CN110776929A - 液晶介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含可聚合化合物的液晶(LC)介质,涉及其制备方法,涉及其用于光学、电光学和电子目的用途,特别是在LC显示器中的用途,尤其是在聚合物稳定配向(PSA)型的LC显示器中的用途,和涉及包含其的LC显示器,特别是PSA显示器。

Description

液晶介质
技术领域
本发明涉及包含可聚合化合物的液晶(LC)介质,其制备方法,其用于光学、电光学和电子目的用途,特别是在LC显示器中,尤其是在聚合物稳定配向(PSA)型的LC显示器中的用途,和涉及包含其的LC显示器,特别是PSA显示器。
背景技术
发现引起广泛关注并具有商业应用的液晶显示模式是所谓的PS(“聚合物稳定的”)或PSA(“聚合物稳定配向”)模式,对此有时也使用术语“聚合物稳定化的”。在PSA显示器中,使用LC介质,其含有LC混合物(在下文中也称为“主体混合物”)和少量的,通常为<1wt%,例如0.2-0.4wt%的一种或多种可聚合化合物,优选可聚合单体化合物。在将LC介质填充到显示器中之后,任选地,在将电压施加到显示器的电极的同时,通常通过UV光聚合使可聚合化合物原位聚合或交联。聚合在LC介质显示液晶相的温度下进行,通常在室温下进行。已证明特别适宜的是向LC主体混合物中加入可聚合介晶化合物或液晶化合物,也称为反应性介晶或“RM”。
PS(A)模式同时用于各种常规的LC显示器类型。因此,例如,已知的是PS-VA(“垂直配向的”)、PS-OCB(“光学补偿弯曲”)、PS-IPS(“面内切换”)、PS-FFS(“边缘场切换”)、PS-UB-FFS(“超亮度FFS”)和PS-TN(“扭曲向列”)显示器。在PS-VA和PS-OCB显示器的情况下,优选地在施加电压的情况下发生RM的聚合,而在PS-IPS显示器的情况下,在施加或没有施加,优选地在没有施加电压的情况下发生RM的聚合。结果,在显示盒中产生LC分子的预倾角。例如,在PS-OCB显示器的情况下,例如,可以使弯曲结构稳定,从而偏移电压不是必要的或者可以被降低。在PS-VA显示器的情况下,预倾斜对响应时间具有积极影响。对于PS-VA显示器,可以使用标准MVA(“多域VA”)或PVA(“图案化VA”)像素和电极布局。还可以仅使用一个没有突起的结构化电极,这显著简化了生产并提高了对比度和透明度。
并且,已证明所谓的posi-VA模式(“正VA”)是特别适宜的。与常规VA和PS-VA显示器中一样,posi-VA显示器中的LC分子的初始取向是垂面的,即在没有施加电压的初始状态中基本上垂直于基板。然而,与常规VA和PS-VA显示器相反,在posi-VA显示器中,使用具有正介电各向异性的LC介质。与IPS和PS-IPS显示器中一样,posi-VA显示器中的两个电极仅布置在两个基板中的一个上,并且优选地呈现相互啮合的梳状(交叉指型)结构。在向交叉指型电极施加电压时,所述交叉指型电极产生基本上平行于LC介质层的电场,LC分子被扭转到基本上平行于基板的取向。在posi-VA显示器中,通过向LC介质中加入RM使聚合物稳定,然后使其在显示器中聚合,这也被证明是有利的。由此可以实现切换时间的显著减少。
PS-VA显示器描述于例如EP1170626A2,US6861107,US7169449,US2004/0191428A1,US2006/0066793A1和US2006/0103804A1中。PS-OCB显示器描述于例如T.-J-Chen等人,Jpn.J.Appl.Phys.45,2006,2702-2704和S.H.Kim,L.-C-Chien,Jpn.J.Appl.Phys.43,2004,7643-7647中。PS-IPS显示器描述于例如US 6177972和Appl.Phys.Lett.1999,75(21),3264中。PS-TN显示器描述于例如Optics Express 2004,12(7),1221中。
PSA显示器可以作为有源矩阵或无源矩阵显示器来操作。在有源矩阵显示器的情况下,通常通过集成的、非线性的有源元件如晶体管(比如薄膜晶体管或“TFT”)来寻址各个像素,而在无源矩阵显示器中,通常通过现有技术中已知的多路复用方法来寻址各个像素。
PSA显示器还可包括在形成显示器盒的一个或两个基板上的配向层。通常将配向层施加在电极上(在此类电极存在的情况下),从而它与LC介质接触并诱导LC分子的初始配向。配向层例如可以包括聚酰亚胺或由其组成,还可以对其进行摩擦或通过光配向方法制备。
特别是对于监视器和尤其是TV应用,仍然需要LC显示器的响应时间的优化,以及对比度和亮度(以及由此透射)的优化。PSA方法在此可提供显著的优点。尤其是在PS-VA、PS-IPS、PS-FFS和PS-posi-VA显示器的情况下,可以实现与测试盒中可测量的预倾斜相关的响应时间的缩短,而对其它参数没有显著的不利影响。
现有技术已经暗示将任选氟化的联苯二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯作为RM用于PSA显示器中。
然而,出现的问题是,不是所有的LC主体混合物和RM(一种或多种)的组合都适用于PSA显示器,因为,例如仅能产生不充分的倾斜角或根本不能产生倾斜角,或者因为例如电压保持率(VHR)对于TFT显示器应用是不充分的。此外,已经发现,现有技术中已知的LC混合物和RM在用于PSA显示器时仍然具有一些缺点。因此,不是每种已知的可溶于LC主体混合物的RM都适用于PSA显示器。此外,除了直接测量PSA显示器中的预倾斜之外,通常难以找到用于RM的适宜的选择标准。如果希望在不添加光引发剂的情况下进行UV光聚合,则适宜的RM的选择变得甚至更少,这对于某些应用是有利的。
此外,所选的LC主体混合物/RM的组合应当具有低旋转粘度和良好的电性能,特别是高VHR。在PSA显示器中,用UV光照射后的高VHR特别重要,因为UV曝光不仅作为成品显示器操作期间的正常曝光发生,而且也是显示器生产过程的必要部分。
特别地,希望具有用于PSA显示器的可获得的改进材料,其产生特别小的预倾角。优选的材料是与现有技术材料相比,在相同的曝光时间之后可以产生更低的预倾角,和/或在较短的曝光时间之后可以产生至少相同的预倾角的那些材料。这将允许减少显示器生产时间(“节拍时间”)和生产成本。
PSA显示器生产中的另一个问题是在聚合步骤之后存在和去除残余量的未聚合的RM,这对于在显示器中产生预倾角是必需的。未反应的RM可能不利地影响显示器的性能,例如在显示器操作期间以不受控的方式聚合。
因此,现有技术中已知的PSA显示器通常表现出所谓的“图像粘滞”或“图像烧灼”的不期望的效果,即,即使这些像素中的电场已经被切断之后,或者在其他像素已经被寻址之后,由各个像素的临时寻址而在LC显示器中产生的图像仍然保持可见。
例如,如果使用具有低VHR的LC主体混合物,则可能发生图像粘滞。日光或显示器背光的UV分量可引起LC分子的不期望的分解反应,并引发离子或自由基杂质的产生。这些尤其会在电极或配向层处累积,在那里它们降低了有效施加的电压。该效应也可以在没有聚合物组分的常规LC显示器中观察到。
在PSA显示器中常常观察到由未聚合的RM的存在引起的另外的图像粘滞效应。残余RM的不受控聚合是由来自环境或背光的UV光引发的。在切换的显示区域中,这在大量寻址周期之后改变了倾斜角。结果,在切换区域中的透射可能发生变化,而在未切换区域中透射保持不变。
因此,在PSA显示器的生产过程中,希望尽可能完全进行RM的聚合,并且可以排除显示器中存在的未聚合的RM或将其减少到最低。因此,需要能够进行或支持快速和完全的RM聚合的RM和LC主体混合物。此外,残余RM量的受控反应是理想的。这可以通过提供改良的RM来实现,所述改良的RM比现有技术的RM聚合得更快且更有效。
在PSA显示器的操作中已经观察到的另一个问题是预倾角的稳定性。因此,观察到在显示器制造期间通过聚合RM产生的预倾角不保持恒定,而是在显示操作期间在显示器经受电压应力之后可能劣化。这可能例如通过增加黑色状态透射并从而降低对比度而负面地影响显示器性能。
另一个待解决的问题是现有技术的RM确实经常具有高熔点,并且在许多常用的LC混合物中确实仅显示出有限的溶解度。结果,RM倾向于自发地从LC混合物中结晶出来。另外,自发聚合的风险对LC主体混合物可以被温热以更好地溶解RM进行阻止,从而需要甚至在室温下的高溶解度。此外,存在相分离的风险,例如,当将LC介质填充到LC显示器中时(色谱效应),这可能极大地损害显示器的均匀性。这进一步因通常在低温下将LC介质填充到显示器中以降低自发聚合的风险(参见以上)而加剧,自发聚合进而对溶解度具有不利影响。
现有技术中观察到的另一个问题是在包括但不限于,PSA型显示器的液晶显示器中使用常规液晶介质经常导致显示器中云纹(mura)的出现,特别是当通过使用一滴填充(ODF)方法将液晶介质填充到显示器中时。该现象也称为“ODF云纹”。因此,希望提供导致ODF云纹降低的LC介质。
现有技术中观察到的另一个问题是用于PSA显示器(包括但不限于PSA型显示器)的LC介质常常表现出高粘度,并且因此表现出高的切换时间。为了降低LC介质的粘度和响应时间,在现有技术中已经建议添加具有烯基的LC化合物。然而,观察到含有烯基化合物的LC介质,尤其是在暴露于UV辐射之后,通常显示出可靠性和稳定性的降低,以及VHR的降低。尤其对于PSA显示器中的应用,这是相当大的缺点,因为在PSA显示器中RM的光聚合通常通过暴露于UV辐射来进行,这可能导致LC介质的VHR下降。
还希望的是,尤其对于在高分辨率器件如8K和4K电视机中的应用,具有可用的PSA显示器和有快速响应时间和低旋转粘度的LC介质。
因此,另一个问题是提供用于PSA显示器的LC混合物和LC介质,其显示降低的粘度、良好的可靠性和高VHR,同时能够进行快速和完全的RM聚合,和快速和高效的预倾斜产生。
因此,仍然非常需要PSA显示器和用于此类显示器的液晶介质和可聚合化合物,它们不显示上述缺点,或仅在小程度上显示,并具有改良的性能。
特别地,对PSA显示器、用于此类PSA显示器的LC混合物和RM有很大需求,其能够在大的工作温度范围的同时具有高的比电阻、短的响应时间,甚至在低温下,低的阈值电压、低的预倾角、灰阶的多重性、高对比度和宽视角、高可靠性和在UV曝光后的高VHR值,并且,在RM的情况下,具有低的熔点和在LC主体混合物中的高溶解度。在用于移动应用的PSA显示器中,尤其希望具有显示出低阈值电压和高双折射率的可用的LC介质。
本发明的目的在于提供用于PSA显示器的新型的适宜的材料,特别是RM、LC主体混合物和包含所述材料的LC介质,其不具有上述缺点或具有降低程度的上述缺点。
特别地,本发明的目的在于提供用于PSA显示器的LC介质,所述LC介质能够实现非常高的比电阻值、高VHR值、高可靠性、低阈值电压、短响应时间、高双折射率,尤其在较长波长下显示良好的UV吸收,允许其中包含的RM快速和完全聚合,允许尽可能快地产生低预倾角,甚至在较长时间之后和/或UV曝光之后实现预倾斜的高稳定性,减少或防止显示器中图像粘滞的发生,并且减少或防止显示器中ODF云纹的发生。
本发明的另一个目的是解决提供用于PSA显示器的LC混合物和LC介质的问题,它们显示降低的粘度和高VHR,同时能够进行快速和完全的RM聚合和快速和高效的预倾斜的产生。
根据本发明,上述目的通过本申请中描述和要求保护的材料和方法实现。
令人惊奇地,已发现至少一些上述问题可以通过使用包含可聚合组分和LC主体混合物的LC介质来解决,所述LC主体混合物包含式CLY化合物和少量的如下文所公开和要求保护的式B化合物。
因此,发现当在PSA显示器中使用如下文公开和要求保护的LC介质时,可以降低LC主体混合物的粘度,同时仍然保持高的VHR、高的UV吸收,这是快速和完全聚合以及高效的倾角产生所需的。
根据本发明的LC介质的使用促进了快速和完全的UV光聚合反应,特别是在低UV能量和/或在300-380nm范围内,尤其是在340nm以上的较长UV波长下,这对于显示器制造过程是相当有利的。除此之外,使用根据本发明的LC介质允许快速产生大的和稳定的预倾角,减少显示器中的图像粘滞和ODF云纹,导致UV光聚合之后高的VHR值,并且能够实现快的响应时间、低的阈值电压和高的双折射率。
EP 3284803A1公开了用于PSA显示器的LC介质,其含有式B化合物。WO 2016/146245A1公开了用于VA显示器的包含式B化合物的液晶介质。然而,这些文献没有公开下文描述和要求保护的LC介质或PSA显示器。
发明内容
本发明涉及包含以下的液晶(LC)介质:
-可聚合组分A),其包含或优选地由一种或多种可聚合化合物组成,和
-液晶组分B),下文也称为“LC主体混合物”,其包含或优选地由一种或多种介晶或液晶化合物组成,
其中组分B)包含如下所定义的一种或多种式B化合物和一种或多种式CLY化合物,和
其中LC介质的组分B)中的式B化合物的比例≤5重量%,
Figure BDA0002148109360000071
其中各基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
R1、R2为具有1-9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或烷氧基烷基,或具有2-9个碳原子的烯基或烯氧基,所有这些基团任选被氟化,
L1、L2是F或Cl,优选F。
根据本发明的LC介质的液晶组分B)在下文中也称为“LC主体混合物”,并且优选地仅包含选自不可聚合的低分子量化合物的LC化合物,例如式B和CLY的那些,并且任选地包含添加剂,例如聚合引发剂、抑制剂等。
本发明还涉及一种如上和如下所述的LC介质或LC显示器,其中组分A)的可聚合化合物是聚合的。
本发明还涉及一种用于制备如上下文描述的LC介质的方法,包括将一种或多种式B化合物和一种或多种式CLY化合物,或如上下文描述的LC主体混合物或LC组分B)与一种或多种可聚合化合物,以及任选地与其它LC化合物和/或添加剂混合的步骤。
本发明还涉及LC介质在LC显示器中的用途,特别是在PSA显示器中的用途。
本发明还涉及根据本发明的液晶介质在PSA显示器中的用途,特别是在含有液晶介质的PSA显示器中用于通过(优选地在电场或磁场中的)PSA显示器中的组分B)的可聚合化合物的原位聚合,产生液晶介质中的倾斜角的用途。
本发明还涉及液晶显示器,其包含一种或多种式I化合物或根据本发明的液晶介质,其优选为PSA显示器,非常优选为PS-VA、PS-IPS或PS-UB-FFS显示器。
本发明还涉及液晶显示器,其包含通过一种或多种式I化合物或如上所述的可聚合组分A)的聚合可获得的聚合物,或包含根据本发明的液晶介质,其优选为PSA显示器,非常优选PS-VA、PS-IPS或PS-UB-FFS显示器。
本发明还涉及PSA型的LC显示器,其包括两个基板,至少一个对光是透明的,在每个基板上提供的电极或仅在一个基板上提供的两个电极,和位于基板之间的LC介质层,该LC介质包含如上下文所述的一种或多种可聚合化合物和LC组分,其中可聚合化合物在显示器的基板之间聚合。
本发明还涉及制造如上下文所述的LC显示器的方法,包括以下步骤:在显示器的基板之间填充或以其它方式提供LC介质,该LC介质包含一种或多种如上下文所述的可聚合化合物,和使可聚合化合物聚合。
根据本发明的PSA显示器具有两个电极,优选地为透明层的形式,其被施加到一个或两个基板上。在一些显示器中,例如在PS-VA显示器中,将一个电极施加到两个基板中的每一个。在其它显示器中,例如在PS-IPS或PS-UB-FFS显示器中,将两个电极仅施加到两个基板中的一个上。
在一个优选的实施方案中,在将电压施加到显示器的电极同时,使可聚合组分在LC显示器中聚合。
可聚合组分的可聚合化合物优选地通过光聚合进行聚合,非常优选地通过UV光聚合进行聚合。
除非另外说明,可聚合化合物优选地选自非手性化合物。
如本文所用的,术语“活性层”和“可切换层”是指电光显示器例如LC显示器中的层,其包括具有结构和光学各向异性的一种或多种分子,例如LC分子,这些分子在如电场或磁场的外部刺激下改变它们的取向,导致该层对偏振或非偏振光的透射的改变。
如本文所用的,术语“倾斜”和“倾斜角”将理解为意指LC显示器(本文中优选为PSA显示器)中的LC介质的LC分子相对于盒的表面的倾斜的配向。本文的倾斜角表示LC分子的纵向分子轴(LC指向矢)和形成LC盒的平面平行外板的表面之间的平均角(<90°)。本文中,倾斜角的低值(即,与90°角的大偏差)对应于大倾斜。在实施例中给出了测量倾斜角的适宜的方法。除非另外指出,否则上文和下文公开的倾斜角度值与该测量方法有关。
如本文所用,术语“反应性介晶”和“RM”应理解为意指含有介晶或液晶骨架和一个或多个与其连接的官能团的化合物,所述官能团适于聚合且也称为“可聚合基团”或“P”。
除非另外说明,否则本文所用的术语“可聚合化合物”应理解为意指可聚合的单体化合物。
如本文所用,术语“低分子量化合物”将理解为意指单体的和/或不是通过聚合反应制备的化合物,与“聚合化合物”或“聚合物”相对。
如本文所用,术语“不可聚合化合物”应理解为意指不含适于在通常用于RM聚合的条件下聚合的官能团的化合物。
本文所用的术语“介晶基团”是本领域技术人员已知的,并且在文献中有描述,意指由于其吸引和排斥相互作用的各向异性而基本上有助于在低分子量或聚合物中形成液晶(LC)相的基团。含有介晶基团的化合物(介晶化合物)本身不一定必须具有LC相。可以介晶化合物仅在与其它化合物混合之后和/或在聚合之后显示LC相行为。典型的介晶基团是例如刚性的棒状或盘状单元。在Pure Appl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出了关于介晶或LC化合物所用的术语和定义的综述。
本文所用的术语“间隔基团”,下文也称为“Sp”,是本领域技术人员已知的,并且在文献中有描述,参见例如Pure Appl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。如本文所用,术语“间隔基团”或“间隔基”意指连接可聚合介晶化合物中的介晶基团和可聚合基团(一种或多种)的柔性基团,例如亚烷基。
上文和下文中,
Figure BDA0002148109360000101
表示反式-1,4-亚环己基环,和
Figure BDA0002148109360000102
表示1,4-亚苯基环。
上文和下文中,“有机基团”表示碳或烃基。
“碳基”表示含有至少一个碳原子的单价或多价有机基团,其中它不含有另外的原子(例如,-C≡C-)或者任选地含有一个或多个另外的原子,例如N、O、S、B、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。术语“烃基”表示还含有一个或多个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的碳基。
“卤素”表示F、Cl、Br或I。
-CO-、-C(=O)-和-C(O)-表示羰基,即
Figure BDA0002148109360000111
碳或烃基可以是饱和或不饱和基团。不饱和基团是,例如,芳基、烯基或炔基。具有多于3个C原子的碳或烃基可以是直链、支链和/或环状的,并且还可以含有螺环连接或稠环。
术语“烷基”、“芳基”、“杂芳基”等也包括多价基团,例如亚烷基、亚芳基、杂亚芳基等。
术语“芳基”表示芳族碳基团或由其衍生的基团。术语“杂芳基”表示如上定义的“芳基”,其含有一个或多个杂原子,优选选自N、O、S、Se、Te、Si和Ge。
优选的碳和烃基是任选取代的,直链、支链或环状的,具有1-40个,优选1-20个,非常优选1-12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,具有5-30个、优选6-25个C原子的任选取代的芳基或芳氧基,或具有5-30个、优选6-25个C原子的任选取代的烷基芳基、芳基烷基、烷基芳氧基、芳基烷氧基、芳基羰基、芳氧基羰基、芳基羰氧基和芳氧基羰氧基,其中一个或多个C原子也可以被杂原子替代,所述杂原子优选选自N、O、S、Se、Te、Si和Ge。
进一步优选的碳和烃基是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芳基烷基、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。
进一步优选的碳和烃基是具有1-20个,优选1-12个C原子的直链、支链或环状烷基,其是未取代的或被F、Cl、Br、I或CN单取代或多取代的,并且其中一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被-C(Rx)=C(Rx)-,-C≡C-,-N(Rx)-,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接相互连接的方式替代。
Rx优选地表示H、F、Cl、CN,具有1-25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,或者表示具有6-30个C原子的任选取代的芳基或芳氧基,或者具有2-30个C原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基。
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、全氟代正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基、全氟己基等。
优选的烯基是,例如,乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基等。
优选的炔基是,例如,乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基和辛炔基等。
优选的烷氧基是,例如,甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、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、正十一烷氧基和正十二烷氧基等。
优选的氨基是,例如,二甲氨基、甲氨基、甲苯氨基、苯氨基等。
芳基和杂芳基可以是单环或多环的,即,它们可以含有一个环(例如苯基)或两个或多个环,它们也可以是稠合的(例如萘基)或共价键合的(例如联苯基),或含有稠合的和连接的环的组合。杂芳基含有一个或多个杂原子,优选选自O、N、S和Se。
特别优选具有6-25个C原子的单、双或三环芳基和具有5-25个环原子的单、双或三环杂芳基,它们任选地含有稠环和任选地被取代。并且,还优选5、6或7元芳基和杂芳基,其中,此外,一个或多个CH基团可以被N、S或O以O原子和/或S原子不直接相互连接的方式替代。
优选的芳基是,例如,苯基、联苯基、三联苯基、[1,1':3',1”]三联苯-2'-基、萘基、蒽、联萘、菲、9,10-二氢菲、芘、二氢芘、
Figure BDA0002148109360000131
二萘嵌苯,并四苯,并五苯,苯并芘,芴,茚,茚并芴,螺二芴等。
优选的杂芳基基团例如为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。
上文和下文提及的芳基和杂芳基也可被烷基、烷氧基、硫代烷基、氟、氟烷基或其它芳基或杂芳基取代。
(非芳族)脂环族和杂环基团包括饱和环,即仅含有单键的那些,以及部分不饱和的环,即也可以含有多键的那些。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)脂环族和杂环基团可以是单环的,即仅包含一个环(例如环己烷),或者多环的,即包含多个环(例如十氢萘或双环辛烷)。特别优选的是饱和的基团。并且,还优选具有5-25个环原子的单、双或三环基团,其任选地含有稠环和任选地被取代。此外,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。
优选的取代基是,例如,溶解促进基团,如烷基或烷氧基,吸电子基团,如氟、硝基或腈,或用于提高聚合物中玻璃化转变温度(Tg)的取代基,特别是庞大基团,如叔丁基或任选取代的芳基。
优选的取代基,下文也称为“L”,是F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2、各自具有1-25个碳原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子可以任选被F或Cl替代,具有1-20个Si原子的任选取代的甲硅烷基,或具有6-25个,优选6-15个C原子的任选取代的芳基,
其中Rx表示H、F、Cl、CN,或具有1-25个碳原子的直链、支链或环状烷基,其中一个或多个不相邻的CH2-基团任选地被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O-和/或S-原子不直接相互连接的方式替代,并且其中一个或多个H原子各自任选被F、Cl、P-或P-Sp-替代,和
Y1表示卤素。
“取代的甲硅烷基或芳基”优选地指被卤素、-CN、R0、OR0、-CO-R0、-CO-O-R0、-O-CO-R0或-O-CO-O-R0取代,其中R0表示H或具有1-20个碳原子的烷基。
特别优选的取代基L是,例如,F,Cl,CN,NO2,CH3,C2H5,OCH3,OC2H5,COCH3,COC2H5,COOCH3,COOC2H5,CF3,OCF3,OCHF2,OC2F5,以及苯基。
Figure BDA0002148109360000151
优选为
Figure BDA0002148109360000152
其中L具有上述含义之一。
可聚合基团P是适于聚合反应的基团,例如,自由基或离子链聚合、加聚或缩聚,或适于类似聚合物的反应,例如,在聚合物主链上加成或缩合。特别优选的是用于链聚合的基团,特别是含有C=C双键或-C≡C-三键的那些,和适于开环聚合的基团,例如,氧杂环丁烷基或环氧基。
优选的基团P选自下组:CH2=CW1-CO-O-,CH2=CW1-CO-,
Figure BDA0002148109360000153
CH2=CW2-(O)k3-,CW1=CH-CO-(O)k3-,CW1=CH-CO-NH-,CH2=CW1-CO-NH-,CH3-CH=CH-O-,(CH2=CH)2CH-OCO-,(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-,(CH2=CH)2CH-O-,(CH2=CH-CH2)2N-,(CH2=CH-CH2)2N-CO-,HO-CW2W3-,HS-CW2W3-,HW2N-,HO-CW2W3-NH-,CH2=CW1-CO-NH-,CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-,CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-,Phe-CH=CH-,HOOC-,OCN-和W4W5W6Si-,其中W1表示H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1-5个碳原子的烷基,特别是H、F、Cl或CH3,W2和W3各自彼此独立地表示H或具有1-5个碳原子的烷基,特别是H、甲基、乙基或正丙基,W4、W5和W6各自彼此独立地表示Cl、具有1-5个C原子的氧杂烷基或氧杂羰基烷基,W7和W8各自彼此独立地表示H,Cl或具有1-5个碳原子的烷基,Phe表示1,4-亚苯基,其任选地被除了P-Sp-以外的一个或多个如上定义的基团L取代,k1、k2和k3各自独立地表示0或1,k3优选地表示1,和k4表示1-10的整数。
非常优选的基团P选自下组:CH2=CW1-CO-O-,CH2=CW1-CO-,
Figure BDA0002148109360000161
CH2=CW2-O-,CH2=CW2-,CW1=CH-CO-(O)k3-,CW1=CH-CO-NH-,CH2=CW1-CO-NH-,(CH2=CH)2CH-OCO-,(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-,(CH2=CH)2CH-O-,(CH2=CH-CH2)2N-,(CH2=CH-CH2)2N-CO-,CH2=CW1-CO-NH-,CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-,CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-,Phe-CH=CH-和W4W5W6Si-,其中W1表示H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1-5个碳原子的烷基,特别是H、F、Cl或CH3,W2和W3各自彼此独立地表示H或具有1-5个碳原子的烷基,特别是H、甲基、乙基或正丙基,W4、W5和W6各自彼此独立地表示Cl、具有1-5个C原子的氧杂烷基或氧杂羰基烷基,W7和W8各自彼此独立地表示H,Cl或具有1-5个C原子的烷基,Phe表示1,4-亚苯基,k1,k2和k3各自彼此独立地表示0或1,k3优选地表示1,和k4表示1-10的整数。
非常特别优选的基团P选自下组:CH2=CW1-CO-O-,尤其是CH2=CH-CO-O-,CH2=C(CH3)-CO-O-和CH2=CF-CO-O-,以及CH2=CH-O-,(CH2=CH)2CH-O-CO-,(CH2=CH)2CH-O-,
Figure BDA0002148109360000162
进一步优选的可聚合基团P选自下组: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,最优选选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基。
如果Sp不同于单键,则其优选为式Sp"-X",从而相应的基团P-Sp-符合式P-Sp"-X",其中,
Sp"表示具有1-20个C原子,优选1-12个C原子的亚烷基,其任选地被F、Cl、Br、I或CN单取代或多取代,和其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被-O-,-S-,-NH-,-N(R0)-,-Si(R0R00)-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-,-S-CO-,-CO-S-,-N(R00)-CO-O-,-O-CO-N(R0)-,-N(R0)-CO-N(R00)-,-CH=CH-或-C≡C-以使得O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,
X"表示-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-,-CO-N(R0)-,-N(R0)-CO-,-N(R0)-CO-N(R00)-,-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2S-,-SCF2-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-CF2CF2-,-CH=N-,-N=CH-,-N=N-,-CH=CR0-,-CY2=CY3-,-C≡C-,-CH=CH-CO-O-,-O-CO-CH=CH-或单键,
R0和R00各自彼此独立地表示H或具有1-20个碳原子的烷基,和
Y2和Y3各自彼此独立地表示H、F、Cl或CN。
X"优选为-O-,-S-,-CO-,-COO-,-OCO-,-O-COO-,-CO-NR0-,-NR0-CO-,-NR0-CO-NR00-或单键。
典型的间隔基Sp和-Sp"-X"是,例如,-(CH2)p1-,-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-,-CH2CH2-S-CH2CH2-,-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR0R00-O)p1-,其中p1是1-12的整数,q1是1-3的整数,R0和R00具有上述含义。
特别优选的基团Sp和-Sp"-X"是,-(CH2)p1-,-(CH2)p1-O-,-(CH2)p1-O-CO-,-(CH2)p1-CO-O-,-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1和q1具有上述含义。
特别优选的基团Sp"在每种情况下是直链的亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十八烷基、亚乙基氧亚乙基、亚甲基氧亚丁基、亚乙基硫亚乙基、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。
式B化合物优选地选自式B1化合物
Figure BDA0002148109360000171
其中alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷基,和(O)表示氧原子或单键。非常优选的是式B1化合物,其中两个基团(O)表示氧原子和alkyl是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基,其优选为直链的。非常优选地,一个alkyl是乙基,另一个是正戊基。
LC介质的组分B)中式B或B1化合物的比例各自为>0至≤5重量%,优选0.05-5重量%,非常优选0.1-4重量%,更优选0.1至<4重量%,最优选0.5-3.5重量%。
优选地,LC介质包含1、2或3种式B或B1的化合物。
优选地,LC介质不包含式BO的化合物,
Figure BDA0002148109360000181
其中R1、R2、L1和L2如上下文所定义。
优选的式CLY化合物是其中L1和L2是F的那些。
进一步优选的式CLY化合物是其中R1是(O)CvH2v+1的那些,其中(O)是O原子或单键,v是1、2、3、4、5或6。
式CLY化合物优选地选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000182
其中R1和v具有以上给出的含义或上下文给出的它们的优选的含义之一,和R1优选为乙基、正丙基或正丁基。
尤其优选的是式CLY1的化合物,特别是其中R1是正丙基和v是2的那些。
优选地,LC介质的组分B)中式CLY化合物的比例为>0至≤10重量%,更优选0.05至5重量%,非常优选0.1至3重量%,最优选0.1至1.5重量%。
优选地,LC介质含有1-5种,优选1或2种式CLY化合物。
在根据本发明的LC介质中,包含式B和CLY的化合物的LC主体混合物的使用和优选地包含具有二反应性和/或三反应性RM的可聚合组分的使用导致PSA显示器中的有利性质。特别地,可以实现以下优点中的一个或多个:
-在较长波长下也具有良好的UV吸收,
-快速和完全的RM聚合,
-快速产生低预倾角,尤其是在低UV能量和/或在较长UV波长下,
-高UV吸收,
-提高的UV稳定性,
-在UV曝光后高的预倾角稳定性,
-降低的图像粘滞,
-降低的ODF云纹,
-高可靠性和在UV曝光和/或热处理之后的高VHR值,
-高双折射率,
-降低的旋转粘度
-更快的响应时间。
特别地,少量的式B化合物与优选地少量的式CLY化合物的组合导致具有UV曝光后的高VHR值和低旋转粘度的LC介质,因此使PSA显示器具有高可靠性和快速响应时间。
此外,根据本发明的LC介质在较长的UV波长下显示出高吸收,且因此能够使用较长的UV波长用于聚合,这对于显示器制造过程是有利的。
可聚合化合物优选地选自式I
Ra-B1-(Zb-B2)m-Rb I
其中各基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
Ra和Rb是P,P-Sp-,H,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,SF5或具有1-25个碳原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被-C(R0)=C(R00)-,-C≡C-,-N(R00)-,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F、Cl、Br、I、CN、P或P-Sp-替代,其中,如果B1和/或B2含有饱和的C原子,则Ra和/或Rb也可以表示与该饱和的C原子螺连接的基团,
其中基团Ra和Rb中的至少一个表示或含有基团P或P-Sp-,
P为可聚合基团,
Sp是间隔基团或单键,
B1和B2是具有4-25个环原子的芳族、杂芳族、脂环族或杂环基团,其也可以含有稠环,并且其是未取代的,或者被L单取代或多取代的,
Zb是-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个碳原子的烷基,
m表示0、1、2、3或4,
n1表示1、2、3或4,
L是P,P-Sp-,OH,CH2OH,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,--NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)N(Rx)2,-C(=O)Y1,-C(=O)Rx,-N(Rx)2,任选取代的甲硅烷基、任选取代的具有6-20个碳原子的芳基、或直链或支链的具有1-25个碳原子的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中,此外,一个或多个H原子可以被F、Cl、P或P-Sp-替代,
P和Sp具有以上所述的含义,
Y1表示卤素,
Rx表示P,P-Sp-,H,卤素,具有1-25个碳原子的直链、支链或环状烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,其中,此外,一个或多个H原子可以被F,Cl,P或P-Sp-替代,具有6-40个C原子的任选取代的芳基或芳氧基,或具有2-40个C原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基。
特别优选的式I化合物是这样的那些,其中B1和B2各自彼此独立地表示1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氢-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基团可以被N替代,环己烷-1,4-二基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被O和/或S替代,1,4-亚环己烯基、二环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、二环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基或八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基,其中所有这些基团可以是未取代的或被如上定义的L单取代或多取代的。
特别优选的式I化合物是其中B1和B2各自彼此独立地表示1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、萘-1,4-二基或萘-2,6-二基的那些。
非常优选的式I化合物选自下式:
Figure BDA0002148109360000211
Figure BDA0002148109360000221
Figure BDA0002148109360000231
Figure BDA0002148109360000241
Figure BDA0002148109360000251
Figure BDA0002148109360000261
其中各基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
P1、P2、P3为乙烯氧基、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、氧杂环丁烷基或环氧基,
Sp1、Sp2、Sp3为单键或间隔基团,其中,此外,基团P1-Sp1-,P1-Sp2-和P3-Sp3-中的一个或多个可表示Raa,条件是存在的基团P1-Sp1-、P2-Sp2和P3-Sp3-中的至少一个不同于Raa
Raa是H、F、Cl、CN或具有1-25个碳原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被C(R0)=C(R00)-,-C≡C-,-N(R0)-,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,其中,此外,一个或多个H原子可以被F、Cl、CN或P1-Sp1-替代,特别优选直链或支链的、任选单氟代或多氟代的具有1-12个碳原子的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基(其中烯基和炔基具有至少两个C原子并且支链基团具有至少三个C原子),
R0,R00是H或具有1-12个碳原子的烷基,
Ry和Rz是H、F、CH3或CF3
X1,X2,X3是-CO-O-,-O-CO-或单键,
Z1是-O-,-CO-,-C(RyRz)-或-CF2CF2-,
Z2,Z3是-CO-O-,
-O-CO-,-CH2O-,-OCH2-,-CF2O-,-OCF2-或-(CH2)n-,其中n是2,3或4,
L是F、Cl、CN或直链或支链的、任选单氟代或多氟代的具有1-12个碳原子的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,
L',L”是H、F或Cl,
r是0、1、2、3或4,
s是0、1、2或3,
t是0,1或2,
x是0或1。
非常优选的是式M2和M13的化合物,尤其是正好含有两个可聚合基团P1和P2的二反应性化合物。
进一步优选的是化合物M15-M31,特别是M17、M18、M19、M22、M23、M24、M25、M26、M30和M31,尤其是正好含有三个可聚合基团P1、P2和/或P3的三反应性化合物。
在式M1-M31的化合物中,基团
Figure BDA0002148109360000271
优选为
Figure BDA0002148109360000272
Figure BDA0002148109360000273
其中L在每种情况下相同或不同地具有上文或下文给出的含义之一,并且优选为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-,非常优选为F、Cl、CN、CH3、C2H5、OCH3、COCH3、OCF3或P-Sp-,更优选为F、Cl、CH3、OCH3、COCH3或OCF3,尤其是F或CH3
优选的式M1-M30的化合物是那些其中P1、P2和P3表示丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氧杂环丁烷基或环氧基,非常优选为丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基的化合物。
进一步优选的式M1至M31的化合物是那些其中Sp1、Sp2和Sp3是单键的化合物。
进一步优选的式M1至M31的化合物是那些其中Sp1、Sp2和Sp3中的一个是单键且Sp1、Sp2和Sp3中的另一个不同于单键的化合物。
进一步优选的式M1-M31化合物是那些其中不同于单键的基团Sp1、Sp2和Sp3表示-(CH2)s1-X"-的化合物,其中s1是1-6的整数,优选2、3、4或5,X"是与苯环的连接基,并且是-O-,-O-CO-,-CO-O,-O-CO-O-或单键。
特别优选的是包含一种、两种或三种式I的可聚合化合物的LC介质。
优选地,LC介质中式I化合物的比例为0.01-5%,非常优选为0.05-1%,最优选为0.1-0.5%。
观察到,式M1-M31的可聚合化合物与式B和CLY的化合物的组合导致LC介质的有利行为,其中可以实现快速和完全的聚合、快速产生低预倾角,该低预倾角在UV暴露之后是稳定的,同时可以实现高可靠性和UV暴露之后的高VHR值以及高双折射率。此外,LC介质在较长的UV波长下显示出高吸收,从而可以将这种较长的UV波长用于聚合,这对于显示器制造过程是有利的。
对于PSA显示器的生产,任选地在向电极施加电压的同时,通过在液晶显示器的基板之间的液晶介质中的原位聚合,使包含在液晶介质中的可聚合化合物聚合或交联(如果一种化合物包含两个或更多个可聚合基团)。
如在开头引用的现有技术中所述,根据本发明的PSA显示器的结构对应于PSA显示器的常见几何形状。没有突起物的几何形状是优选的,特别是,其中,此外,滤色器侧上的电极是非结构化的并且仅TFT侧上的电极具有槽的那些。例如,在US 2006/006793A1中描述了PS-VA显示器的特别适宜和优选的电极结构。
本发明的优选的PSA型LC显示器包括:
-第一基板,包括限定像素区域的像素电极,所述像素电极连接到设置在每个像素区域中的切换元件,并且可选地包括微狭缝图案,以及可选地包括设置在像素电极上的第一配向层,
-第二基板,包括公共电极层,其可以设置在第二基板的面对第一基板的整个部分上,以及可选地包括第二配向层,
-LC层,其置于第一和第二基板之间,包括LC介质,所述LC介质包含如上下文所述的可聚合组分A和液晶组分B,其中可聚合组分A也可以聚合。
第一和/或第二配向层控制液晶层的液晶分子的配向方向。例如,在PS-VA显示器中,选择配向层使其赋予LC分子垂面(或垂直)配向(即垂直于表面)或倾斜配向。这种配向层可以,例如,包括聚酰亚胺,其也可以被摩擦,或者可以通过光配向法制备。
具有LC介质的LC层可以通过显示器制造商常规使用的方法,例如所谓的一滴填充(ODF)方法,沉积在显示器的基板之间。然后,例如通过UV光聚合,使LC介质的可聚合组分聚合。聚合可以在一个步骤中或在两个或更多个步骤中进行。
PSA显示器可以包括其他元件,如滤色器、黑矩阵、钝化层、光学延迟层、用于寻址各个像素的晶体管元件等,所有这些是本领域技术人员公知的,并且可以在没有创造性技术的情况下使用。
本领域技术人员可以根据各个显示器类型来设计电极结构。例如,对于PS-VA显示器,可以通过提供具有狭缝和/或凸起或突出的电极来引起LC分子的多域取向,以便产生两个、四个或更多个不同的倾斜配向方向。
在聚合时,可聚合化合物形成交联聚合物,其引起LC介质中LC分子的一定预倾斜。不希望受特定理论束缚地,据信由可聚合化合物形成的交联聚合物的至少一部分将从LC介质相分离或沉淀,并在基板或电极上或在其上提供的配向层上形成聚合物层。显微测量数据(如SEM和AFM)已经证实,至少一部分形成的聚合物在LC/基板界面处累积。
聚合可以在一个步骤中进行。还可能的是首先在第一步骤中进行聚合,任选地在施加电压的同时进行聚合,以产生预倾角,随后在没有施加电压的情况下在第二聚合步骤中聚合或交联在第一步骤中未反应的化合物(“末端固化”)。
适宜的和优选的聚合方法是,例如,热或光聚合,优选光聚合,特别是UV诱导的光聚合,其可以通过将可聚合化合物暴露于UV辐射来实现。
任选地,将一种或多种聚合引发剂添加到LC介质中。适宜的聚合条件和适宜的引发剂的类型和量是本领域技术人员已知的,并在文献中有描述。适于自由基聚合的是,例如,商业上可获得的光引发剂
Figure DA00021481093667617
Figure BDA0002148109360000301
Figure BDA0002148109360000302
(Ciba AG)。如果使用聚合引发剂,其比例优选为0.001-5重量%,特别优选0.001-1重量%。
本发明的可聚合化合物还适于在没有引发剂的情况下聚合,这伴随有相当大的优点,例如,较低的材料成本和特别是较少的可能残余量的引发剂或其降解产物引起的LC介质的污染。因此,聚合反应也可以在不添加引发剂的情况下进行。在一个优选的实施方案中,LC介质因此不含聚合引发剂。
LC介质还可包含一种或多种稳定剂,以防止例如在储存或运输期间不期望的RM自发聚合。适宜的稳定剂类型和量是本领域技术人员已知的,并描述于文献中。特别适宜的是,例如,可从
Figure BDA0002148109360000303
系列(Ciba AG)商购的稳定剂,例如
Figure BDA0002148109360000304
如果使用稳定剂,它们的比例优选为10-500,000ppm,更优选为50-5,000ppm,非常优选50-1,000ppm。优选地,LC介质含有一种或多种选自下表C的稳定剂,非常优选化合物S1,其浓度为0.0005-0.05重量%,更优选0.001-0.01重量%,最优选0.002-0.006重量%。
式I的可聚合化合物尤其在制备PSA显示器的方法中显示了良好的UV吸收,且因此特别适用于该方法,所述PSA显示器包括一个或多个以下的特征:
-在显示器中以2步方法将可聚合介质暴露于UV光,包括产生倾斜角的第一UV曝光步骤(“UV-1步骤”),和完成聚合的第二UV曝光步骤(“UV-2步骤”),
-将可聚合介质暴露于显示器中由节能UV灯(也称为“绿色UV灯”)产生的UV光。这些灯的特征在于在其300-380nm的吸收光谱中具有相对低的强度(常规UV1灯的1/100-1/10),并且优选地用于UV2步骤,但当避免高强度对于该方法是必需的时,任选地也用于UV1步骤。
-将可聚合介质暴露于显示器中由UV灯产生的UV光,该UV灯具有向较长波长,优选340nm或更长的波长偏移的辐射光谱,以避免PS-VA方法中的短UV光暴露。
使用较低强度和相对于较长波长的UV偏移两者都保护有机层不受可能由UV光导致的损害。
本发明的一个优选的实施方案涉及制备如上下文所述的PSA显示器的方法,其包括一个或多个以下的特征:
-在两步法中将可聚合的LC介质暴露于UV光,所述两步法包括产生倾斜角的第一UV曝光步骤(“UV-1步骤”)和完成聚合的第二UV曝光步骤(“UV-2步骤”),
-将可聚合的LC介质暴露于由UV灯产生的UV光,该UV灯在300-380nm的波长范围内具有0.5mW/cm2-10mW/cm2的强度,优选用于UV2步骤,和还任选地用于UV1步骤,
-将可聚合的LC介质暴露于具有340nm或更大,优选400nm或更小的波长的UV光。
该优选的方法可以例如通过使用期望的UV灯或通过使用带通滤光片和/或截止滤光片来进行,所述带通滤光片和/或截止滤光片对于具有相应期望的波长(一种或多种)的UV光基本上是透射的,并且基本上阻挡具有相应的不期望的波长(一种或多种)的光。例如,当期望用波长λ为300-400nm的UV光照射时,可以使用对于波长300nm<λ<400nm基本上透射的宽带通滤光片进行UV曝光。当期望用波长λ大于340nm的UV光照射时,可以使用对于波长λ>340nm基本上透射的截止滤光器进行UV曝光。
“基本透射”意为滤光器透射期望的波长的大部分入射光,优选为至少50%的强度。“基本上阻挡”意为滤光器不透射不期望的波长的大部分的入射光,优选至少50%的强度。“期望的(不期望的)波长”,例如在带通滤光片的情况下,意为λ的给定范围之内(之外)的波长,而在截止滤光片的情况下,意味着λ的给定值之上(之下)的波长。
该优选的方法使得能够通过使用更长的UV波长来制造显示器,从而减少或甚至避免短UV光分量的危害和破坏影响。
根据生产工艺条件的不同,UV辐射能通常为6-100J。
优选地,根据本发明的LC介质基本上由如上下文所述的可聚合组分A)和LC组分B)(或LC主体混合物)组成。然而,LC介质还可包含一种或多种另外的组分或添加剂,其优选地选自,包括但不限于,共聚单体、手性掺杂剂、聚合引发剂、抑制剂、稳定剂、表面活性剂、润湿剂、润滑剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、消泡剂、脱气剂、稀释剂、反应性稀释剂、助剂、着色剂、染料、颜料和纳米颗粒的列表。
优选的LC介质为其中可聚合组分A)仅由式I*的可聚合化合物组成。
在另一个优选的实施方案中,可聚合组分A)除了式I*的化合物以外还包含一种或多种另外的可聚合化合物(“共聚单体”),优选选自RM。
优选地,可聚合组分A)在LC介质中的比例为>0至<5%,非常优选>0至≤1%,最优选0.01至0.5%。
优选地,LC介质中LC组分B)的比例为95至<100%,非常优选99至<100%。
除了如上所述的可聚合组分A)之外,根据本发明的LC介质还包含LC组分B)或LC主体混合物,其包含一种或多种、优选两种或更多种LC化合物,所述LC化合物选自不可聚合的低分子量化合物。选择这些LC化合物,使得它们在应用于可聚合化合物的聚合的条件下对聚合反应稳定和/或不起反应。
这些化合物的实例是上述式B和CLY的化合物。
优选的LC介质为,其中LC组分B)或LC主体混合物具有向列型LC相,并且优选地不具有手性液晶相。
并且,优选非手性式I的化合物,以及其中组分A和/或B的化合物仅选自非手性化合物的LC介质。
优选地,LC组分B)或LC主体混合物是向列型LC混合物。
在本发明的一个优选的实施方案中,LC介质的LC组分B)或LC主体混合物除了式CLY化合物之外还包含一种或多种包含直链、支链或环状烯基的其它介晶化合物或LC化合物(下文中也称为“烯基化合物”),其中所述烯基在用于LC介质中包含的可聚合化合物的聚合的条件下对聚合反应是稳定的。
这些其它烯基化合物优选地选自式AN和AY,并且不同于式CLY:
Figure BDA0002148109360000331
其中各个基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
Figure BDA0002148109360000332
Figure BDA0002148109360000333
Figure BDA0002148109360000334
Figure BDA0002148109360000335
Figure BDA0002148109360000341
Figure BDA0002148109360000342
Figure BDA0002148109360000343
RA1是具有2-9个碳原子的烯基,或如果环X、Y和Z中的至少一个表示环己烯基,则还表示RA2的含义之一,
RA2是具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,
Zx是-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键,
L1-4是H、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2H,优选H、F或Cl,
x是1或2,
z是0或1。
优选的式AN和AY化合物是那些其中RA2选自乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基和庚烯基的化合物。
进一步优选的式AN和AY的化合物是那些其中L1和L2表示F,或L1和L2之一表示F,另一个表示Cl,和L3和L4表示F,或L3和L4之一表示F,另一个表示Cl的化合物
式AN的化合物优选选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000345
Figure BDA0002148109360000361
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,alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-7个C原子的直链烯基。alkenyl和alkenyl*优选地表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
非常优选的式AN的化合物选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000362
其中m表示1、2、3、4、5或6,i表示0、1、2或3,Rb1表示H、CH3或C2H5
非常特别优选的式AN的化合物选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000363
Figure BDA0002148109360000371
最优选的是式AN1a2、AN1a5、AN6a1和AN6a2的化合物。
式AY的化合物优选地选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000372
Figure BDA0002148109360000381
Figure BDA0002148109360000391
Figure BDA0002148109360000401
Figure BDA0002148109360000411
