TWI554595B - 液晶組成物、混合物、高分子／液晶複合材料、以及光元件 - Google Patents

液晶組成物、混合物、高分子／液晶複合材料、以及光元件 Download PDF

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Description

液晶組成物、混合物、高分子/液晶複合材料、以及光元件
本發明是有關於一種作為光元件用的材料而有用的液晶媒體。詳細而言，本發明是有關於一種具有寬廣的液晶相溫度範圍，大的介電常數異向性、折射率異向性的液晶媒體。此外，本發明是有關於一種使用該液晶媒體的光元件。更詳細而言，本發明是有關於一種可於寬廣的溫度範圍內使用、可實現低電壓驅動、且可獲得高速的電光響應的液晶媒體及使用其的光元件。
使用液晶組成物的液晶顯示元件廣泛地用於時鐘、計算器、文字處理機等的顯示器。該些液晶顯示元件是利用液晶化合物的折射率異向性、介電常數異向性等的液晶顯示元件。作為液晶顯示元件中的運作模式，已知主要有利用1片以上的偏光板來進行顯示的相變(Phase Change，PC)模式、扭轉向列(Twisted Nematic，TN)模式、超扭轉向列(Super Twisted Nematic，STN)模式、雙穩態扭轉向列(Bistable Twisted Nematic，BTN)模式、電控雙折射(Electrically Controlled Birefringence，ECB)模式、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend，OCB)模式、共面切換(In-Plane Switching，IPS)模式、垂直配向(Vertical Alignment，VA)模式等。進而，近年來，於光學等向性的液晶相中施加電場，而使電雙折射顯現的模式亦得到廣泛研究(專利文獻1~專利文獻14、非專利文獻1~非專利文獻3)。
進而，提出有利用作為光學等向性的液晶相之一的藍相中的電雙折射的波長可變濾光片、波面控制元件、液晶透鏡、像差修正元件、開口控制元件、光學頭(optical head)裝置等(專利文獻10~專利文獻12)。
基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(Passive Matrix，PM)與主動矩陣(Active Matrix，AM)。PM(Passive Matrix)被分類為靜態(static)與多工(multiplex)等，AM被分類為薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(Metal Insulator Metal，MIM)等。
該些液晶顯示元件含有具有適當的物性的液晶組成物。為了提昇液晶顯示元件的特性，較佳為該液晶組成物具有適當的物性。作為液晶組成物的成分的液晶化合物所需要的一般物性如下。
(1)化學性質穩定及物理性質穩定、(2)具有高透明點(液晶相-等向性相的相轉變溫度)、(3)液晶相(向列相(nematic phase)、膽固醇相(cholesteric phase)、層列相(smectic phase)、藍相(blue phase)等光學等向性的液晶相等)的下限溫度低、(4)與其他液晶化合物的相容性優異、(5)具有適當的大小的介電常數異向性、(6)具有適當的大小的折射率異向性。
尤其，於光學等向性的液晶相中，就降低驅動電壓的觀點而言，較佳為介電常數異向性與折射率異向性均大的 液晶化合物。
若將包含如(1)般化學性質、物理性質穩定的液晶化合物的液晶組成物用於液晶顯示元件，則可提高電壓保持率。
另外，於包含如(2)及(3)般具有高透明點、或低的液晶相下限溫度的液晶化合物的液晶組成物中，可擴大向列相或光學等向性的液晶相的溫度範圍，而可於寬廣的溫度範圍內用作顯示元件。液晶化合物若為單一的化合物，則表現出難以發揮作用的特性，因此通常將其與其他多種液晶化合物混合後製備成液晶組成物來使用。因此，液晶顯示元件中所使用的液晶化合物較佳為如(4)般與其他液晶化合物等的相容性良好。近年來，尤其要求顯示性能，例如對比度(contrast)、顯示容量、響應時間特性等更高的液晶顯示元件。進而，於所使用的液晶材料中要求驅動電壓低的液晶組成物。另外，為了以低電壓對藉由光學等向性的液晶相來驅動的光元件進行驅動，較佳為使用介電常數異向性及折射率異向性大的液晶化合物。
另一方面，含有本案通式(1)的化合物的光學等向性的液晶組成物具有以低電壓來驅動這一特徵。除本案通式(1)以外，進而含有由通式(2)或通式(3)所表示的化合物的組成物亦以低電壓來驅動。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-327966號公報
[專利文獻2]國際公開2005/90520號手冊
[專利文獻3]日本專利特開2005-336477號公報
[專利文獻4]日本專利特開2006-89622號公報
[專利文獻5]日本專利特開2006-299084號公報
[專利文獻6]日本專利特表2006-506477號公報
[專利文獻7]日本專利特表2006-506515號公報
[專利文獻8]國際公開2006/063662號手冊
[專利文獻9]日本專利特開2006-225655號公報
[專利文獻10]日本專利特開2005-157109號公報
[專利文獻11]國際公開2005/80529號手冊
[專利文獻12]日本專利特開2006-127707號公報
[專利文獻13]國際公開1998/023561號手冊
[專利文獻14]國際公開2010/058681號手冊
[非專利文獻]
[非專利文獻1]《自然材料》(Nature Materials),1,64,(2002)
[非專利文獻2]《先進材料》(Adv.Mater.),17,96,(2005)
[非專利文獻3]《資訊顯示學會志》(Journal of the SID),14,551,(2006)
本發明的第一目的在於提供一種液晶媒體，其具有對於熱、光等的穩定性，寬廣的液晶相溫度範圍、大的折射率異向性、大的介電常數異向性，且具有光學等向性的液 晶相。第二目的在於提供含有該液晶媒體、可於寬廣的溫度範圍內使用，且具有短的響應時間、大的對比度及低驅動電壓的各種光元件。
本發明提供如下的液晶媒體(液晶組成物或高分子/液晶複合物)及含有液晶媒體的光元件等。
[1]一種液晶組成物，其特徵在於：包括非手性(achiral)成分T及手性(chiral)劑，且顯現光學等向性的液晶相，上述非手性成分T含有選自由式(1)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為第一成分。
式中，R1為碳數為1~10的烷基，於該烷基中，至少1個-CH2-可由-O-取代，至少1個-(CH2)2-可由-CH=CH-取代；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，於1,4-伸環己基中，至少1個-CH2-可由-O-取代，於1,4-伸環己基中，至少1個-(CH2)2-可由-CH=CH-取代，於1,4-伸苯基中，至少1個-CH=可由-N=取代，於1,4-伸苯基中，至少1個氫可由鹵素取代；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-或-CH=CH-；X1為氟、-CF3、或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；i、j、k、m、n、p及q獨立為0或1；i、j、k、m、n、p及q的和為1、2、3或4。
[2]如第[1]項所述之液晶組成物，其中於如第[1]項所述之式(1)中，i、j、k、m、n、p及q的和為2、3或4。
[3]如第[1]項或第[2]項所述之液晶組成物，其中於如第[1]項所述之式(1)中，q為1。
[4]如第[1]項至第[3]項中任一項所述之液晶組成物，其中於如第[1]項所述之式(1)中，R1為碳數為1~10的直鏈烷基、碳數為1~10的直鏈烯基、或碳數為1~9的直鏈烷氧基；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、或至少1個氫可由氟或氯取代的1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-。
[5]如第[1]項至第[4]項中任一項所述之液晶組成物，其中於如第[1]項所述之式(1)中，R1為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-。
[6]如第[1]項所述之液晶組成物，其中如第[1]項所述之式(1)為選自由下述式(1-1-1)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；Z4獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、或-CH=CH-；X1為氟、-CF3、或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟。
[7]如第[1]項所述之液晶組成物，其中如第[1]項所述之式(1)為選自由下述式(1-2-1)或式(1-2-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1及環A4獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z4及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、或-CH=CH-；X1為氟、-CF3、或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；於式(1-2-1)中，Z4及Z7的至少1個為單鍵；於式(1-2-2)中，Z1及Z7的至少1個為單鍵。
[8]如第[7]項所述之液晶組成物，其中於如第[7]項所述之式(1-2-1)中，Z4及Z7的任一者為-CF2O-，或於式(1-2-2)中，Z1及Z7的任一者為-CF2O-。
[9]如第[1]項所述之液晶組成物，其中如第[1]項所述之式(1)為選自由下述式(1-3-1)、式(1-3-2)或式(1-3-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1、環A2、環A4及環A5獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z4、Z5及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；於式(1-3-1)中，Z4、Z5及Z7中的至少2個為單鍵；於式(1-3-2)中，Z1、Z4及Z7中的至少2個為單鍵；於式(1-3-3)中，Z1、Z2及Z7中的至少2個為單鍵。
[10]如第[9]項所述之液晶組成物，其中於如第[9]項所述之式(1-3-1)中，Z4、Z5及Z7的任一者為-CF2O-，於式(1-3-2)中，Z1、Z4及Z7的任一者為-CF2O-，或於 式(1-3-3)中，Z1、Z2及Z7的任一者為-CF2O-。
[11]如第[1]項所述之液晶組成物，其中如第[1]項所述之式(1)為選自由下述式(1-4-1)、式(1-4-2)、式(1-4-3)、或式(1-4-4)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；於式(1-4-1)中，Z4、Z5、Z6及Z7中的至少3個為單鍵； 於式(1-4-2)中，Z1、Z4、Z5及Z7中的至少3個為單鍵；於式(1-4-3)中，Z1、Z2、Z4及Z7中的至少3個為單鍵；於式(1-4-4)中，Z1、Z2、Z3及Z7中的至少3個為單鍵。
[12]如第[11]項所述之液晶組成物，其中於如第[11]項所述之式(1-4-1)中，Z4、Z5、Z6及Z7的任一者為-CF2O-，於式(1-4-2)中，Z1、Z4、Z5及Z7的任一者為-CF2O-，於式(1-4-3)中，Z1、Z2、Z4及Z7的任一者為-CF2O-，或於式(1-4-4)中，Z1、Z2、Z3及Z7的任一者為-CF2O-。
[13]如第[1]項至第[12]項中任一項所述之液晶組成物，其中基於非手性成分T的總重量，第一成分的比例為0.5wt%(重量百分比)~50wt%的範圍。
[14]如第[1]項至第[13]項中任一項所述之液晶組成物，其更包括選自由式(2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為非手性成分T的第二成分。
此處，R2為氫或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的 -CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；環B1、環B2、環B3、環B4及環B5獨立為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、1個氫或2個氫由氟取代的1,4-伸苯基、2個氫分別由氟與氯取代的1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基；Zb1、Zb2、Zb3、Zb4、Zb5及Zb6獨立為單鍵或碳數為1~4的伸烷基，該伸烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-COO-或-CF2O-取代；L7、L8及L9獨立為氫或氟；X2為氟、氯、-CF3、或-OCF3；l1、m1、n1、o1及p1獨立為0或1，且2≦l1+m1+n1+o1+p1≦3。
[15]如第[14]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第二成分為選自由式(2-1-1-2)、式(2-1-2-1)、式(2-1-3-1)、式(2-1-3-2)、式(2-1-4-2)及式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
此處，R2A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；(F)獨立為氫、或氟；X2A為氟、氯、-CF3、或-OCF3。
[16]如第[14]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第二成分為選自由如第[15]項所述之式(2-1-1-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
[17]如第[14]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第二成分為選自由如第[15]項所述之式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
[18]如第[14]項所述之液晶組成物，其中非手性成分 T的第二成分為選自由如第[15]項所述之式(2-1-1-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物及選自由式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物的混合物。
[19]如第[14]項至第[18]項中任一項所述之液晶組成物，其中基於非手性成分T的總重量，第二成分的比例為5wt%~70wt%的範圍。
[20]如第[1]項至第[19]項中任一項所述之液晶組成物，其更包括選自由式(3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為非手性成分T的第三成分。
式(3)中，R3為氫或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；環C為1個以上的氫由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基；Z8、Z9及Z10獨立為單鍵、-COO-或-CF2O-，但至少1個為-CF2O-；L11、L12、L13及L14獨立為氫或氟；X3為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10的烷基，該烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、 -CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，而且，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代。
[21]如第[20]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第三成分為選自由式(3-2)~式(3-5)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
此處，R3A獨立為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基，X3A為氟、氯、-CF3、或-OCF3，L11~L14獨立為氫或氟。
[22]如第[21]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第三成分為選自由式(3-2)所表示的化合物的群組中 的至少1種化合物。
[23]如第[21]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第三成分為選自由式(3-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
[24]如第[21]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第三成分為選自由式(3-4)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
[25]如第[21]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第三成分為選自由式(3-5)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
[26]如第[20]項至第[25]項中任一項所述之液晶組成物，其中基於非手性成分T的總重量，第三成分的比例為5wt%~70wt%的範圍。
[27]如第[20]項至第[26]項中任一項所述之液晶組成物，其中基於非手性成分T的總重量，第一成分的比例為1wt%~30wt%的範圍，第二成分的比例為10wt%~50wt%的範圍，第三成分的比例為10wt%~50wt%的範圍。
[28]如第[1]項至第[27]項中任一項所述之液晶組成物，其更包括選自由式(4)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為非手性成分T的第四成分。
此處，R4為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；環D獨立為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氯-1,4-伸苯基、或嘧啶-2,5-二基；Z11獨立為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2O-、或-OCF2-；L23及L24獨立為氫或氟；X4為氟、氯、-CF3或-OCF3；q1為1、2、3或4，其中，當q1為3或4時，一個Z10為-CF2O-或-OCF2-；當q1為3時，環D不為1,3-二噁烷-2,5-二基或四氫吡喃-2,5-二基，另外，所有環D均不為由氟取代的1,4-伸苯基。
[29]如第[28]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第四成分為選自由式(4-1)~式(4-7)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
此處，R4A獨立為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基，X4A為氟、氯、-CF3、或-OCF3，L15~L24獨立為氫或氟。
[30]如第[28]項或第[29]項所述之液晶組成物，其中基於非手性成分T的總重量，第四成分的比例為5wt%~40wt%的範圍。
[31]如第[1]項至第[30]項中任一項所述之液晶組成物，其更包括選自由式(5)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為非手性成分T的第五成分。
此處，R7為氫或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；L25、L26、L27、L28、L29及L30獨立為氫或氟；X7為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10的烷基，該烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-CH=CH-、或-C≡C-取代，而且，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代。
