聚合性液晶组合物及其显示器件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种新型聚合性液晶组合物，包含：至少一种通式Ⅰ的化合物作为第一组分；至少一种通式Ⅱ的化合物作为第二组分；至少一种通式Ⅲ的化合物作为第三组分；以及至少一种通式Ⅳ的化合物作为第四组分。所述聚合性液晶组合物能够控制聚合速率，降低聚合型化合物残留，大大减少产生图像残影，图像显示不均等显示不良问题的风险。本发明再一方面提供一种包含该聚合性液晶组合物的液晶显示器件。
【专利说明】聚合性液晶组合物及其显示器件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种包含可聚合化合物的聚合性液晶组合 物及其在液晶显示器件中的应用。
【背景技术】
[0002] 液晶显示元件可以在以钟表、电子计算器为代表的家庭用各种电器、测定机器、汽 车用面板、文字处理剂、电脑、打印机、电视等中使用。作为夜景显示方式，在其代表性的 方式中，可以列举PC (phase change，相变）、TN (twist nematic，扭曲向列）、STN(super twisted nematic,超扭曲向列）、ECB (electrically controlledbirefringence,电控双 折射）、〇CB (optically compensated bend，光学补偿弯曲）、IPS (in-plane switching，共 面转变）、VA (vertical alignment，垂直配向）、CSH (color super homeotropic，彩色超垂 面)等类模式。根据元件的驱动方式分为PM (passive matrix，被动矩阵)型和AM (active matrix,主动矩阵）型。PM分为静态（static)和多路（multiplex)等类型。AM分为TFT (thin film transistor，薄膜晶体管）、MIM (metal insulator metal，金属-绝缘层-金 属)等类型。TFT的类型有非晶娃（amorphous silicon)和多晶娃（polycrystal silicon)。 后者根据制造工艺分为高温型和低温型。液晶显示元件根据光源的类型分为利用自然光的 反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光和背光两种光源的半透过型。
[0003] 在这些显示方式中，IPS模式、ECB模式、VA模式或CSH模式等与现在常用的TN模 式或STN模式不同在于，前者使用具有负介电各向异性的液晶材料。在这些显示方式中，尤 其是通过AM驱动的VA型显示，在要求高速且宽视角的显示元件中的应用，其中，最值得期 待的是在电视等液晶元件中的应用。
[0004] VA模式与IPS模式同样是常黑，但不同的是，VA模式面板的液晶层中的液晶分 子用负性液晶，透明电极设于上下基板，形成垂直于基板的电场。未加电时，液晶分子的长 轴垂直于基板，而形成暗态；加电时，液晶分子的长轴向平行于基板的方向倒下。其初始 配向同样需要对基板进行摩擦，从而产生污染性、静电等问题，预倾角也难以控制，为解决 VA模式的初始配向问题，又有各种衍生模式，如多区域垂直配向（Multi-domain Vertical Alignment，MVA)、图像垂直配向（Patterned Vertical Alignment，PVA)、聚合物稳定取 向（Polymer Sustained Alignment，PSA)和聚合物稳定垂直配向（Polymer Stabilized Vertical Alignment，PSVA)。其中，PSA模式和PSVA模式以高穿透率、高对比度和快响应 等特点，渐渐成为主流。
[0005] 聚合物稳定取向（Polymer Sustained Alignment,PSA)型液晶显示装置是为了控 制液晶分子的预倾角（Pretilt angle)而具有在盒内形成聚合物结构的装置，由于其快响 应性、高对比度的特性，而作为液晶显示元件被应用。
[0006] PSA型液晶显示元件的制造如下：
[0007] 将由液晶性化合物和聚合性化合物组成的聚合性组合物注入到基板间，施加电 压，在使液晶分子取向的状态下，使聚合性化合物聚合，固定液晶分子的取向。PSA型液晶显 示元件的显示不良，即图像残留的原因，已知由杂质以及液晶分子的取向变化(预倾角的变 化）导致。
[0008] 由分子的预倾角的变化引起的图像残留原因是：在构成元件的情况下，长时间持 续显示同一图案时，聚合物的结构发生变化，其结果预倾角发生变化。因此，需要可形成具 有聚合物结构不发生变化的刚直性的结构的聚合物的聚合性化合物。
[0009] 以往为了通过提高聚合物的刚直性来防止图像残留，对于使用具有具有环 状结构和聚合性官能团的1，4-亚苯基等结构的聚合性化合物来构成显示器件，如 JP2003-307720,使用具有联芳基结构的聚合性化合物来构成显示元件，如JP2008-116931， 但是由于这些聚合性化合物对液晶性化合物的相溶性低，因而在制备液晶组合物时，产生 该聚合性化合物析出的问题。
[0010] PSVA使用了可聚合型化合物来控制液晶分子的排列方向：通过外加电场使液晶 处于理想的排列状态，在保持此状态的同时进行UV曝光，使混合液晶中的可聚合型化合物 聚合，从而"固化"住了液晶的理想排列状态。
[0011] PSVA模式不需要摩擦配向工序，因此能够避免TN、IPS等模式中由于摩擦带来的 静电及污染等问题。
[0012] 令人遗憾的是，目前的聚合性液晶单体还存在很多缺陷，例如美国专利US6136225 记载的聚合性液晶单体的熔点太高，实际生产中需要在80?90°C的温度条件下才能进行 操作，这大大增加了能耗，而且在高温下还容易引起配向不均、异常聚合等严重影响光学品 质的缺陷。
[0013] 因此，试图采用制作聚合性液晶组合物的方法来提高聚合性液晶的性能。日本专 利JP2003193053提供了 一种较低熔点的聚合性液晶组合物，但存在严重的配向不均的问 题。美国专利US6090308提供了一种较低熔点的聚合性液晶组合物，但存在稳定性差、容易 结晶等问题。
[0014] 现有技术中，一般都是使用单个可聚合化合物，以至于出现各种问题，如：聚合速 度较慢或较快，不易控制，聚合后残留量过高，并且还会出现各种显示不良的现象，如残影， 显示不均等。
[0015] 因此，非常需要一种新型聚合性液晶组合物，该液晶组合物没有或者在很大程度 上减少上述缺点。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的是提供一种新型聚合性液晶组合物，所述聚合性液晶组合物包含至 少两种可聚合化合物，使得所述液晶组合物能够控制聚合速率，降低聚合型化合物残留，大 大减少产生图像残影，图像显示不均等显示不良问题的风险。
[0017] 为了完成上述发明目的，本发明提供一种聚合性液晶组合物，包含：
[0018] 至少一种通式I的化合物作为第一组分
[0019]
【权利要求】
1. 一种聚合性液晶组合物，包含： 至少一种通式I的化合物作为第一组分
其中， R1和R2相同或不同，各自独立地表示H、1-12个碳原子的烷基或烷氧基、2-12个碳原子 的链烯基或链烯氧基，其中，所述R1和R2中的一个或多个H可以各自独立地被卤素取代，所 述R1和R2中的一个或更多个-CH2-基团可以各自独立地被-CHzCH'-O'-CO-O'-O-CO'- Q^CF-、 -CF=CH- 或 -CF=CF- 替代， 其前提是氧原子不直接彼此连接； R3和R4相同或不同，各自独立地表示1-7个碳原子的烷基或烷氧基、1-7个碳原子的氟 代烷基或氟代烷氧基或2-7个碳原子的烯基或烯氧基； Li、Lg、L3、L4、、Lg、L7、Lg、Lg、Li〇、Ln、L12、L13、L14、L15、Li6、L17、Li8、Lig 矛Pl L20 才目 I口J I口J ? 各自独立地表示1-3个碳原子的烷基、_CF3、-〇CF3、F、Cl或H ; X1、X2、X3和X4相同或不同，各自独立地表示-CF 3、-OCF3、-CH3、H或F ;
P和q相同或不同，各自独立地表示O或1。
2. 根据权利要求1所述的聚合性液晶组合物，所述通式I的化合物占所述聚合性液 晶组合物总重量的〇. 01-0. 3% ;所述通式II的化合物占所述聚合性液晶组合物总重量的 0. 001-0. 3% ;所述通式III的化合物占所述聚合性液晶组合物总重量的20-79. 4% ;以及所述 通式IV的化合物占所述聚合性液晶组合物总重量的20-79. 4%。
3. 根据权利要求2所述的聚合性液晶组合物，所述通式I的化合物选自由如下化合物 组成的组中一种或多种的化合物：
5. 根据权利要求2所述的聚合性液晶组合物，所述通式III的化合物选自由如下化合物 组成的组中一种或多种的化合物：
其中， R1和R2相同或不同，各自独立地表示H、1-8个碳原子的烷基或烷氧基、2-8个碳原子的 链烯基或链烯氧基，其中，所述R1和R2中的一个或多个H可以各自独立地被F或Cl取代，所 述R1和R2中的一个或多个-CH2-基团可以各自独立地被-CH=CH-、-〇-、-〇)-〇-或-O-CO-替 代，其前提是氧原子不直接彼此连接。
6. 根据权利要求2所述的聚合性液晶组合物，所述IV的化合物选自由如下化合物组成 的组中的一种或多种：
其中， R3和R4相同或不同，各自独立地表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、1-5个碳原子的氟 代烷基或氟代烷氧基或2-5个碳原子的烯基或烯氧基。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的聚合性液晶组合物，包含： 占所述聚合性液晶组合物总重量99. 7%的液晶组合物LC-I ; 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 20%的化合物I -5 ;以及 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 10%化合物II -1， 或者所述聚合性液晶组合物包含： 占所述聚合性液晶组合物总重量99. 7%的液晶组合物LC-I ; 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 20%的化合物I -5 ;以及 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 10%化合物II -4, 或者所述聚合性液晶组合物包含： 占所述聚合性液晶组合物总重量99. 7%的液晶组合物LC-2 ; 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 20%的化合物I -6 ;以及 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 10%化合物II -7, 或者所述聚合性液晶组合物包含： 占所述聚合性液晶组合物总重量99. 7%的液晶组合物LC-2 ; 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 20%的化合物I -6 ;以及 占所述聚合性液晶组合物总重量〇. 10%化合物II -4, 其中，
8. -种液晶显示器件，所述液晶显示器件包括如权利要求1-7中任一项所述的聚合性 液晶组合物。
9. 如权利要求8所述的液晶显示器件，其中所述液晶显示器件可以用于VA模式、PS-VA 模式、PALC模式、FFS模式、IPS模式或ECB模式。
【文档编号】C09K19/38GK104342170SQ201310334598
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】宋晓龙, 李鹏飞, 韩文明 申请人:江苏和成显示科技股份有限公司