JP5948832B2 - Optically isotropic liquid crystal composition and optical device containing monofunctional monofunctional monomer - Google Patents
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Description
本発明は、単官能性の一環モノマーを含有するモノマー/液晶混合物、高分子/液晶複合材料、および液晶素子に関する。 The present invention relates to a monomer / liquid crystal mixture, a polymer / liquid crystal composite material, and a liquid crystal element containing a monofunctional monofunctional monomer.
ネマチック液晶材料における等方相(以下「非液晶等方相」ということがある。)と同様に、光学的に等方性の液晶相の一種であるブルー相においても電気複屈折値(等方性媒体に電界を印加した時に誘起される複屈折値)ΔnEが電場Eの二乗に比例する現象であるカー効果[ΔnE=KλE2(K:カー係数(カー定数)、λ:波長)]が観測される。 Similar to the isotropic phase in the nematic liquid crystal material (hereinafter sometimes referred to as “non-liquid crystal isotropic phase”), the electric birefringence value (isotropic) is also applied to the blue phase, which is a kind of optically isotropic liquid crystal phase. Kerr effect [Δn E = KλE 2 birefringence value) [Delta] n E is a phenomenon that is proportional to the square of the electric field E induced when an electric field is applied to the sexual medium (K: Kerr constant (Kerr constant), lambda: wavelength) ] Is observed.
近年、ブルー相および高分子安定化ブルー相などの光学的等方性の液晶相において電場を印加し、電気複屈折を発現させるモードも盛んに研究されている(特許文献1〜11、非特許文献1〜3)。さらにこのモードの表示素子への応用のみならず、電気複屈折を利用した波長可変フィルター、波面制御素子、液晶レンズ、収差補正素子、開口制御素子、光ヘッド装置などへの応用が提案されている(特許文献6、10、11)。
In recent years, a mode in which an electric field is applied in an optically isotropic liquid crystal phase such as a blue phase and a polymer-stabilized blue phase to develop electric birefringence has been actively studied (
アキラルな液晶成分とキラル化合物で構成された光学的等方性の液晶組成物は、フッ素系化合物を多く含有しており、大きな誘電率異方性、大きな屈折率異方性、低い融点、および広い温度範囲で液晶相を有する。
しかしながら、この光学的等方性の液晶組成物は、短い応答時間などの良好な電気特性を示すものの、低温を含めた広い温度範囲で液晶相を有する例は少なく、そのまま液晶素子として使用することは難しい。
光学的等方性の高分子/液晶複合材料は、光学的等方性の液晶組成物にモノマーを添加したモノマー/液晶混合物を、ブルー相または等方相を示す温度で重合させることによって得られる。この高分子/液晶複合材料は、低温を含めた広い温度範囲で液晶相を有することを特徴とし、液晶表示パネル用の液晶素子として極めて有用である。
ブルー相を高分子安定化する目的で使用するモノマーは、低分子量のモノマー、マクロモノマー、またはオリゴマーなどを使用することができる。また得られる高分子/液晶複合材料が三次元架橋構造を有するものが好ましいことから、重合性官能基を2つ以上有する多官能性モノマーを使用することが好ましい。しかしながら、このモノマー/液晶組成物は広い温度範囲で均一なブルー相を発現しない場合が多く、不均一なブルー相で重合した高分子/液晶複合材料は不均一で濃度ムラが発生し、その結果、液晶表示パネルにおける表示ムラが発生し、コントラストの低下などの要因となっている。
モノマー/液晶混合物が比較的広い温度範囲で均一なブルー相発現するためには、多官能性モノマーと単官能性モノマーを併用することが有効である。多官能性モノマーと単官能性モノマーを併用したモノマー/液晶混合物は、比較的広い温度範囲で均一なブルー相を発現する。ここで使用する単官能性モノマーとしては、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレートなどが知られている。しかしながら、この種の単官能性モノマーは液晶組成物との相溶性が十分ではなく、この種の単官能性モノマー使用して得られたモノマー/液晶混合物を重合させて得られた高分子/液晶複合材料は不均一で濃度ムラが発生してしまう、あるいは濃度ムラが改善された高分子/液晶複合材料を得るための重合温度マージンが狭い。また、高分子安定化に必要なモノマー含有量も多いという欠点があった。
特に最近は液晶をセルに注入するために、One Drop Filling(ODF)方式と呼ばれる注入法が採用されている。この方式は、液晶を基板上に滴下し、真空下で対向基板を貼り合わせる方式である。このODF方式では、液晶滴が面内で均一なことが求められる。光学的等方性の高分子/液晶複合材料をODF方式に適用する場合、モノマーと液晶の混合物を基板上に滴下し、貼り合わせ後に紫外光を照射するなどして、モノマーを重合することとなる。その際、モノマー/液晶混合物のN*−BP転移温度付近で重合することが好ましい場合が多いが、この温度付近で重合して得られる高分子/液晶複合材料に濃度ムラが観測されることがある。
An optically isotropic liquid crystal composition composed of an achiral liquid crystal component and a chiral compound contains a large amount of fluorine compounds, and has a large dielectric anisotropy, a large refractive index anisotropy, a low melting point, and It has a liquid crystal phase over a wide temperature range.
However, although this optically isotropic liquid crystal composition exhibits good electrical characteristics such as a short response time, it has few examples having a liquid crystal phase in a wide temperature range including a low temperature, and should be used as it is as a liquid crystal element. Is difficult.
An optically isotropic polymer / liquid crystal composite material is obtained by polymerizing a monomer / liquid crystal mixture obtained by adding a monomer to an optically isotropic liquid crystal composition at a temperature exhibiting a blue phase or an isotropic phase. . This polymer / liquid crystal composite material has a liquid crystal phase in a wide temperature range including a low temperature, and is extremely useful as a liquid crystal element for a liquid crystal display panel.
As the monomer used for stabilizing the blue phase, a low molecular weight monomer, a macromonomer, an oligomer, or the like can be used. In addition, since the obtained polymer / liquid crystal composite material preferably has a three-dimensional crosslinked structure, it is preferable to use a polyfunctional monomer having two or more polymerizable functional groups. However, this monomer / liquid crystal composition often does not develop a uniform blue phase over a wide temperature range, and the polymer / liquid crystal composite material polymerized with the non-uniform blue phase is non-uniform and uneven in density. As a result, display unevenness occurs in the liquid crystal display panel, which causes a decrease in contrast.
In order for the monomer / liquid crystal mixture to exhibit a uniform blue phase in a relatively wide temperature range, it is effective to use a polyfunctional monomer and a monofunctional monomer in combination. A monomer / liquid crystal mixture in which a polyfunctional monomer and a monofunctional monomer are used in combination exhibits a uniform blue phase in a relatively wide temperature range. Alkyl acrylate, alkyl methacrylate, and the like are known as monofunctional monomers used here. However, this type of monofunctional monomer is not sufficiently compatible with the liquid crystal composition, and a polymer / liquid crystal obtained by polymerizing a monomer / liquid crystal mixture obtained using this type of monofunctional monomer. The composite material is non-uniform and uneven density occurs, or the polymerization temperature margin for obtaining a polymer / liquid crystal composite material with improved density unevenness is narrow. In addition, there is a drawback that a large amount of monomer is necessary for stabilizing the polymer.
In particular, recently, an injection method called “One Drop Filling (ODF) method” has been adopted to inject liquid crystal into a cell. This method is a method in which liquid crystal is dropped on a substrate and the opposite substrate is bonded under vacuum. In this ODF method, liquid crystal droplets are required to be uniform in the plane. When an optically isotropic polymer / liquid crystal composite material is applied to the ODF system, the monomer is polymerized by dropping a mixture of the monomer and the liquid crystal on the substrate and irradiating with ultraviolet light after bonding. Become. At that time, it is often preferable to polymerize near the N * -BP transition temperature of the monomer / liquid crystal mixture, but concentration unevenness is observed in the polymer / liquid crystal composite material obtained by polymerization near this temperature. is there.
発明の第一の目的は、濃度ムラが改善された高分子/液晶複合材料を得ることができるモノマー/液晶混合物、あるいは濃度ムラが改善された高分子/液晶複合材料を得ることのできる重合温度マージンが広いモノマー/液晶混合物を提供することである。
第二の目的は、前記のモノマー/液晶混合物を重合することによって得られた高分子/液晶複合材料を使用することによって、熱、光などに対して安定性を有し、短い応答時間、大きなコントラスト、低い駆動電圧、および低温を含めた広い温度範囲において均一で濃度ムラのない高分子安定化ブルー相を有する液晶素子を提供することである。
The first object of the invention is to provide a monomer / liquid crystal mixture capable of obtaining a polymer / liquid crystal composite material with improved density unevenness, or a polymerization temperature capable of obtaining a polymer / liquid crystal composite material with improved density unevenness. It is to provide a monomer / liquid crystal mixture with a wide margin.
The second purpose is to have stability against heat, light, etc. by using a polymer / liquid crystal composite material obtained by polymerizing the above monomer / liquid crystal mixture, a short response time, and a large It is an object to provide a liquid crystal element having a polymer-stabilized blue phase that is uniform and has no density unevenness over a wide temperature range including contrast, low driving voltage, and low temperature.
本発明者らは、鋭意研究の結果、単官能性の一環モノマー、特に芳香環を有する単官能性の一環モノマーを使用したモノマー/液晶混合物、高分子/液晶複合材料、および液晶素子を提供することにより、上記の課題を大幅に改善することができることを見出した。具体的には以下の通りである。 As a result of diligent research, the present inventors provide a monomer / liquid crystal mixture, a polymer / liquid crystal composite material, and a liquid crystal element using a monofunctional monofunctional monomer, particularly a monofunctional monofunctional monomer having an aromatic ring. As a result, it has been found that the above problems can be significantly improved. Specifically, it is as follows.
本明細書中、「液晶化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、素子と略すことがある。 In the present specification, the “liquid crystal compound” is a general term for a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase and a compound having no liquid crystal phase but useful as a component of a liquid crystal composition. A liquid crystal compound, a liquid crystal composition, and a liquid crystal display element may be abbreviated as a compound, a composition, and an element, respectively.
本明細書中、「液晶素子」は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。ネマチック相の上限温度はネマチック相−等方相の相転移温度であり、そして単に透明点または上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。 In this specification, “liquid crystal element” is a generic term for a liquid crystal display panel and a liquid crystal display module. The upper limit temperature of the nematic phase is a nematic phase-isotropic phase transition temperature, and may simply be abbreviated as clearing point or upper limit temperature. The lower limit temperature of the nematic phase may simply be abbreviated as the lower limit temperature.
本明細書中、「モノマー/液晶混合物」は、重合性モノマー及び光学的等方性の液晶組成物からなる混合物である。「高分子/液晶複合材料」は、高分子及び光学的等方性の液晶組成物からなる複合材料である。「単官能性の一環モノマー」とは、重合性官能基を1つ有し、環構造を1つ有する重合性モノマーである。重合性官能基を1つ有する重合性モノマーを「単官能性モノマー」と言うことがある。「多官能性モノマー」は重合性官能基を複数有する重合性モノマーであり、重合性官能基を2つ有する重合性モノマーを「二官能性モノマー」と言うことがある。 In the present specification, the “monomer / liquid crystal mixture” is a mixture comprising a polymerizable monomer and an optically isotropic liquid crystal composition. The “polymer / liquid crystal composite material” is a composite material composed of a polymer and an optically isotropic liquid crystal composition. “Monofunctional monofunctional monomer” is a polymerizable monomer having one polymerizable functional group and one ring structure. A polymerizable monomer having one polymerizable functional group may be referred to as a “monofunctional monomer”. A “polyfunctional monomer” is a polymerizable monomer having a plurality of polymerizable functional groups, and a polymerizable monomer having two polymerizable functional groups is sometimes referred to as a “bifunctional monomer”.
本明細書中、式(1)で表わされる化合物を化合物(1)と略すことがある。この略記は式(2)などで表される化合物にも適用することがある。化学式において、六角形で囲んだA、Bなどの記号はそれぞれ環構造A、環構造Bなどに対応する。これらは、「環A」、「環B」と略すことがある。「環構造」とは、環状の基を言い、フェニレン環、ナフタレン環、シクロヘキセン環、ビシクロオクタン環またはシクロヘキサン環などを含む。ここで、ナフタレン環のような縮合多環炭化水素やビシクロオクタン環のような橋かけ環炭化水素などの複数の環を含む環構造も、環構造としては1つと数える。
環A1、Y1、Bなど複数の同じ記号を同一の式または異なった式に記載したが、これらはそれぞれが同一であってもよいし、または異なってもよい。
In the present specification, the compound represented by the formula (1) may be abbreviated as the compound (1). This abbreviation may also apply to compounds represented by formula (2) and the like. In the chemical formula, symbols such as A and B surrounded by hexagons correspond to ring structure A and ring structure B, respectively. These may be abbreviated as “ring A” and “ring B”. “Ring structure” refers to a cyclic group, and includes a phenylene ring, a naphthalene ring, a cyclohexene ring, a bicyclooctane ring, a cyclohexane ring, and the like. Here, a ring structure including a plurality of rings such as a condensed polycyclic hydrocarbon such as a naphthalene ring and a bridged ring hydrocarbon such as a bicyclooctane ring is also counted as one ring structure.
A plurality of the same symbols such as rings A 1 , Y 1 , and B are described in the same formula or different formulas, but these may be the same or different.
「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意であることを示すが、個数が0である場合を含まない。任意のAがB、CまたはDで置き換えられてもよいという表現は、任意のAがBで置き換えられる場合、任意のAがCで置き換えられる場合および任意のAがDで置き換えられる場合に加えて、複数のAがB〜Dの少なくとも2つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、任意の−CH2−が−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルなどが含まれる。なお、本発明においては、連続する2つの−CH2−が−O−で置き換えられて、−O−O−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−CH2−が−O−で置き換えられることも好ましくない。 “Arbitrary” indicates that not only the position but also the number is arbitrary, but the case where the number is 0 is not included. The expression that any A may be replaced by B, C or D is in addition to any A being replaced by B, any A being replaced by C and any A being replaced by D. Thus, it is meant to include the case where a plurality of A are replaced by at least two of B to D. For example, alkyl in which any —CH 2 — may be replaced by —O— or —CH═CH— includes alkyl, alkenyl, alkoxy, alkoxyalkyl, alkoxyalkenyl, alkenyloxyalkyl, and the like. In the present invention, it is not preferable that two consecutive —CH 2 — are replaced with —O— to become —O—O—. In addition, it is not preferable that the terminal —CH 2 — in alkyl is replaced by —O—.
また、本明細書中、特に言及しない限り、「%」は「重量%」を意味する。 In the present specification, “%” means “% by weight” unless otherwise specified.
本件発明は以下の構成を含む。
[1]アキラルな液晶成分A及びキラル化合物Kを含有する光学的等方性の液晶組成物に、一般式(1)で表される重合性モノマーをさらに1種類以上混合させることによって得られるモノマー/液晶混合物。
式(1)中、
Raは水素、ハロゲン、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Rbは単結合、または直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;環A1は1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、1,4−シクロヘキセニレン、または1,4−ビシクロ[2,2,2]オクチレンであり、これらの環中の任意の水素は炭素数1〜5のアルキル基、またはハロゲンで置き換えられてもよく、環中の任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、環中の任意の−CH=は−N=で置き換えられてもよく;
X1は、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−または単結合であり;
P1は、下記の式(M3−1)〜(M3−7)のいずれかを表す。
(式中、Rdは、それぞれ独立して水素、ハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。)
The present invention includes the following configurations.
[1] A monomer obtained by further mixing at least one polymerizable monomer represented by the general formula (1) with an optically isotropic liquid crystal composition containing an achiral liquid crystal component A and a chiral compound K. / Liquid crystal mixture.
In formula (1),
R a is hydrogen, halogen, linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkyl is —O—, —COO—, —OCO—, —CH Any hydrogen in the alkyl, which may be replaced with ═CH— or —C≡C—, may be replaced with a halogen;
R b is a single bond or a linear or branched alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkylene is —O—, —COO—, —OCO—, —CH Any hydrogen in the alkylene, which may be replaced by ═CH— or —C≡C—, may be replaced by halogen; ring A 1 is 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, 1,4-cyclohexenylene, or 1,4-bicyclo [2,2,2] octylene, and any hydrogen in these rings may be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or halogen. Well, any —CH 2 — in the ring may be replaced with —O—, and any —CH═ in the ring may be replaced with —N═;
X 1 is —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, —OCF 2 — or a single bond;
P 1 represents any of the following formulas (M3-1) to (M3-7).
(In the formula, each R d is independently hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and in these alkyls, arbitrary hydrogen may be replaced by halogen.)
[2]重合性モノマーが一般式(2)で表される請求項1に記載のモノマー/液晶混合物。
式(2)中、
Raは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキル、炭素数2〜30のアルケニル、または炭素数1〜30のアルコキシであり、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Rbは単結合、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
X1は、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−または単結合であり;
Q1、Q2、Q3、およびQ4はそれぞれ独立に水素、フッ素、塩素、またはメチル基であり;
Rdは水素またはメチルであり、P1は式(M3−3)または(M3−7)を表す。
[2] The monomer / liquid crystal mixture according to
In formula (2),
R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, alkenyl having 2 to 30 carbon atoms, or alkoxy having 1 to 30 carbon atoms, and any hydrogen in the alkyl is replaced by halogen. May be;
R b is a single bond, linear or branched alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkylene is —O—, —CH═CH— or —C≡C—. Any hydrogen in the alkylene may be replaced with a halogen;
X 1 is —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, —OCF 2 — or a single bond;
Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are each independently a hydrogen, fluorine, chlorine, or methyl group;
R d is hydrogen or methyl, and P 1 represents the formula (M3-3) or (M3-7).
[3]重合性モノマーが一般式(2−1)〜(2−3)のいずれかで表される[2]に記載のモノマー/液晶混合物。
式(2−1)〜(2−3)中、
Raは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキル、または直鎖状または分岐状の炭素数2〜30のアルケニルであり;
Rbは直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキレンであり;
Q1、Q2、Q3、およびQ4はそれぞれ独立に水素、フッ素、またはメチル基であり;
Rdは水素またはメチルである。
[3] The monomer / liquid crystal mixture according to [2], wherein the polymerizable monomer is represented by any one of the general formulas (2-1) to (2-3).
In formulas (2-1) to (2-3),
R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, or linear or branched alkyl having 2 to 30 carbon atoms;
R b is a linear or branched alkylene having 1 to 30 carbon atoms;
Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are each independently hydrogen, fluorine, or a methyl group;
R d is hydrogen or methyl.
