专利名称：液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及可聚合的化合物、用于其制备的方法和中间产物、及其用于光学、电光 学和电子目的的用途，特别是在液晶(no介质和液晶显示器中，特别是涉及在PS(聚合物 稳定)或者PSA(聚合物稳定配向)类型的液晶显示器中的用途。
背景技术：
目前使用的液晶显示器(Π(-显示器)主要是TN(扭曲向列)型的那些。但是，它 们存在着强烈的对比度视角依赖性的缺陷。另外，已知所谓的VA(垂直配向)显示器具有 更宽的视角。VA显示器的液晶盒在两个透明电极之间含有液晶介质层，其中该液晶介质通 常具有负的介电(DK)各向异性值。在断电状态下，液晶层的分子垂直于电极面地(垂面 地)或者倾斜垂面地(英语“tilted”)取向。将电压施加到电极上时，发生液晶分子平行 于电极面的重取向。另外，已知OCB(光学补偿弯曲)显示器，其基于双折射效应且具有有 所谓的“弯曲”取向和通常正的(DK)各向异性的液晶层。施加电压时，发生液晶分子垂直 于电极面的重取向。另外，OCB显示器通常含有一个或多个双折射光学延迟膜，以防止在黑 暗状态下“弯曲”盒的不期望的光透过性。OCB显示器相对于TN显示器具有更宽的视角和 更短的响应时间(Schaltzeit)。另外公开有IPS(面内切换)显示器，其含有在两个基板之 间的液晶层，其中仅一个具有通常有梳状结构的电极层。施加电压时，由此产生具有平行于 液晶层的显著分量(Komponente)的电场。这样导致液晶分子在层面内重新取向。另外，提 出了所谓的FFS (边缘场切换)显示器(尤其参见S. H. Jimg等，Jpn. J. Appl. Phys.，第43 卷，No. 3，2004，1028)，其同样在相同基板上含有两个电极，但是不同于IPS显示器，其中仅 一个构成为结构化的(梳状)电极的形式，且另一电极是非结构化的。由此产生强的所谓 的“边缘场”，即紧挨电极边缘处的强电场，且在整个盒之中产生电场，该电场同时具有强的 垂直分量和强的水平分量。IPS显示器以及FFS显示器二者具有很小的对比度视角依赖性。在较新类型的VA显示器中，液晶分子的均一定向限于在液晶盒之内的多个较小 的畴(DomMnen)上。这些畴(也称为倾斜畴(英语“tiItdomains”))之间可以存在向错 (Disklinationen)。具有倾斜畴的VA显示器，相对于传统VA显示器，具有更大的对比度和 灰度的视角不依赖性。另外，这种类型的显示器更容易制备，因为用于在接通状态下使分子 均一取向的额外的电极表面处理(例如通过摩擦)不再是必需的。替换地，通过电极的特 定构造来控制倾角或倾斜角(英语“预倾斜的(pretilt)”)的优先指向。在所谓的MVA(多 域垂直配向)显示器中，这点通常通过使电极具有导致局部预倾斜的凸起或突起(英语 "protrusions")来实现。由此，在施加电压时在不同的、特定的盒区域内在不同方向上使 液晶分子平行于电极面取向。由此实现“受控的”切换，且防止干扰性的向错线的形成。虽 然这种布置改进了显示器的视角，但是其导致其透光性的降低。MVA的进一步改进使用了仅 在一个电极侧上的凸起，而对置的电极具有切口(英语“slits”)，这改进了透光性。该切 口的电极在施加电压时在液晶盒中产生不均勻的电场，从而进一步实现了受控切换。为进 一步改进透光性，可以扩大切口与凸起之间的间距，但是这又导致响应时间的延长。在所谓的PVA (图案化VA)中，不用凸起也完全可行，因为两个电极在对置侧上通过切口来结构化， 这导致增高的对比度和改进的透光性，但是这在技术上是困难的并且使显示器对机械影响 (拍打，英语“tapping”等)更敏感。但是对于许多应用，例如监视器且尤其是TV-屏幕，期 望缩短响应时间以及改进显示器的对比度和亮度(透射率)。另一种发展是所谓的PS_(聚合物稳定的)显示器，其也以术语“PSA” (聚合物稳 定配向)公知。其中，将少量(例如0.3重量％、典型地小于1重量％)可聚合化合物加 到液晶介质中，并在充入液晶盒之后在同时于电极之间施加电压情况下使其原位聚合或交 联，通常通过UV光聚合。将可聚合的介晶或液晶化合物(也公知为“反应性介晶”(RM)) 加到液晶混合物中已证实特别适宜。同时，PSA原理正用在多种经典液晶显示器中。由此， 例如已知的有PSA-VA-、PSA-OCB-, PS-IPS/FFS-和PS-TN-显示器。如在测试盒中可以证 实的那样，PSA方法导致盒中的预倾斜。因此，在PSA-OCB-显示器的情形下，能够实现使 弯曲结构稳定化，从而使得补偿偏置电压是不必要的或者可以将其减少。在PSA-VA-显 示器的情形下，这种预倾斜对响应时间具有积极影响。对于PSA-VA-显示器，可以使用标 准-MVA-或-PVA-像素-和电极-配置。但是另外，例如也能够通过仅一个结构化的电 极侧且不使用凸起来实现，这显著地简化了制备，且同时在获得极佳透光性的同时获得极 佳的对比度。