专利名称：：有含氮杂环的5环液晶化合物、液晶组成物及液晶显示元件的制作方法
技术领域：
：本发明是关于一种可用作显示元件用材料的新型液晶化合物、液晶组成物。详细而言，是关于一种具有如下特性的新型液晶化合物以及含有该组成物的液晶显示元件具有液晶相的温度范围广、透明点高、与其他液晶化合物良好的相溶性，且折射率异向性及介电异向性(dielectricanisotropy)大；另外于使用于液晶显示元件中的情形时，可于广泛的温度范围内使用，可以低电压驱动，且可获得鲜明的电光学特性(electro-opticproperty)0
背景技术：
：使用了液晶化合物(于本申请中，液晶化合物的用语，是作为具有液晶相的化合物以及虽然并不具有液晶相但用作液晶组成物的构成成分的化合物的总称而使用。)的显示元件，可广泛用于钟表、计算器、文书处理器(Wordprocessor)等的显示器中。该些显示元件利用了液晶化合物的折射率异向性、介电异向性等。于液晶显示元件中，基于液晶的运作模式而被分类为相变化(phasechange,PC)、扭转向歹丨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)、共平面切换(in-planeswitching,IPS)、垂直配向(verticalalignment，VA)、聚合物稳定配向(polymersustainedalignment,PSA)等。液晶显示元件基于元件的驱动方式而被分类为被动矩阵式(passivematrix,PM)与主动矩阵式(activematrix，AM)。PM被分类为静态式(static)与多工式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thinfilmtransistor,TFT)、金属-绝缘体-金属(metalinsulatormetal,MIM)等。该些液晶显示元件含有具有适宜物性的液晶组成物。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宜的物性。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所述(1)化学性质稳定以及物理性质稳定；(2)具有较高的透明点(液晶相-等向相的相转移温度)；(3)液晶相(向列相、层列相(smectics)等)的下限温度低，特别是向列相的下限温度低；(4)与其他液晶化合物的相溶性优异；(5)具有较大的介电异向性；(6)具有较大的折射率异向性。若于显示元件中使用包含如(1)所述的化学性质、物理性质稳定的液晶化合物的组成物，则可提高电压保持率。又，利用包含如⑵及(3)所述的具有较高的透明点、或者液晶相的较低的下限温度的液晶化合物的组成物，可扩宽向列相的温度范围，可于广泛的温度范围内作为显示元件而使用。液晶化合物表现出以单一的化合物难以发挥的特性，因此通常与其他多种液晶化合物混合制备为组成物而使用。因此，较好的是于显示元件中使用的液晶化合物如(4)所述那样与其他液晶化合物等的相溶性良好。于近年来，需求尤其是显示性能例如对比度(contrast)、显示容量、响应时间特性等更高的液晶显示元件。进一步需求所使用的液晶材料中驱动电压较低的材料，即，可降低临界电压的液晶化合物以及含有该液晶化合物的驱动电压较低的液晶组成物。众所周知临界电压(Vth)以下式所表示(H.J.Deuling等人，分子晶体与液晶(Mol.Cryst.Liq.Cryst.)，27(1975)81)。Vth=π(K/ε0Δε)1/2于上式中，K为弹性常数(elasticconstant),ε。为真空的介电常数。由该式可知，为了使Vth降低，可以考虑增大△ε(介电异向性)的值或者减小K这两种方法。然而，以现在的技术实际上尚难以控制(control)K，因此现状是通常使用Δε较大的液晶材料来应对需求。由于该事实，现在正盛行如(5)所述的具有较大的介电异向性的液晶化合物的开发。另外，为了进行良好的液晶显示，较好的是所构成的液晶显示元件的单元的厚度与所使用的液晶材料的Δη(折射率异向性)的值固定(E.Jakeman等人，物理快报(Pyhs.Lett.)，39A.69(1972)).并且，液晶显示元件的响应速度与所使用的单元的厚度的平方成反比。因此，为了制造亦可应用于显示活动图像等的可高速响应的液晶显示元件，必须使用具有较大的折射率异向性的液晶组成物。因此，需求如(6)所示的具有较大的折射率异向性的液晶化合物。迄今为止，已经合成了多种具有较大的介电异向性及折射率异向性的液晶化合物，其中的数种已经用于实用中。例如，于专利文献1专利文献6中揭示了具有CF2O结合基的4环化合物。然而，该些化合物的透明点并不足够高，因此将其制为液晶组成物时，可作为显示元件使用的温度范围并不足够广。另外，于专利文献7专利文献10中揭示了含有四氢吡喃(tetrahydropyran)环且具有CF2O结合基的5环化合物(化合物(S-I)化合物(SD)，于专利文献11及专利文献12中揭示了含有四氢吡喃环及二恶烷环的化合物(化合物(S-4)及化合物(S-5))。然而，该些化合物的液晶相的温度范围并不足够广，折射率异向性、介电异向性亦不足够大。权利要求1.