CN1079954C - 一种液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示器件；该器件包括：一对衬底，至少有一个衬底支承通过利用表面自由能均匀规则分布形成的许多区，包括一个通过使可聚合材料聚合而形成的由聚合材料制成的聚合物壁，该聚合物壁夹在这对衬底之间并形成在具有第一表面自由能的许多区的部分上；还包括由基本上被聚合物壁环绕的液晶材料组成的许多液晶区，这些液晶材料夹在这对衬底之间并形成在具有第二表面自由能的许多区的另一部分上。

Description

一种液晶显示器件及其制造方法

本发明涉及一种液晶显示器件及其制造方法，特别是涉及一种液晶区被聚合物壁环绕的液晶显示器件及其制造方法。

传统的液晶显示器件采用的显示模式如下：作为利用电光效应的液晶显示器件—利用向列液晶的扭曲向列(TN)型液晶显示器件和过扭曲向列(STN)型的液晶显示器件已进入实用阶段；并且已设计出来利用铁电液晶的液晶显件器件。这类液晶显示器件需要提供起偏振片和进行取向处理。另一类不需要起偏振片的液晶显示器件是利用动态散射(DS)和相变(PC)效应的，也已推荐出。在其中的液晶盒的显示区上没有聚合物壁。

目前的作为既不需要起偏振片也不需要取向处理的液晶显示器件，—一种利用液晶的双折射作用的显示器件也已被推荐出，其中是通过电控制液晶的透明状态和不透明状态的。这类液晶显示器件被称为聚合物弥散液晶显示器件，它包括：夹着包括弥散在聚合物材料中的液晶滴的显示介质的一对衬底，在该弥散聚合物液晶显示器件中，液晶分子在外加电压的作用下朝一个方向排列，其结果是，液晶分子对于普通光的折射率同支撑介质的聚合物材料的折射率不相上下，因此显示透明状态。当没有外加电压时，液晶分子不发生取向排列，而引起光散射，因此显示不透明状态。

用于生产这类液晶器件方法的一个例子包括在日本专利公报No58-501631中所公开的将液晶包在一个聚合物包套中的方法。另一个例子是在日本专利公报No61-502128中所描述的方法，在该方法中是使液晶材料同包括可光聚合材料或热固材料的聚合材料混合，然后再使在所获得的混合物中的聚合材料聚合，以便使液晶材料聚集，这样便使液晶滴在聚合材料中形成。采用这些传统方法生产的液晶显示器件是利用电控制透明/不透明状态的显示模式。

作为一个为增大视角而采用起偏振片的液晶显示器件，日本公开专利公报No4-338923和4-212928公开了一种包括夹在一对起偏振片之间的上述的弥散在聚合物中的液晶的液晶显示器件，其中，这对起偏振片的配置应使它们各自的起偏振方向相交成直角。这种显示器件大大地改善了视角特性，但是它的缺点是其亮度只有TN型液晶显示器件亮度的一半，这是由于偏振化受到了光散射的限制。可以在下述条件下解决由于散射光在液晶材料和聚合物材料之间界面引起的上述对比度的降低：使在象素中的液晶材料同聚合物材料之间的间隙尽可能地小；和控制液晶区的位置和尺寸，以便使一个象素至少包括一个液晶区。然而尽管在这些条件下，液晶区也是借助使可聚合材料钝化凝固或利用具有一个强度分布的光辐照形成的。因此由于漏光使聚合物材料进入象素，因而防碍了对液晶区的位置和尺寸的精确控制。

日本公开专利公报No5-27242公开了一种通过利用聚合物材料壁或凸出部分干扰液晶分子取向排列形成随机区域而改善视角的方法。但是按照这种方法，这些区域是随机形成的，聚化物材料进入象素中。此外，在这些液晶区之间的位错线是随机形成的而且即使在电压作用下也不会消失。因此，用这种传统方法生产的液晶显示器件的对比度是低的。具体地说，它的缺点是在不加电压时的透光性能和在加电压时的黑电平都是低的。

传统上利用液晶材料和可聚合材料(预聚合树脂材料)的单相混合物来制造液晶显示器件。例如一种利用光散射的液晶显示器件是一种同在此公开的液晶器件完全不同的液晶显示器件，这种器件就是用这种方法制造的。按照这种方法，通过化学聚合将预聚合物组分分离为一种聚合物，借此使液晶材料基本上随机地聚集。另外，聚合使剩余的预聚合物组分变为聚合物，而环绕在液晶区的周围。另一种方法是在液晶材料中形成一个聚合物的网，虽然液晶区和聚合物区的位置和形状取决于聚合的速率，但是由于下述原因，这个依赖关系对上述的精确控制还是不充分的：液晶材料聚集层一开始时的核是随机定位的。液晶相从这个随机核开始生长，随之形成液晶区而这个核的位置保持不动。因为这个核的位置是随机的，所以不能控制待形成的液晶区的位置。因此必需形成一个尺寸同象素一样大或同象素一半大的独立的液晶区，以便防止在显示区中的光散射。如果通过聚合速度控制液晶区的尺寸，就要求聚合速度低以便形成一个大液晶区。为了利用低聚合反应速度需要精确地控制决定混合物反应速度的各种因素，例如衬底温度，反应热，材料的混合比和纯度等，这又使制造过程变为很复杂。

对于按照这种方法的上述利用聚合物材料和液晶材料混合物的弥散在聚合物中的液晶显示器件，不可避免地要使各个液晶区具有不同的形状，因此难于将这些液晶区的位置控制到沿衬底表面的方向。因为液晶区的位置不能精确地控制而使不同的液晶区具有不同的驱动电压，从而引起与电光特性的阈值改变有关的清晰度的降低，并且使驱动电压提高得相当大，最后导致显示质量降低。

此外，因为这些液晶区具有不同的形态，并因为将这液晶区的位置精确地控制在沿着上述衬底表面方向是困难的，所以这种液晶显示器件很难用在要求精密的领域内。此外，由于同样的理由，当通过一个采用由接通/断开信号所获得的平均信号电平的负载驱动系统驱动这种液晶显示元件时，用于驱动显示器件的阈值电压是波动的，从而引起电光特性改变的清晰度降低，最后导致占空比变大。

鉴于这些传统的液晶显示器件具有上述的缺点，本发明人已经实现了具有一种新的显示模式的下列液晶显示器件：在这些液晶显示器件的之一中，液晶材料和聚合物材料的分界是比较明确的，以便将液晶材料配置在象素中，而将聚合物材料配置在非象素部分上。使聚合物材料变为壁的形态以便连接一对彼此相对的衬底。因此，由聚合材料形成的壁起一种间隔的作用，改善了最终的液晶显示器件的抗冲击性能。本发明人建议两种制造这种液晶显示器件的方法。

一种方法公开在日本专利申请No5-30996中。按照这种方法，将液晶材料、可光聚合的材料、和光聚合引发剂的混合物注入到一对相对的衬底之间，然后将一个光掩模放置在其中一个衬底上，以便遮蔽象素，用紫外线透过光掩模照射混合物，使液晶材料聚集在象素内(即在弱照射区)，而使聚合物材料聚集在非象素区(即在强辐射区内)。利用这种方法制造了具有包括液晶区和聚合物壁的显示介质的液晶显示器件。按这种方法，因为象素受到光掩模的遮蔽，所以可以使液晶区形成在象素中，如以上所述。

另一种方法公开在日本专利申请No6-25485中，这种方法适合于采用ITO(铟和锡氧化物)电极作为光掩模的自动取向排列的方法。按照这种方法，将具有吸收紫外线的特性的ITO电极作为光掩模，由于在被ITO电极遮蔽的区和没有被ITO电极遮蔽的区之间的透光性能的差而形成一个强照射区和一个弱照射区，从而使液晶材料聚集在象素中。