[4]式(2−1)においてRaが直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、Rbが直鎖状の炭素数1〜30のアルキレンであり、Rdが水素である重合性モノマーを含有する[3]に記載のモノマー/液晶混合物。 [4] In Formula (2-1), R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, R b is linear alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and R d is The monomer / liquid crystal mixture according to [3], which contains a polymerizable monomer that is hydrogen.
[5]式(2−1)においてRaが直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、Rbが直鎖状の炭素数1〜30のアルキレンであり、Rdがメチルである重合性モノマーを含有する[3]に記載のモノマー/液晶混合物。 [5] In Formula (2-1), R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, R b is linear alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and R d is The monomer / liquid crystal mixture according to [3], which contains a polymerizable monomer that is methyl.
[6]式(2−2)においてRaが直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、Rbが直鎖状の炭素数1〜30のアルキレンであり、Rdが水素である重合性モノマーを含有する[3]に記載のモノマー/液晶混合物。 [6] In Formula (2-2), R a is a linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, R b is a linear alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and R d is The monomer / liquid crystal mixture according to [3], which contains a polymerizable monomer that is hydrogen.
[7]式(2−2)においてRaが直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、Rbが直鎖状の炭素数1〜30のアルキレンであり、Rdがメチルである重合性モノマーを1種類以上含有する[3]に記載のモノマー/液晶混合物。 [7] In Formula (2-2), R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, R b is linear alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and R d is The monomer / liquid crystal mixture according to [3], which contains at least one polymerizable monomer that is methyl.
[8]式(2−3)においてRaが直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、Rbが直鎖状の炭素数1〜30のアルキレンであり、Rdが水素である重合性モノマーを含有する[3]に記載のモノマー/液晶混合物。 [8] In Formula (2-3), R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, R b is linear alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and R d is The monomer / liquid crystal mixture according to [3], which contains a polymerizable monomer that is hydrogen.
[9]式(2−3)においてRaが直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、Rbが直鎖状の炭素数1〜30のアルキレンであり、Rdがメチルである重合性モノマーを含有する[3]に記載のモノマー/液晶混合物。 [9] In Formula (2-3), R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, R b is linear alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and R d is The monomer / liquid crystal mixture according to [3], which contains a polymerizable monomer that is methyl.
[10]アキラルな液晶成分A中に、一般式(1−A)で表される化合物を含有する[1]〜[9]のいずれか1項に記載のモノマー/液晶混合物。
(一般式(1−A)において、R11は水素、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH2−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく; 環A11、環A12、環A13および環A14は独立して、1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2、5―ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,6−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−シクロヘキシレン、または2,6,7−トリオキサビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく; Z11、Z12、Z13およびZ14は独立して、単結合、炭素数1〜4のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;L11およびL12はそれぞれ独立して水素またはハロゲンであり;X11はハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF5、−CHF2、−CF3、−CF2CH2F、−CF2CHF2、−CF2CF3、−(CF2)3−F、−CF2CHFCF3、−CHFCF2CF3、−(CF2)4−F、−(CF2)5−F、−OCHF2、−OCF3、−OCF2CH2F、−OCF2CHF2、−OCH2CF3、−OCF2CF3、−O−(CF2)3−F、−OCF2CHFCF3、−OCHFCF2CF3、−O−(CF2)4−F、−O−(CF2)5−F、−CH=CF2、−CH=CHCF3、または−CH=CHCF2CF3; lおよびmは独立して、0または1である。)
[10] The monomer / liquid crystal mixture according to any one of [1] to [9], wherein the achiral liquid crystal component A contains a compound represented by the general formula (1-A).
(In the general formula (1-A), R 11 is hydrogen, alkyl having 1 to 20 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkyl is —O—, —S—, —COO—, — OCO- or —C≡C— may be replaced, but two consecutive —CH 2 — are not replaced by —O—, and any hydrogen in the alkyl may be replaced by halogen. Ring A 11 , ring A 12 , ring A 13 and ring A 14 are independently 1,4-phenylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl, tetrahydropyran; -3,6-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, bicyclo [2,2,2] octane-1,4-diyl, 1,4 -Cyclohexylene, or 2, , 7-Trio key is rust cyclo [2,2,2] octane-1,4-diyl, any hydrogen in these rings may be replaced by halogen; Z 11, Z 12, Z 13 and Z 14 is independently a single bond or alkylene having 1 to 4 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkylene is —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —CSO—. , -OCS-, -CH = CH-, -CF = CF- or -C≡C-, and any hydrogen in the alkylene may be replaced by halogen; L 11 and L 12 Are each independently hydrogen or halogen; X 11 is halogen, —C≡N, —N═C═S, —C≡C—C≡N, —SF 5 , —CHF 2 , —CF 3 , — CF 2 CH 2 F, -CF 2
[11]アキラルな液晶成分A中に、下記式(1−Aa)〜(1−Aj)のいずれかで表される化合物が1種類以上含有することを特徴とする[1]〜[9]のいずれか1項に記載のモノマー/液晶混合物。
(式(1−Aa)〜(1−Aj)中、R11は炭素数2〜8のアルキルであり、X11はフッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、−OCH2Fまたは−C=C−CF3であり、(F)は水素またはフッ素を示す。)
[11] The achiral liquid crystal component A contains one or more compounds represented by any of the following formulas (1-Aa) to (1-Aj) [1] to [9] The monomer / liquid crystal mixture according to any one of the above.
(In the formulas (1-Aa) to (1-Aj), R 11 is alkyl having 2 to 8 carbon atoms, and X 11 is fluorine, chlorine, —C≡N, —CF 3 , —CHF 2 , —CH. 2 F, —OCF 3 , —OCHF 2 , —OCH 2 F or —C═C—CF 3 , (F) represents hydrogen or fluorine.)
[12]液晶成分Aの中に一般式(1−A)で表される化合物が1種類以上含有しており、かつキラル成分Kに一般式(K1)〜(K5)で表される化合物が1種類以上含有している[1]〜[9]のいずれか1項に記載のモノマー/液晶混合物。
(式(K1)〜(K5)中、RKは独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=Sまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく; AKは独立して、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、
または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環中の任意の水素はハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、環の−CH2−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;
YKは独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜3のアルキル、炭素数1〜3のハロアルキル、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、−CH2−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;ZKは独立して単結合、または炭素数1〜8のアルキレンであるが、任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;XKは単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−CH2CH2−であり;mKは1〜4の整数である。)
[12] The liquid crystal component A contains one or more compounds represented by the general formula (1-A), and the chiral component K includes compounds represented by the general formulas (K1) to (K5). The monomer / liquid crystal mixture according to any one of [1] to [9], which contains one or more kinds.
(In the formula (K1) ~ (K5), R K is independently hydrogen, halogen, -C≡N, alkyl having -N = C = O, -N = C = S or C 1-20 And any —CH 2 — in the alkyl is replaced by —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—, —CF═CF— or —C≡C—. Any hydrogen in the alkyl may be replaced by a halogen; AK is independently an aromatic 6-8 membered ring, a non-aromatic 3-8 membered ring,
Alternatively, it is a condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, and any hydrogen in these rings may be replaced with halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms or haloalkyl, and —CH 2 — in the ring is —O—. , -S- or -NH-, and -CH = may be replaced by -N =;
Y K is independently hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms, haloalkyl having 1 to 3 carbon atoms, aromatic 6 to 8 membered ring, non-aromatic 3 to 8 membered ring, or A condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, and any hydrogen in these rings may be replaced by halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms or haloalkyl, and —CH 2 — may be —O—, —S— or It may be replaced by -NH-, -CH = may be replaced by -N =; Z K is independently a single bond, or an alkylene having 1 to 8 carbon atoms, arbitrary -CH 2 -Is -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CSO-, -OCS-, -N = N-, -CH = N-, -N = CH-, -CH = CH-. , -CF = CF- or -C≡C-, where any hydrogen is replaced by halogen Well; X K is a single bond, -COO -, - OCO -, - CH 2 O -, - OCH 2 -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, or -CH 2 CH 2 - and are; mK is It is an integer of 1-4. )
[13]アキラルな液晶成分Aの中に、一般式(1−A)で表される化合物の含有量が50〜100重量%であり、キラル成分Kの中に、一般式(K1)〜(K5)で表される化合物の1種類以上が0.1〜30重量%である[1]〜[9]のいずれか1項に記載のモノマー/液晶混合物。 [13] In the achiral liquid crystal component A, the content of the compound represented by the general formula (1-A) is 50 to 100% by weight, and in the chiral component K, the general formulas (K1) to ( The monomer / liquid crystal mixture according to any one of [1] to [9], wherein one or more of the compounds represented by K5) is 0.1 to 30% by weight.
[14]一般式(M2)で表される二官能性モノマーをさらに1種類以上含有した、[1]〜[12]のいずれか1項に記載のモノマー/液晶混合物。
RC−YM−(AM−ZM)m1−AM−YM−RC (M2)
式(M2)中、RCは、それぞれ独立して、基(M3−1)〜基(M3−7)の重合性基であり;AMは、それぞれ独立して芳香族性または非芳香族性の5員環、6員環または炭素数9〜20の縮合環であるが、環中の−CH2−は−O−、−NH−、または−NCH3−で、環中の−CH=は−N=で置き換わってもよく、環中の水素原子はハロゲン、および炭素数1〜5のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換わってもよく;YMは、それぞれ独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、これらのアルキレンにおいて任意の−CH2−は−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−OCO−で置き換えられてもよく; ZMは、それぞれ独立して単結合、−(CH2)m3−、−O(CH2)m3−、−(CH2)m3O−、−O(CH2)m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CF2)2−、−(CH2)2−COO−、−OCO−(CH2)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−COO−、−OCO−C≡C−、−CH=CH−(CH2)2−、−(CH2)2−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−CH=CH−、−CH=CH−C≡C−、−OCF2−(CH2)2−、−(CH2)2−CF2O−、−OCF2−または−CF2O−(前記式中、m3は1〜20の整数である)であり;m1は1〜6の整数であり、
ここで、基(M3−1)〜基(M3−7)におけるRdは、それぞれ独立して水素、ハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
[14] The monomer / liquid crystal mixture according to any one of [1] to [12], further containing one or more types of bifunctional monomers represented by the general formula (M2).
R C -Y M - (A M -Z M) m1 -A M -Y M -R C (M2)
In formula (M2), R C each independently represents a polymerizable group of groups (M3-1) to (M3-7); A M is each independently aromatic or non-aromatic. A 5-membered ring, a 6-membered ring or a condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, in which —CH 2 — is —O—, —NH—, or —NCH 3 —, and —CH 2 — = May be replaced by -N =, and the hydrogen atom in the ring may be replaced by halogen and alkyl having 1 to 5 carbon atoms or alkyl halide; Y M is independently a single bond or carbon An alkylene having a number of 1 to 20, in which any —CH 2 — is replaced by —O—, —S—, —CH═CH—, —C≡C—, —COO—, or —OCO—; It is well also; Z M are each independently a single bond, - (CH 2) m3 - , - (CH 2) m3 -, - (CH 2) m3 O -, - O (CH 2) m3 O -, - CH = CH -, - C≡C -, - COO -, - OCO -, - (CF 2 ) 2 −, — (CH 2 ) 2 —COO—, —OCO— (CH 2 ) 2 —, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —C≡C—COO—, —OCO —C≡C—, —CH═CH— (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—CH═CH—, —CH═CH —C≡C—, —OCF 2 — (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 —CF 2 O—, —OCF 2 — or —CF 2 O— (wherein m3 is 1 to 20 M1 is an integer from 1 to 6;
Here, R d in the group (M3-1) to the group (M3-7) is each independently hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and in these alkyls, arbitrary hydrogen is replaced with halogen. May be.
[15]一般式(M2−15)で表される二官能性モノマーをさらに1種類以上含有した、[1]〜[12]のいずれか1項に記載のモノマー/液晶混合物。
式中、RCは1〜30のアクリレート基、もしくはメタクリレート基であり; YMはそれぞれ独立して単結合、または炭素数1〜20のアルキレンであり; ZMはそれぞれ独立して単結合、−(CH2)m3−、−O(CH2)m3−、−(CH2)m3O−、−O(CH2)m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CF2)2−、−(CH2)2−COO−、−OCO−(CH2)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−COO−、−OCO−C≡C−、−CH=CH−(CH2)2−、−(CH2)2−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−CH=CH−、−CH=CH−C≡C−、−OCF2−(CH2)2−、−(CH2)2−CF2O−、−OCF2−または−CF2O−(前記式中、m3は1〜20の整数である)であり; また1,4−フェニレンと(F)を直線で結んだ表記は、1つまたは2つの水素がフッ素で置き換えられていてもよい1,4−フェニレンを表し、また1,4−フェニレンと(F,Me)を直線で結んだ表記は、1つまたは2つの水素がフッ素またはメチルで置き換えられていてもよい1,4−フェニレンを表す。
[15] The monomer / liquid crystal mixture according to any one of [1] to [12], further containing one or more types of bifunctional monomers represented by the general formula (M2-15).
In the formula, R C is an acrylate group having 1 to 30 or a methacrylate group; Y M is each independently a single bond or alkylene having 1 to 20 carbon atoms; Z M is each independently a single bond; - (CH 2) m3 -, - O (CH 2) m3 -, - (CH 2) m3 O -, - O (CH 2) m3 O -, - CH = CH -, - C≡C -, - COO -, - OCO -, - ( CF 2) 2 -, - (CH 2) 2 -COO -, - OCO- (CH 2) 2 -, - CH = CH-COO -, - OCO-CH = CH-, -C≡C-COO -, - OCO- C≡C -, - CH = CH- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -CH = CH -, - CF = CF -, - C≡C -CH = CH -, - CH = CH-C≡C -, - OCF 2 - (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -CF 2 O -, - OCF 2 — or —CF 2 O— (wherein m 3 is an integer of 1 to 20); and 1,4-phenylene and (F) are connected by a straight line, one or two One hydrogen represents 1,4-phenylene which may be replaced by fluorine, and 1,4-phenylene and (F, Me) are connected by a straight line when one or two hydrogens are fluorine or methyl. It represents 1,4-phenylene which may be replaced.
[16]−20℃〜70℃の温度においてキラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが700nm以下である、[1]〜[15]のいずれか1項に記載のモノマー/液晶混合物。 [16] The monomer according to any one of [1] to [15], which exhibits a chiral nematic phase at a temperature of −20 ° C. to 70 ° C. and has a helical pitch of 700 nm or less in at least a part of this temperature range. / Liquid crystal mixture.
[17][1]〜[16]に記載のモノマー/液晶混合物を重合して得られる、光学的に等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。 [17] A polymer / liquid crystal composite material used in an element driven in an optically isotropic liquid crystal phase, obtained by polymerizing the monomer / liquid crystal mixture according to [1] to [16].
[18][1]〜[16]に記載のモノマー/液晶混合物を非液晶等方相または光学的に等方性の液晶相で重合させて得られる、光学的に等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。 [18] An optically isotropic liquid crystal phase obtained by polymerizing the monomer / liquid crystal mixture according to [1] to [16] with an non-liquid crystal isotropic phase or an optically isotropic liquid crystal phase. Polymer / liquid crystal composite material used for driven elements.
[19]一方または両方の面に電極が配置され、基板間に配置された液晶組成物または高分子/液晶複合材料、および電極を介して液晶組成物または高分子/液晶複合材料に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶素子であって、前記高分子/液晶複合材料が[17]または[18]である液晶素子。 [19] An electrode is disposed on one or both surfaces, and an electric field is applied to the liquid crystal composition or polymer / liquid crystal composite material disposed between the substrates, and the liquid crystal composition or polymer / liquid crystal composite material via the electrode. A liquid crystal device comprising an electric field applying means for performing the above operation, wherein the polymer / liquid crystal composite material is [17] or [18].
本発明の光学的等方性のモノマー/液晶組成物は、比較的広い温度範囲でブルー相を発現し、良好な相溶性を示す。
この光学的等方性のモノマー/液晶組成物をブルー相、または等方相で重合して得られた高分子/液晶複合材料は、広い温度範囲において均一で濃度ムラのない光学的に等方性の液晶相(ブルー相を含む)を発現し、比較的低い駆動電圧を示し、応答速度が速い。本発明の好ましい態様に係る光学的等方性の液晶組成物および高分子/液晶複合材料は、広い温度範囲に使用できる。
そして、本発明の好ましい態様に係るモノマー/液晶混合物および高分子/液晶複合材料は、これらの効果に基づいて表示素子等の液晶素子等に好適に用いることができる。
The optically isotropic monomer / liquid crystal composition of the present invention exhibits a blue phase in a relatively wide temperature range and exhibits good compatibility.
The polymer / liquid crystal composite material obtained by polymerizing this optically isotropic monomer / liquid crystal composition in the blue phase or the isotropic phase is optically isotropic with no concentration unevenness over a wide temperature range. A liquid crystal phase (including a blue phase), a relatively low driving voltage, and a high response speed. The optically isotropic liquid crystal composition and polymer / liquid crystal composite material according to a preferred embodiment of the present invention can be used in a wide temperature range.
The monomer / liquid crystal mixture and polymer / liquid crystal composite material according to preferred embodiments of the present invention can be suitably used for liquid crystal elements such as display elements based on these effects.
1 光学的等方性の液晶組成物
本発明に使用される光学的等方性の液晶組成物は、アキラルな液晶成分とキラル化合物を含有する。ここでキラル化合物の掌性は問わない。
本発明に使用される液晶組成物に含まれる化合物は、一般的に、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で反応させる方法などにより合成される。
また、本発明に使用される液晶組成物を構成する化合物の各元素は、同位体元素からなる類縁体でも、その物理特性に大きな差異がない限り使用できる。
1 Optically Isotropic Liquid Crystal Composition The optically isotropic liquid crystal composition used in the present invention contains an achiral liquid crystal component and a chiral compound. Here, the chirality of the chiral compound does not matter.
The compound contained in the liquid crystal composition used in the present invention is generally synthesized by a known method, for example, a method of reacting necessary components at a high temperature.
Further, each element of the compound constituting the liquid crystal composition used in the present invention can be an analogue composed of an isotope element as long as there is no significant difference in physical properties.
1.1 光学的等方性の液晶相
本発明に使用される液晶組成物は光学的等方性の液晶相を有する。ここで、液晶組成物が光学的等方性を有するとは、巨視的には液晶分子配列は等方的であるため光学的に等方性を示すが、微視的には液晶秩序が存在することをいう。
そして、本明細書において「光学的に等方性の液晶相」とは、ゆらぎではなく光学的等方性の液晶相を発現する相を表し、たとえばプレートレット組織を発現する相(狭義のブルー相)はその一例である。
1.1 Optically Isotropic Liquid Crystal Phase The liquid crystal composition used in the present invention has an optically isotropic liquid crystal phase. Here, the liquid crystal composition has optical isotropy. Macroscopically, the liquid crystal molecular alignment is isotropic, so it is optically isotropic, but microscopically there is liquid crystal order. To do.
