CN1065341C - 聚合物分散的液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

液晶显示装置，包括由一密封件结合的两相对的透明基片，其间设有聚合物分散的液晶层及隔离物，一基片上设有象素电极，用于整平基片间间隙的隔离物通过树脂膜固定在该基片上隔开象素区的保留区内。一光遮蔽层形成在另一基片的保留区内，而一平面电极形成在该光遮蔽层之上。该液晶装置通过向一单元中注入一光凝结的聚合材料和液晶材料的比例不低于常温常压下的溶解度的溶液混合物、升高该混合物的温度至不低于该液晶的可溶极限温度及光凝结该聚合材料而得到。

Description

聚合物分散的液晶显示装置及其制造方法
本发明涉及一种聚合物分散的液晶显示装置及其制造方法。
一种聚合物分散的液晶通过在透明的聚合物材料中分散向列型液晶而获得。在使用该聚合物分散的液晶的液晶显示装置中，一聚合物分散的液晶层设置于一对透明基片之间，该透明基片上形成有电极。
一具有聚合物分散的液晶层的透射型液晶显示装置，当一电场被加在其两基片的电极间时被驱动，以完成显示。在未施加电场时，聚合物分散的液晶层中的液晶分子是指向各种不同方向的。在此状态下，通过该聚合物分散的液晶层透射的光被由液晶引起的光散射作用及产生在液晶和聚合物材料的界面上的光散射作用散射。因此，显示装置的未加电场的部分被置为一接近黑色的黑色显示状态。
当一高于液晶的阈值的电场被加于电极间时，液晶的分子被一致地准直在一个方向以使它们垂直于基片的表面。接着，透射光被透射通过该聚合物分散的液晶层而基本上未受到分散作用。因此，该显示装置的被施加电场的部分被置为一光亮显示状态。
由于该聚合物分散的液晶显示装置是通过控制透射光的量和散射光的量而实现显示的，其不需要一偏振片。因此，这种聚合物分散的液晶显示装置可以获得比传统的全数字(TN)液晶显示装置更亮的显示。
近年来，一般建议采用具有上述优点的该聚合物分散的液晶显示装置用于有源矩阵型液晶显示装置，后者通过一薄膜晶体管(以后称为TFT)驱动。虽然该TFT驱动的聚合物分散的液晶显示装置可以被以一高时分方式驱动并且可以获得一亮的和高清晰度点阵显示图象，但其难以获得一高的对比度。这是因为在邻近的象素中未加电场的部分中，光总是被该聚合物分散的液晶散射，并且被散射的光向外泄漏。
该液晶显示装置是根据一种方法制造的，该方法中，该装置是通过用一框形密封件将一对基片结合起来而组成的，通过混合一种光凝结的聚合材料的单体和液晶得到的溶液被填入该装置，之后，该聚合材料的单体通过光辐射被聚合，由此形成一聚合物分散的液晶层。然而，如果以此方式组成的该装置的基片间的间隙是不一致的，则形成在基片间的聚合物分散的液晶层的厚度是一不致的，这将导致显示的不均匀。为此，一般地将由球形基粒或短的玻璃纤维制成的透明基片间隙整平隔离物分布在该一对基片之间。该基片间隙由这些隔离物整平，由此将该聚合物分散的液晶层的厚度在整个层上限定为基本一致。
然而，在该传统的液晶显示装置中，穿过设置有该基片间隙整平隔离物处的光基本上未经散射地透射过这些隔离物并射出。因此，对应于这些隔离物的形状的亮点即出现在黑色显示区中，这些黑色显示区是由在聚合物分散的液晶层内的光散射而显示出来的。由于这些亮点，使得显示质量被降低。
特别地，在经常被用作小象素高清晰度显示如视频显示的TFT驱动的聚合物分散的液晶显示装置中，在小象素中上述的亮点的出现成为一严重的问题。
另外，虽然该聚合物分散的液晶显示装置具有亮的屏幕，但是由于液晶被分散在树脂中，其要求高的驱动电压，以致于阻碍了其作为显示装置的实际应用。因此，一般建议增加在该聚合物分散的液晶层中液晶的比例。如果该聚合物分散的液晶层中液晶的比例被增加，则由于液晶比例的增加使因树脂部分引起的电压降被减少，由此降低驱动电压。然而，根据传统的制造方法，如果增加在将被注入单元的溶液混合物中的液晶的比例，则无法得到液晶被均匀分散的聚合物分散的液晶层，引起该聚合物分散的液晶显示装置的显示不均匀。这是由于以下原因。
即，即使当该溶液混合物是由在饱合状态溶解液晶组成的，当该溶液混合物被根据真空注入注入到该单元中时，在真空状态中被注入到单元中的混合物的压强降低，使液晶的可溶性降低。当该混合物的液晶的可溶性降低时，一定量的超出溶解度的液晶分离出来，在混合物中形成仅由聚集在一起的液晶构成的液晶团。为了形成该聚合物分散的液晶层，该混合物被注入单元，之后该混合物中光凝结的树脂被光聚合。因此，如果液晶团出现在该混合物中，在该聚合物分散的液晶层中的液晶的分散状态变得不均匀，且因此该聚合物分散的液晶层的光学特性(透射及散射特性)变得不均匀，引起显示不均匀。
