TW201786B - - Google Patents

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01768 A6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 本發明僳關於離子電游體（ionophores)在鐵電性液 晶混合物中的使用以及將這些混合物應用在光電切換和顯 示幕元件上。 已知之含有鐵電性液晶混合物（a FLC光閘〃（ FLC light vlaves))的切換和顯示幕元件，可參考，舉 例而言，EP — B 0, 032, 362 (=US-A4 ,367, 924)。液晶光閘這個裝置是藉著改變光的 穿透性，舉例而言，利用電性改變的方式來調節穿透（並 且，如有必要，再經反射）光的強度。 已知的例子包括手表和口袋型計算機的顯示幕或在 OA (辦公室自動化）或TV (電視）領域的液晶顯示螢 幕。舉例而言，如應用在影印機、印表機，焊接用的護目 鏡（welding goggles)和可做三度空間觀察的偏光眼鏡 及其他類似物品上的光學快門（optical shutters),即 所諝的*光快門〃（light shutters)。液晶光閘的應用 應範圍還包括了所謂的'N空間光變調器〃。（參見液晶元 件手册，Nikkan Kogyo Shimbun，Tokyo，1 9 8 9 ; I SBN4-526-02590-9C 3054以及 書中所引用的論文）。 光電切換和顯示幕元件的結構為F LC層包在中間， 上下兩層一般包括了，以由FLC層開始之下列次序，至 少一個電絶緣層，電極和一値較外側的片狀物（outter sheet)(比如玻璃製品）。除此外，如果元件是在、、從屬 〃（euest-host)或反射模式下操作時，還多含一個偏光 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) .裝- 訂. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 2耵公梦） 一 3 - A6 B6 01768 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 器，又如果是在雙折射（bireffringcncc)模式下，則含 有兩個偏光器。 定向層（orientation layers)與較外側片狀物之足 夠小的空間，可使FLC混合物的FLC分子彼此相對於 其縱軸兩兩平行，同時層列型（smectic)液晶分子的平面 不是垂直排列，就是傾向於定向層。吾人已知，這樣的排 列可使分子具兩個相等的方位，藉著外加的脈衝電場可使 分子的排列在其間切換，也就是FLC顯示幕可做雙穩性 (bistable)切換。切換時間和F L C混合物的自發性極 化程度成反比，其切換時間在微秒（W S )之範圍内。 和工業界仍大量使用的LC顯示幕比起來，這種FL C顯示幕的主要優點是可達到的複頻（multiplex)比，即 在時間一順序過程（ > 複頻過程〃）中可定位址（addressable) 之最大掃描線數， FLC 顯不幕 的複頻 比 要遠大 於傳統的LC顯示幕。這種電子定位址過程基本上是根據 前面提到的脈衝定位址方法，其實例敘述可參考在SID 85 DIGEST P. 131 (1985)。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 然而，FLC顯示幕的主要缺點是在非定位址狀態下 (大多數時候）會顯示不欲得之導向（direet〇r)(意卽 分子之較佳位向）的非一致性，並且顯示出一種以上所諝 的扭曲現象（M.A. Handschy，N.A· Clark，S· T· Lage-rwall； Phys* Rev· Lett· 5 5，471(1983)M.Glogaro_ va. J. Pave； J· Phys. (France) 45» 143 (1984) N· H i g i , T. Ouch i , H· Takezoc, A· Fukuda； Jap . J. Ap- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -4 - A6 B6 oites (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（3 ) pi. Phys. 27. 8(1988)〇 在記億狀態及複頻操作下，這樣的非一致性會導致顯 示幕的對比狀態有明顯的劣化，特別是因為原來應是不透 明狀態變得較亮（灰暗狀態）。除此之外，扭曲狀態也和 波長色散有關，後者可造成顯示時顔色扭曲。 已經有人嘗試選用適當的定向層來抑制干擾性扭曲狀 態的出現，只是到目前為止只獲得有限度的成功。常見的 情況是，有時出現的幾乎一致之狀態（比如，如果在某一 個角度將S i 0蒸氣沉積）會轉變為不穩定而又分解成扭 曲狀態。 當使用具高自發性極化作用的鐵電性液晶混合物時， 扭曲狀態似乎特別容易出現（M. A. Handschy and N. A. Clark； Ferroe 1 ect r i cs 5 9 . 69 (1984)。然 而，這一類材料特別適用於高解析度（informative)顯示 幕的顯影，因為可得較短的切換時間。 本項發明的目的在提供一種FLC混合物，當應用在 FLC顯示幕中，不會形成扭曲現象，反而會産生一致的 狀態而達到高對比效果。 經濟部中央標準局兵工消費合作社印製 令人驚訝的是，吾人發現將特定的離子電游體加到 F L C混合物中可抑制上述之扭曲狀態的發生。 在DE— A 3, 939, 697中，已發表應用 cryptands和coronands於液晶混合物中以抑制所謂的鬼 影。相反的，本文所用的離子電游體一市售産品，比如作 選擇離子用的電極所用者；要找這個觀念的定義，舉例來 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公發） L01756 A6 B6 五 '發明説明（4 ) 說，參見 〇·Α· Neumullcr (cd.)，Rompps Chemic_Lexik-on，8th edition，Franckh s che Vorlagshanglung» S- tuttgart 1 9 8 5—抑制了扭曲現象發生，並且與在各 情況中使用的定向層無關。 因此，藉著提供一種液晶混合物，其中至少含有兩種 組成份，而且其中一個組成份至少含有一個如通式（I) 作為離子電游體的醯胺基來達到前述的目標 R1 Ο 〇 /R3 \ “ k / (I)

N-C-X-C-N r2/ \r4 其中 R2，R2，R3，R4，彼此無關，為含有1個到15個硕 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 原子的院基，其中一'個一CH2 — 基被一 C00 —，或一 C0 —取代 ，或者是未與氮原子鄰接的一値一 CHs —被一0 —，環己基，苯基 或苯甲基取代，同時 X 為有2到9個碩原子的烯類，其中 一個或兩個不相連的_CH2 -基 可被一0 —取代，其中二相連 CH2基可被1, 2_伸苯基或1 ,2 —伸環己基取代，其中二相連 一 6 — (請先閲讀背面之注意事項再埙寫本頁) 本紙張尺度適用中國國各標準（CNS)甲4規格（210 X 297公梦） 101768 A6 B6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 一 CH2 —基可被CH (CH3 ) —CH (CH3 ) —取代以及其中 一個CHa基上一値氫為R5或Rs 取代，其中 R5是含有1個到1 5個碩原子的 院基， R6是含1到1 5個碩原子的烷基 或 CH2 -〇-CH2 — CO-N R 2 R 2〇 較常用的鐵電性液晶混合物至少含有一値如通式（I )的醯胺基，其中 R、R2，R3，R4,彼此無關，為含有1個到15個碩 原子的烷基，其中一値_CH2 — 基被一COO —，或一 CO —取代 ，或者是未與氮原子鄰接的一値一 CHs —被—0 —，環己基，苯基 或苯甲基取代，同時 X 為有2到9個碩原子的烯類，其中 —個或兩個不相連的一CH2 —基 可被一0—取代，其中二相連 CH2基可被1, 2—伸苯基或1 ，2 —伸環己基取代，其中二相連 —CH2 —基可被CH (CH3 ) —CH (CH3 ) —取代以及其中 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -丨裝， 訂· 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 一 7 - A6 B6 五、發明説明（6 ) 一個CH2基上一個氫為R5或R5 取代，而R5, R6,彼此無關，為 含1到15個碩原子的烷基。 通式（I)的醯胺基，其中 R、R2，R3, R4,彼此無關，為含有1個到15個硪 原子的院基，其中一個一 CHs — 基被一C00-,或環己基取代， 同時 X 為有2到9個碩原子的烯類，其中 一個或兩個未相連的一CH2 —基 可被—Ο—取代，而且，其中二相 連接CH2基可被CH (CH3 ) —CH (CH3 ) -取代， 者特別常用。 通式（I)的醛胺基中的一 X —表示下列官能基 i6 (請先閱讀背面之注意事項再場寫本頁) .裝- 訂· CH2- · -CH2CHy 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 Η ,-ch2-ο

CH, CH

3 o- ckj -ch2-o- md-ch^- -ch2-o-ch2- -8 - 本纸張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） A6 B6 五、發明説明（7 ) 其中有上述意義者特別常用。 最特別常用的一X—為下列的官能基

ch3

(請.先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 原則上，有很多種類的鐵電性晶混合物可適用在液晶 混合物，但如前面所提到之通式（I)的醯胺基特別適用 於抑制扭曲現象。 根據本發明所製備之FLC混合物含有0. 01到 10莫耳分率之通式（I)化合物，尤其是含量為0. 1 到1 0莫耳分率者。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 通常，液晶混合物包含了 2到20,主要是2到15 ,種成分，而其中至少有一種是通式（I)的離子電游體 (醯胺基）。其他成份常選自己知具有向列相（nematic) ,膽甾基（cholesteric)以及/或者傾斜/層列相的化合 物，舉例而言，包括了斯契夫（Schiff)鹼類，聯苯類， 二苯基苯類，苯基環己烷類，環己聯苯類，喃啶肉桂酯類 ，膽留基醋類（cholesteric esters)等具極性末端官能 基之對一烷基苯甲酸的各類架橋多核酯類。通常，市售液 晶混合物在未添加本發明所述之化合物前，本身即是許多 種成分的混合物，這些成分中至少有一種為液晶元性（ mesogenic)的，意即，化合物為一衍生物或者於混合物 本紙张尺度通用中國國家標準（CNS)甲4规格（21〇 X 297公货） 017B8 A6 B6 五、發明説明（8 ) (#先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 中與某些共成分顯現出液晶相〔也就是説，預期會至少形 成一對映性（enantiotropic)(淸晰溫度〉熔化溫度）或 單變態（monotropic)(清晰溫度 < 熔化溫度）的中間相 (mesophase) 〇 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 前述的液晶混合物添加於光電切換和顯示幕元件（ FLC光閘或顯示幕）時會有幫助。除其他成分外，這些 混合物還包括下列成分：依本發明製備的液晶混合物（含 有離子電游體），固定平板（support Plates)(比如用 玻璃或塑膠製成），塗裝上透明電極（電極有二），至少 一個定向層，椒塾（spacers),黏附框（adhesive frame )，偏光器及彩色顯示幕所用之彩色濾光薄膜。其他可能 的成分包括減反射劑，鈍化作用（passivation)劑，補償 劑和屛障覆蓋物（bar r i e r coa t i ng s )以及電子非線性材 料，舉例如薄膜電晶體（TFT)和金屬/絶緣體/金屬 (MIM)材料。液晶顯示幕的一般構造在標準的專題論 文中已有詳細的描述（比如，E. Kaneko,〜液晶顯示幕 :液晶顯不幕之原理及應用〃，K- TK Scientific Publishers, 1987, 第 12 - 3 ◦頁和第 163— 172 頁）。' 在各類FLC光閘中，可用複頻過程驅動的切換裝置 較常用。利用SSFLC技術（a表面穩定化鐵電性液晶 〃）操作的液晶盒（cel Is)且其中盒厚度（比如較外層薄 片的空間）在1至20微米（Wm)者特別適用。盒厚度 在1至1 0微米，當在雙折射模式下則特別限定在1 . 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公贫） 1 1〇 _ A6 B6 01768 五、發明説明（9 ) 至3撤米，最佳。 此外，使用本發明製備的化合物有利於S S F L C顯 示幕在所謂的''從屬模式〃下操作，其中光學效應並不是 根據雙折射現象而是根據可溶在F LC矩陣排列的二色性 染料的異向性吸收。 根據本發明製備的化合物可抑制在S S F L C盒中層 相液晶分子層中各種形狀的扭曲現象的發生（舉例，參見 ，Η · R · Dubai，C· Escher» D. Ohlendorf; Proc. 6th Inti. Symp· on Electrets » Oxford » England (198 8)。這對所謂的 '''原始組織〃（virgin texture)尤真 ,因其層列相液晶分子層以一値角度排列成（a山形符號 "(chevron)構形）和 ''書架〃（bookshelf)或、、擬書架 〃構形時，層列相液晶分子層會以垂直玻璃面板來排列（ 參見 Y. Sato e t a 1 · > Jap· J · Appl. Phys. 28 , 483 (1989))。依本發明所製備的化合物應用在 >書架〃構形時特別有幫助，因為這不只可産生很好的黑 暗狀態，在明亮狀態也因有效變換角度大而有高透光性。 此外，吾人已知依本發明製備之化合物可幫助在 FLC混合物中産生電場感應之均質a擬書架〃構型。（ Y. Sato et al*. Jap. J. Appl. Phys. 28 , 483 ( 1 9 8 9) ) 〇 本發明將用下面的例子來加以説明： 例子 在下列的例子中，依本發明製備的離子電游體其濃度 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) i裝· 訂_ 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 -11 - ^017δδ Α6 Β6 五、發明説明（10 )在1某耳分率。依本發明製備的化合物例子為化合物V i 和V 2。

0

VI (請·先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Ν, Ν, Ν’，N，一四環己基一1，2 —伸苯基二氧基乙 —裝· 醯胺

CH 、〇 ch3* /〇

CH

X V2 • 0 經濟部中央標準局R工消費合作社印製

CH 3 (CH:)1COQC2H5 製備含有下列八種組成（以莫耳分率）的液晶基本混合物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） -12 - 017〇〇 A6 B6 五、發明説明（11 ) 17.70 · H17C8

OC6H13

Μ 11.80 H17C 15.88 h’i7C

10n21 〇c8h17 (請.先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 11.06 H17C8'0

〇C6H13 N 5.11 H17C8-0

\ocsh17 --裝_ 訂‘ 經濟部中央標準局S工消费合作社印製

本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） -13 - A6 B6 (猜，先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 017Βο 五、發明説明（12 ) 混合物有下列的相轉移：

S C 6 9 S A 7 6 N 9 2 I 下列化合物用做摻雜材料的例子 摻雜材料D 1 摻雜材料D 2 C8H17* 0

OCH. 、乂 (S) c8H17-°

0- CO—i-—C3H7 ± 'k (R) (R) ,0 順式 摻雜材料D 3 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 N C3H17

0- CH-

A C4Hg (S) (s) 反式 根據本發明，利用前面提到的L C混合物，摻雜材料和離 子電游體V 1和V2來製備下面的F LC混合物。 例子1 (對照組混合物） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐〉 一 14· 一 A6 B6 t〇V78〇 五、發明説明（13 ) FLC對照組混合物Ml有下列的組成（以莫耳分率表示 ) LC基本混合物 78.3% 摻雜材料D1 4.7¾ 摻雜材料D2 9.0% 摻雜材料D3 8.0% 而且相轉移Sc* 60 S，70 79 I有55 nCxcm_2的自發性極化程度。變換角度) ，明亮和黑暗狀態的透光值以及視凳對比都被定出來。為 達此目的，放有FLC混合物的測量盒放在附有旋轉台的 偏光顯微鏡上。所用盒子的變換角度由旋轉顯撖鏡載物台 來決定。明亮和黑暗狀態的透光值是藉位在偏光顯徹鏡光 徑上的光二極管來測量。視覺對比則由明亮和黑暗狀態的 透光值比來計算。 對照組混合物提供下列測量數值 變換角度（2 0 ) 15° 透光值（在黑暗狀態） 8% 透光值（在明亮狀態） 28% 對比 3.5 例子2 本例的L F C混合物和上述混合物的唯一不同在加了 1莫 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) .裝· 、ΤΓ. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 -15 - 五、發明説明（14 ) 耳分率的離子電游體VI,提供下列測量數值 變換角度（2 β ) 透光值（在黑暗狀態） 透光值（在明亮狀態） 對比 2 4 ° 0.7¾ 5 8 96 8 2 藉著離子電游體VI的加入，FLC混合物獲得相當好的 性質：變換角度變得相當大，而且對比狀態有顯著的改善 例子3 本例的F L C混合物和例子1的對照組混合物不同僅在多 加了 1莫耳分率的離子電游體V2,顯示下列有效的變換 角度： 2 Θ eff =21° 對比 =80 --------：----------------裝------ΤΓ (請.先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 這表示加入依本發明製備的化物，變換角度增加了40% 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -16 -

Claims (1)

1. 017B8 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 1·一種鐵電性液晶混合物，該混合物傺由至少兩種成 分所組成，其改良處在於其包含至少一種苯基嘧啶衍生物 為一成分，且包含0. 0 1到10莫耳％之如通式（I) 的離子電游體（ionphore)作為另一成分： R1 0 〇 \ K *丨 / H- C- X- C- N 3 (工） R (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中 R"，R2, R3，R4,彼此無關，為含有1個到15個碩 原子的烷基，且其中之一個 —CH2 -基可被一 COO —所取 代，或為環己基，及 X 為含有2到9値碩原子的伸烷基， 且其中一個或兩個未相連的 —CH2 —基可被一0 —取代，其 中二相連接CH2基可被1, 2— 伸苯基取代，以及其中二相接 一 C Η 2 —基可被 CH(CH3 )-CH(CHa )-取 代。 2.如申請專利範圍第1項之鐵電性液晶混合物，其 含有通式（I)之離子電游體，且其中-X —代表下列基 —裝. 訂· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 81.9.10,000 17 017B8 六、申請專利範固 團之一： A7 B7 C7 D7 CH2-〇

   O-CHr

   CHj- 且R2到R4的意義如申請專利範圍第1項所述的。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之鐵電性液晶混合物 ，其像應用於FLC (鐵電性液晶）切換或顯示幕裝置上 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂‘ 4. 一種液晶切換或顯示幕裝置，其包含了一個鐵電 性液晶介質（其包含至少一種苯基嘧啶衍生物），固定板 ，電極，至少一値定向層，以及如果有需要的話，還包括 額外的輔助層，其中鐵電性液晶介質為一FLC混合物， 其中含有一種如申請專利範圍第1項之通式（I)化合物 經濟部中央標準居員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 81.9.10,000 -18 -