專利名稱：液晶盒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶技術(shù)，特別是涉及一種液晶盒及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，人們提出了采用液晶技術(shù)制備焦距可變的微透鏡，液晶盒采用光透射方式，具有控制簡單，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的應(yīng)用潛質(zhì)。美國物理學(xué)家制造了一種液晶盒，通過調(diào)節(jié)電壓可改變透鏡的焦距，這種新型液晶盒與以往類似產(chǎn)品所不同的是，它的相散很小，而且不散光，它可以用于變焦鏡頭或是微成像設(shè)備。大部分的液晶盒利用呈小桿狀的液晶分子可以在電場中改變它們的指向這一特性，特別是當(dāng)電場強(qiáng)度足夠大的時(shí)候，所有的分子都會(huì)沿場強(qiáng)方向排列起來，在這個(gè)過程中液晶的折射率會(huì)發(fā)生改變，這就是液晶盒調(diào)焦的基本原理。
正是由于液晶盒具有電控改變焦距的特點(diǎn)，透鏡焦距的改變不需要變換變焦機(jī)制和透鏡的形狀，所以液晶盒焦距調(diào)節(jié)和變換的結(jié)構(gòu)簡單，輕薄。然而對于液晶盒來說，存在最大的爭議是對于相延遲要具有大的光功率。光功率P主要取決于透鏡邊緣和中心的折射率差值Λ η、液晶盒厚d和開口半徑r，其表達(dá)式為
Γ n 2AndP = ~—
r對于Λ n來說，它是材料指數(shù)，只有很小的可變范圍，所以，為了獲得高的光功率，透鏡的液晶盒厚通常比液晶顯示器的盒厚要厚的多。根據(jù)液晶器件上升時(shí)間的表達(dá)式
/A2 / Kπ2rnse = —---
(VZVth)2-!厚的液晶盒會(huì)導(dǎo)致慢的上升時(shí)間，也就是液晶器件的響應(yīng)很慢。這一缺點(diǎn)極大的限制了液晶盒在快速自動(dòng)對焦、快速變焦等功能上。為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)有技術(shù)中有采用過驅(qū)動(dòng)的方法實(shí)現(xiàn)液晶盒快速響應(yīng)，但是該種方法不易控制。對液晶器件而言，液晶分子的預(yù)傾角控制是至關(guān)重要的因素，因?yàn)樗苯佑绊懼壕Х肿釉诨砻娴呐帕?，從而影響器件特性。對液晶分子的預(yù)傾角的控制，所采用的取向?qū)硬牧嫌芯埘啺?，光活性的聚合物，表面活性劑，硅氧化物等，所有的材料都是局限在面?nèi)取向或者垂直取向，很難獲得0° -90°間任意角度的預(yù)傾角。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何獲得液晶分子在任意角度的預(yù)傾角，以提高液晶響應(yīng)速度。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種液晶盒制備方法，其包括以下步驟在像素電極基板上制備液晶平面取向?qū)樱?br> 對平面取向?qū)舆M(jìn)行統(tǒng)一取向處理，每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域包括互相對稱的兩個(gè)分區(qū)域，所述兩個(gè)分區(qū)域中液晶分子的取向方向相反；蝕刻平面取向?qū)?，使所述兩個(gè)分區(qū)域中，平面取向?qū)拥暮穸瘸实炔钭兓?；在平面取向?qū)由现苽湟壕Т怪比∠驅(qū)樱辉谙袼仉姌O基板上滴注液晶，將像素電極基板合并，形成液晶盒。其中，對平面取向?qū)舆M(jìn)行統(tǒng)一取向處理時(shí)，在平面取向?qū)由仙w上掩模版，摩擦取向，使所述兩個(gè)分區(qū)域中的第一分區(qū)域上，液晶分子取向方向統(tǒng)一；然后翻轉(zhuǎn)掩模版，反向摩擦取向，使與第一分區(qū)域?qū)ΨQ的第二分區(qū)域上，液晶分子的取向統(tǒng)一且與第一分區(qū)域上液晶分子取向方向相反。其中，對平面取向?qū)舆M(jìn)行統(tǒng)一取向處理時(shí)，在平面取向?qū)由仙w上掩模版，紫外光照射，使所述兩個(gè)分區(qū)域中的第一分區(qū)域上，液晶分子取向方向統(tǒng)一；然后翻轉(zhuǎn)掩模版，紫外 光照射，使與第一分區(qū)域?qū)ΨQ的第二分區(qū)域上，液晶分子的取向統(tǒng)一且與第一分區(qū)域上液晶分子取向方向相反。其中，平面取向?qū)雍穸鹊墓顬閘nm_5nm。其中，垂直取向?qū)拥纳媳砻鏋樗矫?。其中，對平面取向?qū)硬捎酶煞ㄎg刻。其中，所述面內(nèi)液晶取向劑和垂直液晶取向劑的材質(zhì)為聚酰亞胺或聚酰胺。其中，所述面內(nèi)液晶取向劑和垂直液晶取向劑的材質(zhì)為肉桂酸酯或香豆素。其中，所述紫外光的波長為250nm-310nm。本發(fā)明還公開了一種液晶盒，包括由上像素電極基板和下像素電極基板粘接形成的腔體，涂覆在下像素電極基板上的液晶取向?qū)?，以及滴注在液晶取向?qū)由系囊壕Х肿訉?；所述液晶取向?qū)影ㄆ矫嫒∠驅(qū)雍屯扛苍谄矫嫒∠驅(qū)由系拇怪比∠驅(qū)?；下像素電極基板上每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域，包括互相對稱的第一分區(qū)域和第二分區(qū)域，第一分區(qū)域中平面取向?qū)拥暮穸瘸实炔钭兓Ｆ渲?，所述第一分區(qū)域和第二分區(qū)域上的平面取向?qū)訉σ壕Х肿拥娜∠蚍较蛳喾础?三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的液晶盒制備方法及所制備的液晶盒中，在像素電極基板上制備平面取向?qū)雍痛怪比∠驅(qū)酉嘟Y(jié)合的液晶取向?qū)?，?shí)現(xiàn)多疇液晶預(yù)傾角，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓，提高液晶盒響應(yīng)速度；垂直取向?qū)雍穸瘸实炔钭兓?，?shí)現(xiàn)液晶分子預(yù)傾角實(shí)現(xiàn)任意角度的變化控制，并且在與液晶分子直接接觸的垂直取向?qū)由媳苊饬四Σ寥∠颍苊鈾C(jī)械劃痕、靜電對液晶的污染。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的液晶盒制備方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例I中下像素電極基板上一個(gè)像素區(qū)域上涂覆的液晶平面取向?qū)觽?cè)視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例I中下像素電極基板上一個(gè)像素區(qū)域上液晶平面取向?qū)咏?jīng)摩擦取向和蝕刻之后的側(cè)視圖4是本發(fā)明實(shí)施例I中下像素電極基板上一個(gè)像素區(qū)域上液晶平面取向?qū)由贤扛惨壕Т怪比∠驅(qū)又蟮膫?cè)視圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例I中液晶滴注和上下像素電極基板合并之后一個(gè)像素區(qū)域上形成的液晶盒的側(cè)視圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例I液晶盒中液晶分子預(yù)傾角實(shí)現(xiàn)的原理圖示。其中，I :平面取向?qū)咏橘|(zhì)；2 :垂直取向?qū)咏橘|(zhì)；3 :液晶分子介質(zhì)；11 :下像素電極基板；12 :上像素電極基板；13 :液晶取向?qū)樱?4 :液晶分子層；a :摩擦取向和蝕刻如的平面取向?qū)?；b :摩擦取向和蝕刻后的平面取向?qū)樱籧 :垂直取向?qū)印?br> 具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I圖I示出了本實(shí)施例中液晶盒制備方法的流程圖，如圖所示，其包括以下步驟首先，在像素電極基板上制備液晶平面取向?qū)印?平面取向?qū)涌梢灾苽湓谏舷袼仉姌O基板上或者下像素電極基板上，本實(shí)施例以下像素電極基板為例進(jìn)行描述。在下像素電極基板上涂覆面內(nèi)液晶取向劑，并進(jìn)行固化處理，形成平面取向?qū)?，如圖2中a所示，未經(jīng)摩擦取向和蝕刻的平面取向?qū)訛榫哂幸欢ê穸鹊囊?guī)則體。本實(shí)施例中，選用聚酰亞胺作為面內(nèi)液晶取向劑，涂覆在下像素電極基板上。對面內(nèi)液晶取向劑進(jìn)行固化處理時(shí)，首先在80°C下，預(yù)固化10分鐘，以除去聚酰亞胺中的溶劑；然后將預(yù)固化好的面內(nèi)液晶取向劑在210°C下，固化I小時(shí)，形成液晶平面取向?qū)?。本?shí)施例中，對面內(nèi)液晶取向劑進(jìn)行固化處理的工藝根據(jù)所選用的面內(nèi)液晶取向劑的材料而選擇，不同的材料具有不同的物理特性，當(dāng)聚酰胺等其它材料作為面內(nèi)液晶取向劑時(shí)，固化工藝相應(yīng)改變。然后，對完成固化處理的液晶平面取向?qū)舆M(jìn)行統(tǒng)一取向處理，每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域包括互相對稱的兩個(gè)分區(qū)域，所述兩個(gè)分區(qū)域中液晶分子的取向方向相反。本實(shí)施例中，選用摩擦機(jī)對平面取向?qū)舆M(jìn)行摩擦取向。首先，在平面取向?qū)由仙w上掩膜版，由摩擦機(jī)沿水平向左方向摩擦，平面取向?qū)痈鶕?jù)掩膜版的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域上，液晶分子在互相對稱的兩個(gè)分區(qū)域中的第一分區(qū)域上統(tǒng)一向左取向；然后，翻轉(zhuǎn)掩膜版，由摩擦機(jī)沿水平向右方向摩擦，使與第一分區(qū)域?qū)ΨQ的第二分區(qū)域上液晶分子統(tǒng)一向右取向，如圖3中b所示。本實(shí)施例中掩膜版的設(shè)計(jì)尤為重要，使用該掩膜版，通過摩擦機(jī)兩次摩擦，即能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域上液晶分子向相反的兩個(gè)方向取向。接下來，對平面取向?qū)舆M(jìn)行蝕刻，在每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域中，使互相對稱的兩個(gè)分區(qū)域上，平面取向?qū)拥暮穸瘸实炔钭兓?；因?yàn)閮蓚€(gè)分區(qū)域互相對稱，所以當(dāng)?shù)谝环謪^(qū)域的平面取向?qū)雍穸扔勺笾劣抑饾u遞增時(shí)，第二分區(qū)域的平面取向?qū)雍穸葎t從左至右依次遞減，如圖3中b所示。
本實(shí)施例中，優(yōu)選干法蝕刻對平面取向?qū)舆M(jìn)行蝕刻，平面取向?qū)雍穸鹊墓顬閘nm-5nm，根據(jù)液晶分子的尺寸大小和液晶分子預(yù)傾角的需要，可以優(yōu)選最佳的公差值。再接下來，在平面取向?qū)由现苽湟壕Т怪比∠驅(qū)?。具體為，在平面取向?qū)由贤扛泊怪币壕∠騽?，并進(jìn)行固化處理，形成垂直取向?qū)?，如圖4中c所示，垂直取向?qū)优c平面取向?qū)咏Y(jié)合之后形成規(guī)則的液晶取向?qū)?，即需要將垂直取向?qū)油扛苍谄矫嫒∠驅(qū)由蠈?shí)現(xiàn)垂直取向?qū)拥纳媳砻鏋樗矫妫纱丝梢员ＷC垂直取向?qū)拥暮穸瘸实炔钭兓?。本?shí)施例中，選用聚酰亞胺作為垂直液晶取向劑，涂覆在平面取向?qū)由?。對垂直液晶取向劑進(jìn)行固化處理時(shí)，首先在80°C下，預(yù)固化10分鐘，以除去聚酰亞胺中的溶劑；然后將預(yù)固化好的垂直液晶取向劑在180°C下，固化I小時(shí)，形成液晶垂直取向?qū)印?本實(shí)施例中，對垂直液晶取向劑進(jìn)行固化處理的工藝根據(jù)所選用的垂直液晶 取向劑的材料而選擇，不同的材料具有不同的物理特性，當(dāng)聚酰胺等其它材料作為垂直液晶取向劑時(shí)，固化工藝相應(yīng)改變。最后，清洗垂直取向?qū)?，在垂直取向?qū)由系巫⒁壕В壕б?guī)律地分布在液晶取向?qū)颖砻妫缓笫褂谜晨蚰z將下像素電極基板和上像素電極基板合并，形成液晶盒。如圖5所示，為對應(yīng)下像素電極基板上一個(gè)像素區(qū)域形成的液晶盒的側(cè)視圖。液晶取向?qū)?3附著在下像素電極基板上11上，液晶分子滴注在液晶取向?qū)?3上，形成液晶分子層14，上像素電極基板12與下像素電極基板上11粘合，形成一個(gè)密封的液晶盒。對于一個(gè)像素區(qū)域，液晶取向?qū)?3結(jié)合了平面取向?qū)雍秃穸瘸实炔钭兓拇怪比∠驅(qū)樱壕Х肿邮芩椒较蚝痛怪狈较蛄Φ淖饔?，在液晶分子層?nèi)呈一定的預(yù)傾角，該預(yù)傾角的大小通過垂直取向?qū)拥暮穸鹊母淖儊韺?shí)現(xiàn)，其原理示意圖如圖6所示。圖6中，一個(gè)液晶分子總的自由能可以表示成f = f^+f^+fn，其中，fij是介質(zhì)i和介質(zhì)j之間的相互作用能，I為平面取向?qū)咏橘|(zhì)，2為垂直取向?qū)咏橘|(zhì),3為液晶分子介質(zhì)。由于f23對液晶分子的取向沒有影響，所以，可以忽略。根據(jù)Rapini-Papoular方程
