CN112500868A - 液晶混合物和液晶显示器 - Google Patents
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- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
- C09K19/3402—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
- C09K2019/3422—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered ring
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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- C09K2019/3425—Six-membered ring with oxygen(s) in fused, bridged or spiro ring systems
Abstract
本发明涉及液晶混合物,其包含光配向组分A),所述光配向组分A)包含一种或多种式I的光反应性介晶,其中R11、R21、A11、A、Z、X11、X21、Y11、Y12、Sp11、Sp21、o和p具有权利要求1给出的含义之一,液晶组分B),包含一种或多种向列型化合物,和可聚合的组分C),包含一种或多种式P的可聚合化合物,Pa‑Spa‑(Ap)‑Rb P其中Pa、Rb、Spa和Ap具有权利要求1给出的含义之一。此外,本发明涉及制备这种LC介质的方法,这种介质在LC器件中的用途,以及包含根据本发明的LC介质的LC器件。本发明进一步涉及制造这种液晶显示器的方法和根据本发明的液晶混合物用于制造这种液晶显示器的用途。
Description
技术领域
本发明涉及液晶混合物,其包含光配向组分A),所述光配向组分A)包含一种或多种式I的光反应性介晶,
其中R11、R21、A11、A、Z、X11、X21、Y11、Y12、Sp11、Sp21、o和p具有权利要求1给出的含义之一,
液晶组分B),包含一种或多种向列型化合物,和
可聚合的组分C),包含一种或多种式P的可聚合化合物,
Pa-Spa-(Ap)-Rb P
其中Pa、Rb、Spa和Ap具有权利要求1给出的含义之一。
此外,本发明涉及制备这种LC介质的方法,这种介质在LC器件中的用途,以及包含根据本发明的LC介质的LC器件。本发明进一步涉及制造这种液晶显示器的方法和根据本发明的液晶混合物用于制造这种液晶显示器的用途。
背景技术
为了信息显示的目的,液晶介质已在电光显示器中使用了数十年。目前所使用的液晶显示器通常是TN(“扭曲向列”)型的那些。然而,这些具有对比度的强视角依赖性的缺点。
另外,已知所谓的VA(“垂直配向”)显示器,其具有较宽的视角。VA显示器的LC盒在两个透明电极之间含有LC介质层,其中该LC介质通常具有负的介电(DC)各向异性值。在切断状态下,LC层的分子垂直配向于电极表面(垂面)或具有倾斜的垂面配向。在向两个电极施加电压时,平行于电极表面的LC分子重新配向。此外,已报导所谓的IPS(“面内切换”)显示器及后来的FFS(“边缘场切换”)显示器(尤其参见S.H.Jung等人,Jpn.J.Appl.Phys.,第43卷,第3期,2004,1028),其在同一基板上含有两个电极,该两个电极之一是以梳形方式结构化且另一者未经结构化。由此产生强的所谓“边缘场”,即靠近电极边缘的强电场,及在整个盒中具有强垂直分量及强水平分量二者的电场。FFS显示器具有对比度的低视角依赖性。FFS显示器通常含有具有正介电各向异性的LC介质及通常聚酰亚胺的配向层,该配向层为LC介质的分子提供平面配向。
此外,已公开FFS显示器(参见S.H.Lee等人,Appl.Phys.Lett.73(20),1998,2882-2883及S.H.Lee等人,Liquid Crystals 39(9),2012,1141-1148),其具有如FFS显示器的类似电极设计及层厚度,但包含具有负介电各向异性的LC介质而非具有正介电各向异性的LC介质的层。与具有正介电各向异性的LC介质相比,具有负介电各向异性的LC介质显示具有更少倾斜及更多扭曲取向的更有利指向矢取向,作为其结果,这些显示器具有更高的透射率。
另一发展是所谓的PS(聚合物稳定)或PSA(聚合物稳定配向)显示器,对于该显示器也偶尔使用术语“聚合物稳定化”。PSA显示器的特征在于响应时间缩短而对其他参数(尤其例如有利的对比度的视角依赖性)无显著不利效应。
在这些显示器中,将少量(例如0.3重量%、通常<1重量%)的一种或多种可聚合化合物添加至LC介质,且在引入至LC盒中之后,通常通过UV光聚合在施加或不施加电压的情形下在电极之间原位聚合或交联。已证明,将可聚合介晶或液晶化合物(也称为反应性介晶或“RM”)添加至LC混合物特别是适宜的。PSA技术迄今为止主要用于具有负介电各向异性的LC介质。
除非另有指示,否则术语“PSA”在下文中用作PS显示器及PSA显示器的代表。
同时,PSA原理正用于多种经典LC显示器中。因此,例如已知PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS、PSA-FFS及PSA-TN显示器。优选地,在PSA-VA及PSA-OCB显示器的情形下在施加电压情况下,和在PSA-IPS显示器的情形下在施加或不施加电压情况下,进行可聚合化合物的聚合。如在测试盒中可展示,PS(A)方法在盒中产生“预倾斜”。在PSA-OCB显示器的情形下,例如,可使弯曲结构稳定,以使得补偿电压是不必要的或可降低。在PSA-VA显示器的情形下,预倾斜对响应时间具有积极效应。标准MVA或PVA像素及电极布局可用于PSA-VA显示器。然而,另外,也可例如仅利用一个结构化电极侧且无突出物来管控,这显著简化制造且同时在产生非常良好的光透射率的同时产生非常良好的对比度。
PSA-VA显示器阐述于例如JP 10-036847 A、EP 1 170 626 A2、US 6,861,107、US7,169,449、US 2004/0191428 A1、US 2006/0066793 A1及US 2006/0103804 A1中。PSA-OCB显示器阐述于例如T.-J-Chen等人,Jpn.J.Appl.Phys.45,2006,2702-2704及S.H.Kim,L.-C-Chien,Jpn.J.Appl.Phys.43,2004,7643-7647中。PSA-IPS显示器阐述于例如US 6,177,972及Appl.Phys.Lett.1999,75(21),3264中。PSA-TN显示器阐述于例如Optics Express2004,12(7),1221中。PSA-VA-IPS显示器阐述于例如WO 2010/089092 A1中。
如同上文所述的常规的LC显示器,PSA显示器可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形下,各个像素通常是通过集成非线性有源元件(例如晶体管(例如薄膜晶体管或“TFT”))寻址,而在无源矩阵显示器的情形下,各个像素通常是通过多路传输法寻址,该两种方法均从现有技术已知。
在现有技术中,将例如下式的可聚合化合物用于PSA-VA:
其中P表示可聚合基团,通常为丙烯酸酯基团或甲基丙烯酸酯基团,如例如US 7,169,449中所描述。
在引发上文所提及的预倾斜的聚合物层下,取向层(通常为聚酰亚胺)在不考虑生产工序的聚合物稳定化步骤的情况下提供液晶的初始配向。
针对聚酰亚胺层的制造、层的处理及对凸块或聚合物层的改良的努力是相对较大的。因此将需要在一方面减少制造成本且在另一方面有助于使图像质量(视角依赖性、对比度、响应时间)达到最佳的简化技术。
已长期使用经摩擦的聚酰亚胺来配向液晶。摩擦方法引起多种问题:不均匀性、污染、静电放电问题、残渣等。
光配向是用于通过用配向表面的光诱发性取向排序代替摩擦来实现避免摩擦的液晶(LC)配向的技术。这可经由借助于偏振光的光分解、光致二聚及光异构化的机理实现(N.A.Clark等人,Langmuir 2010,26(22),17482-17488及其中所引用的文献)。然而,仍需要包含光反应性基团的经合适衍生的聚酰亚胺层。另一改良将是完全避免使用聚酰亚胺。对于VA显示器,此情况通过将自配向剂添加至LC实现,该自配向剂通过如WO 2012/104008及WO 2012/038026中所公开的自组装机理诱发原位垂面配向。
N.A.Clark等人,Langmuir 2010,26(22),17482-17488已展示有可能将以下结构的化合物自组装至基板上以得到能够经光配向以诱发液晶的沿面配向的单层。
然而,在制造LC盒之前需要自组装的单独步骤,且在暴露于光时偶氮基的性质造成配向的可逆性。
已知允许光配向的另一官能团为苯基乙烯基羰氧基(肉桂酸酯)。从例如EP0763552中所公开的以下结构的现有技术已知可光交联的肉桂酸酯:
由此类化合物,可获得例如以下的聚合物
此物质用于如WO 99/49360中所公开的光配向方法以得到用于液晶的取向层。通过此方法所获得的取向层的缺点在于与聚酰亚胺相比其提供较低的电压保持率(VHR)。
在WO 00/05189中,可聚合双反应性介晶肉桂酸酯经公开在可聚合LC混合物中用作例如光学迟延剂。
在GB 2 306 470 A中公开包含两种肉桂酸部分的下式的结构上相关的化合物用作液晶聚合物膜中的组分。
尚未使用或提出此类化合物用作光配向剂。
在B.M.I.van der Zande等人,Liquid Crystals,第33卷,第6期,2006年6月,723-737中公布了非常类似的化合物在液晶聚合物领域用作图案化迟延剂且具有以下结构:
WO 2017/102068 A1公开了用于不含聚酰亚胺沿面光配向方法目的的相同结构。
此外,M.H.Lee等在Liquid Crystals中公开了(https://doi.org/10.1080/02678292.2018.1441459)由含有下式的肉桂酸酯基团的可聚合的液晶诱导的不含聚酰亚胺沿面光配向方法:
因此,对于能够实现液晶混合物原位光配向的新的光反应性介晶具有很大的需求,即在显示器组装后,通过线性偏振光光配向。
除此要求以外,相应的光反应性介晶应优选同时提供具有有利的高暗态和有利的高电压保持比的液晶显示器。此外,向列LC介质中的光反应性介晶的量应尽可能少,并且其生产方法应当可以从与普通的批量生产方法相容的方法获得,例如在有利的短处理时间方面。
发明内容
本发明的目的由以下详细的描述对本领域技术人员立即显而易见。
令人惊讶地,发明人已经发现一个或多个以上提及的目的可以通过提供根据权利要求1的化合物而实现。
术语和定义
根据本发明的光反应性基团为通过键旋转、骨架重排或原子转移或基团转移,或在用可被分子吸收的合适波长的光照射后通过二聚作用使得分子几何结构改变的分子的官能团。
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。
根据本发明的光反应性介晶为包含一个或多个光反应性基团的介晶化合物。
光反应性基团的实例为-C=C-双键及偶氮基(-N=N-)。
包含此光反应性基团的分子结构及亚结构的实例为二苯乙烯、(1,2-二氟-2-苯基-乙烯基)-苯、肉桂酸酯、4-苯基丁-3-烯-2-酮、查耳酮、香豆素、色酮、并环戊二烯酮(pentalenone)及偶氮苯。
根据本申请,术语“线性偏振光”是指至少部分地线性偏振的光。优选地,配向光是以大于5:1的偏振度线性偏振。取决于光可配向物质的光敏性选择线性偏振光的波长、强度及能量。通常,波长处于UV-A、UV-B和/或UV-C范围中或处于可见光范围中。优选地,线性偏振光包含波长小于450nm,更优选地小于420nm的光,同时线性偏振光优选包含大于280nm,优选大于320nm,更优选大于350nm的波长的光。
术语“有机基团”表示碳基或烃基。
