液晶介质制造技术

本发明专利技术涉及一种包含可聚合化合物的液晶(LC)介质，用于制备其的方法，其用于光学、电光学和电子目的的用途，特别是在LC显示器中的用途，以及包含其的LC显示器。

Liquid crystal medium

【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一种包含可聚合化合物的液晶(LC)介质，用于其制备的方法，其用于光学、电光学和电子目的的用途，特别是在柔性LC显示器中的用途，以及包含其的LC显示器。专利技术背景最近已经开发了液晶(LC)混合物用于实现基于柔性基板的LC显示器。这些LC混合物含有允许在显示器中形成聚合物壁的反应性聚合物前驱体，其帮助维持LC层的间隙距离。因此该技术使得能够通过使用LC材料制造自由形式和稳固耐用的显示器。自由形式的LC显示器可以具有不同于刚性平板显示器的平坦形状的永久形状，例如弯曲形状，或者甚至可以具有柔性形状。第一类型的最简单形式是最近开发的曲面电视，它为观众提供了增强的观看体验。因此，可以提供不仅以一维而且以二维成形的显示器，并且该显示器可以例如用作汽车仪表板或广告荧屏。也已经开发柔性显示器，另一种类型的自由形式的显示器，并且已经提出例如利用柔性的优点而用于移动电话或智能手表中。其它潜在的应用是可折叠的或可卷起的移动电话，以及用于显示或家庭娱乐的超大屏，其由于其尺寸而需要可卷起或可折叠以进行运输或收起。此类设备有利地基于塑料基材而不是如用于传统非柔性的LC显示器中的刚性玻璃基板。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，恒定的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层厚度不会由于挠性塑料基板的弯曲或缺少刚性而改变。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。对于迄今使用的材料观察到的另一个问题是它们并不总是满足良好的相分离的要求，从而导致增加的聚合时间和高的交联度，从而导致较差的壁稳定性，尤其是在机械应力下。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。本专利技术的另一个目的是提供用于制造具有聚合物壁的LC显示器的可聚合LC介质，其同时实现良好的相分离和高的交联度。以上目的已经根据本专利技术通过以下描述和主张的材料和方法实现。因此，已经令人惊讶地发现上述目的的至少一些可以通过使用如以下公开和主张的包含LC主体混合物和一种或多种可聚合单体的LC介质实现，其中LC介质含有包含至少两个可聚合的式-SH的硫醇基团的第一可聚合化合物和包含至少两个具有式-CW＝CH2的乙烯部分的可聚合基团的第二可聚合化合物，其中W为H或例如以下所定义的低级烷基，该乙烯部分以下也被称作“-烯基”。还令人惊奇地发现，LC介质中所含的可聚合化合物也可用于形成间隔体，以在LC显示器的基板之间保持恒定的盒间隙。这可以支撑或甚至替代现有技术中通常使用的间隔材料。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)包含一种或多种包含至少两个硫醇基团-SH的第一可聚合化合物，其中至少一种第一可聚合化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.液晶(LC)介质，其包含含有一种或多种可聚合化合物的可聚合组分A)，和含有一种或多种介晶或液晶化合物的液晶组分B)，其中该可聚合组分A)包含/n一种或多种包含至少两个式-SH的硫醇基团的第一可聚合化合物，其中至少一种第一可聚合化合物含有芳族或杂芳族基团，/n一种或多种包含至少两个可聚合基团的第二可聚合化合物，其包含式-CW＝CH

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170802 EP 17184524.11.液晶(LC)介质，其包含含有一种或多种可聚合化合物的可聚合组分A)，和含有一种或多种介晶或液晶化合物的液晶组分B)，其中该可聚合组分A)包含
一种或多种包含至少两个式-SH的硫醇基团的第一可聚合化合物，其中至少一种第一可聚合化合物含有芳族或杂芳族基团，
一种或多种包含至少两个可聚合基团的第二可聚合化合物，其包含式-CW＝CH2的末端乙烯基部分，其中W为H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1-5个C原子的烷基，
任选地，聚合引发剂，
任选地，稳定剂。


2.权利要求1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
G1-(Sp1-SH)g1I
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：
Sp1为间隔基团或单键，
G1为具有4-25个环原子的芳族或杂芳族基团，其还可以包含稠合的环，并且其是未取代的或被L单或多取代，
L为F,Cl,-CN,-NO2,-NCO,-NCS,-OCN,-SCN,-C(＝O)N(Rq)2,-C(＝O)Yz,-C(＝O)Rq,-N(Rq)2，任选取代的甲硅烷基，任选取代的具有5-20个环原子的芳基或杂芳基，或具有1-25个C原子的直链或支化的烷基，其中另外地一个或多个不相邻的CH2基团可以各自彼此独立地被-C(R0)＝C(R00)-,-C≡C-,-N(R0)-,-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代，和其中另外地一个或多个H原子可以被F、Cl、-CN替代，
Rq为H,F,Cl,CN或具有1-25个C原子的直链、支化或环状的烷基，其中一个或多个不相邻的CH2-基团任选地被-O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以O和/或S原子不直接彼此连接的方式替代，和其中一个或多个H原子各自任选地被F或Cl替代，
R0,R00为H或具有1-20个C原子的烷基，
Yz为卤素，
g1为2-10的整数，优选2、3、4、5或6。


3.根据权利要求2的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下子式的式I的化合物



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：
Sp1具有权利要求1给出的含义之一，
n1为2、3或4，
n2为1、2或3。


4.根据权利要求2或3的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下子式的式I的化合物。





5.根据权利要求1-4任一项的LC介质，其特征在于组分A)额外地包含一种或多种选自式II的第一可聚合化合物
G2-(Sp2-SH)g2II
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：
Sp2为间隔基团或单键，
G2为具有1-20个C原子的直链烷基，或具有3-20个C原子的支化烷基，或具有3-20个C原子的环状烷基，其中这些基团的每一个任选地被L单或多取代，和其中在这些基团的每一个中一个或多个CH2-基团任选地被-O-,-S-,-CO-,-O-CO-,-CO-O-,-O-CO-O-,-C(R0)＝C(R00)-,-C≡C-,-N(R0)-替代，并使得O原子和/或S原子不直接彼此相邻，
L,R0,R00具有权利要求2中给出的含义之一，
g2为2-10的整数，优选2、3、4、5或6。


6.根据权利要求5的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下子式的式II的化合物
HS-R-SHII1
(HS-R)n3CWx4-n3II2
(HS-R)n4C(Wx)3-n4-CH2-O-CH2-C(Wx)3-n4(R-HS)n4II3



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：
Sp2具有权利要求5中给出的含义之一，
R具有2-20个、优选2-12个C原子的直链或支化的亚烷基，或具有3-20个、优选3-12个C原子的环亚烷基，其各自任选地单、多或全氟化，和其中一个或多个CH2-基团任选地被-O-,-S-,-CO-,-O-CO-,-CO-O-,-O-CO-O-,-CH＝CH-,-C≡C或-N(R0)-替代，并使得O和/或S原子不直接彼此相邻，
Wx为H、OH或具有1-12个C原子的烷基或烷氧基，优选H、OH、CH3、OCH3或C2H5或OC2H5，
n3为3或4，
n4为2或3。


7.根据权利要求1-6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的第二可聚合化合物
G3-(Sp3-P1)g3III
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：
P1为-(O)s1-(CO)s2-CW＝CH2，
W为H、F、Cl、CN、CF3、具有1-5个C原子的苯基或烷基，优选H、F、Cl、CH3或C2H5，
Sp3为间隔基团或单键，
G3为具有1-20个C原子的直链烷基，或具有3-20个C原子的支化烷基，或具有3-20个C原子的环状烷基，其中这些基团的每一个任选地被L单或多取代，和其中在这些基团的每一个中一个或多个CH2-基团任选地被-O-,-S-,-CO-,-O-CO-,-CO-O-,-O-CO-O-,-C(R0)＝C(R00)-,-C≡C-,-N(R0)-替代并使得O原子和/或S原子不直接彼此相邻，或G3为具有4-25个环原子的芳族或杂芳族基团，其还可以含有稠合的环，和其是未取代的或被L单或多取代，
L具有式II中给出的含义之一，
g3为2-10的整数，优选2、3、4、5或6，
s1为0或1，
s2为0或1，其中如果s1为0，则s2为0。


8.根据权利要求7的LC介质，其特征在于组分A)包含一种或多种选自以下子式的式III的化合物
P1-(CH2)n5-P2III1
(P1-(CH2)n6)n7CWx4-n7III2



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：
P1,P2,P3,P4为-(O)s1-(CO)s2-CW＝CH2,
Sp3具有权利要求8中给出的含义之一，
Wx为H、OH或具有1-12个C原子的烷基或烷氧基，优选H、OH、CH3、OCH3或C2H5或OC2H5，
n5为2-15的整数，
n6为0或1-15的整数，
n7为2、3或4，
n8为2、3或4，
和...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·格雷因特，M·布雷米尔，P·苏瑟，C·肖恩菲尔德，J·斯艾博尔林格，R·西格，A·L·哈里茨赫克，
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