權(quán)利要求
1.液晶盒制備方法，其特征在于，包括以下步驟 在像素電極基板上制備液晶平面取向?qū)樱? 對平面取向?qū)舆M(jìn)行統(tǒng)一取向處理，每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域包括互相對稱的兩個(gè)分區(qū)域，所述兩個(gè)分區(qū)域中液晶分子的取向方向相反； 蝕刻平面取向?qū)?，使所述兩個(gè)分區(qū)域中，平面取向?qū)拥暮穸瘸实炔钭兓? 在平面取向?qū)由现苽湟壕Т怪比∠驅(qū)樱? 在像素電極基板上滴注液晶，將像素電極基板合并，形成液晶盒。
2.如權(quán)利要求I所述的液晶盒制備方法，其特征在于，對平面取向?qū)舆M(jìn)行統(tǒng)一取向處理時(shí)，在平面取向?qū)由仙w上掩模版，摩擦取向，使所述兩個(gè)分區(qū)域中的第一分區(qū)域上，液晶分子取向方向統(tǒng)一；然后翻轉(zhuǎn)掩模版，反向摩擦取向，使與第一分區(qū)域?qū)ΨQ的第二分區(qū)域上，液晶分子的取向統(tǒng)一且與第一分區(qū)域上液晶分子取向方向相反。
3.如權(quán)利要求I所述的液晶盒制備方法，其特征在于，對平面取向?qū)舆M(jìn)行統(tǒng)一取向處理時(shí)，在平面取向?qū)由仙w上掩模版，紫外光照射，使所述兩個(gè)分區(qū)域中的第一分區(qū)域上，液晶分子取向方向統(tǒng)一；然后翻轉(zhuǎn)掩模版，紫外光照射，使與第一分區(qū)域?qū)ΨQ的第二分區(qū)域上，液晶分子的取向統(tǒng)一且與第一分區(qū)域上液晶分子取向方向相反。
4.如權(quán)利要求I所述的液晶盒制備方法，其特征在于，平面取向?qū)雍穸鹊墓顬閘nm_5nm0
5.如權(quán)利要求I所述的液晶盒制備方法，其特征在于，垂直取向?qū)拥纳媳砻鏋樗矫妗?br> 6.如權(quán)利要求I所述的液晶盒制備方法，其特征在于，對平面取向?qū)硬捎酶煞ㄎg刻。
7.如權(quán)利要求2所述的液晶盒制備方法，其特征在于，所述面內(nèi)液晶取向劑和垂直液晶取向劑的材質(zhì)為聚酰亞胺或聚酰胺。
8.如權(quán)利要求3所述的液晶盒制備方法，其特征在于，所述面內(nèi)液晶取向劑和垂直液晶取向劑的材質(zhì)為肉桂酸酯或香豆素。
9.如權(quán)利要求3所述的液晶盒制備方法，其特征在于，所述紫外光的波長為250nm_310nm。
10.一種液晶盒，包括由上像素電極基板和下像素電極基板粘接形成的腔體，涂覆在下像素電極基板上的液晶取向?qū)?，以及滴注在液晶取向?qū)由系囊壕Х肿訉樱黄涮卣髟谟?，所述液晶取向?qū)影ㄆ矫嫒∠驅(qū)雍屯扛苍谄矫嫒∠驅(qū)由系拇怪比∠驅(qū)樱幌孪袼仉姌O基板上每個(gè)像素區(qū)域?qū)?yīng)的平面取向?qū)訁^(qū)域，包括互相對稱的第一分區(qū)域和第二分區(qū)域，第一分區(qū)域中平面取向?qū)拥暮穸瘸实炔钭兓?br> 11.如權(quán)利要求10所述的液晶盒，其特征在于，所述第一分區(qū)域和第二分區(qū)域上的平面取向?qū)訉σ壕Х肿拥娜∠蚍较蛳喾础?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及液晶技術(shù)，公開了一種液晶盒制備方法，包括平面取向?qū)又苽?、統(tǒng)一取向、蝕刻，垂直取向?qū)又苽?、清洗，以及液晶滴注和上下像素電極基板合并等步驟。本發(fā)明還公開了一種采用上述方法所制備的液晶盒。本發(fā)明通過在像素電極基板上制備平面取向?qū)雍痛怪比∠驅(qū)酉嘟Y(jié)合的液晶取向?qū)?，?shí)現(xiàn)多疇液晶預(yù)傾角，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓，提高液晶盒響應(yīng)速度；垂直取向?qū)雍穸瘸实炔钭兓瑢?shí)現(xiàn)液晶分子預(yù)傾角實(shí)現(xiàn)任意角度的變化控制，并且在與液晶分子直接接觸的垂直取向?qū)由媳苊饬四Σ寥∠?，避免機(jī)械劃痕、靜電對液晶的污染。
文檔編號G02F1/1333GK102819143SQ20111015558
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者谷新, 柳在健 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司