低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器的制造方法
【专利摘要】本实用新型为一种低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器，其组成包括：第一基板层、中间部分和第二基板层；第一基板层的组成为第一偏光片、第一玻璃基板和第一绝缘层；第二基板层的组成为第二绝缘层、第二玻璃基板和第二偏光片；中间部分包括：第三透明层、蓝相液晶层，其中，第三透明层包括劈形凸起、电极层和第三绝缘层，在劈形的斜侧上有电极层，电极层外侧有第三绝缘层，第三透明层连接了第一和第二基板层，蓝相液晶充满第三透明层中的空隙。本实用新型设计的电极贴附于直角劈形有机物凸起的斜面上，所以电极结构稳定，不会因为蓝相液晶中在驱动过程中的拉伸作用发生断裂等现象而影响到显示效果，并且会有效的降低驱动电压。
【专利说明】低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及显示领域，提出一种低驱动电压、高透过率的聚合物稳定蓝相液晶显示器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]在当今的显示领域，液晶显示在市场份额上已经远远超越其它种类的显示器，成为显示领域当仁不让的领头羊，可以说是只要有显示的地方就会有液晶的存在，它不仅广泛由于我们所熟悉的手机、电脑、电视等领域，而且随着液晶生产技术的提高和研究人员的努力，它还在超大屏幕显示和军工产品等多领域中展示着自己所独有的优势。
[0003]现在市场上所应用的液晶显示器主要应用的向列相液晶。在液晶显示器与其它显示器的竞争中，其在起初阶段存在的如视角窄，对比度不足和色彩不够等诸多问题已经被研究者们逐一解决。
[0004]但是，液晶是被动发光的，其显示原理是由于加电场后液晶分子的转动对光产生了相位延迟，再通过液晶盒上方和下方的偏光片对光的调制达到了显示的目的。所以，液晶显示器的响应时间是由液晶的转动速度所决定的。响应时间直接与液晶显示器的显示质量相关，主要是图像的拖尾和粘滞现象，其次是液晶显示器的光利用率问题，如需要具有较好的显不效果，则要求液晶显不器的响应时间为亚晕秒量级。现有使用向列相液晶材料的液晶显示器，响应时间均在毫秒和十毫秒量级以上，因此要想达到亚毫秒的响应时间，就强烈要求有新的液晶材料被开发出来。
[0005]随着研究人员们的努力，蓝相液晶被科学家们提了出来，最初的蓝相液晶的存在温度差范围为0.5?2°C内，但经过聚合物稳定处理后，蓝相液晶可以存在的温度范围变为-10?50°C。蓝相液晶作为显示器所用材料与向列相液晶相比，其优点在于:(1)具有亚毫秒级的响应速度，不但是液晶显示器有可能实现场序彩色显示模式，还可能大大降低动态伪像，而彩色显示模式显示器的分辨率和光学效率是常规的3倍；(2)由于聚合物稳定蓝相液晶在关态时是各向同性介质，因此蓝相液晶显示器在制作时可以不需要取向层，这样就大大减少了液晶盒的制作工艺；(3)由于在暗态时蓝相液晶是光学各向同性相介质，所以加偏光片后液晶盒的视角还是非常大的，而且暗态的视角非常对称；(4)蓝相液晶的结构是双螺旋的，所以其透过率对盒厚就不再要求那么严格，所以当盒厚大于一个定值时，其透过率对液晶盒厚不敏感，所以特别适合制作大显示屏。
[0006]由以上的分析我们可以得出结论，蓝相液晶具有发展成为下一代显示器的可能性，但是现在阻止其大规模生产的制约是其驱动电压太大，现有的电极材料无法在满足寿命要求的情况下达到其驱动电压要求。介于原因，我们提出来了这种减小驱动电压和提高透过率的显示器。
[0007]在现在提出的液晶盒电极结构中，最早的共面转换结构由于其电压渗透深度比较低，所以驱动电压比较高；提到的梯形电极由于在下玻璃基板上面做凸起，对降低驱动电压有些帮助，但不能彻底解决驱动电压偏高的缺点；提出的墙状电极能够很好的减小驱动电压，但在墙状电极的上方没有液晶存在，因此这种结构会严重影响显示器的透过率；最近提出的斜向电极结构，透过率可以很高，但是以现在的制造技术很难实现。
