CN117631376A - 液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含‑C板补偿器的手性聚合物稳定配向(C‑PSA)模式的液晶显示器(LCD),其制备方法及其作为节能显示器的用途。

Description

液晶显示器
技术领域
本发明涉及包含-C板补偿器的手性聚合物稳定配向(C-PSA)模式的液晶显示器(LCD),其制备方法及其作为节能显示器的用途。
背景技术
许多例如在监视器或LCD电视中使用的LCD面板都使用聚合物稳定(PS)或聚合物持续配向模式(PSA)模式,如PS-VA(垂直配向)、PS-IPS(平面内切换)或PS-FFS(边缘场切换)模式或由此衍生的模式,或自配向(SA)模式,如聚合物稳定的SA-VA。
在PS或PSA模式中,将少量(通常0.1%至1%)的一种或多种可聚合介晶化合物(其也被称为RM(反应性介晶))添加到LC介质中。在将所述LC介质填充到显示器中之后,在将电压施加到显示器的电极上的同时,使所述RM然后通过UV光聚合反应在原位进行聚合。由此,在所述LC介质中的LC分子中产生特定的倾斜角,主要是在靠近显示器盒的表面的区域中,其然后被聚合的RM所稳定。所述UV聚合过程(也称为“PSA过程”)通常在两个步骤中进行:在施加电压情况下的第一UV暴露步骤(“UV1步骤”)以产生所述倾斜角;以及在不施加电压情况下的第二UV暴露步骤(“UV2步骤”)以完成所述RM的聚合。
在SA-VA模式中,在显示器中省略了配向层。取而代之的是,向LC介质中添加少量(通常0.1%至2.5%)的自配向(SA)添加剂,其通过自组装机制原位诱导所需的配向,例如垂面或平面配向。所述SA添加剂通常含有有机介晶核心基团和附连到其上的一个或多个极性锚基团,例如羟基、羧基、氨基或硫醇基团,它们能够与基板表面相互作用,使在所述基板表面上的添加剂配向,并且还诱导LC分子的理想配向。所述SA添加剂还可含有一个或多个可聚合基团,这些基团可在与所述PSA过程中使用的RM类似的条件下聚合。除了所述SA添加剂外,所述LC介质还可含有一种或多种RM。
用于监视器的PSA显示器通常是有源矩阵(AM)型的。AM-LCD是现有技术中已知的。可用于单个像素的单独切换的非线性元件例如是在作为基板的玻璃板上的有源元件,如晶体管,尤其是薄膜晶体管(TFT)。这些可例如选自包含化合物半导体(例如CdSe)的TFT,或金属氧化物TFT,如IGZO(铟镓铟锌氧化物),或者基于多晶或无定形硅的TFT。尤其是后一种技术,全世界正在进行大量的工作。
将TFT矩阵施加到显示器的一个玻璃板的内侧,而另一个玻璃板在其内侧上带有透明的对电极。与像素电极的尺寸相比,所述TFT非常小并且对图像几乎没有负面效果。这个技术还可以被扩展到全彩色显示器,其中以如下方式布置红色、绿色和蓝色滤波器的马赛克(mosaic),所述方式为一个滤波器元件在每个可切换像素的对面。
此处,术语“MLC显示器”涵盖任何具有集成非线性元件的矩阵显示器,即除了所述有源矩阵外,还有具有无源元件的显示器,所述无源元件例如压敏电阻或二极管(MIM=金属-绝缘体-金属)。
这种类型的MLC显示器特别适用于电视应用(例如袖珍电视)或在汽车或飞机构造中的高信息显示器。
在许多MLC型PSA显示器中,将所述LC介质的层夹在其间的两个电极中的一个具有图案化结构,例如鱼骨图案。在寻址状态下(即在将电压施加到所述电极的情况下),LC分子将改变它们的初始垂直或倾斜的取向转为平面取向,其中此外所述LC分子的长轴的取向主要在由所述电极图案提供的电场所诱导的方向上。然而,在这些显示器中,已经观察到透射率可能仍然不够好。特别地,已经观察到在单个像素内出现暗的主干线(trunk line),和在相邻像素之间出现暗的边缘线。这可归因于两个方面。一个方面是在主干区域中的LC配向与所述主干平行,并且还平行或垂直于偏振器,其导致在那里出现暗的主干线。另一个方面是由于图案化的电极以及在像素化的电极之间的间隙所产生的不均匀电场导致的LC分子配向不够充分。
通过将手性掺杂剂添加到LC介质中,可以部分克服所述暗的主干线问题。这种类型的包含具有手性掺杂剂的LC介质的PSA(或PSVA)显示器模式也被称为C-PSA或C-PSVA模式。
在寻址状态下,所述手性掺杂剂会诱导平面取向的LC分子的螺旋扭曲,使得在像素化电极上方区域中的至少一些LC分子将具有希望的配向方向。因此,暗的主干线的出现受到抑制,并且整体透射率得到改进。
然而,与传统的PSVA模式相比,C-PSVA模式的缺点在于它需要更高的相位延迟。已经发现使用目前已知用于PSVA显示器的补偿膜不足以抵消来自LC盒本身的延迟。
发明内容
因此,本发明的目的是提供新的C-PSA模式的显示器,它们显示出改进的透射率,并且其中来自LC盒的延迟得到了充分的补偿。此外,所述显示器还应显示出有利的性能,如低的驱动电压和良好对比度。本发明的另一个目的是提供一种制备这样的PSA显示器的方法。本发明的其它目的对于本领域技术人员来说从下文的描述中是显而易见的。
已经发现,这些目的可通过提供如下文公开和要求保护的C-PSVA模式的显示器实现。特别地,已经惊奇地发现,通过将-C板延迟膜添加到所述显示器上,可以充分补偿来自LC盒的相位延迟,并且同时可以实现高的透射率,从而使得可以例如通过降低背光功率来实现节能。
发明概述
本发明涉及一种手性聚合物稳定配向(C-PSA)模式的,优选手性聚合物稳定垂直配向(C-PSVA)模式的液晶显示器(LCD),其包含-C板延迟器,该-C板延迟器优选位于所述显示器的面向观察者的一侧上。
本发明进一步涉及制造所述C-PSA模式的,优选C-PSVA模式的LC显示器的方法。
本发明进一步涉及根据本发明的C-PSA或C-PSVA模式的LC显示器作为节能显示器的用途。
附图说明
图1显示了不具有额外的-C板延迟器的补偿C-PSA显示器。
图2显示了具有额外的-C板延迟器的根据本发明的补偿C-PSA显示器。
图3显示了根据对比例1的补偿PSVA盒的等对比度图(isocontrast plot)。
图4显示了根据对比例2的补偿C-PSVA盒的等对比度图。
图5显示了具有额外的-C板延迟器的根据实施例1的补偿C-PSVA盒的等对比度图。
图6a,b显示了在寻址状态下,根据对比例1的补偿PSVA盒(6a)和具有额外的-C板延迟器的根据实施例1的补偿C-PSVA盒(6b)的显微镜图像。
图7显示了具有额外的-C板延迟器的根据实施例2的补偿C-PSVA盒的等对比度图。
术语和定义
如本文中使用的,术语“指向矢”意思是指在LC材料中的LC分子的长分子轴(在棒状化合物的情况下)或短分子轴(在盘状化合物的情况下)的优选配向方向。
在包含单轴正双折射LC材料的层或膜中,光轴由所述指向矢给出。
如本文中使用的,术语“垂面配向”和“垂面取向”涉及其中所述光轴基本上垂直于所述膜平面的层或膜。
如本文中使用的,术语“平面配向”和“平面取向”涉及其中所述光轴基本上平行于所述膜平面的层或膜。
如本文中使用的,术语“A板”是指利用以下单轴双折射材料的层的光学延迟器,其中它的非寻常轴的取向平行于所述层的平面,而其寻常轴(也称为‘a-轴’)的取向垂直于所述层的平面,即平行于垂直入射光的方向。
如本文中使用的,术语“C板”是指利用以下单轴双折射材料的层的光学延迟器,其中它的非寻常轴(也称为‘c-轴’)垂直于所述层的平面,即平行于垂直入射光的方向。
包含具有负双折射率的单轴或双轴双折射材料的C板也被称为“-C板”或“负C板”。
如本文中使用的,术语“双轴膜”意思是指具有光学双轴负C对称性的延迟膜,其中nx≠ny≠nz且nx、ny>nz,其中nx和ny是在所述膜平面内的成正交方向的主折射率,和nz是垂直于所述膜平面的主折射率。
如本文中使用的,术语“胆甾型结构”或“螺旋扭曲结构”是指包含一个或多个LC材料层的膜,其中所述LC分子被取向为它们的在优选方向上的主分子轴在分子子层内,其中在不同子层中的该优选取向方向围绕螺旋轴扭曲,所述螺旋轴基本垂直于所述膜平面,即基本平行于所述膜法线。这个定义还包括其中所述螺旋轴相对于所述膜法线的倾斜角度为最高至2°的取向。
如本文中使用的,术语“指向矢”或“LC指向矢”意思是指所述LC分子的长分子轴的平均方向。
如本文中使用的,液晶或双折射材料的层或膜在给定波长下的光学延迟R(λ)(以nm为单位)被定义为根据以下方程式的在那个波长下的双折射率△n(λ)和层厚度d(以nm为单位)的乘积
R(λ)=△n(λ)·d
光学延迟R代表S偏振光和P偏振光在通过双折射材料时传播的光程长度的差,其以纳米为单位。
在双折射材料的层或膜中,R0意思是指在所述膜平面中的延迟,和Rth意思是指在厚度方向的延迟。除非另有说明,否则所有延迟值均涉及589nm的波长。
如本文中使用的,术语“介电正性”涉及具有Δε>1.5的化合物或混合物,术语“介电中性”涉及具有-1.5≤Δε≤1.5的化合物或混合物,和术语“介电负性”涉及具有Δε<-1.5的化合物或混合物。
除非另有说明,否则如本文中公开的化合物的介电各向异性是通过以下方式测定的:在液晶主体中溶解10%的所述化合物,和在1kHz下,在采用垂面表面配向和采用沿面表面配向的情况下,在至少一个测试盒中测定所得混合物的电容,所述测试盒在每种情况下具有20μm的层厚度。测量电压通常为0.3V至1.0V,但总是低于所研究的各自液晶混合物的电容阈值。
除非另有说明,否则如本文中提及的介电各向异性Δε的值是在20℃和1kHz下测定的那些值。
如本文中使用的,术语“可聚合介晶化合物”、“反应性介晶”和“RM”意思是指含有介晶或液晶骨架和连接于其的一个或多个官能团的化合物,所述官能团适合于聚合并且也被称为“可聚合基团”或“P”。
除非另有说明,否则如本文中使用的术语“可聚合化合物”意思是指可聚合的单体型化合物。
在上文和下文中,对包含“通过聚合一种或多种可聚合化合物/组分形成/获得的聚合物”的LC介质的描述应被理解为既涵盖其中所述聚合物部分或完全分散在所述LC介质中的实施方案,又涵盖其中所述聚合物从所述LC介质中沉淀出来并在一个或两个基板上,或在一个或两个配向层或沉积在其上的电极结构上形成聚合物层的实施方案。
如本文中使用的,术语“低分子量(LMW)化合物”意思是指与“聚合物型化合物”或“聚合物”相反的单体型化合物和/或不是通过聚合反应制备的化合物。
如本文中使用的,术语“不可聚合化合物”意思是指不含以下官能团的化合物,所述官能团在通常应用于使RM聚合的条件下适合于聚合。
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描述在文献中,而且意思是指以下基团,该基团由于它的吸引和排斥相互作用的各向异性而实质上贡献于在低分子量或聚合物型物质中导致液晶(LC)相。含有介晶基团的化合物(介晶化合物)不一定自身必须具有LC相。介晶化合物还可能仅在与其它化合物混合之后和/或在聚合之后才表现出LC相特性。典型的介晶基团例如是刚性棒或盘形单元。与介晶或LC化合物相关使用的术语和定义的综述在以下文献中给出:Pure Appl.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,下文也被称为“Sp”的术语“间隔基团”是本领域技术人员已知的并描述在文献中,参见例如Pure Appl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。如本文中使用的,术语“间隔基团”或“间隔基”意思是指在可聚合介晶化合物中将介晶基团和一个或多个可聚合基团连接起来的柔性基团,例如亚烷基基团。
上文和下文中,表示反式-1,4-亚环己基环,
表示1,4-亚苯基环。
在基团中,在两个环原子之间显示的单键可连接于所述苯环的任何自由位置。
如果在上文和下文示出的式中,诸如R1A,2A、R1、R2、R11,12,13、R21,22、R31,32、R41,42、R51 ,52、R61,62、R71,72、R81,82,83、RQ、R0、R、RM、RS、RS1,S2,S3,S4或L的末端基团表示烷基基团和/或烷氧基基团,则其可以是直链或支化的。它优选是直链的,具有2、3、4、5、6或7个C原子,并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,另外还有甲基、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、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷氧基。
如果上文提及的末端基团中的一个表示其中一个或多个CH2基团被S替代的烷基基团,则其可以是直链或支化的。它优选是直链的,具有1、2、3、4、5、6或7个C原子,并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。
如果上文提及的末端基团中的一个表示烷氧基或氧杂烷基基团,则它还可含有一个或多个额外的氧原子,条件是氧原子不直接彼此相连。
如果上文提及的末端基团中的一个表示其中一个CH2基团已经被-CH=CH-替代的烷基基团,则它可以是直链或支化的。它优选是直链的并具有2至10个C原子。因此,它特别表示乙烯基、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。
如果上文提及的末端基团中的一个表示至少被卤素单取代的烷基或烯基基团,则该基团优选是直链的,并且卤素优选是F或Cl。在多取代的情况下,卤素优选是F。所导致的基团还包括全氟化的基团。在单取代的情况下,氟或氯取代基可以在任何希望的位置,但优选在ω-位。
在另一个优选的实施方案中,上文提及的末端基团中的一个或多个,如R1A,2A、R1、R2、R11,12,13、R31,32、R41,42、R51,52、R61,62、R71,72、R81,82,83、RQ、R0、R、RM、RS、RS1,S2,S3,S4或L,选自:
-S1-F、-O-S1-F、-O-S1-O-S2
其中S1是C1-12亚烷基或C2-12亚烯基,和S2是H、C1-12烷基或C2-12烯基,和非常优选选自:
-OCH2OCH3、-O(CH2)3OCH3、-O(CH2)4OCH3、-O(CH2)2F、
-O(CH2)3F、-O(CH2)4F。
卤素优选是F或Cl,非常优选F。
基团-CR0=CR00-优选是-CH=CH-。
-CO-、-C(=O)-和-C(O)-表示羰基基团,即
优选的取代基L例如是F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2、直链或支化的烷基、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,其各自具有1至25个C原子,其中一个或多个H原子可任选被F或Cl替代,任选取代的具有1至20个Si原子的硅烷基(silyl),或任选取代的具有6至25个,优选6至15个C原子的芳基,
其中Rx表示H、F、Cl、CN或具有1至25个C原子的直链、支化或环状的烷基,其中一个或多个非相邻的CH2基团任选被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代,和其中一个或多个H原子各自任选被F、Cl、P-或P-Sp-替代,和
Y1表示卤素。
特别优选的取代基L例如是F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5,另外还有苯基。
优选是其中L具有上文指出的含义之一。
发明详述
图1示例性和示意性地说明了一种不具有-C板延迟器的C-PSA显示器。曲线箭头指出了观察方向。所述显示器包含C-PSA显示器盒(101)、第一补偿膜(102)和第二补偿膜(103)。
第一和第二补偿膜(102,103)可选自现有技术中已知的用于在PSVA显示器中使用的补偿膜。例如,可以使用聚合物膜,例如COP(环烯烃聚合物)膜(可例如作为得自Nippon Zeon),该膜被拉伸,优选被双轴拉伸,以在所述膜平面中和在厚度方向提供所需的延迟。
由于双轴拉伸,所述补偿膜表现出组合的A板和C板的光学性能。优选地,在所述膜平面中的延迟R0为30至80nm,最优选50nm,和在厚度方向的延迟Rth为-150至-200nm,最优选-175nm。
然而,由于与传统的PSA显示器相比,所述C-PSA显示器需要更高的相位延迟,因此已经发现现有技术中已知的补偿膜(102,103)不足以抵消来自LC盒本身的延迟。因此,在根据本发明的C-PSA显示器中应用了额外的-C板延迟器。已经惊奇地发现,由此可以在保持改进的透射率的同时补偿来自所述C-PSA显示器的LC盒的额外延迟。
图2示例性和示意性地说明了根据本发明的C-PSA显示器。曲线箭头指出了观察方向。所述显示器包含C-PSA显示器盒(201)、任选的在显示器盒(201)相对侧上的第一双轴补偿膜(202)和第二双轴补偿膜(202),以及在面向观察者的一侧提供的-C板延迟器(204)。
-C板延迟器(204)可位于显示器盒(201)的顶侧,即面向观察者的一侧,如图2中所示的那样,或者可位于显示器盒(201)的底侧上,即在背光显示器的情况下面向远离观察者且面向背光的一侧。优选地,-C板延迟器(204)位于显示器盒(201)的顶侧,即面向观察者的一侧。
显示器盒(201)对应于如从现有技术中已知的C-PSA显示器的通常几何形状。它包含具有负介电各向异性的LC介质的层,其含有一种或多种可聚合化合物和手性添加剂。所述LC介质被提供在两个基板之间,所述基板中的每一个都配备有电极和优选在其上提供的配向层。另外,所述显示器通常还包含用于所述电极的彩色滤波器和寻址装置。
优选地,所述C-PSA显示器包含:
a)显示器盒(201),其包含:
a1)第一基板,其包括定义像素区域的像素电极,所述像素电极连接于设置在每个像素区域中的切换元件并任选包括微狭缝图案,以及任选的沉积在所述电极上的第一配向层,
a2)第二基板,其包括任选设置在面向所述第一基板的第二基板的整个部分上的公用电极(common electrode)层,以及任选的沉积在所述电极上第二配向层,
a3)沉积在所述第一和第二基板之间的LC介质的层,其具有负介电各向异性并且包含一种或多种可聚合化合物和手性添加剂,其中所述可聚合化合物也可以聚合的形式存在,
b)任选的将所述显示器盒夹在其间的两个光学补偿膜(202,203),其优选选自双轴补偿膜,
c)-C板延迟器(204),其优选位于显示器盒(201)的面向观察者的一侧上。
所述电极优选是透明电极层,并且优选包含ITO(氧化铟锡),非常优选由ITO(氧化铟锡)组成。没有突起的几何形状是优选的,特别是以下那些形状,在这些形状中,在彩色滤波器侧和TFT侧上的电极是结构化的。特别地,用于PS-VA显示器的合适且优选的电极结构例如描述在US2006/0066793 A1中。
所述电极可以是连续的电极层,其任选设置在所述基板的面向另一基板的整个部分上。或者,所述电极可以具有图案,例如鱼骨图案。优选地,所述电极中的一个是定义像素区域的像素电极,该像素电极连接于设置在每个像素区域中的非线性切换元件并任选包括微狭缝图案。
所述电极中的一个优选连接于非线性元件或寻址装置,优选TFT,非常优选基于多晶或无定形硅或诸如IGZO的金属氧化物材料的TFT。
本领域技术人员可根据单独的显示器类型设计和实施所述电极结构的其它变型。例如,对于C-PSVA显示器,LC分子的多微区取向可通过提供以下电极来诱导,所述电极具有狭缝和/或凸块或突起以产生两个、四个或更多个不同的倾斜配向方向。
所述基板优选是玻璃基板。对于柔性显示器,优选使用塑料基板。这些塑料基板优选具有低的双折射率。合适且优选的塑料基板的实例是聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚环状烯烃(PCO)、聚芳酯(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)或无色聚酰亚胺(CPI)基板。
所述第一和第二基板中的至少一个对于用于聚合在根据本发明的方法中使用的可聚合化合物的光辐射应当是透射性的。
所述第一和/或第二基板可带有其它的层或组件,包括但不限于彩色滤波器、TFT阵列、黑矩阵、聚酰亚胺涂层或通常在PSVA显示器的基板上提供的其它组件。
优选地,所述第一和第二基板中的至少一个,更优选每个,配备有配向层,该配向层通常被施加在电极上以使得它接触所述LC介质。
所述配向层控制所述LC层的LC分子的配向方向。在根据本发明的C-PSA显示器中,选择所述配向层以使得它们赋予所述LC分子垂直配向,即其中所述LC分子的纵轴垂直于最近的基板的表面,并且其中所述LC分子的纵轴还相对于所述基板的表面略微倾斜。这种配向层可例如包含聚酰亚胺,它还可以是经摩擦的,或者可以通过光配向方法制备。
如果所述基板配备有通过光聚合和/或光配向制备的配向层,则至少一个基板对于用于所述配向层材料或其前体的光聚合或光配向的光辐射应当是透射性的。
优选地,位于基板表面附近的LC分子的纵轴相对于所述基板的倾斜角为从>0°至20°,优选从0.1°至20°,非常优选从0.2°至3.5°。
优选地,根据本发明的C-PSA显示器既包含第一配向层又包含第二配向层,所述配向层优选包含聚酰亚胺或由聚酰亚胺组成。
在一个优选的实施方案中,所述配向层是通过以下过程形成的:在所述基板上沉积配向层材料(例如聚酰亚胺)或其前体(例如聚酰亚胺前体)的溶液,并任选通过暴露于热和/或光化辐射(例如UV辐射)来固化所述配向层材料或其前体。
所述配向层材料或其前体可例如通过涂覆或印刷方法沉积在所述基板上。
如果使用溶剂来沉积所述配向层材料,则优选在沉积后将其干燥或蒸发掉。例如,可通过施加热和/或减压来支持溶剂蒸发。
固化所述配向层的优选方法是热固化和光固化,非常优选光固化。光固化是例如通过暴露于UV辐射实施的。本领域技术人员可根据所使用的前体材料,基于他/她的公知常识和/或如文献中描述的那样选择合适的固化条件。如果是可商购获得的材料,则合适的加工和/或固化条件通常是与所述材料的销售或取样一起提供的。
根据本发明的C-PSA显示器可包含另外的元件,如彩色滤波器、黑矩阵、钝化层、光学延迟层、用于寻址单个像素的晶体管元件等。这些组件都是本领域技术人员公知的,并且无需创造性技能即可使用。
所述LC介质可通过显示器制造商通常使用的方法分别分配或填充到所述基板上或所述显示器中。
优选地,通过使用下列沉积方法中的一种将所述LC介质沉积到所述基板上:一滴填充(ODF)、喷墨印刷、旋涂、狭缝涂布、柔版印刷或类似方法。
优选地,所述显示器包含固定装置,其将所述第一和第二基板固定在相对于彼此的恒定距离处,并且其中它们的平面彼此平行。优选地,所述固定装置包含密封剂材料和间隔物材料,以保持恒定的盒间隙和LC层厚度。
优选地,所述第一和第二基板通过所述固定装置固定或粘合在一起,所述固定装置例如密封剂材料,其被提供在所述基板上,优选在靠近所述基板边缘的区域中。
优选地,将所述密封剂材料沉积到所述第一基板上,或者在所述第一和所述第二基板之间,然后将所述LC介质分配在所述第一和所述第二基板之间。
将所述密封剂材料提供在所述第一基板上,或者在所述第一和所述第二基板之间,优选在所述LC介质和相应基板的边缘之间的区域中。所述密封剂材料例如是由可固化聚合物前体形成的交联的聚合物。然后将所述密封剂材料固化,优选在将所述第一和第二基板组装以形成LC盒之后,但在将所述LC介质中所含的可聚合化合物进行光聚合之前。优选地,所述密封剂材料是通过暴露于热和/或光辐射进行固化的。
所述间隔物材料例如由透明玻璃或塑料珠组成。在一个优选的实施方案中,所述间隔物与所述LC介质一起被分配在所述基板之间。
在另一个优选的实施方案中,为了保持恒定的盒间隙和LC层厚度,所述显示器含有间隔物材料,例如光间隔物,其在所述LC层外侧,例如在黑矩阵上方,并且所述LC层不含间隔物材料。
合适的密封剂和间隔物是本领域技术人员已知的并且是可商购获得的。
所述LC介质的层的厚度优选为0.5至10μm,非常优选2至3.5μm。
所述LC介质的层的光学延迟优选为200至1000nm,非常优选400至500nm,最优选430至470nm。
由手性添加剂在所述LC介质中产生的螺距优选为4至30μm,非常优选8至20μm,最优选10至15μm。
优选地,所述LC显示器包含将所述显示器或者显示器盒(201)夹在其间的第一补偿膜(202)和第二补偿膜(203),它们优选选自双轴补偿膜。
第一和第二补偿膜(202,203)优选选自现有技术中已知的用于在PSVA显示器中使用的补偿膜。优选地,使用聚合物膜,例如COP(环烯烃聚合物)膜(可例如作为得自Nippon Zeon),该膜被拉伸,优选被双轴拉伸,以在所述膜平面中和在厚度方向提供所需的延迟。
优选地,补偿膜(202,203)表现出A板和C板的光学性能,其可例如通过双轴拉伸来实现。优选地,在所述膜平面中的延迟R0为30至80nm,最优选50nm,和在厚度方向的延迟Rth为-150至-200nm,最优选-175nm。
-C板延迟器(204)优选是双轴负双折射延迟器,即其中nx≠ny≠nz且nx、ny>nz,和其中nx和ny是在所述膜平面内的成正交方向的主折射率,和nz是垂直于所述膜平面的主折射率。
-C板延迟器(204)可以是双折射聚合物膜,例如被双轴拉伸或压缩的或通过无机薄膜的气相沉积制备的光学各向同性聚合物的膜,如例如在US 5,196,953中描述的。
优选地,-C板延迟器(204)是双轴负双折射LC材料的层或膜。
在一个优选的实施方案中,所述-C板延迟器(204)是具有短节距的胆甾型LC膜或层,其也称为“高度扭曲的A板”,通常其布拉格(Bragg)反射带在电磁波谱的UV区域中。优选地,所述短节距使得所述胆甾型LC膜或层的反射波长低于可见光范围并且优选<400nm。
这种胆甾型的短节距LC膜对于大于其反射最大值的波长表现出负双折射C-型延迟。这种类型的膜的折射率椭球近似于具有负双折射率的垂直配向液晶的折射率椭球。
例如在WO01/20393A1中描述了胆甾型的短节距LC膜或高度扭曲的A板。
或者,可以使用例如以下胆甾型LC膜,其具有<380nm的反射波长并具有变形的螺旋,其具有椭圆形的折射率椭球,如在WO03/054111A1中描述的,或以下胆甾型LC膜,其具有<400nm的反射波长并具有均匀的螺旋,其中局部双折射率在螺旋轴的方向周期性地变化,如在WO06/002766A1中描述的,或以下胆甾型LC膜,其具有<400nm的反射波长并具有变形的螺旋,其中局部双折射率在螺旋轴的方向周期性地变化,如在WO06/002765A1中描述的。
-C板延迟器(204)可以是一个具有胆甾型结构和平面配向的LC介质的层,其主要包含LMW LC化合物或由LMW LC化合物组成(以下称为“胆甾型LC介质”),或者是具有胆甾型结构和平面配向的聚合物膜,其包含聚合的胆甾型RM材料(以下称为“胆甾型RM膜”)。
胆甾型RM膜可例如通过以下过程制备:将手性可聚合的介晶或LC材料的层,例如包含手性掺杂剂或包含手性RM的一种或多种RM的混合物,涂覆到基板上或在两个基板之间,将所述材料配向成扭曲的取向,其中螺旋扭曲轴垂直于所述层的平面,以及通过暴露于热或光化辐射来聚合所述材料,如例如在GB 2,315,072中描述的。
作为胆甾型LC介质,例如可以使用在两个透明基板之间提供的并表现出平面扭曲取向的向列型LC混合物,其中所述扭曲是由在所述基板处的液晶分子的不同取向引起的,如在标准型TN盒中那样,或者所述扭曲是由添加到所述向列型LC混合物中的一种或多种手性掺杂剂引起的。或者,可以使用胆甾型LC混合物的层。
在一个优选的实施方案中,所述-C板是具有短节距的胆甾型RM膜。合适且优选的RM和手性掺杂剂例如描述在WO01/20393A1、WO03/054111A1、WO06/002766A1和WO06/002765A1中。下文描述了进一步合适且优选的RM和手性掺杂剂。
在另一个优选的实施方案中,-C板延迟器(204)是胆甾型LC介质的层,其优选具有短节距。所述LC介质优选由LC介质和一种或多种LMW手性掺杂剂组成,所述LC介质非常优选是具有负介电各向异性的或者是介电中性的LC介质。具有负介电各向异性和手性掺杂剂的合适且优选的LC介质描述如下。
所述胆甾型RM膜或胆甾型LC介质的层的节距优选为0.05至0.5μm,非常优选0.2至0.35μm。
所述胆甾型RM膜或胆甾型LC介质的层的厚度优选为0.5至3μm,非常优选0.8至1.5μm。
所述-C板在厚度方向上的延迟值Rth在589nm的波长下优选为-60至-200nm,非常优选-80至-180nm,最优选-90至-150nm。
在第一优选实施方案中,-C板延迟器(204)是包含聚合的胆甾型RM材料的胆甾型RM膜。
这种胆甾型RM膜可通过包含一种或多种RM和手性添加剂的可聚合RM混合物的原位聚合获得,所述手性添加剂可以是手性RM或不可聚合的手性掺杂剂。
优选地,所述RM混合物包含一种或多种仅具有一个可聚合官能团的RM(单反应性RM),以及一种或多种具有两个或更多个可聚合官能团的RM(二或多反应性RM)。
所述二或多反应性RM优选选自式DRM:
P1-Sp1-MG-Sp2-P2 DRM
其中
P1和P2彼此独立地表示可聚合基团,
Sp1和Sp2彼此独立地是间隔基团或单键,和
MG是杆形介晶基团,其优选选自式MG:
-(A1-Z1)n-A2- MG
其中
A1和A2在多次出现的情况下彼此独立地表示芳族或脂环族基团,其任选含有一个或多个选自N、O和S的杂原子,并且任选被L单或多取代,
L是P-Sp-,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)NRxRy,-C(=O)ORx,-C(=O)Rx,-NRxRy,-OH,-SF5,任选取代的硅烷基,具有1至12个,优选1至6个C原子的芳基或杂芳基,以及具有1至12个,优选1至6个C原子的直链或支化的烷基、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原子任选被F或Cl替代,
Rx和Ry彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基,
Z1在多次出现的情况下彼此独立地表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR00-、-NR00-CO-、-NR00-CO-NR000、-NR00-CO-O-、-O-CO-NR00-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)n1、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR00-、-CY1=CY2-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,优选-COO-、-OCO-或单键,
Y1和Y2彼此独立地表示H、F、Cl或CN,
n是1、2、3或4,优选1或2,最优选2,
n1是1至10的整数,优选1、2、3或4。
优选的基团A1和A2包括而不限于呋喃、吡咯、噻吩、噁唑、噻唑、噻二唑、咪唑、亚苯基、亚环己基、亚二环辛基、亚环己烯基、吡啶、嘧啶、吡嗪、薁、茚满、芴、萘、四氢萘、蒽、菲和二噻吩并噻吩,它们全部是未取代的或者是被1、2、3或4个如上文定义的基团L取代的。
特别优选的基团A1和A2选自1,4-亚苯基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、亚二环辛基或1,4-亚环己基,其中一个或两个非相邻的CH2基团任选被O和/或S替代,其中这些基团是未取代的或者是被1、2、3或4个如上文定义的基团L取代的。
式DRM的优选RM选自式DRMa:
其中
P0在多次出现的情况下彼此独立地是可聚合基团,优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基、氧杂环丁烷、环氧基、乙烯基、庚二烯、乙烯基氧基、丙烯基醚或苯乙烯基团,
Z0是-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-C≡C-、-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-COO-或单键,
L在每次出现时相同或不同地具有在式I中对于L1给出的含义之一,并且优选在多次出现的情况下彼此独立地选自F、Cl、CN或具有1至5个C原子的任选卤化的烷基、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,
r是0、1、2、3或4,
x和y彼此独立地是0,或1至12的相同或不同的整数,
z是0或1,其中如果相邻的x或y是0,则z是0。
式DRM的非常优选的RM选自下式:
其中P0、L、r、x、y和z是如在式DRMa中定义的。
尤其优选的是式DRMa1、DRMa2和DRMa3的化合物,特别是式DRMa1的那些。
在所述RM混合物中的二或多反应性RM的浓度,优选式DRM及其子式的那些二或多反应性RM的浓度,优选为1%至60%,非常优选2至40%。
在另一个优选的实施方案中,所述RM混合物除了式I化合物外,还包含一种或多种单反应性RM。这些额外的单反应性RM优选选自式MRM:
P1-Sp1-MG-R MRM
其中P1、Sp1和MG具有在式DRM中给出的含义,
R表示P-Sp-,F,Cl,Br,I,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(=O)NRxRy,-C(=O)X,-C(=O)ORx,-C(=O)Ry,-NRxRy,-OH,-SF5,任选取代的硅烷基,具有1至12个,优选1至6个C原子的直链或支化的烷基、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原子任选被F或Cl替代,
X是卤素,优选F或Cl,和
Rx和Ry彼此独立地是H或具有1至12个C原子的烷基。
优选地,式MRM的RM选自下式:
其中P0、L、r、x、y和z是如在式DRMa中定义的,
R0、R01和R02各自独立地是具有1个或多个,优选1至15个C原子的烷基、烷氧基、硫代烷基、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Y0或P-(CH2)y-(O)z-,
X0是-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR01-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,
Y0是F、Cl、CN、NO2、OCH3、OCN、SCN、SF5或具有1至4个C原子的单、低或多氟化的烷基或烷氧基,
Z0是-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-COO-或单键,
A0在多次出现的情况下彼此独立地是1,4-亚苯基,其是未取代的或者是被1、2、3或4个基团L取代的,或者是反式-1,4-亚环己基,
R01,02彼此独立地是H、R0或Y0
u和v彼此独立地是0、1或2,
w是0或1,
和其中所述苯和萘环可额外被一个或多个相同或不同的基团L取代。
尤其优选的是式MRM1、MRM2、MRM3、MRM4、MRM5、MRM6、MRM7、MRM9和MRM10的化合物,特别是式MRM1、MRM4、MRM6和MRM7的那些。
在所述RM混合物中的单反应性RM的浓度,优选式MRM的那些单反应性RM的浓度,优选为1至80%,非常优选5至20%。
所述RM混合物优选表现出向列型LC相,或近晶型LC相和向列型LC相,非常优选在室温下表现出向列型LC相。
在式DRM、MRM和它们优选的子式中,L优选选自F,Cl,CN,NO2或具有1至12个C原子的直链或支化的烷基、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,其中所述烷基基团任选是全氟化的,或P-Sp-。
非常优选地,L选自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-,特别是F、Cl、CN、CH3、C2H5、C(CH3)3、CH(CH3)2、OCH3、COCH3或OCF3,最优选F、Cl、CH3、C(CH3)3、OCH3或COCH3,或P-Sp-。
优选地,根据本发明的RM混合物任选包含一种或多种手性化合物。这些手性化合物可以是非介晶化合物或介晶化合物。此外,这些手性化合物,无论是介晶的还是非介晶的,可以是非反应性的、单反应性的或多反应性的。
合适的可聚合手性化合物是例如下文列举的手性RM(CR1)至(CR10),或可聚合手性材料LC756(得自德国路德维希港(Ludwigshafen)的BASF AG)。
其中P具有上文对于P0给出的含义之一,Z0、u、v、x、y、R0和A是如上所定义的,和L1和L2彼此独立地具有如上文给出的L的含义之一。
非常优选的是具有高HTP的手性化合物,特别是如例如在WO 98/00428中描述的包含山梨醇基团的化合物,如例如在GB 2,328,207中描述的包含氢化苯偶姻基团的化合物,如例如在WO 02/94805中描述的手性联萘衍生物,如例如在WO 02/34739中描述的手性联萘酚缩醛衍生物,如例如在WO 02/06265中描述的手性TADDOL衍生物,和如例如在WO 02/06196或WO 02/06195中描述的具有至少一个氟化连接基团和末端或中心手性基团的手性化合物。
尤其优选的是具有40μm-1或更高,非常优选60μm-1或更高,最优选80μm-1或更高的HTP的手性化合物。
尤其优选的是可聚合的山梨醇(如式(CR8)和(CR9)的那些)和可聚合的氢化苯偶姻(如式(CR10)的那些)。
进一步优选的是下文式C1和C2的不可聚合的山梨醇和氢化苯偶姻。进一步优选的是下文式C3和C4的手性联萘酚。
其中P、Z0、A、L1、L2、v和x具有上文给出的含义,R1具有上文给出的R0的含义之一或者是P-Sp,R具有R0的含义之一,m为0、1、2或3,和r1和r2为0、1、2、3或4。
非常优选的是式C3的化合物,其中R1是P-Sp。进一步优选的是式C3的化合物,其中m为0或1,Z0为-COO-、-OCO-或单键,A是任选被1个或2个L1基团取代的1,4-亚苯基或者是反式-1,4-亚环己基。
合适的不可聚合的手性化合物例如是手性掺杂剂,如R-或S-811、R-或S-1011、R-或S-2011、R-或S-3011、R-或S-4011、R-或S-5011或CB 15(得自德国达姆施塔特(Darmstadt)的Merck KGaA)。
在另一优选的实施方案中,所述RM混合物包含一种或多种不可聚合的手性化合物,其选自式C-I至C-III的化合物,
后者包括各自的(S,S)对映异构体,
其中E和F各自独立地是1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基,v是0或1,Z0是-COO-、-OCO-、-CH2CH2-或单键,和R是具有1至12个C原子的烷基、烷氧基或烷酰基。
式C-II的化合物和它们的合成描述在WO 98/00428中。式C-III的化合物和它们的合成描述在GB 2 328 207中。
上文提及的手性化合物R-5011和S-5011以及(其它的)式C-I、C-II和C-III的化合物表现出非常高的螺旋扭曲力(HTP),并因此可特别用于本发明的目的。
进一步优选的手性掺杂剂是在下表C中列举的那些。
所述RM混合物优选包含1至5种,特别是1至3种,非常优选1或2种手性化合物,其优选选自上述式C-II和/或式C-III和/或R-5011或S-5011,非常优选地,所述手性化合物是R-5011或S-5011。
没有所述手性添加剂的RM或RM混合物优选表现出向列型LC相,或近晶型LC相和向列型LC相,非常优选在室温下表现出向列型LC相。
具有所述手性添加剂的RM或RM混合物优选表现出胆甾型LC相,非常优选在室温下表现出胆甾型LC相。
在一个优选的实施方案中,所述RM混合物溶解在合适的溶剂中,所述溶剂优选选自有机溶剂。
所述溶剂优选选自酮类,例如丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丁基酮或环己酮;乙酸酯类,例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯或乙酰乙酸甲酯;醇类,例如甲醇、乙醇或异丙醇;芳族溶剂,例如甲苯或二甲苯;脂环族烃类,例如环戊烷或环己烷;卤代烃类,例如二或三氯甲烷;二醇类或它们的酯,例如PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯),γ-丁内酯。也可以使用上述溶剂的二元,三元或更高元的混合物。特别地,对于多层应用,甲基异丁基酮是优选使用的溶剂。
如果所述RM混合物含有一种或多种溶剂,则所有固体(包括所述RM)在所述一种或多种溶剂中的总浓度优选为10至60%,更优选20至50%,特别是30至45%。
胆甾型RM膜可通过包括以下步骤的方法制备:
—将如上文和下文描述的RM混合物的层提供到基板上,
—除去任何溶剂(如果存在),
—通过光聚合将所述RM混合物的可聚合组分聚合,和
—任选从所述基板上移除经聚合的膜和/或任选将其提供到另一个基板上。
然后可将这种RM混合物例如通过旋涂、印刷或其它已知的技术涂覆或印刷到基板上,并在聚合之前将所述溶剂蒸发掉。在大多数情况下,加热所述混合物以促进所述溶剂的蒸发是合适的。
可通过诸如旋涂、棒涂或刮涂的常规涂覆技术将所述RM混合物施加到基板上。它也可以通过本领域技术人员已知的常规印刷技术施加到所述基板上,所述常规印刷技术例如丝网印刷、胶版印刷,卷到卷印刷、凸版印刷、凹版印刷、轮转凹版印刷、柔版印刷、凹雕印刷、移印、热封印刷、喷墨印刷或借助于压印或印刷板进行的印刷。
合适的基板材料和基板是本领域技术人员已知的并且描述在文献中,例如在光学膜工业中使用的常规基板,例如玻璃或塑料。对于聚合尤其合适且优选的基板是聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),聚乙烯醇(PVA),聚碳酸酯(PC),三乙酰纤维素(TAC)或环烯烃聚合物(COP),或通常已知的彩色滤波器材料,特别是三乙酰纤维素(TAC),环烯烃聚合物(COP)或通常已知的彩色滤波器材料。此外,也可将能够从另一种或相同的RM材料获得的光学膜用作基板。在多层系统应被设计为在光学组件中包含一个、两个、三个、四个、五个或更多个光学膜的情况下,这是尤其优选的。
所述RM混合物优选表现出贯穿整个层的均一配向。优选地,所述RM混合物表现出均一的胆甾型配向,其中螺旋轴的方向垂直于层平面,即所述LC或RM分子以螺旋扭曲在平面配向中取向。
平面配向可例如通过以下过程促进:用聚酰亚胺层涂覆基板,和然后用天鹅绒布摩擦所述配向层。
其它合适的平面配向层是本领域中已知的,如例如通过光配向制备的经摩擦的聚酰亚胺或配向层,如在US 5,602,661、US 5,389,698或US 6,717,644中描述的。
通常,配向技术的评述例如由以下文献给出:I.Sage,在由G.W.Gray编辑的“Thermotropic Liquid Crystals(《热致液晶》)”中,John Wiley&Sons,1987年,第75-77页;和T.Uchida和H.Seki,在由B.Bahadur编辑的“Liquid Crystals-Applications andUses Vol.3(《液晶-应用和用途》,第3卷)”中,World Scientific Publishing,新加坡1992,第1-63页。配向材料和技术的进一步评述由J.Cognard,Mol.Cryst.Liq.Cryst.78,增补1(1981),第1-77页给出。
为了制备根据本发明的聚合物膜,将在所述RM混合物中的可聚合化合物通过原位光聚合进行聚合或交联(如果一个化合物含有两个或更多个可聚合基团)。
所述光聚合可在一个步骤中进行。也可以使在第一步骤中尚未反应的化合物在第二步骤中光聚合或交联(“最终固化”)。
在一个优选的制备方法中,将RM配制剂涂覆到基板上,并随后例如通过暴露于光化辐射进行光聚合,如例如在WO 01/20394、GB 2,315,072或WO 98/04651中描述的。
所述LC材料的光聚合优选通过将其暴露于光化辐射来实现。光化辐射意思是指用光(如UV光、IR光或可见光)照射,用X射线或γ射线照射,或用高能粒子(例如离子或电子)照射。优选地,聚合是通过光照射进行的,特别是用UV光进行的。作为光化辐射的源,例如可以使用单个UV灯或一组UV灯。当使用高的灯功率时,可以减少固化时间。另一种可能的用于光辐射的源是激光器,例如UV激光器、IR激光器或可见光激光器。另一种可能的用于光辐射的源是LED灯。
固化时间尤其取决于所述可聚合LC材料的反应性、涂覆的层的厚度、聚合引发剂的类型和UV灯的功率。固化时间优选为≤5分钟,非常优选≤3分钟,最优选≤1分钟。对于大规模生产,≤30秒的短固化时间是优选的。
合适的UV辐射功率优选在5至200mWcm-2的范围内,更优选在50至175mWcm-2的范围内,和最优选在100至150mWcm-2的范围内。
与施加的UV辐射相关地并且作为时间的函数,合适的UV剂量优选在25至7200mJcm-2范围内,更优选在100至7200mJcm-2范围内,和最优选在200至7200mJcm-2范围内。
光聚合优选在惰性气体气氛下进行,优选在加热的氮气气氛中进行,但也可以在空气中聚合。
光聚合优选在1至70℃,更优选5至50℃,甚至更优选15至30℃的温度下进行。
在第二优选实施方案中,-C板延迟器(204)是胆甾型LC介质的层,其主要包含LMWLC化合物或由LMW LC化合物组成。
所述胆甾型LC介质的层优选设置在两个透明的平面平行的基板之间,这些基板任选配备有提供平面配向的配向层。
所述基板优选是玻璃基板。对于柔性显示器,优选使用塑料基板。这些塑料基板优选具有低的双折射率。合适且优选的塑料基板的实例是聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚环状烯烃(PCO)、聚芳酯(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)或无色聚酰亚胺(CPI)基板。
所述配向层可例如包含聚酰亚胺,它还可以是经摩擦的,或者可以通过光配向方法制备。
所述LC介质可通过显示器制造商通常使用的方法进行分配或填充在其间,所述方法包括但不限于一滴填充(ODF)、喷墨打印、旋涂、狭缝涂布、柔版印刷或相当方法。
优选地,根据这个第二优选实施方案的-C板延迟器(204)包含固定装置,其将所述第一和第二基板固定在相对于彼此恒定的距离处,并且其中它们的平面彼此平行。优选地,所述固定装置包含密封剂材料和间隔物材料,以保持恒定的盒间隙和LC层厚度。
提供配向层、固定装置和间隔物的进一步优选的材料和方法是如下所述用于C-PSA显示器的可切换LC层的那些材料和方法。
优选地,在根据本发明的-C板延迟器(204)中使用的胆甾型LC介质包含:
A)包含如上所述的介晶或液晶分子的液晶组分,
B)一种或多种手性添加剂,其优选选自手性掺杂剂,
C)任选一种或多种其它添加剂,其优选选自稳定剂。
所述液晶组分A)优选仅含有选自不可聚合的低分子量化合物的LC化合物。
在根据本发明的-C板延迟器中使用的LC介质优选包含组分B),该组分B)包含一种或多种光学活性化合物,该化合物优选选自手性掺杂剂。
优选选择所述一种或多种手性掺杂剂的螺旋扭曲力和它们在所述LC介质中的比例,以使得在所述LC介质中产生的螺距为4至30μm,更优选8至20μm,非常优选12至16μm。
在所述LC介质中的一种或多种手性掺杂剂的比例优选为0.01至6%,非常优选0.05至4%,更优选0.1至2%。
合适且优选的手性掺杂剂在下表B中提及。优选的手性掺杂剂例如选自R-或S-1011、R-或S-2011、R-或S-3011、R-或S-4011、R-或S-5011。
用于在根据本发明的-C板延迟器中使用的LC介质的特别优选的实施方案如下所示。
优选地,所述LC介质或其组分A)(主体混合物)包含一种或多种式II的化合物,
其中各个基团,彼此独立地和在每次出现时相同或不同地,具有以下含义:
R21和R22表示H,具有1至20个C原子的直链、支化或环状的烷基或烷氧基,其中一个或多个非相邻的CH2基团任选被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CR0=CR00-、-C≡C-、 以O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代,和其中一个或多个H原子各自任选被F、Cl、CN或CF3替代,优选具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,
R0、R00表示H或具有1至12个C原子的烷基,
A1和A2表示选自下式的基团:
优选选自式A1、A2、A3、A4、A5、A6、A9和A10的基团,
非常优选选自式A1、A2、A3、A4、A5、A9和A10的基团,
Z1和Z2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、L2、L3和L4表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2,优选F或Cl,非常优选F,
Y表示H、F、Cl、CF3、CHF2或CH3,优选H或CH3,非常优选H,
LC表示CH3或OCH3,优选CH3
a1表示0、1或2,
a2表示0或1。
优选地,所述LC介质包含一种或多种式II的化合物,其选自式IIA、IIB、IIC和IID的化合物,
其中各个基团,在每次出现时相同或不同地,并且各自彼此独立地,具有以下含义:
R21、R22表示H,具有最高至15个C原子的烷基、烷氧基或烯基基团,其是未取代的或者是被F、Cl、CN或CF3单取代的,和其中在这些基团中的一个或多个CH2基团还可以被-O-、-S-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-、-O-CO-、 以O和/或S原子不直接彼此相连的方式替代,L1至L4表示F、Cl、CF3或CHF2
Y表示H、F、Cl、CF3、CHF2或CH3,优选H或CH3,特别优选H,
Z1、Z2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,和
q表示0或1,
其中在式IID中,如果Z1和Z2表示单键,则R21不是环状烷基或烷氧基。
优选的式IIA、IIB、IIC和IID的化合物是其中R22表示具有最高至15个C原子的烷基或烷氧基基团,并且非常优选表示(O)CvH2v+1的那些化合物,其中(O)是氧原子或单键,且v是1、2、3、4、5或6。
另外优选的式IIA、IIB、IIC和IID的化合物是其中R21或R22表示或含有环烷基或环烷氧基基团的那些化合物,所述环烷基或环烷氧基基团优选选自:
其中S1是C1-12亚烷基或C2-12亚烯基,和S2是H、C1-12烷基或C2-12烯基,并且非常优选选自:
另外优选的式IIA、IIB、IIC和IID的化合物在下文指出。
在一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式IIA的化合物,其选自下式:
其中指数a表示1或2,alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,和(O)表示氧原子或单键,和alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
特别优选的根据本发明的LC介质包含一种或多种选自式IIA-2、IIA-8、IIA-10、IIA-16、II-18、IIA-40、IIA-41、IIA-42和IIA-43的化合物。
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式IIB的化合物,其选自下式:
其中,alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,和(O)表示氧原子或单键,和alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
特别优选的根据本发明的LC介质包含一种或多种选自式IIB-2、IIB-10至IIB-16的化合物。
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式IIC的化合物,其选自式IIC-1:
其中alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,优选其量为0.5重量%至5重量%,特别是1重量%至3重量%。
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式IID的化合物,其选自下式:
其中,alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,和(O)表示氧原子或单键,和alkenyl优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
特别优选的根据本发明的LC介质包含一种或多种式IID-4的化合物。
非常优选的式IID化合物选自以下子式,
其中v是1、2、3、4、5或6。
在一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式IID-10a的化合物
其中R21、Y和q具有在式IID中给出的含义,和R23其中r是0、1、2、3、4、5或6,和s是1、2或3。
优选的式IID-10a的化合物选自下式:
特别优选的根据本发明的LC介质包含一种或多种选自式IIA-2、IIA-8、IIA-10、IIA-16、II-18、IIA-40、IIA-41、IIA-42、IIA-43、IIB-2、IIB-10、IIB-16、IIC-1以及IID-4和IID-10或它们的子式的化合物。
在所述混合物整体中,式IIA和/或IIB的化合物的比例优选为至少20重量%。
优选地,所述LC介质包含一种或多种式IIA-2的化合物,其选自以下子式:
替代性地,优选除了式IIA-2-1至IIA-2-5的化合物之外,所述LC介质还包含一种或多种下式的化合物:
进一步优选地,所述LC介质包含一种或多种式IIA-10的化合物,其选自以下子式:
替代性地,优选除了式IIA-10-1至IIA-10-5的化合物之外,所述LC介质还包含一种或多种下式的化合物:
优选地,所述LC介质包含一种或多种式IIB-10的化合物,其选自以下子式:
替代性地,优选除了式IIB-10-1至IIB-10-5的化合物之外,所述LC介质还包含一种或多种下式的化合物:
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III的化合物,
其中
R31和R32各自彼此独立地表示H,具有最高至15个C原子的烷基、烷氧基或烯基基团,其是未取代的,被F、Cl、CN或CF3单取代的,或至少被卤素单取代的,其中在这些基团中的一个或多个CH2基团还可以被-O-、-S-、 -C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-以O原子不直接彼此相连的方式替代,
Y1、Y2表示H、F、Cl、CF3、CHF2、CH3或OCH3,优选H、CH3或OCH3,非常优选H,
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-亚环己基基团,其中一个或两个非相邻的CH2基团可以被-O-或-S-替代,
b)1,4-亚苯基基团,其中一个或两个CH基团可以被N替代,或
c)选自以下的基团: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-2,7-二基和芴-2,7-二基,
其中基团a)、b)和c)可以被卤素原子单或多取代,
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,和
L11和L12各自彼此独立地表示F、Cl、CF3或CHF2,优选H或F,最优选F,和
W表示O或S。
在式III的化合物中,R31和R32优选选自具有1至12个,优选1至7个C原子的直链烷基或烷氧基,具有2至12个,优选2至7个C原子的直链烯基,和具有3至12个,优选3至8个C原子的环状烷基或烷氧基。
在本发明的一个优选实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III的化合物,其选自子式III-1和III-2:
其中出现的基团具有与在上文式III下给出的相同含义,并且优选地
R31和R32各自彼此独立地表示具有最高至15个C原子的烷基、烯基或烷氧基基团,更优选它们中的一者或两者表示烷氧基基团,和
L11和L12各自优选表示F。
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III-1的化合物,其选自子式III-1-1至III-1-10的化合物,优选式III-1-6的化合物,
其中,alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,alkoxy和alkoxy*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷氧基基团,和L11和L12各自彼此独立地表示F或Cl,优选二者都表示F。
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III-2的化合物,其选自子式III-2-1至III-2-10的化合物,优选子式III-2-1的化合物,
其中,alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,alkoxy和alkoxy*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷氧基基团,和L11和L12各自彼此独立地表示F或Cl,优选二者都表示F。
非常优选的式III-2的化合物选自以下子式,
其中alkoxy表示具有1-6个C原子的直链烷氧基基团,优选乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基,非常优选乙氧基或丙氧基。
非常优选的是式III-2-1-3、III-2-1-4和III-2-1-5的化合物。
在本发明的另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III的化合物,其选自式III-3-1和III-3-2:
其中L11和L12具有与在式III下给出的相同含义,(O)表示O或单键。
R33表示具有最高至7个C原子的烷基或烯基,或基团Cy-CmH2m+1-,
m和n相同或不同地是0、1、2、3、4、5或6,优选1、2或3,非常优选1,和
Cy表示具有3、4或5个环原子的脂环族基团,其任选被各自具有最高至3个C原子的烷基或烯基取代,或被卤素或CN取代,并且优选表示环丙基、环丁基或环戊基,
替代或除了式III-1和/或III-2的化合物之外,优选除了式III-1和/或III-2的化合物之外,在所述LC介质中还含有式III-3-1和/或III-3-2的化合物。
非常优选的式III-3-1的化合物是以下化合物,
其中alkoxy表示具有1-6个C原子的直链烷氧基基团。
非常优选的式III-3-2的化合物是以下化合物,
其中alkoxy表示具有1-6个C原子的直链烷氧基基团,优选乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基,非常优选乙氧基或丙氧基。
在本发明的另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III-4至III-6的化合物,优选式III-5的化合物,
其中所述参数具有上文给出的含义,R11优选表示直链烷基和R12优选表示烷氧基,它们各自具有1至7个C原子。
在本发明的另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III的化合物,其选自子式III-7至III-9的化合物,优选子式III-8的化合物,
其中所述参数具有上文给出的含义,R11优选表示直链烷基和R12优选表示烷氧基,它们各自具有1至7个C原子。
在本发明的另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III的化合物,其选自子式III-10,
其中R31和R32具有上文给出的含义。
非常优选的式III-10的化合物选自下式,
其中R32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,或者环丙基甲基、环丁基甲基或环戊基甲基,或者-(CH2)nF,其中n是2、3、4或5,优选C2H4F。
在本发明的另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式III的化合物,其选自子式III-11,
其中R31和R32具有上文给出的含义。
非常优选的式III-11的化合物选自下式,
其中R32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,或者环丙基甲基、环丁基甲基或环戊基甲基,或者-(CH2)nF,其中n是2、3、4或5,优选C2H4F。
在一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式IV的化合物,
其中
R41表示具有1至7个C原子的未取代的烷基基团,其中此外一个或多个CH2基团还可以被替代,或具有2至7个C原子的未取代的烯基基团,优选正烷基基团,其特别优选具有2、3、4或5个C原子,和
R42表示具有1至7个C原子的未取代的烷基基团或具有1至6个C原子的未取代的烷氧基基团,二者都优选具有2至5个C原子,或具有2至7个C原子,优选具有2、3或4个C原子的未取代的烯基基团,更优选乙烯基基团或1-丙烯基基团,并且特别是乙烯基基团。
式IV化合物优选选自式IV-1至IV-3的化合物,
其中
alkyl和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,特别优选2个C原子的烯基基团,
alkenyl'表示具有2至5个C原子,优选具有2至4个C原子,特别优选具有2至3个C原子的烯基基团,和
alkoxy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,所述LC介质包含一种或多种以下化合物,其选自式IV-1-1至IV-1-6的化合物:
非常优选地,根据本发明的LC介质包含一种或多种式IV-2-1和/或IV-2-2的化合物
非常优选地,根据本发明的LC介质包含式IV-3的化合物,其特别选自以下子式的化合物:
在另一个优选的实施方案中,根据本发明的LC介质包含一种或多种式IV-3的化合物,其选自以下子式的化合物:
其中alkyl表示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或正戊基。
非常优选地,根据本发明的LC介质包含式IV-4的化合物,其特别选自下式的化合物:
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种式IV-4及其子式的化合物,其中“alkenyl”和“alkenyl'”中的一者或二者表示其中m是0、1或2,和n是0、1或2,非常优选选自式IV-4-3至IV-4-6的化合物。
非常优选地,根据本发明的LC介质包含一种或多种式IV-1或其子式的化合物和/或一种或多种式IV-3或其子式的化合物和/或一种或多种式IV-4或其子式的化合物,其中这些式IV-1的化合物的总浓度在1%至30%范围内。
根据本发明的LC介质优选额外还包含一种或多种式IVa的化合物,
其中
R41和R42各自彼此独立地表示具有最高至12个C原子的直链烷基、烷氧基、烯基、烷氧基烷基或烷氧基基团,
表示
Z4表示单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H8-或-CF=CF-。
优选的式IVa的化合物在下文中指出:
其中,alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基基团。
根据本发明的LC介质优选包含至少一种式IVa-1和/或式IVa-2的化合物。
在所述混合物整体中,式IVa的化合物的比例优选为至少5重量%。
优选地,所述LC介质包含一种或多种式IVb-1至IVb-3的化合物,
其中
alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基基团,和
alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基基团。
在所述混合物整体中,式IV-1至IV-3的化合物的比例优选为至少3重量%,特别是≥5重量%。
在式IVb-1至IVb-3的化合物中,式IVb-2的化合物是特别优选的。
特别优选的式IV-1至IV-3的化合物选自下式:
其中alkyl*表示具有1至6个C原子的烷基基团,并且优选表示正丙基。
根据本发明的LC介质特别优选包含一种或多种式IVb-1-1和/或IVb-2-3的化合物。
在另一个优选的实施方案中,根据本发明的LC介质包含一种或多种式V的化合物
其中
R51和R52彼此独立地表示H,具有最高至15个C原子的烷基、烷氧基或烯基基团,其是未取代的,被F、Cl、CN或CF3单取代的,或至少被卤素单取代的,其中在这些基团中的一个或多个CH2基团还可被-O-、-S-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-、-O-CO-、 以O原子不直接彼此相连的方式替代,并且优选表示具有1至7个C原子的烷基,优选正烷基,特别优选具有1至5个C原子的正烷基,具有1至6个C原子的烷氧基,优选正烷氧基,特别优选具有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,并且特别优选单键,和
n是1或2。
式V的化合物优选选自式V-1至V-17的化合物:
其中R1和R2具有上文对于R51和R52指出的含义。
R1和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和/或V-16的化合物。
根据本发明的LC介质非常特别优选包含式V-10和/或IV-1的化合物,特别地,其量为5至30%。
优选的式V-10的化合物在下文指出:
根据本发明的LC介质特别优选包含式V-10a和/或式V-10b的三环化合物与一种或多种式IV-1的双环化合物的组合。所述式V-10a和/或V-10b的化合物与一种或多种选自式IV-1的双环己基化合物的化合物的组合的总比例为5至40%,非常特别优选15至35%。
特别优选的LC介质包含化合物V-10a和/或IV-1-1:
化合物V-10a和IV-1-1优选以基于所述混合物整体计5至30%,非常优选10至25%的浓度存在于所述混合物中。
优选的LC介质包含至少一种选自以下化合物的化合物:
其中R1、R2、R41和R42具有上文指出的含义。优选地,在化合物V-6、V-7和IV中,R1和R41表示分别具有1至6个或2至6个C原子的烷基或烯基,和R2和R42表示具有2至6个C原子的烯基。优选地,在化合物V-14中,R1表示具有1至6个或2至6个C原子的烷基或烯基,和R2表示具有1至6个C原子的烷基。
在另一个优选的实施方案中,根据本发明的LC介质包含一种或多种式V-7的化合物,其优选选自式V-7a至V-7e的化合物:
其中alkyl表示具有1至7个C原子的烷基基团,alkenyl表示具有2至7个C原子的烯基基团,和cycloalkyl表示具有3至12个C原子的环状烷基基团,优选环丙基、环丁基、环戊基、环丙基烷基、环丁基烷基或环戊基烷基。
非常优选的式V-7a至V-7e的化合物选自以下子式的化合物:
其中alkyl表示乙基、正丙基、正丁基或正戊基,优选正丙基。
另外优选的是其中R51和R52彼此独立地表示直链的具有1至7个C原子的烷基或具有2至7个C原子的烯基的式V的化合物。
在本发明的一个优选实施方案中,所述LC介质额外还包含一种或多种式VI-1至VI-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基团,(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,和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。
根据本发明的LC介质优选包含式VI-1至VI-25的三联苯,其量为2至30重量%,特别是5至20重量%。
特别优选式VI-1、VI-2、VI-4、VI-20、VI-21和VI-22的化合物,其中X表示F。在这些化合物中,R优选表示烷基,另外还表示烷氧基,它们各自具有1至5个C原子。在式VI-20的化合物中,R优选表示烷基或烯基,特别是烷基。在式VI-21的化合物中,R优选表示烷基。在式VI-22至VI-25的化合物中,X优选表示F。
如果所述混合物的Δn值要≥0.1,则在根据本发明的LC介质中优选使用式VI-1至VI-25的三联苯。优选的LC介质包含2至20重量%的一种或多种三联苯化合物,其选自式VI-1至VI-25的化合物。
在本发明的另一个优选的实施方案中,所述LC介质额外还包含一种或多种式VII-1至VII-9的化合物:
其中
R1各自彼此独立地具有在式IIA中对于R21指出的含义之一,和
w和x各自彼此独立地表示1至6。
特别优选包含至少一种式VII-9的化合物的LC介质。
LC介质,其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,
其中R61和R62各自彼此独立地具有对于R21指出的含义,优选表示直链烷基、直链烷氧基或直链烯基,和
Z61和Z62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)LC介质,其包含一种或多种选自式BC的二氟二苯并色满化合物、式CR的色满和式PH-1和PH-2的氟化菲的化合物,
其中
R71和R72各自彼此独立地具有R21的含义,和c是0、1或2。R71和R72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。
根据本发明的LC介质优选包含式BC、CR、PH-1、PH-2的化合物,其量为3至20重量%,特别地,其量为3至15重量%。
特别优选的式BC和CR的化合物是化合物BC-1至BC-7和CR-1至CR-5,
其中
alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基基团,和
alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基基团。
非常特别优选包含一种、两种或三种式BC-2、BF-1和/或BF-2的化合物的LC介质。
d)LC介质,其包含一种或多种式In的茚满化合物,
其中
R81、R82、R83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、烷氧基烷基或烯基基团,
R82和R83也可表示卤素,优选F,
表示
i表示0、1或2。
优选的式In的化合物是下文指出的式In-1至In-16的化合物:
特别优选式In-1、In-2、In-3和In-4的化合物。
在根据本发明的LC介质中优选以≥5重量%,特别是5至30重量%,和非常特别优选5至25重量%的浓度使用式In和子式In-1至In-16的化合物。
e)LC介质,其包含一种或多种式L-1至L-8的化合物,
其中
RL1和RL2各自彼此独立地具有在上文对于式IIA中的R21指出的含义,alkyl表示具有1至6个C原子的烷基基团,和s表示1或2。
优选以5至15重量%,特别是5至12重量%,和非常特别优选8至10重量%的浓度使用式L-1至L-8的化合物。
f)优选的LC介质额外还包含一种或多种式IIA-Y的化合物,
其中R11和R12具有在上文对于式IIA中R21给出的含义之一,并且L1和L2相同或不同地表示F或Cl。
优选的式IIA-Y的化合物选自以下子式:
其中,Alkyl和Alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基基团,Alkoxy表示具有1-6个C原子的直链烷氧基基团,Alkenyl和Alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基基团,和O表示氧原子或单键。Alkenyl和Alkenyl*优选表示CH2=CH-、CH2=CHCH2CH2-、CH3-CH=CH-、CH3-CH2-CH=CH-、CH3-(CH2)2-CH=CH-、CH3-(CH2)3-CH=CH-或CH3-CH=CH-(CH2)2-。
特别优选的式IIA-Y的化合物选自以下子式:
其中Alkoxy和Alkoxy*具有上文限定的含义,并且优选表示甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基或正戊氧基。
g)LC介质,其包含一种或多种选自下式的四联苯化合物:
其中
RQ是具有1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至9个C原子的烯基或烯氧基,所有这些基团都是任选氟化的,
XQ是F,Cl,具有1至6个C原子的卤代烷基或烷氧基,或具有2至6个C原子的卤代烯基或烯氧基,
LQ1至LQ6彼此独立地是H或F,其中LQ1至LQ6中的至少一个是F。
优选的式Q的化合物是其中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化合物。
优选的式Q的化合物是其中LQ3和LQ4是F的那些化合物。另外优选的式Q的化合物是其中LQ3、LQ4以及LQ1和LQ2中的一者或两者是F的那些化合物。
优选的式Q的化合物是其中XQ表示F或OCF3,非常优选F的那些化合物。
式Q的化合物优选选自以下子式:
其中RQ具有式Q的含义之一,或在上文和下文给出的其优选含义之一,并且优选是乙基、正丙基或正丁基。
尤其优选的是式Q1的化合物,特别是其中RQ是正丙基的那些化合物。
优选地,在所述LC介质中,式Q化合物的比例为>0至≤5重量%,非常优选0.05至2重量%,更优选0.1至1重量%,最优选0.1至0.8重量%。
优选地,所述LC介质含有1至5种,优选1或2种式Q的化合物。
将式Q的四联苯化合物添加到可聚合LC介质的LC混合物中使得能够减少ODF不均匀性(mura),同时保持高的UV吸收,这使得能够实现快速和完全的聚合,使得能够实现强烈且快速的倾斜角生成,并提高所述LC介质的UV稳定性。
此外,将具有正介电各向异性的式Q化合物添加到具有负介电各向异性的LC介质中,允许更好地控制介电常数ε||和ε的值,并且特别使得能够在保持介电各向异性Δε恒定的同时实现高的介电常数ε||的值,从而降低反冲电压并减少图像残留。
根据本发明的LC介质优选包含:
——一种或多种化合物CY-n-Om,特别是CY-3-O4、CY-5-O4和/或CY-3-O2,优选其总浓度在基于所述混合物整体计的5%至30%,优选10%至20%范围内;
——一种或多种化合物PY-n-Om,特别是PY-1-O2、PY-2-O2和/或PY-3-O2,优选其总浓度在基于所述混合物整体计的5%至40%,优选10%至30%范围内;
和/或
——一种或多种化合物CPY-n-Om,特别是CPY-2-O2、CPY-3-O2和/或CPY-5-O2,优选其浓度为基于所述混合物整体计的>5%,特别是7%至20%;
和/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和/或CCY-5-O2,优选其浓度为基于所述混合物整体计的>3%,特别是5至15%;
和/或
——一种或多种化合物CPY-n-Om和CY-n-Om,优选其浓度为基于所述混合物整体计的10至80%,
和/或
——一种或多种化合物CPY-n-Om和PY-n-Om,优选CPY-2-O2和/或CPY-3-O2和PY-3-O2或PY-1-O2,优选其浓度为基于所述混合物整体计的5至20%,更优选10至15%,
和/或
——一种或多种选自CCH-13、CCH-23、CCH-34、CCH-35、CCH-301和CCH-303的化合物,优选其总浓度为基于所述混合物整体计的3至40%,优选3至25%,
和/或
——一种或多种选自CC-2-V1、CC-3-V1、CC-3-V2、CC-4-V1、CC-3-V、CC-4-V和CC-5-V的化合物,优选其总浓度为基于所述混合物整体计的3至40%,更优选5%至30%,
和/或
——一种或多种化合物CCP-n-m和/或CCP-Vn-m和/或CPP-n-m,其优选选自CCP-3-1、CCP-V-1、CCP-V2-1和CPP-3-2,优选其总浓度为基于所述混合物整体计的4至35%,优选5至25%,
和/或
——一种或多种化合物CLP-n-m和/或CLP-Vn-m,其优选选自CLP-3-1、CLP-3-2和CLP-V-1,优选其总浓度为基于所述混合物整体计的1至25%,优选2至15%,
和/或
——一种或多种选自PYP-n-m、PGIY-n-Om和PGP-n-2V的化合物,优选其总浓度为基于所述混合物整体计的2至20%,更优选2%至15%,最优选2至10%,
和/或
——一种或多种化合物PP-n-m和/或PP-n-nVm,其优选选自PP-1-3、PP-1-4、PP-1-5、PP-1-2V和PP-1-2V1,优选其总浓度为基于所述混合物整体计的1至15%,优选2至10%,
和/或
——化合物PPGU-3-F,优选其浓度为基于所述混合物整体计的0.1%至3%。
有利的是,根据本发明的LC介质优选具有从≤-20℃至≥70℃,特别优选从≤-30℃至≥80℃,非常特别优选从≤-40℃至≥90℃的向列相。
根据本发明的介质具有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。
所述液晶混合物优选具有至少60K的向列相范围和在20℃下至多30mm2·s-1的流动粘度ν20
所述混合物在-20℃或更低的温度下,优选在-30℃或更低的温度下,非常优选在-40℃或更低的温度下是向列型的。
在所述液晶混合物中的双折射率△n的值通常在0.07至0.16之间,优选在0.08至0.15之间,非常优选在0.09至0.14之间。
在本发明的一个优选实施方案中,所述介质具有在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。
在另一个优选的实施方案中,根据本发明的介质具有0.120或更高的,优选在0.125至0.145,更优选0.130至0.140范围内的双折射率。
根据本发明的液晶混合物具有-1.5至-8.0,特别是-2.0至-4.0,特别是-2.5至-3.5的介电各向异性△ε。
在20℃下的旋转粘度γ1优选为≤120mPa·s,特别是≤100mPa·s。
在一个优选的实施方案中,在20℃下的旋转粘度γ1为≤100mPa·s,特别是≤95mPa·s。
根据本发明的液晶介质具有相对低的阈值电压(V0)值。它们优选在1.7V至3.0V范围内,特别优选为≤2.7V和非常特别优选为≤2.5V。
对于本发明,除非另外明确指出,否则术语“阈值电压”涉及也称为Freedericks阈值的电容阈值(V0)。
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质额外还包含一种或多种稳定剂。合适类型和量的稳定剂是本领域技术人员已知的并且描述在文献中。特别合适的例如是得自系列(Ciba AG)的可商购获得的稳定剂,例如1076。
优选的稳定剂选自式H的化合物:
其中
Ar表示具有4至40个C原子,优选6至30个C原子的芳族或杂芳族烃基团;
Sp表示间隔基团;
RS表示H、具有1至12个C原子的烷基或具有2至12个C原子的烯基;
ZS表示-O-、-C(O)O-、-(CH2)z-或-(CH2)zO-,或单键,
HA表示
RH表示H、O、CH3、OH或ORS,优选H或O;
RS1、RS2、RS3和RS4相同或不同地表示具有1至6个C原子,优选具有1至3个C原子的烷基,非常优选CH3
G表示H或RS或基团ZS-HA;
z是1至6的整数;和
q是3或4。
式H的化合物描述在EP3354710 A1和EP3354709 A1中。
优选的式H的化合物选自式H-1、H-2和H-3:
其中RH具有上文给出的含义,并且优选表示H或O,和n是0至12的整数,优选5、6、7、8或9,非常优选7,和Sp表示间隔基团,优选具有1至12个C原子的亚烷基,其中一个或多个非相邻的-CH2-基团可以被-O-替代。
优选的式H-1的化合物是式H-1-1的那些化合物:
其中RH具有上文给出的含义,并且优选表示H或O,和n是0至12的整数,优选5、6、7、8或9,非常优选7。
非常优选的式H-1-1的化合物是式H-1-1-1的那些化合物:
优选的式H-2的化合物是式H-2-1的那些化合物:
其中RH具有上文给出的含义,并且优选表示H或O,和n2在每次出现时相同或不同地,优选相同地,是1至12的整数,优选2、3、4、5或6,非常优选3,和RS在每次出现时相同或不同地,优选相同地,表示具有1至6个C原子的烷基,优选正丁基。
非常优选的式H-2-1的化合物是式H-2-1-1的那些化合物:
优选的式H-3的化合物选自式H-3-1:
其中Sp和RH具有上文给出的含义,并且RH优选表示H或O,和n是0至12的整数,优选5、6、7、8或9,非常优选7。
另外优选的稳定剂选自式ST-1至ST-18:
其中
RST表示H、具有1至15个C原子的烷基或烷氧基基团,其中一个或多个CH2基团还可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-O-、-CO-O-、-O-CO-以O原子不直接彼此相连的方式替代,和其中此外一个或多个H原子还可以被卤素替代,
在每次出现时相同或不同地表示
ZST各自彼此独立地表示-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,
L1和L2各自彼此独立地表示F、Cl、CH3、CF3或CHF2
p表示0、1或2,
q表示1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
优选的式ST的化合物是选自式ST-3的那些化合物,并且特别是:
其中n=1、2、3、4、5、6或7,优选n=3
其中n=1、2、3、4、5、6或7,优选n=3
其中n=1、2、3、4、5、6或7,优选n=1或7
在式ST-3a和ST-3b的化合物中,n优选表示3。在式ST-2a的化合物中,n优选表示7。
非常优选的稳定剂选自式ST-2a-1、ST-3a-1、ST-3b-1、ST-3d、ST-3e、ST-8-1、ST-9-1和ST-12的化合物:
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质包含一种或多种稳定剂,其选自下表D。
优选地,在所述LC介质中,稳定剂的比例为10至500ppm,非常优选20至100ppm。
所述LC介质还可以包含其它添加剂,其例如选自以下列举的物质,包括但不限于:抗氧化剂、自由基清除剂、表面活性剂、消泡剂、润湿剂、润滑剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、脱气剂、稀释剂、反应性稀释剂、助剂、着色剂、染料、颜料和纳米粒子。
所述LC介质的上文列举的优选实施方案的各个组分要么是已知的,要么其制备方法可容易地由相关领域的技术人员从现有技术中得出,因为它们基于文献中描述的标准方法。式CY的相应化合物例如描述在EP-A-0 364 538中。式ZK的相应化合物例如描述在DE-A-2636 684和DE-A-33 21 373中。
可根据本发明使用的LC介质是以本身常规的方式制备的,例如通过将一种或多种上文提及的化合物与一种或多种如上文限定的可聚合化合物混合,并任选与另外的液晶化合物和/或添加剂混合来制备。通常,将希望量的以较小量使用的组分,有利地在升高的温度下,溶解在构成主要成分的组分中。还可以混合所述组分在有机溶剂中(例如在丙酮、氯仿或甲醇中)的溶液,并在充分混合后再例如通过蒸馏移除所述溶剂。本发明另外还涉及制备根据本发明的LC介质的方法。
对于本领域技术人员而言不言而喻的是:根据本发明的LC介质还可包含其中例如H、N、O、Cl、F已经被相应的同位素(如氘等)替代的化合物。
在根据本发明的C-PSA显示器的显示器盒(201)中使用的LC介质优选包含:
A1)包含介晶或液晶分子的液晶组分,
B1)一种或多种手性添加剂,其优选选自手性掺杂剂,
C1)任选一种或多种其它添加剂,其优选选自稳定剂和聚合引发剂,
D1)可聚合组分,其包含一种或多种可聚合的化合物,优选可聚合的介晶化合物。
优选地,在组分A1、B1和C1中使用的化合物选自如上文和下文所述的在-C板延迟器(204)中使用LC介质的组分A、B和C的化合物。
所述LC介质优选在室温下具有向列型LC相。
所述LC介质优选包含LC混合物(“主体混合物”),其包含一种或多种,优选两种或更多种LC化合物,该LC化合物选自不可聚合的低分子量化合物,并且其中至少一种是式II的化合物。选择这些LC化合物以使得它们对于在应用于所述可聚合化合物的聚合的条件下的聚合反应是稳定和/或没有反应性的。
如在本发明的C-PSA显示器的显示器盒(201)中使用的LC介质的可聚合组分D1的可聚合化合物优选选自式M:
Ra-B1-(Zm-B2)m-Rb M
其中各个基团,在每次出现时相同或不同地,并且各自彼此独立地,具有以下含义:
Ra和Rb表示P、P-Sp-、H、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、SF5或具有1至25个C原子的直链或支化的烷基,其中此外一个或多个非相邻的CH2基团还可各自彼此独立地被-C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不直接彼此相连的方式替代,和其中此外一个或多个H原子还可被F、Cl、Br、I、CN、P或P-Sp-替代,其中如果B1和/或B2含有饱和C原子,则Ra和/或Rb还可以表示与这个饱和C原子螺环连接的基团,
其中基团Ra和Rb中的至少一个表示或包含基团P或P-Sp-,
P表示可聚合基团,
Sp表示间隔基团或单键,
B1和B2表示芳族、杂芳族、脂环族或杂环的基团,其优选具有4至25个环原子,所述基团还可以含有稠合环,并且所述基团是未取代的或者是被L单或多取代的,
Zm表示-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-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CH2CH2-CO-O-、O-CO-CH2-CH2-、-CR0R00-或单键,
R0和R00表示H或具有1至12个C原子的烷基,
m表示0、1、2、3或4,
n1表示1、2、3或4,
L表示P、P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2,任选取代的硅烷基、任选取代的具有6至20个C原子的芳基或具有1至25个C原子的直链或支化的烷基、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原子还可以被F、Cl、P或P-Sp-替代,
Y1表示卤素,
Rx表示P、P-Sp-、H、卤素、具有1至25个C原子的直链、支化或环状的烷基,其中此外一个或多个非相邻的CH2基团还可以被-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代,和其中此外一个或多个H原子还可以被F,Cl,P或P-Sp-替代,任选取代的具有6至40个C原子的芳基或芳氧基基团,或任选取代的具有2至40个C原子的杂芳基或杂芳基氧基基团。
所述可聚合基团P是适合于聚合反应(例如自由基或离子型链式聚合、加聚或缩聚)或适合于聚合物相似转变反应(例如向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,特别是那些含有C=C双键或-C≡C-三键的那些,和适合于在开环情况下聚合的基团,例如氧杂环丁烷或环氧基团。
优选的基团P选自CH2=CW1-CO-O-、CH2=CW1-CO-、CH2=CW2-(O)k3-、CW1=CH-CO-(O)k3-、CW1=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH3-CH=CH-O-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、HO-CW2W3-、HS-CW2W3-、HW2N-、HO-CW2W3-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-、HOOC-、OCN-和W4W5W6Si-,其中W1表示H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1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,其任选被一个或多个如上文限定的除P-Sp-之外的基团L取代,k1、k2和k3各自彼此独立地表示0或1,k3优选表示1,和k4表示1至10的整数。
非常优选的基团P选自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,和k4表示1至10的整数。
非常特别优选的基团P选自CH2=CW1-CO-O-,特别是CH2=CH-CO-O-、CH2=C(CH3)-CO-O-和CH2=CF-CO-O-,另外还有CH2=CH-O-、(CH2=CH)2CH-O-CO-、(CH2=CH)2CH-O-、
进一步优选的可聚合基团P选自乙烯基氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟代丙烯酸酯、氯代丙烯酸酯、氧杂环丁烷和环氧化物,最优选选自丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
非常优选地,在所述可聚合化合物中的所有可聚合基团具有相同的含义。
如果间隔基团Sp不是单键,则它优选是式Sp"-X"的间隔基团,使得相应的基团P-Sp-符合式P-Sp"-X"-,其中
Sp"表示具有1至20个,优选1至12个C原子的直链或支化的亚烷基,其任选被F、Cl、Br、I或CN单或多取代,和其中此外一个或多个非相邻的CH2基团还可以各自彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-N(R0)-、-Si(R0R00)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R00)-CO-O-、-O-CO-N(R0)-、-N(R0)-CO-N(R00)-、-CH=CH-或-C≡C-以O和/或S原子不直接彼此相连的方式替代,
X"表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CO-N(R0)-、-N(R0)-CO-、-N(R0)-CO-N(R00)-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0-、-CY2=CY3-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-或单键,
R0和R00各自彼此独立地表示H或具有1至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"优选是-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"-例如是-(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,和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"在每种情况下是直链的亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十八烷基、亚乙基氧基亚乙基、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。
在本发明的一个优选实施方案中,所述可聚合化合物含有间隔基团Sp,该间隔基团Sp被一个或多个可聚合基团P取代,使得基团Sp-P对应于Sp(P)s,其中s为≥2(支化的可聚合基团)。
根据这个优选实施方案的优选的可聚合化合物是其中s是2的那些化合物,即含有基团Sp(P)2的化合物。根据这个优选实施方案的非常优选的可聚合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是如在式M中限定的,
alkyl表示单键或具有1至12个C原子的直链或支化的亚烷基,其是未取代的或者是被F、Cl或CN单或多取代的,和其中一个或多个非相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-C(R0)=C(R0)-、-C≡C-、-N(R0)-、-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代,其中R0具有上文指出的含义,
aa和bb各自彼此独立地表示0、1、2、3、4、5或6,
X具有对于X"指出的含义之一,并且优选是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和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
P优选选自乙烯基氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟代丙烯酸酯、氯代丙烯酸酯、氧杂环丁烷和环氧化物,非常优选选自丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,最优选选自甲基丙烯酸酯。
进一步优选存在于相同化合物中的所有可聚合基团P具有相同的含义,并且非常优选表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,最优选甲基丙烯酸酯。
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,优选2或3,p2和p3彼此独立地是0、1、2或3,和如果Sp是-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,则O原子或CO基团分别连接于苯环。
进一步优选地,至少一个基团Sp是单键。
进一步优选地,至少一个基团Sp不是单键,并且优选选自-(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,优选2或3,p2和p3彼此独立地是0、1、2或3,和如果Sp是-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1或-CO-O-(CH2)p1,则O原子或CO基团分别连接于苯环。
非常优选地,Sp不是单键,并选自-(CH2)2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-O-(CH2)2-、-O-(CH2)3-、-O-CO-(CH2)2和-CO-O-(CH)2-,其中O原子或CO基团连接于苯环。
特别优选的式M化合物是以下那些化合物,其中B1和B2各自彼此独立地表示1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氢菲-2,7-二基、蒽-2,7-二基、芴-2,7-二基、香豆素、黄酮,其中此外在这些基团中一个或多个CH基团还可被N替代,环己烷-1,4-二基,其中此外一个或多个非相邻的CH2基团还可被O和/或S替代,1,4-亚环己烯基、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、哌啶-1,4-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基或八氢-4,7-甲桥茚满-2,5-二基,其中所有这些基团可以是未取代的或者是被如上文限定的L单或多取代的。
特别优选的式M的化合物是以下那些化合物,其中B1和B2各自彼此独立地表示1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、萘-1,4-二基或萘-2,6-二基。
进一步优选的式M的化合物是以下那些化合物,其中在式M中的基团-B1-(Zm-B2)m-选自下式:
其中至少一个苯环被至少一个基团L取代,和所述苯环任选进一步被一个或多个基团L或P-Sp-取代。
优选的式M及其子式的化合物选自以下优选实施方案,包括它们的任何组合:
—在所述化合物中的所有基团P具有相同含义,
—-B1-(Zm-B2)m-选自式A1、A2和A5,
—所述化合物确切地含有两个可聚合基团(由基团P代表),
—所述化合物确切地含有三个可聚合基团(由基团P代表),
—P选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和氧杂环丁烷,非常优选丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,
—P是甲基丙烯酸酯,
—所有基团Sp是单键,
—所述基团Sp中的至少一个是单键和所述基团Sp中的至少一个不是单键,
—Sp,当不是单键时,是-(CH2)p2-、-(CH2)p2-O-、-(CH2)p2-CO-O-、-(CH2)p2-O-CO-,其中p2是2、3、4、5或6,和所述O原子或所述CO基团分别连接于苯环,
—Sp是单键或表示-(CH2)p2-、-(CH2)p2-O-、-(CH2)p2-CO-O-、-(CH2)p2-O-CO-,其中p2是2、3、4、5或6,和所述O原子或所述CO基团分别连接于苯环,
—R表示P-Sp-,
—R不表示或含有可聚合基团,
—R不表示或含有可聚合基团,并且表示具有1至25个C原子的直链、支化或环状的烷基,其中一个或多个非相邻的CH2基团任选被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代,和其中一个或多个H原子各自任选被F、Cl或La替代,
—L或L'表示F、Cl或CN,
—L是F。
非常优选的式M化合物选自下式:
其中各个基团,在每次出现时相同或不同地,并且各自彼此独立地,具有以下含义:
P1、P2、P3表示可聚合基团,其优选选自乙烯基氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟代丙烯酸酯、氯代丙烯酸酯、氧杂环丁烷和环氧基,非常优选丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,
Sp1、Sp2、Sp3表示单键或间隔基团,其中此外一个或多个基团P1-Sp1-、P2-Sp2-和P3-Sp3-还可表示RM,附加条件是所存在的基团P1-Sp1-、P2-Sp2和P3-Sp3-中的至少一个不是RM,其优选具有如上文给出的Sp的优选含义之一,非常优选-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-或-(CH2)p1-O-CO-O-,其中p1是1至12的整数,
RM表示H、F、Cl、CN或具有1至25个C原子的直链或支化的烷基,其中此外一个或多个非相邻的CH2基团还可以各自彼此独立地被-C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不直接彼此相连的方式替代,和其中此外一个或多个H原子还可以被F、Cl、CN或P1-Sp1-替代,特别优选具有1至12个C原子的直链或支化的,任选单或多氟化的烷基、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(其中所述烯基和炔基基团具有至少两个C原子,和所述支化的基团具有至少三个C原子),和其中Raa不表示或含有基团P1、P2或P3
R0、R00表示H或具有1至12个C原子的烷基,
Ry和Rz表示H、F、CH3或CF3
X1、X2、X3表示-CO-O-、-O-CO-或单键,
ZM1表示-O-、-CO-、-C(RyRz)-或-CF2CF2-,
ZM2、ZM3表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-(CH2)n-,其中n是2、3或4,
L表示F、Cl、CN或直链或支化的、任选单或多氟代的、具有1至12个C原子的烷基、烷氧基、硫代烷基、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,
L'、L"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。
非常优选的是式M2、M13和M32的化合物,尤其是确切含有两个可聚合基团P1和P2的二反应性化合物。
进一步优选的是选自式M17至M31的化合物,特别是选自式M20、M22、M26、M29和M31的化合物,尤其是确切含有三个可聚合基团P1、P2和P3的三反应性化合物。
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和下文给出的含义之一,并且优选是F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、C(CH3)3、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)C2H5、-CH=CH2、C(CH3)=CH2、SCH3、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5或P-Sp-,非常优选F、Cl、CN、CH3、C2H5、-CH=CH2、C(CH3)=CH2、SCH3、OCH3、COCH3、OCF3或P-Sp-,更优选F、Cl、CH3、-CH=CH2、C(CH3)=CH2、SCH3、OCH3、COCH3或OCF3,最优选F、SCH3或OCH3
优选的式M1至M32的化合物是以下那些化合物,其中P1、P2和P3表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氧杂环丁烷或环氧基团,非常优选丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团,最优选甲基丙烯酸酯基团。
进一步优选的式M1至M32的化合物是以下那些化合物,其中Sp1、Sp2和Sp3是单键。
进一步优选的式M1至M32的化合物是以下那些化合物,其中Sp1、Sp2和Sp3中的一个是单键,和Sp1、Sp2和Sp3中的另一个不是单键。
进一步优选的式M1至M32的化合物是以下那些化合物,其中不是单键的那些基团Sp1、Sp2和Sp3表示-(CH2)s1-X"-,其中s1是1至6的整数,优选2、3、4或5,和X"是连接于苯环的键,并且是-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-或单键。
进一步优选的可聚合化合物选自下表E,尤其选自式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-58、RM-64、RM-74、RM-76、RM-88、RM-91、RM-102、RM-103、RM-109、RM-116、RM-117、RM-120、RM-121、RM-122、RM-139、RM-140、RM-142、RM-143、RM-145、RM-146、RM-147、RM-149、RM-156至RM-163、RM-169、RM-170和RM-171至RM-183。
特别优选的是包含一种、两种或三种式M的可聚合化合物的LC介质。
进一步优选的是包含两种或更多种式M的二反应性可聚合化合物的LC介质,所述式M优选选自式M1至M16和M32,非常优选选自式M2、M13和M32。
进一步优选的是包含一种或多种式M的二反应性可聚合化合物的LC介质,所述式M优选选自式M1至M16和M32,非常优选选自式M2、M13和M32,以及一种或多种式M的三反应性可聚合化合物,所述式M优选选自式M17至M32,非常优选选自式M20、M22、M26、M29和M31。
进一步优选的是包含一种或多种式M的可聚合化合物的LC介质,其中至少一个r不是0,或s和t中的至少一个不是0,所述式M非常优选选自式M2、M13、M22、M24、M27、M29、M31和M32,并且其中L选自上文所示的优选基团,最优选选自F、OCH3和SCH3
进一步优选的是包含一种或多种可聚合化合物的LC介质,所述可聚合化合物在320至380nm波长范围内显示吸收,其优选选自式M,非常优选选自式M1至M32。
特别优选包含一种、两种或三种选自式M或式M1至M32的可聚合化合物的LC介质。
上文提及的优选实施方案的化合物与上文和下文描述的聚合化合物的组合在根据本发明的LC介质中导致低的阈值电压,低的旋转粘度和非常好的低温稳定性,同时导致恒定的高清亮点和高的HR值,并允许在PSA显示器中快速建立特别低的倾斜角(即大的倾斜)。特别地,所述LC介质,与现有技术的LC介质相比,在PSA显示器中表现出显著缩短的响应时间,特别还有灰阶响应时间(grey-shade response times)。
可类似于本领域技术人员已知的并在有机化学标准著作中(例如在Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie(《有机化学方法》),Thieme-Verlag,Stuttgart中)描述的方法制备式M及其子式的化合物。
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)在诸如吡啶或三乙胺和4-(N,N-二甲基氨基)吡啶(DMAP)的碱的存在下进行酯化来制备。或者,所述酯可以通过在脱水试剂的存在下将醇与(甲基)丙烯酸进行酯化来制备,例如根据Steglich用二环己基碳化二亚胺(DCC),N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳化二亚胺(EDC)或N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳化二亚胺盐酸盐和DMAP进行酯化来制备。
优选以下LC介质,在该LC介质中,可聚合组分B)仅由式M的可聚合化合物组成。
优选地,在所述LC介质中的组分D1)的可聚合化合物的比例为0.05至<3%,更优选0.1至2.5%,非常优选0.1至1.5%,最优选0.2至1.0%。在另一个优选的实施方案中,在所述LC介质中的组分D1)的可聚合化合物的比例为<1.5%,更优选0.05至1.0%,非常优选0.1至0.8%,最优选0.1至0.5%。
在另一个优选的实施方案中,所述LC介质含有一种或多种聚合引发剂。
合适的聚合条件以及合适类型和量的引发剂是本领域技术人员已知的,并且描述在文献中。合适用于自由基聚合的例如是可商购获得的光引发剂 (Ciba AG)。
如果将聚合引发剂添加到所述LC介质中,则其比例优选为0.001至1重量%,特别优选0.001至0.5重量%。
根据本发明的可聚合化合物还适合于在没有引发剂的情况下进行聚合,这伴随着相当大的优点,例如,较低的材料成本,和特别是较少的由引发剂或其降解产物的可能残留量对所述LC介质造成的污染。
因此,所述聚合也可以在不添加引发剂的情况下进行。因此,在另一个优选的实施方案中,所述LC介质不含聚合引发剂。
优选在向电极施加电压的同时,将在所述LC介质中含有的可聚合化合物优选在位于所述LC显示器的基板之间的LC介质中通过原位聚合进行聚合,以在所述LC分子中产生相对于所述基板的预倾斜角,如上文所述那样。
本领域技术人员可基于一般的和公知的知识选择合适的电压。优选的电压范围例如是5至50V,更优选10至40V,非常优选15至30V。
当聚合时,所述可聚合化合物形成共聚物,其导致在所述LC介质中的LC分子的特定倾斜角。不希望受特定理论的束缚,据信由所述可聚合化合物形成的交联聚合物的至少一部分将从所述LC介质中相分离或沉淀出来,并在所述基板或电极上或在其上提供的配向层上形成聚合物层。显微测量数据(如SEM和AFM)已经证实,至少一部分所形成的聚合物积聚在LC/基板界面处。
所述聚合可在一个步骤中进行。在一个优选的实施方案中,所述聚合是在两个步骤中进行的。
在第一个步骤中,在向电极施加电压的同时,将所述可聚合化合物在位于所述基板之间的LC介质中通过原位聚合进行聚合,以产生倾斜角。在第二个步骤中,在不施加电压的情况下,使在所述第一步骤中尚未反应的可聚合化合物进行聚合(“最终固化”)。
合适且优选的聚合方法例如是热聚合或光聚合,优选光聚合,特别是UV诱导的光聚合,其可通过将所述可聚合化合物暴露于UV辐射来实现。
用于制备根据本发明的C-PSA显示器的方法的优选实施方案包括以下一个或多个以下特征:
——使所述可聚合介质在两步骤方法中在所述显示器中暴露于UV光,所述两步骤方法包括在施加电压的情况下的第一UV暴露步骤(“UV1步骤”)以产生倾斜角,以及在不施加电压的情况下的第二UV暴露步骤(“UV2步骤”)以完成聚合,
——将所述可聚合介质在显示器中暴露于由UV-LED灯产生的UV光,优选至少在所述UV2步骤中,更优选在所述UV1和UV2步骤二者中,
——将所述可聚合介质在显示器中暴露于由节能UV灯(也称为“绿色紫外灯”)产生的UV光。这些灯的特征在于在它们的300-380nm的吸收光谱中相对低的强度(常规UV1灯的1/100-1/10),并且优选在所述UV2步骤中使用,但当所述方法需要避免高强度时,也任选在所述UV1步骤中使用,
——将所述可聚合介质在显示器中暴露于由UV灯产生的UV光,所述UV灯具有的辐射光谱被转移到更长的波长,优选≥340nm,更优选350至<370nm,非常优选355至368nm,以避免在所述PSA方法中短时间的UV光暴露。
使用较低强度和向较长波长的UV偏移二者都会保护有机层免受可能由UV光造成的损害。
本发明的一个优选实施方案涉及如上文和下文所述的C-PSA显示器的制备方法,该方法包括一个或多个以下特征,包括它们的任意组合:
——使所述可聚合LC介质在两步骤方法中由UV光照射,所述两步骤方法包括在施加电压的情况下的第一UV暴露步骤(“UV1步骤”)以产生倾斜角,以及在不施加电压的情况下的第二UV暴露步骤(“UV2步骤”)以完成聚合,
——使所述可聚合LC介质通过由UV灯产生的UV光照射,所述UV光在300-380nm的波长范围内具有0.5mW/cm2至10mW/cm2的强度,优选在所述UV2步骤中,并且任选也在所述UV1步骤中,
——使所述可聚合LC介质由UV光照射,所述UV光的波长为≥340nm且≤420nm,优选>350nm,优选在340至400nm范围内,更优选在350至390nm范围内,非常优选在360至380nm范围内,最优选在360至368nm范围内,
——使用UV-LED灯进行UV光照射。
例如,可以通过使用所需的UV灯或通过使用带通滤波片和/或截止滤波片来实施这种优选的方法,这些滤波片对具有一种或多种相应需要波长的UV光是基本透射性的,并且基本上阻挡具有相应不需要波长的光。例如,当需要用波长λ为300-400nm的UV光进行照射时,可以使用对300nm<λ<400nm的波长基本透射性的宽带通滤波片实施UV暴露。当需要用波长λ为超过340nm的UV光进行照射时,可以使用对λ>340nm的波长基本透射性的截止滤波片实施UV照射。
优选地,使用UV-LED灯实施UV照射。
在所述PSA方法中,使用只有一个窄发射峰的UV-LED灯提供了多个优点,例如,根据适当的可聚合化合物(其在所述LED灯的发射波长处显示出吸收)的选择,可以更有效地将光能转移给在所述LC介质中的可聚合化合物。这允许减少UV强度和/或UV照射时间,因此使得能够实现降低的作业时间并节省能源和生产成本。另一个优点是所述灯的窄发射光谱允许更容易地选择用于光聚合的合适波长。
非常优选地,所述UV光源是发射在340nm至400nm范围内,更优选在350至390nm范围内,非常优选在360至380nm范围内,最优选在360至368nm范围内的波长的UV-LED灯。发射波长为365nm的UV光的UV-LED灯是特别优选的。
优选地,所述UV-LED灯发出的光的发射峰具有30nm或更小的半峰全宽(FWHM)。
UV-LED灯是可商购获得的,例如得自德国的Dr.Hoenle AG或德国的PrimeliteGmbH,或德国的IST Metz GmbH,其中发射波长例如为365、385、395和405nm。
这种优选的方法使得可以通过使用更长的UV波长来制造显示器,从而减少或甚至避免短UV光分量的危害和破坏性影响。
UV辐射能量一般为6至100J,具体取决于制备方法条件。
具体实施方式
以下实施例对本发明做出解释,而不限制本发明。然而,它们给本领域技术人员显示了优选的混合物概念,其具有优选要使用的化合物和它们的各自浓度以及它们彼此的组合。此外,所述实施例示例性说明了哪些性能和性能组合是可获得的。
在下表C中显示了优选的混合物组分。
对于本发明和在以下实施例中,液晶化合物的结构是借助于首字母缩略词指出的。除非另外说明,否则根据下表A.1至A.3进行向化学式的转化。所有的基团CnH2n+1、CmH2m+1和ClH2l+1或CnH2n、CmH2m和ClH2l是在每种情况下分别具有n、m和l个C原子的直链烷基基团或亚烷基基团。优选地,n、m和l彼此独立地是1,2,3、4、5、6或7。表A.1显示了所述化合物的核心结构的环要素编码,表A.2列出了桥连单元,和表A.3列出了分子的左手和右手端基的符号的含义。所述首字母缩略词由用于具有任选连接基团的环要素的编码,随后的第一连字符,和用于左手端基的编码,和第二连字符和用于右手端基的编码组成。
表A.1:环要素
表A.2:桥连单元
表A.3:端基
其中n和m各自是整数,和三个点“…”是用于得自该表的其它缩写的占位符。
表B显示了化合物的示例性结构连同它们各自的缩写。
表B
在表B中,n、m、k和l各自彼此独立地是整数,优选1至9,优选1至7,k和l也可以是0,并且优选是0至4,更优选0或2,和最优选2,n优选是1、2、3、4或5,或者在组合“-nO-”中,n优选是1、2、3或4,非常优选2或4,m优选是1、2、3、4或5,或者在组合“-Om-”中,m优选是1、2、3或4,更优选2或4。组合“-nVm”优选是“2V1”。(O)CmH2m+1意思是指CmH2m+1或OCmH2m+1
在本发明的一个优选实施方案中,根据本发明的LC介质包含一种或多种选自来自表B的化合物的化合物。
表C
表C示出了可添加到根据本发明的LC介质中的可能的手性掺杂剂。
所述LC介质优选包含0至10重量%,特别是0.01至5重量%,特别优选0.1至3重量%的掺杂剂。所述LC介质优选包含一种或多种选自来自表C的化合物的掺杂剂。
表D
表D示出了可添加到根据本发明的LC介质中的可能的稳定剂。其中,n表示1至12的整数,优选1、2、3、4、5、6、7或8,并且没有示出末端甲基基团。
所述LC介质优选包含0至10重量%,特别是1ppm至5重量%,特别优选1ppm至1重量%的稳定剂。所述LC介质优选包含一种或多种选自来自表D的化合物的稳定剂。
表E
表E显示了可在根据本发明的LC介质中使用的示例性的反应性介晶化合物。
在一个优选的实施方案中,根据本发明的混合物包含一种或多种可聚合化合物,其优选选自式RM-1至RM-182的可聚合化合物。在这些化合物中,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-58、RM-64、RM-74、RM-76、RM-88、RM-91、RM-102、RM-103、RM-109、RM-116、RM-117、RM-120、RM-121、RM-122、RM-139、RM-140、RM-142、RM-143、RM-145、RM-146、RM-147、RM-149、RM-156至RM-163、RM-169、RM-170和RM-171至RM-183是特别优选的。
实施例
以下实施例对本发明做出解释,而不限制本发明。然而,它们给本领域技术人员显示了优选的混合物概念,其具有优选要使用的化合物和它们的各自浓度以及它们彼此的组合。此外,所述实施例示例性说明了哪些性能和性能组合是可获得的。
此外,使用以下缩写和符号:
V0 在20℃下的阈值电压,电容的[V],
ne 在20℃和589nm下的非常折射率,
no 在20℃和589nm下的寻常折射率,
Δn 在20℃和589nm下的光学各向异性,
ε 在20℃和1kHz下垂直于指向矢的介电常数,
ε|| 在20℃和1kHz下平行于指向矢的介电常数,
Δε 在20℃和1kHz下的介电各向异性,
cl.p.,T(N,I) 清亮点[℃],
γ1 在20℃下的旋转粘度[mPa·s],
K1 在20℃下的弹性常数,“展曲”变形[pN],
K2 在20℃下的弹性常数,“扭曲”变形[pN],
K3 在20℃下的弹性常数,“弯曲”变形[pN]。
除非另外有明确说明,否则本申请中的所有浓度都是以重量百分比引述的,并且涉及相应的混合物整体,其包含所有固体或液晶组分,而没有溶剂。
除非另外有明确说明,否则在本申请中指出的所有温度值,例如,熔点T(C,N),从近晶(S)到向列(N)相的转变点T(S,N)和清亮点T(N,I),都是以摄氏度(℃)引述的。m.p.表示熔点,cl.p.=清亮点。另外,C=结晶态,N=向列相,S=近晶相和I=各向同性相。在这些符号之间的数字代表转变温度。
所有物理性能都根据“Merck Liquid Crystals,Physical Properties ofLiquid Crystals(《默克液晶,液晶的物理性能》)”,1997年十一月状态(Status),德国的Merck KGaA测定,并且是已经测定的,并且在每种情况下适用于20℃的温度,并且Δn是在589nm下测定的和Δε是在1kHz下测定的,除非另外明确指出。
除非另外明确指出,否则用于本发明的术语“阈值电压”涉及也称为Freedericks阈值的电容阈值(V0)。在实施例中,对于10%相对对比度(V10),通常还可以引述光学阈值。
除非另有说明,否则如上文和下文所述的,在PSA显示器中聚合可聚合化合物的过程是在其中所述LC介质表现出液晶相的温度下进行的,所述液晶相优选是向列相,并且最优选是在室温下进行的。
除非另有说明,否则制备测试盒和测量它们的电光和其它性能的方法是通过如下文描述的方法或与其类似的方法进行的。
所述可聚合化合物通常在显示器或测试盒中通过以下方式聚合:用限定强度的UV光照射预先指定的时间,同时向所述显示器施加电压(通常为10V至30V交流电,1kHz)。
强度使用标准仪表(带UV传感器的高端Hoenle UV测量仪)进行测量。
通常使用得自Axometrics的Mueller Matrix Polarimeter“AxoScan”测定倾斜角。此处,低的值(即大程度偏离于90°角)对应于大的倾斜。
除非另有说明,否则术语“倾斜角”意思是指在所述LC指向矢和所述基板之间的角度,和“LC指向矢”意思是指在具有均匀取向的LC分子的层中,所述LC分子的光学主轴的优选取向方向,其在棒状(calamitic)单轴正双折射LC分子的情况下对应于它们的分子长轴。
对比例1:补偿PSVA显示器
向列型LC主体混合物N1配制如下:
可聚合LC混合物P1是通过向所述LC主体混合物N1中添加0.3%的单体RM-35制备的。
将混合物P1填充到PSVA测试盒中,所述测试盒包含两个平面平行的玻璃基板,该玻璃基板通过间隔物保持分开相距3.3μm的距离(盒间隙)。所述基板各自配备有ITO电极和聚酰亚胺配向层。
向电极施加电压,并将测试盒暴露于UV光,其导致单体的光聚合,从而将LC分子的配向方向固定在表面处并产生倾斜角。
UV光聚合在两个步骤中进行,第一步骤(UV1)用于产生倾斜角,和第二步骤(UV2)用于聚合在所述第一步骤中未聚合的任何残余单体。在UV1步骤中,施加电压(30Vpp方波,60Hz)。在UV2步骤中,不施加电压。其它条件如下所述:
UV1(C-型灯):在室温下4.5mW/cm2,保持30-200秒
UV2(B-型灯):在室温下2.5mW/cm2,120分钟
在上述UV1步骤之后,在显示器中产生倾斜角,如通过使用Otsuka T_RETS-10系统进行测量所证实的。
在所述PSVA测试盒的每一侧上都附接有标准双轴补偿膜(如图1中所示的),其中延迟为R0=50nm和Rth=-135nm。
所得的补偿PSVA测试盒在589nm的波长λ处具有的延迟Rth为341nm。
对比例1的PSVA测试盒在不同视角下的对比度是使用得自Otsuka的测量设备LCD-5200测量的。等对比度图描绘于图3中。其中,较暗的区域表示低对比度的区域,和较亮的区域表示高对比度的区域。可以看出,所述补偿PSVA显示器在所有视角下都具有相对高的对比度。
对比例2:补偿C-PSVA显示器,其不具有额外的-C板延迟器
手性可聚合LC混合物CP1是通过向对比例1的LC主体混合物N1中添加0.91%的手性掺杂剂S-4011和0.3%的单体RM-35制备的。
将混合物CP1填充到C-PSVA测试盒中,所述测试盒包含两个平面平行的玻璃基板,该玻璃基板通过间隔物保持分开相距3.3μm的距离(盒间隙)。所述基板各自配备有ITO电极和聚酰亚胺配向层。
向电极施加电压,并将测试盒如对比例1中描述的那样在两个步骤中暴露于UV光,其导致单体的光聚合,从而将在表面处的LC分子的配向方向固定并产生倾斜角。
在所述PSVA测试盒的每一侧上都附接有标准双轴补偿膜(如图1中所示的),其中延迟为R0=50nm和Rth=-135nm。
所得的补偿C-PSVA测试盒在589nm的波长λ处具有的延迟Rth为443nm,和螺距为约13μm。
对比例2的C-PSVA测试盒在不同视角下的对比度是使用得自Otsuka的测量设备LCD-5200测量的。等对比度图描绘于图4中。可以看出,所述补偿C-PSVA显示器的对比度低于对比例1的补偿PSVA显示器。
实施例1:补偿C-PSVA显示器,其具有由手性LC混合物制成的额外-C板延迟器
向列型LC混合物H1配制如下:
向混合物H1中添加6%的手性掺杂剂R-5011(得自德国达姆施塔特的Merck KGaA)以形成手性混合物C1。
-C板延迟器是通过在两块平面平行的玻璃板之间提供混合物C1的层制备的,每块玻璃板都配备有提供平面配向的聚酰亚胺配向层。层厚度为3.3μm和螺距为<0.3μm。
包含混合物C1的-C板延迟器在589nm的波长下具有-110nm的延迟。
将所述-C板延迟器与对比例2的补偿C-PSVA测试盒组合。所得的具有额外的-C板延迟器的补偿C-PSVA测试盒在589nm的波长λ下具有的延迟Rth为333nm,其类似于对比例1的补偿PSVA液晶盒的延迟Rth
这表明,所述额外的-C板延迟器可提供更大的灵活性以补偿由具有传统补偿膜的C-PSVA盒留下的延迟的间隙。
实施例1的C-PSVA测试盒在不同视角下的对比度是使用得自Otsuka的测量设备LCD-5200测量的。等对比度图描绘于图5中。可以看出,具有额外-C板延迟器的补偿C-PSVA显示器在所有视角下都具有比没有所述-C板延迟器的补偿C-PSVA测试盒更高的对比度(见图4),并且对比度与补偿PSVA盒类似(见图3)。
此外,与对比例1的补偿PSVA测试盒相比,具有额外-C板延迟器的实施例1的补偿C-PSVA盒显示出改进的透射率,如由在寻址状态下的测试盒的显微镜图像所证实的。
因此,图6a显示了根据对比例1的补偿PSVA测试盒的显微镜图像。可以清楚地观察到在各个像素之间的暗的主干线和暗的边缘线的出现。
图6b显示了根据实施例1的具有额外-C板的补偿C-PSVA盒的显微镜图像。可以看到,暗的主干线和暗的边缘线的出现都被抑制了,并且透射率更高。
实施例2:补偿C-PSVA显示器,其具有由聚合的手性RM膜制成的额外-C板延迟器
可聚合的手性RM混合物配制如下。
SPI03是可商购获得的光引发剂(韩国的Samyang)。Rad2500是可商购获得的流动助剂(Tego)。
将所述混合物溶解在甲苯:环己酮中以得到30重量%的溶液。将所述溶液在1500-3000rpm的旋转速度下旋涂到玻璃基板上,该玻璃基板具有经摩擦的聚酰亚胺配向层。将所述溶剂蒸发,并将膜在45℃下退火1分钟以促进平面配向。然后将已涂覆的混合物通过暴露于UV辐射(200mJ·cm-2,10m/分钟)在氮气气氛中进行光聚合。
所得的手性LC聚合物膜具有-C板延迟器的高扭曲和光学性能,其中在589nm下的延迟Rth为-90nm。
将所述-C板延迟器与对比例2的补偿C-PSVA测试盒组合。所得的具有额外的-C板延迟器的补偿C-PSVA测试盒在589nm的波长λ下具有的延迟Rth为353nm。
具有额外-C板延迟器的补偿C-PSVA测试盒的等对比度图描绘在图7中,并显示了在所有视角下的对比度,其高于对比例1的补偿PSVA测试盒的对比度(见图3)。
总之,上述结果表明,根据本发明的具有额外的-C板的补偿C-PSVA盒比补偿PSVA盒显示出更高的透射率,同时可实现类似的延迟,并且没有对比度损耗或者甚至具有对比度改进。

Claims (15)

1.一种手性聚合物稳定化配向(C-PSA)模式的液晶(LC)显示器,其特征在于它包含-C板延迟器。
2.根据权利要求1所述的LC显示器,其特征在于它包含:
a)显示器盒(201),其包含:
a1)第一基板,其包括定义像素区域的像素电极,该像素电极连接于设置在每个像素区域中的切换元件并任选包括微狭缝图案,
a2)第二基板,其包括任选设置在面向所述第一基板的第二基板的整个部分上的公用电极层,
a3)沉积在所述第一和第二基板之间的LC介质的层,其具有负介电各向异性并且包含一种或多种可聚合化合物和手性添加剂,
b)任选的将所述显示器盒夹在其间的两个光学补偿膜(202,203),
c)-C板延迟器(204)。
3.根据权利要求1或2所述的显示器,其特征在于,在具有负介电各向异性的LC介质的层中的可聚合化合物以聚合的形式存在。
4.根据权利要求1至3中一项或多项所述的显示器,其特征在于,它包含布置在所述第一基板的电极上的第一配向层和/或布置在所述第二基板的电极上的第二配向层。
5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的显示器,其特征在于,将所述显示器盒夹在其间的补偿膜(202,203)选自双轴补偿膜。
6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的显示器,其特征在于,所述-C板延迟器(204)位于所述显示器盒(201)的面向观察者的一侧上。
7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的显示器,其特征在于,所述-C板的延迟在589nm波长下为从-60至-200nm。
8.根据权利要求1至7中一项或多项所述的显示器,其特征在于,所述LC介质的层的光学延迟为400至500nm。
9.根据权利要求1至8中一项或多项所述的显示器,其特征在于,由所述手性添加剂在所述LC介质中产生的螺距为8至20μm。
10.根据权利要求1至9中一项或多项所述的显示器,其特征在于,所述-C板延迟器是双轴负双折射LC材料的层或膜。
11.根据权利要求1至10中一项或多项所述的显示器,其特征在于,所述-C板延迟器是具有<400nm的反射波长的胆甾型LC膜或胆甾型LC层。
12.根据权利要求1至11中一项或多项所述的显示器,其特征在于,所述-C板是具有胆甾型结构和平面配向的LC介质的层。
13.根据权利要求1至12中一项或多项所述的显示器,其特征在于,所述-C板是具有胆甾型结构和平面配向的聚合物膜。
14.根据权利要求1至13中一项或多项所述的显示器,其特征在于,它是所述C-PSVA模式的显示器。
15.根据权利要求1至14中的一项或多项所述的LC显示器作为节能显示器的用途。
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