[发明专利]具有垂面定向的LC材料

说明书

发明领域

本发明涉及在具有高或低表面能的基板上垂面(homeotropic)定向的液晶(LC)材料。

背景和现有技术

在液晶显示器(LCD)中，通常需要控制LC介质的定向。这通常使用定向层实现。传统定向技术的综述例如由I.Sage在“Thermotropic Liquid Crystals-Applications and Uses Vol.3(热致液晶-应用和用途卷3)，B.Bahadur编辑，World ScientificPublishing，Singapore 1992，第1-63页中给出。J.Cognard，Mol.Cryst.Liq.Cryst.78，Supplement1(1981)，第1-77页中给出定向材料和技术的综述。这些定向技术和材料可用于定向传统LC材料和可聚合LC材料，也称作反应性介晶单元(mesogen)(RM)和反应性介晶单元混合物(RMMs)。

通常，使用高表面能基板获得LC的水平(平面)定向。例如，通常使用摩擦过的聚酰亚胺、TAC或PET薄膜获得LC的平面定向。已经报道其它较不常用的极性材料，例如硝酸纤维素作为定向层，例如在US 5,805,253中。

在现有技术中，已经使用各种定向方法实现LC材料的垂面(垂直)定向。最简单的是使用具有低表面能的基板(例如PTFE)。在这种情况下，通过使LC分子彼此接触而非与表面接触，使该系统的能量最小化，从而产生垂面定向。不幸地，这种方法受到限制，具有在LCD应用中所需的光学质量的低表面能塑料基板的实例很少。

在现有技术中，存在使LC材料薄层垂面定向的其它方式的实例，但这些通常需要定向层。例如，用“接种”垂面定向的表面活性剂(例如卵磷脂)涂布基板。存在其它实例，其中如US 5,456,867、US6,379,758和US 6,816,218中所公开用低表面能定向层涂布塑料基板。在现有技术中已经建议使用垂面定向的RMM的薄的聚合层作为诱发LC的垂面定向的定向层，如WO 02/44801中所公开。但是，在根据WO 02/44801的方法中，初始RMM也要求使用定向层(二氧化硅处理的PET)实现初始垂面定向。

不幸地，定向层的使用增加了垂面膜生产的额外成本。在US2004/0263736中研究并部分克服了该问题，其中垂面LC层直接在平面RMM层上定向。RMM膜的这种组合提供了一种补偿面内切换(IPS)模式的LCD的方案。但是，最好能使RMM在任何基板上垂面定向。

本发明的一个目标是提供定向层及其制备方法和材料，这提供了施加在其上的LC的均匀和稳定定向，容易制造，特别是对于大规模生产，且没有上述现有技术定向层和材料的缺点。根据下列详述，本领域技术人员马上就能明白本发明的其它目标。

本发明人已经发现，使用本发明中所述的材料和方法可以实现这些目标。因此，本发明提供了在低和高表面能基板上均垂面定向的RM材料，其中基板可以是无机或有机的(例如，塑料膜、聚合RM或LC膜等等)。

术语定义

术语“液晶或介晶(mesogenic)材料”或“液晶或介晶化合物”是指包含一种或多种杆状或板状(棒状)或盘状(盘状)介晶基团，即能够诱发液晶(LC)相性状的基团的材料或化合物。包含介晶基团的化合物或材料本身不必表现出LC相。它们也可以仅在与其它化合物的混合物中或在该介晶化合物或材料或其混合物聚合时才表现出LC相性状。术语“反应性介晶单元(RM)”是指可聚合的介晶化合物或可聚合的液晶化合物。

具有一个可聚合基团的可聚合化合物也被称作“单反应性”化合物，具有两个可聚合基团的化合物被称作“双反应性”化合物，具有两个以上可聚合基团的化合物被称作“多反应性”化合物。没有可聚合基团的化合物也被称作“非反应性”化合物。

发明概述

本发明涉及在基板上垂面定向的任选可聚合的液晶(LC)材料，包含一种或多种介晶或LC化合物和一种或多种可溶于LC材料并提高LC材料的表面能的极性添加剂。

本发明进一步涉及如上下文所述的包含具有垂面定向的聚合LC材料的薄膜。

本发明进一步涉及如上下文所述的薄膜在液晶显示器(LCD)或其它光学或电光学部件或器件中、用于装饰性或安全性应用的用途。

附图简述