TW201903133A - 液晶介質及pnlc光調變元件 - Google Patents

液晶介質及pnlc光調變元件 Download PDF

Info

Publication number
TW201903133A
TW201903133A TW107117449A TW107117449A TW201903133A TW 201903133 A TW201903133 A TW 201903133A TW 107117449 A TW107117449 A TW 107117449A TW 107117449 A TW107117449 A TW 107117449A TW 201903133 A TW201903133 A TW 201903133A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
group
medium
groups
polymerizable
liquid crystal
Prior art date
Application number
TW107117449A
Other languages
English (en)
Inventor
班傑明 史諾
瑞秋 杜賓
Original Assignee
德商馬克專利公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商馬克專利公司 filed Critical 德商馬克專利公司
Publication of TW201903133A publication Critical patent/TW201903133A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0216—Super Birefringence Effect (S.B.E.); Electrically Controlled Birefringence (E.C.B.)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/14—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a carbon chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0448—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0466—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the linking chain being a -CF2O- chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121—Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/122—Ph-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121—Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/123—Ph-Ph-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121—Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/124—Ph-Ph-Ph-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C09K19/2007—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K2019/2078—Ph-COO-Ph-COO-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3004—Cy-Cy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3009—Cy-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3016—Cy-Ph-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3019—Cy-Cy-Ph-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3021—Cy-Ph-Ph-Cy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3025—Cy-Ph-Ph-Ph

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本發明係關於液晶(LC)介質，關於其生產方法及關於一種此LC介質於較佳以ECB模式操作的聚合物網絡液晶(PNLC)光調變元件中之用途。另外，本發明係關於此種光調變元件，因此，關於一種此種光調變元件於電光裝置中(特定言之於LC顯示器中)之用途，及關於一種產生此種光調變之方法。

Description

液晶介質及PNLC光調變元件
本發明係關於液晶(LC)介質，關於其生產方法及關於一種此LC介質於較佳以ECB模式操作的聚合物網絡液晶(PNLC)光調變元件中之用途。另外，本發明係關於此種光調變元件，因此，關於一種此種光調變元件於電光裝置中(特定言之於LC顯示器中)之用途，及關於一種產生根據本發明之此種光調變元件之方法。
液晶空間光調變劑(LC SLM)廣泛地用於 ● 數位全像生成[O. Matoba、T. J. Naughton、Y. Frauel、N. Bertaux及B. Javidi，Appl. Opt. 41，6187 (2002)；或P. Clemente、V. Durán、E. Tajahuerce、P. Andrés、V. Climent及J. Lancis，Opt. Lett. 38，2524 (2013)]， ● 適應式光學器件[G. D. Love，Appl. Opt. 36，1517 (1997)或S. Quirin、D. S. Peterka及R. Yuste，Opt. Express 21，16007 (2013)]， ● 適應式透鏡[H. Ren及S. T. Wu，Introduction to Adaptive Lenses (Wiley，2012)]、及 ● 雷射束控制[P. F. McManamon、T. A. Dorschner、D. L. Corkum、L. J. Friedman、D. S. Hobbs、M. Holz、S. Liberman、H. Q. Nguyen、D. P. Resler、R. C. Sharp及E. A. Watson，Proc. IEEE 84，268 (1996)；或S. Serati及J. Stockley，Proc. SPIE 5894，58940K (2005)；或F. Feng、I. H. White及T. D. Wilkinson，J. Lightwave Technol. 31，2001 (2013)]中。
就該等應用而言，快速反應時間、2π相變及低操作電壓乃一些基本要求。就此而言，已探索多種LC技術及模式，諸如，例如： ● 鐵電LC[J. Fuenfschilling及M. Schadt，Jpn. J. Appl. Phys.，Part 1 30，741(1991)]， ● 雙頻率液晶(DFLC)[W. J. De Jeu、C. J. Gerritsma、P. Van Zanten及W. J. A. Goossens，Phys. Lett. A 39，355 (1972)]。 ● 應變LC [L. West、G. Zhang、A. Glushchenko及Y. Reznikov，Appl. Phys. Lett.86，031111 (2005)；或Y.-H. Wu、Y.-H. Lin、H. Ren、X. Nie、J.-H. Lee及S.-T. Wu，Opt. Express 13，4638 (2005)]、及 ● 聚合物網絡液晶(PNLC) [Y.-H. Fan、Y.-H. Lin、H. Ren、S. Gauza及S.-T. Wu，Appl. Phys. Lett. 84，1233 (2004)；或J. Sun及S.-T. Wu，J. Polym. Sci.，Part B : Polym. Phys. 52，183 (2014)]。
上述各方法具有其自身的優點及缺點，此在下文更詳細地進行解釋。
鐵電LC(例如)顯示微秒反應時間，但其係雙穩裝置且難以獲得僅僅連續相之調變。
DFLC提供快速上升時間及下降時間，但其強制交叉頻率對溫度十分敏感。
應變LC不需要配向層，但需要精細機械剪切製程，此與現代大規模生產製程不兼容。
已開發PNLC用於1.55 µm及1.06 µm之波長[J. Sun、H. Xianyu、Y. Chen及S.-T. Wu，Appl. Phys. Lett.99，021106 (2011)]。然而，此等PNLC因為電壓引起之微米級多域結構而在可見光區內強烈地散射光[J. Sun、Y. Chen及S.-T. Wu，Opt. Express 20，20124 (2012)]。
為抑制在可見光區內的散射，一種方法係減小域尺寸至約100 nm [J. Sun、S. Xu、H. Ren及S.-T. Wu，Appl. Phys. Lett. 102，161106 (2013)]。就此而言，主要挑戰在於操作電壓因自此等細小聚合物網絡結構強力錨定而顯著增加及對應之PNLC需要約50 V的V2π 以在反射模式中於約514 nm的波長下獲得2π相變，然而，常用的高解析度矽基液晶載(LCoS)具有24 V之最大電壓[S. A. Serati、X. Xia、O. Mughal及A. Linnenberger，Proc. SPIE 5106，138 (2003)]。
為將次微秒反應PNLC與LCoS整合用於廣泛應用，J. Sun、S.-T. Wu及Y. Haseba，Appl. Phys. Lett. 104，023305 (2014)提出藉由使用與92.3重量% LC主體(JC-BP07N，JNC)、與7.2%單體(RM257，Merck)及0.5%光引發劑(BAPO，Genocure)之PNLC混合物來獲得具有次微秒反應時間之低壓聚合物網絡液晶(PNLC)。因此，在514 nm的波長下V2 π 電壓減小至23V，折損在於不利之散射及變慢之反應時間。
根據上述問題，本發明係基於提供不具有上文指出的缺點或具有減小程度的缺點之新穎適宜材料(特定言之用於較佳在TN、STN、VA或ECB模式中操作的PNLC光調變元件中之LC介質)之目標。
尤其地，本發明係基於提供用於基於ECB模式之PNLC光調變元件及在ECB模式中操作之PNLC光調變元件，因此較佳展示一或多種上文及下文所提及優點之LC介質之目標。
特定言之，本發明係基於提供用於在ECB模式中操作之PNLC光調變元件中，可實現快速切換時間(3 ms斷開時間或更快)，且在9 V或更小的V2 π 下產生2π之阻滯變化之改良之LC介質之目標。
熟習此項技術者自以下描述即可明瞭本發明之其他目的。
出人意料地，本發明者已發現上文及下文所定義之目標中之一或多者可依本發明藉由根據技術方案1來達成。
因此，本發明係關於一種用於PNLC光調變元件之介質，其包含 - 含量為≥ 2%至≤ 10%之可聚合組分A)，其包含(較佳由)一或多種可聚合化合物(組成)，其中的至少一者為式I之化合物， P11 -Sp11 -Ar-Sp12 -P12 I 其中 Ar為選自下式之基團其係視需要經一或多個基團L取代， L在每次出現時相同或不同地為F、Cl、-CN、P-Sp-或具有1至25個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基，其中一或多個非相鄰CH2 -基團係視需要經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O-及/或S-原子彼此不直接連接，且其中一或多個H原子各視需要經F或Cl置換， P11 及P12 各自且彼此獨立地表示可聚合基團， Sp11 及Sp12 各自且彼此獨立地表示視需要經一或多個基團P11 或P12 取代之間隔基，或單鍵，較佳係間隔基或單鍵，更佳係單鍵，及 - 液晶組分B)(後文中亦稱為「LC主體混合物」)，其展示介電正性異向性，其包含(較佳由)一或多種不可聚合之液晶原或液晶化合物(組成)。
根據本發明之LC介質之液晶組分B)在下文中亦稱為「LC主體混合物」，且較佳包含選自不可聚合之低分子量化合物之一或多種(較佳至少兩種)液晶原或LC化合物。
本發明此外關於如上文及下文所述之LC介質或PNLC光調變元件，其中式I之化合物或組分A)之可聚合化合物係經受聚合。
本發明此外關於一種用於製備如上文及下文所述之LC介質之製程，其包括將一或多種液晶原或LC化合物或如上文及下文所述之LC主體混合物或LC組分B)與含量為≥ 2%至≤ 10%之可聚合組分A)(包含(較佳由)一或多種可聚合化合物(其至少一者為式I化合物)(組成))及視需要與其他LC化合物及/或添加劑混合之步驟。
本發明此外關於一種以如上文及下文所述之LC介質於基於通常透明PNLC模式之光調變元件中之用途。
本發明此外關於PNLC光調變元件，其包括LC單元，LC單元包括兩個相對基板、電極結構及如上文及下文所述之位於該等基板間的LC介質層，其特徵在於LC介質之可聚合化合物係經受聚合。
本發明此外關於包括可藉由使一或多種式I化合物或如上文及下文所述之可聚合組分A)聚合獲得的聚合物網絡之PNLC光調變元件。
本發明此外關於一種如上文及下文所述之PNLC光調變元件於電光裝置中之用途。
因此，本發明亦關於包括如上文及下文所述之PNLC光調變元件本身之電光裝置。
本發明此外關於一種用於產生如上文及下文所述之PNLC光調變元件之製程，其中如上文及下文所述之LC介質經引入至如上文及下文所述之具有兩個基板及電極結構之LC單元中，且LC介質之可聚合LC化合物係經受聚合。
特別是，藉由在PNLC光調變元件中使用根據本發明之LC介質，可較佳同時尤其滿足上文及下文提及之要求。
特定言之，PNLC光調變元件較佳同時展示 - 有利之快速反應時間，特定言之有利之快速斷開時間(toff )，及 - 尋址所需之有利低壓 且因此特別適用於利用場序色彩切換之裝置。
此外，PNLC光調變元件可藉由兼容之一般已知的大規模生產方法來產生。
術語及定義 除非另有明確闡明，否則以下含義適用於上文及下文中： 術語「液晶」、「介晶態化合物」或「液晶原化合物」(亦簡稱為「液晶原」)意指在適宜溫度、壓力及濃度條件下可作為中間相(向列相、層列相等)或特定言之作為LC相存在之化合物。非兩性液晶原化合物包括(例如)一或多個棒狀、香蕉形或盤狀液晶原基團。
術語「液晶原基團」意指具有引起液晶相(或中間相)行為之能力之基團。包含液晶原基團之化合物本身不一定要展現液晶中間相。其等僅在與其他化合物之混合物中、或當液晶原化合物或材料、或其混合物經聚合時展現液晶中間相亦是可行的。該化合物包括低分子量非反應性液晶化合物、反應性或可聚合液晶化合物及液晶聚合物。為簡便起見，術語「液晶」在下文中係用於液晶原材料及LC材料二者。
