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TW202020520A - 液晶混合物及液晶顯示器 - Google Patents

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TW202020520A
TW202020520A TW108130557A TW108130557A TW202020520A TW 202020520 A TW202020520 A TW 202020520A TW 108130557 A TW108130557 A TW 108130557A TW 108130557 A TW108130557 A TW 108130557A TW 202020520 A TW202020520 A TW 202020520A
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TW108130557A
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張哲維
曾璟薇
張智傑
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德商馬克專利公司
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Abstract

本發明係關於製造較佳以IPS/FFS模式操作之光調變元件之方法，其包含至少以下步驟： a)     提供第一基板，其包括像素電極及共用電極以在像素區中產生實質上平行於該第一基板之表面的電場； b)     提供第二基板，該第二基板與該第一基板相對設置； c)     插入雙頻液晶混合物，該雙頻液晶混合物另外包含一或多種可聚合液晶化合物； d)     向該液晶混合物施加頻率在0.01 Hz至1500 kHz範圍內之電場並隨後利用光化輻射輻照該液晶混合物。 本發明進一步係關於可自如上下文所述之製程獲得之光調變元件、該光調變元件之用途及包含該光調變元件之電光裝置。較佳地，該電光裝置係IPS或FFS顯示器。

Description

液晶混合物及液晶顯示器
本發明係關於製造包含液晶之光調變元件之製程。本發明進一步係關於可自該製程獲得之光調變元件、其用途及包含其之電光裝置。
液晶介質已在用於資訊顯示之電光顯示器中使用了數十年。當前使用的液晶顯示器通常係TN (「扭曲向列型」)型。然而，該等顯示器具有強對比度之視角依賴性之缺點。
另外，已知具有較寬視角之所謂的VA (「垂直配向」)顯示器。VA顯示器之LC單元在兩個透明電極之間含有LC介質層，其中LC介質通常具有介電(DC)各向異性之負值。在關閉狀態下，LC層之分子垂直於電極表面配向(垂直地)或具有傾斜垂直配向。在將電壓施加至兩個電極時，平行於電極表面之LC分子發生重新配向。此外，已報導所謂的IPS (「平面內切換」)顯示器及後來的FFS (「邊緣場切換」)顯示器(尤其參見S.H. Jung等人，Jpn. J. Appl. Phys., 第43卷, 第3期, 2004, 1028)，該等顯示器在同一基板上包含兩個電極，其中之一者以梳形方式結構化且另一者未結構化。由此產生強的所謂「邊緣場」，即靠近電極邊緣之強電場，並且在整個單元中，產生具有強垂直分量及強水平分量二者之電場。FFS顯示器具有低對比度之視角依賴性。FFS顯示器通常含有具有正介電各向異性之LC介質及通常為聚醯亞胺之配向層，該配向層可為LC介質之分子提供平面配向。
此外，已揭示FFS顯示器(參見S.H. Lee等人，Appl. Phys. Lett. 73(20), 1998, 2882-2883及S.H. Lee等人，Liquid Crystals 39(9), 2012, 1141-1148)，其具有與FFS顯示器類似之電極設計及層厚度，但包含具有負介電各向異性之LC介質而非具有正介電各向異性之LC介質之層。與具有正介電各向異性之LC介質相比，具有負介電各向異性之LC介質顯示具有較少傾斜及較多扭曲定向之更有利指向矢定向，因此該等顯示器具有更高透射。
進一步的發展係所謂的PS (聚合物持續，p olymers ustained)或PSA (聚合物持續配向，p olymers ustaineda lignment)顯示器，為此偶爾亦使用術語「聚合物穩定的」。PSA顯示器以反應時間縮短而對其他參數(例如，特別地有利的對比度之視角依賴性)沒有顯著不利影響而著稱。
在該等顯示器中，將少量(例如0.3重量%，通常＜1重量%)之一或多種可聚合化合物添加至LC介質中，並在引入至LC單元後，在有或沒有施加電壓之情況下在電極之間通常藉由UV光聚合原位聚合或交聯。已證明，將可聚合液晶原或液晶化合物(亦稱為反應性液晶原或「RM」)添加至LC混合物中特別適宜。PSA技術迄今為止主要用於具有負介電各向異性之LC介質。
除非另有指示，否則在下文中使用術語「PSA」作為PS顯示器及PSA顯示器之代表。
同時，PSA原理已用於各種經典LC顯示器中。因此，例如，PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS、PSA-FFS及PSA-TN顯示器係已知的。可聚合化合物之聚合較佳在PSA-VA及PSA-OCB顯示器之情形中在施加電壓情況下且在PSA-IPS顯示器之情形中在施加或不施加電壓之情況下進行。如可在測試單元中證實一般，PS(A)方法在單元中導致「預傾斜」。在PSA-OCB顯示器之情形中，例如，可使彎曲結構穩定，以使得不需要或可降低偏移電壓。在PSA-VA顯示器之情形中，預傾斜對反應時間具有積極效應。標準MVA或PVA像素及電極佈局可用於PSA-VA顯示器。然而，另外，例如亦可僅利用一個結構化電極側且無突出部來解決問題，此顯著簡化生產且同時在極好光透射的同時產生極好的對比度。
PSA-VA顯示器闡述於例如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及US 2006/0103804 A1中。PSA-OCB顯示器闡述於例如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顯示器闡述於例如US 6,177,972及Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264中。PSA-TN顯示器闡述於例如Optics Express 2004, 12(7), 1221中。PSA-VA-IPS顯示器揭示於例如WO 2010/089092 A1。
與上述習用LC顯示器一樣，PSA顯示器可作為主動矩陣或被動矩陣顯示器來操作。在主動矩陣顯示器之情形中，個別像素通常係藉由積體非線性主動元件(例如電晶體(例如薄膜電晶體或「TFT」))定址，而在被動矩陣顯示器之情形中，個別像素通常係藉由多工方法定址，該兩種方法均已自先前技術得知。
在現有技術中，使用(例如)下式之可聚合化合物用於PSA-VA：
Figure 02_image003
其中P表示可聚合基團，通常丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基，如例如US 7,169,449中所述。
在誘導上述預傾斜之聚合物層下方，定向層(通常為聚醯亞胺)提供液晶之初始配向，而與生產製程之聚合物穩定步驟無關。
產生聚醯亞胺層、該層之處理及利用凸塊或聚合物層進行改良之努力相對較大。因此，期望一種簡化技術，該技術一方面降低生產成本且另一方面有助於最佳化影像品質(視角依賴性、對比度、反應時間)。
經摩擦聚醯亞胺長期以來用於使液晶配向。摩擦製程引起許多問題：不均勻(mura)、污染、靜電放電問題、碎屑等。
光配向係用於達成液晶(LC)配向之技術，該技術藉由將摩擦替代為配向表面之光誘導之定向有序來避免摩擦。此可借助偏振光藉助光分解、光二聚化及光異構化之機制來達成(N.A. Clark等人，Langmuir2010 ,26(22) , 17482-17488及其中引用的文獻)。然而，仍需要包含光反應性基團之適當衍生的聚醯亞胺層。進一步改良係完全避免使用聚醯亞胺。對於VA顯示器，此係藉由向LC中添加自配向劑達成，該自配向劑藉由自組裝機制原位誘導垂直配向，如WO 2012/104008及WO 2012/038026中所揭示。
N.A. Clark等人 Langmuir2010 ,26(22) , 17482-17488已顯示，有可能將以下結構之化合物自組裝至基板上
Figure 02_image005
以獲得能夠光配向以誘導液晶水平配向之單層。然而，需要在製造LC單元之前進行單獨的自組裝步驟，且偶氮基團之性質使得在曝露於光時會引起配向之可逆性。
已知能夠進行光配向之另一官能基係苯基乙烯基羰基氧基(肉桂酸酯)。光可交聯肉桂酸酯係自先前技術得知，例如具有以下結構
Figure 02_image007
如EP0763552中所揭示。自該等化合物，可獲得例如以下聚合物
Figure 02_image009
。 此材料用於光配向製程中(如WO 99/49360中所揭示)，以獲得液晶之定向層。藉由此製程獲得之定向層的缺點在於其給出較聚醯亞胺低的電壓保持率(VHR)。
在WO 00/05189中，揭示可聚合二反應性液晶原肉桂酸酯在可聚合LC混合物中用於例如光學延遲器之用途。
Figure 02_image011
GB 2 306 470 A中揭示包含兩個肉桂酸部分之下式結構相關化合物用作液晶聚合物膜中之組分
Figure 02_image013
。 此類型之化合物尚未被用作或建議用作光配向劑。
極類似的化合物發表於B.M.I. van der Zande等人，Liquid Crystals, 第33卷, 第6期, 2006年6月, 723-737中，其在液晶聚合物領域中用於圖案化延遲器，且具有以下結構：
Figure 02_image015
WO 2017/102068 A1揭示用於無聚醯亞胺之水平光配向方法之目的的相同結構。
此外，M.H. Lee等人在Liquid Crystals (https://doi.org/10.1080/02678292.2018.1441459)中公開無聚醯亞胺之水平光配向方法，其係藉由下式之含肉桂酸酯部分之可聚合液晶誘導：
Figure 02_image017
然而，製造相應液晶顯示器之相應製程包含至少以下步驟： •  提供第一基板，其包括像素電極及共用電極以在像素區中產生實質上平行於該第一基板之表面的電場； •  提供第二基板，該第二基板與該第一基板相對設置； •  插入液晶混合物； •  將液晶混合物加熱至其各向同性相， •  利用線性偏振光輻照該液晶混合物以使液晶光配向； •  藉由利用波長為450 nm或以下之紫外光或可見光輻照使液晶混合物之可聚合化合物固化。
特別地，將液晶混合物加熱至其各向同性相並利用線性偏振光輻照液晶混合物以使液晶光取向之步驟需要在大規模生產之現代生產線中通常不使用之其他設備。
因此，業內極需要一種用於生產以IPS/FFS模式操作之光調變元件之簡化製程，該等光調變元件不需要對單元進行配向處理，不需要加熱步驟且不需要利用線性偏振(UV)光之輻照步驟以使液晶混合物能夠原位(即，在顯示器組裝之後)藉助線性偏振光進行光配向。
除此需要以外，相應製程應較佳同時提供以IPS/FFS模式操作之具有有利的高暗態及有利的高電壓保持率之光調變元件。
熟習此項技術者自以下詳細說明立即明瞭本發明之其他目的。
令人驚訝地，發明者已發現，上述目的中之一或多者可藉由提供如技術方案1之製程來達成。
