專(zhuān)利名稱(chēng)：可聚合化合物及其在液晶介質(zhì)和液晶顯示器中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可聚合化合物，其制備方法及用于其制備的中間體，和其用于光學(xué)、電光學(xué)和電子目的，特別是在具有經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相的液晶(LC)介質(zhì)和液晶顯示器以及在用于PS或PSA( “聚合物穩(wěn)定”或“聚合物穩(wěn)定配向”)型的液晶顯示器的液晶介質(zhì)中的用途，并且還涉及包含這些化合物的液晶介質(zhì)和液晶顯示器。
背景技術(shù)：
用于在液晶藍(lán)相(簡(jiǎn)稱(chēng)為藍(lán)相)下工作的顯示元件的介質(zhì)是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。 例如在WO 2004/046805A1和WO 2008/061606A1中描述了這類(lèi)顯示器。通常在由向列態(tài)向光學(xué)各向同性態(tài)的轉(zhuǎn)變中觀察到藍(lán)相。在液晶藍(lán)相中的介質(zhì)可以是藍(lán)色的，正如其名稱(chēng)所啟示的，但是還可以是無(wú)色的。迄今為止努力的目的在于將藍(lán)相的溫度范圍由小于一度擴(kuò)大到實(shí)際使用的范圍(參見(jiàn)H. Kikuchi et al. , Nature Materials(2002),1(1),64-68 ；Kikuchi, H. et al. , Polymeric Materials Science andEngineering, (2003)，89，90-91)?；谶@一目的，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出將可聚合化合物添加到液晶介質(zhì)中，并且然后在液晶介質(zhì)中原位聚合這種化合物。在該方法中形成的聚合物或聚合物網(wǎng)絡(luò)聲稱(chēng)會(huì)使藍(lán)相穩(wěn)定。迄今為止現(xiàn)有技術(shù)中的所述經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相，例如使用單反應(yīng)性非介晶單體與雙反應(yīng)性介晶單體作為單體。例如，WO 2005/080529A1描述了包含單反應(yīng)性和多反應(yīng)性單體的經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相。本發(fā)明是基于找到用于穩(wěn)定藍(lán)相的合適的單體和相應(yīng)的聚合物的任務(wù)的。特別是意欲該聚合物對(duì)穩(wěn)定液晶相的性能具有以下效果-寬的藍(lán)相溫度范圍，-快速的響應(yīng)時(shí)間，-聚合時(shí)小的清亮點(diǎn)差，-低的操作電壓(V。p)，-操作電壓隨溫度的小的變化，-當(dāng)為了獲得規(guī)定的灰階(greyshades)而改變操作電壓時(shí)，低的盒透射的滯后性(hysteresis)。此外，要求具有良好“電壓保持比”(VHR)、具有高的清亮點(diǎn)并且暴露于光和溫度時(shí)穩(wěn)定的單體。為了獲得在液晶介質(zhì)中良好的分散，進(jìn)一步需要在液晶材料中有良好的溶解性或者與液晶介質(zhì)的良好的可混溶性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明基于提供改進(jìn)的可聚合化合物，以及包含這類(lèi)化合物的液晶介質(zhì)，特別用于具有經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相的液晶顯示器的任務(wù)。根據(jù)本發(fā)明的可聚合化合物預(yù)期用于穩(wěn)定藍(lán)相。根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)預(yù)期具有一種或多種改進(jìn)的性能，特別是選自以上提及的性能。特別的，液晶介質(zhì)預(yù)期具有寬的藍(lán)相，能夠快速切換，具有良好的電壓保持比 (VHR)，需要用于切換過(guò)程的低電壓(V。p)并且表現(xiàn)出低的滯后性(Δν)，且具有低的記憶效果(ME)。這種液晶介質(zhì)預(yù)期暴露于光和溫度時(shí)是穩(wěn)定的。