CN108517219A - 一种液晶材料、显示面板的制备方法、显示装置 - Google Patents

一种液晶材料、显示面板的制备方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种液晶材料，按重量分数计，包括：液晶分子70‑99.5％；反应性单体0.2‑20％；各向同性单体0.3‑10％，所述各向同性单体的结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，R为H、C1‑C9的烷基、C1‑C9的烷氧基或第一可聚合单体。本发明提供的液晶材料，通过加入各向同性单体作为稀释剂，大大降低了液晶材料体系之间的体系粘度，最终大大降低了液晶材料的驱动电压，降低了液晶显示装置的驱动电压。

Description

一种液晶材料、显示面板的制备方法、显示装置
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种液晶材料、显示面板的制备方法、显示装置。
背景技术
液晶显示装置(LCD)因其机身薄、能耗小、显示效果出色等优点现已广泛应用于各领域中。随着研究的不断深入，现在液晶显示装置正朝着快速响应、低驱动电压的方向发展。上述问题现在可通过调整液晶分子的组分来解决。
对于减少响应时间，目前通常是在液晶分子中添加各种可聚合单体，通过紫外光照射使之聚合，在沿着液晶分子长轴方向形成聚合物网络，最终提高了液晶显示装置的响应速度，减少了响应时间。而对于降低驱动电压，有人采用了八种化合物进行混合使液晶显示装置的驱动电压降低。但多种化合物的使用成本较高、配置繁琐、且驱动电压的降低效果亦不明显。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种液晶材料、显示面板的制备方法、显示装置，通过加入各项同性单体作为稀释剂，大大降低了液晶材料体系之间的体系粘度，最终大大降低了液晶材料的驱动电压。
本发明第一方面提供了一种液晶材料，按重量分数计，包括：
液晶分子70-99.5％；
反应性单体0.2-20％；
各向同性单体0.3-10％，所述各向同性单体的结构式如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)中，R为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烷氧基或第一可聚合单体。
本发明第一方面提供的一种液晶材料，由于式(Ⅰ)中的分子在团聚或聚合形成聚合物后的颗粒形态为球形或类球形，可使液晶分子排布的更加分散，因此通过加入各向同性单体作为稀释剂，大大降低了液晶材料体系之间的体系粘度，最终大大降低了液晶材料的驱动电压，进而降低了液晶显示装置的驱动电压。其次，各向同性单体由于具有光学各向同性，因此添加各向同性单体不会影响光在液晶材料中的传输。另外，反应性单体可以在紫外光的照射下形成聚合物网络结构，将液晶分子有序地分隔开来，大大地提高了液晶材料的相应速度和暗态效果。
其中所述反应性单体的结构式如式(Ⅱ)所示：
式(Ⅱ)中，P1和P2为第二可聚合单体，n1、n2和n3分别独立地选自0或1，A1、A2和A3分别独立地选自五元环或六元环，B1和B2分别独立地选自C1-C9的烷基、-COO-、-CH＝CH-、-CH2O-或-CH2O-的衍生物，X1、X2、X3分别独立地选自H、卤素、甲基或所述第二可聚合单体。
其中，所述第一可聚合单体包括C1-C9的烯基、C1-C9的烯烷氧基、丙烯酸基酯及其衍生物、甲基丙烯酸酯基及其衍生物、苯乙烯基及其衍生物、环氧树脂基或脂肪胺类环氧树脂基。
其中，所述第二可聚合单体包括C1-C9的烯基、C1-C9的烯烷氧基、丙烯酸基酯及其衍生物、甲基丙烯酸酯基及其衍生物、苯乙烯基及其衍生物、环氧树脂基或脂肪胺类环氧树脂基。
其中，所述P1和/或所述P2为甲基丙烯酸酯基。
其中，所述液晶分子包括非极性单体和/或负极性单体，所述非极性单体的结构式如式(Ⅲ)所示，所述负极性单体的结构式如式(Ⅳ)所示：
式(Ⅲ)中，n4为0或1，A4、A5和A6分别独立地选自五元环或六元环，R1和R2为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烯基、C1-C9的烷氧基或C1-C9的烯烷氧基；
式(Ⅳ)中，n5为0或1，A7、A8和A9分别独立地选自五元环或六元环，R3和R4分别独立地选自H、C1-C9的烷基、C1-C9的烯基、C1-C9的烷氧基或C1-C9的烯烷氧基,B3和B4分别独立地选自C1-C9的烷基、-COO-、-CH＝CH-、-CH2O-或-CH2O-的衍生物,X4和X5分别独立地选自H、卤素或所述R1。
其中，按重量分数计，所述液晶分子包括所述非极性单体5-55％，所述负极性单体5-60％。
本发明第二方面提供了一种显示面板的制备方法，包括以下步骤：
取液晶分子，将所述液晶分子加热到50-100℃并搅拌均匀，再过滤以去除杂质，得到液晶分子溶液；
将反应性单体和各向同性单体加入到所述液晶分子溶液中，再次加热到50-100℃并搅拌均匀，再过滤以去除杂质，得到液晶材料；
取阵列基板和彩膜基板，在所述阵列基板和所述彩膜基板的相对面上依次涂布透明电极层和配向层，将所述液晶材料覆盖至所述配向层的表面，再将所述阵列基板和所述彩膜基板进行贴合处理，最后用紫外光照射所述阵列基板和所述彩膜基板，使所述液晶材料内的所述反应性单体进行聚合，形成聚合物网络，得到显示面板；
所述液晶材料按重量分数计，包括：液晶分子70-99.5％；应性单体0.2-20％；
各向同性单体0.3-10％，所述各向同性单体的结构式如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)中，R为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烷氧基或第一可聚合单体。
本发明第二方面提供的一种显示面板的制备方法，通过加入反应性单体和各向同性单体，反应性单体在紫外光的照射下形成了聚合物网络结构，大大提高了液晶材料的响应速度、暗态效果。而式(Ⅰ)中的各向同性单体，由于可降低液晶材材料体系的粘度，大大降低了液晶材料的驱动电压。同时本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，具有很大的实用性。
其中，所述紫外光的波长为300-380nm，所述紫外光照射的温度为30-60℃，所述紫外光照射的时间为30s-2h。
本发明第三方面提供了一种显示装置，包括如本发明第一方面提供的液晶材料。
本发明第三方面提供的一种显示装置，通过利用本发明第一方面提供的液晶材料可大大降低显示装置的驱动电压，同时还可提高显示装置的响应速度和暗态效果，具有很大的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1-图2为本发明实施例显示面板的制备方法。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明实施例提供的一种液晶材料1，按重量分数计，包括：
液晶分子11 70-99.5％；
反应性单体12 0.2-20％；
各向同性单体13 0.3-10％，所述各向同性单体13的结构式如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)中，R为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烷氧基或第一可聚合单体。
本发明实施例提供的一种液晶材料1，各向同性单体13指的是具有各向同性的单体，即单体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而发生变化，也就是说，物理、化学等方面的性质在各个方向都是相同的，因此将各向同性单体13添加至液晶材料1中并不会影响光在液晶材料1中的传输过程。
首先，从各向同性单体13的结构式可以看出，由于R可为第一可聚合单体，因此式(Ⅰ)中的分子在团聚或聚合形成聚合物后的颗粒形态可形成为球形或类球形，球形或类球形的颗粒可防止液晶分子11团聚，可使液晶分子11排布的更加分散，因此通过加入各向同性单体13作为稀释剂，大大降低了液晶材料1体系之间的体系粘度，而粘度与驱动电压具有相关性，粘度越低，驱动电压也越低，因此最终大大降低了液晶材料1的驱动电压，进而降低了液晶显示装置的驱动电压。
其次，反应性单体12可以在紫外光的照射下形成聚合物网络结构，聚合物网络将液晶材料1分成多个区域，液晶分子11均匀地分布在各个区域内，将液晶分子11有序地分隔开来，大大地提高了液晶材料1的相应速度和暗态效果。本发明提供的液晶分子11可应用于场序液晶显示，具有很大的实用性。
优选地，按重量分数计，反应性单体12为0.3-4％，各向同性单体13为2-5％。
具体地，各向同性单体13的结构式为：
本发明实施方式中，所述反应性单体12的结构式如式(Ⅱ)所示：
式(Ⅱ)中，P1和P2为第二可聚合单体，n1、n2和n3分别独立地选自0或1，A1、A2和A3分别独立地选自五元环或六元环，B1和B2分别独立地选自C1-C9的烷基、-COO-、-CH＝CH-、-CH2O-或-CH2O-的衍生物，X1、X2、X3分别独立地选自H、卤素、甲基或所述第二可聚合单体。
反应性单体12由于P1和P2为第二可聚合单体，因此反应性单体12可聚合成聚合物网络结构。当n1、n2和n3为0时，即没有B1、A2和B2。
A1、A2和A3分别独立地选自五元环或六元环，优选地，所述六元环包括苯环、环己烷或杂环。所述杂环的杂原子为氮原子、硫原子或氧原子。
P1和B1、B1和B2、B2和P2的连接方式分别独立地选自对位连接,邻位连接或偏位连接。
-CH2O-的衍生物为用F取代H，具体包括-CHFO-或-CF2O-。
X1、X2、X3可取代A1、A2和A3上任意位置的氢元素。卤素包括F、Cl、Br、I、At或Ts。优选地，卤素为F。当X1、X2、X3为第二可聚合单体时，反应性单体12不仅可以形成聚合物链式网络，还可以形成聚合物网格式网络，网格式的网络可以将液晶分子11更好地分割开来，更进一步地提高液晶材料1的相应速度和暗态效果。
具体，所述反应性单体12的结构式为：
本发明实施方式中，所述第一可聚合单体包括C1-C9的烯基、C1-C9的烯烷氧基、丙烯酸基酯及其衍生物、甲基丙烯酸酯基及其衍生物、苯乙烯基及其衍生物、环氧树脂基或脂肪胺类环氧树脂基。
本发明实施方式中，所述第二可聚合单体包括C1-C9的烯基、C1-C9的烯烷氧基、丙烯酸基酯及其衍生物、甲基丙烯酸酯基及其衍生物、苯乙烯基及其衍生物、环氧树脂基或脂肪胺类环氧树脂基。
本发明实施方式中，所述P1和/或所述P2为甲基丙烯酸酯基。本发明的反应性单体12中P1和P2至少要有一个甲基丙烯酸酯基。因为甲基丙烯酸酯基可在紫外光的作用下更好地聚合成聚合物网络结构。
本发明实施方式中，所述液晶分子11为向列相液晶分子11，所述液晶分子11具有负介电各向异性常数。具有负介电各向异性常数的向列相液晶分子11具有较低的粘度，因此可以进一步地降低液晶材料1的驱动电压。
本发明实施方式中，所述液晶分子11包括非极性单体和/或负极性单体，所述非极性单体的结构式如式(Ⅲ)所示，所述负极性单体的结构式如式(Ⅳ)所示：
式(Ⅲ)中，n4为0或1，A4、A5和A6分别独立地选自五元环或六元环，R1和R2为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烯基、C1-C9的烷氧基或C1-C9的烯烷氧基；
式(Ⅳ)中，n5为0或1，A7、A8和A9分别独立地选自五元环或六元环，R3和R4分别独立地选自H、C1-C9的烷基、C1-C9的烯基、C1-C9的烷氧基或C1-C9的烯烷氧基,B3和B4分别独立地选自C1-C9的烷基、-COO-、-CH＝CH-、-CH2O-或-CH2O-的衍生物,X4和X5分别独立地选自H、卤素或所述R1。
式(Ⅲ)中，当n4为0时，即没有A6，R2直接连A5。
A4、A5和A6分别独立地选自五元环或六元环，优选地，所述六元环包括苯环、环己烷或杂环。所述杂环的杂原子为氮原子、硫原子或氧原子。
R1和A5、A4和A6、A5和R2的连接方式分别独立地选自对位连接,邻位连接或偏位连接，使式(Ⅲ)为非极性单体。
具体地，非极性单体的结构式为：
式(Ⅳ)中，当n5为0时，即没有A8，B4直接连B3。
A7、A8和A9分别独立地选自五元环或六元环，优选地，所述六元环包括苯环、环己烷或杂环。所述杂环的杂原子为氮原子、硫原子或氧原子。
-CH2O-的衍生物为用F取代H，具体包括-CHFO-或-CF2O-。
X4、X5可取代A9上任意位置的氢元素。卤素包括F、Cl、Br、I、At或Ts。优选地，卤素为F。
R3和B3、A7和A8、B3和B4、A8和A9、B4和R4的连接方式分别独立地选自对位连接,邻位连接或偏位连接，使式(Ⅳ)为负极性单体。
具体地，负极性单体的结构式为：
请参考图1-图2，本发明实施方式中，按重量分数计，所述液晶分子11包括所述非极性单体5-55％，所述负极性单体5-60％。
本发明实施例提供的一种显示面板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取液晶分子11，将所述液晶分子11加热到50-100℃并搅拌均匀，再过滤以去除杂质，得到液晶分子11溶液；
步骤2：将反应性单体12和各向同性单体13加入到所述液晶分子11溶液中，再次加热到50-100℃并搅拌均匀，再过滤以去除杂质，得到液晶材料1；
步骤3：取阵列基板2和彩膜基板3，在所述阵列基板2和所述彩膜基板3的相对面上依次涂布透明电极层4和配向层5，将所述液晶材料1覆盖至所述配向层5的表面，再将所述阵列基板2和所述彩膜基板3进行贴合处理，最后用紫外光照射所述阵列基板2和所述彩膜基板3，使所述液晶材料1内的所述反应性单体12进行聚合，形成聚合物网络，得到显示面板；
所述液晶材料1按重量分数计，包括：液晶分子11 70-99.5％；应性单体0.2-20％；
各向同性单体13 0.3-10％，所述各向同性单体13的结构式如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)中，R为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烷氧基或第一可聚合单体。
步骤1和步骤2为液晶材料1的制备过程，步骤3为形成显示面板的制备方法。本发明实施例提供的一种显示面板的制备方法，通过加入反应性单体12和各向同性单体13，反应性单体12在紫外光的照射下形成了聚合物网络结构，大大提高了液晶材料1的响应速度、暗态效果。而式(Ⅰ)中的各向同性单体13，由于可降低液晶材材料体系的粘度，大大降低了液晶材料1的驱动电压。同时本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，具有很大的实用性。
本发明实施方式中，所述紫外光的波长为300-380nm，所述紫外光照射的温度为30-60℃，所述紫外光照射的时间为30s-2h。优选地，所述紫外光照射的时间为30s-5min。
本发明实施例提供的一种显示装置，包括如本发明实施例提供的液晶材料1。
本发明实施例提供的一种显示装置，通过利用本发明实施例提供的液晶材料1可大大降低显示装置的驱动电压，同时还可提高显示装置的响应速度和暗态效果，具有很大的市场前景。
以上对本发明实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种液晶材料，其特征在于，按重量分数计，包括：
液晶分子70-99.5％；
反应性单体0.2-20％；
各向同性单体0.3-10％，所述各向同性单体的结构式如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)中，R为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烷氧基或第一可聚合单体。
2.如权利要求1所述的液晶材料，其特征在于，所述反应性单体的结构式如式(Ⅱ)所示：
式(Ⅱ)中，P1和P2为第二可聚合单体，n1、n2和n3分别独立地选自0或1，A1、A2和A3分别独立地选自五元环或六元环，B1和B2分别独立地选自C1-C9的烷基、-COO-、-CH＝CH-、-CH2O-或-CH2O-的衍生物，X1、X2、X3分别独立地选自H、卤素、甲基或所述第二可聚合单体。
3.如权利要求1或2所述的液晶材料，其特征在于，所述第一可聚合单体包括C1-C9的烯基、C1-C9的烯烷氧基、丙烯酸基酯及其衍生物、甲基丙烯酸酯基及其衍生物、苯乙烯基及其衍生物、环氧树脂基或脂肪胺类环氧树脂基。
4.如权利要求2所述的液晶材料，其特征在于，所述第二可聚合单体包括C1-C9的烯基、C1-C9的烯烷氧基、丙烯酸基酯及其衍生物、甲基丙烯酸酯基及其衍生物、苯乙烯基及其衍生物、环氧树脂基或脂肪胺类环氧树脂基。
5.如权利要求2所述的液晶材料，其特征在于，所述P1和/或所述P2为甲基丙烯酸酯基。
6.如权利要求1所述的液晶材料，其特征在于，所述液晶分子包括非极性单体和/或负极性单体，所述非极性单体的结构式如式(Ⅲ)所示，所述负极性单体的结构式如式(Ⅳ)所示：
式(Ⅲ)中，n4为0或1，A4、A5和A6分别独立地选自五元环或六元环，R1和R2为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烯基、C1-C9的烷氧基或C1-C9的烯烷氧基；
式(Ⅳ)中，n5为0或1，A7、A8和A9分别独立地选自五元环或六元环，R3和R4分别独立地选自H、C1-C9的烷基、C1-C9的烯基、C1-C9的烷氧基或C1-C9的烯烷氧基,B3和B4分别独立地选自C1-C9的烷基、-COO-、-CH＝CH-、-CH2O-或-CH2O-的衍生物,X4和X5分别独立地选自H、卤素或所述R1。
7.如权利要求6所述的液晶材料，其特征在于，按重量分数计，所述液晶分子包括所述非极性单体5-55％，所述负极性单体5-60％。
8.一种显示面板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取液晶分子，将所述液晶分子加热到50-100℃并搅拌均匀，再过滤以去除杂质，得到液晶分子溶液；
将反应性单体和各向同性单体加入到所述液晶分子溶液中，再次加热到50-100℃并搅拌均匀，再过滤以去除杂质，得到液晶材料；
取阵列基板和彩膜基板，在所述阵列基板和所述彩膜基板的相对面上依次涂布透明电极层和配向层，将所述液晶材料覆盖至所述配向层的表面，再将所述阵列基板和所述彩膜基板进行贴合处理，最后用紫外光照射所述阵列基板和所述彩膜基板，使所述液晶材料内的所述反应性单体进行聚合，形成聚合物网络，得到显示面板；
所述液晶材料按重量分数计，包括：液晶分子70-99.5％；应性单体0.2-20％；
各向同性单体0.3-10％，所述各向同性单体的结构式如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)中，R为H、C1-C9的烷基、C1-C9的烷氧基或第一可聚合单体。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光的波长为300-380nm，所述紫外光照射的温度为30-60℃，所述紫外光照射的时间为30s-2h。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的液晶材料。
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