TW201608010A - 液晶性化合物、液晶組合物、聚合體及其應用 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠控制由波長引起的折射率各向異性的顯示出低波長分散特性、進而顯示出逆波長分散性的液晶性化合物、液晶組合物、聚合體、光學各向異性膜、偏振片、顯示元件。本發明為下述式(1)所表示的化合物以及包含該化合物的液晶組合物。□

Description

液晶性化合物、液晶組合物、聚合體及其應用
本發明有關於一種具有苯并噻吩類、苯并呋喃類或者吲哚類結構的液晶性化合物、包含該化合物的液晶組合物、以及由該液晶組合物獲得的聚合體、光學各向異性膜以及它們的用途。
近年來,具有聚合性基的液晶化合物被靈活應用於反射型偏振片、相位差板等顯示出雙折射性(光學各向異性)的光學各向異性膜。該化合物在液晶狀態下顯示出雙折射,且通過聚合,其配向被固定。該聚合體的被固定的配向狀態可列舉:平行(homogeneous)(水平配向)、傾斜(tilt)(傾斜配向)、垂直(homeotropic)(垂直配向)以及扭轉(twist)(扭曲配向) 等。
具有平行配向的光學各向異性膜例如可通過與1/2波長板、1/4波長板、或者具有其他光學功能的膜加以組合,來用作複合相位差板、圓偏振片(參照專利文獻1)。
具有垂直配向的光學各向異性膜的光軸的方向在nz 方向,且光軸方向的折射率大於其正交的方向的折射率,因此在折射率橢球體中分類為正型C-板。該正型C-板可通過與具有其他光學功能的膜加以組合,而應用於所謂共面切換(In-Plane Switching,IPS)模式等水平配向的液晶模式的光學補償,例如偏振片的視場角特性的改善(非專利文獻1~非專利文獻3、專利文獻2及專利文獻3)。
光學各向異性膜所必需的光學特性根據用途或目的而不同,因此開發出多種液晶化合物作為所使用的化合物。另外,由於單獨時難以控制所述的各向異性的情況多,因此與多種化合物加以組合而用作液晶組合物。
此種液晶組合物出於調節塗佈性的目的等,而溶解於有機溶劑中來用作墨水。使用液晶組合物來製造具有光學各向異性的膜時,使液晶化合物、光聚合引發劑、表面活性劑等溶解於有機溶劑中來製備溶液黏度、調平性等經調整的墨水。將該墨水塗佈於經配向處理的基板上,使溶劑乾燥,使液晶組合物在基板上配向。繼而照射紫外線而使其聚合,將配向狀態固定化。通常,將有機溶劑乾燥去除直至進行聚合為止是在室溫下進行,在此期間必須在結晶等不會析出的情況下保持均勻的液晶狀態。因此,液晶組合物中使用的聚合性化合物必須保持與其他液晶性化合物的良好相容性或在有機溶劑中的高溶解性,進而在室溫附近的長時間液晶性。另外,關於有機溶劑,考慮到環境負荷或對人體的影響,要求對安全性高的有機溶劑具有高溶解性。
進而,由該液晶組合物獲得的聚合體除了光學各向異性的特性以外,還要求高的透明性、高的機械強度、對基板的高密著性、低的收縮性、高的耐熱性、高的耐化學品性等特性。
由棒狀分子形成的光學各向異性層中,通常,各向異性分子的兩個折射率ne(與分子長軸平行的方向上的異常折射率)與no(與分子長軸垂直的方向上的通常折射率)隨著波長變大而減小。此時,較no而言,ne對波長的折射率變化率大,因此折射率各向異性(Δn=ne-no)隨著應用波長變大而減小。另一方面,在液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)等顯示器件中,光源為包含380 nm-800 nm左右的波長的光的白色光,但在使用通常的光學各向異性層來設計1/2λ或1/4λ板等並應用的情況下,由於所述的波長分散性而產生以下等問題:產生由波長引起的偏振狀態的變化,光成為有色。為了防止該問題,必須為了成為在各波長下設計的相位差而控制波長分散性,要求由波長引起的折射率各向異性的依存性低(低波長分散特性)的材料、或進而隨著波長變大而折射率各向異性變大(逆波長分散特性)的材料。
為了獲得具有逆波長分散特性的光學各向異性層,提出了將兩片相位差層在折射率各向異性的方向上分別形成角度而積層的方法(專利文獻4及專利文獻5)。但是,此種積層體中有以下問題:需要兩片相位差層、且需要調節兩片相位差層的各向異性的角度等、用以形成積層體的製造上的繁雜度、光學各向異性層的膜厚變厚等。
近年來,為了解決所述問題,要求在不積層的條件下具有逆波長分散的光學各向異性層,提出了具有逆波長分散特性的液晶性化合物(專利文獻6~專利文獻10)。
然而,專利文獻6記載的化合物由於折射率各向異性低,故而為了獲得所需的相位差而需要使膜厚變厚,另外擔憂以下問題:由於縱橫比小而難以控制配向均勻性,進而,由於合成路徑長而難以製造等。專利文獻7及專利文獻8記載的化合物由於在可見區域具有吸收,故而容易產生透過率的下降或色斑等,不適合於在光學用途中使用。專利文獻9及專利文獻10記載的化合物在光學特性或製造工藝方面比較良好,但在對其聚合體的機械強度、對基板的密著性、耐熱性等方面要求進一步的特性提高。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-372623號公報 [專利文獻2]國際公開第05/38517A1號 [專利文獻3]美國專利申請公開第2006/182900號說明書 [專利文獻4]日本專利特開平10-068816號公報 [專利文獻5]日本專利特開2001-004837號公報 [專利文獻6]日本專利特表2010-522893號公報 [專利文獻7]日本專利特開2009-179563號公報 [專利文獻8]國際公開第2012/169424A1號 [專利文獻9]日本專利特開2005-289980號公報 [專利文獻10]日本專利特開2010-031223號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1] M.S.帕克(M.S.Park)等人,《反距離加權(Inverse Distance Weighting,IDW)》2004年FMC8-4 [非專利文獻2] M.中田(M.Nakata)等人,《信息顯示學會(Society for Information Display,SID)》2006年P-58 [非專利文獻3] K.J.金姆(K.J.Kim)等人,《信息顯示學會(Society for Information Display,SID)》2006年文摘第1158-1161頁
[發明所要解決的問題]
本發明在於:顯示出可控制由波長引起的折射率各向異性的低波長分散特性,進而顯示出逆波長分散性,且具有對其他液晶性化合物及有機溶劑的良好溶混性(miscibility)的化合物;以及包含該化合物且在比較低的溫度下顯示出良好的液晶相,並且顯示出對有機溶劑的良好溶解性的液晶組合物;進而使用該液晶組合物來形成機械強度及耐熱性等優異的聚合體。 [解決問題的技術手段]
發明者們反復進行了積極研究,結果發現,具有苯并噻吩類、苯并呋喃類或者吲哚類結構的化合物能夠解決所述問題,從而完成發明。即,本發明如以下所述。
[1] 一種式(1)所表示的化合物,
[化1](式(1)中, A1 及A2 分別獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、吡啶-2,5-二基或萘-2,6-二基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-OCH2 CH2 O-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-、-COOCH2 CH2 -、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-; m及n分別獨立地為0~3的整數,且為1≦m+n≦4的關係; X1 為-O-、-S-或-NR3 -,R3 為氫、碳數1~5的烷基、或碳數1~5的烷醯基; Q1 為氫、鹵素或者一價有機基; R1 及R2 分別獨立地為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、碳數1~20的烷氧基、碳數1~20的烷基酯或者式(2)所表示的基團;
[化2]式(2)中,Y1 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-;Y2 為單鍵或者具有碳數1~20的伸烷基,該伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-所取代;PG為式(PG-1)~式(PG-8)的任一者所表示的聚合性基團;*表示鍵結部位;
[化3]式(PG-1)~式(PG-8)中,R4 分別獨立地為氫、鹵素、甲基、乙基或者三氟甲基)。 [2] 根據[1]所述的化合物,其中式(1)中,Q1 為式(3)或式(4)所表示的基團,
[化4](式(3)及式(4)中, Z3 分別獨立地為單鍵、-COO-或-COS-; Z4 分別獨立地為單鍵、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-; R5 為氫、氟、氯、氰基、碳數1~20的烷基,該烷基中-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-所取代,該烷基中氫可經鹵素所取代; A3 分別獨立地為二價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A4 為一價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A3 及A4 中的芳香環或它們的稠環的至少一個氫可經氟、氯、氰基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯、碳數1~5的烷醯基或者碳數1~5的硫代烷基所取代; p為0~2的整數)。
[3] 根據[1]或[2]所述的化合物,其中式(1)中,R1 及R2 中至少一個為式(2)所表示的基團。 [4] 根據[1]~[3]中任一項所述的化合物,其中式(1)中,X1 為-S-。
[5] 根據[1]~[4]中任一項所述的化合物,其中式(1)中,A1 及A2 分別獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,這些基團中,至少一個氫可經氟、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-或-COOCH2 CH2 -。
[6] 根據[1]~[5]中任一項所述的化合物,其中式(1)中,Q1 為式(4)所表示的基團,式(4)中,Z4 為單鍵,p為0或1的整數。 [7] 根據[1]~[6]中任一項所述的化合物,其中式(1)中,A1 及A2 中至少一個為1,4-伸環己基。
[8] 根據[1]~[7]中任一項所述的化合物,其中式(1)中,Z1 及Z2 中至少一個為-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-或-COOCH2 CH2 -。
[9] 根據[1]~[8]中任一項所述的化合物,其中式(1)中,R1 及R2 為式(2)所表示的基團,式(2)中,PG為式(PG-1)所表示的聚合性基團,R4 為氫或者甲基。
[10] 根據[1]~[9]中任一項所述的化合物,其中Q1 為式(4-1)~式(4-9)的任一者所表示的基團,
[化5](式(4-1)~式(4-9)中,X2 為-O-或-S-,至少一個-CH=可取代為-N=,至少一個氫可經氟、氯、氰基、三氟乙醯基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代;*表示鍵結部位)。
[11] 一種液晶組合物,其含有根據[1]~[10]中任一項所述的化合物的至少一種。 [12] 一種液晶組合物,其含有根據[1]~[10]中任一項所述的化合物的至少一種、以及選自式(M1)及式(M2)所表示的化合物組群中的至少一種,
[化6](式(M1)及式(M2)中, AM 分別獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、吡啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茀酮-2,7-二基或茀-2,7-二基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; ZM 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-; XM 為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、碳數1~20的烷氧基或者碳數1~20的烷基酯; q為1~4的整數; a為0~20的整數; RM 為氫或者甲基; YM 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-)。
[13] 一種液晶組合物,其含有根據[1]~[10]中任一項所述的化合物的至少一種以及式(M1)所表示的化合物的至少一種,
[化7](式(M1)中, AM 獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,AM 中至少一個為1,4-伸環己基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; ZM 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 COO-或-OCOCH2 CH2 -; q為1或2的整數; XM 為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烯基、碳數1~20的烷氧基或者碳數1~20的烷基酯; a為0~20的整數; RM 為氫或者甲基, YM 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-)。
[14] 根據[11]~[13]中任一項所述的液晶組合物,其更含有至少一種手性的化合物。 [15] 根據[11]~[14]中任一項所述的液晶組合物,其更含有至少一種二色性色素化合物。 [16] 一種聚合體,其是對根據[11]~[15]中任一項所述的液晶組合物照射紫外光而獲得。 [17] 一種光學各向異性膜,其中根據[16]所述的聚合體具有光學各向異性。 [18] 一種偏振片,其包括根據[17]所述的光學各向異性膜。 [19] 一種顯示元件,其包括根據[17]所述的光學各向異性膜。 [20] 一種顯示元件,其包括根據[18]所述的偏振片。 [發明的效果]
本發明式(1)所表示的化合物通過單獨存在或者混合於其他公知的液晶化合物或數種的包含這些液晶化合物的組合物中並以任意的形態均勻配向,而提供降低材料的對折射率各向異性的波長依存性、或者顯示出如所述所示的逆波長分散性的材料。進而,該液晶組合物在比較低的溫度下顯示出良好的液晶相,且顯示出對有機溶劑的良好溶解性等特性優異。另外,將本發明的液晶組合物聚合而獲得的聚合體以及包含該聚合體的膜不僅對所述波長依存性帶來的效果優異,而且光學各向異性、透明性、耐熱性、密著性、尺寸穩定性以及機械強度等特性優異。因此,本發明的聚合體適合於例如相位差膜、光學補償膜、偏振元件、圓偏振元件、橢圓偏振元件、色補償膜、以及視場角補償膜等用途。
該說明書中的用語的使用方法如下所述。首先,用語“液晶性”的含義並非僅限定於具有液晶相。即,液晶化合物為具有液晶相的化合物以及雖不具有液晶相, 但作為液晶組合物的成分而有用的化合物的總稱。液晶相為向列相、碟狀相、膽甾醇相等,在多數情況下是指向列相。液晶下限溫度是顯示出液晶相的下限溫度, 是由液晶相轉變為結晶的溫度。聚合性是指利用光、熱、催化劑等方法, 進行單量體聚合來提供聚合體的能力。有時將液晶化合物中具有聚合性基的液晶化合物稱為聚合性液晶化合物,聚合性液晶化合物包含於液晶化合物中。聚合性化合物是指具有不顯示液晶性的聚合性基的化合物。有時將化合物具有一個聚合性基的情況稱為單官能性或者單官能化合物。另外, 在化合物具有多個聚合性基的情況下, 有時以多官能性、或者與聚合性基的數量對應的稱呼來稱呼。有時將式( 1)所表示的化合物表述為化合物( 1)。關於其他式所表示的化合物, 有時也依據同樣的簡略化法來稱呼。
