二色性染料摻雜的各向同性手性液晶的制作方法
【專利說明】二色性染料摻雜的各向同性手性液晶
【背景技術(shù)】
[0001] 光學(xué)各向同性手性液晶（OICLC)具有偏振無關(guān)、免對齊（alignment free)和響應(yīng) 時間快的理想性質(zhì)?？墒褂镁酆衔锓€(wěn)定技術(shù)來擴(kuò)展此類組合物的各向同性溫度范圍。然而， 由于面內(nèi)電場誘導(dǎo)的各向異性，因此用OICLC制成的光學(xué)顯示器需要偏振器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 本發(fā)明公開了包含二色性染料化合物的液晶組合物。所述液晶組合物可在聚合物 基質(zhì)中包含至少一種向列型液晶化合物和至少一種手性劑，其中所述組合物展示出光學(xué)各 向同性液晶相。使用二色性染料化合物制成的液晶組合物是偏振無關(guān)的并且響應(yīng)時間快。
[0003] 制備液晶組合物的方法包括合并至少一種二色性染料、至少一種手性劑、至少一 種向列型液晶化合物、和至少一種單體以給出混合物；加熱所述混合物以給出各向同性相； 和然后聚合所述各向同性相的所述混合物。
[0004] 本發(fā)明公開了一種器件，其具有設(shè)置于一對基體（substrate)之間的至少一個電 極、設(shè)置于所述基體對之間的液晶組合物、和用于經(jīng)由所述電極向所述液晶組合物施加電 場的電場施加工具，其中所述液晶組合物包含至少一種二色性染料化合物。
[0005] 所述液晶組合物可進(jìn)一步在聚合物基質(zhì)中包含至少一種向列型液晶化合物、至少 一種手性劑，其中所述液晶組合物展示出光學(xué)各向同性液晶相。
【附圖說明】
[0006] 為了更充分地理解本技術(shù)的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)參考以下的具體描述并結(jié)合附圖，在 附圖中：
[0007] 圖1 :描繪了均勻排列液晶盒（cell)的電壓調(diào)制透射譜。上線為在Vs的電壓下 的透射譜。下線為在不存在外加電壓（OV)下的透射譜。X-軸為波長（nm)，y-軸為透射率 百分?jǐn)?shù)。
[0008] 圖2 :描繪了 UV暴露0分鐘、10分鐘、25分鐘和40分鐘過程中二色性染料⑵的 UV吸收行為。在452納米下的吸光度隨時間增大，而在365納米下的吸光度隨時間減小。 X-軸為波長（nm)，y-軸為吸光度（a. u.)。
[0009] 圖3:描繪了隨著偏振方向從0° (三角形）變到45° (圓）、變到90° (正方形） 時的電壓依賴性對比度行為。X-軸為外加電壓（Vms)，y-軸為對比度。
[0010] 圖4 :描繪了具有0. 75重量％、1. 25重量％和1. 75重量％二色性染料（2)的染料 摻雜PS-OICLC的滯后。X-軸為外加電壓（Vms)，y-軸為對比度。
[0011] 圖5 :描繪了具有不同染料含量的染料摻雜PS-OICLC的上升響應(yīng)時間（圓形符 號）和衰減響應(yīng)時間（正方形符號）。X-軸為染料含量（重量％ )，y-軸為響應(yīng)時間（微 秒）。
[0012] 圖6 :描繪了具有不同染料含量的染料摻雜PS-OICLC的克爾（Kerr)常數(shù)（nm/V2)。 測試在18°C和532nm下進(jìn)行。X-軸為染料含量（重量％ )，y-軸為克爾常數(shù)（nm/V2)。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 在描述本發(fā)明的組合物和方法之前，應(yīng)理解它們不限于所描述的特定組合物、方 法或方案，因?yàn)檫@些可改變。還應(yīng)理解描述中使用的術(shù)語僅是出于描述特定形式或?qū)嵤┓?案的目的，而非意在限制權(quán)利要求的范圍。
[0014] 第一個公開方面為包含至少一種二色性染料的液晶組合物。在某些實(shí)施方案中， 所述液晶組合物為光學(xué)各向同性液晶。
[0015] 二色性染料化合物包括但不限于式（1)的化合物：
[0016] ffd-Ad-Zd,
[0017] (1)
[0018] 其中，Wd為烷基、烷氧基、羥基取代的烷基、-CN、-N02、N-哌啶基、N-吡咯烷基、 N-苯并噻唑基（benzathiazolyl)或-NR1R2，其中RjPR2獨(dú)立地為烷基、烷氧基、亞烷基環(huán) 或羥基取代的烷基；
[0019] Ad 為亞蒽醌基（anthraquinolenyl)或
[0020] 其中 Xd 為鍵、-C( = 0)-、-C( = 0)-0-、-O-C( = 0)-、-N = N-或亞蒽醌基，并且
[0021] Yd 為鍵、-C ( = 0)_、-C ( = 0)-0_、-O-C ( = 0)_、-N = N-或亞蒽醌基；并且
[0022] Zd為烷基、烷氧基、羥基取代的烷基、-CN、-N02、N-哌啶基、N-吡咯烷基、N-苯并 噻唑基或-NR 1R2，其中&和R2獨(dú)立地為烷基、烷氧基、亞烷基環(huán)或羥基取代的烷基。
[0023] 在一些實(shí)施方案中，Xd和Yd為-N = N-。在其它實(shí)施方案中，Xd和Yd中之一為-N =N-。在另一個實(shí)施方案中，Xd 為-N = N-，Yd 為鍵、-C( = 0)-、-C( = 0)-0-或-0-C(= 0)-。在又一個實(shí)施方案中，Xd為亞蒽醌基，Yd為鍵、-C( = 0)-、-C( = 0)-0-或-O-C(= 0)-。在還另一個實(shí)施方案中，Xd和Yd獨(dú)立地為-C ( = 0)-、-C ( = 0)-0-或-O-C ( = 0)-。 雙偶氮染料的一個非限制性實(shí)例具有結(jié)構(gòu)（2):
[0025] 在一些實(shí)施方案中，Xd和Yd為亞蒽醌基。在其它實(shí)施方案中，Xd和Yd中之一為 亞蒽醌基。所述亞蒽醌基可獨(dú)立地通過1，5、1，6、1，7、1，8、2, 5、2, 6、2, 7或2, 8位連接。
[0026] 在一些實(shí)施方案中，Wd為烷基、烷氧基、羥基取代的烷基、-CN或-NO2。在其它實(shí) 施方案中，Wd為N-哌啶基、N-吡咯烷基、N-苯并噻唑基或-NR 1R2，其中札和R 2獨(dú)立地為烷 基、烷氧基、亞烷基環(huán)。在各種實(shí)施方案中，Zd為N-哌啶基、N-吡咯烷基、N-苯并噻唑基 或-NR 1R2，其中RjPR2獨(dú)立地為烷基、烷氧基、亞烷基環(huán)。在其它實(shí)施方案中，Zd為烷基、 烷氧基、羥基取代的烷基、-CN或-NO 2。
[0027] 液晶組合物可還在聚合物基質(zhì)中包含至少一種向列型液晶化合物；和至少一種手 性劑，其中所述液晶組合物展示出光學(xué)各向同性液晶相。
[0028] 在一些實(shí)施方案中，聚合物基質(zhì)可為聚氨酯。在這樣的實(shí)施方案中，聚合物基質(zhì)包 含至少一種氨酯單體單元。在其它實(shí)施方案中，聚合物基質(zhì)可為聚丙烯酸酯。
[0029] 聚合物基質(zhì)可包含第一單體單元。在一些實(shí)施方案中，第一單體單元可為丙烯酸 2-乙基己酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯 酸酯或它們的組合。在其它實(shí)施方案中，聚合物基質(zhì)可包含第一單體單元和至少一種不同 于第一單體單元的第二單體單元。在選定的實(shí)施方案中，第一單體單元可為丙稀酸2-乙基 己酯。在選定的實(shí)施方案中，第二單體單元可為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二乙 二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯或它們的組合。
[0030] 所述至少一種第二單體單元可為式（3)的化合物：
[0032] 其中，η為2、3、4、5或6。在一個實(shí)施方案中，η為3( "PTPTP3"）。在另一個實(shí)施 方案中，η為6( "ΡΤΡΤΡ6")。在又一個實(shí)施方案中，所述至少一種第二單體單元包含約1:1 重量比的ΡΤΡΤΡ3和ΡΤΡΤΡ6。在再一個實(shí)施方案中，聚合物基質(zhì)包含約20-50重量％的丙烯 酸2-乙基己酯、約25-40重量％的ΡΤΡΤΡ3和約25-40重量％的ΡΤΡΤΡ6。在另一個實(shí)施方 案中，丙烯酸2-乙基己酯、ΡΤΡΤΡ3和ΡΤΡΤΡ6為約1:1:1的重量比。
[0033] 在一些實(shí)施方案中，液晶組合物可以是可光聚合或可熱聚合的。液晶組合物可包 含至少一種光引發(fā)劑。光引發(fā)劑為在暴露于光輻射時將從非活性形式轉(zhuǎn)換為活性形式的任 何材料，所述光輻射包括但不限于可見或紫外輻射。這樣的光引發(fā)劑可用來引發(fā)自由基聚 合。光引發(fā)劑可包括但不限于如下式中的化合物：
[0035] Irgacure?系列光引發(fā)劑，包括上面示出的那些，是本領(lǐng)域已知的并可得自 BASF。
[0036] 液晶組合物可包括但不限于任何具有向列相的液晶化合物。市售的液晶化合物是 本領(lǐng)域已知的，并包括例如來自Xianhua Chemical的XH-07X，其含四種液晶化合物。本領(lǐng) 域已知的其它液晶化合物有來自Xianhua Chemical的E或BL系列。還其它的液晶化合物 包括式⑷的那些：
[0038] 其中 L1 為烷基、烯基、烷氧基、-CN、-SCN、-CH 2F、-CHF2S -CF 3;
[0039] M1 為鍵、亞苯基、-C = C-N-CH = CH_n_C(0)_0_n_0 _C(0)_n_CH = N_n_N = CH-N-N =N-、-N (0) = N-或-N = N (0)-;
[0041] 其中X1S氫或氟，并且
[0042] X2為氫或氟；
[0043] R1為烷基、環(huán)烷基、烯基、烷氧基、-CN、-SCN、-CH 2F、-CHF2、-CF3、烷基取代的環(huán)烷基 或烷基取代的芳基；
[0044] X3為氫或氟；并且
[0045] X4為氫或氟。
[0046] 在各種實(shí)施方案中，液晶化合物中1^為-CN ;
[0047] M1 為鍵；
其中
[0049] X1S氫或氟，并且
[0050] X2為氫或氟；
[0051] X3為氫或氟；
[0052] X4為氫或氟；并且
[0053] R1為烷基、烷氧基、環(huán)烷基、烷基取代的環(huán)烷基或烷基取代的芳基。
[0054] 在某些實(shí)施方案中，當(dāng)摻雜至少一種光學(xué)活性手性劑時，非手性液晶化合物可形 成手性向列型液晶。光學(xué)活性手性劑可包括但不限于任何光學(xué)活性的手性化合物。在一些 實(shí)施方案中，光學(xué)活性手性劑是對映體增強(qiáng)的。在其它實(shí)施方案中，光學(xué)活性