CN109929564A - 液晶介质和液晶显示器 - Google Patents

液晶介质和液晶显示器 Download PDF

Info

Publication number
CN109929564A
CN109929564A CN201811545579.4A CN201811545579A CN109929564A CN 109929564 A CN109929564 A CN 109929564A CN 201811545579 A CN201811545579 A CN 201811545579A CN 109929564 A CN109929564 A CN 109929564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
liquid crystal
formula
independently
another
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.)
Granted
Application number
CN201811545579.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109929564B (zh
Inventor
姜在炫
宋东美
裵炫寓
李靖旻
尹容国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of CN109929564A publication Critical patent/CN109929564A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109929564B publication Critical patent/CN109929564B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20Non-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
    • C09K19/2007Non-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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3066Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • C09K19/3068Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers chain containing -COO- or -OCO- groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/58Dopants or charge transfer agents
    • C09K19/586Optically active dopants; chiral dopants
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Abstract

本发明涉及介电正性向列型介质,其包含一种,两种或更多种式I的化合物一种或多种选自式II‑1和II‑2的化合物

Description

液晶介质和液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶介质,优选介电正性向列型介质,其包含一种或多种介电正性化合物和一种或多种介电中性化合物,优选包含一种或多种手性掺杂剂,并且优选包封在聚合物基质中或者通过聚合物稳定,和涉及包含这些介质的液晶显示器,尤其是涉及以反射模式操作并优选通过有源矩阵寻址的显示器,并且它们还特别良好地适用于胆甾醇型反射液晶。
背景技术
现有技术和待解决的问题
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)模式及其各种变型。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型(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,例如平面内切换(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。
根据本发明的液晶(LC)优选用于使用胆甾醇型液晶的改进的LCD,该胆甾醇型液晶也称为手性向列型液晶,具有短螺距和高介电各向异性,特别是对于高级应用而言。它们对于以反射模式操作特别有用,因为具有适当胆甾醇型螺距的胆甾醇型液晶选择性地反射它们可以着色的光并且允许避免在LCD中使用滤色器。
也可以将胆甾醇型液晶包封在聚合物基质中,例如作为PDLC或NCAP。
对于这些应用,需要具有改进性质的新型液晶介质。因此,需要具有改进行为的液晶介质。它们的旋转粘度应尽可能低。除了该参数之外,该介质必须具有适当宽范围的向列相,适当的双折射率(△n),优选在0.100至0.200的范围内,优选在0.110至0.190的范围内,更优选在0.12至0.180的范围内和适当高的介电各向异性(△ε)。△ε必须足够高以允许合理低的操作电压。优选地△ε应该是50或更高,优选地是55或更高,以便允许使用具有合理低的操作电压的易于使用(accessible)的驱动器。然而,△ε应优选为75或更小,且特别是不大于70,因为这对于至少合理高的电阻率是有害的,这继而是另一个要求,特别是对于有源矩阵寻址而言。最优选△ε应在52至68的范围内。
根据本发明的显示器优选地是有源矩阵LCD,简称为AMD,其是由有源矩阵(优选地由薄膜晶体管(TFT)矩阵)寻址的。然而,本发明的液晶也可以有利地用于具有其他已知寻址方式的显示器中。
适用于LCD,特别是TN显示器的液晶组合物已广为人知。然而,这些组合物的确具有明显的缺点。除了具有其他缺陷之外,它们中的大多数导致不利地高的响应时间和/或对比率,这对于许多应用来说太低。它们最通常也具有不充分的可靠性和稳定性,特别是针对暴露于热,湿气或通过光,特别是UV的照射,特别是当一个或多个这些应力源(stressor)彼此组合时。
用于胆甾醇型液晶器件的液晶介质是从WO2010/022891A1已知的。然而,这些介质有明显的缺点,因为一方面,它们通常要么特征在于△n,其对于许多实际应用而言太低或太高,另一方面,除了极少数例外,它们特征在于相当低的△ε值,这导致可切换的CLC模式的不利的高操作电压(Vop),这对于许多实际应用而言太高。
另一个基本缺点(特别是对于具有相对较高△ε值的现有技术的介质,其将导致期望的低操作电压)是其稳定的向列相,或者胆甾相的温度范围,特别是在低温下,但是也不仅限于相范围的该下限值。如果这些介质显示更高的清亮点,例如高于90℃或甚至高于100℃的清亮点,它们的低温(deep temperature)稳定性在许多情况下是不充分的。
此外,作为温度的函数的选择性反射中心的波长的位置和/或手性的不期望的变化(即胆甾醇型螺距的变化)对根据现有技术的介质的性能产生负面影响。
这些不利条件甚至适用于尚未公开的欧洲专利申请No.EP16198490.1的材料,尽管程度略有降低。特别是,这里实现的△ε已经非常高,但同时△n也非常高。
因此,非常需要具有用于实际应用的改进的适合性能的液晶介质,该性能例如是宽的向列相范围,适当的光学各向异性△n,根据所使用的显示模式,高的△ε值,低粘度,特别是低旋转粘度(γ1),显示器中的高对比率,特别是快速的响应时间和良好的可靠性。
发明内容
令人惊奇的是,现在已经发现,可以实现具有合适的相范围,适当高的△ε和△n值和适当低的粘度的液晶介质,其没有显示出现有技术的材料的缺点或者的确至少以显著较小的程度显示它们。
根据本申请的这些改进的液晶介质至少包含
-一种,两种或更多种式I的化合物
其中
R1是烷基,烷氧基,氟代烷基或氟代烷氧基,烯基,烯基氧基,烷氧基烷基,氟代烯基或氟代烯基氧基,优选具有1至7个C原子,优选是烷基或烷氧基烷基和最优选是正烷基,
L11和L12彼此独立地为H或F,优选L11为F和L12为H,
X1为CN或NCS,优选CN,和
i是0或1,优选0,和
-一种,两种或更多种优选介电正性的化合物,优选具有大于3的介电各向异性,选自式II-1和II-2的化合物,优选它们各自中的一种或多种化合物,
其中
R2是具有1至7个C原子的烷基,烷氧基,氟代烷基或氟代烷氧基,具有2至7个C原子的烯基,烯基氧基,烷氧基烷基或氟代烯基,和R2和R3优选是烷基或烯基,
中至少之一
优选
中至少之一
最优选至少
中的其他
彼此独立地是
优选
L21和L22彼此独立地为H或F,优选L21和/或L22是F,优选L21和L22两者均是F,
X2是卤素,具有1至3个C原子的卤代烷基或烷氧基,或具有2或3个C原子的卤代烯基或烯基氧基,优选F,Cl,-OCF3或-CF3,最优选F,Cl或-OCF3
根据本申请的介质还任选地,优选强制性地包含
-一种,两种或更多种优选介电正性的化合物,优选具有大于3的介电各向异性,选自式II-3和III的化合物,优选它们各自中的一种或多种化合物
其中
R2和R3彼此独立地为具有1至7个C原子的烷基,烷氧基,氟代烷基或氟代烷氧基,具有2至7个C原子的烯基,烯基氧基,烷氧基烷基或氟代烯基,和R2和R3优选是烷基或烯基,
彼此独立地是
优选
彼此独立地是
优选
L21,L22,L31和L32,彼此独立地为H或F,优选L21和/或L31是F,
X2和X3彼此独立地为卤素,具有1至3个C原子的卤代烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤代烯基或烯基氧基,优选F,Cl,-OCF3或-CF3,最优选F,Cl或-OCF3
Z3是-CH2CH2-,-CF2CF2-,-COO-,反式--CH=CH-,反式--CF=CF-,-CH2O-或单键,优选-CH2CH2-,-COO-,反式--CH=CH-或单键和最优选-COO-,反式--CH=CH-或单键和
l,m,n和o彼此独立地为0或1和任选的-一种或多种式T的化合物
其中
RT1和RT2彼此独立地是烷基,烷氧基,烯基,烯基氧基,烷氧基烷基,烯基氧基,和替代性地RT2可替代性地为XT
XT是F,Cl,氟代烷基或氟代烷氧基,氟代烯基或氟代CN或NCS,和
ZT1和ZT2(其是存在的)中至少之一是-C≡C-和其他的(若存在)彼此独立地是,和在ZT1存在两次的情况下,这些也彼此独立地是-CH2CH2-,-COO-,反式--CH=CH-,反式--CF=CF-,-CH2O-,-CF2O-,-C≡C-或单键,和
n是0,1或2,优选0或1,
彼此独立地和在
存在两次的情况下,这些也彼此独立地是
-一种,两种或更多种选自式IV和V的介电中性化合物,优选它们各自中的一种或多种化合物,
其中
R41至R52彼此独立地具有以上在式II中对于R2所给出的含义,优选R41是烷基和R42是烷基或烷氧基或R41是烯基和R42是烷基,优选R51是烷基和R52是烷基或烯基,或R51是烯基和R52是烷基或烯基,优选烷基,
彼此独立地和在
存在两次的情况下,这些也彼此独立地是
优选
中至少之一是
彼此独立地和在
存在两次的情况下,这些也彼此独立地是
优选
中至少之一
Z41至Z52彼此独立地,和在Z41和/或Z51存在两次的情况下,这些也彼此独立地是-CH2CH2-,-COO-,反式--CH=CH-,反式--CF=CF-,-CH2O-,-CF2O-,-C≡C-或单键,优选Z41和Z42中至少之一和Z51和Z52中至少之一各自是单键,
p和q彼此独立地为0,1或2,
p优选是0或1,
其中式T的化合物不包括在式V的那些中。
优选地,介质优选包含
15至35%,优选20至30%,更优选23至26%式I的化合物和/或
0至35%,优选5至30%,更优选10至25%式II-1的化合物和/或
20至45%,优选25至40%,更优选30至35%式II-2的化合物和/或
0至20%,优选5至15%式II-3的化合物和/或
0至20%,优选5至15%式III的化合物和/或
0至20%,优选1至10%式IV的化合物和/或
0至20%,优选0至15%式T的化合物和/或
0至20%,优选0至15%式V的化合物。
在本发明的优选实施方案中,所述介质包含一种或多种选自式T-1和T-2化合物的式T的化合物。
其中参数具有上述在式T下给出的各自含义和
LT1至LT6彼此独立地为H或F,优选它们中的0,1,2或3个是F和其他的是H。
在本发明的另一优选实施方案中,该介质包含一种或多种选自式T-2-1和T-2-2化合物的式T-2的化合物,最优选式T-2-1的化合物
其中参数具有上述在式T下给出的各自含义和
LT4优选是F。
在本发明的另一优选实施方案中,除式T-2的化合物外,所述介质还包含一种或多种选自式T-1-1和T-1-2化合物的式T-1的化合物,最优选式T-1-1的化合物
其中参数具有上述在式T下给出的各自含义和
RT1优选是烷基和
RT2优选是烷氧基,
替代性地,或除式II-1,II-2和II-3和/或III的化合物之外,根据本发明的介质还可包含一种或多种介电正性的式VI的化合物
其中
R6是具有1至7个C原子的烷基,烷氧基,氟代烷基或氟代烷氧基,具有2至7个C原子的烯基,烯基氧基,烷氧基烷基或氟代烯基和优选是烷基或烯基,
彼此独立地是
L61和L62彼此独立地为H或F,优选L61是F,
X6是卤素,具有1至3个C原子的卤代烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤代烯基或烯基氧基,优选F,Cl,-OCF3或-CF3,最优选F,Cl或-OCF3
Z6是-CH2CH2-,-CF2CF2-,-COO-,反式--CH=CH-,反式--CF=CF-或-CH2O-,优选-CH2CH2-,-COO-或反式--CH=CH-和最优选-COO-或-CH2CH2-和
r是0或1。
在本发明的优选实施方案中,根据本申请的液晶介质包含一种或多种可聚合化合物。这些可聚合化合物可以是非介晶化合物,例如,众所周知的EHA,或者2EHA,或介晶化合物。这些可聚合的介晶化合物在这里称为“反应性介晶”(简称RM)。这些可聚合化合物,无论是介晶的还是非介晶的,可以是单反应性的或多反应性的,优选是二反应性的。优选地,介质既包含一种或多种单反应性化合物又包含一种或多种多反应性,优选二反应性化合物。最优选地,介质包含一种或多种RM,而非介晶化合物可另外存在。
RM可以是手性的或非手性的,并且可以包含丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯基团或另一种可聚合基团。在特别优选的实施方案中,RM是手性化合物,因为这允许通过聚合一定量的手性RM来简单地调节选择性反射的波长,因此其不再可用于扭曲液晶材料,导致增加胆甾醇型螺距,并从而导致在较长波长下的选择性反射。所得的胆甾醇型螺距可以有利地针对进一步变化而稳定化,例如,通过使用适当的滤光器(例如UV滤光器)保护液晶免受环境辐射。
在手性反应性介晶用于根据本发明的液晶介质中的情况下,在许多情况下,当施加暴露于UV辐射时,也期望在介质中使用光引发剂。使用光引发剂导致显著降低所需的UV辐射剂量。
手性反应性介晶可以在根据本发明的液晶介质中用作介质中存在的唯一手性化合物。然而,在本发明的优选实施方案中,手性反应性介晶与常规(非反应性)手性掺杂剂(一种或多种)一起使用。在该优选实施方案中,胆甾醇型螺距的所需起始值,或者替代性地已经非常接近所需值的值,可以通过一种或多种常规手性掺杂剂固定。然后,一种或多种手性反应性介晶的额外使用允许通过将介质暴露于UV辐射并随后耗尽手性反应性介晶来进一步调节胆甾醇型螺距。
