TWI499659B - 液晶顯示器 - Google Patents

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Eun Young Kim
Dong-Mee Song
Eun-Kyu Lee
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Description

液晶顯示器
本發明係關於LC(液晶)化合物及包含彼等之LC介質於PS(聚合物穩定)或PSA(聚合物穩定配向)型的LC顯示器之用途。
目前所用之LC液晶顯示器通常為TN(扭轉向列)型之液晶顯示器。然而,此等液晶顯示器具有強的對比度之視角依賴性的缺點。
此外,已知所謂的VA(垂直配向)顯示器,其具有更寬視角。VA顯示器之LC晶胞包含介於兩個透明電極之間的LC介質層,其中該LC介質通常具有負值之介電(DC)各向異性。在關閉狀態下,LC層之分子與電極表面垂直(垂直地)配向或具有傾斜之垂直配向。在電壓施加至電極時,發生LC分子平行於電極表面之再配向。
再者,OCB(光學補償彎曲)顯示器為已知的,其係基於雙折射效應且具有LC層,該LC層具有所謂“彎曲”配向且通常具有正的(DC)各向異性。在施加電壓時,發生LC分子垂直於電極表面之再配向。此外,OCB顯示器通常包括一或多個雙折射光學延遲膜以防止對黑暗狀態的彎曲晶胞之非所欲的透光。OCB顯示器相較於TN顯示器具有更寬廣的視角和更短的回應時間。
IPS(共平面切換型)顯示器亦為已知的,其包括介於2個基板之間的LC層,但其中2個電極僅位於一個基板上,通常具有梳狀指叉結構。當對電極施加電壓時,藉此產生具有平行於LC層之顯著分量的電場。此造成LC分子在層平面中的再配向。此外,已提出所謂FFS(邊緣場切換型)顯示器(參見,尤其,S. H. Jung等人,Jpn. J. Appl. Phys.,第43冊,第3期,2004年,1028),其同樣包括2個在相同基板上之電極,但不同於IPS顯示器,此等電極中只有一者為結構性(梳狀)電極形式,且其他電極為非結構性的。藉此產生強的所謂“邊緣場”,亦即接近電極之邊緣的強電場,且遍及該晶胞,具有強垂直分量以及強水平分量兩者的電場。IPS顯示器以及FFS顯示器兩者具有低的對比度之視角依賴性。
於更新類型的VA顯示器中,LC分子之均一配向被限制於LC晶胞內之複數個相對較小域。向錯(disclination)可存在於這些區域之間,亦稱為傾斜區域。具有傾斜區域之VA顯示器相較於習知VA顯示器則具有較大對比度之視角獨立性及灰色色調。此外,此類型顯示器的製造更為簡單,因為不再需要為了於開啟狀態的分子之均一配向的電極表面之額外處理,例如藉由摩擦。取而代之的是,傾角或預傾角的優先方向係藉由電極的特殊設計而予以控制。在所謂的MVA(多區域垂直配向)顯示器中,此通常藉由具有造成局部預傾之突出構造的電極而達成。結果,在施加電壓時,LC分子係於晶胞的不同限定區域內以不同方向予以平行配向於電極表面。藉此達到“受控的”切換,且防止干擾性向錯線的形成。雖然此配置改善顯示器的視角,然而,其導致透光性的減低。MVA的進一步發展僅在一個電極側使用突出構造,而相反電極具有狹縫,其改善透光性。在施加電壓時,狹縫電極於LC晶胞內產生不均勻電場,意指受控的切換仍被達成。關於透光度的進一步改善,可增加狹縫和突出結構之間的間隔,但此因而導致回應時間的延長。在所謂PVA(圖案化VA)中,借助於相對側上之狹縫來結構化兩個電極使得突起完全多餘,其產生對比度增加和改良透光性,但技術上是困難的且使顯示器對機械影響(輕拍等等)更敏感。然而,對於許多應用(諸如(例如),監視器且尤其是TV螢幕),想要縮短回應時間和改善對顯示器之對比度及亮度(透射)。
進一步發展為所謂的PS(聚合物穩定)或PSA(聚合物穩定配向)顯示器,也稱為“聚合物穩定化”顯示器。在這些中,少量(例如,0.3重量%,通常<1重量%)的可聚合化合物被加到LC介質中,且在引入至LC晶胞之後,就地被聚合或交聯,通常係藉由UV光聚合,隨意地在電極之間施加電壓。已證明特別適合將可聚合液晶原(mesogenic)或液晶化合物(亦稱為“反應性液晶原”(RMs))加到LC混合物中。
在此期間,PS或PSA原則正利用於種種傳統LC顯示器中。因此,例如PSA-VA、PSA-OCB、PS-IPS和PS-TN顯示器為已知的。在PSA-VA和PSA-OCB顯示器中,聚合作用通常在電壓施加至電極時進行,而在PSA-IPS顯示器中,聚合作用在有或沒有(較佳地沒有施加)電壓下進行。如在試驗晶胞中所證明,PSA方法在晶胞中導致預傾。在PSA-OCB顯示器的情況中,因此可能穩定彎曲結構,致使不需要或減少補償電壓。在PSA-VA顯示器的情況中,此預傾對回應時間具有正面效果。關於PSA-VA顯示器,可以使用標準MVA或PVA像素和電極佈局。此外,然而,可能例如僅以一個結構化電極側且無突出結構來操控,其顯著地簡化製造且同時導致非常良好的對比度和非常良好的透光性。
PSA-VA顯示器係描述於例如JP 10-036847 A、EP 1 170 626 A2、US 6,861,107、US 7,169,449、US 2004/0191428 A1、US 2006/0066793 A1和US 2006/0103804 A1。PSA-OCB顯示器係描述於例如T.-J-Chen等人,Jpn. J. Appl. Phys. 45,2006,2702-2704和S. H. Kim,L.-C-Chien,Jpn. J. Appl. Phys. 43,2004,7643-7647。PS-IPS顯示器係描述於例如US 6,177,972和Appl. Phys. Lett. 1999,75(21),3264。PS-TN顯示器係描述於例如Optics Express 2004,12(7),1221。
像上述習知顯示器,PSA顯示器可以主動矩陣(active-matrix)或被動矩陣(passive-matrix)顯示器操作。在主動矩陣型顯示器中,個別像素通常係藉由積體非線性主動元件像例如薄膜電晶體(“TFT”)定址,在被動矩陣型顯示器中,個別像素藉由多重方法定址,且二者係從先前技術得知。
特別關於監視器且尤其是TV應用,仍需要LC顯示器的回應時間的最佳化以及對比和亮度(因此亦是透射)的最佳化。PSA方法在此似乎仍提供決定性的優點。特別是在PSA-VA的情況中,可達成與測試單元中可量測之預傾斜相關的回應時間之縮短而對其他參數無顯著不利影響。
然而,已發現:從先前技術得知的LC混合物和RMs使用於PSA顯示器時仍具有一些缺點。因此,並非每種所要的可溶性RM也適合於PSA顯示器,且其似乎常常難以發現比用預傾測量之直接PSA實驗更適合的選擇標準。若想要以UV光聚合而不添加光引發劑(其對某些應用可為有利的)則選擇甚至變得更少。
此外,所選擇之LC混合物的“材料系統”(以下亦稱為“LC主體混合物”)和可聚合成分應具有最佳的可能電性質,特別是高“電壓保持率”(HR或VHR)。對於使用於PSA顯示器中,在以UV光輻射之後的高HR是特別重要的,因為UV輻射為其製造方法不可或缺的部分,雖然也可在最終的顯示器內以“正”應力發生。
然而,出現不是每個LC混合物和可聚合成分的組合操作適合使用於PSA顯示器之問題,因為例如傾斜不足或根本沒有建立傾斜或因為例如HR對TFT顯示器應用而言是不足的。
特別需要的是具有能夠產生小預傾角的且用於PSA顯示器之可利用的新穎且改良之材料。尤其需要的是在聚合期間將在與用於先前技術材料相同的UV輻射時間之後產生較小預傾角,及/或已在較短暴露時間之後產生與先前技術材料相同的預傾角之材料。此允許減少顯示器製造時間(生產時間(tact time))和製造成本。
當製造PSA顯示器時之另一間題為:用於傾角產生的聚合步驟之後未反應RMs的存在及移除。該等未反應RMs會例如被顯示器操作期間在顯示器中不受控制之聚合作用不利地影響顯示器性質和性能。
因此,先前技術之PSA顯示器時常顯示不想要的“殘影”或“影像燒傷”作用,其中因定址所選擇之像素,在LC顯示器中產生之影像仍保持可見,即使當已關閉用於此像素之電壓時,或當已定址其他像素時亦是如此。
例如當使用具有低HR之LC主體混合物時,會發生殘影,其中環境光的UV分量或由顯示器背光發出之UV分量可在LC分子中誘發不想要的裂解反應。此會導致離子雜質,其富含於電極或配向層中,在該處它們引起施加於顯示器之有效電壓的減少。此作用在不含聚合成分的習知顯示器也為已知的。
在PSA顯示器中可觀察到因存在殘餘未聚合RM所引起之額外“影像殘留”作用。在該等顯示器中環境光的UV分量或由背光發出的UV分量引起不想要的未反應RMs之自發聚合作用。在許多定址循環之後,此在定址像素中會改變傾角,藉此引起傳輸的改變,而在非定址像素中傾角和傳輸保持不受影響。
因此希望當製造PSA顯示器時聚合反應儘可能完全,和在其製造之後在PSA顯示器中殘餘未聚合RMs應儘可能的低。
為了這些目的,需要使聚合反應能夠完全和有效的RMs和LC主體混合物。此外需要達成仍然存在於顯示器中的任何殘剩量之未反應RMs的受控聚合作用。即,需要能夠比目前已知的材料更快速和更有效聚合之RMs和LC主體混合物。
另一問題為用於以UV光聚合作用製造PSA顯示器的習知RMs時常在短波長(尤其是低於300奈米)顯示最大UV吸收。然而,在PSA顯示器之製造方法中,需要避免暴露於該短波長的UV輻射,因為這些“硬UV分量”是危險的且增加損壞各種使用於顯示器之材料和成分的風險。因此,顯示器製造者較佳地使用較長波長(尤其超過320奈米或甚至超過350奈米)之UV暴露系統。
因此需要有用於PS或PSA顯示器的可利用材料和材料組合(尤其RMs和LC主體混合物)的,其適合於解決上述的問題。特別地,該等材料應提供下列改良之一或多個:- 能夠使用較長UV波長,較佳為320奈米或更長,非常較佳為350奈米或更長有效聚合,- 提供抗用於RMs的光聚合作用之UV輻射的負面影響之較佳防護,- 通常提供改良之UV穩定性,- 允許更快速和更有效的聚合反應,- 減少在顯示器中殘餘未聚合RMs之量,- 相較於先前技術之PSA顯示器和材料,能夠更快速地產生小傾角及/或產生較小傾角,- 減少在PSA顯示器中之殘影。
本發明之目的為提供使用於PSA顯示器之新穎PSA顯示器和新穎材料,特別是LC主體混合物和RMs,其適合於解決上述問題、沒有上述缺點或只有至較小程度,和提供一或多種上述改良和優點。
除此之外,PSA顯示器應具有高比電阻同時實現大工作溫度範圍、短的回應時間(甚至在低溫下)、和低臨界電壓,其有助於大量的灰色色調、高對比度及寬視角,且在UV曝露後具有高值的HR。在移動應用之PSA顯示器中,LC介質應顯示低臨界電壓和高雙折射。
令人驚訝地已發現:這些目的可藉由在PSA顯示器中使用後述根據本發明之LC化合物、LC混合物和LC介質達成。特別地,令人驚訝地已發現:當使用包含特定聯三苯或四聯苯化合物之LC主體混合物與RMs組合時,可能在較長波長和用UV輻射劑量聚合RMS、提供抗危險和損壞性UV光之改良防護、能夠用較長UV波長進行光聚合、和相較於先前技術之LC主體混合物,更快速、更有效和更完全地達成RMs之光聚合作用。且,能夠更快產生預傾角和減少UV暴露時間及/或UV強度及/或UV輻射劑量、允許時間和成本上更有效的製造方法。亦允許減少未反應RMs之殘餘量和抑制殘影作用。
