[发明专利]光学活性化合物及含其的液晶组合物

说明书

发明的详细说明

技术领域

本发明涉及用作手性掺杂剂的新型光学活性化合物及含其的液晶组合物以及应用此液晶组合物的液晶显示元件。更详细说，涉及扭力(HTP)14以上、具有诱导螺距随温度上升而变短的特性的手性掺杂剂及其应用。

背景技术

液晶显示元件有各种各样的显示模式，这是大家已经知道的了。不过，在此多显示模式中，有必要控制液晶的螺距。作为控制液晶的螺距的模式，有如下一些。

现在实际使用中多用的模式是，用向列液晶的扭曲向列模式(TN模式)和超扭曲向列模式(STN模式)。

TN模式是夹在上基板与下基板之间的液晶分子作90度扭转而取向，在(液晶)单元中形成1/4螺距。

STN模式是夹在上基板与下基板之间的液晶分子作220度左右的扭转而取向，在(液晶)单元中形成3/5螺距。

TN模式使用于纯矩阵驱动液晶显示元件和有源矩阵驱动液晶显示元件中，而STN模式则使用于纯矩阵驱动液晶显示元件中。

附图的简单说明

图1是手性向列液晶的平面取向模式示意图。

图2是手性向列液晶的焦锥取向模式示意图。

还有一种有别于前述TN模式和STN模式的手性向列液晶的选择反射模式(SR模式)。如图1和图2中所示，SR模式是取使液晶以旋转轴垂直于基板的平面取向状态(图1)和旋转轴的方向取无规焦锥取向状态(图2)，此两状态可以由电压脉冲来交替切换。在平面取向状态把与螺距相对应的波长的光反射，而在焦锥取向状态光则透过元件。这就使得以反射状态作为亮而透过状态作为暗的显示成为可能。

本说明书中，所述“向列液晶”指的是不包括本发明的手性掺杂剂的向列液晶。而“液晶组合物”或“向列液晶组合物”则指包括了本发明的手性掺杂剂的向列液晶组合物。进一步说，“液晶”并没有特别限制于特定的化合物，而是指由多个液晶化合物所构成的组合物。“液晶”也被称之为“母液晶”。还有，“手性掺杂剂”是指诱导螺旋结构的光学活性化合物或其化合物的混合物。

前述的诱导螺旋结构的光学活性化合物通常称之为手性掺杂剂。迄今已经合成了许多的手性掺杂剂，其代表性化合物是具有下述结构的化合物。

名称                          结构式

S811；

CB15；

CN；  

手性掺杂剂所要求的最重要的性能是具有大的扭力。这里，扭力(HTP)是由下式所定义的物理量。HTP(μm^-1)＝1/(手性掺杂剂的加入量)(wt％)/100×诱导的螺距(μm)

手性掺杂剂通常本身并不显示液晶性，而且多为大分子量物质，在以相对于母液晶以大量加入的场合，多数要使各种性能变差。变差的性能包括有：降低了从各向同性相向向列相转变的相变温度、增加了液晶的粘性、容易引起结晶化等。有大的扭力的手性掺杂剂，因可以加入相对于母液晶的量较少的它就可以得到所期望的螺距，使得各种性能的变差被抑制了。

还有，SR模式除了这些问题外，还有一个所谓螺距的温度依赖性问题。也就是说，在SR模式中，把反射与螺距对应的光(选择反射)的状态取为明态，但是，迄今所开发的手性掺杂剂都存在有随着温度的上升其螺距变长从而使反射光的颜色改变的问题。

我们把选择反射波长随温度上升的变化称之为”波长位移”。把温度上升使选择反射波长变长的情况定义为波长正位移，反之，把变短的情况称之为波长负位移。

为了使选择反射波长没有温度依赖性，探讨了把显示波长正位移的手性掺杂剂与显示波长负位移的手性掺杂剂的组合。不过，显示波长负位移的手性掺杂剂的数目极少，另外扭力(HTP)9以上的化合物仅有在美国专利6217792的说明书、特开昭62-195347、特开平2-053768中所记载的4种。还有，迄今已经报道的化合物的位移量过小，即使加入少量也就会引起结晶化等问题，不能满足要求。发明解决的问题

本发明提供了扭力(HTP)大、进一步具有所期望的诱导螺距随温度上升变短的特征的手性掺杂剂。解决问题的手段