在该最后的实施方案中,在许多情况下,期望使用具有相同的HTP符号的常规手性掺杂剂(一种或多种)和手性反应性介晶(一种或多种)。在该实施方案中,仅需要小的总浓度来实现短胆甾醇型螺距,并且介晶主体材料的总体物理性质仅以相对小的程度改变。该优选实施方案在通过UV照射实现所需值之后,对保护介质以防止选择性反射波长的进一步改变的要求相对较低。
然而,在一些情况下,使用一种或多种常规手性掺杂剂和一种或多种手性反应性介晶是有益的,常规手性掺杂剂(一种或多种)具有与手性反应性介晶(一种或多种)的那些相反的HTP符号。在这种情况下,选择性反射的中心波长可以通过常规手性掺杂剂(一种或多种)固定。然后,通过使用的手性反应性介晶(一种或多种),该中心波长可以向较长的波长移动。然后可以通过将介质暴露于UV辐射来逆转该效果。特别地,该最后一个优选实施方案导致在已通过UV照射实现所需值之后保护介质以防止选择性反射波长的进一步改变的最低要求。
这里必须注意的是,作为一次近似(first approximation),手性化合物(即常规手性掺杂剂以及手性反应性介晶)的混合物的HTP可以通过加上由在介质中的相应浓度加权的它们各个HTP值来近似。
RM可以是单反应的或双反应或多反应的。特别优选的是包含至少一种双反应性化合物(交联剂)的材料,所述双反应性化合物也优选为液晶或至少为介晶,其在每个末端具有官能团;例如,它可以基于二丙烯酸酯型RM。
在介质包含一种或多种可聚合化合物的情况下,它们优选另外包含一种或多种聚合引发剂,例如光引发剂和/或热引发剂。
根据本发明的液晶介质可以是并且在优选的实施方案中通过聚合各个聚合物前体来稳定化,所述聚合物前体由所述一种或多种可聚合化合物和任选的一种或多种所述引发剂组成。优选地,稳定化聚合物具有聚合物网络的形态,即具有低分子量的液晶材料,即不可聚合的液晶材料/介晶材料以或多或少连续的形式存在,其中散布有或多或少的聚合物材料的光滑丝束。聚合物网络稳定化的液晶例如公开在Dierking,I.,Adv.Mater.12,No.3,pp.167-181(2000)中。
在本发明的优选实施方案中,根据本申请的液晶介质包含一种或多种可聚合化合物,且优选RM。
主体混合物含有具有低摩尔质量的液晶化合物,和优选一定量的一种或多种手性掺杂剂,其足以在电磁波谱的可见光范围内产生选择性反射。具有相对短的胆甾醇型螺距的这些胆甾相优选通过聚合物稳定化。(胆甾醇)相的稳定化通过如下进行:向手性液晶主体混合物中加入一种或多种可聚合化合物,优选RM,优选包含单反应性和双反应性RM的混合物,加上合适的光引发剂,和聚合可聚合化合物,例如通过暴露于UV辐射,持续短时间。优选地,聚合在保持在手性液晶主体混合物的胆甾相的温度的电光盒(electro-opticalcell)中进行。
根据本发明使用的介晶单反应性化合物优选包含一个或多个环要素,通过直接键合或经由连接基团连接在一起,并且其中这些环要素中的两个任选地可以彼此连接,或者直接连接或者经由连接基团,其可以与所提及的连接基团相同或不同。环要素优选选自四-,五-,六-或七-,优选五-或六-元环。
根据本发明使用的RM优选选自式VIIA和VIIB
其中
R71是H,F,Cl,Br,I,CN,NO2,NCS,SF5,SO2CF3或直链或支链的烷基,优选具有1至20个C-原子,是未取代的,被F,Cl,Br,I或CN单取代或多取代,和其中一个或多个不相邻的CH2基团任选地在每种情况下彼此独立地被-O-,-S-,-NH-,-NR01-,-SiR01R02-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCO-O-,-S-CO-,-CO-S-,-CY01=CY02或-C≡C-以使得O和/或S原子不彼此直接相连的方式替代,优选H,卤素,具有1至7个C-原子,优选2至5个C-原子的正烷基,正烷氧基,具有2至7个C-原子,优选具有2至5个C-原子的烯基,烯基氧基或烷氧基烷基或CN,NCS,卤素,优选F,Cl,卤代烷基,烯基或烷氧基,优选单-,二-或寡-氟代烷基,烯基或烷氧基,尤其优选的CF3,OCF2H或OCF3
R01和R02彼此独立地是H或具有1至12个C-原子的烷基,
是介晶部分,优选包含一个或多个环和最优选是下式的二价基团
彼此独立地是芳族和/或脂环族环,或包含两个或更多个稠合芳族或脂环族环的基团,其中这些环任选地含有一个或多个选自N,O和/或S的杂原子,并且任选被R72单取代或多取代,
Z71至Z74彼此独立地是-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-S-CO-,-CO-S-,-O-CO-O-,-CO-NR01-,-NR01-CO-,-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2S-,-SCF-,-CH2CH2-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-CF2CF2-,-CH=N-,-N=CH-,-N=N-,-CH=CR01-,-CY01=CY02-,-C≡C-,-(CH2)4-,-CH=CH-CO-O-,-O-CO-CH=CH-或单键,
Y01和Y02彼此独立地是F,Cl或CN,和替代性地它们中之一可以是H,
R72是H或烷基,优选H或具有1至10个C-原子的烷基,
PG71是可聚合或反应性基团,
SP71是间隔基团或单键,和
X71具有针对Z71所给出的含义之一和优选是-O-,-CO-O-,-O-CO-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-或单键。
其中
具有在上述式VIIA和VIIB中针对
给出的含义,
PG72和PG73彼此独立地具有针对上述PG71所给出的含义之一,
SP72和SP73彼此独立地具有针对上述SP11所给出的含义之一,和
X72和X73彼此独立地具有针对上述X71所给出的含义之一。
在本发明的优选实施方案中,除了式VIIA的化合物(一种或多种)之外,聚合物的前体还包含一种或多种二反应性介晶单体,优选式VIIB。
根据本发明的式VIIA和VIIB的化合物可以是手性化合物。
特别优选的是包含一种或多种式VIIA和/或式VIIB化合物的聚合物前体,其中
-Z71和/或Z74是-O-,-CO-O-,-OCO-,-O-CO-O-,-CH2-O-,-O-CH2-,-CF2-O-,-O-CF2-,-C≡C-,-CH=CH-或单键,最优选-CO-O-或-O-CO-或-O-和/或
-Z71不同于单键和/或
-环A71是亚苯基,其任选被一个或多个基团R取代和/或
-R71是具有1至12,优选1至8个C-原子的烷基或烷氧基,或具有2至12,优选2至7个C-原子的烯基,烯基氧基或炔基和/或
-SP71是具有1至12个C原子的亚烷基,其任选被F单取代或多取代和其中一个或多个不相邻的CH2可在每种情况下彼此独立地被-O-,-CH=CH-或-C≡C-替代,和连接至环,优选经由选自-O-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-和单键的基团连接至环“A71”和/或
-SP71是单键。
MG72至X73的优选项与MG71至X71相同。
在优选的实施方案中,环A71至A73彼此独立地是芳族或脂环族环,优选5-,6-或7-元环,或包含两个或更多个,优选两个或三个稠合芳族或脂环族的环,其中这些环任选地含有一个或多个选自N,O和/或S的杂原子,和任选地被L7单-或多-取代,其中L7是F,Cl,Br,CN,OH,NO2,和/或具有1至12个C原子的烷基,烷氧基,烷基羰基或烷氧基羰基基团,其中一个或多个H原子任选被F或Cl替代。
L7优选F,Cl,CN,OH,NO2,CH3,C2H5,OCH3,OC2H5,COCH3,COC2H5,COOCH3,COOC2H5,CF3,OCF3,OCHF2或OC2F5,特别是F,Cl,CN,CH3,C2H5,OCH3,COCH3或OCF3,最优选F,Cl,CH3,OCH3或COCH3