一种化合物，其以式(1)所表示，于式⑴中，R1为碳数为120的烷基，于该烷基中，任意的-CH2-亦可被-0-、-S-或-CH=CH-所取代；环A1、环A2、环A3、环A4、环A5及环A6独立为嘧啶_2，5-二基、吡啶_2，5-二基、1，4-亚环己基、1，3-二恶烷-2，5-二基、1，4-亚苯基或者任意的氢被卤素取代的1，4-亚苯基，环A1、环A2、环A3、环A4、环A5及环A6中的至少一个是嘧啶-2，5-二基或吡啶-2,5-二基-,l\l\l\l\t及Z6独立为单键、-CH2CH2-、-CH=CH-,-C=C-,-COO-、-0C0-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CF=CF-,-(CH2)4-、-(CH2)2CF20_、-(CH2)20CF2-、-CF2O(CH2)2_、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-或者-(CH2)2_CH=CH-；L^L2、L3及L4独立为氢或卤素；X1为氢、卤素、-C^N、-N=C=S、-SF5或者碳数为110的烷基，于碳数为210的烷基中，任意的-CH2-亦可被-0-、-S"或-CH=CH-所取代，并且于所述烷基中，任意的氢亦可被卤素所取代；l、m、η、ο、ρ及q独立为0或1，1+m+n+o+p+q为3。2.如权利要求1所述的化合物，其中，于式(1)中，R1为碳数为120的烷基、碳数为221的烯基、碳数为119的烷氧基、碳数为220的烯氧基或者碳数为119的烷硫基；X1为氢、卤素、-C^N,-N=C=S、-SF5、碳数为110的烷基、碳数为211的烯基、碳数为19的烷氧基、碳数为210的烯氧基、碳数为19的烷硫基、-CH2F,-CHF2、-CF3、_(CH2)2-F、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(CH2)3-F、_(CF2)3_F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(CH2)4-F、-(CF2)4-F、-(CH2)5_F、-(CF2)5_F、-OCH2F,-OCHF2、-OCF3、-0-(CH2)2_F、-OCF2CH2F,-OCF2CHF2,-OCH2CF3,-0-(CH2)3_F、-0-(CF2)「F、-0CF2CHFCF3、-0CHFCF2CF3、_0(CH2)4-F、_0-(CF2)4-F、-0-(CH2)5-F,-0-(CF2)「F、-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2,-CH2CH=CHCF3或者-CH=CHCF2CF303.如权利要求1或2所述的化合物，其中，于式(1)中，？^次汶力乂及力独立为单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C=C-,-COO-、-CF2O-、-CH2O-或者-OCH2-。4.如权利要求1所述的化合物，其中，该化合物是以式(1-1)式(1-3)的任一式所表示，于所述式中，R1为碳数为115的烷基、碳数为215的烯基、碳数为115的烷氧基或者碳数为215的烯氧基；环A1、环A2、环A3、环A4及环A5独立为嘧啶-2，5-二基、批啶-2，5-二基、1，4-亚环己基、1，3-二恶烷-2，5-二基、1，4-亚苯基或者任意的氢被卤素取代的1，4-亚苯基，于各式中，环A1、环A2、环A3、环A4及环A5中的至少一个为嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基；Z1、Z2、Z3、Z4及Z5独立为单键、-CH2CH2-,-CH=CH-、-C=C-、-COO-,-CF2O-,-CH2O-或者-OCH2-；L1、L2、L3及L4独立为氢或氟；X1为氟、氯,-C=N,-CF3>-CHF2,-CH2F,-OCF3>-OCHF2或者_0CH2F。5.如权利要求1所述的化合物，其中，该化合物是以式(1-4)式(1-6)的任一式所表示，于所述式中，R1为碳数为115的烷基或者碳数为215的烯基；环Α1、环Α2、环Α3、环A4及环A5独立为嘧啶-2，5-二基、吡啶-2，5-二基、1，4-亚环己基、1，3-二恶烷-2，5-二基、1，4_亚苯基或者任意的氢被卤素取代的1，4_亚苯基，于各式中，环Α1、环Α2、环Α3、环A4及环A5中的至少一个为嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基；L1、L2、L3及L4独立为氢或氟；X1为氟、氯、-C=N、-CF3>-CHF2,-CH2F,-OCF3>-OCHF2或者_0CH2F。6.如权利要求1所述的化合物，其中，该化合物是以式(1-7)式(1-16)的任一式所表不，于所述式中，R1为碳数为115的烷基；1；、^3、^、沪、沪及圹独立为氢或氟；X1为氟或-OCF3。7.如权利要求1所述的化合物，其中，该化合物是以式(1-17)式(1-21)的任一式所于所述式中，R1为碳数为115的烷基；L3、L4、Y1、Y2、Y3及Y4独立为氢或氟。8.一种液晶组成物，其含有至少一种如权利要求1至7中任一项所述的化合物作为其中一种成分，且包含大于等于2种成分。9.