液晶蓝相的制作方法
【专利摘要】描述了从具有手性向列型液晶主体和弯曲形分子的复合材料形成液晶蓝相的方法。所述液晶蓝相的稳定温度范围可以通过控制所述复合材料的厚度而改进。例如，给定的组合物可以在约1μm时具有液晶蓝相的最大稳定温度范围。
【专利说明】液晶蓝相
[0001] 发明背景
[0002] 液晶蓝相是一种热致中间相，通常存在于各向同性相和手性向列相之间，其在 1888年描述苯甲酸胆留醇酯的熔融行为的报告中首次确认。该报告指出，该物质在冷却后 从清亮变混浊时短暂变蓝。液晶蓝相的结构由双扭圆柱形成，所述双扭圆柱是自组装的并 且形成三维立方晶格。这样的排列赋予液晶蓝相特殊的性质，例如光学各向同性，具有一定 波长的圆偏振光的可调谐反射，微秒响应，等。这些性质使得液晶蓝相具有多种潜在应用， 包括高效平板显示，快速响应光学设备和改进的激光技术。利用液晶蓝相的实际应用一直 限制于它们仅仅在狭窄温度范围（通常约Γ K)内的稳定性。
[0003] 发明概沭
[0004] 本公开不限于所描述的特定系统、设备和方法，因为这些可以变化。本说明书中使 用的术语的目的仅仅在于描述特定变体或实施方式，而不旨在限制范围。尽管不同的组合 物和方法被描述为"包含"不同的组分或步骤（理解为表示"包括，但不限于"），但所述组 合物和方法也可以"基本上由所述不同的组分或步骤组成"或"由所述不同的组分或步骤组 成"，并且这样的术语应该理解为限定基本上封闭式成员的组。
[0005] 实施方式描述形成稳定液晶蓝相的复合材料，制备所述液晶蓝相的方法，和包含 所述复合材料的设备。
[0006] 在一个实施方式中，复合材料包含手性向列型液晶主体和至少一种弯曲形化合 物，其中所述复合材料具有的液晶蓝相可以具有至少约5°C的稳定温度范围。在一些实施 方式中，所述复合材料的厚度为约〇. 5 μ m至约2 μ m。在一些实施方式中，所述弯曲形化合 物具有式（I)的结构：其中凡和R2各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃；Α Γι， Ar2, Ar3, Ar4和Ar5各自独立地选自碳环芳烃，取代碳环芳烃，杂环芳烃，取代杂环芳烃，多环 芳经，和取代多环芳烃；Xi和X 2各自独立地选自CH2,0, NH，和S ;和Yi和Y2各自独立地选自 C = 0, C = CH2, C = ΝΗ，和 C = S。
[0007]
【权利要求】
1. 复合材料，其包含： 手性向列型液晶主体；和 至少一种弯曲形化合物，其中所述复合材料的液晶蓝相的稳定温度范围为至少约5°c。
2. 权利要求1的复合材料，其中所述复合材料的厚度为约0. 25 μ m至约15 μ m。
3. 权利要求1的复合材料，其中所述复合材料的厚度为约0. 5 μ m至约2 μ m。
4. 权利要求1的复合材料，其中所述复合材料的厚度为约1 μ m。
5. 权利要求1的复合材料，其中所述弯曲形化合物具有式（I)的结构：
其中&和R2各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃； 其中ΑΓι，Ar2, Ar3, Ar4和Ar5各自独立地选自碳环芳烃，取代碳环芳烃，杂环芳烃，取代 杂环芳烃，多环芳烃，和取代多环芳烃； 其中Xi和X2各自独立地选自CH2, 0, NH，和S ;和 其中Yi和Y2各自独立地选自C = 0, C = CH2, C = NH，和C = S。
6. 权利要求5的复合材料，其中Xi是0, X2是0, Yi是C = 0,和Y2是C = 0。
7. 权利要求5的复合材料，其中Ar3是五元芳族杂环。
8. 权利要求5的复合材料，其中ArpAryAi^和Ar5各自独立地选自六元芳族杂环和六 元芳族碳环。
9. 权利要求1的复合材料，其中所述弯曲形化合物具有式（II)的结构：
其中R3和R4各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃。
10. 权利要求9的复合材料，其中R3是C7H15和R4是F。
11. 权利要求1的复合材料，其中所述弯曲形化合物以约5重量％至约20重量％存在 于所述复合材料中。
