要亦可於密封區域20內將對液晶層16的電壓進行控制的TFT(薄膜電晶體)設置於例如第一基板13上。藉此,可以主動方式對液晶層16的電壓的施加進行控制。若對基於該主動方式的驅動方法更詳細地進行說明,則例如可列舉如下方法等:將貼片9設為共通電極,並且將第一基板13設為畫素電極,並藉由形成於第一基板13上的TFT來控制貼片9與第一基板13之間的電壓而控制液晶層16的液晶分子的配向的方法;或者將第一基板13設為畫素電極,並且於第一基板13上形成電極層及TFT,從而對貼片9與第一基板13之間的電壓進行控制而控制液晶層16的液晶分子的配向的方法;以及於第一基板13上設置梳齒電極及TFT,並藉由該TFT控制液晶層16的液晶分子的配向的方法。再者,以主動方式控制液晶層16的電壓的施加的方法並不限定於所述方法。
另外,此時,亦可於各密封區域20內設置配向膜以使構成液晶層16的液晶分子的配向方向固定。作為所述配向膜,可於第一基板13與液晶層16之間設置容易使液晶分子朝垂直方向配向的垂直配向膜、或者容易使液晶分子朝水平方向配向的水平配向膜。
為了調諧液晶層16,亦可對施加至貼片9與第一基板13之間的液晶層16的電壓進行調製。例如,如上所述,藉由使用主動方式控制對於液晶層16的施加電壓,隙縫8的靜電電容發生變化,結果,可控制隙縫8的電抗、及共振頻率。隙縫8的共振頻率與在線路中傳播的電波所放射的能量具有相關關係。因此,藉由調整隙縫8的共振頻率,隙縫8實質上不與來自供電部12的圓筒波能量耦合,或者與圓筒波能量耦合並向自由空間放射。此種隙縫8的電抗及共振頻率的控制可於形成有多個的密封區域20中分別進行。換言之,藉由對液晶層16的介電常數進行控制,可藉由TFT控制對於各密封區域20內的貼片9的供電。因此,可對發送電波的貼片9與不發送電波的貼片進行控制,因此,能夠進行經由液晶層16的放射電波的發送及接收的調節。 [實施例]
製作實施例中記載的向列液晶組成物,測定各種物性值。以下的實施例及比較例的組成物是以表中的比例含有各化合物,含量是以「質量%」來記載。於實施例中,關於化合物的記載,使用以下的簡稱。
[化47]
Figure 02_image093
於以下的實施例中,只要並無特別說明,則表示反式體。
[表1] (側鏈結構及連結結構)
簡式中的記載 所表示的取代基及連結基
2- C2 H5 -
3- n-C3 H7 -
4O- n-C4 H9 O-
5O- n-C5 H11 O-
V2- CH2 =CH-(CH2 )2 -
-2 -C2 H5
-3 -n-C3 H7
-F -F
-O4 -O-n-C4 H9
-O5 -O-n-C5 H11
-2V -(CH2 )2 -CH=CH2
-n(n為1以上的整數) -Cn H2n+1
n-(n為1以上的整數) Cn H2n+1 -
-On(n為1以上的整數) -OCn H2n+1
nO-(n為1以上的整數) Cn H2n+1 O-
-nV(n為1以上的整數) -Cn H2n -CH=CH2
Vn-(n為1以上的整數) CH2 =CH-Cn H2n -
-CN -CN
-NCS -NCS
- 單鍵
-T- -C≡C-
-CFFO- -CF2 O
-D- -N=N-
-COO- -C(=O)O-
-Z- -HC=N-N=CH-
(物性值與其評價方法) <上限溫度(TNI (℃))> TNI (℃):組成物自向列相向各向同性相轉變的溫度(Tni) <下限溫度(T→N (℃))> T→N (℃):組成物自其他相向向列相轉變的下限溫度 <折射率各向異性(Δn)> Δn:液晶組成物的25℃、589 nm下的折射率各向異性 <折射率各向異性(Δn)的評價方法> 於帶有聚醯亞胺配向膜的玻璃單元中注入液晶組成物的樣品,利用相位差膜-光學材料檢查裝置RETS-100(大塚電子股份有限公司製造)對測定溫度25℃、589 nm下的面內延遲(相位差)進行測定。再者,使用玻璃基板間的單元間隙為3.0 μm、聚醯亞胺配向膜的摩擦方向平行的玻璃單元。另外,由相位差=液晶層的厚度(單元間隙)×Δn的式子,算出液晶組成物的Δn。 <常溫穩定性的評價方法> 於1 mL的樣品瓶中秤量0.5 g的液晶組成物的樣品,將其於25℃的溫度控制式試驗槽中保存168小時,以目視觀察來自組成物的析出物的產生,確認是否觀察到析出物。
(實施例1~實施例6) 製備表2所示的液晶化合物,製作向列液晶組成物,利用所述評價方法測定各種物性值。
(比較例1~比較例3) 製備表3~表5所示的液晶化合物,製作向列液晶組成物。其後,進行所述常溫穩定性的評價,結果關於比較例1及比較例2的液晶組成物,確認到析出,因此放棄各種物性值的測定。
[表2]
表2 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6
TNI (℃) 109.5 119.1 122.4 119.2 142.6 106.3
T→N (℃) S-5 G-15 S>0 C>0 G-20 G-35
Δn 0.3202 0.3508 0.3324 0.3296 0.3658 0.3196
室溫下的保存穩定性 (1週內無析出:○、有析出:×)
