专利名称：液晶显示设备pdlc光栅及制作方法
技术领域：
本发明总体构思涉及一种液晶显示设备，尤指 一种具有改进结构的 PDLC(Ploymer Dispersed Liquid Crystal)光栅及其制作方法。
背景技术：
随着液晶技术的不断发展，液晶光栅正被广泛而深入的研究。由于这种 器件具有电场可控性，因此在衍射光学、投影显示、光开关等领域有4艮好的 应用前景。但制作液晶器件需要经过许多特殊的处理过程加以制成，如液晶 分子的取向处理、盒厚控制、封盒、贴片等等，从而使制作工艺变得复杂同 时增加了制造成本。而PDLC光栅，通过电场调节液晶的折射率变化实现对光 的散射强弱变化，因此不需要偏光片，可以制成大尺寸及柔性的PDLC光栅， 同时简化了液晶器件光栅复杂的工艺。而PDLC光栅的光学特性能被电场调节， 与普通的液晶光栅的工作原理不同，其工作原理为电控光散射这一独特原理。 也就是说，显示装置透亮程度可以通过电场控制使PDLC光栅产生不发亮态及 透亮态.而PDLC显示装置是由两块传导玻璃利用掩膜版法中间夹上掺聚合物 的液晶构成。该液晶构成为被固态聚合物包围的微滴，若借用折射率参数进 行讨论，我们必须考虑三个主要值聚合物折射率，与长形液晶分子平行的 折射率，以及与长形液晶分子垂直的折射率。但是，由于增加了聚合物，问 题可能变得复杂化。
再者，通常是利用掩膜版法制作PDLC光栅。如图la所示，为掩膜版法制 作PDLC光栅的示意图；在图中，紫外光12通过掩膜版10照射PDLC光4册11 (没 有经过紫外光照射，PDLC光栅11呈现光阀状态，没有成为光栅)，其中掩膜版 10设制成具有透光区域101与不透光区域102相互间隔的形状，并置于PDLC光 栅11的上基板110上；PDLC光栅ll包括上基板llO、上电极层lll、下基板112、 下电^l层113，上电极层lll与下电^fe层之间划分成透光区域115、不透光区域 114，上电极层111与下电极层113之间设置有聚合单体与液晶的混合物。
如图lb所示为通过紫外光12照射后形成的PDLC光栅ll结构图，下面简单 介绍一下形成PDLC光栅11的过程。当紫外光12通过掩膜版10照射PDLC光栅11 时，被紫外光12照射部分的透光区域115中的聚合单体开始发生聚合反应，基 于热力学平衡原则下，液晶与单体之化学势趋向一固定的值，不透光区域114 中的聚合单体向透光区域115转移，不断在透光区域115中聚合，与此同时透
4光区域l 15中的液晶12 0向不透光区域l 14扩散，从而不透光区域l 14最终剩下 液晶120，透光区域形成聚合物121。随着透光区域115中聚合单体的不断聚合， 透光区域115中的液晶从聚合单体中分离出来，透光区域115中的液晶120以液 晶微滴12 2的形式分布在聚合物121中。
在形成PDLC光栅11的过程中(即紫外光12通过掩膜版10照射PDLC光栅11 过程中)，随着透光区域115中聚合单体的不断聚合，不透光区域114中的聚合 单体未能够完全转移到透光区域115中发生聚合反应，而不透光区域114中不 是完全存在液晶120，势必残留少许的聚合物121，因此不透光区域114变得不 够透明，影响PDLC光栅11的使用效果，所以会在液晶显示图像中产生模糊现 象。
发明内容
本发明目的就是提供一种新型结构的PDLC光栅，使得PDLC光栅的透光狭 缝的透过率有很大的提高，消除液晶显示图像中模糊现象，提高显示质量。
本发明的另 一个目的就是要提供一种液晶显示设备PDLC光栅的制作方 法，简化制作工艺，降低制作PDLC光栅的成本。
本发明提出 一种液晶显示设备PDLC光栅的制作方法由第 一基板和第二 基板，置于第一基板上表面的第一电极层和置于第二基板下表面的第二电极 层，以及置于第一电极层和第二电极层之间的PDLC材料压合而成，所述第一 电极层和第二电极层之间还包括栅状光阻隔离物，该栅状光阻隔离物包括有 栅状沟槽，所述PDLC材料填充于该栅状沟槽中。
其中，所述栅状光阻隔离物表面还涂布有一层透明粘合剂，所述第二基 板通过透明粘合剂与栅状光阻隔离物及第 一基板压合。
优选地，所述第一电极层和第二电极层是ITO电极。所述栅状光阻隔离物 呈透明状，采用感光性材^K
本发明还提供一种液晶显示设备PDLC光栅的制作方法，该方法包括有下 述步骤
a、 在第一基板表面置第一电极层，该第一电极层覆盖于第一基板上表面；
b、 于第一电极层表面涂覆一层光阻材料，经处理形成栅状光阻隔离物及 边框，其间形成栅状沟槽；
c、 向栅状沟槽中注入聚合单体与液晶的混合物，高度与栅状光阻隔离物 一致，填充^f册状沟槽；
d、 利用紫外光照射聚合单体与液晶的混合物，聚合单体形成聚合物，液 晶从聚合物中分离，实现液晶与聚合物相分离，形成液晶微滴；e、 于栅状光阻隔离物、边框、聚合物、液晶微滴表面涂一层透明粘合剂；
f、 提供第二基板，在该第二基板下表面置第二电极层，通过透明粘合剂 与形成有栅状光阻隔离物及栅状沟槽内设有聚合物和液晶微滴的第 一基板压 合制成PDLC光栅。
优选地，所述栅状光阻隔离物的厚度为8|1101-30,。所述透明粘合剂选择 UV胶或热固性环氧树脂。
优选地，所述形成栅状光阻隔离物是通过曝光及显影的过程实现的。
本发明的液晶显示设备PDLC光栅及制作方法，当在第一电极层与第二电 极层之间施加电场时，聚合物与液晶微滴折射率相同，呈现透明状态，而栅 状光阻隔离物区域始终为透明状态，此时PDLC光栅呈现完全透明状态；当第 一电极层与第二电极层之间没有施加电场时，聚合物与液晶微滴折射率不同， 呈现强散射状态，此时聚合物与液晶微滴呈遮光狭缝，栅状光阻隔离物呈透 光狭缝，此时PDLC光栅呈现光栅特性(形成大量相互平行、等宽、等距且相交 的遮光狭缝与透光狭缝)。因此通过控制第一电极层与第二电极层之间加电与 否，可以控制PDLC光;f册的工作特性，即实现完全透明与呈光栅特性的两种工 作状态。因此，本发明所提出的PDLC光栅的优点包括
1. 可以提高PDLC光栅的透过率。本发明通过设置栅状光阻隔离物，该栅 状隔离物中包括有栅状沟槽，且只在该栅状沟槽中附着有聚合物，紫外光能 够使该聚合物完全发生聚合反应，因此使得透光狭缝透过率提高，消除了模 糊现象，提高了显示质量。
2. 可以降低制作PDLC光栅的成本。通过设置栅状的光阻隔离物，该栅状 隔离物中包括有栅状沟槽，且只在该栅状沟槽中附着有聚合单体和液晶，节 约了聚合单体与液晶的用量，P争低了制作PDLC光栅的生产成本。
3. 使得制作工艺筒化，栅状光阻隔离物一方面起到透光狭缝作用，实现 光栅特性功能， 一方面起到间隔(控制PDLC光栅的盒厚)的作用。
4. 具有两种显示功能。通过加电与否，可以实现两种显示功能，即通过 施加电场时，PDLC光冲册呈现全透明状态；没有施加电场时，PDLC光栅形成遮 光狭缝与透光狭缝，呈现光^^特性。
图la为现有PDLC光^f册的制备方法示意图lb为现有PDLC光栅结构示意图2为本发明具体实施例PDLC光^^立体示意图3为本发明具体实施例PDLC光栅基板结构示意图；图4为本发明具体实施例PDLC光栅在基板表面形成栅状光阻隔离物的剖 面示意图5为本发明具体实施例PDLC光栅在基板表面形成栅状光阻隔离物的立 体示意图6为本发明具体实施例PDLC光栅于栅状沟槽中注入PDLC材料的剖面示
意图;、、-,",'、，,
图8为本发明具体实施例PDLC光栅于栅状光阻隔离物表面涂覆一层粘合 剂示意图9为本发明具体实施例PDLC光栅经过压合过程形成的PDLC光栅结构示 意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步 说明。
具体实施例方式
如图2所示出本发明实施例的液晶显示设备的PDLC光栅，包括第一基板 24、第一电极层23、第二基板20、第二电极层21、栅状光阻隔离物28、聚合 物25a、液晶微滴25b及边框22。
其中第一电极层23置于第一基板24上表面，第二电极层21置于第二基板 20下表面，该第一电极层21及第二电极层20材料可以选用ITO (氧化铟锡)； 栅状光阻隔离物28位于第一电极层23与第二电极层21之间，液晶微滴25b及聚 合物25a分布在相邻的栅状光阻隔离物28之间。
本实施例的工作原理当第一电极层23与第二电极层21之间施加电场时， 聚合物25a与液晶微滴25b折射率相同，呈现透明状态，而栅状光阻隔离物28 区域始终为透明状态，可以采用感光性材料。此时PDLC光栅呈现透明状态； 当第一电极层23与第二电极层21之间没有施加电场时，聚合物25a与液晶微滴 25b折射率不同，呈现强散射状态，此时聚合物25a与液晶微滴25b形成遮光狭 缝，4册状光阻隔离物28形成透光狭缝，此时PDLC光栅呈现光栅特性。因此通 过控制第一电极层23与第二电极层21之间加电与否，可以控制PDLC光栅的工 作特性，即实现全透明与呈光栅特性的两种工作状态。
本发明实施例还提出一种PDLC光栅的制作方法先于第一电极层23表面 形成栅状的光阻隔离物28，光阻隔离物28之间为栅状沟槽27，用于附着聚合 单体与液晶的混合物25;将聚合单体与液晶的混合物25注入到栅状沟槽27中，进行紫外光照射固化，使聚合单体不断聚合成高分子，形成聚合物25a，同时 随着聚合单体的不断聚合，液晶也不断从聚合物中分离出来，实现液晶与聚 合物相分离，形成液晶微滴25b。再于光阻隔离物28表面涂覆一层透明粘合剂 29，该透明粘合剂可选多种材料，如UV胶、热固性环氧树脂，将第二基板20 通过透明粘合剂与第 一基板24压合连接。
下面结合附图(未按比例，以示意说明)，对本发明实施例提出的一种PDLC 光栅的制作方法作进一步的详细说明。
如图3所示提供第一基板24，材料可以为玻璃或聚对苯二曱酸乙二酯 (PET)或其它柔性材料，在第一基板24表面设置第一电极层23，该第一电极层 23覆盖在第一基板24需要与第二基板20相压合的表面。第一电极层23的材料 可以选择常用的ITO(氧化铟锡)。所述第一电极层23可以采用电镀方式置于第 一基板24的表面。
如图4所示于第一电极层23表面涂覆一层光阻材料，进行曝光及显影后 处理成栅形，形成栅状光阻隔离物28及边框22。其中涂覆光阻材料的方法可 以采用刮涂或辊涂的方式。栅状光阻隔离物28的立体结构图如图5所示，栅状 沟槽27位于栅状光阻隔离物28之间，栅状沟槽27及栅状光阻材隔离物28的宽 度可以根据实际需要进行调节，如栅状沟槽的宽度可以设置为50nm，栅状光 阻隔离物28的宽度可以设置为100pm。
如图6所示向栅状沟槽27中注入聚合单体与液晶的混合物25,聚合单体 与液晶的混合物25填满栅状沟槽27，聚合单体与液晶的混合物25高度与栅状 光阻隔离物28—致，其范围为8^im—30iim之间。其中向栅状沟槽27中注入PDLC 材料(即聚合单体与液晶的混合物25)的方法可以采用丝网印刷的方式。
如图7所示利用紫外光26照射聚合单体与液晶的混合物25,使聚合单体 不断聚合成高分子，形成聚合物25a,同时随着聚合单体的不断聚合，液晶也 不断从聚合物中分离出来，实现液晶与聚合物相分离，形成液晶微滴25b。
如图8所示于栅状光阻隔离物28、边框22、聚合物25a、液晶樣t滴25b表 面涂一层透明粘合剂29,高度为liiim—5^im。涂布透明粘合剂29的方法可以采 用刮涂法或丝网印刷法进行。
如图9所示提供第二基板20，材料可以为玻璃或聚对苯二曱酸乙二酯 (PET)，在第二基板20的下表面设置第二电极层21,该第二电极层21覆盖第二 基板20的下表面。所述第二电极层21可以采用电镀方式置于第二基板20的表 面。第二电极层21的材料可以选择常用的IT0(氧化铟锡)。将第二基板20通过 透明粘合剂29与形成有栅状光阻隔离物28的第 一基板24通过压合设备压合在 一起，制成如图9所示的PDLC光栅。
8以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接 或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1. 一种液晶显示设备PDLC光栅，由第一基板和第二基板，置于第一基板上表面的第一电极层和置于第二基板下表面的第二电极层，以及置于第一电极层和第二电极层之间的PDLC材料压合而成，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层之间还包括栅状光阻隔离物，该栅状光阻隔离物包括有栅状沟槽，所述PDLC材料填充于该栅状沟槽中。
2. 根据权利要求1所述的液晶显示设备PDLC光栅，其特征在于所述栅 状光阻隔离物表面还涂布有一层透明粘合剂，所述第二基板通过透明粘合剂 与栅状光阻隔离物及第 一基板压合。
3. 根据权利要求1所述的液晶显示设备PDLC光栅，其特征在于所述第 一电极层和第二电极层是ITO电极。
4. 根据权利要求1所述的液晶显示设备PDLC光栅，其特征在于所述栅 状光阻隔离物呈透明状，采用感光性材料。
5. 根据权利要求1所述的液晶显示设备PDLC光栅，其特征在于PDLC材 料与栅状光阻隔离物相互间隔，栅状光阻隔离物及PDLC材料的宽度根据实际 需要进行选择。
6. —种液晶显示设备PDLC光栅的制作方法，该方法包括有下述步骤a、 在第一基板表面置第一电极层，该第一电极层覆盖于第一基板上表 面5b、 于第一电极层表面涂覆一层光阻材料，经处理形成栅状光阻隔离物 及边框，其间形成栅状沟槽；c、 向栅状沟槽中注入聚合单体与液晶的混合物，高度与栅状光阻隔离 物一致，填充栅状沟槽；d、 利用紫外光照射聚合单体与液晶的混合物，聚合单体形成聚合物， 液晶从聚合物中分离，实现液晶与聚合物相分离，形成液晶微滴；e、 于栅状光阻隔离物、边框、聚合物、液晶微滴表面涂一层透明粘合剂；f、 提供第二基板，在该第二基板下表面置第二电极层，通过透明粘合剂与形成有栅状光阻隔离物及栅状沟槽内设有聚合物和液晶微滴的第 一基板压合制成PDLC光栅。
7. 根据权利要求6所述的液晶显示设备PDLC光栅制作方法，其特征在于 通过曝光及显影的过程于第 一 电极层表面形成栅状光阻隔离物。
8. 根据权利要求6或7所述的液晶显示设备PDLC光栅制作方法，其特征在 于所述栅状光阻隔离物的厚度为8nm-30)im。
9. 根据权利要求6所述的液晶显示设备PDLC光栅制作方法，其特征在于 聚合单体与液晶的混合物通过丝网印刷的方式注入到沟槽中。
10. 根据权利要求6所述的液晶显示设备PDLC光栅制作方法，其特征在 于所述透明粘合剂选择UV胶或热固性环氧树脂。
11. 根据权利要求6所述的液晶显示设备PDLC光栅的制作方法，其特征在 于所述的透明粘合剂采用刮涂或丝网印刷方法形成。
全文摘要
本发明公开一种液晶显示设备的PDLC光栅及其制作方法，该光栅结构包括第一基板、第二基板，第一电极层、第二电极层，其中第一电极层置于第一基板上表面，第二电极层置于第二基板下表面，将PDLC材料注入透明的栅状光阻隔离物所形成的栅状沟槽内，处理成聚合物与液晶微滴，置于第一、二电极层之间；利用通过施加电场时，PDLC光栅呈现完全透明状态；没有施加电场时，PDLC光栅形成遮光狭缝与透光狭缝，呈现光栅特性。如此一来，藉由通过加电与否，可以实现两种显示功能，透明显示状态及光栅特性，不但可以节约聚合物与液晶的用量，简化制作工艺，同时提高液晶显示质量。
文档编号G02F1/1333GK101424814SQ20071016513
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月29日 优先权日2007年10月29日
发明者王志国, 陈学刚 申请人:比亚迪股份有限公司