可聚合液晶组合物及其液晶显示器件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种液晶组合物，该液晶组合物包含：一种或多种通式I的化合物；一种或多种通式Ⅱ的化合物；以及一种或多种通式Ш的化合物，并且其中所述一种通式Ш的化合物或者所述多种通式Ш的化合物中的至少一种为通式Ш-1的化合物。本发明的液晶组合物具有合适的折射率、合适的介电各向异性和向列相范围，适用于PS-IPS或PS-FFS型显示器。本发明还提供包含所述液晶组合物的PS型显示器以及其在液晶显示器中的用途。
【专利说明】可聚合液晶组合物及其液晶显示器件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可聚合液晶组合物和含有该类型液晶组合物的PS (聚合物稳定） 型显不器。
【背景技术】
[0002] 目前使用的液晶显示器(也称为LC显示器，简称为"显示器"或"IXD"）通常是TN (扭曲向列）型的那些。然而，这些具有强烈的对比度视角依赖性的缺陷。
[0003] 另外，已知所谓的VA (垂直配向）显示器，其具有更宽的视角。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（DC)各向异性 (Λ ε)值。在切断状态下，液晶层的分子垂直于电极表面(垂面地）配向或者具有倾斜垂面 的配向。当将电压施加到电极上时，发生液晶分子平行于电极表面的重配向。
[0004] 另外，已知OCB (光学补偿弯曲）显示器，其基于双折射效应且有着所谓的"弯曲" 配向和通常正的（DC)各向异性的液晶层。当施加电压是，发生液晶分子垂直于电极表面的 重配向。通常含有一个或多个双折射光学延迟膜，以防止在暗状态下弯曲盒的不期望的对 光透明性。OCB显示器与TN显示器相比具有更宽的视角和更短的响应时间。
[0005] 特别地，已知有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 有一个基板具有电极层，通常具有梳形的结构。由此当施加电压时，产生具有平行于液晶层 的显著分量的电场。这导致液晶分子在层面内的重配向。
[0006] 另外，已经提出了所谓的FFS (边缘场切换）显示器(尤其参见S. H. Jung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，但与IPS显 示器相反，它们其中仅一个是结构化(梳形)的电极的形式，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显示器二者具有低的对比 度视角依赖性。
[0007] 上述提及的显示器的类型的另一种发展是所谓的"PS"（"聚合物稳定化的"）显示 器，其也已知为术语"PSA"("聚合物稳定配向")。其中，将少量(例如0.3%，典型地在>0. 1% 至< 5%，优选达< 3%的范围内）可聚合化合物加入液晶介质，并在引入液晶和之后用施加 的电压，通常通过UV光聚合而在电极之间使其原位地聚合或交联。这些混合物也可以任选 地包含引发剂，例如US6784665中描述的。优选以0-1%的量向包含可聚合化合物的混合物 中加入引发剂，例如来自Ciba的Irganox? 1076。将可聚合性的介晶或液晶化合物，也称为 "反应性介晶"(冊)，加入液晶混合物已证实是特别适宜的。同时，PSA原理正用于各种传统 的液晶显示器。例如已知PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS/FFS和PS-TN显示器。如在测试盒中 可以验证的那样，PSA方法导致在盒中液晶的最初配向的稳定化。在PSA-OCB显示器中，因 此可能实现弯曲结构的稳定化，从而使得偏置电压降低或者甚至完全省去。在PSA-VA显示 器的情况下，从垂直于显示器表面测量的"预倾角"降低，这对其中的响应时间有积极的作 用。在PSA显示器的情况下，特意在液晶混合物中发生反应性介晶的聚合。其先决条件是 液晶混合物本身不包含任何可聚合组分。
[0008] 此外，已经证明所谓的正性VA显示器是特别有利的实施方案。在这些显示器中， 使用介电正性液晶介质。这里在无电压初始状态下液晶的起始配向是垂面的，即基本上垂 直于基板。向交叉指型电极施加电压，其产生基本上平行于液晶介质层的场，这导致将液晶 转化为基本上平行于基板的配向。还通常将该类型的交叉指型电极用于IPS显示器。相应 的聚合物稳定化（PSA)也证实了在这些正性VA显示器中是成功的。还可以实现响应时间 的显著降低。
[0009] 特别是对于监测器以及特别是TV应用，而且对于移动式应用（移动TV)和"笔记 本"TV (NBTV)，仍然要求响应时间以及液晶显示器的对比度和亮度（即也是投射性）的优化 u. PSA方法在此处可以提供关键的优点。特别是PSA-IPS、PSA-FFS和PSA-正性VA的情况 下，可以实现缩短响应时间，而对其它参数没有明显不利影响，例如，特别地，这些显示器的 对比度有利的视角依赖性。
[0010] 在例如W02009/156118A1公开了包含液晶混合物的显示器，其具有正性介电各向 异性。
[0011] 然而，已经发现在用于PSA显示器中时，从现有技术中已知的液晶混合物和RM仍 具有各种缺陷。应优选借助于UV光而不加入光引发剂进行聚合，这对某些应用可能是有利 的。此外，选择的包含液晶混合物（以下也称为"液晶主体混合物"或也简称为"主体混合 物"）和可聚合组分的"材料体系"应当具有最低可能的旋转粘度和最佳可能的电学性能。 这里应当强调所谓的"电压保持比"（简称VHR或HR)。尤其对于PSA显示器，用UV光照射 后的高VHR是重中之重，因为UV曝光通常是显示器制备过程中的必要部分，但是当然也作 为"正常"曝光而出现在完成的显示器中。
[0012] 然而，出现的问题是，到目前为止并非所有的液晶混合物和可聚合组分的组合都 适合于PSA显示器，因为例如，VHR经常不足以用于TFT显示器，或者因为液晶混合物的配 向的稳定化不能令人满意。
[0013] 特别地，期望具有对于PSA显示器可利用的新型材料，其对于实际应用具有显著 较少的缺点。
[0014] 因此，继续存在对PSA显示器、特别是IPS和FFS型的，和用于该类显示器的液晶 介质和可聚合化合物的巨大需求，它们不显示出上述的缺陷或者仅仅很小程度显示出这些 缺陷，且具有改进的性能。特别地，存在对于PSA显示器和用于PSA显示器的材料的巨大 需求，其促进高的比电阻同时有大的工作温度范围，短的响应时间（甚至是在低温下)，和低 阈值电压，大量灰度，高对比度和宽视角，以及还具有高电压保持比值(特别是还在UV曝光 后)，且特别地具有改进的响应时间。
[0015] 对于通常的一些显示器和特别在PSA-IPS和PSA-FFS显示器的情况下，具有改进 性能的新型液晶介质是必要的。特别地，对于许多应用类型而言必须改进寻址时间。因此， 具有相对低的粘度、尤其具有相对低的旋转粘度的液晶介质是必要的。
[0016] 因此，对具有适用于实际应用的性质的液晶介质存在巨大需求，该性质例如宽向 列相范围、对应于使用的显示器类型的合适的光学各向异性（Λη)、合适的高Λ ε和尤其 是用于特别短的响应时间的低粘度。
【发明内容】
[0017] 本发明的目的是提供一种液晶组合物，其具备具有合适的Λη、合适高的Λ ε和 向列相范围的液晶介质，其不具有现有技术材料的缺点，或者至少仅仅在显著减少的程度 上具有这些缺点。
[0018] 本发明的一个方面涉及一种液晶组合物，包含：
[0019] 一种或多种通式I的化合物
[0020]
【权利要求】
1. 一种液晶组合物，包含： 一种或多种通式I的化合物
一种或多种通式II的化合物 及 ? 一种或多种通式III的化合物
其中， Ri、R2和Rs相同或不同，各自独立地表示H、碳原子数为1-7的焼基或焼氧基，或碳原子 数为2-7的帰基； Pi和P2相同或不同，各自独立地表示
Spi和Sp2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-6的间隔基团或单键； Xi和《2相同或不同，各自独立地表示-0-、-C00-、-0C0-、-0C0-0-或单键；
相同或不同，各自独立地表示环上一个或多个氨可W被氣或甲 基替代的1,4-亚苯基；
Zi表示单键、-CH = CH-或-邸2邸2-; k表示H或F ; a和b相同或不同，各自独立地表示0或1 ;并且 其中所述一种通式皿的化合物或者所述多种通式皿的化合物中的至少一种为通式 皿-1的化合物
其中， R4表示碳原子数为1-7的焼基或碳原子数为2-7的帰基； L2表示H或F。
2. 根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式I的化合物占所述液晶组 合物总重量的0. 01-5. 0% ;所述通式II的化合物占所述液晶组合物总重量的40-85% ; W及
所述通式皿的化合物占所述液晶组合物总重量的10-55%，并且其中所述通式皿-1的化合 物占所述液晶组合物总重量的2-25%。
3. 根据权利要求2的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含符合通式IV的 化合物中的一种或更多种化合物：
其中， 咕表示碳原子数为1-7的焼基或碳原子数为2-7的帰基； 其中 ,
中一个或多个氨可W被氣替代； C表示0或1。
4. 根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式I的化合物占所述液晶 组合物总重量的0. 05-1. 0% ;所述通式II的化合物占所述液晶组合物总重量的40-70% ;所 述通式皿的化合物占所述液晶组合物总重量的15-40% 及所述通式IV的化合物占所述 液晶组合物总重量的1-30%，并且其中所述通式皿-1的化合物占所述液晶组合物总重量的 5-20%〇
5. 根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式I的化合物选自化合物 1-1至1-5组成的组中一种或更多种化合物：
6. 根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式II的化合物选自化合物 II -1至II -18组成的组中一种或更多种化合物：
7.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式HI的化合物选自化合物 III-2至III-7组成的组中一种或更多种化合物：
8. 根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式III-l的化合物选自化合 物至III-1-3组成的组中一种或更多种化合物：
9. 根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式IV的化合物选自化合物 IV-1至IV-11组成的组中一种或更多种化合物：
10.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包 含： 1)重量比为0. 2:100的化合物1-1和W下所述的液晶混合物LC-2 : 23% (重量）的式II -1的化合物； 10%透量）的式II -2的化合物；
10%透量）的式II -4的化合物； 7% (重量）的式II -11的化合物； 3% (重量）的式II -14的化合物； 3〇/〇 (重量）的式II -15的化合物； 5% (重量）的式II -16的化合物； 5% (重量）的式II -18的化合物； 8% (重量）的式IV -5的化合物； 4% (重量）的式皿-2的化合物； 4% (重量）的式皿-3的化合物； 4% (重量）的式皿-1-2的化合物； 4% (重量）的式皿-1-3的化合物； 4% (重量）的式皿-5的化合物； 3% (重量）的式皿-6的化合物；W及 3% (重量）的式皿-7的化合物， 或者，所述液晶组合物包含： 2) 重量比为0. 4:100的化合物1-1和W下所述的液晶混合物LC-3 : 28% (重量）的式II -1的化合物； 4%透量）的式II -2的化合物； 4%透量）的式II -4的化合物； 5%透量）的式II -12)的化合物； 3〇/〇 (重量）的式II -15的化合物； 5% (重量）的式II -16的化合物； 3% (重量）的式II -17的化合物； 5% (重量）的式II -18的化合物； 13%透量）的式IV -5的化合物； 10% (重量）的式IV -2的化合物； 5% (重量）的式皿-1-2的化合物； 5% (重量）的式皿-1-3的化合物； 4% (重量）的式皿-5的化合物； 3% (重量）的式皿-6的化合物；W及 3% (重量）的式皿-7的化合物， 或者，所述液晶组合物包含： 3) 重量比为0. 2:100的化合物1-1和W下所述的液晶混合物LC-4 : 5% (重量）的式II -10的化合物； 5%透量）的式II -8的化合物； 10%透量）的式II -4的化合物； 10%透量）的式II -12的化合物； 24%透量）的式II -11的化合物； 5% (重量）的式II -16的化合物； 3% (重量）的式II -17的化合物； 5% (重量）的式II -18的化合物； 2% (重量）的式IV -5的化合物； 4% (重量）的式皿-2的化合物； 4% (重量）的式皿-3的化合物； 4% (重量）的式皿-1-2的化合物； 4% (重量）的式皿-1-3的化合物； 5% (重量）的式皿-5的化合物； 5% (重量）的式皿-6的化合物；W及 5% (重量）的式皿-7的化合物， 或者，所述液晶组合物包含： 4)重量比为0. 2:100的化合物1-4和W下所述的液晶混合物LC-5 : 25% (重量）的式II -1的化合物； 5%透量）的式II -4的化合物； 5% (重量）的式II -12的化合物； 5% (重量）的式II -11的化合物； 6〇/〇 (重量）的式II -15的化合物； 5% (重量）的式II -16的化合物； 3% (重量）的式II -17的化合物； 3% (重量）的式II -18的化合物； 6% (重量）的式IV -7的化合物； 6% (重量）的式IV -8的化合物； 6% (重量）的式IV -9的化合物； 4% (重量）的式IV -10的化合物； 5% (重量）的式皿-1-1的化合物； 5% (重量）的式皿-1-2的化合物； 5% (重量）的式皿-1-3的化合物；W及 6% (重量）的式皿-5的化合物。
11. 一种液晶显示器，其特征在于，其包含： 两片基板；W及 液晶取向层； 其中，所述两片基板，在显示区域内，其中一片基板上不存在电极；所述液晶取向层包 含如权利要求1至10之一所述的液晶组合物。
12. 根据权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器为PS-IPS或 PS-FFS型显示器。
13. 根据权利要求1至10中任一项所述的液晶组合物在液晶显示器中的用途。
【文档编号】C09K19/38GK104419428SQ201310375748
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】韩文明, 宋晓龙, 陈昭远 申请人:江苏和成显示科技股份有限公司