12. 权利要求1的复合材料，其中所述弯曲形化合物以约7重量％存在于所述复合材料 中。
13. 权利要求1的复合材料，其中所述手性向列型液晶主体包含约60重量％至约70重 量％的共晶向列型液晶和约30重量％至约40重量％的手性掺杂剂。
14. 权利要求1的复合材料，其中所述手性向列型液晶主体包含约67重量％的共晶向 列型晶体和约33重量％的手性掺杂剂。
15. 权利要求1的复合材料，其中所述复合材料的液晶蓝相的稳定温度范围为至少约 10。。。
16. 权利要求1的复合材料，其中所述复合材料的液晶蓝相的稳定温度范围为约10°C 至约30°C。
17. 制备液晶蓝相的方法，所述方法包括： 提供包含手性向列型液晶主体和至少一种弯曲形化合物的混合物的薄膜； 加热所述薄膜；和 冷却所述薄膜以产生液晶蓝相，其中所述液晶蓝相的稳定温度范围为至少约5°C。
18. 权利要求17的方法，其中所述薄膜的厚度为约0. 25 μ m至约15 μ m。
19. 权利要求17的方法，其中所述薄膜的厚度为约0. 5 μ m至约2 μ m。
20. 权利要求17的方法，其中所述薄膜的厚度为约1 μ m。
21. 权利要求17的方法，其中所述弯曲形化合物具有式（I)的结构：
其中&和R2各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃； 其中ΑΓι，Ar2, Ar3, Ar4和Ar5各自独立地选自任选取代的碳环，杂环和多环芳烃； 其中Xi和X2各自独立地选自CH2, 0, NH，和S ;和 其中Yi和Y2各自独立地选自C = 0, C = CH2, C = NH，和C = S。
22. 权利要求21的方法，其中Xi是0, X2是0, Yi是C = 0,和Y2是C = 0。
23. 权利要求21的方法，其中Ar3是五元芳族杂环。
24. 权利要求21的方法，其中ΑΓι，Ar2, Ar4和Ar5各自独立地选自六元芳族杂环和六元 芳族碳环。
25. 权利要求17的方法，其中所述弯曲形化合物具有式（II)的结构：
其中R3和R4各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃。
26. 权利要求25的方法，其中R3是C7H15和R4是F。
27. 权利要求17的方法，其中所述弯曲形化合物以约5重量％至约20重量％存在于所 述薄膜中。
28. 权利要求17的方法，其中所述弯曲形化合物以约7重量％存在于所述薄膜中。
29. 权利要求17的方法，其中所述手性向列型液晶主体包含约60重量％至约70重 量％的共晶向列型液晶和约30重量％至约40重量％的手性掺杂剂。
30. 权利要求17的方法，其中所述手性向列型液晶主体包含约67重量％的共晶向列型 晶体和约33重量％的手性掺杂剂。
31. 权利要求17的方法，其中所述液晶蓝相的稳定温度范围为至少约10°C。
32. 权利要求17的方法，其中所述液晶蓝相的稳定温度范围为约10°C至约30°C。
33. 权利要求17的方法，其中加热所述混合物包括加热至高于所述混合物清亮点的温 度。
34. 权利要求17的方法，其中冷却所述加热的混合物包括以约1°C /分钟冷却。
35. 复合材料，其包含： 手性向列型液晶主体；和 至少一种弯曲形化合物，其中所述复合材料的厚度为约0. 5 μ m至约2 μ m并且其中所 述复合材料具有液晶蓝相。
36. 权利要求35的复合材料，其中所述复合材料的厚度为约1 μ m。
37. 权利要求35的复合材料，其中所述复合材料的液晶蓝相的稳定温度范围为至少约 10。。。
38. 权利要求35的复合材料，其中所述复合材料的液晶蓝相的稳定温度范围为约10°C 至约30°C。
39. 权利要求35的复合材料，其中所述弯曲形化合物具有式（I)的结构：
其中&和R2各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃； 其中ΑΓι，Ar2, Ar3, Ar4和Ar5各自独立地选自任选取代的碳环，杂环，和多环芳烃； 其中Xi和X2各自独立地选自CH2, 0, NH，和S ;和 其中Yi和Y2各自独立地选自C = 0, C = CH2, C = NH，和C = S。
