光学各向同性的液晶介质以及光学器件的制作方法【专利摘要】本发明提供一种液晶介质，其具有对于热、光等的稳定性，宽广的液晶相温度范围、大的折射率各向异性、大的介电常数各向异性，且具有光学各向同性的液晶相。一种液晶组合物，其特征在于：包括非手性成分T及手性剂，且显现光学各向同性的液晶相，所述非手性成分T含有选自由式(1)所表示的化合物的群组中的至少1种化合物作为第一成分。此处，例如R1为碳数为1～20的烷基，环A1～环A6为1，4-亚苯基，Z1～Z7为单键，Y1、Y2为氟，X1为卤素，i、j、k、m、n、p及q独立为0或1。【专利说明】光学各向同性的液晶介质以及光学器件【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种作为光学器件用的材料而有用的液晶介质。尤其涉及一种具有宽广的液晶相温度范围，大的介电常数各向异性、折射率各向异性的液晶介质。此外，本发明涉及一种使用该液晶介质的光学器件。尤其涉及一种可于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液晶介质及使用其的光学器件。【
背景技术：
】[0002]使用液晶组合物的液晶显示器件广泛地用于时钟、计算器、文字处理机等的显示器。该些液晶显示器件是利用液晶化合物的折射率各向异性、介电常数各向异性等的液晶显示器件。作为液晶显示器件中的运作模式，已知主要有利用I片以上的偏光板来进行显示的相变(PhaseChange,PC)模式、扭转向列(TwistedNematic,TN)模式、超扭转向列(SuperTwistedNematic,STN)模式、双稳态扭转向列(BistableTwistedNematic,BTN)模式、电控双折射(ElectricallyControlledBirefringence,ECB)模式、光学补偿弯曲(OpticallyCompensatedBend,0CB)模式、共面切换(In-PlaneSwitching,IPS)模式、垂直取向(VerticalAlignment,VA)模式等。进而，近年来，于光学各向同性的液晶相中施加电场，而使电双折射显现的模式亦得到广泛研究(专利文献I~专利文献14、非专利文献1~非专利文献3)。[0003]进而，提出有利用作为光学各向同性的液晶相之一的蓝相中的电双折射的波长可变滤光片、波面控制器件、液晶透镜、像差修正器件、开口控制器件、光学头(opticalhead)装置等(专利文献10~专利文献12)。[0004]基于器件的驱动方式的分类为被动矩阵(PassiveMatrix,PM)与主动矩阵(ActiveMatrix,AM)。PM(PassiveMatrix)被分类为静态(static)与多任务(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(ThinFilmTransistor,TFT)、金属-绝缘体-金属(MetalInsulatorMetal,MIM)等。[0005]该些液晶显示器件含有具有适当的物性的液晶组合物。为了提升液晶显示器件的特性，较佳为该液晶组合物具有适当的物性。作为液晶组合物的成分的液晶化合物所需要的一般物性如下。[0006](1)化学性质稳定及物理性质稳定、[0007](2)具有高透明点(液晶相-各向同性相的相转变温度)、[0008](3)液晶相(向列相(nematicphase)、胆固醇相(cholestericphase)、层列相(smecticphase)、蓝相(bluephase)等光学各向同性的液晶相等)的下限温度低、[0009](4)与其他液晶化合物的兼容性优异、[0010](5)具有适当的大小的介电常数各向异性、[0011](6)具有适当的大小的折射率各向异性。[0012]尤其，于光学各向同性的液晶相中，就降低驱动电压的观点而言，较佳为介电常数各向异性与折射率各向异性均大的液晶化合物。[0013]若将包含如(I)般化学性质、物理性质稳定的液晶化合物的液晶组合物用于液晶显示器件，则可提高电压保持率。[0014]另外，于包含如⑵及(3)般具有高透明点、或低的液晶相下限温度的液晶化合物的液晶组合物中，可扩大向列相或光学各向同性的液晶相的温度范围，而可于宽广的温度范围内用作显示器件。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合物来使用。因此，液晶显示器件中所使用的液晶化合物较佳为如(4)般与其他液晶化合物等的兼容性良好。近年来，尤其要求显示性能，例如对比度(contrast)、显示容量、响应时间特性等更高的液晶显示器件。进而，于所使用的液晶材料中要求驱动电压低的液晶组合物。另外，为了以低电压对藉由光学各向同性的液晶相来驱动的光学器件进行驱动，较佳为使用介电常数各向异性及折射率各向异性大的液晶化合物。[0015]另一方面，含有本案通式(I)的化合物的光学各向同性的液晶组合物具有以低电压来驱动这一特征。除本案通式(I)以外，进而含有由通式(2)或通式(3)所表示的化合物的组合物亦以低电压来驱动。[0016][现有技术文献][0017][专利文献][0018][专利文献I]日本专利特开2003-327966号公报[0019][专利文献2]国际公开2005/90520号手册[0020][专利文献3]日本专利特开2005-336477号公报[0021][专利文献4]日本专利特开2006-89622号公报[0022][专利文献5]日本专利特开2006-299084号公报[0023][专利文献6]日本专利特表2006-506477号公报[0024][专利文献7]日本专利特表2006-506515号公报[0025][专利文献8]国际公开2006/063662号手册[0026][专利文献9]日本专利特开2006-225655号公报[0027][专利文献10]日本专利特开2005-157109号公报[0028][专利文献11]国际公开2005/80529号手册[0029][专利文献12]日本专利特开2006-127707号公报[0030][专利文献13]国际公开1998/023561号手册[0031][专利文献14]国际公开2010/058681号手册[0032][非专利文献][0033][非专利文献I]《自然材料》(NatureMaterials),1,64,(2002)[0034][非专利文献2]《先进材料》(Adv.Mater.)，17，96，(2005)[0035][非专利文献3]《信息显示学会志》(JournaloftheSID)，14，551，(2006)【
发明内容】[0036]本发明的第一目的在于提供一种液晶介质，其具有对于热、光等的稳定性，宽广的液晶相温度范围、大的折射率各向异性、大的介电常数各向异性，且具有光学各向同性的液晶相。第二目的在于提供含有该液晶介质、可于宽广的温度范围内使用，且具有短的响应时间、大的对比度及低驱动电压的各种光学器件。[0037]本发明提供如下的液晶介质(液晶组合物或高分子/液晶复合物)及含有液晶介质的光学器件等。[0038][I]一种液晶组合物:包括非手性(achiral)成分T及手性(chiral)剂，且显现光学各向同性的液晶相，所述非手性成分T含有选自由式(I)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物作为第一成分。[0039]【权利要求】1.一种液晶组合物，其特征在于:包括非手性成分T及手性剂，且显现光学各向同性的液晶相，所述非手性成分T含有选自由式(I)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物作为第一成分，2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中，在如权利要求1所述的式(I)中，1、j、k、m、η、P及q的和为2、3或4。3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其中，在如权利要求1所述的式(I)中，q为I。4.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其中，在如权利要求1所述的式(I)中，R1为碳数为I~10的直链烷基、碳数为I~10的直链烯基、或碳数为I~9的直链烷氧基；环A1、环A2、环A3、环A4、环A5及环A6独立为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、四氢吡喃-2，5-二基、或至少I个氢可由氟或氯取代的1，4_亚苯基MhmmL为单键、-(CH2)2_、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-。5.根据权利要求1-4中任一项所述的液晶组合物，其中，在如权利要求1所述的式(I)中，R1为碳数为I~10的直链烷基两八^环^环^环广环…及环A6独立为1，4_亚环己基、1，4-亚苯基、四氧吡喃-2，5-二基、3_氣-1，4_亚苯基、或3,5_二氣-1,4_亚苯基；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6及Z7独立为单键、-(CH2)2_、-COO-、-CF2O-或-CH=CH-。6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中，如权利要求1所述的式(I)为选自由下述式(1-1-1)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中，如权利要求1所述的式(I)为选自由下述式(1-2-1)或式(1-2-2)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中，在如权利要求7所述的式(1-2-1)中，Z4及Z7的任一者为-CF2O-,或于所述式(1-2-2)中，Z1及Z7的任一者为-CF20-。9.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中，如权利要求1所述的式(I)为选自由下述式(1-3-1)、式(1-3-2)或式(1-3-3)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:10.根据权利要求9所述的液晶组合物，其中，在如权利要求9所述的式(1-3-1)中，Z4、Z5及Z7的任一者为-CF2O-,于所述式(1-3-2)中，Z^Z4及Z7的任一者为-CF2O-,或于所述式(1-3-3)中，Z1、Z2及Z7的任一者为-CF20-。11.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中，如权利要求1所述的式(I)为选自由下述式(1-4-1)、式(1-4-2)、式(1-4-3)、或式(1_4_4)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:12.根据权利要求11所述的液晶组合物，其中，在如权利要求11所述的式(1-4-1)中，Z4、Z5、Z6及Z7的任一者为-CF2O-,于所述式(1-4-2)中，Ζ\Ζ4、Ζ5及Z7的任一者为-CF2O-,于所述式(1-4-3)中，Z1、Z2、Z4及Z7的任一者为-CF2O-,或于所述式(1-4-4)中，Z1、Z2、Z3及Z7的任一者为-cf2o-。13.根据权利要求1-12中任一项所述的液晶组合物，其中，基于所述非手性成分T的总重量，所述第一成分的比例为0.5wt%~50被％的范围。14.根据权利要求1-13中任一项所述的液晶组合物，其还包括选自由式(2)所表示的化合物的群组中的至少1种化合物作为所述非手性成分T的第二成分:15.根据权利要求14所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第二成分为选自由式(2-1-1-2)、式(2-1-2-1)、式(2-1-3-1)、式(2-1-3-2)、式(2-1-4-2)及式(2-1-4-3)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:16.根据权利要求14所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第二成分为选自由如权利要求15所述的式(2-1-1-2)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物。17.根据权利要求14所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第二成分为选自由如权利要求15所述的式(2-1-4-3)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物。18.根据权利要求14所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的第二成分为选自由如权利要求15所述的式(2-1-1-2)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物及选自由所述式(2-1-4-3)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物的混合物。19.根据权利要求14-18中任一项所述的液晶组合物，其中，基于所述非手性成分T的总重量，所述第二成分的比例为5wt%~70被％的范围。20.根据权利要求1-19中任一项所述的液晶组合物，其还包括选自由式(3)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物作为所述非手性成分T的第三成分:21.根据权利要求20所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第三成分为选自由式(3-2)~式(3-5)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:22.根据权利要求21所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第三成分为选自由所述式(3-2)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物。23.根据权利要求21所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第三成分为为选自由所述式(3-3)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物。24.根据权利要求21所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第三成分为选自由式(3-4)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物。25.根据权利要求21所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第三成分为选自由式(3-5)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物。