优选的环A71至A73例如是呋喃、吡咯、噻吩、唑、噻唑、噻二唑、咪唑、亚苯基、亚环己基、亚环己烯基、吡啶、嘧啶、吡嗪、薁、茚满、萘、四氢萘、十氢萘、四氢吡喃、蒽、菲和芴。
特别优选这些环A71至A73中的一个或多个选自呋喃-2,5-二基,噻吩-2,5-二基,噻吩并噻吩-2,5-二基,二噻吩并噻吩-2,6-二基,吡咯-2,5-二基,1,4-亚苯基,薁-2,6-二基,吡啶-2,5-二基,嘧啶-2,5-二基,萘-2,6-二基,1,2,3,4-四氢-萘-2,6-二基,茚满-2,5-二基或1,4-亚环己基,其中一个或两个不相邻的CH2基团任选地被O和/或S替代,其中这些基团是未取代的,被如上所限定的L单取代或多取代。
优选
彼此独立地是
或它们的镜像
其中
R是具有1至12个C-原子,优选具有1至7个C-原子的烷基,或具有2至12个C-原子,优选具有2至7个C-原子的烯基或炔基,在两者中一个或多个不相邻的-CH2-基团(不与苯基环相邻)可被-O-和/或-CH=CH-替代和/或一个或多个H-原子可被卤素替代,优选被F替代,
和/或优选
是is
在本发明的优选实施方案中,基团
仅含有单环A71至A73。非常优选这是具有一个或两个5-和/或6-元环的基团。
下面列出了该基团的优选子式。为简单起见,这些基团中的Phe是1,4-亚苯基,PheL是1,4-亚苯基,其被如上限定的1-4个基团L取代,Cyc是1,4-亚环己基,Pyd是吡啶-2,5-二基和Pyr是嘧啶-2,5-二基。以下优选基团列表包括子式VII-1至VII-20以及它们的镜像,
-Phe-VII-1
-Pyd-VII-2
-Pyr-VII-3
-PheL-VII-4
-Cyc-VII-5
-Phe-Z-Cyc-VII-6
-Cyc-Z-Cyc-VII-7
-PheL-Cyc-VII-8
-Phe-Z-Phe-VII-9
-Phe-Z-Pyd-VII-10
-Pyd-Z-Phe-VII-11
-Phe-Z-Pyr-VII-12
-Pyr-Z-Phe-VII-13
-PheL-Z-Phe-VII-14
-PheL-Z-Pyd-VII-15
-PheL-Z-Pyr-VII-16
-Pyr-Z-Pyd-VII-17
-Pyd-Z-Pyd-VII-18
-Pyr-Z-Pyr-VII-19
-PheL-Z-PheL-VII-20
在这些优选的基团中,Z具有在式VIIA中给出的Z71的含义。优选Z是-COO-,-OCO-,-CH2CH2-,-C≡C-或单键。
非常优选基团
选自下列式VIIa至VIIj及其镜像
其中L是F,Cl,Br,CN,OH,NO2,和/或具有1至12个C原子的烷基,烷氧基,烷基羰基或烷氧基羰基基团,其中一个或多个H原子任选被F或Cl替代和r是0,1,2,3或4,优选0,1或2。
在这些优选式中非常优选
以及其中L各自独立地具有以上给出的含义之一。
尤其优选的式VIIA和VIIB的化合物至少包含一个基团其中r是1或2
进一步优选的式VIIA和VIIB的化合物至少包含两个基团其中r是1和/或至少一个基团
其中r是2。
更优选是
其中1,4-亚苯基环可任选被R取代,优选被烷基取代,优选被甲基取代,和/或被烷氧基和/或卤素(优选F)取代。
更优选
或它们的镜像
其中R具有以上给出的含义和优选是烷基,优选具有1至6个C-原子,优选正烷基,其中一个或多个不相邻的-CH2-基团任选地可被-O-和/或-CH=CH-替代和/或一个或多个H-原子可被卤素替代,优选被F替代。
在本发明的优选实施方案中,根据本申请的液晶介质包含一种或多种选自其子式I-1至I-5的化合物的式I的化合物,优选选自式I-2,I-4和I-5,更优选式I-2和/或式I-5,最优选式I-2和I-5两者,和特别优选式I-2,
其中R1具有上述在式I下给出的各自含义和优选是烷基,最优选正烷基,和X1优选是CN。
在本发明的优选实施方案中,根据本申请的液晶介质包含一种或多种式II-1和式II-2两者的化合物。
优选该介质包含一种或多种式II-1的化合物,其优选选自式II-1a和II-1b的化合物,优选式II-1a,
其中参数具有上面给出的各自含义和优选
L21和L22均是F且L32和L24均是H,或优选地,
L21,L22,L23和L24都是F。
在优选的实施方案中,该介质包含一种或多种式II-1c的化合物,其中L21,L22,L23和L24都是F。
替代性地或除式II-1的一种或多种化合物之外,优选该介质还包含一种或多种选自式II-2a至II-2d化合物的化合物,优选式II-2b至II-2d,更优选一种或多种式II-2b,II-2c和II-2d中每一者的化合物,
其中参数具有上面给出的各自含义和L23至L26彼此且与其他参数独立地为H或F和优选L21和L22均是F和L23至L25中的两个或三个,最优选L23至L25,是F和L21至L25中的其他是H或F,优选H和X2优选F或-OCF3和最优选F。
替代性地或除式II-1和/或II-2的一种或多种化合物之外,优选该介质包含一种或多种式II-3的化合物,优选选自式II-3a和II-3b的化合物,优选式II-3a和II-3b两者,
其中参数具有上面给出的各自含义和L23至L27彼此且与其他参数独立地为H或F和优选L21和L22均是F和L23至L27中的两个或三个,最优选L23至L25,是F和L21至L27中的其他是H或F,优选H和X2优选F或-OCF3和最优选F。
特别优选的所使用的式II-3的化合物是式II-3b-1的化合物
其中R2具有以上给出的含义。
在本发明的另一优选实施方案中,所述介质包含一种或多种选自式III-1和III-2化合物的化合物。
其中参数具有上述在式III下给出的各自含义。
优选该介质包含一种或多种式III-1的化合物,优选选自式III-1a至III-1f的化合物,优选选自式III-1a,III-1c和III-1d的化合物,和最优选一种或多种各自为式II-1a和/或III-1c和/或III-1d的化合物,优选式III-1c和/或式III-1f
其中参数具有上面给出的各自含义和L33至L37彼此且与其他参数独立地为H或F和优选L31和L32均是F和L33至L37中的两个或三个,最优选L33至L35是F和L31至L37中的其他是H或F,优选H和X3优选F或-OCF3
最优选的式III-1的化合物选自式III-1a,III-1c-1和III-1d-1的化合物,优选式III-1c-1的化合物
其中R3具有以上给出的含义。
优选式IV的化合物选自式IV-1至IV-7的化合物,更优选式IV-6和/或IV-7的化合物。
其中R41和R42具有上述在式IV下给出的各自含义,并且通常且特别是在式IV-1和IV-5中,R41优选是烷基或烯基,优选烯基和R42优选是烷基或烯基,优选烷基和替代性地在式IV-2中,R41和R42优选两者均是烷基和在式IV-4中,R41优选是烷基或烯基,优选烷基和R42优选是烷基或烷氧基,优选烷氧基。
优选地,该介质包含一种或多种选自式IV-6和IV-7化合物的化合物,和最优选一种或多种各自为式IV-6和IV-7的化合物。
优选的式IV-6的化合物是式CPTP-n-m和CPTP-n-Om的化合物,更优选式CPTP-n-Om的化合物,而优选的式IV-7的化合物为式CPGP-n-m的化合物。这些缩写(首字母缩写词)的定义在表A至C中解释,并在下面的表D中说明。
在优选的实施方案中,根据本发明的液晶介质包含一种或多种选自式V-1至V-4的化合物的式V的化合物。
其中R51和R52具有上述在式V下给出的各自含义和R51优选是烷基,更优选正烷基和在式V-1中R52优选是烯基,优选3-烯基和最优选–(CH2)2-CH=CH-CH3和在式V-3中R52优选是烷基或烯基,优选正烷基或3-烯基和最优选–(CH2)2-CH=CH2,在式V-3至V-6中,R52优选是烷基和在V-4中“F0/1”优选是F。
