CN103525434B - 可聚合化合物及其用于液晶显示器的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可聚合化合物,用于其制备的方法及中间体,包含它们的液晶(LC)介质,并涉及该可聚合化合物和液晶介质用于光学、电光学以及电子目的的用途,特别是液晶显示器中,尤其是在PS(聚合物稳定)或PSA(聚合物稳定配向)类型的液晶显示器中的用途。
Description
技术领域
本发明涉及可聚合化合物,用于制备它们的方法及中间体,包含它们的液晶(LC)介质,并涉及可聚合化合物和液晶介质用于光学、电光学以及电子目的的用途,特别是在液晶显示器中,尤其是在PS(聚合物稳定)或PSA(聚合物稳定配向)类型的液晶显示器中的用途。
背景技术
目前使用的液晶显示器(LC显示器)通常是TN(扭曲向列)型的那些。但是,这些具有强烈的对比度视角依赖性的缺陷。
另外,已知具有更宽视角的所谓的VA(垂直配向)显示器。VA显示器的液晶盒包括在两个透明电极之间的液晶介质的层,其中该液晶介质通常具有负的介电(DC)各向异性值。在断电状态下,液晶层的分子垂直于电极表面(垂面地)配向或者具有倾斜的垂面配向。当将电压施加到两个电极上时,发生液晶分子平行于电极表面的重新配向。
此外,已知OCB(光学补偿弯曲)显示器,其基于双折射效应且具有有所谓的“弯曲”配向和通常正的(DC)各向异性的液晶层。施加电压时,发生液晶分子垂直于电极表面的再配向。另外,OCB显示器通常含有一个或多个双折射光学延迟膜,以防止在暗状态下弯曲盒的不期望的光透过性。OCB显示器相对于TN显示器具有更宽的视角和更短的响应时间。
另外已知的有所谓的IPS(面内切换)显示器,其含有在两个基板之间的液晶层,其中两个电极只是布置在两个基板中的一个上,和优选具有彼此交错的梳状结构。由此在施加电压到电极时,在它们之间产生具有平行于液晶层的显著分量的电场。这导致液晶分子在层平面内再配向。
另外,已经提出了所谓的FFS(边缘场切换)显示器(尤其参见S.H.Jung等,Jpn.J.Appl.Phys.,第43卷,No.3,2004,1028),其同样在相同基板上含有两个电极,但是不同于IPS显示器,其中仅一个是以梳状方式结构化的电极形式,且另一电极是非结构化的。由此产生强的所谓的“边缘场”,即紧挨电极边缘处并且在整个盒中的强电场,该电场同时具有强的垂直分量和强的水平分量。IPS显示器以及FFS显示器二者具有很小的对比度视角依赖性。
在较新近类型的VA显示器中,液晶分子的均一配向限于在液晶盒之内的多个较小的畴(domain)上。这些畴之间可以存在向错(disclination),也称为倾斜畴。具有倾斜畴的VA显示器,相对于传统VA显示器,具有更大的对比度和灰度的视角不依赖性。另外,这种类型的显示器更容易制备,因为不再需要用于在接通状态下使分子均一配向的额外的电极表面处理(例如通过摩擦)。替换地,通过电极的特殊设计来控制倾斜角或预倾斜角的优先指向。
在所谓的MVA(多域垂直配向)显示器中,这点通常通过使电极具有导致局部预倾斜的凸起来实现。由此,在施加电压时在不同的、特定的盒区域内在不同方向上使液晶分子平行于电极面配向。由此实现“受控的”切换,且防止干扰性的向错线的形成。虽然这种布置改进了显示器的视角,但是它导致其透光性的降低。MVA的进一步改进使用了仅在一个电极侧上的凸起,而对置的电极具有切口,这改进了透光性。该切口的电极在施加电压时在液晶盒中产生不均匀的电场,意味着仍然实现了受控切换。为进一步改进透光性,可以扩大切口与凸起之间的间距,但是这又导致响应时间的延长。在所谓的PVA(图案化VA)显示器中,不用凸起也完全可行,因为两个电极在对置侧上通过切口来结构化,这导致增高的对比度和改进的透光性,但是这在技术上是困难的并且使显示器对机械影响(拍打等)更敏感。但是对于许多应用,例如监视器且尤其是TV-屏幕,期望缩短响应时间以及改进显示器的对比度和亮度(透射率)。
另一种发展是所谓的PS或PSA(“聚合物稳定”或“聚合物稳定配向”)显示器,对其有时也采用术语“聚合物稳定化”。其中,将少量(例如0.3重量%、典型地<1重量%)的一种或多种可聚合化合物加到液晶介质中,并在充入液晶盒之后在于电极之间施加或不施加电压情况下使其原位聚合或交联(通常通过UV光聚合)。聚合在液晶介质显示液晶相的温度下进行,通常在室温下。将可聚合的介晶或液晶化合物(也称为反应性介晶或“RM”)加到液晶混合物中已证实是特别适宜的。
除非另有说明,下文使用术语“PSA”代表PS显示器和PSA显示器。
同时,PS(A)原理正用于各种传统的液晶显示器。因此,例如已知PSA-VA-、PSA-OCB-、PSA-IPS-、PSA-FFS-和PSA-TN-显示器。就PSA-VA-和PSA-OCB-显示器的情况,可聚合化合物(一种或多种)的聚合优选在施加的电压下进行,对于PSA-IPS-显示器的情况在有或者没有、优选没有施加电压的情况下进行。如在测试盒中可以验证的那样,PS(A)方法导致在盒中预倾斜。就PSA-OCB-显示器的情况,例如弯曲结构可以被稳定化,从而使得偏置电压是不必要的或者可将偏置电压降低。就PSA-VA-显示器的情况,该预倾斜对响应时间有积极的作用。对于PSA-VA-显示器,可使用标准的MVA或PVA-像素和电极布局。然而,另外,也可能例如仅采用一个结构化的电极侧而没有凸起来操控,这显著简化了生产并同时产生了极好的对比度,同时有着极好的透光性。
此外,所谓的posi-VA-显示器(“正-VA”)已经证明是特别合适的模式。与传统的VA显示器类似,在posi-VA显示器中在无电压施加时的初始状态下液晶分子的初始取向是垂面的,即基本上垂直于基板。然而,与常规的VA-显示器相比,在posi-VA显示器中使用具有正介电各向异性的液晶介质。类似于在通常使用的IPS显示器中,在posi-VA-显示器中的两个电极仅布置在两个基板中的一个上,且优选具有互相交错和梳状(交叉指形)的结构。通过施加电压到产生基本上平行于液晶介质层的电场的交叉指形电极上,将液晶分子转变为基本上平行于基板的取向。在posi-VA-显示器中也已经证明聚合物稳定化(PSA)是有利的,即加入RM到液晶介质中,它们在该盒中聚合,由此可实现切换时间的显著缩短。
PSA-VA-显示器描述在例如JP10-036847A、EP1170626A2、US6,861,107、US7,169,449、US2004/0191428A1、US2006/0066793A1和US2006/0103804A1中。PSA-OCB-显示器例如描述在T.-J-Chen等,Jpn.J.Appl.Phys.45,2006,2702-2704和S.H.Kim,L.-C-Chien,Jpn.J.Appl.Phys.43,2004,7643-7647中。PSA-IPS-显示器描述在例如US6,177,972和Appl.Phys.Lett.1999,75(21),3264中。PSA-TN-显示器描述在例如Optics Express2004,12(7),1221中。
如上述的常规液晶显示器一样,PSA显示器能作为有源矩阵或无源矩阵显示器来操作。就有源矩阵显示器的情况而言,各个像素通常通过集成的非线性有源元件如晶体管(例如薄膜晶体管或“TFT”)来进行寻址,而就无源矩阵显示器的情况而言,各个像素通常根据如现有技术中已知的多路传输方法来进行寻址。
特别是对于监视器以及特别是TV应用,一如既往地需要响应时间以及液晶显示器的对比度和亮度(亦即也是透射率)的优化。PSA方法可在此提供关键的益处。特别是对于PSA-VA、PSA-IPS、PSA-FFS和PSA-posi-VA显示器来说,能在对其它参数没有明显损害的情况下实现与在测试盒中可测量的预倾斜相关的响应时间的缩短。
在现有技术中,例如采用下式的可聚合化合物
其中P表示可聚合的基团,通常是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团,例如US7,169,449中所述的。
然而产生了问题,即,不是所有的由液晶混合物(也在下文称作“液晶主体混合物”)+可聚合组分(一般地RM)组成的组合都适于PSA显示器,因为例如根本不能建立倾斜或不能建立充分的倾斜,或者因为例如所谓的“电压保持比”(VHR或HR)不足以用于TFT显示器应用。此外已经发现,在用于PSA显示器中时,从现有技术中已知的液晶混合物和RM仍具有一些缺陷。因此,不是每一种已知的可溶于液晶混合物中的RM都适用于PSA显示器。此外,除了直接测量在PSA显示器中的预倾斜外,常常难以找到对于RM的合适的选择标准。如果期望借助于UV光而不加入光引发剂进行聚合时(这对某些应用可能是有利的),则合适RM的选择变得甚至更小。
另外,选择的液晶主体混合物/RM的组合应当具有尽可能低的旋转粘度和尽可能好的电性质。特别是它应当具有尽可能高的VHR。在PSA显示器中,尤其需要在用UV光辐照之后的高VHR,因为UV曝光是显示器生产过程中必不可少的部分,但是也在制成的显示器运行期间作为正常曝光而发生。
特别期望的是对于PSA显示器提供产生特别小的预倾斜角度的可获得的新型材料。在此,优选的材料在聚合期间在相同曝光时间下能产生比迄今已知的材料更低的预倾斜角度,和/或通过使用它们即使在较短的曝光时间之后也已能实现以已知的材料所能获得的(较高的)预倾斜角。由此,显示器的生产时间(“节拍时间”)能缩短以及生产工艺的成本能降低。
生产PSA显示器中的另一个问题是残余量的未聚合的RM的存在或去除,特别是在用于在显示器中产生预倾斜角的聚合步骤之后。例如,这类未反应掉的RM可能通过例如在显示器制成之后在操作期间以不可控的方式聚合而负面地影响显示器的性质。
因此,现有技术已知的PSA显示器经常显示出所谓“图像残留(image sticking)”或者“图像烧焦”的不希望有的效应,即在液晶显示器中通过各个像素的短暂寻址而产生的图像甚至在这些像素中的电场已经断开后或在其它像素已经寻址后仍然是可看得见的。
如果使用具有低VHR的液晶主体混合物,则一方面可能出现该“图像残留”。日光或背光照明的UV-成分可能引发其中液晶分子不合期望的分解反应和由此引发离子或自由基杂质的产生。这些可能累积,特别是在电极或配向层上,并且在那里它们可降低有效施加的电压。该效应还可以在没有聚合物组分的传统液晶显示器中观察到。
此外,由于存在未聚合的RM而引起的额外的“图像残留”效应经常在PSA显示器中观察到。残余RM的不受控的聚合在此通过来自环境的UV光或通过背光照明引发。在接通的显示器区域内,在多个寻址周期之后,这改变了倾斜角。结果,在接通的区域内可能出现透射率变化,而其在未接通的区域中保持不变。
因此,值得期望的是,在PSA显示器生产期间RM的聚合尽可能完全进行以及尽可能排除在显示器中未聚合RM的存在或者将其降低至最小值。为此,需要能高度有效且完全的聚合的材料。此外,期望的是这些残余量的受控反应。如果RM比迄今已知的材料更快且更有效地聚合,则这将是更简单的。
因此仍一直存在着对PSA显示器(特别是VA和OCB类型的)以及用于这样的显示器中的液晶介质和可聚合化合物的很大需求,它们不显示出如上所述的缺点或者仅仅以小的程度显示出这些缺点且具有改善的性质。特别是,对于PSA显示器以及用于PSA显示器的材料存在着很大需求,其能够实现在大的工作温度范围的同时有高的比电阻、即使在低温下也有短响应时间以及低阈值电压、低预倾斜角、大量的灰度、高对比度和宽的视角,以及在UV曝露之后具有高数值的“电压保持比”(VHR)。
发明内容
本发明基于提供用于PSA显示器中的新型合适的材料、特别是RM和包含其的液晶介质的任务,它们不具有如上所示的缺点或者在降低的程度具有如上所述的缺点,聚合尽可能快和完全,能够尽可能快地建立低的预倾斜角,降低或者防止在显示器中发生“图像残留”,并优选同时能有非常高的比电阻值、低阈值电压和短的响应时间。
本发明进一步的目的是提供新型RM,特别是用于光学、电光学和电子应用中的,以及提供制备其的合适方法和中间体。
特别地,本发明基于提供可聚合化合物的目的,其在光聚合之后产生更大的最大预倾斜,这导致更快地实现期望的预倾斜,并因此显著缩短生产液晶显示器的时间。
根据本发明通过在本申请中所描述的材料和方法已经实现了该目的。特别地,已经令人吃惊地发现在PSA显示器中使用根据本发明的多反应性可聚合化合物或其衍生物特别促进了低预倾斜角和快速建立期望的倾斜角,所述化合物基于下列结构的[1,1′:3′1"]三联苯核,并且其含有至少三个可聚合基团。
这一点已经与液晶介质相关地借助于预倾斜测量得到证实。特别地,不用加入光引发剂已经实现了预倾斜。另外,与从现有技术已知的材料相比,根据本发明的化合物显示出显著更快的预倾斜角产生,如已经通过预倾斜角的曝光时间依赖性测量所证明的那样。另外,根据本发明的可聚合化合物显示出显著更高的聚合速率,导致较小的未反应残余量留在盒中。因此改进了盒的电光学性质,并且此外这些残余量的受控反应变得更加简单。因此,所述化合物适合于在PSA型显示器中产生高预倾斜。与现有技术的可聚合化合物相比,它们显示更快和更完全的聚合反应,并在液晶介质中具有更高的溶解度和容许更高的VHR值。
WO2008/112452A1公开了用于微结构化光学膜的包含三苯基或者三联苯核以及一个或多个连接在其上的(甲基)丙烯酸酯基团的可聚合化合物,但是未提及下文公开的或者要求保护的反应性介晶,或者它们在用于液晶显示器的活性(active)、可切换液晶层的液晶介质中的用途。
发明概述
本发明涉及式I的化合物在液晶(LC)介质和液晶显示器、尤其是在液晶显示器的活性或者可切换的层的液晶介质中的用途,
其中各个基团具有以下含义:
A1、A3彼此独立地表示1,4-亚苯基、萘-1,4-二基或者萘-2,6-二基,其中在所有这些基团中一个或多个CH基团任选被N代替,
A2表示1,4-亚苯基、萘-1,4-二基或萘-2,6-二基,其中在所有这些基团中一个或多个CH基团任选被N代替;环己烷-1,4-二基,其中一个或多个不相邻的CH2基团任选被O和/或S代替;1,4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基或八氢-4,7-桥亚甲基-茚满-2,5-二基,其中所有这些基团是未取代的或者是被L单取代或多取代的,
L表示P-、P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2,任选取代的甲硅烷基,具有5至20个环原子的任选取代的芳基或杂芳基,或者具有1至25个、特别优选1至10个C原子的直链或支链的烷基,其中此外一个或多个不相邻的CH2基团彼此独立地各自可以被-C(R00)=C(R000)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替,并且此外其中一个或多个H原子可以被F、Cl、CN、P-或者P-Sp-代替,
R00和R000各自彼此独立地表示H或者具有1至12个C原子的烷基,
P1、P2、P3彼此独立地表示可聚合基团,
Sp1、Sp2、Sp3彼此独立地表示间隔基团或者单键,
Y1是卤素,
Rx表示P-,P-Sp-,H,卤素,具有1至25个C原子的直链、支链或者环状的烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团任选被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以使得O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替,并且其中一个或多个H原子任选被F、Cl、P-或者P-Sp-代替,具有5至20个环原子的任选取代的芳基、芳氧基、杂芳基或杂芳氧基,
X1、X2、X3彼此独立地表示O、S、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-CF2O-或者单键,
n是0、1或者2,
m和o彼此独立地是1或者2,
t是0、1、2或者3。
优选式I的化合物和含有它们的液晶介质用于PS(聚合物稳定)或者PSA(聚合物稳定配向)型的液晶显示器中。
本发明进一步涉及式I的新型化合物,其包含至少一个不同于O和S的基团X1、X2或者X3。
本发明进一步涉及制备式I的化合物的新方法,并涉及在这些方法中使用或者得到的新的中间体。
本发明进一步涉及包含一种或多种式I的可聚合化合物以及一种或多种另外的化合物的液晶介质,所述另外的化合物也可以是介晶、液晶和/或可聚合的。
本发明进一步涉及液晶介质,其包含:
-可聚合组分A),其包含一种或多种式I的可聚合化合物,以及
