CN1386210A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

通过在像素壁的区域引入不同的取向方向,在液晶盒中获得了多畴。

Description

液晶显示装置及其制造方法
本发明涉及液晶显示装置，该装置包括位于第一基板与第二基板之间的液晶材料，第一基板至少设置有一个电极和一个第一取向层，第二基板至少设置有一个电极和一个第二取向层，该显示装置分为有源区和分离区。这种液晶显示器不仅应用于，例如，电视和监视器屏幕，而且还可应用于资源组织器、移动电话等领域。另外，该显示装置可以构成较大装置的一部分，例如作为遮光器(shutter)使用。
本发明还涉及这种显示装置的制造方法。
从欧洲专利局申请EP-A-00180180中得知上述类型的显示装置，其中所展示的显示装置是基于胆甾醇型的液晶材料。本文所述的显示装置分为有源区，在电场的影响下，该区内的胆甾醇型的液晶材料可以呈现处于不同的状态。在其它区域内，有源区相互分离，胆甾醇型的液晶材料保持处于一个状态。这可以通过局部给出较小的液晶材料层的厚度来实现。在所述应用中，这通过局部提供具有凸起的双基板来实现。但是提供这种凸起需要额外的步骤，并且特别对使用矩阵图形非常有害，这是因为凸起覆盖了表面区的不均匀部分，从而使光阑变得相对小。
本发明的目的尤其是尽可能地消除上述缺陷。本发明的另一个目的是提供这种显示装置的制造方法。为此目的，根据本发明的液晶显示装置的特征在于：液晶材料是向列型的并且可以在受电场影响时，在分离区的范围内呈现多个状态，所述状态与在相同电场作用下的有源区的状态不同。
因为液晶材料在分离区的范围内显示出比有源区范围不同的切换行为，不同的有源区通过分离区相互分离而无需提供带有凸起的一个或二个基板。
所获的切换行为的不同之处在于，例如，至少取向层之一在分离区范围内所提供的液晶材料的分子比在有源区范围的取向不同。这可以例如，通过合适材料的取向层的形成图形的磨擦(patternedrubbing)来实现。但是在有源层和分离层中分子之间的不同取向最好分别通过紫外线辐照来获得。值得注意的是：欧洲专利申请EP-A-00180180描述了通过盒壁(cell wall)处理来获得有源层和分离层中分子的不同取向，但是这不能使在电场的影响下，液晶材料可以分离区的范围呈现出多个状态。
根据本发明的液晶显示器的一种优选的实施方案的特征在于：在至少一个基板的范围，液晶材料的分子在有源区范围垂面取向。特别是，正如SID95摘要575-578页所述，当液晶材料在二个基板的范围进行垂面取向时，液晶材料在有源区范围进行切换期间呈现类似的轴向取向。
在液晶材料的分子在分离区范围平面取向或者以一个角度取向时，可以成功地实现。从而，如上述出版物所述，这些分离区具有聚合物液晶材料的分离壁类似功能。但是，制造具有这种聚合物分离壁的显示装置需要繁多的工艺流程，特别是聚合化需要长的掩模光照时间。
另一方面，有源区中的液晶材料在二个基板之一的范围内有可能垂面取向，并且是非晶平面(HAN取向)，或者例如在另一个基板的二侧是平面的(扭曲向列型或非扭曲向列型)，而液晶材料在二个基板的范围内的分离区垂面取向。如果该液晶材料在二侧都具有平面取向(扭曲向列型)，那么在有源区范围内的无电压态，该液晶材料呈现轴向取向(正如SID95摘要575-578页所述)。
因为在使用时，分离区进行切换，所以它们电光状态发生改变；由切换引起的状态可能是有源区内呈现轴对称的原因。可以肯定：由于切换使得分离区的光透射率发生改变。但是这可以轻易地采用通常所知技术和简单的黑色矩阵技术使其隐藏而不被看见。
为了防止有源区的光特性不受分离区的影响，分离区的宽度不要大于有源区的10％并且最好不大于有源区的5％。
当进行切换时，例如，从垂面取向切换到轴向取向，分离区范围的液晶材料的性质影响有源区液晶材料的切换行为，从而导致长的弛豫时间。这可以通过在有源区的范围局部提供液晶材料分子择优取向提供，例如，通过在图形中的一个基板上改进取向层。有可能采取另一种方式，即：电极在有源区范围具有狭缝(slit)。
液晶显示器的制造方法，该显示装置包括位于第一基板与第二基板之间的液晶材料，第一基板至少设置有一个电极和一个第一取向层，第二基板至少设置有一个电极和一个第二取向层，该显示装置分为有源区和分离区，该方法的特征在于：至少基板中的一个设置有取向材料层，并且随后有源区或者分离区范围的取向材料层的取向性质被改进。
参照下述的实例，本发明的这些和其它方面将会明了。
在附图中：
图1是根据本发明的显示装置的一部分的平面图，和
图2是图1中第II-II处的截面示意图。
这些附图是示意性的，没有按比例画出。对应元件通常采用相同的参照编号进行标注。
图1是像素矩阵的一部分的平面图，图2是基于液晶显示装置1的截面图。基板2(合成材料或者玻璃)上设置有导电图形3、4，该导电图形采用，例如铝、ITO或者其它合适材料制成。在本实施方案中，图形3、4包括行电极3和列电极4并且在行电极与列电极的交叉区域有晶体管5，通过行电极选定该晶体管并且图中示意性地表示出：通过晶体管5发送所提供的驱动电压给列电极，发送给图象电极6(在图1中，行电极和列电极的边沿由虚线10表示，图象电极的边沿由点划线11表示)。
第二基板12上设置有计数器电极13。具有负Δε的液晶材料位于二个基板之间，该基板为，例如，Merck公司的BL109。为了对液晶分子取向，第一基板2上的导电图形3、4、6被取向层8覆盖，取向层8，例如是JSR公司的聚酰亚胺JALS204。类似地，第二基板12被取向层18覆盖，在本实例中采用相同的聚酰亚胺。通过紫外光辐照(在本实施方案中采用的主波长为315纳米)，有可能在该层中引起化学变化，从而引发液晶分子的不同取向(择优方向，倾斜角)。通过光照图形中的取向层8，实现被光照射区8b范围的取向与非光照区8a的取向不同。在本实施方案中，非光照区8a为图象电极6的范围，处于无电压状态的液晶材料7发生垂面取向。位于图象电极6之间的受光照的区8b的范围，处于无电压状态的液晶材料7为，例如在一侧平面取向(混合取向或HAN取向)。如果需要，还可以用光照射18b区(采用类似的方式)；在这种情况下，在垂面取向的图象电极之间获得了处于无电压状态的二个基板上的平面取向的分离区。在本实施方案中，分离区的宽度w1为有源区宽度w2的3％。
该装置还可以常规方式设置起偏器9、19(在本实施方案中交叉)。在非光照部分(实际像素)，处于无电压状态的液晶材料是垂面取向的，没有光在横跨的起偏器之间通过。在分离区，由于双折射，处于无电压状态的液晶材料(在本实施方案中)部分地被光透射。在施加电压时，根据所施加的电压，像素区的液晶材料会部分地或者不是部分地透光。在分离区内，光透射率会受到行电极和列电极上电压的影响。因此这些分离区最好采用通常已知的方式用黑色掩模覆盖。
虽然在显微层次上还不能对这些物理现象进行清楚的解释，但是在进行盒角度关系很小的切换期间，分离区的分子与像素区的分子之间发生相互作用，并且这些分子呈现轴向取向，这种取向可以与采用如SID95摘要575-578页所述工艺所获得的取向相比。
当然，本发明不局限于上文所述的实施方案。例如，正如所述，可以对图形中的二个取向层8、18进行光照。液晶材料可以包括手性成分，使其在平面状态中显示出扭曲。另外一种情况，可以采用以下方式对取向层8、18的部分18a、18b进行光照，即处于无电压状态液晶材料7在图象电极区有一个(部分)平面取向，而在区8b、18b的范围内的二个基板上获得了处于无电压状态的垂面取向的分离区。通过在有源区范围局部给出液晶材料分子的择优取向，可以防止长的弛豫时间，例如，通过对图形中的一个基板上的取向层的改进来实现。另一种可能的情况是：电极在有源区的范围有一个狭缝，正如图1中的虚线20所示。
本发明的保护范围不局限于所述的实施方案。本发明属于每一个和所有的新颖性特有技术特征以及每一个和所有新颖性特有技术特征的组合。权利要求中的参照编号并不构成对保护范围的限制。使用动词“包括”及其变化形式并不排除没有在权利要求中叙述的其它要素的存在。在要素前使用冠词“一个(a)”或者“一个(an)”并不排除多个这种要素的存在。

Claims (15)

1.一种液晶显示装置，该装置包括：位于第一基板(2)与第二基板(12)之间的液晶材料层(7)，第一基板至少设置有一个电极(6)和一个第一取向层(8)，第二基板(12)至少设置有一个电极(13)和一个第二取向层(18)，该显示装置分为有源区和分离区，该装置的特征在于：液晶材料是向列型的，并且在电场的影响下，在分离区的范围，该液晶材料可以呈现多个状态，所述状态与在相同电场影响下的有源区中的状态不同。
2.权利要求1的液晶显示装置，其特征在于：至少取向层(8，18)中的一个给出分离区范围的液晶材料分子的取向，该取向比有源区范围的液晶材料的取向不同。
3.权利要求2的液晶显示装置，其特征在于：有源区和分离区中的液晶材料的分子之间的取向是分别通过紫外线辐照获得的。
4.权利要求1的液晶显示装置，其特征在于：至少在一个基板的范围，在有源区的范围，液晶材料的分子是平面取向或者以一个角度取向。
5.权利要求4的液晶显示装置，其特征在于：在分离区范围，液晶材料的分子垂面取向。
6.权利要求1的液晶显示装置，其特征在于：在至少一个基板的范围，液晶材料在有源区范围垂面取向。
7.权利要求6的液晶显示装置，其特征在于：在分离区范围，液晶材料的分子平面取向或者以一个角度取向。
8.权利要求1的液晶显示装置，其特征在于：分离区包括封闭图形。
9.权利要求1的液晶显示装置，其特征在于：在至少一个基板的范围，在有源区范围，该显示装置包括用于局部给出液晶材料分子择优取向的装置。
10.权利要求9的液晶显示装置，其特征在于：在一个基板上的取向层在图形中被改进。
11.权利要求9的液晶显示装置，其特征在于：在有源区范围，电极至少具有一个狭缝。
12.权利要求1的液晶显示装置，其特征在于：分离区的宽度不大于有源区宽度的10％。
13.权利要求11的液晶显示装置，其特征在于：分离区的宽度不大于有源区宽度的5％。
14.一种制造液晶显示装置的方法，该装置包括：位于第一基板与第二基板之间的液晶材料层，第一基板至少设置有一个电极和一个第一取向层，第二基板至少设置有一个电极和一个第二取向层，该显示装置分为有源区和分离区，该装置的特征在于：至少一个基板设置有取向材料层，并且在有源区范围或者在分离区范围，该取向材料层的取向性质随后被改进。
15.权利要求14的方法，其特征在于：通过紫外线辐照改进取向材料层的取向性质。
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