CN103809330A - 一种取向膜及其制作方法、液晶面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种取向膜及其制作方法、液晶面板及显示装置，涉及液晶显示技术领域，可以避免摩擦过程中会引起静电和产生尘埃，以及取向上的不均匀性。所述方法包括：将含有疏水支链的盘状液晶分子分散在溶剂中，制作成盘状液晶分子溶液；将所述盘状液晶分子溶液形成在基板上，去除溶剂后获得取向膜。

Description

一种取向膜及其制作方法、液晶面板及显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种取向膜及其制作方法、液晶面板及显示装置。
背景技术
液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD）中的液晶面板是由两块基板及其之间的液晶层构成的，将电信号施加到液晶面板上控制液晶层中的液晶进行旋转，就可以实现图像显示。为了能够得到均匀的亮度和高的对比度，必须使液晶面板内的液晶分子沿一定的方向排列。因此，在液晶层形成之前，需要先在两块基板上分别形成取向膜，使得液晶分子根据取向膜沿一定的方向排列。
现有技术中的取向膜通常采用摩擦法制作而成，虽然由于工艺比较成熟，生产过程简单且成本低廉而被广泛使用，但其仍然存在着很难解决的缺点：1、摩擦过程中会引起静电和产生尘埃，并将对基板造成一定损伤。2、现在的摩擦法只对平面表面起作用，对于形状不规则的基板，通过摩擦取向会导致取向不均匀。
发明内容
本发明的实施例提供一种取向膜及其制作方法、液晶面板及显示装置，可以避免摩擦过程中会引起静电和产生尘埃，以及取向上的不均匀性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种盘状液晶自组装取向膜的制作方法，包括：
将含有疏水支链的盘状液晶分子分散在溶剂中，制作成盘状液晶分子溶液；
将所述盘状液晶分子溶液形成在基板上，去除溶剂后获得取向膜。
可选的，所述将所述盘状液晶分子溶液形成在基板上，去除溶剂后获得取向膜，包括：
在羟基化的基板上滴入一层所述盘状液晶分子溶液，旋涂后蒸发去除所述溶剂，获得所述取向膜。
可选的，所述盘状液晶分子包括TCnAT。
可选的，所述盘状液晶分子溶液中的溶剂包括氯仿，所述盘状液晶分子溶液的浓度为0.001wt%-5wt%。
可选的，所述羟基化的基板的制作方法包括：
将基板洗净后，用盐酸溶液超声处理；
将超声处理后的基板用超纯水清洗后，在浓H2SO4中浸泡；
将浸泡后的基板在超纯水中煮沸，然后用高纯氮气吹干，获得羟基化基板。
可选的，所述TCnAT中的n为2，6，12。
一种取向膜，包括含有疏水支链的盘状液晶分子盘状液晶分子。
可选的，所述盘状液晶分子包括TCnAT。
一种液晶面板，包括两个显示基板以及两个显示基板之间的液晶，至少一个显示基板的内侧设置有上述的取向膜。
可选的，所述显示基板的内侧设置的取向膜为水平取向膜或者垂直取向膜。
可选的，所述两个显示基板中，其中一个显示基板内侧的取向膜为水平取向膜，另一个显示基板内侧的取向膜为垂直取向膜。
可选的，所述水平取向膜中TCnAT的n值为2或6，所述垂直取向膜中TCnAT的n值为12。
一种显示装置，包括：上述的液晶面板。
本发明实施例提供的取向膜及其制作方法、液晶面板及显示装置，通过采用盘状液晶分子自组装薄膜为取向膜的方法，应用所述取向膜中的盘状液晶分子的自组装特性，使向列相液晶可以自主地进行取向，解决了现有技术中采用机械摩擦取向所带来的静电和尘埃等问题，同时对于形状不规则或表面不平的基板，本发明实施例提供的取向膜也可保证取向的均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种取向膜的制作方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种在垂直取向膜中灌注液晶的过程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种在水平取向膜中灌注液晶的过程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种液晶面板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明实施例提供了一种盘状液晶自组装取向膜的制作方法，如图1所示，所述方法包括：
101、将含有疏水支链的盘状液晶分子分散在溶剂中，制作成盘状液晶分子溶液。
盘状液晶分子（discotic liquid crystal，DLC）通常包括两个基本组成部分：内核和内核外面围绕着的柔性脂肪侧链。如下所示的5种分子就是盘状液晶分子，其疏水支链为R为CnH2n+1。
Figure BDA0000462549910000031