[32]如第[31]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第五成分為選自由式(5-1)~式(5-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
此處，R7A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；L26、L28、L29及L30獨立為氫或氟；X7A為氟、氯、-CF3或-OCF3。
[33]如第[32]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第五成分為選自由式(5-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
[34]如第[32]項所述之液晶組成物，其中非手性成分T的第五成分為選自由式(5-1-1)、式(5-1-2)、式(5-2-1)~式(5-2-4)、式(5-3-1)及式(5-3-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
此處，R7A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；X7A為氟、氯或-OCF3。
[35]如第[31]項至第[34]項中任一項所述之液晶組成 物，其中基於非手性成分T的總重量，第五成分的比例為1.0wt%~30wt%的範圍。
[36]如第[1]項至第[35]項中任一項所述之液晶組成物，其中手性劑含有選自由式(K1)~式(K5)的各式所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
此處，RK獨立為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、或-OCO-取代，該烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該烷基中的任意的氫可由鹵素取代；A獨立為芳香族性或非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數為9以上的縮合環，該些環的任意的氫可由鹵素、碳數為1~3的烷基或鹵代烷基取代，環的-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N=取代；B獨立為氫、鹵素、碳數為1~3的烷基、碳數為1 ~3的鹵代烷基、芳香族性或非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數為9以上的縮合環，該些環的任意的氫可由鹵素、碳數為1~3的烷基或鹵代烷基取代，-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N=取代；Z獨立為單鍵、碳數為1~8的伸烷基，任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-、或-N=CH-取代，該烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，任意的氫可由鹵素取代；X為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、或-CH2CH2-；mK為1~4的整數。
[37]如第[36]項所述之液晶組成物，其中手性劑為選自由式(K4-1)~式(K4-6)及式(K5-1)~式(K5-3)的各式所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
此處，RK獨立為碳數為3~10的烷基，鄰接於環的該烷基中的-CH2-可由-O-取代，烷基中的任意的-CH2-、或烷基中的鄰接於環的-CH2-由-O-取代的基中的任意的-CH2-可由-CH=CH-取代。
[38]如第[1]項至第[37]項中任一項所述之液晶組成物，其中相對於液晶組成物的總重量，手性劑的比例為1wt%~40wt%的範圍。
[39]如第[1]項至第[38]項中任一項所述之液晶組成物，其於70℃~-20℃的任一溫度下顯示手性向列相，且於該溫度範圍的至少一部分中，螺旋節距為700nm以下。
[40]如第[1]項至第[39]項中任一項所述之液晶組成物，其包括至少1種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
[41]一種混合物，其包括如第[1]項至第[40]項中任一 項所述之液晶組成物及聚合性單體。
[42]一種高分子/液晶複合材料，其是使如第[41]項所述之混合物聚合而獲得、且用於藉由光學等向性的液晶相來驅動的元件。
[43]如第[42]項所述之高分子/液晶複合材料，其是使如第[41]項所述之混合物於非液晶等向性相或光學等向性的液晶相中聚合而獲得。
[44]一種光元件，其包括：一組基板，其於一面或兩面上配置有電極；液晶媒體，其配置於基板間；以及電場施加裝置，其經由電極對液晶媒體施加電場；且液晶媒體為如第[1]項至第[40]項中任一項所述之液晶組成物、或者如第[42]項或第[43]項所述之高分子/液晶複合材料。
[45]一種光元件，其包括：一組基板，至少一個為透明，並於一面或兩面上配置有電極；液晶媒體，配置於基板間；偏光板，配置於基板的外側；以及電場施加裝置，其經由電極對液晶媒體施加電場；且液晶媒體為如第[1]項至第[40]項中任一項所述之液晶組成物、或者如第[42]項或第[43]項所述之高分子/液晶複合材料。
[46]如第[44]項或第[45]項所述之光元件，其中於一組基板的至少一個基板上，以至少可朝2個方向施加電場的方式構成電極。
[47]如第[44]項或第[45]項所述之光元件，其中於彼此平行地配置的一組基板的一個或兩個基板上，以至少可朝2個方向施加電場的方式構成電極。
[48]如第[44]項或第[45]項所述之光元件，其中將電極配置成矩陣狀而構成畫素電極，各畫素具備主動元件，該主動元件為薄膜電晶體(TFT)。
於本發明中，液晶化合物表示具有液晶原(mesogen)的化合物，並不限定於具有液晶相的化合物。液晶媒體是液晶組成物及高分子/液晶複合物的總稱。另外，所謂光元件，是指利用電光效應(electro-optic effect)，取得光調變或光切換等功能的各種元件，例如可列舉顯示元件(液晶顯示元件)、光通訊系統、光資訊處理或各種感測器系統中所使用的光調變元件。關於利用由對光學等向性的液晶媒體施加電壓所引起的折射率的變化的光調變，已知有克爾效應(Kerr effect)。所謂克爾效應，是指電雙折射值△n(E)與電場E的平方成比例的現象，於顯示克爾效應的材料中，△n(E)=KλE2成立(K：克爾係數(克爾常數)，λ：波長)。此處，所謂電雙折射值，是指對等向性媒體施加了電場時所引起的折射率異向性值。
本說明書中的用語的使用方法如下。液晶化合物是具有向列相、層列相等液晶相的化合物，以及不具有液晶相但作為液晶組成物的成分有用的化合物的總稱。於上述液晶化合物中，非手性成分並非光學活性化合物。手性劑是光學活性化合物，其是為了對液晶組成物賦予所期望的扭轉的分子排列而添加。液晶顯示元件是液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。有時分別將液晶化合物、液晶組成物、液晶顯示元件簡稱為化合物、組成物、元件。另外，例如 液晶相的上限溫度為液晶相-等向性相的相轉變溫度，而且有時將其簡稱為透明點或上限溫度。有時將液晶相的下限溫度簡稱為下限溫度。有時將由式(1)所表示的化合物簡稱為化合物(1)。該簡稱方式有時亦適用於由式(2)等所表示的化合物。式(2)~式(5)中，由六邊形包圍的A1、B、C等符號分別對應於環A1、環B、環C等。以百分比表示的化合物的量是基於組成物的總重量的重量百分比(wt%)。將環A1、Y1、B等多個相同的符號記載於相同的式或不同的式中，但該些分別可相同、或不同。
「任意的」表示不僅位置任意，個數亦任意，但不包含個數為0的情況。任意的A可由B、C或D取代這一表達方式表示除任意的A由B取代的情況、任意的A由C取代的情況及任意的A由D取代的情況以外，亦包括多個A由B~D中的至少2個取代的情況。例如，「任意的-CH2-可由-O-取代、該烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-取代的烷基」中，包括烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基等。再者，於本發明中，連續的2個-CH2-由-O-取代而變成如-O-O-般的情況不佳。而且，烷基的末端的-CH2-由-O-取代的情況亦不佳。以下，進一步說明本發明。關於由式(1)所表示的化合物中的末端基、環及鍵結基等，亦敍述較佳例。
本發明的液晶組成物顯示對於熱、光等的穩定性，光學等向性的液晶相的高的上限溫度、低的下限溫度，且於 藉由光學等向性的液晶相來驅動的光元件中具有低驅動電壓。於本發明的高分子/液晶複合材料中具有光學等向性的液晶相者，顯示光學等向性的液晶相的高的上限溫度、低的下限溫度，且於藉由光學等向性的液晶相來驅動的光元件中具有低驅動電壓。
本發明的藉由光學等向性的液晶相來驅動的光元件，具有寬廣的可使用的溫度範圍、短的響應時間、大的對比度比及低驅動電壓。
1-1 化合物(1)
本發明的具有光學等向性的液晶相的液晶組成物包括非手性成分T與手性劑，非手性成分T含有由上述式(1)所表示的化合物作為第一成分。本發明的液晶組成物的第1形態為含有第一成分、手性劑及於本說明書中未特別表示成分名的其他成分的組成物。首先，對由式(1)所表示的化合物進行說明。
式(1)中，R1為碳數為1~10的直鏈烷基，於該烷基中，至少1個-CH2-可由-O-取代，至少1個-(CH2)2-可由-CH=CH-取代。
R1為烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烷氧基、烯基、烯氧基、烯氧基烷基、烷氧基烯基等。通常於液晶化 合物中，當該些基分支時，與直鏈的基相比，向列相的上限溫度下降，黏度增大。因此，於該些基中，直鏈優於支鏈。烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型(configuration)依存於雙鍵的位置。於如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、以及-C2H4CH=CHC2H5般的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、以及-CH2CH=CHC3H7般的在偶數位上具有雙鍵的烯基較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基具有高的上限溫度、或寬廣的液晶相的溫度範圍。於《分子晶體與液晶》(Mol.Cryst.Liq.Cryst.),1985,131,109以及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
烷基的具體例為-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21。
烷氧基的具體例為-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13及-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19。
烷氧基烷基的具體例為-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3及-(CH2)5-OCH3。
烯基的具體例為-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、-CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3及-(CH2)3-CH=CH2。
烯氧基的具體例為-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3及-OCH2CH=CHC2H5。
R1較佳為碳數為1~10的烷基。R1的較佳例為-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21。
式(1)中，環A1、環A2、環A3、環A4、環A5、或環A6為1,4-伸環己基(14-1)、1,4-伸環己烯基(14-2)(14-3)、1,3-二噁烷-2,5-二基(14-4)、四氫吡喃-2,5-二基(14-5)、嘧啶-2,5-二基(14-6)、吡啶-2,5-二基(14-7)、1,4-伸苯基(14-8)、或至少1個氫由鹵素取代的1,4-伸苯基。至少1個氫由鹵素取代的1,4-伸苯基為基(14-9)~基(14-26)等。較佳例為基(14-9)~基(14-20)。
環A1、環A2、環A3、環A4、環A5、或環A6的較佳例為1,4-伸環己基(14-1)、1,4-伸環己烯基(14-2)(14-3)、1,4-伸苯基(14-8)、2-氟-1,4-伸苯基(14-10)、3,5-二氟-1,4-伸苯基(14-12)、2,5-二氟-1,4-伸苯基(14-13)、四氫吡喃-2,5-二基(14-5)及3-氯-5-氟-1,4-伸苯基(14-20)。
環A1、環A2、環A3、環A4、環A5、環A6、環A7、或環A8的最佳例為1,4-伸環己基(14-1)、1,4-伸苯基(14-8)、2-氟-1,4-伸苯基(14-10)、3,5-二氟-1,4-伸苯基(14-12)及2,5-二氟-1,4-伸苯基(14-13)。
式(1)中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單 鍵、-(CH2)2-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、或-CH=CH-。
Z1、Z2、Z2、Z4、Z5、Z6、或Z7的較佳例為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、或-CH=CH-。於該些鍵中，關於如-CH=CH-般的鍵結基的雙鍵的立體構型是反式優於順式。最佳的Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、或Z7為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、或-CF2O-。
式(1)中，X1為氟、-CF3、或-OCF3。
式(1)中，Y1及Y2獨立為氫或氟。
式(1)中，i、j、k、m、n、p及q獨立為0或1，i、j、k、m、n、p及q的和為1、2、3或4。
更佳的i、j、k、m、n、p及q的和為2、3或4。進而，特佳為q為1。
對發明的化合物(1)進行更詳細的說明。該化合物於常規使用元件的條件下，物理性質及化學性質極其穩定，而且與其他液晶化合物的相容性良好。含有該化合物的組成物於常規使用元件的條件下穩定。即便於低溫下保管該組成物，該化合物亦不會作為結晶(或層列相)而析出。該化合物具有化合物所必需的一般的物性、適當的光學異向性、以及適當的介電常數異向性。另外，化合物(1)的介電常數異向性為正而大。具有大的介電常數異向性的化合物作為用以降低光學等向性的液晶組成物的驅動電壓的成分而有用。
於化合物(1)中，藉由適當地選擇R1、環A1、環A2、環A3、環A4、環A5、環A6、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、 Z7、X1、Y1、Y2、i、j、k、m、n、p及q的組合，可根據目的而調整非手性成分T的透明點、光學異向性、介電常數異向性等物性。以下說明該些組合對化合物(1)的物性所帶來的效果。
於i、j、k、m、n、p及q的和為1的組合的情況下，與其他化合物的相容性特別高，且向列相的上限溫度低。於其和為2的組合的情況下，與其他化合物的相容性高，且液晶相的溫度範圍廣。於其和為3或4的組合的情況下，透明點高，藉由適當地選擇環與鍵結基，而成為具有非常大的介電常數異向性的化合物。
當環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6均為1,4-伸環己基時，透明點高，且黏度小。當環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6的至少一個為1,4-伸苯基時，光學異向性比較大，且配向秩序參數(orientational order parameter)比較大。另外，當環A1、環A2、環A3、環A4、環A5、環A6、環A7及環A8均為1,4-伸苯基時，光學異向性特別大。進而，當環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6為如由基(14-10)、基(14-12)、基(14-20)所表示般的由鹵素取代的1,4-伸苯基時，介電常數異向性大。當環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6的至少一個為基(14-4)或基(14-6)時，介電常數異向性大。當環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6的至少一個為基(14-5)時，與其他化合物的相容性良好。
當Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6或Z7為單鍵、-CH2CH2-、 -CH=CH-、-CF2O-、或-OCF2-時，黏度小。當Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6或Z7為-CH=CH-時，液晶相的溫度範圍廣，且彈性常數比K33/K11(K33：彎曲彈性常數，K11：展曲彈性常數(splay elastic constants))大。當Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6或Z7為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-時，化學性質比較穩定，比較不易產生劣化。當Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6或Z7為-COO-或-OCO-時，向列相的上限溫度高。
當X1為氟時，介電常數異向性大，且黏度小。當X1為-CF3時，介電常數異向性特別大。當X1為-OCF3時，介電常數異向性大，且與其他化合物的相容性高。
如上所述，藉由適當地選擇環A1~環A6、鍵結基Z1~鍵結基Z7等的種類，可獲得具有目標物性的化合物。
式(1)中，較佳為式(1-1-1)、式(1-2-1)~式(1-2-2)、式(1-3-1)~式(1-3-3)及式(1-4-1)~式(1-4-4)。
於該些式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-、或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟。
此處，式(1-2-1)中，Z4及Z7中的至少1個為單鍵；式(1-2-2)中，Z1及Z7中的至少1個為單鍵；式(1-3-1)中，Z4、Z5及Z7中的至少2個為單鍵；式(1-3-2)中，Z1、Z4及Z7中的至少2個為單鍵；式(1-3-3)中，Z1、Z2及Z7中的至少2個為單鍵；式(1-4-1)中，Z4、Z5、Z6及Z7中的至少3個為單鍵；式(1-4-2)中，Z1、Z4、Z5及Z7中的至少3個為單鍵；式(1-4-3)中，Z1、Z2、Z4及Z7中的至少3個為單鍵；式(1-4-4)中，Z1、Z2、Z3及Z7中的至少3個為單鍵。
於由式(1-1)~式(1-4)所表示的化合物中，更佳為式(1-1)~式(1-3)，進而更佳為下述式(1-1-1)、式(1-1-2)、式(1-2-1)~式(1-2-4)、式(1-3-1)及式(1-3-2)。該些之中，進而更佳為式(1-2-1)，式(1-2-2)及式(1-3-2)。
本發明中所使用的化合物(1)雖然透明點高，但與其他液晶化合物的相容性比較良好。因此，可擴大光學等向性的液晶相的溫度範圍，而可於寬廣的溫度範圍內用作顯示元件。進而，該化合物作為用以降低藉由光學等向性的液晶相來驅動的組成物的驅動電壓的成分而有用。
1-2 化合物(1)的合成
其次，對化合物(1)的合成進行說明。化合物(1)可藉由適當地組合有機合成化學中的方法來合成。向起始物質中導入目標末端基、環以及鍵結基的方法於《有機合成》(Organic Syntheses，約翰．威立父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc))、《有機反應》(Organic Reactions,John Wiley & Sons,Inc)、《有機合成大全》(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版公司(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等中有記載。
例如，亦可應用日本專利2959526號公報的方法，合成本案式(1)的化合物。
2-1 化合物(2)
本發明的液晶組成物的第2形態為如下的組成物，其包括：包含選自由式(2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物的第二成分、第一成分及手性劑。
對由式(2)所表示的化合物進行說明。
此處，R2為氫或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該烷基中的任意的氫、及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；環B1、環B2、環B3、環B4及環B5獨立為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、1個氫或2個氫由氟取代的1,4-伸苯基、2個氫分別由氟與氯取代的1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基；Zb1、Zb2、Zb3、Zb4、Zb5及Zb6獨立為單鍵或碳數為1~4的伸烷基，該伸 烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-COO-或-CF2O-取代；L7、L8及L9獨立為氫或氟；X2為氟、氯、-CF3、或-OCF3；l1、m1、n1、o1及p1獨立為0或1，且2≦l1+m1+n1+o1+p1≦3。
R2較佳為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基。
若考慮化合物的穩定性或介電常數異向性，則環B1、環B2、環B3、環B4及環B5較佳為1,4-伸苯基、1個氫或2個氫由氟取代的1,4-伸苯基。
Zb1、Zb2、Zb3、Zb4、Zbs及Zb6獨立為單鍵或碳數為1~4的伸烷基，該伸烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-COO-或-CF2O-取代。較佳為Zb1、Zb2、Zb3、Zb4、Zb5及Zb6均為單鍵、或至少一個為-COO-或-CF2O-。當重視與其他液晶化合物的相容性時，較佳至少一個為-CF2O-。特佳為n1=1且Zb4為-CF2O-。
X2為氟、氯、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、-OCF2CFHCF3或-CH=CHCF3。更佳為氟、氯、-CF3及-OCF3。
於式(2)的化合物中，更佳的化合物為式(2-1)的化合物。
式(2-1)中，式(2)的R2、Zb1~Zb6、m1、n1、o1、 p1及X2表示與上述式(2)相同的含義，且1≦m1+n1+o1+p1≦2，(F)獨立地表示氫或氟。R2較佳為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；X2較佳為氟、氯、或-CF3、-OCF3。
烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。於如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、以及-C2H4CH=CHC2H5般的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。於如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、以及-CH2CH=CHC3H7般的在偶數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度、或寬廣的液晶相的溫度範圍。於Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,109以及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
Zb1、Zb2、Zb3、Zb4、Zb5及Zb6獨立為單鍵或-CF2O-，當重視與其他液晶化合物的相容性時，較佳為Zb1、Zb2、Zb3、Zb4、Zb5及Zb6的至少一個為-CF2O-。特佳為n1=1且Zb4為-CF2O-。
於式(2-1)中，較佳為由式(2-1-1)~式(2-1-5)所表示的結構。
此處，Zb1~Zb6的定義與上述相同。
R2A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；(F)獨立為氫、或氟；X2A為氟、氯、或-CF3、-OCF3。
於式(2-1-1)~式(2-1-5)的化合物中，更佳為下述式(2-1-1-1)~式(2-1-1-3)、式(2-1-2-1)~式(2-1-2-3)、式(2-1-3-1)~式(2-1-3-3)、式(2-1-4-1)~式(2-1-4-3)、式(2-1-5-1)~式(2-1-5-3)。該些之中，進而更佳為由式(2-1-1-1)、式(2-1-1-2)、式(2-1-2-1)、式(2-1-2-2)、式(2-1-3-1)、式(2-1-3-2)、式(2-1-4-2)、式(2-1-4-3)及式(2-1-5-3)所表示的化合物。
於該些式中，R2A、(F)及X2A具有與上述式(2-1-1)~式(2-1-5)相同的含義。
2-2 化合物(2-1)的性質
對本發明中所使用的化合物(2-1)進行更詳細的說明。化合物(2-1)是具有氯苯環的液晶化合物。該化合物於常規使用元件的條件下，物理性質及化學性質極其穩定，而且與其他液晶化合物的相容性良好。進而，不易顯現層列相。含有該化合物的組成物於常規使用元件的條件下穩定。因此，於組成物中可擴大膽固醇相的溫度範圍，並可於寬廣的溫度範圍內用作顯示元件。進而，該化合物因介電常數異向性與折射率異向性大，故作為用以降低藉由膽固醇相來驅動的組成物的驅動電壓、用以提昇反射率 的成分而有用。
藉由適當地選擇化合物(2-1)的m1、n1、o1及p1的組合，以及左末端基R2、最右側的苯環上的基及其取代位置((F)及X2)、或鍵結基Zb1~鍵結基Zb6，而可任意地調整透明點、折射率異向性、介電常數異向性等物性。以下說明m1、n1、o1及p1的組合、左末端基R2、右末端基X2、鍵結基Zb1~鍵結基Zb6、(F)的種類對化合物(2-1)的物性所帶來的效果。
通常，m1+n1+o1+p1=2的化合物的透明點高，m1+n1+o1+p1=1的化合物的熔點低。
當R2為烯基時，較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。 於如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、以及-C2H4CH=CHC2H5般的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。於如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、以及-CH2CH=CHC3H7般的在偶數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度或寬廣的液晶相的溫度範圍。於Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,109以及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
由於鍵結基Zb1~鍵結基Zb6為單鍵、或-CF2O-，因此化學性質比較穩定、比較難以產生劣化。進而，當鍵結基為單鍵時，黏度小。另外，當鍵結基為-CF2O-時，介電常數異向性大。
當右末端基X2為氟、氯、-CF3、-OCF3、或-CH=CH-CF3時，介電常數異向性大。當X2為氟、-OCF3、或-CF3時，化學性質穩定。
當(F)為氫時，熔點低，當(F)為氟時，介電常數異向性大。
如上所述，藉由適當地選擇環結構、末端基、鍵結基等的種類，可獲得具有目標物性的化合物。
3-1 化合物(3)
本發明的液晶組成物的第3形態為如下的組成物，其包括：包含選自由式(3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物的第三成分、第一成分及手性劑。作為非手性成分T，除第三成分與第一成分以外，亦可進而含有第二成分。
對由式(3)所表示的化合物進行說明。
式(3)中，R3為氫或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，而且，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代；環C為1個以上的氫由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5- 二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基；Z8、Z9及Z10獨立為單鍵、-COO-或-CF2O-，但至少1個為-CF2O-；L11、L12、L13及L14獨立為氫或氟；X3為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10的烷基，該烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-CH=CH-、或-C≡C-取代，而且，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代。
烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。於如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、以及-C2H4CH=CHC2H5般的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。於如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、以及-CH2CH=CHC3H7般的在偶數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度或寬廣的液晶相的溫度範圍。於Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,109以及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
烷基的具體例為-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29及-C15H31。
烷氧基的具體例為-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13及-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、-OC12H25、-OC13H27及-OC14H29。
烷氧基烷基的具體例為-CH2OCH3、-CH2OC2H5、 -CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3及-(CH2)5-OCH3。
烯基的具體例為-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、-CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3及-(CH2)3-CH=CH2。
烯氧基的具體例為-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3及-OCH2CH=CHC2H5。
炔基的具體的例為-C≡CH、-C≡CCH3、-CH2C≡CH、-C≡CC2H5、-CH2C≡CCH3、-(CH2)2-C≡CH、-C≡CC3H7、-CH2C≡CC2H5、-(CH2)2-C≡CCH3及-C≡C(CH2)5。
式(3)中，環C為1個以上的氫由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基。為了使折射率異向性變大，較佳為1個以上的氫由氟取代的1,4-伸苯基；為了提昇與其他液晶化合物的相容性，較佳為1,3-二噁烷-2,5-二基。
式(3)中，Z8、Z9及Z10獨立為單鍵、-COO-或-CF2O-，但至少一個為-CF2O-。
Z8、Z9及Z10的較佳例為單鍵與-CF2O-。
式(3)中，L11、L12、L13及L14獨立為氫或氟。當Z8為-COO-或-CF2O-時，較佳為L11、L13及L14為氟，當Z9為-COO-或-CF2O-時，較佳為L12、L13及L14為氟。
式(3)中，X3為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10 的烷基，該烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-CH=CH-、或-C≡C-取代，而且，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代。
任意的氫由鹵素取代的烷基的具體例為-CH2F、-CHF2、-CF3、-(CH2)2-F、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(CH2)3-F、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(CH2)4-F、-(CF2)4-F、-(CH2)5-F及-(CF2)5-F。
任意的氫由鹵素取代的烷氧基的具體例為-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、-O-(CH2)2-F、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-O-(CH2)3-F、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3、-OCHFCF2CF3、-O-(CH2)4-F、-O-(CF2)4-F、-O-(CH2)5-F及-O-(CF2)5-F。
任意的氫由鹵素取代的烯基的具體例為-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、-CH=CHCF3及-CH=CHCF2CF3。
較佳的X3的例子為氟、氯、-CF3、-CHF2、-OCF3及-OCHF2。最佳的X3的例子為氟、氯、-CF3及-OCF3。
於式(3)中，較佳為由式(3-1)~式(3-5)所表示的結構。更佳為式(3-2)~式(3-5)。
於該些式中，R3A獨立為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基，X3A為氟、氯、-CF3、-OCF3，L10~L14獨立為氫或氟。
3-2 化合物(3)的性質
對本發明中所使用的化合物(3)進行更詳細的說明。化合物(3)是具有4個苯環、或者1個二噁烷環或四氫吡喃環與3個苯環，且具有至少1個-CF2O-連結基的化合物。該化合物於常規使用元件的條件下，物理性質及化學性質極其穩定，而且與其他液晶化合物的相容性良好。含有該化合物的組成物於常規使用元件的條件下穩定。因此，於 組成物中可擴大膽固醇相的溫度範圍，並可於寬廣的溫度範圍內用作顯示元件。進而，該化合物因介電常數異向性與折射率異向性大，故作為用以降低藉由膽固醇相來驅動的組成物的驅動電壓、及用以提昇反射率的成分而有用。
藉由適當地選擇化合物(3)的左末端基R3、苯環上的基(L10~L14及X3)、或鍵結基Z8~鍵結基Z10，而可任意地調整透明點、折射率異向性、介電常數異向性等物性。以下說明左末端基R3、苯環上的基(L10~L14及X3)、或鍵結基Z8~鍵結基Z10的種類對化合物(3)的物性所帶來的效果。
當R3為烯基時，烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。於如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、以及-C2H4CH=CHC2H5般的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。於如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、以及-CH2CH=CHC3H7般的在偶數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度或寬廣的液晶相的溫度範圍。於Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,109以及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
當鍵結基Z8、Z9及Z10為單鍵、或-CF2O-時，黏度小。當鍵結基Z8、Z9及Z10為-CF2O-時，介電常數異向性大。當Z8、Z9及Z10為單鍵、-CF2O-時，化學性質比較穩定，比較難以產生劣化。
當右末端基X3為氟、氯、-SF5、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2或-OCH2F時，介電常數異向性大。當X1為氟、-OCF3、或-CF3時，化學性質穩定。
當L10~L14中的氟的數量多時，介電常數異向性大。當L10為氫時，與其他液晶的相容性優異。當L13及L14均為氟時，介電常數異向性特別大。
如上所述，藉由適當地選擇末端基、鍵結基等的種類，可獲得具有目標物性的化合物。
3-3 化合物(3)的具體例
化合物(3)的較佳例為式(3-1)~式(3-5)。作為更佳的例子，可列舉式(3-2-1)~式(3-2-8)、式(3-3-1)~式(3-3-4)、式(3-4-1)~式(3-4-6)、式(3-5-1)~式(3-5-6)。作為進而更佳的例子，可列舉式(3-2-1)~式(3-2-4)、式(3-3-1)、式(3-3-2)、式(3-4-1)~式(3-4-5)、式(3-5-1)~式(3-5-3)、式(3-5-5)。作為最佳的例子，可列舉式(3-2-1)、式(3-2-3)、式(3-3-1)、式(3-4-1)、式(3-4-4)、式(3-5-2)。
於該些式中，R3A獨立為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基，X3A為氟、氯、-CF3、-OCF3。
4 化合物(4)
本發明的第4形態是如下的液晶組成物，其包括成分A、第四成分及手性劑，上述成分A包含選自由上述式(1)所表示的化合物及作為附加成分的由上述式(2)與式(3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物，上述第四成分包含選自由上述式(4)所表示的化合物的群組中的至少 1種化合物。
對由式(4)所表示的化合物進行說明。
此處，R4為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；環D獨立為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氯-1,4-伸苯基、或嘧啶-2,5-二基；Z11獨立為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2O-、或-OCF2-；L23及L24獨立為氫或氟；X4為氟、氯、-CF3或-OCF3；q為1、2、3或4，其中，當q為3或4時，一個Z10為-CF2O-或-OCF2-；當q為3時，環D不為1,3-二噁烷-2,5-二基或四氫吡喃-2,5-二基，另外，所有環D均不為由氟取代的1,4-伸苯基。
第四成分適合於具有大的介電常數異向性的組成物的製備。為了提昇介電常數異向性，相對於非手性成分T的總重量，該第四成分的較佳的含量為約5wt%以上；為了降低液晶相的下限溫度，相對於非手性成分T的總重量，該第四成分的較佳的含量為約40wt%以下。更佳的比例為約5wt%~約30wt%。特佳的比例為約5wt%~約20wt%。
R4為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、 碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基。為了提昇對於紫外線的穩定性、或為了對於熱的穩定性，較佳的R4為碳數為1~12的烷基。為了降低黏度，較佳的R4為碳數為2~12的烯基，為了提昇對於紫外線的穩定性、或為了提昇對於熱的穩定性，較佳的R4為碳數為1~12的烷基。
較佳的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或辛基。為了降低黏度，更佳的烷基為乙基、丙基、丁基、戊基、或庚基。
較佳的烷氧基為甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或庚氧基。為了降低黏度，更佳的烷氧基為甲氧基或乙氧基。
較佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、或5-己烯基。為了降低黏度，更佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。為了降低黏度，於如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基般的烯基中，較佳為反式。於如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基般的烯基中，較佳為順式。於該些烯基中，直鏈的烯基優於分支的烯基。
