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TW201809226A - 液晶組成物、混合物、液晶複合材料、光元件及其用途 - Google Patents

液晶組成物、混合物、液晶複合材料、光元件及其用途 Download PDF

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TW201809226A
TW201809226A TW106115943A TW106115943A TW201809226A TW 201809226 A TW201809226 A TW 201809226A TW 106115943 A TW106115943 A TW 106115943A TW 106115943 A TW106115943 A TW 106115943A TW 201809226 A TW201809226 A TW 201809226A
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戸畑仁志
岡部英二
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捷恩智石油化學股份有限公司
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Abstract

本發明謀求一種具有對熱、光等的穩定性、廣泛的液晶相溫度範圍、極大的介電各向異性,且表現出光學各向同性液晶相的液晶介質。另外,本發明謀求可於廣泛的溫度範圍內使用,且具有短的響應時間、大的對比度比、以及低的驅動電壓的各種光元件。一種液晶組成物,其含有:包含選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物的非手性成分T,以及手性劑,且表現出光學各向同性液晶相。
Figure TW201809226A_A0001
式(1)及式(2)中,R1及R2獨立地為例如烷氧基烷基;Z11、Z12、Z21及Z22獨立地為例如單鍵;L11~L13、L21及L22獨立地為例如氟;Y1、Y2獨立地為例如氟。

Description

液晶介質、光元件及液晶化合物
本發明是有關於一種可用作例如光元件用材料的液晶化合物、液晶組成物、使用該液晶組成物的光元件等。
使用液晶組成物的液晶顯示元件被廣泛用於鐘錶、計算器、行動電話、個人電腦、電視等的顯示器。該些液晶顯示元件利用液晶化合物的折射率各向異性、介電各向異性等。液晶顯示元件中的運作模式主要已知:利用一片以上的偏光板來進行顯示的扭轉向列(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,亦研究對光學各向同性液晶相施加電場而使其表現出電致雙折射的模式(專利文獻1~專利文獻9、非專利文獻1~非專利文獻3)。
進而,提出有利用作為光學各向同性液晶相之一的藍相中的電致雙折射的可調濾波器(tunable filter)、波前控制(wavefront control)元件、液晶透鏡、像差修正元件、開口控制元件、光學頭裝置等(專利文獻7~專利文獻9)。 基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(passive matrix,PM)及主動矩陣(active matrix,AM)。被動矩陣(passive matrix,PM)分類為靜態式(static)與多工式(multiplex)等,AM根據其開關元件的種類而分類為薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal,MIM)等。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開2010/058681號 [專利文獻2]國際公開2010/089092號 [專利文獻3]國際公開2012/100809號 [專利文獻4]美國專利申請公開20130135544號 [專利文獻5]國際公開2013/156113號 [專利文獻6]國際公開2014/097952號 [專利文獻7]日本專利特開2005-157109號 [專利文獻8]國際公開2005/80529號 [專利文獻9]日本專利特開2006-127707號 [非專利文獻]
[非專利文獻1]「自然材料(Nature Materials)」第1期第64頁(2002) [非專利文獻2]「先進材料(Advanced Materials,Adv. Mater.)」第17期第96頁(2005) [非專利文獻3]「國際資訊顯示學會會誌(Journal of the Society for Information Display,Journal of the SID)」第14期第551頁(2006)
[發明所欲解決之課題] 於所述狀況下,謀求一種具有對熱、光等的穩定性、廣泛的液晶相溫度範圍、極大的介電各向異性,且表現出光學各向同性液晶相的液晶介質。另外,謀求可於廣泛的溫度範圍內使用,且具有短的響應時間、大的對比度比、以及低的驅動電壓的各種光元件。 [解決課題之手段]
本發明提供例如以下所述的液晶化合物、液晶介質(液晶組成物、高分子/液晶複合材料等)、聚合性單體與液晶組成物的混合物、含有液晶介質等的光元件、液晶化合物等。
本發明提供以下所述的化合物、液晶介質(液晶組成物或高分子/液晶複合材料)以及含有液晶介質的光元件等。
[1] 一種液晶組成物,其含有:包含選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物的非手性成分T,以及手性劑,且表現出光學各向同性液晶相。式(1)及式(2)中,R1 及R2 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,R1 及R2 中至少一個為碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;Z11 、Z12 、Z21 及Z22 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z11 及Z12 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z21 及Z22 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L11 ~L13 、L21 及L22 獨立地為氫、氟或氯;Y1 、Y2 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[2] 如[1]所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(1)所表示的化合物的比例為5重量%至65重量%的範圍,式(2)所表示的化合物的比例為25重量%至90重量%的範圍。
[3] 如[1]或[2]所述的液晶組成物,其含有作為第一成分的選自式(1')所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、作為第二成分的選自式(2')所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及作為第三成分的選自式(3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。式(1')、式(2')及式(3)中,R11 及R21 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基;R31 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基;R32 為碳數1至5的伸烷基、碳數2至5的伸烯基、或碳數2至5的伸炔基;Z13 、Z14 、Z23 、Z24 、Z31 及Z32 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z13 及Z14 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z23 及Z24 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z31 及Z32 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L14 ~L16 、L23 、L24 、L31 及L32 獨立地為氫、氟或氯;Y11 、Y21 及Y31 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[4] 如[3]所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(1')所表示的化合物的比例為5重量%至65重量%的範圍,式(2')所表示的化合物的比例為15重量%至80重量%的範圍,式(3)所表示的化合物的比例為2重量%至40重量%的範圍。
[5] 如[3]或[4]所述的液晶組成物,其含有選自式(1'-1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及選自式(1'-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分。式(1'-1)及式(1'-2)中,R12 及R13 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基;L101 ~L105 及L106 獨立地為氫、氟或氯;Y12 及Y13 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[6] 如[5]所述的液晶組成物,其含有選自式(1'-1-1)至式(1'-1-3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、選自式(1'-2-1)至式(1'-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分。該些式中,R12 及R13 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基。
[7] 如[3]至[6]中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(2'-1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及選自式(2'-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分。式(2'-1)及式(2'-2)中,R22 及R23 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基;L201 ~L203 及L204 獨立地為氫、氟或氯;Y22 及Y23 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[8] 如[7]所述的液晶組成物,其含有選自式(2'-1-1)至式(2'-1-3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、選自式(2'-2-1)至式(2'-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分。該些式中,R22 及R23 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基。
[9] 如[3]至[8]中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(3-1)、式(3-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第三成分。式(3-1)及式(3-2)中的R33 及R35 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基,O原子彼此不直接連結;R34 及R36 獨立地為碳數1至5的伸烷基、碳數2至5的伸烯基、或碳數2至5的伸炔基;L301 ~L303 及L304 獨立地為氫、氟或氯;Y32 及Y33 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[10] 如[9]所述的液晶組成物,其含有選自式(3-1-1)至式(3-1-3)、式(3-2-1)至式(3-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第三成分。該些式中,R33 及R35 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基,O原子彼此不直接連結;R34 及R36 獨立地為碳數1至12的伸烷基、碳數2至12的伸烯基、或碳數2至12的伸炔基。
[11] 如[1]至[10]中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(4)及式(5)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。式(4)及式(5)中,R4 及R5 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;Z41 、Z42 、Z51 及Z52 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z41 及Z42 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z51 及Z52 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L41 ~L43 、L51 及L52 獨立地為氫、氟或氯;Y41 、Y51 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[12] 如[11]所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(4)及式(5)所表示的化合物的比例為1重量%至25重量%的範圍。
[13] 如[11]或[12]所述的液晶組成物,其含有選自式(4-1)、式(4-2)、式(5-1)及式(5-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。式(4-1)、式(4-2)、式(5-1)及式(5-2)中,R41 、R42 、R51 及R52 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;L401 ~L406 、L501 ~L503 及L504 獨立地為氫、氟或氯;Y42 、Y43 、Y52 及Y53 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[14] 如[13]所述的液晶組成物,其含有選自式(4-1-1)至式(4-1-3)、式(4-2-1)至式(4-2-6)、式(5-1-1)至式(5-1-3)、式(5-2-1)至式(5-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。 該些式中,R41 、R42 、R51 及R52 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基。
[15] 如[1]至[14]中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(6)及式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。式(6)及式(7)中,R6 及R7 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;Z61 、Z62 、Z71 及Z72 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z61 及Z62 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z71 及Z72 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L61 ~L65 、L71 ~L73 及L74 獨立地為氫、氟或氯;Y61 及Y71 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[16] 如[15]所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(6)及式(7)所表示的化合物的比例為0.1重量%至20重量%的範圍。