-液晶组分B),下文也称为“液晶主体混合物”,其包含一种或多种、优选两种或更多种如上下文所描述的低分子量(单体和不可聚合的)的化合物。
本发明进一步涉及一种液晶介质,其包含由一种或多种式I的可聚合化合物的聚合、或者由上述可聚合组分A)的聚合得到的聚合物,并进一步包含一种或多种另外的化合物,所述另外的化合物也可以是介晶、液晶和/或可聚合的,或者上述组分B)。
本发明进一步涉及上下文所述的液晶介质,其中所述式I的可聚合化合物或者可聚合组分A)是经聚合的。
本发明进一步涉及制备上下文所述的液晶介质的方法,其包含如下步骤:将一种或多种上下文所述的低分子量液晶化合物、或者液晶主体混合物或液晶组分B)与一种或多种式I的可聚合化合物,以及任选地与其他的液晶化合物和/或添加剂混合。
本发明进一步涉及式I的可聚合化合物和根据本发明的液晶介质在PS和PSA显示器中的用途,特别是在含有液晶介质的PS和PSA显示器中的用途,用于在PSA显示器中通过式I的化合物的原位聚合在液晶介质中产生倾斜角(优选在电场或者磁场中)。
本发明进一步涉及包含一种或多种式I的可聚合化合物或者根据本发明的液晶介质的液晶显示器,特别是PS或者PSA显示器,特别优选PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS、PS-FFS、PSA-posi-VA或PSA-TN显示器。
本发明进一步涉及一种液晶显示器,其包含可由一种或多种式I的可聚合化合物的聚合或者上述可聚合组分A)的聚合得到的聚合物,或者包含根据本发明的液晶介质,特别是PS或者PSA显示器,特别优选PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS、PS-FFS、PSA-posi-VA或PSA-TN显示器。
本发明进一步涉及PS或者PSA型的液晶显示器,其包含具有两个基板和两个电极以及位于基板之间的包含经聚合的组分和低分子量组分的液晶介质的层的液晶盒,其中至少一个基板是光可透过的以及至少一个基板具有一个或两个电极,其中经聚合的组分可通过在液晶盒的基板之间在液晶介质中聚合一种或多种可聚合化合物而获得,优选在施加电压到电极的同时聚合,其中所述可聚合化合物的至少一种选自如上下文所述的式I的可聚合化合物,和/或其中所述液晶介质是如上下文所述的液晶介质。
本发明进一步涉及制造如上下文所述的液晶显示器的方法,包含如下步骤:将液晶介质和一种或多种如上下文所述的式I的可聚合化合物或者可聚合组分A)填装入如上下文所描述的具有两个基板和两个电极的液晶盒中,并聚合可聚合化合物,优选在施加电压到电极的同时进行聚合,所述液晶介质包含一种或多种如上下文所述的低分子量液晶化合物或者液晶主体混合物或者液晶组分B)。
根据本发明的PS和PSA显示器具有两个电极,优选是以透明层的形式的电极,其被施加到形成液晶盒的基板的一个或两个上。在每种情况下将一个电极施加到两个电极的每个上,例如在根据本发明的PSA-VA、PSA-OCB或者PSA-TN显示器中,或者将两个电极都施加到两个基板的仅一个上,而另一个基板没有电极,例如在根据本发明的PSA-posi-VA、PSA-IPS或PSA-FFS显示器中。
术语的定义
在本文中使用的术语“倾斜”和“倾斜角”指的是液晶介质的液晶分子相对于在液晶显示器(此处优选PS或PSA显示器)中的盒的表面的倾斜的配向。倾斜角在这里表示在液晶分子的分子纵轴(液晶指向矢)和形成液晶盒的平面平行的外板的表面之间的平均角度(<90°)。低数值的倾斜角(即较大偏离于90°角)在此对应于大的倾斜。合适的倾斜角测量方法在实施例中给出。除非另有说明,上下文中公开的倾斜角数值涉及该测量方法。
本文所用术语“介晶基团”是本领域技术人员已知的且在文献中有描述,并且表示这样的基团,其由于其吸引和排斥的相互作用的各向异性而实质上有助于在低分子量物质或聚合物质中导致液晶(LC)相。含有介晶基团的化合物(介晶化合物)并非必然地必须本身具有液晶相。介晶化合物仅在与其它化合物混合之后和/或聚合之后才显示液晶相行为也是可能的。典型的介晶基团是例如刚性的棒状或盘状单元。Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出了有关介晶或液晶化合物所使用的术语和定义的综述。
术语“间隔基”,下文中也称作“Sp”,是本领域技术人员已知的且在文献中有描述,例如参见Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。在本文中使用的术语“间隔基团”或“间隔基”表示在可聚合介晶化合物中将介晶基团和可聚合基团(一个或多个)连接的柔性基团,例如亚烷基。
在本文中使用的术语“反应性介晶”和“RM”表示含有一个介晶基团和一个或多个适于聚合的官能团(也称为“可聚合基团”或“P”)的化合物。
在本文中使用的术语“低分子量化合物”和“不可聚合的化合物”表示,不含有适于在本领域技术人员已知的常规条件下、特别是在用于RM聚合的条件下聚合的官能团且通常是单体的化合物。
在本文中使用的术语“活性层”和“可切换层”表示在电光显示器如液晶显示器中的层,其包含一种或多种具有结构和光学各向异性的分子例如液晶分子,它们在外部刺激如电场或者磁场下改变它们的取向,从而导致用于偏振或非偏振光的层的透射改变。
发明详述
上下文中“有机基团”表示碳基或烃基。
“碳基”表示含有至少一个碳原子的单或多价的有机基团,其或是不含其它原子(例如-C≡C-),或是任选含有一个或多个其它原子诸如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。术语“烃基”表示另外含有一个或多个H原子以及任选地一个或多个杂原子(诸如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge)的碳基。
“卤素”表示F、Cl、Br或I。
“共轭基团”和“共轭基”表示包含主要是sp2-杂化(或可能还有sp-杂化)的碳原子的基团或残基,该碳原子还可以被相应的杂原子代替。在最简单的情况下,这意味着双键和单键的交替存在。在此方面“主要”指的是天然(非随意)出现的导致共轭中断的缺陷不使术语“共轭”无效。此外,如果例如芳基胺单元或某些杂环(即通过N、O、P或S原子共轭)位于该基团或残基中,则在本申请文本中同样使用术语“共轭”。
碳基或烃基可以是饱和或不饱和基团。不饱和基团是例如芳基、烯基或炔基。具有多于3个的C原子的碳基或烃基可以是直链、支化和/或环状的,且也可以具有螺连接或稠合环。
术语“烷基”、“芳基”、“杂芳基”等也包括多价基团,例如亚烷基、亚芳基、亚杂芳基等。
术语“芳基”表示芳族碳基或者由此衍生的基团。术语“杂芳基”表示含有一个或多个杂原子的依据上述定义的“芳基”。
优选的碳基和烃基是任选取代的具有1~40、优选1~25、特别优选1~18个C原子的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基和烷氧基羰基氧基,任选取代的具有6~40、优选6~25个C原子的芳基或芳氧基,或者任选取代的具有6~40、优选6~25个C原子的烷基芳基、芳基烷基、烷基芳氧基、芳基烷氧基、芳基羰基、芳氧基羰基、芳基羰基氧基和芳氧基羰基氧基。
进一步优选的碳基和烃基是C1-C40烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C40烯丙基、C4-C40烷二烯基、C4-C40多烯基、C6-C40芳基、C6-C40烷基芳基、C6-C40芳基烷基、C6-C40烷基芳氧基、C6-C40芳基烷氧基、C2-C40杂芳基、C4-C40环烷基、C4-C40环烯基等。特别优选的是C1-C22烷基、C2-C22烯基、C2-C22炔基、C3-C22烯丙基、C4-C22烷二烯基、C6-C12芳基、C6-C20芳基烷基和C2-C20杂芳基。
进一步优选的碳基和烃基是具有1~40、优选1~25个碳原子的直链、支化或环状烷基,其是未取代的或者被F、Cl、Br、I或CN单-或多取代的且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被-C(Rx)=C(Rx)-、-C≡C-、-N(Rx)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以使得O和/或S原子不彼此直接键接的方式代替。
Rx优选地表示H,卤素,具有1~25个C原子的直链、支化或环状烷基链,其中一个或多个不相邻的C原子也可以被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-代替且其中一个或多个H原子也可以被氟代替,具有6~40个C原子的任选取代的芳基或芳氧基,或者具有2~40个C原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基。
优选的烷氧基是例如,甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、正十二烷氧基等。
优选的烷基是例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基、2-乙基己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、十二烷基、三氟甲基、全氟正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基、全氟己基等。
优选的烯基是例如,乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基等。
优选的炔基是例如,乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基等。
优选的烷氧基是例如,甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、正十二烷氧基等。
优选的氨基是例如,二甲基氨基、甲基氨基、甲基苯基氨基、苯基氨基等。
芳基和杂芳基可以是单环或多环的,即它们可以具有一个环(诸如苯基)或者两个或更多个环,其也可以是稠合的(诸如萘基)或者共价键接的(诸如联苯基),或者含有稠合和键接的环的组合。杂芳基含有一个或多个杂原子,优选地选自O、N、S和Se。
特别优选具有6~25个C原子的单-、双-或三环芳基,以及具有5~25个环原子的单-、双-或三环杂芳基,其任选地含有稠合环且是任选取代的。另外优选5-、6-或7-元的芳基和杂芳基,其中一个或多个CH基团也可以被N、S或O以使得O原子和/或S原子不彼此直接键接的方式代替。
优选的芳基是例如苯基、联苯基、三联苯基、[1,1′:3′,1′′]三联苯-2′-基、萘基、蒽基、联萘基、菲基、芘、二氢芘、(Chrysen)、二萘嵌苯、并四苯、并五苯、苯并芘、芴、茚、茚并芴、螺二芴等。
优选的杂芳基是,例如5-元环,诸如吡咯、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、呋喃、噻吩、硒吩、噁唑、异噁唑、1,2-噻唑、1,3-噻唑、1,2,3-噁二唑、1,2,4-噁二唑、1,2,5-噁二唑、1,3,4-噁二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑,6-元环,诸如吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、1,3,5-三嗪、1,2,4-三嗪、1,2,3-三嗪、1,2,4,5-四嗪、1,2,3,4-四嗪、1,2,3,5-四嗪,或者稠合基团如吲哚、异吲哚、吲嗪(indolizin)、吲唑、苯并咪唑、苯并三唑、嘌呤、萘并咪唑、菲并咪唑、吡啶并咪唑、吡嗪并咪唑、喹喔啉咪唑、苯并噁唑、萘并噁唑、蒽并噁唑、菲并噁唑、异噁唑、苯并噻唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、二苯并呋喃、喹啉、异喹啉、蝶啶、苯并-5,6-喹啉、苯并-6,7-喹啉、苯并-7,8-喹啉、苯并异喹啉、吖啶、苯并噻嗪、苯并噁嗪、苯并哒嗪、苯并嘧啶、喹喔啉、吩嗪、萘啶、氮杂咔唑、苯并咔啉、菲啶、菲咯啉、噻吩并[2,3b]噻吩、噻吩并[3,2b]噻吩、二噻吩并噻吩、异苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并噻二唑噻吩,或者这些基团的组合。
这些上下文所述芳基和杂芳基也可以被烷基、烷氧基、硫代烷基、氟、氟代烷基或者其它芳基或杂芳基取代。
(非芳族)脂环族和杂环基团既包括饱和环(即仅含单键的那些),又包含部分不饱和的环(即也可以含有多重键的那些)。杂环含有一个或多个杂原子,优选地选自Si、O、N、S和Se。
(非芳族)脂环族和杂环基团可以是单环的,即仅含一个环(诸如环己烷),或者多环的,即含有多个环(诸如十氢萘或双环辛烷)。特别优选是饱和基团。另外优选的是具有5~25个环原子的单-、双-或三环基团,其任选地含有稠合环且是任选被取代的。还优选的是5-、6-、7-或8-元碳环基团,其中一个或多个C原子也可以被Si代替和/或一个或多个CH基团可以被N代替和/或一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-代替。
优选的脂环族和杂环基团是,例如,5元基团,诸如环戊烷、四氢呋喃、四氢噻吩、吡咯烷,6元基团,诸如环己烷、硅杂环己烷(silinane)、环己烯、四氢吡喃、四氢噻喃、1,3-二噁烷、1,3-二噻烷、哌啶,7元基团,诸如环庚烷,和稠合基团,诸如四氢萘、十氢萘、茚满、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、八氢-4,7-桥亚甲基-茚满-2,5-二基。
优选的取代基是例如,溶解促进性基团如烷基或烷氧基,吸电子基团如氟、硝基或腈,或者用于提高聚合物中玻璃化转变温度(Tg)的取代基,特别是大体积基团,诸如叔丁基或任选取代的芳基。
优选的取代基,上下文中也称作“L”,是例如F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2,其中Rx具有上述含义且Y1表示卤素,具有6~40、优选6~20个C原子的任选取代的甲硅烷基或芳基,以及具有1~25个C原子的直链或支化的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中一个或多个H原子可以任选地被F或Cl代替。
“取代的甲硅烷基或芳基”优选地表示被卤素、-CN、R0、-OR0、-CO-R0、-CO-O-R0、-O-CO-R0或-O-CO-O-R0取代,其中R0具有上述含义。
特别优选的取代基L是例如F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5,还有苯基。
其中L具有上面给出的含义之一。
可聚合基团P是这样的基团,其适于聚合反应,例如自由基或离子链式聚合反应、加聚或缩聚,或者适于聚合物相似转变反应,例如加成或缩合到聚合物主链上。特别优选的是用于链式聚合的基团,特别是含有C=C-双键或者-C≡C-三键的那些,以及适于开环聚合的基团,诸如氧杂环丁烷基团或环氧基团。
优选的基团P选自CH2=CW1-CO-O-、CH2=CW1-CO-、 CH2=CW2-(O)k3-、CW1=CH-CO-(O)k3-、CW1=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH3-CH=CH-O-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、HO-CW2W3-、HS-CW2W3-、HW2N-、HO-CW2W3-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-、HOOC-、OCN-和W4W5W6Si-,其中W1代表H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1至5个C原子的烷基,特别是H、F、Cl或CH3,W2和W3分别互相独立地代表H或具有1至5个C原子的烷基,特别是H、甲基、乙基或正丙基,W4、W5和W6分别互相独立地代表Cl、具有1至5个C原子的氧杂烷基或氧杂羰基烷基,W7和W8分别互相独立地代表H、Cl或具有1至5个C原子的烷基,Phe代表1,4-亚苯基,其任选地被如上定义的一个或更多个不同于P-Sp-的基团L取代,k1、k2和k3分别互相独立地代表0或1,k3优选代表1,以及k4表示从1到10的整数。
