CN104793383A - 液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及FFS型液晶(LC)显示器,其包含具有负介电各向异性的液晶介质和双或多反应性可聚合化合物,以及在LC介质中诱导平面配向的配向层。
Description
技术领域
本发明涉及FFS型液晶(LC)显示器,其包含具有负介电各向异性和双或多反应性可聚合化合物的液晶介质、和包括在LC介质中平面配向的配向层。
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。然而,这些具有强烈的对比度视角依赖性的缺陷。
另外,已知所谓的VA(“垂直配向”)显示器具有更宽的视角。VA显示器的LC盒在两个透明电极之间容纳有LC介质层,其中该LC介质通常具有负的介电(DC)各向异性值。在断电状态下,LC层的分子垂直于电极表面(垂面地)或者具有倾斜的垂面配向。将电压施加到两个电极上时,会发生LC分子平行于电极表面的再配向。
此外,已报道了所谓的FFS(“边缘场切换”)显示器(尤其参见S.H.Jung等人,Jpn.J.Appl.Phys.,第43卷,第3期,2004,1028),其在相同的基板上容纳有两个电极,其中一个以梳形方式结构化而另一个为未结构化的。由此产生强的所谓的“边缘场”,即接近电极边缘处的强电场和在整个盒内同时具有强的垂直分量和强的水平分量的电场。FFS显示器具有低的对比度视角依赖性。FFS显示器通常包含有正介电各向异性LC介质、和通常由聚酰亚胺构成的配向层,所述配向层向LC介质分子提供平面配向。
FFS显示器可以作为有源矩阵或无源矩阵显示器操作。在有源矩阵显示器的情况下,单独像素通常通过集成的非线性有源元件例如晶体管(例如薄膜晶体管(“TFT”))寻址,而在无源矩阵显示器的情况下,单独的像素通常通过现有技术已知的多路传输方法寻址。
此外,FFS显示器已经被公开(参见S.H.Lee等人,Appl.Phys.Lett.73(20),1998,2882-2883和S.H.Lee等人,Liquid Crystals 39(9),2012,1141-1148),其具有与FFS显示器相似的电极设计和层厚度,但包括具有负介电各向异性的LC介质层代替具有正介电各向异性的LC介质。具有负介电各向异性的LC介质显示了更有利的指向矢取向,其与具有正介电各向异性的LC介质相比,具有更少的倾斜和更多的扭转取向,由此结果是这些显示器具有更高的透射率。
然而,在FFS显示器中使用具有负介电各向异性的LC介质还具有多个缺点。例如,它们与具有正介电各向异性的LC介质相比具有显著更低的可靠性。
如本文之后所用的术语“可靠性”表示在时间和具有不同的应力载荷(例如光载荷、温度、湿度、电压)下显示器的性能的质量并且包含显示器效应,例如图像粘滞(面和线图像粘滞)、色差、yogore等,其对于LC显示器领域的技术人员是已知的。作为划分可靠性的标准参数,通常使用电压保持比(VHR)值,其是在测试显示器中保持恒定电压的量度。VHR值越高,介质的可靠性越好。
在FFS显示器中具有负介电各向异性的LC介质降低的可靠性可以通过LC分子与配向层的聚酰亚胺的相互作用解释,其结果是离子由聚酰亚胺配向层提取,并且其中具有负介电各向异性的LC分子确实更有效地提取该离子。
这导致对于待用于FFS显示器的LC介质新的要求。特别地,LC介质必须显示高的可靠性和在UV曝光之后高的VHR值。另外的要求是高比电阻、大的工作温度范围、甚至在低温下短的响应时间、低的阈值电压、灰度的多样性、高的对比度和宽的视角以及降低的图像粘滞。
因此,在现有技术已知的显示器中经常观察到出所谓的“图像粘滞”或者“图像烧伤”的不希望有的效应,其中在LC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LC介质,则一方面可能出现该“图像粘滞”。日光或背光照明的UV成分可能造成其中不希望的LC分子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,在那里它们可降低有效的施加电压。
现有技术中观察到的另一个问题在于用于显示器包括但不限于FFS显示器的LC介质,通常表现出高粘度,并且因此表现出高的切换时间。为了降低LC介质的粘度和切换时间,现有技术已建议在LC化合物中加入烯基。但是,观察到包含烯基化合物的LC介质通常显示出可靠性和稳定性的降低,并且特别是暴露于UV照射之后VHR的降低。
发明内容
因此,本发明的目的是提供用于FFS显示器的改进的LC介质,特别是UB-FFS模式的那些,其不表现出或者仅在小的程度上表现出以上所述的缺点并且其具有改进的性质。本发明另外的目的是提供具有良好透射率、高可靠性、尤其在UV曝光之后的VHR值、高比电阻、大的工作温度范围、甚至在低温下短的响应时间、低阈值电压、灰度多样性、高对比度和宽的视角以及降低的图像粘滞的FFS显示器。
该目的根据本发明通过提供上述和以下要求保护的FFS显示器和其中所使用的LC介质实现。特别地,本发明的发明人已经发现以上目的可以通过在FFS显示器中使用包含如以下所描述的双或多反应性可聚合化合物和优选地包含一种或多种烯基化合物的LC介质实现。还已经发现当在用于FFS显示器的LC介质中使用这种双或多反应性化合物时,令人惊讶地在UV曝光之后可靠性和VHR值相比不含可聚合化合物的LC介质更高。
此外,包含如下文所述的双-或多反应性可聚合化合物的LC介质的使用允许利用含有烯基的LC介质的已知优点,如降低的粘度和更快的切换时间,并且同时导致改进的可靠性和高VHR值,尤其是在UV曝光之后。
本发明涉及边缘场切换(FFS)模式液晶(LC)显示器,包括两个基板、提供于一个基板上的两个电极(而另一基板上未提供电极)、位于基板之间的液晶(LC)介质层,所述液晶介质具有负介电各向异性并包含LC分子和一种或多种具有两个或更多个可聚合基团的可聚合化合物,所述显示器进一步包括提供于基板的至少一个之上的配向层,其与LC介质接触并诱导LC介质的LC分子的平面配向。
优选地,配向层包含聚酰亚胺,非常优选地由聚酰亚胺组成。
优选地,在基板上提供的一个电极具有梳形结构并且另一个电极优选是未结构化的。
优选地,所述可聚合化合物具有液晶骨架并且选自反应性介晶。
优选地,所述可聚合化合物包含至少三个可聚合基团,所述可聚合基团优选地选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基。
优选地,所述可聚合化合物的可聚合基团选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基。
此外,本发明涉及上下文中所述的LC显示器,其中可聚合化合物在LC显示器中聚合。
此外,本发明涉及制造如上下文中所述的FFS模式的LC显示器的方法,其包括在显示器基板之间填充LC介质(所述LC介质包含如上下文所述的一种或多种可聚合化合物)和聚合可聚合化合物的步骤。
术语定义
本发明所公开和请求保护的显示器在下文中也称作“超亮度FFS(UB-FFS)”模式的显示器。
如本文所用的术语“介晶基团”是本领域技术人员已知的且描述于文献中,并且表示由于其吸引和排斥相互作用的各向异性实质上有助于在低分子量或聚合物质中产生液晶(LC)相的基团。含有介晶基团的化合物(介晶化合物)并非必然地本身必须具有LC相。对于介晶化合物而言,也有可能仅在与其它化合物混合后和/或在聚合之后表现出LC相行为。典型的介晶基团为,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LC化合物所使用的术语和定义的综述。
下文中也称作“Sp”的术语“间隔基团”是本领域技术人员已知的,并且描述于文献中,参见例如Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。如本文所用,术语“间隔基团”或“间隔基”表示在可聚合介晶化合物中连接介晶基团和可聚合基团的挠性基团,例如亚烷基。
如本文所用,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的化合物,所述一个或多个适于聚合的官能团也称作“可聚合基团”或“P”。
如本文之后所用,除非另有说明,术语“可聚合化合物”表示可聚合的单体化合物。
如本文之后所用,除非另有说明,术语“可聚合”表示在含有基团P或者P1-3的化合物聚合使用的条件下可聚合,所述化合物为如上下文所述的式I的化合物或者可聚合化合物或者RM。
如本文所用,术语“低分子量化合物”和“不可聚合化合物”表示通常为单体的化合物,其不含有适于在本领域技术人员已知的通常条件下,特别是在含有基团P或者P1-3的化合物(如上下文所述的可聚合化合物或者RM)聚合所使用的条件下聚合的官能团。
如本文所用,术语“活化层”和“可切换层”表示光电显示器中,例如LC显示器中的层,其包含一种或多种具有结构的和光学的各向异性的分子,例如LC分子,其在受到如电场或磁场的外部刺激时改变它们的取向,这导致该层对偏振或非偏振光的透射率的改变。
上下文中“有机基团”表示碳基或烃基。
上下文中,
表示反式-1,4-亚环己基环,和
表示1,4-亚苯基环。
“碳基”表示含有至少一个碳原子的单价或多价有机基团,其中它或者不含有其它原子(例如-C≡C-),或者任选地含有一个或多个其它原子,例如N、O、S、B、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。术语“烃基”表示额外含有一个或多个H原子并且任选的一个或多个杂原子,例如N、O、S、B、P、Si、Se、As、Te或Ge的碳基。
“卤素”表示F、Cl、Br或I。
