TWI694068B - 具有苯並噻吩的液晶性化合物、液晶組成物和液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

一種式（1）所表示的化合物。
Figure 105119657-A0304-11-0001-01
式（1）中，R1 為氫、烷基等；環A1 及環A2 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基等；Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-C≡C-等；L1 、L2 及L3 獨立地為氫、氯或氟；a及b獨立地為0、1、2、3或4，且a及b之和為4以下。

Description

具有苯並噻吩的液晶性化合物、液晶組成物和液晶顯示元件
本發明是有關於一種液晶性化合物及液晶組成物。更詳細而言，本發明是有關於一種具有苯並噻吩的化合物、含有該化合物且具有向列相的液晶組成物、和含有該組成物的液晶顯示元件。
液晶顯示元件正被廣泛地用於個人電腦、電視機等的顯示器中。該元件利用了液晶性化合物的光學各向異性、介電各向異性等。作為液晶顯示元件的動作模式，具有相變(phase change，PC)、扭轉向列(twisted nematic，TN)、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)、雙穩態扭轉向列(bistable twisted nematic，BTN)、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)、共面切換(in-plane switching，IPS)、垂直配向(vertical alignment，VA)、邊緣場切換(Fringe Field Switching，FFS)、聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)等模式。
於此種液晶顯示元件中，使用了具有適當的物性的液晶組成物。為了進一步提高液晶顯示元件的特性，較佳為該組成物 所含的液晶性化合物具有以下的(1)~(8)所示的物性。(1)對熱、光等的穩定性高、(2)透明點高、(3)液晶相的下限溫度低、(4)黏度(η)小、(5)光學各向異性(Δn)適當、(6)介電各向異性(Δε)大、(7)彈性常數(K)適當、(8)與其他液晶性化合物的相容性優異。
液晶性化合物的物性對元件的特性帶來的效果如下。如(1)般具有對熱、光等的高穩定性的化合物會增大元件的電壓保持率。藉此，元件的壽命變長。如(2)般具有高透明點的化合物會擴大元件可使用的溫度範圍。如(3)般具有向列相、層列相等液晶相的低下限溫度、尤其是向列相的低下限溫度的化合物亦會擴大元件可使用的溫度範圍。如(4)般黏度小的化合物會縮短元件的響應時間。
如(5)般具有大的光學各向異性的化合物會使元件的對比度提高。根據元件的設計，需要具有大的光學各向異性或小的光學各向異性、即適當的光學各向異性的化合物。於藉由減小元件的單元間隙來縮短響應時間的情形時，合適的是具有大的光學各向異性的化合物。如(6)般具有大的介電各向異性的化合物會降低元件的臨限電壓。藉此，元件的消耗電力變小。另一方面，具有小的介電各向異性的化合物藉由減小組成物的黏度來縮短元件的響應時間。
關於(7)，具有大的彈性常數的化合物會縮短元件的響應時間。具有小的彈性常數的化合物會降低元件的臨限電壓。因 此，根據欲提高的特性而需要適當的彈性常數。較佳為如(8)般具有與其他液晶性化合物的優異的相容性的化合物。其原因在於，將具有不同的物性的液晶性化合物混合來調節組成物的物性。
迄今為止，已合成了各種具有大的介電各向異性的液晶性化合物。亦合成了各種具有大的光學各向異性的液晶性化合物。原因在於，對新穎的化合物期待先前的化合物所不具備的優異的物性。且原因在於，期待藉由將新穎的化合物添加至液晶組成物中而於組成物中獲得至少兩種物性之間的適當的平衡。由於此種狀況，期望一種關於所述物性(1)~(8)而具有優異的物性與適當的平衡的化合物。
迄今為止，已合成了幾種具有苯並噻吩骨架的液晶性化合物。專利文獻1及專利文獻2中示出了化合物(A)~化合物(D)等。但是，關於該些化合物並未記載特性，從而並不明確是否適合作為液晶性化合物。
Figure 105119657-A0305-02-0005-1
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-328062號公報
[專利文獻2]國際公開第2012-126570號
第一課題在於提供一種液晶性化合物，其充分滿足如下物性中的至少一個：對熱或光的穩定性高、透明點高(或向列相的上限溫度高)、液晶相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正介電各向異性大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優異等。第二課題在於提供一種液晶組成物，其含有所述化合物，且充分滿足如下物性中的至少一個：對熱或光的穩定性高、向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、比電阻大、彈性常數適當等。該課題提供一種關於至少兩種物性而具有適當的平衡的液晶組成物。第三課題在於提供一種液晶顯示元件，其包含所述組成物，且具有可使用元件的廣溫度範圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、及長壽命。
本發明是有關於式(1)所表示的具有苯並噻吩的液晶性化合物、含有該化合物的液晶組成物和包含該組成物的液晶顯示元件。
Figure 105119657-A0305-02-0007-2
式(1)中，R1及R2獨立地為氫或碳數1~20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素取代；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基或吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素取代；a及b獨立地為0、1、2、3或4，且a及b之和為4以下，於a或b為2以上時，兩個環A1、兩個環A2、兩個Z1或兩個Z2可相同亦可不同；Z1及Z2獨立地為單鍵或碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-COO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素取代，Z1及Z2不同時為-CH=CH-或-C≡C-，於a為0且b為1時，Z2為碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-COO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代；Z3為-O-或單鍵；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
第一優點為提供一種液晶性化合物，其充分滿足如下物性中的至少一個：對熱或光的穩定性高、透明點高(或向列相的上限溫度高)、液晶相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優異等。第二優點為提供一種液晶組成物，其含有所述化合物，且充分滿足如下物性中的至少一個：對熱或光的穩定性高、向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、比電阻大、彈性常數適當等。該優點提供一種關於至少兩種物性而具有適當的平衡的液晶組成物。第三優點為提供一種液晶顯示元件，其包含所述組成物，且具有可使用元件的廣溫度範圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、及長壽命。
本說明書中的術語的使用方法如下。有時將「液晶性化合物」、「液晶組成物」、及「液晶顯示元件」的術語分別簡稱為「化合物」、「組成物」、及「元件」。「液晶性化合物」為具有向列相、層列相等液晶相的化合物以及雖不具有液晶相但以調節上限溫度、下限溫度、黏度、介電各向異性般的組成物的物性為目的而添加的化合物的總稱。該化合物具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基般 的六員環，且其分子結構為棒狀(rod like)。「液晶顯示元件」為液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。「聚合性化合物」是以使組成物中生成聚合物為目的而添加的化合物。
液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物混合而製備。液晶性化合物的比例(含量)是由以該液晶組成物的重量為基準的重量百分率(重量%)來表示。於該組成物中，視需要而添加聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、色素、消泡劑般的添加物。與液晶性化合物的比例同樣地，添加物的比例(添加量)是由以液晶組成物的重量為基準的重量百分率(重量%)來表示。有時亦使用重量百萬分率(ppm)。例外地，聚合起始劑及聚合抑制劑的比例是以聚合性化合物的重量為基準來表示。
「透明點」為液晶性化合物的液晶相-各向同性相的轉變溫度。「液晶相的下限溫度」為液晶性化合物的固體-液晶相(層列相、向列相等)的轉變溫度。「向列相的上限溫度」為液晶性化合物與母液晶的混合物或液晶組成物的向列相-各向同性相的轉變溫度，有時簡稱為「上限溫度」。有時將「向列相的下限溫度」簡稱為「下限溫度」。關於「提高介電各向異性」的表述，於為介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，於為介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。
有時將式(1)所表示的化合物簡稱為化合物(1)。有時將選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物簡稱 為化合物(1)。「化合物(1)」是指式(1)所表示的一種化合物、兩種化合物的混合物、或三種以上的化合物的混合物。該些規則(rule)亦適用於其他式子所表示的化合物。式(1)~式(15)中，由六邊形包圍的A1等記號分別對應於環A1等環。六邊形表示環己烷或苯般的六員環。六邊形有時表示萘般的稠環、或金剛烷般的交聯環。
成分化合物的化學式中，將末端基R1的記號用於多種化合物。該些化合物中，任意兩個R1所表示的兩個基團可相同或亦可不同。例如存在化合物(1-1)的R1為乙基、化合物(1-2)的R1為乙基的情況。亦存在化合物(1-1)的R1為乙基、化合物(1-2)的R1為丙基的情況。該規則亦適用於R11、Z11等記號。化合物(8)中，於i為2時，存在兩個環D1。該化合物中，兩個環D1所表示的兩個基團可相同或亦可不同。於i大於2時，該規則亦適用於任意兩個環D1。該規則亦適用於其他記號。
「至少一個‘A’」的表述是指‘A’的個數為任意。關於「至少一個‘A’可經‘B’取代」的表述，是指於‘A’的個數為一個時，‘A’的位置為任意，於‘A’的個數為兩個以上時，亦可無限制地選擇該些‘A’的位置。該規則亦適用於「至少一個‘A’經‘B’取代」的表述。「至少一個A可經B、C或D取代」的表述是指包括任意的A經B取代的情形、任意的A經C取代的情形及任意的A經D取代的情形，進而包括多個A經B、C、D的至少兩個取代的情形。例如至少一個-CH2-可經-O-或 -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。此外，連續的兩個-CH2-經-O-取代而成為-O-O-般的情況欠佳。
鹵素為氟、氯、溴及碘。較佳的鹵素為氟及氯。進而佳的鹵素為氟。烷基為直鏈狀或分支狀，不包括環狀烷基。直鏈狀烷基通常較分支狀烷基更佳。該些情況對於烷氧基、烯基等末端基而言亦相同。關於與1,4-伸環己基有關的立體構型，為了提高上限溫度，反式構型較順式構型更佳。2-氟-1,4-伸苯基是指下述兩個二價基。化學式中，氟可向左(L)，亦可向右(R)。該規則亦適用於如四氫吡喃-2,5-二基般藉由自環中去除兩個氫而生成的非對稱的二價基。
Figure 105119657-A0305-02-0011-3
本發明為下述項等。
項1. 一種式(1)所表示的化合物，
Figure 105119657-A0305-02-0011-4
式(1)中， R1及R2獨立地為氫或碳數1~20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素取代；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基或吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素取代；a及b獨立地為0、1、2、3或4，且a及b之和為4以下，於a或b為2以上時，兩個環A1、兩個環A2、兩個Z1或兩個Z2可相同亦可不同；Z1及Z2獨立地為單鍵或碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-COO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素取代，Z1及Z2不同時為-CH=CH-或-C≡C-，於a為0且b為1時，Z2為碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-COO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，至少一個氫可經鹵素取代；Z3為-O-或單鍵；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
項2. 如項1所記載的化合物，其中，式(1)中，R1及R2獨立地為氫、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的氟化烷基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少 一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-，於a為0且b為1時，Z2為-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-；a及b獨立地為0、1、2、3或4，且a及b之和為4以下；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
項3. 如項1或項2所記載的化合物，其中，式(1)中，a及b之和為0、1、2或3；R1及R2獨立地為氫、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-，於a為0且b為1時，Z2為-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、 -CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
項4. 如項1~項3中任一項所記載的化合物，其是由式(1-1)~式(1-10)的任一個所表示，
Figure 105119657-A0305-02-0014-5
式(1-1)~式(1-7)、及式(1-9)~式(1-10)中，R1及R2獨立地為氫、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A11、環A12、環A13、環A21、環A22及環A23獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經鹵素取代的1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基；Z11、Z12、Z13、Z21、Z22及Z23獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、 -CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯；式(1-8)中，R1及R2獨立地為氫、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經鹵素取代的1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基；Z21獨立地為-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
項5. 如項4所記載的化合物，其是由式(1-1)~式(1-10)的任一個所表示，式(1-1)~式(1-7)、及式(1-9)~式(1-10)中，R1及R2獨立地為氫、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A11、環A12、環A13、環A21、環A22及環A23獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基；Z11、Z12、Z13、Z21、Z22及Z23獨立地為單鍵、-(CH2)2-、 -CH=CH-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯；式(1-8)中，R1及R2獨立地為氫、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基；Z21為-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
項6. 如項5所記載的化合物，其是由式(1-1)、式(1-5)及式(1-10)的任一個所表示，
Figure 105119657-A0305-02-0016-6
Figure 105119657-A0305-02-0016-7
Figure 105119657-A0305-02-0016-8
式(1-1)、式(1-5)及式(1-10)中， R1及R2獨立地為氫、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21、環A22及環A23獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基；Z21、Z22及Z23獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫或氟。
項7. 如項5所記載的化合物，其是由式(1-8)所表示，
Figure 105119657-A0305-02-0017-9
式(1-8)中，R1及R2獨立地為氫、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21為1,4-伸環己基或至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基；Z21為-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫或氟。
項8. 如項5所記載的化合物，其是由式(1-4)、式(1-7)及式(1-9)的任一個所表示，
Figure 105119657-A0305-02-0018-10
Figure 105119657-A0305-02-0018-11
Figure 105119657-A0305-02-0018-12
式(1-4)、式(1-7)及式(1-9)中，R1及R2獨立地為氫、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A11、環A12及環A13獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基；Z11、Z12及Z13獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫或氟。
項9. 一種液晶組成物，其含有至少一種如項1~項8中任一項所記載的化合物。
項10. 如項9所記載的液晶組成物，其更含有選自式(2)~式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
Figure 105119657-A0305-02-0019-13
Figure 105119657-A0305-02-0019-14
Figure 105119657-A0305-02-0019-15
式(2)~式(4)中，R11及R12獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基或烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；環B1、環B2、環B3及環B4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基或嘧啶-2,5-二基；Z11、Z12及Z13獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-或-COO-。
項11. 如項9或項10所記載的液晶組成物，其更含有選自式(5)~式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
Figure 105119657-A0305-02-0020-16
Figure 105119657-A0305-02-0020-17
Figure 105119657-A0305-02-0020-18
式(5)~式(7)中，R13為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；X11為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2或-OCF2CHFCF3；環C1、環C2及環C3獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；Z14、Z15及Z16獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-(CH2)4；L11及L12獨立地為氫或氟。
項12. 如項9~項11中任一項所記載的液晶組成物，其更含有選自式(8)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
Figure 105119657-A0305-02-0021-19
式(8)中，R14為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；X12為-C≡N或-C≡C-C≡N；環D1為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；Z17為單鍵、-CH2CH2-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-或-CH2O-；L13及L14獨立地為氫或氟；i為1、2、3或4。
項13. 如項9~項12中任一項所記載的液晶組成物，其更含有選自式(9)~式(15)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
Figure 105119657-A0305-02-0022-20
Figure 105119657-A0305-02-0022-21
Figure 105119657-A0305-02-0022-23
Figure 105119657-A0305-02-0022-24
Figure 105119657-A0305-02-0022-25
Figure 105119657-A0305-02-0022-26
Figure 105119657-A0305-02-0022-27
式(9)~式(15)中，R15及R16獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；R17為氫、氟、碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；環E1、環E2、環E3及環E4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸 環己烯基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基；環E5及環E6獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基；Z18、Z19、Z20及Z21獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-或-OCF2CH2CH2-；L15及L16獨立地為氟或氯；S11為氫或甲基；X為-CHF-或-CF2-；j、k、m、n、p、q、r及s獨立地為0或1，k、m、n及p之和為1或2，q、r及s之和為0、1、2或3，t為1、2或3。
