CN102851037A - 液晶介质混合物及使用其的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶介质混合物及使用其的液晶显示器，该液晶介质混合物包括组分：液晶材料及可聚合单体，该液晶材料包括在可聚合单体聚合时对聚合反应稳定的烯基化合物，该可聚合单体包含两种或两种以上单体，其中包含至少一种快反应型单体及至少一种强配向力型单体。该液晶显示器包括：相对平行设置的上基板与下基板、及设于该上基板与下基板之间的液晶介质混合物。本发明的液晶介质混合物及使用其的液晶显示器，液晶介质混合物采用两种或两种以上功能性不同的可聚合单体进行合理搭配，单体聚合反应的反应速度、形成聚合物的均匀性及配向力的强度能同时达到平衡，且均得到较高的水平，可提高面板的光学品味和总体表现，实现稳定的量产性。

Description

液晶介质混合物及使用其的液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种液晶介质混合物及使用其的液晶显示器。
背景技术
TN(Twisted nematic，扭曲向列型)或STN(Super twisted nematic，超扭曲向列型)液晶显示器所用的液晶为正型液晶，未加电时液晶分子长轴平行于基板表面。基板表面液晶分子的排列方向由配向层(Alignment layer，材质通常为Polyimide)的摩擦方向(Rubbing direction)决定，两基板表面配向方向垂直，所以从一个基板表面到另一个基板表面，液晶层的分子呈连续扭转排列状态。当施加电压之后，液晶分子的长轴将倾向于沿电场的方向排列。TN/STN型液晶显示器的缺点是可视角小，在大视角下的亮度差异和色差严重，需要通过补偿膜对此进行改善，从而提高了显示器的制造成本。
MVA(Multi-domain vertical alignment，多象限垂直配向型)TFT-LCD很好的解决了TN/STN显示器视角限制的问题，它采用负型液晶与垂直配向膜材料。未施加电压时，液晶分子长轴均垂直于基板表面，施加电压会使液晶分子倾倒，液晶分子长轴倾向于沿垂直电场方向排列。为了解决视角问题，一个亚像素被分成多个区域，使液晶分子朝不同的方向倾倒，让显示器从不同的方向看到的效果趋于一致。在一个亚像素内使不同区域的液晶分子导向不同的方向有多种方法。第一种是通过曝光显影的办法在LCD的上下基板制作出Bump(隆起物)，使Bump周围的液晶分子产生一定的预倾角，引导液晶分子朝固定方向倾倒；第二种是在上下基板上形成具有一定图案的ITO(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)像素电极，由此产生的电场具有一定的倾斜角度，从而控制不同区域的液晶分子的导向，此技术被称为PVA(Patterned vertical alignment，垂直取向构型)技术；第三种是在LCD基板的TFT侧形成ITO slit(裂缝)，另一侧为Full ITO，在液晶介质中添加可聚合的monomer(单体)，先通过电场使液晶分子倾倒，同时用紫外光照射面板使monomer聚合形成具有引导液晶分子倾倒的聚合物颗粒，沉积在基板表面起到配向的作用，这种技术成为PSVA(Polymer stabilizedvertical alignment，聚合物稳定垂直对齐)技术。
可聚合单体的反应速度、聚合物的大小及分布、在基板表面均匀性、配向力的强弱等因素对面板的光学品味、量产稳定性有重要影响，这些因素除了受制程条件的影响之外，决定这些因素的主要原因是可聚合单体的分子结构，因为可聚合单体的分子结构直接决定了其光反应的快慢、形成聚合物的特性、对液晶的配向力强弱等。由于现有的液晶介质中一般含有烯基化合物，有利于获得低的旋转粘度以提高液晶介质的响应，而在液晶介质中含有的烯基化合物容易影响可聚合单体的反应聚合，从而影响到液晶介质的配向，故通常情况，单一一种可聚合单体很难达到让这几个因素都处于有利的情况，出现的情况往往是顾此失彼，比如形成聚合物的均匀性好但是配向力不够，或配向力强但是反应速度太慢等诸如此类问题。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于，提供一种液晶介质混合物，采用两种或两种以上功能性不同的可聚合单体进行合理搭配，其聚合反应的反应速度、形成聚合物的均匀性及配向力的强度能同时达到平衡，且均得到较高的水平。
以及提供一种液晶显示器，其液晶介质混合物采用两种或两种以上功能性不同的可聚合单体进行合理搭配，单体的聚合反应的反应速度、形成聚合物的均匀性及配向力的强度能同时达到平衡，且均得到较高的水平，提高了面板的光学品味和总体表现，实现稳定的量产性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种液晶介质混合物，其包括组分：液晶材料及可聚合单体，该液晶材料包括在可聚合单体聚合时对聚合反应稳定的烯基化合物，该可聚合单体包含两种或两种以上单体，其中包含至少一种快反应型单体及至少一种强配向力型单体；
所述快反应型单体的分子结构式如以下式I所示：
式I
Figure BDA00002177013000021
其中，P代表可聚合基团，其之间相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；x代表取代基团，其可以为P或L或其他取代基团；
所述强配向力型单体的分子结构式如以下式II所示：
式II
P1——L1——X——L2——M
其中，P1代表可聚合基团，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、L2代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X代表核心基团，由2个苯环或2个苯环与1个环己烷通过对位直接或间接相连构成；M为1-7个碳原子组成的直链或支链烷基，或为包含聚合基团P1的结构基团；
其中，所述式I和式II中的可聚合基团不同时为甲基丙烯酸酯基。
其中，所述烯基化合物，其具有如下结构通式：
Figure BDA00002177013000031
或/及
Figure BDA00002177013000032
其中，
Figure BDA00002177013000033
分别独立的表示：
Figure BDA00002177013000034
R1表示具有2-9个碳原子的直链或支链烯基；
R2表示具有1-12个碳原子的直链或支链烷基；
X分别独立的表示H、F、Cl、OCF3或CF3；
m表示1~4；
n、k分别表示0~3。
其中，所述式II中，X为：
Figure BDA00002177013000041
其中R1、R2、R3之间相同或不同，为H、F、Cl、Br、CN、甲基或乙基，L3、L4之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。
其中，所述可聚合单体在液晶介质混合物中的重量百分比为0.05％-0.5％，所述快反应型单体与强配向力型单体在液晶介质混合物中的含量摩尔比例为10:1-10:100。
本发明实施例的另一方面，提供一种液晶显示器，其包括：相对平行设置的上基板与下基板、及设于该上基板与下基板之间的液晶介质混合物，该液晶介质混合物包括组分：液晶材料及可聚合单体，该液晶材料包括在可聚合单体聚合时对聚合反应稳定的烯基化合物，该可聚合单体包含两种或两种以上单体，其中包含至少一种快反应型单体及至少一种强配向力型单体；
所述快反应型单体的分子结构式如以下式I所示：
式I
其中，P代表可聚合基团，其之间相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；x代表取代基团，其可以为P或L或其他取代基团；
所述强配向力型单体的分子结构式如以下式II所示：
式II
P1-L1-X-L2-M
其中，P1代表可聚合基团，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、L2代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X代表核心基团，由2个苯环或2个苯环与1个环己烷通过对位直接或间接相连构成；M为1-7个碳原子组成的直链或支链烷基，或为包含聚合基团P1的结构基团；
其中，式I和式II中的可聚合基团不同时为甲基丙烯酸酯基。
其中，所述烯基化合物，其具有如下结构通式：
Figure BDA00002177013000051
或/及
Figure BDA00002177013000052
其中，
Figure BDA00002177013000053
分别独立的表示：
Figure BDA00002177013000054
R1表示具有2-9个碳原子的直链或支链烯基；
R2表示具有1-12个碳原子的直链或支链烷基；
X分别独立的表示H、F、Cl、OCF3或CF3；
m表示1~4；
n、k分别表示0~3。
其中，所述式II中，X为：
Figure BDA00002177013000056
Figure BDA00002177013000061
其中R1、R2、R3之间相同或不同，为H、F、Cl、Br、CN、甲基或乙基，L3、L4之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。
其中，所述可聚合单体在液晶介质混合物中的重量百分比为0.05％-0.5％，所述快反应型单体与强配向力型单体在液晶介质混合物中的含量摩尔比例为10:1-10:100。
本发明的有益效果：本发明的液晶介质混合物，采用两种或两种以上功能性不同的可聚合单体进行合理搭配，其聚合反应的反应速度、形成聚合物的均匀性及配向力的强度能同时达到平衡，且均得到较高的水平。将其应用于液晶显示器中，提高了液晶显示器面板的光学品味和总体表现，实现稳定的量产性。
具体实施方式
本发明的液晶介质混合物，包括组分：液晶材料及可聚合单体，该液晶材料包括在可聚合单体聚合时对聚合反应稳定的烯基化合物，该可聚合单体包含两种或两种以上单体，其中包含至少一种快反应型单体及至少一种强配向力型单体，通过使用该功能性不同的单体进行搭配，使得可聚合单体在聚合反应的反应速度、形成聚合物的均匀性及配向力的强度能同时达到平衡，且获得较高的水平，即，聚合反应速度快的同时，形成聚合物均匀性及配向力强度也高。所述可聚合单体在液晶介质混合物中的重量百分比为0.05-0.5％。快反应型单体与强配向力型单体在液晶介质混合物中的含量摩尔比例为10:1-10:100，优选10:100-10:50。
其中，所述快反应型单体的分子结构式如以下式I所示：
式I
其中，P代表可聚合基团，其之间相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；x代表取代基团，其可以为P或L或其他取代基团；
所述强配向力型单体的分子结构通式如下式II所示：
式II
P1——L1——X——L2——M
P1代表可聚合基团，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、L2代表连接基团，其之间可相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X代表核心基团，由2个苯环或2个苯环与1个环己烷通过对位直接或间接相连构成；M为1-7个碳原子组成的直链或支链烷基，或为包含聚合基团P1的结构基团。
其中，式I和式II中的可聚合基团不同时为甲基丙烯酸酯基。
所述式II中，X为：
Figure BDA00002177013000072
其中R1、R2、R3之间可相同或不同，为H、F、Cl、Br、CN、甲基或乙基，L3、L4之间可相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基，所述X不限于以上所列。
所述烯基化合物，其具有如下结构通式：
或/及
Figure BDA00002177013000082
其中，
分别独立的表示：
Figure BDA00002177013000084
R1表示具有2-9个碳原子的直链或支链烯基；
R2表示具有1-12个碳原子的直链或支链烷基；
X分别独立的表示H、F、Cl、OCF3或CF3；
m表示1~4；
n、k分别表示0~3。
所述液晶材料优选负型液晶材料。
本发明的液晶介质混合物可应用于显示器，本发明的使用上述液晶介质混合物的液晶显示器，其包括：相对平行设置的上基板与下基板、及设于该上基板与下基板之间的液晶介质混合物，该液晶介质混合物包括组分：液晶材料及可聚合单体，可聚合单体包含两种或两种以上单体，其中包含至少一种快反应型单体及至少一种强配向力型单体。该液晶介质混合物即为本发明上述的液晶介质混合物，在此不累赘述之。液晶介质混合物通过使用功能性不同的可聚合单体，使得可聚合单体在聚合反应的反应速度、形成聚合物的均匀性及配向力的强度能同时达到平衡，且获得较高的水平，即，聚合反应速度快的同时，形成聚合物均匀性及配向力强度也高，从而可提高液晶显示器面板的光学品味和总体表现，实现稳定的量产性。
下面以单聚合单体与双聚合单体混合使用为实施例，说明本发明实施方式。其中，△n为液晶材料的光学各向异性，△ε为液晶材料的介电各向异性，Tni为液晶材料的清亮点温度。
实施例1
采用一种负型液晶材料，它的Tni为75℃，△n为0.095(25℃，589nm)，△ε为-2.8(25℃，1kHz)，将一定量本发明所述的快反应型单体与强配向力型单体混入该液晶材料则得到需要的液晶介质混合物。其中快反应型单体与强配向力型单体的含量摩尔比为10：50，两者总重量占液晶材料重量的0.35％。其中采用的快反应型单体的结构如下所示：
Figure BDA00002177013000091
采用的强配向力型单体的结构如下所示：
将该液晶介质混合物用ODF(One Drop Filling液晶滴下)的方法滴于制好的TFT Array基板，并与CF基板组合，固化框胶后，对面板施加15V 60Hz的交流方波电压的同时，采用UV光源照射面板，使液晶介质混合物中可聚合单体发生共聚反应，形成聚合物bump的尺寸小、均匀，不存在暗态亮光现象，从而以达到配向的目的。
实施例2
采用一种负型液晶材料，它的Tni为75℃，△n为0.095(25℃，589nm)，△ε为-2.8(25℃，1kHz)，将一定量本发明所述的快反应型单体与强配向力型单体混入该液晶材料则得到需要的液晶介质混合物。其中快反应型单体与强配向力型单体的含量摩尔比为10：1，两者总重量占液晶材料重量的0.05％。其中采用的快反应型单体的结构如下所示：
采用的强配向力型单体的结构如下所示：
Figure BDA00002177013000102
将该液晶介质混合物用ODF(One Drop Filling液晶滴下)的方法滴于制好的TFT Array基板，并与CF基板组合，固化框胶后，对面板施加15V 60Hz的交流方波电压的同时，采用UV光源照射面板，使液晶介质混合物中可聚合单体发生共聚反应，形成聚合物bump的尺寸小、均匀，不存在暗态亮光现象，从而以达到配向的目的。
实施例3
采用一种负型液晶材料，它的Tni为75℃，△n为0.095(25℃，589nm)，△ε为-2.8(25℃，1kHz)，将一定量本发明所述的快反应型单体与强配向力型单体混入该液晶材料则得到需要的液晶介质混合物。其中快反应型单体与强配向力型单体的含量摩尔比为10：100，两者总重量占液晶材料重量的0.5％。其中采用的快反应型单体的结构如下所示：
Figure BDA00002177013000103
采用的强配向力型单体的结构如下所示：
Figure BDA00002177013000104
将该液晶介质混合物用ODF(One Drop Filling液晶滴下)的方法滴于制好的TFT Array基板，并与CF基板组合，固化框胶后，对面板施加15V 60Hz的交流方波电压的同时，采用UV光源照射面板，使液晶介质混合物中可聚合单体发生共聚反应，形成聚合物bump的尺寸小、均匀，不存在暗态亮光现象，从而以达到配向的目的。
实施例4
采用一种负型液晶材料，它的Tni为75℃，△n为0.095(25℃，589nm)，△ε为-2.8(25℃，1kHz)，将一定量本发明所述的快反应型单体与两种强配向力型单体混入该液晶材料则得到需要的液晶介质混合物。其中快反应型单体与强配向力型单体的含量摩尔比为10：50，两者总重量占液晶材料重量的0.35％。其中采用的快反应型单体的结构如下所示：
Figure BDA00002177013000111
采用的两种强配向力型单体的结构如下所示：
Figure BDA00002177013000112
其中，该两种强配向型单体采用相同的含量。
将该液晶介质混合物用ODF(One Drop Filling液晶滴下)的方法滴于制好的TFT Array基板，并与CF基板组合，固化框胶后，对面板施加15V 60Hz的交流方波电压的同时，采用UV光源照射面板，使液晶介质混合物中可聚合单体发生共聚反应，形成聚合物bump的尺寸小、均匀，不存在暗态亮光现象，从而以达到配向的目的。
综上所述，本发明的液晶介质混合物，采用两种或两种以上功能性不同的可聚合单体进行合理搭配，其聚合反应的反应速度、形成聚合物的均匀性及配向力的强度能同时达到平衡，且均得到较高的水平。使用其的液晶显示器，面板的光学品味和总体表现得到提高，可实现稳定的量产性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种液晶介质混合物，其特征在于，其包括组分：液晶材料及可聚合单体，该液晶材料包括在可聚合单体聚合时对聚合反应稳定的烯基化合物，该可聚合单体包含两种或两种以上单体，其中包含至少一种快反应型单体及至少一种强配向力型单体；
所述快反应型单体的分子结构式如以下式I所示：
式I
Figure FDA00002177012900011
其中，P代表可聚合基团，其之间相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；x代表取代基团，其可以为P或L或其他取代基团；
所述强配向力型单体的分子结构式如以下式II所示：
式II
P1-L1-X-L2-M
其中，P1代表可聚合基团，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、L2代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X代表核心基团，由2个苯环或2个苯环与1个环己烷通过对位直接或间接相连构成；M为1-7个碳原子组成的直链或支链烷基，或为包含聚合基团P1的结构基团；
其中，式I和式II中的可聚合基团不同时全为甲基丙烯酸酯基。
2.如权利要求1所述的液晶介质混合物，其特征在于，所述烯基化合物，其具有如下结构通式：
Figure FDA00002177012900012
或/及
其中，
Figure FDA00002177012900022
分别独立的表示：
Figure FDA00002177012900024
R1表示具有2-9个碳原子的直链或支链烯基；
R2表示具有1-12个碳原子的直链或支链烷基；
X分别独立的表示H、F、Cl、OCF3或CF3；
m表示1~4；
n、k分别表示0~3。
3.如权利要求1或2所述的液晶介质混合物，其特征在于，所述式II中，X为：
Figure FDA00002177012900025
其中R1、R2、R3之间相同或不同，为H、F、Cl、Br、CN、甲基或乙基，L3、L4之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。
4.如权利要求3所述的液晶介质混合物，其特征在于，所述可聚合单体在液晶介质混合物中的重量百分比为0.05％-0.5％，所述快反应型单体与强配向力型单体在液晶介质混合物中的含量摩尔比例为10:1-10:100。
5.一种液晶显示器，其特征在于，其包括：相对平行设置的上基板与下基板、及设于该上基板与下基板之间的液晶介质混合物，该液晶介质混合物包括组分：液晶材料及可聚合单体，该液晶材料包括在可聚合单体聚合时对聚合反应稳定的烯基化合物，该可聚合单体包含两种或两种以上单体，其中包含至少一种快反应型单体及至少一种强配向力型单体；
所述快反应型单体的分子结构式如以下式I所示：
式I
Figure FDA00002177012900031
其中，P代表可聚合基团，其之间相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；x代表取代基团，其可以为P或L或其他取代基团；
所述强配向力型单体的分子结构式如以下式II所示：
式II
P1-L1-X-L2-M
其中，P1代表可聚合基团，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、L2代表连接基团，其之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X代表核心基团，由2个苯环或2个苯环与1个环己烷通过对位直接或间接相连构成；M为1-7个碳原子组成的直链或支链烷基，或为包含聚合基团P1的结构基团；
其中，式I和式II中的可聚合基团不同时为甲基丙烯酸酯基。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述烯基化合物，其具有如下结构通式：
或/及
Figure FDA00002177012900042
其中，
分别独立的表示：
Figure FDA00002177012900044
Figure FDA00002177012900045
R1表示具有2-9个碳原子的直链或支链烯基；
R2表示具有1-12个碳原子的直链或支链烷基；
X分别独立的表示H、F、Cl、OCF3或CF3；
m表示1~4；
n、k分别表示0~3。
7.如权利要求5或6所述的液晶显示器，其特征在于，所述式II中，X为：
Figure FDA00002177012900046
其中R1、R2、R3之间相同或不同，为H、F、Cl、Br、CN、甲基或乙基，L3、L4之间相同或不同，为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。
8.如权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述可聚合单体在液晶介质混合物中的重量百分比为0.05％-0.5％，所述快反应型单体与强配向力型单体在液晶介质混合物中的含量摩尔比例为10:1-10:100。
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