CN105527758B - 一种配向组合物、配向膜及其配向方法、显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种配向组合物、配向膜及其配向方法、显示面板，涉及液晶显示技术领域，以在不影响显示面板显示效果的前提下，减小线性偏极紫外光对光配向装置中的感光部件的影响，并提高光配向装置的使用寿命。该配向组合物包括配向材料和能够在线性偏极紫外光的激发下产生光生载流子的无机光敏材料；配向材料中含有偶氮类配向材料；线性偏极紫外光的波长为300nm～400nm；光生载流子、氧气和水生成能够在紫外光下使偶氮键断裂的超氧自由基和羟自由基。该配向膜中含有上述配向组合物。本发明提供的配向组合物用于显示面板中。

Description

一种配向组合物、配向膜及其配向方法、显示面板
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种配向组合物、配向膜及其配向方法、显示面板。
背景技术
目前，在制作液晶显示面板时，需要在显示基板上形成一层配向膜，并对配向膜进行配向，以使液晶分子的长轴在液晶显示面板中有规律的排列，从而实现液晶显示面板的图像显示。
而现有的配向方法一般包括摩擦配向方法和光配向方法；其中，光配向方法适用于配向分子中含有感光基的配向膜，具体是利用线性偏极紫外光照射配向膜，使配向膜中的配向材料所含有的感光基感光，从完成配向膜的配向。相比于传统的摩擦配向方法，这种光配向方法由于以非接触的方式使配向膜配向，避免了采用摩擦配向方法所导致的静电问题和颗粒污染问题，因此，光配向技术受到人们越来越多的关注。
但是，现有配向膜采用光配向方法进行配向时，所采用的线性偏极紫外光为能量较高的低波长线性偏极紫外光，而光配向装置中的感光部件对紫外光比较敏感(如偏光子、感光传感器等)，其长期暴露在低波长的线性偏极紫外光下，会使光配向装置中的感光部件不同程度受损，导致光配向装置使用寿命降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配向组合物、配向膜及其配向方法、显示面板，以在不影响显示面板显示效果的前提下，减小线性偏极紫外光对光配向装置中的感光部件的影响，以提高光配向装置的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种配向组合物，包括配向材料和能够在紫外光的激发下产生光生载流子的无机光敏材料；其中，
所述配向材料中含有偶氮类配向材料；所述紫外光的波长为300nm～400nm；
所述光生载流子、氧气和水生成能够在紫外光下使偶氮键断裂的超氧自由基和羟自由基。
优选的，所述偶氮类配向材料和无机光敏材料的质量比为(15～20)：1。
优选的，所述偶氮类配向材料为偶氮苯、对二氨基偶氮苯、4,4’-二硝基偶氮苯中的一种或多种组成。
优选的，所述无机光敏材料为无机纳米光敏材料。
较佳的，所述无机光敏材料为TiO2、ZnO、GaN中的一种或多种组成。
本发明还提供了一种配向膜，由上述技术方案所述配向组合物形成。
本发明还提供了一种配向膜的配向方法，利用线性偏极紫外光照射上述技术方案所述的配向膜，使所述配向膜完成配向。
优选的，所述线性偏极紫外光的照度为140mw/cm3～160mw/cm3。
优选的，所述线性偏极紫外光的波长为300nm～400nm。
本发明提供了一种显示面板，包括显示基板，所述显示基板上形成有上述技术方案所述配向膜。
与现有技术相比，本发明提供的配向组合物具有以下有益效果：
本发明提供的配向组合物中，配向材料中含有偶氮类配向材料，而偶氮类配向材料中含有偶氮键；可见，以本发明提供给的配向组合物作为配向液的有效成分时，由配向液所形成的配向膜中含有偶氮键；而且，本发明提供的配向组合物中，无机光敏材料能够在波长为300nm～400nm的紫外光的激发下产生光生载流子，而光生载流子、氧气和水生成能够在紫外光下使偶氮键断裂的超氧自由基和羟自由基；因此，以本发明提供给的配向组合物作为配向液的有效成分，由该配向液所形成的配向膜在进行光配向，只需要利用300nm～400nm的紫外光通过偏极子，就可以转变为300nm～400nm的线性偏极紫外光，采用该线性偏极紫外光照射配向膜，能够使配向膜中含有的无机光敏材料在线性偏极紫外光的激发下，产生光生载流子，光生载流子与空气中的氧气和水生反应生成超氧自由基和羟自由基，超氧自由基和羟自由基破坏配向膜中的偶氮键，使偶氮类配向材料中的偶氮键发生断裂，从而达到对配向膜1进行配向的目的。可见，本发明提供的配向组合物作为配向液的有效成分时，由配向液形成的配向膜在光配向的过程中，所使用的紫外光的波长在300nm～400nm，其波长较长，能量较低，这种紫外光对光配向装置中的感光部件的影响较小，这样就能提高光配向装置的使用寿命。
另外，本发明提供的配向组合物中，无机光敏材料的工作在300nm～400nm的紫外光区域中，而显示面板所使用的背光为可见光，因此，当显示面板中设有含有以本发明提供的配向组合物为有效成分的配向膜时，无机光敏材料不会影响显示面板的工作。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的配向膜的配向实施结构示意图；
图2为本发明实施例提供的配向膜的制作原理图；
附图标记：
1-配向膜， 10-无机光敏材料；
2-衬底基板， 3-偏光子；
4-机台， 5-分配器；
6-印刷辊， 7-印刷凸版；
8-辊子， 9-刀片。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实施例提供的配向组合物、配向膜及其配向方法、显示面板，下面结合说明书附图进行详细描述。
本发明实施例提供的配向组合物包括：配向材料和能够在紫外光的激发下产生光生载流子的无机光敏材料；其中，
配向材料中含有偶氮类配向材料；紫外光的波长为300nm～400nm；光生载流子、氧气和水生成能够在紫外光下使偶氮键断裂的超氧自由基和羟自由基。
以上述实施例提供的配向组合物为有效成分的配向液时，将配向组合物分散在溶剂中搅拌均匀，制成配向液；而为了避免配向液中的二氧化钛因为放置时间过长而发生团聚，使配向液产生沉淀，在最短的时间内制作配向膜。另外，溶剂的类型多种多样，一般采用能够溶解配向材料的溶剂进行，这属于本领域常规技术，在此不做赘述。
本实施例提供的配向组合物中，配向材料中含有偶氮类配向材料，而偶氮类配向材料中含有偶氮键；可见，以本实施例提供给的配向组合物作为配向液的有效成分时，由配向液所形成的配向膜中含有偶氮键；而且，本实施例提供的配向组合物中，无机光敏材料能够在波长为300nm～400nm的紫外光的激发下产生光生载流子，而光生载流子、氧气和水生成能够在紫外光下使偶氮键断裂的超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)；因此，请参阅图1，以本实施例提供给的配向组合物作为配向液的有效成分，由该配向液所形成的配向膜1在进行光配向时，只需要利用300nm～400nm的紫外光通过偏极子，就可以转变为300nm～400nm的线性偏极紫外光，采用该线性偏极紫外光照射配向膜配向膜1，以使该配向膜1中含有的无机光敏材料10在的线性偏极紫外光的激发下产生光生载流子，光生载流子与空气中的氧气和水生反应生成超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)，超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)破坏配向膜中的偶氮键，使偶氮类配向材料中的偶氮键发生断裂，从而达到对配向膜1进行配向的目的。可见，本实施例提供的配向组合物作为配向液的有效成分时，由配向液形成的配向膜在光配向的过程中，所使用的紫外光的波长在300nm～400nm，其波长较长，能量较低，这种紫外光对光配向装置中的感光部件的影响较小，这样就能提高光配向装置的使用寿命。
另外，本实施例提供的配向组合物中，无机光敏材料的工作在300nm～400nm的紫外光区域中，而显示面板所使用的背光为可见光，因此，当显示面板中设有含有以本实施例提供的配向组合物为有效成分的配向膜时，无机光敏材料不会影响显示面板的工作。
此外，由于上述实施例中的偶氮类配向材料一般具有颜色，但如果其中的偶氮键被破坏，则其会出现褪色，因此，上述实施例提供的配向材料用于配向膜时，配向膜在光配向的过程中，完全可以通过配向膜的褪色程度判断配向是否完成。
值得注意的是，虽然偶氮类配向材料一般是具有颜色的，但是在光配向后，偶氮类配向材料中的偶氮键被超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)破坏，使得原来具有颜色的偶氮类配向材料褪色，这样就能保证使用该配向组合物作为配向液的有效成分时，由配向液制得的配向膜能够在不影响显示效果的前提下用于显示面板中。另外，配向材料中含有偶氮类配向材料，是指配向材料可以直接采用偶氮类配向材料，也可以为其他现有的配向材料例如聚酰亚胺和偶氮类配向材料的混合物，至于偶氮类配向材料在配向材料中的质量分数，可以根据实际情况确定，即一般在40％-100％。
需要说明的是，光配向装置中的感光部件多种多样，例如用于使紫外光形成线性偏极紫外光的偏光子3，或用于检测紫外光的消光比传感器。这些感光部件在经历相对较长时间的短波长紫外光照射后，会出现不同程度受损从而产生较大误差，导致使用寿命变短等不良现象。例如：当偏光子长时间受到紫外光照射时，会不同程度出现白斑等劣化现象；此外，光配向装置中的消光比传感器受到长时间短波长紫外光的照射后，也会出现测量数值不准确等不良现象。若频繁更换偏光子和消光比传感器会严重影响设备的稼动率和产能，此外，配件昂贵的价格势必会极大的提高生产成本。
而上述实施例中的偶氮类配向材料可以选择偶氮苯、对二氨基偶氮苯、对4,4’-二硝基偶氮苯中的一种或多种组成，而且，上述实施例中的偶氮类配向材料优选为对二氨基偶氮苯，这是由于对二氨基偶氮苯中的苯基上连接有氨基，而氨基上具有孤对电子，能够与苯基上的π电子，以及与苯基相连的偶氮键上的π电子形成共轭体系(包括氨基与苯基的n-π共轭，以及苯基与偶氮键的π-π共轭)，而氨基是一种给电子基，因此，对二氨基偶氮苯中的偶氮键在氨基的给电效应下，其上的电子云密度增加，使得对二氨基偶氮苯中的偶氮键极易与超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)发生反应而断裂。而4,4’-二硝基偶氮苯中的硝基是一种吸电子基，4,4’-二硝基偶氮苯中的偶氮键在硝基的吸电子效应下，其上的电子云密度减小，使得4,4’-二硝基偶氮苯中的偶氮键难以与超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)发生反应而断裂。因此，相对于4,4’-二硝基偶氮苯和偶氮苯，配向组合物中含有对二氨基偶氮苯时，以该配向组合物作为配向液的主要成分进行配向时，其配向效率高。
而上述实施例中的无机光敏材料的粒径尽量小，一般采用无机纳米光敏材料；无机光敏材料具体可以为TiO2、ZnO、GaN中的一种或多种任意比例组成；其中，
上述实施例中无机光敏材料为ZnO时，以其作为光敏材料的配向组合物用在形成配向膜时，由于配向膜在光配向过程中需要长时间的经过线性偏极紫外光照射，这使得含有ZnO的配向膜在光配向后易出现变色问题，从而影响显示效果。
上述实施例中无机光敏材料为GaN时，GaN虽然能够在300nm～400nm的线性偏极紫外光下被激，而产生光生载流子，但是其在长时间经过线性偏极紫外光照射后，产生光生载流子的速度会出现不可控的问题，导致配向材料中各组分分子结构中其他活性基团被破坏。
上述实施例中的无机光敏材料为TiO2时，TiO2在线性偏极紫外光的激发下产生光生载流子的速度比较合适，且具有可控性；当线性偏极紫外光照射以TiO2为无机光敏材料的配向组合物时，TiO2被激发后产生的光生载流子能够以可控的速度产生，而光生载流子与空气中的氧气和水发生发应，生成的超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)的速度也相应的得到了控制，使得超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)在破坏偶氮类配向材料中的偶氮键时，能够以可控的速度进行，而在超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)破坏偶氮类配向材料中的偶氮键速度可控时，偶氮类配向材料中的偶氮键能够被充分的破坏，又不会引发其他反应(例如破坏配向组合物中各组分分子结构中其他活性基团)。另外，TiO2经过长时间的线性偏极紫外光照射后不会变色，这样能够保证配向膜在经过配向后不会出现染色现象，保证了显示面板的显示效果。
需要说明的是，上述实施例中的偶氮类配向材料还可以选择其他可实现的偶氮类配向材料，不仅限于此。同理，上述实施例中的无机光敏材料也可以采用其他可实现的无机光敏材料，不仅限于此。
而为了使无机光敏材料在线性偏极紫外光的激发下产生足够的光生载流子，以使光生载流子能够与空气中的氧气和水生反应生成的超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)能够最大限度的破坏配向膜中的偶氮键，以提高配向膜的配向力。上述实施例中偶氮类配向材料和无机光敏材料的质量比为(15～20)：1。
本发明实施例还提供了一种配向膜，由上述技术方案提供的配向组合物形成。
请参阅图2，将衬底基板2放置在机台4上，将配向液通过分配器5将配向液滴到辊子8表面，并利用刮刀9将辊子8上的配向液抹平，且辊子8一直保持逆时针旋转，与此同时，印刷辊6顺时针旋转，也就是说印刷辊6带动安装在其上的印刷凸版7顺时针转动，通过印刷凸版7与辊子8的接触和挤压，使得辊子8上的配向液分配到印刷凸版7上，随着机台4的移动，使印刷凸版7上的配向液均匀的转印到衬底基板2的表面，然后通过热固化，使配向液固化，即可形成配向膜。
与现有技术相比，本发明实施例提供的配向膜的有益效果与上述技术方案提供的配向组合物的有益效果相同，在此不做赘述。
本发明实施例还提供了一种配向膜的配向方法，利用线性偏极紫外光照射上述方法提供的配向膜，使该配向膜完成配向。
与现有技术相比，本发明实施例提供的配向膜的配向方法的有益效果与上述技术方案提供的配向组合物的有益效果相同，在此不做赘述。
需要说明的是，请参阅图1，上述实施例中线性偏极紫外光是通过紫外光穿过偏光子3产生的，产生的线性偏极紫外光照射到配向膜1上，使配向膜1中的无机光敏材料在线性偏极紫外的激发下产生光生电子，光生电子与空气中的氧气和水发生发应，生成超氧自由基(O2·-)和羟自由基(·OH)，以破坏配向材料中偶氮类配向材料所含有的偶氮键。
至于配向膜在配向过程中，所使用的线性偏极紫外光的照度可以在140mw/cm3～160mw/cm3之间选择，具体是根据配向膜所需要的配向力的大小控制线性偏极紫外光的照度。
而线性偏极紫外光的波长为300nm～400nm即可激发配向膜中含有的无机光敏材料产生光生载流子，具体的线性偏极紫外光的波长与配向膜中含有的无机光敏材料产生光生载流子时的紫外光波长对应。
例如，当无机光敏材料为TiO2时，线性偏极紫外光的波长为360nm-400nm之间。
当无机光敏材料为ZnO时，线性偏极紫外光的波长为300nm-340nm，优选的，320nm-330nm。
当无机光敏材料为GaN时，线性偏极紫外光的波长为340nm-360nm，优选的，345nm-355nm。
而如果无机光敏材料为TiO2、ZnO、GaN中的多种任意比例组成时，则根据实际情况调整线性偏极紫外光的波长，但波长不会在300nm-400nm之外。
本发明实施例还提供了一种显示面板，包括显示基板，显示基板上形成有上述技术方案所述配向膜。
与现有技术相比，本发明实施例提供的显示面板的有益效果与上述技术方案提供的配向组合物的有益效果相同，在此不做赘述。
另外，上述实施例中的显示基板可以为薄膜晶体管阵列基板，或者彩膜基板。
下面给出几种配向组合物的较佳实施例，以说明配向组合物中不同比例下的偶氮类配向材料和无机光敏材料对该配向组合物形成的配向膜的性能影响。
较佳实施例一：
本较佳实施例提供的配向组合物包括质量比为17:1的对二氨基偶氮苯和TiO2；其中，
TiO2为纳米级别，粒径分布在25nm左右，锐钛矿与金红石混晶相。
较佳实施例二：
本较佳实施例提供的配向组合物包括配向材料和TiO2；且配向材料为聚酰亚胺和对二氨基偶氮苯的混合物，对二氨基偶氮苯的质量是配向材料质量的40％，配向材料中的对二氨基偶氮苯与TiO2的质量比为17:1；其中，
TiO2为纳米级别，粒径分布在25nm左右，锐钛矿与金红石混晶相。
较佳实施例三：
本较佳实施例提供的配向组合物包括质量比为20:1的4,4’-二硝基偶氮苯和TiO2；其中，
TiO2为纳米级别，粒径分布在25nm左右，锐钛矿与金红石混晶相。
较佳实施例四：
本较佳实施例提供的配向组合物包括质量比为16:1的配向材料和GaN；且配向材料为质量比为5:1的对二氨基偶氮苯和偶氮苯的混合物；其中，
GaN为纳米级别，粒径分布在60nm左右，闪锌矿晶相。
较佳实施例五：
本较佳实施例提供的配向组合物包括质量比为16:1的偶氮苯和ZnO；其中，
ZnO为纳米级别，粒径分布在40nm左右，闪锌矿晶相。
较佳实施例六：
本较佳实施例提供的配向组合物包括质量比为16:1的偶氮苯和无机光敏材料；无机光敏材料由质量比为1:20的ZnO和TiO2组成；其中，
ZnO和TiO2均为纳米级别，ZnO的粒径分布在40nm左右，闪锌矿晶相；
TiO2粒径分布在25nm左右，锐钛矿与金红石混晶相。
将较佳实施例一至较佳实施例六提供的配向组合物作为配向液的有效成分，用溶剂分散，制成配向液。
请参阅图2，将衬底基板2放置在机台4上，将配向液通过分配器5将配向液滴到辊子8表面，并利用刮刀9将辊子8上的配向液抹平，且辊子8一直保持逆时针旋转，与此同时，印刷辊6顺时针旋转，也就是说印刷辊6带动安装在其上的印刷凸版7顺时针转动，通过印刷凸版7与辊子8的接触和挤压，使得辊子8上的配向液分配到印刷凸版7上，随着机台4的移动，使印刷凸版7上的配向液均匀的转印到衬底基板2的表面，然后通过热固化，使配向液固化，即可形成配向膜。
将配向膜送入光配向装置中，利用照度为150mw/cm3的线性偏极紫外光，而线性偏极紫外光的波长则根据无机光敏材料选择。
表1给出了几种配向组合物的实施例，并测定了各实施例提供的配向组合物作为配向液的主要成分时，所形成的配向膜在光配向后与液晶分子之间锚定能。
表1较佳实施例一至较佳实施例六提供的配向组合物及锚定能测试结果
通过表1可以看出，较佳实施例一提供的配向组合物中，以TiO2作为无机光敏材料，以对二氨基偶氮苯为配向材料时，其制得的配向膜在光配向后与液晶分子之间锚定能最大。
需要说明的是，上述较佳实施例还可以采用300nm-400nm中其他波长的线性偏极紫外光对配向膜进行光配向，不仅限于上述较佳实施例所使用的波长。
另外，当配向材料为聚酰亚胺和偶氮类配向材料的混合物时，偶氮类配向材料的含量不仅可以为60％、70％或80％。而且，偶氮类配向材料不仅可以为上述较佳实施例二中的对二氨基偶氮苯，还可以为偶氮苯、4,4’-二硝基偶氮苯中的一种或两种。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种配向组合物，其特征在于，包括配向材料和能够在紫外光的激发下产生光生载流子的无机光敏材料；其中，
所述配向材料中含有偶氮类配向材料；所述紫外光的波长为300nm～400nm；
所述光生载流子、氧气和水生成能够在紫外光下使偶氮键断裂的超氧自由基和羟自由基。
2.根据权利要求1所述的配向组合物，其特征在于，所述偶氮类配向材料和无机光敏材料的质量比为(15～20)：1。
3.根据权利要求1或2所述的配向组合物，其特征在于，所述偶氮类配向材料为偶氮苯、对二氨基偶氮苯、4,4’-二硝基偶氮苯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的配向组合物，其特征在于，所述无机光敏材料为无机纳米光敏材料。
5.根据权利要求1或4所述的配向组合物，其特征在于，所述无机光敏材料为TiO2、ZnO、GaN中的一种或多种。
6.一种配向膜，其特征在于，由权利要求1～5中任一项所述配向组合物形成。
7.一种配向膜的配向方法，其特征在于，利用线性偏极紫外光照射权利要求6所述的配向膜，使所述配向膜完成配向。
8.根据权利要求7所述的配向膜的配向方法，其特征在于，所述线性偏极紫外光的照度为140mw/cm3～160mw/cm3。
9.根据权利要求7所述的配向膜的配向方法，其特征在于，所述线性偏极紫外光的波长为300nm～400nm。
10.一种显示面板，其特征在于，包括显示基板，所述显示基板上形成有权利要求6所述配向膜。
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