TWI448540B - 具有負光學色散之雙折射層 - Google Patents

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TWI448540B
TWI448540B TW097111511A TW97111511A TWI448540B TW I448540 B TWI448540 B TW I448540B TW 097111511 A TW097111511 A TW 097111511A TW 97111511 A TW97111511 A TW 97111511A TW I448540 B TWI448540 B TW I448540B
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Description

具有負光學色散之雙折射層
本發明係關於一種具有負光學色散之雙折射層、用於製備其之液晶(LC)介質，及該雙折射層及該等LC介質在光學、電光學、電子、半導體或發光組件或裝置中之用途。
對展現負光學延遲色散之各向異性光學層或膜存在需要。舉例而言，用負色散雙折射材料製成之四分之一波長膜將主要為消色差的。諸如利用該四分之一波長膜之反射LCD的裝置將具有無色彩之黑暗狀態。當前，該等裝置須使用兩個延遲膜以達成此效果。該膜之色散率可以許多方式界定，然而，一常用方式是量測在450 nm下的光學延遲且將其除以在550 nm下所量測之光學延遲(R450 /R550 )。若在550 nm下負延遲色散膜之同軸延遲為137.5 nm且R450 /R550 值為0.82，則該膜對於可見光之所有波長而言將主要為四分之一波長，且使用此膜作為(例如)圓偏振器之液晶顯示裝置(LCD)將具有實質上黑色之外觀。另一方面，具有正常正色散(通常R450 /R550 =1.13)的被製成為具有137.5 nm的同軸延遲之膜僅對於一種波長(550 nm)而言為四分之一波長，且使用此膜作為(例如)圓偏振器之LCD裝置將具有紫色外觀。表現此資訊之另一方式是繪製作為波長之函數的雙折射率變化。圖1展示由市售反應性液晶原RM257 (Merck KgaA, Darmstadt, Germany)製成之聚合膜之典型雙折射率對波長曲線。此化合物之R450 /R550 為約1.115。
在由桿狀、光學各向異性分子形成之各向異性光學膜中，延遲色散之起源係歸因於各向異性分子之兩個折射率ne 、no (其中ne 為在平行於長分子軸之方向上的"非常折射率"，且no 為在垂直於長分子軸之方向上的"尋常折射率")以不同速率隨波長變化，其中隨著朝可見波長譜之藍端移動，ne 比no 更快速地變化。製備具有低延遲色散或負延遲色散之材料之一方式是設計no 色散增加及ne 色散減少之分子。其示意性地展示於圖2中。在先前技術中已證實該方法提供具有負雙折射及正色散之LC以及具有正雙折射及負色散之化合物。
因此，可形成展現負延遲色散或反向延遲色散之特性的各向異性膜之分子已揭示於先前技術中。舉例而言，JP2005-208416 A1及WO 2006/052001 A1揭示基於"側鏈雜環(cardo)"核心基團之可聚合材料。JP2005-208414 A1揭示具有共價鍵結之盤及桿之分子。JP2005-208415 A1及JP2002-267838 A1揭示具有十字形之材料，其中分子之短的高折射率部分與較長之較低折射率部分交叉。WO 2005-085222 A1揭示具有兩個由一較高折射率橋接部分連接之較低折射率部分的分子。該橋主要經由稠合五員雜環與桿連接。所有上文所提及之文獻揭示了不僅展現負色散而且含有至少一個可聚合基團且由此當曝露於熱或UV照射時可聚合之分子。此等材料可經加工成單一材料或經加工成混合物以提供在適當條件下可展現均一各向異性特性之薄膜。若光引發劑亦包括於混合物中，則可藉由將膜曝露於 UV照射來鎖定各向異性特性。此製備光學膜之方法已為熟知。
據稱展現負雙折射之另一類材料揭示於US 6,139,771中，其描述大體由兩個由乙炔或雙乙炔橋接基團連接之桿狀LC部分組成之化合物。使用苯環使該橋接基團與兩個桿狀部分連接。
US 6,203,724揭示大體由兩個由高度色散橋接基團連接之桿狀LC部分組成之分子。該橋接基團係經由環己烷環之軸向位置與桿狀部分連接。然而，該文獻既未揭示亦未建議使用該等化合物來製備具有負光學色散之雙折射層。
US 5,567,349揭示二聚體(或H形RM)，其中橋接基團係經由苯環與分子之桿狀部分連接，然而，此文獻並未報告分子展現負色散或負雙折射。
然而，文獻中已揭示之材料具有不適合於在標準工業製程下加工之熱特性，或不溶於標準工業製程中常用之溶劑，或與標準工業製程中常用之主體RM材料不相容，或對製造而言太昂貴。
本發明具有提供經改良之雙折射層及用於製備其之不具有先前技術材料之缺陷之材料的目的。
本發明之另一目的在於擴展專家可用之具有負色散之層及材料的集合。根據以下描述，其他目的為專家顯而易見的。
已發現此等目的可藉由提供如本發明所主張之雙折射層及材料來達成。
本發明係關於一種R450 /R550 <1之雙折射層，其中R450 為在450 nm波長下之光學同軸延遲且R550 為在550 nm波長下之光學同軸延遲，該層包含一或多種非可聚合化合物，其含有：-兩個包含一或多個非芳環之液晶原基團，-連接該等液晶原基團之橋接基團，其包含一或多個選自π-共軛直鏈碳基或烴基、芳族基團及雜芳族基團之子基且與各液晶原基團之非芳環中之sp3 -混成C原子或Si原子連接，該層視情況包含一或多種選自液晶原化合物、液晶化合物及/或經聚合或經交聯化合物之其他化合物。
本發明進一步係關於一種包含一或多種如上文及下文所述之非可聚合化合物及一或多種視情況為液晶原或液晶之化合物的LC介質。
本發明進一步係關於一種包含一或多種如上文及下文所述之非可聚合化合物及一或多種可聚合且視情況為液晶原或液晶之化合物的可聚合LC介質。
本發明進一步係關於一種可藉由使如上文及下文所述、較佳在定向狀態中處於其LC相中之呈薄膜形式之可聚合LC介質聚合而獲得之各向異性聚合物。
本發明進一步係關於如上文及下文所述之層、LC介質及聚合物在光學、電子及電光學組件及裝置中，較佳在具有負光學色散之光學膜、延遲器或補償器中之用途。
本發明進一步係關於一種包含如上文及下文所述之層、 LC介質或聚合物之光學、電子或電光學組件或裝置。
該等裝置及組件非限制性地包括：電光學顯示器、LCD、光學膜、延遲器、補償器、偏振器、光束分光器、反射膜、配向層、濾色器、全像元件、熱燙印箔、彩色影像、裝飾或安全標誌、LC顏料、黏著劑、非線性光學(NLO)裝置、光學資訊儲存裝置、電子裝置、有機半導體、有機場效電晶體(OFET)、積體電路(IC)、薄膜電晶體(TFT)、射頻識別(RFID)標籤、有機發光二極體(OLED)、有機發光電晶體(OLET)、電致發光顯示器、有機光伏打(OPV)裝置、有機太陽能電池(O-SC)、有機雷射二極體(O-laser)、有機積體電路(O-IC)、照明裝置、感測器裝置、電極材料、光導體、光偵測器、電子照相記錄裝置、電容器、電荷注入層、肖特基二極體(Schottky diode)、平坦化層、抗靜電膜、導電基板、導電圖案、光導體、電子照相應用、電子照相記錄、有機記憶體裝置、生物感測器、生物晶片。
 術語及定義
術語"液晶化合物或液晶原化合物"意謂包含一或多個棒狀(桿狀或板/板條狀)或盤狀液晶原基團之化合物。術語"液晶原基團"意謂有能力誘發液晶(LC)相行為的基團。包含液晶原基團之化合物本身未必展示LC相。亦有可能其僅在與其他化合物之混合物中或當液晶原化合物或材料或其混合物經聚合時顯示LC相行為。為簡單起見，術語"液晶"在 下文中用於液晶原材料與LC材料。對於定義之概述，參見C. Tschierske, G. Pelzl及S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368。
棒狀液晶原基團通常包含由一或多個彼此直接或經由鍵聯基團連接之芳族或非芳族環狀基團組成之液晶原核心，視情況包含與該液晶原核心之末端連接之端基且視情況包含一或多個與液晶原核心之長側連接之側基，其中此等端基及側基通常係選自(例如)碳基或烴基、極性基(如鹵素、硝基、羥基等)或可聚合基團。
術語"反應性液晶原"(RM)意謂可聚合液晶原化合物或液晶化合物。
具有一個可聚合基團之可聚合化合物亦稱作"單反應性"化合物，具有兩個可聚合基團之化合物稱作"雙反應性"化合物，且具有兩個以上可聚合基團之化合物稱作"多反應性"化合物。無可聚合基團之化合物亦稱作"非反應性"化合物。
術語"膜"包括具有機械穩定性之硬性或可撓性、自行支撐或自立膜，以及於支撐基板上或介於兩個基板之間的塗層或層。
術語"π-共軛"意謂主要含有具有sp2 -混成或視情況亦具有sp-混成之亦可經雜原子置換之C原子的基團。在最簡單狀況下，其為(例如)具有交替C-C單鍵及雙鍵或參鍵之基團，但亦包括如1,3-伸苯基或1,4-伸苯基之基團。此含義中亦包括如芳基胺、芳基膦及某些雜環(亦即，經由N、 O、P或S原子共軛)之基團。
術語"碳基"意謂包含至少一個碳原子之無任何非碳原子(如-C≡C-)或視情況與至少一個諸如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge之非碳原子組合(例如羰基等)之任何單價或多價有機基團部分。術語"烴基"表示另外含有一或多個H原子且視情況含有一或多個如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge之雜原子的碳基。包含三個或三個以上C原子之鏈的碳基或烴基亦可為直鏈、支鏈及/或環狀，包括螺環及/或稠環。在烴基中，一或多個H原子亦可經氘原子置換。
