CN102643387A - 一种液晶显示面板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示面板及其制备方法，该方法包括：将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上；将包括液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物添加到彩膜基板和涂覆可聚合硅氧烷溶液的阵列基板之间；通过紫外光照射，使液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷在光引发剂的作用下聚合，生成高分子聚合物网络，由此液晶中的液晶分子被锚定为垂直取向状态。该液晶显示面板在高分子聚合物网络周围的液晶分子会受到其锚定作用，按照液晶分子长轴垂直于阵列基板排列，有效地增强了液晶分子长轴垂直于阵列基板排列的一致性，减少了处于液晶显示面板各个位置的液晶分子在垂直方向上的偏差，提高了液晶显示面板的显示效果。

Description

一种液晶显示面板及其制备方法
技术领域
本发明涉及液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)技术领域，尤其涉及一种液晶显示面板及其制备方法。
背景技术
随着个人计算机的日渐普及，液晶显示技术在21世纪迅速发展，并成为目前工业界的新星和经济发展的亮点。在液晶显示蓬勃发展的同时，视角宽、能耗低和响应速度快成为液晶显示器件的迫切要求。其中，决定液晶显示响应速度的因素除了液晶分子本身的性质之外，其在阵列基板上的取向也是一个重要的外部因素。通过选择合适的取向剂和取向技术，优化液晶分子在阵列基板上的排列和预倾角，可以使液晶显示面板的响应时间得到改善，并扩展液晶显示器件的视角。
目前，根据液晶显示面板的显示模式不同，液晶的取向方式也不同，常见的液晶取向方式分为两种：一种是液晶平行取向方式，利用取向剂PI涂覆到阵列基板表面形成取向膜，经过摩擦在取向膜上生成沟痕，诱导液晶分子长轴平行于阵列基板排列。第二种是液晶垂直取向方式，这种取向方法是利用硅氧烷作为垂直取向剂，对阵列基板表面进行处理，硅氧烷通过化学键粘附在基板上，硅氧烷末端柔性链基团能够诱导液晶分子长轴垂直于基板排列。在离硅氧烷较近处，液晶分子受到的取向作用大，液晶分子的长轴能够按照垂直于阵列基板排列，但在离硅氧烷较远处，液晶分子受到的取向作用有限，其主要受到已取向的液晶分子诱导取向，就会出现处于液晶显示面板各个位置的液晶分子在垂直方向上的偏差，使得整个液晶排列在垂直方向的排列不一致，导致光在通过整个液晶时会出现光散射现象，从而影响到液晶显示面板的显示效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种液晶显示面板及其制备方法，用以解决现有的垂直取向剂不能有效地诱导液晶分子，使得处于液晶显示面板各个位置的液晶分子在垂直方向上出现排列偏差，影响液晶显示面板的显示效果的问题。
本发明实施例提供的一种液晶显示面板的制备方法，包括：
将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上；
将包括液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物添加到彩膜基板和涂覆可聚合硅氧烷溶液的阵列基板之间；
通过紫外光照射，使所述液晶性可聚合单体和所述可聚合硅氧烷在所述光引发剂的作用下聚合，生成高分子聚合物网络，由此所述液晶中的液晶分子被锚定为垂直取向状态。
本发明实施例提供的一种液晶显示面板，包括：彩膜基板、阵列基板、以及填充在所述彩膜基板和所述阵列基板之间的液晶和高分子聚合物网络；
所述高分子聚合物网络是通过紫外光照射液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷，在光引发剂的作用下聚合生成的，用于锚定所述液晶中液晶分子为垂直取向状态。
本发明实施例提供的液晶显示面板及制备方法，包括：将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上；将包括液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物添加到彩膜基板和涂覆可聚合硅氧烷溶液的阵列基板之间；通过紫外光照射，使液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷在光引发剂的作用下聚合，生成高分子聚合物网络，由此液晶中的液晶分子被锚定为垂直取向状态。得到的液晶显示面板中包括通过紫外光照射液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷，在光引发剂的作用下聚合形成高分子聚合物网络，在该高分子聚合物网络周围的液晶分子会受到其锚定作用，按照液晶分子长轴垂直于阵列基板排列，有效地增强了液晶分子长轴垂直于阵列基板排列的一致性，减少了处于液晶显示面板各个位置的液晶分子在垂直方向上的偏差，提高了液晶显示面板的显示效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的液晶显示面板的制备流程图之一；