[17] 如[15]或[16]所述的液晶組成物,其含有選自式(6-1)、式(6-2)、式(7-1)及式(7-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。式(6-1)、式(6-2)、式(7-1)及式(7-2)中,R61 、R62 、R71 及R72 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;L601 ~L610 、L701 ~L707 及L708 獨立地為氫、氟或氯;Y62 、Y63 、Y72 及Y73 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[18] 如[17]所述的液晶組成物,其含有選自式(6-1-1)至式(6-1-6)、式(6-2-1)至式(6-2-6)、式(7-1-1)至式(7-1-6)、式(7-2-1)至式(7-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。 該些式中,R61 、R62 、R71 及R72 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基。
[19] 如[1]至[18]中任一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。式(8)中,R8 為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;環A8 為1,4-伸環己基、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、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基;Z81 及Z82 獨立地為單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH2 O-及-CF2 O-;L81 、L82 及L83 獨立地為氫、氟或氯;Y8 為氟、氯、-CF3 或-OCF3
[20] 如[19]所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(8)所表示的化合物的比例為0.1重量%至15重量%的範圍。
[21] 如[19]或[20]所述的液晶組成物,其含有選自式(8-1)至式(8-11)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。 該些式中,R8 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基。
[22] 如[1]至[21]中任一項所述的液晶組成物,其中手性劑為選自式(K1)~式(K6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物。(所述式中,RK 分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或碳數1~20的烷基,該烷基中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,該烷基中的至少一個氫可經氟或氯所取代; A分別獨立地為芳香族性的6員~8員環、非芳香族性的3員~8員環、或碳數9以上的縮合環,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或鹵代烷基所取代,環的-CH2 -可經-O-、-S-或-NH-所取代,-CH=可經-N=所取代; B分別獨立地為氫、鹵素、碳數1~3的烷基、碳數1~3的鹵代烷基、芳香族性的6員~8員環、非芳香族性的3員~8員環、或碳數9以上的縮合環,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或鹵代烷基所取代,該烷基中的-CH2 -可經-O-、-S-或-NH-所取代,-CH=可經-N=所取代; Z分別獨立地為單鍵、碳數1~8的伸烷基,該伸烷基中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-或-N=CH-所取代,該伸烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,該伸烷基中的至少一個氫可經鹵素所取代; X分別獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、或-CH2 CH2 -; mK分別獨立地為1~4的整數)
[23] 如[1]至[22]中任一項所述的液晶組成物,其於-20℃~70℃的任一溫度下顯示出手性向列相,且於該溫度範圍的至少一部分中螺旋節距為700 nm以下。
[24] 一種混合物,其包含如[1]至[23]中任一項所述的液晶組成物、以及聚合性單體。
[25] 一種高分子/液晶複合材料,其是將如[24]所述的混合物進行聚合而獲得,且用於以光學各向同性液晶相來驅動的元件。
[26] 一種光元件,其於一塊或兩塊的基板上配置電極,且包括配置於基板間的液晶介質、以及經由電極而對液晶介質施加電場的電場施加機構,並且液晶介質為如[1]至[23]中任一項所述的液晶組成物、或如[25]所述的高分子/液晶複合材料。
[27] 一種液晶組成物或高分子/液晶複合材料的用途,所述液晶組成物為如[1]至[23]中任一項所述的液晶組成物,所述高分子/液晶複合材料為如[25]所述的高分子/液晶複合材料,用於光元件。
本說明書中,所謂「液晶化合物」,是表示具有液晶原(mesogen)的化合物,並不限定於表現出液晶相的化合物。具體而言,所述「液晶化合物」為表現出向列相、層列相等液晶相的化合物以及雖不具有液晶相但作為液晶組成物的成分而有用的化合物的總稱。 所謂「液晶介質」,為液晶組成物以及高分子/液晶複合體的總稱。 所謂「非手性成分」,為非手性的液晶原化合物,且為不含光學活性化合物以及具有聚合性官能基的化合物的成分。因此,「非手性成分」中不含手性劑、單體、聚合起始劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、硬化劑、穩定劑等。 「手性劑」為光學活性化合物,是為了對液晶組成物賦予所需的扭轉的分子排列而添加的成分。 「液晶顯示元件」為液晶顯示面板以及液晶顯示模組的總稱。 另外,所謂「光元件」,是指利用電光學效果來發揮光調變或光開關等功能的各種元件,例如可列舉:顯示元件(液晶顯示元件)、光通信系統、光資訊處理或各種感測器系統中使用的光調變元件。關於利用因對光學各向同性液晶介質施加電壓所引起的折射率變化的光調變,已知克爾效應(Kerr effect)。所謂克爾效應,為電致雙折射值Δn(E)與電場E的平方成比例的現象,於顯示出克爾效應的材料中,Δn(E)=KλE2 成立(K:克爾係數(克爾常數),λ:波長)。此處,所謂電致雙折射值,為於對各向同性介質施加了電場時所引起的折射率各向異性值。
有時將「液晶化合物」、「液晶組成物」、「液晶顯示元件」分別簡稱為「化合物」、「組成物」、「元件」。 另外,例如液晶相的上限溫度為液晶相-各向同性相的相轉移溫度,而且有時僅簡稱為透明點或上限溫度。有時將液晶相的下限溫度僅簡稱為下限溫度。有時將式(1)所表示的化合物簡稱為化合物1。該略記有時亦應用於式(2)等所表示的化合物。式(8)中,由六角形包圍的A8 等記號分別與環A8 等相對應。以百分率表示的化合物的量為基於組成物的總重量的重量百分率(重量%)。雖將環A及Z等多個相同的記號記載於同一式或者不同式中,但該些記號可分別相同,或者亦可不同。
本說明書中,烷基可為直鏈,亦可為分支鏈,烷基的具體例為:-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-C6 H13 、-C7 H15 、-C8 H17 、-C9 H19 、-C10 H21 、-C11 H23 、及-C12 H25
本說明書中,烷氧基可為直鏈,亦可為分支鏈,烷氧基的具體例為:-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-OC5 H11 、-OC6 H13 及-OC7 H15 、-OC8 H17 、-OC9 H19 、-OC10 H21 、及-OC11 H23
本說明書中,伸烷基可為直鏈,亦可為分支鏈,伸烷基的具體例可列舉:-CH2 -、-C2 H4 -、-C3 H6 -、-C4 H8 -、-C5 H10 -、-C6 H12 -、-C7 H14 -、-C8 H16 -、-C9 H18 -、-C10 H20 -、-C11 H22 -、及-C12 H24 -。
本說明書中,烷氧基烷基可為直鏈,亦可為分枝,烷氧基烷基的具體例為:-CH2 OCH3 、-CH2 OC2 H5 、-CH2 OC3 H7 、-CH2 OC4 H9 、-CH2 OC5 H11 、-(CH2 )2 -OCH3 、-(CH2 )2 -OC2 H5 、-(CH2 )2 -OC3 H7 、-(CH2 )3 -OCH3 、-(CH2 )4 -OCH3 、及-(CH2 )5 -OCH3
本說明書中,烯基可為直鏈,亦可為分枝,烯基的具體例為:-CH=CH2 、-CH=CHCH3 、-CH2 CH=CH2 、-CH=CHC2 H5 、-CH2 CH=CHCH3 、-(CH2 )2 -CH=CH2 、-CH=CHC3 H7 、-CH2 CH=CHC2 H5 、-(CH2 )2 -CH=CHCH3 、及-(CH2 )3 -CH=CH2
本說明書中,-CH=CH-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。如-CH=CHCH3 、-CH=CHC2 H5 、-CH=CHC3 H7 、-CH=CHC4 H9 、-C2 H4 CH=CHCH3 、及-C2 H4 CH=CHC2 H5 之類在奇數位具有雙鍵的烯基中較佳為反式構型。如-CH2 CH=CHCH3 、-CH2 CH=CHC2 H5 、及-CH2 CH=CHC3 H7 之類在偶數位具有雙鍵的烯基中較佳為順式構型。具有較佳立體構型的烯基化合物具有高的上限溫度或者液晶相的廣泛溫度範圍。「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals,Mol. Cryst. Liq. Cryst.)」1985年第131期第109頁以及「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals,Mol. Cryst. Liq. Cryst.)」1985年第131期第327頁中有詳細說明。另外,烯基的位置較佳為不會與苯環產生共軛的位置。
本說明書中,伸烷基可為直鏈,亦可為分支鏈,伸烯基的具體例為:-CH=CH-、-CH=CHCH2 -、-CH2 CH=CH-、-CH=CHC2 H4 -、-CH2 CH=CHCH2 -、-(CH2 )2 -CH=CH-、-CH=CHC3 H6 -、-CH2 CH=CHC2 H4 -、-(CH2 )2 -CH=CHCH2 -、及-(CH2 )3 -CH=CH-。
本說明書中,烯氧基可為直鏈,亦可為分枝,烯氧基的具體例為:-OCH2 CH=CH2 、-OCH2 CH=CHCH3 、及-OCH2 CH=CHC2 H5
本說明書中,炔基可為直鏈,亦可為分支鏈,炔基的具體例為:-C≡CH、-C≡CCH3 、-CH2 C≡CH、-C≡CC2 H5 、-CH2 C≡CCH3 、-(CH2 )2 -C≡CH、-C≡CC3 H7 、-CH2 C≡CC2 H5 、-(CH2 )2 -C≡CCH3 、及-C≡C(CH2 )5
本說明書中,伸炔基可為直鏈,亦可為分支鏈,伸炔基的具體例為:-C≡C-、-C≡CCH2 -、-CH2 C≡C-、-C≡CC2 H4 -、-CH2 C≡CCH2 -、-(CH2 )2 -C≡C-、-C≡CC3 H6 -、-CH2 C≡CC2 H4 -、-(CH2 )2 -C≡CCH2 -、及-C≡C(CH2 )4 -。
本說明書中,鹵素的具體例為:氟、氯、溴及碘。
本說明書中,R1 較佳為式(CHN-1)~式(CHN-4)所表示的結構。更佳為(CHN-1)或(CHN-2)。(所述式中,R1a 為氫或碳數1~12的烷基) 本說明書中,R2 、R11 、R21 、R12 、R13 、R22 、R23 、R4 、R5 、R41 、R42 、R51 、R52 、R6 、R7 、R61 、R62 、R71 、R72 及R8 亦與R1 相同。 [發明的效果]
本發明的較佳化合物顯示出液晶性,且具有比較高的透明點、廣泛的向列相溫度範圍、大的介電各向異性。 本發明的較佳液晶組成物以及高分子/液晶複合材料等顯示出對熱、光等的穩定性、光學各向同性液晶相的高的上限溫度及低的下限溫度,具有大的介電各向異性。另外,本發明的較佳態樣的高分子/液晶複合材料顯示出光學各向同性液晶相的高的上限溫度、低的下限溫度,且於以光學各向同性液晶相來驅動的光元件中具有低的驅動電壓。 另外,本發明的較佳態樣的以光學各向同性液晶相來驅動的光元件可於廣泛的溫度範圍內使用,可進行低電壓驅動,並可進行高速的電光學響應,且具有大的對比度比。
本發明的具有光學各向同性液晶相的液晶組成物含有非手性成分T及手性劑,且非手性成分T含有至少一種化合物(1)、及至少一種化合物(2)。選自由化合物(1)及化合物(2)所組成的群組中的化合物的至少一種為具有烷氧基烷基的化合物。較佳的非手性成分T含有至少一種化合物(1')、至少一種化合物(2')及至少一種化合物(3)。本發明的液晶組成物的態樣為含有化合物(1)及化合物(2)與本說明書中未特別標示成分名的其他成分的組成物。更佳的態樣為含有化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)與本說明書中未特別標示成分名的其他成分的組成物。首先,對化合物(1)及化合物(2)進行說明。另外,本發明的液晶組成物除了含有所述成分以外,亦可更含有溶媒、單體、聚合起始劑、硬化劑、穩定劑(抗氧化劑、紫外線吸收劑等)等。
1-1 化合物(1)及化合物(2)化合物(1)及化合物(2)中,R1 及R2 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,R1 及R2 的至少一個為碳數的合計為1至12的烷氧基烷基。 Z11 、Z12 、Z21 及Z22 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z11 及Z12 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z21 及Z22 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,較佳為至少一者為-CF2 O-。 L11 ~L13 、L21 及L22 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L11 為氫、L12 及L13 為氟,L12 為氟、L11 及L13 為氫,L21 為氫、及L22 為氟,L21 為氟、及L22 為氫。 Y1 、Y2 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
1-2 化合物(1)及化合物(2)的性質 化合物(1)及化合物(2)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,透明點高,與其他化合物的相容性比較良好。含有該化合物的組成物於元件的通常使用條件下穩定。因此,若於液晶組成物中使用化合物(1)及化合物(2),則可擴大液晶相的溫度範圍,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。 化合物(1)具有比較大的介電各向異性及大的折射率各向異性,因此可用作用以降低以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物的驅動電壓的成分。化合物(2)具有非常大的介電各向異性及中等程度的折射率各向異性,因此可用作用以降低以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物的驅動電壓的成分。另外,該化合物(2)與其他化合物的相容性良好。
1-3 液晶組成物 本發明的液晶組成物為含有化合物(1)及化合物(2),且表現出光學各向同性液晶相的組成物。另外,光學各向同性的液晶組成物除了包含含有化合物的非手性成分T以外,亦包含手性劑,亦可更包含抗氧化劑、紫外線吸收劑、穩定劑等。