优选的式V-1的化合物是式PP-n-2V和PP-n-2Vm的化合物,更优选式PP-1-2V1的化合物。优选的式V-2的化合物是式PGP-n-m,PGP-n-2V和PGP-n-2Vm的化合物,更优选式PGP-2-m,PGP-3-m和PGP-n-2V的化合物。优选的式V-5的化合物是式PGGIP-n-m的化合物。优选的式V-4的化合物是式PGIGP-n-m的化合物。这些缩写(首字母缩写词)的定义在表A至C中解释,并在下面的表D中说明。
优选的式T-1的化合物是式PTP-n-Om的化合物,尤其优选的是PTP-1-O2,PTP-2-O1和PTP-3-O1。优选的式T-2的化合物是式PPTUI-n-m的化合物,尤其优选PPTUI-3-2,PPTUI-3-3,PPTUI-3-4和PPTUI-4-4。
式VI的化合物优选选自式VI-1和VI-2的化合物,优选式VI-1的化合物
其中参数具有上面给出的各自含义和参数L63和L64彼此且与其他参数独立地是H或F和优选Z6是-CH2-CH2-和优选X6是F。
优选根据本发明的液晶介质包含,更优选主要由以下组成,更优选基本上由以下组成和最优选完全由选自以下的化合物组成:式I,II-1至II-3和III至VI和VIIa和VIIb和T的化合物,更优选式I,II-1,II-2,II-3和III至V和VIIa和/或VIIb和T的化合物。
在本申请中,在组合物的背景下,“包含”是指所指的实体,例如,介质或组分含有所讨论的一种或多种组分或一种或多种化合物,优选总浓度为10%或更多,最优选为20%或更多,除非另外明确定义。
在本文中,术语“主要由......组成”是指所指的实体含有55%或更多,优选60%或更多,最优选70%或更多的所讨论的一种或多种组分或一种或多种化合物,除非另外明确定义。
在本文中,术语“基本上由......组成”是指所指的实体含有80%或更多,优选90%或更多,最优选95%或更多的所讨论的一种或多种组分或一种或多种化合物,除非另外明确定义。
在本文中,术语“完全由......组成”是指所指的实体含有98%或更多,优选99%或更多,最优选100.0%的所讨论的一种或多种组分或一种或多种化合物,除非另外明确定义。
其它上述未明确提及的介晶化合物也可任选和有利地用于根据本发明的介质中。这样的化合物是本领域专业人员已知的。
根据本发明的液晶介质的特征在于清亮点为85℃或更高,优选为90℃或更高。
根据本发明的液晶介质在589nm(NaD)和20℃下的△n优选在0.150或更高至0.350或更低的范围内,更优选在0.170或更高至0.250或更低的范围内,且最优选在0.180或更高至0.220或更低的范围内。
根据本发明的液晶介质在1kHz和20℃下的△ε优选为10或更高,优选15或更高,更优选20或更高,最优选25或更高,而其优选为40或更低,更优选为35或更低,更优选在10或更高至40或更低的范围内,最优选为20至30的范围内(约10至40)。
优选地,没有手性掺杂剂的本发明介质的向列相至少从0℃或更低延伸至80℃或更高,更优选至少从-20℃或更低延伸至85℃或更高,最优选至少从-20℃或更低延伸至90℃或更高,特别是至少从-30℃或更低延伸至95℃或更高。
在以根据Gooch和Tarry第二透射最小值(具有1.0μm或更大至1.1μm或更小的光学延迟(d·△n))操作的TN显示器中,液晶介质优选出于比较目的来表征。然而,它们优选用作胆甾醇型液晶,也称为手性向列液晶,具有相当短的胆甾醇型螺距,优选选择它们的胆甾醇型螺距,使得它们的选择性反射波长在电磁波谱的可见光范围内,即在400nm至800nm的范围内。
优选地,液晶介质包含一种或多种手性掺杂剂,优选螺旋扭曲力(HTP)的绝对值为20μm-1或更大,优选40μm-1或更大,更优选范围为60μm-1或更大,最优选80μm-1或更高至260μm-1或更低的范围内。
优选地,液晶介质包含总计50%至100%,更优选70%至100%更优选80%至100%和特别是90%至100%的式I,II-1,II-2,II-3,III,IV,V,VI和T的化合物,优选式I,II-1,II-2,II-3,III和IV。
更优选地,液晶介质包含,更优选主要由以下组成,更优选基本上由以下组成和最优选完全由以下组成:式I,II-1,II-2,II-3,III,IV,V,VI和T的化合物,优选式I,II-1,II-2,II-3,III和IV。
单独的式I单一化合物优选在介质中以总混合物的1%至15%,更优选2%至13%,更优选3%至11%,最优选5%至10%的总浓度使用。对于液晶介质的组成,浓度限制仅相对于主体混合物适用。
不考虑各种添加剂的(尤其是手性掺杂剂,可聚合化合物和其它添加剂(例如稳定剂和二色性染料))浓度,除非另有明确说明。
可聚合化合物的化合物,优选式VIIA和/或VIIB的化合物,优选在介质中以总混合物的0%至20%,更优选2%至17%,最优选5%至14%的总浓度使用,相对于主体混合物。
优选使用一种或多种聚合引发剂,优选一种或多种光引发剂。引发剂的浓度为可聚合化合物总浓度的0.1%至10%,更优选0.2%至5%,最优选0.5%至2%。
优选地,根据本发明的介质还包含一种或多种手性化合物作为手性掺杂剂,以调节它们的胆甾醇型螺距。根据本发明的介质中它们的总浓度优选在0.1%至15%,更优选1%至10%,最优选2%至6%的范围内(再次相对于主体混合物),这里也没有考虑可聚合化合物。
任选地,根据本发明的介质可以包含其他液晶化合物以调节物理性质。这些化合物是专业人员已知的。它们在根据本发明的介质中的浓度优选为0%至30%,更优选为0.1%至20%,最优选为1%至15%。
根据本申请的液晶介质的清亮点优选为85℃或更高,优选为90℃或更高,更优选为100℃或更高,最优选为120℃或更高,甚至为130℃或更高。
根据本申请的液晶介质优选具有0.150或更高至0.400或更低,优选0.200或更高至0.350或更低,最优选0.240或更高至0.330或更低的双折射率。
根据本申请的液晶介质优选具有10或更高至70或更低,优选20或更高至60或更低,最优选30或更高至55或更低的介电各向异性。
优选地,根据本发明的介质包含一种或多种以下的化合物
-式I-2,优选浓度为20至40%和/或
-式I-5,优选浓度为5至20%和/或
-式II-1c优选式PUQU-n-F,和/或
-式II-2c,优选式II-2c-1,和/或
-式III-1c,优选式III-1c-1,和/或
-式III-1d和/或III-1f,优选式III-1f,和/或
-式IV-6,优选式CPTP-n-Om和/或CPTP-n-m,和/或
-式IV-7,优选式CPGP-n-Om和/或CPGP-n-m,和/或
-式V-1,优选式PP-n-mV,和/或PP-n-mVl,和/或
-式V-2,优选式PGP-n-m和/或PGP-n-mV和/或
-式R-5011或S-5011和/或
-一种或多种反应性可聚合化合物和/或
-一种或多种聚合引发剂。
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。在各化合物在主体混合物中的溶解度小于10%的情况下,则将其浓度减少二分之一,直至所得混合物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||),而εav.为(ε||+2ε)/3。对于介电正性化合物,混合物ZLI-4792和对于介电中性,以及对于介电负性化合物,混合物ZLI-3086(均来自德国Merck KGaA)分别作为主体混合物。由在添加所关注化合物后主体混合物的各个值的变化来测定化合物的介电常数。将该值外推至100%的所关注化合物的浓度。
原样测量在20℃的测量温度下具有向列相的组分,所有其它组分如同化合物一样处理。
在本申请中术语“阈值电压”指的是光学阈值且是针对10%相对对比度(V10)给出的,且术语“饱和电压”指的是光学饱和且是针对90%相对对比度(V90)给出的,如果没有另有明确说明。同样,V99代表针对99%相对对比度变化的电压。如果明确提及,则仅使用电容性阈值电压(V0),也称为Freedericks阈值(VFr)。
除非另外明确说明,否则本申请中给出的参数范围都包括极限值。