40. 权利要求39的复合材料，其中乂1和&各自是0,并且其中￥1和￥2各自是C = 0。
41. 权利要求39的复合材料，其中Ar3是五元芳族杂环。
42. 权利要求39的复合材料，其中ΑΓι，Ar2, Ar4和Ar5各自独立地选自六元芳族杂环和 碳环。
43. 权利要求35的复合材料，其中所述弯曲形化合物具有式（II)的结构：
其中R3和R4各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃。
44. 权利要求43的复合材料，其中R3是C7H15和R4是F。
45. 权利要求35的复合材料，其中所述弯曲形化合物以约5重量％至约20重量％存 在。
46. 权利要求35的复合材料，其中所述弯曲形化合物以约7重量％存在。
47. 权利要求35的复合材料，其中所述手性向列型液晶主体包含约60重量％至约70 重量％的共晶向列型液晶和约30重量％至约40重量％的手性掺杂剂。
48. 权利要求35的复合材料，其中所述手性向列型液晶主体包含约67重量％的共晶向 列型晶体和约33重量％的手性掺杂剂。
49. 制备液晶蓝相的方法，所述方法包括： 提供包含手性向列型液晶主体和至少一种弯曲形化合物的混合物的薄膜； 加热所述薄膜；和 冷却所述加热的薄膜，其中所述薄膜的厚度为约〇. 5 μ m至2 μ m以产生液晶蓝相。
50. 权利要求49的方法，其中所述薄膜的厚度为约1 μ m。
51. 权利要求49的方法，其中所述液晶蓝相的稳定温度范围为至少约10°C。
52. 权利要求49的方法，其中所述液晶蓝相的稳定温度范围为约10°C至约30°C。
53. 权利要求49的方法，其中所述弯曲形化合物具有式（I)的结构：
其中&和R2各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃； 其中ΑΓι，Ar2, Ar3, Ar4和Ar5各自独立地选自任选取代的碳环，杂环和多环芳烃； 其中Xi和X2各自独立地选自CH2, 0, NH，和S ;和 其中Yi和Y2各自独立地选自C = 0, C = CH2, C = NH，和C = S。
54. 权利要求53的方法，其中乂1和&各自是0,并且其中￥1和￥2各自是C = 0。
55. 权利要求53的方法，其中Ar3是五元芳族杂环。
56. 权利要求53的方法，其中Arp Ar2, Ar4和Ar5各自独立地选自六元芳族杂环和碳 环。
57. 权利要求49的方法，其中所述弯曲形化合物具有式（II)的结构：
其中R3和R4各自独立地选自卤素和包含1至15个碳的脂族烃。
58. 权利要求57的方法，其中R3是C7H15和R4是F。
59. 权利要求49的方法，其中所述弯曲形化合物以约5重量％至约20重量％存在。
60. 权利要求49的方法，其中所述弯曲形化合物以约7重量％存在。
61. 权利要求49的方法，其中所述手性向列型液晶主体包含约60重量％至约70重 量％的共晶向列型液晶和约30重量％至约40重量％的手性掺杂剂。
62. 权利要求49的方法，其中所述手性向列型液晶主体包含约67重量％的共晶向列型 晶体和约33重量％的手性掺杂剂。
63. 权利要求49的方法，其中加热所述混合物包括加热至高于所述混合物清亮点的温 度。
64. 权利要求49的方法，其中冷却所述加热的混合物包括以约1°C /分钟冷却。
65. 显示设备，其包括复合材料，其中所述复合材料包含： 手性向列型液晶主体；和 至少一种弯曲形化合物，其中所述复合材料被构造为厚度为约〇. 5 μ m至约2 μ m的薄 膜，并且其中所述复合材料的液晶蓝相的稳定温度范围为至少约5°C。
【文档编号】C07D271/10GK104204138SQ201280071706
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年3月22日 优先权日:2012年3月22日
【发明者】郑致刚 申请人:华东理工大学