CN109154753A - 光调制元件 - Google Patents
光调制元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109154753A CN109154753A CN201780029452.4A CN201780029452A CN109154753A CN 109154753 A CN109154753 A CN 109154753A CN 201780029452 A CN201780029452 A CN 201780029452A CN 109154753 A CN109154753 A CN 109154753A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- group
- independently
- compound
- optical modulation
- alkyl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
- C09K19/3098—Unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexene rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
- C09K19/0258—Flexoelectric
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/062—Non-steroidal liquid crystal compounds containing one non-condensed benzene ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/14—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a carbon chain
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
- C09K19/2007—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups
- C09K19/2014—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups containing additionally a linking group other than -COO- or -OCO-, e.g. -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C=C-; containing at least one additional carbon atom in the chain containing -COO- or -OCO- groups, e.g. -(CH2)m-COO-(CH2)n-
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
- C09K19/56—Aligning agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
- C09K19/586—Optically active dopants; chiral dopants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
- C09K19/586—Optically active dopants; chiral dopants
- C09K19/588—Heterocyclic compounds
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133738—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homogeneous alignment
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133773—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers the alignment material or treatment being different for the two opposite substrates
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
- G02F1/133784—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by rubbing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
- C09K2019/0448—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
- C09K2019/121—Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
- C09K2019/122—Ph-Ph
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
- C09K19/3001—Cyclohexane rings
- C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
- C09K2019/3009—Cy-Ph
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
- C09K19/3001—Cyclohexane rings
- C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
- C09K2019/301—Cy-Cy-Ph
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
- C09K19/3001—Cyclohexane rings
- C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
- C09K2019/3027—Compounds comprising 1,4-cyclohexylene and 2,3-difluoro-1,4-phenylene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
公开了光调制元件,其包含夹在两个相对基板之间的胆甾醇型液晶介质、和用于施加基本上垂直于基板的电场的电极配置。胆甾醇型(手性‑向列型)液晶展现出弯电效应并在均匀卧式螺旋(ULH)结构中配向。基板之一设置有相邻于该胆甾醇型液晶介质的平面(即,沿面)配向层且另一基板设置有垂面配向层。该配置提供了固有稳定的配向,其容许实现高品质暗态。该液晶介质包含至少一种双介晶化合物和至少一种手性化合物。该光调制元件可用于多种类型的光学器件中:显示器、非线性光学器件和光学信息储存器件。
Description
本发明涉及光调制元件,其包含夹在两个相对基板之间的胆甾醇型液晶介质、能够容许施加基本上垂直于基板主平面或该胆甾醇型液晶介质的层的电场的电极配置,优选由其组成,该光调制元件的特征在于该基板之一设置有相邻于该胆甾醇型液晶介质的经处理的平面配向层且另一基板设置有相邻于该胆甾醇型液晶介质的垂面配向层。本发明进一步涉及生产所述光调制元件的方法和所述光调制元件在诸如电光显示器、液晶显示器(LCD)、非线性光学(NLO)器件和光学信息储存器件的各种类型的光学和电光器件中的用途。
液晶显示器(LCD)被广泛地用于显示信息。LCD用于直视显示器以及投影型显示器。用于绝大多数显示器的光电模式仍然是扭曲向列(TN)模式及其各种变体。除此模式外,已越来越多地使用超扭曲向列(STN)模式和最近的光补偿弯曲(OCB)模式和电控双折射(ECB)模式和它们的各种变体(例如垂直配向向列(VAN)、图案化ITO垂直配向向列(PVA)、聚合物稳定化垂直配向向列(PSVA)模式和多域垂直配向向列(MVA)模式以及其它)。所有这些模式均使用基本上垂直于基板或液晶层的电场。除这些模式外,还存在采用基本上平行于基板或液晶层的电场的光电模式,例如面内切换(简称IPS)模式(如例如DE4000451和EP0588568中所公开)和边缘场切换(FFS)模式。特别是之后提及的具有良好视角性质和改进的响应时间的光电模式正越来越多地用于现代桌上型监视器的LCD,和甚至用于TV和多媒体应用的显示器,且因此与TN-LCD进行竞争。
进一步就这些显示器而言,已提出将使用具有相对较短胆甾醇型节距的胆甾醇型液晶的新显示模式用于利用所谓的“弯电”效应的显示器中,其尤其描述在Meyer等人,Liquid Crystals 1987,58,15;Chandrasekhar,“Liquid Crystals”,第2版,CambridgeUniversity Press(1992);和P.G.deGennes等人,“The Physics of Liquid Crystals”,第2版,Oxford Science Publications(1995)中。
采用弯电效应的显示器通常特征在于快速的响应时间(通常在500μs至3ms的范围内),且另外特征在于优异的灰阶能力。
在这些显示器中,胆甾醇型液晶为例如以“均匀卧式螺旋”配置(ULH)进行定向,此显示器模式也以此命名。出于此目的,与向列材料混合的手性物质诱导了螺旋扭转,同时将该材料转变成等效于胆甾醇材料的手性向列材料。
均匀卧式螺旋织构是使用具有短节距(通常是在0.2μm至2μm的范围内,优选为1.5μm或更小,特别为1.0μm或更小)的手性向列型液晶实现,该手性向列型液晶与液晶盒中其平行于基板的螺旋轴单向配向。在该配置中,手性向列型液晶的螺旋轴等效于双折射板的光轴。
若以垂直于螺旋轴的方式对此配置施加电场,则光轴在盒的平面中旋转,这类似于铁电液晶的指向矢在表面稳定化的铁电液晶显示器中的旋转。
在利用弯电模式的液晶显示器中,倾斜角(Θ)描述光轴在盒x-y平面中的旋转。存在两种利用该效应产生白色和黑暗状态的基本方法。这两种方法间的最大差别在于所需的倾斜角和在零场状态下偏振器的透射轴相对ULH的光轴的定向。
“Θ模式”与“2Θ模式”间的主要差别在于在零电场状态下液晶的光轴平行于偏振器轴之一(在2Θ模式的情况下)或与一偏振器的轴成22.5°角(在Θ模式的情况下)。2Θ模式相对于Θ模式的优点在于液晶显示器在不对盒施加电场时显示黑色。然而,该Θ模式的优点在于e/K可更低,因为该模式相比于2Θ模式仅需要一半切换角。
通过以下等式以良好近似值给定光轴的旋转角(Φ),
tanΦ=ēP0E/(2πK)
其中
P0为胆甾醇型液晶的未受干扰的节距,
ē为展曲弯电系数(e展曲)与弯曲弯电系数(e弯曲)的平均值[ē=1/2(e展曲+e弯曲)],
E为电场强度且
K为展曲弹性常数(k11)与弯曲弹性常数(K33)的平均值[K=1/2(k11+k33)]
且其中
ē/K称为挠曲(flexo)-弹性比率。
此旋转角度为在弯电切换元件中的切换角度的一半。
通过以下等式以良好的近似值给出此电光效应的响应时间(τ)
τ=[P0/(2π)]2·γ/K
其中
γ为与螺旋的畸变(distortion)相关的有效粘度系数。
存在临界场(Ec)以解开螺旋,其可获自以下等式
Ec=(π2/P0)·[k22/(ε0·△ε)]1/2 (3)
其中
k22为扭转弹性常数,
ε0为真空的电容率且
△ε为液晶的介电各向异性。
然而,阻碍大规模生产ULH显示器的主要障碍在于其配向是固有地不稳定的并且到目前为止,没有单一表面处理(平面、垂面或倾斜)提供能量稳定状态(具有ULH织构的额外的定向性)。由于此,获得高品质暗状态是困难的,这是由于在使用常规盒时存在大量缺陷。