3-Ph-T-Ph-1 10 5 10 10 5 10
V2-Ph-Z-Ph-2V 20 - 20 20 - -
3-Ph1-Ph-T-Ph3-F 20 15 20 20 20 25
3-Ph1-Ph-T-Ph1-F 10 15 10 10 10 15
4-Ph1-Ph-T-Ph1-F 10 15 - 10 10 10
3-Ph1-Ph-T-Ph-4 20 - 20 20 20 10
2-Ph3-T-Ph-D-Ph-2 - 6 - - 5 -
2-Ph3-T-Ph-D-Ph-3 - 6 - - 5 -
3-Ph3-T-Ph-D-Ph-2 - 6 - - 5 -
4-Ma-Ph-T-Ph-O4 - 6 - 10 10 10
3-Ph-T-Ph1-Ph-CN - - 10 - - -
4-Ma-Ph-T-Ph1-F 10 6 10 - 10 10
5-Ph-T-Pm2-O2 - 5 - - - 10
3-Cy-Ph-T-Pm2-1 - 5 - - - -
5-Ph-T-Ph-T-3 - 10 - - - -
[表3]
表3    比較例1
TNI (℃) -
T→N (℃) -
Δn -
室溫下的保存穩定性 (1週內無析出:○、有析出:×) ×
3-Ph-T-Ph-1 5
4-Cy-Ph-T-Ph-1 20
3-Cy-Ph-T-Ph-2 10
3-Cy-COO-Ph-T-Ph-1 10
3-Cy-COO-Ph-T-Ph-5 20
2-Ph3-T-Ph-Z-Ph-2 5
2-Ph3-T-Ph-Z-Ph-3 5
3-Ph3-T-Ph-Z-Ph-2 5
4-Ma-Ph-T-Ph-O4 10
4-Ma-Ph-T-Ph1-F 10
[表4]
表4   比較例2
TNI (℃) -
T→N (℃) -
Δn -
室溫下的保存穩定性 (1週內無析出:○、有析出:×) ×
3-Ma-Ph3-CN 5
5-Ph-Ph-CN 24
4-Ma-Ph-CN 4
5-Ma-Ph-CN 9
3-Ph-Ph1-Ph-CN 12
4-Ph-Ph1-Ph-CN 6
5-Ph-Ph1-Ph-CN 5
4-Ph-Ma-Ph-CN 10
4-Ma-Ph-T-Ph-O4 5
4-Ma-Ph-T-Ph1-F 20
[表5]
表5   比較例3
TNI (℃) 115.0
T→N (℃) S>0
Δn 0.2880
室溫下的保存穩定性 (1週內無析出:○、有析出:×)
V2-Ph-T-Ph-2V 10
3-Ph-T-Ph-1 9
4-Ph-T-Ph-O2 4
5-Ph-T-Ph-O1 4
3-Cy-Ph-T-Ph-2 7
4-Cy-Ph-T-Ph-1 7
3-Cy-COO-Ph-T-Ph-1 7
3-Cy-COO-Ph-T-Ph-5 7
3-Ph1-Ph-T-Ph3-F 15
3-Ph1-Ph-T-Ph1-F 15
4-Ph1-Ph-T-Ph1-F 15
(關於實施例1~實施例6及比較例1~比較例3) 根據所述表2~表5所示的評價結果,確認到:實施例1~實施例6的液晶組成物的可見光區域的Δn與數十GHz波段的Δε相關,Δn越高,越增大GHz波段的介電常數的變化,越可控制電波的相位,因此作為天線用的液晶而較佳。另外,根據所述表2~表5所示的評價結果,判明:與比較例3相比,實施例1~實施例6的Δn高,另外,與比較例1~比較例2相比,實施例1~實施例6的常溫穩定性優異。進而,關於TNI 及T→N ,判明:於實施例中,實施例5亦於廣的溫度範圍內顯示出向列液晶相。
於實施例1~實施例6的液晶組成物與比較例1~比較例3的液晶組成物之間比較常溫保存穩定性,結果,比較例1~比較例2的液晶組成物於25℃下、168小時以內發現析出。相對於此,確認到:實施例1~實施例6的液晶組成物即便於經過168小時的時間點,亦維持向列液晶相,常溫保存穩定性優異。另外,比較例3的液晶組成物中,關於常溫保存穩定性,雖無法確認到析出,但顯示出低的Δn值。若Δn低,則GHz波段的介電常數的變化變小,無法進行電波的大的相位控制,因此確認到難以作為天線用的液晶來使用。 [產業上的可利用性]
根據本發明,目的在於提供一種長期維持常溫保存穩定性且具有高的Δn的液晶組成物。因此,可於高頻裝置、微波裝置或天線用的液晶材料中利用。
根據本發明,目的在於提供一種包括液晶組成物的天線,所述液晶組成物長期維持常溫保存穩定性且具有高的Δn。
1:天線單元 2:車輛(汽車) 3:殼體 4:控制板 5:上蓋 6:隙縫陣列部 7:貼片陣列部 8:隙縫(切口部) 9:貼片 10:天線本體 11:天線組件 12:供電部 12a:供電線 13:第一基板 14:第二基板 15:第三基板 16:液晶層 17:第一介電層 20:密封區域 21、23、24:密封壁 22:緩衝層 L:長度 W:寬度 P:導體/導體基板 Q:圓板體
圖1是搭載有本發明的天線的車輛的概要圖的一例。 圖2是本發明的天線的分解圖的一例。 圖3是本發明的天線本體的分解圖的一例。 圖4是本發明的隙縫陣列部的俯視圖的一例。 圖5是本發明的天線本體的投影圖的俯視圖的一例。 圖6是以A-A線切斷圖5的天線本體而成的剖面圖的一形態。 圖7是以A-A線切斷圖5的天線本體而成的剖面圖的另一形態。 圖8是表示本發明的天線本體的投影圖的俯視圖的另一例。 圖9是以C-C線切斷圖8的天線本體而成的剖面圖。 圖10是以B-B線切斷圖8的天線本體而成的剖面圖。