對化合物的結構進行說明時所使用的用語“至少一個”不僅是指位置為至少一個,還指個數為至少一個。例如,“至少一個A可經B、C或D所取代”的表述除了包含至少一個A經B取代的情況、至少一個A經C取代的情況以及至少一個A經D取代的情況以外,還包含多個A經B~D的至少兩個所取代的情況。但,至少一個-CH2 -可經-O-所取代的定義中,不包含結果產生鍵結基-O-O-的取代。另外,在至少一個-CH2 -經-O-取代的情況下,不存在碳數超過所記載的範圍的情況。
例如,式(2)中的Y2 為具有碳數1~20的伸烷基,該伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-等所取代,但在該情況下,包含利用-O-等的取代的伸烷基的碳數不會超過20。該規則對於其他定義也同樣。
《化合物》 出於本發明的效果即折射率各向異性的波長分散控制的目的,而使用通式(1)所表示的化合物。此時可自這些通式(1)所表示的化合物中選擇一種,亦可選擇兩種以上來使用。
液晶性化合物通常以芳香環或脂環作為核骨架,具有包含烷基等的可撓性基團鍵結於所述核骨架上的棒狀或者碟狀的分子形狀。本發明的化合物為具有苯并噻吩類、苯并呋喃類或者吲哚類結構作為該核骨架的式(1)的結構。
[化8]該式(1)中,A1 及A2 分別獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、吡啶-2,5-二基、或萘-2,6-二基。此處,在n及m為2以上的情況下,該A1 及A2 可在其每個重複中不同。為了將高的液晶性賦予至化合物,而具有對其他液晶性化合物及有機溶劑的良好溶混性,A1 或者A2 分別獨立地較佳為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基,為了使折射率各向異性的波長分散性下降或相反,更較佳為A1 或A2 的至少一個為1,4-伸環己基。另外,該1,4-伸苯基、1,4-伸環己基中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代。然而,為了將高的液晶性賦予至化合物、廉價地製造化合物,所述氫的取代基尤其較佳為氟、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基。
式(1)中,Z1 或Z2 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-OCH2 CH2 O-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-、-COOCH2 CH2 -、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-。此處,在n及m為2以上的情況下,該Z1 及Z2 可在其每個重複中不同。為了將高的液晶性賦予至化合物,具有對其他液晶性化合物及有機溶劑的良好溶混性,廉價地製造化合物,Z1 及Z2 分別獨立地較佳為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-或-COOCH2 CH2 -。進而,若考慮到透明點低、對其他液晶性化合物及有機溶劑的良好溶混性,則特佳為Z1 及Z2 的至少一個為-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-或-COOCH2 CH2 -。
另外,為了提高式(1)的化合物的液晶性,具有對其他液晶性化合物及有機溶劑的良好溶混性,m及n分別較佳為0~3的整數,且1≦m+n≦4。
式(1)中,X1 為-O-、-S-或-NR3 -,R3 為氫、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷醯基。為了具有對其他液晶性化合物及有機溶劑的良好溶混性,使折射率各向異性的波長分散性下降或相反,X1 較佳為-S-。
式(1)中,R1 及R2 分別為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烯基、碳數1~20的烷氧基、碳數1~20的烷基酯或者式(2)所表示的基團。
[化9]式(2)中,Y1 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-;Y2 為單鍵或者為具有碳數1~20的伸烷基,該伸烷基中任意的-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-所取代;PG為式(PG-1)~式(PG-8)的任一者所表示的聚合性的基團。*表示鍵結部位。
[化10]式(PG-1)~式(PG-8)中,R4 分別獨立地為氫、鹵素、甲基、乙基或者三氟甲基。
關於所述R1 或R2 所表示的基團,在將本技術應用於膜用途的情況下,R1 或R2 中至少一個較佳為選擇所述式(2)所表示的基團。其中,式(PG-1)~式(PG-8)所表示的聚合性基的選擇可根據膜的製造條件來選擇適當者。然而,在通過通常使用的光硬化來製作膜的情況下,就高的硬化性、在溶劑中的溶解性、結晶性低且難以產生配向缺陷等方面而言,較佳為選擇式(PG-1)所表示的丙烯酸基或甲基丙烯酸基。
本發明式(1)所表示的化合物的Q1 為氫、鹵素或者一價有機基,其中較佳為式(3)或式(4)所表示的基團。
[化11](式(3)及式(4)中,Z3 分別獨立地為單鍵、-COO-或-COS-;Z4 分別獨立地為單鍵、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-;R5 為氫、氟、氯、氰基、碳數1~20的烷基,該烷基中-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-所取代,該烷基中氫可經鹵素所取代;A3 分別獨立地為二價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A4 為一價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A3 及A4 中的芳香環或其稠環的至少一個氫可經、氟、氯、氰基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯、碳數1~5的烷醯基或者碳數1~5的硫代烷基所取代;p為0~2的整數。
所述Q1 所表示的基團中,為了使折射率各向異性的波長分散性下降或相反,更較佳為式(4)所表示的基團,為了將高的液晶性賦予至化合物,具有對其他液晶性化合物及有機溶劑的良好溶混性,Q1 尤其較佳為選自式(4-1)~式(4-9)所表示的基團中。
[化12]式(4-1)~式(4-9)中,X2 為-O-或-S-,至少一個-CH=可取代為-N=,至少一個氫可經氟、氯、氰基、三氟乙醯基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代。*表示鍵結部位。
所述式(1)所表示的化合物中,就顯示出良好的液晶性,透明點低,在有機溶劑中的溶解性高、與其他化合物的相容性高等方面而言,較佳為下述式(1-1-1)~式(1-1-21)、式(1-2-1)~式(1-2-6)、或者式(1-3-1)~式(1-3-5)所表示的結構。
[化13]
[化14]
[化15]
[化16]
[化17]
[化18]式(1-1-1)~式(1-3-5)中,R1 及R2 分別獨立地為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烯基、碳數1~20的烷氧基、碳數1~20的烷基酯或者式(2)所表示的基團。
[化19]式(2)中,Y1 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-;Y2 為單鍵或者為具有碳數1~20的伸烷基,該伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-所取代;PG為式(PG-1)~式(PG-8)的任一者所表示的聚合性的基團。
[化20]式(PG-1)~式(PG-8)中,R4 分別獨立地為氫、鹵素、甲基、乙基或者三氟甲基。R3 為氫、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷醯基,R5 為氫、氟、氯、氰基、碳數1~20的烷基,該烷基中-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-所取代,該烷基中氫可經鹵素所取代,R6 為氫、氟、氯、氰基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯、碳數1~5的烷醯基或者碳數1~5的硫代烷基。
本發明的式(1)所表示的化合物可通過將公知的有機合成化學的方法加以組合來合成。在起始物質中導入目標末端基、環及鍵結基的方法記載於:《侯本-懷爾》(Houben-Weyl,有機化學方法(Methods of Organic Chemistry),喬治-蒂姆出版社(Georg Thieme Verlag),斯圖加特(Stuttgart))、《有機合成》(Organic Syntheses,約翰威立父子出版公司(John Wily & Sons, Inc.))、《有機反應》(Organic Reactions,約翰威立父子出版公司)、《綜合有機合成》(Comprehensive Organic Synthesis,培格曼出版公司(Pergamon Press))、以及新實驗化學講座(丸善)等成書中。此外,所合成的化合物的結構例如可通過質子核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)光譜來確認。
《液晶組合物》 本發明的液晶組合物含有選自式(1)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物。本發明的液晶組合物在比較低的溫度下具有向列相或碟狀相的液晶相。在將本發明的液晶組合物塗佈於經摩擦處理等配向處理的塑料基板上或由塑料的薄膜包覆表面的支持基板上來制膜的情況下,成為平行配向或混合配向。另外,在對本發明的液晶組合物添加後述的非聚合性或者聚合性的光學活性化合物的情況下,成為扭轉配向。若在本發明的液晶組合物中添加後述的具有卡多(cardo)結構的化合物、或者單官能的液晶化合物,則容易獲得垂直配向。
作為化合物(1)以外的構成成分,可在不損及本發明效果的範圍內含有:其他的液晶化合物(聚合性液晶化合物除外)、其他的聚合性液晶化合物、表面活性劑、其他的聚合性化合物(其中,聚合性液晶化合物除外)、聚合引發劑、光增感劑、鏈轉移劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、自由基捕捉劑、光穩定劑、光學活性化合物、矽烷偶聯劑、溶劑、以及其他的添加劑等。
其他的液晶性化合物可在作為液晶性化合物的數據庫的《液晶》(LiqCryst,LCI出版社股份有限公司(LCI Publisher GmbH),漢堡(Hamburg),德國(Germany))中記載的化合物中選擇。其中較佳為下述式(LC)所表示的化合物。
[化21]式(LC)中,A5 獨立地為選自1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、吡啶-2,5-二基及萘-2,6-二基中的任一個二價基,該二價基中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代;Z5 獨立地為單鍵或者為具有碳數1~20的伸烷基,該伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-所取代,至少一個氫可經鹵素所取代;b為1~5的整數;R8 分別獨立地為氫、氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~10的烷基或者碳數1~10的烷氧基,該烷基中至少一個-CH2 -可經-CH=CH-所取代。
以下,示出所述式(LC)所表示的化合物的具體例。
[化22]
[化23]
[化24]相對於選自式(1)所表示的本發明的化合物組群中的至少一種與選自式(LC)所表示的公知的化合物組群中的至少一種的合計量100重量%,本發明的液晶組合物較佳為含有1重量%-90重量%的式(1)所表示的本發明的化合物、10重量%-99重量%的式(LC)所表示的化合物。
其他的聚合性液晶化合物較佳為下述式(M1)及式(M2)所表示的化合物。
[化25]式(M1)及式(M2)中,AM 分別獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、吡啶-2,5-二基、萘-2,6-二基或者茀-2,7-二基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代;ZM 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-;XM 為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烯基、碳數1~20的烷氧基或者碳數1~20的烷基酯;q為1~4的整數; a為0~20的整數;RM 為氫或者甲基;YM 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-。
此處,在q為2以上的情況下,該AM 及ZM 可在其每個重複中不同。 所述式(M1)及式(M2)所表示的化合物中,更較佳為式(M1)所表示的化合物,式(M1)中,較佳為如下所述的化合物:AM 獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,AM 中至少一個為1,4-伸環己基,該1,4-伸苯基或1,4-伸環己基中,至少一個氫可經氟、氯、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代;ZM 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 COO-或-OCOCH2 CH2 -;q為1或2的整數;XM 為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烯基、碳數1~20的烷氧基或者碳數1~20的烷基酯;a為0~20的整數;RM 為氫或者甲基;YM 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-。
也可包含下述式(M3)所表示的化合物作為其他的聚合性液晶化合物。
[化26]式(M3)中,AM 分別獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代;ZM 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-;c及d分別為0~3的整數,且為1≦m+n≦4的關係;a為0~20的整數;RM 為氫或者甲基;YM 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-。此處,在c、d為2以上的情況下,該AM 及ZM 可在其每個重複中不同。
式(M1)所表示的化合物為單官能聚合性液晶化合物,容易控制液晶組合物的液晶溫度範圍、光學特性及配向性,在AM 中至少一個上具有1,4-伸環己基的化合物更容易控制波長分散特性或液晶相的溫度範圍等。式(M2)所表示的化合物為二官能聚合性液晶化合物,該聚合體成為三維結構,因此成為與具有一個聚合性基的式(M1)所表示的化合物相比較而言硬的聚合體。式(M3)所表示的化合物為三官能聚合性液晶化合物,該聚合體可進而形成牢固的網狀物,成為與具有一個及兩個聚合性基的化合物相比較而言更硬的聚合體。以下,有時作為式(M1)、式(M2)及式(M3)所表示的化合物或由這些化合物衍生的化合物的總稱而稱為式(M)。