用以改良ULH配向的尝试主要涉及表面或本体聚合物网络上的聚合物结构,例如以下中所描述:Appl.Phys.Lett.2010、96、113503“Periodic anchoring condition foralignment of a short pitch cholesteric liquid crystal in uniform lying helixtexture”;
Appl.Phys.Lett.2009,95,011102,“Short pitch cholesteric electro-optical device based on periodic polymer structures”;
J.Appl.Phys.2006,99,023511,“Effect of polymer concentration onstabilized large-tilt-angle flexoelectro-optic switching”;
J.Appl.Phys.1999,86,7,“Alignment of cholesteric liquid crystals usingperiodic anchoring”;
Jap.J.Appl.Phys.2009,48,101302,”Alignment of the Uniform Lying HelixStructure in Cholesteric Liquid Crystals”或US 2005/0162585 A1。
Carbone等人在Mol.Cryst.Liq.Cryst.2011,544,37-49中提出另一种改良ULH配向的尝试。作者利用通过双光子激发激光-光刻法工艺使UV可固化材料固化所产生的表面浮雕(relief)结构来促进形成稳定ULH织构。
然而,所有上述尝试尤其需要不利的加工步骤,其特别不与通常已知用于大规模生产LC器件的方法相容。
因此,本发明的一个目的是提供替代性或优选改良的ULH模式的弯电光调制元件,其没有现有技术的缺点,且优选具有上下文所提及的优点。
这些优点尤其是有利的高切换角、有利的快速响应时间、寻址所需的有利的低电压、与常用驱动电子件相容、有利的真正黑暗的“关闭状态”,其应当通过ULH织构的长期稳定配向实现,该ULH织构以限定的优选的方向均匀地定向。
本领域技术人员可由以下详细描述立即明了本发明的其他目的。
出人意料地,本发明人已发现,可通过提供光调制元件来实现上文所限定目的中的一个或多个,该光调制元件包含夹在两个相对基板之间的胆甾醇型液晶介质、能够容许施加基本上垂直于基板主平面或胆甾醇型液晶介质的层的电场的电极配置,优选由它们组成,该光调制元件的特征在于该基板之一设置有相邻于胆甾醇型液晶介质的经处理的平面配向层且另一基板设置有相邻于胆甾醇型液晶介质的垂面配向层。
特别地,与现有技术的器件相比,本发明光调制元件中胆甾醇型液晶材料的ULH织构的稳定性显著改良,且最终得到经改良的黑暗“关闭”状态。
术语和定义
术语“液晶”、“介晶态化合物(mesomorphic compound)”或“介晶化合物”(也简称为“介晶”)意指在合适温度、压力和浓度的条件下可作为中间相(向列相、近晶相等)或特别是作为LC相存在的化合物。非两亲性介晶化合物包含例如一个或多个棒状、香蕉形或盘状介晶基团。
在此上下文中,术语“介晶基团”意指具有诱导液晶(LC)相行为的能力的基团。包含介晶基团的化合物本身并不一定必须展现出LC相。它们也可仅在与其他化合物的混合物中展示出LC相行为。为简明起见,术语“液晶”在下文中用于介晶材料和LC材料二者。
贯穿本申请,除非另外明确说明,术语“芳基和杂芳基”涵盖可为单环或多环的基团,即,它们可具有一个环(例如,苯基)或两个或更多个环,其也可以是稠合的(例如,萘基)或共价连接(例如,联苯),或含有稠环和连接环的组合。
杂芳基含有一个或多个优选选自O、N、S和Se的杂原子。特别优选的是具有6至25个C原子的单环、双环或三环芳基、和具有2至25个C原子的单环、双环或三环杂芳基,其任选地含有稠环且任选地被取代。进一步优选的是5-、6-或7元芳基和杂芳基,其中此外,一个或多个CH基团可由N、S或O以使O原子和/或S原子彼此不直接连接的方式替代。优选的芳基基团例如为苯基、联苯基、三联苯基、[1,1':3',1”]-三联苯-2'-基、萘基、蒽基、联二萘基、菲基、芘、二氢芘、二萘嵌苯、并四苯、并五苯、苯并芘、芴、茚、茚并芴、螺双芴等,更优选1,4-亚苯基、4,4’-亚联苯基、1,4-亚三联苯基。
优选的杂芳基基团例如为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、喹喔啉并咪唑、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、吩噻嗪、吩噁嗪、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。杂芳基基团还可以被烷基、烷氧基、硫代烷基、氟、氟代烷基或其他芳基或杂芳基基团取代。
在本申请的上下文中,术语“(非芳族)脂环基团和杂环基”既涵盖饱和的环,即仅含有单键的那些,还涵盖部分不饱和的环,即也可以包含多重键的那些。杂环含有一个或多个杂原子,优选选自Si、O、N、S和Se。(非芳族)脂环基团和杂环基团可为单环的,即仅含一个环(例如环己烷),或者是多环的,即含有多个环(例如十氢化萘或者双环辛烷)。特别优选饱和的基团。此外优选具有3-25个C原子的单-、双-或三环状基团,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,其中另外,一个或多个C原子可被Si替代和/或一个或多个CH基团可被N替代和/或一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-替代。优选的脂环基团和杂环基团例如为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,更优选地1,4-亚环己基、4,4’-双亚环己基、3,17-十六氢-环戊并[a]菲,其任选地经一个或多个相同或不同的基团L取代。尤其优选的芳基-、杂芳基-、脂环族-和杂环基团为1,4-亚苯基、4,4’-亚联苯基、1,4-亚三联苯基、1,4-亚环己基、4,4’-双亚环己基和3,17-十六氢-环戊并[a]菲,其任选地经一个或多个相同或不同的基团L取代。
上文提及的芳基-、杂芳基-、脂环族-和杂环基团的优选取代基(L)是例如溶解度促进基团(例如烷基或烷氧基)和吸电子基团(例如氟、硝基或腈)。
特别优选的取代基是例如卤素、CN、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2或OC2F5。
上文及下文的“卤素”表示F、Cl、Br或I。
上文及下文的术语“烷基”、“芳基”、“杂芳基”等还涵盖多价基团,例如亚烷基、亚芳基、杂亚芳基等。
术语“芳基”表示芳香族碳基团或由其衍生的基团。
术语“杂芳基”表示含有一个或多个杂原子的根据上文定义的“芳基”。
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。
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。
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。
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。
通常,术语“手性”用于描述这样的对象,其在其镜像上不可重叠。
“非手性”(无手性)对象是与其镜像相同的对象。
除非另外明确描述,否则术语“手性向列”和“胆甾醇型”在本申请中同义地使用。
由手性物质诱导的节距(P0)与所用手性材料的浓度(c)以第一近似成反比。此关系的比例常数称为手性物质的螺旋扭转力(HTP)且由以下等式限定:
HTP≡1/(c·P0) (5)
其中
c是手性化合物的浓度。
术语“双介晶化合物”涉及在分子中包含两个介晶基团的化合物。正如常规介晶一样,它们可形成许多中间相,取决于它们的结构。特别地,在添加至向列液晶介质中时,双介晶化合物可诱导第二向列相。双介晶化合物也称作“二聚体液晶”。
“紫外(UV)光”为波长在约400nm至200nm范围内的电磁辐射。
术语“指向矢”在现有技术中已知且意指液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)的优选定向方向。在这样各向异性分子的单轴有序的情形下,指向矢是各向异性的轴。
“配向”或“定向”涉及材料(诸如小分子或大分子的片段)的各向异性单元在称作“配向方向”的共同方向上的配向(定向排序)。在液晶材料的配向层中,液晶指向矢与配向方向一致,以使配向方向对应于材料的各向异性轴的方向。
例如液晶材料层中的术语“平面定向/配向”意指一定比例的液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)基本上平行(约180°)于层的平面定向。
例如液晶材料层中的术语“垂面定向/配向”意指一定比例的液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)相对于层的平面以约80°至90°的角θ(“倾斜角”)定向。
液晶材料在例如材料层中的术语“均匀定向”或“均匀配向”意指,液晶分子的长分子轴(在杆条状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)基本上在相同方向上定向。换言之,液晶指向矢的线是平行的。
术语“经处理的配向层”涵盖经机械处理(摩擦)或曝露于光(优选地,通过使用偏振UV曝露的光配向)以引入液晶分子的优选定向方向的配向层。在处理之后,材料的最初物理化学能(例如表面能)和/或几何结构(例如聚酰亚胺材料的沟槽或定向侧链因摩擦而改变)改变。关于配向层的不同处理(例如摩擦技术等)的细节参见T.Uchida及H.Seki,“Surface Alignment of Liquid Crystals,”Liquid Crystals:Applications and Uses,第3卷,第5章,B.Bahadur编辑,World Scientific,1995或Jacques Cognard,“Alignmentof Nematic Liquid Crystals and their Mixtures”,增刊1,1982年12月,Gordon andBreach Science Publishers,Inc.,New York。
术语“未经处理的配向层”涵盖仅经涂覆且未经进一步处理的配向层,由此材料的最初物理化学能(例如表面能)和/或几何结构保持不变。
除非另有明确说明,否则本申请中通常提及的光波长为550nm。
本文中的双折射率Δn如以下等式所限定
Δn=ne-no (6)
其中ne为非寻常折射率且no为寻常折射率,且平均折射率nav.由以下等式给出。
nav.=[(2no 2+ne 2)/3]1/2 (7)
非寻常折射率ne和寻常折射率no可使用Abbe折射计测量。
对于ULH/USH模式而言,介电各向异性(Δε)应尽可能小以防止在施加寻址电压后解开螺旋。优选地,Δε应略高于0且非常优选是0.1或更多,但优选为10或更少、更优选地7或更少且最优选地5或更少。本申请中,术语“介电正性”用于Δε>3.0的化合物或组分,“介电中性”用于-1.5≤△ε≤3.0的化合物或组分且“介电负性”用于△ε<-1.5的化合物或组分。△ε是以1kHz的频率和在20℃下测定。各化合物的介电各向异性由各单一化合物在向列型主体混合物中的10%溶液的结果测定。在各化合物在主体介质中的溶解度小于10%的情况下,则将其浓度减少二分之一,直至所得介质足够稳定以至少允许测定其特性。然而,优选地,将浓度保持在至少5%以保持尽可能高的结果显著性。测试混合物的电容是在具有垂面和沿面配向二者的盒中测定。该两种类型盒的盒厚为约20μm。所施加电压是频率为1kHz的矩形波且均方根值通常为0.5V至1.0V,然而其始终经选择以低于各个测试混合物的电容阈值。