-CO-、-C(=O)-和-C(O)-表示羰基,即
“共轭基团”或“共轭基”表示原则上含有sp2-杂化(或者也可能sp-杂化)碳原子的基团或基,所述硫原子也可被相应的杂原子代替。在最简单的情况中,这表示交替地存在双键和单键。在上下文中,“原则上”表示自然(非随机的)产生的导致共轭中断的缺陷并不使术语“共轭”变质。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)位于基团或基中时,则术语“共轭”同样用于本申请正文中。
碳基或烃基可为饱和或不饱和基团。不饱和基团为例如芳基、烯基或炔基。具有多于3个C原子的碳基或烃基可为直链、支链和/或环状的,并且也可含有螺连接或稠合环。
术语“烷基”、“芳基”、“杂芳基”等也包含多价基团,例如亚烷基、亚芳基、亚杂芳基等。
术语“芳基”表示芳香族碳基或由其衍生的基团。术语“杂芳基”表示含有一个或多个杂原子的以上所定义的“芳基”。
优选的碳基和烃基为任选取代的具有1-40个、优选1-25个、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、烷基羰氧基和烷氧基羰氧基,任选取代的具有6-40个、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个、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、芳基羰氧基和芳氧基羰氧基。
进一步优选的碳基和烃基为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为具有1-40个、优选1-25个C原子的直链、支链或环状烷基,其为未取代的或者被F、Cl、Br、I或CN单或多取代的,其中一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-C(Rx)=C(Rx)-、-C≡C-、-N(Rx)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替。
Rx优选表示H,卤素,具有1-25个碳原子的直链、支链或环状烷基链,另外,其中一个或多个不相邻的C原子可被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-代替,且其中一个或多个H原子可被氟代替,任选取代的具有6-40个C原子的芳基或芳氧基,或任选取代的具有2-40个C原子的杂芳基或杂芳氧基。
优选的烷氧基为例如甲氧基、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。
优选的烷基为例如甲基、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(dodecanyl)、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。
优选的烯基为例如乙烯基(vinyl)、乙烯基(ethenyl)、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。
优选的炔基为例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基等。
优选的烷氧基为例如甲氧基、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。
优选的氨基为例如二甲基氨基、甲基氨基、甲基苯基氨基、苯基氨基等。
进一步优选的碳基和烃基为芳基和杂芳基,其优选含有3-20个环原子。芳基和杂芳基可为单环的,即含有一个环,或者为多环的,即含有两个或更多个环。多环芳基或杂芳基可含有稠合环(例如在萘基中那样)或者共价键合的环(例如在二联苯基中那样),或者稠合环和共价键合的环两者。杂芳基含有一个或多个杂原子,优选选自O、N、S和Se。
特别优选的是具有5-25个C原子的单-、二-或三环芳基以及具有3-25个环原子的单-、二-或三环杂芳基,其任选含有稠合环并且为任选取代的。进一步优选的是5-、6-或7-元芳基和杂芳基,另外,其中一个或多个CH基团可被N、S或O以O原子和/或S原子不彼此直接相连的方式代替。
优选的芳基为例如苯基、二联苯基、三联苯基、[1,1':3',1″]三联苯基-2′-基、萘基、蒽基、二联萘基、菲基、9,10-二氢-菲基、芘基、二氢芘基、基、二萘嵌苯基、并四苯基、并五苯基、苯并芘基、芴基、茚基、茚并芴基、螺联芴基等。
优选的杂芳基为例如5-元环,例如吡咯、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,例如吡啶、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;或稠合基团,例如吲哚、异吲哚、吲嗪、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。
上下文中提及的芳基和杂芳基也可被烷基、烷氧基、硫代烷基、氟、氟代烷基或其它芳基或杂芳基取代。
进一步优选的碳基和烃基是非芳族碳环或者杂环基团,其优选含有3-20个环原子。碳环和杂环基团可含有饱和环,即仅由单键构成的环,和/或部分不饱和的环,即由单键和多重键如双键构成的环。杂环基团含有一个或多个杂原子,该杂原子优选选自Si、O、N、S和Se。
非芳族碳环和杂环基团可为单环的,即仅含一个环,或者是多环的,即含有两个或更多个环。多环碳环或杂环基团可含有稠合环(例如在十氢化萘或者双环[2.2.1]辛烷中),或者共价键合的环(例如在1,1’-二环己烷中),或者稠合环和共价键合的环两者。
特别优选的是仅含饱和环的非芳族碳环和杂环基团。进一步优选的是具有5-25个环原子的单-、双-或三环状的非芳族碳环和杂环基团,其任选含有稠合环且为任选取代的。进一步优选的是5-、6-、7-或8-元碳环基团,另外,其中一个或多个C原子可被Si代替和/或一个或多个CH基团可被N代替和/或一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-代替。
优选的碳环和杂环基团为例如5-元基团,例如环戊烷、四氢呋喃、四氢噻吩、吡咯烷;6-元基团,例如环己烷、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,例如环庚烷;和稠合基团,例如四氢化萘、十氢化萘、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、2H-色烯(2H-1-苯并吡喃)、4H-色烯(4H-1-苯并吡喃)、香豆素(2H-色烯-2-酮)。
优选的取代基为例如溶解促进性基团,例如烷基或烷氧基;吸电子基团,例如氟、硝基或腈;或者是用于提高聚合物玻璃化转变温度(Tg)的取代基,特别是大体积基团,例如叔丁基或任选取代的芳基。
进一步优选的取代基,上下文中也称作“L”,为例如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,并且Y1表示卤素,任选取代的甲硅烷基或具有6-40个、优选6-20个C原子的芳基,以及具有1-25个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子可任选被F或Cl代替。
“取代的甲硅烷基或芳基”优选表示被卤素、-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为例如F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5、此外还有苯基。
优选为
其中L具有以上所述含义之一。
间隔基团如Sp、Sp1、Sp2和Sp3优选选自式Sp'-X',其中Sp'与可聚合基团连接(以至于例如使基团P-Sp-、P1-Sp1-、P2-Sp2-或者P3-Sp3-分别为式P-Sp'-X'或者P1/2/3-Sp'-X'-),其中Sp'和X'具有以下含义:
Sp'表示具有1-20个、优选1-15个C原子的直链或支链亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I、CN或P单或多取代,并且另外,其中一个或多个不相邻的CH2基团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O和/或S原子不相互直接相连的方式代替,
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,其中如果它与式I中的酯基(O-CO或CO-O)邻接,则X"表示单键,
R00和R000各自彼此独立地表示H或具有1-12个C原子的烷基,
Y2和Y3各自彼此独立地表示H、F、Cl或CN,并且
P如上下文中所定义。
X'优选为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-NR0-CO-NR0-或单键,非常优选为-O-或单键。
优选的基团Sp、Sp1、Sp2、Sp3和Sp'-X'包括但不限于*-(CH2)p1-、*-(CH2)p2-O-(CH2)p3-、*-(CH2)p2-S-(CH2)p3-、*-(CH2)p2-NH-(CH2)p3-、*-(CH2)p1-O-、*-(CH2)p1-CO-、*-(CH2)p1-CO-O-、*-(CH2)p1-O-CO-和
其中星号(*)表示与各可聚合基团的连接,p1为1-12的整数,优选1-6,且p2和p3彼此独立地为1-6的整数,优选1、2或3。
在优选实施方案中,间隔基团Sp、Sp1、Sp2和Sp3表示Sp'-X',其中Sp'选自如上下文定义的直链亚烷基。
在另一优选实施方案中,可聚合化合物含有至少一个基团P-Sp-、P1-Sp1-、P2-Sp2-或P3-Sp3-,其中Sp、Sp1、Sp2或Sp3分别表示Sp'-X',其中Sp'为被如上定义的基团P取代的支链亚烷基。
可聚合基团P、P1、P2或P3为适用于聚合反应(例如自由基或离子链聚合,加聚或缩聚)的基团,或者适用于聚合物相似转变反应(例如在聚合物主链上加成或缩合)的基团。特别优选用于链式聚合的基团,特别是含有C=C双键或-C≡C-三键的那些,和适用于开环聚合的基团为例如氧杂环丁烷基或环氧基。
优选的可聚合基团选自以下基团: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表示H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1-5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1-5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1-5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1-5个C原子的烷基;Phe表示1,4-亚苯基,其任选被一个或多个如上定义的不可聚合基团L取代;k1、k2和k3各自彼此独立地表示0或1,k3优选表示1,和k4表示1-10的整数。
非常优选的可聚合基团选自以下基团: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1-5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1-5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1-5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1-5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,和k4表示1-10的整数。
进一步优选的可聚合基团选自CH2=CW1-CO-O-,特别是CH2=CH-CO-O-、CH2=C(CH3)-CO-O-和CH2=CF-CO-O-,进一步的是CH2=CH-O-、(CH2=CH)2CH-O-CO-、(CH2=CH)2CH-O-、和
进一步优选的可聚合基团选自乙烯基、乙烯氧基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟代丙烯酸酯基、氯代丙烯酸酯基、氧杂环丁烷基和环氧基,非常优选丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基。
通过在LC显示器的基板之间的LC介质中原位聚合而聚合或交联(如果一种化合物含有两个或更多个可聚合基团)可聚合化合物。对比于聚合物稳定化的显示器模式,如PS-VA、PS-IPS,通常在可聚合化合物的聚合期间不施加电压,以维持LC分子关断状态配向。为了避免静电荷的积聚,优选保证零电压(0V)施加至电极。
当聚合时,可聚合化合物形成交联聚合物,这导致LC介质中某种预倾斜。不希望被特定理论所束缚,据信通过可聚合化合物形成的至少一部分交联聚合物将相分离或从LC介质沉淀并且在基板和电极上提供的配向层上形成聚合物层。显微测量数据(如SEM和AFM)已确认至少一部分所形成的聚合物在LC-聚酰亚胺界面上聚集。
本发明的发明人还发现包含一种或多种可聚合化合物或反应性介晶的根据本发明的LC介质的使用导致显示器中LC介质更好的可靠性和更高的VHR值。已令人惊讶地发现,与包含无反应性介晶的LC介质的FFS显示器相比,包含具有一种或多种反应性介晶的LC介质的根据本发明的聚合物稳定化的FFS显示器在UV曝光后显示了甚至更高的VHR值。这是完全意料不到的,因为技术人员更会预期添加具有反应性基团例如丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基的反应性介晶会降低在UV曝光后LC介质的VHR值。不希望被特定理论所束缚,据信在显示器中聚合之后的反应性介晶导致在聚酰亚胺配向层和LC介质之间由聚合的反应性介晶组成的阻隔层的分离。所述阻隔层防止当在UV曝光时离子由聚酰亚胺层抽出并且增加VHR值。
配向层优选包含聚酰亚胺,非常优选由聚酰亚胺组成。选择聚酰亚胺使得其诱导LC分子在LC介质的层中平面配向,和/或例如通过摩擦或通过光配向处理聚酰亚胺以提供所需的平面配向。“平面配向”表示LC分子的配向,它们分子的长轴基本平行于该层。合适的聚酰亚胺配向层材料例如为可商购自JSR的AL-3046或AL-16301,和可商购自Nissan的SE-2414、SE 6514、SE 6414或SE-5811。
合适且优选的聚合方法为例如热聚合或光聚合,优选光聚合,特别是UV诱导光聚合,其可通过将可聚合化合物暴露于UV辐射来实现。这里也可任选添加一种或多种引发剂。用于聚合的适宜条件和引发剂的合适类型及量是本领域技术人员已知的并且描述于文献中。适用于自由基聚合的为例如可商购的光引发剂 或(Ciba AG)。如果使用引发剂,则其比例优选为0.001至5wt%,特别优选0.001至1wt%。
可聚合化合物也可在无引发剂存在下聚合,这伴随有相当多的优点,例如,较低的原料成本和特别是较少的由可能残留量的引发剂或其降解产物造成的LC介质的污染。因此,聚合也可在不添加引发剂的情况下进行。在优选实施方案中,LC介质因此不包含聚合引发剂。
LC介质也可包含一种或多种稳定剂或抑制剂以防止例如在储存或运输期间不期望的RM自发聚合。稳定剂的合适类型和量是本领域技术人员已知的并且描述于文献中。特别合适的稳定剂示于以下表C中。
特别适合的为例如来自系列(Ciba AG)的可商购稳定剂,例如1076。如果使用稳定剂,基于LC介质中RM的总量,其比例优选为10-500,000ppm,特别优选50-50,000ppm。
LC介质也可包含一种或多种手性掺杂剂,例如以诱导扭曲分子结构。手性掺杂剂的合适类型和量是本领域技术人员已知的且描述于文献中。特别合适的为例如可商购的手性掺杂剂R/S-811、R/S-1011、R/S-2011、R/S-3011、R/S-4011或者R/S-5011(Merck KGaA)。如果使用手性掺杂剂,则其在LC介质中的比例优选为0.001-15wt%,特别优选0.1-5wt%。尤其优选的手性掺杂剂示于以下表BC中。
在进一步优选的实施方案中,LC介质不含有任何手性化合物。
优选地,根据本发明的LC介质的确基本上由一种或多种可聚合化合物和如上下文所述的LC主体混合物组成。然而,LC介质或LC主体混合物可额外包含一种或多种其它组分或添加剂,优选选自这样的列举,包括但不限于共聚单体、手性掺杂剂、聚合引发剂、抑制剂、稳定剂、表面活性剂、润湿剂、润滑剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、消泡剂、脱气剂、稀释剂、反应性稀释剂、助剂、着色剂、染料、颜料和纳米颗粒。
进一步优选的是具有向列液晶相且优选不具有手性液晶相的LC介质。
进一步优选的是非手性可聚合化合物和仅含有选自非手性化合物的化合物的LC介质。
LC介质包含一种或多种含有两个或更多个可聚合基团(双或多反应性)的可聚合化合物。优选包含两个或三个可聚合基团,非常优选三个可聚合基团(三反应性)的化合物。
进一步优选的是仅含有含两个或三个可聚合基团的可聚合化合物的显示器和LC介质。
LC介质也可以包含两个或更多个不同的可聚合化合物。
在根据本发明的LC介质中,可聚合化合物的比例优选为>0至<5%,特别优选>0至<1%,非常特别优选0.01-0.5%。
可聚合化合物优选具有液晶骨架,如反应性介晶。优选地,可聚合化合物选自式I*
Ra-A1-(Z1-A2)m1-Rb I*
其中各基团具有以下含义:
Ra和Rb各自彼此独立地表示P、P-Sp-、H、卤素、SF5、NO2、碳基或烃基,
P每次出现时相同或不同地表示可聚合基团,优选选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基,
Sp每次出现时相同或不同地表示间隔基团或单键,
A1和A2各自彼此独立地表示芳族、杂芳族、脂环或杂环的基团,优选具有4-25个环原子,其也可含有稠合环和其任选被L单或多取代,
Z1每次出现时相同或不同地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n1-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、CR0R00或单键,
L表示P、P-Sp-、H、OH、CH2OH、卤素、SF5、NO2、碳基或烃基,
R0和R00各自彼此独立地表示H或具有1-12个C原子的烷基,
m1表示0、1、2、3或4,
n1表示1、2、3或4,
其中基团Ra、Rb和L中至少两个表示或含有基团P或P-Sp-,
特别优选的式I*的化合物为其中具有以下基团定义的那些:
A1和A2各自彼此独立地表示1,4-亚苯基,1,3-亚苯基,1,2-亚苯基,萘-1,4-二基,萘2,6-二基,菲-2,7-二基,蒽-2,7-二基,芴-2,7-二基,另外,其中这些基团中的一个或多个CH基团可被N代替,环己烷-1,4-二基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基团可被O和/或S代替,1,4-亚环己烯基,二环[1.1.1]戊烷-1,3-二基,二环[2.2.2]辛烷-1,4-二基,螺[3.3]庚烷-2,6-二基,哌啶-1,4-二基,十氢化萘-2,6-二基,1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,茚满-2,5-二基,八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基,9,10-二氢-菲-2,7-二基,2H-色烯-2-酮-3,6-二基,2H-色烯-2-酮-3,8-二基或2H-色烯-2-酮-3,7-二基,其中全部这些基团可为未取代的或被L单或多取代的,
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、任选取代的具有6-20个C原子的芳基、具有1-25个C原子的直链或支链烷基或烷氧基、或具有2-25个C原子的直链或支链烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,另外,其中在全部这些基团中,一个或多个H原子可被F、Cl或P-Sp-代替,
Y1表示卤素,
Rx表示P,P-Sp-,H,卤素,具有1-25个C原子的直链、支链或环状烷基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替,和另外,其中一个或多个H原子可被F、Cl或P-Sp-代替,任选取代的具有6-40个C原子的芳基或芳氧基,或任选取代的具有2-40个C原子的杂芳基或杂芳氧基,
其中基团Ra、Rb和L中至少一个表示P或P-Sp-。
特别优选的是式I*的化合物,其中
-m为1或2,
-Ra和Rb之一或两者均表示P或P-Sp-,
-Ra和Rb均表示P或P-Sp-,
-基团Ra、Rb和L的至少三个,优选恰好三个表示或含有基团P或P-Sp-,
-A1和A2中至少一个被表示P或P-Sp-的基团L取代,
-P选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基,
-Sp选自*-(CH2)p1-、*-(CH2)p2-O-(CH2)p3-、*-(CH2)p2-S-(CH2)p3-、*-(CH2)p2-NH-(CH2)p3-、*-(CH2)p1-O-、*-(CH2)p1-CO-、*-(CH2)p1-CO-O-、*-(CH2)p1-O-CO-和
其中星号(*)表示与各可聚合基团的连接,p1为1-12的整数,优选1-6,且p2和p3彼此独立地为1-6的整数,优选1、2或3,
-A1和A2选自1,4-亚苯基、1,3-亚苯基-、1,2-亚苯基、萘-2,6-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氢-菲-2,7-二基、2H-色烯-2-酮-3,6-二基、2H-色烯-2-酮-3,8-二基、2H-色烯-2-酮-3,7-二基,另外,其中这些环中的一个或两个CH基团任选地被N代替,和其中这些环任选地被如上下文所述的L单或多取代,
-A1和A2选自1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,2-亚苯基、萘-2,6-二基、2H-色烯-2-酮-3,6-二基、2H-色烯-2-酮-3,8-二基、和2H-色烯-2-酮-3,7-二基,
-A1和A2选自1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,2-亚苯基、萘-2,6-二基,
--A1-(Z1-A2)m1-表示二联苯-4,4'-二基、三联苯-4,4"-二基、萘-2,6-二基、6-(苯基-4'基)-萘-2-基、3-(苯基-4'基)-色烯-2-酮-6-基、3-(苯基-4'基)-色烯-2-酮-7-基、3-(苯基-4'基)-色烯-2-酮-8-基,
-Z1选自-O-、-CO-O-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、和单键,
-Z1为单键,
-A1和A2中至少一个被基团L取代,所述基团L为不可聚合基团,优选选自F,Cl,-CN和具有1-25个、特别优选1-10个C原子的直链或支链烷基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-C(R00)=C(R000)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替,和另外,其中一个或多个H原子可被F、Cl、Br、I或CN代替。
特别地,优选的式I*的化合物选自以下子式:
其中各基团具有以下含义:
P1、P2和P3各自彼此独立地表示丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基,
Sp1、Sp2和Sp3各自彼此独立地表示单键或具有上下文对于Sp1所述含义之一的间隔基团,和特别优选地表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-或-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1为1-12的整数,另外,其中基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-中一个或多个可表示Raa,条件是所存在的基团P1-Sp1-、P2-Sp2和P3-Sp3-中至少一个不同于Raa,
Raa表示H、F、Cl、CN或具有1-25个C原子的直链或支链烷基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替,和另外,其中一个或多个H原子可被F、Cl、CN或P1-Sp1-代替,特别优选具有1-12个C原子的直链或支链、任选单或多氟代的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基(其中烯基和炔基具有至少两个C原子和支链基团具有至少三个C原子),
R0、R00各自彼此独立且每次出现时相同或不同地表示H或具有1-12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1-12个C原子的直链或支链、任选单或多氟代的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,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。
尤其优选的是式M2、M13、M17、M23和M29的化合物。
进一步优选的是三反应性化合物M15至M30,特别是M17、M18、M19、M23、M24、M25、M29和M30。
在式M1至M30的化合物中,基团
优选为
其中L每次出现时相同或不同地具有以上或以下所给出的含义之一,和优选为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。
进一步优选的可聚合化合物为选自式II*的手性化合物:
(R*-(B1-Z1)m1)k-Q II*
其中B1、Z1和m1每次出现时相同或不同地具有式I*中所述含义之一,
R*每次出现时相同或不同地具有式I*中对于Ra所述含义之一,
Q表示k价手性基团,其任选被L单或多取代,
k为1、2、3、4、5或6,
其中化合物含有至少一个基团R*或L,其表示或含有如上所定义的基团P-Sp-。
特别优选的式II*的化合物含有式III*的单价基团Q
其中L和r每次出现时相同或不同地具有上述含义,
A*和B*各自彼此独立地表示稠合苯、环己烷或环己烯,
t每次出现时相同或不同地表示0、1或2,和
u每次出现时相同或不同地表示0、1或2。
特别优选的是式III*的基团,其中x表示1或2。
进一步优选的式II*的化合物含有单价基团Q或一个或多个式IV*的基团R*
其中
Q1表示具有1-9个C原子的亚烷基或亚烷氧基、或单键,
Q2表示任选氟代的具有1-10个C原子的烷基或烷氧基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-S-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-O-COO-、-S-CO-、-CO-S-或-C≡C-以O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替,
Q3表示F、Cl、CN、或如对于Q2所定义的烷基或烷氧基(但不同于Q2)。
优选的式IV*基团为例如2-丁基(=1-甲基丙基)、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基,特别是2-甲基丁基、2-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基己氧基、1-甲基己氧基、2-辛氧基、2-氧杂-3-甲基丁基、3-氧杂-4-甲基戊基、4-甲基己基、2-己基、2-辛基、2-壬基、2-癸基、2-十二烷基、6-甲氧基辛氧基、6-甲基辛氧基、6-甲基辛酰基氧基、5-甲基庚氧基羰基、2-甲基丁酰基氧基、3-甲基戊酰基氧基、4-甲基己酰基氧基、2-氯丙酰基氧基、2-氯-3-甲基丁酰基氧基、2-氯-4-甲基戊酰基氧基、2-氯-3-甲基戊酰基氧基、2-甲基-3-氧杂戊基、2-甲基-3-氧杂-己基、1-甲氧基-丙基-2-氧基、1-乙氧基丙基-2-氧基、1-丙氧基丙基-2-氧基、1-丁氧基丙基-2-氧基、2-氟辛氧基、2-氟癸氧基、1,1,1-三氟-2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-辛基、2-氟-甲基辛氧基。