实用新型内容
[0008]本实用新型鉴于现在所存在蓝相液晶显示器存在驱动电压高和透过率低的缺点，我们设计了一种有效降低驱动电压并且具有较高透过率的聚合物稳定蓝相液晶显示器。通过在基板上设置直角劈形的凸起，并在直角劈形凸起的斜边上制作ITO电极，直角劈形凸起的材料具有较高的介电常数，从而达到降低驱动电压和提高透过率的效果。
[0009]本实用新型的技术方案为:
[0010]一种低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器，该显示器组成包括:
[0011]所述的显示器从下到上依次为:第一基板层、中间部分和第二基板层；其中，第一基板层的组成从下到上依次为第一偏光片、第一玻璃基板和第一绝缘层；第二基板层的组成从下到上依次为第二绝缘层、第二玻璃基板和第二偏光片；中间部分包括:第三透明层、蓝相液晶层，其中，第三透明层包括劈形凸起、电极层和第三绝缘层，劈形凸起截面的形状为直角劈形，在劈形的斜侧上有电极层，电极层外侧有第三绝缘层，第三透明层连接了第一和第二基板层，蓝相液晶充满第三透明层中的空隙；所述的相邻的两个直角劈形凸起是成镜面对称放置的；劈形凸起贯穿于整个蓝相液晶层。
[0012]所述的第一偏光片和第二偏光片均为高偏光度的偏光片，以便获得高对比度液晶显示器；
[0013]所述的第一、第二和第三绝缘层材质为二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx);厚度范围为Ο.?μηι~0.2μ m,介电常数为3~4。
[0014]所述的贯穿于整个蓝相液晶层的劈形凸起为绝缘材料，该绝缘材料为掺杂纳米级金属粒子的有机物，或者为掺杂纳米级具有金属特性化合物粒子的有机物；所述的金属具体为金、银或铜；所述的具有金属特性化合物为氧化铝或钛酸钡；有机物为聚酰亚胺类高分子聚合物材料。
[0015]所述的劈形凸起优选为钛酸钡和聚酰亚胺的有机混合物，其中钛酸钡的体积含量为50%，其介电常数为30。
[0016]所述的电极层为透明氧化铟锡(ITO)薄膜(透明电极层)，厚度为0.05~0.3μπι，分别为像素电极(Pixel)和公共电极(common)，依次间隔分布在不同的透明有机凸起。
[0017]所述的第三透明层中有机物凸起底宽、电极层和第三绝缘层之和的宽度范围为2~10 μ m，凸起的顶宽、电极层和第三绝缘层之和的宽度范围为0.5~2μπι ;凸起的截面形状为直角劈形，其直角壁互相紧邻，间隔宽度范围为2~20 μ m，并且凸起的排列为周期性排列，两个斜边之间的最小距离为直角壁之间的距离，斜边之间的最大距离跟凸起的宽度相关，其范围为4~22 μ m。电极层和第三绝缘层在凸起的斜面上，第三绝缘层覆盖在电极层上面，隔开液晶和电极层。
[0018]所述蓝相液晶层厚度与直角劈形有机物凸起的高度相同，厚度范围为5~20 μ m。
[0019]所述的低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器的制造方法，包括以下步骤:在第一基板层上形成至少两个成镜面对称的直角劈形有机物凸起，并且在凸起的斜面上铺上电极层，在电极的外侧贴附第三绝缘层，再在凸起的间隙中灌注进蓝相液晶，经过UV照射形成聚合物稳定蓝相液晶层，在做好的蓝相液晶层上面加上第二基板层，就形成了一个聚合物稳定蓝相液晶显示器。
[0020]所述的直角劈形凸起的制备方法，包括如下步骤:
[0021]I)如上所述的蓝相液晶显示器的第一基板层的第一绝缘层上涂覆第一层光刻胶，并覆盖上第一掩膜板；利用紫外光沿第一斜向方向进行照射曝光，第一斜向方向与第一基板的垂直方向成一定角度，角度的大小等于直角劈形的顶角，其范围为45?85度；再利用同一掩膜板利用紫外光线沿第二斜向方向照射曝光，第二斜向方向与第一斜向方向相对于第一基板层的垂直方向对称；
[0022]2)应用显影液剥离发生光化学反应的光刻胶，在基板上留下了正梯形沟槽和倒梯形光刻胶凸起；
