TWI547474B

TWI547474B - 液晶化合物及液晶介質

Info

Publication number: TWI547474B
Application number: TW100113267A
Authority: TW
Inventors: 艾西爾簡森; 哈莫德函梭; 瑪格札塔瑞里奇
Original assignee: 馬克專利公司
Priority date: 2010-04-17
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2016-09-01
Also published as: DE102011015813A1; US20110253935A1; JP5808565B2; TW201202184A; EP2377909B1; JP2011225566A; US8551359B2; EP2377909A1; CN102329198A; KR101838749B1; CN102329198B; KR20110116092A

Description

液晶化合物及液晶介質

本發明係關於液晶化合物，其具有兩個氟化聯苯單元、末端三氟甲基或三氟甲氧基及介於此兩個氟化聯苯單元之間之-CF₂O-橋。本發明亦關於藉由其製備之液晶介質及關於包含該等介質之液晶顯示裝置(LC顯示器)。

為了顯示資訊，已將液晶介質使用於LC顯示器中一段時間。例如在說明書DE 10353658 A1及EP 1454975 A2中，已提出將具有4個環及1個-CF₂O-橋之高度極性化合物用於顯示裝置。說明書US 2009/0059157 A1揭示以光學各向同性藍相操作之LC顯示器。

除了熟習此項相關技術者習知之具有向列型液晶之顯示器之外，基於具有藍相之介質之應用亦日益發展。其等之特徵在於特別短的回應時間。在其中利用液晶藍相之電光效應之顯示器應用中，參數Δε及Δn係特別至關重要的。

此等相中快速切換操作之基礎為所謂之克爾(Kerr)效應。克爾效應為因外部電場導致之光學透明及各向同性材料之雙折射率變化。雙折射率變化係由以下等式給出：

Δn_誘導=λ‧K‧E²

其中Δn_誘導為誘導雙折射率，K為克爾常數，及E為施加電場。λ表示波長。觀察到藍相中之材料具有異常高的克爾常數。

Kikuchi等人描述克爾常數與LC材料性質之相依性[H. Kikuchi等人，Appl. Phys. Lett. 2008,92,043119]。因此，克爾常數係與液晶介質之雙折射率及介電各向異性之乘積成比例：

K~Δn‧Δε

對於快速切換過程及低切換電壓，需求具有高克爾常數值及因此高Δn‧Δε乘積值之材料。

說明書JP 2003261478 A、EP 1046693 A1及JP 2002327175 A揭示包含兩個經式-CF₂-O-之橋基連接之視需要經氟化聯苯基之LC組分之結構式。此等結構式在各情況下係經非極性基(例如烷基)及極性基(例如F、OCF₃、CF₃、Cl等)於相對末端位置處取代。該等文獻並未揭示任何根據本發明之化合物，因其等之氟化位置及/或末端極性取代基之性質不同。此外，未揭示得到關於其對液晶介質適用性之結果之類似化合物之物理數據。

本發明之一目標係提供具有適用於液晶介質之優異性質之化合物。特定言之，其等應適用於使用具有聚合物穩定藍相之介質之顯示器中。本文需求可快速切換，具有良好的電壓保持率(VHR)，需要用於切換過程(V_op)之低電壓，具有高澄清點，顯示低滯後性，具有低記憶效應且對光及熱之曝露係穩定的材料。此外，個別化合物應具有於向列型LC介質中之適當溶解度或其本身具有寬向列相範圍。

本發明之另一目標係提供基本上不含酯化合物或腈之液晶介質，以增加混合物之電阻及其長期穩定性。迄今已知用於在光學各向同性藍相中操作之液晶介質有時仍包含欲藉由具有類似物理性質及更顯著穩定性之化合物取代之(例如)下式化合物

其中n=3至5。

此目標係依據本發明藉由通式I化合物實現。令人驚訝地，亦已發現可藉由根據本發明之化合物得到具有合適向列相範圍、高介電各向異性Δε及高Δn之液晶介質，其不具有先前技術材料之缺點或至少僅具有程度明顯降低之缺點。大體上相同之要求係由用於純向列型顯示器之高極性物質達成。