以下,示出式(M1)所表示的化合物的較佳例。
[化27]
[化28]式(M1-1)~式(M1-23)中,RM 獨立地為氫或者甲基,a獨立地為1~12的整數。
以下,示出式(M2)所表示的化合物的較佳例。
[化29]
[化30]
[化31]式(M2-1)~式(M2-31)中,RM 獨立地為氫或者甲基,a獨立地為1~12的整數。當式中存在兩個以上的a時,任意的兩個a可相同,也可不同。
以下,示出式(M3)所表示的化合物的較佳例。
[化32]
[化33]式(M3-1)~式(M3-10)中,RM 獨立地為氫或者甲基,a獨立地為1~12的整數。當式中存在兩個以上的a時,任意的兩個a可相同,也可不同。
相對於選自式(1)所表示的本發明的化合物組群中的至少一種、以及選自式(M1)及式(M2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物的合計量100重量%,本發明的聚合性液晶組合物較佳為含有10重量%-90重量%的選自式(1)所表示的本發明的化合物組群中的至少一種。若液晶組合物中的所述各成分的含量在所述範圍內,則可獲得容易控制折射率各向異性的波長分散,且具有良好的塗佈性的液晶組合物,進而,可顯著地表現出本發明的聚合體的效果。
另外,也可更含有所述式(LC)或者式(M3)所表示的化合物。 本發明的液晶組合物也可更包含表面活性劑。表面活性劑較佳為非離子性表面活性劑,在非離子性表面活性劑包含於液晶組合物中的情況下,具有使包含所述液晶組合物的塗佈膜的平滑性提高的效果。
以相對於式(1)所表示的化合物的重量而言的重量比計,以及在含有其他的液晶化合物或其他的聚合性液晶化合物的情況下,以相對於與式(1)所表示的化合物的合計重量而言的重量比計,添加非離子性表面活性劑的情況下的較佳比例為0.0001~0.5。更較佳的重量比的範圍為0.0001~0.005。
非離子性表面活性劑例如有:矽酮系非離子性表面活性劑、氟系非離子性表面活性劑、烴系非離子性表面活性劑等。 矽酮系非離子性表面活性劑的市售品例如可列舉:以未改性矽酮或者改性矽酮作為主成分的共榮社化學(股)製造的珀利弗洛(Polyflow)ATF-2、格拉諾爾(Glanol)100、格拉諾爾(Glanol)115、格拉諾爾(Glanol)400、格拉諾爾(Glanol)410、格拉諾爾(Glanol)435、格拉諾爾(Glanol)440、格拉諾爾(Glanol)450、格拉諾爾(Glanol)B-1484、珀利弗洛(Polyflow)KL-250、珀利弗洛(Polyflow)KL-260、珀利弗洛(Polyflow)KL-270、珀利弗洛(Polyflow)KL-280、BYK-300、BYK-302、BYK-306、BYK-307、BYK-310、BYK-315、BYK-320、BYK-322、BYK-323、BYK-325、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-337、BYK-341、BYK-342、BYK-344、BYK-345、BYK-346、BYK-347、BYK-348、BYK-370、BYK-375、BYK-377、BYK-378、BYK-3500、BYK-3510、以及BYK-3570等。
氟系非離子性表面活性劑的市售品例如可列舉:BYK-340、福傑特(Ftergent)251、福傑特(Ftergent)221MH、福傑特(Ftergent)250、FTX-215M、FTX-218M、FTX-233M、FTX-245M、FTX-290M、FTX-209F、FTX-213F、福傑特(Ftergent)222F、FTX-233F、FTX-245F、FTX-208G、FTX-218G、FTX-240G、FTX-206D、福傑特(Ftergent)212D、FTX-218、FTX-220D、FTX-230D、FTX-240D、FTX-720C、FTX-740C、FTX-207S、FTX-211S、FTX-220S、FTX-230S、KB-L82、KB-L85、KB-L97、KB-L109、KB-L110、KB-F2L、KB-F2M、KB-F2S、KB-F3M、以及KB-FaM等。
烴系非離子性表面活性劑的市售品例如可列舉:以丙烯酸系聚合物作為主成分的珀利弗洛(Polyflow)No.3、珀利弗洛(Polyflow)No.50EHF、珀利弗洛(Polyflow)No.54N、珀利弗洛(Polyflow)No.75、珀利弗洛(Polyflow)No.77、珀利弗洛(Polyflow)No.85HF、珀利弗洛(Polyflow)No.90、珀利弗洛(Polyflow)No.95、珀利弗洛(Polyflow)No.99C、BYK-350、BYK-352、BYK-354、BYK-355、BYK-358N、BYK-361N、BYK-380N、BYK-381、BYK-392、以及BYK-Silclean3700等。
此外,所述珀利弗洛(Polyflow)以及格拉諾爾(Glanol)的任一者均為由共榮社化學(股)銷售的商品的名稱。BYK是由日本畢克化學(BYK-Chemie Japan)(股)銷售的商品的名稱。福傑特(Ftergent)、FTX及KB為由尼歐斯(Neos)(股)銷售的商品的名稱。
所述的表面活性劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。 繼而,例示其他的聚合性化合物、添加物、有機溶劑。這些化合物也可為市售品。
其他的聚合性化合物可列舉:乙烯基衍生物、苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸衍生物、氧雜環丙烷衍生物、氧雜環丁烷衍生物、山梨酸衍生物、反丁烯二酸衍生物、衣康酸衍生物等化合物且不具有液晶性者。該不具有液晶性的其他聚合性化合物中有:具有一個聚合性基的化合物、具有兩個聚合性基的化合物以及具有三個以上聚合性基的多官能化合物等。
只要能夠維持液晶相,則也可添加其他的聚合性化合物。以相對於式(1)所表示的化合物的重量而言的重量比計,以及在含有其他的液晶化合物或其他的聚合性液晶化合物的情況下以相對於與式(1)所表示的化合物的合計重量而言的重量比計,較佳為0.5以下。
具有一個聚合性基的化合物例如可列舉:苯乙烯、核取代苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯、乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基磺酸、脂肪酸乙烯酯(例:乙酸乙烯酯)、α,β-乙烯性不飽和羧酸(例:丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸等)、(甲基)丙烯酸的烷基酯(烷基的碳數1~18)、(甲基)丙烯酸的羥基烷基酯(羥基烷基的碳數1~18)、(甲基)丙烯酸的胺基烷基酯(胺基烷基的碳數1~18)、(甲基)丙烯酸的含醚氧的烷基酯(含醚氧的烷基的碳數3~18,例:甲氧基乙酯、乙氧基乙酯、甲氧基丙酯、2-(2-甲基乙基)乙酯、2-(2-乙基乙基)乙酯、以及2-(2-丁基乙基)乙酯)、N-乙烯基乙醯胺、對第三丁基苯甲酸乙烯酯、N,N-二甲基胺基苯甲酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、2,2-二甲基丁酸乙烯酯、2,2-二甲基戊酸乙烯酯、2-甲基-2-丁酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、2-乙基-2-甲基丁酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸二甲基金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、2-丙烯醯氧基乙基丁二酸、2-丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-丙烯醯氧基乙基-2-羥基乙基鄰苯二甲酸、酸式磷酸-2-丙烯醯氧基乙酯、酸式磷酸-2-甲基丙烯醯氧基乙酯、聚合度為1~100的聚乙二醇、聚丙二醇、環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物等聚烷二醇的單(甲基)丙烯酸酯或二(甲基)丙烯酸酯、或者末端由碳數1~6的烷基來封端的聚合度為1~100的聚乙二醇、聚丙二醇、以及環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物等聚烷二醇的單(甲基)丙烯酸酯等。
具有兩個聚合性基的化合物例如可列舉:1,4-丁烷二醇二丙烯酸酯、1,6-己烷二醇二丙烯酸酯、1,9-壬烷二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、雙酚A環氧乙烷(ethylene oxide,EO)加成二丙烯酸酯、雙酚A二丙烯酸縮水甘油酯(畢斯寇特(Viscoat)V#700)、聚乙二醇二丙烯酸酯、以及這些化合物的甲基丙烯酸酯化合物等。
具有三個以上的聚合性基的化合物例如可列舉:季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基EO加成三(甲基)丙烯酸酯、磷酸三(甲基)丙烯醯基氧基乙酯、異氰脲酸三((甲基)丙烯醯基氧基乙基)酯、烷基改性二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、EO改性三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷(propylene oxide,PO)改性三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇單羥基五(甲基)丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、畢斯寇特(Viscoat)V#802(官能基數=8)、畢斯寇特(Viscoat)V#1000(官能基數=平均14)等。“畢斯寇特(Viscoat)”為大阪有機化學股份有限公司的商品名。官能基為16以上者是通過以柏斯托精細化學品(Perstorp Specialty Chemicals)所銷售的博爾托(Boltorn)H20(16官能)、博爾托(Boltorn)H30(32官能)、博爾托(Boltorn)H40(64官能)為原料,對它們進行丙烯醯化而獲得。
其他的聚合性化合物進而可列舉具有卡多(cardo)結構的聚合性茀衍生物。這些化合物適合於配向方向的控制或進一步提高聚合體的硬化度。將具有卡多(cardo)結構的聚合性茀衍生物的例子示於式(α-1)~式(α-6)。
[化34]另外,其他的聚合性化合物進而可列舉具有雙酚結構的聚合性化合物。這些化合物適合於液晶組合物的被膜形成能力或配向均勻性的輔助。將聚合性雙酚衍生物的例子示於式(N-1)~式(N-6)。
[化35]所述其他的聚合性化合物可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些化合物也可為市售品。
為了使聚合速度最優化,也可將聚合引發劑添加於液晶組合物中。聚合引發劑例如可列舉光自由基引發劑。光自由基聚合引發劑例如可列舉:2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(德牢固(Darocure)1173)、1-羥基環己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(豔佳固(Irgacure)651)、1-羥基-環己基-苯基-酮(豔佳固(Irgacure)184)、豔佳固(Irgacure)127、豔佳固(Irgacure)500(豔佳固(Irgacure)184與二苯甲酮的混合物)、豔佳固(Irgacure)2959、豔佳固(Irgacure)907、豔佳固(Irgacure)369、豔佳固(Irgacure)379、豔佳固(Irgacure)754、豔佳固(Irgacure)1300、豔佳固(Irgacure)819、豔佳固(Irgacure)1700、豔佳固(Irgacure)1800、豔佳固(Irgacure)1850、豔佳固(Irgacure)1870、德牢固(Darocure)4265、德牢固(Darocure)MBF、德牢固(Darocure)TPO、豔佳固(Irgacure)784、豔佳固(Irgacure)754、豔佳固(Irgacure)OXE01、以及豔佳固(Irgacure)OXE02等。所述德牢固(Darocure)及豔佳固(Irgacure)均為由日本巴斯夫(BASF)(股)所銷售的商品的名稱。
所述光自由基聚合引發劑進而可列舉:對甲氧基苯基-2,4-雙(三氯甲基)三嗪、2-(對丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯并吩嗪、二苯甲酮/米其勒酮混合物、六芳基聯咪唑/巰基苯并咪唑混合物、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苄基二甲基縮酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧雜蒽酮/對二甲基胺基苯甲酸甲酯混合物、二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物等。
以相對於式(1)所表示的化合物的重量而言的重量比計,以及在含有其他的液晶化合物或其他的聚合性液晶化合物的情況下以相對於與式(1)所表示的化合物的合計重量而言的重量比計,光自由基聚合引發劑的較佳添加量為0.0001~0.20。該重量比的更較佳的範圍為0.001~0.15。尤其較佳的範圍為0.01~0.15。所述光自由基引發劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些聚合引發劑也可為市售品。
另外,在這些光自由基聚合引發劑中也可添加增感劑來使用。增感劑例如可列舉:異丙基硫雜蒽酮、二乙基硫雜蒽酮、乙基-4-二甲基胺基苯甲酸酯(德牢固(Darocure)EDB)、2-乙基己基-4-二甲基胺基苯甲酸酯(德牢固(Darocure)EHA)等。這些增感劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些增感劑也可為市售品。
為了控制聚合體的聚合反應率或機械特性等,也可將鏈轉移劑添加於液晶組合物中。通過使用鏈轉移劑,可控制所獲得的聚合體的反應率或鏈長。若使鏈轉移劑的量增大,則聚合反應率下降,聚合物鏈的長度減少。較佳的鏈轉移劑為硫醇化合物或苯乙烯二聚體。這些鏈轉移劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些鏈轉移劑也可為市售品。
所述硫醇系鏈轉移劑可列舉:作為單官能性硫醇的十二烷硫醇、2-乙基己基-3-巰基丙酸酯等,或作為多官能性硫醇的三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、1,4-雙(3-巰基丁醯基氧基)丁烷(卡倫茨(Karenz)MT BD1)、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)(卡倫茨(Karenz)MT PE1)、以及1,3,5-三(3-巰基丁基氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(卡倫茨(Karenz)MT NR1)等。“卡倫茨(Karenz)”為昭和電工股份有限公司的商品名。
