專利名稱：具有異山梨醇酯基團(tuán)的旋光性化合物及其旋光性組合物與藍(lán)相液晶組合物的制作方法
具有異山梨醇酯基團(tuán)的旋光性化合物及其旋光性組合物與
藍(lán)相液晶組合物
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致上系關(guān)于一種具有異山梨醇酯基團(tuán)的旋光性化合物與組合物。特定言之，本發(fā)明系關(guān)于一種具有多個(gè)異山梨醇酯基團(tuán)的旋光性化合物及其旋光性寡聚物，還有包含此旋光性化合物的藍(lán)相液晶組合物。本發(fā)明使用具有多個(gè)異山梨醇酯基團(tuán)的旋光性化合物，藉以誘導(dǎo)出包含此旋光性化合物的藍(lán)相液晶組合物的藍(lán)相性質(zhì)，使其獲得更寬廣的藍(lán)相液晶溫度范圍以及較低的驅(qū)動(dòng)電壓，而具有生產(chǎn)、制造與產(chǎn)品特性上的優(yōu)勢(shì)。
背景技術(shù)：
藍(lán)相(blue phase or BP)液晶為一個(gè)自聚集的三維光子晶體結(jié)構(gòu)，這液晶相通常發(fā)生在均向相(isotropic phase)與膽固醇相(cholesteric phase)之間。藍(lán)相液晶分子層與層之間堆棧呈圓柱狀排列，其分子排列行為較為特殊。從近代所發(fā)表的科學(xué)研究中可以看出，例如Chemi stry Letter，2008，12，1M2，這種液晶分子從中心主軸分子垂直排列開始往外延伸其旋轉(zhuǎn)排列，而越往外延伸的分子會(huì)做螺旋扭轉(zhuǎn)直到最外圍的45度為止。從垂直中心向四周圍旋轉(zhuǎn)排列后形成一個(gè)圓柱形(cylinder)排列，其圓柱形直徑為1/4個(gè)螺距(pitch/4，或P/4)，而這樣的圓柱也會(huì)以不同方式堆棧，形成自我交錯(cuò)的排列。于圓柱排列中的交錯(cuò)銜接點(diǎn)產(chǎn)生晶格缺陷，這樣的晶格缺陷點(diǎn)會(huì)形成立方體(cubic) 堆棧排列，可分成藍(lán)相(I)、藍(lán)相(II)、與藍(lán)相(III)三種晶格排列。分別為體心立方(body center cubic)、簡(jiǎn)單立方(s impl e cubi c)、與近似等方向(i so_l ike)排列。但不論是哪種藍(lán)相液晶，因?yàn)槎际堑确较蛐耘帕?，所以在任意方向的晶格軸向性是一致的，因此也可視為是一種近似于均向相的液晶相。由于其分子晶格經(jīng)由布拉格繞射后產(chǎn)生的光波長(zhǎng)通常都較偏向短波，因此以偏光顯微鏡觀察藍(lán)相紋理圖可發(fā)現(xiàn)，其外觀大多呈現(xiàn)藍(lán)色或藍(lán)紫色色彩的馬賽克紋理圖，故因此而得名。藍(lán)相液晶材料最令人所稱道的特點(diǎn)在于，藍(lán)相條件時(shí)在電場(chǎng)作動(dòng)下的反應(yīng)速度特別快。藍(lán)相液晶顯示器是種常態(tài)(off state)為暗態(tài)的液晶顯示器，文獻(xiàn)上指出，正型藍(lán)相液晶必須利用類似IPS (in-plane switch)液晶顯示器的電極產(chǎn)生的橫向電場(chǎng)引發(fā)雙折射率(Δη，positivebirefringence)的改變(Δη > 0)繼而產(chǎn)生亮暗態(tài)變化。巨觀來看，正型藍(lán)相液晶在外加電場(chǎng)下則呈現(xiàn)亮態(tài)。藍(lán)相液晶材料所制成的液晶顯示器具有超高快速應(yīng)答的特點(diǎn)，最快甚至可到達(dá)幾百微秒的等級(jí)。在早期，藍(lán)相液晶材料所呈現(xiàn)的藍(lán)相溫度范圍太過狹窄，例如只有1_2°C，一直是藍(lán)相液晶材料在應(yīng)用上的重大缺點(diǎn)?？墒墙鼛啄陙淼难芯亢蟀l(fā)現(xiàn)，可以經(jīng)由調(diào)配不同比例的反應(yīng)型單體，在藍(lán)相的溫度范圍內(nèi)通過照光聚合的方式(Nature materials, 2002, 1，64)，將藍(lán)相溫寬拉大到幾十度(> 60°C )，也因此在理論上暫時(shí)解決了藍(lán)相液晶材料的藍(lán)相溫寬過窄的問題。異山梨醇酯(isosorbide)是一種雙五環(huán)含二氧的分子。如

圖1所示，雖然以異山梨醇酯為旋光中心的分子衍生物在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)具有四個(gè)旋光中心，可當(dāng)作旋光性摻質(zhì)來誘導(dǎo)產(chǎn)生藍(lán)相，但因異山梨醇酯基團(tuán)立體障礙過于龐大，其本身液晶特性不明顯，所以當(dāng)作旋光性摻質(zhì)時(shí)，容易造成原有的液晶相破壞，因此不適于高比例摻混。另一方面，異山梨醇酯用在藍(lán)相液晶材料中也有驅(qū)動(dòng)電壓過高等問題。以某些已知的異山梨醇酯衍生物為例，美國(guó)專利US 7440160 B2中揭示，這些異山梨醇酯衍生物本身不具有任何液晶相。雖然將其與具有向列相的液晶混合后可以誘導(dǎo)出藍(lán)相液晶，不過卻具有驅(qū)動(dòng)電壓過高等缺點(diǎn)。例如，即使能夠成功誘導(dǎo)出藍(lán)相液晶，但是驅(qū)動(dòng)電壓加大到170V 仍不見其飽和電壓。所以應(yīng)用在顯示器上，藍(lán)相液晶材料依然有需高驅(qū)動(dòng)電壓的缺點(diǎn)，因此如何降低藍(lán)相液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電壓則變成是另一個(gè)急需被克服的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容藍(lán)相液晶的組成通常都是具有主體液晶(host LC)與旋光摻質(zhì)(chiraldopant)， 再搭配聚合單體的摻雜，形成含聚合單體與不含聚合單體的藍(lán)相液晶系統(tǒng)。