本發明係關於製造較佳以IPS/FFS模式操作之光調變元件之方法，其包含至少以下步驟： a)     提供第一基板，其包括像素電極及共用電極以在像素區中產生實質上平行於該第一基板之表面的電場； b)     提供第二基板，該第二基板與該第一基板相對設置； c)     插入雙頻液晶混合物，該雙頻液晶混合物另外包含一或多種可聚合液晶化合物； d)     向該液晶混合物施加頻率在0.01 Hz至1500 kHz範圍內之電場並隨後利用光化輻射輻照該液晶混合物。
本發明進一步係關於可自如上下文所述之製程獲得之光調變元件、該光調變元件之用途及包含該光調變元件之電光裝置。較佳地，電光裝置係IPS或FFS顯示器。
利用本發明方法所產生以FFS/IPS模式操作之光調變元件較佳展現、更佳同時展現以下各項 -  有利的暗態， -  有利的電壓保持率， -  有利的透射， -  有利的操作電壓 -  有利的切換時間 -  有利的可靠性性能， 且可藉由公知的大規模生產方法生產，而無需改變現代顯示器生產線之設備或設置。
術語及定義 如本文中所用，術語「液晶原基團」為熟習此項技術者所知並闡述於文獻中，且意指由於其吸引及排斥相互作用之各向異性本質上有助於在低分子量或聚合物質中產生液晶(LC)相之基團。含有液晶原基團之化合物(液晶原化合物)本身不必具有LC相。液晶原化合物亦可僅在與其他化合物混合後及/或在聚合後展現LC相行為。典型液晶原基團係(例如)剛性棒形或碟形單元。所用與液晶原或LC化合物相關之術語及定義之概述係在Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888及C. Tschierske、G. Pelzl、S. Diele,Angew. Chem. 2004 , 116, 6340-6368給出。
術語「反應性液晶原」(RM)意指可聚合液晶原或液晶化合物，其較佳為單體化合物。
術語「有機基團」表示碳基或烴基。
術語「碳基」表示含有至少一個碳原子之單價或多價有機基團，其中其不含其他原子(例如，-C≡C-)或視情況含有一或多個其他原子，例如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。術語「烴基」表示另外含有一或多個H原子及視情況一或多個雜原子(例如，N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge)之碳基。
「鹵素」表示F、Cl、Br或I。
碳基或烴基可為飽和或不飽和基團。不飽和基團係(例如)芳基、烯基或炔基。具有3個或更多個原子之碳基或烴基可為直鏈、具支鏈及/或環狀且亦可含有螺連接或稠合環。
術語「烷基」、「芳基」、「雜芳基」等亦涵蓋多價基團，例如伸烷基、伸芳基、伸雜芳基等。
術語「芳基」表示芳香族碳基或自其衍生之基團。術語「雜芳基」表示如含有一或多個雜原子之上文所定義之「芳基」。
較佳碳基及烴基係具有1至40個、較佳1至25個、尤佳1至18個C原子之視情況經取代之烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基及烷氧基羰基氧基、具有6至40個、較佳6至25個C原子之視情況經取代之芳基或芳基氧基或具有6至40個、較佳6至25個C原子之視情況經取代之烷基芳基、芳基烷基、烷基芳基氧基、芳基烷基氧基、芳基羰基、芳基氧基羰基、芳基羰基氧基及芳基氧基羰基氧基。
其他較佳碳基及烴基係C1 -C40 烷基、C2 -C40 烯基、C2 -C40 炔基、C3 -C40 烯丙基、C4 -C40 烷基二烯基、C4 -C40 多烯基、C6 -C40 芳基、C6 -C40 烷基芳基、C6 -C40 芳基烷基、C6 -C40 烷基芳基氧基、C6 -C40 芳基烷基氧基、C2 -C40 雜芳基、C4 -C40 環烷基、C4 -C40 環烯基等。特別佳者係C1 -C22 烷基、C2 -C22 烯基、C2 -C22 炔基、C3 -C22 烯丙基、C4 -C22 烷基二烯基、C6 -C12 芳基、C6 -C20 芳基烷基及C2 -C20 雜芳基。
其他較佳碳基及烴基係具有1至40個、較佳1至25個C原子之直鏈、具支鏈或環狀烷基，其未經取代或經F、Cl、Br、I或CN單取代或多取代且其中一或多個非毗鄰CH2 可各自彼此獨立地以O及/或S原子彼此不直接連接之方式經-C(Rz )=C(Rz )-、-C≡C-、-N(Rz )-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代。
Rz 較佳表示H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、具支鏈或環狀烷基鏈，此外其中一或多個非毗鄰C原子可經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-替代且其中一或多個H原子可經氟替代；具有6至40個C原子之視情況經取代之芳基或芳基氧基或具有2至40個C原子之視情況經取代之雜芳基或雜芳基氧基。
較佳烷基係(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、三氟甲基、全氟-正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基及全氟己基等。
較佳烯基係(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、辛烯基及環辛烯基。
較佳炔基係(例如)乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基及辛炔基。
較佳烷氧基係(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、正十一烷氧基及正十二烷氧基。
較佳胺基係(例如)二甲基胺基、甲基胺基、甲基苯基胺基及苯基胺基。
芳基及雜芳基可為單環或多環，即，其可含有一個環(例如，苯基)或兩個或更多個環，其亦可經稠合(例如，萘基)或共價鍵結(例如，聯苯)，或含有稠合及連接環之組合。雜芳基含有一或多個較佳選自O、N、S及Se之雜原子。此類型之環系統亦可含有個別非共軛單元，如在例如茀基礎結構之情形中。
特別佳者係具有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，其視情況含有稠環且視情況經取代。此外，較佳者係5、6或7員芳基及雜芳基，其中另外一或多個CH基團可由N、S或O以使O原子及/或S原子彼此不直接連接之方式替代。
較佳芳基係衍生自例如母體結構苯、聯苯、聯三苯基、[1,1':3',1'']聯三苯基、萘、蒽、聯萘基、菲、芘、二氫芘、䓛、苝、稠四苯、稠五苯、苯并芘、茀、茚、茚并茀、螺二茀等。
較佳雜芳基係(例如) 5員環，例如吡咯、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，例如吡啶、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；或稠合基團(condensed group)，例如吲哚、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、喹喔啉并咪唑、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、喹喔啉、吩嗪、萘啶、氮雜咔唑、苯并哢啉、菲啶、啡啉、噻吩并[2,3b]噻吩、噻吩并[3,2b]噻吩、二氫噻吩并[3,4-b]-1,4-二氧雜環己烯基、二噻吩并噻吩、異苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并噻二唑并噻吩或該等基團之組合。雜芳基亦可經烷基、烷氧基、硫代烷基、氟、氟烷基或其他芳基或雜芳基取代。
(非芳香族)脂環族及雜環基團涵蓋飽和環(即，排他性地含有單鍵之彼等)以及部分不飽和環(即，亦可含有多重鍵之彼等)二者。雜環含有一或多個較佳選自Si、O、N、S及Se之雜原子。
(非芳香族)脂環及雜環基團可為單環(即，僅含有一個環(例如環己烷))或多環(即，含有複數個環(例如，十氫萘或二環辛烷))。特別佳者係飽和基團。此外，較佳者係具有3至25個C原子之單環、二環或三環基團，其視情況含有稠環且視情況經取代。此外，較佳者係5、6、7或8員碳環基團，其中另外一或多個C原子可經Si替代及/或一或多個CH基團可經N替代及/或一或多個非毗鄰CH2 基團可經-O-及/或-S-替代。
較佳脂環族及雜環基團係(例如) 5員基團，例如環戊烷、四氫呋喃、四氫噻吩、吡咯啶；6員基團，例如環己烷、矽雜環己烷(silinane)、環己烯、四氫吡喃、四氫噻喃、1,3-二噁烷、1,3-二噻烷、六氫吡啶；7員基團，例如環庚烷；及稠合基團，例如四氫萘、十氫萘、二氫茚、二環[1.1.1]戊烷-1,3-二基、二環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、八氫-4,7-亞甲基二氫茚-2,5-二基。
芳基、雜芳基、碳基及烴基視情況具有一或多個較佳選自包含以下之群之取代基：矽基、磺基、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、羥基或該等基團之組合。
較佳取代基係例如溶解性促進基團(例如烷基或烷氧基)及拉電子基團(例如氟、硝基或腈)。
除非另有說明，否則較佳取代基(在上下文亦稱為「L」)係F、Cl、Br、I、-CN、-NO2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rz )2 、-C(=O)Y1 、-C(=O)Rz 、-N(Rz )2 ，其中Rz 具有上文所指示之含義，且Y1 表示鹵素、視情況經取代之矽基或具有6至40、較佳6至20個C原子之芳基及具有1至25個C原子、較佳2至12之直鏈或具支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基，其中一或多個H原子可視情況經F或Cl替代。
「經取代矽基或芳基」較佳意指經鹵素、-CN、Ry1 、-ORy1 、-CO-Ry1 、-CO-O-Ry1 、-O-CO-Ry1 或-O-CO-O-Ry1 取代，其中Ry1 具有上文所指示之含義。
尤佳取代基L係例如F、Cl、CN、CH3 、C2 H5 、-CH(CH3 )2 、OCH3 、OC2 H5 、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OC2 F5 、此外苯基。
上下文之「鹵素」表示F、Cl、Br或I。
上下文之術語「烷基」、「芳基」、「雜芳基」等亦涵蓋多價基團，例如伸烷基、伸芳基、伸雜芳基等。
術語「指向矢」係此項技術中已知的且意指液晶分子之長分子軸(在棒狀(calamitic)化合物之情形中)或短分子軸(在碟狀化合物之情形中)之較佳定向方向。在該等各向異性分子之單軸有序之情形中，指向矢係各向異性軸。
術語「配向」或「定向」係關於材料之各向異性單元(例如小分子或大分子之片段)在共同方向(稱為「配向方向」)上之配向(定向排序)。在液晶材料之配向層中，液晶指向矢與配向方向一致，從而配向方向對應於材料之各向異性軸之方向。
術語「平面定向/配向」(例如在液晶材料層中)意指，液晶分子之一部分的長分子軸(在棒狀化合物之情形中)或短分子軸(在碟狀化合物之情形中)實質上平行於(約180°)層之平面進行定向。
術語「垂直定向/配向」(例如在液晶材料層中)意指液晶分子部分之長分子軸(在棒狀化合物之情形中)或短分子軸(在碟狀化合物之情形中)相對於層之平面以介於約80°至90°之間之角度θ (「傾斜角度」)進行定向。
術語液晶材料在(例如)材料層中之「均勻定向」或「均勻配向」意指，液晶分子之長分子軸(在棒狀化合物之情形中)或短分子軸(在碟狀化合物之情形中)實質上在相同方向上定向。換言之，液晶指向矢之線平行。
