CN111040780A - 自取向液晶、显示装置及其制备方法 - Google Patents

自取向液晶、显示装置及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种自取向液晶、显示装置及其制备方法，所述自取向液晶包括自取向材料、液晶介质以及可聚合单体，其中所述自取向材料的质量比为：0.01wt％～2wt％，所述可聚合单体的质量比为：0.01～2wt％。本发明的技术效果在于，自取向液晶可取代液晶显示面板中的配向膜，同时省去配向膜的制备过程，节省成本，提升生产效率。

Description

自取向液晶、显示装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及显示领域，特别涉及一种自取向液晶、显示装置及其制备方法。
背景技术
在液晶显示器(LCD)的CF基板和TFT基板上，分别有一层薄膜材料，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(常用聚酰亚胺(PI)材料)。这种配相膜主要分为摩擦配相型PI材料和光配相型PI材料，但是，无论那种配向材料都会有各自的缺点。首先摩擦配相向容易造成粉尘颗粒、静电残留、刷痕等问题降低工艺良率，而光配相材料虽然可以避免这些问题，但由于材料特性受限，耐热性和耐老化性不佳，同时锚定LC分子的能力也较弱，从而影响面板的品质；其次，PI材料本身就具有高极性和高吸水性，存储和运送容易造成变质而导致配相不均，并且PI材料价格昂贵，在TFT-LCD上成膜的工艺也较为复杂，导致面板成本提高。同时PI中含有95％以上有机溶剂，如NMP、NEP、BC等，这些有机溶剂均存在一定的毒性，且易造成环境污染，不利于工厂的“绿色生产”。
目前，面板厂世代线越来高，设备成本也是越来越高昂，而大尺寸面板价格在逐渐降低，面板厂的成本控制尤为严峻。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有的显示装置中配向膜降低工艺良率、污染环境等技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种自取向液晶，包括自取向材料、液晶介质以及可聚合单体，其中所述自取向材料的质量比为：0.01wt％～2wt％，所述可聚合单体的质量比为：0.01～2wt％。
进一步地，所述自取向材料的分子式为A-Sp-B-Sp-R，其中，A为第一基团，Sp为间隔基团，B为第二基团，R为第三基团。
进一步地，所述第一基团为具有取向锚定作用的基团；所述第一基团的结构通式如下：
Figure BDA0002340284440000021
其中，n的范围为1～4。
进一步地，所述间隔基团为单键、双键、三键、苯基、环烷基、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-(CH2)n-中的至少一种；其中n＝1～4。
进一步地，碳原子被苯基、环己基、至少一种环与亚烷基的组合中的至少一种取代；氢原子被氟原子取代。
进一步地，所述第二基团包括1或3个环结构X，其结构通式如下：
Figure BDA0002340284440000022
其中，所述环结构为苯基、环己烷基；所述环结构上的氢原子被可聚合官能团P取代。
进一步地，所述第三基团包括3～15个碳原子；所述第三基团为直链烷烃或者支链化烷烃；所述第三基团为1～3个。
为实现上述目的，本发明还提供一种显示装置，包括阵列基板；彩膜基板，与所述阵列基板相对设置；导电胶，其一部分贴附于所述阵列基板朝向所述彩膜基板一侧的表面，其另一部分贴附于所述彩膜基板朝向所述阵列基板一侧的表面；液晶层，设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间，且设于两层导电胶之间；以及框胶，设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间；其中，所述液晶层内的液晶包括如权利要求1～7中任一项所述的自取向液晶。
为实现上述目的，本发明还提供一种显示装置的制备方法，包括以下步骤：基板提供步骤，提供一阵列基板及一彩膜基板；胶层涂布步骤，在所述阵列基板和/或所述彩膜基板一侧的表面涂布边框胶及导电胶；自取向液晶设置步骤，在所述阵列基板与所述彩膜基板之间滴入如权利要求1～7中任一项所述的自取向液晶；贴合步骤，将所述阵列基板与所述彩膜基板对组贴合，并固化处理所述边框胶及所述导电胶；以及紫外光照射步骤，对所述基板进行第一紫外光照射及第二紫外光照射处理。
进一步地，在所述紫外光照射步骤中，当所述第一紫外光照射时，紫外光的波长为300～400nm，第一照度为1～100mW/cm2，照射时间5s～5min；当所述第二紫外光照射时，紫外光的波长为300～400nm，第二照度为1～100mW/cm2，且所述第二照度小于所述第一照度，照射时间为10min～200min。
本发明的技术效果在于，自取向液晶可取代液晶显示面板中的配向膜，同时省去配向膜的制备过程，节省材料成本，提升生产效率。无需配向液涂布机，节省设备成本，满足绿色生产需求，节省环境成本。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例所述显示装置的结构示意图；
图2本发明实施例所述显示装置自取向液晶偏转前的示意图；
图3为本发明实施例所述紫外光照射时的示意图；
图4为本发明实施例所述显示装置自取向液晶偏转后的示意图；
图5为本发明实施例所述显示装置的制备方法的流程图。
部分组件标识如下：
1、阵列基板；2、彩膜基板；3、导电胶；4、液晶层；5、框胶；6、紫外线光。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
具体的，本申请实施例提供一种自取向液晶，所述自取向液晶包括自取向材料、液晶介质以及可聚合单体，其中所述自取向材料的质量比为：0.01wt％～2wt％，所述可聚合单体的质量比为：0.01～2wt％。
所述自取向材料为一种具有自垂直取向(self-alignment)材料，其分子式为A-Sp-B-Sp-R，其中，A为第一基团，Sp为间隔基团，B为第二基团，R为第三基团。
所述第一基团A为具有取向锚定作用的基团，所述第一基团的结构通式如下：
Figure BDA0002340284440000051
其中，n的范围为1～4，其主要起主要作用的官能团为-OH。
所述间隔基团Sp为单键、双键、三键、苯基、环烷基、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-(CH2)n-中的至少一种；其中n＝1～4。所述间隔基团Sp中，碳原子可被苯基、环己基、至少一种环与亚烷基的组合中的至少一种取代，氢原子可被氟原子取代。
所述第二基团B为中间基团，所述第二基团B包括1或3个环结构X，其结构通式如下：
Figure BDA0002340284440000052
其中，所述环结构为苯基、环己烷基；所述环结构上的氢原子被1～2个可聚合官能团P取代。可聚合官能团P为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯、乙烯氧或环氧基团中的至少一种。
所述第三基团R包括3～15个碳原子，所述第三基团为直链烷烃或者支链化烷烃，其中某个CH2基团还可能被-CONH-、-COO-、-O-CO-、-S-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中某个氢原子C还可以被氟原子F、氯原子Cl基团取代，所述自取向液晶含有1～3个所述第三基团。
在本实施例中，所述自取向液晶的结构式可为：
Figure BDA0002340284440000053
本实施例所述自取向液晶的技术效果在于，自取向液晶中含有自取向材料，所述自取向材料能实现自动取向功能，使得所述自取向液晶应用于显示装置时刻实现自动偏转，无需再使用配向膜进行配向，减少制作工序，节约显示装置的生产成本。
请参阅图1，本实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括阵列基板1、彩膜基板2、导电胶3、液晶层4以及框胶5。
阵列基板1起到控制电路开关的作用，与彩膜基板2相对设置，导电胶3分别设于阵列基板1的上表面以及彩膜基板2的下表面，起到导电的作用，在显示装置通电的情况下，液晶层4可以准确接收到电信号进行偏转。
液晶层4设于阵列基板1与彩膜基板2之间，具体地，设于两层导电胶3之间，液晶层4包括自取向液晶，所述自取向液晶具有自动取向功能，无需再使用配向膜去控制液晶层4的定向排列。
所述自取向液晶包括自取向材料、液晶介质以及可聚合单体，其中所述自取向材料的质量比为：0.01wt％～2wt％，所述可聚合单体的质量比为：0.01～2wt％。
所述自取向材料为一种具有自垂直取向(self-alignment)材料，其分子式为A-Sp-B-Sp-R，其中，A为第一基团，Sp为间隔基团，B为第二基团，R为第三基团。
所述第一基团A为具有取向锚定作用的基团，所述第一基团的结构通式如下：
Figure BDA0002340284440000061
其中，n的范围为1～4，其主要起主要作用的官能团为-OH。
所述间隔基团Sp为单键、双键、三键、苯基、环烷基、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-(CH2)n-中的至少一种；其中n＝1～4。所述间隔基团Sp中，碳原子可被苯基、环己基、至少一种环与亚烷基的组合中的至少一种取代，氢原子可被氟原子取代。
所述第二基团B为中间基团，所述第二基团B包括1或3个环结构X，其结构通式如下：
Figure BDA0002340284440000071
其中，所述环结构为苯基、环己烷基；所述环结构上的氢原子被1～2个可聚合官能团P取代。可聚合官能团P为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯、乙烯氧或环氧基团中的至少一种。
所述第三基团R包括3～15个碳原子，所述第三基团为直链烷烃或者支链化烷烃，其中某个CH2基团还可能被-CONH-、-COO-、-O-CO-、-S-、-CO-或-CH＝CH-基团所取代，其中某个氢原子C还可以被氟原子F、氯原子Cl基团取代，所述自取向液晶含有1～3个所述第三基团。
在本实施例中，所述自取向液晶的结构式可为：
Figure BDA0002340284440000072
框胶5设于阵列基板1与彩膜基板2之间，设于阵列基板1的边缘处，起到支撑的作用，防止在后期真空贴合过程中自取向液晶4被挤压进而影响其偏转的效果。
本实施例所述显示装置的技术效果在于，自取向液晶可取代液晶显示面板中的配向膜，同时省去配向膜的制备过程，节省材料成本，提升生产效率。无需配向液涂布机，节省设备成本，满足绿色生产需求，节省环境成本。
如图2～图5所示，本实施例还提供一种显示装置的制备方法，包括步骤S1～S5。
S1基板提供步骤，提供一阵列基板及一彩膜基板。
S2胶层涂布步骤，在所述阵列基板和/或所述彩膜基板一侧的表面涂布边框胶及导电胶，在本实施例中，在所述阵列基板的上表面涂布一层导电胶，在所述彩膜基板的上表面涂布一层导电胶，在所述阵列基板的上表面的边缘处涂布一层框胶。
S3自取向液晶设置步骤，在所述阵列基板与所述彩膜基板之间滴入前文所述的自取向液晶。
S4贴合步骤，将所述阵列基板倒置后，与所述彩膜基板对组贴合，并固化处理所述边框胶及所述导电胶(参见图2)。
S5紫外光照射步骤，在所述阵列基板进行第一紫外光照射及第二紫外光照射处理(参见图3)。自取向材料已经使得液晶分子垂直排列在基板表面，这时，在一定的温度下(小于液晶清亮点Tni)，对所述阵列基板进行第一紫外光照射，使得液晶介质形成一定角度的倾角(参见图4)，在此过程中，紫外光的波长为300～400nm，第一照度为1～100mW/cm2，照射时间5s～5min。再进行第二紫外光照射，消耗掉液晶混合物未反应的自取向材料和可聚合单体(RM)，在此过程中，紫外光的波长为300～400nm，第二照度为1～100mW/cm2，且所述第二照度小于所述第一照度，照射时间为10min～200min。
本实施例所述显示装置的技术效果在于，自取向液晶可取代液晶显示面板中的配向膜，同时省去配向膜的制备过程，节省材料成本，提升生产效率。无需配向液涂布机，节省设备成本，满足绿色生产需求，节省环境成本。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种自取向液晶、显示装置及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自取向液晶，其特征在于，包括自取向材料、液晶介质以及可聚合单体，其中所述自取向材料的质量比为：0.01wt％～2wt％，所述可聚合单体的质量比为：0.01～2wt％。
2.如权利要求1所述的自取向液晶，其特征在于，
所述自取向材料的分子式为A-Sp-B-Sp-R，其中，A为第一基团，Sp为间隔基团，B为第二基团，R为第三基团。
3.如权利要求2所述的自取向液晶，其特征在于，
所述第一基团为具有取向锚定作用的基团；
所述第一基团的结构通式如下：
Figure FDA0002340284430000011
其中，n的范围为1～4。
4.如权利要求2所述的自取向液晶，其特征在于，
所述间隔基团为单键、双键、三键、苯基、环烷基、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-(CH2)n-中的至少一种；其中n＝1～4。
5.如权利要求3所述的自取向液晶，其特征在于，
碳原子被苯基、环己基、至少一种环与亚烷基的组合中的至少一种取代；
氢原子被氟原子取代。
6.如权利要求2所述的自取向液晶，其特征在于，
所述第二基团包括1或3个环结构X，其结构通式如下：
Figure FDA0002340284430000012
其中，所述环结构为苯基、环己烷基；所述环结构上的氢原子被可聚合官能团P取代。
7.如权利要求2所述的自取向液晶，其特征在于，
所述第三基团包括3～15个碳原子；
所述第三基团为直链烷烃或者支链化烷烃；
所述第三基团为1～3个。
8.一种显示装置，其特征在于，包括：
阵列基板；
彩膜基板，与所述阵列基板相对设置；
导电胶，其一部分贴附于所述阵列基板朝向所述彩膜基板一侧的表面，其另一部分贴附于所述彩膜基板朝向所述阵列基板一侧的表面；
液晶层，设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间，且设于两层导电胶之间；以及
框胶，设于所述阵列基板与所述彩膜基板之间；
其中，所述液晶层内的液晶包括如权利要求1～7中任一项所述的自取向液晶。
9.一种显示装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
基板提供步骤，提供一阵列基板及一彩膜基板；
胶层涂布步骤，在所述阵列基板和/或所述彩膜基板一侧的表面涂布边框胶及导电胶；
自取向液晶设置步骤，在所述阵列基板与所述彩膜基板之间滴入如权利要求1～7中任一项所述的自取向液晶；
贴合步骤，将所述阵列基板与所述彩膜基板对组贴合，并固化处理所述边框胶及所述导电胶；以及
紫外光照射步骤，对所述基板进行第一紫外光照射及第二紫外光照射处理。
10.如权利要求9所述的显示装置的制备方法，其特征在于，
在所述紫外光照射步骤中，
当所述第一紫外光照射时，紫外光的波长为300～400nm，第一照度为1～100mW/cm2，照射时间5s～5min；
当所述第二紫外光照射时，紫外光的波长为300～400nm，第二照度为1～100mW/cm2，且所述第二照度小于所述第一照度，照射时间为10min～200min。
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