特别优选的基团P选自CH2=CW1-CO-O-、CH2=CW1-CO-、 CH2=CW2-O-、CH2=CW2-、CW1=CH-CO-(O)k3-、CW1=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-和W4W5W6Si-,其中W1表示H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1到5个C原子的烷基,特别是H、F、Cl或CH3,W2和W3各自彼此独立地表示H或具有1到5个C原子的烷基,特别是H、甲基、乙基或正丙基,W4、W5和W6各自彼此独立地表示Cl、具有1到5个C原子的氧杂烷基或氧杂羰基烷基,W7和W8各自彼此独立地表示H、Cl或具有1到5个C原子的烷基,Phe表示1,4-亚苯基,k1、k2和k3各自彼此独立地表示0或1,k3优选表示1以及k4表示从1到10的整数。
非常尤其优选的基团P选自CH2=CW1-CO-O-,特别是CH2=CH-CO-O-、CH2=C(CH3)-CO-O-和CH2=CF-CO-O-,还有CH2=CH-O-、(CH2=CH)2CH-O-CO-、(CH2=CH)2CH-O-、和
其他特别优选的基团P选自乙烯基、乙烯基氧、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟代丙烯酸酯、氯代丙烯酸酯、氧杂环丁烷和环氧基团,特别优选是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团。
不同于单键的优选的间隔基Sp选自式Sp′′-X′′,使得基团P-Sp-对应于式P-Sp′′-X′′-,其中
Sp′′表示具有1~20、优选1~12个C原子的亚烷基,其任选地被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,且其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以各自彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-N(R0)-、-Si(R00R000)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R00)-CO-O-、-O-CO-N(R00)-、-N(R00)-CO-N(R00)-、-CH=CH-或-C≡C-以使得O-和/或S-原子并不彼此直接键接的方式代替,
X′′表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CO-N(R00)-、-N(R00)-CO-、-N(R00)-CO-N(R00)-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0-、-CY2=CY3-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-或单键,
R00和R000分别互相独立地代表H或具有1至12个C原子的烷基,且
Y2和Y3分别互相独立地代表H、F、Cl或CN。
X′优选是-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-NR0-CO-NR0-或单键。
典型的间隔基Sp′′是例如-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR00R000-O)p1-,其中p1是1至12的整数,q1是1至3的整数,且R00和R000具有上面给出的含义。
特别优选的基团-Sp′′-X′′-是-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-O-CO-、-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1和q1具有如上所述的含义。
特别优选的基团Sp′′例如每种情形下是直链的亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十八烷基、亚乙基氧基亚乙基、亚甲基氧基亚丁基、亚乙基硫代亚乙基、亚乙基-N-甲基亚氨基亚乙基、1-甲基亚烷基、亚乙烯基、亚丙烯基和亚丁烯基。
本发明的另一优选实施方式中,式I中的Ra和/或Rb表示具有两个或更多个可聚合基团的基团(多官能可聚合基团)。这种类型的适宜基团,以及含有它们的可聚合化合物及其制备描述于例如US7,060,200B1或US2006/0172090A1中。特别优选选自下式的多官能可聚合基团:
-X-alkyl-CHP1-CH2-CH2P2 I*a
-X-alkyl-C(CH2P1)(CH2P2)-CH2P3 I*b
-X-alkyl-CHP1CHP2-CH2P3 I*c
-X-alkyl-C(CH2P1)(CH2P2)-CaaH2aa+1 I*d
-X-alkyl-CHP1-CH2P2 I*e
-X-alkyl-CHP1P2 I*f
-X-alkyl-CP1P2-CaaH2aa+1 I*g
-X-alkyl-C(CH2P1)(CH2P2)-CH2OCH2-C(CH2P3)(CH2P4)CH2P5 I*h
-X-alkyl-CH((CH2)aaP1)((CH2)bbP2) I*i
-X-alkyl-CHP1CHP2-CaaH2aa+1 I*k
-X′-alkyl-C(CH3)(CH2P1)(CH2P2) I*m
其中
alkyl表示单键或者具有1~12个C原子的直链或支化的亚烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以各自彼此独立地被-C(R00)=C(R000)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以使得O-和/或S-原子并不彼此直接键接的方式代替,且其中一个或多个H原子也可以被F、Cl或CN代替,其中R00和R000具有如上所述的含义。
aa和bb各自彼此独立地表示0、1、2、3、4、5或6,
X具有对于X′所给出的含义之一,和
P1-5各自彼此独立地具有如上对于P所给出的含义之一。
尤其优选的式I的化合物选自下列子式
其中各个基团如在式I中所定义,并且n1为1或2。
进一步优选的式I、I1和I2的化合物是如下这些,其中
-n是0,
-n1是1,
-m是1,
-o是1,
-n是0,m是1并且o是1,
-n是1,
-n是1,m是1并且o是1,
-t是0,
-t是1,
-P1、P2和P3选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和氧杂环丁烷,
-基团Sp1、Sp2和Sp3的一个或多个表示单键,
-一个或多个基团Sp表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-OCO-或者-(CH2)p1-OCOO-,其中p1表示1到12的整数,并且r1表示1到8的整数,
-Sp2表示单键,Sp1和Sp3不同于单键,
-Sp2不同于单键,Sp1和Sp3表示单键,
-Sp1、Sp2和Sp3表示单键,
-X1、X2和X3彼此独立地表示O、OC(O)、C(O)O或者单键,
-X1、X2和X3的至少一个表示OC(O)、C(O)O或者单键,
-X1、X2和X3彼此独立地表示OC(O)、C(O)O或者单键,
-A1和A3选自1,4-亚苯基、萘-1,4-二基和萘-2,6-二基,非常优选1,4-亚苯基,其中这些环任选被如上下文所述的L单或多取代,
-Z1、Z2和Z3选自-O-、-CO-O-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、单键,
-Z1、Z2和Z3表示单键,
-L不表示或含有可聚合基团,
-L是不可聚合基团,优选选自F,Cl,-CN以及具有1至25个、特别优选1至10个C原子的直链或支链烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团各自还可以彼此独立地被-C(R00)=C(R000)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替,并且其中一个或多个H原子还可被F、Cl、Br、I或CN代替,
-L选自F,-CN,和具有1至10个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或者烷氧基羰基氧基,其中一个或多个H原子任选被F代替。
特别优选的式I的化合物选自下列子式:
其中各个基团如上下文所定义。
本发明进一步涉及式I、I1、I2及其子式的新型化合物,其包含至少一个不同于O和S的基团X1、X2和/或X3,优选其中X1、X2和X3彼此独立地表示OC(O)、C(O)O或者单键。
本发明进一步涉及用于制备式I的化合物的新型中间体,选自下式
其中Sp1,2,3、A1,2,3、Z1,2,3、X1,2,3、L、m、n、o和t具有在式I或者上下文中所示的含义,Sg表示H或者保护基团,其中优选地至少一个基团X1、X2和/或X3不同于O和S,并且优选X1、X2和X3彼此独立地表示OC(O)、C(O)O或者单键。
合适的保护基团Sg是本领域技术人员已知的。优选的保护基团是烷基、酰基、烷基甲硅烷基和芳基甲硅烷基,特别是2-四氢吡喃基或甲氧基甲基。
尤其优选的式II的化合物选自下列子式
其中各个基团如在式II中所定义,并且n1是1或2。
特别优选的式II的化合物选自下列子式
其中各个基团如在式II中所定义。
式II、II1和II2及其子式尤其优选的化合物是其中Sg表示H的那些。
如果在式II、II1和II2及其子式中Sg表示H,并且Sp1、Sp2或者Sp3分别地是单键,那么相邻的基团X1、X2或X3分别不同于O和S以及*-C(O)O-,其中"*"表示与A1-3的苯环的连接。
式I和II及其子式的化合物和中间体能通过类似于所属技术领域的技术人员已知的和描述在有机化学的标准著作中的方法制备,例如在Houben-Weyl,Methoden derorganischen Chemie[有机化学方法],Thieme-Verlag,Stuttgart中的。
制备式I和II的化合物和中间体的特别合适和优选的方法例如描述在以下示意式中,并优选包括如下所述步骤中的一个或多个。
例如,式I的化合物可以通过采用相应的酸、酸衍生物或含有可聚合基团P的卤代化合物将式II的中间体酯化或醚化而合成。
如例如示意式1中所示,丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯(3)(其中R是H或CH3)可通过在碱如吡啶或三乙胺和4-(N,N-二甲基氨基)吡啶(DMAP)存在下,相应的醇(2)与酸衍生物如(甲基)丙烯酰氯或(甲基)丙烯酸酐的酯化制备。或者,酯(3)可以通过在脱水剂存在下例如按照Steglich方法采用二环己基碳二亚胺(DCC)或者1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)和DMAP将醇(2)用(甲基)丙烯酸酯化而制备。
示意式1
如在示意式2中所示,用于合成中间体2的合适的市售可得的起始原料例如是3,5-二溴苯酚或3,5-二溴茴香醚,它们可以在过渡金属催化剂的存在下,在偶联反应例如Suzuki、Kumada或者Negishi偶联中反应成为三联苯衍生物。这允许苯酚基团受控地改性成例如醚、酯或在反应成三氟甲磺酸酯之后通过另一个交叉偶联反应改性为进一步的烷基或芳基化合物。
从1,3,5-三卤苯,具有混合的卤素取代的那些由于它们更高的选择性而是优选的,例如1-溴-3,5-二氯苯或者1-碘-3,5-二溴苯。
示意式2
例如L.H.Heitman等,J.Med.Chem.2009,52(7),2036-2042描述了4,4′′-二甲氧基-[1,1′:3′,1′′]-三联苯]-5′-醇(8)在醚断裂之后,可与冰醋酸中的HBr或者与三溴化硼反应为三丙烯酸酯,如在示意式3中所示。
示意式3
类似于此,使用相应的取代的硼酸或者硼酸酯使得可以得到具有间隔基团的化合物,如在示意式4中所示。
示意式4
从文献中已知的合适和优选的硼酸和硼酸酯的例子列于表1中。
表1
参见,示意式5,在Alan R.Katritzky等,J.Org.Chem.1997,62,8215-8217中描述了取代的3,5-二芳基苯酚的获得途径。相似的反应公开于K.Eichinger,Synthesis1987,1061-1064中。
示意式5
为了制备PSA显示器,将可聚合化合物在施加电压情况下在于液晶显示器的基板之间的液晶介质中通过原位聚合而聚合或交联(若一种化合物包含两个或更多个可聚合基团)。聚合可在一个步骤中进行。也可以首先在第一步骤中在施加电压情况下进行聚合以产生预倾斜角,接着在第二聚合步骤中在没有施加电压情况下聚合或交联在第一步骤中未反应掉的化合物(“最终固化(end curing)”)。
适宜且优选的聚合方法是例如热或光聚合,优选光聚合,特别是UV光聚合。在此也可以任选添加一种或多种引发剂。适宜的聚合条件、以及适宜的引发剂种类和用量是本领域技术人员已知的且在文献中有描述。适于自由基聚合的是,例如,可商购获得的光引发剂IrgacureIrgacureIrgacure或Darocure(Ciba AG)。如果使用引发剂,则其比例优选为0.001~5重量%,特别优选0.001~1重量%。
根据本发明的可聚合化合物也适用于在没有引发剂的情况下聚合,这伴随有显著的优点,例如较低的材料成本以及尤其是由可能的残留量的引发剂或其降解产物引起的液晶介质的污染较少。该聚合因此也可在不加入引发剂的情况下进行。在一个优选具体实施方案中,液晶介质因此不包含聚合引发剂。
可聚合组分A)或液晶介质也可以包含一种或多种稳定剂,以防止不期望的RM自发聚合,例如在储存或运输期间。稳定剂的适宜类型和用量是本领域技术人员公知的且在文献中有描述。特别适宜的是,例如,可商购获得的系列(Ciba AG)稳定剂例如1076。如果使用稳定剂,则它们的比例(基于RM或可聚合组分A的总量计)优选为10~500,000ppm,特别优选为50~50,000ppm。
用于PSA显示器的根据本发明的液晶介质优选包含>0且<5重量%,尤其优选>0且<1重量%,非常尤其优选0.01-0.5重量%的可聚合化合物,特别是上面给出的式子的可聚合化合物。
尤其优选包含一种、两种或三种根据本发明的可聚合化合物的液晶介质。
此外优选这样的液晶介质,其中可聚合组分(组分A)仅仅包含根据本发明的可聚合化合物。
此外优选这样的液晶介质,其中组分B)是具有向列型液晶相的液晶化合物或液晶混合物。
还优选根据本发明的非手性可聚合化合物以及其中组分A)和/或B)的化合物仅选自非手性化合物的液晶介质。
此外优选这样的液晶介质,其中可聚合组分或组分A)包含一种或多种根据本发明的具有一个可聚合基团(单反应性)的可聚合化合物和一种或多种根据本发明的具有两个或更多个、优选两个可聚合基团(二或多反应性)的可聚合化合物。
此外优选这样的PSA显示器和液晶介质,其中可聚合组分或组分A)仅包含具有两个可聚合基团(二反应性)的根据本发明的可聚合化合物。
可聚合组分或组分A)在根据本发明的液晶介质中的比例优选>0至<5%,特别优选>0至<1%,非常特别优选0.01-0.5%。
液晶组分或组分B)在根据本发明的液晶介质中的比例优选95%至<100%,尤其优选99%至<100%。
根据本发明的可聚合化合物可以各自聚合,但也可以聚合包含两种或更多种根据本发明的可聚合化合物的混合物,或者包含一种或多种根据本发明的可聚合化合物和一种或多种优选是介晶或液晶的其他可聚合化合物(共聚单体)的混合物。在聚合这样的混合物时,形成共聚物。本发明还涉及如上下文所述的可聚合混合物。该可聚合化合物和共聚单体是介晶或非介晶的,优选是介晶或液晶的。
合适且优选的、尤其用于PSA显示器的介晶共聚单体选自例如下式:
其中,各个基团具有以下含义:
P1、P2和P3各自彼此独立地表示可聚合基团,优选具有如上下文对于P所述的含义之一,尤其优选丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟化丙烯酸酯、氧杂环丁烷、乙烯基、乙烯基氧基或环氧基团,
