專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可聚合的化合物、用于其制備的方法和中間產(chǎn)物、及其用于光學(xué)、電光 學(xué)和電子目的的用途，特別是在液晶(no介質(zhì)和液晶顯示器中，特別是涉及在PS(聚合物 穩(wěn)定)或者PSA(聚合物穩(wěn)定配向)類型的液晶顯示器中的用途。
背景技術(shù)：
目前使用的液晶顯示器(Π(-顯示器)主要是TN(扭曲向列)型的那些。但是，它 們存在著強(qiáng)烈的對比度視角依賴性的缺陷。另外，已知所謂的VA(垂直配向)顯示器具有 更寬的視角。VA顯示器的液晶盒在兩個透明電極之間含有液晶介質(zhì)層，其中該液晶介質(zhì)通 常具有負(fù)的介電(DK)各向異性值。在斷電狀態(tài)下，液晶層的分子垂直于電極面地(垂面 地)或者傾斜垂面地(英語“tilted”)取向。將電壓施加到電極上時，發(fā)生液晶分子平行 于電極面的重取向。另外，已知OCB(光學(xué)補(bǔ)償彎曲)顯示器，其基于雙折射效應(yīng)且具有有 所謂的“彎曲”取向和通常正的(DK)各向異性的液晶層。施加電壓時，發(fā)生液晶分子垂直 于電極面的重取向。另外，OCB顯示器通常含有一個或多個雙折射光學(xué)延遲膜，以防止在黑 暗狀態(tài)下“彎曲”盒的不期望的光透過性。OCB顯示器相對于TN顯示器具有更寬的視角和 更短的響應(yīng)時間(Schaltzeit)。另外公開有IPS(面內(nèi)切換)顯示器，其含有在兩個基板之 間的液晶層，其中僅一個具有通常有梳狀結(jié)構(gòu)的電極層。施加電壓時，由此產(chǎn)生具有平行于 液晶層的顯著分量(Komponente)的電場。這樣導(dǎo)致液晶分子在層面內(nèi)重新取向。另外，提 出了所謂的FFS (邊緣場切換)顯示器(尤其參見S. H. Jimg等，Jpn. J. Appl. Phys.，第43 卷，No. 3，2004，1028)，其同樣在相同基板上含有兩個電極，但是不同于IPS顯示器，其中僅 一個構(gòu)成為結(jié)構(gòu)化的(梳狀)電極的形式，且另一電極是非結(jié)構(gòu)化的。由此產(chǎn)生強(qiáng)的所謂 的“邊緣場”，即緊挨電極邊緣處的強(qiáng)電場，且在整個盒之中產(chǎn)生電場，該電場同時具有強(qiáng)的 垂直分量和強(qiáng)的水平分量。IPS顯示器以及FFS顯示器二者具有很小的對比度視角依賴性。在較新類型的VA顯示器中，液晶分子的均一定向限于在液晶盒之內(nèi)的多個較小 的疇(DomMnen)上。這些疇(也稱為傾斜疇(英語“tiItdomains”))之間可以存在向錯 (Disklinationen)。具有傾斜疇的VA顯示器，相對于傳統(tǒng)VA顯示器，具有更大的對比度和 灰度的視角不依賴性。另外，這種類型的顯示器更容易制備，因為用于在接通狀態(tài)下使分子 均一取向的額外的電極表面處理(例如通過摩擦)不再是必需的。替換地，通過電極的特 定構(gòu)造來控制傾角或傾斜角(英語“預(yù)傾斜的(pretilt)”)的優(yōu)先指向。在所謂的MVA(多 域垂直配向)顯示器中，這點(diǎn)通常通過使電極具有導(dǎo)致局部預(yù)傾斜的凸起或突起(英語 "protrusions")來實(shí)現(xiàn)。由此，在施加電壓時在不同的、特定的盒區(qū)域內(nèi)在不同方向上使 液晶分子平行于電極面取向。由此實(shí)現(xiàn)“受控的”切換，且防止干擾性的向錯線的形成。雖 然這種布置改進(jìn)了顯示器的視角，但是其導(dǎo)致其透光性的降低。MVA的進(jìn)一步改進(jìn)使用了僅 在一個電極側(cè)上的凸起，而對置的電極具有切口(英語“slits”)，這改進(jìn)了透光性。該切 口的電極在施加電壓時在液晶盒中產(chǎn)生不均勻的電場，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了受控切換。為進(jìn) 一步改進(jìn)透光性，可以擴(kuò)大切口與凸起之間的間距，但是這又導(dǎo)致響應(yīng)時間的延長。在所謂的PVA (圖案化VA)中，不用凸起也完全可行，因為兩個電極在對置側(cè)上通過切口來結(jié)構(gòu)化， 這導(dǎo)致增高的對比度和改進(jìn)的透光性，但是這在技術(shù)上是困難的并且使顯示器對機(jī)械影響 (拍打，英語“tapping”等)更敏感。但是對于許多應(yīng)用，例如監(jiān)視器且尤其是TV-屏幕，期 望縮短響應(yīng)時間以及改進(jìn)顯示器的對比度和亮度(透射率)。另一種發(fā)展是所謂的PS_(聚合物穩(wěn)定的)顯示器，其也以術(shù)語“PSA” (聚合物穩(wěn) 定配向)公知。其中，將少量(例如0.3重量％、典型地小于1重量％)可聚合化合物加 到液晶介質(zhì)中，并在充入液晶盒之后在同時于電極之間施加電壓情況下使其原位聚合或交 聯(lián)，通常通過UV光聚合。將可聚合的介晶或液晶化合物(也公知為“反應(yīng)性介晶”(RM)) 加到液晶混合物中已證實(shí)特別適宜。同時，PSA原理正用在多種經(jīng)典液晶顯示器中。由此， 例如已知的有PSA-VA-、PSA-OCB-, PS-IPS/FFS-和PS-TN-顯示器。如在測試盒中可以證 實(shí)的那樣，PSA方法導(dǎo)致盒中的預(yù)傾斜。因此，在PSA-OCB-顯示器的情形下，能夠?qū)崿F(xiàn)使 彎曲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，從而使得補(bǔ)償偏置電壓是不必要的或者可以將其減少。在PSA-VA-顯 示器的情形下，這種預(yù)傾斜對響應(yīng)時間具有積極影響。對于PSA-VA-顯示器，可以使用標(biāo) 準(zhǔn)-MVA-或-PVA-像素-和電極-配置。但是另外，例如也能夠通過僅一個結(jié)構(gòu)化的電 極側(cè)且不使用凸起來實(shí)現(xiàn)，這顯著地簡化了制備，且同時在獲得極佳透光性的同時獲得極 佳的對比度。PSA-VA-顯示器描述于例如 JP 10-036847A, EP1170626A2, EP1378557A1, EP1498468A1，US2004/0191428A1，US 2006/0066793A1 和 US 2006/0103804A1 中。PSA-OCB 顯示器描述于例如 T. -J-Chen 等，Jpn. J. Appl. Phys. 45，2006，2702-2704 和 S. H. Kim, L. -C-Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43，2004，7643-7647 中。PS-IPS-顯示器描述于例如 US 6，177，972 和 Appl. Phys. Lett. 1999，75 (21)，3264。PS-TN-顯示器描述于例如 Optics Express 2004，12(7)，1221 中。特別是對于監(jiān)測器以及特別是TV應(yīng)用，一直以來都要求響應(yīng)時間以及液晶顯示 器的對比度和亮度(以及透光性)的優(yōu)化。在此，PSA方法可提供關(guān)鍵性的優(yōu)點(diǎn)。特別是 對于PSA-VA來說，與在測試盒中可測量的預(yù)傾斜相關(guān)的響應(yīng)時間的縮短能在對于其它參 數(shù)沒有明顯損害的情況下實(shí)現(xiàn)。但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中公開的液晶混合物和RM在用于PSA顯示器時仍具有 一些缺陷。例如，遠(yuǎn)非每種任意的可溶性RM都適用于PSA顯示器，且通常難以找到相對于 采用預(yù)傾斜測量的直接PSA試驗更加適宜的選擇標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)期望借助于UV光且不添加光引 發(fā)劑來聚合(其可能對某些應(yīng)用來說是有利的)時，選擇變得甚至更小。另外，所選的液晶 混合物(下面也稱作“液晶主體混合物”)+可聚合組分的“材料體系”應(yīng)當(dāng)具有盡可能小的 旋轉(zhuǎn)粘度以及盡可能好的電學(xué)性能，特別是所謂的“電壓保持比”(VHR或HR)。在PSA顯示 器方面，在用UV光照射后的高VHR尤其重要，因為UV曝光是顯示器生產(chǎn)過程的必需部分， 但在制成的顯示器中也自然作為“正?！钡呢?fù)荷而出現(xiàn)。然而，問題在于遠(yuǎn)非所有的液晶混合物+可聚合組分的組合都非常適于PSA顯示 器，因為，例如沒有出現(xiàn)傾斜或者沒有出現(xiàn)足夠的傾斜，或者因為例如VHR對于TFT顯示器 應(yīng)用而言不足夠。特別是，可能期望的是具有用于產(chǎn)生特別小的預(yù)傾斜角度的PSA顯示器的可利用 的新型材料。特別值得期望的是這樣一種材料，該材料對于相同的曝光時間在聚合期間產(chǎn) 生比迄今已知的材料低的預(yù)傾斜角度的材料，和/或通過它的使用能在較短的曝光時間后已經(jīng)達(dá)到采用已知材料可達(dá)到的(較高)預(yù)傾斜角度。顯示器的生產(chǎn)時間(生產(chǎn)節(jié)拍時間 (tact time))因此可能縮短，且生產(chǎn)工藝的成本可能降低。更進(jìn)一步的問題是出現(xiàn)所謂“圖像殘留(image sticking) ”或者“圖像燒焦”，即 在液晶顯示器中由于單個像素(Pixel)的忽略尋址而產(chǎn)生的圖像，甚至在這些像素中的電 場已經(jīng)切斷后或在其它像素已經(jīng)尋址后仍然是看得見的。在PSA顯示器的生產(chǎn)中的另一個問題是存在或除去未聚合的冊，特別是在顯示器 中產(chǎn)生預(yù)傾斜角的聚合步驟之后。例如，這類未反應(yīng)的RM可能負(fù)面影響顯示器的性質(zhì)，或 在電壓施加到顯示器時以不受控的方式聚合。若RM比迄今已知的材料更快和更有效地聚 合，則這些剩余量受控地反應(yīng)掉可能將更簡單。 因此仍然存在對于特別是VA和OCB類型的PSA顯示器，以及對于用于這種顯示器 中的液晶介質(zhì)以及可聚合化合物的極大需求，所述顯示器不具有如上所述缺陷或僅僅很小 程度上具有這樣的缺陷且具有改善性質(zhì)。特別是存在著對于PSA顯示器以及用于PSA顯示 器的材料的很大需求，這種顯示器能實(shí)現(xiàn)高電阻率，同時有大的工作溫度范圍、短響應(yīng)時間 (即使在低溫下)以及低閾電壓、低預(yù)傾斜角度、大量的灰度、高對比度以及寬視角，以及具 有在UV暴露后“電壓保持比”(VHR)的高數(shù)值。本發(fā)明的任務(wù)在于提供新型的適用于PSA顯示器的材料，特別是RM和包含其的液 晶介質(zhì)，其不具有如上所述的缺陷或僅僅很小程度上具有這樣的缺陷，其聚合盡可能快和 完全，使得能夠調(diào)節(jié)得到低預(yù)傾斜角度、減少和防止顯示器中出現(xiàn)“圖像殘留”，優(yōu)選同時實(shí) 現(xiàn)非常高的電阻率、低閾電壓和短響應(yīng)時間。本發(fā)明的另一個任務(wù)是提供新型RM，特別是用于光學(xué)、電光學(xué)和電子應(yīng)用的，以及 提供用以制備它們的適當(dāng)?shù)姆椒ê椭虚g產(chǎn)物。這些任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過在本申請中所述的材料和方法來實(shí)現(xiàn)。特別是，令人驚 奇地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的可聚合化合物在用于PSA顯示器時能夠?qū)崿F(xiàn)尤其低的預(yù)傾斜 角度和快速調(diào)節(jié)所期望的傾斜角度。這已經(jīng)可以在液晶介質(zhì)上通過預(yù)傾斜測量證實(shí)。特別 是，可以在沒有加入光引發(fā)劑的情況下達(dá)到預(yù)傾斜。另外，根據(jù)本發(fā)明的材料顯示出與現(xiàn)有 技術(shù)中已知的材料相比預(yù)傾斜角度明顯更快產(chǎn)生，如已經(jīng)能夠通過預(yù)傾斜角度的有關(guān)于曝 光時間的測量所證實(shí)的那樣。本發(fā)明因此涉及式I的可聚合化合物在液晶(Π()介質(zhì)和液晶顯示器、特別是在 PS(聚合物穩(wěn)定)或者PSA(聚合物穩(wěn)定配向)類型的液晶顯示器中的用途，
權(quán)利要求
式I的化合物在液晶(FK)介質(zhì)和液晶顯示器中的用途其中各個基團(tuán)具有以下含義Ra和Rb表示P Sp 、H、F、Cl、Br、I、 CN、 NO2、 NCO、 NCS、 OCN、 SCN、SF5或者具有1～25個碳原子的直鏈或支化的烷基，其中一個或多個不相鄰的CH2基團(tuán)也可以各自彼此獨(dú)立地被 C(R00)＝C(R000) 、 C≡C 、 N(R) 、 O 、 S 、 CO 、 CO O 、 O CO 、 O CO O 以使得O和/或S原子并不彼此直接鍵接的方式代替，以及其中一個或多個H原子也可被F、Cl、Br、I、CN或P Sp 代替，其中基團(tuán)Ra和Rb中的至少一個表示基團(tuán)P Sp 或包含基團(tuán)P Sp ，P每次出現(xiàn)時相同或不同地表示可聚合基團(tuán)，Sp每次出現(xiàn)時相同或不同地表示間隔基團(tuán)或者單鍵，R00和R000各自彼此獨(dú)立地表示H或具有1～12個碳原子的烷基，L每次出現(xiàn)時相同或不同地表示P Sp 、H、OH、鹵素、SF5、NO2、碳基或烴基，s每次出現(xiàn)時相同或不同地表示0、1、2或3，t表示0、1或2，前提是將以下化合物排除其中Sp表示間隔基團(tuán)，以及P，L、s和t具有如上所述的含義。FPA00001228290100011.tif,FPA00001228290100012.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物的用途，用于PS(聚合物穩(wěn)定)或者PSA(聚合物穩(wěn)定配 向)類型的液晶顯示器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的化合物的用途，用于包含由兩個基板以及一層位于基板之間的包 含聚合的組分和低分子量組分的液晶介質(zhì)組成的液晶盒的PS或者PSA型的液晶顯示器中， 其中至少一個基板是對光可透過的和至少一個基板具有電極層，其中聚合的組分可由在施 加電壓情況下聚合在液晶盒的基板之間在液晶介質(zhì)中的一種或多種可聚合化合物而獲得， 其中至少一種可聚合化合物是如權(quán)利要求1所述的式I化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的一項或多項所述的用途，其特征在于，在式I中的Ra和Rb表 示相同或不同的基團(tuán)P-Sp-，以及s和t表示0。
5 根據(jù)權(quán)利要求1到4的一項或多項所述的用途，其特征在于，式I的化合物選自以下 子式(L)s (Di其中P表示丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯基，Sp表示具有1、2、3、4、5或6個碳原子的直 鏈鏈烯基氧基，以及s和t表示0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5的一項或多項所述的用途，其特征在于，所述液晶介質(zhì)包含一種 或多種式CY和/或PY的化合物R1和R2分別互相獨(dú)立地表示具有1至12個碳原子的烷基，其中一個或兩個不相鄰的 CH2基團(tuán)還可以被-0-、-CH = CH-、-CO-、-0C0-或-C00-以使得0原子并不直接彼此鍵接 的方式代替，Zx 表示-CH = CH-、-CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, _0_、-CH2-, -CH2CH2-或者單鍵，優(yōu) 選單鍵，L1-4 分別互相獨(dú)立地表示 F、Cl、0CF3、CF3> CH3> CH2F, CHF2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的一項或多項所述的用途，其特征在于液晶介質(zhì)包含一種或多 種下式的化合物其中各個基團(tuán)具有以下含義 a表示1或2, b表示0或1,其中各個基團(tuán)具有如下含義R3和R4分別互相獨(dú)立地表示具有1至12個碳原子的烷基，其中一個或兩個不相鄰的 CH2基團(tuán)還可以被-0-、-CH = CH-、-CO-、-0C0-或-C00-以使得0原子并不直接彼此鍵接 的方式代替，Zy 表示-CH2CH2-、-CH = CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-0C0-、-C2F4-、-CF =CF或者單鍵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7的一項或多項所述的液晶顯示器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的液晶顯示器，其特征在于它是PSA-VA、PSA-OCB,PS-IPS、PS-FFS 或PS-TN顯示器。
10.包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1、4和5的一項或多項所述的式I的化合物的液晶 介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的液晶介質(zhì)，其包含-可聚合的組分A)，其包含一種或多種可聚合化合物，和-液晶組分B)，其包含一種或多種低分子量化合物，其特征在于，組分A)包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1、4和5的一項或多項所述的式I 的可聚合化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的液晶介質(zhì)，其中組分B)包含一種或多種選自根據(jù)權(quán)利要 求6或7的式CY、PY和ZK的化合物。
13.制備根據(jù)權(quán)利要求10到12的一項或多項所述的液晶介質(zhì)的方法，該方法通過將一 種或多種低分子量液晶化合物與一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1、4和5的一項或多項所述的式 I的可聚合化合物混合，并任選地與其他的液晶化合物和/或添加劑混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及可聚合化合物，用于其制備的方法及中間產(chǎn)物，及其用于光學(xué)的、電光的和電子目的的用途，特別是在液晶(FK)介質(zhì)和液晶顯示器中，尤其是在PS(聚合物穩(wěn)定)和PSA(聚合物穩(wěn)定配向)類型的液晶顯示器中的用途。
文檔編號C09K19/32GK101978025SQ200980109303
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者A·戈茨, A·托戈貝克, E·杜馬斯, M·里歷馳 申請人:默克專利股份有限公司