非手性成分T包括包含至少一種化合物(1)及至少一種化合物(2)的情況,亦包括含有兩種以上的化合物(1)或化合物(2)的情況。進而,非手性成分視需要可包含選自化合物(4)至化合物(8)中的一種以上的化合物。化合物(1)及化合物(2)為液晶化合物。 化合物(1)及化合物(2)兼具比較高的透明點、大的介電各向異性、比較良好的低溫下的相容性,故而使用化合物(1)及化合物(2)的非手性成分T亦表現出廣泛的液晶相溫度範圍、或者大的介電各向異性。因此,使用非手性成分T的光學各向同性的液晶組成物亦可用作光元件中使用的組成物。
相對於非手性成分T的總重量,較佳為含有合計為5重量%~65重量%的化合物(1),尤佳為含有10重量%~60重量%,特佳為含有15重量%~55重量%。較佳為含有合計為25重量%~90重量%的化合物(2),尤佳為含有35重量%~85重量%,特佳為含有45重量%~80重量%。
2-1-1 化合物(1')及化合物(2')化合物(1')及化合物(2')中,R11 及R21 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基,O原子彼此不直接連結。較佳為R11 及R21 獨立地為碳數1~12的烷基。 Z13 、Z14 、Z23 及Z24 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z13 及Z14 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z23 及Z24 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,較佳為至少一者為-CF2 O-。 L14 ~L16 、L23 及L24 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L14 為氫、L15 及L16 為氟,L15 為氟、L14 及L16 為氫,L23 為氫、L24 為氟,以及L23 為氟、L24 為氫。 Y11 及Y21 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
作為第一成分的化合物(1')較佳為化合物(1'-1)或化合物(1'-2)。化合物(1'-1)及化合物(1'-2)中,R12 及R13 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基,較佳為碳數1~12的烷基。 L101 ~L105 及L106 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L101 為氫、L102 及L103 為氟,以及L104 及L106 為氫、L105 為氟。 Y12 及Y13 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(1'-1)中,較佳為使用化合物(1'-1-1)~化合物(1'-1-3),尤佳為使用化合物(1'-1-1)或化合物(1'-1-2)。 化合物(1'-2)中,較佳為使用化合物(1'-2-1)~化合物(1'-2-6),尤佳為使用化合物(1'-2-1)。(式中,R12 、R13 的定義與化合物(1'-1)及化合物(1'-2)相同)
2-1-2 化合物(1')的性質 化合物(1')於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,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元件的通常使用條件下穩定。因此,若於液晶組成物中使用化合物(1'),則可擴大液晶相的溫度範圍,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。化合物(1')具有比較大的介電各向異性及大的折射率各向異性,因此可用作用以降低以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物的驅動電壓的成分。
作為第二成分的化合物(2')較佳為化合物(2'-1)或化合物(2'-2)。化合物(2'-1)及化合物(2'-2)中,R22 及R23 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基,較佳為碳數1~12的烷基。 L201 ~L203 及L204 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L201 為氫、L202 為氟,以及L203 為氟、L204 為氫。 Y22 及Y23 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(2'-1)中,較佳為使用化合物(2'-1-1)~化合物(2'-1-3),尤佳為使用化合物(2'-1-1)或化合物(2'-1-2)。 化合物(2'-2)中,較佳為使用化合物(2'-2-1)~化合物(2'-2-6),尤佳為使用化合物(2'-2-1)。(式中,R22 、R23 的定義與化合物(2'-1)及化合物(2'-2)相同)
2-2-1 化合物(2')的性質 化合物(2')於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,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元件的通常使用條件下穩定。因此,若於液晶組成物中使用化合物(2'),則可擴大液晶相的溫度範圍,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。化合物(2')具有大的介電各向異性及中等程度的折射率各向異性,因此可用作用以降低以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物的驅動電壓的成分。
2-3-1 化合物(3)化合物(3)中,R31 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或碳數2至12的炔基;R32 為碳數1至5的伸烷基、碳數2至5的伸烯基、或碳數2至5的伸炔基。較佳的R31 為碳數1~12的烷基,尤佳為碳數1~5的烷基,較佳的R3 2 為碳數1至5的伸烷基,尤佳為碳數1~3的伸烷基。 L31 及L32 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L31 為氫、L32 為氟,以及L31 為氟、L32 為氫。 Z31 及Z32 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z31 及Z32 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,較佳為至少一者為-CF2 O-。 Y31 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(3)中,較佳為化合物(3-1)或化合物(3-2)。化合物(3-1)及化合物(3-2)中,R33 及R35 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或碳數2至12的炔基;R34 及R36 獨立地為碳數1至5的伸烷基、碳數2至12的伸烯基、或碳數2至12的伸炔基,較佳的R33 及R35 為碳數1~12的烷基,尤佳為碳數1~5的烷基,較佳的R34 及R36 為碳數1至5的伸烷基,尤佳為碳數1~3的伸烷基。 L301 ~L303 及L304 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L301 為氫、L302 為氟,以及L303 為氟、L304 為氫。 Y32 及Y33 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(3-1)中,較佳為使用化合物(3-1-1)~化合物(3-1-3),尤佳為使用化合物(3-1-1)或化合物(3-1-2)。 化合物(3-2)中,較佳為使用化合物(3-2-1)~化合物(3-2-6),尤佳為使用化合物(3-2-1)或化合物(3-2-2)。(式中,R33 ~R36 的定義與化合物(3-1)及化合物(3-2)相同)
2-3-2 化合物(3)的性質 化合物(3)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,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元件的通常使用條件下穩定。因此,若於液晶組成物中使用化合物(3),則可擴大液晶相的溫度範圍,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。化合物(3)具有非常大的介電各向異性及中等程度的折射率各向異性,因此可用作用以大幅降低以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物的驅動電壓的成分。
2-3-3 液晶組成物 本發明的液晶組成物為含有化合物(1')、化合物(2')及化合物(3),且表現出光學各向同性液晶相的組成物。另外,光學各向同性的液晶組成物除了包含含有化合物的非手性成分T以外,亦包含手性劑,亦可更包含抗氧化劑、紫外線吸收劑、穩定劑等。
非手性成分T較佳為包含化合物(1')、化合物(2')及化合物(3),尤佳為包含化合物(1'-1)、化合物(1'-2)、化合物(2'-1)、化合物(2'-2)及化合物(3-1),或化合物(1'-1)、化合物(1'-2)、化合物(2'-1)、化合物(2'-2)及化合物(3-2)。另外,可根據所要求的性質而包含化合物(4)至化合物(8)。化合物(1)至化合物(8)為液晶化合物。 化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)兼具比較高的透明點、大的介電各向異性、比較良好的低溫下的相容性,故而使用化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)的非手性成分T亦表現出廣泛的液晶相溫度範圍、或者大的介電各向異性。因此,使用非手性成分T的光學各向同性的液晶組成物亦可用作光元件中使用的組成物。
相對於非手性成分T的總重量,較佳為含有合計為5重量%~65重量%的化合物(1'),尤佳為含有10重量%~60重量%,特佳為含有15重量%~55重量%,較佳為含有合計為15重量%~80重量%的化合物(2'),尤佳為含有25重量%~80重量%,特佳為含有30重量%~70重量%。較佳為含有合計為2重量%~40重量%的化合物(3),尤佳為含有5重量%~35重量%,特佳為含有5重量%~25重量%。
2-4-1 化合物(4)及化合物(5) 本發明的非手性成分除了包含化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)以外,亦可更包含至少一種化合物(4)及化合物(5)。即,本發明包括於非手性成分T中化合物(4)及化合物(5)包含一種化合物的情況,亦包括含有多種化合物的情況。另外,例如,本發明的液晶組成物除了包含化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)、以及化合物(4)及化合物(5)以外,亦可包含選自由化合物(6)、化合物(7)以及化合物(8)所組成的群組中的一種以上。
化合物(4)及化合物(5)中,R4 及R5 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,較佳為碳數1~12的烷基。 Z41 、Z42 、Z51 及Z52 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z41 及Z42 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z51 及Z52 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵。 L41 ~L43 、L51 及L52 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L41 及L43 為氫、L42 為氟,L41 為氫、L42 及L43 為氟,L51 為氟、L52 為氫,以及L51 及L52 為氟。 Y41 、Y51 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(4)較佳為化合物(4-1)或化合物(4-2),化合物(5)較佳為化合物(5-1)或化合物(5-2)。化合物(4-1)、化合物(4-2)、化合物(5-1)及化合物(5-2)中,R41 、R42 、R51 及R52 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,較佳為碳數1~12的烷基。 L401 ~L406 、L501 ~L503 及L504 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L404 及L406 為氫、L405 為氟,L404 為氫、L405 及L406 為氟,L503 為氟、L504 為氫,以及L503 及L504 為氟。 Y42 、Y43 、Y52 及Y53 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(4-1)或化合物(4-2)較佳為化合物(4-1-1)~化合物(4-1-3)或化合物(4-2-1)~化合物(4-2-6),尤佳為化合物(4-2-1)或化合物(4-2-4)。 化合物(5-1)或化合物(5-2)較佳為化合物(5-1-1)~化合物(5-1-3)或化合物(5-2-1)~化合物(5-2-6),尤佳為化合物(5-2-1)或化合物(5-2-4)。 (式中,R41 、R42 、R51 、R52 的定義與化合物(4-1)、化合物(4-2)、化合物(5-1)及化合物(5-2)相同)
相對於非手性成分T的總重量,較佳為含有合計為1重量%~25重量%的化合物(4),尤佳為含有5重量%~25重量%,特佳為含有5重量%~15重量%,較佳為含有合計為1重量%~25重量%的化合物(5),尤佳為含有5重量%~25重量%,特佳為含有5重量%~15重量%。
2-4-2 化合物(4)的性質 化合物(4)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,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元件的通常使用條件下穩定。因此,若於液晶組成物中使用化合物(4),則可擴大液晶相的溫度範圍,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。化合物(4)具有相對小的介電各向異性及大的折射率各向異性,因此可於以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物中用作用以將介電常數抑制得小且降低驅動電壓的成分。
2-5-1 化合物(5)的性質 化合物(5)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,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元件的通常使用條件下穩定。因此,若於液晶組成物中使用化合物(5),則可擴大液晶相的溫度範圍,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。化合物(5)具有相對小的介電各向異性及中等程度的折射率各向異性,因此可於以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物中用作用以將介電常數抑制得小且降低驅動電壓的成分。
2-6-1 化合物(6)及化合物(7) 本發明的非手性成分除了包含化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)以外,亦可更包含至少一種化合物(6)及化合物(7)。即,本發明包括於非手性成分T中化合物(6)及化合物(7)包含一種化合物的情況,亦包括含有多種化合物的情況。另外,例如,本發明的液晶組成物除了包含化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)、以及化合物(6)及化合物(7)以外,亦可包含選自由化合物(4)、化合物(5)以及化合物(8)所組成的群組中的一種以上。
