专利名称：：光学等向性的液晶媒体及光学元件的制作方法
技术领域：
：本发明是关于一种可用作光学元件用材料的液晶媒体。详细而言，是关于一种具有广的液晶相温度范围、大的介电异向性(anisotropy)、以及折射率异向性的液晶媒体。除此以外，本发明是关于一种使用该液晶媒体的光学元件。详细而言，是关于一种可在宽广的温度范围内使用、可实现低电压驱动、且可获得高速的电光响应的光学元件。
背景技术：
：使用液晶组成物的液晶显示元件广泛应用于钟表、计算器、文字处理机等的显示器。此些液晶显示元件是利用液晶化合物的折射率异向性、介电异向性等。液晶显示元件的运作模式，已知主要有利用一片以上的偏光板进行显示的相转移(PhaseChange,PC)、扭转向歹|J(TwistedNematic,TN)、超扭转向列(SuperTwistedNematic,STN)、双稳态扭转向列(BistableTwistedNematic，BTN)、电控双折射(ElectricallyControlledBirefringence,ECB)、光学补偿弯曲(OpticallyCompensatedBend,0CB)、横向电场切换(In-PlaneSwitching,IPS)、垂直配向(VerticalAlignment,VA)等。此外，近年来对光学等向性(isotropy)的液晶相施加电场来使其表现出电控双折射的模式正被广泛地研究(专利文献19、非专利文献13)。此外，目前提出有利用光学等向性的液晶相之一的蓝相的电控双折射的可调式滤波器、波前(wavefront)控制元件、液晶透镜、像差修正元件、孔径控制元件、光学头装置等(专利文献1012)。根据元件的驱动方式进行分类，可分为被动矩阵(PassiveMatrix,PM)与主动矩阵(ActiveMatrix,AM)。被动矩阵分为静态(static)与多工(multiplex)等，主动矩阵分为薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(MetalInsulatorMetal,MIM)等。此些液晶显示元件包含具有适当物性的液晶组成物。为了提高液晶显示元件的特性，较好的是该液晶组成物具有适当的物性。作为液晶组成物的成分的液晶化合物所必需的一般物性如下。(1)化学性质稳定及物理性质稳定；(2)具有高的透明点(液晶相_等向相的相转变温度)；(3)液晶相(向列相、胆固醇相、层列相、蓝相等光学等向性的液晶相等)的下限温度低；(4)与其他液晶化合物的相容性优异；(5)具有适当大小的介电异向性；(6)具有适当大小的折射率异向性。尤其是关于光学等向性的液晶相，就驱动电压降低的观点而言，较好的是介电异向性与折射率异向性大的液晶化合物。若将包含如(1)般化学性质、物理性质稳定的液晶化合物的液晶组成物用于液晶14显示元件，则可提高电压保持率。又，包含如(2)及(3)般具有高的透明点或液晶相的下限温度低的液晶化合物的液晶组成物，可扩大向列相或光学等向性的液晶相的温度范围，从而可在宽广的温度范围内用作为显示元件。液晶化合物若为单一的化合物，则表现出难以发挥作用的特性，因此通常将其与其他多种液晶化合物混合后制备成液晶组成物来使用。因此，液晶显示元件中所使用的液晶化合物较好的是如(4)般，与其他液晶化合物等的相容性良好。近年来，业界尤其要求显示性能，例如对比度、显示容量、响应时间特性等更高的液晶显示元件。此外，对于所使用的液晶材料，要求驱动电压低的液晶组成物。又，为了以低电压驱动利用光学等向性的液晶相进行驱动的光学元件，较好的是使用介电异向性及折射率异向性大的液晶化合物。对于专利文献13及非专利文献13中所揭示的光学等向性的高分子/液晶复合材料，元件的运作所需要的电压高。虽然专利文献49中揭示有预计运作电压较上述电压有所下降的光学等向性的液晶组成物及高分子/液晶复合材料，但关于本申请案的包含具有嘧啶环及连接基团-CF2O-的化合物的光学等向性的液晶组成物及高分子/液晶复合材料并无记述。先前技术文献专利文献[专利文献1]日本专利特开2003-327966号公报[专利文献2]国际公开2005/90520号手册[专利文献3]日本专利特开2005-336477号公报[专利文献4]日本专利特开2006-89622号公报[专利文献5]日本专利特开2006-299084号公报[专利文献6]日本专利特表2006-506477号公报[专利文献7]日本专利特表2006-506515号公报[专利文献8]国际公开2006/063662号手册[专利文献9]日本专利特开2006-225655号公报[专利文献10]日本专利特开2005-157109号公报[专利文献11]国际公开2005/80529号手册[专利文献12]日本专利特开2006-127707号公报非专利文献[非专利文献1]NatureMaterials,1,64,(2002)[非专利文献2]Adv.Mater.，17，96，(2005)[非专利文献3]JournaloftheSID,14,551,(2006)
发明内容发明所要解决的课题本发明的第一目的在于提供一种具有对热、光等的稳定性，广的液晶相温度范围，大的折射率异向性，大的介电异向性，以及光学等向性的液晶相的液晶媒体。第二目的在于提供包含该液晶媒体，可在广的温度范围内使用，且具有短的响应时间、大的对比度及低的15驱动电压的各种光学元件。用于解决课题的手段本发明是提供如下的液晶媒体(液晶组成物或高分子/液晶复合物)及含有液晶媒体的光学元件等。[1]一种液晶组成物，其特征在于其含有式(1)所表示的化合物及手性剂，且表现出光学等向性的液晶相，权利要求1.一种液晶组成物，其特征在于其含有式(1)所表示的化合物及手性剂，且表现出光学等向性的液晶相，2.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于其中式⑴中，R1为碳数120的烷基、碳数221的烯基、碳数221的炔基、碳数119的烷氧基、碳数220的烯氧基、碳数119的烷硫基、碳数119的烯硫基或_(CH2)v_CH=CF2，此处，v为0或119的整数；X1为氢、卤素、-C三N、-N=C=S、-SF5、-CH2F、_CHF2、_CF3、-(CH2)2_F、_CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(ay3-F、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(ay4-F、-(CF2)4-f、-(ch2)5-f、-(cf2)5-f、-och2f、-ochf2、-ocf3、-o-(ch2)2-f、-ocf2ch2f、-ocf2chf2、-och2cf3、-o-(ch2)3-f、-o-(cf2)3-f、-ocf2chfcf3、_ochfcf2cf3、-o(ay4-f、-o-(cf2)4-f、-o-(ay5-F、-o-(CF2)5-F、-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2_CH=cf2、-ch2ch=CHCF3或_CH=chcf2cf3。3.根据权利要求1或2所述的液晶组成物，其特征在于其中式⑴中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5及Z6独立为单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-c=c-、-COO-、_CF20_、_CH20_或_0CH2_。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中环A1、环A2、环A3、环A4及环A5独立为式(RG-1)式(RG-15)中的一者所表示的基团，Y1、Y2、Y3及Y4独立为氢或卤素，fnl、fn2、fn3及fn4独立为0、1、2或3，5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中R1为式(CHN-1)式(CHN-19)中的任一者所表示的基团，Rla为氢或碳数120的烷基，6.根据权利要求1所述的液晶组成物，其特征在于其含有选自式(1-1)式(1-8)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物，7.根据权利要求6所述的液晶组成物，其特征在于其中式(1-1)式(1-8)中，Z3为单键。8.根据权利要求7所述的液晶组成物，其特征在于其中式(1-1)式(1-8)中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5及Z6之中的至少一者为-CF2O-，其他为单键。9.根据权利要求6至8中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中式(1-1)式(1-9)中，R1为式(CHN-1)、(CHN-2)、(CHN—4)及(CHN—6)(CHN—8)中的任一者所表示的基团，Rla为氢或碳数120的烷基，10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其更含有选自式(2)、(3)及(4)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物，11.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其更含有选自式(5)所表示的化合物的群中的至少一种化合物，12.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其更含有选自式(6)、(7)、(8)、(9)及(10)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物，13.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其更含有选自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物，14.根据权利要求10所述的液晶组成物，其特征在于其更含有根据权利要求11所述的选自式(5)所表示的化合物的群中的至少一种化合物。15.根据权利要求10所述的液晶组成物，其特征在于其更含有根据权利要求13所述的选自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物。16.根据权利要求11所述的液晶组成物，其特征在于其更含有根据权利要求13所述的选自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物。17.根据权利要求12所述的液晶组成物，其特征在于其更含有根据权利要求13所述的选自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物。18.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其更含有选自式(15)、(16)、(17)及(18)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物，19.