可聚合化合物和其在液晶顯示器中的用圖
【專利說明】可聚合化合物和其在液晶顯示器中的用途
[0001] 本發(fā)明涉及可聚合化合物，制備其的方法和中間體，包含其的液晶（LC)介質(zhì)，以 及可聚合化合物和LC介質(zhì)用于光學(xué)、光電學(xué)和電子目的的用途，特別是用在LC顯示器，尤 其是在PSA( "聚合物穩(wěn)定配向"）型LC顯示器中的用途。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 目前使用的液晶顯示器（LC顯示器）通常是TN(扭曲向列）型的那些。然而，這 些具有強(qiáng)烈的對(duì)比度視角依賴性的缺陷。
[0004] 另外，已知所謂的VA( "垂直配向"）顯示器具有更寬的視角。VA顯示器的LC盒 在兩個(gè)透明電極之間含有LC介質(zhì)層，其中該LC介質(zhì)經(jīng)常具有負(fù)的介電（DC)各向異性值。 在斷電狀態(tài)下，LC層的分子垂直于電極表面（垂面地）配向或者具有傾斜垂面配向。將電 壓施加到兩個(gè)電極上時(shí)，會(huì)發(fā)生LC分子平行于電極表面的再配向。
[0005] 此外，已知0CB("光學(xué)補(bǔ)償彎曲"）顯示器，其基于雙折射效應(yīng)且具有有所謂的"彎 曲"配向和通常正的0)0各向異性的LC層。施加電壓時(shí)，發(fā)生LC分子垂直于電極表面的 再配向。另外，0CB顯示器通常包含一個(gè)或多個(gè)雙折射光學(xué)延遲膜，以防止在黑暗狀態(tài)下彎 曲盒的不期望的光透過性。0CB顯示器相對(duì)于TN顯示器具有更寬的視角和更短的響應(yīng)時(shí) 間。
[0006] 還已知的是所謂的IPS( "面內(nèi)切換"）顯示器，其包含在兩個(gè)基板之間的LC層，其 中兩個(gè)電極僅布置在兩個(gè)基板中的一個(gè)上并且優(yōu)選具有彼此交錯(cuò)的梳形結(jié)構(gòu)。在向電極施 加電壓時(shí)，由此在它們之間產(chǎn)生具有平行于LC層的顯著分量的電場(chǎng)。這導(dǎo)致LC分子在層 面內(nèi)再配向。
[0007] 此外，已報(bào)道了所謂的FFS( "邊緣場(chǎng)切換"）顯示器（尤其參見S.H.Jung等人， Jpn.J.Appl.Phys.，第43卷，第3期，2004,1028)，其同樣在相同的基板上含有兩個(gè)電極，但 是，與IPS顯示器相比，這些中僅有一個(gè)為以梳形的方式結(jié)構(gòu)化的電極形式，而另一個(gè)電極 是未結(jié)構(gòu)化的。由此產(chǎn)生強(qiáng)的所謂的"邊緣場(chǎng)"，即緊挨電極邊緣處的強(qiáng)電場(chǎng)，且在整個(gè)盒之 中產(chǎn)生同時(shí)具有強(qiáng)的垂直分量和強(qiáng)的水平分量的電場(chǎng)。IPS顯示器和FFS顯示器均具有低 對(duì)比度視角依賴性。
[0008] 在較新近類型的VA顯示器中，LC分子的均一配向局限于LC盒內(nèi)多個(gè)較小的疇 上。這些疇之間可以存在向錯(cuò)，也稱為傾斜疇。具有傾斜疇的VA顯示器，相對(duì)于傳統(tǒng)VA顯 示器，具有更大的對(duì)比度和灰階的視角不依賴性。另外，這種類型的顯示器更容易制備，因 為不再需要用于在接通狀態(tài)下使分子均一配向的額外電極表面處理（例如通過摩擦）。替 代地，通過電極的特殊設(shè)計(jì)來控制傾斜角或預(yù)傾角的優(yōu)先方向。
[0009] 在所謂的MVA( "多域垂直配向"）顯示器中，這點(diǎn)通常通過使電極具有導(dǎo)致局部預(yù) 傾斜的凸起而實(shí)現(xiàn)。由此，在施加電壓時(shí)在不同的、特定的盒區(qū)域內(nèi)在不同方向上使LC分 子平行于電極表面配向。由此實(shí)現(xiàn)"受控的"切換，且防止干擾性的向錯(cuò)線的形成。雖然這 種布置改進(jìn)了顯示器的視角，但是它導(dǎo)致其透光性的降低。MVA的進(jìn)一步開發(fā)使用了僅在一 個(gè)電極側(cè)上的凸起，而對(duì)置的電極具有切口，這改進(jìn)了透光性。該切口的電極在施加電壓時(shí) 在LC盒中產(chǎn)生不均勻的電場(chǎng)，意味著仍實(shí)現(xiàn)了受控切換。為進(jìn)一步改進(jìn)透光性，可以擴(kuò)大 切口與凸起之間的間距，但是這又導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)。在所謂的PVA("圖案化VA"）顯示 器中，不用凸起也完全可行，因?yàn)閮蓚€(gè)電極通過在對(duì)置側(cè)上的切口來結(jié)構(gòu)化，這導(dǎo)致增高的 對(duì)比度和改進(jìn)的透光性，但是這在技術(shù)上是困難的并且使顯示器對(duì)機(jī)械影響（"拍打"等） 更敏感。然而，對(duì)于許多應(yīng)用，例如監(jiān)視器且尤其是TV屏幕，期望縮短響應(yīng)時(shí)間以及改進(jìn)顯 示器的對(duì)比度和亮度（透射率）。
[0010] 另一種發(fā)展是所謂的PS( "聚合物穩(wěn)定的"）或PSA( "聚合物穩(wěn)定配向"）顯示器， 對(duì)其有時(shí)也使用術(shù)語"聚合物穩(wěn)定化"。其中，將少量（例如0. 3重量％、通?！?重量％ ) 的一種或多種可聚合化合物，優(yōu)選可聚合單體化合物添加到LC介質(zhì)中，并在引入LC盒之 后，在電極之間施加電壓或不施加電壓下，通常通過UV光聚合而原位聚合或交聯(lián)。聚合在 LC介質(zhì)顯示出液晶相的溫度下進(jìn)行，通常在室溫下進(jìn)行。已證實(shí)將可聚合的介晶或液晶化 合物（還稱為反應(yīng)性介晶或"RM"）添加到LC混合物中是特別適宜的。
[0011] 除非另有說明，以下使用術(shù)語"PSA"表示PS顯示器和PSA顯示器。
[0012] 同時(shí)，PS⑷原理正用在各種傳統(tǒng)的LC顯示器中。因此，例如，已知PSA-VA、 PSA-OCB、PSA-IPS、PSA-FFS和PSA-TN顯示器。在PSA-VA和PSA-0CB顯示器的情況下，可 聚合化合物的聚合優(yōu)選在施加電壓下進(jìn)行，而在PSA-IPS顯示器的情況下，施加或不施加 電壓，優(yōu)選不施加電壓。如在測(cè)試盒中可以證實(shí)的那樣，PS(A)方法導(dǎo)致盒中的預(yù)傾斜。在 PSA-0CB顯示器的情形下，例如，彎曲結(jié)構(gòu)可以被穩(wěn)定化，從而使得偏置電壓是不必要的或 者可以將偏置電壓降低。在PSA-VA顯示器的情況下，預(yù)傾斜對(duì)響應(yīng)時(shí)間有積極的作用。對(duì) 于PSA-VA顯示器，可以使用標(biāo)準(zhǔn)MVA或PVA像素和電極布局。然而，另外，例如，也可以僅使 用一個(gè)結(jié)構(gòu)化電極側(cè)且不使用凸起來操控，這顯著簡(jiǎn)化了制備，且同時(shí)獲得了極佳對(duì)比度， 并且同時(shí)還獲得了極佳的透光性。
[0013] 此外，所謂的正性-VA顯示器（"正性VA"）已經(jīng)證明是特別合適的模式。與傳統(tǒng) 的VA顯示器類似，在正性-VA顯示器中在無電壓施加時(shí)的初始狀態(tài)下LC分子的初始取向 是垂面的，即基本上垂直于基板。然而，與傳統(tǒng)的VA顯示器相反，正性-VA顯示器中使用了 具有正性介電各向異性的LC介質(zhì)。類似于在通常使用的IPS顯示器中，在正性-VA顯示器 中的兩個(gè)電極僅布置在兩炔基板中的一個(gè)上，并且優(yōu)選具有彼此交錯(cuò)和梳狀（交叉指形） 結(jié)構(gòu)。通過向交叉指型電極施加電壓，其產(chǎn)生了基本上平行于LC介質(zhì)層的電場(chǎng)，將LC分子 轉(zhuǎn)變?yōu)榛旧吓c基板平行的取向。在正性-VA顯示器中，也已證明聚合物的穩(wěn)定化（PSA) 是有利的，即將RM添加到LC介質(zhì)中，它們?cè)诤兄芯酆?，由此可以?shí)現(xiàn)切換時(shí)間的顯著縮短。
[0014]PSA-VA顯示器例如描述于JP10-036847A，EP1 170 626A2，US6,861，107,US 7, 169,449,US2004/0191428Al,US2006/0066793A1 和US2006/0103804A1 中。 PSA-OCB顯示器例如描述于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-IPS顯示器例如描 述于US6, 177, 972 和Appl.Phys.Lett. 1999, 75 (21)，3264 中。PSA-TN顯示器例如描述于 OpticsExpress2004, 12(7)，1221 中。
[0015] 如上述的常規(guī)LC顯示器一樣，PSA顯示器能作為有源矩陣或無源矩陣顯示器來操 作。在有源矩陣顯示器的情況下，各個(gè)像素通常通過集成的非線性有源元件如晶體管（例 如薄膜晶體管（"TFT")）來進(jìn)行尋址，而在無源矩陣顯示器的情況下，各個(gè)像素通常通過如 現(xiàn)有技術(shù)中已知的多路傳輸方法來進(jìn)行尋址。
[0016]PSA顯示器也可以在形成顯示器盒的基板中的一個(gè)或兩個(gè)基板上包含配向?qū)?，?中所述配向?qū)优cLC介質(zhì)接觸并且誘導(dǎo)LC分子的初始配向，和其中所述配向?qū)油ㄟ^光配向 獲得。
[0017] 特別對(duì)于監(jiān)控器和尤其是TV應(yīng)用而言，繼續(xù)需要響應(yīng)時(shí)間的最優(yōu)化，以及LC顯示 器的對(duì)比度和亮度（由此還有透射性）的最優(yōu)化。PSA方法在這里可以提供至關(guān)重要的優(yōu) 點(diǎn)。特別是在PSA-VA、PSA-IPS、PSA-FFS和PSA-正性-VA顯示器的情況下，與測(cè)試盒中可 測(cè)量的預(yù)傾斜相關(guān)的響應(yīng)時(shí)間的縮短可以在對(duì)其他參數(shù)沒有明顯反作用的情況下獲得。
[0018] 在現(xiàn)有技術(shù)中，使用例如下式的可聚合化合物：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 式I化合物在液晶（LC)介質(zhì)或LC顯示器中的用途 pl-Spl-(Al-Zl)n-A2-Sp4-CH(Sp2-p2) (Sp3-p3) J 其中各個(gè)基團(tuán)具有w下含義： pl，P2,P3彼此獨(dú)立地表示可聚合基團(tuán)， SpW彼此獨(dú)立地表示間隔基團(tuán)或單鍵， 心，A2彼此獨(dú)立地并且在每次出現(xiàn)時(shí)相同或不同地表示具有4-25個(gè)C原子的芳基、雜 芳基、脂環(huán)基或雜環(huán)基，其還可W包含稠環(huán)并且其任選被L單或多取代， L表示pi-、pi-Spi-、F、C1、Br、I、-CN、-N02、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C( = 0)N肥)2、-C( = 0)Y\-C( = 0化\-^巧2，任選取代的甲娃烷基，具有5-20個(gè)環(huán)原子的任選 取代的芳基或雜芳基，或具有1-25個(gè)、特別優(yōu)選1-10個(gè)C原子的直鏈或支鏈烷基，此外，其 中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的邸2基團(tuán)可W各自彼此獨(dú)立地被-C化^)二Cor")-、-CSC-、-N0T) -、-o-、-s-、-co-、-co-o-、-o-co-、-o-co-o-w0和/或s原子不直接彼此連接的方式代替， 且其中此外一個(gè)或多個(gè)H原子可W被F、C1、CN、pi-或pi-Spi-代替， RW和R各自彼此獨(dú)立地表示H或具有1-12個(gè)C原子的烷基， 為面素， r表示Pi-、pi-Spi-、H、面素，具有1-25個(gè)C原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基，其中一個(gè)或 多個(gè)不相鄰的邸2-基團(tuán)任選被-0-、-S-、-C0-、-C0-0-、-0-C0-、-0-C0-0-W0和/或S原 子不直接彼此連接的方式代替，且其中一個(gè)或多個(gè)H原子任選被F、Cl、pi-或pi-Spi-代替， 具有5-20個(gè)環(huán)原子的任選取代的芳基、芳氧基、雜芳基或雜芳氧基， n為 1、2、3 或 4。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的用途，其特征在于在式I化合物中A1、A2各自彼此獨(dú)立地表示 1，4-亞苯基，蒙-1，4-二基或蒙-2, 6-二基，其中在該些基團(tuán)中一個(gè)或多個(gè)CH基團(tuán)任選地 被N替代，環(huán)己燒-1，4-二基，另外其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的邸2基團(tuán)任選地被0和/或S 代替，1，4-亞環(huán)己締基、雙環(huán)[1. 1.