术语“碳基”表示含有至少一个碳原子的单价或多价有机基团,其中其不含其他原子(诸如,-C≡C-)或任选含有一个或多个其他原子,诸如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。术语“烃基”表示另外含有一个或多个H原子及任选的一个或多个杂原子(诸如,N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge)的碳基。
"卤素"表示F、Cl、Br或I。
碳基或烃基可为饱和或不饱和基团。不饱和基团为例如芳基、烯基或炔基。具有3个或更多个原子的碳基或烃基可为直链、支链和/或环状的,且也可含有螺键或稠环。
术语“烷基”、“芳基”、“杂芳基”等还涵盖多价基团,例如亚烷基、亚芳基、亚杂芳基等。
术语“芳基”表示芳族碳基或自其衍生的基团。术语“杂芳基”表示含有一个或多个杂原子的如上文所定义的“芳基”。
优选碳基及烃基为具有1至40个、优选地1至25个、尤其优选地1至18个C原子的任选取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基及烷氧基羰氧基;具有6至40个、优选地6至25个C原子的任选取代的芳基或芳氧基;或具有6至40个、优选地6至25个C原子的任选取代的烷芳基、芳烷基、烷基芳氧基、芳基烷氧基、芳基羰基、芳氧基羰基、芳基羰氧基及芳氧基羰氧基。
进一步优选的碳基及烃基为C1-C40烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C40烯丙基、C4-C40烷基二烯基、C4-C40多烯基、C6-C40芳基、C6-C40烷基芳基、C6-C40芳烷基、C6-C40烷基芳氧基、C6-C40芳基烷氧基、C2-C40杂芳基、C4-C40环烷基、C4-C40环烯基等。特别优选的为C1-C22烷基、C2-C22烯基、C2-C22炔基、C3-C22烯丙基、C4-C22烷基二烯基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基及C2-C20杂芳基。
其他优选的碳基及烃基为具有1至40个、优选地1至25个C原子的直链、支链或环状烷基,其未经取代或经F、Cl、Br、I或CN单取代或多取代,且其中一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地以使得O和/或S原子不彼此直接连接的方式经-C(Rz)=C(Rz)-、-C≡C-、-N(Rz)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代。
Rz优选地表示H、卤素、具有1至25个C原子的直链、支链或环烷基链,另外,其中一个或多个不相邻C原子可经-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-替代,且其中一个或多个H原子可经氟替代,具有6至40个C原子的任选取代的芳基或芳氧基,或具有2至40个C原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基。
优选的烷基为例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基、2-乙基己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、三氟甲基、全氟正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基及全氟己基。
优选的烯基为例如乙烯基、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、辛烯基及环辛烯基。
优选的炔基为例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基及辛炔基。
优选的烷氧基为例如甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷氧基及正十二烷氧基。
优选的氨基为例如二甲氨基、甲氨基、甲基苯基氨基及苯基氨基。
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。此类型的环体系也可含有独立非共轭单元,例如在芴基本结构中情况是如此。
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2-25个C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。
优选的芳基衍生自例如以下母结构:苯、联苯、联三苯、[1,1’:3’,1”]联三苯、萘、蒽、联萘、菲、芘、二氢芘、苝、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、二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英(dioxin)、异苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并噻二唑噻吩,或者这些基团的组合。杂芳基也可经烷基、烷氧基、硫烷基、氟、氟烷基或其他芳基或杂芳基取代。
(非芳族)脂环基团和杂环基既包含饱和的环,即仅含有单键的那些,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)。特别优选饱和基团。此外优选具有3-25个C原子的单-、双-或三环状基团,其任选含有稠合环且为任选取代的。进一步优选的是5-、6-、7-或8-元碳环基团,其中此外,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。
芳基、杂芳基、碳基及烃基任选具有一个或多个取代基,该取代基优选地选自包含以下各者的组:甲硅烷基、磺酸基、磺酰基、甲酰基、胺、亚胺、腈、巯基、硝基、卤素、C1-12烷基、C6-12芳基、C1-12烷氧基、羟基或这些基团的组合。
优选的取代基为例如促进可溶性的基团,诸如烷基或烷氧基,及吸电子基团,诸如氟基、硝基或腈。
优选的取代基(上文及下文也被称为“L”),除非另有说明,为F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rz)2、-C(=O)Y1、C(=O)Rz、-N(Rz)2,其中Rz具有上文所指示的含义,且Y1表示卤素,任选取代的甲硅烷基或具有6至40个、优选地6至20个C原子的芳基,及具有1至25个C原子,优选地2至12个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子可任选经F或Cl替代。
“经取代的甲硅烷基或芳基”优选地是指经卤素、-CN、Ry1、-ORy1、-CO-Ry1、-CO-O-Ry1、-O-CO-Ry1或-O-CO-O-Ry1取代,其中Ry1具有上文所指示的含义。
尤其优选的取代基L为例如F、Cl、CN、CH3、C2H5、-CH(CH3)2、OCH3、OC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5、以及苯基。
上下文中,“卤素”表示F、Cl、Br或I。
上下文中,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“指向矢”是本领域已知的并且是指液晶分子长分子轴(在棒状化合物的情况下)或短分子轴(在盘状化合物的情况下)优选的取向方向。在这种各向异性分子的单轴排序的情况下,指向矢是各向异性的轴。
术语“配向”或“取向”涉及材料的各向异性单元(例如小分子或大分子的片段)在称为“配向方向”的共同方向上的配向(取向顺序)。在液晶材料的配向层中,液晶指向矢与配向方向一致,使得配向方向对应于材料的各向异性轴的方向。
术语“平面取向/配向”,例如在液晶材料层中,是指液晶分子的部分的长分子轴(在棒状化合物的情况下)或短分子轴(在盘状化合物的情况下)基本平行(约180°)于层的平面取向。
术语“垂面取向/配向”,例如在液晶材料的层中,是指液晶分子的部分的长分子轴(在棒状化合物的情况下)或短分子轴(在盘状化合物的情况下)以相对于层的平面约80°至90°的角度θ(“倾斜角”)取向。
液晶材料的术语“均匀取向”或“均匀配向”,例如在材料的一层中,是指液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情况下)或短分子轴(在盘状化合物的情况下)基本以相同的方向取向。换句话说,液晶指向矢的线是平行的。
除非另有明确说明,光的波长在本申请中通常是指550nm。
在本文中双折射率△n由以下等式定义。
Δn=ne-no
其中ne是非寻常折射率,no是寻常折射率,和有效平均折射率nav.由以下公式给出:
nav.=[(2no 2+ne 2)/3]1/2
非寻常折射率ne和寻常折射率no可以使用阿贝折射仪测量。
在本申请中,术语“介电正性”用于△ε>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,和“介电负性”用于△ε<-1.5的化合物或组分。△ε以1kHz的频率和在20℃下测量。各个化合物的介电各向异性由在向列型主体混合物中10%的相应的各个化合物的溶液的结果测定。在各化合物在主体介质中的溶解度小于10%的情况下,则将其浓度降低2倍,直到所得的介质足够稳定,至少足以确定其性质为止。然而,优选地,将浓度保持在至少5%,以尽可能高地保持结果的显著性。确定测试混合物的电容,在垂面配向和平面配向的盒中。两种类型的盒的盒间隙约为20μm。施加的电压为频率为1kHz的矩形波,均方根值通常为0.5V至1.0V;然而,始终选择为低于各自测试混合物的电容阈值。
△ε被定义为(ε||-ε⊥),而εav.为(ε||+2ε⊥)/3。化合物的介电常数由添加目标化合物后主体介质各自值的变化确定。这些值外推至目标化合物的浓度为100%。典型的主体介质为ZLI-4792或ZLI-2857,二者可商购自Merck,Darmstadt。
对于本发明,
表示反式-1,4-亚环己基,
表示1,4-亚苯基。
此外,如在C.Tschierske,G.Pelzl and S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出的定义应适用于与本申请中的液晶材料相关的非定义的术语。
详述
详细地,本发明涉及式I的化合物或光反应性介晶,
其中
A11表示选自以下基团的基团:
a)由1,4-亚苯基及1,3-亚苯基组成的组,另外,其中一个或两个CH基团可经N替代,且另外,其中一个或多个H原子可经L替代,
b)选自由以下基团组成的组的基团,
其中,另外,这些基团中的一个或多个H原子可经L替代,和/或一个或多个双键可经单键替代,和/或一个或多个CH基可经N替代,A各自彼此独立地在每次出现时具有针对A11的含义之一,或
a)由反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基组成的组,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被F替代,或
b)由四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基、四氢呋喃-2,5-二基、环丁烷-1,3-二基、哌啶-1,4-二基、噻吩-2,5-二基和硒酚-2,5-二基组成的组,其各自还可以被L单或多取代,
L在每次出现时相同或不同地表示-OH、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-NO2、SF5、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rz)2、-C(=O)Rz、-N(Rz)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,优选1-12个C原子,更优选1-6个C原子的直链或支链或环状的烷基、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,另外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,或X21-Sp21-R21,
M表示-O-、-S-、-CH2-、-CHRz-或-CRyRz-,和
Ry和Rz各自彼此独立地表示H、CN、F或具有1-12个C原子的烷基,其中一个或多个H原子可以被F替代,优选H、甲基、乙基、丙基、丁基,更优选H或甲基,特别是H,
Y11和Y12各自彼此独立地表示H、F、苯基或任选氟化的具有1-12个C原子的烷基,优选H、甲基、乙基、丙基、丁基,更优选H或甲基,特别是H,
Z彼此独立地在每次出现时表示单键、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-(CH2)n-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CO-S-、-S-CO-、-CS-S-、-S-CS-、-S-CSS-或-C≡C-,优选单键、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-或-(CH2)n-,更优选单键、-COO-或-OCO-,
n表示2-8的整数,优选2,
o和p各自和独立地表示0、1或2,优选1,
X11和X21在每次出现时彼此独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-O-COO-、-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF2-O-、-O-CF2-、-CF2-CF2-、-CH2-O-、-O-CH2-、-CO-S-、-S-CO-、-CS-S-、-S-CS-、-S-CSS-或-S-,优选单键-CO-O-、-O-CO-、-O-COO-或-O-,更优选为单键或-O-,
Sp11和Sp21在每次出现时各自和独立地表示单键或包含1-20个C原子的间隔基团,其中一个或多个不相邻和非末端的CH2基团也可以被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-C(OH)-、-CH(烷基)-、-CH(烯基)-、-CH(烷氧基)-、-CH(氧杂烷基)-、-CH=CH-或-C≡C-替代,然而是以没有两个O-原子彼此相邻和没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-和-CH=CH-的基团彼此相邻的方式,优选具有1-20个,优选1-12个C原子的亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,更优选直链亚乙基、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,
R11表示P,
R21表示P、卤素、CN,具有最多15个C原子的任选氟化的烷基或烯基,其中一个或多个不相邻的CH2-基团可以被-O-、-S-、-CO-、-C(O)O-、-O-C(O)-、O-C(O)-O-替代,优选P,
P各自和彼此独立地在每次出现时为可聚合基团,
q和r各自和独立地表示0-8的整数,优选q+r≥1和≤16,更优选q和r各自和独立地表示1-8的整数,
在本申请中,可聚合基团(P)为适用于聚合反应(诸如,自由基或离子链聚合、加成聚合或缩聚)或聚合物类似反应(例如加成或缩合于主聚合物链上)的基团。特别优选的为用于链聚合的基团,特别是含有C=C双键或-C≡C-三键的基团,及适用于开环聚合的基团,诸如,氧杂环丁基或环氧基。
优选的基团P选自CH2=CW1-CO-O-、CH2=CW1-CO-、 CH2=CW2-(O)k3-、CW1=CH-CO-(O)k3-、CW1=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH3-CH=CH-O-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、HO-CW2W3-、HS-CW2W3-、HW2N-、HO-CW2W3-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-、HOOC-、OCN-和W4W5W6Si-,其中W1表示H、F、Cl、CN、CF3,苯基或具有1-5个C原子的烷基,特别是H、F、Cl或CH3,W2和W3各自彼此独立地表示H或具有1-5个C原子的烷基,特别是H、甲基、乙基或正丙基,W4、W5和W6各自彼此独立地表示Cl、具有1-5个C原子的氧杂烷基或氧杂羰基烷基,W7和W8各自彼此独立地表示H、Cl或具有1-5个C原子的烷基,Phe表示1,4-亚苯基,其任选被一个或多个如以上定义的基团L取代,k1、k2和k3各自彼此独立地表示0或1,k3优选表示1,和k4表示1-10的整数。
进一步优选的,P表示基团
优选基团
Y表示H、F、苯基或具有1-12个C原子的任选氟化的烷基,优选H、甲基、乙基、丙基、丁基,更优选H或甲基,特别是H。
特别优选的基团P选自CH2=CW1-CO-O-,特别是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-、或基团
Y表示H或甲基,特别是H。
非常特别优选的基团P选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟丙烯酸酯基、以及乙烯基氧基、氯丙烯酸酯基、氧杂环丁基、环氧基和基团
Y表示H或甲基,特别是H,和其中优选丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基或基团,
其中Y表示H或甲基。
式I的化合物优选选自子式I-1至I-9的化合物,
其中R11、R21、A11、X11、X21、Y11、Y12、Sp11和Sp21具有如以上式I中给出的含义之一,A12至A23具有式I中针对A的含义之一,A11具有在以上式I下给出的含义之一,和Z11至Z22具有在以上式I下给出的针对Z的含义之一,
式I-1进一步优选的化合物选自式I-1-1至I-1-3的化合物,
其中R11、R21、A11、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,A21具有式I中针对A的含义之一,优选地A21表示由1,4-亚苯基组成的组,其中,另外,一个或两个CH基团可以被N替代,其中,另外,一个或两个H原子可以被以上在式I下给出的L替代,或由反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环烯基组成的组,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被F替代,
优选的式I-2的化合物选自以下子式I-2-1至I-2-3:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上在式I中给出的含义之一,和Z11具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,A12、A21具有以上式I给出的针对A的含义之一,优选地A12、A21各自和独立地表示由1,4-亚苯基组成的组,其中,另外,一个或两个CH基团可以被N替代,和其中,另外一个或多个H原子可以被以上在式I下给出的L替代,或由反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环烯基组成的组,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被F替代,
优选的式I-3的化合物选自以下子式I-3-1至I-3-3,
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上在式I中给出的含义之一,Z21具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,A21和A22具有以上式I给出的针对A的含义之一。优选A21和A22各自和独立地表示由1,4-亚苯基组成的组,其中,另外,一个或两个CH基团可以被N替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被以上在式I下给出的L替代,或由反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环烯基组成的组,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被F替代,
式I-4的优选的化合物选自以下子式,
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上在式I中给出的含义之一,A12、A21和A22具有以上在式I下给出的针对A的含义之一,Z11和Z21具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,r和q表示1、2或3,s表示1-6的整数,和A12、A21和A22具有以上在式I下给出的针对A的含义之一。优选地,A12、A21和A22各自和独立地表示由1,4-亚苯基组成的组,其中一个或两个CH基团可以被N替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被以上在式I下给出的L替代,或由反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环烯基组成的组,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被F替代。
式I-5的优选的化合物选自以下子式,
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上在式I中给出的含义之一,Z11、Z12和Z21具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,和A12、A13、A21和A22具有以上式I下给出的针对A的含义之一。优选地,A12、A13、A21和A22各自和独立地表示由1,4-亚苯基组成的组,其中,一个或两个CH基团可以被N替代,和其中,另外一个或多个H原子可以被以上在式I下给出的L替代,或由反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环烯基组成的组,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被F替代。
式I-2-1优选的化合物是以下子式的化合物,
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有如以上在式I中给出的含义之一,Z11具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,和
其中L具有以上在式I中给出的含义之一,和优选表示F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
优选的式I-3-1至I-3-3的化合物为以下子式的化合物:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上在式I中给出的含义之一,Z21具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,和
其中L具有以上在式I中给出的含义之一,并且优选为F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
式I-4-1的优选的化合物为以下子式的化合物:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,Z11和Z21具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,r和q表示1、2或3和s表示1-6的整数,和