△ε定义为(ε||-ε⊥),而εav.为(ε||+2ε⊥)/3。由在添加所关注化合物后主体介质的各个值的变化来测定化合物的介电电容率。将该值外推至100%的所关注化合物的浓度。典型的主体介质是ZLI-4792或BL-087,该两者均可自Merck,Darmstadt购得。
对于本发明,
表示反式-1,4-亚环己基,且
表示1,4-亚苯基。
此外,如C.Tschierske,G.Pelzl和S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出的定义应适于与本申请中的液晶材料有关的未定义术语。
详细描述
根据本发明,基板材料优选地各自且彼此独立地选自聚合材料、玻璃或石英板。
合适且优选的聚合基板材料为例如环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚酯(诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN))、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯(PC)或三乙酰纤维素(TAC)的膜,非常优选是PET或TAC膜。PET膜以商品名商购自例如DuPont Teijin Films。
COP膜以商品名或商购自例如ZEON Chemicals L.P.。COC膜以商品名商购自例如TOPAS Advanced Polymers Inc.。
优选地,两个基板均为玻璃板。
基板可通过间隔物或胆甾醇型液晶介质层中的突出结构彼此保持限定间隔。典型的间隔物材料为专业人员所周知且优选选自塑料、二氧化硅、环氧树脂等。
优选地,以彼此大约1μm至大约20μm范围、优选地彼此大约1.5μm至大约10μm范围且更优选地彼此大约2μm至大约5μm范围的间隔来配置基板。由此,胆甾醇型液晶介质层位于间隙中。
优选地,光调制元件包含电极配置,该电极配置能够容许施加基本上垂直于基板主平面或胆甾醇型液晶介质层的电场。符合此要求的适宜电极配置为专业人员所周知。
优选地,光调制元件包含电极配置,该电极配置包含至少两个提供于基板的相对侧上的电极结构。优选的电极结构是作为每一基板和/或像素区域的整个相对表面上的电极层来提供。
适宜的电极材料为专业人员所周知,例如由金属或金属氧化物(例如氧化铟锡(ITO),其根据本发明是优选的)制得的电极结构。
例如,优选通过物理蒸气沉积、电子束蒸发或溅镀沉积技术将ITO膜沉积于基板上。
优选地,光调制元件的电极与切换元件(例如,薄膜晶体管(TFT)或薄膜二极管(TFD))相关联。
如上文及下文所描述的根据本发明的光调制元件包含一个平面配向层和一个垂面配向层。
典型的垂面配向层材料为专业人员所周知,例如由烷氧基硅烷、烷基三氯硅烷、CTAB、卵磷脂或聚酰亚胺、优选地聚酰亚胺(例如JALS-2096-R1)制得的层。
适宜的平面聚酰亚胺为专业人员所周知,例如AL-3046或AL-1254,该两者均可从JSR购得。
通常,配向层材料可通过常规涂覆技术(如旋涂、辊涂、浸涂或刮涂)通过专业人员所已知的气相沉积或常规印刷技术(如例如丝网印刷、平版印刷、卷到卷印刷、凸版印刷、凹版印刷、轮转凹版印刷、柔性版印刷、雕刻凹版印刷、移印、热封印刷、喷墨印刷或借助印模(stamp)或印刷板的印刷)施加至基板或电极结构上。
平面配向层优选地通过本领域技术人员所已知的摩擦或光配向技术来处理,以实现ULH织构的均匀优选方向,其优选地通过摩擦技术来实施。因此,可在不对盒进行任何物理处理(如将盒剪切(在一个方向上的机械处理))等的情形下实现ULH织构的均匀优选方向。摩擦方向不关键且主要地仅影响所施加偏振器的定向。通常,摩擦方向相对于基板主平面是在+/-45°范围内,更优选地在+/-20°范围内,甚至更优选在+/-10范围内,且尤其在方向+/-5°范围内。
在本发明的另一优选实施方案中,光调制元件包含两个或更多个偏振器,其中至少一者配置于液晶介质层的一侧,且其中至少一者配置于液晶介质层的相对侧。此处的液晶介质层和偏振器优选彼此平行地配置。
偏振器可为线性偏振器。优选地,光调制元件中存在恰好两个偏振器。在此情况下,此外优选偏振器两者为线性偏振器。若光调制元件中存在两个线性偏振器,则根据本发明优选两个偏振器的偏振方向是相交的。
在光调制元件中存在两个圆偏振器的情况下,此外优选这些具有相同偏振方向,即两者都是右手圆偏振或两者都是左手圆偏振。
偏振器可为反射式或吸收式偏振器。就本申请而言,反射式偏振器反射具有一个偏振方向的光或一种类型的圆偏振的光,而对于具有另一偏振方向的光或另一类型的圆偏振的光是透明的。相应地,吸收式偏振器吸收具有一个偏振方向的光或一种类型的圆偏振的光,而对于具有另一偏振方向的光或另一类型的圆偏振的光是透明的。反射或吸收通常不是定量的;这意味着不会发生穿过偏振器的光的完全偏振。
出于本发明的目的,可采用吸收式和反射式偏振器二者。优选的是使用呈薄光学膜形式的偏振器。可用于根据本发明的光调制元件中的反射式偏振器的实例是DRPF(漫反射式偏振器膜,3M)、DBEF(双亮度增强膜,3M)、DBR(层状聚合物分布式布拉格(Bragg)反射器,如US7,038,745和US6,099,758中所述)和APF(高级偏振器膜,3M)。
可用于根据本发明的光调制元件中的吸收式偏振器的实例是Itos XP38偏振器膜和Nitto Denko GU-1220DUN偏振器膜。根据本发明可使用的圆偏振器的实例是APNCP37-035-STD偏振器(American Polarizers)。其他实例是CP42偏振器(ITOS)。
因此,根据本发明的另一优选的光调制元件包含、优选地由以下层堆叠体组成:
-偏振器,
-基板,
-电极结构,
-经处理的平面配向层,
-胆甾醇型液晶介质,
-垂面配向层,
-电极结构,
-基板,和
-偏振器。
此外,光调制元件可包含滤波器,其阻隔某些波长的光,例如UV滤波器。根据本发明,也可存在专家通常所知的其他功能层,诸如,例如保护膜和/或补偿膜。
优选地,用于根据本发明的光调制元件的胆甾醇型液晶介质包含至少一种双介晶化合物和至少一种手性化合物。
鉴于用于ULH模式的双介晶化合物,Coles小组发表了关于二聚液晶的结构-性质关系的论文(Coles等人,2012(Physical Review E 2012,85,012701))。
通常从现有技术(也参照Hori,K.,Limuro,M.,Nakao,A.,Toriumi,H.,J.Mol.Struc.2004,699,23-29或GB 2 356 629)得知其他双介晶化合物。
Joo-Hoon Park等人的“Liquid Crystalline Properties of Dimers Havingo-,m-and p-Positional Molecular structures”,Bill.Korean Chem.Soc.,2012,第33卷,第5期,第1647-1652页中进一步公开了显示液晶行为的对称二聚化合物。
具有短胆甾醇型节距的用于弯电器件的类似液晶组合物由EP0971016,GB2356629和Coles,H.J.,Musgrave,B.,Coles,M.J.和Willmott,J.,J.Mater.Chem.,11,第2709至2716页(2001)是已知的。EP0971016报导介晶雌二醇,其本身具有高弯电系数。
此外,就利用ULH模式的显示器而言,胆甾醇型液晶介质的光延迟d*△n(有效)应优选是这样的,以使得满足等式:
sin2(π·d·△n/λ)=1 (8)
其中
d为盒厚和
λ为光的波长。
等式右手边的偏差的容差(allowance)为+/-3%。
合适的胆甾醇型液晶介质的介电各向异性(Δε)应以这样的方式选择,以使得防止在施加寻址电压后解开螺旋。通常,合适液晶介质的Δε优选高于-2和更优选为0或更大,但优选为10或更小,更优选为5或更小且最优选为3或更小。
所用的胆甾醇型液晶介质优选具有约65℃或更高(更优选约70℃或更高,仍更优选80℃或更高,特别优选约85℃或更高且非常特别优选约90℃或更高)的清亮点。
根据本发明的所用的胆甾醇型液晶介质的向列相优选至少从约0℃或更低延伸至约65℃或更高,更优选至少从约-20℃或更低延伸至约70℃或更高,非常优选至少从约-30℃或更低延伸至约70℃或更高,且特别地至少从约-40℃或更低延伸至约90℃或更高。在个别优选实施方案中,根据本发明的介质的向列相可以有必要延伸至约100℃或更高和甚至延伸至约110℃或更高的温度。
通常,根据本发明的光调制元件中所使用的胆甾醇型液晶介质包含一种或多种双介晶化合物,其优选选自式A-I至A-III的化合物,
和其中
R11和R12、
R21和R22、
以及R31和R32各自独立地是H、F、Cl、CN、NCS或具有1至25个C原子的直链或支链烷基,该烷基可未被取代、由卤素或CN单-或多取代,一个或多个不相邻的CH2基团也可在每次出现时彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-或-C≡C-以氧原子并不彼此直接连接的方式替代,
MG11和MG12、
MG21和MG22以及
MG31和MG32各自独立地是介晶基团,
Sp1、Sp2和Sp3各自独立地是包含5至40个C原子的间隔基团,其中除连接至O-MG11和/或O-MG12的Sp1、连接至MG21和/或MG22的Sp2和连接至X31和X32的Sp3的CH2基团以外,一个或多个不相邻的CH2基团也可然而由-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CH(卤素)-、-CH(CN)-、-CH=CH-或-C≡C-以没有两个O原子彼此相邻、没有两个-CH=CH-基团彼此相邻和没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-和-CH=CH-的基团彼此相邻的方式替代,和
X31和X32彼此独立地选自-CO-O-、-O-CO-、-CH=CH-、
-C≡C-或-S-的连接基团,和备选地,它们中的一个也可为-O-或单键,和再次备选地,它们中的一个可为-O-且另一个为单键。
优选使用的是式A-I至A-III的化合物,其中
Sp1、Sp2和Sp3各自独立地是-(CH2)n-,其中
n是1至15的整数,最优选为非偶数,其中一个或多个-CH2-基团可由-CO-替代。
尤其地,式A-III的化合物,其中
-X31-Sp3-X32-为–Sp3-O-、-Sp3-CO-O-、-Sp3-O-CO-、-O-Sp3-、-O-Sp3-CO-O-、-O-Sp3-O-CO-、-O-CO-Sp3-O-、-O-CO-Sp3-O-CO-、-CO-O-Sp3-O-或-CO-O-Sp3-CO-O-,然而,在是在这样的条件下,在-X31-Sp3-X32-中,没有两个O原子彼此相邻,没有两个-CH=CH-基团彼此相邻且没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-和-CH=CH-的基团彼此相邻。
进一步优选的是式A-I的化合物,其中
MG11和MG12彼此独立地是-A11-(Z1-A12)m-
其中
Z1为-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C≡C-或单键,
A11和A12在每次出现时各自独立地为1,4-亚苯基(此外,其中一个或多个CH基团可被N替代)、反式-1,4-亚环己基(此外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被O和/或S替代)、1,4-亚环己烯基、1,4-双环-(2,2,2)-亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢-萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢-萘-2,6-二基、环丁烷-1,3-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基或二螺[3.1.3.1]癸烷-2,8-二基,所有这些基团均可以是未被取代、被以下基团单-、二-、三-或四取代:F、Cl、CN或具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、烷基羰基或烷氧基羰基,其中一个或多个H原子可被F或Cl取代,且
