CN101108968A - 用于聚合配向制程的液晶混合物以及液晶显示面板的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于聚合配向制程的液晶混合物，其包含有至少一种液晶分子、至少一种反应型单体、以及重量浓度范围为该反应型单体含量的0.01～1wt％的一种抑制剂。该抑制剂系淬灭该反应型单体在聚合配向制程之前受光照或热量影响产生的自由基及其聚合反应，故可降低该反应型单体在聚合配向制程前的反应，并大幅度提高液晶混合物的稳定性。

Description

用于聚合配向制程的液晶混合物以及液晶显示面板的制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种用于聚合配向制程的液晶混合物以及液晶显示面板的制作方法，尤其涉及一种具有抑制剂的液晶混合物与液晶显示面板的制作方法。

【背景技术】

随着大尺寸液晶显示面板的快速发展，液晶显示面板必须具备广视角特性，方能满足使用上的需求。多区域垂直配向(multi-domain verticalalignment，MVA)液晶显示面板因具有广视角与低应答时间(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。

现有技术的MVA液晶显示面板系通过多个突起结构来使液晶分子产生预倾角(pre-tilt angle)，因此必须利用薄膜沉积制程、黄光制程以及蚀刻制程等形成突起结构，提高了制程的复杂度并增加了成本。且突起结构常常会遮蔽部分光线、减少画素的孔率(aperture ratio)、降低液晶显示面板的亮度。

因此，业界另研发出一种高分子聚合配向(polymer stability alignment，PSA)制程，或称为相分离配向(phase separation alignment，PSA)制程，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。

然而，由于聚合配向制程中使用的反应型单体是可以被光或热触发而产生聚合反应，因此在上述聚合配向制程之前的框胶硬化制程中，利用能量光照射以及加热液晶显示面板以固化框胶的制程中，会导致反应型单体先行聚合成高分子聚合物，故反应型单体在聚合配向制程中聚合且相分离，使液晶分子产生预倾角的功能遂告失效，并影响液晶混合物的成分与稳定性，更使液晶显示面板产生影像不均(mura)的缺陷，甚至造成液晶显示面板10的残影(image sticking)或光学异常等问题。此外，不仅在框胶硬化制程中的照射能量光和加热等程序会造成反应型单体预先聚合，当液晶显示面板进入聚合配向制程前的缓冲区时，在缓冲区内受到环境光源的照射亦有可能影响反应型单体，使其预先聚合而造成上述液晶显示面板的缺陷。

为避免上述问题，业界已提出在框胶硬化制程时，增设光罩以阻断能量光直接照射液晶混合物，然而光罩的造价相当昂贵，会大幅增加制程成本。此外，包含反应型单体的液晶混合物比一般传统液晶混合物更为敏感，因此在液晶显示面板的整段制程中都必须小心仔细地控制环境光源，以避免液晶混合物的成分与稳定性受到影响。由此可知，不论是使用光罩或者加强液晶显示面板制程的控制，均面对成本增加以及制程困难度提高等问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种用于聚合配向制程的液晶混合物以及液晶显示面板的制作方法，以增加液晶混合物在聚合配向制程前的稳定性，并减少液晶显示面板的缺陷。

根据本发明的权利要求，系提供一种聚合配向制程的液晶混合物，该液晶混合物包含至少一种液晶分子、至少一种反应型单体(reactive monomer)以及一种抑制剂(inhibitor)。该抑制剂的重量浓度为该反应型单体的0.01～1％；且包含至少一种如下式(1)的化合物：

根据本发明的权利要求，另提供一种液晶显示面板的制作方法。首先提供上基板与下基板，然后在上基板与下基板之间充填液晶混合物，再进行聚合配向制程，其中该液晶混合物包含有至少一种液晶分子、至少一种反应型单体以及一种抑制剂。该抑制剂的重量浓度为该反应型单体的0.01～1％，且包含至少一种如前述式(1)的化合物。

由于本发明所提供的液晶混合物添加有抑制剂，可降低液晶混合物的反应型单体在前述制程中因光照或受热所造成的影响，避免反应型单体在进行聚合配向制程之前即先行聚合，故能大幅提高液晶混合物的稳定性，并改善聚合配向制程中反应型单体的聚合效果，进而提高液晶显示面板的显示质量。

【附图说明】

图1至4为本发明所提供的液晶显示面板制作方法的一优选实施例的示意图。

图5为聚合配向制程光照强度与抑制剂浓度对液晶显示面板应答时间的关系曲线图。

【主要附图标记说明】

100    液晶显示面板    102         下基板

104    上基板          106、108    导电层

110    配向膜          120         液晶混合物

122    液晶分子        124         反应型单体

126    抑制剂          128         高分子聚合物

130    框胶            150         能量光

【具体实施方式】

请参考图1至图4，图1至图4为本发明制作液晶显示面板100的方法的示意图，其中液晶显示面板100可为多区域垂直配向液晶显示面板。如图1与图2所示，首先提供下基板102与上基板104，下基板102与上基板104相对的表面分别包含有导电层106、108，其中导电层106、108可分别为像素电极与共用电极，或者是两者皆为共用电极，且导电层106、108的表面可选择性地分别设置配向膜110，例如由聚酰胺(polyamide，PI)构成的垂直配向膜。如图1所示，下基板102相对于上基板104的表面的周围非显示区域形成框胶130。另外，上基板104相对于下基板102的表面的周围非显示区域亦形成框胶130。由于上基板104形成框胶130的相对位置与下基板102相同，故在此省略相关图示。接下来，在下基板102与上基板104间的框胶130内通过液晶注入制程(liquid crystal injection process)将液晶混合物120充填在上下基板104、102之间，或通过液晶滴注(One drop fill，ODF)制程，利用注射筒或喷墨的原理，以气压、伺服马达或其它类似的方式将液晶混合物120滴注于下基板102表面的框胶130内，之后再通过面板组合制程使上基板104覆盖于下基板102上，并进行框胶硬化(curing)制程。

根据本发明所提供的优选实施例，液晶混合物120包含有至少一种液晶分子122、至少一种反应型单体124以及一种抑制剂126。抑制剂126的重量浓度为反应型单体124的0.01％至1％，或可说为100百万分之一(ppm)与1％之间，且抑制剂126优选包含至少一种如前述式(1)的化合物。然而，抑制剂126的结构并不限于式(1)所示的。

液晶混合物120中所包含的反应型单体124系为光聚合或热聚合反应型单体，其包含如下式(2)或(3)的化合物：

其中，化学结构式(2)、(3)中的P₁系独立为聚合基团(polymerizable)，例如丙烯酸(酯)基(acrylate)或甲基丙烯酸(酯)基(methacrylate)。SP₁系独立为间隔基团(spacer group)或单一基团(single group)。X₁系独立为-O-、-S-、-OCH₂-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-OCH₂-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CH-COO-、-OCC-CH＝CH-、或单键。L_m系独立为氟(F)、氯(Cl)、氰(CN)或具有1至7个碳原子的烷基(alkyl)、烷羰基(alkylcarbonyl)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl)或烷羰氧基(alkylcarbonyloxy)，且m大于等于1。此外，当L_m为具有1至7个碳原子的烷基、烷羰基、烷氧基羰基或烷羰氧基时，其中一或多个氢原子可由氟或氯原子所取代。R则独立为-H、-F、-Cl、-CN、-SCN、-SF₅H、-NO2、具有1至12个碳原子的单链或支链烷基、或-X₂-Sp₂-P₂。其中X₂系独立为-O-、-S-、-OCH₂-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CH-COO-、-OOC-CH＝CH-或单键；而Sp₂系独立为间隔基团或单一基团。

液晶分子122可为负型液晶，其包含如下式(4)、(5)和(6)之一以及(7)的化合物：

其中，R¹、R²、R³、R⁴及R⁶系独立为具有1至12个碳原子的烷基，其1或2个不相邻的CH₂基团可另外被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-或-COO-所取代，且氧(O)原子不直接彼此键结；

R⁵系为具有2至8个碳原子的烯基；

d系为0或1。另外系为

或

与

系独立为

或

；以及系为

或

此外，液晶混合物120还可包含有至少一种聚合起始剂(initiator)(图中未示出)，例如为对于光或热具有高敏感度且稳定性良好的聚合起始剂。

在本发明的优选实施例中，液晶混合物120系通过ODF制程而充填于上基板104与下基板102之间。之后，随即进行框胶硬化制程。框胶硬化制程系利用热能或能量光照射液晶显示面板100，以固化上基板104与下基板102间的框胶130(示于图1)。而本优选实施例所提供的液晶混合物120在此框胶硬化制程中，虽然会获得热能或受到能量光的照射，但反应型单体124因此所产生的自由基会消耗抑制剂126，故可淬灭(quench)或避免反应型单体124产生聚合反应，因此反应型单体124在框胶硬化制程中受到的影响可大幅度降低。此外，当液晶显示面板100进入聚合配向制程前的缓冲区时，在缓冲区内受到环境光源的照射对反应型单体124产生的影响亦因抑制剂126的存在而降低。简而言之，由于液晶混合物120内添加了抑制剂126，因此可以避免液晶混合物120在聚合配向制程前先行聚合，亦即使液晶混合物120的稳定性大为提高。

请参考图3与图4。在使框胶硬化之后，进行聚合配向制程，首先对导电层106、108反复施加电压，以使所有液晶分子122偏转至预定角度，所施加的电压可为直流(DC)电压，或是交流(AC)电压。然后如图4所示，在施加电压的同时，通过能量光150照射液晶显示面板100，例如照射紫外光(UV)，或是加热；或是先加热再光照，使反应型单体124沿着液晶分子122的该预定角度逐步聚合且相分离，而在上下基板104、102的配向膜110上形成高分子聚合物128，待移除电压后，液晶分子122便会随着高分子聚合物128的排列方向而产生预倾角。

值得注意的是，根据本发明所提供的方法，由于抑制剂126的存在会淬灭反应型单体124的聚合反应，或者说抑制剂126会使得反应型单体124在聚合配向制程时过于稳定，有可能使制作完成的液晶显示面板100具有较长的应答时间。因此，根据本发明的优选实施例时，可在聚合配向制程时增加能量光150的光照能量，例如增加液晶显示面板100照射能量光150的时间至三分钟左右，或者提高能量光150的能量强度，以消耗液晶混合物120中的抑制剂126。请参考图5，图5系为包含有不同抑制剂浓度的液晶混合物120与在聚合配向制程中照射不同能量光强度所得的液晶显示面板应答时间的关系曲线图。如图5所示，当液晶混合物120中的抑制剂126浓度为1500ppm时，增加能量光150的强度至5焦耳(Joule，J)可大幅缩短液晶显示面板100的应答时间。由此可知，虽然在液晶混合物120内的抑制剂126会增加液晶混合物120的稳定性，使反应型单体124在聚合配向制程前或在聚合配向制程初期的反应降低，但可通过增加能量光150照射液晶显示面板100的时间或者提高能量光150的能量强度等微调聚合配向制程参数的手段，消耗液晶混合物120中的抑制剂126，提高反应型单体124的聚合反应，以获得合乎甚至超越一般应答时间要求的液晶显示面板100。

相比于现有技术，由于本发明所提供的用于聚合配向制程的液晶混合物添加了抑制剂，能有效避免液晶混合物内的反应型单体在聚合配向制程之前即发生聚合反应，因此可大幅提高液晶混合物的稳定性。此外，根据本发明所提供的制作液晶显示面板的方法，可通过微调聚合配向制程的制程参数而消耗抑制剂，故添加在液晶混合物内的抑制剂并不会改变原本用于聚合配向制程的液晶混合物的光学表现，甚至可借助聚合配向制程的微调，获得超越一般应答时间要求的液晶显示面板。由上述可知，本发明是经济又有效的方法，在液晶混合物内添加适量的抑制剂，即可以有效改善反应型单体预先聚合的情形，并且不会影响到液晶显示面板的光学表现和信赖性测试，能达到改善产品质量的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明的权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。

Claims (25)

1.一种用于聚合配向制程的液晶混合物，包含有：

至少一种液晶分子；

至少一种反应型单体；以及

一种抑制剂，其重量浓度为该反应型单体的0.01～1％，且该抑制剂包含至少一种如下式(1)的化合物：

2.如权利要求1所述的液晶混合物，其中该反应型单体为光聚合或热聚合反应型单体。

3.如权利要求2所述的液晶混合物，其中该反应型单体包含如下式(2)或(3)的化合物：

4.如权利要求3所述的液晶混合物，其中P₁系独立为聚合基团。

5.如权利要求4所述的液晶混合物，其中P₁系独立地包含有丙烯酸(酯)基或甲基丙烯酸(酯)基。

6.如权利要求3所述的液晶混合物，其中SP₁系独立为间隔基团或单一基团。

7.如权利要求3所述的液晶混合物，其中X₁系独立为-O-、-S-、-OCH₂-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-OCH₂-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CH-COO-、-OCC-CH＝CH-、或单键。

8.如权利要求3所述的液晶混合物，其中L_m系独立为氟、氯、氰或具有1至7个碳原子的烷基、烷羰基、烷氧羰基或烷羰氧基，且m大于等于1。

9.如权利要求8所述的液晶混合物，其中当L_m为具有1至7个碳原子的烷基、烷羰基、烷氧基羰基或烷羰氧基时，其一个或多个氢原子可由氟或氯原子所取代。

10.如权利要求3所述的液晶混合物，其中R系独立为-H、-F、-Cl、-CN、-SCN、-SF₅H、-NO₂、具有1至12个碳原子的单链或支链烷基、或-X₂-Sp₂-P₂，其中：

X₂系独立为-O-、-S-、-OCH₂-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CH-COO-、-OOC-CH＝CH-或单键；以及

Sp₂系独立为间隔基团或单一基团。

11.如权利要求1所述的液晶混合物，其中该液晶分子系包含如下式(4)、(5)和(6)之一以及(7)的化合物：

其中R¹、R²、R³、R⁴及R⁶系独立为具有1至12个碳原子的烷基，其1个或2个不相邻的CH₂基团可另外被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-或-COO-所取代，且氧原子不直接彼此键结；

R⁵系为具有2至8个碳原子的烯基；

d系为0或1；

系为

或

与系独立为

或以及

系为

或

12.如权利要求1所述的液晶混合物，进一步包含有至少一种聚合起始剂。

13.一种液晶显示面板的制作方法，包含有：

提供上基板与下基板；

在该上基板与该下基板相对的表面周围分别形成框胶，且在该上基板与该下基板之间的该框胶内充填液晶混合物；以及

进行聚合配向制程；

其中该液晶混合物系包含有：

至少一种液晶分子；

至少一种反应型单体；以及

一种抑制剂，其重量浓度系为该反应型单体的0.01～1％，且该抑制剂系包含至少一种如下式(1)的化合物：

14.如权利要求13所述的方法，其中该液晶混合物系通过液晶注入制程或液晶滴注制程而充填于该上基板与该下基板之间。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包含在该上基板与该下基板间充填该液晶混合物之后，进行框胶硬化制程。

16.如权利要求15所述的方法，其中在进行该框胶硬化制程时，会消耗该抑制剂以避免该反应型单体发生聚合反应。

17.如权利要求13所述的方法，其中该聚合配向制程系利用电压使该液晶分子偏转至预定角度。

18.如权利要求17所述的方法，其中该聚合配向制程系利用能量光照射该液晶显示面板，使该反应型单体沿液晶分子的预定角度聚合，并使该液晶分子产生预倾角。

19.如权利要求18所述的方法，其中该聚合配向制程包括增加该能量光的光照能量，以消耗该液晶混合物中的抑制剂。

20.如权利要求19所述的方法，其中增加该能量光的光照能量的方法，包括提高该能量光的能量强度或增加该能量光照射该液晶显示面板的时间。

21.如权利要求13所述的方法，其中该反应型单体系为光聚合或热聚合反应型单体。

22.如权利要求21所述的方法，其中该反应型单体包含如下式(2)或(3)的化合物：

其中P₁系独立为聚合基团，独立地包含有丙烯酸(酯)基或甲基丙烯酸(酯)基，SP₁系独立为间隔基团或单一基团，X₁系独立为-O-、-S-、-OCH₂-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-OCH₂-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CH-COO-、-OCC-CH＝CH-、或单键，L_m系独立为氟、氯、氰或具有1至7个碳原子的烷基、烷羰基、烷氧羰基或烷羰氧基，且m大于等于1，当L_m为具有1至7个碳原子的烷基、烷羰基、烷氧基羰基或烷羰氧基时，其一个或多个氢原子可由氟或氯原子所取代。

23.如权利要求22所述的液晶混合物，其中R系独立为-H、-F、-Cl、-CN、-SCN、-SF₅H、-NO₂、具有1至12个碳原子的单链或支链烷基、或-X₂-Sp₂-P₂，其中：

X₂系独立为-O-、-S-、-OCH₂-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CH＝CH-COO-、-OOC-CH＝CH-或单键；以及

Sp₂系独立为间隔基团或单一基团。

24.如权利要求13所述的方法，其中该液晶分子系包含如下式(4)、(5)或(6)以及(7)的化合物：

其中R¹、R²、R³、R⁴及R⁶系独立为具有1至12个碳原子的烷基，其1或2个不相邻的CH₂基团可另外被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-或-COO-所取代，且氧(O)原子不直接彼此键结；

R⁵系为具有2至8个碳原子的烯基；

d系为0或1；

系为或

与

系独立为

或

以及

系为

或

25.如权利要求13所述的方法，其中该液晶混合物还包含有至少一种聚合起始剂。

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