扭曲向列相微偏振器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造微偏振器的方法，包括：提供一个具有第一和第二表面的第一板，提供一个具有第一和第二表面的第二板。然后，在每一个板的第一表面上涂布聚酰亚胺，之后沿预定的方向摩擦涂布在第一板的第一表面上的聚酰亚胺，并沿一个与所述预定方向成预定角度的方向摩擦涂布在第二板的第一表面上的聚酰亚胺。一校准过程包括校准第一板和第二板，使第一板的第一表面和第二板的第一表面彼此面对，由此在二者之间形成一个空间。最后，在该空间中填充液晶，由此形成一个晶胞或膜。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请涉及2001年1月12日提交的临时申请60/261,135，该申请在此引为参考。
技术介绍
本说明书概括了涉及一种基于扭曲向列相(TN)液晶的微偏振器(μPolTM)的开发和制造的专利技术。Reveo公司已经创造、开发并上市了一种利用微偏振(μPol)板的三维显示技术，在该技术中，图案化的具有垂直偏振交错线的偏振器与偏振玻璃连接使用。在此技术中，聚乙烯醇(PVA)λ/2延迟器成为建立μPol阵列的基础。此μPol阵列的基础依赖于PVA引起的π相移。μPol以这样的方式建立，即其由带π相移或不带π相移的交替间隔的线组成，如附图说明图1所示。这种μPol的优点包括·简单的处理过程；·较低的成本；·较高的产量。但是，PVA基μPol具有下列缺点·由于相移机制而具有较差的光谱特性；·相对较厚的薄膜厚度；·相对较低的空间分辨率；·难以控制线条宽度；·较差的耐热和抗湿性。本专利技术描述了另外一种制作高质量μPol的方法，其基本上可以消除上述问题。专利技术概述本专利技术为一种制造微偏振器的方法，包括提供一个具有第一和第二表面的第一板，提供一个具有第一和第二表面的第二板。然后，在每一个板的第一表面上涂布聚酰亚胺，之后沿预定的方向摩擦涂布在第一板的第一表面上的聚酰亚胺，并沿一个与所述预定方向成预定角度的方向摩擦涂布在第二板的第一表面上的聚酰亚胺。一校准/对准过程包括校准第一板和第二板，使第一板的第一表面和第二板的第一表面彼此面对，由此在二者之间形成一个空间。最后，在该空间中填充液晶，由此形成一个晶胞或膜。附图简述图1是基于μPol技术的PVA延迟器的简图；图2是通过TN液晶晶胞的旋光；图3是VA膜和TN晶胞的透射率-波长曲线；图4是TN基μPol的简图；图5是通过UV掩膜法制得的TN基μPol的简图；图6是由E-场校准法制得的TN基μPol的简图；图7是由多重摩擦法制得的TN基μPol的简图；图8是由两步UV曝光法制得的具有260μm线宽的TN基μPol的简图；图9是由多重摩擦法制得的具有60μm线宽的TN基μPol的简图；图10是利用挠性线性偏振片作为一个衬底、用非双折射片(non-briefringent)作为另一个衬底的TN基μPol的简图；图11是直接制作在LC显示器上的TN-μPol的简图；图12是45°微偏振器的简图；图13是水平对齐的TN-μPol的简图；图14是用于垂直显示象素或子象素列的垂直对齐的TN-μPol的简图15是水平和垂直排列的棋盘TN-μPol的简图。对本专利技术的详细描述TN液晶的原理当扭曲向列相(TN)晶胞满足Mauguin条件时，可以认为入射的线性偏振光通过液晶分子旋转。对于90°的TN晶胞，Mauguin条件是2Δnd＞＞λ，其中d是液晶晶胞的厚度，λ是入射光的波长，Δn表示双折射。TN膜使线性入射光的偏振轴旋转90°，如图2所示。在90°TN晶胞中，液晶分子以这种方式取向，即顶层在一个方向上排列，而底层垂直排列。TN晶胞的旋光性显示出比λ/2延迟器小得多的波长依赖性。换言之，TN晶胞的带宽远宽于延迟器的带宽，如图3所示。图3表示PVA膜和TN晶胞作为波长的函数的透射率曲线，其中通过在成对的平行光线之间插入PVA膜和TN晶胞来进行透射率的测量。TN晶胞的厚度为10μm，采用可聚合的液晶CM428并由UV光固化。与出自Polaroid的市售延迟器37.5μm的厚度相比，TN膜可以做得较薄，典型地处于5μm的范围。这种薄层最适宜构造高分辨率的μPol。一般地，用在显示系统中的液晶材料具有优良的耐热和抗湿性。另外，如果用可聚合(可UV聚合)的液晶制作TN晶胞，则可以从玻璃衬底上剥离并可转移到其它表面。TN-μPol具有PVA μPol的优点并克服了PVA μPol的缺点。TN-μPol的优点如下所述·在较宽的波段中具有良好的光谱特性；·薄的膜厚度。通过选择大双折射的液晶材料，TN-μPol可以做得极薄，并显示出很宽的带宽特性；·较高的空间分辨率；·较小的过渡区；·易于控制线宽；·良好的耐热和抗湿性；·加工简单，低成本和高产量。基于TN液晶的μPol如果使TN膜图案化，以使其具有带或不带旋光能力的交替间隔的线条，则产生一种新的μPol，如图4所示。在图4所示的有源带中，液晶分子扭曲成旋转入射光的偏振角。但是，在无源带中，液晶分子在各向同性相或均相或同相下均不扭转，使得其不能够旋转偏振方向。TN μPol的加工有几种方法把TN加工成μPol。已经提出的四种主要方法是·两步UV曝光；·E场(电场)排列；·多重摩擦；和·光诱导排列。下面将描述关于上述四种处理方法的基本细节。两步UV曝光法此方法采用两步UV曝光程序建立一μPol，该μPol由分别处于扭曲态和各向同性态的向列相线组成。本方法包括下列步骤·在两块玻璃板上涂布聚酰亚胺；·摩擦聚酰亚胺涂层；·用所述两块玻璃板制作一个晶胞，使得其中一个板的聚酰亚胺摩擦方向垂直于另一个板的聚酰亚胺摩擦方向；·以光手性浓度填充可聚合的向列相液晶，从而制得一个TN晶胞(膜)；·用一个具有交替间隔的透明和不透明带的掩膜覆盖TN晶胞；·在透明区域下用UV光将向列相液晶聚合成一永久扭曲的晶体结构；·去除掩膜；·将所述晶胞加热得高于向列相各向同性临界温度，使得那些被不透明掩膜带覆盖的未聚合向列相经历临界态成为各向同性相，从而产生未扭曲的液晶分子。聚合的向列相的扭曲结构保持不变。·最后，将先前未固化的向列相再聚合为各向同性相。所得的μPol将具有图5所示的特征。本方法只可以利用可聚合的向列相液晶实现。E-场(电场)排列法在此方法中，对预制有图案的ITO电极施加E场，以建立一个μPol，该μPol包含分别处于扭曲和匀质结构的向列相线。具体的程序包括·利用光刻法对一个ITO玻璃板形成图案，使其具有交替间隔的带有和不带有ITO的带；·在图案化的ITO玻璃和另一个未图案化的ITO玻璃板上涂布聚酰亚胺；·在适当的方向上摩擦聚酰亚胺；·用上述两块玻璃板制作一个TN晶胞，两块玻璃板的摩擦方向彼此垂直；·填充向列相液晶；·在带状ITO电极施加E场，以垂直对齐向列相液晶。带中每一ITO处的向列相液晶保持TN结构。通过本方法构成的μPol的最终结构示于图6中。多重摩擦法建立的图案化的聚酰亚胺带具有正交的摩擦方向，使得一条带中的液晶排列成扭曲结构，而相邻带中的向列相排列成匀质结构。必须使用一种光刻过程不会对其造成毁坏的适当的聚酰亚胺。本方法的步骤如下·在一个玻璃衬底上涂布聚酰亚胺(Brewer Scientific的SE 7311或其它合适的聚酰亚胺)；·单向摩擦聚酰亚胺涂层；·在被摩擦的聚酰亚胺顶部涂布光致抗蚀剂(Microposit的S 1815或其它合适的光致抗蚀剂)；·通过光刻法对光致抗蚀剂产生图案，从而形成交替间隔的带；·在垂直于第一摩擦方向的方向上再摩擦未被光致抗蚀剂覆盖的剩下的聚酰亚胺；·通过在丙酮池中冲洗而去除所有的光致抗蚀剂；·用图案化的玻璃板和另一个单向摩擦的聚酰亚胺玻璃板制作一个晶胞；·用向列相液晶填充晶胞，从而形成一种具有TN和匀质结构的交替带的μPol。光诱导排列法近来，利用光敏取向剂排列LC晶胞的可能性受到很多关注。由于其不接触且易于图案化的特点，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作微偏振器的方法，包括：提供一个具有第一和第二表面的第一板；提供一个具有第一和第二表面的第二板；在每一个板的第一表面上涂布聚酰亚胺；沿预定的方向摩擦涂布在第一板的第一表面上的聚酰亚胺；沿一个与所 述预定方向成预定角度的方向摩擦涂布在第二板的第一表面上的聚酰亚胺；校准第一板和第二板，使第一板的第一表面和第二板的第一表面彼此面对，由此在二者之间形成一个空间；在所述空间中填充液晶，由此形成一个晶胞或膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萨迪克M法里斯，阿达姆W戴夫比斯，戴维C斯威夫特，李乐，周英，
申请(专利权)人：瑞威欧公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]