手性可聚合液晶組合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可聚合性液晶組合物，尤其是涉及一種手性可聚合液晶組合物及 其在光學(xué)膜中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 背光源技術(shù)是TFT-LCD核心技術(shù)之一，占 TFT-LCD總成本的25 %~35 %。而光增強(qiáng) 膜占背光源系統(tǒng)成本的30%~40%。目前人們對(duì)液晶顯示器的低功耗、長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)提出了 更高的要求。眾所周知，液晶自身不會(huì)發(fā)光，需要有背光源支持發(fā)光，LCD亮度的高低在一定 程度上影響著圖像的質(zhì)量。但背光系統(tǒng)占整個(gè)主機(jī)的電耗比重很高（筆記本計(jì)算機(jī)的液晶 顯示屏耗電約為6.5W，其中背光源系統(tǒng)的耗電量為5W左右，顯示屏的驅(qū)動(dòng)耗電量為1.5W左 右），增加背光源本身的亮度非明智之舉，使用光增強(qiáng)膜成為必不可少的措施之一。光增強(qiáng) 膜可以使各類(lèi)液晶顯示器更明亮、更鮮艷，更薄和更節(jié)能。
[0003] 光增強(qiáng)膜的基礎(chǔ)是非吸收型偏振片。它允許一種偏振光透過(guò)，而另一種與之相對(duì) 的偏振光被反射回來(lái)，而不是被吸收掉。被反射的偏振光通過(guò)處理，可以再次導(dǎo)向該偏振 片，于是又有一部分光線(xiàn)通過(guò)。如此循環(huán)，就能夠充分利用所有入射光線(xiàn)。目前市場(chǎng)上光增 強(qiáng)膜主要有3M公司的周期雙層膜光增強(qiáng)膜(VIKUITI膜）、默克公司的手性向列相(也即為膽 甾相）液晶高分子光增強(qiáng)膜(Transmax膜），中國(guó)臺(tái)灣精邁科技發(fā)明的利用膽固醇液晶的 CBEF增亮膜等產(chǎn)品。
[0004] 作為3M公司重大發(fā)明技術(shù)之一的周期雙層膜增強(qiáng)膜，制作過(guò)程比較復(fù)雜。首先是 兩種高分子薄膜交替擠壓成多達(dá)百層，而厚度僅有大約400~500um的薄膜。通過(guò)3M的單軸 拉伸技術(shù)沿膜面內(nèi)某一方向進(jìn)行拉伸，使其中一種膜在該方向的折射率發(fā)生變化，從而形 成該方向折射率交替變化而其垂直方向折射率基本不變的薄膜材料;為使其作用范圍覆蓋 整個(gè)可見(jiàn)光波段，高分子薄膜各層的厚度還要隨著其厚度方向而逐漸改變。通過(guò)光線(xiàn)在偏 振片上循環(huán)往復(fù)的入射，最終這種偏振片的光線(xiàn)利用率可以達(dá)到70%左右。
[0005] 膽留相液晶材料對(duì)圓偏振光有選擇反射的特點(diǎn)，可以把與其螺距旋轉(zhuǎn)方向相同的 偏振方向的圓偏振光反射回去而允許相反偏振方向的圓偏振光透過(guò)。例如，當(dāng)N*相液晶材 料的螺距結(jié)構(gòu)是左旋時(shí)，它把左旋圓偏振光反射回去而允許右旋圓偏振光透過(guò)。左旋圓偏 振光經(jīng)過(guò)一個(gè)1/4波片后則會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€(xiàn)性偏振光。如果將反射回來(lái)的左旋圓偏振光通過(guò)一 個(gè)鏡面再反射回去，它將變成右旋圓偏振光。如此循環(huán)往復(fù)，最終這種偏振片的光線(xiàn)利用率 可以達(dá)到75%~80%，甚至更高。
[0006] 利用膽留相液晶，通過(guò)控制工藝參數(shù)獲得漸變式螺距，可以得到寬波段的單層增 亮膜。
[0007] 荷蘭專(zhuān)家D.J.Broer利用膽留相液晶材料成功開(kāi)發(fā)出膽留相液晶高分子光增強(qiáng) 膜，形成默克公司的Transmax薄膜。以?xún)煞N不同反應(yīng)速率的反應(yīng)型液晶，一種為反應(yīng)型膽固 醇液晶，一種為反應(yīng)型向列型液晶，關(guān)鍵是加入可吸取九成以上曝光量的染料，使曝光為超 低能量，可使膜厚方向曝光能量相對(duì)于反應(yīng)型為線(xiàn)性分布:反應(yīng)速率快的膽固醇液晶快速 的向曝光能量高的方向擴(kuò)散，反應(yīng)速率較慢的向列型液晶則落后，因而形成一段膽固醇液 晶較多，另一端是向列相液晶較多的薄膜，最后得到呈線(xiàn)性分布變化的螺距。
[0008]另一種方法，是S. Faris博士采用的做法，采用實(shí)現(xiàn)方式與Broer博士相近，不同之 處在于，采用的反應(yīng)型與不具反應(yīng)型液晶的混合物，雖然在膜厚方向曝光能量同為線(xiàn)性分 布，但由于液晶聚合后將小分子液晶形成相分離的排擠效應(yīng)，使兩端的差異更加突出，加大 了螺距的變化，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算螺距呈指數(shù)型分布變化。
[0009] 然而，利用膽留相液晶進(jìn)行增亮膜開(kāi)發(fā)中，缺少對(duì)工業(yè)實(shí)用性的研究，大部分的研 究工作側(cè)重在提高反射光譜的寬度和反射效率的這些主要功能性能的提升，而缺少對(duì)材料 的使用便利性和穩(wěn)定性的研究，比如耐磨性和熱穩(wěn)定性的輔助性能。
[0010] 除了在制造背光單元的過(guò)程中由于處理增亮膜導(dǎo)致增亮膜被損壞外，當(dāng)筆記本電 腦，便攜式顯示器在移動(dòng)過(guò)程中，將顯示器放入包中的情況急劇增多。如果在移動(dòng)過(guò)程中引 起對(duì)顯示器的撞擊時(shí)，即使在增亮膜上還設(shè)有保護(hù)膜，光學(xué)膜也會(huì)被損壞，從而影響影像。 [0011] 此外，在背部照明方式中，由于光源與顯示單元鄰近，導(dǎo)致顯示單元被加熱，因此， 要求增亮膜也具有耐熱性。
[0012]因此，需要一種耐磨性好和熱穩(wěn)定性佳的組合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種手性可聚合性液晶組合物，具有成本低廉、耐磨性 好、熱穩(wěn)定性佳的優(yōu)點(diǎn)，可以用于增亮膜領(lǐng)域。
[0014] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種手性可聚合性液晶組合物，所述手性可 聚合性液晶組合物包括：
[0015] 占所述可聚合性液晶組合物總重量50-95%的向列相可聚合液晶；
[0016] 占所述可聚合性液晶組合物總重量1-25%的膽甾相可聚合液晶；以及
[0017] 占所述可聚合性液晶組合物總重量1-25%的雙酚芴丙烯酸酯。
[0018] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述向列相可聚合液晶選自通式I和/或通式Π 中的 一種或多種：
[0020]其中，
[0021 ] 所述A、B和AS相同或不同，各自獨(dú)立地表示氫或者甲基；
[0022]所述Sp^SpdPL相同或不同，各自獨(dú)立地表示1-11個(gè)碳的烷基；
[0023] 所述21、22、23、24、25和26相同或不同，各自獨(dú)立地表示單鍵、雙鍵、三鍵、-0-、_ CO-、-0C0-、-C00-或-0C00-;
[0024] 所述環(huán)
·表示亞苯基或者環(huán)己基；
[0025] 所述 X 表示單鍵、-0-、-0C0-、-C00-或-0C00-;
[0026]所述Rd表示1-11個(gè)碳的烷基或氰基；
[0027]所述R表示甲基或鹵素；
[0028] 所述m和η相同或不同，各自獨(dú)立地表示0或1。
[0029]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Zl、Z2、Z3和Ζ4相同或不同，各自獨(dú)立地表不-0-、-0C0-、-C00-或-0C00-〇
[0030]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式I選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多種：
[0033] 其中，
[0034] 所述A和B相同或不同，各自獨(dú)立地表示氫或者甲基；
[0035]所述SpjP Sp2相同或不同，各自獨(dú)立地表示1-11個(gè)碳的烷基；
[0036]所述R表示甲基或鹵素；
[0037] 所述m獨(dú)立地表示0或1。
[0038] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式I-I的化合物優(yōu)選如下化合物的一種或多種組 成的組：

[0042]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式1-2的化合物優(yōu)選如下化合物的一種或多種組 成的組：

[0046]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式Π 選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多種：
[0050]其中，
[0051 ] 所述Z6獨(dú)立地表示單鍵、雙鍵、三鍵、-0_、-CO-、-0C0-、-COO-S-OCOO-;
[0052]所述 X 表示單鍵、-0-、-0C0-、-C00-或-0C00-;
[0053]所述Rd表示1-11個(gè)碳的烷基或氰基；
[0054] 所述m表示1-8的正整數(shù)。
[0055] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Z6獨(dú)立地表示單鍵、-⑶-、-0⑶-、-C00-或_ 0C00-〇
[0056] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Z6獨(dú)立地表示單鍵、-0C0-、-C00-或-0C00-。 [0057] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Z6獨(dú)立地表示單鍵、-0C0-或-C00-。
[0058] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述X表示單鍵、-0-、-0C0-或-0C00-。
[0059] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述X表示單鍵、-0-或-0C00-。
[0060] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述X表示單鍵或-0C00-。
[0061] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述X表示單鍵。
[0062]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Rd表示1-8個(gè)碳的烷基；
[0063]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述膽留相可聚合液晶選自以下通式m所示結(jié)構(gòu)：
[0065] 所述Sp3和Sp4相同或不同，各自獨(dú)立地表示1-11個(gè)碳的烷基；
[0066] 所述Z7、Z8、Z9、Z 1Q、Z1JPZ12相同或不同，各自獨(dú)立地表示-0-、-CO-、-0C0-、_⑶0-或-0C00-;
[0067] 所述環(huán) 相同或不同， 各自獨(dú)立地表不亞苯基或者奈基；
[0068] 環(huán)η表示0或1。
[0069] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Zg和Zio相同或不同，各自獨(dú)立地表不-0C0-或-COO-〇
[0070]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Ζ8和Zn相同或不同，各自獨(dú)立地表不 OCO-、-C00-或-0C00-〇
[0071 ]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述Ζ7和Ζ?2相同或不同，各自獨(dú)立地表不-〇-或-0C00-〇
[0072] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述環(huán) 和環(huán)
-相同或不同，各自獨(dú)立地表示亞苯基。
[0073] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述雙酚芴丙烯酸酯