在整个申请中,除非另有说明,所有浓度是以质量百分比给出,且涉及各自的完整混合物,所有的温度都以摄氏度(Celsius)给出且所有的温度差都以摄氏度给出。所有物理性质已经且是根据“Merck Liquid Crystals,Physical Properties of LiquidCrystals”,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。已经使用由德国Merck KGaA生产的测试盒测定阈值电压以及所有其它电光性质。用于测定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||),取向层是卵磷脂和对于平面沿面取向(ε),取向层是来自Japan Synthetic Rubber的聚酰亚胺AL-1054。使用频率响应分析仪Solatron 1260,使用正弦波和0.3Vrms的电压来测定电容。所使用的测试盒具有经选择以具有与根据Gooch和Tarry的第一透射最小值或更低值匹配的光学延迟的盒厚,通常为约0.45μm-1。在电光测量中使用的光是白光。所使用的装置是德国Autronic-Melchers,Karlsruhe的商购的设备。在垂直观察下测定特征电压。对于10%、50%和90%相对对比度测定阈值电压(V10)、中灰电压(V50)和饱和电压(V90)。
分别地,对于相对对比度从0%变化至90%(t90–t0)的时间,响应时间是以上升时间(τon)给出,即包括延迟时间(t10–t0),对于相对对比度从100%变化回至10%(t100–t10)的时间,响应时间是以衰退时间(τoff)给出,和作为总响应时间(τ总计)=τonoff)。
根据本发明的液晶介质可以含有通常浓度的其他添加剂。基于总混合物,这些其他成分的总浓度范围为0%至10%,优选0.1%至6%。各自使用的各化合物的浓度优选范围为0.1%至3%。对于本申请中的液晶介质的液晶组分和化合物的浓度的值和范围,不考虑这些和类似添加剂的浓度。这也适用于混合物中使用的二色性染料的浓度,当指定主体混合物的组分或化合物的浓度时,不计算其浓度。各添加剂的浓度总是相对于最终掺杂的混合物给出。
根据本发明的液晶介质由若干种化合物,优选3-30种、更优选4-20种且最优选4-16种化合物组成。以常规的方式混合这些化合物。通常,将以较小量使用的所需量的化合物溶解在以较大量使用的化合物中。在温度高于以较高浓度使用的化合物的清亮点的情况下,特别易于观察到溶解过程完成。然而,也可以用其它常规的方式制备该介质,例如使用所谓的预混物,其可以,例如是化合物的均匀混合物或者低共熔混合物,或者使用所谓的“多瓶”体系,其成分本身是即用型的混合物。
优选地,包含一种或多种手性掺杂剂的根据本发明的液晶介质选择性地反射电磁波谱的可见光范围内(即在400nm至800nm的范围内)的辐射。优选地,它们的选择性反射带延伸到该波长范围内,更优选地,它们的反射带的中心波长位于该范围内,并且最优选地,它们的完整反射带位于该范围内。优选地,它们具有选择性反射,半峰宽(half bandwidth)(1/2FWHM)在15nm至60nm的范围内,优选在20nm至55nm的范围内,最优选在25nm至50nm的范围内。特别地,相对半峰宽,即半峰宽(1/2FWHM)与反射带的中心波长的比率,优选地在1%至20%的范围内,更优选地在2%至16%的范围内,更优选4%至10%的范围内,最优选6%至8%的范围内。
在给定温度下所得选择性反射的中心的波长可以通过多项式系列(polynomialseries)(I)的近似值由所用主体中的手性掺杂剂的实际浓度计算:
λcent.[c(dop.)]=α·[c(dop.)]-1+β·[c(dop.)]-2+γ·[c(dop.)]-3+…(I)
其中
α,β和γ是给定的主体混合物中给定手性掺杂剂的组合特有的材料常数和
c(dop.)是主体混合物中手性掺杂剂的浓度。
在许多实际情况中,即使仅考虑第一项,线性项(“α·[c(dop.)]-1”),也能产生足够精确的结果。参数“α”类似于HTP的倒数(即HTP-1)。然而,在本文中,在确定胆甾醇型LC的选择性反射(其类似于“布拉格”反射)的波长时,为了更精确的数字描述,必须另外考虑混合物的有效折射率。
通常,参数α,β和γ,相对于所使用的特定液晶混合物,的确更依赖于手性掺杂剂的类型。
显然,它们取决于相应手性掺杂剂的对映体过量。它们具有对于纯对映体的相应的最大绝对值,和对于外消旋体是零。在本申请中,给出的值是纯对映体的值,对映体过量为98%或更高。
优选地,根据本申请的相应液晶介质中一种或多种手性掺杂剂的参数α的绝对值在5nm至25nm的范围内,更优选在10nm至20nm的范围内,最优选地,在12nm至16nm的范围内。
这些介质可包含多于一种手性掺杂剂。在它们包含两种或更多种手性掺杂剂的情况下,这些可以以已知方式之一有利地选择以补偿例如胆甾醇型螺距的温度依赖性,并因此补偿选择性反射的波长。在本文中,在一种主体混合物中,可以使用具有相同符号的参数α的手性掺杂剂以及具有相反符号的该参数的手性掺杂剂,这取决于等式(I)的更高阶项的参数的性质,特别是参数β,二次项的参数。
更优选的是使用单一手性掺杂剂的本发明的实施方案,其显示在各自的主体混合物中诱导的手性螺距的小的温度依赖性,即具有小的参数β。
通过添加合适的添加剂,可以以这样的方式改进根据本发明的液晶介质,使得它们可用于所有已知类型的液晶显示器(使用液晶介质本身),如TN-,TN-AMD,ECB-AMD,VAN-AMD,IPS和OCB LCD,特别是复合系统,如PDLC,NCAP,PN LCD,尤其是ASM-PA LCD。
液晶的熔点T(C,N),从近晶(S)到向列(N)相T(S,N)的转变和清亮点T(N,I)以摄氏度给出。
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ClH2l+1优选地分别为具有n、m和l个C原子的直链烷基,所有基团CnH2n、CmH2m和ClH2l优选地分别为(CH2)n、(CH2)m和(CH2)l,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D列出了示例性分子结构及其各自的代码。
表A:环要素
表B:连接基团
表C:末端基团
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。
优选地,除了式I的一种或多种化合物之外,根据本发明的液晶介质还包含一种或多种选自下表的化合物的化合物。
表D
表E列出了手性掺杂剂,其优选用于根据本发明的液晶介质中。
表E
在优选的实施方案中,根据本发明的介质包含一种或多种选自表E化合物的化合物。
表F列出了稳定剂,其优选用于根据本发明的液晶介质中。
表F
备注:在此表中,“n”表示1到12范围内的整数。
在优选的实施方案中,根据本发明的介质包含一种或多种选自表F化合物的化合物。
根据本发明的液晶介质优选包含
-四种或更多种,优选六种或更多种选自表D的化合物的化合物,优选
-七种或更多种,优选八种或更多种化合物,优选三种或更多种不同式(选自表D的式)的化合物。
具体实施方式
实施例
以下给出的实施例用于说明本发明而不以任何方式限制本发明。
然而,物理性质和组成为专业人员说明了可以实现哪些性质以及可以在哪些范围内对其进行修改。因此,可以优选地实现的各种性质的组合对于专业人员而言是良好限定的。
用下表中给出的组成和性质实现液晶混合物。研究了它们的光学性能。尤其记录它们的反射光谱。
比较实施例
表1:液晶混合物CE-0的组成和性质
比较实施例CE-1
将1.44%的手性掺杂剂R-5011加入到来自比较实施例的98.56%的混合物CE-0中以制备具有相对短的胆甾醇型螺距的称为CE-1的相应胆甾醇混合物。混合物CE-1的清亮点为73.0℃。
混合物CE-1显示红色光谱范围内的反射,以640nm为中心,且范围为619nm至660nm(FWHM)。
实施例1
表1:液晶混合物A-0组成和性质
实施例1.1
