可聚合化合物及其用于液晶显示器的用途
【专利摘要】本发明涉及可聚合化合物，用于其制备的方法及中间体，包含它们的液晶(LC)介质，并涉及该可聚合化合物和液晶介质用于光学、电光学以及电子目的用途，特别是液晶显示器中，尤其是在PS(聚合物稳定)或PSA(聚合物稳定配向)类型的液晶显示器中的用途。
【专利说明】可聚合化合物及其用于液晶显示器的用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及可聚合化合物，用于制备它们的方法及中间体，包含它们的液晶(LC)介质，并涉及可聚合化合物和液晶介质用于光学、电光学以及电子目的的用途，特别是在液晶显示器中，尤其是在PS (聚合物稳定)或PSA(聚合物稳定配向)类型的液晶显示器中的用途。
【背景技术】
[0002]目前使用的液晶显示器(LC显示器)通常是TN(扭曲向列)型的那些。但是，这些具有强烈的对比度视角依赖性的缺陷。
[0003]另外，已知具有更宽视角的所谓的VA(垂直配向)显示器。VA显示器的液晶盒包括在两个透明电极之间的液晶介质的层，其中该液晶介质通常具有负的介电(DC)各向异性值。在断电状态下，液晶层的分子垂直于电极表面(垂面地)配向或者具有倾斜的垂面配向。当将电压施加到两个电极上时，发生液晶分子平行于电极表面的重新配向。
[0004]此外，已知0CB(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”配向和通常正的(DC)各向异性的液晶层。施加电压时，发生液晶分子垂直于电极表面的再配向。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。
[0005]另外已知的有所谓的IPS(面内切换)显示器，其含有在两个基板之间的液晶层，其中两个电极只是布置在两个基板中的一个上，和优选具有彼此交错的梳状结构。由此在施加电压到电极时，在它们之间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平面内再配向。
[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，N0.3，2004，1028)，其同样在相同基板上含有两个电极，但是不同于IPS显示器，其中仅一个是以梳状方式结构化的电极形式，且另一电极是非结构化的。由此产生强的所谓的“边缘场”，即紧挨电极边缘处并且在整个盒中的强电场，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。
[0007]在较新近类型的VA显示器中，液晶分子的均一配向限于在液晶盒之内的多个较小的畴(domain)上。这些畴之间可以存在向错(disclination),也称为倾斜畴。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，因为不再需要用于在接通状态下使分子均一配向的额外的电极表面处理(例如通过摩擦)。替换地，通过电极的特殊设计来控制倾斜角或预倾斜角的优先指向。·
[0008]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配向。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，但是它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，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匀的电场，意味着仍然实现了受控切换。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)显示器中，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)。
[0009]另一种发展是所谓的PS或PSA( “聚合物稳定”或“聚合物稳定配向”)显示器，对其有时也采用术语“聚合物稳定化”。其中，将少量(例如0.3重量％、典型地〈I重量％)的一种或多种可聚合化合物加到液晶介质中，并在充入液晶盒之后在于电极之间施加或不施加电压情况下使其原位聚合或交联(通常通过UV光聚合)。聚合在液晶介质显示液晶相的温度下进行，通常在室温下。将可聚合的介晶或液晶化合物(也称为反应性介晶或“RM”)加到液晶混合物中已证实是特别适宜的。
[0010]除非另有说明，下文使用术语“PSA”代表PS显示器和PSA显示器。
[0011 ] 同时，PS (A)原理正用于各种传统的液晶显不器。因此，例如已知PSA-VA-、PSA-OCB-、PSA-1PS-、PSA-FFS-和 PSA-TN-显示器。就 PSA-VA-和 PSA-OCB-显示器的情况，可聚合化合物(一种或多种)的聚合优选在施加的电压下进行，对于PSA-1PS-显示器的情况在有或者没有、优选没有施加电压的情况下进行。如在测试盒中可以验证的那样，PS(A)方法导致在盒中预倾斜。就PSA-OCB-显示器的情况，例如弯曲结构可以被稳定化，从而使得偏置电压是不必要的或者可将偏置电压降低。就PSA-VA-显示器的情况，该预倾斜对响应时间有积极的作用。对于PSA-VA-显示器，可使用标准的MVA或PVA-像素和电极布局。然而，另外，也可能例如仅采用一个结构化的电极侧而没有凸起来操控，这显著简化了生产并同时产生了极好的对比度，·同时有着极好的透光性。
[0012]此外，所谓的pos1-VA-显示器(“正-VA”)已经证明是特别合适的模式。与传统的VA显示器类似，在pos1-VA显示器中在无电压施加时的初始状态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，与常规的VA-显示器相比，在pos1-VA显示器中使用具有正介电各向异性的液晶介质。类似于在通常使用的IPS显示器中，在pos1-VA-显示器中的两个电极仅布置在两个基板中的一个上，且优选具有互相交错和梳状(交叉指形)的结构。通过施加电压到产生基本上平行于液晶介质层的电场的交叉指形电极上，将液晶分子转变为基本上平行于基板的取向。在pos1-VA-显示器中也已经证明聚合物稳定化(PSA)是有利的，即加入RM到液晶介质中，它们在该盒中聚合，由此可实现切换时间的显著缩短。
[0013]PSA-VA-显示器描述在例如 JP10-036847A、EP1170626A2、US6, 861, 107、US7, 169，449、US2004/0191428A1、US2006/0066793A1 和 US2006/0103804A1 中。PSA-OCB-显示器例如描述在 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-显示器描述在例如 US6, 177，972 和 Appl.Phys.Lett.1999，75 (21)，3264 中。PSA-TN-显示器描述在例如Optics Express2004, 12 (7), 1221 中。[0014]如上述的常规液晶显示器一样，PSA显示器能作为有源矩阵或无源矩阵显示器来操作。就有源矩阵显示器的情况而言，各个像素通常通过集成的非线性有源元件如晶体管(例如薄膜晶体管或“TFT”)来进行寻址，而就无源矩阵显示器的情况而言，各个像素通常根据如现有技术中已知的多路传输方法来进行寻址。
[0015]特别是对于监视器以及特别是TV应用，一如既往地需要响应时间以及液晶显示器的对比度和亮度(亦即也是透射率)的优化。PSA方法可在此提供关键的益处。特别是对于PSA-VA、PSA-1PS、PSA-FFS和PSA-pos1-VA显示器来说，能在对其它参数没有明显损害的情况下实现与在测试盒中可测量的预倾斜相关的响应时间的缩短。
[0016]在现有技术中，例如采用下式的可聚合化合物
[0017]
【权利要求】
1.式I的化合物在液晶(LC)介质和液晶显示器中的用途
2.根据权利要求1所述的用途，特征在于式I的化合物选自下列子式:
3.根据权利要求1或2所述的用途，特征在于式I的化合物选自下列子式:
4.根据权利要求1-3的一项或多项所述的用途，特征在于所述液晶显示器是PS(聚合物稳定)或者PSA(聚合物稳定配向)类型的显示器。
5.根据权利要求1-4的一项或多项所述的用途，特征在于，除了所述式I的化合物之外，所述液晶介质还包含一种或多种式CY和/或PY的化合物:
6.根据权利要求1-5的一项或多项所述的用途，特征在于，除了式I的化合物之外，所述液晶介质还包含一种或多种下式的化合物:〈
7.液晶介质，其包含一种或多种如在权利要求1-3的一项或多项中所定义的式I的化合物。
8.根据权利要求11所述的液晶介质，包含: -可聚合组分A)，其包含一种或多种如在权利要求1-3的一项或多项中所定义的式I的可聚合化合物，以及 -液晶组分B)，其包含一种或多种低分子量化合物。
9.根据权利要求8所述的液晶介质，特征在于，组分B)包含一种或多种选自如在权利要求5或6中所定义的式CY、PY和ZK的化合物。
10.根据权利要求7、8或9所述的液晶介质，特征在于，所述式I的化合物或者所述组分A)是经聚合的。
11.一种液晶显不器，其包含一种或多种如在权利要求1-3的一项或多项中所定义的式I的化合物或者如在权利要求7-10的一项或多项中所定义的液晶介质。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器，特征在于，它是PS或者PSA型显示器。
13.根据权利要求12所述的液晶显示器，特征在于，它是PSA-VA、PSA-OCB,PSA-1PS、PS-FFS, PSA-pos1-VA 或 PSA-TN 显示器。
14.根据权利要求11或12所述的液晶显示器，特征在于，它含有具有两个基板和两个电极以及位于基板之间的包含经聚合的组分和低分子量组分的液晶介质的层的液晶盒，其中至少一个基板是光可透过的以及至少一个基板具有一个或两个电极，其中所述经聚合的组分可通过在液晶盒的基板之间在液晶介质中聚合一种或多种可聚合化合物而获得，优选在施加电压到电极的同时聚合，其中所述可聚合化合物的至少一种选自如在权利要求1-3的一项或多项中所定义的式I的可聚合化合物，和/或其中所述液晶介质是如在权利要求7-10的一项或多项中所定义的液晶介质。
15.一种生产根据权利要求11-14的一项或多项的液晶显示器的方法，包含如下步骤:将根据权利要求7到10的一项或多项的液晶介质填装入如上下文所描述的具有两个基板和两个电极的液晶盒中，并聚合可聚合化合物，优选在施加电压到电极的同时进行聚合。
16.如在权利要求1-3的一项或多项中所定义的式I的化合物，特征在于它包含至少一个不同于0和S的基团X^X2或者X3。
17.式II的化合物
18.根据权利要求17所述的化合物，特征在于它选自下列子式
19.根据权利要求17或18所述的化合物，特征在于它选自下列子式:
20.制备根据权利要求1、2、3和16的一项或多项所述的化合物的方法，通过将根据权利要求17-19的一项或多项的化合物在脱水剂存在下用含有基团P的相应的酸、酸衍生物或卤代化合物酯化或醚化。
21.制备根据权利要求7-10的一项或多项的液晶介质的方法，包含下列步骤:将一种或多种低分子量液晶化合物或者如在权利要求8中定义的液晶组分B)与一种或多种如在权利要求1-3的一项或多项中定义的式I的可聚合化合物，并任选与其他的液晶化合物和/或添加剂混合。
【文档编号】C07C69/54GK103525434SQ201310273233
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】A·陶格贝克, M·恩格尔 申请人:默克专利股份有限公司