In the present specification, the “optically isotropic liquid crystal phase” means a phase that expresses an optically isotropic liquid crystal phase rather than a fluctuation, for example, a phase that expresses a platelet structure (blue in a narrow sense). Phase) is an example.
一般的に、ブルー相は3種類に分類され(ブルー相I、ブルー相II、ブルー相III)、これら3種類のブルー相はすべて光学活性であり、かつ、等方性である。ブルー相Iやブルー相IIのブルー相では異なる格子面からのブラッグ反射に起因する2種以上の回折光が観測される。 In general, blue phases are classified into three types (blue phase I, blue phase II, blue phase III), and these three types of blue phases are all optically active and isotropic. In the blue phase I or blue phase II, two or more types of diffracted light caused by Bragg reflection from different lattice planes are observed.
本発明に使用される光学的等方性の液晶組成物において、光学的等方性の液晶相を発現させるためには、微視的に有する液晶秩序に基づく螺旋ピッチ(以下、単に「ピッチ」ということがある)は1000nm以下であることが好ましい。 In the optically isotropic liquid crystal composition used in the present invention, in order to develop an optically isotropic liquid crystal phase, a helical pitch based on microscopic liquid crystal order (hereinafter simply referred to as “pitch”). Is preferably 1000 nm or less.
光学的等方性の液晶相における電気複屈折はピッチが長くなるほど大きくなるので、所望の光学特性(透過率、回折波長など)が満たされる限り、キラル化合物の種類と含有量を調整して、ピッチを長く設定することにより、電気複屈折を大きくすることができる。 The electrical birefringence in the optically isotropic liquid crystal phase increases as the pitch increases, so as long as the desired optical properties (transmittance, diffraction wavelength, etc.) are satisfied, the type and content of the chiral compound are adjusted, Electric birefringence can be increased by setting the pitch long.
また、本明細書において、「非液晶等方相」とは一般的に定義される等方相、すなわち、無秩序相であり、局所的な秩序パラメーターがゼロでない領域が生成したとしても、その原因がゆらぎによるものである等方相である。たとえばネマチック相の高温側に発現する等方相は、本明細書では非液晶等方相に該当する。本明細書におけるキラルな液晶についても、同様の定義があてはまるものとする。 In the present specification, “non-liquid crystal isotropic phase” is a generally defined isotropic phase, that is, a disordered phase, and even if a region where the local order parameter is not zero is generated, the cause Is isotropic phase due to fluctuations. For example, an isotropic phase appearing on the high temperature side of the nematic phase corresponds to a non-liquid crystal isotropic phase in this specification. The same definition shall apply to the chiral liquid crystal in this specification.
なお、光学的に等方性の液晶組成物の温度範囲は、ネマチック相またはキラルネマチック相と等方相の共存温度範囲が広い液晶組成物にキラル化合物を添加し、光学的に等方性の液晶相を発現させることにより、広くすることができる。例えば、透明点の高い液晶化合物と透明点の低い液晶化合物とを混合し、広い温度範囲でネマチック相と等方相の共存温度範囲が広い液晶組成物を調製し、これにキラル化合物を添加することで、広い温度範囲で光学的に等方性の液晶相を発現する組成物を調製することができる。 The temperature range of the optically isotropic liquid crystal composition is such that a chiral compound is added to a liquid crystal composition having a wide coexistence temperature range of a nematic phase or a chiral nematic phase and an isotropic phase, and the optically isotropic liquid crystal composition is It can be widened by developing a liquid crystal phase. For example, a liquid crystal compound having a high clearing point and a liquid crystal compound having a low clearing point are mixed to prepare a liquid crystal composition having a wide coexisting temperature range of a nematic phase and an isotropic phase over a wide temperature range, and a chiral compound is added thereto. Thus, a composition that exhibits an optically isotropic liquid crystal phase in a wide temperature range can be prepared.
ネマチック相またはキラルネマチック相と等方相の共存温度範囲が広い液晶組成物としては、キラルネマチック相と非液晶等方相とが共存する上限温度と下限温度との差が3〜150℃である液晶組成物が好ましく、差が5〜150℃である液晶組成物が更に好ましい。また、ネマチック相と非液晶等方相とが共存する上限温度と下限温度との差が3〜150℃である液晶組成物が好ましい。 As the liquid crystal composition having a wide coexistence temperature range of the nematic phase or the chiral nematic phase and the isotropic phase, the difference between the upper limit temperature and the lower limit temperature at which the chiral nematic phase and the non-liquid crystal isotropic phase coexist is 3 to 150 ° C. A liquid crystal composition is preferable, and a liquid crystal composition having a difference of 5 to 150 ° C. is more preferable. Further, a liquid crystal composition having a difference between the upper limit temperature and the lower limit temperature at which the nematic phase and the non-liquid crystal isotropic phase coexist is 3 to 150 ° C.
光学的に等方性の液晶相において本発明に使用される液晶媒体に電界を印加すると、電気複屈折が生じるが、必ずしもカー効果である必要はない。
光学的に等方性の液晶相における電気複屈折はピッチが長くなるほど大きくなるので、その他の光学特性(透過率、回折波長など)の要求を満たす限り、キラル剤の種類と含有量を調整して、ピッチを長く設定することにより、電気複屈折を大きくすることができる。
When an electric field is applied to the liquid crystal medium used in the present invention in an optically isotropic liquid crystal phase, electric birefringence occurs, but the Kerr effect is not necessarily required.
Since the electrical birefringence in the optically isotropic liquid crystal phase increases as the pitch increases, the type and content of the chiral agent can be adjusted as long as the requirements of other optical properties (transmittance, diffraction wavelength, etc.) are satisfied. Thus, the electric birefringence can be increased by setting the pitch long.
1.2 液晶成分A
本発明に使用される光学的等方性の液晶組成物は、式(1−A)で表される化合物を1種類以上含有するアキラル液晶成分Aを必須成分とする。
1.2 Liquid crystal component A
The optically isotropic liquid crystal composition used in the present invention contains an achiral liquid crystal component A containing at least one compound represented by the formula (1-A) as an essential component.
上記式(1−A)において、R11は水素、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH2−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
In the above formula (1-A), R 11 is hydrogen, alkyl having 1 to 20 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkyl is —O—, —S—, —COO—, —OCO. - or it may be replaced by -C≡C-, but two consecutive -
このようなR11において、炭素数1〜10、および炭素数2〜10のアルケニルが好ましい。より好ましくは炭素数2〜8のアルキルおよびアルケニルが好ましい。アルケニルにおける−CH=CH−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。−CH=CHCH3、−CH=CHC2H5、−CH=CHC3H7、−CH=CHC4H9、−C2H4CH=CHCH3、および−C2H4CH=CHC2H5のような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。−CH2CH=CHCH3、−CH2CH=CHC2H5、および−CH2CH=CHC3H7のような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109およびMol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327に詳細な説明がある。
In such R 11 , alkenyl having 1 to 10 carbon atoms and 2 to 10 carbon atoms is preferable. More preferred are alkyl and alkenyl having 2 to 8 carbon atoms. The preferred configuration of —CH═CH— in alkenyl depends on the position of the double bond. -CH = CHCH 3, -CH = CHC 2
上記式(1−A)において、環A11、環A12、環A13および環A14は独立して、1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル,テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,6−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−シクロヘキシレン、または2,6,7−トリオキサビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。 In the above formula (1-A), ring A 11 , ring A 12 , ring A 13 and ring A 14 are independently 1,4-phenylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, tetrahydropyran- 2,5-diyl, tetrahydropyran-3,6-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, bicyclo [2,2,2] octane-1 , 4-diyl, 1,4-cyclohexylene, or 2,6,7-trioxabicyclo [2,2,2] octane-1,4-diyl, and any hydrogen in these rings is halogen. It may be replaced.
環A11、環A12、環A13および環A14は、それぞれ独立して、フッ素で置換されても良い1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、または2,6,7−トリオキサビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルであることが好ましい。 Ring A 11 , Ring A 12 , Ring A 13 and Ring A 14 are each independently 1,4-phenylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, or 2, It is preferably 6,7-trioxabicyclo [2,2,2] octane-1,4-diyl.
上記式(1−A)において、Z11、Z12、Z13およびZ14は独立して、単結合、炭素数1〜4のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。 In the above formula (1-A), Z 11 , Z 12 , Z 13 and Z 14 are each independently a single bond or alkylene having 1 to 4 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkylene is -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CSO-, -OCS-, -CH = CH-, -CF = CF- or -C≡C- Any hydrogen therein may be replaced by halogen.
Z11、Z12、Z13およびZ14は、単結合、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−CF2O−、−CH2O−または−OCH2−が好ましく、これらの中でも、単結合、−COO−または−CF2O−が好ましい。
また、これらの結合において、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−(CH2)2−、および−(CH2)2−CH=CH−等のような二重結合を有する結合基では、その立体配置はシスよりもトランスが好ましい。
Z 11, Z 12, Z 13 and Z 14 is a single bond, -CH 2 CH 2 -, - CH = CH -, - C≡C -, - COO -, - CF 2 O -, - CH 2 O- or -OCH 2 -. among them, a single bond, -COO- or -CF 2 O-are preferred.
In these bonds, double bonds such as —CH═CH—, —CF═CF—, —CH═CH— (CH 2 ) 2 —, and — (CH 2 ) 2 —CH═CH— In the linking group having a steric configuration, trans is preferable to cis.
上記式(1−A)において、L11およびL12はそれぞれ独立して、水素またはハロゲンである。これらの中でも、L11およびL12はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であることが好ましい。 In the above formula (1-A), L 11 and L 12 are each independently hydrogen or halogen. Among these, L 11 and L 12 are preferably each independently hydrogen or fluorine.
上記式(1−A)において、X11はハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF5、−CHF2、−CF3、−CF2CH2F、−CF2CHF2、−CF2CF3、−(CF2)3−F、−CF2CHFCF3、−CHFCF2CF3、−(CF2)4−F、−(CF2)5−F、−OCHF2、−OCF3、−OCF2CH2F、−OCF2CHF2、−OCH2CF3、−OCF2CF3、−O−(CF2)3−F、−OCF2CHFCF3、−OCHFCF2CF3、−O−(CF2)4−F、−O−(CF2)5−F、−CH=CF2、−CH=CHCF3、または−CH=CHCF2CF3である。
In the above formula (1-A), X 11 is halogen, —C≡N, —N═C═S, —C≡C—C≡N, —SF 5 , —CHF 2 , —CF 3 , —CF 2. CH 2 F, -CF 2 CHF 2 , -
好ましいX11の例は、フッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−CF3、−CHF2、−OCF3および−OCHF2である。より好ましいX11の例は、フッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−CF3および−OCF3である。 Preferred examples of X 11 are fluorine, chlorine, —C≡N, —N═C═S, —CF 3 , —CHF 2 , —OCF 3 and —OCHF 2 . More preferred examples of X 11 are fluorine, chlorine, —C≡N, —N═C═S, —CF 3 and —OCF 3 .
式(1−A)においてlおよびmは独立して0または1である。 In the formula (1-A), l and m are independently 0 or 1.
上記式(1−A)で表される化合物として、特に好ましいのは、下記式(1−Aa)〜(1−Aj)で表される化合物である。
(式(1−Aa)〜(1−Aj)中、R11は炭素数2〜8のアルキルであり、X11はフッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、−OCH2Fまたは−C=C−CF3であり、(F)は水素またはフッ素を示す。)
化合物(1−A)におけるlおよびmの組み合わせ、環A11〜A14の種類、末端基R2、末端のフェニレン環上の基およびその置換位置(L1、L2およびX1)、結合基Z11〜Z14等を適切に選択することによって、液晶成分Aの透明点、屈折率異方性、誘電率異方性等の物性を調整することが可能である。
lおよびmの組み合わせ、環A11〜A14、末端基R11、末端基X11、結合基Z11〜Z14、L11およびL12の種類等と、化合物(1−A)の物性との一般的な関係を以下に説明する。
As the compound represented by the above formula (1-A), compounds represented by the following formulas (1-Aa) to (1-Aj) are particularly preferable.
(In the formulas (1-Aa) to (1-Aj), R 11 is alkyl having 2 to 8 carbon atoms, and X 11 is fluorine, chlorine, —C≡N, —CF 3 , —CHF 2 , —CH. 2 F, —OCF 3 , —OCHF 2 , —OCH 2 F or —C═C—CF 3 , (F) represents hydrogen or fluorine.)
Combination of l and m in compound (1-A), types of rings A 11 to A 14 , terminal group R 2 , groups on the terminal phenylene ring and their substitution positions (L 1 , L 2 and X 1 ), bond By appropriately selecting the groups Z 11 to Z 14 and the like, it is possible to adjust physical properties such as the clearing point, refractive index anisotropy, dielectric constant anisotropy, etc. of the liquid crystal component A.
a combination of 1 and m, ring A 11 to A 14 , terminal group R 11 , terminal group X 11 , bonding group Z 11 to Z 14 , types of L 11 and L 12 , etc., and physical properties of compound (1-A) The general relationship of will be described below.
一般的に、l+mが大きいほど、化合物(1−A)の透明点が高く、l+mが小さいほど化合物(1−A)の融点が低い。 In general, the larger the l + m, the higher the clearing point of the compound (1-A), and the smaller the l + m, the lower the melting point of the compound (1-A).
一般的に、環A11〜A14に芳香族環が多く含まれるほど、化合物(1−A)の屈折率異方性が大きくなる。任意の水素がハロゲンにより置き換えられた1,4−フェニレン、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、または2,6,7−トリオキサビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルは大きな誘電率異方性発現に効果があり、1,4−シクロヘキシレン、およびテトラヒドロピラン−2,5−ジイルは、化合物(1−A)の良好な相溶性発現に寄与する。 Generally, the more the aromatic rings are contained in the rings A 11 to A 14 , the greater the refractive index anisotropy of the compound (1-A). 1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5- in which any hydrogen is replaced by halogen Diyl, or 2,6,7-trioxabicyclo [2,2,2] octane-1,4-diyl is effective in developing a large dielectric anisotropy, and 1,4-cyclohexylene, and tetrahydropyran- 2,5-diyl contributes to good compatibility expression of the compound (1-A).
一般的に、R11がそれぞれ直鎖であるときは、化合物(1−A)の液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さくなる。他方、R11が分岐鎖であるときは、化合物(1−A)は他の液晶化合物との相溶性が向上する。 In general, when each of R 11 is linear, the temperature range of the liquid crystal phase of the compound (1-A) is wide and the viscosity is small. On the other hand, when R 11 is a branched chain, the compatibility of the compound (1-A) with other liquid crystal compounds is improved.
一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14がそれぞれ単結合、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CF=CF−、−(CH2)3−O−、−O−(CH2)3−、−(CH2)2−CF2O−、−OCF2−(CH2)2−または−(CH2)4−であるとき、化合物(1−A)の粘度が小さい。また、一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14がそれぞれ単結合、−(CH2)2−、−CF2O−、−OCF2−または−CH=CH−であるとき、化合物(1−A)の粘度がさらに小さくなる。一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14がそれぞれ−C≡C−のとき、化合物(1−A)の屈折率異方性が大きい。一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14が−COO−、−CF2O−であるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性が大きい。一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14が単結合、−(CH2)2−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−または−(CH2)4−であるとき、化合物(1―A)は、比較的、化学的に安定であって、劣化が生じにくい。
一般的に、屈折率異方性または誘電率異方性が大きい場合、本発明の液晶素子が低電圧になる傾向があり、粘度が低いと応答速度が速くなる。
In general, the linking groups Z 11 , Z 12 , Z 13 and Z 14 are each a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 O. -, - OCH 2 -, - CF = CF -, - (CH 2) 3 -O -, - O- (CH 2) 3 -, - (CH 2) 2 -CF 2 O -, - OCF 2 - ( When it is CH 2 ) 2 — or — (CH 2 ) 4 —, the viscosity of the compound (1-A) is small. In general, the linking groups Z 11 , Z 12 , Z 13 and Z 14 are each a single bond, — (CH 2 ) 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 — or —CH═CH—. In this case, the viscosity of the compound (1-A) is further reduced. In general, when the bonding groups Z 11 , Z 12 , Z 13 and Z 14 are each —C≡C—, the compound (1-A) has a large refractive index anisotropy. In general, when the bonding groups Z 11 , Z 12 , Z 13, and Z 14 are —COO— or —CF 2 O—, the compound (1-A) has a large dielectric anisotropy. In general, the linking groups Z 11 , Z 12 , Z 13 and Z 14 are single bonds, — (CH 2 ) 2 —, —CH 2 O—, —CF 2 O—, —OCF 2 — or — (CH 2 ) 4 - when a compound (1-a) is relatively, a chemically stable, deterioration hardly occurs.
In general, when the refractive index anisotropy or the dielectric anisotropy is large, the liquid crystal element of the present invention tends to have a low voltage, and when the viscosity is low, the response speed increases.
一般的に、X11がフッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−SF5、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2または−OCH2Fであるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性が大きい。また、一般的に、X11が−C≡N、または−N=C=Sであるとき、化合物(1−A)の光学異方性が大きい。X11がフッ素、−OCF3またはアルキルであるときは、化学的に安定である。 In general, X 11 is fluorine, chlorine, —C≡N, —N═C═S, —SF 5 , —CF 3 , —CHF 2 , —CH 2 F, —OCF 3 , —OCHF 2 or —OCH. When 2 F, the dielectric anisotropy of the compound (1-A) is large. In general, when X 11 is —C≡N or —N═C═S, the optical anisotropy of the compound (1-A) is large. When X 11 is fluorine, —OCF 3 or alkyl, it is chemically stable.
一般的に、L11およびL12が共にフッ素であり、X11がフッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−SF5、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2または−OCH2Fであるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性が大きい。また、一般的に、L11がフッ素でありX11が−CF3または−OCF3であるとき、L11およびL12がともにフッ素でありX11が−CF3または−OCF3であるとき、もしくはL11、L12およびX11が全てフッ素であるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性値が大きく、液晶相の温度範囲が広く、さらに、化学的に安定であり劣化を起こしにくい。 Generally, L 11 and L 12 are both fluorine, X 11 is fluorine, chlorine, —C≡N, —N═C═S, —SF 5 , —CF 3 , —CHF 2 , —CH 2 F , —OCF 3 , —OCHF 2 or —OCH 2 F, the compound (1-A) has a large dielectric anisotropy. In general, when L 11 is fluorine and X 11 is —CF 3 or —OCF 3 , when L 11 and L 12 are both fluorine and X 11 is —CF 3 or —OCF 3 , Alternatively, when L 11 , L 12 and X 11 are all fluorine, the compound (1-A) has a large dielectric anisotropy value, a wide temperature range of the liquid crystal phase, and is chemically stable and deteriorated. Hard to wake up.