化合物(6)及化合物(7)中,R6 及R7 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,較佳為碳數1~12的烷基。 Z61 、Z62 、Z71 及Z72 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z61 及Z62 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z71 及Z72 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵。 L61 ~L65 、L71 ~L73 及L74 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L61 、L62 及L63 為氫、L64 及L65 為氟,L61 、L62 、L63 及L65 為氟、L64 為氫,L71 為氫、L72 、L73 及L74 為氟,L71 及L73 為氫、L72 及L74 為氟。 Y61 及Y71 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(6)較佳為化合物(6-1)或化合物(6-2),化合物(7)較佳為化合物(7-1)或化合物(7-2)。化合物(6-1)、化合物(6-2)、化合物(7-1)及化合物(7-2)中,R61 、R62 、R71 及R72 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,較佳為碳數1~12的烷基。 L601 ~L610 、L701 ~L707 及L708 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L601 、L602 及L603 為氫、L604 及L605 為氟,L606 、L607 、L608 及L610 為氟、L609 為氫,L701 為氫、L702 、L703 及L704 為氟,L705 及L707 為氫、L706 及L707 為氟。 Y62 、Y63 、Y72 及Y73 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
在使用化合物(6-1)或化合物(6-2)作為化合物(6)的情況下,較佳為使用化合物(6-1-1)~化合物(6-1-6)或化合物(6-2-1)~化合物(6-2-6),尤佳為使用化合物(6-1-1)、化合物(6-1-2)、化合物(6-2-1)或化合物(6-2-2)。在使用化合物(7-1)或化合物(7-2)作為化合物(7)的情況下,較佳為使用化合物(7-1-1)~化合物(7-1-6)、化合物(7-2-1)~化合物(7-2-6),尤佳為使用化合物(7-1-1)、化合物(7-1-2)、化合物(7-2-1)或化合物(7-2-2)。 (式中,R61 、R62 、R71 、R72 的定義與化合物(6-1)、化合物(6-2)、化合物(7-1)或化合物(7-2)相同)
相對於非手性成分T的總重量,較佳為含有合計為0.1重量%~20重量%的化合物(6),尤佳為含有0.5重量%~15重量%,特佳為含有0.5重量%~10重量%,較佳為含有合計為0.1重量%~20重量%的化合物(7),尤佳為含有0.5重量%~15重量%,特佳為含有0.5重量%~10重量%。0001
2-6-2 化合物(6)的性質 化合物(6)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,含有該化合物的組成物於元件的通常使用條件下穩定。化合物(6)具有比較大的介電各向異性、大的折射率各向異性及非常高的透明點,因此可於以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物中用作提高驅動溫度的範圍的上限的成分。
2-7-1 化合物(7)的性質 化合物(7)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,含有該化合物的組成物於元件的通常使用條件下穩定。化合物(7)具有比較大的介電各向異性、中等程度的折射率各向異性及非常高的透明點,因此可於以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物中用作提高驅動溫度的範圍的上限的成分。
2-8-1 化合物(8) 本發明的非手性成分除了包含化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)以外,亦可更包含至少一種化合物(8)。即,本發明包括於非手性成分T中化合物(8)包含一種化合物的情況,亦包括含有多種化合物的情況。另外,例如,本發明的液晶組成物除了包含化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)、以及化合物(8)以外,亦可包含選自由化合物(4)~化合物(7)所組成的群組中的一種以上。0002
化合物(8)中,R8 為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1~11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,較佳為碳數1~12的烷基。 環A8 為1,4-伸環己基、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、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基,較佳為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基。 Z81 及Z82 獨立地為單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH2 O-或-CF2 O-,較佳為均為單鍵或至少一個為-CF2 O-,於重視與其他液晶化合物的相容性的情況下,至少一個為-CF2 O-。 L81 、L82 及L83 獨立地為氫、氟或氯,較佳為L83 為氟。 Y8 為氟、氯、-CF3 或-OCF3 ,較佳為氟、-CF3 或-OCF3
化合物(8)較佳為化合物(8-1)~化合物(8-11)。 (式中,R8 的定義與化合物(8)相同)
相對於非手性成分T的總重量,較佳為含有合計為0.1重量%~15重量%的化合物(8),尤佳為含有0.5重量%~15重量%,特佳為含有0.5重量%~10重量%。
2-8-2 化合物(8)的性質 化合物(8)於元件的通常使用條件下物理性質以及化學性質極其穩定,含有該化合物的組成物於元件的通常使用條件下穩定。因此,若於液晶組成物中使用化合物(8),則可擴大液晶相的溫度範圍,可於廣泛的溫度範圍內用作顯示元件。化合物(8)具有顯示出比較大的介電各向異性及廣泛範圍的折射率各向異性的化合物,因此可於以光學各向同性液晶相來驅動的液晶組成物中用作調整各物性值的成分。
3 光學各向同性液晶組成物 本發明的液晶組成物包括包含非手性成分T及手性劑、且表現出光學各向同性液晶相的組成物的態樣(光學各向同性液晶組成物)。
3-1 非手性成分T 本發明的光學各向同性液晶組成物中所含的非手性成分T包含至少一種化合物(1')、至少一種化合物(2')、至少一種化合物(3),視需要包含選自由化合物(4)~化合物(8)所組成的群組中的一種以上。 化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)兼具比較高的透明點、大的介電各向異性、比較良好的低溫下的相容性,故而使用化合物(1')、化合物(2')及化合物(3)的非手性成分T亦表現出廣泛的液晶相溫度範圍、或者大的介電各向異性。因此,使用非手性成分T的光學各向同性的液晶組成物亦可用作光元件中使用的組成物。
3-2 手性劑 本發明的光學各向同性液晶組成物等所含有的手性劑為光學活性化合物,較佳為包含選自不具有自由基聚合性基的化合物中的化合物。 本發明的液晶組成物中使用的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需節距而需要的添加量,因此抑制驅動電壓的上升,在實用上有利。具體而言,較佳為式(K1)~式(K6)所表示的化合物。此外,式(K4)~式(K6)的聯萘基、八氫萘基為光學活性部位,且不論手性劑的掌性如何。該些化合物中,添加於液晶組成物中的手性劑較佳為式(K4)中所含的式(K4-1)~式(K4-6)、式(K5)中所含的式(K5-1)~式(K5-3)及式(K6)中所含的式(K6-1)~式(K6-6),尤佳為式(K4-5)、式(K5-1)~式(K5-3)及式(K6-5)~式(K6-6)。 (式中,RK 獨立地為碳數3~10的烷基或碳數3~10的烷氧基,烷基中或烷氧基中的至少一個以上的-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-所取代)
可使用一種化合物作為液晶組成物中所含有的手性劑,亦可使用多種化合物。
為了容易表現出光學各向同性液晶相,相對於本發明的液晶組成物的總重量,較佳為含有1重量%~40重量%的手性劑,尤佳為含有3重量%~25重量%,特佳為含有3重量%~15重量%。
3-3 光學各向同性液晶相 本說明書中,所謂液晶組成物具有光學各向同性,是指在宏觀上由於液晶分子排列為各向同性而顯示出光學各向同性,但在微觀上存在液晶有序度(liquid crystalline order)。「基於液晶組成物在微觀上所具有的液晶有序度的節距(以下,有時簡稱為「節距」)」較佳為700 nm以下,尤佳為500 nm以下,最佳為350 nm以下。
本說明書中,所謂「非液晶各向同性相」,為通常所定義的各向同性相,即無序相,且為即便生成局部的秩序參數不為零的區域,其原因亦取決於搖動的各向同性相。例如於向列相的高溫側所表現出的各向同性相於本說明書中相當於非液晶各向同性相。關於本說明書中的手性液晶,亦適用同樣的定義。 本說明書中所謂「光學各向同性液晶相」表示並不搖動而表現出光學各向同性液晶相的相,表現出小板(platelet)組織的相(狹義的藍相)為其一例。 本說明書中,若未特別提及,則向列相是指不包含手性向列相的狹義的向列相。
本發明的光學各向同性的液晶組成物中,雖為光學各向同性液晶相,但於偏光顯微鏡觀察下,有時於藍相中未觀測到典型的小板組織。因此,本說明書中,將表現出小板組織的相稱為藍相,將包含藍相的光學各向同性液晶相稱為光學各向同性液晶相。即藍相包含於光學各向同性液晶相中。
通常,藍相被分類為藍相I、藍相II、藍相III此三種,該些三種藍相全部為光學活性,且為各向同性。於藍相I或藍相II的藍相中觀測到由來自不同晶格面的布拉格反射(Bragg reflection)所引起的兩種以上的繞射光。藍相通常是於非液晶各向同性相與手性向列相之間觀測到。
所謂光學各向同性液晶相不顯示二色以上的繞射光的狀態,是指未觀測到藍相I、藍相II中所觀測到的小板組織,大體上為一面單色。不顯示二色以上的繞射光的光學各向同性液晶相中,不需要色的明暗在面內均勻。
不顯示二色以上的繞射光的光學各向同性液晶相具有由布拉格反射所引起的反射光強度得以抑制、或者向低波長側位移的優點。 另外,於反射可見光之光的液晶介質中,在作為顯示元件來利用的情況下有時色澤會成為問題,但於不顯示二色以上的繞射光的液晶中,反射波長進行低波長位移,因此能夠以較狹義的藍相(表現出小板組織的相)更長的節距來使可見光的反射消失。
包含非手性成分T及手性劑的本發明的液晶組成物中,手性劑較佳為以節距成為700 nm以下的濃度來添加。此外,表現出向列相的組成物包含化合物(1')、化合物(2')、化合物(3)以及視需要的其他成分。
另外,本發明的光學各向同性液晶組成物亦可於具有手性向列相且不具有光學各向同性液晶相的組成物中添加手性劑而獲得。此外,具有手性向列相且不具有光學各向同性液晶的組成物包含化合物(1')、化合物(2')、化合物(3)、光學活性化合物以及視需要的其他成分。此時,為了不表現出光學各向同性液晶相,較佳為以節距成為700 nm以上的濃度添加手性劑。此處,所添加的手性劑可使用所述扭轉力大的化合物即式(K1)~式(K5),更佳為使用式(K2-1)~式(K2-8)、式(K4-1)~式(K4-6)、式(K5-1)~式(K5-3)、或式(K6-1)~式(K6-6)所表示的化合物。
本發明的較佳態樣的液晶組成物表現出光學各向同性液晶相的溫度範圍可藉由在向列相或者手性向列相與各向同性相的共存溫度範圍廣泛的液晶組成物中添加手性劑,使其表現出光學各向同性液晶相來擴大。例如,可藉由將透明點高的液晶化合物與透明點低的液晶化合物進行混合,製備在廣泛的溫度範圍內向列相與各向同性相的共存溫度範圍廣泛的液晶組成物,於其中添加手性劑,來製備在廣泛的溫度範圍內表現出光學各向同性液晶相的組成物。
向列相或者手性向列相與各向同性相的共存溫度範圍廣泛的液晶組成物較佳為手性向列相與非液晶各向同性相共存的上限溫度與下限溫度之差為3℃~150℃的液晶組成物,尤佳為差為5℃~150℃的液晶組成物。另外,較佳為向列相與非液晶各向同性相共存的上限溫度與下限溫度之差為3℃~150℃的液晶組成物。
若於光學各向同性液晶相中對本發明的液晶介質施加電場,則產生電致雙折射,但未必需要為克爾效應。 節距變得越長,則光學各向同性液晶相中的電致雙折射變得越大,因此只要滿足其他的光學特性(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,將節距設定為長,來增大電致雙折射。
3-4 其他成分 本發明的液晶組成物亦可於不對該組成物的特性造成大的影響的範圍內,更包含溶媒、單體、高分子物質、聚合起始劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、硬化劑、穩定劑、二色性色素、光致變色(photochromic)化合物等。 另外,本發明的液晶組成物中使用的二色性色素的例子可列舉:部花青(merocyanine)系、苯乙烯基(styryl)系、偶氮(azo)系、偶氮次甲基(azomethine)系、氧化偶氮(azoxy)系、喹酞酮(quinophthalone)系、蒽醌(anthraquinone)系、四嗪(tetrazine)系等。
4 光學各向同性的高分子/液晶複合材料 4-1 高分子/液晶複合材料 本發明的高分子/液晶複合材料為包含液晶組成物及高分子的複合材料,顯示出光學各向同性,可用於以光學各向同性液晶相來驅動的光元件。本發明的高分子/液晶複合材料中所含的液晶組成物為本發明的液晶組成物。
本說明書中,所謂「高分子/液晶複合材料」,只要為包含液晶組成物及高分子化合物此兩者的複合材料,則並無特別限定,亦可為於高分子的一部分或者全部未溶解於液晶組成物或溶媒等中的狀態下,高分子與液晶組成物進行相分離的狀態。
本發明的較佳態樣的光學各向同性的高分子/液晶複合材料可於廣泛的溫度範圍內表現出光學各向同性液晶相。另外,本發明的較佳態樣的高分子/液晶複合材料的響應速度極快。另外,本發明的較佳態樣的高分子/液晶複合材料可基於該些效果而較佳地用於顯示元件等光元件等。
4-2 高分子化合物 本發明的複合材料亦可將光學各向同性的液晶組成物、與預先聚合而獲得的高分子進行混合來製造,較佳為藉由將成為高分子材料的低分子量單體、巨單體、寡聚物等(以下歸納而稱為「單體等」)與液晶組成物CLC(手性液晶組成物(chiral liquid crystal composition))進行混合後,於該混合物中進行聚合反應來製造。本案說明書中將包含單體等及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,亦可於不損及本發明效果的範圍內,視需要而包含後述聚合起始劑、硬化劑、觸媒、穩定劑、二色性色素、或者光致變色化合物等。例如,於本案發明的聚合性單體/液晶混合物中,可相對於聚合性單體100重量份,而視需要含有0.1重量份~20重量份的聚合起始劑。「聚合性單體/液晶混合物」於以藍相進行聚合的情況下必須為液晶介質,但於以各向同性相進行聚合的情況下,未必需要為液晶介質。
聚合溫度較佳為高分子/液晶複合材料顯示出高透明性及各向同性的溫度。更佳為於單體與液晶材料的混合物表現出各向同性相或者藍相的溫度下,且在各向同性相或光學各向同性液晶相下結束聚合。即,較佳為設為於聚合後,高分子/液晶複合材料實質上不會使較可見光線長的波長側的光散射且表現出光學各向同性的狀態的溫度。
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、巨單體、寡聚物,本說明書中所謂高分子的原料單體,是以包含低分子量的單體、巨單體、寡聚物等的含意來使用。另外,較佳為所得的高分子具有三維交聯結構,因此較佳為使用具有兩個以上聚合性官能基的多官能性單體作為高分子的原料單體。聚合性的官能基並無特別限定,可提高丙烯酸基、甲基丙烯酸基、縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯基等,就聚合速度的觀點而言,較佳為丙烯酸基以及甲基丙烯酸基。高分子的原料單體中,若使單體中含有10重量%以上的包含兩個以上具有聚合性的官能基的單體,則本發明的複合材料中容易表現出高度的透明性及各向同性,因此較佳。 另外,為了獲得較佳的複合材料,高分子較佳為具有液晶原部位,可將具有液晶原部位的原料單體作為高分子的原料單體而用於其一部分、或者全部中。
4-2-1 具有液晶原部位的單官能性·二官能性單體·三官能性單體 具有液晶原部位的單官能性、或者二官能性單體在結構上並無特別限定,例如可列舉下述式(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1~20的烷基,該些烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、或-OCO-所取代,該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-、或-C≡C-所取代,該些烷基中,該烷基中的至少一個-CH2 -經-O-、-S-、-COO-、或-OCO-所取代的基團中,或該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -經-CH=CH-或-C≡C-所取代的基團中的至少一個氫可經鹵素或-C≡N所取代。Rb 分別獨立地為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基。
較佳的Ra 為氫、鹵素、-C≡N、-CF3 、-CF2 H、-CFH2 、-OCF3 、-OCF2 H、碳數1~20的烷基、碳數1~19的烷氧基、碳數2~21的烯基、以及碳數2~21的炔基。特佳的Ra 為-C≡N、碳數1~20的烷基以及碳數1~19的烷氧基。
式(M2)中,Rb 分別獨立地為式(M3-1)~式(M3-7)的聚合性基。
此處,式(M3-1)~式(M3-7)中的Rd 分別獨立地為氫、鹵素或碳數1~5的烷基,該些烷基中至少一個氫可經鹵素所取代。較佳的Rd 為氫、鹵素以及甲基。特佳的Rd 為氫、氟以及甲基。 另外,式(M3-2)、式(M3-3)、式(M3-4)、式(M3-7)適合以自由基聚合進行聚合。式(M3-1)、式(M3-5)、式(M3-6)適合以陽離子聚合進行聚合。所述聚合物均只要在反應系統內產生少量的自由基或陽離子活性種,則聚合開始。出於加快活性種的產生的目的,可使用聚合起始劑。產生活性種時可使用例如光或熱。
式(M1)及式(M2)中,AM 分別獨立地為芳香族性或非芳香族性的5員環、6員環或碳數9以上的縮合環,環中的-CH2 -可經-O-、-S-、-NH-、或-NCH3 -所取代,環中的-CH=可經-N=所取代,環上的氫原子可經鹵素、以及碳數1~5的烷基、或鹵化烷基所取代。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,該些環中至少一個-CH2 -可經-O-取代,至少一個-CH=可經-N=所取代,該些環中至少一個氫可經鹵素、碳數1~5的烷基或碳數1~5的鹵化烷基所取代。 考慮到化合物的穩定性,較氧與氧鄰接的-CH2 -O-O-CH2 -而言,氧與氧不鄰接的-CH2 -O-CH2 -O-較佳。關於硫亦同樣。
該些中,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、以及嘧啶-2,5-二基。此外,所述1,4-伸環己基以及1,3-二噁烷-2,5-二基的立體構型是反式構型優於順式構型。 2-氟-1,4-伸苯基在結構上與3-氟-1,4-伸苯基相同,因此後者未例示。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分別獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,該些伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-S-所取代,該烷基中的至少一個-CH2 -CH2 -可經-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或-OCO-所取代。較佳的Y為單鍵、-(CH2 )m2 -、-O(CH2 )m2 -、以及-(CH2 )m2 O-(所述式中,m2為1~20的整數)。特佳的Y為單鍵、-(CH2 )m2 -、-O(CH2 )m2 -、以及-(CH2 )m2 O-(所述式中,m2為1~10的整數)。考慮到化合物的穩定性,-Y-Ra 及-Y-Rb 較佳為於該些基團中不具有-O-O-、-O-S-、-S-O-、或-S-S-者。
式(M1)及式(M2)中,ZM 分別獨立地為單鍵、-(CH2 )m3 -、-O(CH2 )m3 -、-(CH2 )m3 O-、-O(CH2 )m3 O-、-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 -CF2 O-、-OCF2 -或-CF2 O-(所述式中,m3為1~20的整數)。
較佳的ZM 為單鍵、-(CH2 )m3 -、-O(CH2 )m3 -、-(CH2 )m3 O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-(CH2 )2 -COO-、-OCO-(CH2 )2 -、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-OCF2 -、以及-CF2 O-。
式(M1)及式(M2)中,m1為1~6的整數。較佳的m1為1~3的整數。於m1為1時,為具有兩個6員環等環的二環化合物。於m1為2及3時,分別為三環及四環的化合物。例如於m1為1時,兩個AM 可相同,或者亦可不同。另外,例如於m1為2時,三個AM (或者兩個ZM )可相同,或者亦可不同。關於m1為3~6時亦同樣。對於Ra 、Rb 、Rd 、ZM 、AM 及Y亦同樣。
式(M1)所表示的化合物(M1)以及式(M2)所表示的化合物(M2)即便包含較同位素相對豐度的量更多的2 H(氘)、13 C等同位素,亦具有同樣的特性,故而可較佳地使用。
化合物(M1)以及化合物(M2)的尤佳例為式(M1-1)~式(M1-41)以及式(M2-1)~式(M2-27)所表示的化合物(M1-1)~化合物(M1-41)以及化合物(M2-1)~化合物(M2-27)。該些化合物中,Ra 、Rb 、Rd 、ZM 、AM 、及Y的定義與本發明的態樣中記載的式(M1)及式(M2)的定義相同。
對化合物(M1-1)~化合物(M1-41)以及化合物(M2-1)~化合物(M2-27)中的下述部分結構進行說明。部分結構(a1)表示至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a2)表示至少一個氫可經氟取代的1,4-伸苯基。部分結構(a3)表示至少一個氫可經氟或甲基的任一者取代的1,4-伸苯基。部分結構(a4)表示9位的氫可經甲基取代的茀。
可視需要使用所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。
出於使本發明的高分子/液晶複合材料的光學各向同性最優化的目的,亦可使用具有液晶原部位且具有三個以上聚合性官能基的單體。具有液晶原部位且具有三個以上聚合性官能基的單體可較佳地使用公知的化合物,例如為(M4-1)~(M4-3),更具體的例子可列舉日本專利特開2000-327632號(JP 2000-327632A)、日本專利特開2004-182949號(JP 2004-182949A)、日本專利特開2004-59772號(JP 2004-59772A)中記載的化合物。其中,(M4-1)~(M4-3)中,Rb 、ZM 、Y、及(F)表示與所述相同的定義。
4-2-2 不具有液晶原部位的具有聚合性官能基的單體 不具有液晶原部位的具有聚合性官能基的單體例如可列舉:碳數1~30的直鏈或分支鏈的丙烯酸酯、碳數1~30的直鏈或分支鏈的二丙烯酸酯,具有三個以上聚合性官能基的單體可列舉: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。
4-2-3 聚合起始劑 製造構成本發明的複合材料的高分子時的聚合反應並無特別限定,例如進行光自由基聚合、熱自由基聚合、光陽離子聚合等。
光自由基聚合中可使用的光自由基聚合起始劑的例子為:德牢固(DAROCUR)1173及4265(均為商品名,日本巴斯夫(BASF Japan)(股)),豔佳固(IRGACURE)184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850及2959(均為商品名,日本巴斯夫(股))。
熱自由基聚合中可使用的藉由熱而進行的自由基聚合的較佳起始劑的例子為: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、過氧化三甲基乙酸第三丁酯、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(dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate,MAIB)、二第三丁基過氧化物(di-t-butyl peroxide,DTBPO)、偶氮雙異丁腈(azobisisobutyronitrile,AIBN)、偶氮雙環己烷甲腈(azobiscyclohexanecarbonitrile,ACN)。
光陽離子聚合中可使用的光陽離子聚合起始劑的例子為:二芳基碘鎓鹽(diaryliodonium salt,以下稱為「DAS」)以及三芳基鋶鹽(triaryl sulfonium salt,以下稱為「TAS」)。
DAS的例子為:二苯基碘鎓四氟硼酸鹽、二苯基碘鎓六氟膦酸鹽、二苯基碘鎓六氟砷酸鹽、二苯基碘鎓三氟甲磺酸鹽、二苯基碘鎓三氟乙酸鹽、二苯基碘鎓-對甲苯磺酸鹽、二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓四氟硼酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓六氟膦酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓六氟砷酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓三氟乙酸鹽、以及4-甲氧基苯基苯基碘鎓-對甲苯磺酸鹽。
DAS中亦可藉由添加硫雜蒽酮(thioxanthone)、啡噻嗪(phenothiazine)、氯硫雜蒽酮(chlorothioxanthone)、氧雜蒽酮(xanthone)、蒽、二苯基蒽、紅螢烯(rubrene)等光增感劑而高感度化。
TAS的例子為: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磺酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟乙酸鹽、以及4-甲氧基苯基二苯基鋶-對甲苯磺酸鹽。
光陽離子聚合起始劑的具體的商品名的例子為:希樂固(Cyracure)UVI-6990、希樂固UVI-6974、希樂固UVI-6992(分別為商品名,UCC(股)),艾迪科歐普托瑪(Adeka Optomer)SP-150、SP-152、SP-170、SP-172(分別為商品名,艾迪科(ADEKA)(股)),羅多澤爾光起始劑(Rhodorsil Photoinitiator)2074(商品名,日本羅地亞(Rhodia Japan)(股)),豔佳固(IRGACURE)250(商品名,日本巴斯夫(股)),以及UV-9380C(商品名,GE東芝矽酮(GE Toshiba Silicone)(股))。
4-2-4 硬化劑等 製造構成本發明的複合材料的高分子時,除了所述單體等以及聚合起始劑以外,亦可進而添加一種或兩種以上的其他較佳成分,例如硬化劑、觸媒、穩定劑等。
硬化劑可使用通常用作環氧樹脂的硬化劑的現有公知的潛在性硬化劑。潛在性環氧樹脂用硬化劑的例子為: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。胺系硬化劑的例子為:二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、四伸乙基五胺、間苯二甲胺、三甲基六亞甲基二胺、2-甲基五亞甲基二胺、二乙基胺基丙基胺等脂肪族多胺,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、降冰片烯二胺、1,2-二胺基環己烷、拉羅明(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。
酚醛清漆樹脂系硬化劑的例子為:苯酚酚醛清漆樹脂、雙酚酚醛清漆樹脂。咪唑系硬化劑的例子為: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·偏苯三甲酸酯。
酸酐系硬化劑的例子為: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、二苯甲酮四羧酸二酐。
另外,亦可進而使用用以促進具有縮水甘油基、環氧基、氧雜環丁烷基的聚合性化合物與硬化劑的硬化反應的硬化促進劑。硬化促進劑的例子為:苄基二甲基胺、三(二甲基胺基甲基)苯酚、二甲基環己基胺等三級胺類,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,四苯基溴化鏻等四級鏻鹽類,1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯-7等或其有機酸鹽等二氮雜雙環烯烴類,四乙基溴化銨、四丁基溴化銨等四級銨鹽類,三氟化硼、三苯基硼酸鹽等硼化合物。該些硬化促進劑可單獨使用或者將多種混合使用。
另外,例如為了防止貯存中的不需要的聚合,較佳為添加穩定劑。穩定劑可使用本領域技術人員已知的所有化合物。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。
4-3 高分子/液晶複合材料的組成 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表現出光學各向同性液晶相的範圍,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,則本發明的複合材料的電致雙折射值變大。
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60重量%~99重量%,尤佳為60重量%~98重量%,特佳為80重量%~97重量%。另外,本發明的高分子/液晶複合材料中,相對於複合材料,高分子的含有率較佳為1重量%~40重量%,尤佳為2重量%~40重量%,特佳為3重量%~20重量%。
5 光元件 本發明的光元件為包含液晶組成物或者高分子/液晶複合材料(以下,有時將本發明的液晶組成物以及高分子/液晶複合材料總稱為液晶介質)的以光學各向同性液晶相來驅動的光元件。 不施加電場時,液晶介質為光學各向同性,但若施加電場,則液晶介質產生光學各向異性,可藉由電場來進行光調變。 液晶顯示元件的結構例可列舉如圖1所示,梳型電極基板的電極是自左側延伸的電極1與自右側延伸的電極2交替配置的結構。於在電極1與電極2之間存在電位差的情況下,可於如圖1所示的梳型電極基板上,提供若注目於1根電極,則存在圖式上的上方向與下方向的2個方向的電場的狀態。 本發明的液晶組成物可用於光元件。由於本發明的液晶組成物顯示出低的驅動電壓及短的響應時間,故而本發明的較佳態樣的光元件可以低電壓來驅動,可進行高速響應。 [實施例]
以下,藉由實施例來對本發明進一步進行詳細說明,但本發明不受該些實施例的限制。此外,只要未特別提及,則「%」是指「重量%」。 另外,所獲得的化合物是根據藉由1 H-核磁共振(1 H-nuclear magnetic resonance,1 H-NMR)分析所得的核磁共振光譜、藉由氣相層析法(gas chromatography,GC)分析所得的氣相層析圖等來鑑定。分析方法如以下所述。
1)分析方法 1-1)1 H-NMR分析 測定裝置是使用DRX-500(商品名,布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)(股))。測定是將實施例等中製造的樣品溶解於CDCl3 等樣品可溶的氘化溶媒中,於室溫下以500 MHz、累計次數為24次的條件進行。此外,所得的核磁共振光譜的說明中,s是指單峰(singlet),d是指雙重峰(doublet),t是指三重峰(triplet),q是指四重峰(quartet),m是指多重峰(multiplet)。另外,化學位移δ值的零點的基準物質是使用四甲基矽烷(tetramethyl silane,TMS)。
