TWI589683B - 液晶介質及液晶顯示器 - Google Patents

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Description

液晶介質及液晶顯示器
本發明係關於液晶介質及包含該等介質之液晶顯示器(LC顯示器)，其中該液晶介質(LC介質)呈垂面(垂直)對準。本發明之具有正介電各向異性之LC介質包含質量為至少450 Da之粒子，該等粒子已由極性有機錨定基團官能化。該LC介質較佳由可聚合組分穩定化。
電控雙折射、ECB效應抑或對準相畸變(DAP，deformation of aligned phase)效應之原理於1971年首次描述(M.F. Schieckel及K. Fahrenschon,「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」,Appl. Phys. Lett. 19(1971),3912)。該原理隨後於J.F. Kahn(Appl. Phys. Lett. 20(1972),1193)以及G. Labrunie及J. Robert(J. Appl. Phys. 44(1973),4869)之論文中描述。
J. Robert及F. Clerc(SID 80技術論文輯要(Digest Techn. Papers)(1980),30)、J. Duchene(Displays 7(1986),3)及H. Schad(SID 82技術論文輯要(1982),244)之論文顯示，液晶相須具有較高的彈性常數K3/K1比值、較高的光學各向異性Δn值以及Δε-0.5之介電各向異性值，以便基於ECB效應而適用於高資訊顯示器元件中。基於ECB效應之電光顯示器元件具有垂面邊緣對準(VA技術=垂直對準型(vertically aligned))。
使用ECB效應之顯示器，如例如呈多域垂直對準(MVA，multi-domain vertical alignment；例如：Yoshide,H.等人，論文3.1:「MVA LCD for Notebook or Mobile PCs...」,SID 2004國際會議，技術論文輯要,XXXV,Book I,第6至9頁，及Liu,C.T.等人，論文15.1:「A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology...」,SID 2004國際會議，技術論文輯要，XXXV,Book II,第750至753頁)模式、圖案化垂直對準(PVA，patterned vertical alignment；例如：Kim,Sang Soo，論文15.4:「Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV」,SID 2004國際會議，技術論文輯要，XXXV,Book II,第760至763頁)模式、新型超視覺(ASV，advanced super view；例如：Shigeta,Mitzuhiro及Fukuoka,Hirofumi，論文15.2:「Development of High Quality LCDTV」,SID 2004國際會議，技術論文輯要，XXXV,Book II，第754至757頁)模式之所謂的垂直對準向列型(VAN，vertically aligned nematic)顯示器，自身已被確立為除共平面切換型(IPS，in-plane switching)顯示器(例如：Yeo,S.D.,論文15.3:「An LC Display for the TV Appli-cation」,SID 2004國際會議，技術論文輯要，XXXV,Book II，第758及第759頁)及早已知曉之扭轉向列型(TN，twisted nematic)顯示器外當前最重要(尤其對於電視應用)之三種最新型液晶顯示器之一。該等技術之一般形式於例如Souk,Jun,SID研討會2004,研討會M-6:「Recent Advances in LCD Technology」，研討會講稿M-6/1至M-6/26；及Miller,Ian,SID研討會2004，研討會M-7:「LCD-Television」，研討會講稿M-7/1至M-7/32中比較。儘管已藉由利用過激勵之定址法顯著改良了現代ECB顯示器之回應時間(例如：Kim,Hyeon Kyeong等人，論文9.1:「A 57-in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application」,SID 2004國際會議，技術論文輯要，XXXV,Book I，第106至109頁)，但視頻相容性回應時間，尤其針對灰度切換之回應時間的達成仍存在問題，尚未令人滿意地得到解決。
包含具有正介電各向異性之LC介質的VA顯示器描述於S.H. Lee等人，Appl. Phys. Lett.(1997),71,2851-2853中。該等顯示器使用排列於基板表面上之數位間電極(具有梳狀結構之共平面控制電極組態)，如尤其市售共平面切換型(IPS)顯示器(如例如DE 40 00 451及EP 0 588 568中所揭示)中所使用者，且具有呈垂面排列之液晶介質，該排列在施加電場時變為平面排列。
此外，上文提及之顯示器之發展可見於例如以下文獻中：K.S. Hun等人，J. Appl. Phys.(2008),104,084515(DSIPS：『雙面共平面切換(double-side in-plane switching)』，涉及驅動電壓及傳輸之改良)；M. Jiao等人，App. Phys. Lett(2008),92,111101(DFFS：『雙邊緣場切換(dual fringe field switching)』，涉及回應時間之改良)以及Y.T. Kim等人，Jap. J. App. Phys.(2009),48,110205(VAS：『視角可切換(viewing angle switchable)』LCD)。
此外，VA-IPS顯示器亦稱為正VA及HT-VA。
在所有該等顯示器(下文中通稱為VA-IPS顯示器)中，對準層施用於兩個基板表面上以實現LC介質之垂面對準；至目前為止，該層之製造已付出相當大的努力。
本發明旨在簡化製造製程本身，同時仍保留VA-IPS技術之優點，諸如相對較快之回應時間、良好的視角相關性及高對比度。
此效應在電光顯示器元件中之工業應用需要LC相，該等LC相須滿足多項要求。此處尤其重要的是對濕氣、空氣、基板表面材料及諸如熱、紅外輻射、可見光輻射及紫外輻射以及直接電場及交變電場之物理影響的抗性。
此外，工業上可用之LC相需在適合溫度範圍內具有液晶中間相且具有低黏度。
VA顯示器一般意欲在具有較大工作溫度範圍之同時具有極高比電阻率、短回應時間及低臨限電壓，由此可產生各種灰度。
在習知VA-IPS顯示器中，基板表面上之聚醯亞胺層確保液晶之垂面對準。顯示器中適合對準層之製造需要付出相當大努力。此外，對準層與LC介質之相互作用可向VA-IPS顯示器賦予電阻。歸因於此類型的可能發生之相互作用，適合液晶組分之數量大幅減少。因此，需要在無聚醯亞胺情況下實現LC介質之垂面對準。同時，此舉將簡化VA-IPS顯示器之製造製程。
常用TN顯示器(TN：『扭轉向列型』)之缺點係由該等顯示器中相當低之對比度、相對較高之視角相關性以及難以產生灰度所致。
IPS顯示器及VA顯示器具有明顯較佳之視角相關性，且因此主要用於電視及監控器。
另一發展為所謂的聚合物穩定型(PS，polymer sustained)顯示器或聚合物穩定對準型(PSA，polymer sustained alignment)顯示器，偶爾亦會使用術語「聚合物穩定型(polymer stabilised)」。PSA顯示器之特點在於回應時間縮短，而對其他參數(諸如尤其良好的對比度之視角相關性)無顯著不利影響。