1.3 キラル化合物
光学的等方性の液晶組成物に含有するキラル化合物としては、ねじり力(Helical Twisting Power)が大きい化合物が好ましい。ねじり力が大きい化合物は所望のピッチを得るために必要な添加量が少なくできるので、駆動電圧の上昇を抑えられ、実用上有利である。具体的には、下記式(K1)〜(K5)で表される化合物が好ましい。
式(K1)〜(K5)中、RKは独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=Sまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH2−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;AKは独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の3〜8員環、または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環中の任意の水素はハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、−CH2−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;YKは独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜3のアルキル、炭素数1〜3のハロアルキル、芳香族性または非芳香族性の3から8員環、または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環中の任意の水素はハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、−CH2−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく; ZKは独立して単結合、または炭素数1〜8のアルキレンであるが、任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく; XKは単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−CH2CH2−であり; mKは1〜4である。
これらの中でも、液晶組成物に添加されるキラル化合物としては、式(K2)に含まれる式(K2−1)〜式(K2−8)、式(K4)に含まれる式(K4−1)〜式(K4−6)および、式(K5)に含まれる式(K5−1)〜式(K5−3)が好ましい。
1.3 Chiral Compound As the chiral compound contained in the optically isotropic liquid crystal composition, a compound having a large twisting power is preferable. A compound having a large torsional force can reduce the amount of addition necessary for obtaining a desired pitch, and therefore, an increase in driving voltage can be suppressed, which is practically advantageous. Specifically, compounds represented by the following formulas (K1) to (K5) are preferable.
In formulas (K1) to (K5), R K is independently hydrogen, halogen, —C≡N, —N═C═O, —N═C═S, or alkyl having 1 to 20 carbons, Any —CH 2 — in the alkyl may be replaced by —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—, —CF═CF— or —C≡C—. Although two consecutive —CH 2 — may not be replaced by —O—, any hydrogen in the alkyl may be replaced by halogen; AK is independently aromatic or non- An aromatic 3- to 8-membered ring or a condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, and any hydrogen in these rings may be replaced by halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms or haloalkyl, -CH 2 - is -O -, - it may be replaced by S- or -NH-, -C = May be replaced by -N =; Y K is independently hydrogen, halogen, alkyl of 1 to 3 carbon atoms, haloalkyl of 1 to 3 carbon atoms, from 3 aromatic or nonaromatic An 8-membered ring or a condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, and any hydrogen in these rings may be replaced by halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms or haloalkyl, and —CH 2 — is — O—, —S— or —NH— may be substituted, —CH═ may be substituted with —N═; Z K is independently a single bond or alkylene having 1 to 8 carbon atoms. Any —CH 2 — is —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —CSO—, —OCS—, —N═N—, —CH═N—, —N═CH -, -CH = CH-, -CF = CF- or -C≡C- Hydrogen may be replaced by halogen; X K is a single bond, -COO -, - OCO -, - CH 2 O -, - OCH 2 -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, or -CH 2 CH 2 —; mK is 1-4.
Among these, as the chiral compound added to the liquid crystal composition, the formula (K2-1) to the formula (K2-8) included in the formula (K2) to the formula (K4-1) included in the formula (K4). To Formula (K4-6) and Formula (K5-1) to Formula (K5-3) included in Formula (K5) are preferable.
(式中、RKは独立して、炭素数3〜10のアルキルであり、このアルキル中の環に隣接する−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は、−CH=CH−で置き換えられてもよい。)。
一般的に、本発明に使用される光学的等方性の液晶組成物におけるキラル化合物の含有量は、1〜20重量%が好ましく、1〜10重量%が特に好ましい。これらの範囲でキラル化合物を含有する液晶組成物は、光学的に等方性の液晶相を有するようになりやすくなる。
(Wherein, R K is independently alkyl having 3 to 10 carbon atoms, and —CH 2 — adjacent to the ring in this alkyl may be replaced by —O—, and any —CH 2 — May be replaced by -CH = CH-).
Generally, the content of the chiral compound in the optically isotropic liquid crystal composition used in the present invention is preferably 1 to 20% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight. A liquid crystal composition containing a chiral compound in these ranges tends to have an optically isotropic liquid crystal phase.
また、液晶表示素子に用いる場合は、キラル化合物の濃度を調製して、可視域に回折や反射が実質的に認められないことが好ましい。
なお、液晶組成物に含有されるキラル化合物は1種でも2種以上でもよい。
Moreover, when using for a liquid crystal display element, it is preferable that the density | concentration of a chiral compound is adjusted and a diffraction and reflection are not recognized substantially in visible region.
The chiral compound contained in the liquid crystal composition may be one type or two or more types.
1.4 その他成分
本発明に使用される光学的に等方性の液晶組成物は、その組成物の特性に影響を与えない範囲で、さらに高分子物質等の他の化合物が添加されてもよい。本発明に使用される液晶組成物は、高分子物質の他にも、たとえば二色性色素、フォトクロミック化合物を含有していてもよい。二色性色素の例としては、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などが挙げられる。
1.4 Other components The optically isotropic liquid crystal composition used in the present invention may be added with other compounds such as a polymer substance as long as it does not affect the properties of the composition. Good. The liquid crystal composition used in the present invention may contain, for example, a dichroic dye and a photochromic compound in addition to the polymer substance. Examples of dichroic dyes include merocyanine, styryl, azo, azomethine, azoxy, quinophthalone, anthraquinone, and tetrazine.
2.モノマー/液晶混合物、および高分子/液晶複合材料
本発明のモノマー/液晶混合物は、アキラルな液晶成分Aとキラル化合物Kからなる光学的等方性の液晶組成物と、一般式(1)で表される重合性モノマーとを含む混合物である。また、本発明の光学的等方性の高分子/液晶複合材料は、光学的等方性の液晶相で駆動される光素子に用いることのできる材料を示し、例えば本発明の光学的等方性のモノマー/液晶混合物を重合反応させることによって作製できる。
モノマー/液晶混合物において、モノマーの含有率が小さいことが好ましい。モノマー量の増加は、液晶素子において液晶相を示す温度範囲の減少、もしくは駆動電圧の上昇などを招く可能性がある。
2. Monomer / Liquid Crystal Mixture and Polymer / Liquid Crystal Composite Material The monomer / liquid crystal mixture of the present invention is represented by an optically isotropic liquid crystal composition comprising an achiral liquid crystal component A and a chiral compound K, and a general formula (1). And a polymerizable monomer. Further, the optically isotropic polymer / liquid crystal composite material of the present invention indicates a material that can be used for an optical element driven in an optically isotropic liquid crystal phase, for example, the optical isotropy of the present invention. Can be prepared by polymerizing a reactive monomer / liquid crystal mixture.
In the monomer / liquid crystal mixture, the monomer content is preferably small. An increase in the amount of monomer may cause a decrease in the temperature range showing the liquid crystal phase in the liquid crystal element or an increase in driving voltage.
2.2 重合性モノマー
本発明に使用される重合性モノマーは、複合材料を構成する高分子の原料であり、本発明で用いる一般式(1)または(2)で表される重合性モノマーは、単官能性の一つの環構造を有する重合性モノマーであり、特に環構造が芳香環である重合性モノマーは、環構造をもたないモノマーと比較して高い相溶性をもつ。本発明に使用される一般式(1)または(2)で表される重合性モノマーを含有するモノマー/液晶混合物は、従来よりも少ないモノマー添加量で、比較的広い温度範囲で均一なブルー相を発現する。
2.2 Polymerizable monomer The polymerizable monomer used in the present invention is a raw material of a polymer constituting the composite material, and the polymerizable monomer represented by the general formula (1) or (2) used in the present invention is A polymerizable monomer having a monofunctional single ring structure, in particular, a polymerizable monomer having a ring structure that is an aromatic ring has higher compatibility than a monomer having no ring structure. The monomer / liquid crystal mixture containing the polymerizable monomer represented by the general formula (1) or (2) used in the present invention has a uniform blue phase in a relatively wide temperature range with a smaller amount of monomer addition than conventional. Is expressed.
2.2.1 単官能性モノマー
本発明に用いる重合性モノマーとして、メソゲン部位をもたない単官能性の一環モノマーである一般式(1)で表される化合物を挙げることができる。
式(1)中、
Raは水素、ハロゲン、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH2−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;
Rbは単結合、または直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキレンであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH2−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
環A1は1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ[2,2,2]オクチレンであり、これらの環中の任意の水素がメチル基またはハロゲンで置き換えられてもよく、環中の任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、環中の任意の−CH=は−N=で置き換えられてもよく;
X1は、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、または単結合であり;
P1は、下記の式(M3−1)〜(M3−7)のいずれかを表す。
2.2.1 Monofunctional Monomer As the polymerizable monomer used in the present invention, a compound represented by the general formula (1) which is a monofunctional monofunctional monomer having no mesogen moiety can be given.
In formula (1),
R a is hydrogen, halogen, linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkyl is —O—, —COO—, —OCO—, —CH ═CH— or —C≡C— may be replaced, but two consecutive —CH 2 — are not replaced by —O—, and any hydrogen in the alkyl may be replaced by halogen. Good;
R b is a single bond or a linear or branched alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkyl is —O—, —COO—, —OCO—, —CH ═CH— or —C≡C— may be replaced, but two consecutive —CH 2 — are not replaced by —O—, and any hydrogen in the alkyl may be replaced by halogen. Often;
Ring A 1 is 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo [2,2,2] octylene, any hydrogen in these rings May be replaced with a methyl group or halogen, any —CH 2 — in the ring may be replaced with —O—, and any —CH═ in the ring may be replaced with —N═. ;
X 1 is —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, or a single bond;
P 1 represents any of the following formulas (M3-1) to (M3-7).
一般式(1)で表される単官能性モノマーとして好ましいものとして、一般式(2)で表される化合物を挙げることができる。
式(2)中、
Raは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキル、炭素数2〜30のアルケニル、または炭素数1〜30のアルコキシであり、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Rbは単結合、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
X1は、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−または単結合であり;
Q1、Q2、Q3、およびQ4はそれぞれ独立に水素、フッ素、塩素、またはメチル基であり;
Rdは水素またはメチルであり、P1は式(M3−3)または(M3−7)を表す。
これらの単官能性モノマーの好ましい例として、式(2−1)〜(2−3)で表される化合物が挙げられる。
式(2−1)〜(2−3)中、Raは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキル、または炭素数2〜30のアルケニルである。
Raは直鎖状のアルキルであるとき、化合物の粘性が低い。Raは分岐状のアルキルであるとき、化合物の特徴は分岐位置に依存するが、2位、3位で分岐した融点が低い。Raはアルケニルであるとき、化合物の融点が低く相溶性が良い。
好ましいRaは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20のアルキル、炭素数2〜20のアルケニルである。
Rbは直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキレンである。
Rbは直鎖状のアルキレンであるとき、化合物の粘性が低い。Rbは分岐状のアルキレンであるとき、化合物の特徴は分岐位置に依存するが、2位、3位で分岐した化合物は融点が低い。好ましいRbは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20のアルキルである。
Q1、Q2、Q3、およびQ4はそれぞれ独立に水素、フッ素、塩素、またはメチル基である。
Q1、Q2、Q3、およびQ4は、水素、フッ素またはメチル基であるとき化学的に安定であり、特に好ましい。
Rdは水素またはメチルである。
Preferable examples of the monofunctional monomer represented by the general formula (1) include a compound represented by the general formula (2).
In formula (2),
R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, alkenyl having 2 to 30 carbon atoms, or alkoxy having 1 to 30 carbon atoms, and any hydrogen in the alkyl is replaced by halogen. May be;
R b is a single bond, linear or branched alkylene having 1 to 30 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkylene is —O—, —CH═CH— or —C≡C—. Any hydrogen in the alkylene may be replaced with a halogen;
X 1 is —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, —OCF 2 — or a single bond;
Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are each independently a hydrogen, fluorine, chlorine, or methyl group;
R d is hydrogen or methyl, and P 1 represents the formula (M3-3) or (M3-7).
Preferable examples of these monofunctional monomers include compounds represented by formulas (2-1) to (2-3).
In formulas (2-1) to (2-3), R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms or alkenyl having 2 to 30 carbon atoms.
When R a is linear alkyl, the viscosity of the compound is low. When R a is branched alkyl, the characteristics of the compound depend on the branch position, but the melting point branched at the 2-position and 3-position is low. When Ra is alkenyl, the compound has a low melting point and good compatibility.
Preferred R a is linear or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms or alkenyl having 2 to 20 carbon atoms.
R b is a linear or branched alkylene having 1 to 30 carbon atoms.
When R b is linear alkylene, the viscosity of the compound is low. When R b is branched alkylene, the characteristics of the compound depend on the branch position, but the compound branched at the 2-position and 3-position has a low melting point. Preferred R b is linear or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms.
Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are each independently hydrogen, fluorine, chlorine, or a methyl group.
Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are particularly preferable because they are chemically stable when they are hydrogen, fluorine, or a methyl group.
R d is hydrogen or methyl.
以下に式(1)で表される化合物の好ましい例として、化合物(2−1−1)〜(2−1−38)、(2−2−1)〜(2−2−14)、(2−3−1)〜(2−3−16)、および(2−4−1)〜(2−4−22)を示す。
式(1)で表される化合物を合成する方法は複数あり、市販の試薬から適宜、本明細書実施例や文献、書籍を参考にして合成することが可能である。下記にその一例として反応スキーム(スキーム1〜3)を示す。化合物(1)の合成方法は、ここで示す合成例に限定するものではない。
Preferred examples of the compound represented by formula (1) below include compounds (2-1-1) to (2-1-38), (2-2-1) to (2-2-14), ( 2-3-1) to (2-3-16) and (2-4-1) to (2-4-22) are shown.
There are a plurality of methods for synthesizing the compound represented by the formula (1), and it can be appropriately synthesized from commercially available reagents with reference to Examples, literatures and books in this specification. A reaction scheme (
<スキーム1>化合物(2−1)の調製
<
フェノール誘導体とハロゲンの誘導体に塩基を用いてエーテル化を行い、得られた化合物に適切なカルボン酸クロライドを作用させて目的物を得る。
式中、Raは式(2−1)で与えられる意味を有し、nは1〜30である。
Etherification is performed on a phenol derivative and a halogen derivative using a base, and an appropriate carboxylic acid chloride is allowed to act on the obtained compound to obtain a target product.
Wherein, R a has the meaning given in equation (2-1), n is 1 to 30.
<スキーム2>化合物(2−2)の調製
ベンズアルデヒドの誘導体に対応するwittig試薬を作用させて得られた化合物に、パラジウムなどの触媒を用いて水素還元する。次いで、保護基を脱保護反応させて得られたアルデヒドの誘導体を、LAHなどの還元剤を作用させてアルコール誘導体を得る。最後にこのアルコール誘導体と適切なカルボン酸クロライドと反応させて目的物を得ることができる。
式中、Raは式(2−2)で与えられる意味を有し、nは1〜30である。
<
A compound obtained by reacting a wittig reagent corresponding to a derivative of benzaldehyde is reduced with hydrogen using a catalyst such as palladium. Next, an aldehyde derivative obtained by deprotecting the protecting group is reacted with a reducing agent such as LAH to obtain an alcohol derivative. Finally, this alcohol derivative is reacted with an appropriate carboxylic acid chloride to obtain the desired product.
Wherein, R a has the meaning given in equation (2-2), n is 1 to 30.
<スキーム3>化合物(2−3)の調製
カルボン酸誘導体とハロゲン誘導体をエステル化して得られた化合物に、適切なカルボン酸と塩基を用いて反応させることにより目的物を得る。
式中、Raは式(2−3)で与えられる意味を有し、nは1〜30である。
<
A compound obtained by esterifying a carboxylic acid derivative and a halogen derivative is reacted with an appropriate carboxylic acid and a base to obtain a target product.
In the formula, R a has the meaning given by Formula (2-3), and n is 1 to 30.
上記モノマーについて、式(2−1)で表される化合物の好適例として式(2−1−1)〜(2−1−10)、式(2−2)で表される化合物の好適例として式(2−2−1)〜(2−2−10)、式(2−3)で表される化合物の好適例として式(2−3−1)〜(2−3−10)をそれぞれ挙げることができる。 About the said monomer, as a suitable example of a compound represented by Formula (2-1), the suitable example of a compound represented by Formula (2-1-1)-(2-1-10), Formula (2-2). As formulas (2-2-1) to (2-2-10) and as preferred examples of the compounds represented by formula (2-3), formulas (2-3-1) to (2-3-10) Each can be mentioned.
本件発明では、一般式(1)または(2)で表される重合性モノマーに加えて、これ以外の重合性モノマーも用いることができる。一般式(1)または(2)で表される重合性モノマー以外の重合性モノマーとしては、例えば低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマーを使用することができる。本明細書において高分子の原料モノマーとは低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等を包含する意味で用いる。
重合性モノマーは、2つ以上の重合性官能基を有する多官能性モノマーと、1つの重合性官能基を有する単官能性モノマーを併用することが好ましい。多官能性モノマーは、高分子にした際に三次元架橋構造を作りやすい。一方で、単官能性モノマーは液晶組成物との相溶性が良い。
ここで、単官能性モノマーは単官能性の一環モノマーを単独で使用することに限定することを意味しない。重合して得られる高分子/液晶複合材料の特性を改善する必要に応じて、アルキルアクリレートやアルキルメタクリレートなどの環構造をもたないモノマーと併用することも好ましい。
重合性の官能基は特に限定されないが、アクリル基、メタクリル基、グリシジル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニル基などを上げることができるが、重合速度の観点からアクリル基およびメタクリル基が好ましい。高分子の原料モノマー中、二つ以上の重合性のある官能基を持つモノマーをモノマー中に10重量%以上含有させると、本発明の複合材料において高度な透明性と等方性を発現しやすくなるので好ましい。
また、好適な複合材料を得るためには、高分子は結合基や環構造を組み合わせたメソゲン部位を有するものを添加することも好ましく、高分子の原料モノマーとしてメソゲン部位を有する原料モノマーをその一部に用いることができる。
In the present invention, in addition to the polymerizable monomer represented by the general formula (1) or (2), other polymerizable monomers can also be used. As the polymerizable monomer other than the polymerizable monomer represented by the general formula (1) or (2), for example, a low molecular weight monomer, a macromonomer, and an oligomer can be used. In the present specification, the high molecular weight raw material monomer is used to include low molecular weight monomers, macromonomers, oligomers, and the like.