在上述的光聚合过程中，如果聚合物的平稳的聚合反应被液晶的分子干扰，则无法得到均匀的聚合物分散的液晶层的结构，并且其光学特性也变得不均匀，由此引起显示的不均匀。
本发明的一个目的即在于提供一种TFT驱动的聚合物分散的液晶显示装置，其能通过在高对比度下高负载时分驱动获得亮的和高清晰度的显示。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种聚合物分散的液晶显示装置，包括：一对平行隔开以一预定间隙相对的基片，所述一对基片之一是透明的；多数以矩阵形式设置在所述一对基片之一上的象素电极；一设置在所述基片中另一个上对着所述多数象素电极的相对电极；多数分别设置给所述多数象素电极的薄膜晶体管；一设置于所述一对基片之间的聚合物分散的液晶层，其包括在一分散的状态在一聚合材料中混合的液晶，该聚合物分散的液晶层具有对应于所述象素电极的多数第一区域及在第一区域之间的多数第二区域；在所述聚合物分散的液晶层的第二区域的光遮蔽装置；及基片间隙整平装置，仅设于所述聚合物分散的液晶层的第二区域中，用于整平所述一对基片间的间隙。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，所述基片间隙整平装置包括有大量的透明基粒。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，所述光遮蔽装置包括具有至少黑色表面的透明基粒。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，所述基片间隙整平装置包括用于整平所述一对基片间的间隙的间隙整平件及用于固定该间隙整平件在所述基片之一上的固定件。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，各所述固定件包括一设置在所述间隙整平件及所述基片之间的树脂膜。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，所述树脂膜是由一光敏聚合材料制成的。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，所述基片间隙整平装置包括多数具有光散射性能的部件。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，所述具有光散射性能的部件包括具有粗糙表面的基粒。
根据本发明的另一方面，提供了一种聚合物分散的液晶显示装置，包括：一对平行隔开以一预定间隙相对的基片，所述基片之一是透明的；多数以矩阵形式设置在所述一对基片之一上的象素电极；一设置在所述对基片中另一个上以对着所述多数象素电极的相对电极；多数分别设置给所述多数象素电极的薄膜晶体管；一设置于所述一对基片之间的聚合物分散的液晶层，其包括在一分散的状态在一聚合材料中混合的液晶；基片间隙整平件，分布在所述聚合物分散的液晶层中且各所述基片间隙整平件具有光散射性能，用于整平所述一对基片间的间隙。
在上述聚合物分散的液晶显示装置中，各基片间隙整平件包括具有粗糙表面的基粒。
根据本发明的再另一方面，提供了一种制造聚合物分散的液晶显示装置的方法，该显示装置中的一具有以分散的状态容存于一聚合层中的液晶的聚合物分散的液晶层设置于一对其上具有电极的基片之间，且所述基片被配置成相互面对，其间有一间隙，该方法包括：一通过向所述一对相对的基片间的所述间隙内填充一溶液混合物，该溶液混合物中一光凝结的聚合材料和一液晶材料相互溶解，该溶液混合物保持在一不低于一可溶极限温度的第一温度而形成一液晶单元的单元形成步骤，该可溶极限温度是一较低极限温度，在该温度所述两种材料可在环境压强下相互溶解；以及一通过向所述溶液混合物上照射光而凝结所述光凝结的聚合材料的凝结步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述单元形成步骤还包括：在所述一对基片之间填充所述溶液混合物的填充步骤，该溶液混合物以一不低于一常温常压下的溶解度的比例包含所述两种物质；以及一升高所述溶液混合物的温度至不低于所述可溶极限温度的所述第一温度的升温步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述凝结步骤包括一在不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