專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，該裝置包括位于第一基板與第二基板之間的液晶材料，第一基板至少設(shè)置有一個(gè)電極和一個(gè)第一取向?qū)?，第二基板至少設(shè)置有一個(gè)電極和一個(gè)第二取向?qū)?，該顯示裝置分為有源區(qū)和分離區(qū)。這種液晶顯示器不僅應(yīng)用于，例如，電視和監(jiān)視器屏幕，而且還可應(yīng)用于資源組織器、移動(dòng)電話等領(lǐng)域。另外，該顯示裝置可以構(gòu)成較大裝置的一部分，例如作為遮光器(shutter)使用。
本發(fā)明還涉及這種顯示裝置的制造方法。
從歐洲專利局申請(qǐng)EP-A-00180180中得知上述類型的顯示裝置，其中所展示的顯示裝置是基于膽甾醇型的液晶材料。本文所述的顯示裝置分為有源區(qū)，在電場(chǎng)的影響下，該區(qū)內(nèi)的膽甾醇型的液晶材料可以呈現(xiàn)處于不同的狀態(tài)。在其它區(qū)域內(nèi)，有源區(qū)相互分離，膽甾醇型的液晶材料保持處于一個(gè)狀態(tài)。這可以通過局部給出較小的液晶材料層的厚度來實(shí)現(xiàn)。在所述應(yīng)用中，這通過局部提供具有凸起的雙基板來實(shí)現(xiàn)。但是提供這種凸起需要額外的步驟，并且特別對(duì)使用矩陣圖形非常有害，這是因?yàn)橥蛊鸶采w了表面區(qū)的不均勻部分，從而使光闌變得相對(duì)小。
本發(fā)明的目的尤其是盡可能地消除上述缺陷。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種顯示裝置的制造方法。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于液晶材料是向列型的并且可以在受電場(chǎng)影響時(shí)，在分離區(qū)的范圍內(nèi)呈現(xiàn)多個(gè)狀態(tài)，所述狀態(tài)與在相同電場(chǎng)作用下的有源區(qū)的狀態(tài)不同。
因?yàn)橐壕Р牧显诜蛛x區(qū)的范圍內(nèi)顯示出比有源區(qū)范圍不同的切換行為，不同的有源區(qū)通過分離區(qū)相互分離而無需提供帶有凸起的一個(gè)或二個(gè)基板。
所獲的切換行為的不同之處在于，例如，至少取向?qū)又辉诜蛛x區(qū)范圍內(nèi)所提供的液晶材料的分子比在有源區(qū)范圍的取向不同。這可以例如，通過合適材料的取向?qū)拥男纬蓤D形的磨擦(patternedrubbing)來實(shí)現(xiàn)。但是在有源層和分離層中分子之間的不同取向最好分別通過紫外線輻照來獲得。值得注意的是歐洲專利申請(qǐng)EP-A-00180180描述了通過盒壁(cell wall)處理來獲得有源層和分離層中分子的不同取向，但是這不能使在電場(chǎng)的影響下，液晶材料可以分離區(qū)的范圍呈現(xiàn)出多個(gè)狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的一種優(yōu)選的實(shí)施方案的特征在于在至少一個(gè)基板的范圍，液晶材料的分子在有源區(qū)范圍垂面取向。特別是，正如SID95摘要575-578頁所述，當(dāng)液晶材料在二個(gè)基板的范圍進(jìn)行垂面取向時(shí)，液晶材料在有源區(qū)范圍進(jìn)行切換期間呈現(xiàn)類似的軸向取向。
在液晶材料的分子在分離區(qū)范圍平面取向或者以一個(gè)角度取向時(shí)，可以成功地實(shí)現(xiàn)。從而，如上述出版物所述，這些分離區(qū)具有聚合物液晶材料的分離壁類似功能。但是，制造具有這種聚合物分離壁的顯示裝置需要繁多的工藝流程，特別是聚合化需要長(zhǎng)的掩模光照時(shí)間。
另一方面，有源區(qū)中的液晶材料在二個(gè)基板之一的范圍內(nèi)有可能垂面取向，并且是非晶平面(HAN取向)，或者例如在另一個(gè)基板的二側(cè)是平面的(扭曲向列型或非扭曲向列型)，而液晶材料在二個(gè)基板的范圍內(nèi)的分離區(qū)垂面取向。如果該液晶材料在二側(cè)都具有平面取向(扭曲向列型)，那么在有源區(qū)范圍內(nèi)的無電壓態(tài)，該液晶材料呈現(xiàn)軸向取向(正如SID95摘要575-578頁所述)。
因?yàn)樵谑褂脮r(shí)，分離區(qū)進(jìn)行切換，所以它們電光狀態(tài)發(fā)生改變；由切換引起的狀態(tài)可能是有源區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)軸對(duì)稱的原因。可以肯定由于切換使得分離區(qū)的光透射率發(fā)生改變。但是這可以輕易地采用通常所知技術(shù)和簡(jiǎn)單的黑色矩陣技術(shù)使其隱藏而不被看見。
為了防止有源區(qū)的光特性不受分離區(qū)的影響，分離區(qū)的寬度不要大于有源區(qū)的10％并且最好不大于有源區(qū)的5％。
當(dāng)進(jìn)行切換時(shí)，例如，從垂面取向切換到軸向取向，分離區(qū)范圍的液晶材料的性質(zhì)影響有源區(qū)液晶材料的切換行為，從而導(dǎo)致長(zhǎng)的弛豫時(shí)間。這可以通過在有源區(qū)的范圍局部提供液晶材料分子擇優(yōu)取向提供，例如，通過在圖形中的一個(gè)基板上改進(jìn)取向?qū)印Ｓ锌赡懿扇×硪环N方式，即電極在有源區(qū)范圍具有狹縫(slit)。
液晶顯示器的制造方法，該顯示裝置包括位于第一基板與第二基板之間的液晶材料，第一基板至少設(shè)置有一個(gè)電極和一個(gè)第一取向?qū)?，第二基板至少設(shè)置有一個(gè)電極和一個(gè)第二取向?qū)?，該顯示裝置分為有源區(qū)和分離區(qū)，該方法的特征在于至少基板中的一個(gè)設(shè)置有取向材料層，并且隨后有源區(qū)或者分離區(qū)范圍的取向材料層的取向性質(zhì)被改進(jìn)。
參照下述的實(shí)例，本發(fā)明的這些和其它方面將會(huì)明了。
在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一部分的平面圖，和圖2是圖1中第II-II處的截面示意圖。
這些附圖是示意性的，沒有按比例畫出。對(duì)應(yīng)元件通常采用相同的參照編號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。
圖1是像素矩陣的一部分的平面圖，圖2是基于液晶顯示裝置1的截面圖?；?(合成材料或者玻璃)上設(shè)置有導(dǎo)電圖形3、4，該導(dǎo)電圖形采用，例如鋁、ITO或者其它合適材料制成。在本實(shí)施方案中，圖形3、4包括行電極3和列電極4并且在行電極與列電極的交叉區(qū)域有晶體管5，通過行電極選定該晶體管并且圖中示意性地表示出通過晶體管5發(fā)送所提供的驅(qū)動(dòng)電壓給列電極，發(fā)送給圖象電極6(在圖1中，行電極和列電極的邊沿由虛線10表示，圖象電極的邊沿由點(diǎn)劃線11表示)。
第二基板12上設(shè)置有計(jì)數(shù)器電極13。具有負(fù)Δε的液晶材料位于二個(gè)基板之間，該基板為，例如，Merck公司的BL109。為了對(duì)液晶分子取向，第一基板2上的導(dǎo)電圖形3、4、6被取向?qū)?覆蓋，取向?qū)?，例如是JSR公司的聚酰亞胺JALS204。類似地，第二基板12被取向?qū)?8覆蓋，在本實(shí)例中采用相同的聚酰亞胺。通過紫外光輻照(在本實(shí)施方案中采用的主波長(zhǎng)為315納米)，有可能在該層中引起化學(xué)變化，從而引發(fā)液晶分子的不同取向(擇優(yōu)方向，傾斜角)。通過光照?qǐng)D形中的取向?qū)?，實(shí)現(xiàn)被光照射區(qū)8b范圍的取向與非光照區(qū)8a的取向不同。在本實(shí)施方案中，非光照區(qū)8a為圖象電極6的范圍，處于無電壓狀態(tài)的液晶材料7發(fā)生垂面取向。位于圖象電極6之間的受光照的區(qū)8b的范圍，處于無電壓狀態(tài)的液晶材料7為，例如在一側(cè)平面取向(混合取向或HAN取向)。如果需要，還可以用光照射18b區(qū)(采用類似的方式)；在這種情況下，在垂面取向的圖象電極之間獲得了處于無電壓狀態(tài)的二個(gè)基板上的平面取向的分離區(qū)。在本實(shí)施方案中，分離區(qū)的寬度w1為有源區(qū)寬度w2的3％。
該裝置還可以常規(guī)方式設(shè)置起偏器9、19(在本實(shí)施方案中交叉)。在非光照部分(實(shí)際像素)，處于無電壓狀態(tài)的液晶材料是垂面取向的，沒有光在橫跨的起偏器之間通過。在分離區(qū)，由于雙折射，處于無電壓狀態(tài)的液晶材料(在本實(shí)施方案中)部分地被光透射。在施加電壓時(shí)，根據(jù)所施加的電壓，像素區(qū)的液晶材料會(huì)部分地或者不是部分地透光。在分離區(qū)內(nèi)，光透射率會(huì)受到行電極和列電極上電壓的影響。因此這些分離區(qū)最好采用通常已知的方式用黑色掩模覆蓋。
雖然在顯微層次上還不能對(duì)這些物理現(xiàn)象進(jìn)行清楚的解釋，但是在進(jìn)行盒角度關(guān)系很小的切換期間，分離區(qū)的分子與像素區(qū)的分子之間發(fā)生相互作用，并且這些分子呈現(xiàn)軸向取向，這種取向可以與采用如SID95摘要575-578頁所述工藝所獲得的取向相比。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于上文所述的實(shí)施方案。例如，正如所述，可以對(duì)圖形中的二個(gè)取向?qū)?、18進(jìn)行光照。液晶材料可以包括手性成分，使其在平面狀態(tài)中顯示出扭曲。另外一種情況，可以采用以下方式對(duì)取向?qū)?、18的部分18a、18b進(jìn)行光照，即處于無電壓狀態(tài)液晶材料7在圖象電極區(qū)有一個(gè)(部分)平面取向，而在區(qū)8b、18b的范圍內(nèi)的二個(gè)基板上獲得了處于無電壓狀態(tài)的垂面取向的分離區(qū)。通過在有源區(qū)范圍局部給出液晶材料分子的擇優(yōu)取向，可以防止長(zhǎng)的弛豫時(shí)間，例如，通過對(duì)圖形中的一個(gè)基板上的取向?qū)拥母倪M(jìn)來實(shí)現(xiàn)。另一種可能的情況是電極在有源區(qū)的范圍有一個(gè)狹縫，正如圖1中的虛線20所示。
本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述的實(shí)施方案。本發(fā)明屬于每一個(gè)和所有的新穎性特有技術(shù)特征以及每一個(gè)和所有新穎性特有技術(shù)特征的組合。權(quán)利要求中的參照編號(hào)并不構(gòu)成對(duì)保護(hù)范圍的限制。使用動(dòng)詞“包括”及其變化形式并不排除沒有在權(quán)利要求中敘述的其它要素的存在。在要素前使用冠詞“一個(gè)(a)”或者“一個(gè)(an)”并不排除多個(gè)這種要素的存在。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，該裝置包括位于第一基板(2)與第二基板(12)之間的液晶材料層(7)，第一基板至少設(shè)置有一個(gè)電極(6)和一個(gè)第一取向?qū)?8)，第二基板(12)至少設(shè)置有一個(gè)電極(13)和一個(gè)第二取向?qū)?18)，該顯示裝置分為有源區(qū)和分離區(qū)，該裝置的特征在于液晶材料是向列型的，并且在電場(chǎng)的影響下，在分離區(qū)的范圍，該液晶材料可以呈現(xiàn)多個(gè)狀態(tài)，所述狀態(tài)與在相同電場(chǎng)影響下的有源區(qū)中的狀態(tài)不同。
2.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于至少取向?qū)?8，18)中的一個(gè)給出分離區(qū)范圍的液晶材料分子的取向，該取向比有源區(qū)范圍的液晶材料的取向不同。
3.權(quán)利要求2的液晶顯示裝置，其特征在于有源區(qū)和分離區(qū)中的液晶材料的分子之間的取向是分別通過紫外線輻照獲得的。
4.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于至少在一個(gè)基板的范圍，在有源區(qū)的范圍，液晶材料的分子是平面取向或者以一個(gè)角度取向。
5.權(quán)利要求4的液晶顯示裝置，其特征在于在分離區(qū)范圍，液晶材料的分子垂面取向。
6.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于在至少一個(gè)基板的范圍，液晶材料在有源區(qū)范圍垂面取向。
7.權(quán)利要求6的液晶顯示裝置，其特征在于在分離區(qū)范圍，液晶材料的分子平面取向或者以一個(gè)角度取向。
8.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于分離區(qū)包括封閉圖形。
9.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于在至少一個(gè)基板的范圍，在有源區(qū)范圍，該顯示裝置包括用于局部給出液晶材料分子擇優(yōu)取向的裝置。
10.權(quán)利要求9的液晶顯示裝置，其特征在于在一個(gè)基板上的取向?qū)釉趫D形中被改進(jìn)。
11.權(quán)利要求9的液晶顯示裝置，其特征在于在有源區(qū)范圍，電極至少具有一個(gè)狹縫。
12.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于分離區(qū)的寬度不大于有源區(qū)寬度的10％。
13.權(quán)利要求11的液晶顯示裝置，其特征在于分離區(qū)的寬度不大于有源區(qū)寬度的5％。
14.一種制造液晶顯示裝置的方法，該裝置包括位于第一基板與第二基板之間的液晶材料層，第一基板至少設(shè)置有一個(gè)電極和一個(gè)第一取向?qū)樱诙逯辽僭O(shè)置有一個(gè)電極和一個(gè)第二取向?qū)?，該顯示裝置分為有源區(qū)和分離區(qū)，該裝置的特征在于至少一個(gè)基板設(shè)置有取向材料層，并且在有源區(qū)范圍或者在分離區(qū)范圍，該取向材料層的取向性質(zhì)隨后被改進(jìn)。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于通過紫外線輻照改進(jìn)取向材料層的取向性質(zhì)。
全文摘要
通過在像素壁的區(qū)域引入不同的取向方向,在液晶盒中獲得了多疇。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1386210SQ01801974
公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月10日
發(fā)明者P·范德維特, J·P·A·德本, A·C·紐夫凱克 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司