The polymerizable monomer is preferably used in combination with a polyfunctional monomer having two or more polymerizable functional groups and a monofunctional monomer having one polymerizable functional group. A polyfunctional monomer tends to form a three-dimensional crosslinked structure when it is made into a polymer. On the other hand, the monofunctional monomer has good compatibility with the liquid crystal composition.
Here, the monofunctional monomer does not mean that the monofunctional single monomer is used alone. It is also preferable to use in combination with a monomer having no ring structure such as alkyl acrylate or alkyl methacrylate, if necessary to improve the properties of the polymer / liquid crystal composite material obtained by polymerization.
The polymerizable functional group is not particularly limited, and an acrylic group, a methacryl group, a glycidyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, a vinyl group, and the like can be raised, but an acrylic group and a methacryl group are preferable from the viewpoint of polymerization rate. When a monomer having two or more polymerizable functional groups in the polymer raw material monomer is contained in an amount of 10% by weight or more, high transparency and isotropy are easily exhibited in the composite material of the present invention. This is preferable.
In order to obtain a suitable composite material, it is also preferable to add a polymer having a mesogen moiety combined with a bonding group or a ring structure. A raw material monomer having a mesogen moiety is used as a polymer raw material monomer. It can be used for parts.
2.2.2 二官能性モノマー
一般式(1)または(2)で表される重合性モノマー以外の重合性モノマーにおいて、多官能性モノマーのうち、二官能性モノマーは下記の式(M2)で表される化合物を挙げることができる。
2.2.2 Bifunctional monomer In the polymerizable monomer other than the polymerizable monomer represented by the general formula (1) or (2), among the polyfunctional monomers, the bifunctional monomer is represented by the following formula (M2). The compound represented by these can be mentioned.
RC−YM−(AM−ZM)m1−AM−YM−RC (M2)
R C -Y M - (A M -Z M) m1 -A M -Y M -R C (M2)
式(M2)中、RCは、それぞれ独立して、基(M3−1)〜基(M3−7)の重合性基である。
In formula (M2), R C each independently represents a polymerizable group of groups (M3-1) to (M3-7).
式(M2)中、RCは、それぞれ独立して、基(M3−1)〜基(M3−7)の重合性基である。 In formula (M2), R C each independently represents a polymerizable group of groups (M3-1) to (M3-7).
ここで、基(M3−1)〜基(M3−7)におけるRdは、それぞれ独立して水素、ハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。好ましいRdは、水素、ハロゲンおよびメチルである。特に好ましいRdは、水素、フッ素およびメチルである。
また、基(M3−2)、基(M3−3)、基(M3−4)、基(M3−7)はラジカル重合で重合するのが好適である。基(M3−1)、基(M3−5)、基(M3−6)はカチオン重合で重合するのが好適である。いずれもリビング重合なので、少量のラジカル活性種あるいはカチオン活性種が反応系内に発生すれば重合は開始する。これらの活性種の発生を加速する目的で重合開始剤を使用できる。これらの活性種の発生には例えば光または熱を使用できる。
Here, R d in the group (M3-1) to the group (M3-7) is each independently hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and in these alkyls, arbitrary hydrogen is replaced with halogen. May be. Preferred R d is hydrogen, halogen and methyl. Particularly preferred R d is hydrogen, fluorine and methyl.
The group (M3-2), the group (M3-3), the group (M3-4), and the group (M3-7) are preferably polymerized by radical polymerization. The group (M3-1), the group (M3-5) and the group (M3-6) are preferably polymerized by cationic polymerization. Since both are living polymerizations, the polymerization starts when a small amount of radically active species or cationically active species are generated in the reaction system. A polymerization initiator can be used for the purpose of accelerating the generation of these active species. For example, light or heat can be used to generate these active species.
式(M2)中、AMは、それぞれ独立して芳香族性または非芳香族性の5員環、6員環または炭素数9〜20の縮合環であるが、環中の−CH2−は−O−、−S−、−NH−、または−NCH3−で、環中の−CH=は−N=で置き換わってもよく、環上の水素原子はハロゲン、および炭素数1〜5のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換わってもよい。好ましいAMの具体例は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、またはビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環において任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH=は−N=で置き換えられてもよく、これらの環において任意の水素はハロゲン、炭素数1〜5のアルキルまたは炭素数1〜5のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。
化合物の安定性を考慮して、酸素と酸素とが隣接した−CH2−O−O−CH2−よりも、酸素と酸素とが隣接しない−CH2−O−CH2−O−の方が好ましい。硫黄においても同様である。
In formula (M2), A M is each independently an aromatic or non-aromatic 5-membered ring, 6-membered ring, or condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, and —CH 2 — in the ring Is —O—, —S—, —NH—, or —NCH 3 —, wherein —CH═ in the ring may be replaced by —N═, the hydrogen atom on the ring is halogen, and 1 to 5 carbon atoms Or an alkyl halide. Specific examples of preferred A M are 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, fluorene -2, 7-diyl or bicyclo [2.2.2] octane-1,4-diyl, and in these rings, any —CH 2 — may be replaced by —O—, and any —CH═ is -N = may be substituted, and in these rings, any hydrogen may be substituted with halogen, alkyl having 1 to 5 carbon atoms or alkyl halide having 1 to 5 carbon atoms.
In consideration of the stability of the compound, —CH 2 —O—CH 2 —O— in which oxygen and oxygen are not adjacent to each other than —CH 2 —O—O—CH 2 — in which oxygen and oxygen are adjacent to each other Is preferred. The same applies to sulfur.
これらの中でも、特に好ましいAMは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−メチル−1,4−フェニレン、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン、2,3−ビス(トリフルオロメチル)−1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、およびピリミジン−2,5−ジイルである。なお、前記1,4−シクロヘキシレンおよび1,3−ジオキサン−2,5−ジイルの立体配置はシスよりもトランスの方が好ましい。
2−フルオロ−1,4−フェニレンは、3−フルオロ−1,4−フェニレンと構造的に同一であるので、後者は例示しなかった。この規則は、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンと3,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンの関係などにも適用される。
Among these, particularly preferred A M, 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4 -Phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, 2-methyl-1,4-phenylene, 2-trifluoromethyl-1,4-phenylene, 2 , 3-bis (trifluoromethyl) -1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, fluorene-2,7-diyl, 9-methylfluorene-2,7- Diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, and pyrimidine-2,5-diyl. The steric configuration of 1,4-cyclohexylene and 1,3-dioxane-2,5-diyl is preferably trans rather than cis.
Since 2-fluoro-1,4-phenylene is structurally identical to 3-fluoro-1,4-phenylene, the latter was not exemplified. This rule also applies to the relationship between 2,5-difluoro-1,4-phenylene and 3,6-difluoro-1,4-phenylene.
式(M1)および(M2)中、YMは、それぞれ独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、これらのアルキレンにおいて任意の−CH2−は−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−OCO−で置き換えられてもよい。好ましいYMは、単結合、−(CH2)m2−、−O(CH2)m2−、および−(CH2)m2O−(前記式中、m2は1〜20の整数である)である。特に好ましいYMは、単結合、−(CH2)n−、−O(CH2)m2−、および−(CH2)m2O−(前記式中、m2は1〜10の整数である)である。化合物の安定性を考慮して、−YM−Raおよび−YM−Rbは、それらの基中に−O−O−、−O−S−、−S−O−、または−S−S−を有しない方が好ましい。 In formulas (M1) and (M2), Y M is each independently a single bond or alkylene having 1 to 20 carbon atoms, and in these alkylene, any —CH 2 — is —O—, —S—, -CH = CH-, -C≡C-, -COO-, or -OCO- may be substituted. Preferred Y M is a single bond, - (CH 2) m2 - , - O (CH 2) m2 -, and - in (CH 2) (in the formula, m2 is an integer of 1 to 20) m @ 2 O- is there. Particularly preferred Y M is a single bond, — (CH 2 ) n —, —O (CH 2 ) m 2 —, and — (CH 2 ) m 2 O— (wherein m 2 is an integer of 1 to 10). It is. In consideration of the stability of the compound, -Y M -R a and -Y M -R b are, -O-O in their groups -, - O-S -, - S-O-, or -S It is preferable not to have -S-.
式(M2)中、ZMは、それぞれ独立して単結合、−(CH2)m3−、−O(CH2)m3−、−(CH2)m3O−、−O(CH2)m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CF2)2−、−(CH2)2−COO−、−OCO−(CH2)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−COO−、−OCO−C≡C−、−CH=CH−(CH2)2−、−(CH2)2−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−CH=CH−、−CH=CH−C≡C−、−OCF2−(CH2)2−、−(CH2)2−CF2O−、−OCF2−または−CF2O−(前記式中、m3は1〜20の整数である)である。 In formula (M2), Z M each independently represents a single bond, — (CH 2 ) m 3 —, —O (CH 2 ) m 3 —, — (CH 2 ) m 3 O—, —O (CH 2 ) m 3 O -, - CH = CH - , - C≡C -, - COO -, - OCO -, - (CF 2) 2 -, - (CH 2) 2 -COO -, - OCO- (CH 2) 2 - , —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —C≡C—COO—, —OCO—C≡C—, —CH═CH— (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—CH═CH—, —CH═CH—C≡C—, —OCF 2 — (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 —CF 2 O—, —OCF 2 — or —CF 2 O— (wherein m3 is an integer of 1 to 20).
好ましいZMは単結合、−(CH2)m3−、−O(CH2)m3−、−(CH2)m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CH2)2−COO−、−OCO−(CH2)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−OCF2−、および−CF2O−である。 Preferred Z M is a single bond, — (CH 2 ) m 3 —, —O (CH 2 ) m 3 —, — (CH 2 ) m 3 O—, —CH═CH—, —C≡C—, —COO—, — OCO -, - (CH 2) 2 -COO -, - OCO- (CH 2) 2 -, - CH = CH-COO -, - OCO-CH = CH -, - OCF 2 -, and -CF 2 O- It is.
式(M2)中、m1は1〜6の整数である。好ましいm1は、1〜3の整数である。m1が1のときは、6員環などの環を2つ有する二環の化合物である。m1が2と3のときは、それぞれ三環と四環の化合物である。例えばm1が1であるとき、2つのAMは同一であってもよいし、または異なってもよい。また、例えばm1が2であるとき、3つのAM(または2つのZM)は同一であってもよいし、または異なってもよい。m1が3〜6であるときについても同様である。RC、Rd、ZM、AMおよびYMについても同様である。 In formula (M2), m1 is an integer of 1-6. Preferred m1 is an integer of 1 to 3. When m1 is 1, it is a bicyclic compound having two rings such as a 6-membered ring. When m1 is 2 or 3, they are tricyclic and tetracyclic compounds, respectively. For example, when m1 is 1, two A M may be may be the same or different. For example, when m1 is 2, three A M (or two Z M ) may be the same or different. The same applies when m1 is 3-6. The same applies to R C , R d , Z M , A M and Y M.
式(M2)で表される化合物は2H(重水素)、13Cなどの同位体を天然存在比の量よりも多く含んでいても同様の特性を有するので好ましく用いることができる。 The compound represented by the formula (M2) can be preferably used because it has the same characteristics even when it contains more isotopes such as 2 H (deuterium) and 13 C than the natural abundance.
化合物(M2)の更に好ましい例は、(M2−1)〜(M2−27)で表される化合物である。これらの化合物において、RC、Rd、ZM、AM、およびYMの意味は、本発明の態様に記載した式(M2)のそれらと同一である。 More preferred examples of the compound (M2) are compounds represented by (M2-1) to (M2-27). In these compounds, the meanings of R C , R d , Z M , A M , and Y M are the same as those of formula (M2) described in the embodiments of the present invention.
化合物(M2−1)〜(M2−27)における下記の部分構造について説明する。部分構造(a1)は、任意の水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンを表す。部分構造(a2)は、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンを表す。部分構造(a3)は、任意の水素がフッ素またはメチルのいずれかで置き換えられてもよい1,4−フェニレンを表す。部分構造(a4)は、9位の水素がメチルで置き換えられてもよいフルオレンを表す。
The following partial structures of the compounds (M2-1) to (M2-27) will be described. The partial structure (a1) represents 1,4-phenylene in which arbitrary hydrogen is replaced by fluorine. The partial structure (a2) represents 1,4-phenylene in which arbitrary hydrogen may be replaced by fluorine. The partial structure (a3) represents 1,4-phenylene in which arbitrary hydrogen may be replaced by either fluorine or methyl. The partial structure (a4) represents fluorene in which the hydrogen at the 9-position may be replaced with methyl.
上記液晶性モノマー群の中で、特に好適に用いることができるものとして、式(M2−15−1)があげられる。(式中、Y1はアクリレート基またはメタクリレート基、nは1〜20の整数である。)
Among the above liquid crystal monomer groups, formula (M2-15-1) is particularly preferable. (In the formula, Y 1 is an acrylate group or a methacrylate group, and n is an integer of 1 to 20.)
2.2.3 その他モノマー
前述の1環の単官能性モノマー(1)、および二官能性モノマー(M2)以外の重合性化合物を必要に応じて使用することができる。
2.2.3 Other Monomers A polymerizable compound other than the monocyclic monofunctional monomer (1) and the bifunctional monomer (M2) described above can be used as necessary.
(1)多官能性モノマー(三官能性以上)
本発明の高分子/液晶複合材料の光学的等方性を最適化する目的で、メソゲン部位を持ち3つ以上の重合性官能基を持つモノマーを使用することもできる。メソゲン部位を持ち3つ以上の重合性官能基を持つモノマーとしては公知の化合物を好適に使用できるが、例えば、(M4−1)〜(M4−3)であり、より具体的な例として、特開2000−327632号、特開2004−182949号、特開2004−59772号に記載された化合物をあげることができる。ただし、(M4−1)〜(M4−3)において、RC、ZM、YM、および(F)は前述と同一の意味を示す。
(1) Multifunctional monomer (trifunctional or higher)
For the purpose of optimizing the optical isotropy of the polymer / liquid crystal composite material of the present invention, a monomer having a mesogenic moiety and having three or more polymerizable functional groups may be used. As the monomer having a mesogenic moiety and having three or more polymerizable functional groups, known compounds can be suitably used. For example, (M4-1) to (M4-3), and more specific examples include Examples thereof include compounds described in JP 2000-327632 A, JP 2004-182949 A, and JP 2004-59777 A. However, in (M4-1) to (M4-3), R C , Z M , Y M , and (F) have the same meaning as described above.
(2)環構造をもたない重合性モノマー
本発明の高分子/液晶複合材料の光学的等方性を最適化する目的で、環構造をもたない重合性のある官能基を持つモノマーとして、例えば、炭素数1〜30の直鎖あるいは分岐アクリレート、炭素数1〜30の直鎖あるいは分岐ジアクリレート、三つ以上の重合性官能基を有するモノマーとしては、グリセロール・プロポキシレート(1PO/OH)トリアクリレート、ペンタエリスリトール・プロポキシレート・トリアクリレート、ペンタエリスリトール・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・エトキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・プロポキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ペンタエリスリトール・テトラアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ペンタアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレートなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
(2) Polymerizable monomer having no ring structure For the purpose of optimizing the optical isotropy of the polymer / liquid crystal composite material of the present invention, as a monomer having a polymerizable functional group having no ring structure. Examples of the monomer having a linear or branched acrylate having 1 to 30 carbon atoms, a linear or branched diacrylate having 1 to 30 carbon atoms, and three or more polymerizable functional groups include glycerol propoxylate (1PO / OH ) Triacrylate, pentaerythritol / propoxylate / triacrylate, pentaerythritol / triacrylate, trimethylolpropane / ethoxylate / triacrylate, trimethylolpropane / propoxylate / triacrylate, trimethylolpropane / triacrylate, di (trimethylol) Propane) Tetraacryl Examples thereof include, but are not limited to, rate, pentaerythritol tetraacrylate, di (pentaerythritol) pentaacrylate, di (pentaerythritol) hexaacrylate, and trimethylolpropane triacrylate.
2.2 高分子/液晶複合材料を製造する際の重合条件
本発明の光学的に等方性の高分子/液晶複合材料とは、液晶材料と高分子の化合物の両者を含む複合材料であれば特に限定されないが、高分子の一部または全部が液晶材料に溶解していない状態で高分子が液晶材料と相分離している状態でもよい。本発明の高分子/液晶複合材料は、光学的に等方性の液晶組成物と、予め重合されて得られた高分子とを混合しても製造できるが、高分子の材料となる低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等(以下、まとめて「モノマー等」という)と光学的等方性の液晶組成物とを混合してから、当該混合物において重合反応を行うことによって、製造されることが好ましい。
上記混合物における重合は、混合物を非液晶等方相または光学的に等方性の液晶相で行われることが好ましい。すなわち、重合温度は、高分子/液晶複合材料が高透明性と等方性を示す温度であることが好ましい。より好ましくは、モノマーと液晶材料の混合物が非液晶等方相またはブルー相を発現する温度で、かつ、非液晶等方相ないしは光学的に等方性の液晶相で重合を終了する。すなわち、重合後は高分子/液晶複合材料が可視光線より長波長側の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態を発現する温度とするのが好ましい。
2.2 Polymerization conditions for producing polymer / liquid crystal composite material The optically isotropic polymer / liquid crystal composite material of the present invention is a composite material containing both a liquid crystal material and a polymer compound. Although not particularly limited, the polymer may be phase-separated from the liquid crystal material in a state where part or all of the polymer is not dissolved in the liquid crystal material. The polymer / liquid crystal composite material of the present invention can be produced by mixing an optically isotropic liquid crystal composition and a polymer obtained by polymerizing in advance, but it has a low molecular weight as a polymer material. And a monomer, macromonomer, oligomer, etc. (hereinafter collectively referred to as “monomer etc.”) and an optically isotropic liquid crystal composition, and then a polymerization reaction is performed in the mixture. Is preferred.
The polymerization in the mixture is preferably performed in the non-liquid crystal isotropic phase or the optically isotropic liquid crystal phase. That is, the polymerization temperature is preferably a temperature at which the polymer / liquid crystal composite material exhibits high transparency and isotropic properties. More preferably, the polymerization is terminated at a temperature at which the mixture of the monomer and the liquid crystal material develops the non-liquid crystal isotropic phase or the blue phase, and at the non-liquid crystal isotropic phase or the optically isotropic liquid crystal phase. That is, after polymerization, the polymer / liquid crystal composite material is preferably set to a temperature that does not substantially scatter light on the longer wavelength side than visible light and develops an optically isotropic state.
2.3 重合開始剤
本発明の複合材料を構成する高分子の製造における重合反応は特に限定されず、例えば、光ラジカル重合、熱ラジカル重合、光カチオン重合等が行われる。
2.3 Polymerization initiator The polymerization reaction in the production of the polymer constituting the composite material of the present invention is not particularly limited, and for example, photoradical polymerization, thermal radical polymerization, photocationic polymerization, and the like are performed.
