专利名称：用于高分子取向工序的液晶混合物以及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种应用于高分子聚合取向(polymer stability alignment，PSA)工序的液晶混合物，尤指一种包含具有双键官能团的液晶分子与具有甲基丙烯酸基的反应型单体的液晶混合物。
背景技术：
由于液晶显示器具有轻薄短小等优点，已被广范地应用在各式电子产品，如手机、 个人数字助理(PDA)及笔记本型计算机(notebook)等，而且随着大尺寸液晶显示面板技术的快速发展，液晶显示器已逐渐成为显示器市场的主流产品。然而，由于液晶显示器通常有视角窄小的缺点而成为发展上的限制条件，因此业界遂研发出一种多区域垂直取向 (multi-domain vertical alignment, MVA)液晶显示面板，因其具有广视角与低响应时间 (response time)等特性，因而成为目前大尺寸平面显示面板的主流产品。MVA液晶显示面板是在上下玻璃基板的内面设置复数个突起结构，以使液晶分子产生一预倾角(pre-tilt angle)，因此必须利用薄膜沉积、黄光以及蚀刻等工序来形成突起结构，增加了工序的复杂度并使成本增加。此外，突起结构另有遮光、减少像素开口率 (aperture ratio)以及降低液晶显示面板亮度等缺点。因此，业界另研发出一种高分子聚合取向工序，或称为相分离取向(phase separation alignment, PSA)工序，利用高分子聚合物来取代MVA液晶显示面板中的突起结构，以使液晶分子在显示面板中具有预倾角。高分子聚合取向工序是在液晶混合物中加入反应型单体，再通过照光或加热使反应型单体发生聚合反应以使液晶分子产生预倾角。 然而，目前以高分子聚合取向工序制作的液晶显示面板普遍存在了液晶材料的旋转黏性 (rotational viscosity)较大的问题，其会导致响应时间较长等缺点，进而影响液晶显示面板的质量。由上述可知，如何能以较简单低廉的工序成本制作出兼顾广视角和响应时间短等需求的液晶显示面板，仍为本领域的重要课题。
发明内容
本发明的主要目的即在于提供具有特定液晶材料与反应型单体的组成配方的液晶混合物，以改善现有技术的PSA液晶显示面板因旋转黏性较大而影响响应时间的缺点。本发明提供一种用于PSA工序的液晶混合物，其包含至少一种不具有双键的第一液晶化合物、至少一种具有双键官能团的第二液晶化合物以及至少一种具有甲基丙烯酸基 (methacrylate)的反应型单体(reactive monomer)。其中，第二液晶化合物的浓度为液晶混合物中所有液晶材料的0. 1至20重量百分比)。
由于本发明所提供的液晶混合物包含具有双键官能团的第二液晶化合物，因此可以降低液晶混合物的旋转黏性以提高液晶材料的响应时间，此外，通过搭配特定浓度的第二液晶化合物和具有甲基丙烯酸基的反应型单体，能使本发明液晶混合物在PSA工序中， 提供良好的液晶取向功能，进而改善液晶显示面板的整体工序成本以及显示质量。
图1至图3为本发明液晶显示面板的工序示意图。图4与图5为本发明液晶显示面板与现有技术的液晶显示面板的响应时间相对于驱动电压的曲线图。其中，附图标记说明如下
10液晶显示面板 14上基板 18导电层 22取向膜
26第一液晶化合物 30反应型单体 34能量光
12下基板 16框胶 20导电层 24液晶混合物
28第二液晶化合物 32聚合引发剂 36高分子聚合物
具体实施例方式请参考图1至图3，图1至图3为本发明液晶混合物应用于一液晶显示面板10的工序示意图。如图1所示，首先提供二透明基板分别做为液晶显示面板10的下基板12与上基板14 (示于图2)，其中下基板12的上表面可包含薄膜晶体管、驱动芯片及扫描线、讯号线等电子组件(未图示)，而上基板14的下表面可包含彩色滤光片(未图示)。将上基板14与下基板12洗净后，可分别印刷取向膜22于其下表面与上表面，然后利用液晶滴下式(one drop fill，0DF)方法将本发明液晶混合物M填充于上、下基板14、12之间并加以组合(assembly)，然而本发明液晶显示面板10也可利用传统的液晶注入工序(liquid crystal injection process)而将液晶混合物M填充于上基板14与下基板12之间。ODF 方法系先于下基板12的上表面涂布一框胶16，然后将本发明液晶混合物M滴至下基板12 上表面，被框胶16所围绕，再将上基板14对准覆盖于下基板12上，并进行照光或烘烤工序以固化框胶16，完成液晶显示面板10的组合。组合后的液晶显示面板10可经由切割，并配合如软性印刷电路板或外框等组件，作为一液晶显示装置使用。请参考图2，图2显示组合后的液晶显示面板10的部分剖面示意图，上基板14与下基板12表面各包含一导电层18、20，可分别当作共享电极与像素电极。此外，本发明的液晶混合物M包含至少一种不具有双键的第一液晶化合物沈、至少一种具有双键官能团的第二液晶化合物观、至少一种具有甲基丙烯酸基(methacrylate)的反应型单体30以及至少一种聚合引发剂(initiator) 32，其中反应型单体30为一热聚合或光聚合反应型单体， 而聚合引发剂32具有一重量百分比浓度X，优选为X < 0. 002%。根据本发明，为改善前述现有技术的PSA液晶显示面板响应时间较长的缺点，本发明液晶混合物M中特别包含了具有双键官能团的烯类第二液晶化合物观，其具有降低混合物黏度的功能，因此可以有效降低液晶混合物M的旋转黏性，改善液晶材料的响应时间。此种可以当作降黏度剂使用的第二液晶混合物观的化学结构将在本说明书后文中详细介绍。请参考图3，在将液晶显示面板10组装完毕之后，进行一 PSA工序首先可反复地施加电压于上、下基板14、12的导电层18、20以提供电场给液晶混合物M，使得如第一液晶化合物沈与第二液晶化合物观的液晶分子偏转至一预定角度后，在该电压下利用一能量光34照射液晶显示面板10，使得液晶混合物M内的反应型单体30沿着液晶分子的排列方向聚合且相分离而形成如图3所示的高分子聚合物36。由于高分子聚合物36是沿液晶分子的排列方向形成于上、下基板14、12的取向膜22上，所以可以取代现有技术的MVA面板中的突起结构，使液晶分子产生一预倾角，便完成本发明液晶显示面板10的制作。如前所述，为了能使本发明液晶显示面板10具有较短的响应时间，本发明的液晶混合物M包含了具有双键官能团的第二液晶化合物观，其优选包含至少一如下式(1)的化合物
权利要求
1. 一种用于高分子取向工序的液晶混合物，其包含 至少一种不具有双键的第一液晶化合物；至少一种具有双键官能团的第二液晶化合物，其浓度为该液晶混合物中所有液晶材料的0.1 20重量％ ；以及至少一种具有甲基丙烯酸基的反应型单体，其中，所述第一液晶化合物包含至少一个用下式O)、(3)、(4)表示的化合物
2.如权利要求1所述的液晶混合物，其中，
3.如权利要求1所述的液晶混合物，其中，R6中的一个或两个不相邻的CH2基团可被-0-、-CH = CH-、-CO-、-0C0-或-C00-所置换，且氧原子不直接彼此键合。
4.如权利要求1所述的液晶混合物，其中，所述第二液晶化合物选自用下式(1-1)或 (1-2)表示的化合物
5 如权利要求1所述的液晶混合物，其中，R1> R2> R3> R4中的一个或两个不相邻的CH2 基团可被-0-、-CH = CH-、-CO-、-0C0-或-C00-所置换，且0原子不直接彼此键合。
6.如权利要求1所述的液晶混合物，其中，液晶化合物的组成包含30至70重量百分比的式(2)化合物；10至50重量百分比的式(3)化合物；20至60重量百分比的化合物(4)化合物；以及0. 1至20重量百分比的所述第二液晶化合物；其中，该重量百分比浓度以该液晶混合物的液晶材料总重量为基准。
7.如权利要求1所述的液晶混合物，其中，当R为具有1至12个碳原子的直链或支链烷基时，其中一至二个不相邻的CH2基团可由-0-、-S-、-CH = CH-、-CO-、-0C0-、-C00-、-S-co-、-CO-S-或-c E C-所置换，且0及/或S原子不直接彼此键合。
8.如权利要求1所述的液晶混合物，其中，当L为具有1至7个碳原子的烷基、烷羰基、 烷氧羰基或烷羰氧基时，其一或多个H原子可被F或Cl所置换。
9.如权利要求1所述的液晶混合物，其中，所述反应型单体为热聚合或光聚合反应型单体。
10.如权利要求1所述的液晶混合物，进一步包含聚合引发剂，其重量百分比浓度为X， 且 0%彡 X 彡 0. 002%。
11.一种液晶显示装置，其用于高分子取向工序，该装置包含 一上基板与一下基板；以及一液晶混合物，设置于该上基板与该下基板之间，其包含 至少一种不具有双键的第一液晶化合物；至少一种具有双键官能团的第二液晶化合物，其浓度为该液晶混合物中所有液晶材料的0.1 20重量％ ；以及至少一种具有甲基丙烯酸基的反应型单体，其中，所述第一液晶化合物包含至少一个用下式O)、(3)、(4)表示的化合物
全文摘要
本发明提供一种用于高分子聚合取向工序的液晶混合物，包含至少一种不具有双键的第一液晶化合物、至少一种具有双键官能团的第二液晶化合物以及至少一种具有甲基丙烯酸基的反应型单体，其中第二液晶化合物的浓度为液晶混合物中的所有液晶材料的0.1～20重量％。
文档编号C09K19/46GK102286289SQ201110166539
公开日2011年12月21日 申请日期2007年11月8日 优先权日2007年11月8日
发明者白家瑄, 谢忠憬, 郑德胜 申请人:友达光电股份有限公司