棒狀液晶原基團通常包含由一或多個彼此直接連接或透過鍵聯基團連接之芳族或非芳族環狀基團組成之液晶核，視情況包含附接至該液晶核末端之端基，且視情況包含一或多個附接至該液晶核長側鏈之側基，其中此等端基及側基通常係選自(例如)碳基或烴基、極性基團(例如鹵素、硝基、羥基等)、或可聚合基團。
術語「反應性液晶原」或「可聚合LC化合物」意指可聚合液晶原或液晶化合物，較佳係單體化合物。此等化合物可作為純化合物或反應性液晶原與作為光起始劑、抑制劑、表面活性劑、穩定劑、鏈轉移劑、不可聚合化合物等起作用之其他化合物的混合物使用。
具有一個可聚合基團之可聚合化合物亦稱為「單反應性」化合物，具有兩個可聚合基團之化合物稱為「二反應性化合物」，及具有超過兩個可聚合基團(即三個、四個、五個或更多個)之化合物稱為「多反應性」化合物。不具有可聚合基團之化合物亦稱為「非反應性或不可聚合」化合物。
術語「非液晶原化合物或材料」意指不含如上文所定義之液晶原基之化合物或材料。
如本文中所使用，術語「不可聚合之化合物」應理解為意指不含適合在通常應用於RM之聚合的條件下聚合之官能基之化合物。
術語LC材料、LC介質或LC調配物(各係不可聚合或可聚合)或其混合物意指包含大於80重量%，較佳大於90重量%，更佳大於95重量%之如上文及下文所述之液晶原化合物之材料。
「可聚合基團」(P)較佳係選自包含C=C雙鍵或CºC三鍵之基團及適合與開環(諸如(例如)氧雜環丁烷或環氧基)聚合之基團。
較佳地，可聚合基團(P)係選自由以下基團組成之群：CH2 =CW1 -COO-、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)2 CH-OCO-、(CH2 =CH-CH2 )2 CH-OCO-、(CH2 =CH)2 CH-O-、(CH2 =CH-CH2 )2 N-、(CH2 =CH-CH2 )2 N-CO-、CH2 =CW1 -CO-NH-、CH2 =CH-(COO)k1 -Phe-(O)k2 -、CH2 =CH-(CO)k1 -Phe-(O)k2 -、Phe-CH=CH-， 其中 W1 表示H、F、Cl、CN、CF3 、苯基或具有1至5個C原子之烷基，特定言之H、F、Cl或CH3 ， W2 表示H或具有1至5個C原子之烷基，特定言之H、甲基、乙基或正丙基， W3 及W4 各彼此獨立表示H、Cl或具有1至5個C原子之烷基，Phe表示1,4-伸苯基，其係視需要經如上文所定義但不同於P-Sp之一或多個基團L取代，較佳地，較佳的取代基L為F、Cl、CN、NO2 、CH3 、C2 H5 、OCH3 、OC2 H5 、COCH3 、COC2 H5 、COOCH3 、COOC2 H5 、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OC2 F5 ，此外為苯基，及 k1 、k2 及k3 各彼此獨立表示0或1，k3 較佳表示1，及k4 為1至10之整數。
尤佳的可聚合基團P為CH2 =CH-COO-、CH2 =C(CH3 )-COO-、CH2 =CF-COO-、CH2 =CH-、CH2 =CH-O-、(CH2 =CH)2 CH-OCO-、(CH2 =CH)2 CH-O-、及，其中W2 表示H或具有1至5個C原子之烷基，特定言之H、甲基、乙基或正丙基及k1 表示0或1。
更佳的可聚合基團(P)為乙烯基、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、氧雜環丁烷及環氧基，最佳係丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，特定言之丙烯酸酯。
較佳地，所有多反應性可聚合化合物及其子式改成包含含兩個或更多個可聚合基團P(多反應性可聚合基團)之一或多個分支鏈基團而非一或多個基團P-Sp。
適宜的此類型基團、及包含彼等之可聚合化合物述於(例如)US 7,060,200 B1或US 2006/0172090 A1中。
尤佳係選自下式之多反應性可聚合基團： -X-烷基-CHPx -CH2 -CH2 Py I*a -X-烷基-C(CH2 Px )(CH2 Py )-CH2 Pz I*b -X-烷基-CHPx CHPy -CH2 Pz I*c -X-烷基-C(CH2 Px )(CH2 Py )-Caa H2aa+1 I*d -X-烷基-CHPx -CH2 Py I*e -X-烷基-CHPx Py I*f -X-烷基-CPx Py -Caa H2aa+1 I*g -X-烷基-C(CH2 Pv )(CH2 Pw )-CH2 OCH2 -C(CH2 Px )(CH2 Py)CH2 Pz I*h -X-烷基-CH((CH2 )aa Px )((CH2 )bb Py ) I*i -X-烷基-CHPx CHPy -Caa H2aa+1 I*k 其中 烷基 表示單鍵或具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈伸烷基，其中一或多個非相鄰CH2 基可各彼此獨立經-C(Rx )=C(Rx )-、-CºC、 -N(Rx )、-O-、-S-、-CO-、-CO-O、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式係使得O及/或S原子彼此不直接連接，且其中(此外)一或多個H原子可經F、Cl或CN置換，其中Rx 具有上述含義中之一種含義，aa 及bb 各彼此獨立表示0、1、2、3、4、5或6， X 具有針對X'所指定含義中之一種含義，及 Pv 至Pz 各彼此獨立具有上文針對P所指定含義中之一種含義。
如本文中所使用，術語「間隔基」(後文中亦稱為「Sp」)係為熟習此項技術者所已知並描述在文獻中，參見，例如，Pure Appl. Chem. 2001，73(5)，888及C. Tschierske、G. Pelzl、S. Diele，Angew. Chem. 2004，116，6340-6368。如本文中所使用，術語「間隔基」或「間隔子」意指將可聚合液晶原化合物中之液晶原基團及可聚合基團連接之可撓性基團，例如，伸烷基。
若間隔基Sp不為單鍵，則較佳係式Sp’-X’，使得各基團P-Sp-遵循式P-Sp’-X’，其中 Sp' 表示具有1至20個，較佳1至12個C原子之伸烷基，其係視需要經F、Cl、Br、I或CN單-或多取代且其中(此外)一或多個非相鄰CH2 基團可各彼此獨立經-O-、-S-、-NH-、-NRxx -、-SiRxx Ryy -、-CO-、 -COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-NRxx -CO-O-、-O-CO-NRxx -、-NRxx -CO-NRyy -、-CH=CH-或-CºC-置換，置換方式可係O及/或S原子彼此不直接連接， X' 表示–O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NRxx -、-NRxx -CO-、-NRxx -CO-NRyy -、-OCH2 -、-CH2 O-、-SCH2 -、 -CH2 S-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 S-、-SCF2 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、 -CF2 CF2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CRxx -、-CYxx =CYxx -、 -CºC-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或單鍵， 較佳係-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NRxx -、-NRxx -CO-、-NRxx -CO-NRyy -或單鍵。 Rxx 及Ryy 各彼此獨立表示H或具有1至12個C原子之烷基，及 Yxx 及Yyy 各彼此獨立表示H、F、Cl或CN。
典型的間隔基Sp'為(例如)-(CH2 )p1 -、-(CH2 CH2 O)q1 -CH2 CH2 -、-CH2 CH2 -S-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 -NH-CH2 CH2 -或-(SiRxx Ryy -O)p1 -，其中p1為1至12之整數，q1為1至3之整數，及Rxx 及Ryy 彼此獨立具有上述含義中之一種含義。
尤佳的基團-X'-Sp'-為-(CH2 )p1 -、-O-(CH2 )p1 -、-OCO-(CH2 )p1 -、-OCOO-(CH2 )p1 -，其中p1為1至12之整數。
尤佳的基團Sp'為(例如)亞甲基、伸乙基或直鏈烷基鏈，諸如，例如，伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基、伸十二烷基、伸十八烷基或伸乙基氧基伸乙基、亞甲基氧基伸丁基、伸乙基硫基伸乙基、伸乙基-N-甲基亞胺基伸乙基、1-甲基伸烷基、伸乙基、伸丙基及伸丁基。
如本文中所使用，應明瞭術語「聚合物」意指包含一或多個不同類型重複單元(分子的最小結構單元)之主鏈的分子且包括所熟知之術語「寡聚物」、「共聚物」、「均聚物」及類似物。此外，應明瞭術語聚合物除聚合物本身外尚包含來自起始劑之殘基、觸媒及參與合成該聚合物之其他元素，其中該等殘基應理解為非共價併入至其。此外，雖然此等殘基及其他元素通常在後聚合純化製程期間被移去，但此等殘基及其他元素還是通常與該聚合物混合或共同混合，使得其等在容器之間或溶劑或分散介質之間進行轉移時大致上與該聚合物保持在一起。
如本發明中所使用，術語「(甲基)丙烯酸聚合物」包括自(甲基)丙烯酸單體獲得之聚合物、可自(甲基)丙烯酸單體獲得之聚合物及可自甲基丙烯酸單體及丙烯酸單體之混合物獲得之對應共聚物。
「聚合物網絡」為所有聚合物鏈藉由諸多交聯經互連以形成單一宏觀實體之網絡，較佳地，若用於PNLC裝置中，其延伸通過整個單元。聚合物網絡可呈以下類型存在： 1. 接枝聚合物分子為一或多個側鏈在結構上或組態上不同於主鏈之分支鏈聚合物分子。 2. 星狀聚合物分子為單一分支點產生多個線性鏈或臂之分支聚合物分子。若該等臂相同，則星狀聚合物分子稱為係常規的。若相鄰臂由不同重複次單元組成，則星狀聚合物分子稱為係多樣化的。 3. 梳狀聚合物分子由具有兩個或更多個三方分支點及線性側鏈之主鏈組成。若臂相同，則梳狀聚合物分子稱為係常規的。 4. 刷狀聚合物分子由具有線性非分支側鏈且分支點中之一或多者具有四方官能度或更多之主鏈組成。
術語「聚合」意指藉由將多個可聚合基團或包含該等可聚合基團之聚合物前驅物(可聚合化合物)鍵結在一起而形成聚合物之化學過程。
如在C. Tschierske、G. Pelzl及S. Diele，Angew. Chem. 2004，116，6340-6368中給定的定義應另外適用於前面給定的定義且特定言之適用於與本申請案中之液晶材料有關的未定義的術語。
本文中，雙折射率Dn由以下公式定義 Dn = ne - no 其中ne 為非尋常折射率及no 為尋常折射率及有效平均折射率nav. 由以下公式給定 nav. = [(2 no 2 + ne 2 )/3]1/2 。
非尋常折射率ne 及尋常折射率no 可(例如)使用改進之阿貝折射計(Abbe refractometer)依「Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals」，Status Nov. 1997，Merck KGaA，Germany測定。
可見光為具有在約400 nm至約800 nm範圍內之波長之電磁輻射。除非另外指明，否則紫外(UV)光為具有在約200 nm至約400 nm範圍內之波長之電磁輻射。
在本申請案背景內容中，術語「透明」意指光通過PNLC光調變元件的透射為入射光的至少65%，更佳為至少80%，甚至更佳為至少90%。
輻射劑量(Ee )係定義為入射在表面上每單位面積(dA)之電磁輻射(dθ)功率： Ee = dθ/dA。
輻射強度(He )係定義為輻射劑量(Ee )乘以時間(t)： He = Ee ∙ t。
術語「澄清點」意指發生具有最高溫度範圍之中間相與各向同性相間轉變之溫度。
在本申請案中且除非另有明確闡明，否則所有濃度係以重量百分比表示且係關於各別的完整混合物，所有溫度係以攝氏度表示且所有溫差係以度數差表示。
在本申請案中，術語「介電正性」係用於Dε ＞ 3.0之化合物或組分，「介電中性」係用於-1.5 £ Dε £ 3.0之化合物或組分，且「介電負性」係用於Dε ＜ -1.5之化合物或組分。
Dε係於1 kHz頻率及20℃下測定。各化合物之介電各向異性係自含於向列主體混合物中之個別化合物之10%溶液的結果測得。在各別化合物於主體介質中之溶解度小於10%之情形下，使其濃度減少至二分之一，直至所得介質穩定至足以至少容許測定其性質。在一個較佳實施例中，將濃度至少維持在5%，以保持儘可能高的結果顯著性。測試混合物之電容係在具有垂直及平行配向的兩種單元中測得。兩類單元之單元間隙約為20 µm。外加電壓係頻率為1 kHz且均方根值通常為0.5 V至1.0 V之矩形波；然而，其始終被選定為低於各別測試混合物之電容臨限值。
Dε定義為(ε½½ - ε^ )，而εav. 為(ε½½ + 2 ε^ ) / 3。該等化合物之介質電容率係自在添加受關注化合物後主體介質之各別值之變化測定。將該等值外推至100%之受關注化合物之濃度。典型主體介質為ZLI-4792或BL-087，二者皆可自Merck，Darmstadt購得。
除非上下文另有明確指明，否則本文術語之如本文所用之複數形式應理解為包括單數形式，且反之亦然。
就本發明而言，、、及表示1,4-伸環己基，較佳地，及表示反-1,4-伸環己基。
就本發明而言，及表示1,4-伸苯基。
就本發明而言，基團-COO-、-C(=O)O-或-CO2 -表示式之酯基及基團-OCO-、-OC(=O)-、-O2 C-或-OOC-表示式之酯基。
在基團中，顯示在兩個環原子間的單鍵可連接至苯環之任何自由位置。
上文及下文中，「碳基」表示包含至少一個碳原子之單-或多價有機基團，其不含其他原子(諸如(例如)C≡C)或視情況包含一或多個其他原子，諸如(例如)N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如，羰基等)。「烴基」表示另外包含一或多個H原子及視需要之一或多個雜原子(諸如(例如)N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge)之碳基。
碳基或烴基可為飽和或不飽和基團。不飽和基團為(例如)芳基、烯基或炔基。具有超過3個C原子的碳基或烴基可為直鏈、分支鏈及/或環狀且可包含螺連接或縮合環。
在本申請案中，除非另有明確闡明，否則術語「芳基及雜芳基」涵蓋可係單環或多環之基團，亦即，其可具有一個環(諸如(例如)苯基)或兩個或更多個環，該等兩個或更多個環亦可為稠合(諸如(例如)萘基)或共價鍵聯(諸如(例如)聯苯基)，或包括稠合及鍵聯環之組合。
