可聚合化合物及其用於液晶顯示器的用途的製作方法

2023-07-26 05:36:46

專利名稱：可聚合化合物及其用於液晶顯示器的用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及可聚合化合物，其製備方法及其中間體，和其用於光學、電光學和電子目的的用途，特別是在液晶0 )介質和液晶顯示器中，尤其是在PS或PSA ( 「聚合物穩定」 或「聚合物穩定配向」)類型的液晶顯示器中的用途。
背景技術：
目前使用的液晶顯示器0 -顯示器)主要是TN(扭曲向列)型的那些。但是，它們具有強烈的對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顯示器的液晶盒在兩個透明電極之間含有液晶介質的層，其中該液晶介質通常具有負的介電(DK-)各向異性值。在斷電狀態下，液晶層的分子垂直於電極面地(垂面地)或者傾斜(英語「tilted」)垂面地取向。當將電壓施加到兩個電極上時，發生液晶分子平行於電極面的重取向。另外，已知OCB (光學補償彎曲)顯示器，其基於雙折射效應且具有有所謂的「彎曲」取向和通常正的(DK-)各向異性的液晶層。施加電壓時，發生液晶分子垂直於電極面的重取向。另外，OCB顯示器通常含有一個或多個雙折射光學延遲膜，以防止在黑暗狀態下 「彎曲」盒的不期望的光透過性。OCB顯示器相對於TN顯示器具有更寬的視角和更短的響應時間(Schaltzeiten)。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於液晶層的顯著分量的電場。這樣導致液晶分子在層平面內重新取向。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，但是不同於IPS顯示器，其中僅一個構造為梳狀結構化的電極形式，且另一電極是非結構化的。由此產生強的所謂的「邊緣場」，即緊挨電極邊緣處的強電場，並且在整個盒中產生電場，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。在較新類型的VA顯示器中，液晶分子的均一取向限於在液晶盒之內的多個較小的疇(DomSnen)上。這些疇(也稱為傾斜疇(英語「tilt domains」))之間可以存在向錯(Disklinationen)。具有傾斜疇的VA顯示器，相對於傳統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製備，因為不再需要用於在接通狀態下使分子均一取向的額外的電極表面處理(例如通過摩擦)。替換此地，通過電極的特定構造來控制傾角或傾斜角(英語「預傾斜的(pretilt)」)的優先指向。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或突起(英語「protrusions」)來實現。由此，在施加電壓時在不同的、特定的盒區域內在不同方向上使液晶分子平行於電極面取向。由此實現「受控的」切換，且防止幹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(英語「slits」)，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， 使得進一步實現了受控切換。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)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並且使顯示器對機械影響(拍打，英語「tapping」等)更敏感。但是對於許多應用，例如監視器且尤其是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)。另一種發展是所謂的PS或PSA顯示器(「聚合物穩定」或「聚合物穩定配向」)，對其有時也採用術語「聚合物穩定化」。其中，將少量(例如0.3重量％、典型地< 1重量％) 的一種或多種可聚合化合物加到液晶介質中，並在充入液晶盒之後在於電極之間施加或不施加電壓情況下使其原位聚合或交聯(通常通過UV光聚合)。將可聚合的介晶或液晶化合物(也稱為反應性介晶或「冊」)加到液晶混合物中已證實是特別適宜的。除非另有說明，使用下文術語「PSA」代表PS顯示器和PSA顯示器。同時，PSA原理正用於各種傳統的液晶顯示器。因此，例如已知PSA-VA-、 PSA-OCB-、PSA-IPS-、PSA-FFS-和 PSA-TN-顯示器。就 PSA-VA-禾口 PSA-OCB-顯示器的情況， 可聚合化合物(一種或多種)的聚合優選在施加的電壓下進行，對於PSA-IPS-顯示器的情況在有或者沒有、優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，可以實現彎曲結構被穩定化，從而使得沒有偏置電壓也可以是足夠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。對於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，例如僅採用一個結構化的電極側而沒有凸起也可以是足夠的，這顯著簡化了生產並同時產生了極好的對比度，同時有著極好的透光性。此外，所謂的Posi-VA-顯示器(「正-VA」)已經證明是特別有利的實施方式。與傳統的VA顯示器類似，在Posi-VA顯示器中在無電壓的初始狀態下液晶的初始取向是垂面的，即基本上垂直於基板。然而，與常規的VA-顯示器相比，在Posi-VA顯示器中使用具有正介電各向異性的液晶介質。類似於在通常使用的IPS顯示器中，在Posi-VA-顯示器中的兩個電極僅布置在兩個基板中的一個上，且具有優選互相交錯和梳狀(交叉指形)的結構。 通過施加產生基本上平行於液晶介質層的電場的電壓到交叉指形電極上，將液晶分子轉變為基本上平行於基材的取向。即使在Posi-VA-顯示器中也已經證明聚合物穩定化(PSA) 是有利的，即加入RM到液晶介質中，其在該盒中聚合，由此可實現響應時間的顯著縮短。PSA-VA-顯示器描述在例如 JP 10-036847 A、EPl 170 626 A2、US 6,861,107、 US 7，169，449、US 2004/0191428 Al、US 2006/0066793 Al 和 US 2006/0103804 Al 中。 PSA-OCB-顯示器例如描述在 T. -J-Chen 等，Jpn. J. Appl. Phys. 45，2006，2702-2704 禾口 S. H. Kim, L. -C-Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43，2004，7643-7647 中。PSA-IPS-顯示器描述在例如 US 6，177，972 和 Appl. Phys. Lett. 1999，75 (21)，3264 中。PSA-TN-顯示器描述在例如 Optics Express 2004，12 (7)，1221 中。如上述常規的液晶顯示器，PSA顯示器同樣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，單個像素通常通過集成的非線性有源元件如電晶體 (例如薄膜電晶體或「TFT」)來進行尋址(Ansteuerimg)，而就無源矩陣顯示器的情況而言， 通常根據如現有技術中已知的多路傳輸方法來進行。特別是對於監測器以及特別是TV應用，一如既往地要求響應時間以及液晶顯示器的對比度和亮度(亦即也是透光性)的優化。PSA方法可在此提供關鍵的益處。特別是對於PSA-VA-、PSA-IPS-、PSA-FFS-和PSA-Posi-VA-顯示器來說，能在對其它參數沒有明顯損害的情況下實現與在測試盒中可測量的預傾斜相關的響應時間的縮短。在現有技術中，例如採用下式的可聚合化合物
權利要求
1.包含一個介晶基團和一個或多個可聚合基團的可聚合化合物在液晶介質和PS或 PSA類型液晶顯示器中的用途，其中這些可聚合基團的至少一個通過間隔基團與介晶基團連接，並且其中這些間隔基團的至少一個包含C-C-三鍵。
2.根據權利要求1所述的用途，其特徵在於所述可聚合化合物選自式I Ra- (C = C) p- (A1-Z1) -A2- (C = C) q-RbI其中各個基團具有以下含義Ra, Rb 各自彼此獨立地表示 P-Sp-, H、F、Cl、Br、I、_CN、-NO2, -NCO, -NCS, -0CN、-SCN、 SF5,具有1到25個C原子的直鏈或支鏈烷基，其中一個或多個不相鄰的CH2基團也可各自彼此獨立地被亞芳基、-C (R。)= C (R。。) -、-C 三 C-、-N (R。) -、-0-、-S-、-CO-、-C0-0-、-0-C0-、-0-C0-0-以使得0和/或S原子不直接彼此相連的方式代替，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，或者芳基或雜芳基，優選具有2到25C原的，其還可以包含兩個或多個稠合環並且任選地被L單或多取代，其中基團Ra和Rb的至少一個表示或者包含基團P-Sp-、P每次出現時相同或不同地表示可聚合基團，Sp每次出現時相同或不同地表示間隔基團或者單鍵，A1，A2各自彼此獨立地表示芳香族、雜芳族、脂環族或雜環基團，優選具有4到25個碳原子的，其還可以包含稠合環和任選地被L單-或多取代，L每次出現時相同或不同地表示P-Sp-、H、OH、CH2OH,滷素、SF5、NO2、碳基或烴基， Z1 表示-0-、-S-、-CO-、-C0-0-、-0-C0-、-0-C0-0-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O -、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2) n-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2) n-、-CH = CH-、-CF = CF-、-CH =CF-、-CF = CH-,-C = C-、-CH = CH-CO-O-、-O-CO-CH = CH-、-CH2-CH2-CO-O-、-0-C0-CH 2-CH2-、-C (R°R°°) -、-C (RyRz)-或單鍵，R°，R°°各自彼此獨立地且每次出現時相同或不同地表示H或具有1到12個碳原子的烷基，Ry, Rz各自彼此獨立地表示H、F、CH3或CF3, m 表示 0,1, 2, 3 或 4,η每次出現時相同或不同地表示1、2、3或4， P，q各自彼此獨立地表示0、1、2或3。
3.根據權利要求1或2所述的用途，其特徵在於所述式I的化合物選自以下子式
4.根據權利要求1到3的一項或多項所述的化合物在PS或PSA類型的液晶顯示器中的用途，其中所述的顯示器包含具有兩個基板和兩個電極以及位於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，優選在施加電壓到電極的情況下聚合，其中所述可聚合化合物的至少一種是根據權利要求1到3 —項或多項所述的可聚合化合物。
5.根據權利要求1到4的一項或多項所述的用途，其特徵在於，所述液晶介質包含一種或多種式CY和/或PY的化合物
6.根據權利要求1到5的一項或多項所述的用途，其特徵在於所述液晶介質包含一種或多種下式的化合物
7.根據權利要求1到6的一項或多項所述的液晶顯示器。
8.根據權利要求7的液晶顯示器，其特徵在於它是PSA-VA-、PSA-OCB-、PSA-IPS-、 PSA-FFS-或 PSA-TN 顯示器。
9.包含一種或多種根據權利要求1-3的一項或多項所述的可聚合化合物的液晶介質。
10.根據權利要求9的液晶介質，其包含-可聚合的組分A)，其包含一種或多種可聚合化合物，以及-液晶組分B)，其包含一種或多種低分子量化合物，其特徵在於，組分A)包含一種或多種根據權利要求1-3的一項或多項所述的可聚合化合物。
11.根據權利要求9或10的液晶介質，其中組分B)包含一種或多種根據權利要求6或 7所述的選自式CY、PY和TJk的化合物。
12.如權利要求2中所限定的式I的化合物，條件是，在ρ= q = 1和Ra = Rb = P-Sp 的情況，特別是在P表示丙烯酸酯基、縮水甘油基或環氧基團和Sp表示具有1到20個C原子的烷氧基或氧雜烷基或單鍵的情況下，-(A1-Z1)m-A2-表示不同於以下基團的基團) )) ) )其中X表示CH2, NH、0、S或SO2O
13.式II的化合物
14.用於製備根據權利要求1到3的任一項所述的化合物的方法，其中將根據權利要求13的化合物在脫水劑存在下用包含基團P的相應的酸、酸衍生物或滷代化合物酯化或醚化。
15.PS或PSA類型的液晶顯示器的生產方法，其中將根據權利要求9到11的一項或多項所述的液晶介質填裝入具有兩個基板和兩個電極的液晶盒中，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，並聚合可聚合化合物，優選在施加電壓到電極的情況下進行聚合。
全文摘要
本發明涉及可聚合化合物，其製備方法及其中間體，和其用於光學、電光學的以及電子學目的的用途，特別是在液晶(FK)介質以及液晶顯示器中，尤其是在PS(聚合物穩定)和PSA(聚合物穩定配向)類型的液晶顯示器中的用途。
文檔編號C09K19/04GK102549108SQ201080042391
公開日2012年7月4日 申請日期2010年8月30日 優先權日2009年9月28日
發明者A·喬伊塔茲, A·塔格貝克 申請人:默克專利股份有限公司