述温度已被降低的溶液混合物上照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述单元形成步骤具有所述填充步骤及在该填充步骤之后执行的该升温步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述单元形成步骤具有所述填充步骤、在该填充步骤之前执行的该升温步骤及在该填充步骤之后执行的另一升温步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述凝结步骤包括一在不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述单元形成步骤包括一在所述填充步骤之前执行的升温步骤中将所述溶液混合物的温度升高至一不低于所述可溶极限温度的温度的步骤以及在所述填充步骤之后执行的升温步骤中将所述溶液混合物的温度升高至一不低于所述液晶材料的N-I点的温度的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述凝结步骤包括一在不高于该N-I点及不低于该可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述升温步骤具有一升高所述溶液混合物的温度至一不低于所述液晶材料的N-I点的温度的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述凝结步骤包括一在不低于该N-I点的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述凝结步骤包括一在不高于所述N-I点及不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述单元形成步骤具有所述填充步骤和在该填充步骤之后执行的该升温步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述单元形成步骤具有所述填充步骤、在该填充步骤之前执行的该升温步骤以及在该填充步骤之后执行的另一升温步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述凝结步骤包括一在不高于所述N-I点及不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述凝结步骤具有一通过在分散地混合所述溶液混合物的同时向该溶液混合物照射光而聚合所述聚合材料的步骤。
在上述制造聚合物分散的液晶显示装置的方法中，所述分散混合是依据超声波振动进行的。
本发明其它的目的和优点将在以下的描述中给出，且部分地将从该说明中显示出来或者通过实践本发明而被理解。本发明的这些目的和优点可以通过在所附权利要求书中特别指出的手段或组合被认识和获得。
与说明书相结合并构成其一部分的附图显示了本发明目前的较佳实施例，且和以上的一般性描述及以下的对较佳实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。
图1是显示根据本发明的一种聚合物分散的液晶显示装置的一个实施例的部分的剖视图；
图2是显示根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的该实施例的整体结构的剖视图；
图3是显示根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的该实施例的部分的平面视图；
图4是显示用于根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的该实施例中设置隔离物的方法的流程框图；
图5A、5B、5C及5D是分别显示在根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的该实施例中设置隔离物的各步骤的示意图；
图6A、6B、6C及6D是分别显示一种制造根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的方法的一个实施例的各步骤的示意图；
图7是显示根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置中的一聚合物分散的液晶层的示意性剖视图；
