CN102746855B - 用于液晶显示器的液晶介质混合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于液晶显示器的液晶介质混合物,其包括:负型液晶材料、可聚合单体、引发剂、及稳定剂;所述引发剂能引发所述可聚合单体的光聚合反应,该引发剂的分子结构中包含芳香环、连接于芳香环上的羰基、及连接于芳香环上的取代基。所述引发剂能降低可聚合单体聚合反应中链引发反应的活化能,使可聚合单体的光聚合反应可以在较宽的波长范围200-450nm内完成,由此可以降低紫外光的强度和照度,使可聚合单体反应加快,同时获得较均匀的反应效果,降低紫外光对配向层材料、液晶材料等的破坏作用,提高面板的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域,尤其涉及一种用于液晶显示器的液晶介质混合物。
背景技术
在LCD(Liquid Crystal Display)行业中,今年来发展起来的聚合物稳定垂直配向(Polymer stabilized vertical alignment,PSVA)技术相对传统的扭曲向列型/超扭曲向列型(Twisted nemetic,TN/Super Twisted nemetic,STN)液晶显示技术有可视角宽、对比度高、响应快等诸多优点;而相对其他的垂直配向(Vertical alignment,VA)技术,如多角度垂直配向(Multi-domain verticalalignment,MVA)、图像垂直配向(Patterned vertical alignment,PVA)技术,在穿透率、制程简便性上也具有相当的优势,所以聚合物稳定垂直配向已成为现今TFT-LCD行业的一大主流技术。
聚合物稳定垂直配向的关键制程如图1所示,聚合物稳定垂直配向技术采用负型液晶材料,在未加电场时液晶分子106垂直于上、下玻璃基板102、100表面排列,在下玻璃基板100的TFT侧形成ITO裂缝(slit)101,而上玻璃基板102的ITO104为完整的。液晶材料中添加一定量的在紫外光照射下可发生聚合反应的单体,简称可聚合单体(Reactive monomer,RM)108。在液晶面板滴加液晶进行组合之后,对面板施加合适频率、波形、电压的信号,使液晶分子沿设定的方向倾倒,同时采用紫外(UV)光照射面板,使可聚合单体108聚合形成高分子沉积于面板的上、下玻璃基板102、100表面上,该聚合形成的高分子即为聚合物突起物(bump)110,其可以使液晶分子106在未加电压的情况下具有一定的预倾角,由此加快液晶分子的响应速度。采用本技术的好处是可以在面板内实现多角度配向(产生预倾角)的目的。
现有在聚合物稳定垂直配向技术中使用的可聚合单体所含的光反应性基团通常为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基、或环氧基等,其中最常用的是甲基丙烯酸酯基。能使含此类基团的可聚合单体发生光聚合反应的主要波长范围为200-300nm,波长超过300nm的紫外光虽然也可使可聚合单体发生反应,但是效率很低,速度非常慢,不具备良好的量产性。因此必须采用波长在300nm以下的光源来照射面板,使可聚合单体发生反应。但是,使用300nm以下的光源会给面板的制作带来很多缺点和难题:首先,300nm以下的紫外光源具有较高的能量,可以使配向层材料聚酰亚胺(Polyimide)以及本技术中所使用的垂直配向型液晶分子发生降价破坏,造成面板的电压保持率(Voltage holding ratio,VHR)降低、影像残留(Image sticking)变严重、可靠性分析(Reliability analysis,RA)下降等;其次,用来作为LCD上、下玻璃基板的玻璃通常对300nm以下的紫外光具有一定的吸收作用,会使光源的照射效率下降,更为致命的是液晶材料本身对300nm以下的紫外光具有强吸收作用,如图2所示的液晶对紫外光的穿透频谱,可以看到波长在300nm以下的紫外光完全不能穿过液晶材料,也就是说来自光源的绝大部分紫外光被液晶材料吸收(起破坏作用),只有极少部分被可聚合单体吸收发生聚合反应,这部分发生在入光侧极浅的位置,因此又导致入光侧与背光侧可聚合单体反应的不均匀性,使面板的配向效果下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于液晶显示器的液晶介质混合物,其通过引发剂使可聚合单体的光聚合反应可以在较宽的波长范围200-450nm内完成,从而降低紫外光的强度和照度,使可聚合单体反应加快,同时获得较均匀的反应效果,降低紫外光对配向层材料、液晶材料等的破坏作用,提高面板的稳定性。
为实现上述目的,本发明提供一种用于液晶显示器的液晶介质混合物,其包括如下组分:负型液晶材料、可聚合单体、引发剂、及稳定剂;所述引发剂能引发所述可聚合单体的光聚合反应,该引发剂的分子结构中包含芳香环、连接于芳香环上的羰基、及连接于芳香环上的取代基。
所述引发剂包含如下结构通式中的至少一种:
上述通式中,R1、R2与R3均为取代基团,可以为任何基团,连接于环结构上的取代基可以一个或者多个,且没有位置限定。
所述引发剂在液晶介质混合物中的含量范围为5ppm-1000ppm。
所述可聚合单体的聚合反应的主要波长范围为200-450nm。
所述负型液晶材料为具有如下结构通式的液晶分子中的至少一种:
式中,为或X为连接在环结构上的取代基团,n为1-4的整数,不同环结构上的n相同或不同,若n>1,表示同一环结构有多个取代基团X,它们相同或不同,X为-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、或-NO2;Y1与Y2为-R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3,R为由1-12个碳原子组成的直链或支链烷基,n1为1-5的整数,Y1与Y2相同或不同。
所述可聚合单体为具有如下结构通式的可聚合单体分子中的至少一种:
P1-L1-X-L2-P2,
式中,P1与P2为可聚合基团,P1与P2相同或不同,具体为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基;L1与L2为连接基团,L1与L2相同或不同,具体为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基;X为核心基团,其结构通式为:
所述可聚合单体的核心基团X的结构通式中,x为连接在环结构上的取代基团,n为1-4的整数,若n>1,表示同一环结构有多个取代基团x,它们相同或不同,x具体为-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN或-NO2。
所述稳定剂为具有如下结构通式的稳定剂分子中的至少一种:
式中,R1为1-9个碳原子的直链或支链烷基,n为1-4的整数,若n>1,表示同苯环结构有多个取代基团R1,它们相同或不同;R2为1-36个碳原子的直链或支链烷基;L为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。
所述负型液晶材料的重量占所述液晶介质混合物总重量的99-99.9%,所述可聚合单体的重量占所述液晶介质混合物总重量的0.1-1%,及所述稳定剂的含量为10ppm-100ppm。
所述引发剂为如下结构式中的至少一种:
本发明的有益效果:本发明用于液晶显示器的液晶介质混合物中的引发剂能降低可聚合单体聚合反应中链引发反应的活化能,使可聚合单体的光聚合反应可以在较宽的波长范围200-450nm内完成,由此可以降低紫外光的强度和照度,使可聚合单体反应加快,同时获得较均匀的反应效果,降低降低光对配向层材料、液晶材料等的破坏作用,提高面板的稳定性。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中,
图1为现有聚合物稳定垂直配向技术制成的液晶显示装置中液晶配向过程示意图;
图2为紫外光照射液晶面板时,液晶材料的透射率与紫外光波长的关系图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
本发明提供一种用于液晶显示器的液晶介质混合物,所述液晶介质混合物包括如下组分:负型液晶材料、可聚合单体、引发剂、及稳定剂;所述引发剂能引发所述可聚合单体的光聚合反应,该引发剂的分子结构中包含芳香环、连接于芳香环上的羰基、及连接于芳香环上的取代基。所述引发剂可以使所述可聚合单体反应的主要波长范围由原来的200-300nm拓宽到200-450nm;通过引发剂的作用,使可聚合单体发生光聚合的效率提高,反应速度加快,因此可以适当降低紫外光照强度,以降低紫外光对液晶材料及配向层材料的破坏作用,提高显示器的可靠性。
所述引发剂包含如下结构通式中的至少一种:
上述通式中,其固定结构为芳香环连接一个羰基,R1、R2与R3均为取代基团,可以为任何基团,连接于环结构上的取代基可以一个或者多个,且没有位置限定。
所述引发剂在液晶介质混合物中的含量范围为5ppm-1000ppm,引发剂可以单独添加入液晶介质混合物中使用,也可以多种混合添加入液晶介质混合物中一起使用。本发明引发剂优选如下结构式:
所述可聚合单体的聚合反应的主要波长范围为200-450nm,相较于原来未加入所述引发剂的波长范围200-300nm,其波长范围得到了很大的拓宽。
所述负型液晶材料为具有如下结构通式的液晶分子中的至少一种:
式中,为或X为连接在环结构上的取代基团,n为1-4的整数,不同环结构上的n相同或不同,若n>1,表示同一环结构有多个取代基团X,它们相同或不同,X为-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、或-NO2;Y1与Y2为-R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3,R为由1-12个碳原子组成的直链或支链烷基,n1为1-5的整数,Y1与Y2相同或不同。
所述可聚合单体为具有如下结构通式的可聚合单体分子中的至少一种:
P1-L1-X-L2-P2
式中,P1与P2为可聚合基团,P1与P2相同或不同,具体为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基;L1与L2为连接基团,L1与L2相同或不同,具体为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基;X为核心基团,其结构通式为:
所述可聚合单体的核心基团X的结构通式中,x为连接在环结构上的取代基团,n为1-4的整数,若n>1,表示同一环结构有多个取代基团x,它们相同或不同,x具体为-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN或-NO2。
本发明所述的可聚合单体的结构式优选为:
所述稳定剂为具有如下结构通式的稳定剂分子中的至少一种:
式中,R1为1-9个碳原子的直链或支链烷基,n为1-4的整数,若n>1,表示同苯环结构有多个取代基团R1,它们相同或不同;R2为1-36个碳原子的直链或支链烷基;L为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。
本发明所述的稳定剂的结构式优选为:
所述负型液晶材料的重量占所述液晶介质混合物总重量的99-99.9%,所述可聚合单体的重量占所述液晶介质混合物总重量的0.1-1%,及所述稳定剂的含量为10ppm-100ppm。
下面通过具体实施例,说明本发明的实施方式。
实施例1:
本实施例中,采用Δn为0.1、Δε为-3的负型液晶材料;
所述可聚合单体结构式如下:
含量为0.35%;
所述稳定剂结构式如下:
含量为10ppm;
所述引发剂为如下结构式所示:
其用量为50ppm。
实施例2:
本实施例的负型液晶材料、可聚合单体、及稳定剂分别与实施例1相同,其引发剂为如下结构式所示:
其用量为60ppm。
实施例3:
本实施例的负型液晶材料、可聚合单体、及稳定剂分别与实施例1相同,其引发剂为如下结构式所示:
其用量为30ppm。
实施例4:
本实施例的负型液晶材料、可聚合单体、及稳定剂分别与实施例1相同,其引发剂为如下结构式所示:
其用量为45ppm。
实施例5:
本实施例的负型液晶材料、可聚合单体、及稳定剂分别与实施例1相同,其引发剂为如下结构式所示:
其用量为35ppm。
实施例6:
本实施例的负型液晶材料、可聚合单体、及稳定剂分别与实施例1相同,其引发剂为如下结构式所示:
其用量为20ppm。
实施例7:
本实施例的负型液晶材料、可聚合单体、及稳定剂分别与实施例1相同,其引发剂为如下结构式所示:
其用量为25ppm。
综上所述,本发明用于液晶显示器的液晶介质混合物中的引发剂能降低可聚合单体聚合反应中链引发反应的活化能,使可聚合单体的光聚合反应可以在较宽的波长范围200-450nm内完成,由此可以降低紫外光的强度和照度,使可聚合单体反应加快,同时获得较均匀的反应效果,降低紫外光对配向层材料、液晶材料等的破坏作用,提高面板的稳定性。
以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种用于液晶显示器的液晶介质混合物,其特征在于,包括如下组分:负型液晶材料、可聚合单体、引发剂、及稳定剂;所述引发剂能引发所述可聚合单体的光聚合反应,该引发剂的分子结构中包含芳香环、连接于芳香环上的羰基、及连接于芳香环上的取代基;
所述引发剂为如下结构式中至少一种:
所述引发剂在液晶介质混合物中的含量为5ppm-1000ppm;
所述可聚合单体结构如下:
所述可聚合单体的光聚合反应的波长范围为200-450nm;
所述负型液晶材料的重量占所述液晶介质混合物总重量的99-99.9%,所述可聚合单体的重量占所述液晶介质混合物总重量的0.1-1%,及所述稳定剂的含量为10ppm-100ppm;
所述负型液晶材料为具有如下结构通式的液晶分子中的至少一种:
X为连接在环结构上的取代基团,n为1-4的整数,不同环结构上的n相同或不同,若n>1,表示同一环结构有多个取代基团X,它们相同或不同,X为-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、或-NO2;Y1与Y2为-R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3,R为由1-12个碳原子组成的直链或支链烷基,n1为1-5的整数,Y1与Y2相同或不同;
所述稳定剂为具有如下结构通式的稳定剂分子中的至少一种:
式中,R1为1-9个碳原子的直链或支链烷基,n为1-4的整数,若n>1,表示同苯环结构有多个取代基团R1,它们相同或不同;R2为1-36个碳原子的直链或支链烷基;L为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。
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