項14. 如項9~項13中任一項所記載的液晶組成物，其更含有聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、色素及消泡劑的至少一種。
項15. 一種液晶顯示元件，其含有如項9~項14中任一項所記載的液晶組成物。
項16. 如項15所記載的液晶顯示元件，其特徵在於：使如項9~項14中任一項所記載的液晶組成物內包於膠囊內。
項17. 如項15所記載的液晶顯示元件，其特徵在於：將如項9~項14中任一項所記載的液晶組成物用於二維(two dimensional，2D)-三維(three dimensional，3D)間切換。
1.化合物(1)的態樣
本發明的化合物(1)具有1-苯並噻吩環的結構。對化合物(1)的較佳例加以說明。化合物(1)中的末端基、環結構、鍵結基及取代基的較佳例亦適用於化合物(1-1)、化合物(1-2)等化合物(1)的下位式。化合物(1)中，藉由將該些基團的種類適當組合，可任意調整物性。由於化合物的物性並無大的差異，因此化合物(1)亦可含有較天然存在比之量更多的2H(氘)、13C等同位素。再者，化合物(1)的記號的定義如項(1)所記載。
Figure 105119657-A0305-02-0024-28
R1為氫、氟或碳數1~20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-取代，該些基團中，至少一個氫可經氟取代。
R1的例子為氫、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、烷硫基、烷硫基烷基、烯硫基、烯硫基烷基及烯硫基烯基。較佳的R1為烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烷氧基、烯基、烯氧基、烯氧基烷基或烷氧基烯基。進而佳的R1為烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烯基或烯氧基。特佳的R1為烷基或烯基。最佳的R1為烷基。
較佳的烷基為-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15。
較佳的烷氧基為-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15。
較佳的烷氧基烷基為-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3或-(CH2)5-OCH3。
較佳的烯基為-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、-CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3或-(CH2)3-CH=CH2。
較佳的烯氧基為-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3或-OCH2CH=CHC2H5。
較佳的R1為氫、-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-CH2OCH3、-CH=CH2、-CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3、-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3或-OCH2CH=CHC2H5。進而佳的R1為-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-(CH2)2-CH=CH2或-(CH2)2-CH=CHCH3。
於R1為直鏈時，液晶相的溫度範圍廣，而且黏度小。於R1為分支鏈時，與其他液晶性化合物的相容性佳。R1為光學活性的化合物可用作手性摻雜劑。藉由將該化合物添加至組成物中，可防止液晶顯示元件中產生反向扭轉域(reverse twisted domain)。R1不為光學活性的化合物可用作組成物的成分。於R1為烯基時，較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。具有較佳的立體 構型的烯基化合物具有小的黏度、高的上限溫度或液晶相的廣溫度範圍。
烯基中的-CH=CH-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。於-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3及-C2H4CH=CHC2H5般的在奇數位具有雙鍵的烯基中，較佳為反式構型。於-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5及-CH2CH=CHC3H7般的在偶數位具有雙鍵的烯基中，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透明點或液晶相的廣溫度範圍。於「分子晶體及液晶(Mol.Cryst.Liq.Cryst.)」(1985，131，109)及「分子晶體及液晶(Mol.Cryst.Liq.Cryst.)」(1985，131，327)中有詳細的說明。
式(1)中，環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素取代。
較佳的環A1或環A2為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基。進而佳的環A1或環A2為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基。特佳的環A1或環A2為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基或2,6-二氟-1,4-伸苯基。
於環A1或環A2為1,4-伸環己基時，透明點高、黏度小。於環A1或環A2為1,4-伸苯基時、或為至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基時，光學各向異性大，而且配向序參數(orientational order parameter)比較大。於環A1或環A2為至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基時，介電各向異性大。
Z1及Z2獨立地為單鍵或碳數1~4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-COO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素取代。
較佳的Z1或Z2為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-。進而佳的Z1、Z2為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-C≡C-、-(CH2)2OCF2-或-OCH2-。
於Z1或Z2為單鍵時，化學穩定性高、而且黏度小。於Z1或Z2為-C≡C-時，光學各向異性大。
式(1)中，Z3為-O-或單鍵。Z3為-O-的化合物的透明點高、光學各向異性大，故而較佳。Z3為單鍵的化合物的黏度小，故而較佳。
式(1)中，L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。較佳的L1、L2及L3為氫及氟的組合。進而佳的L1、L2及L3為氟及氟的組合。
式(1)中，a及b獨立地為0、1、2、3或4，且a及b之和為4以下。較佳的a與b之和為0、1或2。
於a與b之和為0時，黏度小。於a與b之和為1或2時，透明點高。
較佳的化合物(1)的例子為項5所記載的化合物(1-1)~化合物(1-10)。
Figure 105119657-A0305-02-0028-29
化合物(1-1)~化合物(1-10)中的環A11、環A12、環A13、環A21、環A22及環A23的較佳例及該些基團對物性帶來的效果與式(1)中的環A1及環A2的該些相同，且Z11、Z12、Z13、Z21、Z22及Z23的較佳例及該些基團對物性帶來的效果與式(1)中的Z1及Z2的該些相同。
較佳的化合物的具體例為實施例5所示的化合物(No.1) ~化合物(No.200)等。
2.化合物(1)的合成
對化合物(1)的合成法加以說明。化合物(1)可藉由將有機合成化學的方法適當組合而合成。將目標末端基、環及鍵結基導入至起始原料的方法記載於「有機合成」(Organic Syntheses，約翰．威利父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc))、「有機反應」(Organic Reactions，約翰．威利父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc))、「綜合有機合成」(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版社(Pergamon Press))、「新實驗化學講座」(丸善)等書籍中。
2-1.鍵結基Z的生成
關於生成鍵結基Z1~鍵結基Z2的方法，首先，示出流程。接著，藉由項(1)~項(11)對流程所記載的反應加以說明。該流程中，MSG1(或MSG2)為具有至少一個環的一價有機基。流程中所使用的多個MSG1(或MSG2)所表示的一價有機基可相同或亦可不同。化合物(1A)~化合物(1J)相當於化合物(1)。
Figure 105119657-A0305-02-0030-30
Figure 105119657-A0305-02-0031-32
(1)單鍵的生成
使利用公知的方法合成的芳基硼酸(21)與鹵化物(22)於碳酸鹽及四(三苯基膦)鈀般的觸媒的存在下反應，合成化合物(1A)。該化合物(1A)亦可藉由使正丁基鋰、繼而使氯化鋅與利用公知的方法合成的鹵化物(23)反應，於二氯雙(三苯基膦)鈀般的觸媒的存在下使鹵化物(22)反應而合成。
(2)-COO-的生成
使正丁基鋰、繼而使二氧化碳與鹵化物(23)反應，獲得羧酸(24)。使利用公知的方法合成的化合物(25)與羧酸(24)於1,3-二環己基碳二醯亞胺(1,3-dicyclohexyl carbodiimide，DCC)及4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylaminopyridine，DMAP)的存在下脫水，合成化合物(1B)。
(3)-CF2O-的生成
利用勞森試劑般的硫化劑對化合物(1B)進行處理，獲得硫 基酯(thionoester)(26)。利用氟化氫吡啶錯合物及N-溴琥珀醯亞胺(N-bromosuccinimide，NBS)將硫基酯(26)氟化；合成化合物(1C)。參照M.黑星(M.Kuroboshi)等人的「化學通訊(Chem.Lett.)」(1992，827.)。亦可利用(二乙基胺基)三氟化硫((diethylamiho)sulphur trifluoride，DAST)將硫基酯(26)氟化而合成化合物(1C)。參照W.H.邦奈拉(W.H.Bunnelle)等人的「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」(1990，55，768.)。藉由皮爾.基爾希(Peer.Kirsch)等人的「德國應用化學(Angew.Chem.Int.Ed.)」(2001，40，1480.)所記載的方法亦可生成該些的鍵結基。
(4)-CH=CH-的生成
利用正丁基鋰對鹵化物(22)進行處理後，與N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethyl formamide，DMF)等甲醯胺反應而獲得醛(28)。使利用第三丁醇鉀般的鹼對利用公知的方法合成的鏻鹽(27)進行處理而產生的磷偶極體(phosphorus ylide)與醛(28)反應而合成化合物(1D)。視反應條件不同，有時生成順式體，故視需要藉由公知的方法將順式體異構化為反式體。
(5)-(CH2)2-的生成
於鈀碳般的觸媒的存在下將化合物(1D)氫化，藉此合成化合物(1E)。
(6)-(CH2)4-的生成
使用鏻鹽(29)代替鏻鹽(27)，依照項(4)的方法獲得具有-(CH2)2-CH=CH-的化合物。對該化合物進行接觸氫化而合成化 合物(1F)。
(7)-CH2CH=CHCH2-的生成