在該等顯示器中，少量(例如0.3重量%，通常<1重量%)的一或多種可聚合化合物添加至LC介質中，且在引入LC單元中後，該一或多種可聚合化合物通常在施加或不施加電場下，藉由UV光聚作用在電極之間發生原位聚合或交聯。經證實，在LC混合物中添加可聚合液晶原基或液晶化合物(亦稱為反應性液晶原基或「RM」)特別適宜。至目前為止，PSA技術主要用於具有負介電各向異性之LC介質。
除非另作指示，否則術語「PSA」在下文中用於表示PS顯示器及PSA顯示器。
同時，PSA原理正被用於各種經典LC顯示器中。因此，舉例而言，已知PSA-VA顯示器、PSA-OCB顯示器、PSA-IPS顯示器、PSA-FFS顯示器及PSA-TN顯示器。在PSA-VA顯示器及PSA-OCB顯示器之情況下，可聚合化合物之聚合反應較佳在施加電壓下發生，且在PSA-IPS顯示器之情況下在施加或不施加電壓下發生。如可在測試單元中得到證實，PS(A)法使該單元預傾斜。舉例而言，在PSA-OCB顯示器之情況下，彎曲的結構有可能穩定，由此不需要或可降低偏移電壓。
PSA-VA顯示器例如描述於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及US 2006/0103804 A1中。PSA-OCB顯示器描述於例如T.-J-Chen等人，Jpn. J. Appl. Phys. 45,2006,2702-2704及S. H. Kim,L.-C-Chien,Jpn. J. Appl. Phys. 43,2004,7643-7647中。PSA-IPS顯示器描述於例如US 6,177,972及Appl. Phys. Lett. 1999,75(21),3264中。PSA-TN顯示器描述於例如Optics Express 2004,12(7),1221中。PSA-VA-IPS顯示器描述於例如WO 2010/089092 A1中。
與上文所述之習知LC顯示器類似，PSA顯示器可如主動矩陣式顯示器或被動矩陣式顯示器一般操作。在主動矩陣式顯示器之情況下，個別像素通常藉由諸如電晶體(例如薄膜電晶體或「TFT」)之整合式非線性主動元件定址，而在被動矩陣式顯示器之情況下，個別像素通常藉由多重方法定址，其中該兩種方法均可自先前技術得知。
在先前技術中，例如下式之可聚合化合物用於PSA-VA：
其中P表示可聚合基團，通常為丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，如例如US 7,169,449中所述。
有關聚醯亞胺層製造、層處理及利用凸塊或聚合物層進行改良已付出相當大努力。因此，需要一方面降低製造成本且另一方面幫助優化圖像品質(視角相關性、對比度、回應時間)之簡化技術。
Shie-Chang Jeng等人發表之Optics Letters(2009),34,455-457中報導了藉助基於多面體寡聚倍半矽氧烷(下文簡稱為倍半矽氧烷，PSS)之奈米粒子進行液晶層由水平至垂直之自發對準。自約1重量%之濃度，實際觀察到垂面對準。預傾角僅受濃度影響。
US 2008/0198301 A1(US 7550094 B2)說明書中同樣提出將PSS作為液晶介質之垂面對準材料。但未揭示應用於VA-IPS顯示器。
JP 2010170090 A說明書中揭示一種樹枝狀聚合物，其係作為液晶混合物之添加劑以引起相對於基板之垂直對準。
Shug-June Hwang等人，J. Phys D: Appl. Phys 2009,42,025102揭示將胺取代之POSS(1%)用於負介電液晶混合物之垂直對準。
該等說明書均未提及切換操作之溫度相關性及缺乏鈍化層之問題。事實上，已顯示，由PSS誘導之垂面對準程度隨溫度增加迅速降低。此外，由於聚醯亞胺層不僅使LC介質對準，而且亦確保電絕緣，故鈍化層尤其重要。若無鈍化層，則顯示器之可靠性可能出現問題，諸如殘餘直流(R-DC，『residual DC』)。
因此，用於在無聚醯亞胺層情況下實現顯示器應用之現有方法不能令人完全滿意。
本發明係關於一種LC介質，其包含具有正介電各向異性且Δε值1.5之低分子量液晶組分以及包含質量為至少450 Da之粒子的組分(N)，其中該等粒子含有一或多個有機極性錨定基團。
本發明之LC介質展現相對於習知基板表面的自發垂面(垂直)對準，該基板表面諸如為包含玻璃或塗有ITO或聚醯亞胺之玻璃的表面。
LC介質較佳另外包含聚合組分或可聚合組分，其中該聚合組分可藉由可聚合組分之聚合而獲得。
LC介質且尤其是其對準可藉助於此組分及視情況建立之所需預傾角穩定。
本發明另外係關於一種用於製備LC介質之方法，在該方法中，將具有正介電各向異性且Δε值1.5之低分子量液晶組分與如上下文所述之組分(N)混合，及視情況添加一或多種可聚合化合物及/或助劑。
本發明另外係關於一種液晶顯示器(LC顯示器)，其包含具有兩個基板及至少兩個電極之液晶單元(LC單元)，其中至少一個基板係透光的，且至少一個基板具有一個或兩個，較佳兩個電極；及位於基板之間的液晶介質(LC介質)層，其包含具有正介電各向異性且Δε值1.5之低分子量液晶組分及如上下文所定義之組分(N)，該組分(N)適於實現LC介質相對於基板表面之垂面(垂直)對準。
LC顯示器之LC介質較佳包含聚合組分或可聚合組分，其中該聚合組分可由在LC單元各基板之間之LC介質中的一或多種可聚合化合物視情況在對該單元之電極施加電壓之情況下發生聚合而獲得。
本發明另外係關於一種用於製造LC顯示器，較佳PSA-VA型顯示器之方法，該LC顯示器包含具有兩個基板及至少兩個電極之LC單元，其中至少一個基板係透光的，且較佳至少一個基板具有一個或兩個，較佳兩個電極，該方法包含以下方法步驟：-　用LC介質填充該單元，該LC介質包含如上下文或申請專利範圍中所述之LC介質，適於實現LC介質相對於基板表面之垂面(垂直)對準的組分(N)及視情況使用之可聚合組分，及-　視情況在對該單元之電極施加電壓之情況下或在電場作用下，該可聚合組分視情況發生聚合。
將組分(N)溶解或分散於液晶中。其引起液晶相對於基板表面之垂面對準。該組分(N)包含質量為至少450 Da之粒子，其中該等粒子含有一或多個有機極性錨定基團，且較佳佔50重量%、75重量%、90重量%或90重量%以上比例；組分(N)較佳完全由該等粒子組成。粒子之質量較佳為600 Da或600 Da以上且為2000 Da或2000 Da以下。組分(N)應為化學惰性的、耐老化且較佳為親脂性的以適於與LC介質接觸，且應為可溶或可分散的。組分(N)之適合粒子為例如含有極性錨定基團之倍半矽氧烷化合物，其亦可被視為化合物及尺寸為約1 nm至5 nm之奈米粒子。或者，具有分子上確定結構且含有極性有機錨定基團之其他較大部分亦可在此處用作粒子。該等部分之實例為例如官能化之芙、倍半矽氧烷之變體、四取代之甲烷衍生物及具有如上文所界定之質量的其他三維分子結構。該等粒子基本上可為有機分子或有機/無機雜合粒子。無機部分可具有分子上確定結構(例如PSS)或為原子聚集體(叢集、金屬奈米粒子、奈米晶體等)。
組分(N)之粒子的直徑大於或等於1 nm，較佳直徑為1 nm至5 nm。組分(N)之粒子的邊長比(side ratio)dmax/dmin較佳為至多3:1，較佳為2:1或小於2:1，dmax在此處表示非球形粒子之最大長度尺寸，且dmin表示非球形粒子之最小長度尺寸。在桿狀粒子之情況下，dmax表示長度，且dmin表示寬度或最小直徑。在薄片形粒子之情況下，dmax表示直徑且dmin表示厚度。最大長度尺寸較佳應為1 nm或1 nm以上，較佳為1 nm至5 nm。對於結構無法完整描述之粒子，假定粒子接近球形，使用平均直徑。在此情況下，應使用平均直徑來代替最大長度尺寸。此情況同樣適用於統計學尺寸分佈。分子結構之尺寸比可藉助於分子結構之簡單模型或計算，藉由假定所涉及原子之標準鍵角、鍵長度及范德華半徑(van der Waals radii)估算。其他奈米顆粒物質之尺寸及形狀可藉由在溶液中進行之散射法或藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)以適宜的精確度測定。
