DE19829231B4

DE19829231B4 - Verfahren zum Ausrichten eines Polymerfilms und Verfahren zum Ausrichten eines Flüssigkristalls

Info

Publication number: DE19829231B4
Application number: DE19829231A
Authority: DE
Inventors: Choi Ichion Sang Un; Kim Songnam Tae Kwon
Original assignee: Boe Hydis Technology Co Ltd
Current assignee: Hydis Technologies Co Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2018-07-01
Also published as: US20010012082A1; JPH11133431A; DE19829231A1; US6252642B1; KR19990006163A; KR100254857B1

Abstract

Verfahren zum Ausrichten eines Polymerfilms, mit den Schritten:
Ausbilden des Polymerfilms (21) enthaltend einen Azo-Farbstoff auf einem Substrat (20);
Anlegen eines Pumpstrahls mit einem gegebenen Polarisationszustand an den Polymerfilm (21), Modifizieren einer Ausrichtung eines Azo-Farbstoff-Moleküls des Polymerfilms (21),
wobei
eine Zahl der Azo-Farbstoff-Moleküle des Polymerfilms (21), welche in einer ersten Richtung parallel zu der Ausbreitungs- und/oder Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls ausgerichtet sind und eine Zahl der Azo-Farbstoff-Moleküle des Polymerfilms (21), welche in einer zweiten Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls ausgerichtet sind, in Abhängigkeit von einer Stärke des elektrischen Feldes einer Hauptachse und einer Stärke des elektrischen Feldes einer Nebenachse des Polarisationszustands in dem Pumpstrahl eingestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zum optischen Ausrichten bzw. Abgleichen und insbesondere auf eine Technik zum Ausrichten bzw. Abgleichen eines polymeren bzw. Polymerfilms, ein Verfahren zum Ausrichten eines Flüssigkristalls mit einem einstellbaren bzw. regelbaren bzw. steuerbaren Vorneigungs- bzw. Vorkippwinkel unter Verwendung des polymeren ausgerichteten Films, und eine Flüssigkristallanzeige (LCD), welche die obengenannten Techniken verwendet.
Eine Anzeige mit einer flachen Frontplatte bzw. Scheibe (Panel) ist ein wichtiges Bauelement bei einem Fernseher mit einer geringen Größe und einem Bildschirm mit großer Abmessung und einem tragbaren Anschluß bzw. Endgerät. Insbesondere wird eine LCD weithin als ein Informationsanzeigenbauelement verwendet hinsichtlich der geringen Adressierungsspannung, einem hohen Kontrastverhältnis, niedrigen Kosten, einer hohen Zuverlässigkeit bezüglich des Sonnenlichts und einer guten Schnittstelle zu einem integrierten Schaltkreis.
Um die LCD mit einer gleichförmigen Helligkeit und einem hohen Kontrastverhältnis herzustellen sollte der Flüssigkristall, welcher zwischen einem Paar der Substrate in die LCD eingefügt wird, in einer Richtung ausgerichtet bzw. abgeglichen sein. Im allgemeinen werden Ausrichtungs- bzw. Abgleichfilme auf den gegenüberliegenden Oberflächen eines oberen Substrats und eines unteren Substrats ausgebildet, wodurch der Flüssigkristall in einer Richtung ausgerichtet wird.
Ein allgemeines Verfahren zum Ausrichten der Flüssigkristallmoleküle ist eine Oberflächenbehandlung, insbesondere Reiben bzw. Polieren bzw. Glanzschleifen (Rubbing). Ein Polyimidharz wird auf eine Oberfläche des Substrats beschichtet und dann mit einem Stoff bzw. Gewebe poliert bzw. gerieben, wodurch eine gerade Rille bzw. Riffelung ausgebildet wird. Der Flüssigkristall wird bzw. ist entlang der Rille ausgerichtet.
Jedoch erleiden bzw. erfahren der Farbfilter oder das Dünnfilmtransistor TFT-Feld unter dem Substrat eine mechanische oder elektrische Beschädigung, weil das Polieren bzw. Reiben nach dem Ausbilden des Polyimids auf dem Glassubstrat mit einem Farbfilter oder einem TFT durchgeführt wird. Entsprechend ist die Reproduktion bzw. Wiederholbarkeit des Verfahrens nicht gut. Ebenso weist die LCD, welche durch das Polieren bzw. Schleifen hergestellt wurde, einen engen bzw. schmalen Betrachtungswinkel auf. Um das Problem des schmalen Betrachtungswinkels zu lösen gibt es eine Technik zur Ausbildung von Mehrdomänen bzw. Vielfachgebieten (multi-domain). Das Verfahren zum Ausbilden der Mehrdomänen bzw. Vielfachgebiete unter Verwendung des Polieren bzw. Schleifens ist kompliziert.
