DE112012006292B4 - Flüssigkristallmediumzusammensetzung - Google Patents

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Abstract

Flüssigkristallmediumzusammensetzung, umfassend: ein Flüssigkristallmaterial, einen Stabilisator und polymerisierbare Monomere, wobei die polymerisierbaren Monomere wenigstens zwei Arten von Monomeren umfassen, die wenigstens ein hochgradig reaktives Monomer und wenigstens ein stark verankerndes Monomer umfassen;
wobei das hochgradig reaktive Monomer durch Formel I oder II dargestellt wird:
Figure DE112012006292B4_0001
Figure DE112012006292B4_0002
wobei P1, P2, P3 und P4 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfassen, L1, L2 ,L3 und L4 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen;
wobei das stark verankernde Monomer durch Formel III dargestellt wird:
Figure DE112012006292B4_0003
wobei P1 für eine polymerisierbare Struktureinheit steht, die Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfasst, L1 und L2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die zwei Benzolringe oder zwei Benzolringe, die indirekt oder direkt mit einem Cyclohexan para-verknüpft sind, umfasst, M eine lineare oder verzweigte C1-7-Alkylkette oder eine Struktureinheit, die die polymerisierbare Struktureinheit P1 umfasst, ist; wobei X in Formel I für Folgendes steht:
Figure DE112012006292B4_0004
Figure DE112012006292B4_0005
Figure DE112012006292B4_0006
Figure DE112012006292B4_0007
Figure DE112012006292B4_0008
Figure DE112012006292B4_0009
Figure DE112012006292B4_0010
Figure DE112012006292B4_0011
Figure DE112012006292B4_0012
wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5, X6 und X7 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt; und wobei X in Formel II für Folgendes steht:
Figure DE112012006292B4_0013
Figure DE112012006292B4_0014
Figure DE112012006292B4_0015
Figure DE112012006292B4_0016
Figure DE112012006292B4_0017
Figure DE112012006292B4_0018
Figure DE112012006292B4_0019
Figure DE112012006292B4_0020
Figure DE112012006292B4_0021
Figure DE112012006292B4_0022
Figure DE112012006292B4_0023
Figure DE112012006292B4_0024
Figure DE112012006292B4_0025
wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5 und X6 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt, wobei X in Formel III für Folgendes steht:
Figure DE112012006292B4_0026
Figure DE112012006292B4_0027
Figure DE112012006292B4_0028
oder
Figure DE112012006292B4_0029
wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und H, F, Cl, Br, CN, Methyl oder Ethyl umfassen, L3 und L4 gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, und wobei die polymerisierbaren Monomere in einer Menge von 0,1-1 Gew.-% vorliegen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallmediumzusammensetzung, und das Stoffmengenverhältnis von hochreaktivem Monomer zu stark verankerndem Monomer 5:100 bis 100:100 beträgt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Flüssigkristallanzeigetechniken und insbesondere auf eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung
  • Stand der Technik
  • Bei dem Flüssigkristall, der in TN- (twisted nematic) oder STN-Flüssigkristallanzeigen (STN: super twisted nematic) verwendet wird, handelt es sich um einen positiven Flüssigkristall, der eine lange Achse aufweist, die parallel zu einer Substratfläche verläuft, wenn keine Elektrizität angewendet wird. Die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle auf der Substratoberfläche wird durch die Reibrichtung einer Ausrichtungsschicht (die gewöhnlich aus Polyimid besteht) bestimmt. Die Ausrichtungsrichtungen von zwei Substratflächen stehen senkrecht aufeinander, wodurch Moleküle der Flüssigkristallschicht eine kontinuierlich verdrillte Anordnung von einer Substratoberfläche zu einer anderen Substratoberfläche aufweisen. Wenn eine Spannung angelegt wird, neigt die lange Achse des Flüssigkristallmoleküls dazu, sich in Richtung des elektrischen Felds auszurichten. Nachteile der TN- oder STN-Flüssigkristallanzeige sind kleine Sichtwinkel und große Helligkeitsunterschiede und Farbunterschiede bei großen Blickwinkeln. Eine Kompensationsfolie muss aufgetragen werden, um diese Probleme zu korrigieren, und dies erhöht die Herstellungskosten von Anzeigevorrichtungen.