m为0、1、2或3。
进一步优选的是式A-II的化合物,其中
MG21和MG22彼此独立地为-A21-(Z2-A22)m-
其中
Z2为-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C≡C-或单键,
A21和A22在每次出现时各自独立地为1,4-亚苯基(此外,其中一个或多个CH基团可被N替代)、反式-1,4-亚环己基(此外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被O和/或S替代)、1,4-亚环己烯基、1,4-双环-(2,2,2)-亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢-萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢-萘-2,6-二基、环丁烷-1,3-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基或二螺[3.1.3.1]癸烷-2,8-二基,所有这些基团均可以是未被取代、被以下基团单-、二-、三-或四取代:F、Cl、CN或具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、烷基羰基或烷氧基羰基,其中一个或多个H原子可被F或Cl取代,且
m为0、1、2或3。
进一步优选的是式A-III的化合物,其中
MG31和MG32彼此独立地是-A31-(Z3-A32)m-
其中
Z3为-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C≡C-或单键,
A31和A32在每次出现时各自独立地为1,4-亚苯基(此外,其中一个或多个CH基团可被N替代)、反式-1,4-亚环己基(此外,其中一个或两个不相邻的CH2基团可被O和/或S替代)、1,4-亚环己烯基、1,4-双环-(2,2,2)-亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢-萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢-萘-2,6-二基、环丁烷-1,3-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基或二螺[3.1.3.1]癸烷-2,8-二基,所有这些基团均可以是未被取代、被以下基团单-、二-、三-或四取代:F、Cl、CN或具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、烷基羰基或烷氧基羰基,其中一个或多个H原子可被F或Cl取代,且
m为0、1、2或3。
优选地,式A-III的化合物是不对称化合物,其优选具有不同介晶基团MG31和MG32。
通常优选的是式A-I至A-III的化合物,其中介晶基团中存在的酯基团的偶极均在相同方向上定向,即都为-CO-O-或都为-O-CO-。
尤其优选的是式A-I和/或A-II和/或A-III的化合物,其中介晶基团(MG11和MG12)和(MG21和MG22)和(MG31和MG32)的各个对在每次出现时彼此独立地包含一个、两个或三个六原子环,优选两个或三个六原子环。
尤其优选的是不包含可聚合基团(例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团)的式A-I和/或A-II和/或A-III的化合物。
优选介晶基团的较小组列示于下文中。出于简明的原因,这些基团中的Phe是1,4-亚苯基,PheL是被1至4个基团L取代的1,4-亚苯基,其中L优选为F、Cl、CN、OH、NO2或具有1至7个C原子的任选地氟化的烷基、烷氧基或烷酰基,非常优选F、Cl、CN、OH、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5,特别是F、Cl、CN、CH3、C2H5、OCH3、COCH3和OCF3,最优选F、Cl、CH3、OCH3和COCH3,且Cyc为1,4-亚环己基。此列表包含下文中所示的子式以及它们的镜像
-Phe-Z-Phe- II-1
-Phe-Z-Cyc- II-2
-Cyc-Z-Cyc- II-3
-PheL-Z-Phe- II-4
-PheL-Z-Cyc- II-5
-PheL-Z-PheL- II-6
-Phe-Z-Phe-Z-Phe- II-7
-Phe-Z-Phe-Z-Cyc- II-8
-Phe-Z-Cyc-Z-Phe- II-9
-Cyc-Z-Phe-Z-Cyc- II-10
-Phe-Z-Cyc-Z-Cyc- II-11
-Cyc-Z-Cyc-Z-Cyc- II-12
-Phe-Z-Phe-Z-PheL- II-13
-Phe-Z-PheL-Z-Phe- II-14
-PheL-Z-Phe-Z-Phe- II-15
-PheL-Z-Phe-Z-PheL- II-16
-PheL-Z-PheL-Z-Phe- II-17
-PheL-Z-PheL-Z-PheL- II-18
-Phe-Z-PheL-Z-Cyc- II-19
-Phe-Z-Cyc-Z-PheL- II-20
-Cyc-Z-Phe-Z-PheL- II-21
-PheL-Z-Cyc-Z-PheL- II-22
-PheL-Z-PheL-Z-Cyc- II-23
-PheL-Z-Cyc-Z-Cyc- II-24
-Cyc-Z-PheL-Z-Cyc- II-25
特别优选的是子式II-1、II-4、II-6、II-7、II-13、II-14、II-15、II-16、II-17和II-18。
在这些优选基团中,Z在各情形下独立地具有如上文针对MG21和MG22所给出的Z1的含义之一。Z优选为-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-C≡C-或单键,尤其优选为单键。
非常优选地,介晶基团MG11和MG12、MG21和MG22以及MG31和MG32各自且独立地选自下式和它们的镜像。
非常优选地,介晶基团MG11和MG12、MG21和MG22以及MG31和MG32的各个对中的至少一者选自且优选二者都各自且独立地选自下式IIa至IIn(有意省略两个参考号“II i”及“IIl”以避免任何混乱)和它们的镜像
其中
L在每次出现时彼此独立地是F或Cl,优选为F,且
r在每次出现时彼此独立地是0、1、2或3,优选0、1或2。
基团在这些优选式中非常优选
表示此外为
特别优选的是子式IIa、IId、IIg、IIh、IIi、IIk和IIo,特别是子式IIa和IIg。
在具有非极性基团的化合物的情形下,R11、R12、R21、R22、R31和R32优选是具有至多15个C原子的烷基或具有2至15个C原子的烷氧基。
若R11和R12、R21和R22以及R31和R32为烷基或烷氧基(即,其中末端CH2基团由-O-替代),则其可以为直链或支链的。其优选直链,具有2、3、4、5、6、7或8个碳原子,且因此优选例如乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或辛氧基,此外为甲基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷氧基。
氧杂烷基(即其中一个CH2基团经-O-替代)优选例如直链2-氧杂丙基(=甲氧基甲基);2-(=乙氧基甲基)或3-氧杂丁基(=2-甲氧基乙基);2-、3-或4-氧杂戊基;2-、3-、4-或5-氧杂己基;2-、3-、4-、5-或6-氧杂庚基;2-、3-、4-、5-、6-或7-氧杂辛基;2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-氧杂壬基;或2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-或9-氧杂癸基。
在具有末端极性基团的化合物的情况下,R11和R12、R21和R22以及R31和R32选自CN、NO2、卤素、OCH3、OCN、SCN、CORx、COORx或具有1至4个C原子的单氟化、寡氟化或多氟化烷基或烷氧基。Rx任选地为具有1至4个,优选1至3个C原子的氟化烷基。卤素优选F或Cl。
尤其优选地,式A-I、A-II、或A-III中的R11和R12、R21和R22以及R31和R32选自H、F、Cl、CN、NO2、OCH3、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、C2F5、OCF3、OCHF2、和OC2F5,特别选自H、F、Cl、CN、OCH3和OCF3,尤其选自H、F、CN和OCF3。
另外,含有非手性支链基团R11和/或R21和/或R31的式A-I、A-II或A-III的化合物有时可以是重要的,这是由于(例如)发生结晶的趋势减小。此类型的支链基团通常不含大于一条的支链。优选的非手性支链基团为异丙基、异丁基(=甲基丙基)、异戊基(=3-甲基丁基)、异丙氧基、2-甲基-丙氧基和3-甲基丁氧基。
间隔基团Sp1、Sp2和Sp3优选是具有5至40个C原子、特别是5至25个C原子、非常优选5至15个C原子的直链或支链亚烷基,其中,另外,一个或多个不相邻的且非末端的CH2基团可由-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CH(卤素)-、-CH(CN)-、-CH=CH-或-C≡C-替代。
“末端”CH2基团是直接键合至介晶基团上的那些。因此,“非末端”CH2基团并不直接键合至介晶基团R11和R12、R21和R22以及R31和R32。
典型的间隔基团为例如-(CH2)o-、-(CH2CH2O)p-CH2CH2-,其中o为5至40、特别是5至25、非常优选地5至15的整数,且p为1至8的整数、特别是1、2、3或4。
优选的间隔基团为例如亚戊基、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、二亚乙基氧基亚乙基、二亚甲基氧亚丁基、亚戊烯基、亚庚烯基、亚壬烯基和亚十一烯基。
尤其优选的是式A-I、A-II和A-III的化合物,其中Sp1、Sp2、或Sp3分别为具有5至15个C原子的亚烷基。直链亚烷基是尤其优选的。
优选的是具有偶数个具有6、8、10、12和14个C原子的直链亚烷基的间隔基团。
本发明的另一实施方式是优选地具有奇数个具有5、7、9、11、13和15个C原子的直链亚烷基的间隔基团。非常优选的是具有5、7或9个C原子的直链亚烷基间隔基团。
尤其优选的是式A-I、A-II和A-III的化合物,其中Sp1、Sp2、或Sp3是具有5至15个C原子的完全氘化的亚烷基。非常优选的是氘化直链亚烷基。最优选的是部分氘化的直链亚烷基。
优选的是式A-I的化合物,其中介晶基团R11-MG11-和R12-MG1-不同。尤其优选的是式A-I的化合物,其中式A-I中的R11-MG11-和R12-MG12-相同。
优选的式A-I的化合物选自式A-I-1至A-I-3的化合物
其中参数n具有上文给出的含义且优选为3、5、7或9,更优选为5、7或9。
优选的式A-II的化合物选自式A-II-1至A-II-4的化合物
其中参数n具有上文给出的含义且优选为3、5、7或9,更优选为5、7或9。
优选的式A-III的化合物选自式A-III-1至A-III-11的化合物
其中参数n具有上文给出的含义且优选为3、5、7或9,更优选为5、7或9。
特别优选的示例性的式A-I的化合物是以下化合物:
对称的那些:
和不对称的那些:
特别优选的示例性的式A-II的化合物是以下化合物:
对称的那些:
和不对称的那些:
特别优选的示例性的式A-III的化合物是以下化合物:
对称的那些:
和不对称的那些:
式A-I至A-III的双介晶化合物特别可用于弯电液晶显示器,因为它们可容易地经配向成宏观上均匀定向,且在所施加的液晶介质中产生高弹性常数k11值和高弯电系数e。
式A-I至A-III的化合物可根据原本已知且描述于有机化学标准著作(例如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie,Thieme-Verlag,Stuttgart)中的方法或以类似于该方法的方式合成。
在优选实施方案中,胆甾醇型液晶介质任选包含一种或多种向列型化合物,其优选选自结构式B-I至B-III的化合物:
其中
LB11至LB31独立地为H或F,优选地,一者为H而另一者为H或F,和最优选地,两者均为H或均为F。
RB1、RB21和RB22
和
RB31和RB32各自独立地是H、F、Cl、CN、NCS或具有1至25个C原子的直链或支链烷基,该烷基可未被取代、被卤素或CN单-或多取代,一个或多个不相邻的CH2基团在每次出现时也可彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-或-C≡C-以氧原子并不直接彼此连接的方式替代,
XB1是F、Cl、CN、NCS,优选为CN,
ZB1、ZB2和ZB3在每次出现时独立地为-CH2-CH2-、-CO-O-、-O-CO-、-CF2-O-、-O-CF2-、-CH=CH-、-C≡C-或单键,优选为-CH2-CH2-、-CO-O-、-CH=CH-、-C≡C-或单键,
和
在每次出现时独立地为
优选
或者
中的一个或多个为
n为1、2或3,优选1或2。
进一步优选的是包含一种或多种选自式B-I-1至B-I-5、优选选自式B-I-1、B-I-2、B-I-3、B-I-5和/或B-I-6的式B-I的向列液晶(nematogen)的胆甾醇型液晶介质。
其中参数具有上文给出的含义且优选地,
RB1是具有至多12个C原子的烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基,
XB1为F、Cl、CN、NCS、OCF3,优选CN、OCF3或F,和
LB11和LB12独立地是H或F,优选一个为H且另一个为H或F和最优选二个都是H。
进一步优选的是包含一种或多种选自式B-II-1至B-II-5、优选式B-II-1和/或B-II-5的式B-II的向列型的胆甾醇型液晶介质
其中参数具有上文给出的含义且优选地,
RB21和RB22独立地是具有至多12个C原子的烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基,更优选地RB21为烷基且RB22为烷基、烷氧基或烯基且在式B-II-1中最优选烯基、特别是乙烯基或1-丙烯基,且在式B-II-2中最优选烷基。
进一步优选的是包含一种或多种优选选自式B-III-1至B-III-10(最优选式B-III-10)的化合物的式B-III的向列型的胆甾醇型液晶介质
其中参数具有上文给出的含义且优选地,
RB31和RB32独立地是具有至多12个C原子的烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基,更优选地RB31为烷基且RB32为烷基或烷氧基且最优选烷氧基,且
LB22和LB31LB32独立地是H或F,优选一个为F且另一个为H或F且最优选两个均为F。
式B-I至B-III的化合物为专家已知且可根据原本已知且描述于有机化学标准著作(例如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie,Thieme-Verlag,Stuttgart)中的方法或以类似于该方法的方式合成。
适用于ULH模式的胆甾醇型液晶介质包含一种或多种具有合适的螺旋扭转力(HTP)的手性化合物,特别是在WO 98/00428中所公开的那些。
优选地,手性化合物选自结构式C-I至C-III的化合物,
后者包括各自的(S,S)对映异构体,
其中E和F各自独立地是1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基,v为0或1,Z0为-COO-、-OCO-、-CH2CH2-或单键,且R是具有1至12个C原子的烷基、烷氧基或烷酰基。
特别优选的胆甾醇型液晶介质包含至少一种或多种自身不必须展示出液晶相且自身给出良好均匀配向的手性化合物。
式C-II的化合物和它们的合成描述于WO98/00428中。尤其优选化合物CD-1,如下表D中所示。式C-III的化合物和它们的合成描述于GB2,328,207中。
其他典型地使用的手性化合物为例如市售的R/S-5011、CD-1、R/S-811和CB-15(来自Merck KGaA,Darmstadt,Germany)。
以上提及的手性化合物R/S-5011和CD-1和式C-I、C-II和C-III的(其他)化合物展现出非常高螺旋状扭转力(HTP),且因此特别可用于本发明的目的。
胆甾醇型液晶介质优选包含优选1至5,特别地1至3,非常优选1或2种手性化合物,其优选选自上式C-II,特别是CD-1,和/或式C-III和/或R-5011或S-5011,非常优选该手性化合物为R-5011、S-5011或CD-1。
胆甾醇型液晶介质中的手性化合物的量优选为总混合物的1重量%至20重量%、更优选1重量%至15重量%、甚至更优选1重量%至10重量%且最优选1重量%至5重量%。
在另一优选实施方案中,将少量(例如0.3重量%,通常<1重量%)可聚合化合物添加至上述胆甾醇型液晶介质中,并在引入至光调制元件后通常通过UV光聚合进行原位聚合或交联。已证实,向LC混合物添加可聚合介晶或液晶化合物(也称为“反应性介晶(RM)”)特别适合进一步使ULH织构稳定(例如,Lagerwall等人,Liquid Crystals 1998,24,329-334.)。
合适的可聚合液晶化合物优选选自式D的化合物,
P-Sp-MG-R0 D
其中
P为可聚合基团,
Sp为间隔基团或单键,
MG为杆状介晶基团,其优选选自式M,
M为-(AD21-ZD21)k-AD22-(ZD22-AD23)l-,
AD21至AD23在每次出现时彼此独立地为任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代的芳基-、杂芳基-、杂环-或脂环族基团,优选为任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代的1,4-亚环己基或1,4-亚苯基、1,4-吡啶、1,4-嘧啶、2,5-噻吩、2,6-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩、2,7-芴(fluorine)、2,6-萘、2,7-菲,
ZD21和ZD22在每次出现时彼此独立地为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR02、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,优选为-COO-、-OCO-、-CO-O-、-O-CO-、-OCH2-、-CH2O-、-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,
L在每次出现时彼此独立地为F或Cl,
R0为H、具有1至20个C原子或更多(优选1至15个C原子)任选地被氟化的烷基、烷氧基、硫代烷基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,或为Y0或P-Sp-,
Y0为F、Cl、CN、NO2、OCH3、OCN、SCN、任选地被氟化的具有1至4个C原子的烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基、或具有1至4个C原子的单-、寡-或多氟化的烷基或烷氧基,优选F、Cl、CN、NO2、OCH3,或具有1至4个C原子的单-、寡-或多氟化的烷基或烷氧基,
Y01和Y02各自彼此独立地表示H、F、Cl或CN,
R01和R02各自且独立地具有如以上R0所限定的含义,和
k和l各自且独立地为0、1、2、3或4,优选为0、1或2,最优选1。
优选的可聚合单-、二-、或多反应性液晶化合物公开在例如WO 93/22397、EP 0261 712、DE 195 04 224、WO 95/22586、WO 97/00600、US 5,518,652、US 5,750,051、US 5,770,107和US 6,514,578中。
优选的可聚合基团选自CH2=CW1-COO-、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至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各自彼此独立地表示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各自彼此独立地表示H、Cl或具有1至5个C原子的烷基;Phe表示任选被一个或多个如上文所限定的但是不同于P-Sp的基团L取代的1,4-亚苯基;且k1、k2和k3彼此独立地表示0或1,k3优选表示1,且k4为1至10的整数。
特别优选的基团P为CH2=CH-COO-、CH2=C(CH3)-COO-、CH2=CF-COO-、CH2=CH-、CH2=CH-O-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、特别乙烯氧基、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。
在本发明的另一优选实施方案中,式I*和II*及其子式的可聚合化合物包含一个或多个含有两个或更多个可聚合基团P的支链基团(多官能可聚合基团),而非一个或多个基团P-Sp-。合适的此类型基团、和包含它们的可聚合化合物述于例如US 7,060,200 B1或US 2006/0172090A1中。特别优选选自下式的多官能可聚合基团:
其中
alkyl表示单键或具有1至12个C原子的直链或支链亚烷基,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原子彼此不直接连接的方式替代,且其中此外,一个或多个H原子可被F、Cl或CN替代,其中Rx具有上述含义,且优选表示如上所限定的R0,
aa和bb各自彼此独立地表示0、1、2、3、4、5或6,
X具有针对X'所指定的含义之一,且
P1-5各自彼此独立地具有以上针对P所指定的含义之一。
优选的间隔基团Sp选自式Sp'-X',使得基团“P-Sp-”遵循式“P-Sp'-X'-”,其中
Sp'表示具有1至20个,优选1至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,且其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-NRx-、-SiRxRxx-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-NRx-CO-O-、-O-CO-NRx-、-NRx-CO-NRx-、-CH=CH-或-C≡C-以O和S原子彼此不直接连接的方式替代,
X'表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NRx-、-NRx-CO-、-NRx-CO-NRx-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CRx-、-CY2=CY3-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键、优选-O-、-S、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NRx-、-NRx-CO-、-NRx-CO-NRx-或单键,
Rx和Rxx各自彼此独立表示H或具有1至12个C原子的烷基,且