本發明係關於式I化合物

其中

L¹　表示H或F，較佳表示H，

R¹　表示具有1至15個C原子之未經取代之烷基，其中，該基團中之一或多個CH₂基另外可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子彼此不直接相連的方式置換，

及

R²　表示CF₃或OCF₃，較佳表示CF₃。

根據本發明之化合物具有相對高的澄清點、極高的介電各向異性(Δε)、高光學各向異性(Δn)及低旋轉黏度。其等單獨或與其他液晶原組分混合具有介於寬溫度範圍內之向列相。此等性質使其等適用於(例如)用於TN-TFT、IPS、FFS、「藍相」、HT-VA等類型之顯示器之液晶介質中，特徵在於具有正介電各向異性之介質，此點為熟習此項相關技術者習知。其等特別適用於藍相區域中之介質。

基團R¹較佳表示具有1至15個C原子之烷基，其中，該基團中之一或多個CH₂基另外可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子彼此不直接相連的方式置換。R¹特佳表示未經取代之烷基、烯基或烷氧基，特定言之表示烷基，且極特佳表示具有1至12個C原子之直鏈烷基。

因此，本發明之例示性較佳實施例尤其為以下結構：

其中R¹係如以上定義，較佳為式-C_nH_2n+1之直鏈烷基，其中n=1、2、3、4、5、6或7，特定言之為3。

式I化合物宜可依據以下例示性合成法(反應圖1至3)製備：

化合物I特佳係藉由構築嵌段2與酸1之鈀增進交叉偶聯反應(Suzuki偶聯)製備。

亦可互換親電子劑及親核劑之作用(反應圖2)。酸酯4或對應的酸則為較佳之起始化合物。使其等與合適之親電子劑3反應，其中X較佳為Br、I或三氟甲磺酸酯(OTf)。

可類似於熟習此項相關技術者悉知且描述於諸如(例如)Houben-Weyl，Methoden der organischen Chemie[有機化學方法]，Thieme-Verlag，Stuttgart之有機化學標準文獻中之方法製備所需之起始物質。

起始物質2及4係如反應圖3所示來合成。

首先，由對應的溴化物5製備　酸酯6。此係使用雙(嚬哪醇根基)二硼(Pin₂B₂)藉由鈀增進的硼基化反應來進行。然後使該等化合物偶聯至4-溴-2-氟苯酚7(Suzuki偶聯)。在鹼存在下使苯酚8與二噻環己烷基鎓鹽9反應，且使各別加成物直接經過氧化脫硫[P. Kirsch,M. Bremer,A. Taugerbeck,T. Wallmichrath,Angew. Chem. Int. Ed. 2001,40,1480-1484]。如此得到化合物2。使用雙(嚬哪醇根基)二硼(Pin₂B₂)進行鈀增進的硼基化反應則得到化合物4。

因此，本發明亦包括一種製備式I化合物之方法，其包括在合適之過渡金屬觸媒存在下使式A及B之兩種起始物質反應之反應步驟：

其中R¹、R²及L¹係如式I之定義，且X¹或X²表示-B(OH)₂、酸酯或酸鹽，及另一基團表示Cl、Br、I或-O(SO₂)CF₃。較佳之過渡金屬為鈀。

根據本發明之液晶介質包含一或多種式I化合物及視需要之至少一種其他較佳的液晶原化合物。因此，液晶介質較佳包含兩或更多種化合物。較佳之介質包含較佳之式I化合物。

根據本發明之液晶介質較佳具有正介電各向異性。其等可以使其等具有聯合高光學各向異性之極高介電各向異性的方式設計。

用於根據本發明之液晶介質之較佳之其他化合物係選自式II及III之化合物：

其中

R¹　在各情況下彼此獨立地表示具有1至15個C原子之未經取代之烷基，其中，該基團中之一或多個CH₂基另外可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子彼此不直接相連的方式置換，較佳為具有2至7個C原子之直鏈烷基，

