CN110484282A - 液晶配向材料及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶配向材料及一种包括所述液晶配向材料的显示面板。所述液晶配向材料包括：添加剂及柱[n]芳烃。所述添加剂包括第一基团、第二基团及第三基团，所述第二基团连接在所述第一基团与第三基团之间，所述第三基团具有极性。所述柱[n]芳烃包括n个苯环，其中n为正整数，所述多个苯环彼此连结并限定一空腔，所述柱[n]芳烃连接所述添加剂的所述第一基团。所述显示面板包括所述液晶配向材料及液晶分子。

Description

液晶配向材料及显示面板
技术领域
本发明是有关于显示器领域，特别是有关于一种液晶配向材料及一种包括所述液晶配向材料的显示面板。
背景技术
液晶显示(LCDs)具有高分辨、低能耗的特点，这种显示作为目前使用最多的平板显示技术广泛应用于电视、笔记本电脑、智能手机等领域。到目前为止，液晶显示有扭曲向列(TN)模式、平面转换(IPS)模式、边缘场切换(FFS)模式、多象限垂直配向(MVA)模式及高分子安定化垂直配向(PSVA)模式。其中，垂直排列(VA)模式在暗态时液晶处于垂直于基板的“站立”状态而具有较小的相位延迟，从而使垂直排列模式具有较高的对比度。在垂直排列模式中，高分子安定化垂直配向(PSVA)模式由于具有快的响应时间，低的能耗和广的视角而得到广泛的应用。为了实现垂直排列模式，在面板的制备过程中首先要在上下两个基板表面涂一聚酰亚胺(PI)层，所述聚酰亚胺层具有垂直于基板的边链结构，边链结构通过分子间相互作用力使聚酰亚胺附近的液晶分子呈现垂直站立状态而实现垂直排列模式。因此，在高分子安定化垂直配向显示面板的制备过程中要先制备聚酰亚胺层再滴加液晶，但是，在聚酰亚胺层制备过程中，需要用到大量的溶剂，而且在固烤(post-bake)过程中还要进行高温条件和清洗过程，这大大提高了制程复杂性和能耗，所以开发出无聚酰亚胺配向层的技术。所述技术是在液晶中添加可以自组装到基板表面的添加剂，进而取代聚酰亚胺实现配向的技术。
在无聚酰亚胺配向层技术中，液晶中的添加剂不仅起了使液晶分子配向的作用，而且会影响液晶面板显示的光电性能和面板的信赖性。在之前的研究中，我们发现无聚酰亚胺配向层技术存在配向较差的问题，这是由于添加剂的尾端配向基大都是由烷基链组成，而烷基链与液晶分子之间的分子间相互作用力较弱，从而对液晶分子配向较差。
故，有必要提供一种液晶配向材料及包括所述液晶配向材料的显示面板，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种液晶配向材料及包括所述液晶配向材料的显示面板，以解决现有技术所存在的无聚酰亚胺配向层技术存在配向较差的问题。
本发明的主要目的在于提供一种液晶配向材料可增加所述液晶配向材料与液晶分子之间的分子间作用力，使所述液晶配向材料与液晶分子稳定地结合，所述液晶分子有效地转向。所述液晶配向材料也增加液晶面板显示的光电性能、显示面板的信赖性，并且降低面板厚度，提高响应速度。此外，所述液晶配向材料也可以与液晶分子形成主客体络合自组装，从而增加对液晶分子的配向能力。
本发明的次要目的在于提供一种包括所述液晶配向材料的显示面板，其可以省略形成配向膜过程，降低液晶面板制造的成本和时间，避免因液晶分子因配向较差而造成的显示不均匀(MURA)现象，提高了液晶面板的均匀性。
为达成本发明的前述目的，本发明一实施例提供一种液晶配向材料，所述液晶配向材料包括：
添加剂，包括第一基团、第二基团及第三基团，所述第二基团连接在所述第一基团与第三基团之间，所述第三基团具有极性；及
柱[n]芳烃，包括n个苯环，其中n为正整数，所述多个苯环彼此连结并限定一空腔，所述柱[n]芳烃连接所述添加剂的所述第一基团。
在本发明的一实施例中，所述添加剂的所述第一基团为取代或未取代的C1-8的烷基。
在本发明的一实施例中，所述添加剂的所述第二基团选自于苯基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹啉基以及噻吩基所组成的一群组。
在本发明的一实施例中，所述添加剂由化学式I表示：