Sp1、Sp2和Sp3各自彼此独立地表示单键或间隔基团,优选具有如上下文对于Sp所述的含义之一,以及尤其优选表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-或-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1是从1到12的整数以及其中在最后提及的基团中相邻环的连接通过O原子实现,
其中一个或多个基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-还可以表示Raa,条件是存在的基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-的至少一个不表示Raa,
Raa表示H、F、Cl、CN或具有1到25个C原子的直链或支链烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团也可彼此独立地被C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此键接的方式代替,以及其中一个或多个H原子也可被F、Cl、CN或P1-Sp1-代替,尤其优选具有1到12个C原子的直链或支化、任选单或多氟化的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基(其中烯基和炔基具有至少两个C原子以及支化基团具有至少三个C原子),
R0,R00各自彼此独立地以及每次出现时相同或不同地表示H或具有1到12个C原子的烷基,
Ry和Rz各自彼此独立地表示H、F、CH3或CF3,
X1、X2和X3各自彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-或者单键,
Z1表示-O-、-CO-、-C(RyRz)-或-CF2CF2-,
Z2和Z3各自彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-(CH2)n-,其中n为2、3或4,
L每次出现时相同或不同地表示F,Cl,CN或具有1到12个C原子的直链或支化的、任选单或多氟化的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,优选F,
L′和L′′各自彼此独立地表示H、F或Cl,
r表示0、1、2、3或4,
s表示0、1、2或3,
t表示0、1或2,
x表示0或1。
尤其优选式M1到M28的化合物。
在式M1到M42的化合物中
其中L每次出现时相同或不同地具有上下文给出的含义之一,优选是F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、C(CH3)3、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5或P-Sp-,非常优选F、Cl、CN、CH3、C2H5、OCH3、COCH3、OCF3或P-Sp-,更优选F、Cl、CH3、OCH3、COCH3或OCF3,尤其是F或CH3。
除了上述可聚合化合物之外,用于依据本发明的液晶显示器中的液晶介质包括液晶混合物(“主体混合物”),其含有一种或多种、优选两种或更多种低分子量(即单体或未聚合的)化合物。后者在用于可聚合化合物聚合的条件下对于聚合反应是稳定的或无反应性的。原则上,适用于传统VA和OCB-显示器的任一液晶混合物都适合作为主体混合物。适宜的液晶混合物是本领域技术人员公知的且在文献中有描述,例如在EP1378557A1中的VA-显示器中的混合物,和在EP1306418A1和DE10224046A1中的用于OCB-显示器的混合物。
式I的可聚合化合物尤其适合用于包含一种或多种具有末端烯基的化合物的液晶主体混合物中,其中它们显示出改进的性能,如溶解度、反应性或产生倾斜角的能力,相对于现有技术中已知的反应性介晶。
在第一优选实施方案中,液晶介质包含基于具有负介电各向异性的化合物的液晶主体混合物。这样的液晶介质尤其适用于PSA-VA显示器。这样的液晶介质的特别优选的具体实施方案是以下a)-x)部分中的那些:
a)液晶介质,其包含一种或更多种下式CY和/或PY的化合物:
其中
a表示1或2,
b表示0或1,
表示或
R1和R2彼此独立地各自表示具有1至12个C原子的烷基,其中一个或两个不相邻的CH2基团也可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以使得O原子并不直接彼此键接的方式代替,优选具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,
Zx和Zy彼此独立地各自表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或者单键,优选单键,
L1-4彼此独立地各自表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
优选基团L1和L2两者表示F,或基团L1和L2的一个表示F且另一个表示Cl,或者基团L3和L4两者表示F,或者基团L3和L4的一个表示F且另一个表示Cl。
式CY的化合物优选选自以下子式:
其中a表示1或2,alkyl和alkyl*分别互相独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,和alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,和(O)表示氧原子或单键。alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
式PY的化合物优选选自以下子式:
其中alkyl和alkyl*分别互相独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,和alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,和(O)表示氧原子或单键。alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
b)液晶介质,其额外地包含一种或更多种下式的化合物:
其中各个基团具有如下含义:
表示或
表示或
R3和R4分别互相独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中一个或两个不相邻的CH2基团还可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以使得O原子并不直接彼此键接的方式代替,
Zy表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或者单键,优选单键。
式ZK的化合物优选选自以下子式:
其中alkyl和alkyl*分别互相独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,和alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基基团。alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
c)液晶介质,其额外包含一种或更多种下式的化合物:
其中,各个基团在每次出现时相同地或不同地具有如下含义:R5和R6各自彼此独立地具有如上对于R1所指明的含义之一,
表示或
表示或和
e表示1或2。
式DK的化合物优选选自以下子式:
其中alkyl和alkyl*分别互相独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,和alkenyl与alkenyl*分别相互独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基基团。alkenyl与alkenyl*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
d)液晶介质,其额外包含一种或更多种下式的化合物:
其中各个基团具有如下含义:
表示或
f表示0或1,
R1和R2分别互相独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中一个或两个不相邻的CH2基团还可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以使得O原子并不直接彼此键接的方式代替,
Zx和Zy分别互相独立地表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或者单键,优选单键,
L1和L2分别互相独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
优选两个基团L1和L2都表示F,或者基团L1和L2的一个表示F且另一个表示Cl。
式LY的化合物优选选自以下子式:
其中R1具有上面给出的含义,alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷基,(O)表示氧原子或单键和v表示1至6的整数。R1优选表示具有1至6个C原子的直链的烷基或具有2至6个C原子的直链烯基,特别是CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11、CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
e)液晶介质,其额外包含一种或更多种选自下式的化合物:
其中alkyl表示C1-6烷基,Lx表示H或F和X表示F、Cl、OCF3、OCHF2或OCH=CF2。特别优选式G1的化合物,其中X表示F。
f)液晶介质,其额外包含一种或更多种选自下式的化合物:
其中R5具有前面对于R1给出的含义之一,alkyl表示C1-6-烷基,d表示0或1,且z和m分别互相独立地表示1至6的整数。R5在这些化合物中特别优选是C1-6-烷基或-烷氧基或C2-6-烯基,d优选是1。根据本发明的液晶介质优选包含一种或更多种上面所述式的化合物,其量≥5重量%。
g)液晶介质,其额外包含一种或更多种选自下式的联苯化合物:
其中alkyl和alkyl*分别互相独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,且alkenyl和alkenyl*分别互相独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基基团。alkenyl和alkenyl*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
式B1至B3的联苯在液晶混合物中的份额优选为至少3重量%,特别是≥5重量%。
式B2的化合物是特别优选的。
式B1至B3的化合物优选选自以下子式:
其中alkyl*表示具有1-6个C原子的烷基基团。根据本发明的介质特别优选包含一种或更多种式B1a和/或B2c的化合物。
h)液晶介质,其额外包含一种或更多种下式的三联苯化合物:
其中R5和R6分别互相独立地具有上面对于R1给出的含义之一和
和分别互相独立地表示:或
其中L5表示F或Cl,优选F,且L6表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2,优选F。
式T的化合物优选选自以下子式:
其中R表示具有1-7个C原子的直链烷基或烷氧基,R*表示具有2-7个C原子的直链烯基,(O)表示氧原子或单键,和m表示1至6的整数。R*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
R优选表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基。
根据本发明的液晶介质包含式T及其优选子式的三联苯,其量优选为0.5-30重量%,特别是1-20重量%。
式T1、T2、T3和T21的化合物是特别优选的。在这些化合物中,R优选表示烷基,还有烷氧基,均具有1-5个C原子。
如果混合物的Δn值应≥0.1,则优选地在依据本发明的混合物中使用三联苯。优选的混合物包含2~20重量%的一种或多种式T的三联苯化合物,优选地选自化合物T1~T22。
i)液晶介质,其额外包含一种或更多种选自下式的化合物:
其中R1和R2具有上面给出的含义,且优选分别独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基或具有2至6个C原子的直链烯基。
优选的介质包含一种或更多种选自式O1、O3和O4的化合物。
k)液晶介质,其额外包含一种或更多种下式的化合物:
其中
R9表示H、CH3、C2H5或n-C3H7,(F)表示任选的氟取代基且q表示1、2或3,和R7具有对于R1给出的含义之一,其含量优选为>3重量%、特别是≥5重量%且更特别优选为5-30重量%。
特别优选的式FI的化合物选自以下子式:
其中R7优选表示直链烷基和R9表示CH3、C2H5或n-C3H7。式FI1、FI2和FI3的化合物是特别优选的。
m)液晶介质,其额外包含一种或更多种选自下式的化合物:
其中R8具有对于R1给出的含义且alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷基。
n)液晶介质,其额外地包含一种或更多种化合物,所述化合物具有四氢萘基单元或萘基单元,例如选自下式的化合物:
其中R10和R11分别互相独立地具有对于R1给出的含义之一,优选表示具有1至6个C原子的直链烷基或烷氧基或者具有2至6个C原子的直链烯基,且Z1和Z2分别互相独立地表示-C2H4-、-CH=CH-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-CH=CH-CH2CH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CH2-或者单键。
o)液晶介质,其额外地包含一种或更多种下式的二氟代二苯并色满和/或色满:
其中
R11和R12分别互相独立地具有上面给出的含义,
环M是反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,
Zm是-C2H4-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-或-O-CO-,
c是0或1,
优选以3-20wt%的量,特别以3-15wt%的量含有。
特别优选的式BC、CR和RC的化合物选自以下子式:
其中alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,(O)表示氧原子或单键,c是1或2,以及alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基。alkenyl和alkenyl*优选表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
非常特别优选的是包含一种、两种或三种式BC-2的化合物的混合物。
p)液晶介质,其额外地包含一种或更多种下式的氟化的菲和/或二苯并呋喃:
其中R11和R12分别互相独立地具有上面给出的含义,b表示0或1,L表示F且r表示1、2或3。
特别优选的式PH和BF的化合物选自以下子式:
其中R和R′分别互相独立地表示具有1-7个C原子的直链烷基或烷氧基。
q)液晶介质,其额外包含一种或多种下式的单环化合物
其中
R1和R2各自彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中另外地一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或者-COO-以使得O原子不直接彼此连接的方式代替,优选是具有1至6个C原子的烷基或者烷氧基,
L1和L2各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
优选地,L1和L2都表示F,或者L1和L2之一表示F而另一个表示Cl,
式Y的化合物优选选自下列子式:
其中,Alkyl和Alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,Alkoxy表示具有1-6个C原子的直链烷氧基,Alkenyl和Alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基,O表示氧原子或者单键。Alkenyl和Alkenyl*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或者CH3-CH=CH-(CH2)2-。
特别优选的式Y化合物选自下列子式:
其中Alkoxy优选表示具有3、4或者5个C原子的直链烷氧基。
r)液晶介质,其除了根据本发明的可聚合化合物,尤其是式I或其子式的可聚合化合物以及共聚单体之外,不包含具有末端乙烯氧基(-O-CH=CH2)的化合物。
s)包含1到5,优选1、2或3种可聚合化合物的液晶介质,优选其选自根据本发明的可聚合化合物,尤其是式I或其子式的。
t)其中可聚合化合物、尤其是式I或其子式的可聚合化合物在整个混合物中的比例为0.05到5%,优选0.1到1%的液晶介质。
u)包含1~8、优选1~5种式CY1、CY2、PY1和/或PY2的化合物的液晶介质。这些化合物在整个混合物中的比例优选为5~60%,特别优选为10~35%。这些单个化合物的含量在每种情形下优选为2~20%。
v)包含1~8、优选1~5种式CY9、CY10、PY9和/或PY10的化合物的液晶介质。这些化合物在整个混合物中的比例优选为5~60%,特别优选为10~35%。这些单个化合物的含量在每种情形下优选为2~20%。
w)包含1~10、优选1~8种式ZK的化合物,特别是式ZK1、ZK2和/或ZK6的化合物的液晶介质。这些化合物在整个混合物中的比例优选为3~25%,特别优选为5~45%。这些单个化合物的含量在每种情形下优选为2~20%。
x)其中式CY、PY和ZK的化合物在整个混合物中的比例大于70%、优选地大于80%的液晶介质。
y)液晶介质,其中液晶主体混合物含有一种或多种含有烯基的化合物,优选选自式CY、PY和LY,其中R1和R2的一个或者两个表示具有2-6个C原子的直链烯基,式ZK和DK,其中R3和R4的一个或者两个表示具有2-6个C原子的直链烯基,和式B2和B3,非常优选选自式CY15、CY16、CY34、CY32、PY15、PY16、ZK3、ZK4、DK3、DK6、B2和B3,最优选选自式ZK3、ZK4、B2和B3。这些化合物在液晶主体混合物中的浓度优选为2-70%,非常优选为3-55%。
z)其中预倾斜角优选为≤85°、特别优选≤80°的PSA-VA-显示器。
在第二优选实施方案中,液晶介质包含基于具有正介电各向异性的化合物的液晶主体混合物。这样的液晶介质尤其适用于PSA-OCB-、PSA-TN-、PSA-Posi-VA-、PSA-IPS-或PSA-FFS-显示器。
尤其优选的是该第二优选实施方案的液晶介质,其包含一种或多种选自式AA和BB的化合物
以及除了式AA和/或BB的化合物之外,任选地包含一种或多种式CC的化合物
其中各个基团具有以下含义:
各自彼此独立地并且每次出现时相同或不同地表示
各自彼此独立地并且每次出现时相同或不同地表示
R21、R31、R41、R42各自彼此独立地为具有1到9个C原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或氟烷基或具有2到9个C原子的烯基,
X0表示F、Cl、具有1到6个C原子的卤化烷基或烷氧基或者具有2到6个C原子的卤化烯基或烯氧基,
Z31表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2O-或单键,优选-CH2CH2-、-COO-、反式-CH=CH-或单键,尤其优选-COO-、反式-CH=CH-或单键,
Z41、Z42表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或单键,优选单键,
L21、L22、L31、L32表示H或F,
g表示1、2或3,
h表示0、1、2或3。
X0有利的是F、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3或CH=CF2,尤其优选F或OCF3。
式AA的化合物优选选自下式:
其中A21、R21、X0、L21和L22具有式AA中给出的含义,L23和L24各自彼此独立地是H或F,以及X0优选是F。尤其优选的是式AA1和AA2的化合物。
尤其优选的式AA1的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R0具有式AA1中对于R21给出的含义之一,X0、L21和L22具有式AA1中所给出的含义,L23、L24、L25和L26各自彼此独立地是H或F,以及X0优选是F。
非常尤其优选的式AA1的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R0具有式AA1中对于R21给出的含义。
非常优选的式AA2的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R0具有式AA1中对于R21给出的含义,X0、L21和L22具有式AA中给出的含义,L23、L24、L25和L26各自彼此独立地是H或F,以及X0优选是F。
非常特别优选的式AA2的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R0具有式AA1中对于R21给出的含义。
尤其优选的式AA3的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R0具有式AA1中对于R21给出的含义,X0、L21和L22具有式AA3中给出的含义,以及X0优选是F。
尤其优选的式AA4的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R0具有式AA1中对于R21给出的含义。
式BB的化合物优选选自下式组成的组:
其中A31、A32、R31、X0、L31和L32具有式BB中给出的含义,以及X0优选是F。特别优选的是式BB1和BB2的化合物。
尤其优选的式BB1的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB1中对于R31给出的含义,X0、L31和L32具有式BB1中给出的含义,以及X0优选是F。
非常特别优选的式BB1a的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB1中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB1b的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB1中对于R31给出的含义。
尤其优选的式BB2的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R0具有在式BB2中对于R21给出的含义之一,X0、L31和L32具有式BB2中给出的含义,L33、L34、L35和L36各自彼此独立地是H或F以及X0优选是F。
非常尤其优选的式BB2a的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2b的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2c的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2d和BB2e的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2f的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2g的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2h的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2i的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
非常特别优选的式BB2k的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB2中对于R31给出的含义。
替代式BB1和/或BB2的化合物地或者除式BB1和/或BB2的化合物外,液晶介质还可以包含一种或多种如上定义的式BB3的化合物。
尤其优选的式BB3的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R3具有式BB3中对于R31给出的含义。
优选,根据该第二优选实施方案的液晶介质,除式AA和/或BB的化合物外,包含具有在-1.5到+3范围内的介电各向异性的一种或多种介电中性化合物,优选选自如上定义的式CC的化合物。
尤其优选的式CC的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R41和R42具有式CC中给出的含义,且优选彼此独立地各自表示具有1到7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,具有2到7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基,以及L4是H或F。
优选,根据该第二优选实施方案的液晶介质除式CC的介电中性化合物外或替代式CC的介电中性化合物地,包含一种或多种介电各向异性在-1.5到+3范围内的介电中性化合物,其选自式DD的化合物组。
其中A41、A42、Z41、Z42、R41、R42和h具有式CC中给出的含义。
尤其优选的式DD的化合物选自由以下子式组成的组:
其中R41和R42具有式DD中给出的含义并且R41优选表示烷基,和在式DD1中R42优选表示烯基,尤其优选表示-(CH2)2-CH=CH-CH3,以及在式DD2中,R42优选表示烷基、-(CH2)2-CH=CH2或-(CH2)2-CH=CH-CH3。
式AA和BB的化合物优选以在整个混合物中从2%到60%、更优选从3%到35%以及非常特别优选从4%到30%的浓度用于根据本发明的液晶介质中。
式CC和DD的化合物优选以在整个混合物中从2%到70%、更优选从5%到65%、更优选从10%到60%以及非常特别优选从10%、优选15%到55%的浓度用于根据发明的液晶介质中。
上述优选实施方式的化合物与上述聚合的化合物的组合,在依据本发明的液晶介质中实现了低的阈值电压、低的旋转粘度和非常好的低温稳定性,同时有恒定的高的清亮点和高的HR值,并且容许在PSA-显示器中快速地建立特别低的预倾斜角。特别地,该液晶介质在PSA-显示器中相对于现有技术的介质显示出显著缩短的响应时间,特别是还有灰度响应时间。
该液晶混合物优选地具有至少80K、特别优选地至少100K的向列相范围,以及在20℃下不高于250mPa·s、优选地不高于200mPa·s的旋转粘度。
在根据本发明的VA类型显示器中,在液晶介质的层中分子在断电状态下垂直于电极表面(垂面地)配向或者具有倾斜垂面的配向。在施加电压到电极时,发生分子纵轴平行于电极表面的液晶分子的重新配向。
尤其是用于PSA-VA类型的显示器中的根据第一优选实施方案的、基于具有负介电各向异性的化合物的本发明液晶介质具有负的介电各向异性Δε,优选为在20℃和1kHz下从-0.5到-10,特别是从-2.5到-7.5。
在用于PSA-VA类型显示器的根据本发明的液晶介质中双折射率Δn优选低于0.16,特别优选从0.06到0.14,非常特别优选从0.07到0.12。
在根据本发明的OCB-类型显示器中,在液晶介质的层中分子具有“弯曲的”配向。施加电压时,发生分子纵轴垂直于电极表面的液晶分子的重新配向。
用于PSA-OCB类型的显示器中的根据发明的液晶介质,优选是根据第二优选具体实施方案的基于具有正介电各向异性的化合物的那些,且优选具有在20℃和1kHz下从+4到+17的正介电各向异性。
在根据本发明的用于PSA-OCB型显示器的液晶介质中双折射率Δn优选地在0.14和0.22之间,特别优选地在0.16和0.22之间。
基于根据第二优选实施方案的具有正介电各向异性的化合物的用于PSA-TN-、PSA-posi-VA-、PSA-IPS-或PSA-FFS-类型的显示器中的本发明液晶介质优选具有在20℃和1kHz下从+2到+30,特别优选从+3到+20的正介电各向异性。
在用于PSA-TN-、PSA-posi-VA-、PSA-IPS-或PSA-FFS-类型的显示器中的根据本发明的液晶介质中双折射率Δn优选为从0.07到0.15、特别优选从0.08到0.13。
根据本发明的液晶介质还可以包含进一步的对本领域技术人员已知以及描述在文献中的添加剂,例如聚合引发剂、抑制剂、稳定剂、表面活性物质或者手性掺杂剂。这些可以是可聚合的或不可聚合的。相应的,将可聚合的添加剂归类入可聚合组分或组分A)。相应地,将不可聚合的添加剂归类入不可聚合组分或组分B)。
在优选的实施方式中,液晶介质含有一种或多种手性掺杂剂,优选以0.01-1%的浓度,非常优选0.05-0.5%。手性掺杂剂优选选自下表B的化合物,非常优选R-或S-1011、R-或S-2011、R-或S-3011、R-或S-4011以及R-或S-5011。
在另一个优选的实施方式中,液晶介质含有一种或多种手性掺杂剂的外消旋物,其优选选自在前述段落中提及的手性掺杂剂。
此外可将例如0到15重量%的多向色性染料加入液晶介质,以及还有纳米颗粒,导电盐,优选4-己氧基苯甲酸乙基二甲基十二烷基铵、四苯基硼酸四丁基铵或冠醚的络合物盐(例如参考Haller等,Mol.Cryst.Liq.Cryst.24,249-258(1973))来改善导电性,或用于改变介电各向异性、粘度和/或向列相配向的物质。这类物质描述于例如DE-A-2209127、2240864、2321632、2338281、2450088、2637430和2853728中。
根据本发明的液晶介质的优选实施方式a)~z)的各个组分或是已知的,或是本领域技术人员可以容易地从现有技术中导出它们的制备方法,因为它们是基于文献中描述的标准方法的。相应的式CY化合物描述于例如EP-A-0364538中。相应的式ZK化合物描述于例如DE-A-2636684和DE-A-3321373中。
可以根据本发明使用的液晶介质以本身常规的方式来制备,例如通过将一种或多种上述化合物与一种或多种如上定义的可聚合化合物,以及任选地与其它液晶化合物和/或添加剂混合。通常,将期望数量的、以较少数量使用的组分溶解在构成主要成分的组分中,有利地在升高的温度下进行。也能够混合组分在有机溶剂中,例如在丙酮、氯仿或甲醇中的溶液,并且在充分混合之后例如通过蒸馏再除去溶剂。本发明还涉及制备依据本发明的液晶介质的方法。
对于本领域技术人员而言无需说明的是,根据本发明的液晶介质也可以包含其中例如H、N、O、Cl、F已被相应同位素替换的化合物。
根据本发明的液晶显示器的结构对应于对PSA-显示器而言常规的几何结构,如在开始时所引用的现有技术中所述那样。优选无凸起的几何形状,特别是其中另外在滤色器侧上的电极未被结构化而仅仅在TFT侧上的电极具有切口的那些。特别适宜且优选的PSA-VA显示器的电极结构描述于例如US2006/0066793A1中。
如下的实施例阐述了本发明,但并非对其进行限制。但是,它们给本领域技术人员显示了具有优选使用的化合物和其各自浓度以及其彼此组合的优选的混合物构思。另外,这些实施例阐述了可以获得何种性能和性能组合。
使用如下缩写:
(n、m、z:各自彼此独立地表示1、2、3、4、5或6)
表A
在本发明的一个优选实施方式中,依据本发明的液晶介质包含一种或多种选自表A化合物的化合物。
表B
表B中显示了可以加到依据本发明的液晶介质中的可能的手性掺杂剂。
该液晶介质优选地包含0~10重量%、特别地0.01~5重量%且特别优选0.1~3重量%的掺杂剂。该液晶介质优选地包含一种或多种选自表B的化合物的掺杂剂。
表C
表C中显示了可以加到依据本发明的液晶介质中的可能的稳定剂。
(在此n表示整数1~12,优选1、2、3、4、5、6、7或8,末端甲基未显示。)
该液晶介质优选地包含0~10重量%、特别地1ppm~5重量%且特别优选地1ppm~1重量%的稳定剂。该液晶介质优选地包含一种或多种选自表C的化合物的稳定剂。
表D
表D显示了可用于根据本发明的液晶介质中优选作为反应性介晶化合物的示例性化合物。
在本发明优选的实施方案中,介晶介质包含一种或多种选自表D化合物的化合物。
