專利名稱：：光學(xué)等向性的液晶媒體及光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種可用作光學(xué)元件用材料的液晶媒體。詳細(xì)而言，是關(guān)于一種具有廣的液晶相溫度范圍、大的介電異向性(anisotropy)、以及折射率異向性的液晶媒體。除此以外，本發(fā)明是關(guān)于一種使用該液晶媒體的光學(xué)元件。詳細(xì)而言，是關(guān)于一種可在寬廣的溫度范圍內(nèi)使用、可實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)、且可獲得高速的電光響應(yīng)的光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
：使用液晶組成物的液晶顯示元件廣泛應(yīng)用于鐘表、計(jì)算器、文字處理機(jī)等的顯示器。此些液晶顯示元件是利用液晶化合物的折射率異向性、介電異向性等。液晶顯示元件的運(yùn)作模式，已知主要有利用一片以上的偏光板進(jìn)行顯示的相轉(zhuǎn)移(PhaseChange,PC)、扭轉(zhuǎn)向歹|J(TwistedNematic,TN)、超扭轉(zhuǎn)向列(SuperTwistedNematic,STN)、雙穩(wěn)態(tài)扭轉(zhuǎn)向列(BistableTwistedNematic，BTN)、電控雙折射(ElectricallyControlledBirefringence,ECB)、光學(xué)補(bǔ)償彎曲(OpticallyCompensatedBend,0CB)、橫向電場(chǎng)切換(In-PlaneSwitching,IPS)、垂直配向(VerticalAlignment,VA)等。此外，近年來(lái)對(duì)光學(xué)等向性(isotropy)的液晶相施加電場(chǎng)來(lái)使其表現(xiàn)出電控雙折射的模式正被廣泛地研究(專利文獻(xiàn)19、非專利文獻(xiàn)13)。此外，目前提出有利用光學(xué)等向性的液晶相之一的藍(lán)相的電控雙折射的可調(diào)式濾波器、波前(wavefront)控制元件、液晶透鏡、像差修正元件、孔徑控制元件、光學(xué)頭裝置等(專利文獻(xiàn)1012)。根據(jù)元件的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行分類，可分為被動(dòng)矩陣(PassiveMatrix,PM)與主動(dòng)矩陣(ActiveMatrix,AM)。被動(dòng)矩陣分為靜態(tài)(static)與多工(multiplex)等，主動(dòng)矩陣分為薄膜晶體管(ThinFilmTransistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(MetalInsulatorMetal,MIM)等。此些液晶顯示元件包含具有適當(dāng)物性的液晶組成物。為了提高液晶顯示元件的特性，較好的是該液晶組成物具有適當(dāng)?shù)奈镄?。作為液晶組成物的成分的液晶化合物所必需的一般物性如下。(1)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及物理性質(zhì)穩(wěn)定；(2)具有高的透明點(diǎn)(液晶相_等向相的相轉(zhuǎn)變溫度)；(3)液晶相(向列相、膽固醇相、層列相、藍(lán)相等光學(xué)等向性的液晶相等)的下限溫度低；(4)與其他液晶化合物的相容性優(yōu)異；(5)具有適當(dāng)大小的介電異向性；(6)具有適當(dāng)大小的折射率異向性。尤其是關(guān)于光學(xué)等向性的液晶相，就驅(qū)動(dòng)電壓降低的觀點(diǎn)而言，較好的是介電異向性與折射率異向性大的液晶化合物。若將包含如(1)般化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)穩(wěn)定的液晶化合物的液晶組成物用于液晶14顯示元件，則可提高電壓保持率。又，包含如(2)及(3)般具有高的透明點(diǎn)或液晶相的下限溫度低的液晶化合物的液晶組成物，可擴(kuò)大向列相或光學(xué)等向性的液晶相的溫度范圍，從而可在寬廣的溫度范圍內(nèi)用作為顯示元件。液晶化合物若為單一的化合物，則表現(xiàn)出難以發(fā)揮作用的特性，因此通常將其與其他多種液晶化合物混合后制備成液晶組成物來(lái)使用。因此，液晶顯示元件中所使用的液晶化合物較好的是如(4)般，與其他液晶化合物等的相容性良好。近年來(lái)，業(yè)界尤其要求顯示性能，例如對(duì)比度、顯示容量、響應(yīng)時(shí)間特性等更高的液晶顯示元件。此外，對(duì)于所使用的液晶材料，要求驅(qū)動(dòng)電壓低的液晶組成物。又，為了以低電壓驅(qū)動(dòng)利用光學(xué)等向性的液晶相進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的光學(xué)元件，較好的是使用介電異向性及折射率異向性大的液晶化合物。對(duì)于專利文獻(xiàn)13及非專利文獻(xiàn)13中所揭示的光學(xué)等向性的高分子/液晶復(fù)合材料，元件的運(yùn)作所需要的電壓高。雖然專利文獻(xiàn)49中揭示有預(yù)計(jì)運(yùn)作電壓較上述電壓有所下降的光學(xué)等向性的液晶組成物及高分子/液晶復(fù)合材料，但關(guān)于本申請(qǐng)案的包含具有嘧啶環(huán)及連接基團(tuán)-CF2O-的化合物的光學(xué)等向性的液晶組成物及高分子/液晶復(fù)合材料并無(wú)記述。先前技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)[專利文獻(xiàn)1]日本專利特開(kāi)2003-327966號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]國(guó)際公開(kāi)2005/90520號(hào)手冊(cè)[專利文獻(xiàn)3]日本專利特開(kāi)2005-336477號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]日本專利特開(kāi)2006-89622號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)5]日本專利特開(kāi)2006-299084號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)6]日本專利特表2006-506477號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)7]日本專利特表2006-506515號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)8]國(guó)際公開(kāi)2006/063662號(hào)手冊(cè)[專利文獻(xiàn)9]日本專利特開(kāi)2006-225655號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)10]日本專利特開(kāi)2005-157109號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)11]國(guó)際公開(kāi)2005/80529號(hào)手冊(cè)[專利文獻(xiàn)12]日本專利特開(kāi)2006-127707號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)[非專利文獻(xiàn)1]NatureMaterials,1,64,(2002)[非專利文獻(xiàn)2]Adv.Mater.，17，96，(2005)[非專利文獻(xiàn)3]JournaloftheSID,14,551,(2006)
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的第一目的在于提供一種具有對(duì)熱、光等的穩(wěn)定性，廣的液晶相溫度范圍，大的折射率異向性，大的介電異向性，以及光學(xué)等向性的液晶相的液晶媒體。第二目的在于提供包含該液晶媒體，可在廣的溫度范圍內(nèi)使用，且具有短的響應(yīng)時(shí)間、大的對(duì)比度及低的15驅(qū)動(dòng)電壓的各種光學(xué)元件。用于解決課題的手段本發(fā)明是提供如下的液晶媒體(液晶組成物或高分子/液晶復(fù)合物)及含有液晶媒體的光學(xué)元件等。[1]一種液晶組成物，其特征在于其含有式(1)所表示的化合物及手性劑，且表現(xiàn)出光學(xué)等向性的液晶相，權(quán)利要求1.一種液晶組成物，其特征在于其含有式(1)所表示的化合物及手性劑，且表現(xiàn)出光學(xué)等向性的液晶相，2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶組成物，其特征在于其中式⑴中，R1為碳數(shù)120的烷基、碳數(shù)221的烯基、碳數(shù)221的炔基、碳數(shù)119的烷氧基、碳數(shù)220的烯氧基、碳數(shù)119的烷硫基、碳數(shù)119的烯硫基或_(CH2)v_CH=CF2，此處，v為0或119的整數(shù)；X1為氫、鹵素、-C三N、-N=C=S、-SF5、-CH2F、_CHF2、_CF3、-(CH2)2_F、_CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(ay3-F、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(ay4-F、-(CF2)4-f、-(ch2)5-f、-(cf2)5-f、-och2f、-ochf2、-ocf3、-o-(ch2)2-f、-ocf2ch2f、-ocf2chf2、-och2cf3、-o-(ch2)3-f、-o-(cf2)3-f、-ocf2chfcf3、_ochfcf2cf3、-o(ay4-f、-o-(cf2)4-f、-o-(ay5-F、-o-(CF2)5-F、-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2_CH=cf2、-ch2ch=CHCF3或_CH=chcf2cf3。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶組成物，其特征在于其中式⑴中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5及Z6獨(dú)立為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-c=c-、-COO-、_CF20_、_CH20_或_0CH2_。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中環(huán)A1、環(huán)A2、環(huán)A3、環(huán)A4及環(huán)A5獨(dú)立為式(RG-1)式(RG-15)中的一者所表示的基團(tuán)，Y1、Y2、Y3及Y4獨(dú)立為氫或鹵素，fnl、fn2、fn3及fn4獨(dú)立為0、1、2或3，5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中R1為式(CHN-1)式(CHN-19)中的任一者所表示的基團(tuán)，Rla為氫或碳數(shù)120的烷基，6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶組成物，其特征在于其含有選自式(1-1)式(1-8)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物，7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶組成物，其特征在于其中式(1-1)式(1-8)中，Z3為單鍵。