一种液晶显示基板及其制造方法转让专利
申请号 : CN201210314953.6
文献号 : CN102799030B
文献日 : 2014-12-17
发明人 : 焦峰
申请人 : 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司
摘要 :
本发明提出一种液晶显示基板及其制造方法，液晶显示基板包括TFT基板、CF基板、以及夹设于TFT基板和CF基板之间的液晶，液晶显示基板具有切割成若干小基板的显示区域和切割区域，在CF基板或TFT基板上设有配向膜，所述配向膜包括平行于CF基板的分子主链和垂直于分子主链的光敏感侧链，在切割区域内设有与光敏感侧链平行的染料侧链，所述染料侧链与基板之间的夹角与液晶的预倾角的角度相同。本发明在进行紫外光配向后可根据对通过该配向膜的线偏振光的亮度变化的测量来得知液晶预倾角度，解决了目前光配向工程后到成盒工程结束前不能在线检测液晶预倾角的问题，可以进行在线反馈与纠错。
权利要求 :
1.一种液晶显示基板的制造方法，液晶显示基板为CF基板，CF基板具有切割成若干小基板的显示区域和切割区域，在CF基板上设有配向膜，所述配向膜包括平行于CF基板的分子主链和垂直于分子主链的光敏感侧链，其特征在于，包括以下步骤：第一步：计算合格产品的液晶预倾角的角度与入射光线偏振光亮度之间的关系；
第二步：在切割区域内设有与光敏感侧链平行的染料侧链；
第三步：在紫外光配向前，用一偏光板将入射光的平行光线偏振透过，入射光的垂直方向的光线偏振滤掉，亮度测量装置测得入射光的平行光线偏振光的亮度；
第四步：在紫外光配向后，染料侧链与基板具有夹角，平行入射偏振光与染料侧链的长轴形成夹角，平行入射偏振光亮度发生衰减，亮度测量装置测得衰减后平行入射偏振光的亮度；
第五步：通过平行入射偏振光的亮度衰减与合格产品的液晶预倾角度的对应关系，得出液晶的预倾角角度。
2.一种液晶显示基板的制造方法，液晶显示基板为TFT基板，TFT基板具有切割成若干小基板的显示区域和切割区域，在TFT基板上设有配向膜，所述配向膜包括平行于TFT基板的分子主链和垂直于分子主链的光敏感侧链，其特征在于，包括以下步骤：第一步：计算合格产品的液晶预倾角的角度与入射光线偏振光亮度之间的关系；
第二步：在切割区域内设有与光敏感侧链平行的染料侧链；
第三步：在紫外光配向前，用一偏光板将入射光的平行光线偏振透过，入射光的垂直方向的光线偏振滤掉，亮度测量装置测得入射光的平行光线偏振光的亮度；
第四步：在紫外光配向后，染料侧链与基板具有夹角，平行入射偏振光与染料侧链的长轴形成夹角，平行入射偏振光亮度发生衰减，亮度测量装置测得衰减后平行入射偏振光的亮度；
第五步：通过平行入射偏振光的亮度衰减与合格产品的液晶预倾角度的对应关系，得出液晶的预倾角角度。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示基板的制造方法，其特征在于：所述染料侧链为甲苯磺酸基、或蒽醌基、或酞菁基的化合物。
说明书 :
一种液晶显示基板及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种紫外光配向的液晶显示器及其制造方法。
背景技术
[0002] 传统的CRT显示器依靠阴极射线管发射电子撞击屏幕上的磷光粉来显示图像，但液晶显示的原理则完全不同。通常，液晶显示（LCD）装置具有上基板和下基板，彼此有一定间隔和互相正对。形成在两个基板上的多个电极相互正对。液晶夹在上基板和下基板之间。电压通过基板上的电极施加到液晶上，然后根据所作用的电压改变液晶分子的排列从而显示图像、因为如上所述液晶显示装置不发射光，它需要光源来显示图像。因此，液晶显示装置具有位于液晶面板后面的背光源。根据液晶分子的排列控制从背光源入射的光量从而显示图像。如图1所示，上层偏光片101和下层偏光片109之间夹有彩膜基板104、共通电极
105、液晶层106和阵列基板107，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。在阵列基板107上形成像素电极108、薄膜晶体管（TFT）114、阵列子像素111、扫描线110、信号线112等。信号线112连接到TFT的漏极，像素电极108连接到源级，扫描线110连接到栅极。背光源113发出的光线经过下偏光片109，成为具有一定偏振方向的偏振光。薄膜晶体管114控制像素电极108之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩膜102后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片101，则显示出相应的颜色；电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同。通过红绿蓝三种颜色的不同光强的组合来显示五颜六色的图像。
105、液晶层106和阵列基板107，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。在阵列基板107上形成像素电极108、薄膜晶体管（TFT）114、阵列子像素111、扫描线110、信号线112等。信号线112连接到TFT的漏极，像素电极108连接到源级，扫描线110连接到栅极。背光源113发出的光线经过下偏光片109，成为具有一定偏振方向的偏振光。薄膜晶体管114控制像素电极108之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩膜102后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片101，则显示出相应的颜色；电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同。通过红绿蓝三种颜色的不同光强的组合来显示五颜六色的图像。
[0003] 为了使液晶分子具有稳定的初始状态，需要使用配向膜。配向膜需要进行配向处理才能有效地控制液晶分子的排列，配向技术主要有摩擦（Rubbing）型和非摩擦（Non-Rubbing）型两大类。非摩擦配向可以避免机械摩擦给配向膜带来的不良问题。
[0004] 如图3所示，配向膜包括若干分子主链10和垂直于分子主链10的光敏侧链20，分子主链10平行于基板。
[0005] 摩擦配向是在高分子PI表面用绒布滚轮进行接触式的定向机械摩擦，摩擦高分子PI表面所供的能量使高分子主链10因延伸而定向排列，且分子主链10平行于基板方向水平排列，从而控制液晶配向排列。这种方法的优点是在常温下操作，摩擦时间短，量产性高。缺点是PI材料具有高极性、高吸水性，储存或运送时容易变质而造成配向不均匀；摩擦造成的粉尘颗粒、静电残留、刷痕等问题容易降低工艺良率。
[0006] 非摩擦配向技术包括光配向、离子束配向等。光配向的原理是利用紫外光敏聚合物单体材料的光化学反应产生各向异性，液晶分子与配向膜表面分子相互作用，为了达到能量最小的稳定状态，液晶分子沿着光配向所定义的受力最大的方向排列。常用的光配向技术是线性偏振紫外光聚合技术（Liner Photo-polymerization by polarized UV light，简称LPP），有的光配向也用非线性偏振紫外光。离子束配向最早是以蒸镀方式将类钻碳膜（Diamond Like Carbon，简称DLC）附着于玻璃表面，形成倾斜排列的配向膜，以控制液晶分子取向。这种技术虽然具有良好的配向效果，但是生产效率低下，成本又很高，在LCD领域很少用，主要用于硅基液晶（LCOS）微显示器件。此外，还可以利用氩（Ar）离子束对PI膜进行配向处理。
[0007] 光配向的过程如图2所示，光配向前：首先在基板上涂布特殊材料作为配向膜PI；光配向后：再用UV紫光照射时配向膜PI，配向膜的高分子材料PI自动朝向UV光照射的角度；形成液晶LC预倾角：液晶分子LC预倾角度自动导成配向膜高分子的角度。
[0008] 通过使液晶分子沿着被紫外光倾斜照射的配向分子侧链方向倾斜，达到液晶分子初始配向的作用。
[0009] 如图3所示是微观的光配向过程示意图，第一步（光配向前），在进行紫外光UV配向前的配向膜的分子主链10成平行于基板水平排列，光敏侧链20则垂直于分子主链10；第二步（光配向后），当施加具有一定倾斜角度的紫外光UV后，对紫外光敏感的光敏侧链20发生光配向反应（如二聚反应、分解反应、异构化反应、光再取向反应等），沿着光的倾斜方向排列；第三步（形成液晶的预倾角），当液晶分子LC接触到配向膜后为了达到能量最小的稳定状态，液晶分子LC沿着光配向所定义的受力最大的方向排列，即与光敏侧链20平行排列，这时它与基板或主链10的夹角就称为预倾角α。
[0010] 目前对于光配向后预倾角α的测量只能在灌注液晶成盒完成后通过椭偏法等来测量，这之后才知道角度是否符合规格要求，如果不符合的话，这时产线已经积压了大量的从光配向工程到成盒工程间的不良品，不能实现在线测量和纠错。
发明内容
[0011] 本发明提供一种在线测量和纠错的测量液晶预倾角的液晶显示基板及其制造方法。
[0012] 本发明提供一种液晶显示基板，液晶显示基板包括TFT基板、CF基板、以及夹设于TFT基板和CF基板之间的液晶，液晶显示基板具有切割成若干小基板的显示区域和切割区域，在CF基板或TFT基板上设有配向膜，所述配向膜包括平行于CF基板的分子主链和垂直于分子主链的光敏感侧链，在切割区域内设有与光敏感侧链平行的染料侧链，所述染料侧链与基板之间的夹角与液晶的预倾角的角度相同。
[0013] 本发明又提供一种液晶显示基板的制造方法，液晶显示基板为CF基板，CF基板具有切割成若干小基板的显示区域和切割区域，在CF基板上设有配向膜，所述配向膜包括平行于CF基板的分子主链和垂直于分子主链的光敏感侧链，包括以下步骤：
[0014] 第一步：计算合格产品的液晶预倾角的角度与入射光线偏振光亮度之间的关系；
[0015] 第二步：在切割区域内设有与光敏感侧链平行的染料侧链；
[0016] 第三步：在光配向前，用一偏光板将入射光的平行光线偏振透过，入射光的垂直方向的光线偏振滤掉，亮度测量装置测得入射光的平行光线偏振光的亮度；
[0017] 第四步：在光配向后，染料侧链与基板具有夹角，平行入射偏振光与染料侧链的长轴形成夹角，平行入射偏振光亮度发生衰减，亮度测量装置测得衰减后平行入射偏振光的亮度；
[0018] 第五步：通过平行入射偏振光的亮度衰减与合格产品的液晶预倾角度的对应关系，得出液晶的预倾角角度。
[0019] 本发明又提供一种液晶显示基板的制造方法，液晶显示基板为TFT基板，TFT基板具有切割成若干小基板的显示区域和切割区域，在TFT基板上设有配向膜，所述配向膜包括平行于TFT基板的分子主链和垂直于分子主链的光敏感侧链，包括以下步骤：
[0020] 第一步：计算合格产品的液晶预倾角的角度与入射光线偏振光亮度之间的关系；
[0021] 第二步：在切割区域内设有与光敏感侧链平行的染料侧链；
[0022] 第三步：在光配向前，用一偏光板将入射光的平行光线偏振透过，入射光的垂直方向的光线偏振滤掉，亮度测量装置测得入射光的平行光线偏振光的亮度；
[0023] 第四步：在光配向后，染料侧链与基板具有夹角，平行入射偏振光与染料侧链的长轴形成夹角，平行入射偏振光亮度发生衰减，亮度测量装置测得衰减后平行入射偏振光的亮度；
[0024] 第五步：通过平行入射偏振光的亮度衰减与合格产品的液晶预倾角度的对应关系，得出液晶的预倾角角度。
[0025] 本发明通过在配向膜上的垂直于配向分子主链的紫外光敏感侧链旁设置与之平行的具有二色性染料侧链，在进行紫外光配向后可根据对通过该配向膜的线偏振光的亮度变化的测量来得知液晶预倾角度，解决了目前光配向工程后到成盒工程结束前不能在线检测液晶预倾角的问题，可以进行在线反馈与纠错。
附图说明
[0026] 图1为现有液晶显示（LCD）装置的结构示意图；
[0027] 图2为现有光配向的过程图；
[0028] 图3为图2所示光配向过程的微观过程示意图；
[0029] 图4为本发明光配向的示意图；
[0030] 图5为本发明液晶显示基板的结构示意图；
[0031] 图6为本发明光配向前的测量液晶预倾角的示意图；
[0032] 图7为本发明光配向后测量液晶预倾角的示意图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0034] 本发明通过在配向膜上的垂直于配向分子主链10的紫外UV光敏感侧链20旁设置与之平行的具有二色性染料侧链30，在进行紫外光UV配向后可根据对通过该配向膜的线偏振光的亮度变化的测量来得知液晶的预倾角度，解决了目前光配向工程后到成盒工程结束前不能在线检测液晶预倾角的问题，可以进行在线反馈与纠错。
[0035] 如图4所示，配向膜包括若干分子主链10和垂直于分子主链10的若干光敏侧链20，分子主链10平行于基板。
[0036] 在配向膜上的光敏感侧链20旁设置与光敏感侧链20平行的染料侧链30，该染料侧链30具有二色性，染料侧链30是甲苯磺酸基、蒽醌基、酞菁基等化合物。在光配向前由于光敏感侧链20是垂直于分子主链10或基板，所以染料侧链30也是垂直于分子主链10或基板的。
[0037] 当施加具有一定倾斜角度的紫外光UV后，对紫外光敏感的光敏侧链20发生光配向反应（如二聚反应、分解反应、异构化反应、光再取向反应等），沿着光的倾斜方向排列；染料侧链30受到光敏侧链20的挤压和带动，也会沿着光的倾斜方向排列，此时染料侧链30与基板或主链10的夹角类似于液晶LC与基板或主链10的夹角；当液晶分子LC接触到配向膜后为了达到能量最小的稳定状态，液晶分子沿着光配向所定义的受力最大的方向排列，即与光敏侧链20平行排列，这时它与基板或主链10的夹角就称为预倾角α。
[0038] 如图5所示为液晶显示基板的结构示意图，每个大液晶显示基板300包括TFT基板100、CF基板200和夹设在TFT基板100和CF基板之间的液晶，在本实施例中，每个液晶显示基板300可以切成2*2块小基板600，每个小基板600包括曝光后留在基板上的显示屏图形区边缘400和显示区边缘102，其中显示屏图形区边缘400就是切割小基板600的边缘，显示区边缘102是每个小基板600能显示图像的边缘。
[0039] 在大液晶显示基板300与四个小基板600不重合的区域为切割区域500，该切割区域500可以用来测量液晶预倾角的测量区。
[0040] 所述染料侧链30位于该切割区域500，当完成光配向后，TFT基板100或CF基板200的切割区域500为图4所示的预倾角测量区，而每个小基板600的显示屏图形区边缘
400和显示区边缘102为图4所示的显示区，由于切割区域500最终被切割掉，故在切割区域500内设置染料侧链30不会影响液晶的性能。
400和显示区边缘102为图4所示的显示区，由于切割区域500最终被切割掉，故在切割区域500内设置染料侧链30不会影响液晶的性能。
[0041] 通过测量位于切割区域500内的染料侧链30与基板之间的角度，需要一线偏振板40和一两度测量装置50，预先计算合格产品的液晶预倾角的角度与入射光线偏振光亮度之间的关系，具体测量方法如下所述。
[0042] 如图6所示，在紫外光配向前,用一线偏光板40将入射光L的平行光线L∥偏振光透过，将入射光L的垂直方向光线L⊥偏振光滤掉，由于入射光L的平行光线L∥偏振光垂直于染料侧链30的长轴，染料材料对光进行微量吸收，透射出来的大部分光，亮度测量装置50测得大部分入射光L的平行光线L∥偏振光的亮度。紫外光配向前，用的普通入射光L，而不是紫外光，是因为紫外光会对光敏侧链20发生反应，而用染料侧链30会对普通入射光L偏振透过。
[0043] 如图7所示，在紫外光配向后，染料侧链30不是垂直于基板排列，而是与基板具有一定夹角，入射光L的平行光线L∥偏振光与染料侧链30的长轴形成一定夹角，染料材料对光进行一定的吸收，入射光L的平行光线L∥偏振光亮度发生衰减，亮度测量装置50测得衰减后入射光L的平行光线L∥偏振光的亮度。
[0044] 例如，可以通过离线测量设备测量合格产品的预倾角是88度，而它对应的本在线测量装置测量的衰减后入射光L的平行光线L∥偏振光的亮度是100单位，预倾角是89度对应110单位、预倾角是87度对应90单位等等，可以建立预倾角和衰减后入射光L的平行光线L∥偏振光的亮度的关系表。这样一来，就可以通过在线测量装置测量的入射光L的平行光线L∥偏振光亮度衰减与液晶预倾角度的对应关系，实时地知道液晶的预倾角角度了。
[0045] 通过在线测量位于切割区域500的染料侧链30的倾角，从而可知道液晶LC的预倾角。
[0046] 本发明测量液晶预倾角的方法步骤如下：
[0047] 第一步：预先计算合格产品的液晶预倾角的角度与入射光线偏振光亮度之间的关系。
[0048] 第二步：在切割区域500内设有与光敏感侧链20平行的染料侧链30。
[0049] 第三步：在光配向前，用一偏光板40将入射光的平行光线偏振透过，入射光的垂直方向的光线偏振滤掉，亮度测量装置50测得入射光L的平行光线L∥偏振光的亮度。
[0050] 第四步：在光配向后，染料侧链30与基板具有一定夹角，平行入射偏振光与染料侧链30的长轴形成夹角，平行入射偏振光亮度发生衰减，亮度测量装置50测得衰减后平行入射偏振光的亮度；
[0051] 第五步：通过平行入射偏振光的亮度衰减与合格产品的液晶预倾角度的对应关系，得出液晶的预倾角角度。
[0052] 上述方法中，配向膜可以设置在CF基板上，也可以设置在TFT基板上。
[0053] 本发明通过在配向膜上的垂直于配向分子主链的紫外光敏感侧链旁设置与之平行的具有二色性染料侧链，在进行紫外光配向后可根据对通过该配向膜的线偏振光的亮度变化的测量来得知液晶预倾角度，解决了目前光配向工程后到成盒工程结束前不能在线检测液晶预倾角的问题，可以进行在线反馈与纠错。