CN103484132B - 一种配向膜材料及液晶显示面板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配向膜材料及液晶显示面板的制作方法，所述方法包括准备第一基板、第二基板以及液晶，第一基板、第二基板中至少一基板表面设置有配向膜；该配向膜材料包括溶剂和溶于溶剂的物质，该物质包含至少一种第一聚合物，该第一聚合物包括主链和侧链，部分侧链包含预定长度的烷基，烷基的末端包含环己烯官能团，环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能；将第一基板、第二基板对盒，并在第一基板、第二基板之间注入液晶而形成液晶盒；对液晶盒施加电压，然后对液晶盒照射紫外光以使液晶的液晶分子由垂直取向的状态变为预定取向的状态。通过上述方式，本发明能够减少液晶显示面板Mura现象的产生，提高产品的显示质量。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示面板技术领域，特别是涉及一种配向膜材料及液晶显示面板的制作方法。
背景技术
随着信息社会的发展，人们对显示设备的需求得到了增长。为了满足这种需求，平板显示设备，如：液晶显示器件（LCD）、等离子体显示器件（PDP）、OLED显示器件等得到了迅猛的发展。在平板显示器件中，液晶显示器件由于其重量低、体积小、能耗低的优点，正在逐步取代冷阴极显示设备。
对于垂直配向显示模式而言，液晶显示器件主要由上、下两基板，以及像夹心饼干一样嵌入在两个基板之间的负性液晶分子组成。多畴垂直配向模式（MVA，Multi-domainVerticalAlignment），其特点是通过在彩膜侧制作一定形状的突起（Rib）。图形化垂直配向模式（PVA，PatternedVerticalAlignment），其特点是不需要制作彩膜侧突起，而是在彩膜侧透明电极上制作对应的透明导电层锯齿状结构（ITOSlit）等模式。但是以上两种技术，其Rib和ITOSlit处的透过率都要比正常像素区域的透过率小很多，从而对产品总体的透过率带来影响。高分子稳定垂直配向模式（PSVA，PolymerSustainedVerticalAlignment），其特点是，在液晶方面，PSVA其在原先的负性液晶中添加了反应单体，后续在通过外界影响，使这些反应单体按照一定规律发生反应。在阵列侧透明电极图形上，其使用了较小的透明电极宽度和透明电极Slit。
以上这些显示模式都有其自身特点，并被广泛量产。但是前面两种技术，其Rib和ITOSlit处的透过率都要比正常像素区域的透过率小很多，从而对产品总体的透过率带来影响。对于PSVA显示模式，反应单体不仅价格昂贵，而且在实际生产过程中，其搭配目前的液晶预滴ODF（OneDropFill）工艺，容易产生滴下Mura（主要是是指一类对比度低、亮度不均匀、面积大于一个像素的面缺陷），同时，不同批次的液晶材料，由于其在大批量生产过程中混入的反应单体的浓度或多或少总有些差异，而这也容易在最终的产品上造成显示Mura；在光配向过程中，液晶盒内某些位置的反应速度特别快，形成一些较大的反应物，造成碎亮点等问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种配向膜材料及液晶显示面板的制作方法，能够减少液晶显示面板Mura现象的产生，提高产品的显示质量。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于液晶显示面板的配向膜材料，配向膜材料包含溶剂和溶于溶剂的物质；物质包含至少一种第一聚合物，所述第一聚合物包含主链和连接于主链的侧链，部分侧链包含预定长度的烷基，烷基的末端包含环己烯官能团，环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能。
其中，具有空间位阻的官能团是烷基、芳基或杂环。
其中，烷基是叔丁基或环己烷，芳基是苯环。
其中，主链是第二聚合物，第二聚合物是聚酰亚胺或聚酰亚胺酸。
其中，主链是第三聚合物，第三聚合物是3,4’-二羧基-4,3’酰胺基联苯与3,4,3’,4’-四羧基联苯的聚合物。
