胆甾型液晶显示器用2,2’-联二萘酯手性掺杂剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种液晶组合物，其包含由结构1表示的手性掺杂剂化合物，其中R1和R2独立地为氢、-(C＝O)R9、-(C＝O)R10、烷基、芳基、烷基芳基、烯基、环烷基、烷氧基芳基或杂环基，全都是被取代的或未取代的，或结合以形成碳环或杂环；R3-R9如本公开中所描述的。还提供了如本公开中描述的包含由结构2-4中任一个表示的手性掺杂剂化合物的液晶组合物。结构1
【专利说明】胆甾型液晶显示器用2, 2’ -联二萘酯手性掺杂剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及液晶组合物，特别是包含2,2，-联二萘酯手性掺杂剂的液晶组合物。本发明还涉及包含该液晶组合物的液晶显示器、电子打字机/平板、电子皮肤、光学元件或滤色器。
【背景技术】
[0002]手性向列型液晶材料，也公知为胆甾醇型液晶材料，可用于包括各种液晶(如:LC)显示器、电子打字机或平板、电子皮肤、反射膜、光学滤镜、偏光镜、漆和墨等的各种应用中。制备这种材料的方法已很好地制定。参见例如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，仍然需要改进。虽然手性向列型组合物的早期使用依靠主要由手性成分组成的混合物，最近这种材料却由向列型液晶(LC)混合物结合少量手性掺杂剂组成。在这种新型组合物中，向列型主体材料的性能，其中例如粘度、双折射、电各向异性和磁各向异性，通过改变向列型混合物的化学组分而按预期用途定制，然后掺入手性掺杂剂以诱发螺旋扭转，从而提供期望的手性向列型螺距。因此，显然这种手性向列型组合物的性能就是向列型主体的性能加上掺杂剂性能的结合。
[0003]可将手性向列型液晶配制成反射各种波长的入射电磁辐射，而且很好理解，根据螺旋螺距的手性的意义，反射光可以是圆偏振的。因此，显示出右旋螺旋中介结构(meso-structure)的手性向列型液晶将反射右旋入射光。能够在例如垂直分层的结构中既反射右旋也反射左旋的圆偏振光对于许多应用都是有用的。进一步公知的是，手性掺杂剂结构的对映体诱导螺旋旋转的相反极化，因此能提供相反极化的光反射。因此，制备掺杂剂的对映体对对用于单独的光调制层特别有用。
[0004]对于许多应用来说，希望具有显示强螺旋形扭转性能和因此具有短螺距长度的液晶混合物。短螺距可通过使用高用量的掺杂剂或通过使用高螺旋扭转力的掺杂剂来获得。然而，当以高用量使用手性掺杂剂可以负面影响液晶主体混合物的性能，其中例如介电的各向异性、粘度、驱动电压或转换时间。在用于选择性反射胆留醇型显示器的液晶混合物中，所选择的螺距必须使得由胆留醇型螺旋形反射的波长的最大值在可见光范围之内。另一可能的应用是用于光学元件的具有手性液晶相的聚合物膜，诸如胆留醇型宽带偏光镜或手性液晶迟滞膜。
[0005]此类液晶材料可用于制备具有手性液晶相的聚合物膜、有源和无源光学元件或滤色器以及液晶显示器例如STN、TN、AMD-TN、温度补偿器、宾-主型或相变型显示器、或者不含聚合物或聚合物稳定的胆留醇型构造(texture) (PFCT、PSCT)显示器等方面的用途。此类液晶显示可包含液晶介质中的手性掺杂剂和通过将包括手性掺杂剂和可聚合的化合物的液晶材料进行(共)聚合反应所获得的具有手性液晶相的聚合物膜。
[0006]1，1’ -联二萘手性掺杂剂是早已知道的并很好地研究，据报道当将它们在向列型液晶中用作掺杂剂时，其显示出有用的螺旋扭转力。参见例如:H0eChst的US4826620(5/2/1989).Mitsubishi Gas Chemical C0.的 US6699532 (3/2/2004)和ChissoCorp.的US7413782 (8/19/2008)。对1，1’ -联二萘类和其他手性掺杂剂化合物的比较由 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.Kuschel 和 H.Zaschke 的 Journal of the SID，2006，14/9，805-812 报道。1，1’ -联二萘化合物，也称为联萘酚(BIN0L)化合物，是指阻转异构体类掺杂剂，因为它们具有手性平面或轴。1，1’-联二萘化合物的螺旋扭转力在很大程度上取决于两个萘环的二面角，如 R.Eelkema 和 B.L.Feringa:0rg.Biomol.Chem.，2006，4，3729-3745 的综述中所报道的。1，1’_联二萘手性掺杂剂的二面角取决于取代基。因此，已经认识到，联萘酚化合物中的取代基的轻微的变化可以表现出导致高度变化的螺旋扭转力的顺式和反式构象中的大的分子变化。