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,alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-7个C原子的直链烯基。alkenyl和alkenyl*优选地表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
非常优选的式AY化合物选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000412
其中m和n各自独立地表示1、2、3、4、5或6,alkenyl表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
LC介质优选地不包括含有末端乙烯氧基(O-CH=CH2)的化合物,特别是不包括其中RA1或RA2表示或含有末端乙烯氧基(OCH=CH2)的式AN或AY的化合物。
在一个优选的实施方案中,LC介质包含基于具有负介电各向异性的化合物的LC组分B)或LC主体混合物。此类LC介质特别适于PS-VA和PS-UB-FFS显示器。此类LC介质以及相应的LC组分B)或LC主体混合物的特别优选的实施方案是以下a)-y)部分的那些:
a)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种式CY和/或PY的化合物:
其中
a表示1或2,
b表示0或1,
表示
R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被O、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,优选具有1-6个碳原子的烷基或烷氧基,
Zx和Zy各自彼此独立地表示-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键,
L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2
优选地,L1和L2都表示F或L1和L2之一表示F而另一个表示Cl,或L3和L4均表示F或L3和L4之一表示F而另一个表示Cl。
式CY的化合物优选选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000431
Figure BDA0002148109360000441
Figure BDA0002148109360000451
Figure BDA0002148109360000461
其中a表示1或2,alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,和(O)表示氧原子或单键。
式PY的化合物优选地选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000462
Figure BDA0002148109360000471
Figure BDA0002148109360000481
其中alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个碳原子的直链烷基,(O)表示氧原子或单键。
b)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000482
其中各基团具有以下含义:
Figure BDA0002148109360000483
Figure BDA0002148109360000484
R3和R4各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-,-CH=CH-,-CO-,-O-CO-或-CO-O-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,
Zy表示-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键。
式ZK的化合物优选地选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000485
Figure BDA0002148109360000491
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。
特别优选的是式ZK1的化合物。
特别优选的式ZK的化合物选自以下子式:
其中丙基、丁基和戊基是直链基团。
最优选的是式ZK1a的化合物。
c)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000493
其中各个基团在每次出现时,相同或不同地,具有以下含义:
R5和R6各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-,-CH=CH-,-CO-,-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,优选具有1-6个碳原子的烷基或烷氧基,
Figure BDA0002148109360000501
表示
Figure BDA0002148109360000502
Figure BDA0002148109360000503
表示
Figure BDA0002148109360000504
e表示1或2。
式DK的化合物优选地选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000505
Figure BDA0002148109360000511
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。
d)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种以下式DY的化合物:
Figure BDA0002148109360000512
其中各基团具有以下的含义:
Figure BDA0002148109360000513
表示
Figure BDA0002148109360000514
其中至少一个环F不同于亚环己基,
F表示1或2,
R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-,-CH=CH-,-CO-,-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,
Zx表示-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CH-CH2O-或单键,优选单键。
L1和L2各自彼此独立地表示F,Cl,OCF3,CF3,CH3,CH2F,CHF2
优选地,基团L1和L2均表示F或基团L1和L2之一表示F,另一个表示Cl。
式DY的化合物优选地选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000521
Figure BDA0002148109360000531
Figure BDA0002148109360000541
其中R1具有上述含义,alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷基,(O)表示氧原子或单键,和v表示1-6的整数。R1优选地表示具有1-6个碳原子的直链烷基或具有2-6个碳原子的直链烯基,特别是CH3,C2H5,n-C3H7,n-C4H9,n-C5H11,CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
e)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000542
其中各个基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
R1、R2为具有1-9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或烷氧基烷基,或具有2-9个碳原子的烯基或烯氧基,所有这些基团任选被氟代,
LT1-LT6是H、F或Cl,其中LT1-LT6中的至少一个是F或Cl,式T的化合物优选地选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000551
Figure BDA0002148109360000561
Figure BDA0002148109360000571
其中R表示具有1-7个C原子的直链烷基或烷氧基,R*表示具有2-7个C原子的直链烯基,(O)表示氧原子或单键,和m表示1-6的整数。R*优选地表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
R和R*优选地表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基。
非常优选的是式T1、T2和T3的化合物,特别是式T1和T2的那些化合物。
非常优选的是其中(O)表示氧原子,m是1、2、3、4或5,R是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基的式T1-T24化合物,它们优选是直链的。
优选地,LC介质不包含多于15%的式T或T1-T24的化合物或任何其它具有三联苯基的化合物。
优选地,LC介质中式T或T1-T24的化合物或任何其它具有三联苯基的化合物的比例为至少5%,非常优选5-15%,最优选5-10%。
优选地,LC介质包含1-5个,非常优选1或2个式T或T1-T24的化合物。
f)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种选自下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000581
其中alkyl表示C1-6-烷基,Lx表示H或F,和X表示F、Cl、OCF3、OCHF2或OCH=CF2。特别优选的是其中X表示F的式G1的化合物。
g)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种选自下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000582
Figure BDA0002148109360000591
Figure BDA0002148109360000601
其中R5具有上述R1的含义之一,alkyl表示C1-6-烷基,d表示0或1,z和m各自彼此独立地表示1-6的整数。这些化合物中的R5特别优选是C1-6-烷基或烷氧基或C2-6-烯基,d优选为1。根据本发明的LC介质优选地包含≥5wt%的一种或多种上述式的化合物。
h)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种选自下式的联苯化合物:
Figure BDA0002148109360000611
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。alkenyl和alkenyl*优选地表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
LC混合物中式B1-B3的联苯的比例优选至少为3重量%,特别是≥5重量%。
特别优选式B2的化合物。
式B1-B3的化合物优选地选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000612
其中alkyl*表示具有1-6个C原子的烷基。根据本发明的介质特别优选包含一种或多种式B1a和/或B2c的化合物。
i)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种选自下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000621
其中R1和R2具有上述含义,优选地,各自彼此独立地表示具有1-6个碳原子的直链烷基或具有2-6个碳原子的直链烯基。
优选的介质包含一种或多种选自式O1、O3和O4的化合物。
k)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000631
其中,
表示
Figure BDA0002148109360000633
R9表示H、CH3、C2H5或n-C3H7,(F)表示任选的氟取代基,q表示1、2或3,R7具有对于R1所示的含义之一,优选其量为>3重量%,特别是≥5重量%,非常特别优选5-30重量%。
特别优选的式FI的化合物选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000634
Figure BDA0002148109360000641
其中R7优选地表示直链烷基,R9表示CH3、C2H5或n-C3H7。特别优选的是通式FI1、FI2和FI3的化合物。
l)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种选自下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000651
其中R8具有R1所示的含义,alkyl表示具有1-6个碳原子的直链烷基。
m)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种含有四氢萘基或萘基单元的化合物,例如选自下式的化合物:
Figure BDA0002148109360000652
Figure BDA0002148109360000661
其中,
R10和R11各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-,-CH=CH-,-CO-,-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,优选具有1-6个碳原子的烷基或烷氧基,
