CN116940653A - 可聚合化合物及其在液晶显示器中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可聚合化合物、用于制备其的方法及中间体、包含其的液晶(LC)介质、以及该可聚合化合物及LC介质用于光学、光电及电子目的、具体而言在LC显示器中、尤其在聚合物持续配向(PS、PSA)及自配向(SA)类型的LC显示器中的用途。
Description
本发明涉及可聚合化合物、用于制备其的方法及中间体、包含其的液晶(LC)介质、以及该可聚合化合物及LC介质用于光学、光电及电子目的、具体而言在LC显示器中、尤其在聚合物持续配向(PS、PSA)及自配向(SA)类型的LC显示器中的用途。
目前使用的一种液晶显示器(LCD)模式为TN(“扭曲向列”)模式。然而,TN LCD的缺点为对比度对视角具有强依赖性。
另外,已知所谓的具有更宽视角的VA(垂直配向)显示器。VA显示器的LC盒在两个透明电极之间含有LC介质的层,其中LC介质通常具有负的介电各向异性。在断电状态下,LC层的分子垂直于电极表面面地(垂面地)配向或者具有倾斜的垂面配向。当将电压施加到两个电极上时,发生LC分子平行于电极表面的重配向。
另外,已知OCB(“光学补偿弯曲”)显示器,其基于双折射效应且具有LC层(其具有所谓的“弯曲”配向和通常正的介电各向异性)。施加电压时,发生LC分子垂直于电极表面的重配向。另外,OCB显示器通常含有一个或多个双折射光学延迟膜,以防止在黑暗状态下弯曲盒的不期望的光透过性。OCB显示器相对于TN显示器具有更宽的视角和更短的响应时间。
还已知的是所谓的IPS(“面内切换”)显示器,其含有在两个基板之间的LC层,其中两个电极只是布置在两个基板中的一个上,和优选具有互相啮合的梳状结构。在施加电压到电极时,由此在它们之间产生具有平行于LC层的显著分量的电场。这样导致LC分子在层平面内重配向。
另外,已经报导了所谓的FFS(边缘场切换)显示器(尤其参见S.H.Jung等,Jpn.J.Appl.Phys.,第43卷,第3期,2004,1028),其在相同基板上含有两个电极,其中的一个以梳状的方式结构化,且另一个是非结构化的。由此产生强的所谓的“边缘场”,即接近于电极边缘处的强电场,并且在整个盒中的这样的电场,其具有强的垂直分量以及强的水平分量两者。FFS显示器具有小的对比度视角依赖性。FFS显示器通常含有具有正介电各向异性的LC介质,和配向层,通常是聚酰亚胺的配向层,其提供对LC介质的分子的平面配向。
FFS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,单个像素通常通过集成的非线性有源元件如晶体管(例如薄膜晶体管或“TFT”)来进行寻址,而在无源矩阵显示器的情况下,单个像素通常根据如现有技术中已知的多路传输方法来进行寻址。
此外,FFS显示器已经被公开(参照S.H.Lee等,Appl.Phys.Let t.73(20),1998,2882-2883和S.H.Lee等,Liquid Crys tals 39(9),2012,1141-1148),其具有与FFS显示器相似的电极设计和层厚度,但包括具有负介电各向异性的LC介质的层,而不是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,具有负的介电各向异性的LC介质显示出更有利的指向矢取向,其具有更少倾斜和更多扭转的取向,其结果是这些显示器具有更高的透射率。显示器还包括配向层,优选提供在至少一个基板上的聚酰亚胺,其与LC介质接触并诱导LC介质的LC分子的平面配向。这些显示器也被称为“超亮度FFS(UB-FFS)”模式显示器。这些显示器需要具有高可靠性的LC介质。
下文中使用的术语“可靠性”意指在时间期间和在不同应力负载(s tress load),如光负载、温度、湿度、电压下显示器的性能的品质,并且包括显示效果如图像粘滞(面和线图像粘滞)、不均匀性(mura)、污迹(yogore)等,这些是LC显示器领域的技术人员已知的。作为用于对可靠性进行分类的标准参数,通常使用电压保持比(VHR)值,其是用于在测试显示器中维持恒定电压的量度。在其他因素中,高VHR为LC介质的高可靠性的前提条件。
在较新类型的VA显示器中,LC分子的均一配向限于在LC盒之内的多个相对小的畴上。这些畴之间可以存在向错(disclination),也称为倾斜畴。具有倾斜畴的VA显示器,相对于常规的VA显示器,具有更大的对比度和灰阶(grey shade)的视角不依赖性。另外,这种类型的显示器更容易生产,因为不再需要用于在接通状态下使分子均一配向的额外的电极表面处理(例如通过摩擦)。替换此地,通过电极的特殊设计来控制倾角或预倾斜角的优先指向。
在所谓的MVA(多畴垂直配向)显示器中,这通常通过具有导致局部预倾斜的突出物(protrusion)的电极来实现。由此,在施加电压时在不同的、限定的盒区域内以不同的方向使LC分子平行于电极表面配向。由此实现“受控的”切换,且防止干扰性的向错线的形成。虽然这种布置改进了显示器的视角,然而这导致其透光性的降低。MVA的进一步改进使用了仅在一个电极侧上的突出物,而相对的电极具有狭缝(slit),这改进了透光性。该狭缝电极在施加电压时在LC盒中产生不均匀的电场,意味着仍然实现了受控切换。为进一步改进透光性,可以扩大狭缝与突出物之间的间隔,但是这反之导致响应时间的延长。在所谓的PVA(“图案化VA”)中,使得突出物是完全多余的,因为两个电极在相对侧上通过狭缝来结构化,这导致增加的对比度和改进的透光性,但是这在技术上是困难的并且使显示器对机械影响(“拍打(tapping)”等)更敏感。然而,对于许多应用,例如监视器且尤其是TV屏幕,要求缩短显示器的响应时间以及改进显示器的对比度和亮度(透射率)。
另一种发展是所谓的PS(“聚合物持续”)或PSA(“聚合物持续配向”)显示器,对其偶尔也采用术语“聚合物稳定化”。在这些中,将少量(例如0.3重量%、典型地<1重量%)的一种或多种可聚合化合物、优选可聚合单体化合物加到LC介质中,并在将LC介质充入显示器之后,使其原位聚合或交联(通常通过UV光聚合),同时任选地向显示器的电极施加电压。聚合在LC介质显示液晶相的温度下进行,通常在室温。将可聚合介晶或液晶化合物(也称为反应性介晶或“RM”)加到LC混合物中已证实是特别适宜的。
除非另有说明,当涉及大体的聚合物稳定配向类型的显示器时下文使用术语“PSA”,和当涉及特定显示器模式(如PS-VA、PS-TN等)时使用“PS”。
此外,除非另有说明,当涉及可聚合介晶或液晶化合物时,下文使用术语“RM”。
同时,PS(A)原理正用于各种常规的LC显示器模式。因此,例如已知PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS和PS-TN显示器。RM的聚合,在PS-VA和PS-OCB显示器的情况下,优选在施加的电压下发生,在PS-IPS显示器的情况下在有或者没有、优选没有施加电压的情况下发生。如在测试盒中可以验证的那样,PS(A)方法导致在盒中预倾斜。在PS-OCB显示器的情况下,例如可以使得弯曲结构被稳定化,从而使得失调电压是不需要的或者可被降低。在PS-VA显示器的情况下,该预倾斜对响应时间有积极的作用。对于PS-VA显示器,可使用标准的MVA或PVA像素和电极布局。然而,另外,例如仅采用一个结构化的电极侧而没有突出物也可以应对(manage),这显著简化生产且同时产生非常良好的对比度及非常良好的透光度。
此外,所谓的正性-VA显示器(“正性VA”)已经证明是特别有利的模式。与传统的VA显示器类似,在正性-VA显示器中在当无电压施加的初始状态下LC分子的初始取向是垂面的,即基本上垂直于基板。然而,与常规的VA显示器相比,在正性-VA显示器中使用具有正介电各向异性的LC介质。类似于在通常使用的IPS显示器中,在正性-VA-显示器中的两个电极仅布置在两个基板中的一个上,和优选显示出互相啮合和梳状(交叉指形)的结构。通过施加产生基本上平行于LC介质层的电场的电压到交叉指形电极上,将LC分子转变为基本上平行于基材的取向。在正性-VA-显示器中也已经证明聚合物稳定化(通过将RM(其在显示器中聚合)加入到液晶介质中)是有利的,由此可实现响应时间的显著缩短。
PS-VA显示器描述在例如EP1 170 626A2、US 6,861,107、US 7,169,449、US 2004/0191428 A1、US 2006/0066793 A1和US2006/0103804A1中。PS-OCB显示器例如描述在T.-J-Chen等,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-显示器描述在例如US 6,177,972和Appl.Phys.Lett.1999,75(21),3264中。PS-TN-显示器描述在例如Optics Express 2004,12(7),1221中。
在由诱导上述预倾斜角的相分离及聚合RM形成的层下,PSA显示器典型地含有配向层,例如聚酰亚胺的配向层,其在聚合物稳定步骤之前提供LC分子的初始配向。
摩擦聚酰亚胺层已长期用作为配向层。摩擦方法引起多种问题,如不均匀性、污染、静电放电问题、残渣等。因此,代替摩擦聚酰亚胺层,提议使用通过光配向,利用配向表面的光诱导性定向次序制备的聚酰亚胺层。此可借助于偏振光,经由光分解、光二聚或光异构化来实现。
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。大体而言,用于生产此聚酰亚胺层,处理聚酰亚胺及改良凸块或聚合物层的工作量及成本相对较大。
另外,观察到聚酰亚胺配向层与LC介质的某些化合物的不利相互作用通常使得降低显示器的电阻。以旨在通过使用这样的LC化合物改良的显示参数(如视角依赖性、对比度及响应时间)为代价,合适且可用的LC化合物的数目因此显著减少。因此需要省略聚酰亚胺配向层。
对于一些显示模式而言,此通过将自配向剂或添加剂添加至LC介质来实现,该LC介质原位通过自组装机制诱导所需配向,例如垂面或平面配向。因而,可省略基板中的一者或两者上的配向层。这些显示模式也称为“自配向”或“自配向的”(SA)模式。
在SA显示器中,将少量(通常0.1%至2.5%)的自配向添加剂添加至LC介质。合适的自配向添加剂为例如具有有机核基团及连接至其的一种或多种极性锚定基团的化合物,其可与基板表面相互作用,使得基板表面上的添加剂配向且也在LC分子中诱导所需配向。优选的自配向添加剂包含例如介晶基团及经一种或多种极性锚定基团封端的直链或支链烷基侧链,该一种或多种极性锚定基团例如选自羟基、羧基、氨基或硫醇基。自配向添加剂也可含有可在与用于PSA方法的RM的类似条件下聚合的一种或多种可聚合基团。
迄今已公开SA-VA显示器及SA-FFS显示器。诱导垂面配向,尤其用于SA-VA模式显示器中的合适的自配向添加剂公开于例如US 2013/0182202A1、US 2014/0138581 A1、US2015/0166890 A1及US 2015/0252265A1中。
SA模式也可与PSA模式组合使用。用于此组合模式的显示器的LC介质因此含有一种或多种RM及一种或多种自配向添加剂两者。
类似于上述常规的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况下,单个像素通常通过集成的非线性有源元件如晶体管(例如薄膜晶体管“TFT”)来进行寻址,而在无源矩阵显示器的情况下,通常通过如现有技术中已知的多路传输方法来进行寻址。
PSA显示器在形成显示器盒的一个或两个基板上也包含配向层。配向层通常施加到电极上(在这里存在这种电极),使得其与LC介质接触,并诱导LC分子的初始配向。配向层还包含或由例如聚酰亚胺组成,其还是可以是摩擦的,或者可以由光配向法制备。
特别是对于监测器以及尤其是TV应用,持续要求液晶显示器的响应时间以及对比度和亮度(因此还有透射率)的优化。PSA方法可在此提供关键的优势。特别是在PS-VA、PS-IPS、PS-FFS和PS-正性-VA-显示器的情况下,可在对其他参数没有显著有害作用的情况下实现与在测试盒中可测量的预倾斜相关的响应时间的缩短。
现有技术已经提出使用任选被氟代的二丙烯酸联苯酯或二甲基丙烯酸联苯酯作为PSA显示器中的RM。
然而产生了问题,即,不是所有的由LC混合物和一种或多种RM组成的组合都适于PSA显示器,因为例如建立了不足够的倾斜或根本没有倾斜,或者因为例如VHR对于TFT显示器应用是不足够的。此外已经发现,在用于PSA显示器中时,从现有技术中已知的LC混合物和RM仍具有一些缺点。因此,不是每一种已知的可溶于LC混合物中的RM都适用于PSA显示器。此外,除了直接测量在PSA显示器中的预倾斜外,经常难以找到对于RM的合适的选择标准。如果期望借助于UV光而不加入光引发剂进行聚合时(这对某些应用可能是有利的),则合适RM的选择变得甚至更小。
另外,经选择的LC主体混合物/RM的组合应当具有尽可能低的旋转粘度和尽可能最佳的电性质。特别是它应当具有尽可能高的VHR。在PSA显示器中,特别需要在用UV光辐照之后的高VHR,因为UV曝光是显示器生产过程中必不可少的部分而且也在制成的显示器操作期间作为正常曝光而发生。
特别地,期望的是对于产生特别小的倾斜角的PSA显示器提供可获得的新型材料。在此,优选的材料是那些,其在聚合期间对于相同曝光时间产生比迄今已知的材料更低的预倾斜角,和/或通过使用它们,在较短的曝光时间之后也能实现以已知的材料已经能实现的(较高的)预倾斜角。由此,显示器的生产时间(“节拍时间”)能缩短以及生产工艺的成本能降低。
生产PSA显示器中的另一个问题是残余量的未聚合的RM的存在或去除,特别是在用于在显示器中产生预倾斜角的聚合步骤之后。例如,这类未反应的RM可能通过例如在显示器制成之后在操作期间以不受控的方式聚合而有害地影响显示器的性质。
因此,现有技术已知的PSA显示器经常显示出所谓“图像粘滞”或者“图像烧焦”的不期望的效应,即在LC显示器中通过单个像素的短暂寻址而产生的图像甚至在这些像素中的电场已经断开后或在其他像素已经寻址后仍然保持可见。
如果使用具有低VHR的LC主体混合物,则一方面可出现该“图像粘滞”。日光或背光的UV-组分可能引发其中LC分子不合期望的分解反应和由此引发离子型或自由基杂质的产生。这些可累积,特别是在电极或配向层处,在那里它们可降低有效施加的电压。该效应还可以在没有聚合物组分的常规LC显示器中观察到。
此外,由于存在未聚合的RM而引起的额外的“图像粘滞”效应经常在PSA显示器中观察到。残余RM的不受控的聚合在此通过来自环境的或背光的UV光引发。在切换的显示器区域内,在多个寻址周期之后,这改变了倾斜角。结果,在切换的区域内可出现透射率变化,而其在未切换区域内保持不变。
因此,期望的是,在PSA显示器生产期间RM的聚合尽可能完全地进行以及尽可能排除在显示器中未聚合RM的存在或者将其降低至最小值。因此,需要RM和LC混合物,其能能够或者支持RM高度有效且完全的聚合。此外,期望的是残余RM量的受控反应。如果RM比迄今已知的材料更快且更有效地聚合,则这将是更简单的。
在PSA显示器的操作中观察到的另一个问题是倾斜角的稳定性。因此,观察到倾斜角(其在通过聚合如上所述的RM的显示器的制造过程中产生)不保持恒定,而是在其操作期间显示器经受电压应力之后恶化。这可对显示器性能产生负面影响,例如通过增加黑色状态透射率,并因此降低了对比度。
要解决的另一个问题是,现有技术的RM的确经常具有高熔点,并且在许多目前常见的LC混合物中的确仅显示有限的溶解度,因此常常倾向于从混合物中自发地结晶出来。此外,自发聚合的风险防止LC主体混合物经温热以溶解可聚合组分,这意味着可能达到的最佳的溶解度甚至在室温下是必要的。此外,存在分离的风险,例如当将LC介质引入到LC显示器中(色谱效应),这可大大损害显示器的均匀性。这进一步被LC介质通常在低温下引入以减少自发聚合的风险(参见上文)的事实所增加,其反之对溶解度有不利影响。
现有技术中观察到的另一问题为在LC显示器(包括但不限于PSA型显示器)中使用常规LC介质常常导致在显示器中出现不均匀性,尤其当将LC介质填充于使用滴下式填充(ODF)方法制造的显示器盒中时。此现象也称为“ODF不均匀性”。因此需要提供使得ODF不均匀性减少的LC介质。
现有技术中观察到的另一个问题是,在PSA显示器中使用的LC介质,包括但不限于PSA类型的显示器,都经常表现出高粘度,并且因此,高的切换时间。为了降低LC介质的粘度和切换时间,现有技术中已经提出添加具有烯基的LC化合物。然而,观察到含有烯基化合物的LC介质经常显示出可靠性和稳定性降低,以及VHR的降低,尤其是在曝露于UV辐射后。尤其是对于在PSA显示器中使用,这是相当大的缺点,因为在PSA显示器中RM的光聚合是通常通过曝露于UV辐射进行的,这可导致LC介质中的VHR下降。
因此仍一直存在着对PSA显示器以及用于这样的显示器中的LC介质和可聚合化合物的很大需求,所述显示器不显示出如上所述的缺点或者仅仅以小的程度显示出这些缺点且具有改善的性质。
特别地,对于PSA显示器以及用于这样的PSA显示器的LC介质和可聚合化合物存在着很大需求,其能够实现在大的工作温度范围的同时的高的比电阻、甚至在低温下的短响应时间以及低阈值电压、低预倾斜角、大量的灰阶、高对比度和宽的视角,以及在UV曝光之后具有高可靠性和高数值的(VHR),和在可聚合化合物的情况下,具有低熔点和在LC主体混合物中高的溶解度。在用于移动应用的PSA显示器中,尤其需要具有可用的LC介质,其展示低阈值电压及高双折射率。
在现有技术中,已报导用于PSA显示器中的若干类型的RM,例如具有联苯或联三苯介晶核及连接至其的两个或三个可聚合丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的RM。联苯RM经展示呈现有限聚合速度但良好可靠性参数,如高的VHR或倾斜稳定性,而联三苯RM经展示呈现快的聚合速度但有限可靠性参数。因此需要具有呈现快的聚合速度及良好可靠性参数两者的可用的RM。
本发明基于提供新颖的适合材料,特别是用于PSA显示器的RM及包含其的LC介质的目标,其不具有上文所指示的缺点或在较小程度上具有上文所指示的缺点。
特别地,本发明基于提供用于PSA显示器的RM及包含其的LC介质的目标,其实现极高比电阻值、高VHR值、高可靠性、低阈值电压、短响应时间、高双折射率,尤其在较长波长下展示良好的UV吸收,使得能够快速且完全聚合RM,使得能够优选尽可能快速地产生低预倾斜角,即使在较长时间后和/或UV曝露后实现倾斜角的高稳定性,减少或防止显示器中“图像粘滞”及“ODF不均匀性”的出现,且在RM的情况下尽可能快速且完全地聚合,且在PSA显示器中典型地用作主体混合物的LC介质中展示高溶解性。
本发明的另一目标为提供用于PSA显示器的RM,其呈现快的聚合速度及良好可靠性参数两者,如高的VHR或倾斜稳定性。
本发明的另一目标为提供特别地用于光学、电光学及电子应用中的新颖RM;及用于其制备的适合方法及中间体。
本发明的另一目标是提供显示以下有利效应中的一或多者的RM:
-能够在暴露于UV光之后在期望程度上产生稳定预倾斜角,
-产生预倾斜角的第一UV步骤的时间范围可在UV处理期间得到良好控制,
-第二UV步骤的时间范围可保持尽可能短,以最小化生产成本,
-在第一及第二UV暴露步骤之后,残余RM对LC混合物的性能参数(即VHR、倾斜稳定性等)没有任何负面效应,
-在通常为-40℃至140℃的宽温度范围内,在LC混合物中具有良好溶解度及稳定性,
-当用于SA-VA模式的显示器中时,RM可与SA-VA添加剂一起在UV处理后形成具有低反射率的聚合物层。
这些目标中的一或多者已通过如在本申请中描述的材料及方法根据本发明而实现。特别地,已意外地发现,使用如下文中所描述的式I的RM使得可实现如上文所提及的有利效应。这些化合物的特征在于其含有芳香族介晶核,其包含亚烷基-芴基及一个或多个与其连接的可聚合反应性基团取代。
意外地发现,这些RM及包含其的LC介质于PSA显示器中的使用特别地在300-380nm范围内且尤其大于320nm的较长UV波长下,甚至在不添加光引发剂的情况下促进快速且完全的UV光聚合反应;导致快速产生低且稳定的倾斜角;减少显示器中的图像粘滞及ODF不均匀性,在UV光聚合后产生高可靠性及高VHR值,尤其在含有具有烯基的LC化合物的LC主体混合物的情况下;且使得能够实现快速的响应时间、低阈值电压及高双折射率。
另外,在用于PSA用途的广泛范围的LC介质中,尤其在市售可得LC主体混合物中,根据本发明的RM具有低熔点、良好的溶解性,且具有产生结晶的低倾向。此外,其在特别地300-380nm范围内的较长UV波长下展示良好的吸收,且使得能够快速且完全的聚合,在盒中伴随有少量的残余、未反应的RM。
还惊人地发现,本发明的RM组合快速聚合速度(如联三苯RM的聚合速度)与良好可靠性参数(如联苯RM的那些)。与现有技术的RM相比,这产生优异的整体性能。
本发明涉及式I化合物,
其中各个基团彼此独立地且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:
A为具有10至30个环原子的单环、二环或多环芳香族或杂芳香族基团,其也可含有稠合环,
P在每次出现时相同或不同地为可聚合基团,
Sp在每次出现时相同或不同地为任选由一或多个基团P取代的间隔基团、或单键,
La为具有4至30个环原子的芳香族或杂芳香族基团,其也可含有稠合环,且任选由一个或多个基团L取代,
L为F、Cl、Br、-CN或具有1至25个C原子的直链、支链或环状烷基,其中一个或多个非相邻的CH2-基团以O-及/或S原子彼此不直接连接的方式任选由-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-N(R0)-、-Si(R0R00)-、-CH=CH-或-C≡C-替代,且其中一个或多个H原子各自任选由F或Cl替代,
a为1、2、3或4,优选1或2,
b为0、1、2、3、4、5或6,优选0、1或2,
前提是若A为亚联苯基,a是2,b是0且Sp是单键,则La不同于未经取代的苯。
本发明还涉及式I的化合物在LC介质和LC显示器中作为可聚合化合物的用途,特别是在LC显示器的LC介质、活性层(act ive layer)或配向层中,其中LC显示器优选为PSA显示器。
本发明进一步涉及制备式I的化合物的方法,以及在这些方法中使用或得到的新型中间体。
本发明另外涉及包含一种或多种式I的化合物的LC介质。
本发明另外涉及包含一种或多种可聚合化合物(其中至少一种是式I的化合物)的LC介质。
本发明另外涉及LC介质,其包含:
-可聚合组分A),其包含一种或多种可聚合化合物,优选由其组成,其中至少一种是式I的化合物,以及
-液晶组分B),下文中也称作“LC主体混合物”,其包含一种或多种介晶或液晶化合物,选优由其组成。
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”,并且优选地包含一种或多种、优选至少两种选自不可聚合的低分子量化合物的介晶或LC化合物。
本发明还涉及如上下文所描述的LC介质,其中所述LC主体混合物或组分B)包含至少一种包含烯基的介晶或LC化合物。
本发明还涉及如上文所述的LC介质或LC显示器,其中式I的化合物或者组分A)的可聚合化合物是经聚合的。
本发明还涉及用于制备如上下文所述的LC介质的方法,包括步骤:将如上下文所述的一种或多种介晶或LC化合物,或者LC主体混合物或LC组分B)与一种或多种式I的化合物混合,以及任选与其他LC化合物和/或添加剂混合。
本发明还涉及根据本发明的式I的化合物和LC介质在PSA显示器中的用途,特别是在含有LC介质的PSA显示器中的用途,用于通过式I的化合物(一种或多种)优选在电场或磁场中在显示器中原位聚合,而在LC介质中产生倾斜角。
本发明还涉及包含根据本发明的一种或多种式I的化合物或LC介质的LC显示器,特别是PSA显示器,特别优选PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、PS-正性-VA或PS-TN显示器。
本发明此外涉及本发明的式I化合物及LC介质在聚合物稳定化SA显示器中的用途,尤其在聚合物稳定化SA-VA及SA-FFS显示器中的用途,及包含本发明的一种或多种式I化合物或LC介质的聚合物稳定化SA、SA-VA或SA-HB-FFS显示器。
本发明此外涉及一种LC显示器,其包含可通过如上文所描述的一种或多种式I化合物或可聚合组分A)的聚合获得的聚合物,或包含根据本发明的LC介质,其优选为PSA或聚合物稳定的SA显示器,非常优选为PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、PS-正性-VA、PS-TN或聚合物稳定SA-VA或SA-HB-FFS显示器。
本发明此外涉及一种PSA类型的LC显示器,其包含两个基板(其的至少一个为透光的)、提供于各基板上的电极或提供于基板中仅一者上的两个电极及位于基板之间的LC介质层,该LC介质层包含如上文及下文所描述的一种或多种可聚合化合物及LC组分,其中该可聚合化合物在显示器的基板之间聚合。
本发明此外涉及一种用于制造如上文及下文所描述的LC显示器的方法,其包括以下步骤:在显示器的基板之间填充或以其他方式提供包含如上文及下文所描述的一种或多种可聚合化合物的LC介质,及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,优选呈透明层形式,其施加至基板中的一或两者上。在一些显示器中,例如在PS-VA、PS-OCB、PS-TN或聚合物稳定SA-VA显示器中,将一个电极施加至两个基板中的每一者。在其他显示器中,例如在PS-正性-VA、PS-IPS或PS-FFS、PS-UB-FFS或聚合物稳定SA-FFS显示器中,将两个电极施加至两个基板中的仅一者。
在一优选实施方案中,可聚合组分在LC显示器中聚合,同时将电压施加至显示器的电极。
可聚合组分的可聚合化合物优选通过光聚合,非常优选通过UV光聚合来聚合。
认为如本申请中公开且要求保护的式I化合物的烯基不在如本文所用的术语“可聚合基团”的含义内。优选地,本申请中公开且要求保护的LC介质不含引发或增强烯基参与聚合反应的添加剂。
此外,本发明涉及式IN化合物
其中Pg在每次出现时相同或不同地表示OH或经保护或遮蔽的OH基团,且A、Sp、La、L、a及b具有式I的含义或上文及下文的优选含义之一。
本发明此外涉及式IN化合物作为中间体于合成可聚合化合物,尤其式I的那些中的用途。
本发明此外涉及一种用于合成式I化合物的方法,该方法通过使用含有可聚合基团P的对应酸、酸衍生物或卤化化合物来酯化或醚化式IN化合物来进行,其中Pg表示OH。
当用于PSA显示器中时,式I化合物展示以下有利特性:
-在某一方法窗内的合适的倾斜产生,
-UV处理之后产生RM的最小残余的快的聚合,
-UV处理之后的高电压保持率
-良好倾斜稳定性,
-充分抗热稳定性,
-在典型地用于显示器制造中的有机溶剂中的足够的溶解度。
此外,式I化合物允许解决以下问题的一或多者:
-在曝露于UV光后,产生所需角度的稳定倾斜角,
-在UV处理期间,控制产生预倾斜角的第一UV步骤的时间范围,
-使第二UV步骤的时间范围尽可能短,以使生产成本最小化,
-在第一及第二UV曝露步骤后,减小或避免残留RM对LC混合物效能参数的任何负面影响,该参数诸如VHR、倾斜稳定性等,
-在优选-40℃至约140℃的广温度范围内,提供LC主体混合物中的良好可溶性及稳定性,
-就用于SA-VA显示器而言,提供可与SA-VA添加剂一同在UV处理后形成具有低反射率的聚合物层的RM。
特别地,式I化合物将类似于联三苯RM的快的聚合速度与类似于联苯RM的良好可靠性参数组合。这使得在用于PSA显示器中时,相较于目前先进技术的RM,化合物的优异的总体性能。
认为如本申请中公开且要求保护的式的化合物的烯基不在如本文所用的术语“可聚合基团”的含义内。式I化合物的聚合条件优选经选择使得烯基取代基不参与聚合反应。优选地,本申请中公开且要求保护的LC介质不含引发或增强烯基参与聚合反应的添加剂。
除非另外指出,式I的化合物优选选自非手性化合物。
如本文中使用的,术语“活性层”和“可切换层”表示在电光显示器中,例如在LC显示器中,包含一种或多种具有结构和光学各向异性的分子(例如LC分子)的层,该分子在受到外部刺激例如电场或磁场时改变它们的取向,这导致层对于偏振光或非偏振光的透射率的改变。
如本文中使用的,术语“倾斜”和“倾斜角”应理解为表示LC介质的LC分子相对于LC显示器(这里优选为PSA显示器)中的盒表面的倾斜配向,且应理解为包括“预倾斜”及“预倾斜角”。这里的倾斜角表示在LC分子的纵向分子轴(LC指向矢)和形成LC盒的平面平行的外板之间的平均角度(<90°)。这里低绝对值的倾斜角(即较大偏离于90°角)对应于大的倾斜。实施例中给出了合适的测量倾斜角的方法。除非另有说明,上下文中公开的倾斜角数值与这种测量方法有关。
如本文中使用的,术语“反应性介晶”和“RM”应理解为表示包含介晶或液晶骨架、和连接于其上的一个或多个适合用于聚合的官能团的化合物,并且所述官能团还被称作“可聚合基团”或“P”。
除非另有说明,本文中使用的术语“可聚合化合物”应理解为可聚合的单体化合物。
根据本发明的SA-VA或SA-FFS将具有聚合物稳定模式,这是由于其含有含有式I的RM的LC介质或通过使用其来制造。因此,如本文中所使用,当提及根据本发明的显示器时,术语“SA-VA显示器”及“SA-FFS显示器”应理解为是指聚合物稳定SA-VA或SA-FFS显示器,即使未明确提及。
如本文中使用的,术语“低分子量化合物”应理解为表示单体的和/或不是通过聚合反应制备的化合物,其与“聚合型化合物”或“聚合物”相对。
如本文中使用的,术语“不可聚合化合物”应理解为表示不包含在通常施加给RM聚合的条件下适合用于聚合的官能团的化合物。
如本文中使用的,术语“介晶基团”是本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述,且其表示由于其吸引和排斥相互作用的各向异性而实质上有助于产生低分子量或聚合型物质中的液晶(LC)相的基团。包含介晶基团的化合物(介晶化合物)本身并不是必须具有LC相。介晶化合物还可以仅在与其他化合物混合后和/或在聚合后表现出LC相行为。典型的介晶基团例如为刚性棒状或盘状单元。在PureAppl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出了与介晶或LC化合物相关使用的术语和定义。
如本文中使用的,术语“间隔基团”(下文中还被称作“Sp")是现有技术中本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述,参见例如PureAppl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。如本文中使用的,术语“间隔基团”或“间隔基”表示柔性基团,例如其为亚烷基基团,其与可聚合介晶化合物中的介晶基团或可聚合基团(一个或多个)相连。
在上文及下文中,表示反式-1,4-亚环己基环,且/>表示1,4-亚苯基环。
在基团中,两个环原子的间显示的单键可连接于苯环的任何自由位置。
“卤素”表示F、Cl、Br或I,优选F或Cl。
-CO-、-C(=O)-和-C(O)-表示羰基基团,即
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。
若在上文及下文显示的式中,基团R1-13、R21、R31、R41、R51、R52、RQ、R、R2A、R2B、RIIIA、R1N、R2N、RB1、RB2、RCR1、RCR2、R或L表示烷基及/或烷氧基,则此可为直链或支链。其优选是直链的,具有2个、3个、4个、5个、6个或7个C原子且因此优选表示乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基,此外甲基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、甲氧基、辛基氧基、壬基氧基、癸基氧基、十一烷基氧基、十二烷基氧基、十三烷基氧基或十四烷基氧基。
若在上文及下文显示的式中,基团R1-13、R51、R52、RQ、R、R2A、R2B、RIIIA、R1N、R2N、RB1、RB2、RCR1、RCR2、R或L表示其中一个或多个CH2基团由S替代的烷基,则此可为直链或支链。其优选是直链,具有1、2、3、4、5、6或7个C原子且因此优选表示硫代甲基、硫代乙基、硫代丙基、硫代丁基、硫代戊基、硫代己基或硫代庚基。
氧杂烷基优选表示直链2-氧杂丙基(=甲氧基甲基);2-氧杂丁基(=乙氧基甲基)或3-氧杂丁基(=2-甲氧基乙基);2-、3-或4-氧杂戊基;2-、3-、4-或5-氧杂己基;2-、3-、4-、5-或6-氧杂庚基;2-、3-、4-、5-、6-或7-氧杂辛基;2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-氧杂壬基、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-或9-氧杂癸基。
若在上文及下文显示的式中,基团R1-13、R51、R52、RQ、R、R2A、R2B、RIIIA、R1N、R2N、RB1、RB2、RCR1、RCR2、R或L表示烷氧基或氧杂烷基,则其也可含有一个或多个额外氧原子,条件是氧原子彼此不直接连接。
在另一优选实施方案中,R1-13、R51、R52、RQ、R、R2A、R2B、RIIIA、R1N、R2N、RB1、RB2、RCR1、RCR2、R或L中的一或多者选自由以下组成的组: -S1-F、-O-S1-F、-O-S1-O-S2,其中S1是C1-12-亚烷基或C2-12-亚烯基且S2是H、C1-12-烷基或C2-12-烯基,且非常优选地选自由以下组成的组:/> -OCH2OCH3、-O(CH2)2OCH3、-O(CH2)3OCH3、-O(CH2)4OCH3、-O(CH2)2F、-O(CH2)3F、-O(CH2)4F。/>
若在上文及下文显示的式中,基团R1-13、R51、R52、RQ、R、R2A、R2B、RIIIA、R1N、R2N、RB1、RB2、RCR1、RCR2、R或L表示其中一个CH2基团由-CH=CH-替代的烷基,此可为直链或支链。其优选是直链且具有2个至10个C原子。因此,具体而言,其表示乙烯基、丙-1-或-2-烯基、丁-1-、-2-或-3-烯基、戊-1-、-2-、-3-或-4-烯基、己-1-、-2-、-3-、-4-或-5-烯基、庚-1-、-2-、-3-、-4-、-5-或-6-烯基、辛-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-或-7-烯基、壬-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-或-8-烯基、癸-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-、-8-或-9-烯基。
若在上文及下文显示的式中,基团R1-13、R51、R52、RQ、R、R2A、R2B、RIIIA、R1N、R2N、RB1、RB2、RCR1、RCR2、R或L表示至少由卤素单取代的烷基或烯基,则此基团优选是直链,且卤素优选是F或Cl。在多取代的情形下,卤素优选是F。所得基团还包括全氟化基团。在单取代的情形下,氟或氯取代基可在任何期望位置,但优选在ω位。
优选的烷基基团例如为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基、2-乙基己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、十二烷基、三氟甲基、全氟正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基、全氟己基等。
优选的烯基基团为例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基等。
优选的炔基基团为例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基等。
优选的烷氧基基团为例如甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、正十二烷氧基等。
芳族基和杂芳族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。杂芳族基含有一个或多个杂原子,优选选自O、N、S和Se。
特别优选的是具有6-25个C原子的单-、双-或三环芳族基以及具有5-25个环原子的单-、双-或三环杂芳基,其任选含有稠合环并且为任选取代的。进一步优选的是5-、6-或7-元芳族基和杂芳族基,其中另外,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换。
优选的芳族基团例如为苯基、联苯基、三联苯基、[1,1':3',1″]-三联苯-2'-基、萘基、蒽基、联二萘基、菲基、9,10-二氢-菲基、芘、二氢芘、二萘嵌苯、并四苯、并五苯、苯并芘、芴、茚、茚并芴、螺联芴(spirobifluorene)等。
优选的杂芳族基团例如为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、苯并噻吩、苯并噻二唑噻吩,或者这些基团的组合。
上文及下文提及的芳基及杂芳基也可经烷基、烷氧基、硫烷基、氟基或氟烷基取代,或经脂环基、杂环基、芳基或杂芳基取代。
优选的(非芳族)脂环基团和杂环基既包含饱和的环,即仅含有单键的环,还包含部分不饱和的环,即也可以包含多重键的那些。杂环含有一个或多个杂原子,优选选自Si、O、N、S和Se。
优选的(非芳族)脂环基团和杂环基团可为单环的,即仅含一个环(例如环己烷),或者是多环的,即含有多个环(例如十氢化萘或者双环辛烷)。特别优选饱和的基团。此外优选具有5-25个环原子的单-、双-或三环状基团,其任选含有稠合环且为任选取代的。进一步优选的是5-、6-、7-或8-元碳环基团,其中另外,一个或多个C原子可被Si替换和/或一个或多个CH基团可被N替换和/或一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-替换。
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。
芳基及杂芳基上的优选取代基下文也称作“LS”,是例如F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2,具有1-25个C原子的直链或支链的烷基、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,其中一个或多个H原子可以任选地被F或Cl替代,具有1至20个Si原子的任选取代的硅烷基(silyl),或具有6至25个、优选6至15个C原子的任选取代的芳基,
其中Rx表示H、F、Cl、CN,或者具有1至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-基团任选被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O-和/或S-原子不直接彼此相连的方式替换,并且其中一个或多个H原子各自任选被F、Cl、P-或P-Sp-替换,并且
Y1表示卤素。
“取代的硅烷基或芳基”优选表示其被卤素、-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至20个C原子的烷基。
特别优选的取代基LS例如是F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5,此外还有苯基。
优选为/>
其中L具有以上指出的含义之一。
可聚合基团P是适合用于聚合反应(例如自由基或离子链式聚合,加成聚合或缩合聚合)的基团,或者适用于聚合物类似(polymer-analogous)反应(例如在聚合物主链上的加成或缩合)的基团。特别优选用于链式聚合的基团,特别是包含C=C双键或-C≡C-三键的那些,和适用于开环聚合的基团,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-和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,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至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至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至5个C原子的烷基,Phe表示1,4-亚苯基,其任选地被如上限定的一个或更多个不同于P-Sp-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,以及k4表示1到10的整数。
非常优选的基团P选自由以下组成的组:CH2=CW1-CO-O-、CH2=CW1-CO-、 CH2=CW2-O-、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至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至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至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至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优选表示1,并且k4表示1至10的整数。
非常优选的基团P是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-,还有CH2=CH-O-、(CH2=CH)2CH-O-CO-、(CH2=CH)2CH-O-、
其他特别优选的可聚合基团P选自乙烯氧基、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。
如果间隔基团Sp不同于单键,则其优选为式Sp"-X",以使得各个基团P-Sp-相当于式P-Sp"-X"-,其中
Sp"表示具有1至20个、优选1至12个C原子的直链或支链亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,并且其中另外,一个或多个不相邻的CH2基团各自彼此独立地被-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O和/或S原子不直接彼此相连的方式替换,
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C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。
典型的间隔基团Sp和-Sp"-X"-是例如-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-O-CO-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-O-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR0R00-O)p1-,其中p1是1至12的整数,q1是1至3的整数,且R0和R00具有上文指出的含义。
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具有上文指出的含义。
特别优选的基团Sp"在每种情形下是直链的亚乙基、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、亚丙烯基和亚丁烯基。
在本发明的一优选实施方案中,式I及其子式的化合物含有经一个或多个可聚合基团P取代的间隔基团Sp,使得基团Sp-P对应于Sp(P)s,s为≥2(支链可聚合基团)。
根据此优选实施方案的优选式I化合物为其中s为2的那些,即含有基团Sp(P)2的化合物。根据此优选实施方案的非常优选式I化合物含有选自下式的基团:
-X-alkyl-CHPP S1
-X-alkyl-CH((CH2)aaP)((CH2)bbP) S2
-X-N((CH2)aaP)((CH2)bbP) S3
-X-alkyl-CHP-CH2-CH2P S4
-X-alkyl-C(CH2P)(CH2P)-CaaH2aa+1 S5
-X-alkyl-CHP-CH2P S6
-X-alkyl-CPP-CaaH2aa+1 S7
-X-alkyl-CHPCHP-CaaH2aa+1 S8
其中P如式I中所定义,
alkyl表示单键或具有1至12个C原子的直链或支链亚烷基,其未经取代或经F、Cl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原子和/或S原子不直接彼此连接的方式经-C(R0)=C(R0)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代,其中R0具有上文所指示的含义,
aa及bb各自彼此独立地表示0、1、2、3、4、5或6,
X具有针对X"所指示的含义中的一者,且优选为O、CO、SO2、O-CO-、CO-O或单键。
优选的间隔基团Sp(P)2选自式S1,S2及S3。
非常优选的间隔基团Sp(P)2选自以下子式:
-CHPP S1a
-O-CHPP S1b
-CH2-CHPP S1c
-OCH2-CHPP S1d
-CH(CH2-P)(CH2-P) S2a
-OCH(CH2-P)(CH2-P) S2b
-CH2-CH(CH2-P)(CH2-P) S2c
-OCH2-CH(CH2-P)(CH2-P) S2d
-CO-NH((CH2)2P)((CH2)2P) S3a
在如上文及下文所描述的式I及其子式的化合物中,P优选选自由以下组成的组:乙烯基氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟丙烯酸酯、氯丙烯酸酯、氧杂环丁烷及环氧化物,最优选选自丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
更优选为如上文及下文所描述的式I及其子式的化合物,其中存在于化合物中的所有可聚合基团P具有相同含义,且非常优选表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,最优选为甲基丙烯酸酯。
在如上文及下文所述的式I及其子式的化合物中,Sp优选表示单键或-(CH2)p1-、-(CH2)p2-CH=CH-(CH2)p3-、-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,其中p1是2、3、4、5或6,p2及p3彼此独立地是0、1、2或3,且若Sp是-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,则O-原子或CO-基团分别连接至苯环。
进一步优选的是如上文及下文所述的式I及其子式的化合物,其中至少一个基团Sp是单键。
进一步优选的是如上文及下文所述的式I及其子式的化合物,其中至少一个基团Sp不同于单键,且优选选自-(CH2)p1-、-(CH2)p2-CH=CH-(CH2)p3-、-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,其中p1是2、3、4、5或6,p2及p3彼此独立地是0、1、2或3,且若Sp是-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,则O-原子或CO-基团分别连接至苯环。
在如上文及下文所述的式I及其子式的化合物中,La优选选自由苯、呋喃、噻吩、吡啶、嘧啶、吡嗪及萘组成的组,非常优选地选自由苯、呋喃及噻吩组成的组,其任选由一个或多个基团L取代且优选未经取代。
尤其优选的是式I化合物,其中a是1或2、非常优选地1。
进一步优选的是式I化合物,其中b是0、1或2、非常优选地0。
进一步优选的是选自子式IA的式I化合物
P-Sp-A1-(A2)c-Sp-P IA
其中A1、A2彼此独立地表示亚苯基、萘、菲、蒽、二苯并呋喃、二苯并噻吩或咔唑,优选地亚苯基或萘,非常优选地1,4-亚苯基,所有均任选由一个或两个如上文及下文定义的基团L取代,且c是0、1、2或3,优选地1或2,且其中A1及A2中的至少一者由一个或两个如上文及下文定义的基团La取代。
进一步优选的是式I或IA化合物,其中A或A1-(A2)c分别选自由以下组成的组:1,4-亚苯基、亚联苯基(苯基苯)、对-亚联三苯基(1,4-二苯基苯)、间-亚联三苯基(1,3-二苯基苯)、亚萘基、2-苯基-亚萘基、菲或蒽、二苯并呋喃或二苯并噻吩,非常优选地亚联苯基或对-亚联三苯基,最优选地亚联苯基,所有均由一个或两个基团La取代且任选由一个或两个如上文及下文定义的基团L取代。
式I的进一步优选的化合物选自以下子结构
其中P、Sp及L具有式I中给出的含义或如上文及下文给出的其优选含义之一,a是1或2,b是0、1或2,Ar具有式I中给出的La的含义之一或如上文及下文给出的其优选含义之一,a1、a2、a3、a4及a5彼此独立地是0、1或2,其中a1+a2>0且优选地a1+a2=1或2、a3+a4+a5>0且优选a3+a4+a5=1或2,b1、b2、b3、b4及b5彼此独立地是0、1或2,其中优选地b1+b2=0、1或2且优选地b3+b4+b5=0、1或2。
式I的进一步优选的化合物选自以下子结构
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
其中Ar、P、Sp、L、b、b1、b3、b4及b5彼此独立地具有式I、I 1、I2、I 3或I4中给出的含义之一或如上文及下文给出的其优选含义之一。
非常优选的是式I2-1至I2-6化合物,最优选的是式I2-1、I2-2及I2-4化合物。
进一步优选的式I、IA、I1、I2、I 3、I 1-1、I1-2、I2-1至I2-6、I 3-1至I 3-11及I4-1至I4-16化合物选自以下实施方案中的一或多者的那些:
-若在式I中A是联苯,则a是1及/或La不同于未经取代的苯且优选不同于苯,
-若在式IA中c是1且A1及A2是亚苯基,则A1及A2中仅一者由La取代及/或La不同于未经取代的苯且优选不同于苯,
-在式I2中,a1+a2=1及/或b1+b2>0及/或Ar不同于未经取代的苯且优选不同于苯,
-在式I2-4中,Ar不同于未经取代的苯且优选不同于苯,
-基团P彼此独立地表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、非常优选地甲基丙烯酸酯,
-Sp是单键,
-基团Sp中至少一者、优选恰好一者是单键且其他基团Sp不同于单键,
-Sp在不同于单键时表示具有2至6个C原子的亚烷基或具有2至6个C原子的亚烯基,
-Sp由至少一个基团P取代,且-Sp-P选自如上文定义的式S1至S8或S1a至S3a,
-基团Ar彼此独立地表示苯、呋喃或噻吩、非常优选地苯,其任选由一个或多个如上文及下文定义的基团L取代,
-b、或b1+b2之和或b3+b4+b5之和分别为0或1、优选0,
-b、或b1+b2之和或b3+b4+b5之和分别为1或2、优选1,且L选自F、Cl、Br、CN、各自具有1至6个C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或具有2至6个C原子的烯基,其中一个或多个H原子任选由F或Cl、优选F、Cl、CN或OCH3、非常优选F替代。
表示如本申请中公开及要求保护的式I及其子式的化合物中的烯基的取代基L不被视为在如本文所用术语“可聚合基团”(或基团P)的含义内。优选地,本申请中公开及要求保护的LC介质不含引发或增强烯基L参与聚合反应的添加剂。
优选的式I、IA、I 1、I2、I 3、I 1-1、I 1-2、I2-1至I2-6、I 3-1至I 3-11及I4-1至I4-16、IN及其子式的化合物选自以下优选实施方案,包括其任何组合:
-a=1且b=0、1或2,
-a=2且b=0,
-a1+a2=1或2、优选1
-a3+a4+a5=1或2、优选1,
-b1+b2=0,-b1+b2=1或2,
-b3+b4+b5=0,
-b3+b4+b5=1或2,
-c是1或2、优选1,
-化合物含有恰好两个可聚合基团(由基团P表示),
-化合物含有恰好三个可聚合基团(由基团P表示),
-P选自由以下组成的组:丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及氧杂环丁烷、非常优选丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,
-P是甲基丙烯酸酯,
-Pg是羟基,
-所有基团Sp均是单键,
-基团Sp中的至少一者是单键且基团Sp中的至少一者不同于单键,
-Sp在不同于单键时是-(CH2)p1-、-(CH2)p2-CH=CH-(CH2)p3-、-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,其中p1是2、3、4、5或6,p2及p3彼此独立地是0、1、2或3且O-原子或CO-基团分别连接至苯环,
-Sp是单键或表示-(CH2)p1-、-(CH2)p2-CH=CH-(CH2)p3-、-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,其中p1是2、3、4、5或6,p2及p3彼此独立地是0、1、2或3且O-原子或CO-基团分别连接至苯环,
-一个或多个、优选一个基团-Sp-P选自式S1至S8及S1a至S3a,
-A1、A2彼此独立地表示亚苯基、萘、菲或蒽,优选1,4-亚苯基、1,3-亚苯基或2,6-萘,非常优选地1,4-亚苯基,
-Ar表示苯、呋喃或噻吩、非常优选苯,其任选由一个或多个如上文及下文定义的基团L取代,且优选未经取代,
-L选自由以下组成的组:F、Cl、Br、CN、各自具有1至6个C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或具有2至6个C原子的烯基,其中一个或多个H原子任选由F或Cl、优选F、Cl、CN或OCH3、非常优选F替代。
非常优选的式I及其子式的化合物选自以下子式:
/>
/>
进一步优选的是式I2-1-1至I 2-4-3的化合物,其中甲基丙烯酸酯基团中的一者或二者由丙烯酸酯基团替代。
优选的式IN化合物选自子式IA、I 1、I2、I 3、I 1-1、I 1-2、I2-1至I2-6、I 3-1至I3-11、I4-1至I4-16及I2-1-1至I2-4-2中的那些,其中每一基团P或每一甲基丙烯酸酯基团分别由如式IN中定义的基团Pg、优选由OH替代。
用于式IN及其子式化合物中的合适的经保护羟基Pg为本领域技术人员所已知。羟基的优选保护基为烷基、烷氧基烷基、酰基、烷基硅烷基、芳基硅烷基及芳基甲基,特别是2-四氢吡喃基、甲氧基甲基、甲氧基乙氧基甲基、乙酰基、三异丙基硅烷基、叔丁基-二甲基硅烷基或苯甲基。
术语“经掩蔽羟基”应理解为意谓任何可化学上转化为羟基的官能团。适合的经掩蔽羟基Pg为本领域技术人员所已知。
式IN化合物适合作为用于制备式I及其子式的化合物的中间体。
本发明进一步涉及式IN化合物作为中间体于制备式I及其子式的化合物的用途。
式I和IN及其子式的化合物和中间体可以通过与本领域技术人员已知和描述在有机化学的标准著作(例如在Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methods ofOrganic Chemis try],Thieme-Verlag,Stuttgart)中的方法类似地制备。
例如,式I的化合物可以通过使用含有可聚合基团P的对应酸、酸衍生物或卤代化合物使式IN的中间体酯化或醚化来合成,其中Pg表示OH。
例如,丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯可以通过相应的醇与酸衍生物例如(甲基)丙烯酰氯或(甲基)丙烯酸酐,在碱如吡啶或三乙基胺和4-(N,N-二甲基氨基)吡啶(DMAP)的存在下的酯化来制备。备选地,所述酯可以通过醇与(甲基)丙烯酸在脱水试剂的存在下的酯化来制备,例如按照Stegl ich与二环己基碳化二亚胺(DCC)、N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳化二亚胺(EDC)或N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳化二亚胺盐酸盐和DMAP。
式I及IN化合物的适宜且优选的合成方法示于实施例中。
本发明进一步涉及包含一种或多种式I或其子式的化合物的LC介质。优选地,LC介质包含一种或多种可聚合化合物,其中的至少一种是具有式I或其子式的化合物。
进一步优选地,LC介质包含
-可聚合组分A),其包含一种或多种可聚合化合物、优选地由其组成,该可聚合化合物中的至少之一是式I化合物,
-液晶组分B),下文也称为“LC主体混合物”,其包含一种或多种介晶或液晶化合物、优选地由其组成。
此外,本发明涉及如上文所述的LC介质或LC显示器,其中使式I化合物或组分A)的可聚合化合物聚合。
此外,本发明涉及式I化合物及如上下文中所述的LC介质在PSA显示器或聚合物稳定的SA-VA或HB-SA-FFS显示器中的用途、及包含一种或多种式I化合物或本发明的LC介质的LC显示器,特别是PSA显示器、尤其优选PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、PS-正性-VA、PS-TN显示器、聚合物稳定的SA-VA或聚合物稳定的SA-HB-FFS显示器。
为了生产PSA或聚合物稳定的SA显示器,包含在LC介质中的可聚合化合物通过在LC介质中(在LC显示器的基板之间)、任选同时对电极施加电压时原位聚合而聚合或交联(如果一种化合物包含两个或更多个可聚合基团)。
根据本发明的显示器的结构对应于PSA显示器的通常几何结构,如开头引用的现有技术所述。没有突出物的几何结构是优选的,其中另外,特别是彩色滤光片一侧上的电极是未结构化的并且仅在TFT侧上的电极具有狭槽(s lot)的那些。例如在US 2006/0066793A1中描述了用于PS-VA显示器的特别合适且优选的电极结构。
本发明优选的PSA型LC显示器包括:
-第一基板,其包括限定像素区域的像素电极(该像素电极与布置在每个像素区域中的切换元件相连并且任选包括微狭缝图案),和任选的布置在像素电极上的第一配向层,
-第二基板,其包括普通电极层(其可以布置在面对第一基板的第二基板的整个部分上),和任选的第二配向层,
-布置在第一和第二基板之间并且包括LC介质的LC层,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还可以是聚合的。
第一和/或第二配向层控制LC层的LC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(即与表面垂直)或倾斜配向。这种配向层例如可包含聚酰亚胺,其还可以是摩擦的,或者可以通过光配向方法制备。
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)法)沉积在显示器的基板之间。LC介质的可聚合组分之后例如通过UV光聚合进行聚合。该聚合可以在一个步骤中或者在两个或更多个步骤中进行。
PSA显示器可以包括其他元件,例如彩色滤光片,黑色矩阵,钝化层,光学延迟层,用于单个像素寻址的晶体管元件等等,所有这些都是本领域技术人员熟知的并且可以无需创造性技能来使用。
本领域技术人员可以取决于单个显示器类型来设计电极结构。例如,对于PS-VA显示器,LC分子的多域取向可以通过提供具有狭缝和/或突起部(bump)或突出物的电极而引发以便产生两个、四个或更多个不同倾斜的配向方向。
在聚合后,可聚合化合物形成交联聚合物,其导致LC分子在LC介质中一定的倾斜角度。不期望受到具体理论的束缚,据信通过可聚合化合物形成的交联聚合物的至少一部分将相分离或者从LC介质中沉淀出来,并且在基板或电极上、或者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)已经证实所形成的聚合物的至少一部分在LC/基板界面上积聚。
聚合可以在一个步骤中进行。还能首先在第一步骤中进行聚合(任选同时施加电压),以便产生倾斜角,并且随后在没有施加电压的第二聚合步骤中聚合或交联没有在第一步骤中反应的化合物(“最终固化”)。
合适且优选的聚合方法例如是热或光聚合,优选是光聚合,特别是UV诱导的光聚合,其可以通过使可聚合化合物曝光于UV辐射而实现。
任选将一种或多种聚合引发剂添加到LC介质中。用于聚合的合适条件和引发剂的合适类型以及用量是本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述。适用于自由基聚合的是例如可商购的光引发剂或(Ciba AG)。如果使用聚合引发剂,其比例优选为0.001至5重量%,特别优选为0.001至1重量%。
根据本发明的可聚合化合物还适合没有引发剂的聚合,其伴随着相当多的优点,例如,低的材料成本和特别是更少的由可能的残留量的引发剂或其降解产物导致的LC介质污染。聚合还可以因此不添加引发剂而进行。在优选的实施方案中,LC介质因此不包含聚合引发剂。
LC介质还可以包含一种或多种稳定剂以便防止不期望的RM的自发聚合,例如在储存或运输期间。稳定剂的合适类型和用量是本领域技术人员已知的并且在文献中进行了描述。特别合适的例如为可商购自series(Ciba AG)的稳定剂,例如1076。如果使用稳定剂,则基于RM或可聚合组分(组分A)的总量,它们的比例优选为10-50,000ppm,特别优选为50-5,000ppm。/>
在优选实施方案中,液晶介质优选以0.01重量%至1重量%、非常优选地0.05重量%至0.5重量%的浓度含有一种或多种手性掺杂剂。手性掺杂剂优选选自由来自下表B的化合物组成的组、非常优选地由R-或S-1011、R-或S-2011、R-或S-3011、R-或S-4011及R-或S-5011组成的组。
在另一优选实施方案中,液晶介质含有一种或多种手性掺杂剂的外消旋体,该一种或多种手性掺杂剂优选地选自上一段落中所提及的手性掺杂剂。
在本发明的另一优选实施方案中,液晶介质含有一种或多种其他稳定剂,优选选自由下式组成的组:
其中各个基团彼此独立地且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:
Ra-d为具有1至10个、优选1至6个、非常优选1至4个C原子的直链或支链烷基,最优选是甲基,
XS为H、CH3、OH或O●,
AS为具有任选地经取代的1至20个C原子的直链、支链或环状亚烷基,
n为1至6的整数,优选是3。
式S3的优选稳定剂选自式S3A
其中n2是1至12的整数,且其中基团(CH2)n2中的一个或多个H原子任选地经甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基替代。
非常优选稳定剂选自由下式组成的组:
/>
在一优选实施方案中,液晶介质包含一种或多种稳定剂,其选自由以下组成的组:式S1-1、式S2-1、式S3-1、式S3-1及式S3-3。
在一优选实施方案中,液晶介质包含一种或多种选自下文表C的稳定剂。
优选地,液晶介质中的稳定剂(如式S1-S3的那些)的比例是10至500ppm,非常优选是20至100ppm。
在另一优选实施方案中,本发明的LC介质含有自配向(SA)添加剂,其浓度优选是0.1至2.5%。
在另一优选实施方案中,本发明的LC介质含有优选浓度为0.1至2.5%的自配向(SA)添加剂。此优选实施方案的LC介质尤其适用于SA-VA及SA-HB-FFS显示器。
在优选实施方案中,本发明的SA-VA或SA-HB-FFS显示器不含聚酰亚胺配向层。在另一优选实施方案中,优选实施方案的SA-VA或SA-HB-FFS显示器含有聚酰亚胺配向层。
用于此优选实施方案的优选SA添加剂选自包含介晶基团及直链或支链烷基侧链的化合物,其经一个或多个选自羟基、羧基、胺基或硫醇基团的极性锚定基团封端。
进一步优选的SA添加剂含有一个或多个可聚合基团,其任选地经由间隔基团连接至介晶基团。这些可聚合SA添加剂可在如应用于PSA过程中的RM的类似条件下在LC介质中聚合。
用以诱导垂直配向、尤其用于SA-VA模式显示器中的适宜SA添加剂公开了于例如US 2013/0182202 A1、US 2014/0838581 A1、US 2015/0166890 A1及US 2015/0252265 A1中。
在另一优选实施方案中,本发明的LC介质包含一种或多种选自式II的SA添加剂
MES-Ra II
其中各个基团彼此独立地且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:
MES是包含两个或更多环的棒状介晶基团,其彼此直接或非直接连接或其彼此稠合,其任选地经取代且该介晶基团任选地进一步经一个或多个可聚合基团取代,该基团直接或经由间隔基连接至MES,且
Ra是位于棒状介晶基团MES的末端位置的极性锚固基团,其包含至少一个碳原子及至少一个选自以下的基团:-OH、-SH、-COOH、-CHO或伯胺或仲胺官能基,优选一或两个OH基,且其任选地含有一或两个可聚合基团P,
P为式I中给出的含义之一或上文及下文给出的优选含义之一。
含有可聚合基团的自配向添加剂可在与应用于PSA方法中的RM的类似条件下在LC介质中聚合。
优选地,在式I I的自配向添加剂中,基团MES含有两个或更多环,该环选自如上文定义的芳基、脂环基及杂环基,包括其优选含义。最优选环是1,4-亚苯基,其可经如下文定义的L12及P-Sp-取代,或1,4-亚环己基。
在式I I中,基团MES优选是选自以下结构的基团,其可经取代基L12及P-Sp-的任一者单取代或多取代:
/>
其中
L12在各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、任选地经取代的硅烷基、具有3至20个C原子的任选地经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、烷氧基、烷羰基、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原子可各自经F或Cl替代,
P表示可聚合基团,且
Sp表示间隔基或单键,
且虚线指示极性锚固基团Ra的连接点。
优选地,用于垂直配向的自配向添加剂经选择具有式I Ia
R21-[A22-Z22]m2-A22-Ra IIa
其中
A21,A22各自彼此独立地表示芳基、杂芳基、脂环基或杂环基,其也可含有稠环,且其也可经基团L12或-Sp-P单取代或多取代,
L12在各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、任选地经取代的硅烷基、具有3至20个C原子的任选地经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、烷氧基、烷羰基、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原子可各自经F或Cl替代,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基或单键,
Z22在各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,
m2表示1、2、3、4、5或6,
R0在各情况下彼此独立地表示具有1至12个C原子的烷基,
R00在各情况下彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,
R21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,其中一个或多个不相邻的CH2基可各自以O及/或S原子彼此不直接连接的方式经-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-替代,且其中此外,一个或多个H原子可各自经F或Cl替代,
或基团P-Sp-,且
Ra如上文定义,优选表示极性锚固基团,其进一步定义如下:具有至少一个选自-OH、-NH2、NHR22、C(O)OH及-CHO的基团,其中R22表示具有1至12个C原子的烷基。
在另一优选实施方案中,本发明的LC介质或聚合物稳定SA-VA显示器含有一种或多种选自下文表E的自配向添加剂。
自配向添加剂的锚固基团Ra更优选经定义为:
Ra为下式锚固基团:
其中
p表示1或2,
q表示2或3,
B表示经取代或未经取代的环系统或稠环系统,优选是选自苯、吡啶、环己烷、二噁烷或四氢吡喃的环系统,
Y在每次出现时相同或不同地表示-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-NR11-或单键,
o表示0或1,
X1在每次出现时相同或不同地表示H、烷基、氟烷基、OH、NH2、NHR22、NR22 2、OR22、C(O)OH或-CHO,其中至少一个基团X1表示选自-OH、-NH2、NHR22、C(O)OH及-CHO的基团,
R22表示具有1至12个C原子的烷基,
Spa,Spc,Spd各自彼此独立地表示间隔基或单键,且
Spb表示三价或四价基团,优选是CH、N或C。
式I I及式I Ia任选地包括可聚合化合物。在本发明内,“包含式I I/I Ia化合物的介质”是指包含式I I/I Ia化合物的介质,且,或者是指包含呈其聚合形式的化合物的介质两者。
在一种或多种式II化合物经一种或多种可聚合基团(-Sp-P)取代的情况下,本发明的LC介质包含
-可聚合组分A),其包含可聚合化合物,优选由其组成,该可聚合化合物的至少一者是式I化合物,且该可聚合化合物的至少一者具有式II,
-液晶组分B),后文中也称为“LC主体混合物”,其包含一种或多种介晶或液晶化合物,优选由其组成。
在式IIa及其子式的化合物中,Z22优选表示单键、-C2H4-、-CF2O-或-CH2O-。在一具体优选实施方案中,Z22表示单键。
在式IIa化合物中,基团L12在各情况下独立地优选表示F或烷基,优选是CH3、C2H5或C3H7。
优选式IIa化合物是通过以下子式II-A至II-D说明
其中R21、Ra、A22、Z22、Sp、P及L12具有如上文针对式IIa定义的含义,
m2独立地是1、2或3,且
r1独立地是0、1、2、3或4,优选是0、1或2。
在式II-A至式II-D的化合物中,L12优选表示F或烷基,优选是CH3、C2H5或C3H7。
在一优选实施方案中,r1表示0。
式II、式IIa、式II-A至式II-D的可聚合基团P优选是甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或另一经取代的丙烯酸酯,最优选是甲基丙烯酸酯。
在上文及下文式IIa或式II-A至式II-D及其子式中,Z22优选独立地表示单键或-CH2CH2-,且非常特别地表示单键。
Ra优选表示:
其中
p是1、2、3、4、5或6,
x是1或0,优选是1,且
R23是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非常优选表示-O(CH2)2-OH、-O(CH2)3-OH、
在式I Ia及式I Ia的子式中,R21优选表示具有1至8个C原子的直链烷基或支链烷基,优选是直链烷基。在式I Ia或式I I-A至式I I-D的化合物中,R1更优选表示CH3、C2H5、正C3H7、正C4H9、正C5H11、正C6H13或CH2CH(C2H5)C4H9。此外,R21可表示烯氧基,特别地表示OCH2CH=CH2、OCH2CH=CHCH3、OCH2CH=CHC2H5或烷氧基,特别地表示OC2H5、OC3H7、OC4H9、OC5H11及OC6H13。特别优选R21表示直链烷基残基,优选是C5H11。
在本发明的一优选实施方案中,LC介质包含式I I化合物,其为可聚合的。
在另一优选实施方案中,本发明的LC介质或聚合物稳定化SA-VA或SA-FFS显示器含有一种或多种选自下文表E的自配向添加剂。
在另一优选实施方案中,本发明的LC介质含有一种或多种SA添加剂,其优选选自式I I或其子式或选自表E,其浓度是0.1至5%,非常优选是0.2至3%。最优选是0.2至1.5%。
具体而言,式I的可聚合化合物在制备PSA显示器的方法中显示良好UV吸收,且因此尤其适宜于该方法,该方法包括以下特征中一或多者:
-可聚合介质在显示器中以2步方法暴露于UV光,包括施加电压以产生倾斜角的第一UV暴露步骤(“UV1步骤”),以及不施加电压以完成聚合的第二UV暴露步骤(“UV2步骤”),
-可聚合介质优选至少在UV2步骤中、更优选在UV1及UV2步骤中在显示器中暴露于由UV-LED灯产生的UV光。
-可聚合介质在显示器中暴露于由UV灯产生的UV光,该UV灯的辐射光谱位移至更长波长,优选≥340nm、更优选350nm至<370nm、非常优选355nm至368nm,以避免在PS-VA方法中短UV光暴露。
使用较低强度及UV位移至较长波长二者均保护有机层免于可由UV光造成的损害。
本发明的优选实施方案涉及用于制备如上文及下文所述的PSA显示器的方法,其包括以下特征中的一或多者:
-可聚合LC介质以2步方法由UV光辐照,包括施加电压以产生倾斜角的第一UV暴露步骤(“UV1步骤”),以及不施加电压以完成聚合的第二UV暴露步骤(“UV2步骤”),
-优选地在UV2步骤中且任选也在UV1步骤中,可聚合LC介质由UV灯产生的UV光辐照,该UV灯在300nm至380nm的波长范围内具有0.5mW/cm 2至10mW/cm 2的强度,
-可聚合LC介质由UV光辐照,该UV光的波长≥340nm且≤420nm、优选>350nm、优选在340nm至400nm范围内、更优选在350nm至390nm范围内、非常优选在360nm至380nm范围内、最优选在360nm至368nm范围内,
-可聚合LC介质由UV光辐照,同时将电压施加至显示器的电极上,
-使用UV-LED灯实施由UV光的辐照。
可例如通过使用期望UV灯或通过使用带通滤波器及/或截止滤波器来实施此优选方法,该带通滤波器及/或截止滤波器实质上透射具有相应期望波长的UV光且实质上阻挡具有相应不期望波长的光。举例而言,当期望用波长λ为300nm至400nm的UV光辐照时,可使用实质上透射300nm<λ<400nm的波长的宽带通滤波器来实施UV暴露。当期望用波长λ超过340nm的UV光辐照时,可使用实质上透射>340nm的波长λ的截止滤波器来实施UV辐照。
此优选方法使能够通过使用较长UV波长制造显示器,由此减少或甚至避免短UV光分量的危险及损害效应。
“实质上透射”意指该滤波器传递一大部分、优选地至少50%的期望波长的入射光的强度。“实质上阻挡”意指该滤波器不传递一大部分、优选地至少50%的不期望波长的入射光的强度。“期望(不期望)波长”在例如带通滤波器的情形下意指在λ的给定范围内(外)的波长,且在截止滤波器的情形下意指高于(低于)λ的给定值的波长。
优选地,使用UV-LED灯实施UV辐照。
在PSA方法中使用仅具有一个窄发射峰的UV-LED灯提供若干优点,如例如至LC介质中的可聚合化合物的更有效的光能传递,这取决于在LED灯的发射波长下显示吸收的适宜可聚合化合物的选择。这允许减少UV强度及/或UV辐照时间,从而能够减少节拍时间并节省能量及生产成本。另一优点是灯的窄发射光谱允许更容易地选择光聚合的适当波长。
非常优选地,UV光源是发射在340nm至400nm范围内、更优选在350nm至390nm范围内、非常优选在360nm至380nm范围内、最优选在360nm至368nm范围内的波长的UV-LED灯。发射波长为365nm的UV光的UV-LED灯是尤其优选的。
取决于生产方法条件,UV辐射能量优选地为6J至100J。
根据本发明的LC介质优选地的确基本上由可聚合组分A),或一种或多种如上下文所述的式I的可聚合化合物和LC组分B)或LC主体混合物所组成。然而,LC介质可另外包含一种或多种其他组分或添加剂,优选选自包括选自但不限于以下的列表:共聚单体、手性掺杂剂、聚合引发剂、抑制剂、稳定剂、表面活性剂、润湿剂、润滑剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、消泡剂、脱气剂、稀释剂、反应性稀释剂、助剂、着色剂、染料、颜料和纳米颗粒。
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。
此外优选的是其中可聚合组分A)仅包含式I的可聚合化合物的LC介质。
此外优选的是LC介质,其中液晶组分B)或者LC主体混合物具有向列LC相,和优选不具有手性液晶相。
LC组分B)或LC主体混合物优选为向列型LC混合物。
此外优选的是式I的非手性化合物,和其中组分A和/或B的化合物仅选自由非手性化合物组成的组的LC介质。
优选地,尤其在用于SA-VA显示器时,LC介质中可聚合组分A)的比例是>0至<5%,非常优选是>0至<3%,更优选0.01至2.0。在另一优选实施方案中,尤其在用于PSA显示器时,LC介质中可聚合组分A)的比例是0.01至1.0%,最优选是0.01至0.5%。
优选地,尤其在用于SA-VA显示器时,LC介质中式I化合物的比例是>0至<5%,非常优选是>0至<3%,更优选0.01至2.0。在另一优选实施方案中,尤其在用于PSA显示器时,LC介质中式I化合物的比例是0.01至1.0%,最优选是0.01至0.5%。
优选地,LC介质中LC组分B)的比例是95至<100%,非常优选是96.5至<100%,最优选是98至<100%。在另一优选实施方案中,LC介质中LC组分B)的比例是99至<100%。
在一优选实施方案中,可聚合组分B)的可聚合化合物仅选自式I。
在另一优选实施方案中,可聚合组分B)除式I化合物外还包含一种或多种其他可聚合化合物(“共聚单体”),其优选选自RM。
合适且优选的介晶共聚单体选自下式:
/>
/>
/>
其中,各个基团具有以下含义:
P1、P2和P3各自彼此独立地表示丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基,
Sp1、Sp2和Sp3各自彼此独立地表示单键或间隔基团(具有如上下文对于Sp所述的含义之一),以及尤其优选表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-或-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1是从1到12的整数,此外其中基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-中的一个或多个可以表示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表示H、F、Cl、CN或具有1到25个C原子的直链或支链烷基,其中另外一个或多个不相邻的CH2基团也可彼此独立地被C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以使得O和/或S原子彼此不直接相连的方式替代,以及其中另外一个或多个H原子可被F、Cl、CN或P1-Sp1-替代,特别优选具有1到12个C原子的直链或支链、任选单或多氟代的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基(其中烯基和炔基具有至少两个C原子以及支化基团具有至少三个C原子),
R0、R00各自彼此独立地以及每次出现时相同或不同地表示H或具有1到12个C原子的烷基,
Ry和Rz各自彼此独立地表示H、F、CH3或CF3,
X1、X2和X3各自彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-或者单键,
Z1表示-O-、-CO-、-C(RyRz)-或-CF2CF2-,
Z2和Z3各自彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-(CH2)n-,其中n为2、3或4,
L每次出现时相同或不同地表示F,Cl,CN或具有1到12个C原子的直链或支链的、任选单或多氟代的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基,优选F,
L'和L″各自彼此独立地表示H、F或Cl,
k表示0或1,
r表示0、1、2、3或4,
s表示0、1、2或3,
t表示0、1或2,
x表示0或1。
尤其优选的是式M2、M13、M17、M22、M23、M24、M30、M31及M32的化合物。
更优选为三反应性化合物M15至M30,特别是M17、M18、M19、M22、M23、M24、M25、M26、M30、M31及M32。
在另一优选实施方案中,除式I化合物外,可聚合组分B)包含一种或多种选自式M2及式M13的共聚单体,其中至少一个r是1,且L是具有2至7个C原子的烯基。
在另一优选实施方案中,除式I化合物外,可聚合组分B)包含一种或多种选自下文表D的共聚单体。
在式M1至M32的化合物中,基团
优选是/>/>
其中L在每次出现时相同或不同地具有上文或下文所给出的含义中的一者,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F、Cl、CN、CH3、C2H5、OCH3、COCH3、OCF3或P-Sp-,更优选F、Cl、CH3、OCH3、COCH3或OCF3,特别是F或CH3。
除了上文所描述的可聚合化合物以外,用于根据本发明的LC显示器的LC介质包含LC混合物(“主体混合物”),该LC混合物包含一种或多种、优选两种或多于两种选自不可聚合的低分子量化合物的LC化合物。选择这些LC化合物以使得其在应用于可聚合化合物的聚合的条件下对于聚合反应为稳定和/或无反应性的。
原则上,适用于常规显示器的任何LC混合物均适合作为主体混合物。适合的LC混合物为本领域技术人员所知的且在文献中有描述,例如EP 1 378 557 A1中的VA显示器中的混合物及EP 1 306 418 A1及DE 102 24 046 A1中的OCB显示器的混合物。
式I的可聚合化合物尤其适用于包含一种或多种包含烯基的介晶或LC化合物(在下文中也称作“烯基化合物”)的LC主体混合物,其中所述烯基在用于聚合式I化合物及聚合包含于LC介质中的其他可聚合化合物的条件下对聚合反应为稳定的。相较于自现有技术已知的RM,式I化合物在此LC主体混合物中展现经改良特性,如溶解性、反应性或产生倾斜角的能力。
因此,除式I的可聚合化合物以外,根据本发明的LC介质包含一种或多种包含烯基的介晶或液晶化合物(“烯基化合物”),其中此烯基在用于聚合式I的可聚合化合物或聚合包含于LC介质中的其他可聚合化合物的条件下优选对聚合反应为稳定的。
烯基化合物中的烯基优选地选自特别地具有2至25个C原子,特别优选具有2至12个C原子的直链、支链或环状烯基,另外,其中一个或多个不相邻的CH2基团可以使得O原子和/或S原子不直接彼此连接的方式由-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代,且另外,其中一个或多个H原子可由F和/或Cl替代。
优选的烯基为具有2至7个C原子的直链烯基及环己烯基,特别地为乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、1,4-环己-1-基及1,4-环己-3-基。
含有LC主体混合物中的烯基的化合物(即,无任何可聚合化合物)的浓度优选为5%至100%,非常优选20%至60%。
尤其优选的是含有1至5种、优选1、2或3种具有烯基的化合物的LC混合物。
含有烯基的优选介晶及LC化合物也示于下述优选实施方案中。
除如上文所描述的可聚合组分A)以外,根据本发明的LC介质包含LC组分B)或LC主体混合物,其包含一种或多种,优选两种或多于两种选自不可聚合的低分子量化合物的LC化合物。选择这些LC化合物以使得其在应用于可聚合化合物的聚合的条件下对于聚合反应为稳定和/或无反应性的。
在第一优选实施方案中,基于具有负介电各向异性的化合物,LC介质含有LC组分B)或LC主体混合物。此LC介质尤其适用于PS-VA、SA-VA及PS-UB-FFS显示器。此LC介质的特别优选实施方案为以下所述。
优选地,根据第一优选实施方案,LC介质含有一种或多种选自由式I IA、I IB、IIC及I ID化合物组成的组的化合物
其中
R2A及R2B各自彼此独立地表示H、未经取代、经CN或CF3单取代或至少经卤素单取代的具有最多15个C原子的烷基或烯基,此外其中该基团中的一个或多个CH2基团可以使得O原子彼此不直接连接的方式经-O-、-S-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-替代,
L1至L4各自彼此独立地表示F、Cl、CF3或CHF2,
Y表示H、F、Cl、CF3、CHF2或CH3,优选H或CH3,尤其优选H,
Z2、Z2B及Z2D各自彼此独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CHCH2O-,p表示0、1或2,且
q在每次出现时相同或不同地表示0或1。
式IIA、IIB、IIC及IID的优选化合物是以下的那些:其中R2B表示具有最多15个C原子的烷基或烷氧基,且非常优选表示(O)CvH2v+1,其中(O)是氧原子或单键且v是1、2、3、4、5或6。
进一步优选的式IIA、IIB、IIC及IID化合物是以下的那些:其中R2A或R2B表示或含有环烷基或环烷氧基,其优选选自由以下组成的组: 其中S1是C1-5-亚烷基或C2-5-亚烯基且S2是H,C1-7-烷基或C2-7-烯基,且非常优选选自由以下组成的组:/>
进一步优选的式IIA、IIB、IIC及IID化合物于下文指示:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
其中参数a表示1或2,a lkyl及a lkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基,且a lkenyl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-。
根据本发明的尤其优选LC介质包含一种或多种式I IA-2、I IA-8、I IA-10、I IA-16、I I-18、I IA-40、I IA-41、I IA-42、I IA-43、I IB-2、I IB-10、I IB-16、I IC-1及IID-4的化合物。
式I IA及/或I IB的化合物在整体混合物中的比例优选为至少20重量%。
在另一优选实施方案中,根据第一优选实施方案的LC介质包含一种或多种式III化合物
其中
R11及R12各自彼此独立地表示H、具有1至15个C原子的烷基或烷氧基,此外其中该基团中的一个或多个CH2基团可各自彼此独立地以使得O原子彼此不直接连接的方式经 -C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-替代,且此外其中一个或多个H原子可经卤素替代,
A3在每次出现时彼此独立地表示
a)1,4-亚环己烯基或1,4-亚环己基,其中一或两个非相邻的CH2基团可经-O-或-S-替代,
b)1,4-亚苯基,其中一个或两个CH基团可经N替代,或
c)选自由以下组成的组的基团:螺[3.3]庚烷-2,6-二基、1,4-二环[2.2.2]亚辛基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基及芴-2,7-二基,
其中基团a)、b)及c)可由卤素原子单取代或多取代,
n表示0、1或2、优选0或1,
Z1在每次出现时彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2O-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-C≡C-或单键,且
L11及L12各自彼此独立地表示F、Cl、CF3或CHF2、优选H或F、最优选F,且W表示O或S。
优选地,LC介质包含一种或多种选自式III-1及III-2的式III化合物
其中出现的基团具有与式III下所给出相同的含义,且优选地
R11及R12各自彼此独立地为具有最多15个C原子的烷基、烯基或烷氧基,更优选地其中的一者或二者表示烷氧基且
L11及L12各自优选表示F。
在优选实施方案中,LC介质包含一种或多种选自式III-1-1至III-1-11、优选式III-1-6化合物的式III-1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,alkenyl及alkenyl*各自彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基,alkoxy及alkoxy*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷氧基,且L11及L12各自彼此独立地表示F或Cl,优选二者均为F。
在另一优选实施方案中,LC介质包含一种或多种选自式III-2-1至III-2-11、优选式III-2-6化合物的式III-2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,alkenyl及alkenyl*各自彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基,alkoxy及alkoxy*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷氧基,且L1及L2各自彼此独立地表示F或Cl,优选二者均为F。
在另一优选实施方案中,LC介质包含一种或多种式IIIA-1及/或IIIA-2化合物
其中L11及L12具有与式III下所给出相同的含义,(O)表示O或单键,
RIIIA表示具有最多7个C原子的烷基或烯基或基团Cy-CmH2m+1-,
m及n相同或不同地为0、1、2、3、4、5或6、优选1、2或3、非常优选1,且
Cy表示具有3、4或5个环原子的环脂肪族基团,其任选经各自具有最多3个C原子的烷基或烯基、或卤素或CN取代,且优选表示环丙基、环丁基或环戊基。
作为式III化合物的替代或除式III化合物以外、优选除式III化合物以外,LC介质中还含有式IIIA-1及/或IIIA-2化合物。
非常优选的式IIIA-1及IIIA-2化合物是以下:
其中alkoxy表示具有1至6个C原子的直链烷氧基。
在另一优选实施方案中,LC介质包含一种或多种式III-3化合物
其中
R11、R12相同或不同地表示H、具有1至15个C原子的烷基或烷氧基,其中这些基团中的一个或多个CH2基团以使得O原子彼此不直接连接的方式任选彼此独立地经-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-替代,且此外其中一个或多个H原子可由卤素替代。
式III-3化合物优选选自式III-3-1至III-3-10化合物的组:
/>
其中R12表示具有1至7个C原子的烷基,优选乙基、正丙基或正丁基,或另一选择为环丙基甲基、环丁基甲基或环戊基甲基。
在另一优选实施方案中,LC介质包含一种或多种式III-4至III-6、优选式III-5化合物,
其中参数具有上文给出的含义,R11优选表示直链烷基且R12优选表示烷氧基,各自具有1至7个C原子。
在另一优选实施方案中,LC介质包含一种或多种选自式III-7至III-9、优选式III-8化合物的式I化合物,
其中参数具有上文给出的含义,R11优选表示直链烷基且R12优选表示烷氧基,各自具有1至7个C原子。
在另一优选实施方案中,根据第一优选实施方案的LC介质包含一种或多种式IV化合物,
其中
R41表示具有1至7个C原子的未经取代的烷基或具有2至7个C原子的未经取代的烯基、优选地正烷基,尤其优选地具有2、3、4或5个C原子,且
R42表示具有1至7个C原子的未经取代的烷基或具有1至6个C原子的未经取代的烷氧基,二者优选具有2至5个C原子;具有2至7个C原子、优选具有2、3或4个C原子的未经取代的烯基;更优选地乙烯基或1-丙烯基且特别是乙烯基。
式IV化合物优选选自式IV-1至IV-4化合物的组
其中
alkyl及alkyl’彼此独立地表示具有1至7个C原子、优选具有2至5个C原子的烷基,
alkenyl表示具有2至5个C原子、优选具有2至4个C原子、尤其优选2个C原子的烯基,
alkenyl’表示具有2至5个C原子、优选具有2至4个C原子、尤其优选具有2至3个C原子的烯基,且
a lkoxy表示具有1至5个C原子、优选具有2至4个C原子的烷氧基。
优选地,LC介质包含一种或多种选自式IV-1-1至IV-1-4化合物的化合物
非常优选地,LC介质包含一种或多种式IV-2-1及/或IV-2-2化合物
进一步优选地,LC介质包含特别是选自式IV-3-1至IV-3-4化合物的式IV-3化合物,
/>
进一步优选地,LC介质包含特别是选自式IV-4-1至IV-4-2化合物的式IV-4化合物,
根据第一优选实施方案的LC介质优选另外包含一种或多种式IVa化合物,
其中
R41及R42各自彼此独立地表示具有最多12个C原子的直链烷基、烷氧基、烯基、烷氧基烷基或烷氧基,且表示
Z4表示单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H8-或-CF=CF-。
下文指示优选的式IVa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。
优选地,LC介质包含至少一种式IVa-1及/或式IVa-2化合物。
式IVa化合物在整体混合物中的比例优选为至少5重量%。
进一步优选地,LC介质包含一种或多种式IVb-1至IVb-3化合物
其中
alkyl及alkyl*各自彼此独立地表示具有1个至6个C原子的直链烷基,且
alkenyl及alkenyl*各自彼此独立地表示具有2个至6个C原子的直链烯基。
式IV-1至IV-3的联苯在整体混合物中的比例优选为至少3重量%、特别是≥5重量%。
在式IVb-1至IVb-3化合物中,式IVb-2化合物尤其优选。
尤其优选的联苯是
其中alkyl*表示具有1至6个C原子的烷基且优选表示正丙基。
LC介质尤其优选包含一种或多种式IVb-1-1及/或IVb-2-3化合物。
在另一优选实施方案中,根据第一优选实施方案的LC介质包含一种或多种式V化合物
其中
R51及R52彼此独立地具有针对R41及R42给出的含义之一且优选表示具有1至7个C原子的烷基、优选正烷基、尤其优选具有1至5个C原子的正烷基;具有1至7个C原子的烷氧基、优选正烷氧基、尤其优选具有2至5个C原子的正烷氧基;具有2至7个C原子、优选具有2至4个C原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基、优选烯氧基,
相同或不同地,表示
其中
优选表示/>
Z51、Z52各自彼此独立地表示-CH2-CH2-、-CH2-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-或单键,优选-CH2-CH2-、-CH2-O-或单键,且尤其优选单键,且
n为1或2。
式V化合物优选选自式V-1至V-16化合物:
/>
其中R1及R2具有针对上述R2A指示的含义。
R1及R2优选各自彼此独立地表示直链烷基或烯基。
优选的LC介质包含一种或多种式V-1、V-3、V-4、V-6、V-7、V-10、V-11、V-12、V-14、V-15及/或V-16化合物。
根据第一优选实施方案的LC介质非常优选地包含式V-10、V-12、V-16及/或IV-1化合物,特别是其量为5至30%。
下文指示优选的式V-10化合物:
根据第一优选实施方案的LC介质尤其优选包含式V-10a及/或式V-10b的三环化合物与一种或多种式IV-1的二环化合物的组合。式V-10a及/或V-10b化合物与一种或多种选自式IV-1的二环己基化合物的化合物的组合的总比例为5至40%、非常优选地15至35%。
非常尤其优选的LC介质包含化合物V-10a及CC-2-3
基于整体混合物,化合物V-10a及IV-1-1优选以15%至35%、尤其优选15%至25%且特别优选18%至22%的浓度存于混合物中。
非常尤其优选的LC介质包含化合物V-10b及IV-1-1:
基于整体混合物,化合物V-10b及IV-1-1优选以15%至35%、尤其优选15%至25%且特别优选18%至22%的浓度存于混合物中。
非常优选的LC介质包含以下三种化合物:
基于整体混合物,化合物V-10a、V-10b及IV-1-1优选以15%至35%、尤其优选15%至25%且特别优选18%至22%的浓度存于混合物中。
优选LC介质包含至少一种选自以下化合物的组的化合物
其中R41及R42、及R51及R52具有上文所指示的含义。优选地,在化合物V-6、V-7及IV-1中,R41及R51分别表示具有1至6或2至6个C原子的烷基或烯基,且R42及R52表示具有2至6个C原子的烯基。
进一步优选的LC介质包含至少一种式V-6a、V-6b、V-7a、V-7b、IV-4-1、IV-4-2、IV-3a及IV-3b化合物:
其中alkyl表示具有1至6个C原子的烷基且烯基表示具有2至6个C原子的烯基。
式V-6a、V-6b、V-7a、V-7b、IV-4-1、IV-4-2、IV-3a及IV-3b化合物优选以1至40重量%、优选5至35重量%且非常优选地10至30重量%的量存在于根据本发明的LC介质中。
在另一优选实施方案中,根据第一优选实施方案的LC介质另外包含一种或多种式VI-1至VI-9化合物
其中
R7各自彼此独立地具有式I IA中针对R2A所指示含义之一,且
w及x各自彼此独立地表示1至6。
尤其优选的是包含至少一种式V-9化合物的LC介质。
在另一优选实施方案中,根据第一优选实施方案的LC介质另外包含一种或多种式VI I-1至VI I-25的化合物,
/>
/>
/>
其中
R表示具有1至6个C原子的直链烷基或烷氧基,(O)表示-O-或单键,X表示F、Cl、OCF3或OCHF2,Lx表示H或F,m是0、1、2、3、4、5或6且n是0、1、2、3或4。
R优选表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基。
X优选表示F或OCH3、非常优选F。
LC介质优选包含2重量%至30重量%、特别是5重量%至20重量%的量的式VI I-1至VI I-25的联三苯基。
尤其优选的是式VI I-1、VI I-2、VI I-4、VI I-20、VI I-21及VI I-22化合物,其中X表示F。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。在式VII-20化合物中,R优选表示烷基或烯基,特别是烷基。在式VI I-21化合物中,R优选表示烷基。在式VI I-22至VI I-25化合物中,X优选表示F。
若混合物的Δn值≥0.1,则式VI I-1至VI I-25的联三苯基优选用于根据本发明的LC介质中。优选的LC介质包含2重量%至20重量%的一种或多种选自式VI I-1至VI I-25化合物的组的联三苯基化合物。
下文列示根据第一优选实施方案的进一步优选的实施方案:
a)包含至少一种式Z-1至Z-7的化合物的LC介质,
其中R、(O)及alkyl具有上文针对式I I I所指示的含义。
b)包含一种或多种含有四氢萘基或萘基单元的物质、例如式N-1至N-5的化合物的LC介质,
/>
其中R1N及R2N各自彼此独立地具有针对R2A所指示的含义,优选表示直链烷基、直链烷氧基或直链烯基,且
Z1及Z2各自彼此独立地表示-C2H4-、-CH=CH-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-CH=CHCH2CH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2-或单键。
c)包含一种或多种选自以下的组的化合物的LC介质:式BC的二氟二苯并色满化合物、式CR的色满以及式PH-1及PH-2的氟化菲,
/>
其中
RB1、RB2、RCR1、RCR2、R1、R2各自彼此独立地具有R2A的含义。c为0、1或2。R1及R2优选彼此独立地表示具有1至6个C原子的烷基或烷氧基。
LC介质优选包含3重量%至20重量%的量、特别是3重量%至15重量%的量的式BC、CR、PH-1、PH-2化合物。
尤其优选的式BC及CR化合物是BC-1至BC-7及CR-1至CR-5的化合物,
/>
其中alkyl及alkyl*各自彼此独立地表示具有1个至6个C原子的直链烷基,且
alkenyl及alkenyl*各自彼此独立地表示具有2个至6个C原子的直链烯基。
非常尤其优选的是包含一种、两种或三种式BC-2、BF-1及/或BF-2化合物的LC介质。
d)包含一种或多种式In的茚满化合物的LC介质,
其中
R11、R12、R13各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基、烷氧基、烷氧基烷基或烯基,
R12及R13另外表示卤素,优选F,
表示
i表示0、1或2。
优选的式In化合物是下文所指示的式In-1至In-16的化合物:
/>
/>
尤其优选的是式In-1、In-2、In-3及In-4的化合物。
式In及子式In-1至In-16的化合物优选以≥5重量%、特别是5重量%至30重量%且非常优选5重量%至25重量%的浓度用于根据本发明的LC介质中。
e)包含一种或多种式L-1至L-5的化合物的LC介质,
其中
R及R1各自彼此独立地具有上文式I IA中针对R2A所指示的含义,且alkyl表示具有1至6个C原子的烷基,参数s表示1或2。
式L-1至L-5的化合物优选以5重量%至50重量%、特别是5重量%至40重量%且非常优选10重量%至40重量%的浓度使用。
f)包含一种或多种式IIA-Y化合物的LC介质
其中R11及R12具有上文式IIA中针对R2A所指示的含义,且L1及L2相同或不同地表示F或Cl。
优选的式IIA-Y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,Alkoxy表示具有1至6个C原子的直链烷氧基,Alkenyl及Alkenyl*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-。
尤其优选的式I IA-Y化合物选自由以下子式组成的组:
其中Alkoxy及Alkoxy*具有上文定义的含义且优选表示甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁基氧基或正戊基氧基。
g)包含一种或多种选自下式的联四苯基化合物的LC介质:
/>
其中
RQ是具有1个至9个C原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或烷氧基烷基或具有2个至9个C原子的烯基或烯基氧基,其所有均任选经氟化,
XQ是F、Cl、具有1至6个C原子的卤化烷基或烷氧基或具有2至6个C原子的卤化烯基或烯氧基,
LQ1至LQ6彼此独立地是H或F,其中LQ1至LQ6中的至少一者是F。
优选的式Q化合物是其中RQ表示具有2至6个C原子的直链烷基、非常优选乙基、正丙基或正丁基的那些。
优选的式Q化合物是其中LQ3及LQ4是F的那些。进一步优选的式Q化合物是其中LQ3、LQ4以及LQ1及LQ2中之一或两者是F的那些。
优选式Q的化合物是其中XQ表示F或OCF3、非常优选F的那些。
式Q化合物优选选自以下子式
其中RQ具有式Q的含义之一或上文及下文给出的其优选含义,且优选是乙基、正丙基或正丁基。
尤其优选的是式Q1化合物,特别是其中RQ是正丙基的那些。
优选地,LC主体混合物中式Q化合物的比例是>0重量%至≤5重量%、非常优选0.05重量%至2重量%、更优选0.1重量%至1重量%、最优选0.1重量%至0.8重量%。
优选地,LC介质含有1至5种、优选1或2种式Q化合物。
将式Q的联四苯基化合物添加至LC主体混合物中使能够减少ODF不均匀性,同时维持高UV吸收,使能够快速且完全聚合,使能够强烈且快速生成倾斜角,并增加LC-介质的UV稳定性。
此外,将具有正介电各向异性的式Q化合物添加至具有负介电各向异性的LC介质中允许较好控制介电常数ε||及ε⊥的值,且特别是使能够达成高介电常数ε||值,同时保持介电各向异性Δε恒定,由此减少反冲电压(kick-back vol tage)并减少图像粘滞。
根据第一优选实施方案的LC介质优选包含
-一种或多种式I、优选式I1、非常优选选自式I1-1至I1-10的化合物,优选地总浓度在0.01%至2.0%、更优选0.1%至1.0%、最优选0.2%至0.8%的范围内,
及/或
-一种或多种式I IA化合物,优选地总浓度在5%至30%、更优选7%至25%、尤其优选10%至20%的范围内;
及/或
-一种或多种式I IA及I IB化合物,优选地总浓度在30%至45%的范围内;
及/或
-一种或多种式IV化合物,优选地总浓度在35%至70%、更优选40%至65%、尤其优选45%至60%的范围内;
及/或
-一种或多种式IV-3化合物,优选地总浓度在35%至60%、更优选40%至55%、尤其优选45%至50%的范围内;
及/或
-一种或多种式III-2、优选式III-2-6化合物,优选地总浓度在2%至25%、更优选5%至15%、尤其优选5%至12%的范围内。
特别是,介质包含
-一种或多种化合物CY-n-Om、特别是CY-3-O4、CY-5-O4及/或CY-3-O2,优选地总浓度在5%至30%、优选10%至20%的范围内;
及/或
-一种或多种化合物PY-n-Om、特别是PY-3-O2及/或PY-1-O2,优选地总浓度在5%至30%、优选5%至20%的范围内;
及/或
-CPY-n-Om、特别是CPY-2-O2、CPY-3-O2及/或CPY-5-O2,基于整体混合物,优选地浓度>5%、特别是7%至20%,
及/或
-一种或多种化合物CCY-n-Om、优选CCY-4-O2、CCY-3-O2、CCY-3-O3、CCY-3-O1及/或CCY-5-O2,基于整体混合物,优选地浓度>3%、特别是5%至15%,
及/或
-一种或多种化合物CPY-n-Om、优选CPY-2-O2及/或CPY-3-O2,基于整体混合物,优选地浓度>3%、特别是5%至15%;
及/或
-CLY-n-Om、优选CLY-2-O4、CLY-3-O2及/或CLY-3-O3,基于整体混合物,优选地浓度>5%、特别是10%至30%、非常优选15%至20%;
及/或
-CPY-n-Om及CY-n-Om,基于整体混合物,优选地浓度为10%至80%,
及/或
-CPY-n-Om及PY-n-Om、优选CPY-2-O2及/或CPY-3-O2及PY-3-O2或PY-1-O2,基于整体混合物,优选地浓度为5%至20%、更优选10%至15%,
及/或
-CC-3-V,基于整体混合物,优选地浓度为5%至50%,
及/或
-式CC-3-V1化合物,总浓度在5%至40%、更优选15%至35%、尤其优选20%至30%的范围内,
及/或
-一种或多种式B-nO-Om及/或B(S)-nO-Om化合物、特别是化合物B(S)-2O-O4及/或B(S)-2O-O5,优选地浓度在2%至12%的范围内,
及/或
-0.1%至3%的化合物PPGU-3-F。
在第二优选实施方案中,LC介质含有基于具有正介电各向异性的化合物的LC主体混合物。该LC介质尤其适用于PS-OCB、PS-TN、PS-Pos i-VA、PS-IPS、PS-FFS或SA-HB-FFS显示器。
其中各个基团彼此独立地且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:
各自彼此独立地
和每次出现时相同或不同地是
R21、R31各自彼此独立地为具有1个至9个C原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或烷氧基烷基或具有2个至9个C原子的烯基或烯基氧基,其所有均任选经氟化,
X0为F、Cl、具有1至6个C原子的卤化烷基或烷氧基或具有2至6个C原子的卤化烯基或烯氧基,
Z31为-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2O-或单键,优选-CH2CH2-、-COO-、反式-CH=CH-或单键,尤其优选-COO-、反式-CH=CH-或单键,
L21、L22、L31、L32各自彼此独立地为H或F,g0、1、2或3。
在式A及B的化合物中,X0优选是F、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3或CH=CF2、非常优选F或OCF3、最优选F。
在式A及B的化合物中,R21及R31优选选自具有1、2、3、4、5或6个C原子的直链烷基或烷氧基、及具有2、3、4、5、6或7个C原子的直链烯基。
在式A及B的化合物中,g优选是1或2。
在式B的化合物中,Z31优选是COO、反式-CH=CH或单键、非常优选COO或单键。
优选地,LC介质的组分B)包含一种或多种式A化合物,其选自由下式组成的组:
其中A21、A22、R21、X0、L21及L22具有式A中给出的含义,L23及L24各自彼此独立地是H或F,且X0优选是F。尤其优选的是式A1及A2的化合物。
尤其优选的式A1化合物选自由以下子式组成的组:
其中R21、X0、L21及L22具有式A1中给出的含义,L23、L24、L25及L26各自彼此独立地H或F,且X0优选是F。
非常优选的式A1化合物选自由以下子式组成的组:
其中R21如式A1中所定义。
尤其优选的式A2化合物选自由以下子式组成的组:
/>
/>
其中R21、X0、L21及L22具有式A2中给出的含义,L23、L24、L25及L26各自彼此独立地H或F,且X0优选是F。
非常优选的式A2化合物选自由以下子式组成的组:
/>
/>
其中R21及X0如式A2中所定义。
尤其优选的式A3化合物选自由以下子式组成的组:
其中R21、X0、L21及L22具有式A3中给出的含义,且X0优选是F。尤其优选的式A4化合物选自由以下子式组成的组:
其中R21如式A4中所定义。
优选地,LC介质的组分B)包含一种或多种式B化合物,其选自由下式组成的组:
其中g、A31、A32、R31、X0、L31及L32具有式B中给出的含义,且X0优选是F。尤其优选的是式B1及B2的化合物。
尤其优选的式B1化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31、X0、L31及L32具有式B1中给出的含义,且X0优选是F。非常特别优选的式B1a化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B1中所定义。
非常特别优选的式B1b化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B1中所定义。
尤其优选的式B2化合物选自由以下子式组成的组:
/>
/>
其中R31、X0、L31及L32具有式B2中给出的含义,L33、L34、L35及L36各自彼此独立地H或F,且X0优选是F。
非常特别优选的式B2化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2b化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2c化合物选自由以下子式组成的组:
/>
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2d及B2e化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2f化合物选自由以下子式组成的组:
/>
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2g化合物选自由以下子式组成的组:
/>
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2h化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2 i化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2k化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B2中所定义。
非常特别优选的式B2 l化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B2中所定义。
替代式B1及/或B2化合物或除了式B1及/或B2化合物,LC介质的组分B)也可包含一种或多种如上文定义的式B3化合物。
尤其优选的式B3化合物选自由以下子式组成的组:
其中R31如式B3中所定义。
优选地,除了式A及/或B化合物,LC介质的组分B)还包含一种或多种式C化合物
其中各个基团具有以下含义:
各自彼此独立地且
在每次出现时相同或不同地为
R41、R42各自彼此独立地为具有1个至9个C原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或烷氧基烷基或具有2个至9个C原子的烯基或烯基氧基,其所有均任选经氟化,
Z41、Z42各自彼此独立地为-CH2CH2-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或单键、优选单键,
h为0、1、2或3。
在式C化合物中,R41及R42优选选自具有1、2、3、4、5或6个C原子的直链烷基或烷氧基、及具有2、3、4、5、6或7个C原子的直链烯基。
在式C化合物中,h优选是0、1或2。
在式C化合物中,Z41及Z42优选选自COO、反式-CH=CH及单键,非常优选选自COO及单键。
尤其优选的式C化合物选自由以下子式组成的组:
/>
其中R41及R42具有式C中给出的含义,且优选地各自彼此独立地表示具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基或具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基。
进一步优选地,除了式A及/或B化合物,LC介质的组分B)包含一种或多种式D化合物
其中A41、A42、Z41、Z42、R41、R42及h具有式C中给出的含义或上文给出的优选含义之一。
尤其优选的式D化合物选自由以下子式组成的组:
其中R41及R42具有式D中给出的含义且R41优选表示烷基,且在式D1中,R42优选表示烯基、尤其优选-(CH2)2-CH=CH-CH3,且在式D2中,R42优选表示烷基、-(CH2)2-CH=CH2或-(CH2)2-CH=CH-CH3。
进一步优选地,除了式A及/或B化合物,LC介质的组分B)还包含一种或多种含有烯基的式E化合物
其中该各个基团在每次出现时相同或不同地且各自彼此独立地具有以下含义:
RA1为具有2至9个C原子的烯基,若环X、Y及Z中的至少一者表示环己烯基,则也具有RA2的含义之一,
RA2为具有1至12个C原子的烷基,此外其中一或两个非相邻的CH2基团可以O原子彼此不直接连接的方式由-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代,
x为1或2。
RA2优选是具有1至8个C原子的直链烷基或烷氧基或具有2至7个C原子的直链烯基。
优选地,式E化合物选自以下子式:
/>
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alkenyl*各自彼此独立地表示具有2至7个C原子的直链烯基。alkenyl及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-。
非常优选的式E化合物选自以下子式:
其中m表示1、2、3、4、5或6,i表示0、1、2或3,且Rb1表示H、CH3或C2H5。
非常特别优选的式E化合物选自以下子式:
最优选的是式E1a2、E1a5、E3a1及E6a1化合物。
进一步优选地,除了式A及/或B化合物,LC介质的组分B)包含一种或多种式F化合物
其中各个基团彼此独立地且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:
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R21、R31各自彼此独立地为具有1个至9个C原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基或烷氧基烷基或具有2个至9个C原子的烯基或烯基氧基,其所有均任选经氟化,
X0为F、Cl、具有1至6个C原子的卤化烷基或烷氧基或具有2至6个C原子的卤化烯基或烯氧基,
Z21为-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2O-或单键,优选-CH2CH2-、-COO-、反式-CH=CH-或单键,尤其优选-COO-、反式-CH=CH-或单键,
L21、L22、L23、L24各自彼此独立地为H或F,
g为0、1、2或3。
尤其优选的式F化合物选自由以下子式组成的组:
其中R21、X0、L21及L22具有式F中给出的含义,L25及L26各自彼此独立地是H或F,且X0优选是F。
非常优选的式F1-F3化合物选自由以下子式组成的组:
其中R21如式F1中所定义。
在LC主体混合物中式A和B的化合物的浓度优选为2-60%,非常优选3-45%,最优选4-35%。
在LC主体混合物中式C和D的化合物的浓度优选为2-70%,非常优选5-65%,最优选10-60%。
在LC主体混合物中式E的化合物的浓度优选为5-50%,非常优选5-35%。
在LC主体混合物中式F的化合物的浓度优选为2-30%,非常优选5-20%。
本发明的该第二优选实施方案的进一步优选的实施方案如下所列,包括其任何组合。
2a)LC主体混合物包含一种或多种具有正介电各向异性、优选Δε>15的式A和/或B的化合物。
2b)LC主体混合物包含一种或多种选自由式A1a2、A1b1、A1d1、A1f1、A2a1、A2h1、A2l2、A2k1、B2h3、B2l1、F1a组成的组的化合物。这些化合物在LC主体混合物中的比例优选为4-40%,非常优选5-35%。
2c)LC主体混合物包含一种或多种选自由式B2c1、B2c4、B2f4、C14组成的组的化合物。这些化合物在LC主体混合物中的比例优选为4-40%,非常优选5-35%。
2d)LC主体混合物包含一种或多种由式C3、C4、C5、C9和D2组成的组的化合物。这些化合物在LC主体混合物中的比例优选为8-70%,非常优选10-60%。
2e)LC主体混合物包含一种或多种选自由式E1、E3和E6(优选E1a、E3a和E6a,非常优选E1a2、E1a5、E3a1和E6a1)组成的组的化合物。这些化合物在LC主体混合物中的比例优选为5-60%,非常优选10-50%。
上述优选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介质中造成了低的阈值电压、低的旋转粘度和非常良好的低温稳定性,同时高的清亮点和高的HR值,并且允许在PSA显示器中快速地建立特别低的倾斜角(即,大的倾斜)。特别地,该LC介质在PSA显示器中相对于现有技术的介质显示出显著缩短的响应时间,特别是还有灰阶响应时间。
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,并且在20℃下具有≤250mPa·s,优选≤200mPa·s的旋转粘度。
根据本发明的LC介质有利地优选具有≤-20℃至≥70℃、尤其优选≤-30℃至≥80℃、非常优选≤-40℃至≥90℃的向列相。
根据本发明的LC介质优选具有70℃或更高、优选74℃或更高的清亮温度。
此处,表述“具有向列相”一方面意思是指在相应温度下在低温下没有观察到近晶相和没有观察到结晶,和另一方面是指,当从所述向列相加热时仍没有出现清亮化。在低温下的研究是在相应温度下在流动粘度计中进行的,并通过在具有对应于电光应用的层厚度的测试盒中贮存至少100小时进行检查。如果在相应的测试盒中在-20℃的温度下的贮存稳定性为1000小时或更高,则所述介质被称为在这个温度下是稳定的。在-30℃和-40℃的温度下,相应的时间分别为500小时和250小时。在高温下,清亮点是通过常规方法在毛细管中测量的。
LC介质优选具有至少60K的向列相范围且在20℃下具有至多30mm2·s-1的流动粘度ν20。
混合物在-20℃或更低、优选-30℃或更低、非常优选-40℃或更低的温度下是向列型的。
LC介质中双折射率Δn的值通常介于0.07与0.16之间、优选介于0.08与0.15之间、非常优选介于0.09与0.14之间。
在本发明的优选实施方案中,LC介质具有在0.090至0.110、优选0.095至0.105、特别是0.100至0.105范围内的双折射率。
在本发明的另一优选实施方案中,LC介质具有0.120或更大、优选在0.125至0.145、更优选0.130至0.140范围内的双折射率。
20℃下的旋转粘度γ1优选≤120mPa·s、特别是≤100mPa·s。
在优选实施方案中,20℃下的旋转粘度γ1≤100mPa·s、特别是≤95mPa·s。
根据本发明的液晶介质具有相对较低的阈值电压值(V0)。其优选在1.7V至3.0V范围内、尤其优选≤2.7V且非常优选≤2.5V。
除非另有明确说明,否则对于本发明而言,术语“阈值电压”涉及电容阈值(V0),也称为Freedericks阈值。
另外,根据本发明的液晶介质在液晶盒内具有高电压保持率值。
一般而言,具有低寻址电压或阈值电压的液晶介质展现低于具有较高寻址电压或阈值电压的那些的电压保持率,且反之亦然。
在根据本发明的VA类型显示器中,处于关闭状态的LC介质层中的分子垂直于电极表面配向(垂直地)或具有倾斜垂直配向。在将电压施加至电极时,LC分子发生再配向,其中分子纵轴平行于电极表面。
基于根据第一优选实施方案的具有负介电各向异性的化合物、特别是用于PS-VA、PS-UB-FFS及SA-VA类型的显示器中的根据本发明的LC介质在20℃及1kHz下具有优选地-0.5至-10、更优选地-1.5至-8.0、特别是-2.5至-7.5、甚至更优选-2.0至-4.0、最优选-2.5至-3.5的负介电各向异性Δε。
用于PS-VA、PS-UB-FFS及SA-VA类型的显示器中的根据本发明的LC介质中的双折射率Δn优选低于0.16、尤其优选为0.06至0.14、非常尤其优选为0.07至0.12。
基于根据第一优选实施方案具有负介电各向异性的化合物的根据本发明的向列型LC介质优选包含两种组分A1及A2,其自身由一种或多种各个化合物组成。
组分A1具有显著的负介电各向异性并可得到介电各向异性≤-0.5的向列相。除一种或多种式I化合物以外,其优选包含式I IA、I IB及/或I IC的化合物,以及一种或多种式IV-1化合物。
组分A1的比例优选介于45%与100%之间,特别是介于60%与85%之间。
对组分A1而言,优选选择一种(或多种)Δε值≤-0.8的各个化合物。该值必须越负,则A1在整体混合物中的比例越小。
组分A2具有显著的向列性及在20℃下不大于30mm2·s-1、优选地不大于25mm2·s-1的流动粘度。
本领域技术人员可从文献获知多种适宜材料。尤其优选的是式O-17化合物。
组分A2中尤其优选的各个化合物是在20℃下具有不大于18mm2·s-1、优选地不大于12mm2·s-1的流动粘度的极低粘度向列型液晶。
组分A2是单变性或双变性向列型、不具有近晶相并能防止在降至非常低温度时在LC介质中出现近晶相。举例而言,若将各种高向列性材料添加至近晶型LC混合物中,则这些材料的向列性可通过所实现的近晶相的抑制程度进行比较。
基于根据第一优选实施方案具有负介电各向异性的化合物的根据本发明的向列型LC介质也可任选包含组分A3,其包含介电各向异性Δε≥1.5的化合物。基于整体混合物,这些所谓的正性化合物通常以≤20重量%的量存在于负介电各向异性的混合物中。
除一种或多种式I化合物以外,LC介质优选包含4至15种、特别是5至12种且尤其优选<10种式I IA、I IB及/或I IC化合物及任选的一种或多种式IV-1化合物。
除式I化合物及式I IA、I IB及/或I IC及任选式IV-1化合物以外,其他组分也可以例如整体混合物的至多45%、但优选至多35%、特别是至多10%的量存在。
其他成分优选地选自向列型或向列性物质,特别地选自以下的类别的已知物质:氧化偶氮苯、苯亚甲基苯胺、联苯、联三苯、苯甲酸苯酯或苯甲酸环己酯、环己烷甲酸苯酯或环己烷甲酸环己酯、苯基环己烷、环己基联苯、环己基环己烷、环己基萘、1,4-双环己基联苯或环己基嘧啶、苯基二噁烷或环己基二噁烷、任选经卤化的茋、苯甲基苯基醚、二苯乙炔及经取代的肉桂酸酯。
适用作此类型的液晶相的成分的最重要化合物可由式OC表征
R20-L-G-E-R21 OC
其中L和E各自表示碳环型或杂环型环体系,该体系得自由以下物质形成的基团:1,4-二取代苯和环己烷环、4,4'-二取代联苯、苯基环己烷和环己基环己烷体系、2,5-二取代嘧啶和1,3-二烷环、2,6-二取代萘、二氢萘和四氢萘、喹唑啉和四氢喹唑啉,
G表示-CH=CH--N(O)=N-
-CH=CQ--CH=N(O)-
-C≡C--CH2-CH2-
-CO-O--CH2-O-
-CO-S--CH2-S-
-CH=N--COO-Phe-COO-
-CF2O--CF=CF-
-OCF2--OCH2-
-(CH2)4--(CH2)3O-
或C-C单键,
Q表示卤素,优选氯,或-CN,和
R20及R21各自表示具有最高至18个,优选最高至8个碳原子的烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基或烷氧基羰基氧基,或者这些基团中的一个另选地表示CN、NC、NO2、NCS、CF3、SF5、OCF3、F、Cl或Br。
在这些化合物的大多数中,R20及R21是彼此不同的,这些基团中的一个通常是烷基或烷氧基基团。所提出的取代基的其它变体也是常见的。许多这样的物质或者还有其混合物是可商购获得的。所有这些物质可通过从文献中已知的方法制备。
在根据本发明的OCB-型显示器中,LC介质的层中的分子具有“弯曲”配向。在施加电压时,发生LC分子的再次配向,并且纵向分子轴垂直于电极表面。
基于具有根据第二优选实施方案的正介电各向异性的化合物,适用于PS-TN、PS-正性-VA、PS-IPS或PS-FFS及SA-FFS型显示器中的根据本发明的LC介质在20℃及1kHz下优选具有+2至+30,特别优选+3至+20的正介电各向异性Δε。
用于PS-OCB型显示器中的根据本发明的LC介质的双折射率Δn优选为0.14至0.22,尤其优选的是0.16至0.22。
用于PS-TN、PS-正性-VA、PS-IPS或PS-FFS及SA-FFS型显示器中的根据本发明的LC介质的双折射率Δn优选为0.07至0.15,尤其优选0.08至0.13。
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他添加剂,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。这些物质可以是可聚合的或不可聚合的。可聚合添加剂因此归类于可聚合组分或组分A)。不可聚合的添加剂因此归类于不可聚合组分或组分B)。
此外,可以向LC介质中添加例如0至15重量%的多色性染料,此外还有纳米颗粒,导电盐,优选为乙基二甲基十二烷基4-己氧基苯甲酸铵,四丁基四苯基硼酸铵或冠醚的络合盐(例如参见Haller等人,Mol.Cryst.Liq.Cryst.24,249-258(1973))用于改进导电性,或添加物质用于改变向列相的介电各向异性、粘度和/或配向。例如在DE-A22 09 127、2240 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430和28 53 728中描述了这种类型的物质。
根据本发明的LC介质的优选实施方案a)-z)的单个组分是已知的,或者用于制备其的方法可以通过相关领域的技术人员得自现有技术,这是因为它们是基于文献中描述的标准方法。例如在EP-A-0 364 538中描述了式CY的相应化合物。例如在DE-A-26 36 684和DE-A-33 21 373中描述了式ZK的相应化合物。
可以根据本发明使用的LC介质以本身常规的方法制备,例如通过将一种或多种以上提及的化合物与一种或多种如上限定的可聚合化合物,以及任选地与其他液晶化合物和/或添加剂混合。通常,期望量的以较少量使用的组分溶解于组成主要成分的组分中,这有利地在升高的温度下进行。还可以在有机溶剂例如丙酮、氯仿或甲醇中混合组分的溶液,并且在彻底混合后再次除去溶剂,例如通过蒸馏除去。本发明还涉及用于根据本发明的LC介质的制备方法。
对于本领域技术人员来说,不言而喻地,根据本发明的LC介质还可以包含例如其中H、N、O、Cl、F被相应的同位素例如氘替换的化合物。
以下实施例解释了本发明但是并不限制本发明。然而,它们向本领域技术人员展示了优选的混合物概念,以及优选使用的化合物及其各自的浓度,以及它们彼此之间的组合。此外,实施例阐明了哪些性能以及性能的组合是可获得的。
优选的混合物组分展示于以下表A1及A2中。展示于表A1中的化合物尤其适用于具有正介电各向异性的LC混合物中。展示于表A2中的化合物尤其适用于具有负介电各向异性的LC混合物中。
表A1
在表A1中,m及n彼此独立地为1至12的整数,优选地为1、2、3、4、5或6,k为0、1、2、3、4、5或6,且(O)CmH2m+1意指CmH2m+1或OCmH2m+1。
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表A2
在表A2中,m及n彼此独立地是1至12的整数,优选是1、2、3、4、5或6,k是0、1、2、3、4、5或6,且(O)CmH2m+1意谓CmH2m+1或OCmH2m+1。
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在本发明的第一优选实施方案中,根据本发明的LC介质(尤其具有正介电各向异性的那些LC介质)包含选自由自表A1的化合物组成的组的一种或多种化合物。
在本发明的第二优选实施方案中,根据本发明的LC介质(尤其具有负介电各向异性的那些LC介质)包含选自由自表A2的化合物组成的组的一种或多种化合物。
表B
表B展示可添加至根据本发明的LC介质的可能的手性掺杂剂。
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LC介质优选包含0至10重量%,特定而言0.01至5重量%,特别优选0.1至3重量%的掺杂剂。LC介质优选地包含选自由自表B的化合物组成的组的一种或多种掺杂剂。
表C
表C展示可添加至根据本发明的LC介质的可能的稳定剂。其中n表示1至12的整数,优选地为1、2、3、4、5、6、7或8,且未展示末端甲基。
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LC介质优选包含0至10重量%,尤其1ppm至5重量%,特别优选1ppm至1重量%的稳定剂。LC介质优选地包含选自由自表C的化合物组成的组的一种或多种稳定剂。
表D
表D展示可用于根据本发明的LC介质的说明性反应性介晶化合物。
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在一优选实施方案中,本发明的混合物包含一种或多种可聚合化合物,其优选选自式RM-1至式RM-144的可聚合化合物。在这些中,化合物RM-1、RM-4、RM-8、RM-17、RM-19、RM-35、RM-37、RM-39、RM-40、RM-41、RM-48、RM-52、RM-54、RM-57、RM-64、RM-74、RM-76、RM-88、RM-102、RM-103、RM-109、RM-117、RM-120、RM-121、RM-122及RM-145至RM-152是特别优选的。
在另一优选实施方案中,本发明的混合物包含一种或多种选自式RM-145至式RM-152的可聚合化合物,非常优选选自式RM-147至式RM-152。
表E
表E展示用于垂直配向的自配向添加剂,其可连同式I可聚合化合物一起用于本发明的SA-VA及SA-FFS显示器的LC介质中:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
在一优选实施方案中,根据本发明的LC介质、SA-VA及SA-FFS显示器包含选自式SA-1至SA-48,优选地式SA-14至SA-48,非常优选式SA-20至SA-34及SA-44的一种或多种SA添加剂,以及一种或多种式I的RM。
实施例
以下实施例解释本发明而不对其进行限制。然而,其向本领域技术人员展示优选混合物概念与优选使用的化合物及其相应浓度及其彼此的组合。另外,实施例说明可获得的特性及特性组合。
另外,采用了以下缩写和符号:
V0表示在20℃下的阈值电压,电容性[V],
ne表示在20℃和589nm下的非寻常折射率,
no表示在20℃和589nm下的寻常折射率,
Δn表示在20℃和589nm下的光学各向异性,
ε⊥表示在20℃和1kHz下垂直于指向矢的介电常数,
ε||表示在20℃和1kHz下平行于指向矢的介电常数,
Δε表示在20℃和1kHz下的介电各向异性,
cl.p.,T(N,I)表示清亮点[℃],
γ1表示在20℃下的旋转粘度[mPa·s],
K1表示在20℃下的弹性常数,“斜展(splay)”变形[pN],
K2表示在20℃下的弹性常数,“扭曲”变形[pN],
K3表示在20℃下的弹性常数,“弯曲”变形[pN]。
除非另外明确指出,本申请中的所有浓度是以重量百分比给出的,并且涉及相应的整个混合物,其包含所有的固体或液晶组分(没有溶剂)。
除非另有说明,本申请中指出的所有的温度值,例如熔点T(C,N),从近晶相(S)到向列相(N)的转变T(S,N)以及清亮点T(N,I)都以摄氏度(℃)表示。M.p.表示熔点,cl.p.=清亮点。此外,C=液晶相,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。
所有的物理性质是并且已经根据“Merck Liquid Crystals,PhysicalProperties of Liquid Crystals”Status 1997年11月,Merck KGaA,Germany确定,并且适用于20℃的温度,且Δn是在589nm下测定的和Δε是在1kHz下测定的,除非在每种情况中另有明确说明。
用于本发明的术语“阈值电压”涉及电容性阈值(V0),其还被称作Freedericks阈值,除非另有说明。在实施例中,光学阈值也如通常的那样针对10%的相对对比度(V10)给出的。
除非另有说明,在如上下文所述的PSA显示器中聚合可聚合化合物的方法在其中LC介质表现为液晶相,优选向列相的温度下进行,且最优选在室温下进行。
除非另有说明,制备测试盒并且测量它们的电光和其他性质的方法通过下文所述的方法或其类似的方法进行。
用于测量电容性阈值电压的显示器由两个间隔25μm的平面平行的玻璃外板组成,每个外板都在内侧具有电极层并且在顶部具有未摩擦的聚酰亚胺配向层,这导致液晶分子的垂面边缘配向。
除非另外陈述,否则用于测量倾斜角的PSVA显示器或PSVA测试盒由间隔为4μm的两个平面平行的玻璃外板组成,每个外板都在内侧具有电极层并且在顶部具有聚酰亚胺配向层,其中两个聚酰亚胺层反向平行彼此摩擦并导致液晶分子的垂面边缘配向。SAVA显示器或测试盒具有相同结构,但其中省略一个或两个聚酰亚胺层。
可聚合化合物在显示器或测试盒中通过用限定强度的UV光辐射预先设定的时间,同时将电压施加于显示器(通常为10V到30V的交流电,1kHz)而进行聚合。在实施例中,除非另有说明,将金属卤化物灯以及100mW/cm2的强度用于聚合。使用标准计(具有UV传感器的高端Hoenle UV-计)测量该强度。
使用来自Axometrics的Mueller Matrix Polarimeter“AxoScan”来测定倾斜角。此处低值(即与90°角的大偏差)对应于大倾斜。
除非另外说明,否则术语“倾斜角”意指LC指向矢与基板之间的角度,且“LC指向矢”意指在具有均匀定向的LC分子层中,LC分子的光学主要轴的优选定向方向,在棒状、单轴向正双折射LC分子的情况下,对应于其分子长轴。
实施例1
化合物1是如下制备:
熔点:102℃
实施例2
化合物2是类似于实施例1的方法来制备。
实施例3
化合物3是如下制备
/>
a)溴化物A的合成
将20.00g(107.00mmol)[1,1'-联苯]-4,4'-二醇]溶解于二氯甲烷(1100mL)中且冷却至5℃(悬浮液)。经45min逐滴添加11.00mL(214.82mmol)Br2(溶解于200mL二氯甲烷(DCM)中)且于5℃下再搅拌4hr。用NaHSO3处理反应混合物且分离各层。水层用DCM萃取且合并的有机层用盐水洗涤,经NaSO4干燥,过滤且在真空下蒸发。经由柱过滤用DCM纯化粗产物且合并且蒸发的产物部分产生无色固体状产物。
MS TOF-MS EI+343.892
1H NMR(500MHz,DMSO)δ10.31(s,2H),7.70(d,J=2.2Hz,2H),7.42(dd,J=8.4,2.3Hz,2H),6.99(d,J=8.4Hz,2H)。
b)双酚B的合成
将12.86g(93.02mmol)K2CO3溶解于41.9mL水中,添加8.00g(23.00mmol)溴化物B、5.73g(51.00mmol)(呋喃-2-基)硼酸((furan-2-yl)boronic acid)及94.2mL THF。添加638.88mg(0.698mmolPd2(dba)3及526.64mg(1.40mmol)CataCXium A且将反应混合物回流16hr。将混合物冷却至室温(RT),添加MTB-醚且用HCl溶液调整pH=1。分离有机层且用MTB-醚萃取水层。合并的有机层用盐水洗涤,经Na2SO4干燥,过滤并在真空下蒸发。经由柱层析法(330gSi柱,30μm)CombiFlash利用DCM及MTB-醚纯化粗产物,以产生黄色固体状产物。
MS TOF-MS EI+318.098
1H NMR(500MHz,DMSO)δ10.19(s,2H),7.88(d,J=2.4Hz,2H),7.75(d,J=1.7Hz,2H),7.39(dd,J=8.4,2.4Hz,2H),7.08-6.88(m,4H),6.60(dd,J=3.4,1.8Hz,2H)。
c)化合物3的合成
将7.40g(23.00mmol)二醇1、5.92mL(69.74mmol)甲基丙烯酸(利用氢醌单甲基醚稳定)及4-(二甲基氨基)-吡啶(DMAP)溶解于178.14mL DCM(悬浮液)中且冷却至4℃。逐滴添加12.72mL(69.74mmol)1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)(悬浮液变为溶液)且于室温下搅拌2hr。将反应混合物冷却至7℃且用草酸小心地淬灭剩余EDC。经300g硅胶(63-200μm)过滤反应混合物且合并产物部分并在真空下蒸发。于5℃下用丙酮使反应产物结晶,以产生橙色固体状产物。
APCI-MS=455.14837
1H NMR(500MHz,CDCl 3)δ8.13(d,J=2.2Hz,2H),7.58(dd,J=8.4,2.3Hz,2H),7.53(d,J=1.7Hz,2H),7.25(d,J=8.3Hz,2H),6.73(d,J=3.4Hz,2H),6.58-6.41(m,4H),5.89(t,J=1.6Hz,2H),2.15(d,J=1.1Hz,6H)。
实施例4
化合物4是如下制备
a)氯化物A的合成
将200.00g(1.447mol)K2CO3溶解于600.00mL水中,添加75.00g(358.00mmol)4-溴-2-氯苯酚及50.00g(363.00mmol)4-羟基苯基-硼酸以及1000mLTHF。添加5.50g(14.573mmol)CataCXium A及6.60g(7.21mmol)Pd2dba3且将反应混合物回流16hr。冷却至RT后,添加MTB-醚及水且分离各层。用MTB-醚萃取水层且用Na2SO4干燥合并的有机层,过滤且在真空下蒸发。通过用DCM/MTB-醚(95:5及9:1)柱过滤及用甲苯结晶纯化产物,以产生作为固体材料的产物。
1H NMR(500MHz,DMSO)δ10.11(s,1H),9.47(s,1H),7.51(d,J=2.3Hz,1H),7.44-7.38(m,2H),7.35(dd,J=8.4,2.3Hz,1H),7.00(d,J=8.4Hz,1H),6.89-6.70(m,2H)。
b)双酚B的合成
将5.00g(22.59mmol)双酚A、4.00g(34.68mmol)呋喃-3-硼酸溶解于75mL THF中且添加10.00g(43.42mmol)于25mL水中的K3PO4*H2O。添加350.00mg(0.927mmol)CataCXium A及420.00mg(0.459mmol)Pd2dba3且将反应混合物回流18hr。将反应混合物冷却至RT,添加乙酸乙酯(EE)及水,分离有机层且用EE萃取水层。合并的有机层用盐水洗涤,且用Na2SO4干燥,过滤且在真空下蒸发,以产生深色油状物。通过于室温下用甲苯结晶纯化粗产物,以产生米色固体状产物。
TOF-MS-EI+=252.079
H NMR(500MHz,DMSO)δ9.94(s,1H),9.39(s,1H),8.26-8.10(m,1H),7.78-7.57(m,2H),7.48-7.42(m,2H),7.29(dd,J=8.4,2.4Hz,1H),7.13(d,J=1.9Hz,1H),6.96(d,J=8.3Hz,1H),6.85-6.76(m,2H)。
c)化合物4的合成
将3.20g(11.82mmol)二醇B、300.00mg(2.46mmol)DMAP及3.02mL(35.47mmol)甲基丙烯酸(利用氢醌单甲基醚稳定)溶解于100mL DCM(悬浮液)中且冷却至4℃。逐滴添加6.47mL(35.47mmol)1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)(15min.后,悬浮液变为溶液)且于室温下搅拌2hr。将反应混合物冷却至7℃且用草酸小心地淬灭剩余EDC。经由利用DCM的柱层析法纯化粗产物且用甲苯使收集的蒸发产物部分结晶,以产生米色固体状产物。
FTMS+p APCI=389.13773
1H NMR(500MHz,CDCl 3)δ7.77-7.72(m,1H),7.71(d,J=2.2Hz,1H),7.66-7.59(m,2H),7.55-7.45(m,2H),7.27-7.18(m,3H),6.72(d,J=1.8Hz,1H),6.41(d,J=4.3Hz,2H),5.82(dt,J=16.5,1.6Hz,2H),2.15-2.02(m,6H)。
用途实施例A
如下配制向列型LC主体混合物N1:
可聚合混合物
通过将实施例1及/或2的可聚合化合物及SA添加剂SA-23添加至向列型LC主体混合物N1中制备可聚合混合物P1至P3。
通过将根据现有技术的可聚合化合物C1及SA添加剂SA-23添加至向列型LC主体混合物N1中制备可聚合混合物PC1。
测试盒
将各个可聚合混合物填充至SA-VA测试盒中并暴露于UV光2h。
在UV暴露之前及之后用分光光度计CM-700d(Konica Minol ta)量测测试盒的反射率。
可聚合混合物组成及反射率示于表1中。
表1-可聚合混合物组成及反射率
/>
可看出,与含有根据现有技术的可聚合化合物C1的混合物PC1相比,含有式I的可聚合化合物1或2的根据本发明的混合物P1至P3在UV处理后显示降低的反射率。
因此,可聚合混合物P1至P3尤其适用于聚合物稳定的SA-VA显示器。
Claims (20)
1.一种式I化合物,
其中各个基团彼此独立地且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:
A为具有10至30个环原子的单环、二环或多环芳香族或杂芳香族基团,其也可含有稠合环,
P在每次出现时相同或不同地为可聚合基团,
Sp在每次出现时相同或不同地为任选由一个或多个基团P取代的间隔基团、或单键,
La为具有4至30个环原子的芳香族或杂芳香族基团,其也可含有稠合环,且任选由一个或多个基团L取代,
L为F、Cl、Br、-CN或具有1至25个C原子的直链、支链或环状烷基,其中一个或多个非相邻的CH2-基团以O-及/或S原子彼此不直接连接的方式任选由-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-N(R0)-、-Si(R0R00)-、-CH=CH-或-C≡C-替代,且其中一个或多个H原子各自任选由F或Cl替代,
a为1、2、3或4,
b为0、1、2、3、4、5或6,
前提条件是若A是亚联苯基,a是2,b是0且Sp是单键,则La不同于未经取代的苯。
2.根据权利要求1的化合物,其特征在于其经选择具有子式IA
P-Sp-A1-(A2)c-Sp-P IA
其中A1、A2彼此独立地表示亚苯基、萘、菲、蒽、二苯并呋喃、二苯并噻吩或咔唑,其所有均任选由一个或两个根据权利要求1中所定义的基团L取代,且c是0、1、2或3,且其中A1及A2中的至少一者由一个或两个根据权利要求1中所定义的基团La取代。
3.根据权利要求1或2的化合物,其特征在于A或A1-(A2)c分别选自由以下组成的组:1,4-亚苯基、亚联苯基(苯基苯)、对-亚联三苯基(1,4-二苯基苯)、间-亚联三苯基(1,3-二苯基苯)、亚萘基、2-苯基-亚萘基、菲或蒽、二苯并呋喃或二苯并噻吩,其所有均由一个或两个基团La取代且任选由一个或两个根据权利要求1中所定义的基团L取代。
4.根据权利要求1至3中任一项的化合物,其特征在于其选自以下子式
其中P、Sp及L具有权利要求1中给出的含义,a是1或2,b是0、1或2,Ar具有权利要求1中给出的La的含义之一,a1、a2、a3、a4及a5彼此独立地是0、1或2,其中a1+a2>0且a3+a4+a5>0,b1、b2、b3、b4及b5彼此独立地是0、1或2。
5.根据权利要求1至4中任一项的化合物,其特征在于其选自以下子式
其中Ar、P、Sp、L、b、b1、b3、b4及b5彼此独立地具有权利要求1至4中给出的含义之一。
6.根据权利要求1至5中任一项的化合物,其特征在于该基团P彼此独立地表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
7.根据权利要求1至6中任一项的化合物,其特征在于Sp是单键。
8.根据权利要求1至7中任一项的化合物,其特征在于该基团Ar彼此独立地表示苯、呋喃或噻吩,其任选由一个或多个根据权利要求1中所定义的基团L取代。
9.根据权利要求1至8中任一项的化合物,其特征在于L选自F、Cl、Br、CN、各自具有1至6个C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或具有2至6个C原子的烯基,其中一个或多个H原子任选由F或Cl替代。
10.根据权利要求1至9中任一项的化合物,其特征在于其选自以下子式
/>
/>
11.一种液晶(LC)介质,其包含一种或多种根据权利要求1至10中任一项所定义的式I化合物。
12.根据权利要求11的LC介质,其特征在于该式I化合物经聚合。
13.一种制备根据权利要求11或12的LC介质的方法,其包括以下步骤:混合一种或多种介晶或液晶化合物与一种或多种根据权利要求1至10中一项或多项所定义的式I化合物、及任选的其他液晶化合物及/或添加剂,及任选地聚合该式I化合物。
14.一种LC显示器,其包含一种或多种根据权利要求1至10中一项或多项所定义的式I化合物或包含根据权利要求11或12所定义的LC介质。
15.根据权利要求14的LC显示器,其为PSA或聚合物稳定的SA显示器。
16.根据权利要求15的LC显示器,其为PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、PS-posi-VA、PS-TN、聚合物稳定的SA-VA或聚合物稳定的SA-HB-FFS显示器。
17.根据权利要求15或16的LC显示器,其特征在于其包含两个基板,该两个基板中的至少一者是透光的;提供于每一基板上的一个电极或提供于该基板中的仅一者上的两个电极,以及位于该基板间的LC介质的层,该LC介质包含根据权利要求12所定义的一种或多种式I化合物,其中该可聚合化合物在该显示器的基板间聚合。
18.一种用于生产根据权利要求17的LC显示器的方法,其包括将根据权利要求11所定义的包含一种或多种式I化合物的LC介质提供于该显示器的基板间并使该化合物聚合的步骤。
19.一种式IN的化合物
其中Pg在每次出现时相同或不同地为经保护或掩蔽的OH基团,且A、Sp、La、L、a及b具有权利要求1至10中的一项或多项中给出的含义。
20.一种制备根据权利要求1至10中任一项的式I化合物的方法,其通过在脱水试剂存在下用含有基团P的相应酸、酸衍生物或卤化化合物酯化根据权利要求19的化合物来实现,其中Pg表示OH。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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