液晶材料组合物、液晶面板和降低液晶面板响应时间的方法

摘要

本发明公开了一种液晶材料组合物，包括所述液晶材料组合物的液晶面板，和降低液晶面板响应时间的方法。所述液晶材料组合物包括至少两种近晶相液晶材料和至少两种与所述近晶相液晶材料类型不同的向列相液晶材料。基于所述液晶材料组合物的总质量，所述近晶相液晶材料的质量分数为10～40％，所述向列相液晶材料的质量分数为60～90％。通过将近晶相液晶材料和向列相液晶材料混合，所述液晶材料组合物能促使液晶面板正常驱动，同时控制液晶的温度范围，并降低液晶面板的响应时间，改善液晶面板的显示质量。

说明书

技术领域

本发明涉及液晶材料及液晶显示相关技术；更具体地，涉及一种液晶材料 组合物、液晶面板和降低液晶面板响应时间的方法。

背景技术

液晶材料是一种介于固体与液体之间的中间相，可以流动，又拥有结晶的 光学性质，目前在电子产品中应用广泛。在实际应用中，往往要求液晶材料具 有一定的稳定性，如在高温下不分解、不发生化学反应，以确保工作元件的性 能稳定。具体地，在显示领域中，从手机到电视，应用最广泛的液晶材料是向 列相液晶材料。向列相液晶材料分子的刚性部分基本相互平行排列，但是其质 心位置无序，不形成层状结构，液晶分子能上下、左右、前后滑动，只在分子 长轴方向上保持相互平行或近于平行，分子间相互作用微弱。向列相液晶的这 种分子结构导致在电场作用下，液晶分子吸电子基团受到电场作用而使液晶分 子方向发生转动，并且转动明显，分子偏转角度大，由此需要的响应时间较长。

近晶相液晶是液晶材料的另一种形态，近晶相液晶由棒状或条状分子组成， 分子侧面之间的作用力大于分子末端之间的作用力，且分子成层排列，层内分 子长轴互相平行，其方向可以垂直于层面或与层面成倾斜排列。近晶相液晶受 到电场作用时，由于分子间作用力较大，分子偏转角度小，响应速度较快，但 是近晶相液晶由于分子排列方式及较高的相转变温度，在液晶显示领域中应用 较少。

液晶分子末端吸电子基团的吸电子能力和液晶分子之间作用力的强弱，以 及液晶材料的粘度、基团结构均会对液晶面板的响应时间产生影响。如何利用 近晶相液晶材料降低液晶面板响应时间的研究较少，至今尚未有明确可行的技 术方案公开。

发明内容

因此，针对上述问题提出了本发明，本发明的目的是提供一种液晶材料组 合物，能在促使液晶面板正常驱动的同时，控制液晶材料组合物的温度范围， 并降低液晶面板的响应时间，改善液晶面板的显示质量。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种液晶材料组合物，包括至少两 种近晶相液晶材料和至少两种与所述近晶相液晶材料类型不同的向列相液晶材 料。

所述近晶相液晶材料是由以下通式I表示的含氰基的化合物：

通式I

在通式I中，x为0或1，y为1至4的整数，且n为3至10的整数；且所 述向列相液晶材料是由以下通式II表示的含氟化合物：

通式II

在通式II中，L和X相同或不同，并各自独立地为亚环己基或亚苯基；m 为1至3的整数，且n为3至10的整数。

根据本发明的另一个方面，所述近晶相液晶材料的近晶相液晶范围为 -10～60℃，所述向列相液晶材料的向列相液晶范围为-10～90℃；且所述液晶材 料组合物的液晶范围为-20～80℃。

