原酸酯衍生物、液晶组成物及液晶显示元件的制作方法【专利摘要】本发明提供一种液晶性化合物，其具有大的介电常数各向异性，具有高的电压保持率及对热、光等的稳定性，于较广的温度范围内成为向列相，具有适宜的光学各向异性，且具有与其他液晶性化合物的优异的相溶性，特别是一种具有大的介电常数各向异性的液晶性化合物。该化合物为化合物(1)。例如，于此式中，R1为碳数为1～20的烷基；环A1、环A2、环A3、环A4、环A5及环A6独立地为1，4-亚环己基或1，4-亚苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7独立地为单键、-(CH2)2-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-或-CH＝CH-；X1为氟、-CF3或-OCF3；Y1及Y2独立地为氢或氟。【专利说明】原酸酯衍生物、液晶组成物及液晶显示元件【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种新颖的液晶性化合物及液晶组成物，尤其涉及一种具有2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷环且具有大的介电常数各向异性与高的电压保持率的液晶性化合物，含有该液晶性化合物的液晶组成物及包含该液晶组成物的液晶显示元件。【
背景技术：
】[0002]使用了液晶性化合物(于本发明中，液晶性化合物的用语是作为具有液晶相的化合物以及虽然不具液晶相但可用作液晶组成物的构成成分的化合物的总称而使用)的显示元件广泛用于时钟、计算器、文字处理机等的显示器中。这些显示元件利用了液晶性化合物的光学各向异性、介电常数各向异性等。[0003]以液晶显示面板、液晶显示模组等为代表的液晶显示元件利用了液晶性化合物所具有的光学各向异性、介电常数各向异性等，该液晶显示元件的运行模式已知有PC(phasechange,相变化)模式、TN(twistednematic,扭转向列)模式、STN(supertwistednematic,超扭转向列)模式、BTN(bistabletwistednematic,双稳态扭转向列)模式、ECB(electricallycontrolledbirefringence,电场控制双折射)模式、OCB(opticallycompensatedbend,光学补偿弯曲)模式、IPS(in-planeswitching,横向电场切换)模式、VA(verticalalignment,垂直配向)模式、PSA(polymersustainedalignment,聚合物稳定配向)模式等各种模式。[0004]这些液晶显示元件含有具适当的物性的液晶组成物。为了提高液晶显示元件的特性，较佳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性化合物所必需的一般的物性，必须具有下述(I)?(6)所示的特性。亦即:[0005](I)化学性稳定及物理性稳定。`[0006](2)具有高的透明点(液晶相-等向性相的转移温度)。[0007](3)液晶相(向列相、层列相等)的下限温度、特别是向列相的下限温度低。[0008](4)具有适当的光学各向异性。[0009](5)具有适当大小的介电常数各向异性。[0010](6)与其他液晶性化合物的相溶性优异。[0011]若将包含如(I)所示那样化学性、物理性稳定的液晶性化合物的组成物用于液晶显示元件中，则可增大电压保持率。特别是于现在成为主流的TFT主动矩阵液晶显示元件中，要求高的电压保持率。[0012]于包含如⑵及(3)所示那样具有高的透明点或液晶相的低的下限温度的液晶性化合物的组成物中，由于向列相的温度范围广，因此元件可于广泛的温度范围内使用。[0013]另外，于使用包含如(4)所示那样具有适当的光学各向异性的化合物的组成物的显示元件的情形时，可实现元件的对比度的提高。于元件的设计顺序中，光学各向异性必须从小到大。于最近研究了藉由使单元厚度变薄而改善响应速度的手法，伴随于此，变得也必需具有大的光学各向异性的液晶组成物。[0014]临界电压(Vth)众所周知以下述式而表示(H.J.Deuling等人，“分子晶体与液晶(Mol.Cryst.Liq.Cryst.)”,27(1975)81)。[0015]Vth=(K/ε0Αε)1/2[0016]于上述式中，K为弹性常数，Stl为真空的介电常数。由该式可知使Vth降低的方法有如下2种:使△ε(介电常数各向异性)的值变大或者使K变小。然而，以现在的技术实际上尚难以控制K，因此现状是通常使用Λε较大的液晶材料而应对要求。由于该事实而盛行开发如(5)所示那样具有适当大小的介电常数各向异性的液晶化合物、特别是具有大的介电常数各向异性的液晶化合物。[0017]于被动矩阵液晶显示元件中，最通常采用的是STN模式。于STN模式中，主要使用具有氰基的化合物作为具有大的介电常数各向异性的液晶化合物。然而，由于具有氰基的化合物的电压保持率低，因此于现在主流的TFT主动矩阵液晶显示元件中并不使用具有氰基的化合物，而是使用氟系的液晶化合物。[0018]液晶性化合物为了表现出难以藉由单一化合物而发挥的特性，通常制成与其他多种液晶性化合物混合而调制的组成物而使用。