光ラジカル重合において用いることができる光ラジカル重合開始剤の例は、ダロキュア(DAROCUR)1173および4265(いずれも商品名、BASFジャパン(株))、イルガキュア(IRGACURE)184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、および2959(いずれも商品名、BASFジャパン(株))、などである。 Examples of radical photopolymerization initiators that can be used in radical photopolymerization include DAROCUR 1173 and 4265 (both trade names, BASF Japan Ltd.), Irgacure 184, 369, 500, 651, and 784. , 819, 907, 1300, 1700, 1800, 1850, and 2959 (all trade names, BASF Japan Ltd.), and the like.
熱ラジカル重合において用いることができる熱によるラジカル重合の好ましい開始剤の例は、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル(MAIB)、ジt−ブチルパーオキシド(DTBPO)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(ACN)などである。
Examples of preferred initiators for thermal radical polymerization that can be used in thermal radical polymerization are benzoyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxypivalate , T-butyl peroxydiisobutyrate, lauroyl peroxide,
光カチオン重合において用いることができる光カチオン重合開始剤として、ジアリールヨードニウム塩(以下、「DAS」という。)、トリアリールスルホニウム塩(以下、「TAS」という。)などがあげられる。 Examples of the cationic photopolymerization initiator that can be used in the cationic photopolymerization include diaryliodonium salts (hereinafter referred to as “DAS”), triarylsulfonium salts (hereinafter referred to as “TAS”), and the like.
DASとしては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナートなどが挙げられる。 DAS includes diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluorophosphonate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoroacetate, diphenyliodonium-p-toluenesulfonate, diphenyliodoniumtetra (pentafluorophenyl) ) Borate, 4-methoxyphenylphenyliodonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenylphenyliodonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenylphenyliodonium hexafluoroarsenate, 4-methoxyphenylphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxypheny Phenyl iodonium trifluoroacetate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium -p- toluenesulfonate and the like.
DASには、チオキサントン、フェノチアジン、クロロチオキサントン、キサントン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ルブレンなどの光増感剤を添加することで高感度化することもできる。 DAS can be made highly sensitive by adding a photosensitizer such as thioxanthone, phenothiazine, chlorothioxanthone, xanthone, anthracene, diphenylanthracene, and rubrene.
TASとしては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネートなどが挙げられる。 TAS includes triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium hexafluorophosphonate, triphenylsulfonium hexafluoroarsenate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoroacetate, triphenylsulfonium-p-toluenesulfonate, Triphenylsulfonium tetra (pentafluorophenyl) borate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium hexafluoroarsenate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium trifluoromethane Sulfonar , 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium trifluoroacetate, 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium -p- toluenesulfonate and the like.
光カチオン重合開始剤の具体的な商品名の例は、サイラキュア(Cyracure)UVI−6990、サイラキュアUVI−6974、サイラキュアUVI−6992(それぞれ商品名、UCC(株))、アデカオプトマーSP−150、SP−152、SP−170、SP−172(それぞれ商品名、(株)ADEKA)、Rhodorsil Photoinitiator 2074(商品名、ローディアジャパン(株))、イルガキュア(IRGACURE)250(商品名、BASFジャパン(株))、UV−9380C(商品名、GE東芝シリコーン(株))などである。 Examples of specific trade names of the photocationic polymerization initiator include Cyracure UVI-6990, Cyracure UVI-6974, Cyracure UVI-6922 (trade names, UCC Corporation, respectively), Adekaoptomer SP-150, SP-152, SP-170, SP-172 (each trade name, ADEKA Corporation), Rhodorsil Photoinitiator 2074 (trade name, Rhodia Japan Co., Ltd.), Irgacure (IRGACURE) 250 (trade name, BASF Japan Co., Ltd.) ), UV-9380C (trade name, GE Toshiba Silicone Co., Ltd.).
2.4 硬化剤等
本発明の複合材料を構成する高分子の製造において、前記モノマー等および重合開始剤の他にさらに1種または2種以上の他の好適な成分、例えば、硬化剤、触媒、安定剤等を加えてもよい。
2.4 Curing Agent, etc. In the production of the polymer constituting the composite material of the present invention, in addition to the monomer and the polymerization initiator, one or more other suitable components such as a curing agent, a catalyst, etc. , Stabilizers and the like may be added.
硬化剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として使用されている従来公知の潜在性硬化剤が使用できる。潜在性エポキシ樹脂用硬化剤は、アミン系硬化剤、ノボラック樹脂系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。アミン系硬化剤の例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、m−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ノルボルネンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、ラロミン等の脂環式ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエタン、メタフェニレンジアミン等の芳香族ポリアミンなどが挙げられる。 As the curing agent, conventionally known latent curing agents that are usually used as curing agents for epoxy resins can be used. Examples of the latent epoxy resin curing agent include amine curing agents, novolak resin curing agents, imidazole curing agents, and acid anhydride curing agents. Examples of amine curing agents include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, m-xylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, diethylaminopropylamine, and isophoronediamine. , Cycloaliphatic polyamines such as 1,3-bisaminomethylcyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, norbornenediamine, 1,2-diaminocyclohexane, laromine, aromatics such as diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylethane, metaphenylenediamine Group polyamines and the like.
ノボラック樹脂系硬化剤の例としては、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂などが挙げられる。イミダゾール系硬化剤としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルへキシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウム・トリメリテートなどが挙げられる。 Examples of novolak resin-based curing agents include phenol novolac resins and bisphenol novolac resins. Examples of the imidazole curing agent include 2-methylimidazole, 2-ethylhexylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, and the like.
酸無水物系硬化剤の例としては、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。 Examples of acid anhydride curing agents include tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylcyclohexene tetracarboxylic dianhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride Acid, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride and the like can be mentioned.
また、グリシジル、エポキシ、オキセタニルを有する重合性化合物と硬化剤との硬化反応を促進するための硬化促進剤をさらに用いてもよい。硬化促進剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジメチルシクロヘキシルアミン等の3級アミン類、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン等の有機リン系化合物、テトラフェニルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩類、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等やその有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の4級アンモニウム塩類、三フッ化ホウ素、トリフェニルボレート等のホウ素化合物などが挙げられる。これらの硬化促進剤は単独または2種以上を混合して使用することができる。 Moreover, you may further use the hardening accelerator for accelerating the hardening reaction of the polymeric compound which has glycidyl, an epoxy, and oxetanyl, and a hardening | curing agent. Examples of the curing accelerator include tertiary amines such as benzyldimethylamine, tris (dimethylaminomethyl) phenol, dimethylcyclohexylamine, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, and 2-ethyl-4-methyl. Imidazoles such as imidazole, organophosphorus compounds such as triphenylphosphine, quaternary phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium bromide, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7, and organic acid salts thereof Examples include diazabicycloalkenes, quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium bromide and tetrabutylammonium bromide, and boron compounds such as boron trifluoride and triphenylborate. These curing accelerators can be used alone or in admixture of two or more.
また、例えば貯蔵中の不所望な重合を防止するために、安定剤を添加することが好ましい。安定剤として、当業者に知られているすべての化合物を用いることができる。安定剤の代表例としては、4−エトキシフェノール、ハイドロキノン、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)等が挙げられる。 Also, for example, a stabilizer is preferably added to prevent undesired polymerization during storage. All compounds known to those skilled in the art can be used as stabilizers. Representative examples of the stabilizer include 4-ethoxyphenol, hydroquinone, butylated hydroxytoluene (BHT) and the like.
本発明の好ましい態様に係る光学的に等方性の高分子/液晶複合材料は、光学的に等方性の液晶相を広い温度範囲で発現させることが可能である。また、本発明の好ましい態様に係る高分子/液晶複合材料は、応答速度が極めて速い。また、本発明の好ましい態様に係る高分子/液晶複合材料は、これらの効果に基づいて表示素子等の光素子等に好適に用いることができる。 The optically isotropic polymer / liquid crystal composite material according to a preferred embodiment of the present invention can exhibit an optically isotropic liquid crystal phase in a wide temperature range. Further, the polymer / liquid crystal composite material according to a preferred embodiment of the present invention has an extremely fast response speed. Moreover, the polymer / liquid crystal composite material according to a preferred embodiment of the present invention can be suitably used for an optical element such as a display element based on these effects.
2.5 液晶組成物等の含有率
本発明の高分子/液晶複合材料中における液晶組成物の含有率は、複合材料が等方性を発現できる範囲であれば、可能な限り高含有率であることが好ましい。液晶組成物の含有率が高い方が、本発明の複合材料の電気複屈折値(カー係数)が大きくなるからである。
2.5 Content of liquid crystal composition, etc. The content of the liquid crystal composition in the polymer / liquid crystal composite material of the present invention is as high as possible as long as the composite material can exhibit isotropic properties. Preferably there is. This is because the electric birefringence value (Kerr coefficient) of the composite material of the present invention increases as the content of the liquid crystal composition is higher.
本発明の高分子/液晶複合材料において、液晶組成物の含有率は複合材料に対して60〜99重量%であることが好ましく、60〜95重量%がさらに好ましく、75〜95重量%が特に好ましい。高分子の含有率は複合材料に対して1〜40重量%であることが好ましく、3〜30重量%がさらに好ましく、3〜25重量%が特に好ましい。 In the polymer / liquid crystal composite material of the present invention, the content of the liquid crystal composition is preferably 60 to 99% by weight, more preferably 60 to 95% by weight, particularly 75 to 95% by weight based on the composite material. preferable. The content of the polymer is preferably 1 to 40% by weight, more preferably 3 to 30% by weight, and particularly preferably 3 to 25% by weight with respect to the composite material.
3 液晶素子
本発明のモノマー/液晶混合物または高分子/液晶複合材料(以下、モノマー/液晶混合物と高分子/液晶複合材料をあわせて「液晶媒体」ということがある)を含む光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子である。
液晶表示素子の構造例としては、図1に示すように、櫛型電極基板の電極は、左側の接続用電極部から右方向に伸びる電極1と右側の接続用電極部から左方向に伸びる電極2が交互に配置された構造を挙げることができる。電極1と電極2との間に電位差がある場合、図1に示すような櫛歯電極基板上では、上方向と下方向の2つの方向の電界が存在する状態を提供できる。
3 Liquid Crystal Element Optically isotropic including the monomer / liquid crystal mixture or polymer / liquid crystal composite material of the present invention (hereinafter, the monomer / liquid crystal mixture and polymer / liquid crystal composite material may be collectively referred to as “liquid crystal medium”) Optical element driven in a liquid crystal phase.
As an example of the structure of the liquid crystal display element, as shown in FIG. 1, the electrodes of the comb-shaped electrode substrate are an
以下、実施例により本発明さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited by these Examples.
本明細書の実施例において、Iは非液晶等方相、Nはネマチック相、N*はキラルネマチック相、BPはブルー相、BPXは二色以上の回折光が観測されない光学的に等方性の液晶相を表す。 本明細書において、I−N相転移点をN−I点ということがある。I−N*転移点をN*−I点ということがある。I−BP相転移点をBP−I点ということがある。 In the examples of the present specification, I is a non-liquid crystal isotropic phase, N is a nematic phase, N * is a chiral nematic phase, BP is a blue phase, and BPX is optically isotropic where diffracted light of two or more colors is not observed. Represents the liquid crystal phase. In the present specification, the IN phase transition point is sometimes referred to as the NI point. The IN * transition point is sometimes referred to as the N * -I point. The I-BP phase transition point is sometimes referred to as a BP-I point.
本発明で用いる単官能性モノマーの合成例を以下に示す。
例1:アクリル酸−8−(4−ペンチルフェノキシ)−オクチルエステルの合成
4−ペンチルフェノール(24.3g,148.2mmol)をDMF(100ml)に溶解させ、8−クロロオクタノール(24.4g,148.2mmol)、炭酸カリウム(41.0g,296.4mmol)を加え窒素雰囲気下80℃で30時間加熱撹拌した。反応終了後水を加え、さらに溶液を酸性にした後トルエンを加えて抽出した。水、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、溶媒を減圧濃縮した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(S−01)を得た(28.3g,65%)。
A synthesis example of a monofunctional monomer used in the present invention is shown below.
Example 1: Synthesis of acrylic acid-8- (4-pentylphenoxy) -octyl ester
4-Pentylphenol (24.3 g, 148.2 mmol) is dissolved in DMF (100 ml), and 8-chlorooctanol (24.4 g, 148.2 mmol) and potassium carbonate (41.0 g, 296.4 mmol) are added and nitrogen is added. The mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 30 hours in an atmosphere. After completion of the reaction, water was added, the solution was further acidified, and toluene was added for extraction. The extract was washed with water and a saturated aqueous sodium chloride solution, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. The product was purified by silica gel column chromatography to obtain compound (S-01) (28.3 g, 65%).
化合物(S−01)(15.0g,51.3mmol)をTHF(130ml)に溶解させ、トリエチルアミン(8.6ml,61.6mmol)を加えた。0℃に冷却し、窒素雰囲気下でアクリル酸クロリド(5.0ml,61.6mmol)を滴下した。室温に戻して反応物を一晩撹拌させ、反応終了後、水に注いでクエンチし、酢酸エチルにて抽出した。水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび晶析によって精製し、無色の液体である目的物を得た。(13.1g,収率74%)
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);0.88(t,3H)、1.27−1.47(m,12H)、1.54−1.60(m,2H)、1.64−1.70(m,2H)、1.73−1.79(m,2H)、2.53(t,2H)、3.92(t,2H)、4.15(t,2H)、5.81(dd,1H)、6.12(dd,1H)、6.40(dd,1H)、6.79−6.82(m,2H)、7.07−7.08(m,2H).
Compound (S-01) (15.0 g, 51.3 mmol) was dissolved in THF (130 ml), and triethylamine (8.6 ml, 61.6 mmol) was added. After cooling to 0 ° C., acrylic acid chloride (5.0 ml, 61.6 mmol) was added dropwise under a nitrogen atmosphere. The reaction was returned to room temperature and allowed to stir overnight. After the reaction was complete, it was quenched by pouring into water and extracted with ethyl acetate. The extract was washed with water, a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and a saturated aqueous sodium chloride solution, and dried over anhydrous magnesium sulfate. Concentration under reduced pressure and purification by silica gel column chromatography and crystallization gave the desired product as a colorless liquid. (13.1 g, 74% yield)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ (ppm); 0.88 (t, 3H), 1.27-1.47 (m, 12H), 1.54-1.60 (m, 2H), 1 .64-1.70 (m, 2H), 1.73-1.79 (m, 2H), 2.53 (t, 2H), 3.92 (t, 2H), 4.15 (t, 2H) ), 5.81 (dd, 1H), 6.12 (dd, 1H), 6.40 (dd, 1H), 6.79-6.82 (m, 2H), 7.07-7.08 ( m, 2H).
例2:メタクリル酸−8−(4−ペンチルフェノキシ)−オクチルエステル
化合物(S−01)(6.0g,20.5mmol)を出発原料として、アクリル酸クロリドの代わりにメタクリル酸クロリド(2.4ml,24.6mmol)を用いて例1と同様の方法で合成を行い。無色の液体である目的物を得た。(3.4g,収率46%)
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);0.88(t,3H)、1.26−1.46(m,12H)、1.53−1.60(m,2H)、1.64−1.70(m,2H)、1.73−1.79(m,2H)、1.94(s,3H)、2.53(t,2H)、3.92(t,2H)、4.14(t,2H)、5.53−5.54(m,1H)、6.10(s,1H)、6.79−6.82(m,2H)、7.06−7.08(m,2H).
Example 2: Methacrylic acid-8- (4-pentylphenoxy) -octyl ester
The compound (S-01) (6.0 g, 20.5 mmol) was used as a starting material, and methacrylic acid chloride (2.4 ml, 24.6 mmol) was used instead of acrylic acid chloride in the same manner as in Example 1. Done. The target product was obtained as a colorless liquid. (3.4 g, yield 46%)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ (ppm); 0.88 (t, 3H), 1.26 to 1.46 (m, 12H), 1.53-1.60 (m, 2H), 1 .64-1.70 (m, 2H), 1.73-1.79 (m, 2H), 1.94 (s, 3H), 2.53 (t, 2H), 3.92 (t, 2H) ), 4.14 (t, 2H), 5.53-5.54 (m, 1H), 6.10 (s, 1H), 6.79-6.82 (m, 2H), 7.06- 7.08 (m, 2H).
例3:アクリル酸−4−(4−プロピルフェノキシ)−ブチルエステルの合成
4−プロピルフェノール(10.0g,73.4mmol)をトルエン(300ml)に溶解させ、4−ブロモブタノール(80wt%,21.1g,110.1mmol)、トリフェニルホスフィン(28.9g,110.1mmol)を加え窒素雰囲気下で0℃に冷却した。アゾジカルボン酸ジエチルの40wt%トルエン溶液(48.0g,110.1mmol)を滴下し、終夜撹拌を行った。反応終了後。溶媒を留去し、ヘプタンを加えてろ過を行った。ろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、無色の液体として化合物(S−02)を得た(16.9g,85%)。
化合物(S−02)(7.0g,22.7mmol)をTHF(140ml)に溶解させ、炭酸水素カリウム(9.09g,90.9mmol)、ヨウ化テトラブチルアンモニム(1.68g,4.5mmol)、ジブチルヒドロキシトルエン(0.40g,1.8mmol)を加えて窒素雰囲気下で加熱還流させた。反応終了後、水に注いでクエンチし、ジエチルエーテルにて抽出した。水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび晶析によって精製し、無色の液体である目的物を得た。(3.1g,収率46%)
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);0.92(t,3H)、1.56−1.64(m,2H)、1.86−1.88(m,4H)、2.52(t,2H)、3.95−4.00(m,2H)、4.21−4.24(m,2H)、5.82(dd,1H)、6.12(dd,1H)、6.40(dd,1H)、6.79−6.82(m,2H)、7.07−7.08(m,2H).
Example 3: Synthesis of acrylic acid-4- (4-propylphenoxy) -butyl ester
4-Propylphenol (10.0 g, 73.4 mmol) was dissolved in toluene (300 ml), 4-bromobutanol (80 wt%, 21.1 g, 110.1 mmol), triphenylphosphine (28.9 g, 110.1 mmol). ) And cooled to 0 ° C. under a nitrogen atmosphere. A 40 wt% toluene solution of diethyl azodicarboxylate (48.0 g, 110.1 mmol) was added dropwise and stirred overnight. After the reaction is complete. The solvent was distilled off, and heptane was added for filtration. The filtrate was concentrated and purified by silica gel column chromatography to obtain compound (S-02) as a colorless liquid (16.9 g, 85%).