图8A和8B是分别显示制造根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的方法的另一实施例的各步骤的示意图；
图9是显示根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的另一实施例的整体结构的剖视图。
以下将参照图1至图9描述本发明的较佳实施例。
根据本发明的一个实施例的一TFT驱动的聚合物分散的液晶显示装置具有如图1至图3所示的结构。参照图2，一对由玻璃或类似材料制成的透明基片1和2以一预定间隙相对，它们被一框形密封件3在其周边部分结合在一起。如图3所示，多数象素电极4以一矩阵形式被设置在基片1的对着另一基片2的相对表面上，一TFT5提供给各象素电极4。这些TFT在图2中被省略。
如图1所示，用于将基片1和2之间的间隙整平为一预定尺寸的基片间隙整平装置设置于保留区B，该保留区B是通过从框形密封件3内部区域移走对应于象素电极4的象素区A而得到的。即，该基片间隙整平装置是设置在区域B的，该区域B是在定位在框形密封件内部的象素电极处的区域A之间的。
本实施例中的这些基片间隙整平装置包括多数的用作间隙整平件的隔离物6及用作将该等隔离物6固定在基片1的表面上的固定件的树脂膜7。该多数隔离物6通过该树脂膜7被固定在透明基片1的保留区B内且在基本相同的高度，而基片1和2之间的间隙由该隔离物6被保持在基本相同的尺寸。球形透明基粒或短的玻璃纤维适于用作该隔离物6的材料，而如光敏聚酰亚胺等的光凝结的聚合材料适于用作该树脂膜7的材料。
用作光遮蔽装置的黑色遮蔽层8以栅格方式设置在对着基片1的另一基片2的相对表面隔开对应于象素电极的象素区A的保留区B内。一绝缘层9形成在基片2的相对表面的几乎整个部分上以覆盖该黑色遮蔽层8，一平面相对电极10形成并覆盖几乎该绝缘层9的全部。
一聚合物分散的液晶层11形成在由基片1和2以及密封件3限定的区域内。该聚合物分散的液晶层11是通过在一种液晶材料被均匀地分散在一种光凝的聚合材料内之后光凝结该聚合材料得到的。该液晶因它被均匀地分散在该聚合材料内而被容存在该透明的聚合层内。
在具有上述结构的聚合物分散的液晶显示装置中，对应于显示数据的信号电压通过用作开关元件的TFT5被加在象素电极4上，且电场被加在象素电极4和相对电极10之间以对应于显示数据。当未加电场时，该聚合物分散的液晶层11内的液晶分子是指向各方向的。在此未加电场的状态，入射在该聚合物分散的液晶层11上的光被由液晶引起的光散射作用及出现在液晶和该聚合层界面间的光散射作用所散射。因此，其光透射性减弱，并且如果该液晶显示装置是透射型的，其被设置为黑色显示状态。
当一等于或大于该液晶的阈值电压的电场被加在象素电极4和相对电极10之间时，液晶的分子被一致性排列以垂直于基片1和2的表面，且透射的光基本未受光散射作用地透射穿过该聚合物分散的液晶层11。因此，在施加了电场的部分的光透射性增强，且如果该液晶显示装置是透射型的，其被设置为光亮状态。
该隔离物6仅设置于保留区B中而不出现在象素区A中。因此，当光入射在未加电场的象素区A上时，其完全被该聚合物分散的液晶层11散射且其射出被降低。相应地，与传统的显示装置不同，对应于隔离物6的形状的亮点不会形成在黑色显示区内，且黑色显示区全部被设置为均匀的黑色，由此可可靠地提高显示质量。在入射在保留区B的光中，那些入射在隔离物6上的光未经散射地透射过隔离物6。然而，由于这些光被黑色遮蔽层8所遮蔽，它们不会射出引起问题。虽然入射在保留区B上的其它部分光被取合物分散的液晶层11所散射，它们的散射光也被黑色遮蔽层所遮蔽使它们不能射出。以此方式，由于入射在保留区B上的光全部被黑色遮蔽层8可靠地阻挡而无法射出，显示的对比度被改善，进一步改善了TFT驱动的聚合物分散的液晶显示装置的显示质量。
该隔离物6可由如黑色材料的非透射材料形成，或者采用具有以黑色膜包覆的表面的隔离物。在此情况，隔离物6也可用作黑色遮蔽物，使得无需单独设置黑色遮蔽层8。
在前述的制造该聚合物分散的液晶显示装置的方法中，一种制造基片1的方法将参照图4及图5A至5D描述。在图5A至5D中，象素电极4被省略。
首先，其上形成有象素电极的透明基片1被洗清。大量的隔离物6被注入如光敏聚酰亚胺母体的树脂液中并混合。
之后，如图5A所示，该混合有隔离物6的光敏聚酰亚胺母体的树脂液被涂覆在其上形成有象素电极4的透明基片1的整个表面上，且使该树脂液变干，以使大量的隔离物6通过树脂层7与透明基片1接触。
接着，如图5B所示，一光掩膜M被设置在该透明基片1的上方或上面以使之覆盖住象素区A，而保留区B则通过被光(紫外线)照射而曝光。作为树脂膜7的光敏聚酰亚胺母体由此曝光被光交联。
