CN109666486A - 液晶介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于极性化合物的混合物的液晶介质,其包含用于垂直配向的自配向添加剂和额外至少20重量%的一种或多种式I的双环己基化合物,如本公开内容中更详细描述的。这些介质尤其用于与量子点滤色器(QD‑LCD)结合的垂直配向的LC显示器应用,其需要低光学各向异性(Δn)值。本发明的另一个目的是包含一个或多个基于色彩转换纳米颗粒的滤色器的显示器件或显示面板,其包含液晶介质,该液晶介质包含用于垂直配向的自配向添加剂。还公开了包含所述显示面板的显示器件,所述显示面板包含具有蓝光(450nm‑495nm)范围内的最大发射率的LED背光。
Description
技术领域
本发明涉及基于极性化合物的混合物的液晶介质,其包含用于垂直配向的自配向添加剂和额外至少20重量%的一种或多种式I的双环己基化合物
如本公开内容所更密切描述的。这些介质特别适用于与量子点彩色滤色器(QD-LCD)相结合的垂直配向LC显示器应用。本发明的另一目的是包括一个或多个基于色彩转换纳米颗粒的滤色器的显示器件或显示面板,其包含液晶介质,该液晶介质包含用于垂直配向的自配向添加剂。额外公开了包括所述显示面板的显示器件,所述显示面板包括具有蓝光(450nm-495nm)范围内的最大发射率的LED背光。
背景技术
光转换半导体纳米颗粒通常被称为量子点或量子棒,这取决于它们的形状。一系列半导体材料,例如,CdSe或InP纳米颗粒已经被开发用于特定应用,以将蓝光或UV光转换成更长波长范围内的其他颜色的可见光,包括红色,绿色或黄色光。本文中我们指的是用于所有这样的光转换纳米材料的光转换半导体纳米颗粒或量子点(简称QD),包括不同形状如棒或球及其组合,包括核-(多)壳颗粒,种子(seeded)点或棒和其他有用的变型。量子点可以由全范围的合适半导体材料制成。
已经提出量子点作为显示器件的有用部分,作为背光的一部分,作为可切换材料,或作为光控制面板(主要是液晶面板)顶部的色彩转换滤光器(此处也简称:滤色器)的一部分。具有量子点(QD)滤色器(这里是QD-LCD)的液晶显示器(LCD)器件已经被各种出版物公开,例如,US 2008/0088225,US 9,405,146B2,EP 3118676或US 2009/0091689A1等。LCD的背光用作色彩转换滤色器层的泵浦光。它可以是UV或蓝色背光。然而,在蓝色背光的优选情况下,可以省略用于蓝色像素的滤色器,因为背光已经为蓝色像素提供了期望的波长。
量子点彩色滤色器器件中的LCD面板主要用作调节透光率的光阀,如用于电视机,监视器等的常规LCD面板。在一些情况下,提出了对某些波长具有反射性的液晶层以改善来自主要光源的整体光捕捉。然而,来自QD-LCD的光捕捉和观看体验经常仍然低于常规的RGB滤色器LCD器件。为了利用QD器件的色纯度和宽色域的益处,QD-LCD的更多改进是令人期望的。
已经观察到QD-LCD中的光捕捉经常落后于理论预期。由于许多因素,发生发射光强度的损失,如边界处的光的内反射,纳米颗粒和漫射器的吸收或纳米颗粒的低量子产率。
现在已经揭示,在构造液晶面板期间,纳米颗粒的量子产率可能显著受损。在一些生产步骤中,发生热负荷和强UV条件。滤色器的量子产率衰减的主要因素可归因于LCD的配向层(一个或多个)的组装。配向层通常由聚酰亚胺制成,该配向层在其制造过程中经历加热。
本文中,我们对液晶介质,LC面板及其生产进行了改进,这提供了利用QD-LCD特定优势的解决方案。呈现了LCD混合物和面板,其具有特定调整的组合物以解决现有技术QD-LCD的一些问题。其中,易于制造,亮度,颜色范围和色纯度,特别是在不同视角下,可以通过本发明直接或间接地改善。
这种类型的液晶介质尤其可用于具有基于ECB效应的有源矩阵寻址的电光显示器。
电控双折射、ECB效应亦或DAP(配向相畸变)效应的原理首次描述于1971年(M.F.Schieckel和K.Fahrenschon,“Deformation of nematic liquid crystals withvertical orientation in electrical fields”,Appl.Phys.Lett.19(1971),3912)。这随后描述于J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett.20(1972),1193)及G.Labrunie和J.Robert(J.Appl.Phys.44(1973),4869)的论文中。
J.Robert和F.Clerc(SID 80Digest Techn.Papers(1980),30)、J.Duchene(Displays 7(1986),3)以及H.Schad(SID 82DigestTechn.Papers(1982),244)的论文显示液晶相必须具有高数值的弹性常数K3/K1比、高数值的光学各向异性Δn和Δε≤-0.5的介电各向异性值以适用于基于ECB效应的高信息显示器元件。基于ECB效应的电光学显示器元件具有垂面边缘配向(VA技术=垂直配向)。
除了IPS(面内切换)显示器(例如:Yeo,S.D.,论文15.3:“An LC Display for theTV Application”,SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II,pp.758&759)和长久已知的TN(扭曲向列)显示器外,使用ECB效应的显示器,如例如在MVA(多域垂面配向,例如:Yoshide,H.等,论文3.1:“MVA LCD for Notebook orMobile PCs...”,SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book I,pp.6至9,和Liu,C.T.等,论文15.1:“A 46-inch TFT-LCD HDTVTechnology...”,SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II,pp.750至753)、PVA(图案化垂直配向,例如:Kim,Sang Soo,论文15.4:“Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV”,SID 2004InternationalSymposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II,pp.760至763)、ASV(先进超视 角,例如:Shigeta,Mitzuhiro和Fukuoka,Hirofumi,论文15.2:"Development of HighQuality LCDTV",SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,BookII,pp.754至757)模式中的所谓的VAN(垂直配向向列)显示器,自身已确立为当今最重要的三种较新型液晶显示器之一,特别是对于电视应用而言。该技术以一般形式进行比较,例如,在Souk,Jun,SID Seminar 2004,seminar M-6:“Recent Advances in LCDTechnology”,Seminar Lecture Notes,M-6/1至M-6/26,和Miller,Ian,SID Seminar2004,seminar M-7:“LCD-Television”,Seminar Lecture Notes,M-7/1至M-7/32中。虽然现代ECB显示器的响应时间已通过在超速驱动下的寻址方法得以显著改进,例如:Kim,Hyeon Kyeong等,论文9.1:“A 57-in.Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application”,SID2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book I,pp.106至109,但获得视频相容响应时间,特别是灰阶切换,仍为尚未得到满意解决的问题。
该效应在电光显示器元件中的工业应用需要LC相,其必须满足多种要求。此处尤为重要的是对水分、空气的化学耐受性和物理影响,例如热、红外线、可见光和紫外辐射以及直流和交流电场。
此外,工业可用LC相需要在适合的温度范围和低粘度下具有液晶介晶相。
迄今公开的具有液晶介晶相的系列化合物均不包括符合全部这些要求的单一化合物。因此,通常制备2-25种,优选3-18种化合物的混合物以获得可用作LC相的物质。然而,还没有可能以该方式容易地制备最优相,因为目前还没有可用的具有显著介电负性各向异性和适当长期稳定性的液晶材料。
VA显示器具有显著更好的视角依赖性并因此主要用于电视和监控器。然而,此处仍然需要改进响应时间,特别是关于使用具有大于60Hz的帧率(图像改变频率/重复率)的电视。然而,必须不同时损害性质例如,低温稳定性。
液晶(LC)混合物的可靠性是当今LCD行业的主要问题之一。主要方面是液晶分子对于从LCD的背光单元发射的光的稳定性。LC材料的光诱导反应可导致称为图像粘滞的显示器缺陷。这大大降低了LCD的使用寿命,并且是LCD行业的主要可靠性标准之一。
在公开WO2012/038026和EP2918658,WO2016/015803,WO2017/045740或EP3323872A1中已经提出了一些用于诱导无聚酰亚胺垂直配向的自配向添加剂。
附图说明
图1显示了包括光源(110)和显示面板(120至160)的电光RGB显示元件。在图1中,以下元件由引用的数字显示:
100.液晶显示器件
110.背光,作为用于显示面板照明的光源
120.第一透明基板
130.透明像素电极
135.透明公共电极
140.液晶介质层
152.红色滤色器
153.红色QD彩色转换器
154.绿色滤色器
155.绿色QD彩色转换器
156.蓝色滤色器,任选无色(由于蓝色背光),
151.黑色矩阵
160.第二透明基板
发明内容
本发明因此具有这样的目的,即,提供特别用于监控器和TV应用(其基于ECB效应,尤其用于VA、PSA、PS-VA、PVA、MVA、PM-VA、HT-VA和VA-IPS应用)的液晶混合物,其不具有上述缺陷或仅以降低的程度具有上述缺陷。特别地,必须保证监控器和电视在极高和极低的温度下也能操作并且具有短的响应时间并且同时具有改进的可靠性行为,特别是在长操作时间后不具有图像粘滞或具有显著降低的图像粘滞。
现已经发现,如果根据本发明的液晶介质用于LC显示器中(尤其和优选的在没有任何取向层(聚酰亚胺层)的显示器中),可以实现这些和其他目的。
本发明的第一实施方式是液晶介质。因此,本发明涉及液晶介质,优选基于极性化合物的混合物,该极性化合物包含用于垂直配向的自配向添加剂,其中该配向添加剂是具有两个或更多个环和极性锚固基团的分子有机化合物,
其中该配向添加剂可以具有一个或多个可聚合基团,或者其可以是包含呈聚合形式的所述有机化合物的聚合物,
特征在于其额外含有至少20重量%的一种或多种式I的化合物,
其中
R1是具有1至15个C原子的直链或支链烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代和其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,和
R2是具有1至15个C原子的直链或支链烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代和其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代。