因此，较佳的是显示元件中所使用的液晶性化合物如(6)所述那样与其他液晶性化合物等的相溶性良好。而且，也存在如下的情形:显示元件也可于包含冰点下的广泛的温度范围内使用，因此较佳的是自低的温度范围起显示出良好的相溶性的化合物。[0019]作为具有2，6，7_三氧杂双环[2.2.2]辛烷环的液晶性化合物，可列举专利文献1、专利文献2、非专利文献I。于这些文献中表示了如(a)、(b)这样的化合物。然而，化合物(a)的介电常数各向异性小，不能用于使液晶显示元件的驱动电压降低等目的中。而且，化合物(b)具有氰基，因此电压保持率低，且氰基与2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷环的偶极朝向相反的方向，因此介电常数各向`异性并不大。[0020]【权利要求】1.一种化合物，其以式(I)而表示，2.根据权利要求1所述的化合物，其中，于权利要求1中所记载的式(I)中，1、j、k、m、n、p及q的和为2、3或4。3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，于权利要求1中所记载的式(I)中，q为4.根据权利要求1-3中任一项所述的化合物，其中，于权利要求1中所记载的式(I)中，R1是碳数为I?10的烷基、碳数为I?10的烯基或碳数为I?9的烷氧基；环A1、环A2、环A3、环A4、环A5及环A6独立地为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基、至少I个氢也可被氟或氯取代的1，4-亚苯基或嘧啶-2，5-二基；Z\Z\Z3、Z4、Z5、Z6及Z7独立地为单键、-(CH2)2_、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-。5.根据权利要求1-4中任一项所述的化合物，其中，于权利要求1中所记载的式(I)中，R1是碳数为I?10的烷基两环…及环A6独立地为1，4_亚环己基、I，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基或3，5-二氟-1，4-亚苯基'T)、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7独立地为单键、-(CH2)2_、-COO-,-CF2O-或-CH=CH-。6.根据权利要求1所述的化合物，其以式(1-1-1)而表示，7.根据权利要求1所述的化合物，其以式(1-2-1)或式(1-2-2)而表示，8.根据权利要求7所述的化合物，其中，于权利要求7中所记载的式(1-2-1)中，Z4及Z7的任一个为-CF2O-;或者于式(1-2-2)中，Z1及Z7的任一个为-CF20-。9.根据权利要求1所述的化合物，其以式(1-3-1)、式(1-3-2)或式(1-3-3)而表示，10.根据权利要求9所述的化合物，其中，于权利要求9中所记载的式(1-3-1)中，Z4、Z5及Z7的任一个为-CF2O-;于式(1-3-2)中，ZZ4及Z7的任一个为-CF2O-;或者于式(1_3_3)中，Z1、Z2及Z7的任一个为-CF2O-。11.根据权利要求1所述的化合物，其以式(1-4-1)、式(1-4-2)、式(1-4-3)或式(1-4-4)而表示，12.根据权利要求11所述的化合物，其中，于权利要求11中所记载的式(1-4-1)中，Z4、Z5、Z6及Z7的任一个为-CF2O-;于式(1-4-2)中，Z1J4J5及Z7的任一个为-CF2O-;于式(1-4-3)中，Z1J2J4及Z7的任一个为-CF2O-;或者于式(1-4-4)中，Z1、Z2、Z3及Z7的任一个为-CF2O-。13.—种液晶组成物,其含有第一成分及第二成分,第一成分是选自如权利要求1-12中任一项所述的化合物的至少I种。14.根据权利要求13所述的液晶组成物，其中，第二成分是选自式(2)、式(3)及式(4)所表示的化合物群组的至少I种化合物，15.根据权利要求13所述的液晶组成物，其中，第二成分是选自式(5)、式￠)、式(7)、式(8)、式(9)及式(10)所表示的化合物群组的至少I种化合物，16.根据权利要求13所述的液晶组成物，其中，第二成分是选自式(11)、式(12)及式(13)所表示的化合物群组的至少I种化合物，17.根据权利要求14所述的液晶组成物，其进一步含有选自权利要求16所记载的式(11)、式(12)及式(13)所表示的化合物群组的至少I种化合物。18.根据权利要求15所述的液晶组成物，其进一步含有选自权利要求16所记载的式(11)、式(12)及式(13)所表示的化合物群组的至少I种化合物。19.根据权利要求13-18中任一项所述的液晶组成物，其进一步含有至少I种光学活性化合物及/或可聚合的化合物。20.根据权利要求13-19中任一项所述的液晶组成物，其进一步含有至少I种抗氧化剂及/或紫外线吸收剂。21.一种液晶显示元件，其含有权利要求13-20中任一项所述的液晶组成物。【文档编号】C09K19/54GK103443104SQ201280014715【公开日】2013年12月11日申请日期:2012年3月7日优先权日:2011年3月25日【发明者】益川解文申请人:捷恩智株式会社,捷恩智石油化学株式会社