[0007]
【权利要求】
1.一种液晶组合物，其包含由以下结构表示的手性掺杂剂化合物:
2.如权利要求1所述的液晶组合物，其包含所述手性掺杂剂化合物的对映体过量的一种对映异构体。
3.如权利要求1所述的液晶组合物，其中R9和俨为或取代的或未取代的芳基，其定义为:-R9或= -(Υ-Κ)ρ-Ζ:其中K为单键或双键或者选自以下的二价连接:_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连；其中Y和Z独立地任选选自:1，4-亚苯基，其中，一个或更多个亚甲基还可被-N=替换；1，4-环己基，其中，一个或更多个不相邻的亚甲基单元还可被0或S替换；1，4-亚环己基；1，4_ 二环[2.2.2]亚羊基；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基团各自可以为未取代的，或被卤素、氰基、异氰酸酯基或硝基、或具有1-12个碳原子的其中一个或更多个氢可以被氯或氟替换的烷基、烷氧基或烷酰基单取代或多取代；其中P = 0、1、2、3、4。
4.如权利要求1所述的液晶组合物，其中R3为或取代的或未取代的芳基基团。
5.如权利要求1所述的液晶组合物，其包含与液晶材料掺合的所述手性掺杂剂，其中所述手性掺杂剂化合物任选地为聚合形式的。
6.如权利要求5所述的液晶组合物，其进一步包含聚合物粘合剂，所述液晶材料的晶畴分散于所述聚合物粘合剂中。
7.如权利要求5所述的液晶组合物，其进一步包含催化剂、敏化剂、稳定剂、共反应单体或表面活性化合物中的至少之一。
8.如权利要求5所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为STN、TN、手性向列型或铁电的。
9.如权利要求5所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为手性向列型的。
10.一种包含如权利要求5所述的液晶组合物的液晶显示器、电子打字机/平板、电子皮肤、光学元件或滤色器。
11.一种包含如权利要求6所述的液晶组合物的液晶显示器、电子打字机/平板、电子皮肤、光学元件或滤色器。
12.一种包含如权利要求7所述的液晶组合物的液晶显示器、电子打字机/平板、电子皮肤、光学元件或滤色器。
13.如权利要求10所述的显示器，其中所述显示器选自STN、TN、TFT-TN、宾-主型、相变型、不含聚合物的胆留醇型构造、聚合物稳定的胆留醇型构造和铁电的显示器。
14.一种液晶组合物，其包含由以下结构表示的手性掺杂剂化合物:
15.如权利要求14所述的液晶组合物，其包含所述手性掺杂剂化合物的对映体过量的一种对映异构体。
16.如权利要求14所述的液晶组合物，其中R11和R12为或取代的或未取代的芳基，其定义为:_Rn或-R12 = -(Y_K)p-Z:其中K为单键或双键或者选自以下的二价连接:-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连；其中Y和Z独立地任选选自:1，4-亚苯基，其中，一个或更多个亚甲基还可被-N=替换；1，4-环己基，其中，一个或更多个不相邻的亚甲基单元还可被0或S替换；1，4-亚环己基；1，4_ 二环[2.2.2]亚羊基；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基团各自可以为未取代的，或被卤素、氰基、异氰酸酯基或硝基、或具有1-12个碳原子的其中一个或更多个氢可以被氯或氟替换的烷基、烷氧基或烷酰基单取代或多取代；其中P = 0、1、2、3、4。
17.如权利要求14所述的液晶组合物，其中R3为或取代的或未取代的芳基基团。
18.如权利要求14所述的液晶组合物，其包含与液晶材料掺合的所述手性掺杂剂，其中所述手性掺杂剂化合物任选地为聚合形式的。
19.如权利要求18所述的液晶组合物，其进一步包含聚合物粘合剂，所述液晶材料的晶畴分散于所述聚合物粘合剂中。
20.如权利要求18所述的液晶组合物，其进一步包含催化剂、敏化剂、稳定剂、共反应单体或表面活性化合物中的至少之一。
21.如权利要求18所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为STN、TN、手性向列型或铁电的。
22.如权利要求18所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为手性向列型的。
23.一种包含如权利要求18所述的液晶组合物的液晶显示器、电子打字机/平板、电子皮肤、光学元件或滤色器。
24.如权利要求23所述的显示器，其中所述显示器选自STN、TN、TFT-TN、宾-主型、相变型、不含聚合物的胆留醇 型构造、聚合物稳定的胆留醇型构造和铁电的显示器。
