专利名称：液晶电光显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种包含有隔挡件的液晶电光显示装置和制造这种装置的方法。
本发明涉及制造液晶可见显示装置的工业方面，这种显示装置包括两个相距很近的由玻璃、石英、硅或其它材料制成的板或基片，其间形成一容纳液晶的密封腔。
这些液晶显示装置特别包括沉积在两基片的相对面上的所谓对正层，其用于液晶分子的对正和定向。这些对正层的表面修整是非常重要的，因为分子的取向，从而显示对比度都取决于这种表面修整。
第一种公知的用于形成对正层的技术是将SiO2、MgF2、WO3、MoO3或其它对正材料沿着一确定的入射角沉积在基片的表面上。为了将这些对正材料沿理想的入射角沉积在基片的表面，按照所选定的相对于一直线的倾角放置一蒸发源，该直线垂直于基片表面。在适用的沉积方法中包括真空沉积、雾化沉积和其它公知的蒸汽相沉积方法。
另一种形成对正层的公知技术将一种对正材料，例如聚酰亚胺溶液，例如通过离心施加到基片的表面上。非聚合的聚酰亚胺溶液在使溶剂干燥的蒸发后仍保持其非聚合性。在接下来的制造步骤中加热液晶显示栅格，例如在大约250°的条件下加热一小时，从而使聚酰亚胺对正层聚合。聚合后对对正层进行摩擦。
上述液晶显示栅格还包括隔挡件，用于在栅格的两板之间保持一恒定距离或间隔，并赋予栅格以满意的机械刚性。在迄今公知的方法中，通常是由球或不连续纤维保持两板之间的距离，这些球或不连续纤维优选具有控制的几何尺寸，分布在其中一个板上，并在第二板定位之前粘接好。由于这种初期的技术具有某些缺点，例如特别是球定位不精确，这将导致栅格的局部机械变形，所以有人建议用连续的隔挡件来代替这些球，这种隔挡件由线、杆构成，它们具有方形、圆形、多边形或其它横截面。这些线或杆例如由玻璃或石英制成，它们通过粘接、连接或密封固定在两板中的一个上，它们的高度等于其理想间隔，或者交叉固定在各板上。这些隔挡件保证板之间的间隔，并赋予所形成的栅格以理想的机械刚性。
这些隔挡件无论是球、切割出的纤维、连续杆件还是其它形式，都具有干扰液晶分子对正的缺点，这阻止了极化旋转。这样就引起如下各种最显著的问题-干扰区域的形成使对比度下降，或者引起“反向旋转”现象，这一现象影响显示的均匀性；-在长时间运行后损失对正；-由于液晶分子的旋转角太低而形成围绕活化段的光圈。
为了克服这些问题，日本专利JP10003082建议采用塑料细颗粒式隔挡球，其通过一种氟化物型单聚物乳液的聚合而获得，这种氟化型单聚物乳液以其液晶分子对正性能而闻名。然而，由这种方法获得的聚合物球具有一种非结晶的结构，因此，液晶分子容易自身围绕球在径向上对正。这样，既使在这些球的附近液晶分子的对正更有序，但这种对正还是基本上与在显示栅格容积的其它区域的液晶的单一或同变的平面对正不同。既使低于一度，也仍然存在着对比度下降和非均匀性的问题。
本发明的目的是通过提供一不干扰液晶分子的对正的隔挡件来克服上述缺点和其它问题。
因此，本发明涉及一种液晶显示栅格，其包括两个靠近的基片，这两个基片由一密封架隔开，该密封架限定一容纳液晶的密封腔，且还包括用于在所述基片之间保持一恒定的间隔的隔挡件，该液晶显示栅格的特征在于所述密封架和/或隔挡件由一种各向异性聚合物形成，这种聚合物用于对正液晶分子并使其定向。
这一特征的一个结果是聚合物分子的主轴线沿一特殊的方向对正，这种对正通过表面效应转移给液晶分子。液晶分子又作为聚合物分子定向的一个函数，以与其余的显示栅格部分相同的方式，以一种单一的或与隔挡件呈直角同变的平面方式对正。因此，本发明能够避免液晶分子的对正干扰现象，这种现象通常发生在普通的隔挡件或密封架附近。这样就得到一种可靠的显示，其对比度更好，没有光圈或寄生振荡显示点。
本发明还涉及一种制造上述显示栅格的方法，其特征在于包括如下步骤-在一基片上涂敷一单体层，
-在该单体层上沉积一层带开孔的掩膜，其轮廓相应于所需密封架或隔挡件的形状，-利用一极化光束透过掩膜开孔照射单体层，-去除掩膜和未露出的单体。
在阅读了结合附图所作的对实现本发明的方法的详细描述后将会更清楚地看到本发明的其它特征和优点，所描述的例子仅仅是为了举例说明，而不是对本发明的限制，其中
图1至3是按照本发明的一显示栅格的局部简图；和图4和5是示出实现本发明的两种方法的简图。
本发明的总的发明思想是，用一种材料制造液晶显示栅格隔挡件，这种材料使液晶分子易于在这些隔挡件附近对正。
下面将参照通常用于在液晶显示栅格的两基板之间保持一恒定间隔并给予液晶显示栅格足够的机械刚性的隔挡件来描述本发明。在杆状连续隔挡件的情况下，只要这些隔挡件形成在例如一多色显示栅格内的所述液晶的充填通道的壁，则它们还可用于保证不同类型液晶的限界和隔离。最后，本发明的观念可以相似地延伸到显示栅格的密封架，从而能够获得一更大的有效显示面。
图1至3为一显示栅格的局部简图。该显示栅格在图中总体上以标号1表示，它通常包括两块靠近的由玻璃、石英或其它材料制成的板或基片2，在这两块板之间形成一密封腔，液晶分子4封闭在其内。在图中以虚线表示液晶分子4的主轴。对正层6沉积在两基片2的相对的面上。它们用于将液晶分子4对正并定向。在图1所示的例子中，液晶分子4以一种单一平面的方式对正，即，它们的主轴沿一平行于对正层6的表面的特定的方向延伸。在图2和3所示的例子中，液晶分子4以同变的方式对正，即，它们的主轴沿垂直于对正层6的表面的一特定方向延伸。
基片2借助于隔挡件8以一种通常的方式保持彼此隔开一恒定距离。这些隔挡件8由方形、圆形、多边形或其它横截面形状的线材或杆形成。
按照本发明，隔挡件8由一种各向异性的聚合材料制成，其用于将液晶4对正和定向。如果液晶4是近晶型的，则聚合物特别选自聚酰亚胺(见，例如标题为《用于液晶对正的极化UV-暴露聚酰亚胺膜》的文章，SID95文摘，703-705页)和某些二丙烯酸酯，例如亚苯(p-烷羟基丙烯酸酯)甲酸酯。如果液晶4属于向列或胆甾醇型，则聚合物特别选自香豆素和聚乙烯肉桂酸酯(例如见题为《用于液晶对正的光敏定向剂》的文章，Mol.Mat.，1993，第3册，161-168页)。当然，在本发明的范围内可以使用其它聚合成各向异性状态的聚合物。某些各向异性聚合并成为固体的液晶也可以选用。这种各向异性聚合物也可以是横链液晶聚合物。
在图1中可以看到，液晶分子4在隔挡件8附近以一种相对于对正层6同一平面的方式对正，与液晶栅格1的其余部分相同。与此相似，在图2中，液晶分子4在隔挡件8附近以一种相对于对正层6同变平面的方式对正，与显示栅格1的其它部位相同。最后，图3示出一种混合情况，液晶显示分子4在隔挡件8附近以一种相对于对正层6同一平面的方式对正，而在显示栅格1的其余部分，这些相同的分子以一种相对于对正层6同变的方式对正。也可以想象显示栅格1的某些隔挡件8使液晶显示分子4易于平面对正，而其它隔挡件8诱导这些同样的分子的同变对正。
按照本发明的基本优点，隔挡件8的聚合分子在长距离上沿一各向异性的宏观结构顺序聚合。因此，这些聚合物分子的主轴线在聚合过程中沿一明确限定的特定方向对正，这将通过一种本领域人员公知的表面效应引发液晶分子4的同一平面或同变的对正。因此能够非常精确地控制液晶分子4的对正，这样就可得到对比度更好的显示，并且易于液晶4的电开关作用。这些结果被证明是非常有利的，特别是对于胆甾醇或铁电型液晶，这种类型的液晶的性能对于大量应用都是非常有利的，但其双稳定状态对对正故障特别敏感。本发明对于小型显示装置，例如绕射保护装置也是非常有利的，这种装置对于朝向隔挡件的干扰的允许偏差非常低。
上述混合结构特别允许一种均匀的交换。事实上，在具有负的非传导各向异性的向列型液晶的情况下，当施加一电场时，在按照本发明的隔挡件8附近的液晶分子4的这种同一平面对正将引起所述分子在图示平面内的旋转波动。与此相反，在现有技术中很难获得液晶分子的均匀旋转，需要昂贵的技术才能得到这样的旋转。
与此相似，本发明容易缓解由电开关所引起的定向故障。在铁电液晶的情况下，频繁的电开关可以引起对正故障，这种故障通常是不可逆的。液晶分子4在隔挡件8附近的一种均匀的和逐渐过渡的定向引起这些故障的可逆的缓解，并使非变质光学特性能够得以保持。
下面参见图4描述按照本发明的一第一种隔挡件制造方法。这是一种光石印法，其中在基片10上涂敷一单体层12，在该单体层上沉积一层光石印掩膜14。该掩膜14有开孔16，其轮廓对应于所需的隔挡件18的形状。然后透过掩膜14上的开孔16照射单体层12，例如借助于一极化紫外线光束。在入射辐射的作用下，暴露出的单体层12的表面聚合成各向异性状态。应该理解，聚合物分子的定向取决于入射辐射的极化，而后者可以通过改善所述辐射的极化加以改善。最后将光石印掩膜14去除，并借助于一种适用的溶剂将非暴露的单体去除。
下面参见图5描述按照本发明的另一种隔挡件8的制造方法。这也是一种光石印法，其中基片10上涂敷一种通常的对正层20，例如一种摩擦的聚酰亚胺层。然后将一内消旋液晶单体层22沉积在对正层20上，然后再沉积光石印掩膜14。对正从对正层20转移到单体层22。然后通过光石印掩膜14的开孔16照射层22，例如借助于非极化紫外线束。暴露出的多消旋单体层22的表面各向异性地聚合成固体。最后，借助于适用的溶剂将未暴露出的单体去除。
当然，各种简单的改进和变化都在本发明的范围内。
权利要求
1.一种液晶显示栅格，其包括两个靠近的基片(2)，这两个基片由一密封架隔开，该密封架限定一容纳液晶分子(4)的密封腔，且其还包括用于在所述基片(2)之间保持一恒定的间隔的隔挡件(8)，其特征在于所述密封架和/或隔挡件(8)由一种各向异性聚合物形成，这种聚合物用于对正液晶分子并使其定向。
2.如权利要求1所述的显示栅格，其特征在于所述聚合物选自酰胺、聚酰亚胺和二丙烯酸酯。
3.如权利要求1所述的显示栅格，其特征在于所述聚合物选自香豆素和聚乙烯肉桂酸酯。
4.如权利要求1所述的显示栅格，其特征在于所述聚合物通过液晶内消旋单体的聚合而获得。
5.如权利要求1所述的显示栅格，其特征在于所述各向异性聚合物是一种横链液晶聚合物。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶显示栅格，其特征在于所述隔挡件由一种线材或一种杆形成。
7.一种制造如权利要求1至6所述的液晶显示栅格的方法，其特征在于包括如下步骤-在一基片(10)上涂敷一层聚合成各向异性状态的单体(12)；-在所述单体层(12)上沉积一层有开孔(16)的光石印掩膜(14)，其轮廓相应于所需密封架或隔挡件(18)的形状，-利用一极化光束透过所述掩膜(14)上的所述开孔(16)照射所述单体层(12)；和-去除所述光石印掩膜(14)和未露出的单体。
8.一种制造如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示栅格的方法，其特征在于，其包括如下步骤-在一基片(10)上涂敷一对正层(20)；-在所述对正层(20)上沉积一层聚合成固体状态的液晶显示内消旋单体层(22)，然后沉积一有开孔(16)的掩膜(14)，其轮廓对应于所需密封架或隔挡件(8)的形状；-用一非极化光束穿过所述掩膜(14)上的开孔(16)照射所述层(22)；-去除所述掩膜(14)和未露出的单体。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于所述用于照射单体层(12、22)的光束是一种紫外线光束。
全文摘要
一种液晶显示栅格，其包括两个靠近的基片(2)，这两个基片由一密封架隔开，该密封架限定一容纳液晶分子(4)的密封腔，其还包括用于在基片(2)之间保持一恒定的间隔的隔挡件(8)，密封架和/或隔挡件(8)由一种各向异性聚合物形成，这种聚合物用于对正液晶分子并使其定向。
文档编号G02F1/13GK1239232SQ9910838
公开日1999年12月22日 申请日期1999年6月14日 优先权日1998年6月12日
发明者J·格鲁普, N·布兰克尔特, M·布维尔 申请人:阿苏拉布股份有限公司