發明概述
本發明係有關式I化合物或一種包含一或多種式I化合物的LC混合物在進一步包含一或多種可聚合化合物或RMs(反應性液晶原)之LC介質中較佳地用於LC顯示器,非常佳地用於PS(聚合物穩定)或PSA(聚合物穩定配向)顯示器中之用途,
其中個別基團具有下列意義:
彼此獨立地各自表示
R1 表示具有1至12個C原子之烷基或烯基,此外,其中一或二個非相鄰的CH2 基可以O原子彼此不直接連接的方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-置換,R0 具有R1 所給予的意義之一者,或表示X0 ,X0 為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,L1 和L2 彼此獨立地各自表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2 ,較佳地F或Cl,最佳地F,p表示0或1。
本發明進一步係關於一種LC混合物,其包含一或多種式I之化合物,及有關其於LC顯示器(特別是於PS或PSA顯示器)之用途。
本發明進一步係關於一種LC介質,其包含一或多種式I之化合物,或包含一種含有一或多種之式I化合物的LC混合物,且進一步包含一或可聚合化合物或RMs,及有關其於顯示器(特別是於PS或PSA顯示器)之用途。
特佳者為一種LC介質,其包含:- 可聚合成分A),其包含一或多種可聚合化合物,較佳地選自RMs,及- 液晶成分B),較佳地具有向列相,其包含一或多種式I之化合物,較佳地選自如上下文所述之LC混合物。
本發明進一步係關於一種製備如上下文所述之LC介質的方法,藉由混合一或多種式I之化合物與一或多種可聚合化合物或RMs和隨意地與一或多種進一步液晶化合物及/或添加劑。
本發明進一步係關於一種包含一或多種式I化合物或包含彼等之LC混合物或LC介質的LC顯示器,如上下文所述,其較佳為PS或PSA顯示器。
特佳PS及PSA顯示器為PSA-VA、PSA-OCB、PS-IPS、PS-FFS及PS-TN顯示器。非常較佳為PSA-VA及PSA-IPS。
本發明進一步係關於LC介質,其在PS及PSA顯示器中之用途,及有關包含如上下文所述之LC介質的PS及PSA顯示器,其中可聚合成分或可聚合化合物或RM(s)被聚合。
本發明進一步係關於式I之化合物和含該等化合物在包含一或多種可聚合化合物之LC介質中的LC混合物用於藉由在施加電壓下就地聚合可聚合化合物而在LC介質中產生預傾角之用途。
本發明進一步係關於一種包含顯示單元之PS或PSA顯示器,該顯示單元包含二個基板和二個電極,其中至少一基板對光透明及至少一基板具有一或二個電極提供於其上,和一層位於基板之間的包含經聚合之成分和低分子量成分的LC介質,其中經聚合之成分係藉由一或多種的可聚合化合物在顯示單元的基板之間於LC介質中聚合而得到,較佳地同時對電極施加電壓,和其中低分子量成分為包含一或多種如上下文所述之式I化合物的LC混合物。
本發明進一步係關於一種製備如上下文所述之PS或PSA顯示器的方法,其藉由將LC介質提供於包含二個基板和二個電極之顯示單元中,該LC介質包含一或多種可聚合化合物及包含一或多種如上下文所述之式I化合物的LC混合物,其中至少一基板對光透明及至少一基板具有一或二個電極提供於其上,及聚合一或多種可聚合化合物,較佳地同時將電壓施加於電極。
本發明之PS和PSA顯示器包含二個電極,較佳地作為透明層,其中這二個電極被提供在形成顯示單元之二個基板中的一或二者上。因此,任一電極被提供在二個基板中的每一者上,例如於VA類型的顯示器中,或二個電極皆被提供在一個基板上且無電極被提供在另一基板上,例如於IPS或FFS類型的顯示器中。
術語的定義
除非另有指示,術語“PSA”在上下文中使用於PS顯示器及PSA顯示器。
術語“傾斜”及“傾斜角”係指在LC混合物或LC介質中LC分子相對於LC顯示器中之晶胞壁的表面之傾斜或傾斜定向。在本文中傾斜角表示在LC分子(LC引向器)之縱向分子軸與形成LC晶胞的平面平行基材的表面之間的平均角度(<90°)。傾斜角之低值(亦即,從90°角大偏離)對應於大傾斜。在實例段中描述一種用於測量傾斜角之適合方法。除非另有指示,上下文給予之傾斜角值係指此量測方法。
術語“反應性液晶原”或“RM”表示包含液晶原基團和一或多種適合於聚合之官能基(亦稱為可聚合基或基團P)之化合物。
如上下文所述之LC混合物或LC成分B),其包含式I之化合物和隨意地包含另外的液晶或液晶原化合物,但不包含可聚合或經聚合之化合物,以下也稱為“(LC)主體混合物”或“(LC)低分子量成分”。
術語“低分子量化合物”和“不可聚合化合物”表示化合物,通常為單體,其不包括適合在熟習此項技術者所知之一般條件下(特別是在可聚合化合物和RMs使用於本發明之LC介質中的聚合期間所應用之條件下)聚合之任何官能性基團。術語“向列型成分”和“向列型LC混合物”如使用在下文中表示具有向列型LC相但可另外地具有其他LC相(像例如層列相)之LC混合物,但非常佳地表示只具有向列型LC相且無其他LC相之LC混合物。
術語“液晶原基團”為熟習此項技術者已知且描述於文獻中,並表示由於基團的吸引及排斥相互作用之各向異性而基本上有助於引起低分子量或聚合物質中之液晶(LC)相的基團。包含液晶原基團之化合物(液晶原化合物)不一定必須本身具有LC相。液晶原化合物也可能僅在與其他化合物混合後及/或在聚合後顯示LC相特性。典型液晶原基團為(例如)硬質棒形或碟形單元。關於液晶原或LC化合物所使用之術語及定義的概述給予於Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)及C. Tschierske、G. Pelzl、S. Diele之Angew. Chem.2004,116,6340-6368中。
術語“間隔基”(也稱為Sp)為熟習該項技術者已知且揭述於文獻中,參見(例如)Pure Appl. Chem. 73(5),888(2001)和C. Tschierske,G. Pelzl,S. Diele,Angew.Chem. 2004,116,6340-6368。除非另有指示,上下文之術語“間隔基”或“間隔”表示在可聚合液晶原化合物或RM中將液晶原基團及可聚合基彼此連接之可撓性基團。
發明之詳細說明
使用於根據本發明之PSA顯示器的LC介質包含一或多種可聚合化合物或RMs,其較佳可藉由暴露於光輻射(非常較佳地藉由UV輻射)聚合。除此之外,LC介質較佳地包含一種包含一或多種式I之化合物和一或多種選自液晶原或液晶化合物之另外化合物(較佳地選自向列型或向列型(nematogenic)化合物)的LC混合物。LC混合物較佳地只由低分子量(即,單體或未聚合)化合物組成,其在用於可聚合化合物或RMs之聚合作用的條件下對聚合反應是穩定的或無反應的。
可聚合化合物較佳地選自RMs。
LC主體混合物較佳地為向列型LC混合物。
較佳地根據本發明之LC介質基本上由一或多種可聚合化合物和如上下文所述之LC主體混合物所組成。然而,LC介質或LC主體混合物額外可包含一或多種另外的成分或添加劑,例如選自掌性摻雜劑、聚合引發劑、抑制劑、穩定劑、界面活性劑、奈米粒子等等。
式I化合物在LC主體混合物中之濃度(即沒有任何可聚合成分)較佳為從0.1至30%,非常較佳地從0.5至25%,最佳地從0.5至12%。特佳為包含從0.5至5%的一種式I化合物之LC混合物,或包含從0.5至12%之二或多種的式I化合物之LC混合物。
特佳者為包含1至5,較佳地1、2或3種的式I化合物之LC混合物。
本發明進一步係關於如上下文所述之新穎LC混合物其不包含可聚合化合物,但基本上由不可聚合或低分子量化合物所組成。這些LC混合物可使用於VA型之傳統顯示器,像VA-和MVA-顯示器。本發明進一步係關於包含該類LC混合物之LC顯示器,較佳地VA和MVA顯示器。
式I之化合物及包含彼等之LC混合物和LC介質尤其適合使用於PS或PSA顯示器,且特別提供一或多種下列改良:- PSA顯示器可藉由使用較長UV波長(較佳為320奈米或更長,非常較佳為350奈米或更長)製造,- 可減少UV暴露時間、UV輻射強度、UV輻射能和UV輻射劑量之一或多個,- 提供抗用於RMs的光聚合作用之UV輻射的負面影響之較佳防護,- LC介質和LC顯示器之整體UV穩定性被改良,- 聚合反應可更快速和更有效地進行,且可增加RMS之聚合程度,藉此也減少未聚合RMs在顯示器中之殘餘量,- 可較快速地產生與在使用先前技術之材料的顯示器中同樣小的傾角,及/或產生比在使用先前技術之材料的PSA顯示器小的傾角,- 可減少在PSA顯示器中之殘影。
也觀察到式I之化合物在可聚合LC介質中藉由轉移UV輻射能和起動RMs之聚合作用而作用而像敏化劑。
此外,本發明之LC介質和LC混合物具有高比電阻值和對非所欲之自發性結晶作用具有良好的低溫穩定性(LTS),且當用於PSA顯示器時,顯示出足夠的傾斜角,甚至不必使用光引發劑。相較於包含先前技術中所揭示之LC混合物的顯示器,根據本發明之LC混合物和LC介質當它們顯示顯著較低臨界電壓和較高雙折射時,也是有利的。它們因此尤其適合使用於移動應用之顯示器。
本發明之第一較佳體系關於由式I化合物組成之第一子群,其包含一或多個選自
之環,其中L1 和L2 具有式I中所給予之意義,且其中R0 表示X0 ,和p為0或1。此第一子群之化合物較佳地具有正介電各向異性Δε>1.5。
較佳地在此第一子群之化合物中該等環
係選自由下列環所組成之群組
其中L1 和L2 具有式I中所給予之意義。
非常較佳地此第一子群之化合物包含一或多個環
及/或二或多個環
其中L1 和L2 具有式I中所給予之意義。
本發明之第二較佳體系關於由式I化合物組成之第一子群,其包含一或多個選自
之環,其中L1 和L2 具有式I中所給予之意義,且其中R0 具有R1 之意義之一者,和p為0或1,較佳地1。此第二子群之化合物為中性介電性,或更較佳地具有負介電各向異性Δs<-1.5。
較佳地在此第二子群之化合物中該等環
係選自由下列環所組成之群組
其中L1 和L2 具有式I中所給予之意義。
非常較佳地此第二子群之化合物包含一或多個環
及/或一或多個環
和不大於一個環
其中L1 和L2 具有式I中所給予之意義。
上下文中,“中性介電性”表示具有介電各向異性Δε從-1.5至+1.5之化合物。
特佳為式I化合物和如上下文所述之較佳體系,其中-L1 和L2 表示F或Cl,較佳地F,-p為0,-p為1,-R1 為具有1至6個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有2至6個C原子之直鏈烯基,-R0 具有R1 的意義之一者,-R0 表示X0 ,較佳係選自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 ,非常較佳地F或OCF3 ,最佳地F。
第一子群之化合物較佳係選自由下列子式所組成之群組:
其中烷基表示具有1至6個C原子之直鏈烷基,(O)表示O原子或單鍵,和X0 表示F或OCF3 ,較佳地F。
