CN108267898A - 改善自取向液晶的配向效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善自取向液晶的配向效果的方法，适用于液晶显示面板中，液晶显示面板包括阵列基板、与阵列基板平行间隔设置的彩膜基板、以及夹设于阵列基板与彩膜基板之间的液晶分子层；所述方法为通过仅对彩膜基板中的公共电极加电的方式来进行液晶固化或将阵列基板中的公共电极设置于阵列基板中的非显示区域。根据本发明的改善自取向液晶的配向效果的方法，相对于改变自取向液晶体系的材料带来的不确定性及复杂性，根据本发明的方法能够在保持自取向液晶体系材料不变的情况下，有效改善自取向液晶显示的配向不良问题，其对自取向液晶显示器的进一步应用具有重大意义。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示面板技术领域，具体来讲，涉及改善自取向液晶的配向效果的方法。
背景技术
目前TFT-LCD主要分为VA型和IPS型，其中垂直配向型液晶显示器的液晶盒部分一般由配向膜和液晶与聚合物单体组合物形成，上下玻璃基板内侧有分别对置的透明电极，外侧贴附有相互正交的上下偏光片。其中配向膜使得VA型LCD所用的负性液晶形成初始状态的垂直配向，从而在未加电压时呈现常黑态；之后通过施加电压和紫外光照，使液晶产生一定的预倾角，从而在工作状态时给LCD施加电压后液晶分子能够按照预倾角的方向在外加电场的作用下形成有序的配向。对于VA型液晶来说，一般在玻璃基板上涂布聚酰亚胺(PI)作为配向膜，通过后续的液晶滴下制程将液晶滴在PI膜上，上下基板对组之后，通过制程PSVA，利用紫外光照使得液晶体系中的聚合性单体发生聚合反应，在PI膜和液晶层的界面处形成聚合物层，之后通过施加电压使得液晶分子形成一定的预倾角，最后释放电压后，由于聚合物层和PI表面的锚定力使得液晶分子能保持记忆之前形成的预倾角，之后通过在此的紫外光照时残余的聚合性单体反应完全，即完成了VA型液晶的配向过程。之后在VA型LCD的使用过程中，液晶分子会在外加电压的作用下，能够在预倾角的作用下完成定向排列，实现LCD的显示效果。
但是，PI膜的使用量较大，而且在制程中出现的PI不沾、sujimura等问题都会影响LCD产线的良率和成本。随着技术的发展和材料的研发，越来越多的LCD企业和相关研究机构开始关注自取向型液晶的发展，即无需PI型配向膜、而是在液晶体系中增加具有配向作用的聚合性单体添加剂，通过紫外光照等光热作用，在液晶层和玻璃基板界面处形成聚合物型配向层，达到取代PI型配向膜的目的。此种自取向液晶和液晶相比，直接在原有的液晶和光热聚合性单体组合物中增加了具有配向作用的添加剂，无需传统制程中的PI体系，大大节约了成本，提升了cell制程的效率，并且无需PI机台和其他相关设备，对今后的VA型液晶显示器的进一步发展具有很好的推进作用。
但是，现阶段的自取向液晶还存在一些问题，如配向效果不良、暗线较多，如图1所示。PSVA-LCD在液晶固化时一般使用阵列基板和彩膜基板同步加电的方式，由于黑色矩阵和阵列基板相连，且由于像素电极和阵列基板之间的电势差而在像素电极边缘产生边缘电场，之后引起像素边缘的液晶取向混乱而出现暗线。如图2和图3所示，通过软件模拟阵列基板/彩膜基板同步加电的情况下，电场分布及对边缘电场产生的暗纹。另外，自取向液晶体系中的垂直取向添加剂形成的聚合物层与基板表面的结合力不强，液晶配向受基板表面性质而形貌的影响较大，导致液晶层与聚合物层锚定力较弱，液晶配向后形成的预倾角较小，液晶响应速度较慢等。
与此同时，一般进行LCD的像素设计时，会将阵列基板的公共电极线和像素电极重合而增加像素的存储电容，但是对自取向液晶来说，液晶依靠体系中的垂直取向添加剂进行配向，液晶和基板的锚定力较小，所以阵列基板的像素中间引起的地形变化，以及阵列基板/彩膜基板同步加电后阵列基板和龙骨处的像素电极产生的边缘电场也是液晶配向不良产生暗纹的重要原因；如图4～图7所示的不同表面锚定力对液晶配向的影响的模拟结果，表明在阵列基板/彩膜基板同步加电的情况下，在阵列基板附近由于液晶表面较弱的锚定力会导致液晶配向不良更加严重。
综上，为了进一步的应用，需要解决上述问题。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了改善自取向液晶的配向效果的方法，通过仅对彩膜基板中的公共电极加电的方式来进行液晶固化或将阵列基板中的公共电极设置于非显示区域的方式，即能够在保持自取向液晶体系材料不变的情况下，有效改善自取向液晶显示的配向不良问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种改善自取向液晶的配向效果的方法，适用于液晶显示面板中，所述液晶显示面板包括阵列基板、与所述阵列基板平行间隔设置的彩膜基板、以及夹设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶分子层；所述液晶分子层包括自取向液晶体系，所述自取向液晶体系包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性垂直取向添加剂；所述彩膜基板包括第一基板及设置于所述第一基板上、且与所述液晶分子层相对的公共电极；所述方法为通过仅对所述公共电极加电的方式来进行液晶固化。
进一步地，所述阵列基板包括第二基板及设置于所述第二基板上、且与所述液晶分子层相对的电极组；其中，所述电极组包括阵列公共电极和间隔设置于所述阵列公共电极两侧的像素电极。
进一步地，在所述自取向液晶体系中，所述液晶分子的质量百分数为95.0％～99.5％，所述可聚合性单体的质量百分数为0.05％～3.0％，所述可聚合性垂直取向添加剂的质量百分数为0.45％～4.5％。
进一步地，所述可聚合性单体包括丙烯酸脂、丙烯酸脂衍生物、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯衍生物以及环氧树脂中的至少一种。
进一步地，所述可聚合性垂直取向添加剂选自苯及其衍生物、联苯基团及其衍生物、可聚合基团、亲水基团、C10～C20的烷基及其取代基团。
本发明的另一目的在于提供一种改善自取向液晶的配向效果的方法，适用于液晶显示面板中，所述液晶显示面板包括阵列基板、与所述阵列基板平行间隔设置的彩膜基板、以及夹设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶分子层；所述阵列基板包括第三基板及设置于所述第三基板上、且与所述液晶分子层相对的电极组；其中，所述第三基板包括显示区域和非显示区域，所述电极组包括设置于所述非显示区域的公共电极和设置于显示区的像素电极。
进一步地，所述彩膜基板包括第四基板及设置于所述第四基板上、且与所述液晶分子层相对的阵列公共电极；通过同时对所述公共电极和所述阵列公共电极加电的方式来进行液晶固化。
进一步地，所述液晶分子层包括自取向液晶体系，所述自取向液晶体系包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性垂直取向添加剂。
进一步地，在所述自取向液晶体系中，所述液晶分子的质量百分数为95.0％～99.5％，所述可聚合性单体的质量百分数为0.05％～3.0％，所述可聚合性垂直取向添加剂的质量百分数为0.45％～4.5％。
进一步地，所述可聚合性单体包括丙烯酸脂、丙烯酸脂衍生物、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯衍生物以及环氧树脂中的至少一种；所述可聚合性垂直取向添加剂选自苯及其衍生物、联苯基团及其衍生物、可聚合基团、亲水基团、C10～C20的烷基及其取代基团。
本发明通过仅对彩膜基板中的公共电极加电的方式来进行液晶固化或将阵列基板中的公共电极设置于非显示区域的方式，改善基板表面地形复杂及边缘电场造成的自取向液晶的配向不良问题；根据本发明的改善自取向液晶的配向效果的方法，相对于改变自取向液晶体系的材料带来的不确定性及复杂性，通过改善现有的具有聚酰亚胺配向膜的液晶显示器中的像素结构和VA固化方式更加有利于改善自取向液晶体系现阶段存在的配向不良问题；即本发明的方法能够在保持自取向液晶体系材料不变的情况下，有效改善自取向液晶显示的配向不良问题，其对自取向液晶显示器的进一步应用具有重大意义。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是现有技术中自取向液晶的状态图；
图2是现有技术中同步加电方式下的像素单元的俯视图；
图3是现有技术中同步加电方式下的电场分布图；
图4是现有技术中阵列基板的像素单元在弱表面锚定力下的俯视图；
图5是现有技术中同步加电后在弱表面锚定力下的的电场分布图；
图6是现有技术中阵列基板的像素单元在强表面锚定力下的俯视图；
图7是现有技术中同步加电后在强表面锚定力下的电场分布图；
图8是根据本发明的实施例1的仅对彩膜基板加电方式下的像素单元的俯视图；
图9是根据本发明的实施例1的仅对彩膜基板加电方式下的电场分布图；
图10是根据本发明的实施例2的阵列基板的结构示意图；
图11是根据本发明的实施例2的将阵列基板的公共电极设置于非显示区域的像素单元的俯视图；
图12是根据本发明的实施例2的将阵列基板的公共电极设置于非显示区域的电场分布图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。
实施例1
本实施例提供了一种改善自取向液晶的配向效果的方法，该方法适用于液晶显示面板中，尤其针对自取向液晶在加电固化过程中引起的液晶配向所产生的暗纹问题。
具体来讲，该液晶显示面板包括阵列基板、与阵列基板平行间隔设置的彩膜基板、以及夹设于阵列基板与彩膜基板之间的液晶分子层；虽然液晶显示器工作时阵列基板和彩膜基板的电势相同，能够避免黑色光阻上的液晶转动引起的漏光，但是在VA固化形成液晶的预倾角的过程中，通过将阵列基板/彩膜基板同步加电却会造成边缘电场引起的暗纹。
更为具体地，彩膜基板包括第一基板及设置于第一基板上、且与液晶分子层相对的公共电极；阵列基板包括第二基板及设置于第二基板上、且与液晶分子层相对的电极组；其中，该电极组包括阵列公共电极和间隔设置于阵列公共电极两侧的像素电极。
在本实施例中，该改善自取向液晶的配向效果的方法具体为通过仅对公共电极加电的方式来进行液晶固化。
在本实施例中，液晶分子层包括自取向液晶体系，自取向液晶体系包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性垂直取向添加剂；其中，液晶分子的质量百分数为95.0％～99.5％，可聚合性单体的质量百分数为0.05％～3.0％，可聚合性垂直取向添加剂的质量百分数为0.45％～4.5％。
可聚合性单体优选自丙烯酸脂、丙烯酸脂衍生物、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯衍生物以及环氧树脂中的至少一种。
可聚合性垂直取向添加剂优选自苯及其衍生物、联苯基团及其衍生物、可聚合基团、亲水基团、C10～C20的烷基及其取代基团。
值得说明的是，此处联苯基团具体指2～4个苯相连的结构，包括联苯、萘、三联苯、蒽、菲、四联苯；而衍生物具体指对应结构中的至少一个H被其他诸如-OH、-COOH、-NO2、-NH2等官能团取代后获得的衍生物基团；取代基团具体指C10～C20的烷基中的至少一个H被卤素取代后获得的基团。
此处苯的衍生物还可以是以苯环为核心而两侧对称连接烷烃所获得的物质，联苯基团的衍生物还可以是以联苯基团为核心而两侧对称连接烷烃所互动的物质。
优选地，亲水基团可选自-OH、-COOH、-NH2中的至少一种。
对经过本实施例所示方法改善后的液晶显示面板进行了相应测试，参照图8和图9，通过模拟彩膜基板固化的液晶配向过程，可以看出，本实施例提供的上述方法能够大大改善液晶配向过程中产生的暗纹。
实施例2
本实施例提供了另一种改善自取向液晶的配向效果的方法，该方法适用于液晶显示面板中，尤其针对阵列基板的像素中间引起的地形变化，以及阵列基板/彩膜基板同步加电后阵列基板和龙骨处的像素电极产生的边缘电场也是液晶配向不良产生暗纹的问题。
具体来讲，液晶显示面板包括阵列基板、与阵列基板平行间隔设置的彩膜基板、以及夹设于阵列基板与彩膜基板之间的液晶分子层。
具体参见图10，该阵列基板包括第三基板11及设置于第三基板11上、且与液晶分子层(图中未示出)相对的电极组；其中，第三基板11包括非显示区域111和显示区域112，电极组包括公共电极121和像素电极122，像素电极122设置于显示区112。
在图10中，非显示区111和显示区112以虚线相隔。
在本实施例中，该改善自取向液晶的配向效果的方法具体为将公共电极121设置于非显示区域111。
更为具体地，彩膜基板包括第四基板及设置于第四基板上、且与液晶分子层相对的阵列公共电极；而本实施例所述的改善自取向液晶的配向效果的方法尤其能够对通过同时对公共电极和阵列公共电极加电的方式来进行液晶固化的情况凸显良好的改善效果。
在本实施例中，液晶分子层包括自取向液晶体系，该自取向液晶体系包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性垂直取向添加剂；而可聚合性单体及可聚合性垂直取向添加剂的具体选择参照实施例1中所述，此处不再赘述。
对经过本实施例所示方法改善后的液晶显示面板进行了相应测试，参照图11和图12，可以看出，即使在彩膜基板/阵列基板同步加电固化时，只需将阵列基板线设置在非显示区域，如开口区的上下两侧，从而避免开口区的不同膜厚之间分布不均造成的地形变化及阵列基板的公共电极在开口区和像素电极的耦合效应所造成的自取向液晶配向不良的问题。
值得说明的是，虽然本实施例中是通过同时对公共电极和阵列公共电极加电的方式来进行液晶固化的，但是，若采用如实施例1所述的仅对彩膜基板中的公共电极加电的方式来进行液晶固化的方式也是可行的。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (10)
1.一种改善自取向液晶的配向效果的方法，适用于液晶显示面板中，所述液晶显示面板包括阵列基板、与所述阵列基板平行间隔设置的彩膜基板、以及夹设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶分子层；其特征在于，所述液晶分子层包括自取向液晶体系，所述自取向液晶体系包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性垂直取向添加剂；所述彩膜基板包括第一基板及设置于所述第一基板上、且与所述液晶分子层相对的公共电极；所述方法为通过仅对所述公共电极加电的方式来进行液晶固化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阵列基板包括第二基板及设置于所述第二基板上、且与所述液晶分子层相对的电极组；其中，所述电极组包括阵列公共电极和间隔设置于所述阵列公共电极两侧的像素电极。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述自取向液晶体系中，所述液晶分子的质量百分数为95.0％～99.5％，所述可聚合性单体的质量百分数为0.05％～3.0％，所述可聚合性垂直取向添加剂的质量百分数为0.45％～4.5％。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可聚合性单体包括丙烯酸脂、丙烯酸脂衍生物、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯衍生物以及环氧树脂中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可聚合性垂直取向添加剂选自苯及其衍生物、联苯基团及其衍生物、可聚合基团、亲水基团、C10～C20的烷基及其取代基团。
6.一种改善自取向液晶的配向效果的方法，适用于液晶显示面板中，所述液晶显示面板包括阵列基板、与所述阵列基板平行间隔设置的彩膜基板、以及夹设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶分子层；其特征在于，所述阵列基板包括第三基板及设置于所述第三基板上、且与所述液晶分子层相对的电极组；其中，所述第三基板包括显示区域和非显示区域，所述电极组包括设置于所述非显示区域的公共电极和设置于显示区的像素电极。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述彩膜基板包括第四基板及设置于所述第四基板上、且与所述液晶分子层相对的阵列公共电极；通过同时对所述公共电极和所述阵列公共电极加电的方式来进行液晶固化。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述液晶分子层包括自取向液晶体系，所述自取向液晶体系包括液晶分子、可聚合性单体以及可聚合性垂直取向添加剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述自取向液晶体系中，所述液晶分子的质量百分数为95.0％～99.5％，所述可聚合性单体的质量百分数为0.05％～3.0％，所述可聚合性垂直取向添加剂的质量百分数为0.45％～4.5％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可聚合性单体包括丙烯酸脂、丙烯酸脂衍生物、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯衍生物以及环氧树脂中的至少一种；所述可聚合性垂直取向添加剂选自苯及其衍生物、联苯基团及其衍生物、可聚合基团、亲水基团、C10～C20的烷基及其取代基团。
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