图2为本发明实施例提供的液晶显示面板的制备流程图之二；
图3为本发明实施例提供的液晶显示面板聚合前的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的液晶显示面板聚合后的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的FT-IR测试图谱。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的液晶显示面板及其制备方法的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供了一种液晶显示面板的制备方法，如图1所示，包括下述步骤：
S101、将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上。
S102、将包括液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物添加到彩膜基板和涂覆可聚合硅氧烷溶液的阵列基板之间。
S103、通过紫外光照射，使液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷在光引发剂的作用下聚合，生成高分子聚合物网络，由此液晶中的液晶分子被锚定为垂直取向状态。
具体地，上述步骤S101将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上，可以通过下述方式实施：
将可聚合硅氧烷按照一定的比例溶解到水或有机溶剂中，得到混合溶液；
然后，将可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上。
较佳地，可聚合硅氧烷的溶液浓度为1％～5％时，能够得到溶解性比较好的溶液。
具体地，上述步骤S102将包括液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物添加到彩膜基板和涂覆可聚合硅氧烷溶液的阵列基板之间，如图2所示，可以包括以下步骤：
S1021、将液晶性可聚合单体以合适比例添加到液晶中。
较佳地，液晶性可聚合单体为C6M，或者为C6M的衍生物。
其中，液晶性可聚合单体含量越多，经紫外光照射后和可聚合硅氧烷聚合生成的高分子聚合物网络的网孔越密，液晶性可聚合单体含量越少，经紫外光照射后和可聚合硅氧烷聚合生成的高分子聚合物网络的网孔则越稀疏。
较佳地，液晶性可聚合单体的质量占混合物总质量的1％～20％时，生成的高分子聚合物网络对液晶分子的取向诱导效果较好。
S1022、将光引发剂以合适比例添加到步骤S1021得到的液晶性可聚合单体和液晶的混合物中。
较佳地，光引发剂可以为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯之中的一种或多种的组合。
其中，光引发剂的含量不宜过高，当光引发剂的质量超过液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物的总质量的20％时，会引起液晶显示面板发生黄变的现象，从而影响液晶显示面板的显示效果，光引发剂的质量占液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物的总质量的的1％～5％时，所得到的液晶显示面板的显示效果较佳。其中，光引发剂占混合物总质量的1％时，效果更好。
S1023、将步骤S1022得到的含有液晶、液晶性可聚合单体和光引发剂的混合物避光搅拌均匀，之后添加到彩膜基板和阵列基板之间。
其中，可以采用滴涂的方式在彩膜基板和阵列基板之间加入上述混合物。
上述步骤S1021和S1022的顺序也可以互换，可以先执行步骤S1022，再执行步骤S1021，或者，同时执行步骤S1021和S1022，即同时将光引发剂和液晶性可聚合单体添加到液晶中，在此不做限定。
具体地，上述步骤S103中，紫外光照射后，液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷受到光引发剂引发，形成高分子聚合物网络。在高分子聚合物网络周围的液晶小分子被锚定，使得液晶小分子长轴受初始条件的影响垂直于阵列基板排列，由于形成的高分子聚合物网络充满整个液晶显示面板中，锚定其周围的液晶小分子，无论是处于边缘的液晶小分子还是处于中心的液晶小分子，都会受到高分子聚合物网络的锚定，相对于现有技术中垂直取向方式中单一使用硅氧烷诱导液晶分子垂直于基板排列，使用分布于彩膜基板和阵列基板之间的高分子可聚合网络锚定周围的液晶分子，能有效地增强液晶分子长轴垂直于阵列基板排列的一致性，减少处于液晶显示面板各个位置的液晶分子在垂直方向上的偏差，从而提高了液晶显示面板的显示效果。
