可聚合液晶化合物、可聚合液晶组合物以及光学各向异性体的制作方法
【专利摘要】本说明书涉及可聚合液晶化合物、包含该化合物的可聚合液晶组合物以及光学各向异性体。该可聚合液晶化合物包含：来自第一液晶分子的原子团，该第一液晶分子包含具有非芳环的液晶原基团；来自第二液晶分子的原子团，该第二液晶分子包含具有不同于所述具有非芳环的液晶原基团的结构并且包含含有双键的环的液晶原基团；和连接体，该连接体具有特定的结构并且连接来自第一液晶分子的原子团的非芳环中的sp3-杂化碳和来自第二液晶分子的原子团的液晶原基团中的sp2-杂化碳，其中，来自第一和第二液晶分子的原子团中的至少一个可以包含一个或多个直接或通过间隔基团与所述液晶原基团连接的可聚合基团。这种可聚合液晶化合物能够单独或通过与其他液晶材料混合而显示稳定的反向波长色散。
【专利说明】可聚合液晶化合物、可聚合液晶组合物以及光学各向异性 体
【技术领域】
[0001] 本说明书涉及一种可聚合液晶化合物、包含该可聚合液晶化合物的可聚合液晶组 合物以及光学各向异性体。
【背景技术】
[0002] 相位延迟片是一类改变经过其中的光偏振状态的光学元件，也称作波片。当光经 过电磁相位延迟片时，偏振方向（电场矢量方向）变为平行或垂直于光轴的两个元件（寻 常光和非常光）之和，并且由于两个元件的矢量和根据双折射率和相位延迟片的厚度而变 化，从而在经过相位延迟片之后，偏振方向发生改变。此时，将光的偏振方向改变90度的板 称为1/4波片（λ /4)，将光的偏振方向改变180度的板称为1/2波片（λ /2)。
[0003] 此时，相位延迟片的相位差值取决于波长，相位差值的波长色散分为普通波长色 散、平坦波长色散和反向波长色散。
[0004] 它们中显示反向波长色散的相位延迟片是最有用的，因为其在宽的波长带中具有 特定的相位差（λ/4、λ/2等），但由普通树脂膜形成的相位延迟片一般显示普通波长色 散。
[0005] 为了解决这样的问题，进行了许多研究。例如，日本专利公开第1998-068816号、 第1998-090521号、第1999-052131号和第2000-002841号公开了通过层压多个光学各向 异性层而形成的层压型相位延迟片。然而，具有多个光学各向异性层的层压结构的层压型 相位延迟片有着低产率和高生产成本的缺点，这是因为其制造过程需要复杂的工艺，不仅 需要对多个膜进行排列，而且还要控制膜的光学取向。
[0006] 同时，已经注意到一种利用膜拉伸来诱导反向色散以制备仅包括一个相位延迟片 的宽带1/4波片的方法。然而，由于片的厚度为100 μ m或更高，这种波片并不适合于需要 层化的液晶显示器件。
[0007] 另外，日本专利公开第2002-267838号公开了一种杆型液晶化合物和使用含有垂 直于所述化合物主轴取向的非液晶材料的液晶组合物的方法，从而实现制备薄层宽带的目 的。然而，在所述化合物的情况下有一个缺点，即当所述非液晶材料的混合率低时，不能诱 导反向波长色散，而当混合率高时，所述组合物可能会失去自身的液晶特性。
[0008] 因此，需要开发一种可以显示稳定的反向波长色散的薄的宽带相位延迟片，并且 特别急需研究能够利用更简单的方法制备所述相位延迟片的液晶化合物。
【发明内容】
[0009] 本说明书一方面提供一种能够单独或通过与其他液晶材料混合而显示稳定的反 向波长色散的可聚合液晶化合物，以及包含该化合物的可聚合液晶组合物。
