CN108037602B - 一种液晶显示器基板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示器基板的制备方法，包括选定一基板；采用由溶剂以及清洗剂材料调配出一定配比关系的配向层材料对基板进行清洗，并经一定温度烘烤一段时间，去除基板表面溶剂并保留清洗剂材料；在基板表面注入预定的液晶介质混合物，经过UV处理后，使液晶介质混合物中的液晶形成一定的预倾角，同时清洗剂材料以及液晶介质混合物自取向剂在基板表面形成聚合物薄膜。其中，清洗剂材料所采用的化学分子结构包括前端具备锚定在基板表面来增加液晶扩散性的前端基团以及后端通过光照聚合形成聚合物薄膜来确保液晶稳定倾角的后端基团。实施本发明，改善基板表面特性而增加液晶扩散性，降低色差出现概率，还提升液晶配向稳定性，改善显示器信赖性。

Description

一种液晶显示器基板及其制备方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种液晶显示器基板及其制备方法。
背景技术
液晶显示器是通过控制具有双折射性的液晶分子的取向而控制光的透过/遮断（显示的打开/关闭）的机器；其中，液晶显示器包括相对平行设置的上基板与下基板、以及填充在两者间的液晶介质混合物。
通常，液晶显示器的上下基板表面都需要喷涂一层聚酰亚胺（PI）配向材料，主要是用来引导液晶分子有序排列，但是PI配向材料具有以下几点劣势：（1）该PI配向材料价格昂贵，且相关喷涂该PI配向材料的配套设备价格也昂贵，导致生产成本提高；（2）该PI配向材料通常使用N-甲基吡咯烷酮 （NMP）作为溶剂，但因NMP溶剂不环保而易对人体造成危害；（3）该PI配向材料在喷涂过程中由于存在涂布均匀性、不粘以及异物等问题，容易对产品良率造成损失，使得产品成本提高。因此，不喷印聚酰亚胺配向材料的显示器（即自取向液晶材料显示器）逐渐成为研究热点。
在制作工艺上，自取向液晶材料显示器的上下基板省去PI配向材料的印刷工艺，通过在液晶介质混合物里添加具备自取向功能的材料实现引导液晶有序排列配向的功能；其中，液晶介质混合物包括液晶，自取向剂及活性单体（RM）；自取向材料结构主要是由锚定基团，反应性基团，刚性结构主体及柔性尾链组成；锚定基团的主要作用是自身的极性基团以物理作用的方式锚定在基板表面；反应性基团中的自由基聚合基团是要是在紫外光（UV）照射下发生聚合反应形成一层聚合物膜，刚性基团和柔性尾链主要作用是引导液晶配向。
但是，发明人发现，自取向液晶材料显示器还存在以下问题：一方面液晶在基板表面扩散性不佳，易产生色差；另一方面，液晶配向稳定性不佳，暗态易漏光，使得显示器信赖性较低。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种液晶显示器基板及其制备方法，不仅能改善基板表面特性而增加液晶扩散性，降低色差出现概率，还能提升液晶配向稳定性，改善显示器信赖性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种液晶显示器基板的制备方法，包括以下步骤：
选定一基板；
采用由溶剂以及溶于所述溶剂中的清洗剂材料调配出具有一定配比关系的配向层材料对所选基板进行清洗，并待所选基板清洗完成后，经一定温度烘烤一段时间，去除所选基板表面的溶剂，且进一步保留所述清洗剂材料锚定在所选基板表面；
在锚定有清洗剂材料的基板表面注入预定的液晶介质混合物，并经过一定处理后，使所述预定的液晶介质混合物中液晶出现倾倒，且进一步通过光照发生聚合反应使锚定的清洗剂材料以及液晶介质混合物中的自取向剂形成聚合物薄膜来固定所述出现倾倒的液晶的倾角；
其中，所述清洗剂材料所采用的化学分子结构包括设置于化学分子结构前端并具备锚定在所选基板表面来改善所选基板表面特性而增加所述预定的液晶介质混合物中液晶扩散性的前端基团以及设置于其化学分子结构后端并通过光照发生聚合反应形成所述聚合物薄膜来确保所述预定的液晶介质混合物中液晶具有稳定倾角的末端基团。
其中，所述清洗剂材料所采用化学分子结构上的前端基团为-OH、-COOH、-NH2之其中的一种，所述清洗剂材料所采用化学分子结构上的末端基团为丙烯酸酯基、甲基丙烯酰酸酯基、乙烯基、乙烯氧基之其中的一种。
其中，所述清洗剂材料所采用的化学分子结构至少为如下结构通式（1）中的一种；其中，结构通式（1）表示为：
R1-Sp1-[A1]m-Sp2-[A2]n–Sp3-Ra （1）；
其中，R1表示为前端基团；
其中，Sp1、Sp2及Sp3表示为碳数1~6的直链状的亚烷基或亚烷基氧基、碳数1~6的支链状的亚烷基或亚烷基氧基、或者直接键的碳数1~6，且Sp1、Sp2及Sp3三者的结构可相同或不同；其中，Sp1、Sp2及Sp3任意一个中末端的CH2均可用-OH、-COOH、-NH2之其一取代，且Sp1、Sp2及Sp3任意一个中除末端之外的CH2均可用-O-，-S-，-CO-，-CO-O-，-O-CO-，-O-CO-O-，-OCH2-，-CH2O-，-CH=CH-，-CF=CF-、碳三键之其一取代；
其中，A1及A2表示为苯环、芳环或环烷烃，且苯环、芳环或环烷烃之环上一个或多个H原子可用F、Cl、甲基、乙基取代；
其中，m及n表示为0或1；
其中，Ra表示为末端基团。
其中，所述溶剂为水、二甲基亚砜、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、γ-己内酯、γ-丁内酯、二丙二醇二乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁基醚、丙酮之其中的一种或多种。
其中，所述配向层材料中溶剂与清洗剂材料的配比关系为97：3。
其中于，所述溶剂由47%的N-甲基吡咯烷酮、20%的二丙二醇二乙醚及30%乙二醇单丁醚组成；所述清洗剂材料由3%的β-丙酸组成。
其中，所述溶剂由45%的N-乙基吡咯烷酮及52%的乙二醇单丁醚组成；所述清洗剂材料由3%的β-丙酸组成。
其中，所述一定温度位于60℃~150℃之间，所述烘烤时间位于1min~10min之间。
其中，所选基板为TFT基板或CF基板。
本发明实施例还提供了一种液晶显示器基板，其采用前述的液晶显示器基板的制备方法制备而成。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明在制备液晶显示器基板过程中，由于对所选基板进行表面处理所采用的清洗剂材料的化学分子结构包括设置于化学分子结构前端并具备锚定在所选基板表面来改善所选基板表面特性而增加液晶扩散性的前端基团以及设置于其化学分子结构后端并通过光照发生聚合反应形成聚合物薄膜来确保液晶具有稳定倾角的末端基团，因此一方面通过该清洗剂材料中前端基团的氢键物理作用锚定在所选基板表面用来改善所选基板表面特性而增加液晶扩散性，降低色差出现概率；另一方面通过该清洗剂材料中后端基团因光照聚合反应形成聚合物薄膜来确保液晶具有稳定倾角，不仅提升液晶的配向稳定性能，还改善显示器的信赖性；再一方面所注入的液晶介质混合物可不添加活性单体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例一提供的液晶显示器基板的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例一中液晶显示器基板的制备方法的应用场景图；a为清洗剂材料光照配向前与液晶介质混合物形成的分布示意图；b为清洗剂材料光照配向后与液晶介质混合物形成的分布示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例一中，提供的一种液晶显示器基板的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、选定一基板；
步骤S2、采用由溶剂以及溶于所述溶剂中的清洗剂材料调配出具有一定配比关系的配向层材料对所选基板进行清洗，并待所选基板清洗完成后，经一定温度烘烤一段时间，去除所选基板表面的溶剂，且进一步保留所述清洗剂材料锚定在所选基板表面；
步骤S3、在锚定有清洗剂材料的基板表面注入预定的液晶介质混合物，并经过一定处理后，使所述预定的液晶介质混合物中液晶出现倾倒，且进一步通过光照发生聚合反应使锚定的清洗剂材料以及液晶介质混合物中的自取向剂形成聚合物薄膜来固定所述出现倾倒的液晶的倾角；其中，所述清洗剂材料所采用的化学分子结构包括设置于化学分子结构前端并具备锚定在所选基板表面来改善所选基板表面特性而增加所述预定的液晶介质混合物中液晶扩散性的前端基团以及设置于其化学分子结构后端并通过光照发生聚合反应形成所述聚合物薄膜来确保所述预定的液晶介质混合物中液晶具有稳定倾角的末端基团。
具体过程为，在步骤S1中，所选基板为TFT基板（即薄膜晶体管基板）或CF基板（即彩膜基板）。
在步骤S2中，配向层材料由溶剂以及溶于溶剂中的清洗剂材料通过一定配比关系调配而成，例如配比关系设置为溶剂：清洗剂材料=97：3或其它比例，将调配好的配向层材料对所选基板进行清洗，例如冲淋或浸泡等方式，使所选基板表面跟配向层材料充分接触。
由于清洗剂材料所采用的化学分子结构的前端设有具备锚定在所选基板表面来改善所选基板表面特性而增加液晶扩散性的前端基团，例如前端基团为-OH、-COOH、-NH2之其中的一种，并利用前端基团中氢键的物理作用来锚定在所选基板表面，因此对清洗完成后的基板进行一定温度（如60℃~150℃）烘烤一段时间（如1min~10min）后，可以去除掉所选基板表面的溶剂，并保留清洗剂材料锚定在所选基板表面。
溶解清洗剂材料的溶剂可以为水、二甲基亚砜、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、γ-己内酯、γ-丁内酯、二丙二醇二乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁基醚、丙酮之其中的一种或多种。
在步骤S3中，在步骤S2所锚定有清洗剂材料的基板表面注入预定的液晶介质混合物，并通过电场使预定的液晶介质混合物中液晶出现倾倒。由于清洗剂材料所采用化学分子结构上的末端设有通过光照（如紫外光UV照射）发生聚合反应形成聚合物薄膜来确保液晶具有稳定倾角的末端基团，例如末端基团为丙烯酸酯基、甲基丙烯酰酸酯基、乙烯基、乙烯氧基之其中的一种，因此可以通过光照（如紫外光UV照射）发生聚合反应使锚定的清洗剂材料形成聚合物薄膜，用以固定上述出现倾倒的液晶的倾角。
可以理解的是，由于清洗剂材料不仅具有锚定作用的前端基团，还具有可UV聚合的末端基团，使得注入的液晶介质混合物只需包括液晶和自取向剂，而不需要添加活性单体。
在本发明实施例一中，清洗剂材料所采用化学分子结构的结构通式可采用如下结构通式（1）来表示：
R1-Sp1-[A1]m-Sp2-[A2]n–Sp3-Ra （1）；
式（1）中，R1表示为前端基团；
式（1）中，Sp1、Sp2及Sp3表示为碳数1~6的直链状的亚烷基或亚烷基氧基、碳数1~6的支链状的亚烷基或亚烷基氧基、或者直接键的碳数1~6，且Sp1、Sp2及Sp3三者的结构可相同或不同；其中，Sp1、Sp2及Sp3任意一个中末端的CH2均可用-OH、-COOH、-NH2之其一取代，且Sp1、Sp2及Sp3任意一个中除末端之外的CH2均可用-O-，-S-，-CO-，-CO-O-，-O-CO-，-O-CO-O-，-OCH2-，-CH2O-，-CH=CH-，-CF=CF-、碳三键之其一取代；
式（1）中，A1及A2表示为苯环、芳环或环烷烃，且苯环、芳环或环烷烃之环上一个或多个H原子可用F、Cl、甲基、乙基取代；
式（1）中，m及n表示为0或1；
式（1）中，Ra表示为末端基团。
在本发明实施例一中，对液晶显示器基板的制备方法的一应用场景进行说明：
第一步、选定一TFT基板；
第二步、用调配好的配向层材料对TFT基板通过冲淋或者浸泡的方式进行清洗，使TFT基板表面跟配向层材料充分接触。该配向层材料采用溶剂：清洗剂材料=97：3的配比关系，其中，溶剂由47%的N-甲基吡咯烷酮、20%的二丙二醇二乙醚及30%乙二醇单丁醚组成，清洗剂材料由3%的β-丙酸（末端具有丙烯酰氧的反应性基团）；
第三步、将清洗后的TFT基板放置在60℃~150℃的高温中，烘烤1min~10min；将清洗剂材料锚定在TFT基板表面，同时除去TFT基板表面上溶剂；
第四步、将留有清洗剂材料的TFT基板进行注入液晶介质混合物，即注入预先定义只包括液晶和自取向剂的液晶介质混合物（如图2中图a所示），通过电场使液晶介质混合物中液晶出现倾倒，且进一步通过紫外光UV照射发生聚合反应使锚定的清洗剂材料以及液晶介质混合物中的自取向剂形成聚合物薄膜起到配向作用，用以固定上述出现倾倒的液晶的倾角（如图2中图b所示）。
在本发明实施例一中，对液晶显示器基板的制备方法另一应用场景进行说明：
第一步、选定一CF基板；
第二步、用调配好的配向层材料对CF基板通过冲淋或者浸泡的方式进行清洗，使CF基板表面跟配向层材料充分接触。该配向层材料采用溶剂：清洗剂材料=97：3的配比关系，其中，溶剂由45%的N-乙基吡咯烷酮及52%的乙二醇单丁醚组成，清洗剂材料由3%的β-丙酸（末端具有丙烯酰氧的反应性基团）；
第三步、将清洗后的CF基板放置在60℃~150℃的高温中，烘烤1min~10min；将清洗剂材料锚定在CF基板表面，同时除去CF基板表面上溶剂；
第四步、将留有清洗剂材料的CF基板进行注入液晶介质混合物，即注入预先定义只包括液晶和自取向剂的液晶介质混合物，通过电场使液晶介质混合物中液晶出现倾倒，且进一步通过紫外光UV照射发生聚合反应使锚定的清洗剂材料以及液晶介质混合物中的自取向剂形成聚合物薄膜起到配向作用，用以固定上述出现倾倒的液晶的倾角。
相应于本发明实施例一的液晶显示器基板的制备方法，本发明实施例二还提供了一种液晶显示器基板，该液晶显示器基板采用本发明实施例一中的液晶显示器基板的制备方法制备而成，具体细节请参见本发明实施例一中液晶显示器基板的制备方法，在此不再一一赘述。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明在制备液晶显示器基板过程中，由于对所选基板进行表面处理所采用的清洗剂材料的化学分子结构包括设置于化学分子结构前端并具备锚定在所选基板表面来改善所选基板表面特性而增加液晶扩散性的前端基团以及设置于其化学分子结构后端并通过光照发生聚合反应形成聚合物薄膜来确保液晶具有稳定倾角的末端基团，因此一方面通过该清洗剂材料中前端基团的氢键物理作用锚定在所选基板表面用来改善所选基板表面特性而增加液晶扩散性，降低色差出现概率；另一方面通过该清洗剂材料中后端基团因光照聚合反应形成聚合物薄膜来确保液晶具有稳定倾角，不仅提升液晶的配向稳定性能，还改善显示器的信赖性；再一方面所注入的液晶介质混合物可不添加活性单体。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
选定一基板；
采用由溶剂以及溶于所述溶剂中的清洗剂材料调配出具有一定配比关系的配向层材料对所选基板进行清洗，并待所选基板清洗完成后，经一定温度烘烤一段时间，去除所选基板表面的溶剂，且进一步保留所述清洗剂材料锚定在所选基板表面；
在锚定有清洗剂材料的基板表面注入预定的液晶介质混合物，并经过一定处理后，使所述预定的液晶介质混合物中液晶出现倾倒，且进一步通过光照发生聚合反应使锚定的清洗剂材料以及液晶介质混合物中的自取向剂形成聚合物薄膜来固定所述出现倾倒的液晶的倾角；
其中，所述清洗剂材料所采用的化学分子结构包括设置于化学分子结构前端并具备锚定在所选基板表面来改善所选基板表面特性而增加所述预定的液晶介质混合物中液晶扩散性的前端基团以及设置于其化学分子结构后端并通过光照发生聚合反应形成所述聚合物薄膜来确保所述预定的液晶介质混合物中液晶具有稳定倾角的末端基团；
其中，所述清洗剂材料所采用化学分子结构上的前端基团为-OH、-COOH、-NH2之其中的一种，所述清洗剂材料所采用化学分子结构上的末端基团为丙烯酸酯基、甲基丙烯酰酸酯基、乙烯基、乙烯氧基之其中的一种。
2.如权利要求1所述的液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，所述清洗剂材料所采用的化学分子结构至少为如下结构通式(1)中的一种；其中，结构通式(1)表示为：
R1-Sp1-[A1]m-Sp2-[A2]n–Sp3-Ra (1)；
其中，R1表示为前端基团；
其中，Sp1、Sp2及Sp3表示为碳数1～6的直链状的亚烷基或亚烷基氧基、碳数1～6的支链状的亚烷基或亚烷基氧基、或者直接键的碳数1～6，且Sp1、Sp2及Sp3三者的结构可相同或不同；其中，Sp1、Sp2及Sp3任意一个中末端的CH2均可用-OH、-COOH、-NH2之其一取代，且Sp1、Sp2及Sp3任意一个中除末端之外的CH2均可用-O-，-S-，-CO-，-CO-O-，-O-CO-，-O-CO-O-，-OCH2-，-CH2O-，-CH＝CH-，-CF＝CF-、碳三键之其一取代；
其中，A1及A2表示为苯环、芳环或环烷烃，且苯环、芳环或环烷烃之环上一个或多个H原子可用F、Cl、甲基、乙基取代；
其中，m及n表示为0或1；
其中，Ra表示为末端基团。
3.如权利要求2所述的液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、二甲基亚砜、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、γ-己内酯、γ-丁内酯、二丙二醇二乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁基醚、丙酮之其中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，所述配向层材料中溶剂与清洗剂材料的配比关系为97：3。
5.如权利要求4所述的液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，所述溶剂由47％的N-甲基吡咯烷酮、20％的二丙二醇二乙醚及30％乙二醇单丁醚组成；所述清洗剂材料由3％的β-丙酸组成。
6.如权利要求4所述的液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，所述溶剂由45％的N-乙基吡咯烷酮及52％的乙二醇单丁醚组成；所述清洗剂材料由3％的β-丙酸组成。
7.如权利要求5或6所述的液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，所述一定温度位于60℃～150℃之间，所述烘烤时间位于1min～10min之间。
8.如权利要求7所述的液晶显示器基板的制备方法，其特征在于，所选基板为TFT基板或CF基板。
9.一种液晶显示器基板，其特征在于，其采用包括如权利要求1-8中任一项所述的液晶显示器基板的制备方法制备而成。
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