在本发明实施例提供的上述液晶显示面板制备过程中，将作为垂直取向剂的可聚合硅氧烷按照一定的比例溶解到水中或者有机溶剂中形成溶液，之后将可聚合硅氧烷溶液涂覆到阵列基板上；并将光引发剂、液晶性可聚合单体分别以一定的比例均匀混合在液晶中形成混合物。在对盒工艺中，将得到的混合物滴加到彩膜基板和阵列基板之间，如图3所示，其中，在阵列基板1上涂覆的可聚合硅氧烷2通过化学键粘附在阵列基板1上，液晶性可聚合单体3本身具有液晶性，因此，液晶分子4和液晶性可聚合单体3受到可聚合硅氧烷2的诱导作用，在未聚合时垂直于基板排列，在紫外光照射后，如图4所示，可聚合硅氧烷2的双键官能团会和液晶性可聚合单体3的双键官能团在光引发剂(未示出)的作用下聚合，形成高分子聚合物网络，并且在此聚合过程中，液晶分子4长轴一直处于垂直阵列基板排列，在聚合之后，在彩膜基板和阵列基板之间均匀分布着形成的高分子聚合物网络，高分子聚合物网络会锚定周边的液晶分子4，相较于现有技术的垂直取向方式中单一使用硅氧烷诱导液晶分子垂直于基板排列，使用分布于彩膜基板和阵列基板之间的高分子可聚合网络锚定周围的液晶分子，能有效地增强液晶分子长轴垂直于阵列基板排列的一致性，减少处于液晶显示面板各个位置的液晶分子在垂直方向上的偏差，提高了液晶显示面板的显示效果。
上述高分子聚合物网络由液晶性可聚合单体3和可聚合硅氧烷2经过紫外光照射，在光引发剂的作用下聚合形成的，该过程具有不可逆性，形成的高分子聚合物网络具有空间网络结构，其具体结构由聚合前的液晶性可聚合单体3和可聚合硅氧烷2的结构、比例和排列位置决定。
液晶性可聚合单体3的分子结构不同，聚合后对液晶分子4的诱导取向效果也会不同：液晶性可聚合单体3分子中的苯环数量越多，对液晶分子4的诱导作用较大。
再者，液晶性可聚合单体3含量的多少会影响到液晶分子4的诱导取向效果，一般规律是：液晶性可聚合单体3的含量越少，聚合后生成的高分子聚合物网络较稀疏，则对液晶分子4的取向诱导效果越差；液晶性可聚合单体3的含量越多，聚合后生成的高分子聚合物网络较密集，则对液晶分子4的取向诱导效果越好。
较佳地，在本发明实施例中，液晶性可聚合单体3的含量为液晶含量的1％～20％时，形成的高分子聚合物网络对液晶分子4的取向诱导效果较好。
另外，液晶性可聚合单体3分子中间苯环位置含有的官能团不同，其分子极性也不相同，也会影响液晶分子4的诱导取向效果。
具体地，液晶性可聚合单体3可以为1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)苯甲酰氧基)-2-甲苯(简称C6M)，其分子结构式如下：
Figure BDA0000113851790000061
液晶性可聚合单体3还可以为C6M的衍生物，其分子结构式分别如下：
Figure BDA0000113851790000062
当n＝6时：
第1个分子结构式为：1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)苯甲酰氧基)-2-氯苯；
第2个分子结构式为：1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)苯甲酰氧基)-苯；
第3个分子结构式为：1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)苯甲酰氧基)-2，3-二甲基苯；
第4个分子结构式为：1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)联苯甲酰氧基)-苯；
第5个分子结构式为：1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)联苯甲酰氧基)-2-氯苯；
第6个分子结构式为：1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)联苯甲酰氧基)-2-甲苯；
第7个分子结构式为：1，4-双(4-(6’-丙烯氧基己氧基)联苯甲酰氧基)-2，3-二甲基苯。
当n为其他数值时，还可以得到上述各分子式相应的衍生物，这些衍生物同样也可以作为液晶性可聚合单体3，例如n还可以为2、4或10等，在此不限定n的具体数值。
本发明实施例中采用的液晶性可聚合单体的种类，可以根据液晶种类(液晶分子的结构)的不同而不同，并不限于C6M及其衍生物。
可聚合硅氧烷2分子中的烷基长短也会影响液晶分子4的诱导取向效果，一般规律是：可聚合硅氧烷2的烷基越长，对液晶分子4的取向诱导效果越好；可聚合硅氧烷2的烷基越短，对液晶分子4的取向诱导效果越差。
具体地，可聚合硅氧烷2可以为烯丙氧基乙基硅氧烷，其分子结构式如下：
当n＝6时：分子结构式为：烯丙氧基己基硅氧烷
其中，n还可以为2、4或10等，在此不限定n的具体数值。
此外，对于是否生成高分子聚合物网络的判断，可以通过图3所示的傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测试图谱得到证实，在图5中，曲线1为液晶性可聚合单体在聚合前的图谱，可以看到在1635位置有明显的双键官能团吸收峰；曲线2为可聚合硅氧烷在聚合前的图谱，可以看到在1635位置存在明显的双键官能团吸收峰；曲线3为液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷混合后的图谱，可以看到在1635位置存在吸收峰；曲线4为液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷聚合后的图谱，可以看到在双键官能团特征峰1635位置的吸收峰消失，证明液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷发生聚合反应，生成了高分子聚合物网络。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了使用上述制备方法制备出的液晶显示面板，具体包括：彩膜基板、阵列基板、以及填充在彩膜基板和阵列基板之间的液晶和高分子聚合物网络；其中，高分子聚合物网络是通过紫外光照射液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷，在光引发剂的作用下聚合生成的，用于锚定液晶中液晶分子为垂直取向状态。