所述苯乙烯二聚體系鏈轉移劑可列舉:2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、2,4-二苯基-1-丁烯等。 在液晶組合物中,為了防止保存時開始聚合,可添加聚合防止劑。可使用公知的聚合防止劑,其較佳例為:2,5-二(第三丁基)羥基甲苯(2,5-di(t-butyl)hydroxytoluene,BHT)、對苯二酚、亞甲基藍、二苯基苦味酸醯肼(diphenyl picryl hydrazide,DPPH)、吩噻嗪、N,N-二甲基-4-亞硝基苯胺等亞硝基化合物、鄰羥基二苯甲酮、以及2H-1,3-苯并噻嗪-2,4(3H)-二酮等苯并噻嗪衍生物。
為了提高液晶組合物的保存性,也可添加聚合阻礙劑。在液晶組合物或液晶組合物溶液內產生自由基的情況下,聚合性化合物的聚合反應得到促進。出於防止所述聚合反應的目的,較佳為添加聚合阻礙劑。聚合阻礙劑可利用酚系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、磷酸系抗氧化劑。
為了進一步提高液晶組合物的耐候性,也可添加紫外線吸收劑、光穩定劑(自由基捕捉劑)以及抗氧化劑等。 紫外線吸收劑例如可列舉:帝奴彬(Tinuvin)PS、帝奴彬(Tinuvin)P、帝奴彬(Tinuvin)99-2、帝奴彬(Tinuvin)109、帝奴彬(Tinuvin)213、帝奴彬(Tinuvin)234、帝奴彬(Tinuvin)326、帝奴彬(Tinuvin)328、帝奴彬(Tinuvin)329、帝奴彬(Tinuvin)384-2、帝奴彬(Tinuvin)571、帝奴彬(Tinuvin)900、帝奴彬(Tinuvin)928、帝奴彬(Tinuvin)1130、帝奴彬(Tinuvin)400、帝奴彬(Tinuvin)405、帝奴彬(Tinuvin)460、帝奴彬(Tinuvin)479、帝奴彬(Tinuvin)5236、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-32、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-34、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-36、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-31、艾迪科斯塔布(Adekastab)1413、以及艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-51等。“帝奴彬(Tinuvin)”為日本巴斯夫(BASF)(股)的商品名,“艾迪科斯塔布(Adekastab)”為艾迪科(ADEKA)的商品名。這些紫外線吸收劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些紫外線吸收劑也可為市售品。
光穩定劑例如可列舉:帝奴彬(Tinuvin)111FDL、帝奴彬(Tinuvin)123、帝奴彬(Tinuvin)144、帝奴彬(Tinuvin)152、帝奴彬(Tinuvin)292、帝奴彬(Tinuvin)622、帝奴彬(Tinuvin)770、帝奴彬(Tinuvin)765、帝奴彬(Tinuvin)780、帝奴彬(Tinuvin)905、帝奴彬(Tinuvin)5100、帝奴彬(Tinuvin)5050、帝奴彬(Tinuvin)5060、帝奴彬(Tinuvin)5151、齊馬素布(Chimassorb)119FL、齊馬素布(Chimassorb)944FL、齊馬素布(Chimassorb)944LD、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-52、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-57、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-62、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-67、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-63P、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-68LD、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-77、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-82、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-87、氰特(Cytec)公司製造的辛素布(Cyasorb)UV-3346、以及古德裡奇(Goodrich)公司的古德萊特(Goodrite)UV-3034等。“齊馬素布(Chimassorb)”為日本巴斯夫(BASF)(股)的商品名。這些光穩定劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些光穩定劑也可為市售品。
抗氧化劑例如可列舉:艾迪科(ADEKA)的艾迪科斯塔布(Adekastab)AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-60、AO-80,由住友化學(股)銷售的斯密萊澤(Sumilizer)BHT、斯密萊澤(Sumilizer)BBM-S、及斯密萊澤(Sumilizer)GA-80,以及由日本巴斯夫(BASF)(股)銷售的易璐諾斯(Irganox)1076、易璐諾斯(Irganox)1010、易璐諾斯(Irganox)3114、及易璐諾斯(Irganox)245等。這些抗氧化劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些抗氧化劑也可為市售品。
為了控制與基板的密著性等,也可將矽烷偶聯劑添加於液晶組合物中。矽烷偶聯劑例如可列舉:乙烯基三烷氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)3-胺基丙基三烷氧基矽烷、N-(1,3-二甲基伸丁基)-3-(三烷氧基矽烷基)-1-丙烷胺、3-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷、3-氯三烷氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷等。另外,所述烷氧基矽烷中,將烷氧基(三個)中的一個取代為甲基而成的二烷氧基甲基矽烷也可用作矽烷偶聯劑。這些矽烷偶聯劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。另外,這些矽烷偶聯劑也可為市售品。
本發明的液晶組合物為了容易塗佈,可使用溶劑將液晶組合物稀釋,或者在溶劑中溶解液晶組合物的各成分,製備包含液晶組合物及溶劑的液晶組合物的溶液,來塗佈該溶液。溶劑例如可列舉:酯系溶劑、醯胺系溶劑、醇系溶劑、醚系溶劑、二醇單烷基醚系溶劑、芳香族烴系溶劑、鹵化芳香族烴系溶劑、脂肪族烴系溶劑、鹵化脂肪族烴系溶劑、脂環式烴系溶劑、酮系溶劑、以及乙酸酯系溶劑等。
酯系溶劑較佳為:乙酸烷基酯(例:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、乙酸-3-甲氧基丁酯、乙酸異丁酯、乙酸戊酯及乙酸異戊酯)、三氟乙酸乙酯、丙酸烷基酯(例:丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯及丙酸丁酯)、丁酸烷基酯(例:丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸異丁酯及丁酸丙酯)、丙二酸二烷基酯(例:丙二酸二乙酯)、二醇酸烷基酯(例:二醇酸甲酯及二醇酸乙酯)、乳酸烷基酯(例:乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸異丙酯、乳酸正丙酯、乳酸丁酯及乳酸乙基己酯)、甘油單乙酸酯、γ-丁內酯及γ-戊內酯等。
醯胺系溶劑較佳為:N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺二甲基縮醛、N-甲基己內醯胺以及二甲基咪唑烷酮等。
醇系溶劑較佳為:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、第三丁醇、第二丁醇、丁醇、2-乙基丁醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、1-十二烷醇、乙基己醇、3,5,5-三甲基己醇、正戊醇、六氟-2-丙醇、丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、己二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2,4-戊二醇、2,5-己二醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、環己醇及甲基環己醇等。
醚系溶劑較佳為:乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、雙(2-丙基)醚、1,4-二噁烷以及四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)等。
二醇單烷基醚系溶劑較佳為:乙二醇單烷基醚(例:乙二醇單甲醚及乙二醇單丁醚)、二乙二醇單烷基醚(例:二乙二醇單***)、三乙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚(例:丙二醇單丁醚)、二丙二醇單烷基醚(例:二丙二醇單甲醚)、乙二醇單烷基醚乙酸酯(例:乙二醇單丁醚乙酸酯)、二乙二醇單烷基醚乙酸酯(例:二乙二醇單***乙酸酯)、三乙二醇單烷基醚乙酸酯、丙二醇單烷基醚乙酸酯(例:丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯及丙二醇單丁醚乙酸酯)、二丙二醇單烷基醚乙酸酯(例:二丙二醇單甲醚乙酸酯)、以及二乙二醇甲基***等。
芳香族烴系溶劑為:苯、甲苯、二甲苯、對稱三甲苯(mesitylene)、乙基苯、二乙基苯、異丙基苯、正丙基苯、第三丁基苯、第二丁基苯、正丁基苯及四氫萘。鹵化芳香族烴系溶劑的較佳例較佳為氯苯等。脂肪族烴系溶劑較佳為己烷及庚烷等。鹵化脂肪族烴系溶劑較佳為氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烯及四氯乙烯等。脂環式烴系溶劑較佳為環己烷及十氫萘等。
酮系溶劑較佳為:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、環戊酮及甲基丙基酮等。 乙酸酯系溶劑較佳為:乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯、乙醯乙酸甲酯及乙酸-1-甲氧基-2-丙酯等。
就液晶化合物的溶解性的觀點而言,較佳為使用醯胺系溶劑、芳香族烴系溶劑、酮系溶劑,若考慮到溶劑的沸點,則也較佳為並用酯系溶劑、醇系溶劑、醚系溶劑、二醇單烷基醚系溶劑。關於溶劑的選擇並無特別限制,在使用塑料基板作為支持基材的情況下,為了防止基板的變形,必須使乾燥溫度低、以及使溶劑不會侵蝕基板。此種情況下較佳使用的溶劑為:芳香族烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醚系溶劑、醇系溶劑、乙酸酯系溶劑、二醇單烷基醚系溶劑。
液晶組合物的溶液中的固體成分的比例以該溶液的總重量為基準,為5重量%~70重量%。該比例的較佳範圍為10重量%~50重量%,更較佳的範圍為10重量%~40重量%。這些溶劑可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。這些溶劑也可為市售品。
以下的說明中,有時將使液晶組合物聚合而獲得的聚合體(光學各向異性膜)稱為液晶膜。液晶膜可以如下方式而獲得。首先,將液晶組合物以具有流動性的狀態塗佈於支持基板上,形成塗膜。在製備有液晶組合物的溶液的情況下,塗佈於支持基板上,使其乾燥而形成塗膜。對該塗膜進行光照射而使液晶組合物聚合,將塗膜中的組合物以液晶狀態形成的向列配向進行固定化。可使用的支持基板的材質可列舉玻璃及塑料等。塑料可列舉:聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫醚、聚醚碸、聚碸、聚苯硫醚、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚縮醛、聚碳酸酯、聚芳酯、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚丙烯、纖維素、三乙醯基纖維素及其部分皂化物、環氧樹脂、酚樹脂、以及環烯烴系樹脂等。支持基板通常為片狀或者膜狀。
環烯烴系樹脂可列舉降冰片烯系樹脂、二環戊二烯系樹脂等,但並不限定於這些樹脂。這些樹脂中,適合使用不具有不飽和鍵、或者不飽和鍵被氫化者。例如可列舉:一種或者兩種以上的降冰片烯系單體的開環(共)聚合體的氫化物、一種或者兩種以上的降冰片烯系單體的加成(共)聚合體、降冰片烯系單體與烯烴系單體(乙烯等α-烯烴)的加成共聚物、降冰片烯系單體與環烯烴系單體(環戊烯、環辛烯、5,6-二氫二環戊二烯等)的加成共聚物、以及這些的改性物等,具體而言可列舉:澤歐那克斯(ZEONEX)、澤歐那(ZEONOR)(均為商品名,日本瑞翁(ZEON)(股)製造),阿頓(ARTON)(商品名,JSR(股)製造),托帕斯(TOPAS)(商品名,泰科納(TICONA)公司製造),阿佩爾(APEL)(商品名,三井化學(股)製造),埃斯西納(Escena)(商品名,積水化學工業(股)製造),歐普托雷茲(OPTOREZ)(商品名,日立化成(股)製造)。
可用作支持基板的包含這些塑料的膜(塑料膜)可為單軸延伸膜,也可為雙軸延伸膜。這些膜例如可為實施了電暈處理或電漿處理等親水化處理、或者疏水化處理等表面處理的膜。親水化處理的方法並無特別限制,較佳為電暈處理或者電漿處理,特佳的方法為電漿處理。電漿處理可使用日本專利特開2002-226616號公報、日本專利特開2002-121648號公報等中記載的方法。另外,為了改良液晶膜與塑料膜的密著性,也可形成黏底塗層。此種黏底塗層只要是提高液晶膜與塑料膜的密著性者,則即便為無機系材料、有機系材料的任一種,也無任何問題。另外,塑料膜也可為積層膜。也可代替塑料膜,而使用在表面帶有狹縫狀的溝槽的鋁、鐵、銅等的金屬基板,或將表面蝕刻加工為狹縫狀的堿玻璃、硼矽酸玻璃、燧石玻璃(flint glass)等的玻璃基板等。
在這些玻璃基板、塑料膜等支持基板上,在形成液晶組合物的塗膜之前形成平行配向及混合配向的液晶膜的情況下,進行通過摩擦等來進行的物理性、機械性表面處理。在形成垂直配向的液晶膜的情況下,不進行摩擦等表面處理的情況多,但就防止配向缺陷等的方面而言也可進行摩擦處理。摩擦處理時可採用任意的方法,通常採用以下方法:將包含人造絲、棉、聚醯胺等原材料的摩擦布捲繞於金屬輥等上,以與支持基板或者聚合體被膜接觸的狀態使輥一邊旋轉一邊移動的方法;在將輥固定的狀態下使支持基板側移動的方法等。摩擦處理可對支持基板直接實施,或者也可在支持基板上預先設置一般稱為配向膜的聚醯亞胺等聚合體被膜,對所述聚合體被膜實施摩擦處理。摩擦處理的方法如上所述。根據支持基板的種類,也可在其表面上傾斜蒸鍍氧化矽來賦予配向能力。
另外,在形成平行配向以及混合配向的液晶膜的情況下,除了進行通過摩擦等的物理性、機械性表面處理以外,還可在支持基板上預先設置一般稱為光配向膜的聚醯亞胺或聚丙烯酸酯等聚合體被膜,對所述聚合體被膜實施偏振UV處理。