此外，有時(shí)候也用術(shù)語(yǔ)“經(jīng)聚合物穩(wěn)定的”表示的所謂PS和PSA(分別為“聚合物穩(wěn)定”和“聚合物穩(wěn)定配向”)顯示器對(duì)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)是已知的。在這些顯示器中，將少量 (例如0. 3%重量，典型的< 重量)的一種或多種可聚合化合物添加到液晶介質(zhì)中，并且在引入液晶盒之后通常在電極之間在有或沒(méi)有施加電壓的情況下通過(guò)UV光聚合使其在原位聚合或交聯(lián)。將還已知作為反應(yīng)性介晶或“冊(cè)”的可聚合介晶或液晶化合物添加到液晶混合物中證明是特別合適的。除非另有說(shuō)明，否則以下將術(shù)語(yǔ)“PSA”用作表示PS顯示器和PSA顯示器。同時(shí)，將PS㈧原理用于不同的傳統(tǒng)液晶顯示器中。因此，例如PSA-VA，PSA_0CB， PSA-IPS，PSA-FFS和PSA-TN顯示器是已知的?？删酆匣衔锏木酆蟽?yōu)選在PSA-VA和 PSA-OCB顯示器的情況中在施加電壓情況下進(jìn)行并且在PSA-IPS顯示器的情況中在有或沒(méi)有施加的電壓情況下進(jìn)行。正如在測(cè)試盒中能顯示的，PS(A)方法導(dǎo)致在盒中的“預(yù)傾斜”。 例如在PSA-OCB顯示器的情況中，彎曲結(jié)構(gòu)可以是經(jīng)穩(wěn)定的，以至于偏置電壓是不必要的或者是可以降低的。在PSA-VA顯示器的情況中，該預(yù)傾斜對(duì)響應(yīng)時(shí)間具有積極的效果。對(duì)于PSA-VA顯示器，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的MVA或PVA像素和電極布局結(jié)構(gòu)。但是此外，例如僅一個(gè)結(jié)構(gòu)化的電極側(cè)并且沒(méi)有凸出部也是足夠的，其顯著的簡(jiǎn)化了生產(chǎn)并且在非常良好的透光性的同時(shí)導(dǎo)致非常良好的對(duì)比度。例如在JP 10-036847A, EP 1170626A2, US 6，861，107，US7, 169，449，US 2004/0191428A1, US 2006/0066793A1 和 US2006/0103804A1 中描述了 PSA-VA 顯示器。例如在 T. -J-Chen et al.，Jpn. J. Appl. Phys. 45，2006，2702-2704 和 S. H. Kim, L. -C-Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43，2004，7643-7647 中描述了 PSA-0CB 顯示器。例如在 US 6，177，972 和 Appl. Phys. Lett. 1999, 75 (21), 3264 中描述了 PSA-IPS 顯示器。例如在 Optics Express 2004，12 (7)，1221 中描述了 PSA-TN 顯示器。PSA顯示器，類(lèi)似于上述常規(guī)的液晶顯示器，可以作為有源矩陣或無(wú)源矩陣顯示器操作。在有源矩陣顯示器的情況中，各個(gè)像素通常通過(guò)集成的、非線性的有源元件，例如晶體管(例如薄膜晶體管或“TFT”)來(lái)尋址，而在無(wú)源矩陣顯示器的情況中，通常通過(guò)多路傳輸(multiplex)方法進(jìn)行尋址，這兩種方法都是現(xiàn)有技術(shù)已知的。但是，不是所有的由液晶混合物和可聚合組分構(gòu)成的組合都適用于PSA顯示器， 因?yàn)槔缃⒘瞬怀浞值膬A斜或根本沒(méi)有傾斜，或者因?yàn)槔缢^的“電壓保持比”(VHR或 HR)對(duì)于TFT顯示器的應(yīng)用而言是不充分的。此外，還已經(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顯示器中時(shí)仍具有一些缺點(diǎn)。因此，不是每一種已知的可溶解于液晶混合物中的RM都適用于PSA顯示器。此外，液晶主體混合物/RM的選擇性組合應(yīng)當(dāng)具有最低可能的旋轉(zhuǎn)粘度以及最佳可能的電學(xué)性能。特別的，它應(yīng)當(dāng)具有最高可能的VHR。在PSA顯示器中，用UV光輻射后的高VHR是特別有必要的，因?yàn)閁V曝光是顯示器制備過(guò)程中的必要部分，但是在最后的顯示器的操作中也會(huì)作為普通的曝光而發(fā)生。