所用組分(N)之粒子的濃度較佳小於10重量%，尤佳8重量%且極尤其5重量%。所用該等粒子之濃度較佳為至少0.1重量%，較佳為至少0.2重量%。使用0.1重量%至0.5重量%組分(N)一般在常用單元厚度(3 μm至4 μm)下就會引起LC層之完全垂面對準。
組分(N)之錨定基團較佳由與包含玻璃或金屬氧化物之基板表面發生非共價相互作用之基團組成。適合的基團為極性基團，包括含有選自N、O、S及P之原子的基團，該等基團較佳亦同時對空氣及水穩定。錨定基團較佳含有該等雜原子中之一或多者，較佳兩者或兩者以上。
錨定基團較佳由以下組成：一至兩個含有選自N及O之雜原子的各別結構元件，及在該等結構元件之間且在該等結構元件之一或多者之間的共價鍵聯結構，以及剩餘粒子(亦即不含錨定基團之粒子)。該等共價結構由鏈形或環狀脂族基團及/或芳族環，較佳飽和烴鏈及/或脂族環組成。脂族環包括例如環己烷及環戊烷。芳族環較佳包括苯，例如1,4-伸苯基、1,3-伸苯基或1,2-伸苯基。
因此，除烴結構外，適合的錨定基團亦含有在諸如-NH2、-NH-(二級胺)、第三-N(三級胺)、=N-、-OH、-SH、-CN、-(CO)-、-O-、-S-及該等基團中兩個或兩個以上之組合之結構元件中之例如N及O作為雜原子。此處較佳為與LC顯示器及LC介質相容之基團。酸性基團諸如-(CO)OH、-S(O)2OH、-P(O)(OH)2等及離子基團一般為較不佳。較佳之組分(N)之特徵在於，組分(N)之化合物或粒子已藉含有至少一個、兩個或兩個以上一級胺或二級胺官能基(第三-N、-NH-、-NH2)、醚基(-O-)或羥基(-OH)之錨定基團官能化。錨定基團中較佳存在該等官能基中之兩者或兩者以上。此處較佳兩個官能基相對於彼此之排列方式應使其能夠與鍵結搭配物之原子按雙齒或多齒螯合配位體之方式相互作用。在簡單的說明性情形中，胺基官能基之類型及位置相當於乙二胺(-NH-CH2CH2-NH2)之類型及位置。
在一較佳實施例中，組分(N)之粒子具有通式O-A*，其中A*表示極性錨定基團，且O表示無錨定基團之剩餘粒子。剩餘粒子O基本上決定粒子之尺寸且一般在質量中佔主要比例(90%)。
錨定基團A*較佳表示下式之基團
-Sp-[X2-Z2-]kX1　(A1)，
其中，在各情況下獨立地，Sp表示用於形成與粒子之連接之單鍵或間隔基，與下文關於式I所定義之Spa定義相同，較佳為如下文關於式I所定義之間隔基-Sp"-X"-，其經由基團X"連接至粒子，其中Sp"極尤其表示單鍵或具有1至12個C原子之伸烷基，X1表示基團-NH2、-NHR1、-NR1 2、-CN、-OR1、-OH、-(CO)OH或下式之基團
R0　表示H或具有1至12個C原子之烷基，X2　在各情況下獨立地表示-NH-、-NR1-、-O-或單鍵，Z2　在各情況下獨立地表示具有1至15個C原子之伸烷基、具有5或6個C原子之碳環(例如視情況經取代之苯、環己烷)，或一或多個環與伸烷基之組合，在該等基團每一者中，一或多個氫原子視情況經-OH、OR1、-NH2、-NHR1-、-NR1 2或鹵素(較佳F、Cl)置換，R1　在各情況下獨立地表示經鹵化或未經取代之具有1至15個C原子之烷基，其中，另外，該基團中之一或多個CH2基團可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子與N原子彼此不直接鍵聯地予以置換，且其中基團R1可視情況彼此鍵聯形成環系統，及k　表示0至3。
特定言之，錨定基團由此基團組成且表示A*。
組分(N)之錨定基團尤佳含有子式(A2)之含(N/O)雜原子之基團
其中Sp、X1、X2及R1如上文關於式(A1)所定義，且R2　表示H、F、Cl、CN、-OH、-NH2或經鹵化或未經取代之具有1至15個C原子之烷基，其中，另外，該基團中之一或多個CH2基團可各自彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-、-O-、-NH-或-NR1-以使O原子與N原子彼此不直接鍵聯地予以置換，及n　表示1、2或3。
特定言之，錨定基團由此基團組成且表示A*。
含氮錨定基團A*尤佳選自-NH2、-NH-(CH2)n3H、-(CH2)n-NH2、-(CH2)n-NH-(CH2)n3H、-NH-(CH2)n-NH2、-NH-(CH2)n-NH-(CH2)n3H、-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH2、-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH-(CH2)n3H、-O-(CH2)n-NH2、-(CH2)n1-O-(CH2)n-NH2、-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-OH、-O-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH2、-O-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-OH、-(CH2)n1-NH-(CH2)n2-NH-(CH2)n3H，其中n、n1、n2及n3獨立地表示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12，尤其表示1、2、3或4。含有多個雜原子(N、O)之基團含有作為錨定基團之特定強度。其可以較低濃度使用。
不含氮錨定基團A*尤佳選自-OH、-(CH2)n-OH、-O-(CH2)n-OH、-[O-(CH2)n1-]n2-OH、-(CO)OH、-(CH2)n-(CO)OH、-O-(CH2)n-(CO)OH或-[O-(CH2)n1-]n2-(CO)OH，其中n、n1及n2獨立地表示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12，尤其表示1、2、3或4。該等基團可與液晶介質高度相容。
所用粒子可彼此相同或不同。其分子結構或奈米粒子之統計學質量分佈或同位素分佈可不同。
一般而言，粒子恰含有一個錨定基團。但不排除複數個錨定基團之情況。在粒子藉由後續或先前發生之聚合反應接合在一起的情況下，會產生含有複數個錨定基團之較高級粒子。此類粒子之實例為每一PSS單元已經錨定基團官能化之多面體倍半矽氧烷之二聚物或寡聚物。經由在隅角處鍵結之有機基團，進行複數個PSS核之組合。PSS核亦可分解，且其本身含有複數個OH基團作為錨定物(參見下文之結構PSS-7)。組分(N)之粒子較佳含有一個極性錨定基團，但粒子表面上經烴基，較佳經未官能化之脂族基團鈍化。
較佳之倍半矽氧烷粒子具有一般結構PSS-0：
其中A*　表示如上下文所述之錨定基團，且R4　在各情況下獨立地表示視情況經鹵化之烴基，較佳表示未經官能化或經鹵化之脂族基團、芳族基團(尤其苯基)或其組合，尤佳表示各具有至多15個C原子之烷基或烯基，其視情況經苯基及/或鹵素單取代或多取代。
作為組分(N)之粒子尤佳選自以下說明性化合物，其說明較佳取代基：