为了实现完全的相分离而不使聚合物材料留在象素中，即实现液晶显示区完全同聚合物区(聚合物壁)分开，本发明人已经进行了研究。由于聚合物材料会偶然会留在液晶区或液晶材料会偶然留在聚合物壁中，所以完全将液晶材料同聚合物材料分离是困难的。在前者情况下，残留在液晶区的聚合物材料使液晶器件的孔径比降低。另外，因为聚合物材料残留在取向膜内使取向状态的品质降低，从而降低了液晶材料的光学特性，例如降低了响应速率和对比度。在后者的情况下，光散射在非象素部分，从而可能使聚合物壁的机械强度降低，从而降低了液晶器件的抗冲击性能。采用这种方式由于液晶材料同聚合材料分离的不完全可能会引起各种问题。

在上述的日本公开专利公报No4-212928中公开的制造方法中，因为液晶区是利用相分离法形成的，所以难于精确地控制液晶区的平面位置和尺寸。

采用一个起偏振片的传统液晶显示器件由于其视角特性差而不适合用于大视角的场合。例如，一种TN型液晶显示器件具有图7A至7C的所示的结构。如图7A所示。液晶9夹在衬底1和2之间以便具有一个初始取向角90°的扭曲，并在一个方向上至少以某一确定角度(即预倾斜角)上升。当直流电压源11提供一个电压时，在液晶分子10在同一方向上升到平行于衬底1和2的法线之前(图7C)，液晶分子10沿图7B所示的相同方向倾斜。因此从箭头A和箭头B方向看去的表观折射率不同，从而使从箭头A和B方向看去时显示的对比度有很大的不同，可能引起一个反常的显示，例如黑白颜色颠倒。传统的显示模式按这种方式具有不良的视角特性。

目前，本发明人已经在日本专利申请No5-78378中提出一种液晶显示器件，在该液晶显示器件中是通过利用具有均匀规则的强度分布的紫外线照射在液晶盒中的液晶材料和可光聚合的材料的混合物，使液晶材料和可光聚合材料有规律地相分离。这种液晶显示器件具有非常优良的视角特性，这是由于轴对称取向的液晶畴或液晶分子的缘故而产生的结果。

在这种液晶显示器件中，如图8A所示，被在衬底1和2之间的聚合物壁8环绕的液晶区7形成在每个象素中。薄膜13和14分别形成在液晶区7和衬底1和2之间。液晶区7包括许多液晶畴12，每个畴12包括一些具有初始取向90°扭曲角和在一个方向上升至少一个确定角度(即一个预倾角)的液晶分子10。在电源11的电压作用下使液晶分子10沿平行于衬底1和2的法线的方向上升(图8C)，并且液晶分子10倾斜，从而具有一个垂直于衬底1和2的方向的分量，这个分量是由于液晶分子和聚合物壁相互作用产生的。因此这个表观折射率从方向A和B看去时是近似相等的，因此使这种液晶显示器件的视角特性获得很大的改善。

为了使液晶分子10以轴对称方式取向排列，应使聚合物壁或柱状物在象素中心，这种轴对称方式取向排列是改善视角性能的最有效的取向排列。然而这样的聚合物壁或柱状物使液晶区7的尺寸减小，从而使在无电压作用状态下透光性能降低。此外，在液晶畴12之间的位错线15即使在无电压作用的状态下，也既不受控制又不消失，这又会引起对比度的降低。

另外，如图9所示，在液晶区7和衬底1或2之间存在一个区8a，在区8a中液晶7和聚合物材料8是混合存在的，在区8a中的液晶分子不响应外电场的作用。因此即使加在衬底1和2上的电极3和4上的电压达到饱和，由于在这个区8a的液晶分子的双折射也将引起漏光，这也会使液晶显示器件的对比度降低。

因为液晶材料和聚合物材料是由紫外线透过掩模照射而分离的，所以要求紫外线照射装置有一个准直的光源，以便保证形成精确的图案，因此增加了生产成本。

迫切需要能在液晶材料和聚合物材料之间实现准确相分离的方法。

本发明的液晶显示器件包括：一对衬底，这对衬底中的至少一个支承通过利用表面自由能排列的规则的图案形成的许多区；一个通过使可聚合材料聚合而形成的由聚合材料构成的聚合物壁，该聚合物壁夹在上述一对衬底之间并且在具有第一表面自由能的许多区的一部分中形成，以及由液晶材料组成的并基本上被聚合物壁环绕的液晶区，这些液晶区夹在上述两个衬底之间并在具有一第二表面自由能的许多区的另一部分上形成。其中，具有第一表面自由能的区的位置，具有第二表面自由能的区的位置，聚合物壁的位置和液晶区的位置由下述条件确定：第一表面自由能γ_P、第二表面自由能γ_E，液晶材料表面自由能γ_LC和聚合物材料的表面自由能γ_M满足下面关系式：(r_E－r_P)×(r_LC－r_M)＞0

如果满足这个关系式，则第二表面自由能γ_E大于第一表面自由能γ_P，液晶材料表面自由能γ_LC大于聚合物材料表面自由能γ_M；或者第二表面自由能γ_E小于第一表面自由能γ_ρ，液晶材料表面自由能γ_LC小于聚合物材料表面自由能γ_M。在上述二种情况下，都能使液晶区在具有一个表面自由能的许多区的部分上形成，而使聚合物壁在具有另一表面自由能的许多区的部分上形成。这样便使液晶材料同聚合物材料被完全地相分离。

在一个实施方案中，第一表面自由能小于第二表面自由能。

在另一实施方案中，在象素中的两个衬底间的间隙d₁大于至少一部分非象素部分中的两个衬底间的间隙d₂。

在这个实施方案中，具有间隙d₁区的表面自由能，具有间隙d₂区的表面自由能，液晶材料的表面自由能和聚合物材料表面自由能可以满足上述关系式。因此使液晶材料同聚合物材料严格实行相分离。

在又一个实施方案中，根据下述关系式确定间隙d₁和d₂。

0.1×d₁＜d₂＜0.9×d₁

在这种情况下，液晶材料也能同聚合物材料严格相分离。

在又一个不同的实施方案中，液晶显示器件是一个有源矩阵显示器件，其中，具有一个有源元件的那个衬底在非象素部分有一个光遮蔽区，另一衬底在那个非象素部分的至少一部分上有一个部分透射紫外线区。

在这个实施方案中，液晶材料同聚合物材料的相分离除了利用上述液晶盒间隙差的方法外，还可以使用紫外线照射完成。

本发明的另一可替换方案的液晶显示器件包括：一对彼此相对的衬底；一个夹在这对衬底之间的并包括聚合物壁和许多被聚合物壁环绕的液晶区的显示介质；以及在一个在至少支承一个衬底的显示介质上的至少一部分非象素部分形成的薄膜。这个薄膜的形成应使那个非象素部分的表面自由能比一个象素的表面自由能小。

在这个实施方案中，使薄膜的形成能提供表面自由能排列的规则图案，从而使液晶材料同聚合物材料之间实行相分离。

在一个实施方案中至少70％象素中的每个象素都至少有一个具有尺寸为大于或等于那个象素尺寸30％或更多的一个液晶区。

在这个实施方案中，可以提高液晶显示器件的孔径比，借此又提高了显示图象的清晰度。

在另一实施方案中，那个非象素部分的表面自由能等于或小于15mN/m。

在又一全实施方案中，非象素部分和象素部分之间的表面自由能差等于或大于15mN/m。

在本发明的制造液晶显示器件的方法中，液晶显示器件包括一对衬底，至少其中一个衬底是透明的；和一个夹在这对衬底之间并具有一个包括液晶材料和聚合物材料的间隔结构的复合物膜。在这种方法中，为了在制造液晶显示器件过程中对间隔结构进行控制，可对构成液晶显示器件的系统表面自由能进行空间控制。

