液晶性化合物及其用途、液晶組合物及液晶顯示元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種液晶性化合物及其用途、液晶組合物及液晶顯示元件。更詳細(xì)來 說，本發(fā)明設(shè)及一種含有在軸向（axial)位上具有氣原子的1，3-二惡燒（1，3-dioxane)骨 架及鍵合在所述骨架上的環(huán)結(jié)構(gòu)、且介電常數(shù)各向異性為負(fù)的化合物，含有所述化合物的 液晶組合物W及含有所述組合物的液晶顯示元件。
【背景技術(shù)】
[0002]液晶顯示元件被廣泛地用于個(gè)人電腦（personalcomputer)、電視（television) 等的顯示器中。該元件利用液晶性化合物的光學(xué)各向異性、介電常數(shù)各向異性等。關(guān)于液 晶顯示元件的工作模式，已知相變（phasechange,PC)模式、扭轉(zhuǎn)向列（twistednematic, TN)模式、超扭轉(zhuǎn)向列（supertwistednematic,STN)模式、雙穩(wěn)態(tài)扭轉(zhuǎn)向列（bist油Ie twistednematic，BTN)模式、電控雙折身才（electricallycontrolledbirefringence， ECB)模式、光學(xué)補(bǔ)償彎曲（opticallycompensatedbend,OCB)模式、共面切換（in-plane switching,IP巧模式、垂直取向（verticalalignment,VA)模式、邊緣場(chǎng)切換（fringe fieldswitching,FF巧模式、聚合物穩(wěn)定取向（polymersustainedalignment,PSA)等模 式。
[0003] 運(yùn)些模式中，IPS模式、FK模式及VA模式可改善作為TN模式、STN模式等工作模 式的缺點(diǎn)的視角狹窄。具有運(yùn)種模式的液晶顯示元件中，主要使用具有負(fù)的介電常數(shù)各向 異性的液晶組合物。為了進(jìn)一步提高液晶顯示元件的特性，較佳為該組合物所含的液晶性 化合物滿足下述（1)~（8)所示的物性。
[0004] (1)對(duì)熱、光等的穩(wěn)定性局，
[0005] (2)透明點(diǎn)高，
[0006] (3)液晶相的下限溫度低，
[0007](4)粘度?。╪)，
[000引 妨光學(xué)各向異性適當(dāng)（An)，
[0009] (6)負(fù)的介電常數(shù)各向異性（Ae)大，
[0010] (7)彈性常數(shù)適當(dāng)化33:彎曲彈性常數(shù)），
[0011] (8)與其他液晶性化合物的相容性優(yōu)異。
[0012] 液晶性化合物的物性對(duì)元件的特性所帶來的效果如下。像（1)那樣具有對(duì)熱及光 等的高穩(wěn)定性的化合物增大元件的電壓保持率。由此，元件的壽命延長。像（2)那樣具有 高透明點(diǎn)的化合物擴(kuò)大元件的可使用的溫度范圍。像（3)那樣具有向列相、層列相等般的 液晶相的低下限溫度、特別是向列相的低下限溫度的化合物也可擴(kuò)大元件的可使用的溫度 范圍。像（4)那樣粘度小的化合物縮短元件的響應(yīng)時(shí)間。
[0013]像（5)那樣具有適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各向異性的化合物提高元件的對(duì)比度。根據(jù)元件的設(shè) 計(jì)，需要具有大的光學(xué)各向異性或小的光學(xué)各向異性、即適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各向異性的化合物。在 通過減小元件的單元間隙（cellgap)來縮短響應(yīng)時(shí)間的情況下，具有大的光學(xué)各向異性的 化合物合適。像（6)那樣具有大的負(fù)介電常數(shù)各向異性的化合物降低元件的臨限電壓。由 此，元件的消耗電力變小。