在分子水平上，液晶之雙折射率視極化率之各向異性(Δα=-α⊥)而定。"極化率"意謂可使原子或分子中之電子分布扭曲之容易性。極化率隨著電子數愈大及電子雲愈擴散而增加。極化率可使用(例如)Jap. J. Appl. Phys. 42, (2003)第3463頁中所述之方法來計算。
在特定波長下液晶或雙折射材料之層的"光學延遲"R(λ)(以nm為單位)係定義為根據以下方程式在彼波長下之雙折射率Δn(λ)與層厚度d(以nm為單位)之乘積：R(λ)=Δn(λ).d
光學延遲R表示S-偏振光與P-偏振光當穿過雙折射材料時所行進之光徑長度(以奈米為單位)之差。"同軸"延遲意謂在樣本表面之正入射角處之延遲。
術語"負(光學)色散"係指展示反向雙折射色散之雙折射或液晶材料或層，其中雙折射率(Δn)之量值隨著波長(λ)增加而增加。亦即，∣Δn(450)∣<∣Δn(550)∣，或Δn(450)/Δn(550)<1， 其中Δn(450)及Δn(550)分別為在450 nm及550 nm之波長下所量測之材料之雙折射率。相反，"正(光學)色散"意謂具有∣Δn(450)∣>∣Δn(550)∣或Δn(450)/Δn(550)>1之材料或層。亦參見，例如A. Uchiyama, T. Yatabe "Control of Wavelength Dispersion of Birefringence for Oriented Copolycarbonate Films Containing Positive and Negative Birefringent Units". J. Appl. Phys.第42卷第6941-6945頁(2003)。
其示意性地展示於圖4a中。
由於特定波長下之光學延遲係定義為如上文所述雙折射率與層厚度之乘積[R(λ)=Δn(λ)．d]，因此光學色散可由比率Δn(450)/Δn(550)表示成"雙折射色散"，或由比率R(450)/R(550)表示成"延遲色散"，其中R(450)及R(550)分別為在450 nm及550 nm之波長下所量測之材料之延遲。由於層厚度d不隨波長而變，因此R(450)/R(550)等於Δn(450)/Δn(550)。因此，具有負色散或反向色散之材料或層具有R(450)/R(550)<1或∣R(450)∣<∣R(550)∣，且具有正色散或正常色散之材料或層具有R(450)/R(550)>1或∣R(450)∣>∣R(550)∣。
在本發明中，除非另有規定，否則"光學色散"意謂延遲色散，亦即，比率R(450)/R(550)。
材料之延遲(R(λ))可使用光譜型橢偏儀來量測，例如由J. A. Woollam Co.製造之M2000光譜型橢偏儀。此儀器能在通常370 nm至2000 nm之波長範圍上量測雙折射樣本(例如石英)之以奈米為單位之光學延遲。自此資料，有可能 計算材料之色散(R(450)/R(550)或Δn(450)/Δn(550))。
進行此等測量之方法係由N. Singh於2006年10月在國家物理實驗室(National Physics Laboratory)(London, UK)提出且題為"Spectroscopic Ellipsometry, Part 1-Theory and Fundamentals, Part 2-Practical Examples and Part 3-measurements"。根據Retardation Measurement (RetMeas)Manual (2002)及由J. A. Woollam Co. Inc. (Lincoln, NE, USA)出版之Guide to WVASE (2002)(Woollam Variable Angle Spectroscopic Ellipsometer)所述之量測程序。除非另有規定，否則此方法用於測定本發明所述之材料、膜及裝置之延遲。
實施方式
根據本發明之雙折射層較佳包含一或多種具有如上文及下文所述之結構特徵之非可聚合化合物(下文稱作"客體組份"或"客體化合物")，及一或多種液晶原化合物或液晶化合物，較佳為兩種或兩種以上化合物之混合物(下文稱作"主體組份"或"主體混合物")，較佳為具有向列相之LC主體混合物。術語"客體"及"主體"並不排除最終LC混合物中之客體組份之量大於50重量%及最終LC混合物中之主體組份之量小於50重量%之可能性。
雙折射層較佳具有正雙折射及負(或"反向")色散。
主體組份較佳具有正雙折射及正(或"正常")色散。
客體組份較佳具有：(1)在550 nm下之負雙折射及正常(正)雙折射色散(例如負 棒狀化合物)，或(2)在550 nm下之正雙折射及反向(負)雙折射色散。在此狀況下，若客體組份在450 nm下具有負雙折射，則Δn(450)/Δn(550)可為負的。
在客體化合物中，液晶原基團較佳展示低極化率且較佳為棒狀基團，極佳為桿狀基團。液晶原基團較佳主要包含非芳族基團，最佳包含直接或經由鍵聯基團連接之完全飽和碳環或雜環基團，其中"主要"意謂各液晶原基團包含比不飽和環或芳環更多之飽和環且極佳不包含一個以上不飽和環或芳環。
在客體化合物中，兩個液晶原基團可彼此相同或不同。
客體化合物較佳包含一或兩個與液晶原基團連接、較佳處於桿狀液晶原基團之短側之端基。此等端基較佳係選自下文所示之式I中之基團R1-5 。
橋接基團較佳展示高極化率且較佳主要由選自π-共軛直鏈基團、芳族基團及雜芳族基團之子基組成，極佳排他性地由該等子基組成。
較佳地，橋接基團由一或多個選自具有120∘或更大、較佳處於180∘範圍內之鍵結角之基團的子基組成，極佳排他性地由該或該等子基組成。合適及較佳之子基非限制性地包括包含sp-混成C原子之基團，如-C≡C-；或與其對位相鄰原子連接之二價芳族基團，如1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、茚滿-2,6-二基或噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基。
較佳地，橋接基團與位於液晶原基團之非芳環中之sp3 - 混成C原子或Si原子連接。極佳地，橋接基團在軸向位置與液晶原基團中所包含之伸環己基或矽環己烷環連接，該液晶原基團視情況經取代且其中一或多個非相鄰C原子視情況經Si置換及/或一或多個非相鄰CH2 基團視情況經-O-及/或-S-置換。
圖3a及圖3b示意性地說明根據本發明之可聚合化合物之結構，而不限制本發明之範疇。其中，1表示液晶原棒狀基團，2表示橋接基團，且3表示非可聚合端基，如碳基或烴基。
根據本發明之化合物並不限於圖3a及圖3b中所示之結構。舉例而言，該等化合物亦可包含處於不同於圖3a及圖3b中所示之位置或除圖3a及圖3b中所示之位置以外之位置處的非可聚合端基。端基亦可省略。
由於橋接基團為由具有約180∘之鍵結角之子基組成之直鏈基團，且經由sp3 -混成C原子或Si原子與液晶原基團連接(亦即，具有約109∘之鍵結角)，因此如圖3a及圖3b中所說明，本發明之化合物具有H形或L形結構，其中該等液晶原基團實質上彼此平行且實質上與橋接基團垂直。
另外，基本上由π-共軛之子基組成之橋接基團具有高極化率及高折射率，而基本上由非芳環組成之液晶原基團具有低極化率及低折射率。因此，化合物視其準確結構而定展示如圖4a中示意性描繪之正雙折射及負色散，或如圖4b中示意性描繪之負雙折射與正色散。
作為參考，正常棒狀材料具有正雙折射及正色散。需要 具有Δn之量值在較短波長下減小之材料，且可使具有正色散與負雙折射之化合物與主體材料混合以得到具有在正雙折射及正色散至正雙折射及負色散之間變化的色散範圍(視摻雜劑及主體之濃度而定)之混合物。
較佳地，客體化合物係選自式I： 其中：U1,2 係彼此獨立地選自： 及包括其鏡像，其中環U1 及U2 各自經由軸鍵與基團-(B)q -鍵結，且此等環中之一或兩個非相鄰CH2 基團視情況經O及/或S置換，且環U1 及U2 視情況經一或多個基團L取代，Q1,2 彼此獨立地為CH或SiH，Q3 為C或Si，B在每次出現時彼此獨立地為-C≡C-、-CY1 =CY2 -或視情況經取代之芳族基團或雜芳族基團，Y1,2 彼此獨立地為H、F、Cl、CN或R0 ，q為1至10之整數，較佳為1、2、3、4、5或6，A1-4 係彼此獨立地選自非芳族、芳族或雜芳族碳環或 雜環基團，其視情況經一或多個基團R5 取代，且其中-(A1 -Z1 )m -U1 -(Z2 -A2 )n -及-(A3 -Z3 )o -U2 -(Z4 -A4 )p -中之每一者不含有比非芳族基團更多之芳族基團且較佳不含有一個以上芳族基團；Z1-4 彼此獨立地為-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR0 -、-OCH2 -、-CH2 O-、-SCH2 -、-CH2 S-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 S-、-SCF2 -、-CH2 CH2 -、-(CH2 )3 、-(CH2 )4 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CH-、-CY1 =CY2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0 -、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、CR0 R00 或單鍵；R0 及R00 彼此獨立地為H或具有1至12個C原子之烷基；m及n 彼此獨立地為0、1、2、3或4；o及p 彼此獨立地為0、1、2、3或4；R1-5 彼此獨立地為選自下列基團之相同或不同基團：H、鹵素、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NR0 R00 、-C(=O)R0 、-NH2 、-NR0 R00 、-SH、-SR0 、-SO3 H、-SO2 R0 、-OH、-NO2 、-CF3 、-SF5 、視情況經取代之矽烷基，或具有1至40個C原子之視情況經取代且視情況包含一或多個雜原子之碳基或烴基，且其中一或多個H原子視情況經D原子置換。