在一个实施方案中，可以对在至少一个朝向复合物膜的衬底和复合物膜的至少一个组分之间的界面自由能进行空间控制，从而在空间上控制系统的表面自由能。

在这个实施方案中，可以使复合物膜的那个组分在事先形成所要求的区中聚集，以便预先确定表面自由能，从而使液晶材料和聚合物材料之间实行精确的相分离。

在另一个实施方案中，采用一种光敏树脂控制界面自由能。

在这个实施方案中，可以精确地完成液晶材料和聚合物材料之间的相分离，从而形成高精度的液晶区和聚合物壁。

在又一个实施方案中，为了控制界面自由能而对衬底的一个表面进行重整处理。

在另一个实施方案中，控制两个衬底间的距离，使在可控有序状态下的复合物膜的组分间的已经相分离的界面表面积小于在无序状态下复合物膜的组分间的已经相分离的界面面积，借此控制已经相分离的界面自由能，实现在空间上控制该系统的表面自由能。

在这个实施例中，作为相分离的结果，使不规则状态的复合物膜变成可控的规则状态，借此逐渐减少组分之间的界面面积，从而使液晶材料同聚合物材料严格实行相分离。

此外，在本发明的这种制造液晶显示器件的方法中，将至少包括液晶材料和可光聚合的材料的混合物注入到一对衬底之间，然后用紫外线照射，产生伴随聚合反应的相分离，从而使聚合物材料和液晶材料有序排列。在这种方法中两个衬底中至少一个衬底有许多按照表面自由能规则分布形成的区，以便使具有较小表面自由能区的表面自由能等于或小于75mN/m。

在这个实施方案中，相分离不只通过控制表面自由能空间分布完成，还通过紫外线照射完成，借此液晶材料同聚合物材料严格实行相分离。

另外，在本发明的这种制造液晶显示器件的方法中，将至少包括液晶材料和可光聚合材料的混合物注入到一对衬底之间，然后用紫外线照射以便产生伴随有聚合反应的相分离，从而使聚合物材料和液晶材料规则排列。在这种方法中，两个衬底中至少一个衬底有许多通过按照表面自由能分布形成的区，这两个区的表面自由能的差至少为15mN/m。

本发明这种制造具有一对彼此相对的衬底和夹在这对衬底之间并包括许多被本发明的聚合物壁环绕的液晶区的显示介质的液晶显示器件的方法包括如下步骤：在至少一个衬底上的至少一个非象素部分的至少一部分上形成薄膜；使两个衬底彼此接近，以便使在一个内表面上有薄膜并且使它们之间有一个间隙；将至少包括液晶材料、可光聚合的材料和聚合反应引发剂的混合物注入到该间隙内，然后用紫外线照射这个混合物，以便形成包括被聚合物壁环绕的液晶显示区的显示介质。

在这个实施方案中，可以通过在至少一个衬底上按照构成所要求的图案形成薄膜，控制衬底的表面自由能和衬底之间的间隙。从而不仅通过控制表面自由能完成相分离，还可以通过紫外线照射完成相分离，借此完成液晶材料同聚合物材料的严格相分离。

在一个实施方案中，在用紫外线照射混合物的步骤中用一个光掩模覆盖相应于一个象素的那部分混合物，以便使被光掩膜覆盖的这部分照射强度等于或小于紫外线强度的80％。

在另一个实施方案中，在形成液晶材料和聚合物材料间的相分离期间形成显示介质的步骤是在至少加一个电压和/或一个磁场的同时进行的。

当将一个电压或一个磁场加到混合物上时，液晶分子的方向在液晶材料同聚合材料相分离期间沿有该电压或磁场方向排列。

在又一实施方案中，可光聚合的材料包括一种可聚合的液晶材料。

在这个实施方案中可以更精确地进行液晶材料同聚合物材料间的相分离。

在另一实施方案中，可光聚合物材料的表面自由能等于或小于40mN/m。

还是在这个实施方案中，相分离是通过控制表面自由能实现的。

在又一实施方案中，对通过向衬底间注入包括液晶材料和可光聚合材料的混合物而制造出的液晶显示器件进行从一个在液晶材料和可光聚合材料的各向同性温度T_iso以上的温度降到一个低于这个各向同性温度T_iso的热处理。

在这个实施例中，使液晶材料从混合物中析出。在液晶材料析出后，使可光聚合材料聚合。这样便可利用析出的液晶材料作为核进行液晶材料和可光聚合材料之间的相分离。

另外，在本发明的这种制造液晶显示器件的方法中，将至少包括液晶材料和可热聚合材料的混合物注入到一对衬底之间，然后进行加热，以便产生伴随聚合反应的相分离，借此，使聚合物材料和液晶材料有规则地排列。在这种方法中，至少一个衬底上有许多按照表面自由能排列而形成的区，从而使具有较低表面自由能的一个区的表面自由能等于或小于75mN/m。

此外，在本发明的这种制造液晶显示器件的方法中，将至少包括液晶材料和可热聚合材料的混合物注入到一对衬底之间，然后进行加热，以便产生伴随聚合反应的相分离，借此使聚合物材料和液晶材料有规则地排列。在这种方法中，至少一个衬底上有许多按照表面自由能排列而形成的区，该表面自由能分布中的表面自由能的差等于或大于15mN/m。

采用这种方式，除了控制表面自由能之外，还可以通过加热混合物更精确地完成液晶材料和聚合物材料间的相分离。

在一个实施方案中，在液晶材料和聚合材料之间相分离期间形成显示介质的步骤是在至少加一个电压或一个磁场的同时进行的。

在又一个实施方案中可热聚合材料包括一种可聚合的液晶材料。

在另一个实施方案中可热聚合材料的表面自由能等于或小于40mN/m。

在又一个实施方案中，对通过向衬底间注入包括液晶材料和可热聚合材料的混合物而制造出的液晶显示器件进行从一个在液晶材料和可热聚合材料的各向同性温度T_iso以上的温度降到一个低于这个各向同性温度T_iso的热处理。

此外，在这种制造包括一对其中至少有一个是透明的支承电极的一对衬底和一个包括夹在本发明衬底间的液晶材料和聚合物材料的复合物膜的液晶显示器件的方法中，可以对一个衬底同复合物膜之间的界面进行有选择性地改性处理。

在这种情况下，可以通过上述的改性处理控制衬底和复合物膜之间的界面自由能，借此完成液晶材料同聚合物精确地相分离。

在一个实施方案中，取向膜是在一个衬底和复合物膜之间界面上形成的。

在另一个实施方案中，取向膜需经抛光处理以便利用由于电极引起的水平差而产生的抛光强度差，对取向膜进行有选择性的重整处理。

在这个实施方案中，可以利用有选择性的抛光强度的变化更加精确地进行由表面自由能控制的相分离。

在另一个实施方案中，在取向膜上的一个特定区域上形成一个涂层。

在又一个实施例中，这个方法包括如下步骤：在支承电极的两个衬底上形成一个取向膜；在取向膜上的一个特定区域上形成一个涂层；然后对这个取向膜和涂层进行抛光处理。

在此描述的本发明可能具有下述优点：(1)提供一种液晶显示器件，在该器件中液晶材料和聚合物材料被精确分开，对液晶区的位置和尺寸完全可以进行控制，从而保证了高对比度并显著地改善了视角性能，并且可以抑制由于作用在液晶显示器件上的外部压力引起的显示性能的变化；(2)提供一种简化制造液晶显示器件的方法，采用该方法可以精确地控制定位。