[0010] 本说明书另一方面提供一种不仅显示反向波长色散，而且还可以制成薄膜（thin membrane)或膜（film)形式的光学各向异性体。 toon] 根据本说明书的一个实施方式，提供一种可聚合液晶化合物，该可聚合液晶化合 物包含：来自第一液晶分子的原子团，该第一液晶分子包含具有非芳环的液晶原基团；来 自第二液晶分子的原子团，该第二液晶分子包含具有不同于所述具有非芳环的液晶原基团 的结构并且包含含有双键的环的液晶原基团；和由以下通式1所示的连接体，该连接体连 接来自第一液晶分子的原子团的非芳环中的SP3-杂化碳和来自第二液晶分子的原子团的 液晶原基团中的sp2-杂化碳，其中，来自第一和第二液晶分子的原子团中的至少一个包含 一个或多个直接或通过间隔基团（spacer group)与液晶原基团连接的可聚合基团：
[0012] [通式 1]
[0013]
【权利要求】
1. 一种可聚合液晶化合物，包含： 来自第一液晶分子的原子团，该第一液晶分子包含具有非芳环的液晶原基团； 来自第二液晶分子的原子团，该第二液晶分子包含具有不同于所述具有非芳环的液晶 原基团的结构并且包含含有双键的环的液晶原基团；和 由以下通式1所示的连接体，该连接体连接来自第一液晶分子的原子团的非芳环中的 sp3-杂化碳和来自第二液晶分子的原子团的液晶原基团中的sp2-杂化碳， 其中，来自第一和第二液晶分子的原子团中的至少一个包含一个或多个直接或通过间 隔基团与所述液晶原基团连接的可聚合基团：
[通式1] 在通式1中， M1和M2独立地为单键、-C ξ c-、-C ξ C-C ξ c-、亚芳基或亚杂芳基；Q为-C ξ c-、-CR4 =CR5-、亚芳基、亚杂芳基或这些基团中的两种或更多组合形成的二价官能团；MpM2和Q中 的一个或多个包含-C = C-、-C = C-C = C-、亚芳基或亚杂芳基；以及R4和R5独立地为H、 F、Cl、CN、C1-Cltl 烷基或 C1-Cltl 酰基；以及 P为1至4的整数，以及1至4个重复单元中各自独立地相同或彼此不同。
2. 根据权利要求1所述的可聚合液晶化合物，其中， 所述来自第一和第二液晶分子的原子团为来自满足以下公式III和IV并且对波长 450nm至650nm的光显示正Δη( λ )值的原子团，以及 所述连接体为来自满足以下公式ΠΙ和IV并且对波长450nm至650nm的光显示负 Δη( λ)值的二价原子团： (公式III) I Δ Π(λ1) I / I Δ H(550rmi) I ^ I. O (公式IV) I Δ n (650nm) I / |Δη(λ2) |<1.0 在公式III和IV中，Λη( λ)表示在液晶相中，在λ波长处的双折射率，λ 1表示450nm 或更高，且小于550nm的波长，λ 2表示550nm或更高，且小于650nm的波长。
3. 根据权利要求2所述的可聚合液晶化合物，其中， 所述来自第一和第二液晶分子的原子团为来自满足 I. O <丨Λ n(45Qnm)丨/丨Λ n(55Qnm)丨< 1. 05的液晶分子的原子团，以及 所述连接体为来自满足约I. I <丨Λ n(450nm) I Z I n(55〇nm) I彡I. 3的二价原子团。
4. 根据权利要求1所述的可聚合液晶化合物，其中，所述来自第一和第二液晶分子的 原子团均具有一个或多个直接或通过间隔基团与所述液晶原基团连接的可聚合基团。
5. 根据权利要求1所述的可聚合液晶化合物，满足以下公式I和II : (公式I) I Δ η(λ1) I / I Δ n(550nm) | ^ I. 0 (公式II) I Δ n (650nm) I / |Δη(λ2) |>1·0 在公式I和II中，Λη( λ )表示在液晶相中，在λ波长处的双折射率，λ 1表示450nm 或更高，且小于550nm的波长，以及λ 2表不550nm或更高，且小于650nm的波长。
6. 根据权利要求1所述的可聚合液晶化合物，其中，所述来自第一液晶分子的原子团 由以下通式2所示： [通式2]