将得自MerckKGaA,Darmstadt,Germany的1.63%的手性掺杂剂R-5011加入到来自实施例1的98.37%的混合物A-0中以制备相应的称为A-1的胆甾醇混合物,其具有在红色光谱区域(以652nm为中心,且范围为622nm至682nm(FWHM))中反射圆偏振光的相对短的胆甾醇螺距。
混合物A-1的清亮点为94.5℃。
表3:实施例1至3的结果
备注:反射
色彩:选择性反射光的色彩,
λmin.和λmax.:各自在一半最大值(half maximum)给出,
△λ/2≡(λmin。max.)/2,即1/2FWHM(半高宽),λcent.≡(λmin.max.)/2,和
α≡c(R-5011)·λcent.或者c(S-5011)·λcent.
实施例2
b4:液晶混合物B-0的组成和性质
实施例2.1
将1.92%的手性掺杂剂R-5011加入到98.08%的来自实施例2的混合物B-0中以制备具有相对短的胆甾醇螺距的称为B-1的相应胆甾醇混合物。
从胆甾醇型液晶相向各向同性相的转变的混合物B-1的转变温度(即清亮点)为94.0℃。混合物B-1显示在光谱的绿色范围内的反射,以532nm为中心并且范围为507nm至557nm(FWHM)。
实施例3
表5:液晶混合物C-0的组成和性质
实施例3.1
将2.34%的手性掺杂剂R-5011加入到来自实施例3的97.66%的混合物C-0中,以制备具有相对短的胆甾醇螺距的称为C-1的相应胆甾醇混合物。
混合物C-1的清亮点为93.0℃。
混合物C-1在光谱的蓝色范围内显示选择性反射,以454nm为中心并且范围为431nm至477nm(FWHM)。

Claims (13)

1.液晶介质,特征在于其包含
-一种或多种式I的化合物
其中
R1是烷基,烷氧基,氟代烷基或氟代烷氧基,烯基,烯基氧基,烷氧基烷基,氟代烯基或氟代烯基氧基,
L11和L12彼此独立地为H或F,
X1是CN或NCS和
i是0或1,
-一种,两种或更多种优选介电正性的化合物,优选具有大于3的介电各向异性,选自式II-1和II-2的化合物,
R2是具有1至7个C原子的烷基,烷氧基,氟代烷基或氟代烷氧基,具有2至7个C原子的烯基,烯基氧基,烷氧基烷基或氟代烯基和R2和R3优选是烷基或烯基,
中至少之一是
中的其他
彼此独立地是
L21和L22彼此独立地为H或F,优选L21和/或L22是F,优选L21和L22两者均是F,
X2是卤素,具有1至3个C原子的卤代烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤代烯基或烯基氧基,优选F,Cl,-OCF3或-CF3,最优选F,Cl或-OCF3,和
-任选的一种或多种手性化合物。
2.根据权利要求1的液晶介质,特征在于式I的化合物的总浓度在介质中的范围为11%或更高至39%或更低。
3.根据权利要求1或2的液晶介质,特征在于其额外包含
-一种或多种选自式II-3和III的化合物的化合物
其中
R2和R3,彼此独立地是具有1至7个C原子的烷基,烷氧基,氟代烷基或氟代烷氧基,具有2至7个C原子的烯基,烯基氧基,烷氧基烷基或氟代烯基,
彼此独立地是
彼此独立地是
L21,L22,L31和L32,彼此独立地为H或F,
X2和X3彼此独立地为卤素,具有1至3个C原子的卤代烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤代烯基或烯基氧基,
Z3是-CH2CH2-,-CF2CF2-,-COO-,反式--CH=CH-,反式--CF=CF-,-CH2O-或单键,和
l,m,n和o彼此独立地为0或1。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的液晶介质,特征在于其额外包含
-一种或多种选自式IV和V的化合物
其中
R41至R52彼此独立地具有在权利要求1中对于R2所给出的含义,
彼此独立地和在
存在两次的情况下,这些也彼此独立地是
彼此独立地和在
存在两次的情况下,这些也彼此独立地是
Z41至Z52彼此独立地,和在Z41和/或Z51存在两次的情况下,这些也彼此独立地是-CH2CH2-,-COO-,反式--CH=CH-,反式--CF=CF-,-CH2O-,-CF2O-,-C≡C-或单键,和
p和q彼此独立地为0,1或2。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的液晶介质,特征在于其包含一种或多种式I-2的化合物,优选浓度为15至35%,
其中R1和X1具有权利要求1中给出的各个含义。
6.根据权利要求3至5中一项或多项的液晶介质,特征在于其包含权利要求3中给出的一种或多种式III的化合物。
7.根据权利要求1至5中一项或多项的液晶介质,特征在于其包含式R-5011或S-5011的化合物
8.根据权利要求1至7中一项或多项的液晶介质,特征在于其额外包含一种或多种可聚合化合物。
9.制备根据权利要求1至8中至少一项的液晶介质的方法,特征在于混合一种或多种式I的化合物,一种或多种式II-1和/或II-2的化合物和任选的一种或多种式II-3和/或III的化合物和/或一种或多种式IV和/或V的化合物和/或一种或多种手性化合物和/或一种或多种可聚合化合物。
10.复合材料,其包含低分子液晶介质和由根据权利要求8的介质获得或可获得的聚合物。
11.通过在液晶介质中聚合聚合物前体制备根据权利要求10的复合材料的方法。
12.液晶显示器,特征在于其包含根据权利要求1至8中至少一项的液晶介质或根据权利要求10的复合材料。
13.根据权利要求1至8中至少一项的液晶介质或根据权利要求10的复合材料在液晶显示器中的用途。
CN201811545579.4A 2017-12-19 2018-12-18 液晶介质和液晶显示器 Active CN109929564B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17208624 2017-12-19
EP17208624.1 2017-12-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109929564A true CN109929564A (zh) 2019-06-25
CN109929564B CN109929564B (zh) 2024-03-12

Family

ID=60674044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811545579.4A Active CN109929564B (zh) 2017-12-19 2018-12-18 液晶介质和液晶显示器

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20190074237A (zh)
CN (1) CN109929564B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114174467A (zh) * 2019-07-30 2022-03-11 光学转变有限公司 介晶化合物
CN115305098A (zh) * 2022-08-23 2022-11-08 华中科技大学 一种发光胆甾相液晶凝胶、制备方法及应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004182986A (ja) * 2002-11-25 2004-07-02 Merck Patent Gmbh 液晶媒体および液晶ディスプレイ
CN1521233A (zh) * 2003-02-14 2004-08-18 Ĭ��ר���ɷ����޹�˾ 液晶态介质
CN1784481A (zh) * 2003-05-08 2006-06-07 默克专利股份有限公司 用于双稳态液晶器件的液晶组合物