所提供的液晶介质消除了对任何聚酰亚胺配向层的需要和与其生产相结合的热负荷。此外,特别适合在具有低于495nm的短波长的任何背光的条件下工作,如蓝色或UV背光。本发明进一步涉及包含垂直配向添加剂的液晶介质,其优选具有0.095或更低的光学各向异性(Δn)值。
本发明优选涉及液晶介质,其包含
-可聚合组分A),其包含一种或多种可聚合化合物,其中至少一种是如上所述的具有一个或多个可聚合基团的用于垂直配向的自配向添加剂,和任选的一种或多种额外的可聚合化合物,和
-液晶组分B),在下文中也称为“LC主体混合物”,其包含两种或更多种介晶或液晶化合物,优选由两种或更多种介晶或液晶化合物组成,其中至少20重量%是一种或多种式I的化合物。
本发明更优选涉及液晶介质,其包含
-包含两种或更多种可聚合化合物的可聚合组分A),其中至少一种是式II的自配向添加剂,和至少一种不同于式II的其他可聚合化合物,优选式M,如下所述,和
-液晶组分B),如上下文所限定。
根据本发明的液晶介质的液晶组分B)在下文中也称为“LC主体混合物”,并且优选地包含一种或多种、优选至少两种选自不可聚合的低分子量化合物的介晶或LC化合物。
本发明还涉及如上下文所述的液晶介质或LC显示器,其中式I的化合物,或组分A)的可聚合化合物是经聚合的。
本发明还涉及制备如上下文所述的液晶介质的方法,包括混合一种或多种介晶或LC化合物或LC主体混合物或LC组分B)(包括一种或多种式I化合物),与自配向添加剂,并且任选地与其他LC化合物和/或添加剂的步骤。
本发明还涉及根据本发明的液晶介质在ECB的电光显示器中用于使介质自配向的用途,更优选VA或PS-VA模式(PSA模式),特别是用于含有液晶介质的PS-VA显示器,用于通过PSA显示器中可聚合组分的原位聚合,优选在电场或磁场中,在液晶介质中产生倾斜角。
在第二方面,本发明涉及液晶显示面板和液晶显示器显示器件。因此,本发明涉及具有包括量子点的色彩转换滤色器的液晶显示面板,其特征在于,其包含具有负介电各向异性的液晶介质作为电介质,并且液晶介质包括用于垂直配向的自配向添加剂,其中该配向添加剂是具有两个或更多个环和极性锚固基团的分子化合物,其中该配向添加剂可以具有一个或多个可聚合基团,或者它是包含呈其聚合形式的所述添加剂的聚合物。
在这方面,液晶介质没有特别限制,但是适合于该目的,如它在面板内具有垂直自配向特性和合适的Δn。优选地,它具有适合于通常用于QD LCD的低波长范围的Δn。对于介质详细描述了优选的Δn值。
本发明还涉及电光液晶显示器,包括根据本发明的液晶显示面板和用于照射该面板的背光,其中心最大发射在蓝光或UV光范围内。
本发明更优选涉及根据本发明的LC面板或显示器,特别是PSA面板或显示器,特别优选PS-VA,PS-OCB,PS-IPS,PS-FFS,PS-UB-FFS,PS–正性-VA或PS-TN面板或显示器。
本发明还涉及PSA类型的LC显示器,其包括两个基板,包括量子点的色彩转换滤色器,至少一个基板对光透明,设置在每个基板上的电极或仅设置在一个基板上的两个电极,位于基板之间的如上下文所述的液晶介质的层,其中LC介质中的可聚合化合物是经聚合的。
本发明还涉及制造如上下文所述的LC显示器的方法,其包括在显示器的基板之间填充或以其他方式提供包含如上下文所述的一种或多种可聚合化合物的液晶介质,和聚合可聚合化合物的步骤。
根据本发明的液晶介质高度适用于不含有任何取向层的显示器。液晶显示器件,通常具有以下结构:其中将液晶混合物密封在一对绝缘基板(例如玻璃基板)之间,以使其液晶分子以预先确定的方向取向,并且取向膜在液晶混合物侧面上的各自基板上形成。LC分子的垂面取向就LC模式例如PVA、PS-VA、VA等而言是尤其必需的,并且可以通过使用自配向添加剂实现,而无需任何常规的聚酰亚胺(PI)取向膜。
在VA类型的现代LCD中,光学延迟对于最大化透射率和观看体验起着关键作用。已经揭示,现有显示器件的光学延迟仅针对白色背光进行了优化,而不是针对在QD-LCD中使用的蓝色背光进行优化。根据本发明的混合物具有适合于蓝色背光的非常合适的光学各向异性。使用最少的补偿片可以获得良好的观看体验。利用根据本发明的LC介质,可以实现电光显示器的透射率和观看体验的最佳化。
如本文中使用的,术语“反应性介晶”和“RM”应理解为表示包含介晶或液晶骨架、和连接于其上的一个或多个适合用于聚合的官能团的化合物。这样的基团还被称作“可聚合基团”或化学结构取代基“P”。
除非另有说明,本文中使用的术语“可聚合化合物”应理解为可聚合的单体化合物。
如本文中使用的,术语“低分子量化合物”应理解为表示单体的和/或不是通过聚合反应制备的化合物,其与“聚合型化合物”或“聚合物”相对。介晶化合物的分子量通常在172g/mol至866g/mol,优选214g/mol或更高和/或591g/mol或更低的范围。
如本文中使用的,术语“不可聚合化合物”应理解为表示不包含在通常施加给RM聚合的条件下适合用于聚合的官能团的化合物。
如本文中使用的,术语“介晶基团”是本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述,且其表示由于其吸引和排斥相互作用的各向异性而实质上有助于产生低分子量或聚合型物质中的液晶(LC)相的基团。包含介晶基团的化合物(介晶化合物)本身并不是必须具有LC相。介晶化合物还可以仅在与其他化合物混合后和/或在聚合后表现出LC相行为。典型的介晶基团例如为刚性棒状或盘状单元。在Pure Appl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出了与介晶或LC化合物相关使用的术语和定义。
如本文中使用的,术语“间隔基团”(下文中还被称作“Sp")是现有技术中本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述,参见例如Pure Appl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。如本文中使用的,术语“间隔基团”或“间隔基”表示柔性基团,例如其为亚烷基基团,其在可聚合介晶化合物中连接介晶基团或可聚合基团(一个或多个)。然而介晶基团通常含有环,间隔基团通常没有环体系,即是呈链形式,其中该链也可以是支化的。将术语链用于例如亚烷基基团。通常包括例如由-O-或-COO-在链上和链中取代。在功能术语中,间隔基(间隔基团)是分子的功能结构部分之间的连接基,其促使了这些部分之间的特定的空间挠性
在优选的实施方式中,间隔基表示亚烷基,优选具有2至5个碳原子,其中不相邻的基团CH2可被-O-,-(CO)O-,-O(CO)-,或-(CO)-中的任意者替代。
术语“蓝光”是指频率为约450nm至495nm的可见光,优选对人眼呈现真正蓝色的光,如460nm至480nm的光谱。最优选的是RGB颜色空间中使用的蓝色。
在上下文中,
表示反式-1,4-亚环己基环,和
表示1,4-亚苯基环
在上下文中的“有机基团”表示碳基团或烃基基团。
“碳基团”表示包含至少一个碳原子的单或多价有机基团,其中该基团不包含其他原子(例如-C≡C-)或者任选包含一种或多种其他原子,例如N、O、S、B、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。术语“烃基团”表示碳基团,其额外包含一个或多个H原子和任选的一个或多个杂原子,例如N、O、S、B、P、Si、Se、As、Te或Ge。
“卤素”通常表示F,Cl,Br或I。
-CO-,-C(=O)-,-(CO)-和-C(O)-表示羰基基团,即
碳或烃基团可以是饱和或不饱和基团。不饱和基团例如为芳基、烯基或炔基基团。具有多于3个C原子的碳或烃基基团可以是直链、支链和/或环状的并且还可以包含螺连接或稠环。
术语“烷基”、“芳基”、“杂芳基”等还包括多价基团,例如亚烷基、亚芳基、亚杂芳基等。
术语“芳基”表示芳香族烃基团或由其衍生的基团。术语“杂芳基”表示如上限定的包含一个或多个杂原子(优选选自N、O、S、Se、Te、Si和Ge)的“芳基”。
优选的碳和烃基团任选是取代的,直链、支链或环状的具有1至40、优选1至20、非常优选1至12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5至30个、优选6至25个C原子的芳基或芳氧基,或任选取代的具有5至30个、优选6至25个C原子的烷基芳基、芳烷基、烷基芳氧基、芳基烷基氧基、芳基羰基、芳氧基羰基、芳基羰氧基和芳氧基羰氧基,其中一个或多个C原子还可以被杂原子(优选选自N、O、S、Se、Te、Si和Ge)替代。
进一步优选的碳和烃基团是C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C3-C20烯丙基、C4-C20烷基二烯基、C4-C20多烯基、C6-C20环烷基、C4-C15环烯基、C6-C30芳基、C6-C30烷基芳基、C6-C30芳烷基、C6-C30烷基芳氧基、C6-C30芳基烷氧基、C2-C30杂芳基、C2-C30杂芳氧基。
特别优选的是C1-C12烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、C6-C25芳基和C2-C25杂芳基。
进一步优选的碳基和烃基是具有1-20、优选1-12个C原子的直链、支链或环状烷基,其是未取代的或者被F、Cl、Br、I或CN单-或多取代的,和其中一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被-C(Rx)=C(Rx)-、-C≡C-、-N(Rx)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以使得O和/或S原子彼此不直接相连的方式替代。
在本文中,Rx优选表示H、F、Cl、CN,具有1至25个C原子的直链、支链或环状烷基链,其中此外,一个或多个不相邻的C原子可以被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代,并且其中一个或多个H原子可以被F或Cl替代,或者表示任选取代的具有6至30个C原子的芳基或芳氧基基团,或者任选取代的具有2至30个C原子的杂芳基或杂芳氧基基团。
优选的烷基基团例如为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基、2-乙基己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、十二烷基、三氟甲基、全氟正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基、全氟己基等。
优选的烯基基团为例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基等。
优选的炔基基团为例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基等。
优选的烷氧基基团为例如甲氧基、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。
优选的氨基基团为例如二甲基氨基、甲基氨基、甲基苯基氨基、苯基氨基等。
术语烷氧基烷基表示式–亚烷基-烷氧基的基团。
芳基和杂芳基基团可为单环的或多环的,即它们可以含有一个环(例如苯基)或两个或更多个环,其也可以是稠合的(例如萘基)或共价键合的(例如二联苯基),或包含稠合和连接环的组合。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6-25个C原子的单-、双-或三环芳基以及具有5-25个环原子的单-、双-或三环杂芳基,其任选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,其中此外,一个或多个CH基团可被N、S或O以O原子和/或S原子彼此不直接相连的方式替代。
优选的芳基基团例如为苯基、二联苯基、三联苯基、[1,1':3',1”]-三联苯-2'-基、萘基、蒽基、联二萘基、菲基、9,10-二氢-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(spirobifluorene)等。
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。
(非芳族)脂环基团和杂环基既包含饱和的环,即仅含有单键的环,还包含部分不饱和的环,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5-25个环原子的单-、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,其中此外,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。
优选的取代基L选自P-Sp-,F,Cl,-CN,各自具有1至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,烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中一个或多个H原子可任选地被F或Cl替代。
非常优选的取代基L为例如F,Cl,CN,CH3,C2H5,OCH3,OC2H5,COCH3,COC2H5,COOCH3,COOC2H5,CF3,OCF3,OCHF2,OC2F5。
下式的取代的亚苯基
优选是
其中L具有以上所指出的含义之一。
在优选的实施方式中,根据本发明的LC介质含有至少一种额外的可聚合化合物(也称为反应性介晶,RM)或含有包含其聚合形式的聚合物。这种种类的LC混合物高度适用于不含PI的PS(聚合物稳定化)-VA显示器或PSA(聚合物稳定配向)显示器。LC分子的配向通过自配向添加剂诱导并且可以通过在适用于多域切换的条件下聚合反应性介晶(RM)来另外地调节或稳定诱导的取向(预倾斜)。通过调节UV-固化条件,可以在一个单一步骤中同时改进切换时间(SWT)和对比率。在光应力(UV-固化和背光(BLT)二者)后混合物的可靠性(VHR)相比于不含任何填充在“经典”PI-涂覆的测试盒中的自配向添加剂的LC混合物得以改进。此外,UV-固化可以通过在RM的聚合仍然适当快速且VHR值在可接受的水平的波长下使用截止滤光器进行。
根据本发明介质优选地展示出具有清亮点≥70℃、优选≥74℃、特别是≥76℃的非常宽的向列相范围,非常有利的电容阈值,相对高的保留率值和同时非常良好的-20℃和-30℃低温稳定性,以及非常低的旋转粘度值和短的响应时间。
在贯穿本公开内容所指出的方法(例如通常在60℃和盒厚d~4.0μm,在两侧的ITO涂层,没有额外的层)下,根据本发明的介质优选展现出98.0%或更大的电压保留率(VHR),更优选98.5%或更大,和最优选99.0%或更大。
根据本发明的介质的一些优选实施方式如下所示。
包含在液晶介质中的一种或多种式I化合物优选选自式I-A和I-B的化合物
其中
R1是具有1至10个C原子的直链或支链烷基,和
R2是具有1至10个C原子的直链或支链烷基。
式I-A的化合物在介质中的含量优选为6重量%或更多,更优选为8重量%或更多,更优选为10重量%或更多,和最优选为12重量%或更多。在各种性质中,式I-A和I-B的化合物有助于(add to)混合物的较低Δn。
式I-B的化合物优选在介质中的含量为16重量%或更多,更优选17重量%或更多。
更优选地,式I或I-A/I-B的化合物分别选自式I-A1至I-B4的化合物:
在优选的实施方式中,根据本发明的介质包含一种或多种式I-A的化合物和一种或多种式I-B的化合物,优选呈上文提供的百分比。特别优选的式I-A化合物是式I-A1和I-A3的化合物。特别优选的式I-B的化合物是式I-B3和I-B4的化合物。
术语“用于垂直配向的自配向添加剂”(此处简称“自配向添加剂”)是指如在WO2012/038026和EP2918658,WO2016/015803或WO2017/045740中所公开的某些物质。自配向添加剂可任选地具有与其结构连接的一个,两个或更多个可聚合基团。在本文中,自配向添加剂优选为具有两个或更多个环和极性锚固基团(例如-OH,-SH,-NH2)的分子化合物,其中如果分子化合物具有一个,两个或更多个可聚合基团,则分子化合物在其使用过程中可以成为聚合物的一部分。在本公开内容中,除非另有说明,否则术语自配向添加剂是指添加剂的分子和任何聚合形式。
用于垂直配向的自配向添加剂优选选自式II
MES-RA II
其中
MES为包含一个或多个环(其直接或间接与彼此连接)和任选的一个或多个可聚合基团(其直接或经由间隔基连接至MES)的介晶基团,
和
RA是极性锚固基团,优选包含至少一个-OH、-SH或伯胺或仲胺官能团。更优选RA是如下更密切限定的基团Ra,包括式IIa的定义。
优选极性锚固基团RA是具有1至12个碳原子的直链或支链烷基基团,其中任意-CH2-任选被-O-,-S-,-NR0-或-NH-替代,和其被一个、两个或三个选自-OH,-NH2或-NR0H的极性基团取代,其中R0为具有1至10个碳原子的烷基。更优选RA为如下所限定的基团Ra。
更优选用于垂直配向的自配向添加剂优选选自式IIa
R1-[A2-Z2]m-A1-Ra IIa
其中
A1,A2各自彼此独立地表示芳族,杂芳族,脂环族或杂环基团,其可含有稠环,和其也可以被基团L和-Sp-P中的任意者单或多取代,
L在每种情况下彼此独立地表示H,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)N(R0)2,-C(=O)R0,任选取代的甲硅烷基,任选取代的具有3至20个C原子的芳基或环烷基,或具有1至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,烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基团或单键,
Z2在每种情况下彼此独立地表示单键,-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)n1-,-CH(-Sp-P)-,-CH2CH-(-Sp-P)-,-CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)-,
n1表示1,2,3或4,
m表示1,2,3,4,5或6,优选2,3或4,
R0在每种情况下彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,
R00在每种情况下彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,
R1彼此独立地表示H,卤素,具有1至25个C原子的直链,支链或环状烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代和其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,
或基团-Sp-P,和
Ra表示具有至少一个选自-OH,-NH2,NHR11,-SH,C(O)OH和-CHO的基团的极性锚固基团,其中R11表示具有1至12个C原子的烷基。
自配向添加剂的锚固基团Ra或RA优选定义为
Ra为下式的锚固基团
其中
p表示1或2,
q表示2或3,
B表示取代或未取代的环体系或稠环体系,优选选自苯,吡啶,环己烷,二噁烷或四氢吡喃的环体系,
Y,彼此独立地表示-O-,-S-,-C(O)-,-C(O)O-,-OC(O)-,-NR11-或单键,
o表示0或1,
X1,彼此独立地表示H,烷基,氟烷基,OH,NH2,NHR11,NR11 2,-SH,OR11,C(O)OH,-CHO,其中至少一个基团X1表示选自-OH,-NH2,NHR11,-SH,C(O)OH和-CHO的基团,
R11表示具有1至12个C原子的烷基,
Spa,Spc,Spd各自彼此独立地表示间隔基团或单键,和
Spb表示三价或四价基团,优选CH,N或C。
式II/IIa的化合物任选地包括可聚合化合物。在本公开内容中,“包含式II的化合物的介质”是指包含式II的化合物的介质,和备选地是指与介质相关的其聚合形式的化合物。
在式IIa的化合物中,Z1和Z2优选表示单键,-C2H4-,-CF2O-或-CH2O-。在特别优选的实施方式中,Z1和Z2各自独立地表示单键。
在式IIa的化合物中,L1和L2各自独立地优选表示F或烷基,优选F、CH3,C2H5或C3H7。
在式IIa的化合物中,A1优选是1,4-亚苯基环,任选被一个或两个基团-Sp-P和/或一个、两个或更多个基团L取代。
优选的式II/IIa的化合物由以下子式II-A至II-D来示例
其中R1,Ra,A2,Z1,Z2,Sp,和P独立地具有以上针对式IIa所限定的含义,
L1,L2独立地如在以上在式II中的L所限定,和
r1,r2独立地为0,1,2,3,或4,优选0,1或2。
在优选的实施方式中,r2表示1和/或r1表示0。
可聚合基团P优选具有在式I中针对P所提供的优选的含义,最优选甲基丙烯酸酯基。
在以上式II或II-A至II-D中,Z1和Z2优选独立地表示单键或-CH2CH2-,和非常特别是单键。
在式II/IIa及其子式中,基团RA/Ra优选表示选自以下的部分基团
其中p=1,2,3,4,5或6,和
R22为H,甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,CH2CH2-叔丁基或正戊基,
和*表示基团的连接点,
特别是
在式II/IIa中和在式II或IIa的子式中,R1优选表示具有1-8个C原子的直链烷基或支链烷基基团,优选直链烷基基团。在式II或IIa的化合物中,R1更优选表示CH3,C2H5,n-C3H7,n-C4H9,n-C5H11,n-C6H13或CH2CH(C2H5)C4H9。R1此外可表示乙烯氧基,特别是OCH2CH=CH2,OCH2CH=CHCH3,OCH2CH=CHC2H5,或烷氧基,特别是OC2H5,OC3H7,OC4H9,OC5H11和OC6H13。特别优选的R1表示直链烷基残基,优选C5H11。
特别优选的式II的化合物选自子式II-1至II-81的化合物,
其中R1,L1,L2,Sp,P和Ra具有如上所给出的含义,和L3如L2所限定。
根据本发明的混合物非常特别地含有至少一种选自以下式II的子式的化合物的自配向添加剂:
其中Ra表示如上下文所述的锚固基团,其优选的含义之一,或优选下式的基团
其中R22为H,甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,CH2CH2-叔丁基或正戊基,最优选H,
和R1具有如上在式IIa中给出的含义,优选表示具有1至8个碳原子的直链烷基基团,优选C2H5,n-C3H7,n-C4H9,n-C5H11,n-C6H13或n-C7H15,最优选n-C5H11。
优选的根据本发明的LC混合物含有至少一种式II或其优选式的化合物。
式II的化合物可以通过本身已知的方法制备,其本身描述于有机化学的标准著作中,例如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie,Thieme-Verlag,Stuttgart。
式II的化合物可例如如下来制备:
方案1.自配向添加剂的合成。变量如在结构II和以上相关内容中所限定。
方案2.自配向添加剂的合成。变量如在结构II和以上相关内容中所限定。
根据本发明的介质优选包含一种或多种,优选一种自配向添加剂。
式II的自配向添加剂优选以基于整个混合物计≥0.01wt%,优选0.1-5wt%的量用于液晶介质中。特别优选包含基于总混合物计0.1-5wt%,优选0.2-3wt%的一种或多种自配向添加剂的液晶介质。
使用优选0.2-3wt%的一种或多种式II的化合物导致常规LC厚度(3-4μm)和用于显示器工业的基板材料的LC层的完全垂面配向。可以允许特殊表面处理以显著降低式II化合物(一种或多种)的量到在较低范围的量。具有一个或多个可聚合基团P的自配向添加剂优选在建立显示面板中的垂直配向之后聚合。
进一步优选的根据本发明的液晶介质的实施方式如下所指出:
a)额外地包含一种或多种选自式CY和PY化合物的化合物的液晶介质:
其中
R2A、R2B和R2C各自彼此独立地表示H、具有至多15个C原子的烷基或烯基,其为未取代的、被CN或CF3单取代的或被卤素至少单取代的,其中此外,这些基团中的一个或多个CH2基可被-O-、-S-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-以O原子不彼此直接相连的方式替代,
L1-4各自彼此独立地表示F,Cl,CF3或CHF2,
Z2和Z2’各自彼此独立地表示单键,-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-COO-,-OCO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CHCH2O-,
v表示1至6。
在式CY和PY的化合物中,Z2和Z2’可具有相同或不同的含义。
在式CY和PY的化合物中,R2A和R2B各自优选表示具有1-6个C原子的烷基,特别是CH3,C2H5,n-C3H7,n-C4H9,n-C5H11。
在式CY和PY的化合物中,L1、L2、L3和L4优选表示L1=L2=F和L3=L4=F,此外L1=F和L2=Cl,L1=Cl和L2=F,L3=F和L4=Cl,L3=Cl和L4=F。在式CY和PY中,Z2和Z2'优选各自彼此独立地表示单键、以及-C2H4-或-CH2O-桥。
如果在式PY中,Z2=-C2H4-或-CH2O-,则Z2'优选为单键,或者如果Z2'=-C2H4-或-CH2O-,则Z2优选为单键。在式CY和PY的化合物中,(O)CvH2v+1优选表示OCvH2v+1以及CvH2v+1。
式CY的化合物(一种或多种)在介质中的含量优选为8重量%或更多,更优选9重量%或更多,更优选10重量%或更多,和最优选12重量%或更多。
式PY的化合物(一种或多种)在介质中的含量优选为12重量%或更多,更优选为14重量%或更多。
优选的式CY和PY化合物如下所指出:
其中alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基基团。
特别优选的根据本发明的混合物包含一种或多种式CY-2,CY-14和PY-11的化合物。
在整个混合物中式CY和/或PY的化合物的比例优选为至少20wt%。
b)包含一种或多种式XZY或PYP的化合物的液晶介质,
其中
R2A,R2B和R2C各自彼此独立地表示H,具有至多15个C原子的烷基或烯基,其未被取代,被CN或CF3单取代或被卤素至少单取代,其中此外,这些基团中一个或多个CH2基团可被-O-,-S-,-C≡C-,-CF2O-,-OCF2-,-OC-O-或-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,
L1-4各自彼此独立地表示F,Cl,CF3或OCHF2
表示
表示
Zx和Zx’各自彼此独立地表示单键,-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-COO-,-OCO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CHCH2O-,
(O)CvH2v+1表示OCvH2v+1或CvH2v+1
p表示0,1或2,
q表示0或1,和
v表示1至6。
优选的式XZY和PYP的化合物如下所指出:
其中alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基基团和其中alkenyl,彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基基团。
c)包含一种或多种式III的化合物的液晶介质,
其中
R31为具有至多9个C原子的烯基,
R32各自彼此独立地表示具有至多12个C原子的直链烷基,烷氧基烷基,烯基或烷氧基,和
表示
Z3表示单键,-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-COO-,-OCO-,-C2F4-,-C4H8-,-CF=CF-。
优选的式III的化合物如下所指出:
其中alkyl各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基基团,和alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-7个C原子的直链烯基基团。alkenyl和alkenyl*优选表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
根据本发明的介质优选包含至少一种式IIIa和/或式IIIb的化合物,优选含量为1-40重量%。更优选式III的化合物的量为10%或更低,甚至更优选6%或更低。
非常优选的式III的化合物选自以下子式:
特别优选的是式IIIa的化合物,特别是选自以下任何式:
在整个混合物中式III的化合物的比例优选为至少1重量%,更优选至少5重量%。
d)额外地包含一种或多种下式的四环化合物的液晶介质
其中
R7-10各自彼此独立地表示具有1至15个C原子的烷基或烷氧基基团,其中此外,这些基团中一个或多个CH2基团可各自,彼此独立地被-C≡C-,-CF2O-,-CH=CH-,-O-,-CO-O-,-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中此外,一个或多个H原子可被卤素替代,和
w和x各自彼此独立地表示1至6。
特别优选的是包含至少一种式V-8的化合物的混合物。
e)包含一种或多种式Y-1至Y-6的化合物的液晶介质,
其中R14-R19各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的烷基或烷氧基;z和m各自彼此独立地表示1-6;x表示0,1,2或3。
根据本发明的介质特别优选包含一种或多种式Y-1至Y-6的化合物,优选量为≥5wt%。
f)额外地包含一种或多种式T-1至T-21的氟化三联苯的液晶介质,
其中
R表示具有1-7个C原子的直链烷基或烷氧基,和m=0、1、2、3、4、5或6和n表示0、1、2、3或4。
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、戊氧基。
根据本发明的介质优选以2-30wt%,特别是5-20wt%的量包含式T-1至T-21的三联苯。
特别优选的是式T-1、T-2、T-20和T-21的化合物。在这些化合物中,R优选表示各自具有1-5个C原子的烷基、以及烷氧基。在式T-20的化合物中,R优选表示烷基或烯基,特别是烷基。在式T-21的化合物中,R优选表示烷基。
如果混合物的△n值≥0.1,则三联苯优选用于根据本发明的混合物中。优选的混合物包含2-20wt%的一种或多种选自化合物T-1至T-21的三联苯化合物。
g)额外地包含一种或多种式B-1至B-3的二联苯的液晶介质,
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,和
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。
在整个混合物中式B-1至B-3的二联苯的比例优选为至少3wt%,特别是≥5wt%。
式B-1至B-3的化合物中,特别优选式B-2的化合物。
特别优选的二联苯为
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B-1a和/或B-2c的化合物。
h)包含至少一种式Z-1至Z-7的化合物的液晶介质,
其中R和alkyl具有以上所述的含义。
i)包含至少一种式O-1至O-10的化合物的液晶介质,
其中R1和R2具有对于R2A所指出的含义。R1和R2优选各自彼此独立地表示具有至多6个碳原子的直链烷基或烯基。
根据本发明的混合物非常特别优选包含式O-5、O-7、O-9和/或O-10的化合物,特别地量为5-30%。
优选的式O-5的化合物如下所指出:
根据本发明的介质特别优选包含式O-5a和/或式O-5b的三环化合物。式O-5a和/或O-5b的化合物的总比例为5-40%,非常特别优选5-25%。
非常特别优选的化合物包含化合物O-5a:
k)根据本发明的优选液晶介质包含一种或多种含有四氢化萘基或萘基单元的物质,例如,式N-1至N-5的化合物,
其中R1N和R2N各自,彼此独立地表示具有1至15个C原子的烷基或烷氧基基团,其中此外,这些基团中一个或多个CH2基团可各自彼此独立地被-C≡C-,-CF2O-,-CH=CH-,-O-,-CO-O-,-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中此外,一个或多个H原子可被卤素替代,优选表示直链烷基,直链烷氧基或直链烯基,和
Z1和Z2各自彼此独立地表示-C2H4-,-CH=CH-,-(CH2)4-,-(CH2)3O-,-O(CH2)3-,-CH=CHCH2CH2-,-CH2CH2CH=CH-,-CH2O-,-OCH2-,-COO-,-OCO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CF=CH-,-CH=CF-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2-或单键。
m)优选的混合物包含一种或多种选自式BC的二氟二苯并色满化合物、式CR的色满、式PH-1和PH-2的氟化菲、式BF-1和BF-2的氟化二苯并呋喃和式BS-1和BS-2的氟化二苯并噻吩化合物的化合物,
其中
RB1、RB2、RCR1、RCR2、R1、R2各自彼此独立地具有R2A的含义,c表示0、1或2,和d表示1或2。
根据本发明的混合物优选以2-20wt%的量,特别是以3-15wt%的量包含式BC、CR、PH-1、PH-2、BF-1、BF-2、BS-1和/或BS-2的化合物。
特别优选的式BC,CR,BF-1的化合物是化合物BC-1至BC-7和CR-1至CR-5,
其中
alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,和
alkenyl和
alkenyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烯基基团。
包含式BF-1c和/或BS-1c的化合物的混合物是尤其优选的,和alkyl和alkyl*独立地为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基,其优选是直链的。
n)优选的混合物包含一种或多种式In的茚满化合物,
其中
R11,R12,
R13各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基、烷氧基、烷氧基烷基或烯基基团,
R12和R13额外地表示H或卤素,
表示
i表示0,1或2.
在R12和/或R13表示卤素的情况下,卤素优选F。
优选的式In的化合物是如下所指出的式In-1至In-16的化合物:
特别优选的是式In-1、In-2、In-3和In-4的化合物。
式In和子式In-1至In-16的化合物优选以≥5wt%,特别是5-30wt%和非常特别优选5-25wt%的浓度用于根据本发明的混合物中。
o)优选的混合物额外地包含一种或多种式L-1至L-7的化合物,
其中
R,R1和R2各自,彼此独立地表示具有1至15个C原子的烷基或烷氧基基团,其中此外,这些基团中一个或多个CH2基团可各自彼此独立地被-C≡C-,-CF2O-,-CH=CH-,-O-,-CO-O-,-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中此外,一个或多个H原子可被卤素替代,和alkyl表示具有1-6个C原子的烷基基团。s表示1或2。
特别优选的是式L-1和L-4,特别是L-4的化合物。
式L-1至L-7的化合物优选以2-50重量%,特别是2-20重量%和非常特别优选2-15重量%的浓度使用。
p)优选的混合物额外地包含一种或多种式To-1和To-2的二苯乙炔化合物,
其中
R1和R1*各自彼此独立地表示具有1至15个C原子的烷基或烷氧基基团,其中此外,在这些基团中的一个或多个CH2基团可各自彼此独立地被-C≡C-,-CF2O-,-CH=CH-,-O-,-CO-O-,-O-CO-以使得O原子不直接彼此相连的方式替代,和其中此外,一个或多个H原子可被卤素替代,
a为0或1,
L1和L2各自彼此独立地表示H,F,Cl,CF3或CHF2,优选H或F。
优选的式To-1和To-2的化合物是下式的化合物
其中
alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,
alkoxy或O-alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷氧基基团,和
L1和L2各自彼此独立地表示H,F,Cl,CF3或CHF2,优选H或F。
特别地,以下的式To-1的化合物是优选的:
其中
alkyl,alkyl*和alkoxy具有以上所指出的含义。
q)优选的混合物含有至少一种式P的化合物,
其中R1表示具有1至15个C原子的烷基,其中此外,这些基团中一个或多个CH2基团可各自彼此独立地被-C≡C-,-CF2O-,-CH=CH-,-O-,-CO-O-,-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中此外,一个或多个H原子可被卤素替代。在优选的实施方式中,R1表示烷基,特别是n-C3H7。化合物P优选以0.01-10wt%,特别是0.01-5wt%的量使用。
特别优选的混合物概念如下所指出:(所用的首字母缩略词是表A中所解释的。n和m在此各自彼此独立地表示1-6)。
优选的混合物独立地含有:
-至少一种选自式II-1c或II-8h的化合物的自配向添加剂
优选量为0.1-5wt.%,特别是0.2-2wt.%,
和/或
-CPY-n-Om,特别是CPY-2-O2,CPY-3-O2和/或CPY-5-O2,优选浓度为>5%,特别是10-30%,基于整个混合物计,
和/或
-CY-n-Om,优选CY-3-O2,CY-3-O4,CY-5-O2和/或CY-5-O4,优选浓度为≥10%,特别是12-30%,基于整个混合物计,
和/或
-PY-n-Om,优选PY-3-O2,PY-2-O2和/或PY-1-O2,优选浓度为≥8%,特别是8-25%,基于整个混合物计,
和/或
-CCY-n-Om,优选CCY-4-O2,CCY-3-O2,CCY-3-O3,CCY-3-O1和/或CCY-5-O2,优选浓度为>5%,特别是10-30%,基于整个混合物计,
和/或
-CLY-n-Om,优选CLY-2-O4,CLY-3-O2和/或CLY-3-O3,优选浓度为≥3%,特别是3-25%,基于整个混合物计,
和/或
-B-nO-Om,优选B-2O-O5,优选浓度为≥2%,特别是2-20%,基于整个混合物计,
和/或
-CK-n-F,优选CK-3-F,CK-4-F和/或CK-5-F,优选浓度为>5%,特别是5-25%,基于整个混合物计。
此外,优选的是根据本发明的混合物,其独立地包含以下混合物概念:
该介质额外包含一种或多种选自式CY化合物的化合物和一种或多种选自式PY化合物的化合物。
该介质额外包含一种或多种选自式CY化合物的化合物和一种或多种选自式PY化合物的化合物和一种或多种选自式III-1化合物的化合物。
该介质额外包含一种或多种选自式CY化合物的化合物和一种或多种选自式PY化合物的化合物和一种或多种选自式L4化合物的化合物。
该介质额外包含一种或多种选自式CY化合物的化合物和一种或多种选自式PY化合物的化合物和一种或多种选自式BF-1c和/或BS-1c化合物的化合物。
该介质额外包含一种或多种选自式CY化合物的化合物和一种或多种选自式PY化合物的化合物和一种或多种来自式BF-1c和L4中的每个的化合物的化合物。
此外,优选的是根据本发明的混合物,其包含以下混合物概念:
(n和m各自彼此独立地表示1-6。)
-CPY-n-Om和CY-n-Om,优选浓度为10-80%,基于整个混合物计,
和/或
-CPY-n-Om和CK-n-F,优选浓度为10-70%,基于整个混合物计,
和/或
-CPY-n-Om和CLY-n-Om,优选浓度为10-80%,基于整个混合物计。
本发明进一步涉及具有无源-或有源矩阵寻址的电光显示器(基于ECB,VA,PS-VA,PSA,IPS,HT-VA,PM(无源矩阵)-VA),优选不含PI的显示器,特征在于其含有根据权利要求中一项或多项的液晶介质作为电介质。
根据本发明的液晶介质优选具有≤-20℃至≥70℃的向列相,特别优选≤-30℃至≥80℃,非常特别优选≤-40℃至≥90℃。
表述“具有向列相”此处一方面意指于低温下于相应温度下未观察到近晶相和结晶和另一方面意指自向列相加热时仍未变得清亮。低温研究在流动粘度计中、于相应温度下进行并通过在具有相应于电光用途的层厚度的测试盒中储存至少100小时而进行检验。如果于-20℃温度下相应测试盒中的储存稳定性为1000小时或更多,则该介质被称为于该温度下稳定。在-30℃和-40℃的温度下,相应时间分别为500小时和250小时。在高温下,清亮点通过常规方法于毛细管中测量。
液晶混合物优选具有至少60K的向列相范围和于20℃下至多30mm2·s-1的流动粘度ν20。
液晶混合物中双折射率△n通常为0.07-0.16,优选0.08-0.13。
根据本发明的液晶混合物具有-0.5至-8.0,特别是-2.5至-6.0的△ε,其中△ε表示介电各向异性。在20℃下旋转粘度γ1优选为≤165mPa·s,特别是≤140mPa·s。
根据本发明的液晶介质具有相对低的阈值电压值(V0)。它们的优选范围为1.7V-3.0V,特别优选≤2.5V和非常特别优选≤2.3V。
对于本发明,术语“阈值电压”涉及电容阈值(V0),也称作Freedericks阈值,除非另有明确说明。
重要的是,根据本发明的液晶介质具有液晶盒中高电压保留率值。
通常,具有低寻址电压或阈值电压的液晶介质展示出比具有更高寻址电压或阈值电压的那些更低的电压保留率,并且反之亦然。
对于本发明,术语“介电正性化合物”表示具有△ε>1.5的化合物,术语“介电中性化合物”表示具有-1.5≤△ε≤1.5的那些和术语“介电负性化合物”表示具有△ε<-1.5的那些。此处,化合物的介电各向异性通过在至少一个测试盒中将10%的化合物溶于液晶主体并测定所得混合物的电容而测定,每种情况下测试盒具有20μm的层厚度并在1kHz下具有垂面和沿面表面配向。测量电压通常为0.5V-1.0V,但总是低于所研究的各液晶混合物的电容阈值。
本发明所述全部温度值以℃表示。
根据本发明的混合物适用于所有VA-TFT应用,诸如VAN,MVA,(S)-PVA,ASV,PSA(聚合物稳定的VA)和PS-VA(聚合物稳定化的VA),以及适用于PM-VA,HT(高透射)-VA和VA-IPS应用。
根据本发明的显示器中的向列液晶混合物通常包含两种组分A和B,其自身由一种或多种的各个化合物组成。
组分B具有显著介电负性各向异性并给予向列相≤-1.5的介电各向异性。优选组分B包含式CY和PY的化合物,以及式XZY和/或PYP的化合物。
组分B的比例优选为95-100%,特别是98-100%。
对于组分B,优选选择具有△ε值≤-0.8的一种(或多种)的各个化合物。
混合物也可任选包含具有△ε≥1.5的介电各向异性的化合物。这些所谓的正性化合物通常以基于整个混合物计≤20wt%的量存在于介电负性各向异性混合物中。
除了式I,II的化合物和式CY,PY的化合物和任选的III,XZY和/或PYP的化合物之外,还可以存在其他成分,例如量至多为整个混合物的45%,但优选至多35%,特别是至多10%。
其他成分优选选自向列或向列性物质,特别是已知物质,选自氧化偶氮苯、苯亚甲基苯胺、二联苯、三联苯、苯甲酸苯基酯或苯甲酸环己基酯、环己烷羧酸苯基酯或环己烷羧酸环己基酯、苯基环己烷、环己基二联苯、环己基环己烷、环己基萘、1,4-双环己基二联苯或环己基嘧啶、苯基-或环己基二噁烷、任选卤化的均二苯代乙烯、苄基苯基醚、二苯乙炔和取代的肉桂酸酯。
适合作为该类型液晶相成分的最重要化合物可以式IV表征
R20-L-G-E-R21IV
其中L和E各自表示选自由1,4-二取代苯和环己烷环、4,4’-二取代二联苯、苯基环己烷和环己基环己烷体系、2,5-二取代嘧啶和1,3-二噁烷环、2,6-二取代萘、二和四氢化萘、喹唑啉和四氢化喹唑啉组成的组的碳环或杂环体系,
G表示-CH=CH--N(O)=N-
-CH=CQ--CH=N(O)-
-C≡C--CH2-CH2-
-CO-O--CH2-O-
-CO-S--CH2-S-
-CH=N--COO-Phe-COO-
-CF2O--CF=CF-
-OCF2--OCH2-
-(CH2)4--(CH2)3O-
或C-C单键,Q表示卤素,优选氯,或-CN,且R20和R21各自表示具有至多18个,优选至多8个碳原子的烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基或烷氧基羰基氧基,或这些基团之一备选地表示CN、NC、NO2、NCS、CF3、SF5、OCF3、F、Cl或Br。
在这些化合物的大多数中,R20和R21彼此不同,这些基团之一通常为烷基或烷氧基。所提出的取代基的其他变形也是常见的。许多该类物质或其混合物为可商购的。全部这些物质可通过文献已知方法制备。
对于本领域技术人员不言而喻的是根据本发明的VA混合物也可以包含其中例如H、N、O、Cl和F已被相应的同位素替代的化合物。
可进一步以优选0.1-5重量%,特别优选0.2-2重量%的浓度将额外的可聚合化合物,所谓的反应性介晶(RM)添加至根据本发明的混合物,基于混合物计。这些也在以下称为共聚单体。该类型的混合物可用于所谓的聚合物稳定化VA模式(PS-VA)或PSA(聚合物稳定的VA),其中反应性介晶的聚合旨在在液晶混合物中发生。
在本发明的优选实施方式中,额外的可聚合化合物(单体)选自式M的化合物,
RMa-AM1-(ZM1-AM2)m1-RMb M
其中各基团具有以下含义:
RMa和RMb各自彼此独立地表示P、P-Sp-、H、卤素、SF5、NO2、烷基、烯基或炔基,其中基团RMa和RMb的至少一个含有或优选表示基团P或P-Sp-,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基团或单键,
AM1和AM2各自彼此独立地表示芳基、杂芳基、脂环基或杂环基,优选具有4-25个环原子,优选C原子,其也可包括或含有稠合环,和其可任选被L单或多取代,
L表示P、P-Sp、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、或具有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、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中此外,一个或多个H原子可被F、Cl、P或P-Sp-替代,优选P、P-Sp-、H、卤素、SF5、NO2、烷基、烯基或炔基,
Y1表示卤素,
ZM1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,
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,
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,其中此外,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替代,和其中此外,一个或多个H原子可被F、Cl、P或P-Sp-替代,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,
m1表示0、1、2、3或4,和
n1表示1、2、3或4,
其中所存在的基团RMa,RMb和取代基L的至少一个,优选一个、两个或三个,特别优选一个或两个表示基团P或P-Sp-或含有至少一个基团P或P-Sp-。
特别优选的式M的化合物为其中满足以下条件的那些
RMa和RMb各自彼此独立地表示P、P-Sp-、H、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、SF5或具有1-25个C原子的直链或支链烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-C(R0)=C(R00)-、-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替代,和其中此外,一个或多个H原子可被F、Cl、Br、I、CN、P或P-Sp-替代,其中基团RMa和RMb的至少一个优选表示或含有基团P或P-Sp-,
AM1和AM2各自彼此独立地表示1,4-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、香豆素、黄酮,其中此外,这些基团中的一个或多个CH基团可被N替代,环己烷-1,4-二基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被O和/或S替代,1,4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢化萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基或八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基,其中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-、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、或具有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、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中此外,一个或多个H原子可被F、Cl、P或P-Sp-替代,
P表示可聚合基团,
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,其中此外,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替代,和其中此外,一个或多个H原子可被F、Cl、P或P-Sp-、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替代。
非常特别优选的是其中RMa和RMb之一或两者表示P或P-Sp-的式M的化合物。
特别用于PSA显示器的合适并优选的介晶共聚单体例如选自下式:
其中各个基团具有以下含义:
P1、P2和P3各自彼此独立地表示可聚合基团,优选地具有上下文对于P所指出的含义之一,特别优选丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟化丙烯酸酯基、氧杂环丁烷基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基,
Sp1、Sp2和Sp3各自彼此独立地表示单键或间隔基团,优选具有上下文对于Sp所指出的含义之一,和特别优选表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-或-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1为1-12的整数,和其中在后提及的基团中与相邻环的连接经由O原子发生,
其中此外,基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-的一个或多个可表示Raa,条件是所存在的基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-的至少一个不表示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,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替代,和其中此外,一个或多个H原子可被F、Cl、CN或P1-Sp1-替代,特别优选具有1-12个C原子的直链或支链、任选单或多氟化的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基(其中烯基和炔基具有至少两个C原子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、任选单或多氟化的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,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。
在式M1-M41的化合物中,
优选
其中L每次出现时相同或不同地具有上下文给出的含义之一并优选为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。
此外,合适的可聚合化合物列于例如表D中。尤其优选含有至少一种表D中列举的可聚合化合物的LC混合物。
根据本申请的液晶介质优选包含总计0.1-10%,优选0.2-4.0%,特别优选0.2-2.0%的可聚合化合物。
至少两种液晶化合物,至少一种自配向添加剂,式I的化合物和优选与至少一种选自式M和/或式M1-M41的可聚合化合物的组合,产生了低阈值电压、低旋转粘度、在介质中非常良好的低温稳定性(LTS),但是同时高的清亮点和高VHR值,并且使得能够在VA显示器中设置预倾斜角而不需任何配向层,例如聚酰亚胺层。
聚合可以在一个步骤中进行。还可首先在第一步骤中进行聚合(任选同时施加电压),以便产生预倾角,并且随后在没有施加电压的第二聚合步骤中聚合或交联没有在第一步骤中反应的化合物(“最终固化”)。
合适且优选的聚合方法例如是热或光聚合,优选是光聚合,特别是UV诱导的光聚合,其可以通过使可聚合化合物曝光于UV辐射而实现。
任选将一种或多种聚合引发剂添加到液晶介质中。用于聚合的合适条件和引发剂的合适类型以及用量是本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述。适用于自由基聚合的是例如可商购的光引发剂或(Ciba AG)。如果使用聚合引发剂,其比例优选为0.001至5重量%,特别优选为0.001至1重量%。
根据本发明的可聚合化合物和组分还适合没有引发剂的聚合,这伴随着如下优点,例如低的材料成本和特别是更少的由可能的残留量的引发剂或其降解产物导致的液晶介质污染。聚合还可以因此不添加引发剂而进行。在优选的实施方式中,液晶介质因此不包含聚合引发剂。
液晶介质还可以包含一种或多种稳定剂以便防止不期望的RM的自发聚合,例如在储存或运输期间。稳定剂的合适类型和用量是本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述。特别合适的例如为可商购自series(Ciba AG)的稳定剂,例如1076。如果使用稳定剂,则基于RM或可聚合组分(组分A)的总量,它们的比例优选为10-500000ppm,特别优选为50-50000ppm。
然而,LC介质可另外包含一种或多种其他组分或添加剂,优选选自包括选自但不限于以下的列表: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。
液晶面板和显示器的结构包括量子点滤色器,该量子点滤色器包括在蓝或紫外光下显示荧光的量子点。通常,量子尺寸的半导体材料由于“量子限制”效应而可以发出可调的,清晰的(sharp)和鲜艳的彩色光。因此,在本发明的优选实施方式中,量子点包括半导体纳米晶体材料(量子点材料)。
在本发明的优选实施方式中,纳米晶体或量子尺寸材料的整个结构的长度在2nm至20nm的范围内,甚至更优选地,其在3nm至10nm的范围内。在本发明的优选实施方式中,量子点材料包括II-VI,III-V,IV-VI族半导体和这些中的任意的组合(数字表示元素周期表的族)。这样的材料通常是本领域技术人员所熟知的并且可商购。
在量子点材料不具有任何核/壳结构的情况下,半导体纳米晶体可以优选地选自InP,CdS,CdSe,CdTe,ZnS,ZnSe,ZnSeS,ZnTe,ZnO,InPZnS,InPZn,Cu2(ZnSn)S4。然而,在本发明的优选实施方式中,纳米尺寸发光材料包含核/壳结构。
根据本发明,术语“核/壳结构”是指具有核部分和至少一个覆盖所述核的壳部分的结构。在本发明的一些实施方式中,所述核/壳结构可以是核/一壳层结构,核/双壳结构或核/多壳结构。
更优选地,纳米尺寸发光材料的核(120)选自Cds,CdSe,CdTe,ZnS,ZnSe,ZnSeS,ZnTe,ZnO,GaAs,GaP,GaAs,GaSb,HgS,HgSe,HgSe,HgTe,InAs,InP,InPZnS,InPZn,InSb,AlAs,AlP,AlSb,Cu2S,Cu2Se,CuInS2,CuInSe2,Cu2(ZnSn)S4,Cu2(InGa)S4,TiO2合金和这些中任意的组合。在本发明的优选的实施方式中,所述壳选自II-VI,III-V,或IV-VI半导体。
例如,对于红色发射,可优选使用CdSe/CdS,CdSeS/CdZnS,CdSeS/CdS/ZnS,ZnSe/CdS,CdSe/ZnS,InP/ZnS,InP/ZnSe,InP/ZnSe/ZnS,InPZn/ZnS,InPZn/ZnSe/ZnS点或棒,ZnSe/CdS,ZnSe/ZnS或这些中任意的组合。
例如,对于绿色发射,可优选使用CdSe/CdS,CdSeS/CdZnS,CdSeS/CdS/ZnS,ZnSe/CdS,CdSe/ZnS,InP/ZnS,InP/ZnSe,InP/ZnSe/ZnS,InPZn/ZnS,InPZn/ZnSe/ZnS,ZnSe/CdS,ZnSe/ZnS或这些中任意的组合。
具体实施方式
以下实施例意欲解释本发明而非对其进行限制。上下文中,百分数数据表示重量百分数;全部温度以摄氏度表示。
贯穿本专利申请和工作实施例,液晶化合物的结构通过缩写的方式表达。除非另有说明,依据表1-3进行向化学式的转变。全部基团CnH2n+1、CmH2m+1和Cm’H2m’+1或CnH2n和CmH2m为在各自情况下分别具有n、m、m’或z个C原子的直链烷基或亚烷基。n、m、m’、z各自彼此独立地表示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12,优选1、2、3、4、5或6。在表1中,编码各个化合物的环要素,在表2中,列举了桥接单元并且在表3中阐明化合物左手边侧链或右手边侧链的符号含义。
表1:环要素
表2:桥接单元
表3:侧链
在优选的实施方式中,根据本发明的混合物含有至少一种式I的化合物和至少两种选自表A中所列出化合物的化合物。
表A
使用以下缩写:
(n,m,m’,z:各自彼此独立地为1,2,3,4,5或6;
(O)CmH2m+1表示OCmH2m+1或CmH2m+1)
可根据本发明使用的液晶混合物以本身常规的方式制备。通常,将所需量的以较少量使用的组分溶于构成主要成分的组分中,有利地在升高的温度下进行。也可以将该组分溶液混合于有机溶剂中,例如丙酮、氯仿或甲醇中,并在充分混合之后再次移除溶剂,例如通过蒸馏。
通过合适的添加剂,根据本发明的液晶相可以这样的方式来改变,即,它们可以任意类型,例如,迄今已经公开的ECB、VAN、GH或ASM-VA、PS-VA、PM-VA、HT-VA、VA-IPS LCD显示器使用。
电介质也可进一步包含本领域技术人员已知和描述于文献中的添加剂,例如,UV吸收剂、抗氧剂、纳米颗粒和自由基清除剂。例如,可加入0-15%多色性染料、稳定剂或手性掺杂剂。用于根据本发明混合物的合适稳定剂特别为表C中所列的那些。
例如,可加入0-15%多色性染料、以及可加入导电盐,优选乙基二甲基十二烷基4-己氧基苯甲酸铵、四丁基四苯基硼酸铵或冠醚的络盐(参见,例如,Haller等,Mol.Cryst.Liq.Cryst.,第24卷,第249-258页(1973)),以改进导电性或可加入物质以改良向列相的介电各向异性、粘性和/或配向。该类型物质描述于,例如,DE-A 22 09 127、22 40864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430和28 53728中。
表B显示了可加入至根据本发明的混合物的可行掺杂剂。如果混合物包含掺杂剂,则其以0.01-4wt%,优选0.1-1.0wt%的量使用。
表B
可例如基于混合物的总量计以至多10wt%的量(优选0.01-6wt%,特别是0.1-3wt%)加入至根据本发明混合物的稳定剂示于下表C中。优选的稳定剂特别为BHT衍生物,例如2,6-二-叔丁基-4-烷基苯酚,和770,以及P和Tempol。
表C
(n=1-12)
n=1,2,3,4,5,6或7
n=1,2,3,4,5,6或7
n=1,2,3,4,5,6或7
用于优选在PSA和PS-VA应用中的根据本发明的混合物中的优选反应性介晶(可聚合化合物)示于以下表D中:
表D
实施例
以下实施例意欲解释本发明而非对其进行限制。在实施例中,m.p.表示熔点和C表示液晶物质以摄氏度表示的清亮点;沸点表示为b.p。进一步地:
C表示晶体固态,S表示近晶相(下标(index)表示相类型),N表示向列相,Ch表示胆甾相,I表示各向同性相,Tg表示玻璃化转变温度。两符号之间的数值表示以摄氏度表示的转变温度。
实施例1
合成2-甲基丙-2-烯酸3-{5-[2-乙基-4-(4-戊基苯基)苯基]-2-[4-羟基-3-(羟甲基)丁氧基]-3-{3-[(2-甲基丙-2-烯酰基)氧基]丙基}苯基}-丙基酯1
如WO 2017/041893中所提供的那样来制备添加剂。
相:Tg-33K 26I
在以下实施例中
V0表示在20℃下的阈值电压,电容性[V],
△n表示在20℃和589nm下测量的光学各向异性,
△ε表示在20℃和1kHz下的介电各向异性,
cl.p.表示清亮点[℃],
K1表示弹性常数,在20℃下的“斜展”变形[pN],
K3表示弹性常数,在20℃下的“弯曲”变形[pN]
γ1表示在20℃下测量的旋转粘度[mPa·s],通过磁场中旋转方法测定,
LTS表示低温稳定性(向列相),在测试盒中测定。
用于测量阈值电压的显示器具有间隔为20μm的两个平面平行的外板和在外板内侧的叠加的JALS-2096配向层的电极层,其影响液晶的垂面配向。
除非另有明确指明,在本申请中所有浓度涉及相应的混合物或混合物组分。所有物理性能是如“Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals”,Status 1997年11月,Merck KGaA(德国)所描述测定并且适用温度20℃,除非另有明确指明。
除非另有指明,份数或百分数数据表示重量份或重量百分数。
可聚合化合物在显示器或测试盒中通过用限定强度的UVA光辐射预先设定的时间,同时将电压施加于显示器(通常为10V到30V的交流电,1kHz)而进行聚合。在实施例中,除非另有说明,将金属卤化物灯以及100mW/cm2的强度用于聚合。使用标准UVA计(具有UVA传感器的高端Hoenle UV-计)测量该强度。
通过晶体旋转试验(Autronic-Melchers TBA-105)确定倾斜角。低的值(即相对于90°角的大的偏离)对应于大的倾斜。
VHR值按照如下进行测量:将0.3%的可聚合单体化合物加入LC主体混合物,并将所得的混合物引入VA-VHR测试盒中。在60℃下5分钟后在1V、60Hz、64μs脉冲下的UV曝光之前和之后测定VHR值(测量仪器:Autronic-Melchers VHRM-105)。
混合物实施例
为了生产根据本发明的实施例,使用以下主体混合物H1至H14:H1:向列型主体混合物(Δε<0)
H2:向列型主体混合物(Δε<0)
H3:向列型主体混合物(Δε<0)
H4:向列型主体混合物(Δε<0)
H5:向列型主体混合物(Δε<0)
H6:向列型主体混合物(Δε<0)
H7:向列型主体混合物(Δε<0)
H8:向列型主体混合物(Δε<0)
H9:向列型主体混合物(Δε<0)
H10:向列型主体混合物(Δε<0)
H11:向列型主体混合物(Δε<0)
H12:向列型主体混合物(Δε<0)
H13:向列型主体混合物(Δε<0)
H14:向列型主体混合物(Δε<0)
用途实施例
连同上述主体混合物,使用以下配向添加剂:
(如EP 2918658中所述制备)
所有均类似于化合物II-2来制备。
向每种主体混合物H1至H14中任选地添加稳定剂。
混合物实施例
根据本发明的LC介质根据下表通过添加所示的配向添加剂(一种或多种)和预聚物(RM)由上述主体混合物H1至H14中的每一种来制备并均质化。
表.混合物实施例M1至M28的组成(所有百分比是重量%,基于整体混合物计)
混合物编号 | LC主体[重量%] | 配向添加剂 | RM |
M1至M14 | H1至H14(99.4%) | II-2(0.3%) | RM1(0.3%) |
M15至M28 | H1至H14(99.4%) | II-3(0.3%) | RM1(0.3%) |
使所得混合物均质化并填充至“无配向的”测试盒(盒厚d~4.0μm,ITO涂层在两侧(在多域切换的情况下,结构化的ITO),没有配向层和没有钝化层)。
LC-混合物显示出相对于基板表面的自发的垂面(垂直)取向。取向对于升高的温度是稳定的直到各个主体混合物H1的清亮点。所得VA-盒可以可逆地切换。应用交叉偏振器来显现切换操作。
通过使用配向添加剂,如式II-1至II-3的化合物,对于针对任意种类的显示器技术的垂直取向,不需要配向层(例如没有PI涂层)。
LC混合物的聚合物稳定化
用UV-光在两步方法中聚合所得VA-盒(步骤1:高压汞灯,50mW/cm2持续120s(6J)以用于预倾斜产生;步骤2:荧光灯(类型C)持续80min以用于聚合物稳定化)。可聚合的衍生物聚合并且因此,稳定了垂面自取向并且调节了混合物的倾斜。甚至在高温下,所得PSA-VA-盒可以可逆地切换。相比非聚合的体系,切换时间降低。
可以加入添加剂如1076(BASF)(例如,0.001%)用于避免自发聚合。在聚合期间可以使用UV-截止滤光器以避免混合物的损害(例如,340nm长通滤光器)。
如上对于非聚合盒,不需要配向层来保持垂直配向。
滤色器稳定性测试
在用LC介质填充之前,将包含量子点(商业CdSe/CdS核-壳颗粒)的滤色器层施加到VA-盒的基板的外表面上。
具有滤色器的盒填充有介质M1,并根据上述聚合物稳定程序聚合。
在UV聚合程序之前和之后测定滤色器的量子产率。量子产率在94%保持不变。
此后,在120℃下,对测试盒施加加热步骤1分钟(典型的加热用于边缘密封)。
量子产率测定为82%。
在另一个具有滤色器层的测试盒上,在230℃的加热板上进行烘烤步骤15分钟(典型的加热用于聚酰亚胺)。
测定量子产率。荧光明显消失,表明在同一基板上处理聚酰亚胺和QD滤色器是不利的。
通过引入自配向添加剂作为聚酰亚胺的替代物,显著降低了集成滤色器的热负荷,这使得能够使用热敏QD滤色器。
透射率测量
将根据本发明的液晶介质M1与使用蓝色背光的关于透射率的Δn(589nm)值为0.11的常规介质进行比较。其他参数△ε,γ1,K3和清亮点保持不变。
使用蓝光在VA测试盒(来自日本Merck Ltd.;3μm盒间隙,倾斜角1°)中执行各种电压下的透射率测量。使用配备450nm(±30nm)带通滤波器的白光LCD背光产生蓝光。使用亮度色度计(RD-80S,Topcon,日本)测量透射率。结果如下表所示:
在开启状态下,与用于具有蓝色背光的显示器中的常规混合物相比,根据本发明的混合物M-1显示出改善的透射率。混合物M-1明显有利于在蓝光的情况下的使用。
Claims (20)
1.液晶介质,具有负介电各向异性,包含用于垂直配向的自配向添加剂,
其中该配向添加剂是具有两个或更多个环和极性锚固基团的分子有机化合物,其中该配向添加剂可具有一个或多个可聚合基团,或其是包含呈其聚合形式的所述有机化合物的聚合物,
特征在于该液晶介质额外包含至少20重量%的一种或多种式I的化合物,
其中
R1是具有1至15个C原子的直链或支链烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代和其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,和
R2是具有1至15个C原子的直链或支链烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代和其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代。
2.根据权利要求1的液晶介质,特征在于其包含在其分子式中包含一个或多个可聚合基团的自配向添加剂或该介质包含含有呈其聚合形式的自配向添加剂的聚合物。
3.根据权利要求1或2的液晶介质,特征在于其包含一种或多种额外的可聚合化合物或包含呈其聚合形式的所述化合物的聚合物。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的液晶介质,特征在于其包含至少20重量%的一种或多种选自式I-A和I-B的化合物:
其中
R1是具有1至10个C原子的直链或支链烷基,和
R2是具有1至10个C原子的直链或支链烷基。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的液晶介质,特征在于该用于垂直配向的自配向添加剂具有式II
MES-RA II
其中
MES是包含两个或更多个环和任选的一个或多个可聚合基团的介晶基团,
和
RA是极性锚固基团。
6.根据权利要求1至5中一项或多项的液晶介质,特征在于该用于垂直配向的自配向添加剂具有式IIa
R1-[A2-Z2]m-A1-Ra (IIa)
其中
A1,A2各自彼此独立地表示芳族,杂芳族,脂环族或杂环基团,其可含有稠环,和其也可以被基团L和-Sp-P中的任意者单或多取代,
L在每种情况下彼此独立地表示H,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)N(R0)2,-C(=O)R0,任选取代的甲硅烷基,任选取代的具有3至20个C原子的芳基或环烷基,或具有1至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,烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基团或单键,
Z2在每种情况下彼此独立地表示单键,-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)n1-,-CH(-Sp-P)-,-CH2CH(-Sp-P)-,-CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)-,
n1表示1,2,3或4,
m表示1,2,3,4,5或6,
R0在每种情况下彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,
R00在每种情况下彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,
R1彼此独立地表示H,卤素,具有1至25个C原子的直链,支链或环状烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代和其中此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,
或基团-Sp-P,
和
Ra表示包含至少一个选自以下基团的极性锚固基团:-OH,-NH2,NHR11,C(O)OH和-CHO,
其中R11表示具有1至12个C原子的烷基。
7.根据权利要求1至6中一项或多项的液晶介质,特征在于该自配向添加剂具有锚固基团RA或Ra,其选自式
其中
p表示1或2,
q表示2或3,
B表示取代或未取代的环体系或稠合环体系,
Y彼此独立地表示-O-,-S-,-C(O)-,-C(O)O-,-OC(O)-,-NR11-或单键,
o表示0或1,
X1彼此独立地表示H,烷基,氟烷基,OH,NH2,NHR11,NR11 2,-SH,OR11,C(O)OH,-CHO,
其中至少一个基团X1表示选自-OH,-NH2,NHR11,-SH,C(O)OH和-CHO的基团,
R11表示具有1至12个C原子的烷基,
Spa,Spc,Spd各自彼此独立地表示间隔基团或单键,和
Spb表示三价或四价基团。
8.根据权利要求1至7中一项或多项的液晶介质,特征在于式I的化合物选自式I-A1至I-B4的化合物:
9.根据权利要求1至8中一项或多项的液晶介质,特征在于该用于垂直配向的自配向添加剂选自以下式II-A至II-D的化合物,
其中R1,Ra,A2,Z1,Z2,Sp,P具有如权利要求6中的式IIa所限定的含义,
L1,L2,独立地如权利要求6中的L所限定,
和
r1,r2独立地是0,1,2,3,或4。
10.根据权利要求1至9中一项或多项的液晶介质,特征在于其在589nm的波长下具有0.085或更小的光学各向异性或其在450nm的波长下具有0.095或更小的光学各向异性。
11.根据权利要求1至10中一项或多项的液晶介质,特征在于其含有6%重量或更多的一种或多种如权利要求4所限定的式I-A的化合物,基于整体介质计。
12.根据权利要求1至11中一项或多项的液晶介质,特征在于该额外的可聚合化合物选自式M的化合物
RMa-AM1-(ZM1-AM2)m1-RMb M
其中各个基团具有以下含义:
RMa和RMb各自彼此独立地表示P,P-Sp-,H,卤素,SF5,NO2,烷基,烯基或炔基,其中基团RMa和RMb中的至少一个优选表示或含有基团P或P-Sp-,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基团或单键,
AM1和AM2各自彼此独立地表示芳族,杂芳族,脂环族或杂环基团,优选具有4至25个环原子,优选C原子,其也可涵盖或含有稠合环,和其可任选地被L单或多取代,
L表示P,P-Sp-,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至20个C原子的芳基,或具有1至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,烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中此外,一个或多个H原子可被F,Cl,P或P-Sp-替代,优选表示P,P-Sp-,H,卤素,SF5,NO2,烷基,烯基或炔基,
Y1表示卤素,
ZM1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,
R0和R00各自彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,
Rx表示P,P-Sp-,H,卤素,具有1至25个C原子的直链,支链或环状烷基,其中此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代,和其中此外,一个或多个H原子可被F,Cl,P或P-Sp-替代,任选取代的具有6至40个C原子的芳基或芳氧基,或任选取代的具有2至40个C原子的杂芳基或杂芳氧基,
m1表示0,1,2,3或4,和
n1表示1,2,3或4,
其中来自基团RMa,RMb和存在的取代基L中的至少一个,优选一个,两个或三个,特别优选一个或两个,表示基团P或P-Sp-或含有至少一个基团P或P-Sp-。
13.根据权利要求1至12中一项或多项的液晶介质,特征在于其额外含有一种或多种选自式CY和PY的化合物的化合物
其中
R2A,R2B各自彼此独立地表示H,具有至多15个C原子的烷基或烯基,其未被取代,被CN或CF3单取代或被卤素至少单取代,其中此外,这些基团中一个或多个CH2基团可被-O-,-S-,-C≡C-,-CF2O-,-OCF2-,-OC-O-或-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,
L1-4各自彼此独立地表示F,Cl,CF3或OCHF2,
Z2和Z2’各自彼此独立地表示单键,-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-COO-,-OCO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CHCH2O-,
(O)CvH2v+1表示OCvH2v+1或CvH2v+1,和
v表示1至6。
14.根据权利要求1至13中任一项的液晶介质,特征在于该可聚合化合物是经聚合的。
15.用于制备根据权利要求1至14中一项或多项的液晶介质的方法,特征在于将至少一种自配向添加剂与至少两种包括一种或多种如权利要求1所限定的式I化合物的液晶化合物,和任选地与至少一种可聚合化合物和任选的一种或多种额外的添加剂混合。
16.根据权利要求1至14中一项或多项的液晶介质用于自配向介质在ECB,VA或PS-VA模式的电光显示器中的用途。
17.具有包含量子点的色彩转换滤色器的液晶显示面板,特征在于,其含有具有负介电各向异性的液晶介质作为电介质,并且液晶介质包含用于垂直配向的自配向添加剂,其中所述配向添加剂是具有两个或更多个环和极性锚固基团的分子化合物,其中所述配向添加剂可以具有一个或多个可聚合基团,或者它是包含呈其聚合形式的所述添加剂的聚合物。
18.根据权利要求17的液晶显示面板,特征在于其含有根据权利要求1至14中任一项的液晶介质作为电介质。
19.电光显示器,特征在于,其包含根据权利要求17或18的液晶显示面板和用于照射面板的背光,其具有在蓝光或UV光范围内的中心最大发射。
20.权利要求18或19的显示器,特征在于其包含两个基板,其中至少一个是对光透明的,设置在每个基板上的电极或仅设置在基板中的一个上的两个电极,和位于在基板之间的如权利要求1-14任一项所述的液晶介质的层,该液晶介质包含一种或多种可聚合化合物,其中可聚合化合物是经聚合的。
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