特佳為式IA1和IA2之化合物。
第二子群之化合物較佳係選自由下列子式所組成之群組:
其中R表示具有1-7個C原子之直鏈烷基或烷氧基,R*表示具有2-7個C原子之直鏈烯基,(O)表示O原子或單鍵,和m表示從1至6之整數。R*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 -。
R較佳地表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基。
特佳為式IB1、IB2、IB21、IB22和IB23之化合物,特別是該等式IB2、IB21和IB23之化合物,其中R較佳為具有1-7個C原子之直鏈烷基和R*較佳為CH2 =CHCH2 CH2 -。
本發明之另一較佳體系關於一種LC混合物,和一種包含該LC混合物之LC介質,其中該LC混合物包含- 一或多種選自如上所述之第一子群的化合物(較佳地具有正Δε之化合物),較佳於從0.5至5%之濃度,和- 一或多種選自如上所述之第二子群的化合物(較佳地中性介電性或具有負Δε之化合物),較佳於從0.5至12%之濃度。
根據此較佳體系之較佳LC混合物包含一或多種選自由式IA1-IA4所組成群組之化合物,和一或多種選自由式IB1-IB21所組成群組之化合物。
根據此較佳體系之非常較佳LC混合物包含一或多種式IA1之化合物,其中較佳地X0 為F,和一或多種式IB2之化合物,其中較佳地R為具有1-7個C原子之直鏈烷基和(O)為單鍵。
本發明之另一較佳體系關於一種LC介質,其包含- 一或多種可聚合化合物或RMs,和- 一或多種式I之化合物,較佳地其中p為1(四聯苯類),非常較佳地選自如上所述之第一子群(較佳地具有正Δε之化合物),或包含該等化合物之LC混合物,及該LC介質於製備如上下文所述之PSA顯示器的方法之用途,其中可聚合化合物係藉由用具有320奈米或更長,較佳地330奈米或更長,非常較佳地350奈米或更長,和較佳地400奈米或更短的波長之UV光輻射而聚合。
此較佳方法例如可藉由使用實質上透射具有個別所要波長之UV光和實質上阻擋具有個別所要波長之光的寬帶濾通器及/或截止濾波器進行。例如,當用300-400奈米之波長λ的UV光輻射時,UV暴露可使用實質上透射波長300奈米<λ<400奈米的寬帶濾通器進行。當需要用大於320奈米的波長λ之UV光輻射時,UV暴露可使用實質上透射波長λ>320奈米之截止濾波器進行。
“實質上透射”表示濾波器透射實質部份,較佳地至少50%的所要波長之入射光強度。“實質上阻擋”表示濾波器不透射實質部份,較佳地至少50%的非所要波長之入射光強度。“所要(非所要)波長”例如在帶濾通器情形中表示在λ的給定範圍內(外)之波長,和在截止濾波器情形中表示在λ的給定值以上(以下)之波長。
此較佳方法使能夠藉由使用較長UV波長製造顯示器,藉此減少或甚至避免短UV光分量的危險和損壞作用。
UV輻射能一般為從6至100 J,視製備方法條件而定。
特佳LC介質和LC主體混合物係指示於下:
a)LC主體混合物,其包含一或多種選自下式之化合物:
其中個別基團具有下列意義:a表示1或2,b表示0或1,表示R1 和R2 彼此獨立地各自表示具有1至12個C原子之烷基,此外,其中一或兩個非相鄰的CH2 基團可以O原子彼此不直接連接的方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-置換,較佳地為具有1至6個C原子之烷基或烷氧基,Zx 和Zy 彼此獨立地各自表示-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-CO-O-、-O-CO-、-C2 F4 -、-CF=CF-、-CH=CH-CH2 O-或單鍵,較佳地單鍵,L1-4 彼此獨立地各自表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2 ,較佳地F或Cl。
特佳地,基團L1 及L2 兩個皆表示F,或該等基團L1 及L2 中之一者表示F及另一者表示Cl。進一步較佳地兩個基L3 及L4 皆表示F,或該等基L3 及L4 中之一者表示F及另一者表示Cl。
式CY之化合物較佳地選自下列子式:
其中a表示1或2,烷基和烷基*彼此獨立地各自表示具有1-6個C原子之直鏈烷基,烯基表示具有2-6個C原子之直鏈烯基,及(O)表示O原子或單鍵。烯基較佳地表示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PY之化合物較佳地選自下列子式:
其中烷基和烷基*彼此獨立地各自表示具有1-6個C原子之直鏈烷基,烯基表示具有2-6個C原子之直鏈烯基,及(O)表示O原子或單鍵。烯基較佳地表示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 -。
b)LC主體混合物,其包含一或多種下式之化合物:
其中個別基團具有下列意義:表示
表示R3 和R4 彼此獨立地各自表示具有1至12個C原子之烷基,此外,其中一或兩個非相鄰的CH2 基團可以O原子彼此不直接連接的方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-置換,Zy 表示-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、-OCO-、-C2 F4 -、-CF=CF-、-CH=CHCH2 O-或單鍵,較佳地單鍵。
式ZK之化合物較佳係選自下列子式:
其中烷基和烷基*彼此獨立地各自表示具有1-6個C原子之直鏈烷基,及烯基表示具有2-6個C原子之直鏈烯基。烯基較佳地表示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 -。
c)LC主體混合物,其額外包含一或多種下式之化合物:
其中個別基團在每次出現時,相同或不同地具有下列意義:R5 和R6 彼此獨立地各自具有上述R1 所示意義中之一,表示 表示,及e表示1或2。
式DK之化合物較佳係選自下列子式:
其中烷基和烷基*彼此獨立地各自表示具有1-6個C原子之直鏈烷基,和烯基及烯基*彼此獨立地各自表示具有2-6個C原子之直鏈烯基。烯基及烯基*較佳地表示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 -。
d)LC主體混合物,其額外包含一或多種下式之化合物:
其中個別基團具有下列意義:表示
f表示0或1,R1 和R2 彼此獨立地各自表示具有1至12個C原子之烷基,此外,其中一或兩個非相鄰的CH2 基團可以O原子彼此不直接連接的方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-置換,Zx 和Zy 彼此獨立地各自表示-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、-OCO-、-C2 F4 -、-CF=CF-、-CH=CHCH2 O-或單鍵,較佳地單鍵,L5 和L6 彼此獨立地各自表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2
較佳地,基團L5 和L6 皆表示F,或基團L5 和L6 之一者表示F及另一者表示Cl。
式LY之化合物較佳地選自下列子式:
其中R1 具有上述之意義,(O)表示氧原子或單鍵,烷基表示具有1-6個C原子之直鏈烷基,及v表示自1至6之整數。R1 較佳地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基或具有2至6個C原子之直鏈烯基,特別是CH3 、C2 H5 、正-C3 H7 、正-C4 H9 、正-C5 H11 、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 -。根據本發明之LC介質較佳地包含一或多種上述式子之化合物,其量為>0至10重量%。
e)LC主體混合物,其額外包含一或多種選自下式之化合物:
其中烷基表示C1-6 烷基,Lx 表示H或F,且X表示F、Cl、OCF3 、OCHF2 或OCH=CF2 。特佳者為其中X表示F的式G1之化合物。
f)LC主體混合物,其額外包含一或多種選自下式之化合物:
其中R5 具有R1 之上示意義之一者,烷基表示C1-6 烷基,d表示0或1,及z和m彼此獨立地各自表示從1至6之整數。此等化合物中之R5 特佳為C1-6 烷基或-烷氧基或C2-6 烯基,d較佳為1。根據本發明之LC介質較佳地包含一或多種上述式子之化合物,其量為>0至10重量%。
g)LC主體混合物,其額外包含一或多種下式的聯苯化合物:
其中烷基和烷基*彼此獨立地各自表示具有1-6個C原子之直鏈烷基及烯基和烯基*彼此獨立地各自表示具有2-6個C原子之直鏈烯基。烯基及烯基*較佳地表示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B1至B3之聯苯在LC混合物中的比例較佳為至少3重量%,特別是5重量%。
式B2之化合物為特佳。式B1至B3之化合物較佳係選自下列子式:
其中烷基*表示具有1-6個C原子之烷基。根據本發明之介質特佳地包含一或多種式B1a及/或B2c之化合物。h) LC主體混合物,其額外包含一或多種下式之化合物:
其中R1 和R2 具有上述意義且較佳地彼此獨立地各自表示直鏈烷基或烯基。
較佳混合物包含一或多種選自式O1、O3和O4之化合物。
i)LC主體混合物,其額外包含一或多種下式之化合物:
其中表示
R9 表示H、CH3 、C2 H5 或正-C3 H7 ,(F)表示隨意氟取代基,q表示1、2或3,及R7 具有R1 之所示意義之一者,較佳地,其量為>3重量%,特別地,5重量%,且非常特佳地為5-30重量%。
式FI之特佳化合物係選自下列子式:
其中R7 較佳地表示具有1-6個C原子之直鏈烷基,及R9 表示CH3 、C2 H5 或正-C3 H7 。特佳者為式FI1、FI2及FI3之化合物。k) LC主體混合物,其額外包含一或多種下式之化合物:
其中R8 具有R1 所示之意義,及烷基表示具有1-6個C原子之直鏈烷基。m)LC主體混合物,其額外包含一或多種包含四氫萘基或萘基單元之化合物,諸如,例如選自下式之化合物:
其中R10 及R11 彼此獨立地各自具有R1 之所示意義之一者,較佳地表示具有1-6個C原子之直鏈烷基或直鏈烷氧基或具有2-6個C原子之直鏈烯基,且Z1 及Z2 彼此獨立地各自表示-C2 H4 -、-CH=CH-、-(CH2 )4 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-CH=CHCH2 CH2 -、-CH2 CH2 CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、-OCO-、-C2 F4 -、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CH2 -或單鍵。n) LC主體混合物,額外包含一或多種下式之二氟二苯並二氫苯並哌喃及/或二氫苯並哌喃:
其中R11 及R12 彼此獨立地各自具有上述之意義,且c表示0或1,較佳於3重量%至20重量%之量,特別是於3重量%至15重量%之量。式BC及CR之特佳化合物係選自下列子式:
其中烷基及烷基*彼此獨立地各自表示具有1-6個C原子之直鏈烷基,及烯基及烯基*彼此獨立地各自表示具有2-6個C原子之直鏈烯基。烯基及烯基*較佳地表示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 -。非常特佳者為包含一種、兩種或三種式BC-2之化合物的混合物。o)LC主體混合物,其額外包含一或多種下式之氟化菲或二苯並呋喃:
其中R11 及R12 彼此獨立地各自具有上述之意義,b表示0或1,L表示F,及r表示1、2或3。式PH及BF之特佳化合物係選自下列子式:
其中R及R’彼此獨立地各自表示具有1-7個C原子之直鏈烷基或烷氧基。p)LC主體混合物,其包含一或多種(較佳從3至20種)式CY、PY及/或TY之化合物。此等化合物在主體混合物中之比例總體上較佳為從10至80%,非常較佳為從20至70%。此等個別化合物之含量在各情況下較佳為2至25重量%。q)LC主體混合物或向列型成分,其中式CY、PY和TY之化合物係選自由式CY1、CY2、CY9、CY10、PY1、PY2、PY9和PY10所組成之群組。r)LC主體混合物,其包含一或多種(較佳從3至20種)式ZK和DK之化合物。此等化合物在主體混合物中之比例總體上較佳為從5至50%,非常較佳為從10至40%。此等式子的個別化合物之含量在各情況下較佳為2至20重量%。s)LC主體混合物或向列型成分,其中式ZK和DK之化合物係選自由式ZK1、ZK2、ZK5、ZK6、DK1和DK2所組成之群組。
t)LC主體混合物或向列型成分,其除了式I化合物之外另包含一或多種包含烯基之化合物,較佳地選自由式CY、PY、ZK和DK所組成之群組,此外LY。在式CY、PY、ZK和DK之較佳包含烯基之化合物中,R1 和R2 、或R3 和R4 、或R5 和R6 之一或多個分別地表示具有2至12個(較佳地2至6個)C原子之烯基。烯基較佳地係選自由CH2 =CH-、CH2 =CHCH2 CH2 -、CH3 -CH=CH-、CH3 -CH2 -CH=CH-、CH3 -(CH2 )2 -CH=CH-、CH3 -(CH2 )3 -CH=CH-和CH3 -CH=CH-(CH2 )2 -所組成之群組。特佳為選自由式ZK3、ZK4和DK3所組成群組之化合物。進一步較佳為選自由式CY7、CY8、CY15、CY16、PY7、PY8、PY15、PY16所組成群組之化合物。進一步較佳為選自由式B2、B3和其子式所組成群組之化合物。進一步較佳為選自由式LY和其子式所組成群組之化合物。此等化合物在主體混合物中之比例總體上較佳為從2至70%,最佳為從10至60%。此等式子的個別化合物之含量較佳為2至50%。
u)LC主體混合物或向列型成分,其除了式I化合物之外另包含一或多種選自由式ZK3、ZK4和DK3所組成群組之化合物,最佳地其中烯基表示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 -。此等化合物總體上在主體混合物中之比例較佳為從2至70%,最佳為從10至60%。此等式子的個別化合物之含量較佳為2至50%。
v)LC介質,除了如上下文所述之可聚合化合物外,其不包含該包含端基乙烯氧基(-O-CH=CH2 )之化合物。
w)LC介質,其包含1至5(較佳地1、2或3)種可聚合化合物。
x)LC介質,其中可聚合化合物在介質中之比例總體上為0.05至5%,較佳地0.1至1%。
y)LC介質,其此外包含一或多種(較佳地低分子量及/或未聚合)掌性摻雜劑,非常較佳地選自表B,較佳地於表B中所給予之濃度範圍。上述較佳體系之化合物與上下文所述之經聚合之化合物的組合在根據本發明之LC介質中產生低臨界電壓及很好的低溫穩定性與維持高清澈點和高HR值,且允許在PSA顯示器中建立一預傾斜角。特別地,相較於來自先前技術之介質,LC介質在PSA顯示器中顯示顯著縮短之回應時間,特別地也顯示灰色色調回應時間。LC主體混合物較佳地具有至少80 K(特佳至少100 K)之向列相範圍,及在20℃下不大於450 mPa‧s(較佳地不大於350 mPa‧S)之旋轉黏度。LC主體混合物較佳地在20℃及1 kHz下具有負介電各向異性△ε,較佳地約-0.5至-7.5,特別是約-2.5至-6.0。LC主體混合物較佳地具有雙折射率△n>0.06,非常較佳地>0.09,最佳地>0.12,且較佳地具有雙折射率△n<0.20,非常較佳地<0.18,最佳地<0.16。
LC介質也可包含熟習此項技術者已知且描述於文獻中之另外的添加劑,像例如聚合引發劑、抑制劑、穩定劑、界面活性化合物或掌性摻雜劑。此等添加劑可為可聚合或非可聚合的。因此,可聚合添加劑將屬於可聚合成分,及非可聚合添加劑將屬於LC介質之向列型成分。LC介質例如可包含一或多種掌性摻雜劑,其較佳係選自由來自下表B之化合物所組成之群組。例如,可添加0至15重量%的多色性染料,此外奈米粒子、導電鹽,較佳地4-己氧基苯甲酸乙基二甲基十二基銨、四苯基硼酸四丁基銨或冠醚的錯合鹽類(參考,例如,Haller等人,Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24,249-258(1973)),以便改良導電性,或可添加物質以便改良向列相的介電各向異性、黏度及/或配向。此類型的物質被描述例如於DE-A 22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430和28 53 728。根據本發明之LC介質的較佳體系之個別成分為已知或其中它們的製備方法可由熟習相關技藝者輕易地由先前技術衍生,因為其係根據文獻中所述之標準方法。式CY之對應化合物係描述於例如EP-A-0 364 538中。式ZK之對應化合物係描述於例如DE-A-26 36 684和DE-A-33 21 373中。此外較佳者為包含一、二或三種如上下文所述之可聚合化合物的LC介質。
此外較佳者為非掌性可聚合化合物和包含非掌性化合物,較佳地單獨地由非掌性化合物組成之LC介質。此外較佳者為PSA顯示器和LC介質,其中可聚合成分包含:一或多種包含一可聚合基之可聚合化合物(單反應性)和一或多種包含二或多個(較佳地二個)可聚合基之可聚合化合物(二-或多反應性)。此外較佳者為PSA顯示器和LC介質,其中可聚合成分單獨地由包含二個可聚合基之可聚合化合物(二反應性)組成。可聚合化合物可個別地添加到LC介質,但也可能使用包含二或多種根據本發明的可聚合化合物之混合物。共聚物係在該混合物之聚合時形成。本發明此外係關於上下述之可聚合混合物。可聚合化合物為液晶原或非液晶原,較佳地液晶原或液晶。可聚合成分在LC介質中之比例較佳為<5%,特別是<1%,非常較佳為<0.5%。LC主體混合物在LC介質中之比例較佳為>95%,非常較佳為>99%。
在本發明之較佳體系中,可聚合化合物係選自式I*Ra -B1 -(Z1 -B2 )m1 -Rb  I*其中個別基團具有下列意義:Ra 和Rb 彼此獨立地各自表示P、P-Sp-、H、鹵素、SF5 、NO2 、碳基(carbyl)或烴基,P在每次出現時,相同或不同地表示可聚合基,Sp在每次出現時,相同或不同地表示間隔基或單鍵,B1 和B2 彼此獨立地各自表示芳香族、雜芳香族、脂環族或雜環族基團,較佳地具有4至25個環原子,其亦可包括稠合環,且其隨意地經L單-或多取代,Z1 在每次出現時,相同或不同地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2 -、-CH2 O-、-SCH2 -、-CH2 S-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 S-、-SCF2 -、-(CH2 )n1 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、-(CF2 )n1 .、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、CR0 R00 或單鍵,L表示P、P-Sp-、H、OH、CH2 OH、鹵素、SF5 、NO2 、碳基或烴基,R0 和R00 彼此獨立地各自表示H或具有1至12個C原子之烷基,m1表示0、1、2、3或4,n1表示1、2、3或4,其中基團Ra 、Rb 和L中之至少一者表示或包含P或P-Sp-。
式I*之特佳化合物為為該等化合物,其中B1 和B2 彼此獨立地各自表示1,4-伸苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,7-二基、茀-2,7-二基、香豆素、黃酮(此外,其中這些基團中的一或多個CH基團可經N置換)、環己烷-1,4-二基(此外,其中一或多個不相鄰的CH2 基團可經O和/或S置換)、1,4-伸環己烯基、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、哌啶-1,4-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、二氫茚-2,5-二基、八氫-4,7-甲橋二氫茚-2,5-二基、或菲-2,7-二基,其中所有這些基團可為未經取代或經L單或多取代,L表示P、P-Sp-、OH、CH2 OH、F、Cl、Br、I、-CN、NO2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx )2 、-C(=O)Y1 、-C(=O)Rx 、-N(Rx )2 、隨意地經取代的矽基、隨意地經取代之具有6至20個C原子的芳基、具有1至25個C原子之直鏈或支鏈烷基或烷氧基、或具有2至25個C原子之直鏈或支鏈烯基、炔基、烷羰基、烷氧羰基、烷羰氧基或烷氧羰氧基,其中在所有這些基團中,此外,一或多個H原子可經F、Cl或P-Sp-置換,Y1  表示鹵素,Rx  表示P、P-Sp-、H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、支鏈或環狀烷基,此外,其中一或多個不相鄰的CH2 基團可以O及/或S原子彼此不直接連接的方式經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換,且此外,其中一或多個H原子可經F、Cl或P-Sp-置換、隨意地經取代之具有6至40個C原子的芳基或芳氧基、或隨意地經取代之具有2至40個C原子的雜芳基或雜芳氧基,其中基團Ra 、Rb 和L中之至少一者表示P或P-Sp-。
特佳者為其中基團Ra 和Rb 之一者或兩者表示P或P-Sp-的式I*化合物。
式I*的特佳化合物係選自下面子式:
其中P、Sp、L和Z1 在每次出現時,相同或不同地具有上述意義之一者,P較佳地表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,及Sp較佳地表示單鍵,R具有Rx 所示意義之一者,且較佳地表示P或P-Sp-,或具有1至12個C原子之直鏈或支鏈烷基或烷氧基,L如上所定義且較佳地表示F或CH3 ,Z1 較佳地表示-COO-、-OCO-或單鍵,Zx 表示-O-、-CO-或CRy Rz ,Ry 和Rz 彼此獨立地表示H、F、CH3 或CF3 ,m2和m3彼此獨立地各自表示從1至8之整數,o 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。
在本發明之另外較佳體系中,可聚合化合物為選自式II*之掌性化合物:(R*-(B1 -Z1 )m1 )k -Q II*其中B1 、Z1 和m1在每次出現時,相同地或不同地具有式I*中所示意義之一者,R*在每次出現時,相同或不同地具有式I*中之Ra 所示意義之一者,Q表示k-價的掌性基團,其隨意地經L單-或多取代,k為1、2、3、4、5或6,其中化合物包括至少一個R*或L基團,其表示或包含如上述所定義之基團P-Sp-。
式II*的特佳化合物包含式III*之單價基團Q
其中L和r在每次出現時,相同或不同地具有上示之意義,A*和B*彼此獨立地各自表示稠合苯、環己烷或環己烯,t在每次出現時,相同或不同地表示0、1或2,和u在每次出現時,相同或不同地表示0、1或2。
特佳者為其中x表示1或2的式III*之基團。
式II*的另外較佳化合物包含單價基團Q或一或多個式IV*之基團R*
其中Q1 表示具有1至9個C原子之伸烷基或伸烷氧基或單鍵,Q2 表示隨意地經氟化的具有1至10個C原子之烷基或烷氧基,此外,其中一或二個不相鄰的CH2 基團可以O和/或S原子彼此不直接連接之方式經-O-、-S-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-O-COO-、-S-CO-、-CO-S-或-C≡C-置換,Q3 表示F、Cl、CN或如Q2 所定義但不同於Q2 之烷基或烷氧基。
式IV*的較佳基團為例如2-丁基(=1-甲基丙基)、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基,特別是2-甲基丁基、2-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基己氧基、1-甲基己氧基、2-辛氧基、2-氧雜-3-甲基丁基、3-氧雜-4-甲基戊基、4-甲基己基、2-己基、2-辛基、2-壬基、2-癸基、2-十二基、6-甲氧基辛氧基、6-甲基辛氧基、6-甲基辛醯氧基、5-甲基庚氧羰基、2-甲基丁醯氧基、3-甲基戊醯氧基、4-甲基己醯氧基、2-氯丙醯氧基、2-氯-3-甲基丁醯氧基、2-氯-4-甲基戊醯氧基、2-氯-3-甲基戊醯氧基、2-甲基-3-氧雜戊基、2-甲基-3-氧雜己基、1-甲氧基丙基-2-氧基、1-乙氧基丙基-2-氧基、1-丙氧基丙基-2-氧基、1-丁氧基丙基-2-氧基、2-氟辛氧基、2-氟癸氧基、1,1,1-三氟-2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-辛基、2-氟甲基辛氧基。式II*的另外較佳化合物包含式V*之二價基團Q
其中L、r、t、A*和B*具有上述之意義。式II*的另外較佳化合物包含選自下式之二價基團Q:
其中Phe表示苯基,其隨意地經L單或多取代,和Rx 表示F或隨意地經氟化的具有1至4個C原子之烷基。式II*之特佳化合物係選自下列子式:
其中L、P、Sp、ml、r和t具有上述之意義,Z和A在每次出現時,相同地或不同地分別具有Z1 和A1 所示意義之一者,和t1在每次出現時,相同或不同地表示0或1。式II*的掌性化合物可以光學活性形式(即,以純鏡像異構物)或以2種鏡像異構物之任何所要之混合物、或以其消旋物使用。消旋物之使用是較佳的。使用消旋物具有一些超越使用純鏡像異構物之優點,例如,顯著更直接的合成和更低的材料成本。上下文中,術語“碳基”表示包含至少一個碳原子之單-或多價有機基團,其中此不包括其他原子(諸如(例如),-C≡C-)或隨意地包括一或多個其他原子,諸如(例如),N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等等)。“烴基”表示另外包括一或多個H原子和隨意地一或多個雜原子例如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge的碳基。“鹵素”表示F、Cl、Br或I。
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。具有多於3個C原子之碳基或烴基可為直鏈、支鏈及/或環狀且亦可具有螺連接或稠合的環。上下文中,術語“烷基”、“芳基”、“雜芳基”等等亦包含多價基團,例如伸烷基、伸芳基、伸雜芳基等等。術語“芳基”表示芳族碳基或從其衍生之基團。術語“雜芳基”表示包含一或多個雜原子的根據上述定義之“芳基”。
較佳碳基和烴基為隨意地經取代之具有1至40(較佳地為1至25,特佳地為1至18)個C原子的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷羰基、烷氧羰基、烷羰氧基和烷氧羰氧基、隨意地經取代之具有6至40(較佳地為6至25)個C原子的芳基或芳氧基、或隨意地經取代之具有6至40(較佳地為6至25)個C原子的烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基、芳羰基、芳氧羰基、芳羰氧基和芳氧羰氧基。另外較佳的碳基和烴基為C1 -C40 烷基、C2 -C40 烯基、C2 -C40 炔基、C3 -C40 烯丙基、C4 -C40 烷二烯基、C4 -C40 多烯基、C6 -C40 芳基、C6 -C40 烷芳基、C6 -C40 芳烷基、C6 -C40 烷芳氧基、C6 -C40 芳烷氧基、C2 -C40 雜芳基、C4 -C40 環烷基、C4 -C40 環烯基等等。特佳者為C1 -C22 烷基、C2 -C22 烯基、C2 -C22 炔基、C3 -C22 烯丙基、C4 -C22 烷二烯基、C6 -C12 芳基、C6 -C20 芳烷基和C2 -C20 雜芳基。
另外較佳的碳基和烴基為具有1至40(較佳地為1至25)個C原子之直鏈、支鏈或環狀烷基基團,其為未經取代或經F、Cl、Br、I或CN單-或多取代,且其中一或多個非相鄰的CH2 基團可以O及/或S原子彼此不直接連接的方式彼此獨立地經-C(Rx )=C(Rx )-、-C≡C-、-N(Rx )-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換。Rx 較佳地表示H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、支鏈或環狀烷基鏈(此外,其中一或多個非相鄰的C原子可經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換,且其中一或多個H原子可經氟置換)、隨意地經取代之具有6至40個C原子的芳基或芳氧基、或隨意地經取代之具有2至40個C原子的雜芳基或雜芳氧基。較佳烷基為例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、2-甲基丁基、正戊基、二級戊基、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、正十一碳基、正十二基、十二烷基(dodecanyl)、三氟甲基、全氟正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基、全氟己基、等等。
較佳烯基為例如乙烯基、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、等等。較佳炔基為例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基、等等。
較佳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、二級丁氧基、三級丁氧基、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、正十一氧基、正十二基、等等。
較佳胺基為(例如)二甲胺基、甲胺基、甲基苯胺基、苯胺基、等等。芳基及雜芳基可為單環或多環,即其可包含一個環(諸如(例如)苯基)或兩個或更多環,其亦可稠合(諸如(例如)萘基)或共價連接(諸如(例如)聯苯),或包含稠合及連接環之組合。雜芳基包含一或多個較佳選自O、N、S及Se之雜原子。
特佳者為具有6至25個C原子之單環、二環或三環芳基及具有2至25個C原子之單環、二環或三環雜芳基,其隨意地包含稠合環且隨意地經取代。此外較佳者為5-、6-或7-員芳基及雜芳基,此外,其中一或多個CH基團可以O原子及/或S原子彼此不直接連接的方式被N、S或O置換。較佳芳基為(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、(chrysene)、苝、稠四苯、稠五苯、苯並芘、茀、茚、茚並茀、螺二茀、等等。
較佳雜芳基基團為(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-噻二4、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑,6-員環,諸如吡啶、嗒、嘧啶、吡、1,3,5-三、1,2,4-三、1,2,3-三、1,2,4,5-四、1,2,3,4-四、1,2,3,5-四、或稠合基團,例如吲哚、異吲哚、吲、吲唑、苯並咪唑、苯並三唑、嘌呤、萘並咪唑(naphthimidazole)、啡咪唑(phenanthrimidazole)、吡啶並咪唑(pyridimidazole)、吡並咪唑(pyrazinimidazole)、喹噁啉並咪唑(quinoxalinimidazole)、苯並噁唑、萘噁唑(naphthoxazole)、蒽噁唑(anthroxazole)、菲噁唑(phenanthroxazole)、異噁唑、苯並噻唑、苯並呋喃、異苯並呋喃、二苯並呋喃、喹啉、異喹啉、喋啶、苯並-5,6-喹啉、苯並-6,7-喹啉、苯並-7,8-喹啉、苯並異喹啉、吖啶、啡噻、啡噁、苯並嗒、苯並嘧啶、喹噁啉、啡啶、氮咔唑、苯並咔啉、啡啶、啡啉、噻吩並[2,3b]噻吩、噻吩並[3,2b]噻吩、二噻吩並噻吩、異苯並噻吩、二苯並噻吩、苯並噻二唑並噻吩,或這些基團的組合。雜芳基基團也可經烷基、烷氧基、硫烷基、氟、氟烷基或另外的芳基或雜芳基基團取代。
