包含可聚合化合物的液晶组合物和液晶显示器件制造技术

本发明专利技术提供了一种包含可聚合化合物的液晶组合物及其液晶显示器件，其中所述液晶组合物包含至少一种通式I的化合物和至少一种通式II的化合物。与现有技术相比，本发明专利技术的液晶组合物具有更小的聚合物层表面粗糙度、更好的低温储存稳定性、更低的聚合物残留量、更快的聚合速度和更好的预倾斜角稳定性，可有效改善现有PSA显示器中存在的“图像粘滞”、“碎亮点”及低温互溶性等问题，具有较高的实际应用价值。具有较高的实际应用价值。具有较高的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
包含可聚合化合物的液晶组合物和液晶显示器件


[0001]本专利技术涉及液晶领域，具体涉及含有可聚合化合物的液晶组合物以及其液晶显示器件。

技术介绍

[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)因其体积小、重量轻、功耗低且显示质量优异而获得了飞速发展，特别是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模式是将少量(如0.3wt％，较典型＜1wt％)的一种或更多种可聚合化合物添加到液晶组合物中，并在将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，使其在液晶分子具有初始取向的状态下原位聚合或交联(通常通过UV光聚合)，从而固定液晶分子的取向。聚合在液晶组合物显示出液晶相的温度下进行(通常在室温下进行)。已证实将可聚合的液晶化合物添加到液晶组合物中是特别适宜的，因为其在单元内形成的聚合物结构可以很好地控制液晶分子的倾斜角，且PSA型液晶显示元件还具有高速响应性和高对比度的效果。
[0004]因此，PSA型液晶显示元件被不断开发，并且PSA原理也被用在各种传统的液晶显示器中，诸如已知的PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS、PSA-FFS和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，各基板均配备有电极结构，或者两个电极结构仅置于基板之一上。此外，两个基板中的任意一者或两者可以含有设置于基板或电极结构(若存在)上从而与液晶组合物接触的配向层，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，各个像素通常通过集成的非线性有源元件(如晶体管)来进行寻址，而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。
[0005]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，其中UV光聚合通过将液晶组合物暴露于UV辐射下而实现，并且优选同时向电极结构施加电压。作为UV暴露的结果，经聚合或经交联的可聚合化合物与液晶组合物中的其他化合物出现相分离，并且在基板表面上形成聚合物层，在此处它们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显示器，施加或不施加电压皆可，优选不施加电压。
[0006]通常，PSA型液晶显示器的生产方法中的UV光聚合是通过两个步骤实现的。在第一步骤(以下称为“UV1步骤”)中，将液晶组合物暴露于由辐射源(以下称为“光源”)发射的UV辐射，同时向电极结构施加电压，以产生预倾斜角；在第二步骤(以下称为“UV2步骤”)中，将液晶组合物暴露于UV照射，而不向电极结构施加电压，以确保在UV1步骤中未发生聚合的任何残余的可聚合化合物的能够彻底聚合。如上文所描述，彻底聚合是重要的，这是因为残余的未发生聚合的可聚合化合物可能导致不期望的效应，如显示器中降低的可靠性、降低的倾斜角稳定性或图像粘滞。此外，重要的是确保UV2步骤中的聚合在可接受的时间内完成，以使节拍时间显著地短于2h。此外，相较于UV1步骤，应当减小UV2步骤中的UV辐射强度，以避免或减小负面效应(如降低的可靠性或图像粘滞)。
[0007]然而，PSA型液晶显示元件也存在一些显示不良的情况(如图像保留等)。已有的研究显示，此类问题多是由杂质的存在以及液晶分子的取向的变化(预倾斜角的变化)造成的，而液晶分子的取向则是由可聚合化合物聚合后形成的聚合物网络控制的。如果构成聚合物网络的可聚合化合物的结构刚性不够，那么在PSA型液晶显示元件长时间连续显示同一图案时，聚合物网络的结构有可能发生变化，继而导致液晶分子的预倾斜角发生变化。因此，通常需要选取具有刚直结构的可聚合化合物。
[0008]现有技术中使用较广的是如下式(a)、式(b)的可聚合化合物：
[0009][0010]其中，P1和P2均表示可聚合基团，通常是丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。
[0011]然而，随着技术的发展，液晶显示行业对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，如何保证显示质量是亟待解决的问题。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解决的手段之一，尤其对于PSA型液晶显示器来说，对可聚合化合物的各个方面的性能进行改善是研究的热点。
[0012]相比于现有的反应性单体(reactive monomer，RM)，较优选的可聚合化合物应当在聚合期间在相同曝光时间下产生更小的预倾斜角或者在更短的UV曝光时间下产生相同的预倾斜角。使用这样的较优选的可聚合化合物可以节省显示器生产时间，从而加快显示器生产效率，降低成本。
[0013]目前，PSA型液晶显示器的生产中常见的问题是可聚合化合物的残留或去除以及预倾斜角的稳定性。在PSA型液晶显示器中，通过施加UV1辐射和UV2辐射使可聚合化合物聚合从而产生预倾斜角之后，少量始终未反应掉的可聚合化合物可能在显示器制成之后以不可控的方式聚合而影响显示器的品质，例如，残余的可聚合化合物会受到来自环境的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，预倾斜角会发生变化，透射率也会随之产生变化，而预倾斜角和透射率在未接通的区域中保持不变，从而产生“图像粘滞”效应。因此，期望的是在PSA型液晶显示器的生成期间，可聚合化合物尽可能完全地聚合，并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。
[0014]在PSA型液晶显示器的操作中观察到的另一个问题是显示不均(mura)。在PSA型液晶显示器的制造过程中，需要光、热、应力等外界条件的作用，UV曝光尤其是其中必不可少的部分。由上文介绍可知，UV光聚合需要经过UV1和UV2两个步骤，而UV2步骤会对已形成的预倾斜角产生影响，预倾斜角变化越大，PSA型液晶显示器越易受UV制程的不均匀性(光、热、应力等外界条件不均)的影响而产生相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含可聚合化合物的液晶组合物，所述液晶组合物包含：至少一种通式I的化合物以及至少一种通式II的化合物其中，环表示其中中的一个或更多个-CH
2-可以被-O-替代，一个或更多个环中单键可以被双键替代，其中中的一个或更多个-H可以被-CN、-F、-Cl、-CH3或-OCH3取代，一个或更多个环中-CH＝可以被-N＝替代；R和X
1-X
12
各自独立地表示-H、卤素、-CN、-Sp
2-P2、或含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷基，其中所述含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH
2-可以分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，一个或更多个-H可以分别独立地被-F或-Cl取代，其中，X
1-X
12
中至少一个表示-Cl；R1和R2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、12个碳原子的直链或支链的烷基、其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH
2-可以分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；P1和P2各自独立地表示可聚合基团；Sp1和Sp2各自独立地表示间隔基团或单键；Y1、Y2、Y3和Y4各自独立地表示-H、-F或-Cl；Z1和Z2各自独立地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH2O-、-OCH
2-、-CH2S-、-SCH
2-、-CF2O-、-OCF
2-、-CF2S-、-SCF
2-、-(CH2)
n-、-CF2CH
2-、-CH2CF
2-、-(CF2)
n-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH＝CF-、-CF＝CH-、-C≡C-、-CH＝CH-CO-O-、-O-CO-CH＝CH-、-CH2CH
2-CO-O-、-O-CO-CH2CH
2-、-CR1R
2-或单键，其中，R1和R2各自独立地表示-H或含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基，并且n表示1-4的整数；a表示0-2的整数，其中，当a＝2时，环可以相同或不同；n1表示0-2的整数，其中，当n1＝2时，环可以相同或不同。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，R表示-Sp
2-P2。3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，a表示0或1。4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式I的化合物选自由如下化合物组成的组：
以及其中，X
1-X
12
各自独立地表示-F、-Cl、-Sp
2-P2、或含有1-5个碳原子的直链、支链或环状的烷基或烷氧基。5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，Y1、Y2、Y3和Y4中的至少一个表示-F或-Cl。6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式II的化合物选自由如下化合物组成的组：
以及7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚非，丁文全，徐海彬，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：