在本發明之另一較佳實施例中，所用組分(N)包含的粒子除含有極性錨定基團外，亦含有一或多個可聚合基團用於進一步官能化(相當於下文之基團Pa或Pb)。較佳可聚合基團為諸如丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟丙烯酸酯基、氧雜環丁烷基、乙烯基氧基或環氧基之基團，尤佳為丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基。在聚合反應中納入組分(N)將持久地固定奈米粒子，由此使該等奈米粒子保留其功能。
本發明之LC顯示器之一優點在於，該顯示器在無習知聚醯亞胺對準層之情況下，達成所需之垂面對準。歸因於聚合物之穩定作用，此對準甚至在高溫下亦得到保持。歸因於錨定基團及視情況存在之聚合物的穩定作用，實現電光切換之溫度穩定性之改良。本發明之經聚合物穩定之顯示器之特點在於改良之回應時間及較佳之對比度比率(預傾角及對比度之溫度相關性)。聚合組分同時亦可充當鈍化層，其可提高顯示器之可靠性。少量組分(N)實際上對LC介質之性質無影響，從而使大量液晶組分能夠用於LC顯示器中。
因此，本發明之LC顯示器較佳在LC單元之表面上沒有對準層供垂面對準。
本發明之LC顯示器使用具有正介電各向異性(Δε1.5)之LC介質。一般而言，該顯示器為VA-IPS顯示器，其具有排列於LC單元之至少一側上之電極，較佳具有按能夠產生主要相對於基板表面呈平面對準之電場之方式排列的電極，例如數位間電極。
LC顯示器具備按習知方式提供之極化器，此使得LC介質之切換操作可見。
LC單元之聚合組分(聚合物)可藉由可聚合組分(單體)聚合而獲得。一般而言，首先將單體溶解於LC介質中，且在建立了LC介質之垂面對準或高傾角後，使該等單體在LC單元中聚合。為了支持所需對準，可對LC單元施加電壓。在最簡單之情形中，該電壓為過剩的，且所需對準僅經由介質之性質及單元之幾何形狀建立。
適於LC介質之單體(可聚合組分)為用於PSA-VA顯示器之先前技術之單體，尤其下文提及之式I及/或式M1至式M29之可聚合化合物。用於PSA顯示器中之本發明LC介質較佳包含<5重量%，尤佳<1重量%且極佳<0.5重量%之可聚合化合物，尤其下文提及之各式之可聚合化合物。為了達成適宜的效應，較佳使用0.2重量%或0.2重量%以上之量。最佳量視層厚度而定。
LC介質之可聚合組分的適合單體由下式I所述：
Pa-(Spa)s1-A2-(Z1-A1)n-(Spb)s2-Pb　I
其中個別基團具有以下含義：Pa、Pb　各彼此獨立地表示可聚合基團，Spa、Spb　在每次出現時相同或不同，表示間隔基，s1、s2　各彼此獨立地表示0或1，A1、A2　各彼此獨立地表示選自以下群組之基團：a)　由反-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基及4,4'-雙伸環己基組成之群，其中另外，一或多個不相鄰CH2基團可經-O-及/或-S-置換，且其中另外，一或多個H原子可經F置換，b)　由1,4-伸苯基及1,3-伸苯基組成之群，其中另外，一或兩個CH基團可經N置換，且其中另外，一或多個H原子可經L置換，c)　由四氫哌喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫呋喃-2,5-二基、環丁烷-1,3-二基、哌啶-1,4-二基、噻吩-2,5-二基及硒吩-2,5-二基組成之群，其各自亦可經L單取代或多取代，d)　由飽和、部分不飽和或完全不飽和且具有5至20個環碳原子之視情況經取代之多環基團組成之群，該等多環基團中之一或多者可另外經雜原子置換，較佳選自由以下組成之群：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、
其中另外，該等基團中之一或多個H原子可經L置換，及/或一或多個雙鍵可經單鍵置換，及/或一或多個CH基團可經N置換，n　表示0、1、2或3，Z1　在各情況下彼此獨立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-(CH2)n-(其中n為2、3或4)、-O-、-CO-、-C(RyRz)-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或單鍵，L　在每次出現時相同或不同，表示F、Cl、CN、SCN、SF5，或在各情況下視情況經氟化之具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，R0、R00　各彼此獨立地表示H、F，或具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈烷基，其中另外，一或多個H原子可經F置換，M　表示-O-、-S-、-CH2-、-CHY1-或-CY1Y2-，及Y1及Y2　各彼此獨立地具有上文關於R0所指示之含義中之一者，或表示Cl或CN，且較佳為H、F、Cl、CN、OCF3或CF3，W1、W2　各彼此獨立地表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH2-O-、-O-CH2-、-C(RcRd)-或-O-，Rc及Rd　各彼此獨立地表示H或具有1至6個C原子之烷基，較佳為H、甲基或乙基。
可聚合基團Pa,b為適於進行諸如自由基聚合或離子鏈聚合、加成聚合或縮聚合之聚合反應或適於進行例如在聚合物主鏈上之加成或縮合之聚合物類似反應的基團。尤其優選適於鏈聚合之基團，尤其為含有C=C雙鍵或-C≡C-參鍵之基團，以及適於開環聚合之基團，例如氧雜環丁烷或環氧基。
較佳基團Pa,b係選自由以下組成之群：CH2=CW1-CO-O-、CH2=CW1-CO-、 、CH2=CW2-(O)k3-、CW1=CH-CO-(O)k3-、CW1=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH3-CH=CH-O-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、HO-CW2W3-、HS-CW2W3-、HW2N-、HO-CW2W3-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-、HOOC-、OCN-及W4W5W6Si-，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，尤其H、F、Cl或CH3；W2及W3各彼此獨立地表示H或具有1至5個C原子之烷基，尤其H、甲基、乙基或正丙基；W4、W5及W6各彼此獨立地表示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各彼此獨立地表示H、Cl或具有1至5個C原子之烷基；Phe表示視情況經一或多個如上文所定義之基團L取代的1,4-伸苯基，其不為P-Sp-；k1、k2及k3各彼此獨立地表示0或1；k3較佳表示1；及k4表示1至10之整數。
尤佳基團Pa,b係選自由以下組成之群：CH2=CW1-CO-O-、CH2=CW1-CO-、 、CH2=CW2-O-、CW1=CH-CO-(O)k3-、CW1=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-及W4W5W6Si-，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，尤其H、F、Cl或CH3；W2及W3各彼此獨立地表示H或具有1至5個C原子之烷基，尤其H、甲基、乙基或正丙基；W4、W5及W6各彼此獨立地表示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各彼此獨立地表示H、Cl或具有1至5個C原子之烷基；Phe表示1,4-伸苯基；k1、k2及k3各彼此獨立地表示0或1；k3較佳表示1；及k4表示1至10之整數。