[0023]3)利用喷嘴将掺杂纳米级金属粒子的有机物，或者为掺杂纳米级具有金属特性化合物粒子的有机物涂布到上面得到的正梯形沟槽里，然后通过旋转的方式将聚酰胺酸填充到正梯形沟槽中，最后使整体的平面均匀平滑，并加热将聚酰胺酸进行聚酰亚胺化；
[0024]4)将整个平面用紫外光曝光，应用显影液剥离发生光化学反应的光刻胶，则在基板上留下了正梯形的掺杂纳米级金属粒子的有机物，或者为掺杂纳米级具有金属特性化合物粒子的有机物，还有与之相对应的倒梯形的沟槽；
[0025]5)在固化好的聚酰亚胺表面涂覆电极层，使电极与掺有金属粒子的有机物完全接触，然后在电极层的上面涂覆第二光刻胶层，使光刻胶的厚度大于梯形电极层的厚度，使整个基板上表面变为了平滑均匀；
[0026]6)在均匀的平面上覆盖上第二掩膜板，曝光和显影后露出部分电极层，用酸液刻蚀掉露出部分，形成在透明有机物表面的斜透明电极，并用显影液剥离掉剩余的光刻胶；
[0027]7)在整个平面上制作绝缘膜，并涂覆第三光刻胶层，使光刻胶的厚度大于梯形绝缘物的厚度，使整个基板上表面变为平滑均匀；
[0028]8)再在上表面覆盖第三掩膜板，使掩膜板的漏光部分设置在正梯形透明有机物的上表面和倒梯形光刻胶的下表面，使其透过部分的宽度为正梯形有机物上表面的宽度；设置好后用紫外线垂直照射曝光；
[0029]9)应用显影液剥离掉发生光化学反应的光刻胶，露出了绝缘层，然后使用等离子刻蚀方法刻蚀掉露出绝缘层，并同时将掺杂有纳米金属粒子或钛酸钡粒子的聚酰亚胺膜刻蚀出图案；
[0030]10)曝光剩余的光刻胶，并用显影液剥离剩余的光刻胶，在基板上剩下直角劈形的掺杂金属粒子的有机层、在直角劈形斜面上方的电极层和在电极的外侧的绝缘层。
[0031]本实用新型的有益效果为:
[0032]由于在本实施例中，会有效的降低驱动电压并且会得到比较高的透过率。由于电极贴附在直角劈形凸起的斜面上，在斜面的上面存在蓝相液晶，当加电压时，在斜向电极的上方的液晶分子也会产生双折射效应，这些都会对蓝相液晶显示器的透过率有贡献，我们设计中所涉及到的直角劈形凸起和电极均为透明材料，因此这种直角劈形凸起结构设计与墙状电极结构的蓝相液晶显示器相比透过率会有较大的提高。由于我们设计的电极贴附于直角劈形有机物凸起的斜面上，所以电极结构稳定，不会因为蓝相液晶中在驱动过程中的拉伸作用发生断裂等现象而影响到显示效果。与其它的凸起结构相比，我们的直角劈形凸起所使用的材料为掺杂金属粒子的透明有机物，在加电压时金属粒子中的电子会成为极化电子对，所以其介电常数会变得很大，所以驱动时在透明凸起中的电压降就会减小很多，因此与其它的凸起结构的设计相比，会有效的降低驱动电压。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为实施例的结构纵剖面图。
[0034]图2为在第二基板层上涂第一光刻胶。
[0035]图3为在光刻胶层上覆盖第一掩膜板并用紫外光沿第一斜向方向照射。
[0036]图4为用紫外光线沿第二斜向方向照射。
[0037]图5为用显影液剥离与紫外光发生化学反应的第一光刻胶所留下的梯形凹槽。
[0038]图6为在图5中形成的光刻胶凹槽上涂上一层掺有钛酸钡的聚酰胺酸的透明有机物。
[0039]图7为用紫外光垂直照射图6所形成涂层。
[0040]图8为用显影液剥离与紫外光发生反应的第一光刻胶所留下的梯形透明有机物凸起。
[0041]图9为在图8所形成的梯形透明有机物凸起上制作一层氧化铟锡(ITO)薄膜。
[0042]图10为在图9所形成的氧化铟锡薄膜上涂上一层第二光刻胶。
[0043]图11为覆盖第二掩膜板并用紫外光照射图10中涂上的光刻胶层。
[0044]图12为用显影液剥离掉与光发生反应的第二光刻胶所留下的图形。
[0045]图13为用酸液刻蚀显露出来的ITO薄膜，并用紫外线垂直照射剩余的第二光刻胶。
[0046]图14为用显影液剥离与紫外光发生反应的第二光刻胶层所留下的图形。
[0047]图15为在图14所形成的图形上制作第三绝缘保护层。
[0048]图16为在第三绝缘层上制作第三光刻胶层。
[0049]图17为在第三光刻胶层上覆盖第三掩膜板，并用紫外光垂直照射。