[0014] 關(guān)于（7)，具有大的彈性常數(shù)的化合物縮短元件的響應(yīng)時(shí)間。具有小的彈性常數(shù)的 化合物降低元件的臨限電壓。因此，根據(jù)欲提高的特性而需要適當(dāng)?shù)膹椥猿?shù)。優(yōu)選的是 像（8)那樣具有與其他液晶性化合物的優(yōu)異相容性的化合物。其原因在于：將具有不同物 性的液晶性化合物混合而調(diào)節(jié)組合物的物性。
[0015] 迄今為止，已合成了各種具有負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶性化合物（例如專利 文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2、非專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)2及非專利文獻(xiàn)1中，示出化合物（C-I)。 然而，該化合物（C-I)與其他化合物的相容性不夠高。
[0016]
[0017] 另外，專利文獻(xiàn)1中示出化合物（C-2)。然而，該化合物（C-2)的透明點(diǎn)不高，未顯 示出負(fù)值足夠大的介電常數(shù)各向異性。
[0018]
[0019] 根據(jù)運(yùn)種狀況，期望開發(fā)出關(guān)于所述物性（1)~物性（8)而具有優(yōu)異的物性及適 當(dāng)?shù)钠胶獾幕衔?、特別是與其他化合物的相容性高且顯示出大的負(fù)介電常數(shù)各向異性的 化合物。
[0020] [現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0021] [專利文獻(xiàn)]
[0022] [專利文獻(xiàn)1]國際公開第1998/014418號(hào)手冊(cè)
[0023][專利文獻(xiàn)2]日本專利特開平11-12271號(hào)公報(bào)
[0024][非專利文獻(xiàn)]
[00巧][非專利文獻(xiàn)1]《歐洲有機(jī)化學(xué)期刊巧ur.J.Org.Chem.)》2006,4819-4824
【發(fā)明內(nèi)容】

[0026][發(fā)明所要解決的問題]
[0027] 本發(fā)明的第一問題在于提供一種充分滿足W下物性的至少一個(gè)的液晶性化合物： 對(duì)熱及光等的穩(wěn)定性高、透明點(diǎn)高、液晶相的下限溫度低、粘度小、光學(xué)各向異性適當(dāng)、負(fù)的 介電常數(shù)各向異性大、彈性常數(shù)適當(dāng)、與其他液晶性化合物的相容性優(yōu)異等。尤其提供一種 具有大的負(fù)介電常數(shù)各向異性、且透明點(diǎn)及與其他化合物的相容性高的化合物。第二問題 在于提供一種含有所述液晶性化合物且充分滿足W下物性的至少一個(gè)的液晶組合物：向列 相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、粘度小、光學(xué)各向異性適當(dāng)、負(fù)的介電常數(shù)各向異 性大、及彈性常數(shù)適當(dāng)?shù)?。該問題提供一種關(guān)于至少兩個(gè)物性而具有適當(dāng)?shù)钠胶獾囊壕ЫM 合物。第=問題在于提供一種含有所述組合物且元件的可使用溫度范圍廣、響應(yīng)時(shí)間短、電 壓保持率大、臨限電壓低、對(duì)比度大及壽命長的液晶顯示元件。
[0028][解決問題的技術(shù)手段]
[0029] 本發(fā)明設(shè)及一種式（1)所表示的液晶性化合物、含有該液晶性化合物的液晶組合 物及含有該組合物的液晶顯示元件。
[0030]
[0031]式（1)中，
[0032]Ri及R2獨(dú)立地為碳數(shù)1~15的烷基，該烷基中，至少一個(gè)-CH2-可經(jīng)-0-或-S-取 代，至少一個(gè)-(邸2)2-可經(jīng)-CH=CH-取代；
