液晶顯示屏的製備方法

2023-10-19 21:54:37 2

專利名稱：液晶顯示屏的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示屏的製備方法，尤其涉及一種採用碳納米管的 液晶顯示屏的製備方法。
背景技術：
液晶配向技術是決定液晶顯示屏優劣的關鍵技術之一，因為液晶配向技 術的好壞會直接影響最終液晶顯示屏的品質。高質量的液晶顯示屏要求液晶 有穩定和均勻的初始排列，而具有誘導液晶定向排列作用的薄層稱為配向層。
請參閱圖1中所示的液晶顯示屏100，其包括第一基體104、第二基體112 及夾在第一基體104和第二基體112之間的液晶層118。
所述第一基體104與第二基體112相對設置。所述液晶層118包括多個長棒 狀的液晶分子1182。所述第一基體104靠近液晶層118的表面依次設置一第一 透明電極層106和一第一配向層108,且第一基體104的遠離液晶層118的表面 設置一第一偏光片102。所述第二基體112靠近液晶層118的表面依次設置一第 二透明電極層114和一第二配向層116,且第二基體112的遠離液晶層118的表 面設置一第二偏光片110。
所述第一配向層108靠近液晶層118的表面形成有多個相互平行的第一溝 槽1082。所述第二配向層116靠近液晶層118的表面形成有多個相互平行的第 二溝槽1162。所述第一溝槽1082和第二溝槽1162的排列方向相互垂直，從而 可對液晶層118中的液晶分子1182進行定向，也就是使靠近第一溝槽1082和第 二溝槽1162的液晶分子1182分別沿著第一溝槽1082和第二溝槽1162的方向定 向排列。從而使得液晶分子1182的排列由上而下自動旋轉90度。
目前已知供液晶顯示屏使用的配向層材料有聚苯乙烯及其衍生物、聚醯 亞胺、聚乙烯醇、聚酯、環氧樹脂、聚胺酯、聚矽烷等，最常見的則是聚醯
亞胺。這些材料經磨擦法，傾斜蒸鍍sicy莫法和對膜進行微溝槽處理法(請參
見"Atomic-beam alignment of inorganic materials for liquid-crystal displays" ， P. Chaudhari, et al.， Nature, vol 411， p56 (2001))等方法處理後，可形成多個溝槽，該多個溝槽可使液晶分子定向排列。
現有技術中的採用磨擦法製備配向層的方法主要包括以下步驟
首先，在第二透明電極層114的內表面上塗覆一層配向材料。該配向材料 通常選自聚醯亞胺。然後，用絨布滾筒進行刷磨，使聚醯亞胺表面形成多個 微小溝槽1162，從而形成配向層116。
這種依靠絨布滾筒對配向材料進行刷磨的接觸式製造方法的操作過程較 為複雜，而且在操作過程中容易引入大量的靜電，容易對使用上述液晶顯示 屏100的液晶顯示屏中的薄膜電晶體元件造成損壞；產生大量的粉塵，需要進 行額外的清洗步驟，以免影響所製成的配向層的品質。而且，所採用的絨布 的壽命有限，需要經常更換。
有鑑於此，確有必要提供一種製備工藝簡單的液晶顯示屏的製備方法。

發明內容
一種液晶顯示屏的製備方法，其包括以下步驟提供一基體；形成一碳 納米管層於上述基體的表面，該碳納米管層中的碳納米管沿同一方向排列； 形成一固定層於所述碳納米管層的表面，製得一第一基板；重複上述的製備 步驟，製得一第二基板；設置一液晶層於所述第一基板與第二基板的固定層 之間，且第 一基板與第二基板的碳納米管層中的碳納米管的排列方向垂直， 從而形成所述的液晶顯示屏。
與現有技術相比較，本技術方案提供的液晶顯示屏的製備方法具有以下 優點其一，由於作配向層的碳納米管層本身具有很多均勻的微小間隙，從 而使得形成在碳納米管層上的固定層具有微小溝槽，該微小溝槽可對液晶分 子進行配向，從而無需進行額外的工藝使配向層具有微小溝槽，降低了配向 層的製作成本，筒化了製作工藝。其二，由於將固定層覆蓋於所述碳納米管 層的表面，該固定層能較好地將碳納米管層固定於所述基體的表面，從而形 成一配向層。該配向層與液晶材料接觸時或與外界長時間接觸時不脫離，故 採用固定層可將配向層較好地固定於基體的表面。進而採用上述的配向層的 液晶顯示屏具有較好的配向品質。


圖1是一種現有技術的液晶顯示屏的立體示意圖。
圖2是本技術方案實施例的液晶顯示屏的製備方法的流程圖。 圖3是本技術方案實施例的獲得的液晶顯示屏的結構示意圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖詳細說明本技術方案的液晶顯示屏的製備方法。 請參閱圖2及圖3，本技術方案實施例提供了一種液晶顯示屏300的制 備方法，其主要包括以下步驟
步驟一提供一第一基體322。
所述第一基體322的材料可由透明材料，如玻璃、石英、金剛石或塑料 等硬性材料或柔性材料形成。具體地，所述柔性基體的材料可以為三乙酸纖 維素(Cellulose Triacetate, CTA)等柔性材料。
其中，本實施例的第一基體322為一CTA基體，該CTA基體的厚度為 2毫米，寬度為20釐米，長度為30釐米。
步驟二形成一第一碳納米管層324b於上述第一基體322的表面，該 碳納米管層中的碳納米管沿同 一方向排列。
首先，提供一碳納米管陣列，優選地，該陣列為超順排碳納米管陣列。
本技術方案實施例提供的碳納米管陣列為單壁碳納米管陣列、雙壁碳納 米管陣列或多壁碳納米管陣列。本實施例中，超順排碳納米管陣列的製備方 法採用化學氣相沉積法，該超順排碳納米管陣列為多個彼此平行且垂直於基 底生長的碳納米管形成的純碳納米管陣列。
可以理解，本實施例提供的碳納米管陣列不限於上述製備方法。也可為 石墨電極恆流電弧放電沉積法、雷射蒸發沉積法等。
其次，採用一拉伸工具從碳納米管陣列中拉取獲得一碳納米管薄膜。其 具體包括以下步驟:(a)從上述碳納米管陣列中選定一定寬度的多個碳納米 管片斷或束，本實施例優選為採用具有一定寬度的膠帶接觸碳納米管陣列以 選定一定寬度的多個碳納米管片斷或束；(b)以一定速度沿基本垂直於碳納 米管陣列生長方向拉伸該多個碳納米管片斷或束，以形成一連續的碳納米管 薄膜。
在上述拉伸過程中，該多個碳納米管片段或束在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離基底的同時，由於範德華力作用，該選定的多個碳納米管片斷或束 分別與其他碳納米管片斷或束首尾相連地連續地被拉出，從而形成一碳納米 管薄膜。該碳納米管薄膜中碳納米管的排列方向基本平行於碳納米管薄膜的 拉伸方向。
進一步地，通過使用有機溶劑或者施加機械外力處理所述的碳納米管薄 膜得到一碳納米管長線。具體地，所述的使用有機溶劑處理得到一碳納米管
長線的方法具體包括以下步驟通過試管將有機溶劑滴落在碳納米管薄膜表 面，並浸潤整個碳納米管薄膜。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲 醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中優選採用乙醇。該碳納米管薄膜經 有機溶劑浸潤處理後，在揮發性有機溶劑的表面張力的作用下，碳納米管薄 膜中的平行的碳納米管片斷會部分聚集成碳納米管束，因此，該碳納米管薄 膜收縮成碳納米管長線。該碳納米管長線表面體積比小，無粘性，且具有良 好的機械強度及韌性，應用有機溶劑處理後的碳納米管長線能方便地應用於 宏觀領域。
所述的通過施加機械外力處理得到一碳納米管長線的方法具體包括以 下步驟提供一個尾部可以粘住碳納米管薄膜的紡紗軸。將該紡紗軸的尾部 與碳納米管薄膜結合後，將該紡紗軸以旋轉的方式旋轉該碳納米管薄膜，從 而形成一碳納米管長線。該碳納米管長線是由多個首尾相連的碳納米管束組 成的絞線結構。可以理解，上述紡紗軸的;5走轉方式不限，可以正轉，也可以 反轉，或者正轉和反轉相結合。
進一步地，還可施加機械外力處理所述拉取獲得的碳納米管長線，形成 具有絞線結構的碳納米管長線。該方法具體包括以下步驟提供一紡紗軸； 將該紡紗軸的尾部與碳納米管長線的一端結合；將該紡紗軸以旋轉的方式旋 出，從而形成具有絞線結構的碳納米管長線。可以理解，上述紡紗軸的旋轉 方式不限，可以正轉，也可以反轉，或者正轉和反轉相結合。
本實施例中，所述碳納米管可以是單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁 碳納米管中的一種或幾種；該單壁碳納米管的直徑為0.5納米 50納米，該 雙壁-灰納米管的直徑為1.0納米~50納米，該多壁石友納米管的直徑為1.5納 米 50納米。
再次，將上述的一個碳納米管薄膜鋪設於所述基體的表面、多個碳納米管薄膜沿同一方向平行且無間隙地鋪設或將上述的碳納米管長線緊密排列
地鋪設在所述基體的表面，從而形成一第一碳納米管層324b覆蓋於所述第 一基體322的表面。
由於碳納米管薄膜或碳納米管長線中的碳納米管均沿同 一方向排列，故 上述的碳納米管薄膜或碳納米管長線也可重疊鋪設形成一個碳納米管層，只 需確保該碳納米管層中的碳納米管沿同 一 方向排列即可。
進一步地，為了使所述第一碳納米管層324b更好地粘結在所述第一基 體322的表面。本實施例中，進一步還可在將上述的第一碳納米管層324b 覆蓋在上述第一基體322的表面之前，進行清洗所述第一基體322。該方法 具體包括以下步驟分別用有機溶劑和去離子水超聲清洗所述的第 一基體 322;用保護氣體將第一基體322吹乾。優選地，所述的有機溶劑為無水乙 醇，所述的保護氣體為氮氣，採用氮氣槍對所述第一基體322進行吹乾。
進一步地，在清洗第一基體322之後，還進一步包括形成一粘結劑層(未 標示)於所述第一基體322的表面，並將所述碳納米管薄膜或碳納米管長線 鋪設於所述粘結劑層的表面，從而形成一第一碳納米管層324b於第一基體 322的表面。
另，在將上述的第一碳納米管層324b覆蓋於所述第一基體322的表面 之後，還可對所述第一碳納米管層324b進行有機溶劑處理的步驟。用有機 溶劑處理所述第一碳納米管層324b後，可將第一碳納米管層324b初步粘附 在所述第一基體322的表面或粘結劑的表面上。具體地，該有機溶劑為揮發 性有機溶劑，可選用乙醇、曱醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿等，本實施例中的 有機溶劑採用乙醇。該使用有機溶劑處理的步驟可通過試管將有機溶劑滴落 在第一碳納米管層324b的表面，並浸潤整個第一碳納米管層324b。也可將 上述形成有第一碳納米管層324b的第一基體322整個浸入盛有有機溶劑的 容器中浸潤。所述第一碳納米管層324b經有機溶劑浸潤處理後，在揮發性 有機溶劑的表面張力的作用下，其中的平行的碳納米管片斷會部分聚集成碳 納米管束。因此，該第一碳納米管層324b的表面體積比小，無粘性，且具 有良好的機械強度及韌性。
在由碳納米管薄膜形成的第一碳納米管層324b中，該碳納米管薄膜包 括多個碳納米管束片段，每個碳納米管束片段具有大致相等的長度且每個碳
9納米管束片段由多個相互平行的碳納米管束構成，碳納米管束片段兩端通過 範德華力相互連接。故，碳納米管薄膜中多個碳納米管束或碳納米管之間具 有多個平行且均勻分布的間隙，該間隙可作為微小的溝槽用於對液晶分子進
行配向。在由碳納米管長線無間隙地排列形成的第一碳納米管層324b中， 多個碳納米管長線之間也具有多個平行且均勻分布的間隙，該間隙可作為微 小的溝槽用於對液晶分子進行配向。
此外，還可採用透明導電膠或粘結劑將上述的第一碳納米管層324b粘 附在所述第 一基體322的表面。
步驟三覆蓋一第一固定層324a於所述第一碳納米管層324b的表面， 製得一第一基板330。
其中，所述第一固定層324a的材料可由無機材料或有機材料形成。所 述無機材料為氫化的類金剛石(diamond-like carbon, DLC)、氮化矽(SiN》、氬 化的不定型矽、碳化矽(SiC)、 二氧化矽(Si02)、氧化鋁(八1203)、氧化鈰(Ce02)、 氧化錫(Sn02)、鈦酸鋅(ZnTi02)以及鈦酸銦(InTi02)等化學物質。可採用蒸鍍、 濺射或者等離子增強化學氣相沉積(PECVD)生長等方法將上述的無機材料 覆蓋於所述第一碳納米管層324b的表面，從而形成一第一固定層324a,其 厚度為10納米(nm)-2微米(nm)。
此外，所述第一固定層324a還可由有機材料形成，其具體的製備步驟
為
首先，將有機粉體材料溶於一溶劑中，配成一溶液。
其中，所述的有機粉體材料為聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)、聚醯亞 胺(polyimide, PI)、聚曱基丙烯酸曱酯(polymethyl methacrylate， PMMA)、聚 碳酸酯(polycarbonate，PC)等。所述的溶劑為可揮發的有機溶劑，配成的溶液 的濃度為1~10%。優選地，所述溶劑為Y丁內酯(Y-butyrolactone)，所述有機 溶液為濃度為5%PI溶液。
其次，將上述的溶液滴到所述第一碳納米管層324b的的表面，並放入 一甩膠機中進行甩膠。
其中，控制滴到所述第一碳納米管層324b表面的溶液，可控制最終形 成於第一基體322表面的第一固定層324a的厚度，其厚度為10納米(nm) 2 微米Om)。甩膠機的轉速為1000 8000轉每分鐘(r/min)，優選為5000r/min。甩膠的時間不限可根據實際需要進行選擇。優選地，甩膠時間為60秒，得 到的有^L薄膜的厚度為80nm。
最終，加熱經甩膠處理後的第一基體322,從而得到覆蓋第一固定層324a 的第一基體322。
進一步地，加熱的步驟可除去塗覆於第一碳納米管層324b表面上的溶 液中的溶劑，並乾燥所述的第一基體322。優選地，加熱第一基體322的溫 度為250°C，加熱的時間為60秒。可以理解，上述的加熱溫度和時間可才艮據 實際需要進行選擇。
可以理解，第一碳納米管層324b中多個碳納米管、碳納米管束以及碳 納米管長線之間具有多個平行的間隙，相應地，形成在上述第一碳納米管層 324b表面的第一固定層324a的表面形成了多個平行的第一溝槽328,該第 一溝槽328可對液晶分子進行配向。本實施例提供的第一配向層324包括第 一碳納米管層324b和第 一 固定層324a。由於將第一 固定層324a覆蓋於所述 第一碳納米管層324b的表面，故第一配向層324與液晶材料接觸時或與外 界長時間接觸時不脫離。因此，具有較好的配向品質，進而採用上述配向層 的液晶顯示屏300也具有較好的配向品質。
步驟四重複上述的製備步驟，製得一第二基板310。
具體地，重複上述的第一至第三步驟，從而形成了依次覆蓋有一第二碳 納米管層304b、第二固定層304a的第二基體302,作為第二基板310。從第 一基^反330的說明可知，在第二固定層304a靠近液晶層338的表面也形成 了多個平行的第二溝槽308，該第二溝槽308也可對液晶分子進行配向。
步驟五設置一液晶層338於所述第一基板330與第二基板310之間， 且第一碳納米管層324b與第二碳納米管層304b中的碳納米管的排列方向垂 直。
首先，將液晶材料滴到第二基板310的第二固定層304a的表面，從而 形成一液晶層338。本實施例中，採用滴管吸取一定量的液晶材料，之後滴 到第二基板310的第二固定層304a的表面，形成一液晶層338,該液晶層 338包括多個長棒狀的液晶分子。
其次，將第一基板330的第一固定層324a緊鄰所述液晶層338鋪設， 且保證第 一基板330的碳納米管的排列方向與第二基板310的碳納米管的排列方向垂直，從而使得第一配向層324的第一溝槽328與第二配向層304的 第二溝槽308的排列方向垂直。具體地，第一配向層324中的第一溝槽328 沿X軸方向平行且定向排列；第二配向層304中的第二溝槽308沿Z軸方 向平行且定向排列，從而形成一液晶顯示屏300。進一步，還可將第一基板 330和第二基板310的周邊採用密封膠進行密封。本實施例，所述的密封膠 為硫化珪橡膠706B。
可以理解，為了保持第一基板330與第二基板310之間的間距，還可在 第一基板330和第二基板310之間設置多個透明間隔物(未示出)。所述間隔 物的材料和大小可根據實際需要進行選擇。本實施例，將1 10微米的聚乙 烯(polyethylene, PE)小球超聲分散在無水乙醇中，用滴管吸取少量上述溶液， 滴在第二基板310的第二固定層304a的表面。待乙醇揮發後，剩餘的PE小 球將起到間隔物的作用。
可以理解，為了使得液晶顯示屏300具有更好的偏振效果，還可在第一 基板330和/或第二基板310遠離液晶層338的表面設置至少一個偏振片(未 示出)。
本技術方案提供的液晶顯示屏300的製備方法具有以下優點其一，由 於作配向層的碳納米管層本身具有很多均勻的微小間隙，從而使得形成於碳 納米管層上的固定層具有微小溝槽，該微小溝槽可對液晶分子進行配向，從 而無需進行額外的工藝使配向層具有微小溝槽，降低了配向層的製作成本， 簡化了製作工藝。其二，由於將固定層覆蓋於所述碳納米管層的表面，該固 定層能較好地將碳納米管層固定於所述基體的表面，從而形成一配向層。該 配向層與液晶材料接觸時或與外界長時間接觸時不脫離，故採用固定層可將 配向層較好地固定於基體的表面。進而採用上述的配向層的液晶顯示屏具有 較好的配向品質。
另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依 據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
權利要求
1.一種液晶顯示屏的製備方法，其包括以下步驟提供一基體；形成一碳納米管層於上述基體的表面，該碳納米管層中的碳納米管沿同一方向排列；形成一固定層於所述碳納米管層的表面，製得一第一基板；重複上述的製備步驟，製得一第二基板；設置一液晶層於所述第一基板與第二基板的固定層之間，且第一基板與第二基板的碳納米管層中的碳納米管的排列方向垂直，從而形成所述的液晶顯示屏。
2. 如權利要求1所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述形成碳納米 管層於所述基體的表面的過程包括以下步驟提供一碳納米管陣列；採用一 拉伸工具從該碳納米管陣列中拉取獲得碳納米管薄膜；沿同一方向平行鋪設 或重疊鋪設所述碳納米管薄膜於所述基體的表面，從而得到一碳納米管層。
3. 如權利要求2所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，進一步包括使用 有機溶劑處理拉取獲得的碳納米管薄膜，以形成碳納米管長線；並將多個碳 納米管長線緊密排列於所述基體的表面，從而得到一碳納米管層。
4. 如權利要求3所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，進一步包括採用 機械外力處理所述碳納米管薄膜或碳納米管長線，形成具有絞線結構的碳納 米管長線。
5. 如權利要求4所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述機械外力處 理的過程包括以下步驟提供一紡紗軸；將該紡紗軸的尾部與^ 友納米管結構 或經有機溶劑處理後的碳納米管結構的一端結合；將該紡紗軸以旋轉的方式 旋出。
6. 如權利要求1所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述將碳納米管 層鋪設在所述基體的表面之前，進一步包括預先清洗所述基體的表面的步驟， 該步驟具體包括以下步驟分別用有機溶劑和去離子水超聲清洗所述基體； 用保護氣體將基體吹乾。
7. 如權利要求6所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，進一步包括形成一粘結劑層於所述基體的表面，並將所述碳納米管層形成於所述粘結劑層的 表面的步驟。
8. 如權利要求1所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所迷在將碳納米 管層覆蓋在所述基體表面的步驟之後，進一步包括採用有機溶劑處理所述碳 納米管層的步驟。
9. 如權利要求1所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述固定層的材 料為氫化的類金剛石、氮化矽、氫化的不定型矽、碳化矽、二氧化矽、氧化 鋁、氧化鈰、氧化錫、鈥酸鋅或鈦酸銦。
10. 如權利要求9所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述固定層的制 備方法包括蒸鍍法、濺射法或等離子增強化學氣相沉積法。
11. 如權利要求1所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述固定層的材 料為有機材料，該有機材料為聚乙烯醇、聚醯亞胺、聚曱基丙烯酸甲酯或聚 碳酸酯。
12. 如權利要求11所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述固定層的制 備方法包括以下步驟將有機材料溶於一溶劑中，配成一溶液；將上述的溶 液滴到塗覆有碳納米管層的基體的表面，並放入一甩膠機中進行甩膠；以及 加熱經甩膠處理後的基體，從而形成一固定層於碳納米管層的表面。
13. 如權利要求1所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述固定層的厚 度為10納米 2孩i米。
14. 如權利要求1所迷的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，所述設置一液晶 層於第一基板與第二基板之間的過程具體包括以下步驟將液晶材料滴到第 二基板的固定層的表面；覆蓋第一基板的固定層於所述液晶層的表面。
15. 如權利要求14所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，在將液晶層設置 於第一基板與第二基板之間的過程之前，進一步包括設置多個透明間隔物於 第二基板的表面的步驟，該步驟具體包括以下步驟將1 10微米的聚乙烯小 球超聲分散在無水乙醇中；用滴管吸取少量上述溶液；以及滴在第二基板的 固定層的表面。
16. 如權利要求1所述的液晶顯示屏的製備方法，其特徵在於，在將液晶層設置於第 一基板與第二基板之間的過程之後，進一步包括使用密封膠密封第 一基 板和第二基板的周邊的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種液晶顯示屏的製備方法，其包括以下步驟提供一基體；形成一碳納米管層於上述基體的表面，該碳納米管層中的碳納米管沿同一方向排列；形成一固定層於所述碳納米管層的表面，製得一第一基板；重複上述的製備步驟，製得一第二基板；設置一液晶層於所述第一基板與第二基板的固定層之間，且第一基板與第二基板的碳納米管層中的碳納米管的排列方向垂直，從而形成所述的液晶顯示屏。
文檔編號G02F1/1337GK101515091SQ20081006541
公開日2009年8月26日 申請日期2008年2月22日 優先權日2008年2月22日
發明者付偉琦, 亮 劉, 姜開利, 範守善 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司