本技术领域的普通技术人员在结合附图阅读下面描述之后对本发明的这些和其它的优点可以理解得更加清楚。

图1为本发明的例1和1a的液晶显示器件的剖视图；

图2为例1的液晶显示器件的电极平面图；

图3为例1a的液晶显示器件的电极的平面图；

图4A至图4D为用扫描电子显微镜(SEM)观察例1a和1b以及对照例1和2中的液晶显示器件中的聚合物壁的形成状态所获得的示意图象。

图5A和图5B为例1c和对照例3中的液晶显示器件的薄膜工艺衬底和相对的衬底的平面图；

图6为例1C和对照例3中的液晶显示器件的剖视图；

图7A至7C为说明传统的液晶显示器件的视角特性原理图；

图8A至8C为说明本发明的液晶显示器件视角特性原理图；

图9为一个区的剖视图，在该区内一个聚合材料固定到液晶显示器件的传统液晶区内部的衬底上；

图10A和10B分别为本发明的液晶盒的剖视图和平面图；

图11为说明在具有不同表面自由能区上的液晶材料和聚合物材料之间进行分离的原理的示例图；

图12为说明在具有不同表面自由能区上的液晶材料和聚合物材料之间进行分离原理的示例图；

图13A和13B为本发明的一个象素区的和草图，其中没有利用作用在衬底上的取向排列调节力；

图14A和14B为一个象素的平面图，在此情况下，一些液晶区出现在一个象素中；

图15为由偏振显微镜观察到的含有双功能可聚合液晶材料的一个例子的平面图；

图16A和16B为说明在例2中在衬底上形成的保护膜图案；

图17为用偏振显微镜观察到的例2中制造的液晶显示器件的平面图；

图18A至18F为表示例2中制造的液晶显示器件的视角特性的曲线；

图19A到19F为表示对照例5中的TN型液晶盒的视角特性的曲线；

图20A和20B示出了在对照例4中制造的形成一个衬底上的保护膜图案；

图21为通过偏振显微镜观察的对照例4中制作的液晶显示器件的平面图；

图22为用在例3中的滤色片平面图；

图23A和23B分别为用在例3中薄膜工艺衬底的平面图和剖视图；

图24A和24B为通过偏振显微镜观察到的例4中制造的象素的平面图；

图25为通过偏振显微镜观察到的例18中制造的液晶显示器件平面图；

图26为通过偏振显微镜观察到的在例20中制造的液晶显示器件的平面图；

图27为通过偏振显微镜观察到的在对照例10中制造的液晶显示器件的平面图；

图28为通过偏振显微镜观察到的在例22中制造的液晶显示器件的平面图；

图29为通过偏振显微镜观察到的例21中液晶显示器件平面图；

图30为例23中制造的液晶显示器件的剖视图；

图31为在研磨处理过程中例23的液晶显示器件的剖视图；

图32为通过偏振显微镜观察到的例23中的液晶显示器件的平面图；

图33为在研磨处理过程中例24中的液晶显示器件的剖视图。

首先描述本发明的要点。

在包括由聚合物壁环绕的液晶区的液晶显示器件中，为了保持足够高的对比度，必须使液晶区和聚合物壁之间的界面尽可能地小，并且在一个象素上至少安排一个液晶区。因此需要控制液晶区的位置和形状，特别是为了防止由于界面的光散射引起的显示对比度的降低，最好使至少有70％的象素每个都至少有一个尺寸至少为象素尺寸30％的液晶区。

由聚合物壁环绕的这样的液晶区可以通过将包括可光聚合材料和液晶材料的混合物注人到一对衬底(即液晶盒)的间隙中并引起可光聚合材料聚合而使液晶材料和聚合物材料间完成相分离来获得。为了控制光聚合反应发生的位置，可以采用下列三种用于形成能分别定位液晶材料和可光聚合材料的区的方法：

(1)为了形成能聚集可光聚合材料的区，例如，可以至少在一个相对的衬底上的非象素部分形成一层材料为具有对可光聚合材料高度润温性能的薄膜。依靠这层薄膜，可以使可光聚合材料容易地聚集在那些非象素部分上；这个光聚合反应可以在那些非象素部分完成。在这种情况下，最好是要满足下述关系式：

(可光聚合材料的表面自由能)_(薄膜的表面自由能)＜(液晶材料的表面自由能)。如果表面自由能满足这个关系式，就可以在需要的位置上形成液晶区。

(2)为了形成能聚集液晶材料的区，例如可以在至少一个衬底上的象素中形成一层材料为对该液晶材料具有高润湿性能的薄膜，借助这层薄膜可以使液晶材料聚集在这些象素中。

(3)为了形成能聚集可光聚合材料和液晶材料的区，例如可以在至少一个衬底上的象素中形成一层对液晶材料具有高润湿性能材料的薄膜，而在非象素部分形成一层对可光聚合材料具有高润湿性能材料的薄膜，借助这两个薄膜，可以使液晶区容易地形成在一个象素区上，使聚合物壁容易地形成在非象素部分中，最终使液晶区和聚合物壁明显地分开。

在上述的三个方法中，方法(2)由于是要在衬底上形成一层对液晶材料(ITO中除外)具有高润湿性能的薄膜，所以除了用在形成金属薄膜的场合下，是很不实用的；而方法(1)由于是要在衬底上形成一层对可光聚合材料具有高润湿性能材料薄膜，所以比较适合除利用反射型显示装置之外的场合。因为原象素有一个由ITO制成的电极，所以用方法(1)形成的薄膜的表面自由能最好是小于ITO的表面自由能。另外，为了增大象素(ITO)和非象素部分之间的表面自由能的差，薄膜的表面自由能最好是小于或等于40mN/m。

另外，利用照射强度分布可以使液晶材料和可光聚合材料聚集在所要求的位置上。在进行紫外线照射时，将一个光掩模遮住相应于象素的混合物的部分，并使对着遮住部分的照射强度小于或等于对着其它部分照射强度的80％。在强照射部分，光聚合反应速率是高的，液晶材料和可光聚合材料之间的相分离速率也高。因此，在这些区聚合物壁很快形成。在弱照射部分，光聚合反应速率低，因此，将液晶材料推向象素侧，借此在象素上形成了液晶区。因此，光掩模就可使相分离得更加清晰。

此外，如果将起偏振片放置在衬底的外表面上，所制造出的液晶显示器件的操作就类似于传统的TN、STN、FLC(SSF)或ECB液晶显示器件。

本发明人已经发现一种形成聚合物壁的新方法，该方法以构图的方式根据聚合物材料和液晶材料的亲合力的差别使这些区具有不同的表面自由能或具有不同的衬底上的盒间隙。本发明人进一步发现具有下述结构的液晶显示盒的对比度获得了改进：该液晶显示盒中的液晶区被聚合物壁所环绕，在该液晶区的液晶分子是轴对称取向的，每个象素大致包括一个液晶畴(即单畴)。

下面详细描述本发明的要点。

1.控制液晶区和聚合物区(聚合物壁)的必要性：

在点阵显示中，对显示有贡献的各个象素是有序排列的，从而形成一个作为整体的图象。液晶显示器件通常由一个简单的矩阵驱动器或一个有源矩阵驱动器驱动而形成这样一个图象。

在本发明的液晶显示器件中，将一层由包括聚合物材料和液晶材料的显示介质组成的复合物薄膜用于显示。复合物薄膜夹在两个起偏振片之间，以便通过电场控制液晶区的光学活性和双折射，这样便获得一个透光状态和一个遮光状态。由于聚合材料在光学上是各向同性的，并且它的光学特性是不能通过加到显示器上的电场改变的。因此，为了获得足够高的对比度比，需要确定固定到两个衬底上的两个起偏振片的位置，使它们透射光轴成直角，上述的对比度是显示器的清晰度的指示并表示为透光状态和遮光状态下光透射率的比。即使这样放置这两个起偏振片，透射光也变为不均匀，即如果液晶区的尺寸不十分规则，则将使显示不圆滑。

为了限制每个象素中的透射光的不均匀性应增加包含在一个象素中的液晶区的数目，借此防止每个液晶区的光学特性影响那个象素特性。可是，借助这个方法不可避免地要使聚合物壁在那个象素中形成，从而降低了光透射。为了获得整个显示器件的足够大的光透射，可取的是使液晶区聚集在象素内而不是聚集在非象素部分上，更可取的是使每个象素都被一个单独的液晶区据。

