CN110746985A - 自取向液晶介质混合物、液晶显示面板及其制作方法 - Google Patents

自取向液晶介质混合物、液晶显示面板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种自取向液晶介质混合物、液晶显示面板及其制作方法。本发明的自取向液晶介质混合物可免于设置液晶显示面板中传统的以聚酰亚胺为材料的配向层，从而有效避免了聚酰亚胺材料所带来的问题。另外，自取向液晶介质混合物还能吸收水汽等高极性杂质，从而提高液晶显示面板的信赖性。

Description

自取向液晶介质混合物、液晶显示面板及其制作方法
技术领域
本发明是有关于一种液晶显示技术领域，具体来讲，涉及一种自取向液晶混合物、液晶显示面板及其制作方法。
背景技术
液晶显示装置(LCD,Liquid Crystal Display)是通过控制具有双折射性的液晶分子的取向而控制光的透过/遮断(显示的打开/关闭)的机器。一般地，液晶显示装置包括相对平行设置的上基板与下基板、以及夹持在二者间的液晶介质混合物；两基板的液晶层侧的表面上还具有一层聚合物层，主要是用来控制液晶分子的取向，此聚合物层一般称为配向层，其常用聚酰亚胺为材料。
在液晶显示器中，使用配向层的优势是能较好的控制液晶分子的取向，在加/断电过程中而实现LCD开/关；但聚酰亚胺材料存在如下几个方面的劣势：第一，聚酰亚胺材料本身就具高吸水性，存储和运送容易造成变质，运输条件要求高导致运输成本高；第二，聚酰亚胺材料价格比较昂贵；第三，聚酰亚胺材料的溶剂一般使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)，此溶剂不环保，易对人体造成危害；第四，在液晶显示装置制作过程中，聚酰亚胺的成膜工艺比较复杂，相关机台价格昂贵。因此，在TFT-LCD制作过程中，如果能省去聚酰亚胺配向层的步骤，不仅能减少对环境和人的危害，而且会大大节约成本。
故，有必要提供一种自取向液晶混合物、液晶显示面板及其制作方法，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种自取向液晶混合物、液晶显示面板及其制作方法，所述自取向液晶介质混合物可免于设置液晶显示面板中传统的以聚酰亚胺为材料的配向层，从而有效避免了聚酰亚胺材料所带来的问题。同时，所述自取向液晶介质混合物还能吸收水汽等高极性杂质，从而提高液晶显示面板的信赖性。
为达成本发明的前述目的，本发明一实施例提供一种自取向液晶介质混合物，其中所述自取向液晶介质混合物包括液晶材料和自取向材料，其中所述自取向材料具有如下式(1)或(2)中所述的结构：
Figure BDA0002252690250000021
其中，在所述式(1)及式(2)中，A基团选自芳香环或环烷烃中的至少一种；P1基团选自末端含有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基或乙烯氧基的基团；P2基团选自末端含有丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基的基团；X基团选自-F、-Cl、-Br、甲基、具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基；m表示连接在A基团上的X基团的个数，m为1至4的整数；Sp1基团与Sp2基团皆选自-CO-CH＝CH-，-O-CO-CH＝CH-中的任意一种；及Q基团选自-OH及-COOH中的任意一种。
在本发明一实施例中，所述自取向材料与所述液晶材料的质量比介于0.005至0.015之间。
在本发明一实施例中，A基团为苯基。
在本发明一实施例中，P1基团还具有3至8个C原子的直链或支链化的烷烃的基团，其中P1基团中的任意一个-CH2-基被-O-、-COO-、-O-CO-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中任意一个H原子被F或Cl原子所取代。
在本发明一实施例中，P2基团还具有3至8个C原子的直链或支链化的烷烃的基团，其中P2基团中的任意一个-CH2-基被-O-、-COO-、-O-CO-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中任意一个H原子被F或Cl原子所取代。
在本发明一实施例中，X基团是具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基，其中所述烷基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-被-O-、-S-基团所取代。
在本发明一实施例中，所述自取向材料具有如下式(3)中所述的结构：
在本发明一实施例中，所述自取向材料具有如下式(4)中所述的结构：
再者，本发明另一实施例提供一种液晶显示面板的制作方法，其中所述液晶显示面板的制作方法包括下述步骤：提供一上基板、一下基板以及如上述任一实施例中所述的自取向液晶介质混合物；在所述上基板和/或所述下基板上涂布所述自取向液晶介质混合物后，将所述上基板和所述下基板进行对盒，形成液晶盒；及加热所述液晶盒到清亮点温度以上，并且对所述液晶盒进行紫外线照射，以使所述自取向液晶介质混合物中的自取向材料锚定在所述上基板和所述下基板的表面上，在所述上基板的朝向所述下基板的表面上形成上自取向层，在所述下基板的朝向所述上基板的表面上形成下自取向层。
再者，本发明又一实施例提供一种液晶显示面板，包括上基板和下基板、以及设置在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，其中所述上基板的朝向所述下基板的表面上设置有上自取向层，所述下基板的朝向所述上基板的表面上设置有下自取向层，所述上自取向层和所述下自取向层的材料均具有如下式(1)或(2)所述的结构：
Figure BDA0002252690250000041
其中，在所述式(1)及式(2)中，A基团选自芳香环或环烷烃中的至少一种；P1基团选自末端含有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基或乙烯氧基的基团；P2基团选自末端含有丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基的基团；X基团选自-F、-Cl、-Br、甲基、具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基；m表示连接在A基团上的X基团的个数，m为1至4的整数；Sp1基团与Sp2基团皆选自-CO-CH＝CH-，-O-CO-CH＝CH-中的任意一种；及Q基团选自-OH及-COOH中的任意一种。
与现有技术相比较，本发明通过将自取向材料与液晶材料混合形成自取向液晶介质混合物，并以所述自取向液晶介质混合物来制作液晶显示面板，其具有下述有益效果：
(1)省去PI段制程：所述自取向液晶介质混合物中的自取向材料在进行紫外线处理时，其中的-OH、酰胺基(-NH-CO-)中的氮原子所键合的氢原子能够与水等具有氢键性的极性分子之间形成氢键，均可与亲水性的基板表面作用，从而锚定在基板的表面，从而形成自取向层。自取向层引导液晶分子有序排列，实现液晶分子配向。由此，相对于传统的液晶显示面板，本发明的自取向液晶介质混合物可取代聚酰亚胺材料的配向层的制作，故可省去PI段制程，简化工艺，降低成本，减少污染与危害。
(2)提升面板信赖性：所述自取向液晶介质混合物中的自取向材料中含有高极性的酰胺基(-NH-CO-)，酰胺基与液晶分子等其他极性分子之间会产生非常强的偶极-偶极相互作用。另外，酰胺基具有氮原子，通过氮原子所键合的氢原子可以与水等极性分子之间形成氢键。由此，所述自取向材料能够对极性高的杂质，例如特别是具有氢键的杂质具有较强的相互作用。在高温、高湿的环境下，所述自取向材料能够吸收水分或极性高的杂质，从而可以防止在液晶中残存杂质，提高液晶显示面板的显示品质。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1是本发明实施例的液晶显示面板的制作方法的流程图。
图2是本发明实施例的液晶显示面板的剖面示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。再者，本发明所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧面、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
本发明实施例提供了一种自取向液晶介质混合物，其包括液晶材料和自取向材料。所述自取向材料具有如下式(1)或(2)所述的结构：
Figure BDA0002252690250000061
在所述式(1)及式(2)中，A基团选自芳香环或环烷烃中的至少一种；P1基团选自末端含有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基或乙烯氧基的基团；P2基团选自末端含有丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基的基团；X基团选自-F、-Cl、-Br、甲基、具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基；m表示连接在A基团上的X基团的个数，m为1至4的整数；Sp1基团与Sp2基团皆选自-CO-CH＝CH-，-O-CO-CH＝CH-中的任意一种；及Q基团选自-OH及-COOH中的任意一种。
在一范例中，所述自取向材料具有如下式(3)中所述的结构：
Figure BDA0002252690250000062
在一范例中，所述自取向材料具有如下式(4)中所述的结构：
Figure BDA0002252690250000063
在一实施例中，P1基团还具有3至8个C原子的直链或支链化的烷烃的基团，其中P1基团中的任意一个-CH2-基被-O-、-COO-、-O-CO-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中任意一个H原子被F或Cl原子所取代。
在一实施例中，P2基团还具有3至8个C原子的直链或支链化的烷烃的基团，其中P2基团中的任意一个-CH2-基被-O-、-COO-、-O-CO-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中任意一个H原子被F或Cl原子所取代。
在一实施例中，X基团是具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基，其中所述烷基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-被-O-、-S-基团所取代。
在一实施例中，所述自取向材料与所述液晶材料的质量比介于0.005至0.015之间。
在一实施例中，A基团为苯基，Sp1基团与Sp2基团为-CO-CH＝CH-。由此，即形成了以联苯基或三联苯基为主体结构的物质，其可作为所述自取向材料中的刚性基团，从而当自取向液晶介质混合物应用于液晶显示面板中时，能够对液晶分子实现配向的作用。
另外，连接在A基团的端部的P1基团可作为所述自取向材料中的光敏性基团，从而当自取向液晶介质混合物应用于液晶显示面板中时，能够进一步对液晶分子实现引导配向的作用。
在这边要提到的是，本发明实施例中的液晶材料可选用市售的液晶材料，故在此不作限定。
由此，本发明提供一种包含液晶材料和上述自取向材料的自取向液晶介质混合物。一方面，所述自取向材料可在使用过程中在基板表面上形成自取向层而对液晶分子实现配向的作用，取代现有技术中一般以聚酰亚胺为材料的配向层，从而省去PI段制程，简化工艺，还避免了聚酰亚胺材料所带来的成本高昂、对环境有污染及对人体有害等诸多缺点。另一方面，所述自取向材料还可对极性高的杂质、尤其是具有氢键性的杂质具有较强的相互作用，从而在高温、高湿的环境下能够吸收水分或极性高的杂质，可以防止在液晶中残存杂质，提高液晶显示面板的显示品质。
请参照图1，本发明提供一种液晶显示面板的制作方法10，包括下述步骤11至13：提供一上基板、一下基板以及本发明任一实施例的自取向液晶介质混合物(步骤11)；在所述上基板和/或所述下基板上涂布所述自取向液晶介质混合物后，将所述上基板和所述下基板进行对盒，形成液晶盒(步骤12)；及加热所述液晶盒到清亮点温度以上，并且对所述液晶盒进行紫外线照射，以使所述自取向液晶介质混合物中的自取向材料锚定在所述上基板和所述下基板的表面上，在所述上基板的朝向所述下基板的表面上形成上自取向层，在所述下基板的朝向所述上基板的表面上形成下自取向层(步骤13)。在一实施例中，所述清亮点温度根据不同的液晶材料而对应调整，例如液晶材料的清亮点温度为80℃，则加热所述液晶盒到80℃以上。
由此，本发明提供一种液晶显示面板的制作方法，所制得的液晶显示面板的上自取向层与下自取向层包含本发明实施例的自取向材料。一方面，所述自取向材料可在使用过程中在基板表面上形成自取向层而对液晶分子实现配向的作用，取代现有技术中一般以聚酰亚胺为材料的配向层，从而省去PI段制程，简化工艺，还避免了聚酰亚胺材料所带来的成本高昂、对环境有污染及对人体有害等诸多缺点。另一方面，所述自取向材料还可对极性高的杂质、尤其是具有氢键性的杂质具有较强的相互作用，从而在高温、高湿的环境下能够吸收水分或极性高的杂质，可以防止在液晶中残存杂质，提高液晶显示面板的显示品质。
请参照图2，本发明实施例提供一种液晶显示面板20，包括：上基板21和下基板22；设置在所述上基板21和所述下基板22之间的液晶层23，所述上基板21的朝向所述下基板22的表面上设置有上自取向层24，所述下基板22的朝向所述上基板21的表面上设置有下自取向层25。所述上自取向层和所述下自取向层的材料均具有如上式(1)或(2)所述的结构。
由此，本发明提供一种液晶显示面板，液晶显示面板的上自取向层与下自取向层包含包含本发明实施例的自取向材料。一方面，所述自取向材料可在使用过程中在基板表面上形成自取向层而对液晶分子实现配向的作用，取代现有技术中一般以聚酰亚胺为材料的配向层，从而省去PI段制程，简化工艺，还避免了聚酰亚胺材料所带来的成本高昂、对环境有污染及对人体有害等诸多缺点。另一方面，所述自取向材料还可对极性高的杂质、尤其是具有氢键性的杂质具有较强的相互作用，从而在高温、高湿的环境下能够吸收水分或极性高的杂质，可以防止在液晶中残存杂质，提高液晶显示面板的显示品质。
以下将结合具体的实施例来说明本发明的自取向液晶介质混合物及其所应用的液晶显示面板；在下述实施例中，Δn表示液晶材料的光学各向异性，Δε表示液晶材料的介电各向异性，Tni表示液晶材料的清亮点温度。
实施例1：
实施例1中所使用的自取向液晶介质混合物包括相互混合的液晶材料和自取向材料；其中自取向材料具有如上式(3)所示的结构，以及所述自取向材料的质量占液晶材料的重量的1％。具体来讲，液晶材料是一种负型液晶材料，其Tni为80℃，Δn为0.110(25℃，589nm)，Δε为-3.6(25℃，1kHz)。
以下将来详细描述所述自取向液晶介质混合物用于制作液晶显示面板的步骤。首先，提供一薄膜晶体管(TFT)基板和一彩色滤光片(CF)基板，以及实施例1的自取向液晶介质混合物。接着，将自取向液晶介质混合物用液晶滴下法(One Drop Filling；ODF)的方法滴于TFT基板上。将TFT基板与CF基板进行对盒，并且涂布密封胶于TFT基板与CF基板之间的空隙处。在通过固化框胶后，获得液晶盒。之后，加热所述液晶盒到清亮点温度以上，且同时采用紫外线(UV)照射液晶盒，使其内部的自取向材料锚定在两块基板相向的表面上，并分别形成上自取向层与下自取向层，获得液晶显示面板。
实施例2：
实施例2的制作方式大致类似于实施例1。实施例2与实施例1的不同之处在于，在实施例2中的自取向液晶介质混合物中，自取向材料的重量占液晶材料的重量的0.5％，并且自取向材料具有如上式(4)所示的结构。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种自取向液晶介质混合物，其特征在于，所述自取向液晶介质混合物包括液晶材料和自取向材料，其中所述自取向材料具有如下式(1)或(2)中所述的结构：
Figure FDA0002252690240000011
其中，在所述式(1)及式(2)中，A基团选自芳香环或环烷烃中的至少一种；P1基团选自末端含有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基或乙烯氧基的基团；P2基团选自末端含有丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基的基团；X基团选自-F、-Cl、-Br、甲基、具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基；m表示连接在A基团上的X基团的个数，m为1至4的整数；Sp1基团与Sp2基团皆选自-CO-CH＝CH-，-O-CO-CH＝CH-中的任意一种；及Q基团选自-OH及-COOH中的任意一种。
2.如权利要求1所述的自取向液晶介质混合物，其特征在于：所述自取向材料与所述液晶材料的质量比介于0.005至0.015之间。
3.如权利要求1所述的自取向液晶介质混合物，其特征在于：A基团为苯基。
4.如权利要求1所述的自取向液晶介质混合物，其特征在于：P1基团还具有3至8个C原子的直链或支链化的烷烃的基团，其中P1基团中的任意一个-CH2-基被-O-、-COO-、-O-CO-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中任意一个H原子被F或Cl原子所取代。
5.如权利要求1所述的自取向液晶介质混合物，其特征在于：P2基团还具有3至8个C原子的直链或支链化的烷烃的基团，其中P2基团中的任意一个-CH2-基被-O-、-COO-、-O-CO-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中任意一个H原子被F或Cl原子所取代。
6.如权利要求1所述的自取向液晶介质混合物，其特征在于：X基团具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基，其中所述烷基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-被-O-、-S-基团所取代。
7.如权利要求1所述的自取向液晶介质混合物，其特征在于：所述自取向材料具有如下式(3)中所述的结构：
8.如权利要求1所述的自取向液晶介质混合物，其特征在于：所述自取向材料具有如下式(4)中所述的结构：
Figure FDA0002252690240000022
9.一种液晶显示面板的制作方法，其特征在于，所述液晶显示面板的制作方法包括下述步骤：
提供一上基板、一下基板以及如权利要求1-8中任一项所述的自取向液晶介质混合物；
在所述上基板和/或所述下基板上涂布所述自取向液晶介质混合物后，将所述上基板和所述下基板进行对盒，形成液晶盒；及
加热所述液晶盒到清亮点温度以上，并且对所述液晶盒进行紫外线照射，以使所述自取向液晶介质混合物中的自取向材料锚定在所述上基板和所述下基板的表面上，在所述上基板的朝向所述下基板的表面上形成上自取向层，在所述下基板的朝向所述上基板的表面上形成下自取向层。
10.一种液晶显示面板，包括上基板和下基板、以及设置在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，其特征在于：所述上基板的朝向所述下基板的表面上设置有上自取向层，所述下基板的朝向所述上基板的表面上设置有下自取向层，所述上自取向层和所述下自取向层的材料均具有如下式(1)或(2)所述的结构：
Figure FDA0002252690240000031
其中，在所述式(1)及式(2)中，A基团选自芳香环或环烷烃中的至少一种；P1基团选自末端含有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基或乙烯氧基的基团；P2基团选自末端含有丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基的基团；X基团选自-F、-Cl、-Br、甲基、具有2至8个C原子的直链或支链化的烷基；m表示连接在A基团上的X基团的个数，m为1至4的整数；Sp1基团与Sp2基团皆选自-CO-CH＝CH-，-O-CO-CH＝CH-中的任意一种；及Q基团选自-OH及-COOH中的任意一种。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104903363A (zh) * 2012-10-19 2015-09-09 夏普株式会社 单体、液晶组合物、液晶显示装置及液晶显示装置的制造方法
CN106536679A (zh) * 2014-07-28 2017-03-22 默克专利股份有限公司 具有垂面配向的液晶介质
CN107805506A (zh) * 2017-11-14 2018-03-16 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示面板及其制作方法、自取向液晶介质混合物

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