光學各向同性的液晶媒體及光組件的製作方法

2023-06-04 10:41:51 4

光學各向同性的液晶媒體及光組件的製作方法【專利摘要】本發明提供一種光學各向同性的液晶組成物，其顯示對於熱、光等的穩定性，光學各向同性的液晶相的高的上限溫度、低的下限溫度，且於藉由光學各向同性的液晶相來驅動的元件中具有低驅動電壓、大的對比度比。本發明提供一種高分子/液晶複合材料，其顯示光學各向同性的液晶相的高的上限溫度、低的下限溫度，且具有低驅動電壓、高對比度比。本發明提供一種使用上述高分子/液晶複合材料的光組件。一種液晶組成物，其包括非手性成分T及手性劑、且顯現光學各向同性的液晶相，所述非手性成分T含有30wt％～85wt％的選自由式(1)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為非手性成分T的第一成分。此處，R1例如為烷基；L1、L2、L3、L4、L5及L6獨立為氫或氟；Z1及Z2分別獨立為單鍵或-CF2O-，且至少一個為-CF2O-；X1例如為滷素。【專利說明】光學各向同性的液晶媒體及光組件【
技術領域：
】[0001]本發明涉及一種作為光組件用的材料而有用的液晶媒體。詳細而言，本發明涉及一種具有寬廣的液晶相溫度範圍，大的介電常數異向性、折射率異向性的液晶媒體。此外，本發明涉及一種使用該液晶媒體的光組件。更詳細而言，本發明涉及一種可於寬廣的溫度範圍內使用、可實現低電壓驅動、且可獲得高速的電光響應的液晶媒體及使用其的光組件。【
背景技術：
】[0002]使用液晶組成物的液晶顯示組件廣泛地用於時鐘、計算器、文字處理機等的顯示器。該些液晶顯示組件是利用液晶化合物的折射率異向性、介電常數異向性等的液晶顯示組件。作為液晶顯示組件中的運作模式，已知主要有利用I片以上的偏光板來進行顯示的相變(PhaseChange,PC)模式、扭轉向列(TwistedNematic,TN)模式、超扭轉向列(SuperTwistedNematic,STN)模式、雙穩態扭轉向列(BistableTwistedNematic,BTN)模式、電控雙折射(ElectricallyControlledBirefringence,ECB)模式、光學補償彎曲(OpticallyCompensatedBend,0CB)模式、共面切換(In-PlaneSwitching,IPS)模式、垂直配向(VerticalAlignment,VA)模式等。進而,近年來,於光學各向同性的液晶相中施加電場，而使電雙折射顯現的模式亦得到廣泛研究(專利文獻I~專利文獻16、非專利文獻I~非專利文獻3)。[0003]進而，提出有利用作為光學各向同性的液晶相之一的藍相中的電雙折射的波長可變濾光片、波面控制組件、液晶透鏡、像差修正組件、開口控制組件、光學頭(opticalhead)裝置等(專利文獻10~專利文獻12)。[0004]基於組件的驅動方式的分類為被動矩陣(PassiveMatrix,PM)與主動矩陣(ActiveMatrix,AM)。PM(PassiveMatrix)被分類為靜態(static)與多任務(multiplex)等，AM被分類為薄膜電晶體(ThinFilmTransistor,TFT)、金屬-絕緣體-金屬(MetalInsulatorMetal,MIM)等。[0005]該些液晶顯示組件含有具有適當的物性的液晶組成物。為了提高液晶顯示組件的特性，較佳為該液晶組成物具有適當的物性。作為液晶組成物的成分的液晶化合物所需要的一般物性如下。[0006](I)化學性質穩定及物理性質穩定、[0007](2)具有高透明點(液晶相-各向同性相的相轉變溫度)、[0008](3)液晶相(向列相(nematicphase)、膽固醇相(cholestericphase)、層列相(smecticphase)、藍相(bluephase)等光學各向同性的液晶相等)的下限溫度低、[0009](4)與其他液晶化合物的兼容性優異、[0010](5)具有適當的大小的介電常數異向性、[0011](6)具有適當的大小的折射率異向性。[0012]尤其，於光學各向同性的液晶相中，就降低驅動電壓的觀點而言，較佳為介電常數異向性與折射率異向性均大的液晶化合物。[0013]若將包含如(I)般化學性質、物理性質穩定的液晶化合物的組成物用於顯示組件，則可提高電壓保持率。[0014]另外，於包含如⑵及(3)般具有高透明點、或低的液晶相下限溫度的液晶化合物的液晶組成物中，可擴大向列相或光學各向同性的液晶相的溫度範圍，而可於寬廣的溫度範圍內用作顯示組件。液晶化合物若為單一的化合物，則表現出難以發揮的特性，因此通常將其與其他多種液晶化合物混合後製備成液晶組成物來使用。因此，液晶顯示組件中所使用的液晶化合物較佳為如(4)般與其他液晶化合物等的兼容性良好。近年來，尤其要求顯示性能，例如對比度(contrast)、顯示容量、響應時間特性等更高的液晶顯示組件。進而,於所使用的液晶材料中要求驅動電壓低的液晶組成物。另外，為了以低電壓對藉由光學各向同性的液晶相來驅動的光組件進行驅動，較佳為使用介電常數異向性及折射率異向性大的液晶化合物。[0015]另一方面，含有32wt%(重量百分比)~85界七％的本案式(I)的化合物的光學各向同性的液晶組成物具有如下的特徵:驅動電壓、響應時間、對比度、低溫下的保存穩定性優異，或該些物性的平衡優異。作為含有本案式(I)的組成物，已知有專利文獻15。但是，於該些專利文獻中，式(I)的化合物的含有率低，難以使低電壓驅動與低溫下的良好的保存穩定性、或高對比度度、或高速的響應時間並存。[0016][現有技術文獻][0017][專利文獻][0018][專利文獻1]日本專利特開2003-327966號公報[0019][專利文獻2]國際公開2005/90520號手冊[0020][專利文獻3]日本專利特開2005-336477號公報[0021][專利文獻4]日本專利特開2006-89622號公報[0022][專利文獻5]日本專利特開2006-299084號公報[0023][專利文獻6]日本專利特表2006-506477號公報[0024][專利文獻7]日本專利特表2006-506515號公報[0025][專利文獻8]國際公開2006/063662號手冊[0026][專利文獻9]日本專利特開2006-225655號公報[0027][專利文獻10]日本專利特開2005-157109號公報[0028][專利文獻11]國際公開2005/80529號手冊[0029][專利文獻12]日本專利特開2006-127707號公報[0030][專利文獻13]國際公開1998/023561號手冊[0031][專利文獻14]國際公開2010/058681號手冊[0032][專利文獻15]國際公開2010/134430號手冊[0033][非專利文獻][0034][非專利文獻1]《自然材料》(NatureMaterials),1,64,(2002)[0035][非專利文獻2]《先進材料》(Adv.Mater.)，17，96，(2005)[0036][非專利文獻3]《信息顯示學會志》(JournaloftheSID)，14，551，(2006)【