A²、A³，彼此獨立地表示

Z²、Z³，彼此獨立地表示單鍵、CF₂O、CH₂CH₂、CF₂CH₂、CF₂CF₂、CFHCFH、CFHCH₂、(CO)O、CH₂O、C≡C、CH=CH、CF=CH、CF=CF，其中不對稱鍵結單元(例如CF₂O)可取向於兩種可能的方向上，

X¹　表示F、Cl、CN或具有1至3個C原子之烷基、烯基、烯氧基、烷基烷氧基或烷氧基，其係經F單-或多取代，及L¹至L⁴　表示H或F。

液晶介質較佳包含10至50重量%之式I化合物。在總含量超過10%之情況，較佳使用兩或更多種具有不同基團R¹鏈長之式I化合物。

液晶介質較佳包含20至40重量%之式II化合物。若存在，較佳使用不超過20重量%含量之式III化合物。若存在，殘餘之其他化合物係選自其他具有高介電各向異性、高光學各向異性及較佳高澄清點之化合物。

具有不相稱之高介電各向異性之液晶介質可藉由較佳補充式II及III化合物之高含量式I化合物實現。

較佳之式II化合物為式IIa之彼等：

其中R¹及L¹係如式II定義。

較佳之式III化合物為式IIIa或IIIb之彼等：

其中R¹係如式III定義。

本發明進一步關於一種以式I化合物於液晶介質或電光顯示器，較佳於具有光學各向同性液晶相(較佳具有藍相)之介質及顯示器上之用途。較佳地，此相係經較佳藉由聚合對應單體形成於液晶介質中之聚合物穩定。一般，使該介質之單體內容物於使其呈藍相形式之溫度下聚合。此相之穩定性範圍因此變寬。藍相中聚合物穩定介質之迄今可獲得性質之顯著改良係與根據本發明之化合物及介質相關。

液晶介質可另外包含其他添加劑，諸如穩定劑、對掌性摻雜劑及奈米微粒。所添加之個別化合物係以較佳0.1至6%之濃度使用。所用個別化合物之濃度在各情況下較佳係介於0.1%至3%之範圍內。然而，液晶混合物中其他成分(即液晶或液晶原化合物及視需要之聚合組分)之濃度數據係在不考慮該等添加劑之濃度下出示。

液晶介質較佳包含0.01至10重量%之光學活性對掌性摻雜劑。此點支援液晶藍相之形成。對於藍相，較佳使用一般在2至5重量%範圍內之具有高HTP(「螺旋扭轉力」)之對掌性摻雜劑。

根據本發明之介質較佳包含一或多種可聚合化合物(單體)或係經由此獲得之聚合物穩定，其中此聚合較佳係在藍相中實施。

液晶介質較佳包含0至10重量%，尤其0.01至5重量%及特佳0.1至3重量%之穩定劑。該介質較佳包含一或多種選自2,6-二-第三丁基苯酚、2,2,6,6-四甲基哌啶或2-苯并三唑-2-基苯酚之穩定劑。熟習此項相關技術者悉知該等助劑且可例如以光穩定劑於市面獲得。

因此，本發明之一實施例亦為一種製備液晶介質之方法，其特徵在於將一或多種式I化合物與一或多種較佳選自式II及III之液晶化合物，視需要與一或多種其他化合物及視需要與一或多種添加劑混合。視情況隨後使液晶介質之可聚合成分聚合。

本發明進一步關於一種以根據本發明之化合物或介質用於電光裝置(較佳液晶顯示器)之用途，及關於該等裝置本身。較佳地，該等顯示器至少部分係在較佳為聚合物穩定藍相之藍相區域中操作。或者，介質及顯示器亦較佳在向列相中操作。