在通式2中， 环C为包含或不包含一个或多个氧或者硅的脂肪族6元环的非芳环、降冰片烯环、樟脑 环或金刚烷环； ApAyE1和E2独立地为单键或二价连接基团； D1和D2独立地为包含选自取代或未取代的芳环、取代或未取代的脂肪环、取代或未取 代的脂肪杂环和取代或未取代的杂芳环中的一个或多个环的二价官能团； G1和G2独立地为单键或亚烷基； J1和J2独立地为氢或可聚合基团，且J1和J2中的至少一个为可聚合官能团；以及 ml、m2、nl和n2独立地为1至5的整数。
7. 根据权利要求1所述的可聚合液晶化合物，其中，所述来自第二液晶分子的原子团 由以下通式3、4、5或6所示： [通式3]
[通式5]
在通式3至6中， A3、A4、E3和E4独立地为单键或二价连接基团； D3和D4独立地为包含选自取代或未取代的芳环、取代或未取代的脂肪环、取代或未取 代的脂肪杂环和取代或未取代的杂芳环中的一个或多个环的二价官能团； G3和G4独立地为单键或亚烷基； J3和J4独立地为氢或可聚合基团，且J3和J4中的至少一个为可聚合官能团； R1至R5独立地为氢、卤素、-CN、烧基或酰基； B1 SN或P，以及B2为O或S ;以及 m3、m4、n3和n4独立地为1至5的整数。
8.根据权利要求1所述的可聚合液晶化合物，由以下化学式1、2、3或4所示： [化学式1] [化学式2]
在化学式1至4中， 环C为包含或不包含一个或多个氧或者硅的脂肪族6元环的非芳环、降冰片烯环、樟脑 环或金刚烷环； A2、A3、A4、E2、E3和E 4独立地为单键或二价连接基团； 01、％、03和D4独立地为包含选自取代或未取代的芳环、取代或未取代的脂肪环、取代或 未取代的脂肪杂环和取代或未取代的杂芳环中的一个或多个环的二价官能团； Gp G2、G3和G4独立地为单键或亚烷基； J1、J2、J3和J4独立地为氢或可聚合基团，且J 1和J2中的至少一个以及J3和J4中的至 少一个为可聚合官能团； M1和M2独立地为单键、-C ξ c-、-C ξ C-C ξ c-、亚芳基或亚杂芳基；Q为-C ξ c-、-CR4 =CR5-、亚芳基、亚杂芳基或这些基团中的两种或更多组合形成的二价官能团；MpM2和Q中 的一个或多个包含-C = C-、-C = C-C = C-、亚芳基或亚杂芳基；以及R4和R5独立地为H、 F、Cl、CN、C1-Cltl 烷基或 C1-Cltl 酰基； P为1至4的整数，以及p个重复单元各自独立地相同或彼此不同； R1至R5独立地为氢、卤素、-CN、烧基或酰基； B1为N或P,且B2为O或S ;以及 ml、m2、m3、m4、nl、n2、n3和n4独立地为1至5的整数。
9. 一种可聚合液晶组合物，包含根据权利要求1至8中任一项所述的可聚合液晶化合 物。
10. 根据权利要求9所述的可聚合液晶组合物，进一步包含一种或多种具有不同于所 述可聚合液晶化合物的结构的额外的液晶化合物。
11. 根据权利要求10所述的可聚合液晶组合物，其中，所述额外的液晶化合物为具有 液晶原基团且两个末端可聚合基团直接或通过间隔基团与所述液晶原基团连接的可聚合 液晶化合物。
12. 根据权利要求10所述的可聚合液晶组合物，其中，所述额外的液晶化合物对波长 450nm至650nm的光显示负Λη(λ)值并且满足以下公式III和IV : (公式III) I Δ Π(λ1) I / I Δ H(550rmi) I ^ I. 0 (公式IV) I Δ n (650nm) I / |Δη(λ2) |<1.0 在公式III和IV中，Λη( λ)表示在液晶相中，在λ波长处的双折射率，λ 1表示450nm 或更高，且小于550nm的波长，以及λ 2表不550nm或更高，且小于650nm的波长。
13. 根据权利要求10所述的可聚合液晶组合物，其中，所述额外的液晶化合物为选自 以下化学式10至13的化合物中的至少一种： [化学式10]
