专利名称：液晶显示屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示屏，尤其涉及一种采用碳纳米管作配向层的液 晶显示屏。
背景技术：
液晶配向技术是决定液晶显示屏优劣的关键技术之一 ，因为液晶配向技 术的好坏会直接影响最终液晶显示屏的品质。高质量的液晶显示屏要求液晶 有稳定和均匀的初始排列，而具有诱导液晶定向排列作用的薄层称为液晶配 向层。
目前已知供液晶显示屏使用的配向层材料有聚苯乙烯及其衍生物、聚酰 亚胺、聚乙烯醇、聚酯、环氧树脂、聚胺酯、聚硅烷等，最常见的则是聚酰
亚胺。这些材料经膜磨擦法，倾斜蒸镀SiOx膜法和对膜进行微沟槽处理法(请 参见"Atomic-beam alignment of inorganic materials for liquid-crystal displays"， P. Chaudhari, et al.， Nature, vol 411, p56 (2001))等方法处理后，可形成多个沟 槽，该沟槽可使液晶分子定向排列。
请参阅图1中所示的液晶显示屏100，其包括第一基体104、第二基体112 及夹在第一基体104和第二基体112之间的液晶层118。
所述第一基体104与第二基体112相对设置。所述液晶层118包括多个长棒 状的液晶分子1182。所述第一基体104靠近液晶层118的表面依次设置一第一 透明电极层106和一第一配向层108，且第一基体104的远离液晶层118的表面 设置一第一偏光片102。所述第二基体112靠近液晶层118的表面依次设置一第 二透明电极层114和一第二配向层116，且第二基体112的远离液晶层118的表 面设置一第二偏光片110。
所述第一配向层108靠近液晶层118的表面形成有多个相互平行的第一沟 槽1082。所述第二配向层116靠近液晶层118的表面形成有多个相互平行的第 二沟槽1162。所述第一沟槽1082和第二沟槽1162的排列方向相互垂直，从而 可对液晶层118中的液晶分子1182进行定向，也就是使靠近第一沟槽1082和第
4二沟槽1162的液晶分子1182分别沿着第一沟槽1082和第二沟槽1162的方向定 向排列。从而使得液晶分子118 2的排列由上而下自动旋转90度。
其中，所述第一偏光片102和第二偏光片110可对光线进行偏振；第一透 明电极层106和第二透明电极层114在液晶显示屏100中可起到导电的作用。但 上述的多个片层结构及其界面的存在将增加液晶显示屏100的厚度、复杂程度 以及制造成本，降低背光源所提供光线的透过率，并影响显示质量。
有鉴于此，有必要提供一种结构简单、厚度较薄且具有较佳的配向品质 的液晶显示屏。
发明内容
一种液晶显示屏，其包括一第一基体； 一第二基体，所述第一基体与所 述第二基体相对设置； 一液晶层，设置于所述第一基体与所述第二基体之间； 一第一配向层，该第一配向层设置于所述第一基体的靠近液晶层的表面，且 第一配向层靠近液晶层的表面包括多个平行的第一沟槽；及一第二配向层， 该第二配向层设置于所述第二基体的靠近液晶层的表面，且第二配向层靠近 液晶层的表面包括多个平行的第二沟槽，所述第二配向层的第二沟槽排列方 向与第一配向层的第一沟槽排列方向垂直。其中，所述液晶显示屏中至少一 个配向层包括一个碳纳米管层和一个固定层，该碳纳米管层包括至少一个碳 纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜是从碳纳米管阵列中直接拉取获得，所述固定 层设置于所述碳纳米管层靠近液晶层的表面。
与现有技术相比较，所述液晶显示屏具有以下优点其一，由于所述碳 纳米管薄膜包括多个碳纳米管，从而所述碳纳米管薄膜具有良好的导电性 能，所以碳纳米管薄膜可代替现有技术中的透明电极层起到导电作用。故本 实施例中的液晶显示屏采用含有碳纳米管薄膜的配向层时，无需额外增加透 明电极层，从而可使得液晶显示屏具有较薄的厚度，简化液晶显示屏的结构 和制造成本，提高背光源的利用率，改善显示质量。其二，所述碳纳米管薄 膜设置在基体上后不需要进行机械刷磨或者其它处理，不会产生静电和粉 尘，从而使所述液晶显示屏具有较佳的配向品质。其三，覆盖一固定层于所 述碳纳米管薄膜的表面，可使得所述用作配向层的碳纳米管薄膜在与液晶材 料长时间接触时，不脱落，从而使得所述液晶显示屏具有较好的配向品质。
图1是一种现有技术的液晶显示屏的立体结构示意图。
图2是本技术方案实施例的液晶显示屏的立体结构示意图。 图3是沿图2所示的线III-III的剖视图。 图4是沿图2所示的线IV-IV的剖视图。
图5是本技术方案实施例的获得覆盖有固定层的配向层的扫描电镜照片。
图6是本技术方案实施例的液晶显示屏处于通光状态的立体结构示意图。
图7是本技术方案实施例的液晶显示屏处于遮光状态的立体结构示意图。
具体实施例方式
以下将结合附图详细说明本技术方案的液晶显示屏。
请参阅图2,图3及图4，本技术方案实施例所提供一种液晶显示屏300， 其包括一第一基体302; —第二基体322，所述第一基体302与所述第二基 体322相对设置； 一液晶层338,设置于所述第一基体302与所述第二基体 322之间； 一第一配向层304，该第一配向层304设置于所述第一基体302 的靠近液晶层338的表面，且第一配向层302靠近液晶层338的表面包括多 个平行的第一沟槽308;及一第二配向层324，该第二配向层324设置于所 述第二基体322的靠近液晶层338的表面，且第二配向层324靠近液晶层338 的表面包括多个平行的第二沟槽328,所述第二配向层324的第二沟槽328 排列方向与第一配向层304的第一沟槽308排列方向垂直。
所述第一基体302与第二基体322应选用硬性或柔性的透明材料，如玻 璃、石英、金刚石或塑料等。本实施例中，所述第一基体302和第二基体322 的材料为三乙酸纤维素(cellulose triacetate, CTA)等柔性材料。优选地，第一 基体302和第二基体322的材料均为CTA材料形成。可以理解，所述第一基 体302与第二基体322的材料可以相同，也可以不同。
所述液晶层338包括多个长棒状的液晶分子。所述液晶层338的液晶材料为现有技术中常用的液晶材料。所述液晶显示屏300中至少一个配向层包 括一个碳纳米管层和一个固定层，该固定层设置于所述碳纳米管层靠近液晶 层338的表面。所述碳纳米管层包括至少一个碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄 膜是从碳纳米管阵列中直接拉取获得。进一步地，该碳纳米管薄膜包括碳纳 米管沿同一方向择优取向排列的多个碳纳米管。当所述碳纳米管层包括至少 两个碳纳米管薄膜时，所述至少两个碳纳米管薄膜重叠设置，该碳纳米管薄 膜包括碳纳米管沿同 一方向择优取向排列的多个碳纳米管且相邻的两个碳纳 米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。具体地，所述碳纳米管薄 膜进一步包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管束片段，每个碳纳米管 束片段具有相等的长度且由多个相互平行的碳纳米管束构成。所述相邻的碳 纳米管束之间通过范德华力紧密结合，该碳纳米管束包括多个长度相等且平 行排列的碳纳米管，所述相邻的碳纳米管之间通过范德华力紧密结合。所述 碳纳米管薄膜中的多个碳纳米管束和多个碳纳米管之间存在间隙，故上述碳 纳米管层具有多个平行且均匀分布的间隙。
所述碳纳米管薄膜中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多 壁碳纳米管中的一种或几种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米 10纳米， 双壁碳纳米管的直径为1.0纳米 15纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米 50 纳米。
所述液晶显示屏300中的第一配向层304或第二配向层324的一个配向 层为本实施例所述的碳纳米管层和固定层，而另一个配向层则采用现有技术 的配向层。优选地，为了使所述的液晶显示屏300具有更好的配向品质和筒 单的结构，故第一配向层304和第二配向层324均采用碳纳米管层和固定层 的结构。所述第一配向层304包括一第一碳纳米管层304a和一第一固定层 304b,所述第二配向层324包括一第二碳纳米管层324a和一第二固定层 324b。所述第一固定层304b和第二固定层324b分别设置于第一配向层304 和第二配向层324靠近液晶层338的表面。由于第一配向层304中的第一碳 纳米管层304a和第二配向层324中的第二碳纳米管层324a靠近液晶层338 的表面分别具有多个平行且均匀分布的间隙，故，所述第一固定层304b和第 二固定层324b覆盖在第一配向层304和第二配向层324的碳纳米管层靠近液 晶层338的表面时，会在第一固定层304b和第二固定层324b的表面形成多个平4亍且均匀分布的沟槽；该沟槽可用作第一配向层304和第二配向层324 的第一沟槽308和第二沟槽328。
当所述固定层的材料为类金刚石的氢化物、氮化硅、不定型硅的氢化物、 碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锡、钛酸锌或钛酸铟时，可采用 蒸发、溅射或者等离子增强化学气相沉积(PECVD)生长的方法附着于第 一碳 纳米管层304a和第二碳纳米管层324a的表面。当所述固定层的材料为聚乙 烯醇、聚酰亚胺、聚曱基丙烯酸曱酯或聚碳酸酯时，可采用甩胶法附着于第 一碳纳米管层304a和第二碳纳米管层324a的表面。所述固定层的厚度为20 纳米 2微米。请参阅图5，为本技术方案实施例所获得的覆盖有固定层的配 向层，该配向层具有多个平行的沟槽，该沟槽可用对液晶分子进行配向。所 述配向层包括一个碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜包括多个平行排列的碳纳 米管，所述固定层为二氧化硅层，且厚度为20纳米。
本实施例，所述第一^ 友纳米管层304a和第二》友纳米管层324a分别为一 个碳纳米管薄膜，且第一碳纳米管层304a的碳纳米管的排列方向与所述第 二碳纳米管层324a的碳纳米管的排列方向垂直，从而使得第一配向层304 的第一沟槽308与第二配向层324的第二沟槽328的排列方向垂直。具体地， 第一配向层304中的第一沟槽308沿X轴方向平行且定向排列；第二配向层 324中的第二沟槽328沿Z轴方向平行且定向排列。所述的第一配向层304 和第二配向层324的厚度范围分别在1微米 5(U效米之间。
此外，由于所述碳纳米管层包括多个首尾相连且定向排列的碳纳米管， 从而所述碳纳米管层具有良好的导电性能，所以碳纳米管层可代替现有技术 中的透明电极层起到导电作用。故本实施例中的液晶显示屏300采用含有碳 纳米管层的配向层时，无需额外增加透明电极层，从而可使得液晶显示屏300 具有较薄的厚度，简化液晶显示屏的结构和制造成本，提高背光源的利用率， 改善显示质量。此外，所述碳纳米管层设置在基体上后不需要进行机械刷磨 或者其它处理，不会产生静电和粉尘，从而使所述液晶显示屏300具有较佳 的配向品质。可以理解，覆盖一固定层于所述碳纳米管层的表面，可使得所 述用作配向层的碳纳米管层在与液晶材料长时间接触时，不脱落，从而使得 所述液晶显示屏300具有较好的配向品质。
所述碳纳米管层中的多个碳纳米管是平行排列的，故所述碳纳米管层具有对自然光的偏振作用，从而可以代替现有技术中的偏振片起到偏振作用。
为了使得液晶显示屏300具有更好的偏振效果，还可在第一基体322和/或第 二基体302远离液晶层338的表面设置至少一个偏振片(未示出)。
以下结合图6与图7对本实施例液晶显示屏300的工作过程进行说明。
如图6所示，当没有电压施加在第一配向层304和第二配向层324之间 时，液晶分子的排列会依照第一配向层304和第二配向层324的配向而定。 在本实施例的液晶显示屏300中，所述第一配向层304和第二配向层324的 配向方向形成90度，所以液晶层338中的液晶分子的排列由上而下会自动 旋转90度。当入射的光线L经过第一配向层304时，由于第一配向层304 的穿透轴沿Z轴方向，所以只有偏振方向与穿透轴平行的偏振光L1通过。 当偏振光L1通过液晶分子时，由于液晶分子总共旋转了卯度，所以当偏振 光L1到达第二配向层324时，偏振光L1的偏振方向恰好转了 90度。由于 第二配向层324的穿透轴沿X轴方向，即偏振光L1的偏振方向因转了 90 度而与穿透轴平行，从而可以顺利的通过第二配向层324,此时，本实施例 的液晶显示屏300处于通光的状态。
如图7所示，当有电压施加在第一配向层304和第二配向层324之间时， 液晶分子受电场的影响，其排列方向会倾向平行于电场方向而变成与第一基 体302垂直的状态。此时通过第一配向层304的偏振光Ll经过液晶分子时 便不会改变偏振方向，因此就无法通过第二配向层324,此时，本实施例的 液晶显示屏300处于遮光的状态。
本技术方案实施例所述的液晶显示屏300具有以下优点其一，由于所 述碳纳米管薄膜包括多个碳纳米管，从而所述碳纳米管薄膜具有良好的导电 性能，所以碳纳米管薄膜可代替现有技术中的透明电极层起到导电作用。故 本实施例中的液晶显示屏采用含有碳纳米管薄膜的配向层时，无需额外增加 透明电极层，从而可使得液晶显示屏具有较薄的厚度，简化液晶显示屏的结 构和制造成本，提高背光源的利用率，改善显示质量。其二，所述碳纳米管 薄膜设置在基体上后不需要进行机械刷磨或者其它处理，不会产生静电和粉 尘，从而使所述液晶显示屏具有较佳的配向品质。其三，覆盖一固定层于所 述碳纳米管薄膜的表面，可使得所述用作配向层的碳纳米管薄膜在与液晶材 料长时间接触时，不脱落，从而使得所述液晶显示屏具有较好的配向品质。另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些 依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种液晶显示屏，其包括一第一基体；一第二基体，所述第一基体与所述第二基体相对设置；一液晶层，设置于所述第一基体与所述第二基体之间；一第一配向层，该第一配向层设置于所述第一基体的靠近液晶层的表面，且第一配向层靠近液晶层的表面包括多个平行的第一沟槽；及一第二配向层，该第二配向层设置于所述第二基体的靠近液晶层的表面，且第二配向层靠近液晶层的表面包括多个平行的第二沟槽，所述第二配向层的第二沟槽排列方向与第一配向层的第一沟槽排列方向垂直；其特征在于，所述液晶显示屏中至少一个配向层包括一碳纳米管层和一固定层，该碳纳米管层包括至少一个碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜是从碳纳米管阵列中直接拉取获得，所述固定层设置于所述碳纳米管层靠近液晶层的表面。
2. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述固定层的材料为氢化的 类金刚石的氢化物、氮化硅、不定型硅的氢化物、碳化硅、二氧化硅、氧化 铝、氧化铈、氧化锡、钛酸锌或钬酸铟。
3. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述固定层的材料为聚乙烯 醇、聚酰亚胺、聚曱基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。
4. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述固定层的厚度为20纳米 ~2微米。
5. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管薄膜包括多个 沿同 一方向择优取向排列的碳纳米管。
6. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管层包括至少两 个重叠设置的碳纳米管薄膜，每一碳纳米管薄膜包括多个沿同一方向择优取 向排列的碳纳米管，且相邻两个碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向择优 取向排列。
7. 如权利要求5或6所述的液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或几种，所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米 10纳米，双壁石友纳米管的直径为1.0纳米 15纳米，多 壁碳纳米管的直径为1.5纳米 50纳米。
8. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管薄膜进一步包 括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管束片段，每个碳纳米管束片段具有 相等的长度且由多个相互平行的碳纳米管束构成。
9. 如权利要求8所述的液晶显示屏，其特征在于，所述相邻的碳纳米管束之间 通过范德华力紧密结合，该碳纳米管束包括多个长度相等且平行排列的碳纳 米管，所述相邻的碳纳米管之间通过范德华力紧密结合。
10. 如权利要求9所述的液晶显示屏，其特征在于，所述多个碳纳米管之间具有 多个平行且均匀分布的间隙。
11. 如权利要求IO所述的液晶显示屏，其特征在于，所述固定层靠近液晶层的表 面，具有与碳纳米管层中的间隙相对应的沟槽，该沟槽组成第一沟槽或第二沟槽。
12. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述第一配向层和第二配向 层分别包括一碳纳米管层和一固定层，且第一配向层中的碳纳米管排列方向 与第二配向层中的^ 友纳米管排列方向垂直。
13. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述第一配向层或第二配向 层的厚度为l微米 50微米。
14. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，所述第一基体和第二基体的 材料为柔性材料或硬性的透明材料，所述柔性透明材料为三乙酸纤维素，所 述硬性透明材料为玻璃、石英、金刚石或塑料。
15. 如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，该液晶显示屏进一步包括至 少一个偏振片，该偏振片设置于第一基体或/和第二基体远离液晶层的表面。
全文摘要
本发明涉及一种液晶显示屏，其包括一第一基体；一第二基体，所述的第一基体与所述的第二基体相对设置；一液晶层，设置于所述第一基体与所述第二基体之间；一第一配向层及一第二配向层，该第一配向层与第二配向层分别设置于所述第一基体与第二基体靠近液晶层的表面。另，第一配向层、第二配向层靠近液晶层的表面分别相对应地设置多个平行的第一沟槽与第二沟槽，且第一槽排列方向与第二沟槽排列方向垂直。其中，所述液晶显示屏中至少一个配向层包括一个碳纳米管层和一个固定层，该碳纳米管层包括至少一个碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜是从碳纳米管阵列中直接拉取获得，所述固定层设置于所述碳纳米管层靠近液晶层的表面。
文档编号C01B31/02GK101526695SQ20081006578
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月7日 优先权日2008年3月7日
发明者付伟琦, 亮 刘, 姜开利, 范守善 申请人:清华大学;鸿富锦精密工业(深圳)有限公司