可聚合的化合物和其在液晶顯示器中的用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及可聚合化合物、用于其制備的方法和中間體，和其用于光學(xué)、電光學(xué)以及電子目的的用途，特別是在液晶(FK)介質(zhì)以及液晶顯示器中，尤其是在PS或PSA(“聚合物穩(wěn)定”或“聚合物穩(wěn)定配向”)類型的液晶顯示器中的用途。
【專利說(shuō)明】可聚合的化合物和其在液晶顯示器中的用途
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01180030386.5的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]本發(fā)明涉及可聚合化合物、用于其制備的方法和中間體，和其用于光學(xué)、電光學(xué)以及電子目的的用途，特別是在液晶(FK)介質(zhì)以及液晶顯示器中，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。
[0003]目前使用的液晶顯示器(FK-顯示器)通常是TN(“扭曲向列”)型的那些。然而，這些具有強(qiáng)烈的對(duì)比度視角依賴性的缺陷。另外，已知所謂的具有更寬的視角的VA(“垂直配向”)顯示器。VA顯示器的液晶盒包含在兩個(gè)透明電極之間的液晶介質(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)取向或者傾斜垂面地(“傾斜”)取向。當(dāng)將電壓施加到兩個(gè)電極上時(shí)，發(fā)生液晶分子平行于電極面的重取向。
[0004]另外，已知0CB(“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。當(dāng)施加電壓時(shí)，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(gè)或多個(gè)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(guò)。OCB顯示器與TN顯示器相比具有更寬的視角和更短的響應(yīng)時(shí)間。
[0005]還已知有所謂的IPS( “面內(nèi)切換”)顯示器，其含有在兩個(gè)基板之間的液晶層，其中兩個(gè)電極僅布置在兩個(gè)基板的一個(gè)上，并且優(yōu)選具有彼此交錯(cuò)的梳形結(jié)構(gòu)。由此當(dāng)給電極施加電壓時(shí)，在它們之間產(chǎn)生具有平行于液晶層的顯著分量的電場(chǎng)。這導(dǎo)致液晶分子在層面內(nèi)重取向。 [0006]另外，提出了所謂的FFS( “邊緣場(chǎng)切換”)顯示器(尤其參見S.H.Jung等，Jpn.J.Appl.Phys.,第43卷，N0.3，2004，1028)，其同樣在相同基板上含有兩個(gè)電極，但與IPS顯示器相反，其中僅一個(gè)構(gòu)造為梳形結(jié)構(gòu)化的電極，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(chǎng)”，即緊挨電極邊緣的強(qiáng)電場(chǎng)，并且在整個(gè)盒中產(chǎn)生電場(chǎng)，該電場(chǎng)具有強(qiáng)的垂直分量并且還具有強(qiáng)的水平分量。IPS顯示器以及FFS顯示器具有低的對(duì)比度視角依賴性。
[0007]在較新類型的VA顯示器中，液晶分子的均一取向限于在液晶盒之內(nèi)的多個(gè)較小的疇(DoKlMnen )上。這些疇，也已知為傾斜疇(英語(yǔ):tilt domains)之間可以存在向錯(cuò)。與傳統(tǒng)VA顯示器相比，具有傾斜疇的VA顯示器具有更大的對(duì)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?yàn)椴辉傩枰糜谠诮油顟B(tài)下使分子均一取向的例如通過(guò)摩擦的額外電極表面處理。相反，通過(guò)電極的特定構(gòu)造來(lái)控制傾角或預(yù)傾角(英語(yǔ):pretilt)的優(yōu)先指向。
[0008]在所謂的MVA( “多域垂直配向”)顯示器中，這通常通過(guò)使電極具有導(dǎo)致局部預(yù)傾斜的凸起或突起來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在施加電壓時(shí)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(cuò)線的形成。雖然這種布置改進(jìn)了顯示器的視角，然而導(dǎo)致其透光性的降低。
[0009]MVA的進(jìn)一步發(fā)展使用了僅在一個(gè)電極側(cè)上的凸起，而相反地對(duì)置的電極具有切口(英語(yǔ):slits)，這改進(jìn)了透光性。經(jīng)切口的電極在施加電壓時(shí)在液晶盒中產(chǎn)生不均勻的電場(chǎng)，使得另外實(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(shí)間的延長(zhǎng)。
[0010]在所謂的PVA(圖案化VA)中，不用凸起也完全可行，因?yàn)閮蓚€(gè)電極在對(duì)置側(cè)上通過(guò)切口來(lái)結(jié)構(gòu)化，這導(dǎo)致增高的對(duì)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(duì)機(jī)械影響(“拍打”等)更敏感。然而對(duì)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(shí)間以及改進(jìn)顯示器的對(duì)比度和亮度(透射率)。
[0011]另一種發(fā)展是所謂的PS(聚合物穩(wěn)定)或PSA(聚合物穩(wěn)定配向)顯示器，對(duì)于其還偶爾使用術(shù)語(yǔ)“聚合物穩(wěn)定的”。在這些顯示器中，將少量(例如0.3重量％，典型地〈I重量％) —種或多種可聚合化合物加入液晶介質(zhì)，并在引入液晶盒之后在于電極之間施加或不施加電壓情況下通常通過(guò)UV光聚合而使其原位聚合或交聯(lián)。將可聚合的介晶或液晶化合物，也稱為反應(yīng)性介晶或“RM”，加入液晶混合物已證實(shí)是特別適宜的。
[0012]除非另外說(shuō)明，以下對(duì)于PS顯示器和PSA顯示器代表性地使用術(shù)語(yǔ)“PSA”。
[0013]同時(shí)，PS⑷原理用于各種傳統(tǒng)的液晶顯示器中。因此，例如已知PSA-VA、PSA-OCB、PSA-1PS、PSA-FFS和PSA-TN顯示器。對(duì)于PSA-VA和PSA-OCB顯示器優(yōu)選地在施加的電壓下，對(duì)于PSA-1PS顯示器在施加或不施加電壓的情形下，進(jìn)行可聚合化合物的聚合。如在測(cè)試盒中可以驗(yàn)證的那樣，PS⑷方法導(dǎo)致在盒中的預(yù)傾斜。例如在PSA-OCB顯示器的情況下可以實(shí)現(xiàn)將彎曲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，從而使得補(bǔ)償電壓不需要或者可以降低。在PSA-VA顯示器的情況下，該預(yù)傾斜對(duì)響應(yīng)時(shí)間有積極的影響。對(duì)于PSA-VA顯示器，可使用標(biāo)準(zhǔn)的MVA或PVA像素和電極布局。然而另外，例如僅采用一個(gè)結(jié)構(gòu)化的電極側(cè)和不采用凸起也可足夠，這顯著簡(jiǎn)化了生產(chǎn)并同時(shí)產(chǎn)生了極好的對(duì)比度，同時(shí)具有極好的透光性。
[0014]另外，所謂的正性-VA顯示器(“Positiv-VA”)已經(jīng)證明是特別有利的實(shí)施方案。這里，在無(wú)電壓的起始狀態(tài)下液晶的初始取向，正如在傳統(tǒng)VA顯示器的情形中那樣，是垂面的，即基本垂直于基板。然而與傳統(tǒng)的VA顯示器相反，正性-VA顯示器中使用介電正性液晶介質(zhì)。通過(guò)將電壓施加到交叉指型電極上(這產(chǎn)生基本平行于液晶介質(zhì)層的電場(chǎng))，液晶分子轉(zhuǎn)化成基本平行于基板的取向。這類交叉指型電極還通常用于IPS顯示器中。即使對(duì)于正性VA顯示器，相應(yīng)的聚合物穩(wěn)定化(PSA)也已被證明是有利的，由此能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)時(shí)間的顯著減少。
[0015]PSA-VA 顯示器描述于例如 JP10-036847A、EP1170626A2、US6, 861，107、US7, 169，449、US2004/0191428A1、US2006/0066793A1 和 US2006/0103804A1 中。PSA-OCB 顯示器描述于例如 T.-J-Chen 等人，Jpn.J.Appl.Phys.45，2006，2702-2704 和S.H.Kim, L.-C-Chien, Jpn.J.Appl.Phys.43，2004，7643-7647 中。PSA-1PS 顯示器描述于例如 US6, 177，972 和 Appl.Phys.Lett.1999, 75(21), 3264 中。PSA-TN 顯示器描述于例如Optics Express2004, 1 2(7)，1221 中。
[0016]如如上所述的常規(guī)液晶顯示器一樣，PSA顯示器可以作為有源矩陣或無(wú)源矩陣顯示器來(lái)操作。在有源矩陣顯示器的情形中，單個(gè)像素通常通過(guò)集成的、非線性有源元件例如晶體管(例如薄膜晶體管(“TFT”))來(lái)進(jìn)行尋址，而在無(wú)源矩陣顯示器的情形中通常根據(jù)多路傳輸方法來(lái)進(jìn)行尋址，其中這兩種方法是現(xiàn)有技術(shù)公知的。
[0017]特別是對(duì)于監(jiān)測(cè)器以及特別是TV應(yīng)用，仍然要求響應(yīng)時(shí)間以及液晶顯示器的對(duì)比度和亮度(因此也是透光性)的優(yōu)化。PSA方法在此可以提供重要的優(yōu)點(diǎn)。特別是在PSA-VA, PSA-1PS、PSA-FFS和PSA-正性-VA顯示器的情形中，可以在對(duì)其它參數(shù)沒(méi)有明顯不利影響的情況下實(shí)現(xiàn)與在測(cè)試盒中可測(cè)量的預(yù)傾斜相關(guān)的響應(yīng)時(shí)間的縮短。
[0018]在現(xiàn)有技術(shù)中，例如使用下式的可聚合化合物:
[0019]
【權(quán)利要求】
1.式IA的化合物，
2.如權(quán)利要求1的式IA的化合物，其中如果W1和W2表示CH=CH,則 Z1不表不-C = C-和/或A1不表不I, 4-亞苯基,和 Z2不表不-C = C-和/或A2不表不I, 4-亞苯基,和 排除1-乙烯基芘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的式IA的化合物在PS或PSA型的液晶介質(zhì)和液晶顯示器中的用途。
4.根據(jù)權(quán)利要求3在PS或PSA型的液晶顯示器中的用途，其中所述顯示器包含具有兩個(gè)基板和兩個(gè)電極以及位于基板之間的包含聚合組分和低分子量組分的液晶介質(zhì)的層的液晶盒，其中至少一個(gè)基板是透光的并且至少一個(gè)基板具有一個(gè)或兩個(gè)電極，其中所述聚合組分可通過(guò)優(yōu)選在將電壓施加給電極的情況下，在液晶盒的基板之間在液晶介質(zhì)中使一種或多種可聚合化合物聚合而獲得，其中可聚合化合物的至少一種是根據(jù)權(quán)利要求1 一2的一項(xiàng)或多項(xiàng)的可聚合化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3- 4的一項(xiàng)或多項(xiàng)的用途，特征在于液晶介質(zhì)包含一種或多種式CY和/或PY的化合物:
6.根據(jù)權(quán)利要求3— 5的一項(xiàng)或多項(xiàng)的用途，特征在于所述液晶介質(zhì)包含一種或多種下式的化合物:
7.根據(jù)權(quán)利要求3- 6的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶顯示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的液晶顯示器，其特征在于其是PSA-VA、PSA-OCB,PSA-1PS、PSA-FFS、PSA-正性-VA 或 PSA-TN 顯示器。
9.包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1或2的可聚合化合物的液晶介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的液晶介質(zhì)，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， 特征在于組分A)包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1或2的可聚合化合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的液晶介質(zhì),其中組分B)包含一種或多種選自如權(quán)利要求5或6中定義的式CY、PY和ZK的化合物。
12.式IIA的化合物
13.制備根據(jù)權(quán)利要求1一 2的任一項(xiàng)的化合物的方法，其中將根據(jù)權(quán)利要求12的化合物在脫水劑存在下使用包含基團(tuán)P的相應(yīng)的酸、酸衍生物或鹵代化合物來(lái)酯化或醚化。
14.制造PS或PSA型的液晶顯示器的方法，其中將根據(jù)權(quán)利要求9一 11的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)引入具有兩個(gè)基板和兩個(gè)電極的液晶盒中，其中至少一個(gè)基板是透光的并且至少一個(gè)基板具有一個(gè)或兩個(gè)電極，并且優(yōu)選在將電壓施加給電極的情況下使可聚合化合物
口 O
【文檔編號(hào)】C09K19/38GK103922932SQ201410151480
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2010年6月25日
【發(fā)明者】A·托格貝克, A·哈恩, A·戈茨 申請(qǐng)人:默克專利股份有限公司