雜芳基包含一或多個較佳選自O、N、S及Se之雜原子。尤佳係具有6至25個C原子之單-、二-或三環芳基及具有2至25個C原子之單-、二-或三環雜芳基，其視情況包含稠環且其視情況係經取代。此外，較佳係5、6或7-員芳基及雜芳基，另外，其中一或多個CH基可以使得O原子及/或S原子彼此不直接鍵聯之方式經N、S或O置換。較佳的芳基為(例如)苯基、聯苯基、聯三苯基、[1,1':3',1'']聯三苯-2'-基、萘基、蒽、聯萘基、菲、芘、二氫芘、屈、苝、并四苯、并五苯、苯并芘、茀、茚、茚并茀、螺二茀，更佳為1,4-伸苯基、4,4’-伸聯苯基、1,4-伸四苯基。
較佳的雜芳基為(例如)5員環(諸如吡咯、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、呋喃、噻吩、硒吩、噁唑、異噁唑、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員環(諸如吡啶、噠嗪、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)、或縮合基團(諸如吲哚、異吲哚、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、喹噁啉并咪唑、苯并噁唑、萘并噁唑、蒽并噁唑、菲并噁唑、異噁唑、苯并噻唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、二苯并呋喃、喹啉、異喹啉、喋啶、苯并-5,6-喹啉、苯并-6,7-喹啉、苯并-7,8-喹啉、苯并異喹啉、吖啶、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并噠嗪、苯并嘧啶、喹噁啉、吩嗪、㖠啶、氮雜咔唑、苯并咔啉、啡啶、啡啉、噻吩并[2,3b]噻吩、噻吩并[3,2b]噻吩、二噻吩并噻吩、異苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并硫雜重氮噻吩)或此等基團之組合。該等雜芳基亦可經烷基、烷氧基、硫基烷基、氟、氟烷基或其他芳基或雜芳基取代。
在本申請案內容中，術語(非芳族)脂環族及雜環基團涵蓋飽和環(即，其等僅含單鍵者)及部分不飽和環(即，其等亦可包含多鍵者)。雜環基環包含一或多個較佳選自Si、O、N、S及Se之雜原子。(非芳族)脂環族及雜環基團可為單環，亦即，其僅包含一個環(諸如(例如)環己烷)，或多環，亦即，其包含複數個環(諸如(例如)十氫萘或雙環辛烷)。尤佳係飽和基團。此外，較佳係具有3至25個C原子之單-、二-或三環基團，其視情況包含稠環且視情況係經取代。此外，較佳係5-、6-、7-或8-員碳環基，另外，其中一或多個C原子可經Si置換且/或一或多個CH基可經N置換且/或一或多個非相鄰CH2 基可經-O-及/或-S-置換。較佳的脂環族及雜環基團為(例如)5-員基團(諸如環戊烷、四氫呋喃、四氫硫代呋喃、吡咯啶)、6-員基團(諸如環己烷、矽烷、環己烯、四氫哌喃、四氫硫代哌喃、1,3-二噁烷、1,3-二噻烷、哌啶)、7-員基團(諸如環庚烷)及稠合基團(諸如四氫萘、十氫萘、茚滿、雙環[1.1.1]戊烷-1,3-二基、雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、十八氫-4,7-甲橋并二氫茚-2,5-二基，更佳係1,4-環己烯、4,4’-伸雙環己烯、3,17-十六氫-環戊烷并[a]菲(視需要經一或多個相同或不同基團L取代))。尤佳的芳基-、雜芳基-、脂環族-及雜環基團為1,4-伸苯基、4,4’-伸聯苯基、1,4-伸三聯苯基、1,4-伸環己基、4,4’-伸雙環乙基及3,17-十六氫-環戊烷并[a]-菲(視需要經一或多個相同或不同基團L取代)。
上述芳基-、雜芳基-、脂族基-及雜環基之較佳取代基(L)為(例如)溶解度促進基團，諸如烷基或烷氧基及吸電子基團(諸如氟、硝基或腈)
較佳的取代基(下文中亦稱為「L」)為(例如)F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-NO2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx )2 、-C(=O)Yx 、-C(=O)Rx 、-C(=O)ORx 、-N(Rx )2 ，其中Rx 具有上述含義，及上方的Yx 表示鹵素、視需要經取代之矽基、具有4至40個，較佳4至20個環原子之視需要經取代之芳基或雜芳基及具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基、烯基、炔基、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(其中一或多個H原子可視需要經F或Cl置換)。
「經取代之矽基或芳基」較佳意指經鹵素、-CN、Ry 、ORy 、CO-Ry 、-CO-O-Ry 、-O-CO-Ry 或‑O-CO-O-Ry (其中Ry 表示H、具有1至12個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基鏈)取代之矽基或芳基。
在上文及下文所顯示的式中，經取代之伸苯環較佳為 或其中L在每次出現時相同或不同地具有上文及下文所給定的含義中之一種含義，且較佳為F、Cl、CN、NO2 、CH3 、C2 H5 、C(CH3 )3 、CH(CH3 )2 、CH2 CH(CH3 )C2 H5 、OCH3 、OC2 H5 、COCH3 、COC2 H5 、COOCH3 、COOC2 H5 、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OC2 F5 或P-Sp-，極佳為F、Cl、CN、CH3 、C2 H5 、OCH3 、COCH3 、OCF3 或P-Sp-，最佳為F、Cl、CH3 、OCH3 、COCH3 或OCF3 。
「鹵素」表示F、Cl、Br或I，較佳係F或Cl，更佳係F。
上文及下文中，術語「烷基」、「烷氧基」、「雜烷基」等亦包含多價基團，例如，伸烷基、伸芳基、伸雜芳基等。
術語「芳基」表示芳族碳基或衍生自其的基團。
術語「雜芳基」表示根據以上定義之包含一或多個雜原子之「芳基」。
較佳的烷基為(例如)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、2-甲基丁基、正戊基、第二戊基、環戊基、正己基、環己基、2-乙基己基、正庚基、環庚基、正辛基、環辛基、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。
較佳的烷氧基為(例如)甲氧基、乙氧基、2-甲氧基-乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、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。
較佳的烯基為(例如)乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、環戊烯基、己烯基、環己烯基、庚烯基、環庚烯基、辛烯基、環辛烯基。
較佳的炔基為(例如)乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基。
較佳的胺基為(例如)二甲基胺基、甲基胺基、甲基苯基胺基、苯基胺基。
在本說明書之描述及技術方案中，單字「包括(comprise)」及「含有(contain)」及該等單字之變體(例如「包括(comprising及comprises)」意指「包括(但不限於)」，且無意(且並不)排除其他組分。另一方面，詞語「包括」亦涵蓋術語「由…組成」但不限於其。
在本說明書之描述及技術方案中，單字「可獲得的(obtainable)」及「所獲得的(obtained)」及該等單字之變體意指「包括(但不限於)」，且無意(且並不)排除其他組分。另一方面，詞語「可獲得的」亦涵蓋術語「所獲得的」但不限於其。
術語「配向」或「定向」係有關於材料之各向異性單元(諸如小分子或大分子片段)於稱為「配向方向」之共同方向上之配向(定向排序)。於液晶材料之配向層中，液晶指向矢與配向方向重合以使該配向方向相當於材料之各向異性軸方向。
術語「平面定向/配向」(例如在液晶材料層中)意指某一比例之液晶分子之長分子軸(就棒狀化合物而言)或短分子軸(就圓盤型化合物而言)係以實質上與層平面平行(約180°) 定向。
術語「垂直定向/配向」(例如在液晶材料層中)意指某一比例之液晶分子之長分子軸(就棒型化合物而言)或短分子軸(就圓盤型化合物而言)係以相對層平面成介於約80°與90°之間之角度θ(「傾斜角」)定向。
較佳地，在如上文及下文所述之式I及其子式之化合物中，存於化合物中之所有可聚合基團P具有相同含義，且更佳表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，最佳係甲基丙烯酸酯。
更佳為式I及其子式之化合物，其中基團Ar係選自式Ar5、Ar6及Ar7，及存於化合物中之基團P係相同或不同。
在如上文及下文所述之式I及其子式之化合物中，Ar較佳係選自式Ar1、Ar2及Ar5。
較佳的式I化合物係選自以下子式 其中P、Sp及L具有以式I給定的含義中之一種含義， r1、r3、r7 彼此獨立為0、1、2或3， r2 為0、1、2、3或4， r4、r5、r6 彼此獨立為0、1或2。
極佳為式I1、I2及I5之化合物。
更佳的式I化合物係選自以下子式 其中P、Sp、L、r1-r7具有以式I給定的含義或如上文及下文給定的較佳含義中之一種含義。
極佳的式I化合物係選自以下子式： 其中P、Sp具有上文或下文所給定的含義，及 La及Lb 各自且彼此獨立地具有上文或下文針對L所給定的含義。
子式I1-1-1至I2-1-18之極佳化合物為彼等其中所有基團P相同且表示丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基之化合物，另外，為彼等其中Sp為-(CH2 )p1 -、-(CH2 )p1 -O-、-(CH2 )p1 -O-CO-或-(CH2 )p1 -CO-O-，其中p1為1至12(較佳1至6)之整數，且O-或CO-基連接至苯環之化合物，另外，為彼等其中La 及Lb 表示F、CH3 、CH2 CH3 、OCH3 、OC2 H5 、O(CH2 )2 CH3 、OC(CH3 )3 或OCF3 之化合物。
式I及其子式之更佳化合物係選自以下較佳實施例，包括其任何組合： - 化合物中的所有基團P具有相同含義， - Ar係選自式Ar1、Ar2、Ar3及Ar4，且存於化合物中的所有基團P具有相同含義， - Ar係選自式Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及Ar5，且存於化合物中的所有基團P具有相同含義， - Ar係選自式Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及Ar6，且存於化合物中的所有基團P具有相同含義， - Ar係選自式Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及Ar7，且存於化合物中的所有基團P具有相同含義， - Ar係選自式Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、A5及Ar7，且存於化合物中的所有基團P具有相同含義， - Ar係選自式Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、A6及Ar7，且存於化合物中的所有基團P具有相同含義， - Ar係選自式Ar5，且存於化合物中的基團P可具有相同或不同含義， - Ar係選自式Ar6，且存於化合物中的基團P可具有相同或不同含義， - Ar係選自式Ar7，且存於化合物中的基團P可具有相同或不同含義， - 該等化合物包含恰好兩個可聚合基團(以基團P表示)， - P係選自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及氧雜環丁烷組成之群， - 在不為單鍵的情況下，Sp為-(CH2 )p2 -、-(CH2 )p2 -O-、-(CH2 )p2 -CO-O-、-(CH2 )p2 -O-CO-，其中p2為2、3、4、5或6，且O-原子或CO-基分別連接至苯環， - 在不為La 的情況下，Lb 表示F、Cl或CN， - La 為F、CH3 、CH2 CH3 、OCH3 、OC2 H5 、O(CH2 )2 CH3 、OC(CH3 )3 或OCF3 。 - r1、r2及r3表示0或1， - r1、r2、r3、r4、r5及r6表示0或1， - r1及r7中之一者為0及另一者為1， - r1為1，及r2及r3為0， - r3為1及r1及r2為0， - r4及r5中之一者為0及另一者為1， - r4及r6為0及r5為1， - r1及r4為0及r3為1， - r1及r3為0及r4為1， - r3及r4為0及r1為1。
式I及其子式之更佳化合物係選自式I1-1-1、I1-1-3、I1-2-2及I2-1-1至I2-1-6之化合物，其中P係選自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及氧雜環丁烷組成之群，La 及Lb 各自且彼此獨立地為F、CH3 、CH2 CH3 、OCH3 、OC2 H5 、O(CH2 )2 CH3 、OC(CH3 )3 或OCF3 。
可類似於熟習此項技術者已知且描述於有機化學標準著作(諸如，例如，Houben-Weyl，Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry]，Thieme-Verlag，Stuttgart)中之方法來製備式I及其子式之化合物及中間物。
例如，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯可藉由用酸衍生物(諸如(例如)(甲基)丙烯醯氯或(甲基)丙烯酸酐)在鹼(例如吡啶或三乙基胺)及4-(N,N-二甲基胺基)吡啶(DMAP)的存在下酯化對應之醇來製備。或者，該等酯可藉由用(甲基)丙烯酸在脫水試劑的存在下，例如依Steglich用二環己基碳二亞胺(DCC)、N-(3-二甲基胺基丙基)-N’-乙基碳二亞胺(EDC)或N-(3-二甲基胺基丙基)-N’-乙基碳二亞胺鹽酸鹽及DMAP，酯化醇來製備。
尤佳係其中可聚合組分A)包含一種、兩種或三種式I之可聚合化合物之LC介質。
此外，較佳係其中的可聚合組分A)僅包含式I之可聚合化合物之LC介質。
視情況，添加一或多種聚合引發劑至LC介質。用於聚合之適宜條件及引發劑之適宜類型及用量係熟習此項技術者已知且描述於文獻中。適於自由基聚合的是(例如)市售光引發劑Irgacure651®、Irgacure184®、Irgacure907®、Irgacure369®或Darocure1173®(Ciba AG)。若使用聚合引發劑，則其比例較佳為0.001至5重量%，尤佳係0.001至1重量%。
根據本發明之可聚合化合物亦適於在無引發劑下聚合，此具有相當大的優勢，諸如(例如)低材料成本及特定言之LC介質較少被可能殘留量之引發劑或其降解產物污染。聚合因此亦可在不添加引發劑下進行。在一個較佳實施例中，LC介質不包含聚合引發劑。
LC介質亦可包含一或多種穩定劑以防止RM(例如)在儲存或運輸期間之非所欲自發聚合。穩定劑之適宜類型及用量係熟習此項技術者已知且描述於文獻中。特別適宜的是(例如)購自Irganox®系列(Ciba AG)(諸如(例如)Irganox® 1076)之市售穩定劑。若使用穩定劑，則其比例(基於RM或可聚合組分(組分A)總量計)較佳為10-500,000 ppm，尤佳係50-50,000 ppm。
較佳地，根據本發明之LC介質基本上由可聚合組分A)或一或多種式I之可聚合化合物及LC組分B)或如上文及下文所述之LC主體混合物組成。
然而，LC介質可另外包含較佳選自包括(但不限於)以下之清單之一或多種其他組分或添加劑：共單體、對掌性摻雜劑、聚合引發劑、抑制劑、穩定劑、潤濕劑、潤滑劑、分散劑、疏水劑、黏著劑、流動改良劑、消泡劑、除氣劑、稀釋劑、反應性稀釋劑、助劑、著色劑、染料、色素及奈米顆粒。
對應於上述，特定添加劑可因此分為下文所述之多個組c1)至c3)。
組c1)中的消泡劑包括無矽聚合物及含矽聚合物。含矽聚合物為(例如)未經修飾或經修飾之聚二烷基矽氧烷或分支鏈共聚物、包含聚二烷基矽氧烷基及聚醚單元(聚醚可自環氧乙烷或環氧丙烷獲得)之梳狀或嵌段共聚物。
組c1)中的除氣劑包括(例如)有機聚合物(例如聚醚及聚丙烯酸酯)、二烷基聚矽氧烷(特定言之二甲基聚矽氧烷)、經有機修飾之聚矽氧烷(例如經芳基烷基修飾之聚矽氧烷)及氟聚矽氧。
消泡劑之作用基本上係基於防止泡沫形成或破壞已經形成的泡沫。消泡劑基本上藉由促進細小氣體或空氣氣泡聚集以在待除氣介質(例如根據本發明之組合物)中得到更大的氣泡及因此加速氣體(或空氣)逃逸而發揮作用。由於消泡劑亦可常用作除氣劑且反之亦然，故此等添加劑全部包含於組c1)下。
此類助劑係(例如)以TEGO® Foamex 800、TEGO® Foamex 805、TEGO® Foamex 810、TEGO® Foamex 815、TEGO® Foamex 825、TEGO® Foamex 835、TEGO® Foamex 840、TEGO® Foamex 842、TEGO® Foamex 1435、TEGO® Foamex 1488、TEGO® Foamex 1495、TEGO® Foamex 3062、TEGO® Foamex 7447、TEGO® Foamex 8020、Tego® Foamex N、TEGO® Foamex K 3、TEGO® Antifoam 2-18、TEGO® Antifoam 2-18、TEGO® Antifoam 2-57、TEGO® Antifoam 2-80、TEGO® Antifoam 2-82、TEGO® Antifoam 2-89、TEGO® Antifoam 2-92、TEGO® Antifoam 14、TEGO® Antifoam 28、TEGO® Antifoam 81、TEGO® Antifoam D 90、TEGO® Antifoam 93、TEGO® Antifoam 200、TEGO® Antifoam 201、TEGO® Antifoam 202、TEGO® Antifoam 793、TEGO® Antifoam 1488、TEGO® Antifoam 3062、TEGOPREN® 5803、TEGOPREN® 5852、TEGOPREN® 5863、TEGOPREN® 7008、TEGO® Antifoam 1-60、TEGO® Antifoam 1-62、TEGO® Antifoam 1-85、TEGO® Antifoam 2-67、TEGO® Antifoam WM 20、TEGO® Antifoam 50、TEGO® Antifoam 105、TEGO® Antifoam 730、TEGO® Antifoam MR 1015、TEGO® Antifoam MR 1016、TEGO® Antifoam 1435、TEGO® Antifoam N、TEGO® Antifoam KS 6、TEGO® Antifoam KS 10、TEGO® Antifoam KS 53、TEGO® Antifoam KS 95、TEGO® Antifoam KS 100、TEGO® Antifoam KE 600、TEGO® Antifoam KS 911、TEGO® Antifoam MR 1000、TEGO® Antifoam KS 1100、Tego® Airex 900、Tego® Airex 910、Tego® Airex 931、Tego® Airex 935、Tego® Airex 936、Tego® Airex 960、Tego® Airex 970、Tego® Airex 980及Tego® Airex 985自Tego購得、及以BYK®-011、BYK®-019、BYK®-020、BYK®-021、BYK®-022、BYK®-023、BYK®-024、BYK®-025、BYK®-027、BYK®-031、BYK®-032、BYK®-033、BYK®-034、BYK®-035、BYK®-036、BYK®-037、BYK®-045、BYK®-051、BYK®-052、BYK®-053、BYK®-055、BYK®-057、BYK®-065、BYK®-066、BYK®-070、BYK®-080、BYK®-088、BYK®-141及BYK®-A 530自BYK購得。
組c1)中的助劑係視需要以LC介質總重量的0.01至10.0重量%，較佳約0.1至5重量%，更佳約1.0至4重量%的比例使用。
組c2)中，潤滑劑及流動助劑通常包括無矽聚合物，而且包括含矽聚合物，例如聚丙烯酸酯或改質劑(低分子量聚二烷基矽氧烷)。修飾存在於經各種有機基團置換之一些烷基中。此等有機基團為(例如)聚醚、聚酯或甚至長鏈烷基，聚醚基團係最常用的。
經對應修飾之聚矽氧烷中的聚醚基團通常構建自環氧乙烷及/或環氧丙烷單元。一般而言，經修飾之聚矽氧烷中此等環氧烷單元之比例越高，所得產物之親水性越大。
此等助劑係(例如)以TEGO® Glide 100、TEGO® Glide ZG 400、TEGO® Glide 406、TEGO® Glide 410、TEGO® Glide 411、TEGO® Glide 415、TEGO® Glide 420、TEGO® Glide 435、TEGO® Glide 440、TEGO® Glide 450、TEGO® Glide A 115、TEGO® Glide B 1484(亦可用作消泡劑及除氣劑)、TEGO® Flow ATF、TEGO® Flow 300、TEGO® Flow 460、TEGO® Flow 425及TEGO® Flow ZFS 460自Tego購得。亦可用於改良耐劃痕性的適宜輻射可固化潤滑劑及流動助劑為產品TEGO® Rad 2100、TEGO® Rad 2200、TEGO® Rad 2500、TEGO® Rad 2600及TEGO® Rad 2700，其等同樣可自TEGO獲得。
此類助劑亦可(例如)以BYK®-300 BYK®-306、BYK®-307、BYK®-310、BYK®-320、BYK®-333、BYK®-341、BYK® 354、Byk®361、Byk®361N、BYK®388自BYK獲得。
此類助劑亦可(例如)以Tivida® FL 2300及Tivida® FL 2500自Merck KGaA獲得。
組c2)中的助劑係視需要以LC介質總重量的約0.01至10.0重量%，較佳約0.1至5重量%，更佳約1.0至4重量%的比例使用。
組c3)中，輻射固化助劑包括特定言之具有為例如丙烯酸酯基組成之末端雙鍵之聚矽氧烷。此類助劑可藉由光化輻射或例如電子輻射交聯。一般而言，此等助劑將多種性質合併在一起。在未交聯狀態下，其等可充作消泡劑、除氣劑、潤滑劑及流動助劑及/或基質潤滑助劑，然而，在交聯狀態下，其等增加特定言之(例如)可使用根據本發明之組合物產生的塗層或薄膜之耐劃痕性。例如確切來說彼等塗層或薄膜之光澤度性質之改善基本上被認為是此等助劑作為消泡劑、除氣劑及/或潤滑劑及流動助劑(在未交聯狀態下)作用之結果。
適宜輻射固化助劑之實例為產品TEGO® Rad 2100、TEGO® Rad 2200、TEGO® Rad 2500、TEGO® Rad 2600及TEGO® Rad 2700(可自TEGO獲得)及產品BYK®-371(可自BYK獲得)。
組c3)中的熱固化助劑包含(例如)一級OH基，其可與(例如黏結劑之)異氰酸酯基反應。
可使用的熱固化助劑之實例為產品BYK®-370、BYK®-373及BYK®-375(可自BYK獲得)。
組c2)中的助劑係視需要以LC介質總重量的約0.01至10.0重量%，較佳約0.1至5重量%，更佳約1.0至4重量%的比例使用。
較佳地，LC介質中式I化合物的比例為≥ 2至≤ 10%，較佳為≥ 4至≤ 10%，更佳為≥ 5至≤ 10%，甚至更佳為≥ 5至≤ 10%。
在另一個較佳實施例中，可聚合組分A)除了式I化合物外亦包含較佳選自RM之一或多種其他可聚合化合物(「共單體」)。
適宜且較佳的液晶原共單體係選自下式： 其中該等個別基團具有以下含義： P1 、P2 及P3 各彼此獨立表示丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基， Sp1 、Sp2 及Sp3 各彼此獨立表示單鍵或具有上文及下文針對Sp所指示的含義中的一種含義之間隔基，且尤佳表示-(CH2 )p1 -、-(CH2 )p1 -O、-(CH2 )p1 -CO-O-、-(CH2 )p1 -O-CO-或-(CH2 )p1 -O-CO-O-，其中p1為1至12之整數，其中，此外，基團P1 -Sp1 -、P1 -Sp2 -及P3 -Sp3 -中之一或多者可表示Raa ，其限制條件為所存在的基團 P1 -Sp1 -、P2 -Sp2 及P3 -Sp3 -中之至少一者不為Raa ， Raa 表示H、F、Cl、CN或具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基，其中(此外)一或多個非相鄰CH2 基可各彼此獨立經C(R0 )=C(R00 )-、-CºC-、-N(R0 )-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O及/或S原子彼此不直接連接，及其中(此外)一或多個H原子可經F、Cl、CN或P1 -Sp1 -置換，尤佳係經具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈、視需要經單-或多取代之烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基(其中烯基及炔基具有至少兩個C原子及分支基團具有至少三個C原子)置換， R0 、R00 各彼此獨立且在每次出現時相同或不同地表示H或具有1至12個C原子之烷基， Ry 及Rz 各彼此獨立表示H、F、CH3 或CF3 ， X1 、X2 及X3 各彼此獨立表示-CO-O-、-O-CO-或單鍵， Z1 表示–O-、-CO-、-C(Ry Rz )-或-CF2 CF2 -， Z2 及Z3 各彼此獨立表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或-(CH2 )n -，其中n為2、3或4， L 在每次出現時相同或不同地表示F、Cl、CN或具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈、視需要經單-或多氟化烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，較佳係F， L'及L" 各彼此獨立表示H、F或Cl， 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。
尤佳者為式M2、M13、M17、M22、M23、M24及M30之化合物。
更佳者為三反應性化合物M15至M30，特定言之M17、M18、M19、M22、M23、M24、M25、M26、M30及M31。
在式M1至M31之化合物中，基團 其中L在每次出現時相同或不同地具有上文或下文所給定的含義中的一種含義，且較佳為F、Cl、CN、NO2 、CH3 、C2 H5 、C(CH3 )3 、CH(CH3 )2 、CH2 CH(CH3 )C2 H5 、OCH3 、OC2 H5 、COCH3 、COC2 H5 、COOCH3 、COOC2 H5 、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OC2 F5 或P-Sp-，極佳為F、Cl、CN、CH3 、C2 H5 、OCH3 、COCH3 、OCF3 或P-Sp-，更佳為F、Cl、CH3 、OCH3 、COCH3 或OCF3 ，尤其係F或CH3 。
除了上述可聚合化合物外，用於根據本發明之顯示器中之LC介質包含展示介電正性異向性之液晶組分B)或LC主體混合物，其較佳包含一或多種，更佳兩種或更多種LC化合物(其等係選自不可聚合之低分子量化合物)。此等LC化合物經選擇使得其等在應用於可聚合化合物之聚合的條件下對聚合反應穩定且/或無反應性。
可用於根據本發明之液晶組分B)之較佳LC化合物係如下文所示： 其中該等個別基團彼此獨立地且在每次相同或不同地出現時具有以下含義： R21 、R31 各彼此獨立地為具有1至9個C原子之烷基、烷氧基、氧雜烷基或烷氧基烷基或具有2至9個C原子之烯基或烯氧基，其等均係視需要經氟化， X0 F、Cl、CN、具有1至6個C原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個C原子之鹵化烯基或烯氧基， Z31 -CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-或單鍵，較佳係-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-或單鍵，尤佳係-COO-、反-CH=CH-或單鍵， L21 、L22 、L31 、L32 各彼此獨立為H或F， g 0、1、2或3。
在式A及B之化合物中，X0 較佳為F、Cl、CF3 、CHF2 、OCF3 、OCHF2 、OCFHCF3 、OCFHCHF2 、OCFHCHF2 、OCF2 CH3 、OCF2 CHF2 、OCF2 CHF2 、OCF2 CF2 CHF2 、OCF2 CF2 CHF2 、OCFHCF2 CF3 、OCFHCF2 CHF2 、OCF2 CF2 CF3 、OCF2 CF2 CClF2 、OCClFCF2 CF3 或CH=CF2 ，極佳為F或OCF3 ，最佳為F。
在式A及B之化合物中，R21 及R31 較佳係選自具有1、2、3、4、5或6個C原子之直鏈烷基或烷氧基及具有2、3、4、5、6或7個C原子之直鏈烯基。
在式A及B之化合物中，g較佳為1或2。