Y2和Y3各自彼此独立表示H、F、Cl或CN,
典型的间隔基团Sp'为例如-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiRxRxx-O)p1-,其中p1为1至12的整数,q1为1至3的整数,且Rx和Rxx具有上述含义。
特别优选的基团-X'-Sp'-为-(CH2)p1-、-O-(CH2)p1-、-OCO-(CH2)p1-、-OCOO-(CH2)p1-。
特别优选的基团Sp'在各情形下为例如直链的亚乙基、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。
其他优选的可聚合单-、二-或多反应性液晶化合物显示于以下列表:
其中
P0在多次出现情况中彼此独立地为可聚合基团,优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基、氧杂环丁烷基、环氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯基醚或苯乙烯基,
A0在多次出现的情况下彼此独立地为1,4-亚苯基(其任选被1、2、3或4个基团L取代),或反式-1,4-亚环己基,
Z0在多次出现的情况下彼此独立地为-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-C≡C-、-CH=CH-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,
r为0、1、2、3或4,优选0、1或2,
t在多次出现的情况下彼此独立地为0、1、2或3,
u和v彼此独立地为0、1或2,
w为0或1,
x和y彼此独立地为0或1至12的相同或不同的整数,
z为0或1,其中如果相邻的x或y为0,则z为0,
此外,其中苯和萘环可另外被一个或多个相同或不同的基团L取代,且参数R0、Y0、R01、R02和L具有与上文在式D中给出的相同含义。
可聚合化合物在LC显示器基板间的LC介质中通过原位聚合来聚合或交联(若化合物包含两个或更多个可聚合基团)。合适且优选的聚合方法为例如热或光聚合,优选为光聚合,特别UV光聚合。若有必要,此处也可添加一种或多种引发剂。适合的聚合条件以及合适类型和用量的引发剂为本领域技术人员所已知,且描述在文献中。适用于自由基聚合的为例如市售的光引发剂 或(Ciba AG)。若使用引发剂,则其在整体混合物中的比例优选为0.001至5重量%,特别优选地为0.001至1重量%。然而,也可在不添加引发剂的情况下进行聚合。在另一优选实施方案中,LC介质不含聚合引发剂。
可聚合组分或胆甾醇型液晶介质也可包含一种或多种稳定剂,以防止RM在例如储存或运输期间发生不期望的自发聚合。合适类型和用量的稳定剂为本领域技术人员所已知,且描述在文献中。特别合适的为例如市售的系列的稳定剂(Ciba AG)。若使用稳定剂,则其基于RM或可聚合化合物的总量计的比例优选为10至5000ppm,特别优选50至500ppm。
上述可聚合化合物也适合在无引发剂的情况下聚合,这与大量优点相关,诸如例如较低的材料成本和LC介质的由可能残余量的引发剂或其降解产物所产生的较少污染。
可聚合化合物可个别地添加至胆甾醇型液晶介质,但也可使用含两种或更多种可聚合化合物的混合物。在此类混合物聚合时,形成共聚物。此外,本发明涉及上下文所提及的可聚合混合物。
以本身常规的方式制得可根据本发明使用的胆甾醇型液晶介质,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、和任选与其他液晶化合物和/或添加剂混合。通常,有利地在升高的温度下,将以较少量使用的所需量组分溶解于构成主要成分的组分中。也可在有机溶剂(例如丙酮、氯仿或甲醇)中混合组分的溶液,且在彻底混合之后,例如通过蒸馏再次移除溶剂。
对于本领域技术人员不言可喻的是,LC介质也可包含其中例如H、N、O、Cl、F已经被相应同位素替代的化合物。
液晶介质可以常见浓度含有其他添加剂,如例如其他稳定剂、抑制剂、链转移剂、共反应单体、表面活性化合物、润滑剂、润湿剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、消泡剂、除气剂、稀释剂、反应性稀释剂、辅助剂、着色剂、染料、颜料或纳米颗粒。
这些其他成分的总浓度以总混合物计在0.1%至10%,优选0.1%至6%的范围内。所用各个化合物的浓度各自优选在0.1%至3%的范围内。就本申请中的液晶介质的液晶组分和化合物的浓度值和范围而言,不考虑这些添加剂和类似添加剂的浓度。这也适用于混合物中所用的二向色性染料的浓度,当指定主体介质的组分或化合物的浓度时,不计数二向色性染料的浓度。始终相对于最终经掺杂混合物给出各添加剂的浓度。
通常,根据该申请的介质中所有化合物的总浓度为100%。
制造根据本发明的光调制元件的典型方法包括至少以下步骤:
-切割并清洗基板,
-在该基板上提供电极结构,
-在第一基板的电极结构上涂覆至少一个平面配向层,
-处理该第一基板的电极结构上的一个配向层,
-在第二基板的电极结构上涂覆至少一个垂面配向层,
-使用UV可固化粘合剂组装盒,
-使用胆甾醇型液晶介质填充该盒,
-任选地,通过向该LC介质施加电场同时从各向同性相缓慢冷却至胆甾醇型相来获得ULH织构,和
-任选地,使该LC介质的可聚合化合物固化。
下文将详细解释本发明器件的功能原理。应注意,对假定运作方式的注释不应推导出对所要求保护的发明的范围的限制(其未出现在权利要求中)。
优选地且在完美的配向体系的情况下,ULH织构自发地形成,且因而在此情况下将不需要电场。
优选地,在自发ULH配向的情况下,温度的控制也不是必需的,但仍然在混合物的可使用向列范围内。且也在其中可填充器件的范围内。
在另一优选的实施方案中,可通过以下方式获得ULH织构,从焦锥或格朗让织构开始,通过向胆甾醇型液晶介质施加高频率电场(例如10V和200Hz),同时从其各向同性相缓慢冷却至其胆甾醇相。不同介质的场频率可不同。
从ULH织构开始,可通过施加电场使胆甾醇型液晶介质经受弯电切换。这使得材料的光轴在盒基板的平面中发生旋转,从而在将该材料置于交叉偏振器之间时引起透射变化。本发明材料的弯电切换是另外详细描述于上文介绍和实施例中。
处于根据本发明的光调制元件的“关闭状态”中的均匀卧式螺旋结构提供了显著改良的消光(optical extinction),并因此提供有利的对比度。此外,移除电压后,ULH织构是稳定,并且保持几天/周。
该器件的光学在某种程度是自动补偿的(类似于常规的pi-盒),并且提供比根据VA模式的常规的光调制元件更好的视角。
所需施加电场强度主要取决于电极间隙和主体混合物的e/K。所施加的电场强度通常低于约10V/μm-1,优选低于约8V/μm-1,和更优选低于约5V/μm-1。相应地,根据本发明的光调制元件的施加的驱动电压优选低于约30V,更优选低于约20V,和甚至更优选低于约10V。
根据本发明的光调制元件可以专家通常所已知的常规的驱动波形进行操作。
本发明的光调制元件可用于各类光学和电光器件中。
所述光学和电光器件包括但不限于电光显示器、液晶显示器(LCD)、非线性光学(NLO)器件和光学信息储存器件。
除非上下文另外明确表明,否则如本文中所用,本文中的术语的复数形式应理解为包括单数形式,且反之亦然。
本申请中指示的参数范围均包括如专家已知的最大可允许的误差的极限值。针对各性质范围指示的不同上限和下限值彼此组合而产生额外的优选范围。
在整个申请中,应用以下条件和定义,除非另有说明。所有浓度是以重量百分比给出,且涉及各自的整体混合物,所有的温度值都以摄氏温度给出且所有的温度差都以度数差(differential degree)给出。所有物理性质是根据“Merck Liquid Crystals,PhysicalProperties of Liquid Crystals”,Status 1997年11月,Merck KGaA(德国)测定的并且针对20℃的温度给出,除非另有明确说明。光学各向异性(Δn)在波长589.3nm下确定。介电各向异性(Δε)在1kHz频率下确定,或若明确说明,则在19GHz频率下确定。使用由德国MerckKGaA生产的测试盒测定阈值电压以及所有其它电光性质。用以测定Δε的测试盒的盒厚为大约20μm。电极是具有1.13cm2面积和护圈(guard ring)的圆状(circular)ITO电极。对于垂面取向(ε||),取向层是来自日本Nissan Chemicals的SE-1211和对于沿面取向(ε⊥),取向层是来自日本Japan Synthetic Rubber的聚酰亚胺AL-1054。使用Solatron 1260频率响应分析仪,使用正弦波和0.3Vrms的电压来测定电容。在电光测量中使用的光是白光。这里使用利用来自德国Autronic-Melchers的商购的DMS仪器的装置。
贯穿本说明书的描述和权利要求,措词“包含”和“含有”和该措词的变化形式(例如,“包含着”和“包括”)是指“包括但不限于”且不意欲(且不)排除其他组分。在另一方面,措词“包含”也涵盖术语“由......组成”但不限于其。
应了解,上述多个特征(特别是优选实施方式的特征)以它们自身是发明性的,而不仅仅作为本发明实施方式的一部分。除目前所要求保护的任何发明以外或作为目前所要求保护的任何发明的替代发明,可寻求这些特征的独立保护。
贯穿本申请,应理解,在键合至三个相邻原子的C原子处(例如在C=C或C=O双键中或例如在苯环中)的键角为120°,且在键合至两个相邻原子的C原子处的键角(例如在C≡C中或在C≡N三键中或在烯丙基位置C=C=C中)为180°,除非这些角度另外受到限制,例如作为如3-、5-或5-原子环的小环的一部分,但是在一些情况下在一些结构式中,这些角度未准确表示。
应了解,可对本发明的前述实施方式作出修改,而仍处于本发明的范围内。除非另有说明,否则起到相同、等效或类似目的的替代特征可代替本说明书中所公开的每一特征。因此,除非另有说明,否则每一所公开特征仅是一系列等效或类似特征中的一个实例。
本说明书中所公开的全部特征可以任何组合形式来组合,但其中这样的特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合除外。特别地,本发明的优选特征适用于本发明的全部方面且可以任何组合形式使用。同样,以非必需组合形式描述的特征可分别地(不以组合形式)使用。
无需进一步详细描述,据信本领域技术人员可使用先前描述最大程度地利用本发明。因此,以下实施例应理解为仅为说明性的且不以任何方式限制本公开内容的其余部分。
以下缩写用于说明化合物的液晶相行为:K=结晶;N=向列型;N2=扭曲-弯曲向列型;S=近晶;Ch=胆甾醇型;I=各向同性;Tg=玻璃化转变。在符号之间的数字表示以℃计的相转变温度。
在本申请中且尤其在以下实施例中,液晶化合物的结构由也称为“缩略词”的缩写表示。根据以下三个表A至C可直接将缩写转换为对应结构。
所有基团CnH2n+1、CmH2m+1和CIH2I+1优选地分别为具有n、m和I个C原子的直链烷基,所有基团CnH2n、CmH2m和CIH2I优选地分别为(CH2)n、(CH2)m和(CH2)I,且-CH=CH-优选反式-或E亚乙烯基。
表A列出了用于环要素的符号,表B列出用于连接基团的符号,且表C列出分子的左手边和右手边端基的符号。
表A:环要素
表B:连接基团
表C:端基
其中n和m各自是整数且三个点“…”指示用于此表的其他符号的空间。
实施例
现将参照以下工作施实例更详细地描述本发明,该实施例仅为说明性的且并不限制本发明的范围。
混合物实施例:
制备以下LC混合物(M-1):
比较实施例1:
由以下层堆叠体组成的比较测试盒
-第1基板,
-第1电极结构,
-经处理的平面配向层,
-胆甾醇型液晶介质,
-经处理的平面配向层,
-第2电极结构,和
-第2基板
是通过以下方法产生。
清洗预图案化的ITO玻璃基板,并将两个基板用平面聚酰亚胺AL-3046(JapanSynthetic Rubber,JSR,Japan)旋涂。将两个经聚酰亚胺涂覆的基板在热板上在100℃下预固化1min并在烘箱中在200℃下进行最终固化90min。通过用覆盖有人造丝布的旋转辊摩擦来处理两个经聚酰亚胺涂覆的基板以诱导优选的LC定向。
