液晶介质组合物、使用其的液晶显示器及其制作方法 |
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| 申请号 | CN201210132934.1 | 申请日 | 2012-04-28 | 公开(公告)号 | CN102660300B | 公开(公告)日 | 2014-02-12 |
| 申请人 | 深圳市华星光电技术有限公司; | 发明人 | 钟新辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 液晶 介质组合物、使用其的 液晶显示器 及其制作方法，该液晶介质组合物包括组分：液晶材料、可聚合 单体 、稳定剂及敏化剂，所述敏化剂对 波长 在300-380nm范围的紫外光具有强吸收性，它的结构由多个苯环连接构成的稠环芳 烃 及连接在芳环上的取代基构成。该液晶显示器包括：相对平行设置的上 基板 与下基板、及设于该上基板与下基板之间的液晶介质组合物。本发明含有对波长300-380nm的紫外光有较强的吸收作用的敏化剂，其可使可聚合单体反应波长向长波长移动，可采用波长300-380nm的紫外光照射，避开了液晶材料的吸收波段，降低紫外光对液晶材料及 配向 材料PI的破坏作用，提高可聚合单体的聚合反应效率及均匀性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液晶介质组合物，其特征在于，其包括组分：液晶材料、可聚合单体、稳定剂及敏化剂，所述敏化剂对波长在300-380nm范围的紫外光具有强吸收性，它的结构由多个苯环连接构成的稠环芳烃及连接在芳环上的取代基构成；所述敏化剂为以下分子结构式所示中的一种或多种： |
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| 说明书全文 | 液晶介质组合物、使用其的液晶显示器及其制作方法技术领域[0001] 本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种液晶介质组合物、使用其的液晶显示器及其制作方法。 背景技术[0002] 在LCD行业中，近年来发展起来 的PSVA(Polymer stabilized vertical alignment)技术相对传统的TN/STN技术有可视角宽、对比高、响应快等诸多优点，而相对其他的VA技术，如MVA、PVA技术，在穿透率、制程简便性上也具有相当的优势，所以PSVA已成为现今TFT-LCD行业的一大主流技术。 [0003] PSVA的关键制程中：采用负型液晶材料，未加电场时液晶分子垂直于基板表面排列，液晶材料中添加了一定量在紫外光照射下可发生聚合反应的单体，简称RM。在基板上滴加液晶进行组合之后，对面板施加合适频率、波形、电压的信号，使液晶分子沿预先设定的方向倾倒，同时采用紫外光照射面板，使RM聚合形成高分子沉积于面板内的两个基板表面，此即为聚合物bump，可以使液晶分子在未加电压的情况下具有一定的预倾角，由此来加快液晶分子的响应速度。相对摩擦(Rubbing)只能单一方向配向，这个方法的好处是可以在面板内实现不同区域多角度配向(产生预倾角)。 [0004] 根据美国专利US7169449等的揭示，使用在PSVA技术中的RM(Reactive Mesogene反应性介晶体)所含的光反应性基团通常为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基、环氧基等，其中最常用的是甲基丙烯酸酯基。但是直接使用UV光照射使这些RM反应存在一些问题：能使含上述此类基团的RM发生光聚合反应的主要波长范围为200-300nm，波长超过300nm的紫外光虽然也可使RM发生反应，但效率很低，速度非常慢，不具备良好的量产性，因此必须采用波长在300nm以下的光源来照射面板，使RM发生反应。然而使用300nm以下的光源会给面板的制作带来很多缺点和难度：首先，300nm以下的紫外光具有较高的能量，会使配向层材料聚酰亚胺(Polyimide)以及液晶分子发生降价破坏，造成面板的VHR(Voltage holding ratio电压保持率)降低、Image sticking(影响残留)变严重、RA(Reliability analysis可靠性分析)结果变差等；其次，用来制作TFT-LCD基板的玻璃通常对300nm以下的紫外光具有一定的吸收作用，会使光源的照射效率下降；更为致命的是液晶材料本身对300nm以下的紫外光具有强吸收作用，波长在300nm以下的紫外光完全不能穿过液晶材料，也就是说来自光源的绝大部分紫外光被液晶材料吸收(起破坏作用)，只有极少部分被RM吸收发生聚合反应，这部分发生在入光侧极浅的位置，这又导致入光侧与背光侧RM反应的不均匀性，使面板的配向效果下降。 发明内容[0005] 本发明的目的在于，提供一种液晶介质组合物，其添加有对波长300-380nm的紫外光有较强的吸收作用的敏化剂，通过该敏化剂使可聚合单体反应波长向长波长移动，聚合反应效率高且形成聚合物均匀性好。 [0006] 本发明的另一目的在于，提供一种液晶显示器及其制作方法，通过上述液晶介质组合物可采用波长300-380nm的紫外光照射，避开了液晶材料的吸收波段，降低紫外光对液晶材料及配向材料PI(聚酰亚胺)的破坏作用，且提高可聚合单体的聚合反应效率及均匀性，提高面板的配向效果，从而可提高面板的品质和寿命。 [0007] 为实现上述目的，本发明提供一种液晶介质组合物，其包括组分：液晶材料、可聚合单体、稳定剂及敏化剂，所述敏化剂对波长在300-380nm范围的紫外光具有强吸收性，它的结构由多个苯环连接构成的稠环芳烃及连接在芳环上的取代基构成。 [0008] 所述敏化剂为以下分子结构式所示中的一种或多种： [0009] 式I [0010] [0011] 式II [0012] [0013] 式III [0014] [0015] 式IV [0016] [0017] 式V [0018] [0019] 式VI [0020] [0021] 式VII [0022] [0023] 式VIII [0024] [0025] 式IX [0026] [0027] 其中，X表示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，上述任一分子式中多个n之间相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们相同或不同，X代表的取代基团为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-NO2、-R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3，R代表1-12个碳原子组成的直链或支链烷基，n1为1-5的整数。 [0028] 所述敏化剂的添加量为液晶介质组合物总重量的5ppm-1000ppm。 [0029] 该液晶介质组合物通过所述敏化剂使其中的可聚合单体在波长为300-380nm的紫外光照射下发生聚合反应。 [0030] 所述液晶材料至少包含一种液晶分子，其具有如下结构通式： [0031] [0032] 其中 表 示 X表 示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，不同环结构上的n之间相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们相同或不同，X代表的取代基团 为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、 或 -NO2，Y1 与 Y2 为 -R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3，R代表1-12个碳原子组成的直链或支链烷基，n1为1-5的整数，式中Y1与Y2之间相同或不同。 [0033] 所述可聚合单体至少包含一种可聚合分子，其具有如下结构通式： [0034] P1-L1-X-L2-P2 [0035] 式中，P1与P2表示可聚合基团，其之间相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L1与L2表示连接基团，其之间相同或不同，为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X表示核心基团，为 其中X表示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，任一分子式中多个n之间相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们相同或不同，X代表的取代基团为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN或-NO2。 [0036] 所述稳定剂至少包含一种分子，其具有如下结构通式： [0037] [0038] 式中R1代表包含1-9个碳原子的直链或支链烷基，n为1-4的整数，若n＞1，表示同苯环结构有多个取代基团R1，它们相同或不同；R2代表包含1-36个碳原子的直链或支链烷基；L为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。 [0039] 本发明还提供一种液晶显示器，其包括：相对平行设置的上基板与下基板、及设于该上基板与下基板之间的液晶介质组合物，该液晶介质组合物包括组分：液晶材料、可聚合单体、稳定剂及敏化剂，所述敏化剂对波长在300-380nm范围的紫外光具有强吸收性，它的结构由多个苯环连接构成的稠环芳烃及连接在芳环上的取代基构成。 [0040] 所述敏化剂为以下分子结构式所示中的一种或多种： [0041] 式I [0042] [0043] 式II [0044] [0045] 式III [0046] [0047] 式IV [0048] [0049] 式V [0050] [0051] 式VI [0052] [0053] 式VII [0054] [0055] 式VIII [0056] [0057] 式IX [0058] [0059] 其中，X表示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，上述任一分子式中多个n之间相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们相同或不同，X代表的取代基团为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-NO2、-R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3，R代表1-12个碳原子组成的直链或支链烷基，n1为1-5的整数。 [0060] 该液晶介质组合物通过所述敏化剂使其中的可聚合单体在波长为300-380nm的紫外光照射下发生聚合反应；所述敏化剂的添加量为液晶介质组合物总重量的5ppm-1000ppm。 [0061] 所述液晶材料至少包含一种液晶分子，其具有如下结构通式： [0062] [0063] 其中 表 示 X表 示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，不同环结构上的n之间相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们相同或不同，X代表的取代基团 为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、 或 -NO2，Y1 与 Y2 为 -R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3，R代表1-12个碳原子组成的直链或支链烷基，n1为1-5的整数，式中Y1与Y2之间相同或不同。 [0064] 所述可聚合单体至少包含一种可聚合分子，其具有如下结构通式： [0065] P1-L1-X-L2-P2 [0066] 式中，P1与P2表示可聚合基团，其之间相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L1与L2表示连接基团，其之间相同或不同，为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X表示核心基团，为 其中X表示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，任一分子式中多个n之间相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们相同或不同，X代表的取代基团为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN或-NO2。 [0067] 所述稳定剂至少包含一种分子，其具有如下结构通式： [0068] [0069] 式中R1代表包含1-9个碳原子的直链或支链烷基，n为1-4的整数，若n＞1，表示同苯环结构有多个取代基团R1，它们相同或不同；R2代表包含1-36个碳原子的直链或支链烷基；L为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。 [0070] 所述上基板包括上玻璃基板及设于其面对下基板一面上的黑矩阵，R、G、B像素，基板间距支撑物及共电极，下基板包括下玻璃基板及设于其面对上基板一面上的TFT阵列、ITO像素电极及共电极，上、下基板相对的表面均涂布有配向层，配向层由配向材料聚酰亚胺形成。 [0071] 本发明进一步提供一种上述液晶显示器的制作方法，其包括如下步骤： [0072] 步骤1、提供上、下基板及所述液晶介质组合物； [0073] 步骤2、将液晶介质组合物滴于下基板上； [0074] 步骤3、上基板相对平行于下基板与下基板组合一起，从而液晶介质组合物设置在上下基板之间，形成面板； [0075] 步骤4、采用波长300-380nm的紫外光从上基板方向照射面板，液晶介质组合物的可聚合单体在该波长300-380nm的紫外光照射下进行聚合反应，达到配向的目的。 [0076] 步骤1还包括步骤1.1、制作上、下基板：提供上玻璃基板及下玻璃基板，在上玻璃基板上设置黑矩阵，R、G、B像素，基板间距支撑物、共电极及涂布配向层，形成上基板；在下玻璃基板上设置TFT阵列、ITO像素电极、共电极及涂布配向层，形成下基板；配向层均由配向材料聚酰亚胺形成。 [0077] 本发明的有益效果：本发明的液晶介质混合物，其添加有对波长300-380nm的紫外光有较强的吸收作用的敏化剂，该敏化剂可与可聚合单体相互作用形成激基复合物，能将吸收的能量传递给可聚合单体，引发其聚合反应，使可聚合单体反应波长向长波长(300-380nm)移动，聚合反应效率高且形成聚合物均匀性好。使用该液晶介质组合物制作的液晶显示器，可采用波长300-380nm的紫外光照射，避开了液晶材料的吸收波段，降低紫外光对液晶材料及配向材料PI的破坏作用，且提高可聚合单体的聚合反应效率及均匀性，提高面板的配向效果，从而可提高面板的品质和寿命，实现稳定的量产性，制得的液晶显示器具有高可靠性。 具体实施方式[0078] 本发明提供的液晶介质组合物，其包括组分：液晶材料、可聚合单体、稳定剂及敏化剂，所述敏化剂对波长在300-380nm范围的紫外光具有强吸收性，该敏化剂能与可聚合单体形成激基复合物，将吸收到的能量传递给可聚合单体，引发可聚合单体聚合反应。该敏化剂的结构由多个苯环连接构成的稠环芳烃及连接在芳环上的取代基构成。 [0079] 所述敏化剂可为以下分子结构式所示中的一种或多种： [0080] 式I [0081] [0082] 式II [0083] [0084] 式III [0085] [0086] 式IV [0087] [0088] 式V [0089] [0090] 式VI [0091] [0092] 式VII [0093] [0094] 式VIII [0095] [0096] 式IX [0097] [0098] 其中，X表示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，如上分子结构式所示，式中(X)n均采用非固定连接方式连接在环上，表示(X)n在环上的位置是环上能够连接的任何位置，同时其数量也不限于一个，可以均等位置上的一个或多个都含有(X)n。式I到式IX所表示的分子式中任一分子式中多个n之间可相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，多个X之间可相同或不同，X代表的取代基团可为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-NO2、-R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3，R代表1-12个碳原子组成的直链或支链烷基，n1为1-5的整数。 [0099] 所述敏化剂在化学结构上具有类似的特点，都具有较大的π共轭体系，通常在一定范围内共轭体系越大，吸收波长越长。具有较大共轭体系物质如萘，其在240-320nm有较强的吸收光谱，而蒽在300-360nm有较强的吸收光谱。敏化剂的添加量为液晶介质组合物总重量的5ppm-1000ppm，敏化剂可单独一种使用，也可多种混合使用。 [0100] 所述液晶材料至少包含一种液晶分子，其具有如下结构通式： [0101] [0102] 其中 表 示 X表 示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，不同环结构上的n之间可相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们可相同或不同，X代表的取代基团可为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN、或-NO2，Y1与Y2为-R、-O-R、-CO-R、-OCO-R、-COO-R、或-(OCH2CH2)n1CH3，R代表1-12个碳原子组成的直链或支链烷基，n1为1-5的整数，式中Y1与Y2之间可相同或不同。 [0103] 所述可聚合单体至少包含一种可聚合分子，其具有如下结构通式： [0104] P1-L1-X-L2-P2 [0105] 式中，P1与P2表示可聚合基团，其之间可相同或不同，为甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基；L1与L2表示连接基团，其之间可相同或不同，为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基；X表示核心基团，为 其中X表示连接在环结构上的取代基团，n为1-4的整数，任一分子式中多个n之间可相同或不同，若n＞1，表示同一环结构有多个取代基团X，它们相同或不同，X代表的取代基团为：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-CN或-NO2。 [0106] 所述稳定剂至少包含一种分子，其具有如下结构通式： [0107] [0108] 式中R1代表包含1-9个碳原子的直链或支链烷基，n为1-4的整数，若n＞1，表示同苯环结构有多个取代基团R1，它们可相同或不同；R2代表包含1-36个碳原子的直链或支链烷基；L为碳碳单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2O-、-O(CH2)2O-、-COCH2-或亚甲基。 [0109] 本发明液晶介质组合物通过所述敏化剂使其中的可聚合单体在波长为300-380nm的紫外光照射下发生聚合反应。即，采用紫外光照射使内发生聚合反应时，可采用波长300-380nm的紫外光，该波段的紫外光极少或不会被液晶材料吸收，从而降低了对液晶材料的破坏作用，而所述敏化剂对该波段的紫外光具有较强的吸收作用，其在该波段与可聚合单体形成激基复合物，将吸收到的能量传递给可聚合单体，引发可聚合单体聚合反应，起到使可聚合单体反应波长向长波长移动(反应波长由200-300nm移至300-380nm)的目的，而敏化剂本身不发生任何化学反应，主要只起到能量传递的作用，因此不会对液晶介质组合物及制成的液晶显示器等产品带来负面效应。 [0110] 本发明的液晶介质组合物可应用于显示器，本发明的使用上述液晶介质组合物的液晶显示器，其包括：相对平行设置的上基板与下基板、及设于该上基板与下基板之间的液晶介质组合物。所述上基板包括上玻璃基板及设于其面对下基板的一面上的黑矩阵，R、G、B像素，基板间距支撑物及共电极，下基板包括下玻璃基板及设于其面对上基板的一面上的Data线、Gate线、TFT阵列、ITO像素电极及共电极等，上、下基板相对的表面均涂布有配向层，配向层由配向材料聚酰亚胺形成。 [0111] 参见上述，液晶介质组合物添加有所述敏化剂，其对波长300-380nm的紫外光有较强的吸收作用，采用对应该液晶介质组合物的紫外光(波长300-380nm)进行照射，敏化剂在该波段吸收能量后传递给可聚合单体，使可聚合单体发生聚合反应，且反应效果及均匀性高，形成聚合物均匀，提高液晶显示器面板的配向效果，从而可提高面板的品质和寿命，实现稳定的量产性，制得的液晶显示器可靠性高。 [0112] 本发明的液晶显示器的制作方法，包括如下步骤： [0113] 步骤1、提供上、下基板及液晶介质组合物；该液晶介质组合物为本发明所述液晶介质组合物。 [0114] 该步骤还包括步骤1.1、制作上、下基板：提供上玻璃基板及下玻璃基板，在上玻璃基板上设置黑矩阵，R、G、B像素，基板间距支撑物、共电极及涂布配向层，形成上基板；在下玻璃基板上设置Data线、Gate线、TFT阵列、ITO像素电极、共电极及涂布配向层等，配向层均由配向材料聚酰亚胺形成。 [0115] 步骤2、将液晶介质组合物滴于下基板上；液晶介质组合物采用ODF(One Drop Filling液晶滴下)等方法滴于下基板具有配向层的该面上。该步骤中，先在下基板上设密封胶框，液晶介质组合物滴于下基板上该密封胶框内。 [0116] 步骤3、上基板相对平行于下基板与下基板组合一起，从而液晶介质组合物设置在上、下基板之间，形成面板；组合时，以上基板具有配向层的该面面对下基板组合于其上，将液晶介质组合物组合在上、下基板之间，并固化密封胶框，加固组合形成的面板结构。 [0117] 步骤4、采用波长300-380nm的紫外光从上基板方向照射面板，液晶介质组合物的可聚合单体在该波长300-380nm的紫外光照射下进行聚合反应，达到配向的目的。其中，优选波长310-380nm的紫外光照射面板。通过紫外光的照射，液晶介质组合物中敏化剂吸收紫外光，敏化剂与可聚合单体形成激基复合物，并将吸收的能量传递给可聚合单体，引发可聚合单体在300-380nm波长范围下发生聚合反应，反应效率高且形成聚合物均匀性好，提高面板配向效果。同时，由于采用的紫外光波长为300-380nm，避开了液晶材料的吸收波段，大大降低了该波段的紫外光对液晶材料及配向层的破坏作用。因此，可提高液晶显示器面板的品质和寿命，可实现稳定的量产性，通过该制作方法制得的液晶显示器具有高可靠性。 [0118] 下面通过具体实施例，说明本发明实施方式。 [0119] 实施例1 [0120] 制作上、下基板，下基板上有Data线、Gate线、TFT阵列、ITO像素电极及共电极等，基板表面涂布有配向层；上基板上有黑矩阵及R、G、B像素，基板间距支撑物，共电极，其最表面同样涂布由配向层；采用负型液晶材料，并与可聚合单体、敏化剂及稳定剂等混合得到液晶介质组合物。其中敏化剂的分子结构如下所示： [0121] [0122] 敏化剂在液晶介质组合物中的添加量为70ppm。将上、下基板与液晶介质组合形成面板后，采用波长310-380nm的紫外光从上基板方向照射面板，使可聚合单体发生聚合反应，形成聚合物，以达到配向的目的。 [0123] 实施例2-7 [0124] 参照实施例1，其不同在于敏化剂的分子结构和含量、紫外光波长范围不同，具体见下表1。 [0125] 表1.实施例2-7的敏化剂分子结构、含量及紫外光波长范围 [0126] [0127] |
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