專利名稱：制造顯示板的多層板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示信息的裝置，具體涉及液晶(LC)顯示器單元。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，液晶顯示器具有平坦的透明小容器形式，它有兩個(gè)平行平板，在其內(nèi)表面上設(shè)置光透明導(dǎo)電材料(例如，固態(tài)溶液SnO2和I2O3-ITO)制成的電極系統(tǒng)。具有電極的平板表面通常涂敷一層聚酰亞胺或其他的聚合物，然后進(jìn)行特殊的處理，在平板表面附近以及在顯示器的液晶層體積中形成液晶(LC)分子的特定均勻取向。在組裝透明小容器之后，其中填充液晶以形成厚度為5-20μm的液晶層。LC代表激活介質(zhì)，在電場的影響下改變其光學(xué)性質(zhì)。在交叉的偏振器中記錄光學(xué)性質(zhì)的變化，偏振器通常粘附到透明小容器的外側(cè)表面[L.K.Vistin.JVHO，1983，vol.XXVII，ed.2，pp.141-148]。
在現(xiàn)有技術(shù)中，顯示板是利用有玻璃基片和導(dǎo)電層的平板制成。玻璃板應(yīng)當(dāng)非常平坦且沒有氣泡和其他的光學(xué)缺陷。與顯示器的工作條件有關(guān)，人們利用有各種導(dǎo)電層的坯體。對(duì)于工作在透射模式下的顯示器，導(dǎo)電層是透明的。對(duì)于工作在反射模式下的顯示器，顯示器的前板是用透明導(dǎo)電層制成，其后板是用反射導(dǎo)電層制成。[A.A.Groshef，V.B.Sergeev，Devices for presenting information based onLC，“Energia”，L.1977]。透明導(dǎo)電層的表面電阻是在10歐姆至102歐姆之間，在可見光譜區(qū)中的透射系數(shù)為0.7至0.9。利用熟知的沉積方法制成導(dǎo)電層。
通常，顯示板的矩陣形成在每個(gè)平板上。借助于掩模蝕刻在每個(gè)顯示板上制成所需的電極結(jié)構(gòu)。電極出現(xiàn)在玻璃的邊緣，并終止于連接外部引線的焊接點(diǎn)。單獨(dú)的顯示板被蝕刻槽分隔，然后沿著這些槽把顯示器粘接在一起。為了在各個(gè)顯示板之間形成所需的間隙，沿著其周邊用隔板分隔開這些顯示板。在加熱平板的同時(shí)，組裝后的顯示板(或顯示板矩陣)在真空下用LC材料填充。這可以降低LC的粘滯度和更好地填充顯示器中各個(gè)顯示板之間的間隙。然后，矩陣形式的顯示器被互相隔開(劃痕和斷開)，再密封每個(gè)透明小容器。保護(hù)層保護(hù)和/或玻璃板覆蓋的偏振器粘附到透明小容器的外側(cè)表面。
在顯示運(yùn)行期間，為了防止離子從玻璃擴(kuò)散到液晶層中，通常利用保護(hù)層把導(dǎo)電層與玻璃隔開。通常，這種保護(hù)層是二氧化硅或重金屬氧化物的薄膜，雖然也可以利用某些聚合物。保護(hù)層在光譜的工作區(qū)應(yīng)當(dāng)是透明的，其厚度和密度應(yīng)當(dāng)使玻璃與LC之間有可靠的隔離。
有各種方法可以制成保護(hù)涂層基于材料蒸發(fā)或?yàn)R射的物理方法，或基于利用化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方法[N.P.Gvozdeva et al.，PhysicalOptics，M.“Meshinostroenie”，1991，pp.178-179]。當(dāng)前最通行的方法是真空中的蒸發(fā)。這個(gè)方法的實(shí)質(zhì)是材料在高真空下的熱蒸發(fā)。產(chǎn)生的蒸氣以薄膜形式凝聚在基片的表面。這個(gè)過程進(jìn)行得很快，從幾秒鐘到幾分鐘。
其他的物理方法是陰極濺射。這種方法是基于利用高能量稀薄氣體的離子轟擊陰極，使陰極材料的原子被擊出。從陰極表面擊出的原子停留在基片上。在反應(yīng)陰極濺射期間，工作室中充滿激活氣體(例如，氧氣)，可以得到具有所需化學(xué)成分的薄膜。
例如，一種化學(xué)方法是從水解化合物的溶液中制成薄膜的方法。然后，把乙基硅溶液加在離心機(jī)中旋轉(zhuǎn)的坯體上以制成氧化物薄膜。
專利US 5,358,739描述二氧化硅涂敷的方法，它是利用sylazane聚合物加到基片上并在氧化介質(zhì)中進(jìn)行加熱。還有其他的一些方法。
在文獻(xiàn)[WO 94/28073]中描述的偏振器可以從有機(jī)染料的液晶溶液中得到。按照這種技術(shù)的偏振器是利用一種已知方法通過沉積染料的LC溶液薄膜到玻璃或聚合物基片上制成。這種技術(shù)的特點(diǎn)是，染料分子的取向發(fā)生在薄膜沉積期間，因此，薄的熱穩(wěn)定偏振涂層在干燥之后直接地形成在基片上。利用這些偏振器可以制成液晶顯示器的新結(jié)構(gòu)，其中偏振器可以直接形成在LC透明小容器的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁上。內(nèi)部的偏振器位置似乎更加合適，因?yàn)樗梢蕴岣唢@示器的耐久性和可靠性，以及簡化它的設(shè)計(jì)和減小加工操作次數(shù)。
相應(yīng)地選取沉積條件和定向影響程度，可以得到包括各向異性薄膜的二向色偏振器，至少部分的薄膜有晶體結(jié)構(gòu)[PCT RU99/00400]。這種分色偏振器具有高度各向異性和熱穩(wěn)定性。
在具有內(nèi)部偏振器的常規(guī)顯示器中，二向色偏振器通常形成在電極系統(tǒng)之上[RU 2139559]。為此，電極上涂敷特殊的平面層，它可以促進(jìn)二向色偏振器的良好粘附。這就可以增加顯示器中疊層數(shù)目(它的厚度)和加工操作的次數(shù)。除此以外，在這種情況下，只有在制成電極系統(tǒng)之后才可以沉積二向色偏振器，它降低制造過程的靈活性，為的是改變產(chǎn)品的多樣性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是建立可用于顯示器制造的多層板，以及設(shè)計(jì)具有內(nèi)部偏振器的顯示器。
本發(fā)明的技術(shù)結(jié)果是增大顯示器耐久性和減小顯示器厚度，以及降低其制造成本，提高成品率和減少制造工序的次數(shù)。
技術(shù)結(jié)果的獲得是基于多層板，包括光透明基片，保護(hù)層，導(dǎo)電層和至少一層各向異性薄晶體膜。薄晶體膜是利用這樣的材料制成，該材料包含芳環(huán)和沿一個(gè)光軸的Bragg峰值在3.4±0.2。至少一層薄晶體膜位于基片與導(dǎo)電層之間，且薄晶體膜與導(dǎo)電層之間被保護(hù)層隔開。薄晶體膜材料可以包括異環(huán)。
多層板的基片可以由玻璃制成，而保護(hù)層可以由二氧化硅和/或重金屬氧化物或聚合物制成。導(dǎo)電層通常是由ITO制成。
有時(shí)，ITO層可以沉積在金屬柵(例如，借助于掩模濺射)上以增大該層的導(dǎo)電性。金屬柵的總表面積應(yīng)當(dāng)小于多層板總表面積的10％。
通常，薄晶體膜代表E型偏振器。有時(shí)，薄晶體膜可以同時(shí)具有偏振器和相移層的功能。
有時(shí)，至少部分的保護(hù)層可以是導(dǎo)電的，例如，通過其表面的摻雜。
為了防止運(yùn)輸過程中的損傷，最好是，還利用聚合物薄膜涂敷多層板。
所述技術(shù)結(jié)果的獲得是基于顯示板，包括光透明基片，保護(hù)層，電極系統(tǒng)和至少一層薄晶體膜。薄晶體膜是利用這樣的材料制成，該材料包含芳環(huán)和沿一個(gè)光軸的Bragg峰值在3.4±0.2。與此同時(shí)，至少一層薄晶體膜位于基片與電極系統(tǒng)之間，且薄晶體膜與電極系統(tǒng)之間被保護(hù)層隔開。
薄晶體膜材料可以包括異環(huán)。
顯示板的基片可以由玻璃制成。保護(hù)層可以由二氧化硅和/或重金屬氧化物或聚合物制成。電極系統(tǒng)通常是由ITO制成。
金屬柵可以沉積到顯示器的顯示板中ITO層上面。于是，金屬柵的總表面積應(yīng)當(dāng)小于電極總表面積的10％。
顯示器中的薄晶體膜通常代表E型偏振器。
有時(shí)，顯示器中的薄晶體膜可以組合偏振器和相移層的功能。
顯示板還可以包含粘合層。
按照本發(fā)明的多層板包括以下的主要各層光透明基片(通常是鈉鈣玻璃)，薄晶體膜的光學(xué)各向異性層，它是由包含芳環(huán)的材料制成，且沿一個(gè)光軸的Bragg峰值在3.4±0.2，保護(hù)層，例如，二氧化硅，和導(dǎo)電層，它通常是ITO。
光學(xué)各向異性層在顯示器中具有偏振器的功能，或者，同時(shí)具有偏振器和相移層的功能。這一層至少是部分的結(jié)晶狀；它可以提供其結(jié)構(gòu)的高耐久性和理想的光學(xué)參數(shù)。這一層材料的最初選擇是由芳環(huán)中存在開發(fā)的π共軛鍵系和存在諸如胺，酚，酮等基確定，它們處在分子平面中并作為這些分子的部分芳族鍵系。分子本身或它們的碎片有平坦的結(jié)構(gòu)。例如，它們可以是這樣的有機(jī)材料，例如，靛蒽醌(甕藍(lán)4)，或二苯并咪唑1，4，5，8-萘四羧酸(甕紅14)，或二苯并咪唑3，4，9，10-苝四羧酸，或二氫喹吖啶二酮(顏料紫19)等，其衍生物或其混合物形成穩(wěn)定的感膠液晶相。
當(dāng)這種有機(jī)材料在合適溶劑中溶解時(shí)，其結(jié)果是分子集結(jié)成超分子復(fù)合物的膠體系(感膠液晶)，它代表膠體系的動(dòng)力單元。LC是膠體系的預(yù)有序狀態(tài)，在超分子復(fù)合物對(duì)準(zhǔn)和隨后的溶劑去除過程中，由此產(chǎn)生各向異性的晶體薄膜(換句話說，薄晶體膜)。
從具有超分子復(fù)合物的膠體系中得到薄晶體膜的方法包括以下步驟-沉積該膠體系到基片上；膠體系還應(yīng)當(dāng)是觸變性的，為此目的，膠體系應(yīng)當(dāng)在某個(gè)溫度下并有某個(gè)分散劑濃度；-通過任何類型的外來影響，使沉積后或沉積中的膠體系到達(dá)增大的流動(dòng)性狀態(tài)，從而減小膠體系的粘滯度(這可以通過加熱，剪切形變等實(shí)現(xiàn))；在隨后的對(duì)準(zhǔn)過程期間外來影響可以繼續(xù)進(jìn)行或花費(fèi)有序所需的時(shí)間，因此，膠體系在對(duì)準(zhǔn)過程期間不能松弛到具有高粘滯度的狀態(tài)；-對(duì)膠體系的外部對(duì)準(zhǔn)影響，可以利用機(jī)械方法以及任何其他的方法完成；所述對(duì)準(zhǔn)影響的程度應(yīng)當(dāng)足以使膠體系中動(dòng)力單元得到所需的取向并形成這樣的結(jié)構(gòu)，它是成形層未來晶格的基礎(chǔ)；-成形層的對(duì)準(zhǔn)區(qū)從高粘滯度狀態(tài)轉(zhuǎn)變成膠體系的原始或甚至更高粘滯度狀態(tài)是由于初始的外部影響；這是按照這樣的方式進(jìn)行的，可以避免成形層結(jié)構(gòu)的定向障礙和避免缺陷形成在成形層的表面；-下一步操作是干燥(去掉溶劑)，在此過程中形成晶體結(jié)構(gòu)；-最后的操作通常是從薄晶體膜轉(zhuǎn)變成水不溶性形式，借助于含二價(jià)或三價(jià)金屬的溶液處理其表面。
制成層中的分子平面是互相平行，且這些分子形成三維晶體，至少是部分層中的分子。若優(yōu)化這種制造方法，則可以得到單晶層。這種薄晶體膜中的光軸垂直于分子平面。在至少一個(gè)方向上，這種薄晶體膜有高度各的向異性和高折射率。
為了制成所需光學(xué)特性的層，可以混合膠體系(在此情況下，形成組合的超分子復(fù)合物)。在從膠體溶液混合物制成的各層中，吸收率和折射率在原始成分確定的限度內(nèi)可以具有各種數(shù)值。各種膠體系與形成的組合超分子復(fù)合物的混合是可能的，這是由于上述有機(jī)化合物(3.4)中分子的一個(gè)維度重合。含水層中的分子至少沿一個(gè)方向有長的維度，這是由于基片上超分子復(fù)合物的對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)，最好是，分子形成三維的晶體結(jié)構(gòu)。
通過沉積溶液中固體物質(zhì)的含量和基片上含水層的厚度，實(shí)施對(duì)該層厚度的控制。加工這種薄膜的制造參數(shù)是在加工過程中方便控制的溶液濃度。利用X射線照片或光學(xué)方法，可以控制該層的結(jié)晶程度。
薄晶體膜的突出特征是高度的熱穩(wěn)定性，它在當(dāng)代的顯示器制造技術(shù)中是特別重要的。
需要利用二氧化硅層保護(hù)各向異性層，可以免遭制造過程中外來的破壞性影響，特別是在蝕刻ITO的過程中，并在顯示器運(yùn)行時(shí)防止它與電極和LC接觸。利用熟知的方法制成二氧化硅層加熱時(shí)的真空中蒸發(fā)，陰極濺射，所謂的“濕法”，利用溶液等。除了二氧化硅以外，保護(hù)層還可以包含重金屬氧化物。例如，用于根據(jù)溶液制成保護(hù)層的CERAMATE成分包含高達(dá)6％重量比的固態(tài)物質(zhì)(TiO2，ZrO2，SiO2，Sb2O5)。通常放在高溫下烘烤根據(jù)溶液制成的保護(hù)層。由于各向異性層的高熱穩(wěn)定性，在加工多層板過程中完成這種操作是可能的。它可以經(jīng)受高達(dá)180℃或短時(shí)高達(dá)250℃和更高的溫度，而沒有嚴(yán)重地改變其光學(xué)特性。
在保護(hù)層的能力范圍內(nèi)，我們還可以利用各種熱穩(wěn)定和耐化學(xué)性的聚合物。多層板中各層的熱穩(wěn)定性是必須的，因?yàn)槿舾蓚€(gè)制造工序(例如，在電極系統(tǒng)的頂部制成聚酰亞胺平面化和對(duì)準(zhǔn)層)包括加熱到高溫。
借助于一個(gè)熟知的方法制成導(dǎo)電層(ITO)。
此外，多層板可以包含附加的外部層，在運(yùn)輸過程中保護(hù)多層板，而在制造顯示器的過程中可以去掉這些外部層。
這種多層板代表用于制造顯示板的坯體，并且已包含顯示的主要功能層。通過減少制造工序的次數(shù)，它可以簡化制造液晶顯示器的工藝。