使用鏻鹽(30)代替鏻鹽(27)，使用醛(31)代替醛(28)，依照項(4)的方法合成化合物(1G)。視反應條件不同，有時生成反式體，故視需要藉由公知的方法將反式體異構化為順式體。
(8)-C≡C-的生成
於二氯鈀及碘化銅的觸媒存在下，使2-甲基-3-丁炔-2-醇與鹵化物(23)反應後，於鹼性條件下脫保護而獲得化合物(32)。於二氯鈀及鹵化銅的觸媒存在下，使化合物(32)與鹵化物(22)反應，合成化合物(1H)。
(9)-CF=CF-的生成
利用正丁基鋰對鹵化物(23)進行處理後，使四氟乙烯反應而獲得化合物(33)。利用正丁基鋰對鹵化物(22)進行處理後，與化合物(33)反應，合成化合物(1I)。
(10)-OCH2-的生成
利用硼氫化鈉等還原劑將醛(28)還原而獲得化合物(34)。利用氫溴酸將化合物(34)溴化而獲得溴化物(35)。於碳酸鉀等鹼存在下，使溴化物(35)與化合物(36)反應，合成化合物(1J)。
(11)-(CF2)2-的生成
依照美國化學會誌(J.Am.Chem.Soc.)(2001，123，5414.)所記載的方法，於氟化氫觸媒的存在下，利用四氟化硫將二酮(-COCO-)氟化，獲得具有-(CF2)2-的化合物。
2-2.環A1及環A2的生成
關於1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基等環，其起始原料有市售，或合成法廣為人知。
2-3.合成化合物(1)的方法
合成化合物(1)的方法的例子如下。該些化合物中，R1、R2、環A1、環A2、Z1、Z2、Z3、L1、L2、L3、a及b的定義與所述項1相同。使藉由公知的方法合成的化合物(b-1)與鎂反應而製備格氏試劑，並使S及溴乙醛縮二乙醇反應而獲得(b-2)。於甲苯或氯苯中使該(b-2)與多磷酸反應，藉此獲得(b-3)。藉由二異丙胺鋰(Lithium diisopropylamide，LDA)將(b-3)鋰化而製成(b-4)，使其與各種試劑反應而獲得各種中間體。使用該中間體，利用公知的方法衍生出化合物(1)。
Figure 105119657-A0305-02-0034-33
3.液晶組成物
3-1.成分化合物
對本發明的液晶組成物加以說明。該組成物包含至少一種化合物(1)作為成分A。化合物(1)可用於提高組成物的上限溫度。組成物亦可包含兩種或三種以上的化合物(1)。組成物的成分可僅為化合物(1)。為了體現優良的物性，組成物較佳為於1重量%~99重量%的範圍內含有化合物(1)的至少一種。介電各向異性為正的組成物中，化合物(1)的較佳含量為5重量%~60重量%的範圍。介電各向異性為負的組成物中，化合物(1)的較佳含量為30重量%以下。組成物亦可包含化合物(1)與本說明書中未記載的液晶性化合物。
該組成物較佳為包含化合物(1)作為成分A，且更包含選自以下所示的成分B、成分C、成分D及成分E中的液晶性化合物。成分B為化合物(2)~化合物(4)。成分C為化合物(5)~化合物(7)。成分D為化合物(8)。成分E為化合物(9)~化合物(15)。該組成物亦可包含與化合物(2)~化合物(15)不同的其他液晶性化合物。於製備該組成物時，較佳為考慮到正或負的介電各向異性、介電各向異性的大小等而選擇成分B、成分C、成分D及成分E。適當選擇了成分的組成物具有對熱或光的高穩定性、高的上限溫度、低的下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性(即，大的光學各向異性或小的光學各向異性)、大的介電各向異性、大的比電阻、及適當的彈性常數(即，大的彈性常 數或小的彈性常數)。
成分B是兩個末端基為烷基等的化合物。成分B的較佳例可列舉化合物(2-1)~化合物(2-11)、化合物(3-1)~化合物(3-19)及化合物(4-1)~化合物(4-7)。成分B的化合物中，R11及R12獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基或烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代。
Figure 105119657-A0305-02-0037-35
成分B由於介電各向異性的絕對值小，故為接近中性的化合物。化合物(2)主要在減小黏度或調整光學各向異性的方面有效果。化合物(3)及化合物(4)有藉由提高上限溫度而擴大向列相的溫度範圍的效果，或在調整光學各向異性的方面有效果。
隨著使成分B的含量增加，組成物的黏度變小且介電各 向異性變小。因此，只要滿足元件的臨限電壓的要求值，則含量以多為佳。於製備IPS、VA等模式用的組成物的情形時，以液晶組成物的重量為基準，成分B的含量較佳為30重量%以上，進而佳為40重量%以上。
成分C為於右末端具有鹵素或含氟基團的化合物。成分C的較佳例可列舉化合物(5-1)~化合物(5-16)、化合物(6-1)~化合物(6-113)、化合物(7-1)~化合物(7-57)。成分C的化合物中，R13為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；X11為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2或-OCF2CHFCF3。
Figure 105119657-A0305-02-0039-36
Figure 105119657-A0305-02-0040-37
Figure 105119657-A0305-02-0041-38
Figure 105119657-A0305-02-0042-40
Figure 105119657-A0305-02-0043-41
Figure 105119657-A0305-02-0044-42
成分C的介電各向異性為正，且對熱、光等的穩定性非常優異，因此可用於製備IPS、FFS、OCB等模式用的組成物的情形。以液晶組成物的重量為基準，成分C的含量合適的是1重量%~99重量%的範圍，較佳為10重量%~97重量%的範圍，進而佳為40重量%~95重量%的範圍。於將成分C添加至介電各向異性為負的組成物中的情形時，成分C的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分C，可調整組成物的彈性常數，調整元件的電壓-透過率曲線。
成分D是右末端基為-C≡N或-C≡C-C≡N的化合物(8)。成分D的較佳例可列舉化合物(8-1)~化合物(8-64)。成分D的化合物中，R14為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；X12為-C≡N或-C≡C-C≡N。
Figure 105119657-A0305-02-0046-43
Figure 105119657-A0305-02-0047-44
成分D的介電各向異性為正，且其值大，因此主要可用於製備TN等模式用的組成物的情形。藉由添加該成分D，可增大組成物的介電各向異性。成分D有擴大液晶相的溫度範圍、調整黏度或調整光學各向異性的效果。成分D對於元件的電壓-透過率曲線的調整亦有用。
於製備TN等模式用的組成物的情形時，以液晶組成物的重量為基準，成分D的含量合適的是1重量%~99重量%的範圍，較佳為10重量%~97重量%的範圍，進而佳為40重量%~95 重量%的範圍。於將成分D添加至介電各向異性為負的組成物中的情形時，成分D的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分D，可調整組成物的彈性常數，調整元件的電壓-透過率曲線。
成分E為化合物(9)~化合物(15)。該些化合物具有如2,3-二氟-1,4-伸苯基般側位經兩個鹵素取代的伸苯基。成分E的較佳例可列舉化合物(9-1)~化合物(9-8)、化合物(10-1)~化合物(10-17)、化合物(11-1)、化合物(12-1)~化合物(12-3)、化合物(13-1)~化合物(13-11)、化合物(14-1)~化合物(14-3)及化合物(15-1)~化合物(15-3)。該些化合物中，R15及R16獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；R17為氫、氟、碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代。
Figure 105119657-A0305-02-0049-45
Figure 105119657-A0305-02-0050-46
成分E的介電各向異性為負且大。成分E可用於製備IPS、VA、PSA等模式用的組成物的情形。隨著使成分E的含量增加，組成物的介電各向異性為負且增大，但黏度變大。因此，只要滿足元件的臨限電壓的要求值，則含量以少為佳。若考慮到介電各向異性為-5左右，則為了進行充分的電壓驅動，較佳為含量為40重量%以上。
成分E中，化合物(9)為二環化合物，故主要在減小黏度、調整光學各向異性或增加介電各向異性的方面有效果。化合物(10)及化合物(11)為三環化合物，故有提高上限溫度、增大光學各向異性或增大介電各向異性的效果。化合物(12)~化合物(15)有增大介電各向異性的效果。
於製備IPS、VA、PSA等模式用的組成物的情形時，以液晶組成物的重量為基準，成分E的含量較佳為40重量%以上，進而佳為50重量%~95重量%的範圍。於將成分E添加至介電各 向異性為正的組成物中的情形時，該些化合物的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分E，可調整組成物的彈性常數，調整元件的電壓-透過率曲線。
藉由將以上所述的成分B、成分C、成分D及成分E適當組合，可製備充分滿足如下物性的至少一個的液晶組成物：對熱或光的穩定性高、上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、比電阻大、彈性常數適當等。視需要亦可添加與成分B、成分C、成分D及成分E不同的液晶性化合物。
3-2.添加物
液晶組成物是藉由公知的方法而製備。例如將成分化合物混合，繼而藉由加熱使其彼此溶解。亦可根據用途而於該組成物中添加添加物。添加物的例子為聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、色素、消泡劑等。此種添加物已為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，且已記載於文獻中。
於具有聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的液晶顯示元件中，組成物含有聚合物。聚合性化合物是以使組成物中生成聚合物為目的而添加。於對電極間施加電壓的狀態下照射紫外線，使聚合性化合物聚合，藉此使組成物中生成聚合物。藉由該方法可獲得適當的預傾角，故可獲得響應時間縮短、圖像的殘像得到改善的元件。
聚合性化合物的較佳例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)及乙烯基酮。進而佳的例子為具有至少一個丙烯醯氧基的化合物及具有至少一個甲基丙烯醯氧基的化合物。進而佳的例子中亦包括具有丙烯醯氧基與甲基丙烯醯氧基兩者的化合物。
進而佳的例子為化合物(M-1)~化合物(M-17)。該些化合物中，R25~R31獨立地為氫或甲基；s、v及x獨立地為0或1；t及u獨立地為1~10的整數。L21~L26獨立地為氫或氟；L27及L28獨立地為氫、氟或甲基。
Figure 105119657-A0305-02-0053-48
聚合性化合物可藉由添加聚合起始劑而迅速聚合。藉由 使反應溫度最適化，可減少殘存的聚合性化合物的量。光自由基聚合起始劑的例子為巴斯夫(BASF)公司的達羅固(Darocure)系列中的TPO、1173及4265以及豔佳固(Irgacure)系列中的184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850及2959。
光自由基聚合起始劑的追加例為4-甲氧基苯基-2,4-雙(1,3,5-三氯甲基)三嗪、2-(4-丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯並啡嗪、二苯甲酮/米其勒酮混合物、六芳基聯咪唑/巰基苯並咪唑混合物、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苄基二甲基縮酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧雜蒽酮/對二甲基胺基苯甲酸甲酯混合物、二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物。
於液晶組成物中添加光自由基聚合起始劑後，於施加電場的狀態下照射紫外線，藉此可進行聚合。然而，未反應的聚合起始劑或聚合起始劑的分解產物可能對元件引起圖像的殘像等顯示不良。為了防止該情況，亦可於不添加聚合起始劑的狀態下進行光聚合。所照射的光的較佳波長為150nm~500nm的範圍。進而佳的波長為250nm~450nm的範圍，最佳的波長為300nm~400nm的範圍。
於保管聚合性化合物時，亦可為了防止聚合而添加聚合抑制劑。聚合性化合物通常是以不去除聚合抑制劑的狀態而添加至組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、甲基對苯二酚般的對苯二酚衍生物、4-第三丁基鄰苯二酚、4-甲氧基苯酚、啡噻嗪等。
光學活性化合物具有如下效果：對液晶分子誘發螺旋結構而賦予必要的扭轉角，藉此防止反向扭轉等。藉由添加光學活性化合物，可調整螺旋節距。以調整螺旋節距的溫度依存性為目的而亦可添加兩種以上的光學活性化合物。光學活性化合物的較佳例可列舉下述化合物(Op-1)~化合物(Op-18)。化合物(Op-18)中，環J為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，R28為碳數1~10的烷基。
Figure 105119657-A0305-02-0056-49
為了維持大的電壓保持率，抗氧化劑有效。抗氧化劑的較佳例可列舉：下述化合物(AO-1)及化合物(AO-2)；豔佳諾(IRGANOX)415、豔佳諾(IRGANOX)565、豔佳諾(IRGANOX) 1010、豔佳諾(IRGANOX)1035、豔佳諾(IRGANOX)3114、及豔佳諾(IRGANOX)1098(商品名；巴斯夫(BASF)公司)。為了防止上限溫度的降低，紫外線吸收劑有效。紫外線吸收劑的較佳例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等，具體例可列舉：下述化合物(AO-3)及化合物(AO-4)；地奴彬(TINUVIN)329、地奴彬(TINUVIN)P、地奴彬(TINUVIN)326、地奴彬(TINUVIN)234、地奴彬(TINUVIN)213、地奴彬(TINUVIN)400、地奴彬(TINUVIN)328及地奴彬(TINUVIN)99-2(商品名；巴斯夫(BASF)公司)；及1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane，DABCO)。
為了維持大的電壓保持率，較佳為具有立體阻礙的胺般的光穩定劑。光穩定劑的較佳例可列舉：下述化合物(AO-5)及化合物(AO-6)；地奴彬(TINUVIN)144、地奴彬(TINUVIN)765、及地奴彬(TINUVIN)770DF(商品名；巴斯夫(BASF)公司)。為了維持大的電壓保持率，熱穩定劑亦有效，較佳例可列舉豔佳富(IRGAFOS)168(商品名；巴斯夫(BASF)公司)。為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，而將偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)添加於組成物中。為了防止起泡，消泡劑有效。消泡劑的較佳例為二甲基矽油、甲基苯基矽油等。
Figure 105119657-A0305-02-0058-50
化合物(AO-1)中，R40為碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、-COOR41或-CH2CH2COOR41，此處，R41為碳數1~20的烷基。化合物(AO-2)及化合物(AO-5)中，R42為碳數1~20的烷基。化合物(AO-5)中，R43為氫、甲基或O．(氧自由基)；環G為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；z為1、2或3。
4.液晶顯示元件
液晶組成物可用於具有PC、TN、STN、OCB、PSA等動作模式且以主動式矩陣方式驅動的液晶顯示元件。該組成物亦可用於具有PC、TN、STN、OCB、VA、IPS等動作模式且以被動式矩陣方式驅動的液晶顯示元件。該些元件亦可應用於反射型、透射型、半透射型的任一類型。
該組成物亦適合於向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)元件，其中，組成物經微膠囊化。該組成物亦可用於聚合物分散型液晶顯示元件(polymer dispersed liquid crystal display，PDLCD)或聚合物網絡液晶顯示元件(polymer net liquid crystal display，PNLCD)。於該些組成物中添加大量的液晶 性化合物。另一方面，於以液晶組成物的重量為基準而聚合性化合物的添加量為約10重量%以下時，製作PSA模式的液晶顯示元件。較佳的比例為約0.1重量%~約2重量%的範圍。進而佳的比例為約0.2重量%~約1.0重量%的範圍。PSA模式的元件能以如主動式矩陣、被動式矩陣般的驅動方式來驅動。此種元件亦可應用於反射型、透射型、半透射型的任一類型。
[實施例]
藉由實施例(包括合成例、使用例)對本發明加以更詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明包括使用例1的組成物與使用例2的組成物的混合物。本發明亦包括藉由將使用例的組成物的至少兩種混合而製備的組成物。
1.化合物(1)的實施例
化合物(1)是藉由下述順序而合成。所合成的化合物是藉由核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)分析等方法而鑑定。化合物或組成物的物性、及元件的特性是藉由下述方法來測定。
NMR分析：於測定時，使用布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)公司製造的DRX-500。於1H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl3等氘化溶劑中，以室溫、500MHz、累計次數16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。於19F-NMR的測定中，使用CFCl3作為內部標準，以累計次數24次進行測定。核磁共振光譜的說明中，s是指單峰，d是指雙重峰，t是指三重峰， q是指四重峰，quin是指五重峰，sex是指六重峰，m是指多重峰，br是指寬峰。
氣相層析分析：於測定時，使用島津製作所製造的GC-2010型氣相層析儀。管柱是使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度60m、內徑0.25mm、膜厚0.25μm)。使用氦氣(1ml/分鐘)作為載氣。將試樣氣化室的溫度設定為300℃，將檢測器(火焰離子化檢測器(flame ionization detector，FID))部分的溫度設定為300℃。試樣是溶解於丙酮中並以成為1重量%的溶液的方式製備，將1μl的所得的溶液注入至試樣氣化室中。記錄計是使用島津製作所製造的GC溶解(GC Solution)系統等。
高效液相層析(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)分析：於測定時，使用島津製作所製造的普羅米納斯(Prominence)(LC-20AD；SPD-20A)。管柱是使用維美希(YMC)製造的YMC-填充(YMC-Pack)ODS-A(長度150mm、內徑4.6mm、粒徑5μm)。溶出液是將乙腈與水適當混合而使用。檢測器是適當使用紫外線(Ultraviolet，UV)檢測器、折射率(Reflective Index，RI)檢測器、科羅娜(CORONA)檢測器等。於使用UV檢測器的情形時，將檢測波長設定為254nm。試樣是溶解於乙腈中並以成為0.1重量%的溶液的方式製備，將1μL的該溶液導入至試樣室中。記錄計是使用島津製作所製造的C-R7A加(C-R7A plus)。
紫外可見分光分析：於測定時，使用島津製作所製造的法碼思拜(PharmaSpec)UV-1700。將檢測波長設定為190nm~700nm。試樣是溶解於乙腈中並以成為0.01mmol/L的溶液的方式製備，並放入至石英池(光路長1cm)中進行測定。
測定試樣：於測定相結構及轉變溫度(透明點、熔點、聚合起始溫度等)時，將化合物本身用作試樣。於測定向列相的上限溫度、黏度、光學各向異性、介電各向異性等物性時，將化合物與母液晶的混合物用作試樣。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試樣的情形時，藉由下式來算出外推值，並記載該值。〈外推值〉=(100×〈試樣的測定值〉-〈母液晶的重量%〉×〈母液晶的測定值〉)/(化合物的重量%)。
母液晶(A)：母液晶使用下述母液晶(A)。各成分的比例是以重量%表示。
Figure 105119657-A0305-02-0062-51
將化合物與母液晶(A)的比例設為15重量%：85重量%。於該比例下結晶(或層列相)在25℃下析出的情形時，以10重量%：90重量%、5重量%：95重量%、1重量%：99重量%的順序變更化合物與母液晶(A)的比例，於結晶(或層列相)在25℃下不再析出的比例下測定試樣的特性。再者，只要無特別說明，則化合物與母液晶(A)的比例為15重量%：85重量%。
測定方法：物性的測定是利用下述方法來進行。該些方法大多為社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association，JEITA)審議製定的JEITA標準(JEITA．ED-2521B)中記載的方法或將其加以修飾的方法。用於測定的TN元件中，未安裝薄膜電晶體(TFT)。
(1)相結構
將試樣放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型熱平台(hot stage)、或林卡姆(Lincam)公司製造的10083L冷卻加熱熱平台)上。對該試樣一面以3℃/分鐘的速度加熱一面利用偏光顯微鏡觀察相狀態及其變化，確定相的種類。
(2)轉變溫度(℃)
於測定時，使用帕金艾爾瑪(Perkin Elmer)公司製造的掃描熱量計、金剛石(Diamond)示差掃描熱量計(Differential Scanning Calorimeter，DSC)系統或SII奈米科技(SII Nanotechnology)公司製造的高感度示差掃描熱量計X-DSC7000。對試樣以3℃/分鐘的速度進行升降溫，藉由外推而求出伴隨著試樣的相變化的吸熱波峰或發熱波峰的起始點，確定轉變溫度。化合物的熔點、聚合起始溫度亦是使用該裝置來測定。有時將化合物由固體轉變為層列相、向列相等液晶相的溫度簡稱為「液晶相的下限溫度」。有時將化合物由液晶相轉變為液體的溫度簡稱為「透明點」。
將結晶表示作C。於區分結晶的種類的情形時，分別表示作C1或C2。將層列相表示作S，將向列相表示作N。層列相中，於區分層列A相、層列B相、層列C相或層列F相的情形時，分別表示作SA、SB、SC或SF。將液體(等向性)表示作I。轉變溫度例如是如「C 50.0 N 100.0 I」般表述。其表示由結晶轉變為向列相的溫度為50.0℃，由向列相轉變為液體的溫度為100.0℃。
(3)低溫相容性
以化合物的比例成為20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、及1重量%的方式，製備將母液晶與化合物混合而成的試樣，並將試樣放入玻璃瓶中。將該玻璃瓶於-10℃或-20℃的冷凍器中保管一定期間後，觀察結晶或層列相是否析出。
(4)向列相的上限溫度(TNI或NI；℃)
將試樣放置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上，以1℃/分鐘的速度進行加熱。對試樣的一部分由向列相變化為等向性液體時的溫度進行測定。於試樣為化合物(1)與母液晶的混合物時，以TNI的記號表示。於試樣為化合物(1)與成分B、成分C、成分D般的化合物的混合物時，以NI的記號表示。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
(5)向列相的下限溫度(TC；℃)
將具有向列相的試樣放入玻璃瓶中，於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如當試樣於-20℃下保持向列相、且於-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」。
(6)黏度(體積黏度(bulk viscosity)；η；於20℃下測定；mPa．s)
於測定時，使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計。
(7)黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)
測定是依照M.今井(M.Imai)等人的「分子晶體及液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」(Vol.259，37(1995))中記載的方法。於扭轉角為0°、而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm的TN元件中放入試樣。對該元件於16V~19.5V的範圍內以0.5V為單位階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅一個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與不施加(2秒)的條件反覆施加電壓。對因該施加而產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)進行測定。根據該些測定值及M.今井(M.Imai)等人的論文40頁的計算式(8)而獲得旋轉黏度的值。該計算所必需的介電各向異性的值是使用測定了該旋轉黏度的元件利用以下記載的方法而求出。
(8)光學各向異性(折射率各向異性；於25℃下測定；Δn)
使用波長589nm的光，藉由在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。對主稜鏡的表面朝一個方向摩擦後，將試樣滴加至主稜鏡上。折射率(n∥)是於偏光的方向與摩擦的方向平行時測定。折射率(n⊥)是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定。光學各向異性(Δn)的值是由Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
(9)介電各向異性(Δε；於25℃下測定)
於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、而且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(10V、1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。對該元件施 加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是由Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
(10)彈性常數(K；於25℃下測定；pN)
於測定時使用橫河.惠普(Yokogawa-Hewlett Packard)股份有限公司製造的HP4284A型電感-電容-電阻(Inductance-Capacitance-Resistance，LCR)計。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的水平配向元件中放入試樣。對該元件施加0伏特~20伏特電荷，測定靜電電容及施加電壓。使用「液晶元件手冊」(日刊工業報社)75頁中的式(2.98)、式(2.101)對所測定的靜電電容(C)及施加電壓(V)的值進行擬合，由式(2.99)獲得K11及K33的值。繼而，於171頁中的式(3.18)中，使用先求出的K11及K33的值算出K22。彈性常數K是以如此般求出的K11、K22及K33的平均值表示。
(11)臨限電壓(Vth；於25℃下測定；V)
於測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為約0.45/Δn(μm)、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。對該元件施加的電壓(32Hz、矩形波)是自0V起以0.02V為單位階段性地增加至10V為止。此時，對元件自垂直方向照射光，對透過元件的光量進行測定。製作該光量達到最大時為透過率100%、該光量最小時為透過率0%的電壓- 透過率曲線。臨限電壓是以透過率成為90%時的電壓表示。
(12)電壓保持率(VHR-1；於25℃下測定；%)
測定中使用的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。加入試樣後，利用以紫外線而硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件於25℃下施加脈衝電壓(5V、60微秒)來充電。利用高速電壓計在16.7毫秒期間測定所衰減的電壓，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。電壓保持率是由面積A相對於面積B的百分率來表示。
(13)電壓保持率(VHR-2；於80℃下測定；%)
除了代替25℃而於80℃下進行測定以外，利用所述方法測定電壓保持率。將所得的結果以VHR-2的記號來表示。
(14)比電阻(ρ；於25℃下測定；Ωcm)
於具備電極的容器中注入1.0mL試樣。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。比電阻是由下式來算出。(比電阻)={(電壓)×(容器的電容)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
(15)響應時間(τ；於25℃下測定；ms)
於測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。低通濾波器(Low-pass filter)是設定為5kHz。於兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5.0μm、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入試樣。 對該元件施加矩形波(60Hz、5V、0.5秒)。此時，對元件自垂直方向照射光，測定透過元件的光量。將該光量達到最大時視為透過率100%，該光量最小時視為透過率0%。上升時間(τr：rise time；毫秒)為透過率由90%變化為10%所需要的時間。下降時間(τf：fall time；毫秒)為透過率由10%變化為90%所需要的時間。響應時間是以如此般求出的上升時間與下降時間之和表示。
原料
索爾米(solmix)(註冊商標)A-11為乙醇(85.5%)、甲醇(13.4%)及異丙醇(1.1%)的混合物，是自日本醇銷售(股)獲取。有時將四氫呋喃簡稱為THF(tetrahydrofuran)。有時將溴化四丁基銨簡稱為TBAB(tetrabutylammonium bromide)。有時將N,N-二甲基甲醯胺簡稱為DMF(dimethyl formamide)。有時將2-丙醇簡稱為IPA(isopropyl alcohol)。有時將1,2-二甲氧基乙烷簡稱為DME(dimethoxyethane)。有時將六甲基二矽氮烷鉀簡稱為KHMDS(kalium hexamethyldisilazane)。
[實施例1]
化合物(No.43)的合成
Figure 105119657-A0305-02-0068-52
第1步驟
於氮氣環境下，向反應器中放入化合物(T-1)(3g)與THF(100ml)，冷卻至0℃。向其中添加鎂(0.36g)並攪拌2小時。向其中添加丙醛(0.98g)，恢復至室溫並攪拌1小時。將反應溶液注入至水中，以甲苯進行萃取。以水、飽和碳酸氫鈉水、及水清洗同時形成的有機層，以無水硫酸鎂進行乾燥。於其中添加對甲苯磺酸一水合物(1g)，一面去除水一面進行1小時迴流。恢復至室溫，藉由矽膠管柱層析(甲苯)將溶液純化，並進行濃縮而製成100ml溶液。於其中加入鈀碳(1g)、索爾米(solmix)(100ml)，於氫氣環境下攪拌一晚。藉由將反應溶液過濾、濃縮而獲得化合物(T-2)(2.8g)。
第2步驟
於氮氣環境下，向反應器中放入化合物(T-2)(2.8g)與THF(100ml)，冷卻至-60℃。向其中滴加二異丙基醯胺鋰(1M；正己烷溶液；19.06ml)，並進而攪拌2小時。繼而滴加硼酸三異丁酯(4.18g)的THF(10ml)溶液，一面恢復至室溫一面進行2小時攪拌。將反應混合物注入至鹽酸水溶液中，以乙酸乙酯進行萃取。以水、飽和碳酸氫鈉水、及水清洗同時形成的有機層，以無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，從而獲得化合物(T-3)(3.3g)。
第3步驟
使(T-3)(3.3g)與利用公知的方法合成的(T-4)(7g)溶解於甲苯中，加入水、乙醇、Pd(PPh3)4(1.7g)、TBAB(0.48g)及碳酸鉀(6.2g)，進行6小時加熱迴流。反應結束後，以甲苯進行萃取，並以水進行清洗，然後以無水硫酸鎂進行乾燥，並進行減壓濃縮而獲得淡茶色固體。將該固體製成溶液，進行矽膠管柱層析(庚烷)及再結晶(乙醇)，藉此以無色結晶的形式獲得(No.43)(1.6g)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.72(d,1H),7.71(s,1H),7.70(d,1H),7.64(s,1H),7.53(d,2H),7.42(dd,1H),7.40(dd,1H),7.27(d,2H),7.19(dd,1H),2.71(t,2H),2.63(t,2H),1.69(sex,2H),1.68(sex,2H),0.97(t,3H),0.96(t,3H).
化合物(No.43)的物性如下。轉變溫度：C 120 S 186.2 N 237.7 I.TNI=190.3℃；Δn=0.377；Δε=0.25；η=60.3mPa．s.
[實施例2]
化合物(No.56)的合成
Figure 105119657-A0305-02-0070-53
實施例1中，藉由使用化合物(T-5)代替化合物(T-2)而獲得化合物(No.56)。再者，如所述流程所述，(T-5)是利用公知的方法合成。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.70(d,1H),7.69(d,1H),7.68(s,1H),7.53(d,2H),7.42(dd,1H),7.40(dd,1H),7.30(d,1H),7.27(d,2H),6.99(dd,1H),4.11(q,2H),2.64(t,2H),1.69(sex,2H),1.46(t,2H),0.98(t,3H).
化合物(No.56)的物性如下。轉變溫度：C 168.5 N 276.2 I.TNI=227.3℃；Δn=0.427；Δε=-0.75；η=71.3mPa．s.
[實施例3]
化合物(No.9)的合成
Figure 105119657-A0305-02-0071-54
第1步驟
於氮氣環境下，向反應器中放入化合物(T-5)(1.5g)與THF(70ml)，冷卻至-74℃。於-74℃~-70℃的溫度範圍內，向其中滴加二異丙基醯胺鋰(1M；正己烷溶液；9.26ml)，並進而攪拌2小時。繼而於-75℃~-70℃的溫度範圍內添加碘(2.56g)，一面恢復至25℃一面進行8小時攪拌。將反應混合物注入至亞硫酸氫鈉水溶液中，以甲苯進行萃取。以水、飽和碳酸氫鈉水、及水清 洗同時形成的有機層，以無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，從而獲得化合物(T-6)(2.6g)。
第2步驟
將化合物(T-6)(2.6g)、利用公知的方法合成的(T-7)(1.6g)、碘化銅(0.16g)、Pd(PPh3)2Cl2(0.6g)及三乙基胺(100ml)採集至容器中並攪拌一晚。將反應混合物注入至水中，以甲苯進行萃取，並以水進行清洗，然後以無水硫酸鎂進行乾燥，並進行減壓濃縮而獲得淡茶色固體。將該固體製成溶液，進行矽膠管柱層析(以容量比計，庚烷：甲苯=3：2)及再結晶(乙醇)，藉此以無色結晶的形式獲得(No.9)(1.4g)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.61(d,1H),7.45(d,2H),7.38(s,1H),4.09(q,2H),2.60(t,2H),1.65(sex,2H),1.45(t,3H),0.94(t,3H).
化合物(No.9)的物性如下。轉變溫度：C 73.5 N 111.3 I.TNI=104.3℃；Δn=0.387；Δε=0.1；η=63.2mPa．s.