[003引環(huán)A\環(huán)A2及環(huán)A3獨(dú)立地為1,4-亞環(huán)己基、1,4-亞苯基、至少一個(gè)氨經(jīng)面素取代 的1，4-亞苯基、四氨化喃-2, 5-二基或至少一個(gè)氨經(jīng)面素取代的四氨化喃-2, 5-二基，運(yùn) 些環(huán)中，至少一個(gè)-(邸2) 2-可經(jīng)-CH=CH-取代，環(huán)A\環(huán)A2及環(huán)A3的至少一個(gè)為式（A)所 表示的環(huán)，
[0034]
[003引 X破X2獨(dú)立地為氨或面素；
[0036] 21、22及23獨(dú)立地為單鍵、-(邸2)2-、-邸=邸-、-(：三(：-、-〇)〇-、-〇(：〇-、-邸2〇-、-〇〔 &-、-CFzO-' -OCFz-或-CF=CF-;
[0037]a、b及C獨(dú)立地為0或1，a、b及C的和為1、2或3。
[0038] 式（1)所表示的液晶性化合物于在軸向位上具有氣原子的1，3-二惡燒骨架的氧 原子側(cè)具有環(huán)結(jié)構(gòu)，由此負(fù)的介電常數(shù)各向異性大，透明點(diǎn)高。
[00測(cè)[發(fā)明的效果]
[0040] 本發(fā)明的第一優(yōu)點(diǎn)在于提供一種充分滿足W下物性的至少一個(gè)的液晶性化合物： 對(duì)熱及光等的穩(wěn)定性高、透明點(diǎn)高、液晶相的下限溫度低、粘度小、光學(xué)各向異性適當(dāng)、負(fù)的 介電常數(shù)各向異性大、彈性常數(shù)適當(dāng)、與其他液晶性化合物的相容性優(yōu)異等。運(yùn)些中，特征 性的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種具有大的負(fù)介電常數(shù)各向異性、且透明點(diǎn)及與其他化合物的相容性 高的液晶性化合物。本發(fā)明的第二優(yōu)點(diǎn)在于提高一種含有所述液晶性化合物、且充分滿足 W下物性的至少一個(gè)的液晶組合物：向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、粘度小、 光學(xué)各向異性適當(dāng)、負(fù)的介電常數(shù)各向異性大及彈性常數(shù)適當(dāng)?shù)?。本發(fā)明的第=優(yōu)點(diǎn)在于 提供一種含有所述組合物且元件的可使用溫度范圍廣、響應(yīng)時(shí)間短、電壓保持率大、臨限電 壓低、對(duì)比度大及壽命長的液晶顯示元件。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 本說明書中的用語的使用方法如下。液晶性化合物為具有向列相、層列相等液晶 相的化合物及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。有時(shí)將液晶 性化合物、液晶組合物、液晶顯示元件分別簡(jiǎn)稱為化合物、組合物、元件。液晶顯示元件為液 晶顯示面板及液晶顯示模塊的總稱。透明點(diǎn)為液晶性化合物的液晶相-各向同相的轉(zhuǎn)變溫 度。液晶相的下限溫度為液晶性化合物的固體-液晶相（層列相、向列相等）的轉(zhuǎn)變溫度。 向列相的上限溫度為液晶組合物的向列相-各向同相的轉(zhuǎn)變溫度，有時(shí)簡(jiǎn)稱為上限溫度。 有時(shí)將向列相的下限溫度簡(jiǎn)稱為下限溫度。有時(shí)將式（1)所表示的液晶性化合物簡(jiǎn)稱為化 合物（1)。有時(shí)也將該簡(jiǎn)稱應(yīng)用于式（2)等所表示的化合物。式（1)、式（2)等中，由六邊 形包圍的A\Di等記號(hào)分別對(duì)應(yīng)于環(huán)A1、環(huán)等。將多個(gè)環(huán)A1記載于一個(gè)式或不同的式中。 運(yùn)些化合物中，任意兩個(gè)環(huán)心所表示的兩個(gè)基團(tuán)可相同，或也可不同。該規(guī)則（rule)也可 應(yīng)用于環(huán)A2、Z2等記號(hào)。另外，也可應(yīng)用于1為2時(shí)成為兩個(gè)的環(huán)A1。W百分率表示的化合 物的量為基于組合物的總重量的重量百分率（重量％)。
[0042]"至少一個(gè)"A"可經(jīng)"B"取代"的表述是指當(dāng)"A"為一個(gè)時(shí)，"A"的位置為任意，當(dāng) "A"的個(gè)數(shù)為兩個(gè)W上時(shí)，運(yùn)些"A"的位置也可無限制地選擇。"至少一個(gè)A可經(jīng)B、C或D 取代"的表述是指包括任意的A經(jīng)B取代的情況、任意的A經(jīng)C取代的情況及任意的A經(jīng)D 取代的情況，進(jìn)而也包括多個(gè)A經(jīng)B、C、D的至少兩個(gè)取代的情況。例如至少一個(gè)-CHz-可 經(jīng)-0-或-CH=CH-取代的烷基中，包括烷基、締基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基締基、締氧 基烷基。此外，連續(xù)的2個(gè)-C&-經(jīng)-0-取代而成為-0-0-那樣的情況欠佳。烷基等中，甲 基部分（-CH2-H)的-C&-經(jīng)-0-取代而成為-O-H的情況也欠佳。
[0043] 2-氣-1,4-亞苯基是指下述兩個(gè)二價(jià)基。氣可向左，也可向右。該規(guī)則也可應(yīng)用 于四氨化喃-2, 5-二基那樣的非對(duì)稱環(huán)的二價(jià)基。
[0044]
[0045] 本發(fā)明包含下述第1項(xiàng)至第13項(xiàng)所記載的內(nèi)容。
[0046] 項(xiàng)1. 一種式（1)所表示的液晶性化合物。
[0047]
[0048]式（1)中，
[0049]Ri及R2獨(dú)立地為碳數(shù)1~15的烷基，該烷基中，至少一個(gè)-CH2-可經(jīng)-0-或-S-取 代，至少一個(gè)-(邸2)2-可經(jīng)-CH=CH-取代；
[0050] 環(huán)A\環(huán)A2及環(huán)A3獨(dú)立地為1,4-亞環(huán)己基、1,4-亞苯基、至少一個(gè)氨經(jīng)面素取代 的1，4-亞苯基、四氨化喃-2, 5-二基或至少一個(gè)氨經(jīng)面素取代的四氨化喃-2, 5-二基，運(yùn) 些環(huán)中，至少一個(gè)-(邸2)2-也可經(jīng)-CH=CH-取代，環(huán)心、環(huán)A2及環(huán)A3的至少一個(gè)為式（A) 所表示的環(huán)，
[0051]
[005引 Xi及X2獨(dú)立地為氨或面素；
[0053] 21、22及23獨(dú)立地為單鍵、-(邸2)廠、-邸=邸-、-(：三(：-、-〇)〇-、-〇(：〇-、-邸2〇-、-〇〔 &-、-CFzO-' -OCFz-或-CF=CF-;
[0054] a、b及C獨(dú)立地為0或1，a、b及C的和為1、2或3。
[005引項(xiàng)2.根據(jù)項(xiàng)1所記載的液晶性化合物，其是由式（1-1)~式（1-：3)所表示。
[0056]
[0057] 式（1-1)~式（1-3)中，
[0058] Ri及R2獨(dú)立地為碳數(shù)1~15的烷基、碳數(shù)1~14的烷氧基、碳數(shù)2~15的締基 及碳數(shù)2~14的締氧基；
[005引 環(huán)Al、環(huán)A2及環(huán)A3獨(dú)立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己締基、1，4-亞苯基、至少 一個(gè)氨經(jīng)面素取代的1，4-亞苯基、四氨化喃-2, 5-二基或二氨化喃-2, 5-二基，至少一個(gè) 為式（A)所表示的環(huán)，
[0060]
[0061]公及X2獨(dú)立地為氨或氣；
[0062] Z2及Z3獨(dú)立地為單鍵、-(CH2)廠、-CH=CH-、-C00-、-0C0-、-邸2〇-、-0邸2-、-CF 2〇-或-OCF廠。
[0063] 項(xiàng)3.根據(jù)項(xiàng)1所記載的液晶性化合物，其中Ri及R2獨(dú)立地為碳數(shù)1~15的燒 基、碳數(shù)1~14的烷氧基、碳數(shù)2~15的締基及碳數(shù)2~14的締氧基，環(huán)A\環(huán)A2及環(huán)A3 獨(dú)立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己締基、1，4-亞苯基、至少一個(gè)氨經(jīng)氣取代的1，4-亞苯 基、四氨化喃-2, 5-二基或二氨化喃-2, 5-二基，至少一個(gè)為式（A)所表示的環(huán)，公及X2獨(dú) 立地為氨或氣，Z\Z2及Z3獨(dú)立地為單鍵、-(CH2)廠、-CH=CH-、-邸2〇-或-0邸2-。
