一种可聚合的液晶组合物及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种可聚合的液晶组合物及其应用，所述液晶组合物包含至少一种式I的可聚合化合物以及至少一种式II的可聚合化合物。所述液晶组合物通过组分的协同复配，具有可控的聚合过程和更快的成角速度，聚合后的表面粗糙度更低，预倾角稳定性更好，聚合后的残留量更低，电压保持率更好，低温储存时间长、低温稳定性好，综合性能优异，改善了现有PSA型液晶显示器件中“碎亮点”、“图像粘滞”和显示不均等问题。所述液晶组合物可以提供品质更优异的PSA型液晶显示器件，应用前景十分广阔。应用前景十分广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种可聚合的液晶组合物及其应用


[0001]本专利技术属于液晶材料
，具体涉及一种可聚合的液晶组合物及其应用。

技术介绍

[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有体积小、质量轻、显示质量优异、功耗低等特点，近年来获得了飞速发展，特别在便携式电子信息产品中获得广泛的应用。根据显示模式的类型，可以将液晶显示器分为PC(phase change，相变)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，超扭曲向列)、ECB(electrically controlled birefringence，电控双折射)、OCB(optically compensated bend，光学补偿弯曲)、IPS(in
‑
plane switching，共面转变)、FFS(fringe field switching，边缘场切换)、VA(vertical alignment，垂直配向)和PSA(polymer stable alignment，聚合物稳定配向)等类型。
[0003]PSA型液晶显示模式是将少量(典型的＜1wt％，例如0.3wt％)的一种或多种可聚合化合物添加到液晶组合物中，能够确保在液晶组合物填充入液晶盒之后，在电极之间施加电压或不施加电压的情况下，使液晶分子在具有初始取向的状态下原位聚合或交联，从而实现液晶分子取向的固定。随着PSA型液晶显示元件的不断开发，其被应用于各种传统的液晶显示器件中，例如PSA
‑
VA、PSA
‑
OCB、PSA
‑
IPS、PSA
‑
FFS、PSA
‑
TN型液晶显示器。在PSA型液晶显示器中，含有可聚合化合物的液晶组合物位于两个基板之间，其中各基板均配备有电极结构，或两个电极结构置于一个基板上。此外，两个基板中的任意一个或两个可含有设置于基板或电极结构(若存在)上的配向层，以诱发液晶组合物的初始配向。如常规的液晶显示器一样，PSA型液晶显示器能作为有源矩阵显示器或无源矩阵显示器来操作。就有源矩阵显示器的情况而言，各个像素通过集成的非线性有源元件(如晶体管)来进行寻址；就无源矩阵显示器的情况而言，各个像素通常根据现有技术中已知的多路传输方法来进行寻址。
[0004]将液晶组合物填充至显示器件中之后，液晶组合物中含有的可聚合化合物通常通过UV光聚合进行原位聚合或交联，UV光聚合通过将液晶组合物暴露于UV辐照下而实现，并且优选同时向电极结构施加电压。UV辐照后，经聚合或交联的可聚合化合物与液晶组合物中的其他化合物发生相分离，并且在基板表面上形成聚合物层，从而引起液晶分子相对于基板的预倾斜角。对于PSA
‑
VA、PSA
‑
OCB、PSA
‑
FFS和PSA
‑
TN型液晶显示器，可聚合化合物的聚合优选在施加电压的情况下进行；对于PSA
‑
IPS型液晶显示器，施加电压或不施加电压皆可，优选不施加电压。
[0005]在PSA型液晶显示器的生产方法中，UV光聚合是通过以下两个步骤实现的：
[0006]在第一步骤(以下称为“UV1步骤”)中，液晶组合物暴露于由辐射源(以下称为“光源”)发射的UV辐照中，同时向电极结构施加电压，以产生预倾斜角。较优选的可聚合化合物应当在相同的时间内产生更小的预倾斜角或者在更短的UV1辐射时间内产生相同的预倾斜角(即较快的成角速度)，以提高生产效率、缩短批量生产时的节拍时间(tact time)、降低
成本。同时，可聚合化合物的成角速度越快，越有利于可聚合化合物实现完全的聚合，从而降低聚合物残留。为了提高成角速度，优选使用较短波长的UV1辐射；为了提高电压保持率(Voltage Holding Ratio，VHR)，优选使用较长波长的UV1辐射。因此，较快的成角速度与较高的电压保持率，两者通常难以兼顾。
[0007]在第二步骤(以下称为“UV2步骤”)中，将液晶组合物暴露于UV辐照而不向电极结构施加电压，以确保UV1步骤中未发生聚合的残余可聚合化合物彻底聚合。期待的是，在UV2步骤后，预倾斜角的变化尽可能小，以减小PSA型液晶显示器因UV制程不均匀性(如光、热、应力等外界条件不均)的影响而产生显示不均的可能。同时，应当减小UV2步骤中的UV辐照强度，以避免或减小负面效应，如避免可靠性降低、图像粘滞等。
[0008]在PSA型液晶显示器的运用中，人们发现，并非所有的液晶组合物都可与可聚合化合物实现完美搭配，在UV1和UV2处理后，可能存在残余的可聚合化合物未能彻底聚合、预倾斜角成角速度慢等问题。同时，液晶组合物与可聚合化合物的互溶性差会使可聚合化合物聚合后形成的聚合物网络刚性差，使PSA型液晶显示元件在长时间连续显示同一图案时，聚合物网络的结构发生变化，继而导致液晶分子的预倾斜角发生变化，出现显示不良的情况。
[0009]同时，随着显示技术的发展，行业内对LCD的显示质量要求更加严格，尤其是在TV行业中，TV尺寸普遍增大，LCD世代线也随之增大，大尺寸LCD面板的制作工艺难度也明显增加。因此，如何保证和改善显示质量是亟待解决的问题。为解决这一问题，除了不断优化面板制造工艺外，对液晶材料的不断开发也是有效手段之一，尤其对于PSA型液晶显示器来说，对与可聚合化合物搭配使用的液晶组合物的选择成为研究热点。
[0010]目前，PSA型液晶显示器的生产中常见的问题包括可聚合化合物的残留或去除、预倾斜角的稳定性等。在PSA型液晶显示器中，如果在UV1和UV2的制程中出现聚合物颗粒过大、聚合物颗粒大小不均的现象，则会使聚合物分布不均，导致PSA型液晶显示器出现“碎亮点”的问题。此外，通过施加UV1辐射和UV2辐射使可聚合化合物聚合产生预倾斜角后，少量未反应的可聚合化合物可能在显示器制成后以不可控的方式聚合，影响显示器的品质。例如，残余的可聚合化合物受到来自环境的UV光或背光照明的影响而发生聚合，在接通的显示器区域内，经过多个寻址周期之后，预倾斜角发生变化，透射率也会随之变化，而预倾斜角和透射率在未接通的显示器区域中保持不变，从而产生“图像粘滞”效应。因此，期望在PSA型液晶显示器的生成期间，可聚合化合物尽可能完全聚合，且残余的可聚合化合物能够以受控的方式反应，而聚合速度越快，则越有利于实现该期望。此外，还期望在经过多个寻址周期之后，预倾斜角的变化小。
[0011]此外，现有技术中的可聚合化合物具有高的熔点，并且在许多现有的常用液晶组合物中溶解性比较有限，常常会从液晶组合物中析出。同时，可聚合化合物具有自聚的可能，使其在液晶组合物中的溶解性进一步变差。因此，通常需要在低温下引入溶有可聚合化合物的液晶组合物，以降低可聚合化合物的自聚合的风险，这对可聚合化合物在液晶组合物中的溶解性、尤其是低温下的溶解性提出更高的要求。
[0012]因此，开发一种聚合可控、成角速度快、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可聚合的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：至少一种式I的可聚合化合物：以及至少一种式II的可聚合化合物：其中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y
10
、Y
11
和Y
12
各自独立地表示
‑
H、卤素、
‑
CN、
‑
Sp5‑
P5、未取代或卤代的含有1
‑
5个碳原子的直链或支链烷基，未取代或卤代的含有1
‑
4个碳原子的直链或支链烷氧基，且包含至少两个
‑
OCH3；所述两个
‑
OCH3连接于相邻的苯环，且对应的Y
m
的m值之差为2、4或6；m表示1
‑
12的整数；K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K
10
、K
11
和K
12
各自独立地表示
‑
H、卤素、
‑
CN、
‑
Sp6‑
P6、含有1
‑
5个碳原子的直链或支链烷基；所述含有1
‑
5个碳原子的直链或支链烷基中的一个或不相邻的至少两个
‑
CH2‑
可分别独立地被
‑
CH＝CH
‑
替代；前述基团中的一个或至少两个
‑
H可分别独立地被卤素取代；P1、P2、P3、P4、P5和P6各自独立地表示可聚合基团；Sp1、Sp2、Sp3、Sp4、Sp5和Sp6各自独立地表示单键或间隔基团；Z1和Z2各自独立地表示单键、
‑
O
‑
、
‑
S
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
O
‑
CO
‑
、
‑
O
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
CH2O
‑
、
‑
OCH2‑
、
‑
CH2S
‑
、
‑
SCH2‑
、
‑
CF2O
‑
、
‑
OCF2‑
、
‑
CF2S
‑
、
‑
SCF2‑
、
‑
(CH2)
n
‑
、
‑
CF2CH2‑
、
‑
CH2CF2‑
、
‑
(CF2)
n
‑
、
‑
CH＝CH
‑
、
‑
CF＝CF
‑
、
‑
CH＝CF
‑
、
‑
CF＝CH
‑
、
‑
C≡C
‑
、
‑
CH＝CH
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
O
‑
CO
‑
CH＝CH
‑
、
‑
CH2CH2‑
CO
‑
O
‑
、
‑
O
‑
CO
‑
CH2CH2‑
或
‑
CR
p
R
q
‑
；R
p
和R
q
各自独立地表示
‑
H或含有1
‑
12个碳原子的直链或支链烷基，n表示1
‑
4的整数；n1表示0、1或2；当n1表示2时，环相同或不同，Z2相同或不同。2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式I的可聚合化合物选自由如下化合物组成的组：
以及其中，Y1'、Y2'、Y3'、Y4'、Y7'、Y8'、Y
11
'和Y
12
'各自独立地表示
‑
F、
‑
Cl、
‑
CH3或
‑
Sp5‑
P5。3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述式II的可聚合化合物选自由如下化合物组成的组：
以及其中，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K
10
和K
12
各自独立地表示卤素、
‑
CN、
‑
Sp6‑
P6、未取代
或卤代的含有1
‑
6个碳原子的直链烷基。4.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中式I的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙成龙，杨亚非，贺笛，王盼盼，丁文全，徐爽，
申请(专利权)人：江苏和成显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：