一种组合物、取向层及其制备方法、液晶取向单元、液晶显示面板的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种组合物、取向层及其制备方法、液晶取向单元、液晶显示面板，属于显示【技术领域】，其可解决现有的液晶显示器的实现多畴化显示的方法中存在制作工艺复杂，成本高、制作难度大的问题。本发明的组合物(取向层)允许通过调整组合物组分含量、聚合温度、组合物涂层厚度来调整组合物涂层表面分子取向；本发明的取向层及其制备方法、液晶取向单元、液晶显示面板的制作工艺简单、成本低地实现液晶显示器的多畴化显示。
【专利说明】一种组合物、取向层及其制备方法、液晶取向单元、液晶显 示面板
【技术领域】
[0001] 本发明属于显示【技术领域】，具体涉及一种组合物、取向层及其制备方法、液晶取向 单元、液晶显示面板。
【背景技术】
[0002] 液晶显示器在现代生活中有着越来越广泛的应用，如手机显示屏、Note Book显示 屏、GPS显示屏、IXD TV显示屏等。随着科学技术的进步，传统的单畴液晶显示器由于对比 度低、视角不对称、不同角度观看显示画面会出现色偏等缺点，已经不能满足人们对液晶显 示器的要求。多畴显示技术由于可以改善液晶显示器的视角不对称性、增大视角、提高对比 度、改善灰阶逆转、有效改善色偏等优点，目前在显示领域中应用十分广泛。
[0003] 为实现液晶显示器的多畴化显示，许多专利文献对其进行了研究。如将液晶显示 器中一个像素划分为四个子像素，然后在四个子像素区域内分别进行摩擦取向使液晶分子 形成不同的初始排列，在施加电压过程中形成多畴态，实现多畴显示。或在像素电极下方制 作数条凸起物，使特殊形状的像素电极与上玻璃基板的公共电极之间形成斜向电场，液晶 分子沿着电场方向排列形成多畴态，实现多畴液晶显示。另外，还可通过构造多畴化的像素 电极，实现多畴显示，但所使用的多畴薄膜液晶显示装置的制造工艺复杂，工艺成本高，难 度大。
[0004] 传统的通过摩擦取向在一个像素中形成不同的液晶分子初始排列实现多畴显示 的方法，其制备过程复杂，成本较高，不易实现。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有技术的液晶显示器的实现多畴化显示的方法中存在制 作工艺复杂，成本高、制作难度大的问题，提供一种组合物、该组合物制备的取向层、取向层 的制备方法、液晶取向单元、液晶显示面板。
[0006] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种组合物，包括手性化合物和近晶相 液晶可聚合单体。
[0007] 优选的，所述近晶相液晶可聚合单体为2-甲基丁基4' -(4-(6-(丙烯酰氧基）己 氧基）苯甲酰氧基）联苯-4-羧酸酯。
[0008] 优选的，所述手性化合物为联萘二酚手性化合物。
[0009] 优选的，所述联萘二酚手性化合物为1，Γ _(4' -(2-甲基丁基）联苯）联萘二酚 酯。
[0010] 优选的，所述的组合物还包括光引发剂；所述近晶相液晶可聚合单体和所述手性 化合物在组合物中质量分数分别为X，y ;所述光引发剂在组合物中质量份数为0. 05x，且X， y满足以下关系式：
[0011] 1.05x+y = 1，其中，y 在 0.04-0. 15 之间。
[0012] 优选的，所述的光引发剂为安息香双甲醚。
[0013] 本发明的另一个目的还在于提供一种取向层，所述取向层是采用上述组合物聚合 制备的。
[0014] 本发明的另一个目的还在于提供一种上述取向层的制备方法，包括以下步骤：
[0015] 1)混合
[0016] 将近晶相液晶可聚合单体、手性化合物、光引发剂按预定比例混合形成组合物；
[0017] 2)涂覆
[0018] 将组合物涂覆形成组合物薄膜层；
[0019] 3)交联反应
[0020] 在预定温度下用紫外光辐照组合物薄膜层，使组合物薄膜层中的近晶相液晶可聚 合单体发生交联反应生成近晶相液晶聚合物。
[0021] 优选的，所述的预定比例为：
[0022] 所述近晶相液晶可聚合单体和所述手性化合物在组合物中质量份数分别为X，y ; 所述光引发剂在组合物中质量份数为〇. 〇5x，且X，y满足以下关系式：
[0023] 1.05x+y = 1，其中，y 在 0.04-0. 15 之间。
[0024] 优选的，所述的预定温度为所述组合物近晶-胆留相转变温度的±3°C范围或所 述组合物的胆留相温度范围内的任一温度。
[0025] 本发明的另一个目的还在于提供一种液晶取向单元，包括第一取向层，所述的第 一取向层为上述的取向层。
[0026] 优选的，所述的第一取向层含有多个取向区域，且相邻的取向区域的取向方向不 同。
[0027] 优选的，所述的第一取向层包括相互间隔的取向区域；
[0028] 所述液晶取向单元还包括第二取向层，所述第一取向层设置于所述第二取向层的 上方，所述第二取向层的取向方向与第一取向层的取向区域的取向方向不同。
[0029] 本发明的另一个目的还在于提供一种液晶显示面板，包括阵列基板和彩膜基板， 在所述阵列基板和/或所述彩膜基板的接触液晶的一侧设有上述的液晶取向单元。
[0030] 本发明的组合物允许通过调整组合物组分含量、聚合温度、组合物涂层厚度来调 整组合物涂层表面分子取向。
[0031] 本发明的取向层及其制备方法、液晶取向单元、液晶显示面板的制作工艺简单、成 本低地实现液晶显示器的多畴化显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为本发明的联萘二酚手性化合物的螺旋扭曲力随温度的变化曲线；
[0033] 图2为本发明组合物的螺距随温度的变化曲线；
[0034] 图3为本发明组合物制备的聚合物取向层的表面分子扭转角（即取向方向）随取 向层厚度的变化曲线；
[0035] 图4为本发明实施例5中取向单元包括第一取向层的结构示意图；
[0036] 图5为本发明实施例6中取向单元包括第一取向层和第二取向的结构示意图；
[0037] 图6为本发明实施例6中取向单元的单个像素长度内调整第一取向层的取向区域 的长度实现多畴显示的示意图；
[0038] 图7为本发明实施例6中取向单元的第一取向层的取向方向随聚合温度T的变化 的不意图；
[0039] 图8为本发明实施例6中取向单元的第一取向层的取向方向随厚度变化的示意 图。
[0040] 其中：
[0041] 1.玻璃基板；2.第二取向层；22.第二取向层的取向方向；3.第一取向层；31.第 一取向区域；32.第二取向区域；33.第一取向层的取向方向；4.近晶相液晶可聚合单体； 5.联萘二酚手性化合物；6.光引发剂；7.近晶相液晶聚合物。
[0042] L1 :单个像素长度；
[0043] L2:取向区域长度。
【具体实施方式】
[0044] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方 式对本发明作进一步详细描述。
[0045] 定义：本发明中所述的第一取向层的取向方向指第一取向层表面分子的排列方 向；
[0046] 本发明中所述的第二取向层的取向方向指常规取向层（通过摩擦、光配向等方法 得到的）的取向方向。
[0047] 本发明中由取向方向不同的相邻取向区域形成的，与液晶分子直接接触的取向区 域的数量定义为畴数。
[0048] 本发明实施例提供一种组合物，包括手性化合物和近晶相液晶可聚合单体。
[0049] 优选的，所述近晶相液晶可聚合单体为2-甲基丁基4' -(4-(6-(丙烯酰氧基）己 氧基）苯甲酰氧基）联苯-4-羧酸酯。
[0050] 优选的，所述手性化合物为联萘二酚手性化合物。
[0051] 优选的，所述联萘二酚手性化合物为1，Γ _(4' -(2-甲基丁基）联苯）联萘二酚 酯。
[0052] 优选的，所述的组合物还包括光引发剂；所述近晶相液晶可聚合单体和所述手性 化合物在组合物中质量分数分别为X，y ;所述光引发剂在组合物中质量份数为0. 05x，且X， y满足以下关系式：
[0053] 1.05x+y = 1，其中，y 在 0.04-0. 15 之间。
[0054] 优选的，所述的光引发剂为安息香双甲醚。
[0055] 本发明的组合物中联萘二酚手性化合物（1，Γ _(4' -(2-甲基丁基）联苯）联萘 二酚酯）的螺旋扭曲力较大，且随着所处温度的升高，螺旋扭曲力逐渐减小，如图1所示。 相应的，添加有该联萘二酚手性化合物的组合物在呈胆留相时的螺距随温度的升高逐渐增 大。
[0056] 本发明的组合物中近晶相液晶可聚合单体随温度升高具有近晶相-胆留相转变 性质。组合物的近晶相-胆留相转变温度可通过调节联萘二酚手性化合物含量来调节。随 着组合物中联萘二酚手性化合物含量的增加（减少），近晶-胆留相转变温度逐渐减小（增 大）。
[0057] 当在组合物处于近晶相-胆留相转变温度附近，并被升温时，由于组合物发生近 晶相-胆留相转变，螺距逐渐减小；当在组合物呈现胆留相的温度升温时，由于联萘二酚手 性化合物的螺旋扭曲力随温度升高而减小，相应的组合物的螺距随温度升高而增大，如图2 所示。这样在不同温度下使组合物聚合时，就会形成不同的螺距。
[0058] 当组合物中联萘二酚手性化合物含量和组合物聚合温度一定时，即螺距（P) -定 时，由上述组合物聚合获得的取向层由于厚度的变化，取向层的取向方向也随之变化。如图 3所示，取向层的取向方向（即取向层表面分子的排列方向的扭转角）随着取向层厚度（以 螺距为单位）的增加逐渐旋转一定的角度，每增加一个螺距的厚度扭转角从〇度到360度 循环变化。
[0059] 综上所述，上述组合物制备的取向层的表面分子排列方向，即其取向方向，可以通 过调节组合物中组分的含量、聚合温度、取向层厚度来调节。当取向层厚度和聚合温度一定 时，随着联萘二酚手性化合物含量的增加（减少），组合物的近晶-胆留相转变温度逐渐减 小（增大），在胆留相时的螺距逐渐减小（增大），相应的取向层表面分子排列方向发生变 化，即其取向方向发生变化；
[0060] 当联萘二酚手性化合物含量和取向层厚度一定时，在近晶相-胆留相（Sm-N*)转 变温度附近，随着聚合温度的升高，组合物螺距逐渐减小，取向方向发生变化；在组合物呈 胆甾相（N*相）的温度范围内，随着聚合温度的升高，组合物螺距逐渐增大，取向方向发生 变化；
[0061] 当组合物中联萘二酚手性化合物的含量和聚合温度一定时，取向方向随着取向层 厚度的增加逐渐旋转一定的角度，从〇度到360度循环变化。
[0062] 本发明实施例还提供一种取向层，该取向层是采用上述的组合物聚合制备的。
[0063] 本发明实施例还提供一种上述取向层的制备方法，包括以下步骤：
[0064] 1)混合
[0065] 将近晶相液晶可聚合单体、手性化合物、光引发剂按预定比例混合形成组合物；
[0066] 2)涂覆
[0067] 将组合物涂覆形成组合物薄膜层；
[0068] 3)交联反应
[0069] 在预定温度下用紫外光辐照组合物薄膜层，使组合物薄膜层中的近晶相液晶可聚 合单体发生交联反应生成近晶相液晶聚合物。
[0070] 应当理解的是，上述的交联反应可以在不同温度下进行多次，也可以采用不同的 掩膜板进行遮挡使组合物薄膜层上形成取向不同的取向区域。
[0071] 优选的，所述的预定比例为：
[0072] 所述近晶相液晶可聚合单体和所述手性化合物在组合物中质量份数分别为X，y ; 所述光引发剂在组合物中质量份数为〇. 〇5x，且X，y满足以下关系式：
[0073] 1.05x+y = 1，其中，y 在 0.04-0. 15 之间。
[0074] 优选的，所述的预定温度为所述组合物近晶-胆留相转变温度的±3°C范围或组 合物的胆甾相温度范围内的任一温度。
[0075] 本发明实施例还提供一种液晶取向单元，包括第一取向层，所述的第一取向层为 上述的取向层。
[0076] 优选的，所述的第一取向层含有多个取向区域，且相邻的取向区域的取向方向不 同。
[0077] 优选的，所述的第一取向层包括相互间隔的取向区域；
[0078] 所述液晶取向单元还包括第二取向层，所述第一取向层设置于所述第二取向层的 上方，所述第二取向层的取向方向与第一取向层的取向区域的取向方向不同。
[0079] 本发明实施例还提供液晶显示面板，包括阵列基板和彩膜基板，在所述阵列基板 和/或所述彩膜基板的接触液晶的一侧设有上述的液晶取向单元。
[0080] 实施例1
[0081] 本实施例提供一种组合物、取向层及其制备方法。
[0082] 本实施例的组合物包括作为手性化合物的1，Γ _(4' -(2-甲基丁基）联苯）联萘
【权利要求】
1. 一种组合物，其特征在于，包括手性化合物和近晶相液晶可聚合单体。
2. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述近晶相液晶可聚合单体为2-甲基丁 基4' -(4-出-(丙烯酰氧基）己氧基）苯甲酰氧基）联苯-4-羧酸酯。
3. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述手性化合物为联萘二酚手性化合物。
4. 如权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述联萘二酚手性化合物为 1，Γ _(4' -(2-甲基丁基）联苯）联萘二酚酯。
5. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的组合物还包括光引发剂；所述近晶 相液晶可聚合单体和所述手性化合物在组合物中质量分数分别为X，y ;所述光引发剂在组 合物中质量份数为〇. 〇5x，且X，y满足以下关系式： 1. 05x+y = 1，其中，y 在 0· 04-0. 15 之间。
6. 如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述的光引发剂为安息香双甲醚。
7. -种取向层，其特征在于，所述取向层是采用如权利要求1-6任一所述的组合物聚 合制备的。
8. -种如权利要求7所述取向层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 混合 将近晶相液晶可聚合单体、手性化合物、光引发剂按预定比例混合形成组合物； 2) 涂覆 将组合物涂覆形成组合物薄膜层； 3) 交联反应 在预定温度下用紫外光辐照组合物薄膜层，使组合物薄膜层中的近晶相液晶可聚合单 体发生交联反应生成近晶相液晶聚合物。
9. 如权利要求8所述的取向层的制备方法，其特征在于，所述的预定比例为： 所述近晶相液晶可聚合单体和所述手性化合物在组合物中质量份数分别为X，y ;所述 光引发剂在组合物中质量份数为0. 05x，且X，y满足以下关系式： 1.05x+y = 1，其中，y 在 0.04-0. 15 之间。
10. 如权利要求8所述的取向层的制备方法，其特征在于，所述的预定温度为所述组合 物近晶-胆留相转变温度的±3°C范围或所述组合物的胆留相温度范围内的任一温度。
11. 一种液晶取向单元，其特征在于，包括第一取向层，所述的第一取向层为权利要求 7所述的取向层。
12. 如权利要求11所述液晶取向单元，其特征在于，所述的第一取向层含有多个取向 区域，且相邻的取向区域的取向方向不同。
13. 如权利要求11所述液晶取向单元，其特征在于， 所述的第一取向层包括相互间隔的取向区域； 所述液晶取向单元还包括第二取向层，所述第一取向层设置于所述第二取向层的上 方，所述第二取向层的取向方向与第一取向层的取向区域的取向方向不同。
14. 一种液晶显示面板，其特征在于，包括阵列基板和彩膜基板，在所述阵列基板和/ 或所述彩膜基板的接触液晶的一侧设有如权利要求11-13任一所述的液晶取向单元。
【文档编号】C08K5/107GK104098725SQ201410246932
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】武晓娟, 袁洪亮 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方光电科技有限公司