[實施例4]
化合物(No.33)的合成
Figure 105119657-A0305-02-0072-55
第1步驟
使(T-l)(1.5g)與利用公知的方法合成的(T-7)(1.5g)溶解於甲苯中，加入水、乙醇、Pd(PPh3)4(0.8g)、TBAB(0.22g)及碳酸鉀(2.9g)，進行6小時加熱迴流。反應結束後，以甲苯進行萃取，並以水進行清洗，然後以無水硫酸鎂進行乾燥，並進行減壓濃縮而獲得淡茶色固體。將該固體製成溶液，進行矽膠管柱層析(庚烷)，藉此以無色結晶的形式獲得(T-8)(1.7g)。
第2步驟
於氮氣環境下，向反應器中放入化合物(T-8)(1.7g)與THF(100ml)，冷卻至-74℃。於-74℃~-70℃的溫度範圍內，向其中滴加二異丙基醯胺鋰(1M；正己烷溶液；7.4ml)，並進而攪拌2小時。繼而於-75℃~-70℃的溫度範圍內滴加碘丙烷(1.6g)的THF(10ml)溶液，一面恢復至25℃一面進行8小時攪拌。將反應混合物注入至水中，以甲苯進行萃取，並以水進行清洗，然後以無水硫酸鎂進行乾燥，並進行減壓濃縮而獲得淡茶色固體。對該固體進行矽膠管柱層析(以容量比計，庚烷：甲苯=3：1)及再結晶(乙醇)，藉此以無色結晶的形式獲得(No.33)(0.7g)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.95(s,1H),7.69(d,1H),7.55(d,2H),7.53(dd,1H),7.25(d,2H),7.00(s,1H),2.88(t,2H),2.63(t,2H),1.78(sex,2H),1.68(sex,2H),1.00(t,3H),0.98(t,3H).
化合物(No.33)的物性如下。轉變溫度：C 27.4 N 33.4 I.TNI=45.0℃；Δn=0.184；Δε=6.1；η=36.9mPa．s.
比較例
自物性的觀點出發，對化合物(1)與類似的化合物進行比較。
[比較例1]
合成專利文獻1所揭示的化合物(B)的烷基鏈長有所不同的化合物(S-1)。
Figure 105119657-A0305-02-0074-56
化合物(S-1)的合成
實施例1中，使用以下的(T-7)代替(T-4)，藉此合成(S-1)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.65(d,1H),7.61(s,1H),7.60(d,2H),7.45(s,1H),7.21(d,2H),7.16(dd,1H),2.69(t,2H),2.61(t,2H),1.67(sex,2H),1.66(sex,2H),0.97(t,3H),0.96(t,3H).
化合物(S-1)的物性如下。轉變溫度：C 130.3 I.TNI=74.6℃；Δn=0.277；Δε=0.34；η=41.4mPa．s.
若將該化合物(S-1)與本發明的化合物(No.43)加以比較，則本發明的化合物(No.43)顯示出較高的上限溫度，且大的黏度上昇得以抑制(TNI=190.3℃；60.3mPa．s)，顯示出大的光學各向異性(Δn=0.377)。另外，若與本發明的化合物(No.33)加以比較，則本發明的化合物(No.33)顯示出較小的黏度(η=36.9mPa．s)。
[比較例2]
合成專利文獻1中所揭示的化合物(C)的烷基鏈長有所不 同的化合物(S-2)。
Figure 105119657-A0305-02-0075-57
化合物(S-2)的合成
實施例2中，使用以下的(T-7)代替(T-4)，藉此合成(S-2)。
化合物(S-2)的物性如下。轉變溫度：C 148.8 I.TNI=124.3℃；Δn=0.267；Δε=0.54；η=51.3mPa．s.
若將該化合物(S-2)與本發明的化合物(No.56)加以比較，則本發明的化合物(No.56)顯示出較高的上限溫度，且大的黏度上昇得以抑制(TNI=227.3℃；71.3mPa．s)，顯示出大的光學各向異性(Δn=0.427)。另外，若與本發明的化合物(No.9)加以比較，則本發明的化合物(No.9)顯示出較大的光學各向異性(Δn=0.387)。
[實施例5]
可依照化合物(1)的合成法及實施例1~實施例4所記載的合成順序來合成以下所示的化合物(No.1)~化合物(No.200)。
Figure 105119657-A0305-02-0076-58
Figure 105119657-A0305-02-0077-59
Figure 105119657-A0305-02-0078-60
Figure 105119657-A0305-02-0079-61
Figure 105119657-A0305-02-0080-62
Figure 105119657-A0305-02-0081-63
Figure 105119657-A0305-02-0082-64
Figure 105119657-A0305-02-0083-65
Figure 105119657-A0305-02-0084-66
Figure 105119657-A0305-02-0085-67
2.組成物的實施例
藉由實施例對本發明的組成物加以詳細說明。本發明包括使用例1的組成物與使用例2的組成物的混合物。本發明亦包括將使用例的組成物的至少兩種混合而成的混合物。使用例的化合物是根據下述表1的定義由記號來表示。表1中，與1,4-伸環己基有關的立體構型為反式構型。使用例中，記號後的括弧內的編號與化合物的編號相對應。(-)記號是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)為以液晶組成物的重量為基準的重量 百分率(重量%)。最後，匯總組成物的物性值。物性是依照上文所記載的方法來測定，(不進行外推而)直接記載測定值。
Figure 105119657-A0305-02-0087-68
[使用例1]
Figure 105119657-A0305-02-0088-69
NI=99.7℃；η=23.1mPa．s；Δn=0.116；Δε=4.9.
[使用例2]
Figure 105119657-A0305-02-0088-70
Figure 105119657-A0305-02-0089-71
NI=70.0℃；η=20.2mPa．s；Δn=0.125；Δε=5.5.
[使用例3]
Figure 105119657-A0305-02-0089-72
NI=84.0℃；η=25.0mPa．s；Δn=0.118；Δε=5.6.
[使用例4]
Figure 105119657-A0305-02-0090-73
[使用例5]
2O-btB(2F)B-O4 (No.55) 3%
Figure 105119657-A0305-02-0091-74
[使用例6]
Figure 105119657-A0305-02-0091-75
Figure 105119657-A0305-02-0092-76
[使用例7]
Figure 105119657-A0305-02-0092-77
Figure 105119657-A0305-02-0093-78
[使用例8]
Figure 105119657-A0305-02-0093-79
NI=76.3℃；η=30.9mPa．s；Δn=0.117；Δε=8.5.
[使用例9]
Figure 105119657-A0305-02-0094-80
NI=74.0℃；η=16.2mPa．s；Δn=0.083；Δε=2.9.
[使用例10]
Figure 105119657-A0305-02-0094-81
Figure 105119657-A0305-02-0095-82
[使用例11]
Figure 105119657-A0305-02-0095-83
[使用例12]
Figure 105119657-A0305-02-0096-84
[使用例13]
Figure 105119657-A0305-02-0096-85
Figure 105119657-A0305-02-0097-86
[使用例14]
Figure 105119657-A0305-02-0097-87
[使用例15]
Figure 105119657-A0305-02-0097-88
Figure 105119657-A0305-02-0098-89
NI=75.5℃；η=16.0mPa．s；Δn=0.114；Δε=-3.0.
[使用例16]
Figure 105119657-A0305-02-0098-90
NI=87.9℃；η=21.8mPa．s；Δn=0.118；Δε=-4.2.
[使用例17]
Figure 105119657-A0305-02-0099-91
NI=79.8℃；η=13.0mPa．s；Δn=0.136；Δε=6.0.
[使用例18]
Figure 105119657-A0305-02-0099-92
Figure 105119657-A0305-02-0100-93
NI=77.7℃；η=12.2mPa．s；Δn=0.108；Δε=6.1.
