CN106085463B - 一种组合物、彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合物、彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制备方法。根据本发明的组合物，该组合物包括以重量份计的：30～65份向列相液晶、6～35份手性添加剂、5～34份光聚合单体和0.01～0.1份光引发剂。根据本发明彩膜基板的制备方法，该制备方法包括：组合物层形成步骤，滤光区形成步骤和紫外固化步骤。本发明还公开了根据本发明的制备方法得到的彩膜基板、包括彩膜基板的显示面板以及包括显示面板的显示装置。

Description

一种组合物、彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制 备方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种组合物、彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制备方法。
背景技术
在现有彩膜基板的制备方法中，首先在衬底基板上形成黑矩阵，然后在黑矩阵上分别形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区。在形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区时，需要分别经过涂布、曝光和显影的过程来形成。即，在红色滤光区形成时，首先在黑矩阵涂布红色光刻胶，然后对涂布有红色光刻胶的黑矩阵进行曝光，最后在显影液的作用下，将没有曝光的区域洗掉，形成红色滤光区；在形成绿色滤光区和蓝色滤光区时，其过程类似红色滤光区的形成。因此，现有彩膜基板的制备方法存在工艺复杂，生产成本高和生产效率低的问题。
发明内容
本发明提供了一种组合物、彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制备方法，用以解决现有技术中彩膜基板的制备方法存在工艺复杂、生产成本高和生产效率低的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种组合物，该组合物包括以重量份计的：30～65份向列相液晶、6～35份手性添加剂、5～34份光聚合单体和0.01～0.1份光引发剂。
可选地，根据本发明的组合物，所述手性添加剂包括式I所示化合物和/或式II所示化合物；
可选地，根据本发明的组合物，所述手性添加剂还包括式III所示化合物、式IV所示化合物和式V所示化合物中的至少一种化合物：
可选地，根据本发明的组合物，所述光聚合单体选自下述化合物中的至少一种：
可选地，根据本发明的组合物，所述光引发剂选自下述化合物中的至少一种：
过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯。
可选地，根据本发明的组合物，该组合物包括以重量份计的：62份向列相液晶、8份式I所示化合物、9份式V所示化合物、20.93份光聚合单体和0.07份光引发剂。
根据本发明的另一方面，提供了一种彩膜基板的制备方法，该制备方法包括：
组合物层形成步骤：在衬底基板上形成黑矩阵，在所述黑矩阵上采用上述所述组合物形成组合物层；
滤光区形成步骤：将形成有所述组合物层的基板置于热源上，所述热源以三种不同的温度范围对组合物的不同区域进行加热，以形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区；
紫外固化步骤：将形成有所述滤光区的基板置于紫外光下进行辐照，以固化所述滤光区，得到彩膜基板。
可选地，根据本发明的彩膜基板的制备方法，在组合物层形成步骤，所述组合物层通过将根据本发明的组合物涂覆在黑矩阵上形成；或
将根据本发明的组合物灌入液晶盒内形成。
可选地，根据本发明彩膜基板的制备方法，当在所述组合物层形成步骤中，采用的组合物包括以重量份计的：62份向列相液晶、8份式I所示化合物、9份式V所示化合物、20.93份光聚合单体和0.07份光引发剂形成组合物层时，所述热源以三种不同的温度范围对组合物层的不同区域进行加热，以形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区时，
将温度控制在30～35℃形成红色滤光区，将温度控制在47～53℃形成绿色滤光区，将温度控制在55～65℃形成蓝色滤光区。
可选地，根据本发明彩膜基板的制备方法，所述热源为热台；
可选地，根据本发明的彩膜基板的制备方法，所述热台为温度范围呈条状分布的热台。
根据本发明的另一方面，提供了一种根据本发明的制备方法得到的彩膜基板。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示面板，该显示面板包括根据本发明的彩膜基板。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括根据本发明的显示面板。
本发明的有益效果如下：
根据本发明的组合物中，包括的手性添加剂诱导向列相液晶转变为胆甾相液晶；由于手性添加剂在向列相液晶中质量百分比含量能随温度变化而发生变化，通过改变温度改变手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量，从而改变胆甾相液晶的螺距，使胆甾相液晶能够反射不同颜色的光，从而在用于彩膜基板的制备时，可以使彩膜基板形成不同颜色的滤光区(如红色滤光区、绿色滤光区和/或蓝色滤光区)。
根据本发明彩膜基板的制备方法，采用了本发明的组合物形成组合物层，同一组合物层，在不同的温度范围内形成了不同的螺距，然后仅经过一次曝光和显影即可同时形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区，避免了进行多次涂布、曝光和显影，操作简单，降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明式I所示化合物在向列相液晶中的质量百分比含量随温度的变化示意图；
图2为根据本发明彩膜基板的制备方法的流程图；
图3为本发明实施例10中30℃时加热形成的组合物的光谱图；
图4为本发明实施例10中50℃时加热形成的组合物的光谱图；
图5为本发明实施例10中60℃时加热形成的组合物的光谱图。
具体实施方式
具体实施方式仅为对本发明的说明，而不构成对本发明内容的限制，下面将结合附图和具体的实施方式对本发明进行进一步说明和描述。
根据本发明的一方面，提供了一种组合物，该组合物包括以重量份计的：30～65份向列相液晶、6～35份手性添加剂、5～34份光聚合单体和0.01～0.1份光引发剂。
根据本发明的组合物，组合物中含有手性添加剂，其可以诱导向列相液晶转变为胆甾相液晶，胆甾相液晶具有螺旋结构。
在本发明的组合物中含有的手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量与胆甾相液晶反射光的波长之间的关系如公式(1)所示：
其中，Xc表示手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量；λm表示胆甾相液晶反射光的波长；HTP表示胆甾相液晶扭曲力常数；表示平均折射率；P表示胆甾相液晶的螺距。
根据公式(1)可以看出，改变手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量Xc，使得胆甾相液晶的螺距P发生变化，从而可以改变胆甾相液晶反射光的波长λm，使液晶组合物反射不同颜色的光；而在本发明中，可以通过改变温度来改变手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量，来改变手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量Xc。当手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量变大时，胆甾相液晶的螺距变短，螺旋绕紧，反射光的波长向短波方向移动；当手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量变小时，胆甾相液晶的螺距变长，反射光的波长向长波方向移动。
在本发明的组合物中，组合物还含有聚合单体和光引发剂，聚合单体在紫外光辐照下，经光引发剂的引发，发生聚合反应形成高分子网状结构，以固化胆甾相液晶的螺距。
根据本发明的组合物中，包括的手性添加剂可诱导向列相液晶转变为胆甾相液晶；由于手性添加剂在向列相液晶中质量百分比含量能随温度变化，所以通过改变温度改变手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量，从而改变胆甾相液晶的螺距；通过使组合物具有不同的螺距，使其能够反射不同颜色的光；因此，在其用于彩膜基板的制备时，可以使彩膜基板形成不同颜色的滤光区(如红色滤光区、绿色滤光区和/或蓝色滤光区)。
根据本发明组合物的一种实施方式，手性添加剂包括式I所示化合物和/或式II所示化合物；
根据本发明的组合物，式I所示化合物和/或式II所示化合物在向列相液晶中的质量百分比含量会随温度的变化发生变化，从而诱导向列相液晶转变为具有不同螺距的胆甾相液晶，使得液晶组合物反射不同颜色的光。
根据本发明的组合物，选用的式I所示化合物和式II所示化合物可以使胆甾相液晶具有有较大的螺旋扭曲力常数(HTP)，当其质量百分比含量随温度发生变化时，可使胆甾相液晶产生较宽的反射波位范围，使反射得到的波长范围落到红光、绿光和蓝光的波长范围内。
根据本发明组合物的一种实施方式，手性添加剂还包括式III所示化合物、式IV所示化合物和式V所示化合物中的至少一种化合物：
根据本发明的组合物，选用III所示、式IV所示和式V所示的手性添加剂可以形成具有一定螺距的胆甾相液晶。
根据本发明组合物的一种实施方式，光聚合单体选自下述化合物中的至少一种：
根据本发明的组合物，选用上述光聚合单体，其在紫外光辐照下聚合效果好，对固化胆甾相液晶螺距的效果优良。
根据本发明组合物的一种实施方式，光引发剂选自下述化合物中的至少一种：
过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯。
根据本发明的组合物，选用该光引发剂，引发光聚合单体进行聚合的效果优良。
根据本发明组合物的一种实施方式，该组合物包括以重量份计的：62份向列相液晶、8份式I所示化合物、9份式V所示化合物、20.93份光聚合单体和0.07份光引发剂。
根据本发明的组合物，向列相液晶选用SLC-1717向列相液晶；式I所示化合物的中文名称为4,4，-2(戊基-环己基)苯甲酸异山梨醇酯，英文缩写名称为ISSB；式V所示化合物的中文名称为双4-(4，-戊基环己基苯甲酸)-(1R)-1-苯基-1,2-乙二醇酯，英文缩写名称为ZLI-4572。
根据图1可以看出，式I所示化合物在SLC-1717向列相液晶中质量百分比含量随温度的升高而增大；因此可以看出在组合物中加入式I所示化合物时，可以改变向列相液晶转变成的胆甾相液晶的螺距。
根据本发明的组合物，选用上述比例化合物组成的组合物，在不同的温度下，可以更准确的诱导得到反射红(R)光/绿光(G)/蓝(B)光的螺距，得到红色滤光区、绿色滤光区和/或蓝色滤光区，并且具有优良的固化效果。
根据本发明的另一方面，提供了彩膜基板的制备方法，如图2所示，该制备方法包括：
组合物层形成步骤(S1)：在衬底基板上形成黑矩阵，在黑矩阵上采用本发明的组合物形成组合物层；
滤光区形成步骤(S2)：将形成有组合物层的基板置于热源上，热源以三种不同的温度范围对组合物层的不同区域进行加热，以形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区；
紫外固化步骤(S3)：将形成有滤光区的基板置于紫外光下进行辐照，以固化滤光区，得到彩膜基板。
根据本发明彩膜基板的制备方法的一种实施方式，在组合物层形成步骤，组合物层通过将本发明的组合物涂覆在黑矩阵上形成；或
将本发明的组合物灌入液晶盒内形成。
根据本发明彩膜基板的制备方法，采用了本发明的组合物形成组合物层，同一组合物层，在不同的温度范围内形成了不同的螺距，然后仅经过一次曝光和显影即可同时形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区，避免了进行多次涂布、曝光和显影，操作简单，降低了生产成本，提高了生产效率；液晶盒主要是由两片玻璃基板组成，将本发明的组合物灌入液晶盒，即形成了本发明的组合物层。
根据本发明彩膜基板的制备方法，所制备的彩膜基板为反射式圆偏振片的彩膜基板，入射光中旋光方向与胆甾相液晶的螺旋方向相同的光线被反射；入射光中旋光方向与胆甾相液晶的螺旋方向相反的光线被透射。
反射式圆偏振片可以用于透明显示中，虽然传统的背光源无法在液晶透明显示板中进行显示，但是可以采用下述两种方法实现在液晶透明显示板进行显示：(1)使用外界光(包括自然光和使用投影仪等)进行显示；(2)将光源置于面板边侧并辅以导光板进行显示。
根据本发明彩膜基板的制备方法，采用波长为365nm、光强度范围值为0.2mw/cm2-35mw/cm2的紫外光下进行辐照；紫外光固化时间范围值为5-50min。
根据本发明的上述实施方式，在上述条件下，可以更好的固化形成的胆甾相的螺距。
根据本发明彩膜基板的制备方法的一种实施方式，当采用的组合物包括以重量份计的：62份向列相液晶、8份式I所示化合物、9份式V所示化合物、20.93份光聚合单体和0.07份光引发剂形成组合物层时，热源以三种不同的温度范围对组合物层的不同区域进行加热，以形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区时，将温度控制在30～35℃形成红色滤光区，将温度控制在47～53℃形成绿色滤光区，将温度控制在55～65℃形成蓝色滤光区。
根据本发明彩膜基板制备方法的一种实施方式，热源优选热台。
根据本发明的彩膜基板的制备方法，热源选用热台加热，在热台上形成不同的加热区域，可以同时控制温度范围进行加热，形成不同的滤光区域。
根据本发明彩膜基板的制备方法的一种实施方式，热台为温度范围呈条状分布的热台。
根据本发明彩膜基板的制备方法，热台的温度范围分布形状，影响了滤光区的分布形状；若需要形成条形滤光区，则选用温度范围呈条状分布的热台。
根据本发明的另一方面，提供了一种根据本发明的制备方法得到的彩膜基板。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示面板，该显示面板包括本发明的彩膜基板。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括本发明的显示面板。
综上所述，根据本发明的组合物、彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制备方法可选因素较多。根据本发明的权利要求可以组合出多种实施方案，因此根据本发明的权利要求组合出的技术方案均在本发明的保护范围之内。下面将结合具体的实施例和附图对本发明的组合物、彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制备方法进行进一步地描述。
实施例1-5为根据本发明的组合物；其中，向列相液晶选用SLC-1717向列相液晶，手性添加剂选用式I所示化合物和式V所示化合物。
实施例1
根据本发明的组合物包括以重量份计的：30份SLC-1717向列相液晶、2.82份式I所示化合物、3.18份式V所示化合物、5份光聚合单体和0.01份光引发剂。
实施例2
根据本发明的组合物包括以重量份计的：65份SLC-1717向列相液晶、16.47份式I所示化合物、18.53份式V所示化合物、34份光聚合单体和0.1份光引发剂。
实施例3
根据本发明的组合物包括以重量份计的：47份SLC-1717向列相液晶、9.41份式I所示化合物、10.59份式V所示化合物、19份光聚合单体和0.05份光引发剂。
实施例4
根据本发明的组合物包括以重量份计的：40份SLC-1717向列相液晶、13.78份式I所示化合物、14.82份式V所示化合物、16份光聚合单体和0.08份光引发剂。
实施例5
根据本发明的组合物包括以重量份计的：62份SLC-1717向列相液晶、8份式I所示化合物、9份式V所示化合物、29.93份光聚合单体和0.07份光引发剂。
实施例6-10为根据本发明的彩膜基板制备方法，在该制备方法中分别采用了实施例1-5中的组合物。
实施例6
根据本发明彩膜基板的制备方法，首先进行组合物层形成步骤，在衬底基板上形成黑矩阵，在黑矩阵上采用实施例1中的组合物形成组合物层；然后进行滤光区形成步骤，将形成有组合物层的基板置于热台上，热台对组合物的不同区域分别在在30℃、47℃和55℃下进行加热；最后进行紫外固化步骤，将形成有滤光区的基板置于波长为365nm、光强度为0.2mw/cm2的紫外光下进行辐照，经紫外光固化5min后，得到具有红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区的彩膜基板。
实施例7
根据本发明彩膜基板的制备方法，首先进行组合物层形成步骤，在衬底基板上形成黑矩阵，在黑矩阵上采用实施例2组合物形成组合物层；然后进行滤光区形成步骤，将形成有组合物层的基板置于热台上，热台对组合物的不同区域在35℃、53℃和65℃下进行加热；最后进行紫外固化步骤，将形成有滤光区的基板置于波长为365nm、光强度为35mw/cm2的紫外光下进行辐照，经紫外光固化50min后，得到具有红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区的彩膜基板。
实施例8
根据本发明彩膜基板的制备方法，首先进行组合物层形成步骤，在衬底基板上形成黑矩阵，在黑矩阵上采用实施例3组合物形成组合物层；然后进行滤光区形成步骤，将形成有组合物层的基板置于热台上，热台对组合物的不同区域在33℃、50℃和58℃下进行加热；最后进行紫外固化步骤，将形成有滤光区的基板置于波长为365nm、光强度为17.6mw/cm2的紫外光下进行辐照，经紫外光固化27min后，得到具红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区的彩膜基板。
实施例9
根据本发明彩膜基板的制备方法，首先进行组合物层形成步骤，在衬底基板上形成黑矩阵，在黑矩阵上采用实施例4组合物形成组合物层；然后进行滤光区形成步骤，将形成有组合物层的基板置于热台上，热台对组合物的不同区域在34℃、52℃和63℃下进行加热；最后进行紫外固化步骤，将形成有滤光区的基板置于波长为365nm、光强度为10mw/cm2的紫外光下进行辐照，经紫外光固化30min后，得到红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区的彩膜基板。
实施例10
根据本发明彩膜基板的制备方法，首先进行组合物层形成步骤，在衬底基板上形成黑矩阵，在黑矩阵上采用实施例5组合物形成组合物层；然后进行滤光区形成步骤，将形成有组合物层的基板置于热台上，热台对组合物的不同区域在30℃、50℃和60℃下进行加热；最后进行紫外固化步骤，将形成有滤光区的基板置于波长为365nm、光强度为12mw/cm2的紫外光下进行辐照，经紫外光固化20min后，得到具有红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区的彩膜基板。
为了证实根据本发明的彩膜基板，在不同的温度范围加热后可以选择性的反射不同颜色的光，分别形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区，申请人将实施例10中的彩膜基板中的分别在30℃、50℃和60℃形成的组合物层，进行了光谱检测，具体的光谱图如图3至图5所示。
由图3可以看出，对30℃时加热形成的组合物进行测试，波长范围为622nm-770nm的光透过率最低，因此，在30℃时加热形成的组合物层选择性反射了红光，在制成彩膜基板后该区域形成红色滤光区。
由图4可以看出，对50℃时加热形成的组合物进行测试时，波长范围为500nm-560nm的光透过率最低，因此，在50℃时加热形成的组合物层选择性反射了绿光，在制成彩膜基板后该区域形成绿色滤光区。
由图5可以看出，对60℃时加热形成的组合物进行测试时，波长范围为455nm-492nm的光透过率最低，因此，在60℃时加热形成的组合物层选择性反射了蓝光，在制成彩膜基板后该区域形成蓝色滤光区。
由此可见，实施例6-10中彩膜基板的制备方法采用含有手性添加剂的组合物形成组合物层，在组合物中包含手性添加剂，在改变温度时手性添加剂在向列相液晶中的质量百分比含量发生改变，可以使由向列相液晶转变而成的胆甾相液晶的螺距发生变化，然后仅经一次曝光和显影即可形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区，避免了进行多次涂布、曝光和显影，操作简单，降低了生产成本，提高了生产效率。
根据本发明的实施例可以看出，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种彩膜基板的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
组合物层形成步骤：在衬底基板上形成黑矩阵，在所述黑矩阵上采用组合物形成组合物层；
滤光区形成步骤：将形成有所述组合物层的基板置于热源上，所述热源以三种不同的温度范围对组合物层的不同区域进行加热，以形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区；
紫外固化步骤：将形成有所述滤光区的基板置于紫外光下进行辐照，以固化所述滤光区，得到彩膜基板；
所述组合物包括以重量份计的：30～65份向列相液晶、6～35份手性添加剂、5～34份光聚合单体和0.01～0.1份光引发剂；
所述手性添加剂包括式I所示化合物和/或式II所示化合物；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述手性添加剂还包括式III所示化合物、式IV所示化合物和式V所示化合物中的至少一种化合物：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光聚合单体选自下述化合物中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂选自下述化合物中的至少一种：
过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，该组合物包括以重量份计的：62份向列相液晶、8份式I所示化合物、9份式V所示化合物、20.93份光聚合单体和0.07份光引发剂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述组合物层形成步骤，所述组合物层通过将权利要求2～5任一所述组合物涂覆在黑矩阵上形成；或
将权利要求2～5任一所述组合物灌入液晶盒内形成。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，当采用权利要求1所述组合物形成组合物层时，所述热源以三种不同的温度范围对所述组合物层的不同区域进行加热，以形成红色滤光区、绿色滤光区和蓝色滤光区时，
将温度控制在30～35℃形成红色滤光区，将温度控制在47～53℃形成绿色滤光区，将温度控制在55～65℃形成蓝色滤光区。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热源为热台。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热台为温度范围呈条状分布的热台。
10.一种根据权利要求1～9任一所述制备方法得到的彩膜基板。
11.一种显示面板，其特征在于，该显示面板包括权利要求10所述的彩膜基板。
12.一种显示装置，其特征在于，该显示装置包括权利要求11所述的显示面板。
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