在本發明之客體化合物中，形成橋接基團之子基，如式I中之B，較佳係選自具有120°或更大、較佳處於180°範圍 內之鍵結角的基團。極佳者為-C≡C-基團，或與其對位相鄰基團連接之二價芳族基團，如1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、茚滿-2,6-二基或噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基。
更多可能性子基包括-CH=CH-、-CY1 =CY2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-及-CH=CR0 -，其中Y1 、Y2 、R0 具有上文所給出之含義。
較佳地，橋接基團，如式I中之-(B)q -，包含一或多個選自由-C≡C-、視情況經取代之1,4-伸苯基及視情況經取代之9H-茀-2,7-二基組成之基團的基團。子基，或式I中之B，較佳係選自由-C≡C-、視情況經取代之1,4-伸苯基及視情況經取代之9H-茀-2,7-二基組成之基團，其中在茀基中9位上之H原子視情況經碳基或烴基置換。
極佳地，橋接基團，或式I中之-(B)q -，係選自-C≡C-、-C≡C-C≡C-、-C≡C-C≡C-C≡C-、-C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-、 其中r為0、1、2、3或4且L具有如下文所述之含義。
在本發明之客體化合物中，橋接基團所連接之液晶原基團之非芳環，如式I中之U1 及U2 ，較佳係選自： 其中R5 係如式I所定義。
在本發明之客體化合物中，芳族基團，如式I中之A1-4 ，可為單環，亦即，僅具有一個芳環(如苯基或伸苯基)；或多環，亦即，具有兩個或兩個以上稠環(如萘基或伸萘基)。尤其較佳者為具有至多25個C原子之亦可包含稠環且視情況經取代之單環、雙環或三環芳族或雜芳族基團。
較佳之芳族基團非限制性地包括：苯、聯伸二苯、聯伸三苯、[1,1':3',1"]聯伸三苯-2'-基、萘、蒽、聯伸二萘、菲、芘、二氫芘、、苝、并四苯、并五苯、苯并芘、茀、茚、茚并茀、螺聯茀等。
較佳之雜芳族基團非限制性地包括：5員環，如吡咯、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、呋喃、噻吩、硒吩、噁唑、異噁唑、1,2-噻唑、1,3-噻唑、1,2,3-噁二唑、1,2,4-噁二唑、1,2,5-噁二唑、1,3,4-噁二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑；6員環，如吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、1,3,5-三嗪、1,2,4-三嗪、1,2,3-三嗪、1,2,4,5-四嗪、1,2,3,4-四嗪、1,2,3,5-四嗪；及稠合系統，如咔唑、吲哚、異吲哚、吲哚嗪、吲唑、苯并咪唑、苯并三唑、嘌呤、萘并咪唑、菲并咪唑、 吡啶并咪唑、吡嗪并咪唑、喹喏啉并咪唑、苯并噁唑、萘并噁唑、蒽并噁唑、菲并噁唑、異噁唑、苯并噻唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、二苯并呋喃、喹啉、異喹啉、喋啶、苯并-5,6-喹啉、苯并-6,7-喹啉、苯并-7,8-喹啉、苯并異喹啉、吖啶、啡噻嗪、啡噁嗪、苯并噠嗪、苯并嘧啶、喹喏啉、啡嗪、啶、吖咔唑、苯并咔啉、啡啶、啡啉、噻吩并[2,3b]噻吩、噻吩并[3,2b]噻吩、二噻吩并噻吩、二噻吩并吡啶、異苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并噻二唑噻吩；或其組合。
在本發明之化合物中，非芳族碳環及雜環基團，如式I中之A1-4 ，包括完全飽和之彼等基團，亦即，環僅由由單鍵連接之C原子或雜原子形成；及部分飽和之彼等基團，亦即，環亦可包含由雙鍵連接之C原子或雜原子。非芳環亦可包含一或多個較佳選自Si、O、N及S之雜原子。
非芳族碳環及雜環基團可為單環，亦即，僅具有一個環(如環己烷)；或多環，亦即，具有兩個或兩個以上稠環(如十氫萘或二環辛烷)。尤其較佳者為完全飽和基團。進一步較佳者為具有至多25個C原子之視情況包含稠環且視情況經取代之單環、雙環或三環非芳族基團。極佳者為其中一或多個非相鄰C原子視情況經Si置換及/或一或多個非相鄰CH基團視情況經N置換及/或一或多個非相鄰CH2 基團視情況經-O-及/或-S-置換之5員、6員、7員或8員碳環，其全部皆視情況經取代。
較佳之非芳族基團非限制性地包括：5員環，如環戊 烷、四氫呋喃、四氫噻吩、吡咯啶；6員環，如環己烷、矽環己烷、環己烯、四氫哌喃、四氫噻喃、1,3-二噁烷、1,3-二噻烷、哌啶；7員環，如環庚烷；及稠合系統，如雙環[2.2.2]辛烷、四氫萘、十氫萘、茚滿；或其組合。
較佳地，非芳環及芳環，或式I中之A1-4 ，係選自視情況經一或多個基團L取代之反-1,4-伸環己基及1,4-伸苯基。
極佳地，液晶原基團包含不多於一個芳環，極佳無芳環，最佳無不飽和環。
極佳者為m及p為1且n及o為1或2之式I化合物。進一步較佳者為m及p為1或2且n及o為0之式I化合物。進一步較佳者為m、n、o及p為2之化合物。
在本發明之客體化合物中，連接液晶原基團中之芳族及非芳族環狀基團之鍵聯基團，如式I中之Z1-4 ，較佳係選自-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR0 -、-OCH2 -、-CH2 O-、-SCH2 -、-CH2 S-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 S-、-SCF2 -、-CH2 CH2 -、-(CH2 )3 -、-(CH2 )4 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CH-、-CY1 =CY2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0 -、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、CR0 R00 或單鍵，極佳係選自-COO-、-OCO-及單鍵。
在本發明之客體化合物中，環上之取代基，如式I中之L，較佳係選自F、Cl、Br、I、-CN、-NO2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NR0 R00 、-C(=O)X、-C(=O)OR0 、-C(=O)R0 、-NR0 R00 、-OH、-SF5 、視情況經取代之矽烷 基、具有1至12個(較佳1至6個)C原子之芳基或雜芳基，及具有1至12個(較佳1至6個)C原子之直鏈或支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中一或多個H原子視情況經F或Cl置換，其中R0 及R00 係如式I所定義且X為鹵素。
較佳之取代基係選自F、Cl、CN、NO2 ，或具有1至12個C原子之直鏈或支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中烷基視情況經全氟化。
極佳之取代基係選自F、Cl、CN、NO2 、CH3 、C2 H5 、C(CH3 )3 、CH(CH3 )2 、CH2 CH(CH3 )C2 H5 、OCH3 、OCD3 、OC2 H5 、COCH3 、COC2 H5 、COOCH3 、COOC2 H5 、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OC2 F5 ，尤其為F、Cl、CN、CH3 、C2 H5 、C(CH3 )3 、CH(CH3 )2 、OCH3 、COCH3 、OCD3 或OCF3 ，最佳為F、Cl、CH3 、C(CH3 )3 、OCH3 或COCH3 。較佳為或，其中L各自獨立地具有上文所給出之含義中之一者。
在本發明之客體化合物中，端基，如式I中之R1-5 ，較佳係選自F、Cl、Br、I或碳基或烴基。尤其較佳之碳基及烴基非限制性地包括：具有1至40個、較佳1至25個C原子之直鏈、支鏈或環狀烷基，其未經取代，經F、Cl、Br、I或CN單取代或多取代，且其中一或多個非相鄰CH2 基團在各種狀況下彼此獨立地視情況經-O-、-S-、-NH-、-NR0 -、-SiR0 R00 -、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-S-CO- 、-CO-S-、-SO2 -、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR00 -、-CY1 =CY2 -或-C≡C-以使O及/或S原子彼此不直接連接之方式置換，其中Y1 及Y2 彼此獨立地為H、F、Cl或CN，且R0 及R00 彼此獨立地為H或具有1至20個C原子之視情況經取代之脂族或芳族烴。