1-2)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25 m、內徑0.22 mm、膜厚0.25 μm;固定液相為二甲基聚矽氧烷;無極性)。載體氣體是使用氦氣,流量調整為1 ml/min。將試樣氣化室的溫度設定為300℃,將檢測器(火焰遊離偵檢器,flame ionization detector,FID)部分的溫度設定為300℃。
試樣是溶解於甲苯中,製備成1重量%的溶液,將所得的溶液1 μl注入至試樣氣化室中。 記錄計是使用島津製作所製造的C-R6A型Chromatopac、或者其同等品。所得的氣相層析圖中顯示與成分化合物相對應的峰值的保持時間以及峰值的面積值。
此外,試樣的稀釋溶媒例如可使用氯仿、己烷。另外,管柱亦可使用安捷倫科技公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、安捷倫科技公司製造的HP-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)製造的Rtx-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)、澳大利亞SGE國際公司(SGE International Pty. Ltd)製造的BP-1(長度30 m、內徑0.32 mm、膜厚0.25 μm)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,但於本發明中使用所述管柱的情況下,由於實質上修正係數為1,故而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,成分的液晶化合物中的修正係數並無大的差異。為了根據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,而使用藉由氣相層析圖的內部標準法。對經準確秤量一定量的各液晶化合物成分(被檢成分)及成為基準的液晶化合物(基準物質)同時進行氣相層析測定,預先算出所得的被檢成分的峰值與基準物質的峰值的面積比的相對強度。若使用各成分相對於基準物質的峰值面積的相對強度來進行修正,則可根據氣相層析分析來更準確地求出液晶組成物中的液晶化合物的組成比。
1-3)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,有將化合物其本身作為試樣的情況、將化合物與母液晶混合而作為試樣的情況此兩種。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試樣的後者情況下,利用以下方法進行測定。首先,將所得的液晶化合物15重量%與母液晶85重量%加以混合而製作試樣。接著,根據所得的試樣的測定值,依據基於下述計算式的外推法來計算外推值。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%〉
於即便液晶化合物與母液晶的比例為該比例(15重量%:85重量%),層列相、或者結晶亦於25℃下析出的情況下,將液晶化合物與母液晶的比例以10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%的順序進行變更,以層列相、或者結晶在25℃下不析出的組成來測定試樣的物性值,依據所述式來求出外推值,將其作為液晶化合物的物性值。
用於測定的母液晶存在多種種類,例如,母液晶A的組成(重量%)如以下所述。
1-4)液晶化合物等的物性值的測定方法 利用後述方法來進行物性值的測定。該些測定方法多為日本電子機械工業會標準(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ·ED-2521A中記載的方法、或者將其修飾而成的方法。另外,用於測定的TN元件上並未安裝TFT。
測定值中,於將液晶化合物其本身作為試樣的情況下,將所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,將以外推法所得的值記載為實驗資料。
1-4-1)相結構以及相轉移溫度(℃) 利用以下(1)、以及(2)的方法進行測定。 (1)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,FP-52型加熱台)上放置化合物,一邊以3℃/min的速度進行加熱,一邊以偏光顯微鏡來觀察相狀態及其變化,從而確定液晶相的種類。 (2)使用珀金埃爾默(Perkin Elmer)公司製造的掃描熱量計DSC-7系統、或者Diamond DSC系統,以3℃/min的速度進行升降溫,藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰值、或者發熱峰值的起始點(on set),來決定相轉移溫度。
以下,結晶表示為K,於進一步區分結晶的情況下,分別表示為K1 或K2 。另外,層列相表示為Sm,向列相表示為N,手性向列相表示為N* 。液體(各向同性(isotropic))表示為I。層列相中,於區分為層列B相、或者層列A相的情況下,分別表示為SmB、或者SmA。BP表示藍相或者光學各向同性液晶相。2相的共存狀態有時以(N* +I)、(N* +BP)的形式來表述。具體而言分別為,(N* +I)表示非液晶各向同性相與手性向列相共存的相,(N* +BP)表示BP相或者光學各向同性液晶相與手性向列相共存的相。Un表示不為光學各向同性的未確認的相。作為相轉移溫度的表述,例如,所謂「K 50.0 N 100.0 I」,是表示自結晶至向列相的相轉移溫度(KN)為50.0℃,自向列相至液體的相轉移溫度(NI)為100.0℃。另外,所謂「BP-I」,是表示無法判斷自藍相或者光學各向同性液晶相至液體(各向同性)的相轉移溫度,所謂「N 83.0-83.4 I」,是表示自向列相至液體(各向同性)的相轉移溫度具有83.0℃至83.4℃的幅度。其他表述亦同樣。
1-5)向列相的上限溫度(TNI ;℃) 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,FP-52型加熱台)上放置試樣(液晶化合物與母液晶的混合物),一邊以1℃/min的速度進行加熱一邊觀察偏光顯微鏡。將試樣的一部分由向列相變化為各向同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」。
1-6)低溫相容性 製作將母液晶與液晶化合物以液晶化合物成為20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、以及1重量%的量的方式混合而成的試樣,將試樣放入至玻璃瓶中。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。
1-7)黏度(體積黏度;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。
1-8)折射率各向異性(Δn) 於25℃的溫度下,使用波長為589 nm的光,並利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。將主稜鏡的表面向一方向摩擦後,將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)滴加於主稜鏡上。折射率(n∥)是於偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率(n⊥)是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。折射率各向異性(Δn)的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。
1-9)介電各向異性(Δε;於25℃下測定) 於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為約9 μm、扭轉角為80度的液晶單元中放入試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)。對該單元施加20伏特,測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。施加0.5伏特,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根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
1-10)節距(P;於25℃下測定;nm) 節距長是使用選擇反射來測定(液晶便覽第196頁,2000年發行,丸善)。關於選擇反射波長λ,關係式<n>p/λ=1成立。此處,<n>表示平均折射率,是由下式獲得。<n>={(n 2 +n 2 )/2}1/2 。選擇反射波長是以顯微分光光度計(日本電子(股),商品名MSV-350)來測定。藉由將所得的反射波長除以平均折射率來求出節距。於較可見光更長的波長區域具有反射波長的膽固醇液晶的節距在光學活性化合物濃度低的區域中與光學活性化合物的濃度的倒數成比例,因此測定數點在可見光區域具有選擇反射波長的液晶的節距長,利用直線外推法來求出。「光學活性化合物」相當於本發明中的手性劑。
本發明中,液晶組成物的特性值的測定可依據下述方法來進行。該些方法多為日本電子機械工業會標準(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ·ED-2521A中記載的方法、或者將其修飾而成的方法。用於測定的TN元件上未安裝TFT。
1-11)向列相的上限溫度(NI;℃) 於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣,以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分自向列相變化為各向同性液體時的溫度。有時將「向列相的上限溫度」簡稱為「上限溫度」。
1-12)向列相的下限溫度(TC ;℃) 將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後,觀察液晶相。例如,試樣於-20℃下保持向列相的狀態,而於-30℃下變化為結晶(或者層列相)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」。
1-13)光學各向同性液晶相的轉移溫度 於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣,於正交尼科耳(crossed nicols)的狀態下,首先升溫至試樣成為非液晶各向同性相的溫度,然後以1℃/min的速度進行降溫,使手性向列相或者光學各向同性液晶相得以完全表現出。測定所述降溫過程中的相轉移的溫度,繼而以1℃/min的速度進行升溫,測定所述升溫過程中的相轉移的溫度。本發明中,只要無特別說明,則將升溫過程中的相轉移的溫度作為相轉移溫度。於光學各向同性液晶相中,在正交尼科耳下以暗視野難以判別相轉移溫度的情況下,將偏光板自正交尼科耳的狀態偏移1°~10°來測定相轉移溫度。
1-14)黏度(旋轉黏度;γ1;於25℃下測定;mPa·s) (1)介電各向異性為正的試樣:依據M.今井(M. Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259卷第37頁(1995)中記載的方法來進行測定。於扭轉角為0°且2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5 μm的TN元件中放入試樣。對TN元件於16伏特~19.5伏特的範圍內以0.5伏特為單位來階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後,以僅施加1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。測定藉由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)。由該些測定值與M.今井等人的論文的第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需要的介電各向異性的值是使用該旋轉黏度的測定中使用的元件,以下述介電各向異性的測定方法來求出。
(2)介電各向異性為負的試樣:依據M.今井(M. Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259卷第37頁(1995)中記載的方法來進行測定。於2塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20 μm的VA元件中放入試樣。對該元件於30伏特~50伏特的範圍內以1伏特為單位來階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後,以僅施加1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。測定藉由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)。由該些測定值與M.今井等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需要的介電各向異性是使用下述介電各向異性中測定的值。
1-15)折射率各向異性(Δn;於25℃下測定) 使用波長為589 nm的光,利用於接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。將主稜鏡的表面向一方向摩擦(rubbing)後,將試樣滴加於主稜鏡上。折射率(n∥)是於偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率(n⊥)是於偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。折射率各向異性的值是根據Δn=n∥-n⊥的式子來計算。於試樣為組成物時,利用該方法來測定折射率各向異性。
1-16)介電各向異性(Δε;於25℃下測定) (1)介電各向異性為正的組成物:於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為約9 μm、扭轉角為80度的液晶單元中放入試樣。對該單元施加20伏特,測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。施加0.5伏特,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根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
(2)介電各向異性為負的組成物:於經處理為垂直配向(homeotropic alignment)的液晶單元中放入試樣,施加0.5伏特來測定介電常數(ε∥)。於經處理為水平配向(homogeneous alignment)的液晶單元中放入試樣,施加0.5伏特來測定介電常數(ε⊥)。介電各向異性的值是根據Δε=ε∥-ε⊥的式子來計算。
1-17)臨限電壓(Vth;於25℃下測定;V) 1)介電各向異性為正的組成物:於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為(0.5/Δn)μm、扭轉角為80度的正常顯白模式(normally white mode)的液晶顯示元件中放入試樣。Δn是利用所述方法來測定的折射率各向異性的值。對該元件施加頻率為32 Hz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成為90%時的電壓的值。
2)介電各向異性為負的組成物:於2塊玻璃基板的間隔(間隙)為約9 μm、經處理為垂直配向的正常顯黑模式(normally black mode)的液晶顯示元件中放入試樣。對該元件施加頻率為32 Hz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成為10%時的電壓的值。
1-18)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塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為6 μm。於加入試樣後,利用藉由紫外線而聚合的黏接劑將該元件密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5 V,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。電壓保持率為面積A相對於面積B的百分率。
1-19)螺旋節距(於20℃下測定;μm) 螺旋節距的測定時使用Cano楔型單元法。於Cano楔型單元中注入試樣,測定由單元觀察到的向錯線(disclination line)的間隔(a;單位為μm)。螺旋節距(P)是根據式P=2·a·tanθ來算出。θ是楔型單元中的2塊玻璃板之間的角度。