其中，溶剂是N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇单丁醚中的一种或两者的组合。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶显示面板的制作方法，包括：准备第一基板、第二基板以及液晶，第一基板、第二基板中至少一基板表面设置有配向膜，配向膜的制备材料包含溶剂和溶于溶剂的物质，物质包含至少一种第一聚合物，第一聚合物包含主链和连接于主链的侧链，部分侧链包含预定长度的烷基，烷基的末端包含环己烯官能团，环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能，进而控制液晶的液晶分子处于垂直取向的状态；将第一基板、第二基板对盒，并在第一基板、第二基板之间注入液晶而形成液晶盒，配向膜邻近液晶设置，侧链具备的形成稳定的垂直取向性能使得液晶的液晶分子处于垂直取向的状态；对液晶盒施加电压，然后对液晶盒照射紫外光以使液晶的液晶分子由垂直取向的状态变为预定取向的状态。
其中，具有空间位阻的官能团是烷基、芳基或杂环。
其中，烷基是叔丁基或环己烷，芳基是苯环。
其中，主链是第二聚合物，第二聚合物是聚酰亚胺或聚酰亚胺酸。
其中，主链是第三聚合物，第三聚合物是3,4’-二羧基-4,3’酰胺基联苯与3,4,3’,4’-四羧基联苯的聚合物。
其中，溶剂是N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇单丁醚中的一种或两者的组合。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的配向膜材料中，第一聚合物的部分侧链包含预定长度的烷基，在烷基的末端包含环己烯官能团，环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能，从而在使用本发明的配向膜材料时仅需通过配向膜即可使液晶分子形成稳定的垂直取向，与现有技术相比不需要加入反应单体，能够避免由反应单体所带来的Mura缺陷，同时侧链作为后续的反应基团其固定在配向膜主链上，反应基团的浓度不会因反应的进行而变的不均匀，由此能够减少碎亮点的产生，提高产品的显示质量。
附图说明
图1是本发明液晶显示面板的制作方法一实施方式的流程图；
图2是图1的液晶盒施加电压后液晶分子的排列方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种用于液晶显示面板的配向膜材料，该配向膜材料包含溶剂和溶于溶剂的物质；该物质包含一种第一聚合物，该第一聚合物包含主链和连接于主链的侧链，部分侧链包含预定长度的烷基，烷基的末端包含环己烯官能团，环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能。
在液晶显示面板的垂直配向显示模式中，配向膜是约束液晶分子与基板夹角的必不可少的组件之一。本发明的配向膜材料的第一聚合物包括主链和侧链，侧链连接在主链上，侧链的特点是包含预定长度的烷基，该烷基的末端包含环己烯官能团，在环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，这些结构特点可以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能。
空间位阻主要是指分子中某些原子或基团彼此接近而引起的空间阻碍和偏离正常键角而引起的分子内的张力。
烷基的预定长度即一定数目碳原子的烷基，该预定长度可以根据实际应用情况确定、或通过实验确定，如果烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻很大，那么烷基的碳原子数目可以少一些，如果烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻不是很大，那么烷基的碳原子数目可以多一些，总之，烷基的碳原子数目跟烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻的大小是负相关的，根据实际应用情况进行调节，调节的最终依据是使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能，即该侧链具有使液晶分子相对于基板垂直取向的能力，只要具备这种能力，烷基的碳原子数目和烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻的大小可以相互调节。根据配向膜材料的测试结果，如果这个侧链达到一定长度，且侧链末端有较大基团，其侧链即可具备形成稳定的垂直取向的性能；当侧链末端的基团很小，其侧链不具备形成垂直取向的性能。
需要说明的是，上述溶于溶剂的物质可以包含一种满足条件的第一聚合物，也可以包含两种或两种以上满足条件的第一聚合物，该条件即为包括主链和侧链，侧链连接在主链上，部分侧链的特点是包含预定长度的烷基，该烷基的末端包含环己烯官能团，在环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团。
具体来说，具有空间位阻的官能团包括但不限于烷基、芳基或杂环。例如：烷基可以是叔丁基、环己烷等；芳基指任何从简单芳香环衍生出的官能团或取代基，芳基可以是苯环、萘环等；杂环是指由碳原子及非碳原子构成的环状结构，杂环可以是吡啶类、喹啉类、吩噻嗪类、苯并二氮杂卓类、呋喃类、吡唑酮类、嘧啶类等等。
该第一聚合物的主链可以是第二聚合物，即聚酰亚胺或聚酰亚胺酸，也即溶于溶剂的物质是主链为聚酰亚胺或聚酰亚胺酸的第一聚合物。聚酰亚胺或聚酰亚胺酸是指主链上含有酰亚胺环（-CO-N-CO-）的一类聚合物，聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。聚酰亚胺分为缩聚型芳香族聚酰亚胺和加聚型聚酰亚胺。缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反应而制得的。例如，主链是第三聚合物，第三聚合物是3,4’-二羧基-4,3’酰胺基联苯与3,4,3’,4’-四羧基联苯的聚合物。
其中，该配向膜材料的溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮（NMP），或二乙二醇单丁醚（BC），或者NMP和BC两者的混合物。或者其它的高沸点质子惰性的溶剂也可以，在此不做限制。
下面以具体的例子说明该配向膜材料的溶于溶剂的物质。例如，该物质是下式（1）所示的第一聚合物：
式（1）：
在式（1）中，主链是3,4’-二羧基-4,3’酰胺基联苯与3,4,3’,4’-四羧基联苯的聚合物，侧链包含7个碳原子的烷基，烷基末端是环己烯官能团，在环己烯官能团的对位是叔丁基。式（1）只是一个重复单元，实际的材料有多个式（1）重复单元组成的主体材料。主体材料按照一定比例混入NMP，或BC，或NMP和BC的混合区中，即可形成本发明的配向膜材料。
例如，溶于溶剂的物质还可以是另一种第一聚合物，该另一种第一聚合是下式（2）所示的聚合物：
式（2）：
式（2）和式（1）的侧链是一样的，不一样的是式（2）的主链是由式（1）发生酰胺化反应获得。
例如，溶于溶剂的物质还可以是下式（3）所示的第一聚合物：
式（3）：
式（3）和式（1）的主链是一样的，不一样的是式（3）的侧链的末端的环己烯官能团的对位是苯基。
需要说明的是，溶于溶剂的物质也可以是上述第一聚合物的混合物，例如，式（1）和式（2）的混合物，式（1）和式（3）的混合物等等。
总之，本发明用于液晶显示面板的配向膜材料包含溶剂和溶于溶剂的物质；该物质包含至少一种第一聚合物，该第一聚合物包含主链和连接于主链的侧链，部分侧链包含预定长度的烷基，烷基的末端包含环己烯官能团，环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能。从而在使用本发明的配向膜材料时仅需通过配向膜即可使液晶分子形成稳定的垂直取向，与现有技术相比不需要加入反应单体，能够避免由反应单体所带来的Mura缺陷，同时侧链作为后续的反应基团其固定在配向膜主链上，反应基团的浓度不会因反应的进行而变的不均匀，由此能够减少碎亮点的产生，提高产品的显示质量。
参阅图1，本发明液晶显示面板的制作方法的一实施方式中，包括如下步骤：
步骤S101：准备第一基板、第二基板以及液晶，所述第一基板、第二基板中至少一基板表面设置有配向膜，其中，该配向膜材料包括溶剂和溶于溶剂的物质；该物质包含至少一种第一聚合物，该第一聚合物包含主链和连接于主链的侧链，部分侧链包含预定长度的烷基，烷基的末端包含环己烯官能团，环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能。
在液晶显示面板的制作过程中，首先提供第一基板和第二基板，其中第一基板可以是形成液晶显示面板所需的阵列基板，第二基板可以是形成液晶显示面板所需的彩色滤光基板，将两块基板清洗干净后，在第一基板的一表面和第二基板的一表面均涂布配向膜。配向膜的涂布可以使用APRcoating的方法，即利用APR凸版将配向膜图形转印于第一基板和第二基板上。在其他实施方式中，也可以使用Ink-Jet的方法进行配向膜的涂布。
其中，配向膜材料的主体材料为溶于溶剂的物质，该物质至少包含一种第一聚合物，该第一聚合物是具备形成稳定的垂直取向性能的聚合物。第一聚合物包括主链和侧链，侧链连接在主链上，部分侧链的特点是包含预定长度的烷基，该烷基的末端包含环己烯官能团，在环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，这些结构特点可以使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能。
烷基的预定长度即一定数目碳原子的烷基，该预定长度可以根据实际应用情况确定，如果烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻很大，那么烷基的碳原子数目可以少一些，如果烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻不是很大，那么烷基的碳原子数目可以多一些，总之，烷基的碳原子数目跟烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻的大小是负相关的，根据实际应用情况进行调节，调节的最终依据是使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能，即该侧链具有使液晶分子相对于基板垂直取向的能力，只要具备这种能力，烷基的碳原子数目和烷基末端的包含环己烯官能团的整个基团的空间位阻的大小可以相互调节。根据配向膜材料的测试结果，如果这个侧链达到一定长度，且侧链末端有较大基团，其侧链即可具备形成稳定的垂直取向的性能；当具备形成稳定的垂直取向性能的侧链，在经过处理比如紫外光照射下使得其末端的基团变小，其侧链不具备形成垂直取向的性能。
需要说明的是，上述溶于溶剂的物质可以包含一种满足条件的第一聚合物，也可以包含两种或两种以上满足条件的第一聚合物，该条件即为包括主链和侧链，侧链连接在主链上，部分侧链的特点是包含预定长度的烷基，该烷基的末端包含环己烯官能团，在环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团。
具体来说，具有空间位阻的官能团包括但不限于烷基、芳基或杂环。例如：烷基可以是叔丁基、环己烷等；芳基指任何从简单芳香环衍生出的官能团或取代基，芳基可以是苯环、萘环等；杂环是指由碳原子及非碳原子构成的环状结构，杂环可以是吡啶类、喹啉类、吩噻嗪类、苯并二氮杂卓类、呋喃类、吡唑酮类、嘧啶类等等。
该第一聚合物的主链可以是第二聚合物，即聚酰亚胺或聚酰亚胺酸，也即溶于溶剂的物质是主链为聚酰亚胺或聚酰亚胺酸的第一聚合物。聚酰亚胺或聚酰亚胺酸是指主链上含有酰亚胺环（-CO-N-CO-）的一类聚合物，聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。聚酰亚胺分为缩聚型芳香族聚酰亚胺和加聚型聚酰亚胺。缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反应而制得的。例如，主链是第三聚合物，第三聚合物是3,4’-二羧基-4,3’酰胺基联苯与3,4,3’,4’-四羧基联苯的聚合物。
本实施方式的第一聚合物例如可以是下式（4）所示的聚合物：
式（4）：
式（4）中，主链是3,4’-二羧基-4,3’酰胺基联苯与3,4,3’,4’-四羧基联苯的聚合物，侧链连接于主链上，其包含7个碳原子的烷基，烷基末端是环己烯官能团，在环己烯官能团的对位是叔丁基。侧链的特点是其烷基的长度达到预定长度，且在环己烯官能团的对位或间位包含具有较大空间位阻的叔丁基，从而使得侧链具备形成稳定的垂直取向性能，从而控制液晶分子处于稳定垂直取向的状态。式（4）只是一个重复单元，实际的材料有多个式（4）重复单元组成的主体材料。将主体材料与N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂按照一定的比例混合，从而得到配向膜材料。当然在其他实施方式中，配向膜材料的溶剂也可以是二乙二醇单丁醚（BC），或者NMP和BC两者的混合物。或者其它的高沸点质子惰性的溶剂也可以，在此不做限制。
完成配向膜材料的涂布步骤后，对配向膜进行热固化处理。在热固化过程中，式（4）的主链发生酰胺反应，羧基和氨基形成酰胺，变为下式（5）中的聚合物：
式（5）：
其中，热固化的温度和时间需根据式（4）聚合物具体的分子量进行调节，为了保护环己烯官能团，以满足较低温度和较短时间为佳。在高温固化时，需要通氮气来隔绝氧气的影响，之后在氮气环境下使配向膜冷却至接近室温。
步骤S102：将第一基板、第二基板对盒，并在第一基板、第二基板之间注入液晶而形成液晶盒，配向膜邻近液晶设置，侧链具备的形成稳定的垂直取向性能使得液晶的液晶分子处于垂直取向的状态。
完成配向膜处理后，将第一基板和第二基板对盒进行封框胶涂布，以使得第一基板和第二基板贴合，并预留一液晶灌注口，以从该管住口注入所需的液晶，从而形成液晶盒。其中，第一基板涂布有配向膜的表面朝向液晶，以使得配向膜邻近液晶设置。所使用的液晶为负向液晶材料。此时由于侧链具备形成稳定的垂直取向性能，从而液晶分子在侧链的作用下处于垂直取向的状态。
