[發明專利]制造液晶聚合物元件的方法

有效

• 申請號: 00803409.5
• 申請日: 2000-01-25
• 公開（公告）號: CN1339120A
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發明（設計）人: 休伯特·塞伯林;馬丁·謝德特
• 申請（專利權）人: 羅利克有限公司
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337;G02B5/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

本發明涉及一種賦予材料層一種特性的方法，該特性為是使可被置于該材料層上的液晶分子會采取一種優選的對齊排列方式。本發明還涉及采用一種優選對齊排列的LCD元件。

液晶裝置(如液晶顯示器和液晶光閥，以及如光學延遲器、偏振器、膽甾濾色片等液晶聚合物元件)的工作需要受控的排列，并通常需要預傾液晶。目前利用機械摩擦技術制作能夠誘發排列和預傾的表面。

為了克服磨擦技術的缺點，開發了幾種利用線性偏振光的光學方法，通常稱作光排列法。這些方法公開在Gibbons等人的美國專利US4974941、Chigrinov等人的美國專利US5784139和US5389689以及Hoffmann-La?Roche等人的歐洲專利EP0525478中。

雖然公開在這些專利中的方法本身是令人滿意的，但它們依賴于偏振光。產生偏振光的光源比較復雜，不太適于批量生產并且昂貴。因為偏振器一般至少吸收50％的光，所以免除偏振器將能更好地利用光源(不是更快的效應，就是可以使用更弱的燈光)。因此，已經提出了一些使用非偏振光的方法。

Seo等人在“亞洲顯示器(Asia?Display)98”論文P-81的第795-798頁中以及在“液晶”期刊的1997年第23卷第6期的第923-925頁中公開了在向列相液晶盒中預傾角的產生，它利用一種被非偏振UV光以與該表面法線成70°的入射角輻照的聚酰亞胺表面。但是，這些方法并未從我們已經確認的潛在優點中得益，它需要非常高的能量輸入，以便足以解聚聚酰亞胺。

我們發現，在某種預料之外的情況下，上述光學的光排列法也可以利用非線性偏振光(如圓偏振光)或各向同性光(非偏振光)進行。

根據本發明，提供一種制造液晶聚合物元件的方法，包括賦予材料一種特性，所述特性為使置于材料層上或與該材料混合上的可交聯單體或預聚合液晶分子采取優選的對齊排列。

該方法包括將該材料曝露于來自傾斜方向的非偏振或圓偏振輻射，以讓施加于或混合于被曝光材料的單體或預聚合液晶分子采取優選的對齊排列，同時在優選對齊排列下將其交聯。

該輻射與材料層法線所夾的入射角最好處于5°＜＜75°，超過45°更好。

該輻射可以是紫外線。

優選的對齊排列最好是使液晶分子的縱軸處于包含該材料層的法線和該輻射方向的平面中。該對齊排列可以是平面的(0°)或傾斜至(高達90°)。所賦予的對材料層平面的優選傾斜最好超過45°，超過75°更好。

另外，對該材料輻射的效應是可以使其交聯，由此提高材料的穩定性及其對齊排列特性。

至于該材料所暴露的輻射，可以為區帶圖案，例如通過把諸如微透鏡或微棱鏡陣列或適當的全息元件插在輻射源和該材料之間使得在所賦予的特性中，優選的對齊排列為區帶圖案。利用這種微元件陣列還使得能夠由單一輻射源產生具備不同傾斜的輻射，即使輻射源本身的輻射垂直于該材料或微元件陣列。

當在一特定的照明幾何形狀區中以非偏振光、最好是紫外光輻射并利用適當的排列層材料時，本方法使得輻射前為各向同性的一層轉變為各向異性層。層和方法典型地具有下列特征：

(a)轉變之后該層對于至于其上的單體或預聚合液晶材料具有對齊排列的效果。

(b)在層中產生各向異性的同時，也發生交聯，即基于雙分子的光過程產生對齊排列的能量和交聯，但是，根據本發明的方法也可以應用到典型地利用偶氮染料的單分子過程。

如果需要，材料層具有優于2J/cm²的光對齊排列敏感度，并且輻射能量可以相應地維持在小于2J/cm²，由于可以可以把曝光時間減少到短于10分鐘，所以生產力提高。

該層是可以光構的(photo-structurrable)，即層的不同部分可以有不同的方位排列和傾斜角(如通過透過光掩膜曝光、全息成象、透過微棱鏡、微透鏡的成象和如微反射鏡的象素化光開關)。

另一方面，也可以通過此方法制造在大面積上均勻排列的裝置，尤其是LCP延遲器和用于改善顯示器觀察角的光學補償器。

該層可以用作例如顯示器的液晶裝置的排列層；顯示器可以包含單體向列型液晶、膽甾型液晶或層列型液晶(包括手征層列相C液晶)。工作模式可以是透射式或反射式。在反射式中，可以利用鏡面金屬或散射反射器，也可以用由膽甾層或偏振轉換光學元件(如BEF箔)制造的反射器。

該器件的基板可以是玻璃、塑料、硅晶片或任何其它合適的材料。