或者,節距長是使用選擇反射來測定(「液晶便覽」第196頁,2000年發行,丸善)。關於選擇反射波長λ,關係式<n>p/λ=1成立。此處,<n>表示平均折射率,是由下式獲得。<n>={(n∥2 +n⊥2 )/2}1/2 。選擇反射波長是以顯微分光光度計(日本電子(股),商品名MSV-350)來測定。藉由將所得的反射波長除以平均折射率來求出節距。 於較可見光更長的波長區域具有反射波長的膽固醇液晶的節距在手性劑濃度低的區域中與手性劑的濃度的倒數成比例,因此測定數點在可見光區域具有選擇反射波長的液晶的節距長,利用直線外推法來求出。
1-20)飽和電壓(於25℃下測定;V) 將狹持有高分子/液晶複合材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言,使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造,伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源,將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直,以偏光器(Polarizer)與檢偏器(Analyzer)偏光板成為正交尼科耳的方式設置。以狹持有高分子/液晶複合材料的單元的圖1所示的梳型電極的線方向相對於各個偏光板而成為45°的方式進行設置,使用光測定器(橫河(YOKOGAWA)製造,3298F)並測定通過偏光板與單元的透過光強度。以矩形波對該狹持有高分子/液晶複合材料的單元施加電壓,將透過光強度成為最大的施加電壓設為飽和電壓。
1-21)對比度比(於室溫下測定) 將狹持有高分子/液晶複合材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言,使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造,伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源,將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直,以偏光器(Polarizer)與檢偏器(Analyzer)偏光板成為正交尼科耳的方式設置。以狹持有高分子/液晶複合材料的單元的圖1所示的梳型電極的線方向相對於各個偏光板而成為45°的方式進行設置,使用光測定器(橫河(YOKOGAWA)製造,3298F)並測定通過偏光板與單元的透過光強度。將以矩形波對該狹持有高分子/液晶複合材料的單元施加電壓而透過光強度成為最大的值除以去除電壓時的透過光強度而得的值設為對比度比。
1-22)響應時間(於25℃下測定;ms) 將狹持有高分子/液晶複合材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言,使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造,伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源,將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直,以偏光器(Polarizer)與檢偏器(Analyzer)偏光板成為正交尼科耳的方式設置。以狹持有高分子/液晶複合材料的單元的圖1所示的梳型電極的線方向相對於各個偏光板而成為45°的方式進行設置,使用光測定器(濱松(HAMAMATSU)製造,H5784)並測定通過偏光板與單元的透過光強度。以脈衝波對該狹持有高分子/液晶複合材料的單元施加電壓,將透過光強度相對於最大值自10%變化至90%的時間設為「電壓施加時的響應時間」,將去除電壓而透過光強度相對於最大值自90%變化至10%的時間設為「電壓去除時的響應時間」。
成分或液晶化合物的比例(百分率)是基於液晶化合物的總重量的重量百分率(重量%)。組成物是藉由在測定液晶化合物等成分的重量後加以混合來製備。因此,容易算出成分的重量%。
[實施例1]向列型液晶組成物(nematic liquid crystal composition,NLC)的製備 將表1所示的化合物進行混合,製備向列型液晶組成物NLC-1~向列型液晶組成物NLC-7。表中的數值為組成比(重量%)。
[表1]
向列型液晶組成物NLC-1~向列型液晶組成物NLC-7的相轉移溫度如表2所示。
[表2]
[實施例2]手性液晶組成物(CLC)的製備 其次,將表1所示的向列型液晶組成物NLC-1~向列型液晶組成物NLC-7與下述所示的手性劑(CD1)進行混合,製備手性液晶組成物CLC-1~手性液晶組成物CLC-7。該手性液晶組成物的組成如下述表3所述,相轉移溫度如表4所述。
[表3]
[表4] 0003
CD1
[實施例3]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(mixed liquid crystal composition,MLC)的製備 對於實施例2中製備的各手性液晶組成物(CLC),將與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合,藉此製備液晶組成物MLC-1~液晶組成物MLC-7。該些液晶組成物的組成如下述表5所述,相轉移溫度如表6所述。
[表5]
[表6]
此外,表5中的LCA-12為1,4-二(4-(6-(丙烯醯氧基)十二烷氧基)苯甲醯氧基)-2-甲基苯,DMPA為2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮,且為光聚合起始劑。 LCA-12
[實施例4]狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 將作為手性液晶組成物(CLC)與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC)狹持於未實施配向處理的梳型電極基板與對向玻璃基板(未賦予電極)之間,加溫至表現出藍相的溫度為止。於表現出藍相的狀態下,以下述的UV曝光條件1或UV曝光條件2進行聚合反應,製成夾持有高分子/液晶複合材料PSBP-1~高分子/液晶複合材料PSBP-7的單元(單元厚為7 μm~9 μm)。 UV曝光條件1:照射1分鐘的紫外光(紫外光強度為23 mWcm-2 (365 nm)) UV曝光條件2:照射7分鐘的紫外光(紫外光強度為2 mWcm-2 (365 nm)) 聚合溫度如表7所示。
[實施例5]使用單元的光學系統 將實施例4中獲得的狹持有高分子/液晶複合材料的單元設置於圖2所示的光學系統中。具體而言,使用偏光顯微鏡(尼康(Nikon)製造,伊克利普斯(Eclipse)LV100POL)的白色光源作為光源,將對單元的入射角度設為相對於單元面而垂直,以梳型電極的線方向相對於偏光器(Polarizer)與檢偏器(Analyzer)偏光板而分別成為45°的方式,來設置實施例4中獲得的狹持有高分子/液晶複合材料的單元(圖2)。 使用該光學系統,查明實施例4中獲得的高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如表7所示。此外,響應時間的資料是飽和電壓施加、去除時的資料。
[表7]
[實施例6]向列型液晶組成物(NLC)的製備 將表8所示的化合物進行混合,製備向列型液晶組成物NLC-8~向列型液晶組成物NLC-14。表中的數值為組成比(重量%)。
[表8]
向列型液晶組成物NLC-8~向列型液晶組成物NLC-14的相轉移溫度如表9所示。
[表9]
[實施例7]手性液晶組成物(CLC)的製備 將表8所示的向列型液晶組成物NLC-8~向列型液晶組成物NLC-14與手性劑CD1進行混合,製備手性液晶組成物CLC-8~手性液晶組成物CLC-14。該手性液晶組成物的組成如下述表10所述,相轉移溫度如表11所述。
[表10]
[表11]
[實施例8]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC)的製備 對於實施例7中製備的各手性液晶組成物(CLC),將與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合,藉此製備液晶組成物MLC-8~液晶組成物MLC-14。該些液晶組成物的組成如下述表12所述,相轉移溫度如表13所述。
[表12]
[表13]
此外,表12中的LCA-2-12為1,3,4-三(4-(6-(丙烯醯氧基)十二烷氧基)苯甲醯氧基)苯,DMPA為2,2'-二甲氧基苯基苯乙酮,且為光聚合起始劑。
LCA-2-12
[實施例9]狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 利用與實施例4同樣的方法來製成夾持有高分子/液晶複合材料PSBP-8~高分子/液晶複合材料PSBP-14的單元(單元厚為7 μm~9 μm)。聚合溫度如表14所示。
[實施例10]使用單元的光學系統 利用與實施例5同樣的方法,查明高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如表14所示。此外,響應時間的資料是飽和電壓施加、去除時的資料。
[表14]
[實施例11]向列型液晶組成物(NLC)的製備 將表15所示的化合物進行混合,製備向列型液晶組成物NLC-15~向列型液晶組成物NLC-21。表中的數值為組成比(重量%)。
[表15]
向列型液晶組成物NLC-15~向列型液晶組成物NLC-21的相轉移溫度如表15所示。
[表16]
[實施例12]手性液晶組成物(CLC)的製備 將表15所示的向列型液晶組成物NLC-15~向列型液晶組成物NLC-21與手性劑CD1進行混合,製備手性液晶組成物CLC-15~手性液晶組成物CLC-21。該手性液晶組成物的組成如下述表17所述,相轉移溫度如表18所述。
[表17]
[表18]
[實施例13]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC)的製備 對於實施例12中製備的各手性液晶組成物(CLC),將與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合,藉此製備液晶組成物MLC-15~液晶組成物MLC-21。該些液晶組成物的組成如下述表19所述,相轉移溫度如表20所述。
[表19]
[表20]
[實施例14]狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 利用與實施例4同樣的方法來製成夾持有高分子/液晶複合材料PSBP-15~高分子/液晶複合材料PSBP-21的單元(單元厚為7 μm~9 μm)。聚合溫度如表21所示。
[實施例15]使用單元的光學系統 利用與實施例5同樣的方法,查明高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如表21所示。此外,響應時間的資料是飽和電壓施加、去除時的資料。
[表21]
[實施例16]向列型液晶組成物(NLC)的製備 將表22所示的化合物進行混合,製備向列型液晶組成物NLC-22及向列型液晶組成物NLC-23。表中的數值為組成比(重量%)。
[表22]
向列型液晶組成物NLC-22及向列型液晶組成物NLC-23的相轉移溫度如表23所示。
[表23]
[實施例17]手性液晶組成物(CLC)的製備 將表22所示的向列型液晶組成物NLC-22及向列型液晶組成物NLC-23與手性劑CD1進行混合,製備手性液晶組成物CLC-22及手性液晶組成物CLC-23。該手性液晶組成物的組成如下述表24所述,相轉移溫度如表25所述。
[表24]
[表25]
[實施例18]作為與聚合性單體的混合物的液晶組成物(MLC)的製備 對於實施例17中製備的各手性液晶組成物(CLC),將與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合,藉此製備液晶組成物MLC-22及液晶組成物MLC-23。該些液晶組成物的組成如下述表26所述,相轉移溫度如表27所述。
[表26]
[表27]
[實施例19]狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 利用與實施例4同樣的方法來製成夾持有高分子/液晶複合材料PSBP-22及高分子/液晶複合材料PSBP-23的單元(單元厚為7 μm~9 μm)。聚合溫度如表28所示。
[實施例20]使用單元的光學系統 利用與實施例5同樣的方法,查明高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料(PSBP)的物性值如表28所示。此外,響應時間的資料為飽和電壓施加、去除時的資料。
[表28]
[比較例1]向列型液晶組成物(NLC)的製備 作為比較例,製備自所述NLC-7去除化合物(3-1-1)10重量%而得的向列型液晶NLC-R。表示組成及相轉移溫度。相轉移溫度:N 88.7-89.0 I
[比較例2]手性液晶組成物(CLC)的製備 將向列型液晶組成物NLC-R與手性劑CD1進行混合,製備手性液晶組成物CLC-R。表示組成及相轉移溫度。 NLC-R 95.2重量% CD1 4.8重量% 相轉移點:N* 80.4-80.5 BP 82.3 I
[比較例3] 對於所製備的手性液晶組成物CLC-R,將與聚合性單體的混合物以各向同性相進行加熱混合,藉此製備液晶組成物MLC-R。表示組成及相轉移溫度。 CLC-R 88.4重量% 丙烯酸正十六烷基酯 6.2重量% LCA-12 5.2重量% DMPA 0.4重量% 相轉移點:N* 52.8-53.2 BP 57.0 I
[比較例4]狹持有高分子/液晶複合材料的製備的單元 利用與實施例4同樣的方法,以UV曝光條件2:照射7分鐘的紫外光(紫外光強度為2 mWcm-2 (365 nm))而進行聚合反應,製成夾持有高分子/液晶複合材料PSBP-R的單元(單元厚為7.6 μm)。
[比較例5]使用單元的光學系統 利用與實施例5同樣的方法,查明高分子/液晶複合材料的於室溫下的電壓施加與透過率的關係。夾持於單元中的高分子/液晶複合材料PSBP-R的物性值如下所述。 飽和電壓:60.4 V,對比度比:1080,電壓施加時的響應時間:0.56 ms,電壓去除時的響應時間:0.53 ms,聚合溫度:52.8℃。
以所述方式獲得的高分子/液晶複合材料PSBP-1~高分子/液晶複合材料PSBP-23及高分子/液晶複合材料PSBP-R均為即便冷卻至室溫,亦維持光學各向同性液晶相。
CLC-7為向CLC-R中添加化合物(3)而成的組成物。 PSBP-7的飽和電壓為45.4 V,對比度比為1062.6,與PSBP-R(飽和電壓為60.4 V、對比度比為1080)相比,對比度比同等,且驅動電壓降低。可知,化合物(1')及化合物(2')與化合物(3)的組合的組成物對驅動電壓的降低有效。
如根據所述實施例所明示,本發明的光元件由於驅動電壓低,對比度高,響應時間短,故而較現有技術優異。 [產業上之可利用性]
本發明的有效用法例如可列舉使用高分子/液晶複合體的顯示元件等光元件。
1、2‧‧‧電極
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光器(偏光板)(Polarizer)
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏器(偏光板)(Analyzer)
7‧‧‧光接收器(Photodetector)
圖1表示實施例中使用的梳型電極基板。 圖2表示實施例中使用的光學系統。
3‧‧‧光源
4‧‧‧偏光器
5‧‧‧梳型電極單元
6‧‧‧檢偏器
7‧‧‧光接收器

Claims (27)

