光分解型配向膜的制备工艺及液晶显示面板和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种光分解型配向膜的制备工艺，在对配向材料用紫外光照射后，采用外加电场的作用对光配向膜进行清洗，将设置有光分解型配向膜的基板放入清洗槽内；该基板上的工作电极与参比电极在清洗槽内行放置，并连接至同一电源，利用外加电场的作用对光配向膜分解的小分子进行清洗。本发明提供的光分解型配向膜的制备工艺制备的液晶显示面板及装置，能够有效的防止光配向膜分解小分子对液晶分子的污染，从而能够提高液晶显示面板和装置的对比度。
【专利说明】光分解型配向膜的制备工艺及液晶显示面板和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶显示【技术领域】，特别涉及一种光分解型配向膜的制备工艺，以及 采用光分解型配向膜的液晶显示面板和装置。
【背景技术】
[0002] 液晶显示装置具有轻薄、功耗低和低辐射等优点，被广泛应用于各种领域。而液晶 取向技术涉及到取向层材料的性质、取向层表面的处理方法、界面处的相互作用。液晶取向 层的性质直接影响液晶分子在基板表面的排列，从而影响显示器的均一性、色差、对比度、 阈值电压、响应时间和视角等特性。
[0003] 液晶取向技术是使电极界面处的液晶分子整齐排列，形成一定预倾角的技术，是 液晶器件正常工作的必要条件。通过选择合适的取向材料和取向技术，优化液晶表面排列 和预倾角，可以是液晶的响应时间得到改善，并扩展液晶显示器件的视角。因此，取向材料 和取向技术在很大程度上影响液晶器件的性能。
[0004] 目前，工业上采用的取向技术包括传统的摩擦取向技术和近年来发展起来的非摩 擦取向技术。摩擦取向技术工艺简单，易于工业化生产。但是，同时也存在以下缺点：在摩擦 过程中产生大量的灰尘微粒，对取向膜和器件都会产生不良影响，并且需要后续工艺进行 处理，增加了工艺时间和成本；在摩擦过程中产生静电，对液晶的薄膜晶体管会造成击穿； 应用于大面积基板时，难以控制摩擦的均匀性等。目前常用的非摩擦取向技术主要是光控 取向技术。光控取向技术可以避免用于静电、灰尘所造成的污染，并且可以改善显示器件的 视角问题。
[0005] 光配向配向膜主要有三种类型：光异构、光聚合和光降解型，其中光降解型的配向 膜，在经过紫外光照射后，光分解型配向膜发生降解，降解后的小分子容易造成对液晶的污 染，使得屏的闪烁Flicker和残影等特性变差。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明实施例提供一种光分解型配向膜的制备工艺，以及采用光分解 型配向膜的液晶显示面板和装置。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提供一种光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，包 括：
[0008] 提供第一基板；
[0009] 在所述第一基板上形成第一导电材料；
[0010] 图案化所述第一导电材料形成工作电极和第一连接衬垫；
[0011] 在所述工作电极上涂布配向材料；
[0012] 对所述第一基板上的配向材料进行预加热；
[0013] 用紫外光照射所述第一基板上的配向材料，得到形成有光分解型配向膜的第一基 板；
[0014] 将所述形成有光分解型配向膜的第一基板放入清洗槽内，所述清洗槽内设置有电 极板；
[0015] 将所述形成有光分解型配向膜的第一基板与所述清洗槽内的电极板平行放置，并 分别连接至同一电源的两极。
[0016] 优选地，所述对所述第一基板上的配向材料进行预加热，包括对所述配向材料的 膜层进行第一次加热；及对经过第一次加热后的膜层进行第二次加热。
[0017] 优选地，所述第一次加热的温度是130°c，加热时间是120秒；所述第二次加热的 温度是230°C，加热的时间是1500秒。
[0018] 优选地，所述形成有光分解型配向膜的第一基板置于清洗槽内的方式为坚直方式 或水平方式。
[0019] 优选地，所述形成有光分解型配向膜的第一基板在清洗槽内作为阳极，阴极材料 为钼或其它耐热金属，或者透明电极。
[0020] 优选地，所述形成有光分解型配向膜的第一基板在清洗槽内作为阴极，阳极极材 料为钼或其它耐热金属，或者透明电极。
[0021] 优选地，所述清洗槽内所加电流为直流电或交流电或脉冲电流，电压为-60V-60V。
[0022] 优选地，所述清洗槽内的清洗溶液是弱酸性溶液、弱碱性溶液或者中性溶液。
[0023] 优选地，所述弱酸性溶液为碳酸溶液、醋酸溶液、磷酸溶液。
[0024] 优选地，所述中性溶液为蒸馏水。
[0025] 优选地，所述弱碱性溶液为氨水、二甲氨。
[0026] 优选地，所述清洗槽内的温度为15_100°C。
[0027] 优选地，所述清洗时间为1-100分钟。
[0028] 本发明还提供一种采用上述的一种光分解型配向膜的制备工艺进行制备的液晶 显示面板。
[0029] 本发明的实施例还提供一种液晶显示装置，采用上述述的液晶显示面板。
[0030] 本发明提供的光分解型配向膜的制备工艺，以及液晶显示面板和装置，能够使配 向膜进行良好的配向，主要是将配向膜基板放入清洗溶液内，并在配向膜基板的工作电极 和参比电极上加电流，因为，光分解后的小分子是极性分子，在外加电场作用会不稳定，如 果采用正负电交替施加到工作电极和参比电极时，这些小分子会发生极化，随着电压的正 负交替，外加电场会对这些小分子产生一定的扭动作用，而使这些小分子从配向膜上脱离 下来，从而能够除去光分解后的配向膜上的小分子。
[0031] 在采用该配向膜制备液晶显示面板及装置时，能够有效的防止这些小分子对液晶 分子的污染，从而能够提高液晶显示面板和装置的对比度。
[0032] 本发明提供的光分解型配向膜的制备方法及液晶显示面板和装置适用于垂直取 向（VA, Vertical Alignment)模式，平面转换（IPS, In-Plane Switching)模式，边缘场开关 (FFS，Fringe Field Switching)模式等各类显示装置中。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 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。
[0034] 图1是本发明提供的光分解型配向膜的制备工艺的流程图；
[0035] 图2是本发明实施例一中第一基板的俯视图；
[0036] 图3是图2中沿A-A'截面的一种剖视图；
[0037] 图4是本发明实施例一中清洗光分解型配向膜的一种示意图；
[0038] 图5是本发明实施例一中清洗光分解型配向膜的另一种示意图。
【具体实施方式】
[0039] 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，本领域普通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。
[0040] 实施例一
[0041] 本发明实施例一提供一种光分解型配向膜的制备工艺，如图1所示，包括以下步 骤：
[0042] 步骤1 :提供第一基板，在所述第一基板上形成第一导电材料；
[0043] 步骤2 :图案化所述第一导电材料形成工作电极和第一连接衬垫；
[0044] 步骤3 :在所述工作电极上涂布配向材料；
[0045] 步骤4 :对所述第一基板上的配向材料进行预加热；
[0046] 步骤5 :用紫外光照射所述第一基板上的配向材料，得到形成有光分解型配向膜 的第一基板；
[0047] 步骤6 :将所述形成有光分解型配向膜的第一基板放入清洗槽内，所述清洗槽内 设置有电极板；
[0048] 将所述设置有光分解型配向膜的第一基板与所述清洗槽内的电极板平行放置，并 分别连接至同一电源的两极。
[0049] 具体的，在所述第一导电材料形成工作电极和第一连接衬垫的具体步骤为：在第 一基板上依次叠加涂布导电材质和光阻，采用特定的光罩对依次涂布导电材质和光阻后的 基板的特定区域照射紫外线，即对依次叠加涂布导电材质和光阻后的基板进行曝光过程， 将曝光后的基板进行显影，所述特定的光罩为根据光阻的特性在光罩的特定位置进行开 口，若光阻为负性光阻，即特定开口区域内的被紫外光照射的光阻将不会被显影洗掉；若光 阻为正性光阻，即特定开口区域内的被紫外线照射的光阻将会被显影洗掉。
