含可聚合化合物的液晶介质制造技术

本发明专利技术涉及包含可聚合化合物的液晶(LC)介质，用于制备其的方法，其用于光学、电光学和电子目的，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 containing polymerizable compounds

The invention relates to a liquid crystal (LC) medium containing polymerizable compounds, and a method for preparing it. It is used for optics, electrooptics and electronic purposes, especially in LC display, as well as LC display including it.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含可聚合化合物的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，制备其的方法，其用于光学、电光学和电子目的，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，已开发液晶(LC)混合物用于实现基于柔性基板的LC显示器。这些LC混合物含有反应性聚合物前体，其允许在显示器中形成聚合物壁，这有助于维持LC层的间隙距离。该技术因此使得能够通过使用LC材料生产自由形式和稳固的显示器。自由形式的LC显示器可具有除刚性平板显示器之外的永久形状，或可为柔性的。第一种类型的最简单形式为已在近期开发并向观看者提供增强的观看体验的曲面TV。由此，可提供不仅以一维，还可以二维成形的显示器，并可用作例如汽车仪表盘或广告屏。柔性显示器，另一种类型的自由形式显示器，也已开发，并已提出例如利用柔性优势用于移动电话或智能手表。其他潜在应用为可折叠或可卷曲移动电话，以及用于演示或家庭娱乐的超大型屏幕，其因其尺寸而需要可卷曲或可折叠以进行运输或收起。有利地，该装置基于塑料基板，替代用于传统、非柔性的LC显示器的刚性玻璃基板。另一显示器概念，’不易破损’显示器，也基于塑料基板和指特征为特定稳固性、持久性、和抗机械冲击性的显示器设计。应解决的一个问题在于移动装置具有在其正常使用期间升高的偶然掉落或变得损坏的风险。鉴于这些装置的高价值，该问题的解决方案将是高度需要的。因此极大需要自由形式或不易破损的LC显示器。带有柔性基板的LC显示器的主要技术挑战之一为LC层厚度对于恰当装置操作而言至关重要。所界定的LC层厚度和LC材料特性的恰当组合确保了像素可在黑态和光传输状态之间切换。在改变层厚度的情况下，基板之间间隙距离的不想要的干扰可导致可见光学缺陷。因此应确保LC层厚度不被柔性塑料基板的弯曲或刚度缺乏的影响。在传统的带有刚性玻璃基板的LC显示器中，通常将间隔颗粒加入至LC层以界定并维持恒定的层厚度。对于自由形式的显示器而言可能的解决方案为通过并入可抵抗压力和将两个基板结合在一起的支撑结构，例如聚合物壁来适应该理念。一种适合的生产方法为预制聚合物壁结构，将LC混合物扩散于基板之上，和随后使用顶部基板闭合面板。该方法潜在的问题为例如LC混合物的扩散受支撑结构阻挡，且与顶部基板的结合可能不充分。一个替代的解决方案为在显示器组装之后通过光刻方法制造聚合物壁结构。这示意性地阐述于显示了聚合物壁形成方法的图1中。图1(a)显示了由LC主体分子(棒)、可聚合单体(点)、和光引发剂(未显示)组成的LC混合物。如图1(b)所示，LC混合物填充入显示器，或LC混合物在第一基板和施加于顶部的第二基板上散布，并通过光掩膜施加UV辐射(通过箭头阐明)。发生聚合诱导相分离，作为结果其中根据如图1(c)所示的掩膜图案在辐射区域形成聚合物壁，而像素区域中LC主体分子(棒)的LC相被复原。用于LC显示器应用的该方法产生聚合物壁的原理为已知技术，其已描述于文献中并已被建议用于多种显示器模式。例如，US6130738和EP2818534A1公开了包含在LC主体混合物中包含由一种或两种可聚合单体形成的聚合物壁的LC显示器。