CN1200525A - 取向层、形成取向层的方法和具有取向层的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种取向层、一种用来形成该种取向层的方法和一种采用该种取向层的液晶显示装置(LCD)。该取向层包括一个具有密纹的可热处理的树脂层和一个涂敷在可热处理的树脂层上的光学取向聚合物层。根据本发明,改善了取向层的热稳定性。因此,一个采用该种取向层的LCD改善了显示性能。

Description

取向层、形成取向层的方法和具有取向层的液晶显示装置
本发明涉及一种采用取向层的液晶显示装置(LCD)，尤其涉及一种具有优良取向特性与优良热稳定性的取向层、一种形成该种取向层的方法和一种具有该种取向层的LCD。
通常，一种液晶既具有液体的流动性特征，又具有晶体的光学特性，并且其光学各向异性特性通过电场或热来改变。一个LCD是一个利用液晶的这些特性的显示装置。
图1是一个表示一个普通LCD的结构的剖面图。
参见图1，透明电极13与13′分别形成于上透明衬底12和下透明衬底12′上，绝缘层14与14′和取向层15与15′分别形成于透明电极13与13′上。
而且，垫片16分布于上透明电极12与下透明电极12′之间，以保持一个预定距离的盒间隙，液晶层17形成于盒间隙中。
用来偏振入射光的偏振片11与11′分别在衬底12与12′的外表面构成。
在具有上述结构的LCD中，根据液晶的取向特性来确定诸如光透射率、响应时间、视角和对比度之类的性能。因而，均匀地调节液晶的取向是非常重要的。
很难通过将液晶层简单地设置在上、下衬底之间来获得液晶的均匀取向。因此，如图1所示，取向层15与15′形成于透明电极12与12′上。
主要通过在衬底上形成一层诸如聚酰亚胺和聚酰胺之类的有机聚合物薄膜、固化该薄膜、然后使用一种摩擦布来摩擦该产物的方法，来形成取向层。
上述用来形成取向层的方法容易并且简单。但是，取向层可能会被用于摩擦过程的布的微小颗粒或者纤维弄脏。而且，由于取向层的材料，可能会导致取向不充分；并且，在摩擦过程中所产生的静电可能会破坏薄膜晶体管(TFT)。
为了解决上述问题，已开发出一种不会产生灰尘或者静电的光学取向方法。根据这样一种无损取向方法，偏振光照射到光学取向层上，以发生各向异性光聚作用。因此，光学取向层具有取向特性，由此均匀地取向液晶。用于光学取向层的聚合物包括聚乙烯肉桂酸盐(PVCN)和聚乙烯甲氧基肉桂酸盐(PVMC)。然而，这些聚合物具有很差的热稳定性，尽管它们具有优良的光学取向特性。换句话说，取向层的热稳定性取决于聚合物的热稳定性，而聚合物的热稳定性取决于玻璃临界点与交联密度。由于聚肉桂酸盐通常具有100℃或低于100℃的玻璃临界点，并且在固态下难以发生50％或更多的光致反应，从而限制了增大交联密度，这降低了取向层的热稳定性。
为解决上述问题，本发明的一个目的在于提供一种具有优良热稳定性的取向层。
本发明的另一个目的在于提供一种用来形成该种取向层的方法。
本发明还有一个目的在于提供一种采用该种取向层的液晶显示装置(LCD)。
为达到第一个目的，提供一种取向层，包括：
一个具有密纹的可热处理的树脂层；和
一个涂敷在可热处理的树脂层上的光学取向聚合物层。
为达到第二个目的，提供一种用来形成取向层的方法，包括以下步骤：
(a)在一个具有电极的衬底上形成一个可热处理的树脂层；
(b)在该可热处理的树脂层的表面上制成密纹；和
(c)在具有密纹的可热处理的树脂层上涂敷一种具有光学取向特性的聚合物，并且将紫外线照射到此产物结构上。
为达到第三个目的，提供一种液晶显示装置，包括：上与下衬底、形成于该上与下衬底上的透明电极、形成于该透明电极上的光学取向层，其中光学取向层是一种一个可热处理的树脂层和一个光学取向聚合物层的双层结构。
通过参照附图详细描述本发明的一个优选实施例，将使本发明的上述目的与优点变得更清楚。
图1为一个普通的液晶显示装置(LCD)的一个剖面图；和
图2为一个表示出根据本发明的一个实施例的一个LCD的一个取向层的结构剖面图。
根据本发明的一个实施例，光学取向层具有一种双层结构，即具有一个具有密纹的热可热处理的树脂层和一个光学取向聚合物层。因此，极大地改善了取向层的热稳定性和取向稳定性。在此，最好把由密纹造成的取向层的取向方向调节得与由光的照射造成的取向层的取向方向一致。
下面参照图2，将描述一种取向层、一种形成该种取向层的方法和一种采用该种取向层的LCD。
首先，在一个具有一种铟锡氧化物(ITO)电极22的玻璃衬底21上形成一个可热处理的树脂层23。可以将任何可热处理的树脂、尤其是环氧树脂用作可热处理层的材料。
其次，在可热处理的树脂层23的表面上制成密纹。为了在可热处理的树脂层中制成密纹，可以采用一种通用的密纹成形法。在本发明中，采用一种压制法。
最理想的是，密纹的深度为100～500，这些密纹中的一个密纹的宽度为1000～10000。当密纹具有上述深度与宽度时，液晶的取向特性最佳。
在可热处理的树脂层23上涂敷一种光学取向聚合物，然后使其变干以形成一个光学取向聚合物层24，由此制成了光学取向层25的一个双层结构。在此，对于可用来制成光学取向聚合物层的材料无限制。
然后，用一种300～400nm的线性偏振光照射光学取向层以产生一种光致反应，之后将两个衬底连接在一起，不过，通过一个垫片在它们之间保持一个预定的间隙，从而在这两个衬底之间形成一个空盒。然后，将液晶注入该空盒中，以制成LCD。
在下文中，将参照以下的例子来描述本发明，但是本发明并不限于这些例子。
〖实例〗
分别在两个干净的玻璃衬底上形成ITO电极，然后为所制成的衬底涂敷环氧树脂以形成一个环氧树脂层。在使该环氧树脂变干后，用一个具有密纹的模子在所制成的结构上进行压制过程。之后，在150℃下，在该产物上进行一个小时的加热过程，从而将具有密纹的模子的形状转到环氧树脂层上。
然后，将0.2g聚乙烯肉桂酸盐(Aldrich Co.)溶解到10gN-甲基2-吡咯烷酮(NMP)中，以制成压制混合物，然后将该混合物旋涂在具有密纹的环氧树脂层上。随后，在大约100℃下，烘干所产生的结构1小时，以形成一个光学取向聚合物，由此制成一个取向层。
之后，用一个具有约10mw/cm2光强的高压水银灯把一种约313nm的线性偏振光照射到该取向层上约5分钟。
当用一个垫片在两个都具有取向层的玻璃衬底上形成一个预定间隔时，将两个玻璃衬底连接在一起，在这两个衬底之间形成一个空盒。然后，将液晶注入到该空盒中，之后在100℃下进行加热过程25分钟，由此制成LCD。
〖对比例1〗
用与如图1同样的方法制造一个LCD，只是不在环氧树脂层上制成密纹。
〖对比例2〗
在分别在两个干净的玻璃衬底上形成一个ITO电极之后，在这两个衬底上涂敷聚酰亚胺(RN715，Ilsan Chemical Co.)。然后，在220℃下进行加热过程约1小时，制成一个用作取向层的聚酰亚胺层。
然后，用一块布摩擦该聚酰亚胺层，之后将两个玻璃衬底连接在一起，不过，在这两个各组都具有一个聚酰亚胺层的玻璃衬底之间保持一个预定间隔，在两个衬底之间产生一个空盒。之后，将液晶注入空盒中，然后在约100℃下聚酰一个加热过程约25分钟，制成LCD。
关于用实例与对比例1和2所制造的LCD，已测定出取向层的取向水平和取向层的热稳定性。为了测量取向层的热稳定性，将LCD在约200℃下放置预定时间，然后接着在室温下放置。之后，用一个偏振膜来用肉眼观察取向层的变形程度。并且，用该偏振膜来用肉眼检查取向水平。
结果，即使将温度增加到200℃，由实例所制成的LCD仍具有优良的取向特性，而且仍保持取向层的取向状态而无改变。即，取向层的热稳定性优良。而且，用光来取向液晶，从而防止了弄脏取向层。
相反，在对比例的LCD中，取向特性是优良的，但是，取向层的热稳定性降低了，从而使取向层的取向状态在100℃下改变。尤其在对比例2的情况下，取向层被在摩擦过程期间产生的灰尘和静电弄脏。
如上所述，由本发明所形成的取向层具有优良的热稳定性。因而，可获得一个具有改善的显示性能的LCD。

Claims (12)

1.一种取向层，包括：
一个具有密纹的可热处理的树脂层：和
一个涂敷在该可热处理的树脂层上的光学取向聚合物层。
2.一个如权利要求1所述的取向层，其中该可热处理的树脂层由环氧树脂制成。
3.一种如权利要求1所述的取向层，其中所述密纹中的一个密纹的深度为100～500。
4.一种如权利要求1所述的取向层，其中所述密纹中的一个密纹的宽度为1000～10000。
5.一种用来形成一个取向层的方法，包括以下步骤：
(a)在一个具有电极的衬底上形成一个可热处理的树脂层；
(b)在该可热处理的树脂层的表面上形成密纹；
(c)在该具有密纹的可热处理的树脂层上涂敷一种具有光学取向特性的聚合物，并将紫外线照射到所制成的结构上。
6.一种如权利要求5所述的用来形成一个取向层的方法，其中该可热处理的环氧树脂层由环氧树脂制成。
7.一种如权利要求5所述的用来形成一个取向层的方法，其中所述密纹的深度为100～500。
8.一种如权利要求5所述的用来形成一个取向层的方法，其中所述密纹的宽度为1000～10000。
9.一种液晶显示装置，包括：上与下衬底、形成于该上与下衬底上的透明电极、形成于这些透明电极上的光学取向层，其中光学取向层为一种一个可热处理的树脂层和一个光学取向聚合物层的双层结构。
10.一种如权利要求9所述的液晶显示装置，其中该可热处理的树脂层由环氧树脂制成。
11.一种如权利要求9所述的液晶显示装置，其中所述密纹中的一个密纹的深度为100～500。
12.一种如权利要求9所述的液晶显示装置，其中所述密纹中的一个密纹的宽度为1000～10000。
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