因此，充分控制在一个象素中的液晶区的位置和形状对保持足够高的光透射率和防止显示的不圆滑是具有重要意义的。

2.借助控制自由能制造液晶显示器件：

本发明建议通过控制自由能来控制液晶区和聚合物壁在复合物膜中的位置。根据这种自由能的控制，将单相的混合物进行相分离，以便使分开后的相分别以所要求的形态处在所要求的位置上。通过固定这些相可以根据需要控制液晶区和聚合物壁的位置和形状。

在制造液晶显示器件的过程中为了分别形成液晶区和聚合物壁，经过对其逐渐降温将一种单相状态的液晶材料和聚合物材料(预聚物)相分离，然后将分离的相固定。本发明通过利用分开的流动相间的物理和化学特性的差别，或利用这两个流动相的界面特性对这两个相的位置和形状进行控制，从而实现了对液晶区和聚合物壁在待制作的复合物膜上的位置和形状的控制。

同上述的那些传统方法相比，这种方法在控制液晶区和聚合物壁的位置方面是更有效的。在这种方法中，同待使用的预聚合物类型有关的聚合反应速率的变化对液晶区和聚合物壁的位置和形状没有显著影响。

3.可控自由能的类型：

精确可控的在液晶显示器件的两个衬底间的自由能适合用于本发明中。这类可控的自由能包括介面自由能，电场能和磁场能。

4.通过控制自由能控制相分离的机理：

本发明不是采用使可聚合材料发生聚合反应的传统方法，而是利用伴随温度控制的热相分离的方法使两相分离。因此，在相分离过程中，反应系统的行为由热动力学描述。在液晶显示器件的实际制造过程中，可以作如下的假设：基本上没有材料加入系统和从系统中移出，一个衬底的热容量比包括液晶材料和聚合物壁的复合物膜的热容量大得多。还可以认为液晶分子和预聚合物分子在迁移的显示器件尺度的距离同相分离的时间刻度相比是足够短的，以至可以认为复合物膜基本上构成一个热平衡系统。这样的封闭的热平衡系统的特性一般可以利用自由能进行描述。

霍尔姆兹自由能和吉布斯自由能分别用于描述体积固定和压力固定的情况。在必需考虑在一个固定压力而体积是不固定的情况下，(例如在气体同系统接触的场合下)外压力对主导系统的自由能做的功时，需要将这两个自由能加以区别。就在所考虑中的液晶显示器件而论，根据下述理由不需要区别这两个自由能：由于这个反应系统是在被一个在两个近似刚性的衬底间的隔片等支承的空间内，所以体积条件近似固定不变，而考虑的重点是在只包括冷凝相[例如液相(各向同性相)]和一个液晶相的混合物的相分离。

下面描述利用控制这个自由能实现可人工控制的液晶区和聚合物壁的位置和形状。

所考虑的液晶显示器的制造方法包括下列步骤：将液晶材料(液晶相)和预聚合物(各向同性相)的混合物在使混合能处在各向同性相的温度下注入到两个衬底之间，然后对混合物进行热处理，以便使液晶相同各向同性相分离并固定这两个分离过的相。在这个制造方法中，在液晶相和各向同性相的相分离期间，可以针对至少一个相或这两个相之间的界面控制自由能，以便使有关相分离的整个系统的自由能可以保持一个最小值，直到液晶区和/或聚合物壁达到所要求的位置和形状为止。在这种控制下所形成的液晶区的位置和形状同没有经这种控制所形成的液晶区的位置和形状相比，非常接近所要求的位置和形状。

另外，如果对针对至少一个相或两相间的界面的自由能进行在空间上选择地用构图的方式控制，则还可以根据这个图案固定这两个相的位置。

5.自由能的具体控制及其机理：

下面描述通过采用具体的控制自由能方法控制液晶区的机理。

(1)通过控制界面自由能进行相分离：

将一种具有对液晶相和各向同性相有不同界面自由能的材料事先涂到一个衬底上。用这种材料形成的需要的图案，根据这个图案可以固定液晶相的位置。通过适当确定下述几个自由能之间关系可以实现这种控制，这几个自由能分别是：支承这个材料的衬底同液晶相的界面自由能，支承这个材料的衬底同各向同性相的界面自由能，没有支承这个材料的那个衬底同液晶相的界面自由能，没有支承这个材料的衬底同各向同性相的界面自由能。将这样定位的液晶区固定，从而使液晶区的位置和形状符合要求。下面详细描述这个相分离过程。

(a)在液晶材料和聚合物材料间的相分离：

在本发明中，使包含在由液晶材料和可聚合材料组成的均匀混合物中的可聚合材料聚合而引起液晶材料和聚合物材料之间的相分离。借此，使具有不同表面自由能或不同的盒间隙的两类区按图形成在那个衬底上。因为聚合物材料和液晶材料的亲合力在这两个区中是不同的，所以可以分开形成液晶区和聚合物壁。

图10A和图10B示出了用在本发明中的典型液晶盒。图10A是这个液晶盒的剖视图，图10B是它的平面图。本发明的这个液晶盒包括：一对衬底1和2，分别形成在衬底1和2上并彼此相对的电极3和4。至少在一个衬底(图10A中的衬底1)上形成由聚合物材料或无机材料组成的凸起16，凸起16位于在不是象素的区(以后称为非象素部分)上。这个象素基本被凸起16所环绕。将这个由液晶材料和可聚合材料组成的混合物注入到液晶盒中，并用紫外线照射(如果可聚合材料是紫外线可聚合材料)，或者对其加热(如果可聚合材料是可热凝固材料)，从而使聚合材料聚合，借此实现液晶材料和可聚合材料之间的相分离。

在本发明中，如果聚合反应速率比聚合物材料的迁移率低很多，因为衬底1表面的某些区对液晶材料具有比较高的亲合力，所以部分相分离出的液晶分子便聚集在这些较高亲合力区上，而可聚合材料被推向一侧。另外，在具有两种液晶盒间隙的衬底上，因为在具有比较小的液晶盒间隙的区上形成聚合物壁需要较少的可聚合材料，所以使这个较少的可聚合材料聚集在这个具有较小液晶盒间隙的区上。借用这种方法，根据形成在衬底1和2上的图案单独地形成聚合壁8和液晶区7。

在此情况下，因为利用表面自由能的差进行相分离，所以没有形成用传统方法形成的液晶材料和聚合物材料的混合存在在液晶区和衬底之间的区，即图9中的区8a，并且防止了在电压饱合时由于陷入在聚合物壁内的液晶分子引起的双折射光的漏出。

在采用这个的方法的情况下，即使是使具有不同表面自由能的区的图案只形成在一个衬底上，即采用一个有图案的衬底和一个没有图案的衬底组合使用时也可以充分显示出本发明的效果。另外，当图案形成在两个衬底上时，本发明的效果也可充分地显示出。当将图案形成在两个衬底上时，不需要使一个衬底上的图案同另一个衬底上的图案相一致。例如，对于一个简单的矩阵系统，在每个衬底上按条形图案形成具有不同表面自由能一个区。当两个衬底彼此相对而使这两个条交叉成直角，就可以制造一个包括成格状的聚合物壁的液晶显示器件。

(b)表面自由能的关系：

在这个方法中是利用表面自由能的差将液晶材料和聚合材料规则地分离的，因此液晶材料同聚合材料之间的表面自由能和衬底同在衬底上形成图案区之间的表面自由能的关系是重要的。

i)在液晶材料的表面自由能γ_LC＞聚合材料表面自由能γ_M的情况下：

在这种情况下，可以通过使至少一个沉积在非象素部分的凸起16具有一个较小的表面自由能[(见图11(a)]，而在图11(b)的非象素部分上形成聚合物壁8。

最好是在可聚合材料中加入含氟(F)原子的可聚合单体，因为这样做可以进一步降低聚合材料的表面自由能，最后使本发明的效果更显著。在这种情况下，因为包含氟原子的可聚合单体同液材料之间的可混性通常很低，所以液晶材料在相分离后有效地从液状结晶的单体中分离出，而使残留在聚合材料中的液态结晶单体的数量减少。从而可以使存在在液晶材料同液晶区内的衬底之间的界面上的聚合材料中的液晶分子数量减少。结果可以使不响应在饱和电压(见有关的现有技术)加入时的电场的液晶分子的数量减少。从而提高了显示的对比度。当再把包括氟原子的可聚合的单体加入时，氟原子不均匀地分布到液晶材料同聚合材料之间的界面上，结果是使液晶材料同聚合材料间的结合强度降低，从而使驱动电压降低。