其中，
所述第一基团为R，所述R为取代或未取代的烷基；及
所述第二基团为X，所述X为苯或环戊烷；
所述第三基团为P，所述P为极性官能基。
在本发明的一实施例中，所述柱[n]芳烃由化学式II表示：
其中，
R1及R3为烷基；
R2及R4各自为氢或烷基；
A及B为烷氧基；及
m为正整数且m＝n-1，m选自于3至9。
在本发明的一实施例中，所述液晶配向材料中的所述柱[n]芳烃中的B的烷基被所述添加剂的所述第一基团取代。
在本发明的一实施例中，所述柱[n]芳烃中的n为8至10，所述柱[n]芳烃限定两个空腔。
再者，本发明另一实施例另提供一种显示面板，包括：
液晶配向材料，包括：
添加剂，包括第一基团、第二基团及第三基团，其中所述第二基团连接在所述第一基团与第三基团之间，所述第三基团具有极性；及
柱[n]芳烃，包括n个苯环，其中n为正整数，所述多个苯环彼此连结并限定一空腔，所述柱[n]芳烃连接所述添加剂的所述第一基团；及
液晶分子，以分子间作用力嵌入在所述柱芳烃的所述空腔中。
在本发明的一实施例中，所述添加剂由化学式I表示：
其中，
所述第一基团为R，所述R为取代或未取代的烷基；
所述第二基团为X，所述X为苯或环戊烷；及
所述第三基团为极性官能基。
在本发明的一实施例中，所述液晶分子包括苯环及烷基链，所述液晶分子的所述苯环及/或所述烷基链通过π…π作用组装在所述柱芳烃的所述空腔中。
与现有技术相比较，本发明的一种液晶配向材料可增加所述液晶配向材料与液晶分子之间的分子间作用力，使所述液晶配向材料与液晶分子稳定地结合，所述液晶分子有效地转向。所述液晶配向材料也增加液晶面板显示的光电性能、显示面板的信赖性，并且降低面板厚度，提高响应速度。此外，所述液晶配向材料也可以与液晶分子形成主客体络合自组装，从而增加对液晶分子的配向能力。
本发明的一种包括液晶配向材料的显示面板，其可以省略形成配向膜过程，降低液晶面板制造的成本和时间，避免因液晶分子因配向较差而造成的显示不均匀(MURA)现象，提高了液晶面板的均匀性。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1是本发明的一实施例的添加剂结构的示意图；
图2是本发明的一实施例的柱[5]芳烃的立体示意图；
图3是本发明的一实施例的液晶配向材料的示意图；
图4是本发明的一实施例的环状柱芳烃分子与液晶分子的组装过程的示意图；及
图5是本发明的一实施例的显示面板的示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。再者，本发明所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧面、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
本文所用术语“包含”、“具有”及其词形变化是指“包含但不限于”。
本文所用术语“一”、“一个”及“至少一”包含复数引用，除非上下文另有明确规定。例如，术语“一处理模组”或“至少一处理模组”可以包含多个处理模组，包含其组合物。
请参照图1至图3所示，图1是本发明的一实施例的添加剂结构的示意图，图2是本发明的一实施例的柱[5]芳烃的立体示意图，及图3是本发明的一实施例的液晶配向材料的示意图。
在本发明的一实施例中提供了一种液晶配向材料30，所述液晶配向材料30包括：添加剂10及柱[n]芳烃20。
所述添加剂10包括第一基团110、第二基团120及第三基团130，所述第二基团120连接在所述第一基团110与第三基团130之间，所述第三基团130具有极性。所述添加剂10的所述第一基团110可以是取代或未取代的C1-8的烷基，例如：取代或未取代的甲基、取代或未取代的乙基、取代或未取代的丙基、取代或未取代的丁基、取代或未取代的戊基、取代或未取代的己基及取代或未取代的壬基。所述添加剂10的所述第二基团120可选自于苯基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹啉基以及噻吩基所组成的一群组。所述第三基团130可以是极性官能基，例如：卤素、环氧、羟基、氨基、次氮基、巯基、亚氨基、羧基、磺酸基及包括其的其它极性官能基。
在本发明的一实施例中，所述添加剂10由化学式I表示：
所述第一基团110为R，所述R为取代或未取代的烷基。所述第二基团120为X，所述X为苯或环戊烷。所述第三基团130为P，所述P为极性官能基，所述极性官能基的多个示例如上所述。
所述柱[n]芳烃20由n个单体210组成，其中n为正整数，每一单体210具有苯环211，所述苯环211上还可连接官能基211、212。因此，所述柱[n]芳烃20具有n个苯环211。所述多个苯环彼此连结并限定一空腔220，所述柱[n]芳烃20连接所述添加剂10的所述第一基团110。在本发明的一实施例中，如图3所示，所述柱[n]芳烃20的官能基212连接所述添加剂10的所述第一基团110。
在本发明的一实施例中，所述柱[n]芳烃20由化学式II表示：
R1及R3为烷基；R2及R4各自独立地为氢或烷基；A及B为烷氧基；及m为正整数且m＝n-1，m选自于3至9。所述液晶配向材料30中的所述柱[n]芳烃20中的B的烷基可以被所述添加剂10的所述第一基团110取代。
若所述柱[n]芳烃20中的n为3至7时，所述柱[n]芳烃20限定一个空腔220，所述空腔220可随着n的大小而增大。例如：当所述柱[n]芳烃20中的n为3时，所述柱[n]芳烃20限定一个三角形的空腔220。当所述柱[n]芳烃20中的n为5时，所述柱[n]芳烃20限定一个五元环，并形成一个五边形的空腔220。当所述柱[n]芳烃20中的n为7时，所述柱[n]芳烃20限定一个七元环，并形成一个七边形的空腔220。
若所述柱[n]芳烃20中的n为8至10时，则所述柱[n]芳烃20限定两个空腔220，所述空腔220由所述柱[n]芳烃20中的多个苯环形成。所述柱[n]芳烃20中的n为8时，所述柱[n]芳烃20限定两个五元环。所述柱[n]芳烃20中的n为9时，所述柱[n]芳烃20限定一个五元环及一个六元环。所述柱[n]芳烃20中的n为10时，所述柱[n]芳烃20限定两个六元环。
本发明的一实施例中的所述液晶配向材料30的制备方法如下，举例地，在柱[n]芳烃(化学式III)中，所述R1、R2、R3及R4为甲基，A及B皆为甲氧基，n为5，m为4。举例地，在添加剂(化学式V)中，所述第一基团110为溴基丙基，所述第二基团120中的X为苯或环戊烷，L为选自于氢、氟、氯、溴、碘中的一个，所述第三基团130为羟丙基。本发明的一实施例以上述多个特征作为举例，本说明书中所述的其它柱[n]芳烃20及添加剂10也可以使用与下述方法相同或类似的方法来制备，本说明书不在此叙述。
对所述柱[n]芳烃进行脱甲基反应：
在本发明的一实施例中，通过脱甲基试剂(例如：BBr3在CH2Cl2中的一溶液)对所述柱[5]芳烃(化学式III)进行脱甲基反应，生成脱甲基化的柱[5]芳烃(化学式IV)。
对所述添加剂中的极性官能基进行保护：
通过使用保护基(例如：叔丁基二甲基甲硅烷基氯(TBSCl)在咪唑中的一溶液)以及CH2Cl2对所述添加剂(化学式V)中的极性官能基(本实施例中为羟基)进行保护，以生产相应的甲硅烷基醚。
对所述柱[n]芳烃与所述添加剂进行取代反应：
将所述处理过的柱[n]芳烃(化学式IV)与所述被保护的添加剂(化学式VI)通过催化剂(例如：K2CO3在二甲基亚砜(DMSO)中的一溶液)进行取代反应，以制备被保护的液晶配向材料(化学式VII)。
对所述被保护的液晶配向材料进行去保护化：
通过去保护剂(例如：TBAF在THF中的一溶液)去除所述所述被保护的液晶配向材料中(化学式VII)的所述保护基，以制备出本发明的一实施例中的液晶配向材料(化学式VIII)。
请参照图4及图5，图4是本发明的一实施例的环状柱芳烃分子与液晶分子40的组装过程的示意图，图5是本发明的一实施例的显示面板60的示意图。
本发明的另一实施例中提供了一种包括前述液晶配向材料30的显示面板60，所述显示面板60包括：液晶配向材料30及液晶分子40。
