CN105087021A - 一种液晶垂直取向剂、液晶显示元件以及液晶显示元件的制备方法 - Google Patents

一种液晶垂直取向剂、液晶显示元件以及液晶显示元件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种液晶垂直取向剂,所述液晶垂直取向剂可以使液晶分子相对基板表面垂直取向,所述液晶垂直取向剂的价格低廉、性能稳定,对液晶分子的锚定作用较强,可以取代现有液晶显示器(如TFT-LCD)中的聚酰亚胺等取向膜,有助于提高液晶显示器的显示性能。本发明还提供了一种液晶显示元件,由于液晶显示元件采用了所述液晶垂直取向剂,初始液晶分子在基板垂直方向的排列较一致且具有长期稳定性,进而使得液晶显示元件的响应速度快、显示出良好的图像显示性能优异,本发明还提供了一种液晶显示元件的制备方法。

Description

一种液晶垂直取向剂、液晶显示元件以及液晶显示元件的制备方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域,尤其涉及一种液晶垂直取向剂、液晶显示元件以及液晶显示元件的制备方法。
背景技术
近年来,液晶显示(LCD)技术以其低功耗、低辐射、轻巧便捷的独特优势迅速得到普及。液晶显示器要获得优质的显像效果,要求液晶分子具有良好的初始排列(或初始取向)。
为了使液晶分子相对基板表面在一定方向上取向,在基板表面设置有液晶取向膜。而垂直取向(VA)液晶显示器因具有较高对比度、快响应时间等优异性能,使得液晶垂直取向技术而被广泛使用。现有的垂直取向液晶显示器通常是以带有烷基侧链的聚酰亚胺(PI)或聚酰胺酸薄膜等作为取向膜。而常用的PI取向膜材料主要分为摩擦配向型PI材料和光配向型PI材料,摩擦配向型材料容易在摩擦工序中产生粉尘、静电及液晶显示元件的电路损坏;光配向PI材料虽然可以避免静电或粉尘,但由于受PI材料自身性质的限制,取向膜的耐热性、耐老化性不佳且吸水性较高,在存储和运送中容易造成变质而导致液晶取向不均,同时PI锚定液晶分子的能力也较弱,从而影响面板的品质。更值得注意的是,PI材料价格较昂贵,其成膜的工艺也较复杂,导致面板成本提高。
因此,有必要在省去PI取向膜时,提供一种价格低廉、性能稳定且能使液晶分子垂直排列的液晶垂直取向剂、液晶显示元件及其制备方法。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例第一方面提供了一种液晶垂直取向剂,用于取代现有的液晶显示器中聚酰亚胺(PI)等取向膜的使用,所述液晶垂直取向剂的价格低廉、性能稳定且能使液晶分子垂直排列。
第一方面,本发明提供了一种液晶垂直取向剂,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,其中,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基。
本发明实施方式中,所述R1为-CH3、-Si(CH3)3或-CH2CH3
本发明实施方式中,所述B3为-C6H4-、碳原子数为2-6的亚烷基、-CH=CH-或-(CH3)C=C(CH3)-。
本发明实施方式中,所述C为碳原子数为5-8的直链烷基。
本发明第一方面提供的小分子液晶垂直取向剂,可以使液晶分子相对基板表面垂直取向,对液晶分子的锚定作用较强,可以取代现有液晶显示器(如TFT-LCD)中聚酰亚胺(PI)等取向膜,所述液晶垂直取向剂的价格低廉、性能稳定且能使液晶分子垂直排列。
第二方面,本发明提供了一种液晶显示元件,所述液晶显示元件包括液晶显示元件前体,所述液晶显示元件前体包括相向设置的具有导电膜的两个基板及设置在基板之间的液晶介质,所述液晶介质包含液晶垂直取向剂、液晶、光聚合单体(简称为RM),其中,所述基板表面不含有液晶取向膜,所述液晶垂直取向剂用于在初始状态下使所述液晶在基板表面垂直取向,所述液晶显示元件前体用于在施加电压的状态下照射紫外光而形成液晶显示元件,其中,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基。
本发明实施方式中,所述液晶取向剂在所述液晶介质中的质量含量为0.1%-5%。
本发明实施方式中,所述光聚合单体RM在所述液晶介质中的质量分数为0.01%-0.1%。
本发明实施方式中,所述光聚合单体RM为
本发明第二发明提供的液晶显示元件,在被施加电压和进行紫外光照射前,所述液晶垂直取向剂用于在初始状态下使所述液晶在基板表面垂直取向,整个液晶的初始排列方向较一致,在对其进行施加合适的电压后,液晶分子会发生偏转,之后在一定能量的紫外光的照射下,使得光聚合单体RM聚合后沉积在基板表面,以达到锚定液晶分子(简称LC)的目的;将施加的电压撤去后,LC分子产生一定预倾角,得到液晶显示元件。
本发明第二发明提供的液晶显示元件,由于采用了所述液晶垂直取向剂,使得液晶分子在垂直方向的排列较一致且具有长期稳定性,进而使得液晶显示元件的响应速度快、显示出良好的电性质、透过率和对比度,图像显示性能优异。
第三方面,本发明提供了一种液晶显示元件的制备方法,包括以下步骤:
(1)将液晶垂直取向剂加到含有光聚合单体的液晶中,得到液晶介质,中,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基;
(2)将上述液晶介质加入到相向设置的具有导电膜的两个基板之间,得到液晶显示元件前体,其中,所述基板表面不含有液晶取向膜;
(3)在施加电压的状态下,对上述液晶显示元件前体进行照射紫外光,得到液晶显示元件。
本发明实施方式中,步骤(2)中,所述液晶介质以液晶滴下(ODF)工艺注入到具有导电膜的基板之间。
本发明实施例第三方面提供的液晶显示元件的制备方法,所述制备工艺简单、可操作性强,取代了现有液晶显示元件(如TFT-LCD)中聚酰亚胺(PI)等取向膜的制备,可以大大简化液晶显示元件的制备流程,降低了其生产成本,提高了液晶显示元件的显示性能。
附图说明
图1是本发明实施例方式中液晶垂直取向剂的结构示意图;
图2是本发明实施例一所述液晶显示元件的制备过程示意图,其中,1为CF基板,在其表面为整面的ITO电极3,另一侧的基板2为TFT基板,在其表面为一定图案的ITO电极,4为液晶,5为光聚合单体,6为液晶垂直取向剂,51为光聚合单体形成的聚合物,41为形成的带预倾角度的液晶。
具体实施方式
下面结合附图及实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。应当指出,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
第一方面,本发明提供了一种液晶垂直取向剂,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,其中,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基。
本发明实施方式中,R1为碳原子数为1-5的直链或支链烷基。
本发明实施方式中,所述R1为-CH3、-Si(CH3)3或-CH2CH3
本发明实施方式中,所述B3为-C6H4-、碳原子数为2-6的直链亚烷基、-CH=CH-或-(CH3)C=C(CH3)-。
本发明优选实施方式中,所述C为碳原子数为5-8的直链烷基。
具体地,液晶垂直取向剂可列举如下的结构,但不限定于此。
上述R2Si—(OR1)3表示的化合物可以通过有机合成的方法得到。
其中,作为具体的合成例,可列举以下几种R2Si—(OR1)3表示的液晶垂直取向剂的合成路线:
化合物(Ⅰ)的具体合成过程如下:
化合物(Ⅰ)的H1-NMR数据如下:δ(ppm):0.08(27H),3.96(2H),3.56(2H),3.37(2H),1.46(2H),1.29(4H),1.33(2H),0.96(3H)。
本发明实施方式中,如式所示(Ⅱ)的液晶垂直取向剂的合成与如式(Ⅰ)所示的液晶垂直取向剂的合成类似。
本发明实施方式中,如式所示(Ⅲ)的液晶垂直取向剂的合成与如式(Ⅳ)所示的液晶垂直取向剂的合成类似。
现提供化合物(Ⅳ)的具体合成过程如下:
化合物(Ⅳ)的H1-NMR数据如下:δ(ppm):0.96(3H),1.33(2H),1.29(2H),1.59(2H),3.20(2H),8.0(1H),8.13(2H),7.69(2H),3.55(9H),3.2(2H),0.88(2H);
化合物(Ⅴ)的具体合成过程如下:
化合物(Ⅴ)的H1-NMR数据如下:δ(ppm):0.96(3H),1.33(2H),1.29(8H),1.57(2H),4.15(2H),3.55(9H),8.0(1H),3.0(2H),0.84(2H),7.49(1H),6.95(1H);
化合物(VI)的具体合成过程如下:
化合物(VI)的H1-NMR数据如下:
本发明实施例第一方面提供的液晶垂直取向剂,所述液晶垂直取向剂包括头基A、中间基团B和尾部基团C(如附图1所示),其中,头基A为Si(OR1)3—,头基为极性锚固基团,其主要的作用将液晶垂直取向剂锚固在液晶显示器的基板表面,但因基板材质的不同可能导致其与基本的作用机理不同:①与基板上的ITO导电膜(或称为电极)的作用是利用-Si-O-中氧原子上的孤对电子与基板表面的ITO中的铟原子(核外电子排列:In:[Kr]4d105s25p1)或锡原子(核外电子排列:Sn:[Kr]4d105s25p2)中的空的p轨道或d轨道杂化,以配位键的方式相结合;②与基板上SiNx保护膜的作用机理是利用-Si-O-中的氧原子与SiNx中的氮原子产生分子间作用力;而中间基团和尾部基团的主要作用是类似于PI支链的作用以立体障碍的方式使液晶分子垂直排列。所述液晶垂直取向剂的柔性尾部基团能够诱导液晶分子长轴垂直于基板排列。
总是,头基A的作用是锚固的基板表面,而中间基团B、尾基C的作用是以立体障碍的方式使得LC垂直基板取向。
本发明提供的小分子液晶垂直取向剂,可以使液晶分子相对基板表面垂直取向,对液晶分子的锚定作用较强,取代TFT-LCD中的聚酰亚胺(PI)取向膜,可以大大简化TFT-LCD的制备流程程,而且还降低了TFT-LCD的生产成本,提高了显示性能。
第二方面,本发明提供了一种液晶显示元件,所述液晶显示元件包括液晶显示元件前体(液晶显示元件前体),所述液晶显示元件前体包括相向设置的具有导电膜的两个基板及设置在基板之间的液晶介质,所述液晶介质包含液晶垂直取向剂、液晶、光聚合单体RM,其中,所述基板表面不含有液晶取向膜,所述液晶垂直取向剂用于在初始状态下使所述液晶在基板表面垂直取向,所述液晶显示元件前体用于在施加电压的状态下照射紫外光而形成液晶显示元件,,其中,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基。
本发明实施方式中,R1为碳原子数为1-5的直链或支链烷基。
本发明实施方式中,所述R1为-CH3、-Si(CH3)3或-CH2CH3
本发明实施方式中,所述B3为-C6H4-、碳原子数为2-6的直链亚烷基、-CH=CH-或-(CH3)C=C(CH3)-。
本发明优选实施方式中,所述C为碳原子数为5-8的直链烷基。
本发明提供了一种液晶显示元件如图2(a)~(d)所示,在基板的上侧形成的具有整面ITO的电极,在基板的下侧形成具有一定图案的ITO电极(通常是为鱼骨型)特别强调的是,在两个基板表面不含有PI取向膜,在这两个基板之间添加有液晶介质,所述液晶介质包含液晶垂直取向剂、液晶、光聚合单体RM,其中,液晶垂直取向剂用于在初始状态下使所述液晶在基板表面垂直取向,该显示元件液晶元件在施加电压的状态下,由于电场的作用会使得不同区域的LC朝预先设定的方向倾倒,然后在紫外光的照射下使得光聚合单体RM发生紫外光聚合反应,形成具有引导LC倾倒的凸起物,沉积在基板表面起到配向的作用。
值得注意的是,本发明实施例所用的液晶垂直取向剂之间不会缩聚成聚硅烷,因为液晶垂直取向剂是先通过头基等固定在基板表面,即使UV照射含有双键基团的液晶垂直取向剂,因为液晶垂直取向剂不能移动,因此不可能再形成聚硅烷。
本发明实施方式中,所述液晶为向列型液晶。
本发明优选实施方式中,所述液晶为具有介电各向异性的向列型液晶,具体而言,可以使用二氰基苯类液晶、哒嗪类液晶、席夫碱类液晶、氧化偶氮类液晶、联苯类液晶、苯基环己烷类液晶、嘧啶类液晶、二氧六环类液晶、双环辛烷类液晶、立方烷类液晶等。
本发明实施方式中,所述液晶取向剂在所述液晶介质中的质量分数为0.1%-5%。
本发明实施方式中,所述光聚合单体RM在液晶介质中的质量分数为0.01%-0.1%。
本发明实施方式中,所述光聚合单体RM为
所述基板为液晶显示技术领域常用的基板,只要是透明性高的基板即可,没有特别限定,优选基板上形成有用于驱动液晶的透明电极的基板。
作为具体例,可例举在玻璃板,聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚醚砜、聚芳酯、聚氨酯、聚砜、聚醚、聚醚酮、三甲基戊烯、聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯、(甲基)丙烯腈、乙酸丁酸纤维素等塑料板等上形成有透明电极的基板。
优选采用一侧基板上形成1~10μm的线条/狭缝电极图案、在对向基板上未形成狭缝图案或突起图案的结构的基板。通过这样结构的液晶显示元件基板,能够简化制造时的步骤,且能够获得高透射率。
此外,在TFT-LCD中,可使用彩膜基板(即CF基板)和阵列基板(TFT基板)作为基板。
作为基板一面上所设置的透明电极(或者称为透明导电膜),可以使用氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)制成的ITO膜、氧化锡(SnO2)制成的导电膜等。
注入了液晶介质后的液晶显示元件前体,液晶分子在基板表面垂直取向,通过对液晶显示元件前体的两基板的电极之间施加电压后,再在紫外光照射下,使得RM发生聚合反应,得到液晶显示元件。
所施加的电压为10~20V,使用高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯等进行紫外光(UV)照射,照射的UV照射量为0.01~1mW/cm2(在波长为313nm下),优选0.5mW/cm2;UV照射时间优选为80~100s,撤去电压后再用0.03mW/cm2的UV光照射100~120min。
本发明第二发明提供的液晶显示元件,在被施加电压和进行紫外光照射前,所述液晶垂直取向剂用于在初始状态下使所述液晶在基板表面垂直取向,整个液晶的初始排列方向较一致,在对其进行施加合适的电压后,液晶分子会发生偏转,之后在一定能量的紫外光的照射下,使得RM聚合后沉积在基板表面,以达到锚定液晶分子LC的目的;将施加的电压撤去后,可以使LC分子产生一定预倾角,得到液晶显示元件。
具体地,所述液晶垂直取向剂使得液晶分子在基板表面垂直排列,当所述液晶垂直取向剂中含有双键、三键等不饱和键时,在紫外光照射,所述RM会与所述液晶垂直取向剂发生聚合,生成高分子聚合物网络,在该高分子聚合物网络周围的液晶分子会受到其进一步锚定作用;当所述液晶垂直取向剂中不含有双键时,在紫外光照射,所述含有双键的RM之间发生聚合,生成高分子聚合网络,使得液晶产生于预倾角,响应速度提高。
本发明第二发明提供的液晶显示元件,由于采用了所述液晶垂直取向剂,使得液晶分子在垂直方向的排列较一致且具有长期稳定性,进而使得液晶显示元件的响应速度快、显示出良好的电性质、透过率和对比度,图像显示性能优异。
第三方面,本发明提供了一种液晶显示元件的制备方法,包括以下步骤:
(1)将液晶垂直取向剂加到含有光聚合单体的液晶中,得到液晶介质,其中,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基;
(2)将上述液晶介质加入到相向设置的具有导电膜的两个基板之间,得到液晶显示元件前体,其中,所述基板表面不含有液晶取向膜;
(3)在施加电压的状态下,对上述液晶显示元件前体进行照射紫外光,得到液晶显示元件。
本发明实施方式中,R1为碳原子数为1-5的直链或支链烷基。
本发明实施方式中,所述R1为-CH3、-Si(CH3)3或-CH2CH3
本发明实施方式中,所述B3为-C6H4-、碳原子数为2-6的直链亚烷基、-CH=CH-或-(CH3)C=C(CH3)-。
本发明优选实施方式中,所述C为碳原子数为5-8的直链烷基。
本发明实施方式中,所述液晶取向剂在所述液晶介质中的质量含量为0.1%-5%。
本发明实施方式中,所述光聚合单体RM为所述液晶与所述光聚合单体RM的质量和的0.01%-0.1%。
本发明实施方式中,所述光聚合单体RM为
通过公知的方法可以得到本发明的液晶显示元件,通常是将不含有液晶取向膜的一对基板通过间隔物相对放置,并将两块基板周边部位用密封剂贴合,向由基板表面和密封剂分割出的盒间隙内注入液晶介质,封闭注入孔,构成液晶盒。然后,在构成液晶盒的各基板外侧面上设置偏振片,制得液晶显示元件。
作为密封剂,可以使用例如作为固化剂和分隔物的含氧化铝球的环氧树脂等。
对往基板之间注入液晶介质的方法没有特别的限定,可例举在对制得的液晶显示元件前体内进行减压后注入液晶的真空法、滴下液晶后进行密封的滴下法等。
本发明优选实施方式中,所述液晶介质以液晶滴下(ODF)工艺注入到具有导电膜的基板之间。
具体地,将上述含有垂直取向剂的液晶介质和框胶先后滴加阵列基板或者彩膜基板上,然后在真空状态下将阵列基板和彩膜基板在数微米的精度范围内进行贴合,贴合好后,要先对框胶进行UV光照射处理后,再进行热固化处理,此时,由于垂直取向剂的作用而使液晶分子在基板表面垂直排列,通过对两基板的电极之间施加电压,在紫外光照射下,使得RM之间或RM与液晶垂直取向剂之间发生聚合反应。
所施加的电压为10-20V,使用高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯等进行紫外光(UV)照射,照射的UV照射量为0.01~1mW/cm2J(在波长为313nm下),优选0.5mW/cm2;UV照射时间优选为80~120s,撤去电压后再用0.03mW/cm2的UV光照射100~120min。
本发明实施例第三方面提供的液晶显示元件的制备方法,所述制备工艺简单、可操作性强,取代了薄膜场效应晶体管LCD(TFT-LCD)中的聚酰亚胺(PI)取向膜的制备,可以大大简化液晶显示元件的的制备流程,而且还降低了液晶显示元件的的生产成本,提高了液晶显示元件的显示性能。
实施例一
一种液晶显示元件的制备方法,包括以下步骤:
(1)将式(Ⅰ)所示的液晶垂直取向剂加到含有光聚合单体RM的液晶(LC)中,得到液晶介质,其中,所述液晶取向剂在所述液晶介质中的质量含量为1%,所述光聚合单体RM在所述液晶介质中的质量分数为0.05%,所述光聚合单体RM的结构式为
(2)将上述液晶介质采用ODF工艺滴加到具有ITO导电膜的TFT基板上,并将该基板与另一块具有ITO导电膜的彩膜基板(CF基板)相对放置,并将两块基板周边部位用密封剂贴合,得到液晶显示单元前体,其中,所述两个基板不含PI取向膜;
(3)通过对显示单元前体的两基板的电极之间施加19V电压,在施加19V电压的状态下,对上述液晶显示元件前体进行照射紫外光100s,所述紫外光的能量为0.5mW/cm2,释放电压后,再用0.03mW/cm2的UV光照射120min,得到液晶显示元件TFT-LCD。
步骤(1)中,液晶垂直取向剂的结构示意图可用图1表示,其中A代表头基Si(OSi(CH3)3)3—,中间基团B为-O-(CH2)6-O-,尾部基团C为碳原子为6的烷基。
步骤(2)中,所述TFT基板具有SiNx保护膜和ITO导电膜(或称为ITO电极)。下侧的TFT基板具有具有一定图案的ITO电极(通常是为鱼骨型)
如本发明所述的,步骤(2)中,所述CF基板具有ITO导电膜(或称为ITO电极)。上层的CF基板具有的整面ITO的电极。
如本发明所述的,TFT基板、CF基板的表面均不含有PI取向膜。
步骤(2)中,初始状态下,在液晶垂直取向剂的作用下,LC分子在基板表面垂直取向(如图2(a)所示)。
步骤(3)中,在对液晶介质的两基板的电极之间施加电压后,由于电场的作用会使得不同区域的液晶分子发生偏转(如图2(b)所示),LC朝预先设定的方向倾倒;在紫外光照射下,光聚合单体RM发生光聚合反应,,形成具有引导LC倾倒的聚合物,沉积在基板表面,可以锚定LC分子(如图2(c));最后将施加的电压撤去,LC分子产生预倾角(如图2(d)所示),得到最终的液晶显示元件。
实施例二
一种液晶显示元件的制备方法,包括以下步骤:
(1)将式(Ⅲ)所示的液晶垂直取向剂加到含有光聚合单体RM的液晶(LC)中,得到液晶介质,其中,所述液晶取向剂在所述液晶介质中的质量含量为0.1%,所述光聚合单体RM在所述液晶介质中的质量分数为0.01%,所述光聚合单体RM的结构式为
(2)将上述液晶介质以ODF的方式滴加到具有导电膜的TFT-LCD基板之间(同实施例1的TFT基板、CF基板),得到液晶显示单元前体,所述TFT-LCD的两个基板不含PI取向膜;
(3)通过对液晶显示单元前体的两基板的电极之间施加19V电压,对上述液晶显示单元进行照射紫外光80s,所述紫外光的能量为1mW/cm2,释放电压后,再用能量为0.03mW/cm2的UV光照射110min,得到液晶显示元件TFT-LCD。
实施例三
一种液晶显示元件的制备方法,包括以下步骤:
(1)将式(VI)所示的液晶垂直取向剂加到含有光聚合单体RM的液晶(LC)中,得到液晶介质,其中,所述液晶取向剂在所述液晶介质中的质量含量为5%,所述光聚合单体RM在所述液晶介质中的质量分数为0.1%,所述光聚合单体RM的结构式为
(2)将上述液晶介质以ODF的方式滴加到具有导电膜的TFT基板上,并将该基板与另一块具有导电膜的彩膜基板(即CF基板)相对放置,并将两块基板周边部位用密封剂贴合,得到液晶显示单元前体,所述两个基板不含PI取向膜;
(3)通过对显示单元前体的两基板的电极之间施加19V电压,在施加19V电压的状态下,对上述液晶显示元件前体进行照射紫外光120s,所述紫外光的能量为0.01mW/cm2,释放电压后,再用0.03mW/cm2的UV光照射110min,得到液晶显示元件TFT-LCD。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液晶垂直取向剂,其特征在于,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,其中,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基。
2.如权利要求1所述的液晶垂直取向剂,其特征在于,所述R1为-CH3、-Si(CH3)3或-CH2CH3
3.如权利要求1所述的液晶垂直取向剂,其特征在于,所述B3为-C6H4-、碳原子数为2-6的直链亚烷基、-CH=CH-或-(CH3)C=C(CH3)-。
4.如权利要求1所述的液晶垂直取向剂,其特征在于,所述C为碳原子数为5-8的直链烷基。
5.一种液晶显示元件,其特征在于,所述液晶显示元件包括液晶显示元件前体,所述液晶显示元件前体包括相向设置的具有导电膜的两个基板及设置在基板之间的液晶介质,所述液晶介质包含液晶垂直取向剂、液晶、光聚合单体,其中,所述基板表面不含有液晶取向膜,所述液晶垂直取向剂用于在初始状态下使所述液晶在基板表面垂直取向,所述液晶显示元件前体用于在施加电压的状态下照射紫外光而形成液晶显示元件,其中,所述液晶垂直取向剂的分子式所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、或-COO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基。
6.如权利要求5所述的液晶显示元件,其特征在于,所述液晶取向剂在所述液晶介质中的质量含量为0.1%-5%。
7.如权利要求5所述的液晶显示元件,其特征在于,所述光聚合单体在所述液晶介质中的质量分数为0.01%-0.1%。
8.如权利要求5所述的液晶显示元件,其特征在于,本发明实施方式中,所述光聚合单体为
9.一种液晶显示元件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将液晶垂直取向剂加到含有光聚合单体的液晶中,得到液晶介质,其中,所述液晶垂直取向剂的分子式用R2Si—(OR1)3表示,R1为-Si(CH3)3、H原子或碳原子数为1-5的烷基,R2为下述式(E)的结构:
—B1—B2—B3—B4—C(E),
式(E)中,B1为单键、-CH2-或-(CH2)2-,B2为-O-、-COO-*、-OCO-*或-NHCO-*,其中,B2中带“*”的连接在B3一侧,B3为亚苯基、碳原子数为2-6的亚烷基、含有碳碳双键或碳碳三键的碳原子数为3-8的亚烷基,B4为-O-、-(CO)NH-*、-COO-*或-OCO-*,其中,B4中带“*”的连接在C一侧,C为碳原子数为1-10的直链烷基;
(2)将上述液晶介质加入到相向设置的具有导电膜的两个基板之间,得到液晶显示元件前体,其中,所述基板表面不含有液晶取向膜;
(3)在施加电压的状态下,对上述液晶显示元件前体进行照射紫外光,得到液晶显示元件。
10.如权利要求9所述的液晶显示元件的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述液晶介质以液晶滴下(ODF)工艺注入到具有导电膜的基板之间。
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