塗佈液晶組合物或其溶液時,用以獲得均勻膜厚的塗佈方法的例子為:旋塗法、微型凹版塗佈法、凹版塗佈法、線棒塗佈法、浸漬塗佈法、噴霧塗佈法、彎月面塗佈(meniscus coat)法以及模塗佈法。特別是可將塗佈時對液晶組合物施加剪切應力的線棒塗佈法等用於在不進行通過摩擦等的基板的表面處理的條件下控制液晶組合物的配向的情況。
當塗佈本發明的液晶組合物的溶液時,為了在塗佈後於支持基板上形成膜厚均勻的聚合性液晶層、即液晶組合物的層,也可進行熱處理。熱處理可利用加熱板或乾燥爐、溫風或熱風的吹附等。
對塗膜進行熱處理時的溫度及時間、光照射中使用的光的波長、由光源照射的光的量等根據液晶組合物中使用的化合物的種類及組成比、光聚合引發劑的添加的有無或其添加量等,較佳範圍不同。因此,以下所說明的關於塗膜的熱處理的溫度及時間、光照射中使用的光的波長、以及由光源照射的光的量的條件僅顯示出大致的範圍。
塗膜的熱處理較佳為在獲得聚合性液晶的均勻配向性的條件下進行。也可在液晶組合物的液晶相轉變點以上進行。熱處理方法的一例為將塗膜加溫至所述液晶組合物顯示出向列液晶相的溫度為止,使塗膜中的液晶組合物形成向列配向的方法。也可在液晶組合物顯示出向列液晶相的溫度範圍內,通過使塗膜的溫度變化而形成向列配向。該方法是通過將塗膜加溫至所述溫度範圍的高溫域為止而使塗膜中大致完成向列配向,繼而通過降低溫度而進一步成為有秩序的配向的方法。在採用所述的任一種熱處理方法的情況下,熱處理溫度均為室溫~120℃。該溫度的較佳範圍為室溫~80℃,更較佳的範圍為室溫~60℃。熱處理時間為5秒~2小時。該時間的較佳範圍為10秒~40分鐘,更較佳的範圍為20秒~20分鐘。為了使包含液晶組合物的層的溫度上升至既定的溫度,較佳為將熱處理時間設為5秒以上。為了不使生產性下降,較佳為將熱處理時間設為2小時以內。以所述方式獲得本發明的聚合性液晶層。
聚合性液晶層中形成的液晶化合物的向列配向狀態是通過利用光照射使該液晶化合物聚合而固定化。光照射中使用的光的波長並無特別限定。可利用電子束、紫外線、可見光線、紅外線(熱射線)等。通常只要使用紫外線或者可見光線即可。波長的範圍為150 nm~500 nm。較佳的範圍為250 nm~450 nm,更較佳的範圍為300 nm~400 nm。光源的例子為:低壓水銀燈(殺菌燈、螢光化學燈、黑光燈)、高壓放電燈(高壓水銀燈、金屬鹵化物燈)、短弧放電燈(超高壓水銀燈、氙燈、水銀氙燈)。光源的較佳例為金屬鹵化物燈或氙燈、超高壓水銀燈以及高壓水銀燈。也可在光源與聚合性液晶層之間設置濾光片等而僅通過特定的波長區域,由此來選擇照射光源的波長區域。由光源照射的光量在到達塗膜面時為2 mJ/cm2 ~5000 mJ/cm2 。光量的較佳範圍為10 mJ/cm2 ~3000 mJ/cm2 ,更較佳的範圍為100 mJ/cm2 ~2000 mJ/cm2 。光照射時的溫度條件較佳為以與所述熱處理溫度相同的方式設定。另外,聚合環境的氣體環境可為氮氣環境、惰性氣體環境、空氣環境的任一者,就提高硬化性的觀點而言,較佳為氮氣環境或者惰性氣體環境。
在將本發明的聚合性液晶層、以及利用光或熱等使所述聚合性液晶層進行聚合而成的液晶膜用於多種光學元件的情況,或者作為液晶顯示裝置中使用的光學補償元件來應用的情況下,厚度方向上的傾角的分佈的控制變得極其重要。
控制傾角的方法之一為調整液晶組合物中使用的液晶化合物的種類或組成比等的方法。也可通過在該液晶組合物中添加其他成分來控制傾角。液晶膜的傾角也可根據液晶組合物中的溶劑的種類或溶質濃度、作為其他成分之一而添加的表面活性劑的種類或添加量等來控制。也可根據支持基板或者聚合體被膜的種類或摩擦條件、液晶組合物的塗膜的乾燥條件或熱處理條件等來控制液晶膜的傾角。進而,配向後的光聚合步驟中的照射環境或照射時的溫度等也對液晶膜的傾角帶來影響。即認為,液晶膜的製造工藝中的幾乎所有條件都多少會對傾角帶來影響。因此,通過在液晶組合物的最優化的同時,適當選擇液晶膜的製造工藝的諸條件,能夠設為任意的傾角。
平行配向分佈為傾角自基板表面至自由表面同樣地接近於0度,特別是0度~5度。該配向狀態是通過將本發明的液晶組合物塗佈於進行了摩擦等表面處理的支持基板表面,形成塗膜而獲得。
本發明的液晶組合物中也可添加手性的化合物,即具有光學活性的化合物。光學活性化合物的較佳例為式(Op-1)~式(Op-25)所表示的化合物。這些式中,Ak表示碳數1~15的烷基或者碳數1~15的烷氧基,Me、Et及Ph分別表示甲基、乙基及苯基。P2 為聚合性的基團,較佳為包含(甲基)丙烯醯基氧基、乙烯基氧基、氧雜環丙基、或者氧雜環丁基的基團。本發明的液晶組合物除了用作以下所說明的聚合體的原料以外,也可用作作為液晶顯示元件的構成要素的液晶。
[化36]
[化37]具體例有日本專利特開2011-148762號公報的第70頁的段落0159~第81頁的段落0170中記載者。
通過將含有適量的具有光學活性的化合物的液晶組合物、或者含有適量的具有光學活性的聚合性化合物的液晶組合物塗佈於經配向處理的基板上來進行聚合,從而獲得顯示出螺旋結構(扭轉結構)的相位差膜。通過液晶組合物的聚合,該螺旋結構被固定。所得的液晶膜的特性依存於所得的螺旋結構的螺距。該螺距長可通過光學活性化合物的種類及添加量來調整。所添加的光學活性化合物可為一種,也可出於使螺距的溫度依存性抵消的目的而使用多種光學活性化合物。此外,液晶組合物中,除了光學活性化合物以外,也可包含其他的聚合性化合物。
如上所述的液晶膜的特性即可見光的選擇反射是螺旋結構作用於入射光,使圓偏振或橢圓偏振反射者。選擇反射特性是由λ=n·Pitch(λ為選擇反射的中心波長,n為平均折射率,Pitch為螺距)所表示,因此可通過改變n或Pitch來適當製備[調整]中心波長(λ)以及波長幅度(Δλ)。為了使色純度良好,只要減小波長幅度(Δλ)即可,使寬頻帶的反射成為所需時,只要增大波長幅度(Δλ)即可。進而,該選擇反射也受到聚合體的厚度的大幅影響。為了保持色純度,必須使厚度不會變得過小。為了保持均勻的配向性,必須使厚度不會變得過大。因此,需要調整適度的厚度,較佳為0.5 μm~25 μm,更較佳為1 μm~10 μm。
通過使螺距進而短於可見光,可製備W. H. de Jeu,《液晶材料的物理性質(Physical Properties of Liquid Crystalline Materials)》(戈登與布裡奇(Gordon and Breach),紐約(1980))中記載的負型C板(Negative C plate)。為了縮短螺距,可通過使用扭力(HTP:螺旋扭轉力(helical twisting power))大的光學活性化合物,進而增加其添加量來達成。具體而言,可通過將λ設為350 nm以下,較佳為200 nm以下,來製備負型C板。該負型C板成為適合於液晶顯示元件中的垂直配向向列(Vertical Alignment Nematic,VAN)型、垂直配向膽甾相(Vertical Aligned Cholesteric,VAC)型、光學補償彎曲(optically compensated birefringence,OCB)型等顯示元件的光學補償膜。
液晶膜可通過使螺距長於可見光,而用於如日本專利特開2004-333671號公報中所記載的將反射波長區域設定為近紅外(波長為800 nm~2500 nm)的反射膜。為了延長螺距,例如可通過使用扭力小的光學活性化合物、或者減少光學活性化合物的添加量來達成。
所述光學活性化合物只要可引起螺旋結構、與成為原料的液晶組合物適當混合,則可使用任一種光學活性化合物。另外,可為聚合性化合物,也可為非聚合性化合物的任一種,可根據目的來添加最佳的化合物。在考慮到耐熱性及耐溶劑性的情況下,較佳為聚合性化合物。
進而,所述光學活性化合物中,扭力(HTP:螺旋扭轉力(helical twisting power))大者在縮短螺距方面較佳。扭力大的化合物的代表例公開於GB2298202號公報、DE10221751號公報中。
液晶膜的厚度(膜厚)根據與作為目的的元件對應的延遲或液晶膜的雙折射率(光學各向異性的值)而具有不同的適當厚度。因此,厚度的範圍對於每個目的而不同,但標準為0.05 μm~100 μm。更較佳的範圍為0.1 μm~50 μm,尤其較佳的範圍為0.5 μm~20 μm。液晶膜的較佳霧值為1.5%以下,較佳透過率為80%以上。更較佳的霧值為1.0%以下,更較佳的透過率為95%以上。關於透過率,較佳為在可見光區域滿足這些條件。
液晶膜的雙折射率(光學各向異性的值)越高,可使厚度越薄。厚度越薄,霧值或透過率等光學特性存在變得良好的傾向。 液晶膜作為適用於液晶顯示元件(特別是有源矩陣型以及無源矩陣型的液晶顯示元件)的光學補償元件而有效。適合於將該液晶膜用作光學補償膜的液晶顯示元件的類型的例子為:IPS型(共面切換(In-Plane Switching))、OCB型(經光學補償的雙折射(Optical Compensated Birefringence))、TN型(扭轉向列(Twisted Nematic))、STN型(超扭轉向列(Super Twisted Nematic))、ECB型(經電性控制的雙折射(Electrically Controlled Birefringence))、DAP型(整列相的變形效果(Distortion Arrangement Perpendicular))、CSH型(顏色超級垂直(Color Super Homeotropic))、VAN/VAC型(經垂直配向的向列/膽甾相)、OMI型(光模干涉(Optical Mode Interference))、SBE型(超雙折射效應(Supertwisted Birefringence Effect))等。進而,也可使用該液晶膜,來作為賓主型、鐵電性型、反鐵電性型等顯示元件用的相位減速器(retarder)。此外,液晶膜所要求的傾角的厚度方向的分佈或厚度等參數的最優值強烈地依存於應補償的液晶顯示元件的種類及其光學參數,因此根據元件的種類而不同。
液晶膜也可為作為與偏振片等一體化的光學元件來使用,在該情況下配置於液晶單元的外側。另一方面,作為光學補償元件的液晶膜由於向填充於單元中的液晶中的雜質溶出不存在或者少,故而也可配置於液晶單元的內部。例如,若應用日本專利特開2008-01943號公報中公開的方法,則可通過在彩色濾光片上形成本發明的聚合性液晶層來進一步提高彩色濾光片的功能。另外,對於本液晶膜可應用的光學元件中使用的偏振片的種類並無特別限制,除了廣泛實用的摻雜有碘的吸收型偏振片以外,也適合用於線柵偏振片等反射型偏振片的光學補償。
液晶膜也可含有二色性色素等添加物。二色性色素較佳為包含蒽醌、萘醌或偶氮苯的色素。與二色性色素複合化的平行配向的液晶膜也可用作吸收型偏振片。另外,與螢光色素複合化的平行配向的液晶膜也可用作偏振發光型膜。 [實施例]
以下,通過實施例來對本發明進行更具體的說明,但本發明並不限定於這些實施例。 <化合物的結構確認> 通過500 MHz的質子NMR(布魯克(Bruker):DRX-500)的測定來確認所合成的化合物的結構。所記載的數值表示ppm,s表示單峰,d表示雙峰,t表示三峰,m表示多峰。
<相轉變溫度> 在具備偏振顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣,以3℃/min的速度升溫。測定相轉變為另一相的溫度。C是指結晶,N是指向列相,S是指碟狀相,I是指各向同性液體。NI點是從向列相的上限溫度或者向列相轉變為各向同性液體的轉變溫度。“C 50 N 63 I”在50℃下從結晶轉變為向列相,在63℃下從向列相轉變為各向同性液體。括弧內表示單變的液晶相。
<聚合條件> 在氮氣環境下,在室溫下使用250 W的超高壓水銀燈(牛尾(Ushio)電機公司製造,多光源燈(Multi-Light)-250)來照射30 mW/cm2 (365 nm)的強度的光30秒。
<配向的評價> (1)帶有摩擦處理完畢的配向膜的玻璃基板的製作 在厚度為1.1 mm的玻璃基板上,旋塗低預傾角(水平配向模式)用聚醯胺酸(立訊校準器(LIXON Aligner):PIA-5370,JNC(股)製造),在80℃的加熱板上自旋塗的塗膜上去除溶劑後,將該塗膜在烘箱中在230℃下煆燒30分鐘,利用人造絲布對煆燒所得者進行摩擦處理。
(2)通過目視的觀察方法 在配置為正交尼科耳的兩片偏振片之間夾持形成有相位差膜的基板來觀察,使基板在水平面內旋轉,確認明暗的狀態。對形成有相位差膜的基板進行偏振顯微鏡觀察,確認配向缺陷的有無。
(3)利用偏振分析裝置的測定 使用神技(Shintec)(股)製造的OPTIPRO偏振分析裝置,對形成有相位差膜的基板照射波長為550 nm及450 nm的光。一邊使這些光的入射角度相對於膜面而自90°起減少一邊測定延遲。延遲(retardation;也稱為相位遲緩、延緩)是由Δn×d所表示。記號Δn為光學各向異性值,記號d為聚合體膜的厚度。
<膜厚測定> 將帶有液晶膜的玻璃基板的液晶膜的層削出,使用微細形狀測定裝置(科磊(KLA TENCOR)(股)製造,阿爾法臺階儀(Alpha Step)IQ)來測定其階差。
<光學各向異性(Δn)的評價> 根據對具有平行配向的液晶膜求出的光的入射角度相對於膜面而為90°時的延遲及膜厚值,作為光學各向異性(Δn)=延遲(Re)/膜厚(d)而算出。
<波長分散特性的評價> 作為波長分散的特性,將根據以下的式子求出的值作為指標。   波長分散的特性=以450 nm的光測定的延緩(Re450 nm )/以550 nm的光測定的延緩(Re550 nm )。   即,所述波長分散的特性值小者的低波長分散性高,在1以下的值的情況下表示具有逆波長分散特性。
<鉛筆硬度> 依據JIS標準“JIS-K-5400 8.4鉛筆劃痕試驗”的方法來測定。即,使用鉛筆硬度計(吉光精機製造的C-221),在利用以45°的角度固定的鉛筆(三菱鉛筆(股)Uni)的芯而得的劃痕上,測定產生傷痕時的鉛筆的芯的硬度。
[實施例1]以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-2-1)。
[化38]化合物(ex-1)是依據《雜環通訊(Heterocyclic communications)》8, 2, 135(2002)來合成。
將16.0 g的化合物(ex-1)添加於160 mL的乙醇中,在氮氣環境下、10℃以下進行攪拌。向其中添加5.3 g的硼氫化鈉。然後,在10℃以下攪拌3小時。在反應液中添加160 mL的1N鹽酸水,繼而添加160 mL的水。將析出物過濾分離,利用大量的水進行清洗,藉此獲得15.5 g的化合物(ex-2)。
將5.0 g的化合物(ex-2)、9.3 g的4-戊基環己烷羧酸、以及1.1 g的4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylaminopyridine,DMAP)添加於90 ml的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加9.7 g的1,3-二環己基碳二醯亞胺(1,3-dicyclohexylcarbodiimide,DCC)的二氯甲烷溶液20 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯)進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得8.2 g的化合物(1-1-2-1)。
所獲得的化合物(1-1-2-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 95 I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.96 (s, 1H), 7.28 (d, 1H), 7.17 (d, 1H), 3.92 (s, 3H), 2.65-2.55 (m, 2H), 2.22 (d, 4H), 1.92 (d, 4H), 1.68-1.57 (m, 4H), 1.38-1.19 (m, 18H), 1.07-0.97 (m, 4H), 0.90 (t, 6H).
