CN111240100A - 一种可弯曲的液晶显示面板及其制备方法 - Google Patents

一种可弯曲的液晶显示面板及其制备方法 Download PDF

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CN111240100A CN202010150833.1A CN202010150833A CN111240100A CN 111240100 A CN111240100 A CN 111240100A CN 202010150833 A CN202010150833 A CN 202010150833A CN 111240100 A CN111240100 A CN 111240100A
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Abstract

本申请公开了一种可弯曲的液晶显示面板及其制造方法，所述显示面板包括：相对设置的第一基板和第二基板；位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；其中，所述液晶层包括位于所述第一基板一侧的第一液晶分子、位于所述第二基板一侧的第二液晶分子以及位于所述第一液晶分子和所述第二液晶分子之间的第三液晶分子，所述第一液晶分子具有第一预倾角，所述第二液晶分子具有第二预倾角，所述第二预倾角大于所述第一预倾角，所述第三液晶分子一致向邻近所述第二液晶分子的预倾方向倾斜。所述显示面板在弯曲时避免了暗纹的产生，提升了显示面板的品质。

Description

一种可弯曲的液晶显示面板及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种显示装置，具体涉及一种可弯曲的液晶显示面板及其制备方法。
背景技术
随着电子竞技专业化，众多国际赛事的开展，电子竞技市场逐渐蓬勃壮大。专业玩家对竞技时的体验要求，也随之不断提升。其中，曲面电竞屏因其提供的沉浸式体验成为目前炙手可热的新兴机种。然而，屏幕在曲面化的过程中，VA型显示器会出现影响显示质量的暗团。
通过解析与理论模拟，VA型显示器暗团产生的真因在于靠近基板的液晶分子的预倾角相同，在弯曲之后中间的液晶分子受两端不同的粘滞力，出现混乱的导向，从而产生暗团。如图1A和1B所示，当靠近两基板的液晶分子预倾角相同时，靠近两基板处的液晶分子的共同作用于中间单元液晶。参考图1B，在显示面板弯曲的过程中，靠近两基板的液晶分子给予中间液晶不同方向的分子间作用力，从而使错位的中间位置处液晶分子处于混乱或者垂直排布的状态，从而使光线不能够正常通过。在宏观角度来看，混乱的液晶部分使显示面板产生不规则暗团，从而影响面板品质。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种可弯曲的液晶显示面板及其制备方法。
本申请提供一种可弯曲的液晶显示面板，包括：
相对设置的第一基板和第二基板；
位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
其中，所述液晶层包括位于所述第一基板一侧的第一液晶分子、位于所述第二基板一侧的第二液晶分子以及位于所述第一液晶分子和所述第二液晶分子之间的第三液晶分子，所述第一液晶分子具有第一预倾角，所述第二液晶分子具有第二预倾角，所述第二预倾角大于所述第一预倾角，所述第三液晶分子一致向邻近所述第二液晶分子的预倾方向倾斜排列。
在一些实施方式中，所述第一基板与所述液晶层之间设置有第一配向部，所述第二基板与所述液晶层之间设置有第二配向部，所述第一配向部对所述第一液晶分子的锚定力大于所述第二配向部对所述第二液晶分子的锚定力。
在一些实施方式中，所述第一配向部包括第一配向添加剂层，所述第一配向添加剂层位于所述液晶层和所述第一基板之间；所述第二配向部为第二配向添加剂层。
在一些实施方式中，所述第一配向部还包括配向膜，所述配向膜位于所述第一基板和所述第一配向添加剂层之间。
在一些实施方式中，所述第三液晶分子倾斜的角度小于所述第二预倾角。
本申请还提供一种制备如所述液晶显示面板的方法，包括以下步骤：提供第一基板和第二基板；对盒所述第一基板和所述第二基板；向对盒后的的第一基板和第二基板之间注入液晶组合物，所述液晶组合物包括液晶分子、光引发剂、反应型单体和垂直配向添加剂；光照，使所述反应型单体和所述垂直配向添加剂分别发生聚合，在所述第一基板和液晶分子之间形成第一配向部，在所述第二基板和液晶分子之间形成第二配向部，对所述液晶分子进行预配向，得到配向后的液晶层；其中，所述液晶层包括位于所述第一基板一侧的第一液晶分子、位于所述第二基板一侧的第二液晶分子以及位于所述第一液晶分子和所述第二液晶分子之间的第三液晶分子，所述第一液晶分子具有第一预倾角，所述第二液晶分子具有第二预倾角，所述第二预倾角大于所述第一预倾角，所述第三液晶分子一致向邻近所述第二液晶分子的预倾方向倾斜排列。
在一些实施方式中，所述垂直配向添加剂包括分布在所述第一基板和所述液晶分子之间的第一垂直配向添加剂和分布在所述第二基板和所述液晶分子之间的第二垂直配向添加剂；所述第一垂直配向添加剂的分布浓度大于所述第二垂直配向添加剂的分布浓度。
在一些实施方式中，所述垂直配向的添加剂为两亲性有机化合物，所述两亲性有机化合物的结构式如式(1)所示：
Figure BDA0002402378560000031
其中，A选自伯胺基、仲胺基、叔胺基、-OH、-COOH、-CN、-Si(CH3)3、-Si(OCH3)3和-SiCl3中的任一种，Q为第一取代基，选自以下所示的结构式：
Figure BDA0002402378560000032
Figure BDA0002402378560000033
k为1至8的整数；Z为
Figure BDA0002402378560000034
m为1至4的正整数；B为烷基；P为聚合性基团，选自以下结构式所示的任一种：
Figure BDA0002402378560000035
在一些实施方式中，在注入所述液晶组合物之前，在所述第一基板和所述液晶分子之间形成一层配向膜，所述配向膜的材料选自具有侧链基的聚酰胺酸、聚酰亚胺、卵磷脂、尼龙或聚乙烯醇中的一种以上。
在一些实施方式中，光照之前在所述第一基板和所述第二基板之间施加电压。
和现有技术相比，本申请具有以下有益效果和优点：
本申请提供的液晶显示面板中，通过单侧配向膜与反应型单体或/和垂直配向型添加剂实现邻近两基板处的液晶分子的预倾角不同，中间位置处的液晶分子由于与邻近两基板处的液晶分子之间的作用力不同，其能以同一特定的方向倾斜排列，当显示面板弯曲时，中间位置处错位的液晶分子和邻近基板处的液晶分子朝向一致方向排列，实现对准，改善暗团问题进而获得较均匀的显示效果。
附图说明
图1A和图1B为示出现有技术中的显示面板弯曲时液晶层中间位置处的液晶分子配向混乱的液晶显示面板的结构示意图。
图2A是示出本申请的示例性实施方案的液晶显示面板的结构示意图。
图2B是示出图2A的液晶显示面板的弯曲状态下的结构示意图。
图3为示出本申请的另一示例性实施方案的液晶显示面板的制造方法流程图。
图4A至4D分别为示出图3给出的制造方法步骤示意图。图4A为示出在对盒的基板中注入液晶的步骤示意图。图4B为在两基板之间施加电压的步骤示意图。图4C为光照液晶组合物的步骤示意图。图4D为撤去光照和电压的步骤示意图。
图5A和图5B为本申请另一示例性实施方案的液晶显示面板的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式首先提出术语的定义和阐明，然后是本申请的示例性实施方案以使本领域技术人员能够理解和实现本申请。但是，本申请可以以很多变型来实现而不应该被解释为限定于所述的实施方案。
1、术语的定义和阐明
在提出下述实施例的详情之前，定义或阐明一些术语。
在本申请中所述预倾是为在将电场施加到液晶层的情况下，为了预先确定液晶分子的旋转方向，液晶分子被倾斜排列，液晶分子的指向矢相对于基板表面垂直的方向具有一个角度，所述角度为预倾角(Pre-tilt Angle)；所述指向矢是指液晶分子长轴的平均指向的方向。
锚定能(Anchoring Energy)是用来解释配向膜、第一配向添加剂层和第二配向添加剂层与邻近液晶分子之间的作用力大小，可反应出液晶分子定向排列的程度，所述作用力为本申请所述的锚定力。
所述错位是指第一基板和第二基板弯曲时，在基板的中央部发生压曲(buckling)而导致两基板中液晶分子的倾斜对准方向产生部分偏差。如图1B中虚线框所示的液晶分子产生了错位。
为了清楚地描述本申请，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中同样的附图标记表示同样的元件,
此外，为了更好地理解和易于描述，任意地示出了附图中所示的每个组件的尺寸和角度，但是本申请不限于此。在附图中，为了清楚而夸大层、膜和面板等的厚度及预倾角度的大小。
将理解的是，当诸如层、膜或基板的元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。
2、示例性实施方案
图2A是示出本申请的示例性实施方案的液晶显示面板的结构示意图。参考图2A，所述显示面板包括相对的第一基板11和第二基板12，位于所述第一基板11和所述第二基板12之间的液晶层13；位于所述液晶层13和所述第一基板11之间的第一配向部14；位于所述液晶层13和所述第二基板12之间的第二配向部15；其中，所述液晶层包括液晶分子130，邻近所述第一配向部14的液晶分子即第一液晶分子131具有第一预倾角，邻近所述第二配向部15的液晶分子即第二液晶分子132具有第二预倾角，所述第一配向部14对所述第一液晶分子131的锚定力大于所述第二配向部15对所述第二液晶分子132的锚定力；在一个实施方式中，所述第一配向部14包括第一配向添加剂层141，所述第一配向添加剂层141位于所述液晶层13和所述第一基板11之间，所述第二配向部15为第二配向添加剂层；在另一个实施方式中，所述第一配向部14还包括配向膜142，所述配向膜142位于所述第一基板11和所述第一配向添加剂层141之间；所述第一预倾角和所述第二预倾角分别为88～89°，所述第二预倾角比所述第一预倾角大0.2°以上；所述液晶分子包括位于第一液晶分子131和第二液晶分子132之间的第三液晶分子133，所述第三液晶分子133一致向邻近所述第二液晶分子132的预倾方向倾斜排列，所述第三液晶分子133倾斜的角度小于所述第二预倾角。所述第一基板11和所述第一配向部14之间上有第一电极16；第二基板12和第二配向部15之间具有第二电极17。
图2B是示出图2A的液晶显示面板的弯曲状态下的结构示意图。参考图2B，本示例性实施方案的液晶显示面板可以是弯曲的显示面板。除了具有弯曲的结构之外，图2B的液晶显示面板具有与图2A的液晶显示面板相同的结构，此处将省略相同结构的重复描述。当所述液晶显示面板弯曲时，多畴边界处液晶层中间位置的液晶分子即第三液晶分子133会产生错位，错位的第三液晶分子1330若指向矢混乱或垂直，显示面板容易产生暗纹，并形成暗团。在本示例性实施方案中，由于第一液晶分子131和第二液晶分子132的预倾角不同，第一液晶分子131和第二液晶分子132分别与错位的第三液晶分子1330之间的作用力方向并不相同，异向相减后，错位的第三液晶分子1330向特定的方向一致排列，向邻近所述第二液晶分子132的预倾方向倾斜，与第二液晶分子132发生对准，从而使入射光透过，不增加暗纹，避免暗团的产生。
图3是示出本申请的一示例性实施方案的液晶显示面板的制造方法流程图。图4A至图4D是图3给出的制造方法步骤示意图。图4A为示出在对盒的基板中注入液晶的步骤示意图。参考图4A，提供第一基板11和第二基板12。第一基板11和第二基板12可以是透光基板，如玻璃基板。在一个实施方式中，第一基板11为彩色滤光片基板，第二基板12为薄膜晶体管阵列基板。在第一基板11和第二基板12相对的表面上分别还相对设有第一电极16和第二电极17，所述第一电极16和第二电极17可以为透明的ITO薄膜。通过在第一基板11和第二基板12的任何一个上施涂密封剂来限定液晶填充区域，在这种情况下，可以一起形成液晶注入口。接着，将第一基板10和第二基板12对齐，使所述第一电极16和所述第二电极17相对。
提供液晶组合物，所述液晶组合物包括垂直配向添加剂18、液晶分子130、光引发剂(未示出)和反应型单体19，在所述的液晶组合物中，液晶分子130的质量百分比为95％至97.5％，反应型单体19的质量百分比为0.2％至4.7％，所述垂直配向添加剂18的质量是液晶分子130的质量的0.3％～2％。所述光引发剂包括二苯甲酮光引发剂，用于引发反应型单体和添加剂的聚合。接着，将液晶注入口在真空状态下浸入含有液晶组合物的液晶池中，释放真空状态，所述液晶组合物被注入到液晶填充区域中，然后密封液晶注入口。在这种情况下，垂直配向添加剂18可以与液晶分子130和反应型单体19一起被注入到液晶填充区域；为使所述第一配向部14的锚定力大于所述第二配向部15的锚定力，在所述第一电极16处分布的垂直配向添加剂浓度大于在所述第二电极17处分布的垂直配向添加剂的浓度，这样形成的第一配向添加剂层141的锚定力大于第二配向添加剂的锚定力。
在一个实施方式中，所述垂直配向添加剂18的材料为两亲性有机化合物，所述两亲性有机化合物的两端分别连接不同的官能团，一端具有亲液晶分子的官能团，另一端具有疏液晶分子的官能团，疏液晶分子的官能团附着在所述第二基板12上，两种不同的官能团可以起到液晶分子130垂直配向的效果，当施加电压01旋转液晶分子130的指向矢时，垂直配向添加剂18可以凭借锚定力限制液晶分子130，所述垂直配向添加剂18可以为式(1)表示的化合物：
Figure BDA0002402378560000071
这里A为伯胺基、仲胺基、叔胺基、-OH、-COOH、-CN、-Si(CH3)3、-Si(OCH3)3和-SiCl3中的任一种，Q为第一取代基，例如可以为下述取代基：
Figure BDA0002402378560000072
Figure BDA0002402378560000073
k为1至8的整数，Z为
Figure BDA0002402378560000081
P为聚合性基团，可以为以下所示结构式的任一种：
Figure BDA0002402378560000082
m为1至4的正整数，B为烷基，例如B可以为C4-C9的烷基链。例如，所述垂直配向添加剂18的结构式可以为式(3)所示：
Figure BDA0002402378560000083
在一个实施方式中，反应型单体19包括丙烯酸酯、丙烯酸酯衍生物、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。所述反应型单体19在液晶分子130配向过程中经过紫外光照聚合后引导液晶分子130形成预倾角或者固定液晶分子130的配向。
然而本申请的实施方式不限于此，为使所述第一配向部14的锚定力大于所述第二配向部15的锚定力，在另一个实施方式中，在注入所述液晶组合物前在所述第一电极处形成一层配向膜142，所述配向膜142可以用聚酰胺酸、聚酰亚胺、卵磷脂、尼龙或聚乙烯醇形成。形成所述配向膜142可以先用喷墨打印的方法将所述配向膜142的材料涂布在所述第一电极16上，然后烘烤成膜。在本示例性实施方案中所述配向膜142具有侧链基1420，所述侧链基1420通过锚定力限制液晶分子131，从而稳定液晶分子的配向。在本示例性实施例中，所述配向膜142不经过取向处理，即不采用现有技术中的物理摩擦方法、光学取向方法或沟槽图案化方法(物理溅射法)而被取向，只是通过侧链基1420向邻近的液晶分子131施加锚定力从而稳定或固定液晶分子的配向。在一个实施方式中，所述配向膜142的材料可以为聚酰亚胺，所述聚酰亚胺的化学式由式(2)所示：
Figure BDA0002402378560000091
这里，R1和R2均独立地选自氢原子、氟原子、取代或未取代的C1～C6的烷基、取代或未取代的C1～C6的烷氧基；R3选自氢原子、氟原子、取代或未取代的C1～C6的烷基、取代或未取代的C1～C6的烷氧基、取代或未取代的C2～C4的烯基、取代或未取代的C2～C4的炔基；n为1至300的整数。另外，作为用于制备所述聚酰亚胺的实例，聚酰亚胺可以由以下反应式制备得到：
Figure BDA0002402378560000092
图4B为在两基板之间施加电压的步骤示意图。参考图4B，在第一基板11和第二基板12之间施加电压01，使液晶分子130旋转。具体地，在第一电极17和第二电极18施加电压01，使第一电极16和第二电极17之间具有电压差，所述电压差使得液晶分子130偏转，第一液晶分子131在侧链基1420和/或垂直添加剂18的作用下偏转角度比第二液晶分子132的偏转角度小。
图4C为光照液晶组合物的步骤示意图。参考图4C，用光02例如UV等照射所述液晶组合物，在光引发剂的引发下，使垂直添加剂18和反应型单体19发生聚合反应。特别地，UV光的波长为300～365nm，强度为60至100mW/cm2，曝光能量为70至800mJ/cm2，UV照射的时间为90至120min。
图4D为撤去光照和电压的步骤示意图。参考图4D，在配向膜142(可省略)和第二基板12相对的表面形成第一配向添加剂层141和第二配向添加剂层15及包含以特定预倾角排列的液晶分子130的液晶层13。
图5A和图5B是本示例性实施方案中的液晶显示面板的结构示意图。参考图5A和图5B，第一配向添加剂层141、配向膜142、和第二配向添加剂层15都具有锚定能，分别向邻近的液晶分子施加锚定力，第一配向添加剂层141和配向膜142的锚定能之和大于第二配向添加剂层15的锚定能，因此第一液晶分子131被施加的锚定力大于第二液晶分子132被施加的锚定力，在施加电压被取向时，第一液晶分子131由于被施加更大的锚定力不易倾斜，因此第一倾斜角δ比第二预倾角θ小。在一个实施方式中，δ比θ小0.2以上。
参考图2B，在本申请另一示例性实施方案中的液晶显示面板中，第一液晶分子131和第二液晶分子132由于预倾角的差异，与第三液晶分子133之间分子间作用力方向不同，异向相减后的作用力使错位的第三液晶分子1330以同一方向排列，向邻近所述第二液晶分子132的预倾方向倾斜，获得倾斜的角度，实现错位的第三液晶分子1330和第二液晶分子132的对准，使弯曲的液晶显示面板拥有良好的电压保持率和液晶反应速度，获得较好的显示效果。
综上所述，虽然本申请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申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种可弯曲的液晶显示面板，其特征在于，包括：
相对设置的第一基板和第二基板；
位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
其中，所述液晶层包括位于所述第一基板一侧的第一液晶分子、位于所述第二基板一侧的第二液晶分子以及位于所述第一液晶分子和所述第二液晶分子之间的第三液晶分子，所述第一液晶分子具有第一预倾角，所述第二液晶分子具有第二预倾角，所述第二预倾角大于所述第一预倾角，所述第三液晶分子一致向邻近所述第二液晶分子的预倾方向倾斜排列。
2.根据权利要求1所述的可弯曲的液晶显示面板，其特征在于，所述第一基板与所述液晶层之间设置有第一配向部，所述第二基板与所述液晶层之间设置有第二配向部，所述第一配向部对所述第一液晶分子的锚定力大于所述第二配向部对所述第二液晶分子的锚定力。
3.根据权利要求2所述的可弯曲的液晶显示面板，其特征在于，所述第一配向部包括第一配向添加剂层，所述第一配向添加剂层位于所述液晶层和所述第一基板之间；所述第二配向部为第二配向添加剂层。
4.根据权利要求3所述的可弯曲的液晶显示面板，其特征在于，所述第一配向部还包括配向膜，所述配向膜位于所述第一基板和所述第一配向添加剂层之间。
5.根据权利要求1所述的可弯曲的液晶显示面板，其特征在于，所述第三液晶分子倾斜的角度小于所述第二预倾角。
6.一种可弯曲的液晶显示面板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一基板和第二基板；对盒所述第一基板和所述第二基板；向对盒后的第一基板和第二基板之间注入液晶组合物，所述液晶组合物包括液晶分子、光引发剂、反应型单体和垂直配向添加剂；光照，使所述反应型单体和所述垂直配向添加剂分别发生聚合，在所述第一基板和所述液晶分子之间形成第一配向部，在所述第二基板和所述液晶分子之间形成第二配向部，对所述液晶分子进行预配向，得到配向后的液晶层；其中，所述液晶层包括位于所述第一基板一侧的第一液晶分子、位于所述第二基板一侧的第二液晶分子以及位于所述第一液晶分子和所述第二液晶分子之间的第三液晶分子，所述第一液晶分子具有第一预倾角，所述第二液晶分子具有第二预倾角，所述第二预倾角大于所述第一预倾角，所述第三液晶分子一致向邻近所述第二液晶分子的预倾方向倾斜排列。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述垂直配向添加剂包括分布在所述第一基板和所述液晶分子之间的第一垂直配向添加剂和分布在所述第二基板和所述液晶分子之间的第二垂直配向添加剂；所述第一垂直配向添加剂的分布浓度大于所述第二垂直配向添加剂的分布浓度。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述垂直配向的添加剂为两亲性有机化合物，所述两亲性有机化合物的结构式如式(1)所示：
Figure FDA0002402378550000021
其中，A选自伯胺基、仲胺基、叔胺基、-OH、-COOH、-CN、-Si(CH3)3、-Si(OCH3)3和-SiCl3中的任一种，Q为第一取代基，选自以下所示的结构式：
Figure FDA0002402378550000022
-O- -S-
Figure FDA0002402378550000023
Figure FDA0002402378550000024
-C≡C-
Figure FDA0002402378550000025
k为1至8的整数；Z为
Figure FDA0002402378550000026
m为1至4的正整数；B为烷基；P为聚合性基团，选自以下结构式所示的任一种：
Figure FDA0002402378550000031
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在注入所述液晶组合物之前，在所述第一基板和所述液晶分子之间形成一层配向膜，所述配向膜的材料选自具有侧链基的聚酰胺酸、聚酰亚胺、卵磷脂、尼龙或聚乙烯醇中的一种以上。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，光照之前在所述第一基板和所述第二基板之间施加电压。
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