對(duì)分子組成而言，含旋光中心添加物是影響藍(lán)相液晶光電特性的重要因素。當(dāng)單一含旋光中心分子結(jié)構(gòu)所含的旋光中心數(shù)越多，就能提供更多量的旋光體來誘導(dǎo)出藍(lán)相，但是添加過多或過少的含旋光中心分子又會(huì)導(dǎo)致膽固醇相(chiral nematic phase)。本發(fā)明因此設(shè)計(jì)出單一含有多處旋光中心的結(jié)構(gòu)來當(dāng)作旋光性摻質(zhì)。本發(fā)明于是先提出一種旋光性化合物，其具有雙異山梨醇酯基團(tuán)，而作為旋光性摻質(zhì)，藉此提供多量的旋光中心來誘導(dǎo)出藍(lán)相。本發(fā)明的旋光性化合物具有如下所示的結(jié)構(gòu)通式⑴
權(quán)利要求
1. 一種藍(lán)相液晶組合物，包含一反應(yīng)單體，其包含至少一反應(yīng)性乙烯鍵，并具有全部藍(lán)相液晶組合物 20%莫耳百分比；一光起始劑，并具有全部藍(lán)相液晶組合物0. 3%莫耳百分比 一藍(lán)相液晶材料，并具有全部藍(lán)相液晶組合物50 90%莫耳百分比；以及一旋光性摻質(zhì)(chiral dopant)，其具有全部藍(lán)相液晶組合物 10%莫耳百分比， 以及如下所示結(jié)構(gòu)通式(I)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，A連結(jié)基為包含1 14個(gè)碳鏈的伸烷基(alkyl)與包含1 14個(gè)碳鏈的伸烷氧基(alkoxyl)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，Bp化分別獨(dú)立選自-coo-、-00C-、- (C = 0)-與-CH2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，B3,B4連結(jié)基分別獨(dú)立選自-coo-、-00C-, -N = N-、-C = N-、-CF2-, -OCF2-, -C = C-、伸炔基(alkyne) ,-(C = 0)-、-CH2-與-(S = 0)-。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，B5, 連結(jié)基分別獨(dú)立選自-coo-、-00C-, -N = N-、-C = N-、-CF2-, -OCF2-, -C = C-、伸炔基(alkyne) ,-(C = 0)-、-CH2-與-(S = 0)-。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，(^丄2分別獨(dú)立為烷基(alkyl) 與烷氧基(alkoxyl)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)相液晶組合物，其包含AiVh、Ar2/G2,Ar3/G3、Ar4/G4其中的至少兩組取代基組合，其中ΑΓι、Ar2, Ar3、Ar4分別獨(dú)立為芳香環(huán)、雜環(huán)與脂環(huán)烴的其中之一，并分別具有G^ (；2、( 與&取代基。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，Ar1,Ar2, Ar3> Ar4分別獨(dú)立選自伸苯基、伸吡唳基、伸環(huán)己基與伸哌嗪基的其中之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，χ、y的值分別獨(dú)立為O 4。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，m、n的值分別獨(dú)立為0 4。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，G1W2W3與&取代基分別獨(dú)立選自H、F、Cl、Br與I。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍(lán)相液晶組合物，其特征在于，p、q、r、S的值分別獨(dú)立選自 1 4。
13.一種旋光性化合物，其具有雙異山梨醇酯基團(tuán)，結(jié)構(gòu)通式(I)如下所示
14. 一種旋光性寡聚物，其具有多個(gè)異山梨醇酯基團(tuán)，結(jié)構(gòu)通式(II)如下所示
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的旋光性寡聚物，其特征在于，k的值選自2、3與4。
全文摘要
一種藍(lán)相液晶組合物，包含反應(yīng)單體、光起始劑、藍(lán)相液晶材料以及旋光性摻質(zhì)。旋光性摻質(zhì)具有如下的結(jié)構(gòu)通式(I)其中C1、C2分別獨(dú)立為包含1～14個(gè)碳的軟鏈；Ar1、Ar2、Ar3、Ar4分別為環(huán)狀連結(jié)基(cyclic linking group)；G1、G2、G3與G4分別為Ar1、Ar2、Ar3與Ar4的單價(jià)取代基；m、x不同時(shí)為0，且n、y不同時(shí)為0p、q、r、s分別為正整數(shù)；B1、B2、B3、B4、B5、B6分別獨(dú)立為二價(jià)的連結(jié)基(linking group)；以及A為包含1～14個(gè)碳的軟鏈連結(jié)基。
文檔編號(hào)C09K19/58GK102167982SQ201110061368
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者杉浦規(guī)生, 林宏洲, 王憐詠, 鐘沛霖, 韓鈞杰, 黃泰翔, 龍春吉 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司