CN109188793B - 一种柔性立体电极及其制备方法、液晶显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柔性立体电极的制备方法，该方法包括下述步骤：在玻璃基板上涂布光阻材料溶液；去除光阻材料溶液中的溶剂，形成光阻层；在光阻层上涂布一层金属纳米线溶液；去除金属纳米线溶液中的溶剂，形成金属纳米线层，使得金属纳米线层锚定在光阻层的表面；图形化所述光阻层和所述金属纳米线层，形成多个柔性立体电极，所述柔性立体电极包含有金属纳米线层和光阻层。本发明提供的电极制程简单，电极形状容易控制，且电极具有较好的柔性。

Description

一种柔性立体电极及其制备方法、液晶显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种柔性立体电极的制备方法及其制备方法、液晶显示面板。
背景技术
蓝相液晶显示器(blue phase liquid crystal display，BPLCD)，由于其响应时间快、视角大以及无需配向等显著优点，从而受到了广泛的关注和研究，然而，蓝相液晶显示器的发展却受制于各类因素的阻碍，其中，蓝相液晶所需驱动电压较大是其中最重要的原因之一，而要解决这一问题，一个主流的方法就是构建立体电极，因为立体电极可以将电势分布到更深的液晶层，从而大大增加了电场的作用范围。
目前构建立体电极的主流方法主要集中在叠层法构建，利用叠层构建出的突起，然后再在突起上面镀上ITO(氧化铟锡)膜。
然而，叠层法构建立体电极的方法具有以下几点明显的缺点：1、制程复杂； 2、耗时长；3、电极形状难以控制，4、仍然使用ITO材料，柔韧性差，难以用于柔性电极。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性立体电极的制备方法及其制备方法、液晶显示面板，电极制程简单，电极形状容易控制，且电极具有较好的柔性。
本发明提供的一种柔性立体电极的制备方法，包括下述步骤：
在玻璃基板上涂布光阻材料溶液；
去除所述光阻材料溶液中的溶剂，形成光阻层；
在所述光阻层上涂布一层金属纳米线溶液；
去除所述金属纳米线溶液中的溶剂，形成金属纳米线层，使得金属纳米线层锚定在光阻层的表面；
图形化所述光阻层和所述金属纳米线层，形成多个柔性立体电极，所述柔性立体电极包含有金属纳米线层和光阻层。
优选地，通过真空干燥装置抽气以及前烘烤的方式去除所述光阻材料溶液中的溶剂以及所述金属纳米线溶液中的溶剂。
优选地，所述金属纳米线溶液为金纳米线溶液、银纳米线溶液、铜纳米线溶液中的一种。
优选地，所述柔性立体电极的底部宽度范围为2～20微米，所述柔性立体电极的高度范围为1～10微米，相邻两个柔性立体电极之间的间距为1～20微米。
优选地，所述光阻材料溶液包含有光阻、多官能基单体、起始剂，其中，光阻、多官能基单体、起始剂在所述光阻材料溶液中的质量占比范围依次分别为：1～30％、1～20％、0.2～6％；
所述起始剂的最大光吸收波长范围为270～380纳米。
优选地，所述多官能基单体包含有不饱和双键的多羟基醇丙烯酸酯；
所述光阻材料溶液的溶剂为醇类、酯类、醚类等一种或至少两种混合的溶剂；
所述光阻材料溶液中的光阻为丙烯酸树酯。
优选地，所述光阻材料溶液还包含有助剂，所述助剂在所述光阻材料中的质量占比范围为0.01～2％；
所述助剂包含有附着助剂和流平助剂。
本发明还提供一种柔性立体电极，包括：位于阵列基板上的光阻层以及位于所述光阻层上的金属纳米线层。
优选地，所述光阻层的材料包含有光阻、多官能基单体、起始剂，其中，光阻、多官能基单体、起始剂在所述光阻材料溶液中的质量占比范围依次分别为：1～30％、1～20％、0.2～6％；
所述起始剂的最大光吸收波长范围为270～380纳米；
金属纳米线层为金纳米线层、银纳米线层、铜纳米线层中的一种。
