形成液晶定向层的方法技术

被公开的是一种用以形成供液晶显示盒之用的定向层的方法。本发明专利技术包括一种决定离子束源工作参量的方法，以提供一个扭曲角，该扭曲角小于预定的最大扭曲角。本发明专利技术还公开了一种用以形成改进了的液晶显示盒和改进了的液晶显示器的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及到液晶显示器，具体而言，涉及到构成液晶显示器一部分的液晶材料定向层的材料结构和制备方法。液晶显示器(LCD)技术在世界范围内被用于各种产品，其范围从手表到蜂窝式电话，再到计算机。据估计，与该工业相关的产值为每年数十亿美元。制造液晶显示器的一个基本要求是在基板表面(以下称之为“定向表面”)上液晶分子的定向(以下称之为“定向层”)。在形成液晶显示盒以前，要将液晶分子置于定向表面。产生这一定向表面的普遍方法是在其上覆盖一层膜，如聚酰亚胺膜，然后对覆膜的表面用天鹅绒布进行摩擦。该摩擦工艺使聚酰亚胺表面重新定向以形成定向表面。该定向表面为与该表面相接触的液晶分子的定向提供了一个定向性的垫层。摩擦法已是近三十年为提供LCD所需的定向表面而选用的工艺。然而，工业界承认，对于未来的制造工程而言，表面定向的一种非接触法或一种非摩擦法正是人们十分企求的。摩擦工艺在不那么清洁的清洁室环境中产生来自绒布的粉尘。摩擦工艺也能积聚静电电荷，破坏聚酰亚胺表面下方的晶体管。因为对现代的液晶显示器的工作而言这些晶体管是重要的，故提供一种在不致危及这些晶体管正常工作的情况下形成定向表面的方法是特别重要的。授予Chaudhari等人的美国专利No.5,770,826示出了一种非接触技术，即用一种低能离子束更改一大类材料的表面以培育对形成定向层有用的定向性。于是这种定向性，或者说是取向顺序，可使液晶分子定向排列。业已表明，应用这些专利技术能制造出液晶显示屏。液晶显示技术中的一个强大推动力量就是改善整个液晶显示屏的视觉质量。然而，人们不知道有什么办法来控制液晶的平行性。平行性是取得均匀液晶显示屏均匀性的一个关键因素。本专利技术的目的在于提供一种用以形成供液晶显示盒之用的定向表面的方法。本专利技术的另一目的在于提供一种改进了的非接触方法，用以制备供液晶显示盒之用的定向表面。本专利技术的再一目的在于提供一种方法，用以决定至少一个离子束源工作参量，以得到一个扭曲角，该扭曲角小于预定的最大扭曲角。本专利技术的又一目的在于提供一种方法，用以制备供液晶显示盒之用的定向表面。本专利技术的进一步目的在于提供一种改进了的液晶显示盒和液晶显示器。概括说来，本专利技术是一种方法，用以形成供液晶显示器之用的定向表面，它包括下述步骤(1)提供一种粒子束源，它有从栅极表面发射的多个粒子微束；(2)提供一种定向层，它有一表面；(3)使该定向表面曝露到粒子束源，以建立定向表面。使该定向表面曝露到粒子束源的步骤进一步包括下列初始步骤(3a)估算栅极表面处的电流密度；(3b)应用估算的电流密度去估算多个粒子微束中每一微束的束发散角；(3c)计算多个粒子微束的主束入射角；(3d)决定至少一个离子束源工作参量以得到一个扭曲角，该扭曲角小于预定的最大扭曲角。附图说明图1示出了根据本专利技术的坐标系统；图2示出了根据本专利技术的束发散角的定义；图3示出了根据本专利技术的电流密度与束发散的函数关系；图4示出了在栅极表面处估算的电流密度分布与定向表面上实际/测得的电流密度的比较，它是微束孔沿枪长度的位置的函数。图5a示出了采用扭曲角的本专利技术优选实施方案的模型；图5b示出了图5a所示模型沿5-5线的侧面图；而图6的曲线示出了强度比率对束发散角的关系，可用来确定可接收的扭曲角标准。授予Chaudhari等人的共同受让的美国专利No.5,770,826所公开的内容，此处被整个列为参考。美国专利No.5,770,826的图1提供了可用来实施本专利技术的离子束系统例子的示意图。迄今为止尚不能提供一种方法来控制束发散的积累效应，这种积累效应来自栅极中多个离子源栅极微束孔内单个束发散角的总和。需要有一种通过非接触离子束技术来控制影响制造液晶显示屏的整个束发散的方法。然而，原子束或离子束之类的粒子束，却有对应于高斯曲线的固有发散。粒子束的固有发散(以下称之为“主束入射角”)沿x轴方向扩展。主束入射角和扭曲角是影响定向表面形成的相关参量。参照本申请的图1，如所周知，当采用氩离子束，特别是低压氩离子束来轰击定向膜表面，而该束处于不与表面垂直的角度时，该束就产生定向作用。因此，定向层及其表面就与x轴成一夹角φ来配置。离子束源70是如此配置，使得离子枪的整个栅极表面被准直到与x轴平行，与y轴垂直，并且与定向层的表面成一夹角φ。如果每个微束的强度是均匀的，则主束入射角沿枪的长度方向也是均匀的，液晶沿y轴定向排列。此外，每个微束有一个对积累束发散有贡献的束发散。当一个微束的束发散与相邻或紧邻微束的束发散相干时，主束入射角的均匀性通常受到影响。主束入射角的任何方差将影响基板表面上液晶定向的均匀性。在x-y面液晶定向的偏移角就是“扭曲角”。因此，术语“主束入射角”和“扭曲角”是相关参量。“主束入射角”指束与y轴的夹角，而“扭曲角”指液晶定向与y轴的夹角，它来源于非均匀主束入射角。对离子束过程的一种解释现陈述如下。粒子束的漫射过程参照图2，任何粒子束的发散均遵循如下面式(1)所述的两维高斯函数Gσ(r)=14π2σ2exp(-r24πσ2),]]>(1)其中，σ2是方差，r是垂直于微束主轴的距离。参照图1和图2，由来自全部栅孔(x,y,z)=(Xi,Yi,Zi)(i=1,…,N)的微束的贡献造成的定向层表面位置(x,y,z)=(x1,0,0)处的离子束电流密度，用下式(2)来计算，其中，N=栅极微束孔(下文称之为“微束孔”)的数目Js(x1,0,0)=Σ1J10cosφ4π2σ12exp(-r124πσ12),---(2)]]>r12=(Xi-x1)2+Y12其中，Js是定向层表面处的电流密度，φ是定向层的倾角，σi2是在距离zi处的方差，i=1,…,N,而Ji0是在栅极表面(z=Zi)处的电流密度。Zi和σi成正比，这是由于粒子束的扩展与从束源行进的距离成正比。因此，式(2)可改写成下列式(3)。Js(xi,0,0)=ΣiJi0cosφ4π2ki2Zi2exp(-ri24πki2Zi2),---(3)]]>其中，kiZi=σi,k是常数。束发散角定义从每个微束孔发射的粒子微束(已中性化)遵循上面已经讨论并示于图2的两维高斯分布。此处将束发散定义为一个半角，即在电流密度衰减到其峰值一半时的角度。参照图1，并采用式(1)，得到下述方程。Gσ(0)=2Gσ(rH)其中，rH是半衰减的位置。对rH求解此方程，得到rH=2σπln2·---(4)]]>如何估算束发散角参照图2，束发散角和ki之间的关系可用下列式(5)计算tanθi=rHZi≅2πln2·σiZi=2πln2.---(5)]]>图3示出了各种微束发散在z=0处的电流密度分布。因此，借助于将图3和实际电流密度分布进行比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以形成供液晶显示盒之用的定向表面的方法，它包括下列步骤： 提供一种粒子束源，它有从栅极表面发射的多个粒子微束； 提供一种定向层，它有一表面；并且 将所述表面曝露到所述粒子束源以建立定向表面， 其中，曝光步骤包括下列初始步骤： 估算在所述栅极表面处的电流密度； 采用所述估算的电流密度来估算所述多个粒子微束中每一微束的束发散角； 计算所述多个粒子微束的主束入射角；以及 决定至少一个离子束源工作参量以得到一个扭曲角，该扭曲角小于预定的最大扭曲角。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：P肖德哈尔，连水池，JA莱西，EA加尔干，中野宏毅，JP多伊尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]