極佳基團Pa,b係選自由以下組成之群：CH2=CW1-CO-O-，尤其CH2=CH-CO-O-、CH2=C(CH3)-CO-O-及CH2=CF-CO-O-，此外CH2=CH-O-、(CH2=CH)2CH-O-CO-、(CH2=CH)2CH-O-、
因此，極佳基團Pa,b係選自由以下組成之群：丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟丙烯酸酯基、此外乙烯基氧基、氯丙烯酸酯基、氧雜環丁烷基及環氧基，且其中較佳為丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。
較佳間隔基Spa,b係選自式Sp"-X"，由此基團Pa/b-Spa/b-符合式Pa/b-Sp"-X"-，其中Sp"表示具有1至20個C原子，較佳1至12個C原子之伸烷基，其視情況經F、Cl、Br、I或CN單取代或多取代，且其中另外，一或多個不相鄰CH2基團可各彼此獨立地經-O-、-S-、-NH-、-N(R0)-、-Si(R00R000)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R00)-CO-O-、-O-CO-N(R00)-、-N(R00)-CO-N(R00)-、-CH=CH-或-C≡C-以使O原子及/或S原子彼此不直接鍵聯地予以置換，X"表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CO-N(R00)-、-N(R00)-CO-、-N(R00)-CO-N(R00)-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0-、-CY2=CY3-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-或單鍵，R00及R000各彼此獨立地表示H或具有1至12個C原子之烷基，及Y2及Y3各彼此獨立地表示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。
典型間隔基Sp"為例如-(CH2)p1、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR00R000-O)p1-，其中p1為1至12之整數，q1為1至3之整數，且R00及R000具有上文給出之含義。
尤佳基團-Sp"-X"-為-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-O-CO-、-(CH2)p1-O-CO-O-，其中p1及q1具有上文給出之含義。
尤佳基團Sp"在各情況下為例如直鏈伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基、伸十二烷基、伸十八烷基、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、伸丙烯基及伸丁烯基。
尤佳單體為以下：
其中個別基團具有以下含義：P1及P2　各彼此獨立地表示如式I所定義之可聚合基團，較佳為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟丙烯酸酯基、氧雜環丁烷基、乙烯基氧基或環氧基，Sp1及Sp2各彼此獨立地表示單鍵或間隔基，較佳具有上下文關於Spa所給出之含義中之一者，且尤佳表示-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-或-(CH2)p1-O-CO-O-，其中p1為1至12之整數，且其中與最後提及之基團中之相鄰環的鍵聯係經由O原子發生，其中另外，基團P1-Sp1-及P2-Sp2-中之一或多者可表示基團Raa，其限制條件為，存在的基團P1-Sp1-及P2-Sp2-中之至少一者不表示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，其中另外，一或多個不相鄰CH2基團可各彼此獨立地經C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以使O原子及/或S原子彼此不直接鍵聯地予以置換，且其中另外，一或多個H原子可經F、Cl、CN或P1-Sp1-置換；尤佳為視情況經單氟化或多氟化之具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧羰基或烷基羰氧基(其中烯基及炔基具有至少兩個C原子且分支鏈基團具有至少三個C原子)，R0、R00　各彼此獨立地表示H或具有1至12個C原子之烷基，Ry及Rz　各彼此獨立地表示H、F、CH3或CF3，Z1　表示-O-、-CO-、-C(RyRz)-或-CF2CF2-，Z2及Z3　各彼此獨立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-(CH2)n-，其中n為2、3或4，L　在每次出現時相同或不同，表示F、Cl、CN、SCN、SF5，或視情況經單氟化或多氟化的具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，較佳為F，L'及L"　各彼此獨立地表示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，及x　表示0或1。
LC介質或可聚合組分較佳包含一或多種選自式M1至式M21之群，尤佳選自式M2至M9之群且極佳選自式M2、式M16、式M17及式M18之群的化合物。
LC介質或可聚合組分較佳不包含Z2及Z3表示-(CO)O-或-O(CO)-之式M10之化合物。
為了製造PSA顯示器，視情況在施加電壓下，使可聚合化合物藉由在LC顯示器之基板之間的LC介質中發生原位聚合來聚合或交聯(可聚合化合物含有兩個或兩個以上可聚合基團之情形)。聚合反應可以一個步驟進行。亦可能首先在第一步驟中在施加電壓下進行聚合反應，以產生預傾角，且隨後在第二聚合步驟中，在不施加電壓之情況下，使在第一步驟中未完全反應之化合物聚合或交聯(「終段交聯(end curing)」)。
適合且較佳之聚合方法為例如熱聚合或光聚合，較佳為光聚合，尤其為UV光聚合。此處亦可視情況添加一或多種引發劑。適於聚合之條件及引發劑之適合類型及量為熟習此項技術者所知，且描述於文獻中。適於自由基聚合之引發劑為例如市售光引發劑Irgacure651、Irgacure184、Irgacure907、Irgacure369或Darocure1173(Ciba AG)。若使用引發劑，則其比例較佳為0.001重量%至5重量%，尤佳為0.001重量%至1重量%。
本發明之可聚合化合物亦適於在無引發劑情況下進行聚合，此舉會帶來相當多的益處，諸如材料成本降低，以及尤其由可能之殘留量引發劑或其降解產物引起的LC介質之污染減少。因此，聚合亦可在不添加引發劑情況下進行。由此在一較佳實施例中，LC介質不包含聚合引發劑。
可聚合組分或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不合需要地自發聚合。穩定劑之適合類型及量為熟習此項技術者所知且描述於文獻中。特別適合的穩定劑為例如市售之Irganox系列(Ciba AG)穩定劑，諸如Irganox 1076。若使用穩定劑，則其比例以RM或可聚合組分之總量計較佳為10 ppm至10,000 ppm，尤佳為50 ppm至500 ppm。