任意的氫由氟取代的烯基的較佳例為2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4- 戊烯基及6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，更佳的例子為2,2-二氟乙烯基及4,4-二氟-3-丁烯基。
烷基不包含環狀烷基。烷氧基不包含環狀烷氧基。烯基不包含環狀烯基。任意的氫由氟取代的烯基不包含任意的氫由氟取代的環狀烯基。
環D獨立為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氯-1,4-伸苯基、或嘧啶-2,5-二基，當q為2以上時，其中的任意的2個環D可相同，亦可不同。為了提昇光學異向性，較佳的環D為1,4-伸苯基或3-氟-1,4-伸苯基；為了降低黏度，較佳的環D為1,4-伸環己基。
Z11獨立為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-，其中，當q為3或4時，一個Z11為-CF2O-。當q為2以上時，其中的任意的2個Z11可相同，亦可不同。為了降低黏度，較佳的Z11為單鍵。為了提昇介電常數異向性及為了使相容性變得良好，較佳的Z11為-CF2O-。
L23及L24獨立為氫或氟，為了提昇介電常數異向性，較佳為L23及L24均為氟；為了提昇透明點，較佳為L23及L24均為氫。
X4為氟、氯、-CF3或-OCF3。為了提昇介電常數異向性，較佳為-CF3；為了使相容性變得良好，較佳為氟、-OCF3；為了提昇折射率異向性，較佳為氯。
式(4)的化合物之中，較佳為式(4-1)~式(4-7)。
上述式(4-1)~式(4-7)中，R4A獨立為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基，X4A為氟、氯、-CF3、-OCF3，L15~L24獨立為氫或氟。
(4-1)~(4-3)的透明點高，作為5環而言相容性 優異。(4-4)~(4-5)的透明點高，(4-6)~(4-7)的相容性優異。再者，L15~L24中，氟的數量越多，介電常數異向性越大。
5 化合物(5)
本發明的第5形態是如下的液晶組成物，其包括成分A、第五成分、及手性劑，上述成分A包含選自由上述式(1)所表示的化合物、及作為附加成分的由上述式(2)與式(3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物，上述第五成分包含選自由上述式(5)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。作為非手性成分T，亦可進而含有第4成分。對由式(5)所表示的化合物進行說明。
式(5)中，R7為氫或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；L25、L26、L27、L28、L29及L30獨立為氫或氟；X7為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10的烷基，該烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-CH=CH-、或-C≡C-取代，而且，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、 -CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代。
烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。於如-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3、以及-C2H4CH=CHC2H5般的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。於如-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5、以及-CH2CH=CHC3H7般的在偶數位上具有雙鍵的烯基中，較佳為順式構型。具有較佳的立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度或寬廣的液晶相的溫度範圍。於Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,109以及Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
烷基的具體例為-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29及-C15H31。
烷氧基的具體例為-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13及-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、-OC12H25、-OC13H27及-OC14H29。
烷氧基烷基的具體例為-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3及-(CH2)5-OCH3。
烯基的具體例為-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、 -(CH2)2-CH=CH2、-CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3及-(CH2)3-CH=CH2。
烯氧基的具體例為-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3及-OCH2CH=CHC2H5。
炔基的具體的例為-C≡CH、-C≡CCH3、-CH2C≡CH、-C≡CC2H5、-CH2C≡CCH3、-(CH2)2-C≡CH、-C≡CC3H7、-CH2C≡CC2H5、-(CH2)2-C≡CCH3及-C≡C(CH2)5。
式(5)中，X7為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10的烷基，該烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-CH=CH-、或-C≡C-取代，而且，該烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟或氯取代。
任意的氫由氟或氯取代的烷基的具體例為-CHF2、-CF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(CH2)3-F、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3及-CHFCF2CF3。
任意的氫由氟或氯取代的烷氧基的具體例為-OCHF2、-OCF3、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3及-OCHFCF2CF3。
任意的氫由氟或氯取代的烯基的具體例為-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3及-CH=CHCF2CF3。
較佳的X7的具體例為氟、氯、-CF3、-CHF2、-OCF3及-OCHF2。更佳的X7的例子為氟、氯、-CF3及-OCF3。當X7為氯、氟時，熔點低、與其他液晶化合物的相容性特別 優異。當X7為-CF3、-CHF2、-OCF3及-OCHF2時，顯示特別大的介電常數異向性。
於式(5)中，較佳為式(5-1)~式(5-4)。
式(5-1)~式(5-4)中，R7A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；L26、L28、L29及L30獨立為氫、或氟；X7A為氟、氯、-CF3或-OCF3。
於由式(5-1)~式(5-4)所表示的化合物中，更佳為式(5-1)~式(5-3)，進而更佳為下述式(5-1-1)、式(5-1-2)、式(5-2-1)~式(5-2-4)、式(5-3-1)及式(5-3-2)。該些之中，進而更佳為式(5-2-1)、式(5-2-2)及式(5-3-2)。
此處，R7A及X7A的定義與上述相同。
第五成分適合於具有大的介電常數異向性的組成物的製備。為了提昇介電常數異向性，相對於非手性成分T的總重量，該第五成分的較佳的含量為約1.0wt%以上；為 了降低液晶相的下限溫度，相對於非手性成分T的總重量，該第五成分的較佳的含量為約50wt%以下。更佳的比例為約1wt%~25wt%。特佳的比例為約1wt%~約15wt%。
5-1 化合物(5)的性質
對本發明中所使用的化合物(5)進行更詳細的說明。化合物(5)是具有二噁烷環與3個苯環的液晶化合物。該化合物於常規使用元件的條件下，物理性質及化學性質極其穩定，而且，雖然透明點高，但與其他液晶化合物的相容性比較良好。含有該化合物的組成物於常規使用元件的條件下穩定。因此，於組成物中可擴大光學等向性的液晶相的溫度範圍，而可於寬廣的溫度範圍內用作顯示元件。進而，該化合物作為用以降低藉由光學等向性的液晶相來驅動的組成物的驅動電壓的成分而有用。另外，若以自化合物(5)與手性劑所製備的組成物來使藍相顯現，則容易變成不與N*相或等向性相共存的均一的藍相。即，化合物(5)為容易使均一的藍相顯現的化合物。
當右末端基X7為氟、氯、-SF5、-CF3、-OCF3、或-CH=CH-CF3時，介電常數異向性大。當X7為氟、-CF3、或-OCF3時，化學性質穩定。
5-2 化合物(5)的合成
其次，對化合物(5)的合成進行說明。化合物(5)可藉由適當地組合有機合成化學中的方法來合成。向起始物質中導入目標末端基、環以及鍵結基的方法於《有機合 成》(Organic Syntheses,John Wiley & Sons,Inc)、《有機反應》(Organic Reactions,John Wiley & Sons,Inc)、《有機合成大全》(Comprehensive Organic Synthesis,Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等中有記載。
例如，亦可應用日本專利2959526號公報的方法，合成本案式(5)的化合物。
6 具有光學等向性的液晶相的組成物
6.1 具有光學等向性的液晶相的組成物的組成
本發明的第6形態是含有非手性成分T與手性劑的組成物，且為可用於藉由光學等向性的液晶相來驅動的光元件的液晶組成物。非手性成分T含有成分A，該成分A包含由式(1)所表示的化合物，及作為附加成分的由式(2)、式(3)所表示的化合物。視需要，非手性成分T除成分A以外，亦含有選自由以式(4)所表示的第四成分及以式(5)所表示的第五成分所組成的群組中的化合物。液晶組成物是顯現光學等向性的液晶相的組成物。
由式(1)所表示的化合物因透明點高、且具有大的介電常數異向性，故相對於成分T的總重量，其含量為約0.5wt%~約50wt%，較佳為約1wt%~約30wt%，更佳為約5wt%~約20wt%。
由式(2)所表示的化合物因具有良好的相容性、大的介電常數異向性及大的折射率異向性，故相對於成分T的總重量，其含量為約0.5wt%~約90wt%，較佳為約5wt%~約70wt%，更佳為約10wt%~約50wt%。
由式(3)所表示的化合物因透明點比較高、且具有大的介電常數異向性與大的折射率異向性，故相對於成分T的總重量，其含量為約0.5wt%~約90wt%，較佳為約5wt%~約70wt%，更佳為約10wt%~約50wt%。
由式(4)所表示的第四成分及由式(5)所表示的第五成分的較佳的含量如上所述。
相對於液晶組成物的總重量，較佳為含有約1wt%~約40wt%的手性劑，更佳為含有約3wt%~約25wt%的手性劑，最佳為含有約5wt%~約15wt%的手性劑。於該些範圍內含有手性劑的液晶組成物容易變得具有光學等向性的液晶相，而較佳。
液晶組成物中所含有的手性劑可為1種，亦可為2種以上。
6.2 手性劑
光學等向性的液晶組成物所含有的手性劑為光學活性化合物，作為手性劑，較佳為扭轉力(螺旋扭轉力(Helical Twisting Power))大的化合物。扭轉力大的化合物可減少為了獲得所期望的節距所需的添加量，因此驅動電壓的上昇得到抑制，於實用上有利。具體而言，較佳為由下述式(K1)~式(K5)所表示的化合物。
式(K1)~式(K5)中，RK獨立為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或碳數為1~20的烷基，該烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該烷基中的任意的氫可由鹵素取代；A獨立為芳香族性或非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數為9以上的縮合環，該些環的任意的氫可由鹵素、碳數為1~3的烷基或鹵代烷基取代，-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N=取代；B獨立為氫、鹵素、碳數為1~3的烷基、碳數為1~3的鹵代烷基、芳香族性或非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數為9以上的縮合環，該些環的任意的氫可由鹵素、碳數為1~3的烷基或鹵代烷基取代，-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N=取代；Z獨立為單鍵、碳數為1~8的伸烷基，任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-、或-N=CH-取代，該烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、 -CF=CF-或-C≡C-取代，任意的氫可由鹵素取代；X為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、或-CH2CH2-；mK為1~4。
該些之中，作為添加至液晶組成物中的手性劑，更佳為式(K2)中所含有的式(K2-1)~式(K2-8)、式(K4)中所含有的式(K4-1)~式(K4-6)及式(K5)中所含有的式(K5-1)~式(K5-3)，進而更佳為式(K4-1)~式(K4-6)及式(K5-1)~式(K5-3)。
(式中，RK獨立為碳數為3~10的烷基，該烷基中的鄰接於環的-CH2-可由-O-取代，任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-取代)。
6.3 光學等向性的液晶相
所謂液晶組成物具有光學等向性，是指於宏觀上液晶分子排列為等向性，因此顯示光學等向性，但於微觀上存在液晶秩序(liquid crystalline order)。「基於液晶組成物於微觀上所具有的液晶秩序的節距(以下，有時稱為節距)」較佳為700nm以下，更佳為500nm以下，最佳為350nm以下。
此處，所謂「非液晶等向性相」，是指通常所定義的等向性相，即無秩序相，且為即便生成局部的秩序參數不為零的區域，其原因亦在於搖動的等向性相。例如，於向列 相的高溫側顯現的等向性相在本說明書中相當於非液晶等向性相。本說明書中的手性的液晶亦適用相同的定義。而且，於本說明書中，所謂「光學等向性的液晶相」，是指顯現光學等向性的液晶相而非搖動的相，例如顯現血小板組織的相(狹義的藍相)為其一例。
於本發明的光學等向性的液晶組成物中，雖然為光學等向性的液晶相，但於偏光顯微鏡觀察下，有時在藍相中觀測不到典型的血小板組織。因此，於本說明書中，將顯現血小板組織的相稱為藍相，將包含藍相的光學等向性的液晶相稱為光學等向性的液晶相。即，藍相包含於光學等向性的液晶相中。
通常，藍相被分類為藍相I、藍相II、藍相III這3種，上述3種藍相均為光學活性、且為等向性。於藍相I或藍相II的藍相中，觀測到由來自不同的晶格面的布拉格反射所引起的2種以上的繞射光。通常於非液晶等向性相與手性向列相之間觀測到藍相。
所謂光學等向性的液晶相不顯示二色以上的繞射光的狀態，是指觀測不到於藍相I、藍相II中所觀測到的血小板組織，而大體上為一面單色。於不顯示二色以上的繞射光的光學等向性的液晶相中，不需要顏色的明暗於面內均一。
不顯示二色以上的繞射光的光學等向性的液晶相具有如下的優點：由布拉格反射產生的反射光的強度得到抑制、或朝低波長側位移。
另外，反射可見光的光的液晶材料於用作顯示元件的情況下，有時色調會成為問題，但於不顯示二色以上的繞射光的液晶中，因反射波長朝低波長位移，故能夠以比狹義的藍相(顯現血小板組織的相)長的節距使可見光的反射消失。
可向具有向列相的組成物中添加手性劑而獲得本發明的光學等向性的液晶組成物。此時，手性劑較佳為以如節距變成700nm以下的濃度來添加。再者，具有向列相的組成物含有由式(1)所表示的化合物及視需要的其他成分。另外，亦可向具有手性向列相、不具有光學等向性的液晶相的組成物中添加手性劑而獲得本發明的光學等向性的液晶組成物。再者，具有手性向列相、不具有光學等向性的液晶相的組成物含有由式(1)所表示的化合物、光學活性化合物及視需要的其他成分。此時，為了不使光學等向性的液晶相顯現，光學活性化合物較佳為以如節距變成700nm以上的濃度來添加。此處，所添加的光學活性化合物可使用上述作為扭轉力大的化合物的式(K1)~式(K5)，更佳為可使用由式(K2-1)~式(K2-8)、式(K4-1)~式(K4-6)或式(K5-1)~式(K5-3)所表示的化合物。另外，所添加的光學活性化合物亦可為扭轉力並不那麼大的化合物。作為此種光學活性化合物，可列舉添加至藉由向列相來驅動的元件(TN方式、STN方式等)用的液晶組成物中的化合物。
作為扭轉力並不那麼大的光學活性化合物的例子，可 列舉以下的光學活性化合物(Op-1)~光學活性化合物(Op-13)。
再者，本發明的光學等向性的液晶組成物的溫度範圍可藉由將手性劑添加至向列相或手性向列相與等向性相的共存溫度範圍廣的液晶組成物中，使光學等向性的液晶相顯現來擴大。例如，將透明點高的液晶化合物與透明點低的液晶化合物混合，於寬廣的溫度範圍內製備向列相與等向性相的共存溫度範圍廣的液晶組成物，然後向其中添加手性劑，藉此可製備於寬廣的溫度範圍內顯現光學等向性的液晶相的組成物。
作為向列相或手性向列相與等向性相的共存溫度範圍廣的液晶組成物，較佳為手性向列相與非液晶等向性相共存的上限溫度與下限溫度的差為3℃~150℃的液晶組成物，更佳為差為5℃~150℃的液晶組成物。另外，較佳為向列相與非液晶等向性相共存的上限溫度與下限溫度的差為3℃~150℃的液晶組成物。
於光學等向性的液晶相中，若對本發明的液晶媒體施加電場，則會產生電雙折射，但不一定必須為克爾效應。
因節距越長，光學等向性的液晶相中的電雙折射越大，故只要滿足其他光學特性(透過率、繞射波長等)的要求，則可藉由調整手性劑的種類與含量，將節距設定得長來增大電雙折射。
6.4 其他成分
本發明的光學等向性的液晶組成物亦可於不對該組成物的特性造成影響的範圍內，進而添加高分子物質等其他 化合物。本發明的液晶組成物除高分子物質以外，亦可含有例如二色性色素、光致變色化合物。作為二色性色素的例子，可列舉：部花青素(merocyanine)系、苯乙烯基系、偶氮系、甲亞胺(azomethine)系、氧偶氮系、喹啉黃系、蒽醌系、四嗪系等。
7. 光學等向性的高分子/液晶複合材料
本發明的第7形態是含有由式(1)所表示的化合物及手性劑的液晶組成物與高分子的複合材料，其顯示光學等向性。其為可用於藉由光學等向性的液晶相來驅動的光元件的光學等向性的高分子/液晶複合材料。此種高分子/液晶複合材料例如包含第[1]項~第[31]項中所記載的液晶組成物(液晶組成物CLC)與高分子。
本發明的「高分子/液晶複合材料」只要是含有液晶材料與高分子的化合物兩者的複合材料，則並無特別限定，亦可為於高分子的一部分或全部未溶解在液晶材料中的狀態下高分子與液晶材料相分離的狀態。再者，於本說明書中，只要未特別提及，則向列相是指不包含手性向列相的狹義的向列相。
本發明的較佳的形態的光學等向性的高分子/液晶複合材料可於寬廣的溫度範圍內使光學等向性的液晶相顯現。另外，本發明的較佳的形態的高分子/液晶複合材料的響應速度極快。另外，本發明的較佳的形態的高分子/液晶複合材料基於該些效果而可適宜用於顯示元件等光元件等。
7.2 高分子
本發明的複合材料亦可將光學等向性的液晶組成物與事先進行聚合而獲得的高分子混合來製造，但較佳為藉由將成為高分子的材料的低分子量的單體、大分子單體、寡聚物等(以下，總稱為「單體等」)與液晶組成物CLC混合後，於該混合物中進行聚合反應來製造。於本說明書中，將含有單體等與液晶組成物的混合物稱為「聚合性單體/液晶混合物」。於「聚合性單體/液晶混合物」中，視需要亦可在無損本發明的效果的範圍內含有後述的聚合起始劑、硬化劑、觸媒、穩定劑、二色性色素、或光致變色化合物等。例如，於本發明的聚合性單體/液晶混合物中，視需要亦可相對於聚合性單體100重量份，含有聚合起始劑0.1重量份~20重量份。