(非芳香族)脂環族和雜環族基團兩者皆包含飽和環,即只包括單鍵者,以及部分不飽和環,即其亦可包括多鍵。雜環包含一或多種雜原子,較佳地選自Si、O、N、S和Se。(非芳香族)脂環族和雜環族基團可為單環,即只包含一個環(諸如(例如)環己烷),或多環,即包括複數個環(諸如(例如),十氫萘或聯環辛烷)。特佳者為飽和基團。此外較佳者為具有3至25個C原子之單-、二-或三環基團,其隨意地包含稠合環和隨意地經取代。此外較佳者為5-、6-、7-或8-員碳環基團,此外,其中一或多個C原子可經Si置換,及/或一或多個CH基團可經N置換,及/或一或多個非相鄰的CH2 基團可經-O-及/或-S-置換。較佳脂環族和雜環族基團為(例如)5-員基團,諸如環戊烷、四氫呋喃、四氫硫呋喃、吡咯啶、6-員基團諸如環己烷、矽烷(silinane)、環己烯、四氫哌喃、四氫硫哌喃、1,3-二噁烷、1,3-二噻烷(dithiane)、哌啶,7-員基團諸如環庚烷,和稠合基團諸如四氫萘、十氫萘、二氫茚、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、八氫-4,7-甲橋二氫茚-2,5-二基。
芳基、雜芳基、碳基和烴基隨意地具有一或多個取代基,其較佳係選自包含矽基、磺酸基、磺醯基、甲醯基、胺、亞胺、腈、巰基、硝基、鹵素、C1-12 烷基、C6-12 芳基、C1-12 烷氧基、羥基之基、或這些基團的組合。較佳取代基為(例如)促進溶解性之基團(諸如烷基或烷氧基)、拉電子基團(諸如氟、硝基或腈),或用於增加聚合物中玻璃轉移溫度(Tg)的取代基,尤其大體積基團,諸如(例如)第三丁基或隨意地經取代之芳基。較佳取代基(在下文中亦被稱作"L")為(例如)F、Cl、Br、I、-CN、-NO2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx )2 、-C(=O)Y1 、-C(=O)Rx 、-N(Rx )2 ,其中Rx 具有上述之意義,且Y1 表示鹵素、隨意地經取代之具有6至40(較佳6至20)個C原子的矽烷基或芳基,及具有1至25個C原子之直鏈或支鏈烷基、烷氧基、烷羰基、烷氧羰基、烷羰氧基或烷氧羰氧基,其中一或多個H原子可隨意地經F或Cl置換。
“經取代的矽基或芳基”較佳地表示經鹵素、-CN、R0 、-OR0 、-CO-R0 、-CO-O-R0 、-O-CO-R0 或-O-CO-O-R0 取代,其中R0 具有上述之意義。
特佳的取代基L為(例如)F、Cl、CN、NO2 、CH3 、C2 H5 、OCH3 、OC2 H5 、COCH3 、COC2 H5 、COOCH3 、COOC2 H5 、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OC2 F5 、此外苯基。
較佳為其中L具有上述意義之一者。
可聚合基P為適合於聚合反應,諸如(例如)自由基或離子鏈聚合反應、聚加成反應或聚縮合反應,或適合於聚合物類似反應,例如在主聚合物鏈上之加成或縮合之基團。特佳者為用於鏈聚合反應之基團,特別是該等包含C=C雙鍵或C≡C參鍵者,及適合於具有開環的聚合之基團,諸如(例如)環氧丙烷或環氧化物基。
較佳可聚合基係選自由下所組成之群組: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-,HO-CW2 W3 -,HS-CW2 W3 -,HW2 N-,HO-CW2 W3 -NH-,CH2 =CW1 -CO-NH-,CH2 =CH-(COO)k1 -Phe-(O)k2 -,CH2 =CH-(CO)k1 -Phe-(O)k2 -,Phe-CH=CH-,HOOC-,OCN-及W4 W5 W6 Si-,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,特別是H、F、Cl或CH3 ,W2 及W3 彼此獨立地各自表示H或具有1至5個C原子之烷基,特別是H、甲基、乙基或正丙基,W4 、W5 及W6 彼此獨立地各自表示Cl、具有1至5個C原子之氧雜烷基或氧雜羰基烷基,W7 及W8 彼此獨立地各自表示H、Cl或具有1至5個C原子之烷基,Phe表示1,4-伸苯基,其隨意地經一或多個如上述定義但不同於P-Sp-之基團L取代,及k1 、k2 及k3 彼此獨立地各自表示0或1,k3 較佳表示1且k4 表示從1至10之整數。
特佳基團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-,,特別是乙烯氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟丙烯酸酯、氯丙烯酸酯、環氧丙烷或環氧化物。
在本發明之另一較佳具體實例中,式I*和II*及其子式之可聚合化合物包含一或多個含有二或多個可聚合基P之支鏈基團(多官能可聚合基),以代替一或多個基團P-Sp-。此類型之適當基團及包含其之可聚合化合物係描述於(例如)US 7,060,200 B1或US 2006/0172090 A1中。特佳者為選自下式之多官能可聚合基:-X-烷基-CHP1 -CH2 -CH2 P2  I*a-X-烷基-C(CH2 P1 )(CH2 P2 )-CH2 P3  I*b-X-烷基-CHP1 CHP2 -CH2 P3  I*c-X-烷基-C(CH2 P1 )(CH2 P2 )-Caa H2aa+1  I*d-X-烷基-CHP1 -CH2 P2  I*e-X-烷基-CHP1 P2  I*f-X-烷基-CP1 P2 -Caa H2aa+1  I*g-X-烷基-C(CH2 P1 )(CH2 P2 )-CH2 OCH2 -C(CH2 P3 )(CH2 P4 )CH2 P5  I*h-X-烷基-CH((CH2 )aa P1 )((CH2 )bb P2 ) I*i-X-烷基-CHP1 CHP2 -Caa H2aa+1  I*k其中烷基表示單鍵或具有1至12個C原子之直鏈或支鏈伸烷基,其中一或多個非相鄰的CH2 基團可以O及/或S原子彼此不直接連接的方式彼此獨立地各自經-C(Rx )=C(Rx )-、-C≡C-、-N(Rx )-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換,且此外,其中一或多個H原子可經F、Cl或CN置換,其中Rx 具有上述之意義,較佳係指如述之R0 ,aa及bb彼此獨立地各自表示0、1、2、3、4、5或6,X具有X’所示意義之一者,及P1-5 彼此獨立地各自具有P之上示意義之一者。
較佳間隔基Sp係選自式Sp’-X’,致使基團“P-Sp-”符合式“P-Sp’-X’-”,其中Sp’表示具有1至20(較佳地1至12)個C原子之伸烷基,其隨意地經F、Cl、Br、I或CN單或多取代,且此外,其中一或多個不相鄰的CH2 基團可以O和/或S原子彼此不直接連接之方式彼此獨立地各自經-O-、-S-、-NH-、-NR0 -、-SiR0 R00 -、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-NR0 -CO-O-、-O-CO-NR0 -、-NR0 -CO-NR0 -、-CH=CH-或-C≡C-置換,X’表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR0 -、-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=CR0 -、-CY2 =CY3 -、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或單鍵,R0 及R00 彼此獨立地各自表示H或具有1至12個C原子之烷基,和Y2 和Y3 彼此獨立地各自表示H、F、Cl或CN。X’較佳為-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR0 -或單鍵。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-(SiR0 R00 -O)p1 -,其中p1為從1至12之整數,q1為從1至3之整數,且R0 和R00 具有上述之意義。特佳基團-X'-Sp'-為-(CH2 )p1 -、-O-(CH2 )p1 -、-OCO-(CH2 )p1 -、-OCOO-(CH2 )p1 -。
特佳基團Sp’為,例如,在各情況下直鏈伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一基、伸十二基、伸十八基、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、伸乙烯基、伸丙烯基和伸丁烯基。
可聚合化合物係以類似於熟習該技藝者所知且描述於有機化學之標準工作中,例如於Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Thieme-Verlag,Stuttgart之方法予以製備。式I之可聚合丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的合成可類似於US 5,723,066中所述之方法進行。另外,特佳的方法給予於實例中。
於最簡單的情況中,合成係藉由在脫水試劑如DCC(二環己基碳二醯亞胺)存在下,使用對應的酸類、酸衍生物、或含有基團P之鹵化化合物(例如甲基丙烯醯氯或甲基丙烯酸)酯化或醚化市場購得之通式HO-A1 -(Z1 -A2 )m1 -OH之二醇類,其中A1 、A2 、Z1 和m1具有上述之意義,例如2,6-二羥基萘(萘-2,6-二醇)、或1-(4-羥苯基)苯基-4-醇,而予以進行。
可聚合化合物係藉由用施加電壓在LC顯示器的基板之間的LC介質中就地聚合而被聚合(若化合物含有2或更多可聚合基)。合適且較佳的聚合方法為(例如)熱或光聚合,較佳地,光聚合,特別地,UV光聚合。若需要,在此亦可添加一或多種引發劑。適當聚合條件及引發劑之適當類型及量為熟習此項技術者已知且描述於文獻中。適合於自由基聚合者為(例如)市售光引發劑(汽巴AG)。若使用引發劑,則其比例較佳為0.001至5重量%,特佳為0.001至1重量%。然而,亦可在不添加引發劑下進行聚合。在另一較佳體系中,LC介質不包含聚合引發劑。
可聚合成分或LC介質也可包含一或多種穩定劑以防止不要的RMs之自發聚合,例如在儲存或輸送期間。穩定劑的適當類型和含量為熟習該領域者所知且被描述於文獻中。特別適合者為(例如)系列(汽巴AG)之市售穩定劑。若使用穩定劑,以RMs或可聚合成分A)之總量計,其比例較佳為10-5000 ppm,特佳地為50-500ppm。
根據本發明之可聚合化合物亦適合於無引發劑之聚合作用,其伴隨相當多的優點,諸如(例如),低材料成本,且特別是LC介質被可能殘留量之引發劑或其降解產物的污染較低。
根據本發明之可聚合化合物可個別地加到LC介質,但也可能使用包含二或多種可聚合化合物之混合物。在此類型混合物之聚合作用時,可形成共聚物。本發明此外係關於上下文所述之可聚合混合物。
可根據本發明使用的LC介質係以本身習知之方式製備,例如藉由將一或多種上述化合物與一或多種如上述定義之可聚合化合物,及隨意與另外的液晶化合物及/或添加劑混合而製得。一般而言,將所要量之以較小量使用的成分溶解於構成主成分之成分中,有利地,在高溫下。亦可能將成分混合在有機溶劑中(例如,在丙酮、氯仿或甲醇中)之溶液,且在徹底混合後(例如)藉由蒸餾再次移除溶劑。本發明此外係關於製備根據本發明之LC介質的方法。