  • Eine Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeige (TFT-LCD) mit Multidomänen-Vertikalausrichtung (MVA) liefert eine ausgezeichnete Lösung für die Einschränkung des Blickwinkels, der die TN- oder STN-Anzeigen ausgesetzt sind, und verwendet einen negativen Flüssigkristall und eine vertikale Ausrichtungsfolie. Wenn keine Spannung angelegt ist, steht die lange Achse des Flüssigkristallmoleküls senkrecht zur Substratoberfläche. Das Anlegen einer Spannung würde bewirken, dass das Flüssigkristallmolekül kippt, so dass die lange Achse des Flüssigkristallmoleküls in einer Richtung senkrecht zum elektrischen Feld ausgerichtet ist. Um das Problem des Blickwinkels zu überwinden, wird ein Pixel in mehrere Domänen unterteilt, und es wird bewirkt, dass Flüssigkristallmoleküle in verschiedene Richtungen kippen, so dass die Anzeige für eine ähnliche Sichtwirkung in verschiedenen Richtungen sorgen kann. Mehrere Wege können beschritten werden, damit Flüssigkristallmoleküle verschiedener Domänen eines Pixels in verschiedenen Richtungen orientiert sind. Der erste Weg besteht darin, mittels Belichtung/Entwicklung Höcker auf dem oberen und unteren Substrat einer LCD zu bilden, um einen Vorkippwinkel für Flüssigkristallmoleküle um die Höcker herum zu verursachen und somit die Flüssigkristallmoleküle zu führen, um in vorbestimmte Richtungen zu kippen. Der zweite Weg besteht darin, ITO-Pixelelektroden zu bilden, die auf dem oberen und dem unteren Substrat vorbestimmte Muster bilden, so dass ein so induziertes elektrisches Feld einen vorbestimmten Kippwinkel zeigt, wodurch die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle in verschiedenen Domänen gesteuert wird. Diese Technik wird häufig als Patterned Vertical Alignment (PVA) bezeichnet. Der dritte Weg besteht darin, ITO-Schlitze auf einer TFT-Seite eines LCD-Substrats zu bilden, während eine gegenüberliegende Seite mit vollem ITO verbleibt. Ein polymerisierbares Monomer kann in das Flüssigkristallmedium gegeben werden. Zuerst wird ein elektrisches Feld angelegt, um eine Verkippung der Flüssigkristallmoleküle zu bewirken, und dann wird eine Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen angewendet, um die Monomere zu polymerisieren und dadurch polymerisierte Teilchen zu bilden, die die Verkippung der Flüssigkristallmoleküle steuern. Die Teilchen werden so auf der Substratoberfläche abgeschieden, dass ein Ausrichtungseffekt realisiert wird. Diese Technik ist das sogenannte Polymer Stabilized Vertical Alignment (PSVA).
  • Die Reaktionsgeschwindigkeit der polymerisierbaren Monomere und die Größe und Verteilung, die Homogenität auf der Substratoberfläche sowie die Größe der Verankerungskraft der polymerisierten Körper sind Faktoren, die von entscheidender Bedeutung für die optische Qualität und Stabilität der Massenproduktion sind. Außer dass sie durch Verarbeitungsbedingungen beeinflusst werden, ist eine Hauptursache, die diese Faktoren beeinflusst, die Molekülstruktur des polymerisierbaren Monomers, da die Molekülstruktur des polymerisierbaren Monomers die Geschwindigkeit der optischen Reaktion, die Merkmale des so gebildeten Polymers und die Größe der Flüssigkristall-Verankerungskraft bestimmen kann. Häufig ist es so, dass eine einzelne Art von Monomer nicht alle diese Faktoren in günstige Bedingungen bringen kann, und dadurch entsteht ein Dilemma. Zum Beispiel hat das so gebildete Polymer vielleicht eine ausgezeichnete Homogenität, aber eine unzureichende Verankerungskraft, oder aber es kann eine starke Verankerungskraft erhalten werden, aber die Reaktionsgeschwindigkeit ist gering.
  • EP 2 557 140 betrifft ein flüssigkristallines Medium, das eine polymerisierbare Komponente (A) enthaltend eine oder mehrere polymerisierbare Verbindungen und eine flüssigkristalline Komponente (B) enthält.
  • US 2011/0051049 betrifft polymerisierbare Verbindungen und ihre Verwendung für optische, elektrooptische und elektronische Zwecke, insbesondere in Flüssigkristall (FK)-Medien und FK-Anzeigen, vor allem in FK-Anzeigen des PS-(polymer stabilized) und PSA (polymer sustained alingment) Typs.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereitzustellen, die zwei oder mehr als zwei polymerisierbare Monomere unterschiedlicher Funktionalität umfasst, die in zweckmäßiger Weise gemischt werden können, so dass eine Ausgewogenheit zwischen Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation, Homogenität des dadurch gebildeten Polymers und Größe der Verankerungskraft erreicht werden kann, die alle auf einem hohen Niveau liegen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkristallanzeige bereitzustellen, die eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung verwendet, die zwei oder mehr als zwei polymerisierbare Monomere unterschiedlicher Funktionalität umfasst, die in zweckmäßiger Weise gemischt werden können, so dass eine Ausgewogenheit zwischen Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation, Homogenität des dadurch gebildeten Polymers und Größe der Verankerungskraft erreicht werden kann, die alle auf einem hohen Niveau liegen, und somit die optische Qualität und Gesamtleistungsfähigkeit eines Flüssigkristall-Panels erhöht werden und eine insgesamt stabile Massenproduktion realisiert werden kann.
  • Um die Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereit, die Folgendes umfasst: ein Flüssigkristallmaterial, einen Stabilisator und polymerisierbare Monomere. Die polymerisierbaren Monomere umfassen wenigstens zwei Arten von Monomeren, die wenigstens ein hochgradig reaktives Monomer und wenigstens ein stark verankerndes Monomer umfassen.
  • Das hochgradig reaktive Monomer wird durch Formel I oder II dargestellt:
    Figure DE112012006292B4_0030
    Figure DE112012006292B4_0031
    Figure DE112012006292B4_0032
    wobei P1, P2, P3 und P4 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfassen, L1, L2 ,L3 und L4 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring, der Heteroatome umfasst oder auch nicht, oder zwei fünf- oder sechsgliedrige Ringe, die Heteroatome umfassen oder auch nicht, umfasst.
  • Das stark verankernde Monomer wird durch Formel III dargestellt:
    Figure DE112012006292B4_0033
    wobei P1 für eine polymerisierbare Struktureinheit steht, die Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfasst, L1 und L2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die zwei Benzolringe oder zwei Benzolringe, die indirekt oder direkt mit einem Cyclohexan para-verknüpft sind, umfasst, M eine lineare oder verzweigte C1-7-Alkylkette oder eine Struktureinheit, die die polymerisierbare Struktureinheit P1 umfasst, ist.
  • In Formel I steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0034
    Figure DE112012006292B4_0035
    Figure DE112012006292B4_0036
    Figure DE112012006292B4_0037
    Figure DE112012006292B4_0038
    Figure DE112012006292B4_0039
    Figure DE112012006292B4_0040
    Figure DE112012006292B4_0041
    Figure DE112012006292B4_0042
    wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5, X6 und X7 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt.
  • In Formel II steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0043
    Figure DE112012006292B4_0044
    Figure DE112012006292B4_0045
    Figure DE112012006292B4_0046
    Figure DE112012006292B4_0047
    Figure DE112012006292B4_0048
    Figure DE112012006292B4_0049
    Figure DE112012006292B4_0050
    Figure DE112012006292B4_0051
    Figure DE112012006292B4_0052
    Figure DE112012006292B4_0053
    Figure DE112012006292B4_0054
    Figure DE112012006292B4_0055
    wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5 und X6 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt.
  • In Formel III steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0056
    Figure DE112012006292B4_0057
    Figure DE112012006292B4_0058
    wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und H, F, Cl, Br, CN, Methyl oder Ethyl umfassen, L3 und L4 gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen.
  • Die polymerisierbaren Monomere liegen in einer Menge von 0,1-1 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallmediumzusammensetzung. Das Stoffmengenverhältnis von hochreaktivem Monomer zu stark verankerndem Monomer beträgt 5:100 bis 100:100.
  • Das Flüssigkristallmaterial umfasst wenigstens ein Flüssigkristallmolekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0059
    wobei
    Figure DE112012006292B4_0060
    steht und X für an die Ringe gebundene substituierte Struktureinheiten steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, die Werte n in beliebigen der obigen Formeln gleich oder verschieden sind, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von gleichen oder verschiedenen substituierten Struktureinheiten X aufweist, die von X dargestellte substituierte Struktureinheit -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 umfasst, Y1 und Y2 = -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 sind, wobei R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht, n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y1 und Y2 gleich oder verschieden sind.
  • Der Stabilisator umfasst wenigstens eine Verbindung, die durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0061
    wobei R1 für ein lineares oder verzweigtes C1-9-Alkyl steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten R1 aufweist, die gleich oder verschieden sind, R2 für ein lineares oder verzweigtes C1-36-Alkyl steht und es sich bei L um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl handelt.
  • Es wird eine Flüssigkristallanzeige vorgestellt, die Folgendes umfasst: ein oberes und ein unteres Substrat, die parallel zueinander angeordnet sind, und eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung, die zwischen dem oberen und dem unteren Substrat angeordnet ist. Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung umfasst: ein Flüssigkristallmaterial, einen Stabilisator und polymerisierbare Monomere. Die polymerisierbaren Monomere umfassen wenigstens zwei Arten von Monomeren, die wenigstens ein hochgradig reaktives Monomer und wenigstens ein stark verankerndes Monomer umfassen.
  • Das hochgradig reaktive Monomer wird durch Formel I oder II dargestellt:
    Figure DE112012006292B4_0062
    Figure DE112012006292B4_0063
    wobei P1, P2, P3 und P4 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfassen, L1, L2 ,L3 und L4 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring, der Heteroatome umfasst oder auch nicht, oder zwei fünf- oder sechsgliedrige Ringe, die Heteroatome umfassen oder auch nicht, umfasst.
  • Das stark verankernde Monomer wird durch Formel III dargestellt:
    Figure DE112012006292B4_0064
    wobei P1 für eine polymerisierbare Struktureinheit steht, die Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfasst, L1 und L2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die zwei Benzolringe oder zwei Benzolringe, die indirekt oder direkt mit einem Cyclohexan para-verknüpft sind, umfasst, M eine lineare oder verzweigte C1-7-Alkylkette oder eine Struktureinheit, die die polymerisierbare Struktureinheit P1 umfasst, ist.
  • In Formel I steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0065
    Figure DE112012006292B4_0066
    Figure DE112012006292B4_0067
    Figure DE112012006292B4_0068
    Figure DE112012006292B4_0069
    Figure DE112012006292B4_0070
    Figure DE112012006292B4_0071
    Figure DE112012006292B4_0072
    Figure DE112012006292B4_0073
    wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5, X6 und X7 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt.
  • In Formel II steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0074
    Figure DE112012006292B4_0075
    Figure DE112012006292B4_0076
    Figure DE112012006292B4_0077
    Figure DE112012006292B4_0078
    Figure DE112012006292B4_0079
    Figure DE112012006292B4_0080
    Figure DE112012006292B4_0081
    Figure DE112012006292B4_0082
    Figure DE112012006292B4_0083
    Figure DE112012006292B4_0084
    Figure DE112012006292B4_0085
    Figure DE112012006292B4_0086
    wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5 und X6 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt.
  • In Formel III steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0087
    Figure DE112012006292B4_0088
    Figure DE112012006292B4_0089
    wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und H, F, Cl, Br, CN, Methyl oder Ethyl umfassen, L3 und L4 gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen.
  • Das Flüssigkristallmaterial umfasst wenigstens ein Flüssigkristallmolekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0090
    wobei
    Figure DE112012006292B4_0091
    steht und X für an die Ringe gebundene substituierte Struktureinheiten steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, die Werte n in beliebigen der obigen Formeln gleich oder verschieden sind, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von gleichen oder verschiedenen substituierten Struktureinheiten X aufweist, wobei die von X dargestellte substituierte Struktureinheit -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 umfasst, wobei es sich bei Y1 und Y2 um -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 handelt, wobei R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht, n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y1 und Y2 gleich oder verschieden sind.
  • Der Stabilisator umfasst wenigstens eine Verbindung, die durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0092
    wobei R1 für ein lineares oder verzweigtes C1-9-Alkyl steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten R1 aufweist, die gleich oder verschieden sind, R2 für ein lineares oder verzweigtes C1-36-Alkyl steht und es sich bei L um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl handelt.
  • Die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereitstellt, die zwei oder mehr als zwei polymerisierbare Monomere unterschiedlicher Funktionalität umfasst, die in zweckmäßiger Weise gemischt werden können, so dass eine Ausgewogenheit zwischen Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation, Homogenität des dadurch gebildeten Polymers und Größe der Verankerungskraft erreicht werden kann, die alle auf einem hohen Niveau liegen. In Anwendung auf eine Flüssigkristallanzeige werden die optische Qualität und Gesamtleistungsfähigkeit der Flüssigkristallanzeige erhöht, und es kann eine stabile Massenproduktion realisiert werden.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereit, die Folgendes umfasst: ein Flüssigkristallmaterial, einen Stabilisator und polymerisierbare Monomere. Die polymerisierbaren Monomere umfassen wenigstens zwei Arten von Monomeren, die wenigstens ein hochgradig reaktives Monomer und wenigstens ein stark verankerndes Monomer umfassen. Wenn die polymerisierbaren Monomere unterschiedlicher Funktionalität in Kombination verwendet werden, kann eine Ausgewogenheit zwischen Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation der polymerisierbaren Monomere, Homogenität des dadurch gebildeten Polymers und Größe der Verankerungskraft erreicht werden, die alle auf einem hohen Niveau liegen. Mit anderen Worten wird eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation erreicht, und gleichzeitig werden die Homogenität und die Verankerungskraft der so gebildeten Polymere ebenfalls verbessert. Die polymerisierbaren Monomere liegen in einer Menge von 0,1-1 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallmediumzusammensetzung, und das Stoffmengenverhältnis von hochreaktivem Monomer zu stark verankerndem Monomer beträgt 5:100 bis 100:100.
  • Das hochgradig reaktive Monomer wird durch Formel I oder II dargestellt:
    Figure DE112012006292B4_0093
    Figure DE112012006292B4_0094
    wobei P1, P2, P3 und P4 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfassen, L1, L2 ,L3 und L4 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring, der Heteroatome umfasst oder auch nicht, oder zwei fünf- oder sechsgliedrige Ringe, die Heteroatome umfassen oder auch nicht, umfasst.
  • In Formel I steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0095
    Figure DE112012006292B4_0096
    Figure DE112012006292B4_0097
    Figure DE112012006292B4_0098
    Figure DE112012006292B4_0099
    Figure DE112012006292B4_0100
    Figure DE112012006292B4_0101
    Figure DE112012006292B4_0102
    Figure DE112012006292B4_0103
    wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5, X6 und X7 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt, aber X ist nicht auf die oben aufgeführten beschränkt.
  • In Formel II steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0104
    Figure DE112012006292B4_0105
    Figure DE112012006292B4_0106
    Figure DE112012006292B4_0107
    Figure DE112012006292B4_0108
    Figure DE112012006292B4_0109
    Figure DE112012006292B4_0110
    Figure DE112012006292B4_0111
    Figure DE112012006292B4_0112
    Figure DE112012006292B4_0113
    Figure DE112012006292B4_0114
    Figure DE112012006292B4_0115
    wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5 und X6 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt, aber X ist nicht auf die oben aufgeführten beschränkt.
  • Das stark verankernde Monomer wird durch Formel III dargestellt:
    Figure DE112012006292B4_0116
    wobei P1 für eine polymerisierbare Struktureinheit steht, die Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfasst, L1 und L2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die zwei Benzolringe oder zwei Benzolringe, die indirekt oder direkt mit einem Cyclohexan para-verknüpft sind, umfasst, M eine lineare oder verzweigte C1-7-Alkylkette oder eine Struktureinheit, die die polymerisierbare Struktureinheit P1 umfasst, ist.
  • In Formel III steht X für:
    Figure DE112012006292B4_0117
    Figure DE112012006292B4_0118
    Figure DE112012006292B4_0119
    wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und H, F, Cl, Br, CN, Methyl oder Ethyl umfassen, L3 und L4 gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, aber X ist nicht auf die oben aufgeführten beschränkt.
  • Das Flüssigkristallmaterial umfasst wenigstens ein Flüssigkristallmolekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0120
    wobei
    Figure DE112012006292B4_0121
    steht und X für an die Ringe gebundene substituierte Struktureinheiten steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, die Werte n in beliebigen der obigen Formeln gleich oder verschieden sind, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von gleichen oder verschiedenen substituierten Struktureinheiten X aufweist, die von X dargestellte substituierte Struktureinheit -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 umfasst, Y1 und Y2 = -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 sind, wobei R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht, n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y1 und Y2 gleich oder verschieden sind. Vorzugsweise ist das Flüssigkristallmaterial ein negatives Flüssigkristallmaterial.
  • Der Stabilisator umfasst wenigstens eine Verbindung, die durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0122
    wobei R1 für ein lineares oder verzweigtes C1-9-Alkyl steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten R1 aufweist, die gleich oder verschieden sind, R2 für ein lineares oder verzweigtes C1-36-Alkyl steht und es sich bei L um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl handelt.
  • Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist auf eine Flüssigkristallanzeige anwendbar. Eine Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung, die die oben beschriebene Flüssigkristallmediumzusammensetzung verwendet, umfasst ein oberes und ein unteres Substrat, die parallel zueinander angeordnet sind, und eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung, die zwischen dem oberen und dem unteren Substrat angeordnet ist. Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung umfasst ein Flüssigkristallmaterial und polymerisierbare Monomere. Die polymerisierbaren Monomere umfassen wenigstens zwei Arten von Monomeren, die wenigstens ein hochgradig reaktives Monomer und wenigstens ein stark verankerndes Monomer umfassen. Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung ist die oben beschriebene Flüssigkristallmediumzusammensetzung, und eine wiederholte Beschreibung wird weggelassen. Da die Flüssigkristallmediumzusammensetzung polymerisierbare Monomere unterschiedlicher Funktionalität umfasst, kann eine Ausgewogenheit zwischen Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation der polymerisierbaren Monomere und der Homogenität und Größe der Verankerungskraft des dadurch gebildeten Polymers erreicht werden. Mit anderen Worten wird eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation erreicht, und gleichzeitig werden die Homogenität und die Verankerungskraft der so gebildeten Polymere ebenfalls verbessert. Folglich werden die optische Qualität und die Gesamtleistungsfähigkeit der Flüssigkristallanzeige verbessert, und es kann eine stabile Massenproduktion realisiert werden.
  • Im Folgenden werden ein einzelnes polymerisierendes Monomer und zwei polymerisierende Monomere, die in Kombination verwendet werden, auf Beispiele angewendet, um die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung zu erläutern. In der folgenden Beschreibung gibt Δn die optische Anisotropie des Flüssigkristallmaterials an, und Δε gibt die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristallmaterials an. Tni ist die Temperatur des Klarpunkts des Flüssigkristallmaterials.
  • Beispiel 1
  • Ein negatives Flüssigkristallmaterial wird verwendet, bei dem Tni = 75 °C beträgt, Δn = 0,095 (25 °C, 589 nm) beträgt und Δε = -2 Sekunden bei Kühlrohr 8 (25 °C, 1 kHz) beträgt. Eine vorbestimmte Menge des hochgradig reaktiven Monomers und des stark verankernden Monomers wird mit dem Flüssigkristallmaterial gemischt, wobei man die gewünschte Flüssigkristallmediumzusammensetzung erhält. Das Stoffmengenverhältnis des hochgradig reaktiven Monomers zu dem stark verankernden Monomer beträgt 20:100, und die beiden machen zusammen 0,35 Gew.-% des Flüssigkristallmaterials aus. Das verwendete hochgradig reaktive Monomer wird durch die folgende Formel dargestellt, die ein Molekulargewicht von 330 aufweist:
    Figure DE112012006292B4_0123
  • Das verwendete stark verankernde Monomer wird durch die folgende Formel dargestellt, die ein Molekulargewicht von 312 aufweist:
    Figure DE112012006292B4_0124
  • Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung wird durch ein ODF-Verfahren (One Drop Filling) auf ein zuvor gebildetes TFT-Array-Substrat aufgetragen, das dann mit einem CF-Substrat (Farbfilter) kombiniert wird. Nachdem das Siegelharz gehärtet ist, wird eine Rechteck-Wechselspannung von 15 V und 60 Hz an das Panel angelegt, und gleichzeitig wird das Panel mit UV-Licht bestrahlt, so dass die in der Flüssigkristallmediumzusammensetzung enthaltenen polymerisierbaren Monomere unter Bildung eines Polymers polymerisieren, wodurch eine Ausrichtung erreicht wird.
  • Beispiele 2-5
  • Diese Beispiele sind Beispiel 1 ähnlich, außer dass unterschiedliche Mengen des hochgradig reaktiven Monomers und des stark verankernden Monomers verwendet werden. Daten zu diesen Beispielen sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt.
    Hochgradig reaktives Monomer (A) Stark verankerndes Monomer (B) Stoffmengenverhältnis von A zu B
    Bsp. 2
    Figure DE112012006292B4_0125
    Figure DE112012006292B4_0126
         		50:100
    Bsp. 3
    Figure DE112012006292B4_0127
    Figure DE112012006292B4_0128
         		25:100
    Bsp. 4
    Figure DE112012006292B4_0129
    Figure DE112012006292B4_0130
         		15:100
    Bsp. 5
    Figure DE112012006292B4_0131
    Figure DE112012006292B4_0132
         		20:100
  • Alles in Allem stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereit, die zwei oder mehr als zwei polymerisierbare Monomere unterschiedlicher Funktionalität umfasst, die in zweckmäßiger Weise gemischt werden können, so dass eine Ausgewogenheit zwischen Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation, Homogenität des dadurch gebildeten Polymers und Größe der Verankerungskraft erreicht werden kann, die alle auf einem hohen Niveau liegen. Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung ist auf eine Flüssigkristallanzeige anwendbar, so dass die optische Qualität und Gesamtleistungsfähigkeit des Panels erhöht werden und eine stabile Massenproduktion realisiert werden kann.
  • Auf der Basis der oben angegebenen Beschreibung kann sich der Fachmann leicht verschiedene Veränderungen und Modifikationen der technischen Lösung und der technischen Ideen der vorliegenden Erfindung ausdenken, und alle diese Veränderungen und Modifikationen werden als im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegend angesehen.

Claims (3)

  1. Flüssigkristallmediumzusammensetzung, umfassend: ein Flüssigkristallmaterial, einen Stabilisator und polymerisierbare Monomere, wobei die polymerisierbaren Monomere wenigstens zwei Arten von Monomeren umfassen, die wenigstens ein hochgradig reaktives Monomer und wenigstens ein stark verankerndes Monomer umfassen; wobei das hochgradig reaktive Monomer durch Formel I oder II dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0133
    Figure DE112012006292B4_0134
     wobei P1, P2, P3 und P4 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfassen, L1, L2 ,L3 und L4 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen; wobei das stark verankernde Monomer durch Formel III dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0135
     wobei P1 für eine polymerisierbare Struktureinheit steht, die Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen umfasst, L1 und L2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, X für eine Kernstruktureinheit steht, die zwei Benzolringe oder zwei Benzolringe, die indirekt oder direkt mit einem Cyclohexan para-verknüpft sind, umfasst, M eine lineare oder verzweigte C1-7-Alkylkette oder eine Struktureinheit, die die polymerisierbare Struktureinheit P1 umfasst, ist; wobei X in Formel I für Folgendes steht:
    Figure DE112012006292B4_0136
    Figure DE112012006292B4_0137
    Figure DE112012006292B4_0138
    Figure DE112012006292B4_0139
    Figure DE112012006292B4_0140
    Figure DE112012006292B4_0141
    Figure DE112012006292B4_0142
    Figure DE112012006292B4_0143
    Figure DE112012006292B4_0144
     wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5, X6 und X7 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt; und wobei X in Formel II für Folgendes steht:
    Figure DE112012006292B4_0145
    Figure DE112012006292B4_0146
    Figure DE112012006292B4_0147
    Figure DE112012006292B4_0148
    Figure DE112012006292B4_0149
    Figure DE112012006292B4_0150
    Figure DE112012006292B4_0151
    Figure DE112012006292B4_0152
    Figure DE112012006292B4_0153
    Figure DE112012006292B4_0154
    Figure DE112012006292B4_0155
    Figure DE112012006292B4_0156
    Figure DE112012006292B4_0157
     wobei es sich bei X1, X2, X3, X4, X5 und X6 um H, F, Cl, Br, CN oder Methyl handelt, wobei X in Formel III für Folgendes steht:
    Figure DE112012006292B4_0158
    Figure DE112012006292B4_0159
    Figure DE112012006292B4_0160
     oder
    Figure DE112012006292B4_0161
     wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und H, F, Cl, Br, CN, Methyl oder Ethyl umfassen, L3 und L4 gleich oder verschieden sind und eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl umfassen, und wobei die polymerisierbaren Monomere in einer Menge von 0,1-1 Gew.-% vorliegen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallmediumzusammensetzung, und das Stoffmengenverhältnis von hochreaktivem Monomer zu stark verankerndem Monomer 5:100 bis 100:100 beträgt.
  2. Flüssigkristallmediumzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Flüssigkristallmaterial wenigstens ein Flüssigkristallmolekül umfasst, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0162
    wobei
    Figure DE112012006292B4_0163
    oder
    Figure DE112012006292B4_0164
    steht und X für an die Ringe gebundene substituierte Struktureinheiten steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, die Werte n in beliebigen der obigen Formeln gleich oder verschieden sind, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von gleichen oder verschiedenen substituierten Struktureinheiten X aufweist, die von X dargestellte substituierte Struktureinheit -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 umfasst, Y1 und Y2 = -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 sind, wobei R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht, n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y1 und Y2 gleich oder verschieden sind.
  3. Flüssigkristallmediumzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei der Stabilisator wenigstens eine Verbindung umfasst, die durch die folgende Formel dargestellt wird:
    Figure DE112012006292B4_0165
    wobei R1 für ein lineares oder verzweigtes C1-9-Alkyl steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten R1 aufweist, die gleich oder verschieden sind, R2 für ein lineares oder verzweigtes C1-36-Alkyl steht und es sich bei L um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl handelt.
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