除上述可聚合化合物及組分(N)外，用於本發明LC顯示器中之LC介質亦包含LC混合物(「主體混合物」)，其包含一或多種，較佳兩種或兩種以上低分子量(亦即單體或未聚合)化合物。該等低分子量化合物在可聚合化合物發生聚合所使用之條件下對聚合反應穩定或不具反應性。原則上，適合的主體混合物為適用於習知TN、IPS、FFS及VA-IPS顯示器中之任何正介電LC混合物。
適用於LCD且尤其適用於IPS顯示器之具有正介電各向異性的適合LC混合物自例如JP 07-181 439(A)、EP 0 667 555、EP 0 673 986、DE 195 09 410、DE 195 28 106、DE 195 28 107、WO 96/23 851及WO 96/28 521可知。
本發明液晶介質之較佳實施例如下所示：-　另外包含一或多種式II及/或式III化合物之LC介質：
其中環A　表示1,4-伸苯基或反-1,4-伸環己基，a　為0或1，R3　在各情況下彼此獨立地表示具有1至9個C原子之烷基，或具有2至9個C原子之烯基，較佳具有2至9個C原子之烯基，及R4　在各情況下彼此獨立地表示未經取代或經鹵化的具有1至12個C原子之烷基，其中另外，一或兩個不相鄰CH2基團可經-O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-(CO)-、-O(CO)-或-(CO)O-以使O原子彼此不直接鍵聯地予以置換；且較佳表示具有1至12個C原子之烷基或具有2至9個C原子之烯基。
式II化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中R3a及R4a各彼此獨立地表示H、CH3、C2H5或C3H7，且「烷基」表示具有1至8個C原子，較佳1、2、3、4或5個C原子之直鏈烷基。尤其較佳為式IIa及式IIf之化合物，尤其為R3a表示H或CH3，較佳表示H的化合物；以及式IIc化合物，尤其為R3a及R4a表示H、CH3或C2H5的化合物。
式III化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中「烷基」及R3a具有上文所示之含義，且R3a較佳表示H或CH3。尤其較佳為式IIIb化合物；-　另外包含一或多種選自由以下各式組成之群之化合物的LC介質：
其中R0　表示具有1至15個C原子之烷基或烷氧基，其中另外，該等基團中之一或多個CH2基團可各彼此獨立地經-C≡C-、-CF2O-、-CH=CH-、、、-O-、-(CO)O-或-O(CO)-以使O原子彼此不直接鍵聯地予以置換，且其中另外，一或多個H原子可經鹵素置換，X0　表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、鹵化烷基、鹵化烯基、鹵化烷氧基或鹵化烯氧基，其各具有至多6個C原子，Y1-6　各彼此獨立地表示H或F，Z0　表示-C2H4-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-CF2O-或-OCF2-，在式V及式VI中亦表示單鍵，及b及c各彼此獨立地表示0或1。在式IV至式VIII之化合物中，X0較佳表示F或OCF3，此外OCHF2、CF3、CF2H、Cl、OCH=CF2。R0較佳為直鏈烷基或烯基，其各具有至多6個C原子。
式IV化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中R0及X0具有上文所示之含義。在式IV中，R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基，且X0較佳表示F、Cl、OCHF2或OCF3、此外OCH=CF2。在式IVb之化合物中，R0較佳表示烷基或烯基。在式IVd之化合物中，X0較佳表示Cl，此外F。式V化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中R0及X0具有上文所示之含義。在式V中，R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基且X0較佳表示F；-　包含一或多種式VI-1之化合物：
尤佳選自由以下各式組成之群之化合物的LC介質：
其中R0及X0具有上文所示之含義。在式VI中，R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基且X0較佳表示F，此外OCF3。-　包含一或多種式VI-2之化合物：
尤佳選自由以下各式組成之群之化合物的LC介質：
其中R0及X0具有上文所示之含義。在式VI中，R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基且X0較佳表示F；-　較佳包含一或多種式VII化合物(其中Z0表示-CF2O-,-CH2CH2-或-(CO)O-)，尤佳選自由以下各式組成之群之化合物的LC介質：
其中R0及X0具有上文所示之含義。在式VII中，R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基且X0較佳表示F，此外OCF3。式VIII化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中R0及X0具有上文所示之含義。R0較佳表示具有1至8個C原子之直鏈烷基。X0較佳表示F。-　另外包含一或多種下式之化合物之LC介質：
其中R0、X0、Y1及Y2具有上文所示之含義，及各彼此獨立地表示或，其中環A及B不同時表示伸環己基；式IX化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中R0及X0具有上文所示之含義。R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基且X0較佳表示F。尤其較佳為式IXa之化合物；-　另外包含一或多種選自由以下各式組成之群之化合物的LC介質：
其中R0、X0及Y1-4具有上文所示之含義，及各彼此獨立地表示
式X及式XI之化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中R0及X0具有上文所示之含義。R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基及/或X0較佳表示F。尤佳之化合物為Y1表示F且Y2表示H或F，較佳表示F之化合物；-　另外包含一或多種下式XII之化合物之LC介質：
其中R5及R6各彼此獨立地表示正烷基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，其各具有至多9個C原子，且較佳各彼此獨立地表示具有1至7個C原子之烷基或具有2至7個C原子之烯基。Y1表示H或F。
較佳之式XII化合物為選自由以下各式組成之群者：
其中烷基及烷基*　各彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，及烯基及烯基*　各彼此獨立地表示具有2至6個C原子之直鏈烯基。極其較佳為下式之化合物：
其中烷基具有上文所示之含義，且R6a表示H或CH3。-　另外包含一或多種選自由以下各式組成之群之化合物的LC介質：
其中R0、X0、Y1及Y2具有上文所示之含義。R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基且X0較佳表示F或Cl；式XIII及式XIV之化合物較佳選自由以下各式組成之群：