[實施例2] 以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-19-1)。
[化39]化合物(ex-3)是依據《雜環通訊(Heterocyclic communications.)》8, 2, 135(2002)來合成。 將5.0 g的化合物(ex-3)、2.0 g的苯酚、以及0.5 g的DMAP添加於50 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加4.5 g的DCC的二氯甲烷溶液10 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯)進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得4.8 g的化合物(ex-4)。
將4.8 g的化合物(ex-4)添加於150 mL的乙腈(MeCN)中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中滴加17.6 g的硝酸鈰(IV)銨(CAN)的水溶液45 mL。滴加後,在室溫下攪拌2小時。添加甲苯及水,對有機層進行萃取,進而,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除甲苯,將殘渣在甲苯及甲醇的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得4.2 g的化合物(ex-5)。
將4.2 g的化合物(ex-5)添加於42 mL的乙醇中,在氮氣環境下、10℃以下進行攪拌。向其中添加1.3 g的硼氫化鈉。然後,在10℃以下攪拌3小時。在反應液中添加40 mL的1N鹽酸水,繼而添加40 mL的水。將析出物過濾分離,利用大量的水進行清洗,藉此獲得4.0 g的化合物(ex-6)。
將4.0 g的化合物(ex-6)、5.8 g的4-戊基環己烷羧酸、以及0.3 g的DMAP添加於60 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加3.0 g的DCC的二氯甲烷溶液10 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯)進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得4.9 g的化合物(1-1-19-1)。
所獲得的化合物(1-1-19-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 110 I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 8.08 (s, 1H), 7.45 (t, 2H), 7.31 (d, 2H), 7.27-7.22 (m, 2H), 7.19 (d, 1H), 2.65-2.56 (m, 2H), 2.22 (d, 4H), 1.92 (d, 4H), 1.69-1.58 (m, 4H), 1.36-1.19 (m, 18H), 1.07-0.97 (m, 4H), 0.89 (t, 6H).
[實施例3] 以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-7-1)。
[化40]化合物(ex-7)是依據《雜環通訊(Heterocyclic communications.)》8, 2, 135(2002)來合成。 將5.0 g的化合物(ex-7)、3.2 g的苄基硫醇、以及2.9 g的氫氧化鉀添加於50 ml的N,N-二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)中,在氮氣環境下、100℃下一邊加熱一邊攪拌4小時。在反應液中注入水,將析出物過濾分離,利用水及甲醇進行洗滌。將所得的結晶在甲苯及甲醇的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得3.5 g的化合物(ex-8)。
將3.0 g的化合物(ex-8)添加於90 mL的乙腈(MeCN)中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中滴加12.8 g的CAN的水溶液18 mL。滴加後,在室溫下攪拌2小時。添加甲苯及水,對有機層進行萃取,進而,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除甲苯,將殘渣在甲苯及甲醇的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得1.4 g的化合物(ex-9)。
將1.4 g的化合物(ex-9)添加於14 mL的乙醇中,在氮氣環境下、10℃以下進行攪拌。向其中添加0.5 g的硼氫化鈉。然後,在10℃以下攪拌3小時。在反應液中添加14 mL的1N鹽酸水,繼而添加14 mL的水。將析出物過濾分離,利用大量的水進行清洗,藉此獲得1.0 g的化合物(ex-10)。
將20 g的ε-己內醯胺、60 mL的苄基氯、及34 g的氫氧化鉀添加於300 mL的甲苯中,在氮氣環境下回流攪拌6小時。添加水,對水層進行萃取,將水層以庚烷進行洗滌。添加濃鹽酸而成為酸性,添加甲苯,對有機層進行萃取。將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除甲苯,藉此獲得24.4 g的化合物(ex-11)。
將25.0 g的反式-4-羥基環己烷羧酸、及26.3 g的三乙胺添加於125 mL的DMF中,在氮氣環境下、10℃以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中,緩慢滴加14.7 g的氯甲基甲醚。滴加後,在室溫下攪拌8小時。添加乙酸乙酯及水來對有機層進行萃取,將有機層以飽和碳酸氫鈉水及水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除乙酸乙酯,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=2/1))進行純化,進行減壓乾燥,藉此獲得25.2 g的化合物(ex-12)。
將24 g的化合物(ex-11)、20.3 g的化合物(ex-12)、及2.6 g的DMAP添加於240 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加22.9 g的DCC的二氯甲烷溶液50 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=10/1))進行純化,藉此獲得34.3 g的化合物(ex-13)。
將34.3 g的化合物(ex-13)、及2.5 g的Pd/C添加於400 mL的乙醇中,使用高壓釜在氫氣環境下、室溫下攪拌24小時。將不溶物過濾分離,在減壓下蒸餾去除乙醇,藉此獲得25.2 g的化合物(ex-14)。
將25.2 g的化合物(ex-14)、及11.0 g的三乙胺添加於252 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、10℃以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中緩慢滴加8.3 g的丙烯醯氯。滴加後,在室溫下攪拌8小時。添加水,對有機層進行萃取,將有機層以飽和碳酸氫鈉水及水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=14/1))進行純化,減壓乾燥。將所獲得的殘渣、及0.9 g的對甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,pTSA)添加於35 mL的THF及17.5 mL的2-丙醇(IPA)的混合溶液中,在40℃下加熱攪拌8小時。添加乙酸乙酯及水,對有機層進行萃取,將有機層以飽和食鹽水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除溶劑,將殘渣在乙酸乙酯及庚烷的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得7.4 g的化合物(ex-15)。
將2.8 g的化合物(ex-10)、7.4 g的化合物(ex-15)、及0.6 g的DMAP添加於75 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加5.1 g的DCC的二氯甲烷溶液11 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=10/1))進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得3.6 g的化合物(1-1-7-1)。
所獲得的化合物(1-1-7-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 62 I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.69 (s, 2H), 7.46 (t, 2H), 7.41 (t, 1H), 7.36 (s, 1H), 7.26-7.20 (m, 2H), 6.44 (d, 2H), 6.19-6.12 (m, 2H), 5.86 (d, 2H), 4.88-4.80 (m, 2H), 4.20 (t, 4H), 2.76-2.67 (m, 2H), 2.38-2.28 (m, 8H), 2.21-2.13 (m, 4H), 1.90-1.79 (m, 4H), 1.77-1.68 (m, 8H), 1.59-1.42 (m, 8H).
[實施例4] 以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-5-1)。
[化41]將50.0 g的丙烯酸-4-羥基丁酯、及50 mL的吡啶添加於150 mL的甲苯中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中緩慢添加72.8 g的甲苯磺醯氯。然後,在室溫下攪拌16小時。進而,添加水,在40℃下加熱攪拌3小時。對有機層進行萃取,以5%鹽酸水及飽和碳酸氫鈉水進行洗滌,繼而以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥,在減壓下蒸餾去除甲苯。將所獲得的殘渣、59.1 g的對苯二酚、及148.0 g的碳酸鉀添加於400 mL的DMF中,在氮氣環境下、80℃下加熱攪拌8小時。添加乙酸乙酯及水,對有機層進行萃取。將有機層以飽和碳酸氫鈉水及水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥,在減壓下蒸餾去除乙酸乙酯,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=4/1))進行純化,藉此獲得22.9 g的化合物(ex-16)。
將50.0 g的反式-環己烷二羧酸、及38.1 g的碳酸鉀添加於250 mL的DMF中,在氮氣環境下、60℃下加熱攪拌。向其中緩慢滴加47.1 g的苄基溴。滴加後,在80℃下攪拌6小時。添加甲苯及3N鹽酸水,對有機層進行萃取,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除甲苯,藉此獲得43.7 g的化合物(ex-17)。
將43.7 g的化合物(ex-17)、33.7 g的三乙胺添加於400 mL的甲苯中,在氮氣環境下、10℃以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中緩慢滴加16.1 g的氯甲基甲醚。滴加後,在室溫下攪拌5小時。添加水,對有機層進行萃取,將有機層以飽和碳酸氫鈉水及水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除甲苯,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=10/1))進行純化,進行減壓乾燥,藉此獲得32.4 g的化合物(ex-18)。
將32.4 g的化合物(ex-18)、及1.5 g的Pd/C添加於330 mL的THF中,使用高壓釜,在氫氣環境下、室溫下攪拌24小時。將不溶物過濾分離,在減壓下蒸餾去除THF,添加氯仿,將結晶過濾分離,獲得7.1 g的化合物(ex-19)。
將7.7 g的化合物(ex-16)、7.1 g的化合物(ex-19)、及0.8 g的DMAP添加於80 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加7.0 g的DCC的二氯甲烷溶液15 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=8/1))進行純化,減壓乾燥。將所獲得的殘渣、及0.3 g的對甲苯磺酸(pTSA)添加於15 mL的THF及7.5 mL的2-丙醇(IPA)的混合溶液中,在40℃下加熱攪拌8小時。添加乙酸乙酯及水,對有機層進行萃取,將有機層以飽和食鹽水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除溶劑,將殘渣在乙酸乙酯及庚烷的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得3.3 g的化合物(ex-20)。
將1.0 g的實施例3中記載的化合物(ex-10)、3.3 g的化合物(ex-20)、及0.2 g的DMAP添加於40 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加1.8 g的DCC的二氯甲烷溶液5 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=4/1))進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得1.8 g的化合物(1-1-5-1)。
所獲得的化合物(1-1-5-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 129 N 180<I (“180<I”為如下含意:雖在180℃附近進行聚合而無法測定透明點,但若假設未進行聚合,則預計在180℃以上存在從向列相向各向同性液體轉變的轉變溫度)1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.70 (d, 2H), 7.44 (t, 2H), 7.41-7.36 (m, 2H), 7.16-7.11 (m, 2H), 7.00 (d, 4H), 6.90 (d, 4H), 6.41 (d, 2H), 6.17-6.09 (m, 2H), 5.83 (d, 2H), 4.24 (t, 4H), 3.99 (t, 4H), 2.78-2.69 (m, 2H), 2.67-2.59 (m, 2H), 2.43-2.30 (m, 8H), 1.93-1.67 (m, 16H).