特別的，令人期望的是可獲得用于PSA顯示器的、產(chǎn)生特別低的預(yù)傾斜角度的新穎的材料。這里給出的優(yōu)選方案為在聚合期間對(duì)于相同的曝光時(shí)間產(chǎn)生比迄今已知的材料更低預(yù)傾斜角度的材料，和/或通過(guò)它的使用能夠在較短的曝光時(shí)間后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)采用已知材料可獲得的(較高)預(yù)傾斜角度的材料。因此，有可能縮短顯示器的制造時(shí)間(“生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間”)并且降低用于制造過(guò)程的成本。PSA顯示器的制造中的其他問(wèn)題在于殘留量的未聚合RM的存在或除去，特別是在用于在顯示器中產(chǎn)生預(yù)傾斜角度的聚合步驟之后。例如這種類(lèi)型的未反應(yīng)的RM會(huì)不利地通過(guò)不受控制的方式的聚合，例如，在顯示器完成后的操作期間影響顯示器的性能。因此，現(xiàn)有技術(shù)中已知的PSA顯示器經(jīng)常表現(xiàn)出不期望的所謂的“圖像殘留”或 “圖像燒焦”的效果，即在液晶顯示器中由于各個(gè)像素(Pixel)的短暫尋址(temporary addressing)而產(chǎn)生的圖像，即使在這些像素中的電場(chǎng)已被切斷后或在其它像素已尋址后仍然是看得見(jiàn)的。因此期望在PSA顯示器的制備期間盡可能完全的進(jìn)行RM的聚合并且盡可能的排除掉顯示器中存在的未聚合的RM或者將其降低到最少。為此，需要的是能夠使得最有效且最完全聚合成為可能的材料。因此，對(duì)于PSA顯示器和用于這種顯示器的液晶介質(zhì)以及可聚合化合物仍然存在高的要求，它們并不表現(xiàn)出上述缺點(diǎn)或者僅僅表現(xiàn)出很小的程度并且具有改進(jìn)的性能。此外，對(duì)于PSA顯示器，以及用于PSA顯示器中的材料存在高的要求，它們具有有利的性能，特別是方便獲得高的電阻率的同時(shí)有大的工作溫度范圍、短的響應(yīng)時(shí)間(甚至在低溫下)以及低的閾值電壓、低的預(yù)傾斜角、灰階的多樣性、高的對(duì)比度和寬的視角以及UV曝光后的高電壓保持比(VHR)值和低溫穩(wěn)定性(也已知作為L(zhǎng)TS)，即液晶混合物對(duì)自發(fā)結(jié)晶出來(lái)的各個(gè)組分的穩(wěn)定性。因此本發(fā)明基于提供新穎的合適用于PSA顯示器的材料這一另外的任務(wù)，特別是 RM和包含后者的液晶介質(zhì)，其不具備以上描述的缺點(diǎn)或者該缺點(diǎn)僅到降低的程度，盡可能快并且完全地聚合，能夠盡可能快的建立低的預(yù)傾斜角，降低或阻止顯示器中圖像殘留的發(fā)生，并且優(yōu)選同時(shí)能夠具有非常高的電阻率、低的閾值電壓和短的響應(yīng)時(shí)間。此外，液晶介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有有利的液晶相性質(zhì)和高的VHR和LTS值。以上描述的任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)提供本申請(qǐng)中描述的材料、方法和液晶顯示器而實(shí)現(xiàn)。特別的，已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)上述任務(wù)可以部分或全部地通過(guò)使用如上所述用于制備這種液晶顯示器的包含根據(jù)本發(fā)明的一種或多種可聚合化合物的液晶介質(zhì)，或者通過(guò)提供具有藍(lán)相的液晶顯示器或包含以聚合形式的一種或多種根據(jù)本發(fā)明的化合物的PSA顯示器而實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的可聚合化合物包含中心介晶基團(tuán)和至少兩個(gè)與介晶基團(tuán)直接地或通過(guò)間隔基團(tuán)連接的可聚合基團(tuán)，其中中心介晶基團(tuán)由三個(gè)通過(guò)二氟代亞甲基氧橋(CF2O 或OCF2)相互連接的環(huán)狀基團(tuán)組成。在根據(jù)本發(fā)明的用于具有經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相的液晶顯示器的液晶介質(zhì)中使用根據(jù)本發(fā)明的可聚合化合物導(dǎo)致藍(lán)相的顯著穩(wěn)定化。此外還已令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)中所述的可聚合化合物和液晶介質(zhì)相比，在具有經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相的液晶介質(zhì)中使用根據(jù)本發(fā)明的可聚合化合物時(shí)，獲得了滯后性(AV5tl)的顯著降低和對(duì)比度的增加。在PSA顯示器中，在根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)中使用根據(jù)本發(fā)明的可聚合化合物導(dǎo)致特別快速地獲得期望的預(yù)傾斜并且在顯示器的制備中顯著縮短了的時(shí)間?，F(xiàn)有技術(shù)，例如US 7, 440, 160 (WO 2004/046805Α1)和其中引用的文獻(xiàn)描述了用于在液晶藍(lán)相(簡(jiǎn)稱(chēng)為藍(lán)相)中操作的液晶顯示器元件的液晶介質(zhì)。WO 2005/080529Α1 描述了包含單反應(yīng)性和多反應(yīng)性單體的經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相。US 2009/0267025Α1 (W0 2006/063662Α1)， US2009/051855A1， US 2009/0059132Α1, US 2009/0059157Α1 禾口 WO 2008/061606A1描述了包含液晶反應(yīng)性組分(還已知作為反應(yīng)性介晶，簡(jiǎn)稱(chēng)為“冊(cè)”)的藍(lán)相的聚合物穩(wěn)定化。但是在上述的公開(kāi)文獻(xiàn)中，給出的優(yōu)選方案為使用包含直接或通過(guò)酯基連接的苯基的冊(cè)，例如以下兩種RM
權(quán)利要求
1.式I的化合物的用途Pa- (Spa) S1-A2-Q1-A1-Q2-A3- (Spb) s2_PbI其中各個(gè)基團(tuán)具有以下含義P% Pb各自相互獨(dú)立地表示可聚合基團(tuán)，Spa, Spb各自相互獨(dú)立地表示間隔基團(tuán)，sl，s2各自相互獨(dú)立地表示0或1，Q1，Q2各自相互獨(dú)立地表示-CF2O-或-OCF2-,A\A2，A3各自相互獨(dú)立地表示選自以下的組的基團(tuán)a)由反式-1，4-亞環(huán)己基，1，4-亞環(huán)己烯基和1，4'-二亞環(huán)己基組成的組，其中另外地可以用-0-和/或-S-代替一個(gè)或多個(gè)不相鄰的CH2基團(tuán)并且其中另外地可以用F代替一個(gè)或多個(gè)H原子，b)由1，4-亞苯基和1，3-亞苯基組成的組，其中另外地可以用N代替一個(gè)或兩個(gè)CH基團(tuán)并且其中另外地可以用L代替一個(gè)或多個(gè)H原子，c)由四氫吡喃-2，5-二基，1,3- 二噁烷-2，5- 二基，四氫呋喃-2，5- 二基，環(huán)丁烷-1， 3- 二基，哌啶-1，4- 二基，噻吩-2，5- 二基和硒吩-2，5- 二基組成的組，另外地其中的每一個(gè)可以被L單-或多取代，d)由飽和的、部分不飽和或完全不飽和的且任選取代的、具有5到20個(gè)環(huán)碳原子的多環(huán)基團(tuán)組成的組，其中環(huán)碳原子的一個(gè)或多個(gè)還可以被雜原子代替，優(yōu)選選自二環(huán)[1. 1. 1] 戊烷-1，3-二基、二環(huán)[2. 2. 2]辛烷-1，4-二基，螺[3. 3]庚烷 _2，6-二基，
2.液晶(LC)介質(zhì)，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1的式I的化合物以及任選地額外地一種或多種可聚合化合物和/或一種或多種液晶化合物，或者包含可通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求 1的一種或多種化合物聚合獲得的聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的液晶介質(zhì)，其特征在于它包含以下組分-包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1的式I的化合物的可聚合組分A，以及 -包含一種或多種式II的化合物的液晶組分B
4.根據(jù)權(quán)利要求3的液晶介質(zhì)，其特征在于它額外地包含一種或多種選自式Z，Ql和 Q2的化合物
5.制備根據(jù)權(quán)利要求2到4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)的方法，其中將一種或多種液晶化合物與一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1的式I的化合物和任選地與其他的液晶化合物和/ 或添加劑混合。
6.包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1的式I的化合物或包含根據(jù)權(quán)利要求2到4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)的液晶顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器，其特征在于它是PS或PSA顯示器，具有藍(lán)相的顯示器，PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS，PSA-FFS 或 PSA-TN 顯示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的液晶顯示器，其包含具有兩個(gè)基板和兩個(gè)電極的液晶盒以及位于基板之間的包含聚合的組分和低分子量組分的液晶介質(zhì)的層，其中至少一個(gè)基板對(duì)光是透明的且至少一個(gè)基板具有一個(gè)或兩個(gè)電極，其中所述聚合的組分可由優(yōu)選在施加電壓到電極的情況下聚合在液晶盒的基板之間在液晶介質(zhì)中的一種或多種可聚合化合物而獲得，其特征在于所述可聚合化合物的至少一種是根據(jù)權(quán)利要求1的式I的化合物。
9.用于制備根據(jù)權(quán)利要求8的液晶顯示器的方法，其中將根據(jù)權(quán)利要求2到4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)引入到如權(quán)利要求8所述的具有兩個(gè)基板和兩個(gè)電極的液晶盒中，并且任選地在將電壓施加于所述電極的情況下聚合可聚合的化合物。
10.式I的化合物Pa- (Spa) S1-A2-Q1-A1-Q2-A3- (Spb) s2_PbI其中P% Pb，Q1，Q2，Spa, Spb, sl，s2，A1，A2和A3具有權(quán)利要求1中所指明的含義，且其中基團(tuán)A1，A2和A3中的一個(gè)或多個(gè)選自bl)組，由1，3_亞苯基組成，其中另外地一個(gè)或兩個(gè)CH基團(tuán)可以被N代替，且其中另外地一個(gè)或多個(gè)H原子可以被L代替，或d)組，由飽和的、部分不飽和或完全不飽和的且任選取代的具有5到20個(gè)環(huán)碳原子的多環(huán)基團(tuán)組成，所述環(huán)碳原子中的一個(gè)或多個(gè)還可以被雜原子代替，優(yōu)選其中基團(tuán)A1，A2和A3中的一個(gè)或多個(gè)選自1，3_亞苯基、雙環(huán)[1. 1. 1]戊烷-1， 3-二基，雙環(huán)[2. 2. 2]辛烷-1，4-二基、螺[3. 3]庚烷_(kāi)2，6-二基，
11.式IA的化合物G-O- (Spa) S1-A2-Q1-A1-Q2-A3- (Spb) s2_0_G ‘IA其中Q1，Q2，A1，A2，A3，Spa, Spb, si和s2具有權(quán)利要求1或10中所指明的含義，且G和 G'各自相互獨(dú)立地表示H原子或保護(hù)基團(tuán)。
12.包含根據(jù)權(quán)利要求10的式I的一種或多種化合物的液晶介質(zhì)或液晶顯示器。
13.權(quán)利要求1所述的式I的化合物的用途，其中所述式I的化合物選自由下式組成的
全文摘要
本發(fā)明涉及可聚合化合物，用于制備其的方法和中間體，其用于光學(xué)、光電和電子目的的用途，特別是在具有經(jīng)聚合物穩(wěn)定的藍(lán)相的液晶(LC)介質(zhì)和液晶顯示器以及在用于PS或PSA(“聚合物穩(wěn)定”或“聚合物穩(wěn)定配向”)型的液晶顯示器的液晶介質(zhì)中的用途，并且還涉及包含這些化合物的液晶介質(zhì)和液晶顯示器。
文檔編號(hào)G02F1/1333GK102241988SQ20111011203
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者A·格茨, A·詹森, A·陶格貝克, H·亨澤爾 申請(qǐng)人:默克專(zhuān)利股份有限公司