根据本发明的又一个方面，所述液晶材料组合物在被滴加到所述液晶面板 之前，经静置至发生相分离。

本发明的另一个方面进一步提供了一种包括所述液晶材料组合物的液晶面 板。

根据本发明的又一个方面，提供了一种降低液晶面板响应时间的方法，所 述方法包括以下步骤：将至少两种近晶相液晶材料和至少两种与所述近晶相液 晶材料类型不同的向列相液晶材料混合制得液晶材料组合物；将所述液晶材料 组合物静置以使得所述近晶相液晶材料与所述向列相液晶材料发生相分离；将 所述相分离后的所述液晶材料组合物滴加至所述液晶面板的列阵基板。

所述降低液晶面板响应时间的方法进一步包括在所述液晶材料组合物滴加 至所述列阵基板之前，对所述液晶材料组合物进行脱泡处理。

其中，所述近晶相液晶材料含有至少两种由以下通式I表示的含氰基的化 合物：

通式I

在通式I中，x为0或1，y为1至4的整数，且n为3至10的整数；且所 述向列相液晶材料含有至少两种由以下通式II表示的含氟化合物：

通式II

在通式II中，L和X相同或不同，并各自独立地为亚环己基或亚苯基；m 为1至3的整数，且n为3至10的整数。

基于所述液晶材料组合物的总质量，所述近晶相液晶材料的质量分数为 10～40％，所述向列相液晶材料的质量分数为60～90％。

通过将不同类型的近晶相液晶材料和向列相液晶材料混合，本发明的所述 液晶材料组合物能促使液晶面板正常驱动，同时控制液晶材料组合物的液晶温 度范围，并降低液晶面板的响应时间，改善液晶面板的显示质量。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的近晶相液晶材料和向列相液晶材料的偏光显 微镜图；

图2为根据本发明实施方式的液晶材料组合物在未对液晶面板施加电压时 的状态示意图；

图3为根据本发明实施方式的液晶材料组合物在对液晶面板施加电压时的 状态示意图；

图4为利用根据本发明实施方式的液晶材料组合物降低液晶面板响应时间 的方法流程图；

图5为对根据实施例和对比例的液晶面板测得的透过率-时间曲线图。

具体实施方式

本发明的一个实施方式提供了一种液晶材料组合物，包括至少两种近晶相 液晶材料和至少两种与上述近晶相液晶材料类型不同的向列相液晶材料。

参见图1，图1-A和图1-B分别为上述近晶相液晶材料和向列相液晶材料 的偏光显微镜照片。从图1-A可看出近晶相液晶的织构为焦锥织构，与图1-A 相对比，图1-B所示的向列相液晶的织构为丝状织构。通过图1-A和图1-B可 以明显看出，近晶相液晶和向列相液晶是液晶的两种不同相态。通过不同比例 混合，可以使这两种不同相态的液晶出现相分离。由此可以将近晶相液晶和向 列相液晶的混合物应用于液晶显示领域。

本发明中采用不同结构类型的近晶相液晶材料和向列相液晶材料，这种液 晶材料组合物能应用到大多数显示模式中，例如：扭曲向列(TN)、平面转换 (IPS)和边缘电场开关技术(FFS)等模式。在FFS显示模式中这种液晶材料 组合物能得到更好的应用，首先，近晶相液晶取向方式为平面取向，液晶分子 平行于基板排列；其次，电场方向遵循边缘电场开关效果，在开态或关态作用 下，能减少液晶面板的响应时间。

上述近晶相液晶材料含有至少两种由以下通式I表示的含氰基的化合物：

通式I

在通式I中，x为0或1，y为1至4的整数，且n为3至10的整数。

上述向列相液晶材料含有至少两种由以下通式II表示的含氟化合物：

通式II

在通式II中，L和X相同或不同，并各自独立地为亚环己基或亚苯基；m 为1至3的整数，且n为3至10的整数。

由以上通式I和II可看出，在本发明的液晶材料组合物中，近晶相液晶材 料的分子结构中含有亚苯基、亚联苯基、亚环己基等赋予分子结构刚性的基团， 且其端基吸电子基团为氰基。近晶相液晶材料分子中刚性基团越多，分子结构 的刚性越强，分子间作用力就越大，相应地对电场的响应也越快。

相对于上述近晶相液晶材料，向列相液晶材料的分子结构中除了也具有亚 苯基、亚环己基等刚性基团以外，分子结构中间还含有赋予分子结构柔性的酯 基，且其端基吸电子基团为氟。向列相液晶材料分子间的作用力受各官能团的 综合影响，其中吸电子的氟原子数量越多，液晶分子的吸电子能力越强，分子 间作用力就越大，而分子结构中的酯基和另一末端的烷基使得向列相液晶分子 具有柔性，分子间的作用力减小。总体来说，向列相液晶材料分子间的作用力 小于上述近晶相液晶材料分子间的作用力。

因此，将上述具有不同结构类型的近晶相液晶材料和向列相液晶材料以一 定的质量分数进行混合，促使在液晶材料组合物内部出现两种液晶材料的相分 离现象，即近晶相液晶和向列相液晶分区域存在，从而在不同的区域分别体现 近晶相液晶和向列相液晶的特性。由于近晶相液晶分子呈层状，分子与分子之 间作用力较强，在电场作用下分子偏转角度小，响应速度快，因此利用近晶相 液晶这种特点，能降低面板的响应时间。

用于上述近晶相液晶材料的含氰基的化合物的具体实例为以下通式表示的 化合物中的至少两种的混合物，优选为其中2种至6种的混合物，且这些化合 物以等量混合：

其中，n各自独立地为3、4、5、6、7、8、9或10的整数，优选为4至8 的整数。

上述含氰基的化合物混合得到的近晶相液晶材料的近晶相液晶范围可为 -10～60℃，优选为-10～40℃。

用于上述向列相液晶材料的含氟化合物的具体实例为以下通式表示的化合 物中的至少两种的混合物，优选为其中2种至6种的混合物，且这些化合物以 等量混合：

其中，n各自独立地为3、4、5、6、7、8、9或10的整数，优选为4至8 的整数。

上述含氟化合物混合得到的向列相液晶材料的向列相液晶范围可为-10～90 ℃，优选为-10～70℃。

通过常用的混合方法，例如搅拌，将上述近晶相液晶材料和向列相液晶材 料混合，制得可用于降低液晶面板响应时间的液晶材料组合物。其中，基于液 晶材料组合物的总质量，近晶相液晶材料的质量分数可为10～40％，优选为 15～35％，进一步优选为30％；向列相液晶材料的质量分数可为60～90％，优选 为65～85％，进一步优选为70％。

将上述向列相液晶材料与近晶相液晶材料按上述质量分数进行混合，制得 的液晶材料组合物的液晶范围可为-20～80℃，优选-10～60℃。将该液晶材料组 合物在常温下静置分相后，应用于液晶面板中，它首先能促使液晶面板正常驱 动，控制液晶的温度范围，进而降低液晶面板的响应时间，并改善液晶面板的 显示质量。当近晶相液晶材料的质量分数高于40％时，液晶面板的驱动电压过 高，不能正常驱动；而当近晶相液晶材料的质量分数低于10％时，则降低液晶 面板响应时间的效果不明显。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种包括上述液晶材料组合物的液 晶面板。参照图2，该液晶面板包括彩膜基板1、平面取向层2、包括向列相液 晶材料3和近晶相液晶材料4的液晶材料组合物、平面取向层5、公共电极6、 绝缘层7、像素电极8和玻璃基板9。当液晶面板内侧经平面取向时，近晶相液 晶分子和向列相液晶分子长轴均会平行于基板，由于近晶相液晶和向列相液晶 分子结构具有差异，并且两种液晶材料类型也具有差异，因此出现液晶相分离 的现象，如图2中3为向列相液晶聚集的区域，4为近晶相液晶聚集的区域。

图3是对图2所示的液晶面板施加电场后的图，从图3中看出，列阵基板 采用FFS显示模式，通电后，液晶分子会沿着电场方向发生排列，向列相液晶 区域由于分子之间作用力较小，容易受到电场的影响，发生旋转作用较为明显， 近晶相液晶区域由于分子之间作用力较大，不容易发生旋转，但是，液晶分子 容易恢复到初始状态，从而在开态和关态转换过程中，面板的响应时间降低。

根据本发明的又一实施方式，提供一种降低液晶面板的响应时间的方法， 包括以下步骤：将至少两种近晶相液晶材料和至少两种与近晶相液晶材料类型 不同的向列相液晶材料混合制得液晶材料组合物；将上述液晶材料组合物静置 以使得近晶相液晶材料与向列相液晶材料发生相分离；将相分离后的液晶材料 组合物滴加至液晶面板的列阵基板。其中，该方法中使用的液晶材料组合物如 上文所做限定。

上述方法还可包括在液晶材料组合物滴加至列阵基板之前，优选对液晶材 料组合物进行脱泡处理；并可选地对液晶面板内表面进行取向处理，例如用聚 酰亚胺等取向剂形成取向层。

进一步地，上述方法还可包括在滴加液晶材料组合物后，将封框胶涂覆到 彩膜基板上，并将彩膜基板和滴加有液晶材料组合物的列阵基板真空对盒。

图4示出了根据本发明一个具体实施方式的降低液晶面板响应时间的方 法，可包括：将近晶相液晶材料和向列相液晶材料共混制得液晶材料组合物； 通过静置使近晶相液晶材料和向列相液晶材料相分离；对相分离后的液晶材料 组合物进行脱泡处理；对彩膜基板和列阵基板进行取向处理；将脱泡后的液晶 材料组合物滴加至列阵基板上；将彩膜基板和列阵基板组装成液晶盒并进行对 盒。此处，在进行对盒前，在彩膜基板上涂覆常用的封框胶，例如环氧树脂， 然后进行真空对盒。

在上述方法中，液晶材料组合物的脱泡处理可用本领域常用的方法进行， 例如在脱泡器中真空脱泡1至10小时，优选3至6小时。此外，液晶面板的两 个基板的取向处理可用常用的取向剂，例如聚酰亚胺类取向剂形成取向层，并 经摩擦来进行。

实施例

将如下近晶相液晶化合物和向列相液晶化合物分别等量混合制得近晶相液 晶材料和向列相液晶材料。

近晶相液晶化合物

向列相液晶化合物

然后，将上述近晶相液晶材料和向列相液晶材料分别以30％和70％的质量 分数共混，经搅拌后制得液晶材料组合物。将搅拌后的液晶材料组合物在室温 下静置，以使近晶相液晶和向列相液晶进行相分离。进行相分离后的液晶材料 组合物被放置到脱泡机中进行脱泡处理。分别在1平方英寸大小的彩膜基板和 列阵基板上涂覆聚酰亚胺取向剂，并利用绒布摩擦取向，取向方式为平面取向。 将脱泡后的液晶材料组合物以10mg的量滴加到经过取向处理的列阵基板上， 并将环氧树脂封框胶涂覆到彩膜基板上。利用真空对盒的方法将列阵基板和彩 膜基板进行真空对盒，保持盒间隙为5μm，由此完成液晶面板样品1的制作。 在对盒后，对液晶面板用液晶综合参数测试仪(LCT-5016)进行检测，测得的 透过率-时间曲线如图5所示。

对比例

以与实施例相同的方式制作液晶面板样品2，不同之处在于仅使用上述组 成的向列相液晶材料代替液晶材料组合物滴加至列阵基板，测得的透过率-时间 曲线如图5所示。

由图5中示出的曲线可看出，样品1的T_开为10ms，T_关为9ms，总体响 应时间T＝T_开+T_关＝19ms。与之相对比样品2的T_开为18ms，T_关为13ms，总 体响应时间T＝T_开+T_关＝31ms。通过此实验结果可以明显地看出与不含近晶相 液晶材料的液晶面板样品2相比，加入近晶相液晶材料的液晶面板样品1具有 显著降低的响应时间。