接着，如图5C所示，树脂膜7的那些未曝光的部分和在这些部分的隔离物6一起通过显影被去掉而只留下在曝光部分的树脂膜7和隔离物6。如图5D所示，该经显影的树脂层7被锻烧以将该光敏聚酰亚胺母体转变为聚酰亚胺并将生成的聚酰亚胺凝结。这样，隔离物6由树脂膜7被固定在透明基片1上。以此方式，隔离物6被固定在透明基片1的特定部分，即，隔离开象素区A的保留区B内。感光性树脂或类似材料可被用作树脂膜7的材料。
利用以如上方式制造的透明基片1制造聚合物分散的液晶显示装置的步骤将参照图6A至6D被描述。在图6A至6D中，象素电极4和相对电极10被省略。
首先，如图6A所示，该一对透明基片1和2被以密封件3相互结合起来，由此组成单元C。通过去掉密封件3的一部分而形成的混合物注入口3a设置在该单元C的一侧部上。
如图6B所示，液晶和光凝结的聚合材料的溶液混合物S被根据真空注入注入到单元C中。该溶液混合物S是通过在该光凝结的聚合材料中以等于或超过其在常温常压下的溶解度的比例混合液晶材料并加热该混合物至一等于或超过一可溶极限温度的温度而获得的，该可溶极限温度是一在环境压强下两种材料可互溶的较低极限温度。注意一用于该光凝结的聚合材料的自由基形成的自由基引发剂被加入该溶液混合物S。
该溶液混合物S是通过将单元C置于一真空箱(未示)内、排空该箱内部至一真空状态、将单元C的注入口3a浸入一混合物槽12内的该溶液混合物S中、及之后将箱内的压强减至一大气压(常压)或一稍高于常压的压强而被注入的。
在此情况，该混合物槽12中的溶液混合物S是一液晶被充分地溶解在其中的混合物。当此溶液混合物S根据上述真空注入过程被注入单元C中时，注入到真空状态的单元C中的该溶液混合物S的压强降低，使得其液晶溶解度降低。接着，超出该降低的溶解度的相当量的液晶析出，且这些多出的液晶形成液晶团a以分散的形式出现在混合物S中。
注入了溶液混合物S的单元C被从真空箱分离，且该单元C被加热以提高其中的溶液混合物S的温度直到析出的液晶被溶解。图6C显示了这一状态。当该溶液混合物S的温度被提高，其液晶溶解度也随着该温度的提高而增大，并且由于当在向单元C注入溶液混合物S过程中压强降低时出现的溶解度下降而析出的液晶又被溶解。因此，该单元C中的溶液混合物S变为一液晶均匀地溶解在光凝结的聚合材料中的混合物。
此时，如果该溶液混合物S的温度等于或超出析出的液晶被再溶于混合物S的温度，则其是足够的。如果该液晶的N-I点温度高于此再溶解温度，该溶液混合物S的温度最好被提高至等于或超出此N-I点温度的温度，这是因为以下原因。
即，在N相(向列相)，一个使分子的主轴指向一预定方向的力在液晶的分子间产生，而在I相(无向相)，一使液晶各分子保持有序的力不作用在其间。因此，当该溶液混合物S的温度被提高至等于或超过该N-I点温度时，该析出的液晶可被更均匀地溶解。
在该析出的液晶被以此方式溶解之后，该溶液混合物S被保持在等于或高于该可溶极限温度的温度以使液晶将不会再析出。在此状态，如图6D所示，紫外线被从一光源13射向单元C以光聚合该单元C中的溶液混合物S的光凝结的聚合材料，由此形成如图7所示的聚合物分散的液晶层11。
此光聚合过程是通过在液晶L可充分溶解的范围内尽可能地降低该溶液混合物S的温度来完成的。这是因为该溶液混合物S的温度越高，用于光聚合该光凝结的聚合材料P的紫外线的量越大。如果紫外线以过度的量照射，液晶的老化将被加快。因此，该光凝结的聚合材料P的光聚合最好通过尽可能降低温度而以少量的紫外线完成。
当该光凝结的聚合材料P在液晶在I相时被光聚合由此形成聚合物分散的液晶层11时，因为该液晶仍然溶于该聚合材料中，其被部分地光聚合，而引起相分离使作为向列型液晶的液晶的比例降低，由此增大了该液晶显示装置的驱动电压。因此，该光凝结的聚合材料P的光聚合最好在该溶液混合物S的温度被降至一液晶已恢复到N相的温度之后再进行。
如果该液晶的N-I点温度低于该溶液混合物S的该液晶可溶极限温度，当该单元的温度降至一等于或低于该N-I点温度时，该溶液混合物S中的液晶再次析出。在此情况，该溶液混合物S的温度被在该液晶和该光凝结的聚合材料能彼此相溶的范围内设定，且光聚合过程在液晶在I相时被完成。
在该聚合物分散的液晶层11被以此方式形成后，单元C的注入口3a被以一光凝结的树脂或类似材料密封，由此完成图2所示的聚合物分散的液晶显示装置。