根據本發明之聚合物穩定裝置較佳係藉由使裝置本身(即光電電池)之介質中之可聚合成分進行聚合而製造。

根據本發明之電光顯示裝置之結構較佳係由包括封閉液晶介質之兩塊彼此相對之基板之單元及裝置於該單元中之電極組成。該等電極較佳係以使其等可產生具有與液晶介質中之該等基板平行(或與光軸垂直)排列之分量之電場的方式設計。較佳將該等電極施加至該等基板中之一者成為梳狀電極(交叉指形電極)。較佳地，一或兩塊基板為透明。對於於藍相中操作之顯示器，光學各向同性介質藉由施加電壓而成為雙折射。光學切換操作係藉由經相對配置之偏振片共同實現。

在本申請案中，術語介電正性描述其中Δε>3.0之化合物或組分，介電中性描述其中-1.5Δε3.0之化合物或組分，及介電負性描述其中Δε<-1.5之化合物或組分。各別化合物之介電各向異性係由各個別化合物於向列型主體混合物中之10%溶液之結果測定。若各別化合物於主體混合物中之溶解度小於10%，則將濃度減小至5%。在具有垂直配向之單元以及具有平行配向之單元中測定測試混合物之電容。兩種單元類型情況中之單元厚度均為約20 μm。施加電壓為具有1 kHz頻率及一般0.5 V至1.0 V有效值之矩形波，然總是經選定以使其低於各別測試混合物之電容臨限。

用於介電正性化合物之主體混合物為混合物ZLI-4792及用於介電中性及介電負性化合物之主體混合物為混合物ZLI-3086，兩者均獲自Merck KGaA,Germany。該等化合物之介電常數之絕對值係由當添加相關化合物時主體混合物之各別值的變化測得。將該等值外插至100%之相關化合物濃度。

如此測定於20℃之測定溫度下具有向列相之組分及液晶介質，其他者皆係如化合物般處理。

除非另外明文指出，否則本申請案中出示之參數範圍皆包括極限值。

在本申請案中，除非另外明文指出，否則應用以下條件及定義。所有濃度係以重量%表示且在各情況下係關於整體混合物。所有溫度，諸如(例如)，液晶之熔點T(C,N)或T(C,S)、自層列相(S)至向列相(N)的轉變T(S,N)及澄清點T(N,I)，係以攝氏度表示。所有溫度差係以差度表示。除非另外指明，否則液晶之所有典型物理性質係根據「Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals」,status Nov. 1997,Merck KGaA,Germany測定，且針對20℃溫度顯示。光學各向異性(Δn)係在589.3 nm之波長下測定。Δε係定義為(ε∥-ε_⊥)，而ε_平均為(ε∥+2ε_⊥)/3。

臨限電壓及所有其他電光性質係使用Merck KGaA,Germany製造之測試單元測定。用於測定Δε之該等測試單元具有約20 μm之層厚度。電極為具有1.13 cm²面積及保護環之圓形ITO電極。配向層針對垂直配向(ε∥)為購自Nissan Chemicals,Japan之SE-1211及針對平行配向(ε_⊥)為購自Japan Synthetic Rubber,Japan之聚醯亞胺AL-1054。電容值係使用Solatron 1260頻率回應分析器採用電壓為0.3 V_rms之正弦波測得。電光測量中所使用之光為白光。本文使用具有購自Autronic-Melchers,Germany之DMS儀器之設置。特徵電壓係藉由垂直觀察測定。臨限電壓(V₁₀)、「中灰色電壓」(V₅₀)及飽和電壓(V₉₀)分別係針對10%、50%及90%之相對對比度測定。

垂直及平行於液晶指向矢之性質的分量值係藉由使液晶於磁場中配向而獲得。就此目的，使用永久磁體之磁場。磁場強度為0.35特斯拉(tesla)。相應設置磁體之配向，然後相應地旋轉90°。

在本申請案中，除非另外明文指出，否則術語化合物係指一種化合物及複數種化合物。

術語「烷基」較佳包括具有1至15個碳原子之直鏈及支鏈烷基，特定言之係直鏈基團甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及庚基。具有2至10個碳原子之基團一般為較佳。

術語「烯基」較佳包括具有2至15個碳原子之直鏈及支鏈烯基，特定言之係直鏈基團。特佳的烯基為C₂-至C₇-1E-烯基、C₄-至C₇-3E-烯基、C₅-至C₇-4-烯基、C₆-至C₇-5-烯基及C₇-6-烯基，特定言之係C₂-至C₇-1E-烯基、C₄-至C₇-3E-烯基及C₅-至C₇-4-烯基。更佳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-庚烯基及其類似物。具有5個碳原子以下之基團一般為較佳。

術語「烷氧基」較佳包括式C_nH_2n+1-O-之直鏈基團，其中n表示1至10。n較佳為1至6。較佳之烷氧基為(例如)甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基。

術語「氧雜烷基」或「烷氧基烷基」較佳包括式C_nH_2n+1-O-(CH₂)_m之直鏈基團，其中n及m各彼此獨立地表示1至10。較佳地，n為1及m為1至6。

術語「氟化烷基」較佳包括單-或多氟化基團。包括全氟化基團。特佳為CF₃、CH₂CF₃、CH₂CHF₂、CHF₂、CH₂F、CHFCF₃及CF₂CHFCF₃。

術語「氟化烷氧基」較佳包括單-或多氟化基團。包括全氟化基團。特佳為OCF₃。

根據本發明之液晶介質係由複數種化合物，較佳3至30種，更佳4至20種且極佳4至16種化合物組成。該等化合物係以習知方式混合。一般將以較小量使用之所需量的化合物溶於以較大量使用的化合物中。若溫度係高於以較高濃度使用之化合物的澄清點，則特別容易觀察到溶解過程之完成。然而，亦可以其他習知方式製備介質，例如使用所謂之預混物，其可為(例如)化合物之同系或共熔混合物，或使用所謂之「多瓶」系統，其組分本身為即可用型混合物。

在本申請案中，除非另外明文指出，否則術語之複數形式係指單數形式及複數形式兩者，反之亦然。

根據說明之本發明之實施例及變體之其他組合亦可由申請專利範圍得到。

其他縮寫：

THF　四氫呋喃

MTBE　甲基第三丁基醚

SiO₂　用於層析之矽膠

以下實例闡明本發明，但不以任何方式限制本發明。

然而，物理性質使熟習此項相關技術者明瞭可實現何種性質及其等可在何範圍內作修改。特定言之，熟習此項相關技術者因此可充分界定可較佳實現之不同性質之組合。

實例 實例1：4-[二氟(3,5,2'-三氟-4'-丙基聯苯-4-基)甲氧基]-6,3',5'-三氟-4'-三氟甲基聯苯(「GUQGU-3-T」)

如下所述製備根據本發明之化合物4-[二氟(3,5,2'-三氟-4'-丙基聯苯-4-基)甲氧基]-6,3',5'-三氟-4'-三氟甲基聯苯：

首先將2.60 g(14.3 mmol)2-氟-4-丙基苯酸、7.0 g(13.1 mmol)4'-[(4-溴-2,6-二氟苯基)二氟甲氧基]-3,5,2'-三氟-4-三氟甲基聯苯、0.30 g(0.42 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)及2.80 g(10.1 mmol)八水合偏硼酸鈉之混合物加入40 ml THF/水=3:1中。添加0.02 ml(0.4 mmol)氫氧化肼，繼而使該混合物回流20 h。在冷卻之後，用MTBE稀釋批料，然後用水沖洗該混合物。分離除去有機相，繼而用MTBE萃取水相。用水洗滌合併之有機相。使用硫酸鈉乾燥溶液並濃縮至乾。藉由管柱層析(SiO₂，正庚烷)純化殘餘物。藉由自乙醇及正庚烷再結晶進行進一步的純化，得到4-[二氟(3,5,2'-三氟-4'-丙基聯苯-4-基)甲氧基]-6,3',5'-三氟-4'-三氟甲基聯苯之無色固體。

C 80 N 95 I

cl.p.=51℃

Δε=43.7

Δn=0.172

γ₁=643 mPa‧s

Δε‧Δn=7.5

¹ H-NMR(300 MHz,CHCl₃):δ=7.46-7.39(m,1H,H_芳族),7.37-7.31(m,1H,H_芳族),7.25-7.16(m,6H,H_芳族),7.09-6.99(m,2H,H_芳族),2.64(t,2H,J=7.9 Hz,-CH ₂CH₂CH₃),1.75-1.62(m,2H,-CH₂ CH ₂CH₃),0.98(t,3H,J=7.3 Hz,-CH₂CH₂ CH ₃)。¹⁹ F-NMR(282 MHz,CHCl₃):δ=-56.3(t,3F,J=21.9 Hz,-CF₃),-61.0(t,2F,J=25.9 Hz,-OCF₂-),-110.4至-110.9(m,4F,F_芳族),-113.5至-113.6(m,1F,F_芳族),-117.8(dd,1F,J=12.3 Hz,J=8.3 Hz,F_芳族)。

MS(EI): m/e(%)=590(1,M⁺),571(3,[M-F]⁺),299(100)。類似於實例1獲得實例化合物2至5。各情況下之光譜數據(NMR,MS)係與結構對應。

實例6：4-[二氟-(3,5,2'-三氟-4'-丁氧基聯苯-4-基)甲氧基]-6,3',5'-三氟-4'-三氟甲基聯苯(「GUQGU-4O-T」)

如下所述製備根據本發明之化合物4-[二氟(3,5,2'-三氟-4'-丁氧基聯苯-4-基)甲氧基]-6,3',5'-三氟-4'-三氟甲基聯苯：

首先將4.55 g(18.4 mmol) 4-丁氧基-2-氟溴苯、9.10 g(15.7 mmol) 2-{4-[二氟-(2,3',5'-三氟-4'-三氟甲基聯苯-4-基氧基)甲基]-3,5-二氟苯基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼、0.36 g(0.50 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)及3.35 g(12.0 mmol)八水合偏硼酸鈉之混合物加入60 ml THF/水=4:1中。添加0.024 ml(0.5 mmol)氫氧化肼，繼而使該混合物回流19 h。在冷卻之後，用MTBE稀釋批料，繼而用水洗滌該混合物。分離除去有機相，繼而用MTBE萃取水相。用水洗滌合併之有機相。使用硫酸鈉乾燥溶液並濃縮至乾。藉由管柱層析(SiO₂，正庚烷：甲苯=9:1→3:1)純化殘餘物。藉由自乙醇及正庚烷再結晶進行進一步的純化，得到4-[二氟(3,5,2'-三氟-4'-丁氧基聯苯-4-基)甲氧基]-6,3',5'-三氟-4'-三氟甲基聯苯之無色固體。

C 68 SmA 95 N 126 I

cl.p.=84℃

Δε=41.7

Δn=0.179

Δε‧Δn=7.5

¹ H-NMR(300 MHz,CHCl₃):δ=7.45-7.30(m,2H,H_芳族),7.25-7.13(m,6H,H_芳族),6.79(dd,1H,J=12.8 Hz,J=2.4 Hz,H_芳族),6.71(dd,1H,J=8.5 Hz,J=2.4 Hz,H_芳族),4.00(t,2H,J=6.3 Hz,-OCH ₂(CH₂)₂CH₃),1.85-1.74(m,2H,-OCH₂(CH ₂)₂CH₃),1.57-1.45(m,2H,-OCH₂(CH ₂)₂CH₃),0.99(t,3H,J=7.3 Hz,-OCH₂(CH₂)₂ CH ₃)。

¹⁹ F-NMR(282 MHz,CHCl₃):δ=-56.3(t,3F,J=22.1 Hz,-CF₃),-61.0(t,2F,J=25.9 Hz,-OCF₂-),-110.4至-110.7(m,2F,F_芳族),-110.9至-111.1(m,2F,F_芳族),-113.5至-113.6(m,1F,F_芳族),-114.5(dd,1F,J=12.8 Hz,J=8.8 Hz,F_芳族)。MS(EI): m/e(%)=620(2,M⁺),601(1,[M-F]⁺),329(100)。

混合物實例

使用以下縮寫來描述液晶基礎混合物(主體)之組分。指數n採用1至9之值。該等化合物適用於製備根據本發明之液晶介質。

較佳使用以下單體：

RM220具有相序C 82.5 N 97 I。

RM257具有相序C 66 N 127 I。

較佳使用以下添加劑

(DP：對掌性摻雜劑，IN：聚合引發劑)：

熟習此項相關技術者悉知LC混合物之其他對掌性摻雜劑及聚合引發劑且明文示於本文中。

於聚合之前如所述定性介質。隨後藉由於藍相中照射一次(180 s)使RM組分聚合，然後再次定性所得介質。

聚合之闡述

在樣品聚合之前，於具有厚度為約10 μm及面積為2×2.5 cm之測試單元中確定介質之相性質。於75℃之溫度下，藉由毛細作用進行充填。於具有加熱台之偏光顯微鏡下以1℃/min之加熱速率測定未聚合之介質。藉由使用具有有效功率為約1.5 mW/cm²之UV燈(Hnle,Bluepoint 2.1,365 nm干涉濾光器)照射180秒來進行介質之聚合。此聚合係直接在電光測試單元中進行。此聚合最初係於使介質呈藍相I(BP-1)之溫度下進行。此聚合係以逐漸導致完全聚合之複數個分步驟進行。於聚合期間，藍相之溫度範圍一般會發生變化。因此，在各分步驟間以使介質仍呈藍相的方式採用溫度。實務上，此可藉由在各次約5 s或更長時間之照射操作之後於偏光顯微鏡下觀察樣品而進行。若樣品變得較暗，則此指示轉變成各向同性相。相應地降低下一分步驟之溫度。實現最大穩定度之總照射時間在指示照射功率下一般為180 s。可根據最佳照射/溫度程式進行進一步聚合。或者，聚合亦可以單一照射步驟進行，特定言之，若在聚合之前已存在不充分寬之藍相。

電光定性

在藍相之上述聚合及穩定之後，測定藍相之相寬度。隨後於此範圍內，及若需要亦於此範圍外之不同溫度下進行電光定性。

將所用測試單元安裝於單元表面具有交叉指形電極之一面上。一般，單元間隙、電極間距及電極寬度各為1至10微米且較佳具有相同尺寸。以下將此均勻尺寸稱為間隙寬度。由電極覆蓋之面積為約0.4 cm²。該等測試單元不具有配向層。關於電光定性，將單元設置於交叉偏光濾光片之間，其中電極之縱向與該偏光濾光片之軸成45℃角。測量係採用與單元平面成直角之DMS301(Autronic-Melchers)或藉由偏光顯微鏡上之高靈敏照相機進行。在無電壓狀態下，所述配置得到基本上暗色之影像(定義0%透射)。

首先，於測試單元上測得特徵操作電壓且然後測得回應時間。如下所述，單元電極之操作電壓係以具有交替符號(頻率100 Hz)及可變振幅之矩形電壓形式施加。

將無電壓狀態中之透射定義為0%。當增加操作電壓時測量透射。達到最大值約100%強度定義操作電壓之特徵量，V₁₀₀。同樣地，測定在最大透射之10%下之特徵電壓V₁₀。該等值視情況係於任何情況下於室溫(20℃)下在藍相區域中之不同溫度下測定。

在藍相溫度範圍之下限端，觀察到相對高的特徵操作電壓V₁₀₀。在溫度範圍之上限端(接近澄清點)，V₁₀₀值顯著增加。在最小操作電壓區域中，V₁₀₀一般僅隨溫度緩慢增加。藉由T₁及T₂限定之此溫度範圍稱為可用平坦溫度範圍(FR)。此「平坦範圍」(FR)之寬度為(T₂-T₁)且稱為平面範圍之寬度(WFR)。T₁及T₂之精確值係藉由V₁₀₀/溫度圖中平坦曲線段FR與相鄰陡曲線段之切線的交點測定。

