CN1831617A - 液晶显示器用配向层形成方法及利用其制造的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

液晶显示器用配向层形成方法及利用其制造的液晶显示器。公开了一种用于形成液晶显示器用配向层的方法。该方法包括制备基板和在基板上淀积配向层的步骤。该方法还包括以下步骤：向配向层施加电场和磁场中的一种，以设置配向层的配向方向。

Description

液晶显示器用配向层形成方法及利用其制造的液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶显示器，更具体来说涉及一种用于对液晶显示器中的液晶进行初始配向的配向层。
背景技术
超薄平板显示器包括厚度不超过几厘米的显示屏。其中，液晶显示器目前应用于大范围的应用，如笔记本电脑、监视器、航天器、飞行器。液晶显示器具有由于操作电压低而导致的功耗低和容易携带的优点。
普通液晶显示器包括其上形成有滤色层的滤色器基板、与滤色器基板相对布置且在其上形成有薄膜晶体管的薄膜晶体管基板，以及置于这两个基板之间的液晶层。
液晶显示器中的液晶层的配向方向随控制透光性的施加电压而变化，从而在屏幕上显示图像。为了施加电压，在薄膜晶体管基板和滤色器基板上形成有电极。具体来说，在薄膜晶体管基板上布置有多个像素电极，在滤色器基板上布置有一公共电极。可以在这两个基板之间施加垂直电场(在扭曲向列(TN)型液晶显示器的情况下)，或者可以在布置在薄膜晶体管基板上的并与之平行的像素电极与公共电极之间施加水平电场(在面内切换(IPS)型液晶显示器的情况下)。
图1是根据现有技术的普通TN型液晶显示器的分解立体图。如图1所示，在薄膜晶体管基板10上形成有相互交叉的选通线12和数据线14以形成交叉部。薄膜晶体管T形成在交叉部处，像素电极16连接到薄膜晶体管T。另外，在滤色器基板20上形成有挡光膜22以防止漏光，在挡光层22上形成有RGB滤色器层24，并且在RGB滤色器层24上形成有公共电极25。此后，将基板10和20相互接合，以形成一个液晶板，其中在基板10和20之间形成有液晶层。
如果在形成在薄膜晶体管基板10上的像素电极16与形成在滤色器基板20上的公共电极25之间产生垂直电场，那么液晶的配向方向就受到控制。如果使液晶层随机排列于基板10和20之间，则包括在液晶层中的液晶分子并不按固定方向排列。因此，尽管在图1中没有显示，但在薄膜晶体管基板10与滤色器基板20之间形成有液晶初始配向用的配向层。
这种液晶初始配向用的配向层一直以来主要是通过摩擦来实现的。这种摩擦方法包括下列步骤：将有机聚合物如聚酰亚胺施加到基板上以形成薄膜；对薄的有机聚合物膜进行固化；以及滚动覆有摩擦布的摩擦辊，以对薄的有机聚合物膜进行摩擦，并形成沿着特定方向的有机聚合体链阵列。
利用通过这种摩擦方法形成的配向层，就可以沿着有机聚合物链阵列形成的方向对液晶分子进行配向。也就是说，摩擦辊的运动方向与液晶分子的配向方向相同。
然而，摩擦配向方法具有下列缺点。首先，如果摩擦布布置不均匀，就可能出现漏光。图2是显示其中摩擦布布置不均匀的状态的立体图。
如上所述，在基板上形成有诸如薄膜晶体管、滤色器层以及电极层的结构。如图2所示，当在形成在基板10或20上的结构上滚动摩擦辊30时，覆盖摩擦辊30的摩擦布32的部分32a可能被不均匀布置。这种摩擦布32的不均匀布置将在基板的由摩擦布的部分32a摩擦的区域中造成不均匀的有机聚合物链阵列。结果，液晶配向将不均匀，由此导致漏光。
其次，如果摩擦布与基板不接触，也可能发生漏光。图3是显示在摩擦布与基板不接触的情况下液晶排列状态的立体图。
如上所述，在基板上形成有多个电极层，如多个像素电极和一个公共电极。由于在基板10上形成的电极层中的台阶高度，如图3所示，将形成摩擦布32与基板10不接触的区域(区域“A”)。在这种情况下，液晶配向在区域A不均匀，这将导致漏光。
总之，根据现有技术的摩擦配向方法，如果摩擦布的布置不均匀，或摩擦布与基板不接触，就不能很好地进行摩擦，这将导致漏光的问题。现有技术摩擦配向方法的上述问题是由于摩擦辊与基板之间的物理接触造成的。因此，需要一种新的液晶配向层形成方法，来解决现有技术摩擦配向方法的问题。
发明内容
因此，本发明致力于提供一种用于形成液晶显示器的配向层的方法以及使用这种方法制造的液晶显示器，其基本上克服了由于现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种不产生与现有技术摩擦配向方法相关联的漏光问题的配向层形成方法。
本发明的另一个目的是提供一种利用该不产生与现有技术摩擦配向方法相关联的漏光问题的配向层形成方法制造的液晶显示器。
本发明的附加优点、目的和特征部分地在随后的描述中给出，部分地对于本领域技术人员在考察下列内容时变得清楚，或者可以从本发明的实践中获悉。可以通过文字描述及其权利要求以及附图具体指出的结构来实现并获得本发明的这些目的和其他优点。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的用途，如在此具体实现和广泛描述的，提供一种用于形成液晶显示器的配向层的方法，该方法包括下列步骤：制备基板；在基板上淀积配向层；以及向配向层施加电场和磁场中的一种，以设置配向层的配向方向。
在本发明的另一方面中，提供了一种液晶显示器，其包括：上基板和下基板；置于上基板与下基板之间的液晶层；以及形成在上基板和下基板中的至少一个上的配向层，该配向层包括由
Figure A20051013202500081
表示的第一化合物，其中n是整数。
应该理解，上述的一般描述和下面的具体描述都是示例性和解释性的，旨在提供对如权利要求所述的发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入并构成本申请的一部分，示出了本发明的实施例，并与文字描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是普通液晶显示器的分解立体图；
图2和3是示出现有技术摩擦配向方法的问题的图；
图4A到4C是显示根据本发明第一示例性实施例的液晶显示器用配向层的形成方法的过程的流程图；
图5A到图5C是示意性地显示根据本发明第一示例性实施例施加电场的各种状态的图；
图6A到图6C是显示根据本发明第二示例性实施例的液晶显示器用配向层的形成方法的过程的流程图；以及
图7是根据本发明第三示例性实施例的液晶显示器的示意图。
具体实施方式
下面具体说明本发明的优选实施例，其示例示出在附图中。只要可能，在所有附图中都使用相同的标号来指示相同或相似的部分。
图4A到4C是显示根据本发明第一示例性实施例通过施加电场形成液晶显示器用配向层的方法的过程的流程图。首先，如图4A所示，制备基板100。作为液晶显示器的一个基板，基板100可以是其上形成有薄膜晶体管的薄膜晶体管基板或者其上形成有滤色器的滤色器基板。甚至在基板100是薄膜晶体管基板或是滤色器基板的情况下，在基板100上可以形成的结构元件可以随液晶显示器的模式(例如，TN模式或IPS模式)而变化。
例如，在基板100是TN(扭曲向列)型液晶显示器的薄膜晶体管基板的情况下，在透明基板上形成有相互交叉的选通线和数据线以限定像素区域。在选通线和数据线之间形成的交叉部处形成有包括栅极、源极以及漏极的薄膜晶体管。在像素区域内形成有像素电极，使其与薄膜晶体管的漏极相连接。
在基板100是面内切换(IPS)型液晶显示器的薄膜晶体管基板的情况下，在透明基板上形成相互交叉的选通线和数据线以限定像素区域。在选通线与数据线之间形成的交叉部处形成有包括栅极、源极以及漏极的薄膜晶体管。在像素区域内形成有像素电极，使其与薄膜晶体管的漏极相连接，并且与像素电极相平行地形成有公共电极。
进一步，在基板100是TN型液晶显示器的滤色器基板的情况下，在透明基板上形成有挡光层，以防止漏光。在挡光层上形成有绿/红/蓝(RGB)滤色器层。在滤色器层的顶部上形成有公共电极。
在基板100是IPS型液晶显示器的滤色器基板的情况下，在透明基板上形成有挡光层，以防止漏光。在挡光层上形成有绿/红/蓝(RGB)滤色器层。在滤色器的顶部形成有外覆层，以使基板平坦。
对在基板100上所形成的构成元件的材料和形成方法的修改和变型，对于本领域技术人员来说是显然的。除了玻璃基板或塑料基板之外，也可以使用柔性基板作为透明基板。由于在现有技术摩擦配向方法中，在摩擦辊与基板之间发生物理接触，所以使用柔性基板将造成问题。相反，如下面将要详细说明的，由于根据本发明的方法使用了电场，所以不会出现物理接触。相应地，不同于现有技术摩擦方法，在应用根据本发明的方法时，柔性基板不会造成任何问题。
然后，如图4B所示，向基板施加配向层200。配向层200包含以下化学式1表示的化合物，其中n是整数：
(化学式1)
化学式1的化合物可以通过下列化学式2的二胺和化学式3的二环氧化物(diepoxy)的反应来制得：
NH2-R1-NH2                            (化学式2)
(化学式3)
化学式1中的R1可以是烷基或包含苯环的化合物。包含苯环的化合物可以是从由以下组成的基团中选择的化合物：
Figure A20051013202500111
和
Figure A20051013202500112
另外，化学式1中的R2可以是包含胺的化合物或包含苯环和醚基的化合物。包含胺的化合物可以是从由以下组成的基团中选择的化合物：
Figure A20051013202500113
和
Figure A20051013202500114
包含苯环和醚基的化合物可以从由以下组成的基团中选择的化合物：
和
Figure A20051013202500116
然后，如图4C所示，利用电场发生器300向配向层200施加电场E，以确定配向层200的配向方向。电场发生器300包括阳极310和阴极320。将施加有配向层200的基板100置于阳极310与阴极320之间。如箭头所示，从阳极310到阴极320施加电场E。虽然在图4C中阳极310和阴极320不接触基板100，但考虑到施加电场的强度，阳极310和阴极320可以与基板100的侧面相接触。
当向包含化学式1的化合物的配向层施加电场的时候，配向层200的配向方向被设置成与施加电场的方向一致。因此，优选地按与配向层200的配向方向一致的方向施加电场。
因此，在希望使配向层200沿平行于x轴的方向进行配向的情况下，优选地沿与x轴平行的方向施加电场，如图5A所示。在希望使配向层200沿垂直于x轴的方向进行配向的情况下，优选地沿与x轴垂直的方向施加电场，如图5B所示。在希望沿使配向层200与x轴斜交的方向进行配向的情况下，优选地沿与x轴斜交的方向施加电场，如图5C所示。要改变施加电场的方向，如图5A到5C所示，可以旋转电场发生器300或基板100。
优选地，以连续的方式执行图4B所示的施加配向层200的步骤和图4C所示的向配向层200施加电场的步骤，以缩短处理时间。尽管在图中没有显示，本发明的方法可以进一步包括在施加电场或磁场的步骤之后固化配向层的步骤。可以通过利用加热器对配向层进行加热来执行固化步骤。
图6A到图6C是例示根据本发明第二示例性实施例通过施加磁场来形成液晶显示器用配向层的方法的过程的流程图。首先，如图6A所示，制备基板100。如上面参照第一示例性实施例中所讨论的，可以在基板100上形成的构成元件可以根据液晶显示器模式而变化。除了玻璃基板或塑料基板以外，对于本发明的方法，也可以使用诸如柔性基板的透明基板。
然后，如图6B所示，向基板施加配向层200。可以使用的配向层200的种类与上面参照第一示例性实施例详细描述的相同，例如，化学式1的化合物。
然后，如图6C所示，使用磁场发生器400或500向配向层200施加磁场B以确定配向层200的配向方向。可以使用其中如图6C所示一对缠绕有线圈420的电磁体400被布置成隔着基板相互面对的电磁体系统，或者如图6C所示包围基板的马蹄形磁体，来施加磁场B。本发明不限于此，也可以使用其他磁体或电磁体结构来向具有配向层200的基板10()施加磁场。
由于在第一示例性实施例中施加电场时优选地使电极与基板相接触，所以另外需要使电极与基板相接触的步骤。相反，在第二示例性实施例中施加磁场时不需要与基板接触。因此，由于缩短了处理时间，施加磁场可以比施加电场获得更高的生产率。
当向包含化学式1的化合物的配向层施加磁场时，将配向层200的配向方向设置为垂直于施加磁场的方向。因此，优选地，沿与配向层200的配向方向垂直的方向施加磁场。要改变施加磁场的方向，可以旋转磁场发生器400或500，或者基板100。同样，可以按连续方式执行图6B所示的施加配向层200的步骤和图6C所示的向配向层200施加磁场的步骤，以缩短处理时间。
图7是显示根据本发明第三示例性实施例的液晶显示器的结构的截面图。如图7所示，本发明的液晶显示器包括上基板100a和下基板100b、分别形成在上基板100a和下基板100b上的配向层200a和200b，以及置于上基板100a与下基板100b之间的液晶层600。配向层200a和200b可以包含以下化学式1所表示的化合物，其中n是整数：
Figure A20051013202500131
(化学式1)
虽然在图7中在上基板100a和下基板100b上分别形成有配向层200a和200b，但是可以在上基板100a和下基板100b中的仅一个基板上形成一个配向层。同样，如上所述，上基板和下基板的结构可以根据液晶显示器的模式(例如，TN模式或IPS模式)而相应地变化。
化学式1的化合物如上具体定义。同样，如上所述，根据本发明，由于配向层的配向方向是通过使用电场或磁场确定的，所以不需要摩擦辊与基板之间的物理接触。因此，可以防止与摩擦配向方法相关的漏光问题。另外，由于不需要与摩擦辊之间的物理接触，所以在本发明中可以使用塑料基板以及柔性基板。
而且，由于可以按连续的方式执行施加配向层的步骤和向配向层施加电场或磁场的步骤，所以缩短了处理时间。另外，由于可以例如通过旋转电场或磁场发生器或者通过旋转基板来旋转本发明中使用的电场或磁场的方向，所以可以很容易根据需要改变配向层的配向方向。
对于本领域技术人员来说，显然可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明将包括落入所附权利要求及其等同物的范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (29)

1、一种用于形成液晶显示器的配向层的方法，包括下列步骤：制备基板；
在基板上淀积配向层；以及
向配向层施加电场和磁场中的一种，以设置配向层的配向方向。
2、根据权利要求1的方法，其中，配向层包括由
Figure A2005101320250002C1
表示的第一化合物，其中n是整数。
3、根据权利要求2的方法，其中，第一化合物由二胺NH2-R1-NH2与二环氧化物
Figure A2005101320250002C2
的反应制得。
4、根据权利要求2的方法，其中，R1包括烷基和具有苯环的第二化合物。
5、根据权利要求4的方法，其中，第二化合物包括下列之一：
Figure A2005101320250002C3
和
Figure A2005101320250002C4
6、根据权利要求2的方法，其中，R2包括具有胺的第三化合物和具有苯环与醚基的第四化合物中的一种。
7、根据权利要求6的方法，其中，第三化合物包括下列之一：
Figure A2005101320250002C5
和
Figure A2005101320250002C6
8、根据权利要求6的方法，其中，第四化合物包括下列之一：
Figure A2005101320250002C7
和
9、根据权利要求1的方法，其中，沿与配向层的配向方向相同的方向来施加电场。
10、根据权利要求1的方法，其中，沿与配向层的配向方向垂直的方向施加磁场。
11、根据权利要求1的方法，其中，所述施加磁场的步骤包括使用电磁体系统。
12、根据权利要求1的方法，其中，所述施加磁场的步骤包括使用马蹄形磁体。
13、根据权利要求1的方法，其中，所述施加步骤包括以下步骤：根据要设置的配向层的配向方向，改变电场和磁场中的一种的方向。
14、根据权利要求13的方法，其中，所述改变步骤包括：使其上淀积有配向层的基板静止，同时旋转电场发生器和磁场发生器中的一个。
15、根据权利要求13的方法，其中，改变步骤包括：使电场发生器和磁场发生器中的所述一个静止，同时旋转其上淀积有配向层的基板。
16、根据权利要求1的方法，其中，以连续方式执行所述淀积步骤和所述施加步骤。
17、根据权利要求1的方法，还包括所述施加步骤之后固化配向层的步骤。
18、根据权利要求1的方法，其中，所述制备基板的步骤包括下列步骤：在透明基板上形成相互交叉的选通线和数据线以限定像素区域，在形成在选通线与数据线之间的交叉部处形成包括栅极、源极和漏极的薄膜晶体管，以及形成与薄膜晶体管的漏极相连接的像素电极。
19、根据权利要求1的方法，其中，所述制备基板的步骤包括下列步骤：在透明基板上形成相互交叉的选通线和数据线以限定像素区域，在形成在选通线与数据线之间的交叉部处形成包括栅极、源极和漏极的薄膜晶体管，形成与薄膜晶体管的漏极相连接的像素电极，以及形成与像素电极平行的公共电极。
20、根据权利要求1的方法，其中，所述制备基板的步骤包括下列步骤：在透明基板上形成挡光层以防止漏光，在挡光层上形成绿色/红色/蓝色滤色器层，以及在滤色层的顶部形成公共电极。
21、根据权利要求1的方法，其中，所述制备基板的步骤包括下列步骤：在透明基板上形成挡光层以防止漏光，在挡光层上形成绿色/红色/蓝色滤色器层，以及在滤色层的顶部形成外覆层。
22、根据权利要求1的方法，其中，所述基板是塑料基板和柔性基板中的一种。
23、一种液晶显示器，包括：
上基板和下基板；
置于上基板与下基板之间的液晶层；以及
形成在上基板和下基板中的至少一个上的配向层，该配向层包括由
Figure A2005101320250004C1
表示的第一化合物，其中n是整数。
24、根据权利要求23的液晶显示器，其中，第一化合物由二胺NH2-R1-NH2和二环氧化物 的反应制得。
25、根据权利要求23的液晶显示器，其中，R1包括烷基和具有苯环的第二化合物中的一种。
26、根据权利要求25的液晶显示器，其中，第二化合物包括下列之一：
Figure A2005101320250004C3
和
27、根据权利要求23的液晶显示器，其中，R2包括具有胺的第三化合物和具有苯环与醚基的第四化合物中的一种。
28、根据权利要求27的液晶显示器，其中，第三化合物包括下列之一：
和
29、根据权利要求27的液晶显示器，其中，第四化合物包括下列之一：
和
Figure A2005101320250005C4
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