和R10和R11优选地表示具有1-6个碳原子的直链烷基或烷氧基或具有2-6个碳原子的直链烯基,和
Z1和Z2各自彼此独立地表示-C2H4-,-CH=CH-,-(CH2)4-,-(CH2)3O-,-O(CH2)3-,-CH=CH-CH2CH2-,-CH2CH2CH=CH-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CF=CH-,-CH=CF-,-CH2-或单键。
n)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种下式的二氟二苯并色满和/或色满:
Figure BDA0002148109360000672
其中,
R11和R12各自彼此独立地具有上述R11的含义之一,环M是反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,
Zm是-C2H4-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-或-O-CO-,
c是0、1或2,
优选其量为3-20重量%,尤其是3-15重量%。
特别优选的式BC、CR和RC的化合物选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000681
Figure BDA0002148109360000691
Figure BDA0002148109360000701
其中alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,(O)表示氧原子或单键,c为1或2,并且alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基。alkenyl和alkenyl*优选地表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
非常特别优选的是包含一种、两种或三种式BC-2的化合物的混合物。
o)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种具有下式的氟代菲和/或二苯并呋喃:
Figure BDA0002148109360000711
其中R11和R12各自彼此独立地具有上述R11的含义之一,b表示0或1,L表示F,和r表示1、2或3。
特别优选的式PH和BF化合物选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000712
其中R和R'各自彼此独立地表示具有1-7个碳原子的直链烷基或烷氧基。
p)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种下式的单环化合物:
Figure BDA0002148109360000713
其中,
R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-,-CH=CH-,-CO-,-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,优选具有1-6个碳原子的烷基或烷氧基,
L1和L2各自彼此独立地表示F,Cl,OCF3,CF3,CH3,CH2F,CHF2
优选L1和L2均表示F,或L1和L2之一表示F而另一个表示Cl,
式Y的化合物优选地选自以下的子式:
Figure BDA0002148109360000721
Figure BDA0002148109360000731
其中,Alkyl和Alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基,Alkoxy表示具有1-6个C原子的直链烷氧基,并且Alkenyl和Alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基。Alkenyl和Alkenyl*优选表示CH2=CH-,CH2=CHCH2CH2-,CH3-CH=CH-,CH3-CH2-CH=CH-,CH3-(CH2)2-CH=CH-,CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
特别优选的式Y化合物选自以下子式:
Figure BDA0002148109360000732
其中Alkoxy优选地表示具有3、4或5个C原子的直链烷氧基。
q)LC介质不含包含末端乙烯氧基(-O-CH=CH2)的化合物。
r)LC介质包含1-5种,优选1、2或3种可聚合化合物,其优选地选自式I或其子式。
s)LC介质中,可聚合化合物,特别是式I或其子式的化合物在整个混合物中的比例为0.05-5%,优选0.1-1%。
t)LC介质包含1-8种,优选1-5种式CY1、CY2、PY1和/或PY2的化合物。这些化合物在整个混合物中的比例总体上优选为5-60%,特别优选为10-35%。这些单个化合物的含量在每种情况下优选为2-20%。
u)LC介质包含1-8种,优选1-5种式CY9、CY10、PY9和/或PY10的化合物。这些化合物在整个混合物中的比例总体上优选为5-60%,特别优选为10-35%。这些单个化合物的含量在每种情况下优选为2-20%。
v)LC介质包含1-10种,优选1-8种式ZK的化合物,特别是式ZK1、ZK2和/或ZK6的化合物。这些化合物在整个混合物中的比例总体上优选为3-25%,特别优选为5-45%。这些单个化合物的含量在每种情况下优选为2-20%。
w)在LC介质中,在整个混合物中式CY、PY和ZK的化合物的比例大于70%,优选大于80%。
x)LC介质或LC主体混合物包含一种或多种含有烯基的化合物,所述烯基优选地选自式CY、PY和DY,其中R1和R2中的一个或两个表示具有2-6个C原子的直链烯基,式ZK和DK,其中R3和R4中的一个或两个或者R5和R6中的一个或两个表示具有2-6个C原子的直链烯基,和式B2和B3,非常优选地选自式CY15、CY16、CY24、CY32、PY15、PY16、ZK3、ZK4、DK3、DK6、B2和B3。这些化合物在LC主体混合物中的浓度优选为2-70%,非常优选为3-55%。
y)LC介质包含一种或多种,优选1-5种选自式PY1-PY8,非常优选式PY2的化合物。这些化合物在整个混合物中的比例优选为1-30%,特别优选为2-20%。这些单个化合物的含量在每种情况下优选为1-20%。
上述优选的实施方案的化合物与上述聚合的化合物的组合在根据本发明的LC介质中产生低阈值电压、低旋转粘度和非常好的低温稳定性,同时产生恒定的高清亮点和高HR值,并且允许在PSA显示器中快速建立特别低的预倾角。特别地,与现有技术的介质相比较,在PSA显示器中,LC介质表现出显著缩短的响应时间,特别是对于灰阶响应时间而言。
根据本发明的液晶介质和液晶主体混合物,在保持向列相降低至-20℃和优选降低至-30℃,特别优选降低至-40℃和清亮点≥70℃,优选≥74℃的同时,允许获得≤120mPa·s,优选≤110mPa·s的旋转粘度γ1,使得能够获得具有快速响应时间的优异的MLC显示器。
本发明的LC介质和LC主体混合物优选具有至少80K,特别优选至少100K的向列相范围,和在20℃下的旋转粘度≤130mPa·s,优选≤110mPa·s。
在根据本发明的VA-型显示器中,处于关闭状态的LC介质层中的分子垂直于电极表面(垂面地)配向或具有倾斜的垂面配向。在向电极施加电压时,发生LC分子的再配向,其中纵向分子轴平行于电极表面。
根据本发明的LC介质,特别是用于PS-VA和PS-UB-FFS型显示器的LC介质,优选地具有负介电各向异性Δε,非常优选在20℃和1kHz下为-0.5至-10,最优选为-2.5至7.5。
根据本发明的LC介质中的双折射率Δn,尤其是用于PS-VA和PS-UB-FFS型的显示器中的双折射率Δn优选低于0.16,非常优选为0.06-0.14,最优选为0.07-0.12。
为了增加锚固力,还可将可聚合化合物,所谓的“反应性介晶”加入到本发明的混合物中。优选的可聚合化合物列于表D中。
根据本发明的LC介质还可以包含本领域技术人员已知的和在文献中描述的其它添加剂,例如聚合引发剂、抑制剂、稳定剂、表面活性物质或手性掺杂剂。这些添加剂可以是可聚合的或不可聚合的。因此,可聚合的添加剂属于可聚合组分或组分A)。因此,不可聚合的添加剂属于不可聚合组分或组分B)。
根据本发明的LC介质还可以例如包含一种或多种UV稳定剂,例如来自CibaChemicals的特别是
Figure BDA0002148109360000762
抗氧化剂,自由基清除剂,纳米颗粒等。适宜的稳定剂在以下表C中提及。
根据本发明的LC介质还可以例如包含一种或多种手性掺杂剂,优选浓度为0.01-1%,非常优选为0.05-0.5%。适宜的手性掺杂剂在以下表B中提及。优选的手性掺杂剂例如选自R-或S-1011、R-或S-2011、R-或S-3011、R-或S-4011、或R-或S-5011。
在另一个优选的实施方案中,LC介质包含一种或多种手性掺杂剂的外消旋体,其优选地选自前面段落中提到的手性掺杂剂。
而且,可以向LC介质中加入例如0-15重量%的多色性染料,以及纳米粒子、导电盐,优选4-己氧基苯甲酸乙基二甲基十二烷基铵、四苯基硼酸四丁基铵或冠醚的络盐(参见,例如Haller等,Mol.Cryst.Liq.Cryst.24,249-258(1973)),以改善导电性,或用于改变向列相的介电各向异性、粘度和/或配向的物质。这种类型的物质描述于例如DE-A 22 09127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430和28 53 728中。
根据本发明的LC介质的优选的实施方案a)-y)的各个组分是已知的,或者其制备方法可以容易地由相关领域的技术人员从现有技术中得到,因为它们是基于文献中描述的标准方法。式CY的化合物描述于例如EP-A-0 364 538中。式ZK的化合物描述于例如DE-A-2636684和DE-A-33 21 373中。
对本领域技术人员不言而喻地,根据本发明的LC介质还可以包含其中例如H、N、O、Cl、F已经被相应的同位素如氘等取代的化合物。
可根据本发明使用的LC介质以本身常规的方式制备,例如通过将一种或多种式B和CLY的化合物与一种或多种上述优选的实施方案的化合物和/或与其它液晶化合物和/或添加剂如可聚合化合物或RM混合。通常,有利地在升高的温度下,将期望的量的以较小的量使用的组分溶于构成主要成分的组分中。还可以将组分的溶液在有机溶剂中混合,例如在丙酮、氯仿或甲醇中混合,以在充分混合后例如通过蒸馏再次除去溶剂。
不言而喻,通过根据本发明的LC混合物的组分的适宜的选择,还可以是在高阈值电压下实现高清亮点(例如高于100℃)或在低阈值电压下实现低清亮点,同时保持其它有利的性质。在粘度相应地仅略微增加时,同样可以获得具有较高Δε并因此具有较低阈值的混合物。根据本发明的MLC显示器优选地在第一Gooch和Tarry透射最小值[C.H.Gooch和H.A.Tarry,Electron.Lett.10,2-4,1974;C.H.Gooch和H.A.Tarry,Appl.Phys.,第八卷,1575-1584,1975]下进行操作,其中,除了特别有利的电光性质,例如特征线的高陡度和对比度的低角度依赖性(德国专利30 22 818)之外,在第二最小值下,在与类似的显示器中相同的阈值电压下,较低的介电各向异性是足够的。这使得在第一最小值下使用本发明的混合物能够获得比含氰基化合物的混合物明显更高的比电阻值。通过适宜选择各组分及其重量比例,本领域技术人员能够使用简单的常规方法设定MLC显示器的预定层厚度所需的双折射率。
根据本发明的由偏振器、电极基板和表面处理的电极构成的LC显示器的结构对应于该类型的显示器的通常的设计。本文中广义地描述了术语“通常的设计”,并且该术语还包括LC显示器的所有派生形式和修改形式,特别是包括基于多晶硅TFT或MIM的矩阵显示器元件。
具体实施方式
以下实施例用于解释本发明而不是限制本发明。在上下文中,百分比数据表示重量百分比;所有温度以摄氏度表示。
在整个专利申请和工作实施例中,液晶化合物的结构通过首字母缩写词表示。除非另外说明,根据表I-III进行化学式的转化。所有的基团CnH2n+1,CmH2m+1,CnH2n,CmH2m和CkH2k分别是直链烷基或烯基,在每种情况下具有n、m或k个C原子;n和m各自彼此独立地表示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12,优选为1、2、3、4、5或6,k为0、1、2、3、4、5或6。在表I中,各个化合物的环元素被编码,在表II中,列出了桥连成员,在表III中,指出了化合物的左侧链和右侧链的符号的含义。
表I:环元素
Figure BDA0002148109360000791
表II:桥连成员
Figure BDA0002148109360000801
表III:侧链
Figure BDA0002148109360000802
优选的混合物组分显示于表A中。
表A
在下式中,m和n彼此独立地为1-12的整数,优选1、2、3、4、5或6,k是0、1、2、3、4、5或6,和(O)CmH2m+1是指CmH2m+1或OCmH2m+1
Figure BDA0002148109360000811
Figure BDA0002148109360000821
Figure BDA0002148109360000831
Figure BDA0002148109360000841
Figure BDA0002148109360000871
Figure BDA0002148109360000881
Figure BDA0002148109360000891
Figure BDA0002148109360000901
Figure BDA0002148109360000911
Figure BDA0002148109360000921
Figure BDA0002148109360000941
Figure BDA0002148109360000951
Figure BDA0002148109360000961
Figure BDA0002148109360000971
Figure BDA0002148109360000981