26.根据权利要求20-25中任一项所述的液晶组合物，其中，基于所述非手性成分T的总重量，所述第三成分的比例为5wt%~70被％的范围。27.根据权利要求20-26中任一项所述的液晶组合物，其中，基于所述非手性成分T的总重量，所述第一成分的比例为lwt%~30wt%的范围，所述第二成分的比例为10wt%~50wt%的范围，所述第三成分的比例为IOwt%~50被％的范围。28.根据权利要求1-27中任一项所述的液晶组合物，其还包括选自由式(4)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物作为所述非手性成分T的第四成分:29.根据权利要求28所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第四成分为选自由式(4-1)~式(4-7)所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:30.根据权利要求28或29所述的液晶组合物，其中，基于所述非手性成分T的总重量，第四成分的比例为5wt%~40被％的范围。31.根据权利要求1-30中任一项所述的液晶组合物，其还包括选自由式(5)所表示的化合物的群组中的至少1种化合物作为所述非手性成分T的第五成分:32.根据权利要求31所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第五成分为选自由式(5-1)~式(5-3)所表示的化合物的群组中的至少1种化合物:33.根据权利要求32所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第五成分为选自由式(5-2)所表示的化合物的群组中的至少1种化合物。34.根据权利要求32所述的液晶组合物，其中，所述非手性成分T的所述第五成分为选自由式(5-1-1)、式(5-1-2)、式(5-2-1)~式(5-2-4)、式(5-3-1)及式(5-3-2)所表不的化合物的群组中的至少1种化合物:35.根据权利要求31-34中任一项所述的液晶组合物，其中，基于所述非手性成分T的总重量，第五成分的比例为1.0wt%~3(^丨％的范围。36.根据权利要求1-35中任一项所述的液晶组合物，其中，所述手性剂含有选自由式(Kl)~式(K5)的各式所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:37.根据权利要求36所述的液晶组合物，其中，所述手性剂含有选自由式(K4-1)~式(K4-6)及式(K5-1)~式(K5-3)的各式所表示的化合物的群组中的至少I种化合物:38.根据权利要求1-37中任一项所述的液晶组合物，其中，相对于液晶组合物的总重量，所述手性剂的比例为Iwt%~4(^1:%的范围。39.根据权利要求1-38所述的液晶组合物，其于70°C~-20°C的任一温度下显示手性向列相，且于所述温度范围的至少一部分中，螺旋节距为700nm以下。40.根据权利要求1-39中任一项所述的液晶组合物，其包括至少I种抗氧化剂及/或紫外线吸收剂。41.一种混合物，其包括如权利要求1-40中任一项所述的液晶组合物及聚合性单体。42.一种高分子/液晶复合材料，其是使如权利要求41所述的混合物聚合而获得、且用于藉由光学各向同性的液晶相来驱动的器件。43.根据权利要求42所述的高分子/液晶复合材料，其是使如权利要求41所述的混合物于非液晶各向同性相或光学各向同性的液晶相中聚合而获得。44.一种光学器件,于一面或两面上配置有电极,其包括:液晶介质，其配置于基板间；以及电场施加装置，其经由所述电极对所述液晶介质施加电场；其中，所述液晶介质为如权利要求1-40中任一项所述的液晶组合物、或者如权利要求42或43中任一项所述的高分子/液晶复合材料。45.—种光学器件,其包括:一组基板，至少一个为透明，并于一面或两面上配置有电极；液晶介质，配置于所述基板间；以及电场施加装置，其具有配置于所述基板的外侧的偏光板，并经由所述电极对所述液晶介质施加电场；其中，所述液晶介质为如权利要求1-40中任一项所述的液晶组合物、或者如权利要求42或43中任一项所述的高分子/液晶复合材料。46.根据权利要求44或45所述的光学器件，其中于所述一组基板的至少一个基板上，以至少可朝2个方向施加电场的方式构成所述电极。47.根据权利要求44或45所述的光学器件，其中于彼此平行地配置的所述一组基板的一个或两个基板上，以至少可朝2个方向施加电场的方式构成所述电极。48.根据权利要求44或45所述的光学器件，其中将所述电极配置成矩阵状而构成像素电极，各像素具备主动器件，所述主动器件为薄膜晶体管(TFT)。【文档编号】C09K19/30GK103906824SQ201280053164【公开日】2014年7月2日申请日期:2012年10月29日优先权日:2011年11月1日【发明者】山本真一,佐郷弘毅,国信隆史,长谷场康宏申请人:捷恩智株式会社,捷恩智石油化学株式会社