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其更含有选自式(19)所表示的化合物的群中的至少一种化合物，20.根据权利要1至19中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其包含至少一种抗氧化剂及/或紫外线吸收剂。21.根据权利要1至20中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中前述光学等向性的液晶相不显示出大于等于二色的绕射光。22.根据权利要1至20中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中前述光学等向性的液晶相显示出大于等于二色的绕射光。23.根据权利要21或22所述的液晶组成物，其特征在于其中前述液晶组成物是在手性向列相与非液晶等向相共存的上限温度与下限温度的差为3°C150°C的组成物中添加前述手性剂而获得。24.根据权利要21或22所述的液晶组成物，其特征在于其中前述液晶组成物是在手性向列相与非液晶等向相共存的上限温度与下限温度的差为5°C150°C的组成物中添加前述手性剂而获得。25.根据权利要求21或22所述的液晶组成物，其特征在于其中前述液晶组成物是在向列相与非液晶等向相共存的上限温度与下限温度的差为3°C150°C的组成物中添加前述手性剂而获得。26.根据权利要求1至25中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中相对于前述液晶组成物的总重量，前述手性剂的比例为1重量％40重量％。27.根据权利要求1至25中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中相对于前述液晶组成物的总重量，前述手性剂的比例为5重量％15重量％。28.根据权利要求26或27所述的液晶组成物，其特征在于其在70°C-20°C中的任一温度下显示手性向列相，且在该温度范围的至少一部分之内，螺旋间距小于等于700nm。29.根据权利要求26至28中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中前述手性剂包含选自式(K1)式(K5)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物，30.根据权利要求26至28中任一权利要求所述的液晶组成物，其特征在于其中前述手性剂包含选自式(K2-1)式(K2-8)及式(K5-1)式(K5-3)各自所表示的化合物的群中的至少一种化合物，31.一种混合物，其特征在于其包含根据权利要求1至30中任一权利要求所述的液晶组成物与聚合性单体。32.根据权利要求31所述的混合物，其特征在于其中前述聚合性单体为光聚合性单体或热聚合性单体。33.一种高分子/液晶复合材料，其特征在于其是将根据权利要求31或32所述的混合物聚合而获得且用于以光学等向性的液晶相驱动的元件。34.根据权利要求33所述的高分子/液晶复合材料，其特征在于其是使根据权利要求31或32所述的混合物在非液晶等向相或光学等向性的液晶相下进行聚合而获得。35.根据权利要求33所述的高分子/液晶复合材料，其特征在于其中前述高分子/液晶复合材料中所包含的高分子化合物具有液晶原基部位。36.根据权利要求33至35中任一权利要求所述的高分子/液晶复合材料，其特征在于其中前述高分子/液晶复合材料中所包含的高分子化合物具有交联结构。37.根据权利要求33至36中任一权利要求所述的高分子/液晶复合材料，其特征在于其中前述液晶组成物的比例为60重量％99重量％，前述高分子化合物的比例为1重量％40重量％。38.一种光学元件，其特征在于其具备配置在一面或两面上配置有电极的基板之间的液晶媒体、以及经由前述电极对前述液晶媒体施加电场的电场施加机构，且前述液晶媒体为根据权利要求26至30中任一权利要求所述的液晶组成物、或根据权利要求33至37中任一权利要求所述的高分子/液晶复合材料。39.一种光学元件，其特征在于其具备一面或两面上配置有电极且至少一者为透明的一组基板、配置在前述基板之间的液晶媒体、配置在前述基板的外侧的偏光板、以及经由前述电极对前述液晶媒体施加电场的电场施加机构，且前述液晶媒体为根据权利要求26至30中任一权利要求所述的液晶组成物、或根据权利要求33至37中任一权利要求所述的高分子/液晶复合材料。40.根据权利要求39所述的光学元件，其特征在于其中在前述一组基板的至少一个基板上，以可朝至少两个方向施加电场的方式构成前述电极。41.根据权利要求39所述的光学元件，其特征在于其中在互相平行配置的前述一组基板的一个或两个基板上，以可朝至少两个方向施加电场的方式构成前述电极。42.根据权利要求38至41中任一权利要求所述的光学元件，其特征在于其中前述电极是配置成矩阵状而构成像素电极，各像素具备主动元件，且该主动元件为薄膜晶体管(TFT)。全文摘要一种液晶媒体，其具有广的液晶相温度范围、大的折射率异向性、大的介电异向性，且具有光学等向性的液晶相。该液晶媒体的特征在于其包含具有嘧啶环及连接基团-CF2O-的液晶化合物及手性剂，且表现出光学等向性的液晶相。文档编号G02F1/13GK102007197SQ20098011302公开日2011年4月6日申请日期2009年5月8日优先权日2008年5月15日发明者佐乡弘毅,国信隆史,长谷场康宏申请人:智索株式会社,智索石油化学株式会社