[使用例19]
Figure 105119657-A0305-02-0100-94
Figure 105119657-A0305-02-0101-95
[產業上之可利用性]
本發明的液晶性化合物充分滿足如下物性中的至少一個：對熱或光的穩定性高、透明點高(或上限溫度高)、液晶相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優異等。所述化合物尤其具有與其他液晶性化合物的優異相容性。本發明的液晶組成物含有所述化合物，且充分滿足如下物性中的至少一個：上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、比電阻大、彈性常數適當等。所述組成物關於至少兩種物性而具有適當的平衡。本發明的液晶顯示元件包含所述組成物，且具有可使用元件的廣溫度範圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、及長壽命。因此，可廣泛地用於個人電腦、電視等所使用的液晶顯示元件中。
Figure 01_image001

Claims (15)

  1. 一種具有苯並噻吩的液晶性化合物，其是由式(1)所表示，
    Figure 105119657-A0305-02-0102-96
     式(1)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的氟化烷基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基；a及b獨立地為0、1、2或3，且a及b之和為3以下，於a或b為2以上時，兩個環A1、兩個環A2、兩個Z1或兩個Z2可相同亦可不同；Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-，Z1及Z2不同時為-CH=CH-或-C≡C-，於a為0且b為1時，Z2為-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、 -OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-；Z3為-O-或單鍵；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的具有苯並噻吩的液晶性化合物，其是由式(1-1)~式(1-10)的任一個所表示，
    Figure 105119657-A0305-02-0103-97
     式(1-1)~式(1-7)、及式(1-9)~式(1-10)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A11、環A12、環A13、環A21、環A22及環A23獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經鹵素取代的1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基；Z11、Z12、Z13、Z21、Z22及Z23獨立地為單鍵、-(CH2)2-、 -CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯；式(1-8)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經鹵素取代的1,4-伸苯基或四氫吡喃-2,5-二基；Z21獨立地為-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH3O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或-(CH2)2-CH=CH-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的具有苯並噻吩的液晶性化合物，其是由式(1-1)~式(1-10)的任一個所表示，式(1-1)~式(1-7)、及式(1-9)~式(1-10)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A11、環A12、環A13、環A21、環A22及環A23獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基； Z11、Z12、Z13、Z21、Z22及Z23獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯；式(1-8)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、或至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基；Z21為-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫、氟或氯。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的具有苯並噻吩的液晶性化合物，其是由式(1-1)、式(1-5)及式(1-10)的任一個所表示，
    Figure 105119657-A0305-02-0106-98
    Figure 105119657-A0305-02-0106-99
    Figure 105119657-A0305-02-0106-100
     式(1-1)、式(1-5)及式(1-10)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21、環A22及環A23獨立地為1,4-伸環己基、或至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基；Z21、Z22及Z23獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫或氟。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的具有苯並噻吩的液晶性化合物，其是由式(1-8)所表示，
    Figure 105119657-A0305-02-0106-101
     式(1-8)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基；環A21為1,4-伸環己基或至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基；Z21為-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫或氟。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的具有苯並噻吩的液晶性化合物，其是由式(1-4)、式(1-7)及式(1-9)的任一個所表示，
    Figure 105119657-A0305-02-0107-102
    Figure 105119657-A0305-02-0107-103
    Figure 105119657-A0305-02-0107-104
     式(1-4)、式(1-7)及式(1-9)中，R1及R2獨立地為碳數1~10的烷基、碳數1~7的烷氧基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的氟化烷基； 環A11、環A12及環A13獨立地為1,4-伸環己基或至少一個氫可經鹵素取代的1,4-伸苯基；Z11、Z12及Z13獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-或-OCH2-；L1、L2及L3獨立地為氫或氟。
  7. 一種液晶組成物，其含有至少一種如申請專利範圍第1項所述的具有苯並噻吩的液晶性化合物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其更含有選自式(2)~式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
    Figure 105119657-A0305-02-0108-105
    Figure 105119657-A0305-02-0108-106
    Figure 105119657-A0305-02-0108-107
     式(2)~式(4)中，R11及R12獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，所述烷基或烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；環B1、環B2、環B3及環B4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸 苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基或嘧啶-2,5-二基；Z11、Z12及Z13獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-或-COO-。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其更含有選自式(5)~式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
    Figure 105119657-A0305-02-0109-108
    Figure 105119657-A0305-02-0109-109
    Figure 105119657-A0305-02-0109-110
     式(5)~式(7)中，R13為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；X11為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2或-OCF2CHFCF3；環C1、環C2及環C3獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基； Z14、Z15及Z16獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-(CH2)4；L11及L12獨立地為氫或氟。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其更含有選自式(8)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物，
    Figure 105119657-A0305-02-0110-111
     式(8)中，R14為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；X12為-C≡N或-C≡C-C≡N；環D1為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；Z17為單鍵、-CH2CH2-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-或-CH2O-；L13及L14獨立地為氫或氟；i為1、2、3或4。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其更含有選自式(9)~式(15)所表示的化合物的群組中的至少一種化合 物，
    Figure 105119657-A0305-02-0111-112
    Figure 105119657-A0305-02-0111-113
    Figure 105119657-A0305-02-0111-114
    Figure 105119657-A0305-02-0111-115
    Figure 105119657-A0305-02-0111-116
    Figure 105119657-A0305-02-0111-117
    Figure 105119657-A0305-02-0111-118
     式(9)~式(15)中，R15及R16獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；R17為氫、氟、碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，所述 烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；環E1、環E2、環E3及環E4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基，環E5及環E6獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基或十氫萘-2,6-二基；Z18、Z19、Z20及Z21獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-或-OCF2CH2CH2-；L15及L16獨立地為氟或氯；S11為氫或甲基；X為-CHF-或-CF2-；j、k、m、n、p、q、r及s獨立地為0或1，k、m、n及p之和為1或2，q、r及s之和為0、1、2或3，t為1、2或3。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物，其更含有聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、色素及消泡劑的至少一種。
  13. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的液晶顯示元件，其中使如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物內包於膠囊內。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的液晶顯示元件，其中 將如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物用於二維-三維間切換。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10059878B2 (en) * 2016-02-17 2018-08-28 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
JP6696312B2 (ja) * 2016-06-15 2020-05-20 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
CN111253366B (zh) * 2018-11-30 2022-06-17 四川师范大学 苯基苯并噻吩类棒状液晶化合物及其制备方法
CN112266794B (zh) * 2020-09-30 2022-09-09 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种含噻吩的液晶化合物及其制备方法和应用
CN112851562A (zh) * 2021-01-22 2021-05-28 烟台显华化工科技有限公司 一种芳香环液晶化合物及其液晶组合物和应用
CN113717195A (zh) * 2021-10-18 2021-11-30 苏州汉朗光电有限公司 3,4-二氟-二噻吩并[2,3-b;3`,2`-d]噻吩衍生物及其应用
CN116948657A (zh) * 2023-06-28 2023-10-27 北京燕化集联光电技术有限公司 液晶化合物、组合物及其应用
CN117466849B (zh) * 2023-12-27 2024-04-02 中节能万润股份有限公司 一种含异硫氰基的液晶单体化合物及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH559758A5 (en) * 1968-03-20 1975-03-14 Ciba Geigy Ag Heterocyclic, ethylenic double bond-contg. optical brighteners - e.g. stilbenyl-benzothiophene and benzofuran derivs, for use outside textile industry
WO2001021606A1 (en) 1999-09-21 2001-03-29 Qinetiq Limited Liquid crystal compounds
TW201245421A (en) * 2011-03-22 2012-11-16 Merck Patent Gmbh Compounds for a liquid-crystalline medium, and the use thereof for high-frequency components
CN102799021A (zh) * 2011-05-25 2012-11-28 乐金显示有限公司 图像显示装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH540247A (de) * 1967-04-21 1973-09-28 Ciba Geigy Ag Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen, Asthylendoppelbindungen enthaltenden Verbindungen
US4358593A (en) * 1981-04-03 1982-11-09 Eli Lilly And Company Process for preparing 3-(4-aminoethoxybenzoyl)benzo[b]thiophenes
US5073564A (en) * 1990-07-06 1991-12-17 Fmc Corporation Ethynylbenzothiophene pesticides
JPH07179856A (ja) * 1993-12-21 1995-07-18 Canon Inc 液晶性化合物、これを含有する液晶組成物、該液晶組成物を用いた液晶素子並びにこれらを用いた表示方法、表示装置
US6168728B1 (en) * 1997-03-13 2001-01-02 Chisso Corporation Acetylene derivatives, and liquid crystal composition and liquid crystal display device each comprising the same
DE19913349A1 (de) * 1999-03-24 2000-09-28 Clariant Gmbh Benzothiophene und ihre Verwendung in flüssigkristallinen Mischungen
CN1370533A (zh) * 2001-02-27 2002-09-25 中国人民解放军军事医学科学院放射医学研究所 一类新的苯并噻吩类化合物在防治妇女绝经后综合症和其它与雌激素相关疾病中的用途
JP2009203203A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Toyo Ink Mfg Co Ltd アントラセン誘導体及びその用途
KR101310377B1 (ko) * 2008-10-17 2013-09-23 엘지디스플레이 주식회사 영상표시장치
WO2011055529A1 (ja) * 2009-11-05 2011-05-12 出光興産株式会社 含ヘテロ環非対称性芳香族化合物、有機薄膜トランジスタ用化合物、及びそれを用いた有機薄膜トランジスタ
CN103184053B (zh) * 2011-12-29 2015-03-11 苏州汉朗光电有限公司 高散射态近晶相液晶材料及其显示器件
CN103709153B (zh) * 2012-09-29 2019-01-29 昆山维信诺显示技术有限公司 苯并噻吩类衍生物及其在有机电致发光领域中的应用
KR20140081735A (ko) * 2012-12-21 2014-07-01 주식회사 동진쎄미켐 중수소로 치환된 신규한 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
EP2918658B1 (de) * 2014-03-10 2020-05-13 Merck Patent GmbH Flüssigkristalline Medien mit homöotroper Ausrichtung
TWI708770B (zh) * 2015-06-08 2020-11-01 日商捷恩智股份有限公司 具有苯并噻吩的液晶性化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
JP6696312B2 (ja) * 2016-06-15 2020-05-20 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH559758A5 (en) * 1968-03-20 1975-03-14 Ciba Geigy Ag Heterocyclic, ethylenic double bond-contg. optical brighteners - e.g. stilbenyl-benzothiophene and benzofuran derivs, for use outside textile industry
WO2001021606A1 (en) 1999-09-21 2001-03-29 Qinetiq Limited Liquid crystal compounds
TW201245421A (en) * 2011-03-22 2012-11-16 Merck Patent Gmbh Compounds for a liquid-crystalline medium, and the use thereof for high-frequency components
CN102799021A (zh) * 2011-05-25 2012-11-28 乐金显示有限公司 图像显示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Milan Kurfürst et. al, "Liquid crystalline benzothiophene derivatives", Liquid Crystals, Vol. 35, 2008, page 21-31. *

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