極佳地，端基，如式I中之R1-5 ，係選自C1 -C20 烷基、C1 -C20 氧雜烷基、C1 -C20 烷氧基、C2 -C20 烯基、C2 -C20 炔基、C1 -C20 硫烷基、C1 -C20 矽烷基、C1 -C20 酯基、C1 -C20 胺基、C1 -C20 氟烷基。
烷基或烷氧基(亦即，末端CH2 基團經-O-置換)可為直鏈或支鏈。較佳地，直鏈具有2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個碳原子且因此較佳為乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或辛氧基，此外為(例如)甲基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷氧基。
氧雜烷基(亦即，一個CH2 基團經-O-置換)較佳為(例如)直鏈2-氧雜丙基(=甲氧基甲基)，2-氧雜丁基(=乙氧基甲基)或3-氧雜丁基(=2-甲氧基乙基)，2-氧雜戊基、3-氧雜戊基或4-氧雜戊基，2-氧雜己基、3-氧雜己基、4-氧雜己基或5-氧雜己基，2-氧雜庚基、3-氧雜庚基、4-氧雜庚基、5-氧雜庚基或6-氧雜庚基，2-氧雜辛基、3-氧雜辛基、4-氧雜辛基、5-氧雜辛基、6-氧雜辛基或7-氧雜辛基，2-氧 雜壬基、3-氧雜壬基、4-氧雜壬基、5-氧雜壬基、6-氧雜壬基、7-氧雜壬基或8-氧雜壬基，或2-氧雜癸基、3-氧雜癸基、4-氧雜癸基、5-氧雜癸基、6-氧雜癸基、7-氧雜癸基、8-氧雜癸基或9-氧雜癸基。
一或多個CH2 基團經-CH=CH-置換之烷基可為直鏈或支鏈。較佳地，直鏈具有2至10個C原子且因此較佳為乙烯基，丙-1-烯基或丙-2-烯基，丁-1-烯基、丁-2-烯基或丁-3-烯基，戊-1-烯基、戊-2-烯基、戊-3-烯基或戊-4-烯基，己-1-烯基、己-2-烯基、己-3-烯基、己-4-烯基或己-5-烯基，庚-1-烯基、庚-2-烯基、庚-3-烯基、庚-4-烯基、庚-5-烯基或庚-6-烯基，辛-1-烯基、辛-2-烯基、辛-3-烯基、辛-4-烯基、辛-5-烯基、辛-6-烯基或辛-7-烯基，壬-1-烯基、壬-2-烯基、壬-3-烯基、壬-4-烯基、壬-5-烯基、壬-6-烯基、壬-7-烯基或壬-8-烯基，癸-1-烯基、癸-2-烯基、癸-3-烯基、癸-4-烯基、癸-5-烯基、癸-6-烯基、癸-7-烯基、癸-8-烯基或癸-9-烯基。
尤其較佳之烯基為C2 -C7 -1E-烯基、C4 -C7 -3E-烯基、C5 -C7 -4-烯基、C6 -C7 -5-烯基及C7 -6-烯基，尤其為C2 -C7 -1E-烯基、C4 -C7 -3E-烯基及C5 -C7 -4-烯基。尤其較佳之烯基之實例為乙烯基、1E-丙烯基、1E-丁烯基、1E-戊烯基、1E-己烯基、1E-庚烯基、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、3E-庚烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、4Z-庚烯基、5-己烯基、6-庚烯基及類似基團。具有至多5個C原子之基團一般為較佳。
在一個CH2 基團經-O-置換且一個經-CO-置換之烷基中，此等基團較佳相鄰。因此，此等基團一起形成羰氧基-CO-O-或氧基羰基-O-CO-。較佳地，此基團為直鏈且具有2至6個C原子。因此，其較佳為乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯氧基、己醯氧基、乙醯氧基甲基、丙醯氧基甲基、丁醯氧基甲基、戊醯氧基甲基、2-乙醯氧基乙基、2-丙醯氧基乙基、2-丁醯氧基乙基、3-乙醯氧基丙基、3-丙醯氧基丙基、4-乙醯氧基丁基、甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、丁氧羰基、戊氧羰基、甲氧羰基甲基、乙氧羰基甲基、丙氧羰基甲基、丁氧羰基甲基、2-(甲氧羰基)乙基、2-(乙氧羰基)乙基、2-(丙氧羰基)乙基、3-(甲氧羰基)丙基、3-(乙氧羰基)丙基、4-(甲氧羰基)-丁基。
兩個或兩個以上CH2 基團經-O-及/或-COO-置換之烷基可為直鏈或支鏈。其較佳為直鏈且具有3至12個C原子。因此，其較佳為雙-羧基-甲基、2,2-雙-羧基-乙基、3,3-雙-羧基-丙基、4,4-雙-羧基-丁基、5,5-雙-羧基-戊基、6,6-雙-羧基-己基、7,7-雙-羧基-庚基、8,8-雙-羧基-辛基、9,9-雙-羧基-壬基、10,10-雙-羧基-癸基、雙-(甲氧羰基)-甲基、2,2-雙-(甲氧羰基)-乙基、3,3-雙-(甲氧羰基)-丙基、4,4-雙-(甲氧羰基)-丁基、5,5-雙-(甲氧羰基)-戊基、6,6-雙-(甲氧羰基)-己基、7,7-雙-(甲氧羰基)-庚基、8,8-雙-(甲氧羰基)-辛基、雙-(乙氧羰基)-甲基、2,2-雙-(乙氧羰基)-乙基、3,3-雙-(乙氧羰基)-丙基、4,4-雙-(乙氧羰基)-丁基、5,5-雙-(乙氧羰基)-己基。
經CN或CF3 單取代之烷基或烯基較佳為直鏈。經CN或CF3 取代可在任何理想位置處。
至少經鹵素單取代之烷基或烯基較佳為直鏈。鹵素較佳為F或Cl，在多取代之狀況下，較佳為F。所得基團亦包括全氟化基團。在單取代之狀況下，F或Cl取代基可在任何理想位置，但較佳在ω-位置。尤其較佳之具有末端F取代基之直鏈基團之實例為氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基及7-氟庚基。然而，不排除F之其他位置。
R0 及R00 較佳係選自H、具有1至12個C原子之直鏈或支鏈烷基。
-CY1 =CY2 -較佳為-CH=CH-、-CF=CF-或-CH=C(CN)-。
鹵素為F、Cl、Br或I，較佳為F或Cl。
R1-5 可為非對掌性或對掌性基團。尤其較佳之對掌性基團為(例如)2-丁基(=1-甲基丙基)、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基，尤其2-甲基丁基、2-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基己氧基、1-甲基己氧基、2-辛氧基、2-氧雜-3-甲基丁基、3-氧雜-4-甲基戊基、4-甲基己基、2-己基、2-辛基、2-壬基、2-癸基、2-十二烷基、6-甲氧基辛氧基、6-甲基辛氧基、6-甲基辛醯氧基、5-甲基庚氧羰基、2-甲基丁醯氧基、3-甲基戊醯氧基、4-甲基己醯氧基、2-氯丙醯氧基、2-氯-3-甲基丁醯氧基、2-氯-4-甲基戊醯氧基、2-氯-3-甲基戊醯氧基、2-甲基-3-氧雜戊基、2-甲基-3-氧雜己 基、1-甲氧基丙基-2-氧基、1-乙氧基丙基-2-氧基、1-丙氧基丙基-2-氧基、1-丁氧基丙基-2-氧基、2-氟辛氧基、2-氟癸氧基、1,1,1-三氟-2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-辛基、2-氟甲基辛氧基。極佳者為2-己基、2-辛基、2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-己基、1,1,1-三氟-2-辛基及1,1,1-三氟-2-辛氧基。
較佳之非對掌性支鏈基團為異丙基、異丁基(=甲基丙基)、異戊基(=3-甲基丁基)、異丙氧基、2-甲基-丙氧基及3-甲基丁氧基。
極佳之式I化合物為下列子式之彼等化合物： 其中R1-5 、A1-4 、Z1-4 、B、m、n、o、p及q具有上文所給出之含義。尤其極佳者為下列子式之化合物： 其中Z在每次出現時彼此獨立地具有上文所給出之Z1 之含義中之一者，且R在每次出現時彼此獨立地具有如上文所給出之R1 之含義中之一者，且液晶原基團中之苯環視情況經一或多個如上文所定義之基團L取代。
式I化合物可根據或類似於本身已知且描述於文獻中及有機化學之標準著作(諸如Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart)中之方法來合成。尤其合適之方法揭示於US 6,203,724中。更多合適之合成方法亦描述於下文及實例中。
如(例如)ACS Symposium Series (2001), 798 (Anisotropic Organic Materials), 195-205中所述，式I化合物一般可藉由最初使經合適取代之乙炔(例如(三甲基矽烷基)乙炔)與合適之環己酮在丁基鋰存在下反應來合成。藉由層析來分離異構體之後，可使軸向乙炔取代基自偶合(homocouple)以形成二聚體(亦即，實例1中之中間物2)，或由如(例如)J Org. Chem. 1997, 62, 7471或Tetrabedron Lett. 1993, 6403中所述之鈀催化偶合反應而與另一環(諸如二鹵代苯)偶合。藉由適當選擇經鹵基取代之苯環，其可得到對稱二聚體或經軸向苯基乙炔取代之環己酮，該環己酮可與另一經軸向取代之乙炔環己酮進一步偶合以得到不對稱實例。所有上述實例一般得到為單-三級醇或二-三級醇之偶合產物。二醇與合適羧酸之酯化得到二酯產物。
替代性合成途徑涉及由上述方法形成經軸向取代之環己酮，繼之用合適羧酸酯化三級醇。具有經軸向取代之乙炔基之酯可自偶合以得到二乙炔，或經由鈀催化偶合反應與經合適取代之鹵代苯偶合。
本發明之另一態樣為LC介質，較佳為非可聚合LC介質，其包含一或多種如上文及下文所述之較佳選自式I之客體化合物及一或多種較佳為液晶原或液晶之其他化合物。此等其他化合物構成LC主體混合物。
尤其較佳者為具有向列LC相之LC介質。