  1. 一種液晶組成物,其含有:包含選自式(1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物的非手性成分T,以及手性劑,且表現出光學各向同性液晶相,式(1)及式(2)中,R1 及R2 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基,R1 及R2 中至少一個為碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;Z11 、Z12 、Z21 及Z22 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z11 及Z12 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z21 及Z22 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L11 ~L13 、L21 及L22 獨立地為氫、氟或氯;Y1 、Y2 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(1)所表示的化合物的比例為5重量%至65重量%的範圍,式(2)所表示的化合物的比例為25重量%至90重量%的範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶組成物,其含有作為第一成分的選自式(1')所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、作為第二成分的選自式(2')所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及作為第三成分的選自式(3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物,式(1')、式(2')及式(3)中,R11 及R21 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基;R31 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或碳數2至12的炔基;R32 為碳數1至5的伸烷基、碳數2至5的伸烯基、或碳數2至5的伸炔基;Z13 、Z14 、Z23 、Z24 、Z31 及Z32 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z13 及Z14 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z23 及Z24 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z31 及Z32 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L14 ~L16 、L23 、L24 、L31 及L32 獨立地為氫、氟或氯;Y11 、Y21 及Y31 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  4. 如申請專利範圍第3項所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(1')所表示的化合物的比例為5重量%至65重量%的範圍,式(2')所表示的化合物的比例為15重量%至80重量%的範圍,式(3)所表示的化合物的比例為2重量%至40重量%的範圍。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的液晶組成物,其含有選自式(1'-1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及選自式(1'-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分,式(1'-1)及式(1'-2)中,R12 及R13 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基;L101 ~L105 及L106 獨立地為氫、氟或氯;Y12 及Y13 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組成物,其含有選自式(1'-1-1)至式(1'-1-3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、選自式(1'-2-1)至式(1'-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第一成分,該些式中,R12 及R13 獨立地為氫、碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基。
  7. 如申請專利範圍第3項至第6項中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(2'-1)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、及選自式(2'-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分,式(2'-1)及式(2'-2)中,R22 及R23 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基;L201 ~L203 及L204 獨立地為氫、氟或氯;Y22 及Y23 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  8. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組成物,其含有選自式(2'-1-1)至式(2'-1-3)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物、選自式(2'-2-1)至式(2'-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第二成分,該些式中,R22 及R23 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、或碳數1至11的烷氧基。
  9. 如申請專利範圍第3項至第8項中任一項所述的液晶組成物,其含有選自式(3-1)、式(3-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第三成分,式(3-1)及式(3-2)中的R33 及R35 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或碳數2至12的炔基;R34 及R36 獨立地為碳數1至5的伸烷基、碳數2至5的伸烯基、或碳數2至5的伸炔基;L301 ~L303 及L304 獨立地為氫、氟或氯;Y32 及Y33 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  10. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物,其含有選自式(3-1-1)至式(3-1-3)、式(3-2-1)至式(3-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物作為第三成分,該些式中,R33 及R35 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、或碳數2至12的炔基;R34 及R36 獨立地為碳數1至5的伸烷基、碳數2至5的伸烯基、或碳數2至5的伸炔基。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(4)及式(5)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物,式(4)及式(5)中,R4 及R5 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;Z41 、Z42 、Z51 及Z52 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z41 及Z42 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z51 及Z52 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L41 ~L43 、L51 及L52 獨立地為氫、氟或氯;Y41 、Y51 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  12. 如申請專利範圍第11項所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(4)及式(5)所表示的化合物的比例為1重量%至25重量%的範圍。
  13. 如申請專利範圍第11項或第12項所述的液晶組成物,其含有選自式(4-1)、式(4-2)、式(5-1)及式(5-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物,式(4-1)、式(4-2)、式(5-1)及式(5-2)中,R41 、R42 、R51 及R52 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;L401 ~L406 、L501 ~L503 及L504 獨立地為氫、氟或氯;Y42 、Y43 、Y52 及Y53 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  14. 如申請專利範圍第13項所述的液晶組成物,其含有選自式(4-1-1)至式(4-1-3)、式(4-2-1)至式(4-2-6)、式(5-1-1)至式(5-1-3)、式(5-2-1)至式(5-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物, 該些式中,R41 、R42 、R51 及R52 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基。
  15. 如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述的液晶組成物,其更含有選自式(6)及式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物,式(6)及式(7)中,R6 及R7 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;Z61 、Z62 、Z71 及Z72 獨立地為單鍵、-COO-及-CF2 O-,Z61 及Z62 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵,Z71 及Z72 中其中一者為-CF2 O-或-COO-,另一者為單鍵;L61 ~L65 、L71 ~L73 及L74 獨立地為氫、氟或氯;Y61 及Y71 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  16. 如申請專利範圍第15項所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(6)及式(7)所表示的化合物的比例為0.1重量%至20重量%的範圍。
  17. 如申請專利範圍第15項或第16項所述的液晶組成物,其含有選自式(6-1)、式(6-2)、式(7-1)及式(7-2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物,式(6-1)、式(6-2)、式(7-1)及式(7-2)中,R61 、R62 、R71 及R72 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;L601 ~L610 、L701 ~L707 及L708 獨立地為氫、氟或氯;Y62 、Y63 、Y72 及Y73 獨立地為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  18. 如申請專利範圍第17項所述的液晶組成物,其含有選自式(6-1-1)至式(6-1-6)、式(6-2-1)至式(6-2-6)、式(7-1-1)至式(7-1-6)、式(7-2-1)至式(7-2-6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物, 該些式中,R61 、R62 、R71 及R72 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基。
  19. 如申請專利範圍第1項至第18項中任一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,式(8)中,R8 為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基;環A8 為1,4-伸環己基、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、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基;Z81 及Z82 獨立地為單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH2 O-及-CF2 O-;L81 、L82 及L83 獨立地為氫、氟或氯;Y8 為氟、氯、-CF3 或-OCF3
  20. 如申請專利範圍第19項所述的液晶組成物,其中基於液晶組成物的重量,式(8)所表示的化合物的比例為0.1重量%至15重量%的範圍。
  21. 如申請專利範圍第19項或第20項所述的液晶組成物,其含有選自式(8-1)至式(8-11)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物, 該些式中,R8 獨立地為碳數1至12的烷基、碳數2至12的烯基、碳數2至12的炔基、碳數1至11的烷氧基、或碳數的合計為1至12的烷氧基烷基。
  22. 如申請專利範圍第1項至第21項中任一項所述的液晶組成物,其中手性劑為選自式(K1)~式(K6)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物,所述式中,RK 分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或碳數1~20的烷基,所述烷基中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-或-OCO-所取代,所述烷基中的至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,所述烷基中的至少一個氫可經氟或氯所取代; A分別獨立地為芳香族性的6員~8員環、非芳香族性的3員~8員環、或碳數9以上的縮合環,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或鹵代烷基所取代,環的-CH2 -可經-O-、-S-或-NH-所取代,-CH=可經-N=所取代; B分別獨立地為氫、鹵素、碳數1~3的烷基、碳數1~3的鹵代烷基、芳香族性的6員~8員環、非芳香族性的3員~8員環、或碳數9以上的縮合環,該些環的至少一個氫可經鹵素、碳數1~3的烷基或鹵代烷基所取代,所述烷基中的-CH2 -可經-O-、-S-或-NH-所取代,-CH=可經-N=所取代; Z分別獨立地為單鍵、碳數1~8的伸烷基,所述伸烷基中的至少一個-CH2 -可經-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-或-N=CH-所取代,所述伸烷基中的至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,所述伸烷基中的至少一個氫可經鹵素所取代; X分別獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、或-CH2 CH2 -; mK分別獨立地為1~4的整數。
  23. 如申請專利範圍第1項至第22項中任一項所述的液晶組成物,其於-20℃~70℃的任一溫度下顯示出手性向列相,且於所述溫度範圍的至少一部分中螺旋節距為700 nm以下。
  24. 一種混合物,其包含如申請專利範圍第1項至第23項中任一項所述的液晶組成物、以及聚合性單體。
  25. 一種高分子/液晶複合材料,其是將如申請專利範圍第24項所述的混合物進行聚合而獲得,且用於以光學各向同性液晶相來驅動的元件。
  26. 一種光元件,其於一塊或兩塊的基板上配置電極,且包括配置於基板間的液晶介質、以及經由電極而對液晶介質施加電場的電場施加機構;並且液晶介質為如申請專利範圍第1項至第23項中任一項所述的液晶組成物、或如申請專利範圍第25項所述的高分子/液晶複合材料。
  27. 一種液晶組成物或高分子/液晶複合材料的用途,所述液晶組成物為如申請專利範圍第1項至第23項中任一項所述的液晶組成物,所述高分子/液晶複合材料為如申請專利範圍第25項所述的高分子/液晶複合材料,用於光元件。
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