多層板的尺寸是由制造顯示器提出的要求所確定。通常，每個(gè)多層板容納幾個(gè)顯示板。多層板上每個(gè)顯示板的區(qū)域配置對(duì)應(yīng)的電極系統(tǒng)和槽，沿著這些槽把顯示器粘接在一起。借助于光蝕刻，激光燒蝕等方法，可以去掉多層板對(duì)應(yīng)區(qū)域上的導(dǎo)電層材料。
保護(hù)層的密度和厚度應(yīng)當(dāng)足夠地大，可以防止各向異性薄晶體膜在光蝕刻以及蝕刻導(dǎo)電層的其他類似方法過程中的損壞。
在利用激光燒蝕法制成粘貼LC透明小容器的槽中，在去掉導(dǎo)電層時(shí)，二氧化硅保護(hù)層可以與玻璃熔融在一起。
在此之后，電極系統(tǒng)通常涂敷聚酰亞胺層，聚酰亞胺層的功能是平面化和LC對(duì)準(zhǔn)層?？梢岳闷渌牟牧献鳛槠矫婊瘜樱唧w地說，二氧化硅。在這種情況下，這層的材料還具有絕緣體的功能，可以防止電極之間的放電。
在制成顯示器中前面板和后面板的矩陣之后，粘貼對(duì)應(yīng)的多層板，用液晶填充到制成的透明小容器。在完成這個(gè)操作之后，把各個(gè)LC顯示器與矩陣分隔開。制成的液晶顯示器有內(nèi)部偏振器。這可以簡化顯示器的設(shè)計(jì)，減小其厚度和增大其運(yùn)行的耐久性。


以下的示意圖說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)圖1表示按照本發(fā)明的多層板示意圖；圖2表示具有內(nèi)部偏振器的液晶顯示器圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例的一個(gè)例子中的多層板(圖1)包括光透明基片1，它是由鈉鈣玻璃制成，和偏振器2，它代表9.5％磺化靛蒽醌水溶液制成的薄晶體膜。偏振器的厚度約為100nm。二氧化硅保護(hù)層3沉積在偏振器的上面，而ITO的導(dǎo)電層4沉積在保護(hù)層3的上面。在運(yùn)輸過程中，通常利用聚合物薄膜5保護(hù)多層板。
這種多層板代表制造顯示板的坯體，并且已具有顯示器的各個(gè)主要功能層。圖2表示具有內(nèi)部偏振器的一種顯示器設(shè)計(jì)方案。顯示器代表平坦的透明小容器，它由兩個(gè)平行玻璃板6構(gòu)成，在其內(nèi)表面上相繼制成以下各層偏振器層2，二氧化硅保護(hù)層3，由光透明導(dǎo)電材料(ITO)制成的電極系統(tǒng)7和聚酰胺層8，它是對(duì)準(zhǔn)層。在組裝之后，透明小容器充滿液晶9，并加以密封，例如，利用密封膠10。
設(shè)計(jì)具有內(nèi)部偏振器的顯示器可以減小裝置的厚度和提高它的運(yùn)行可靠性。除此以外，這種顯示器中使用的薄晶體膜是各向異性層，其光學(xué)性質(zhì)允許制成有高對(duì)比度和寬觀察角的裝置。
權(quán)利要求
1.一種多層板，包括光透明基片，保護(hù)層，導(dǎo)電層和至少一層各向異性薄晶體膜，該材料包含芳環(huán)和至少沿一個(gè)光軸的Bragg峰值在3.4±0.2，其中至少一層薄晶體膜位于基片與導(dǎo)電層之間，且薄晶體膜與導(dǎo)電層之間被保護(hù)層隔開。
2.按照權(quán)利要求1的多層板，其中薄晶體膜材料包含雜環(huán)。
3.按照權(quán)利要求1和2的多層板，其中基片是由玻璃制成。
4.按照權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)的多層板，其中保護(hù)層是由二氧化硅和/或重金屬氧化物或聚合物制成。
5.按照權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)的多層板，其中導(dǎo)電層是由ITO制成。
6.按照權(quán)利要求5的多層板，其中金屬柵沉積在ITO層的上面。
7.按照權(quán)利要求6的多層板，其中金屬柵的總表面積小于多層板總表面積的10％。
8.按照權(quán)利要求1-7中任何一個(gè)的多層板，其中薄晶體膜代表E型偏振器。
9.按照權(quán)利要求1-8中任何一個(gè)的多層板，其中薄晶體膜同時(shí)代表偏振器和相移層。
10.按照權(quán)利要求1的多層板，其中至少部分的保護(hù)層是導(dǎo)電的。
11.按照權(quán)利要求1-10中任何一個(gè)的多層板，其中多層板還涂敷聚合物薄膜。
12.一種顯示板，包括光透明基片，保護(hù)層，電極系統(tǒng)和至少一層薄晶體膜，該材料包含芳環(huán)和沿一個(gè)光軸的Bragg峰值在3.4±0.2，其中至少一層薄晶體膜位于基片與電極系統(tǒng)之間，且薄晶體膜與電極系統(tǒng)之間被保護(hù)層隔開。
13.按照權(quán)利要求12的顯示板，其中薄晶體膜材料包含雜環(huán)。
14.按照權(quán)利要求12和13的多層板，其中基片是由玻璃制成。
15.按照權(quán)利要求12-14中任何一個(gè)的顯示板，其中保護(hù)層是由二氧化硅和/或重金屬氧化物或聚合物制成。
16.按照權(quán)利要求12-15中任何一個(gè)的顯示板，其中導(dǎo)電層是由ITO制成。
17.按照權(quán)利要求16的顯示板，其中金屬柵沉積在ITO層的上面。
18.按照權(quán)利要求17的顯示板，其中金屬柵的總表面積小于電極總表面積的10％。
19.按照權(quán)利要求12-18中任何一個(gè)的顯示板，其中薄晶體膜代表E型偏振器。
20.按照權(quán)利要求12-19中任何一個(gè)的顯示板，其中薄晶體膜同時(shí)代表偏振器和相移層。
21.按照權(quán)利要求12-20中任何一個(gè)的顯示板，其中顯示板還包含粘合層。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于顯示信息的裝置，具體涉及液晶顯示器單元，其目的是制成可用于制造液晶顯示器的多層板，以及設(shè)計(jì)具有內(nèi)部偏振器的顯示器。本發(fā)明的技術(shù)結(jié)果是增大顯示器的可靠性和減小顯示器的厚度，以及降低制造成本，提高成品率和減小顯示器組裝過程中的制造工序數(shù)目。技術(shù)結(jié)果的獲得是借助于多層板，包括光透明基片(6)，保護(hù)層(3)，導(dǎo)電層，和至少一層各向異性薄晶體膜(2)。此外，薄晶體膜(2)是由這樣的材料制成，該材料包含芳環(huán)，且沿一個(gè)光軸的Bragg峰值在3.4±0.2(=0.34±0.02nm)。除此以外，該技術(shù)結(jié)果的獲得是借助于顯示板，包括光透明基片(6)，保護(hù)層(3)，電極系統(tǒng)(7)和至少一層薄晶體膜。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1585910SQ02822694
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2002年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月2日
發(fā)明者佩維爾·拉扎列夫, 麥克·V·?？耸餐?申請(qǐng)人:奧普蒂瓦有限公司