如权利要求8所述的液晶组成物，其含有选自分别以通式O)、通式C3)及通式(4)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为其中一种成分，于所述式中，R2为碳数为110的烷基或者碳数为210的烯基，于烷基及烯基中，任意的氢亦可被氟所取代，任意的-CH2-亦可被-0-所取代；X2为氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3>-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2或者-0CF2CHFCF3；环B1、环B2及环B3独立为1，4-亚环己基、1，3-二恶烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，4-亚苯基或者任意的氢被氟所取代的1,4-亚苯基；Z7、Z8及Z9独立为-(CH2)2-,-(CH2)4-,-COO-、-CF2O-、-OCF2-,-CH=CH-,-C^C-、-CH2O-或者单键；L5及L6独立为氢或氟。10.如权利要求8所述的液晶组成物，其含有选自以通式(所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为其中一种成分，于所述式中，R3为碳数为110的烷基或碳数为210的烯基，于烷基及烯基中，任意的氢亦可被氟所取代，任意的-CH2-亦可被-0-所取代；X3为-CεN或-CΕC-CΕN;环C1、环C2及环C3独立为1，4_亚环己基、1，4_亚苯基、任意的氢被氟所取代的1，4_亚苯基、1,3-二恶烷-2，5-二基、四氢吡喃-2，5-二基或者嘧啶-2，5-二基；Z9为-(CH2)2-、_C00-、-CF20-、-OCF2-、-C=C-、-CH2O-或者单键；L7及L8独立为氢或氟；r为0或1，s为0或l，r+s为0、1或2。11.如权利要求8所述的液晶组成物，其含有选自分别以通式(6)、通式(7)、通式(8)、通式(9)及通式(10)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为其中一种成分，于所述式中，R4及R5独立为碳数为110的烷基或碳数为210的烯基，于烷基及烯基中，任意的氢亦可被氟所取代，任意的-CH2-亦可被-0-所取代；环D1、环D2、环D3及环D4独立为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、任意的氢被氟所取代的1，4_亚苯基、四氢吡喃_2，5-二基或者十氢化萘-2,6-二基；Z10、Z"、Z12及Z13独立为-(CH2)2-、_C00-、-CH2O-、-OCF2-、-OCF2-(CH2)2-或者单键；L9及Liq独立为氟或氯；t、u、x、y及ζ独立为0或·1,u+x+y+z为1或2。12.如权利要求8所述的液晶组成物，其含有选自分别以通式(11)、通式(1及通式(13)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为其中一种成分，于所述式中，R6及R7独立为碳数为110的烷基或碳数为210的烯基，于该烷基及烯基中，任意的氢亦可被氟所取代，任意的-CH2-亦可被-0-所取代；环E1、环E2及环E3独立为1，4-亚环己基、嘧啶-2，5-二基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟_1，4-亚苯基或者2，5-二氟-1，4-亚苯基；Z14及Z15独立为-C=C-、-COO-,-(CH2)2-,-CH=CH-或者单键。13.如权利要求9所述的液晶组成物，其进一步含有选自如权利要求10所述的以通式(5)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。14.如权利要求9所述的液晶组成物，其进一步含有选自如权利要求12所述的分别以通式(11)、通式(1及通式(1所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。15.如权利要求10所述的液晶组成物，其进一步含有选自如权利要求12所述的分别以通式(11)、通式(1及通式(1所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。16.如权利要求11所述的液晶组成物，其进一步含有选自如权利要求12所述的分别以通式(11)、通式(1及通式(1所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。17.如权利要求8至16中任一项所述的液晶组成物，其进一步含有至少一种光学活性化合物。18.如权利要求8至17中任一项所述的液晶组成物，其含有至少一种抗氧化剂及/或紫外线吸收剂。19.一种液晶显示元件，其含有如权利要求8至18中任一项所述的液晶组成物。全文摘要提供一种液晶化合物，其具有化合物所必需的一般物性、对热、光等的稳定性、液晶相的温度范围广、透明点高、与其他液晶化合物良好的相溶性、折射率异向性及介电异向性大。另外，提供一种含有所述液晶性化合物的液晶组成物。而且，提供一种含有该液晶组成物的液晶显示元件。一种以式(1)所表示的化合物。例如，R1为碳数为1～20的烷基；环A1～环A6中的至少一个为嘧啶-2，5-二基或吡啶-2，5-二基，其余为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1～Z6为单键；L1～L4为氢或卤素；X1为氢、卤素、-C≡N或者碳数为1～10的烷基；l、m、n、o、p及q为0或1，l+m+n+o+p+q为3。文档编号C07D405/04GK102186821SQ200980141490公开日2011年9月14日申请日期2009年10月14日优先权日2008年10月21日发明者田中裕之,佐郷弘毅申请人:Jnc株式会社,智索石油化学株式会社