25.一种液晶组合物，其包含由以下结构表示的手性掺杂剂化合物:
26.如权利要求25所述的液晶组合物，其包含所述手性掺杂剂化合物的对映体过量的一种对映异构体。
27.如权利要求25所述的液晶组合物，其中R12为或取代的或未取代的芳基，其定义为:-R12 = -^-?。^-其中仄为单键或双键或者选自以下的二价连接:-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连；其中Y和Z独立地任选选自:1，4_亚苯基，其中，一个或更多个亚甲基还可被-N=替换；.1，4-环己基，其中，一个或更多个不相邻的亚甲基单元还可被0或S替换；1，4-亚环己基；.1，4_ 二环[2.2.2]亚辛基；哌啶1，4_ 二基；十氢萘-1，6-二基和1，2，3，4-四氢化萘-1，.6- 二基；其中Y或Z基团各自可以为未取代的，或被卤素、氰基、异氰酸酯基或硝基、或具有.1-12个碳原子的其中一个或更多个氢可以被氯或氟替换的烷基、烷氧基或烷酰基单取代或多取代；其中P = 0、1、2、3、4。
28.如权利要求25所述的液晶组合物，其中R3为或取代的或未取代的芳基基团。
29.如权利要求25所述的液晶组合物，其包含与液晶材料掺合的所述手性掺杂剂，其中所述手性掺杂剂化合物任选地为聚合形式的。
30.如权利要求29所述的液晶组合物，其进一步包含聚合物粘合剂，所述液晶材料的晶畴分散于所述聚合物粘合剂中。
31.如权利要求29所述的液晶组合物，其进一步包含催化剂、敏化剂、稳定剂、共反应单体或表面活性化合物中的至少之一。
32.如权利要求29所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为STN、TN、手性向列型或铁电的。
33.如权利要求29所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为手性向列型的。
34.一种包含如权利要求29所述的液晶组合物的液晶显示器、电子打字机/平板、电子皮肤、光学元件或滤色器。
35.如权利要求34所述的显示器，其中所述显示器选自STN、TN、TFT-TN、宾-主型、相变型、不含聚合物的胆留醇型构造、聚合物稳定的胆留醇型构造和铁电的显示器。
36.一种液晶组合物，其包含由以下结构表示的手性掺杂剂化合物:
37.如权利要求36所述的液晶组合物，其包含所述手性掺杂剂化合物的对映体过量的一种对映异构体。
38.如权利要求36所述的液晶组合物，其中R11和R12为或取代的或未取代的芳基，其定义为:_Rn或-R12 = -(Y_K)p-Z:其中K为单键或双键或者选自以下的二价连接:-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连；其中Y和Z独立地任选选自:1，4-亚苯基，其中，一个或更多个亚甲基还可被-N=替换；1，4-环己基，其中，一个或更多个不相邻的亚甲基单元还可被0或S替换；1，4-亚环己基；1，4_ 二环[2.2.2]亚羊基；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基团各自可以为未取代的，或被卤素、氰基、异氰酸酯基或硝基、或具有1-12个碳原子的其中一个或更多个氢可以被氯或氟替换的烷基、烷氧基或烷酰基单取代或多取代；其中P = 0、1、2、3、4。
39.如权利要求36所述的液晶组合物，其包含与液晶材料掺合的所述手性掺杂剂，其中所述手性掺杂剂化合物任选地为聚合形式的。
40.如权利要求39所述的液晶组合物，其进一步包含聚合物粘合剂，所述液晶材料的晶畴分散于所述聚合物粘合剂中。
41.如权利要求39所述的液晶组合物，其进一步包含催化剂、敏化剂、稳定剂、共反应单体或表面活性化合物中的至少之一。
42.如权利要求39所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为STN、TN、手性向列型或铁电的。
43.如权利要求39所述的液晶组合物，其中所述液晶组合物为手性向列型的。
44.一种包含如权利要求39所述的液晶组合物的液晶显示器、电子打字机/平板、电子皮肤、光学元件或滤色器。
45.如权利要求44所述的显示器，其中所述显示器选自STN、TN、TFT-TN、宾-主型、相变型、不含聚合物的胆留醇型构造、聚合物稳定的胆留醇型构造和铁电的显示器。
【文档编号】C07C69/78GK103627407SQ201310273591
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】唐纳德·R·迪尔, 埃丽卡·N·蒙特巴赫 申请人:肯特显示器公司, 肯特州立大学