LC介質(包括客體材料與主體材料)中之客體組份之濃度較佳為5至90重量%，極佳為30至70重量%。較佳地，LC介質包含1至3種客體化合物。
較佳地，LC主體混合物之化合物係選自具有低雙折射率之化合物。
尤其較佳者為具有0.01至0.2、極佳0.04至0.16之雙折射率絕對值之LC主體混合物。
較佳地，LC介質為由2至25種、較佳3至15種化合物組成之混合物，該等化合物中之至少一者為如上文及下文所述之較佳具有式I之客體化合物。
其他化合物較佳為選自向列或向列原物質之低分子量LC化合物，例如選自下列已知類別：氧偶氮苯，亞苄基苯胺，聯二苯，聯三苯，苯甲酸苯酯或苯甲酸環己酯，環己烷羧酸之苯酯或環己酯，環己基苯甲酸之苯酯或環己酯，環己基環己烷羧酸之苯酯或環己酯，苯甲酸、環己烷羧酸及環己基環己烷羧酸之環己基苯酯，苯基環己烷，環己基聯苯，苯基環己基環己烷，環己基環己烷，環己基環己烯，環己基環己基環己烯，1,4-雙-環己基苯，4,4'-雙-環己基聯苯，苯基嘧啶或環己基嘧啶，苯基吡啶或環己基吡啶，苯基噠嗪或環己基噠嗪，苯基二噁烷或環己基二噁烷，苯基-1,3-二噻烷(dithiane)或環己基-1,3-二噻烷，1,2-二苯基-乙烷，1,2-二環己基乙烷，1-苯基-2-環己基乙烷，1-環己基-2-(4-苯基環己基)-乙烷，1-環己基-2-聯苯-乙 烷，1-苯基-2-環己基-苯基乙烷，視情況經鹵化之芪，苄基苯基醚，二苯乙炔，經取代之肉桂酸及更多類別之向列或向列原物質。此等化合物中之1,4-伸苯基亦可經側向單氟化或二氟化。LC混合物較佳係基於此類型之非對掌性化合物。
可用作LC混合物之組份之最重要化合物之特徵可在於下式：R'-L'-G'-E-R"其中可相同或不同之L'及E在各種狀況下彼此獨立地為來自由-Phe-、-Cyc-、-Phe-Phe-、-Phe-Cyc-、，Cyc-Cyc-、-Pyr-、-Dio-、-B-Phe-及-B-Cyc-及其鏡像形成之基團的二價基團，其中Phe為未經取代或經氟取代之1,4-伸苯基，Cyc為反1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基，Pyr為嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，Dio為1,3-二噁烷-2,5-二基且B為2-(反1,4-環己基)乙基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基或1,3-二噁烷-2,5-二基。
此等化合物中之G'係選自下列二價基團：-CH=CH-、-N(O)N-、-CH=CY-、-CH=N(O)-、-C≡C-、-CH2 -CH2 -、-CO-O-、-CH2 -O-、-CO-S-、-CH2 -S-、-CH=N-、-COO-Phe-COO-或單鍵，其中Y為鹵素(較佳為氯)或-CN。
R'及R"在各種狀況下彼此獨立地為具有1至18個、較佳3至12個C原子之烷基、烯基、烷氧基、烯氧基、烷醯氧基、烷氧羰基或烷氧基羰氧基，或替代地R'及R"中之一者為F、CF3 、OCF3 、Cl、NCS或CN。
在多數此等化合物中，R'及R"在各種狀況下彼此獨立地為具有不同鏈長之烷基、烯基或烷氧基，其中向列介質中之C原子之和一般介於2與9之間，較佳介於2與7之間。
所有此等化合物為已知的或可由本身已知之方法，如文獻中(例如標準著作中，諸如Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart)所述，精確於已知且適合於該等反應之反應條件下來製備。在此，亦可使用本身已知但在此未提及之變體。
許多此等化合物或其混合物可購得，如向列LC混合物ZIL-4792(來自Merck KgaA, Darmstadt, Germany)，其可適宜用作如上文及下文所述之LC介質之主體混合物。
本發明之另一態樣為包含一或多種如上文及下文所述之客體化合物及一或多種可聚合且較佳為液晶原或液晶之其他化合物的可聚合LC介質。極佳地，可聚合LC介質包含一或多種選自反應性液晶原(RM)、最佳選自單反應性及雙反應性RM之可聚合化合物。此等其他化合物構成可聚合LC主體材料。
本發明之另一態樣為藉由使如上文及下文所述之在定向狀態中處於其LC相中之可聚合LC介質之層聚合而獲得之聚合物膜。較佳地，聚合物膜經交聯，且可聚合LC主體材料包含至少一種具有兩個或兩個以上可聚合基團(雙反應性或多反應性)之化合物。
可聚合LC介質(包括客體材料與主體材料)中之本發明客體組份之濃度較佳為5至90重量%，極佳為30至70重量%。 較佳地，LC介質包含1至3種客體化合物。
可聚合LC主體材料之其他RM可由本身已知且描述於有機化學之標準著作(如Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart)中之方法來製備。合適之RM揭示於(例如)WO 93/22397、EP 0 261 712、DE 195 04 224、WO 95/22586、WO 97/00600、US 5,518,652、US 5,750,051、US 5,770,107及US 6,514,578中。尤其合適及較佳之RM之實例展示於以下清單中。
其中P0 在多次出現之狀況下彼此獨立地為可聚合基團，較佳為丙烯基、甲基丙烯基、氧雜環丁烷、環氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯基醚或苯乙烯基，A0 及B0 在多次出現之狀況下彼此獨立地為視情況經1個、2個、3個或4個基團L取代之1,4-伸苯基，或反1,4-伸環己基，Z0 在多次出現之狀況下彼此獨立地為-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-C≡C-、-CH=CH-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或單鍵，R0 為具有一或多個、較佳1至15個C原子之視情況經氟化之烷基、烷氧基、硫烷基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，或為Y0 或P-(CH2 )y -(O)z -，Y0 為F、Cl、CN、NO2 、OCH3 、OCN、SCN、SF5 ，具有1至4個C原子之視情況經氟化之烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，或具有1至4個C原子之經單氟化、寡氟化或聚氟化之烷基或烷氧基，R01,02 彼此獨立地為H、R0 或Y0 ，R*為具有4個或4個以上、較佳4至12個C原子之對掌性烷基或烷氧基，如2-甲基丁基、2-甲基辛基、2-甲基丁氧基或2-甲基辛氧基，Ch為選自膽甾醇基、雌二醇或類萜基團之對掌性基 團，如基或香茅基，L在多次出現之狀況下彼此獨立地為H、F、Cl、CN，或具有1至5個C原子之視情況經鹵化之烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，r為0、1、2、3或4，t在多次出現之狀況下彼此獨立地為0、1、2或3，u及v彼此獨立地為0、1或2，w為0或1，x及y彼此獨立地為0或1至12之相同或不同整數，z為0或1，若相鄰x或y為0，則z為0，且其中苯環及萘環可另外經一或多個相同或不同基團L取代。
尤其較佳地，可聚合LC主體材料僅含有非對掌性化合物且無對掌性化合物。
進一步較佳地，可聚合LC主體材料包含一或多種選自式MR3、MR4、MR7、MR8、MR9、MR10、MR18、DR6、DR7及DR8，此外DR1及DR5之化合物。
進一步較佳地，可聚合LC主體材料包含一或多種選自下列式之化合物： 其中P0 、R0 、x、y及z係如上文所定義。
進一步較佳地，可聚合LC主體材料包含一或多種選自 下列式之化合物：
較佳地，可聚合LC主體材料之可聚合化合物係選自極佳為具有低雙折射率之單反應性或雙反應性RM之化合物。
尤其較佳者為具有0.01至0.2、極佳0.04至0.16之雙折射率絕對值之可聚合主體材料。
自如上文所述之LC介質形成雙折射層可由熟習此項技術者已知之標準方法來達成。
舉例而言，在非可聚合LC介質之狀況下，可藉由將LC介質提供於由兩個平面平行基板形成之單元中來製備雙折射層，該等基板之表面視情況經合適方法處理以誘發LC分子之所要定向。合適之基板及配向方法描述於下文中。習知LC顯示單元亦可用於此目的。
在可聚合LC介質之狀況下，雙折射層較佳係藉由將LC介質施加於基板上或兩個基板之間且使在定向狀態中處於其LC相中之介質聚合以形成聚合物膜。
根據本發明之聚合物LC膜之一般製備為一般專家所知且描述於文獻中，例如D. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol,Macromol. Chem , 1991, 192, 59中。通常，將可聚合LC材料塗佈於或以其他方式施加於基板上(在該處其配向成均一定向)，且在其LC相中在所選溫度下(例如)藉由曝露於熱或光化輻射、較佳藉由光聚合、極佳藉由UV光聚合而就地聚合以固定LC分子之配向。必要時，可由其他方式促進均一配向，該等方式如剪切LC材料或使LC材料退火、對基板表面處理或將界面活性劑添加至LC材料中。
可使用(例如)玻璃或石英薄片或塑膠膜作為基板。亦有可能在聚合之前及/或期間及/或之後將第二基板置於所塗佈之材料頂部。該等基板可在聚合後加以移除或不移除。當在藉由光化輻射固化之狀況下使用兩個基板時，至少一個基板須對聚合所用之光化輻射而言為透射性的。可使用各向同性或雙折射基板。在聚合後未自聚合膜移除基板之狀況下，較佳使用各向同性基板。