其中R0及X0具有上文所示之含義。R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基。在式XIII之化合物中，X0較佳表示F或Cl。-　另外包含一或多種式D1及/或式D2之化合物的LC介質：
其中Y1、Y2、R0及X0具有上文所示之含義。R0較佳表示具有1至8個C原子之烷基且X0較佳表示F。尤其較佳為下式之化合物：
其中R0具有上文所示之含義，且較佳表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，尤其C2H5、n-C3H7或n-C5H11。
-　另外包含一或多種下式之化合物的LC介質：
其中Y1、R1及R2具有上文所示之含義。R1及R2較佳各彼此獨立地表示具有1至8個C原子之烷基。Y1較佳表示F。較佳介質包含1重量%至15重量%，尤其1重量%至10重量%之該等化合物。
-　另外包含一或多種下式之化合物的LC介質：
其中X0、Y1及Y2具有上文所示之含義，且「烯基」表示C2-7烯基。尤其較佳為下式之化合物：
其中R3a具有上文所示之含義，且較佳表示H；-　另外包含一或多種選自由以下式XIX至式XXV組成之群之四環化合物的LC介質：
其中Y1-4、R0及X0各彼此獨立地具有上文所示含義中之一者。X0較佳為F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。R0較佳表示烷基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，其各具有至多8個C原子。
-　另外包含一或多種下式之化合物的LC介質：
其中R0、X0及Y1-4具有上文所示之含義。
尤其較佳為下式之化合物：
-　另外包含一或多種下式之化合物的LC介質：
其中R0及Y1-3具有上文所示之含義。
尤其較佳為下式之化合物：
其中R0具有上文所示之含義，且較佳表示烷基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，其各具有至多8個C原子。
-　R0一般較佳為具有2至7個C原子之直鏈烷基或烯基；-　X0較佳為F，此外為OCF3、Cl或CF3；-　該介質較佳包含一或多種選自式II化合物之群的化合物；-　該介質較佳包含一或多種選自式VI-2、式VII-1a、式VII-1b、式IX、式X、式XI及式XXVI之化合物之群的化合物(經CF2O橋接之化合物)；式VI-2、式VII-1a、式VII-1b、式IX、式X、式XI及式XXVI之化合物的總含量較佳為35重量%或35重量%以上，尤佳為40重量%或40重量%以上，且極佳為45重量%或45重量%以上；-　式II至式XXVII化合物作為整體在混合物中之比例較佳為20重量%至99重量%；-　該介質較佳包含25重量%至80重量%，尤佳30重量%至70重量%之式II及/或式III之化合物；-　該介質較佳包含20重量%至70重量%，尤佳25重量%至60重量%之式IIa化合物；-　該介質較佳包含2重量%至25重量%，尤佳3重量%至20重量%的選自式VI-2之化合物之群的化合物；-　該介質包含總共2重量%至30重量%，尤佳3重量%至20重量%的式XI及式XXVI之化合物總和；-　該介質較佳包含1重量%至20重量%，尤佳2重量%至15重量%之式XXIV化合物；-　該介質包含總共15重量%至65重量%，尤佳30重量%至55重量%選自式VI-2、式X、式XI及式XXV之高極性化合物之化合物總和。
在本申請案及下文之實例中，液晶化合物之結構係藉助於首字母縮寫字指示，且向化學式之轉變根據下表A及B來進行。所有基團CnH2n+1及CmH2m+1為分別具有n及m個C原子之直鏈烷基；n、m及k為整數且較佳表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。表B中之編碼為不言自明的。在表A中，僅指示母結構之首字母縮寫字。在個別情況下，母結構之首字母縮寫字後跟隨取代基R1*、R2*、L1*及L2*之編碼(由短橫隔開)：
較佳混合物組分見於表A及表B中。
表A
表B
在本發明之一較佳實施例中，本發明之LC介質包含一或多種選自由表A及B之化合物組成之群的化合物。
表C
表C指示可添加至本發明之LC介質中之可能的對掌性摻雜劑。
LC介質視情況包含0重量%至10重量%，尤其0.01重量%至5重量%，尤佳0.1重量%至3重量%摻雜劑，較佳選自由表C化合物組成之群的摻雜劑。
表D
表D指示可添加至本發明之LC介質中之可能的穩定劑。
(此處n表示1至12之整數，較佳為1、2、3、4、5、6、7或8，末端甲基未圖示)。
LC介質較佳包含0重量%至10重量%，尤其1 ppm至5重量%，尤佳1 ppm至1重量%之穩定劑。LC介質較佳包含一或多種選自由表D之化合物組成之群的穩定劑。
表E
表E顯示可用於本發明之LC介質中，較佳作為反應性化合物之說明性化合物。
在本發明之一較佳實施例中，液晶原基介質包含一或多種選自表E之化合物之群的化合物。
在本申請案中，除非另作明確指示，否則術語「化合物」表示一種化合物以及複數種化合物。相反，術語「化合物」一般亦涵蓋複數種化合物，若根據定義，此為可能的且未另作指示的話。此情形同樣適用於術語LC介質。術語「組分」在各情況下涵蓋一或多種物質、化合物及/或粒子。
此外，亦使用以下縮寫及符號：ne　在20℃及589 nm下之非尋常折射率，no　在20℃及589 nm下之尋常折射率，Δn　在20℃及589 nm下之光學各向異性，ε⊥　在20℃及1 kHz下垂直於定向器之介質電容率，ε∥　在20℃及1 kHz下平行於定向器之介質電容率，Δε　在20℃及1 kHz下之介電各向異性，cl.p.,T(N,I)　澄清點[℃]，γ1　在20℃下之旋轉黏度[mPa‧s]，K1　在20℃下發生「斜面」畸變之彈性常數[pN]，K2　在20℃下發生「扭轉」畸變之彈性常數[pN]，K3　在20℃下發生「彎曲」畸變之彈性常數[pN]。
除非另作明確指示，否則本申請案中之所有濃度皆按重量百分比提供，且涉及包含所有固體或液晶組分之對應的混合物整體(無溶劑)。
除非另外在各情況下明確指出，否則所有物理性質均依照「Merck Liquid Crystals、Physical Properties of Liquid Crystals」(Status Nov. 1997,Merck KGaA，Germany)來測定且要求20℃之溫度，且Δn在589 nm下測定，且Δε在1 kHz下測定。
藉由用指定強度之UVA光(通常365 nm)照射顯示器或測試單元一段預定時間，視情況同時對顯示器施加電壓(通常10 V至30 V交變電流，1 kHz)，來使顯示器或測試單元中之可聚合化合物聚合。在實例中，除非另作指示，否則使用100 mW/cm2之汞蒸氣燈，且使用配備有320 nm帶通濾波器之標準UV計(Ushio UNI計)量測強度。
以下實例將說明本發明，而不意欲以任何方式限制本發明。然而，物理性質將使熟習此項技術者瞭解哪些性質可以實現且可在哪些範圍內調整該等性質。詳言之，因此對熟習此項技術者而言，良好地定義了可較佳達成之各種性質之組合。
亦可由申請專利範圍產生根據描述之本發明實施例及變體的其他組合。
實例
所用化合物若非市售的，則可藉由標準實驗室程序合成。LC介質來源於德國Merck KGaA公司。PSS-1(經[3-(2-胺基乙基)胺基]丙基-七異丁基取代之PSS；CAS登記號444315-16-6)係購自Aldrich公司。結構PSS-1至PSS-9及RM-1提供於先前描述中。
實例1
將可聚合化合物(RM-1，1.0重量%)及二胺化合物PSS-1(0.25重量%)添加至根據表1之向列型LC介質(Δε>0)中，且均質化。