进一步优选的式II*的化合物含有式V*的二价基团Q
其中L、r、t、A*和B*具有以上所述含义。
进一步优选的式II*的化合物含有下式的二价基团Q:
其中Phe表示苯基,其任选被L单或多取代,和Rx表示F或任选氟代的具有1-4个C原子的烷基。
特别优选的式II*的化合物选自以下子式:
其中L、P、Sp、m1、r和t具有以上所述含义,Z和A每次出现时相同或不同地分别具有Z1和A1中所述含义之一,和t1每次出现时相同或不同地表示0或1。
式II*的手性化合物可以光学活化形式,即作为纯的对映异构体,或作为两种对映体的任意所需混合物,或作为其外消旋体使用。优选使用外消旋体。使用外消旋体相对于使用纯的对映体具有许多优势,例如,显著更直接的合成和更低的材料成本。
除了以上描述的可聚合化合物,用于根据本发明的LC显示器的LC介质还包含LC混合物(“主体混合物”),该混合物包含一种或多种,优选两种或更多种选自低分子量(即单体或不聚合的)化合物的LC分子。选择这些LC分子以致其在用于可聚合化合物聚合的条件下对聚合反应是稳定或非反应性的。
除了可聚合化合物之外,根据本发明的LC介质还包含一种或多种包含烯基的介晶或液晶化合物(“烯基化合物”),其中优选该烯基对于在用于将式I的可聚合化合物或其它包含在LC介质中的可聚合化合物聚合的条件下的聚合反应是稳定的。
LC介质优选包含
-可聚合组分A),其包含一种或多种可聚合化合物,和
-液晶组分B),以下也称作“LC主体混合物”,其包含一种或多种包含烯基的介晶或液晶化合物。
LC主体混合物优选为向列型LC混合物,并且优选不具有手性LC相。
在优选实施方案中,LC介质包含一种或多种包含烯基的介晶或液晶化合物,其中所述烯基优选在用于可聚合化合物聚合的条件下对聚合反应是稳定的。这些化合物在下文中也称作“烯基化合物”。
烯基化合物中的烯基优选选自直链、支链或环状的、特别是具有2-25个C原子、特别优选具有2-12个C原子的烯基,另外,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O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替,并且另外,其中一个或多个H原子可被F和/或Cl代替。
优选的烯基为具有2-7个C原子的直链烯基以及环己烯基,特别是乙烯基(ethenyl(vinyl))、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、1,4-环己烯-1-基和1,4-环己烯-3-基。
在LC主体混合物(即无任何可聚合化合物)中,含有烯基的化合物的浓度优选为5%-100%,非常优选20%-60%。
尤其优选含有1-5种、优选1、2或3种具有烯基的化合物的LC混合物。
含有烯基的介晶和LC化合物优选选自下式:
其中各基团在每次出现时相同或不同地各自彼此独立地具有以下含义:
RA1表示具有2-9个C原子的烯基,或者如果环X、Y和Z的至少一个表示环己烯基,则其还具有RA2的含义之一,
RA2表示具有1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式代替,
Zx表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键,
L1-4各自彼此独立地为H、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2H,优选H、F或Cl,
x表示1或2,
z表示0或1。
RA2优选为具有1-8个C原子的直链烷基或烷氧基或具有2-7个C原子的直链烯基。
LC介质优选不包含含有末端乙烯氧基(-O-CH=CH2)的化合物,特别是不包含其中RA1或RA2表示或含有末端乙烯氧基(-O-CH=CH2)的式AN或AY的化合物。
优选地,L1和L2表示F,或者L1和L2中的一个表示F且另一个表示Cl,和L3和L4表示F,或者L3和L4中的一个表示F且另一个表示Cl。
式AN的化合物优选选自以下子式:
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,和alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-7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-。
式AY的化合物优选选自以下子式:
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,且alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-7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-。
非常优选的式AN的化合物选自以下子式:
其中m表示1、2、3、4、5或6,i表示0、1、2或3,且Rb1表示H、CH3或C2H5。
非常特别优选的式AN的化合物选自以下子式:
最优选的是式AN1a2和AN1a5的化合物。
非常特别优选的式AY的化合物选自以下子式:
其中m和n各自彼此独立地表示1、2、3、4、5或6,且alkenyl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-。
在第一优选实施方案中,LC介质含有基于具有负介电各向异性的化合物的LC主体混合物。这种LC介质特别适用于PS-VA和PS-UB-FFS显示器。这种LC介质的特别优选实施方案是以下a)-z)部分的那些:
a)包含一种或多种式CY和/或PY的化合物的LC介质:
其中:
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1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式代替,优选具有1-6个C原子的烷基或烷氧基,
Zx和Zy各自彼此独立地表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键,
L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
优选地,L1和L2均表示F,或者L1和L2中的一个表示F且另一个表示Cl,或者L3和L4均表示F,或者L3和L4中的一个表示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*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,且alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基,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*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,和alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基,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)额外包含一种或多种下式化合物的LC介质:
其中各基团具有以下含义:
表示
表示
R3和R4各自彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以O原子不彼此直接相连的方式代替,
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*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,和alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基。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-。
尤其优选的是式ZK1的化合物。
特别优选的式ZK的化合物选自以下子式:
其中丙基、丁基和戊基为直链基团。
最优选的是式ZK1a的化合物。
c)额外包含一种或多种下式化合物的LC介质:
其中各基团每次出现时相同或不同地具有以下含义:
R5和R6各自彼此独立地表示具有1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式代替,优选具有1-6个C原子的烷基或烷氧基,
表示
表示和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*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,且alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基。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)额外包含一种或多种下式化合物的LC介质:
其中各基团具有以下含义:
表示
其中至少一个环F不同于亚环己基,
f表示1或2,
R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式代替,
Zx表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键,