合適及較佳之塑膠基板為(例如)聚酯膜，諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯(PC)或三乙醯基纖維素(TAC)，極佳為PET或TAC膜。可使用(例如)單軸向拉伸塑膠膜作為雙折射基板。PET膜可例如以商品名Melinex®自DuPont Teijin Films購得。
可由如旋塗或刮塗之習知塗佈技術將可聚合材料施加於基板上。亦可由專家所知之習知印刷技術將其施加於基板上，該等技術如絲網印刷、平版印刷、捲帶式印刷、凸版印刷、凹版印刷、轉輪式凹版印刷、彈性凸版印刷、凹紋 印刷、移印、熱封印刷、噴墨印刷或藉助於印花或印刷板印刷。
亦有可能將可聚合材料溶解於合適之溶劑中。接著(例如)藉由旋塗或印刷或其他已知技術將此溶液塗佈或印刷於基板上，且在聚合前蒸發出溶劑。在許多狀況下，適宜加熱混合物以有助於溶劑蒸發。可使用(例如)標準有機溶劑作為溶劑。溶劑可選自(例如)酮，諸如丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮或環己酮；乙酸酯，諸如乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯，或乙醯乙酸甲酯；醇，諸如甲醇、乙醇或異丙醇；芳族溶劑，諸如甲苯或二甲苯；鹵化烴，諸如二氯甲烷或三氯甲烷；二醇或其酯，諸如PGMEA(丙二醇單甲基醚乙酸酯)、γ-丁內酯及類似物。亦有可能使用上述溶劑之二元、三元或更高等混合物。
可聚合LC材料之初始配向(例如平面配向)可(例如)藉由摩擦處理基板、藉由在塗佈期間或之後剪切材料、藉由在聚合前使材料退火、藉由施加配向層、藉由將磁場或電場施加於所塗佈之材料或藉由將表面活性化合物添加至材料中來達成。對配向技術之回顧由(例如)I. Sage "Thermotropic Liquid Crystals", G. W. Gray編，John Wiley & Sons, 1987，第75-77頁；及由T. Uchida及H. Seki "Liquid Crystals-Applications and Uses Vol. 3", B. Bahadur 編，World Scientific Publishing, Singapore 1992，第1-63頁給出。對配向材料及技術之回顧由J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1 (1981)，第1-77頁給 出。
尤其較佳者為包含一或多種促進LC分子之比表面配向之界面活性劑的可聚合材料。合適之界面活性劑描述於(例如)J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst.78 , Supplement 1, 1-77 (1981)中。用於平面配向之較佳配向劑為(例如)非離子界面活性劑，較佳為碳氟界面活性劑，諸如市售Fluorad FC-171®(來自3M Co.)或Zonyl FSN®(來自DuPont)、如GB 2 383 040中所述之多塊界面活性劑或如EP 1 256 617中所述之可聚合界面活性劑。
亦有可能將配向層施加於基板上且將可聚合材料提供於此配向層上。合適之配向層在此項技術中已知，如藉由US 5,602,661、US 5,389,698或US 6,717,644中所述之光配向製備之經摩擦聚醯亞胺或配向層。
亦有可能藉由在聚合前使可聚合LC材料在高溫下、較佳在其聚合溫度下退火來誘發或改良配向。
聚合係(例如)藉由將可聚合材料曝露於熱或光化輻射來達成。光化輻射意謂用如UV光、IR光或可見光之光照射，用X射線或γ射線照射，或用諸如離子或電子之高能粒子照射。較佳地，聚合係藉由UV照射來進行。可使用(例如)單UV燈或一組UV燈作為光化輻射源。當使用高燈功率時，固化時間可減少。另一可能性光化輻射源為雷射，如UV、IR或可見雷射。
聚合較佳係於在光化輻射之波長下吸收之引發劑存在下進行。出於此目的，可聚合LC材料較佳包含一或多種較佳 處於0.01至10%、極佳處於0.05至5%之濃度的引發劑。舉例而言，當藉助於UV光聚合時，可使用在UV照射下分解以產生引發聚合反應之自由基或離子的光引發劑。對於使丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基聚合而言，較佳使用自由基光引發劑。對於使乙烯基、環氧基或氧雜環丁烷基團聚合而言，較佳使用陽離子光引發劑。亦有可能使用加熱時分解以產生引發聚合之自由基或離子之熱聚合引發劑。典型自由基光引發劑為(例如)市售Irgacure®或Darocure® (Ciba Geigy AG, Basel, Switzerland)。典型陽離子光引發劑為(例如)UVI 6974 (Union Carbide)。
可聚合材料亦可包含一或多種穩定劑或抑制劑以防止不合需要之自發聚合，如市售Irganox®(Ciba Geigy AG, Basel, Switzerland)。
固化時間尤其視可聚合材料之反應性、所塗佈之層的厚度、聚合引發劑之類型及UV燈之功率而定。固化時間較佳5分鐘，極佳3分鐘，最佳1分鐘。對於大規模生產而言，30秒之短固化時間為較佳。
較佳地，聚合係於如氮氣或氬氣之惰性氣體氣氛中進行。
可聚合材料亦可包含一或多種具有調整至聚合所用輻射之波長之吸收最大值的染料，尤其UV染料，如4,4"-氧偶氮基苯甲醚或Tinuvin®染料(來自Ciba AG, Basel, Switzerland)。
在另一較佳實施例中，可聚合材料包含一或多種較佳處於0至50%、極佳處於0至20%之量的單反應性可聚合非液 晶原化合物。典型實例為丙烯酸烷酯或甲基丙烯酸烷酯。
在另一較佳實施例中，替代雙反應性或多反應性可聚合液晶原化合物或者除雙反應性或多反應性可聚合液晶原化合物以外，可聚合材料包含一或多種較佳處於0至50%、極佳處於0至20%之量的雙反應性或多反應性可聚合非液晶原化合物。雙反應性非液晶原化合物之典型實例為具有1至20個C原子之烷基的二丙烯酸烷酯或二甲基丙烯酸烷酯。多反應性非液晶原化合物之典型實例為三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或異戊四醇四丙烯酸酯。
亦有可能將一或多種鏈轉移劑添加至可聚合材料中以調節聚合物膜之實體特性。尤其較佳者為硫醇化合物，例如單官能性硫醇，如十二烷硫醇；或多官能性硫醇，如三甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)。極佳者為如(例如)WO 96/12209、WO 96/25470或US 6,420,001中所揭示之液晶原或LC硫醇。藉由使用鏈轉移劑，可控制自由聚合物鏈之長度及/或介於聚合物膜中之兩個交聯體之間的聚合物鏈之長度。當鏈轉移劑之量增加時，聚合物膜中之聚合物鏈長度減小。
可聚合材料亦可包含聚合黏合劑或一或多種能形成聚合黏合劑之單體，及/或一或多種分散助劑。合適之黏合劑及分散助劑揭示於(例如)WO 96/02597中。然而，較佳地，可聚合材料不含有黏合劑或分散助劑。
可聚合材料可另外包含一或多種添加劑，如催化劑、增感劑、穩定劑、抑制劑、鏈轉移劑、共反應單體、表面活 性化合物、潤滑劑、濕潤劑、分散劑、疏水劑、黏附劑、流動改良劑、消泡劑、脫氣劑、稀釋劑、反應性稀釋劑、助劑、著色劑、染料、顏料或奈米粒子。
根據本發明之雙折射層之厚度較佳為0.3至5微米，極佳為0.5至3微米，最佳為0.7至1.5微米。對於用作配向層而言，具有0.05至1微米、較佳0.1至0.4微米之厚度的薄層為較佳。
本發明之雙折射層可用作(例如)LCD中之延遲或補償膜以改良大視角處之對比度及亮度且降低色度。其可在LCD之可切換LC單元外部或在形成可切換LC單元且含有可切換LC介質(單元中應用)之基板(通常為玻璃基板)之間使用。
本發明之雙折射層可在習知LC顯示器中使用，例如具有垂直配向之顯示器，如DAP(配向相變形)、ECB(電控雙折射)、CSH(彩超垂直)、VA(垂直配向)、VAN或VAC(垂直配向向列或膽甾型)、MVA(多域垂直配向)、PVA(圖案化垂直配向)或PSVA(聚合物穩定化垂直配向)模式；具有彎曲或混合配向之顯示器，如OCB(光學補償彎曲單元或光學補償雙折射)、R-OCB(反射OCB)、HAN(混合配向向列)或π-單元模式；具有扭轉配向之顯示器，如TN(扭轉向列)、HTN(高度扭轉向列)、STN(超扭轉向列)、AMD-TN(主動型矩陣驅動TN)模式；IPS(共平面切換型)模式之顯示器；或在光學各向同性相中切換之顯示器。
本發明之層、膜及材料可用於各種類型之光學膜，該等 光學膜較佳係選自光學單軸向膜(A-板、C-板、負C-板、O-板)、扭轉光學延遲器(如扭轉四分之一波長箔片(QWF))及光學雙軸向膜。層及材料中之LC相結構可選自膽甾型相、近晶相、向列相及藍相。層中之LC材料之配向可選自垂直、伸展、傾斜、平面及藍相配向。層可均一定向或展示不同定向之圖案。
層可用作供LCD之視角增強用之光學補償膜或用作亮度增強膜中之組件，此外用作反射或半透射半反射LCD中之消色差元件。進一步較佳之應用及裝置包括：-在多個波長處需要類似相移之光電子裝置中之延遲組件，該等光電子裝置諸如組合CD/DVD/HD-DVD/Blu-Ray，包括讀取、寫入、重寫資料儲存系統；-諸如相機之光學裝置之消色差延遲器；-包括OLED及LCD之顯示器之消色差延遲器。
下列實例意欲說明本發明而不限制其。下文所述之方法、結構及特性亦可應用於或轉移至本發明所主張但未在前述說明書中或實例中明確描述之材料。