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶組成物，其特征在于其中式(1-1)式(1-8)中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5及Z6之中的至少一者為-CF2O-，其他為單鍵。9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中式(1-1)式(1-9)中，R1為式(CHN-1)、(CHN-2)、(CHN—4)及(CHN—6)(CHN—8)中的任一者所表示的基團(tuán)，Rla為氫或碳數(shù)120的烷基，10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其更含有選自式(2)、(3)及(4)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物，11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其更含有選自式(5)所表示的化合物的群中的至少一種化合物，12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其更含有選自式(6)、(7)、(8)、(9)及(10)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物，13.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其更含有選自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物，14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶組成物，其特征在于其更含有根據(jù)權(quán)利要求11所述的選自式(5)所表示的化合物的群中的至少一種化合物。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶組成物，其特征在于其更含有根據(jù)權(quán)利要求13所述的選自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶組成物，其特征在于其更含有根據(jù)權(quán)利要求13所述的選自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶組成物，其特征在于其更含有根據(jù)權(quán)利要求13所述的選自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物。18.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其更含有選自式(15)、(16)、(17)及(18)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物，19.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其更含有選自式(19)所表示的化合物的群中的至少一種化合物，20.根據(jù)權(quán)利要1至19中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其包含至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。21.根據(jù)權(quán)利要1至20中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中前述光學(xué)等向性的液晶相不顯示出大于等于二色的繞射光。22.根據(jù)權(quán)利要1至20中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中前述光學(xué)等向性的液晶相顯示出大于等于二色的繞射光。23.根據(jù)權(quán)利要21或22所述的液晶組成物，其特征在于其中前述液晶組成物是在手性向列相與非液晶等向相共存的上限溫度與下限溫度的差為3°C150°C的組成物中添加前述手性劑而獲得。24.根據(jù)權(quán)利要21或22所述的液晶組成物，其特征在于其中前述液晶組成物是在手性向列相與非液晶等向相共存的上限溫度與下限溫度的差為5°C150°C的組成物中添加前述手性劑而獲得。25.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的液晶組成物，其特征在于其中前述液晶組成物是在向列相與非液晶等向相共存的上限溫度與下限溫度的差為3°C150°C的組成物中添加前述手性劑而獲得。26.根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中相對(duì)于前述液晶組成物的總重量，前述手性劑的比例為1重量％40重量％。27.根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中相對(duì)于前述液晶組成物的總重量，前述手性劑的比例為5重量％15重量％。28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的液晶組成物，其特征在于其在70°C-20°C中的任一溫度下顯示手性向列相，且在該溫度范圍的至少一部分之內(nèi)，螺旋間距小于等于700nm。29.根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中前述手性劑包含選自式(K1)式(K5)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物，30.根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物，其特征在于其中前述手性劑包含選自式(K2-1)式(K2-8)及式(K5-1)式(K5-3)各自所表示的化合物的群中的至少一種化合物，31.一種混合物，其特征在于其包含根據(jù)權(quán)利要求1至30中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物與聚合性單體。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的混合物，其特征在于其中前述聚合性單體為光聚合性單體或熱聚合性單體。33.一種高分子/液晶復(fù)合材料，其特征在于其是將根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的混合物聚合而獲得且用于以光學(xué)等向性的液晶相驅(qū)動(dòng)的元件。34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的高分子/液晶復(fù)合材料，其特征在于其是使根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的混合物在非液晶等向相或光學(xué)等向性的液晶相下進(jìn)行聚合而獲得。35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的高分子/液晶復(fù)合材料，其特征在于其中前述高分子/液晶復(fù)合材料中所包含的高分子化合物具有液晶原基部位。36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一權(quán)利要求所述的高分子/液晶復(fù)合材料，其特征在于其中前述高分子/液晶復(fù)合材料中所包含的高分子化合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)。37.根據(jù)權(quán)利要求33至36中任一權(quán)利要求所述的高分子/液晶復(fù)合材料，其特征在于其中前述液晶組成物的比例為60重量％99重量％，前述高分子化合物的比例為1重量％40重量％。38.一種光學(xué)元件，其特征在于其具備配置在一面或兩面上配置有電極的基板之間的液晶媒體、以及經(jīng)由前述電極對(duì)前述液晶媒體施加電場(chǎng)的電場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)，且前述液晶媒體為根據(jù)權(quán)利要求26至30中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物、或根據(jù)權(quán)利要求33至37中任一權(quán)利要求所述的高分子/液晶復(fù)合材料。39.一種光學(xué)元件，其特征在于其具備一面或兩面上配置有電極且至少一者為透明的一組基板、配置在前述基板之間的液晶媒體、配置在前述基板的外側(cè)的偏光板、以及經(jīng)由前述電極對(duì)前述液晶媒體施加電場(chǎng)的電場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)，且前述液晶媒體為根據(jù)權(quán)利要求26至30中任一權(quán)利要求所述的液晶組成物、或根據(jù)權(quán)利要求33至37中任一權(quán)利要求所述的高分子/液晶復(fù)合材料。40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的光學(xué)元件，其特征在于其中在前述一組基板的至少一個(gè)基板上，以可朝至少兩個(gè)方向施加電場(chǎng)的方式構(gòu)成前述電極。41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的光學(xué)元件，其特征在于其中在互相平行配置的前述一組基板的一個(gè)或兩個(gè)基板上，以可朝至少兩個(gè)方向施加電場(chǎng)的方式構(gòu)成前述電極。42.根據(jù)權(quán)利要求38至41中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)元件，其特征在于其中前述電極是配置成矩陣狀而構(gòu)成像素電極，各像素具備主動(dòng)元件，且該主動(dòng)元件為薄膜晶體管(TFT)。全文摘要一種液晶媒體，其具有廣的液晶相溫度范圍、大的折射率異向性、大的介電異向性，且具有光學(xué)等向性的液晶相。該液晶媒體的特征在于其包含具有嘧啶環(huán)及連接基團(tuán)-CF2O-的液晶化合物及手性劑，且表現(xiàn)出光學(xué)等向性的液晶相。文檔編號(hào)G02F1/13GK102007197SQ20098011302公開(kāi)日2011年4月6日申請(qǐng)日期2009年5月8日優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日發(fā)明者佐鄉(xiāng)弘毅,國(guó)信隆史,長(zhǎng)谷場(chǎng)康宏申請(qǐng)人:智索株式會(huì)社,智索石油化學(xué)株式會(huì)社