配向层材料、配向层材料制备方法及液晶显示器与流程

[0001]
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种配向层材料、配向层材料制备方法及液晶显示器。


背景技术：

[0002]
液晶的主要特征之一是与光学单轴晶体相同，具有折射率各向异性的双折射。单轴晶体具有两个不同的折射率n
o
和n
e
。n
o
对应于寻常光，其电矢量振动方向垂直于液晶分子的光轴；n
e
对应于非寻常光，其电矢量振动方向平行于液晶分子的光轴。表示为n
o
＝n
⊥
和n
e
＝n∥，其双折射，也就是光学各向异性δn为:δn＝n
e-n
o
＝n∥-n
⊥
[0003]
在液晶显示器中穿透率公式为如下：
[0004][0005]
tr指的是穿透率，δn为上述n
e
和n
o
的差值，d为液晶显示器的盒厚，λ为波长；在其他参数不变的情况，增加δn的值成为提升穿透率的有效方法。


技术实现要素：

[0006]
本发明提供一种配向层材料、配向层材料制备方法及液晶显示器，将可提升δn的液晶结构单元，引入到配向层材料上，可提升靠近配向层的液晶的δn，实现液晶显示器穿透率的提升。
[0007]
本发明提出一种配向层材料，所述配向层材料的结构式为r
1-r
2
，所述r
1
基团的结构式为构式为所述r
2
基团的结构式为
[0008]
其中，所述n的值为100至140，所述r
3
基团为氢基、环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，所述r
4
基团为环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，所述r
5
基团为-(ch
2
)m-，m的值为1至8，所述r
6
基团为碳原子数量小于7的烷基或烃基，所述m为氧或硫。
[0009]
在一些实施例中，所述r
5
基团中任一个-ch
2-被-o-、-s-、、-och
2-或-ch
2
o-取代，其中任一个氢被卤族元素取代。
[0010]
在一些实施例中，所述r
6
基团中任一个-ch
2-被-o-、、取代，其中任一个氢被卤族元素取代。
[0011]
在一些实施例中，所述r
2
基团包括基团包括中的任一种。
[0012]
在一些实施例中，所述r
3
基团包括氢基、基团包括氢基、
中的任一种。
[0013]
在一些实施例中，所述r
4
基团包括基团包括基团包括中的任一种。
[0014]
本发明提供一种配向层材料制备方法，包括：
[0015]
提供第一反应物和第二反应物，所述第一反应物和所述第二反应物进行反应生成配向层材料，其中，所述第一反应物的结构式为或
所述第二反应物的结构式为所述配向层材料的结构式为r
1-r
2
，所述r
1
基团的结构式为结构式为所述r
2
基团的结构式为
[0016]
其中，所述n的值为100至140，所述r
3
基团包括氢基、环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，所述r
4
基团包括环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，所述r
5
基团为-(ch
2
)m-，m的值为1至8，所述r
6
基团为碳原子数量小于7的烷基或烃基，所述m为氧或硫。
[0017]
在一些实施例中，所述r
5
基团中任一个-ch
2-被-o-、-s-、、-och
2-或-ch
2
o-取代，其中任一个氢被卤族元素取代。
[0018]
在一些实施例中，所述r
6
基团中任一个-ch
2-被-o-、、取代，其中任一个氢被卤族元素取代。
[0019]
在一些实施例中，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成配向层材料中，所述第一反应物的摩尔量和所述第二反应物的摩尔量的对应关系为1摩尔的所述第一反应物对应1摩尔至1.5摩尔的所述第二反应物。
[0020]
在一些实施例中，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成配向层材料中，包括：
[0021]
所述第一反应物和所述第二反应物进行第一反应，得到包括第一中间产物的第一混合物；
[0022]
所述第一中间产物进行第二反应，生成所述配向层材料；
[0023]
其中，所述第一中间产物的结构式为
[0024]
在一些实施例中，所述第一反应在第一溶剂中进行；
[0025]