在上文及下文中，百分率為重量百分數。所有溫度以攝氏度給出，m.p.表示熔點，cl.p.表示清澈點，Tg 表示玻璃轉移溫度。此外，C=結晶狀態，N=向列相，S=近晶相且I=各向同性相。此等符號之間的數據表示轉移溫度。Δn表示在589 nm及20℃下所量測之光學各向異性(Δn=ne -no ，其中no 表示平行於縱向分子軸之折射率且ne 表示垂直於縱向分子軸之折射率)。除非另有明確規定，否則光學及電光 學數據係於20℃下量測。
除非另有規定，否則如上文及下文所給出之可聚合混合物之組份的百分率係指在混合可聚合混合物中之固體(亦即，不包括溶劑)之總量。
實例1：自非可聚合負色散組份及非可聚合主體所製備之膜
藉由使用水浴緩緩加熱混合物直至混合物變成均質為止將0.21 g化合物(1)溶解於0.799 g市售向列LC混合物ZL14792 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany)中。用上述混合物填充2.2 μm厚、平面配向、平行摩擦之測試單元。在交叉偏振器之間觀察單元以確保填充該單元且表觀延遲為均一的。使用偏振顯微鏡以檢查無結晶已發生。使用橢偏儀(M2000光譜型橢偏儀)量測單元之光學特性。使用上述方法製備若干其他混合物。組成(以重量%計)展示於表1中。
表2及圖5中展示在測試單元中膜之光學特性、光學延遲色散(R450 /R550 )及550 nm下之延遲(R550 )。其中，線1-5分別表示膜1-5之同軸延遲(亦即，在0度視角處)。
在圖5中可見，550 nm下膜之同軸延遲(R550 )隨著(1)之濃度增加而減小。亦可見光學色散(R450 /R550 )亦隨著(1)之濃度增加而減小。
實例2-6：自非可聚合負色散組份及可聚合主體所製備之膜 實例2
含有表3中所列之組份(以重量%計)之可聚合LC混合物係藉由使用水浴緩緩加熱混合物直至混合物變成均質為止來製備。
Irgacure® 651及Irgacure® 1076為市售光引發劑(Ciba AG, Basel, Switzerland)。
RM (1)藉由交聯主體基質而有助於穩定混合物。RM (2)及RM (3)具有低雙折射率(約0.06)，且含有有助於溶解負色散添加劑(1)之環己烷基團。
用上述混合物填充2.2 μm厚、平面配向、平行摩擦之測試單元。在交叉偏振器之間觀察單元以確保填充該單元且 表觀延遲為均一的。使用偏振顯微鏡以檢查無結晶已發生。使用橢偏儀(M2000光譜型橢偏儀)量測單元之光學特性。接著將膜曝露於UV照射(中壓Hg燈，50 mW/cm2 歷時60 s)。使用上述方法製備若干其他混合物。組成展示於表3中。膜之光學特性展示於表4及圖6中。其中，線6、7及8分別表示聚合前(實線)及聚合後(虛線)膜6、7及8之同軸延遲。
在圖6中可見，同軸延遲隨著(1)之濃度增加而減小。亦可見色散曲線亦隨著(1)之濃度增加而減小。另外，聚合對光學特性具有影響。聚合後同軸延遲稍減小。然而，值得注意的，聚合後色散曲線似乎不顯著變化。
膜8之延遲概況展示於圖7中，且指示該膜具有A板之特徵。其中，線(a)為451.6 nm下膜之延遲，線(b)為550 nm下之延遲且線(c)為652 nm下之延遲。應注意，550 nm下之延遲高於451.6 nm下之延遲，由此證實延遲色散為負的。
實例3
使用實例2之混合物8以填充具有混合配向之測試單元 (具有定向LC以在單元一側得到平面配向之經摩擦PI及在另一側得到垂直配向之PI的LC單元)。在周圍溫度下使用橢偏儀(M2000光譜型橢偏儀)量測單元之光學特性。接著將膜曝露於UV照射(中壓Hg燈，50 mW/cm2 歷時60 s)。接著再量測膜之光學特性。
分別對於+60、+40、+20、0、-20及-40度之視角，聚合前膜之延遲對波長展示於表5及圖8中。
分別對於+60、+40、+20、0、-20及-40度之視角，聚合後膜之延遲對波長及光學色散R450/R550展示於表6及圖9中。
此膜之延遲概況展示於圖10中，且指示該膜具有O-板之特徵。其中，線(a)為451.6 nm下膜之概況，線(b)為550 nm下之概況且線(c)為652 nm下之概況。可見，同軸延遲對於此膜而言當在550.2 nm下量測時與在451.6 nm下所量測之同軸延遲相比稍高。其為膜具有負色散之又一證據。
實例4
使用實例2之混合物8填充測試單元，其中該單元之兩側 均已用提供垂直配向之配向層(聚醯亞胺)處理。在周圍溫度下使用橢偏儀(M2000光譜型橢偏儀)量測單元之光學特性。接著將膜曝露於UV照射(中壓Hg燈，50 mW/cm2 歷時60 s)。接著再量測膜之光學特性。
分別對於+60、+40、+20及0度之視角，聚合前膜之延遲對波長及光學色散R450/R550展示於表7及圖11中。
分別對於+60、+40、+20及0度之視角，聚合後膜之延遲對波長及光學色散R450/R550展示於表8及圖12中。
膜之延遲概況展示於圖13中。曲線展示同軸延遲為0同時離軸延遲隨著厚度增加而增加之正C膜的典型延遲概況。其中，線(a)為451.6 nm下膜之概況，線(b)為550 nm下之概況且線(c)為652 nm下之概況。在60∘之入射角處，550.2 nm下之延遲小於451.6 nm下所觀測之延遲，由此顯示延遲色散為負的。
實例5
將具有表9所示之組成(以重量%計)之混合物9溶解於溶劑中(於甲苯/環己酮7:3中之30重量%固體)。以3000 rpm將 溶液旋塗於經摩擦之PI玻璃上。接著將膜曝露於UV照射(中壓Hg燈，200 mW/cm2 ，在室溫下歷時60 s)。在周圍溫度下使用橢偏儀(M2000光譜型橢偏儀)量測膜之光學特性。
聚合後膜之同軸延遲對波長展示於圖14中。膜之同軸光學色散R450/R550為0.987。
膜之延遲概況展示於圖15中。延遲概況指示該膜具有O-板之特徵。
實例6
以2000 rpm將實例5之混合物9旋塗於潔淨未經摩擦之玻璃(亦即，無配向層)上。接著將膜曝露於UV照射(中壓Hg燈，200 mW/cm2 ，在室溫下歷時60 s)。在周圍溫度下使用橢偏儀(M2000光譜型橢偏儀)量測膜之光學特性。
聚合後膜之40度視角處延遲對波長展示於圖16中。
膜之延遲概況展示於圖17中。該延遲概況類似於實例4之膜之延遲概況。
實例7
製備具有下列組成之混合物10：
將上述混合物溶解於甲苯與環己酮(7:3比率)之混合物中使得溶液之固體含量為40重量/重量%。經0.2微米PTFE過濾器過濾溶液且藉由以3000 rpm旋塗在潔淨玻璃上製備膜。使該膜在40℃下退火30 s。退火後，在氮氣下於40℃下使用EFOS燈(200 mW/cm2 )365 nm過濾器使膜聚合60 s。使用橢偏儀量測聚合膜之延遲。發現該膜具有具以下延遲概況之垂直定向。藉由量測450 nm下及550 nm下之延遲，發現40℃下混合物之色散為1.027，其顯著低於無化合物2之相同混合物之色散，由此證實化合物2可降低RM混合物之色散。發現以混合物10製備但無化合物2之膜的色 散為1.043。膜之延遲概況展示於圖18中。其中，線(a)為451.6 nm下膜之概況，線(b)為550 nm下之概況且線(c)為652 nm下之概況。
1‧‧‧液晶原棒狀基團
2‧‧‧橋接基團
3‧‧‧非可聚合端基
圖1展示包含先前技術之聚合膜之雙折射層的雙折射率對波長曲線。
圖2展示具有低延遲色散或負延遲色散之模型化分子的折射率對波長曲線，其顯示no 色散增加及ne 色散減少。
圖3a及圖3b示意性地描繪根據本發明之客體化合物。
圖4a及圖4b分別展示具有負色散(4a)及正色散(4b)之化合物之雙折射率對波長曲線。
圖5展示根據本發明之實例1之膜的光學延遲對波長曲線。
圖6展示根據本發明之實例2之膜的光學延遲對波長曲線。
圖7展示根據本發明之實例2之膜的光學延遲對視角曲線。
圖8展示聚合前根據本發明之實例3之膜的光學延遲對波長曲線。
圖9展示聚合後根據本發明之實例3之膜的光學延遲對波長曲線。
圖10展示聚合後根據本發明之實例3之膜的光學延遲對視角曲線。
圖11展示聚合前根據本發明之實例4之膜的光學延遲對 波長曲線。
圖12展示聚合後根據本發明之實例4之膜的光學延遲對波長曲線。
圖13展示聚合後根據本發明之實例4之膜的光學延遲對視角曲線。
圖14展示根據本發明之實例5之膜的光學延遲對波長曲線。
圖15展示根據本發明之實例5之膜的光學延遲對視角曲線。
圖16展示根據本發明之實例6之膜的光學延遲對波長曲線。
圖17展示根據本發明之實例6之膜的光學延遲對視角曲線。
圖18展示根據本發明之實例7之膜的光學延遲對視角曲線。
1‧‧‧液晶原棒狀基團
2‧‧‧橋接基團
3‧‧‧非可聚合端基

Claims (18)