用於不具有預對準層之測試單元中：將所得混合物引入測試單元(不含聚醯亞胺對準層，層厚度d10 μm，ITO數位間電極排列於基板表面上，玻璃在相對側基板表面上，無鈍化層)中。LC介質相對於基板表面呈自發垂面(垂直)對準。在施加電壓(5 V)下，用強度為100 mW/cm2之UV光照射單元6分鐘。此舉會引起單體化合物之聚合，且可改變單元之預傾角。此對準在高達70℃下亦保持穩定。藉由施加介於0 V與50 V之間的電壓，可在溫度穩定範圍內可逆地切換單元。
實例2
僅將先前所用之二胺化合物PSS-1(0.25重量%)添加至根據表1之向列型LC介質中，且均質化。
用於不具有預對準層之測試單元中：將所得混合物引入測試單元(不含聚醯亞胺對準層，層厚度d10 μm，ITO數位間電極排列於基板表面上，玻璃在相對側基板表面上，無鈍化層)中。LC介質相對於基板表面呈自發垂面(垂直)對準。
在室溫下觀察到的垂面預對準自約45℃或45℃以上溫度消失。獲得平面對準。單元持續可切換，但不再如VA-IPS一般，而是如IPS切換操作一樣。

Claims (17)

  1. 一種LC介質，其包含具有正介電各向異性且△ε值1.5之低分子量液晶組分、包含質量為至少450Da之粒子的組分(N)，其中該等粒子含有一或多個有機極性錨定基團，及包含可聚合組分或聚合組分，其中該聚合組分可藉由可聚合組分之聚合而獲得。
  2. 如請求項1之LC介質，其中組分(N)由溶解或分散之粒子組成。
  3. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)之該等粒子之邊長比dmax/dmin為至多3：1。
  4. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)之該等粒子為有機分子。
  5. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)之該等粒子為有機/無機雜合粒子。
  6. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)包含倍半矽氧烷化合物。
  7. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)之該等粒子已藉一或多個含有至少一或多個選自元素N、O、S及P之雜原子之錨定基團官能化。
  8. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)已藉包含以下子式之基團之錨定基團官能化-Sp-[X2-Z2-]kX1(A1)，其中，在各情況下獨立地，Sp 表示用於形成與該粒子之連接的間隔基或單鍵， X1 表示基團-NH2、-NHR1、-NR1 2、-CN、-OR1、-OH、-(CO)OH，或下式之基團 R0 表示H或具有1至12個C原子之烷基，X2 在各情況下獨立地表示-NH-、-NR1-、-O-或單鍵，Z2 在各情況下獨立地表示具有1至15個C原子之伸烷基、具有5或6個C原子之碳環，或一或多個環與伸烷基之組合，在該等基團每一者中，一或多個氫原子可經-OH、OR1、-NH2、-NHR1-、-NR1 2、F或Cl置換，R1 在各情況下獨立地表示經鹵化或未經取代之具有1至15個C原子之烷基，其中另外，該基團中之一或多個CH2基團可各彼此獨立地經-C≡C-、-CH=CH-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使O原子與N原子彼此不直接鍵聯地予以置換，且其中該等基團R1可彼此鍵聯形成環系統，及k 表示0至3。
  9. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)之該等粒子各恰具有一個錨定基團。
  10. 如請求項1或2之LC介質，其中所包含之組分(N)之該等 粒子的濃度小於10重量%。
  11. 如請求項1或2之LC介質，其中該可聚合組分包含式I之化合物：Pa-(Spa)s1-A2-(Z1-A1)n-(Spb)s2-Pb I其中該等個別基團具有以下含義：Pa、Pb 各彼此獨立地表示可聚合基團，Spa、Spb 在每次出現時為相同或不同，表示間隔基，s1、s2 各彼此獨立地表示0或1，A1、A2 各彼此獨立地表示選自以下群組之基團：a)由反-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基及4,4'-雙伸環己基組成之群，其中另外，一或多個不相鄰CH2基團可經-O-及/或-S-置換，且其中另外，一或多個H原子可經F置換，b)由1,4-伸苯基及1,3-伸苯基組成之群，其中另外，一或兩個CH基團可經N置換，且其中另外，一或多個H原子可經L置換，c)由四氫哌喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氫呋喃-2,5-二基、環丁烷-1,3-二基、哌啶-1,4-二基、噻吩-2,5-二基及硒吩-2,5-二基組成之群，其各自亦可經L單取代或多取代，d)由飽和、部分不飽和或完全不飽和且具有5至20個環碳原子之視情況經取代之多環基團組成之群，該等多環基團中之一或多者可另外經雜原子置換， n 表示0、1、2或3，Z1 在各情況下彼此獨立地表示-CO-O-；-O-CO-；-CH2O-；-OCH2-；-CF2O-；-OCF2-；或-(CH2)n-，其中n為2、3或4；-O-；-CO-；-C(RyRz)-；-CH2CF2-；-CF2CF2-；或單鍵，Ry及Rz 各彼此獨立地表示H、F、CH3或CF3，L 在每次出現時為相同或不同，表示F、Cl、CN、SCN、SF5或具有1至12個C原子之在各情況下視情況經氟化的直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基。
  12. 如請求項11之LC介質，其中A1、A2係各彼此獨立地表示選自由以下組成之群：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、 其中另外，該等基團中之一或多個H原子可經L置換，及/或一或多個雙鍵可經單鍵置換，及/或一或多個CH基團可經N置換，L 在每次出現時為相同或不同，表示F、Cl、CN、SCN、SF5或具有1至12個C原子之在各情況下視情況經氟化的直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基R0、R00 各彼此獨立地表示H、F或具有1至12個C原子之直鏈或分支鏈烷基，其中另外，一或多個H原子可經F置換，M 表示-O-、-S-、-CH2-、-CHY1-或-CY1Y2-，及Y1及Y2 各彼此獨立地具有上文關於R0所示之含義中之一者，或表示Cl或CN。
  13. 如請求項1或2之LC介質，其中組分(N)包含含一或多個可聚合基團之粒子。
  14. 一種LC顯示器，其包含具有兩個基板及至少兩個電極之LC單元，其中至少一個基板係透光的且至少一個基板具 有一或兩個電極；以及位於該等基板之間的如請求項1至13中任一項之LC介質的層，其中組分(N)適於進行該LC介質相對於該等基板表面之垂面對準。
  15. 如請求項14之LC顯示器，其中該等基板不具有對準層。
  16. 如請求項14或15之LC顯示器，其為排列於該LC單元之一側或兩側上的具有數位間電極之VA顯示器。
  17. 一種用於製備如請求項1至13中任一項之LC介質的方法，其特徵在於，將具有正介電各向異性且△ε值1.5之低分子量液晶組分與包含質量為至少450Da之粒子的組分(N)混合，其中該等粒子含有一或多個有機極性錨定基團，且視情況添加可聚合化合物及/或助劑。
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