如下所示的3种以苯为内核的分子，也是盘状液晶分子，其疏水支链为CnH2n+1。
Figure BDA0000462549910000032
所述TCnAT为一类盘状液晶分子，其化学分子式为：
所述TCnAT可以由三聚氰氯与对烷基苯胺反应而成的，其合成路线如下所示，在碱性条件（碳酸钾）下，所述三聚氰氯中的氯原子与对烷基苯胺中的氨基发生了取代反应生成盘状液晶分子TCnAT。
Figure BDA0000462549910000042
当然，上述反应中，所述三聚氰氯中的氯原子也可以被其他卤素原子取代，这并不影响盘状液晶分子TCnAT的生成。
以下以盘状液晶分子为TCnAT为例进行说明。
可选的，当所述盘状液晶分子为TCnAT时，所述盘状液晶分子溶液中的溶剂包括氯仿，所述盘状液晶分子溶液的浓度为0.001wt%-5wt%。
102、将所述盘状液晶分子溶液形成在基板上，去除溶剂后获得取向膜。
可选的，可以将所述盘状液晶分子溶液形成在羟基化的基板上，去除溶剂后获得取向膜。羟基化的基板更加有益于盘状液晶分子的吸附。
所述羟基化的基板的制作步骤包括：
步骤S1、将基板洗净后，用盐酸溶液超声处理。
步骤S2、将超声处理后的基板用超纯水清洗后，在浓H2SO4中浸泡。
步骤S3、将浸泡后的基板在超纯水中煮沸，然后用高纯氮气吹干，获得羟基化基板。
示例的，所述羟基化的基板的制作步骤为：将2.0cm×2.5cm基板洗净后，用6M的盐酸溶液超声处理30min；取出用超纯水清洗后，在浓H2SO4中浸泡1h；然后在超纯水中煮沸约4h，高纯氮气吹干，得到富羟基化的基板。
在获得羟基化的基板后，可以将所述盘状液晶分子溶液旋涂在羟基化的基板上，去除溶剂后获得取向膜。可选的，可以在所述羟基化的基板上滴入一层所述盘状液晶分子溶液，以一定转速旋涂预设时间，然后蒸发1-3小时去除所述溶剂，通过分子自组装方式获得不同浓度的盘状液晶分子TCnAT的自组装取向膜。其中所述一定转速为1000-3000rp/min，预设时间为20-50s，优选的，所述一定转速为2000rp/min，预设时间为30s。
分子自组装是指在不受人类外力之介入下，自行聚集、组织成规则结构的现象，目前，分子自组装已经逐渐成为构建有机功能材料的主要方式，这一工艺可以将有序的各向异性分子结构按照一定的空间分布在宏观尺寸进行组装。
上述取向膜中包含的材料为盘状液晶分子TCnAT，所述TCnAT具有双亲性的结构特点，双亲盘状液晶分子独特的双亲分子结构以及由此决定的自组装薄膜表面分子自组装方式对向列相液晶的取向起到了关键性作用。在蒸发溶剂的过程中，气液界面的双亲性分子采取支链在空气中舒展垂直排列或水平排列，这样可以获得最小的界面自由能，同时使得自组装薄膜具有较强的疏水特性。
在取向向列相液晶过程中，靠近取向层的分子，由于受到分子间氢键的作用，向盘状分子的盘核中心靠近，由于受到柔性支链的作用，靠近取向层的液晶分子可以成垂直排列或水平排列，由于分子间的相互作用力，体系逐渐转变为垂直取向或水平取向，通常情况下，TCnAT中n大于等于12的情况下，支链比较长，会诱导向列相液晶成垂直取向，TCnAT中n小于等于6的情况下，支链比较短，会诱导向列相液晶成水平取向。
在进行实验时，采用1wt%的TC12AT溶液自组装成取向膜，通过偏光显微镜观察灌盒过程中液晶分子的取向过程：在灌盒的过程中，由于受到液晶流动力的影响，液晶分子沿灌盒方向采取了弯曲-伸展-变形准平行排列，在液晶全部灌满液晶盒，流体不再流动时，如图2中的a图所示，所述靠近取向层的液晶会垂直取向而出现暗场，随后盒内的液晶分子逐渐由于受到自组装取向膜的作用力转变为垂直取向而出现大量暗场（如图2中的b图所示），并且随着时间的延长，暗场区域逐渐成核并扩散至全部区域（如图2中的c图）。通过上述观察到的现象可知制作成的取向膜为垂直取向膜。
采用0.5wt%的TC2AT溶液自组装成取向膜，通过偏光显微镜在正交偏振片间转动载物台上观察，液晶盒逐渐呈现明暗相间的变化（如图3中的a图和b图），说明液晶分子呈现水平排列，即制作成的取向膜为水平取向膜。
本发明实施例提供的取向膜的制作方法，采用盘状液晶分子TCnAT自组装成取向薄膜的方法，解决了现有技术中采用机械摩擦取向所带来的静电和尘埃等问题，同时对于形状不规则或表面不平的基板，本发明实施例提供的取向膜也可保证取向的均匀性。
本发明实施例还提供了一种取向膜，所述取向膜是按照本发明实施例提供的方法制作完成的，包括：含有疏水支链的盘状液晶分子盘状液晶分子。优选的，所述盘状液晶分子为TCnAT。
通常情况下，TCnAT中n大于等于12的情况下，支链比较长，会诱导向列相液晶成垂直取向，TCnAT中n小于等于6的情况下，支链比较短，会诱导向列相液晶成水平取向。故所述取向膜中的TCnAT的n值取值范围为n大于等于12或者n小于等于6。
本发明实施例还提供了一种液晶面板，包括两个显示基板以及两个显示基板之间的液晶，其中，至少一个显示基板的内侧设置有本发明实施例中提供的取向膜。
优选的，所述液晶面板如图4所示，所述液晶面板中的两个显示基板包括阵列基板21和彩膜基板22，所述阵列基板21和彩膜基板22之间设置有液晶23。所述阵列基板21的内侧设置有第一取向膜24，所述彩膜基板22的内侧设置有第二取向膜25。
其中，所述第一取向膜和所述第二取向膜都是本发明实施例提供的方法制作出来的取向膜。
可选的，所述第一取向膜和所述第二取向膜可以都是水平取向膜，也可以都是垂直取向膜，优选的，所述第一取向膜和所述第二取向膜中一个取向膜为水平取向膜，另一个取向膜为垂直取向膜，可选的，如图4所示，所述第一取向膜24为水平取向膜，所述第二取向膜25为垂直取向膜。
如图4所示，靠近第一取向膜24的液晶分子受到分子间氢键的作用，向第一取向膜24中的盘状分子TCnAT的盘核中心靠近，由于疏水支链比较短，会使得靠近第一取向膜24的液晶分子呈水平排列，由于液晶分子间的相互作用，体系内逐渐转变为水平取向；靠近第二取向膜25的液晶分子由于受到分子间氢键的作用，向第二取向膜25中的盘状分子TCnAT的盘核中心靠近，由于受到较长疏水支链的作用，靠近取向层的液晶分子呈垂直排列，由于液晶分子间的相互作用，体系内逐渐转变为垂直取向。
这样，如图4所示，所述液晶面板中一个取向膜为水平取向膜，另一个取向膜为垂直取向膜，实现了小分子向列相液晶的混合取向，可以满足高分辨率多畴液晶显示器的取向要求。
盘状分子对液晶盒内小分子向列相液晶的取向主要取决于盘状液晶分子支链的疏水性以及支链的链长，与盘核关系不大，通常较长的疏水支链会诱导向列相液晶成垂直取向，较短的疏水支链会诱导向列相液晶成水平取向。
通常情况下，TCnAT中n大于等于12的情况下，支链比较长，会诱导向列相液晶成垂直取向，TCnAT中n小于等于6的情况下，支链比较短，会诱导向列相液晶成水平取向。
优选的，所述水平取向膜中TCnAT的n值为2或6，所述垂直取向膜中TCnAT的n值为12。
本发明实施例提供的液晶面板，采用盘状液晶分子TCnAT自组装薄膜为取向膜的方法，通过所述取向膜中的盘状液晶分子的自组装特性，使向列相液晶可以自主地进行取向，解决了现有技术中采用机械摩擦取向所带来的静电和尘埃等问题，同时对于形状不规则或表面不平的基板，本发明实施例提供的取向膜也可保证取向的均匀性。
本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述的液晶面板，所述显示装置可以是电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种取向膜的制作方法，其特征在于，
将含有疏水支链的盘状液晶分子分散在溶剂中，制作成盘状液晶分子溶液；
将所述盘状液晶分子溶液形成在基板上，去除溶剂后获得取向膜。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述将所述盘状液晶分子溶液形成在基板上，去除溶剂后获得取向膜，包括：
在羟基化的基板上滴入一层所述盘状液晶分子溶液，旋涂后蒸发去除所述溶剂，获得所述取向膜。
3.根据权利要求1-2所述的制作方法，其特征在于，所述盘状液晶分子包括TCnAT。
4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述盘状液晶分子溶液中的溶剂包括氯仿，所述盘状液晶分子溶液的浓度为0.001wt%-5wt%。
5.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述羟基化的基板的制作方法包括：
将基板洗净后，用盐酸溶液超声处理；
将超声处理后的基板用超纯水清洗后，在浓H2SO4中浸泡；
将浸泡后的基板在超纯水中煮沸，然后用高纯氮气吹干，获得羟基化基板。
6.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述TCnAT中的n为2，6，12。
7.一种取向膜，其特征在于，包括含有疏水支链的盘状液晶分子盘状液晶分子。
8.根据权利要求7所述的取向膜，其特征在于，所述盘状液晶分子包括TCnAT。
9.一种液晶面板，包括两个显示基板以及两个显示基板之间的液晶，其特征在于，
至少一个显示基板的内侧设置有权利要求8或9所述的取向膜。
10.根据权利要求9所述的液晶面板，其特征在于，所述显示基板的内侧设置的取向膜为水平取向膜或者垂直取向膜。
11.根据权利要求10所述的液晶面板，其特征在于，所述两个显示基板中，其中一个显示基板内侧的取向膜为水平取向膜，另一个显示基板内侧的取向膜为垂直取向膜。
12.根据权利要求11所述的液晶面板，其特征在于，包括：所述水平取向膜中TCnAT的n值为2或6，所述垂直取向膜中TCnAT的n值为12。
13.一种显示装置，其特征在于，包括：权利要求9-12任一项所述的液晶面板。
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