其中L具有以上在式I中给出的含义之一,并且优选F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
式I-5-1的优选的化合物为以下子式的化合物:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,Z11、Z12和Z21各自和独立地具有以上在式I下给出的针对Z的含义之一,r和q表示1、2或3和s表示1-6的整数,和
其中L具有以上在式I中给出的含义之一,并且优选为F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
式I-2-1a进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,和L表示F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
式I-3-1a至I-3-1c进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,和L表示F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
式I-4-1进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,和L表示F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
式I-5-1的进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中R11、R21、X11、X21、Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,和L表示F、Cl、OCH3、COCH3或具有1-6个C原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基或X21-Sp21-R21。
式I-2-1a的进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中
X各自和独立地表示甲基或H,优选甲基,
Y表示甲基或H,
Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,并且优选各自和独立地表示具有1-20个,优选1-12个C原子的亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,
更优选直链亚乙基、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,和
L表示F、Cl、OCH3和COCH3或具有1-6个C原子的亚烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基或环己基。
式I-3-1a至I-3-1c进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中
X各自和独立地表示甲基或H,优选甲基,
Y表示甲基或H,
Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,并且优选各自和独立地表示具有1-20个,优选1-12个C原子的亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,更优选直链亚乙基、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,和
L表示F、Cl、OCH3和COCH3或具有1-6个C原子的亚烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基或环己基。
式I-4-1进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中
X各自和独立地表示甲基或H,优选甲基,
Y表示甲基或H,
Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,并且优选各自和独立地表示具有1-20个,优选1-12个C原子的亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,
更优选直链亚乙基、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,和
L表示F、Cl、OCH3和COCH3或具有1-6个C原子的亚烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基或环己基。
式I-5-1进一步优选的化合物为以下子式的化合物:
其中
X各自和独立地表示甲基或H,优选甲基,
Y表示甲基或H,
Sp11和Sp21具有以上式I中给出的含义之一,并且优选各自和独立地表示具有1-20个,优选1-12个C原子的亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,
更优选直链亚乙基、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,和
L表示F、Cl、OCH3和COCH3或具有1-6个C原子的亚烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基或环己基。
式I和其子式的化合物优选根据或类似于WO 2017/102068和JP 2006-6232809中描述的步骤合成。
根据本发明的介质优选包含0.01-10%,特别优选0.05-5%和最优选0.1-3%的包含根据本发明的式I的化合物的组分A)。
介质优选包含一种,两种或三种,更优选一种或两种和最优选一种根据本发明的式I的化合物。
在优选的实施方案中,组分A)由式I的化合物组成。
在优选实施方案中,根据本发明的LC主体混合物(组分B)包含一种或多种,优选地两种或更多种低分子量(即单体或未聚合)化合物。后者在用于可聚合化合物的聚合或式I的光反应性介晶的光配向的条件下相对于聚合反应或光配向是稳定的或无反应性的。
原则上,适宜的主体混合物是任何适用于常规的VA、IPS或FFS显示器中的介电负性或正性LC混合物。
适宜的LC混合物为本领域技术人员所已知且阐述于文献中。用于VA显示器的具有负介电各向异性的LC介质阐述于例如EP 1 378 557 A1中。
适于LCD且尤其适于IPS显示器的具有正介电各向异性的适宜的LC混合物从例如JP 07-181 439(A)、EP 0 667 555、EP 0 673 986、DE 195 09 410、DE 195 28 106、DE 19528 107、WO 96/23 851、WO 96/28 521及WO2012/079676已知。
根据本发明的具有负或正介电各向异性的液晶介质的优选实施方案为如下所指示且借助于实施例更详细地解释。
LC主体混合物优选为向列型LC混合物,并且优选不具有手性LC相。
在本发明的优选实施方案中,LC介质含有具有负介电各向异性的LC主体混合物。这样的LC介质的优选实施方案及相应LC主体混合物是以下部分a)-z)的那些:
a)LC介质,其包含一种或多种式CY和/或式PY化合物:
其中
a表示1或2,
b表示0或1,
R1和R2各自彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中另外一个或两个不相邻的CH2基团可以使得O原子彼此不直接连接的方式由-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代,优选为具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,
Zx和Zy各自彼此独立地表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CH-CH2O-或单键,优选为单键,L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
优选地,L1与L2二者均表示F,或L1与L2的一者表示F且另一者表示Cl,或L3与L4二者均表示F或L3与L4的一者表示F且另一者表示Cl。
式CY化合物优选选自由以下子式组成的组:
其中a表示1或2,alkyl及alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基,且alkenyl表示具有2至6个C原子的直链烯基,且(O)表示氧原子或单键。alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
式PY化合物优选选自由以下子式组成的组:
其中alkyl及alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基,且alkenyl表示具有2至6个C原子的直链烯基,且(O)表示氧原子或单键。alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
b)LC介质,其另外包含一种或多种下式化合物:
其中各个基团具有以下含义:
R3和R4各自彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中另外一个或两个不相邻的CH2基团可以O原子彼此不直接连接的方式由-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-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,优选表示单键。
式ZK化合物优选选自由以下各子式组成的组:
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,且alkenyl表示具有2至6个C原子的直链烯基。alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
尤其优选的是式ZK1及ZK3的化合物。
式ZK的特别优选的化合物选自以下子式:
其中丙基、丁基及戊基是直链基团。
最优选的是式ZK1a及ZK3a的化合物。
c)LC介质,其另外包含一种或多种下式化合物:
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至12个C原子的烷基,其中另外一个或两个不相邻的CH2基团可以以O原子彼此不直接连接的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代,优选为具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,
e表示1或2。
式DK化合物优选选自由以下子式组成的组:
其中alkyl及alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基,且alkenyl表示具有2至6个C原子的直链烯基。alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
d)LC介质,其另外包含一种或多种下式化合物:
其中各个基团具有以下含义:
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至12个C原子的烷基,其中另外一个或两个不相邻的CH2基团可以以O原子彼此不直接连接的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-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与L2二者均表示F,或基团L1与L2的一者表示F且另一者表示Cl。
式LY化合物优选选自由以下子式组成的组:
其中R1具有上文所指示的含义,alkyl表示具有1至6个C原子的直链烷基,(O)表示氧原子或单键,且v表示1至6的整数。R1优选表示具有1至6个C原子的直链烷基或具有2至6个C原子的直链烯基,特别是CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11、CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
e)LC介质,其另外包含一种或多种选自由以下各式组成的组的化合物:
其中alkyl表示C1-6-烷基,Lx表示H或F,且X表示F、Cl、OCF3、OCHF2或OCH=CF2。特别优选的是式G1化合物,其中X表示F。
f)LC介质,其另外包含一种或多种选自由以下各式组成的组的化合物:
其中R5具有上文针对R1所指示的含义之一,alkyl表示C1-6-烷基,d表示0或1,且z及m各自彼此独立地表示1至6的整数。这些化合物中的R5特别优选为C1-6-烷基或C1-6-烷氧基或C2-6-烯基,d优选为1。根据本发明的LC介质优选包含一种或多种≥5重量%的量的以上所提及的各式的化合物。
g)LC介质,其另外包含一种或多种选自由以下各式组成的组的联苯化合物:
其中alkyl及alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基,且alkenyl及akenyl*各自彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基。alkenyl及akenyl*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
LC混合物中的式B1至B3的联苯的比例优选为至少3重量%、特别是≥5重量%。
式B2化合物是特别优选的。
式B1至B3的化合物优选选自由以下子式组成的组:
其中alkyl*表示具有1至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B2e的化合物。
h)LC介质,其另外包含一种或多种下式的联三苯化合物:
其中R5及R6各自彼此独立地具有上文所指示的含义之一,且
各自彼此独立地表示
其中L5表示F或Cl,优选F,且L6表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2,优选F。
式T化合物优选选自由以下子式组成的组:
其中R表示具有1至7个C原子的直链烷基或烷氧基,R*表示具有2至7个C原子的直链烯基,(O)表示氧原子或单键,且m表示1至6的整数。R*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
R优选表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基。
根据本发明的LC介质优选包含0.5-30重量%、尤其1-20重量%的式T及其优选子式的联三苯。
特别优选的是式T1、T2、T3及T21的化合物。在这些化合物中,R优选表示烷基以及烷氧基,其各自具有1至5个C原子。
如果欲使混合物的Δn值≥0.1,则在本发明的混合物中优选使用联三苯。优选的混合物包含2-20重量%的一种或多种式T的联三苯化合物,其优选选自化合物T1至T22的组。
i)LC介质,其另外包含一种或多种选自由以下各式组成的组的化合物:
其中R1及R2具有上文所指示的含义,且优选地各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基或具有2至6个C原子的直链烯基。
优选的介质包含一种或多种选自式O1、O3及O4的化合物。
k)LC介质,其另外包含一种或多种下式化合物:
其中
R9表示H、CH3、C2H5或n-C3H7,(F)表示任选的氟取代基,且q表示1、2或3,且R7具有针对R1所指示的含义之一,量优选>3重量%、特别是≥5重量%且非常尤其优选5-30重量%。
式FI的尤其优选化合物选自由以下子式组成的组:
其中R7优选表示直链烷基,且R9表示CH3、C2H5或n-C3H7。特别优选的是式FI1、FI2及FI3的化合物。
l)LC介质,其另外包含一种或多种选自由以下各式组成的组的化合物:
其中R8具有针对R1所指示的含义,且alkyl表示具有1至6个C原子的直链烷基。
m)LC介质,其另外包含一种或多种含有四氢萘基或萘基单元的化合物,例如,选自由以下各式组成的组的化合物:
其中
R10和R11各自彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中另外一个或两个不相邻的CH2基团可以以O原子彼此不直接连接的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代,优选为具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,
且R10及R11优选地表示具有1至6个C原子的直链烷基或烷氧基或具有2至6个C原子的直链烯基,且
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,其另外包含一种或多种以下各式的二氟二苯并色满和/或色满:
其中
R11和R12各自彼此独立地具有上文针对式N1中R11所指示的含义之一。
环M是反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,
Zm表示-C2H4-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-或-O-CO-,
c为0、1或2,
优选地其量为3至20重量%、特别其量为3至15重量%。
式BC、CR及RC的特别优选的化合物选自由以下子式组成的组:
其中alkyl及alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基,(O)表示氧原子或单键,c是1或2,且alkenyl及akenyl*各自彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基。alkenyl及akenyl*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
非常特别优选的是包含一种、两种或三种式BC-2化合物的混合物。
o)LC介质,其另外包含一种或多种以下各式的氟化菲和/或二苯并呋喃:
其中R11及R12各自彼此独立地具有上文针对式N1中R11所指示的含义之一,b表示0或1,L表示F,且r表示1、2或3。
式PH及BF的特别优选化合物选自由以下子式组成的组:
其中R及R’各自彼此独立地表示具有1至7个C原子的直链烷基或烷氧基。
p)LC介质,其另外包含一种或多种下式的单环化合物
其中
R1和R2各自彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,其中另外一个或两个不相邻的CH2基团可以以O原子彼此不直接连接的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代,优选为具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,
L1和L2各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。
优选地,L1与L2二者均表示F,或L1与L2中的一者表示F且另一者表示Cl,
式Y化合物优选选自由以下子式组成的组:
其中,Alkyl及Alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基,Alkoxy表示具有1至6个C原子的直链烷氧基,Alkenyl及Akenyl*各自彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基,且O表示氧原子或单键。Alkenyl及Akenyl*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
式Y的特别优选化合物选自由以下子式组成的组:
其中Alkoxy优选表示具有3个、4个或5个C原子的直链烷氧基。
q)LC介质,其除了根据本发明的稳定剂、特别是式I或其子式的稳定剂及共聚单体之外,不包含含有末端乙烯基氧基(-O-CH=CH2)的化合物。
r)LC介质,其包含1种至5种、优选1种、2种或3种稳定剂,优选选自根据本发明的稳定剂、特别是式I或其子式的稳定剂。
s)LC介质,其中稳定剂、特别是式I或其子式的稳定剂在整体混合物中的比例是1至1500ppm、优选100至1000ppm。
t)LC介质,其包含1种至8种、优选1种至5种式CY1、CY2、PY1和/或PY2的化合物。这些化合物在整体混合物中的比例优选为5%至60%、特别优选地10%至35%。在每一情形下,这些各个化合物的含量优选为2%至20%。
u)LC介质,其包含1种至8种、优选1种至5种式CY9、CY10、PY9和/或PY10的化合物。这些化合物在整体混合物中的比例优选为5%至60%、特别优选地10%至35%。在每一情形下,这些各个化合物的含量优选为2%至20%。
v)LC介质,其包含1种至10种、优选1种至8种式ZK的化合物、特别是式ZK1、ZK2和/或ZK6的化合物。这些化合物在整体混合物中的比例优选为3%至25%、特别优选地5%至45%。在每一情形下,这些各个化合物的含量优选为2%至20%。
w)LC介质,其中式CY、PY及ZK化合物在整体混合物中的比例大于70%、优选大于80%。
x)LC介质,其中LC主体混合物含有一种或多种含有烯基的化合物,其优选选自由以下组成的组:式CY、PY及LY,其中R1及R2的一者或两者表示具有2至6个C原子的直链烯基;式ZK及DK,其中R3及R4的一者或两者或R5及R6的一者或两者表示具有2至6个C原子的直链烯基;及式B2及B3;非常优选地选自式CY15、CY16、CY24、CY32、PY15、PY16、ZK3、ZK4、DK3、DK6、B2及B3,最优选地选自式ZK3、ZK4、B2及B3。这些化合物在LC主体混合物中的浓度优选为2至70%、非常优选地3至55%。
y)LC介质,其含有一种或多种、优选地1种至5种选自式PY1-PY8、非常优选地式PY2的化合物。这些化合物在整体混合物中的比例优选为1%至30%、尤其优选地2%至20%。在每一情形下,这些各个化合物的含量优选为1%至20%。
z)LC介质,其含有一种或多种、优选1种、2种或3种式T2化合物。这些化合物在整体混合物中的含量优选为1至20%。
在本发明的另一优选实施方案中,LC介质含有具有正介电各向异性的LC主体混合物。这样的LC介质及相应LC主体混合物的优选实施方案是以下部分aa)-mmm)的那些:
aa)LC介质,特征在于其包含一种或多种选自式II及式III化合物的组的化合物
其中
R20各自相同或不同地表示具有1至15个C原子的经卤化或未经取代的烷基或烷氧基,其中另外这些基团中的一个或多个CH2基团可各自彼此独立地以O原子彼此不直接连接的方式由-C≡C-、-CF2O-、-CH=CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-替代,
X20各自相同或不同地表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、卤化烷基、卤化烯基、卤化烷氧基或卤化烯基氧基,其各自具有最多6个C原子,且
Y20-24各自相同或不同地表示H或F;
W表示H或甲基,
式II化合物优选选自以下各式:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。
R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F。特别优选的是式IIa及式IIb的化合物、尤其其中X表示F的式IIa及式IIb的化合物。
式III化合物优选选自以下各式:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。
R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F。特别优选的是式IIIa及式IIIe的化合物、特别是式IIIa的化合物;
bb)LC介质,其另外包含一种或多种选自以下各式的化合物:
其中
R20、X20、W和Y20-23具有上文式II中所指示的含义,且
Z20表示-C2H4-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCF2-,在式V及式VI中也表示单键,在式V及式VIII中也表示-CF2O-,
r表示0或1,和
s表示0或1;
-式IV的化合物优选选自以下各式:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。
R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F或OCF3,以及OCF=CF2或Cl;
-式V化合物优选选自以下各式:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。
R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F及OCF3,以及OCHF2、CF3、OCF=CF2及OCH=CF2;
-式VI化合物优选选自以下各式:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。
R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F,以及OCF3、CF3、CF=CF2、OCHF2及OCH=CF2;
-式VII化合物优选选自以下各式:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。
R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F,以及OCF3、OCHF2及OCH=CF2。
cc)介质另外包含一种或多种选自上文所给出的式ZK1至ZK10的化合物。尤其优选的是式ZK1及ZK3的化合物。式ZK的特别优选化合物选自子式ZK1a、ZK1b、ZK1c、ZK3a、ZK3b、ZK3c及ZK3d。
dd)介质另外包含一种或多种选自上文所给出的式DK1至DK12的化合物。尤其优选的化合物是DK3。
ee)介质另外包含一种或多种选自以下各式的化合物:
其中X20具有上文所指示的含义,且
L表示H或F,
"alkenyl"表示C2-6-烯基。
ff)式DK-3a及IX的化合物优选选自以下各式:
其中“alkyl”表示C1-6-烷基,优选n-C3H7、n-C4H9或n-C5H11,特别是n-C3H7。
gg)介质另外包含一种或多种选自上文所给出的式B1、B2及B3的化合物,优选选自式B2。式B1至B3的化合物特别优选选自式B1a、B2a、B2b及B2c。
hh)介质另外包含一种或多种选自下式的化合物:
其中L20表示H或F,且R21及R22各自相同或不同地表示正烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟烷基或烯基,其各自具有最多6个C原子,且优选地各自相同或不同地表示具有1至6个C原子的烷基。
ii)介质包含一种或多种以下各式的化合物:
其中W、R20、X20和Y20-23具有式III中所指示的含义,且
和
式XI及XII的化合物优选选自以下各式:
其中R20及X20具有上文所指示的含义,且优选地R20表示具有1至6个C原子的烷基,且X20表示F。
根据本发明的混合物特别优选包含至少一种式XIIa和/或XIIe的化合物。
jj)介质包含一种或多种上文所给出的式T化合物,其优选选自式T21至T23及T25至T27的化合物的组。
特别优选的是式T21至T23的化合物。非常特别优选的是以下各式的化合物:
kk)介质包含一种或多种选自上文所给出的式DK9、DK10及DK11的组的化合物。
ll)介质另外包含一种或多种选自以下各式的化合物:
其中R20及X20各自彼此独立地具有上文所指示的含义之一,且Y20-23各自彼此独立地表示H或F。X20优选是F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。R20优选表示烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟烷基或烯基,其各自具有最多6个C原子。
根据本发明的混合物特别优选包含一种或多种式XVIII-a的化合物,
其中R20具有上文所指示的含义。R20优选表示直链烷基,特别是乙基、正丙基、正丁基及正戊基,且非常特别优选表示正丙基。式XVIII、尤其式XVIII-a的化合物优选以0.5-20重量%、特别优选1-15重量%的量用于根据本发明的混合物中。
mm)介质另外包含一种或多种式XIX的化合物,
其中R20、X20及Y20-25具有式I中所指示的含义,s表示0或1,且
在式XIX中,X20也可表示具有1至6个C原子的烷基或具有1至6个C原子的烷氧基。烷基或烷氧基优选是直链的。
R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F;
-式XIX的化合物优选选自以下各式:
其中R20、X20及Y20具有上文所指示的含义。R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F,且Y20优选是F;
-R20是具有2至6个C原子的直链烷基或烯基;
nn)介质包含一种或多种上文所给出的式G1至G4的化合物,其优选选自G1及G2,其中alkyl表示C1-6-烷基,Lx表示H,且X表示F或Cl。在G2中,X特别优选表示Cl。
oo)介质包含一种或多种以下各式的化合物:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F。根据本发明的介质特别优选包含一种或多种式XXII的化合物,其中X20优选表示F。式XX-XXII的化合物优选以1-20重量%、特别优选1-15重量%的量用于本发明的混合物中。特别优选混合物包含至少一种式XXII的化合物。
pp)介质包含一种或多种以下各式的嘧啶或吡啶化合物的化合物:
其中R20及X20具有上文所指示的含义。R20优选表示具有1至6个C原子的烷基。X20优选表示F。根据本发明的介质特别优选包含一种或多种式M-1的化合物,其中X20优选表示F。式M-1至M-3的化合物优选以1-20重量%、尤其优选1-15重量%的量用于本发明的混合物中。
其他优选实施方案指示于下文中:
qq)介质包含两种或更多种的式XII化合物、尤其是式XIIe化合物;
rr)介质包含2-30重量%、优选3-20重量%、特别优选3-15重量%的式XII化合物;
ss)除式XII化合物之外,介质包含选自式II、III、IX-XIII、XVII及XVIII的化合物的组的其他化合物;
tt)式II、III、IX-XI、XIII、XVII及XVIII的化合物在整体混合物中的比例是40重量%至95重量%;
uu)介质包含10-50重量%、特别优选12-40重量%的式II和/或式III的化合物;
vv)介质包含20-70重量%、特别优选25-65重量%的式IX-XIII的化合物;
ww)介质包含4-30重量%、特别优选5-20重量%的式XVII化合物;
xx)介质包含1-20重量%、尤其优选2-15重量%的式XVIII化合物;
yy)介质包含至少两种以下各式的化合物:
zz)介质包含至少两种以下各式的化合物:
aaa)介质包含至少两种式XIIa化合物及至少两种式XIIe化合物。
bbb)介质包含至少一种式XIIa化合物及至少一种式XIIe化合物及至少一种式IIIa化合物。
ccc)介质包含至少两种式XIIa化合物及至少两种式XIIe化合物及至少一种式IIIa化合物。
ddd)介质包含总计≥25重量%、优选≥30重量%的一种或多种式XII化合物。
eee)介质包含≥20重量%、优选≥24重量%、优选25-60重量%的式ZK3化合物,特别是式ZK3a化合物,
fff)介质包含至少一种选自化合物ZK3a、ZK3b及ZK3c的组、优选ZK3a的化合物与化合物ZK3d组合
ggg)介质包含至少一种式DPGU-n-F化合物。
hhh)介质包含至少一种式CDUQU-n-F化合物。
iii)介质包含至少一种式CPU-n-OXF化合物。
jjj)介质包含至少一种式CPGU-3-OT化合物。
kkk)介质包含至少一种式PPGU-n-F化合物。
lll)介质包含至少一种式PGP-n-m化合物,优选两种或三种化合物。
mmm)介质包含至少一种具有以下结构的式PGP-2-2V化合物
在优选实施方案中,根据本发明的液晶混合物进一步包含可聚合组分C),其包含一种或多种可聚合化合物。
该可聚合化合物可以选自本领域技术人员已知的各向同性或介晶可聚合化合物。
优选地,可聚合的组分C)包含一种或多种式P的可聚合化合物,
Pa-Spa-(Ap)-Rb P
其中各个基团具有以下含义:
Pa表示可聚合基团,优选选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙基丙烯酸酯基、氟丙烯酸酯基、乙烯基氧基、氯丙烯酸酯基、氧杂环丁基或环氧基,
Spa表示间隔基团或单键,
Ap为选自下式的基团,
其任选地被一个或多个基团La取代,
La在每次出现时相同或不同地为F、Cl、-CN、P-Sp-或具有1-25个C原子的直链、支链或环状的烷基,其中一个或多个不相邻的CH2-基团任选地以O-和/或S-原子不直接彼此连接的方式被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代,和其中一个或多个H原子各自任选地被F或Cl替代,和
Rb为基团
优选的间隔基团Spa选自式Sp"-X",使得基团P-Sp-和Pa/b-Spa/b-分别符合式P-Sp"-X"-和Pa/b-Sp"-X"-,其中
Sp"表示具有1至20个,优选地1至12个C原子的亚烷基,其任选经F、Cl、Br、I或CN单取代或多取代,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地以使得O和/或S原子彼此不直接连接的方式经-O-、-S-、-NH-、-N(R0)-、-Si(R00R000)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R00)-CO-O-、-O-CO-N(R00)-、-N(R00)-CO-N(R00)-、-CH=CH-或-C≡C-替代,
X"表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CO-N(R00)-、-N(R00)-CO-、-N(R00)-CO-N(R00)-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0-、-CY3=CY4-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-或单键,优选单键,
R0、R00和R000各自彼此独立地表示H或具有1-12个C原子的烷基,和
Y3和Y4各自相同或不同地表示H、F、Cl或CN。
X"优选地为-O-、-S-、-CO-、-C(O)O-、-OC(O)-、-O-C(O)O-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-NR0-CO-NR0-或单键。
典型的间隔基团-Sp"为例如单键、-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR00R000-O)p1-,其中p1为1至12的整数,q1为1至3的整数,且R00及R000具有上文所指示的含义。
特别优选的基团-Sp"-X"-为单键、-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-O-CO-、-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1及q1具有上文所指示的含义。
在各情况下,特别优选的基团Sp"为例如直链亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十八烷基、亚乙基氧基亚乙基、亚甲基氧基亚丁基、亚乙基硫代亚乙基、亚乙基-N-甲基亚氨基亚乙基、1-甲基亚烷基、亚乙烯基、亚丙烯基及亚丁烯基。
特别优选的式P的单体如下:
其中P、Sp和L具有针对Pa、Spa或La在式P中给出的含义,
r1、r3、r7彼此独立地为0、1、2或3,
r2为0、1、2、3或4,
r4、r5、r6彼此独立地为0、1或2,和
Rb为基团
非常优选的是式P1、P2和P5的化合物。
式I的非常优选的化合物选自以下子式:
其中P、Sp和Rb具有在式P下以上或以下给出的含义,和
La和Lb各自和彼此独立地具有针对La给出的含义之一并且优选在每次出现时相同或不同地为F、Cl、-CN、P-Sp-或具有1-25个C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-原子不直接彼此连接的方式替代,和其中一个或多个H原子各自任选地被F或Cl替代,和
非常优选的是式P1-0的化合物,其为以下化合物:
本发明中使用的式P和其子式的化合物通过本身已知的方法制备,如文献中所描述(例如在标准著作中,例如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methodsof Organic Chemistry],Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart),确切而言在已知且适于所述反应的反应条件下进行。此处也可使用本身已知的变化形式,其在此处不再更详细地提及。
如果仅使用没有任何可聚合的组分C)的光反应性组分A),则这些材料的已知问题是它们形成非常薄的层,厚度在5-20nm的范围内。对于某些应用,这样的薄层可能不足以通过显示器行业要求的严格可靠性测试。通常,这些测试可以包括但不限于压力或压降测试和/或热应力。定期对基于PI的配向层进行此类测试,在某些情况下,这些配向层通常已进行了涂层和两步热固化工艺,以提供具有强机械性能的厚(60-80nm)层。
与仅由式I化合物衍生的层相比,当将式P化合物与式I化合物一起使用时,可以观察到层厚度从约10nm增加至20-30nm的值。这可以通过本领域技术人员已知的AFM技术确认和测量。
显示器行业中另一个常见测试是表面“硬度”。从而在表面上移动磨料物体,以查看是否引起任何变形或可见损坏。对于薄层而言,通过这样的硬度测试非常困难,因为它们通常更容易受到接触损伤的影响。除硬度外,另一个考虑因素是对参数的长期可靠性测试,所述参数例如为电压保持率(VHR)。由于在玻璃清洁过程中使用了表面活性剂和其他化学物质,因此存在在产品使用寿命期间这些物质可能“泄漏”通过(光)配向层的风险。这可能会导致VHR下降并明显降低显示质量。在这方面,利用包含光反应性组分A)(其包含一种或多种式I的化合物)和可聚合的组分C)(其包含一种或多种式P的化合物)的LC混合物,相比于单独包含光反应性组分A)(其包含一种或多种式I的化合物)的LC混合物或甚至结合有包含一种或多种可聚合的液晶化合物的可聚合的组分C)的LC混合物,在可靠性问题方面显示了显著的优点。
已经进一步令人惊讶地发现光反应性组分A)与可聚合的组分C)的组合产生有利的暗态。
在LC混合物整体中可聚合的组分C)的量优选为0.1-5%,更优选0.3-3%,尤其为0.5-2%。
在可聚合的组分C)整体中式P的一种或多种化合物的量优选为50-100%,更优选75-100%,尤其为90-100%,特别是可聚合的组分C由一种、两种或多种式P的化合物组成。
式I及P的可聚合化合物也适于在无引发剂的情形下聚合,其伴随有大量优点,例如较低的材料成本及尤其是降低的由可能残余量的引发剂或其降解产物造成的LC介质的污染。因此,也可在不添加引发剂的情形下进行聚合。因此,在优选实施方案中,LC介质不包含聚合引发剂。
可聚合组分C)或LC介质整体上也可包含一种或多种稳定剂,以防止RM在例如储存或运输期间发生不期望自发聚合。稳定剂的适宜类型及量为本领域技术人员所已知且阐述于文献中。尤其适宜的是例如来自系列(BASF SE)的市售稳定剂,例如1076。若采用稳定剂,则其比例基于RM或可聚合组分的总量优选为10ppm至10,000ppm,特别优选为50ppm至1000ppm。
根据本发明的介质优选包含0.01-10%,特别优选0.05-7.5%和最优选0.1-5%的包含根据本发明的式P的化合物的组分C)的化合物。该介质优选包含一种、两种或三种,更优选一种或两种和最优选一种根据本发明的式P的化合物。
借助适宜添加剂,本发明的液晶相可经改变以使得其可用于迄今已公开的所有类型的液晶显示器元件中。这种类型的添加剂是本领域技术人员已知的并且详细描述于文献中(H.Kelker/R.Hatz,Handbook of Liquid Crystals,Verlag Chemie,Weinheim,1980)。举例而言,可添加多色染料用于产生彩色客体-主体体系或可添加物质以改变介电各向异性、粘度和/或向列相的配向。
根据本发明的介质以本身常规的方式制备。通常,将组分彼此溶解,优选在升高的温度下。
相应地,本发明进一步涉及制造根据本发明的LC介质的方法,包含以下步骤:将一种或多种式I的化合物与如上所述的包含一种或多种介晶或液晶化合物的液晶组分B)混合。
本发明进一步涉及制备液晶显示器的方法,其包含至少以下步骤:
·提供第一基板,该第一基板包括像素电极和公共电极以用于在像素区域中产生与第一基板的表面基本平行的电场;
·提供第二基板,第二基板与第一基板相对设置;
·在第一基板和第二基板之间插入液晶混合物,该液晶混合物包含一种或多种式I的化合物、组分B)和组分C);
·用线性偏振光照射液晶显示器,引起液晶的光配向;
·通过用紫外光或具有450nm或以下波长的可见光照射来固化液晶混合物的可聚合化合物。
本发明进一步涉及根据本发明的液晶混合物用于制造液晶显示器的用途。
本发明进一步涉及通过以上描述的方法制造的液晶显示器。
在下文中,更详细地描述根据本发明的生产方法。
第一基板包括用于产生基本上平行于像素区域中的第一基板的表面的电场的像素电极及公共电极。在一个基板上具有至少两个电极的不同种类的显示器为本领域技术人员所知,其中最重要区别在于像素电极与公共电极两者是结构化的(其对于IPS显示器而言是典型的),或仅像素电极为结构化且公共电极为非结构化,对于FFS显示器是这种情况。
应当理解,本发明涉及适合于产生基本平行于像素区域中的第一基板的表面的电场的任何种类的电极配置;以上所述,即IPS和FFS显示器。
根据本发明的方法与基板种类或在此方法期间及之后与根据本发明的液晶混合物接触的表面物质无关。用于基板或表面的物质的实例为包括聚酰亚胺、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氮化硅(SiNx)及二氧化硅(SiO2)的有机聚合物。该方法尤其适用于在含有基板的显示器中使用,该基板在与液晶接触的表面中的一者或多者上不具有聚酰亚胺层。
在一个或多个基板含有聚酰亚胺层的情况下,聚酰亚胺可为经摩擦的或未经摩擦的,优选地为未经摩擦的。
因此,本发明涉及通过根据本发明的方法制备的显示器,其中该基板含有经摩擦或未经摩擦的聚酰亚胺层,优选未经摩擦的聚酰亚胺层。
本发明进一步涉及通过根据本发明的方法制备的显示器,其中顶部及底部基板中无一者或仅一者含有聚酰亚胺层。
在本发明的一实施方案中,将液晶组合物注射于第一与第二基板之间或在将第一与第二基板组合之后通过毛细管力填充至盒中。在替代实施方案中,在将液晶组合物装载于第一基板上之后通过将第二基板组合至第一基板可使液晶组合物插入在第一与第二基板之间。优选地,以例如JPS63-179323及JPH10-239694中所描述的被称为“滴入式填充(onedrop filling)法”(ODF)的方法或使用喷墨印刷(IJP)方法将液晶逐滴分配至第一基板上。
在优选实施方案中,根据本发明的方法含有方法步骤,其中使显示面板内部的液晶静置一段时间以便将液晶介质均匀重新分配于面板内部(在本文中被称作“退火”)。
然而,同样优选的是退火步骤与诸如边缘密封剂预固化的先前步骤相结合。在这种情况下,可能根本不需要“单独”退火步骤。
为生产根据本发明的显示器,优选地使式I的光反应性介晶重新分布于面板中。在填充且组装之后,显示面板经退火在1分钟与3小时之间,优选地2分钟与1小时且最优选地5分钟与30分钟之间的一段时间。优选在室温下进行退火。
在替代实施方案中,在升高的温度下(优选在高于20℃且低于140℃,更优选在高于40℃且低于100℃且最优选在高于50℃且低于80℃下)进行退火。
在优选实施方案中,在高于液晶主体混合物的清亮点的温度下进行填充显示器、退火、光配向及固化可聚合化合物的方法步骤中的一者或多者。
在液晶面板内部液晶的光配向期间,通过使显示器或液晶层暴露于线性偏振光来诱导各向异性。
在本发明的优选实施方案中,包含一种或多种式I化合物的光反应性组分A)在第一步骤中使用线性偏振光来光配向,且在第二步骤中使用线性偏振或非偏振UV光进一步固化。在第二步骤中还进一步固化组分C)。
在另一优选实施方案中,根据本发明方法施用的线性偏振光为能够同时光配向且光固化包含一种或多种式I化合物的光反应性组分A),且光固化可聚合组分C)的紫外光。
可同步或逐步进行光反应性式I化合物的光配向及式I化合物的可聚合基团的固化及任选的式P的可聚合化合物的固化,优选逐步进行。在将方法拆分成不同步骤的情况下,则可在相同温度下或在不同温度下进行各个步骤。
在光配向及固化步骤(一个或多个)之后,可任选地在低温下通过用UV光和/或可见光(线性或非偏振两者)照射来进行所谓的“后固化”步骤以便移除未反应的可聚合化合物。优选在高于0℃且低于所使用的LC混合物的清亮点,优选在20℃和低于60℃,和最优选大于20℃和低于40℃进行该后固化。
通过施加电场来任选聚合或交联可聚合化合物(若可聚合化合物含有两个或更多个可聚合基团)。聚合可在一个或多个步骤中进行。
用于组分C)的合适且优选的聚合方法为例如热聚合或光聚合,优选为光聚合,尤其为UV光聚合。在本文中也可任选添加一种或多种引发剂。聚合的适合条件及引发剂的适合类型及量为本领域技术人员所知且描述于文献中。适用于自由基聚合的是例如可商购的光引发剂或(BASF SE)。若采用引发剂,则其比例优选为0.001重量%至5重量%,尤其优选为0.001重量%至1重量%。
本发明还涉及含有根据本发明的液晶介质的电光液晶显示器元件,其优选是均匀配向的。在优选实施方案中,液晶显示器具有IPS或FFS模式。
根据本说明书的本发明的实施方案及变化形式的其他组合是由权利要求产生。
以下参考工作实施例更详细地解释本发明,但不意欲由其限制。本领域技术人员将能够从实施例收集未在大体说明中详细给出的工作细节,根据一般专家知识概括工作细节及将其应用于具体问题。
除常用及熟知缩写以外,使用以下缩写:
C:结晶相;N:向列相;Sm:近晶相;I:各向同性相。这些符号之间的数字显示有关物质的转变温度。
除非另有指示,否则温度数据是以℃表示。
物理、物理化学或电光参数是通过通常已知的方法测定,如尤其手册"MerckLiquid Crystals--Physicial properties of Liquid Crystals–Description of the Measurement Methods",1998,Merck KGaA,Darmstadt中所述。
在上文及下文中,Δn表示光学各向异性(589nm,20℃)且Δε
表示介电各向异性(1kHz,20℃)。介电各向异性Δε在20℃及1kHz下测定。光学各向异性Δn在20℃及589.3nm的波长下测定。
根据本发明的化合物的Δε及Δn值及旋转粘度(γ1)是通过自由5%至10%的本发明的各个化合物及90%至95%的市售液晶混合物ZLI-2857(对于Δε)或ZLI-4792(对于Δn、γ1)(混合物,Merck KGaA,Darmstadt)组成的液晶混合物线性外推来获得。
本发明中所使用的化合物是通过本身已知的方法制备,如文献(例如在标准著作中,例如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methods of OrganicChemistry],Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart)中所述,确切而言在已知且适于所述反应的反应条件下进行。此处也可使用本身已知的变化形式,其在此处不再更详细地提及。
在本发明中且尤其在以下实施例中,介晶化合物的结构是借助缩写(也称为首字母缩略词)来指示。在这些首字母缩略词中,使用下表A至C将化学式缩写如下。所有基团CnH2n+1、CmH2m+1及ClH2l+1或CnH2n-1、CmH2m-1及ClH2l-1表示直链烷基或烯基、优选1E-烯基,其各自分别具有n、m及l个C原子。表A列示用于化合物核心结构的环要素的代码,而表B显示连接基团。表C给出左手侧或右手侧末端基团的代码的含义。首字母缩略词是由具有任选的连接基团的环要素的代码、随后第一连字符及左手侧末端基团的代码及第二连字符及右手侧末端基团的代码构成。表D显示化合物的说明性结构以及其相应缩写。
表A:环要素
表B:连接基团
表C:端基
其中n及m各自表示整数,且三个点“...”是来自此表的其他缩写的占位符。
下表显示说明性结构以及其相应缩写。显示这些以说明缩写规则的含义。此外,其代表优选使用的化合物。
表D:说明性结构
其中n、m及l优选彼此独立地表示1至7。
下表(表E)显示可用作根据本发明的介晶介质中的额外稳定剂的说明性化合物。
表E
表E显示可添加至根据本发明的LC介质的可能稳定剂。
(此处n表示1至12的整数,优选1、2、3、4、5、6、7或8,末端甲基未示出)。
LC介质优选包含0重量%至10重量%、特别是1ppm至5重量%、特别优选1ppm至1重量%的稳定剂。
下表F显示可优选用作根据本发明的介晶介质中的手性掺杂剂的说明性化合物。
表F
在本发明的优选实施方案中,介晶介质包含一种或多种选自表F化合物的组的化合物。
根据本申请的介晶介质优选包含两种或更多种、优选四种或更多种选自由上文各表化合物组成的组的化合物。
根据本发明的液晶介质优选包含
-选自表D化合物的组的7种或更多种、优选8种或更多种具有优选3个或更多个、特别优选4个或更多个不同式的各个化合物。
在下文中,将参考实施例更加详细且具体地阐述本发明,然而该实施例并不意欲限制本发明。
具体实施方式
实施例
使用的式P的可聚合化合物:
使用的式I的光反应性化合物:
用于对比的所使用的可聚合化合物
使用的向列型主体混合物
如下表所指示的制备了向列型LC主体混合物N-1:
混合物N-1:
条件
这些实施例中详细介绍的所有实施例均经受SA-IPS/FFS材料的标准条件。详细地,线栅偏振器之后用Omnicure S2000水银灯的UV源使用35mWcm-2的曝光功率。光反应性化合物I-1需要使用360nm截止滤光片进行曝光。如数据表中所述,曝光时间通常在30秒至180秒的范围内。所有样品都暴露于保持在100℃的同一盒中。然后在给定的时间内在室温下以相同的功率进行第二次UV曝光,不使用偏振器。所使用的盒为6um无PI 1cmx1cm ITO电极区域,玻璃类型为康宁的Eagle XG AF玻璃(0.7mm厚)。
对比实施例
由以上列出的向列型主体混合物N-1制备以下LC混合物并且根据下表中给出的组成混合给定量的光反应性化合物(I)和可聚合化合物(P)。
处理后,在相同条件下对所有交叉偏振器之间的盒拍摄x10物镜显微镜照片并且将样品旋转至得到最佳暗态。然后,每张图片的平均灰度值是暗态质量的度量。下表总结了测量的结果。
混合物组成 | 暗态 |
CM 1 | 0.18 |
CM 2 | 0.18 |
CM 3 | 0.20 |
CM 4(参考) | 0.12 |
从表中可以看出,与参考盒相比,暗态受到使用RM-1或RM-2的负面影响。
工作实施例
由以上列出的向列型主体混合物N-1制备以下LC混合物并且根据下表中给出的组成混合给定量的光反应性化合物(I)和可聚合化合物(P)。
混合物实施例 | 暗态 |
CM 5(参考) | 0.92 |
M 1 | 0.58 |
M 2 | 0.51 |
M 3 | 0.49 |
CM 6(参考) | 0.44 |
M 4 | 0.41 |
M 5 | 0.41 |
M 6 | 0.51 |
该表显示了特别在P-1为0.7%的浓度下,对暗态质量仍然没有负面影响。在室温下在第二次UV步骤之后,该值不变化。无论使用带360nm截止滤光器的宽带UV源,还是使用B型或C型灯源,这仍然有效。
由以上列出的向列型主体混合物N-1制备以下LC混合物并且根据下表中给出的组成混合给定量的光反应性化合物(I)和可聚合化合物(P)。
LC混合物在室温下通过使用毛细管作用进行毛细填充,在100℃下退火1h,并且然后在相同温度下使用来自Omnicure S2000水银灯的线性偏振UV光(35mW/cm2)照射1分钟,所述Omnicure S2000水银灯具有内置320-500nm滤光片,利用额外的360nm长通滤光片(将320-360nm的较短波长截止)。随后将盒冷却至室温并且随后用来自带有内置320-500nm滤光片的Omnicure S2000水银灯的线性偏振UV光(35mW/cm2)照射5分钟。在第一UV步骤和第二UV步骤之后,初始使用Toyo LCM-1LC材料特性测试系统研究VHR。VHR的测量如在T.Jacob,U.Finkenzeller在"Merck Liquid Crystals–Physical properties of LiquidCrystals",1997中描述的进行。
在60℃,60Hz和1V下测量的VHR:
在60℃,3Hz和1V下测量的VHR:
Claims (19)
1.液晶混合物,其包含
光配向组分A),其包含一种或多种式I的光反应性介晶,
其中
A11表示选自以下组的基团:
a)由1,4-亚苯基及1,3-亚苯基组成的组,另外,其中一个或两个CH基团可经N替代,且另外,其中一个或多个H原子可经L替代,
b)选自由以下基团组成的组的基团,
其中,另外,这些基团中的一个或多个H原子可经L替代,和/或一个或多个双键可经单键替代,和/或一个或多个CH基可经N替代,
A各自彼此独立地在每次出现时具有针对A11的含义之一,或
a)由反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基组成的组,其中,另外,一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-和/或-S-替代,和其中,另外,一个或多个H原子可以被F替代,或
b)由四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基、四氢呋喃-2,5-二基、环丁烷-1,3-二基、哌啶-1,4-二基、噻吩-2,5-二基和硒酚-2,5-二基组成的组,其各自还可以被L单或多取代,
L在每次出现时相同或不同地表示-OH、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-NO2、SF5、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rz)2、-C(=O)Rz、-N(Rz)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原子的直链或支链或环状的烷基、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,或X21-Sp21-R21,
M表示-O-、-S-、-CH2-、-CHRz-或-CRyRz-,
Ry和Rz各自彼此独立地表示H、CN、F或具有1-12个C原子的烷基,其中一个或多个H原子可以被F替代,
Y11和Y12各自彼此独立地表示H、F、苯基或任选氟化的具有1-12个C原子的烷基,
Z彼此独立地在每次出现时表示单键、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-(CH2)n-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CO-S-、-S-CO-、-CS-S-、-S-CS-、-S-CSS-或-C≡C-,
n表示2-8的整数,
o和p各自和独立地表示0、1或2,
X11和X21在每次出现时彼此独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-O-COO-、-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF2-O-、-O-CF2-、-CF2-CF2-、-CH2-O-、-O-CH2-、-CO-S-、-S-CO-、-CS-S-、-S-CS-、-S-CSS-或-S-,
Sp11和Sp21在每次出现时各自和独立地表示单键或包含1-20个C原子的间隔基团,其中一个或多个不相邻和非末端的CH2基团也可以被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2--C(OH)-、-CH(烷基)-、-CH(烯基)-,-CH(烷氧基)-、-CH(氧杂烷基)-、-CH=CH-或-C≡C-替代,然而是以没有两个O-原子彼此相邻和没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-和-CH=CH-的基团彼此相邻的方式,
R11表示P,
R21表示P、卤素、CN,具有最多15个C原子的任选氟化的烷基或烯基,其中一个或多个不相邻的CH2-基团可以被-O-、-S-、-CO-、-C(O)O-、-O-C(O)-、O-C(O)-O-替代,
P各自和彼此独立地在每次出现时为可聚合基团,
液晶组分B),包含一种或多种向列型化合物,和
可聚合的组分C),包含一种或多种式P的可聚合化合物,
Pa-Spa-(Ap)-Rb P
其中各个基团具有以下含义:
Pa表示可聚合基团,
Spa表示间隔基团或单键,
Ap为选自下式的基团,
其任选地被一个或多个基团La取代,
La在每次出现时相同或不同地为F、Cl、-CN、P-Sp-或具有1-25个C原子的直链、支链或环状的烷基,其中一个或多个不相邻的CH2-基团任选地以O-和/或S-原子不直接彼此连接的方式被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代,和其中一个或多个H原子各自任选地被F或Cl替代,和
Rb为基团
2.根据权利要求1的液晶混合物,其特征在于在混合物中式I的化合物的总浓度为0.01-10wt%的范围。
3.根据权利要求1或2的液晶混合物,其特征在于可聚合的组分C)的浓度为0.1-5wt%的范围。
5.根据权利要求1-5的一项或多项的液晶混合物,其特征在于LC主体混合物具有负性介电各向异性。
7.根据权利要求1-5的一项或多项的液晶混合物,其特征在于LC主体混合物具有正性介电各向异性。
14.根据权利要求1-13的一项或多项的液晶混合物用于制造液晶显示器的用途。
15.制造液晶显示器的方法,至少包括以下步骤:
提供第一基板,该第一基板包括像素电极和公共电极以用于在像素区域中产生与第一基板的表面基本平行的电场;
提供第二基板,第二基板与第一基板相对设置;
插入根据权利要求1-13的一项或多项的液晶混合物;
用线性偏振光照射液晶混合物,引起液晶的光配向;
通过用紫外光或具有450nm或以下波长的可见光照射来固化液晶混合物的可聚合化合物。
16.根据权利要求15的方法,其特征在于该线性偏振光为紫外光或具有450nm或以下波长的可见光。
17.可通过根据权利要求15或16的方法获得的显示器。
18.根据权利要求17的显示器,其中LC主体混合物在不施加电场下是均匀配向的。
19.根据权利要求17或18的显示器,其中显示器为IPS或FFS显示器。
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