聚合溫度較佳為高分子/液晶複合材料顯示高透明性與等向性的溫度。更佳為單體與液晶材料的混合物顯現等向性相或藍相的溫度，且於等向性相或光學等向性的液晶相中結束聚合。即，較佳為設為如下的溫度：於聚合後高分子/液晶複合材料實質上不使比可見光線長的波長側的光散射、且顯現光學等向性的狀態。
作為構成本發明的複合材料的高分子的原料，例如可使用低分子量的單體、大分子單體、寡聚物，於本說明書中，高分子的原料單體是以包含低分子量的單體、大分子單體、寡聚物等的含義來使用。另外，所獲得的高分子較佳為具有三維交聯結構的高分子，因此，作為高分子的原 料單體，較佳為使用具有2個以上的聚合性官能基的多官能性單體。聚合性的官能基並無特別限定，可列舉丙烯醯基、甲基丙烯醯基、縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁基、乙烯基等，但就聚合速度的觀點而言，較佳為丙烯醯基及甲基丙烯醯基。高分子的原料單體中，若於單體中含有10wt%以上的具備2個以上的具有聚合性的官能基的單體，則於本發明的複合材料中容易顯現高度的透明性與等向性，故較佳。
另外，為了獲得合適的複合材料，高分子較佳為具有液晶原部位的高分子，可於其一部分、或全部中使用具有液晶原部位的原料單體作為高分子的原料單體。
7.2.1 具有液晶原部位的單官能性單體．二官能性單體
具有液晶原部位的單官能性單體、或二官能性單體於結構上並無特別限定，例如可列舉由下述的式(M1)或式(M2)所表示的化合物。
Ra-Y-(AM-ZM)m1-AM-Y-Rb (M1)
Rb-Y-(AM-ZM)m1-AM-Y-Rb (M2)
式(M1)中，Ra為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S、或碳數為1~20的烷基，該些烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，該烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-取代，該些烷基中任意的氫可由鹵素或-C≡N取代。Rb分別獨立為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基。
較佳的Ra為氫、鹵素、-C≡N、-CF3、-CF2H、-CFH2、-OCF3、-OCF2H、碳數為1~20的烷基、碳數為1~19的烷氧基、碳數為2~21的烯基、及碳數為2~21的炔基。特佳的Ra為-C≡N、碳數為1~20的烷基及碳數為1~19的烷氧基。
式(M2)中，Rb分別獨立為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基。
此處，式(M3-1)~式(M3-7)中的Rd分別獨立為氫、鹵素或碳數為1~5的烷基，該些烷基中任意的氫可由鹵素取代。較佳的Rd為氫、鹵素及甲基。特佳的Rd為氫、氟及甲基。
另外，式(M3-2)、式(M3-3)、式(M3-4)、式(M3-7)適宜藉由自由基聚合來進行聚合。式(M3-1)、式(M3-5)、式(M3-6)適宜藉由陽離子聚合來進行聚合。由於均為活性聚合，因此只要於反應系統內產生少量的自由基或陽離子活性種，便開始聚合。為了加快活性種的產生而可使用聚合起始劑。活性種的產生例如可使用光或熱。
式(M1)及式(M2)中，AM分別獨立為芳香族性或非芳香族性的5員環、6員環或碳數為9以上的縮合環，環中的-CH2-可由-O-、-S-、-NH-、或-NCH3-取代，環中的-CH=可由-N=取代，環上的氫原子可由鹵素、及碳數為1~5的烷基、或鹵化烷基取代。較佳的AM的具體例為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、或雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基，該些環中任意的-CH2-可由-O-取代，任意的-CH=可由-N=取代，該些環中任意的氫可由鹵素、碳數為1~5的烷基或碳數為1~5的鹵化烷基取代。
考慮到化合物的穩定性，氧與氧不鄰接的-CH2-O-CH2-O-優於氧與氧鄰接的-CH2-O-O-CH2-。於硫中亦同樣如此。
該些之中，特佳的AM為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2-甲基-1,4-伸苯基、2-三氟甲基-1,4-伸苯基、2,3-雙(三氟甲基)-1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、9-甲基茀-2,7-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、及嘧啶-2,5-二基。再者，上述1,4-伸環己基及1,3-二噁烷-2,5-二基的立體構型是反式優於順式。
2-氟-1,4-伸苯基在結構上與3-氟-1,4-伸苯基相同，因此未例示後者。該規則亦適用於2,5-二氟-1,4-伸苯基與3,6-二氟-1,4-伸苯基的關係等。
式(M1)及式(M2)中，Y分別獨立為單鍵或碳數為1~20的伸烷基，該些伸烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-取代，該烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或-OCO-取代。較佳的Y為單鍵、-(CH2)m2-、-O(CH2)m2-、及-(CH2)m2O-(上述式中，m2為1~20的整數)。特佳的Y為單鍵、-(CH2)m2-、-O(CH2)m2-、及-(CH2)m2O-(上述式中，m2為1~10的整數)。考慮到化合物的穩定性，-Y-Ra及-Y-Rb較佳為於該些基中不具有-O-O-、-O-S-、-S-O-、或-S-S-。
式(M1)及式(M2)中，ZM分別獨立為單鍵、-(CH2)m3-、-O-(CH2)m3-、-(CH2)m3O-、-O-(CH2)m3O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-(CF2)2-、-(CH2)2-COO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C≡C-COO-、-OCO-C≡C-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-CH=CH-、-CH=CH-C≡C-、-OCF2-(CH2)2-、-(CH2)2-CF2O-、-OCF2-或-CF2O-(上述式中、m3為1~20的整數)。
較佳的ZM為單鍵、-(CH2)m3-、-O(CH2)m3-、-(CH2)m3O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-(CH2)2-COO-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-OCF2-、及-CF2O-。
式(M1)及式(M2)中，m1為1~6的整數。較佳的m1為1~3的整數。當m1為1時，其為具有2個6員環等環的二環的化合物。當m1為2與3時，其分別為三 環的化合物與四環的化合物。例如當m1為1時，2個AM可相同、或不同。另外，例如當m1為2時，3個AM(或2個ZM)可相同、或不同。m1為3~6時亦同樣如此。關於Ra、Rb、Rd、ZM、AM及Y，亦同樣如此。
由式(M1)所表示的化合物(M1)及由式(M2)所表示的化合物(M2)即便含有比天然豐度(Natural abundance)的量多的2H(重氫)、13C等同位素，亦具有相同的特性，故可較佳地使用。
化合物(M1)及化合物(M2)的更佳的例子為由式(M1-1)~式(M1-41)及式(M2-1)~式(M2-27)所表示的化合物(M1-1)~化合物(M1-41)及化合物(M2-1)~化合物(M2-27)。於該些化合物中，Ra、Rb、Rd、ZM及Y的含義與本發明的形態中所記載的式(M1)及式(M2)的Ra、Rb、Rd、ZM及Y相同。
對化合物(M1-1)~化合物(M1-41)及化合物(M2-1)~化合物(M2-27)中的下述的部分結構進行說明。部分結構(a1)表示任意的氫由氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a2)表示任意的氫可由氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a3)表示任意的氫可由氟或甲基的任一者取代的1,4-伸苯基。部分結構(a4)表示9位的氫可由甲基取代的茀。
視需要可使用上述不具有液晶原部位的單體、以及具有液晶原部位的單體(M1)及單體(M2)以外的聚合性化合物。
為了使本發明的高分子/液晶複合材料的光學等向性最佳化，亦可使用具有液晶原部位且具有3個以上的聚合性官能基的單體。作為具有液晶原部位且具有3個以上的聚合性官能基的單體，可適宜地使用公知的化合物，例如為(M4-1)~(M4-3)，作為更具體的例子，可列舉日本專利特開2000-327632號、日本專利特開2004-182949號、日本專利特開2004-59772號中所記載的化合物。其中，於(M4-1)~(M4-3)中，Rb、ZM、Y及(F)表示與上述 相同的含義。
7.2.2不具有液晶原部位的含有具有聚合性的官能基的單體
作為不具有液晶原部位的含有具有聚合性的官能基的單體，例如可列舉碳數為1~30的直鏈丙烯酸酯或分支丙烯酸酯，碳數為1~30的直鏈二丙烯酸酯或分支二丙烯酸酯，作為具有三個以上的聚合性官能基的單體的甘油．丙氧基化物(1PO/OH)三丙烯酸酯、季戊四醇．丙氧基化物．三丙烯酸酯、季戊四醇．三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．乙氧基化物．三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．丙氧基化物．三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．三丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇．四丙烯酸酯、二(季戊四醇)五丙烯酸酯、二(季戊四醇)六丙烯酸酯、三羥甲基丙烷．三丙烯酸酯等，但並不限定於該些單體。
7.2.3聚合起始劑
構成本發明的複合材料的高分子的製造中的聚合反應並無特別限定，例如可進行光自由基聚合、熱自由基聚合、光陽離子聚合等。
可用於光自由基聚合的光自由基聚合起始劑的例子為DAROCUR(註冊商標)1173及4265(均為商品名，日本巴斯夫(BASF Japan)(股份))，IRGACURE(註冊商標)184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850及2959(均為商品名，日本巴斯夫(股份))等。
可用於熱自由基聚合的利用熱的自由基聚合的較佳的起始劑的例子為過氧化苯甲醯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三丁酯、過氧化二異丁酸第三丁酯、過氧化月桂醯、2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯(2,2'-Azobis(methyl isobutyrate)，MAIB)、二第三丁基過氧化物(Di-t-butyl peroxide，DTBPO)、偶氮雙異丁腈(Azobisisobutyronitrile，AIBN)、偶氮雙環己烷碳腈(Azobiscyclohexanecarbonitrile，ACN)等。
作為可用於光陽離子聚合的光陽離子聚合起始劑，可列舉二芳基錪鹽(以下，稱為「DAS」)、三芳基鋶鹽(以下，稱為「TAS」)等。
作為DAS，可列舉：二苯基錪四氟硼酸鹽、二苯基錪六氟膦酸鹽、二苯基錪六氟砷酸鹽、二苯基錪三氟甲磺酸鹽、二苯基錪三氟乙酸鹽、二苯基錪-對甲苯磺酸鹽、二苯基錪四(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪四氟硼酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪六氟膦酸鹽、4-甲氧基苯基苯基 錪六氟砷酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪三氟乙酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪-對甲苯磺酸鹽等。
於DAS中，亦可藉由添加硫雜蒽酮、啡噻嗪、氯硫雜蒽酮、氧雜蒽酮、蒽、二苯基蒽、紅螢烯(rubrene)等光敏劑來加以高感光度化。
作為TAS，可列舉：三苯基鋶四氟硼酸鹽、三苯基鋶六氟膦酸鹽、三苯基鋶六氟砷酸鹽、三苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、三苯基鋶三氟乙酸鹽、三苯基鋶-對甲苯磺酸鹽、三苯基鋶四(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶四氟硼酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶六氟膦酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶六氟砷酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟乙酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶-對甲苯磺酸鹽等。
光陽離子聚合起始劑的具體的商品名的例子為Cyracure(註冊商標)UVI-6990、Cyracure UVI-6974、Cyracure UVI-6992(分別為商品名，UCC(股份))，Adeka Optomer SP-150、SP-152、SP-170、SP-172(分別為商品名，艾迪科(ADEKA)(股份))，Rhodorsil Photoinitiator 2074(商品名，日本羅地亞(Rhodia Japan)(股份))，IRGACURE(註冊商標)250(商品名，日本巴斯夫(股份))，UV-9380C(商品名，GE東芝矽酮(GE Toshiba Silicone)(股份))等。
7.2.4硬化劑等
於構成本發明的複合材料的高分子的製造中，除上述單體等及聚合起始劑以外，亦可進而添加1種或2種以上的其他合適的成分，例如硬化劑、觸媒、穩定劑等。
作為硬化劑，可使用通常用作環氧樹脂的硬化劑的先前公知的潛在性硬化劑。潛在性環氧樹脂用硬化劑可列舉胺系硬化劑、酚醛清漆樹脂系硬化劑、咪唑系硬化劑、酸酐系硬化劑等。作為胺系硬化劑的例子，可列舉：二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、間二甲苯二胺、三甲基六亞甲基二胺、2-甲基五亞甲基二胺、二乙胺基丙胺等脂肪族多胺，異佛爾酮二胺、1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、降莰烯二胺、1,2-二胺基環己烷、Laromin等脂環式多胺，二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基乙烷、間苯二胺等芳香族多胺等。
作為酚醛清漆樹脂系硬化劑的例子，可列舉：苯酚酚醛清漆樹脂、雙酚酚醛清漆樹脂等。作為咪唑系硬化劑，可列舉：2-甲基咪唑，2-乙基己基咪唑，2-苯基咪唑，1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓．偏苯三酸酯等。
作為酸酐系硬化劑的例子，可列舉：四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基環己烯四羧酸二酐、鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯基酮四羧酸二酐等。
另外，亦可進而使用用以促進具有縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁基的聚合性化合物與硬化劑的硬化反應的硬化促進劑。作為硬化促進劑，例如可列舉：苄基二甲胺、 三(二甲胺基甲基)苯酚、二甲基環己胺等三級胺類，1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑類，三苯基膦等有機磷系化合物，溴化四苯基鏻等四級鏻鹽類，1,8-二氮雙環[5.4.0]十一烯-7等或其有機酸鹽等二氮雙環烯類，溴化四乙基銨、溴化四丁基銨等四級銨鹽類，三氟化硼、硼酸三苯酯等硼化合物等。該些硬化促進劑可單獨使用、或將2種以上混合使用。
另外，為了防止例如儲存中的不期望的聚合，較佳為添加穩定劑。作為穩定劑，可使用本領域從業人員已知的所有化合物。作為穩定劑的代表例，可列舉：4-乙氧基苯酚、對苯二酚、丁基化羥基甲苯(Butylated Hydroxytoluene，BHT)等。
7.3液晶組成物等的含有率
本發明的高分子/液晶複合材料中的液晶組成物的含有率只要是複合材料可顯現光學等向性的液晶相的範圍，則較佳為儘可能高的含有率。其原因在於：液晶組成物的含有率高會使本發明的複合材料的電雙折射值變大。
於本發明的高分子/液晶複合材料中，相對於複合材料，液晶組成物的含有率較佳為60wt%~99wt%，更佳為60wt%~95wt%，特佳為65wt%~95wt%。相對於複合材料，高分子的含有率較佳為1wt%~40wt%，更佳為5wt%~40wt%，特佳為5wt%~35wt%。
7.4其他成分
本發明的高分子/液晶複合材料亦可於無損本發明的 效果的範圍內含有例如二色性色素、光致變色(photochromic)化合物。
以下，藉由實例來更詳細地說明本發明，但本發明不受該些實例限制。再者，只要事先無特別說明，「%」是指「wt%」。
8光元件
本發明的第8形態是如下的光元件，其含有液晶組成物或高分子/液晶複合材料(以下，有時將本發明的液晶組成物及高分子/液晶複合材料總稱為液晶媒體)、且藉由光學等向性的液晶相來驅動。
當未施加電場時，液晶媒體為光學等向性，但若施加電場，則液晶媒體產生光學異向性，可進行利用電場的光調變。
作為液晶顯示元件的構造例，如圖1所示，可列舉梳狀電極(comb electrode)基板的電極交替地配置有自左側起延伸的電極1與自右側起延伸的電極2的構造。當於電極1與電極2之間存在電位差時，於如圖1所示的梳狀電極基板上，若對1根電極加以注視，則可提供存在圖式上的上方向與下方向的2個方向的電場的狀態。
[實例]
由於所獲得的化合物是利用由1H-NMR分析所獲得的核磁共振光譜、由氣相層析法(Gas Chromatogram，GC)分析所獲得的氣相層析圖等進行鑑定，因此首先對分析方法加以說明。
1H-NMR分析：測定裝置是使用DRX-500(布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)(股份)公司製造)。測定是將實例等中所製造的樣品溶解於CDCl3等可溶解樣品的氘化溶劑中，並於室溫下以500MHz、累計次數為24次的條件來進行。再者，在所獲得的核磁共振光譜的說明中，s表示單峰(singlet)，d表示雙峰(doublet)，t表示三重峰(triplet)，q表示四重峰(quartet)，m表示多重峰(multiplet)。另外，使用四甲基矽烷(Tetramethylsilane，TMS)作為化學位移(δ)值的零點的基準物質。
GC分析：測定裝置是使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。管柱是使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M25-025(長度為25m、內徑為0.22mm、膜厚為0.25μm；固定液相為二甲基聚矽氧烷；無極性)。使用氦氣作為載氣，並將流量調整為1ml/min。將試樣氣化室的溫度設定為300℃，並將檢測器(火焰離子化偵檢器(Flame Ionization Detector，FID))的溫度設定為300℃。
將試樣溶解於甲苯中，以成為1wt%的溶液的方式製備，並將所獲得的溶液1μl注入至試樣氣化室內。
使用島津製作所製造的C-R6A型Chromatopac或其同等產品作為記錄器。於所獲得的氣相層析圖中，顯示有與成分化合物相對應的峰值的保持時間及峰值的面積值。
再者，作為試樣的稀釋溶劑，例如可使用氯仿、己烷。另外，作為管柱，亦可使用安捷倫科技股份有限公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度 為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)、Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜為厚0.25μm)、SGE國際公司(SGE International Pty.Ltd)製造的BP-1(長度為30m、內徑為0.32mm、膜厚為0.25μm)等。
氣相層析圖中的峰值的面積比相當於成分化合物的比例。通常，分析樣品的成分化合物的重量%與分析樣品的各峰值的面積%並不完全相同，但於本發明中，當使用上述管柱時，由於實質上校正係數為1，因此分析樣品中的成分化合物的重量%與分析樣品中的各峰值的面積%大致相對應。其原因在於：成分的液晶化合物的校正係數無大的差異。為了藉由氣相層析圖來更準確地求出液晶組成物中的液晶化合物的組成比，而採用利用氣相層析圖的內部標準法。對準確地稱量有固定量的各液晶化合物成分(被檢測成分)與成為基準的液晶化合物(基準物質)同時進行氣相層析測定，而預先算出所獲得的被檢測成分的峰值與基準物質的峰值的面積比的相對強度。若使用相對於基準物質的各成分的峰值面積的相對強度進行修正，則可根據氣相層析分析而更準確地求出液晶組成物中的液晶化合物的組成比。
液晶化合物等的物性值的測定試樣
作為測定液晶化合物的物性值的試樣，存在以下兩種 情況，即將化合物本身作為試樣的情況，以及將化合物與母液晶混合來作為試樣的情況。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試樣的後者的情況下，藉由以下的方法來進行測定。首先，將所獲得的液晶化合物15wt%與母液晶85wt%混合來製作試樣。然後，根據基於下述的計算式的外推法，自所獲得的試樣的測定值計算外推值。將該外推值作為該化合物的物性值。
<外推值>=(100×<試樣的測定值>-<母液晶的重量%>×<母液晶的測定值>)/<液晶化合物的重量%>
當即便液晶化合物與母液晶的比例為該比例，層列相或結晶亦於25℃下析出時，先將液晶化合物與母液晶的比例依次變更為10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%，以層列相或結晶於25℃下不再析出的組成來測定試樣的物性值，並根據上述式而求出外推值，將該外推值作為液晶化合物的物性值。
用於測定的母液晶存在各種種類，例如，母液晶A的組成(wt%)如下。
母液晶A：
液晶化合物等的物性值的測定方法
物性值的測定是藉由下述方法來進行。該些測定方法多為日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ．ED-2521A中所記載的方法、或對該些方法加以修改的方法。另外，用於測定的TN元件中未安裝TFT。
測定值之中，於將液晶化合物本身作為試樣的情況下，將所獲得的值記載為實驗資料。於將液晶化合物與母液晶的混合物用作試樣的情況下，將藉由外推法所獲得的值記載為實驗資料。
相結構及相轉變溫度(℃)：利用以下(1)及(2)的方法進行測定。
(1)將化合物置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒(Mettler)公司的FP-52型高溫載台)上，一面以3℃/min的速度加熱一面利用偏光顯微鏡觀察相狀態及其變化，而確定液晶相的種類。
(2)使用珀金埃爾默(PerkinElmer)公司製造的掃 描量熱儀DSC-7系統或Diamond DSC系統，以3℃/min的速度升降溫，並藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰值或發熱峰值的起始點(on set)，從而決定相轉變溫度。
以下，將結晶表示為K，當對結晶進一步加以區別時，分別表示為K1或K2。另外，將層列相表示為Sm，將向列相表示為N。將液體(等向性)表示為I。於層列相中，當對層列B相、或層列A相加以區別時，分別表示為SmB、或SmA。將手性向列相表示為N*。BP表示藍相或光學等向性的液晶相。2相的共存狀態有時以(N*+I)、(N*+BP)這一形式來表達。具體而言，(N*+I)表示非液晶等向性相與手性向列相共存的相，(N*+BP)表示BP相或光學等向性的液晶相與手性向列相共存的相。Un表示並非光學等向性的未確認的相。作為相轉變溫度的表達方式，例如「K 50.0 N 100.0 I」是指由結晶轉變成向列相的相轉變溫度(KN)為50.0℃，由向列相轉變成液體的相轉變溫度(NI)為100.0℃。其他表達方式亦同樣如此。再者，當無法確定相轉變溫度時，記作「-」。
向列相的上限溫度(TNI；℃)：將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒公司的FP-52型高溫載台)上，一面以1℃/min的速度加熱一面利用偏光顯微鏡進行觀察。將試樣的一部分由向列相變成等向性液體時的溫度作為向列相的上限溫度。以下，有時將向列相的上限溫度簡稱為「上 限溫度」。
低溫相容性：以使液晶化合物的量達到20wt%、15wt%、10wt%、5wt%、3wt%及1wt%的方式混合母液晶與液晶化合物來製備試樣，並將試樣裝入至玻璃瓶中。將該玻璃瓶於-10℃或-20℃的冷凍器中保管固定時間後，觀察結晶或層列相是否析出。
黏度(η；於20℃下測定；mPa．s)：使用E型黏度計對液晶化合物與母液晶的混合物進行測定。
折射率異向性(△n)：測定是於25℃的溫度下，利用波長為589nm的光，並藉由接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。沿一個方向摩擦主稜鏡的表面後，將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)滴加於主稜鏡上。當偏光方向與摩擦方向平行時，測定折射率(n∥)。當偏光方向與摩擦方向垂直時，測定折射率(n⊥)。根據式△n=n∥-n⊥計算出折射率異向性(△n)的值。
介電常數異向性(△ε；於25℃下測定)：將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)裝入至2片玻璃基板的間隔(間隙)約為9μm、扭轉角為80度的液晶單元中。對該單元施加20V的電壓，測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。施加0.5V的電壓，測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。根據式△ε=ε∥-ε⊥計算出介電常數異向性的值。
節距(P；於25℃下測定；nm)
節距長是利用選擇反射來測定(液晶便覽第196頁 2000年發行，丸善)。於選擇反射波長λ中，關係式<n>p/λ=1成立。此處，<n>表示平均折射率，由下式來求出。<n>={(n∥ 2+n⊥ 2)/2}1/2。選擇反射波長是利用顯微分光光度計(日本電子(股份)，商品名MSV-350)來測定。藉由所獲得的反射波長除以平均折射率來求出節距。於光學活性化合物濃度低的區域中，在波長比可見光長的區域中具有反射波長的膽固醇液晶的節距與光學活性化合物的濃度的倒數成比例，因此於多處測定在可見光區域中具有選擇反射波長的液晶的節距長，並藉由直線外推法來求出節距。「光學活性化合物」相當於本發明中的手性劑。
[合成例1]
1-(4'-(二氟(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-4-戊基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷(1-3-1a)的合成
將合成流程示於下圖。
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中添加氯化異丙基鎂/氯化鋰錯合物(1.3M，THF溶液)100ml(130mmol)，然後一面於室溫下進行攪拌，一面一點點地添加4-溴-2,3',5'-三氟-1,1'-聯苯28.7g(100mmol)，繼而於室溫下攪拌2小時。繼而，一面利用冰浴來冷卻至5℃~15℃，一面吹入經乾燥的二氧化碳直至不再發熱為止。將反應液注入至2N的鹽酸200ml中，並利用二乙醚進行萃取。彙集有機層，利用飽和食鹽水進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。藉由利用將乙酸乙酯作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製。進而，藉由再結晶(容量比庚烷/乙醇=30/70)來進行精製，而獲得作為白色固體的2,3',5'-三氟-1,1'-聯苯-4-羧酸10.3g。
第2步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第1步驟中所獲得的2,3',5'-三氟-1,1'-聯苯-4-羧酸10.3g(40.7mmol)、3-戊基-3-羥甲基氧雜環丁烷6.40g(40.7mmol)、4-二甲胺基吡啶 0.5g(4mmol)及二氯甲烷100ml，並於室溫下滴加二環己基碳二醯亞胺8.8g(42.8mmol)的二氯甲烷30ml溶液，然後於室溫下攪拌15小時。濾取不溶物，並將溶劑餾去，然後藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來進行精製，而獲得作為無色液體的2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-羧酸(3-戊基氧雜環丁烷-3-基)甲酯13.7g。
第3步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第2步驟中所獲得的2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-羧酸(3-戊基氧雜環丁烷-3-基)甲酯13.7g(34.9mmol)、及二氯甲烷100ml，並冷卻至-70℃，然後滴加三氟化硼二乙醚錯合物1.1ml(8.8mmol)。昇溫至室溫，並攪拌20小時。添加三乙胺1.5ml(11mmol)，並利用旋轉蒸發器進行濃縮。其後，添加二乙醚100ml，利用飽和食鹽水進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製，而獲得作為白色固體的4-戊基-1-(2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷10.9g。
第4步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第3步驟中所獲得的4- 戊基-1-(2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷2.0g(5.1mmol)、及THF70ml，並冷卻至-70℃，然後滴加正丁基鋰(1.62M，己烷溶液)4.1ml(6.6mmol)，並於-70℃下攪拌1h。繼而，於-70℃下滴加二溴二氟甲烷1.6g(7.7mmol)的THF10ml溶液，並於-70℃下攪拌1h。將其投入至冰水100ml中，利用甲苯進行萃取，然後彙集有機層，利用飽和食鹽水進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。
藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製，而獲得作為白色固體的1-(4'-(溴二氟甲基)-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-4-戊基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷2.4g。
第5步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第4步驟中所獲得的1-(4'-(溴二氟甲基)-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-4-戊基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷2.4g(4.6mmol)、3,4,5-三氟苯酚0.68g(4.6mmol)、碳酸鉀1.9g(14mmol)及DMF40ml，並於85℃下攪拌2小時。冷卻至室溫為止，然後添加甲苯100ml與水100ml，對有機層進行分液，並利用甲苯對水層進行萃取。彙集有機層，利用飽和食鹽水進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充 劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製。進而，藉由再結晶(容量比庚烷/乙酸乙酯=80/20)來進行精製，而獲得作為白色固體的1-(4'-(二氟(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-4-戊基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷0.7g。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下所述，可鑑定所獲得的化合物為1-(4'-(二氟(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-2,3',5'-三氟-[1,1'-聯苯]-4-基)-4-戊基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷(1-3-1a)。再者，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；7.51(m,1H),7.47(m,1H),7.41(m,1H),7.19(m,2H),6.99(m,2H),4.13(s,6H),1.4-1.2(m,8H),0.90(t,3H)。
所獲得的化合物(1-3-1a)的轉移溫度如下所述。
轉移溫度：C 71.4 C2 107.4 N 147.9 I
[合成例2]
1-(4-(二氟(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-4-丙基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷(1-2-1a)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中添加鎂片22.7g(933mmol)，並於室溫下攪拌3日。添加THF 80ml與一片碘， 然後於室溫下一點點地添加1-溴-3,5-二氟苯150g(777mmol)的THF 100ml溶液，繼而進行1小時回流。繼而，冷卻至-10℃，然後一點點地添加乾冰75g(1710mmol)，並於室溫下攪拌1小時。將反應液注入至1N的鹽酸500ml中，利用乙酸乙酯進行萃取。彙集有機層，利用水進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。利用正庚烷對殘渣進行清洗，而獲得作為白色固體的3,5-二氟苯甲酸66.3g。
第2步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第1步驟中所獲得的3,5-二氟苯甲酸35.0g(221mmol)、3-丙基-3-羥甲基氧雜環丁烷28.8g(221mmol)、4-二甲胺基吡啶2.7g(22mmol)及二氯甲烷325ml，然後於室溫下滴加二環己基碳二醯亞胺48.0g(232mmol)的二氯甲烷175ml溶液，並於室溫下攪拌3小時。濾取不溶物，利用1N的鹽酸、碳酸氫鈉水溶液、水依次對溶液進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製，而獲得作為淡黃色液體的3,5-二氟-苯甲酸(3-丙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯52.2g。
第3步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第2步驟中所獲得的3,5-二氟-苯甲酸(3-丙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯52.2g(193 mmol)、及二氯甲烷350ml，冷卻至-70℃，然後滴加三氟化硼二乙醚錯合物6.1ml(48mmol)。昇溫至室溫，並攪拌24小時。添加三乙胺10ml(72mmol)，利用旋轉蒸發器進行濃縮。其後，添加二乙醚300ml，利用水進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製，而獲得作為白色固體的4-丙基-1-(3,5-二氟苯基)-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷37.5g。
第4步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第3步驟中所獲得的4-丙基-1-(3,5-二氟苯基)-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷37.5g(139mmol)、及THF830 ml，冷卻至-70℃，然後滴加正丁基鋰(1.67M，己烷溶液)83ml(139mmol)，並於-70℃下攪拌1小時。繼而，於-70℃下滴加二溴二氟甲烷34.9g(166mmol)的THF100ml溶液，並於-70℃下攪拌1小時。將其投入至冰水1000ml中，利用甲苯進行萃取，然後彙集有機層，利用飽和食鹽水、水依次進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製，而獲得作為白色固體的1-(4-(溴二氟甲基)-3,5-二氟苯基)-4-丙基 -2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷50.9g。
第5步驟
向氮氣環境下的反應器中添加第4步驟中所獲得的1-(4-(溴二氟甲基)-3,5-二氟苯基)-4-丙基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷10.0g(25.1mmol)、3,4,5-三氟苯酚4.5g(30mmol)、碳酸鉀3.5g(25mmol)、溴化四丁基鏻2.6g(7.5mmol)、H2O 50ml及正庚烷5ml，並於82℃~85℃下進行10小時回流。冷卻至室溫為止，添加甲苯100ml與水100ml，對有機層進行分液，並利用甲苯對水層進行萃取。彙集有機層，利用碳酸氫鈉水溶液、水依次進行清洗，利用無水硫酸鎂加以乾燥後，濾取不溶物，並於減壓下進行濃縮。藉由利用將庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(容量比乙酸乙酯：庚烷=1：4)作為展開溶劑、將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分取操作來對殘渣進行精製。進而，藉由再結晶(容量比異丙醇/乙酸乙酯=80/20)來進行精製，而獲得作為白色固體的1-(4-(二氟(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-4-丙基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷5.9g。
1H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下所述，可鑑定所獲得的化合物為1-(4-(二氟(3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-3,5-二氟苯基)-4-丙基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷(1-2-1a)。再者，測定溶劑為CDCl3。
化學位移δ(ppm)；7.25(m,2H),6.94(m,2H),4.10(s,6H),1.3-1.2(m,4H),0.94(t,3H)。
所獲得的化合物(1-2-1a)的轉移溫度如下所述。
轉移溫度：C 94.5 I
液晶化合物(1-2-1a)、液晶化合物(1-3-1a)的物性
將上述作為母液晶A所記載的4種化合物混合，製備具有向列相的母液晶A。該母液晶A的物性如下。
上限溫度(TNI)=71.7℃；介電常數異向性(△ε)=11.0；折射率異向性(△n)=0.137。
製備包含母液晶A 85wt%與合成例1中所獲得的((1-3-1a))15wt%的液晶組成物Z1。測定所獲得的液晶組成物Z的物性值，藉由外推測定值來算出液晶化合物(1-3-1a)的物性的外推值。其值如下。
上限溫度(TNI)=109.7℃；介電常數異向性(△ε)=53.2；折射率異向性(△n)=0.144。
根據該些可知液晶化合物(1-3-1a)是透明點高，介電常數異向性(△ε)、折射率異向性(△n)大的化合物。
製備包含母液晶A 90wt%與合成例2中所獲得的(1-2-1a)10wt%的液晶組成物Z2。測定所獲得的液晶組成物Z的物性值，藉由外推測定值來算出液晶化合物(1-2-1a)的物性的外推值。其值如下。
上限溫度(TNI)=15.7℃；介電常數異向性(△ε)=46.1；折射率異向性(△n)=0.087。
於本發明中，液晶組成物的特性值的測定可根據下述的方法來進行。該些方法多為日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan) EIAJ．ED-2521A中所記載的方法、或對該些方法加以修改的方法。用於測定的TN元件中未安裝TFT。
向列相的上限溫度(NI；℃)：將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上，以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分由向列相變化為等向性液體時的溫度。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
向列相的下限溫度(TC；℃)：將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、以及-40℃的冷凍器中保管10日後，觀察液晶相。例如，當試樣於-20℃下維持向列相的狀態、於-30℃下變化為結晶(或層列相)時，將TC記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
光學等向性的液晶相的轉變溫度：將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上，於正交偏光的狀態下，首先昇溫至試樣變成非液晶等向性相的溫度為止，然後以1℃/min的速度降溫，而使手性向列相或光學等向性的液晶相完全出現。測定其降溫過程中的相轉變的溫度，繼而以1℃/min的速度昇溫，並測定其昇溫過程中的相轉變的溫度。於本發明中，只要事先無特別說明，則將昇溫過程中的相轉變的溫度設為相轉變溫度。於光學等向性的液晶相中，當於正交偏光下難以利用暗視場判別相轉變溫度時，使偏光板自正交偏光的狀態偏移1°~10°來測定相轉變溫度。
黏度(η；於20℃下測定；mPa．s)：測定使用E型黏 度計。
旋轉黏度(γ1；於25℃下測定；mPa．s)：
1)介電常數異向性為正的試樣：測定是根據M.Imai等人.，《分子晶體與液晶》(Molecular Crystals and Liquid Crystals),Vol.259,37(1995)中所記載的方法。將試樣放入至扭轉角為0°、且2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm的TN元件中。於16V~19.5V的範圍內對TN元件階段性地施加每次為0.5V的電壓。於未施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與未施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。根據該些的測定值與M.Imai等人的論文的第40頁的計算式(8)而獲得旋轉黏度的值。該計算中所需的介電常數異向性的值是利用該旋轉黏度的測定中所使用的元件，並藉由下述的介電常數異向性的測定方法來求出。
2)介電常數異向性為負的試樣：測定是根據M.Imai等人.，Molecular Crystals and Liquid Crystals,Vol.259,37(1995)中所記載的方法。將試樣放入至2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件中。於30V~50V的範圍內對該元件階段性地施加每次為1V的電壓。於未施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與未施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。根據該些的測定值與M.Imai等人的論文的第40頁的計算式(8)而獲得旋轉黏度的值。該計算中所需的介電常數異向性的值使用藉由下述的介電常數異向性的測定方法所測定的值。
折射率異向性(△n；於25℃下測定)：測定是利用波長為589nm的光，並藉由在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。朝一個方向摩擦(rubbing)主稜鏡的表面後，將試樣滴加至主稜鏡上。當偏光方向與摩擦方向平行時測定折射率(n∥)。當偏光方向與摩擦方向垂直時測定折射率(n⊥)。根據式△n=n∥-n⊥計算出折射率異向性的值。當試樣為組成物時，藉由該方法來測定折射率異向性。
介電常數異向性(△ε；於25℃下測定)：
1)介電常數異向性為正的組成物：將試樣裝入至2片玻璃基板的間隔(間隙)約為9μm、且扭轉角為80度的液晶單元中。對該單元施加20V的電壓，測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。施加0.5V的電壓，測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。根據式△ε=ε∥-ε⊥計算出介電常數異向性的值。
2)介電常數異向性為負的組成物：將試樣裝入至處理成垂直配向的液晶單元中，施加0.5V的電壓來測定介電常數(ε∥)。將試樣裝入至處理成水平配向的液晶單元中，施加0.5V的電壓來測定介電常數(ε⊥)。根據式△ε=ε∥-ε⊥計算出介電常數異向性的值。
臨限電壓(threshold voltage)(Vth；於25℃下測定；V)：
1)介電常數異向性為正的組成物：將試樣裝入至2片玻璃基板的間隔(間隙)為(0.5/△n)μm、扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的液晶顯示元件中。△n為藉由上述方法所測定的折射率異向性的值。對該元件施加頻率為32Hz的矩形波。使矩形波的電壓上升，測定通過元件的光的透過率達到90%時的電壓值。
2)介電常數異向性為負的組成物：將試樣裝入至2片玻璃基板的間隔(間隙)約為9μm、且處理成垂直配向的正常顯黑模式(normally black mode)的液晶顯示元件中。對該元件施加頻率為32Hz的矩形波。使矩形波的電壓上升，測定通過元件的光的透過率達到10%時的電壓值。
電壓保持率(VHR；於25℃下測定；%)：用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且2片玻璃基板的間隔(單元間隙)為6μm。該元件於裝入試樣後藉由利用紫外線進行聚合的黏著劑來密閉。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來進行充電。利用高速電壓計於16.7毫秒間測定衰減的電壓，並求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率為面積A對於面積B的百分比。
螺旋節距(於20℃下測定；μm)：測定螺旋節距時是使用Grandjean-Cano的楔形盒(wedge cell)法。將試樣注入至Grandjean-Cano的楔形盒中，測定自楔形盒所觀察到 的向錯線(disclination line)的間隔(a；單位為μm)。根據式P=2．a．tanθ計算出螺旋節距(P)。θ為楔形盒中的2片玻璃板之間的角度。
或者，節距長是利用選擇反射來測定(液晶便覽第196頁，2000年發行，丸善)。於選擇反射波長λ中，關係式<n>p/λ=1成立。此處，<n>表示平均折射率，由下式來求出。<n>={(n∥2+n⊥2)/2}1/2。選擇反射波長是利用顯微分光光度計(日本電子(股份)，商品名MSV-350)來測定。藉由所獲得的反射波長除以平均折射率來求出節距。
於手性劑濃度低的區域中，在波長比可見光長的區域中具有反射波長的膽固醇液晶的節距與手性劑的濃度的倒數成比例，因此於多處測定在可見光區域中具有選擇反射波長的液晶的節距長，並藉由直線外推法來求出節距。
成分或液晶化合物的比例(百分比)為重量百分比(表示為重量%或wt%)。非手性成分T中的各成分的比例是基於非手性成分T的總重量的重量百分比。組成物是藉由在測定液晶化合物等成分的重量後進行混合來製備。因此，容易算出成分的重量%。
(實例1)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備相當於非手性成分T的液晶組成物A。
於結構式的右側記載有與通式的對應。
液晶組成物A
該液晶組成物A的相轉變溫度(℃)為N 77.6 I。
(實例2)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備 相當於非手性成分T的液晶組成物B。
於結構式的右側記載有與通式的對應。
液晶組成物B
該液晶組成物B的相轉變溫度(℃)為N 78.9 I。
(實例3)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備相當於非手性成分T的液晶組成物C。
於結構式的右側記載有與通式的對應。
液晶組成物C
該液晶組成物C的相轉變溫度(℃)為N 79.3 I。
(實例4)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備相當於非手性成分T的液晶組成物D。
於結構式的右側記載有與通式的對應。
液晶組成物D
該液晶組成物D的相轉變溫度(℃)為N 81.6 I。
(實例5)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備相當於非手性成分T的液晶組成物E。
於結構式的右側記載有與通式的對應。
液晶組成物E
該液晶組成物E的相轉變溫度(℃)為N 78.3 I。
(實例6)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備相當於非手性成分T的液晶組成物F。
於結構式的右側記載有與通式的對應。
液晶組成物F
該液晶組成物F的相轉變溫度(℃)為N 60.3 I。
(實例7)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備相當於非手性成分T的液晶組成物G。
於結構式的右側記載有與通式的對應。
液晶組成物G
該液晶組成物G的相轉變溫度(℃)為N 90.0 I。
(實例8)
液晶組成物H
該液晶組成物H的相轉變溫度(℃)為N 79.4 I。
液晶組成物I
該液晶組成物I的相轉變溫度(℃)為N 103.2 I。
其次，獲得包含液晶組成物A~液晶組成物G(94.7wt%)、及由下述式所表示的手性劑BN-H4(2.65wt%)與手性劑BN-H5(2.65wt%)的液晶組成物A1~液晶組成物E1、以及包含液晶組成物H、液晶組成物I(92.0wt%)，及由下述式所表示的手性劑BN-H4(2.9wt%)與手性劑BN-H5(2.9wt%)的液晶組成物H1、液晶組成物I1。
該液晶組成物A1~液晶組成物E1的相轉變溫度(℃)如下：
A1：N* 68.4 BP 75.7 I、
B1：N* 69.7 BP 71.7 I、
C1：N* 70.3 BP 71.9 BP+I 72.5 I、
D1：N* 72.7 BP 74.3 I、
E1：N* 69.3BP 71.1 BP+I 71.9 I
F1：N* 52.1 BP 52.3 BP+I-I
G1：N* 81.1 BP 82.5 BP+I 83.2 I
H1：N* 72.6 BP 74.5 I
I1：N* 96.8 BP 99.7 I。
再者，當無法確定相轉變溫度時，記作「-」。
再者，BN-H4、BN-H5是藉由自(R)-(+)-1,1'-雙(2-萘酚)及相對應的羧酸，利用二環己基碳二醯亞胺(Dicyclohexylcarbodiimide，DCC)進行酯化而獲得。
BN-H4
BN-H5
(實例9)
單體與液晶組成物的混合物的製備
製備混合物A1-1M作為液晶組成物與單體的混合物，上述混合物A1-1M包含液晶組成物A1 88.8wt%、丙烯酸正十二酯6.0wt%、1,4-二(4-(6-(丙烯醯氧基)己氧基)苯甲醯氧基)-2-甲基苯(LCA-6)4.8wt%、作為光聚合起始劑的2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮0.4wt%。將液晶組成物A1替換成液晶組成物B1~液晶組成物E1，然後以相同方式製備混合物B1-1M~混合物E1-1M。該混合物A1-1M~混合物E1-1M的相轉變溫度(℃)如下：
A1-1M：N* 38.7 BP 44.5 BP+I 50.6 I、I 49.3 BP+I 44.5 BP 36.0 N*
B1-1M：N* 38.7 BP 43.8 BP+I 45.0 I、I 44.3 BP+I-BP 36.6 N*
C1-1M：N* 39.2 BP 44.2 BP+I 46.1 I、I 47.0 BP+I 44.5 BP 36.5 N*
D1-1M：N* 41.5 BP 46.7 BP+I 48.8 I，I 48.9 BP+I 46.2 BP 38.7 N*
E1-1M：N* 37.4 BP 43.5 BP+I 46.6 I、I-BP+I 43.5 BP 35.2 N*
F1-1M：N* 26.3 BP-I
G1-1M：N* 47.6 BP-BP+I 54.4 I I 53.2 BP+I-BP 45.9 N*。
下段為於冷卻過程中所觀察到的相轉變溫度，於冷卻過程中亦顯現BP。再者，當無法確定相轉變溫度時，記作「-」。
LCA-6
(實例10)
單體與液晶組成物的混合物的製備
製備混合物A1-2M作為液晶組成物與單體的混合物，上述混合物A1-2M是將液晶組成物A1 87.1wt%、丙烯酸正十二酯7.0wt%、1,4-二(4-(8-(丙烯醯氧基)辛氧基)苯甲醯氧基)-2-甲基苯(LCA-8)5.6wt%、作為光聚合起始劑的2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮0.4wt%混合而成者。
該混合物A1-2M的相轉變溫度(℃)如下： N* 39.7 BP 44.9 BP+I 45.8 I、I 45.4 BP+I 43.4BP 35.9 N*。
下段為於冷卻過程中所觀察到的相轉變溫度，於冷卻過程中亦顯現BP。
LCA-8
(實例11)
單體與液晶組成物的混合物的製備
製備混合物H1-3M作為液晶組成物與單體的混合物，上述混合物H1-3M包含液晶組成物H1 87.1wt%、丙烯酸正十二酯7.0wt%、1,4-二(4-(8-(丙烯醯氧基)十二烷氧基)苯甲醯氧基)-2-甲基苯(LCA-12)5.6wt%、作為光聚合起始劑的2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮0.4wt%。將液晶組成物H1替換成液晶組成物I1，然後以相同的方式製備混合物I1-3M。
該混合物H1-3M、混合物I1-3M的相轉變溫度(℃)如下：
H1-3M：N* 57.5 BPI 61.4 BPII 64.3 BP+I 69.1 I、I 67.2 BP+I 63.1 BP 55.1 N*
I1-3M：N* 36.0 BP 41.0 BP+I 44.5 I、I 43.1 BP+I-BP 34.7 N*。
下段為於冷卻過程中所觀察到的相轉變溫度，於冷卻 過程中亦顯現BP。再者，當無法確定相轉變溫度時，記作「-」。
LCA-12
(實例12)
高分子/液晶複合材料的製備
在未實施配向處理的梳狀電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間夾持混合物A1-1M~混合物G1-1M、混合物A1-2M、混合物H1-3M及混合物I1-3M(單元厚度為8μm)，將所獲得的單元加熱至A1-1M：39.2℃、B1-1M：39.2℃、C1-1M：37.7℃、D1-1M：41.8℃、E1-1M：37.9℃、F1-1M：26.5℃、G1-1M：47.8℃、A1-2M：40.2℃、H1-3M：58.2℃及I1-3M：36.4℃的藍相為止。於該狀態下照射1分鐘紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，而進行聚合反應。
以上述方式獲得的高分子/液晶複合材料A1-1P~高分子/液晶複合材料G1-1P、高分子/液晶複合材料A1-2P、高分子/液晶複合材料B1-2P、高分子/液晶複合材料H1-3P及高分子/液晶複合材料I1-3P即便冷卻至室溫為止，亦維持光學等向性的液晶相。
再者，如圖1所示，梳狀電極基板的電極交替地配置有自左側的連接用電極部起朝右方向延伸的電極1、及自 右側的連接用電極部起朝左方向延伸的電極2。因此，當於電極1與電極2之間存在電位差時，於如圖1所示的梳狀電極基板上，若對1根電極加以注視，則可提供存在圖式上的上方向與下方向的2個方向的電場的狀態。
(實例13)
將夾持有實例12中所獲得的高分子/液晶複合材料A-1P~高分子/液晶複合材料G1-1P、高分子/液晶複合材料B1-2P、高分子/液晶複合材料H1-3P及高分子/液晶複合材料I1-3P的單元設置於圖2所示的光學系統中，並測定電光特性。使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造的ECLIPSE LV100POL)的白色光源作為光源3，使朝單元的射入角度相對於單元面變成垂直，以梳狀電極5的線方向相對於偏光鏡(Polarizer)偏光板4與分析儀(Analyzer)偏光板6分別變成45°的方式將上述單元設置於光學系統中。於室溫下調查施加電壓與透過率的關係。若施加25V~40V的矩形波，則透過率變成80%以上，透過光強度已飽和。
(實例14)
將夾持有實例12中所獲得的高分子/液晶複合材料A-2P的單元設置於圖2所示的光學系統中，並測定電光特性。使用偏光顯微鏡(尼康製造的ECLIPSE LV100POL)的白色光源作為光源3，使朝單元的射入角度相對於單元面變成垂直，以梳狀電極5的線方向相對於偏光鏡偏光板4與分析儀偏光板6分別變成45°的方式將上述單元設置於光學系統中。於室溫下調查施加電壓與透過率的關係。若 施加40V的矩形波，則透過率變成81%，透過光強度已飽和。電光響應顯示rise=1.7ms、decay=0.8ms。
(比較例1)
藉由以下述的比例混合下圖所示的液晶化合物來製備液晶組成物J。液晶組成物J是未添加化合物(1)的組成物。於結構式的右側記載有與通式的對應。
該液晶組成物J的相轉變溫度(℃)為N 79.1 I。
其次，獲得包含液晶組成物J(88.8wt%)、及由下述式所表示的手性劑BN-H4(2.55wt%)與手性劑BN-H5 (2.55wt%)的液晶組成物J1。
該液晶組成物J1的相轉變溫度(℃)為N* 70.3 BP 71.6 BP+I 72.9 I。
(比較例2)
單體與液晶組成物的混合物的製備
製備混合物J1-1M作為液晶組成物與單體的混合物，上述混合物J1-1M包含液晶組成物J188.8wt%、丙烯酸正十二酯6.0wt%、1,4-二(4-(6-(丙烯醯氧基)己氧基)苯甲醯氧基)-2-甲基苯(LCA-6)4.8wt%、作為光聚合起始劑的2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮0.4wt%。
該混合物J1-1M的相轉變溫度(℃)如下：N* 39.8 BP 44.1 BP+I-I、I-BP+I 43.1 BP 37.1 N*。
再者，當無法確定相轉變溫度時，記作「-」。
高分子/液晶複合材料的製備
在未實施配向處理的梳狀電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間夾持混合物J1-1M(單元厚度為10μm)，將所獲得的單元加熱至40.1℃的藍相為止。於該狀態下照射1分鐘紫外光(紫外光強度為23mWcm-2(365nm))，而進行聚合反應。
以上述方式獲得的高分子/液晶複合材料J1-1P即便冷卻至室溫為止，亦維持光學等向性的液晶相。
再者，如圖1所示，梳狀電極基板的電極交替地配置有自左側的連接用電極部起朝右方向延伸的電極1及自右 側的連接用電極部起朝左方向延伸的電極2。因此，當於電極1與電極2之間存在電位差時，於如圖1所示的梳狀電極基板上，若對1根電極加以注視，則可提供存在圖式上的上方向與下方向的2個方向的電場的狀態。
(比較例3)
將夾持有比較例2中所獲得的高分子/液晶複合材料J1-1P的單元設置於圖2所示的光學系統中，並測定電光特性。使用偏光顯微鏡(尼康製造的ECLIPSE LV100POL)的白色光源作為光源3，使朝單元的射入角度相對於單元面變成垂直，以梳狀電極5的線方向相對於偏光鏡偏光板4與分析儀偏光板6分別變成45°的方式將上述單元設置於光學系統中。於室溫下調查施加電壓與透過率的關係。若施加43V的矩形波，則透過率變成83%，透過光強度已飽和。
如上所述，就可實現低電壓驅動、於冷卻過程中顯現BP的觀點而言，本發明的光元件比先前技術更優異。再者，所謂於冷卻過程中顯現BP，是指於光元件的製造步驟中，容易製備高分子/液晶複合材料，其顯示本發明的光元件的有用性。
[產業上之可利用性]
作為本發明的活用法，例如可列舉使用高分子/液晶複合物的顯示元件等光元件。
1‧‧‧電極
2‧‧‧電極
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光鏡偏光板
5‧‧‧梳狀電極
6‧‧‧分析儀偏光板
7‧‧‧光接收器
圖1表示實例中所使用的梳狀電極基板。
圖2表示實例中所使用的光學系統。
1、2‧‧‧電極

Claims (46)