[0050]图18为去除掩膜板并用显影液剥离与紫外线发生反应的第三光刻胶所留下的图形。
[0051]图19为刻蚀掉第三绝缘层暴漏在外侧的部分所留下的图形。
[0052]图20为刻蚀暴漏在外侧的透明有机物层。
[0053]图21为用紫外光垂直照射图20留下的图形。
[0054]图22为用显影液剥离与紫外光发生反应的第三光刻胶层留下的图形。
[0055]图23为在22所留下的凸起中间加入蓝相液晶层。
[0056]图24为用紫外光垂直照射形成聚合物稳定蓝相液晶层。
[0057]图25为双TFT驱动的驱动电压和透过率关系图
【具体实施方式】
[0058]为了更具体的说明本实用新型想要达目的效果和【具体实施方式】，在下面将详细说明本实用新型中聚合物稳定蓝相液晶显示器的具体制作过程和所要达到的效果。
[0059]通过以上的说明和讲述，我们已经对本实用新型有了比较概括的了解，下面我们将结合具体实施例和附图更加详细的将本实用新型呈现，但以下的附图只是作为本实用新型的参照和具体说明之用，并不能说明对本次实用新型的限制。
[0060]实施例
[0061]图1是本专利中所提到的聚合物稳定蓝相液晶的具体实施例的纵剖面图，如图1所示，在该实施例中，包括第一基板层11、中间部分13、13(1)和14和第二基板层12 ;其中，第一基板层的组成从下到上依次为第一偏光片113、第一玻璃基板112和第一绝缘层111 ；第二基板层的组成从下到上依次为第二绝缘层121、第二玻璃基板122和第二偏光片123 ；中间部分包括:第三透明层13和13 (I)、蓝相液晶层14，其中，第三透明层包括劈形凸起131和131 (I)、电极层132和132 (I)、第三绝缘层133和133(1)。在图中我们可以清楚的看到，第一基板层11和第二基板层12平行放置，第三透明层13贴附于第一基板上的第一绝缘层111上方，凸起13呈正立的直角劈形，其斜面朝一个确定的方向，与其相对应的直角劈形凸起13(1)斜面斜向另一方向，且凸起13与13(1)是镜面对称放置。
[0062]在本实用新型中，根据像素点的尺寸、工艺和显示质量的要求范围内，可以任意多次在一个像素上循环设置13和13(1)对称对。贴附在直角劈形透明有机物凸起13和13(1)斜侧的电极132设置为像素电极(pixel),另一个设置为公共电极(common)。聚合物稳定蓝相液晶层贯穿在第一基板层11和第二基板层12之间，为了使整个液晶盒固定，在两个基板的边缘用边框胶粘合。在液晶工艺的要求范围内，我们优选蓝相液晶层的厚度为5 μ m?20 μ m0
[0063]本实用新型的纵向剖面图(图1)，第一基板层11包括三部分，中间112为玻璃基板层，在112的上侧靠近蓝相液晶层14的是第一绝缘层111，在中间玻璃基板层112下侧远离蓝相液晶层14的是偏光片113。第一绝缘层111和偏光片113均平行于中间的玻璃基板层112，并且贴附在中间的玻璃基板层112上。同样，在第二基板层12中也包括三部分，中间为玻璃基板层122，在玻璃基板层112的下侧靠近蓝相液晶层14的是第二绝缘层121，在中间玻璃层112的上侧远离蓝相液晶层14的是偏光片123。第二绝缘层121和偏光片123均平行于中间的玻璃基板层122,并且贴附于中间的玻璃基板层。第一基板层11和第二基板层相互平行。由此可知，蓝相液晶层14位于第一基板层11和第二基板层12之间。在本实用新型中，第一绝缘层111和第二绝缘层121均为透明绝缘物质，如二氧化硅(Si02)或者氮化硅(SiNx)等材料制成，在本专利中优选的厚度为0.1ym?0.2 μπι。偏光片113和偏光片123我们选用的为G1220DU型号的高偏光度偏光片，但是本实用新型不局限于使用这种偏光片，凡是能起偏光作用的偏光片都在本权利要求范围内。偏光片113为起偏片,偏光片123为检光片。优选的，我们设置起偏片的吸收光轴角度为45°，检光片的光轴角度设置为135° ,并与透明电极的长方向成45度角，两个偏光片的吸收光轴角度设置成90° ,构成不加电压情况下的暗态。
[0064]在本实施例中，第三透明层13包括掺杂金属粒子的有机物凸起131、中间的电极132和第三绝缘保护层133。如图1所示，凸起131为直角劈形，在其斜面上为电极132，在电极外侧贴附第三绝缘层133。第三透明层整体贴附于第一基板层的第一绝缘层111上面，并且在凸起的顶层为第三绝缘保护层133与第二基板层中的第二绝缘层121相接。在本专利中，中间的电极层132完全被掺有金属粒子的有机物直角劈形凸起131和第三绝缘层所包围，不与外部的蓝相液晶相接触。第三透明层还包括13(1)，13 (I)与第三透明层13呈镜面对称放置。13(1)也包括掺杂金属粒子的透明有机物凸起131(1)，中间电极132(1)和第三绝缘保护层133 (I)。同样的，凸起131 (I)设置为直角劈形，在其斜面上贴附电极132 (I)，在电极外侧贴附第三绝缘层133(1)。第三透明层整体贴附于第一基板层的绝缘层111上面，并且在凸起的顶层为第三绝缘保护层133(1)与第二基板层中的绝缘层121相接。在本专利中，中间的电极层132(1)完全被掺有金属粒子的有机物直角劈形凸起131(1)和第三绝缘层所包围，不与外部的蓝相液晶相接触。在实施例中，13和13(1)是成对存在的，但本专利所保护的范围不限于它们是否成对存在，在边缘处有单个直角劈形凸起为13或13(1)中的一个也是本专利的要求范围内。
[0065]本实施例中，采用钛酸钡和聚酰亚胺的有机混合物，其中钛酸钡的体积含量为50%，可使有机膜的介电常数为35，同时保证该有机物为绝缘特性和透光特性(朱宝库等，高介电常数聚酰亚胺/钛酸钡复合膜的制备与性能研究，功能材料，2005年第4期，546-548)。由这种掺杂金属粒子的透明有机物制作的直角劈形凸起的厚度应该与蓝相液晶厚度相当，最优的范围为5 μ m?20 μ m，本实施例中我们选择的是20 μ m。在中间的电极132和132 (I)材料为氧化铟锡(ITO)，电极层的厚度范围为0.05 μ m?0.3 μ m，本实施例的厚度设置为
0.1ym0在透明电极的上侧起保护作用的绝缘物为二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(SiNx)，其厚度范围为0.1ym?0.2 μπι，在本实施例中我们选择的是0.1 μπι。
[0066]直角劈形凸起131和131(1)的垂直侧的距离范围为2 μ m?10 μ m，在本实施例中我们选择的是6.5 μ m，在透明凸起上侧的透明电极132和132(1)在直角劈形顶侧基板上的距离为2 μ m?10 μ m，透明电极132和132 (I)在直角劈形凸起下侧基板上的距离为4μπι?20 μ m，在本实施例中，我们选择的是12.5μπι。
[0067]实施例的蓝相液晶显示器的制作过程。
[0068]下面我们介绍本实施例中液晶显示器的制造方法，但应该说明的是，在显示器的制作过程中，实施的工艺步骤不应以下面的说明为限制。并且，为方便制作方法的实施，在每一步中我们都给出了具体的工艺制作中的参数，但对于熟知本专业知识的认识来说，这些参数可以在适当范围为调控，因此我们专利中并不只局限于所给出的实施参数，只要在适当范围内都是我们权利要求的内容。
[0069]图2至图22为实施例中蓝相液晶显示器的制造方法。
[0070]下面我们根据示图来具体说明本实施例的制作过程:
[0071]步骤1，如图2所示，在第一基板层11中的第一绝缘层111的上方均匀的铺上一层光刻胶301，光刻胶的厚度设置为20 μ m
[0072]步骤2，如图3和图4所示，在涂好的均匀光刻胶薄膜301上覆盖上第一掩膜板303,在第一掩膜板303上有排列均勻的矩形漏光间隙和矩形遮光条,在本实施例中，所选用的第一掩膜板的矩形漏光空隙为6.5 μ m,矩形遮光条为13 μ m,将第一掩膜板在第一光刻胶上掩合好后，利用紫外光(UV光)沿第一斜线方向201照射(倾斜角度为8.5度)，透过第一掩膜板的矩形漏光孔被UV光照射到的第一光刻胶发生曝光，为得到倒梯形凹槽，我们在向第一掩膜板沿第二斜向202照射UV光进行曝光，但这次的照射方向为与均匀第一光刻胶层的法线所成的夹角与第一斜向方向与第一光刻胶层的法线所成夹角相同，也就是说第一斜向方向与第二斜向方向相对于中间的第一光刻胶法线对称。当选择的第一掩膜板的漏光间隙比较大或者斜向的光的夹角比较小时，会导致在在第一掩膜板矩形间隙的中间会有部分光刻胶不被UV光照射，无法形成完整的倒梯形凹槽，因此，我们可以在垂直方向上照一次UV光进行曝光，使被两次斜向方向上照射的部分及中间的第一光刻胶完全曝光。
[0073]步骤3，如图5中所示，使用显影液剥离发生光化学反应的第一光刻胶，则在第一绝缘层111上方形成了倒梯形的光刻胶凸起302和正梯形凹槽。在本实施例中梯形凹槽的上底宽度为6.5 μ m,下底宽度为12.5 μ m ;倒梯形凸起的上底宽度为12.5 μ m,下底宽度为
6.5 μ m，梯形光刻胶凸起302和倒梯形凹槽的厚度均为20 μ m。
[0074]步骤4，在所形成的光刻胶凸起和凹槽的上面涂上一层掺有钛酸钡粒子的聚酰胺酸304，透明有机物的成分和性能我们已在前面加以说明，在这里就不再赘述。在制作过程中，将钛酸钡粒子和聚酰胺酸材料混合均匀后，采用Slit coater的方式将掺有钛酸钡粒子的聚酰胺酸304涂布到第一光刻胶凸起的上表面。其实际操作方法为将掺有钛酸钡粒子的聚酰胺酸304通过喷嘴将其喷到整个绝缘层111的表面上，然后通过高速旋转的方式将喷到第一绝缘层111上的掺有钛酸钡粒子的聚酰胺酸304均匀的分布在整个第一绝缘层111平面上，结果如图6所示。最优的，我们选择的掺杂钛酸钡粒子的聚酰胺酸304喷涂量刚好满足填充倒梯形凹槽的量，过多的话会导致不必要的浪费，所形成的有机物膜的厚度为20 μ m。加热使聚酰胺酸进行聚酰亚胺化，形成固体膜。
[0075]步骤5，如图7所示，对整个光刻胶用UV曝光，光线垂直照射，使剩余的第一光刻胶302全部发生光化学反应，使用显影液剥离第一光刻胶层，如图8所示，则在第一绝缘层111上表面只留下一层掺有钛酸钡粒子聚酰亚胺的梯形凸起和倒梯形的凹槽。
[0076]步骤6，如图9中所示，在形成正梯形有机物304凸起上使用磁控溅射技术制作一层氧化铟锡透明电极305，电极的厚度为0.1 μ m，并且电极层在整个平面内。
[0077]步骤7，在图10中所示，在电极的上面均匀涂覆第二光刻胶206，光刻胶的厚度为22 μ m，在光刻胶的上面覆盖第二掩膜板307，第二掩膜板上有着排列均匀的矩形漏光间隙和矩形遮光条。使用的掩膜板的矩形漏光间隙宽度为6.5 μ m，且放置位置正好与有机物梯形凸起204的上底和倒梯形凹槽的下底重合，掩膜板的遮光矩形条宽度也为3 μ m,且位置与正梯形有机物凸起的两个斜边位置重合放置。将第二掩膜板放置好后，垂直的用UV光照射，则第二光刻胶306在第二掩膜板307的漏光部分发生光化学反应，结果如图11所示，使用显影液显影后，形成如图12所示的光刻胶图形，再使用酸液刻蚀掉露出的电极，形成其保护作用光刻胶308下面的斜边电极309的形状，如图13所示，则现在第一绝缘层111上存留下来的依次为正梯形有机物凸起304，在梯形凸起上面是经刻蚀后留下的电极和还有没被剥离掉的第二光刻胶层308，使用紫外光照射剩余的第二光刻胶层308，发生光化学反应，使用显影液将剩余的光刻胶剥离掉，形成如图14所示，在第一绝缘层111上面存在着梯形有机物凸起304，被刻蚀后所留下的透明导电电极层309，电极层309贴附在梯形凸起的两个斜面上。
[0078]步骤8，如图15所示，在经过以上工序的基板上用等离子体增强化学气相沉积法制作第三绝缘层310，第三绝缘层310的材质和性质已在前面有详细的说明，在这里不再赘述。第三绝缘层的厚度设置为0.1 μ m。然后，在上面涂覆第三光刻胶层311，第三光刻胶层的厚度为22 μ m，如图16所示。
[0079]步骤9，在第三光刻胶层311的上面覆盖第三掩膜板312，第三掩膜板上面整齐均匀的排列着矩形漏光间隙和矩形遮光条，在第三掩膜板的上面，矩形漏光间隙的宽度为6.5 μ m，并且其位置与梯形有机物凸起304的上表面和倒梯形的下底重合放置；第三掩膜板312上的矩形遮光条的宽度为3 μ m,其放置位置与梯形有机物凸起304的两个斜边重合，其放置情况如图17所示。
[0080]步骤10，用UV光垂直照射第三掩膜板层，使第三掩膜板层312漏光部分的第三光刻胶层311发生光化学反应，如图17所示；使用显影液将发生光化学反应的光刻胶剥离，如图18所示，则在第一绝缘层的上面依次存在着梯形有机物凸起314，在梯形有机物凸起314的斜面上是电极层309，在电极层的上面是一层第三绝缘物310，并且第三绝缘层在正梯形凸起的上底和在倒梯形下底的部分暴漏出来，其它部分被第三光刻胶层保护着。采用等离子刻蚀技术将第三绝缘层310中没有倍光刻胶层保护的部分刻蚀掉，如图19所示，在梯形有机物凸起的上底部分露出了掺杂了钛酸钡粒子的聚酰亚胺304，在倒梯形凹槽的下底部分露出了第一绝缘层111。
[0081]步骤11，如图20所示，再用等离子体刻蚀方法将掺杂了钛酸钡粒子的聚酰亚胺凸起304没有光刻胶保护的部分刻蚀掉，这样正梯形有机物凸起就被刻蚀为具有垂直边缘的直角劈形凸起，则在第一绝缘层111上依次为直角劈形有机物凸起314，贴附在直角劈形透明有机物凸起的斜面上的电极层309，在电极层的外侧是起保护作用的第三绝缘层310，第三绝缘层310贴附在电极的外面，在第三绝缘层310的外侧是第三光刻胶层313 ;如图21所示，用UV光垂直照射第三光刻胶层313，将剩下的第三光刻胶层313发生光化学反应，并使用显影液将光刻胶313剥离，如图22所示，则在第一绝缘层111的上面依次存在的为:直角劈形有机物凸起314，在直角劈形有机物凸起314的斜面上贴附的是电极层309，在电极层外侧起保护作用的是第三绝缘层310。
[0082]步骤12，在做好凸起的第一基板11上面用ODF技术灌注蓝相液晶316，蓝相液晶的厚度与凸起的厚度相同，形成厚度为20 μ m蓝相液晶层，如图23所示；控制蓝相液晶所处的温度范围，通过UV光照射使蓝相液晶中的聚合物单体进行聚合，形成聚合物稳定的蓝相液晶层317,如图24所示。
[0083]最后在图24所示的基础上覆盖上第二基板12，并使用封框胶将两个基板粘合密封，并在第一玻璃基板11的外侧贴合第一偏光片113，在第二玻璃基板12的外侧贴合第二偏光片123，就得到了本实用新型所述的蓝相液晶显示器，如图1中所示。
[0084]由于在本实施例中，电极132贯穿于整个液晶层，在施加一个比较低的驱动电压的情况下就会形成很强的横向电场，因此会有效的降低驱动电压并且会得到比较高的透过率。由于电极132贴附在直角劈形凸起的斜面上，在斜面的上面存在蓝相液晶，当加电压时，在斜向电极的上方的液晶分子也会产生双折射效应，这些都会对蓝相液晶显示器的透过率有贡献，我们设计中所涉及到的直角劈形凸起和电极均为透明材料，因此这种直角劈形凸起结构设计与墙状电极结构的蓝相液晶显示器相比透过率会有较大的提高。由于我们设计的电极贴附于直角劈形有机物凸起的斜面上，所以电极结构稳定，不会因为蓝相液晶中在驱动过程中的拉伸作用发生断裂等现象而影响到显示效果。与其它的凸起结构相比，我们的直角劈形凸起所使用的材料为掺杂金属粒子的透明有机物，在加电压时金属粒子中的电子会成为极化电子对，所以其介电常数会变得很大，所以驱动时在透明凸起中的电压降就会减小很多，因此与其它的凸起结构的设计相比，会有效的降低驱动电压。
[0085]下面我们通过具体的模拟计算来验证这种结构能够获得较低的驱动电压和较高的透过率。
[0086]我们在本实施例中，直角劈形凸起131和与其相对应的直角劈形电极131⑴的垂直面的距离为6 μ m，直角劈形凸起的底边宽为3 μ m，透明导电电极132的厚度为0.1 μ m，在电极上面的绝缘层为0.1 μ m。蓝相液晶层14的厚度为20 μ m，在本实施例中我们使用的蓝相液晶的参数为ε π = 97, ε ±=3, Δ ε =94, Ans=0.14, Es=4.3V/ym。在第一基板层下面偏光片111和第二基板层上面的偏光片121均为G1220DU型号的偏光片。偏光片111设置为起偏片，透光轴角度设置为45°，偏光片121设置为检偏片，透光轴角度设置为135°。采用双薄膜晶体管(Thin film Transistor TFT)驱动，即在其中一个凸起上的电极132上加正电压，在其相对应的凸起上的电极132(1)加负电压，模拟计算得到的电压与透过率(VT)关系图如图25所示。从图中可以清楚的看到在本实用新型专利中驱动电压可以降到5.8V,并且最高透过率达到78%。继续优化液晶显示器参数，可以获得更高的透过率和较低的驱动电压。
[0087]在上述的实施例中，我们假设的第三透明层13和13(1)为对称放置，这是一种比较理想的放置方式，但本专利的要求保护范围并不限制于两个直角劈形凸起的对称放置，只要是直角劈形凸起，并且其材料为掺杂了金属粒子的透明有机物，能在凸起的上方经过驱动获得透光的特性，凸起的一切放置方式均在本专利的保护范围内。
[0088]本专利中应用直角劈形凸起，将导电电极贯穿于整个蓝相液晶层，并且应用了掺有金属粒子的透明有机物作为凸起材料，使凸起的透明有机物的介电常数达到30，有效的降低了蓝相液晶显示器驱动电压高的难题，并且本设计在直角劈形凸起的上方的液晶也在驱动范围内，所以提高了透过率。
[0089]上面所述只为本专利的一个具体实施例，而不能成为本实用新型的限制，所有熟知本领域的人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术范围内容做出些许改动或修饰，可视为等同变化的等效实施例，凡未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化和修饰，均仍属于本实用新型技术方案范围内。
[0090]在本专利中未提到的一些制作技术、材料参数、结构参数或过程说明均为公知技术，在上面的说明中我们没有再赘述。
【权利要求】
1.一种低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器，其特征为该显示器组成包括: 所述的显示器从下到上依次为:第一基板层、中间部分和第二基板层；其中，第一基板层的组成从下到上依次为第一偏光片、第一玻璃基板和第一绝缘层；第二基板层的组成从下到上依次为第二绝缘层、第二玻璃基板和第二偏光片；中间部分包括:第三透明层、蓝相液晶层，其中，第三透明层包括劈形凸起、电极层和第三绝缘层，劈形凸起截面的形状为直角劈形，在劈形的斜侧上有电极层，电极层外侧有第三绝缘层，第三透明层连接了第一和第二基板层，蓝相液晶充满第三透明层中的空隙；所述的相邻的两个直角劈形凸起是成镜面对称放置的；劈形凸起贯穿于整个蓝相液晶层； 所述的第一偏光片和第二偏光片均为高偏光度的偏光片； 所述的第一、第二和第三绝缘层材质为二氧化硅或氮化硅；厚度范围为0.Ιμ--~，0.2 μ m,介电常数为3~4。
2.如权利要求1所述的低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器，其特征为所述的电极层厚度为0.05~0.3 μ m，分别为像素电极和公共电极，依次间隔分布在不同的透明有机凸起。
3.如权利要求1所述的低驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器，其特征为所述的第三透明层中有机物凸起底宽、电极层和第三绝缘层之和的宽度范围为2~10 μ m，凸起的顶宽、电极层和第三绝缘层之和的宽度范围为0.5~2 μ m ;凸起的截面形状为直角劈形，其直角壁互相紧邻，间隔宽度范围为2~20 μ m，并且凸起的排列为周期性排列，两个斜边之间的最小距离为直角壁之间的距离，斜边之间的最大距离跟凸起的宽度相关，其范围为4~22 μ m ;电极层和第三绝缘层在凸起的斜面上，第三绝缘层覆盖在电极层上面，隔开液晶和电极层。
4.如权利要求1所述的低 驱动电压高透过率的蓝相液晶显示器，其特征为所述蓝相液晶层厚度与直角劈形有机物凸起的高度相同，厚度范围为5~20 μ m。
【文档编号】G02F1/1339GK203587927SQ201320705964
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】孙玉宝, 赵彦礼, 李岩锋, 栗鹏 申请人:河北工业大学