Bei der LCD ist es unter Verwendung des Schleifen bzw. Polieren nicht einfach einen Vorneigungs- bzw. Vorkippwinkels des Flüssigkristalls einzustellen bzw. regeln, was ein wichtiger Faktor für die Reaktions- bzw. Ansprechzeit und das Kontrastverhältnis der LCD ist. Deshalb wurde vor kurzem ein Verfahren zum Einstellen des Vorneigungswinkels ohne Schleifen bzw. Polieren aktiv studiert.
EP 0 632 311 A zeigt eine Vorrichtung bei der ein Polarisator das Licht eines Lasers in linear polarisiertes Licht transformiert. Die Richtung der Polarisation des Laserlichtes wird variiert, indem der Polarisator um seine optische Achse gedreht wird, und zwar genau dann, wenn von einer Mikro-Domäne zur Nächsten gewechselt wird.
Die WO 95/22075 A zeigt, dass ein „Pretilt" einer mit elliptisch polarisiertem Licht ausgerichteten Polymerschicht eingestellt werden kann.
Es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Polymer ohne ein Schleif- bzw. Polierverfahren optisch auszurichten.
Das obige Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft wird ein Verfahren bereitgestellt, um einen Vorneigungs- bzw. Vorkippwinkel eines Flüssigkristalls ohne das Polierverfahren einzustellen bzw. zu regeln.
Vorteilhaft wird ein Verfahren zum optischen Ausrichten eines Ausrichtungsfilmes mit einer guten Reproduzierbarkeit bereitgestellt.
Vorteilhaft weist eine Flüssigkristallanzeige auf:
Ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, welches dem ersten Substrat gegenüberliegt, einen hochmolekularen Dünnfilm umfassend einen Azo-Farbstoff und auf einer gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet, ein Ausrichtungs- bzw. Abgleichfilm ist auf einer gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten Substrats ausgebildet, und eine Flüssigkristallschicht ist zwischen dem Polymerfilm und dem Ausrichtungsfilm ausgebildet. Hier ist der Polymerfilm ein Polyvinylalkohol umfassend Methylorange als Azo-Farbstoff.
Vorteilhaft wird für das Verfahren zum Ausbilden des oben erwähnten Polymerfilms als einen Ausrichtungs- bzw. Abgleichfilm als erstes ein Substrat vorgesehen. Der Polymerfilm umfassend bzw. enthaltend den Azo-Farbstoff wird auf dem Substrat ausgebildet. Ein Pumpstrahl mit einem vorgegebenen Polarisationszustand wird an den Polymerfilm angelegt, wodurch eine Anordnung bzw. Ausrichtung der Moleküle des Polymers modifiziert bzw. verändert wird. Der Polymerfilm ist ein Polyvinylalkohol umfassend Methylorange als Azo-Farbstoff. Der vorgegebene Polarisationszustand kann sein: Eine zirkulare Polarisation bzw. Kreispolarisation, eine ellipsenförmige Polarisation, und eine lineare Polarisation. Bezüglich der Ausrichtung bzw. Anordnung des Polymerfilms ist eine Anzahl bzw. Menge des Polymerfilms in einer ersten Richtung ausgerichtet bzw. angeordnet, parallel zu einer Ausbreitung- bzw. Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls, und eine Anzahl bzw. Menge des Polymerfilms ist in einer zweiten Richtung ausgerichtet, senkrecht zu der Ausbreitung- bzw. Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls, und diese werden eingestellt bzw. gesteuert in Übereinstimmung mit bzw. in Abhängigkeit von einer Intensitätsskala bzw. -stärke von elektrischen Feldern von Hauptachsen und Nebenachsen des Pumpstrahls. Das heißt, wenn ein Verhältnis der elektrischen Feld-Skala bzw. des elektrischen Feld-Maßstabs bzw. Feldstärke der Hauptachse zu dem der Nebenachse sich an 1 annähert, wird die Anzahl bzw. Menge des Polymerfilms, welche in der ersten Richtung angeordnet bzw. ausgerichtet ist, exponentiell erhöht. Ebenso, wenn ein Verhältnis der elektrischen Feld-Skala der Hauptachse und das der Nebenachse sich 1 annähert, wird die Anzahl bzw. Menge des Polymerfilms, welche in der zweiten Richtung ausgerichtet sind, exponentiell verringert. Des weiteren wird eine Doppelbrechung des Polymerfilms exponentiell erhöht, wenn sich ein Verhältnis der elektrischen Feld-Skala bzw. -Stärke der Hauptachse und das der Nebenachse 1 annähert.
Bei einem vorteilhaften Verfahren zum Ausrichten eines Flüssigkristalls mit einem leicht einstellbaren bzw. regelbaren Vorneigungs- bzw- Vorkippwinkel (pretilt angle) wird als erstes ein erstes Substrat und ein zweites Substrat gegenüberliegend zu dem ersten Substrat vorgesehen. Der Polymerfilm umfassend einen Azo-Farbstoff wird auf einer gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet. Ein Pumpstrahl mit einem vorgegebenen bzw. vorherbestimmten Polarisationszustand wird an dem Polymerfilm angelegt, und modifiziert bzw. formt eine Anordnung bzw. Ausrichtung der Moleküle des Polymerfilms. Eine Flüssigkristallschicht wird zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat ausgebildet. Hier ist der Polymerfilm ein Polyvinylalkohol umfassend Methylorange als Azo-Farbstoff. Der vorgegebene Polarisationszustand kann sein:
Eine zirkulare Polarisation, eine ellipsenförmige Polarisation oder eine lineare Polarisation. Ein Vorneigungswinkel in einem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht wird eingestellt bzw. geregelt gemäß dem Polarisationszustand des Pumpstrahls. Im Detail wird ein Vorneigungswinkel in einem Flüssigkristall exponentiell erhöht, wenn ein Verhältnis der elektrischen Feld-Skala bzw. -Stärke der Hauptachse und das der Nebenachse sich an 1 annähert. Ebenso wird ein Vorneigungswinkel in einem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht exponentiell erhöht, wenn die Molekularzahl des Polymers, welches in der ersten Richtung angeordnet ist, erhöht wird. Des weiteren wird ein Vorneigungswinkel in einem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht exponentiell verringert, wenn die Molekularzahl des Polymers, welches in der zweiten Richtung angeordnet ist, erhöht wird. Ein Vorneigungswinkel in einem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht wird erhöht, wenn eine Doppelbrechung des Polymerfilms erhöht wird.
Wie oben beschrieben, wird die Anordnung bzw. Ausrichtung der Moleküle des Polymers eingestellt bzw. gesteuert bzw. geregelt und ein Vorneigungs- bzw. Vorkippwinkel eines Moleküls des Flüssigkristalls wird leicht eingestellt bzw. angepaßt, durch die Verwendung von Polyvinylalkohol als das Polymer, umfassend Methylorange als Azo-Farbstoff.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei:
1 eine Querschnittsansicht einer Flüssigkristall-Zelle ist, welche eine optische Ausrichtung durch einen polarisierten Pumpstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2a und 2b sind Ansichten, welche eine Anordnung bzw. Ausrichtung der Methylorange-Moleküle gemäß bzw. in Abhängigkeit von dem polarisierten Zustand des Pumpstrahls zeigen.
3 ist eine Vorrichtung zum Messen der Zahl der Methylorange-Moleküle, welche in einer parallelen Richtung zu der Ausbreitung bzw. Fortpflanzung des Pumpstrahls angeordnet sind, und in einer Richtung senkrecht zu der des Pumpstrahls angeordnet sind.
4a ist ein Graph, welcher das Zahlverhältnis der Methylorange-Moleküle zeigt, welche in der parallelen Richtung zu der Fortpflanzung bzw. Ausbreitung des Pumpstrahls angeordnet sind.
4b ist ein Graph, welcher das Zahlverhältnis der Methylorange-Moleküle zeigt, welche in der Richtung senkrecht zu der Ausbreitungs- bzw. Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls angeordnet bzw. ausgerichtet sind.
4c ist ein Graph, welcher eine Doppelbrechung des Methyloranges gemäß bzw. in Abhängigkeit von dem polarisierten Zustand des Pumpstrahls zeigt.
5 ist ein Graph, welcher einen Vorneigungs- bzw. Vorkippwinkel eines Flüssigkristalls gemäß bzw. in Abhängigkeit von dem polarisierten Zustand des Pumpstrahls zeigt.
6a ist ein Graph, welcher einen Vorneigungswinkel eines Flüssigkristalls gemäß bzw. in Abhängigkeit von dem Zahlverhältnis der Methylorange-Moleküle zeigt, welche in der parallelen Richtung zu der Ausbreitungs- bzw. Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls angeordnet sind.
6b ist ein Graph, welcher einen Vorneigungswinkel eines Flüssigkristalls gemäß bzw. in Abhängigkeit von dem Zahlverhältnis der Methylorange-Moleküle zeigt, welche in der Richtung senkrecht zu der Ausbreitung des Pumpstrahls angeordnet sind.
6c ist ein Graph, welcher einen Vorneigungswinkel eines Flüssigkristalls gemäß bzw. in Abhängigkeit von der Doppelbrechung des Methyloranges zeigt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird nicht oder nicht nur Schleifen bzw. Polieren verwendet, sondern ein Polymer umfassend einen Azo-Farbstoff und ein polarisierter Pumpstrahl, eine Anisotropie der Anordnung bzw. Ausrichtung des Polymers enthaltend den Azo-Farbstoff wird induziert bzw. erzeugt und dann wird die Flüssigkristall-Zelle ausgebildet. Danach wird der Flüssigkristall in die Flüssigkristall-Zelle eingegeben bzw. injiziert, wodurch der Flüssigkristall ausgerichtet bzw. abgeglichen wird.
Ein polarisierter Zustand des Pumpstrahls, welcher an einen solchen polymeren ausgerichteten Film angelegt wird, bestimmt eine Anordnung bzw. Ausrichtung des polymeren ausgerichteten Films, welcher einen Vorneigungswinkel eines Flüssigkristalls einer Flüssigkristall-Zelle einstellt bzw. regelt bzw. festlegt.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Flüssigkristall-Zelle, und veranschaulicht eine optische Ausrichtung durch einen polarisierten Pumpstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Flüssigkristall-Zelle 1 weist ein oberes Substrat 10 und ein unteres Substrat 20 auf. Ein Ausrichtungs- bzw. Abgleichfilm 21 ist aus einem Polymer enthaltend einen Farbstoff hergestellt und ist auf dem unteren Substrat 20 vorgesehen, wobei ein Abgleich- bzw. Ausrichtungsfilm 11, hergestellt aus Polyimid, auf dem oberen Substrat 10 beschichtet ist bzw. dieses überzieht. Der Farbstoff, welcher in dem polymeren Ausrichtungsfilm 21 enthalten ist, ist Methylorange, und zeigt ein optisches anisotropes Merkmal, und Polyvinylalkohol wird als eine Matrix bzw. Grundmaterial verwendet.
In der Flüssigkristall-Zelle von 1 ist der Ausrichtungsfilm 11 so ausgerichtet, um einen ausgewählten Vorneigungswinkel durch das Schleif- bzw. Polierverfahren zu haben, und der polymere Ausrichtungsfilm 21 auf dem unteren Substrat 20 wird durch das polarisierte Licht gepumpt und so ausgerichtet, um einen ausgewählten Vorneigungswinkel aufzuweisen, bevor das obere Substrat und das untere Substrat bondiert bzw. gebunden bzw. verbunden werden.
Ein Vorneigungswinkel α der Flüssigkristall-Zelle in 1 wird durch ein Kristall-Drehverfahren gemessen und ist durch die nachfolgende Gleichung dargestellt:
Wobei α_PI und α jeweils Vorneigungswinkel des Flüssigkristalls nahe dem Polyimid-Ausrichtungsfilm 11 und dem polymeren Ausrichtungsfilm 21 sind, θ_X ist ein symetrischer Winkel einer Transmittanz- bzw. Durchlässigkeit-Kurve der Flüssigkristall-Zelle und n_e und n₀ sind jeweils Brechungsindizes der außerordentlichen Welle und der gewöhnlichen bzw. ordentlichen Welle.
Der Vorneigungswinkel α des Flüssigkristalls nahe dem polymeren Ausrichtungsfilm 21 wird aus obiger Gleichung berechnet.
Wenn der zirkular polarisierte Pumpstrahl schräg bzw. geneigt an die Füssigkristall-Zelle in 1 in Bezug auf das Substrat angelegt wird, sind bzw. werden die Methylorange-Moleküle entlang der Fortpflanzung bzw. Ausbreitungsrichtung des Lichts ausgerichtet. Nach der Herstellung der Zelle wird der Flüssigkristall eingegeben bzw. eingefügt und wird schräg bzw. geneigt ausgerichtet.
Als erstes wird die Anordnung bzw. Ausrichtung der Methylorange-Moleküle untersucht bzw. studiert werden, gemäß bzw. in Abhängigkeit von dem Polarisationszustand des einfallenden Lichts. Wie in 2a gezeigt, werden ein zirkular polarisiertes Licht, ein ellipsenförmig polarisiertes Licht und ein linear polarisiertes Licht als Pumpstrahl verwendet. Wenn der polarisierte Zustand des Pumpstrahls sich von der zirkularen Polarisation zu der linearen Polarisation über die ellipsenförmige Polarisation verschiebt, schalten bzw. kippen bzw. verschieben sich die Methylorange-Moleküle in dem Methylorange/Polyvinylalkohol von einer Ausrichtung bzw. Anordnung entlang der Z-Achse zu einer zufälligen Ausrichtung bzw. Anordnung in Bezug auf die Z-Achse. Als ein Ergebnis ist die Ausrichtung bzw. Anordnung der Methylorange-Moleküle unter der linearen Polarisation isotrop in der X-Z-Ebene. D. h., wie in 2a gezeigt, in einem Fall, bei welchem das bezüglich der Y-Achse linear polarisierte Licht angelegt wird, sind bzw. werden die Methylorange-Moleküle in der X-Z-Ebene angeordnet bzw. ausgerichtet. Und in dem Fall, bei welchem das X-Achsen linear polarisierte Licht angelegt wird, werden bzw. sind die Methylorange-Moleküle in der Y-Z-Ebene ausgerichtet. Demzufolge werden bzw. sind die Methylorange-Moleküle des Methylorange/Polyvinylalkohols in der Z-Achse ausgerichtet bzw. angeordnet, in dem Fall wo das zirkular polarisierte Licht mit X-Achsen und Y-Achsen polarisiertem Licht angelegt wird, welche jeweils die gleiche Amplitude aufweisen. Wenn das ellipsenförmig polarisiere Licht angelegt wird, ist die Ausrichtung bzw. Anordnung der Methylorange-Moleküle zwischen dem Fall des zirkular polarisierten Lichts und dem Fall des linear polarisierten Lichts, nicht vollständig isotrop.
2b zeigt eine Verteilung der Methylorange-Moleküle in der X-Z-Ebene, wobei der Massenmittelpunkt von allen Methylorange-Molekülen bei einem Ursprung angeordnet ist. Das zirkular polarisierte Licht führt dazu, dass die Methylorange-Moleküle entlang der Ausbreitungsrichtung bzw. Fortpflanzung des Lichtes angeordnet bzw. ausgerichtet sind. Durch das ellipsenförmig polarisierte Licht werden die Methylorange-Moleküle in einer Ellipsenform verteilt, während die Moleküle durch das linear polarisierte Licht eine kreisförmige Verteilung aufweisen. Wir können aus den obigen Tatsachen erkennen bzw. feststellen, dass die Anordnung bzw. Ausrichtung der Methylorange-Moleküle verändert wird in Abhängigkeit von bzw. Übereinstimmung mit dem Polarisationszustand des Pumpstrahls.
3 veranschaulicht grob eine experimentelle Vorrichtung zum Zeigen der einstellbaren bzw. regelbaren Ausrichtung bzw. Anordnung der Methylorange-Moleküle gemäss dem Polarisationszustand des Lichtes, welches an das Polymer enthaltend das Methylorange angelegt wird.
Eine Probe bzw. Muster 30 mit einem Substrat 20 und einem Ausrichtungsfilm 21 hergestellt aus Polyvinylalkohol enthaltend Methylorange, wird in eine Hexanlösung mit einem Brechungsindex von 1,37 eingetaucht, um bezüglich des Ausrichtungsfilmes zu der Hexanlösung zu passen bzw. damit abgeglichen zu werden. Nachdem eine Stunde gepumpt wurde, wird die Transmittanz bzw. Durchlässigkeit T∥ in dem Fall gemessen, bei welchem die Ausbreitungs- bzw. Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls 32 parallel zu einer Polarisationsrichtung eines Prüf- bzw. Teststrahls 33 ist und die Transmittanz bzw. Durchlässigkeit T⊥ in dem Fall, wo die Fortpflanzungs- bzw. Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls 32 senkrecht zu einer Polarisationsrichtung eines Prüf- bzw. Teststrahls 33 ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Einfallwinkel des Pumpstrahls bei 60° festgestellt und die Fortpflanzungs- bzw. Ausbreitungsrichtung des Teststrahls 33 ist vertikal bzw. senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls
Weil die Intensität des Teststrahls 33 sehr klein ist, 0,165 mW/cm² können wir annehmen bzw. berücksichtigen bzw. betrachten, daß eine Absorption des Lichtes proportional zu der Zahl der Methylorange-Moleküle ist. Ein Verhältnis zwischen der Transmittanz bzw. Durchlässigkeit T des Teststrahls und der Zahl N der Methylorange-Moleküle ist wie folgt: N ∝ 1 – T
Wenn eine Zahl der Methylorange-Moleküle, welche parallel zu der Ausbreitungsrichtung bzw. Fortpflanzung des Pumpstrahls angeordnet sind N∥ ist, und eine Zahl der Methylorange-Moleküle, welche senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls ausgerichtet sind N⊥ ist, ist das Zahlverhältnis der Methylorange-Moleküle durch die nachfolgende Gleichung dargestellt:
Wobei n∥ ein Zahlverhältnis der Methylorange-Moleküle ist, welche parallel zu der Fortpflanzungs- bzw. Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls angeordnet sind, und n⊥ ein Zahlverhältnis der Methylorange-Moleküle ist, welche senkrecht bzw. vertikal zu der Fortpflanzungs- bzw. Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls angeordnet sind.
Zusätzlich, unter der Annahme, daß eine Doppelbrechung Δn des Polymerfilms proportional zu der Zahl der Methylorange-Moleküle ist, kann die Doppelbrechung Δn wie nachfolgend beschrieben werden
Hier ist N die gesamte Anzahl der Methylorange-Moleküle, N∥ + N⊥.
Durch das Messen der Transmittanz T∥ und der Transmittanz T⊥ des Teststrahls in Abhängigkeit von dem Polarisationszustand des Pumpstrahls werden n∥, n⊥ und Δn berechnet bzw. ermittelt, welche in den 4a bis 4c gezeigt sind. In den 4a bis 4c bedeutet I eine Intensität des Lichts, welches übertragen bzw. durchgelassen wird, proportional zu dem Quadrat des elektrischen Feldes des gepumpten bzw. Pumplichts, I_min bezeichnet die Lichtintensität bei der Nebenachse des Pumplichts und I_max bezeichnet die Lichtintensität bei der Hauptachse des Pumplichtes. I_min/max = 0 entspricht der linearen Polarisation, 0 < I_min/max < 1 entspricht der ellipsenförmigen Polarisation und I_min/max = 1 entspricht der zirkularen bzw. kreisförmigen Polarisation.
Die 4a bis 4c zeigen die Anordnung bzw. Ausrichtung des Methylorange-Moleküls in Reaktion auf bzw. Abhängigkeit von dem Polarisationszustand des Pumpstrahls. 4a veranschaulicht das Zahlverhältnis n∥ der Methylorange-Moleküle, welche parallel zu der Ausbreitungs- bzw. Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls angeordnet bzw. ausgerichtet sind. Wenn sich der Polarisationszustand der zirkularen Polarisation annähert, wird das Zahlverhältnis n∥ erhöht.
4b veranschaulicht das Zahlverhältnis n⊥ der Methylorange-Moleküle, welche senkrecht bzw. vertikal zu der Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls angeordnet bzw. ausgerichtet sind. Wenn sich der Polarisationszustand der zirkularen Polarisation annähert, wird das Zahlverhältnis n⊥ verringert.
4c zeigt die Doppelbrechung Δn des Polymerfilms 21. Wenn sich der Polarisationszustand der zirkularen Polarisation annähert, wird die Doppelbrechung Δn erhöht.
Aus obiger Beschreibung, wenn der Polarisationszustand des gepumpten bzw. Pumpstrahls von der linearen Polarisation zu der zirkularen Polarisation verändert wird, wird das elektrische Feld bei der Nebenachse des Pumpstrahls in der Amplitude erhöht und das erhöhte elektrische Feld bewirkt eine Ausrichtung bzw. Anordnung der Methylorange-Moleküle des polymer ausgerichteten Films 21 entlang der Ausbreitung bzw. Fortpflanzung des Pumpstrahls.
5 zeigt einen Vorneigungs- bzw. Vorkippwinkel des Flüssigkristalls der Zelle in 1, welcher durch das Kristall-Drehverfahren gemessen wurde, in Übereinstimmung mit bzw. Abhängigkeit von dem Polarisationszustand des Pumpstrahls. Wenn der Vorneigungswinkel der Zelle in dem Zustand bzw. unter der Bedingung gemessen wird, dass der Vorneigungswinkel α_PI des polyimiden Ausrichtungsfilms 11 bekannt ist, kann der Vorneigungswinkel α des Flüssigkristalls nahe dem polymeren Ausrichtungsfilm bzw. polymer ausgerichteten Film 21 bestimmt werden. Bezugnehmend auf 5 wird, wenn der Polarisationszustand des Pumpstrahls von der linearen Polarisation zu der zirkularen Polarisation fortschreitet bzw. übergeht, der Vorneigungswinkel α, wie die Doppelbrechung, erhöht.
Die Vorneigungswinkel-Variation bzw. -Einstellungen bzw. -Abweichung α entsprechend den n∥, n⊥ und Δn des polymer ausgerichteten Films 21, hergestellt aus dem Methylorange/Polyvinylalkohol, ist in den 6a bis 6c gezeigt.
Wie in 6a und 6b gezeigt, wird der Vorneigungswinkel α linear erhöht bzw. verringert, in Abhängigkeit von bzw. Übereinstimmung mit der Erhöhung von n∥, n⊥. In 6c wird der Vorneigungswinkel α linear erhöht, wenn die Doppelbrechung Δn erhöht wird.
Deshalb können wir folgern, dass der Vorneigungswinkel α linear erhöht wird mit der Zahl der Methylorange-Moleküle, welche entlang der Ausbreitung bzw. Fortpflanzung des Pumpstrahls angeordnet sind.
Ebenso, in Übereinstimmung mit dem Polarisationszustand des Pumpstrahls, d. h. der Intensität des elektrischen Feldes der Hauptachse und der Nebenachse des Pumpstrahls, wird die Zahl der Methylorange-Moleküle, welche entlang der Ausbreitung des Pumpstrahls ausgerichtet bzw. angeordnet sind, verändert, und demzufolge bzw. so wird der Vorneigungswinkel α eingestellt bzw. geregelt.
Das Verfahren zum Ausbilden von Multi-Domänen bzw. Mehr-Bereichen unter Verwendung des Schleif- bzw. Polierverfahrens ist kompliziert, weil die Polier- bzw. Schleifschritte der Anzahl der Domänen, welche benötigt werden, entspricht. Jedoch kann die vorliegende Erfindung leicht die Multi-Domänen ausbilden, nur durch Modifizieren bzw. Verändern der Einfallrichtung des Pumpstrahls und/oder des Polarisationszustandes des Pumpstrahls.
Gemäß der beschriebenen optischen Ausrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die vorliegende Erfindung die nachfolgenden Vorteile auf.
Als erstes kann ein Ausrichtungsfilm ohne einen Defekt bzw. Fehler erhalten werden, weil das Schleifen bzw. Polieren nicht verwendet wird.
Als zweites wird der Vorneigungswinkel α des Flüssigkristalls eingestellt bzw. geregelt bzw. gesteuert durch den Polarisationszustand des Pumpstrahls, welcher an das Polymer enthaltend einen Azo-Farbstoff angelegt wird, welches als der Ausrichtungsfilm dient. Entsprechend ist das Einstellen bzw. die Regelung bzw. Steuerung des Vorneigungswinkels leicht bzw. einfach.
Als drittes kann die Multi-Domäne leicht ausgebildet werden, ohne das Schleif- bzw. Polierverfahren, wodurch der Betrachtungswinkel vergrößert wird.
Als viertes kann in dem Fall der Herstellung der Flüssigkristall-Zelle unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung die Beschädigung des TFT-Feldes oder eines Farbfilters aufgrund des Schleifens bzw. Polieren verhindert werden, was die Produktionsausbeute erhöht und die Zuverlässigkeit der Herstellung verbessert.
Die Ausrichtung bzw. Anordnung der Moleküle des optisch aktiven Bestandteils, wie z. B. ein Polymer enthaltend einen Azo-Farbstoff, wird verändert durch den Polarisationszustand des Pumpstrahls, welcher an das Polymer angelegt wird. Das Polymer kann z. B. Polyvinylalkohol, enthaltend Methylorange als Azo-Farbstoff, sein. Die Anisotropie der molekularen Anordnung bzw. Ausrichtung des Azo-Farbstoffes wird durch den einfallenden polarisierten Strahl induziert bzw. beeinflußt bzw. erzeugt und dann wird die Flüssigkristall-Zelle hergestellt. Danach wird der Flüssigkristall in die Zelle eingegeben, und der Flüssigkristall ausgerichtet.
Wenn die Polarisation des Pumpstrahls von der linearen Polarisation zu der zirkularen- bzw. Kreispolarisation fortschreitet bzw. übergeht, werden die Anzahl der Moleküle des Methyloranges exponentiell erhöht bei einer Achse parallel zu der Ausbreitung- bzw. Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls und die Anzahl der Moleküle des Methyloranges werden exponentiell verringert bei einer Achse senkrecht bzw. vertikal zu der Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls. Der Vorneigungswinkel des Flüssigkristalls wird exponentiell erhöht, wenn ein Verhältnis des elektrischen Feldes der Hauptachse zu dem der Nebenachse in dem Pumpstrahl sich an 1 annähert, d. h. eine zirkulare Polarisation.

Claims

Verfahren zum Ausrichten eines Polymerfilms, mit den Schritten: Ausbilden des Polymerfilms (21) enthaltend einen Azo-Farbstoff auf einem Substrat (20); Anlegen eines Pumpstrahls mit einem gegebenen Polarisationszustand an den Polymerfilm (21), Modifizieren einer Ausrichtung eines Azo-Farbstoff-Moleküls des Polymerfilms (21), wobei eine Zahl der Azo-Farbstoff-Moleküle des Polymerfilms (21), welche in einer ersten Richtung parallel zu der Ausbreitungs- und/oder Fortpflanzungsrichtung des Pumpstrahls ausgerichtet sind und eine Zahl der Azo-Farbstoff-Moleküle des Polymerfilms (21), welche in einer zweiten Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Pumpstrahls ausgerichtet sind, in Abhängigkeit von einer Stärke des elektrischen Feldes einer Hauptachse und einer Stärke des elektrischen Feldes einer Nebenachse des Polarisationszustands in dem Pumpstrahl eingestellt wird.
Verfahren zum Ausrichten eines Flüssigkristalls mit den Schritten: Ausrichten eines Polymerfilms (21) enthaltend einen Azo-Farbstoff auf einer Seite eines ersten Substrats (10) nach dem Verfahren nach Anspruch 1; Anordnen eines zweiten Substrats (10) dem ersten Substrat (20) auf der Seite mit dem Polymerfilm (21) gegenüberliegend; und Ausbilden einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten Substrat (20) und dem zweiten Substrat (10), wobei ein Vorneigungswinkel in dem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht gemäß dem Polarisationszustand des Pumpstrahls eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Polymerfilm (21) ein Polyvinylalkohol enthaltend Methylorange als Azo-Farbstoff ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorherbestimmte Polarisationszustand eine zirkulare Polarisation, eine ellipsenförmige Polarisation oder eine lineare Polarisation ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei bei Annäherung des Verhältnisses der elektrischen Feldstärke der Hauptachse und Nebenachse an 1 die Zahl der Moleküle des Polymerfilms (21), welche in der ersten Richtung ausgerichtet sind, erhöht wird, und/oder der Vorneigungswinkel in dem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht erhöht wird, und/oder die Doppelbrechung des Polymerfilms (21) erhöht wird, und/oder die Zahl der Moleküle des Polymerfilms (21), welche in der zweiten Richtung ausgerichtet sind, verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Vorneigungswinkel in dem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht erhöht wird, wenn die Zahl der Polymermoleküle, welche in der ersten Richtung ausgerichtet sind, erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Vorneigungswinkel in dem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht verringert wird, wenn die Zahl der Polymermoleküle, welche in der zweiten Richtung ausgerichtet sind, erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Vorneigungswinkel in dem Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht erhöht wird, wenn die Doppelbrechung des Polymerfilms (21) erhöht wird.