Claims (13)

  1. 一種液晶組成物,其特徵在於含有:一種或兩種以上的下述通式(i)所表示的化合物、以及一種或兩種以上的下述通式(ii)所表示的化合物,
    Figure 03_image095
    (所述通式(i)中, Ri1 表示碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Ri1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Yi1 表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Yi1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Xi1 ~Xi5 分別獨立地表示氫原子或氟原子,Xi1 與Xi2 不會一同表示氟原子,Xi3 與Xi4 不會一同表示氟原子, Ai1 表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(所述基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(所述基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代, Zi1 及Zi2 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,至少一個Zi1 或Zi2 表示-C≡C-, Xi1 ~Xi5 的至少一個為氟原子,或者Ai1 中的至少一個氫原子經鹵素原子或氰基取代, mi1 表示1或2,於Ai1 存在多個的情況下,該些可相同亦可不同,於Zi1 存在多個的情況下,該些可相同亦可不同)
    Figure 03_image097
    (所述通式(ii)中, Rii1 及Rii2 分別獨立地表示氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Rii1 及Rii2 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子,Rii1 及Rii2 不會一同表示選自氟原子、氯原子及氰基中的取代基, Zii1 及Zii2 分別獨立地表示單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -或-C≡C-,Zii1 及Zii2 中的至少一個表示-C≡C-, Aii1 及Aii2 分別獨立地表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(所述基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(所述基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代, mii1 及mii2 分別獨立地表示0~3的整數,mii1 +mii2 表示1至4的整數,於Aii1 及/或Aii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同,於Zii1 及/或Zii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同)。
  2. 如請求項1所述的液晶組成物,其中所述通式(i)所表示的化合物為下述通式(i-1),
    Figure 03_image099
    (所述通式(i-1)中, Ri1 表示碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Ri1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Yi1 表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Yi1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Xi1 ~Xi7 分別獨立地表示氫原子或氟原子,Xi1 與Xi2 不會一同表示氟原子,Xi3 與Xi4 不會一同表示氟原子,Xi6 與Xi7 不會一同表示氟原子, Ai1 表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(所述基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(所述基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代, Zi3 表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵, Zi4 表示單鍵或-C≡C-, Xi1 ~Xi7 的至少一個為氟原子,或者Ai1 中的至少一個氫原子經鹵素原子或氰基取代, mi2 表示0或1)。
