液晶显示器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及PS(聚合物稳定)或PSA(聚合物稳定配向)型的液晶(FK)显示器，以及用于PS(聚合物稳定)和PSA显示器的可聚合化合物和液晶介质。
【专利说明】液晶显示器
[0001]本申请是中国专利申请200880104520.X的分案申请。
发明领域
[0002]本发明涉及PSA(聚合物稳定配向)型的液晶(FK)显示器，以及用于PSA显示器的可聚合化合物和液晶介质。
[0003]本发明涉及PS (聚合物稳定的)或PSA (聚合物稳定配向的)型的液晶(FK)显示器，以及用于PS(A)显示器的新的可聚合化合物和新的液晶介质。
技术背景
[0004]目前使用的液晶显示器(FK-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。
[0005]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，其中该液晶介质经常具有负的介电(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。
[0006]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)0
[0007]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.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。
[0008]在最新类型的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(Dom nen)上。这些畴(也称为倾斜畴(英语“tilt domains”))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)不再是必须的。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”转换，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匀的电场，从而仍实现了受控转换。为进一步改进透光性，可以提高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“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，期望缩短显示器的响应时间以及改进对比度和亮度(透射率)。
[0009]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I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。
[0010]同时，PS或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-0CB-、PS-1PS-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。在PSA-OCB-显示器的情形下，由此能够使弯曲结构稳定化，从而使得补偿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。
[0011]PSA-VA-显示器描述于例如 JP10-036847A, EP1170626A2, EP1378557A1,EP1498468A1, US2004/0191428A1，US2006/0066793A1 和 US2006/0103804A1 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-1PS-显示器描述于例如 US6, 177，972 和 Appl.Phys.Lett.1999，75 (21)，3264。PS-TN-显示器描述于例如 OpticsExpress2004, 12(7)，1221 中。`
[0012]但是，现已发现，现有技术中公开的液晶混合物和RM在用于PS(A)显示器时仍存在一些缺陷。由此，远非每种期望的可溶性单体都适用于PS(A)-显示器，且似乎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”应当具有尽可能好的电学性能，特别是所谓的“电压保持比” (HR或VHR)。
[0013]现有技术中公开的PS㈧显示器通常含有RM，其中所有可聚合基团直接地(即不通过间隔基团)与介晶基团的环体系键接(“无间隔基的RM”)。EP1498468A1提出了例如PSA-VA显示器，其中液晶混合物包含选自下式的RM:
[0014]
【权利要求】
1.含有介晶基团以及两个或更多个可聚合基团的可聚合化合物在PS-(聚合物稳定)或PSA-(聚合物稳定配向)型液晶(FK)显示器中的用途，其中至少一个可聚合基团通过间隔基与介晶基团键接，且至少一个可聚合基团不通过间隔基与介晶基团键接。
2.权利要求1的可聚合化合物在PS-或PSA-型的液晶显示器中的用途，所述液晶显示器含有由两个基板以及包含聚合的组分和低分子量组分的、位于基板之间的液晶介质层组成的液晶盒，其中至少一个基板是光透过性的且至少一个基板具有电极层，以及其中聚合的组分可通过在施加电压的情况下在液晶介质中使一种或多种可聚合化合物在液晶盒的基板之间聚合获得，其中可聚合化合物中的至少一种是根据权利要求1的化合物。
3.根据权利要求1或2的用途，其特征在于，聚合的组分仅由一种或多种含有介晶基团和两个可聚合基团的可聚合化合物组成，其中一个可聚合基团通过间隔基与介晶基团键接，且一个可聚合基团不通过间隔基与介晶基团键接。
4.根据权利要求1~3中一项或多项的用途，其特征在于，可聚合化合物含有具备2、3或4个烃环的介晶基团，该烃环选自五-或六-元环，其也可以是稠合的且也可以含有一个或多个杂原子。
5.根据权利要求1~4中一项或多项的用途，其特征在于，可聚合化合物选自式1: Pa-Sp-A1-(Z1-A2)ml-Pb I 其中，各个基团具有如下含义: Pa和Pb各自彼此独立地表示可聚合基团， Sp表不间隔基， A1和A2各自彼此独立地表示芳族、杂芳族、脂环族或杂环族的基团，优选具有4~25个碳原子的，其也可以含有稠合 环且其也可以被L单-或多取代， L表示H、0H、卤素、SF5、NO2、碳基团或烃基团， Z1 每次出现时相同地或不同地表示-O-, -S-, -CO-, -C0-0-, -0C0-, -0-C0-0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, - (CH2) nl-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, - (CF2) η，-CH=CH-, -CF=CF-, -C = C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 或者单键， R0和R°°各自彼此独立地表示H或具有I~12个碳原子的烷基， ml 表示 0、1、2、3、或 4, nl 表示 1、2、3、或 4。
6.根据权利要求5的用途，其特征在于，A1、A2、Z1、Sp和ml具有权利要求5中所示的含义，且 A1和A2各自彼此独立地表示1，4-亚苯基、萘-1，4- 二基或萘-2，6- 二基，其中这些基团中的一个或多个CH基团还可以被N代替，环己烷-1，4- 二基，其中一个或多个不相邻的CH2基团还可以被O和/或S代替，1，4_亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1，3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1，4- 二基、螺[3.3]庚烷-2，6- 二基、哌啶-1，4- 二基、十氢萘_2，6- 二基、，1，2，3，4-四氢萘-2，6- 二基、茚满-2，5- 二基或八氢_4，7-桥亚甲基茚满_2，5- 二基，其中所有这些基团可以是未取代的或者被L单-或多取代的，
L 表示 P-、P-Sp-, OH、CH2OH, F、Cl、Br、1、_CN、-NO2, -NCO, -NCS, -0CN、-SCN、-C(=0)N(Rx)2、-C(=0)Y1, -C(=0)R\ -N(Rx)2、任选取代的甲硅烷基、任选取代的具有6~20个碳原子的芳基，或者具有I~25个碳原子的直链或支化的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基，其中一个或多个H原子也可以被F、C1、P-或P-Sp-代替， P表不可聚合基团， Y1表示卤素， Rx表示P-，P_Sp-，H，卤素，具有I~25个碳原子的直链、支化或环状的烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团还可以被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-, -0-C0-, -0-C0-0-以使得O和/或S原子并不直接彼此键接的方式代替，且其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P-或P-Sp-代替，具有6~40个碳原子的任选取代的芳基或芳氧基，或者具有2~40个碳原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基。
7.根据权利要求5或6·的用途，其特征在于，可聚合化合物选自如下子式:
8.权利要求1~7中一项或多项的用途，其特征在于，液晶介质包含一种或多种下式的化合物:
9.权利要求1~7中一项或多项的用途，其特征在于，所述液晶介质包含一种或多种下式的化合物:
10.如权利要求1~9中一项或多项所定义的液晶显示器。
11.权利要求10的液晶显示器，其特征在于，其是PSA-VA、PSA-OCB、PS-1PS、PS-FFS或PS-TN显示器。
12.液晶介质，其包含: -可聚合组分A)，其包含一种或多种可聚合化合物，以及 -液晶组分B)，其包含一种或多种低分子量化合物， 其中组分A)包含一种或多种如权利要求1~7中一项或多项所定义的可聚合化合物。
13.权利要求12的液晶介质，其中组分B)包含一种或多种如权利要求8或9中所定义的化合物。
14.制备权利要求12或13的液晶介质的方法，其中将一种或多种低分子量液晶化合物与一种或多种如权利要求1~9中一项或多项所定义的可聚合化合物，并任选地与其它液晶化合物和/或添加剂混合。
【文档编号】C09K19/32GK103820126SQ201410030516
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2008年8月4日 优先权日:2007年8月30日
【发明者】G·贝尔那茨, A·托戈贝克 申请人:默克专利股份有限公司