其中，所述第一溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合。
[0026]
在一些实施例中，所述第一中间产物进行第二反应生成所述配向层材料包括：
[0027]
在所述第一混合物中添加缚酸剂和脱水剂，使所述第一中间产物在所述第一溶剂中反应12小时至24小时，得到第二混合物；
[0028]
向所述第二混合物中添加第二溶剂，得到第三混合物，对所述第三混合物进行过滤处理得到所述配向层材料；
[0029]
其中，所述第二溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、n,n-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵或碳酸钠中的任一种，所述脱水剂为乙酸酐、丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐中的任一种。
[0030]
本发明提供一种液晶显示器，包括：
[0031]
第一基板，所述第一基板包括相对设置的第一面和第二面；
[0032]
第一配向层，所述第一配向层设置在所述第一面上，其中，所述第一配向层采用的材料为以上所述的配向层材料；
[0033]
像素结构层，所述像素结构层设置在所述第一配向层远离所述第一面的一侧；
[0034]
液晶层，所述液晶层设置在所述像素结构层远离所述第一面的一侧，其中，所述r
2
基团与所述液晶层靠近所述第一面的一侧表面的液晶分子嵌合；
[0035]
第二配向层，所述第二配向层设置在所述液晶层远离所述第一配向层的一侧，其中，所述第二配向层采用的材料为以上所述的配向层材料，所述r
2
基团与所述液晶层远离所述第一配向层一侧表面的液晶分子嵌合；
[0036]
第二基板，所述第二基板设置在所述第二配向层远离所述液晶层的一侧。
[0037]
在本发明提供了一种配向层材料、配向层材料制备方法及液晶显示器制程方法，通过采用一种可提高δn的配向层材料，可以有效提升液晶显示器的光线穿透率。该配向层材料是将可提升δn的液晶结构单元r
2
基团引入到r
1
基团形成的聚合物上，由于r
2
基团中具有参与成键的离域电子和π电子，能够有效提高δn。然后r
2
基团融入液晶层，并接触液晶，在液晶配向的同时，可通过r
2
基团提升靠近配向层材料液晶的δn，实现整体穿透率提升。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]
图1为本发明提供的液晶显示器制程方法的一种流程示意图；
[0040]
图2为本发明提供的液晶显示器的一种结构示意图。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0042]
本发明提供了一种配向层材料。配向层材料的结构式为r
1-r
2
，r
1
基团的结构式为r
2
基团的结构式为
[0043]
其中，n的值为100至140，r
3
基团包括氢基、环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，r
4
基团包括环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，r
5
基团为-(ch
2
)m-，m的值为1至8，所述r
6
基团为碳原子数量小于7的烷基或烃基，所述m为氧(o)或硫(s)。
[0044]
其中，m的值为1、2、3、4、5、6、7或8，r
5
基团中任一个-ch
2-被-o-、-s-、-och
2-或-ch
2
o-取代，其中任一个氢被卤族元素取代。具体地，卤族元素为氟(f)或氯(cl)。
[0045]
其中，r
6
基团的碳原子数量为0、1、2、3、4、5或6。当碳原子数量为0时，r
6
基团为-h。
r
6
基团中任一个-ch
2-被-o-、、取代，其中任一个氢被卤族元素取代。具体地，卤族元素为氟(f)或氯(cl)。
[0046]
具体地，r
2
基团包括基团包括基团包括中的任一种。
[0047]
由于r
2
基团中的部分，氧原子与苯环形成了较强的共轭体系，产生了更多的离域电子，将增加液晶材料的刚性，垂直于液晶分子的光轴方向的折射率减小，则液晶材料的折射率各向异性(δn)增大，穿透率(tr)提升。其中，各向异性(δn)影响穿透率(tr)的原理依据以下公式：
[0048][0049]
其中，tr指的是穿透率，δn为n
e
和n
o
的差值，其中，n
e
对应于非寻常光的折射率，其电矢量振动方向平行于液晶分子的光轴，n
o
