CN107463029B - 自取向液晶显示面板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自取向液晶显示面板及其制作方法。本发明的自取向液晶显示面板的制作方法将TFT基板的钝化层设置为有机绝缘膜，采用特殊的处理方式对所述有机绝缘膜表面的有机物进行破坏，使其分解产生‑OH和‑COOH，有利于使辅助配向剂与有机绝缘膜之间形成氢键，增加辅助配向剂在有机绝缘膜上的锚定能力，解决了由于像素电极与钝化层的表面差异造成的配向力差异和亮暗线显示缺陷等问题，实现均匀配向。另外，本发明还节省了配向膜材料，省去了配向膜相关制程，从而降低液晶显示面板的生产成本。本发明的自取向液晶显示面板采用上述方法制得，实现了均匀配向，具有较好的显示品质，并且不需要设置配向膜，因此生产成本较低。

Description

自取向液晶显示面板及其制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种自取向液晶显示面板及其制作方法。
背景技术
随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及背光模组(Backlight Module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，两片玻璃基板中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。
在液晶显示面板的CF基板与TFT基板上，分别设有一层薄膜，其主要作用是使液晶分子按一定方向排列，我们称之为配向膜，其通常采用聚酰亚胺(PI)材料，所述PI材料包括摩擦配向型PI材料和光配向型PI材料，但是，无论那种配向材料都会有各自的缺点：首先，摩擦配向容易造成粉尘颗粒、静电残留、刷痕等问题，从而降低工艺良率，而光配向材料虽然可以避免这些问题，但其材料特性受限，耐热性和耐老化性不佳，同时锚定液晶分子的能力也较弱，从而影响液晶显示面板的品质；其次，PI材料本身具有高极性和高吸水性，在存储和运送过程中容易造成变质而导致配向不均，并且PI材料价格昂贵，在TFT-LCD上成膜的工艺也较为复杂，导致面板成本过高。
现有一种可以取代PI材料的辅助配向剂，该辅助配向剂主要依靠自身的极性基团吸附在基板表面，使液晶可以垂直取向，含有这种辅助配向剂的液晶材料叫做自取向液晶材料。
然而，将这种自取向液晶材料应用在液晶显示面板中往往会出现一些问题，这些问题主要是由TFT基板表面的地形差异导致的：由于TFT基板表面的像素电极结构为“米”字狭缝图案，从而将面板的像素区域划分为被像素电极覆盖的区域和没有被像素电极覆盖的区域，没有被像素电极覆盖的区域主要为钝化层，钝化层一般采用无机材料(如SiNx)或者有机材料绝缘膜(PFA，Polymer Film on Array)。在不使用配向膜的情况下，液晶显示面板依靠自取向液晶材料中的辅助配向剂吸附于TFT基板表面进行配向，由于辅助配向剂与像素电极之间的作用力较强，而与钝化层之间的作用力较弱，从而导致辅助配向剂与TFT基板表面的不同位置之间存在作用力的差异，进而导致配向不良，对液晶施加电压之后容易出现暗线或亮线缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自取向液晶显示面板的制作方法，解决了由于像素电极与钝化层的表面差异造成的配向力差异和亮暗线显示缺陷等问题，实现均匀配向。
本发明的目的还在于提供一种自取向液晶显示面板，采用上述方法制得，实现了均匀配向，具有较好的显示品质。
为实现上述目的，本发明提供一种自取向液晶显示面板的制作方法，包括：
制备表面具有有机绝缘膜的TFT基板，并对所述TFT基板进行清洗；
采用空气等离子体对所述TFT基板进行处理，或者对所述TFT基板进行紫外光照射，又或者采用弱酸或弱碱对所述TFT基板进行处理，使所述有机绝缘膜表面产生-OH和-COOH；
提供自取向液晶材料与CF基板，所述自取向液晶材料包括辅助配向剂与液晶；
将所述自取向液晶材料滴加到TFT基板或者CF基板表面，对所述TFT基板与CF基板进行成盒工艺，制得自取向液晶显示面板。
所述有机绝缘膜的材料包括亚克力树脂与硅氧树脂中的一种或多种。
所述TFT基板包括玻璃基板、设于所述玻璃基板上的栅极与扫描线、设于所述玻璃基板上覆盖栅极与扫描线的栅极绝缘层、设于栅极绝缘层上的有源层、设于所述有源层与栅极绝缘层上的源/漏极、设于所述栅极绝缘层上的数据线、设于所述栅极绝缘层上覆盖源/漏极与数据线的钝化层、及设于所述钝化层上的图案化的像素电极；所述像素电极经由钝化层过孔与源/漏极接触；所述钝化层为有机绝缘膜。
对所述TFT基板进行紫外光照射的波长为150nm～400nm，照射时间为1分钟～20分钟。
所述弱酸为PH值在4～6之间的弱酸溶液，所述弱酸溶液包括稀盐酸、乙酸、甲酸、苯甲酸、过氧化氢、草酸、及稀硫酸中的一种或多种。
所述弱碱为PH值在8～10之间的弱碱性溶液，所述弱碱性溶液中的碱性物质包括氨、苯胺、二甲胺、甲胺、及吡啶中的一种或多种。
采用弱酸或弱碱对所述TFT基板进行处理的工艺包括：将弱酸或弱碱加热到50℃～80℃后，对TFT基板进行洗涤，洗涤时间为1分钟～20分钟。
本发明还提供一种自取向液晶显示面板，包括：相对设置的TFT基板与CF基板及设于所述TFT基板与CF基板之间的自取向液晶材料；其中，所述自取向液晶材料包括辅助配向剂与液晶；所述TFT基板表面具有有机绝缘膜，所述有机绝缘膜表面具有-OH和-COOH。
所述有机绝缘膜的材料包括亚克力树脂与硅氧树脂中的一种或多种。
所述TFT基板包括玻璃基板、设于所述玻璃基板上的栅极与扫描线、设于所述玻璃基板上覆盖栅极与扫描线的栅极绝缘层、设于栅极绝缘层上的有源层、设于所述有源层与栅极绝缘层上的源/漏极、设于所述栅极绝缘层上的数据线、设于所述栅极绝缘层上覆盖源/漏极与数据线的钝化层、及设于所述钝化层上的图案化的像素电极；所述像素电极经由钝化层过孔与源/漏极接触；所述钝化层为有机绝缘膜。
本发明的有益效果：本发明的自取向液晶显示面板的制作方法将TFT基板的钝化层设置为有机绝缘膜，采用特殊的处理方式对所述有机绝缘膜表面的有机物进行破坏，使其分解产生-OH和-COOH，有利于使辅助配向剂与有机绝缘膜之间形成氢键，增加辅助配向剂在有机绝缘膜上的锚定能力，解决了由于像素电极与钝化层的表面差异造成的配向力差异和亮暗线显示缺陷等问题，实现均匀配向。另外，本发明还节省了配向膜材料，省去了配向膜相关制程，从而降低液晶显示面板的生产成本。本发明的自取向液晶显示面板采用上述方法制得，实现了均匀配向，具有较好的显示品质，并且不需要设置配向膜，因此生产成本较低。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明的自取向液晶显示面板的制作方法的流程图；
图2为本发明的自取向液晶显示面板的制作方法步骤1制备的TFT基板的剖视示意图；
图3为图2的TFT基板的俯视示意图；
图4为本发明的自取向液晶显示面板的制作方法步骤2的示意图；
图5为本发明的自取向液晶显示面板的制作方法步骤3的示意图及本发明的自取向液晶显示面板的结构示意图；
图6为UV光照射0分钟的TFT基板与CF基板组合后制得的自取向液晶显示面板的暗态效果示意图；
图7为UV光照射20分钟的TFT基板与CF基板组合后制得的自取向液晶显示面板的暗态效果示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1，本发明首先提供一种自取向液晶显示面板的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、如图2与图3所示，制备表面具有有机绝缘膜的TFT基板10，并对所述TFT基板10进行清洗。
具体的，如图2与图3所示，所述TFT基板10包括玻璃基板11、设于所述玻璃基板11上的栅极12与扫描线13、设于所述玻璃基板11上覆盖栅极12与扫描线13的栅极绝缘层14、设于栅极绝缘层14上的有源层15、设于所述有源层15与栅极绝缘层14上的源/漏极16、设于所述栅极绝缘层14上的数据线17、设于所述栅极绝缘层14上覆盖源/漏极16与数据线17的钝化层18、及设于所述钝化层18上的图案化的像素电极19；所述像素电极19经由钝化层过孔181与源/漏极16接触；所述钝化层18为有机绝缘膜。
具体的，所述有机绝缘膜的材料包括亚克力树脂与硅氧树脂中的一种或多种。
具体的，所述像素电极19的材料为氧化铟锡(ITO)。
步骤2、请参阅图4，采用空气等离子体(Air Plasma，AP)对所述TFT基板10进行处理，或者对所述TFT基板10进行紫外(UV)光照射，又或者采用弱酸或弱碱对所述TFT基板10进行处理，使所述有机绝缘膜表面产生-OH和-COOH。
以所述有机绝缘膜的材料为亚克力树脂为例，采用空气等离子体(AP)对所述有机绝缘膜进行处理，使所述有机绝缘膜表面的有机物发生分解反应产生-OH和-COOH的反应式如下：
Figure BDA0001389818490000051
具体的，如图4所示，所述-OH和-COOH有利于后续制程中辅助配向剂31与有机绝缘膜表面之间形成氢键，增加辅助配向剂31在有机绝缘膜上的锚定能力，减小辅助配向剂31与像素电极19和钝化层18之间的作用力的差异，解决了由于像素电极19与钝化层18的表面差异造成的配向力差异与亮暗线显示缺陷等问题，实现均匀配向。
已知采用UV光照射时有机材料中各种化学键断裂所需要的波长及能量如表1所示：
表1.各种化学键断裂所需要的波长及能量
Figure BDA0001389818490000052
Figure BDA0001389818490000061
基于表1的数据，本发明选定对所述TFT基板10进行紫外光照射的波长为150nm～400nm，照射时间为1分钟～20分钟。
以所述有机绝缘膜的材料为亚克力树脂为例，对所述有机绝缘膜进行紫外光(UV)照射，使所述有机绝缘膜表面的有机物发生分解反应产生-OH和-COOH的反应式如下：
Figure BDA0001389818490000062
具体的，所述弱酸为PH值在4～6之间的弱酸溶液，所述弱酸溶液包括稀盐酸(HCl)、乙酸、甲酸、苯甲酸、过氧化氢、草酸、及稀硫酸中的一种或多种。
具体的，所述弱碱为PH值在8～10之间的弱碱性溶液，所述弱碱性溶液中的碱性物质包括氨、苯胺、二甲胺、甲胺、及吡啶中的一种或多种。
具体的，采用弱酸或弱碱对所述TFT基板10进行处理的工艺包括：将弱酸或弱碱加热到50℃～80℃后，对TFT基板10进行洗涤，洗涤时间为1分钟～20分钟。
以所述有机绝缘膜的材料为亚克力树脂为例，在弱酸或弱碱的热催化作用下，所述有机绝缘膜表面的有机物发生分解反应产生-OH和-COOH的反应式如下：
Figure BDA0001389818490000063
步骤3、如图5所示，提供自取向液晶材料30与CF基板20，所述自取向液晶材料30包括辅助配向剂31与液晶32；
将所述自取向液晶材料30滴加到TFT基板10或者CF基板20表面，对所述TFT基板10与CF基板20进行成盒工艺，制得自取向液晶显示面板。
具体的，所述辅助配向剂31包括含有烷基链的硅烷类化合物、笼型半硅氧烷类化合物、及含烷基链的醇类化合物中的一种或多种。
以所述有机绝缘膜的材料为亚克力树脂为例，对所述TFT基板10进行波长为172nm的紫外光(UV)照射后，所述有机绝缘膜的接触角测试结果如下：
Figure BDA0001389818490000071
，从上表中可以看出，对所述TFT基板10进行UV光照射的时间越长，有机绝缘膜表面的接触角越小，由于接触角越小，有机绝缘膜表面产生的极性基团越多，润湿性越好，因此更有利于辅助配向剂31与有机绝缘膜表面之间形成氢键，增加辅助配向剂31在有机绝缘膜上的锚定能力。
图6为UV光照射0分钟的TFT基板与CF基板组合后制得的自取向液晶显示面板的暗态效果示意图，从图6中可以看出，该自取向液晶显示面板的漏光现象严重；图7为UV光照射20分钟的TFT基板与CF基板组合后制得的自取向液晶显示面板的暗态效果示意图，从图7中可以看出，该自取向液晶显示面板不存在漏光现象，显示品质较好。
本发明的自取向液晶显示面板的制作方法将TFT基板10的钝化层18设置为有机绝缘膜，采用特殊的处理方式对所述有机绝缘膜表面的有机物进行破坏，使其分解产生-OH和-COOH，有利于使辅助配向剂31与有机绝缘膜之间形成氢键，增加辅助配向剂31在有机绝缘膜上的锚定能力，解决了由于像素电极19与钝化层18的表面差异造成的配向力差异和亮暗线显示缺陷等问题，实现均匀配向。另外，本发明还节省了配向膜材料，省去了配向膜相关制程，从而降低液晶显示面板的生产成本。
请参阅图5，同时参阅图2与图3，基于上述自取向液晶显示面板的制作方法，本发明还提供一种自取向液晶显示面板，包括：相对设置的TFT基板10与CF基板20及设于所述TFT基板10与CF基板20之间的自取向液晶材料30；其中，所述自取向液晶材料30包括辅助配向剂31与液晶32；所述TFT基板10表面具有有机绝缘膜，所述有机绝缘膜表面具有-OH和-COOH。
具体的，所述有机绝缘膜的材料包括亚克力树脂与硅氧树脂中的一种或多种。
具体的，如图2与图3所示，所述TFT基板10包括玻璃基板11、设于所述玻璃基板11上的栅极12与扫描线13、设于所述玻璃基板11上覆盖栅极12与扫描线13的栅极绝缘层14、设于栅极绝缘层14上的有源层15、设于所述有源层15与栅极绝缘层14上的源/漏极16、设于所述栅极绝缘层14上的数据线17、设于所述栅极绝缘层14上覆盖源/漏极16与数据线17的钝化层18、及设于所述钝化层18上的图案化的像素电极19；所述像素电极19经由钝化层过孔181与源/漏极16接触；所述钝化层18为有机绝缘膜。
具体的，所述辅助配向剂31包括含有烷基链的硅烷类化合物、笼型半硅氧烷类化合物、及含烷基链的醇类化合物中的一种或多种。
本发明的自取向液晶显示面板将TFT基板10的钝化层18设置为有机绝缘膜，所述有机绝缘膜表面具有-OH和-COOH，有利于使辅助配向剂31与有机绝缘膜之间形成氢键，增加辅助配向剂31在有机绝缘膜上的锚定能力，解决了由于像素电极19与钝化层18的表面差异造成的配向力差异和亮暗线显示缺陷等问题，实现均匀配向。另外，本发明的自取向液晶显示面板不需要设置配向膜，因此生产成本较低。
综上所述，本发明提供一种自取向液晶显示面板及其制作方法。本发明的自取向液晶显示面板的制作方法将TFT基板的钝化层设置为有机绝缘膜，采用特殊的处理方式对所述有机绝缘膜表面的有机物进行破坏，使其分解产生-OH和-COOH，有利于使辅助配向剂与有机绝缘膜之间形成氢键，增加辅助配向剂在有机绝缘膜上的锚定能力，解决了由于像素电极与钝化层的表面差异造成的配向力差异和亮暗线显示缺陷等问题，实现均匀配向。另外，本发明还节省了配向膜材料，省去了配向膜相关制程，从而降低液晶显示面板的生产成本。本发明的自取向液晶显示面板采用上述方法制得，实现了均匀配向，具有较好的显示品质，并且不需要设置配向膜，因此生产成本较低。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种自取向液晶显示面板的制作方法，其特征在于，包括：
制备表面具有有机绝缘膜的TFT基板(10)，并对所述TFT基板(10)进行清洗；
采用空气等离子体对所述TFT基板(10)进行处理，或者对所述TFT基板(10)进行紫外光照射，又或者采用弱酸或弱碱对所述TFT基板(10)进行处理，使所述有机绝缘膜表面产生-OH和-COOH；
提供自取向液晶材料(30)与CF基板(20)，所述自取向液晶材料(30)包括辅助配向剂(31)与液晶(32)；所述有机绝缘膜表面产生的-OH和-COOH使辅助配向剂(31)与有机绝缘膜之间形成氢键；
将所述自取向液晶材料(30)滴加到TFT基板(10)或者CF基板(20)表面，对所述TFT基板(10)与CF基板(20)进行成盒工艺，制得自取向液晶显示面板；
所述TFT基板(10)包括玻璃基板(11)、设于所述玻璃基板(11)上的栅极(12)与扫描线(13)、设于所述玻璃基板(11)上覆盖栅极(12)与扫描线(13)的栅极绝缘层(14)、设于栅极绝缘层(14)上的有源层(15)、设于所述有源层(15)与栅极绝缘层(14)上的源/漏极(16)、设于所述栅极绝缘层(14)上的数据线(17)、设于所述栅极绝缘层(14)上覆盖源/漏极(16)与数据线(17)的钝化层(18)、及设于所述钝化层(18)上的图案化的像素电极(19)；所述像素电极(19)经由钝化层过孔(181)与源/漏极(16)接触；所述钝化层(18)为有机绝缘膜。
2.如权利要求1所述的自取向液晶显示面板的制作方法，其特征在于，所述有机绝缘膜的材料包括亚克力树脂与硅氧树脂中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的自取向液晶显示面板的制作方法，其特征在于，对所述TFT基板(10)进行紫外光照射的波长为150nm～400nm，照射时间为1分钟～20分钟。
4.如权利要求1所述的自取向液晶显示面板的制作方法，其特征在于，所述弱酸为PH值在4～6之间的弱酸溶液，所述弱酸溶液包括稀盐酸、乙酸、甲酸、苯甲酸、过氧化氢、草酸、及稀硫酸中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的自取向液晶显示面板的制作方法，其特征在于，所述弱碱为PH值在8～10之间的弱碱性溶液，所述弱碱性溶液中的碱性物质包括氨、苯胺、二甲胺、甲胺、及吡啶中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的自取向液晶显示面板的制作方法，其特征在于，采用弱酸或弱碱对所述TFT基板(10)进行处理的工艺包括：将弱酸或弱碱加热到50℃～80℃后，对TFT基板(10)进行洗涤，洗涤时间为1分钟～20分钟。
7.一种自取向液晶显示面板，其特征在于，包括：相对设置的TFT基板(10)与CF基板(20)及设于所述TFT基板(10)与CF基板(20)之间的自取向液晶材料(30)；其中，所述自取向液晶材料(30)包括辅助配向剂(31)与液晶(32)；所述TFT基板(10)表面具有有机绝缘膜，所述有机绝缘膜表面具有-OH和-COOH，使辅助配向剂(31)与有机绝缘膜之间形成氢键；
所述TFT基板(10)包括玻璃基板(11)、设于所述玻璃基板(11)上的栅极(12)与扫描线(13)、设于所述玻璃基板(11)上覆盖栅极(12)与扫描线(13)的栅极绝缘层(14)、设于栅极绝缘层(14)上的有源层(15)、设于所述有源层(15)与栅极绝缘层(14)上的源/漏极(16)、设于所述栅极绝缘层(14)上的数据线(17)、设于所述栅极绝缘层(14)上覆盖源/漏极(16)与数据线(17)的钝化层(18)、及设于所述钝化层(18)上的图案化的像素电极(19)；所述像素电极(19)经由钝化层过孔(181)与源/漏极(16)接触；所述钝化层(18)为有机绝缘膜。
8.如权利要求7所述的自取向液晶显示面板，其特征在于，所述有机绝缘膜的材料包括亚克力树脂与硅氧树脂中的一种或多种。
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