另外，最好是采用包含氟原子的单聚物在衬底上的非象素部分上形成图案，因为这样做可使其上面的表面自由能大大降低。在这种情况下，可以通过在一个象素上形成比较大的表面自由能的薄膜来获得本发明的效果。

ii)在液晶材料的表面自由能γ_LC＜聚合材料的表面自由能γ_M的情况下：

在此情况下，可以通过利用凸起16在至少一个象素的部分(而不是形成在图12(a)中的非象素部分上形成一个具有较小表面自由能的区的方法在一个非象素部分上形成聚合物壁8。

在上述i)和ii)两项中描述的情况下，使具有不同表面自由能的区以构图的方式形成在衬底1上。这样通过利用表面自由能的差便使液晶材料陷入在某个确定区内。当将具有不同表面自由能的区形成在两个衬底1和2上时，最好是使这个效果进一步增强。既然如此，就没有必要使一个衬底上的图案同另一个衬底上的图案相一致。例如对于一个简单的矩阵驱动的液晶盒，在衬底1和2上形成具有不同表面自由能的条状的区，并使衬底1和2彼此相对以便使这两个条状区交叉成直角。

(2)重整一个衬底表面的方法：

可以通过有选择性地重整一个衬底的表面以代替上述的利用具有不同表面自由能的材料来达到控制表面自由能的目的。在这个方法中，通过研磨处理对一个取向膜的表面进行有选择的重整，借此使聚合材料和液晶材料完成相分离和排列。具体地讲，利用一个电极或一层薄膜有规则地形成水平差，调节用在这个研磨处理中的少量擦光布的绒面，或者在取向膜表面的特定位置上再形成一层薄膜(例如保护膜)，然后再在该薄膜上进行抛光处理。利用这种方法可以使取向膜的表面特性在一个电极部分和一个非电极部分之间改变，这样的重整可以选择地提供一个具有光学各向异性的取向膜表面。也可以控制聚合反应速率和由聚合反应引起的液晶材料和聚合材料的迁移，因为从一部分到另一部分的取向膜表面的粗糙度是不同的，这是由于利用电极等产生的水平差而引起液晶盒的间隙差产生的或者由于在抛光强度的差别引起的。通过利用这个功能可以使液晶材料和聚合材料完成明显的相分离并且可以以构图的方式形成聚合物壁。

具体地说可以采用抛光法，辉光放电法，化学处理(例如腐蚀)电磁波照射或辐射。抛光法传统地用于使液晶分子取向在一特定方向上。本发明利用了液晶分子对衬底的表面自由能随着抛光强度发生的变化。

通过在一个特定方向抛光衬底进行抛光处理，并利用由这个机械摩擦引起的表面重整。因此通过根据衬底上的位置选择改变抛光强度可以控制表面自由能。虽然可以通过机械抛光的压力，速率和次数控制抛光强度，但是下列控制方法可以用在控制象素的尺寸度上：通过采用由光敏树脂等形成的图案保护取向膜使抛光强度有选择性地变弱；事先使待进行抛光处理的取向膜带有不均匀性，据此有选择地控制了抛光强度；以及利用和抛光处理中用的材料相同的抛光材料事先在取向膜上形成一个图案。

可以通过辉光放电法，腐蚀法或电磁波照射或辐射法根据象素的尺寸度控制抛光强度。

将一种由液晶材料和聚合材料组成的混合物注入到由一对彼此相对的衬底形成的盒中，并使其中发生相分离。既然如此，如上所述，液晶相聚集在液晶相的界面自由能是低的区上。因此还可以通过这种利用重整取向膜的方法以所要求的形状在所要求的位置上布置液晶区。

(3)通过加一个电场的方法：

当在一个外力例如电场力作用下引起相分离时，通过利用液晶相和各向同性相之间的介电常数差使具有较高介电常数的液晶相聚集在一个电极上。这是因为：当电场作用到具有高介电常数的材料上时，通过由加的电场在该空间中充的电场能形成的介电通量密度和在该空间可使自由能改变。如此，为了讨论热动力学平衡，必须考虑电源所做的功。电源和由于加一个电压引起的电荷流动一直消耗的能量是充在这个空间中电场能的两倍。包括电源在内的整个系统的自由能减少了充在这个空间的电场能的数量，而电场能最终以热耗散掉。存在于这一空间的材料的介电常数越大，整个系统自由能减少的越多，所述的空间受到由电源引起的电场的作用。这样使系统的平衡改变，从而使自由能降低。

具体地说，当液晶相的介电常数比各向同性相介电常数高时以及当使电场作用到某些区而不作用到另一些区时，则使液晶相分布到有电场作用的区上，而使各向同性相分布到没有电场作用的区上。通过固定这样分配的相，便可以将一个液晶区聚集在电场内。这个电压最好是由一个显示电极加入，因为在这种情况下，不仅使供显示所需的液晶材料聚集在那个电极上，而也使形成的液晶区的形状同这个电极形状相一致。

(4)通过加一个磁场的方法：

显然，除电场外可借助磁场实现利用外力控制液晶区。如此，利用了液晶相同各向同性相的导磁率之间的差。其基本机理除下述的不同之外和电场的机理相同。这些不同是：在利用磁场时，含有混合物的盒需要夹在具有高导磁率的两个衬底间，在该衬底上借助导磁率的差形成一个图案；并且一个磁场从外部加到这个盒上。

(5)通过控制间隙的方法：

也可以通过控制在显示器件中的两个衬底间的间隙来进行相分离。在这种方法中，在使两个衬底彼此接触之前，利用光敏树脂等至少在一个支承由液晶材料和聚合材料组成的复合物膜的衬底的表面上形成一个不均匀性。这样便使衬底变为不规则。因为界面自由能的(界面)张力对两个分离相之间界面作功，从而使界面最小，因而使这两个相分别迁移到使它们之间界面尽可能小的位置上。这是因为系统平衡态移动了，因而使由相分离引起的自由能的增加变得尽可能小的缘故。

在本发明中，因为一个液晶区被一些聚合物壁所环绕，所以这个液晶相被这些聚合壁之间的界面所环绕。因此，在相分离后，液晶相和各向同性相有在保持各自的体积近似相同的条件下使界面最小的两个位置上，也就是说液晶相定位在具有较大间隙区，而各相同性相定位在具有较小间隙区。

在这种方式中，通过利用两个衬底的表面自由能的差可以使相分离出的液晶材料陷入到一个特定区中。但如果液晶材料对可聚合材料的混合比相当大，则会使对应于那些邻近象素的那些邻近液晶区彼此结合，这可以偶然引起显示的不均匀性。通过使在每个象素中的液晶材料和聚合材料完全的分离，可以使本发明的液晶显示器件保持均匀的显示性能。因此，最好是将其它方法同这个利用表面自由能差的方法一起使用以便控制液晶材料和聚合材料的迁移。

那些其它方法的例子包括使用于液晶区的盒间隙比用于聚合物壁区的盒间隙大的方法。在此情况下，最好是在制造液晶显示器件过程中使一个象素的盒间隙d₁和一个非象素部分的至少一部分的那个盒间隙d₂(最小值)满足下面的关系式：

0.1×d₁≤d₂≤0.9×d₁如果盒的间隙d₂小于0.1×d₁，则使真空注入混合物到盒中所需时间延长；如果盒的间隙d₂大于0.9×d₁，则使在盒间隙中的液晶材料不能同聚合物材料完全分离开。