DE102006047128A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-03 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallmedium und dieses enthaltende elektrooptische Anzeige
WO2010022891A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Merck Patent Gmbh Liquid crystalline medium and liquid crystal display
KR20130102012A (ko) * 2012-03-06 2013-09-16 메르크 파텐트 게엠베하 콜레스테릭 액정 매질 및 액정 디스플레이
JP2014062186A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Dic Corp ネマチック液晶組成物
CN104254586A (zh) * 2012-04-20 2014-12-31 默克专利股份有限公司 液晶介质和液晶显示器
JP2016175886A (ja) * 2015-03-23 2016-10-06 Jnc株式会社 ハロゲン化されたアルキルを有する液晶化合物、液晶組成物および液晶表示素子
CN109642160A (zh) * 2016-08-24 2019-04-16 默克专利股份有限公司 液晶介质和液晶显示器

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004182986A (ja) * 2002-11-25 2004-07-02 Merck Patent Gmbh 液晶媒体および液晶ディスプレイ
CN1521233A (zh) * 2003-02-14 2004-08-18 Ĭ��ר���ɷ����޹�˾ 液晶态介质
DE102004002418A1 (de) * 2003-02-14 2004-08-26 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium
CN1784481A (zh) * 2003-05-08 2006-06-07 默克专利股份有限公司 用于双稳态液晶器件的液晶组合物
DE102006047128A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-03 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallmedium und dieses enthaltende elektrooptische Anzeige
WO2010022891A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Merck Patent Gmbh Liquid crystalline medium and liquid crystal display
KR20130102012A (ko) * 2012-03-06 2013-09-16 메르크 파텐트 게엠베하 콜레스테릭 액정 매질 및 액정 디스플레이
CN104254586A (zh) * 2012-04-20 2014-12-31 默克专利股份有限公司 液晶介质和液晶显示器
JP2014062186A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Dic Corp ネマチック液晶組成物
JP2016175886A (ja) * 2015-03-23 2016-10-06 Jnc株式会社 ハロゲン化されたアルキルを有する液晶化合物、液晶組成物および液晶表示素子
CN109642160A (zh) * 2016-08-24 2019-04-16 默克专利股份有限公司 液晶介质和液晶显示器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张智勇, 陈元模, 张宏伟, 梁珊, 姚乃燕: "显示用胆甾相液晶材料发展现状", 液晶与显示, no. 05 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114174467A (zh) * 2019-07-30 2022-03-11 光学转变有限公司 介晶化合物
CN114174467B (zh) * 2019-07-30 2024-02-23 光学转变有限公司 介晶化合物
CN115305098A (zh) * 2022-08-23 2022-11-08 华中科技大学 一种发光胆甾相液晶凝胶、制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190074237A (ko) 2019-06-27
CN109929564B (zh) 2024-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI714572B (zh) 液晶介質及含彼之液晶顯示器
KR101547359B1 (ko) 액정 매질
EP3095834B1 (en) Liquid-crystalline medium and liquid-crystal display comprising the same
KR101770833B1 (ko) 액정 매질 및 액정 디스플레이
EP2566934B1 (en) Liquid crystalline medium and liquid crystal display
JP4679791B2 (ja) 液晶媒体および液晶ディスプレイ
KR20190013577A (ko) 액정 매질 및 이를 포함하는 액정 디스플레이
CN107109235B (zh) 液晶介质和包含其的高频组件
CN107109230B (zh) 液晶介质和包含其的高频组件
WO2009115226A1 (en) Liquid crystalline medium and liquid crystal display
JP2008050608A (ja) 液晶媒体
EP3212734A1 (en) Liquid-crystalline medium and high-frequency components comprising same
WO2016008568A1 (en) Liquid-crystalline medium and high-frequency components comprising same
CN109929564A (zh) 液晶介质和液晶显示器
JP5312723B2 (ja) ネマティック液晶混合物およびこの混合物を含有するディスプレイ
JP4989815B2 (ja) 液晶媒体およびこれを含有する液晶ディスプレイ
CN109957406A (zh) 液晶介质和液晶显示器
JP2007525587A (ja) 液晶媒体の分散を設定する方法、液晶媒体、およびそれを含有する電気光学ディスプレイ
JP2001354962A (ja) 電気光学液晶ディスプレイおよび液晶媒体
TW201741274A (zh) 雙液晶原化合物及液晶原介質
KR102537813B1 (ko) 액정 매질 및 액정 디스플레이
JP2004339483A (ja) 液晶媒質
WO2018153803A1 (en) Liquid-crystalline medium and liquid-crystal display comprising the same
JP2019533037A (ja) 液晶媒体および液晶デバイス

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant