CN113671756B - 液晶配向方法、液晶显示面板、移动终端及配向设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液晶配向方法、液晶显示面板、移动终端及配向设备，液晶显示面板包括第一基板、第二基板、液晶层、公共电极和像素层。其中，液晶配向过程中，所述外接电极接收配向电压，使得与分支电极相对设置的液晶分子的预倾角小于与狭缝相对设置的液晶分子的预倾角。所述液晶显示面板在实际驱动过程中，由于液晶层内的液晶分子的预倾角的整体增大且实现了子像素同一畴内预倾角的差异化，因此可提升液晶显示面板的响应时间和中低灰阶的视角特性。

Description

液晶配向方法、液晶显示面板、移动终端及配向设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种液晶配向方法、液晶显示面板、移动终端及配向设备。
背景技术
大尺寸TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)是目前电视采用的主流技术，随着信息技术和生活水平的不断提升，人们对显示器画质如响应时间和视角的要求也越来越高。此外，相对于IPS-LCD(平面转换液晶显示器，IPS,In-Plane Switching，平面转换)和OLED显示屏，VA-LCD(垂直排列液晶显示器)视角较差。因此视角提升一直受到VA-LCD研究者的重点关注。根据穿透液晶配向原理和驱动方案，若要提高视角，则需要对像素进行多畴划分，但这会带来穿透率的损失。而在相同像素架构条件下，液晶预倾角是影响响应时间和视角的重要因子之一。因此需要开发实现液晶预倾角差异化的方案，进而显著提升显示画质。
现有HVA配向技术原理和液晶穿透特征如图1(a)～图1(c)所示，其中图1(a)是配向前的液晶显示面板的剖面图，图1(b)是配向完成后的液晶显示面板的剖面图，图1(c)是配向过程中像素层中分支电极与公共电极之间的电场强度以及狭缝与公共电极之间的电场强度示意图。图2是像素层的子像素的一个畴区域的结构示意图。在配向过程中，公共电极140接收配向电压，电场方向从公共电极140指向像素层150，由图1(c)可见，由于在像素层150的子像素151同一畴内的分支电极152与公共电极140之间的电场强度和狭缝153与公共电极140之间的电场强度之间的差异并不大，如当分支电极152与公共电极140之间的电场强度是在17V电压下形成的电场强度时，此时狭缝153与公共电极140之间的电场强度可能达到在16V电压下形成的电场强度，这使得液晶层130内，与分支电极152相对应的液晶分子131形成的预倾角和与狭缝153相对应的液晶分子131形成的预倾角基本相同，参照图1(b)，液晶分子131的预倾角θa均约为1.4°，导致在实际驱动过程中，由于子像素151同一畴区域内的分支电极152对应的液晶分子131的预倾角和狭缝153对应的液晶分子131的预倾角无差异，而使得面板低灰阶视角比较单一。
发明内容
本发明目的在于，解决现有液晶显示面板低灰阶视角较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种液晶配向方法，包括：
提供相对设置的第一基板和第二基板；
在所述第一基板朝向所述第二基板一面形成像素层，所述像素层包括呈阵列排布的多个子像素，每个所述子像素包括至少两平行排布的分支电极，两所述分支电极之间形成狭缝；
在所述第二基板朝向所述第一基板一面形成公共电极；
在所述第一基板与所述第二基板之间形成包括多个液晶分子的液晶层，以形成液晶显示面板；
将所述液晶显示面板放置于外接电极上，并向所述外接电极施加配向电压，使得与所述分支电极相对设置的液晶分子形成的预倾角小于与所述狭缝相对设置的液晶分子形成的预倾角；
紫外光照射，将所述液晶分子以所述预倾角固定。
可选的，所述分支电极与所述公共电极之间的电场强度低于所述狭缝与所述公共电极之间的电场强度。
可选的，所述配向电压的电压值为90～100V。
为实现上述目的，本发明还提供一种液晶显示面板，包括：相对设置的第一基板和第二基板；液晶层，由多个液晶分子组成，设置于所述第一基板和所述第二基板之间；公共电极，设置于所述第二基板朝向所述第一基板的一面；像素层，设置于所述第一基板朝向所述第二基板的一面，像素层包括呈阵列排布的多个子像素，每个所述子像素包括至少两平行排布的分支电极，两所述分支电极之间形成狭缝；其中，与所述分支电极相对设置的液晶分子的预倾角小于与所述狭缝相对设置的液晶分子的预倾角。
可选的，所述第一基板与所述像素层之间层叠设置有栅极绝缘层和保护层，所述像素层设置于所述保护层上。
可选的，所述公共电极与所述像素层之间的间距为3.2～3.3μm。
可选的，位于所述分支电极的相对两侧边缘位置处的液晶分子的方位角与所述分支电极中心位置处的液晶分子的方位角的差值的绝对值相等。
可选的，所述液晶显示面板包括设置于所述像素层朝向所述液晶层一面的第一配向层和设置于所述公共电极朝向所述液晶层一面的第二配向层。
为实现上述目的，本发明还提供一种移动终端，所述移动终端包括终端主体和如前所述的液晶显示面板。
为实现上述目的，本发明还提供一种配向设备，所述配向设备包括外接电极，所述外接电极用于向放置于所述配向设备上的液晶显示面板施加配向电压。
本发明的有益效果在于，本发明在第一基板远离第二基板一面设置外接电极，在液晶配向过程中，向该外接电极施加配向电压，使得在子像素同一畴区域内，对应分支电极的液晶层内的液晶分子的预倾角，与对应狭缝的液晶层内的液晶分子的预倾角之间存在差异，且差异明显，从而使得液晶显示面板在实际驱动过程中，由于液晶层内的液晶分子的预倾角的整体增大且实现了同一畴内预倾角的差异化，因此可提升液晶显示面板的响应时间和中低灰阶的视角特性。
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(a)是液晶配向前的现有液晶显示面板的剖面图；
图1(b)是液晶配向完成后的现有液晶显示面板的剖面图；
图1(c)是现有液晶显示面板在液晶配向过程中像素层的子像素同一畴区域内分支电极与公共电极之间的电场强度以及狭缝与公共电极之间的电场强度示意图；
图2是像素层的子像素的结构示意图；
图3是本发明一示例性实施例中的液晶显示面板在液晶配向完成后的剖面图；
图4是本发明一示例性实施例中的液晶配向方法的流程图；
图5是第一基板、第二基板、液晶分子预倾角以及液晶分子方位角的示意图；
图6是方位角与穿透率的关系曲线示意图；
图7是本发明一示例性实施例中的液晶显示面板在液晶配向完成后的液晶分子的方位角示意图；
图8是本发明一示例性实施例中的液晶显示面板在实际驱动中液晶分子的方位角示意图；
图9是本发明一示例性实施例中的液晶显示面板在配向过程中与配向设备配合的结构示意图。
图中部件编号如下：
100、液晶显示面板，110、第一基板，120、第二基板，130、液晶层，131、液晶分子，131a、与分支电极相对设置的液晶分子区域，131b、与狭缝相对设置的液晶分子区域，140、公共电极，150、像素层，151、子像素，151a、主区，151b、次区，152、分支电极，153、狭缝，160、栅极绝缘层，170、保护层，181、第一阵列公共电极，182、第二阵列公共电极；
200、配向设备，201、外接电极；
300、扫描线；
400、数据线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
所述液晶显示面板通过在第一基板远离第二基板一面增加一层外接电极，并在液晶配向过程中，通过向外接电极施加配向电压，使得在子像素同一畴区域内，与分支电极相对设置的液晶分子的预倾角，与狭缝相对设置的液晶分子的预倾角之间存在差异，从而提升液晶显示面板的响应时间和中低灰阶的视角特性。作为典型应用，液晶显示面板可被应用于移动终端上，例如具备VA-LCD面板的TFT-LCD移动终端，即液晶显示面板为VA-LCD面板，移动终端为TFT-LCD显示器。
参照图3，在本发明的一个实施例中，液晶显示面板100包括第一基板110、第二基板120、液晶层130、公共电极140和像素层150。其中，第一基板110和第二基板120相对设置，液晶层130包括多个液晶分子131，第一基板110与像素层150之间层叠设置有栅极绝缘层160(GI层)和保护层170(PV层)，像素层150设置于保护层170远离栅极绝缘层160一面，保护层170与栅极绝缘层160之间设置有第二阵列公共电极182(M2)，栅极绝缘层160与第一基板110之间设置有第一阵列公共电极181(M1)。像素层150包括若呈阵列排布的多个子像素151，子像素151的结构参照图2，本实施例中的子像素151结构以3T_8畴结构为例，但不限于3T_8畴结构，也可以采用4畴结构等，而且对于像素结构内薄膜晶体管和电容的数量也不做限定，例如2T1C或3T1C，每个子像素151包括主区151a和次区151b，像素阵列中，相邻两行子像素之间设置一扫描线300，相邻两列子像素之间设置一数据线400，每个所述子像素151还包括：主区薄膜晶体管T1、次区薄膜晶体管T2和共享薄膜晶体管T3，主区薄膜晶体管T1的栅极连接扫描线300，其源极连接数据线400，其漏极连接主区151a内的主区像素电极(图中未示出)，次区薄膜晶体管T2的栅极连接扫描线300，源极连接数据线400，漏极连接次区151b内的次区像素电极(图中未示出)，共享薄膜晶体管T3的栅极连接扫描线300，其源极连接主区像素电极，其漏极连接次区像素电极。主区像素电极和次区像素电极形成子像素151的像素电极。
其中，主区存储电极内被划分为4个畴，每个畴内包括多个平行间隔排布的分支电极152，相邻两分支电极152之间形成狭缝153；次区存储电极内被划分为4个畴，每个畴内包括多个平行间隔排布的分支电极152，相邻两分支电极152之间形成狭缝153。分支电极152所在区域为Line区，狭缝153所在区域为Space区。与所述分支电极152相对设置的液晶分子131形成的预倾角小于与所述狭缝153相对设置的液晶分子131形成的预倾角。在本实施例中，狭缝153包括一个子像素151内的相邻两分支电极152之间的区域。作为一种改进，狭缝153还可以包括相邻两子像素151之间的区域，确切地说，是相邻两子像素151的相邻像素电极之间的区域。第一基板110为阵列基板，设置于阵列基板上的公共电极为阵列公共电极，阵列公共电极包括第一阵列公共电极181和第二阵列公共电极182，阵列基板上的阵列公共电极用于传输电压信号和控制信号。第二基板120为彩膜基板，设置于第二基板120上的公共电极140也可称作彩膜公共电极(Cf公共电极)。
本实施例中，参照图4，液晶配向方法包括：
S201、提供相对设置的第一基板110和第二基板120；
S202、在所述第一基板110朝向所述第二基板120一面形成像素层150，所述像素层150包括呈阵列排布的多个子像素151，每个所述子像素151包括至少两平行排布的分支电极152，两所述分支电极152之间形成狭缝153；
S203、在所述第二基板120朝向所述第一基板110一面形成公共电极140；
S204、在所述第一基板110与所述第二基板120之间形成包括多个液晶分子131的液晶层130，以形成液晶显示面板100；
S205、将所述液晶显示面100板放置于外接电极201上，并向所述外接电极施加配向电压，使得与所述分支电极相对设置的液晶分子形成的预倾角小于与所述狭缝相对设置的液晶分子形成的预倾角；
S206、紫外光照射，将所述液晶分子以所述预倾角固定。
具体来说，可以在所述像素层150朝向所述液晶层130一面设置第一配向层(图中未示出)，在公共电极140朝向所述液晶层130一面设置第二配向层(图中未示出)。
其中，紫外光照采用UVM(Ultraviolet main curing，紫外光固化主制程)机台，步骤S207中，将液晶显示面板100运送至UVM机台，UVM机台对液晶显示面板100进行紫外线曝光，第一配向层和第二配向层在紫外线的照射下与液晶分子发生作用，进而将液晶分子的预倾角保持固定，完成液晶显示面板100的液晶配向制程。
本实施例还提供一种配向设备200，配向设备200包括外接电极201，参照图9，液晶显示面板100在配向过程中，将第一基板110一面放置于外接电极201上。
在本实施例中，一外接电极201对应整个所述像素层150内的像素阵列。作为本发明的一种优选方式，外接电极201包括多个依次排布的电极子层(图中未示出)，一个电极子层对应像素阵列内的一部分子像素151。
液晶配向过程中，向外接电极201施加配向电压，该配向电压为高电压(90～100V)，在本实施例中为配向电压设为100V，像素层150可根据实际需要施加电压，例如4V以调节配向电场，公共电极140上不施加电压(即公共电极140上的电压均为0V)，外接电极201接收配向电压，由于压差的存在，使得外接电极201与公共电极140之间形成电场，电场方向从外接电极201指向公共电极140(Cf公共电极)。
其中，液晶配向过程中，外接电极201接收配向电压与公共电极140形成电场时，由于分支电极152内存在阻碍或者屏蔽作用，进而使得分支电极152与公共电极140之间的电场强度减弱，形成约为10V压差产生的电场强度，而狭缝153内由于没有分支电极152或其他电极而不存在阻抗，使得狭缝153与公共电极140之间的电场强度得到增强，形成约为17V压差产生的电场强度，所述狭缝153与公共电极140之间的电压值和分支电极152与公共电极140之间的电压值的差值为7V，因而，在外接电极201接收100V高电压的情况下，狭缝153与公共电极140之间的电场强度要明显高于分支电极152与公共电极140之间的电场强度，从而使得与分支电极相对设置的液晶分子区域131a内的液晶分子131形成的预倾角θ2要明显低于与狭缝相对设置的液晶分子区域131b内的液晶分子131形成的预倾角θ1，即，Line区对应的液晶分子的预倾角与Space区对应的液晶分子的预倾角的差异化，在本实施例中，与分支电极相对设置的液晶分子区域131a内的液晶分子131形成的预倾角θ2为0.4°，与狭缝相对设置的液晶分子区域131b内的液晶分子131形成的预倾角θ1为2.4°，θ1与θ2之间的差值为2.0°，与现有液晶显示面板中液晶分子均为1.4°的预倾角θa相比，本实施例实现了预倾角的整体增大和差异化。进而在液晶显示面板100的实际驱动过程中，由于预倾角的整体增大和多样化，可提升液晶显示面板100的响应时间和中低灰阶的视角特性。
其中，所述的预倾角的度数如0.4°、2.0°、1.4°，均为本实施例中的示例性度数，并非固定值，具体的预倾角度数的确定可根据实际需要而定。
所述电场强度可随施加至外接电极201上的配向电压大小而改变，从而调节θ1与θ2的大小，调节θ1与θ2之间的差值，即调节Line区和Space区之间的液晶分子的预倾角差异化幅度，可根据实际使用需求进行调节。而公共电极140与像素层150之间的间距设置为3.2～3.3μm，可保证电场的强度。
在本实施例，液晶配向过程中向外接电极201施加高电压，增加与分支电极152相对设置的液晶分子131形成的预倾角以及增加与狭缝153相对设置的液晶分子131形成的预倾角，在经过回退、UV光照等后处理工序之后，使得与分支电极相对设置的液晶分子区域131a内的液晶分子131形成的预倾角定格为θ2(本实施例中为0.4°)，使得与狭缝相对设置的液晶分子区域131b内的液晶分子131形成的预倾角定格为θ1(本实施例中为2.4°)。
实际驱动液晶显示面板100过程中，向公共电极140施加电压，公共电极140接收驱动电压(与现有液晶显示面板实际驱动方式相同)，外接电极201不接收电压(即外接电极201上电压为0V)，像素层150上电压约为8V。
此外，穿透率随方位角
Figure BDA0003219993780000071
和倾斜角θ的关系如下式所示：
Figure BDA0003219993780000072
结合上述关系式，并参照图5和图6，当预倾角θ固定时，穿透率T在方位角
Figure BDA0003219993780000073
为45°时最大(此时液晶分子131长轴向与分支电极152长度方向平行)，液晶显示面板100的亮度最高；而当
Figure BDA0003219993780000074
为35°或者55°时，T减小，液晶显示面板100的亮度相对降低。其中，参照图5，方位角
Figure BDA0003219993780000075
为液晶分子131在第一基板110朝向第二基板120一面上的正投影线与x轴之间的夹角，预倾角θ液晶分子131与z轴(即竖直方向)之间的夹角。
对于现有液晶显示面板，参照图1(a)和图1(b)，在液晶配向过程中，公共电极140接收配向电压，电场方向是从公共电极140指向像素层150，液晶配向完成后，液晶层130内各液晶分子131的预倾角θa相同，均为1.4°，即预倾角θa固定，在实际驱动液晶显示面板过程中，也是向公共电极140施加驱动电压，驱动电场方向也是从公共电极140指向像素层150(与电场方向相同)，故而现有液晶显示面板对应驱动电场边缘区域液晶分子的方位角不会变化，一般来说，由于边缘区域电场强度低于驱动电场中心区域，因此，对应电场边缘区域液晶分子的方位角
Figure BDA0003219993780000076
不会是45°，会产生偏移，即位于驱动电场边缘区域的方位角
Figure BDA0003219993780000077
可能会是35°或55°，导致现有液晶显示面板边缘区域穿透率T减小、亮度降低。
而本发明实施例，在液晶配向过程中，外接电极201接收配向电压，电场方向是从外接电极201指向公共电极140，在液晶配向完成后，预倾角θ固定(例如在本实施例中θ1为2.4°，θ2为0.4°)，而在液晶显示面板100的实际驱动过程中，是向公共电极140施加驱动电压，驱动电场方向也是从公共电极140指向像素层150(与电场方向相反)，在这种情况下，液晶配向过程中，由于电场的作用，使得由于边缘区域电场强度低于电场中心区域，因此，对应电场两侧边缘区域液晶分子的方位角
Figure BDA0003219993780000081
不会是45°，可能会是35°或55°；
参照图7，在本实施例中，位于分支电极152的相对两侧边缘位置处的液晶分子131为液晶分子1313(方位角为55°)和液晶分子1314(方位角为35°)，位于分支电极152中心位置处的液晶分子131为液晶分子1311(方位角为45°)，与狭缝153对应的液晶分子131为液晶分子1312，液晶分子1311(方位角为45°)，液晶分子1313的方位角与液晶分子1311的方位角之间的差值为55°-45°＝10°，液晶分子1314的方位角与液晶分子1311的方位角之间的差值为35°-45°＝-10°，绝对值均为10°，即绝对值相等。
而在液晶显示面板100的实际驱动过程中，驱动电场与电场方向相反，由于驱动电场的作用，会对处于驱动电场边缘区域的液晶分子施加一个与之前液晶配向过程相反的力，进而形成对处于驱动电场边缘区域的液晶分子的方位角
Figure BDA0003219993780000082
的修正，使得处于驱动电场边缘区域的液晶分子的方位角
Figure BDA0003219993780000083
接近45°，即位于驱动电场边缘区域的液晶分子131长轴方向与分支电极152(或者说Line区长度方向)平行或趋近于平行，从而使得在实际驱动过程中，液晶层130内所有液晶分子131的方位角
Figure BDA0003219993780000084
均约等于45°。
在本实施例中，参照图8，实际驱动过程中，液晶分子1313和液晶分子1314的方位角
Figure BDA0003219993780000085
均为45°，即液晶分子1313的方位角
Figure BDA0003219993780000086
与液晶分子1311的方位角
Figure BDA0003219993780000087
的差值为0，液晶分子1314的方位角
Figure BDA0003219993780000088
与液晶分子1311的方位角
Figure BDA0003219993780000089
的差值为0；或者，液晶分子1313的方位角
Figure BDA00032199937800000810
与液晶分子1311的方位角
Figure BDA00032199937800000811
的差值的绝对值小于或者等于1，液晶分子1314的方位角
Figure BDA00032199937800000812
与液晶分子1311的方位角
Figure BDA00032199937800000813
的差值的绝对值小于或者等于1，例如液晶分子1313的方位角为46°，液晶分子1314的方位角为44°，均接近45°，这使得slit区和space区液晶穿透贡献差异较小，从而使得液晶显示面板100的穿透率T处于最大值或接近最大值，这与现有液晶显示面板相比，可提升整体穿透率T，使得液晶显示面板100的亮度较高且较为均匀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：
相对设置的第一基板和第二基板；
液晶层，由多个液晶分子组成，设置于所述第一基板和所述第二基板之间；
公共电极，设置于所述第二基板朝向所述第一基板的一面；
像素层，设置于所述第一基板朝向所述第二基板的一面，像素层包括呈阵列排布的多个子像素，每个所述子像素包括至少两平行排布的分支电极，两所述分支电极之间形成狭缝；
其中，与所述分支电极相对设置的液晶分子的预倾角小于与所述狭缝相对设置的液晶分子的预倾角；
在液晶配向完成后的显示驱动中，向公共电极施加驱动电压形成驱动电场，驱动电场的方向从公共电极指向像素层，使得位于所述分支电极的相对两侧边缘位置处的液晶分子的方位角与所述分支电极中心位置处的液晶分子的方位角的差值的绝对值小于或者等于1。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一基板与所述像素层之间层叠设置有栅极绝缘层和保护层，所述像素层设置于所述保护层上。
3.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述公共电极与所述像素层之间的间距为3.2～3.3μm。
4.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，位于所述分支电极的相对两侧边缘位置处的液晶分子的方位角与所述分支电极中心位置处的液晶分子的方位角的差值的绝对值相等。
5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述液晶显示面板包括设置于所述像素层朝向所述液晶层一面的第一配向层和设置于所述公共电极朝向所述液晶层一面的第二配向层。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的液晶显示面板的液晶配向方法，其特征在于，包括：
提供相对设置的第一基板和第二基板；
在所述第一基板朝向所述第二基板一面形成像素层，所述像素层包括呈阵列排布的多个子像素，每个所述子像素包括至少两平行排布的分支电极，两所述分支电极之间形成狭缝；
在所述第二基板朝向所述第一基板一面形成公共电极；
在所述第一基板与所述第二基板之间形成包括多个液晶分子的液晶层，以形成液晶显示面板；
将所述液晶显示面板放置于外接电极上，并向所述外接电极施加配向电压，使得与所述分支电极相对设置的液晶分子形成的预倾角小于与所述狭缝相对设置的液晶分子形成的预倾角；
紫外光照射，将所述液晶分子以所述预倾角固定。
7.如权利要求6所述的液晶配向方法，其特征在于，所述分支电极与所述公共电极之间的电场强度低于所述狭缝与所述公共电极之间的电场强度。
8.如权利要求6所述的液晶配向方法，其特征在于，所述配向电压的电压值为90～100V。
9.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括终端主体和如权利要求1～5中任一项所述的液晶显示面板。
10.一种配向设备，其特征在于，所述配向设备包括外接电极，所述外接电极用于向放置于所述配向设备上的如权利要求1～5中任一项所述的液晶显示面板施加配向电压。
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