(6)利用在液晶材料的互溶温度T_N-I之上的温度聚合和热处理的方法：

在本发明的生产过程中，将由液晶材料和聚合物材料组成的混合物注入到具有根据表面自由能的安排形成的图案的盒中。此后，可以在一个超过液晶材料的融合温度T_N-I的温度下进行聚合。然后对这个盒进行热处理(缓慢冷却)以便使液晶材料同聚合材料分离。如果采用的是可光聚合材料，则用比较长的聚合反应时间可以使液晶材料和聚合材料更平衡地迁移。紫外线的强度可取值为小于或等于50mw/cm²(在365nm波长位置上)，更可取的值为小于或等于10mw/cm²。此外，为了在盒内进行均匀的聚合反应，最好是采用不太准直的光。

关于液晶材料和可聚合材料的组合，它们之间的互溶温度最好在30℃至120℃之间，如果采用互溶温度低于30°的这两种材料，则在相分离后可能使大量的聚合材料留在液晶区，或使大量液晶材料留在聚合物壁中。在前一情况下，可以使响应速度和光程差d.Δn降低，从而使在不加电压状态下的透光率降低；在后一情况下，因为形成一个包括不对所加电压响应的液晶材料区，所以使在加电压状态下的黑电平降低。如果采用高于120°的互溶温度的液晶材料和聚合材料，则会使在制造过程中的处理温度太高，从而引起一些不希望的反应(例如所用材料的分解和聚合)。

(7)采用热相分离，而后再用紫外线引起聚合的方法：

最好是用下述方法获得更满意的相分离。在通过聚合反应引起相分离之前，使由液晶材料和可聚合材料组成的混合物经过从一个超过各向同性温度的温度开始降低到这个各向同性温之下的热处理。这个热处理引起这个混合物的热相分离，而形成一个液晶材料的混合比较大的液晶材料富集区和一个聚合材料混合比较大的聚合材料富集区。这样在聚合反应之前便使可聚合材料的浓度先增加，以便进行更完全的相分离。如此，如果液晶材料和可聚合材料的热致混合能比较高，即如果液晶材料不可能同可聚合材料均匀地混合，则可以使这两种材料更精确地分离并且不会出现上述那些问题。

(8)上述方法的组合：

可以将上述的方法(1)至(7)中的几个组合一起使用，必须组合这些方法自然是为了实现液晶区定位在所要求的位置上

例如，可以使这些方法按如下组合：对一对衬底分别提供一个电极，以便将一个电压只加到一个象素上。将表面自由能比液晶相表面自由能大的光敏树脂以构图的方式涂到每个衬底的非象素部分上。使这两个衬底彼此靠近并保持一个间隙。将由液晶材料和可聚合材料组成的混合物注入到这样制成的盒中，然后在把一个电压加到盒中的象素电极上的同时进行相分离。可以将利用界面自由能控制方法，利用电场控制法和利用两个衬底之间间隙控制法结合使用，借此可以更精确地控制液晶区的位置和形状。

6.固定液晶区形状的方法：

在利用上述的控制方法之一使液晶相和各向同性相定位在所要求位置上之后，必须使这些相原封不动地固定住，其中一种方法是使在各向同性相的预聚物发生聚合反应，以便变成一种聚合物。如果对在一个使混合物处在单一的各向同性相的温度下注入到两个衬底之间的那个混合物进行热处理以便引起相分离，则这个预聚合物在各向同性相中的混合比高于在液晶相中的混合比。因此，当聚合反应被引发时，在各向同性相中的反应速率比较高，这样便可使一个聚合壁形成在一个非象素部分上而不形成在对显示有贡献的一个象素部分上。最好是通过一种不使显示器件的温度变化相当大的方法引发聚合反应。

用这种方法可以通过控制自由能使液晶区形成在所要求的位置上。

下面描述在相分离后的液晶区内的液晶材料的特性和用在本发明的每个材料。

(1)在一个畴中的液晶分子的取向：

本发明液晶器件中的液晶畴适合应用在下面两个系统中：

(a)在一个衬底上不需加一个取向调节力的情况：

图13A为用偏振显微镜观察到的在没有电压作用下的一个象素区的草图；图13B为用偏振显微镜观察到的在一个电压作用下的那个象素区的草图。如图13A所示，液晶区7包括一个液晶畴，在没有电压作用下沿着液晶显示器件的两个起偏振片的偏振轴方向形成一个十字型的条纹结构17。这表明液晶分子相对这个象素区中心的位错点轴对称的排列。在具有液晶分子这样一种取向的液晶畴中，如图13B所示，在一个电压作用下只在这个畴的周边上形成一条位错线15。可以有意地在这个象素显示区的外侧形成这条位错线15。于是通过在为了防止漏光而在这个衬底上的显示区附近通常形成的遮光层的下方形成这条位错线，可以改进液晶显示器件的黑电平，从而改进对比度。

当一个电压加到这个液晶显示器件上时，那些液晶分子垂直上升到盒上，因为在没有电压作用下那些液晶分子在保持初始取向的同时以轴对称的方式上升，所以使在任何方向的表观折射率都是相同的，从而改善了视角特性。

(b)在衬底上施加一个取向调节力的场合下：

如果将本发明的这个方法使用在一个支承经过抛光处理等的取向膜的衬底上，可以制造一种液晶分子大体上被聚合物壁环绕并且按照使用到衬底上取向调节力取向的液晶器件。这样的液晶显示器件可以适用于任何普通的显示器件，例如TN、SIN、FLC和ECB型液晶显示器件。这个液晶显示器件的特点是同传统的在整个器件的显示区内不具有聚合物壁的显示器件相比，盒的厚度在外压力作用下改变比较小，因此使液晶显示器的性能改变也比较小。

(2)在一个象素中的畴的数目：

在一个象素内的液晶畴的数目最好是尽可能地少。如果在一个象素内存在大量液晶畴，沿这些畴会形成一些位错线，从而降低黑电平。最好是用液晶分子轴对称取向的一个畴覆盖一个象素。如此，因为在一个电压作用下在这个畴的周围部分形成一条位错线，所以在这象素内几乎不出现位错线。另外，如果液晶显示器件8包括一个如图14A和14B所示的矩形象素区18，则可以形成一个至少包括两个畴的液晶区7，其中每个畴都包括在一个畴D中轴对称取向的液晶分子。这种液晶显示器件的视角特性同单畴型的显示器件一样的良好。此外，当在如图13A所示的那个象素区18中形成的条纹结构17的交叉的垂直方向和水平方向同两个起偏振片各自的偏振轴相一致时，可能产生条纹结构17，因此在电压作用时几乎看不到条纹结构17。

(3)避免形成位错线的方法：

为了抑制位错线的形成，可以将一种具有类似中介(mesogen)官能团的液晶分子的分子结构的可聚合材料加到要包括在混合物中的聚合材料中，具有上述的分子结构的可聚合材料将在下面举例说明，并且在以后称为可聚合液晶材料。

(a)单官能可聚合液晶材料：

单官能可聚合液晶材料在每个分子中包括一个可聚合的官能团。加入这个分子可引起在液晶区的预倾斜，这种预倾斜可以使液晶分子取向而不形成位错线。不能形成位错线的理由如下：在液晶区边界部分上形成位错线的盒中，由于在聚合物壁附近和在液晶区内之间的液晶分子的上升方向是不同的，所以引起反向倾斜，这个差便引起一条位错线。但是，在含有可聚合液晶材料的盒中，假设液晶分子的上升方向同在聚合物壁附近的上升方向相同，便不能形成位错线。

(b)双官能可聚合液晶材料：

在双官能液晶材料的每个分子中包括两个可聚合的官能团。这种材料对于保持液晶分子沿衬底的水平方向的取向是具有效果的。可是当在电场或磁场作用下，使包括这种可聚合的液晶材料的可聚合材料聚合反应时不会形成位错线。在用偏振显微镜观察由这种材料制造的盒时，发现在聚合壁8附近有一个暗区19，如图15所示。据认为这个暗区19是不含液晶材料的扭曲结构的区，也可以推测：一个液晶分子的扭曲方向同作为边界的这个区是相反的。