在式B之化合物中，Z31 較佳為COO、反-CH=CH或單鍵，極佳為COO或單鍵。
較佳地，LC介質之組分B)包含選自由下式組成之群之式A之一或多種化合物：其中A21 、R21 、X0 、L21 及L22 具有式A中所給定的含義，L23 及L24 各彼此獨立為H或F，及X0 較佳為F。尤佳為式A1及A2之化合物。
尤佳的式A1化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R21 、X0 、L21 及L22 具有式A1中所給定的含義，L23 、L24 、L25 及L26 各彼此獨立為H或F，及X0 較佳為F。
特佳的式A1化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R21 係如式A1中所定義。
尤佳的式A2化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R21 、X0 、L21 及L22 具有式A2中所給定的含義，L23 、L24 、L25 及L26 各彼此獨立為H或F，及X0 較佳為F。
特佳的式A2化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R21 及X0 係如式A2中所定義。
尤佳的式A3化合物係選自由以下子式組成之群：其中R21 、X0 、L21 及L22 具有式A3中所給定的含義，及X0 較佳為F。
尤佳的式A4化合物係選自由以下子式組成之群：其中R21 係如式A4中所定義。
較佳地，LC介質之組分B)包含選自由以下子式組成之群之式B之一或多種化合物：其中g、A31 、A32 、R31 、X0 、L31 及L32 具有式B中所給定的含義，及X0 較佳為F或CN。特佳為式B1及B2之化合物。
尤佳的式B1化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 、X0 、L31 及L32 具有式B1中所給定的含義，及X0 較佳為F。
特佳的式B1a化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R31 係如式B1中所定義。
式B1b之特佳化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R31 係如式B1中所定義。
式B2之尤佳化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R31 、X0 、L31 及L32 具有式B2中所給定的含義，L33 、L34 、L35 及L36 各彼此獨立為H或F，及X0 較佳為F或CN。
式B2之特佳化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R31 係如式B2中所定義。
式B2b之特佳化合物係選自由以下子式組成之群其中R31 係如式B2中所定義。
式B2c之特佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 係如式B2中所定義。
式B2d及B2e之特佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 係如式B2中所定義。
式B2f之特佳化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R31 係如式B2中所定義。
式B2g之特佳化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R31 係如式B2中所定義。
式B2h之特佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 係如式B2中所定義。
式B2i之特佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 係如式B2中所定義。
式B2k之特佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 係如式B2中所定義。
式B2l之特佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 係如式B2中所定義。
或者或另外地，LC介質之式B1及/或B2組分B)之化合物亦可包含如上文定義之式B3之一或多種化合物。
式B3之特佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R31 係如式B3中所定義。
較佳地，LC介質之組分B)除了式A及/或B之化合物外還包含式C之一或多種化合物其中該等個別基團具有以下含義： R41 、R42 各彼此獨立為具有1至9個C原子之烷基、烷氧基、氧雜烷基或烷氧基烷基、或具有2至9個C原子之烯基或烯基氧基(其等均視需要經氟化)， Z41 、Z42 各彼此獨立為-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-、-C≡C-或單鍵，較佳為單鍵， h 0、1、2或3。
在式C化合物中，R41 及R42 較佳係選自具有1、2、3、4、5或6個C原子之直鏈烷基或烷氧基及具有2、3、4、5、6或7個C原子之直鏈烯基。
在式C化合物中，h較佳為0、1或2。
在式C化合物中，Z41 及Z42 較佳係選自COO、反-CH=CH及單鍵，特佳係選自COO及單鍵。
式C之較佳化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R41 及R42 具有式C中所給定的含義，且較佳各彼此獨立表示具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、或具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基。
較佳地，LC介質之組分B)除了式A及/或B之化合物外還包含式D之一或多種化合物其中A41 、A42 、Z41 、Z42 、R41 、R42 及h具有式C中所給定的含義或上文所給定較佳含義中的一種含義。
式D之較佳化合物係選自由以下子式組成之群：其中R41 及R42 具有式D中所給定的含義且R41 較佳表示烷基，及在式D1中，R42 較佳表示烯基，尤佳表示-(CH2 )2 -CH=CH-CH3 ，及在式D2中，R42 較佳表示烷基、-(CH2 )2 -CH=CH2 或-(CH2 )2 -CH=CH-CH3 。
較佳地，LC介質之組分B)除了式A及/或B化合物外還包含式E之含烯基之一或多種化合物 其中該等個別基團在每次相同或不同地出現時各彼此獨立地具有以下含義：RA1 具有2至9個C原子之烯基，或若環X、Y及Z中之至少一者表示環己烯基，則亦係RA2 之一種含義， RA2 具有1至12個C原子之烷基，其中(此外)一或兩個非相鄰CH2 基可經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-置換，置換方式為O原子彼此不直接連接， x 1或2。 RA2 較佳為具有1至8個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有2至7個C原子之直鏈烯基。
式E之較佳化合物係選自以下子式： 其中烷基及烷基*各彼此獨立表示具有1-6個C原子之直鏈烷基，及烯基及烯基*各彼此獨立表示具有2-7個C原子之直鏈烯基。烯基及烯基*較佳表示CH2 =CH-、CH2 =CHCH2 CH2 -、CH3 -CH=CH-、CH3 -CH2 -CH=CH-、CH3 -(CH2 )2 -CH=CH-、CH3 -(CH2 )3 -CH=CH-或CH3 -CH=CH-(CH2 )2 -。
式E之極佳化合物係選自以下子式：其中m表示1、2、3、4、5或6，i表示0、1、2或3，及Rb1 表示H、CH3 或C2 H5 。
式E之特佳化合物係選自以下子式：
最佳為式E1a2、E1a5、E3a1及E6a1之化合物。
較佳地，LC介質之組分B)除了式A及/或B之化合物外還包含式F之一或多種化合物其中該等個別基團彼此獨立地且在每次相同或不同地出現時具有以下含義：R21 、R31 各彼此獨立為具有1至9個C原子之烷基、烷氧基、氧雜烷基或烷氧基烷基或具有2至9個C原子之烯基或烯基氧基，其等均視需要經氟化， X0 F、Cl、具有1至6個C原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個C原子之鹵化烯基或烯基氧基， Z21 -CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-或單鍵，較佳係-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-或單鍵，尤佳係-COO-、反-CH=CH-或單鍵， L21 、L22 、L23 、L24 各彼此獨立為H或F， g 0、1、2或3。
式F之尤佳化合物係選自由下式組成之群：其中R21 、X0 、L21 及L22 具有式F中所給定的含義，L25 及L26 各彼此獨立為H或F，及X0 較佳為F。
式F1-F3之特佳化合物係選自由以下子式組成之群： 其中R21 係如式F1中所定義。
該介質較佳包含通式N之一或多種中性化合物，其中 RN1 及RN2 各彼此獨立表示具有1至15個C原子之烷基或烷氧基，其中(此外)此等基團中的一或多個CH2 基可各彼此獨立經-CºC-、-CF2 O-、、、-O-、-CO-O-、-O-CO-置換，置換方式為O原子彼此不直接連接，且其中，此外，一或多個H原子可經鹵素置換， 環AN1 、AN2 及AN3 各彼此獨立表示1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟‑-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、反-1,4-伸環己基，其中(此外)一或兩個CH2 基可經-O-或1,4-伸環己基置換， ZN1 及ZN2 各彼此獨立表示單鍵或-CºC-，其中ZN1 及ZN2 中之至少一者表示-CºC-，n 表示0、1或2。
以下顯示式N之較佳化合物： 其中 烷基及烷基*各彼此獨立表示具有1至9個C原子，較佳2至6個C原子之直鏈烷基，及烯基及烯基*各彼此獨立表示具有2‑6個C原子之直鏈烯基。
LC主體混合物中式A及B之化合物之濃度較佳為2至60%，極佳為3至55%，最佳為4至50%。
LC主體混合物中式C及D之化合物之濃度較佳為5至75%，極佳為10至70%，最佳為15至60%。
LC主體混合物中式E化合物之濃度較佳為5至30%，極佳為10至25%。
LC主體混合物中式F化合物之濃度較佳為2至30%，極佳為5至20%。
下文列出本發明之更佳實施例，包括其組合。 2a) 該LC主體混合物包含具有高正性介電異向性，較佳具有ε ＞ 15之一或多種式A及/或B之化合物。 2b) 該LC主體混合物包含選自由式A1a2、A1b1、A1d1、A1f1、A2a1、A2h1、A2l2、A2k1、B2g3及/或B2F組成之群之一或多種化合物。LC主體混合物中此等化合物之比例較佳為5至50。 2c) 該LC主體混合物包含選自由式C3、C4、C5、C9及D2組成之群之一或多種化合物。LC主體混合物中此等化合物之比例較佳為8至75%，極佳為10至70%。 2d) 該LC主體混合物包含選自由式E1、E3及E6，較佳E1a、E3a及E6a，極佳E1a2、E1a5、E3a1及E6a1組成之群之一或多種化合物。LC主體混合物中此等化合物之比例較佳為5至40%，極佳為10至25%。
液晶組分B)中上述式子之化合物之最佳混合比實質上取決於所需性質、上述式子之組分之選擇及可存在的任何其他組分之選擇。以下給出較佳的物理性質。
在一個較佳實施例中，根據本發明之液晶組分B)之特徵係儘可能高的光學異向性值。較佳地，液晶組分B)展示在0.05或更大至0.500或更小範圍內，更佳在0.100或更大至0.300或更小範圍內，尤佳在0.150或更大至0.250或更小範圍內的光學異向性(Δn)。
較佳地，根據本發明之液晶組分B)之特徵係較佳儘可能高的相對高正性介電異向性值(Dε)。在一個較佳實施例中，液晶組分B)展示在3至50，較佳4或更大至25或更小，尤佳5或更大至20或更小範圍內之介電正性異向性。
根據本發明之液晶組分B)之向列相較佳自至少0℃或更低延伸至70℃或以上，更佳自至少-20℃或更低延伸至75℃或以上，極佳至少-30℃或更低延伸至75℃或以上且特定言之至少-40℃或更低延伸至80℃或以上。
根據本發明之液晶組分B)之澄清點較佳在10℃至120℃範圍內，尤佳在40℃至110℃範圍內且特佳在60℃至100℃範圍內。
液晶組分B)之旋轉黏度較佳儘可能地低。較佳地，液晶組分B)展示約500 mPas或更小，較佳在1 mPas或多至多紙500 mPas或更小範圍內，更佳在10 mPas或多至300 mPas或更小範圍內，尤佳在50 mPas至200 mPas範圍內之旋轉黏度。
根據本發明之LC介質係以本身習知的方式例如藉由將一或多種上述可聚合化合物與如上文所定義之一或多種不可聚合之化合物、及視需要與其他液晶化合物及/或添加劑混合來製備。一般而言，宜在高溫下將少量使用的所需量組分溶解於構成主要成分之組分中。亦可混合成分含在有機溶劑中(例如含在丙酮、氯仿或甲醇中)的溶液，且在徹底混合之後再移除有機溶劑，例如藉由蒸餾。因此，本發明亦關於一種用於製備根據本發明之LC介質之方法。
根據本發明之LC介質極適用於不同類型之光調變元件中。因此，本發明亦關於一種如上文及下文所述之LC介質尤其於PNLC光調變元件中之用途。
通常，此類PNLC光調變元件包括LC單元，其具有兩個相對基板及電極結構及如上文及下文所述之位於LC單元之基板之間的LC介質層。因此，本發明亦關於一種PNLC光調變元件，其包括一對相對基板、電極結構及位於該等基板之間隙中之LC介質，其特徵在於該PNLC光調變元件包括可自根據上文所述之LC介質藉由將該LC介質暴露至光化輻射引起LC介質中之可聚合化合物光聚合而獲得的聚合物網絡。
本發明此外關於一種用於產生如請求項10至13中一或多項之PNLC光調變元件之製程，其包括至少以下步驟 - 切割且清潔基板， - 在各基板上提供電極結構， - 視需要在電極結構上提供配向層， - 組裝單元， - 以根據本發明之LC介質填充該單元，及 - 將該LC介質暴露至光化輻射引起LC介質中之可聚合化合物光聚合。
在本發明之一個實施例中，將液晶組合物注射於第一及第二基板之間或在將第一及第二基板組合後藉由毛細管力填充至經組裝之單元中。
然而，同樣較佳的是，液晶組合物可藉由在加載液晶組合物於第一基板上後組合第二基板至第一基板而插入介於第一及第二基板之間。在一個較佳實施例中，液晶係依如(例如)JPS63-179323及JPH10-239694中所揭示的稱為「一滴填充」(ODF)法之方法或使用噴墨印刷(IJP)法逐滴分散至第一基板上。
在照射步驟中，將單元暴露至光化輻射而引起包含於膽固醇液晶介質中之可聚合化合物之可聚合官能基之光聚合。聚合係例如藉由將可聚合材料暴露至熱或光化輻射來達成。光化輻射意指用光(例如UV光、IR光或可見光)照射，用X-射線或γ射線照射或用高能粒子(諸如離子或電子)照射。較佳地，聚合係藉由UV照射進行。關於光化輻射之光源，可使用(例如)單一UV燈或一組UV燈。光化輻射之另一可能的來源為雷射，如(例如)UV、IR或可見光雷射。
因為照射，可聚合化合物在於介於基板之間的液晶介質中實質上原位交聯而形成PNLC光調變元件，藉此聚合物網絡較佳延伸通過整個切換層。
光化輻射所使用的波長不應過低，以避免損壞介質之LC分子，且應較佳不同於LC主體混合物之最大UV吸收，極佳大於LC主體混合物之最大UV吸收。另一方面，光輻射之波長不應過高，以容許可聚合化合物之快速且完全之UV光聚合，且不應高於，較等於或低於可聚合組分之最大UV吸收。
適宜之波長較佳係選自在250至450 nm範圍內，例如400 nm或更小，較佳350 nm或更小，較佳300 nm或更小之波長。
照射或暴露時間應選擇成使得聚合儘可能完全，但仍不應過高以容許順利生產製程。此外，輻射強度應高到足以容許儘可能地快速且完全之聚合但不應過高以避免損傷膽固醇液晶介質。
固化時間尤其取決於可聚合材料之反應性、經塗佈之層之厚度、聚合起始劑之類型及UV燈之功率。固化時間較佳為£10分鐘，極佳為£5分鐘，且最佳為£1分鐘。一般而言，就大規模生產而言，較佳係更短的固化時間，諸如，約60秒至1秒。
適宜的UV輻射功率較佳在5至150 mWcm-2 範圍內，更佳在10至75 mWcm-2 範圍內，尤其在25至60 mWcm-2 範圍內，且特定言之係45至55 mWcm-2 。
聚合係較佳在惰性氣體氛圍下(較佳在氮氣氛圍下)進行，但亦可在空氣進行聚合。
聚合係較佳在位於-10℃至+70℃，更佳0℃至+50℃，甚至更佳+15℃至+40℃範圍內的溫度下進行。
在一個較佳實施例中，PNLC光調變元件可另外在聚合後，較佳在高於20℃且低於140℃，更佳高於40℃且低於130℃及最佳高於70℃且低於120℃之溫度下退火，以達成單體之完全轉化及以達成最佳穩定性。
通常，根據本發明之PNLC光調變元件之結構對應於顯示器之習知結構，此係為熟習此項技術者所知。
關於基板，可使用例如玻璃或石英片材或塑膠薄膜。在藉由光化輻射固化情況下使用兩個基板時，至少一個基板必須透射用於聚合之光化輻射。
適宜且較佳的塑膠基板為(例如)聚酯薄膜諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯(PC)或三乙酸纖維素(TAC)，極佳係PET或TAC薄膜。關於雙折射基板，可使用(例如)單軸拉伸塑膠薄膜。PET薄膜可自(例如)DuPont Teijin Films以商品名Melinex®商業購得。
在一個較佳實施例中，該等基板以彼此間隔在約1 µm至約20 µm範圍內，較佳彼此間隔在約3 µm至約10 µm範圍內，且更佳彼此間隔在約3 µm至約6 µm範圍內配置。液晶介質之層因而位於間隙中。
基板層可(例如)藉由隔板或層中之凸起結構彼此間保持限定間距。專家熟知典型隔板材料，如(例如)由塑膠、二氧化矽、環氧樹脂或類似物製成的隔板
在本發明之另一個較佳實施例中，液晶介質層位於兩個可撓層(例如可撓聚合物薄膜)之間。根據本發明之PNLC光調變元件因此係可撓且可彎曲的及可例如捲起。該等可撓層可代表基板層、配向層及/或偏振器。亦可存在較佳可撓的其他層。關於較佳實施例(其中液晶介質層位於可撓層之間)之更詳細揭示內容，參考申請案US 2010/0045924 A1。
此外，根據本發明之PNLC光調變元件中存在電極配置及視需要其他電組件及連接件以有利於PNLC光調變元件之電切換，與LC顯示器之切換相當。
較佳地，該PNLC光調變元件包括電極配置，其可容許施加實質上垂直於基板主平面或液晶介質層的電場。專家熟知滿足該要求的適宜電極配置。
較佳地，該PNLC光調變元件包括電極配置，其包括提供在基板相對側上的至少兩種電極結構。較佳的電極結構作為電極層提供於各基板之整個相對表面及/或像素面積上。
專家熟知適宜電極材料，如(例如)由金屬或金屬氧化物(諸如(例如)氧化銦錫(ITO)，根據本發明，此係較佳的)製成的電極結構。
ITO薄膜(例如)較佳係藉由物理氣相沉積、電子束蒸發或濺鍍沉積技術沉積在基板上。
較佳地，PNLC光調變元件之電極與切換元件(諸如薄膜電晶體(TFT)或薄膜二極體(TFD))相關聯。
在一個較佳實施例中，該PNLC光調變元件包括較佳在電極結構上之至少一個介電層。
專家熟知典型介電層材料，諸如(例如)SiOx、SiNx、Cytop、Teflon及PMMA。
介電層材料可藉由習知塗佈技術(例如旋塗、輥塗、刮塗或真空沉積(諸如PVD或CVD))施覆至基板或電極層上。其亦可藉由為相關專家熟知的習知印刷技術施覆至基板或電極層，諸如(例如)絲網印刷、平版印刷、捲帶式印刷、凸版印刷、凹版印刷、輪轉凹版印刷、柔性凸版印刷、雕刻凹版印刷、墊印刷、熱封式印刷、噴墨印刷或藉助於燙印或印刷板之印刷。
在另一個較佳實施例中，該PNLC光調變元件包括至少一個配向層，其較佳係提供在電極結構上。
該PNLC光調變元件可具有與液晶介質層直接接觸的其他配向層。
該等配向層亦可充作基板層，因此PNLC光調變元件中不一定需要基板層。若另外存在基板層，則在各情況中配向層配置在基板層與液晶介質層之間。
較佳地，該(等)配向層引起平坦配向(較佳在整個液晶介質中)。
專家熟知適宜的平坦配向層材料，諸如(例如)AL-3046或AL-1254，二者均購自JSR。
配向層材料可藉由習知的塗佈技術(例如旋塗、輥塗、浸涂或刮塗)施覆至基板陣列或電極結構上。其亦可藉由氣相沉積或習知印刷技術施覆至基板，諸如(例如)絲網印刷、平版印刷、捲帶式印刷、凸版印刷、凹版印刷、輪轉凹版印刷、柔性凸版印刷、雕刻凹版印刷、墊印刷、熱封式印刷、噴墨印刷或藉助於燙印或印刷板之印刷。
在一個較佳實施例中，平坦配向層係藉由熟練技術者已知的摩擦或光配向技術，較佳藉由摩擦技術處理。因此，指向矢之均勻較佳定向可在單元無任何物理處理(例如單元之剪切(在一個方向上進行機械處理)等)下達成。摩擦方向係無關緊要的且主要僅影響其中必須施加偏振器之定向。通常，摩擦方向係相對基板最大延伸方向在+/- 45°範圍內，更佳在+/- 20°範圍內，甚至更佳在+/-10範圍內，及特定言之在+/- 5°範圍內。
在本發明之另一個較佳實施例中，該PNLC光調變元件視需要包括兩個或更多個偏振器，其中至少一者係配置在液晶介質層的一側上及其中至少一者係配置在液晶介質層之相對側上。液晶介質層及此處的偏振器較佳彼此平行配置。
偏振器可為線性偏振器。較佳地，PNLC光調變元件中存在正好兩個偏振器。在該情況中，此外，兩個偏振器較佳均為線性偏振器。若PNLC光調變元件中存在兩個線性偏振器，則根據本發明兩個偏振器之偏振方向較佳交叉。
此外，較佳的情況係PNLC光調變元件中存在兩個圓形偏振器以使此等具有相同偏振方向，即，兩者均為右手側圓形偏振或兩者均為左手側圓形偏振。
該等偏振器可係反射型或吸收型偏振器。反射型偏振器在本申請案意義上反射具有一個偏振方向的光或一種類型之圓形偏振光，然而，對具有另一偏振方向的光或另一類型之圓形偏振光透明。相應地，吸收型偏振器吸收具有一個偏振方向的光或一種類型之圓形偏振光，然而，對具有另一偏振方向的光或另一類型之圓形偏振光透明。反射或吸收通常係非定量的；意指通過偏振器的光不會發生完全偏振。
基於本發明之目的，可使用吸收型及反射型偏振器二者。較佳使用呈薄光學膜形式之偏振器。可用於根據本發明之PNLC光調變元件中之反射型偏振器的實例為DRPF(漫射反射型偏振器薄膜，3M)、DBEF(雙重增亮薄膜，3M)、DBR(如在US 7,038,745及US 6,099,758中描述的多層聚合物分佈式布拉格(Bragg)反射器)及APF(高級偏振器薄膜，3M)。
可用於根據本發明之PNLC光調變元件之吸收型偏振器的實例為Itos XP38偏振器薄膜及Nitto Denko GU-1220DUN偏振器薄膜。可根據本發明使用的圓形偏振器的一個實例為APNCP37-035-STD偏振器(American Polarizers)。另一個實例為CP42偏振器(ITOS)。該PNLC光調變元件可此外包括阻斷特定波長的光之濾波器(例如UV濾波器)。根據本發明，亦可存在其他功能層，諸如(例如)保護膜、熱絕緣薄膜或金屬氧化物層。
下文將詳細解釋根據本發明之PNLC光調變元件之功能原理。應注意所主張的發明之範疇並無限制性，此未呈現於申請專利範圍請求項中，從對假定的功能分析法的評價可衍生出。
在第一較佳實施例中，根據本發明之PNLC光調變元件之阻滯變化或相變化係取決於所施加的電場。較佳地，阻滯逐漸地增加，同時以逐漸增加電壓施加電場。
在該較佳實施例中，組分A及B彼此相依以可聚合組分A之雙折射率與組分B之雙折射率相匹配的方式來選擇。較佳地，雙折射率值之差小於10%，更佳小於5%且更佳小於3%。
所需的施加電場強度主要係取決於電極間距及LC混合物之Δε模量。所施加的電場強度通常低於約50 V/µm-1 ，較佳低於約30 V/µm-1 且更佳低於約25 V/µm-1 。特定言之，所施加的電場強度在1 V/µm-1 至20 V/µm-1 範圍內。
較佳地，為切換PNLC光調變元件施加的驅動電壓應儘可能地低。通常，所施加的驅動電壓係在2 V至約20 V範圍內，更佳在約5 V至約10 V範圍內。
在該第一較佳實施例中，阻滯變化或相變化係根據以下公式給出其中d為所施加的液晶介質之層厚度，λ為入射光的波長及neff 為藉由LC在所施加電場中之再定向引起之有效雙折射率。
在第二較佳實施例中，根據本發明之PNLC光調變元件具有邊界狀態A及邊界狀態B。
該PNLC光調變元件較佳具有在未施加電場時具有透射率TA 之邊界狀態A，即所謂「斷開狀態」或透明狀態。
在施加電場時，該PNLC光調變元件較佳具有另一邊界狀態B，即所謂的「接通狀態」或不透光狀態，其中 TA ＞ TB 。
在該第二較佳實施例中，組分A及B彼此相依以可聚合組分A之雙折射率不同於組分B之雙折射率的方式來選擇。較佳地，雙折射率值之差大於3%，更佳大於5%及更佳大於10%。
所需的施加電場強度主要係取決於電極間隙及LC混合物之Δε模量。所施加的電場強度通常低於約50 V/µm-1 ，較佳低於約30 V/µm-1 及更佳低於約25 V/µm-1 。特定言之，所施加的電場強度在1 V/µm-1 至20 V/µm-1 範圍內。
較佳地，為切換PNLC光調變元件施加的驅動電壓應儘可能地低。通常，所施加的驅動電壓在2 V至約200 V範圍內，更佳在約3 V至約100 V範圍內，且甚至更佳在約5 V至約50 V範圍內。
透射率變化由所施加電場的強度決定。在施加更多的電場至系統下，散射程度增加，此引起向前傳播的光的強度減小及沿其他方向發射的光增多。因此，就側照式裝置而言，可見光的與照明方向正交的量隨著所施加電場強度之增加而增加。
如上所述，本發明之PNLC光調變元件可用於各種類型之光學及電光裝置。因此，本發明亦關於一種如上文所述之PNLC光調變元件於光學或電光裝置中之用途及關於包括根據本發明之PNLC光調變元件之光學或電光裝置。
該等光學及電光裝置包括(但不限於)電光顯示器、液晶顯示器(LCD)、非線性光學(NLO)裝置、光學信息存儲裝置、光百葉窗及智慧窗、隱私窗、虛擬現實裝置及增強現實裝置。
應瞭解特定言之較佳實施例之上述許多特徵本身具發明性而非僅作為本發明實施例之一部分。除了目前所主張任何發明以外或替代目前所主張任何發明，可尋求獨立保護此等特徵。
應瞭解可對本發明之前述實施例作出改變而仍落於本發明之範圍內。除非另有指明，否則提供相同、等效或類似目的之替代特徵可替代本說明書中所揭示的各特徵。因此，除非另有指明，否則所揭示的每一特徵僅為一系列等效或類似特徵之一實例。
揭示於本說明書中之所有特徵可以任何組合方式組合，但不包括該等特徵及/或步驟中之至少一些存在相互排他之組合。特定言之，本發明之較佳特徵適用於本發明之所有態樣且可以任何組合方式使用。同樣地，可分開(不以組合方式)使用所述呈非必需組合之特徵。
無需進一步詳述，據信熟習此項技術者使用前文描述即可最大限度使用本發明。因此，應將以下實例解釋為僅係示例性而無論如何不以任何方式限制本揭示案之其餘內容。
本申請案中所指示的參數範圍均包括極限值，包括如專家所知的最大允許誤差。針對各種性質範圍指定的不同上限及下限值在相互組合時產生其他較佳範圍。
在本申請案中及尤其在以下實例中，液晶化合物之結構表示成縮寫，亦稱為「首字母縮寫詞」。根據以下三個表格A至C將縮寫直接轉換為對應結構。表A列出用於環單元之符號，表B列出彼等用於連接基團之符號，且表C列出用於分子之左手及右手末端基團之符號。
所有基團Cn H2n+1 、Cm H2m+1 及CI H2I+1 較佳分別係具有n個、m個及l個C-原子之直鏈烷基，所有基團Cn H2n 、Cm H2m 及CI H2I 較佳分別係(CH2 )n 、(CH2 )m 及(CH2 )I 及-CH=CH-較佳分別係反式-E伸乙烯基。 表 A ：環成員 表 B ：連接基 表 C ：端基 其中n及m各自為整數，且三點「...」指示用於該表其他符號的位置。
實例 所使用的可聚合液晶化合物 方法 切換速度測量： 使用顯微鏡或利用在632.8 nm下操作之HeNe雷射記錄切換時間，兩種情況中樣品均置於交叉偏振器之間。透射光係被光電二極體(其在顯微鏡情況中連接至示波器，或在雷射情況中連接至數據獲取板)接收。自示波器或藉由分析自數據獲取板獲取得的數據獲取切換時間。阻滯測量 使用Axometrics AxoStep Muller矩陣偏振儀進行阻滯測量。濁度 濁度水平係根據ASTM D1003標準濁度定義確定 進行四種不同透射率測量(T1至T4)，其等為熟練技術者熟知： T1：在無樣品及白光反射標準物下之透射率 T2：在樣品及白光反射標準物下之透射率 T3：在無樣品及光阱下之透射率 T4：在樣品及光阱下之透射率
如熟練技術者熟知，因此，總透射率(T2)定義為平行透射率及擴散透射率(T4)的總和。
因此，濁度定義為如下：濁度 = [(T4/T2) – (T3/T1)] x 100%
僅自單元之主動區域得到濁度數據。自測量系統屏蔽膠以避免非一致性 實例1 製備以下比較混合物CM-1
1.1 比較實例 I ： 在兩個ITO塗佈玻璃基板之各者上，提供聚醯亞胺(AL60702，JSR)層，且分別摩擦該等聚醯亞胺層。利用Norland隔珠(spacer beads)及壓敏黏著劑組裝測試單元，藉此，上述基板彼此相對聚醯亞胺層之摩擦方向反向平行定向。所得單元具有3.5 µm之單元間隙。在40℃下用混合物CM-1以毛細管填充該單元。在室溫(約21℃)下對測試單元施加下表1.1中所給定的電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定切換時間。表 1.1 ：比較混合物CM-1之接通及斷開時間(在室溫下測定)與外加電壓間的函數關係。
1.2 比較實例 II ： 類似於比較例1.1製造三個測試單元。在40℃下分別用混合物CM-1及另包含2.5%或5% RM-1(購自Merck，Darmstadt，Germany)及作為光引發劑之5% RM-1重量之Irgacure 651(購自CIBA，Switzerland)之比較混合物CM-1 (得到比較混合物CM-1.2.1及CM-1.2.2)以毛細管填充該等單元。使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化60秒。對測試單元施加9 V電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定切換時間。表 1.2 ： 在室溫下及在9 V之施加電場下，得到比較混合物CM-1.2.1及CM-1.2.2之接通及斷開時間。
1.3 工作實例 I 類似於比較例1.1製造三個測試單元。在40℃下用對應於另外分別包含2.5%、5%或7.5% RM-2及RM-2重量的5%的Irgacure 651之混合物CM-1之混合物(得到根據本發明之混合物M-1.3.1、M-1.3.2及M-1.3.3)以毛細管填充該等單元。使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化60秒。在室溫(約21℃)下對測試單元施加如下表1.3中所給定的電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定切換時間。表 1.3 ： 混合物M-1.3.1、M-1.3.2及M-1.3.3之接通及斷開時間(在室溫下測定)與外加電壓間的函數關係。
1.4 綜述 在所有情況中，接通時間隨著電壓之增加而單調地減少，如電壓驅動製程所期。斷開時間相對於電壓相當穩定，如表面錨定引起效應所期。切換時間不會隨RM摻雜劑之濃度而顯著改變，且顯著快於不含聚合物網絡之等效樣品。
數據顯示就相同濃度及固化條件而言RM-2之斷開時間顯著低於RM-1之斷開時間。吾人將此歸因於由RM-2形成之堅硬得多的網絡，因為分子中缺乏間隔子。
實例 2 類似於比較例1.1製造四個測試單元。 在40℃下用以下混合物以毛細管填充該等單元： ● 比較混合物CM-1， ● 另外含3.8% RM-2、RM-2重量的5.0%的Irgacure 651及3.2% HDDA(二丙烯酸己二醇酯)之比較混合物CM-1，得到根據本發明之混合物M-2.1， ●另外含5.0% RM-2、RM-2重量的5.0%的Irgacure 651及3.2% HDDA(二丙烯酸己二醇酯)之比較混合物CM-1，得到根據本發明之混合物M-2.2， ● 另外含7.5% RM-2及RM-2重量的5.0%的Irgacure 651之比較混合物CM-1，得到根據本發明之混合物M-2.3。 使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化60秒。在室溫(約21℃)下對測試單元施加9 V的電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間及阻滯。表 2.1. 在室溫下及在9 V的施加電場下得到比較混合物CM-1及實例混合物M-2.1至M-2.3之斷開時間及阻滯。 數據顯示HDDA可用作其他可聚合添加劑，此提供類似於僅使用RM-2之系統之相似斷開時間優點，但相似總聚合物濃度可容許略提高之阻滯變化。
實例 3 ： 類似於比較例1.1製造十個測試單元。 在40℃下用另外含5.0% RM-1及RM-1重量的3.0%的Irgacure 651之比較混合物CM-1 (得到比較混合物CM-3)以毛細管填充五個測試單元。 在40℃下用另外含5.0% RM-3及RM-3重量的3.0%的Irgacure 651之比較混合物CM-1 (得到根據本發明之混合物M-3)以毛細管填充其餘五個測試單元。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使一對測試單元(包含混合物CM-3或M-3)分別固化2秒、4秒、6秒、8秒或10秒。在固化後，於加熱板上在50℃下將各測試單元退火60分鐘。在20℃之室溫下對各測試單元施加10 V或16 V之電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間及斷開時間。表3.1概述結果。表 3.1 ：在20℃下及在10 V或16 V之施加電場下得到比較混合物CM-3及實例混合物M-3之斷開時間。
實例 4 ： 類似於比較例1.1製造十個測試單元。 在40℃下用另外含5.0% RM-1及RM-1重量的3.0%的Irgacure 651之比較混合物CM-1 (得到比較混合物CM-4)以毛細管填充五個測試單元。 在40℃下用另外含5.0% RM-3及RM-3重量的3.0%的Irgacure之比較混合物CM-1 (得到根據本發明之混合物M-4)以毛細管填充其餘五個測試單元。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使一對測試單元(包含混合物CM-4或M-4)分別固化2秒、4秒、6秒、8秒或10秒。在固化後，於加熱板上在50℃下將各測試單元退火60分鐘。在35℃之室溫下對各測試單元施加10 V或16 V之電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間及斷開時間。表4.1概述結果。表 4.1 ：在35℃下及在10 V或16 V之施加電場下得到比較混合物CM-3及實例混合物M-3之斷開時間。
實例 4 製備以下比較混合物CM-2 類似於比較例1.1製造三個測試單元。 在40℃下用另外含比較混合物CM-2、6.0% RM-3及RM-3重量的3.0%的Irgacure 651之混合物M-5以毛細管填充各測試單元。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使該等測試單元分別固化4秒、6秒或8秒。 在固化後，於加熱板上在50℃下將各測試單元退火60分鐘。 在20℃之室溫下對各測試單元施加10 V或16 V之電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間及斷開時間。表5.1概述結果。表 5.1 ：在20℃下及在10 V或16 V之施加電場下得到實例混合物M-5之斷開時間。
實例 6 類似於比較例1.1製造三個測試單元。 在40℃下用另外含混合物CM-2、6.0% RM-3及RM-3重量的3.0%的Irgacure 651之混合物M-6以毛細管填充各測試單元。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使該等測試單元分別固化4秒、6秒或8秒。 在固化後，於加熱板上在50℃下將各測試單元退火60分鐘。 在35℃之室溫下對各測試單元施加10 V或16 V之電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間。表6.1概述結果。表 6.1 ：在35℃下及在10 V或16 V之施加電場下得到實例混合物M-6之斷開時間。
實例 7 類似於比較例1.1製造五個測試單元，不過選擇約5.3 µm之單元間隙。 在40℃下分別用以下混合物以毛細管填充該等測試單元： ● CM-2， ● M-7.1，其除了比較混合物CM-2外還包含6.0% RM-3、RM-3重量的3.0%的Irgacure 651及1% Tego Airex 931(購自Evonik，Germany)， ● M-7.2，其另外含比較混合物CM-2、6.0% RM-3、RM-3重量的3.0%的Irgacure 651及2% Tego Airex 931， ● M-7.3，其另外含比較混合物CM-2、6.0% RM-3、RM-3重量的3.0%的Irgacure 651及3% Tego Airex 931，及 ● M-7.4，其另外含比較混合物CM-2、6.0% RM-3、RM-3重量的3.0%的Irgacure 651及4% Tego Airex 931。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使該等測試單元固化8秒。在固化後，於加熱板上在50℃下將各測試單元退火60分鐘。 在20℃之溫度下對測試單元施加如下表7.1中所給定的電場且對應阻滯隨外加電壓而變化。 表7.1：阻滯率-電壓數據與Tego Airex 931之濃度之函數關係。 與比較混合物CM-2比較時，相對於混合物M-7.3及混合物M-7.4，總阻滯變化顯著更佳。 在室溫(約21℃)下對各測試單元施加10 V之電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且確定斷開時間。表7.2概述切換速度與表面濃度之函數關係。表 7.2 ：切換速度與Tego Airex 931之濃度之函數關係。
實例 8 製備以下比較混合物CM-3 類似於比較例1.1製造三個測試單元。 在40℃下用M-8以毛細管填充該等測試單元，M-8除了比較混合物CM-3外還包含6.0% RM-3。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使該等測試單元固化1分鐘、3分鐘及5分鐘。 在室溫下對各測試單元施加電場V以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間。表8.1概述結果。表 8.1 ：在20℃下及在10 V或16 V之施加電場下得到的混合物M-8之斷開時間與固化時間之函數關係。 就所有系統(尤其係彼等固化5分鐘或更長時間之系統)而言，斷開時間顯著少於彼等未摻雜系統者之斷開時間。
實例 9 製備以下比較混合物CM-4 類似於比較例1.1製造四個測試單元。 在40℃下用混合物M-9以毛細管填充該等測試單元，M-9除了比較混合物CM-4外還包含6.0% RM-3。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使該等測試單元固化1分鐘、3分鐘、5分鐘及10分鐘。 在室溫下對各測試單元施加電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間。表8.1概述結果。表 9.1 ：在20℃下及在10 V或16 V之施加電場下得到的混合物M-9之斷開時間與固化時間之函數關係。 就所有系統(尤其係彼等固化5分鐘或更長時間之系統)而言，斷開時間顯著少於彼等未摻雜系統者之斷開時間。
實例 10 類似於比較例1.1製造五個測試單元。 在40℃下分別用以下混合物以毛細管填充該等測試單元： ●M-10.1，其包含比較混合物CM-3及6.0% RM-3， ●M-10.2，其包含比較混合物CM-3及6.0% RM-4， ●M-10.3，其包含比較混合物CM-3及6.0% RM-4以及2% Tego Airex 931， ●M-10.4，其包含比較混合物CM-3及6.0% RM-5， ●M-10.5，其包含比較混合物CM-3及3.0% RM-5。 在50 mW/cm2 下，用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使該等測試單元固化10分鐘。 在20℃之溫度下對測試單元施加如下表10.1中所給定的電場且確定對應阻滯與外加電壓之函數關係。表 10.1 ：混合物M-10.1至M-10.5之阻滯-電壓數據。 在室溫(約21℃)下對包含混合物M-10.2至M-10.5之測試單元施加至電場以自「斷開狀態」切換至「接通狀態」且測定斷開時間與外加電壓之函數關係。表10.2概述結果。表 10.2 ：針對於混合物M-10.2至M-10.5之斷開時間與外加電壓之函數關係。
實例 11 類似於比較例1.1製造五個測試單元。 在40℃下用另外含3% RM-3及3% RM 4之混合物CM-3以毛細管填充各測試單元。 在25 mW/cm2 下用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)使該等測試單元固化20分鐘，在50 mW/cm2 下固化10分鐘，在100 mW/cm2 下固化5分鐘，在150 mW/cm2 下固化3分鐘20秒，及在25 mW/cm2 (半劑量)下固化10分鐘。 在0 V及室溫(約21℃)下確定濁度與各測試單元之波長之函數關係。與其相比較，測試單元係用混合物E7(購自Merck，Germany) 填充及濁度係以相同方法確定。結果概述於表11.1中。表 11.1 ：在0 V下確定測試單元之濁度與波長之函數關係。 從表11.1中的數據可以看出，藉由應用不同固化條件，利用根據本發明之PNLC，可達成斷開狀態濁度，其在整個可見光譜中此類似於純LC系統(E7)之斷開狀態濁度。 此外，在20 V及室溫(約21℃)下確定各測試單元之濁度與波長之函數關係。與其相比較，測試單元係用混合物E7(購自Merck，Germany)填充及濁度係以相同方法確定。結果概述於表11.2中。表 11.2 ：在20 V下確定之測試單元之濁度與波長之函數關係。 從表11.2中的數據可以看出，甚至在中等電壓下，可達成中等有效之散射系統，且濁度值接近20%。 此外，確定各測試單元在30 V之外加電壓下之斷開速度及濁度。結果概述於表11.3中。表 11.3 ： 測試單元之在30 V之外加電壓下之濁度及在20V之外加電壓下之斷開時間。 從表11.3可以看出，根據本發明之實例之斷開時間展示所有次毫秒斷開時間，該時間顯著快於不可聚合之系統，例如，填充E7之具有相似厚度之相當的單元具有約15 ms之斷開時間。 此外，確定與在25 mW/cm2 下用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)固化20分鐘之測試單元之外加電壓成函數關係的濁度。結果概述於表11.4中。表 11.4 ： 與在25 mW/cm2 下用寬帶UV光(Omnicure 250-450 nm)固化20分鐘之測試單元之外加電壓成函數關係的濁度 從表11.4中的數據可以看出，單元自極低散射斷開狀態切換至中等高的散射接通狀態。該效應尤其可用於透明顯示器領域中之應用。
實例 12 製備以下比較混合物CM-5： 在兩個ITO塗佈玻璃基板各者上，提供聚醯亞胺(AL3046，JSR)層，且分別摩擦該等聚醯亞胺層。使用Norland隔珠及壓敏黏著劑組裝測試單元，藉此上述基板彼此相對於聚醯亞胺層之摩擦方向反向平行定向。所得單元具有約5 µm之單元間隙。以相同方法製造兩個測試單元。在室溫下用另外含2重量% RM-3及4重量% RM-4之LC混合物CM-5各以毛細管填充該等單元各者。使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化600秒。在室溫(約21℃)下對測試單元施加如下表中所給定的電場以測定濁度以及測定切換速度。表 12.1 ： 填充混合物CM-5及亦包含2重量% RM-3及4重量% RM-4之PN-LC單元之濁度測量值與外加電壓之函數關係。 表12.1中之濁度資料顯示該等系統極適用於動態散射裝置(例如，用於透明顯示器應用)。零電壓(斷開狀態)濁度極低(低於設備之測量阈值)。在約24V下達成約30%之峰值接通狀態濁度。表 12.2 ： 填充含2重量% RM-3及4重量% RM-4之混合物CM-5之PN-LC單元之接通及斷開時間與外加電壓之函數關係。 在20V或更高下，該系統展示快速切換接通時間及次毫秒斷開時間。 利用極低斷開狀態濁度、高接通狀態濁度、低切換電壓需求及快速切換速度之組合，此等系統極適用於動態散射或透明顯示裝置。
實例 13 以如實例12中所給出的相同方法製造兩個測試單元。在40℃下用另外含6重量% RM-6之LC混合物CM-5以毛細管填充該等單元各者。使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化600秒。在室溫(約21℃)下對測試單元施加如下表中所給出的電場以測定濁度以及測定切換速度。表 13.1 ： 經混合物CM-5填充且亦包含6重量% RM-6之PN-LC單元之濁度測量值與外加電壓之函數關係。 零電壓(斷開狀態)濁度又極低。在約8V下達成約47%之峰值接通狀態濁度。該系統展示相較於前一實例12更高之峰值濁度及更低之所需電壓。表 13.2 ： 經混合物CM-5填充且亦含6重量% RM-6之PN-LC單元之接通時間及斷開時間與外加電壓之函數關係。 在20V或更高下，該系統展示次毫秒接通時間。斷開時間一致在約5-6 ms，此係比純LC系統CM-5快一個數量級以上。在該情況中，斷開時間為約75毫秒。 雖然該系統具有相較於實例1中之系統中等減慢之斷開時間，但其濁度特徵改良，且在較低的切換電壓下得到更高的峰值濁度值。
實例 14 製備以下比較混合物CM-6。 以如實例12中所給出的相同方法製造兩個測試單元。在40℃下用另外含6重量% RM-6之LC混合物CM-6以毛細管填充該等單元各者。使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化600秒。在室溫(約21℃)下對測試單元施加如下表中所給定的電場以測定濁度以及測定切換速度。表 14.1 ： 經混合物CM-6填充且亦含有6重量% RM-6之PN-LC單元之濁度測量值與外加電壓之函數關係 在該系統中，零電壓(斷開狀態)濁度極低，在所有樣品中，低於設備之測量阈值。在約10V下達成約44%之峰值接通狀態濁度。表 14.2 ： 經混合物CM-6填充且亦含有6重量% RM-6之PN-LC單元之接通及斷開時間與外加電壓之函數關係。 在10V或更高下，該系統展示快速接通時間。斷開時間一致在約4-5 ms，此係比純LC系統CM-5快一個數量級以上。在該系統中，斷開時間為約75毫秒。 該系統展示快於實例12之斷開時間及相當的接通時間，同時仍維持優異之濁度特性。
實例 15 以如實例12中所給出的相同方法製造兩個測試單元。在40℃下用另外含3重量% RM-3及3重量% RM-4之LC混合物CM-6以毛細管填充該等單元各者。使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化600秒。在室溫(約21℃)下對測試單元施加如下表中所給定的電場以測定濁度以及測定切換速度。表 15.1 ： 經混合物CM-6填充且亦含有3重量% RM-3及3重量% RM-4之PN-LC單元之濁度測量值與外加電壓之函數關係 在該系統中，零-電壓(斷開狀態)極低。在約16V下達成約40%之峰值接通狀態濁度。表 15.2 ： 經混合物CM-6填充且亦含有3重量% RM-3及3重量% RM-4之PN-LC單元之接通及斷開時間與外加電壓之函數關係。 在15V或更高下，該系統展示快速接通時間。該等斷開時間一致在約2.5 ms。 該系統展示顯著快於實例2及3之斷開時間及相當的接通時間，同時仍維持優異濁度特性。
實例 16 以如實例12中所給出的相同方法製造兩個測試單元。在40℃下用另外含4重量% RM-3及2重量% RM-4之LC混合物CM-6以毛細管填充該等單元各者。使用Omnicure 250-450 nm寬帶暴露，在50 mW/cm2 下使該等單元固化600秒。在室溫(約21℃)下對測試單元施加如下表中所給定的電場以測定濁度以及測定切換速度。表 16.1 ： 經混合物CM-6填充且亦包含4重量% RM-3及2重量% RM-4之PN-LC單元之濁度測量值與外加電壓間的函數關係。 此系統再次展示極低的開路濁度。在約28V下達成約30%之峰值通路濁度。表 16.2 ： 經混合物CM-6填充且亦包含4重量% RM-3及2重量% RM-4之PN-LC單元之接通及斷開與外加電壓間的函數關係 在20V或更高下，此系統展示快速接通時間。相較於前述實例，斷開時間更快，為約1 ms。 該系統展示相較於實例13、14及15顯著更快的斷開時間及相當的接通時間，但仍維持極佳的濁度特徵。 峰值濁度低於實例14及15。

Claims (19)

  1. 一種用於PNLC光調變元件之介質，其包含 - 含量為≥ 2%至≤ 10%之可聚合組分A)，其包含一或多種可聚合化合物，其中的至少一者為式I之化合物， P11 -Sp11 -Ar-Sp12 -P12 I 其中 Ar為選自下式之基團 其係視需要經一或多個基團L取代， L 在每次出現時相同或不同地為F、Cl、CN、P-Sp-或具有1至25個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基，其中一或多個非相鄰CH2 -基係視需要經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O-及/或S-原子彼此不直接連接，且其中一或多個H原子各視需要經F或Cl置換， P11 及P12 各自且彼此獨立地表示可聚合基團， Sp11 及Sp12 各自且彼此獨立地表示視需要經一或多個基團P11 或P12 或單鍵取代之間隔基團，且 - 展示介電正性異向性之液晶組分B)，其包含一或多種不可聚合之液晶原或液晶化合物。
  2. 如請求項1之介質，其中該液晶組分B)展示在0.05或更大至0.500或更小之範圍內之光學異向性(Δn)。
  3. 如請求項1之介質，其中該液晶組分B)展示在3至50範圍內之介電正性異向性。
  4. 如請求項1之介質，其中該液晶組分B)展示在1至500 mPas範圍內之旋轉黏度。
  5. 如請求項1至4中任一項之介質，其中該液晶組分B)包含式A及/或B之一或多種化合物， 其中該等個別基團彼此獨立地且在每次相同或不同地出現時具有以下含義： R21 、R31 各彼此獨立地為具有1至9個C原子之烷基、烷氧基、氧雜烷基或烷氧基烷基或具有2至9個C原子之烯基或烯氧基，其等均係視需要經氟化， X0 F、Cl、具有1至6個C原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個C原子之鹵化烯基或烯氧基， Z31 -CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-或單鍵， L21 、L22 、 L31 及L32 各彼此獨立地為H或F， g 0、1、2或3。
  6. 如請求項1至4中任一項之介質，其另外包含表面活性劑。
  7. 如請求項1至4中任一項之介質，其包含光引發劑。
  8. 一種用於產生如請求項1至7中任一項之介質之製程，其包括至少該將該不可聚合之LC組分B)與≥ 2%至≤ 10%之可聚合LC組分A)混合之步驟。
  9. 一種如請求項1至7中任一項之介質於PNLC光調變元件中之用途。
  10. 一種PNLC光調變元件，其包括一對相對的基板、電極結構及位於該等基板之間隙中之LC介質，其特徵在於該光調變元件包括可自如請求項1至7中任一項之LC介質藉由將該LC介質暴露至光化輻射引起LC介質中之可聚合化合物光聚合而獲得的聚合物網絡。
  11. 如請求項10之PNLC光調變元件，其另外包括平坦配向層。
  12. 如請求項10或11之PNLC光調變元件，其包括電極結構，該電極結構能夠提供垂直於基板主平面之電場。
  13. 如請求項10或11之PNLC光調變元件，其中介於該兩個相對的基板之間的間隙在1至20 µm範圍內。
  14. 一種用於產生如請求項10至13中任一項之PNLC光調變元件之製程，其包括至少以下步驟 - 切割且清潔基板， - 在各基板上提供電極結構， - 視需要在電極結構上提供配向層， - 組裝該單元， - 用如請求項1至7中任一項之LC介質填充該單元，及 - 將該LC介質暴露至光化輻射，引起LC介質中之可聚合化合物光聚合。
  15. 如請求項14之製程，其中該光聚合步驟係在介於-10℃與+70℃之間的溫度下進行。
  16. 如請求項14或15之製程，其中該光聚合步驟係利用波長在250至450 nm範圍內的光進行。
  17. 如請求項14或15之製程，其中該光聚合步驟係利用在5至150 mW/cm2 範圍內的輻射強度進行。
  18. 一種如請求項10至13中任一項之PNLC光調變元件於光學或電光裝置中之用途。
  19. 一種包括如請求項10至13中任一項之PNLC光調變元件之光學或電光裝置。
TW107117449A 2017-05-24 2018-05-23 液晶介質及pnlc光調變元件 TW201903133A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17172855 2017-05-24
??17172855.3 2017-05-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201903133A true TW201903133A (zh) 2019-01-16

Family

ID=58772784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107117449A TW201903133A (zh) 2017-05-24 2018-05-23 液晶介質及pnlc光調變元件

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3630921A1 (zh)
CN (1) CN110651020A (zh)
TW (1) TW201903133A (zh)
WO (1) WO2018215393A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220062042A (ko) * 2019-09-09 2022-05-13 메르크 파텐트 게엠베하 액정 매질 및 pnlc 광 변조 소자

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992019695A2 (en) * 1991-05-02 1992-11-12 Kent State University Crystalline light modulating device and material
US6025897A (en) 1993-12-21 2000-02-15 3M Innovative Properties Co. Display with reflective polarizer and randomizing cavity
US6099758A (en) 1997-09-17 2000-08-08 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Broadband reflective polarizer
US7060200B1 (en) 1999-09-03 2006-06-13 Merck Patent Gmbh Multireactive polymerizable mesogenic compounds
US7527746B2 (en) 2005-01-28 2009-05-05 Chisso Corporation Liquid crystal polyfunctional acrylate derivative and polymer thereof
AU2009282812B2 (en) 2008-08-20 2013-02-21 Ravenbrick, Llc Methods for fabricating thermochromic filters
KR20150144787A (ko) * 2013-04-19 2015-12-28 메르크 파텐트 게엠베하 메소젠성 화합물, 액정 매질 및 액정 디스플레이
KR101886669B1 (ko) * 2014-02-14 2018-09-10 디아이씨 가부시끼가이샤 액정 표시 소자
CN104974766B (zh) * 2014-04-09 2017-04-12 江苏和成显示科技股份有限公司 高清亮点、高折射率各向异性的负性液晶组合物及其应用
WO2017026478A1 (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 Dic株式会社 液晶表示素子
WO2017041872A1 (en) * 2015-09-08 2017-03-16 Merck Patent Gmbh Light modulation element
EP3162875B1 (en) * 2015-10-30 2018-05-23 Merck Patent GmbH Polymerisable compounds and the use thereof in liquid-crystal displays

Also Published As

Publication number Publication date
CN110651020A (zh) 2020-01-03
EP3630921A1 (en) 2020-04-08
WO2018215393A1 (en) 2018-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107003578B (zh) 光调制元件
CN107075370B (zh) 光调制元件
TWI701487B (zh) 光調變元件
JP6463273B2 (ja) 複屈折ｒｍレンズ
JP2016503185A (ja) 複屈折ｒｍレンズ
EP3347435A1 (en) Light modulation element
CN107209426B (zh) 光调制元件
KR102134572B1 (ko) 복굴절성 중합체 필름의 제조 방법
TWI716456B (zh) 控制經聚合物穩定之液晶顯示器中預傾角之方法
JP2018537706A (ja) 光変調素子
JP2016535863A (ja) 複屈折ポリマーフィルムの調製方法
TW201823435A (zh) 液晶介質
TW201809230A (zh) 光調變元件
TW201817858A (zh) 液晶介質
WO2021048092A1 (en) Liquid-crystal media and pnlc light modulation element
US11124705B2 (en) Light modulation element
TW201903133A (zh) 液晶介質及pnlc光調變元件
CN111971618A (zh) 液晶显示器
CN112204117B (zh) 液晶介质
TWI837119B (zh) 液晶顯示器
CN111712556B (zh) 液晶介质
TW202020520A (zh) 液晶混合物及液晶顯示器
TW202136481A (zh) 液晶裝置
CN112305824A (zh) 液晶显示器