其中，上述液晶显示面板中，液晶性可聚合单体为C6M，或者为C6M的衍生物，其的质量占液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物的总质量的1％～20％，由于液晶显示面板解决问题的原理与前述一种液晶显示面板的制备方法相似，因此该液晶显示面板的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的液晶显示面板及制备方法，包括：将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上；将包括液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物添加到彩膜基板和涂覆可聚合硅氧烷溶液的阵列基板之间；通过紫外光照射，使液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷在光引发剂的作用下聚合，生成高分子聚合物网络，由此液晶中的液晶分子被锚定为垂直取向状态。得到的液晶显示面板中包括通过紫外光照射，液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷在光引发剂的作用下聚合，形成高分子聚合物网络，在该高分子聚合物网络周围的液晶分子会受到其锚定作用，按照液晶分子长轴垂直于阵列基板排列，有效地增强了液晶分子长轴垂直于阵列基板排列的一致性，减少了处于液晶显示面板各个位置的液晶分子在垂直方向上的偏差，提高了液晶显示面板的显示效果。
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 (10)

1.一种液晶显示面板的制备方法，其特征在于，包括：
将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上；
将包括液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物添加到彩膜基板和涂覆可聚合硅氧烷溶液的阵列基板之间；
通过紫外光照射，使所述液晶性可聚合单体和所述可聚合硅氧烷在所述光引发剂的作用下聚合，生成高分子聚合物网络，由此所述液晶中的液晶分子被锚定为垂直取向状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将溶解有可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上，具体包括：
将可聚合硅氧烷溶解到水或有机溶剂中，得到溶液；
将所述可聚合硅氧烷的溶液涂覆到阵列基板上。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述可聚合硅氧烷的溶液浓度为1％～5％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液晶性可聚合单体的质量占所述液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物的总质量的1％～20％。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述液晶性可聚合单体为C6M，或者为C6M的衍生物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光引发剂的质量占所述液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物的总质量的1％～5％。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述光引发剂包括过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯中之一或组合。
8.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：彩膜基板、阵列基板、以及填充在所述彩膜基板和所述阵列基板之间的液晶和高分子聚合物网络；
所述高分子聚合物网络是通过紫外光照射液晶性可聚合单体和可聚合硅氧烷，在光引发剂的作用下聚合生成的，用于锚定所述液晶中液晶分子为垂直取向状态。
9.根据权利要求8所述的液晶显示面板，其特征在于，所述液晶性可聚合单体为C6M，或者为C6M的衍生物。
10.根据权利要求8或9所述的液晶显示面板，其特征在于，所述液晶性可聚合单体的质量占液晶性可聚合单体、光引发剂和液晶的混合物的总质量的1％～20％。
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