包含可聚合化合物的液晶介质制造技术

技术编号:38457863 阅读:27 留言:0更新日期:2023-08-11 14:35
本发明专利技术涉及包含可聚合化合物的液晶(LC)介质,涉及其用于光学、电光和电子目的的用途,特别是在LC显示器中,尤其是在PSA(聚合物稳定配向)或SA(自配向)模式的LC显示器中的用途,涉及包含LC介质的PSA或SA模式的LC显示器,以及使用LC介质制造LC显示器的方法,特别是节能LC显示器和节能LC显示器生产方法。LC显示器和节能LC显示器生产方法。

【技术实现步骤摘要】
包含可聚合化合物的液晶介质


[0001]本专利技术涉及包含可聚合化合物的液晶(LC)介质,涉及其用于光学、电光和电子目的的用途,特别是在LC显示器中,尤其是在PSA(聚合物稳定配向)或SA(自配向)模式的LC显示器中的用途,涉及包含LC介质的PSA或SA模式的LC显示器,以及使用LC介质制造LC显示器的方法,特别是节能LC显示器和节能LC显示器生产方法。

技术介绍

[0002]8K和游戏监视器的普及导致对具有更高刷新率的LC显示(LCD)面板的需求增加,因此对具有更快响应时间的LC介质的需求增加。许多这些LCD面板都使用聚合物稳定化(PS)或聚合物稳定配向模式(PSA)模式,例如PS

VA(垂直配向)、PS

IPS(面内切换)或PS

FFS(边缘场切换)模式或由其衍生的模式,或自配向(SA)模式,例如聚合物稳定化的SA

VA。
[0003]在PS或PSA模式中,将少量(通常为0.1至1%)的一种或多种可聚合介晶化合物(也称为反应性介晶或RM)添加到LC介质中。在将LC介质填充到显示面板中之后,通过UV光聚合使RM原位聚合,同时将电压施加到显示器的电极上。从而在LC介质的LC分子中产生随后由聚合的RM稳定化的小的倾斜角(通常也称为“预倾角”)。这种产生倾斜角的方法也被称为“PSA(或PSVA)工艺”,是PSA显示器制造工艺中的重要组成部分。
[0004]在SA

VA模式中,显示器中省略了配向层。取而代之的是,将少量(通常为0.1至2.5%)的自配向(SA)添加剂添加到LC介质中,其通过自组装机制在原位诱导所需的配向,例如垂面或沿面配向。SA添加剂通常含有有机介晶核心基团,并连接有一个或多个极性锚定基团,例如羟基、羧基、氨基或硫醇基团,它们能够与基材表面相互作用,从而使基材表面上的添加剂配向并在LC分子中诱导所需的配向。SA添加剂还可以包含一个或多个可聚合基团,这些基团可以在与PSA工艺中使用的RM类似的条件下聚合。除了SA添加剂之外,LC介质还可以包含一种或多种RM。
[0005]PSA工艺通常分两步进行。在第一步,也称为“UV1步骤”中,向面板中的LC介质施加电压以产生倾斜角,同时将LC介质暴露于UV光一定时间,通常是短时间间隔以聚合RM并稳定化倾斜角。在第二步,也称为“UV2步骤”中,面板中的LC介质再次暴露于UV光一定时间,通常是更长的时间间隔,无需施加电压,以完成RM的聚合并将未反应的残留RM的量保持尽可能低。UV2步骤是必要的,因为未反应的RM会导致不期望的影响,例如显示器中降低的VHR或增加的图像粘滞。因此,将PSA工艺后LC介质中残留的RM浓度保持在尽可能低的水平是确保良好显示性能的重要标准。
[0006]尤其是在由于生产和/或运输能力下降或某些组件或原材料短缺而导致整体市场形势危急的时候,对LC面板的需求可能会超过生产能力。因此,LC面板制造商对改进他们的生产能力以满足需求具有极大的兴趣。优选地,这是通过缩短生产工艺的生产时间而不对正在运行的生产工艺或设备施加其他改变并且不对LC面板性能产生负面影响来完成的。此外,具有时间和成本效益且节能的LC面板生产工艺通常是令人感兴趣的。
[0007]在PSA工艺中,有效减少生产时间的一种可能性是通过缩短UV2步骤的时间间隔。
然而,这可能导致残留RM浓度增加,从而如上所述导致更高的图像粘滞风险。为了避免这种情况,可以减少使用的RM的初始量。然而,可以表明,较低的初始RM浓度不一定与PSA工艺后的较低的残留RM浓度相关,而是即使当从不同的初始RM浓度开始时,也很快达到低水平的未反应RM,并且进一步的减少是很难实现的。
[0008]也提议在可聚合LC介质中添加具有增加的UV吸收的化合物,例如三联苯,以增强RM的UV光聚合。然而,这些化合物可能会导致LC介质的可靠性和电压保持率(VHR)出现问题。
[0009]因此,仍然需要用于PSA显示器的可聚合LC介质,它能够在PSA工艺中快速和完全聚合RM,具有低的RM残留量同时仍然确保倾斜角的良好产生,并且因此可以减少UV2的曝光时间。可聚合液晶介质还应该能够在UV或电应力之后实现倾斜角的高度稳定性,并且能够减少或防止显示器中出现不期望的图像粘滞。
[0010]此外,可聚合液晶介质应优选具有高比电阻以及大的工作温度范围、即使在低温下也具有短响应时间、低阈值电压、UV曝露后的高可靠性和高VHR值,并且能够在显示器中实现多种灰阶、高对比度和宽视角显示。可聚合LC介质中使用的RM在LC主体混合物中应具有低熔点和高溶解度,并且即使在较长的UV波长下也能实现良好的聚合。在用于移动应用的显示器中,特别希望有可用的显示出低阈值电压和高双折射的可聚合LC介质。
[0011]用于PSA显示器的现有技术的LC介质的另一个问题是实现的响应时间可能不足够快,或者驱动(或操作)电压可能仍然太高。这对于用于例如8K和4K电视机等高分辨率设备的LC介质和PSA显示器来说尤其重要。低驱动电压也是有利的,因为它可以实现节能显示器。
[0012]因此,希望有可用的可聚合液晶介质,使PSA显示器能够具有快速响应时间和低驱动电压。
[0013]为了克服这个问题,已经提出使用具有苯并二噻吩化合物的LC介质。可以表明,这些化合物可以导致能实现更快的响应时间的低粘度,和能够降低驱动电压的低阈值电压。此外,它们可以导致粘度γ1与弯曲弹性常数K3的比率γ1/K3低,这有助于改进切换行为,尤其是在低驱动电压下。然而,这些化合物尤其是由于与聚酰亚胺配向层的相互作用而对可靠性问题和VHR的降低敏感。
[0014]因此,包含这种苯并二噻吩化合物的可聚合LC介质可能对出于如上所述增强RM的聚合的目的添加具有增加的UV吸收的其他化合物(如三联苯)特别敏感。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的在于提供用于PSA或聚合物稳定化的SA显示器的新型且合适的可聚合LC介质,其显示出至少一些如上所述的所需性质,尤其是在PSA工艺中RM的快速和完全聚合,具有低的残留RM的量,快速响应时间,低驱动电压,高可靠性,和高且稳定的VHR。
[0016]本专利技术的另一个目的是提供用于光学、电光学和电子应用的新型可聚合LC介质,以及用于制备它们的合适方法和中间体。
[0017]发现这些目的中的一个或多个可以通过提供如下文公开和要求保护的LC介质来实现。
[0018]因此,令人意外地发现,通过将少量式IA的三联苯掺杂剂添加到优选包含式IB的
苯并二噻吩化合物的具有负介电各向异性的可聚合LC介质中,可以实现PSA工艺后残留RM浓度降低的改进的RM的聚合,这允许减少UV2暴露时间,无需改变包括LC主体混合物和RM在内的基本混合物概念,并且其他的混合物特性基本不受影响。
[0019]特别地,发现在添加式IA的三联苯掺杂剂之后的LC介质,尤其是含有式IB的苯并二噻吩化合物的LC介质,可以保持能够实现更快本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.LC介质,其具有负介电各向异性并包含一种或多种可聚合化合物和一种或多种式IA的掺杂剂其中alkyl和alkyl
*
各自彼此独立地表示具有1

6个C原子的直链烷基,其中式IA的掺杂剂在LC介质中的总比例为0.01至0.8重量%。2.根据权利要求1所述的LC介质,其特征在于,式IA的掺杂剂选自以下子式:
3.根据权利要求1或2所述的LC介质,其特征在于,式IA或其子式的掺杂剂在LC介质中的总比例为0.02至0.6重量%。4.根据权利要求1至3中任一项所述的LC介质,其特征在于,其还包含一种或多种式IB的化合物
其中各个基团彼此独立且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:R1和R2为具有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‑
基团任选地被

O



S



CO



CO

O



O

CO



O

CO

O



CR0=CR
00



C≡C

、、以O

和/或S

原子彼此不直接相连的方式替代,并且其中一个或多个H原子各自任选地被F或Cl替代,优选为具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,R0、R
00
为H或具有1至12个C原子的烷基,L1、L2为F或Cl,优选为F,Y为H、F、Cl、CF3、CHF2或CH3,优选为H或CH3。5.根据权利要求4所述的LC介质,其特征在于,式IB化合物选自以下子式:
其中alkyl和alkyl
*
各自彼此独立地表示具有1

6个C原子的直链烷基,alkenyl和alkenyl
*
各自彼此独立地表示具有2

6个C原子的直链烯基,alkoxy和alkoxy
*
各自彼此独立地表示具有1

6个C原子的直链烷氧基,并且L
11
和L
12
各自彼此独立地表示F或Cl,优选均表示F。6.根据权利要求4或5所述的LC介质,其特征在于,式IB化合物选自以下子式:
其中alkoxy表示具有1