  1. 一種R450 /R550 <1之雙折射層，其中R450 為在450nm波長下之光學同軸延遲且R550 為在550nm波長下之光學同軸延遲，該層包含作為客體組份之一或多種如式I之非可聚合化合物： 其中：U1,2 係彼此獨立地選自： 包括其鏡像，其中該等環U1 及U2 各自經由軸鍵與基團-(B)q -鍵結，且此等環中之一或兩個非相鄰CH2 基團視情況經O及/或S置換，且該等環U1 及U2 視情況經一或多個基團L取代；L 係選自F、Cl、Br、I、-CN、-NO2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NR0 R00 、-C(=O)X、-C(=O)OR0 、-C(=O)R0 、-NR0 R00 、-OH、-SF5 、視情況經取代之矽烷基、具有1至 12個C原子之芳基或雜芳基，及具有1至12個C原子之直鏈或支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中一或多個H原子視情況經F或Cl置換；X為鹵素；Q1,2 彼此獨立地為CH或SiH；Q3 為C或Si；B 在每次出現時彼此獨立地為-C≡C-、-CY1 =CY2 -或視情況經取代之芳族基團或雜芳族基團；Y1,2 彼此獨立地為H、F、Cl、CN或R0 ；q 為1至10之整數；A1-4 係彼此獨立地選自非芳族碳環或雜環基團及芳族基團或雜芳族基團，其視情況經一或多個基團R5 取代，且其中-(A1 -Z1 )m -U1 -(Z2 -A2 )n -及-(A3 -Z3 )o -U2 -(Z4 -A4 )p -中之每一者不含有比非芳族基團更多之芳族基團；Z1-4 彼此獨立地為-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR0 -、-OCH2 -、-CH2 O-、-SCH2 -、-CH2 S-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 S-、-SCF2 -、-CH2 CH2 -、-(CH2 )3 -、-(CH2 )4 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CH-、-CY1 =CY2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0 -、-C≡C-、-CH=CH-COO- 、-OCO-CH=CH-、CR0 R00 或單鍵；R0 、R00 彼此獨立地為H或具有1至12個C原子之烷基；m及n 彼此獨立地為0、1、2、3或4；o及p 彼此獨立地為0、1、2、3或4；R1-5 彼此獨立地為選自下列基團之相同或不同基團：H、鹵素、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NR0 R00 、-C(=O)R0 、-NH2 、-NR0 R00 、-SH、-SR0 、-SO3 H、-SO2 R0 、-OH、-NO2 、-CF3 、-SF5 、視情況經取代之矽烷基、或視情況經取代且視情況包含一或多個雜原子之具有1至40個C原子之碳基或烴基，且其中一或多個H原子視情況經D原子置換，及進一步包含作為主體組份之一或多個液晶原或液晶化合物。
  2. 如請求項1之雙折射層，其中q為1、2、3、4、5或6。
  3. 如請求項1或2之雙折射層，其中-(B)q -係選自-C≡C-、-C≡C-C≡C-、-C≡C-C≡C-C≡C-、-C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-、 其中r為0、1、2、3或4且L係選自F、Cl、Br、I、-CN、-NO2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NR0 R00 、-C(=O)X、-C(=O)OR0 、-C(=O)R0 、-NR0 R00 、-OH、-SF5 ，視情況經取代之矽烷基，具有1至12個C原子之芳基，及具有1至12個C原子之直鏈或支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中一或多個H原子視情況經F或Cl置換，其中R0 及R00 係如請求項1所定義且X為鹵素。
  4. 如請求項1或2之雙折射層，其中U1 及U2 係選自： 其中R5 係如式I化合物中之定義。
  5. 如請求項1或2之雙折射層，其中A1-4 係選自視情況經一或多個基團L取代之反-1,4-伸環己基及1,4-伸苯基。
  6. 如請求項1或2之雙折射層，其中基團(A1 -Z1 )m -U1 -(Z2 -A2 )n 及(A3 -Z3 )o -U2 -(Z4 -A4 )p 不包含一個以上之不飽和環或芳環。
  7. 如請求項1或2之雙折射層，其中式I中之Z1-4 係選自-COO-、-OCO-及單鍵。
  8. 如請求項1或2之雙折射層，其中該一或多個式I化合物係選自下列子式： 其中R1-5 、A1-4 、Z1-4 、B、m、n、o、p及q具有如式I化合物中之定義。
  9. 如請求項1或2之雙折射層，其中該一或多個式I化合物係選自下列子式： 其中Z在每次出現時彼此獨立地具有如式I化合物中之Z1 之含義中之一者，且R在每次出現時彼此獨立地具有如式I化合物中之R1 之含義中之一者，且該等液晶原基團中之苯環視情況經一或多個如式I化合物中之定義之基團L取代，且r為0、1、2、3或4。
  10. 一種LC介質，其包含一或多種如請求項1至9中任一項所定義之化合物及一或多種視情況為液晶原或液晶之化合物。
  11. 一種可聚合LC介質，其包含一或多種如請求項1至9中任一項所定義之化合物及一或多種可聚合且視情況為液晶原或液晶之化合物。
  12. 如請求項11之可聚合LC介質，其包含一或多種可聚合化合物，其係選自： 其中P0 在多次出現之狀況下彼此獨立地為丙烯基、甲基丙烯基、氧雜環丁烷、環氧基、乙烯基、乙 烯氧基、丙烯基醚或苯乙烯基，A0 及B0 在多次出現之狀況下彼此獨立地為視情況經1個、2個、3個或4個基團L取代之1,4-伸苯基，或反1,4-伸環己基，Z0 在多次出現之狀況下彼此獨立地為-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-C≡C-、-CH=CH-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或單鍵，R0 為具有一或多個C原子之視情況經氟化之烷基、烷氧基、硫烷基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，或為Y0 或P0 -(CH2 )y -(O)z -，Y0 為F、Cl、CN、NO2 、OCH3 、OCN、SCN、SF5 ，具有1至4個C原子之視情況經氟化之烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，或具有1至4個C原子之經單氟化、寡氟化或聚氟化之烷基或烷氧基，R01,02 彼此獨立地為H、R0 或Y0 ，R* 為具有4個或4個以上C原子之對掌性烷基或烷氧基，Ch 為選自膽甾醇基、雌二醇或類萜基團之對掌性基團，L 在多次出現之狀況下彼此獨立地為H、F、Cl、CN，或具有1至5個C原子之視情況經鹵化之烷 基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，r 為0、1、2、3或4，t 在多次出現之狀況下彼此獨立地為0、1、2或3，u及v 彼此獨立地為0、1或2，w 為0或1，x及y 彼此獨立地為0或1至12之相同或不同整數，z 為0或1，若相鄰x或y為0，則z為0，且其中苯環及萘環可另外經一或多個相同或不同基團L取代。
  13. 如請求項11之之可聚合LC介質，其包含一或多種可聚合化合物，其係選自： 其中P0 在多次出現之狀況下彼此獨立地為丙烯基、甲基丙烯基、氧雜環丁烷、環氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯基醚或苯乙烯基，R0 為具有一或多個C原子之視情況經氟化之烷基、烷氧基、硫烷基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，或為Y0 或P-(CH2 )y -(O)z -， P 為可聚合基團，Y0 為F、Cl、CN、NO2 、OCH3 、OCN、SCN、SF5 ，具有1至4個C原子之視情況經氟化之烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，或具有1至4個C原子之經單氟化、寡氟化或聚氟化之烷基或烷氧基，x及y 彼此獨立地為0或1至12之相同或不同整數，z 為0或1，若相鄰x或y為0，則z為0，且其中苯環及萘環可另外經一或多個相同或不同基團L取代，L 在多次出現之狀況下彼此獨立地為H、F、Cl、CN，或具有1至5個C原子之視情況經鹵化之烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基。
  14. 如請求項11之之可聚合LC介質，其包含一或多種可聚合化合物，其係選自：
  15. 一種各向異性聚合物，其可藉由使在定向狀態中處於其LC相中之呈薄膜形式之如請求項11至14中任一項之之LC介質聚合而獲得。
  16. 一種如請求項1至15中任一項之層、化合物、LC介質或聚合物之用途，其係用於一光學、電子或電光學裝置或其組件中。
  17. 電子或電光學裝置或其組件，其包含如請求項1至15中任一項之層、化合物、LC介質或聚合物。
  18. 如請求項17之裝置或組件，其特徵在於其係選自電光學顯示器、LCD、光學膜、偏振器、補償器、光束分光器、反射膜、配向層、濾色器、全像元件、熱燙印箔、彩色影像、裝飾或安全標誌、LC顏料、黏著劑、非線性光學(NLO)裝置、光學資訊儲存裝置、電子裝置、有機半導體、有機場效電晶體(OFET)、積體電路(IC)、薄膜電晶體(TFT)、射頻識別(RFID)標籤、有機發光二極體(OLED)、有機發光電晶體(OLET)、電致發光顯示器、有機光伏打(OPV)裝置、有機太陽能電池(O-SC)、有機雷射二極體(O-laser)、有機積體電路(O-IC)、照明裝置、感測器裝置、電極材料、光導體、光偵測器、電子照相記錄裝置、電容器、電荷注入層、肖特基二極體 (Schottky diode)、平坦化層、抗靜電膜、導電基板、導電圖案、光導體、電子照相應用、電子照相記錄、有機記憶體裝置、生物感測器、生物晶片。
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