所述添加剂10包括第一基团110、第二基团120及第三基团130，所述第二基团120连接在所述第一基团110与第三基团130之间，所述第三基团130具有极性，如图1所示。所述添加剂10的所述第一基团110可以是取代或未取代的C1-8的烷基，例如：取代或未取代的甲基、取代或未取代的乙基、取代或未取代的丙基、取代或未取代的丁基、取代或未取代的戊基、取代或未取代的己基及取代或未取代的壬基。所述添加剂10的所述第二基团120可选自于苯基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹啉基以及噻吩基所组成的一群组。所述第三基团130可以是极性官能基，例如：卤素、环氧、羟基、氨基、次氮基、巯基、亚氨基、羧基、磺酸基及包括其的其它极性基团。
在本发明的一实施例中，所述添加剂10由化学式I表示：
所述第一基团110为R，所述R为取代或未取代的烷基。所述第二基团120为X，所述X为苯或环戊烷。所述第三基团130为P，所述P为极性官能基，所述极性官能基的多个示例如上所述。
所述柱[n]芳烃20由n个单体210组成，其中n为正整数，每一单体210具有苯环211，所述苯环211上还可连接官能基211、212，如图2所示。因此，所述柱[n]芳烃20具有n个苯环211。所述多个苯环彼此连结并限定一空腔220，所述柱[n]芳烃20连接所述添加剂10的所述第一基团110。在本发明的一实施例中，如图3所示，所述柱[n]芳烃20的官能基212连接所述添加剂10的所述第一基团110。
在本发明的一实施例中，所述柱[n]芳烃20由化学式II表示：
R1及R3为烷基；R2及R4各自独立地为氢或烷基；A及B为烷氧基；及m为正整数且m＝n-1，m选自于3至9。所述液晶配向材料30中的所述柱[n]芳烃20中的B的烷基可以被所述添加剂10的所述第一基团110取代。
若所述柱[n]芳烃20中的n为3至7时，所述柱[n]芳烃20限定一个空腔220，所述空腔220可随着n的大小而增大。例如：当所述柱[n]芳烃20中的n为3时，所述柱[n]芳烃20限定一个三角形的空腔220。当所述柱[n]芳烃20中的n为5时，所述柱[n]芳烃20限定一个五元环，并形成一个五边形的空腔220。当所述柱[n]芳烃20中的n为7时，所述柱[n]芳烃20限定一个七元环，并形成一个七边形的空腔220。
若所述柱[n]芳烃20中的n为8至10时，则所述柱[n]芳烃20限定两个空腔220，所述空腔220由所述柱[n]芳烃20中的多个苯环形成。所述柱[n]芳烃20中的中的n为8时，所述柱[n]芳烃20限定两个五元环。所述柱[n]芳烃20中的中的n为9时，所述柱[n]芳烃20限定一个五元环及一个六元环。所述柱[n]芳烃20中的中的n为10时，所述柱[n]芳烃20限定两个六元环。
所述液晶分子40以分子间作用力嵌入在所述柱[n]芳烃20的所述空腔220中。
所述液晶分子40包括苯环及烷基链，所述液晶分子40的所述苯环及/或所述烷基链通过π…π及/或C-H…π键作用组装在所述柱[n]芳烃20的所述空腔220中，所述液晶分子40也可以与所述柱芳烃发生主客体络合。
进一步，所述液晶分子40的所述苯环与所述柱[n]芳烃20的所述苯环通过π…π键作用而形成面对面堆叠或错开面对面堆叠。所述液晶分子40的所述烷基链可以通过C-H…π键作用而形成边对面堆叠。
如图4和图5所示，所述液晶分子40可以与所述液晶配向材料30形成一组合体50，所述液晶分子40也可以通过分子间作用力而依靠着所述液晶配向材料30中的所述添加剂10的一侧。
所述显示面板60还可包括第一基板610及第二基板620，所述第一基板610可以是刚性基板、柔性基板或阵列基板。所述第二基板620可以是刚性基板、柔性基板或彩膜基板。所述液晶配向材料30及所述液晶分子40设置在所述第一基板610与所述第二基板620之间。所述液晶配向材料30及所述液晶分子40可以通过任何本领域的技术人员习知的工艺(例如：通过溶液加工法、旋涂、喷墨或填充等工艺)设置在所述第一基板610上。
所述显示面板60还可包括其它已知的组件，例如：器件层、像素层等，本领域的技术人员可通过已知的工艺对所述显示面板60进行组装或封装，本说明书不在此叙述。
术语“烷基”描述一饱和的脂族烃，包括：直链及多个支链基团。优选地，所述烷基具有1至20个碳原子。每当一数值范围；例如：“1至20”，如本说明书所述，意味着所述基团在这种情况下为烷基，可含有1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等，直至以及包括20个碳原子。更优选地，所述烷基是具有1至10个碳原子的一中等大小的烷基。最优选地，除非另有说明，所述烷基是具有1至4个碳原子(C(1至4)烷基)或甚至1至3个碳原子的低级烷基(C(1至3)烷基)。多个示例性的烷基包括：甲基、乙基及丙基。
在本说明书中，术语“烷氧基”描述-O-烷基，其中烷基如本说明书所述。
术语“极性官能基”是指具有高度极化的共价键。
术语“环烷基”描述全碳单环或稠环(即共享一对相邻的碳原子的多个环)的基团，其中所述多个环中的一个或多个不具有一完全地共轭的π电子***，并且可以进一步被取代或未被取代。
如上所述，本发明的一种液晶配向材料可增加所述液晶配向材料与液晶分子之间的分子间作用力，使所述液晶配向材料与液晶分子稳定地结合，所述液晶分子有效地转向。所述液晶配向材料也增加液晶面板显示的光电性能、显示面板的信赖性，并且降低面板厚度，提高响应速度。此外，所述液晶配向材料也可以与液晶分子形成主客体络合自组装，从而增加对液晶分子的配向能力。
本发明的一种包括液晶配向材料的显示面板，其可以省略形成配向膜过程，降低液晶面板制造的成本和时间，避免因液晶分子因配向较差而造成的显示不均匀(MURA)现象，提高了液晶面板的均匀性。
综上，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种液晶配向材料，其特征在于：所述液晶配向材料包括：
添加剂，包括第一基团、第二基团及第三基团，所述第二基团连接在所述第一基团与第三基团之间，所述第三基团具有极性；及
柱[n]芳烃，包括n个苯环，其中n为正整数，所述多个苯环彼此连结并限定一空腔，所述柱[n]芳烃连接所述添加剂的所述第一基团。
2.如权利要求1所述的液晶配向材料，其特征在于：所述添加剂的所述第一基团为取代或未取代的C1-8的烷基。
3.如权利要求1所述的液晶配向材料，其特征在于：所述添加剂的所述第二基团选自于苯基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹啉基以及噻吩基所组成的一群组。
4.如权利要求1所述的液晶配向材料，其特征在于：所述添加剂由化学式I表示：
其中，
所述第一基团为R，所述R为取代或未取代的烷基；及
所述第二基团为X，所述X为苯或环戊烷；
所述第三基团为P，所述P为极性官能基。
5.如权利要求1所述的液晶配向材料，其特征在于：所述柱[n]芳烃由化学式II表示：
其中，
R1及R3为烷基；
R2及R4各自为氢或烷基；
A及B为烷氧基；及
m为正整数且m＝n-1，m选自于3至9。
6.如权利要求5所述的液晶配向材料，其特征在于：所述液晶配向材料中的所述柱[n]芳烃中的B的烷基被所述添加剂的所述第一基团取代。
7.如权利要求1所述的液晶配向材料，其特征在于：所述柱[n]芳烃中的n为8至10，所述柱[n]芳烃限定两个空腔。
8.一种显示面板，其特征在于：所述显示面板包括：
液晶配向材料，包括：
添加剂，包括第一基团、第二基团及第三基团，其中所述第二基团连接在所述第一基团与第三基团之间，所述第三基团具有极性；及
柱[n]芳烃，包括n个苯环，其中n为正整数，所述多个苯环彼此连结并限定一空腔，所述柱[n]芳烃连接所述添加剂的所述第一基团；及
液晶分子，以分子间作用力嵌入在所述柱芳烃的所述空腔中。
9.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：所述添加剂由化学式I表示：
其中，
所述第一基团为R，所述R为取代或未取代的烷基；
所述第二基团为X，所述X为苯或环戊烷；及
所述第三基团为极性官能基。
10.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：所述液晶分子包括苯环及烷基链，所述液晶分子的所述苯环及/或所述烷基链通过π…π作用组装在所述柱芳烃的所述空腔中。
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