專利名稱：液晶介質(zhì)和液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì)，特別涉及通過聚合物穩(wěn)定的介質(zhì)，并且還涉及含有這些介質(zhì)的液晶顯示器，特別是通過有源矩陣尋址的顯示器以及特別是面內(nèi)切換(IPQ型、 邊緣場切換(FFS)型或正性Δ ε垂直配向(Posi-VA)型的顯示器，和非常特別是PS (聚合物穩(wěn)定)或PSA(聚合物穩(wěn)定配向)型的這類液晶顯示器?，F(xiàn)有技術(shù)和要解決的技術(shù)問題目前使用的液晶顯示器(也簡稱為液晶顯示器，“顯示器”或“IXD”)通常是ΤΝ(扭曲向列)型的那些。但是這些顯示器具有強(qiáng)的對比度視角依賴性的缺點(diǎn)。此外，已知所謂的VA(“垂直配向”)顯示器，其具有較寬的視角。VA顯示器的液晶盒在兩個(gè)透明的電極之間包含液晶介質(zhì)層，其中所述液晶介質(zhì)通常具有負(fù)的介電(DK)各向異性(△ O值。在斷電狀態(tài)下，液晶層的分子垂直于電極表面(垂面地)或傾斜垂面地 (“tilted”)取向。當(dāng)向電極施加電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生液晶分子平行于電極表面的重取向。此外，已知OCB(光學(xué)補(bǔ)償彎曲)顯示器，其是基于雙折射效應(yīng)的且包括具有所謂 “彎曲”取向并且通常是正性(DK)各向異性的液晶層。在施加電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生液晶分子垂直于電極表面的重取向。此外，為了防止在黑暗狀態(tài)中不期望的“彎曲”盒對光的透過性，OCB 顯示器通常包含一個(gè)或多個(gè)雙折射光學(xué)延遲膜。與TN顯示器相比，OCB顯示器具有更寬的視角和更短的響應(yīng)時(shí)間。特別的，已知IPS(面內(nèi)切換)顯示器，其在兩個(gè)基板之間包含液晶層，其中僅有一個(gè)具有通常是梳形結(jié)構(gòu)的電極層。在施加電壓時(shí)，由此產(chǎn)生具有平行于液晶層的顯著分量的電場。這導(dǎo)致液晶分子在層平面內(nèi)重新取向。此外，還提出了所謂的FFS(邊緣場切換)顯示器(特別參見S. H. Jimg等，Jpn. J. Appl. Phys.，第43卷，第3期，2004，1028)，其同樣在相同的基板上包含兩個(gè)電極，但是， 不同于IPS顯示器，這些當(dāng)中僅有一個(gè)構(gòu)成為結(jié)構(gòu)化的(梳形)電極的形式，且另一個(gè)電極是非結(jié)構(gòu)化的。由此產(chǎn)生強(qiáng)的、所謂的“邊緣場”，即緊挨電極邊緣處的強(qiáng)電場，且在整個(gè)盒中產(chǎn)生電場，該電場同時(shí)具有強(qiáng)的垂直分量和強(qiáng)的水平分量。IPS顯示器和FFS顯示器都具有小的對比度視角依賴性。上述顯示器類型的進(jìn)一步發(fā)展形式是所謂的“PS” ( “聚合物穩(wěn)定”)顯示器，其還已知被稱為“PSA”( “聚合物穩(wěn)定配向”)。其中將少量的(例如0.3%，典型在彡0.1% 到< 5%的范圍內(nèi)，優(yōu)選至多< 3% )可聚合化合物添加到液晶介質(zhì)中，它們在裝填入液晶盒中之后在施加電壓時(shí)在電極之間通常通過UV光聚合原位聚合或者交聯(lián)。這些混合物可以任選還包含引發(fā)劑，例如在US 6，781，665中所述的。引發(fā)劑，例如來自Ciki公司的 Irganox — 1076優(yōu)選以0-1%的量添加到包含可聚合化合物的混合物中。將可聚合介晶或液晶化合物，也稱為“反應(yīng)性介晶”(RM)添加到液晶混合物中已經(jīng)證實(shí)是特別適宜的。同時(shí)，PSA原理正用在多種經(jīng)典的液晶顯示器中。例如，已知的有PSA-VA-，PSA-0CB-, PS-IPS/FFS-和PS-TN-顯示器。正如在測試盒中可以證實(shí)的那樣，PSA方法導(dǎo)致盒中液晶初始取向的穩(wěn)定化。在PSA-OCB-顯示器中，因此有可能實(shí)現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，從而使得偏置電壓可以降低或者甚至完全沒有偏置電壓也可行。在PSA-VA-顯示器的情況中，從垂直于顯示器表面測量的“預(yù)傾斜”降低，其在那里對響應(yīng)時(shí)間有積極的影響。在PSA顯示器的情況中，反應(yīng)性介晶的聚合會(huì)在液晶混合物中發(fā)生。這種聚合的先決條件在于，液晶混合物本身并不包含任何可聚合的組分。例如合適的可聚合化合物如表G中所列。此外，所謂的正性VA顯示器，即顯示器，已經(jīng)證實(shí)是特別有利的實(shí)施方案。在這些顯示器中使用了介電正性液晶介質(zhì)。在無電壓的初始狀態(tài)下液晶的初始取向在這里是垂面的，即實(shí)質(zhì)上垂直于基板。通過在交叉指型電極上施加產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平行于介晶介質(zhì)層的場的電壓，液晶轉(zhuǎn)化為實(shí)質(zhì)上與基板平行的取向。這種交叉指型的電極通常還用于IPS顯示器中。相應(yīng)的聚合物穩(wěn)定化(PSA)即使在這些正性VA顯示器中經(jīng)證實(shí)也是成功的。還可以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)時(shí)間的顯著降低。特別是對于監(jiān)測器以及尤其是TV應(yīng)用，但同樣對于移動(dòng)應(yīng)用(移動(dòng)電視)和“筆記本”TV(NB TV)，一直以來都期望液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間、對比度和亮度(也就是透過率) 的最優(yōu)化。這里，PSA方法可以帶來關(guān)鍵性的優(yōu)點(diǎn)。尤其在PSA-IPS，PSA-FFS和PSA-Posi-VA 的情況中，可以獲得響應(yīng)時(shí)間的縮短而對其他參數(shù)沒有顯著的損害，例如特別是這些顯示器有利的對比度視角依賴性。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)已知的液晶混合物和RM在用于PSA顯示器時(shí)仍然具有多種缺點(diǎn)。該聚合應(yīng)當(dāng)優(yōu)選在不添加光引發(fā)劑的情況下借助UV光進(jìn)行，這對某些應(yīng)用可能是有利的。此外，所選擇的由液晶混合物(下面也稱為“液晶主體混合物”或者簡短的稱為 “主體混合物”)和可聚合物組分構(gòu)成的“材料體系”，應(yīng)當(dāng)具有盡可能低的旋轉(zhuǎn)粘度以及盡可能好的電學(xué)性能。這里特別強(qiáng)調(diào)的是所謂的“電壓保持比”(簡稱為VHR或服)。與PSA 顯示器有關(guān)，在用UV光照射之后的高VHR是特別重要的，因?yàn)閁V曝光通常是顯示器制造過程的必需部分，但是在制得的顯示器中也自然地會(huì)出現(xiàn)“正常的”負(fù)擔(dān)(Belastimg)。然而問題在于遠(yuǎn)非所有的液晶混合物和可聚合組分的聯(lián)合都適用于PSA顯示器， 因?yàn)槔鏥HR通常不足以用于TFT顯示器中或者因?yàn)橐壕Щ旌衔锏娜∠虻姆€(wěn)定化并不令人 兩意。特別的，值得期望的是提供用于對實(shí)際應(yīng)用而言具有明顯較少缺陷的PSA顯示器的新型材料。因此仍然存在對于PSA顯示器，特別是IPS和FFS型的顯示器，以及用于這種顯示器中的液晶介質(zhì)和可聚合化合物的極大需求，所述顯示器并不表現(xiàn)出或者僅在極小的程度上表現(xiàn)出上述缺點(diǎn)且具有改進(jìn)的性質(zhì)。特別是存在著對于PSA顯示器和用于PSA顯示器中的材料的極大需求，這種顯示器使得在同時(shí)較大的工作溫度范圍內(nèi)的高電阻率、即使在低溫和低闕值電壓下的短響應(yīng)時(shí)間、灰階數(shù)量、高的對比度和寬的視角成為可能，以及特別是即使在UV負(fù)荷后還具有高的電壓保持比值，并且特別是具有改進(jìn)的響應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，提供用于PSA顯示器中的新的液晶混合物和新的液晶介質(zhì)，該顯示器不具有上述指出的缺陷或者僅在較小程度上具有上述缺陷，且其同時(shí)使得非常高的電阻率值、高的VHR值、寬的視角范圍、低的闕值電壓和特別是短的響應(yīng)時(shí)間成為可能。根據(jù)本發(fā)明，這一任務(wù)通過本申請中所述的液晶介質(zhì)和液晶顯示器來解決。特別的，已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在PSA顯示器中使用根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)能夠獲得特別快的響應(yīng)時(shí)間。通常對于這些顯示器且特別是在PSA-IPS和PSA-FFS顯示器的情況中，具有改進(jìn)性質(zhì)的新的液晶介質(zhì)是必需的。特別的，對于許多類型的應(yīng)用都必須改進(jìn)尋址時(shí)間。因此具有相對低粘度(n)、特別是具有相對低的旋轉(zhuǎn)粘度(Υ)的液晶介質(zhì)是必需的。特別是對于監(jiān)測器應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)粘度應(yīng)當(dāng)為IOOmPa · s或更低，優(yōu)選為SOmPa · s或更低，優(yōu)選為60mPa · s 或更低且特別為55mPa 或更低。除了這一參數(shù)，該介質(zhì)必需具有合適寬度和位置的向列相范圍，以及合適的雙折射(Δη)，和介電各向異性(△ ε)應(yīng)當(dāng)足夠高以使得相當(dāng)?shù)偷牟僮麟妷撼蔀榭赡??！?ε應(yīng)當(dāng)優(yōu)選大于2且非常優(yōu)選大于3，但是優(yōu)選不大于20，特別優(yōu)選不大于15且非常特別優(yōu)選不大于12，因?yàn)檫@可能會(huì)妨礙至少相當(dāng)高的電阻率。對于作為用于筆記本的應(yīng)用或其他移動(dòng)應(yīng)用的顯示器應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)粘度應(yīng)當(dāng)優(yōu)選為 120mPa · s或更低，且特別優(yōu)選為IOOmPa · s或更低。在此，介電各向異性應(yīng)當(dāng)優(yōu)選大于6， 優(yōu)選大于8且特別優(yōu)選大于12。對于作為用于電視機(jī)的顯示器應(yīng)用，介電各向異性應(yīng)當(dāng)優(yōu)選大于2且特別優(yōu)選大于3，但是優(yōu)選小于20，優(yōu)選小于15且特別優(yōu)選小于12。在此，清亮點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在50°C或更高至100°C或更低的范圍內(nèi)，且雙折射應(yīng)當(dāng)在0. 08或更高到0. 13或更低的范圍內(nèi)。與以上給出的要求不同，對于PSA-Posi-VA顯示器而言需要具有200mPa· s或更低且優(yōu)選為150mPa*s或更低的旋轉(zhuǎn)粘度(Y1)的新液晶介質(zhì)。對于這些應(yīng)用，介電各向異性(△ O應(yīng)當(dāng)優(yōu)選在2或更高，優(yōu)選4或更高到30或更低，優(yōu)選25或更低的范圍內(nèi)。對于Δ ε，非常特別優(yōu)選的范圍為10或更高到15或更低，以及還可以是25或更高到30或更低。因此對于具有適合于實(shí)際應(yīng)用的性能的液晶介質(zhì)有著顯著的需求，這些性能例如寬的向列相范圍，對應(yīng)于所用顯示器類型的合適的光學(xué)各向異性(Δη)，對于特別低響應(yīng)時(shí)間的特別低的粘度和高Δ ε。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)并不具有現(xiàn)有技術(shù)中材料的缺點(diǎn)或者僅以顯著更小的程度具有該缺點(diǎn)的，具有適當(dāng)高△ ε、合適相范圍和Δη的液晶介質(zhì)。根據(jù)本申請，這些改進(jìn)的液晶介質(zhì)至少包含以下化合物-一種或多種可聚合化合物以及-一種或多種式II和III的介電正性化合物，其優(yōu)選具有大于3的介電各向異性
權(quán)利要求
1.具有介電正性各向異性的液晶介質(zhì)，其特征在于其包含 -一種或多種可聚合的化合物以及 -一種或多種式II的介電正性化合物
2.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)，其特征在于介質(zhì)中可聚合化合物的濃度在0.05%到10%的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它包含(作為可聚合化合物的)一種或多種式I的化合物Ra-A1-(Z1-A2)ml-Rb I其中Ra和Rb相互獨(dú)立地表示P、P-Sp-、H、鹵素、SF5、N02、烷基、鏈烯基或炔基，并且其中優(yōu)選 Ra和Rb中的至少一個(gè)表示P-Sp-，P在每次出現(xiàn)時(shí)相互獨(dú)立地表示可聚合基團(tuán)，Sp在每次出現(xiàn)時(shí)相互獨(dú)立地表示間隔基團(tuán)或單鍵，A1和A2相互獨(dú)立且A2在每一次出現(xiàn)時(shí)也相互獨(dú)立地表示芳香族、雜芳族、脂環(huán)族或雜環(huán)基團(tuán)，它們的環(huán)優(yōu)選含有4到25個(gè)原子、優(yōu)選為C原子，其也包括稠合環(huán)且其可以任選地被L單或多取代，Z1 每次出現(xiàn)時(shí)相互獨(dú)立地表示-O"、-S"、-co-、-C0-0-、-0C0-、-0-C0-0-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF20-、-0CF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2) nl-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2) nl-、-CH =CH-、-CF = CF-、-C = C-, -CH = CH-COO-, -OCO-CH = CH-、CR0R00 或單鍵，L 表示 P、P-Sp-, OH、CH2OH, F、Cl、Br、I、_CN、-NO2, -NCO, -NCS, -0CN、-SCN、-C( = 0) N (Rx) 2、-C ( = 0) Y1、-C ( = 0) Rx、-N (Rx) 2，任選取代的甲硅烷基，任選取代的具有6到20個(gè)碳原子的芳基，或者是具有1到25個(gè)C原子的直鏈或支鏈的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中一個(gè)或多個(gè)H原子也可以被F、Cl、P或P-Sp-代替，R0和R°°相互獨(dú)立地表示H或具有1到12個(gè)C原子的烷基，Rx表示P，P-Sp-, H，鹵素，具有1到25個(gè)C原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀的烷基，其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的CH2基團(tuán)也可以被-0-、-S-、-CO-、-C0-0-, -0-C0-, -0-C0-0-以使得0和 /或S原子并不直接相互鍵接的方式代替，且其中一個(gè)或多個(gè)H原子也可以被F、Cl、P或P-Sp-代替，具有6到40個(gè)C原子的任選取代的芳基或芳氧基，或者具有2到40個(gè)C原子的任選取代的雜芳基或雜芳氧基，ml表示0、1、2、3或4，并且nl 表示 0、1、2、3 或 4，其中來自Ra、Rb和存在的取代基L的組的至少一個(gè)表示基團(tuán)P或P-Sp-或包含至少一個(gè)這樣的基團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種如權(quán)利要求1中所述的式II的化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種如權(quán)利要求1中所述的式III的化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種如權(quán)利要求1中所述的式IV的介電中性化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種式VI的介電中性化合物
8.液晶顯示器，其特征在于它包含權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的介質(zhì)。
9.顯示器，其特征在于它包含根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的介質(zhì)，該介質(zhì)通過可聚合化合物的聚合而被穩(wěn)定化。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的顯示器，其特征在于其通過有源矩陣尋址。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的顯示器，其特征在于它是PS-IPS或PS-FFS 顯不器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8到10中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的顯示器，其特征在于它是PS-Posi-VA顯示器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的介質(zhì)在液晶顯示器中的用途。
14.用于制備液晶顯示器的方法，其特征在于將根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的介質(zhì)在顯示器中通過可聚合化合物的聚合而被穩(wěn)定化。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于在可聚合化合物聚合期間不施加電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及介電正性，優(yōu)選為向列型介質(zhì)，其包含一種或多種可聚合的化合物，還涉及由其獲得的經(jīng)聚合物穩(wěn)定化的介質(zhì)，其在液晶顯示器中的用途，以及這些顯示器，特別是PSA-IPS-、PSA-FFS-和PSA-Posi-VA-顯示器。
文檔編號C09K19/42GK102307967SQ201080006637
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者C·肖恩菲爾德, M·克贊塔, 李昇恩, 李相圭, 裵智弘, 齊藤泉 申請人:默克專利股份有限公司