更具体地，根据该制造聚合物分散的液晶显示装置的方法，在通过将液晶充分溶解在光凝结的树脂中获得的溶液混合物S被根据真空注入注入到单元C中之后，该溶液混合物S的温度被升高以增加其液晶溶解度，以使在注入过程中析出的液晶溶解，之后该光凝结的聚材料被光聚合。
以此方式，当溶液混合物S的温度被升高以增大液晶的溶解度时，由于在向单元C注入该溶液混合物S时压强的降低而出现的溶解度降低而析出的液晶再次被溶解。如果该光凝结的聚合材料在此溶解状态被光聚合，则如图7所示的注晶L均匀分散在聚合材料P中的聚合物分散的液晶层11可被获得。因此，根据此制造方法，即使增大液晶L的比例，该液晶被均匀分散的聚合物分散的液晶层也可被形成。
这样，根据此制造方法，一驱动电压低而具有均匀光学特性及好的显示质量又不存在显示不均匀问题的聚合物分散的液晶显示装置可被获得。
表1显示了根据上述方法制造的聚合物分散的液晶显示装置和未经上述方法中实施的升温处理而制造的聚合物分散的液晶显示装置的聚合物分散的液晶层的聚合状态的比较。
在表1中，比较例是未经升温处理的情况，例1至例3是做了升温处理的情况。在各情况中，该液晶和光凝结的聚合材料的溶液混合物都是以同样的液晶和同样的聚合材料准备的。
如表1所示，在未经升温处理的比较例中，即使当该溶液混合物的液晶比例与常温常压下的液晶溶解度(此例中70wt％，重量百分比70％)相同时，其聚合物分散的液晶层的液晶分散状态已变得不均匀。该液晶显示装置的光学特性(透射及散射特性)变得不均匀，使得显示不均匀。
与此相反，在例1中，虽然该溶液混合物的液晶比例被设定为与该液晶在常温常压下的溶解度相同，其液晶分散状态是均匀的。因此该液晶显示装置的光学特性是均匀的，由此得到没有显示不均匀的好的显示。
在例2，该溶注混合物的液晶比例被设定为高于(本例中为80wt％)该液晶在常温常压下的溶解度，而在例3，该溶液混合物的液晶比例被设定为更高于(本例中为90wt％)该溶解度。然而，在例2和例3中该液晶的分散状态都是均匀的。因此，该液晶显示装置的光学特性都是均匀的，由此都可得到没有显示不均匀的好的显示。
另外，在例2和例3中，由于该溶液混合物的液晶比例都设定得高于常温常压下的该液晶的溶解度，所形成的聚合物扩散的液晶层的液晶比例大，使得该液晶显示装置的驱动电压设定为一较低值。
在上述的制造方法中，该注入前的溶液混合物S的升温处理可被省略，且该溶液混合物S的温度可在该溶液混合物S被注入真空压强的液晶单元C之后被升高，直到该光凝结的聚合材料和该液晶材料彼此溶解为止。
以下将结合图8A及8B描述根据本发明的制造聚合物分散的液晶显示装置的方法的另一实施例。在图8A及8B中，象素电极及相对电极被省略。
本实施例的制造方法从组装单元的步骤到向该单元注入液晶及光凝结的聚合材料的溶液混合物及升温的步骤都与上述制造方法相同。在该注入到单元中的溶液混合物的温度被升高至等于或高于该液晶可溶极限温度以便使该光凝结的聚合材料和该液晶相互溶解之后，该液晶注入口3a被以一由一种可热聚合的树脂制成的密封件密封，如图8A所示。之后，该光凝结的聚合材料在分散地混合该密封在单元C中的溶液混合物S的同时被光聚合。
如图8B所示，这一光聚合过程是通过将单元C浸入一装有一超声波振动器14的振动槽15中的振动介质16，并从该振动槽15的上方用紫外线UV照射单元C，同时振动该超声波振动器14以通过在振动介质16中传播的超声波振动单元C而实现的。作为该振动槽15中的振动介质16，使用了一种对紫外线不反应的透明液体，如IPA(异丙醇)。
当该紫外线UV以此方式被照射到单元C中的溶液混合物S上时，在单体或低聚体状态的该聚合物的双键被破坏而形成自由基。接着，该聚合物的分子通过邻近的聚合物的分子的自由基相互结合的自由基聚合过程被聚合，以致该聚合材料P和该液晶L引起相分离，如图7所示，由此形成液晶L被分散在聚合材料P中的聚合物分散的液晶层11。
在此情况中，该聚合物的分子间相互的自由基聚合过程被液晶干扰。然而当光聚合过程是在通过超声波振动单元C时被执行的时，该聚合物分子间相互的自由基结合被由超声波引起的混合物S的搅拌效应增强。这样，该液晶干扰聚合物分子间相互的自由基聚合的作用被反向地减弱，使得邻近的聚合物的分子可得到好的自由基结合。另外，由加到该混合物S中的自由基引发剂引起促进自由基形成的作用被该超声波振动作用进一步增强。
其结果，邻近的聚合物的分子间相互的自由基结合较少被破坏而同一聚合物分子的自由基较少再结合，使得该聚合物的分子在混合物S的整个部分内受到均匀的自由基聚合，由此得到具有均匀结构的聚合物扩散的液晶层11。
