膽甾型液晶顯示器用2,2’-聯(lián)二萘酯手性摻雜劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種液晶組合物，其包含由結(jié)構(gòu)1表示的手性摻雜劑化合物，其中R1和R2獨(dú)立地為氫、-(C＝O)R9、-(C＝O)R10、烷基、芳基、烷基芳基、烯基、環(huán)烷基、烷氧基芳基或雜環(huán)基，全都是被取代的或未取代的，或結(jié)合以形成碳環(huán)或雜環(huán)；R3-R9如本公開(kāi)中所描述的。還提供了如本公開(kāi)中描述的包含由結(jié)構(gòu)2-4中任一個(gè)表示的手性摻雜劑化合物的液晶組合物。結(jié)構(gòu)1
【專利說(shuō)明】膽甾型液晶顯示器用2, 2’ -聯(lián)二萘酯手性摻雜劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液晶組合物，特別是包含2,2，-聯(lián)二萘酯手性摻雜劑的液晶組合物。本發(fā)明還涉及包含該液晶組合物的液晶顯示器、電子打字機(jī)/平板、電子皮膚、光學(xué)元件或?yàn)V色器。
【背景技術(shù)】
[0002]手性向列型液晶材料，也公知為膽甾醇型液晶材料，可用于包括各種液晶(如:LC)顯示器、電子打字機(jī)或平板、電子皮膚、反射膜、光學(xué)濾鏡、偏光鏡、漆和墨等的各種應(yīng)用中。制備這種材料的方法已很好地制定。參見(jiàn)例如G.Gottarelli和G.Spada的Mol.Cryst.Liq.Crys.，123, 377(1985)、G.Spada 和 G.Proni 的 Enantiomer,3,301(1998)、E.Montbach等的Proceedings of SPIE，7232，723203，(2009)。然而，仍然需要改進(jìn)。雖然手性向列型組合物的早期使用依靠主要由手性成分組成的混合物，最近這種材料卻由向列型液晶(LC)混合物結(jié)合少量手性摻雜劑組成。在這種新型組合物中，向列型主體材料的性能，其中例如粘度、雙折射、電各向異性和磁各向異性，通過(guò)改變向列型混合物的化學(xué)組分而按預(yù)期用途定制，然后摻入手性摻雜劑以誘發(fā)螺旋扭轉(zhuǎn)，從而提供期望的手性向列型螺距。因此，顯然這種手性向列型組合物的性能就是向列型主體的性能加上摻雜劑性能的結(jié)合。
[0003]可將手性向列型液晶配制成反射各種波長(zhǎng)的入射電磁輻射，而且很好理解，根據(jù)螺旋螺距的手性的意義，反射光可以是圓偏振的。因此，顯示出右旋螺旋中介結(jié)構(gòu)(meso-structure)的手性向列型液晶將反射右旋入射光。能夠在例如垂直分層的結(jié)構(gòu)中既反射右旋也反射左旋的圓偏振光對(duì)于許多應(yīng)用都是有用的。進(jìn)一步公知的是，手性摻雜劑結(jié)構(gòu)的對(duì)映體誘導(dǎo)螺旋旋轉(zhuǎn)的相反極化，因此能提供相反極化的光反射。因此，制備摻雜劑的對(duì)映體對(duì)對(duì)用于單獨(dú)的光調(diào)制層特別有用。
[0004]對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，希望具有顯示強(qiáng)螺旋形扭轉(zhuǎn)性能和因此具有短螺距長(zhǎng)度的液晶混合物。短螺距可通過(guò)使用高用量的摻雜劑或通過(guò)使用高螺旋扭轉(zhuǎn)力的摻雜劑來(lái)獲得。然而，當(dāng)以高用量使用手性摻雜劑可以負(fù)面影響液晶主體混合物的性能，其中例如介電的各向異性、粘度、驅(qū)動(dòng)電壓或轉(zhuǎn)換時(shí)間。在用于選擇性反射膽留醇型顯示器的液晶混合物中，所選擇的螺距必須使得由膽留醇型螺旋形反射的波長(zhǎng)的最大值在可見(jiàn)光范圍之內(nèi)。另一可能的應(yīng)用是用于光學(xué)元件的具有手性液晶相的聚合物膜，諸如膽留醇型寬帶偏光鏡或手性液晶遲滯膜。
[0005]此類液晶材料可用于制備具有手性液晶相的聚合物膜、有源和無(wú)源光學(xué)元件或?yàn)V色器以及液晶顯示器例如STN、TN、AMD-TN、溫度補(bǔ)償器、賓-主型或相變型顯示器、或者不含聚合物或聚合物穩(wěn)定的膽留醇型構(gòu)造(texture) (PFCT、PSCT)顯示器等方面的用途。此類液晶顯示可包含液晶介質(zhì)中的手性摻雜劑和通過(guò)將包括手性摻雜劑和可聚合的化合物的液晶材料進(jìn)行(共)聚合反應(yīng)所獲得的具有手性液晶相的聚合物膜。
[0006]1，1’ -聯(lián)二萘手性摻雜劑是早已知道的并很好地研究，據(jù)報(bào)道當(dāng)將它們?cè)谙蛄行鸵壕е杏米鲹诫s劑時(shí)，其顯示出有用的螺旋扭轉(zhuǎn)力。參見(jiàn)例如:H0eChst的US4826620(5/2/1989).Mitsubishi Gas Chemical C0.的 US6699532 (3/2/2004)和ChissoCorp.的US7413782 (8/19/2008)。對(duì)1，1’ -聯(lián)二萘類和其他手性摻雜劑化合物的比較由 G.Solladie 和 R.Zimmermann 的 Journal of the American Chemical Society,1983,105,7318-7321 及 G.Spada 和 G.Proni 的 Enantiomer，1998，3，301-314 以及 M.Bauer，C.Boeffel，F(xiàn).Kuschel 和 H.Zaschke 的 Journal of the SID，2006，14/9，805-812 報(bào)道。1，1’ -聯(lián)二萘化合物，也稱為聯(lián)萘酚(BIN0L)化合物，是指阻轉(zhuǎn)異構(gòu)體類摻雜劑，因?yàn)樗鼈兙哂惺中云矫婊蜉S。1，1’-聯(lián)二萘化合物的螺旋扭轉(zhuǎn)力在很大程度上取決于兩個(gè)萘環(huán)的二面角，如 R.Eelkema 和 B.L.Feringa:0rg.Biomol.Chem.，2006，4，3729-3745 的綜述中所報(bào)道的。1，1’_聯(lián)二萘手性摻雜劑的二面角取決于取代基。因此，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，聯(lián)萘酚化合物中的取代基的輕微的變化可以表現(xiàn)出導(dǎo)致高度變化的螺旋扭轉(zhuǎn)力的順式和反式構(gòu)象中的大的分子變化。
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種液晶組合物，其包含由以下結(jié)構(gòu)表示的手性摻雜劑化合物:
2.如權(quán)利要求1所述的液晶組合物，其包含所述手性摻雜劑化合物的對(duì)映體過(guò)量的一種對(duì)映異構(gòu)體。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶組合物，其中R9和儼為或取代的或未取代的芳基，其定義為:-R9或= -(Υ-Κ)ρ-Ζ:其中K為單鍵或雙鍵或者選自以下的二價(jià)連接:_C( = 0)0- ；-0(C = 0)- ；-CH2CH2- ；-CH = CH- ；-C = c- ；-0CH2- ；-CH20- ；-N = CH- ；-CH = N- ；-0 (C=0)0- ；-C = c-c = c- ；-C0CH = CH- ；-CH = CHC0- ；-0- ；-S-和 S02 ;只要氧原子彼此不直接相連；其中Y和Z獨(dú)立地任選選自:1，4-亞苯基，其中，一個(gè)或更多個(gè)亞甲基還可被-N=替換；1，4-環(huán)己基，其中，一個(gè)或更多個(gè)不相鄰的亞甲基單元還可被0或S替換；1，4-亞環(huán)己基；1，4_ 二環(huán)[2.2.2]亞羊基；喊卩定-1,4- 二基；十氧蔡-1，6_ 二基和1,2,3,4-四氧化萘-1，6- 二基；其中Y或Z基團(tuán)各自可以為未取代的，或被鹵素、氰基、異氰酸酯基或硝基、或具有1-12個(gè)碳原子的其中一個(gè)或更多個(gè)氫可以被氯或氟替換的烷基、烷氧基或烷?；鶈稳〈蚨嗳〈?；其中P = 0、1、2、3、4。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶組合物，其中R3為或取代的或未取代的芳基基團(tuán)。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶組合物，其包含與液晶材料摻合的所述手性摻雜劑，其中所述手性摻雜劑化合物任選地為聚合形式的。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含聚合物粘合劑，所述液晶材料的晶疇分散于所述聚合物粘合劑中。
7.如權(quán)利要求5所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含催化劑、敏化劑、穩(wěn)定劑、共反應(yīng)單體或表面活性化合物中的至少之一。
8.如權(quán)利要求5所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為STN、TN、手性向列型或鐵電的。
9.如權(quán)利要求5所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為手性向列型的。
10.一種包含如權(quán)利要求5所述的液晶組合物的液晶顯示器、電子打字機(jī)/平板、電子皮膚、光學(xué)元件或?yàn)V色器。
11.一種包含如權(quán)利要求6所述的液晶組合物的液晶顯示器、電子打字機(jī)/平板、電子皮膚、光學(xué)元件或?yàn)V色器。
12.一種包含如權(quán)利要求7所述的液晶組合物的液晶顯示器、電子打字機(jī)/平板、電子皮膚、光學(xué)元件或?yàn)V色器。
13.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述顯示器選自STN、TN、TFT-TN、賓-主型、相變型、不含聚合物的膽留醇型構(gòu)造、聚合物穩(wěn)定的膽留醇型構(gòu)造和鐵電的顯示器。
14.一種液晶組合物，其包含由以下結(jié)構(gòu)表示的手性摻雜劑化合物:
15.如權(quán)利要求14所述的液晶組合物，其包含所述手性摻雜劑化合物的對(duì)映體過(guò)量的一種對(duì)映異構(gòu)體。
16.如權(quán)利要求14所述的液晶組合物，其中R11和R12為或取代的或未取代的芳基，其定義為:_Rn或-R12 = -(Y_K)p-Z:其中K為單鍵或雙鍵或者選自以下的二價(jià)連接:-C( = 0)0-；-0(C = 0) - ；-CH2CH2- ；-CH = CH- ；-C = c- ；-0CH2- ；-CH20- ；-N = CH- ；-CH = N- ；-0 (C=0)0- ；-C = C-C = c- ；-C0CH = CH- ；-CH = CHC0- ；-0- ；-S-和 S02 ;只要氧原子彼此不直接相連；其中Y和Z獨(dú)立地任選選自:1，4-亞苯基，其中，一個(gè)或更多個(gè)亞甲基還可被-N=替換；1，4-環(huán)己基，其中，一個(gè)或更多個(gè)不相鄰的亞甲基單元還可被0或S替換；1，4-亞環(huán)己基；1，4_ 二環(huán)[2.2.2]亞羊基；喊卩定-1,4- 二基；十氧蔡-1，6_ 二基和1,2,3,4-四氧化萘-1，6-二基；其中Y或Z基團(tuán)各自可以為未取代的，或被鹵素、氰基、異氰酸酯基或硝基、或具有1-12個(gè)碳原子的其中一個(gè)或更多個(gè)氫可以被氯或氟替換的烷基、烷氧基或烷?；鶈稳〈蚨嗳〈?；其中P = 0、1、2、3、4。
17.如權(quán)利要求14所述的液晶組合物，其中R3為或取代的或未取代的芳基基團(tuán)。
18.如權(quán)利要求14所述的液晶組合物，其包含與液晶材料摻合的所述手性摻雜劑，其中所述手性摻雜劑化合物任選地為聚合形式的。
19.如權(quán)利要求18所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含聚合物粘合劑，所述液晶材料的晶疇分散于所述聚合物粘合劑中。
20.如權(quán)利要求18所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含催化劑、敏化劑、穩(wěn)定劑、共反應(yīng)單體或表面活性化合物中的至少之一。
21.如權(quán)利要求18所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為STN、TN、手性向列型或鐵電的。
22.如權(quán)利要求18所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為手性向列型的。
23.一種包含如權(quán)利要求18所述的液晶組合物的液晶顯示器、電子打字機(jī)/平板、電子皮膚、光學(xué)元件或?yàn)V色器。
24.如權(quán)利要求23所述的顯示器，其中所述顯示器選自STN、TN、TFT-TN、賓-主型、相變型、不含聚合物的膽留醇 型構(gòu)造、聚合物穩(wěn)定的膽留醇型構(gòu)造和鐵電的顯示器。
25.一種液晶組合物，其包含由以下結(jié)構(gòu)表示的手性摻雜劑化合物:
26.如權(quán)利要求25所述的液晶組合物，其包含所述手性摻雜劑化合物的對(duì)映體過(guò)量的一種對(duì)映異構(gòu)體。
27.如權(quán)利要求25所述的液晶組合物，其中R12為或取代的或未取代的芳基，其定義為:-R12 = -^-?。^-其中仄為單鍵或雙鍵或者選自以下的二價(jià)連接:-C( = 0)0-；-0(C=0)- ；-CH2CH2- ；-CH = CH- ；-C = c- ；-0CH2- ；-CH20- ；-N = CH- ；-CH = N- ；-0(C = 0).0-；-C = c-c = c- ；-COCH = CH- ；-CH = CHCO- ；-0- ；-S-和 S02 ;只要氧原子彼此不直接相連；其中Y和Z獨(dú)立地任選選自:1，4_亞苯基，其中，一個(gè)或更多個(gè)亞甲基還可被-N=替換；.1，4-環(huán)己基，其中，一個(gè)或更多個(gè)不相鄰的亞甲基單元還可被0或S替換；1，4-亞環(huán)己基；.1，4_ 二環(huán)[2.2.2]亞辛基；哌啶1，4_ 二基；十氫萘-1，6-二基和1，2，3，4-四氫化萘-1，.6- 二基；其中Y或Z基團(tuán)各自可以為未取代的，或被鹵素、氰基、異氰酸酯基或硝基、或具有.1-12個(gè)碳原子的其中一個(gè)或更多個(gè)氫可以被氯或氟替換的烷基、烷氧基或烷?；鶈稳〈蚨嗳〈黄渲蠵 = 0、1、2、3、4。
