CN113249130B - 液晶介质组合物、显示面板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液晶介质组合物、显示面板及其制备方法，所述液晶介质组合物包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性取向剂，其中，所述可聚合性取向剂的主体结构中包含具有杂原子的环戊二烯烃，相较现有技术中使用苯环构成的主体结构，具有杂原子的环戊二烯烃中的离域电子比苯环中的电子更易发生跃迁，从而使得该可聚合性取向剂分子可以吸收更低能量，即波长更长的光，进而使得使用该液晶介质组合物制备显示面板时，可使用波长更长的光源进行光配向制程，以降低液晶分子对配向光源能量的吸收，最终提升了配向效率，同时有效避免配向过程中液晶分子结构被破坏。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种液晶介质组合物、显示面板及其制备方法。
背景技术
液晶显示面板具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。液晶显示面板通常由彩膜基板、阵列基板以及夹设于彩膜基板与阵列基板之间的液晶层构成。其中，彩膜基板与阵列基板上还分别设置有一层配向膜，该配向膜与液晶分子接触后，能够使得液晶分子形成一定方向的预倾角。
为了达到优化制程的目的，PI-Less垂直配向技术应运而生，其是指在液晶中加入一种或多种配向剂，通过分子间作用力吸附在基板表面，并使得液晶垂直排列，以取代传统的聚酰亚胺配向层。然而，该技术在使用过程中有一大难点：由于配向剂分子的主体结构与液晶分子相近(通常为一个或多个苯环)，因此在配向剂分子与可聚合性单体发生聚合反应形成高分子膜从而固定液晶分子预倾角的过程中，配向光源的能量易被液晶分子吸收从而导致配向效率低，同时还易造成液晶分子的结构受到破坏，最终导致显示不良。
发明内容
本发明提供一种液晶介质组合物、显示面板及其制备方法，可有效解决配向效率低以及配向过程中液晶分子结构易被破坏的问题。
为解决上述问题，第一方面，本发明提供一种液晶介质组合物，所述液晶介质组合物包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性取向剂；
其中，所述可聚合性取向剂选自如下通式(1)表示的化合物：
其中，X由如下结构式表示，*表示取代位点：
X1选自O、S、Te或Se；
X2选自N、P、As或Bi；
X3选自Si、Ge或Sn；
R3选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R4与R5分别独立地选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R1与R2分别独立地选自氢、甲基或甲氧基；
Ar1与Ar2分别独立地选自碳原子数为2-5的烷基或烷氧基；
P1与P2分别独立地选自可聚合性基团；
L1与L2分别独立地选自碳原子数为3-12的烷基。
在本发明实施例提供的一种液晶介质组合物中，所述X选自如下基团:
在本发明实施例提供的一种液晶介质组合物中，所述P1与P2分别独立地选自甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基以及环氧乙基。
在本发明实施例提供的一种液晶介质组合物中，所述Y选自羟基、羧基、胺基、巯基以及氰基。
在本发明实施例提供的一种液晶介质组合物中，所述L1和/或L2为包含支链的烷基。
在本发明实施例提供的一种液晶介质组合物中，所述可聚合性取向剂选自如下结构式表示的化合物：
在本发明实施例提供的一种液晶介质组合物中，在所述液晶介质组合物中，所述可聚合性单体的质量百分含量为0.1％-0.5％，所述可聚合性取向剂的质量百分含量为0.4％-0.8％，余量为所述液晶分子。
第二方面，本发明提供一种显示面板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S10：提供一阵列基板、一彩膜基板以及液晶介质组合物，所述液晶介质组合物包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性取向剂；
其中，所述可聚合性取向剂选自如下通式(1)表示的化合物：
其中，X由如下结构式表示，*表示取代位点：
X1选自O、S、Te或Se；
X2选自N、P、As或Bi；
X3选自Si、Ge或Sn；
R3选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R4与R5分别独立地选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R1与R2分别独立地选自氢、甲基或甲氧基；
Ar1与Ar2分别独立地选自碳原子数为2-5的烷基或烷氧基；
P1与P2分别独立地选自可聚合性基团；
L1与L2分别独立地选自碳原子数为3-12的烷基
S20：在所述阵列基板或彩膜基板上滴加所述液晶介质组合物以形成液晶层，并将所述阵列基板与所述彩膜基板对组贴合；
S30：在所述液晶层两侧施加电压，使得所述液晶层中的液晶分子发生偏转，并在施加电压的同时，使用紫外光照射所述液晶层，分别在所述阵列基板与所述彩膜基板朝向所述液晶层的表面形成第一聚合物层与第二聚合物层；
S40：撤去对所述液晶层施加的电压，所述第一聚合物层与第二聚合物层使得所述液晶分子形成预倾角。
在本发明实施例提供的一种显示面板的制备方法中，在所述S30中，所述紫外光的波长为360-390纳米。
第三方面，本发明提供一种显示面板，所述显示面板由上述的显示面板的制备方法制备而得。
有益效果：本发明提供了一种液晶介质组合物、显示面板及其制备方法，所述液晶介质组合物包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性取向剂，其中，所述可聚合性取向剂的主体结构中包含具有杂原子的环戊二烯烃，相较现有技术中使用苯环构成的主体结构，具有杂原子的环戊二烯烃中的离域电子比苯环中的电子更易发生跃迁，从而使得该可聚合性取向剂分子可以吸收更低能量，即波长更长的光，进而使得使用该液晶介质组合物制备显示面板时，可使用波长更长的光源进行光配向制程，以降低液晶分子对配向光源能量的吸收，最终提升了配向效率，同时有效避免配向过程中液晶分子结构被破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种显示面板的制备方法的文字流程示意图；
图2a-2d是本发明实施例提供的一种显示面板的制备方法的结构流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，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”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发明和简化描述，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发明的限制。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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本发明实施例提供了一种液晶介质组合物，所述液晶介质组合物包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性取向剂；
其中，所述可聚合性取向剂选自如下式(1)表示的化合物：
在式(1)中，X由如下结构式表示，*表示取代位点：
X1选自O、S、Te或Se；
X2选自N、P、As或Bi；
X3选自Si、Ge或Sn；
R3选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R4与R5分别独立地选自氢、碳原子数1-4的烷基，例如甲基、乙基或叔丁基、碳原子数1-4的烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、苯基、联苯基、萘基，且，R4与R5相同或相异；
R1与R2分别独立地选自氢、甲基或甲氧基，R1与R2相同或相异；
Ar1与Ar2分别独立地选自碳原子数为2-5的烷基或烷氧基，Ar1与Ar2相同或相异，所述Ar1与Ar2的设置目的在于便于所述可聚合性取向剂的合成，对化合物有的理化性能无特殊调控作用，可根据实际制备工艺进行选择；
P1与P2分别独立地选自可聚合性基团，P1与P2相同或相异，此处，所述可聚合基团是指在一定条件下，可以发生聚合反应的基团；
L1与L2分别独立地选自碳原子数为3-12的烷基，L1与L2相同或相异，通过在所述可聚合性取向剂分子上键连烷烃链，以增加可聚合性取向剂在液晶分子中的溶解度，使得所述可聚合性取向剂可均匀分散于所述液晶分子中，从而使用该液晶介质组合物制备显示面板时，可有效提升配向的均一性；
Y选自极性基团，在制备显示面板时，该极性基团Y会吸附于基板表面并垂直排列，从而实现对液晶分子的配向，所述极性基团是指是指正负电荷中心不重合的基团，选用本领域惯用的极性基团即可，例如可以选自羟基、羧基、胺基、巯基以及氰基。
在本实施例提供的液晶介质组合物中，所述可聚合性取向剂的主体结构中包含具有杂原子的环戊二烯烃，相较现有技术中仅使用一个或多个苯环构成的主体结构，具有杂原子的环戊二烯烃中的离域电子比苯环中的电子更易发生跃迁，从而使得该可聚合性取向剂分子可以吸收更低能量，即波长更长的光，进而使得使用该液晶介质组合物制备显示面板时，可使用波长更长的光源进行光配向制程，以降低液晶分子对配向光源能量的吸收，最终提升了配向效率，同时有效避免配向过程中液晶分子结构被破坏。
补充说明的是，在本发明实施例所提供的液晶介质组合物中，所述液晶分子以及所述可聚合性单体采用本领域的常规选择即可，本发明对此不作特殊限定，进一步地，所述可聚合性单体与所述可聚合性取向剂配套选择，使得所选择的所述可聚合性单体可与所述可聚合性取向剂吸收同等波长的紫外光。
在一些实施例中，所述X可选自如下基团:
可以理解的是，当所述X选自上述不同的取代基团时，可对所述可聚合性取向剂的吸收光谱进行微调，以构建一系列可吸收长波长紫外光的可聚合性取向剂，从而满足不同的工艺需求。
在一些实施例中，所述P1与P2表示的可聚合性基团选用本领域常用的可进行聚合反应的基团即可，考虑到在实际的制备工艺中，通常在紫外光的照射下进行聚合反应，因此所述可聚合性基团可以选自甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基以及环氧乙基。
在一些实施例中，所述L1和L2可以为直链烷基或为包含支链的烷基，优选地，所述L1和/或L2为包含支链的烷基，有利于进一步提高所述可聚合性取向剂在液晶分子中的溶解度。
在一些实施例中，所述可聚合性取向剂可以具体选自如下结构式表示的化合物：
进一步地，对上述的化合物分别进行吸收光谱测试，发现其最大吸收峰对应的波长在360nm-390nm范围内，具体地，化合物A1最大吸收峰对应的波长为362nm，化合物A2最大吸收峰对应的波长为379nm，化合物A3最大吸收峰对应的波长为375nm。由此证明，本发明实施例所提供的液晶介质组合中的可聚合性取向剂分子可以波长更长的光(相较常规液晶分子的吸收波长而言)，进而使得使用该液晶介质组合物制备显示面板时，可使用波长更长的光源进行光配向制程，以降低液晶分子对配向光源能量的吸收，最终提升了配向效率，同时有效避免配向过程中液晶分子结构被破坏。
在一些实施例中，在所述液晶介质组合物中，所述可聚合性单体的质量百分含量为0.1％-0.5％，例如可以为0.2％、0.3％或0.4％；所述可聚合性取向剂的质量百分含量为0.4％-0.8％，例如可以为0.5％、0.6％或0.7％；余量为所述液晶分子。
本发明另一实施例，还提供了一种显示面板的制备方法，如下结合图1示出的该制备方法的文字流程示意图以及图2a-2d示出的结构流程示意图进行详细说明：
该显示面板的制备方法包括如下步骤：
S10：提供一阵列基板10、一彩膜基板20以及液晶介质组合物，所述液晶介质组合物包括液晶分子301、可聚合性单体302以及可聚合性取向剂303；
其中，所述可聚合性取向剂选自如下通式(1)表示的化合物：
其中，X由如下结构式表示，*表示取代位点：
X1选自O、S、Te或Se；
X2选自N、P、As或Bi；
X3选自Si、Ge或Sn；
R3选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R4与R5分别独立地选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R1与R2分别独立地选自氢、甲基或甲氧基；
Ar1与Ar2分别独立地选自碳原子数为2-5的烷基或烷氧基；
P1与P2分别独立地选自可聚合性基团；
L1与L2分别独立地选自碳原子数为3-12的烷基
S20：在所述阵列基板10或彩膜基板20的任意一者上滴加所述液晶介质组合物以形成液晶层30，并将所述阵列基板10与所述彩膜基板20对组贴合，使得所述液晶层30夹设于所述阵列基板10或彩膜基板20之间，即形成如图2a所示的结构，此时，所述可聚合性取向剂303中的极性基团吸附于所述阵列基板10或彩膜基板20的表面，并垂直于阵列基板10或彩膜基板20的表面排列，从而引导所述液晶分子301也垂直于所述阵列基板10或彩膜基板20排列；
S30：在所述液晶层30两侧施加电压V，产生一定大小的电场使得所述液晶层30中的液晶分子301发生偏转，即形成如图2b所示的结构，并在施加电压的同时，使用紫外光UV照射所述液晶层30，使得所述液晶层30中的可聚合性单体302以及可聚合性取向剂303发生聚合反应，分别在所述阵列基板10与所述彩膜基板20朝向所述液晶层的表面形成第一聚合物层40与第二聚合物层50，即形成如图2c所示的结构；
S40：撤去对所述液晶层30施加的电压以及紫外光照，所述第一聚合物层40与第二聚合物层50使得所述液晶分子301形成预倾角，即完成制备，形成如图2d所示的结构。
在本实施例所提供的显示面板的制备方法中，所使用的液晶介质组合物中的可聚合性配向剂采用了特殊的主体结构，其最大吸收峰对应的波长为360-390nm，从而使得在所述S30中，所述紫外光的波长为360-390nm，即使用波长更长的光源进行光配向制程，以降低液晶分子对配向光源能量的吸收，最终提升了配向效率，同时有效避免配向过程中液晶分子结构被破坏。
本发明的另一实施例还提供了一种显示面板，由上述实施例所提供的显示面板的制备方法制备而得，其具体结构请参阅前述实施例，此处不再赘述。
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，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。
以上对本发明实施例所提供的一种液晶介质组合物、显示面板及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，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)
1.一种液晶介质组合物，其特征在于，所述液晶介质组合物包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性取向剂；
其中，所述可聚合性取向剂选自如下式(1)表示的化合物：
其中，X由如下结构式表示，*表示取代位点：
X2选自N、P、As或Bi；
X3选自Si、Ge或Sn；
R3选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R4与R5分别独立地选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R1与R2分别独立地选自氢、甲基或甲氧基；
Ar1与Ar2分别独立地选自碳原子数为2-5的烷基或烷氧基；
P1与P2分别独立地选自可聚合性基团；
L1与L2分别独立地选自碳原子数为3-12的烷基；
Y选自极性基团。
2.如权利要求1所述的液晶介质组合物，其特征在于，所述X选自如下基团:
3.如权利要求1所述的液晶介质组合物，其特征在于，所述P1与P2分别独立地选自甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基以及环氧乙基。
4.如权利要求1所述的液晶介质组合物，其特征在于，所述Y选自羟基、羧基、胺基、巯基以及氰基。
5.如权利要求1所述的液晶介质组合物，其特征在于，所述L1和/或L2为包含支链的烷基。
6.如权利要求1所述的液晶介质组合物，其特征在于，所述可聚合性取向剂选自如下结构式表示的化合物：
7.如权利要求1所述的液晶介质组合物，其特征在于，在所述液晶介质组合物中，所述可聚合性单体的质量百分含量为0.1％-0.5％，所述可聚合性取向剂的质量百分含量为0.4％-0.8％，余量为所述液晶分子。
8.一种显示面板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S10：提供一阵列基板、一彩膜基板以及液晶介质组合物，所述液晶介质组合物包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性取向剂；
其中，所述可聚合性取向剂选自如下通式(1)表示的化合物：
其中，X由如下结构式表示，*表示取代位点：
X2选自N、P、As或Bi；
X3选自Si、Ge或Sn；
R3选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R4与R5分别独立地选自氢、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的烷氧基、苯基、联苯基、萘基；
R1与R2分别独立地选自氢、甲基或甲氧基；
Ar1与Ar2分别独立地选自碳原子数为2-5的烷基或烷氧基；
P1与P2分别独立地选自可聚合性基团；
L1与L2分别独立地选自碳原子数为3-12的烷基
S20：在所述阵列基板或彩膜基板上滴加所述液晶介质组合物以形成液晶层，并将所述阵列基板与所述彩膜基板对组贴合；
S30：在所述液晶层两侧施加电压，使得所述液晶层中的液晶分子发生偏转，并在施加电压的同时，使用紫外光照射所述液晶层，分别在所述阵列基板与所述彩膜基板朝向所述液晶层的表面形成第一聚合物层与第二聚合物层；
S40：撤去对所述液晶层施加的电压以及紫外光照，所述第一聚合物层与第二聚合物层使得所述液晶分子形成预倾角。
9.如权利要求8所述的显示面板的制备方法，其特征在于，在所述S30中，所述紫外光的波长为360-390纳米。
10.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板由权利要求8或9所述的显示面板的制备方法制备而得。
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