CN112558358A - 双层液晶设备和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双层液晶设备,其包括第一层和第二层,其中两层的液晶相具有正交或交叉配向,其中第一层和第二层具有包含聚合的或可聚合的分子化合物的第一和第二配向助剂。通过UV光配向和垂直自配向借助于合适的添加剂使层配向。
Description
技术领域
本发明涉及双层液晶设备,其包括第一层和第二层,其中两层的液晶相具有正交或交叉配向,其中第一层和第二层具有包含聚合的或可聚合的分子化合物的第一和第二配向助剂,其中
-第一层和第二层具有相对于彼此成不同角度的平面配向(借助于配向助剂),
或者
-第一层具有平面配向,并且第二层具有垂直配向。通过UV光配向和任选的垂直自配向借助于合适的添加剂使层配向。
背景技术
背景和现有技术
液晶(LC)设备可用作振幅调制器和相位调制器。在液晶显示器中的应用被广泛使用。大多数LC设备是依赖于偏振的,并且需要至少一个偏振器。对于某些应用,例如光学透镜,相位调制器,光束控制或窗,依赖于偏振的行为是不希望的。
避免偏振依赖性的常见原理是采用具有正交配向的LC层的双盒几何结构。一些液晶设备需要双层以产生期望的效果。
例如,在液晶透镜中,单层单独制成依赖于偏振的透镜(仅聚集(focus)一个偏振),然而双盒可以聚集两个偏振状态。
另一个应用示例可以是用于染料掺杂的液晶窗,其中单个盒设备只能吸收光的一个偏振态,而双盒用于通过吸收光的两个偏振态来提高对比度。
另一个应用示例是经典的双STN(DSTN)显示器,其包括两个180°扭曲向列的盒,以提供完美的光学补偿。这要求顶部和底部盒具有正交配向。
在所有上述示例中,必须使液晶两层的光轴彼此正交配向以最大化效率。自然地,正交配向的双层配向的产生比单层需要明显更多的技术努力。双盒可以用3或4层玻璃制成。常规地,每一层必须配备有配向层,该配向层通常由聚酰亚胺组成。例如,在三个玻璃基板的堆叠中具有双面和正交调整的配向层的中间基板需要相当大的技术努力。
发明内容
因此,本发明的一个任务是提供对具有两个不同配向指向矢的双层LC设备的方便获取。
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工作量是相对较大的。因此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(mura)、污染、静电放电问题、残渣等。
本发明提出使用具有自配向特性的某些LC介质作为本发明的一个要素。
光配向是用于通过用配向表面的光诱发性定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)。
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。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材料用于如WO 99/49360中所公开的光配向方法以得到用于液晶的定向层。
在WO 2000/05189中,可聚合双反应性介晶肉桂酸酯公开在可聚合LC混合物中用作例如光学迟延剂。
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出于无聚酰亚胺的沿面光配向方法的目的公开相同结构。
此外,M.H.Lee等人在Liquid Crystals(https://doi.org/10.1080/02678292.2018.1441459)中公开由含有下式的肉桂酸酯部分的可聚合液晶诱导的无聚酰亚胺的沿面光配向方法:
配向的定向可以平行于或正交于偏振光的方向。J.Mater.Chem.(2012)22,286-300的作者已经公开了肉桂酸酯的各种结构以及其光轴相对于几种材料的偏振UV定向的定向。
例如,以上示出的结构的三环肉桂酸酯和双肉桂酸酯通常将引起垂直于偏振UV方向的平面配向。具有与以下结构类似的侧面锚的结构的其他双环肉桂酸酯通常将引起平行于偏振UV方向的平面配向,
其中X是OH或Si(OCH3)3。
进一步的改进是完全避免使用聚酰亚胺和其他配向层。对于不同种类的向列型LC介质,这是通过向介质中添加用于垂直配向的自配向剂来实现的,该自配向剂通过US2015/0252265和WO 2012/038026中公开的自组装机制在原位诱导垂面配向。
但是,所有这些方法仅适合一次实现一个配向方向。双层LC设备的制造仍然需要相当大的努力。希望更经济地获得这种有用的设备。本领域技术人员可由以下详细说明即刻明了本发明的其他目的。
令人惊讶地,发明人发现,通过提供一种双层LC设备可以实现上述一个或多个目的,该双层LC设备包括第一层和第二层,其中两层的液晶相具有正交配向或交叉配向,其中第一层包含第一配向助剂,第二层包含第二配向助剂,该配向助剂是聚合的或可聚合的分子化合物,其中
-第一层和第二层具有相对于彼此成不同角度的平面配向(借助于配向助剂),
或者
-第一层具有平面配向,并且第二层具有垂直配向。
本发明的另一方面是制造根据本发明的双层液晶设备的方法。本发明涉及一种用于制造如上所述的双层液晶设备的方法,其中
第一和第二层具有第一和第二配向助剂,以及
选择配向助剂以使液晶在第一配向方向和第二配向方向上配向,所述第一配向方向和第二配向方向彼此正交或以45°和90°之间的角度交叉,其中,选择性地
a)正交方向是由两种不同的配向助剂形成的,它们在相同的偏振UV光下在诱导的配向方向上不同,或
b)两种不同的配向助剂至少在反应速度或吸收光谱方面不同,该方法包括第一和第二偏振UV照射步骤,并且正交方向由正交或旋转定向的两次偏振UV光形成,为了使第一和第二配向助剂在正交或交叉的配向方向上进行顺序反应,或
c)该方法包括第一和第二偏振UV照射步骤,第一或第二配向助剂是可重写的(rewritable),并且正交或交叉方向是由正交或以其它方式旋转定向的两次偏振UV光形成的,从而选择第一波长以实现第一层和第二层的配向助剂的配向和/或聚合,并且选择第二较短波长以通过仅第二层的配向的偏振UV照射实现(光)配向。
在根据上述a)的方法中,第一层和第二层在一个层中包含诱导平行定向的配向助剂,在另一层中包含诱导垂直定向的配向助剂,其中所述定向相对于入射偏振UV光的方向。正交配向状态可以在单个方法步骤中实现。
在根据上述b)的方法中,第一层和第二层的配向被接连地或以不同的反应速度进行诱导。该实施方案包括两个具有正交或旋转偏振UV光的方法步骤。时间上的分隔允许在每一层之间旋转入射的UV光。配向助剂的种类有助于两层分离的反应,该配向助剂的吸收光谱或吸收强度可能不同。在这种情况下,第二旋转照射步骤以比第一步骤更短的波长或更强的强度进行。
在根据上述c)的方法中,层中的一层包括可重写的配向助剂,而另一层包括永久型配向助剂。使用正交或旋转偏振UV光的两个步骤的方法在第二步之后导致不同的配向。
在从属权利要求中,以两个或更多个权利要求的组合以及在包括实施例的本说明书中公开了根据本发明的每个实施方案的进一步的细节。
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(尤其是-CH=CH-(CO)O-)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地包含波长长于280nm、优选地大于320nm、更佳地超过350nm的光。
“卤素”表示F、Cl、Br或I。
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。
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。
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。
在上文及下文中,“卤素”表示F、Cl、Br或I。
术语“指向矢”在现有技术中已知且意指液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)的优选定向方向。在这样的各向异性分子的单轴排序的情形下,指向矢是各向异性的轴。
“配向”或“定向”涉及材料(诸如小分子或大分子的片段)的各向异性单元在称作“配向方向”的共同方向上的配向(定向排序)。在液晶材料的配向层中,液晶指向矢与配向方向一致,以使配向方向对应于材料的各向异性轴的方向。
例如液晶材料层中的术语“平面定向/配向”意指一定比例的液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)实质上平行(约180°)于层的平面定向。
例如液晶材料层中的术语“垂面定向/配向”意指一定比例的液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)相对于层的平面以约80°至90°的角θ(“倾斜角”)定向。
术语液晶材料在例如材料层中的“均匀定向”或“均匀配向”意指,液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)实质上在相同方向上定向。换言之,液晶指向矢的线是平行的。
除非另外明确指定,否则在本申请中通常提及的光的波长为550nm。
本文的双折射率Δn是通过以下等式来定义:
Δn=ne-no
其中ne为非寻常折射率且no为寻常折射率,且有效平均折射率nav.由下列等式给出。
nav.=[(2no 2+ne 2)/3]1/2
非寻常折射率ne和寻常折射率no可使用Abbe折射计测量。
在本申请中,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≤Δε≤3.0的化合物或组分且“介电负性”用于Δε<-1.5的化合物或组分。Δε是以1kHz的频率和在20℃下测定。各化合物的介电各向异性由各单一化合物在向列型主体混合物中的10%溶液的结果测定。在各化合物在主体介质中的溶解度小于10%的情况下,则将其浓度减少二分之一,直至所得介质足够稳定以至少允许测定其特性。然而,优选地,将浓度保持在至少5%以保持尽可能高的结果显著性。测试混合物的电容是在具有垂面和沿面配向二者的盒中测定。该两种类型盒的盒厚为约20μm。所施加电压是频率为1kHz的矩形波且均方根值通常为0.5V至1.0V,然而其始终经选择以低于各个测试混合物的电容阈值。
Δε定义为(ε||-ε⊥),而εav.为(ε||+2ε⊥)/3。由在添加所关注化合物后主体介质的各个值的变化来测定化合物的介电电容率。将该值外推至100%的所关注化合物的浓度。典型主体介质为ZLI-4792或ZLI-2857,二者均购自Merck,Darmstadt。
对于本发明,基团
表示反式-1,4-亚环己基,
和基团
表示1,4-亚苯基。
此外,如C.Tschierske、G.Pelzl及S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中所给出的定义应适用于本申请中与液晶材料相关的未定义术语。
附图说明
图1示出了对于根据实施例1的双层的每个盒和对于双层堆叠体,作为入射光角度的函数的延迟(550nm)。方形数据点代表两个单层的曲线。三角形的数据点代表用于测量两层组合堆叠体的曲线。
详细描述
在第一方面,本发明涉及一种双层液晶设备,该双层液晶设备包括第一液晶层和第二液晶层,其中两层的液晶相具有正交配向或彼此成45°至90°的角度交叉配向,其中第一和第二层具有包含聚合或可聚合分子化合物的第一和第二配向助剂,
其中
-第一层和第二层优选借助于配向助剂具有相对于彼此成不同角度的平面配向,
或者
-第一层具有平面配向,并且第二层具有垂直配向。
第一和第二液晶层的配向优选由第一和第二配向助剂规定。优选地,双层液晶设备包括第一层,该第一层包含配向助剂,该配向助剂包含结构式I的可聚合或聚合的化合物,
其中
A11表示选自下组的基团:
a)由1,4-亚苯基和1,3-亚苯基组成的组,其中此外一个或两个CH基团可被N替代,且其中此外一个或多个H原子可被L替代,
b)选自以下基团的组
其中此外这些基团中的一个或多个H原子可被L替代,和/或一个或多个双键可被单键替代,和/或一个或多个CH基团可被N替代,
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至12个C原子的烷基,其中一个或多个H原子可被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,
A在每次出现中彼此独立地具有对于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,其中此外一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-替代且其中此外一个或多个H原子可被F替代,或
b)由四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-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-2,5-二基及硒吩-2,5-二基组成的组,
其各自也可被L单取代或多取代,
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、任选经取代的甲硅烷基、具有6至20个C原子的任选经取代的芳基或具有1至25个C原子、优选地1至12个C原子、更优选地1至6个C原子的直链或支链或环状烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,其中此外一个或多个H原子可被F或Cl替代,或表示X21-Sp21-R21,
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至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在每次出现时彼此独立地表示单键、-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-,
优选地表示单键、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-或-(CH2)n-,
更优选地表示单键、-COO-或-OCO-,
n表示2至8的整数,优选地表示2,
o及p各自且独立地表示0、1或2,优选地表示1,
X11及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-,
优选地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-O-COO-或-O-,
更优选地表示单键或-O-,
Sp11及Sp21在每次出现时各自且独立地表示单键或包含1至20个C原子的间隔基团,其中一个或多个不相邻的和非末端的CH2基团也可被-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,但替代方式是使得没有两个O原子彼此相邻且没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-及-CH=CH-的基团彼此相邻,
优选地表示具有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,
更优选地表示直链亚乙基、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原子的任选经氟化的烷基或烯基,其中一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-、-S-、-CO-、-C(O)O-、-O-C(O)-、O-C(O)-O-替代,优选地表示P,和
P在每次出现时各自且彼此独立地是可聚合基团。
在本申请中,可聚合基团(P)是适于聚合反应(例如自由基或离子链聚合、加聚或缩聚)或适于聚合物类似反应(例如加成或缩合至聚合物主链上)的基团。尤其优选的是用于链聚合的基团、尤其含有C=C双键或-C≡C-三键的那些,及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选自由以下组成的组: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-及W4W5W6Si-,其中W1表示H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1至5个C原子的烷基,尤其表示H、F、Cl或CH3,W2及W3各自彼此独立地表示H或具有1至5个C原子的烷基,尤其表示H、甲基、乙基或正丙基,W4、W5及W6各自彼此独立地表示Cl、具有1至5个C原子的氧杂烷基或氧杂羰基烷基,W7及W8各自彼此独立地表示H、Cl或具有1至5个C原子的烷基,Phe表示1,4-亚苯基,其任选经一个或多个如上文所定义的基团L取代,k1、k2及k3各自彼此独立地表示0或1,k3优选地表示1,且k4表示1至10的整数。
进一步优选,P表示基团
优选基团
Y表示H,F,苯基或任选氟化的具有1至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。
尤其优选的基团P选自由以下组成的组: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-,和或基团
Y表示H或甲基,特别是H。
非常尤其优选的基团P(尤其是对于式I)选自由以下组成的组: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、氧杂环丁烷基、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团或甲基丙烯酸酯基团或基团,
其中Y表示H或甲基。
式I化合物优选地选自子式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-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,
优选的式I-4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。
优选的式I-5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。
优选根据或类似于WO 2017/102068和JP 2006-6232809中描述的工序合成式I及其子式的化合物:
本发明的介质优选包含0.01-10%,特别优选0.05-5%,最优选0.1-3%的本发明的式I化合物。
介质优选包含一种,两种或三种,更优选一种或两种,最优选一种根据本发明的式I化合物。
在本发明的优选实施方案中,双层液晶设备包括第一和第二层,该第一和第二层均独立地包含配向助剂,该配向助剂包含上下文所述的式I化合物。
在另一个优选的实施方案中,选择第一层和第二层的配向助剂以在给定的偏振UV光下具有不同的诱导配向方向,其中该第一配向助剂具有垂直于所用的偏振UV光的配向,并且第二配向助剂具有与所用的偏振UV光平行的配向。
在优选的实施方案中,选择第一和第二层的配向助剂以使最大吸收的波长相差30nm或更大。以此方式,可以用用于异构化或聚合的合适波长的UV光分别处理(address)配向助剂及其各自的层。
在另一个优选的实施方案中,双层液晶设备包括第一层和第二层,该第一层包含配向助剂,所述配向助剂包含上下文所述的式I化合物,该第二层包含式(2)的垂直自配向添加剂。
MES-Ra (2)
其中
MES是包含两个或更多个彼此直接或间接连接或彼此稠合的环的棒状介晶基团,该环任选地被取代并且该介晶基团另外被一个或多个可聚合基团P任选地取代,该可聚合基团P直接或通过间隔基连接到MES,并且
Ra是极性锚定基团,其存在于棒状介晶基团MES的末端位置,该MES包含至少一个碳原子和至少一个选自OH,-SH,-COOH,-CHO或伯或仲胺官能团的基团,并且任选地包含一个或两个可聚合基团P,和
P是可聚合基团。
所得的两层具有配向的正交指向矢,一个在任何选定方向上都是平面,而另一个是垂直的。
术语“聚合的分子化合物”是指通过聚合当前式中的可聚合基团P制成的聚合物。基团P通常是甲基丙烯酸酯基或丙烯酸酯基。
具有可聚合基团的自配向添加剂可在LC介质中,在与PSA方法中RM所用相同或相似的条件下聚合。优选地,它们同时聚合。
在式(2)中,基团MES优选包含选自如上所定义的芳族,脂环族和杂环族基团的环,包括其优选含义。最优选的环是1,4-亚苯基,其可以被以下定义的L1和Sp-P取代,或1,4-亚环己基。
在式(2)中,基团MES优选为选自以下结构的基团,其可以被任意以下取代基单取代或多取代:取代基L1和Sp-P:
其中
L1在每种情况下彼此独立地表示F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)N(R0)2,-C(=O)R0,任选取代的甲硅烷基,具有3至20个C原子的任选取代的芳基或环烷基,或具有至多25个C原子的直链或支链烷基,烯基,烷氧基,烷基羰基,烷氧基羰基,烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中此外一个或多个H原子可各自被F或Cl替代,
P表示可聚合基团,和
Sp表示间隔基团或单键,
和虚线表示极性锚定基团Ra的连接点。
优选地,式(2)的用于垂直配向的自配向添加剂选自式(2a)
R1-[A2-Z2]m-A1-Ra (2a)
其中
A1,A2各自彼此独立地表示芳族,杂芳族,脂环族或杂环基,其还可含有稠合环,和其也可被基团L1或-Sp-P单取代或多取代,优选芳族基团,更优选1,4-亚苯基或1,4-环己烷二基,两者均任选地被取代,
L1在每种情况下彼此独立地表示F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)N(R0)2,-C(=O)R0,任选取代的甲硅烷基,具有3至20个C原子的任选取代的芳基或环烷基,或具有至多25个C原子的直链或支链烷基,烯基,烷氧基,烷基羰基,烷氧基羰基,烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中此外一个或多个H原子可各自被F或Cl替代,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基团或单键,
Z2在每种情况下彼此独立地表示单键,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-OCO-,-O-CO-O-,-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2S-,-SCF2-,-(CH2)n1-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-(CF2)n1-,-CH=CH-,-CF=CF-,-C≡C-,-CH=CH-COO-,-OCO-CH=CH-,-(CR0R00)n1-,-CH(-Sp-P)-,-CH2CH(-Sp-P)-,或-CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)-,优选单键,-CH=CH-,-CF=CF-或-C≡C-,
n1表示1,2,3或4,
m表示1,2,3,4,5或6,优选1,2,3或4,
R0在每种情况下彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,
R00在每种情况下彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,
R1彼此独立地表示H,卤素,具有1至25个C原子的直链、支链或环状烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可各自被-O-,-S-,-CH=CH-,-C≡C-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,或-O-CO-O-以使得O和/或S原子彼此不直接相连的方式替代和其中此外一个或多个H原子可各自被F或Cl替代,
或基团-Sp-P,和
Ra如上定义,优选表示包含至少一个碳原子的极性锚定基团,并且进一步由具有选自-OH,-NH2,NHR11,-PO(OR11)2或-SO2R11的至少一个另外的基团定义,其中R11表示具有1至12个C原子的烷基。
自配向添加剂的锚定基团Ra更优选定义为
Ra为下式的锚定基团
其中
p表示1或2,
q表示2,3或4,
B表示取代或未取代的环体系或稠环体系,优选选自苯,吡啶,环己烷,二噁烷或四氢吡喃的环体系,
Y,彼此独立地表示-O-,-S-,-C(O)-,-C(O)O-,-OC(O)-,-NR11-或单键,
o表示0或1,
X1,彼此独立地表示H,烷基,氟代烷基,OH,NH2,NHR11,NR11 2,-PO(OR11)2,-SO2R11,OR11,C(O)OH,或-CHO,
其中至少一个基团X1表示选自-OH,-NH2,NHR11,-PO(OR11)2,-SO2R11,C(O)OH和-CHO的基团,
Z1独立地为–(CO)-CH2(CO)OCH3,–(CO)-CH2(CO)-(C=CH2)-OCH3,–(CO)-CH2(CO)-(CH=CH)-OCH3,–(CO)-(CO)OCH3,–CH2-(CO)-(CO)OCH3,–(CO)-CH3,–(CO)-CH2(CO)-(CH2CH2)-OCH3,
P为可聚合基团,
R11表示具有1至12个C原子的烷基,
R12为H,具有1至12个C原子的烷基,P或X1,
Spa,Spc,Spd各自彼此独立地表示间隔基团或单键,
Spb表示三价或四价基团,优选CR22,N或C(对于p=2),和
R22为H,甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基或-CH2CH2-叔丁基。
Ra表示优选
其中p=1,2,3,4,5或6,
x=1或0,优选1,和
R22为H,甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基或-CH2CH2-叔丁基,
特别选自
-O(CH2)2-OH,
-O(CH2)3-OH,
最优选自配向添加剂具有式(2b)
其中
R1表示H,具有1至15个C原子的烷基或烷氧基,其中,此外,在这些基团中一个或多个CH2基团可各自彼此独立地被-CH=CH-,-C≡C-,-CF2O-,-CH=CH-,-O-,-CO-O-,-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可被卤素替代,
R2表示H或具有1至8个碳原子的烷基,特别是H,CH3,C2H5,C3H7,C4H9或C5H11,
L1和L2在每种情况下彼此独立地表示F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-SCN,具有1至5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,此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,优选乙基,甲基或F,
L3在每种情况下彼此独立地表示H,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,具有1至5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,此外,一个或多个H原子可被F或Cl替代,
m表示0,1或2,优选1,
n表示0,1或2,优选2,
P表示可聚合基团,优选甲基丙烯酸酯基,
Sp表示间隔基团(也称为间隔基)或单键,优选-CH2CH2-或-CH2CH2CH2-,
Z1和Z2在每种情况下彼此独立地表示单键,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-OCO-,-O-CO-O-,-OCH2-,-CH2-,-CH2O-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2CH2-,-(CH2)4-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-CF2CF2-,-CH=CH-,-CF=CF-,-C≡C-,-CH=CH-COO-或-OCO-CH=CH-,优选单键或-CH2CH2-,更优选单键,
p1表示1,2或3,优选2,
r1为0,1,2或3,然而p1+r1≤4,
p2表示0,1,2或3,优选0,
r2表示0,1,2或3,优选1或2,然而p2+r2≤4。
在优选实施方案中,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对于聚合反应或光配向稳定或无反应性。
原则上,适宜的主体混合物是任何介电负性或正性LC混合物。典型的实例包括混合物,其适用于常规的VA、IPS或FFS显示器中。适用于其他用途的混合物同样可以使用。
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 1378557 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主体混合物优选是向列LC混合物,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及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及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及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-。
尤其优选的是式ZK1及ZK3的化合物。
式ZK的尤其优选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及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,
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及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,
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及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,尤其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。尤其优选的是式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尤其优选为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%、尤其≥5重量%。
式B2化合物是尤其优选的。
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。根据本发明的介质尤其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。
尤其优选的是式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。
若欲使混合物的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%、尤其≥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。尤其优选的是式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及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基团可以使得O原子彼此不直接连接的方式由-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、环戊-1,3-二基、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及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及R12各自彼此独立地具有上文在式N1下针对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是-C2H4-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-或-O-CO-,
c是0、1或2,
优选地其量为3至20重量%、尤其其量为3至15重量%。
式BC、CR及RC的尤其优选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-。
非常尤其优选的是包含一种、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在式N1下针对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的尤其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及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,
L1及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的尤其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,优选第一层的,其中式I化合物的总浓度为0.01-10重量%。
r)LC介质,其包含1种至5种、优选1种、2种或3种稳定剂。
s)LC介质,其中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%、尤其优选地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%、尤其优选地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、尤其式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%、尤其优选地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。尤其优选的是式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。尤其优选的是式IIIa及式IIIe的化合物、尤其式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及Y20-23具有上文在式II下所指示的含义,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,且
s表示0或1;
-式IV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的尤其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,尤其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的化合物尤其优选选自式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及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尤其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。
尤其优选的是式T21至T23的化合物。非常尤其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尤其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,尤其乙基、正丙基、正丁基及正戊基,且非常尤其优选表示正丙基。式XVIII、尤其式XVIII-a的化合物优选以0.5-20重量%、尤其优选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,和
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尤其优选表示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。根据本发明的介质尤其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%、尤其优选1-15重量%的量用于本发明的混合物中。尤其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。根据本发明的介质尤其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-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、尤其式XIIe化合物;
rr)介质包含2-30重量%、优选3-20重量%、尤其优选3-15重量%的式XII化合物;
ss)除式XII化合物之外,介质还包含选自式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%、尤其优选12-40重量%的式II和/或式III的化合物;
vv)介质包含20-70重量%、尤其优选25-65重量%的式IX-XIII的化合物;
ww)介质包含4-30重量%、尤其优选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,尤其式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。
在优选的实施方案中,本发明的液晶混合物还包含一种或多种其它可聚合化合物。该其它可聚合化合物可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,且优选选自一种或多种式P的可聚合化合物
Pa-Spa-(Ap)n2-Spb-Pb P
其中各个基团具有以下含义:
Pa,Pb各自彼此独立地表示可聚合基团,优选各自和独立地选自丙烯酸酯基、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、氧杂环丁烷基或环氧基
Spa,Spb在每次出现时,相同或不同地表示间隔基或单键,
Ap在每次出现时,各自和彼此独立地选自5、6或7元脂环族基团,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可被-NH-,-O-和/或-S-替代,其中一个或多个不相邻的-CH2-CH2-基团可被-CH=CH-替代,和其中一个或多个H原子可被F替代,
优选5元基团,例如环戊烷,环戊烷,四氢呋喃,四氢硫代呋喃,吡咯烷,或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(tetrahydrothiopyran),1,3-二噁烷,1,3-二噻吩,哌啶或7元基团,例如环庚烷,反式1,4-亚环己基,
更优选1,4-亚环己基或1,4-亚环己烯基,
n2表示0,1,2或3,优选1或2。
优选的间隔基团Spa,b选自式Sp"-X",从而使得基团P-Sp-及Pa/b-Spa/b-分别符合式P-Sp"-X"-及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单取代或多取代且其中此外一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地以使得O和/或S原子彼此不直接连接的方式被-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,或单键,
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及R000各自彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,且
Y3及Y4各自相同或不同地表示H、F、Cl或CN。
X”优选是-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”是例如单键、-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR00R000-O)p1-,其中p1是1至12的整数,q1是1至3的整数,且R00及R000具有上文所指示的含义。
尤其优选的基团-Sp”-X”-是单键、-(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。
尤其优选的基团Sp”在每一情形下是例如直链亚甲基、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。
尤其优选的式P单体是以下各项:
整个LC混合物中可聚合组分的量优选为0.1至5%,更优选为0.3至3%,特别是0.5至2%。
整个可聚合组分中一种或多种式P化合物的量优选为50至100%,更优选为75至100%,尤其为90至100%,特别是可聚合组分C由一种,两种,三种或更多种式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实施聚合。因此,在优选实施方案中,LC介质不包含聚合引发剂。
层的LC介质也可包含一种或多种稳定剂以防止RM在例如储存或运输期间发生不期望的自发聚合。稳定剂的适宜类型及量为本领域技术人员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-10,000ppm,尤其优选为50ppm-1000ppm。
本发明的介质优选地包含0.01%至10%、尤其优选地0.05%至7.5%且最优选地0.1%至5%的式P化合物。所述介质优选地包含一种、两种或三种、更优选地一或两种且最优选地一种式P化合物。
借助适宜添加剂,本发明的液晶相可被改良以使得其可用于迄今已公开的所有类型的液晶显示组件中。此类型的添加剂为本领域技术人员所已知且详细阐述于文献(H.Kelker/R.Hatz,Handbook of Liquid Crystals,Verlag Chemie,Weinheim,1980)中。例如,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良介电各向异性、粘度和/或向列相的配向。
本发明的介质是以本身常规的方式来制备。通常,优选在高温下将组分溶解于彼此中。
本发明优选涉及通过根据本发明的方法制备的设备,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将其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(one drop filling)”(ODF)方法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,其中使设备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,同样优选地,将退火步骤与先前步骤组合,例如边缘密封剂预固化。在此情形中,可完全不需要“单独”的退火步骤。
对于本发明的设备的生产,优选使式I的光反应性介晶重新分布于面板中。在填充及组装之后,使显示面板退火介于1min与3h之间、优选介于2min与1h之间且最优选介于5min与30min之间的时间。优选在室温下实施退火。
在替代实施方案中,在升高温度下、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℃下实施退火。
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实施填充显示器、退火、光配向及固化可聚合化合物的方法步骤中的一或多者。
在液晶面板内部的液晶的光配向期间,通过将显示器或液晶层曝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在第一步骤中使用线性偏振UV光进行光配向,且在第二步骤中使用线性偏振或未偏振UV光进行进一步固化。在第二步骤中,还进一步固化任意其它可聚合化合物。
在另一优选实施方案中,根据本发明方法施加的线性偏振光是紫外光,其使得能够同时光配向及光固化包含一种或多种式I化合物的光反应性组分,且光固化其它可聚合组分(若存在)。
可同时或逐步实施光反应性式I化合物的光配向及式I化合物的可聚合基团的固化及式P的任选可聚合化合物的固化。在方法分成不同步骤的情形下,可在相同温度下或在不同温度下实施各个步骤。
在光配向及固化步骤之后,可任选在降低的温度下通过利用UV光和/或可见光(二者均为线性或未偏振)辐照来实施所谓的“后固化”步骤以去除未反应的可聚合化合物。优选在高于0℃且低于所利用LC混合物的清亮点下、优选在20℃且低于60℃下且最优选在高于20℃且低于40℃下实施后固化。
可聚合化合物任选在施加电场的情形下聚合或交联(若可聚合化合物含有两个或更多个可聚合基团)。可在一个或多个步骤中实施聚合。
可聚合组分的适宜且优选的聚合方法是例如热聚合或光聚合,优选为光聚合,尤其UV光聚合。在此处也可任选添加一种或多种引发剂。聚合的适宜条件及引发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。适用于自由基聚合的是例如市售光引发剂或(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%。
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工作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。
在整个本公开中,组合物的所有百分比均为“重量%”。组合物中所有百分比的总和应为100%。
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--Physical 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。
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)中所阐述,确切而言是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:末端基团
与彼此或其他一起使用
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)显示可用作本发明的介晶介质中的稳定剂的说明性化合物。
表E
表E显示可添加至本发明的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%、尤其1ppm至5重量%、尤其优选1ppm至1重量%的稳定剂。
下表F显示可优选用作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、尤其优选4个或更多个不同式的各个化合物。
具体实施方式
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。
权利要求还公开了本发明的实施方案和本发明的变型的进一步组合。
实施例
利用的式I的光反应性化合物:
用于垂直定向的自配向添加剂
任选添加的式P的可聚合化合物:
向列型主体混合物
向列型LC主体混合物N-1如下表所示来制备:
H1:向列型主体混合物(Δε<0)
H2:向列型主体混合物(Δε>0)
H3:向列型主体混合物(Δε>0)
实施例1
盒制造
两个盒各自使用两个1”x 1”ITO玻璃基板制造。将ITO基板分别在丙酮,异丙醇和去离子水中超声处理10分钟。将ITO基板空气干燥,并在50℃的烘箱中干燥1小时,以从基板上除去残留的水。使用两个经清洗和清洁的ITO基板手工制造每个盒。将均匀地混合在UV胶(Norland NOA 65)中5μm的隔离珠置于基板的外围,以赋予盒限定的厚度。未密封两侧(相对),以便稍后毛细管填充液晶。将组装的盒暴露于250-450nm的UV功率下120秒钟,以固化UV胶并赋予盒厚度,并密封盒的两侧。在干涉仪装置上测量盒的厚度。所制造的盒的厚度分别为:对于盒#1.上和盒#1.下分别为3.9μm和3.8μm。
盒填充和固化
在100℃下,在热板上使用下表1.a中的混合物毛细管填充所制造的盒。将盒在100℃下保持30分钟,然后暴露于偏振UV。盒彼此堆叠,其中底部盒在主体混合物中包含I-1添加剂,顶部盒在主体混合物中包含I-2添加剂。将堆叠在一起的顶部和底部盒同时暴露于偏振UV(50mW/cm2,60s)。将盒缓慢冷却至各向同性至向列相转变以下(比TNI低约20℃)。为了进行缓慢冷却,将热板关闭,且将盒留在热板上。
表1.a:实施例1的混合物组成
结果:
当在光垫和显微镜下观察时,两个盒均提供均匀的平面配向。
配向定向
使用光谱可变角度透射椭圆仪测量两个盒的配向定向。安装盒并绕垂直于配向步骤中使用的偏振UV方向的轴旋转。观察到两个LC层的光轴(慢轴)的以下定向。
表1.b:偏振UV后的所得配向
底部盒1 | 顶部盒1 |
垂直于偏振UV光方向的光轴 | 平行于偏振UV光方向的光轴 |
双层堆叠体:
当已经一起暴露的两个盒以与它们暴露相同的定向放置在彼此的顶部时,可以观察到交叉偏振器之间的暗状态。它们的光轴是正交的,并且组合的延迟约为零。
对于每个盒和对于双层堆叠体,作为入射光角度的函数的延迟(550nm)在图1中示出。对于任何角度,组合的延迟(三角形)几乎为零。
实施例2
在此重复实施例1,但是使用具有正介电各向异性(H2)的主体混合物,并且将添加剂I-1的量改变为1%。
表2.a:实施例2的混合物组成
结果:
当在光垫和显微镜下观察时,两个盒均提供均匀的平面配向。
配向定向
使用光谱可变角度透射椭圆仪测量两个盒的配向定向。安装盒并绕垂直于配向步骤中使用的偏振UV方向的轴旋转。观察到两个LC层的光轴(慢轴)的以下定向。
表2.b:偏振UV后的所得配向
盒2.底部 | 顶部盒2 |
垂直于偏振UV光方向的光轴 | 平行于偏振UV光方向的光轴 |
双层堆叠体:
当已经一起暴露的两个盒以与它们暴露相同的定向放置在彼此的顶部时,可以观察到交叉偏振器之间的暗状态。
实施例3
在该实施例中,使用具有正介电各向异性的主体混合物(H2)。
表3.a:实施例3的混合物组成
盒填充和固化:
在125℃下,在加热板上使用表3.a中的配方毛细管填充无聚酰亚胺的盒(CT19082VHR,无PI,5.0μm)。在暴露于偏振UV之前,将盒在125℃下放置30分钟。盒彼此堆叠,其中盒在底部(盒3.底部)含有I-1添加剂,在顶部(盒3.顶部)含有I-3添加剂。将两个堆叠的盒同时暴露于偏振UV(50mW/cm2,60秒)。将盒缓慢冷却至各向同性至向列相转变以下(比TNI低约20℃)。为了进行缓慢冷却,将热板关闭,且将盒留在热板上。
表3.b:偏振UV后的所得配向
底部盒3 | 顶部盒3 |
垂直于偏振UV光方向的光轴 | 平行于偏振UV光方向的光轴 |
双层堆叠体:
当已经一起暴露的两个盒以与它们暴露相同的定向放置在彼此的顶部时,可以观察到交叉偏振器之间的暗状态。它们的光轴是正交的,并且组合的延迟约为零。
实施例4
在该实施例中,使用具有正介电各向异性的主体混合物(H2)。
表4.a:实施例4的混合物组成
盒填充和固化:
在125℃下,在热板上使用表4.a中的配方毛细管填充无聚酰亚胺的盒(CT19082VHR,无PI,5.0μm)。在暴露于偏振UV之前,将盒在125℃下放置30分钟。盒彼此堆叠,其中盒在底部(盒4.底部)含有I-2添加剂,在顶部(盒4.顶部)含有I-5添加剂。将两个堆叠的盒同时暴露于偏振UV(50mW/cm2,60秒)。将盒缓慢冷却至各向同性至向列相转变以下(比TNI低约20℃)。为了进行缓慢冷却,将热板关闭,且将盒留在热板上。
表4.b:偏振UV后的所得配向
底部盒4 | 顶部盒4 |
垂直于偏振UV光方向的光轴 | 平行于偏振UV光方向的光轴 |
双层堆叠体
当已经一起暴露的两个盒以与它们暴露相同的定向放置在彼此的顶部时,可以观察到交叉偏振器之间的暗状态。它们的光轴是正交的,并且组合的延迟约为零。
实施例5
在该实施例中,使用具有正介电各向异性的主体混合物(H2)。在两步UV工序中修改了配向。
表5.a:实施例5的混合物组成
步骤1:盒填充和第一UV固化:
在125℃下,在热板上使用表5中的配方毛细管填充无聚酰亚胺的盒(CT19082VHR,无PI,5.0μm)。在暴露于偏振UV之前,将盒在125℃下放置30分钟。盒彼此堆叠,其中盒在底部(盒5.底部)含有I-1添加剂,在顶部(盒5.顶部)含有I-2添加剂。将两个堆叠的盒同时暴露于偏振UV(50mW/cm2,60秒)。将盒缓慢冷却至各向同性至向列相转变以下(比TNI低约20℃)。为了进行缓慢冷却,将热板关闭,且将盒留在热板上。配向的测量在第二次偏振UV暴露之前进行(参见下面的表5.b)。
步骤2:第二次UV固化:
如第一步中那样,将盒彼此堆叠。将两个堆叠的盒在125℃下静置15分钟。通过将线栅偏振器旋转90°到其先前的暴露设置,将两个堆叠的盒同时暴露于偏振UV光(50mW/cm2,90秒)以进行步骤2的UV暴露。包含I-1的盒由于其可重写,因此在第二步UV暴露下重新配向。包含I-2的另一盒由于其不可重写,因此不会在偏振UV的第二次暴露下重新配向。再次将盒缓慢冷却至各向同性至向列相转变以下(比TNI低约20℃)。
表5.b:偏振UV后的所得配向
双层堆叠体
当已经一起暴露的两个盒以与它们暴露相同的定向放置在彼此的顶部时,可以观察到交叉偏振器之间的暗状态。它们的光轴是正交的,并且组合的延迟约为零。
实施例6
在此使用正型主体混合物(H3)。在两步UV工序中修改了配向。
表6.a:实施例6的混合物组成
将两个FFS盒各自填充混合物中的一种,然后放入两个盒的双层堆叠体中。根据以下两步方案,用偏振UV照射堆叠体。
步骤1:UV范围320–280nm(集成了320nm截止滤波器的灯,35mW/cm2),线栅偏振器,在0°,60s
步骤2:UV范围360-380nm(如上所述的灯,加上360nm截止滤波器,有效地20mW/cm2),线栅偏振器,在90°,60-120s
步骤3:在室温下用宽带UV以低强度进行最终固化。
使用AxoScanTM偏振测量工具设备检查所得层的盒参数和电光响应。
结果表明,底层和顶层的定向相对于彼此旋转了90°。如果在相对于梳状电极合适的方向上进行配向,则FFS盒在0–3.5V的范围内切换是可能的。每个层的配向是均匀且高品质的。
实施例7
在该实施例中,在单独的层中使用具有负介电各向异性的主体混合物(H1)和具有正介电各向异性的主体混合物(H2)。第一负层的配向是垂直自配向的,第二正介电主体在一步UV工序进行改变。
表7.a:实施例7的混合物组成
用混合物H1和H2的每一种填充1个VA盒和1个FFS盒(均不含配向层),并放入两个盒的双层堆叠体中。在以下条件下,用偏振UV照射堆叠体。
具有360nm截止滤波器(截止小于360nm的波长,35mW/cm2)的线栅偏振器的宽带汞UV灯光源在0°进行3分钟照射,伴随着将盒加热到100℃(高于TNI)。然后在室温下执行第二个UV步骤,以低强度宽带UV进行最终固化,因为这对于PS-VA或SA-VA是典型的。
表7.b:UV固化后的所得配向
底部盒7 | 顶部盒7 | |
垂直配向 | 垂直于偏振UV光方向的光轴 |
所得到的叠层允许对光强度(底层)和偏振配向(顶层)进行主动控制,从而提供了一种紧凑的设备,其同时用作强度和延迟调制的光调制器。这种自配向设备具有优点,因为所需的方法步骤相对简单,并且可以使用广泛的表面/材料。由于其低强度,最终固化不会干扰配向。
用任何配向添加剂SA-1至SA-8重复底部盒中的混合物。
Claims (12)
1.一种双层液晶设备,包括第一层和第二层,其中两层的液晶相具有正交配向或以彼此成45°至90°之间的角度交叉配向,其中
所述第一层包括第一配向助剂,所述第二层包括第二配向助剂,该配向助剂是聚合的或可聚合的分子化合物,
其中
-所述第一层和所述第二层具有相对于彼此成不同角度的平面配向(借助于配向助剂),
或者
-所述第一层具有平面配向,并且所述第二层具有垂直配向。
2.根据权利要求1所述的双层液晶设备,其中,所述第一层的配向助剂包含结构式I的可聚合或聚合的化合物,
其中
A11表示选自下组的基团:
a)由1,4-亚苯基和1,3-亚苯基组成的组,其中此外一个或两个CH基团可被N替代,且其中此外一个或多个H原子可被L替代,
b)选自以下基团的组
其中此外这些基团中的一个或多个H原子可被L替代,和/或一个或多个双键可被单键替代,和/或一个或多个CH基团可被N替代,
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至12个C原子的烷基,其中一个或多个H原子可被F替代,
A在每次出现时各自彼此独立地具有对于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,其中此外一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-替代且其中此外一个或多个H原子可被F替代,或
b)由四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-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-2,5-二基及硒吩-2,5-二基组成的组,其各自也可被L单取代或多取代,
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、任选经取代的甲硅烷基、具有6至20个C原子的任选经取代的芳基或具有1至25个C原子的直链或支链或环状烷基、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,或表示X21-Sp21-R21,
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至12个C原子的烷基,
Z在每次出现时彼此独立地表示单键、-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至8的整数,
o和p各自且独立地表示0,1或2,
X11及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及Sp21在每次出现时各自且独立地表示单键或包含1至20个C原子的间隔基团,其中一个或多个不相邻的和非末端的CH2基团也可被-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,但替代方式是使得没有两个O原子彼此相邻且没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-及-CH=CH-的基团彼此相邻,
R11表示P,
R21表示P、卤素、CN、具有最多15个C原子的任选经氟化的烷基或烯基,其中一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-、-S-、-CO-、-C(O)O-、-O-C(O)-、O-C(O)-O-替代,和
P在每次出现时各自且彼此独立地是可聚合基团。
3.根据权利要求2所述的双层液晶设备,其中,所述第一层和第二层的配向助剂均独立地包含权利要求2所定义的结构式I的可聚合或聚合的化合物。
4.根据权利要求1或3所述的双层液晶设备,其中,在给定的偏振UV光下,选择所述第一层和第二层的配向助剂以具有不同的诱导配向方向,其中第一配向助剂具有垂直于所使用的偏振UV光的配向,第二配向助剂具有平行于所使用的偏振UV光的配向。
5.根据权利要求3所述的双层液晶设备,其中,选择所述第一层和第二层的配向助剂,以使最大吸收的波长相差30nm或更多。
6.根据权利要求1或2所述的双层液晶设备,其中,所述第二层具有垂直配向,并且所述第二层的配向助剂包含一种或多种式(2)的用于垂直配向的自配向添加剂,
MES-Ra (2)
其中
MES是包含两个或更多个彼此直接或间接连接或彼此稠合的环的棒状介晶基团,该环任选地被取代并且该介晶基团另外被一个或多个可聚合基团P任选地取代,该可聚合基团P直接或通过间隔基连接到MES,并且
Ra是极性锚定基团,其存在于棒状介晶基团MES的末端位置,该MES包含至少一个碳原子和至少一个选自OH,-SH,-COOH,-CHO或伯或仲胺官能团的基团,并且任选地包含一个或两个可聚合基团P,和
P是可聚合基团。
7.根据权利要求1或2所述的双层液晶设备,其中,所述第二层的LC介质包含式(2a)的用于垂直配向的自配向添加剂
R1-[A2-Z2]m-A1-Ra (2a)
其中
A1,A2各自彼此独立地表示芳族,杂芳族,脂环族或杂环基,其还可含有稠合环,和其也可被基团L1或-Sp-P单取代或多取代,
L1在每种情况下彼此独立地表示F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)N(R0)2,-C(=O)R0,任选取代的甲硅烷基,具有3至20个C原子的任选取代的芳基或环烷基,或具有至多25个C原子的直链或支链烷基,烯基,烷氧基,烷基羰基,烷氧基羰基,烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中此外一个或多个H原子可各自被F或Cl替代,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基团或单键,
Z2在每种情况下彼此独立地表示单键,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-OCO-,-O-CO-O-,-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2S-,-SCF2-,-(CH2)n1-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-(CF2)n1-,-CH=CH-,-CF=CF-,-C≡C-,-CH=CH-COO-,-OCO-CH=CH-,-(CR0R00)n1-,-CH(-Sp-P)-,-CH2CH(-Sp-P)-,或-CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)-,
n1表示1,2,3或4,
m表示1,2,3,4或5,
R0在每种情况下彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,
R00在每种情况下彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,
R1彼此独立地表示H,卤素,具有1至25个C原子的直链、支链或环状烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可各自被-O-,-S-,-CH=CH-,-C≡C-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,或-O-CO-O-以使得O和/或S原子彼此不直接相连的方式替代和其中此外一个或多个H原子可各自被F或Cl替代,
或基团-Sp-P,
和
Ra为包含至少一个碳原子并进一步通过具有至少一个选自-OH,-NH2,NHR11,-PO(OR11)2或-SO2R11的额外基团定义的极性锚定基团,其中R11表示具有1至12个C原子的烷基。
8.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的双层液晶设备,其中,在所述第一层的液晶介质中,式I的化合物的总浓度为0.01-10重量%。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的双层液晶设备的制造方法,其中
第一和第二层具有第一和第二配向助剂,以及
选择配向助剂以使液晶在第一配向方向和第二配向方向上配向,所述第一配向方向和第二配向方向彼此正交或以45°和90°之间的角度交叉,其中,
a)正交方向是由两种不同的、第一和第二配向助剂形成的,它们在相同的偏振UV光下在诱导的配向方向上不同,或
b)两种不同的、第一和第二配向助剂至少在反应速度或吸收光谱方面不同,该方法包括第一和第二偏振UV照射步骤,并且正交方向由正交或旋转定向的两次偏振UV光形成,为了使第一和第二配向助剂在正交或交叉的配向方向上进行顺序反应,或
c)该方法包括第一和第二偏振UV照射步骤,第一或第二配向助剂是可重写的,并且正交或交叉方向是由正交或以其它方式旋转定向的两次偏振UV光形成的,从而选择第一波长以实现第一层和第二层的配向助剂的配向和/或聚合,并且选择第二较短波长以通过仅第二层的配向的偏振UV照射实现(光)配向。
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