專利名稱：高速應答液晶化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶化合物，其具有高速應答、高雙折射率、低黏度的特性。
背景技術(shù)：
自1968年RCA公司首度研發(fā)出利用液晶化合物的相轉(zhuǎn)移現(xiàn)象以及具有低能量驅(qū)動現(xiàn)象來制造顯示器，液晶化合物被逐漸地應用于平面顯示器的制造上。隨著多媒體時代的來臨，對于平面顯示器要求亦隨的提升，同時液晶顯示器具有輕、薄、短、小、省電、彩色顯示的優(yōu)點，所以被廣泛地使用于電子零組件中如計算器、汽車儀表板、攜帶型液晶彩色電視、筆記型計算機、大尺寸高畫質(zhì)電視(HDTV)、個人數(shù)字處理器及車用衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，因此成為各國努力投入的重要產(chǎn)業(yè)。
由于液晶顯示器是利用電場效應導致液晶分子排列狀態(tài)改變，進而造成光的偏振狀態(tài)與方向改變，因此得到明暗對比顯示效果。然而其應答速度比其它自發(fā)光性的顯示器組件來得緩慢，往往造成畫面有殘影的缺點，這也是早期此類產(chǎn)品并不適合于動畫顯示的原因之一。近年來，在液晶盒制作與驅(qū)動電路的技術(shù)幫助下，應答速度已有明顯的進步，不過其中單純以液晶材料本身的特性來改進應答速度者仍屬少數(shù)。因此，開發(fā)新穎的液晶化合物以提高應答速度已成為相關(guān)研究領(lǐng)域中最重要的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高速應答特性的新穎液晶化合物。根據(jù)應答速度公式可知τ0≅,γ1K11(dπ)2]]>液晶的應答速度與旋轉(zhuǎn)黏度(γ1)有關(guān)，要提升液晶材料的應答速度，首要條件為降低液晶的黏度，特別是旋轉(zhuǎn)黏度(γ1)。另外，在減少液晶盒厚度以加速應答的考慮下，液晶分子的雙折射率必須加以提高，以維持相當?shù)膶Ρ榷?。因此本發(fā)明提供的一種具有高應答速度、高雙折射率及低旋轉(zhuǎn)黏度的特性的液晶化合物，其具有如下式(1)的結(jié)構(gòu)式 式(1)；其中R1包含C1-C12的烷基或烷氧基，R2、R3獨立地為氫或氟，y為1或2，核環(huán)A選自1，4-伸苯基(1，4-phenylene)或1，4-反-環(huán)己基(1，4-trans-cyclohexylene)。
所述的具高速應答的液晶化合物，當前述R2及R3為氫時，前述液晶化合物的結(jié)構(gòu)如式(2)所示 式(2)；其中R1及核環(huán)A同前述定義，m為1或2。
所述的具高速應答的液晶化合物，當前述R3為氟，R2為氫時，前述液晶化合物的結(jié)構(gòu)如式(3)所示
式(3)其中R1及核環(huán)A同前述定義，n為1或2。
所述的具高速應答的液晶化合物，當前述R2為氟，R3為氫時，前述液晶化合物的結(jié)構(gòu)如式(4)所示 式(4)其中R1及核環(huán)A同前述定義，k為1或2。
所述的具高速應答的液晶化合物，當m＝1，核環(huán)A為1，4-伸苯基時，前述液晶化合物分子結(jié)構(gòu)如式(2-1)所示 式(2-1)其中R1同前述定義。
所述的具高速應答的液晶化合物，其為具有式(2-1-a)的化合物 式(2-1-a)。
所述的具高速應答的液晶化合物，當m＝2，核環(huán)A為1，4-伸苯基及1，4-反-環(huán)己基時，包含式(2-2)、(2-3)或(2-4)的化合物 式(2-2)； 式(2-3)； 式(2-4)；其中R1同前述定義。
所述的具高速應答的液晶化合物，當n＝1，核環(huán)A為1，4-伸苯基或1，4-反-環(huán)己基時，包含式(3-1)、式(3-2)的化合物 式(3-1)；式(3-2)；其中R1同前述定義。
所述的具高速應答的液晶化合物，當n＝2，核環(huán)A為1，4-伸苯基及1，4-反-環(huán)己基時，包含式(3-3)的化合物
式(3-3)；其中R1同前述定義。
所述的具高速應答的液晶化合物，當k＝1，核環(huán)A為1，4-伸苯基或1，4-反-環(huán)己基時，即包含式(4-1)或(4-2)的化合物 式(4-1)； 式(4-2)；其中R1同前述定義。
所述的具高速應答的液晶化合物，當k＝2，核環(huán)A為1，4-伸苯基或1，4-反-環(huán)己基時，包含式(4-3)至(4-6)的化合物
式(4-3)； 式(4-4)； 式(4-5)； 式(4-6)；其中R1同前述定義。
所述的具高速應答的液晶化合物，當式(2)化合物的m＝1、R1為烷基、核環(huán)A為1，4-伸苯基時，該液晶化合物具有下列式(7)的結(jié)構(gòu)式 式(7)其中前述n為1或2。
所述的具高速應答的液晶化合物，當式(3)化合物的n＝1、R1為烷基、核環(huán)A為1，4-伸苯基時，該液晶化合物具有下列式(8)的結(jié)構(gòu)式 式(8)其中前述n為1或2。
本發(fā)明又提供一種具高速應答能力的液晶組合物，包含前述式(1)的化合物的任一種或其混合物。
本發(fā)明開發(fā)的高速應答液晶化合物，其特征在于其末端環(huán)上同時具有NCS及氟的官能基，其中前者提供極強的偶極距(dipolemoment)可以有效提高液晶分子的高雙折射率，而側(cè)邊氟基的導入，可略為降低分子間的凡得瓦力使得黏度降低，其后的二至三環(huán)結(jié)構(gòu)提供了液晶相形成與維持的基礎(chǔ)，與目前多數(shù)先前技術(shù)以黏度較小的苯基環(huán)己烷(phenylcyclohexane)為核部結(jié)構(gòu)，且核環(huán)數(shù)以3個以上來調(diào)整雙折射性的設計理論截然不同。
具體實施例方式
實施例一本發(fā)明的液晶化合物式(7)、(8)的合成步驟

其中前述n為1或2。
前述式(7)、式(8)分別為，當式(2)、式(3)的m＝1、R1為烷基、核環(huán)A為1，4-伸苯基時的化合物具體實施態(tài)樣。
此外，本發(fā)明的上述合成方法中會產(chǎn)生兩種中間體，即合成步驟中的式(5)及式(6)，由上述中間體的化學式可知，其末端環(huán)上具有氟的官能基，可略為降低分子間的凡得瓦力使得黏度降低，達到提高應答速度的目的。再者，本發(fā)明的式(7)、(8)的具高速應答液晶化合物，除經(jīng)由上述合成步驟制得外，亦可將前述式(5)及式(6)的中間體進一步由本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的其它化學反應，使其末端環(huán)上的-NH2基取代為-NCS基，以提供極強的偶極距(dipolemoment)，可以有效提高液晶分子的高雙折射率。本發(fā)明具高速應答速度的液晶化合物的合成方法不限于上述合成步驟，熟習該項技術(shù)者可基于上述方法進行任何修飾以制備出本發(fā)明的化合物。
實施例二比較本發(fā)明的液晶化合物與公知技術(shù)化合物的光電特性為了展現(xiàn)本發(fā)明的液晶化合物確實具有優(yōu)異的光電特性，以式(2-1-a)的化合物為例，其雙折射率為0.23。另外采用MLC 13900-100(Merck Co.)作為母液及比較例，添加的比例如表一所述。很明顯地，根據(jù)表二的光電性質(zhì)量測結(jié)果，添加本發(fā)明的化合物的液晶，其雙折射率及介電常數(shù)獲得極大的提升、而驅(qū)動電壓、旋轉(zhuǎn)黏度、應答時間則有顯著的改良。足證本發(fā)明的設計確有作為高速應答液晶的潛力。

(式2-1-a)表一

表二

綜上所述，本發(fā)明提供了一種新穎的快速應答液晶化合物，經(jīng)以上實驗證明其相較于公知的液晶化合物而言具有較短應答時間、高雙折射率及低旋轉(zhuǎn)黏度，因而極具用于制作液晶顯示器的商業(yè)價值。
權(quán)利要求
1.一種具高速應答的液晶化合物，具有如式(1)所示的結(jié)構(gòu) 式(1)；其中R1包含C1-C12的烷基或烷氧基，R2、R3獨立地為氫或氟，y為1或2，核環(huán)A選自1，4-伸苯基(1，4-phenylene)或1，4-反-環(huán)己基(1，4-trans-cyclohexylene)。
2.如權(quán)利要求1所述的具高速應答的液晶化合物，當前述R2及R3為氫時，前述液晶化合物的結(jié)構(gòu)如式(2)所示 式(2)；其中R1及核環(huán)A同前述定義，m為1或2。
3.如權(quán)利要求1所述的具高速應答的液晶化合物，當前述R3為氟，R2為氫時，前述液晶化合物的結(jié)構(gòu)如式(3)所示 式(3)其中R1及核環(huán)A同前述定義，n為1或2。
4.如權(quán)利要求1所述的具高速應答的液晶化合物，當前述R2為氟，R3為氫時，前述液晶化合物的結(jié)構(gòu)如式(4)所示 式(4)其中R1及核環(huán)A同前述定義，k為1或2。
5.如權(quán)利要求2所述的具高速應答的液晶化合物，當m＝1，核環(huán)A為1，4-伸苯基時，前述液晶化合物分子結(jié)構(gòu)如式(2-1)所示 式(2-1)其中R1同前述定義。
6.如權(quán)利要求5所述的具高速應答的液晶化合物，其為具有式(2-1-a)的化合物 式(2-1-a)。
7.如權(quán)利要求2所述的具高速應答的液晶化合物，當m＝2，核環(huán)A為1，4-伸苯基及1，4-反-環(huán)己基時，包含式(2-2)、(2-3)或(2-4)的化合物 式(2-2)； 式(2-3)； 式(2-4)；其中R1同前述定義。
8.如權(quán)利要求3所述的具高速應答的液晶化合物，當n＝1，核環(huán)A為1，4-伸苯基或1，4-反-環(huán)己基時，包含式(3-1)、式(3-2)的化合物 式(3-1)； 式(3-2)；其中R1同前述定義。
9.如權(quán)利要求3所述的具高速應答的液晶化合物，當n＝2，核環(huán)A為1，4-伸苯基及1，4-反-環(huán)己基時，包含式(3-3)的化合物 式(3-3)；其中R1同前述定義。
10.如權(quán)利要求4所述的具高速應答的液晶化合物，當k＝1，核環(huán)A為1，4-伸苯基或1，4-反-環(huán)己基時，即包含式(4-1)或(4-2)的化合物 式(4-1)； 式(4-2)；其中R1同前述定義。
11.如權(quán)利要求4所述的具高速應答的液晶化合物，當k＝2，核環(huán)A為1，4-伸苯基或1，4-反-環(huán)己基時，包含式(4-3)至(4-6)的化合物 式(4-3)； 式(4-4)； 式(4-5)； 式(4-6)；其中R1同前述定義。
12.如權(quán)利要求2所述的具高速應答的液晶化合物，當式(2)化合物的m＝1、R1為烷基、核環(huán)A為1，4-伸苯基時，該液晶化合物具有下列式(7)的結(jié)構(gòu)式 式(7)其中前述n為1或2。
13.如權(quán)利要求3所述的具高速應答的液晶化合物，當式(3)化合物的n＝1、R1為烷基、核環(huán)A為1，4-伸苯基時，該液晶化合物具有下列式(8)的結(jié)構(gòu)式 式(8)其中前述n為1或2。
14.一種高速應答液晶混合物，包含權(quán)利要求1項所述的具有式(1)的化合物或其混合物。
全文摘要
本發(fā)明提出一種新穎結(jié)構(gòu)的具高雙折射率，同時為低旋轉(zhuǎn)黏度的高速應答液晶化合物及含此液晶化合物的液晶混合物，其具有如式(1)的結(jié)構(gòu)式，其中R
文檔編號C09K19/12GK1916110SQ20051009201
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月16日
發(fā)明者謝葆如, 郭惠隆, 陳品誠, 謝依萍, 吳詩聰, 斯巴西沺·高薩 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院