Compound (S-02) (7.0 g, 22.7 mmol) was dissolved in THF (140 ml), potassium hydrogen carbonate (9.09 g, 90.9 mmol), tetrabutylammonium iodide (1.68 g, 4. 5 mmol) and dibutylhydroxytoluene (0.40 g, 1.8 mmol) were added and heated to reflux under a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, the reaction was quenched by pouring into water and extracted with diethyl ether. The extract was washed with water and a saturated aqueous sodium chloride solution and dried over anhydrous magnesium sulfate. Concentration under reduced pressure and purification by silica gel column chromatography and crystallization gave the desired product as a colorless liquid. (3.1 g, yield 46%)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ (ppm); 0.92 (t, 3H), 1.56-1.64 (m, 2H), 1.86-1.88 (m, 4H), 2 .52 (t, 2H), 3.95-4.00 (m, 2H), 4.21-4.24 (m, 2H), 5.82 (dd, 1H), 6.12 (dd, 1H) ), 6.40 (dd, 1H), 6.79-6.82 (m, 2H), 7.07-7.08 (m, 2H).
本発明において、液晶組成物の特性値の測定は下記の方法にしたがって行うことができる。それらの多くは、日本電子機械工業会規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ・ED−2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。測定に用いたTN素子には、TFTを取り付けなかった。 In the present invention, the characteristic value of the liquid crystal composition can be measured according to the following method. Many of them are the methods described in the Standard of Electric Industries Association of Japan EIAJ ED-2521A or a modified method thereof. No TFT was attached to the TN device used for measurement.
ネマチック相の上限温度(NI;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。 Maximum temperature of nematic phase (NI; ° C.): A sample was placed on a hot plate of a melting point measuring apparatus equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1 ° C./min. The temperature was measured when a part of the sample changed from a nematic phase to an isotropic liquid. The upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “upper limit temperature”.
ネマチック相の下限温度(TC;℃):ネマチック相を有する試料を0℃、−10℃、−20℃、−30℃、および−40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−20℃ではネマチック相のままであり、−30℃では結晶(またはスメクチック相)に変化したとき、TCを≦−20℃と記載する。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。 Minimum temperature of nematic phase (TC; ° C.): A sample having a nematic phase is stored in a freezer at 0 ° C., −10 ° C., −20 ° C., −30 ° C., and −40 ° C. for 10 days, and then the liquid crystal phase is observed did. For example, when the sample remains in a nematic phase at −20 ° C. and changes to a crystal (or smectic phase) at −30 ° C., TC is described as ≦ −20 ° C. The lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “lower limit temperature”.
光学的に等方性の液晶相の転移温度:偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、クロスニコルの状態で、まず試料が非液晶等方相になる温度まで昇温した後、1℃/分の速度で降温し、完全にキラルネマチック相または光学的に等方性の液晶相を出現させた。その降温過程での相転移した温度を測定し、次いで1℃/分の速度で昇熱し、その昇温過程における相転移した温度を測定した。本発明において、特に断りの無い限り、昇温過程での相転移した温度を相転移温度とした。光学的に等方性の液晶相においてクロスニコル下では暗視野で相転移温度の判別が困難な場合は、偏光板をクロスニコルの状態から1〜10°ずらして相転移温度を測定した。 Optically isotropic liquid crystal phase transition temperature: Place the sample on the hot plate of a melting point measurement device equipped with a polarizing microscope, and in the crossed Nicols state, the sample was first heated to a temperature at which the sample becomes an isotropic liquid crystal phase Thereafter, the temperature was lowered at a rate of 1 ° C./min, and a completely chiral nematic phase or an optically isotropic liquid crystal phase appeared. The temperature at which the phase transition in the temperature lowering process was measured, then the temperature was increased at a rate of 1 ° C./min, and the temperature at which the phase transition in the temperature rising process was measured. In the present invention, unless otherwise specified, the phase transition temperature in the temperature raising process is defined as the phase transition temperature. In the optically isotropic liquid crystal phase, when it was difficult to distinguish the phase transition temperature in the dark field under crossed Nicols, the phase transition temperature was measured by shifting the polarizing plate by 1 to 10 ° from the crossed Nicols state.
粘度(η;20℃で測定;mPa・s):測定にはE型粘度計を用いた。 Viscosity (η; measured at 20 ° C .; mPa · s): An E-type viscometer was used for measurement.
回転粘度(γ1;25℃で測定;mPa・s):
1)誘電率異方性が正である試料:測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。ツイスト角が0°であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5μmであるTN素子に試料を入れた。TN素子に16ボルトから19.5ボルトの範囲で0.5ボルト毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文の40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度の測定で使用した素子にて、下記の誘電率異方性の測定方法で求めた。
Rotational viscosity (γ1; measured at 25 ° C .; mPa · s):
1) Sample having positive dielectric anisotropy: Measurement was performed according to the method described in M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). A sample was put in a TN device having a twist angle of 0 ° and a distance (cell gap) between two glass substrates of 5 μm. The voltage was applied to the TN device in steps of 0.5 volts in the range of 16 to 19.5 volts. After no application for 0.2 seconds, the application was repeated under the condition of only one rectangular wave (rectangular pulse; 0.2 seconds) and no application (2 seconds). The peak current and peak time of the transient current generated by this application were measured. The value of rotational viscosity was obtained from these measured values and the calculation formula (8) on page 40 of the paper by M. Imai et al. The value of dielectric anisotropy necessary for this calculation was obtained by the following dielectric anisotropy measurement method using the element used for the measurement of the rotational viscosity.
2)誘電率異方性が負である試料:測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmのVA素子に試料を入れた。この素子に30ボルトから50ボルトの範囲で1ボルト毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性で測定した値を用いた。 2) Sample with negative dielectric anisotropy: Measurement was performed according to the method described in M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). A sample was put in a VA device having a distance (cell gap) between two glass substrates of 20 μm. This element was applied stepwise in increments of 1 volt in the range of 30 to 50 volts. After no application for 0.2 seconds, the application was repeated under the condition of only one rectangular wave (rectangular pulse; 0.2 seconds) and no application (2 seconds). The peak current and peak time of the transient current generated by this application were measured. The value of rotational viscosity was obtained from these measured values and the paper by M. Imai et al., Formula (8) on page 40. As the dielectric anisotropy necessary for this calculation, a value measured by the following dielectric anisotropy was used.
屈折率異方性(Δn;25℃で測定):測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビング(rubbing)したあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率(n‖)は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率(n⊥)は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。屈折率異方性の値は、Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。試料が組成物のときはこの方法によって屈折率異方性を測定した。 Refractive index anisotropy (Δn; measured at 25 ° C.): The measurement was performed with an Abbe refractometer using light with a wavelength of 589 nm and a polarizing plate attached to the eyepiece. After rubbing the surface of the main prism in one direction, the sample was dropped on the main prism. The refractive index (n‖) was measured when the direction of polarized light was parallel to the direction of rubbing. The refractive index (n⊥) was measured when the direction of polarized light was perpendicular to the direction of rubbing. The value of refractive index anisotropy was calculated from the equation: Δn = n∥−n⊥. When the sample was a composition, the refractive index anisotropy was measured by this method.
誘電率異方性(Δε;25℃で測定):
1)誘電率異方性が正である組成物:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μm、ツイスト角が80度の液晶セルに試料を入れた。このセルに20ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。0.5ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。
Dielectric anisotropy (Δε; measured at 25 ° C.):
1) Composition having a positive dielectric anisotropy: A sample was placed in a liquid crystal cell in which the distance (gap) between two glass substrates was about 9 μm and the twist angle was 80 degrees. 20 volts was applied to the cell, and the dielectric constant (ε 率) in the major axis direction of the liquid crystal molecules was measured. 0.5 V was applied, and the dielectric constant (ε⊥) in the minor axis direction of the liquid crystal molecules was measured. The value of dielectric anisotropy was calculated from the equation: Δε = ε∥−ε⊥.
2)誘電率異方性が負である組成物:ホメオトロピック配向に処理した液晶セルに試料を入れ、0.5ボルトを印加して誘電率(ε‖)を測定した。ホモジニアス配向に処理した液晶セルに試料を入れ、0.5ボルトを印加して誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。 2) Composition having a negative dielectric anisotropy: A sample was placed in a liquid crystal cell treated in a homeotropic alignment, and 0.5 volt was applied to measure the dielectric constant (ε ボ ル ト). A sample was put in a liquid crystal cell treated to homogeneous alignment, and a dielectric constant (ε⊥) was measured by applying 0.5 volts. The value of dielectric anisotropy was calculated from the equation: Δε = ε∥−ε⊥.
しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):
1)誘電率異方性が正である組成物:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が(0.5/Δn)μmであり、ツイスト角が80度である、ノーマリーホワイトモード(normally white mode)の液晶表示素子に試料を入れた。Δnは上記の方法で測定した屈折率異方性の値である。この素子に周波数が32Hzである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が90%になったときの電圧の値を測定した。
Threshold voltage (Vth; measured at 25 ° C .; V):
1) A composition having a positive dielectric anisotropy: a normally white mode (normally white mode) in which a distance (gap) between two glass substrates is (0.5 / Δn) μm and a twist angle is 80 degrees. A sample was put in a liquid crystal display element in white mode). Δn is a value of refractive index anisotropy measured by the above method. A rectangular wave having a frequency of 32 Hz was applied to this element. The voltage of the rectangular wave was increased and the value of the voltage when the transmittance of light passing through the element reached 90% was measured.
2)誘電率異方性が負である組成物:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μmであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード(normally black mode)の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が32Hzである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率10%になったときの電圧の値を測定した。 2) Composition having a negative dielectric anisotropy: For a normally black mode liquid crystal display element in which the distance (gap) between two glass substrates is about 9 μm and is processed in a homeotropic alignment. A sample was placed. A rectangular wave having a frequency of 32 Hz was applied to this element. The voltage of the rectangular wave was raised, and the value of the voltage when the transmittance of light passing through the element reached 10% was measured.
電圧保持率(VHR;25℃で測定;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は6μmである。この素子は試料を入れたあと紫外線によって重合する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率である。 Voltage holding ratio (VHR; measured at 25 ° C .;%): The TN device used for measurement has a polyimide alignment film, and the distance between two glass substrates (cell gap) is 6 μm. This element was sealed with an adhesive polymerized by ultraviolet rays after putting a sample. The TN device was charged by applying a pulse voltage (60 microseconds at 5 V). The decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds with a high-speed voltmeter, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit cycle was determined. The area B is an area when it is not attenuated. The voltage holding ratio is a percentage of the area A with respect to the area B.
らせんピッチ(20℃で測定;μm):らせんピッチの測定には、カノのくさび型セル法を用いた。カノのくさび型セルに試料を注入し、セルから観察されるディスクリネーションラインの間隔(a;単位はμm)を測定した。らせんピッチ(P)は、式P=2・a・tanθから算出した。θは、くさび型セルにおける2枚のガラス板の間の角度である。 Helical pitch (measured at 20 ° C .; μm): Kano's wedge cell method was used to measure the helical pitch. A sample was injected into a Kano wedge-shaped cell, and the distance (a; unit: μm) between disclination lines observed from the cell was measured. The helical pitch (P) was calculated from the formula P = 2 · a · tan θ. θ is the angle between the two glass plates in the wedge-shaped cell.
あるいは、ピッチ長は選択反射を用いて測定した(液晶便覧196頁(2000年発行、丸善)。選択反射波長λには、関係式<n>p/λ=1が成立する。ここで<n>は平均屈折率を表し、次式で与えられる。<n>={(n‖2+n⊥2)/2}1/2。選択反射波長は顕微分光光度計(日本電子(株)、商品名MSV-350)で測定した。得られた反射波長を平均屈折率で除すことにより、ピッチを求めた。
可視光より長波長領域に反射波長を有するコレステリック液晶のピッチは、キラル剤濃度が低い領域ではキラル剤の濃度の逆数に比例することから、可視光領域に選択反射波長を有する液晶のピッチ長を数点測定し、直線外挿法により求めた。
Alternatively, the pitch length was measured using selective reflection (Liquid Crystal Manual 196 (issued in 2000, Maruzen). For the selective reflection wavelength λ, the relational expression <n> p / λ = 1 holds, where <n > Represents the average refractive index and is given by the following formula: <n> = {(
The pitch of a cholesteric liquid crystal having a reflection wavelength in the longer wavelength region than visible light is proportional to the reciprocal of the concentration of the chiral agent in a region where the chiral agent concentration is low, so the pitch length of a liquid crystal having a selective reflection wavelength in the visible light region is increased. Several points were measured and obtained by linear extrapolation.
成分または液晶化合物の割合(百分率)は、液晶化合物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。組成物は、液晶化合物などの成分の重量を測定してから混合することによって調製される。したがって、成分の重量%を算出するのは容易である。 The ratio (percentage) of the component or the liquid crystal compound is a weight percentage (% by weight) based on the total weight of the liquid crystal compound. The composition is prepared by measuring the weight of components such as a liquid crystal compound and then mixing them. Therefore, it is easy to calculate the weight percentage of the component.
(実施例1)
下図に示す液晶化合物を、下記の割合で混合することにより液晶組成物NLC−Aを調製した。
構造式の右側に一般式との対応を記した。
液晶組成物NLC−A
この液晶組成物Aの相転移温度(℃)はN 79.7 Iであった。
Example 1
A liquid crystal composition NLC-A was prepared by mixing the liquid crystal compounds shown in the figure below at the following ratio.
The correspondence with the general formula is shown on the right side of the structural formula.
Liquid crystal composition NLC-A
The liquid crystal composition A had a phase transition temperature (° C.) of N 79.7 I.
次に、液晶組成物NLC−A(94.7wt%)と、下記の式で表されるキラル剤BN−H4(2.65wt%)とBN−H5(2.65wt%)からなる液晶組成物CLC−Aを得た。
この液晶組成物CLC−Aの相転移温度(℃)はN* 69.7 BP 71.4 Iであった。
Next, a liquid crystal composition composed of a liquid crystal composition NLC-A (94.7 wt%) and a chiral agent BN-H4 (2.65 wt%) and BN-H5 (2.65 wt%) represented by the following formula: CLC-A was obtained.
The liquid crystal composition CLC-A had a phase transition temperature (° C.) of N * 69.7 BP 71.4 I.
なお、BN−H4、BN−H5は、(R)−(+)−1,1’−ビ(2−ナフトール)と対応するカルボン酸とからジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)を用いてエステル化することによって得た。
BN−H4
BN−H5
BN-H4 and BN-H5 are esterified from (R)-(+)-1,1′-bi (2-naphthol) and the corresponding carboxylic acid using dicyclohexylcarbodiimide (DCC). Obtained.
BN-H4
BN-H5
(実施例2)
モノマーと液晶組成物の混合物の調製
液晶組成物とモノマーとの混合物として液晶組成物CLC−Aを89.6重量%、例3で合成したアクリル酸−4−(4−プロピルフェノキシ)−ブチルエステル(2−1−2)を6.0重量%、1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼン(LCA−6)を4重量%、光重合開始剤として2,2’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.4重量%混合した液晶組成物MLC−Aを調製した。この液晶組成物MLC−Aの相転移温度(℃)はN* 45.8 BP、BP 44.0 N*であった。
LCA−6
(Example 2)
Preparation of mixture of monomer and liquid crystal composition 89.6% by weight of liquid crystal composition CLC-A as a mixture of liquid crystal composition and monomer, acrylic acid-4- (4-propylphenoxy) -butyl ester synthesized in Example 3 (2-1-2) 6.0 wt%, 1,4-di (4- (6- (acryloyloxy) hexyloxy) benzoyloxy) -2-methylbenzene (LCA-6) 4 wt%, A liquid crystal composition MLC-A in which 0.4% by weight of 2,2′-dimethoxyphenylacetophenone was mixed as a photopolymerization initiator was prepared. The liquid crystal composition MLC-A had a phase transition temperature (° C.) of N * 45.8BP and BP44.0N *.
LCA-6
(実施例3)
滴下後の重合温度マージン
10ミクロンのスペーサーを分散させた液晶組成物MLC−Aを50℃のガラス基板に約5mg滴下し、そのままの温度で10分間放置した。その後、対向ガラス基板を貼り合わせることでセルを作成した。このセルを46.3℃から重合温度まで冷却し、紫外光(紫外光強度23mWcm−2(365nm))を1分間照射して、重合反応を行った。重合温度は46.3℃、45.8℃、45.3℃、45.1℃、44.8℃とした。得られた高分子/液晶複合材料Aを観察したところ、45.1℃で重合したものは全面N*相であり、45.3℃で重合したものは、全面BP相であった。上記すべての重合温度で得られた高分子/液晶複合材料AにおいてN*相とBP相の共存は確認されなかった。すなわち、N*相とBP相が共存することによって濃度ムラを発現する可能性がある重合温度幅は0.2℃未満であった。
Example 3
Polymerization temperature margin after dropping About 5 mg of the liquid crystal composition MLC-A in which spacers of 10 microns were dispersed was dropped on a glass substrate at 50 ° C. and left at that temperature for 10 minutes. Then, the cell was created by bonding an opposing glass substrate. This cell was cooled from 46.3 ° C. to the polymerization temperature, and irradiated with ultraviolet light (ultraviolet light intensity 23 mWcm −2 (365 nm)) for 1 minute to carry out a polymerization reaction. The polymerization temperatures were 46.3 ° C, 45.8 ° C, 45.3 ° C, 45.1 ° C, and 44.8 ° C. When the obtained polymer / liquid crystal composite material A was observed, the polymerized at 45.1 ° C. was the entire N * phase, and the polymerized at 45.3 ° C. was the entire BP phase. In the polymer / liquid crystal composite material A obtained at all the above polymerization temperatures, the coexistence of the N * phase and the BP phase was not confirmed. That is, the polymerization temperature range in which concentration unevenness may be caused by the coexistence of the N * phase and the BP phase was less than 0.2 ° C.
(比較例1)
アクリル酸−4−(4−プロピルフェノキシ)−ブチルエステル(2−1−2)をn−ドデシルアクリレートに代えた以外は、実施例2と同様にして、液晶組成物MLC−Bを調製した。この液晶組成物MLC−Bの相転移温度(℃)はN* 39.6 BP、BP 36.7 N*であった。
(Comparative Example 1)
A liquid crystal composition MLC-B was prepared in the same manner as in Example 2 except that acrylic acid-4- (4-propylphenoxy) -butyl ester (2-1-2) was replaced with n-dodecyl acrylate. The liquid crystal composition MLC-B had a phase transition temperature (° C.) of N * 39.6 BP and BP 36.7 N *.