對於熟習此項技術者而言,不言而喻,根據本發明之LC介質也可包含其中(例如)H、N、O、Cl、F已被對應的同位素置換之化合物。
根據本發明之LC顯示器的結構對應於如一開始所引用之先前技術中所描述的PSA顯示器之習知幾何形狀。沒有突起之幾何形狀為較佳的,此外,特別是該等在濾色器側上之電極未經結構化且僅在TFT側上之電極具有狹縫之幾何形狀。PSA-VA顯示器之特別合適且較佳的電極結構描述於(例如)US 2006/0066793 A1中。除非內文清楚地指出,否則如使用於本文中,術語的複數形式被理解為包括單數形式且反之亦然。
遍及本說明書的說明和申請專利範圍,用語“包含(comprise)”和“包含(contain)”及該用語的變體如“包含”(comprising)和“包含”(comprises)意指“包括但不限於”,且不打算(且不)排除其他成分。
應理解的是,可進行前述本發明體系的變體同時仍落在本發明範圍內。除非另有指明,否則,本說明書所揭示之每一特徵可經提供相同、相等或類似目的之替代特徵置換。因此,除非另有指明,否則,所揭示之每一特徵只是一系列相等或類似特徵的一個例子。
本說明書中所揭示之所有特徵可以任何組合方式予以組合,除了至少一些特徵和/或步驟互相獨立的組合之外。特別地,本發明之較佳特徵適用於本發明之所有方面,且可以任何組合方式予以使用。同樣地,以非必要組合所述之特徵可個別地使用(不組合)。
下列實例解釋本發明而不限制本發明。然而,其向熟習此項技術者顯示較佳使用之化合物及其個別濃度及其彼此之組合的較佳混合物概念。此外,該等實例說明可達成之性質及性質組合。
在下表中使用下列縮寫:(n、m、z:彼此獨立地各自為1、2、3、4、5或6)
表A
在本發明之較佳體系中,根據本發明之LC介質包含一或多種選自來自表A之化合物所組成群組之化合物。
表B
表B指示可加至根據本發明之LC介質中的可能掌性摻雜劑。
LC介質較佳包含0至10重量%,特別是0.01至5重量%,特佳0.1至3重量%之摻雜劑。LC介質較佳包含一或多種選自來自表B之化合物所組成群組的摻雜劑。
表C
表C指示可加至根據本發明之LC介質中的可能穩定劑(n在此表示從1至12之整數,端基甲基不顯示)。
LC介質較佳地包含0至10重量%(特別是1 ppm至5重量%且特佳地1 ppm至3重量%)之穩定劑。LC介質較佳包含一或多種選自來自表C之化合物所組成群組的穩定劑。
表D
表D指示可使用於根據本發明之LC介質中的可聚合成分之可能反應性液晶原。
LC介質較佳包含一或多種選自來自表D之化合物所組成群組之反應性液晶原。
此外,使用下列縮寫及符號:V0  表示臨界電壓,在20℃的電容[V],ne  表示在20℃和589奈米的異常折射指數,no  表示在20℃和589奈米的正常折射指數,Δn 表示在20℃和589奈米的光學各向異性,ε  表示在20℃和1kHz時垂直於導向器的介電容率,ε  表示在20℃和1kHz時平行於導向器的介電容率,Δε 表示在20℃和1kHz時的介電各向異性,cl.p.,T(N,I)表示清澈點[℃],γ1  表示在20℃的旋轉黏度[mPa‧s],K1  表示彈性常數,在20℃的“傾斜(splay)”變形[pN],K2  表示彈性常數,在20℃的“扭轉”變形[pN],K3  表示彈性常數,在20℃的“彎曲”變形[pN]。LTS表示低溫穩定性(相),於測試單元中予以測定,HR20 表示在20℃的電壓保持率[%],和HR100 表示在100℃的電壓保持率[%]。
除非清楚地表示,否則,本申請案中的所有濃度係以重量百分比表示,且相對於對應的混合物或混合物成分,除非清楚地表示。
除非清楚地表示,否則,本申請案中所指出的所有溫度值,例如,熔點T(C,N)、層列性(S)至向列型(N)相T(S,N)之轉變和清澈點T(N,I)係以攝氏(℃)表示。
所有物理特性皆且已經根據“Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals”(Status Nov.1997,Merck KGaA,德國)測定,且適用於20℃之溫度,及Δn係在589奈米下測定和在1 kHz下測定Δε,除非在各情況下另有明確的指示。
關於本發明,除非另有明確的指示,否則,術語“臨界電壓”係關於電容臨界值(V0 ),亦稱為Freedericksz臨界值。在實例中,就像一般平常,亦可指示10%相對對比度(V10 )之光學臨界值。
用於測量電容臨界電壓的顯示器具有兩個分開4微米的平面平行的外板,及在外板的內側上具有電極層,而該電極層上覆蓋有摩擦過的聚醯亞胺的配向層,其造成液晶分子的垂直邊緣配向。
可聚合化合物藉由UV輻射達一預定時間且同時對顯示器施加電壓(通常10V至30V交流電,1kHz)而在顯示器內被聚合。在實例中,除非另有指示,否則使用25 mW/cm2 汞蒸氣燈,使用配備有透射所要UV波長之帶濾通器及/或截止濾波器之標準UV計(型Ushio UNI計)測量強度。
傾角係藉由旋轉晶體實驗(Autronic-Melchers TBA-105)測定傾角。小值(即大偏離90度角)對應於大傾斜。
實例1
調配下列向列型LC主體混合物H1:
混合物包含選自第一子群(正介電性)且其中p為1之式I的化合物PPGU-3-F。
實例2
調配下列向列型LC主體混合物H2:
混合物包含選自第一子群(正介電性)且其中p為0之式I的化合物PGU-3-F。
實例3
調配下列向列型LC主體混合物H3:
混合物包含選自第二子群(中或負介電性)且其中p為0之式I的PGP-2-2V。
實例4
調配下列向列型LC主體混合物H4:
混合物包含選自第二子群(中或負介電性)且其中p為0之式I的化合物PGP-2-3。
實例5
調配下列向列型LC主體混合物H5:
混合物包含選自第二子群(中或負介電性)且其中p為0之式I的化合物PYP-2-4。
實例6
調配下列向列型LC主體混合物H6:
混合物包含選自第一子群(正介電性)且其中p為1之式I的化合物PPGU-3-F,和選自第二子群(中或負介電性)且其中p為0之式I的化合物PYP-2-3。
將0.20%的反應性液晶原R1或反應性液晶原R4分別地加至向列型LC主體混合物H6以分別地形成可聚合LC介質M61和M64。
如上所述將LC介質M61和M64填充於測試單元之內,且使用具有300奈米<λ<400奈米之寬帶濾通器暴露於UV光(25 mW,4分鐘),以將反應性液晶原光聚合。
實例7
調配下列向列型LC主體混合物H7:
混合物包含選自第一子群(正介電性)且其中p為1之式I的化合物PPGU-3-F和選自第二子群(中或負介電性)且其中p為0之式I的PYP-2-3。
將0.20%的反應性液晶原R1加至向列型LC主體混合物H7以形成可聚合LC介質M7。如上所述將LC介質M7填充於測試單元之內,且使用具有300奈米<λ<400奈米之寬帶濾通器暴露於UV光(25 mW,4分鐘),以將反應性液晶原光聚合。
實例8
調配下列向列型LC主體混合物H8:
混合物包含選自第一子群(正介電性)且其中p為1之式I的化合物PPGU-3-F。
將0.30%的反應性液晶原R1加至向列型LC主體混合物H8以形成可聚合LC介質M8。如上所述將LC介質M8填充於測試單元之內,且使用具有300奈米<λ<400奈米之寬帶濾通器暴露於UV光(25 mW,4分鐘),以將反應性液晶原光聚合。
實例9
調配下列向列型LC主體混合物H9:
混合物包含選自第二子群(中或負介電性)且其中p為0之式I的PGP-2-3、PGP-2-4和PYP-2-3。
將0.30%的反應性液晶原R1加至向列型LC主體混合物H9以形成可聚合LC介質M9。如上所述將LC介質M9填充於測試單元之內,且使用具有300奈米<λ<400奈米之寬帶濾通器暴露於UV光(25 mW,4分鐘),以將反應性液晶原光聚合。
實例10
調配下列向列型LC主體混合物H10:
混合物包含選自第二子群(中或負介電性)且其中p為0之式I的PGP-2-3、PGP-2-4和PYP-2-3。
將0.30%的反應性液晶原R1加至向列型LC主體混合物H10以形成可聚合LC介質M10。如上所述將LC介質M10填充於測試單元之內,且使用具有300奈米<λ<400奈米之寬帶濾通器暴露於UV光(25 mW,4分鐘),以將反應性液晶原光聚合。
比較例1
調配下列向列型LC主體混合物HC:
混合物不包含根據本發明之式I化合物。
使用例A
將0.20%之反應性液晶原R1
分別地加至實例1-5之向列型LC主體混合物H1-H5和比較例1之向列型LC主體混合物HC以分別地產生可聚合LC介質M1-M5和MC。
如上所述將LC介質M1-M5和MC填充於測試單元之內,且使用具有300奈米<λ<400奈米之寬帶濾通器暴露於UV光(25 mW,4分鐘),以將反應性液晶原光聚合。如上所述測定聚合之後在LC主體混合物中所產生之預傾角。結果係顯示於下表1中。
可見,在其中LC主體混合物包含根據本發明之式I化合物的LC介質M1-M5中,產生小於在其中LC主體混合物不含式I化合物之LC介質MC中的傾角。
使用例B
如使用例A中所述將使用例A之LC介質M1-M5填充於測試單元之內,且暴露於UV光,但使用具有λ>320奈米之截止濾波器替代寬帶濾通器,以將反應性液晶原光聚合。如上述所測定聚合之後在LC主體混合物中所產生之預傾角。結果係顯示於下表2中。
可見即使用較高波長,可產生預傾角。在包含其中p為1之式I化合物的LC介質M1中,從垂直方向之傾角甚至大於在包含其中p為0之式I化合物的LC介質M2-M5中之傾角。
此顯示根據本發明之LC介質(特別是該等包含其中p為1之式I化合物者)也適合用於藉由在較長UV波長下之聚合作用製備PSA顯示器。
使用例C
將0.20%的反應性液晶原R1、R2和R3之一者加至實例1、4和5之各向列型LC主體混合物H1、H4和H5:
在化合物R1中,可聚合官能基皆直接連接於液晶原核心。在化合物R2和R3中,可聚合官能基之一經由間隔基連接於液晶原核心和另一個直接連接。所得可聚合LC介質M11-M53之組成物係顯示於下表3中。
然後如使用例A中所述將LC介質M11-M53填充於測試單元之內,且使用具有300奈米<λ<400奈米之寬帶濾通器暴露於UV光(25 mW,4分鐘),以將反應性液晶原光聚合。如上述所測定聚合之後在LC主體混合物中所產生之預傾角。結果係顯示於下表4中。
當比較反應性液晶原之效果時,可見在包含反應性液晶原R1(沒有間隔基)之LC介質M11、M41和M51中,產生最小的傾角,相較於包含反應性液晶原R2或R3之LC介質。
當比較主體混合物之效果時,可見在包含具有其中p為1之式I化合物的LC主體混合物H1之LC介質M11、M12和M13中,當使用不同反應性液晶原時傾角之變化比較小,相較於包含LC主體混合物H4或H5之LC介質。
此顯示其中p為1之式I化合物和包含彼等之LC介質尤其適合於使用有或沒有間隔基之反應性液晶原製備PSA顯示器。

Claims (31)