除非另外明確指定，否則在本申請案中通常提及之光之波長為550 nm。
本文中之雙折射∆n係由以下方程式定義 ∆n = ne - no 其中ne 係非尋常折射率且no 係尋常折射率，且有效平均折射率nav. 由以下方程式給出： nav. = [(2 no 2 + ne 2 )/3]1/2
可使用阿貝折射計(Abbe refractometer)量測非尋常折射率ne 及尋常折射率no 。
在本申請案中，術語「介電正性」用於∆ε＞ 3.0之化合物或組分，「介電中性」用於-1.5 ≤ Δε ≤ 3.0之化合物或組分且「介電負性」用於Δε＜ -1.5之化合物或組分。Δε係在1 kHz之頻率及20℃下測定。各別化合物之介電各向異性係自10%相應個別化合物於向列型主體混合物中之溶液之結果測定。在相應化合物於主體介質中之溶解度小於10%之情形中，將其濃度降低2倍，直至所得介質足夠穩定以至少容許測定其性質為止。然而，較佳地，將濃度至少保持於5%以保持結果之顯著性儘可能高。測試混合物之電容係在具有垂直及均勻配向兩種單元中測得。該兩種類型單元之單元間隙為大約20微米。所施加電壓係頻率為1 kHz波且均方根值通常為0.5 V至1.0 V之矩形波；然而，其總是經選擇以低於各別測試混合物之電容臨限值。
∆ε定義為(ε½½ - ε⊥ )，而ε½½ 係(ε½½ +2ε⊥ )/3。化合物之介電常數係根據添加所關注化合物時主體介質之各別值之變化來測定。將該等值外推至100%之所關注化合物之濃度。典型主體介質係ZLI-4792或ZLI-2857，其二者均自Merck, Darmstadt市售購得。
雙頻液晶(DFLC)材料或混合物具有高介電色散，其中介電各向異性Δε(f)=εΙΙ(f) −ε⊥ (f) 與頻率有關，此導致交叉頻率fco 處之符號發生變化，其中Δε(fco) =0。在一些DFLC材料中，fco 出現在幾個kHz處，且Δfco 在20℃在1-100 kHz的範圍內顯著變化。在DFLC單元中，可藉由以高於或低於fco 之頻率在樣品上施加電場以在水平或垂直配向之間驅動指向矢。由於LC之分子具有較佳方向(單位矢量)，其傾向於沿該較佳方法定向。當將電場施加於LC時，其將對單位矢量施加一轉矩。端視各向異性之符號，即Δε＞0或Δε＜0，此轉矩將分別使指向矢轉向平行或垂直於場方向。
雙頻液晶混合物通常由兩類材料組成：在低頻下展現正介電各向異性之化合物；及在高頻下展現負介電各向異性之化合物。
交叉頻率定義為介電各向異性改變符號之頻率。
在本說明書之整個說明及申請專利範圍中，詞語「包含(comprise)」及「含有(contain)」及該等詞語之變化形式(例如「包含(comprising及comprises)」)意指「包括但不限於」，且並不意欲(且不)將其他組分排除在外。另一方面，詞語「包含」亦涵蓋術語「由……組成」，但不限於其。
在本說明書之整個說明及申請專利範圍中，詞語「可獲得(obtainable)」及「所獲得(obtained)」及該等詞語之變化形式意指「包括但不限於」，且並不意欲(且不)將其他組分排除在外。另一方面，詞語「可獲得」亦涵蓋術語「所獲得」，但不限於其。
所有濃度均以重量百分比表示且係關於相應混合物，所有溫度均以攝氏度表示且所有溫度差均以度數差表示。
對於本發明，
Figure 02_image019
及
Figure 02_image021
表示反式-1,4-伸環己基，
Figure 02_image023
及
Figure 02_image025
表示1,4-伸苯基。
對於本發明，基團-CO-O-、-COO-、-C(=O)O-或-CO2 -表示式
Figure 02_image027
之酯基團，且基團-O-CO-、-OCO-、-OC(=O)-、-O2 C-或-OOC-表示式
Figure 02_image029
之酯基團。
在下文中，更詳細闡述本發明之方法。
通常，本發明光調變元件之結構對應於熟習此項技術者已知用於顯示器之習用結構。
就基板而言，可使用例如玻璃或石英薄板或塑膠膜。當在藉由光化輻射固化之情況下使用兩個基板時，至少一個基板必須對於用於聚合之光化輻射係透射的。
適宜且較佳塑膠基板係(例如)聚酯(例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)或三乙醯基纖維素(TAC)之膜，極佳PET或TAC膜。作為雙折射基板，例如可使用單軸拉伸塑膠膜。PET膜係(例如)以商品名Melinex ®購自DuPont Teijin Films。
在較佳實施例中，基板係以彼此大約1 µm至大約20 µm範圍、較佳彼此大約3 µm至大約10 µm範圍及更佳彼此大約3 µm至大約6 µm範圍之間隔來配置。液晶介質層由此位於中間空間中。
基板層可(例如)藉由間隔體或層中之突出結構彼此保持界定間隔。典型間隔件材料通常已為專家所知，例如由塑膠、二氧化矽、環氧樹脂等製作之間隔件。
在本發明之其他較佳實施例中，液晶介質之層位於兩個撓性層(例如，撓性聚合物膜)之間。本發明之PNLC光調變元件因此係撓性且可彎曲的且例如可捲起。撓性層可代表基板層、配向層及/或偏振器。亦可存在較佳為撓性的其他層。關於其中液晶介質之層位於撓性層之間之較佳實施例的更詳細揭示，參考申請案第US 2010/0045924 A1號。
第一基板包括像素電極及共用電極以在像素區中產生實質上平行於該第一基板之表面的電場。熟習此項技術者已知在一個基板上具有至少兩個電極之各種顯示器，其中最顯著差異在於，如對於IPS顯示器而言係典型的，像素電極及共用電極二者均經結構化，或僅像素電極經結構化且共用電極未經結構化，此係FFS顯示器之情形。
必須理解，本發明係關於適於在像素區域中產生實質上平行於第一基板表面之電場的任何種類的電極構形；如上文所提及，即IPS以及FFS顯示器。
適宜電極材料通常已為專家所知，例如由金屬或金屬氧化物(例如氧化銦錫(ITO))製得之電極結構，其根據本發明係較佳的。
例如，較佳藉由物理蒸氣沈積、電子束蒸發或濺鍍沈積技術將ITO薄膜沈積於基板上。
較佳地，光調變元件之電極與切換元件(例如，薄膜電晶體(TFT)或薄膜二極體(TFD))相關聯。
在較佳實施例中，光調變元件可包含至少一個介電層，其較佳位於電極結構上以避免LC介質與電極結構直接接觸。已證明，介電層之存在對於避免可靠性問題係有益的。
典型介電層材料通常為專家已知，例如SiOx、SiNx、Cytop、鐵氟龍(Teflon)及PMMA。
介電層材料可藉由習用塗佈技術(例如旋塗、輥塗、刮刀塗佈或真空沈積，例如PVD或CVD)施加於基板或電極層上。其亦可藉由專家已知之習用印刷技術(例如網版印刷、平版印刷、捲對捲印刷、凸版印刷、凹版印刷、輪轉凹版印刷、柔版印刷、凹紋印刷、移印、熱封印刷、噴墨印刷或藉助印模或印刷板印刷)施加至基板或電極層。
在其他較佳實施例中，光調變元件可包含至少一個較佳提供於電極結構上之配向層。
在其他較佳實施例中，光調變元件可具有與液晶介質之層直接接觸之其他配向層。
配向層亦可用作基板層，以使得PNLC光調變元件中不需要基板層。若另外存在基板層，則在每一情形中配向層配置於基板層與液晶介質層之間。
較佳地，配向層較佳在整個液晶介質中誘導平面配向。
適宜平面配向層材料通常已為專家所知，例如AL-3046或AL-1254，二者均市售購自JSR。
配向層材料可藉由習用塗佈技術(例如旋塗、輥塗、浸塗或刮刀塗佈)施加於基板陣列或電極結構上。其亦可藉由蒸氣沈積或專家已知之習用印刷技術(例如網版印刷、平版印刷、捲對捲印刷、凸版印刷、凹版印刷、輪轉凹版印刷、柔版印刷、凹紋印刷、移印、熱封印刷、噴墨印刷或藉助印模或印刷板印刷)來施加。
在較佳實施例中，平面配向層係藉由熟習此項技術者已知之摩擦或光配向技術、較佳藉由摩擦技術進行處理。因此，指向矢之均勻較佳方向可在無需對單元進行任何物理處理(例如，單元之剪切(在一個方向上之機械處理)等)之情形下達成。摩擦方向並不嚴格且主要僅影響必須施加偏振器之定向。通常，摩擦方向關於基板最大延伸在+/-45°之範圍內、更佳在+/-20°之範圍內、甚至更佳在+/-10°之範圍內及在+/-5°之範圍內。
在其他較佳實施例中，光調變元件不包含經處理或未經處理之任何配向層。
在本發明之其他較佳實施例中，光調變元件視情況包含兩個或以上偏振器，其至少一者配置於液晶介質層之一側且其至少一者配置於液晶介質層之相對側。本文之液晶介質層及偏振器較佳彼此平行配置。
偏振器可為線性偏振器。較佳地，在光調變元件中存在恰好兩個偏振器。在此情形中，對於偏振器，此外較佳者係二者皆為線性偏振器。若在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係交叉的。
此外，在光調變元件中存在兩個圓偏振器之情形中，該等偏振器較佳具有相同偏振方向，即兩者均為右手圓偏振或兩者均為左手圓偏振。
偏振器可為反射式或吸收式偏振器。在本申請案之意義上，反射式偏振器反射具有一個偏振方向之光或一種類型之圓偏振光，同時使具有另一偏振方向之光或另一類型之圓偏振光透過。相應地，吸收式偏振器吸收具有一個偏振方向之光或一種類型之圓偏振光，同時使透過具有另一偏振方向之光或另一類型之圓偏振光透過。反射或吸收通常並不定量；此意味著穿過偏振器之光並不發生完全偏振。
出於本發明之目的，可採用吸收式及反射式偏振器。較佳使用呈薄光學膜形式之偏振器。可用於本發明光調變元件中之反射式偏振器之實例係DRPF (漫反射式偏振器膜，3M)、DBEF(雙重亮度增強膜，3M)、DBR (多層聚合物分布式布拉格(Bragg)反射器，如US 7,038,745及US 6,099,758中所述)及APF (高級偏振器膜，3M)。
可用於本發明PNLC光調變元件中之吸收式偏振器之實例係Itos XP38偏振器膜及Nitto Denko GU-1220DUN偏振器膜。可用於本發明之圓偏振器之實例係APNCP37-035-STD偏振器(American Polarizers)。其他實例係CP42偏振器(ITOS)。PNLC光調變元件可另外包含阻斷某些波長之光的濾光器，例如UV濾光器。根據本發明，亦可存在其他功能層，例如保護膜、熱絕緣膜或金屬氧化物層。
在本發明之一個實施例中，在第一基板及第二基板組合後，將液晶組合物注射於第一基板與第二基板之間或藉由毛細管力填充於單元中。在替代實施例中，在將液晶組合物加載於第一基板上之後，可藉由將第二基板組合至第一基板將液晶組合物插入第一基板與第二基板之間。較佳地，在稱為「滴入式注入」(o ned ropf illing, ODF)製程(如例如JPS63-179323及JPH10-239694中所揭示)中或使用噴墨印刷(IJP)方法將液晶逐滴分配於第一基板上。
在較佳實施例中，本發明製程含有其中允許顯示板內部之液晶靜置一段時期以使液晶介質均勻地重新分配於面板內部之製程步驟(在本文中稱為「退火」)。
在較佳實施例中，顯示板在填充及組裝之後退火介於1 min與3h之間、較佳介於10 min與1 h之間且最佳介於20 min與30 min之間之時間。退火較佳在室溫下實施。
在替代實施例中，退火係在高溫下、較佳高於20℃且低於140℃、更佳高於40℃且低於100℃且最佳高於50℃且低於80℃下實施。
在較佳實施例中，本發明之雙頻液晶混合物包含一或多種、較佳兩種或以上低分子量(即，單體或未聚合)化合物。後者對於聚合反應或在用於可聚合化合物之聚合的條件下係穩定或不反應的。
適宜雙頻液晶混合物為熟習此項技術者已知且闡述於文獻中。
適宜雙頻液晶混合物在液晶介質之1 kHz及20℃下較佳展現在1.0至20.0範圍內之∆ε值，同時LC混合物在100 kHz、500 kHz或1000 kHz及20℃下之∆ε之值小於0。
雙頻液晶混合物較佳為向列型LC混合物，且較佳不具有手性LC相。
