可聚合化合物及其用于液晶顯示器的用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及可聚合化合物，用于其制備的方法及中間體，包含它們的液晶(LC)介質，并涉及該可聚合化合物和液晶介質用于光學、電光學以及電子目的用途，特別是液晶顯示器中，尤其是在PS(聚合物穩(wěn)定)或PSA(聚合物穩(wěn)定配向)類型的液晶顯示器中的用途。
【專利說明】可聚合化合物及其用于液晶顯示器的用途
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及可聚合化合物，用于制備它們的方法及中間體，包含它們的液晶(LC)介質，并涉及可聚合化合物和液晶介質用于光學、電光學以及電子目的的用途，特別是在液晶顯示器中，尤其是在PS (聚合物穩(wěn)定)或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】
[0002]目前使用的液晶顯示器(LC顯示器)通常是TN(扭曲向列)型的那些。但是，這些具有強烈的對比度視角依賴性的缺陷。
[0003]另外，已知具有更寬視角的所謂的VA(垂直配向)顯示器。VA顯示器的液晶盒包括在兩個透明電極之間的液晶介質的層，其中該液晶介質通常具有負的介電(DC)各向異性值。在斷電狀態(tài)下，液晶層的分子垂直于電極表面(垂面地)配向或者具有傾斜的垂面配向。當將電壓施加到兩個電極上時，發(fā)生液晶分子平行于電極表面的重新配向。
[0004]此外，已知0CB(光學補償彎曲)顯示器，其基于雙折射效應且具有有所謂的“彎曲”配向和通常正的(DC)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表面的再配向。另外，OCB顯示器通常含有一個或多個雙折射光學延遲膜，以防止在暗狀態(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時間。
[0005]另外已知的有所謂的IPS(面內切換)顯示器，其含有在兩個基板之間的液晶層，其中兩個電極只是布置在兩個基板中的一個上，和優(yōu)選具有彼此交錯的梳狀結構。由此在施加電壓到電極時，在它們之間產生具有平行于液晶層的顯著分量的電場。這導致液晶分子在層平面內再配向。
[0006]另外，已經提出了所謂的FFS (邊緣場切換)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電極，但是不同于IPS顯示器，其中僅一個是以梳狀方式結構化的電極形式，且另一電極是非結構化的。由此產生強的所謂的“邊緣場”，即緊挨電極邊緣處并且在整個盒中的強電場，該電場同時具有強的垂直分量和強的水平分量。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。
[0007]在較新近類型的VA顯示器中，液晶分子的均一配向限于在液晶盒之內的多個較小的疇(domain)上。這些疇之間可以存在向錯(disclination),也稱為傾斜疇。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，因為不再需要用于在接通狀態(tài)下使分子均一配向的額外的電極表面處理(例如通過摩擦)。替換地，通過電極的特殊設計來控制傾斜角或預傾斜角的優(yōu)先指向?！?br> [0008]在所謂的MVA(多域垂直配向)顯示器中，這點通常通過使電極具有導致局部預傾斜的凸起來實現(xiàn)。由此，在施加電壓時在不同的、特定的盒區(qū)域內在不同方向上使液晶分子平行于電極面配向。由此實現(xiàn)“受控的”切換，且防止干擾性的向錯線的形成。雖然這種布置改進了顯示器的視角，但是它導致其透光性的降低。MVA的進一步改進使用了僅在一個電極側上的凸起，而對置的電極具有切口，這改進了透光性。該切口的電極在施加電壓時在液晶盒中產生不均勻的電場，意味著仍然實現(xiàn)了受控切換。為進一步改進透光性，可以擴大切口與凸起之間的間距，但是這又導致響應時間的延長。在所謂的PVA(圖案化VA)顯示器中，不用凸起也完全可行，因為兩個電極在對置側上通過切口來結構化，這導致增高的對比度和改進的透光性，但是這在技術上是困難的并且使顯示器對機械影響(拍打等)更敏感。但是對于許多應用，例如監(jiān)視器且尤其是TV-屏幕，期望縮短響應時間以及改進顯示器的對比度和亮度(透射率)。
[0009]另一種發(fā)展是所謂的PS或PSA( “聚合物穩(wěn)定”或“聚合物穩(wěn)定配向”)顯示器，對其有時也采用術語“聚合物穩(wěn)定化”。其中，將少量(例如0.3重量％、典型地〈I重量％)的一種或多種可聚合化合物加到液晶介質中，并在充入液晶盒之后在于電極之間施加或不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)。聚合在液晶介質顯示液晶相的溫度下進行，通常在室溫下。將可聚合的介晶或液晶化合物(也稱為反應性介晶或“RM”)加到液晶混合物中已證實是特別適宜的。
[0010]除非另有說明，下文使用術語“PSA”代表PS顯示器和PSA顯示器。
[0011 ] 同時，PS (A)原理正用于各種傳統(tǒng)的液晶顯不器。因此，例如已知PSA-VA-、PSA-OCB-、PSA-1PS-、PSA-FFS-和 PSA-TN-顯示器。就 PSA-VA-和 PSA-OCB-顯示器的情況，可聚合化合物(一種或多種)的聚合優(yōu)選在施加的電壓下進行，對于PSA-1PS-顯示器的情況在有或者沒有、優(yōu)選沒有施加電壓的情況下進行。如在測試盒中可以驗證的那樣，PS(A)方法導致在盒中預傾斜。就PSA-OCB-顯示器的情況，例如彎曲結構可以被穩(wěn)定化，從而使得偏置電壓是不必要的或者可將偏置電壓降低。就PSA-VA-顯示器的情況，該預傾斜對響應時間有積極的作用。對于PSA-VA-顯示器，可使用標準的MVA或PVA-像素和電極布局。然而，另外，也可能例如僅采用一個結構化的電極側而沒有凸起來操控，這顯著簡化了生產并同時產生了極好的對比度，·同時有著極好的透光性。
[0012]此外，所謂的pos1-VA-顯示器(“正-VA”)已經證明是特別合適的模式。與傳統(tǒng)的VA顯示器類似，在pos1-VA顯示器中在無電壓施加時的初始狀態(tài)下液晶分子的初始取向是垂面的，即基本上垂直于基板。然而，與常規(guī)的VA-顯示器相比，在pos1-VA顯示器中使用具有正介電各向異性的液晶介質。類似于在通常使用的IPS顯示器中，在pos1-VA-顯示器中的兩個電極僅布置在兩個基板中的一個上，且優(yōu)選具有互相交錯和梳狀(交叉指形)的結構。通過施加電壓到產生基本上平行于液晶介質層的電場的交叉指形電極上，將液晶分子轉變?yōu)榛旧掀叫杏诨宓娜∠颉Ｔ趐os1-VA-顯示器中也已經證明聚合物穩(wěn)定化(PSA)是有利的，即加入RM到液晶介質中，它們在該盒中聚合，由此可實現(xiàn)切換時間的顯著縮短。
[0013]PSA-VA-顯示器描述在例如 JP10-036847A、EP1170626A2、US6, 861, 107、US7, 169，449、US2004/0191428A1、US2006/0066793A1 和 US2006/0103804A1 中。PSA-OCB-顯示器例如描述在 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。PSA-1PS-顯示器描述在例如 US6, 177，972 和 Appl.Phys.Lett.1999，75 (21)，3264 中。PSA-TN-顯示器描述在例如Optics Express2004, 12 (7), 1221 中。[0014]如上述的常規(guī)液晶顯示器一樣，PSA顯示器能作為有源矩陣或無源矩陣顯示器來操作。就有源矩陣顯示器的情況而言，各個像素通常通過集成的非線性有源元件如晶體管(例如薄膜晶體管或“TFT”)來進行尋址，而就無源矩陣顯示器的情況而言，各個像素通常根據(jù)如現(xiàn)有技術中已知的多路傳輸方法來進行尋址。
[0015]特別是對于監(jiān)視器以及特別是TV應用，一如既往地需要響應時間以及液晶顯示器的對比度和亮度(亦即也是透射率)的優(yōu)化。PSA方法可在此提供關鍵的益處。特別是對于PSA-VA、PSA-1PS、PSA-FFS和PSA-pos1-VA顯示器來說，能在對其它參數(shù)沒有明顯損害的情況下實現(xiàn)與在測試盒中可測量的預傾斜相關的響應時間的縮短。
[0016]在現(xiàn)有技術中，例如采用下式的可聚合化合物
[0017]
【權利要求】
1.式I的化合物在液晶(LC)介質和液晶顯示器中的用途

2.根據(jù)權利要求1所述的用途，特征在于式I的化合物選自下列子式:
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用途，特征在于式I的化合物選自下列子式:
4.根據(jù)權利要求1-3的一項或多項所述的用途，特征在于所述液晶顯示器是PS(聚合物穩(wěn)定)或者PSA(聚合物穩(wěn)定配向)類型的顯示器。
5.根據(jù)權利要求1-4的一項或多項所述的用途，特征在于，除了所述式I的化合物之外，所述液晶介質還包含一種或多種式CY和/或PY的化合物:
6.根據(jù)權利要求1-5的一項或多項所述的用途，特征在于，除了式I的化合物之外，所述液晶介質還包含一種或多種下式的化合物:〈
7.液晶介質，其包含一種或多種如在權利要求1-3的一項或多項中所定義的式I的化合物。
8.根據(jù)權利要求11所述的液晶介質，包含: -可聚合組分A)，其包含一種或多種如在權利要求1-3的一項或多項中所定義的式I的可聚合化合物，以及 -液晶組分B)，其包含一種或多種低分子量化合物。
9.根據(jù)權利要求8所述的液晶介質，特征在于，組分B)包含一種或多種選自如在權利要求5或6中所定義的式CY、PY和ZK的化合物。
10.根據(jù)權利要求7、8或9所述的液晶介質，特征在于，所述式I的化合物或者所述組分A)是經聚合的。
11.一種液晶顯不器，其包含一種或多種如在權利要求1-3的一項或多項中所定義的式I的化合物或者如在權利要求7-10的一項或多項中所定義的液晶介質。
12.根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示器，特征在于，它是PS或者PSA型顯示器。
13.根據(jù)權利要求12所述的液晶顯示器，特征在于，它是PSA-VA、PSA-OCB,PSA-1PS、PS-FFS, PSA-pos1-VA 或 PSA-TN 顯示器。
14.根據(jù)權利要求11或12所述的液晶顯示器，特征在于，它含有具有兩個基板和兩個電極以及位于基板之間的包含經聚合的組分和低分子量組分的液晶介質的層的液晶盒，其中至少一個基板是光可透過的以及至少一個基板具有一個或兩個電極，其中所述經聚合的組分可通過在液晶盒的基板之間在液晶介質中聚合一種或多種可聚合化合物而獲得，優(yōu)選在施加電壓到電極的同時聚合，其中所述可聚合化合物的至少一種選自如在權利要求1-3的一項或多項中所定義的式I的可聚合化合物，和/或其中所述液晶介質是如在權利要求7-10的一項或多項中所定義的液晶介質。
15.一種生產根據(jù)權利要求11-14的一項或多項的液晶顯示器的方法，包含如下步驟:將根據(jù)權利要求7到10的一項或多項的液晶介質填裝入如上下文所描述的具有兩個基板和兩個電極的液晶盒中，并聚合可聚合化合物，優(yōu)選在施加電壓到電極的同時進行聚合。
16.如在權利要求1-3的一項或多項中所定義的式I的化合物，特征在于它包含至少一個不同于0和S的基團X^X2或者X3。
17.式II的化合物
18.根據(jù)權利要求17所述的化合物，特征在于它選自下列子式

19.根據(jù)權利要求17或18所述的化合物，特征在于它選自下列子式:
20.制備根據(jù)權利要求1、2、3和16的一項或多項所述的化合物的方法，通過將根據(jù)權利要求17-19的一項或多項的化合物在脫水劑存在下用含有基團P的相應的酸、酸衍生物或鹵代化合物酯化或醚化。
21.制備根據(jù)權利要求7-10的一項或多項的液晶介質的方法，包含下列步驟:將一種或多種低分子量液晶化合物或者如在權利要求8中定義的液晶組分B)與一種或多種如在權利要求1-3的一項或多項中定義的式I的可聚合化合物，并任選與其他的液晶化合物和/或添加劑混合。
【文檔編號】C07C69/54GK103525434SQ201310273233
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月2日 優(yōu)先權日:2012年7月5日
【發(fā)明者】A·陶格貝克, M·恩格爾 申請人:默克專利股份有限公司