用于液晶的穩(wěn)定化光配向層的制作方法【專利摘要】本發(fā)明提供了一種液晶光配向層，所述液晶光配向層由聚合物穩(wěn)定化的偶氮染料構成，其中在所述光配向層中引入聚合物網(wǎng)絡以實現(xiàn)穩(wěn)定化。所述光配向層是基于兩步照射而獲得的，所述兩步照射首先實現(xiàn)分子配向以形成所述光配向層，然后使此層穩(wěn)定化。為了獲得所述光配向層，首先對襯底的預先確定的表面涂覆以混合物膜。所述混合物包含偶氮染料和單體，所述偶氮染料和所述單體優(yōu)選地以0.67wt/wt的最佳濃度混合。所述偶氮染料和所述單體具有在不同的波長處的光吸收峰，因此可通過對所述膜進行兩次分開的曝光來實現(xiàn)所述偶氮染料分子的光配向以及通過使所述單體的聚合而達成的所述光配向層的穩(wěn)定化?！緦＠f明】用于液晶的穩(wěn)定化光配向層[0001]相關申請的交叉引用[0002]本申請要求2013年7月26日提交的美國臨時申請?zhí)?1/958,358的權益和2014年3月25日提交的美國臨時申請?zhí)?1/969,838的權益。上述美國臨時申請中的每一個的公開內(nèi)容以引用的方式整體并入本文?！?br>技術領域：
】[0003]本發(fā)明總體上涉及一種在襯底上形成的液晶（LC)光配向層。具體來說，本發(fā)明涉及用包含偶氮染料和單體的混合物膜形成光配向層，其中可通過對所述膜進行兩次分開的曝光來實現(xiàn)光配向和層穩(wěn)定化?！?br>背景技術：
】[0004]下文列出在本說明書中有時會引用的參考文獻的清單。這些參考文獻的公開內(nèi)容各自以引用的方式整體并入本文。[0005]參考f獻的清單[0006][1]V.G.Chigrinov，LiquidCrystalDevices:PhysicsandApplications(《液晶裝置：物理學與應用》）（波士頓-倫敦的艾特克出版社（Artech-House，Boston-London)，1999年），第357頁。[0007][2]M.J.0'Callaghan,R.Ferguson,R.Vohra,ff.Thurmes,A.ff.Harant,C.S.Pecinovsky,Y.Zhang,S.Yang,M.0'Neill,M.A.Handshy,^BistableFLCOSdevicesfordoubled-brightnessmiro-projectors(用于加倍亮度的微型投影儀的雙穩(wěn)態(tài)FLCOS裝置）"，J.SID17,369-375(2009)。[0008][3]F.Fan,T.Du,A.K.Srivastava,L.Wang,V.G.Chigrinov,H.S.Kwok,^AxialIysymmetricpolarizationconvertermadeofpatternedliquidcrystalquarterwaveplate(由圖案化液晶四分之一波片制成的軸向對稱型偏振轉換器）"，Opt.Express20,23036-23043(2012)。[0009][4]E.P.Pozhidaev,V.G.Chigrinov,X.H.Li,^PhotoalignedFerroelectricLiquidCrystalPassiveMatrixDisplaywithMemorizedGrayScale(存儲有灰度色標的光配向鐵電液晶被動矩陣顯示器）"，Jpn.J.Appl.Phys.45,875-882(2006)。[0010][5]S.Y,Huang,H.Y.Zheng,K.Y.Yu,B.Y.Huang,H.R.Lin,C.R.Lee,C.T.Kuo,"Electricallytunableprismgratingbasedonaliquidcrystalfilmwithaphotoconductivelayer(基于具有光導層的液晶膜的電調諧型棱鏡光柵）"，(^1:.]\&^61\Express2,1791-1796(2012)。[0011][6]R.Kurihara,H.Furue,T.Takahashi,T.Yamashita,J.Xu,S.Kobayashi,"FabricationofDefect-FreeFerroelectricLiquidCrystalDisplaysUsingPhotoalignmentandTheirElectroopticPerformance(利用光配向制造無缺陷鐵電液晶顯示器及它們的電光學性能）"，Jpn.J.Appl.Phys.40,4622-4626(2001)。[0012][7]X.Zha。，A.Bermak，F(xiàn).Boussaid，T.Du，V.G.Chigrinov，"High-resolutionphotoalignedliquid-crystalmicropolarizerarrayforpolarizationimaginginvisiblespectrum(用于在可見光譜中進行偏振成像的高分辨率光配向液晶微偏振器陣列）"，Opt.Letters34,3619-3621(2009)?[0013][8]A.Muravsky,A.Murauski,X.Li,V.G.Chigrinov,H.S.Kwok,^Opticalrewritableliquid-crystal-alignmenttechnology(光可重寫式液晶配向技術）"，J.SID15,267-273(2007)。[0014][9]A.K.Srivastava,W.Hu,VG.Chigrinov,A.D.Kiselev,Y.Q.Lu,uFastswitchablegratingbasedonorthogonalphotoalignmentsofferroelectricliquidcrystals(基于鐵電液晶的正交光配向的可快速切換光柵）"，Appl.Phys.Lett.101,031112(2012)。[0015][10]H.Akiyama,T.Kawara,H.Takada,H.Takatsu,V.G.Chigrinov,E.Prudnikova,V.Kozenkov,H.S.Kwok,"Synthesisandpropertiesofazodyealigninglayersforliquidcrystalcells(液晶盒的偶氮染料配向層的合成及特性）"，Liq.Cryst.29,1321-1327(2010)。[0016][11]H.Takada,H.Akiyama,H.Takatsu,V.G.Chigrinov,E.Prudnikova,V.Kozenkov,H.S.Kwok,^AligningLayersUsingAzoDyeDerivativesforLiquidCrystalDevices(用于液晶裝置的使用偶氮染料衍生物的配向層）"，SIDInt.Symp.DigestTech.Papers34,620-623(2003)。[0017][12]0.Yaroshchuk,V.Kyrychenko,DuTaojV.G.Chigrinov,H.S.Kwok,H.Hasebe,H.Takatsu,"Stabilizationofliquidcrystalphotoaligninglayersbyreactivemesogens(通過反應性介晶使液晶光配向層穩(wěn)定化）"，Appl.Phys.Lett.95,021902(2009)〇[0018][13]L.S.YaojT.Du,V.G.Chigrinov,H.S.Kwok,L.Xuanjuknovelcompositealignmentlayerfortransflectiveliquidcrystaldisplay(用于半透反身寸型液晶顯示器的新型復合配向層）"，J.Phys.D:Appl.Phys.43,415505(2010)。[0019][14]Q.Guo,A.K.Srivastava,E.P.Pozhidaev,V.G.Chigrinov,H.S.Kwok,"OptimizationofAlignmentQualitybyControllableAnchoringEnergyforFerroelectricLiquidCrystal(通過鐵電液晶的可控制的錨定能對配向質量進行優(yōu)化）"，Appl.Phys.Express7,021701，（2014)。[0020][15]J.Sun,A.K.Srivastava,L.Wang,V.G.Chigrinov,H.S.Kwok,uOpticalIyTunableandRe-WritableDiffractionGratingwithPhoto-AlignedLiquidCrystals(具有光配向液晶的光可調諧且可重寫式衍射光柵）"，Opt.Letters38,2342-2344(2013)。[0021][16]Y.MajJ.Sun,A.K.Srivastava,Q.Guo,V.G.Chigrinov,H.S.Kwok,^OpticallyRewritableFerroelectricLiquidCrystalGrating(光可重寫式鐵電液晶光柵）"，Eur.Phys.Lett.102,24005(2013)。[0022][17]V.G.Chigrinov，V.M.Kozenkov，H.S.Kwok，"PhotoalignmentofLiquidCrystallineMaterials:PhysicsandApplications(《液晶材料的光配向：物理學與應用》）"，（Wiley，2008)，第248頁。[0023][18]M.I.Barnik,V.A.Baikalov,V.G.Chigrinov,E.P.Pozhidaev,''ElectroopticsofathinferroelectricsmecticOliquidcrystallayer(薄型鐵電近晶O相液晶層的電光學）"，Mol.Cryst.Liq.Cryst.143,101-112,（1987)。[0024][19]L.A.Beresnev,V.G.Chigrinov,D.I.Dergachev,E.P.Pozhidaev,J.Funfschilling，M.Schadt，"Deformedhelixferroelectricliquidcrystaldisplay:AnewelectroopticmodeinferroelectricchiralsmecticCliquidcrystals(變形螺旋鐵電液晶顯示器：鐵電手性近晶C相液晶中的一種新的電光學模式）"，Liq.Cryst.5,1171-1177(1989)〇[0025][20]E.A.Shteyner,A.K.Srivastava,V.G.Chigrinov,H.SKwok,A.D.Afanasyev，"Submicron-scaleliquidcrystalphoto-alignment(亞微米級液晶光配向）"，SoftMat.9,5160(2013)。[0026][21]Q.Guo,Z.Brodzeli,L.Silvestri,A.K.Srivastava,E.P.Pozhidaev,V.G.Chigrinov,H.S.Kwok,^VoltageSensorwithwideFrequencyRangeusingDeformedHelixFerroelectricLiquidCrystal(使用變形螺旋鐵電液晶的具有寬頻率范圍的電壓傳感器）"，Photon.Lett.Pol.5,2-4,（2013)?[0027][22]E.Pozhidaev,V.Chigrinov,D.Huang,A.Zhukov,J.Ho以及H.S.Kwok，"PhotoalignmentofFerroelectricLiquidCrystalsbyAzodyeLayers(通過偶氮染料層對鐵電液晶進行光配向）"，Jpn.J.Appl.Phys.，第5440-5446頁（2004)。[0028][23]M.Schadt，K.Schmitt，V.Kozinkov以及V.Chigrinov，"Surface-InducedParallelAlignmentofLiquidCrystalsbyLinearlyPolymerizedPhotopolymers(iM過線性聚合的光敏聚合物對液晶進行表面誘導的平行配向）"，Jpn.J.Appl.Phys.，第2155-2164頁（1992)。[0029][24]S.S.Bawa，A.M.Biradar，K.Saxena以及S.Chandra，"Novelalignmenttechniqueforsurfacestabilizedferroelectricliquidcrystal(用于表面穩(wěn)定化的鐵電液晶的新型配向技術）"，Appl.Phys.Lett.，57,1398(1990)。[0030]下文列出在本說明書中有時會引用的專利和專利申請的清單。[0031]所引用的專利和專利申請的清單[0032][25]W.M.Gibbons等，"Hybridpolymermaterialsforliquidcrystalalignmentlayers(用于液晶配向層的雜化聚合物材料）"，美國專利號6,919,404(2005)。[0033][26]N.Sawatari，M.Okabe以及H.Hama，"Liquidcrystaldisplaydevice(液晶顯示裝置）"，歐洲專利號1，710,617(2006)。[0034][27]K.L.Marshall,uHightiltangleFLCmixtureforTIRswitchingdevices(用于TIR切換裝置的高傾斜角FLC混合物）"，美國專利號5,310,502(1994)。[0035][28]D.Jungbauer等，"Electricaladdressingofferroelectricliquid-crystaldisplays(鐵電液晶顯示器的電尋址）"，美國專利號5,859,680(1999)。[0036][29]M.D.Wand和R.T.Vohra，"Highcontrastdistortedhelixeffectelectro-opticdevicesandtightferroelectricpitchferroelectricpitchferroelectricliquidcrystalcompositionsusefultherein(高對比度扭曲螺旋效應電光裝置及其中可用的緊密鐵電螺距型鐵電液晶組合物）"，美國專利號5,753,139(1998)。[0037]具有快速響應、高分辨率以及高對比度的LC顯示（LCD)盒的最重要的應用還可以包括快速響應型光子學裝置，如調制器、濾光器、衰減器，以及高分辨率要求的顯示器，如掌上投影儀（pico_projector)、3D顯示器、微型顯示器、HDTV等。對于這些應用來說，LC配向變得至關重要。常規(guī)的配向技術（即摩擦法）會造成一些機械損傷并且對于高分辨率顯示器的生產(chǎn)來說是不利的。現(xiàn)今，光配向（photo-alignment)仍是在LC裝置中代替摩擦程序的最有前景的候選方案之一。由于避免了與配向層發(fā)生機械接觸，光配向技術使機械損傷和起電現(xiàn)象（electriccharging)減到最低程度，這在鐵電液晶（FLC)裝置中是尤為關鍵的。而且，當在彎曲表面上或在微觀尺度的表面上使用LC配向時，許多新的發(fā)展非常需要光配向技術。對于FLC裝置來說，偶氮染料材料具有優(yōu)勢，如足夠高的極向錨定能和方位錨定能、電壓保持率（VHR)以及適當?shù)念A傾角，以實現(xiàn)均一的配向。據(jù)報道，可以容易地隨藍光旋轉的光配向偶氮染料可以提供與可商購的聚酰亞胺膜同樣強的錨定能，并且顯示出用于如光可重寫式液晶裝置以及FLC裝置的配向層的應用的潛能?？芍貙懱匦钥梢燥@示出對LC的可調諧的配向控制并且容易進一步改變LCD顯示的信息。因此，光配向變得至關重要，并且為了實現(xiàn)該目的，偶氮染料是最合適的配向層，特別是對于FLC來說。然而，光致降解對于將這些系統(tǒng)配置用于實際應用來說是真正的挑戰(zhàn)。因此，需要穩(wěn)定化的光配向層。在本領域中，已進行研究以提供這種穩(wěn)定的配向層，但如殘留DC電荷、VHR以及錨定能等其它問題仍不符合接受標準。[0038]關于提供穩(wěn)定配向層的現(xiàn)有技術的綜述提供如下。[0039]光配向，特別是對FLC的光配向，因其在光子裝置和顯示裝置中的多種應用，已經(jīng)得到了極大的關注。由于不與配向層進行機械接觸，光配向技術使機械損傷和不必要的起電現(xiàn)象減到最低程度[1-3]，起電現(xiàn)象對于FLC裝置來說是一個嚴重的問題[4]。此外，當在彎曲表面上或在微觀尺度的表面上使用LC配向時，諸多的發(fā)展非常需要光配向技術[5-7]。據(jù)報道，其易磁化軸（easyaxis)可以在進一步曝露于藍光下發(fā)生改變的光配向偶氮染料可以提供與可商購的聚酰亞胺膜相當?shù)腻^定能，并且具有用于多種應用的潛能，例如光可重寫式LC裝置以及FLC裝置的配向層[8]。[0040]通過改變輻照能，基于偶氮染料的重新定向處理的LC光配向對配向層的錨定能提供精確的控制。這種方法已經(jīng)被證明是一種極好的用于實現(xiàn)電抑制螺旋FLC(ESHFLC)的良好光學質量的手段[9]。然而，這些基于重新定向處理的光配向層并不穩(wěn)定并且可能因進一步曝露于光或熱能而被破壞。此外，這些偶氮染料對可見光、特別是藍光是高度敏感的，從而對于這些配向層始終曝露于強烈背光的顯示應用來說，會使得問題甚至更加嚴重?？紤]到這些挑戰(zhàn)，在將這種光配向技術應用于現(xiàn)代顯示裝置中時，需要增強偶氮染料對于光和熱曝露的配向穩(wěn)定性[10]。[0041]在使偶氮染料的光配向穩(wěn)定化方面已經(jīng)進行了幾項研究工作。早在2003年，就提出了將能夠被聚合的反應性基團添加至染料分子本身當中，但是這導致錨定能較弱。此外，還通過引入光交聯(lián)基團來探究一種共聚物結構中的雙重光反應性基團[11]。然而，這些構想會導致合成的時間長并且成本高。此外，LC的配向質量還會因另外的基團而被破壞。最近，一種液晶聚合物（LCP)層已經(jīng)被用于沉積到偶氮染料膜的頂部上。盡管對LCP的層厚度有強烈的限制，但它幾乎不能夠為偶氮染料光配向層提供足夠的穩(wěn)定化作用[12]。在另一種方法中，已經(jīng)將交聯(lián)材料添加至偶氮染料材料中[13]。這種方法為配向層提供了良好的穩(wěn)定性，但是由于復雜的分子結構，所產(chǎn)生的光學特性并不好，特別是對于FLC來說。[0042]在本領域中需要一種具有良好的配向質量和穩(wěn)定性以及在殘留DC電荷、電壓保持率和錨定能方面具有良好性能的光配向層。[0043]在本發(fā)明中，公開了一種作為用于LCD的配向層的復合層，該復合層是基于將LC單體與偶氮染料材料混合。在單體在SDl(購自日本DIC株式會社（DiaNipponInkandChemicalLtd,Japan))溶液中的最佳濃度下，使用兩步曝光處理獲得了雙功能配向膜。保持了源自于偶氮染料的優(yōu)良的配向質量，并且可通過使液晶聚合物網(wǎng)絡穩(wěn)定化可實現(xiàn)良好的光穩(wěn)定性。[0044]本發(fā)明在以下方面不同于現(xiàn)有技術。[0045]在[25]中，公開了用于誘導液晶介質配向的雜化聚合物光學配向層。雜化聚合物由選自由聚酰亞胺、聚（酰胺酸）及其酯類別內(nèi)的單體、大分子單體以及聚合物組成的組中的至少一種組分以及選自由加成單體和官能化加成聚合物組成的組中的至少一種組分制備而成，其中使這兩種組分共價鍵合以形成共聚物。[25]的公開內(nèi)容進一步描述了包括該新型支化雜化聚合物光學配向層的LCD。[0046]在[26]中，公開了一種使用FLC的LCD，該LCD可以提供FLC的單疇配向而不會形成配向缺陷（如鋸齒形缺陷、發(fā)夾型缺陷以及雙疇），并且該LCD在配向穩(wěn)定性方面是如此顯著良好，以至于即便使液晶的溫度升高到相變點或更高也能夠維持其配向。[26]的公開內(nèi)容通過提供如下的LCD來實現(xiàn)該目的，該LCD包含夾在兩個襯底之間的FLC，其中在該彼此面對的兩個襯底的相對面上各自依次形成電極和光配向層，前述光配向層的構成材料是光反應性材料，該光反應性材料產(chǎn)生光反應以給予光配向層以各向異性；并且前述光配向層的構成材料具有彼此不同的組成而且FLC夾在其間。[0047]在[27]中，公開了可用于光輻射的高速調制或切換的一系列具有寬傾斜角的鐵電近晶型液晶化合物以及由它們配制的混合物。這些FLC混合物可用于全內(nèi)反射（TIR)切換裝置中。在這些TIR開關中，所施加的DC電壓使分子旋轉約90°角，這使得在FLC層上感知的折射率發(fā)生改變并且允許快速的光切換。對于可用于這種裝置中的FLC晶體材料來說，它必須具有約45°的分子傾斜角0值，這是因為一旦向液晶盒施加DC電場，偶極分子旋轉約20的角度。這種對于大的分子傾斜角的要求極大地限制了可以用于這些TIR裝置中的化合物以及其混合物。[0048]在[28]中，公開了一種用于使FLC切換和/或顯示元件中近晶層的空間配向穩(wěn)定化的方法，其中已經(jīng)通過電場處理使近晶層的原始位置發(fā)生改變，其包括在不操作期間和/或當超過高于預先確定的溫度范圍的某一溫度時交替地切換元件，該預先確定的溫度范圍包括低于包括操作溫度范圍在內(nèi)的預先確定的溫度范圍的操作溫度。[0049]在[29]中，公開了展現(xiàn)出鐵電相的FLC，并且在高于鐵電相的溫度下提供手性向列相。這些材料的鐵電相中FLC的自然螺距與它們的FLC層厚度相比足夠更緊密而使得它并非表面穩(wěn)定化的。手性向列相具有足夠大于盒厚的自然螺距而有助于對FLC裝置中的FLC進行配向以實現(xiàn)高對比度。[0050]在IXD和光配向層的【
技術領域：
】中還存在其它現(xiàn)有技術，如[22]_[24]。[0051]在本發(fā)明的公開內(nèi)容中，兩步曝光處理的使用是新型并且新穎的，并且尚未在現(xiàn)有技術中教導和提出?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0052]本發(fā)明的第一個方面在于一種LC光配向層，所述LC光配向層包含聚合物穩(wěn)定化的偶氮染料。具體來說，所述光配向層是通過以下步驟形成的：對襯底均勻地涂覆以偶氮染料和單體，并將其曝光以提供光配向和穩(wěn)定化，從而實現(xiàn)良好并且穩(wěn)定的液晶光配向，其中通過兩次分開的曝光來完成所述光配向和所述穩(wěn)定化。所述偶氮染料的吸收峰與所述單體的吸收峰是不同的。[0053]優(yōu)選地，通過以下步驟來獲得所述聚合物穩(wěn)定化的偶氮染料配向層：將所述偶氮染料與所述單體以最佳的濃度混合，然后將其溶解于溶劑中。還優(yōu)選的是，在對所述偶氮染料的易磁化軸的優(yōu)選定向進行界定之后，通過光交聯(lián)或通過熱酰亞胺化來使所述單體進行聚合。[0054]另外，可通過照射劑量來調諧極向錨定能或方位錨定能，從而可獲得從最小值到足夠高的值的所述錨定能。[0055]此外，所述單體的完全聚合提供了殘留DC電壓的最小并且可接受的值，和/或提供電壓保持率的最大并且可接受的值。所述單體完全聚合之后的所述光配向層提供了與固有偶氮染料層的電光學參數(shù)基本相似的電光學參數(shù)。[0056]本發(fā)明的第二個方面在于提供一種用于在襯底上形成液晶光配向層的方法。[0057]所述方法包括對所述襯底的預先確定的表面涂覆以混合物膜。所述混合物包含偶氮染料和單體。所述偶氮染料在第一波長處具有光吸收峰，并且經(jīng)過配置以使得所述偶氮染料的分子定向根據(jù)照射于所述膜上并且由所述膜所吸收的偏振光的偏振定向進行重排。所述單體在第二波長處具有光吸收峰并且可通過吸收照射于所述膜上的光進行聚合。所述第一波長與所述第二波長是間隔開的，從而可通過對所述膜進行兩次分開的曝光來實現(xiàn)所述偶氮染料分子的光配向以及所述光配向層的穩(wěn)定化。[0058]優(yōu)選地，所述方法進一步包括使用偏振的并且具有包括所述第一波長在內(nèi)并且不包括所述第二波長的第一光譜的第一光束對所述膜進行照射，借此實現(xiàn)所述偶氮染料分子的光配向，從而使所述膜的至少一部分在所述襯底上形成所述光配向層。此外，所述方法還包括在使用所述第一光束對所述膜進行照射之后，使用偏振的并且具有包括所述第二波長在內(nèi)的第二光譜的第二光束對所述光配向層進行照射，借此使所述單體聚合以使所形成的所述光配向層穩(wěn)定化。[0059]通過下文實施方案的說明公開了本發(fā)明的其它方面?！緦＠綀D】【附圖說明】[0060]圖1示出了光敏材料SDl(偶氮染料）和單體RMM257(購自德國Merck公司）的吸收光譜，指示這兩個光譜具有不同的吸收峰。[0061]圖2示出了純SDl層的FLC織構（texture)的顯微照片，其中插圖（a)是沒有經(jīng)過重復曝光的由純SDl配向的FLC層的顯微結構照片，插圖（b)是經(jīng)過一次重復曝光的由純SDl配向的FLC層的顯微結構照片，并且插圖（c)是經(jīng)過兩次重復曝光的由純SDl配向的FLC層的顯微結構照片。[0062]圖3示出了在對光配向向列型LC盒進行熱處理之前和之后該LC盒在室溫、180°C和230°C的TVC曲線，其中插圖（a)是使用基于純SDl的光配向層的LC盒，并且插圖（b)是使用基于穩(wěn)定化的SDl的光配向層的LC盒。[0063]圖4示出了RMM257/SD1復合光配向層的VHR在不同的幀時間的濃度相關性。[0064]圖5示出了使用具有光敏聚合物的復合層進行SDl穩(wěn)定化的示意圖，其中圖5A描繪了SDl分子的定向并且圖5B描繪了在SDl層內(nèi)形成網(wǎng)絡的光敏聚合物。[0065]圖6示出了與使用經(jīng)過純SDl和經(jīng)過穩(wěn)定化的SDl配向的液晶盒進行的配向比較有關的結果：(a)在偏光顯微鏡下反平行的NLC盒的亮態(tài)和暗態(tài)；(b)在偏光顯微鏡下扭曲向列型液晶盒的殼態(tài)和暗態(tài)；（c)在偏光顯微鏡下1.5iim厚的FLC織構；其中箭頭不出了偏振器和分析器的方向。[0066]圖7描繪了如下FLC盒的亮態(tài)和暗態(tài)：（a)具有純SDl配向層的FLC盒；以及（b)具有穩(wěn)定化的配向層的FLC盒。[0067]圖8是示例性地圖示了本發(fā)明在本文所公開的方法的流程圖?！揪唧w實施方式】[0068]基于以下觀測結果產(chǎn)生了本發(fā)明。最近，已經(jīng)觀測到對錨定能進行良好的控制使得優(yōu)化顯示器、特別是ESHFFLC的光學特征成為了可能[14-16]。此外，可通過不同照射劑量來調諧偶氮染料配向層的錨定能[14、15]。因此，為了實現(xiàn)良好的光學特性，分開進行以下兩個過程即配向和穩(wěn)定化是至關重要的。簡單來說，優(yōu)選的是，光配向偶氮染料和穩(wěn)定化材料具有不同的吸收帶。在此，穩(wěn)定化材料是在穩(wěn)定化過程中形成聚合物的單體。[0069]使用兩個分開的過程進行配向和穩(wěn)定化以實現(xiàn)良好的光學特性的提議已經(jīng)通過在下文的部分A中所詳述的實驗加以驗證。部分B提供了實驗結果。通過使最佳濃度的單體與偶氮染料形成混合物，繼而進行兩步照射（第一步用于進行配向，第二步用于使光配向層穩(wěn)定化），發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了一種穩(wěn)定化的光配向層，該光配向層提供良好的配向質量，并且具有與純偶氮染料層的錨定能相當?shù)腻^定能。由此制備的這種復合配向層的穩(wěn)定性也已經(jīng)通過針對光穩(wěn)定性、UV穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性的測試加以確定。此外，對配向層的顯示相關參數(shù)即殘留DC(RDC)和VHR進行測量并且發(fā)現(xiàn)其處于可接受的范圍內(nèi)。因此，這種復合光配向層在各種現(xiàn)代顯示器和光子裝置中的應用方面具有巨大的潛能。[0070]本發(fā)明詳述于部分C中。[0071]A.實駘[0072]已使用在365nm和450nm處具有吸收峰（如圖1中所示）的偶氮染料材料SDl(來自大日本油墨化學工業(yè)有限公司OainipponInkandChemicalsltd))作為光配向層[10]。已經(jīng)選擇在300nm處具有吸收峰（圖1中所示的吸收光譜）的單體RMM257(來自默克公司（Merck))作為穩(wěn)定劑。此外，需要對溶液中的單體進行濃度優(yōu)化以使得對純SDl的配向特征和其它尋址參數(shù)的遮蔽減到最低程度。因此，為了避免這種遮蔽，如下進行混合物制備。首先，制備1%wt/wt濃度（即針對FLC優(yōu)化的濃度）的光配向材料SDl于二甲基甲酰胺（DMF)中的溶液，并且將其稱作Sol-A[10,14]。之后，通過將單體RMM257和光引發(fā)劑Igracure651(RMM257的1%wt/wt)以1%wt/wt的濃度溶解于相同的溶劑DMF中來制備另一溶液。將所得溶液稱作Sol-B。之后，通過分別以1:9、3:7、4:6、5:5以及7:3的Sol-A與Sol-B的體積比混合這兩種溶液來制備五種混合物。通過將混合物攪拌（借助于磁性攪拌器）24小時來確保這兩種溶液適當混溶。[0073]之后，通過將最終的溶液涂覆到玻璃襯底上、繼而進行兩步照射處理來制備復合配向膜。在使用濾光器以避免320nm的光的情況下，使用高功率（90mW/cm2)偏振LED光(450nm)曝光10分鐘進行第一次照射，從而為SDl分子提供優(yōu)選的易磁化軸，且所述SDl分子對于不同的FLC材料具有可能不同的最佳錨定能[14]。在用于進行配向的第一次照射之后，在使用濾光器以避免365-450nm的光的情況下，立即通過偏振UV燈（入=320nm并且強度是3mW/cm2)對同一襯底進行第二次曝光，其中偏振面基本接近于第一次曝光中的偏振面。第二次曝光用來產(chǎn)生聚合物網(wǎng)絡以使SDl光配向層穩(wěn)定化。觀測到通過偏振UV光進行2分鐘的照射就足以為SDl層提供良好的穩(wěn)定性，且所述SDl層具有可接受的SDl配向特征。之后，通過這些襯底組裝成液晶盒，且不同的盒厚度（d)用于不同的測試。使用d=I.5iim來研究FLC層的光學穩(wěn)定性，而使用d=5iim來研究復合配向層的電光學特征，即電壓保持率（VHR)、透射率對電壓響應曲線（TVC)、錨定能等。[0074]為了測試光配向層的穩(wěn)定性，比較在曝露于光能、UV能以及熱能之前和之后樣品的配向質量。首先，使用上述配向層制造液晶盒。之后，將該液晶盒加熱至各向同性溫度(即KKTC)并且將其曝露于偏振的可見光/UV光，其中入射光的偏振方位平行于所制造的液晶盒的易磁化軸。這種照射在正交方向上推動配向層的易磁化軸。因此，如果配向層不穩(wěn)定，那么易磁化軸會旋轉并且在配向方面引起變形和局部缺陷，從而使FLC盒的對比率降低。然而，如果配向層是穩(wěn)定的，那么對比率幾乎不會因這些曝露而受到顯著的影響。[0075]除了光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及光學對比度之外，錨定能和VHR對于LC配向層來說也是同樣重要的參數(shù)。將液晶盒放置在兩個交叉偏振器之間，同時通過He-Ne激光器(632nm)對整個裝置進行照射，由此來研究該液晶盒的上述特性。之后，通過光檢測器記錄電調制的光信號。[0076]在直至230°C的不同溫度下對由純偶氮染料配向層制成的和由聚合物穩(wěn)定化的偶氮染料配向層制成的向列型LC盒（d=5iim)進行加熱后，比較這些LC盒的TVC曲線（透射率與外加電壓的關系曲線），由此來確認光配向層的熱穩(wěn)定性[17]。為了在同一個實驗中對VHR進行測量，首先向液晶盒施加5V的脈沖，持續(xù)60iis，并且之后記錄隨時間變化的透射率[18,19]。還將相同的實驗布置用于進行對比率和錨定能測量。詳細的測量程序在[14U8-19]中給出。[0077]所制造的聚合物和偶氮染料復合光配向層為調諧錨定能提供了可能，所述錨定能受到極大關注，特別是對于ESHFLC材料來說。因此，對具有d=1.5iim盒厚和FLC-595的ESHFLC盒進行了大部分的測試，即對比率、錨定能、光穩(wěn)定性。FLC595的特征在于在溫度T=22°C時具有Ps=40nC/cm2的自發(fā)偏振、21.3°的傾斜角、0.022Pa*s的旋轉粘度、K22=I.65XKT11N的彈性常數(shù)以及Ptl=0.72iim的旋轉螺距。FLC-595的相變順序可以由分別在22°C、38°C以及72°C出現(xiàn)的Cr-SmC*-SmA-Iso給出。另一方面，對具有相同光配向層的5iim盒厚的向列型LC進行與熱穩(wěn)定性、VHR以及RDC測量相關的測試。使用向列型LCMDA-01-4697(來自DIC公司）進行這些測試。這種材料的相變順序由分別在-20°C和100°C出現(xiàn)的Cr-N-Iso給出。[0078]B.實駘結果[0079]SDl配向層的易磁化軸的可重寫現(xiàn)象已經(jīng)通過圖2中1.5ym厚的FLC盒的光學織構（在交叉偏振器下通過Olympus顯微鏡獲取）來加以詳細說明。圖2(a)示出了具有純SDl配向層的最佳錨定能的初始FLC盒的光學織構[14]。雙疇結構揭示出具有最大對比率的最佳的光學特性[9,16]。將該液晶盒加熱至略微高于FLC材料的各向同性溫度的溫度，之后將它曝露于偏振藍光，該偏振藍光的偏振方位平行于初始配向的易磁化軸。這種照射試圖在與初始方向正交的方向上操縱易磁化軸。之后，將該液晶盒冷卻至室溫并且光學織構已經(jīng)示于圖2(b)中。從該圖中可以清楚看到圖2(b)中的易磁化軸與初始易磁化軸（圖2(a)中）正交。使用與前一步驟中的偏振方位正交的曝光用光重復整個過程。SDl配向層的易磁化軸被再次操縱，而配向相對較差并且因此光學特性也較差。因此，在此可以得出結論，通過純SDl所實現(xiàn)的配向并不穩(wěn)定并且可以通過進一步照射而發(fā)生改變。[0080]還對聚合物和偶氮染料復合配向層進行相同的測試以測試穩(wěn)定性。通過使純SDl分子和復合混合物SDl分子的定向重排所需的曝光能來評價聚合物和偶氮染料復合層的光穩(wěn)定性，并且因此穩(wěn)定性系數(shù)a被定義為[0081]【權利要求】1.一種液晶光配向層，所述液晶光配向層包含聚合物穩(wěn)定化的偶氮染料，所述光配向層是通過W下步驟形成的：對襯底均勻地涂覆W偶氮染料和單體，并將其曝光W提供光配向和穩(wěn)定化，從而實現(xiàn)良好并且穩(wěn)定的液晶光配向，其中通過兩次分開的曝光來完成所述光配向和所述穩(wěn)定化。2.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中通過W下步驟來獲得所述聚合物穩(wěn)定化的偶氮染料配向層：將所述偶氮染料與所述單體W最佳的濃度混合，然后溶解于溶劑中。3.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中在對所述偶氮染料的易磁化軸的優(yōu)選定向進行界定后使所述單體進行聚合。4.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中通過光交聯(lián)使所述單體進行聚合。5.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中通過熱醜亞胺化使所述單體進行聚合。6.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中所述偶氮染料的吸收峰與所述單體的吸收峰是不同的。7.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中能夠通過照射劑量對極向銷定能進行調諧，從而能夠獲得從最小值到足夠高的值的所述極向銷定能。8.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中能夠通過照射劑量對方位銷定能進行調諧，從而能夠獲得從最小值到足夠高的值的所述方位銷定能。9.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中所述單體的完全聚合提供殘留DC電壓的最小并且可接受的值。10.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中所述單體的完全聚合提供電壓保持率的最大并且可接受的值。11.如權利要求1所述的液晶光配向層，其中所述光配向層在所述單體完全聚合之后提供與固有偶氮染料層的電光學參數(shù)基本相似的電光學參數(shù)。12.-種用于在襯底上形成液晶光配向層的方法，所述方法包括：對所述襯底的預先確定的表面涂覆W混合物膜，所述混合物包含偶氮染料和單體，所述偶氮染料在第一波長處具有光吸收峰，并且經(jīng)過配置W使得所述偶氮染料的分子定向根據(jù)照射于所述膜上并且由所述膜所吸收的偏振光的偏振定向進行重排，所述單體在第二波長處具有光吸收峰并且能夠通過吸收照射于所述膜上的光進行聚合，其中所述第一波長與所述第二波長是間隔開的，從而能夠通過對所述膜進行兩次分開的曝光來實現(xiàn)所述偶氮染料分子的光配向W及所述光配向層的穩(wěn)定化。13.如權利要求12所述的方法，所述方法進一步包括：使用偏振的并且具有包括所述第一波長在內(nèi)并且不包括所述第二波長的第一光譜的第一光束對所述膜進行照射，借此實現(xiàn)所述偶氮染料分子的光配向，從而使所述膜的至少一部分在所述襯底上形成所述光配向層；W及在使用所述第一光束對所述膜進行照射之后，使用偏振的并且具有包括所述第二波長在內(nèi)的第二光譜的第二光束對所述光配向層進行照射，借此使所述單體聚合W使形成的所述光配向層穩(wěn)定化。14.如權利要求12所述的方法，其中：所述偶氮染料具有包括所述第一波長在內(nèi)的第一吸收帶；W及所述單體具有包括所述第二波長在內(nèi)的第二吸收帶，所述第二吸收帶基本不同于所述第一吸收帶。15.如權利要求12所述的方法，其中在所述混合物中，所述單體具有所述偶氮染料的0.67wt/wt的濃度。16.如權利要求12所述的方法，其中所述偶氮染料是SD1并且所述單體是RMM257。17.如權利要求13所述的方法，其中所述單體是光固化型單體，W使得在通過所述第二光束進行照射時所述單體的分子聚合并且交聯(lián)。18.如權利要求13所述的方法，所述方法進一步包括：將所述第一光束的照射劑量設定為預選值W對要沉積在所述光配向層上的液晶的極向銷定能或方位銷定能進行配置。19.如權利要求13所述的方法，所述方法進一步包括：將所述第二光束的照射劑量設定為使所述單體基本上完全聚合的預選值。20.如權利要求13所述的方法，所述方法進一步包括：產(chǎn)生偏振的并且具有含有所述第一光譜和所述第二波長的第H光譜的第H光束；W及使用濾光器對所述第H光束進行濾光W產(chǎn)生所述第一光束，其中所述濾光器具有至少包括所述第二波長在內(nèi)的阻帶?！疚臋n編號】G02F1/1337GK104345499SQ201410354467【公開日】2015年2月11日申請日期:2014年7月23日優(yōu)先權日:2013年7月26日【發(fā)明者】郭琦,A·K·斯里瓦斯塔瓦,孔望靈,郭海成申請人:納米及先進材料研發(fā)院有限公司