在本發明之較佳實施例中，本發明製程中所用之雙頻液晶混合物包含一或多種如上文所定義且下文所述之具有負介電各向異性之化合物： a)     LC介質，其包含一或多種式CY及/或PY之化合物：
Figure 02_image031
其中 a      表示1或2， b      表示0或1，
Figure 02_image033
R1 及R2 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代，較佳具有1至6個C原子之烷基或烷氧基， Zx 及Zy 各自彼此獨立地表示-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，較佳單鍵， L1-4 各自彼此獨立地表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2 。
較佳地，L1 及L2 二者表示F或L1 及L2 中之一者表示F且另一者表示Cl，或L3 及L4 二者表示F或L3 及L4 中之一者表示F且另一者表示Cl。
式CY化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image035
Figure 02_image037
Figure 02_image039
Figure 02_image041
Figure 02_image043
其中a表示1或2，alkyl及alkyl*各自彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，且alkenyl表示具有2至6個C原子之直鏈烯基，且(O)表示氧原子或單鍵。alkenyl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PY化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image045
Figure 02_image047
Figure 02_image049
其中alkyl及alkyl*各自彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，且alkenyl表示具有2至6個C原子之直鏈烯基，且(O)表示氧原子或單鍵。alkenyl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 -。
b) LC介質，其另外包含一或多種下式化合物：
Figure 02_image051
其中個別基團具有下列含義：
Figure 02_image053
R3 及R4 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-替代， Zy 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，較佳單鍵。
式ZK化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image055
Figure 02_image057
其中alkyl及alkyl*各自彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，且alkenyl表示具有2至6個C原子之直鏈烯基。alkenyl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 -。
尤佳者係式ZK1及ZK3之化合物。
式ZK之特別佳化合物係選自以下子式：
Figure 02_image059
Figure 02_image061
其中丙基、丁基及戊基係直鏈基團。
最佳者係式ZK1a及ZK3a之化合物。
c) LC介質，其另外包含一或多種下式化合物：
Figure 02_image063
其中個別基團在每次出現時相同或不同地具有以下含義： R5 及R6 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代，較佳為具有1至6個C原子之烷基或烷氧基，
Figure 02_image065
e 表示1或2。
式DK化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image067
Figure 02_image069
Figure 02_image071
其中alkyl及alkyl*各自彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，且alkenyl表示具有2至6個C原子之直鏈烯基。alkenyl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 -。
d) LC介質，其另外包含一或多種下式化合物：
Figure 02_image073
其中個別基團具有下列含義：
Figure 02_image075
Figure 02_image077
其中至少一個環F不同於伸環己基， f      表示1或2， R1 及R2 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代， Zx 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，較佳單鍵， L1 及L2 各自彼此獨立地表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2 。
較佳地，基團L1 及L2 二者皆表示F，或基團L1 及L2 中之一者表示F且另一者表示Cl。
式LY化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image079
Figure 02_image081
Figure 02_image083
Figure 02_image085
Figure 02_image087
其中R1 具有上文所指示之含義，alkyl表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，(O)表示氧原子或單鍵，且v表示1至6之整數。R1 較佳表示具有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，特別地CH3 、C2 H5 、n-C3 H7 、n-C4 H9 、n-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 -。
e) LC介質，其另外包含一或多種選自由下式組成之群之化合物：
Figure 02_image089
Figure 02_image091
其中alkyl表示C1-6 -烷基，Lx 表示H或F，且X表示F、Cl、OCF3 、OCHF2 或OCH=CF2 。特別佳者係式G1之化合物，其中X表示F。
f) LC介質，其另外包含一或多種選自由下式組成之群之化合物：
Figure 02_image093
Figure 02_image095
Figure 02_image097
其中R5 具有上文針對R1 所指示含義中之一者，alkyl表示C1-6 -烷基，d表示0或1，且z及m各自彼此獨立地表示1至6之整數。該等化合物中之R5 特別佳係C1-6 -烷基或C1-6 -烷氧基或C2-6 -烯基，d較佳為1。
g) LC介質，其另外包含一或多種選自由下式組成之群之聯苯化合物：
Figure 02_image099
其中alkyl及alkyl*各自彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，且alkenyl及alkenyl*各自彼此獨立地表示具有2至6個C原子之直鏈烯基。alkenyl及alkenyl*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B2化合物係特別佳的。
式B1至B3之化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image101
其中alkyl*表示具有1至6個C原子之烷基。本發明介質特別佳包含一或多種式B1a及/或B2e之化合物。
h) LC介質，其另外包含一或多種下式之聯三苯化合物：
Figure 02_image103
其中R5 及R6 各自彼此獨立地具有上文所指示含義中之一者，且
Figure 02_image105
及
Figure 02_image107
各自彼此獨立地表示
Figure 02_image109
或
Figure 02_image111
其中L5 表示F或Cl、較佳F，且L6 表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F或CHF2 ，較佳F。
式T化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image113
Figure 02_image115
Figure 02_image117
其中R表示具有1至7個C原子之直鏈烷基或烷氧基，R*表示具有2至7個C原子之直鏈烯基，(O)表示氧原子或單鍵，且m表示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。
特別佳者係式T1、T2、T3及T21之化合物。在該等化合物中，R較佳表示烷基、此外烷氧基，其各自具有1至5個C原子。
若欲使混合物之∆n值≥ 0.1，則在本發明之混合物中較佳使用聯三苯。較佳混合物包含一或多種式T、較佳選自化合物T1至T22之群之聯三苯化合物。
i) LC介質，其另外包含一或多種選自由下式組成之群之化合物：
Figure 02_image119
Figure 02_image121
其中R1 及R2 具有上文所指示之含義且較佳各自彼此獨立地表示具有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。
較佳介質包含一或多種選自式O1、O3及O4之化合物。
k) LC介質，其另外包含一或多種下式化合物：
Figure 02_image123
其中
Figure 02_image125
R9 表示H、CH3 、C2 H5 或n-C3 H7 ，(F)表示可選氟取代基，且q表示1、2或3，且R7 具有針對R1 所指示含義中之一者。
式FI之特別佳化合物選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image127
Figure 02_image129
其中R7 較佳表示直鏈烷基，且R9 表示CH3 、C2 H5 或n-C3 H7 。特別佳者係式FI1、FI2及FI3之化合物。
l) LC介質，其另外包含一或多種選自由下式組成之群之化合物：
Figure 02_image131
Figure 02_image133
其中R8 具有針對R1 所指示之含義，且alkyl表示具有1至6個C原子之直鏈烷基。
m)     LC介質，其另外包含一或多種含有四氫萘基或萘基單元之化合物，例如，選自由下式組成之群之化合物：
Figure 02_image135
Figure 02_image137
其中 R10 及R11 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代，較佳為具有1至6個C原子之烷基或烷氧基， 且R10 及R11 較佳表示具有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，且 Z1 及Z2 各自彼此獨立地表示-C2 H4 -、-CH=CH-、-(CH2 )4 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-CH=CH-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CO-O-、-O-CO-、-C2 F4 -、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CH2 -或單鍵。
n) LC介質，其另外包含一或多種下式之二氟苯并𠳭唍及/或𠳭唍：
Figure 02_image139
Figure 02_image141
其中 R11 及R12 各自彼此獨立地具有上文在式N1下針對R11 所指示含義中之一者， 環M  係反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基， Zm -C2 H4 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-CO-O-或-O-CO-， c      係0、1或2。
式BC、CR及RC之特別佳化合物選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image143
Figure 02_image145
Figure 02_image147
Figure 02_image149
其中alkyl及alkyl*各自彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，(O)表示氧原子或單鍵，c係1或2，且alkenyl及alkenyl*各自彼此獨立地表示具有2至6個C原子之直鏈烯基。alkenyl及alkenyl*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 -。
極特別佳者係包含一種、兩種或三種式BC-2化合物之混合物。
o) LC介質，其另外包含一或多種下式之氟化菲及/或二苯并呋喃：
Figure 02_image151
Figure 02_image153
其中R11 及R12 各自彼此獨立地具有上文在式N1下針對R11 所指示含義中之一者，b表示0或1，L表示F，且r表示1、2或3。
式PH及BF之特別佳化合物選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image155
Figure 02_image157
其中R及R’各自彼此獨立地表示具有1至7個C原子之直鏈烷基或烷氧基。
p) LC介質，其另外包含一或多種下式之單環化合物：
Figure 02_image159
其中 R1 及R2 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-替代，較佳為具有1至6個C原子之烷基或烷氧基， L1 及L2 各自彼此獨立地表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2 。
較佳地，L1 及L2 二者皆表示F，或L1 及L2 中之一者表示F且另一者表示Cl。
式Y化合物較佳選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image161
Figure 02_image163
其中Alkyl及Alkyl*各自彼此獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，Alkoxy表示具有1至6個C原子之直鏈烷氧基，Alkenyl及Alkenyl*各自彼此獨立地表示具有2至6個C原子之直鏈烯基，且O表示氧原子或單鍵。Alkenyl及Alkenyl*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Y之特別佳化合物選自由以下子式組成之群：
Figure 02_image165
其中Alkoxy較佳表示具有3、4或5個C原子之直鏈烷氧基。
在本發明之另較佳實施例中，雙頻液晶混合物含有一或多種具有如上文所定義且下文所給出之正介電各向異性之化合物：
aa)    LC介質，特徵在於其包含一或多種選自式II及III化合物之群之化合物
Figure 02_image167
其中 R20 各自相同或不同地表示具有1至15個C原子之鹵化或未經取代之烷基或烷氧基，其中另外該等基團中之一或多個CH2 基團可各自彼此獨立地以O原子彼此不直接連接之方式經-C≡C-、-CF2 O-、-CH=CH-、
Figure 02_image169
、-O-、-CO-O-或-O-CO-替代， X20 各自相同或不同地表示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，其各自具有最多6個C原子，且 Y20-24 各自相同或不同地表示H或F； W     表示H或甲基，
Figure 108130557-A0304-0001
式II化合物較佳選自下式：
Figure 02_image179
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。
R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F。特別佳者係式IIa及IIb之化合物、特別地其中X表示F之式IIa及IIb之化合物。
式III化合物較佳選自下式：
Figure 02_image181
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。
R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F。特別佳者係式IIIa及IIIe之化合物，特別地式IIIa之化合物；
bb)    LC介質，其另外包含一或多種選自下式之化合物：
Figure 02_image183
Figure 02_image185
其中 R20 、X20 、W及Y20-23 具有上文在式II下所指示之含義，且 Z20 表示-C2 H4 -、-(CH2 )4 -、-CH=CH-、-CF=CF、-C2 F4 -、-CH2 CF2 -、-CF2 CH2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCF2 -，在式V及VI中亦表示單鍵，在式V及VIII亦表示-CF2 O-， r 表示0或1，且 s 表示0或1；
-  式IV化合物較佳選自下式：
Figure 02_image187
Figure 02_image189
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。
R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F或OCF3 ，此外OCF=CF2 或Cl；
-  式V化合物較佳選自下式：
Figure 02_image191
Figure 02_image193
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。
R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F及OCF3 ，此外OCHF2 、CF3 、OCF=CF2 及OCH=CF2 ；
-  式VI化合物較佳選自下式：
Figure 02_image195
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。
R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F，此外OCF3 、CF3 、CF=CF2 、OCHF2 及OCH=CF2 ；
-  式VII化合物較佳選自下式：
Figure 02_image197
Figure 02_image199
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。
R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F，此外OCF3 、OCHF2 及OCH=CF2 。
cc)    介質另外包含一或多種選自上文所給出式ZK1至ZK10之化合物。尤佳者係式ZK1及ZK3之化合物。式ZK之特別佳化合物選自子式ZK1a、ZK1b、ZK1c、ZK3a、ZK3b、ZK3c及ZK3d。
dd)    介質另外包含一或多種選自上文所給出式DK1至DK12之化合物。尤佳化合物係DK3。
ee)    介質另外包含一或多種選自下式之化合物：
Figure 02_image201
其中X20 具有上文所指示之含義，且 L                                表示H或F， 「alkenyl」                  表示C2-6 -烯基。
ff)     式DK-3a及IX之化合物較佳選自下式：
Figure 02_image203
其中「alkyl」表示C1-6 -烷基，較佳n-C3 H7 、n-C4 H9 或n-C5 H11 ，特別地n-C3 H7 。
gg)    介質另外包含一或多種選自上文所給出式B1、B2及B3、較佳式B2之化合物。式B1至B3之化合物特別佳地選自式B1a、B2a、B2b及B2c。
hh)    介質另外包含一或多種選自下式之化合物：
Figure 02_image205
其中L20 表示H或F，且R21 及R22 各自相同或不同地表示正烷基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，其各自具有最多6個C原子，且較佳各自相同或不同地表示具有1至6個C原子之烷基。
ii) 介質另外包含一或多種下式化合物：
Figure 02_image207
其中W、R20 、X20 及Y20-23 具有式III中所指示之含義，且
Figure 108130557-A0304-0002
 且
Figure 02_image217
式XI及XII化合物較佳選自下式：
Figure 02_image219
Figure 02_image221
Figure 02_image223
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義，且較佳R20 表示具有1至6個C原子之烷基且X20 表示F。
本發明之混合物特別佳包含至少一種式XIIa及/或式XIIe之化合物。
jj)     介質包含一或多種上文所給出式T、較佳選自式T21至T23及T25至T27之化合物之群之化合物。
特別佳者係式T21至T23之化合物。極特別佳者係下式之化合物
Figure 02_image225
。
kk)    介質包含一或多種選自上文所給出式DK9、DK10及DK11之群之化合物。
ll) 介質另外包含一或多種選自下式之化合物：
Figure 02_image227
Figure 02_image229
其中R20 及X20 各自彼此獨立地具有上文所指示含義中之一者，且Y20-23 各自彼此獨立地表示H或F。X20 較佳為F、Cl、CF3 、OCF3 或OCHF2 。R20 較佳表示烷基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，各自具有最多6個C原子。
本發明之混合物特別佳包含一或多種式XVIII-a化合物，
Figure 02_image231
其中R20 具有上文所指示之含義。R20 較佳表示直鏈烷基，特別地乙基、正丙基、正丁基及正戊基且極特別佳正丙基。式XVIII之化合物尤其為式XVIII-a之化合物。
mm)  介質另外包含一或多種式XIX之化合物：
Figure 02_image233
其中R20 、X20 及Y20-25 具有式I中所指示之含義，s表示0或1，且
Figure 02_image235
表示
Figure 02_image237
或
Figure 02_image239
。
在式XIX中，X20 亦可表示具有1至6個C原子之烷基或具有1至6個C原子之烷氧基。烷基或烷氧基較佳為直鏈。
R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F；
式XIX化合物較佳選自下式：
Figure 02_image241
Figure 02_image243
Figure 02_image245
其中R20 、X20 及Y20 具有上文所指示之含義。R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F，且Y20 較佳為F；
Figure 02_image247
- R20 係具有2至6個C原子之直鏈烷基或烯基；
nn)    介質包含一或多種上文所給出式G1至G4、較佳選自G1及G2之化合物，其中alkyl表示C1-6 -烷基，Lx 表示H且X表示F或Cl。在G2中，X特別佳表示Cl。
oo)    介質包含一或多種下式化合物：
Figure 02_image249
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F。本發明之介質尤佳包含一或多種式XXII之化合物，其中X20 較佳表示F。特別佳混合物包含至少一種式XXII之化合物。
pp)    介質包含一或多種具有下式之以下嘧啶或吡啶之化合物
Figure 02_image251
其中R20 及X20 具有上文所指示之含義。R20 較佳表示具有1至6個C原子之烷基。X20 較佳表示F。本發明之介質尤佳包含一或多種式M-1之化合物，其中X20 較佳表示F。
用於本發明製程之液晶混合物進一步包含一或多種較佳選自式P之化合物的可聚合液晶化合物， Pa -(Spa )s1 -A2 -(Za -A1 )n2 -(Spb )s2 -Pb P 其中個別基團具有以下含義： Pa 、Pb 各自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地表示間隔基團， s1、s2          各自彼此獨立地表示0或1， A1 、A2 各自彼此獨立地表示選自以下群之基團： a)           由反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基及4,4’-伸雙環己基組成之群，其中另外一或多個非毗鄰CH2 基團可經-O-及/或-S-替代，且其中另外一或多個H原子可經F替代， 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替代，且其中另外一或多個H原子可經L替代， c)           由四氫吡喃-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、六氫吡啶-1,4-二基、噻吩-2,5-二基及硒吩-2,5-二基組成之群，其中之每一者亦可經L單取代或多取代， d)           由具有5至20個環C原子之飽和、部分不飽和或完全不飽和且視情況經取代之多環基團組成之群，該等環C原子之一或多者可另外由雜原子替代，該等多環基團較佳選自由以下組成之群
Figure 02_image253
其中另外該等基團中之一或多個H原子可由L替代，及/或一或多個雙鍵可由單鍵替代，及/或一或多個CH基團可由N替代， n2    表示0、1、2或3， Za 在每一情形中彼此獨立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、或-(CH2 )n -(其中n係2、3或4)、-O-、-CO-、-C(Ry Rz )-、-CH2 CF2 -、-CF2 CF2 -或單鍵， L 在每次出現時相同或不同地表示F、Cl、CN、SCN、SF5 或具有1至12個C原子之直鏈或具支鏈、在每一情形下視情況經氟化之烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基， Ry 、Rz 各自彼此獨立地表示H、F或具有1至12個C原子之直鏈或具支鏈烷基，其中另外一或多個H原子可經F替代， M     表示-O-、-S-、-CH2 -、-CHY1 -或-CY1 Y2 -，且 Y1 及Y2 各自彼此獨立地具有上文針對Ry 所指示含義中之一者或表示Cl或CN。
較佳間隔基團Spa,b 係選自式Sp"-X"，以使得基團P-Sp-及Pa/b -Spa/b -分別符合式P-Sp"-X"-及Pa/b -Sp"-X"-，其中 Sp"   表示具有1至20個、較佳2至12個、更佳3至9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非毗鄰CH2 可各自彼此獨立地以O及/或S原子彼此不直接連接之方式經-O-、-S-、-NH-、-N(R0 )-、-Si(R00 R000 )-、-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-替代， 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 -、-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 -、-CY3 =CY4 -、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-或單鍵， R0 、R00 及R000 各自彼此獨立地表示H或具有1至12個C原子之烷基，且 Y3 及Y4 各自相同或不同地表示H、F、Cl或CN。 X’’較佳為-O-、-S-、-CO-、-C(O)O-、-OC(O)-、-O-C(O)O-、-CO-NR0 -、-NR0 -CO-、-NR0 -CO-NR0 -或單鍵。
典型間隔基團Sp’’係例如-(CH2 )p1 -、-(CH2 CH2 O)q1 -CH2 CH2 -、-CH2 CH2 -S-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 -NH-CH2 CH2 -或-(SiR00 R000 -O)p1 -，其中p1係1至12、較佳2至10、更佳3至9，q1係1至3之整數且R00 及R000 具有上文所指示之含義。
尤佳基團-Sp’’-X’’-係-(CH2 )p1 -、-(CH2 )p1 -O-、-(CH2 )p1 -O-CO-、-(CH2 )p1 -O-CO-O-，其中p1及q1具有上文所指示之含義。
尤佳基團Sp’’在每一情形中係(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。
「可聚合基團」(P)較佳選自含有C=C雙鍵或C≡C三鍵之基團及適於開環聚合之基團(例如氧雜環丁烷或環氧化物基團)。
較佳地，可聚合基團(P)選自由以下組成之群：CH2 =CW1 -COO-、CH2 =CW1 -CO-、
Figure 02_image255
、
Figure 02_image257
、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，特別地H、F、Cl或CH3 ， W2 表示H或具有1至5個C原子之烷基，特別地H、甲基、乙基或正丙基， W3 及W4 各自彼此獨立地表示H、Cl或具有1至5個C原子之烷基，Phe表示1,4-伸苯基，其視情況經一或多個如上文所定義但不同於P-Sp之基團L取代，較佳地，較佳取代基L係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，且 k1 、k2 及k3 各自彼此獨立地表示0或1，k3 較佳表示1，且k4 係1至10之整數。
特別佳可聚合基團P係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-、
Figure 02_image259
及
Figure 02_image261
，其中W2 表示H或具有1至5個C原子之烷基，特別地H、甲基、乙基或正丙基，
其他較佳可聚合基團(P)係乙烯基氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟丙烯酸酯、氯丙烯酸酯、氧雜環丁烷及環氧化物、最佳地丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，特別地丙烯酸酯。
較佳地，所有多反應性可聚合化合物及其子式含有一或多個含有兩個或更多可聚合基團P之具支鏈基團(多反應性可聚合基團)而非一或多個基團P-Sp-。
此類型之適宜基團及含有其之可聚合化合物闡述於例如US 7,060,200 B1或US 2006/0172090 A1。
特別佳者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原子之直鏈或具支鏈伸烷基，其中一或多個非毗鄰CH2 可各自彼此獨立地以O及/或S原子彼此不直接連接之方式經-C(Rx )=C(Rx )-、-C≡C-、-N(Rx )-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O- 替代，且此外其中一或多個H原子可經F、Cl或CN替代，其中Rx 具有一個上文所提及含義，aa 及bb 各自彼此獨立地表示0、1、2、3、4、5或6， X           具有針對X'所指示含義中之一者，且 Pv 至Pz 各自彼此獨立地具有上文針對P所指示含義中之一者。
式P之特別佳單體係以下：
Figure 02_image263
Figure 02_image265
Figure 02_image267
Figure 02_image269
Figure 02_image271
其中個別基團具有下列含義： P1 至P3 各自彼此獨立地表示如針對式P所定義之可聚合基團，較佳丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氟丙烯酸酯、氧雜環丁烷、乙烯基氧基或環氧化物基團， Sp1 至Sp3 各自彼此獨立地表示單鍵或間隔基團，其較佳具有上下文針對Spa 所指示含義中之一者，且特別佳表示-(CH2 )p1 -、-(CH2 )p1 -O-、-(CH2 )p1 -CO-O-或-(CH2 )p1 -O-CO-O-，其中p1係1至12、較佳2至10、更佳3至9之整數，且其中在最後提及之基團中經由O原子進行至毗鄰環之連接， 其中另外，基團P1 -Sp1 -、P2 -Sp2 -及P3 -Sp3 -中之一或多者可表示基團Raa ，條件係存在之該等基團P1 -Sp1 -、P2 -Sp2 -及P3 -Sp3 -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原子之直鏈或具支鏈烷基，其中另外一或多個不毗鄰CH2 基團可各自彼此獨立地以使得O及/或S原子彼此不直接連接之方式經C(R0 )=C(R00 )-、-C≡C-、-N(R0 )-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代，且其中另外一或多個H原子可經F、Cl、CN或P1 -Sp1 -替代，特別佳具有1至12個C原子之直鏈或具支鏈、視情況經單氟化或多氟化之烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基或烷基羰基氧基(其中該等烯基及炔基具有至少兩個C原子且該等具支鏈基團具有至少三個C原子)， R0 、R00 各自彼此獨立地表示H或具有1至12個C原子之烷基， Ry 及Rz 各自彼此獨立地表示H、F、CH3 或CF3 ， Zp1 表示-O-、-CO-、-C(Ry Rz )-或-CF2 CF2 -， Zp2 及Zp3 各自彼此獨立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或-(CH2 )n3 -，其中n3係2、3或4， L               在每次出現時相同或不同地表示F、Cl、CN、SCN、SF5 或具有1至12個C原子之直鏈或具支鏈、視情況經單氟化或多氟化之烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基，較佳F， L'及L''       各自彼此獨立地表示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，且 x               表示0或1。
在本發明之特別佳實施例中，LC混合物包含一或多種式P10-1至P10-7之化合物。
Figure 02_image273
Figure 02_image275
其中 P0 在多次出現之情形下彼此獨立地係丙烯醯基、甲基丙烯醯基、氧雜環丁烷、環氧基、乙烯基、庚二烯、乙烯氧基、丙烯基醚或苯乙烯基團， L           在每次出現時相同或不同地具有在式CY中針對L1 所給含義中之一者， r            係0、1、2、3或4， x及y       彼此獨立地係1至12之相同或不同整數， z           各自且獨立地係0或1。
本發明之介質較佳包含0.01至10%、特別佳0.05至5.0%且最佳0.2至2%之一或多種本發明之式P化合物。介質較佳包含一種、兩種或三種、更佳一種或兩種且最佳一種本發明之式P化合物。
式P之可聚合化合物適用於有或沒有起始劑之聚合，由此後者與相當大的優勢有關，例如較低材料成本及特別地較少由可能殘餘量之起始劑或其降解產物造成之LC介質污染。
因此，聚合可在不添加起始劑之情況下實施。因此，在較佳實施例中，LC介質不包含聚合起始劑。
LC介質亦可包含一或多種穩定劑。穩定劑之適宜類型及量為熟習此項技術者已知且闡述於文獻中。特別適宜者係(例如)來自Irganox®系列(BASF SE)之市售穩定劑，例如Irganox® 1076。若採用穩定劑，則其比例基於RM或可聚合組分之總量較佳為10 ppm至10,000 ppm，特別佳為50 ppm至1000 ppm。
藉助適宜添加劑，本發明之液晶相可經改良以使得其可用於迄今已揭示之所有類型之液晶顯示元件中。此類型之添加劑為熟習此項技術者已知且詳細闡述於文獻(H. Kelker/ R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980)中。
LC混合物介質係以本身習用方式製備。通常，各組分較佳在高溫下彼此溶解。
可聚合化合物係利用施加電場聚合及/或交聯。較佳地，在聚合之前及/或期間，將電場、較佳AC電場施加至光調變元件之電極。
適宜且較佳電場取決於所施加液晶混合物之交叉頻率且可容易地由熟習此項技術者調整。
通常，所施加電場展現在0.01至30 V之範圍內、較佳0.1至20 V且更佳0.1 V至10 V之範圍內的電壓。
聚合步驟可在一或多個步驟中實施。若實施兩個或以上聚合步驟，則考慮到溫度、所利用之光化輻射、時間及輻照氣氛等，由此可在與之前實施之聚合步驟相同的條件下或在不同條件下實施每一隨後聚合步驟。
在聚合步驟中，將單元暴露於光化輻射，該光化輻射使得膽固醇液晶介質中所含之可聚合化合物的可聚合官能團發生光聚合。聚合係例如藉由使可聚合材料暴露於熱或光化輻射來達成。光化輻射意指利用光輻照(例如UV光、IR光或可見光)，利用X射線或γ射線輻照或利用高能量粒子(例如離子或電子)輻照。較佳地，藉由UV輻照實施聚合。作為光化輻射之源，可使用例如單一UV燈或一組UV燈。
所利用光化輻射之波長不應太低以避免損害介質之LC分子，且較佳應不同於、極佳高於LC主體混合物之UV吸收最大值。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及完全UV光聚合，且應不高於、較佳等於或低於可聚合組分之UV吸收最大值。
適宜波長較佳選自在250至450 nm範圍內之波長，例如400 nm或以下、較佳350 nm或以下、更佳300 nm或以下。
輻照或暴露時間應經選擇以便聚合儘可能完全，但仍不能過高以容許生產製程順利進行。此外，輻射強度應足夠高以容許儘可能迅速及完全之聚合，但不應過高以避免損害膽固醇液晶介質。
固化時間尤其取決於可聚合材料之反應性、塗層之厚度、聚合起始劑之類型及UV燈之功率。固化時間較佳≤ 10分鐘、極佳 ≤ 5分鐘且最佳 ≤ 1分鐘。一般而言，對於大量生產，較短固化時間係較佳的，例如大約60秒至1秒。
適宜UV輻射功率較佳在5至150 mWcm-2 之範圍內，更佳在10至75 mWcm-2 之範圍內，尤其在25至60 mWcm-2 之範圍內，且特別地45至55 mWcm-2 。
聚合較佳在惰性氣體氣氛中、較佳在氮氣氣氛中實施，但在空氣中聚合亦係可能的。
聚合較佳在-10℃至+70℃之範圍內、更佳0℃至+50℃、甚至更佳+15℃至+40℃之溫度下實施。
在較佳實施例中，光調變元件另外可在聚合之後較佳在高於20℃且低於140℃、更佳高於40℃且低於130℃且最佳高於70℃且低於120℃之溫度下退火，以達到單體之完全轉化並達到最佳穩定性。
本發明進一步係關於可自如上下文所述之製程獲得之光調變元件。
本發明之光調變元件較佳可在邊界狀態A與邊界狀態B之間電切換。
在未施加電場時，光調變元件較佳具有透射率TA 之邊界狀態A (所謂的「關閉狀態」)，且在施加電場時，光調變元件較佳具有透射率TB 之另一邊界狀態B (所謂的「導通狀態」)，由此TA ＞ TB 。
典型地，所施加切換電場具有在0.1 Hz至大約10,000 MHz之範圍內、更佳在大約1 Hz至大約1000 MHz之範圍內且甚至更佳在大約10 Hz至大約1000 MHz之範圍內的頻率。
所需之所施加電場強度主要取決於電極間距及LC混合物之模數Δε。所施加之電場強度通常低於大約50 V/µm-1 、較佳低於大約30 V/µm-1 且更佳低於大約25 V/µm-1 。具體而言，所施加之電場強度在1 V/µm-1 至20V/µm-1 之範圍內。
較佳地，所施加用以切換光調變元件之驅動電壓或操作電壓應儘可能低。典型地，所施加驅動電壓在2 V至大約200 V之範圍內、更佳在大約3 V至大約100 V之範圍內且甚至更佳在大約5 V至大約50 V之範圍內。
透射變化係藉由所施加場之強度管控。隨著更多場施加至系統，透射度增加。
本發明之光調變元件可用於各種類型之光學及電光裝置。因此，本發明係關於如上文所述之光調變元件用於光學或電光裝置之用途及包含本發明之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)電光學顯示器、液晶顯示器(LCD)、非線性光學(NLO)裝置、光學資訊存儲裝置、百葉窗及智慧窗、隱私窗、虛擬現實裝置及增強現實裝置。
本發明亦係關於含有如上下文所述較佳水平配向之液晶介質之光電液晶顯示器元件。在較佳實施例中，液晶顯示器係IPS或FFS模式。
應瞭解，上述多個特徵、特別地較佳實施例本身具有創造性，而不僅僅作為本發明實施例之一部分。除目前所主張之任何發明以外或作為目前所主張之任何發明之替代，可尋求該等特徵之獨立保護。
應瞭解，可對本發明之前述實施例作出修改，而仍在本發明之範圍內。除非另有說明，否則用於相同、等效或類似目的之替代特徵可替代本說明書中所揭示之每一特徵。因此，除非另有說明，否則每一所揭示特徵僅係一系列等效或類似特徵中之一個實例。
本說明書中所揭示之所有特徵可以任一組合進行組合，只是至少一些該等特徵及/或步驟互相排斥之組合除外。本發明之較佳特徵適用於本發明之所有態樣且可以任一組合使用。同樣地，非必需組合中所闡述之特徵可單獨(而非組合)使用。
本申請案中所指示之參數範圍皆包括含有如專家已知之最大允許誤差之限值。針對各性質範圍之不同上限及下限值彼此組合而產生額外較佳範圍。
根據說明之本發明之實施例及變化形式之其他組合係源於申請專利範圍。
在下文中參照工作實例更詳細地解釋本發明，但並不意欲由此而受限。熟習此項技術者將能夠自該等實例推斷出在一般說明中未詳細給出之工作細節，該等工作細節係依照一般專業知識對其進行歸納並將其應用至具體問題中。
除常見及熟知縮寫以外，使用以下縮寫：C：晶相；N：向列相；Sm：層列相；I：各向同性相。該等符號之間之數字顯示有關物質之轉變溫度。
除非另有指示，否則溫度數據係以℃表示。
物理、物理化學或電光參數係藉由眾所周知方法測定，如尤其手冊「Merck Liquid Crystals - Licristal® - Physical Properties of Liquid Crystals - Description of the Measurement Methods」, 1998, Merck KGaA, Darmstadt中所述。
本發明中所用之化合物係藉由本身已知之方法製備，如文獻(例如在權威著作中，例如Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart)中所述，確切地在已知且適於該等反應之反應條件下進行。此處亦可使用已知之各種變化形式本身，此處不再詳細論述該等變化形式。
在本發明中且尤其在以下實例中，液晶原化合物之結構係借助縮寫(亦稱為字首語)來指示。在該等字首語中，使用下表A至C將化學式縮寫如下。所有基團Cn H2n+1 、Cm H2m+1 及Cl H2l+1 或Cn H2n-1 、Cm H2m-1 及Cl H2l-1 表示直鏈烷基或烯基、較佳1E-烯基，每一者分別具有n、m及l個C原子。表A列示用於化合物核心結構之環要素的代碼，而表B顯示連接基團。表C給出左手側或右手側端基之代碼之含義。字首語係由具有可選連接基團之環元素之代碼、隨後第一連字符及左手側端基之代碼、及第二連字符及右手側端基之代碼組成。表D顯示化合物之結構以及其各別縮寫。
表 A ：環要素
Figure 02_image277
Figure 02_image279
表 B ：連接基團
Figure 108130557-A0304-0003
 表 C ：末端基團
Figure 108130557-A0304-0004
 其中n及m各自表示整數，且三個點「…」係此表之其他縮寫之佔位符。
下表顯示說明性結構以及其個別縮寫。顯示該等結構以說明縮寫規則之含義。其另外代表較佳使用之化合物。表 D ：說明性結構
Figure 02_image281
Figure 02_image283
Figure 02_image285
Figure 02_image287
Figure 02_image289
Figure 02_image291
Figure 02_image293
Figure 02_image295
Figure 02_image297
Figure 02_image299
Figure 02_image301
Figure 02_image303
Figure 02_image305
Figure 02_image307
Figure 02_image309
Figure 02_image311
Figure 02_image313
Figure 02_image315
Figure 02_image317
Figure 02_image319
Figure 02_image321
其中n、m及l較佳彼此獨立地表示1至7。
下表(表E)顯示可用作本發明液晶原介質中之額外穩定劑之說明性化合物。表 E 表E顯示可添加至本發明LC介質中之可能穩定劑。 (n在此處表示1至12之整數，較佳1、2、3、4、5、6、7或8，末端甲基未顯示)。
Figure 02_image323
Figure 02_image325
Figure 02_image327
Figure 02_image329
Figure 02_image331
Figure 02_image333
Figure 02_image335
LC介質較佳包含0重量%至10重量%、特別地1 ppm至5重量%、特別佳1 ppm至1重量%之穩定劑。
實例 在下文中，參照實例更詳細且具體地闡述本發明，然而該等實例並不意欲限制本發明。
所利用之可聚合液晶化合物
Figure 02_image337
雙頻液晶混合物 製備如以下表中所指示之向列型LC主體混合物N-1至N-3並在製備後添加以下穩定劑：
Figure 02_image339
N-1 ：
Figure 108130557-A0304-0005
 N-2 ：
Figure 108130557-A0304-0006
 N-3 ：
Figure 108130557-A0304-0007
工作實例 自混合物N-1至N-3及RM-1至RM-5根據以下表中所給出之組成製備LC混合物M-1至M-9。
Figure 108130557-A0304-0008
測試單元 通常，顯示單元係利用0.7 mm厚度之Corning AF玻璃使用6.4 µm間隔珠粒及XN-1500T密封劑製得。
為量測電光學，使用可自SD-tech市售購得之基板製造3 µm厚之無PI IPS單元，並使用具有5 µm電極間距及3 µm電極寬度之ITO電極將其構造成單元。
手動組裝單元，且然後使用具有35 mW/cm2 輻照功率之Omnicure 2000汞燈進行固化，由此藉由Opsytec UV pad-e光譜輻射儀量測。
將所選LC混合物使用毛細管作用在室溫下進行毛細管填充，在100℃下退火1 h。
將頻率為1 MHz之電場施加至電極後，將單元在一溫度下利用UV光(35 mW/cm2 )輻照。然後將單元冷卻至室溫。
單元可藉由將電場施加至電極自邊界狀態A切換至邊界狀態B。
配向品質 在燈箱中在交叉偏振器之間研究配向品質。
Figure 108130557-A0304-0009
 配向品質：(++) 優良，(+) 良好，(o) 可接受，(-) 差 利用所有混合物均達成優良均勻平面配向。
VHR 量測 然後，使用Toyo LCM-1 LC材料特徵量測系統研究VHR。VHR之量測係如T. Jacob, U. Finkenzeller in "Merck Liquid Crystals - Physical Properties of Liquid Crystals", 1997中所述實施。
Figure 108130557-A0304-0010
Figure 108130557-A0101-11-0003-1

Claims (15)

  1. 一種製造較佳以IPS/FFS模式操作之光調變元件之方法，其包含至少以下步驟： a)     提供第一基板，其包括像素電極及共用電極以在像素區中產生實質上平行於該第一基板之表面的電場； b)     提供第二基板，該第二基板與該第一基板相對設置； c)     插入雙頻液晶混合物，該雙頻液晶混合物另外包含一或多種可聚合液晶化合物； d)     向該液晶混合物施加頻率在0.01 Hz至1500 kHz範圍內之電場並隨後利用光化輻射輻照該液晶混合物。
  2. 如請求項1之方法，其中該液晶介質在1 kHz及20℃下之∆ε值在1.0至20.0之範圍內。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該液晶介質在100 kHz、500 kHz或1000 kHz及20℃下之∆ε值小於0。
  4. 如請求項1或3中任一項之方法，其中LC主體混合物包含一或多種選自下式之化合物：
    Figure 03_image001
    其中 a 係1或2， b 係0或1，
    Figure 03_image342
    表示
    Figure 03_image344
    或
    Figure 03_image346
    R1 及R2 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-CO-O-替代， Zx 表示-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-O-、-CH2 -、-CH2 CH2 -或單鍵， L1-4 各自彼此獨立地表示F、Cl、OCF3 、CF3 、CH3 、CH2 F、CHF2 。
  5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該LC混合物包含一或多種選自由式II及III之化合物組成之群之化合物，
    Figure 03_image348
    其中 R20 各自相同或不同地表示具有1至15個C原子之鹵化或未經取代之烷基或烷氧基，其中另外該等基團中之一或多個CH2 基團可各自彼此獨立地以O原子彼此不直接連接之方式經-C≡C-、-CF2 O-、-CH=CH-、
    Figure 03_image350
    、-O-、-CO-O-或-O-CO-替代， X20 各自相同或不同地表示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，其各自具有最多6個C原子，且 Y20-24 各自相同或不同地表示H或F， W     表示H或甲基，
    Figure 108130557-A0304-0011
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其中其包含一或多種選自由式XI及XII之化合物組成之群之化合物
    Figure 03_image360
    其中R20 、X20 、W及Y20-23 具有請求項5中在式III中所指示之含義，且
    Figure 108130557-A0304-0012
     且
    Figure 03_image372
    。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中該LC主體混合物包含一或多種下式之化合物：
    Figure 03_image374
    其中個別基團具有下列含義：
    Figure 03_image376
    Figure 03_image378
    R3 及R4 各自彼此獨立地表示具有1至12個C原子之烷基，其中另外一或兩個非毗鄰CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式經-O-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-替代， Zy 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。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中一或多種可聚合液晶化合物選自式P化合物 Pa -(Spa )s1 -A2 -(Z1 -A1 )n2 -(Spb )s2 -Pb P 其中 Pa 、Pb 各自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地表示間隔基團， s1、s2          各自彼此獨立地係0或1， A1 、A2 各自彼此獨立地表示選自以下群之基團： a)           由反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基及4,4’-伸雙環己基組成之群，其中另外一或多個非毗鄰CH2 基團可經-O-及/或-S-替代，且其中另外一或多個H原子可經F替代， 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替代，且其中另外一或多個H原子可經L替代， c)           由四氫吡喃-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、六氫吡啶-1,4-二基、噻吩-2,5-二基及硒吩-2,5-二基組成之群，其中之每一者亦可經L單取代或多取代， d)           由具有5至20個環C原子之飽和、部分不飽和或完全不飽和且視情況經取代之多環基團組成之群，該等環C原子之一或多者另外可經雜原子替代，該等多環基團選自：
    Figure 03_image380
    Figure 03_image382
    其中另外該等基團中之一或多個H原子可由L替代，及/或一或多個雙鍵可由單鍵替代，及/或一或多個CH基團可由N替代， n2    係0、1、2或3， Z1 在每一情形中彼此獨立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或-(CH2 )n - (其中n係2、3或4)、-O-、-CO-、-C(R0 R00 )-、-CH2 CF2 -、-CF2 CF2 -或單鍵， L 在每次出現時相同或不同地表示F、Cl、CN、SCN、SF5 或具有最多12個C原子之直鏈或具支鏈且在每一情形中視情況經氟化之烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基， R0 、R00 各自彼此獨立地表示H、F或具有1至12個C原子之直鏈或具支鏈烷基，其中另外一或多個H原子可經F替代， M                 表示-O-、-S-、-CH2 -、-CHY1 -或-CY1 Y2 -，且 Y1 及Y2 各自彼此獨立地具有上文針對R0 所指示含義中之一者或表示Cl或CN。
  9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中一或多種可聚合液晶化合物選自下式，
    Figure 03_image384
    Figure 03_image386
    其中 P0 在多次出現之情形下彼此獨立地係丙烯醯基、甲基丙烯醯基、氧雜環丁烷、環氧基、乙烯基、庚二烯、乙烯氧基、丙烯基醚或苯乙烯基團， L                在每次出現時相同或不同地具有在式CY中針對L1 所給出含義中之一者， r            係0、1、2、3或4， x及y       彼此獨立地係0或1至12之相同或不同整數， z           各自且獨立地為0或1，其中若毗鄰x或y為0，則z為0。
  10. 如請求項1至9中任一項之方法，其中一或多種可聚合液晶化合物在該液晶混合物中之量係在0.2重量%至2重量%之範圍內。
  11. 如請求項1至10中任一項之方法，其中施加至該液晶混合物之該電場具有在100 Hz至1200 kHz範圍內之頻率。
  12. 一種可自如請求項1至10中任一項之方法獲得之光調變元件。
  13. 一種如請求項12之光調變元件在電光裝置中之用途。
  14. 一種電光裝置，其包含如請求項12之光調變元件。
  15. 如請求項14之電光裝置，其中其係IPS或FFS顯示器。
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