步骤S103：对液晶盒施加电压，然后对液晶盒照射紫外光以使液晶的液晶分子由垂直取向的状态变为预定取向的状态。
形成液晶盒后，对液晶进行光配向，首先对液晶盒的第一基板和第二基板施加电压以使得液晶分子形成一定的取向，例如可以控制液晶分子按照图2所示的4畴图形形成稳定的取向，之后持续施加电压，并对液晶盒照射紫外光，紫外光的波长大于310nm。在紫外光的照射下，式（5）中侧链末端的环己烯官能团发生4+2成环反应的逆反应，发生解体，变为下式（6）所示的聚合物：
式（6）：
在式（6）中，主链与式（5）的主链是一样的，不一样的是式（6）中侧链的末端为共轭二烯官能团。由式（5）和式（6）比较可知，式（6）的侧链的末端的共轭二烯官能团比式（5）的侧链的末端的环己烯官能团小，从而改变了侧链末端的官能团的空间位阻。共轭二烯官能团的空间位阻比叔丁基的空间位阻小较多，这些结构使得侧链不再具备形成稳定垂直取向的性能，从而在所施加的电压和侧链的共同作用下使得液晶分子由垂直取向的状态变为预定取向的状态。通过调整施加至液晶盒的电压以及侧链末端的官能团大小，能够将液晶分子的预倾角控制在88～90度之间。
在光配向制程之后，停止紫外光照射，之后停止对液晶盒施加电压。此时配向膜的侧链由于不再具备之前的形成垂直取向的性能，因此液晶分子无法恢复到之前的垂直取向的状态，而是具有一定的预倾角，即处于预定取向的状态。
通过本实施方式的配向膜，由于将反应活性中心固定在配向膜材料的主链上，且使用普通的液晶材料，因此不存在反应单体扩散的问题；同时由于反应基团固定在配向膜主链上，反应基团的浓度不会因为反应的进行而变的不均匀，从而能够减少产品对比度低、亮度不均匀的现象，进而减少产品产生的Mura缺陷，以提高产品质量。
在其他的实施方式中，配向膜材料中溶于溶剂的物质还可以是下式（7）所示的第一聚合物：
式（7）：
式（7）和式（4）的主链是一样的，不一样的是式（7）的侧链的末端的环己烯官能团的对位是苯基。
此外，在其他实施方式中，配向膜材料中溶于溶剂的物质也可以是式（5）所示的聚合物，当然，还可以是上述第一聚合物的混合物，例如，可以是式（4）和式（5）的混合物，或者式（4）和式（7）的混合物等等。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于液晶显示面板的配向膜材料，其特征在于，所述配向膜材料包含溶剂和溶于所述溶剂的物质；所述物质包含至少一种第一聚合物，所述第一聚合物包含主链和连接于所述主链的侧链，部分所述侧链包含烷基，所述烷基的末端包含环己烯官能团，所述环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得所述侧链具备形成稳定的垂直取向性能；
其中，所述第一聚合物为式(1)、式(2)、式(3)或式(5)；
所述式(1)为：
所述式(2)为：
所述式(3)为：
所述式(5)为：
2.根据权利要求1所述的配向膜材料，其特征在于，所述溶剂是N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇单丁醚中的一种或两者的组合。
3.一种液晶显示面板的制作方法，其特征在于，包括：
准备第一基板、第二基板以及液晶，所述第一基板、第二基板中至少一基板表面设置有配向膜，
所述配向膜的制备材料包含溶剂和溶于所述溶剂的物质，所述物质包含至少一种第一聚合物，所述第一聚合物包含主链和连接于所述主链的侧链，部分所述侧链包含烷基，所述烷基的末端包含环己烯官能团，所述环己烯官能团的对位或间位包含具有空间位阻的官能团，以使得所述侧链具备形成稳定的垂直取向性能；
将所述第一基板、第二基板对盒，并在所述第一基板、第二基板之间注入所述液晶而形成液晶盒，所述配向膜邻近所述液晶设置，所述侧链具备的形成稳定的垂直取向性能使得所述液晶的液晶分子处于垂直取向的状态；
对所述液晶盒施加电压，然后对所述液晶盒照射紫外光以使所述液晶的液晶分子由垂直取向的状态变为预定取向的状态；
其中，所述第一聚合物为式(1)、式(2)、式(3)或式(5)；
所述式(1)为：
所述式(2)为：
所述式(3)为：
所述式(5)为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶剂是N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇单丁醚中的一种或两者的组合。
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