(比較例2)
10ミクロンのスペーサーを分散させた液晶組成物MLC−Bを50℃のガラス基板に約5mg滴下し、そのままの温度で10分間放置した。その後、対向ガラス基板を貼り合わせることでセルを作成した。このセルを40.1℃から重合温度まで冷却し、紫外光(紫外光強度23mWcm−2(365nm))を1分間照射して、重合反応を行った。重合温度は40.1℃、39.6℃、39.3℃、39.1℃、38.9℃、38.6℃とした。得られた高分子/液晶複合材料Bを観察したところ、38.6℃で重合したものは全面N*相であり、39.6℃で重合したものは、全面BP相であった。一方、39.3℃、39.1℃、38.9℃で重合して得られた高分子/液晶複合材料Bでは、N*相とBP相がともに存在することによる濃度ムラが確認された。すなわち、N*相とBP相が共存することによって濃度ムラを発現する可能性がある重合温度幅は、狭くとも0.4℃以上であり、1.0℃未満であった。
(Comparative Example 2)
About 5 mg of a liquid crystal composition MLC-B in which a 10-micron spacer was dispersed was dropped on a glass substrate at 50 ° C. and left at that temperature for 10 minutes. Then, the cell was created by bonding an opposing glass substrate. This cell was cooled from 40.1 ° C. to the polymerization temperature, and irradiated with ultraviolet light (ultraviolet light intensity 23 mWcm −2 (365 nm)) for 1 minute to carry out a polymerization reaction. The polymerization temperatures were 40.1 ° C, 39.6 ° C, 39.3 ° C, 39.1 ° C, 38.9 ° C and 38.6 ° C. When the obtained polymer / liquid crystal composite material B was observed, the polymerized at 38.6 ° C. was the entire N * phase, and the polymerized at 39.6 ° C. was the entire BP phase. On the other hand, in the polymer / liquid crystal composite material B obtained by polymerization at 39.3 ° C., 39.1 ° C., and 38.9 ° C., density unevenness due to the presence of both the N * phase and the BP phase was confirmed. . That is, the polymerization temperature range at which density unevenness may be caused by the coexistence of the N * phase and the BP phase was 0.4 ° C. or more and less than 1.0 ° C. at least.
(実施例4)
モノマーと液晶組成物の混合物の調製
液晶組成物とモノマーとの混合物として液晶組成物CLC−Aを88.8重量%、例3で合成したアクリル酸−4−(4−プロピルフェノキシ)−ブチルエステル(2−1−2)を6.5重量%、1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼン(LCA−6)を4.3重量%、光重合開始剤として2,2’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.4重量%混合した液晶組成物MLC−A−1を調製した。この液晶組成物MLC−A−1Mの相転移温度(℃)はN* 43.9 BP 45.2 Iであった。 冷却過程においてもBPを発現した。
Example 4
Preparation of mixture of monomer and liquid crystal composition 88.8% by weight of liquid crystal composition CLC-A as a mixture of liquid crystal composition and monomer, acrylic acid-4- (4-propylphenoxy) -butyl ester synthesized in Example 3 6.5% by weight of (2-1-2), 4.3% of 1,4-di (4- (6- (acryloyloxy) hexyloxy) benzoyloxy) -2-methylbenzene (LCA-6) %, And a liquid crystal composition MLC-A-1 containing 0.4% by weight of 2,2′-dimethoxyphenylacetophenone as a photopolymerization initiator was prepared. The liquid crystal composition MLC-A-1M had a phase transition temperature (° C.) of N * 43.9 BP 45.2 I. BP was also expressed during the cooling process.
高分子/液晶複合材料の調製
液晶組成物MLC−A−1を配向処理の施されていない櫛型電極基板と対向ガラス基板(非電極付与)の間に狭持し(セル厚7μm)、得られたセルを44.1℃のブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光(紫外光強度23mWcm−2(365nm))を1分間照射して、重合反応を行った。
このようにして得られた高分子/液晶複合材料A−1は室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。
Preparation of polymer / liquid crystal composite material The liquid crystal composition MLC-A-1 was sandwiched between a non-aligned comb-shaped electrode substrate and a counter glass substrate (non-electrode provided) (cell thickness 7 μm) to obtain The resulting cell was heated to a 44.1 ° C. blue phase. In this state, ultraviolet light (ultraviolet light intensity: 23 mWcm-2 (365 nm)) was irradiated for 1 minute to carry out a polymerization reaction.
The polymer / liquid crystal composite material A-1 thus obtained maintained an optically isotropic liquid crystal phase even when cooled to room temperature.
なお、図1に示すように、櫛型電極基板の電極は、左側の接続用電極部から右方向に伸びる電極1と右側の接続用電極部から左方向に伸びる電極2が交互に配置される。したがって、電極1と電極2との間に電位差がある場合、図1に示すような櫛型電極基板上では、1本の電極に注目すると、図面上の上方向と下方向の2つの方向の電界が存在する状態を提供できる。
As shown in FIG. 1, the electrodes of the comb-shaped electrode substrate are alternately arranged with
(実施例5)
実施例4で得られた高分子/液晶複合材料A−1が狭持されたセルを、図2に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡(ニコン製 エクリプス LV100POL)の白色光源を用い、セルへの入射角度がセル面に対して垂直となるようにし、櫛型電極の線方向がPolarizerとAnalyzer偏光板に対してそれぞれ45°となるように前記セルを光学系にセットした。室温で印加電圧と透過率の関係を調べた。43Vの矩形波を印加すると、透過率が87%となり、透過光強度は飽和した。
このように、例3で合成したアクリル酸−4−(4−プロピルフェノキシ)−ブチルエステル(2−1−2)を用いても、光学的等方性の高分子/液晶複合材料は低電圧で駆動した。
(Example 5)
The cell sandwiched with the polymer / liquid crystal composite material A-1 obtained in Example 4 was set in the optical system shown in FIG. 2, and the electro-optical characteristics were measured. A white light source of a polarizing microscope (Nikon Eclipse LV100POL) is used as the light source, the incident angle to the cell is perpendicular to the cell surface, and the line direction of the comb-shaped electrode is 45 with respect to the Polarizer and Analyzer polarizer, respectively. The cell was set in the optical system so that the temperature was 0 °. The relationship between applied voltage and transmittance at room temperature was examined. When a 43 V rectangular wave was applied, the transmittance was 87% and the transmitted light intensity was saturated.
Thus, even when the acrylic acid-4- (4-propylphenoxy) -butyl ester (2-1-2) synthesized in Example 3 is used, the optically isotropic polymer / liquid crystal composite material has a low voltage. It was driven by.
本発明の活用法として、たとえば、高分子/液晶複合体を用いる表示素子などの光素子が挙げられる。 Examples of the utilization method of the present invention include an optical element such as a display element using a polymer / liquid crystal composite.
1・・・電極1
2・・・電極2
3・・・光源
4・・・偏光子(偏光板)(Polarizer)
5・・・櫛型電極セル
6・・・検光子(偏光板)(Analyzer)
7・・・受光器(Photodetector)
1 ...
2 ...
3 ... Light source 4 ... Polarizer (Polarizer)
5 ... Comb electrode cell 6 ... Analyzer (polarizer) (Analyzer)
7 ... Photodetector
Claims (16)
(式(K1)〜(K5)中、RKは独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=Sまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく; AKは独立して、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、
または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環中の任意の水素はハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、環の−CH2−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;
YKは独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜3のアルキル、炭素数1〜3のハロアルキル、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、−CH2−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;ZKは独立して単結合、または炭素数1〜8のアルキレンであるが、任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;XKは単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−CH2CH2−であり;mKは1〜4の整数である。)
式(2−1)〜(2−3)中、
Raは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキル、または直鎖状または分岐状の炭素数2〜30のアルケニルであり;
Rbは直鎖状または分岐状の炭素数1〜30のアルキレンであり;
Q1、Q2、Q3、およびQ4はそれぞれ独立に水素、フッ素、またはメチル基であり;
Rdは水素またはメチルである。 An optically isotropic liquid crystal composition containing at least one chiral compound K represented by the achiral liquid crystal component A and the general formulas (K1) to (K5) is added to the general formulas (2-1) to (2- A monomer / liquid crystal mixture obtained by further mixing one or more polymerizable monomers represented by 3).
(In the formula (K1) ~ (K5), R K is independently hydrogen, halogen, -C≡N, alkyl having -N = C = O, -N = C = S or C 1-20 And any —CH 2 — in the alkyl is replaced by —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—, —CF═CF— or —C≡C—. Any hydrogen in the alkyl may be replaced by a halogen; AK is independently an aromatic 6-8 membered ring, a non-aromatic 3-8 membered ring,
Alternatively, it is a condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, and any hydrogen in these rings may be replaced with halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms or haloalkyl, and —CH 2 — in the ring is —O—. , -S- or -NH-, and -CH = may be replaced by -N =;
Y K is independently hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms, haloalkyl having 1 to 3 carbon atoms, aromatic 6 to 8 membered ring, non-aromatic 3 to 8 membered ring, or A condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, and any hydrogen in these rings may be replaced by halogen, alkyl having 1 to 3 carbon atoms or haloalkyl, and —CH 2 — may be —O—, —S— or It may be replaced by -NH-, -CH = may be replaced by -N =; Z K is independently a single bond, or an alkylene having 1 to 8 carbon atoms, arbitrary -CH 2 -Is -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CSO-, -OCS-, -N = N-, -CH = N-, -N = CH-, -CH = CH-. , -CF = CF- or -C≡C-, where any hydrogen is replaced by halogen Well; X K is a single bond, -COO -, - OCO -, - CH 2 O -, - OCH 2 -, - CF 2 O -, - OCF 2 -, or -CH 2 CH 2 - and are; mK is It is an integer of 1-4. )
In formulas (2-1) to (2-3),
R a is linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms, or linear or branched alkyl having 2 to 30 carbon atoms;
R b is a linear or branched alkylene having 1 to 30 carbon atoms;
Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are each independently hydrogen, fluorine, or a methyl group;
R d is hydrogen or methyl.
(一般式(1−A)において、R11は水素、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH2−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく; 環A11、環A12、環A13および環A14は独立して、1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2、5―ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,6−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−シクロヘキシレン、または2,6,7−トリオキサビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく; Z11、Z12、Z13およびZ14は独立して、単結合、炭素数1〜4のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;L11およびL12はそれぞれ独立して水素またはハロゲンであり;X11はハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF5、−CHF2、−CF3、−CF2CH2F、−CF2CHF2、−CF2CF3、−(CF2)3−F、−CF2CHFCF3、−CHFCF2CF3、−(CF2)4−F、−(CF2)5−F、−OCHF2、−OCF3、−OCF2CH2F、−OCF2CHF2、−OCH2CF3、−OCF2CF3、−O−(CF2)3−F、−OCF2CHFCF3、−OCHFCF2CF3、−O−(CF2)4−F、−O−(CF2)5−F、−CH=CF2、−CH=CHCF3、または−CH=CHCF2CF3; lおよびmは独立して、0または1である。) The monomer / liquid crystal mixture according to claim 1, wherein the achiral liquid crystal component A contains a compound represented by the general formula (1-A).
(In the general formula (1-A), R 11 is hydrogen, alkyl having 1 to 20 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkyl is —O—, —S—, —COO—, — OCO- or —C≡C— may be replaced, but two consecutive —CH 2 — are not replaced by —O—, and any hydrogen in the alkyl may be replaced by halogen. Ring A 11 , ring A 12 , ring A 13 and ring A 14 are independently 1,4-phenylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl, tetrahydropyran; -3,6-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, bicyclo [2,2,2] octane-1,4-diyl, 1,4 -Cyclohexylene, or 2, , 7-Trio key is rust cyclo [2,2,2] octane-1,4-diyl, any hydrogen in these rings may be replaced by halogen; Z 11, Z 12, Z 13 and Z 14 is independently a single bond or alkylene having 1 to 4 carbon atoms, and any —CH 2 — in the alkylene is —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —CSO—. , -OCS-, -CH = CH-, -CF = CF- or -C≡C-, and any hydrogen in the alkylene may be replaced by halogen; L 11 and L 12 Are each independently hydrogen or halogen; X 11 is halogen, —C≡N, —N═C═S, —C≡C—C≡N, —SF 5 , —CHF 2 , —CF 3 , — CF 2 CH 2 F, -CF 2 CHF 2, -CF 2 F 3, - (CF 2) 3 -F, -CF 2 CHFCF 3, -CHFCF 2 CF 3, - (CF 2) 4 -F, - (CF 2) 5 -F, -OCHF 2, -OCF 3, -OCF 2 CH 2 F, -OCF 2 CHF 2, -OCH 2 CF 3, -OCF 2 CF 3, -O- (CF 2) 3 -F, -OCF 2 CHFCF 3, -OCHFCF 2 CF 3, -O - (CF 2) 4 -F, -O- (CF 2) 5 -F, -CH = CF 2, -CH = CHCF 3 or -CH = CHCF 2 CF 3,; l and m are independently 0 Or 1.
(式(1−Aa)〜(1−Aj)中、R11は炭素数2〜8のアルキルであり、X11はフッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、−OCH2Fまたは−C=C−CF3であり、(F)は水素またはフッ素を示す。) The achiral liquid crystal component A contains at least one compound represented by any one of the following formulas (1-Aa) to (1-Aj). The monomer / liquid crystal mixture described in 1.
(In the formulas (1-Aa) to (1-Aj), R 11 is alkyl having 2 to 8 carbon atoms, and X 11 is fluorine, chlorine, —C≡N, —CF 3 , —CHF 2 , —CH. 2 F, —OCF 3 , —OCHF 2 , —OCH 2 F or —C═C—CF 3 , (F) represents hydrogen or fluorine.)
RC−YM−(AM−ZM)m1−AM−YM−RC (M2)
式(M2)中、RCは、それぞれ独立して、基(M3−1)〜基(M3−7)の重合性基であり;AMは、それぞれ独立して芳香族性または非芳香族性の5員環、6員環または炭素数9〜20の縮合環であるが、環中の−CH2−は−O−、−NH−、または−NCH3−で、環中の−CH=は−N=で置き換わってもよく、環中の水素原子はハロゲン、および炭素数1〜5のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換わってもよく;YMは、それぞれ独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、これらのアルキレンにおいて任意の−CH2−は−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−OCO−で置き換えられてもよく; ZMは、それぞれ独立して単結合、−(CH2)m3−、−O(CH2)m3−、−(CH2)m3O−、−O(CH2)m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CF2)2−、−(CH2)2−COO−、−OCO−(CH2)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−COO−、−OCO−C≡C−、−CH=CH−(CH2)2−、−(CH2)2−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−CH=CH−、−CH=CH−C≡C−、−OCF2−(CH2)2−、−(CH2)2−CF2O−、−OCF2−または−CF2O−(前記式中、m3は1〜20の整数である)であり;m1は1〜6の整数であり、
ここで、基(M3−1)〜基(M3−7)におけるRdは、それぞれ独立して水素、ハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。 The monomer / liquid crystal mixture according to any one of claims 1 to 10, further comprising at least one bifunctional monomer represented by the general formula (M2).
R C -Y M - (A M -Z M) m1 -A M -Y M -R C (M2)
In formula (M2), R C each independently represents a polymerizable group of groups (M3-1) to (M3-7); A M is each independently aromatic or non-aromatic. A 5-membered ring, a 6-membered ring or a condensed ring having 9 to 20 carbon atoms, in which —CH 2 — is —O—, —NH—, or —NCH 3 —, and —CH 2 — = May be replaced by -N =, and the hydrogen atom in the ring may be replaced by halogen and alkyl having 1 to 5 carbon atoms or alkyl halide; Y M is independently a single bond or carbon An alkylene having a number of 1 to 20, in which any —CH 2 — is replaced by —O—, —S—, —CH═CH—, —C≡C—, —COO—, or —OCO—; It is well also; Z M are each independently a single bond, - (CH 2) m3 - , - (CH 2) m3 -, - (CH 2) m3 O -, - O (CH 2) m3 O -, - CH = CH -, - C≡C -, - COO -, - OCO -, - (CF 2 ) 2 −, — (CH 2 ) 2 —COO—, —OCO— (CH 2 ) 2 —, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —C≡C—COO—, —OCO —C≡C—, —CH═CH— (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C—CH═CH—, —CH═CH —C≡C—, —OCF 2 — (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 —CF 2 O—, —OCF 2 — or —CF 2 O— (wherein m3 is 1 to 20 M1 is an integer from 1 to 6;
Here, R d in the group (M3-1) to the group (M3-7) is each independently hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and in these alkyls, arbitrary hydrogen is replaced with halogen. May be.
式中、RCは1〜30のアクリレート基、もしくはメタクリレート基であり; YMはそれぞれ独立して単結合、または炭素数1〜20のアルキレンであり; ZMはそれぞれ独立して単結合、−(CH2)m3−、−O(CH2)m3−、−(CH2)m3O−、−O(CH2)m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CF2)2−、−(CH2)2−COO−、−OCO−(CH2)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−COO−、−OCO−C≡C−、−CH=CH−(CH2)2−、−(CH2)2−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−CH=CH−、−CH=CH−C≡C−、−OCF2−(CH2)2−、−(CH2)2−CF2O−、−OCF2−または−CF2O−(前記式中、m3は1〜20の整数である)であり; また1,4−フェニレンと(F)を直線で結んだ表記は、1つまたは2つの水素がフッ素で置き換えられていてもよい1,4−フェニレンを表し、また1,4−フェニレンと(F,Me)を直線で結んだ表記は、1つまたは2つの水素がフッ素またはメチルで置き換えられていてもよい1,4−フェニレンを表す。 The monomer / liquid crystal mixture according to any one of claims 1 to 10, further comprising at least one bifunctional monomer represented by the general formula (M2-15).
In the formula, R C is an acrylate group having 1 to 30 or a methacrylate group; Y M is each independently a single bond or alkylene having 1 to 20 carbon atoms; Z M is each independently a single bond; - (CH 2) m3 -, - O (CH 2) m3 -, - (CH 2) m3 O -, - O (CH 2) m3 O -, - CH = CH -, - C≡C -, - COO -, - OCO -, - ( CF 2) 2 -, - (CH 2) 2 -COO -, - OCO- (CH 2) 2 -, - CH = CH-COO -, - OCO-CH = CH-, -C≡C-COO -, - OCO- C≡C -, - CH = CH- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -CH = CH -, - CF = CF -, - C≡C -CH = CH -, - CH = CH-C≡C -, - OCF 2 - (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -CF 2 O -, - OCF 2 — or —CF 2 O— (wherein m 3 is an integer of 1 to 20); and 1,4-phenylene and (F) are connected by a straight line, one or two One hydrogen represents 1,4-phenylene which may be replaced by fluorine, and 1,4-phenylene and (F, Me) are connected by a straight line when one or two hydrogens are fluorine or methyl. It represents 1,4-phenylene which may be replaced.
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