PSA-VA-显示器描述于例如 JP 10-036847A, EP1170626A2, EP1378557A1, EP1498468A1，US2004/0191428A1，US 2006/0066793A1 和 US 2006/0103804A1 中。PSA-OCB 显示器描述于例如 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-显示器描述于例如 US 6，177，972 和 Appl. Phys. Lett. 1999，75 (21)，3264。PS-TN-显示器描述于例如 Optics Express 2004，12(7)，1221 中。特别是对于监测器以及特别是TV应用，一直以来都要求响应时间以及液晶显示 器的对比度和亮度(以及透光性)的优化。在此，PSA方法可提供关键性的优点。特别是 对于PSA-VA来说，与在测试盒中可测量的预倾斜相关的响应时间的缩短能在对于其它参 数没有明显损害的情况下实现。但是，现已发现，现有技术中公开的液晶混合物和RM在用于PSA显示器时仍具有 一些缺陷。例如，远非每种任意的可溶性RM都适用于PSA显示器，且通常难以找到相对于 采用预倾斜测量的直接PSA试验更加适宜的选择标准。当期望借助于UV光且不添加光引 发剂来聚合(其可能对某些应用来说是有利的)时，选择变得甚至更小。另外，所选的液晶 混合物(下面也称作“液晶主体混合物”)+可聚合组分的“材料体系”应当具有尽可能小的 旋转粘度以及尽可能好的电学性能，特别是所谓的“电压保持比”(VHR或HR)。在PSA显示 器方面，在用UV光照射后的高VHR尤其重要，因为UV曝光是显示器生产过程的必需部分， 但在制成的显示器中也自然作为“正常”的负荷而出现。然而，问题在于远非所有的液晶混合物+可聚合组分的组合都非常适于PSA显示 器，因为，例如没有出现倾斜或者没有出现足够的倾斜，或者因为例如VHR对于TFT显示器 应用而言不足够。特别是，可能期望的是具有用于产生特别小的预倾斜角度的PSA显示器的可利用 的新型材料。特别值得期望的是这样一种材料，该材料对于相同的曝光时间在聚合期间产 生比迄今已知的材料低的预倾斜角度的材料，和/或通过它的使用能在较短的曝光时间后已经达到采用已知材料可达到的(较高)预倾斜角度。显示器的生产时间(生产节拍时间 (tact time))因此可能缩短，且生产工艺的成本可能降低。更进一步的问题是出现所谓“图像残留(image sticking) ”或者“图像烧焦”，即 在液晶显示器中由于单个像素(Pixel)的忽略寻址而产生的图像，甚至在这些像素中的电 场已经切断后或在其它像素已经寻址后仍然是看得见的。在PSA显示器的生产中的另一个问题是存在或除去未聚合的冊，特别是在显示器 中产生预倾斜角的聚合步骤之后。例如，这类未反应的RM可能负面影响显示器的性质，或 在电压施加到显示器时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，则这些剩余量受控地反应掉可能将更简单。 因此仍然存在对于特别是VA和OCB类型的PSA显示器，以及对于用于这种显示器 中的液晶介质以及可聚合化合物的极大需求，所述显示器不具有如上所述缺陷或仅仅很小 程度上具有这样的缺陷且具有改善性质。特别是存在着对于PSA显示器以及用于PSA显示 器的材料的很大需求，这种显示器能实现高电阻率，同时有大的工作温度范围、短响应时间 (即使在低温下)以及低阈电压、低预倾斜角度、大量的灰度、高对比度以及宽视角，以及具 有在UV暴露后“电压保持比”(VHR)的高数值。本发明的任务在于提供新型的适用于PSA显示器的材料，特别是RM和包含其的液 晶介质，其不具有如上所述的缺陷或仅仅很小程度上具有这样的缺陷，其聚合尽可能快和 完全，使得能够调节得到低预倾斜角度、减少和防止显示器中出现“图像残留”，优选同时实 现非常高的电阻率、低阈电压和短响应时间。本发明的另一个任务是提供新型RM，特别是用于光学、电光学和电子应用的，以及 提供用以制备它们的适当的方法和中间产物。这些任务根据本发明通过在本申请中所述的材料和方法来实现。特别是，令人惊 奇地已经发现，根据本发明的可聚合化合物在用于PSA显示器时能够实现尤其低的预倾斜 角度和快速调节所期望的倾斜角度。这已经可以在液晶介质上通过预倾斜测量证实。特别 是，可以在没有加入光引发剂的情况下达到预倾斜。另外，根据本发明的材料显示出与现有 技术中已知的材料相比预倾斜角度明显更快产生，如已经能够通过预倾斜角度的有关于曝 光时间的测量所证实的那样。本发明因此涉及式I的可聚合化合物在液晶(Π()介质和液晶显示器、特别是在 PS(聚合物稳定)或者PSA(聚合物稳定配向)类型的液晶显示器中的用途，
权利要求
式I的化合物在液晶(FK)介质和液晶显示器中的用途其中各个基团具有以下含义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个碳原子的直链或支化的烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以各自彼此独立地被 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原子并不彼此直接键接的方式代替，以及其中一个或多个H原子也可被F、Cl、Br、I、CN或P Sp 代替，其中基团Ra和Rb中的至少一个表示基团P Sp 或包含基团P Sp ，P每次出现时相同或不同地表示可聚合基团，Sp每次出现时相同或不同地表示间隔基团或者单键，R00和R000各自彼此独立地表示H或具有1～12个碳原子的烷基，L每次出现时相同或不同地表示P Sp 、H、OH、卤素、SF5、NO2、碳基或烃基，s每次出现时相同或不同地表示0、1、2或3，t表示0、1或2，前提是将以下化合物排除其中Sp表示间隔基团，以及P，L、s和t具有如上所述的含义。FPA00001228290100011.tif,FPA00001228290100012.tif
2.根据权利要求1的化合物的用途，用于PS(聚合物稳定)或者PSA(聚合物稳定配 向)类型的液晶显示器中。
3.根据权利要求2的化合物的用途，用于包含由两个基板以及一层位于基板之间的包 含聚合的组分和低分子量组分的液晶介质组成的液晶盒的PS或者PSA型的液晶显示器中， 其中至少一个基板是对光可透过的和至少一个基板具有电极层，其中聚合的组分可由在施 加电压情况下聚合在液晶盒的基板之间在液晶介质中的一种或多种可聚合化合物而获得， 其中至少一种可聚合化合物是如权利要求1所述的式I化合物。
4.根据权利要求1到3的一项或多项所述的用途，其特征在于，在式I中的Ra和Rb表 示相同或不同的基团P-Sp-，以及s和t表示0。
5 根据权利要求1到4的一项或多项所述的用途，其特征在于，式I的化合物选自以下 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个碳原子的直 链链烯基氧基，以及s和t表示0。
6.根据权利要求1到5的一项或多项所述的用途，其特征在于，所述液晶介质包含一种 或多种式CY和/或PY的化合物R1和R2分别互相独立地表示具有1至12个碳原子的烷基，其中一个或两个不相邻的 CH2基团还可以被-0-、-CH = CH-、-CO-、-0C0-或-C00-以使得0原子并不直接彼此键接 的方式代替，Zx 表示-CH = CH-、-CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, _0_、-CH2-, -CH2CH2-或者单键，优 选单键，L1-4 分别互相独立地表示 F、Cl、0CF3、CF3> CH3> CH2F, CHF2。
7.根据权利要求1到6的一项或多项所述的用途，其特征在于液晶介质包含一种或多 种下式的化合物其中各个基团具有以下含义 a表示1或2, b表示0或1,其中各个基团具有如下含义R3和R4分别互相独立地表示具有1至12个碳原子的烷基，其中一个或两个不相邻的 CH2基团还可以被-0-、-CH = CH-、-CO-、-0C0-或-C00-以使得0原子并不直接彼此键接 的方式代替，Zy 表示-CH2CH2-、-CH = CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-0C0-、-C2F4-、-CF =CF或者单键。
8.根据权利要求1到7的一项或多项所述的液晶显示器。
9.根据权利要求8的液晶显示器，其特征在于它是PSA-VA、PSA-OCB,PS-IPS、PS-FFS 或PS-TN显示器。
10.包含一种或多种根据权利要求1、4和5的一项或多项所述的式I的化合物的液晶 介质。
11.根据权利要求10的液晶介质，其包含-可聚合的组分A)，其包含一种或多种可聚合化合物，和-液晶组分B)，其包含一种或多种低分子量化合物，其特征在于，组分A)包含一种或多种根据权利要求1、4和5的一项或多项所述的式I 的可聚合化合物。
12.根据权利要求10或11的液晶介质，其中组分B)包含一种或多种选自根据权利要 求6或7的式CY、PY和ZK的化合物。
13.制备根据权利要求10到12的一项或多项所述的液晶介质的方法，该方法通过将一 种或多种低分子量液晶化合物与一种或多种根据权利要求1、4和5的一项或多项所述的式 I的可聚合化合物混合，并任选地与其他的液晶化合物和/或添加剂混合。
全文摘要
本发明涉及可聚合化合物，用于其制备的方法及中间产物，及其用于光学的、电光的和电子目的的用途，特别是在液晶(FK)介质和液晶显示器中，尤其是在PS(聚合物稳定)和PSA(聚合物稳定配向)类型的液晶显示器中的用途。
文档编号C09K19/32GK101978025SQ200980109303
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月4日 优先权日2008年3月25日
发明者A·戈茨, A·托戈贝克, E·杜马斯, M·里历驰 申请人:默克专利股份有限公司