对应于寻常光的折射率，其电矢量振动方向垂直于液晶分子的光轴，d为液晶显示器的盒厚，λ为波长。在其他参数不变的情况，增加δn的值是提升穿透率的有效方法。
[0050]
需要说明的是，以上对r
2
基团的示例是为了更好的说明本发明提供的配向层材料结构，还可以通过引入氰基、酯基或烷氧基中的一种或多种的组合来增大δn，其原理与以上示例的r
2
基团一致，在此不再赘述。
[0051]
具体地，r
3
基团为氢基、
中的任一种。
[0052]
具体地，r
4
基团为基团为基团为中的任一种。
[0053]
本发明提供的配向层材料，在用于液晶显示器的配向层基板时，可以有效提升液晶显示器的光线穿透率。如背景技术中介绍的，液晶具有各向异性的双折射，即具有两个折射率(n
e
和n
o
)，增加液晶的光学各向异性δn(δn＝n
e-n
o
)是提升穿透率的有效方法。本发
明提供的配向层材料是将可提升δn的液晶结构单元r
2
基团引入到r
1
基团形成的聚合物上，由于r
2
基团中具有参与成键的离域电子和π电子，能够有效提高δn。然后r
2
基团融入液晶层，并接触液晶，在液晶配向的同时，可通过r
2
基团提升靠近配向层材料液晶的δn，实现整体穿透率提升。
[0054]
本发明还提供一种配向层材料制备方法，包括：
[0055]
提供第一反应物和第二反应物，第一反应物和第二反应物进行反应生成配向层材料，其中，第一反应物的结构式为或第二反应物的结构式为配向层材料的结构式为r
1-r
2
，r
1
基团的结构式为r
2
基团的结构式为
[0056]
其中，n的值为100至140，r
3
基团为氢基、环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，r
4
基团为环烷基、芳香稠环基、芳香环基、卤代基、烃基、烷氧基或酯基中的一种或多种的组合，r
5
基团为-(ch
2
)m-，m的值为1至8，所述r
6
基团为碳原子数量小于7的烷基或烃基，m为氧(o)或硫(s)。
[0057]
其中，m的值为1、2、3、4、5、6、7或8。r
5
基团中任一个-ch
2-被-o-、-s-、-och
2-或-ch
2
o-取代，其中任一个氢被卤族元素取代。具体地，卤族元素为氟(f)或氯(cl)。
[0058]
其中，r
6
基团的碳原子数量为0、1、2、3、4、5或6。当碳原子数量为0时，r
6
基团为-h。r
6
基团中任一个-ch
2-被-o-、、取
代，其中任一个氢被卤族元素取代。具体地，卤族元素为氟(f)或氯(cl)。
[0059]
在一些实施例中，第一反应物和第二反应物进行反应生成配向层材料中，第一反应物的摩尔量和第二反应物的摩尔量的对应关系为1摩尔的第一反应物对应1摩尔至1.5摩尔的第二反应物。具体地，第一反应物采用1摩尔的量，第二反应物采用1摩尔、1.1摩尔、1.2摩尔、1.3摩尔、1.4摩尔或1.5摩尔。
[0060]
在一些实施例中，第一反应物和第二反应物进行反应生成配向层材料中，包括：
[0061]
第一反应物和第二反应物进行第一反应，得到包括第一中间产物的第一混合物。然后第一中间产物进行第二反应，生成配向层材料。
[0062]
其中，第一中间产物的结构式为
[0063][0064]
在一些实施例中，第一反应在第一溶剂中进行。
[0065]
其中，第一溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合。具体地，可以采用二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷、n-n二甲基甲酰胺、n-n二甲基乙酰胺或正己烷中的一种。
[0066]
在一些实施例中，第一中间产物进行第二反应生成配向层材料包括：
[0067]
101、在第一混合物中添加缚酸剂和脱水剂，使第一中间产物在第一溶剂中反应12小时至24小时，得到第二混合物。
[0068]
具体地，缚酸剂为三乙胺、吡啶、n,n-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵或碳酸钠中的任一种。在一种实施例中，采用吡啶作为缚酸剂，吡啶也可作为反应的催化剂。一方面可以加速酰化反应的速度,另一方面，吡啶是常用的缚酸剂，本身的结构较稳定，且呈透明无色的溶液状态,故不会对反应物与反应液造成不良影响。
[0069]
具体地，脱水剂为乙酸酐、丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐中的任一种。在一种实施方式中，采用乙酸酐作为脱水剂。乙酸酐是常用的脱水剂，乙酸酐引发的水解反应产物内能低，反应完全，且该水解反应得到的水解产物易分离。这种脱水方法温和、易操作，方便应用。