因此，根据该制造方法，可以得到一聚合物分散的液晶显示装置，其具有一聚合物分散的液晶层11，该层中液晶以均匀分布的状态容存在凝结的聚合材料层中，该显示装置提供一均匀的光电效应和没有显示不均匀的高显示质量。
在上述实施例中，该溶液混合物S被根据真空注入密封在单元C中。然而，该溶液混合物S可通过在当一对基片1和2被用密封件3相互结合以组成单元C时将其滴在一基片上而密封在单元C内。
以下将结合图9描述根据本发明的聚合物分散的液晶显示装置的另一实施例。
一对由玻璃或类似材料制成的且彼此相对的透明基片17和18被在其边缘部分以一框形密封件19相结合。多数电极20以矩阵形式设置在一基片17对着另一基片18的相对表面上，且给各象素电极20设置了一TFT21。一平面相对电极22形成在另一基片18的对着基片17的几乎整个相对表面上。
一聚合物分散的液晶层23设置于由该透明基片17、18及密封件19围成的区域内，且用作基片间隙整平件的隔离物24分布在透明基片17和18之间。一具有高的光散射性能的材料如具有粗糙表面的球形基粒被用于形成该隔离物24。
一聚合物分散的液晶层23通过在液晶材料被均匀地分散地混合在光凝结的聚合材料中时光凝结该聚合材料而得到。该液晶被以均匀分散的分布状态容存在该透明的聚合层中。
在该液晶显示装置中，因为该基片间隙整平隔离物24具有高的光散射性能，穿过设有隔离物24的部分的光被以与出现在该聚合物分散的液晶层23的未加电场的部分的光散射一样的方式散射。这样，黑色显示区的全部都具有一基本均匀的黑色。
因此，根据该液晶显示装置，虽然该透明基片间隙整平隔离物24被分布在该对基片17和18之间，当该显示装置被TFT驱动时，黑色显示区中的亮点可以被去除以改善显示质量。
在该聚合物分散的液晶层23的施加了电场的部分中，经过不存在隔离物24不存在的部分的光基本上未受光散射作用地透过该聚合物分散的液晶层23，而经过有隔离物24的部分的光以上述方式被散射。虽然对应于隔离物24的形状的阴影形成在光亮显示区中，但当与产生在传统的液晶显示装置中的黑色显示区中的亮点相比时，这些光亮显示区中的阴影基本上不明显。因此，这些光亮显示区中的阴影并不会反向地影响显示质量。
特别地，当根据本发明的该聚合物分散的液晶显示装置被用于一投影型显示系统时，由于显示图象被放大并投影在屏幕表面上，这些光亮显示区中的阴影变得模糊因此更不明显，这是有利的。
本发明可类似地应用于一种聚合物分散的液晶显示装置中，该装置中，包含有液晶的囊以均匀分布的状态被容存于一聚合材料中。
其它的优点和变形对于本领域技术人员是容易想到的。因此，本发明在于较宽的方面不限于这里显示和描述的特定细节、代表性装置及说明性的例子。因此，不脱离如所附权利要求及其等同物限定的总的发明概念的精神或范围，可以做出各种变形，它们也属于本发明的范围。
表1
比较例 例1 例2 例3
室温下的液晶溶解度(重量百分比) 70 70 70 70
液晶的实际比例(重量百分比) 70 70 80 90
升温处理 无 有 有 有
液晶分散状态的均匀性 坏 好 好 好

Claims (26)

1、一种聚合物分散的液晶显示装置，包括：
一对平行隔开以一预定间隙相对的基片，所述一对基片之一是透明的；
多数以矩阵形式设置在所述一对基片之一上的象素电极；
一设置在所述基片中另一个上对着所述多数象素电极的相对电极；
多数分别设置给所述多数象素电极的薄膜晶体管；
一设置于所述一对基片之间的聚合物分散的液晶层，其包括在一分散的状态在一聚合材料中混合的液晶，该聚合物分散的液晶层具有对应于所述象素电极的多数第一区域及在第一区域之间的多数第二区域；
在所述聚合物分散的液晶层的第二区域的光遮蔽装置；及
基片间隙整平装置，仅设于所述聚合物分散的液晶层的第二区域中，用于整平所述一对基片间的间隙。
2、如权利要求1的显示装置，其特征在于，所述基片间隙整平装置包括有大量的透明基粒。
3、如权利要求1的显示装置，其特征在于，所述光遮蔽装置包括具有至少黑色表面的透明基粒。
4、如权利要求1的显示装置，其特征在于，所述基片间隙整平装置包括用于整平所述一对基片间的间隙的间隙整平件及用于固定该间隙整平件在所述基片之一上的固定件。
5、如权利要求4的显示装置，其特征在于，各所述固定件包括一设置在所述间隙整平件及所述基片之间的树脂膜。
6、如权利要求4的显示装置，其特征在于，所述树脂膜是由一光敏聚合材料制成的。
7、如权利要求1的显示装置，其特征在于，所述基片间隙整平装置包括多数具有光散射性能的部件。
8、如权利要求7的显示装置，其特征在于，所述具有光散射性能的部件包括具有粗糙表面的基粒。
