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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Flüssigkristallanzeigetechniken und insbesondere auf eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung, auf eine diese verwendende Flüssigkristallanzeige (LCD) und auf ein Herstellungsverfahren dafür.
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2. Stand der Technik
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Im LCD-Geschäft zeigt die vor Kurzem entwickelte PSVA-Technik (PSVA = Polymer Stabilized Vertical Alignment) gegenüber der herkömmlichen TN-(twisted nematic) und STN-Technik (super twisted nematic) verschiedene Vorteile, wie einen weiten Sichtwinkel, hohen Kontrast und schnelles Ansprechen. Im Vergleich zu anderen VA-Techniken (VA = Vertical Alignment), wie MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) und PVA (Patterned Vertical Alignment), zeigt PSVA Vorteile in Bezug auf den Transmissionsgrad und ein vereinfachtes Verfahren. Als Ergebnis ist PSVA die derzeitige Standardlösung des zeitgenössischen TFT-LCD-Geschäfts.
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In einem Schlüsselverfahren zur Herstellung von PSVA wird ein negatives Flüssigkristallmaterial verwendet. Wenn kein elektrisches Feld angelegt wird, sind die Flüssigkristallmoleküle so angeordnet, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu einer Substratoberfläche stehen. Eine bestimmte Menge eines Monomers, das bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht eine Polymerisationsreaktion durchführt, wird zu dem Flüssigkristallmaterial gegeben, und dies wird als reaktives Mesogen (RM) bezeichnet. Nachdem ein Montageschritt durchgeführt wurde, bei dem man Flüssigkristall auf ein Substrat tropfen lässt, wird ein Signal mit der richtigen Frequenz, Wellenform oder Spannung auf das Panel angewendet, was bewirkt, dass die Flüssigkristallmoleküle in einer vorbestimmten Richtung verkippen. Indessen wird ultraviolettes Licht angewendet, um das Panel zu bestrahlen und dadurch zu bewirken, dass das RM polymerisiert wird, wobei ein Polymer entsteht, das auf zwei Substratflächen innerhalb des Panels abgeschieden wird. Diese Abscheidung wird als Polymerhöcker bezeichnet, welche die Flüssigkristallmoleküle mit einem Vorkippwinkel versehen, ohne dass eine Spannung angelegt ist. Dies trägt dazu bei, die Ansprechgeschwindigkeit der Flüssigkristallmoleküle zu erhöhen. Relatives Reiben bewirkt eine Ausrichtung nur in einer bestimmten Richtung, aber das betreffende Verfahren ist insofern vorteilhaft, als eine Ausrichtung in unterschiedlichen Winkeln (Erzeugen von Vorkippwinkeln in verschiedenen Domänen eines Panels) erreicht werden kann.
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Gemäß der Offenbarung des
US-Patents Nr. 7,169,449 handelt es sich bei den photoreaktiven Gruppen, die in den bei der PSVA-Technik verwendeten reaktiven Mesogenen enthalten sind, gewöhnlich um Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen, von denen Methacrylat am häufigsten verwendet wird. Es gibt jedoch Probleme, die dadurch verursacht werden, dass ultraviolettes Licht direkt eingestrahlt wird, um eine Reaktion der reaktiven Mesogene zu induzieren. Der primäre Wellenlängenbereich, der angewendet wird, um eine Photopolymerisation dieser funktionellen Gruppen zu verursachen, beträgt 200–300 nm. Obwohl eine solche Reaktion von reaktiven Mesogenen bei ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 300 nm auftreten kann, ist die Effizienz äußerst gering, und die Geschwindigkeit ist gering, so dass sie schlecht für eine Massenproduktion ist. Folglich ist es notwendig, ein Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 300 nm zu verwenden, um ein Panel zu bestrahlen und dadurch eine Reaktion des Flüssigkristallmaterials zu bewirken. Bei der Herstellung von Panels können jedoch mehrere Nachteile und Schwierigkeiten auftreten, wenn Licht einer Wellenlänge von weniger als 300 nm verwendet wird. Erstens weist ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 300 nm eine höhere Energie auf, was einen Abbau und eine Beschädigung von Polyimid, das eine Ausrichtungsschicht und Flüssigkristallmoleküle bildet, bewirken kann, was zu einem reduzierten VHR (Voltage Holding Ratio; Spannungshaltevermögen) des Panels, schweren Einbrenneffekten (Image Sticking) und einem verschlechterten Ergebnis der Zuverlässigkeitsanalyse (RA) führt. Zweitens zeigt eine Glasplatte, die zur Bildung eines TFT-LCD-Substrats verwendet wird, eine gewisse Absorption von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 300 nm, was eine Verschlechterung der Lichtbestrahlungseffizienz bewirkt. Es ist noch schlechter, dass das Flüssigkristallmaterial selbst eine starke Absorption von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 300 nm zeigt. Die Transmission von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 300 nm durch das Flüssigkristallmaterial wird im Allgemeinen vollständig blockiert. Mit anderen Worten, der größte Teil des ultravioletten Lichts, das von einer Lichtquelle emittiert wird, wird durch das Flüssigkristallmaterial absorbiert (was Schäden verursacht), und nur ein kleiner Teil des ultravioletten Lichts wird von den reaktiven Mesogenen absorbiert, um eine Polymerisationsreaktion zu induzieren. Dies erfolgt in einer sehr flachen Position auf der Seite des Lichteinfalls. Dadurch entsteht eine inhomogene Reaktion reaktiver Mesogene zwischen der Seite des Lichteinfalls und der gegenüberliegenden Rückseite, was zu einem verschlechterten Ausrichtungseffekt des Panels führt.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereitzustellen, die mit einem Sensibilisator, der eine starke Absorption von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 300–380 nm aufweist, versetzt wird, wobei mit dem Sensibilisator die reaktive Wellenlänge eines polymerisierbaren Monomers zu einer längeren Wellenlänge hin verschoben wird, was die Effizienz der Polymerisation erhöht und die Homogenität des so gebildeten Polymers verbessert.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkristallanzeige bereitzustellen und ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben, wobei durch den Einsatz der oben diskutierten Flüssigkristallmediumzusammensetzung, die mit ultraviolettem Licht einer Wellenlänge im Bereich von 300–380 nm bestrahlt werden kann, das Absorptionswellenlängenband vermieden werden kann, eine Beschädigung des Flüssigkristallmaterials und des Polyimid-Ausrichtungsmaterials reduziert werden kann, die Effizienz und Homogenität der Reaktion des polymerisierbaren Monomers erhöht werden kann, der Ausrichtungseffekt des Panels verbessert werden kann und somit die Qualität und Lebensdauer des Panels erhöht werden.
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Um die Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereit, die Folgendes umfasst: ein Flüssigkristallmaterial, ein polymerisierbares Monomer, einen Stabilisator und einen Sensibilisator, wobei der Sensibilisator eine starke Extinktion von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge zwischen 300 und 380 nm zeigt und aus einem polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff besteht, der aus einer Vielzahl von Benzolringen besteht, die mit substituierten Struktureinheiten verknüpft sind.
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Der Sensibilisator umfasst wenigstens einen Vertreter, der durch die folgenden Formeln dargestellt ist: Formel I
Formel II
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO
2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH
2CH
2)
n1CH
3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
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Der Sensibilisator wird in einer Menge von 5 ppm bis 1000 ppm hinzugefügt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallmediumzusammensetzung.
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Das in der Flüssigkristallmediumzusammensetzung enthaltene polymerisierbare Monomer wird mittels Einstrahlung von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 380 nm über den Sensibilisator polymerisiert.
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Das Flüssigkristallmaterial umfasst wenigstens ein Flüssigkristallmolekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
steht;
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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO
2, bei Y
1 und Y
2 um -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH
2CH
2)
n1CH
3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht, n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y
1 und Y
2 gleich oder verschieden sind.
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Das polymerisierbare Monomer umfasst wenigstens ein polymerisierbares Molekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei P
1 und P
2 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen handelt, L
1 und L
2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH
2O-, -OCH
2O-, -O(CH
2)
2O-, -COCH
2- oder Methylenyl handelt, X für eine Kernstruktureinheit steht, bei der es sich um
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO
2 handelt.
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Der Stabilisator umfasst wenigstens ein Molekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei R
1 für ein lineares oder verzweigtes C
1-9-Alkyl steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten R
1 aufweist, die gleich oder verschieden sind, R
2 für ein lineares oder verzweigtes C
1-36-Alkyl steht und es sich bei L um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH
2O-, -OCH
2O-, -O(CH
2)
2O-, -COCH
2- oder Methylenyl handelt.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Flüssigkristallanzeige bereit, 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, ein polymerisierbares Monomer, einen Stabilisator und einen Sensibilisator, wobei der Sensibilisator eine starke Extinktion von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge zwischen 300 und 380 nm zeigt und aus einem polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff besteht, der aus einer Vielzahl von Benzolringen besteht, die mit substituierten Struktureinheiten verknüpft sind.
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Der Sensibilisator umfasst wenigstens einen Vertreter, der durch die folgenden Formeln dargestellt ist: Formel I
Formel II
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO
2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH
2CH
2)
n1CH
3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
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Das in der Flüssigkristallmediumzusammensetzung enthaltene polymerisierbare Monomer wird mittels Einstrahlung von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 380 nm über den Sensibilisator polymerisiert; und der Sensibilisator wird in einer Menge von 5 ppm bis 1000 ppm hinzugefügt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallmediumzusammensetzung.
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Das Flüssigkristallmaterial umfasst wenigstens ein Flüssigkristallmolekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
steht;
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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO
2, bei Y
1 und Y
2 um -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH
2CH
2)
n1CH
3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht, n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y
1 und Y
2 gleich oder verschieden sind.
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Das polymerisierbare Monomer umfasst wenigstens ein polymerisierbares Molekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei P
1 und P
2 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen handelt, L
1 und L
2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH
2O-, -OCH
2O-, -O(CH
2)
2O-, -COCH
2- oder Methylenyl handelt, X für eine Kernstruktureinheit steht, bei der es sich um
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO
2 handelt.
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Der Stabilisator umfasst wenigstens ein Molekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei R
1 für ein lineares oder verzweigtes C
1-9-Alkyl steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten R
1 aufweist, die gleich oder verschieden sind, R
2 für ein lineares oder verzweigtes C
1-36-Alkyl steht und es sich bei L um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH
2O-, -OCH
2O-, -O(CH
2)
2O-, -COCH
2- oder Methylenyl handelt.
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Das obere Substrat umfasst ein oberes Glassubstrat und eine schwarze Matrix, R-, G-, B-Pixel, Substrat-Abstandshalter und eine gemeinsame Elektrode, die auf einer Oberfläche davon, die dem unteren Substrat gegenüber liegt, gebildet ist. Das untere Substrat umfasst ein unteres Glassubstrat und einen TFT-Array, ITO-Pixelelektroden und gemeinsame Elektroden, die auf einer Oberfläche davon, die dem oberen Substrat gegenüber liegt, gebildet sind. Die Oberflächen des oberen und des unteren Substrats, die einander gegenüber liegen, sind mit Ausrichtungsfolien beschichtet, die aus einem Ausrichtungsmaterial aus Polyimid gebildet sind.
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Die vorliegende Erfindung gibt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der oben diskutierten Flüssigkristallanzeige an, das die folgenden Schritte umfasst:
- (1) Bereitstellen eines oberen und eines unteren Substrats und der Flüssigkristallmediumzusammensetzung;
- (2) Tropfenlassen der Flüssigkristallmediumzusammensetzung auf das untere Substrat;
- (3) Montieren des oberen Substrats auf das untere Substrat in einer solchen Weise, dass es parallel zum unteren Substrat gesetzt wird, so dass die Flüssigkristallmediumzusammensetzung zwischen dem oberen und dem unteren Substrat eingefügt wird, wobei ein Panel entsteht; und
- (4) Anwenden von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 380 nm, um das Panel in einer Richtung vom oberen Substrat her zu bestrahlen, so dass das in der Flüssigkristallmediumzusammensetzung enthaltene polymerisierbare Monomer durch die Einstrahlung des ultravioletten Lichts mit einer Wellenlänge von 300 bis 380 nm zum Polymerisieren gebracht wird, wodurch die Zwecke der Ausrichtung erreicht sind.
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Schritt (1) umfasst weiterhin einen Teilschritt (1.1) des Herstellens des oberen und des unteren Substrats, der das Bereitstellen eines oberen und eines unteren Glassubstrats, das Bilden einer schwarzen Matrix, von R-, G-, B-Pixeln, Substrat-Abstandshaltern, einer gemeinsamen Elektrode und einer aufgetragenen Ausrichtungsschicht auf dem oberen Glassubstrat unter Bildung des oberen Substrats, das Bilden eines TFT-Arrays, von ITO-Pixelelektroden, einer gemeinsamen Elektrode und einer aufgetragenen Ausrichtungsschicht auf dem unteren Glassubstrat umfasst, wobei die Ausrichtungsschichten aus einem Polyimid-Ausrichtungsmaterial bestehen.
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Die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereitstellt, die mit einem Sensibilisator, der eine starke Absorption von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 300–380 nm aufweist, versetzt wird. Der Sensibilisator reagiert mit einem polymerisierbaren Monomer unter Bildung eines Exciplexes, der Energie, die dadurch absorbiert wird, auf das polymerisierbare Monomer überträgt, so dass dessen Polymerisation bewirkt wird, wodurch die reaktive Wellenlänge des polymerisierbaren Monomers zu einer längeren Wellenlänge (300–350 nm) hin verschoben wird, was die Effizienz der Polymerisation erhöht und die Homogenität des so gebildeten Polymers verbessert. Eine Flüssigkristallanzeige, die unter Verwendung der Flüssigkristallmediumzusammensetzung hergestellt wird, kann mit ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 300–380 nm bestrahlt werden, so dass das Absorptionswellenlängenband des Flüssigkristallmaterials vermieden werden kann, eine durch ultraviolettes Licht verursachte Beschädigung des Flüssigkristallmaterials und des Polyimid-Ausrichtungsmaterials reduziert werden kann, die Effizienz und Homogenität der Reaktion des polymerisierbaren Monomers erhöht werden kann, der Ausrichtungseffekt des Panels verbessert werden kann und somit die Qualität und Lebensdauer des Panels erhöht werden, was es ermöglicht, eine stabile Massenproduktion zu realisieren und eine Flüssigkristallanzeige mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereit, die Folgendes umfasst: ein Flüssigkristallmaterial, ein polymerisierbares Monomer, einen Stabilisator und einen Sensibilisator. Der Sensibilisator zeigt eine starke Extinktion von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge zwischen 300 und 380 nm. Der Sensibilisator reagiert mit dem polymerisierbaren Monomer unter Bildung eines Exciplexes, der Energie, die dadurch absorbiert wird, auf das polymerisierbare Monomer überträgt, was eine Polymerisation des polymerisierbaren Monomers bewirkt. Der Sensibilisator besteht aus einem polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff, der aus einer Vielzahl von Benzolringen besteht, die mit substituierten Struktureinheiten verknüpft sind.
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Der Sensibilisator umfasst wenigstens einen Vertreter, der durch die folgenden Formeln dargestellt ist: Formel I
Formel II
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten Struktureinheiten steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist. In der obigen Formel ist X(n) in einer nichtfixierten Verknüpfungsart mit den Ringen verknüpft, und die Anzeige der Position von X(n) in dem Ring kann bedeuten, dass es mit einer beliebigen Position verknüpft ist, und auch seine Zahl ist nicht auf eins beschränkt, und es sind eine oder mehrere äquivalente Positionen mit X(n) versehen. In der in Formel I bis IX gezeigten Formel kann der Wert von n in beliebigen der Formeln gleich oder verschieden sein. Wenn n > 1, zeigt dies an, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind. Bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit handelt es sich um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO
2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH
2CH
2)
n1CH
3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
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Der Sensibilisator zeigt ähnliche Merkmale in der chemischen Struktur, indem er ein großes π-konjugiertes System aufweist. Im Allgemeinen gilt in einem gegebenen Bereich: Je größer das konjugierte System, desto länger die Wellenlänge, die absorbiert werden kann. Als Substanz mit einem großen konjugierten System zeigt Naphthalin ein starkes Absorptionsspektrum im Bereich von 240–320 nm, und Anthracen weist ein starkes Absorptionsspektrum im Bereich von 300–360 nm auf. Die zugesetzte Menge des Sensibilisators beträgt 5 ppm bis 1000 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallmediumzusammensetzung. Der Sensibilisator kann einzeln verwendet werden, oder es können mehrere Sensibilisatoren in Kombination verwendet werden.
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Das Flüssigkristallmaterial umfasst wenigstens ein Flüssigkristallmolekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
steht;
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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO
2, bei Y
1 und Y
2 um -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH
2CH
2)
n1CH
3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht, n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y
1 und Y
2 gleich oder verschieden sind.
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Das polymerisierbare Monomer umfasst wenigstens ein polymerisierbares Molekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei P
1 und P
2 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen handelt, L
1 und L
2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH
2O-, -OCH
2O-, -O(CH
2)
2O-, -COCH
2- oder Methylenyl handelt, X für eine Kernstruktureinheit steht, bei der es sich um
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO
2 handelt.
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Der Stabilisator umfasst wenigstens ein Molekül, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei R
1 für ein lineares oder verzweigtes C
1-9-Alkyl steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n > 1 anzeigt, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten R
1 aufweist, die gleich oder verschieden sind, R
2 für ein lineares oder verzweigtes C
1-36-Alkyl steht und es sich bei L um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH
2O-, -OCH
2O-, -O(CH
2)
2O-, -COCH
2- oder Methylenyl handelt.
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Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet den Sensibilisator, der bewirken soll, dass das darin enthaltene polymerisierbare Monomer bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 300–380 nm eine Polymerisationsreaktion durchführt. Mit anderen Worten, wenn ultraviolettes Licht verwendet wird, um eine interne Polymerisationsreaktion zu bewirken, kann ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 300–380 nm eingesetzt werden, denn ultraviolettes Licht innerhalb dieses Wellenlängenbands wird von dem Flüssigkristallmaterial kaum oder gar nicht absorbiert, wodurch der bei dem Flüssigkristallmaterial verursachte Schaden reduziert wird. Der Sensibilisator zeigt eine starke Absorption von ultraviolettem Licht dieses Wellenlängenbands und kann in diesem Wellenlängenband einen Exciplex mit dem polymerisierbaren Monomer bilden, um Energie, die dadurch absorbiert wird, auf das polymerisierbare Monomer zu übertragen und eine Polymerisation des polymerisierbaren Monomers zu bewirken und dadurch die Zwecke zu erreichen, die reaktive Wellenlänge des polymerisierbaren Monomers zu einer längeren Wellenlänge hin zu verschieben (wobei die reaktive Wellenlänge von 200–300 nm zu 300–380 nm verschoben wird). Der Sensibilisator selbst nimmt nicht an irgendeiner chemischen Reaktion teil und liefert nur die Funktion, Energie zu übertragen, so dass keine negative Wirkung auf die Flüssigkristallmediumzusammensetzung und das so hergestellte Produkt Flüssigkristallanzeige auftritt.
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Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist auf eine Flüssigkristallanzeige anwendbar. Eine Flüssigkristallanzeige, die die oben diskutierte Flüssigkristallmediumzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung 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. Das obere Substrat umfasst ein oberes Glassubstrat und eine schwarze Matrix, R-, G-, B-Pixel, Substrat-Abstandshalter und eine gemeinsame Elektrode, die auf einer Oberfläche davon, die dem unteren Substrat gegenüber liegt, gebildet ist. Das untere Substrat umfasst ein unteres Glassubstrat und Datenleitungen, Gateleitungen, einen TFT-Array, ITO-Pixelelektroden und gemeinsame Elektroden, die auf einer Oberfläche davon, die dem oberen Substrat gegenüber liegt, gebildet sind. Die Oberflächen des oberen und des unteren Substrats, die einander gegenüber liegen, sind mit Ausrichtungsfolien beschichtet. Die Ausrichtungsfolien sind aus einem Ausrichtungsmaterial aus Polyimid gebildet.
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Wie oben erwähnt, wird die Flüssigkristallmediumzusammensetzung mit dem Sensibilisator versetzt, der eine starke Absorption von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 300–380 nm aufweist. Durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (dessen Wellenlänge 300–380 nm beträgt), das der Flüssigkristallmediumzusammensetzung entspricht, absorbiert der Sensibilisator Energie des Wellenlängenbands und überträgt die Energie auf das polymerisierbare Monomer und verursacht dadurch eine Polymerisation des polymerisierbaren Monomers. Die Ausbeute und Homogenität der Reaktion werden erhöht, und das so gebildete Polymer ist homogen, wodurch die Ausrichtungswirkung des Flüssigkristallanzeige-Panels verbessert und damit die Qualität und Lebensdauer des Panels erhöht werden kann, was es ermöglicht, eine stabile Massenproduktion zu realisieren und Flüssigkristallanzeigen mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen.
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Die Flüssigkristallmediumzusammensetzung umfasst: ein Flüssigkristallmaterial, ein polymerisierbares Monomer, einen Stabilisator und einen Sensibilisator, wobei der Sensibilisator eine starke Extinktion von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge zwischen 300 und 380 nm zeigt und aus einem polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff besteht, der aus einer Vielzahl von Benzolringen besteht, die mit substituierten Struktureinheiten verknüpft sind.
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Ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
- Schritt 1: Bereitstellen eines oberen und eines unteren Substrats und einer Flüssigkristallmediumzusammensetzung, wobei es sich bei der Flüssigkristallmediumzusammensetzung um die Flüssigkristallmediumzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung handelt;
der Schritt (1) umfasst weiterhin: Teilschritt (1.1) des Herstellens des oberen und des unteren Substrats: Bereitstellen des oberen und des unteren Glassubstrats, Bilden einer schwarzen Matrix, von R-, G-, B-Pixeln, Substrat-Abstandshaltern, einer gemeinsamen Elektrode und einer aufgetragenen Ausrichtungsschicht auf dem oberen Glassubstrat unter Bildung des oberen Substrats; Bilden von Datenleitungen, Gateleitungen, eines TFT-Arrays, von ITO-Pixelelektroden, einer gemeinsamen Elektrode und einer beschichteten Ausrichtungsschicht auf dem unteren Glassubstrat umfasst, wobei die Ausrichtungsschichten aus einem Polyimid-Ausrichtungsmaterial bestehen.
- Schritt 2: Tropfenlassen der Flüssigkristallmediumzusammensetzung auf das untere Substrat, wobei die Flüssigkristallmediumzusammensetzung durch Anwendung eines ODF-Verfahrens (One Drop Filling) auf die Oberfläche des unteren Substrats, das eine Ausrichtungsschicht umfasst, tropfen gelassen wird. In diesem Schritt wird zuerst Siegelharz auf das untere Substrat aufgetragen, und die Flüssigkristallmediumzusammensetzung wird in das Siegelharz tropfen gelassen.
- Schritt 3: Montieren des oberen Substrats auf das untere Substrat in einer solchen Weise, dass es parallel zum unteren Substrat gesetzt wird, so dass die Flüssigkristallmediumzusammensetzung zwischen dem oberen und dem unteren Substrat eingefügt wird, wobei ein Panel entsteht. Bei der Montage wird das obere Substrat so auf das untere Substrat montiert, dass seine Oberfläche, die eine Ausrichtungsschicht umfasst, dem unteren Substrat gegenüber liegt und somit die Flüssigkristallmediumzusammensetzung zwischen dem oberen und dem unteren Substrat platziert wird. Dann wird das Siegelharz gehärtet, um die so gebildete Panel-Struktur zu festigen.
- Schritt 4: Anwenden von ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 380 nm, um das Panel in einer Richtung vom oberen Substrat her zu bestrahlen, so dass das in der Flüssigkristallmediumzusammensetzung enthaltene polymerisierbare Monomer durch die Einstrahlung des ultravioletten Lichts mit einer Wellenlänge von 300 bis 380 nm zum Polymerisieren gebracht wird, wodurch die Zwecke der Ausrichtung erreicht sind. Vorzugsweise wird ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 310–380 nm verwendet, um das Panel zu bestrahlen. Durch die Einstrahlung des ultravioletten Lichts absorbiert der in der Flüssigkristallmediumzusammensetzung enthaltene Sensibilisator das ultraviolette Licht, so dass der Sensibilisator einen Exciplex mit dem polymerisierbaren Monomer bildet, um Energie, die dadurch absorbiert wird, auf das polymerisierbare Monomer zu übertragen und eine Polymerisation des polymerisierbaren Monomers im Wellenlängenbereich von 300–380 nm zu bewirken. Die Effizienz der Polymerisation ist hoch, und die Homogenität des so gebildeten Polymers ist ausgezeichnet. Das Ergebnis der Ausrichtung des Panels ist verbessert. Da außerdem ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 300–380 nm verwendet wird, kann das Absorptionswellenlängenband des Flüssigkristallmaterials vermieden werden, und eine durch ultraviolettes Licht dieses Bands verursachte Beschädigung des Flüssigkristallmaterials und der Ausrichtungsschichten kann signifikant reduziert werden. Somit werden die Qualität und die Lebensdauer des Flüssigkristallanzeige-Panels erhöht. Eine stabile Massenproduktion kann realisiert werden. Die mit diesem Verfahren hergestellte Flüssigkristallanzeige kann einen hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
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Im Folgenden werden Beispiele angegeben, um die Art und Weise der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
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Beispiel 1
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Ein oberes und ein unteres Substrat werden hergestellt. Das untere Substrat wird mit Datenleitungen, Gateleitungen, einem TFT-Array, ITO-Pixelelektroden und gemeinsamen Elektroden versehen und weist eine Substratoberfläche auf, die mit einer Ausrichtungsschicht beschichtet ist. Das obere Substrat wird mit einer schwarzen Matrix, R-, G-, B-Pixeln, Substrat-Abstandshaltern und einer gemeinsamen Elektrode versehen und weist eine Oberfläche auf, die ebenfalls mit einer Ausrichtungsschicht beschichtet ist. Ein negativer Flüssigkristall wird verwendet und mit einem polymerisierbaren Monomer, einem Sensibilisator und einem Stabilisator gemischt, wobei die Flüssigkristallmediumzusammensetzung entsteht. Der Sensibilisator weist eine Struktur der folgenden Formel auf:
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Die hinzugefügte Menge des Sensibilisators in der Flüssigkristallmediumzusammensetzung beträgt 70 ppm. Das obere und das untere Substrat werden mit der Flüssigkristallmediumzusammensetzung unter Bildung eines Panels montiert, und anschließend wird das Panel in einer Richtung vom oberen Substrat her mit ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 310–380 nm bestrahlt, was eine Polymerisation des polymerisierbaren Monomers unter Bildung eines Polymers bewirkt, um die Ziele der Ausrichtung zu erreichen.
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Beispiele 2–7
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Diese Beispiele sind Beispiel 1 ähnlich, außer dass die Molekülstruktur und der Gehalt des Sensibilisators sowie der Wellenlängenbereich des ultravioletten Lichts, die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt sind, unterschiedlich sind. Tabelle 1: Molekülstruktur und Gehalt des Sensibilisators sowie Wellenlängenbereich des ultravioletten Lichts in den Beispielen 2–7
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Alles in Allem stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallmediumzusammensetzung bereit, die durch Zugabe eines Sensibilisators bewirkt, dass die reaktive Wellenlänge eines polymerisierbaren Monomers von 200–300 nm zu 300–380 nm verschoben wird, so dass das Absorptionsband des Flüssigkristallmaterials vermieden wird und die Effizienz und Homogenität der Reaktion des polymerisierbaren Monomers erhöht werden. Eine Flüssigkristallanzeige, die unter Verwendung der Flüssigkristallmediumzusammensetzung hergestellt wird, verwendet ultraviolettes Licht im Wellenlängenbereich von 300–380 nm, wodurch das Absorptionsband des Flüssigkristallmaterials vermieden wird, eine durch ultraviolettes Licht verursachte Beschädigung des Flüssigkristallmaterials und des Polyimid-Ausrichtungsmaterials stark reduziert wird, die Qualität und die Lebensdauer des Flüssigkristallanzeige-Panels verbessert werden, wodurch eine stabile Massenproduktion realisiert wird die so hergestellte Flüssigkristallanzeige eine hohe Zuverlässigkeit erhält.
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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.
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 handelt.
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 handelt.
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten Struktureinheiten steht, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist. In der obigen Formel ist X(n) in einer nichtfixierten Verknüpfungsart mit den Ringen verknüpft, und die Anzeige der Position von X(n) in dem Ring kann bedeuten, dass es mit einer beliebigen Position verknüpft ist, und auch seine Zahl ist nicht auf eins beschränkt, und es sind eine oder mehrere äquivalente Positionen mit X(n) versehen. In der in Formel I bis IX gezeigten Formel kann der Wert von n in beliebigen der Formeln gleich oder verschieden sein. Wenn n > 1, zeigt dies an, dass die individuelle Ringstruktur eine Vielzahl von substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind. Bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit handelt es sich um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 handelt.
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 handelt.
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
wobei X für die an die Ringe gebundenen substituierten 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO2, -R, -O-R, -CO-R, -OCO-R, -COO-R oder -(OCH2CH2)n1CH3 handelt, R für ein lineares oder verzweigtes C1-12-Alkyl steht und n1 eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
wobei P1 und P2 für polymerisierbare Struktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um Methacrylat-, Acrylat-, Ethenyl-, Ethylenoxy- oder Epoxygruppen handelt, L1 und L2 für Verknüpfungsstruktureinheiten stehen, die gleich oder verschieden sind und bei denen es sich um -C-C-, -O-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2O-, -O(CH2)2O-, -COCH2- oder Methylenyl handelt, X für eine Kernstruktureinheit steht, bei der es sich um
handelt, wobei X für eine an die Ringstruktur gebundene substituierte Struktureinheit 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 substituierten Struktureinheiten X aufweist, die gleich oder verschieden sind, es sich bei der von X dargestellten substituierten Struktureinheit um -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN oder -NO2 handelt; wobei der Stabilisator wenigstens ein Molekül umfasst, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
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.