本发明还提供一种液晶显示面板，包含有玻璃基板以及上述的柔性立体电极。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明提供的柔性立体电极及其制备方法，制备过程中都是采用溶液涂布的方式，只需涂布两层，最后进行图形化处理，就可以简单便捷构建各类形状的立体电极。在光阻层上涂布金属纳米线溶液，可以增加金属纳米线的附着力，而且本发明避免了ITO材料的使用，采用光阻以及金属纳米线材料，使得电极更具有柔性。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的柔性立体电极的制备方法的流程图。
图2是本发明提供的玻璃基板上制备光阻层以及金属纳米线层的示意图。
图3是本发明提供的柔性立体电极的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种柔性立体电极4的制备方法，如图1所示，该制备方法包括下述步骤：
在图2中所示的玻璃基板1上涂布光阻材料溶液；这里，所用的玻璃基板1 可以根据需求预先进行不同的制程。
去除光阻材料溶液中的溶剂，形成光阻层2；光阻层2的厚度可以通过光阻材料溶液的涂布量来控制。
在光阻层2上涂布一层金属纳米线溶液；金属纳米线溶液为金纳米线溶液、银纳米线溶液、铜纳米线溶液中的一种，优选为银纳米线溶液。
去除金属纳米线溶液中的溶剂，形成金属纳米线层3，使得金属纳米线层3 锚定在光阻层2的表面；在此过程中，金属纳米线层3的表面会与光阻层2表面的巯基或者二硫基发生化学反应，生成金属-硫键，从而使得金属纳米线被锚定在光阻层2的表面。
图形化光阻层2和金属纳米线层3，形成多个图3所示的柔性立体电极4，柔性立体电极4包含有金属纳米线层3和光阻层2。由于金属纳米线层3采用的一般为金纳米线、银纳米线、铜纳米线等透光的金属，因此，在图像化柔性立体电极4的时候，光阻层2可以为负性光阻，在80～120℃下，采用紫外灯对光阻层2进行曝光，再对金属纳米线层3进行湿刻或者干刻处理，对金属纳米线层3刻蚀完成之后，光阻层2仍未固化，继续对光阻层2进行显影，后烘烤处理，即可完成柔性立体电极4的图形化处理。最终形成的柔性立体电极4图案可以是梯形、圆柱形、三角锥等形状。
去除光阻材料溶液中的溶剂以及金属纳米线溶液中的溶剂，可以是通过真空干燥装置(Vacuum Dry，VCD)抽气以及前烘烤的方式去除。前烘烤包含有烘烤以及冷却两个步骤。
进一步地，柔性立体电极4的底部宽度范围为2～20微米，柔性立体电极4 的高度范围为1～10微米，相邻两个柔性立体电极4之间的间距为1～20微米。柔性立体电极4的高度可以通过光阻层2的厚度进行调控。
进一步地，光阻材料溶液包含有光阻、多官能基单体、起始剂，其中，光阻、多官能基单体、起始剂在光阻材料溶液中的质量占比范围依次分别为： 1～30％、1～20％、0.2～6％。
首先，光阻一般选择含有巯基或者二硫基基团的负性光阻，负性光阻体系当中的主体聚合物成分为侧链含有巯基/二硫基的新型聚丙烯酸树脂，当巯基/二硫基遇到金属Au/Ag/Cu/Fe时会迅速和金属发生反应，形成很强的金属-硫化学键，从而可以将两者牢牢地结合在一起，利用该反应机理可以将金属纳米线层 3(金纳米线层/银纳米线层/铜纳米线层)锚定在光阻表面，大大增强了金属纳米线层3的附着力。
第二，电极制作过程可以采用简单的溶液涂布的方式进行，避免了传统物理气相沉积(PVD)制作ITO(氧化铟锡)复杂工艺及高温煅烧制程，简单快捷。
第三，可以通过调控光阻材料溶液的涂布量实现1微米-20微米大范围的厚度调控，进而可以构建出厚度及形状可控、性能优越的柔性立体电极4，扩大液晶显示面板内部电场作用范围，提高显示面板的性能，并避免了硬质ITO材料的使用，将该立体电极的应用范围扩大到了柔性显示领域。
质量占比范围
多官能基单体包含有不饱和双键的多羟基醇丙烯酸酯，如三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、环己基丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯，1，2-二羟基丙基丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯等中的一种或几种。
起始剂为α，α-二乙氧基苯乙酮类化合物、HMMP(即6甲基一2巯基一4 羟基嘧啶)、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基苯硫基)丙烷-1-酮中的一种或至少两种。起始剂的最大光吸收波长范围为270～380纳米。
光阻材料溶液的溶剂为醇类、酯类、醚类等一种或至少两种混合的溶剂，例如环己酮、丙二醇甲乙醚、二乙二醇二甲醚、PGME(即丙二醇甲醚)、PGMEA(即丙二醇甲醚醋酸酯)、NMP(即N-甲基吡咯烷酮)、NMF(N-甲基甲酰胺)、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙基酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚丁酸脂、3-甲氧基丁基乙酸酯、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、丙酮、环戊酮、等中的一种或多种。
光阻材料溶液中的光阻为丙烯酸树酯，例如，聚丙烯酸戊酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸甲酯等行业内常用的丙烯酸树脂中的一种或几种；合成光阻材料所用的含巯基或者二硫基的原料为对巯基/二硫基苯乙烯。
光阻材料溶液还包含有助剂，助剂在光阻材料中的质量占比范围为 0.01～2％；助剂包含有附着助剂和流平助剂。其中，附着助剂可选用硅烷偶联剂 KH-903、硅烷偶联剂A-150、硅烷偶联剂A-171、硅烷偶联剂A-172、甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂A-174、硅烷偶联剂KH-902、3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂A-151等中的一种或几种；流平助剂可选用氟基表面活性剂，种类不限。
光阻的化学结构式可以为：
Figure BDA0001824796080000051
或者，
Figure BDA0001824796080000052
其中，R为H或者CH3。
上述的两种光阻可以通过下述的方法合成：
(1)
Figure BDA0001824796080000061
催化剂为过氧化物，以引发自由基聚合反应，例如，过氧化二苯甲酰；
Figure BDA0001824796080000062
，这里，催化剂用于酸酐的醇解可以使用吡啶，三乙胺，DMAP；
或者，
(2)
Figure BDA0001824796080000063
催化剂为过氧化物，以引发自由基聚合反应，例如，过氧化二苯甲酰；
Figure BDA0001824796080000064
，这里，催化剂用于酸酐的醇解可以使用吡啶，三乙胺，DMAP(即4-二甲氨基吡啶)；
本发明还提供一种柔性立体电极4，该柔性立体电极4包括：位于阵列基板上的光阻层2以及位于光阻层2上的金属纳米线层3。
光阻层2的材料包含有光阻、多官能基单体、起始剂，其中，光阻、多官能基单体、起始剂在光阻材料溶液中的质量占比范围依次分别为：1～30％、 1～20％、0.2～6％。
起始剂的最大光吸收波长范围为270～380纳米。
金属纳米线层3为金纳米线层、银纳米线层、铜纳米线层中的一种。
本发明还提供一种液晶显示面板，该液晶显示面板包含有玻璃基板1以及上述的柔性立体电极4。
综上所述，本发明提供的柔性立体电极4及其制备方法，制备过程中都是采用溶液涂布的方式，只需涂布两层，最后进行图形化处理，可以简单便捷构建各类形状的立体电极。在光阻层2上涂布金属纳米线溶液，可以增加金属纳米线的附着力，而且本发明避免了ITO材料的使用，采用光阻以及金属纳米线材料，使得电极更具有柔性。
随着液晶显示面板分辨率的提高，液晶显示面板内部像素数量大幅增加，黑色矩阵占据区域也随之增加，导致液晶显示面板的开口率会降低，从而导致穿透率大大降低。采用本发明的方法在玻璃基板1上形成立体电极，可有效提升电场线密度，提高液晶显示面板内部电场渗透率，从而有效提高液晶效率，具有提高液晶穿透率的效果。而且，本发明提供的柔性立体电极提高了液晶显示面板内部的电场渗透率，在IPS(In-Plane Switching，平面转换型)结构的蓝相液晶显示面板中，有助于降低驱动电压。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性立体电极的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
在玻璃基板上涂布光阻材料溶液；
去除所述光阻材料溶液中的溶剂，形成光阻层；
在所述光阻层上涂布一层金属纳米线溶液；
去除所述金属纳米线溶液中的溶剂，形成金属纳米线层，使得金属纳米线层锚定在光阻层的表面；
图形化所述光阻层和所述金属纳米线层，形成多个柔性立体电极，所述柔性立体电极包含有金属纳米线层和光阻层；
所述金属纳米线层为透光层。
2.根据权利要求1所述的柔性立体电极的制备方法，其特征在于，通过真空干燥装置抽气以及前烘烤的方式去除所述光阻材料溶液中的溶剂以及所述金属纳米线溶液中的溶剂。
3.根据权利要求1所述的柔性立体电极的制备方法，其特征在于，所述金属纳米线溶液为金纳米线溶液、银纳米线溶液、铜纳米线溶液中的一种。
4.根据权利要求1所述的柔性立体电极的制备方法，其特征在于，所述柔性立体电极的底部宽度范围为2～20微米，所述柔性立体电极的高度范围为1～10微米，相邻两个柔性立体电极之间的间距为1～20微米。
5.根据权利要求1所述的柔性立体电极的制备方法，其特征在于，所述光阻材料溶液包含有光阻、多官能基单体、起始剂，其中，光阻、多官能基单体、起始剂在所述光阻材料溶液中的质量占比范围依次分别为：1～30％、1～20％、0.2～6％；
所述起始剂的最大光吸收波长范围为270～380纳米。
6.根据权利要求5所述的柔性立体电极的制备方法，其特征在于，所述多官能基单体包含有不饱和双键的多羟基醇丙烯酸酯；
所述光阻材料溶液的溶剂为醇类、酯类、醚类等一种或至少两种混合的溶剂；
所述光阻材料溶液中的光阻为丙烯酸树酯。
7.根据权利要求5所述的柔性立体电极的制备方法，其特征在于，所述光阻材料溶液还包含有助剂，所述助剂在所述光阻材料中的质量占比范围为0.01～2％；
所述助剂包含有附着助剂和流平助剂。
8.一种柔性立体电极，其特征在于，包括：位于阵列基板上的光阻层以及位于所述光阻层上的金属纳米线层；
所述柔性立体电极采用如下方法制作而成；
在玻璃基板上涂布光阻材料溶液；
去除所述光阻材料溶液中的溶剂，形成光阻层；
在所述光阻层上涂布一层金属纳米线溶液；
去除所述金属纳米线溶液中的溶剂，形成金属纳米线层，使得金属纳米线层锚定在光阻层的表面；
图形化所述光阻层和所述金属纳米线层，形成多个柔性立体电极，所述柔性立体电极包含有金属纳米线层和光阻层；
其中，所述金属纳米线层为透光层。
9.根据权利要求8所述的柔性立体电极，其特征在于，所述光阻层的材料包含有光阻、多官能基单体、起始剂，其中，光阻、多官能基单体、起始剂在所述光阻材料溶液中的质量占比范围依次分别为：1～30％、1～20％、0.2～6％；
所述起始剂的最大光吸收波长范围为270～380纳米；
金属纳米线层为金纳米线层、银纳米线层、铜纳米线层中的一种。
10.一种液晶显示面板，其特征在于，包含有玻璃基板以及权利要求8或9所述的柔性立体电极。
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