9、一种聚合物分散的液晶显示装置，包括：
一对平行隔开以一预定间隙相对的基片，所述基片之一是透明的；
多数以矩阵形式设置在所述一对基片之一上的象素电极；
一设置在所述对基片中另一个上以对着所述多数象素电极的相对电极；
多数分别设置给所述多数象素电极的薄膜晶体管；
一设置于所述一对基片之间的聚合物分散的液晶层，其包括在一分散的状态在一聚合材料中混合的液晶；
基片间隙整平件，分布在所述聚合物分散的液晶层中且各所述基片间隙整平件具有光散射性能，用于整平所述一对基片间的间隙。
10、如权利要求9的显示装置，其特征在于，各基片间隙整平件包括具有粗糙表面的基粒。
11、一种制造聚合物分散的液晶显示装置的方法，该显示装置中的一具有以分散的状态容存于一聚合层中的液晶的聚合物分散的液晶层设置于一对其上具有电极的基片之间，且所述基片被配置成相互面对，其间有一间隙，该方法包括：
一通过向所述一对相对的基片间的所述间隙内填充一溶液混合物，该溶液混合物中一光凝结的聚合材料和一液晶材料相互溶解，该溶液混合物保持在一不低于一可溶极限温度的第一温度而形成一液晶单元的单元形成步骤，该可溶极限温度是一较低极限温度，在该温度所述两种材料可在环境压强下相互溶解；以及
一通过向所述溶液混合物上照射光而凝结所述光凝结的聚合材料的凝结步骤。
12、如权利要求11的方法，其特征在于，所述单元形成步骤还包括：在所述一对基片之间填充所述溶液混合物的填充步骤，该溶液混合物以一不低于一常温常压下的溶解度的比例包含所述两种物质；以及一升高所述溶液混合物的温度至不低于所述可溶极限温度的所述第一温度的升温步骤。
13、如权利要求12的方法，其特征在于，所述凝结步骤包括一在不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述温度已被降低的溶液混合物上照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
14、如权利要求12的方法，其特征在于，所述单元形成步骤具有所述填充步骤及在该填充步骤之后执行的该升温步骤。
15、如权利要求12的方法，其特征在于，所述单元形成步骤具有所述填充步骤、在该填充步骤之前执行的该升温步骤及在该填充步骤之后执行的另一升温步骤。
16、如权利要求15的方法，其特征在于，所述凝结步骤包括一在不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
17、如权利要求15的方法，其特征在于，所述单元形成步骤包括一在所述填充步骤之前执行的升温步骤中将所述溶液混合物的温度升高至一不低于所述可溶极限温度的温度的步骤以及在所述填充步骤之后执行的升温步骤中将所述溶液混合物的温度升高至一不低于所述液晶材料的N-I点的温度的步骤。
18、如权利要求17的方法，其特征在于，所述凝结步骤包括一在不高于该N-I点及不低于该可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
19、如权利要求12的方法，其特征在于，所述升温步骤具有一升高所述溶液混合物的温度至一不低于所述液晶材料的N-I点的温度的步骤。
20、如权利要求19的方法，其特征在于，所述凝结步骤包括一在不低于该N-I点的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
21、如权利要求19的方法，其特征在于，所述凝结步骤包括一在不高于所述N-I点及不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
22、如权利要求19的方法，其特征在于，所述单元形成步骤具有所述填充步骤和在该填充步骤之后执行的该升温步骤。
13、如权利要求19的方法，其特征在于，所述单元形成步骤具有所述填充步骤、在该填充步骤之前执行的该升温步骤以及在该填充步骤之后执行的另一升温步骤。
24、如权利要求23的方法，其特征在于，所述凝结步骤包括一在不高于所述N-I点及不低于所述可溶极限温度的范围内降低所述溶液混合物的温度的步骤以及一通过向所述溶液混合物照射光而聚合所述光凝结的聚合材料的步骤。
25、如权利要求11的方法，其特征在于，所述凝结步骤具有一通过在分散地混合所述溶液混合物的同时向该溶液混合物照射光而聚合所述聚合材料的步骤。
26、如权利要求25的方法，其特征在于，所述分散混合是依据超声波振动进行的。
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