另外,采用了以下缩写和符号:
V0阈值电压,电容性[V],20℃下,
ne在20℃和589nm下的非寻常折射率,
no在20℃和589nm下的寻常折射率,
Δn在20℃和589nm下的光学各向异性,
ε⊥在20℃和1kHz下垂直于指向矢的介电极化率,
ε||在20℃和1kHz下平行于指向矢的介电极化率,
Δε在20℃和1kHz下的介电各向异性,
cl.p,T(N,I)清亮点[℃],
γ120℃下的旋转粘度[mPa·s],
K1弹性常数,20℃下的“斜展(splay)”变形[pN],
K2弹性常数,20℃下的“扭曲”变形[pN],
K3弹性常数,20℃下的“弯曲”变形[pN]。
除非另外明确指出,本申请中的所有浓度是以重量百分比给出的,且以相应的包含所有固体或液晶组分而没有溶剂的整个混合物计。
除非另有明确说明,在本申请中指明的所有温度的值,如熔点T(C,N),从近晶(S)相到向列(N)相的转变T(S,N)以及清亮点T(N,I),都以摄氏温度(℃)表示。M.p.表示熔点,cl.p.表示清亮点。此外,C=结晶态,N=向列相,S=近晶相和I=各向同性相。这些符号之间的数据表示转变温度。
所有物理性能是依据“Merck Liquid Crystals,Physical Properties ofLiquid Crystals”,Status1997年11月,Merck KGaA(德国)测定的并且适用温度20℃,且Δn在589nm下和Δε在1kHz下确定,除非每种情形下另外明确指出。
对于本发明,术语“阈值电压”指的是电容性阈值(V0),也称为Freedericks-阈值,除非另外明确指出。实施例中,如一般通常的那样,也可以给出对于10%相对对比度的光学阈值(V10)。
除非另有说明,在如上下文所述的PSA显示器中聚合可聚合化合物的过程在液晶介质显示出液晶相、优选向列相的温度下进行,最优选在室温下进行。
除非另有说明,制备测试盒和测量它们的电光学性质和其它性质的方法通过下文描述的方法或者类似于其的方法进行。
用于测量电容性阈值电压的显示器由间隔为25μm的两个平面平行的玻璃外板构成,所述外板的每个在内侧上具有电极层以及位于顶部的、未经摩擦的聚酰亚胺配向层,其导致液晶分子的垂面的边缘配向。
用于测量倾斜角的显示器或测试盒由间隔为4μm的两个平面平行的玻璃外板构成,所述外板的每个在内侧上具有电极层以及位于顶部的聚酰亚胺配向层,其中所述两个聚酰亚胺层反向平行地(antiparallel)经彼此摩擦并导致液晶分子的垂面的边缘配向。
通过用一定强度的UVA光辐照预定时间,同时向显示器施加电压(通常为10V~30V交流电,1kHz)使可聚合化合物在显示器或测试盒中聚合。实施例中,若无相反地说明,采用金属卤化物灯和100mW/cm2的强度来聚合。使用标准UVA计量仪(具有UVA传感器的HoenleUV-meter high end)测量强度。
通过晶体旋转试验(Autronic Melchers TBA-105)确定倾斜角。小的值(即相对于90°角的大的偏离)在此对应于大的倾斜。
VHR值按照如下进行测量:将0.3%的可聚合单体化合物加入液晶主体混合物,并将得到的混合物引入VA-VHR测试盒中(未摩擦、VA-聚酰亚胺配向层,液晶层厚度d≈6μm)。在1V,60Hz,64μs脉冲下UV曝光之前和之后在100℃下于5min后测定HR值(测量仪器:Autronic-Melchers VHRM-105)。
具体实施方式
实施例1
2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[2-(2-甲基-丙烯酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三
联苯-5′-基酯
1.14,4′′-双-(2-羟基-乙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇
将11.0g(41.6mmol)2-[4-(4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧杂环戊硼烷-2-基)-苯氧基]-乙醇、5.25g(20.8mmol)3,5-二溴苯酚和34.4g(125mmol)偏硼酸钠四水合物悬浮在60ml THF和60ml水中,并加入1.36g(2mmol)钯(dppf)。将混合物加热回流过夜。加入100ml水和100ml MTB醚之后,将混合物用2M盐酸酸化。分离有机层,用MTB醚萃取水层三次。用硫酸钠干燥合并的有机层,并真空除去溶剂。该粗产物通过硅胶用甲苯/乙酸乙酯(1:1至0:1)过滤,得到黄色油,其从二氯甲烷中结晶。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):
δ=3,72ppm(t,J=5,0Hz,4H,-CH2OH),4,00(t,J=5,0Hz,4H,-OCH2CH2OH),6,92(d,J=1,6Hz,2H,Ar-H),6,97(AB-mc,其中:J=8,8Hz,4H,Ar-H),7,19(t,J=1,6Hz,1H,Ar-H),7,56(AB-mc,其中:J=8,8Hz,4H,Ar-H)。
1.22-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[2-(2-甲基-丙烯酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]
三联苯-5′-基酯
将4.00g(10.9mmol)4,4′′-双-(3-羟基-丙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇与3.48g(40.4mmol)甲基丙烯酸和130mg DMAP悬浮在140ml二氯甲烷中,在冰冷却下逐滴加入6.27g(40.4mmol)EDC在10ml二氯甲烷中的溶液。1小时后,除去冷却,将混合物在室温下搅拌过夜。真空除去溶剂,并将残余物通过硅胶过滤。从乙腈结晶得到m.p.为99℃的无色固体形式的2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[2-(2-甲基-丙烯酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯。
实施例2
2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三
联苯-5′-基酯
2.13,3′-[5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-[1,1′:3′,1′′-三联苯]-4,4′′-二基双
(氧-3,1-丙烷二基氧)]双(四氢-2H-吡喃)
将12.2g(32.9mmol)2-{3-[4-(4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧杂环戊硼烷-2-基)-苯氧基]-丙氧基}-四氢-2H-吡喃、5.66g(16.5mmol)1,3-二溴-5-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-苯和27.2g(98.7mmol)偏硼酸钠四水合物悬浮在60ml THF和60ml水中并加入1.07g(1mmol)钯(dppf)。将混合物加热回流过夜。在加入100ml水和100ml MTB醚之后,将混合物用2M盐酸酸化。分离有机层,用MTB醚萃取水层三次。用硫酸钠干燥合并的有机层,并真空除去溶剂。该粗产物通过硅胶用甲苯/乙酸乙酯(7:3)过滤,得到黄色油状物形式的3,3′-[5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-[1,1′:3′,1′′-三联苯]-4,4′′-二基双(氧-3,1-丙烷二基氧)]双(四氢-2H-吡喃),将其不经进一步纯化用于下一步骤。
2.24,4′′-双-(3-羟基-丙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇
将7.90g(12.1mmol)3′-[5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-[1,1′:3′,1′′-三联苯]-4,4′′-二基双(氧-3,1-丙烷二基氧)]双(四氢-2H-吡喃)溶于60ml甲醇中,并在加入9毫升浓盐酸之后,在室温下搅拌过夜。用水稀释该混合物并用MTB醚萃取三次。用饱和氯化钠水溶液洗涤合并的有机层,并用硫酸钠干燥。得到黄色油状物形式的4,4′′-双-(3-羟基-丙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇。
2.32-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙氧基]-[1,1′;3′,1′′]
三联苯-5′-基酯
将2.00g(5.07mmol)4,4′′-双-(3-羟基-丙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇和2.18ml(25.4mmol)甲基丙烯酸和60mg DMAP溶于100ml二氯甲烷中,和在冰冷却下逐滴加入3.94g(25.4mmol)EDC在30ml二氯甲烷中的溶液。1小时后,除去冷却,将混合物在室温下搅拌过夜。真空除去溶剂,并将残余物通过色谱法提纯。从乙醇结晶得到m.p.为49℃的无色晶体形式的2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯。
类似于实施例1和2制备实施例3、4、5和6的化合物。
实施例3
2-甲基丙烯酸-2-{3,3′′-二氟-5′-(2-甲基-丙烯酰氧基)-4′′-[2-(2-乙基-丙烯
酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基氧}-乙基酯
m.p.为74℃的无色晶体。
实施例4
2-甲基丙烯酸-3,3′′-二氟-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙氧基]-[1,
1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯
m.p.为66℃的无色晶体。
实施例5
2-甲基丙烯酸-2-{3,3′′-二乙基-5′-(2-甲基-丙烯酰氧基)-4-[2-(2-甲基-丙烯
酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-乙基酯
m.p.为77℃的无色晶体。
实施例6
2-甲基丙烯酸-3-{3,3′′-二乙基-5′-(2-甲基-丙烯酰氧基)-4-[3-(2-乙基-丙烯
酰氧基)-丙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-丙基酯
m.p.为144℃(分解)的无色晶体。
实施例7
2-甲基丙烯酸-3-{3′′-氟-5′-(2-甲基-丙烯酰氧基)-4-[2-(2-甲基-丙烯酰氧
基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-丙基酯
7.14-(3-苄氧基-丙氧基)-3′-溴-3-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-联苯
将17.0g(50.0mmol)1,3-二溴-5-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-苯、19.3g(50.0mmol)2-[4-(3-苄氧基-丙氧基)-3-氟-苯基]-4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧杂环戊硼烷和41.3g(150mmol)偏硼酸钠四水合物悬浮于200ml THF和200ml水中,并加入1.6g(2mmol)钯(dppf)。将混合物加热回流过夜。在部分除去溶剂和加入100ml MTB醚之后,用2M盐酸酸化该混合物。分离有机层,用MTB醚萃取水层三次。用饱和氯化钠水溶液洗涤合并的有机层,并用硫酸钠干燥,真空除去溶剂。该粗产物通过硅胶用甲苯/乙酸乙酯(7:3至1:1)过滤,得到黄色油状物形式的4-(3-苄氧基-丙氧基)-3′-溴-3-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-联苯。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):
δ=2,04(quint.,J=6,3Hz,2H,-OCH2CH2CH2O-),3,23(s,3H,MeO-),3,48(mc,2H,-CH2OCH3),3,61(t,J=6,3Hz,2H,BnOCH2-),3,75(mc,2H,-CH2CH2OCH3),4.18(t,J=6,3Hz,2H,-CH2OAr),4,49(s,-OCH2Ph),5,34(s,2H,-OCH2O-),7,19-7,35(m,11H,Ar-H)。
7.24′′-(3-苄氧基-丙氧基)-3′′-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-4-(2-乙氧
基甲氧基-乙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯
类似于步骤1,使2-[4-(2-甲氧基甲氧基-乙氧基)-苯基]-4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧杂环戊硼烷和4-(3-苄氧基-丙氧基)-3′-溴-3-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-联苯反应得到黄色油状物形式的4′′-(3-苄氧基-丙氧基)-3′′-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-4-(2-乙氧基甲氧基-乙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯。
7.33-{3′′-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-4-[2-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-
乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-丙烷-1-醇
将2.60g(4.20mmol)4′′-(3-苄氧基-丙氧基)-3′′-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-4-(2-乙氧基甲氧基-乙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯在50ml THF中在1.0g Pd/活性炭上氢化,直到反应完全。滤去催化剂,并真空除去溶剂。得到无色油状物形式的3-{3′′-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-4-[2-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-丙烷-1-醇,将其不经进一步纯化用于下一步骤。
7.43′′-氟-4-(2-羟基-乙氧基)-4′′-(3-羟基-丙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-
5′-醇
将2.20g(4.15mmol)3-{3′′-氟-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-4-[2-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-丙烷-1-醇溶于25ml甲醇中,并在加入3ml浓盐酸之后在50℃下加热过夜。真空除去溶剂,将粗产物溶于MTB醚中,用水和饱和氯化钠水溶液洗涤,并用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,将粗产物从二氯甲烷结晶。得到无色晶体形式的3′′-氟-4-(2-羟基-乙氧基)-4′′-(3-羟基-丙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):
δ=1,90(quint.,J=6,3Hz,2H,-OCH2CH2CH2O-),3,58(dt,J=5,6Hz,J=6,2Hz,2H,-CH2OH),3,73(q,J=5.1Hz,2H,-CH2OH),4.03(t,J=5.0Hz,2H,-CH2OAr),4,16(t,J=6,4Hz,2H,-CH2OAr),4,56(t,J=5,1Hz,1H,-OH),4,86(t,J=5,6Hz,1H,-OH),6,93(mc,2H,Ar-H),7,01(AB-d,J=8,8Hz,2H,Ar-H),7,22(t,J=8,9Hz,1H,Ar-H),7,25(mc,1H,Ar-H),7,44(mc,其中:J=8,5Hz,1H,Ar-H)7,56(dd,J=2,2Hz,J=12,9Hz,1H,Ar-H),7,62(AB-d,J=8,8Hz,2H,Ar-H),9,60(s,1H,Ar-OH)。
7.52-甲基丙烯酸-3-{3′′-氟-5′-(2-甲基-丙烯酰氧基)-4-[2-(2-甲基-丙烯酰
氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-丙基酯
类似于实施例1的步骤2,使3′′-氟-4-(2-羟基-乙氧基)-4′′-(3-羟基-丙氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇和甲基丙烯酸反应得到m.p.为70℃的无色晶体2-甲基丙烯酸-3-{3′′-氟-5′-(2-甲基-丙烯酰氧基)-4-[2-(2-甲基-丙烯酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4′′-基氧}-丙基酯。
实施例8
2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙基]-[1,1′;3′,1′′]三联
苯-5′-基酯
8.14,4′′-双-(3-羟基-丙基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇
在氩气氛下,将2.63g(10.0mmol)3-[4-(4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧杂环戊硼烷-2-基)-苯基]-丙烷-1-醇、1.26g(5.00mmol)3,5-二溴苯酚和3.49g(60.0mmol)氟化钾溶解在30ml THF中,并且在加入92mg(0.100mmol)三(二亚苄基丙酮)二钯(0)和58mg(0,20mmol)四氟硼酸三-叔丁基鏻之后,在室温下搅拌过夜。用MTB醚稀释该混合物,用水洗涤,并用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,粗产物经硅胶用MTB醚过滤,将所得的油从二氯甲烷中结晶。得到无色晶体4,4′′-双-(3-羟基-丙基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):
δ=1,75(mc,4H,CH2CH2CH2),2,65(t,J=7,5Hz,4H,Ar-CH2-),3,44(t,J=5,7Hz,4H,-CH2OH),4,45(s,br.2H,-OH),6,98(d,J=1,3Hz,2H,Ar-H),7,28(d,J=8,1Hz,4H,Ar-H),7,27(s,1H,Ar-H)7,28(d,J=8,1Hz,4H,Ar-H),7,58(d,J=8,1Hz,4H,Ar-H),9,60(s,br.1H,Ar-OH)。
8.22-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙基]-[1,1′;3′,1′′]三
联苯-5′-基酯
类似于实施例1的步骤2,使4,4′′-双-(3-羟基-丙基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇和甲基丙烯酸反应得到无色油状物2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯
DSC:Tg-26I
实施例9
5′-(4-(2-甲基丙烯酰氧基)氧基苯基)-[1,1′:3′,1′′-三联苯基]-4,4′′-二基-
双(甲基丙烯酸酯)
类似于实施例1的步骤2,使5′-(4-羟基苯基)-[1,1′:3′,1′′-三联苯基]-4,4′′-二醇(CAS15797-52-1)和甲基丙烯酸反应得到无色粘稠油状物5′-(4-(2-甲基丙烯酰基)氧基苯基)-[1,1′:3′,1′′-三联苯]-4,4′′-二基-双(甲基丙烯酸酯)。
DSC:Tg38I。
实施例10
2-甲基丙烯酸3-[4,4′′-双-(2-甲基-丙烯酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-
基]-丙基酯
10.1(E)-3-(4,4′′-双-苄氧基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基)-丙烯酸甲基酯
将4.00g(14.4mmol)偏硼酸钠八水合物和250mg(0.349mmol)双(三苯基膦)氯化钯(II)在50ml THF和50ml水中搅拌15分钟,并且加入5.00g(21.3mmol)4-苄氧基苯硼酸、3.00g(9.37mmol)3,5-二溴肉桂酸甲基酯,将该混合物在回流下搅拌过夜。用2M盐酸酸化该混合物,滤出沉淀的产物,悬浮于热乙醇中,滤出并不经进一步纯化地将其用于下一步骤中。
10.23-(4,4′′-二羟基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基)-丙酸甲基酯
将来自步骤1的粗产物溶解在THF中,并在THF中在钯/活性炭上氢化,直至反应完全。滤去催化剂,真空除去溶剂,将粗产物不经进一步纯化用于下一步骤。
10.35′-(3-羟基-丙基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4,4′′-二醇
将2.90g(8.32mmol)3-(4,4′′-二羟基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基)-丙酸甲基酯溶于THF中,并且冷却下逐滴加入55ml(55mmol)的1M的DIBAL-H在甲苯中的溶液。移去冷却,将混合物在室温下搅拌过夜。在加入3ml异丙醇之后,将混合物倒入冰/水中,用2M盐酸酸化,和用MTB醚萃取三次。用饱和氯化钠水溶液洗涤合并的有机层,用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,残余物通过硅胶用甲苯/乙酸乙酯(2:1)过滤。得到无色固体5′-(3-羟基-丙基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4,4′′-二醇。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)
δ=1.98ppm(mc,2H,-CH2CH2CH2-),2,82(t,J=7,6Hz,2H,Ar-CH2-),3,75(dt,J=5,1Hz,J=6,1Hz,2H,-CH2OH),4,93(s,2H,Ar-OH),6,91(AB-d,J=8,7Hz,4H,Ar-H),7,32(d,J=1,6Hz,2H,Ar-H),7,52(AB-d,J=8,7Hz,4H,Ar-H,其中:7,53,1H,Ar-H)。
10.42-甲基丙烯酸-3-[4,4′′-双-(2-甲基-丙烯酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-
5′-基]-丙基酯
类似实施例1的步骤2,使5′-(3-羟基-丙基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4,4′′-二醇和甲基丙烯酸反应得到无色粘稠油状物2-甲基丙烯酸-3-[4,4′′-双-(2-甲基-丙烯酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基]-丙基酯。
DSC:Tg-11I
实施例11
2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(4-(2-甲基-丙烯酰氧基苯基))-丙基]-[1,1′;3′,
1′′]三联苯-5′-基酯
11.14,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-5′-羟基-[1,1′;3′,1′′]三
联苯
类似于8.1中所述的合成,使2-{4-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-苯基}-4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧杂环戊硼烷和3,5-二溴苯酚进行反应,得到无色油状物4,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-5′-羟基-[1,1′;3′,1′′]三联苯。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)
δ=1,85ppm(mc,4H,-CH2CH2CH2-),2,68(dd,J=7,3Hz,J=8,0Hz,4H,Ar-CH2-),3,24(s,6H,-OCH3),4,63(s,4H,-OCH2O-),6,98(d,J=1,6Hz,2H,Ar-H),7,28(t,J=1,6Hz,1H,Ar-H),7,30(AB-d,J=8,2Hz,4H,Ar-H),7,59(AB-d,J=8,2Hz,4H,Ar-H)。
11.2三氟甲磺酸-4,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-[1,1′;3′,
1′′]三联苯-5′-基酯
将3.40g(6.31mmol)4,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-5′-羟基-[1,1′;3′,1′′]三联苯溶于30ml二氯甲烷中,并且在冰冷却下加入16mg DMAP、1.1ml(8.0mmol)三乙胺和1.4ml(8.0mmol)三氟甲磺酸酐。除去冷却,将混合物在室温下搅拌4小时。将混合物倾入冰/水中,分离水层,并用二氯甲烷洗涤三次。用水洗涤合并的有机层,用硫酸钠干燥,并真空除去溶剂。该粗产物通过硅胶用庚烷/乙酸乙酯(7:3至1:1)过滤,得到无色油状物三氟甲磺酸-4,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯。
11.34,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-5′-(4-苄氧基苯基)-[1,
1′;3′,1′′]三联苯
将3.30g(4.29mmol)三氟甲磺酸-4,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯、1.16g(5.10mmol)4-苄氧基苯硼酸、2.1g(7mmol)偏硼酸钠八水合物、70mg(0.098mmol)双(三苯基膦)氯化钯(Ⅱ)和5μl氢氧化肼鎓(hydraziniumhydroxide)溶于15ml THF和6ml水中,并回流加热6小时。用MTB醚稀释该混合物,分离出有机层,将水层用MTB醚萃取三次。用饱和氯化钠水溶液洗涤合并的有机层并用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,残余物通过硅胶用二氯甲烷/MTB醚(0-10%)过滤,得到无色油状物4,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-5′-(4-苄氧基苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯。
11.43-[4′′-(3-羟基-丙基)-5′-(4-羟基苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基]-丙
烷-1-醇
将2.50g(3.55mmol)4,4′′-双-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-5′-(4-苄氧基苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯在70ml THF中在Pd/活性炭上氢化,直到反应完全。滤去催化剂,真空除去溶剂,将残余物溶解在20ml THF中,在冷却下逐滴加入5ml25%盐酸,并将该混合物在室温下搅拌过夜。在加入100ml MTB醚之后,用水和用饱和氯化钠水溶液洗涤该溶液,用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,并且残余物通过硅胶用二氯甲烷/MTB醚(9:1)过滤,得到无色油状物3-[4′′-(3-羟基-丙基)-5′-(4-羟基苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基]-丙烷-1-醇。
11.52-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(4-(2-甲基-丙烯酰氧基苯基))-丙基]-[1,1′;
3′,1′′]三联苯-5′-基酯
类似实施例1的步骤2,使3-[4′′-(3-羟基-丙基)-5′-(4-羟基苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基]-丙烷-1-醇和甲基丙烯酸反应得到无色粘稠油状物2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(4-(2-甲基-丙烯酰氧基苯基))-丙基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯。
DSC:Tg-10I
实施例12
2-甲基丙烯酸-2-{3,3′′-二乙基-5′-(4-(2-甲基-丙烯酰氧基)苯基)-4′′-[2-
(2-甲基丙烯酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基氧}-乙基酯
类似于上述合成,得到m.p.为158℃(分解)的无色固体2-甲基丙烯酸-2-{3,3′′-二乙基-5′-(4-(2-甲基丙烯酰氧基)苯基)-4′′-[2-(2-甲基丙烯酰氧基)-乙氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基氧}-乙基酯。
实施例13
13.14,4′′-双-苄氧基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇
将8.85(64mmol)偏硼酸钠四水合物溶解在100ml水中,加入在100ml THF中的570mg(0.794mmol)双(三苯基膦)氯化钯(II)、0.2ml氢氧化肼鎓和10.0g(39.7mmol)3,5-二溴苯酚,并在5min之后加入24.0g(105mmol)4-苄氧基苯硼酸在200ml THF中的溶液。将混合物加热回流过夜,加入MTB醚,分离水层,并用MTB醚萃取三次。用饱和氯化钠水溶液洗涤合并的有机层,用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,残留物通过硅胶用庚烷/甲苯(8:2)过滤,并由乙醇重结晶,得到无色晶体4,4′′-双-苄氧基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):
δ=4,98ppm(s,4H,PhCH2-),6,87(d,J=1,4Hz,2H,Ar-H),6,91(AB-d,J=8,7Hz,4H,Ar-H),7,08(t,J=1,3Hz,1H,Ar-H),7,20(t,J=7,3Hz,2H,Ar-H),7,27(t,J=7,3Hz,4H,Ar-H),7,33(d,J=7,3Hz,4H,Ar-H),7,42(AB-d,J=8,7Hz,4H,Ar-H),8,77(s,1H,OH).
13.2三氟甲磺酸-4,4′′-双-苄氧基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯
将3.80g(8.29mmol)4,4′′-双-苄氧基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-醇溶于50ml二氯甲烷中并且在冰冷却下加入16mg DMAP、1.5ml(11mmol)三乙胺和1.8ml(11mmol)三氟甲磺酸酐。除去冷却,将混合物在室温下搅拌4小时。将混合物倾入冰/水中,分离水层,并用二氯甲烷萃取三次。用水洗涤合并的有机层,用硫酸钠干燥,并真空除去溶剂。该粗产物通过硅胶用庚烷/乙酸乙酯(7:3至1:1)过滤,得到无色固体三氟甲磺酸-4,4′′-双-苄氧基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯。
13.34,4′′-双-苄氧基-5′-(4-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-苯基)-[1,
1′;3′,1′′]三联苯
将4.00g(6.78mmol)三氟甲磺酸-4,4′′-双-苄氧基-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯、2.37g(6.78mmol)2-{4-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-苯基}-4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧杂环戊硼烷和2.85g(20mmol)偏硼酸钠四水合物溶解在8ml水和20mlTHF中。加入97mg(0.135mmol)双(三苯基膦)氯化钯(II)和0.01ml氢氧化肼鎓,将混合物加热回流5h。加入MTB醚,分离水层,并用MTB醚萃取三次。用饱和氯化钠水溶液洗涤合并的有机层和用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,残余物通过硅胶用二氯甲烷/MTB醚(95:5)过滤,得到棕色油状物4,4′′-双-苄氧基-5′-(4-[3-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-丙基]-苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯,其不经进一步纯化而在下一个步骤中反应。
13.45′-(4-[3-羟基丙基]-苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4,4′′-二醇
类似于实施例11的步骤4,将来自步骤3的粗产物氢化,并水解,得到无色固体5′-(4-[3-羟基丙基]-苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4,4′′-二醇。
13.52-甲基丙烯酸-3-(4-[4,4′′-双-(2-甲基-丙烯酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联
苯-5′-基]-苯基)丙基酯
类似于实施例1的步骤2,使5′-(4-[3-羟基丙基]-苯基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4,4′′-二醇反应得到无色晶体(m.p.-(加热时分解))2-甲基丙烯酸-3-(4-[4,4′′-双-(2-甲基-丙烯酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基]-苯基)丙基酯。
实施例14
2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙酰氧基]-[1,1′;3′,1′′]
三联苯-5′-基酯
14.13-苄氧基-丙酸-4′′-(3-苄氧基-丙酰氧基)-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-
[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基酯
将4.00g(10.9mmol)5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4,4′′-二醇(类似于实施例2.1从1,3-二溴-5-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-苯和4-羟基苯硼酸制备)溶于100ml二氯甲烷中,加入5.11g(28.4mmol)3-苄氧基丙酸和267mg DMAP,并逐份加入5.86g(30.6mmol)EDC盐酸盐。该混合物在室温下搅拌过夜,加入水并分离有机层。将水相用二氯甲烷萃取三次,合并的有机相用硫酸钠干燥,并真空除去溶剂。该粗产物通过硅胶用庚烷/乙酸乙酯(1:1)过滤,得到无色油状物3-苄氧基-丙酸-4′′-(3-苄氧基-丙酰氧基)-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基酯。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6)
δ=2,91(t,J=6,1Hz,4H,-CH2C(O)O-),3,23(s,3H,MeO-),3,50(mc,2H,MeO-CH2CH2-O-),3,77-3,82(m,其中:t,J=6,1Hz,6H,MeO-CH2CH2-O-和BnOCH2-),4,55(s,4H,PhCH2O-),5,40(s,2H,-OCH2O-),7,20(AB-d,J=8,6Hz,4H,Ar-H),7,28-7,39(m,12H,Ar-H),7,56(m,1H,Ar-H),7,81(AB-d,J=8,6Hz,4H,Ar-H)。
14.23-羟基-丙酸-5′-羟基-4′′-(3-羟基-丙酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-
基酯
将5.40g(7.82mmol)3-苄氧基丙酸-4′′-(3-苄氧基-丙酰氧基)-5′-(2-甲氧基-乙氧基甲氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基酯溶于40ml异丙醇和10ml THF中,并在加入1.97g(7.82mmol)甲苯磺酸吡啶鎓之后,在70℃搅拌60h。冷却至室温后,将混合物用MTB醚稀释,用饱和氯化钠水溶液洗涤,并用硫酸钠干燥。真空除去溶剂,残留物在40ml THF中在钯/活性炭上氢化,直至反应完全。真空除去溶剂,粗产物从二氯甲烷中重结晶,得到无色晶体3-羟基-丙酸-5′-羟基-4′′-(3-羟基-丙酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基酯。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6)
δ=2,74(t,J=6,1Hz,4H,-CH2C(O)O-),3,80(dt,J=5,3Hz,J=6,1Hz,4H,-CH2CH2OH),4,94(t,J=5,3Hz,2H,-OH),7,05(d,J=1,5Hz,2H,Ar-H),7,23(AB-d,J=8,7Hz,4H,Ar-H),7,35(m,1H,Ar-H),7,76(AB-d,J=8,6Hz,4H,Ar-H),9,84(s,br.1H,Ar-OH)。
14.32-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙酰氧基]-[1,1′;3′,
1′′]三联苯-5′-基酯
类似于实施例1的步骤2,使3-羟基-丙酸-5′-羟基-4′′-(3-羟基-丙酰氧基)-[1,1′;3′,1′′]三联苯-4-基酯和甲基丙烯酸反应得到无色晶体(m.p.为88℃)的2-甲基丙烯酸-4,4′′-双-[3-(2-甲基-丙烯酰氧基)-丙酰氧基]-[1,1′;3′,1′′]三联苯-5′-基酯。
混合物实施例A
向列液晶混合物N1配方如下。
对于每个测量的样品,将来自实施例4、2或14的可聚合单体化合物以0.3重量%的浓度分别加入到液晶混合物N1中,分别形成可聚合的混合物M1、M2和M3。将每个得到的可聚合混合物插入VA e/o测试盒(经反向平行摩擦的,VA-聚酰亚胺配向层,液晶层厚度d≈4μm)中。为比较目的,VA e/o测试盒用比较混合物C1制备,其包含液晶混合物N1和0.3%的现有技术的可聚合化合物A。
在施加24V(交流电)的电压情况下,将该盒用100mW/cm2强度的UV光照射所示的时间,引起单体化合物的聚合。
在UV照射之前和之后,通过晶体旋转试验(Autronic-Melchers TBA-105)来测定倾斜角。
为了确定聚合速率,在不同的曝光时间后通过HPLC测量测试盒中未聚合的RM的残余含量(重量%)。为此目的,在所述条件下在测试盒中聚合每个混合物。然后用MEK(甲乙酮)将混合物从测试盒中冲洗出并测量。
此外,按照上述测量UV曝光之前和之后可聚合液晶混合物M1-M3和C1的VHR值。
倾斜角的结果示于表1中。在不同的曝光时间后,在每个混合物中各单体的残留浓度示于表2中。混合物的VHR值示于表3中。
表1(t=曝光时间)
表2(t=UV曝光时间)
表3(t=曝光时间)
从表1可以看出,与含有现有技术的混合物C1的PSA显示器相比,在含有根据本发明的混合物M1-M3的PSA显示器中更快速地达到了聚合后小的倾斜角。
从表2可以看出,与含有现有技术的混合物C1的PSA显示器相比,在含有根据本发明的混合物M1-M3的PSA显示器中达到了显著更快速和完全的聚合。
从表3可以看出,根据本发明的混合物M1-M3在UV曝露之后的VHR值显著高于混合物C1的VHR值。
Claims (23)
1.式I的化合物在液晶(LC)介质和液晶显示器中的用途
其中各个基团具有下列含义:
A1、A3彼此独立地表示1,4-亚苯基、萘-1,4-二基或者萘-2,6-二基,其中在所有这些基团中的一个或多个CH基团任选被N代替,
A2表示1,4-亚苯基、萘-1,4-二基或萘-2,6-二基,其中在所有这些基团中的一个或多个CH基团任选被N代替;环己烷-1,4-二基,其中一个或多个不相邻的CH2基团任选被O和/或S代替;1,4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基或八氢-4,7-桥亚甲基-茚满-2,5-二基,其中所有这些基团是未取代的或者是被L单取代或多取代的,
Z1、Z2和Z3选自-O-、-CO-O-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、单键,
L表示P-、P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2,任选取代的甲硅烷基,具有5至20个环原子的任选取代的芳基或杂芳基,或者具有1至25个C原子的直链或支链烷基,其中此外一个或多个不相邻的CH2基团各自彼此独立地可以被-C(R00)=C(R000)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替,并且其中此外一个或多个H原子可以被F、Cl、CN、P-或者P-Sp-代替,
R00和R000各自彼此独立地表示H或者具有1至12个C原子的烷基,
P、P1、P2、P3彼此独立地表示可聚合基团,
Sp、Sp1、Sp2、Sp3彼此独立地表示间隔基团或者单键,
Y1是卤素,
Rx表示P-、P-Sp-、H、卤素,具有1至25个C原子的直链、支链或者环烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团任选地被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替,并且其中一个或多个H原子任选被F、Cl、P-或者P-Sp-代替,具有5至20个环原子的任选取代的芳基、芳氧基、杂芳基或杂芳氧基,
X1、X2、X3彼此独立地表示O、S、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-CF2O-或者单键,
n是0、1或者2,
m和o彼此独立地是1或者2,
t是0、1、2或者3。
2.根据权利要求1所述的用途,特征在于式I的化合物选自下列子式:
其中各个基团如在权利要求1中所定义,并且n1为1或2。
3.根据权利要求1或2所述的用途,特征在于式I的化合物选自下列子式:
其中各个基团如在权利要求1中所定义。
4.根据权利要求1所述的用途,特征在于所述液晶显示器是PS(聚合物稳定)或者PSA(聚合物稳定配向)类型的显示器。
5.根据权利要求1所述的用途,特征在于,除了所述式I的化合物之外,所述液晶介质还包含一种或多种式CY和/或PY的化合物:
其中各个基团具有下列含义:
a表示1或2,
b表示0或1,
表示
R1和R2各自彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中此外一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以使得O原子不直接彼此连接的方式代替,
Zx表示-CH=CH-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-O-、-CH2-、-CH2CH2-或者单键,
L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
6.根据权利要求1所述的用途,特征在于,除了式I的化合物之外,所述液晶介质还包含一种或多种下式的化合物:
其中各个基团具有如下含义:
表示
表示
R3和R4各自彼此独立地表示具有1至12个碳原子的烷基,其中此外一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以使得O原子不直接彼此键接的方式代替,
Zy表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-或者单键。
7.液晶介质,其包含一种或多种如在权利要求1-3任一项中所定义的式I的化合物。
8.根据权利要求7所述的液晶介质,包含:
-可聚合组分A),其包含一种或多种如在权利要求1-3任一项中所定义的式I的可聚合化合物,以及
-液晶组分B),其包含一种或多种低分子量化合物。
9.根据权利要求8所述的液晶介质,特征在于,组分B)包含一种或多种选自如在权利要求5或6中所定义的式CY、PY和ZK的化合物。
10.根据权利要求7、8或9所述的液晶介质,特征在于,所述式I的化合物或者所述组分A)是经聚合的。
11.一种液晶显示器,其包含一种或多种如在权利要求1-3任一项中所定义的式I的化合物或者如在权利要求7-10任一项中所定义的液晶介质。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器,特征在于,它是PS或者PSA型显示器。
13.根据权利要求12所述的液晶显示器,特征在于,它是PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS、PS-FFS、PSA-posi-VA或PSA-TN显示器。
14.根据权利要求11或12所述的液晶显示器,特征在于,它含有具有两个基板和两个电极以及位于基板之间的包含经聚合的组分和低分子量组分的液晶介质的层的液晶盒,其中至少一个基板是光可透过的以及至少一个基板具有一个或两个电极,其中所述经聚合的组分可通过在液晶盒的基板之间在液晶介质中聚合一种或多种可聚合化合物而获得,其中所述可聚合化合物的至少一种选自如在权利要求1-3任一项中所定义的式I的可聚合化合物,和/或其中所述液晶介质是如在权利要求7-10任一项中所定义的液晶介质。
15.根据权利要求14所述的液晶显示器,特征在于,在施加电压到电极的同时进行所述聚合。
16.一种生产根据权利要求11-15任一项的液晶显示器的方法,包含如下步骤:将根据权利要求7-10任一项的液晶介质填装入如上下文所描述的具有两个基板和两个电极的液晶盒中,并聚合可聚合化合物。
17.根据权利要求16所述的方法,特征在于,在施加电压到电极的同时进行所述聚合。
18.如在权利要求1-3任一项中所定义的式I的化合物,特征在于它包含至少一个不同于O和S的基团X1、X2或者X3,基团Sp1-3的一个或多个表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-OCO-或者-(CH2)p1-OCOO-,其中p1表示1到12的整数。
19.式II的化合物
其中Sp1,2,3、A1,2,3、Z1,2,3、X1,2,3、L、m、n、o和t具有权利要求1中所示的含义,Sg表示H或者保护基团,其中至少一个基团X1、X2和/或X3不同于O和S,基团Sp1-3的一个或多个表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-OCO-或者-(CH2)p1-OCOO-,其中p1表示1到12的整数。
20.根据权利要求19所述的化合物,特征在于它选自下列子式
其中各个基团如在权利要求19中所定义,并且n1是1或2。
21.根据权利要求19或20所述的化合物,特征在于它选自下列子式:
其中各个基团如在权利要求19中所定义。
22.制备根据权利要求1、2、3和18任一项所述的化合物的方法,通过将根据权利要求19-21任一项的化合物在脱水剂存在下用含有基团P的相应的酸、酸衍生物或卤代化合物酯化或醚化,所述基团P如在权利要求1中所限定。
23.制备根据权利要求7-10任一项的液晶介质的方法,包含下列步骤:将一种或多种低分子量液晶化合物或者如在权利要求8中定义的液晶组分B)与一种或多种如在权利要求1-3任一项中定义的式I的可聚合化合物,并任选与其他的液晶化合物和/或添加剂混合。
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