  1. 一種式I化合物或一種包含一或多種式I化合物的LC(液晶)混合物在進一步包含一或多種可聚合化合物或RMs(反應性液晶原)之LC介質中用於PS(聚合物穩定)或PSA(聚合物穩定配向)顯示器中之用途, 其中個別基團具有下列意義: 係選自由下列環所組成之群組 且其中該式I化合物包含一或多個環 及/或二或多個環 R1 表示具有1至12個C原子之烷基或烯基,此外,其中一或 二個非相鄰的CH2 基可以O原子彼此不直接連接的方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-置換,R0 表示X0 ,X0 為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,L1 和L2 彼此獨立地各自表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2 ,p表示0或1。
  2. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中該式I化合物係選自下列子式: 其中烷基表示具有1至6個C原子之直鏈烷基,(O)表示O原子 或單鍵,及Q表示F或OCF3
  3. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中該LC混合物另外包含一或多種選自下式之化合物: 其中個別基團具有下列意義:a表示1或2,b表示0或1,表示R1 和R2 彼此獨立地各自表示具有1至12個C原子之烷基或烯基,此外,其中一或二個非相鄰的CH2 基可以O原子彼此不直接連接的方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-置換,Zx 和Zy 彼此獨立地各自表示-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-CO-O-、-O-CO-、-C2 F4 -、-CF=CF-、-CH=CH-CH2 O-、或單鍵,L1-4 彼此獨立地各自表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2
  4. 根據申請專利範圍第3項之用途,其中該LC混合物包含一或多種選自下式之化合物: 其中個別基團具有下列意義:表示表示表示,R3 和R4 彼此獨立地各自表示具有1至12個C原子之烷基,此外,其中一或二個非相鄰的CH2 基可以O原子彼此不直接連接的方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-置換,Zy 表示-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-、-OCO-、-C2 F4 -、-CF=CF-、-CH=CHCH2 O-、或單鍵,R5 和R6 彼此獨立地各自具有上述R1 所示之意義的一者,和e表示1或2。
  5. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中該LC混合物除了式I化合物之外包含一或多種化合物選自由申請專利範圍第3和4項中所定義之式CY、PY、ZK和DK所組成之群組,其中式CY、PY、ZK和DK包含烯基。
  6. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中在式I中,L1 和L2 彼此獨立地各自表示F或Cl。
  7. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中在式I中,R1 為具有1至6個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有2至6個C原子之直鏈烯基。
  8. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中該LC混合物及該LC介質具有負介電各向異性。
  9. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中在式I化合物中,p為0。
  10. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中在式I化合物中,p為1。
  11. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中該可聚合化合物係選自式RM-1至RM-21, RM-6 RM-18
  12. 根據申請專利範圍第1項之用途,其中可聚合化合物或RMs係選自式I*或II* Ra -B1 -(Z1 -B2 )m1 -Rb I* (R*-(B1 -Z1 )m1 )k -Q II*其中個別基團具有下列意義:Ra 和Rb 彼此獨立地各自表示P、P-Sp-、H、鹵素、SF5 、NO2 、碳基(carbyl group)或烴基, 其中Ra 和Rb 基之至少一者表示P-Sp-,P在每次出現時,相同或不同地表示可聚合基,Sp在每次出現時,相同或不同地表示間隔基或單鍵,B1 和B2 彼此獨立地各自表示芳族、雜芳族、脂環族或雜環族基,其亦可包括稠合環,且其隨意地經L單-或多取代,Z1 在每次出現時,相同或不同地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2 -、-CH2 O-、-SCH2 -、-CH2 S-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 S-、-SCF2 -、-(CH2 )n1 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、-(CF2 )n1 -、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、CR0 R00 或單鍵,L表示P、P-Sp-、H、OH、CH2 OH、鹵素、SF5 、NO2 、碳基或烴基,R0 和R00 彼此獨立地各自表示H或具有1至12個C原子之烷基,m1表示0、1、2、3或4,n1表示1、2、3或4,R*在每次出現時,相同或不同地具有式I*中,具有Ra 所示意義之一者,Q表示k價掌性基,其隨意地經L單或多取代,k表示1、2、3、4、5或6。
  13. 根據申請專利範圍第12項之用途,其中在該式I*化合物中,B1 和B2 彼此獨立地各自表示1,4-伸苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,7-二基、茀-2,7-二基、香豆素、黃酮(此外,其中這些基團中的一或多個 CH基團可經N置換)、環己烷-1,4-二基(此外,其中一或多個不相鄰的CH2 基團可經O和/或S置換)、1,4-伸環己烯基、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、哌啶-1,4-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、二氫茚-2,5-二基、八氫-4,7-甲橋二氫茚-2,5-二基、或菲-2,7-二基,其中所有這些基團可為未經取代或經L單或多取代。
  14. 根據申請專利範圍第12項之用途,其中該式I*化合物選自子式I*1至I*18, 其中R表示P、P-Sp-、H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、支鏈或環狀烷基,Zx 表示-O-、-CO-或CRy Rz , Ry 和Rz 彼此獨立地表示H、F、CH3 或CF3 ,m2和m3彼此獨立地各自表示從1至8之整數,o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。
  15. 根據申請專利範圍第12項之用途,其中基團P為乙烯氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟丙烯酸酯、氯丙烯酸酯、環氧丙烷或環氧化物。
  16. 根據申請專利範圍第12項之用途,其中基團Sp為Sp’-X’,其中X’為-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR0 -或單鍵,Sp’為-(CH2 )p1 -、-(CH2 CH2 O)q1 -CH2 CH2 -、-CH2 CH2 -S-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 -NH-CH2 CH2 -或-(SiR0 R00 -O)p1 -,其中p1為從1至12之整數,q1為從1至3之整數。
  17. 一種LC介質,其包含申請專利範圍第1、2、6至11項中任一項所定義之式I的化合物,且進一步包含一或多種申請專利範圍第12至16項中任一項之可聚合化合物或RMs。
  18. 一種LC介質,其包含申請專利範圍第3、4或5項中所定義之LC混合物,且進一步包含一或多種申請專利範圍第12至16項中任一項之可聚合化合物或RMs。
  19. 根據申請專利範圍第17或18項之LC介質,其具有負介電各向異性。
  20. 一種PS或PSA顯示器,其包含申請專利範圍第1、2、6至11項中任一項所定義之式I的化合物。
  21. 一種PS或PSA顯示器,其包含申請專利範圍第3、4或5項中所定義之LC混合物。
  22. 一種PS或PSA顯示器,其包含申請專利範圍第17或18項之LC介質。
  23. 一種根據申請專利範圍第20、21或22項之顯示器,其為一種PS-VA或PS-IPS型之顯示器。
  24. 根據申請專利範圍第1至16項中任一項之用途,其中可聚合化合物或反應性液晶原被聚合。
  25. 根據申請專利範圍第17或18項之LC介質,其中可聚合化合物或反應性液晶原被聚合。
  26. 根據申請專利範圍第20、21、22或23項之顯示器,其中可聚合化合物或反應性液晶原被聚合。
  27. 一種PS或PSA顯示器,其包含顯示單元,該顯示單元包含二個基板和二個電極,其中至少一基板對光透明及至少一基板具有一或二個電極提供於其上,和一層位於基板之間的包含經聚合之成分和低分子量成分的LC介質,其中經聚合之成分係藉由一或多種的可聚合化合物在顯示單元的基板之間於LC介質中聚合而得到,其特徵在於低分子量成分為包含一或多種申請專利範圍第1至2項中一或多項所定義之式I的化合物的LC混合物。
  28. 根據申請專利範圍第27項之PS或PSA顯示器,其中經聚合之成分係藉由一或多種的可聚合化合物在顯示單 元的基板之間於LC介質中聚合而得到,同時對電極施加電壓。
  29. 一種製備根據申請專利範圍第27項之PS或PSA顯示器之方法,其藉由將LC介質提供於包含二個基板和二個電極之顯示單元中,該LC介質包含一或多種可聚合化合物及一或多種申請專利範圍第1至2項中一或多項所定義之式I的化合物的LC混合物,其中至少一基板對光透明及至少一基板具有一或二個電極提供於其上,及聚合一或多種可聚合化合物。
  30. 根據申請專利範圍第29項之製備PS或PSA顯示器之方法,聚合一或多種可聚合化合物同時將電壓施加於電極。
  31. 根據申請專利範圍第29項之方法,其中該可聚合化合物係藉由暴露於具有波長從320奈米到400奈米的UV光而聚合。
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