Figure BDA0002148109360000991
Figure BDA0002148109360001001
特别优选的是包含至少一种、两种、三种、四种或更多种表A中的化合物的液晶混合物。
表B表明通常添加到根据本发明混合物中的可能的掺杂剂。混合物优选地包含0-10重量%,特别是0.001-5重量%,和特别优选地0.001-3重量%的掺杂剂。
表B
Figure BDA0002148109360001002
Figure BDA0002148109360001011
表C
以下提到稳定剂,其可以例如以0-10wt%的量添加到根据本发明的混合物中。
Figure BDA0002148109360001012
Figure BDA0002148109360001021
Figure BDA0002148109360001031
Figure BDA0002148109360001041
Figure BDA0002148109360001051
Figure BDA0002148109360001061
Figure BDA0002148109360001071
表D
表D显示了可用于根据本发明的LC介质中的示例性的反应性介晶化合物。
Figure BDA0002148109360001072
Figure BDA0002148109360001081
Figure BDA0002148109360001091
Figure BDA0002148109360001101
Figure BDA0002148109360001111
Figure BDA0002148109360001121
Figure BDA0002148109360001131
Figure BDA0002148109360001141
Figure BDA0002148109360001171
Figure BDA0002148109360001181
Figure BDA0002148109360001191
Figure BDA0002148109360001201
Figure BDA0002148109360001211
Figure BDA0002148109360001221
Figure BDA0002148109360001231
Figure BDA0002148109360001241
Figure BDA0002148109360001251
Figure BDA0002148109360001261
Figure BDA0002148109360001271
在一个优选的实施方案中,根据本发明的混合物包含一种或多种可聚合化合物,优选地选自式RM-1至RM-140的可聚合化合物。其中,化合物RM-1,RM-4,RM-8,RM-17,RM-19,RM-35,RM-37,RM-39,RM-40,RM-41,RM-42,RM-50,RM-53,RM-54,RM-56,RM-59,RM-66,RM-76,RM-78,RM-90,RM-93,RM-104,RM-105,RM-111,RM-119,RM-122,RM-123和RM-124是特别优选的。
表E
表E显示了用于垂直配向的自配向添加剂,其可以与式I的可聚合化合物一起用于根据本发明的SA-VA和SA-FFS显示器的LC介质中:
Figure BDA0002148109360001281
Figure BDA0002148109360001291
Figure BDA0002148109360001301
Figure BDA0002148109360001311
Figure BDA0002148109360001321
Figure BDA0002148109360001341
Figure BDA0002148109360001351
在一个优选的实施方案中,根据本发明的LC介质、SA-VA和SA-FFS显示器包含选自式SA-1至SA-34的一种或多种SA添加剂。
此外,使用以下缩写和符号:
V0 阈值电压,20℃下的电容[V],
ne 20℃和589nm下的非寻常折射率,
no 20℃和589nm下的寻常折射率,
Δn 20℃和589nm下的光学各向异性,
ε 20℃和1kHz下垂直于指向矢的介电常数,
ε|| 20℃和1kHz下平行于指向矢的介电常数,
Δε 20℃和1kHz下的介电各向异性,
cl.p.,T(N,I) 清亮点[℃],
γ1 20℃下的旋转粘度[mPa·s],
K1 弹性常数,20℃下的“展开”变形[pN],
K2 弹性常数,20℃下的“扭曲”变形[pN],
K3 弹性常数,20℃下的“弯曲”变形[pN],
除非另外明确指出,本申请中的所有浓度以重量百分数引用,并且涉及相应的整个混合物,其包含所有固体或液晶组分,而没有溶剂。
除非另外明确指出,本申请中指出的所有温度值,例如熔点T(C,N)、从近晶相(S)到向列相(N)的转变T(S,N)和清亮点T(N,I)都以摄氏度(℃)表示。M.p.表示熔点,cl.p.=清亮点。而且,C=结晶状态,N=向列相、S=近晶相和I=各向同性相。这些符号之间的数据表示转变温度。
除非在每种情况下另外明确指出,所有的物理性能都是并且已经根据“MerckLiquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals”,Status Nov.1997,MerckKGaA,Germany确定的,并且适用于20℃的温度,并且Δn是在589nm下确定的和Δε是在1kHz下确定的。
除非另外明确指出,本发明的术语“阈值电压”涉及电容性阈值(V0),也称为Freedericks阈值。在这些例子中,通常还可以引用10%相对对比度(V10)的光学阈值。
以下实施例解释本发明,但不限制本发明。然而,它们向本领域技术人员显示了具有待优选使用的化合物及其相应的浓度以及其相互的组合的优选的混合物概念。此外,实施例还说明了哪些性质和性质组合是可以获得的。
实施例
除非另外说明,否则如上下文所描述的在PSA显示器中聚合可聚合化合物的方法在LC介质显示液晶相的温度下进行,优选地在向列相的温度下进行,最优选地在室温(也缩写为“RT”)下进行。
除非另有说明,制备测试盒和测量它们的电光学和其它性质的方法通过如下所述的方法或与其类似的方法进行。
用于测量电容性阈值电压的显示器由两个间隔25μm的平面平行玻璃外板组成,每个玻璃外板在内部具有电极层和在顶部具有未摩擦的聚酰亚胺配向层,其实现了液晶分子的垂面边缘配向。
用于测量倾斜角的显示器或测试盒由两个间隔4μm的平面平行玻璃外板组成,每个外板在内部具有电极层和在顶部具有聚酰亚胺配向层,其中两个聚酰亚胺层相互反平行地摩擦并实现液晶分子的垂面边缘配向。
通过用限定强度的UVA光照射预定的时间,同时在显示器上施加电压(通常为10V-30V交流电,1kHz),使可聚合化合物在显示器或测试盒中聚合。在实施例中,除非另外指出,否则使用金属卤化物灯和50mW/cm2的强度进行聚合。使用标准的UVA计(具有UVA传感器的Hoenle UV-meter high end)测量强度。
通过晶体旋转实验(Autronic-Melchers TBA-105)确定倾斜角。在本文中,低的值(即与90°角的大偏差)对应于大的倾斜。
按如下测量VHR值:将0.35%的可聚合的单体化合物添加到LC主体混合物中,并将所得的混合物引入到VA-VHR测试盒中,所述测试盒包含未摩擦的VA-聚酰亚胺配向层。除非另有说明,LC层厚度d约为6μm。VHR值在1V、60Hz、64μs脉冲的UV曝光之前和之后测定(测量仪器:Autronic-Melchers VHRM-105)。
实施例1
按如下配制向列型LC主体混合物N1。
Figure BDA0002148109360001371
该混合物含有4%的式B(B(S)-2O-O5)化合物和1%的式CLY(CLY-3-O2)化合物。
对比实施例C1
按如下配制向列型LC主体混合物C1。
Figure BDA0002148109360001381
该混合物含有1%的式CLY(CLY-3-O2)的化合物和4%的式BO(B-2O-O5)的化合物,但不含式B化合物。
对比实施例C2
按如下配制向列型LC主体混合物C2。
Figure BDA0002148109360001382
该混合物既不含有式CLY化合物,也不含有式B化合物。
对比实施例C3
按如下配制向列型LC主体混合物C3。
Figure BDA0002148109360001391
该混合物含有1%的式CLY(CLY-3-O2)的化合物,但不含有式B化合物。
对比实施例C4
按如下配制向列型LC主体混合物C4。
Figure BDA0002148109360001392
Figure BDA0002148109360001401
该混合物含有4%的式B(B(S)-2O-O5)化合物,但不含有式CLY化合物。
实施例2
按如下配制向列型LC主体混合物N2。
Figure BDA0002148109360001402
该混合物含有4%的式B(B(S)-2O-O5)的化合物和1%的式CLY(CLY-3-O2)的化合物。
对比实施例C5
按如下配制向列型LC主体混合物C5。
Figure BDA0002148109360001411
该混合物含有4%的式B(B(S)-2O-O5)化合物,但不含有式CLY化合物。
实施例3
按如下配制向列型LC主体混合物N3。
Figure BDA0002148109360001412
该混合物包含4%的式B(B(S)-2O-O5)化合物和3%的式CLY(CLY-3-O2)化合物。
实施例4
按如下配制向列型LC主体混合物N4。
Figure BDA0002148109360001413
Figure BDA0002148109360001421
该混合物含有4%的式B(B(S)-2O-O5)化合物和5%的式CLY(CLY-3-O2)化合物。
实施例5
按如下配制向列型LC主体混合物N5。
Figure BDA0002148109360001422
该混合物含有4%的式B(B(S)-2O-O5)化合物和10%的式CLY(CLY-3-O2)化合物。
对比实施例C6
按如下配制向列型LC主体混合物C6。
Figure BDA0002148109360001423
Figure BDA0002148109360001431
该混合物含有7%的式B(B(S)-2O-O5)的化合物和1%的式CLY(CLY-3-O2)的化合物。
对比实施例C7
按如下配制向列型LC主体混合物C7。
Figure BDA0002148109360001432
该混合物含有7%的式B(B(S)-2O-O5)化合物和3%的式CLY(CLY-3-O2)化合物。
对比实施例C8
按如下配制向列型LC主体混合物C8。
Figure BDA0002148109360001441
该混合物含有10%的式B(B(S)-2O-O5)化合物和1%的式CLY(CLY-3-O2)化合物。
对比实施例C9
按如下配制向列型LC主体混合物C9。
Figure BDA0002148109360001442
该混合物包含10%的式B(B(S)-2O-O5)的化合物和10%的式CLY(CLY-3-O2)的化合物。
用途实施例1
通过分别向向列型LC主体混合物C1、C2、C3和C4中的每一种中添加浓度为0.35重量%的反应性介晶RM-1和浓度为0.005重量%的稳定剂S1,制备对比可聚合LC介质CP1、CP2、CP3和CP4(即通过向主体混合物C1中添加RM-1和S1制备可聚合混合物CP1,通过向主体混合物C2中添加RM-1和S1制备可聚合混合物CP2,等)。
制备根据本发明的可聚合的LC介质P1是通过向向列型LC主体混合物N1中添加浓度为0.35重量%的反应性介晶RM-1和浓度为0.005重量%的稳定剂S1来进行。
Figure BDA0002148109360001451
1.1旋转粘度
表1显示了LC主体混合物C1-C4和N1的旋转粘度。
表1-旋转粘度
主体混合物 C1 C2 C3 C4 N1
旋转粘度γ1(mPa·s) 108 113 112 108 108
可以看出,含有式BO或B的化合物的混合物C1、C4和N1具有比不含式BO或B的化合物的混合物C2和C3更低的旋转粘度。
因此,基于主体混合物C1、C4和N1的具有低旋转粘度的可聚合混合物特别适于具有快速响应时间的PSA显示器。
1.2VHR值
在60℃下在VA-VHR测试盒中测量使用C型荧光UV灯(305nm~355nm)在RT下进行的80分钟和120分钟的UV曝光之前和之后可聚合混合物CP1-CP4和P1的VHR值。结果显示于表2中。
表2-VHR值
Figure BDA0002148109360001461
从表2可以看出,可聚合混合物CP1-CP4和P1的初始VHR值大约在相同的水平。然而,在UV曝光之后,与保持高VHR的混合物CP2、CP3和P1相比较,混合物CP1和CP4显示VHR的降低。
因此,在UV曝光后具有较高VHR的混合物CP2、CP3和P1特别适于具有高可靠性和UV稳定性的PSA显示器。
1.3预倾角
将可聚合混合物CP1-CP4和P1中的每一个插入到VA e/o测试盒中。测试盒包括反平行摩擦的VA-聚酰亚胺配向层(JALS-2096-R1)。LC层厚度d约为4μm。
在用50mW/cm2UV照射120s(6J)之后,通过晶体旋转实验(Autronic-MelchersTBA-105)确定预倾角。结果显示于表3。
表3-预倾角
CP1 CP2 CP3 CP4 P1
预倾角(°) 86.5 87.2 87.2 85.7 86.7
从表3可以看出,所有混合物都显示出良好的倾角产生。
1.4残余RM量
为了确定聚合速率,通过在测试盒中使用C型荧光UV灯(305nm~355nm)在60℃下进行80分钟和120分钟的UV曝光,通过HPLC在聚合后测量测试盒中未聚合的反应性介晶RM-1的残余量(以重量%)。为此目的,然后利用MEK(甲乙酮)将聚合的混合物从测试盒中冲洗掉,并进行测量。
在80和120分钟的UV照射后,混合物中未聚合的RM-1的残余浓度显示于表4中。
表4-残余RM含量
RM(%) CP1 CP2 CP3 CP4 P1
80min UV 0.0106 0.0107 0.0163 0.0026 0.0062
120min UV 0.0046 0.0044 0.0078 0.0008 0.0027