發明內容】[0037]本發明的第一目的在於提供一種具有對於熱、光等的穩定性，寬廣的液晶相溫度範圍，極大的介電常數異向性，且具有光學各向同性的液晶相的液晶媒體。第二目的在於提供含有該液晶媒體，可於寬廣的溫度範圍內使用，且具有短的響應時間、大的對比度比、及低驅動電壓的各種光組件。[0038]本發明提供如下的液晶媒體(液晶組成物或高分子/液晶複合物)、混合物及含有液晶媒體的光組件等。[0039][I]一種液晶組成物，其包括非手性(achiral)成分T與手性(chiral)劑，相對於非手性成分T的總量，含有32wt%~85wt%的選自由式(I)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物作為非手性成分T的第一成分，且顯現光學各向同性的液晶相。[0040]【權利要求】1.一種液晶組成物，其包括非手性成分T與手性劑，相對於所述非手性成分T的總量，含有32wt%~85wt%的選自由式(I)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物作為所述非手性成分T的第一成分，且顯現光學各向同性的液晶相:2.根據權利要求1所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第一成分為選自由式(1-1)~式(1-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物:3.根據權利要求1所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第一成分為選自由如權利要求2所述的式(1-2)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。4.根據權利要求1所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第一成分為選自由式(1-1-1)、式(1-1-2)、式(1-2-1)~式(1-2-7)、式(1-3-1)、及式(1-3-2)所表不的化合物的群組中的至少I種化合物:5.根據權利要求1-4中任一項所述的液晶組成物，其中相對於所述非手性成分T的總重量，所述非手性成分T的第一成分的比例為30wt%~7(^丨％的範圍。6.根據權利要求1-5中任一項所述的液晶組成物，其還包括選自由式(2)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物作為所述非手性成分T的第二成分:7.根據權利要求6所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第二成分為選自由式(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組中的至少I種化合物:8.根據權利要求7所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第二成分為選自由如權利要求7所述的式(2-1-1-2)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。9.根據權利要求7所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第二成分為選自由如權利要求7所述的式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。10.根據權利要求7所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第二成分為選自由如權利要求7所述的式(2-1-1-2)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物、及選自由如權利要求7所述的式(2-1-4-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物的混合物。11.根據權利要求6-10中任一項所述的液晶組成物，其中相對於所述非手性成分T的總重量，所述非手性成分T的第二成分的比例為5wt%~70wt%的範圍。12.根據權利要求1-11中任一項所述之液晶組成物，其還包括選自由式(3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物作為所述非手性成分T的第三成分:13.根據權利要求12所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第三成分為選自由式(3-2)~式(3-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物:14.根據權利要求12或13所述的液晶組成物，其中於如權利要求12所述的式(3)中，R3為直鏈，於如權利要求13所述的式(3-2)及式(3-3)中，R3a為直鏈。15.根據權利要求13或14所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第三成分為選自由如權利要求13所述的式(3-2)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。16.根據權利要求13或14所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第三成分為選自由如權利要求13所述的式(3-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。17.根據權利要求12-16中任一項所述的液晶組成物，其中相對於所述非手性成分T的總重量，所述非手性成分T的第三成分的比例為5wt%~7(^丨％的範圍。18.根據權利要求12-17中任一項所述的液晶組成物，其中基於所述非手性成分T的總重量，所述非手性成分T的第一成分的比例為30wt%~70wt%的範圍，第二成分的比例為1Owt%~50wt%的範圍，第三成分的比例為IOwt%~5(^丨％的範圍。19.根據權利要求1-18中任一項所述的液晶組成物，其還包括選自由式(4)所表示的化合物的群組中的至少1種化合物作為所述非手性成分T的第四成分:20.根據權利要求19所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第四成分為選自由式(4-1)~式(4-9)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物:21.根據權利要求1-20中任一項所述之液晶組成物，其還包括選自由式(5)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物作為所述非手性成分T的第五成分:22.根據權利要求21所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第五成分為選自由式(5-1)~式(5-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物:23.根據權利要求21或22所述的液晶組成物，其中基於液晶組成物的總重量，所述非手性成分T的第五成分的比例為Iwt%~2(^丨％的範圍。24.根據權利要求1-23中任一項所述的液晶組成物，其還包括選自由式(6)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物作為所述非手性成分T的第六成分:25.根據權利要求24所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第六成分為選自由式(6-1)~式(6-13)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物:26.根據權利要求25所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第六成分為選自由如權利要求25所述的式(6-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。27.根據權利要求25所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第六成分為選自由如權利要求25所述的式(6-8)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。28.根據權利要求25所述的液晶組成物，其中所述非手性成分T的第六成分為選自由如權利要求25所述的式(6-13)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物。29.根據權利要求1-28中任一項所述的液晶組成物，其中所述手性劑為選自由式(Kl)~式(K5)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物:30.根據權利要求29所述的液晶組成物，其中所述手性劑為選自由式(K4-1)~式(K4-6)及式(K5-1)~式(K5-3)所表示的化合物的群組中的至少I種化合物:31.根據權利要求1-30中任一項所述的液晶組成物，其於70°C~_20°C的任一溫度下顯示手性向列相，且於該溫度範圍的至少一部分中，螺旋節距為700nm以下。32.根據權利要求1-31中任一項所述的液晶組成物，其包括至少I種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。33.一種混合物，其包括如權利要求1-32中任一項所述的液晶組成物、及聚合性單體。34.一種高分子/液晶複合材料，其是使如權利要求33所述的混合物聚合而獲得、且用於藉由光學各向同性的液晶相來驅動的組件。35.根據權利要求34所述的高分子/液晶複合材料，其是使如權利要求33所述的混合物於非液晶各向同性相或光學各向同性的液晶相中聚合而獲得。36.一種光組件，其包括:於一面或兩面上配置有電極；液晶媒體，配置於基板間；以及電場施加裝置，其經由所述電極對所述液晶媒體施加電場，其中所述液晶媒體為如權利要求1-32中任一項所述的液晶組成物、或者如權利要求34或35所述的高分子/液晶複合材料。37.一種光組件，其包括:一組基板，至少一個為透明，且於其一面或兩面上配置有電極；液晶媒體，其配置於基板間；以及電場施加裝置，其具有配置於基板的外側的偏光板，並經由所述電極對所述液晶媒體施加電場，其中所述液晶媒體為如權利要求1-32中任一項所述的液晶組成物、或者如權利要求34或35所述的高分子/液晶複合材料。38.根據權利要求36或37所述的光組件，其中於所述一組基板的至少一個基板上，以至少可朝2個方向施加電場的方式構成所述電極。39.根據權利要求36或37所述的光組件，其中於彼此平行地配置的一組基板的一個或兩個所述基板上，以至少可朝2個方向施加電場的方式構成所述電極。40.根據權利要求36或37所述的光組件，其中將電極配置成矩陣狀而構成畫素電極，各畫素具備主動組件，所述主動組件為薄膜電晶體(TFT)。【文檔編號】C09K19/54GK103987809SQ201280058895【公開日】2014年8月13日申請日期:2012年10月30日優先權日:2011年11月30日【發明者】山本真一,長穀場康宏申請人:捷恩智株式會社,捷恩智石油化學株式會社