CN110764316B - 自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板 - Google Patents

自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板 Download PDF

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Abstract

本发明提出了自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板。本发明的自配向材料，所述自配向材料为具有亲导电材料端及亲液晶材料端的纳米表面活性剂，能够对液晶分子进行配向，因此不需要在液晶面板中设置聚酰亚胺配向层，从而节约了聚酰亚胺配向层及其制作，降低生产成本。

Description

自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板。
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、笔记本电脑等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
通常液晶显示器的显示面板由彩膜(CF，Color Filter)基板、薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)基板、设于彩膜基板与薄膜晶体管基板之间的液晶(LC，LiquidCrystal)及密封胶框(Sealant)组成。在CF基板和TFT基板上，分别有一层配向膜(常用聚酰亚胺(PI)材料)，使液晶分子按一定方向排列，在加/断电过程中控制液晶分子的取向而实现LCD的开/关。
但聚酰亚胺材料具有如下的几个劣势:第一，聚酰亚胺材料为昂贵的；第二，聚酰亚胺材料的溶剂使用易对人体造成危害；第三，聚酰亚胺材料的成膜工艺较复杂，相关机台价格昂贵。因此，在液晶显示器的显示面板的制作过程中，如果能省去聚酰亚胺配向层的制作步骤，不仅能减少对环境和人的危害，且能大大节约成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板。
本发明提出了一种自配向材料，所述自配向材料为具有亲导电材料端及亲液晶材料端的纳米表面活性剂。
根据本发明一实施例，所述纳米表面活性剂的亲导电材料端为氧化硅。
根据本发明一实施例，所述纳米表面活性剂的亲导电材料端的表面具有羟基。
根据本发明一实施例，所述纳米表面活性剂的亲导电材料端为球状结构。
根据本发明一实施例，所述纳米表面活性剂的亲液晶材料端为有机硅。
根据本发明一实施例，所述纳米表面活性剂的亲液晶材料端的表面具有氨基。
根据本发明一实施例，所述纳米表面活性剂的亲液晶材料端为岛状结构。
本发明还提出了一种自配向液晶材料，其包括液晶分子与前述的自配向材料。
根据本发明一实施例，所述自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为0.03％至10％。
本发明还提出了一种液晶面板，所述液晶面板包括相对设置的第一基板与第二基板、设于所述第一基板上朝向第二基板一侧的第一电极、设于所述第二基板上朝向第一基板一侧的第二电极、以及设于所述第一电极与第二电极之间的液晶层，所述液晶层包括前述的自配向液晶材料，所述液晶分子具有预倾角。
本发明的有益效果为:本发明提供了一种自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板，上述自配向材料为具有亲导电材料端及亲液晶材料端的纳米表面活性剂，能够对液晶分子进行配向，因此不需要在液晶面板中设置聚酰亚胺配向层。本发明的自配向液晶材料中含有上述自配向材料，所述自取向材料能够对液晶分子进行配向，因此不需要在液晶面板中设置聚酰亚胺配向层，从而节约了聚酰亚胺配向层及其制作，降低生产成本。本发明的液晶面板利用上述自配向液晶材料实现液晶分子的配向，不需要设置聚酰亚胺配向层，降低生产成本低。
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。
图1为本发明实施例的自配向材料的示意图。
图2为本发明实施例的液晶面板的结构示意图。
图3为本发明实施例的于液晶面板施加电压时的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明一实施例的自配向材料32的示意图。
请参阅图1，本发明的自配向材料32为具有亲导电材料端32b及亲液晶材料端32a的纳米表面活性剂。
在一实施例中，自配向材料32的亲导电材料端32b的表面具有羟基，会与如铟锡氧化物(ITO)的导电材料的表面形成较强的氢键，从而构建亲导电材料的一端。亲导电材料端32b为球状结构，可为氧化硅、多巴胺等材料所构成。
在一实施例中，自配向材料32的亲液晶材料端32a的表面具有氨基，有利于与液晶分子的接枝，接枝与如具有液晶结构的双苯分子及具有疏水性的碳材料等液晶分子作用力较强的材料，从而构建亲液晶材料的一端。亲液晶端与液晶分子之间具有较强的分子间作用力，将有助于液晶分子的配向。亲液晶材料端32a为岛状结构，可为有机硅材料所构成。
在一实施例中，可透过溶胶-凝胶法合成图1所示的本发明的自配向材料32，因自配向材料32具有对导电材料及液晶材料的两亲性，可使配向力增强，避免信赖性不良问题。自配向材料32的亲导电材料端32b及亲液晶材料端32a的两端可视所搭配的液晶材料而选择，具有广泛的液晶适用性。
在一实施例中，可选择正硅酸乙酯(TEOS)在碱性溶液当中，制备氧化硅球，作为自配向材料32的亲导电材料端32b。可选择商业化聚苯乙烯(PS)小球为核心，漂浮在两相溶剂(水：正己烷＝1：1至1：0.4)中制备氧化硅球。氧化硅球因正硅酸乙酯缩合而成，表面富含羟基。向上述溶液当中继续添加如氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的有机硅烷，有机硅烷因有快速反应的性质，可在水相快速成核，易在微球表面继续生长，从而在氧化硅球表面形成岛状异质结构的有机硅层，作为自配向材料32及亲液晶材料端32a。有机硅层富含丰富的氨基，有利于后续液晶分子的接枝，最终得到两端亲疏水差异较大的纳米表面活性剂，用于液晶自配向。形成的两亲型纳米表面活性剂具有如图1的结构。
本发明还提供一种自配向液晶材料，包括液晶分子与图1所示的本发明的自配向材料32。根据本发明一实施例，自配向材料32在所述自配向液晶材料中的质量百分比为0.03％至10％，优选为0.03％至1％。本发明的自配向液晶材料在如垂直配向型(VA型)，水平配向型(IPS型)，光配向型(FFS型)等不同的液晶模式当中均可发挥作用。
图2为本发明实施例的液晶面板的结构示意图。
请参阅图2,本发明还提供一种液晶面板，包括相对设置的第一基板10与第二基板20、设于所述第一基板10上朝向第二基板20一侧的第一电极12、设于所述第二基板20上朝向第一基板10一侧的第二电极22、以及设于所述第一电极12与第二电极22之间的液晶层30。
第一电极12及第二电极22的材料如为如铟锡氧化物(ITO)的常见导电材料。所述液晶层30包括本发明的自配向液晶材料，包括液晶分子31及自配向材料32，所述液晶分子31具有预倾角。液晶层30在如垂直配向型(VA型)，水平配向型(IPS型)，光配向型(FFS型)等不同的液晶模式当中均可发挥作用。具体的，所述液晶面板还包括设于所述第一基板10与第二基板20之间且位于液晶层30外围的框胶40。自配向材料32可通过搅拌的方式与液晶分子31进行充分混合，得到具有自配向性能的液晶材料，将液晶材料以灌注、或者打印的模式加入到无聚酰亚胺配向层的液晶面板器件当中，即可完成自配向液晶面板的制备。
具体的，所述第一基板10与第二基板20分别为彩膜基板与薄膜晶体管阵列基板。所述第一电极31与第二电极32分别为公共电极与像素电极。
图3为本发明实施例的于液晶面板施加电压时的结构示意图。
请参阅图3,于图2的液晶面板施加电压时，透过自配向材料32的纳米表面活性剂中的亲导电材料端32b与第一电极31与第二电极32形成稳定的氢键，及透过自配向材料32的纳米表面活性剂中的亲液晶材料端32与液晶层30形成稳定的分子间作用力。在配向过程中，自配向材料32会与基板表面形成氢键，与液晶层30的液晶分子之间因分子间作用力，将会形成稳定的配向界面，从而使液晶分子能够稳定自配向，无需传统聚酰亚胺配向层的辅助。因此，液晶面板利用上述自配向材料32在施加/断电电压过程中控制液晶层30的液晶分子31的取向而实现液晶面板的开/关实现液晶分子31的配向，所述液晶分子31具有预倾角，不需要设置聚酰亚胺配向层，且达成良好的液晶分子41的配向效果。
本发明实施例的于液晶面板中的液晶材料采用两亲性纳米表面活性剂以取代PI层，构建稳定的自配向液晶材料，因此可减少PI制程，降低成本及时程。另外，本发明的两亲性纳米表面活性剂，可兼顾液晶材料与基板的亲和力，增强配向力，避免因配向力不足引发的配相不良，信赖性不佳等问题。本发明的两亲性纳米表面活性剂，两端选择广泛，液晶适用性强。
综上所述，本发明提供了一种自配向材料、自配向液晶材料及液晶面板，上述自配向材料为具有亲导电材料端及亲液晶材料端的纳米表面活性剂，能够对液晶分子进行配向，因此不需要在液晶面板中设置聚酰亚胺配向层。本发明的自配向液晶材料中含有上述自配向材料，所述自取向材料能够对液晶分子进行配向，因此不需要在液晶面板中设置聚酰亚胺配向层，从而节约了聚酰亚胺配向层及其制作，降低生产成本。本发明的液晶面板利用上述自配向液晶材料实现液晶分子的配向，不需要设置聚酰亚胺配向层，降低生产成本低。
实施例自配向材料1的制备:
常温常压下，秤取10公克正硅酸乙酯(TEOS)在100毫升的pH为8的氨水溶液制备氧化硅球，作为自配向材料32的亲导电材料端32b。可选择商业化聚苯乙烯(PS)小球为正硅酸乙酯(TEOS)核心，漂浮在150毫升的两相溶剂(水：正己烷＝1：1至1：0.4)中制备氧化硅球。向上述溶液当中继续添加4毫升的氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的有机硅烷，从而在氧化硅球表面形成岛状异质结构的有机硅层，作为自配向材料32及亲液晶材料端32a，最终得到两端亲疏水差异较大的纳米表面活性剂，用于液晶自配向。
自配向材料2的制备:
常温常压下，秤取5公克聚多巴胺在100毫升的pH为8的三羟甲基氨基甲烷(Tris)的弱碱性溶液中制备多巴胺球，作为自配向材料32的亲导电材料端32b。可选择为氧化硅包覆的四氧化三铁小球为多巴胺的核心，漂浮在150毫升的两相溶剂(水：正己烷＝1：1至1：0.4)中制备多巴胺球。向上述溶液当中继续添加3毫升的的有机硅烷(APTES)，从而在多巴胺球表面形成岛状异质结构的有机硅层，作为自配向材料32及亲液晶材料端32a，最终得到两端亲疏水差异较大的纳米表面活性剂，用于液晶自配向。
自配向液晶材料1的制备:
秤取上述0.03公克自配向材料1与100公克的垂直配向型(VA型)液晶材料，自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为0.03％，透过机械搅拌方式与液晶材料进行充分混合，得到具有自配向性能的液晶材料。液晶材料可以灌注、或者打印的模式加入到无聚酰亚胺配向层的液晶面板器件当中，即可完成自配向液晶面板的制备。
自配向液晶材料2的制备:
秤取上述0.5公克自配向材料1与100公克的垂直配向型(VA型)液晶材料，自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为0.5％，透过机械搅拌方式与液晶材料进行充分混合，得到具有自配向性能的液晶材料。液晶材料可以灌注、或者打印的模式加入到无聚酰亚胺配向层的液晶面板器件当中，即可完成自配向液晶面板的制备。
自配向液晶材料3的制备:
秤取上述1公克自配向材料1与100公克的垂直配向型(VA型)液晶材料，自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为10％，透过机械搅拌方式与液晶材料进行充分混合，得到具有自配向性能的液晶材料。液晶材料可以灌注、或者打印的模式加入到无聚酰亚胺配向层的液晶面板器件当中，即可完成自配向液晶面板的制备。
自配向液晶材料4的制备:
秤取上述0.04公克自配向材料2与10公克的垂直配向型(VA型)液晶材料，自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为0.04％，透过机械搅拌方式与液晶材料进行充分混合，得到具有自配向性能的液晶材料。液晶材料可以灌注、或者打印的模式加入到无聚酰亚胺配向层的液晶面板器件当中，即可完成自配向液晶面板的制备。
自配向液晶材料5的制备:
秤取上述0.5公克自配向材料2与10公克的垂直配向型(VA型)液晶材料，自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为0.5％，透过机械搅拌方式与液晶材料进行充分混合，得到具有自配向性能的液晶材料。液晶材料可以灌注、或者打印的模式加入到无聚酰亚胺配向层的液晶面板器件当中，即可完成自配向液晶面板的制备。
自配向液晶材料6的制备:
秤取上述1公克自配向材料2与10公克的垂直配向型(VA型)液晶材料，自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为10％，透过机械搅拌方式与液晶材料进行充分混合，得到具有自配向性能的液晶材料。液晶材料可以灌注、或者打印的模式加入到无聚酰亚胺配向层的液晶面板器件当中，即可完成自配向液晶面板的制备。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种自配向材料，其特征在于，所述自配向材料为具有亲导电材料端及亲液晶材料端的纳米表面活性剂，其中所述纳米表面活性剂的亲液晶材料端为有机硅，所述纳米表面活性剂的亲液晶材料端的表面具有氨基，所述纳米表面活性剂的亲液晶材料端为岛状结构。
2.根据权利要求1所述的自配向材料，其特征在于，所述纳米表面活性剂的亲导电材料端为氧化硅。
3.根据权利要求1所述的自配向材料，其特征在于，所述纳米表面活性剂的亲导电材料端的表面具有羟基。
4.根据权利要求1所述的自配向材料，其特征在于，所述纳米表面活性剂的亲导电材料端为球状结构。
5.一种自配向液晶材料，其特征在于，包括液晶分子与如权利要求1所述的自配向材料。
6.如权利要求5所述的自配向液晶材料，其特征在于，所述自配向材料在所述自配向液晶材料中的质量百分比为0.03％至10％。
7.一种液晶面板，其特征在于，所述液晶面板包括相对设置的第一基板与第二基板、设于所述第一基板上朝向第二基板一侧的第一电极、设于所述第二基板上朝向第一基板一侧的第二电极、以及设于所述第一电极与第二电极之间的液晶层，所述液晶层包括权利要求5所述的自配向液晶材料，所述液晶分子具有预倾角。
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