CN111019672B - 液晶介质混合物及液晶显示面板 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种液晶介质混合物，包括液晶材料以及在紫外光照射下可发生聚合反应的可聚合单体，所述可聚合单体为具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物。本发明还提供一种使用上述液晶介质混合物制备的液晶显示面板。本申请实施例提供的液晶介质混合物及液晶显示面板，通过在液晶分子中混入具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物的可聚合单体，使所述可聚合单体在紫外光下发生聚合反应的速度更快，节省了紫外光照时间，能更快地稳定液晶分子的初始配向，进一步提高了液晶分子的响应速度。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶介质混合物及液晶显示面板。
背景技术
经过30多年的发展，LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)液晶显示技术已逐渐完善，形成了千亿的产业体系。液晶显示技术伴随新技术的不断涌现，成本不断降低。前期液晶显示器主要使用TN(Twisted nematic，扭曲向列型)显示模式，但TN显示模式由于存在可视角小，在大视角下的亮度差异和色差严重等问题间接推动IPS(In-PlaneSwitching，平面转换)和VA(vertical alignment垂直配向型)显示模式不断发展和完善。而VA显示模式拥有高对比度和快速相应等优势而备受关注。PSVA(Polymer stabilizedvertical alignment，聚合物稳定垂直对齐)技术在MVA(Multi domain verticalalignment，多象限垂直配向型)和PMVA(Polymer Multi domain vertical alignment，多象限垂直配向型)的基础上进行改良，拥有广视角，高开口率，快速相应以及高对比度的优点。
PSVA型LCD中，混合于液晶分子中的可聚合成分的反应单体形成的聚合物对于PSVA技术极其重要。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。然而，现有的可聚合单体分子通过两个可聚合官能团直接或间接连接在联苯结构上，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均有待提高。故需要选择合适的可聚合单体以使聚合物的均匀性好、配向力强及反应速度快。
综上所述，现有的可聚合单体分子通过两个可聚合官能团直接或间接连接在联苯结构上，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均有待提高。
发明内容
本申请实施例提供一种液晶介质混合物及液晶显示面板，能够有效地提高可聚合单体分子在紫外光照下聚合反应的反应速度，以解决现有的现有的可聚合单体分子通过两个可聚合官能团直接或间接连接在联苯结构上，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均有待提高的技术问题。
为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：
本申请实施例一种液晶介质混合物，包括液晶材料以及在紫外光照射下可发生聚合反应的可聚合单体，所述可聚合单体为具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物。
在一些实施例中，所述可聚合单体的结构通式为：
在一些实施例中，所述R3基团为甲基丙烯酸酯基时，所述R3基团位于所述可聚合单体的甲基丙烯酯基官能团的邻位或者间位。
在一些实施例中，所述可聚合单体的质量占所述液晶介质混合物总质量的1％～10％。
在一些实施例中，所述液晶介质混合物还包括光引发剂，所述光引发剂的质量占所述液晶介质混合物总质量的0.1％～0.2％。
本申请实施例还提供了一种液晶显示面板，包括：相对平行设置的TFT阵列基板、彩膜基板以及夹设于所述TFT阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶介质混合物，所述液晶介质混合物包括液晶材料以及在紫外光照射下可发生聚合反应的可聚合单体；其中，所述可聚合单体为具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物。
在一些实施例中，所述可聚合单体的结构通式为：
在一些实施例中，所述R3基团为甲基丙烯酸酯基时，所述R3基团位于所述可聚合单体的甲基丙烯酯基官能团的邻位或者间位。
在一些实施例中，所述可聚合单体的质量占所述液晶介质混合物总质量的1％～10％。
在一些实施例中，所述液晶介质混合物还包括光引发剂，所述光引发剂的质量占所述液晶介质混合物总质量的0.1％～0.2％。
本申请实施例提供的液晶介质混合物及液晶显示面板，通过在液晶分子中混入具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物的可聚合单体，使所述可聚合单体在紫外光下发生聚合反应的速度更快，节省了紫外光照时间，能更快地稳定液晶分子的初始配向，进一步提高了液晶分子的响应速度。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例液晶显示面板未通电时的示意图。
图2为本申请实施例液晶显示面板通电后的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以如具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本申请实施例提供一种液晶介质混合物，包括液晶材料以及在紫外光照射下可发生聚合反应的可聚合单体，其中，所述可聚合单体为具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物。
具体地，所述液晶材料为向列液晶材料，具有负介电各向异性常数。
具体地，所述可聚合单体的结构通式为：
具体地，当所述R3基团选自氢原子时，所述可聚合单体的结构为：
结构式1
结构式2
结构式3
结构式4
结构式5
以及结构式6
中的任意一种。其中，所述结构式1、所述结构式2、所述结构式3、所述结构式4、所述结构式5以及所述结构式6中甲基丙烯酯基官能团可以在间位，也可以在邻位。
以所述结构式2的合成路线为例来说明所述可聚合单体的合成方法，具体步骤如下：
首先，从商业途径购买4-碘间苯二酚试剂(或者从间苯二酚在碘化试剂的作用下得到)，在强碱条件(碳酸钾)下的极性溶剂下(例如DMF，N,N-二甲基甲酰胺溶剂)反应，得到中间体1：
其具体化学反应方程式如下：
具体地，所述可聚合单体的质量占所述液晶介质混合物总质量的1％～10％，例如2％、5％或者8％。当所述可聚合单体在紫外线照射下时，所述可聚合单体发生聚合反应，并在液晶材料内部形成聚合物网络，进而限制所述液晶材料的配向。
具体地，所述液晶介质混合物还包括光引发剂，所述光引发剂来源于商业途径，所述光引发剂的质量占所述液晶介质混合物总质量的0.1％～0.2％，例如0.15％。
具体地，当所述R3基团选自甲基丙烯酸酯基时，所述可聚合单体的结构为：
结构式7
结构式8
结构式9
结构式10
结构式11
结构式12
结构式13
结构式14
结构式15
结构式16
结构式17
以及结构式18
其中，上述所有结构式中甲基丙烯酯基官能团可以在间位，也可以在邻位。
以所述结构式8的合成路线为例来说明所述可聚合单体的合成方法，具体步骤如下：
首先，在50ml的POCl3溶剂中分别溶入20mmol的反应物1(hydroxybenzoic acid，对羟基苯甲酸)以及20mmol的反应物2(phloroglucinol，间苯三酚)，并加入120mmol的催化剂ZnCl2。
之后，将上述混合物混合均匀并在65℃下的N2保护下搅拌3h，冷却至25℃后倒入冰烧杯中。将暗红色的沉淀物过滤，用冰水清洗并干燥。粗残渣在PE和EtOAc混合洗脱的硅胶柱上进行色谱纯化，得到中间产物3(xanthone，氧杂蒽酮)。之后，在所述中间产物3中加入3ml甲苯试剂溶解，所述甲苯试剂溶有2.0mmol的PhSiH3以及1.0mmol的MoCl2O2(H2O)2，并搅拌均匀。然后，上述反应混合物在Schlenk管中回流加热16h。之后，挥发性物质蒸发,剩余残渣被硅胶柱层析法纯化得到中间产物4。然后，将所述中间产物4与反应物5(methacryloyl chloride，甲基丙烯酰氯)在强碱条件(碳酸钾)下的极性溶剂下(例如THF，四氢呋喃)反应。反应完成后，将反应混合物过滤掉产生的沉淀。滤液经1mol/L HCl(aq)、1mol/L K2CO3(aq)和水冲洗。有机相在MgSO4上干燥。所得的粗产物经柱层析进一步纯化得到所述结构式8(RM-1，Reaction monomer，反应单体1)。其具体化学反应方程式如下：
具体地，所述可聚合单体的质量占所述液晶介质混合物总质量的1％～10％，例如2％、5％或者8％。当所述可聚合单体在紫外线照射下时，所述可聚合单体发生聚合反应，并在液晶材料内部形成聚合物网络，进而限制所述液晶材料的配向。
具体地，所述液晶介质混合物还包括光引发剂，所述光引发剂来源于商业途径，所述光引发剂的质量占所述液晶介质混合物总质量的0.1％～0.2％，例如0.15％。
区别于现有技术，本申请实施例提供的液晶介质混合物中的可聚合单体采用含有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物，有效利用了苯并杂环中杂原子上的孤对电子对增加共轭，使紫外吸收向长波长移动，因此在相同的紫外光源下，含有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物的可聚合单体在紫外光照射下聚合反应更快，进一步节省了光照时间。
本申请实施例还提供一种液晶显示面板，如图1所示，为本发明液晶显示面板未通电时的示意图。其中，所述液晶显示面板100包括相对平行设置的TFT阵列基板10、彩膜基板20、及设置在所述TFT阵列基板10与所述彩膜基板20之间的液晶介质混合物30。
具体地，所述TFT阵列基板10上还设置有第一配向层11，所述所述彩膜基板20上还设置有第二配向层21。优选地，所述第一配向层11以及所述第二配向层21为垂直配向层。进一步的，所述第一配向层11与所述第二配向层21均为光配向层，当使用紫外光照射光配向层时，会形成一定的预倾角，以使得液晶材料的旋转方向一致性更好。
具体地，所述液晶介质混合物30包括液晶材料31、光引发剂(未图示)以及在紫外光照射下可发生聚合反应的可聚合单体33。其中，所述液晶材料31为向列液晶材料，具有负介电各向异性常数。
具体地，所述可聚合单体为具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物；所述可聚合单体的结构通式为：
具体地，当所述R3基团选自氢原子时，所述可聚合单体的结构为：
结构式1
结构式2
结构式3
结构式4
结构式5
以及结构式6
中的任意一种。其中，所述结构式1、所述结构式2、所述结构式3、所述结构式4、所述结构式5以及所述结构式6中甲基丙烯酯基官能团可以在间位，也可以在邻位。
具体地，当所述R3基团选自甲基丙烯酸酯基时，所述可聚合单体的结构为：
结构式7
结构式8
结构式9
结构式10
结构式11
结构式12
结构式13
结构式14
结构式15
结构式16
结构式17
以及结构式18
其中，上述所有结构式中甲基丙烯酯基官能团可以在间位，也可以在邻位。
具体地，所述可聚合单体的质量占所述液晶介质混合物总质量的1％～10％，例如2％、5％或者8％。当所述可聚合单体在紫外线照射下时，所述可聚合单体发生聚合反应，并在液晶材料内部形成聚合物网络，进而限制所述液晶材料的配向。
具体地，所述液晶介质混合物还包括光引发剂，所述光引发剂来源于商业途径，所述光引发剂的质量占所述液晶介质混合物总质量的0.1％～0.2％，例如0.15％。
如图2所示，为本申请实施例液晶显示面板通电后的示意图。当所述液晶显示面板100通电后，紫外灯开启，紫外光(UV)照射所述液晶介质混合物30，所述液晶介质混合物30中的所述可聚合单体32由于结构采用含有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物，有效利用了苯并杂环中杂原子上的孤对电子对增加共轭，使紫外吸收向长波长移动，
因此在相同的紫外光源下，含有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物的可聚合单体在紫外光照射下聚合反应更快，进一步节省了光照时间。从而更快地形成聚合物网络以固定所述液晶材料31的预倾角，进一步提高了液晶分子的响应速度。
本申请实施例提供的液晶介质混合物及液晶显示面板，通过在液晶分子中混入具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物的可聚合单体，使所述可聚合单体在紫外光下发生聚合反应的速度更快，节省了紫外光照时间，能更快地稳定液晶分子的初始配向，进一步提高了液晶分子的响应速度。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种液晶介质混合物及液晶显示面板进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种液晶介质混合物，包括液晶材料以及在紫外光照射下可发生聚合反应的可聚合单体，其特征在于，所述可聚合单体为具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物；
所述可聚合单体的结构通式为：
其中，R1基团选自氧原子以及硫原子中的一种，R2基团选自亚甲基、氧原子以及硫原子中的一种，R3基团选自氢原子或者甲基丙烯酸酯基中的一种；所述R3基团为甲基丙烯酸酯基时，所述R3基团位于所述可聚合单体的甲基丙烯酯基官能团的邻位或者间位。
2.如权利要求1所述的液晶介质混合物，其特征在于，所述可聚合单体的质量占所述液晶介质混合物总质量的1％～10％。
3.如权利要求1所述的液晶介质混合物，其特征在于，所述液晶介质混合物还包括光引发剂，所述光引发剂的质量占所述液晶介质混合物总质量的0.1％～0.2％。
4.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：相对平行设置的TFT阵列基板、彩膜基板以及夹设于所述TFT阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶介质混合物，所述液晶介质混合物包括液晶材料以及在紫外光照射下可发生聚合反应的可聚合单体；其中，所述可聚合单体为具有苯并杂环的甲基丙烯酸苯酯衍生物；
所述可聚合单体的结构通式为：
其中，R1基团选自氧原子以及硫原子中的一种，R2基团选自亚甲基、氧原子以及硫原子中的一种，R3基团选自氢原子或者甲基丙烯酸酯基中的一种；所述R3基团为甲基丙烯酸酯基时，所述R3基团位于所述可聚合单体的甲基丙烯酯基官能团的邻位或者间位。
5.如权利要求4所述的液晶显示面板，其特征在于，所述可聚合单体的质量占所述液晶介质混合物总质量的1％～10％。
6.如权利要求4所述的液晶显示面板，其特征在于，所述液晶介质混合物还包括光引发剂，所述光引发剂的质量占所述液晶介质混合物总质量的0.1％～0.2％。
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