[0070]
具体地，第一中间产物在第一溶剂中反应12小时、16小时、18小时、22小时或24小
时。
[0071]
102、向第二混合物中添加第二溶剂，得到第三混合物，对第三混合物进行过滤处理得到配向层材料。
[0072]
其中，第二溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合。具体地，可以采用二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷、n-n二甲基甲酰胺、n-n二甲基乙酰胺或正己烷中的一种。
[0073]
在一种实施例中，第一反应物为第二反应物为其中，第一溶剂为n,n-二甲基乙酰胺，第二溶剂为甲醇，缚酸剂选用吡啶，脱水剂选用乙酸酐。其中，第一反应物和第二反应物可以通过直接购买或采用常用合成方法合成得到，在此不再赘述。
[0074]
其中，第一反应物和第二反应物进行第一反应得到第一中间产物的反应式为：
[0075][0076]
具体地，将10mol的第一反应物与10mol的第二反应物，溶解在14ml的n,n-二甲基乙酰胺中。在氮气气流下，使第一反应物和第二反应物的混合物在室温下反应3天，得到第
一中间产物，n的值为100至140。
[0077]
其中，第一中间产物进行第二反应生成配向层材料的反应式为：
[0078][0079]
具体地，将4ml吡啶和9.5ml乙酸酐添加到第一反应的溶液中，接着在室温下反应12h，再加入2l甲醇，收集过滤得到白色沉淀，即得到配向层材料，n的值为100至140。
[0080]
本发明提供一种液晶显示器制程方法，请参阅图1，图1为本发明中的液晶显示器制程方法的一种流程示意图。该液晶显示器制程方法采用一种配向层材料，配向层材料为以上的配向层材料。该液晶显示器制程方法具体包括如下步骤：
[0081]
201、将配向层材料溶解于第三溶液中，配制得到第一浓度的配向层材料溶液；其中，第三溶液为酯类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的任一种，第一浓度包括质量分数3.5％至4.0％。
[0082]
在一种实施例中，第三溶液采用n-甲基吡咯烷酮，配向层材料采用具体地，将3.5g至4g配向层材料溶解于96g n-甲基吡咯烷酮溶液中，以得到质量分数为3.5％至4.0％浓度的配向层材料溶液。
[0083]
202、提供第一基板和第二基板。
[0084]
其中，可以以第一基板作为阵列结构侧(tft侧)或彩膜结构侧(cf侧)的基板，也可以以第二基板作为阵列结构侧(tft侧)或彩膜结构侧(cf侧)的基板，当以第一基板作为阵
列结构侧(tft侧)的基板时，则以第二基板作为彩膜结构侧(cf侧)的基板，反之同理，在此不再赘述。
[0085]
203、在第一基板上涂布配向层材料形成第一配向层，在第二基板上涂布配向层材料形成第二配向层。
[0086]
具体地，采用旋转涂布的工艺在第一基板上涂布配向层材料溶液。首先，将雾化的配向层材料溶液均匀地喷涂在第一基板上，然后驱动第一基板旋转以使第一基板上的配向层材料溶液形成膜层，待配向层材料溶液分布稳定后停止阵列基板的旋转以得到第一配向层。第二配向层的设置方法与第一配向层相同，在此不再赘述。采用旋转涂布的工艺可提高配向层材料的厚度均匀性，方便在制程中灵活控制配向层材料的成膜状态，还能方便控制精度。可选的，在传统的旋涂之前增加一步喷涂，可在阵列基板表面形成一层薄的配向层材料溶液，提高旋涂时材料在阵列基板表面的流动性，降低电机速度要求，提高旋涂效率，并提高配向层材料的利用率。
[0087]
其中，配向层材料的厚度为80nm至120nm。具体地，配向层材料的厚度为80nm、90nm、100nm、110nm或120nm。
[0088]
204、在第一配向层上设置像素结构层。
[0089]
其中，设置像素结构层是本领域常用的技术手段，在此不再赘述。
[0090]
205、将液晶滴加到像素结构层上。
[0091]
具体地，采用液晶滴下式注入(one drop filling,odf)的方法将液晶滴加到像素结构层上。液晶滴下式注入的方法是本领域常用的在基板上设置液晶的方式，在此不再赘述。采用odf的方式设置液晶，一方面可以提高液晶材料的利用率，减小生产成本。另一方面是为了更好的让本发明提供的配向层材料中的支链嵌入液晶层中，使本发明提供的配向层材料对液晶材料δn的提高效果更好，进而实现液晶层穿透率的提升。
[0092]
其中，采用本发明提供的配向层材料，液晶层的δn为0.15至0.5。具体地，液晶层的δn为0.15、0.2、0.23、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5。
[0093]
具体地，在将液晶滴加到像素结构层上之后，还包括在第一配向层和/或第二配向层表面涂布密封胶，并在第一配向层和/或第二配向层外围涂布导电胶。
[0094]
206、将第一基板和第二基板贴合以得到液晶显示器。
[0095]
其中，第一基板和第二基板在真空下进行贴合。具体地，在第一基板和/或第二基板上设置有液晶层的一侧预先设置对位标记(mark)，然后通过设备根据mark进行对位，并进行真空压合，使液晶层设置于第一基板和第二基板之间。将第一基板和第二基板压合之后，采用激光装置、紫外光装置移动照射液晶显示器或采用高温烘烤使密封胶固化。
[0096]
在一种实施例中，对本发明使用的配向层材料与其他配向层材料进行了实验对比。其中，本发明使用的配向层材料采用的r
2
基团结构为其他配向层材料采用的r
2
基团结构为
以这两种材料制作基板得到的液晶显示器穿透率结果如下表：
[0097][0098][0099]
从表中的结果可以看出，由于对照组的r
2
基团分子中存在没有参与成键的离域电子和π电子，而实验组的r
2
基团的结构中具有两个苯环，苯环中的电子与氧原子产生了共轭，离域电子和π电子参与了成键，因此能够增大液晶分子的δn，进而提升液晶显示器的光线穿透率。
[0100]
本发明提供的液晶显示器制程方法，采用了一种配向层材料，通过在此配向层材料引入离域电子和π电子参与了成键的基团或端基极性不同的基团作为支链，在配向层材料用于液晶显示器的配向层基板时，可以有效提升液晶显示器的光线穿透率。本发明提供的配向层材料是将可提升δn的液晶结构单元r
2
基团引入到r
1
基团形成的聚合物上，由于r
2
基团中具有参与成键的离域电子和π电子，或其端基的极性不同，因此能够有效提高δn。在液晶显示器中，r
2
基团融入液晶层，并接触液晶，在液晶配向的同时，可通过r
2
基团提升靠近配向层材料液晶的δn，实现液晶显示器整体光线穿透率的提升。
[0101]
请参阅图2，图2是本发明提供的液晶显示器10的一种结构示意图。本发明提供一种液晶显示器10，该液晶显示器10包括第一基板101、第一配向层102、像素结构层103、液晶层104、第二配向层105及第二基板106。第一基板101包括相对设置的第一面101a和第二面101b。第一配向层102设置在第一面101a上，其中，第一配向层102采用的材料为以上所述的配向层材料。像素结构层103设置在第一配向层102远离第一面101a的一侧，液晶层104设置在像素结构层103远离第一面101a的一侧，其中，r
2
基团107与液晶层104靠近第一面101a的一侧表面的液晶分子104a嵌合。第二配向层105设置在液晶层104远离像素结构层103的一侧，其中，第二配向层105采用的材料为以上所述的配向层材料，r
2
基团107与液晶层104远离像素结构层103一侧表面的液晶分子104a嵌合。第二基板106设置在第二配向层105远离液晶层104的一侧。
[0102]
需要说明的是，图2中的各部分大小比例仅为示意，是为了帮助理解本发明提供的配向层材料对液晶穿透率影响的原理。图2不应理解为对实际的第一基板101、第一配向层
102、像素结构层103、液晶层104、第二配向层104、第二基板105及配向层材料的支链106大小及设置的具体呈现。
[0103]
本发明提供的液晶显示器，通过采用一种可提高δn的配向层材料，可以有效提升液晶显示器的光线穿透率。该配向层材料是将可提升δn的液晶结构单元r
2
基团引入到r
1
基团形成的聚合物上，由于r
2
基团中具有参与成键的离域电子和π电子，能够有效提高δn。然后r
2
基团融入液晶层，并接触液晶，在液晶配向的同时，可通过r
2
基团提升靠近配向层材料液晶的δn，实现整体穿透率提升。
[0104]
以上对本发明提供的配向层材料、配向层材料制备方法及液晶显示器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明。同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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