[0064]
[006引項(xiàng)4.根據(jù)項(xiàng)I所記載的液晶性化合物，其中當(dāng)環(huán)Al為式（A)所表示的環(huán)時(shí)，在Xi及X2均為氣的情況下，Z1為-(CH2)廠、-CH=CH-、-邸20-或-0邸2-。
[0066]
[0067]項(xiàng)5.根據(jù)項(xiàng)1所記載的液晶性化合物，其是由式（l-1-a)、式（l-1-b)、式 (l-2-a)~式（l-2-k)、式（l-2-m)、式（l-3-a)~式（l-3-k)及式（l-3-m)~式（l-3-t)所 表不。

[0070]式（1-1-a)、式（1-1-b)、式（1-2-a)~式（1-2-k)、式（1-2-m)、式（1-3-a)~式 (l-3_k)及式（1-3-m)~式（l-3_t)中，
[0071] Ri及R2獨(dú)立地為碳數(shù)I~10的烷基、碳數(shù)I~9的烷氧基、碳數(shù)2~10的締基 及碳數(shù)2~9的締氧基；
[007引~Y6獨(dú)立地為氨或氣。
[0073]項(xiàng)6.-種根據(jù)項(xiàng)1至項(xiàng)5中任一項(xiàng)所記載的至少一種液晶性化合物的用途，將根 據(jù)項(xiàng)I至項(xiàng)5中任一項(xiàng)所記載的至少一種液晶性化合物用作液晶組合物的成分。
[0074] 項(xiàng)7. -種液晶組合物，含有至少一種根據(jù)項(xiàng)1至項(xiàng)5中任一項(xiàng)所記載的液晶性化 合物。
[007引項(xiàng)8.根據(jù)項(xiàng)7所記載的液晶組合物，進(jìn)一步含有選自式（6)~式所表示的 化合物的組群中的至少一種化合物。
[0077] 式（6)~式（。）中，
[0078] R"為碳數(shù)1~10的烷基或碳數(shù)2~10的締基，在該烷基及締基中，至少一 個(gè)-CHz-可經(jīng)-0-取代，至少一個(gè)氨可經(jīng)氣取代；
[0079] RM為碳數(shù)1~10的烷基，在該烷基中，至少一個(gè)-OV可經(jīng)-0-取代，至少一個(gè)氨 可經(jīng)氣取代；
[0080] Ris為氨、氣、碳數(shù)1~10的烷基或碳數(shù)2~10的締基，在該烷基及締基中，至少 一個(gè)-CHz-可經(jīng)-0-取代，至少一個(gè)氨可經(jīng)氣取代；
[00引]S"為氨或甲基；
[0082] Xi、X2獨(dú)立地為-CF2-、-0-或-CHF-;
[008引 環(huán)D\環(huán)D2、環(huán)D3及環(huán)D4獨(dú)立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己締基、至少一個(gè)氨 可經(jīng)氣取代的1，4-亞苯基、四氨化喃-2, 5-二基或十氨糞-2, 6-二基；
[0084] 環(huán)D洩環(huán)D6獨(dú)立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己締基、1，4-亞苯基、四氨化 喃-2, 5-二基或十氨糞-2, 6-二基；
[0085] Zi5、Z"、Z"及Z IS獨(dú)立地為單鍵、-CH 2邸2_、-C00-、-邸2〇-、-OCFz-或-OCF2CH2CH2-;
[0086]Lis及LIS獨(dú)立地為氣或氯；
[0087]j、k、m、n、P、q、r及S獨(dú)立地為0或1，k、m、n及P的和為1或2,q、r及S的和為 0、1、2 或 3,t為 1、2 或 3。
[0088] 項(xiàng)9.根據(jù)項(xiàng)7或項(xiàng)8所記載的液晶組合物，進(jìn)一步含有選自式（13)~式（15