28.如權(quán)利要求25所述的液晶組合物，其中R3為或取代的或未取代的芳基基團(tuán)。
29.如權(quán)利要求25所述的液晶組合物，其包含與液晶材料摻合的所述手性摻雜劑，其中所述手性摻雜劑化合物任選地為聚合形式的。
30.如權(quán)利要求29所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含聚合物粘合劑，所述液晶材料的晶疇分散于所述聚合物粘合劑中。
31.如權(quán)利要求29所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含催化劑、敏化劑、穩(wěn)定劑、共反應(yīng)單體或表面活性化合物中的至少之一。
32.如權(quán)利要求29所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為STN、TN、手性向列型或鐵電的。
33.如權(quán)利要求29所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為手性向列型的。
34.一種包含如權(quán)利要求29所述的液晶組合物的液晶顯示器、電子打字機(jī)/平板、電子皮膚、光學(xué)元件或?yàn)V色器。
35.如權(quán)利要求34所述的顯示器，其中所述顯示器選自STN、TN、TFT-TN、賓-主型、相變型、不含聚合物的膽留醇型構(gòu)造、聚合物穩(wěn)定的膽留醇型構(gòu)造和鐵電的顯示器。
36.一種液晶組合物，其包含由以下結(jié)構(gòu)表示的手性摻雜劑化合物:
37.如權(quán)利要求36所述的液晶組合物，其包含所述手性摻雜劑化合物的對(duì)映體過(guò)量的一種對(duì)映異構(gòu)體。
38.如權(quán)利要求36所述的液晶組合物，其中R11和R12為或取代的或未取代的芳基，其定義為:_Rn或-R12 = -(Y_K)p-Z:其中K為單鍵或雙鍵或者選自以下的二價(jià)連接:-C( = 0)0- ；-0(C = 0) - ；-CH2CH2- ；-CH = CH- ；-C = c- ；-0CH2- ；-CH20- ；-N = CH- ；-CH = N- ；-0 (C=0)0- ；-C = C-C = c- ；-C0CH = CH- ；-CH = CHCO- ；-0- ；-S-和 S02 ;只要氧原子彼此不直接相連；其中Y和Z獨(dú)立地任選選自:1，4-亞苯基，其中，一個(gè)或更多個(gè)亞甲基還可被-N=替換；1，4-環(huán)己基，其中，一個(gè)或更多個(gè)不相鄰的亞甲基單元還可被0或S替換；1，4-亞環(huán)己基；1，4_ 二環(huán)[2.2.2]亞羊基；喊卩定-1,4- 二基；十氧蔡-1，6_ 二基和1,2,3,4-四氧化萘-1，6-二基；其中Y或Z基團(tuán)各自可以為未取代的，或被鹵素、氰基、異氰酸酯基或硝基、或具有1-12個(gè)碳原子的其中一個(gè)或更多個(gè)氫可以被氯或氟替換的烷基、烷氧基或烷?；鶈稳〈蚨嗳〈?；其中P = 0、1、2、3、4。
39.如權(quán)利要求36所述的液晶組合物，其包含與液晶材料摻合的所述手性摻雜劑，其中所述手性摻雜劑化合物任選地為聚合形式的。
40.如權(quán)利要求39所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含聚合物粘合劑，所述液晶材料的晶疇分散于所述聚合物粘合劑中。
41.如權(quán)利要求39所述的液晶組合物，其進(jìn)一步包含催化劑、敏化劑、穩(wěn)定劑、共反應(yīng)單體或表面活性化合物中的至少之一。
42.如權(quán)利要求39所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為STN、TN、手性向列型或鐵電的。
43.如權(quán)利要求39所述的液晶組合物，其中所述液晶組合物為手性向列型的。
44.一種包含如權(quán)利要求39所述的液晶組合物的液晶顯示器、電子打字機(jī)/平板、電子皮膚、光學(xué)元件或?yàn)V色器。
45.如權(quán)利要求44所述的顯示器，其中所述顯示器選自STN、TN、TFT-TN、賓-主型、相變型、不含聚合物的膽留醇型構(gòu)造、聚合物穩(wěn)定的膽留醇型構(gòu)造和鐵電的顯示器。
【文檔編號(hào)】C07C69/78GK103627407SQ201310273591
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】唐納德·R·迪爾, 埃麗卡·N·蒙特巴赫 申請(qǐng)人:肯特顯示器公司, 肯特州立大學(xué)