CN102955192A

CN102955192A - 一种负性光学补偿膜及其制备方法

Info

Publication number: CN102955192A
Application number: CN2012103891282A
Authority: CN
Inventors: 崔晓鹏
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Display Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Display Technology Co Ltd
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: CN102955192B; US9036118B2; US20140104551A1

Abstract

本发明实施例提供一种负性光学补偿膜及其制备方法，涉及液晶显示技术，首先制备由垂直取向基板及水平取向基板构成的取向腔，并向其中填充由可聚合盘状液晶、辅助取向剂及紫外吸收色素构成液晶混合物，对垂直取向基板进行紫外辐射，得到负性光学补偿膜。本发明实施例通过简单的工艺实现了盘状液晶的混合排列，降低了制造负性光学补偿膜的工艺复杂度。

Description

一种负性光学补偿膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种负性光学补偿膜及其制备方法。

背景技术

目前，液晶分子通常包括棒状液晶分子和盘状液晶分子两种，液晶分子的取向方式是通过指向矢方向与基板的关系来定义，棒状液晶分子的分子排列如图1所示，（a）中棒状液晶分子为水平取向，（b）中棒状液晶分子为垂直取向，棒状液晶分子指向矢定义为长轴方向；盘状液晶单一取向的分子排列如图2所示，（a）中盘状液晶分子为垂直取向，（b）中盘状液晶分子为水平取向，盘状液晶分子的指向矢定义为垂直于盘面的方向，通常按照液晶指向矢与基板方向的关系定义液晶分子的取向方向，盘状液晶分子的指向矢垂直于基板的分子排列方式为盘状液晶的垂直取向，盘状液晶分子的指向矢平行于基板的分子排列方式为盘状液晶的水平取向。通常盘状液晶的单一取向可通过表面修饰、偏振光取向、电/磁场取向、机械摩擦、区域熔融等技术实现，这些取向技术通常会由于对设备或光源要求较高、处理工艺复杂等原因而受到限制，而对于更为复杂的盘状液晶的混合取向，则往往需要结合两种或多种取向技术，因此需要更为复杂的处理工艺或取向剂分子设计，这些因素局限了盘状液晶的光学功能的研究与应用。

通常薄膜晶体管液晶显示器（Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD）使用光学正性液晶，在较大角度观看时，会出现正性的相位延迟，导致对比度下降及视角减小的现象。而盘状液晶具有与光学正性液晶相反的光学负性特性，具有负性的相位延迟，这种负性相位延迟可以用来补偿TFT-LCD正性的相位延迟，因此光学负性的盘状液晶材料可以用来制造TFT-LCD的负性光学补偿膜。由于液晶显示器的视角偏低是由于存在倾斜排列的分子造成的，因此对于具有补偿性能的盘状液晶而言，其补偿性能是由盘状分子的分子混合取向的状态决定，因而混合取向的盘状液晶具有光学补偿作用。因此，通过简单的工艺技术实现盘状液晶的混合排列成为盘状液晶器件化及应用研究的关键。

综上可知，目前实现盘状液晶的混合排列，需要结合两种或多种取向技术，并且需要更为复杂的处理工艺或取向剂分子设计，其工艺复杂度较高，导致制备负性光学补偿膜的工艺复杂度也很高。

发明内容

本发明实施例提供一种负性光学补偿膜及其制备方法，以降低制造负性光学补偿膜的工艺复杂度。

一种负性光学补偿膜，包括相对设置的垂直取向基板和水平取向基板，垂直取向基板和水平取向基板之间设置有液晶混合物，液晶混合物包括盘状液晶聚合物、辅助取向剂及紫外吸收色素，紫外吸收色素的分子聚集在垂直取向基板一侧，辅助取向剂的分子聚集在水平取向基板一侧，可聚合盘状液晶的分子从垂直取向基板到水平取向基板呈现由垂直排列逐渐过渡到水平排列的混合取向。

一种负性光学补偿膜的制备方法，包括：

制造垂直取向基板及水平取向基板，将垂直取向基板与水平取向基板相对设置，构成取向腔；

制备液晶混合物，液晶混合物包括可聚合盘状液晶、辅助取向剂及紫外吸收色素；

在液晶混合物的液晶相温度范围内，将液晶混合物注入取向腔；

对垂直取向基板进行紫外辐照，得到负性光学补偿膜。

本发明实施例提供一种负性光学补偿膜及其制备方法，首先制备由垂直取向基板及水平取向基板构成的取向腔，并向其中填充由可聚合盘状液晶、辅助取向剂及紫外吸收色素构成液晶混合物，对垂直取向基板进行紫外辐射，得到负性光学补偿膜。本发明实施例通过简单的工艺实现了盘状液晶的混合排列，降低了制造负性光学补偿膜的工艺复杂度。

附图说明

图1为现有技术提供的一种棒状液晶分子的排列示意图；

图2为现有技术提供的一种盘状液晶分子的排列示意图；

图3为本发明实施例提供的一种负性光学补偿膜的装置示意图；

图4为本发明实施例提供的一种负性光学补偿膜的制备方法流程图；

图5为本发明实施例提供的负性光学补偿膜的相位延迟示意图；

图6为本发明实施例提供的一种制备取向腔的方法流程图；

图7为本发明实施例提供的一种制备液晶混合物的方法流程图；

图8为本发明实施例提供的一种紫外吸收色素Tinuvin 1130的化学分子式示意图。

具体实施方式

如图3所示，本发明实施例提供一种负性光学补偿膜，包括相对设置的垂直取向基板301和水平取向基板302，垂直取向基板301和水平取向基板302之间设置有液晶混合物303，液晶混合物303包括盘状液晶聚合物、辅助取向剂及紫外吸收色素，紫外吸收色素的分子聚集在垂直取向基板301一侧，辅助取向剂分子聚集在水平取向基板302一侧，可聚合盘状液晶的分子从垂直取向基板301到水平取向基板302呈现由垂直排列逐渐过渡到水平排列的混合取向。

较佳的，垂直取向基板301可以为：

涂覆有垂直取向层的垂直取向基板301，垂直取向层朝向液晶混合物303。

当然，本领域的技术人员也可以采用其他可行方式设置垂直取向基板301。

水平取向基板302可以为：

涂覆有水平取向层的水平取向基板302，水平取向层朝向液晶混合物303；

当然，本领域的技术人员可以采用其他可行方式设置水平取向基板302。

垂直取向基板301与水平取向基板302平行。

如图4所示，本发明实施例提供一种负性光学补偿膜的制备方法，包括：

S101、制造垂直取向基板301及水平取向基板302，将垂直取向基板301与水平取向基板302相对放置，构成取向腔；

S102、制备液晶混合物303，液晶混合物303包括可聚合盘状液晶、辅助取向剂及紫外吸收色素；

S103、在液晶混合物303的液晶相温度范围内，将液晶混合物303注入取向腔；

S104、对垂直取向基板301进行紫外辐照，得到负性光学补偿膜。

将液晶混合物303于液晶相温度范围内灌入取向腔内，从垂直取向基板301侧进行紫外辐照，紫外吸收色素诱导交联密度较高的可聚合盘状液晶分子在垂直取向基板301聚集并垂直取向；辅助取向剂分子在水平取向基板302聚集并交联，其刚性基团诱导附近盘状液晶水平排列，从而实现盘状液晶的混合取向，获得负性光学补偿膜。

本发明实施例制备的负性光学补偿膜的相位延迟值测试曲线如图5所示，通过这种工艺制备的薄膜具有负性的光学性质，相位延迟值为120nm左右，具备视角补偿的光学特性。

本发明实施例提供的负性光学补偿膜的制备方法具有制造简单、可控性强等优势，通过简单的工艺实现了盘状液晶的混合排列，降低了制造负性光学补偿膜的工艺复杂度。

较佳的，如图6所示，S101中制造取向腔具体包括：

S1011、在基板上涂覆垂直取向层，得到垂直取向基板301；

S1012、在基板上涂覆水平取向层，得到水平取向基板302；

S1013、将垂直取向基板301与水平取向基板302平行放置；

S1014、用间隔物连接垂直取向基板301与水平取向基板302的两侧边缘，构成取向腔，垂直取向层与水平取向层朝向取向腔内。

本发明实施例提供一种较佳的制备垂直取向基板301的方法：在基板上涂覆聚酰亚胺，在聚酰亚胺固化后，对基板上涂覆聚酰亚胺的部分进行机械摩擦，直至基板可以实现可聚合盘状液晶的垂直取向；本发明实施例还提供一种较佳的制备水平取向基板302的方法，在下基板上涂覆水平取向层，水平取向层可以为二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵，使基板可以实现可聚合盘状液晶的水平取向。

当然，本领域的技术人员也可以采用其他可行方法制备垂直取向基板301及水平取向基板302，在此不再一一叙述。

较佳的，间隔物的高度可以为10μm-300μm，100μm较佳，从而保证液晶混合物303的填充量适当，进而使得该负性光学补偿膜获得较佳的补偿效果。

当然，本领域的技术人员也可以将间隔物的厚度设置为其他可以采用的值。

较佳的，本发明实施例提供一种具体的液晶混合物303的制备方法，如图7所示，S102中制备液晶混合物303，具体包括：

S1021、将重量百分比为70%-95%的可聚合盘状液晶、重量百分比为5%-30%的辅助取向剂、重量百分比为0.1%-30%的紫外吸收色素、重量百分比为0.1%-10%的光引发剂及重量百分比为0.01%-10%的热阻聚剂混合溶解于有机溶剂中，得到有机混合物；

S1022、对有机混合物进行超声处理，直至有机混合物混合均匀；

S1023、挥发有机混合物中的有机溶剂，得到液晶混合物303。

较佳的，S1021中的有机溶剂可以为如下之一或组合：

乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃、异丙醇、环己烷、苯、甲苯、二甲苯。

较佳的，S1021中可聚合盘状液晶可以为：

由包括可聚合端基柔性支链和刚性盘核的对称型或非对称型盘状液晶分子构成的可聚合盘状液晶；

较佳的，S1021中辅助取向剂可以为：

由包括可聚合端基和刚性端基的棒状向列相液晶分子构成的辅助取向剂。

较佳的，可聚合端基可以为丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、苯乙烯基类、二乙酰基类中的一种或组合；刚性盘核可以为间苯三酚、吖嗪、苝、苯并菲、三聚茚、六乙炔基苯、六苯并蔻中的一种或组合；刚性端基可以为包括刚性官能团的棒状液晶，其中刚性官能团可以为联苯、二苯乙炔、偶氮苯、三联苯等刚性官能团中的一种或组合。

当然，刚性端基也可以为联苯、二苯乙炔、偶氮苯、三联苯等刚性官能团中的一种或组合。

较佳的，可聚合盘状液晶可以为：

由连接键键连可聚合端基柔性支链和刚性盘核得到的对称型或非对称型盘状液晶分子构成的可聚合盘状液晶；

辅助取向剂可以为：

由连接键键连可聚合端基和刚性端基得到的棒状向列相液晶分子构成的辅助取向剂；

连接键可以为：醚键、酯键、酰胺键或碳酸酯键中的一种或组合。

当然，本领域技术人员可以采用其他可用的可聚合盘状液晶及辅助取向剂，在此不再一一叙述。

较佳的，S1022中对对有机混合物进行超声处理的时间可以为1-60分钟。

紫外吸收色素可以在紫外辐照作用下，于垂直取向基板301聚集，并诱导交联密度较大的可聚合盘状液晶分子聚集并呈现垂直取向；辅助取向剂分子聚集在水平取向基板302附近，辅助取向剂分子的刚性末端则诱导其附近的盘状液晶分子水平排列；从而，在取向器件内，从上而下呈现由垂直逐渐过渡到水平排列的混合取向。

当然，本领域的技术人员也可以采用其他可行方式制备液晶混合物303。

较佳的，S103中在液晶混合物303的液晶相温度范围内，可以为在液晶混合物303的液晶中间相温度范围内，较佳的，将液晶混合物303注入取向腔可以在真空条件下进行，具体的，将取向腔置于液晶混合物303内，将液晶混合物303放入真空腔中，真空条件下，液晶混合物303会自动注入取向腔。

较佳的，S104中对垂直取向基板301进行紫外辐照，具体为：

使用紫外光源对垂直取向基板301进行紫外辐照至液晶混合物303聚合交联，紫外辐照的剂量为0.001-100mW/cm²。

较佳的，可以使用波长为365nm的紫外光源在垂直取向基板301的正上方1-100cm处对垂直取向基板301进行紫外辐照聚合交联，辐射的时间可以为1-60分钟，辐射剂量可以为50mW/cm²。

较佳的，本发明实施例提供一种的具体制备负性光学补偿膜的方法，包括：

制造取向腔，构成取向腔的一个基板为垂直取向基板301，在基板上涂覆聚酰亚胺并摩擦取向制造垂直取向层，得到垂直取向基板301；另一个基板为水平取向基板302，在基板上涂覆水平取向层（二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵），得到水平取向基板302；将垂直取向基板301与水平取向基板302平行放置，应用100μm的间隔物连接两个基板的两侧边缘，构成取向腔，使垂直取向层与水平取向层位于取向腔内。

液晶混合物303的制备，将重量百分比为80%的可聚合盘状液晶(2,3,6,7,10,11-六-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)]苯并菲酯)、重量百分比为10%的辅助取向剂(丙烯酰氧基己氧基苯甲酸联苯酚酯)、重量百分比为5%的紫外吸收色素、重量百分比为2%的光引发剂(a，a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮)、重量百分比为3%的热阻聚剂(2,6-二叔丁基苯酚)混合溶解于有机溶剂中，超声处理60分钟，混合均匀，然后挥发有机溶剂，制得液晶混合物303；

其中紫外吸收色素可以为Tinuvin 1130，其分子式如图8所示。

在液晶混合物303的液晶中间相温度范围内，将上述液晶混合物303于真空下注入到取向元件的取向腔内；

使用365nm紫外光源于垂直取向基板301正上方30cm处进行紫外辐照聚合交联，紫外辐照60min，辐照剂量50mW/cm²。

紫外辐照作用下，紫外吸收色素于垂直取向基板301聚集，诱导交联密度较大的可聚合盘状液晶分子聚集，并由于垂直取向层的作用呈现垂直取向，水平取向基板302区域内聚集较多的辅助取向剂分子，由于受到水平取向层的作用而呈现垂直于基板排列的方式，辅助取向剂分子的刚性末端诱导该区域内盘状液晶分子聚集，由于水平取向层的作用该区域的可聚合盘状液晶分子呈现水平取向；从而，在取向器件内，从垂直取向基板301到混合取向基板呈现由垂直排列逐渐过渡到水平排列的混合取向。并且由于紫外辐照的作用，可聚合盘状液晶聚合形成负性光学薄膜，从而制得具有视角补偿性能的负性光学补偿膜。

本发明实施例提供一种负性光学补偿膜及其制备方法，首先制备由垂直取向基板301及水平取向基板302构成的取向腔，并向其中填充由可聚合盘状液晶、辅助取向剂及紫外吸收色素构成液晶混合物303，对垂直取向基板301进行紫外辐射，得到负性光学补偿膜。本发明实施例通过简单的工艺实现了盘状液晶的混合排列，降低了制造负性光学补偿膜的工艺复杂度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种负性光学补偿膜，其特征在于，包括相对设置的垂直取向基板和水平取向基板，所述垂直取向基板和水平取向基板之间设置有液晶混合物，所述液晶混合物包括盘状液晶聚合物、辅助取向剂及紫外吸收色素，所述紫外吸收色素的分子聚集在所述垂直取向基板一侧，所述辅助取向剂的分子聚集在所述水平取向基板一侧，所述可聚合盘状液晶的分子从所述垂直取向基板到所述水平取向基板呈现由垂直排列逐渐过渡到水平排列的混合取向。

2.如权利要求1所述的负性光学补偿膜，其特征在于，

所述垂直取向基板具体为：

涂覆有垂直取向层的垂直取向基板，所述垂直取向层朝向所述液晶混合物；

所述水平取向基板具体为：

涂覆有水平取向层的水平取向基板，所述水平取向层朝向所述液晶混合物；

所述垂直取向基板与所述水平取向基板平行。

3.一种负性光学补偿膜的制备方法，其特征在于，包括：

制造垂直取向基板及水平取向基板，将所述垂直取向基板与所述水平取向基板相对设置，构成取向腔；

制备液晶混合物，所述液晶混合物包括可聚合盘状液晶、辅助取向剂及紫外吸收色素；

在所述液晶混合物的液晶相温度范围内，将所述液晶混合物注入所述取向腔；

对所述垂直取向基板进行紫外辐照，得到负性光学补偿膜。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述制造垂直取向基板及水平取向基板具体包括：

在基板上涂覆垂直取向层，得到垂直取向基板；

在基板上涂覆水平取向层，得到水平取向基板；

所述将所述垂直取向基板与所述水平取向基板相对设置，构成取向腔，具体为：

用间隔物连接所述垂直取向基板与所述水平取向基板的两侧边缘，构成取向腔，所述垂直取向基板与所述水平取向基板平行，所述垂直取向层与所述水平取向层朝向取向腔内。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述制备液晶混合物具体包括：

将重量百分比为70%-95%的可聚合盘状液晶、重量百分比为5%-30%的辅助取向剂、重量百分比为0.1%-30%的紫外吸收色素、重量百分比为0.1%-10%的光引发剂及重量百分比为0.01%-10%的热阻聚剂混合溶解于有机溶剂中，得到有机混合物；

对所述有机混合物进行超声处理，直至所述有机混合物混合均匀；

挥发所述有机混合物中的有机溶剂，得到液晶混合物。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂具体为如下之一或组合：

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述垂直取向基板进行紫外辐照，具体为：

使用紫外光源对垂直取向基板进行紫外辐照至所述液晶混合物聚合交联，所述紫外辐照的剂量为0.001-100mW/cm²。

8.如权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述可聚合盘状液晶具体为：

所述辅助取向剂具体为：

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可聚合端基具体为：

丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、苯乙烯基类、二乙酰基类中的一种或组合；

所述刚性盘核具体为：

间苯三酚、吖嗪、苝、苯并菲、三聚茚、六乙炔基苯、六苯并蔻中的一种或组合；

所述刚性端基具体为：

包括刚性官能团的棒状液晶。