[實施例5] 以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-6-1)。
[化42]將50.0 g的6-氯己醇、66.0 g的3-(4-羥基苯基丙酸甲酯)、49.2 g的碳酸鉀、及6.1 g的碘化鉀添加於330 mL的DMF中,在氮氣環境下、80℃下加熱攪拌10小時。添加甲苯及水,對有機層進行萃取,將有機層以飽和碳酸氫鈉水及水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥,在減壓下蒸餾去除甲苯。將所獲得的殘渣、及22.6 g的氫氧化鉀添加於260 mL的甲醇及260 mL的水中,在氮氣環境下回流攪拌3小時。在減壓下蒸餾去除甲醇,添加乙酸乙酯及3N鹽酸水,對有機層進行萃取。將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥,在減壓下蒸餾去除乙酸乙酯,將殘渣在甲苯及乙醇的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得69.2 g的化合物(ex-21)。
將69.2 g的化合物(ex-21)、及44.1 g的二甲基苯胺添加於700 mL的甲苯中,在氮氣環境下、10℃以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中緩慢滴加28.2 g的丙烯醯氯。滴加後,在40℃下加熱攪拌4小時。添加水,對有機層進行萃取,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除甲苯,將殘渣在甲苯中進行再結晶,藉此獲得50.0 g的化合物(ex-22)。
將42.9 g的化合物(ex-22)、25.2 g的實施例3中記載的化合物(ex-12)、及3.3 g的DMAP添加於430 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加29.0 g的DCC的二氯甲烷溶液60 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以飽和碳酸氫鈉水及水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=12/1))進行純化,減壓乾燥。將所獲得的殘渣、及2.1 g的對甲苯磺酸(pTSA)添加於110 mL的THF及55 mL的IPA的混合溶液中,在40℃下加熱攪拌8小時。添加乙酸乙酯及水,對有機層進行萃取,將有機層以飽和食鹽水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除溶劑,將殘渣在乙酸乙酯及庚烷的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得31.8 g的化合物(ex-23)。
將3.2 g的實施例3中記載的化合物(ex-10)、12.1 g的化合物(ex-23)、及0.7 g的DMAP添加於40 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加5.9 g的DCC的二氯甲烷溶液12 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=4/1))進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得10.7 g的化合物(1-1-6-1)。
所獲得的化合物(1-1-6-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 90(N 70)I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.67 (d, 2H), 7.44 (t, 2H), 7.38 (t, 1H), 7.33 (s, 1H), 7.15-7.08 (m, 6H), 6.83 (d, 4H), 6.40 (d, 2H), 6.17-6.08 (m, 2H), 5.81 (d, 2H), 4.85-4.76 (m, 2H), 4.17 (t, 4H), 3.94 (t, 4H), 2.90 (t, 4H), 2.73-2.65 (m, 2H), 2.62 (t, 4H), 2.31-2.24 (m, 4H), 2.15-2.07 (m, 4H), 1.86-1.67 (m, 12H), 1.56-1.41 (m, 12H).
[實施例6] 除了在實施例3中記載的合成法中將苄基硫醇變更為4-氯苄基硫醇以外,利用相同的方法合成下述所示的化合物(1-1-6-2)。
[化43]
所獲得的化合物(1-1-6-2)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 90(N 39)I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.60 (d, 2H), 7.41 (d, 2H), 7.30 (s, 1H), 7.15-7.08 (m, 6H), 6.82 (d, 4H), 6.40 (d, 2H), 6.16-6.09 (m, 2H), 5.81 (d, 2H), 4.84-4.76 (m, 2H), 4.17 (t, 4H), 3.94 (t, 4H), 2.90 (t, 4H), 2.72-2.58 (m, 6H), 2.31-2.23 (m, 4H), 2.15-2.07 (m, 4H), 1.86-1.67 (m, 12H), 1.56-1.42 (m, 12H).
[實施例7] 以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-15-1)。
[化44]將5.0 g的實施例2中記載的化合物(ex-3)、及0.02 mL的DMF添加於30 mL的亞硫醯氯中,在氮氣環境下回流攪拌1小時。在減壓下蒸餾去除亞硫醯氯,進而添加甲苯,在減壓下蒸餾去除甲苯。將所獲得的殘渣添加於100 mL的THF中,在氮氣環境下、10℃以下進行攪拌。向其中滴加2.6 g的2-胺基苯硫醇。滴加後在10℃以下攪拌1小時,進而添加2.3 g的三乙胺。添加後,在室溫下攪拌8小時。添加乙酸乙酯及水,對有機層進行萃取。將有機層以飽和碳酸氫鈉水及水進行洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除THF及乙酸乙酯,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-二氯甲烷混合物(體積比:甲苯/二氯甲烷=2/1))進行純化,進行減壓乾燥,藉此獲得1.2 g的化合物(ex-24)。
將1.2 g的化合物(ex-24)添加於24 mL的乙腈(MeCN)中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中滴加4.2 g的CAN的水溶液10 mL。滴加後,在室溫下攪拌4小時。添加二氯甲烷及水,對有機層進行萃取,進而,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,藉此獲得1.0 g的化合物(ex-25)。
將1.0 g的化合物(ex-25)添加於10 mL的乙醇中,在氮氣環境下、10℃以下進行攪拌。向其中添加0.3 g的硼氫化鈉。然後,在10℃以下攪拌3小時。在反應液中添加10 mL的1N鹽酸水,繼而添加10 mL的水。將析出物過濾分離,利用大量的水進行清洗,藉此獲得0.9 g的化合物(ex-26)。
將0.9 g的化合物(ex-26)、2.8 g的實施例5中記載的化合物(ex-23)、及0.2 g的DMAP添加於30 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加1.3 g的DCC的二氯甲烷溶液5 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=4/1))進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得1.0 g的化合物(1-1-15-1)。
所獲得的化合物(1-1-15-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 104(N 79)I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 8.10 (d, 1H), 7.91 (d, 1H), 7.71 (s, 1H), 7.53 (t, 1H), 7.44 (t, 1H), 7.24 (d, 1H), 7.18-7.11 (m, 5H), 6.83 (d, 4H), 6.40 (d, 2H), 6.16-6.09 (m, 2H), 5.81 (d, 2H), 4.87-4.77 (m, 2H), 4.17 (t, 4H), 3.94 (t, 4H), 2.92 (t, 4H), 2.77-2.58 (m, 6H), 2.34-2.24 (m, 4H), 2.18-2.09 (m, 4H), 1.87-1.67 (m, 12H), 1.57-1.42 (m, 12H).
[實施例8] 以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-20-1)。
[化45]將8.0 g的4-溴甲基聯苯、9.8 g的碳酸鉀添加於40 ml的THF中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中滴加3.0 g的硫代乙酸。滴加後,在室溫下攪拌1小時。然後,在反應液中添加40 ml的MeOH,進而攪拌1小時。通過滴加3N鹽酸水溶液來中和,添加乙酸乙酯進行萃取。進而,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除溶劑,獲得6.4 g的化合物(ex-27)。
將5.5 g的化合物(ex-7)、5.8 g的化合物(ex-27)、及4.0 g的碳酸鉀添加於55 ml的N,N-二甲基甲醯胺(DMF)中,在氮氣環境下、60℃下一邊加熱一邊攪拌4小時。向其中添加1.6 g的氫氧化鉀,在100℃下攪拌1小時。在反應液中注入水,將析出物過濾分離,利用水及甲醇進行洗滌。將所得的結晶在甲苯及甲醇的混合溶液中進行再結晶,藉此獲得2.4 g的化合物(ex-28)。
將2.0 g的化合物(ex-28)添加於60 mL的乙腈(MeCN)中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中滴加6.2 g的硝酸鈰(IV)銨(CAN)的水溶液35 mL。滴加後,在室溫下攪拌2小時。添加二氯甲烷及水進行萃取,進而,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除溶劑,藉此獲得1.3 g的化合物(ex-29)。
將1.3 g的化合物(ex-29)添加於13 mL的乙醇中,在氮氣環境下、10℃以下進行攪拌。向其中添加0.3 g的硼氫化鈉。然後,在10℃以下攪拌3小時。在反應液中添加13 mL的1N鹽酸水,繼而添加13 mL的水。將析出物過濾分離,利用大量的水進行清洗,藉此獲得1.3 g的化合物(ex-30)。
將3.7 g的化合物(ex-23)、1.3 g的化合物(ex-30)、及0.2 g的N,N-二甲基-4-胺基吡啶(DMAP)添加於37 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加1.8 g的N,N'-二環己基碳二醯亞胺(DCC)的二氯甲烷溶液4 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=10/1))進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得1.6 g的化合物(1-1-20-1)。
所獲得的化合物(1-1-20-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 103 I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.75 (d, 2H), 7.69-7.62 (m, 4H), 7.48 (t, 2H), 7.41-7.36 (m, 2H), 7.15-7.09 (m, 6H), 6.83 (d, 4H), 6.40 (d, 2H), 6.16-6.08 (m, 2H), 5.82 (d, 2H), 4.85-4.77 (m, 2H), 4.17 (t, 4H), 3.94 (t, 4H), 2.91 (t, 4H), 2.74-2.57 (m, 6H), 2.33-2.25 (m, 4H), 2.16-2.08 (m, 4H), 1.87-1.66 (m, 12H), 1.55-1.41 (m, 12H).
[實施例9] 除了在實施例8中記載的合成法中將4-溴甲基聯苯變更為4-氰基苄基溴以外,利用相同的方法合成下述所示的化合物(1-1-6-3)。
[化46]
所獲得的化合物(1-1-6-3)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 109 I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.78 (d, 2H), 7.73 (m, 2H), 7.44 (s, 1H), 7.19-7.08 (m, 6H), 6.93 (d, 4H), 6.40 (d, 2H), 6.16-6.08 (m, 2H), 5.82 (d, 2H), 4.85-4.77 (m, 2H), 4.17 (t, 4H), 3.94 (t, 4H), 2.91 (t, 4H), 2.74-2.57 (m, 6H), 2.33-2.23 (m, 4H), 2.16-2.07 (m, 4H), 1.87-1.66 (m, 12H), 1.55-1.41 (m, 12H).
[實施例10] 除了在實施例8中記載的合成法中將4-溴甲基聯苯變更為4-三氟甲基苄基溴以外,利用相同的方法合成下述所示的化合物(1-1-6-4)。
[化47]
所獲得的化合物(1-1-6-4)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 119(N 35)I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 7.78 (d, 2H), 7.70 (m, 2H), 7.41 (s, 1H), 7.18-7.10 (m, 6H), 6.83 (d, 4H), 6.40 (d, 2H), 6.16-6.08 (m, 2H), 5.82 (d, 2H), 4.85-4.77 (m, 2H), 4.17 (t, 4H), 3.94 (t, 4H), 2.91 (t, 4H), 2.74-2.57 (m, 6H), 2.33-2.23 (m, 4H), 2.16-2.07 (m, 4H), 1.87-1.66 (m, 12H), 1.55-1.41 (m, 12H).