施加温度可固化的框架密封剂并将3μm间隔物喷涂至一个基板上。两个基板以使得经处理的聚酰亚胺层的摩擦方向以反向平行方向配置的方式组装,压制成3μm的期望盒厚且粘合剂在150℃下固化。切割单一测试盒用于配向实验并通过毛细管填充在80℃下填充混合物M1。
将填充的测试盒加热至高于清亮点直至75℃并施加具有200Hz的20伏的方波电压。以电压使盒冷却并在关闭驱动电压后通过显微镜观察来评定黑态(black state)。
盒显示ULH织构中的一些缺陷并在几小时内开始重新定向至USH。
比较实施例2:由以下层堆叠体组成的比较测试盒
-第1基板,
-第1电极结构,
-垂面配向层,
-胆甾醇型液晶介质,
-垂面配向层,
-第2电极结构,和
-第2基板,
是通过以下方法产生。
清洗预图案化的ITO玻璃基板,并将两个基板用垂面聚酰亚胺JALS-2096-R1(Japan Synthetic Rubber,JSR,Japan)旋涂。将两个经聚酰亚胺涂覆的基板在热板上在100℃下预固化1min并在烘箱中在200℃下进行最终固化90min。
施加温度可固化的框架密封剂并将3μm间隔物喷涂至一个基板上。两个基板以使得经处理的聚酰亚胺层的摩擦方向以反向平行方向配置的方式组装,压制成3μm的期望盒厚且粘合剂在150℃下固化。切割单一测试盒用于配向实验并通过毛细管填充在80℃下填充混合物M1。
将填充的测试盒加热至高于清亮点直至75℃并施加具有200Hz的20伏方波电压。以电压使盒冷却并在关闭驱动电压后通过显微镜观察来评定黑态。
在无任何机械压制的情形下不可观察到配向。在用笔或手指在盒上剪切之后,一些配向是可见的,但品质是差的。
实施例1:
由以下层堆叠体组成的根据本发明的测试盒
-第1基板,
-第1电极结构,
-经处理的平面配向层,
-胆甾醇型液晶介质,
-垂面配向层,
-第2电极结构,和
-第2基板,
是通过以下方法产生。
清洗预图案化的ITO玻璃基板,并将一个基板用平面聚酰亚胺AL-3046(JapanSynthetic Rubber,JSR,Japan)旋涂且另一基板用垂面聚酰亚胺JALS-2096-R1(JapanSynthetic Rubber,JSR,Japan)旋涂。将两个经聚酰亚胺涂覆的基板在热板上在100℃下预固化1min并在烘箱中在200℃下进行最终固化90min。通过用覆盖有人造丝布的旋转辊摩擦来处理经平面聚酰亚胺涂覆的基板以诱导优选的LC定向。
施加温度可固化的框架密封剂并将3μm间隔物喷涂至一个基板上。在具有经处理的聚酰亚胺层的基板的顶部上放置坯料(blank)预图案化的ITO基板,经压制成3μm的期望盒厚且粘合剂在150℃下固化。切割单一测试盒用于配向实验,并通过毛细管填充在80℃下填充混合物M1。
将填充的测试盒加热至高于清亮点直至75℃并施加具有200Hz的20伏方波电压。以电压使盒冷却并在关闭驱动电压后通过显微镜观察来评定黑态。
与比较实施例1相比,盒显示ULH织构中缺陷区域较少并在不重新定向至USH的情形下ULH织构的稳定性显著改善,持续至少若干周(在比较实施例1中USH域在几小时后显现)。
总结实施例1:
实施例1的结果汇总于下表中:
++非常有利
+有利
ο平均
-差
--非常差
n.a不适用
Claims (13)
1.光调制元件,其包含夹在两个相对基板之间的胆甾醇型液晶介质、能够容许施加基本上垂直于基板主平面或胆甾醇型液晶介质的层的电场的电极配置,该光调制元件的特征在于该基板之一设置有相邻于该胆甾醇型液晶介质的经处理的平面配向层且另一基板设置有相邻于该胆甾醇型液晶介质的垂面配向层。
2.根据权利要求1的光调制元件,其中该电极结构是作为整个基板和/或像素区域上的电极层来提供的。
3.根据权利要求1或2的光调制元件,其中该经处理的配向层是通过摩擦来处理。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的光调制元件,其包含两个或更多个偏振器,该偏振器中至少之一配置于该液晶介质层的一侧上且该偏振器中至少之一配置于该液晶介质层的相对侧上。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的光调制元件,其中该胆甾醇型液晶介质包含至少一种双介晶化合物和至少一种手性化合物。
6.根据权利要求1至5中一项或多项的光调制元件,其中该胆甾醇型液晶介质包含至少一种双介晶化合物、至少一种手性化合物和一种或多种向列态化合物。
7.根据权利要求1至6中一项或多项的光调制元件,其中该胆甾醇型液晶介质包含至少一种选自式A-I至A-III化合物的组的双介晶化合物:
其中R11和R12
R21和R22
以及R31和R32各自独立地是H、F、Cl、CN、NCS或具有1个至25个C原子的直链或支链烷基,该烷基可未被取代、被卤素或CN单取代或多取代,一个或多个不相邻的CH2基团也可在每次出现时彼此独立地以氧原子彼此不直接连接的方式被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-或-C≡C-代替,
MG11和MG12
MG21和MG22
以及MG31和MG32各自独立地是介晶基团,
Sp1、Sp2和Sp3各自独立地是包含5至40个C原子的间隔基团,其中一个或多个不相邻的CH2基团,除连接至O-MG11和/或O-MG12的Sp1的CH2基团、连接至MG21和/或MG22的Sp2的CH2基团和连接至X31和X32的Sp3的CH2基团外,也可以使得没有两个O原子彼此相邻、没有两个-CH=CH-基团彼此相邻且没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-及-CH=CH-的基团彼此相邻的方式被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CH(卤素)-、-CH(CN)-、-CH=CH-或-C≡C-代替,和
X31和X32彼此独立地是选自-CO-O-、-O-CO-、-CH=CH-、-C≡C-或-S-的连接基团,且或者其中的一个也可是-O-或单键,且再或者其中的一个可是-O-且另一者是单键。
8.根据权利要求1至7中一项或多项的光调制元件,其中该胆甾醇型液晶介质包含一种或多种选自式C-I至C-III化合物的组的手性化合物:
包括各别(S,S)镜像异构体,且
其中
E和F各自独立地是1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基,
v是0或1,
Z0是-COO-、-OCO-、-CH2CH2-或单键,且
R是具有1至12个C原子的烷基、烷氧基或烷酰基。
9.根据权利要求1至8中一项或多项的光调制元件,其中该胆甾醇型液晶介质包含一种或多种选自式D化合物的组的可聚合液晶化合物:
P-Sp-MG-R0 D
其中
P是可聚合基团,
Sp是间隔基团或单键,
MG是棒形介晶基团,其优选选自式M,
M是-(AD21-ZD21)k-AD22-(ZD22-AD23)l-,
AD21至AD23在每次出现时彼此独立地是任选被一个或多个相同或不同基团L取代的芳基、杂芳基、杂环或脂环族基团,优选地任选被一个或多个相同或不同基团L取代的1,4-亚环己基或1,4-亚苯基、1,4吡啶、1,4-嘧啶、2,5-噻吩、2,6-二噻吩并[3,2-b:2’,3’-d]噻吩、2,7-芴、2,6-萘、2,7-菲,
ZD21和ZD22在每次出现时彼此独立地是-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR02、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,
L在每次出现时彼此独立地是F或Cl,
R0是H、具有1至20个C原子的烷基、烷氧基、硫代烷基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,或是Y0或P-Sp-,
Y0是F、Cl、CN、NO2、OCH3、OCN、SCN、具有1至4个C原子的任选被氟化的烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基或具有1至4个C原子的经单、寡或多氟化的烷基或烷氧基,
Y01和Y02各自彼此独立地表示H、F、Cl或CN,
R01和R02各自且独立地具有如上文R0所定义的含义,和
k和l各自且独立地是0、1、2、3或4。
10.生产根据权利要求1至9中一项或多项的光调制元件的方法,其包括至少以下步骤:
-切割并清洗基板,
-在该基板上提供电极结构,
-在第一基板的电极结构上涂覆至少一个平面配向层,
-处理该第一基板的电极结构上的一个配向层,
-在第二基板的电极结构上涂覆至少一个垂面配向层,
-使用UV可固化粘合剂组装盒,
-使用胆甾醇型液晶介质填充该盒,
-任选地,通过向该LC介质施加电场同时从各向同性相缓慢冷却至胆甾醇型相来获得ULH织构,和
-任选地,使该LC介质的可聚合化合物固化。
11.根据权利要求1至9中一项或多项的光调制元件的用途,其用于光学或电光器件中。
12.光学或电光器件,其包含根据权利要求1至9中一项或多项的光调制元件。
13.根据权利要求12的光学或电光器件,其特征在于其是电光显示器、液晶显示器(LCD)、非线性光学(NLO)器件或光学信息储存器件。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16169930.1 | 2016-05-17 | ||
EP16169930 | 2016-05-17 | ||
PCT/EP2017/061560 WO2017198586A1 (en) | 2016-05-17 | 2017-05-15 | Light modulation element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109154753A true CN109154753A (zh) | 2019-01-04 |
Family
ID=56014864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780029452.4A Pending CN109154753A (zh) | 2016-05-17 | 2017-05-15 | 光调制元件 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190292457A1 (zh) |
EP (1) | EP3458907A1 (zh) |
JP (1) | JP2019521372A (zh) |
KR (1) | KR20190009317A (zh) |
CN (1) | CN109154753A (zh) |
TW (1) | TW201809230A (zh) |
WO (1) | WO2017198586A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112015018A (zh) * | 2019-05-28 | 2020-12-01 | 江苏集萃智能液晶科技有限公司 | 一种调光器件及其制备方法 |
CN112442380A (zh) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 江苏集萃智能液晶科技有限公司 | 液晶组合物及其调光器件 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102656729B1 (ko) * | 2015-09-08 | 2024-04-15 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 광 변조 소자 |
WO2019121438A1 (en) * | 2017-12-18 | 2019-06-27 | Merck Patent Gmbh | Liquid crystal compound and liquid crystal medium |
WO2020119877A1 (en) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | Transitions Optical, Ltd. | Mesogen compounds |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1408098A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-14 | MERCK PATENT GmbH | Liquid crystalline medium and liquid crystal display |
CN1509280A (zh) * | 2001-05-21 | 2004-06-30 | Ĭ��ר���ɷ�����˾ | 手性化合物 |
CN102902096A (zh) * | 2012-10-13 | 2013-01-30 | 江苏和成显示科技股份有限公司 | 含有光学活性成份的va液晶显示器件 |
CN105001879A (zh) * | 2014-03-10 | 2015-10-28 | 默克专利股份有限公司 | 具有垂面配向的液晶介质 |
WO2016070952A1 (en) * | 2014-11-06 | 2016-05-12 | Merck Patent Gmbh | Light modulation element |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0261712A1 (en) | 1986-09-04 | 1988-03-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Picture display cell, method of forming an orientation layer on a substrate of the picture display cell and monomeric compounds for use in the orientation layer |
DE4000451B4 (de) | 1990-01-09 | 2004-12-09 | Merck Patent Gmbh | Elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement |
DE69325555D1 (de) | 1992-04-27 | 1999-08-12 | Merck Patent Gmbh | Elektrooptisches fluessigkristallsystem |
EP1061404A1 (en) | 1992-09-18 | 2000-12-20 | Hitachi, Ltd. | A liquid crystal display device |
US5518652A (en) | 1993-07-05 | 1996-05-21 | Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Liquid crystalline copolymer |
US6025897A (en) | 1993-12-21 | 2000-02-15 | 3M Innovative Properties Co. | Display with reflective polarizer and randomizing cavity |
DE4405316A1 (de) | 1994-02-19 | 1995-08-24 | Basf Ag | Neue polymerisierbare flüssigkristalline Verbindungen |
DE19504224A1 (de) | 1994-02-23 | 1995-08-24 | Merck Patent Gmbh | Flüssigkristallines Material |
GB2299333B (en) | 1995-03-29 | 1998-11-25 | Merck Patent Gmbh | Reactive terphenyls |
DE19532408A1 (de) | 1995-09-01 | 1997-03-06 | Basf Ag | Polymerisierbare flüssigkristalline Verbindungen |
GB2306470B (en) | 1995-10-05 | 1999-11-03 | Merck Patent Gmbh | Reactive liquid crystalline compound |
US6217792B1 (en) | 1996-07-01 | 2001-04-17 | Merck Patent Gmbh | Chiral dopants |
DE19834162A1 (de) | 1997-08-13 | 1999-02-18 | Merck Patent Gmbh | Chirale Verbindungen |
US6099758A (en) | 1997-09-17 | 2000-08-08 | Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Broadband reflective polarizer |
EP0971016B1 (en) | 1998-07-08 | 2003-05-21 | MERCK PATENT GmbH | Mesogenic estradiols |
US6514578B1 (en) | 1999-06-30 | 2003-02-04 | Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Polymerizable mesogenic tolanes |
US7060200B1 (en) | 1999-09-03 | 2006-06-13 | Merck Patent Gmbh | Multireactive polymerizable mesogenic compounds |
GB2356629B (en) | 1999-10-04 | 2004-09-22 | Merck Patent Gmbh | Bimesogenic Compounds and Flexoelectric Devices |
US7038743B2 (en) | 2004-01-28 | 2006-05-02 | Kent State University | Electro-optical devices from polymer-stabilized liquid crystal molecules |
US7527746B2 (en) | 2005-01-28 | 2009-05-05 | Chisso Corporation | Liquid crystal polyfunctional acrylate derivative and polymer thereof |
-
2017
- 2017-05-15 US US16/302,386 patent/US20190292457A1/en not_active Abandoned
- 2017-05-15 KR KR1020187035233A patent/KR20190009317A/ko unknown
- 2017-05-15 CN CN201780029452.4A patent/CN109154753A/zh active Pending
- 2017-05-15 EP EP17723386.3A patent/EP3458907A1/en not_active Withdrawn
- 2017-05-15 WO PCT/EP2017/061560 patent/WO2017198586A1/en unknown
- 2017-05-15 JP JP2018560604A patent/JP2019521372A/ja active Pending
- 2017-05-16 TW TW106116038A patent/TW201809230A/zh unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1509280A (zh) * | 2001-05-21 | 2004-06-30 | Ĭ��ר���ɷ�����˾ | 手性化合物 |
EP1408098A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-14 | MERCK PATENT GmbH | Liquid crystalline medium and liquid crystal display |
CN102902096A (zh) * | 2012-10-13 | 2013-01-30 | 江苏和成显示科技股份有限公司 | 含有光学活性成份的va液晶显示器件 |
CN105001879A (zh) * | 2014-03-10 | 2015-10-28 | 默克专利股份有限公司 | 具有垂面配向的液晶介质 |
WO2016070952A1 (en) * | 2014-11-06 | 2016-05-12 | Merck Patent Gmbh | Light modulation element |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112015018A (zh) * | 2019-05-28 | 2020-12-01 | 江苏集萃智能液晶科技有限公司 | 一种调光器件及其制备方法 |
CN112442380A (zh) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 江苏集萃智能液晶科技有限公司 | 液晶组合物及其调光器件 |
US11932799B2 (en) | 2019-09-04 | 2024-03-19 | Smart Liquid Crystal Technologies Co., Ltd. | Liquid crystal mixture and light modulating device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019521372A (ja) | 2019-07-25 |
US20190292457A1 (en) | 2019-09-26 |
WO2017198586A1 (en) | 2017-11-23 |
EP3458907A1 (en) | 2019-03-27 |
KR20190009317A (ko) | 2019-01-28 |
TW201809230A (zh) | 2018-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107209422B (zh) | 光调制元件 | |
CN107003578B (zh) | 光调制元件 | |
CN107209426B (zh) | 光调制元件 | |
CN107075370A (zh) | 光调制元件 | |
CN109154753A (zh) | 光调制元件 | |
CN107209427A (zh) | 光调制元件 | |
CN106536678A (zh) | 介晶介质和液晶显示器 | |
CN109154747A (zh) | 光调制元件 | |
CN107850812A (zh) | 制备光调制元件的方法 | |
CN107810442A (zh) | 制备光调制元件的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190104 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |