液晶介质制造技术

本发明专利技术涉及包含可聚合化合物的液晶(LC)介质、其制备方法、其用于光学、光电及电子目的、尤其在LC显示器中的用途及包含其的LC显示器。

Liquid crystal medium

The invention relates to a liquid crystal (LC) medium containing an polymerizable compound, a preparation method, a use for optical, photoelectric and electronic purposes, especially in a LC display, and a LC display containing it.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液晶介质本专利技术涉及包含可聚合化合物的液晶(LC)介质、其制备方法、其用于光学、光电及电子目的、尤其用于挠性LC显示器的用途及包含其的LC显示器。专利技术背景最近，已研发液晶(LC)混合物用于实现基于挠性基板的LC显示器。这些LC混合物含有容许在显示器中形成聚合物壁的反应性聚合物前体，其有助于维持LC层的间隙距离。此技术由此使得能通过使用LC材料制造自由形式且稳健的显示器。自由形式LC显示器可具有固定形状而非刚性平板显示器，例如弯曲形状，或甚至可为挠性的。第一种类型的最简单形式为曲面TV，其刚研发出来不久且为观看者提供增强的观看体验。因此，可提供不仅在一个尺寸上定型，而且在两个尺寸上定型，且可用作例如车辆仪表板或广告屏幕的显示器。也已研发出另一种类型的自由形式显示器，即挠性显示器，且已建议利用挠性的优点将其用于例如移动电话或智能手表中。其他潜在应用是可折叠或可卷的移动电话，以及用于显示或家庭娱乐的超大屏幕，其由于其大小而需要可卷或可折叠以便运输或装载。有利地，这样的装置是基于塑料基板，而非如在常规的非挠性LC显示器中所用的刚性玻璃基板。另一显示器概念“不破裂”显示器也是基于塑料基板且是指特征为特定稳健性、耐久性及对机械冲击的抗性的显示器设计。应解决的一个问题是，移动器件在其正常使用期间意外掉落或以其他方式受损的风险增加。鉴于这些器件的高价值，非常期望解决此问题的方案。因此非常需要自由形式或不破裂LC显示器。具有挠性基板的LC显示器的一个主要技术挑战在于，LC层厚度对于适当器件操作是重要的。经限定的LC层厚度与LC材料性质的适当组合确保像素可在黑态(blackstate)与光透射态之间切换。在变化的层厚度的情形中，基板之间的间隙距离的不期望干扰可导致可见的光学缺陷。因此，应确保LC层厚度不受挠性塑料基板的弯曲或缺少刚性的影响。在具有刚性玻璃基板的常规的LC显示器中，通常将间隔体颗粒添加至LC层以限定并维持恒定层厚度。自由形式显示器的可能的解决方案是通过并入支撑结构来调整此概念，如例如聚合物壁，其既可抵抗压缩也可将两个基板结合在一起。适宜的制造方法是预先制造聚合物壁结构，在基板上铺展LC混合物，随后用顶部基板封闭面板。此方法的潜在问题例如在于，支撑结构妨碍LC混合物的铺展，且与顶部基板的结合可能不足。替代方案是在已装配显示器后通过光刻法产生聚合物壁结构。这示意性地说明于图1中，其显示聚合物壁形成方法。图1(a)显示由LC主体分子(棒)、可聚合单体(点)及光引发剂(未显示)组成的LC混合物。如图1(b)中所示，将LC混合物填充至显示器中，或在第一基板及施加于顶部上的第二基板上铺展LC混合物，且穿过光掩模施加UV辐射(通过箭头指示)。发生聚合诱导的相分离，因此如图1(c)中所示根据掩模图案在经辐照区域形成聚合物壁，同时恢复像素区域中LC主体分子(棒)的LC相。对于LC显示器应用通过此方法产生聚合物壁的原理是已知技术，已阐述于文献中且已提出用于多种显示器模式中。举例而言，US6130738及EP2818534A1公开了LC显示器，其包含由LC主体混合物中所含的一种或两种可聚合单体形成的聚合物壁。然而，目前用于具有聚合物壁形成的挠性LC显示器的所用的LC混合物及单体仍有多个缺点且仍可进一步改良。举例而言，观察到，现有技术中所用的可聚合化合物及LC介质的确通常显示聚合物壁与LC主体混合物的LC分子之间的相分离不足。这一方面导致聚合物壁中不期望的包括LC分子，且另一方面导致溶解或分散于LC主体混合物中的聚合物分子的量增加，该二者均可对显示器性能有负面影响。因此，陷于聚合物壁中的LC分子可导致显示器的透明度及对比度降低，光电响应由于形成切换速度不同的域而劣化，且聚合物壁与基板的粘合降低。另一方面，LC主体混合物中不期望量的聚合物分子可对LC混合物性质造成负面影响。此外，观察到，聚合物壁的厚度通常不是恒定的，而是可变的，这可导致像素大小不均。此外，聚合物壁的确通常一方面不显示针对机械压力的足够的稳定性，且另一方面不显示足够的弹性。同样，聚合物壁通常过厚，这降低了显示器的透明度及对比度。因此可期望获得用于挠性LC显示器的经改良LC混合物及单体，其可克服如上文所述的用于现有技术中的材料的缺点。本专利技术是基于如下目标：提供用于具有聚合物壁的挠性LC显示器中的新颖适宜材料、尤其是包含可聚合单体的LC主体混合物，其不具有上文所指示的缺点或仅以降低程度具有该缺点。具体而言，本专利技术是基于如下目标：提供包含可聚合单体的LC介质，其使得能以时间有效且成本有效方式形成聚合物壁，且其适于大量生产。所形成的聚合物壁应显示与LC主体混合物明确的相分离，不具有或以降低量具有缺陷或陷于聚合物壁中的LC分子，且不具有或以降低量具有溶解于LC主体混合物中的聚合物分子。聚合物壁也应显示恒定厚度、高弹性、针对机械压力的高稳定性及与基板的良好粘合。本专利技术的另一目标是提供用于挠性显示器的经改良LC主体混合物，其应显示高比电阻值、高VHR值、高可靠性、低阈值电压、短响应时间、高双折射率，显示尤其在较长波长下的良好UV吸收，容许其中所含单体的快速且完全的聚合，且减少或预防显示器中图像粘滞的出现。本专利技术的另一目标是提供具有聚合物壁的LC显示器，其显示寻址状态中的高透明度、良好对比度、高切换速度及大的操作温度范围。本专利技术的另一目标是提供使得LCD技术能用于自由形式且不破裂的基于塑料基板的LC显示器的改良技术方案。以上目标已根据本专利技术通过如下文阐述并要求保护的材料及方法实现。因此，已令人惊讶地发现，至少一些上文所提及的目标可通过使用如下文所公开了并要求保护的包含LC主体混合物及一种或多种可聚合单体的LC介质来实现，其将具有可聚合基团及环烷基的可聚合化合物含于LC介质中。已观察到，通过使用这样的LC介质，可实现具有更恒定厚度及聚合物壁与LC主体混合物之间的更好相分离的聚合物壁。也已令人惊讶地发现，含于LC介质中的可聚合化合物也可用于形成间隔体以维持LC显示器基板之间的恒定盒间隙。这可支撑或甚至替代现有技术中通常使用的间隔体材料。专利技术概述本专利技术涉及液晶(LC)介质，其包含可聚合组分A)，该可聚合组分A)包含一种或多种可聚合化合物且优选由其组成；及液晶组分B)，该液晶组分B)在下文中也称为“LC主体混合物”，其包含一种或多种介晶或液晶化合物且优选由其组成，其中该可聚合组分A)包含一种或多种第一可聚合化合物，其包含具有8至24个环原子的单环烃基，及连接至其的(确切地)一个可聚合基团，任选地一种或多种第二可聚合化合物，其包含具有1至30个C原子的直链或支链烃基、或具有3至7个环原子的单环烃基、或具有4至30个环原子的二环或多环烃基，及连接至其的(确切地)一个可聚合基团，任选地一种或多种第三可聚合化合物，其包含具有1至30个C原子的直链、支链或环状烃基，及连接至其的两个或更多个可聚合基团，及任选地一种或多种第四可聚合化合物，其包含含有一个或多个芳香族或杂芳香族环或稠合芳香族或杂芳香族环的环体系，及连接至其的两个优选彼此不同的可聚合基团。本专利技术LC介质的液晶组分B)在下文也称为“LC主体混合物”，且优选含有仅选自不可聚合的低分子量化合物的LC化合物，且任选地含有其他添加剂，如光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶(LC)介质，其包括包含一种或多种可聚合化合物的可聚合组分A)及包含一种或多种介晶或液晶化合物的液晶组分B)，该液晶介质的特征在于可聚合组分A)包含一种或多种第一可聚合化合物，该一种或多种第一可聚合化合物包含具有8至24个环原子的单环烃基及连接至其的一个可聚合基团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.30 EP 15003123.51.一种液晶(LC)介质，其包括包含一种或多种可聚合化合物的可聚合组分A)及包含一种或多种介晶或液晶化合物的液晶组分B)，该液晶介质的特征在于可聚合组分A)包含一种或多种第一可聚合化合物，该一种或多种第一可聚合化合物包含具有8至24个环原子的单环烃基及连接至其的一个可聚合基团。2.根据权利要求1的LC介质，其特征在于组分A)另外包含一种或多种第二可聚合化合物，该一种或多种第二可聚合化合物包含具有1至30个C原子的直链或支链烃基、或具有3至7个环原子的单环烃基、或具有4至30个环原子的二环或多环烃基，及连接至其的一个可聚合基团。3.根据权利要求1或2的LC介质，其特征在于组分A)另外包含一种或多种第三可聚合化合物，该一种或多种第三可聚合化合物包含具有1至30个C原子的直链、支链或环状烃基及连接至其的两个或更多个可聚合基团。4.根据权利要求1至3中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自式I的第一可聚合化合物P-Sp-G1I其中P是可聚合基团，Sp是间隔基团或单键，G1是具有8至24个C原子的单环烃基，其任选地经一个或多个基团L取代，L是F、Cl、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(＝O)N(Rx)2、-C(＝O)Y1、-C(＝O)Rx、-N(Rx)2、任选地经取代的甲硅烷基、具有5至20个环原子的任选地经取代的芳基或杂芳基或具有1至25个C原子的直链或支链烷基，此外其中一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地以O和/或S原子彼此不直接连接的方式经以下基团替代：-C(R0)＝C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-，且此外其中一个或多个H原子可经以下基团替代：F、Cl、-CN，Rx是H、F、Cl、CN或具有1至25个C原子的直链、支链或环状烷基，其中一个或多个不相邻的CH2-基团任选地以O原子和/或S原子彼此不直接连接的方式经-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代，且其中一个或多个H原子各自任选地经F或Cl替代，R0、R00是H或具有1至20个C原子的烷基，Y1是卤素。5.根据权利要求1至4中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第一可聚合化合物：其中P及Sp具有权利要求4中给出的含义。6.根据权利要求1至5中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第一可聚合化合物：7.根据权利要求1至6中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自式II的第二可聚合化合物P-Sp-G2II其中P及Sp具有权利要求4中给出的含义，且G2是具有1至20个C原子的直链或支链烷基或具有3至7个C原子的单环烷基，其任选地单-、多-或全氟化且任选地经一个或多个如权利要求4中限定的基团L取代，且其中一个或多个CH2-基团任选地经-O-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-替代，以使得O原子彼此不直接相邻。8.根据权利要求1至7中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第二可聚合化合物：P-Sp-(CHW11)n2-(CH2)n1-(CHW12)n3-CH3II1P-Sp-(CH2)n2-(CF2)n1-CFW13W14II2其中各个基团彼此独立地且在每次出现时相同或不同地具有以下含义P、Sp具有权利要求4中给出的含义，W11、W12是H、F或直链或支链C1-C12-烷基，W13、W14是H或F，n1是2至15的整数，n2、n3是0或1至3的整数。9.根据权利要求1至8中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第二可聚合化合物：10.根据权利要求1至9中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种第二可聚合化合物，该一种或多种第二可聚合化合物包含具有4至30个环原子的二环或多环烃基及连接至其的可聚合基团。11.根据权利要求1至10中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自式IIA的第二可聚合化合物P-Sp-G2AIIA其中P及Sp具有权利要求2中给出的含义，且G2A是具有4至30个环原子的二环或多环烃基，其任选地经一个或多个如权利要求4中限定的基团L取代。12.根据权利要求1至11中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第二可聚合化合物：其中R在每次出现时相同或不同地表示P-Sp-或具有权利要求4中针对Rx给出的含义之一，且式IIAA-IIAC的每一者中基团R中的至少一者表示P-Sp-。13.根据权利要求1至12中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第二可聚合化合物：其中P及Sp具有权利要求4中给出的含义，W11、W12及W13彼此独立地是H、F或C1-C12-烷基，且环烷基任选地经一个或多个如权利要求4中限定的基团L取代。14.根据权利要求1至13中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第二可聚合化合物：其中n是0或1至8的整数，W是H、CH3或C2H5且W11、W12及W13是H、F或C1-C12-烷基。15.根据权利要求1至14中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第二可聚合化合物：16.根据权利要求1至15中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自式III的第三可聚合化合物P1-Sp1-G3-Sp2-P2III其中P1及P2彼此独立地且在每次出现时相同或不同地表示可聚合基团，Sp1、Sp2彼此独立地表示相同或不同的间隔基团或单键，G3是具有1至20个C原子的直链、支链或环状烷基，其任选地经单-、多-或全氟化且任选地经一个或多个如权利要求4中限定的基团L取代，且其中一个或多个CH2-基团任选地经-O-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-替代，以使得O原子彼此不直接相邻。17.根据权利要求1至16中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第三可聚合化合物：P1-Sp1-(CHW11)n2-(CH2)n1-(CHW12)n3-Sp2-P2III1P1-(CH2)n2-(CF2)n1-(CH2)n3-P2III3(P1-Sp1-(CH2)n4)n5CH4-n5III4其中P1、P2、Sp1、Sp2是如权利要求16中所限定，W11在每次出现时相同或不同地是H、F或C1-C12-烷基，n1是2至15的整数，n2、n3彼此独立地是0或1至3的整数，n4是0或1至15的整数，n5是3或4，且式III2中的亚环己基环任选地经一个或多个相同或不同的基团W11取代。18.根据权利要求1至17中任一项的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下各式的第三可聚合化合物：CH2＝CW-CO-O-(CHW11)n4-(CH2)n1-O-CH＝CH2III1aCH2＝CH-O-(CHW1)n4-(CH2)n1-O-CO-CH＝CH2III1bCH2＝CW-C...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·布里梅，P·苏斯，N·格雷因特，M·克拉森梅默，C·舒内费德，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE