專利名稱：液晶顯示裝置及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，更具體地說，涉及一種提高基板上的液晶分子的取向度以確保高顯示質(zhì)量的液晶顯示裝置及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明還涉及一種能在高速下運(yùn)行的液晶顯示裝置，例如用于專用于運(yùn)動圖像顯示的場序驅(qū)動，以及生產(chǎn)所述裝置的一種方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置正廣泛地應(yīng)用于個人電腦、液晶電視、汽車導(dǎo)航、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)以及便攜式電話中。在筆記本電腦和液晶電視中，人們非常期望它能放寬視角，即改善視角特性和提高圖像的精細(xì)度，以符合不斷增大屏幕尺寸的需要。一般來說，液晶顯示裝置具有一種結(jié)構(gòu)，在所述的結(jié)構(gòu)中，將液晶密封于一對絕緣基板例如玻璃基板之間，如此則其中的液晶分子按預(yù)定方向取向，而在相應(yīng)基板的朝向液晶的一面上則形成一層取向膜。作為一種取向膜材料，常用的是聚酰亞胺或聚酰胺酸(例如，參見特開昭JP64-4720)。通過使絕緣基板上形成的取向膜經(jīng)歷一個用于設(shè)置預(yù)傾角(pretilt angle)的取向處理過程，液晶分子可發(fā)生高度取向，所述的預(yù)傾角即為所述的液晶分子與絕緣基板之間的一個接觸角。此外，為了改善視角特性與屏幕精細(xì)度，已經(jīng)提出了許多液晶顯示裝置，例如，已提出一種分化取向面板(split orientation panel)結(jié)構(gòu)，其中包括多種具有不同取向方向的液晶分子。
常規(guī)的液晶顯示裝置的生產(chǎn)步驟正如圖1的流程圖中的圖解說明所示，通常有形成取向膜、取向處理、裝配基板以及密封液晶等步驟。這些生產(chǎn)步驟將進(jìn)一步得到描述。首先，將用于取向膜的材料涂在清洗后的絕緣元件或CF(彩色濾光)基板上，并焙烤所述材料以形成取向膜。然后，為了設(shè)置預(yù)傾角可對取向膜進(jìn)行摩擦處理，所述的摩擦處理即通過使用一種拋光布來摩擦取向膜表面。通過清洗與干燥取向膜，除去由摩擦處理產(chǎn)生的粉末、塵土以及靜電引力，并由此完成所述的取向處理。在取向處理完成之后，將一種密封材料(通常為一種粘合劑)印在單元基板上，然后涂覆或散布(下文中也稱作“噴灑”)一種隔離材料，以得到相對于濾光基板的一個間隙。接著，將單元基板和濾光基板粘合在一起以裝配成一張液晶基板，然后將液晶通過絕緣基板的一個進(jìn)樣口注入，并將進(jìn)樣口密封，所述的絕緣基板由上述方法形成。將一個或兩個偏振片安裝在所述的濾光基板上即可做成一個液晶面板，所述的液晶面板具有一層密封于一對基板之間的液晶，所述的一對基板上涂有取向膜。在完成一系列的步驟之后，將預(yù)定的電路裝配在液晶面板的周圍，并由此做成諸如筆記本個人電腦等產(chǎn)品。
在上述的一系列生產(chǎn)步驟中，在用于設(shè)置預(yù)傾角的取向處理中采用了以拋光布摩擦取向膜表面的摩擦處理方法，所述的預(yù)傾角即為液晶分子與絕緣基板之間的一個接觸角。因此，物理接觸與摩擦將會產(chǎn)生塵土和粉末，導(dǎo)致取向膜的損傷，并由于靜電引力的產(chǎn)生而污染液晶層的表面，引起絕緣基板上形成的薄膜晶體管(TFT)的靜電擊穿，從而致使產(chǎn)品成品率下降。為了解決這些問題，必須實(shí)施后處理步驟例如清洗與干燥，然而這些步驟的實(shí)施不可避免地會導(dǎo)致加工步驟的增多。此外，隨著屏幕尺寸的增大，由于在一張絕緣基板上僅形成一張或兩張液晶面板，所以產(chǎn)品成品率取決于缺陷是否存在，僅表現(xiàn)為兩個值即0％和100％或者僅表現(xiàn)為三個值即0％、50％和100％。另外，因為需要的是高圖像精細(xì)度，所以，一張液晶面板上形成的顯示元素的數(shù)目為，例如640×480點(diǎn)陣。在三色顯示的情況下，所述的點(diǎn)陣數(shù)可能會達(dá)到總計920,000個元素，因而，由于缺陷的發(fā)生而導(dǎo)致的成品率的下降將會成為一個嚴(yán)重的問題。
為解決這個問題，已經(jīng)提出了一種用于設(shè)置取向膜中的預(yù)傾角的光學(xué)取向方法，所述的方法采用了光而不是依靠通過與取向膜表面的物理接觸來設(shè)置預(yù)傾角的摩擦處理(例如，見特開平JP9-5747)。如上所述，預(yù)傾角代表的是，絕緣基板與液晶分子之間的接觸角。因此，通常稱設(shè)預(yù)傾角的方向為傾斜方向。
以下將參考圖2A至2C來描述光學(xué)取向方法的一個例子。
參考圖2A，將取向膜材料例如聚亞酰胺或聚酰胺酸涂在一張絕緣基板51例如玻璃基板上，并加以焙烤從而使之形成一層取向膜52。然后，采用偏振方向為垂直的紫外線54a垂直照射所述的絕緣基板51，以實(shí)施用于調(diào)整取向膜材料的物理性質(zhì)的預(yù)曝光。接著，如圖2B所示，以一個預(yù)定的角度α°，采用偏振方向已改變90度的紫外線54b照射絕緣基板51，由此設(shè)置了取向膜52中以紫外線照射方向傾斜的預(yù)傾角α，并且如圖2C所示，液晶分子56在相同的方向及與預(yù)傾角相同的角度上取向。根據(jù)以上基于光學(xué)取向的取向處理方法，已不再需要實(shí)施摩擦、清洗和干燥等步驟，從而解決了上述問題。
但這個光學(xué)取向方法仍然存在一個問題。例如，如果試圖采用上述的光學(xué)取向方法來實(shí)現(xiàn)可能改善液晶面板視角特性與屏幕圖像精細(xì)度的分化取向面板結(jié)構(gòu)，則由液晶分子的取向方向決定，必須在取向膜區(qū)域采用不同照射方向的偏振紫外線的照射來設(shè)置大量的預(yù)傾角。為了在同一張取向膜上設(shè)置大量的傾斜角，則需要準(zhǔn)備多種用于透射和切斷偏振紫外線的光學(xué)掩模，而且需要使用光學(xué)掩模多次照射具有不同照射角度的偏振紫外線，這使得取向處理需要極長的時間。
進(jìn)一步地，當(dāng)在基板上形成取向膜時，不僅必須增加生產(chǎn)步驟，同時也必須安裝專用的生產(chǎn)設(shè)備例如用于印刷取向膜材料的印刷機(jī)和用于取向膜的焙烤裝置，從而不可避免地導(dǎo)致生產(chǎn)面的擴(kuò)大和生產(chǎn)成本的大幅度上升。
進(jìn)一步地，為了減少生產(chǎn)步驟和提高成品率，特開平JP11-95221中提出了一種生產(chǎn)液晶顯示元件的方法，其將含有由光固化高分子量樹脂組成的取向輔助物的液晶組合物密封于玻璃基板之間的液晶單元中，靜置液晶組合物，再采用玻璃基板的表面能將所述的取向輔助物吸附于基板的表面，從而形成一層取向膜。
對于常規(guī)的液晶顯示裝置，有人提出一種使用有效矩陣的液晶顯示(LCD)，像這樣的LCD，使用得比較廣泛的是一種TN(扭轉(zhuǎn)向列)模式的液晶顯示裝置，在所述的裝置中，在不透光的狀態(tài)下，正介電各向異性的液晶材料相對于一塊基板的表面為水平取向，而相對于對立的另一塊基板則扭轉(zhuǎn)90度。
TN模式的液晶顯示裝置具有視角特性差的問題，為了努力提高其視角特性，已經(jīng)對此進(jìn)行了廣泛的研究。作為另一個選擇性的系統(tǒng)，已經(jīng)開發(fā)了一種MVA(多區(qū)域垂直排列)系統(tǒng)，根據(jù)這一系統(tǒng)，具有負(fù)介電各向異性的液晶材料為垂直取向，而當(dāng)施加電壓后，可將液晶分子的傾斜方向控制于多個方向，從而大大地改善了視角特性，所述的系統(tǒng)采用基板表面形成的突出物和狹縫控制液晶分子的傾斜方向而不用對取向膜進(jìn)行摩擦處理。
然而，為了使液晶材料垂直取向，不僅在TN模式的液晶顯示裝置中，而且在MVA系統(tǒng)中也同樣必須采用聚亞酰胺等材料形成一層取向膜。取向膜的形成需要印刷、焙烤以及清洗等等步驟，所述步驟是減少生產(chǎn)步驟和減低生產(chǎn)成本的主要阻礙因素。
另外，作為一種使用有效矩陣的液晶顯示裝置，采用向列型液晶的液晶顯示裝置已得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，已經(jīng)需要提供一種用于例如適應(yīng)于運(yùn)動畫面顯示的場序驅(qū)動型的液晶顯示裝置。這種液晶顯示裝置需要液晶分子的高速開關(guān)。因此，迫切需要提供一種具有更高的響應(yīng)速度的液晶顯示裝置。
在使用向列型液晶的液晶顯示裝置中，縮小液晶單元的厚度和增大預(yù)傾角對于提高液晶的響應(yīng)速度極為有效。通常，通過采用拋光布摩擦有機(jī)取向膜例如聚亞酰胺或聚酰胺酸形成的膜來實(shí)現(xiàn)液晶的預(yù)傾。但采用摩擦處理難以得到均勻且較大的預(yù)傾角。一般來說，其預(yù)傾角上限是約6至7度。此外，摩擦處理產(chǎn)生了粉末和塵土，同時也造成這樣的一個問題，即元件會因靜電而毀壞。因此，特別對活性基板來說，希望能采用其它方法而不是摩擦來進(jìn)行取向處理。
進(jìn)一步地，采用包含大量的一種烷基基團(tuán)的有機(jī)取向膜和提高取向膜表面所述烷基基團(tuán)的密度，可有效地得到較大的預(yù)傾角。然而，當(dāng)通過上述方法企圖得到較大的預(yù)傾角時，會產(chǎn)生一個問題，即陰影會由于平面上預(yù)傾角中的散射而變得突出，而條紋則會因摩擦而變得醒目。
作為摩擦處理之外的一種取向方法，已經(jīng)提出一種在取向膜表面提供堰結(jié)構(gòu)的方法和上文參考圖2A至2C描述的光學(xué)取向方法。根據(jù)在取向膜表面提供堰結(jié)構(gòu)的方法，在一塊基板的取向膜上形成第一條紋堰，在另一塊基板的取向膜上形成平行但又偏離于第一條紋面板的第二條紋堰。其利用第一條紋堰和第二條紋堰之間的液晶分子具有垂直取向于這些條紋堰的性質(zhì)這一事實(shí)，控制了全部液晶分子的取向。
然而，提供堰結(jié)構(gòu)的方法可應(yīng)用于垂直取向型液晶顯示裝置，而無法應(yīng)用于所述的TN型液晶顯示裝置。進(jìn)一步地說，根據(jù)光學(xué)取向方法，其采用紫外線照射聚亞酰胺或聚酰胺酸的取向膜可使得取向膜表面各向異性，從而使液晶分子取向。然而，采用光學(xué)取向方法時，其限制取向的強(qiáng)制力較弱，而且難以實(shí)現(xiàn)較大的預(yù)傾角。例如，采用光學(xué)取向方法時，其能達(dá)到的預(yù)傾角為約1度。
此外，就液晶顯示裝置的取向控制技術(shù)而論，特開平JP5-173138講授了分化取向的方法，而特開平JP9-146096則公開了一種液晶顯示裝置，其中的取向膜包含了條紋狀的垂直取向區(qū)域和條紋狀的平行取向區(qū)域，兩者交替排列，所述的取向膜經(jīng)過摩擦處理，所述的摩擦處理的摩擦方向垂直于垂直取向區(qū)域及平行取向區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，常規(guī)的液晶顯示裝置仍然包含著亟待解決的問題。本發(fā)明致力于解決這些問題。
首先，本發(fā)明的目標(biāo)在于，提供一種液晶顯示裝置及其生產(chǎn)方法，所述的裝置通過控制液晶分子的取向例如垂直取向或平行取向來實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的顯示特性，同時不需要單獨(dú)提供取向膜，從而成功地減少了生產(chǎn)步驟、減低了生產(chǎn)成本以及減少了生產(chǎn)原料。
其次，本發(fā)明的目標(biāo)還在于，提供一種液晶顯示裝置，其特征為具有極好的響應(yīng)速度，而不需要摩擦配有有效矩陣結(jié)構(gòu)的基板。
除了這些目標(biāo)之外，本發(fā)明的目標(biāo)還在于，解決常規(guī)液晶顯示裝置中存在的諸多問題，在所述的常規(guī)液晶顯示裝置中，必須在組成液晶顯示裝置的成對基板的每一塊基板上形成取向膜，同時取向膜表面必須經(jīng)過摩擦處理或光學(xué)取向處理，因而其中涉及了許多有關(guān)生產(chǎn)步驟、生產(chǎn)成本以及管理步驟的問題。更確切的說因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于，提供一種液晶顯示裝置，所述的裝置不需要在液晶側(cè)基板上形成取向膜的步驟。
進(jìn)一步地，本發(fā)明的目標(biāo)在于，提供一種液晶顯示裝置，所述的裝置具有簡單的組成，并以減低的成本簡單制得。
進(jìn)一步地，本發(fā)明的目標(biāo)在于，提供一種生產(chǎn)高性能但同時又能保證成品率的液晶顯示裝置的方法。
通過下文中對本發(fā)明詳細(xì)的描述，將可容易地理解本發(fā)明的上述目標(biāo)和其他目標(biāo)。
本發(fā)明的第一個方面在于一種液晶顯示裝置，其中，液晶層由一個液晶基板支撐，其特征在于，在液晶基板的表面形成一層用于控制液晶層中液晶分子在預(yù)定的方向上取向的取向控制層，而所述的取向控制層是通過將一種摻合添加劑加入液晶而形成的。
在這方面，本發(fā)明還在于一種生產(chǎn)液晶顯示裝置的方法，其中，液晶層由液晶基板支撐，其特征在于通過在液晶基板之間注入添加過添加劑的液晶而由此在液晶基板的表面上形成液晶層，所述的添加劑具有控制液晶分子按預(yù)定的方向取向的性能，所述的液晶層具有由所述的添加劑組成的取向控制層。
本發(fā)明的第二個方面在于一種液晶顯示裝置，所述裝置包含了一對相對而立的基板、一層在基板對上形成的取向控制層、一層排列在基板對之間的液晶層和一個用于給液晶層施加電場的電極，其中所述的取向控制層形成于這對基板中的至少一個基板上，而且包含了多個的第一細(xì)長的取向區(qū)域，所述的第一細(xì)長的取向區(qū)域用于使液晶分子按幾乎垂直于基板表面的方向取向，還包含了多個的第二細(xì)長的取向區(qū)域，所述的第二細(xì)長的取向區(qū)域用于使液晶分子按幾乎平行于基板表面的方向取向，所述的第一取向區(qū)域和第二取向區(qū)域交替排列，位于第一取向區(qū)域的部分液晶和位于第二取向區(qū)域的部分液晶連續(xù)取向。
根據(jù)這個組成，位于第一取向區(qū)域的部分液晶和位于第二取向區(qū)域的部分液晶連續(xù)取向，同時也彼此互相影響，這就實(shí)現(xiàn)了具有大預(yù)傾角和高響應(yīng)速度的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的第三個方面在于一種具有面板結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置，所述的裝置其中包含了一對彼此相對排列的基板和密封于這些基板之間的液晶，其中，將所述的樹脂層插入所述的液晶和所述的與液晶接觸的液晶面板組成元件之間的界面，所述的樹脂層是通過使可固化的添加劑固化而形成，所述的可固化的添加劑包含一種單官能團(tuán)的單體和一種多官能團(tuán)的單體，而包含于可固化添加劑中的單體上的垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)從所述的樹脂層的表面衍生出來。
在這個方面，本發(fā)明在于一種生產(chǎn)具有面板結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的方法，所述的裝置包含了一對彼此相對排列的基板和密封于這些基板之間的液晶，其中所述的方法包括如下步驟將所述液晶與一種可固化的添加劑的混合物注入所述的基板之間，所述的可固化添加劑包含一種單官能團(tuán)單體和一種多官能團(tuán)單體；以及施加能量以使所述的可固化添加劑固化，并由此選擇性地在所述的液晶和與所述液晶接觸的液晶面板組成元件之間的界面形成具有篩狀結(jié)構(gòu)的樹脂層，并從所述的樹脂層的表面，衍生出包含于所述的可固化添加劑中的單體的垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)。
在根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置及其生產(chǎn)方法中，可固化添加劑為可采用各種能源進(jìn)行固化，優(yōu)選光固化、熱固化或電子束固化的單體、低聚物和其他添加劑。


圖1為一張流程圖，用于說明常規(guī)液晶顯示面板的生產(chǎn)步驟；圖2A至2C為一組截面圖，其圖解和依次說明了光學(xué)取向的常規(guī)方法；圖3為一張視圖，其圖解說明了本發(fā)明的液晶顯示裝置，所述的裝置處于這樣的狀態(tài)，即加入到液晶中的添加劑由液晶基板的表面吸附；圖4A為一張截面圖，其圖解說明了一種常規(guī)的液晶顯示裝置；圖4B為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的一種液晶顯示裝置；圖5A至5C是一組截面圖，其圖解說明了使液晶垂直取向的步驟，其中通過紫外線的照射將添加劑加入所述的液晶；圖6為一張視圖，其圖解說明了一種狀態(tài)，即根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案，在玻璃基板的表面形成兩種取向控制層；圖7為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案而形成的一種液晶顯示裝置；圖8為一張截面圖，其圖解說明了在圖7的液晶顯示裝置中的第二塊玻璃基板上的一層取向膜的運(yùn)行情況；圖9為一張平面圖，其說明了圖7中的第二塊玻璃基板上的像素電極上的取向膜；圖10為一張示意圖，其說明了從圖9的箭頭A方向觀察到的在液晶顯示裝置完成后的液晶的預(yù)傾角；圖11為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案而形成的液晶顯示裝置；圖12為一張示意圖，其圖解說明了根據(jù)圖11的實(shí)施方案的第一和第二玻璃基板；圖13為一張示意圖，其以放大的尺寸說明圖12的B部分；圖14為一張平面圖，其說明了第二玻璃基板的一個改變的例子；圖15A為一張示意圖，其說明了灰化(ashing)之前的結(jié)構(gòu)；圖15B為一張示意圖，其說明了灰化之后的結(jié)構(gòu)；圖16為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的液晶顯示裝置中的第二玻璃基板；圖17為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案而形成的液晶顯示裝置；
圖18為一張截面圖，其圖解說明了圖17中的液晶顯示裝置的操作；圖19為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案而形成的液晶顯示裝置；圖20為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的全色TFT液晶顯示裝置的主要組成；圖21為一張截面圖，其圖解說明了圖20中的液晶顯示裝置里樹脂層的一種狀態(tài)；圖22為一張截面圖，其圖解說明了靠近圖21的樹脂層的液晶分子的一種取向狀態(tài)；圖23為一張流程圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的一種液晶顯示面板的生產(chǎn)步驟；圖24A和24B為一組截面圖，其依次說明了根據(jù)本發(fā)明的樹脂層的形成步驟；圖25A和25B為一組截面圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的另兩個實(shí)施方案；圖26A和26B分別為一張平面圖和一張截面圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個實(shí)施方案；圖27為一張截面圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個實(shí)施方案；圖28為一張截面圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個實(shí)施方案；圖29為一張截面圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個實(shí)施方案；圖30為一張截面圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個實(shí)施方案；以及圖31為一張截面圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明每一個方面的液晶顯示裝置和生產(chǎn)方法可在本發(fā)明的范圍內(nèi)，以各種實(shí)施方案，得到有利地實(shí)施?，F(xiàn)將參考相應(yīng)的附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，絕不能將本發(fā)明僅僅局限于以下的實(shí)施方案。
在本發(fā)明的第一個方面中，液晶顯示裝置是一種液晶層由液晶基板支撐的裝置。所述的液晶層包含了一種摻合在液晶中的添加劑，并且所述的液晶層具有一層在其表面形成的取向控制層，所述的取向控制層用于控制液晶分子在預(yù)定的方向上的取向。
優(yōu)選的情況下，所述的液晶顯示裝置是一種液晶層由液晶基板支撐的裝置，所述的液晶層包含了一種液晶B，所述的液晶B中加入了摻合的添加劑C，所述的添加劑C具有控制液晶分子在預(yù)定的方向上取向的特性，并且具有以下的關(guān)系式(vAB-vAC)/vBC＞-1更優(yōu)選的情況下滿足(vAB-vAC)/vBC＞1其中vAB是當(dāng)液晶B潤濕表面A時，表面A上的表面能的變化量，vAC是當(dāng)添加劑C潤濕表面A時，表面A上的表面能的變化量，而vBC是當(dāng)液晶B與添加劑C接觸時，液晶B上的表面能的變化量。
首先，以下描述的是本發(fā)明的要點(diǎn)。
以在不需要涂覆和形成取向膜的前提下，得到可與常規(guī)的取向膜的功能匹敵的功能為基礎(chǔ)，本發(fā)明人嘗試將一種能控制液晶分子在預(yù)定的方向上取向的添加劑摻合在液晶中，并使用上述的液晶達(dá)到了形成液晶層的目的。因此，所述的方法有可能使實(shí)質(zhì)上具有常規(guī)的取向膜的相同功能的取向控制層，接近在液晶層形成的同時，在液晶層的表面上自動形成，而不用涂覆和形成取向膜，所述的涂覆和形成取向膜正是完成常規(guī)液晶顯示裝置的必要條件。
為了注入含有摻合添加劑的液晶，以在液晶層表面形成一種取向控制層，如上所述，添加劑必須局部地處在液晶層的表面部分，液晶基板的表面必須用添加劑潤濕，并因此吸附所述的添加劑。然后，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的以上要點(diǎn)，本發(fā)明人已經(jīng)分析了液晶基板表面與添加劑之間的關(guān)系、液晶基板表面與液晶之間的關(guān)系以及液晶與添加劑之間的關(guān)系，并且針對上述的關(guān)系設(shè)計了一個所謂的定性的有條件公式，如下所述。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，液晶基板的表面將能吸附摻合在液晶中的添加劑(vAB-vAC)/vBC＞-1 ---(1)其中vAB是當(dāng)液晶B潤濕表面A時，表面A上的表面能的變化量，vAC是當(dāng)添加劑C潤濕表面A時，表面A上的表面能的變化量，而vBC是當(dāng)液晶B與添加劑C接觸時，液晶B上的表面能的變化量圖3中說明了一個具體例子，其中的液晶基板為一個透明電極102，其表面吸附了一種摻合的添加劑201。
發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，所述的添加劑將更適合為液晶基板所吸附，并發(fā)生擴(kuò)散(vAB-vAC)/vBC＞1 ---(2)當(dāng)所述的添加劑中包含了兩種或多種材料時，可應(yīng)用以上的有條件公式，選擇任何具有吸引力的材料。
對于所述的添加劑而言，所需的具體特性包括，所述的添加劑中至少有一部分呈現(xiàn)垂直取向的特性并能與液晶基板的表面形成化學(xué)鍵；所述的添加劑能在物理上為液晶基板的表面所吸附并與表面形成化學(xué)鍵；所述的添加劑能在物理上為液晶基板的表面所吸附并能在添加劑之間形成化學(xué)鍵；以及，所述的添加劑包含了一種單體材料，而且能在物理上為液晶基板的表面所吸附，并能形成高聚物結(jié)構(gòu)以作為取向控制層。
以下描述的是基于上述本發(fā)明的基本要點(diǎn)的具體實(shí)施方案。
現(xiàn)將詳細(xì)描述實(shí)施方案，著重于描述取向控制層的形成，特別是在形成液晶層的同時。在本實(shí)施方案中，液晶基板的表面、液晶和添加劑表面的表面能變化量均滿足以上的公式(1)和(2)。
(第一實(shí)施方案)圖4A和4B為一組截面圖，其圖解說明了與常規(guī)液晶顯示裝置相比較的根據(jù)一個實(shí)施方案的液晶顯示裝置，其中圖4A說明的是常規(guī)裝置，圖4B說明的是本發(fā)明的實(shí)施方案，其中公用的標(biāo)記表示相同的組成元件。
在常規(guī)的液晶顯示裝置中，如圖4A所示，ITO(銦錫氧化物)透明電極膜102在一對玻璃基板101的表面形成。在透明電極膜102上還形成了用于控制取向的取向結(jié)構(gòu)，即堰狀結(jié)構(gòu)104，其高為1.5μm，寬為10μm。所述堰之間的間隙為25μm。
作為取向結(jié)構(gòu)，可在透明電極膜102上形成狹縫或細(xì)小狹縫以作為堰結(jié)構(gòu)104的補(bǔ)充或代替堰結(jié)構(gòu)104(參見JP2000-295266；S.Kataoka等人，Digest of SID01，p.1066(2001)；A.Tanaka等人，Digest of SID99，p.206(1999)；A.Tanaka等人，Digest of SID98，p.1077(1998))。
在堰狀結(jié)構(gòu)104上形成了垂直取向膜103。將厚度為例如約4μm并包含負(fù)液晶的液晶層105固定于垂直取向膜103之間，而且堰狀結(jié)構(gòu)104使得液晶分子105a在θp角方向發(fā)生傾斜。
在另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的液晶顯示裝置中，如圖4B所示，采用摻合了添加劑201的液晶形成液晶層105，而不需要形成垂直的取向?qū)?03。在這種情況下，可在液晶層105的表面形成取向控制層202，以有效地實(shí)現(xiàn)一個穩(wěn)定的垂直取向結(jié)構(gòu)。在這種情況下，可提供堰狀結(jié)構(gòu)104(或狹縫或細(xì)小狹縫)而作為取向控制層202的補(bǔ)充的取向結(jié)構(gòu)，用以控制液晶分子在θp方向的取向。
在本實(shí)施方案中，所述的液晶是負(fù)液晶，而用于摻合的添加劑是，例如具有液晶式骨架的一種雙官能團(tuán)丙烯酸酯單體。此外還在所述的液晶中加入了一種紫外線聚合引發(fā)劑。當(dāng)添加劑201在紫外線照射液晶的情況下粘附在透明電極膜102的表面上時，可在液晶層105的表面上形成一種聚合物結(jié)構(gòu)而作為取向控制層202。據(jù)估計，粘附的雙官能團(tuán)丙烯酸酯單體部分地與玻璃基板101形成了化學(xué)鍵。在本實(shí)施方案中，液晶基板的表面為透明電極膜102，然而，所述的透明電極膜102也可用最終保護(hù)膜例如SiN或玻璃基板取代。在這種情況下，進(jìn)一步地，還能通過變換單體的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)水平取向。此外，使一種具有垂直取向基團(tuán)的單官能團(tuán)丙烯酸酯單體發(fā)生接枝聚合而形成一種刷狀聚合物，也有可能實(shí)現(xiàn)一種穩(wěn)定而有效的取向。
圖5A至5C為一組截面圖，其圖解說明了在紫外線的照射下，使添加過添加劑的液晶發(fā)生垂直取向的步驟。
在紫外線302的照射下，液晶分子105a逐漸地從圖5A所示的起始狀態(tài)趨于垂直取向狀態(tài)，所述的圖5A的起始狀態(tài)中添加過添加劑的液晶301已被密封，而圖5B所顯示的是開始形成取向控制層202。然后，如圖5C所示，液晶分子105a發(fā)生垂直取向，并且?guī)缀踉谕瑫r形成了取向控制層202。
此時，在雙官能團(tuán)丙烯酸酯單體發(fā)生聚合的同時，通過對液晶施加預(yù)定電壓，還能使所述液晶分子的取向進(jìn)一步達(dá)到穩(wěn)定。
液晶基板的表面還可以預(yù)先使用氧等離子體或激態(tài)原子紫外線進(jìn)行修飾，以便其能更有效地吸附所述的添加劑。例如，液晶基板的表面可以在500瓦的氧等離子體下處理1分鐘。
液晶基板的表面還可以預(yù)先使用親水性試劑例如堿性表面活性劑進(jìn)行修飾，以便其能更有效地吸附所述的添加劑。代表性的表面活性劑包括Alkonox和其他的基質(zhì)洗滌劑。
(第二實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，用于摻合的添加劑為一種具有雙官能丙烯?；鶊F(tuán)的單體和一種具有直鏈烷基的含單官能甲基丙烯酰基團(tuán)的單體的混合物。此外，還在液晶中加入了一種紫外線聚合引發(fā)劑。
如圖6所示，在紫外線照射液晶的情況下，具有高反應(yīng)性的丙烯酰單體首先為玻璃基板101所吸附，并形成第一取向控制層401。然后，在第一取向控制層401上形成由反應(yīng)性較低的甲基丙烯酰單體組成的第二取向控制層402。由于表面上形成的直鏈烷基的作用，所述的液晶分子可發(fā)生垂直取向。
(第三實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，所述的液晶是負(fù)液晶，而用于摻合的添加劑是具有一個直鏈烷基的鹵化硅。在這種情況下，存在于透明導(dǎo)電膜中的OH基團(tuán)可與鹵素發(fā)生反應(yīng)。由于硅烷與玻璃基板中的氧形成化學(xué)鍵，因此直鏈烷基處于液晶基板的表面，由此液晶分子發(fā)生垂直取向。
(第四實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，所述的添加劑為一種失水山梨醇單油酸酯(產(chǎn)品名，Reodol SP-010)，該添加劑是由Kao公司生產(chǎn)的一種非離子型表面活性劑。將SP-010加入液晶，其用量水平為占液晶2重量％。所述的表面活性劑在物理上由玻璃基板的表面吸附，而液晶分子則發(fā)生垂直取向。SP-010為一種非離子型表面活性劑，其表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性質(zhì)。
在物理吸附的情況下，液晶分子的取向顯得相對不太穩(wěn)定。因此，可對液晶在清亮點(diǎn)(nematic isotropic)附近進(jìn)行退火處理，而使液晶的取向結(jié)構(gòu)在不受破壞的前提下達(dá)到穩(wěn)定。
(第五實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，將SP-010加入液晶，其用量水平為占液晶的2重量％，所述的SP-010是Kao公司的一個產(chǎn)品名，其可在極性基團(tuán)例如失水山梨糖醇中加入丙烯?；鶊F(tuán)而得到。然后，在混合物中加入一種光聚合引發(fā)劑，其用量占總量的約1重量％。在紫外線的照射下，丙烯酰基團(tuán)之間和丙烯?；鶊F(tuán)與液晶基板表面之間可形成化學(xué)鍵。在使用紫外線照射液晶并向其施加電壓的情況下，所述的單體依從液晶的取向發(fā)生聚合，從而穩(wěn)定所述的取向。
(第六實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，具有液晶式骨架的一種雙官能團(tuán)丙烯酸酯單體作為一種添加劑加入液晶，其用量為占液晶的0.3重量％。然后加入一種光聚合引發(fā)劑，其用量為占所述雙官能團(tuán)丙烯酸酯單體的約2重量％。再加入SP-010以作為一種添加劑，其用量為占液晶的2重量％，所述的SP-010是Kao公司的一個產(chǎn)品名。加完添加劑后，液晶即發(fā)生垂直取向。在使用紫外線照射液晶并向其施加電壓的情況下，所述的單體依從液晶的取向發(fā)生聚合，從而穩(wěn)定所述的取向。
(第七實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，將具有液晶式骨架的一種單官能團(tuán)丙烯酸酯單體和具有三個或更多官能團(tuán)的一種丙烯酸酯單體與液晶進(jìn)行混合。然后，在混合物中加入一種光聚合引發(fā)劑，其用量占總量的約1重量％。由于三官能團(tuán)丙烯酸酯單體的緣故，可得到穩(wěn)定的取向結(jié)構(gòu)。在使用紫外線照射液晶并向其施加電壓的情況下，所述的單體依從液晶的取向發(fā)生聚合(第八實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，將一種烷基加入液晶以作為側(cè)鏈，而將一種酸酐加入其中以作為主鏈，使兩者均在液晶中發(fā)生聚合。如此則使液晶分子發(fā)生穩(wěn)固的取向。進(jìn)一步地，液晶基板的表面可吸附一種聚合物而使液晶分子的取向更趨穩(wěn)定，所述的聚合物包含了作為側(cè)鏈的且與液晶相容的烷基以及作為主鏈的酸酐。
根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施方案，可在不單獨(dú)提供取向膜的前提下對取向例如液晶分子的垂直取向或液晶分子的水平取向進(jìn)行控制，這樣就有可能減少生產(chǎn)步驟、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)原料，但仍能獲得高顯示特性。
從上述可知，根據(jù)本發(fā)明，其提供了一種液晶顯示裝置，其可在不單獨(dú)提供取向膜的前提下對取向例如液晶分子的垂直取向或液晶分子的水平取向進(jìn)行控制，這樣就有可能減少生產(chǎn)步驟、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)原料，但仍能獲得高顯示特性。
在本發(fā)明的第二個方面中，所述的液晶顯示裝置包含了一對相對而立的基板、一層在基板對上形成的取向控制層、一層排列在基板對之間的液晶層和一個用于給液晶層施加電場的電極，其中所述的取向控制層形成于這對基板中的至少一個基板上，而且包含了多個第一細(xì)長的取向區(qū)域，其用于使液晶分子按幾乎垂直于基板表面的方向取向，還包含了多個第二細(xì)長的取向區(qū)域，其用于使液晶分子按幾乎平行于基板表面的方向取向，所述的第一取向區(qū)域和第二取向區(qū)域交替排列，位于第一取向區(qū)域的部分液晶和位于第二取向區(qū)域的部分液晶連續(xù)取向。
圖7為一張橫截面圖，其圖解說明了本發(fā)明第一實(shí)施方案給出的液晶顯示裝置的基本組件。液晶顯示裝置110包含了一對對置的透明玻璃基板112和114以及插在該對玻璃基板112和114之間的液晶層。第一玻璃基板112上具有一個共用電極118和一層取向膜(即取向控制層)120。第二玻璃基板114上具有一個像素電極122和一層取向膜(即取向控制層)124。所述的第二玻璃基板114包含一種有效矩陣結(jié)構(gòu)。
圖8為一張橫截面圖，其圖解說明了圖7中液晶顯示裝置的第二玻璃基板114上的取向膜124的運(yùn)行情況。圖9為一張示意圖，其圖解說明了圖7中第二玻璃基板114上的像素電極122上的取向膜124的一個部分。在圖9中，顯示像素區(qū)域上，取向膜124包含了多個第一細(xì)長取向區(qū)域124V，其中液晶分子按接近垂直于基板表面的方向取向，還包含了多個第二細(xì)長取向區(qū)域124H，其中液晶分子按接近平行于基板表面的方向取向。第一細(xì)長區(qū)域124V和第二細(xì)長區(qū)域124H均具有一種直條紋形態(tài)，而且彼此平行交替排列。
圖10為一張示意圖，其說明了從圖9的箭頭A方向觀察到的在液晶顯示裝置110完成后的液晶的預(yù)傾角。在圖10中，液晶分子在第一取向區(qū)域124V中的預(yù)傾角以θv表示，而液晶分子在第二取向區(qū)域124H中的預(yù)傾角以θh表示。θv幾乎與基板表面垂直，而θh幾乎與基板表面平行。此外，在液晶層116的本體部分(即液晶層116中介于取向膜120和124之間的主要部分，除去與取向膜120和124直接接觸的那一部分液晶)中的傾斜角以θb表示。在本發(fā)明中，液晶層116本體部分的液晶發(fā)生了接近均勻的取向，并保持一個關(guān)系式θh＜θb＜θv。
在圖8中，在位于取向膜120的第一取向區(qū)域124V上的液晶中，與第一取向區(qū)域124V直接接觸的116Va部分的液晶發(fā)生了幾乎與基板表面垂直的取向。在位于取向膜120的第一取向區(qū)域124V上的液晶中，處在遠(yuǎn)離第一取向區(qū)域124V的本體部分中116Vb部分的液晶得到了與基板表面成斜角的取向。另一方面，在位于取向膜120的第二取向區(qū)域124H上的液晶中，與第二取向區(qū)域124H直接接觸的116Ha部分的液晶發(fā)生了幾乎與基板表面平行的取向。在這種情況下，所述的液晶可在與124V區(qū)域和124H區(qū)域的縱向平行的方向上發(fā)生取向。在位于取向膜120的第二取向區(qū)域124H上的液晶中，處在遠(yuǎn)離第二取向區(qū)域124H的本體部分中116Hb部分的液晶得到了與基板表面成斜角的取向。
在本發(fā)明中，位于第一取向區(qū)域124V的本體部分的116Vb部分的液晶和位于第二取向區(qū)域124H的本體部分的116Hb部分的液晶，兩者互相影響而使得液晶層116的本體部分中的取向取得平均，因而位于第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H的116Vb和116Hb部分的液晶可發(fā)生連續(xù)且接近均勻的取向。
在這種情況下，如果第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H中的一邊或兩邊具有相對較大的寬度，則位于這些區(qū)域中心的這部分液晶受位于鄰近區(qū)域的那部分液晶的影響較小。由此，液晶層116的本體部分的取向無法得到平均，在整個區(qū)域中液晶將以垂直或水平取向。因此，第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H的寬度必須非常狹小，以便其中位于本體部分的那部分液晶可互相作用。優(yōu)選第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H的寬度不大于10μm，更優(yōu)選的情況下，不大于5μm。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供帶有有效矩陣結(jié)構(gòu)的基板實(shí)現(xiàn)了較大的預(yù)傾角，而不需要進(jìn)行摩擦處理，如此則有可能實(shí)現(xiàn)具有極好的響應(yīng)速度的液晶顯示裝置。進(jìn)一步地，這也使得有可能提高生產(chǎn)過程的成品率以及生產(chǎn)量。這還使得有可能提供一種用于場序驅(qū)動的液晶顯示裝置，所述的場序驅(qū)動適合于與窄隙結(jié)合在一起。
在上述的結(jié)構(gòu)中，第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H可分別由不同取向膜材料制得。替換地，第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H可由一種單一的取向膜材料制得，而且可以選擇性地進(jìn)行處理。在這種情況下，可使用具有直鏈烷基結(jié)構(gòu)的化合物作為一種形成取向膜124的材料，而第二取向區(qū)域124H可具有一種不如第一取向區(qū)域124V稠密的烷基結(jié)構(gòu)。為了形成具有低稠密的烷基結(jié)構(gòu)的區(qū)域和具有稠密的烷基結(jié)構(gòu)的區(qū)域，可在需要低稠密的區(qū)域排斥烷基或通過后處理方法減少烷基。具體地說，可采用以下方式。
(a)在第二取向區(qū)域124H上形成一種結(jié)構(gòu)，然后將一種垂直取向膜涂覆在第二基板114上的整個表面以形成取向膜124。所選擇的結(jié)構(gòu)對于垂直取向膜材料幾乎沒有粘附作用，即所述的結(jié)構(gòu)排斥所述的垂直取向膜材料。在無所述結(jié)構(gòu)的區(qū)域，可取增加的用量涂覆垂直取向膜材料，而在存在所述結(jié)構(gòu)的區(qū)域，可取減少的用量涂覆垂直取向膜材料，由此則確定了第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H。優(yōu)選使所述的結(jié)構(gòu)形成時具有不大于50mN/m的表面能，而且排斥垂直取向膜材料。所述的結(jié)構(gòu)將排斥部分取向膜而使烷基變得不稠密，并能把取向膜劃分成不同的區(qū)域。所述結(jié)構(gòu)的高度不具有顯著的意義，可不大于1μm。取向膜的表面會由于提供了所述結(jié)構(gòu)而變得不平，但是當(dāng)取向膜材料流動時，其又會變得平坦(見圖15A和15B)。
(b)在取向膜124形成后，使用紫外線照射第二取向區(qū)域124H，以切除烷基并施加橫向的取向。
(c)將具有直鏈烷基的化合物加入液晶，并將所述液晶注入基板之間，以便所述的化合物能為兩個基板所吸附。吸附的化合物層可發(fā)揮取向控制層的功能，其顯示出垂直取向作用，而使得有可能省去涂覆和形成取向膜的步驟。在這種情況下，從穩(wěn)定性的立足點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選所述的具有直鏈烷基的化合物包含一個光反應(yīng)基團(tuán)。在注入包含所述的具有直鏈烷基的化合物的液晶之后，所述的化合物可選擇性地為或第一取向區(qū)域124V或第二取向區(qū)域124H所吸附(或以更大的量為這些區(qū)域的任一邊所吸附)。在這種情況下，所述的結(jié)構(gòu)也可在基板上形成不同的極性的區(qū)域，或可采用紫外線對其進(jìn)行選擇性的照射。
圖11為一張橫截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案而形成的液晶顯示裝置110。在圖8中，對液晶的取向的描述僅依賴于第二玻璃基板114上的取向膜124的關(guān)系。由此可知，在第一玻璃基板112上的取向膜120可以多種方式組成。在圖11中，對液晶的取向的描述基于第一玻璃基板112上的取向膜120和第二基板114上的取向膜124之間的關(guān)系。
如圖11所示的液晶顯示裝置110與圖7所示的液晶顯示裝置110的組成基本相同。換言之，液晶顯示裝置110包含了一對對置的透明玻璃基板112和114，以及插在該對玻璃基板112和114之間的液晶層116。第一玻璃基板112上具有一個共用電極118和一層取向膜(即取向控制層)120。第二玻璃基板114上具有一個像素電極122和一層取向膜(即取向控制層)124。所述的第二玻璃基板114還包含一種有效矩陣結(jié)構(gòu)。
在圖11中，結(jié)構(gòu)132排列在像素電極122和取向膜124之間。所述的結(jié)構(gòu)132如同圖9中的第二取向區(qū)域124H一樣，以條紋狀形態(tài)伸展，并為取向膜124所覆蓋。如上所述，所選擇的結(jié)構(gòu)132對于垂直取向膜材料幾乎沒有粘附作用，而起到了排斥垂直取向膜材料的作用。優(yōu)選使所述的結(jié)構(gòu)132具有不大于50mN/m的表面能。由此，取向膜124包含了處在兩個結(jié)構(gòu)132之間的間隙的第一取向區(qū)域124V和處在所述結(jié)構(gòu)132上的第二取向區(qū)域124H。正如以上參考圖7至圖10所解釋的，此處所述的第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H顯示出相同的作用。
圖12為一張示意圖，其圖解說明了圖11顯示的實(shí)施方案所給出的第一和第二玻璃基板112和114。圖13為一張示意圖，其以放大的尺寸說明了圖12中的B部分。圖12說明了第一玻璃基板112和第二玻璃基板114。所述的第二玻璃基板具有像素電極122。參考圖13，在每一個像素電極122上形成了第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H。換言之，在每一個像素電極122上形成了多個細(xì)長結(jié)構(gòu)132。第一取向區(qū)域124V起到了使液晶分子幾乎與基板表面垂直取向的作用，而第二取向區(qū)域124H起到了使液晶分子幾乎與基板表面平行取向的作用。
對第一玻璃基板112上的取向膜120在箭頭R方向上進(jìn)行摩擦處理。所選擇的摩擦方向R與第二玻璃基板114上的結(jié)構(gòu)132的縱向(即第一取向區(qū)域124V及第二取向區(qū)域124H的縱向)接近成85度。此處，還能選擇相對于結(jié)構(gòu)132的直角方向作為摩擦方向。
圖14為一張平面圖，其說明了第二玻璃基板114的一個改變的例子。在圖14中，第二玻璃基板114包括了像素電極122、門控總線線路(gatebus lines)126、數(shù)據(jù)總線線路128以及TFTs 130。取向膜124包括第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H。第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H以直條紋的形態(tài)形成，而且彼此平行交替排列。第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H以相對于門控總線線路126和數(shù)據(jù)總線線路128接近45度的角度形成。像素電極122的寬度約為50μm，而第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H的寬度約為6至7μm。箭頭R表示摩擦第一玻璃基板112上的取向膜120的方向。第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H在與摩擦方向R接近成直角的方向上形成。
接著，下文描述的是生產(chǎn)圖11中的液晶顯示裝置110的方法及其運(yùn)行情況。采用Shipley公司生產(chǎn)的Resist S1808，在第二玻璃基板114上的ITO的像素電極122上形成寬度為5μm的結(jié)構(gòu)132，并保持與之相同的間隙寬度。此處，所述的結(jié)構(gòu)132的高度為0.7μm。將由JSR公司生產(chǎn)的JALS-2004型垂直取向膜材料涂覆在包含了結(jié)構(gòu)132的第二玻璃基板114上，并由此形成一層取向膜124。
將JSR公司生產(chǎn)的AL-3046型水平取向膜材料涂覆在第一玻璃基板112上，以形成一層取向膜120。對所述的取向膜120在由箭頭R表示的方向上進(jìn)行摩擦處理。在這種情況下，所選擇的摩擦方向與相對的基板114上形成的結(jié)構(gòu)132的縱向成85度。將兩張玻璃基板112和114粘合在一起，并將正液晶(正介電各向異性)注入其中，制成一個液晶單元。
制備四種液晶單元樣品，其具有相同的結(jié)構(gòu)而只改變所含的結(jié)構(gòu)132的寬度。所述的結(jié)構(gòu)132的寬度分別為5μm、7.5μm、10μm和12.5μm。兩個結(jié)構(gòu)132之間的間隙的寬度與所述的結(jié)構(gòu)132的寬度相同。
對這些液晶單元的取向的觀察揭示，在包含寬度為5μm和7.5μm的結(jié)構(gòu)132的液晶顯示裝置110中，其形成結(jié)構(gòu)132的區(qū)域(第二取向區(qū)域124H)里形成了扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式的取向。另一方面，在這些結(jié)構(gòu)132的間隙(第一取向區(qū)域124V)里則形成了雜化(HAN)模式的取向。
包含寬度為10μm和12.5μm的結(jié)構(gòu)132的液晶顯示裝置110則擁有一種交替排列的取向結(jié)構(gòu)，即在形成結(jié)構(gòu)132的區(qū)域(第二取向區(qū)域124H)里為水平取向，而在這些結(jié)構(gòu)132的間隙(第一取向區(qū)域124V)里則為雜化取向。
對包含寬度為5μm的結(jié)構(gòu)132的液晶顯示裝置110，采用基于晶體旋轉(zhuǎn)方法的預(yù)傾角測量裝置測其預(yù)傾角，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其預(yù)傾角約為10度。進(jìn)一步地，對包含寬度為12.5μm的結(jié)構(gòu)132的液晶顯示裝置110中水平取向區(qū)域的預(yù)傾角進(jìn)行測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其預(yù)傾角約為2度。
接著，以下描述的是針對圖11中液晶顯示裝置110的一個改變的例子。所制造的液晶顯示裝置110與圖11中液晶顯示裝置110具有相同的組成。在這個改變的例子中，垂直取向膜材料具有和JSR公司生產(chǎn)的JALS-2004型垂直取向膜材料相同的分子結(jié)構(gòu)，但其中的垂直取向組分的量已減少到垂直裝配液晶的下限。對如此制造的液晶單元的取向的觀察揭示，在包含寬度為5μm、7.5μm和10μm的結(jié)構(gòu)132的液晶顯示裝置110中，其形成結(jié)構(gòu)132的區(qū)域(第二取向區(qū)域124H)里形成了扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式的取向。另一方面，在這些結(jié)構(gòu)132的間隙(第一取向區(qū)域124V)里則形成了雜化(HAN)模式的取向。
包含寬度為12.5μm的結(jié)構(gòu)132的液晶顯示裝置110則擁有一種交替排列的取向結(jié)構(gòu)，即在形成結(jié)構(gòu)132的區(qū)域(第二取向區(qū)域124H)里為水平取向，而在這些結(jié)構(gòu)132的間隙(第一取向區(qū)域124V)里則為雜化取向。
以下描述的是針對圖11中液晶顯示裝置110的一個進(jìn)一步的改變的例子。所制造的液晶顯示裝置110與圖11中液晶顯示裝置110具有相同的組成。然而，在這個改變的例子中，在結(jié)構(gòu)132形成之后，為了改變所述的結(jié)構(gòu)132的表面張力，對第二玻璃基板114進(jìn)行了等離子灰化處理。然后，在所述的基板上涂覆垂直取向膜材料。
圖15A和15B為一組示意圖，其說明了灰化前和灰化后的結(jié)構(gòu)132。圖15A說明的是灰化前的結(jié)構(gòu)132，圖15B說明的是灰化后的結(jié)構(gòu)132?；一蟮慕Y(jié)構(gòu)132具有堅硬的表面，其表現(xiàn)出的表面張力大于灰化前的結(jié)構(gòu)132的表面張力。灰化前的結(jié)構(gòu)132的表面張力為42mN/m，其飽和后為65mN/m。對由此得到的液晶單元的取向的觀察揭示，當(dāng)其表面張力不大于50mN/m時，形成扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式的取向，而當(dāng)其表面張力不小于50mN/m時，形成雜化取向。
圖16為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案而形成的液晶顯示裝置的第二玻璃基板114。在本實(shí)施方案中，采用紫外線選擇性地照射取向膜124，而不用形成結(jié)構(gòu)132。為了形成取向膜124，可將由JSR公司生產(chǎn)的JALS-2004型垂直取向膜材料涂覆在第二玻璃基板114上的像素電極122上。在所述的取向膜124上放置一塊掩模134，用以形成狹縫圖案，所述的狹縫寬度為5μm、7.5μm、10μm和12.5μm，隨后用紫外線進(jìn)行照射。在紫外線照射區(qū)域，切除烷基并削弱垂直取向結(jié)構(gòu)。將由JSR公司生產(chǎn)的AL-3046水平取向膜材料涂覆在第一玻璃基板112上，從而形成取向膜120，然后摩擦所述的取向膜120。所選擇的摩擦方向與掩模134的狹縫圖案方向成85度。將兩塊玻璃基板112和114粘合在一起，并在其中注入正液晶(正介電各向異性)制成液晶單元。
對所述液晶單元的取向的觀察揭示，如同圖11的實(shí)施方案一樣，其中已經(jīng)形成扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式的取向。
圖17為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案形成的液晶顯示裝置。在本實(shí)施方案中，如同圖11的實(shí)施方案一樣，將結(jié)構(gòu)132排列在像素電極122和取向膜124之間。進(jìn)一步地，將結(jié)構(gòu)136排列在第一玻璃基板112上的像素電極118和取向膜120之間。所形成的結(jié)構(gòu)136與結(jié)構(gòu)132的圖案相同，并與結(jié)構(gòu)132成直角或成85度角。在這種情況下，不對第一玻璃基板作摩擦處理。
在制造所述的液晶顯示裝置的過程中，采用Shipley公司的ResistS1818在第一和第二玻璃基板112和114上的電極118和122上分別形成寬度為5μm的結(jié)構(gòu)132和136，同時保持與之相同的間隙，所述結(jié)構(gòu)的形成方式是在兩者的圖案的縱向彼此成直角的情況下，將其圖案貼合在一起。此處，結(jié)構(gòu)132和136的高度為0.7μm。涂覆由JSR公司生產(chǎn)的JALS-2004型垂直取向膜材料以便覆蓋結(jié)構(gòu)132和136，從而形成取向膜120和124。將兩塊玻璃基板112和114粘合在一起，并在其中注入具有手性的正液晶，從而制成液晶單元。
圖18為一張截面圖，其圖解說明了圖17中的液晶顯示裝置110的運(yùn)行情況。對所述的液晶單元的取向的觀察揭示，形成結(jié)構(gòu)(132，136)的區(qū)域(第二取向區(qū)域124H)里形成了扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式的取向。另一方面，在這些結(jié)構(gòu)132和136的間隙(第一取向區(qū)域124V)里則形成了垂直取向。
圖19為一張截面圖，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案形成的液晶顯示裝置。在圖19中，如同圖17的實(shí)施方案一樣，采用Shipley公司的Resist S1818在第一和第二玻璃基板112和114上分別形成寬度為5μm的結(jié)構(gòu)132和136，同時保持與之相同的間隙，所述結(jié)構(gòu)的形成方式為兩者的圖案的縱向彼此成85度。結(jié)構(gòu)132和136的高度為0.7μm。在本實(shí)施方案中，沒有涂覆取向膜120和124，而是將第一和第二玻璃基板112和114直接粘合在一起。然后，在由此粘合的單元中注入添加過含烷基的化合物的液晶，隨后用紫外線進(jìn)行照射。加入液晶的所述化合物包含以下丙烯酸酯單體A和B，其比例為15∶1。
單體ACH2:COO(CH2)17CH3單體BCH2:CHCOO(CH2)9OCOH:CH2所述化合物中的垂直取向組分為第一和第二玻璃基板112和114所吸附，從而形成取向控制層138和140。采用一種具有直鏈烷基結(jié)構(gòu)的化合物作為組成取向控制層138和140的單元，而且用于使液晶分子發(fā)生接近水平取向的第二取向區(qū)域124H所具有的直鏈烷基結(jié)構(gòu)不如用于使液晶分子發(fā)生接近垂直取向的第一取向區(qū)域124V來得稠密。
如上所述，將所述的添加過具有直鏈烷基的化合物的液晶注入第一和第二玻璃基板112和114之間，以便所述的化合物能為第一和第二玻璃基板112和114所吸附。吸附的化合物層可作為取向控制層138和140，其顯示出的垂直取向作用使得有可能省去用于涂覆和形成取向膜120和124的步驟。在這種情況下，從穩(wěn)定性的立足點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選所述的具有直鏈烷基的化合物包含一個光反應(yīng)基團(tuán)。在注入包含所述的具有直鏈烷基的化合物的液晶之后，所述的化合物可選擇性地為或第一取向區(qū)域124V或第二取向區(qū)域124H所吸附(或以更大的量為這些區(qū)域的任一邊所吸附)。在這種情況下，所述的結(jié)構(gòu)132和136也可在基板112和114上形成不同的極性區(qū)域，或可采用紫外線對其進(jìn)行選擇性的照射以改變其極性。在結(jié)構(gòu)132和136中，吸附少量所述的化合物的區(qū)域確定為第二取向區(qū)域124H。當(dāng)采用了具有光反應(yīng)基團(tuán)的化合物，第一取向區(qū)域124V和第二取向區(qū)域124H的形成就取決于注入液晶后和使用紫外線照射后的基板的極性。
對如此獲得的液晶單元的取向的觀察揭示，在紫外線照射的區(qū)域(在第二取向區(qū)域124H里)里形成了扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式的取向。另一方面，在這些紫外線照射的區(qū)域之間的間隙(第一取向區(qū)域124V)里則形成了垂直取向(VA)。
從上述可知，根據(jù)本發(fā)明，在不進(jìn)行摩擦處理的情況下，可在至少一個具有有效矩陣的基板上得到大預(yù)傾角。這就實(shí)現(xiàn)了具有極好響應(yīng)速度的液晶顯示裝置。這使得有可能在提高生產(chǎn)過程的成品率以及生產(chǎn)量的同時，提供一種具有高品質(zhì)的液晶顯示裝置。進(jìn)一步地，這也使得有可能在不用涂覆和形成取向膜的情況下(當(dāng)然是指在去除摩擦體系)，采用具有烷基的化合物和特別是一種具有丙烯酸酯基團(tuán)的材料得到較大的預(yù)傾角。
正如以上所描述的第一和第二方面，根據(jù)本發(fā)明的第三方面所形成的液晶顯示裝置可具有基本上與通常使用的各種類型液晶顯示裝置相同的結(jié)構(gòu)。然而，第三方面的液晶顯示裝置的特征在于，所述的裝置不包含取向膜或取向?qū)?，取而代之的是一種在液晶注入后用光的照射而形成的固化樹脂層。例如，如果根據(jù)顯示模式分類的話，本發(fā)明的液晶顯示裝置可以是發(fā)射型、反射型或投射型中的任何一種。例如，發(fā)射型的液晶顯示裝置能通過對液晶顯示面板后面的背光的強(qiáng)度的調(diào)制，在所述的液晶顯示面板上顯示圖像。
圖20為一張截面圖，其說明了一種全色TFT(薄膜晶體管)液晶顯示裝置的主要組成，所述的裝置為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射型液晶顯示裝置。所述的液晶顯示裝置包含了由一塊TFT基板和一塊彩色濾光(CF，colorfilter)基板堆積在一起而制得的一種液晶顯示面板。
液晶顯示裝置10包含了一對彼此面對的絕緣基板(在這種情況下使用透明玻璃基板)11和12和固定于所述基板之間的液晶層13，所述的基板之間保持著預(yù)定的間隙。組成所述的液晶層13的液晶材料可為任意一種液晶材料，最好是適用于實(shí)施本發(fā)明的一種液晶材料，而且可以選自公知的許多液晶材料?？捎玫囊壕Р牧峡梢允窍蛄行鸵壕А⒊まD(zhuǎn)向列型液晶、手性向列型液晶(膽甾型液晶)或近晶型液晶。
在組成TFT基板的一個透明玻璃基板11上，通過一個絕緣層14形成了多個像素電極15，并形成本發(fā)明指定的樹脂層16覆蓋所述的像素電極15?？捎靡壕Ыn樹脂層16。絕緣層14可采用例如二氧化硅膜等材料形成，而像素電極15可采用例如ITO(銦-錫氧化物)膜等材料形成。
將根據(jù)本發(fā)明的濾色片18、共用電極19和樹脂層17依次疊在另一塊透明玻璃基板12上，從而組成CF基板。樹脂層17可用液晶浸漬。舉例來說，濾色片18可由印刷一種著色材料例如染料而形成。此外，共用電極19可由例如ITO膜形成。
將偏振片21和22安裝在透明玻璃基板11和12的外邊。偏振片21和22可以是偏振濾光片或偏振膜。像素電極15連同一個有效矩陣一起形成。所描述的實(shí)施方案顯示了所述有效矩陣的數(shù)據(jù)總線線路。電極可僅形成于一塊基板上(例如在IPS模式的情況下)。
雖然此處沒有說明，但仍需將一種隔離材料插入基板之間，以便恒定地保持基板之間的一個間隙以及保持一個均勻的空間用于注入液晶。此外，在基板的外部邊緣還需提供一種密封材料，以保持注入于基板之間的液晶處于密封狀態(tài)而不會泄漏。
在圖20的液晶顯示裝置中，將樹脂層16(17)插入液晶層13和透明基板11之間，所述的透明基板11為一個液晶面板組成元件。然而，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，液晶面板組成元件并不僅限于基板。換言之，除基板之外，液晶面板組成元件包括用于密封液晶的密封件、用于保持基板間的間隙的隔離材料、在基板上形成的電極或其他的元件?？蓪渲瑢硬迦胍壕c這些元件中的一個元件之間的界面或可將其插入液晶與這些元件中的兩個或更多元件之間的界面。在本發(fā)明中重要的是，其中所包括的樹脂層的作用方式與常規(guī)取向膜是一致的。除此之外，這種作用可以很容易地表示出來而無需引入復(fù)雜的工藝，例如取向膜所需的摩擦處理或光學(xué)取向。對本發(fā)明而言，不再需要迄今一直在使用的取向膜。具體地說，由于本發(fā)明不需要通過印刷方法和其他方法形成取向膜，因而取得了許多優(yōu)勢，例如其使得有可能形成較薄的樹脂層、防止有機(jī)溶劑混合在樹脂層中以及防止在印刷過程中形成諸如篩狀等圖案等。以下將對其進(jìn)行具體描述。
在將液晶注入液晶顯示裝置的中間產(chǎn)物之后，所述的樹脂層可在一種可固化的添加劑固化的過程中形成，所述的可固化添加劑包含了一種單官能團(tuán)單體和一種多官能團(tuán)單體的組合，所述的樹脂層還具有這樣的特征，即所述的樹脂層具有一種篩狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述的樹脂層的形成覆蓋了液晶組成元件的表面，而且組成可固化添加劑的分子中的垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)衍生自樹脂層的表面且近似以一個接觸角相對例如基板的表面傾斜。此處，所述的“可固化的添加劑”指的是，任何一種可作為添加劑而在施加任何能量的情況下發(fā)生固化的化合物，例如光固化、熱固化或電子束固化的單體、低聚物和其他化合物。其中光固化的化合物特別有效。
圖21中圖解說明了所述樹脂的上述特征。即，具有篩狀結(jié)構(gòu)的所述樹脂層16(17)在基板11(12)上形成并覆蓋其表面。所述樹脂層16(17)的篩狀結(jié)構(gòu)的形成主要基于用于可固化的添加劑的多官能團(tuán)單體的交聯(lián)。此外，篩狀結(jié)構(gòu)的的存在也實(shí)現(xiàn)了其由液晶浸漬的狀態(tài)。為了簡單起見，所述的

的樹脂是與基板直接接觸的。然而，通常會將一種液晶面板組成元件例如絕緣層、濾色片或電極插入基板與樹脂層之間。此外，垂直取向表達(dá)官能團(tuán)A從樹脂層16(17)的表面伸出。垂直取向表達(dá)官能團(tuán)A包含在單體分子中，所述的單體包含在添加劑里。優(yōu)選垂直取向表達(dá)官能團(tuán)A包含在如下所述的單官能團(tuán)單體中。在所描述的實(shí)施方案中，所述的垂直取向表達(dá)官能團(tuán)A通過近似以一個預(yù)定的角度相對基板11(12)的表面傾斜而衍生出來。如上所述，由于存在與液晶層接觸的垂直取向表達(dá)官能團(tuán)A，因而本發(fā)明的液晶顯示裝置可運(yùn)行而使液晶分子3發(fā)生垂直取向，并保持如圖22中所圖解說明的穩(wěn)定性。所述的垂直取向表達(dá)官能團(tuán)A可由相對基板11(12)的表面垂直衍生而得到，或者傾斜衍生和垂直衍生以混合的方式共存。
在本發(fā)明的實(shí)施中，由添加劑材料的組成決定，可固化添加劑可因受熱而經(jīng)歷固化，換言之，其可由各種的光例如紫外線的照射或者由電子束的照射而經(jīng)歷固化，樹脂層可通過任何方法得到。從簡單作業(yè)的出發(fā)點(diǎn)來看，用于固化的一種合適的光源是紫外線。因此，以下描述的本發(fā)明特別與紫外線可固化的添加劑有關(guān)。
用作可固化添加劑的單官能團(tuán)單體和多官能團(tuán)單體可以是各種聚合化學(xué)里常用的單體。適用于本發(fā)明實(shí)施的單體有羧酸，例如(甲基)丙烯酸；烯烴，例如乙烯、丙烯、氯乙烯和苯乙烯等等。這些單體中，從可固化性和固化可控性來看，(甲基)丙烯酸特別適合于實(shí)施本發(fā)明。
盡管此處沒有加以特別的限制，但可用于本發(fā)明的實(shí)施的(甲基)丙烯酸單官能團(tuán)單體優(yōu)選以如下的通式(I)來表示 其中R1為一個氫原子或一個低級烷基基團(tuán)，例如甲基或乙基，而A是一個官能團(tuán)，優(yōu)選是一種當(dāng)其用于液晶面板時能使液晶分子發(fā)生垂直取向的官能團(tuán)(即本發(fā)明中所指的垂直取向表達(dá)官能團(tuán))，或者是包含這種官能團(tuán)的一個單元(也可稱之為部分)。
所述的官能團(tuán)A優(yōu)選以通式-OR2為代表，其中R2是一個烷基，并且優(yōu)選是一個長鏈烷基、一個烷氧基或一個鹵素原子并且優(yōu)選是氟原子。所述的長鏈烷基優(yōu)選以通式-CmH2m+1來表示，其中m為整數(shù)，通常從約8至約18，并且優(yōu)選從約10至約15。所述的單官能團(tuán)單體可以單獨(dú)使用或和兩個或更多的單體一起使用。
在預(yù)定量的光例如紫外線的照射下，通式為(I)的(甲基)丙烯酸單官能團(tuán)單體轉(zhuǎn)變?yōu)橛扇缦碌耐ㄊ?II)表示的聚[(甲基)丙烯酸酯] 其中R1和A與上述定義相同，而1為整數(shù)，優(yōu)選從約20至約200。所述的可固化的添加劑在其支鏈部分具有一個垂直取向表達(dá)官能團(tuán)A，正如之前圖22所描述的，其能使液晶分子發(fā)生垂直于基板的取向。
舉例來說，可由上述通式表示的單官能團(tuán)單體包括如下單體。
MF-1CH2＝CHCOO-C12H25MF-2CH2＝CHCOO-F 在可固化添加劑中，結(jié)合上述的單官能團(tuán)單體，還使用了一種多官能團(tuán)單體。采用所述的多官能團(tuán)單體的目的是為了當(dāng)其在可固化添加劑中固化時，其能在基板上形成一種篩狀結(jié)構(gòu)而有力地支撐基于單官能團(tuán)的可固化添加劑，以及有力而有效地覆蓋基板的表面和其他液晶面板組成元件的表面。因此，所述的多官能團(tuán)單體在其分子中不需要攜帶垂直取向表達(dá)官能團(tuán)，但必須具有兩個或更多的有助于固化的官能團(tuán)，例如丙烯酰基或甲基丙烯?；?。如下所述，優(yōu)選的多官能團(tuán)單體通常包括雙官能團(tuán)單體、三官能團(tuán)單體和四官能團(tuán)單體。與上述的單官能團(tuán)一樣，所述的多官能團(tuán)單體可以單獨(dú)使用或結(jié)合兩個或更多的單體一起使用。當(dāng)兩個或更多的多官能團(tuán)單體混合一起使用時，對其單體混合比例并無限制。
盡管此處沒有加以特別的限制，但可用于本發(fā)明實(shí)施的(甲基)丙烯酸雙官能團(tuán)單體優(yōu)選以如下的通式(III)來表示 其中R1和R2可以相同或不同，可以是氫原子或低級烷基例如甲基或乙基，而B是一個能在得到的可固化添加劑中確定骨架的單元(或者可稱之為部分或偶聯(lián)基團(tuán))，例如一個取代或未取代的直鏈烷基。雙官能團(tuán)單體呈現(xiàn)出區(qū)別于結(jié)合其一起使用的單官能團(tuán)單體的功能。因此，所述的組成雙官能團(tuán)單體分子的單元B不包含對于單官能團(tuán)單體來說必需的垂直取向表達(dá)官能團(tuán)。
通式(III)所表示的雙官能團(tuán)單體優(yōu)選以如下的通式(III-1)來代表 其中R1和R2可以相同或不同，可以是氫原子或低級烷基例如甲基或乙基，R1和R2可以相同或不同，可以是低級烯烴基團(tuán)例如乙烯基、丙烯基或丁烯基，R為一種直鏈或支化鏈脂肪族烴基、一種取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基，而m與n是彼此獨(dú)立且從0至4的整數(shù)。
由上述通式(III-1)代表的雙官能團(tuán)單體包括如下單體PF-1CH2＝CHCOO-(CH2)6-OCOCH＝CH2PF-2CH2＝CHCOO-(CH2)10-OCOCH＝CH2

進(jìn)一步地，通式(III)表示的雙官能團(tuán)單體還優(yōu)選以如下的通式(III-2)來表示 其中R1和R2可以相同或不同，可以是氫原子或低級烷基例如甲基或乙基，R1是一個低級烯烴基團(tuán)例如乙烯基、丙烯基或丁烯基，n為一個從0至12的整數(shù)。
舉例來說，由上述通式(III-2)表示的雙官能團(tuán)單體包括如下單體。
PF-11CH2＝CHCOO-(C2H4O)2-COCH＝CH2PF-12CH2＝CHCOO-(C2H4O)8-COCH＝CH2PF-13CH2＝CHCOO-(C3H6O)3-COCH＝CH2
進(jìn)一步地，由通式(III)表示的雙官能團(tuán)單體，還優(yōu)選以如下的通式(III-3)來表示。
其中R1和R2可以相同或不同，可以是氫原子或低級烷基例如甲基或乙基，R、R’和R”可以相同或不同，可為直鏈或支化鏈脂肪族烴基、取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基，而m與n是彼此獨(dú)立的0或1。
由上述通式(III-3)表示的雙官能團(tuán)單體包括如下單體 盡管此處沒有加以特殊的限制，但可用于本發(fā)明實(shí)施的(甲基)丙烯酸三官能團(tuán)單體優(yōu)選以如下的通式(IV)來表示
其中R1、R2和R3可以相同或不同，可以是氫原子或低級烷基例如甲基或乙基，R1、R2和R3可以相同或不同，可以是低級烯烴基團(tuán)例如乙烯基、丙烯基或丁烯基，R為一種直鏈或支化鏈脂肪族烴基、一種取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基，而l、m與n是彼此獨(dú)立的0至3的整數(shù)。
由上述通式(IV)表示的三官能團(tuán)單體包括如下的單體。

盡管此處沒有加以特殊的限制，但可用于本發(fā)明實(shí)施的(甲基)丙烯酸四官能團(tuán)單體優(yōu)選以如下的通式(V)來表示 其中R1、R2、R3和R4可以相同或不同，可以是氫原子或低級烷基例如甲基或乙基，R1、R2、R3和R4可以相同或不同，可以是低級烯烴基團(tuán)例如乙烯基、丙烯基或丁烯基，R為一種直鏈或支化鏈脂肪族烴基、一種取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基，而k、l、m與n是彼此獨(dú)立的0至2的整數(shù)。
由上述通式(V)表示的四官能團(tuán)單體包括如下單體。
在用于形成樹脂層的可固化添加劑中，可將單官能團(tuán)單體和多官能團(tuán)單體以各種比例混合在一起后使用，其混合比例取決于所需的垂直取向表達(dá)官能團(tuán)的分布狀態(tài)和所需達(dá)到的效果。通常，優(yōu)選使用的單官能團(tuán)單體的摩爾用量近似等于或大于多官能團(tuán)單體的摩爾用量。當(dāng)單官能團(tuán)單體的用量小于多官能團(tuán)單體的用量時，換言之，當(dāng)多官能團(tuán)單體的用量大于單官能團(tuán)單體的用量時，則將不再可能使垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)取得所需的分布狀態(tài)，因而將難于達(dá)到足夠的垂直取向程度。所述的單官能團(tuán)單體與多官能團(tuán)單體的摩爾量之比優(yōu)選在約1∶1至約50∶1的范圍之內(nèi)，更優(yōu)選的情況下，在約5∶1至約50∶1的范圍之內(nèi)。
所述的樹脂層完全由源于以上可固化添加劑的固化樹脂組成，而且可以按所需的效果包含任何其他附加的樹脂，例如源于光固性材料的光固化樹脂、源于熱固性材料的熱固性樹脂或其他樹脂。舉例來說，優(yōu)選的一種附加樹脂可以是雙季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)等。當(dāng)加入這樣的一種樹脂時，則可期待出現(xiàn)諸如加固篩狀結(jié)構(gòu)、縮短反應(yīng)時間等效果。盡管此處沒有加以特殊的限制，但所加的附加樹脂的量通常應(yīng)在占固化樹脂的總量的約1重量％至約10重量％的范圍之內(nèi)。
進(jìn)一步地，所述的樹脂層是通過固化所述的可固化添加劑而形成的，因而其厚度小于常規(guī)取向膜的厚度，而且盡管其厚度有所降低，但卻顯示出可與常規(guī)取向膜匹敵或優(yōu)于常規(guī)取向膜的性能。事實(shí)上，取向膜的厚度通常為80nm。另一方面，本發(fā)明的樹脂層的厚度通常為以上厚度的一半或不大于一半，即，其厚度在從約5至約40nm的范圍內(nèi)，而優(yōu)選在約10至約40nm的范圍內(nèi)。
此外，盡管對于形成常規(guī)取向膜而言，溶劑的使用是必需的，但所述的樹脂層現(xiàn)可在無溶劑的條件下形成。由于不使用溶劑，這就是使得有可能排除環(huán)境污染問題、減少成本以及避免液晶與溶劑之間發(fā)生不必要的反應(yīng)。
此外，與常規(guī)取向膜不同，所述的樹脂層不是通過在基板的表面上印刷而形成的。換言之，所述的樹脂層可通過簡單的方法使用現(xiàn)有的設(shè)備形成，而無須經(jīng)過導(dǎo)致生產(chǎn)步驟增多或設(shè)備規(guī)模擴(kuò)大的制膜步驟。優(yōu)選通過在基板之間注入液晶與可固化添加劑的混合物，再向其施加能量，例如紫外線而形成所述的樹脂層。
當(dāng)將液晶與可固化添加劑的混合物注入基板之間時，液晶與可固化添加劑的比例可在一個較寬的范圍內(nèi)變動，其比例取決于所述的液晶和所述的可固化添加劑的成分。所述的液晶與可固化添加劑的比例通常在約10∶1至約400∶1的范圍內(nèi)，優(yōu)選的情況下，在約20∶1至約200∶1的范圍內(nèi)。當(dāng)液晶的比例小于或大于以上的范圍，則所得到的液晶顯示面板將不能表達(dá)出令人滿意的顯示功能。
以下描述的是排列在彼此相對的基板之間的液晶層。此處對于組成液晶層的液晶材料沒有特殊的限制，可在本技術(shù)領(lǐng)域中公知的許多液晶材料中選擇任何一種最適合于驅(qū)動系統(tǒng)和象這樣的液晶顯示裝置的材料。具體而言，在本發(fā)明的實(shí)施中，使用一種表現(xiàn)為負(fù)介電各向異性，而且其中液晶分子的長軸在不施加電壓的情況下與基板近似垂直的液晶材料將更為有利。在本發(fā)明中，重要的是，所述的液晶層可單獨(dú)由液晶材料組成，而無須使用常規(guī)應(yīng)用的高成本的高分子量分散型液晶。換言之，本發(fā)明使用的是高分子量的非分散型液晶。
一般而言，適合于形成液晶層的液晶材料包括向列型液晶、超扭轉(zhuǎn)向列型液晶、手性向列型液晶(膽甾型液晶)、近晶型液晶、discotic液晶和高分子液晶。如果以化合物的名字來陳述，這些液晶材料是化合物中的酯型、聯(lián)苯型、環(huán)己烷型、苯基嘧啶型和二氧雜環(huán)己烷型。
以上的液晶材料可單獨(dú)使用，也可兩種或多種結(jié)合一起使用。如果需要對于可用于本發(fā)明的實(shí)施的液晶材料的更詳細(xì)的描述，則應(yīng)當(dāng)參考文獻(xiàn)，例如特開平JP6-211710和JP11-116512。
本發(fā)明不僅在于所述的具有面板結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置，所述的面板結(jié)構(gòu)包含了一對彼此相對排列的基板和密封于這些基板之間的液晶，除此之外，本發(fā)明還在于一種生產(chǎn)上述液晶顯示裝置的方法。即，根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)所述的液晶顯示裝置的方法包括一個在基板之間注入液晶與可固化添加劑的混合物的步驟，所述的可固化添加劑包含了一種單官能團(tuán)單體與一種多官能團(tuán)單體；以及一個從外部施加能量以固化所述的可固化添加劑的步驟，例如當(dāng)所述的添加劑為一種光固化樹脂時，則使用預(yù)定量的某波長的光源，在足以使所述的添加劑固化的時間內(nèi)，對其進(jìn)行照射。當(dāng)可固化添加劑由此而固化后，參考圖21，如上所述，具有篩狀結(jié)構(gòu)的樹脂層可選擇性地在液晶和與液晶接觸的液晶面板組成元件之間的界面形成。進(jìn)一步地，也如圖21所示，在所述的樹脂層內(nèi)，組成可固化添加劑的分子中的垂直取向表達(dá)官能團(tuán)可通過以一個預(yù)定的角度相對基板表面傾斜而從樹脂層的表面衍生出來。此外，正如之前所述的，垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)還能從樹脂層的表面以垂直或其他方向衍生出來。
依照圖23所示的程序，根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)所述液晶顯示裝置的方法通常能得到有利的實(shí)施。即，通過如下的步驟，本發(fā)明的生產(chǎn)方法將能得到有利的實(shí)施(1)清洗和干燥基板；(2)印刷密封材料(密封粘合劑)；(3)施用隔離材料；(4)粘合濾光(CF)基板；(5)注入液晶和可固化添加劑的混合物；(6)密封液晶注入口；(7)施加用于固化的能量；以及
(8)貼上偏振片。
在通過貼上偏振片完成所述的液晶顯示面板之后，制成預(yù)定的電路圍繞在液晶面板上以完成所述的液晶顯示裝置。此處，本發(fā)明中提到的液晶顯示裝置包括各種平板型的顯示裝置。盡管不限于以下列出的那些裝置，但代表性的例子包括個人電腦的顯示裝置(臺式PC機(jī)和筆記本式PC機(jī))、液晶電視、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)以及便攜式電話。
在本發(fā)明的實(shí)施過程中，首先，準(zhǔn)備一對基板。此處，所用的基板優(yōu)選透明絕緣基板。適用的絕緣基板包括，例如，玻璃基板、硅基板及其他基板。如果需要的話，也可使用塑料基板。
通常需要對基板進(jìn)行清洗和干燥，為的是除去污染物質(zhì)例如粉末、塵土和皮膚油脂。所述的清洗步驟可以是，例如使用去污劑和純水進(jìn)行超聲波清洗和使用有機(jī)溶劑例如異丙醇進(jìn)行浸沒清洗。所述的干燥步驟的實(shí)施可以通過強(qiáng)制干燥來進(jìn)行，例如吹入壓縮干燥空氣或氣體。
接著，在所述基板上形成電極。此處所述的形成的電極為，例如共用電極和像素電極。在所述電極的種類中也包括接觸電極和轉(zhuǎn)移電極，所述的接觸電極和轉(zhuǎn)移電極是用于用電力把電極連接在一起，例如把共用電極和像素電極用電力連接在一起。所述的這些電極通常采用ITO、氧化銦(IO)或氧化錫(NESATM)按所需的圖案形成，并同時保持所需的厚度。所述的膜可采用濺射法或蒸發(fā)法形成。
接著，作為在將液晶注入液晶面板后密封液晶的裝置，除了基板上的液晶注入口之外，將一個密封件印刷在基板的外部邊緣部分。此處所用的密封件通常包含了一種粘合劑，因而可稱之為一種密封粘合劑。所述的密封粘合劑通常包含了一種環(huán)氧樹脂。為了將所述的密封粘合劑印刷到基板上預(yù)定的區(qū)域，此處優(yōu)選使用一種印刷方法例如絲網(wǎng)印刷法。在所述的密封粘合劑的印刷完成之后，通過噴灑的方法在基板之間施用一種隔離材料以保持單元基板(例如TFT基板)和CF基板之間的間隙。所述的隔離材料可以是，例如一種樹脂、一種玻璃或二氧化硅。所述的隔離材料使用時可以有多種形式，其通常為小球或小棒。
接著，將基板中的一個疊上另一個，粘合在一起；例如，將單元基板(例如TFT基板)和CF基板校準(zhǔn)位置后，一個疊上另一個，采用已經(jīng)印刷好的密封粘合劑將其粘合在一起。還優(yōu)選結(jié)合實(shí)施加熱的方法以便有力地將基板結(jié)合在一起。由此完成了可將液晶注入其中的面板結(jié)構(gòu)(所謂的“液晶面板的前體”)。
然后，將液晶與可固化添加劑的混合物通過液晶注入口注入，由此得到面板結(jié)構(gòu)。此處所用的液晶/可固化添加劑(混合物)包括了上述的各種材料和各種組分的混合物。此外，作為一種注入方法，此處可使用各種裝置。具體的說，從準(zhǔn)確控制注入量的出發(fā)點(diǎn)來看，優(yōu)選采用液滴型注入器。優(yōu)選在真空下實(shí)施注入作業(yè)。
在依照上述方式的液晶/可固化添加劑(混合物)的注入完成之后，可將在面板結(jié)構(gòu)上開口的液晶注入口密封。適用的密封劑可以是上述使用的密封粘合劑或其他粘合劑，或其他粘合樹脂。
然后，如圖24A所示，從外部對已注入面板結(jié)構(gòu)的基板之間的液晶/可固化添加劑(混合物)施加用于固化添加劑的能量。在所闡明的實(shí)施方案中，使用光固化單體以形成樹脂層，并采用光能hυ進(jìn)行照射。如所示，所述的面板結(jié)構(gòu)具有相對的兩塊基板11和12，而包含了可固化添加劑2和液晶3的液晶/可固化添加劑(混合物)23置于基板之間。在施加能量之前的階段，可固化添加劑2與液晶3以一種隨機(jī)的方式分散。
當(dāng)施加能量時，可固化添加劑經(jīng)歷了固化反應(yīng)。此時，如圖24B所示，形成中的固化樹脂出人意料地向基板的表面遷移并在基板11和12上面沉積而成為樹脂層16和17，盡管還不知道其詳細(xì)機(jī)理。所述的樹脂層16和17以薄膜的形式有力地結(jié)合在各自的基板上，并具有篩狀結(jié)構(gòu)。因此，其中的間隙部分將為所述的液晶3所浸漬。此外，所述的樹脂層16和17具有排列于其表面的垂直取向表達(dá)基團(tuán)A。
在樹脂層如上所述形成后，將偏振元件例如偏振片、偏振膜和偏振濾光片粘附在面板結(jié)構(gòu)中基板的外部。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，通過固化可固化添加劑而形成的樹脂層在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，可呈現(xiàn)多種狀態(tài)。參考圖21，所述的樹脂層可呈現(xiàn)如上所述的單層形式。甚至在單個樹脂層的情況下，所述的樹脂層也可采用實(shí)質(zhì)上分成兩層的形式組成。即，舉例來說，如圖25A所示，所述的樹脂層16可以包含具有垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)的第一層樹脂“a”，其主要分布在相對于液晶層13的界面區(qū)域，還包含了具有篩狀結(jié)構(gòu)的第二層樹脂“b”，其主要分布在相對于基板11(12)的界面區(qū)域。
進(jìn)一步地，如圖25B所示，樹脂層16(或17)可具有兩層式的結(jié)構(gòu)，其中包含了由與液晶層13接觸處形成且具有垂直取向表達(dá)官能團(tuán)的第一層樹脂組成的第一樹脂層16a(或17a)，以及由與基板11(或12)接觸處形成且具有篩狀結(jié)構(gòu)的第二層樹脂組成的第二樹脂層16b(或17b)。
具有兩層式結(jié)構(gòu)的樹脂層將得到進(jìn)一步的描述。這樣的樹脂層優(yōu)選由兩種或多種可固化添加劑形成，其中一種可固化添加劑對基板例如玻璃基板表現(xiàn)出良好的潤濕性，而其他可固化添加劑對基板表現(xiàn)出不良的潤濕性。進(jìn)一步地，所需的對基板表現(xiàn)出良好的潤濕性的可固化添加劑為一種多官能團(tuán)材料，其包含一個樹脂骨架單元以及一個鍵合在骨架上的直鏈烷基基團(tuán)和/或具有一種水平取向性能。進(jìn)一步地，所需的對基板表現(xiàn)出不良的潤濕性的可固化添加劑具有一種用于決定液晶取向的液晶取向控制能力，優(yōu)選的情況下，其具有一種垂直取向表達(dá)性能。優(yōu)選的情況下，這樣的一種可固化添加劑具有一個烷基或烷氧基支鏈或一個氟基團(tuán)作為一個垂直取向表達(dá)單元。通過使用至少兩種這樣的可固化添加劑，使得有可能得到一種具有兩層式結(jié)構(gòu)的樹脂層16(或17)，典型的兩層式結(jié)構(gòu)如圖25B所示。
正如之前所描述的，樹脂層必須具有一個與液晶層接觸的表面，并具有另一個與一件或多件液晶面板組成元件接觸的表面，所述的液晶面板組成元件舉例來說為，基板、用于密封液晶的密封材料、用于保持基板之間恒定間隙的隔離材料和在基板上形成的電極。此處，盡管不僅限于以下描述的那些，能夠在樹脂層與液晶面板組成元件之間保持良好的接觸關(guān)系的液晶面板包括(1)一種液晶面板，其具有的樹脂層在上下彼此相對的基板的整個主表面上形成；(2)一種液晶面板，其具有的樹脂層在液晶面板的整個內(nèi)壁表面上形成；(3)一種液晶面板，其具有的樹脂層在密封材料的側(cè)面上形成，所述的密封材料用于密封液晶顯示面板的上下基板之間的間隙；(4)一種液晶面板，其具有的樹脂層在噴灑的隔離材料的表面上形成，所述的隔離材料用于保持液晶面板的上下基板之間的恒定間隙；以及(5)一種液晶面板，其具有的樹脂層在液晶面板的電極表面上形成，例如一種液晶面板，其具有的樹脂層在連接平頭電極(所謂的轉(zhuǎn)移電極)的側(cè)面形成，所述的連接平頭電極的形成是為了得到一個例如相對的基板的共用電壓和實(shí)現(xiàn)對單元基板上的電極的電連接。
圖26A和26B說明了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的一個優(yōu)選實(shí)施方案，其中圖26A為液晶顯示裝置的密封材料的一張平面圖，而圖26B是沿著圖26A中B-B線的一張截面圖。從圖26A中應(yīng)當(dāng)可以理解，在此液晶顯示裝置中，密封材料31具有一層涂覆在其整個側(cè)面的樹脂層36。從圖26B中也應(yīng)當(dāng)可以理解，樹脂層36完全覆蓋了整個內(nèi)壁，該內(nèi)壁確定了液晶面板中的液晶層13，即，完全覆蓋了基板11和12的表面、密封材料31的側(cè)面和隔離材料32的表面。
因此，在所闡明的液晶面板中，樹脂層在基板的整個表面上形成，而沒有表示其存在的分界線。就常規(guī)的取向膜來說，其通過印刷或涂覆來施用形成取向膜的材料，由此形成的取向膜的邊緣部分在基板上顯示出階梯式的分界線，從而造成了與本發(fā)明的差異。階梯上的分界線極有可能會對液晶顯示裝置的顯示特性造成不良的影響。因此，就本發(fā)明的液晶顯示裝置來說，其能在液晶面板的整個內(nèi)壁表面得到統(tǒng)一指定的取向。
圖27是一張闡明本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個優(yōu)選實(shí)施方案的視圖。所述的液晶顯示裝置具有一個用于電連接反向電極與單元基板11上的共用電極15的平頭電極(所謂的轉(zhuǎn)移電極)33，以便TFT基板12的反向電極19的電壓能充當(dāng)一個共用電壓。覆蓋基板11和12的整個表面的樹脂層36也在平頭電極33的側(cè)面形成。由此形成于整個表面的樹脂層36使得有可能統(tǒng)一指定液晶面板的整個內(nèi)壁表面上液晶的取向，因而避免了在常規(guī)裝置里明顯發(fā)生的不正常取向。這是因為，在常規(guī)的裝備有取向膜的液晶顯示裝置中，盡管沒有對其進(jìn)行說明，其在平頭電極的側(cè)面無法形成取向膜，而且在平頭電極的基部(連接基板的部分)也不存在取向膜，這是導(dǎo)致不正常取向的原因，所述的不正常取向同時也包括了印刷形成的取向膜的邊緣部分。
進(jìn)一步地，雖然所述的樹脂層可以應(yīng)用于所有本發(fā)明的液晶面板，但它也可能將樹脂層的厚度減少到小于其他區(qū)域的厚度或可能相對于黑色矩陣或TFT總線的內(nèi)表面上的其他部分減少樹脂的用量。換言之，在這些部分，固化樹脂的存在幾率相對較少。
還有可能在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，對本發(fā)明的液晶顯示裝置作許多改進(jìn)和修改。例如，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，優(yōu)選在基板上形成凸?fàn)顖D案(所謂的堰結(jié)構(gòu))或凹狀圖案(所謂的狹縫結(jié)構(gòu))，兩者可單獨(dú)使用或結(jié)合起來使用。為了得到以改善視角特性為代表的一個顯著優(yōu)勢，可將像素區(qū)域分成兩個或更多具有凸?fàn)顖D案或具有凹狀圖案的區(qū)域，由此形成多個區(qū)域，在所述的區(qū)域里液晶分子具有不同的取向。
可在基板上以脊?fàn)钔蛊鸬男问剑纬裳呓Y(jié)構(gòu)，所述的脊?fàn)钔蛊鹁哂腥切巍⒉y形或梯形的截面形狀或以任何其他凸起的形狀。通過在基板上涂覆一種光敏性材料例如光刻膠，再采用光刻法將所述的光敏性材料暴露在光照下，隨即實(shí)施顯影和印刷，則可有利地形成堰結(jié)構(gòu)。堰結(jié)構(gòu)的尺寸可具有一個較寬的變化范圍，其通常寬為約5至約20μm，高為約0.5至3μm。在制備以上的堰結(jié)構(gòu)的過程中，凸起圖案可以在基板上的樹脂層表面上復(fù)制，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)定的取向分化。
在上述的堰結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)取向分化的過程正如下文所述。在本發(fā)明的液晶面板中，在基板表面上形成的樹脂有可能使固定于基板之間的液晶層中的液晶分子相對基板垂直取向。在基板上提供堰結(jié)構(gòu)的部位，液晶分子可相對堰結(jié)構(gòu)垂直取向而相對基板成傾斜取向。所述的堰結(jié)構(gòu)在其兩側(cè)具有傾斜的側(cè)面。因此，相對堰結(jié)構(gòu)的一個側(cè)面成垂直的取向的液晶分子的取向方向結(jié)果與相對同一個堰結(jié)構(gòu)的相反一側(cè)的側(cè)面成垂直的取向的液晶分子的取向方向相反。由此使得有可能在一個像素區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)取向分化。
所述的狹縫結(jié)構(gòu)可通過在基板表面上形成條紋狀或任何其他形狀的凹槽而形成。與堰結(jié)構(gòu)相反，凹槽通常設(shè)計成橫截面為內(nèi)三角形或內(nèi)梯形的樣式，或從設(shè)計類似狹縫的電極圖案的出發(fā)點(diǎn)來看將其橫截面設(shè)為方形。優(yōu)選在設(shè)計用于在基板上形成電極的圖案的同時或之后形成狹縫結(jié)構(gòu)。狹縫結(jié)構(gòu)的尺寸可具有一定的變化范圍，但通常寬為約5至20μm，深為約0.02至3μm。當(dāng)在基板上形成如此的一個狹縫結(jié)構(gòu)時，可在基板上用液晶浸漬的樹脂層的表面復(fù)制所述的狹縫圖案，以便實(shí)現(xiàn)所需的取向分化。所述的分化取向的機(jī)理基本上與上述的堰結(jié)構(gòu)中的分化取向機(jī)理相同，或是由從指向狹縫的電極所形成的橫向電場造成的取向而引起。
圖28至30說明的是本發(fā)明的液晶顯示裝置的優(yōu)選實(shí)施方案，其用于改善可根據(jù)上述方法分化取向的液晶浸漬的樹脂層的表面。
在圖28的液晶面板中，狹縫26在單元基板11的一邊形成。所述的狹縫26源于預(yù)先在單元基板11上的像素電極15中形成的條紋狀凹槽。像素電極15上的樹脂層16復(fù)制了凹槽圖案，而且確定了狹縫26。在CF基板12對著單元基板11的那面上介于兩個狹縫26之間的中間部位，提供橫截面為近似的三角形的堰結(jié)構(gòu)25。通常在相應(yīng)于單元基板11的數(shù)據(jù)總線線路且與其平行的位置提供所述的堰結(jié)構(gòu)25。在CF基板12上的共用電極19上形成堰結(jié)構(gòu)25，而在共用電極上的液晶浸漬的樹脂層17復(fù)制三角形的凸出圖案。
在圖29的液晶面板中，如同圖28的液晶面板一樣，狹縫26在單元基板11的一邊形成。所述的狹縫26源于預(yù)先在單元基板11上的像素電極15中形成的條紋狀凹槽。像素電極15上的樹脂層16復(fù)制了凹槽圖案，而且確定了狹縫26。在CF基板12對著單元基板11的那面上，既不提供狹縫結(jié)構(gòu)也不提供堰結(jié)構(gòu)。即，在CF基板12上形成共用電極19，而在共用電極19上形成樹脂層17。
在圖30的液晶面板中，如同圖28和29的液晶面板一樣，狹縫26在單元基板11的一邊形成。所述的狹縫26源于預(yù)先在單元基板11上的像素電極15中形成的條紋狀凹槽。像素電極15上的樹脂層16復(fù)制了凹槽圖案，而且確定了狹縫26。進(jìn)一步在CF基板12對著單元基板11的那面上形成狹縫26。即，在CF基板12上形成共用電極19，而在共用電極19上形成樹脂層17。所述的狹縫26處于在單元基板11上兩個狹縫26之間的中部位置。
此外，就一個普通液晶面板來說，CF基板與單元基板例如TFT基板是彼此相對排列的，而且允許將一個濾色片與單元基板的一面結(jié)合，雖然至今為止濾色片是與反向的基板結(jié)合的。
圖31說明了這種液晶顯示裝置的一個典型實(shí)施例。所述的液晶顯示裝置10包括一對彼此相對的絕緣基板(透明玻璃基板)11和12，，兩基板間保持預(yù)定的間隙，而液晶層13固定在這些基板之間。濾色片18和像素電極15依次在一個透明玻璃基板11上形成從而組成所示的TFT基板，為了覆蓋像素電極15形成本發(fā)明的樹脂層。
就這種液晶顯示裝置來說，不需要在相對的基板上形成CF或黑色矩陣(BM)。因此，本發(fā)明的樹脂層17簡單地在液晶層13的一邊的另一塊透明玻璃基板12上形成。所以，當(dāng)以光照的形式施加能量來形成樹脂層16和17時，可將穿過玻璃基板12的光線引到介于基板11和12之間的區(qū)域而不受到任何阻礙；即，樹脂層16和17將以更有效和均勻的方式形成。進(jìn)一步地，當(dāng)所述的裝置由此組成時，則有可能避免一種現(xiàn)象，即用于顯示的光在產(chǎn)生液晶顯示時變暗，從而獲得了一種更均勻的顯示效果。
從上述可知，根據(jù)本發(fā)明，其可在不使用取向膜的情況下提供一種高性能的液晶顯示裝置，而所述的取向膜對常規(guī)的液晶顯示裝置來說是必須的，因而，其顯示出許多優(yōu)勢，所述的優(yōu)勢起源于對成膜步驟、取向步驟(摩擦、光學(xué)取向等)和焙烤步驟等的省略，換言之，其大幅度減少了生產(chǎn)步驟的數(shù)目和生產(chǎn)時間，大幅度減少了生產(chǎn)成本并改善了步驟管理方法和成品率。
進(jìn)一步地，與取向膜不同的是，本發(fā)明的樹脂層的形成不依賴于印刷法或涂覆法，而且并不會在其表面隨之形成不需要的圖案，例如篩狀圖案(由所用的篩網(wǎng)引起)，從而避免了對其特性造成不良影響。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，其垂直取向源于樹脂層，而且能在不受干擾的情況下保持均勻和穩(wěn)定。
實(shí)施例本發(fā)明將在參考實(shí)施例的情況下得到進(jìn)一步地描述。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明絕不僅限于這些實(shí)施例。盡管沒有使用，為了簡化描述起見，在以下的實(shí)施例中的可固化添加劑可根據(jù)需要與聚亞酰胺和聚酰胺酸以合適的比例共混，或?qū)⑺鼈儾糠值匾肟晒袒砑觿┑慕Y(jié)構(gòu)中來。
實(shí)施例1準(zhǔn)備兩塊玻璃基板(商品名“OA-2”，由Nihon Denki Garasu公司生產(chǎn))，使用IPA分別清洗基板的表面并使之干燥。采用密封材料(商品名XN-21F，由Mitsui Kagaku公司生產(chǎn))涂覆一塊基板的圍緣區(qū)域，并在其表面上形成一種密封形式。在另一塊基板的表面噴灑一種球形二氧化硅隔離材料，其直徑為4μm(由Sekisui Fine Chemical公司生產(chǎn))且由乙醇浸濕。然后將具有密封材料的基板和具有隔離材料的基板粘合在一起，其粘合方式為密封材料和隔離材料在內(nèi)部，在真空里將兩個基板壓緊，并于130℃焙烤。焙烤進(jìn)行90分鐘。由此得到一個空心面板，其具有兩塊粘合在一起的玻璃基板及兩者之間的一個用于注入液晶的空腔。
將一個可由如下的分子式表示的單官能團(tuán)單體(商品名“SR-335”，由Nihon Kayaku公司生產(chǎn))CH2＝CHCOO-C12H25和一個可由如下的分子式表示的雙官能團(tuán)單體，1，6-己二醇二丙烯酸酯(商品名“HDDA”，由Nihon Kayaku公司生產(chǎn))CH2＝CHCOO-(CH2)6-OCOCH＝CH2以15∶1的比例混合在一起。將所得的單體混合物以占2重量％的用量與具有負(fù)介電各向異性的向列型液晶(商品名“MLC2002”，由Merck公司生產(chǎn))混合。此外，還將一種光聚合引發(fā)劑(商品名“Irgacure184”，由Ciba Speciality Chemicals公司生產(chǎn))以占單體總量的1重量％的用量混入液晶和單體的混合物。
將所得的混合物通過密封材料中的開口注入空心面板。所述的開口隨即用環(huán)氧樹脂封好。然后，對包含了密封于其中的液晶與單體的混合物的液晶面板，采用10mw的紫外線(波長300至450nm)照射3分鐘。所述的紫外線的照射是在室溫下進(jìn)行的。
通過對得到的液晶顯示面板中液晶層的觀察，證實(shí)已經(jīng)通過上述兩種單體的聚合而形成薄膜形式的樹脂層(約40nm)。通過對得到的液晶層中液晶的分子狀態(tài)的觀察，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在紫外線照射之前單體分子已經(jīng)分散在液晶分子中，而且單獨(dú)的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向。然而，在紫外線照射后，作為單體聚合的結(jié)果，液晶層已經(jīng)獨(dú)由液晶分子組成，而且液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。由此生產(chǎn)的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例2重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，單官能團(tuán)單體與雙官能團(tuán)單體的混合比例從15∶1改為1∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中的單個液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向。然而，在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例3重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，單官能團(tuán)單體與雙官能團(tuán)單體的混合比例從15∶1改為50∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中單個的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向。然而，在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
比較例1重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本比較例中，為了進(jìn)行比較，單官能團(tuán)單體與雙官能團(tuán)單體的混合比例從15∶1改為1∶2。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上的樹脂層的形成，然而，所述的樹脂層并非實(shí)施例1形成的那種清晰的薄膜。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，單獨(dú)的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向。然而，甚至在紫外線照射之后，所述的取向仍然沒有改變，液晶分子保持著水平取向狀態(tài)。由于液晶分子沒有發(fā)生垂直取向，因而即使通過驅(qū)動液晶顯示面板也不能顯示所需要的圖像。
比較例2重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本比較例中，為了進(jìn)行比較，單官能團(tuán)單體與雙官能團(tuán)單體的混合比例從15∶1改為60∶1∶。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上的樹脂層的形成，然而，所述的樹脂層并非實(shí)施例1形成的那種清晰的薄膜。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，單獨(dú)的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向。然而，甚至在紫外線照射之后，所述的取向仍然沒有改變，液晶分子保持著水平取向狀態(tài)。由于液晶分子沒有發(fā)生垂直取向，因而即使通過驅(qū)動液晶顯示面板也不能顯示所需要的圖像。
實(shí)施例4重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，用一種雙官能團(tuán)單體(商品名“KAYARAD R-684”，由Nihon Kayaku公司生產(chǎn))取代了1，6-己二醇二丙烯酸酯，其可用如下的分子式來表示
單官能團(tuán)單體與雙官能團(tuán)單體的混合比例仍然為15∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中單個的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向，但是在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例5重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，用一種雙官能團(tuán)單體(商品名“KAYARAD R-268”，由Nihon Kayaku公司生產(chǎn))取代了1，6-己二醇二丙烯酸酯，其可用如下的分子式來表示CH2＝CHCOO-(C2H4O)4-COCH＝CH2單官能團(tuán)單體與雙官能團(tuán)單體的混合比例仍然為15∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中單個的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向，但是在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例6重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，用一種雙官能團(tuán)單體(商品名“KAYARAD R-526”，由Nihon Kayaku公司生產(chǎn))取代了1，6-己二醇二丙烯酸酯，其可用如下的分子式來表示
單官能團(tuán)單體與雙官能團(tuán)單體的混合比例仍然為15∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中單個的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向，但是在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例7重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，用一種三官能團(tuán)單體(商品名“KAYARAD SR-502”，由Nihon Kayaku公司生產(chǎn))取代了雙官能團(tuán)單體(1，6-己二醇二丙烯酸酯)，其可用如下的分子式來表示以作為一種多官能團(tuán)單體 單官能團(tuán)單體與三官能團(tuán)單體的混合比例仍然為15∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中單個的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向，但是在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例8重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，用一種四官能團(tuán)單體(商品名“KAYARAD SR-295”，由Nihon Kayaku公司生產(chǎn))取代了雙官能團(tuán)單體(1，6-己二醇二丙烯酸酯)，其可用如下的分子式來表示以作為一種多官能團(tuán)單體 單官能團(tuán)單體與四官能團(tuán)單體的混合比例仍然為15∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中單個的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向，但是在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例9重復(fù)以上實(shí)施例1中描述的方法。在本實(shí)施例中，取代單獨(dú)使用雙官能團(tuán)單體(1，6-己二醇二丙烯酸酯)作為一種多官能團(tuán)單體的方法，采用上述雙官能團(tuán)單體與實(shí)施例7中所描述的三官能團(tuán)單體(商品名“KAYARAD SR-502”)混合物，其混合比例為1∶1。所述的單官能團(tuán)單體與多官能團(tuán)單體(即所述的雙官能團(tuán)單體與三官能團(tuán)單體的混合物)的混合比例仍然保持為15∶1。
以與實(shí)施例1相同的方式觀察所得到的液晶顯示面板中的液晶層，以確定在相應(yīng)的基板與液晶層之間的界面上薄膜形式(約40nm)的樹脂層的形成。進(jìn)一步可確定，在紫外線照射之前，液晶層中單個的液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成平行的取向，但是在紫外線照射后，液晶分子已經(jīng)與基板的表面近似成垂直的取向。此外，所述的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例10
在本實(shí)施例中，根據(jù)以上實(shí)施例1所描述的方法生產(chǎn)如圖26A和26B所圖解說明的液晶顯示面板。
準(zhǔn)備一塊具有一層ITO電極15的玻璃基板11，用密封材料(商品名XN-21F，由Mitsui Kagaku公司生產(chǎn))涂覆于其一個表面的圍緣區(qū)域以形成一種密封形式31。在另一塊具有ITO電極19的玻璃基板12的一個表面上噴灑一種球形二氧化硅的隔離材料，其直徑為4μm(由Sekisui FineChemical公司生產(chǎn))且由乙醇浸濕。然后將具有密封材料的基板11和具有隔離材料的基板12粘合在一起，其粘合方式為密封材料和隔離材料在內(nèi)部，在真空里將兩個基板壓緊，并于130℃焙烤。焙烤進(jìn)行90分鐘。由此得到一個空心面板，其具有兩塊粘合在一起的玻璃基板11和12及兩者之間的一個用于注入液晶的空腔。
將一個單官能團(tuán)單體(SR-335)和一個雙官能團(tuán)單體(HDDA)以15∶1的比例混合在一起。將所得的單體混合物以占3重量％的用量與具有負(fù)介電各向異性的向列型液晶(MLC2002)混合。此外，還將一種光聚合引發(fā)劑(Irgacure 184)以占單體總量的1重量％的用量混入液晶和單體的混合物。
將所得的混合物通過密封材料中的開口注入空心面板。所述的開口用環(huán)氧樹脂封好。然后，對包含了密封于其中的液晶與單體的混合物的液晶面板，采用10mw的紫外線(波長300至450nm)照射3分鐘。所述的紫外線的照射是在室溫下進(jìn)行的。
通過對得到的液晶顯示面板中液晶層13的觀察，證實(shí)薄膜形式的樹脂層36(約30nm)已經(jīng)如圖26B所示，通過上述兩種單體的聚合，形成于相應(yīng)的基板11(12)與液晶層13之間的界面、密封材料31與液晶層13之間的界面和隔離材料32與液晶層13的界面。
如上所述，有可能在密封材料31的側(cè)面形成樹脂層36，就所述的密封材料31的側(cè)面來說是與液晶層直接接觸的，因而有可能會對密封材料31附近的液晶分子的取向起穩(wěn)定作用。因此有可能將密封材料31與顯示像素(圖中沒有示出)之間的間隙減少至小于0.5mm。除了密封材料31的側(cè)面之外，還有可能在隔離材料32的側(cè)面形成樹脂層36，從而也使得有可能對隔離材料32表面的液晶分子的取向進(jìn)行控制。
此外，盡管這些元件同樣應(yīng)用于本發(fā)明的其他液晶顯示面板，但在本實(shí)施例的液晶顯示面板中，仍可獲得許多引人注意的優(yōu)勢，其優(yōu)勢源于省去了通過印刷法(例如照相膠印法印刷或凸版印刷)形成取向膜(例如聚酰亞胺取向膜)的步驟，所述步驟正是常規(guī)液晶顯示面板所必需的。
首先，由于不使用印刷方法，樹脂層的表面不再具有伴隨著印刷而帶來的圖案，例如對液晶的取向有不良影響的篩狀。
進(jìn)一步地，由于不使用印刷方法，則不再產(chǎn)生位于基板表面的印刷圖案的末端或邊界處的臺階。由此，可避免由于臺階的形成而導(dǎo)致的不正常取向，而液晶分子將在整個屏幕范圍內(nèi)得到令人滿意的取向。
進(jìn)一步地，由于不使用印刷方法，則不再需要那些繁重的操作步驟，如將取向膜材料溶解在有機(jī)溶劑中，調(diào)整所得到的溶液的粘度是很困難的。此外，從保護(hù)環(huán)境與避免因有機(jī)溶劑遺留在樹脂層中而導(dǎo)致的缺陷的出發(fā)點(diǎn)來看，不使用有機(jī)溶劑是比較有利的。
此外，使用常規(guī)的印刷方法在技術(shù)上難以縮小取向膜的厚度。與此相反，根據(jù)本發(fā)明，由于其使用了一種革新的方法，所述的方法是使液晶層中的單體向基板一側(cè)遷移并通過聚合形成樹脂層，因而其使得有可能形成所保持的厚度非常小的樹脂層。具體地說，本發(fā)明使得有可能容易地形成均勻的厚度不大于40nm的薄膜，優(yōu)選的情況下，其厚度不大于30nm，這是使用常規(guī)的印刷方法所不能實(shí)現(xiàn)的。由于所形成的樹脂層能保持如此小的厚度，從而使得有可能對液晶層施加高度增強(qiáng)的電壓，因而能以較低的閾值電壓驅(qū)動所述的液晶顯示面板。具體的說，用于改變液晶取向的閾值電壓可以降低約0.5V。
實(shí)施例11在本實(shí)施例中，根據(jù)以上實(shí)施例1和10所描述的方法生產(chǎn)如圖27所圖解說明的液晶顯示面板。在此液晶面板中，根據(jù)以上實(shí)施例10所描述的方法也將密封材料與隔離材料排列在預(yù)定的位置，但為了簡化敘述起見，沒有在圖中明示。
準(zhǔn)備一塊具有一層ITO電極(共用電極)15的玻璃基板(TFT基板)11，用密封材料(商品名XN-21F，由Mitsui Kagaku公司生產(chǎn))涂覆于其一個表面的圍緣區(qū)域以形成一種密封形式31。在另一塊具有ITO電極(反向電極)19的玻璃基板(CF基板)12的一個表面上噴灑一種球形二氧化硅，其直徑為4μm(由Sekisui Fine Chemical公司生產(chǎn))且由乙醇浸濕。進(jìn)一步地，在TFT基板11的預(yù)定位置上形成轉(zhuǎn)移電極33用于電連接共用電極15與CF基板12上的反向電極19，并因此向反向電極19施加一個預(yù)定的電壓。所述的轉(zhuǎn)移電極33是通過沉積一層預(yù)定厚度的銀膏，隨即制成圖案而得到的。
然后，將具有密封材料和轉(zhuǎn)移電極的基板11和具有隔離材料的CF基板12粘合在一起，其粘合方式為密封材料和隔離材料在內(nèi)部，在真空里將兩個基板壓緊，并于130℃焙烤。焙烤進(jìn)行90分鐘。由此得到一個空心面板，其具有兩塊粘合在一起的基板11和12及兩者之間的用于注入液晶的一個空腔。
將一個單官能團(tuán)單體(SR-335)和一個雙官能團(tuán)單體(HDDA)以15∶1的比例混合在一起。將所得的單體混合物以占3重量％的用量與具有負(fù)介電各向異性的向列型液晶(MLC2002)混合。此外，還將一種光聚合引發(fā)劑(Irgacure 184)以占單體總量的1重量％的用量混入液晶和單體的混合物。
將所得的混合物通過密封材料中的開口注入空心面板。所述的開口用環(huán)氧樹脂封好。然后，對包含了密封于其中的液晶與單體的混合物的液晶面板，采用10mw的紫外線(波長300至450nm)照射3分鐘。所述的紫外線的照射是在室溫下進(jìn)行的。
通過對得到的液晶顯示面板中液晶層13的觀察，證實(shí)薄膜形式的樹脂層36(約30nm)已經(jīng)如圖27所示，通過上述兩種單體的聚合，形成于相應(yīng)的基板11(12)與液晶層13之間的界面和轉(zhuǎn)移電極33與液晶層13之間的界面。此外，盡管沒有說明，但已證實(shí)在密封材料與液晶層的界面和隔離材料與液晶層的界面上也形成了相似的具有均勻厚度的薄膜樹脂層。
如上所述，有可能在轉(zhuǎn)移電極33的底部和側(cè)面形成樹脂層36，就所述的轉(zhuǎn)移電極33的底部和側(cè)面來說是與液晶層直接接觸的，因而有可能對轉(zhuǎn)移電極33附近的液晶分子的取向起穩(wěn)定作用。常規(guī)的方法需要一個繁重的操作，即在基板上形成取向膜、選擇性地除去其中一部分以及在暴露的電極上形成轉(zhuǎn)移電極。然而，本實(shí)施例中，不需要這一步驟，因而其非常有助于簡化生產(chǎn)步驟和減低生產(chǎn)成本。此外，根據(jù)常規(guī)方法選擇性地除去取向膜時，將不可避免地產(chǎn)生不良取向。然而，本實(shí)施例卻排除了上述不良取向問題的產(chǎn)生。
除了以上的優(yōu)勢之外，本實(shí)施例還提供了以上實(shí)施例10中所得到的優(yōu)點(diǎn)，換言之，即由在密封材料與液晶層之間的界面和隔離材料與液晶層之間的界面形成樹脂層所帶來的優(yōu)點(diǎn)，以及由不使用印刷方法所帶來的優(yōu)點(diǎn)。
此外，所述的本實(shí)施例的液晶顯示面板還顯示出極好的驅(qū)動特性和視角特性，并能令人滿意地顯示精細(xì)的彩色圖像。
實(shí)施例12至14在這些實(shí)施例中，根據(jù)以上實(shí)施例1和10所描述的方法生產(chǎn)如圖28至30所圖解說明的具有堰結(jié)構(gòu)和/或狹縫結(jié)構(gòu)的液晶顯示面板。在這些液晶面板中，根據(jù)以上實(shí)施例10所描述的方法也將密封材料與隔離材料排列在預(yù)定的位置，獲得了類似的優(yōu)點(diǎn)，但為了簡化敘述，沒有加以圖解說明。
此外，盡管沒有說明，但在這些液晶顯示面板里的任何一種中，樹脂層可參考圖25B，如同之前的描述一樣，以兩層式結(jié)構(gòu)形成。所述的兩層式結(jié)構(gòu)的樹脂層包括，例如樹脂1...一種組成第一樹脂層的樹脂，其在液晶層的一面形成，而且其中，舉例來說，由一個支鏈烷基與一個直鏈烷基結(jié)合，例如一種(甲基)丙烯酸酯樹脂；以及樹脂2...一種組成第二樹脂層的樹脂，其在基板的一面形成，而且其中結(jié)合了一個直鏈烷基或形成了一個骨架，例如一種(甲基)丙烯酸酯樹脂；上述內(nèi)容已在前文有過描述。
這些樹脂混合在一起后得到樹脂混合物。然后，舉例來說，液晶(例如表現(xiàn)為負(fù)介電各向異性的向列型液晶)和樹脂混合物以98∶2的比例(重量比)混合在一起，向其中加入一種聚合引發(fā)劑，其用量占樹脂的5重量％。此處，所述的樹脂1和樹脂2的適合于得到垂直取向的混合比例通常在1∶1至30∶1的范圍內(nèi)，所述的范圍也可以向上擴(kuò)展到50∶1。
在圖28所示的實(shí)施例12中，將液晶層13密封于具有ITO電極15的TFT基板11與具有ITO電極19的CF基板12之間。進(jìn)一步在TFT基板11上疊上一層具有一個狹縫結(jié)構(gòu)的樹脂層16，所述的狹縫結(jié)構(gòu)是由于ITO電極15上的一個臺階而產(chǎn)生的。樹脂層16通過分散在液晶中的單體的聚合而形成。另一方面，ITO電極19和樹脂層17依次在CF基板12上形成。在樹脂層17的表面形成了一種凸起的圖案，其源于預(yù)先在ITO電極19上形成的堰結(jié)構(gòu)25。
在具有以上結(jié)構(gòu)的液晶顯示面板中，當(dāng)處于不施加電壓的狀態(tài)時，液晶層13中的液晶分子3為垂直取向。這是因為與液晶層13接觸的樹脂層16(17)參與了液晶的取向過程。然后，對液晶顯示面板施加電壓，而且所施加的電場是傾斜的，由此液晶分子3將在兩個方向上發(fā)生傾斜，從而導(dǎo)致取向的分化。所述的取向分化非常有助于提高響應(yīng)速度。
在圖29所示的實(shí)施例13中，也將液晶層13密封于具有ITO電極15的TFT基板11與具有ITO電極19的CF基板12之間。進(jìn)一步在TFT基板11上疊上ITO電極15與一層具有狹縫結(jié)構(gòu)26的樹脂層16。如上所述，樹脂層16通過分散在液晶中的單體的聚合而形成。另一方面，ITO電極19和樹脂層17依次在CF基板12上形成。然而，與圖28的液晶顯示面板(實(shí)施例12)的情況不同的是，在樹脂層17的表面，沒有形成由堰結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的凸出的圖案。
如果用于備案而需要進(jìn)行簡要描述，那么在使用液晶和用于形成具有上述兩層式結(jié)構(gòu)的樹脂層的樹脂的混合物時，所述的液晶顯示面板可采用如下描述的方式制成。
清洗所述的TFT基板11和CF基板12，在這些基板的邊緣部分涂上密封劑之后將其粘合在一起。然后，將液晶和樹脂的混合物在真空狀態(tài)下從一個密封破裂的部位(注入口)注入。在混合物注入后，使用一種可用可見光固化的樹脂將注入口密封。接著，采用紫外線照射整個液晶面板。使用一種高壓水銀燈作為照射源。當(dāng)紫外線的射線穿過玻璃時，所述的玻璃可切斷紫外線中的波長較短的部分。因此，可調(diào)節(jié)聚合引發(fā)劑的吸附邊沿，使之能與穿過玻璃基板而進(jìn)入的光反應(yīng)。具體地說，將聚合引發(fā)劑的吸附邊沿調(diào)節(jié)到波長大于300nm的一邊。那些在注入完成后立即變?yōu)樗饺∠蚧驘o規(guī)取向的液晶分子，在紫外線照射后，立刻在整個表面上發(fā)生了垂直取向。
在具有以上結(jié)構(gòu)的液晶顯示面板中，當(dāng)處于不施加電壓的狀態(tài)時，液晶層13中的液晶分子3為垂直取向。這是因為與液晶層13接觸的樹脂層16(17)參與了液晶的取向過程。然后，對液晶顯示面板施加電壓，而且所施加的電場是傾斜的，由此液晶分子3將在兩個方向上發(fā)生傾斜，從而導(dǎo)致取向的分化。所述的取向分化非常有助于提高響應(yīng)速度。
在圖30所示的實(shí)施例14中，也將液晶層13密封于具有ITO電極15的TFT基板11與具有ITO電極19的CF基板12之間。進(jìn)一步在TFT基板11上層疊ITO電極15與一層具有狹縫結(jié)構(gòu)26的樹脂層16。如上所述，樹脂層16通過分散在液晶中的單體的聚合而形成。另一方面，ITO電極19和樹脂層17依次在CF基板12上形成。此外，在樹脂層17的表面，還存在著一個狹縫結(jié)構(gòu)26，其源于ITO電極19上的一個臺階。
在具有以上結(jié)構(gòu)的液晶顯示面板中，當(dāng)處于不施加電壓的狀態(tài)時，液晶層13中的液晶分子3為垂直取向。這是因為與液晶層13接觸的樹脂層16(17)參與了液晶的取向過程。然后，對液晶顯示面板施加電壓，而且所施加的電場是傾斜的，由此液晶分子3將在兩個方向上發(fā)生傾斜，從而導(dǎo)致取向的分化。所述的取向分化非常有助于提高響應(yīng)速度。
盡管此處沒有說明，但要推薦的是，包括本實(shí)施例的液晶顯示面板在內(nèi)的本發(fā)明的液晶顯示面板均可夾在一對圓形偏振片(或圓形的偏振膜)之間而制成夾心結(jié)構(gòu)。這使得有可能大大地提高亮度。據(jù)本發(fā)明人所知，與簡單地由交叉偏光鏡制成的夾心結(jié)構(gòu)相比，其亮度增強(qiáng)了約40％。
實(shí)施例15在本實(shí)施例中，根據(jù)以上實(shí)施例1和10所描述的方法生產(chǎn)如圖31所圖解說明的液晶顯示面板。在此液晶面板中，根據(jù)以上實(shí)施例10所描述的方法也將密封材料與隔離材料排列在預(yù)定的位置，但為了簡化敘述，沒有加以圖解說明。關(guān)于排列在TFT基板11上的濾色片18，所述的液晶顯示裝置10不同于上述本發(fā)明根據(jù)圖20的液晶顯示裝置。
如果作進(jìn)一步描述，則所述的液晶顯示裝置10由一對玻璃基板，即TFT基板11和相對的基板12，以及固定在這些基板之間的液晶層13組成。組成液晶層13的液晶是一種向列型液晶。
如圖所示，在TFT基板11上，所制成的TFT單元由一個門電極41和一個源電極42組成。所述的TFT單元是至今在TFT基板上通用的任何一種TFT單元。在TFT基板11上還形成了一個濾色片18。進(jìn)一步在所述的濾色片18形成像素電極15。形成本發(fā)明指定的樹脂層16，以便覆蓋像素電極15。將根據(jù)本發(fā)明的樹脂層17疊在相對的基板12上。將偏振片21和22粘附于TFT基板11和相對的基板12的外面。
本實(shí)施例采用一種組成，其中在相對的基板12上既無濾色片(CF)也無黑色矩陣(BM)，所述的相對的基板12排列在面對TFT基板11的位置。因此，TFT基板的整個表面能均勻地得到紫外線的照射。照射的紫外線不會在CF或BM上衰減；換言之，不會形成陰影，可顯示均勻的圖像。CF基板上的CF、BM和總線的厚度足以切斷紫外線照射。因此，換言之，本實(shí)施例避免了因TFT基板上的總線附近、CF附近和BM附近的紫外線照射的切斷而帶來的不便之處。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，該裝置包括一對相對的基板、在所述一對基板上形成的取向控制層、排列在所述的一對基板之間的液晶層和一個用于給所述的液晶層施加電場的電極，其中所述的取向控制層形成于所述的一對基板中的至少一個基板上，而且包含多個第一細(xì)長的取向區(qū)域和多個第二細(xì)長的取向區(qū)域，所述的第一細(xì)長的取向區(qū)域用于使液晶分子按幾乎垂直于基板表面的方向取向，所述的第二細(xì)長的取向區(qū)域用于使液晶分子按幾乎平行于基板表面的方向取向，所述的第一取向區(qū)域和所述的第二取向區(qū)域交替排列，位于所述的第一取向區(qū)域的部分液晶和位于所述的第二取向區(qū)域的部分液晶連續(xù)取向。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述的液晶層本體部分的液晶發(fā)生近似均勻的取向，并滿足θh＜θb＜θv的關(guān)系，其中所述的θv是所述液晶分子在所述的第一取向區(qū)域中的預(yù)傾角，θh是所述液晶分子在所述的第二取向區(qū)域中的預(yù)傾角，而θb是在所述的液晶層的本體部分中的傾斜角。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述的第一取向區(qū)域和所述的第二取向區(qū)域的寬度均不大于10μm。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述的取向控制層包含一層垂直取向膜，并且所述的第一取向區(qū)域和所述的第二取向區(qū)域是通過對垂直取向膜進(jìn)行不同處理而得到的區(qū)域。
5.一種液晶顯示裝置，所述的液晶顯示裝置具有面板結(jié)構(gòu)，該面板結(jié)構(gòu)包括一對彼此相對排列的基板和密封于所述一對基板之間的液晶，其中，將一樹脂層插在所述的液晶和所述的與所述的液晶接觸的液晶面板組成元件之間的界面，所述的樹脂層是通過使可固化的添加劑固化而形成的，所述的可固化的添加劑包含一種單官能團(tuán)的單體和一種多官能團(tuán)的單體，而包含于所述可固化添加劑中的單體上的垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)從所述的樹脂層的表面衍生出來。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其中所述的垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)是一種烷基或烷氧基和/或鹵素原子。
7.如權(quán)利要求5或6所述的液晶顯示裝置，其中所述的液晶面板組成元件是選自由所述的基板、用于密封所述液晶的密封材料、用于保持所述基板之間恒定間隙的隔離材料和在所述基板上形成的電極組成的組中的至少一個元件。
8.如權(quán)利要求5至7任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的可固化添加劑包含所述的單官能團(tuán)單體，所述的單官能團(tuán)單體的摩爾用量近似等于或大于所述的多官能團(tuán)單體的摩爾用量。
9.如權(quán)利要求5至8任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的單官能團(tuán)單體和所述的多官能團(tuán)單體在所述的可固化添加劑中的摩爾量比率范圍為從1∶1至50∶1。
10.如權(quán)利要求5至9任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的單官能團(tuán)單體和/或所述的多官能團(tuán)單體是(甲基)丙烯酸單官能團(tuán)單體、雙官能團(tuán)單體、三官能團(tuán)單體或四官能團(tuán)單體。
11.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其中所述的(甲基)丙烯酸單官能團(tuán)單體用如下的通式(I)來表示 其中R1為一個氫原子或一個低級烷基基團(tuán)；A是一個用于液晶面板時能使液晶分子發(fā)生垂直取向的官能團(tuán)，或者是包含這種官能團(tuán)的一個單元。
12.如權(quán)利要求10或11所述的液晶顯示裝置，其中所述的(甲基)丙烯酸雙官能團(tuán)單體用如下的通式(III)來表示 其中R1和R2可以相同或不同，其為氫原子或低級烷基；B是一個能在得到的可固化添加劑中確定骨架的單元。
13.如權(quán)利要求10至12任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的(甲基)丙烯酸雙官能團(tuán)單體用如下的通式(III-1)來表示 其中R1和R2可以相同或不同，其為氫原子或低級烷基；R1和R2可以相同或不同，其為低級烯烴基團(tuán)；R為一種直鏈或支化鏈脂肪族烴基、一種取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基；m與n是彼此獨(dú)立且從0至4的整數(shù)。
14.如權(quán)利要求10至12任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的(甲基)丙烯酸雙官能團(tuán)單體用如下的通式(III-2)來表示 其中R1和R2可以相同或不同，其為氫原子或低級烷基；R1是一個低級烯烴基團(tuán)；n為一個從0至12的整數(shù)。
15.如權(quán)利要求10至12任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的(甲基)丙烯酸雙官能團(tuán)單體用如下的通式(III-3)來表示 其中R1和R2可以相同或不同，其為氫原子或低級烷基；R、R’和R”可以相同或不同，其為直鏈或支化鏈脂肪族烴基、取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基；m與n是彼此獨(dú)立的0或1。
16.如權(quán)利要求10至15任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的(甲基)丙烯酸三官能團(tuán)單體用如下的通式(IV)來表示 其中R1、R2和R3可以相同或不同，其為氫原子或低級烷基；R1、R2和R3可以相同或不同，其為低級烯烴基團(tuán)；R為一種直鏈或支化鏈脂肪族烴基、一種取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基；l、m與n是彼此獨(dú)立的0至3的整數(shù)。
17.如權(quán)利要求10至16任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的(甲基)丙烯酸三官能團(tuán)單體用如下的通式(V)來表示 其中R1、R2、R3和R4可以相同或不同，其為氫原子或低級烷基；R1、R2、R3和R4可以相同或不同，其為低級烯烴基團(tuán)；R為一種直鏈或支化鏈脂肪族烴基、一種取代或未取代的芳香族烴基或者取代或未取代的脂環(huán)族烴基；k、l、m與n是彼此獨(dú)立的0至2的整數(shù)。
18.如權(quán)利要求5至17任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的樹脂層的厚度在從5nm至40nm的范圍之內(nèi)。
19.如權(quán)利要求5至18任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的樹脂層是通過將所述的液晶與所述的可固化添加劑的混合物注入所述的基板之間，隨后施加能量而形成的。
20.如權(quán)利要求19所述的液晶顯示裝置，其中所述的液晶與所述的可固化添加劑的比例在從10∶1至400∶1的范圍之內(nèi)。
21.如權(quán)利要求5至20任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的液晶表現(xiàn)出負(fù)介電各向異性，而且在不施加電壓的情況下所述的液晶分子的取向使得所述液晶分子的長軸與所述的基板近似垂直。
22.如權(quán)利要求5至21任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的樹脂層實(shí)質(zhì)上分成兩層，具有垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)的樹脂主要分布在相對于所述的液晶層的界面區(qū)域，具有篩狀結(jié)構(gòu)的樹脂層主要分布在相對于所述的基板的界面區(qū)域。
23.如權(quán)利要求5至21任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述的樹脂層由第一樹脂層和第二樹脂層組成，所述的第一樹脂層由與所述的液晶層接觸的第一樹脂形成且具有垂直取向表達(dá)的官能團(tuán)，而所述的第二樹脂層由與所述的基板接觸的第二樹脂形成且具有篩狀結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求5至23任一項所述的一種液晶顯示裝置，其中在所述的基板上形成一種堰結(jié)構(gòu)和/或一種狹縫結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種液晶顯示裝置，其中液晶層由一塊液晶基板支撐，其中在液晶基板上還形成了用于控制該液晶層中液晶分子在預(yù)定的方向上取向的取向控制層，而所述的取向控制層是通過將一種摻合添加劑加入液晶而形成的。
文檔編號G02F1/133GK1900796SQ200610101818
公開日2007年1月24日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者中村公昭, 千田秀雄, 片岡真吾, 吉田秀史, 小池善郎 申請人:夏普株式會社