[化学式11]
在化学式10至13中， F1 和 F2 独立地为单键、-C ( = 0) -、-OC ( = 0) -、-C ( = 0) O-或 C1-Cltl 亚烷基； Y1至Y12独立地为H、卤素、-CN、取代或未取代的C1-C ltl烷基、取代或未取代的C1-Cltl烷 氧基、取代或未取代的C1-Cltl烷基羰基、取代或未取代的C1-C ltl烷氧基羰基或取代或未取代 的C1-Cltl烷基酯基；以及 X1和X2独立地为氢或以下化学式IOa的官能团； [化学式IOa] -Gm-Jm-Lm-Mm-Nm-Qm Gm、Lm 和 Nm 独立地为单键、-0-、-S-、-C ( = 0) -、-C ( = 0) 0-、-OC ( = 0) -、-OC ( = 0) 0-,-C( = 0)NR-,-NRC( = 0)-,-NRC( = 0) NR-^-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF 2O-,-〇C F2-、-CF2S_、-SCF2-,或取代或未取代的C 1-Cltl亚烧基，以及R为氢或C1-Cltl烧基； Jm个Mm独立地为单键、C1-Cltl亚烷基或C3-Cltl亚环烷基；以及 Qm为氢、C1-Cltl烷基或可聚合基团。
14. 根据权利要求9所述的可聚合液晶组合物，进一步包含可聚合粘合剂或单丙烯酸 酯化合物。
15. 根据权利要求14所述的可聚合液晶组合物，其中，所述单丙烯酸酯化合物为选自 化学式14至19的化合物中的一种或多种化合物： [化学式14] [化学式15]
在化学式14至19中， Z独立地为O至12的整数；W为O或1 ;以及 Y1独立地为H、卤素、-CN、取代或未取代的C1-Cltl烷基、取代或未取代的C 1-Cltl烷氧基、 取代或未取代的C1-Cltl烷基羰基、取代或未取代的C1-C ltl烷氧基羰基，或取代或未取代的 C1-Cltl烷基酯基。
16. 根据权利要求9所述的可聚合液晶组合物，进一步包含聚合引发剂和溶剂。
17. -种光学各向异性体，包含固化材料或由根据权利要求9至16中任一项所述的可 聚合液晶组合物得到的聚合物。
18. 根据权利要求17所述的光学各向异性体，包含所述固化材料或聚合物，在所述聚 合物中，至少一部分的可聚合液晶化合物的可聚合基团被交联或加聚。
19. 根据权利要求17所述的光学各向异性体，其为薄膜或膜型。
20. 根据权利要求19所述的薄膜或膜型光学各向异性体，满足以下公式V和VI : (公式V) R(A1)/R(550nm) ^ 1· 〇 (公式VI) R(650nm)/R(A2) > 1· 〇 在公式V和VI中，R(A)表不在λ波长处在光轴上的相位差，其被定义为 I Λ η(λ) I 的相位差，Λ η(λ)表示在液晶相中在λ波长处的双折射率，d表示薄膜 或膜的厚度（nm)，λ 1表示450nm或更高，且小于550nm的波长，以及λ 2表示550nm或更 高，且小于650nm的波长。
21. 根据权利要求19所述的薄膜或膜型光学各向异性体，进一步包含在所述固化材料 或聚合物下面的取向层。
22. 根据权利要求21所述的薄膜或膜型光学各向异性体，其中，所述取向层为摩擦取 向层或光取向层。
23. -种光学或电子器件，包含根据权利要求17至22中的任一项所述的光学各向异性 体。
【文档编号】C08J5/18GK104245885SQ201380020983
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】崔大胜, 全成浩, 柳东雨, 洪美罗, 徐庆昌, 张炯玭, 金廷玹, 李旼炯, 朴银石 申请人:Lg化学株式会社