然而，目前用于具有聚合物壁形成的柔性LC显示器中使用的LC混合物和单体仍然具有多种缺点并为进一步改进留有余地。例如，观察到现有技术中使用的可聚合化合物和LC介质经常显示出LC主体混合物的聚合物壁与LC分子之间的不充分相分离。这导致一方面在聚合物壁中包括了不想要的LC分子，和另一方面增加量的聚合物分子溶于或分散于LC主体混合物中，其均可负面影响显示器的性能。因此，聚合物壁中残留的LC分子可导致显示器的透明度和对比度降低、因形成具有不同切换速度的域而带来的电光响应的劣化、以及聚合物壁与基板的粘结变差。另一方面，LC主体混合物中不想要量的聚合物分子可负面影响LC混合物的特性。此外，观察到聚合物壁的厚度经常不恒定而是变化的，这可导致不均一的像素尺寸。除此之外，聚合物壁仍然经常在一方面显示出不足的机械压力稳定性，和在另一方面显示出不足的弹性。并且，聚合物壁经常太厚，这降低了显示器的透明度和对比度。因此需要具有用于柔性LC显示器的可用改进的LC混合物和单体，其可克服如上所述现有技术中使用的材料的缺点。本专利技术基于以下目的：提供新颖适用的材料，特别是包含可聚合单体的LC主体混合物，用于具有聚合物壁的柔性LC显示器，其不具有或者仅以降低的程度具有如上所述的缺点。具体而言，本专利技术基于以下目的：提供包含可聚合单体的LC介质，其能够以时间核成本有效的方式形成聚合物壁，且其适用于批量制备。所形成的聚合物壁应显示出自LC主体混合物清楚的相分离，不具有或者具有降低量的缺陷或残留于聚合物壁中的LC分子，并不具有或具有降低量的溶于LC主体混合物中的聚合物分子。并且，聚合物壁应显示出恒定厚度、高弹性、高抗机械压力稳定性、和良好的与基板粘结性。本专利技术的另一目的在于提供改进的用于柔性显示器的LC主体混合物，其应显示出高比电阻值、高VHR值、高可靠性、低阈值电压、短响应时间、高双折射，显示出良好的UV吸收，尤其是在较长波长处，允许其中所含单体的快速和彻底聚合，和降低或防止显示器的图像粘滞的发生。本专利技术的另一目的在于提供带有聚合物壁的LC显示器，其在寻址状态显示出高透明度、良好的对比度、高切换速度和大的操作温度范围。本专利技术的另一目的在于提供能够使用于自由形式和不易破损塑料基板基的LC显示器的LCD技术改进的技术方案。以上目的已根据本专利技术通过下文所述和所要求保护的材料和方法实现。因此，已令人惊讶地发现至少某些以上所述目的可通过使用包含如下文所述和所要求保护的LC主体混合物和一种或多种可聚合单体的LC介质实现。已令人惊讶地发现LC介质中所含的可聚合化合物也可用于形成间隔基以维持LC显示器基板之间的恒定单元间隙。这可支撑或甚至替换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包含可聚合组分A)和液晶组分B)的液晶(LC)介质，所述可聚合组分A)包含一种或多种可聚合化合物并优选由一种或多种可聚合化合物组成，所述液晶组分B)在下文中也称作“LC主体混合物”，其包含一种或多种介晶或液晶化合物并优选由一种或多种介晶或液晶化合物组成，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，优选确切的一个可聚合基团和双环或多环烃基，优选桥接双环或多环烃基，和一种或多种第二可聚合化合物，其包含，优选确切的一个可聚合基团和直链、支链或单环烃基，和该液晶组分B)包含一种或多种选自式CY和PY的化合物其中a表示1或2，b表示0或1，表示R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个C原子的烷基，其中，另外，一个或两个不相邻CH2基团可被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式替代，优选具有1-6个C原子的烷基或烷氧基，Zx和Zy各自彼此独立地表示-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF＝CF-、-CH＝CH-CH2O-或单键，优选单键，L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2，根据本专利技术的LC介质的液晶组分B)在下文中也本文档来自技高网...

【技术保护点】
液晶(LC)介质，包含可聚合组分A)，其包含一种或多种包含可聚合基团和双环或多环烃基的第一可聚合化合物，和一种或多种包含可聚合基团和直链、支链或单环烃基的第二可聚合化合物，任选的光引发剂，和液晶组分B)，其包含一种或多种选自式CY和PY的化合物

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.26 EP 15001905.71.液晶(LC)介质，包含可聚合组分A)，其包含一种或多种包含可聚合基团和双环或多环烃基的第一可聚合化合物，和一种或多种包含可聚合基团和直链、支链或单环烃基的第二可聚合化合物，任选的光引发剂，和液晶组分B)，其包含一种或多种选自式CY和PY的化合物其中a表示1或2，b表示0或1，表示R1和R2各自彼此独立地表示具有1-12个C原子的烷基，其中另外，一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-或-COO-以O原子不彼此直接相连的方式替代，优选具有1-6个C原子的烷基或烷氧基，Zx和Zy各自彼此独立地表示-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2F4-、-CF＝CF-、-CH＝CH-CH2O-或单键，优选单键，L1-4各自彼此独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2。2.权利要求1的LC介质，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为可聚合基团，Sp为间隔基团或单键，G1为双环、三环或四环烃基，优选桥接或稠合双环、三环或四环烷基，具有6-20个环原子，其任选被一个或多个基团L所取代，L为F、Cl、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(＝O)N(Rx)2、-C(＝O)Y1、-C(＝O)Rx、-N(Rx)2、任选取代的硅烷基、具有5-20个环原子的任选取代的芳基或杂芳基、或具有1-25个，特别优选1-10个C原子的直链或支链烷基，其中，另外，一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-C(R0)＝C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子不彼此直接连接的方式替代，和其中，另外，一个或多个H原子可被F、Cl、-CN替代，Rx为H、F、Cl、CN、或具有1-25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-以O-和/或S-原子不彼此直接连接的方式替代，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，Y1为卤素。3.根据权利要求1或2的LC介质，特征在于组分A)包含一种或多种选自以下式的第一可聚合化合物其中P和Sp具有权利要求2中所给出的含义，W11、W12和W13彼此独立地为H、F或C1-C12-烷基，和环烷基任选被一个或多个如权利要求2中所定义的基团L所取代。4.根据权利要求1-3任一项的LC介质，特征在于组分A)包含一种或多种选自以下式的第一可聚合化合物5.根据权利要求1-4任一项的LC介质，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和Sp具有权利要求2中所给出的含义，和G2为具有1-20个C原子的直链、支链或单环烷基，其任选是单、多或全氟代的并任选被一个或多个如权利要求2中所定义的基团L所取代，和其中一个或多个CH2-基团任选地被-O-、-CO-、-O-CO-或-CO-O-以O-原子不彼此直接连接的方式替代。6.根据权利要求1-5任一项的LC介质，特征在于组分A)包含一种或多种选自以下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其中各基团，彼此独立且每次出现时相同或不同地具有以下含义P、Sp如权利要求2中所定义的，W11、W12为H、F或C1-C12-烷基，W13、W14为H或F，n1为2-15的整数，n2、n3为0或1-3的整数。7.根据权利要求1-6任一项的LC介质，特征在于组分A)包含一种或多种选自以下式的第二可聚合化合物8.根据权利要求1-7任一项的LC介质，特征在于组分A)额外包含一种或多种具有两个或更多个可聚合基团和直链、支链或单环烃基的第二可聚合化合物。9.根据权利要求1-8任一项的LC介质，特征在于组分A)额外包含一种或多种选自式IV的第二可聚合化合物P1-Sp1-G2-Sp2-P2IV其中P1、P2具有权利要求2中所给出的P含义之一，Sp1、Sp2具有权利要求2中所给出的Sp含义之一，G2如权利要求5中所定义。10.根据权利要求1-9任一项的LC介质，特征在于组分A)额外包含一种或多种选自以下式的第二可聚合化合物P1-Sp1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·克拉森麦米尔，N·格雷因特，M·布雷米尔，K·施奈德，C·肖恩菲尔德，T·鲍尔，
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