  1. 一種液晶組成物，其特徵在於：包括非手性成分T及手性劑，且顯現光學等向性的液晶相，所述非手性成分T含有選自由式(1)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為第一成分， 式中，R1為碳數為1~10的烷基，於所述烷基中，至少1個-CH2-可由-O-取代，至少1個-(CH2)2-可由-CH=CH-取代；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，於1,4-伸環己基中，至少1個-CH2-可由-O-取代，於1,4-伸環己基中，至少1個-(CH2)2-可由-CH=CH-取代，於1,4-伸苯基中，至少1個氫可由鹵素取代；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；i、j、k、m、n、p及q獨立為0或1；i、j、k、m、n、p及q的和為1、2、3或4。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中於所述式(1)中，i、j、k、m、n、p及q的和為2、3或4。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成物，其中於所述式(1)中，q為1。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成 物，其中於所述式(1)中，R1為碳數為1~10的直鏈烷基、碳數為2~10的直鏈烯基、或碳數為1~9的直鏈烷氧基；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、四氫吡喃-2,5-二基、或至少1個氫可由氟或氯取代的1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成物，其中於所述式(1)中，R1為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中所述第一成分為選自由下述式(1-1-1)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；Z7為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中所 述第一成分為選自由下述式(1-2-1)或式(1-2-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1及環A4獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z4及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；於所述式(1-2-1)中，Z4及Z7的至少1個為單鍵；於所述式(1-2-2)中，Z1及Z7的至少1個為單鍵。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶組成物，其中於所述式(1-2-1)中，Z4及Z7的任一者為-CF2O-，或於所述式(1-2-2)中，Z1及Z7的任一者為-CF2O-。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中所述第一成分為選自由下述式(1-3-1)、式(1-3-2)或式(1-3-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1、環A2、環A4及環A5獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z4、Z5及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；於所述式(1-3-1)中，Z4、Z5及Z7中的至少2個為單鍵；於所述式(1-3-2)中，Z1、Z4及Z7中的至少2個為單鍵；於所述式(1-3-3)中，Z1、Z2及Z7中的至少2個為單鍵。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之液晶組成物，其中所述式(1-3-1)中，Z4、Z5及Z7的任一者為-CF2O-，於所述式(1-3-2)中，Z1、Z4及Z7的任一者為-CF2O-，或於所述式(1-3-3)中，Z1、Z2及Z7的任一者為-CF2O-。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中所述第一成分為選自由下述式(1-4-1)、式(1-4-2)、式(1-4-3)、或式(1-4-4)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 式中，R1A為碳數為1~10的直鏈烷基；環A1、環A2、環A3、環A4、環A5及環A6獨立為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、3-氟-1,4-伸苯基、或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7獨立為單鍵、-(CH2)2-、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-；X1為氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2獨立為氫或氟；於所述式(1-4-1)中，Z4、Z5、Z6及Z7中的至少3個為單鍵；於所述式(1-4-2)中，Z1、Z4、Z5及Z7中的至少3 個為單鍵；於所述式(1-4-3)中，Z1、Z2、Z4及Z7中的至少3個為單鍵；於所述式(1-4-4)中，Z1、Z2、Z3及Z7中的至少3個為單鍵。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其中於所述式(1-4-1)中，Z4、Z5、Z6及Z7的任一者為-CF2O-，於所述式(1-4-2)中，Z1、Z4、Z5及Z7的任一者為-CF2O-，於所述式(1-4-3)中，Z1、Z2、Z4及Z7的任一者為-CF2O-，或於所述式(1-4-4)中，Z1、Z2、Z3及Z7的任一者為-CF2O-。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成物，其中基於所述非手性成分T的總重量，所述第一成分的比例為0.5wt%~50wt%的範圍。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中非手性成分T更包括第二成分及第三成分的至少一種，上述第二成分為選自由式(2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物，上述第三成分為選自由式(3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，R2為氫或碳數為1~20的烷基，所述烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、 -CF=CF-或-C≡C-取代，所述烷基中的任意的氫、及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；環B1、環B2、環B3、環B4及環B5獨立為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、1個氫或2個氫由氟取代的1,4-伸苯基、2個氫分別由氟與氯取代的1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基；Zb1、Zb2、Zb3、Zb4、Zb5及Zb6獨立為單鍵或碳數為1~4的伸烷基，所述伸烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-COO-或-CF2O-取代；L7、L8及L9獨立為氫或氟；X2為氟、氯、-CF3、或-OCF3；l1、m1、n1、o1及p1獨立為0或1，且2≦l1+m1+n1+o1+p1≦3； 所述式(3)中，R3為氫或碳數為1~20的烷基，所述烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，所述烷基中的任意的氫、及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；環C為1個以上的氫由氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基；Z8、Z9及Z10 獨立為單鍵、-COO-或-CF2O-，但至少1個為-CF2O-；L11、L12、L13及L14獨立為氫或氟；X3為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10的烷基，所述烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，而且，所述烷基中的任意的氫、及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第二成分為選自由式(2-1-1-2)、式(2-1-2-1)、式(2-1-3-1)、式(2-1-3-2)、式(2-1-4-2)及式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，R2A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；(F)獨立為氫或氟；X2A為氟、氯、-CF3或-OCF3。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第二成分為選自由所述式(2-1-1-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第二成分為選自由所述式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的第二成分為選自由所述式(2-1-1-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物及選自由所述式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物的混合物。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中基於所述非手性成分T的總重量，所述第二成分的比例為5wt%~70wt%的範圍。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第三成分為選自由式(3-2)~式(3-5)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，R3A獨立為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基，X3A為氟、氯、-CF3或-OCF3，L11~L14獨立為氫或氟。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第三成分為選自由所述式(3-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第三成分為選自由所述式(3-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第三成分為選自由式(3-4)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之液晶組成物，其中 所述非手性成分T的所述第三成分為選自由式(3-5)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
  25. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中基於所述非手性成分T的總重量，所述第三成分的比例為5wt%~70wt%的範圍。
  26. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其中基於所述非手性成分T的總重量，所述第一成分的比例為1wt%~30wt%的範圍，所述第二成分的比例為10wt%~50wt%的範圍，所述第三成分的比例為10wt%~50wt%的範圍。
  27. 如申請專利範圍第1項或第14項所述之液晶組成物，其中非手性成分T更包括第四成分及第五成分的至少一種，上述第四成分為選自由式(4)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物，上述第五成分為選自由式(5)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，R4為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；環D獨立為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氯-1,4- 伸苯基、或嘧啶-2,5-二基；Z11獨立為單鍵、伸乙基、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-；L23及L24獨立為氫或氟；X4為氟、氯、-CF3或-OCF3；q1為1、2、3或4，其中，當q1為3或4時，一個Z10為-CF2O-或-OCF2-；當q1為3時，環D不為1,3-二噁烷-2,5-二基或四氫吡喃-2,5-二基，另外，所有環D均不為由氟取代的1,4-伸苯基； 此處，R7為氫或碳數為1~20的烷基，所述烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，所述烷基中的任意的氫、及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由鹵素取代；L25、L26、L27、L28、L29及L30獨立為氫或氟；X7為氫、鹵素、-SF5、或碳數為1~10的烷基，所述烷基中任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，而且，所述烷基中的任意的氫及烷基中的任意的-CH2-由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代的基中的任意的氫，可由氟取代。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第四成分為選自由式(4-1)~式(4-7)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，R4A獨立為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基，X4A為氟、氯、-CF3或-OCF3，L15~L24獨立為氫或氟。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之液晶組成物，其中基於所述非手性成分T的總重量，第四成分的比例為5 wt%~40wt%的範圍。
  30. 如申請專利範圍第27項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第五成分為選自由式(5-1)~式(5-3)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，R7A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；L26、L28、L29及L30獨立為氫或氟；X7A為氟、氯、-CF3或-OCF3。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第五成分為選自由式(5-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物。
  32. 如申請專利範圍第30項所述之液晶組成物，其中所述非手性成分T的所述第五成分為選自由式(5-1-1)、式(5-1-2)、式(5-2-1)~式(5-2-4)、式(5-3-1)及式(5-3-2)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，R7A為碳數為1~12的烷基、碳數為1~12的烷氧基、碳數為2~12的烯基、或任意的氫由氟取代的碳數為2~12的烯基；X7A為氟、氯或-OCF3。
  33. 如申請專利範圍第27項所述之液晶組成物，其中基於所述非手性成分T的總重量，第五成分的比例為1.0wt%~30wt%的範圍。
  34. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成物，其中所述手性劑含有選自由式(K1)~式(K5)的各式所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，RK獨立為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或碳數為1~20的烷基，所述烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、或-OCO-取代，所述烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，所述烷基中的任意的氫可由鹵素取代；A獨立為芳香族性或非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數為9以上的縮合環，所述環的任意的氫可由鹵素、碳數為1~3的烷基或鹵代烷基取代，環的-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N= 取代；B獨立為氫、鹵素、碳數為1~3的烷基、碳數為1~3的鹵代烷基、芳香族性或非芳香族性的3員環~8員環、或者碳數為9以上的縮合環，所述環的任意的氫可由鹵素、碳數為1~3的烷基或鹵代烷基取代，-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N=取代；Z獨立為單鍵、碳數為1~8的伸烷基，任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-、或-N=CH-取代，所述烷基中的任意的-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，任意的氫可由鹵素取代；X為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、或-CH2CH2-；mK為1~4的整數。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之液晶組成物，其中所述手性劑含有選自由式(K4-1)~式(K4-6)及式(K5-1)~式(K5-3)的各式所表示的化合物的群組中的至少1種化合物： 此處，RK獨立為碳數為3~10的烷基，鄰接於環的所述烷基中的-CH2-可由-O-取代，烷基中的任意的-CH2-、或烷基中的鄰接於環的-CH2-由-O-取代的基中的任意的-CH2-可由-CH=CH-取代。
  36. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成物，其中相對於液晶組成物的總重量，所述手性劑的比例為1wt%~40wt%的範圍。
  37. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成物，其於70℃~-20℃的任一溫度下顯示手性向列相，且於所述溫度範圍的至少一部分中，螺旋節距為700nm以下。
  38. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶組成物，其包括至少1種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
  39. 一種混合物，其包括如申請專利範圍第1項至第38項中任一項所述之液晶組成物及聚合性單體。
  40. 一種高分子/液晶複合材料，其是使如申請專利範圍第39項所述之混合物聚合而獲得、且用於藉由光學等向性的液晶相來驅動的元件。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之高分子/液晶複合材料，其是使如申請專利範圍第39項所述之混合物於非液晶等向性相或光學等向性的液晶相中聚合而獲得。
  42. 一種光元件，其包括：一組基板，其於一面或兩面上配置有電極；液晶媒體，其配置於基板間；以及電場施加裝置，其經由所述電極對所述液晶媒體施加電場；其中，所述液晶媒體為如申請專利範圍第1項至第38項中任一項所述之液晶組成物、或者如申請專利範圍第40項或第41項所述之高分子/液晶複合材料。
  43. 一種光元件，其包括：一組基板，至少一個為透明，並於一面或兩面上配置有電極；液晶媒體，配置於所述基板間；偏光板，配置於所述基板的外側；以及電場施加裝置，其經由所述電極對所述液晶媒體施加電場；其中，所述液晶媒體為如申請專利範圍第1項至第38項中任一項所述之液晶組成物、或者如申請專利範圍第40項或第41項所述之高分子/液晶複合材料。
  44. 如申請專利範圍第42項或第43項所述之光元件，其中於所述一組基板的至少一個基板上，以至少可朝 2個方向施加電場的方式構成所述電極。
  45. 如申請專利範圍第42項或第43項所述之光元件，其中於彼此平行地配置的所述一組基板的一個或兩個基板上，以至少可朝2個方向施加電場的方式構成所述電極。
  46. 如申請專利範圍第42項或第43項所述之光元件，其中將所述電極配置成矩陣狀而構成畫素電極，各畫素具備主動元件，所述主動元件為薄膜電晶體(TFT)。
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