6个碳原子的直链烷氧基,优选乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基,非常优选乙氧基或丙氧基。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的LC介质,其特征在于,其另外包含一种或多种式IC的化合物其中R1、R2、L1和L2具有权利要求4中给出的含义。8.根据权利要求7所述的LC介质,其特征在于,式IC化合物选自以下子式:其中alkyl和alkyl
*
彼此独立地表示具有1

6个C原子的直链烷基,优选乙基、正丙基或正丁基,并且(O)表示氧原子或单键,优选氧原子。9.根据权利要求1至8中任一项所述的LC介质,其特征在于,其另外包含一种或多种式II化合物其中各个基团彼此独立且在每次出现时相同或不同地具有以下含义:R1和R2为具有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‑
基团任选地被

O



S



CO



CO

O



O

CO



O

CO

O



CR0=CR
00



C≡C


以O

和/或S

原子彼此不直接相连的方式替代,并且其中一个或多个H原子各自任选地被F或Cl替代,优选为具有1至6个C原子的烷基或烷氧基,R0、R
00
为H或具有1至12个C原子的烷基,A1和A2为选自下式的基团:为选自下式的基团:优选地选自式A1、A2、A3、A4、A5、A6、A9和A10,非常优选选自式A1、A2、A3、A4、A5、A9和A10,Z1和Z2为

CH2CH2‑


CH=CH



CF2O



OCF2‑


CH2O



OCH2‑


CO

O



O

CO



C2F4‑


CF=CF



CH=CH

CH2O

或单键,优选为单键,L1、L2、L3和L4为F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2,优选F或Cl、非常优选F,Y为H、F、Cl、CF3、CHF2或CH3,优选H或CH3,非常优选H,L
C
为CH3或OCH3,优选CH3,a1为1或2,a2为0或1。10.根据权利要求1至9中任一项所述的LC介质,其特征在于,其包含一种或多种选自式IIA、IIB和IID化合物的式II化合物以及任选地一种或多种不同于式IA的式IIC化合物:
其中R
2A
和R
2B
各自彼此独立地表示H、具有至多15个C原子的烷基或烯基,其为未取代的、被CN或CF3单取代或被卤素至少单取代,其中此外,这些基团中的一个或多个CH2基团可以被

O



S

、、

C≡C



CF2O



OCF2‑


OC

O



O

CO

以使得O原子彼此不直接连接的方式替代,L1至L4各自彼此独立地表示F、Cl、CF3或CHF2,Y表示H、F、Cl、CF3、CHF2或CH3,优选H或CH3,特别优选H,Z2、Z
2B
和Z
2D
各自彼此独立地表示单键、

CH2CH2‑


CH=CH



CF2O



OCF2‑


CH2O



OCH2‑


COO



OCO



C2F4‑


CF=CF



CH=CHCH2O

,p表示0、1或2,和q在每次出现时相同或不同地表示0或1。11.根据权利要求1至10中任一项所述的LC介质,其特征在于,其另外包含一种或多种式IV化合物:其中R
41
表示具有1至7个C原子的未取代的烷基或具有2至7个C原子的未取代的烯基,优选正烷基,特别优选具有2、3、4或5个C原子,并且
R
42
表示具有1至7个C原子的未取代的烷基或具有1至6个C原子的未取代的烷氧基,均优选具有2至5个C原子,具有2至7个C原子、优选具有2、3或4个C原子的未取代的烯基,更优选乙烯基或1

丙烯基,并且特别是乙烯基。12.根据权利要求1至11中任一项所述的LC介质,其特征在于,其另外包含一种或多种式V化合物其中R
51
和R
52
彼此独立地具有对于R
41
和R
42
给出的含义之一并且优选表示具有1至7个C原子的烷基,优选正烷基,特别优选具有1至5个C原子的正烷基,具有1至7个C原子的烷氧基,优选正烷氧基,特别优选具有2至5个碳原子的正烷氧基,具有2至7个碳原子,优选具有2至4个碳原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基,优选烯氧基,相同或不同地表示相同或不同地表示其中优选表示Z
51
、Z
52
各自彼此独立地表示

CH2‑
CH2‑


CH2‑
O



CH=CH



C≡C



COO

或单键,优选

CH2‑
CH2‑


CH2‑
O

或单键,并且特别优选单键,和n为1或2。13.根据权利要求1至10中任一项所述的LC介质,其特征在于,其另外包含选自稳定剂、手性掺杂剂、聚合引发剂和自配向添加剂中的一种或多种添加剂。14.根据权利要求1至13中一项或多项所述的LC介质,其特征在于,其包含一种或多种选自式M的可聚合化合物R
a

B1‑
(Z
b

B2)
m

R
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
M其中各个基团在每次出现时相同或不同地并且各自彼此独立地具有以下含义:R
a
和R
b
是P、P

Sp

、H、F、Cl、Br、I、

CN、

NO2、

NCO、

NCS、

OCN、

SCN、

SF5或具有1至25个C原子的直链或支链烷基,其中,此外,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(R
00
)



C≡C



N(R
00
)



O



S



CO



CO

O



O

C...

【专利技术属性】
技术研发人员:何春阳郭琳于硕黄彦凯
申请(专利权)人:默克专利股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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