CN102732264B - 一种液晶活性单体及液晶面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于配向膜的聚酰亚胺表面的液晶活性单体及液晶面板，所述液晶活性单体具有一硬核，包含于液晶组成物中，其特征在于：所述液晶活性单体通式以式V表示：分子量大于或等于300。所述液晶活性单体对液晶母体的溶解度显著提高，同时还提高了液晶分子的归置力，解决了影像残留问题；提高了液晶分子的聚合能力，提高了所述液晶活性单体与聚酰亚胺表面聚合固化反应的固化速度，缩短了固化时间，达到节能减碳的目的。

Description

一种液晶活性单体及液晶面板
技术领域
本发明涉及一种液晶活性单体及液晶面板，特别是涉及一种用于配向膜的聚酰亚胺表面的液晶活性单体及具有此液晶活性单体的液晶面板。
背景技术
近年来，液晶显示器与日常生活密不可分，对于液晶显示器的需要主要有：广视角、高对比、快速画面切换、低耗电和画面稳定；而画面稳定中有待改善的问题之一就是影像残留（Image Sticking）。
添加液晶活性单体（Reactive Monomer，RM）可以增加液晶分子的归置力，从而改善影像残留问题，进而作为液晶显示器（LCD Display Device）的应用。但是，现行的液晶活性单体与液晶母体的溶解度较低，固化速度也较低，改善影像残留的效果有限。
更详细来说，为了增加液晶分子的归置力，在液晶组成物中添加通式如式Ⅲ所示的含有一硬核的液晶活性单体：
Figure GDA0000383914480000011
其中：A为所述硬核，含有至少一个苯环；R1和R2为聚合物基团，所述R1和R2是相同基团或不同基团；X选自H、F、Cl、CF3、直链或支链烷基中的一种。请参见表1，表1所示的是不同硬核体积的液晶活性单体所表现的不同性能，实验表明，液晶分子的归置力与液晶活性单体硬核的体积有关，硬核体积越大，液晶分子的归置力就越高，影像残留情况也就越好。但一味地增加所述硬核的体积会使得液晶活性单体对液晶母体溶解度降低。
表1不同硬核体积所表现的不同性能
Figure GDA0000383914480000012
Figure GDA0000383914480000021
因此，有必要提供一种新型的液晶活性单体，以解决现有技术所存在的问题，同时提高液晶分子的归置力和聚合能力。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种液晶活性单体（Reactive Monomer，RM），能同时提高液晶分子的归置力和聚合能力，以解决改善影像残留问题，并缩短固化时间，同时其与液晶母体溶解度好。
为实现上述目的，本发明公开以下技术方案：一种用于配向膜的聚酰亚胺表面的液晶活性单体，所述液晶活性单体具有一硬核，包含于液晶组成物中，其特征在于：所述液晶活性单体通式以式V表示：
Figure GDA0000383914480000022
其中：
w或z分别选自大于等于0的整数，且满足w+z≥1，所述液晶活性单体的分子量大于或等于300。
在本发明的一实施例中，所述液晶组成物为滴下式注入技术的液晶组成物。
在本发明的一实施例中，所述配向膜的聚酰亚胺表面是形成在一透明基板上。
本发明的第二个目的是提供一种液晶面板，所述液晶面板包含：
一第一透明基板，具有一第一配向膜；
一第二透明基板，具有一第二配向膜；以及
液晶组成物，填充于所述第一透明及第二透明基板之间，且所述液晶组成物接触所述第一及第二配向膜，其中所述液晶组成物包含至少一种液晶活性单体，所述液晶活性单体通式以式V表示：
其中：
w或z分别选自大于等于0的整数，且满足w+z≥1，所述液晶活性单体的分子量大于或等于300。
在本发明的一实施例中，所述液晶组成物为滴下式注入技术的液晶组成物。
在本发明的一实施例中，所述透明基板为一玻璃基板。
在本发明的一实施例中，所述透明基板为一可挠式聚合物基板或一非可挠式聚合物基板。
本发明的积极效果是：通过增加液晶活性单体的主链长度，改善液晶活性单体对于液晶母体的溶解度，尤其是当硬核体积过大时，通过增加液晶活性单体主链的长度可以明显改善其溶解度，克服现有技术中硬核体积与溶解度的矛盾。同时，本发明的液晶活性单体提高了液晶分子的归置力，以解决影像残留问题；提高了液晶分子的聚合能力，以提高了所述液晶活性单体与聚酰亚胺表面聚合固化反应的固化速度，缩短了固化时间，可达到节能减碳的目的。
附图说明
图1是本发明的液晶面板，其中
101第一透明基板； 102第二透明基板
201第一配向膜；   202第二配向膜
301液晶分子；     302液晶活性单体。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做详细的说明，实施例旨在解释而非限定本发明的技术方案。
实施例1
请参见附图1，附图1所示的是本发明的液晶面板，所述液晶面板包含：
一第一透明基板101，具有一第一配向膜201；一第二透明基板102，具有一第二配向膜202；以及液晶组成物，填充于所述第一透明101及第二透明基板102之间，且所述液晶组成物接触所述第一及第二配向膜，其中所述液晶组成物包含液晶分子301和至少一种液晶活性单体302，所述液晶活性单体302的通式以Ⅲ、Ⅳ或Ⅴ表示。
Figure GDA0000383914480000041
X选自H或F；
p或q为X基团的数量，p或q分别选自大于等于0的整数（如0、1、2……），且满足p+q≥1；
w或z分别选自大于等于0的整数（如0、1、2……），且满足w+z≥1。
Figure GDA0000383914480000042
其中，
X选自H或F；
p、q或r为X基团的数量，p、q或r分别选自大于等于0的整数（如0、1、2……），且满足r+p+q≥1；
w或z分别选自大于等于0的整数（如0、1、2……），且满足w+z≥1。
Figure GDA0000383914480000043
其中，
w或z分别选自大于等于0的整数（如0、1、2……），且满足w+z≥1。
所述液晶组成物为滴下式注入技术的液晶组成物。所述透明基板为一玻璃基板。所述透明基板可以是一可挠式聚合物基板或一非可挠式聚合物基板。
实施例2
本实施例提供一种液晶活性单体，其结构式为
Figure GDA0000383914480000051
制备路径为：
Figure GDA0000383914480000052
具体制备步骤为：
（A）制备中间体（1）
Figure GDA0000383914480000053
将10mmol2,6-二羟蒽醌（2,6-Dihydroxyanthraquinone）溶解于150mL浓度为2.0N的Na2CO3溶液中，缓慢将127mmolNaBH4加入反应中。在室温下搅拌反应3小时，直至气体不再产生后，将反应加热回流10分钟。待冷却过后，缓慢滴入浓HCl，将反应酸化。过滤收集沉淀物并用丙酮（acetone）溶解，溶液用MgSO4除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得一红棕色固体，最后借由硅胶管柱层析以EA/Hexane=1/1进行纯化，用乙醇（ethanol）再结晶，得到淡红棕色结晶；
（B）制备目标产物
Figure GDA0000383914480000061
将4.14mmol中间体（1）置入250mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气、灌氮气三次后，在滴加管上接上氮气，使反应系统呈无氧无水状态。在室温下加入8.28mmol三乙胺（Et3N）及50mL除水后的四氢呋喃（THF）搅拌至溶解，最后在冰浴下注入9.11mmol甲基丙烯酰氯（methacryloyl chloride），在室温下反应至隔天。用THF抽气过滤，收集滤减压浓缩，以乙胺（EA）和水萃取，用MgSO4除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得一黄色固体，最后借由硅胶管柱层析以EA/Hexane=1/6进行纯化，得到淡黄色固体（可用THF/methanol做再结晶）。
实施例3
本实施例提供一种液晶活性单体，其结构式为
Figure GDA0000383914480000062
制备路径为：
Figure GDA0000383914480000063
制备具体步骤为：
（A）制备中间体（3）
Figure GDA0000383914480000071
将10mmol中间体（1）溶解于150mL浓度为2.0N的KOH/THF溶液中，缓慢将5mmol2-溴乙醇（2-bromoethanol）加入反应中。将反应加热回流24小时。待冷却过后，缓慢滴入浓HCl，将反应酸化。以EA和水萃取，用MgSO4除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得一黄色液体，最后借由硅胶管柱层析以EA/Hexane=1/1进行纯化，用乙醇再结晶，得到淡黄色液体。
（B）制备目标产物
Figure GDA0000383914480000072
将10mmol中间体（3）置入250mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气、灌氮气三次后，在滴加管上接上氮气，使反应系统呈无氧无水状态。在室温下加入8.28mmol Et3N及50mL除水后的THF搅拌至溶解，最后在冰浴下注入9.11mmol甲基丙烯酰氯（methacryloyl chloride），在室温下反应至隔天。用THF抽气过滤，收集滤减压浓缩，以EA和水萃取，用MgSO4除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得一黄色固体，最后借由硅胶管柱层析以EA/Hexane=1/6进行纯化，得到淡黄色固体（可用THF/methanol做再结晶）。
实施例4
本实施例提供一种液晶活性单体，所述液晶活性单体具有一硬核，包含于液晶组成物中，所述液晶活性单体通式以式Ⅰ表示：
其中：
A为所述硬核，含有两个或两个以上苯环的基团；
B1为联结基团，所述B1的直链上含有至少一个碳原子；
R1和R2为聚合物基团，所述R1和R2是相同基团或不同基团；
X选自H、F、Cl、CF3、直链或支链烷基中的一种；
所述n为X基团的数量，n≥1；
所述液晶活性单体的分子量大于或等于300。
优选地，所述液晶活性单体直链上的硬核A和聚合物基团R2之间还包含一联结基团B2，以式Ⅱ表示：
Figure GDA0000383914480000081
其中B2相同于B1是为联结基团，B1和B2的直链上含有至少一个碳原子，所述B1和B2是相同基团或不同基团。
优选地，所述聚合物基团选自丙烯酸酯基或丙烯酸甲酯基。
在本实施例中，所述液晶组成物优选是指滴下式注入(ODF)技术的液晶组成物。所述配向膜的聚酰亚胺表面是形成在一透明基板上。所述透明基板为一玻璃基板。所述透明基板也可以是一可挠式聚合物基板或一非可挠式聚合物基板。
在本实施例中，对于含有1～3个苯环的所述硬核，分别导入不同碳链长度的联结基团，考察不同液晶活性单体（RM B-1～3和RM C-1～3）在相同配向膜的聚酰亚胺（Polyimide,PI）的条件下，固化速度、对液晶母体的溶解度以及影像残留现象。具体来说，活性单体RM B-1～3中，所述硬核均含有两个苯环；活性单体RM C-1～3中，所述硬核均含有三个苯环。
液晶活性单体RM B-1符合通式式Ⅰ，联结基团B1是含有1个C的直链烷基。
液晶活性单体RM B-2符合通式式Ⅰ，联结基团B1是含有2个C的直链烷基。
液晶活性单体RM B-3符合通式式Ⅱ，联结基团B1是含有2个C的直链烷基，联结基团B2是含有2个C的直链烷基。
液晶活性单体RM C-1符合通式式Ⅰ，联结基团B1是含有2个C的直链烷基。
液晶活性单体RM C-2符合通式式Ⅰ，联结基团B1是含有4个C的直链烷基。
液晶活性单体RM C-3符合通式式Ⅱ，联结基团B1是含有2个C的直链烷基，联结基团B2是含有2个C的直链烷基。
液晶活性单体RM A、RM B和RM C是对照实施例，均不含有联结基团，硬核分别含有1～3个苯环。
请参见表2，表2是上述各液晶活性单体在相同配向膜的聚酰亚胺（PI）的条件下，对于固化速度、对液晶母体的溶解度以及影像残留现象的考察结果。
表2不同硬核体积所表现的不同性能
Figure GDA0000383914480000091
其中ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ和ⅴ表示效果的等级，其中ⅰ表示效果最好，ⅴ表示效果最差。
由表2中可以很明显地得出以下结论：
（1）液晶活性单体的硬核所含苯环数量越大，改善影像残留现象的效果越好，固化速度也越快请对比RM A、RM B和RM C；RM B-2和RM C-1；RMB-3和RM C-3，上述3组对比中，只有硬核所含苯环数量（硬核体积）是唯一变量，由上述3组对比可以很明显地看出，液晶活性单体的硬核所含苯环数量越大，改善影像残留现象的效果越好，固化速度也越快。
（2）液晶活性单体的主链越长，其对液晶母体的溶解度也就越好
请对比RM B和RM B1～3、RM C和RM C1～3，当硬核所含苯环数量相同时（即硬核体积相同），液晶活性单体的主链越长，其对液晶母体的溶解度也就越好。尤其是当尤其是当硬核体积过大时（RM C及RM C1～3），这种改善十分明显。
因此，我们可以说，本发明的液晶活性单体通过增加联结基团来增加液晶活性单体的主链长度，从而改善液晶活性单体对于液晶母体的溶解度，克服现有技术中改善影像残留现象与溶解度的矛盾。
本发明的液晶活性单体（液晶活性单体RM B-1～3和RM C-1～3）克服了现有液晶活性单体的缺陷，所述液晶活性单体对液晶母体的溶解度显著提高，同时还解决了影像残留问题，提高了所述液晶活性单体与聚酰亚胺表面聚合固化反应的固化速度，缩短了固化时间，实现了节能减碳的目的。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种用于配向膜的聚酰亚胺表面的液晶活性单体，所述液晶活性单体具有一硬核，包含于液晶组成物中，其特征在于：所述液晶活性单体通式以式V表示：
其中：
w或z分别选自大于等于0的整数，且满足w+z≥1，所述液晶活性单体的分子量大于或等于300。
2.根据权利要求1所述的液晶活性单体，其特征在于：所述液晶组成物为滴下式注入技术的液晶组成物。
3.根据权利要求1所述的液晶活性单体，其特征在于：所述配向膜的聚酰亚胺表面是形成在一透明基板上。
4.一种液晶面板，其特征在于：所述液晶面板包含：
一第一透明基板，具有一第一配向膜；
一第二透明基板，具有一第二配向膜；以及
液晶组成物，填充于所述第一透明及第二透明基板之间，且所述液晶组成物接触所述第一及第二配向膜，其中所述液晶组成物包含至少一种液晶活性单体，所述液晶活性单体通式以式V表示：
Figure FDA0000383914470000012
其中：
w或z分别选自大于等于0的整数，且满足w+z≥1，
所述液晶活性单体的分子量大于或等于300。
5.根据权利要求4所述的液晶面板，其特征在于：所述液晶组成物为滴下式注入技术的液晶组成物。
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