  3. 如請求項1或請求項2所述的液晶組成物,進而含有一種或兩種以上的選自下述通式(1a)、通式(1b)及通式(1c)中的化合物,
    Figure 03_image101
    (所述通式(1a)~通式(1c)中, R11 、R12 及R13 分別獨立地表示碳原子數1~10的烷基或碳原子數2~10的烯基,該些基中所存在的1個亞甲基或相互不鄰接的2個以上的亞甲基可經取代為-O-或-S-,另外,該些基中所存在的1個或2個以上的氫原子可經取代為氟原子或氯原子, M11 、M12 、M13 、M14 、M15 及M16 分別獨立地表示下述的基(a)、基(b)、或基(d)的任一種, (a)反式-1,4-伸環己基(所述基中所存在的1個亞甲基或相互不鄰接的2個以上的亞甲基可經取代為-O-或-S-)、 (b)1,4-伸苯基(所述基中所存在的1個-CH=或相互不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基、以及 (d)1,4-伸環己烯基、1,4-雙環[2.2.2]伸辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、或十氫萘-2,6-二基, 所述基(a)、基(b)或基(d)中所含的氫原子可分別經氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基或三氟甲氧基取代, L11 、L12 、L13 、L14 、L15 及L16 分別獨立地表示單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-(CH2 )4 -、-OCH2 -、-CH2 O-、-OCF2 -、-CF2 O-、-N=N-、或-C≡C-, p、q、s分別獨立地表示0、1或2,於M12 、M14 、M16 、L11 、L13 及/或L15 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同, X11 、X12 、X13 、X14 、X15 、X16 及X17 分別獨立地表示氫原子或氟原子, Y11 、Y12 及Y13 分別獨立地表示氟原子、氯原子、氰基(-CN)、氰硫基(-SCN)、氰氧基(-OCN)、-C≡C-CN、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基、或碳原子數1~10的烷基或碳原子數2~10的烯基,該些基中所存在的1個亞甲基或相互不鄰接的2個以上的亞甲基可經取代為-O-或-S-,另外,該些基中所存在的1個或2個以上的氫原子可經取代為氟原子或氯原子;其中,自通式(1a)、通式(1b)及通式(1c)所表示的化合物中將所述通式(ii)所表示的化合物去除)。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的液晶組成物,進而含有一種或兩種以上的下述通式(2a)~通式(2c)所表示的化合物,
    Figure 03_image103
    (所述通式(2a)~通式(2c)中, R2a 及R2b 分別獨立地表示碳原子數1~12的烷基,該些可為直鏈狀,亦可具有甲基分支或乙基分支,亦可具有3員環~6員環的環狀結構,基內所存在的任意的-CH2 -可由-O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代,基內所存在的任意的氫原子可由氟原子或三氟甲氧基取代, 環A、環B、環C及環D分別獨立地表示反式-1,4-伸環己基、反式十氫萘-反式-2,6-二基、可由1個~2個氟原子或甲基取代的1,4-伸苯基、可由1個以上的氟原子取代的萘-2,6-二基、可由1個~2個氟原子取代的四氫萘-2,6-二基、可由1個~2個氟原子取代的1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-反式-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基, L2a 、L2b 及L2c 為分別獨立的連結基,表示單鍵、伸乙基(-CH2 CH2 -)、1,2-伸丙基(-CH(CH3 )CH2 -及-CH2 CH(CH3 )-)、1,4-伸丁基、-COO-、-OCO-、-OCF2 -、-CF2 O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-、-C≡C-或-CH=N-N=CH-)。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的液晶組成物,其中589.0 nm下的Δn為0.3以上。
  6. 一種液晶元件,其使用如請求項1至請求項5中任一項所述的液晶組成物。
