專利名稱：液晶顯示中光聚合物取向膜的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及液晶顯示(以后稱“LCD”)的取向膜的形成方法，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及能對取向膜提供預(yù)傾角并進(jìn)行調(diào)節(jié)的LCD中光聚合物取向膜的形成方法。
在典型的電轉(zhuǎn)換的LCD中，液晶材料被密封在兩塊備有透明導(dǎo)電電極的玻璃或塑料板之間。
為了更好地理解本發(fā)明的背景，下面將參考

圖1，對常規(guī)的LCD結(jié)構(gòu)和制造這種結(jié)構(gòu)的方法以及對預(yù)傾角在其中產(chǎn)生的問題一起進(jìn)行討論。對于常規(guī)的LCD，有這樣一種結(jié)構(gòu)，如圖1所示，透明玻璃基片1和1a的內(nèi)表面分別用透明的導(dǎo)電電極2和2a涂布，2和2a分別用取向膜3和3a覆蓋，用密封材料(沒標(biāo)出)將它們彼此粘接，以形成一間隙，將液晶材料4注入該間隙中，玻璃基片1和1a的另一面?zhèn)溆衅癜?和5a。
在這樣的LCD中，為了獲得恒定亮度和高對比率，要求注在兩玻璃片間的液晶以相同的方向排列。
已知有若干種以相同方向排列液晶的技術(shù)。例如，建議有這樣一種方法，先將取向膜沉積在基片上，然后使取向膜經(jīng)受摩擦機械處理，以形成溝槽，結(jié)果，在取向膜的整個表面上，液晶分子可規(guī)則地排列。在該項技術(shù)中，聚酰亞胺類或聚酰胺類聚合材料廣泛用作取向膜材料。然而，使用機械摩擦的該項技術(shù)的缺點在于，產(chǎn)生的溝槽本身就有缺陷，它將引起無規(guī)的相位畸變和光散射現(xiàn)象，由此，對顯示的操作特性產(chǎn)生副作用。此外，在聚合物表面摩擦期間產(chǎn)生的靜電據(jù)信將引起有源矩陣顯示的缺陷。另外，對于表面局部選擇區(qū)域的取向且每個區(qū)域具有不同的取向而言，該項技術(shù)實際上是不可能的。
為了克服上述的缺點，已建議了一種預(yù)聚物光敏材料，該材料通過光聚合以形成取向膜。該預(yù)聚物包括通過聚乙烯醇(以后稱“PVA”)和4-甲氧基肉桂酸的反應(yīng)而制得的聚乙烯-4-甲氧基肉桂酸(以后稱“PVCN-M”)。根據(jù)這項技術(shù)，線偏振紫外(以后稱“UV”)光的輻照使PVCN-M發(fā)生交聯(lián)，結(jié)果產(chǎn)生了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的取向膜。該光聚合的取向膜使得液晶分子能以平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方向進(jìn)行取向。然而，在由PVCN-M光聚合形成的取向膜中存在著一些問題。例如，由于PVCN-M的取向膜熱穩(wěn)定性差，因此，當(dāng)室溫高于約50℃時，在取向膜中將出現(xiàn)畸變。此外，該取向膜提供零度預(yù)傾角。由于零度預(yù)傾角，基于光敏材料的LCD的電光特性將不如基于摩擦聚合物的LCD的電光特性。例如，表現(xiàn)出更高的驅(qū)動電壓和更差的對比率。
為了解決上述問題，本發(fā)明人認(rèn)識到，有必要提出一種對LCD能提供大的預(yù)傾角的并高度耐熱的取向膜的形成方法。
因此，本發(fā)明的一方面提供了一種在LCD中光聚合取向膜的形成方法，并且，該薄膜能高度耐熱。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在LCD中光聚合取向膜的形成方法，并且，如此形成的預(yù)傾角在LCD中具有從零度(freeValve)到一定的角度。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種在LCD中光聚合取向膜的形成方法，由此，LCD的相位畸變和光散射現(xiàn)象得到大大地改善。
上述的目的通過提供包含下述步驟的方法而實現(xiàn)，這些步驟包括，在兩塊相對的基片表面上形成聚乙烯-4-氟代肉桂酸酯(以后稱“PVCN-F”)薄膜，然后分別用兩束不同能量的線偏振UV光輻照所形成的兩層PVCN-F膜。
隨著下面說明的繼續(xù)，本發(fā)明的上述和其它的目的和優(yōu)點將變得更加清楚。
為了實現(xiàn)上述的和相應(yīng)的目的，本發(fā)明包含在隨后說明書中充分描述的，特別是在權(quán)利要求書中指出的特征。下面的說明和附圖詳細(xì)地列出了本發(fā)明的某些說明性的實施主案。然而，這只是說明性的，但是其中的每一實施方案，均使用了本發(fā)明的原則。
在附圖中圖1是顯示常規(guī)LCD結(jié)構(gòu)的剖視簡圖。
圖2是用于線偏振UV光的照射和雙折射測量的實驗裝備的示意圖。
圖3是用于測量預(yù)傾角的實驗裝備的示意圖。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明在PVCN-F膜中誘導(dǎo)的雙折射和照射時間之間關(guān)系的曲線圖。
圖5是說明基于本發(fā)明實施例結(jié)果的預(yù)傾角和照射時間之間關(guān)系的曲線圖。
下面將詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。
通過PVA和氟代肉桂酸衍生物的反應(yīng)，制備用作光聚合取向膜材料的PVCN-F，其中氟是在肉桂酰分子的苯環(huán)上取代的。為了使PVCN-F沉積在玻璃基片上，必須將PVCN-F溶于溶劑中，在基片上形成透明電極和薄膜三極管。為此，將PVCN-F溶于1，2-二氯乙烷(下面稱“DCE”)和氯苯(下面稱“CB”)的混合物中。如果得到低分子量的PVCN-F溶液，DCE和CB的重量比是1∶1。與此同時，對于制備高分子量溶液而言，DCE和CB的重量比為1∶4。由于PVCN-F溶液的濃度取決于要被涂布的薄膜的厚度，因此，該濃度由薄膜的厚度確定。例如，要涂布的薄膜厚度約500nm，那么可以使用濃度為4g/l的PVCN-F溶液，其中是將4g PVCN-F溶于1l1∶4的DCE和CB的混合物中。
在DCE和CB混合物中的PVCN-F的溶液制備完后，用移液管將溶液滴加在玻璃片的中心部分，在其上形成透明電極和薄膜三極管。接著，使用旋轉(zhuǎn)涂布儀在基片上形成取向膜。該旋轉(zhuǎn)涂布過程是以3～5×103rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行20～30秒。在旋轉(zhuǎn)涂布后，將得到的基片于約50℃預(yù)烘烤約30分鐘。
根據(jù)本發(fā)明，線偏振UV光的照射將使沉積的聚合物發(fā)生交聯(lián)，并由此提供后面所述的預(yù)傾角。通過用兩束不同能量的UV光分別輻照沉積在LCD玻璃片上的兩層薄膜，可調(diào)節(jié)在LCD中形成的預(yù)傾角。
用常規(guī)方法將兩塊相對的玻璃片彼此粘接，然后利用毛細(xì)管作用將液晶材料注入兩玻璃片之間。
下面將參考圖2對薄膜照射和雙折射的測量進(jìn)行詳細(xì)說明。該圖是說明對沉積預(yù)聚物材料進(jìn)行線偏振UV光照射和進(jìn)行雙折射測量的實驗裝備的示意圖。如圖2所示，從平均功率約250～500W的水銀燈11產(chǎn)生的UV光是通過透鏡12和棱鏡13進(jìn)行線偏振的。得到的線偏振光進(jìn)入分束鏡14，該分束鏡只允許一個方向的光通過，其余方向的光被反射，結(jié)果，通過的光對在玻璃片16上涂布的光敏預(yù)聚物材料(PVCN-F)15進(jìn)行照射。由于照射的結(jié)果，起初是各向同性的聚合物變成各向異性聚合物。
通過包括分束鏡14、偏振片17和17a、He-Ne激光器18、光二極管19和示波器20的測量系統(tǒng)，可測出誘導(dǎo)的雙折射。由于各向異性表示為雙折射，因此，通過對雙折射的測量，可監(jiān)測照射狀態(tài)。
現(xiàn)在，讓我們來看一下圖3，該圖是說明用于預(yù)傾角測量的實驗裝備的示意圖。如圖3所示，從He-Ne激光器21產(chǎn)生的光束投射于在偏振片23和23a間旋轉(zhuǎn)的LCD盒24上，偏振片橫截該光束。在裝有步進(jìn)電機6的工作臺上調(diào)整液晶盒。記錄通過膜片24的光束I的強度，作為延垂直于盒的軸旋轉(zhuǎn)的角和激光束的波長矢量的函數(shù)。當(dāng)該光束進(jìn)一步通過另一個膜片22a并進(jìn)入光接收裝置、光二極管25時，強度值顯示在裝在計算機上的監(jiān)測器27中，計算機接收通過光二極管25的強度信息相關(guān)的信號。通過由下式表示的τ(φ)曲線的對稱軸的位置，測定預(yù)傾角θ≈φs/(nθ＋n8)，其中φ8為相應(yīng)于對稱軸的角，nθ和n8分別為非尋常波和尋常波的LC折射率。
根據(jù)本發(fā)明，通過對光敏薄膜用線偏振UV光束進(jìn)行輻照，在PVCN-F膜中獲得預(yù)傾角，每束入射光具有不同的輻照能量。
現(xiàn)在來看一下圖4，該圖為說明根據(jù)本發(fā)明的光聚合物的雙折射和照射時間之間關(guān)系的曲線圖。根據(jù)該圖可知，當(dāng)線偏振UV光的強度恒定時，在40分鐘內(nèi)雙折射幾乎與照射時間成正比。
實施例1將涂布在玻璃片上的第一PVCN-F膜置于如圖1中的儀器中，并暴露在約25mV強度的線偏振UV光中10分鐘。照射面積約1×1.5cm2。將涂布在另一玻璃片上的第二PVCN-F膜也暴露在同樣的光束中20分鐘(照射時間差Δtex＝10分鐘)。
用常規(guī)方法將這兩塊玻璃片彼此粘接并注入液晶材料，以制備LCD。如上所述，使用圖2所示的光學(xué)儀器，測量制備的LCD的預(yù)傾角。
結(jié)果列于下表1中，并在圖5中進(jìn)行作圖。
實施例2除了對兩個薄膜的照射時間分別為10分鐘外(照射時間差Δtex＝0分鐘)，用與實施例1相同的方式將兩個PVCN-F膜曝光。將得到的兩玻璃片彼此粘接，隨后將液晶注在其間，以制備LCD。接著測量制得的LCD的預(yù)傾角。
結(jié)果列于下表1中，并在圖5中進(jìn)行作圖。
實施例3除了第一PVCN-F聚合物曝光10分鐘，第二PVCN-F聚合物曝光30分鐘(照射時間差Δtex＝20分鐘)外，按與實施例1相同的方式制備LCD。
測量制得的LCD的預(yù)傾角。
結(jié)果列于下表1中，并在圖5中進(jìn)行作圖。
實施例4除了第一和第二PVCN-F聚合物的照射時間分別為90和150分鐘(照射時間差Δtex＝60分鐘)外，按與實施例1相同的方式制備LCD。
測量制得的LCD的預(yù)傾角。
結(jié)果列于下表1中，并在圖5中作圖。
實施例5
除了第一和第二PVCN-F聚合物的照射時間分別為10和90分鐘(照射時間差Δtex＝80分鐘)外，按與實施例1相同的方式制備LCD。
測量制得的LCD的預(yù)傾角。
結(jié)果列于下表1中，并在圖5中作圖。
實施例6除了第一和第二PVCN-F聚合物的照射時間分別為10和70分鐘(照射時間差Δtex＝60分鐘)外，按與實施例1相同的方式制備LCD。
測量制得的LCD的預(yù)傾角。
結(jié)果列于下表1中，并在圖5中作圖。
表1實施例序號 預(yù)傾角(°) 照射時間(min) 時間差(min)第一第二1 10 10 20 102 0 10 10 03 13.510 30 204 0 90 150 605 18 10 90 80參考圖5，該圖說明了預(yù)傾角和用光對第一和第二基片進(jìn)行照射的時間差之間的關(guān)系。如該圖所示，預(yù)傾角與照射時間差成正比，并且時間差在30分鐘內(nèi)，斜率較大，而當(dāng)時間差大于30分鐘時，斜率較小。
根據(jù)這些例子，可以認(rèn)識到，在恒定光強度下，時間差越大，預(yù)傾角θ將變得越大。然而，這只是在90分鐘的照射時間內(nèi)有效。換句話說，當(dāng)薄膜的曝光時間超過90分鐘時，即使時間差很大也將得不到預(yù)傾角。
與此同時，值得注意的是，當(dāng)在恒定照射時間下，線偏振入射UV光的強度彼此不同時，可得到如上所述的類似的或相同的結(jié)果。這是由于如本發(fā)明所提出的，預(yù)傾角取決于輻射能量，后者又與光強度和照射時間(強度×?xí)r間)成正比，當(dāng)照射時間恒定時，上述臨界強度入射光束的強度越強，將使預(yù)傾角變得越大。
如上所述，通過用兩束彼此不同能量的線偏振UV光束分別照射兩塊基片，根據(jù)本發(fā)明的方法不僅能給制得的LCD提供預(yù)傾角，而且還能調(diào)節(jié)該預(yù)傾角。此外，與具有平面結(jié)構(gòu)的取向膜的常規(guī)LCD相比，根據(jù)本發(fā)明方法制得的LCD要求很低的驅(qū)動電壓。而且，在LCD中不會發(fā)生相位畸變和光散射現(xiàn)象，結(jié)果使如對比度等的顯示特性能得到改善。
盡管本發(fā)明已參照某些實施方案和實施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員將知道，許多變更和改進(jìn)都是可能的，并不違背如概述的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于LCD取向膜的形成方法，包含如下步驟在兩塊基片的每一表面上形成聚乙烯-4-氟代肉桂酸酯聚合物膜；用兩束線偏振紫外光分別輻照所說的薄膜，該兩束光彼此具有不同的能量；由此可在LCD中形成預(yù)傾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述的聚乙烯-4-氟代肉桂酸酯聚合物膜的形成步驟是通過將所述的聚乙烯-4-氟代肉桂酸酯聚合物溶于由一定比例的1，2-二氯乙烷和氯苯組成的混合物中，并使用旋轉(zhuǎn)涂布機進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述兩束線偏振光以恒定的所述光束的強度分別輻照不同的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的兩束線偏振光以不同的強度、恒定的照射時間進(jìn)行輻照。
全文摘要
液晶顯示取向膜的形成方法，該方法包含如下步驟(a)在兩塊相對的基片表面上形成聚乙烯-4-氟代肉桂酸酯膜，(b)用兩束不同能量的線偏振UV光對形成的兩個薄膜分別進(jìn)行輻照。由本發(fā)明方法制得的LCD與具有平面結(jié)構(gòu)取向膜的常規(guī)LCD相比，所需的驅(qū)動電壓低，且不會發(fā)生相位畸變和光散射現(xiàn)象，結(jié)果使顯示特性得到改善。
文檔編號G02F1/1337GK1116722SQ9411528
公開日1996年2月14日 申請日期1994年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月18日
發(fā)明者姜大升, 樸愚祥, 申鉉浩, 權(quán)純凡, 塔基亞娜·亞·瑪露西, 尤利·阿·里斯尼柯夫, 阿納托里亞·依·希佐耶克, 奧列格·凡·耶魯謝克 申請人:株式會社金星社