在測量之第二部分中，回應時間係於開及關期間測得(τ_開、τ_關)。回應時間τ_開係藉由於所選定溫度下施加V₁₀₀水平之電壓後達到90%強度所耗費之時間定義。回應時間τ_關係藉由在電壓降至0 V之後自V₁₀₀下之最大強度起始減小90%所耗費之時間定義。亦在藍相區域中之不同溫度下測得回應時間。

關於進一步的定性，可於具有介於0 V至V₁₀₀間之連續變化操作電壓之FR內之溫度下測量透射。當比較增加及減小操作電壓之曲線時，可產生滯後。在0.5‧V₁₀₀下之透射差及在50%透射下之電壓差為(例如)特徵滯後值且分別稱為ΔT₅₀及ΔV₅₀。

關於進一步的特徵量，可測量在通過開關循環之前及之後之無電壓狀態下之透射比。此透射比稱為「記憶效應」。理想狀態之記憶效應值為1.0。1以上的值意指在單元已開及關之後以過量殘餘透射形式存在之特定記憶效應。該值亦係在藍相之工作範圍內(FR)測得。

除非另外指明，否則測量值係於20℃下測得。

混合物實例 混合物實例1(主體混合物)

澄清點：71℃，

Δε‧Δn：39.5。

混合物實例2(主體混合物)

澄清點：76.5℃，

Δε‧Δn：61.3。

混合物實例3(主體混合物)

澄清點：77℃，

Δε‧Δn：53.8。

混合物實例4

一種典型的聚合物可穩定混合物具有示於下表中之組成：

可聚合混合物係以單一照射步驟於約30至50℃之溫度下於藍相溫度範圍之下限端進行聚合(細節參照以上)。

經聚合物穩定之液晶介質於寬廣溫度範圍內呈現藍相。

Claims

　一種式I化合物，其中L¹　表示H或F，R¹　表示具有1至15個C原子之未經取代之烷基，其中，該基團中之一或多個CH₂基另外可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子彼此不直接相連的方式置換，及R²　表示CF₃或OCF₃。
如請求項1之化合物，其特徵在於L¹表示氫原子。
如請求項1或2之化合物，其特徵在於R²表示基團CF₃。
如請求項1之化合物，其特徵在於R¹　表示具有1至15個C原子之烷基，其中，該基團中之一或多個CH₂基另外可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子彼此不直接連接的方式置換。
如請求項1之化合物，其特徵在於R¹表示具有1至12個C原子之直鏈烷基。
如請求項1之化合物，其特徵在於R¹表示具有3個C原子之直鏈烷基。
一種製備如請求項1至6中任一項之式I化合物之方法，其包括在合適之過渡金屬觸媒存在下使式A及B之兩種起始物質反應之反應步驟：其中R¹、R²及L¹係如式I之定義，且X¹或X²表示-B(OH)₂、酸酯或酸鹽，及另一基團表示Cl、Br、I或-O(SO₂)CF₃。
一種液晶介質，其特徵在於其包含一或多種如請求項1至6中任一項之式I化合物。
如請求項8之液晶介質，其特徵在於其額外包含一或多種選自式II及III化合物之化合物：其中R¹，彼此獨立地表示具有1至15個C原子之未經取代之烷基，其中，該基團中之一或多個CH₂基另外可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子彼此不直接相連的方式置換，較佳為具有2至7個C原子之直鏈烷基，A²、A³，彼此獨立地表示 Z²、Z³，彼此獨立地表示單鍵、CF₂O、CH₂CH₂、CF₂CH₂、CF₂CF₂、CFHCFH、CFHCH₂、(CO)O、CH₂O、C≡C、CH=CH、CF=CH、CF=CF，其中不對稱鍵結單元可取向於兩種可能的方向上，X¹　表示F、Cl、CN或具有1至3個C原子之烷基、烯基、烯氧基、烷氧基烷基或烷氧基，其係經F單-或多取代，及L¹至L⁴　表示H或F。
一種如請求項1至6中任一項之式I化合物於液晶介質或電光顯示器中之用途。
一種包含如請求項8或9之液晶介質之電光顯示裝置。
如請求項11之電光顯示裝置，其特徵在於其係完全或部分地在液晶藍相區域中操作。