从表4中可以看出,与不含式B化合物的混合物CP1-CP3相比,具有式B化合物的混合物CP4和P1显示了具有较低量残余RM的更快速的聚合。
1.5整体特性
上述1.1-1.4中测定的性能总结于表5中。
表5-总结
可以看出,含有式CLY化合物和式B化合物的混合物P1显示出最好的综合性能而并无缺点,因为它结合了低粘度、UV曝光后的高VHR、良好的预倾角产生、和具有低量残余RM的良好且快速的聚合。
还可以看出,用如混合物P1中的式B化合物代替如混合物CP1中的式BO化合物导致更高的VHR和更快的聚合。
用途实施例2
通过向向列型LC主体混合物C5中添加浓度为0.35重量%的反应性介晶RM-1和浓度为0.005重量%的稳定剂S1,制备对比可聚合LC介质CP5。
制备根据本发明的可聚合LC介质P2是通过向向列型LC主体混合物N2中添加浓度为0.35重量%的反应性介晶RM-1和浓度为0.005重量%的稳定剂S1来进行。
如以上用途实施例1中所述测量可聚合混合物的VHR值。结果示于表6。
表6-VHR值
Figure BDA0002148109360001481
从表6可以看出,可聚合混合物的初始VHR值是大致相同的。然而,在UV曝光之后,与混合物P2相比,混合物CP5显示更大的VHR降低。
因此,混合物P2特别适于具有高可靠性和UV稳定性的PSA显示器。
用途实施例3
通过分别向向列型LC主体混合物C6-C9中的每一种中添加浓度为0.35重量%的反应性介晶RM-1和浓度为0.005重量%的稳定剂S1,制备对比可聚合LC介质CP6-CP9,即通过向主体混合物C6中添加RM-1和S1制备可聚合混合物CP6,等等。
制备根据本发明的可聚合的LC介质P3-P5是通过分别向向列型LC主体混合物N3-N5中的每一种中添加浓度为0.35重量%的反应性介晶RM-1和浓度为0.005重量%的稳定剂S1来进行(即制备可聚合混合物P3是通过向主体混合物N3中添加RM-1和S1来进行,等等)。
如以上用途实施例1中所述测量可聚合混合物的VHR值。
表7显示了混合物P2-P5和CP6-C9的VHR值,以及式B和式CLY化合物在各自主体混合物中的比例。
表7-VHR值
Figure BDA0002148109360001491
从表6可以看出,所有可聚合混合物的初始VHR值大致相同。然而,在UV曝光之后,与含有较少量(<5%)式B化合物的混合物P2-P5相比,含有较高量(>5%)式B化合物的混合物CP6-CP9显示更大的VHR降低。
因此,混合物P2-P5特别适于具有高可靠性和UV稳定性的PSA显示器。

Claims (18)

1.液晶(LC)介质,包含:
可聚合组分A),包含一种或多种可聚合化合物或优选地由一种或多种可聚合化合物组成,和
液晶组分B),下文也称为“LC主体混合物”,包含一种或多种介晶或液晶化合物或优选地由一种或多种介晶或液晶化合物组成,
其中组分B)包含如上下文所定义的一种或多种式B化合物和一种或多种式CLY化合物,和
其中在所述LC介质的组分B)中的式B化合物的比例≤5重量%,
Figure FDA0002148109350000011
其中所述各基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
R1、R2是具有1-9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或烷氧基烷基,或具有2-9个碳原子的烯基或烯氧基,所有这些基团任选地被氟化,
L1、L2是F或Cl。
2.根据权利要求1所述的LC介质,特征在于所述式B化合物选自以下的式:
Figure FDA0002148109350000012
其中alkyl表示具有1-6个C原子的直链烷基,和(O)表示氧原子或单键。
3.根据权利要求1或2所述的LC介质,特征在于所述式CLY化合物选自以下的式:
Figure FDA0002148109350000021
其中,R1具有权利要求1给出的含义,且v是1,2,3,4,5或6。
4.根据权利要求1-3中的一项或多项所述的LC介质,特征在于所述式CLY化合物选自如权利要求3中所定义的式CLY1。
5.根据权利要求1-4中的一项或多项所述的LC介质,特征在于在组分B)中的式B化合物的比例为0.1-4重量%。
6.根据权利要求1-5中的一项或多项所述的LC介质,特征在于在组分B)中的式CLY化合物的比例为>0至≤10重量%。
7.根据权利要求1-6中的一项或多项所述的LC介质,特征在于所述可聚合化合物选自式I:
Ra-B1-(Zb-B2)m-Rb I
其中各基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
Ra和Rb是P,P-Sp-,H,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,SF5或具有1-25个碳原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被-C(R0)=C(R00)-,-C≡C-,-N(R00)-,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F、Cl、Br、I、CN、P或P-Sp-替代,其中,如果B1和/或B2含有饱和的C原子,则Ra和/或Rb也可以表示与该饱和的C原子螺连接的基团,
其中基团Ra和Rb中的至少一个表示或含有基团P或P-Sp-,
P为可聚合基团,
Sp是间隔基团或单键,
B1和B2是具有4-25个环原子的芳族、杂芳族、脂环族或杂环基团,其也可以含有稠环,并且其是未取代的,或者被L单取代或多取代的,
Zb是-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是H或具有1-12个碳原子的烷基,
m表示0、1、2、3或4,
n1表示1、2、3或4,
L是P,P-Sp-,OH,CH2OH,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)N(Rx)2,-C(=O)Y1,-C(=O)Rx,-N(Rx)2,任选取代的甲硅烷基、任选取代的具有6-20个碳原子的芳基、或直链或支链的具有1-25个碳原子的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中,此外,一个或多个H原子可以被F、Cl、P或P-Sp-替代,
Y1表示卤素,
Rx表示P,P-Sp-,H,卤素,具有1-25个碳原子的直链、支链或环状烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,其中,此外,一个或多个H原子可以被F,Cl,P或P-Sp-替代,具有6-40个C原子的任选取代的芳基或芳氧基,或具有2-40个C原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基。
8.根据权利要求1-7中的一项或多项所述的LC介质,特征在于所述可聚合化合物选自以下的式:
Figure FDA0002148109350000041
Figure FDA0002148109350000061
Figure FDA0002148109350000071
Figure FDA0002148109350000081
其中各基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
P1、P2、P3为乙烯氧基、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、氧杂环丁烷基或环氧基,
Sp1、Sp2、Sp3为单键或间隔基团,其中,此外,基团P1-Sp1-,P1-Sp2-和P3-Sp3-中的一个或多个还可表示Raa,条件是存在的基团P1-Sp1-、P2-Sp2和P3-Sp3-中的至少一个不同于Raa
Raa是H、F、Cl、CN或具有1-25个碳原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被C(R0)=C(R00)-,-C≡C-,-N(R0)-,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,其中,此外,一个或多个H原子可以被F、Cl、CN或P1-Sp1-替代,
R0,R00是H或具有1-12个碳原子的烷基,
Ry和Rz是H、F、CH3或CF3
X1,X2,X3是-CO-O-,-O-CO-或单键,
Z1是-O-,-CO-,-C(RyRz)-或-CF2CF2-,
Z2,Z3是-CO-O-,-O-CO-,-CH2O-,-OCH2-,-CF2O-,-OCF2-或-(CH2)n-,其中n是2,3或4,
L是F、Cl、CN或直链或支链的、任选单氟代或多氟代的具有1-12个碳原子的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,
L',L”是H、F或Cl,
r是0、1、2、3或4,
s是0、1、2或3,
t是0,1或2,
x是0或1。
9.根据权利要求1-8中的一项或多项所述的LC介质,特征在于其包含一种或多种选自式AN和AY的化合物:
Figure FDA0002148109350000091
其中各个基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
Figure FDA0002148109350000092
Figure FDA0002148109350000093
Figure FDA0002148109350000094
Figure FDA0002148109350000095
Figure FDA0002148109350000096
Figure FDA0002148109350000101
Figure FDA0002148109350000102
Figure FDA0002148109350000103
Figure FDA0002148109350000104
RA1是具有2-9个碳原子的烯基,或如果环X、Y和Z中的至少一个表示环己烯基,则还表示RA2的含义之一,
RA2是具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,
Zx是-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2F4-,-CF=CF-,-CH=CH-CH2O-或单键,
L1-4是H、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2H,
x是1或2,
z是0或1。
10.根据权利要求1-9中的一项或多项所述的LC介质,特征在于其包含一种或多种选自式CY和PY的化合物:
Figure FDA0002148109350000105
其中各基团具有以下的含义:
a表示1或2,
b表示0或1,
Figure FDA0002148109350000111
表示
Figure FDA0002148109350000112
R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,
Zx表示-CH=CH-,-CH2O-,-OCH2-,-CF2O-,-OCF2-,-O-,-CH2-,-CH2CH2-或单键,
L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2
11.根据权利要求1-10中的一项或多项所述的LC介质,特征在于其包含一种或多种选自式ZK和DK的化合物:
其中各个基团在每次出现时相同或不同,并且各自彼此独立地具有以下含义:
Figure FDA0002148109350000114
表示
Figure FDA0002148109350000115
表示
Figure FDA00021481093500001110
Figure FDA0002148109350000118
表示
R3和R4各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-,-CH=CH-,-CO-,-O-CO-或-CO-O-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,
Zy表示-CH2CH2-,-CH=CH-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-COO-,-OCO-,-C2F4-,-CF=CF-或单键,
R5和R6各自彼此独立地表示具有1-12个碳原子的烷基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-,-CH=CH-,-CO-,-OCO-或-COO-以使得O原子不直接相互连接的方式替代,优选具有1-6个碳原子的烷基或烷氧基,
e表示1或2。
12.根据权利要求1-11中的一项或多项所述的LC介质,特征在于所述可聚合化合物是聚合的。
13.包括如权利要求1-12中的一项或多项所定义的LC介质的LC显示器。
14.权利要求13的LC显示器,其是PSA型显示器。
15.根据权利要求14所述的LC显示器,其为PS-VA、PS-IPS或PS-UB-FFS显示器。
16.根据权利要求14或15所述的LC显示器,特征在于其包含两个基板,至少一个对光是透明的,在每个基板上提供的电极或仅在一个基板上提供的两个电极,和位于基板之间的如权利要求1-11的一项或多项所定义的LC介质的层,其中所述可聚合化合物在所述显示器的所述基板之间聚合。
17.生产根据权利要求16所述的LC显示器的方法,包括步骤:在所述显示器的所述基板之间提供如权利要求1-11中的一项或多项所述的LC介质,和聚合所述可聚合化合物。
18.制备根据权利要求1-11中的一项或多项所述的LC介质的方法,包括步骤:将一种或多种如权利要求1和2中的一项或多项所定义的式B化合物与一种或多种如权利要求1、3或4中所定义的式CLY化合物以及一种或多种如权利要求1和7或8中的一项或多项所定义的可聚合化合物混合,以及任选地与其它LC化合物和/或添加剂混合。
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