[實施例11] 以如下方式合成下述所示的化合物(1-1-21-1)。
[化48]將5.0 g的化合物(ex-3)、2.9 g的苯甲醯肼、及0.5 g的N,N-二甲基-4-胺基吡啶(DMAP)添加於100 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加4.4 g的鹽酸1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二醯亞胺(EDC·HCl)的二氯甲烷溶液8 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。在反應液中添加水,將結晶過濾分離,將所獲得的結晶以水、二氯甲烷進行洗滌,藉此獲得5.4 g的化合物(ex-31)。
將5.3 g的化合物(ex-31)、及5.8 g的二異丙基乙胺(diisopropyl ethylamine,DIPEA)添加於265 ml的乙腈中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中添加11.3 g的甲苯磺醯氯(TsCl)氫氧化鉀,進而在室溫下攪拌16小時。將結晶過濾分離,將所獲得的結晶以水、甲醇進行洗滌,藉此獲得4.8 g的化合物(ex-32)。
將3.8 g的化合物(ex-32)添加於76 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、-70℃以下進行攪拌。向其中滴加6.2 g的三溴化硼。滴加後,在-70℃以下攪拌2小時,繼而在室溫下攪拌8小時。將反應液添加於水中,將析出的結晶以水、甲醇進行洗滌,藉此獲得3.2 g的化合物(ex-33)。
將5.0 g的化合物(ex-23)、1.7 g的化合物(ex-33)、及0.3 g的N,N-二甲基-4-胺基吡啶(DMAP)添加於50 mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加2.4 g的N,N'-二環己基碳二醯亞胺(DCC)的二氯甲烷溶液5 mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,將有機層以水洗滌,以無水硫酸鎂加以乾燥。在減壓下蒸餾去除二氯甲烷,將殘渣以管柱層析法(二氧化矽凝膠、洗脫液:甲苯-乙酸乙酯混合物(體積比:甲苯/乙酸乙酯=10/1))進行純化,在甲醇中進行再結晶,藉此獲得3.2 g的化合物(1-1-21-1)。
所獲得的化合物(1-1-21-1)的相轉變溫度以及NMR分析值為如以下所述。 相轉變溫度(℃):C 122(N 99)I1 H-NMR (CDCl3 ; δppm): 8.17 (d, 2H), 7.90 (s, 1H), 7.63-7.55 (m, 3H), 7.30 (d, 1H), 7.21 (d, 1H), 7.13 (d, 4H), 6.84 (d, 4H), 6.40 (d, 2H), 6.16-6.08 (m, 2H), 5.82 (d, 2H), 4.85-4.77 (m, 2H), 4.17 (t, 4H), 3.94 (t, 4H), 2.91 (t, 4H), 2.74-2.57 (m, 6H), 2.33-2.25 (m, 4H), 2.16-2.08 (m, 4H), 1.87-1.66 (m, 12H), 1.55-1.41 (m, 12H).
<液晶組合物的製作> [實施例12] 使用所述合成的本發明化合物與以下所示的化合物(M2-7-1)、化合物(M1-15-1)、化合物(M1-16-1)及化合物(M1-17-1)來製作液晶組合物(S-1~S-12)。
[化48]將液晶組合物中的本發明化合物的種類及含量、其他的聚合性液晶化合物的種類及含量、聚合引發劑的含量、表面活性劑的含量、以及溶劑的含量示於表1中。此處,表1中,%表示將液晶組合物的總重量設為100重量%時的該各材料的含有重量%。聚合引發劑使用豔佳固(Irgacure)907(日本巴斯夫(BASF)(股)製造),表面活性劑使用福傑特(Ftergent)FTX-218(尼歐斯(Neos)(股)製造),溶劑使用環戊酮與甲苯的混合溶液(環戊酮-甲苯的混合比例以重量比計為1/1)。
[表1]
[實施例13] <液晶組合物的製成> 利用與實施例12相同的方法來製成液晶組合物。其中,聚合引發劑使用艾迪科阿克爾斯(ADEKA ARKLS)NCI-930(艾迪科(ADEKA)(股)製造),溶劑使用環己酮。 [表2]
[比較例1] 以與實施例12中記載的方法相同的方式,使用所述化合物(M2-7-1)、化合物(M1-15-1)及化合物(M1-16-1)與下述化合物(C-1)來製作液晶組合物(SC-1~SC-3)。
[化49]
[表3]
<光學各向異性膜的製作> [實施例14] 通過旋塗,將實施例12及實施例13中製作的液晶組合物(S-1)~液晶組合物(S-12)塗佈於帶有摩擦處理完畢的配向膜的玻璃基板上。將該基板在80℃下加熱2分鐘,在室溫下冷卻1分鐘,利用紫外線,使去除了溶劑的聚合性液晶層在空氣中進行聚合,獲得使液晶的配向狀態固定的光學各向異性膜。通過偏振顯微鏡觀察以及偏振分析裝置,對這些所獲得的光學各向異性膜進行確認,結果為:不存在配向缺陷,具有均勻的平行配向。
[比較例2] 以與實施例14中記載的方法相同的方式,由比較例1中製作的液晶組合物(SC-1)~液晶組合物(SC-3)來獲得光學各向異性膜。通過偏振顯微鏡觀察及偏振分析裝置,對這些所獲得的光學各向異性膜進行確認,結果為可確認:(SC-1)及(SC-2)不存在配向缺陷,具有均勻的平行配向;(SC-3)析出結晶,產生配向缺陷,未獲得具有均勻的平行配向的膜。
若將(SC-3)與(S-6)加以對比,則可知:若使用本發明的液晶化合物(1),則能夠形成在僅使用化合物(C-1)時難以形成的具有均勻的平行配向的膜。
<光學各向異性膜的光學特性> [實施例15~實施例26、比較例3~比較例4] 將相對於實施例14及比較例2中製作的光學各向異性膜的膜面而為90度的延遲的波長450 nm的測定值(Re450 )以及波長550 nm的測定值(Re550 )、膜厚、波長550 nm下的Δn、及波長分散特性示於表4及表5中。
[表4]
[表5]
實施例15~實施例26的光學各向異性膜與比較例3相比較,波長分散特性顯示出低的值。這支持如下情況:通過將本發明的化合物併入液晶組合物中,而存在使波長分散特性下降的效果,瞭解到能夠通過使用本發明化合物來控制所獲得的光學各向異性膜的波長分散特性。另外,實施例20的光學各向異性膜中,波長分散特性顯示出1以下的值,可確認具有逆波長分散特性。
<光學各向異性膜的光學特性的耐熱性> 將以下結果示於表6及表7中,所述結果是對相對於將實施例14及比較例2中製作的光學各向異性膜在200℃下煆燒30分鐘後的膜面而為90度的波長550 nm的延遲進行測定的結果。此處,表6及表7中,殘存Re表示將初始的Re值設為100時的在200℃下煆燒30分鐘後的Re的值。
[表6]
[表7]
實施例17~實施例26的光學各向異性膜與比較例3及比較例4相比較,在200℃下煆燒30分鐘後的延遲的殘存率大。即,可知因熱引起的光學特性的變化小。
<光學各向異性膜的機械特性> 將通過鉛筆硬度試驗對實施例14及比較例2中製作的光學各向異性膜的膜表面的機械強度進行測定的結果示於表8及表9中。此處,表8及表9中,硬度(平行)表示在與光學各向異性膜的配向方向平行的方向上劃出劃痕的情況下的產生傷痕時的鉛筆的芯的硬度,硬度(垂直)表示在與光學各向異性膜的配向方向垂直的方向上劃出劃痕的情況下的產生傷痕時的鉛筆的芯的硬度。
[表8]
[表9]
<液晶組合物的製作> [實施例27] 使用本發明化合物與以下所示的化合物(M2-1-1)及化合物(M1-12-1)來製作液晶組合物(S-13)。
[化50]以化合物(1-1-6-1):化合物(M2-1-1):化合物(M1-12-1)=33:33:34的重量比,將這些化合物混合。將該組合物作為MIX1。對於該MIX1,添加重量比為0.10的GA-1000(大阪氣體化學(股)製造)以及重量比為0.06的聚合引發劑豔佳固(Irgacure)907(日本巴斯夫(BASF)(股)製造),進而添加環己酮,製成溶劑的比例為75重量%的液晶組合物(S-13)。
<光學各向異性膜的製作> [實施例28] 通過旋塗,將實施例27中製作的液晶組合物(S-13)塗佈於玻璃基板(松浪載玻片(slide glass):S-1112)上。將該基板在80℃下加熱2分鐘,在室溫下冷卻1分鐘,利用紫外線,使去除了溶劑的塗膜在氮氣流下進行聚合,獲得具有均勻的垂直配向的液晶膜。
<光學各向異性膜的光學特性> [實施例29] 根據相對於實施例28中製成的光學各向異性膜的膜面而在慢軸方向上為45度的延遲的波長450 nm的測定值(Re450 )以及波長550 nm的測定值(Re550 )來算出的波長分散特性為1.0439。 [工業上的可利用性] 本發明的化合物具有低波長分散特性或者逆波長分散特性,且在比較低的溫度下顯示出液晶相,使用該化合物的液晶組合物由於容易控制波長分散特性,且相容性、溶解性優異,故而能夠容易獲得光學各向異性膜。另外,所獲得的光學各向異性膜具有高的機械強度或耐熱性。因此,包含該聚合體的膜例如適合於相位差膜、光學補償膜、反射膜、選擇反射膜、抗反射膜、視場角補償膜、液晶配向膜、偏振元件、圓偏振元件、以及橢圓偏振元件等,以及具有這些膜或者元件的顯示元件。

Claims (20)

  1. 一種液晶性化合物,其為式(1)所表示的化合物:式(1)中, A1 及A2 分別獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、吡啶-2,5-二基、或萘-2,6-二基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-OCH2 CH2 O-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-、-COOCH2 CH2 -、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-; m及n分別獨立地為0~3的整數,且為1≦m+n≦4的關係; X1 為-O-、-S-或-NR3 -,R3 為氫、碳數1~5的烷基、或者碳數1~5的烷醯基; Q1 為氫、鹵素或者一價有機基; R1 及R2 分別獨立地為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、碳數1~20的烷氧基、碳數1~20的烷基酯或者式(2)所表示的基團;式(2)中,Y1 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-;Y2 為單鍵或者為具有碳數1~20的伸烷基,所述伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-所取代;PG為式(PG-1)~式(PG-8)的任一者所表示的聚合性基團;式(PG-1)~式(PG-8)中,R4 分別獨立地為氫、鹵素、甲基、乙基或者三氟甲基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,Q1 為式(3)或式(4)所表示的基團,式(3)及式(4)中, Z3 分別獨立地為單鍵、-COO-或-COS-; Z4 分別獨立地為單鍵、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-; R5 為氫、氟、氯、氰基、碳數1~20的烷基,所述烷基中-CH2 -可經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-所取代,所述烷基中氫可經鹵素所取代; A3 分別獨立地為二價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A4 為一價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A3 及A4 中的芳香環或它們的稠環的至少一個氫可經氟、氯、氰基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯、碳數1~5的烷醯基或者碳數1~5的硫代烷基所取代; p為0~2的整數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,R1 及R2 中至少一個為式(2)所表示的基團。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,X1 為-S-。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,A1 及A2 分別獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,這些基團中,至少一個氫可經氟、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; Z1 及Z2 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-或-COOCH2 CH2 -。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,Q1 為式(4)所表示的基團,式(4)中,Z3 為單鍵、-COO-或-COS-;Z4 為單鍵,A3 分別獨立地為二價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A4 為一價的5員環或6員環的芳香環、或者它們的稠環,A3 及A4 中的芳香環或它們的稠環的至少一個氫可經氟、氯、氰基、硝基、三氟甲基、三氟甲氧基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯、碳數1~5的烷醯基或者碳數1~5的硫代烷基所取代,p為0或1的整數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,A1 及A2 中至少一個為1,4-伸環己基。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,Z1 及Z2 中至少一個為-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-或-COOCH2 CH2 -。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,R1 及R2 為式(2-1)所表示的基團,式(2-1)中,Y1 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-,Y2 為單鍵或者為具有碳數1~20的伸烷基,所述伸烷基中至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-所取代,R4 為氫或者甲基。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物,其中式(1)中,Q1 為式(4-1)~式(4-9)的任一者所表示的基團,式(4-1)~式(4-9)中,X2 為-O-或-S-,至少一個-CH=可經-N=所取代,至少一個氫可經氟、氯、氰基、三氟乙醯基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代;*表示鍵結部位。
  11. 一種液晶組合物,其含有如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物的至少一種。
  12. 一種液晶組合物,其含有如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物的至少一種、及選自式(M1)及式(M2)所表示的化合物組群中的至少一種,式(M1)及式(M2)中, AM 分別獨立地為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、吡啶-2,5-二基、茀酮-2,7-二基或萘-2,6-二基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; ZM 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=CCH3 -、-CCH3 =N-、-N=N-或-C≡C-; XM 為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、碳數1~20的烷氧基或者碳數1~20的烷基酯; q為1~4的整數; a為0~20的整數; RM 為氫或者甲基; YM 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-。
  13. 一種液晶組合物,其含有如申請專利範圍第1項所述的液晶性化合物的至少一種以及式(M1)所表示的化合物的至少一種,式(M1)中, AM 獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,AM 中至少一個為1,4-伸環己基,這些基團中,至少一個氫可經氟、氯、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷基酯或者碳數1~5的烷醯基所取代; ZM 分別獨立地為單鍵、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 COO-或-OCOCH2 CH2 -; q為1或2的整數; XM 為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烯基、碳數1~20的烷氧基或者碳數1~20的烷基酯; a為0~20的整數; RM 為氫或者甲基, YM 為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組合物,其中更含有至少一種手性的化合物。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組合物,其中更含有至少一種二色性色素化合物。
  16. 一種聚合體,其為對如申請專利範圍第11項所述的液晶組合物照射紫外光而獲得的聚合體。
  17. 一種光學各向異性膜,其為如申請專利範圍第16項所述的聚合體具有光學的各向異性。
  18. 一種偏振片,其包括如申請專利範圍第17項所述的光學各向異性膜。
  19. 一種顯示元件,其包括如申請專利範圍第17項所述的光學各向異性膜。
  20. 一種顯示元件,其包括如申請專利範圍第18項所述的偏振片。
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