L1和L2各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2,
优选地,基团L1和L2均表示F,或者基团L1和L2中的一个表示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具有上文所述含义,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1-6的整数。R1优选表示具有1-6个C原子的直链烷基或具有2-6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)额外包含一种或多种选自下式的化合物的LC介质:
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。特别优选的是其中X表示F的式G1的化合物。
f)额外包含一种或多种选自下式的化合物的LC介质:
其中R5具有以上对R1所述含义之一,alkyl表示C1-6-烷基,d表示0或1,且z和m各自彼此独立地表示1-6的整数。这些化合物中的R5特别优选为C1-6-烷基或-烷氧基或C2-6-烯基,d优选为1。根据本发明的LC介质优选以≥5wt%的量包含一种或多种以上提及的式的化合物。
g)额外包含一种或多种选自下式的二联苯基化合物的LC介质:
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,且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-。
LC混合物中式B1至B3二联苯基化合物的比例优选为至少3wt%,特别是≥5wt%。
特别优选的是式B2的化合物。
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。根据本发明的介质特别优选包含一种或多种式B1a和/或B2c的化合物。
h)额外包含一种或多种下式的三联苯基化合物的LC介质:
其中R5和R6各自彼此独立地具有以上所述含义之一,并且
和
各自彼此独立地表示
其中L5表示F或Cl,优选F,和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,且m表示1-6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LC介质优选以0.5-30wt%、特别是1-20wt%的量包含式T及其优选子式的三联苯基化合物。
特别优选的是式T1、T2、T3和T21的化合物。在这些化合物中,R优选表示烷基,进一步更优选表示烷氧基,各自具有1-5个C原子。
如果根据本发明的混合物的Δn值≥0.1,则优选在根据本发明的混合物中使用三联苯基化合物。优选的混合物包含2-20wt%的一种或多种式T的三联苯基化合物,优选选自化合物T1至T22。
i)额外包含一种或多种选自下式的化合物的LC介质:
其中R1和R2具有以上所述含义并且优选各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基或具有2-6个C原子的直链烯基。
优选的介质包含一种或多种选自式O1、O3和O4的化合物。
k)额外包含一种或多种下式的化合物的LC介质:
其中
表示
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,且R7具有对R1所述含义之一,优选其量为>3wt%,特别是≥5wt%,且非常特别优选5-30wt%。
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。特别优选式FI1、FI2和FI3的化合物。
l)额外包含一种或多种选自下式的化合物的LC介质:
其中R8具有对于R1所述的含义,且alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷基。
m)额外包含一种或多种含有四氢化萘基或萘基单元的化合物,例如选自下式的化合物的LC介质:
其中
R10和R11各自彼此独立地具有1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式代替,优选具有1-6个C原子的烷基或烷氧基,
且R10和R11优选表示具有1-6个C原子的直链烷基或烷氧基,或者具有2-6个C原子的直链烯基,和
Z1和Z2各自彼此独立地表示-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-或单键。
n)额外包含一种或多种下式的二氟二苯并色满和/或色满的LC介质,其量优选为3-20wt%,特别地为3-15wt%:
其中
R11和R12各自彼此独立地具有以上对于R11所述含义之一,
环M为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,
Zm为-C2H4-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-或-O-CO-,
c为0、1或2。
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为1或2,且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。
o)额外包含一种或多种下式的氟代菲和/或二苯并呋喃的LC介质:
其中R11和R12各自彼此独立地具有以上对于R11所述含义之一,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'各自彼此独立地表示具有1-7个C原子的直链烷基或烷氧基。
p)额外包含一种或多种下式单环化合物的LC介质:
其中
R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式代替,优选具有1-6个C原子的烷基或烷氧基,
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均表示F,或L1和L2中的一个表示F而另一个表示Cl,
式Y的化合物优选选自以下子式:
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,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,和O表示氧原子或单键。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CH3-CH=CH-(CH2)2-。
特别优选的式Y的化合物选自以下子式:
其中Alkoxy优选表示具有3、4或5个C原子的直链烷氧基。
q)除了根据本发明的、特别是式I或其子式的可聚合化合物和共聚单体之外,不包含含有末端乙烯氧基(-O-CH=CH2)的化合物的LC介质。
r)包含1-5种,优选1、2或3种可聚合化合物、优选选自根据本发明的、特别是式I或其子式的可聚合化合物的LC介质。
s)其中可聚合化合物,特别是式I或其子式的可聚合化合物在整个混合物中的比例为0.05-5%,优选0.1-1%的LC介质。
t)包含1-8种、优选1-5种的式CY1、CY2、PY1和/或PY2的化合物的LC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10-35%。这些单独的化合物的含量在每种情况中优选为2-20%。
u)包含1-8种、优选1-5种的式CY9、CY10、PY9和/或PY10的化合物的LC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10-35%。这些单独的化合物的含量在每种情况中优选为2-20%。
v)包含1-10种、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LC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5-45%。这些单独的化合物的含量在每种情况中优选为2-20%。
w)LC介质,其中式CY、PY和ZK的化合物在整个混合物中的比例大于70%、优选大于80%。
x)其中LC主体混合物含有一种或多种含有烯基的化合物的LC介质,所述含有烯基的化合物优选选自式CY、PY和LY,其中R1和R2之一或两者均表示具有2-6个C原子的直链烯基;式ZK和DK,其中R3和R4之一或两者或R5和R6之一或两者均表示具有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、CY24、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LC主体混合物中的浓度优选为2-70%,非常优选3-55%。
y)含有一种或多种,优选1-5种选自式PY1-PY8的化合物、非常优选式PY2的化合物的LC介质。这些化合物在整个混合物中的比例优选为1-30%,特别优选2-20%。这些单独的化合物的含量优选在每种情况中优选为1-20%。
z)含有一种或多种,优选1、2或3种式T2的化合物的LC介质。这些化合物在整个混合物中的含量优选为1-20%。
上述优选实施方案的化合物与上述聚合的化合物的组合在根据本发明的LC介质中导致低阈值电压、低旋转粘度和非常好的低温稳定性,同时具有恒定的高清亮点和高HR值。特别地,该LC介质相对于现有技术的显示器而言展示出显著缩短的响应时间,特别是还有灰度响应时间。
LC介质和LC主体混合物优选具有至少80K、特别优选至少100K的向列相范围,以及在20℃不高于250mPa·s、优选不高于200mPa·s、非常优选不高于150mPa·s的旋转粘度。
根据本发明的LC介质优选在20℃和1kHz具有-0.5至-10,非常优选-2.5至-7.5的负介电各向异性Δε。
根据本发明的LC介质优选具有低于0.16,非常优选0.06-0.14,非常特别优选0.07-0.12的双折射率Δn。
根据本发明的LC介质也可包含本领域技术人员已知以及描述于文献中的其它添加剂,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。这些可为可聚合的或不可聚合的。相应地,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)。
在优选实施方案中,LC介质含有一种或多种手性掺杂剂,优选浓度为0.01-1%,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。
在另一优选实施方案中,LC介质含有一种或多种手性掺杂剂的外消旋体,其优选选自在前述段落中提及的手性掺杂剂。
此外,可以向LC介质加入例如0-15wt%的多色性染料,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盐(例如参考Haller等,Mol.Cryst.Liq.Cryst.24,249-258(1973))以改进导电性,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 22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430和28 53 728中。
根据本发明的LC介质的优选实施方案a)-z)的各组分或为已知的,或相关领域技术人员可以容易地从现有技术中得到它们的制备方法,因为它们是基于文献中描述的标准方法。相应的式CY的化合物描述于例如EP-A-0 364 538中。相应的式ZK的化合物描述于例如DE-A-26 36684和DE-A-33 21 373中。
可以根据本发明使用的LC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,有利地在升高的温度下,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。也可以将组分在有机溶剂,例如在丙酮、氯仿或甲醇的溶液中混合,并且在充分混合之后例如通过蒸馏再除去溶剂。
本发明还涉及制备根据本发明的LC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LC介质也可包含其中例如H、N、O、Cl、F已被相应同位素代替的化合物。
根据本发明的LC显示器的结构对应于对FFS显示器而言的常规几何结构,如在开始时所引用的现有技术中所述那样。
如下实施例解释本发明,但并非对其进行限制。然而,它们向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。
使用以下缩写:
(n、m、z:在每种情况中彼此独立地为1、2、3、4、5或6)
表A
在本发明的优选实施方案中,根据本发明的LC介质包含一种或多种选自表A的化合物的化合物。
表B
表B显示了可添加到根据本发明的LC介质中的可能的手性掺杂剂。
R/S-1011
LC介质优选包含0-10wt%、特别是0.01-5wt%、特别优选0.1-3wt%的掺杂剂。LC介质优选包含一种或多种选自表B的化合物的掺杂剂。
表C
表C显示了可以添加到根据本发明的LC介质中的可能的稳定剂。
(n于此处表示1-12的整数,优选1、2、3、4、5、6、7或8,末端甲基未显示)。
LC介质优选包含0-10wt%、特别是1ppm-5wt%、特别优选1ppm-1wt%的稳定剂。LC介质优选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LC介质的示例性化合物,其优选作为反应性介晶化合物。
在本发明的优选实施方案中,介晶介质包含一种或多种选自表D的化合物的化合物。
另外,使用以下缩写和符号:
V0 阈值电压,20℃下电容性[V],
ne 20℃和589nm下非寻常折射率,
no 20℃和589nm下寻常折射率,
Δn 20℃和589nm下光学各向异性,
ε⊥ 20℃和1kHz下垂直于指向矢的介电常数,
ε|| 20℃和1kHz下平行于指向矢的介电常数,
Δε 20℃和1kHz下介电各向异性,
cl.p.,T(N,I) 清亮点[℃],
γ1 20℃下旋转粘度[mPa·s],
K1 弹性常数,20℃下“斜展”变形[pN],
K2 弹性常数,20℃下“扭曲”变形[pN],
K3 弹性常数,20℃下“弯曲”变形[pN]。
除非另外明确指出,本申请中的所有浓度以重量百分比给出并涉及相应的整个混合物。所述混合物包含所有固体或液晶组分而不包含溶剂。
除非另有明确说明,在本申请中指明的所有温度值,例如熔点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),均以摄氏度(℃)表示。M.p.表示熔点,cl.p.=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。
所有物理性能是已经依据“Merck Liquid Crystals,PhysicalProperties of Liquid Crystals”,Status 1997年11月,Merck KGaA(德国)并且在温度20℃,且Δn在589nm下和Δε在1kHz下测定,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),也称作Freedericks阈值,除非另外明确指出。在实施例中,如一般通常的那样,也可给出对于10%相对对比度的光学阈值(V10)。
除非另有说明,如上下文中所述的显示器中聚合可聚合化合物的过程在LC介质显示出液晶相、优选向列相的温度下进行,并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VHR的显示器由涂覆有ITO层的玻璃基板构成,所述ITO层形成平行板电容器的一部分(因为玻璃基板与另一相同基板对称形成夹芯结构)。使用如上所述的可商购聚酰亚胺材料,于ITO层的顶面提供聚酰亚胺层。通过间隔材料控制两个涂覆玻璃基板间的距离。任选地,通过摩擦工艺或光配向工艺处理聚酰亚胺材料。
用于测量倾斜角的显示器或测试盒由间隔为3-4μm的两个平面平行的玻璃外板构成,所述外板之一在内侧上具有未结构化电极层和梳形对电极(其通过绝缘层分隔),以及位于梳形电极顶部的聚酰亚胺配向层,其中聚酰亚胺层通过机械摩擦工艺处理,或者供选择地通过使用在极化UV光辐射的光配向工艺在特定方向上处理,以致其影响LC分子的平面配向。
通过用特定强度的UVA光辐照预定时间、而不施加电压,使可聚合化合物在显示器或测试盒中聚合,以维持关断状态配向。在实施例中,除非另有说明,采用金属卤化物的灯和100mW/cm2的强度聚合。使用标准UVA计量仪(具有UVA传感器的Hoenle UV-meter high end)测量强度。
如下测量VHR值:将0.3%的可聚合单体化合物加入LC主体混合物,并将所得混合物引入FFS-VHR测试盒中(任选地摩擦或通过光配向工艺步骤处理的聚酰亚胺配向层,LC-层厚度d为3-6μm)。在1V,60Hz,64μs脉冲下UV曝光之前和之后在100℃下于5分钟后测定VHR值(测量仪器:Autronic-Melchers VHRM-105)。
具体实施方式
A)LC主体混合物
实施例1
如下配制向列型LC主体混合物N1。
实施例2
如下配制向列型LC主体混合物N2。
实施例3
通过在每种情况下将表1的单体之一以0.3wt%的浓度分别添加到LC主体混合物N1和N2中来制备可聚合混合物。
表1
实施例4
将每种可聚合混合物插入FFS e/o测试盒中(经摩擦或通过光配向处理的聚酰亚胺配向层,LC层厚度d为3-4μm)。测试盒用具有100mW/cm2强度的UV光照射指定的时间并施加24Vrms的电压(交流电),引起可聚合单体化合物的聚合。
如上所述测量UV曝光之前和之后可聚合混合物的VHR值。为了对比目的,将对不含可聚合化合物的纯的主体混合物N1和N2进行相似的测量作为参考。结果显示于表2和3,其中“日光测试”表示使用较低UV强度、但比UV步骤更长曝光时间的照射步骤。
表2
表3
由表2和3可见,在包含可聚合化合物的LC介质中,在聚合之后在10分钟UV之后,VHR值与初始值以及与不含有可聚合化合物的参考LC介质的VHR值相比增加。此外,在一般的30分钟日光测试的光负载之后,在具有聚合化合物的LC介质中VHR值是稳定的,而其在参考LC介质中降低。这显示了相比于不含可聚合化合物的标准FFS LC介质,可以实现根据本发明的FFS LC介质的可靠性行为的显著改进。
Claims (17)
1.边缘场切换(FFS)模式液晶(LC)显示器,包括两个基板,提供于基板之一上的两个电极,位于基板之间、具有负介电各向异性并且包含LC分子和具有两个或更多个可聚合基团的一种或多种可聚合化合物的液晶(LC)介质层,所述显示器进一步包括提供于至少一个基板上的配向层,所述配向层与LC介质接触并且诱导LC介质的LC分子的平面配向。
2.权利要求1的LC显示器,其中电极之一具有梳形结构并且另一电极为未结构化的。
3.权利要求1或2的LC显示器,其中所述配向层包含聚酰亚胺。
4.权利要求1-3任一项的LC显示器,其中所述可聚合化合物在LC显示器中聚合。
5.权利要求1-4任一项的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的化合物:
其中各基团每次出现时相同或不同地各自彼此独立地具有以下含义:
RA1表示具有2-9个C原子的烯基,或者如果环X、Y和Z的至少一个表示环己烯基,则也表示RA2的含义之一,
RA2表示具有1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式代替,
Zx表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键,
L1-4各自彼此独立地为H、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2H,优选H、F或Cl,
x表示1或2,
z表示0或1。
6.权利要求5的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的化合物:
其中alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷基,和alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-7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-。
7.权利要求6的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的化合物:
其中m表示1、2、3、4、5或6,i表示0、1、2或3,和Rb1表示H、CH3或C2H5。
8.权利要求7的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的化合物:
9.权利要求1-8任一项的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的化合物:
其中各基团具有以下含义:
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1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以O原子不彼此直接相连的方式代替,
Zx表示-CH=CH-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-O-、-CH2-、-CH2CH2-或单键,优选单键,
L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
10.权利要求1-9任一项的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的化合物:
其中各基团具有以下含义:
表示
表示
R3和R4各自彼此独立地表示具有1-12个C原子的烷基,另外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以O原子不彼此直接相连的方式代替,
Zy表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-或单键。
11.权利要求1-10任一项的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的可聚合化合物
Ra-A1-(Z1-A2)m1-Rb I*
其中各基团具有以下含义:
Ra和Rb各自彼此独立地表示P、P-Sp-、H、卤素、SF5、NO2、碳基或烃基,
P每次出现时相同或不同地表示可聚合基团,优选选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基,
Sp每次出现时相同或不同地表示间隔基团或单键,
A1和A2各自彼此独立地表示芳族、杂芳族、脂环族或杂环族基团,优选具有4-25个环原子,其也可含有稠合环并且其任选被L单或多取代,
Z1每次出现时相同或不同地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n1-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、CR0R00或单键,
L表示P、P-Sp-、H、OH、CH2OH、卤素、SF5、NO2、碳基或烃基,
R0和R00各自彼此独立地表示H或具有1-12个C原子的烷基,
m1表示0、1、2、3或4,
n1表示1、2、3或4,
其中基团Ra、Rb和L中至少一个表示或含有基团P或P-Sp-。
12.权利要求11的LC显示器,其中在式I*的可聚合化合物中,
A1和A2各自彼此独立地表示1,4-亚苯基,1,3-亚苯基,1,2-亚苯基,萘-1,4-二基,萘2,6-二基,菲-2,7-二基,蒽-2,7-二基,芴-2,7-二基,另外,其中在这些基团中的一个或多个CH基可被N代替,环己烷-1,4-二基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基可被O和/或S代替,1,4-亚环己烯基,二环[1.1.1]戊烷-1,3-二基,二环[2.2.2]辛烷-1,4-二基,螺[3.3]庚烷-2,6-二基,哌啶-1,4-二基,十氢化萘-2,6-二基,1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基,茚满-2,5-二基,八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基,9,10-二氢-菲-2,7-二基,2H-色烯-2-酮-3,6-二基,2H-色烯-2-酮-3,8-二基或2H-色烯-2-酮-3,7-二基,其中全部这些基团可为未取代的或被L单或多取代,
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、任选取代的具有6-20个C原子的芳基、具有1-25个C原子的直链或支链烷基或烷氧基,或具有2-25个C原子的直链或支链烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,另外,其中在全部这些基团中一个或多个H原子可被F、Cl或P-Sp-代替,
Y1表示卤素,
Rx表示P,P-Sp-,H,卤素,具有1-25个C原子的直链、支链或环状烷基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基可被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替,和另外,其中一个或多个H原子可被F、Cl或P-Sp-代替,任选取代的具有6-40个C原子的芳基或芳氧基,或任选取代的具有2-40个C原子的杂芳基或杂芳氧基,
其中基团Ra、Rb和L的至少一个表示P或P-Sp-。
13.权利要求1-12任一项的LC显示器,其中所述可聚合化合物选自下式:
其中各基团具有以下含义:
P1、P2和P3各自彼此独立地表示可聚合基团,优选选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基,
Sp1、Sp2和Sp3各自彼此独立地表示单键或具有上下文中对于Sp1所述含义之一的间隔基团,并且特别优选地表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-或-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1是1-12的整数,另外,其中基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-中一个或多个可表示Raa,条件是所存在的基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-的至少一个不同于Raa,
Raa表示H、F、Cl、CN或具有1-25个C原子的直链或支链烷基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不彼此直接相连的方式代替,和另外,其中一个或多个H原子可被F、Cl、CN或P1-Sp1-代替,特别优选具有1-12个C原子的直链或支链、任选单或多氟代烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基(其中所述烯基和炔基具有至少两个C原子和支链基团具有至少三个C原子),
R0、R00每次出现时各自彼此独立地并且相同或不同地表示H或具有1-12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1-12个C原子的直链或支链、任选单或多氟代烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,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。
14.权利要求1-13任一项的LC显示器,其中所述LC介质包含一种或多种选自下式的可聚合化合物:
15.权利要求1-14任一项的LC显示器,其中所述LC介质含有至少一种选自以上表B的手性掺杂剂。
16.权利要求1-15任一项的LC显示器,其中所述LC介质含有至少一种选自以上表C的稳定剂。
17.制备根据权利要求1-16任一项的LC显示器的方法,包括在显示器的基板之间填充权利要求5-16任一项所定义的LC介质和聚合可聚合化合物的步骤,优选同时将电场施加于电极。
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