  7. 如請求項6所述的液晶元件,其以主動矩陣方式或被動矩陣方式進行驅動。
  8. 一種液晶元件,其藉由可逆地改變如請求項1至請求項5中任一項所述的液晶組成物的液晶分子的配向方向來可逆地變換介電常數。
  9. 一種感測器,其使用如請求項1至請求項5中任一項所述的液晶組成物。
  10. 一種液晶透鏡,其使用如請求項1至請求項5中任一項所述的液晶組成物。
  11. 一種光通信設備,其使用如請求項1至請求項5中任一項所述的液晶組成物。
  12. 一種天線,其使用如請求項1至請求項5中任一項所述的液晶組成物。
  13. 如請求項12所述的天線,包括: 第一基板,具有多個隙縫; 第二基板,與所述第一基板相向且設置有供電部; 第一介電層,設置於所述第一基板與所述第二基板之間; 多個貼片電極,與所述多個隙縫對應地配置; 第三基板,設置有所述貼片電極;以及 液晶層,設置於所述第一基板與所述第三基板之間, 所述液晶層含有一種或兩種以上的下述通式(i)所表示的化合物、以及一種或兩種以上的下述通式(ii)所表示的化合物,
    Figure 03_image105
    (所述通式(i)中, Ri1 表示碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Ri1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Yi1 表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Yi1 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子, Xi1 ~Xi5 分別獨立地表示氫原子或氟原子,Xi1 與Xi2 不會一同表示氟原子,Xi3 與Xi4 不會一同表示氟原子, Ai1 表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(所述基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(所述基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代, Zi1 及Zi2 分別獨立地表示-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -、-C≡C-或單鍵,至少一個Zi1 或Zi2 表示-C≡C-, Xi1 ~Xi5 的至少一個為氟原子,或者Ai1 中的至少一個氫原子經鹵素原子或氰基取代, mi1 表示1或2,於Ai1 存在多個的情況下,該些可相同亦可不同,於Zi1 存在多個的情況下,該些可相同亦可不同)
    Figure 03_image107
    (所述通式(ii)中, Rii1 及Rii2 分別獨立地表示氟原子、氯原子、氰基或碳原子數1~12的烷基,所述烷基中的1個或非鄰接的2個以上的-CH2 -可分別獨立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,另外,Rii1 及Rii2 中所存在的1個或2個以上的氫原子可分別獨立地經取代為氟原子,Rii1 及Rii2 不會一同表示選自氟原子、氯原子及氰基中的取代基, Zii1 及Zii2 分別獨立地表示單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-C2 H4 -、-C4 H8 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 CF2 -或-C≡C-,Zii1 及Zii2 中的至少一個表示-C≡C-, Aii1 及Aii2 分別獨立地表示選自由以下的基(a)~基(c)所組成的群組中的基, (a)1,4-伸環己基(所述基中所存在的1個-CH2 -或並不鄰接的2個以上的-CH2 -可經取代為-O-)、 (b)1,4-伸苯基(所述基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=)以及 (c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或十氫萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基中所存在的1個-CH=或並不鄰接的2個以上的-CH=可經取代為-N=) 所述基(a)、基(b)及基(c)中的氫原子可分別獨立地經鹵素原子或氰基取代, mii1 及mii2 分別獨立地表示0~3的整數,mii1 +mii2 表示1至4的整數,於Aii1 及/或Aii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同,於Zii1 及/或Zii2 分別存在多個的情況下,該些可相同亦可不同)。
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