[0050] 具体地，在所述工作电极上涂布配向材料的具体方式为：可通过胶版（offset)印 刷法、旋涂法、辊涂机法、喷墨印刷法等涂布方法在第一基板上涂布配向材料。
[0051] 由该步骤1、2、3形成的设置有配向材料的第一基板的结构如图2所示，图2是本 发明实施例一中第一基板的俯视图，在本实施例中，该第一基板1是TFT基板，第一基板1 包括显示区6和非显示区7,以及位于非显示区7的第一连接衬垫3,和位于显示区6的工 作电极4,以及位于工作电极4上方的配向材料5。图2中A-A'截面的一种剖视图，如图3 所示，所述第一基板1上面还包括，栅极线、数据线、TFT以及像素电极等电气元件2,此时工 作电极4是公共电极，该公共电极可以是镂空的或者非镂空的结构。所述第一基板可使用 浮法玻璃、钠玻璃等玻璃基板，所述透明导电膜的材料是氧化铟锡（ITO)、氧化铟锌（IZO)、 氧化铟锡锌（ITZO)、氧化锑锡（ΑΤΟ)等。在TFT基板制备过程中，对于还没有切割的大玻 璃，也采用上述方法形成工作电极和连接衬垫。
[0052] 图2和图3中的第一连接衬垫，主要用于在对光分解型配向膜经过光照后分解的 小分子进行清洗时，要将第一基板上的工作电极与电源连接，来施加一个外加电场对小分 子进行清理，即第一基板上的工作电极则通过该连接衬垫与电源相连接。
[0053] 以上只是本实施例的一种实施方式，本实施例的实施方式可以是，第一基板上的 工作电极是像素电极。
[0054] 以上只是本实施例的一种实施方式，本实施例的实施方式可以是，参考图2和图 3,所述第一基板1是彩膜基板，如图3所示，所述第一基板1上面还包括，黑矩阵、色阻层等 元件2,此时工作电极4是透明电极，该公共电极可以是TN模式中的公共电极，也可以是额 外铺的一层透明电极。所述第一基板可使用浮法玻璃、钠玻璃等玻璃基板，所述透明电极的 材料是氧化铟锡（ΙΤ0)、氧化铟锌（ΙΖ0)、氧化铟锡锌（ΙΤΖ0)、氧化锑锡（ΑΤ0)等。
[0055] 步骤4 :对所述第一基板上的配向材料进行预加热；
[0056] 具体地，对所述第一基板上的配向材料进行预加热，包括对所述光分解型配向材 料的膜层进行第一次加热，也就是预固化；第一次加热的温度是130°C，加热时间是120秒。 因为配向材料是具有一定粘稠度的液体，将配向材料涂布到玻第一基板上后，为了防止液 体状的配向材料向四周流动，要对第一基板上的配向材料进行第一次加热，也就是预固化， 将配向材料里的溶剂去除，对涂布在第一基板上的配向材料进行定型。
[0057] 在对第一基板进行第一次加热后，要对第一基板上的配向材料进行第二次加热， 也就是主固化，所述主固化的温度是230°C，加热的时间是1500秒。目的是使得配向膜材料 中的聚合物发生化学反应，对聚合物中所存在的酰胺酸结构进行热酰亚胺化，主固化后涂 膜的膜厚优选800-1500 A。
[0058] 步骤5 :用紫外光照射所述第一基板上的配向材料，得到形成有光分解型配向膜 的第一基板；
[0059] 具体地，在本实施例中选择的光源可以是直线偏光光源、部分偏光光源或者两者 的结合；如果是非偏振光光源时，该非偏振光光源可以通过偏振器，例如偏光片，来得到线 性偏振光；还可以通过滤波器、衍射光栅等方式来获得所需的波长。本实施例中使用的是波 长为254nm-365nm的紫外光。在对第一基板上的膜层进行照射的时候，可以从垂直于基板 表面的方向进行，也可以从倾斜方向进行，或者两种方式组合起来对基板进行照射，不同的 照射方式所得到的配向膜的预倾角也不同。
[0060] 步骤6 :将所述形成有光分解型配向膜的第一基板放入清洗槽内，所述清洗槽内 设置有电极板；
[0061] 将所述设置有光分解型配向膜的第一基板与所述清洗槽内的电极板平行放置，并 分别连接至同一电源的两极。
[0062] 具体地，将设置有光分解型配向膜的第一基板放置于清洗槽内，并且与清洗槽内 的参比电极平行放置，并与参比电极连接至同一电源；所述设置有光分解型配向膜的第一 基板放置的方式可以是水平方式。如图4所示，第一基板1与参比电极43以水平方式放置 在清洗槽42内，并连接至同一电源41。
[0063] 所述清洗槽42可以直接采用电镀槽。
[0064] 如图4所示，将表面带有光分解型配向膜的第一基板1放入清洗槽42内，所述清 洗槽42内放置有参比电极43,第一基板1与参比电极43平行放置，参比电极43置于清洗 槽42内的载置台上；然后，将第一基板1与参比电极43通过电源连接成电路。
[0065] 当设置有光分解型配向膜的第一基板在清洗槽内作为阳极时，如步骤1中所述的 透明电极通过连接衬垫连接到电源41上；参比电极则作为阴极，可以是一个金属板，或者 是一个玻璃基板，该玻璃基板上的阴极材料为钼或其它耐热金属，或者透明电极，所述透明 电极的材料为氧化铟锡（ΙΤ0)、氧化铟锌（ΙΖ0)、氧化铟锡锌（ΙΤΖ0)、氧化锑锡（ΑΤ0)等。 [0066] 当设置有光分解型配向膜的第一基板在清洗槽内作为阴极时，如步骤1中所述的 透明电极通过连接衬垫连接到电源41上；参比电极则作为阳极，可以是一个金属板，或者 是一个玻璃基板，该玻璃基板上的阳极材料为钼或其它耐热金属，或者透明电极，所述透明 电极的材料为氧化铟锡（ΙΤ0)、氧化铟锌（ΙΖ0)、氧化铟锡锌（ΙΤΖ0)、氧化锑锡（ΑΤ0)等。
[0067] 所述清洗槽内的电源，所加电流为直流电或交流电或脉冲电流，电压为-60V? 60V。利用外加电场的作用，清洗所述形成有光分解型配向膜的第一基板上的光分解型配向 膜。
[0068] 所述清洗槽内的清洗溶液是弱酸性溶液，所述弱酸性溶液的ΡΗ值为4-6 ;例如碳 酸溶液、醋酸溶液、磷酸溶液或其他弱酸型溶液。
[0069] 所述清洗槽内的清洗溶液可以弱碱性溶液，所述弱碱性溶液的ΡΗ值为7. 4-9. 5 ; 例如氨水、二甲氨或其他弱碱性溶液。
[0070] 所述清洗槽内的清洗溶液还可以是中性溶液；所述中性溶液的ΡΗ值为6-7. 4 ;例 如蒸馏水。
[0071] 在采用外加电场对光分解型配向膜分解的小分子进行清理时，清洗槽内的温度为 15-KKTC，清洗时间为1-100分钟。
[0072] 在采用外加电场对光分解型配向膜分解的小分子进行清理时，因为，光分解后的 小分子是极性分子，在外加电场作用会不稳定，如果采用正负电交替施加到工作电极和参 比电极时，这些小分子会发生极化，随着电压的正负交替，外加电场会对这些小分子产生一 定的扭动作用，而使这些小分子从配向膜上脱离下来，从而能够除去光分解后的配向膜上 的小分子。
[0073] 而当配向膜的膜厚小于1000 Α的时候，无论配向膜作为阴极或者阳极，在配向膜 的表面会发生电解反应，具体如下：
[0074] 阴极和阳极会发生化学反应，反应方程式如下：
[0075] 阴极反应：4H++4e- = 2H2
[0076] 阳极反应：2〇h-4e- = 02
[0077] 在外加电场的作用下，清洗溶液中的离子分别在工作电极和参比电极上面进行电 荷交换，作为阴极时，其表面进行的是还原反应，析出氢气；作为阳极时，其表面进行的是 氧化反应，析出氧气，这些气泡附着在配向膜的表面，对光分解后的小分子有一定剥离的作 用。不论第一基板上的工作电极作为阳极还是阴极，其表面上都有微气泡析出。
[0078] 以上只是本实施例的一种实施方式，本实施例的实施方式可以是，将TFT基板和 彩膜基板作为阳极和阴极，来对二者表面的光配向膜在外加电场作用下进行清洗。
[0079] 本发明的实施例提供一种采用如上所述的一种光分解型配向膜的制备工艺进行 制备的液晶显示面板。
[0080] 本发明实施例还提供一种液晶显示装置，其特征在于，包括：上述的液晶显示面 板。
[0081] 以上只是实施例的一种，所述设置有光分解型配向膜的第一基板放置的方式还可 以是坚直方式。如图5所示，第一基板1与参比电极43以坚直方式放置，并连接至同一电 源41。所述清洗槽42可以直接采用电镀槽。如图5所示，将表面带有光分解型配向膜的第 一基板1放入清洗槽42内，所述清洗槽42内放置有参比电极43,第一基板1与参比电极 43坚直放置；然后，将第一基板1与参比电极43通过电源连接成电路。
[0082] 在实施例一中选用的配向膜材料是光降解型光定向材料，这种材料是指在紫外 光（UV)的辐射下，发生光降解并伴随有部分交联反应，由于在各个方向上的降解程度不均 匀，造成聚合物膜的各向异性，从而具有使液晶分子定向排列的能力，这类材料有聚酰亚 胺，聚苯乙烯类，通常使用环丁烷二酐型聚酰亚胺，或者其他含有芳香环结构的聚酰亚胺 (Polyimide，PI)类材料。
[0083] 其中，芳香环结构为下列分子式（1)?（34)中的任意一种：
[0084]
【权利要求】
1. 一种光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，包括： 提供第一基板； 在所述第一基板上形成第一导电材料； 图案化所述第一导电材料形成工作电极和第一连接衬垫； 在所述工作电极上涂布配向材料； 对所述第一基板上的配向材料进行预加热； 用紫外光照射所述第一基板上的配向材料，得到形成有光分解型配向膜的基板； 将所述形成有光分解型配向膜的第一基板放入清洗槽内，所述清洗槽内设置有电极 板； 将所述形成有光分解型配向膜的第一基板与所述清洗槽内的电极板平行放置，并分别 连接至同一电源的两极。
2. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述对所述第一 基板上的配向材料进行预加热，包括对所述配向材料进行第一次加热；和对经过第一次加 热后的配向材料进行第二次加热。
3. 根据权利要求2所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述第一次加热 的温度是130°C，加热时间是120秒；所述第二次加热的温度是230°C，加热的时间是1500 秒。
4. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述设置有光分 解型配向膜的第一基板置于清洗槽内的方式为坚直方式或水平方式。
5. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述形成有光分 解型配向膜的第一基板在清洗槽内作为阳极，阴极材料为钼或其它耐热金属，或者透明电 极。
6. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述形成有光分 解型配向膜的第一基板在清洗槽内作为阴极，阳极极材料为钼或其它耐热金属，或者透明 电极。
7. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述清洗槽内所 加电流为直流电或交流电或脉冲电流，电压为-60V-60V。
8. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述清洗槽内的 清洗溶液是弱酸性溶液、弱碱性溶液或者中性溶液。
9. 根据权利要求8所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述弱酸性溶液 为碳酸溶液、醋酸溶液、磷酸溶液。
10. 根据权利要求8所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述中性溶液为 蒸馏水。
11. 根据权利要求8所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述弱碱性溶液 为氨水、二甲氨。
12. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述清洗槽内的 温度为15-KKTC。
13. 根据权利要求1所述的光分解型配向膜的制备工艺，其特征在于，所述清洗时间为 1-100分钟。
14. 一种采用权利要求1-13所述的一种光分解型配向膜的制备工艺进行制备的液晶 显示面板。
15. -种液晶显示装置，其特征在于，包括：采用权利要求14所述的液晶显示面板。
【文档编号】G02F1/1337GK104062812SQ201410308695
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】周波, 董倩, 辛胜 申请人:上海天马微电子有限公司, 天马微电子股份有限公司