CN104503149B - 液晶显示面板及其光配向方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示面板及其光配向方法，所述配向方法包括第一步对光配向配向膜(PI)进行光配向，在像素的上下两畴形成不同的配向方向；第二步在面板上施加电压Vop使液晶按照一定方向排列，然后对液晶面板进行光配向。为获得较好的锚定能，第二步可以进行多次光配向。两步骤配向用的光波长不同。通过配向角度设计，最终可以使液晶的锚定能增加，能够有效的减小液晶回复时间Toff，进而提升整个面板的响应时间。本发明配向方法可以同时使用在上、下基板或其一上，通过配向方法的优化可实现黑态最佳的液晶分子排列方向，提高面板的对比度。

Description

液晶显示面板及其光配向方法
技术领域
本发明涉及显示装置领域，具体地说是一种使用负性液晶的边界电场开关显示技术的液晶显示面板及其光配向方法。
背景技术
最近几年出现了一系列用于可以改善LCD画质的技术，其中边界电场切换技术(简称为FFS:Fringe Field Switching)能同时实现高穿透性与大视角等要求，因此备受相关业者高度重视。
FFS技术是一种通过下基板上的顶层条状像素电极和底层面状COM电极之间产生的边缘电场，使电极之间及电极正上方的液晶分子都能平行于玻璃基板的平面上发生转动的技术。FFS技术属于面内开关型的显示模式，相应的光学原理与IPS技术的原理基本相似。FFS液晶显示面板有宽视野角的同时，还具有更高的透过率。FFS技术可采用正性液晶和负性液晶，负性FFS显示模式下液晶分子因为EZ电场作用下倾倒较少，Δn有效值损失小。所以负性FFS液晶显示面板相对于正性FFS液晶显示面板有更高的光利用率。
虽然采用负性FFS显示模式光的利用率比较高，但是负性液晶的单体粘度较大，其响应速度较慢。这成为负性显示技术的主要问题。
发明内容
针对负性FFS显示模式的响应速度慢的问题，本发明提出一种液晶显示面板及其光配向方法，可以有效的提高负性FFS液晶面板的响应速度并提高液晶面板对比度。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种液晶显示面板，包括：第一基板，其上布置有像素阵列，一所述像素具有第一区域与第二区域；以及与所述第一基板对置的第二基板，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域；第一配向层和第二配向层，分别形成在所述第一基板和所述第二基板上；以及液晶层，形成在所述第一基板与所述第二基板之间且包括液晶分子，其中，所述第一配向层和所述第二配向层通过光配向操作来被光配向，所述第一配向层和所述第二配向层每个包括在所述光配向不同操作期间，具有不同波长光照射，且位于所述第一、三区域中的液晶层的液晶分子的配向方向不同于位于所述第二、四区域中的液晶层的液晶分子的配向方向。
进一步地，所述液晶分子为负性液晶，所述液晶层中添加了RM材料。
进一步地，所述RM材料为
为了解决上述技术问题，本发明另一方面提出了一种光配向方法，包括以下步骤：提供一具有像素阵列的第一基板，其上配置有第一配向层，一所述像素具有第一区域与第二区域，在所述像素的第一区域的第一方向上照射光到第一配向层；提供一与所述第一基板对置的第二基板，其上配置有第二配向层，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域，在所述像素的第四区域的第二方向上照射光到第二配向层；提供向第二方向照射光到所述第一配向层的所述第二区域；提供向第一方向照射光到所述第二配向层的所述第三区域；将所述第一基板与所述第二基板贴合，提供向第三方向或第四方向在所述第一至第四区域的多次照射光。
为了解决上述技术问题，本发明又一方面提出了一种光配向方法，包括：提供一具有像素阵列的第一基板，其上配置有第一配向层，一所述像素具有第一区域与第二区域，在所述像素的第一区域的第一方向上照射光到第一配向层；提供向第二方向照射光到所述第一配向层的所述第二区域；提供一与所述第一基板对置的第二基板，其上配置有第二配向层，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域，分别提供沿水平或垂直方向的照射光到第二配向层的所述第三、四区域；将所述第一基板与所述第二基板贴合，提供向第三方向或第四方向在所述第一至第四区域的多次照射光。
为了解决上述技术问题，本发明再一方面提出了一种光配向方法，包括：提供一具有像素阵列的第一基板，其上配置有第一配向层，一所述像素具有第一区域与第二区域，分别提供沿水平或垂直方向的照射光到第二配向层的所述第三、四区域；提供一与所述第一基板对置的第二基板，其上配置有第二配向层，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域，提供向第一方向照射光到所述第二配向层的所述第三区域；向第二方向上照射光到所述第二配向层的第四区域；将所述第一基板与所述第二基板贴合，提供向第三方向或第四方向在所述第一至第四区域的多次照射光。
进一步地，所述第一、二方向的照射光比第三、四方向的照射光波长短。
进一步地，所述第一、二方向的照射光波长小于330nm；所述第三、四方向的照射光大于330nm。
进一步地，所述第一、二方向的与水平方向的夹角大于等于0°，小于90-θ，其中θ为液晶分子与所述像素的像素电极之间的夹角。
进一步地，在上半像素内，第三方向的角度为大于90°，小于Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，第四方向角度为大于Φ2，小于90°，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角。
本发明与现有技术相比，其优点在于：本发明提供的配相方法第一步先对配向层进行UV光配向，在像素的上下两畴形成不同的配向方向。第二步在面板上施加电压Vop使得液晶按照一定方向排列，然后针对含有RM材料的液晶面板进行UV光配向。为获得较好的锚定能，第二步可以进行多次光配向。两次步骤配向用的UV光波长是不一样的，第一步UV光波长较短，第二步UV光波长较长。通过配向角度设计，最终可以使液晶的锚定能增加，能够有效的减小液晶回复时间Toff，进而提升整个面板的响应时间。以上的配向方法可以同时使用在上基板和下基板上，也可以只使用在其中某一基板，通过工艺、设计优化可找到黑态最佳的液晶分子排列方向，提高面板的对比度。
附图说明
图1为示意性示出本发明液晶面板的断面示意图；
图2为示意性示出本发明一实施例光配向处理示意图；
图3为示意性示出本发明另一实施例光配向处理的示意图。
具体实施方式
在以下描述中，为了解释说明，提出许多具体的细节以提供对本发明的全面理解。但是显然，本发明能够实现为不具有这些具体细节。在其他情况中，已知结构和设备以框图形式示出，以避免不必要的对本发明的误解。
图1为示意性示出本发明液晶面板的断面示意图。如图1所示，本发明提供一种液晶面板，优选地为边界电场切换(FFS)型液晶面板。本发明所述的液晶面板断面结构包括：一上基板10，一上偏光板60、一上配向膜40；一液晶层20，包括液晶分子；一下基板30、一下偏光板70、一下配向膜50。
所述上基板10分布于所述上偏光板60和上配向膜40之间；所述下基板30分布于所述下偏光板70和下配向膜50之间；所述液晶层20分布于所述上配向膜40和下配向膜50之间，配向膜在所述光配向不同操作期间，具有不同波长光照射。
所述第一基板10上布置有像素阵列，所述像素具有上半像素和下半像素，所述第二基板上形成与所述第一基板上半像素对置的第二基板上半像素，与第一基板下半像素对置的第二基板下半像素，位于上半像素的液晶层的液晶分子的配向方向不同于位于下半像素的液晶层的液晶分子的配向方向。所述上基板10具有彩色滤光的功能；所述下基板30分布着控制液晶转动的阵列单元。
本发明显示面板的液晶层采用负性液晶，其具有较好的透过率，但是其响应速度比较慢，一般为40ms以上。在面板厂和材料厂商提出现有的一系列液晶中，掺杂如化学式1所示的RM聚合物材料，可实现提高液晶的锚定能。
化学式1
本发明还提供了上述显示面板的配向方法：
步骤1，如图2使用配向膜PI为UV光配向配向膜PI，波长<330nm,优选313nm，254nm等，初始状态，通过上下双畴不同的UV光配向，使得液晶夹角Φ1、Φ2具有一定的角度，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角，90°＜Φ1＜90°+θ1；Φ2是下半像素液晶与X轴正方向夹角，90°-θ2＜Φ2＜90°。其中θ1,θ2分别为上半像素和下半像素pixel ITO与X轴正方向的夹角。
步骤2，如图3使用添加RM材料的液晶，RM材料的UV波长范围>330nm，优选365nm等，施加电压Vop，使得液晶的初始角度变化，选取适合角度α进行一次或多次UV光照，使RM材料与配向膜(PI)形成侧链。在上半像素内，该角度为α1：90°＜α1＜Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，该角度为α2：Φ2＜α2＜90，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角。
在所述液晶层20中掺杂了RM材料；液晶经过第一次UV光配相和第二次UV光配相形成平行排列；第一次UV光配相，在像素的上下两畴形成不同的配向方向；第二次UV光配相时，在面板上施加电压Vop使得液晶按一定角度排列；第一次UV光配相和第二次UV光配相的UV光波长是不一样的，第一次UV光波长较短，第二次UV光波长较长。其中，第一步UV光波长较短，小于330nm，优选313nm、254nm等，第二次UV光波长较长，大于330nm，优选365nm等。
所述配向方法可以同时使用在所述上基板10和下基板30上，也可以只使用在其中的某一基板。下面分别针对同时使用在所述上基板10和下基板30上、只使用在所述上基板10上、只使用在所述下基板30上等三种情况分三种实施例进行说明。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例一
本发明第一实施例同时在所述上基板10和所述下基板30上进行本发明提供的光配向处理工艺。
所述下基板30和上基板10的光配向处理步骤如下：
步骤1：将适合光配向处理的配向膜材料分别涂布在上基板10和下基板30上，分别形成上配向膜40和下配向膜50。
步骤2：如图2所示，选取波长小于330nm的紫外光，对下基板30上的像素上半部分的显示畴的配向膜50沿着方向x1进行紫外光照射，形成液晶的配向方向，使得像素上半部分的显示畴内的液晶分子20与像素电极36的水平方向形成夹角Φ1。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。液晶夹角Φ1的大小范围是：90°＜Φ1＜90°+θ1。其中，θ1为上半部分像素的像素电极与X轴正方向的夹角。步骤3：如图2所示，选取波长小于330nm的紫外光，对下基板30上的像素下半部分的显示畴的配向膜50沿着方向x2进行紫外光照射，形成液晶的配向方向，使得像素下半部分的显示畴内的液晶分子20与像素电极36的水平方向形成夹角Φ2。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。液晶夹角Φ2的大小范围是：，90°-θ2＜Φ2＜90°。其中，θ2为下半部分像素的像素电极与X轴正方向的夹角。
步骤4：选取波长小于330nm的紫外光，对上基板10上的像素上半部分的显示畴的配向膜40沿着方向x1进行紫外光照射，形成液晶的配向方向。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。
步骤5：选取波长小于330nm的紫外光，对上基板10上的像素下半部分的显示畴的配向膜40沿着方向x2进行紫外光照射，形成液晶的配向方向。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。
步骤6：在下基板30上滴涂添加了活性单体RM材料的负性FFS液晶分子20，并与上基板10进行贴合。
步骤7：在像素的像素电极36与公共电极31之间施加电压Vop，使得液晶分子20的初始排列角度发生变化。
步骤8：如图3所示，在下基板30上的上半部分区域和下半部分区域分别沿着方向x3和x4进行一次或多次的紫外光照射，使RM材料与配向膜50之间形成侧链。
在上半像素内，方向x3的角度为：90°＜方向x3的角度＜Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，方向x4的角度：Φ2＜方向x4的角度＜90，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；所述RM材料的紫外光感应波长范围大于330nm，优选地为365nm。
步骤9：在上基板10上选取适合角度α进行一次或多次的紫外光照射，使RM材料与配向膜40之间形成侧链，在上半像素内，该角度为α1：90°＜α1＜Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，该角度为α2：Φ2＜α2＜90，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角。
所述RM材料的紫外光感应波长范围大于330nm，优选地为365nm。
实施例二
本发明第二实施例只在所述上基板10上进行本发明提供的光配向处理工艺，下基板30使用传统的平行或者垂直配向处理。
所述下基板30和上基板10的配向处理步骤如下：
步骤1：将适合光配向处理的配向膜材料分别涂布在上基板10和下基板30上，分别形成上配向膜40和下配向膜50。
步骤2：如图2所示，选取波长小于330nm的紫外光，对下基板30上的像素上半部分的显示畴的配向膜50沿着方向x1进行紫外光照射，形成液晶的配向方向，使得像素上半部分的显示畴内的液晶分子20与像素电极36的水平方向形成夹角Φ1。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。液晶夹角Φ1的大小范围是：90°＜Φ1＜90°+θ1。其中，θ1为上半部分像素的像素电极与X轴正方向的夹角。
步骤3：如图2所示，选取波长小于330nm的紫外光，对下基板30上的像素下半部分的显示畴的配向膜50沿着方向x2进行紫外光照射，形成液晶的配向方向，使得像素下半部分的显示畴内的液晶分子20与像素电极36的水平方向形成夹角Φ2。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。液晶夹角Φ2的大小范围是：90°-θ2＜Φ2＜90°。其中，θ2为下半部分像素的像素电极与X轴正方向的夹角。
步骤4：在上基板10上使用传统的配向处理方式对配向膜40进行垂直或者水平方向的配向处理。
步骤5：在上基板10上滴涂添加了活性单体RM材料的负性FFS液晶，并与下基板30进行贴合。
步骤6：在像素的像素电极36与公共电极31之间施加电压Vop，使得液晶分子20的初始排列角度发生变化。
步骤7：如图3所示，在下基板30上的上半部分区域和下半部分区域分别沿着方向x3和x4进行一次或多次的紫外光照射，使RM材料与配向膜50之间形成侧链。在上半像素内，方向x3的角度：90°＜方向x3的角度＜Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，方向x4的角度：Φ2＜方向x3的角度＜90，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角。所述RM材料的紫外光感应波长范围大于330nm，优选地为365nm。
步骤9：在上基板10上选取适合角度α进行一次或多次的紫外光照射，使RM材料与配向膜40之间形成侧链，在上半像素内，该角度为α1：90°＜α1＜Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，该角度为α2：Φ2＜α2＜90，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角，所述RM材料的紫外光感应波长范围大于330nm，优选地为365nm。
实施例三
本发明第三实施例只在所述下基板30上进行本发明提供的光配向处理工艺，上基板10使用传统的平行或者垂直配向处理。
所述下基板30和上基板10的配向处理步骤如下：
步骤1：将适合光配向处理的配向膜材料分别涂布在上基板10和下基板30上，分别形成上配向膜40和下配向膜50。
步骤2：如图2所示，选取波长小于330nm的紫外光，对上基板10上的像素上半部分的显示畴的配向膜40沿着方向x1进行紫外光照射，形成液晶的配向方向。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。
步骤3：如图2所示，选取波长小于330nm的紫外光，对上基板10上的像素下半部分的显示畴的配向膜40沿着方向x2进行紫外光照射，形成液晶的配向方向。优选地，光配向使用的紫外光波长为313nm或者254nm。
步骤4：在下基板30上使用传统的配向处理方式对配向膜50进行垂直或者水平方向的配向处理。
步骤5：在下基板30上滴涂添加了活性单体RM材料的负性FFS液晶，并与上基板10进行贴合。
步骤6：在像素的像素电极36与公共电极31之间施加电压Vop，使得液晶分子20的初始排列角度发生变化。
步骤7：如图3所示，在下基板30上的上半部分区域和下半部分区域分别沿着方向x3和x4进行一次或多次的紫外光照射，使RM材料与配向膜50之间形成侧链。在上半像素内，方向x3的角度：90°＜方向x3的角度＜Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，方向x4的角度：Φ2＜方向x3的角度＜90，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；所述RM材料的紫外光感应波长范围大于330nm，优选地为365nm。
步骤8：在上基板10上选取适合角度α进行一次或多次的紫外光照射，使RM材料与配向膜40之间形成侧链。在上半像素内，该角度为α1：90°＜α1＜Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，该角度为α2：Φ2＜α2＜90，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；所述RM材料的紫外光感应波长范围大于330nm，优选地为365nm。
在实际产品设计中，针对不同产品子像素结构设计，进行三种实施例组合，选取暗态辉度以及锚定能搭配最佳值，来决定液晶面板的UV照射步骤以及UV光配相角度。
本发明提供的配向方法中，步骤1，在配向膜(PI)进行光配向的时候，不进行水平或者垂直配向，而是在和液晶分子旋转的相反方向进行一定角度Φ的照射。这样既不会影响施加电压以后液晶分子的旋转方向，又可以使液晶回复时初始配向膜(PI)光配向的锚定能增加。从而达到缩短Toff时间的目的，加快响应速度。本发明提供的配向方法中，步骤2以及3个实施例，可以在产品设计时，针对不同的子像素电极设计，搭配不同的Vop、液晶和电极夹角、液晶扭曲角度、UV光照射工艺等进行试验，找出FFS黑态最优条件，有效提升对比度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种液晶显示面板，包括：
第一基板，其上布置有像素阵列，一所述像素具有第一区域与第二区域；
以及与所述第一基板对置的第二基板，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域；
第一配向层和第二配向层，分别形成在所述第一基板和所述第二基板上；以及
液晶层，形成在所述第一基板与所述第二基板之间且包括液晶分子，
其中，所述第一配向层和所述第二配向层通过光配向操作来被光配向，
所述第一配向层和所述第二配向层每个包括在所述光配向不同操作期间，具有不同波长光照射，且
位于所述第一、三区域中的液晶层的液晶分子的配向方向不同于位于所述第二、四区域中的液晶层的液晶分子的配向方向；所述液晶分子为负性液晶，所述液晶层中添加了RM材料，RM材料均与第一配向层和第二配向层形成侧链；液晶经过第一次UV光配相和第二次UV光配相形成平行排列；第一次UV光配相，在像素的上下两畴形成不同的配向方向；第二次UV光配相时，在面板上施加电压使得液晶按一定角度排列；第一次UV光配相和第二次UV光配相的UV光波长是不一样的，第一次UV光波长较短，第二次UV光波长较长。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于：所述RM材料为
3.一种光配向方法，包括以下步骤：
提供一具有像素阵列的第一基板，其上配置有第一配向层，一所述像素具有第一区域与第二区域，在所述像素的第一区域的第一方向上照射光到第一配向层；
提供一与所述第一基板对置的第二基板，其上配置有第二配向层，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域，在所述像素的第四区域的第二方向上照射光到第二配向层；
提供向第二方向照射光到所述第一配向层的所述第二区域；
提供向第一方向照射光到所述第二配向层的所述第三区域；
将所述第一基板与所述第二基板贴合，提供向第三方向或第四方向在所述第一至第四区域的多次照射光。
4.一种光配向方法，包括：
提供一具有像素阵列的第一基板，其上配置有第一配向层，一所述像素具有第一区域与第二区域，在所述像素的第一区域的第一方向上照射光到第一配向层；提供向第二方向照射光到所述第一配向层的所述第二区域；
提供一与所述第一基板对置的第二基板，其上配置有第二配向层，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域，分别提供沿水平或垂直方向的照射光到第二配向层的所述第三、四区域；
将所述第一基板与所述第二基板贴合，提供向第三方向或第四方向在所述第一至第四区域的多次照射光。
5.一种光配向方法，包括：
提供一具有像素阵列的第一基板，其上配置有第一配向层，一所述像素具有第一区域与第二区域；
提供一与所述第一基板对置的第二基板，其上配置有第二配向层，所述第二基板上形成与所述第一区域对置的第三区域，与第二区域对置的第四区域；分别提供沿水平或垂直方向的照射光到所述第二配向层的第三区域、第四区域；提供向第一方向照射光到所述第二配向层的所述第三区域；向第二方向上照射光到所述第二配向层的第四区域；
将所述第一基板与所述第二基板贴合，提供向第三方向或第四方向在所述第一至第四区域的多次照射光。
6.根据权利要求3-5任一项所述的光配向方法，其特征在于：所述第一、二方向的照射光比第三方向、第四方向的照射光波长短。
7.根据权利要求6所述的光配向方法，其特征在于：所述第一、二方向的照射光波长小于330nm；所述第三、四方向的照射光大于330nm。
8.根据权利要求3-5任一项所述的光配向方法，其特征在于：所述第一、二方向的与水平方向的夹角大于等于0°，小于90-θ，其中θ为液晶分子与所述像素的像素电极之间的夹角。
9.根据权利要求3-5任一项所述的光配向方法，其特征在于：在上半像素内，第三方向的角度为大于90°，小于Φ1，Φ1是上半像素液晶与X轴正方向的夹角；在下半像素内，第四方向角度为大于Φ2，小于90°，Φ2是上半像素液晶与X轴正方向的夹角。
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