(4)使液晶分子轴对称取向的方法：

为了使液晶分子轴对称取向，最好是对液晶分子施加一个外力，以便在液晶材料和聚合材料进行相分离过程中使液晶分子的方向子排列在一个方向(垂直于盒)。当从垂直盒的方向观察时，在外力作用下的这些液晶分子的取向是轴对称的，这正如从通过图14的偏振显微镜所观察的图中所示出的十字形暗线结构所看到的那样。

为了使液晶分子的方向子排列而加到液晶分子上的外力可取的是电场力磁场力或两者的组合。因液晶器件上有一个用于使电压加到液晶分子上的电极，所以更可取的外力是电场力。这个力的大小需要大到足以使方向子排列，即大于所用的液晶材料的阈值。

(5)可光聚合材料：

所用的可聚合材料是可光聚合材料，热固材料等。可光聚合材料的例子包括：丙烯酸和带有3个或更多碳原子或一个苯环的丙烯酸酯(例如异丁基丙烯酸酯、硬脂基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、异戊基丙烯酸酯、n-丁基甲基丙烯酸酯、n-月桂基甲基丙烯酸酯、十三烷甲基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、n-硬脂基甲基丙烯酸酯、环己基甲基丙烯酸酯、苯甲基甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯和异冰片基甲基丙烯酸酯)，和用于增加聚合物的物理强度的具有两个或多于两个官能团的多官能材料(例如双苯酚A双甲基丙烯酸酯、双苯酚A双丙烯酸酯、1，4-丁二醇双甲基丙烯酸酯，1.6-己二醇双甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯和新戊基二丙烯酸酯)。

此外，把含可光聚合的卤代物，特别是最好把含氟或氯代的材料作为具有低折射率的材料。由于这些材料能防止液晶分子在相分离后进入聚合物壁，使有关聚合材料的表面的结合强度例如驱动电压和滞后特性获得改善。此外当采用可光聚合的卤代物时，液晶材料的折射率同聚合物壁材料的折射率不相上下，从而防止了在有电压作用时引起光散射。这种卤代材料的例子包括：2、2、3、4、4、4-六氟丁基甲基丙烯酸酯、2、2、3、4、4、4-六氯丁基甲基丙烯酸酯，2，2，3，3-四氟丙基甲基丙烯酸酯，2、2、3、3-四氯丙基甲基丙烯酸酯，全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯，全氯辛基乙基甲基丙烯酸酯，全氟辛基乙基丙烯酸酯和全氯辛基乙基丙烯酸酯。

如果加入一种可热聚合的引发剂，则可以采用上述的任何一种可光聚合材料作为热固材料。在分子中含有环氧基的化合物可以用作这种热固材料。具体的例子为包括双苯酚A环氧化合物、双苯酚A二缩水甘油酸酯、双苯酚F二缩水甘油酸酯、六氢化双苯酚A二缩水甘油酸酯、丙二醇二缩水甘油酸酯、新戊二醇二缩水甘油酸酯、酞酸二缩水油酯酯、和三缩水甘油异氰酸酯。可以采用一个或两个或两个以上的这些单体的组合。

(6)可光聚合反应的抑制剂：

为了增加液晶滴的尺寸，最好是除上述的可聚合的单体之外再加入用于抑制聚合反应的化合物。如果在光照射后立刻开始形成聚合物壁，则这个聚合物壁一直形成到单体和液晶材料迁移完成为止。最后导致没有形成所要求形状的聚合物壁。这种可光聚合反应抑制剂的例子包括一些单体和化合物，在该化合物中形成一个基后，可以在一个共振系统中使这个基稳定化，这些物质包括苯乙烯、P-氟苯乙烯、P-氯苯乙烯、P-甲基苯乙烯、P苯基苯乙烯和硝基苯。

(7)光聚合反应的引发剂：

可以用一般的光聚合反应的引发剂例如Irgacure651.Irgacure184.Irgacure907.(CIBA-GEIGY Corporation制造)，Darocure1173.Darocure1116和Darocure2959(E.Merk制造)。也可以用可见光聚合的激活物质等以便增加保留固比，保留比由(C/Co×100)/％。确定，其中Co是累加在液晶盒中的电荷数，C为保持16.5ms后的电荷数量。

如果采用热固材料，可以用一个基生成剂[例如双苯氧化物，过氧化物(例如t-丁基过氧化物)和AIBN]作为热固引发剂。

待加入的聚合反应引发剂的数量由该反应的特性决定，因此本发明不对其限定，但是由于下列理由最好是使引发剂同包括液晶材料，可聚合材料(包括可聚合液晶材料)的混合比为0.01％至5％。如果这个混合比大于5％，则液晶材料同聚合材料相分离太快不能进行控制，并且这样形成的液晶滴小到需要比较高的驱动电压的程度。因此，使在衬底上的取向膜的取向调节力减少，并使在象素上的液晶区变小(在应用掩模时，液晶滴形成在遮光部分上)，从而使对比度降低。如果这个混合比小于0.01％，则可能使可聚合材料不能充分聚合。

(8)液晶材料：

用在本发明中的液晶材料是一种在室温下呈现液相结晶态的有机混合物。这些液晶材料的例子包括：向列液晶材料(包括用于双频驱动的液晶；包括具有各向异性介电常数Δε＜0的液晶)，胆甾醇液晶(特别是相对可见光具有选择折射特性的液晶)近晶液晶，铁电液晶，第斯考斯的克(discostic)液晶。可以采用这些液晶的混合物，特别是，向列液晶、或向列液晶和胆甾醇液晶的混合物(一种手性试剂)就其特性来说是可取的。更可取的是采用在耐化学反应上具有优良性能的液晶材料，这是因为在处理过程中要完成光聚合反应。这些液晶材料的具体例子包括具有一个官能团例如一个氟原子的液晶材料，例如ZLI-4801-000和ZLI-4792(Merck&Co.Inc.制造)。

(9)可聚合的液晶材料：

为了注入液晶材料和具有处在向列态的液相结晶特性的用于聚合反应的混合物，最好是采用可聚合液晶材料，该材料既具有液晶材料的特性又具有可聚合材料的特性。借助这种材料可以降低在真空注入过程中的可聚合材料的挥发作用，以及可以抑制在注入过程中引起的包括液晶材料、可光聚合材料和光聚合引发剂的混合物的组分的变化。在选择液晶材料和在分子上具有一个可聚合的官能团的液晶材料时，最好考虑到互溶性，使得选择出的材料具有能呈现这个液晶特性的相近的部分。特别是，如果采用一个具有特定化学特性的含氯或氟的液晶材料，则这种一起使用的可聚合的液晶材料也最好是一种含氟或氯的化合物。

本发明没有具体规定的在分子上具有一个可聚合的官能团的这种材料的例子包括用下面结构式1表示的化合物。借助采用这种化合物，作为晶核工作的液晶材料的液晶分子的液相结晶性几乎不受干扰。

结构式1：

    A-B-LC在结构式1中，A代表一个具有一个不饱和键(例如CH₂＝CH-，CH₂＝CH

或具有一个带有畸变的杂环结构的可聚合官能团。在结构式1中的B表示一个使可聚合官能同液体结晶化合物(例如烷链[-(CH₂)_n ^-]，脂键(-COO-)，醚键(-O-)，聚乙二醇键(-CH₂CH₂O-)以及它们的组合)相连接的耦合官能团。为了保持在同液晶材料混合时液相的结晶性，更可取的耦合官能团是具有一个从可聚合官能团到一个液晶分子的刚性部分的带有6个或多于6个键的长度的耦合官能团。在结构式1的LC表示液相晶态化合物(例如用下面结构式2代表的化合物)，一个胆甾醇环或它的衍生物：

结构式2：

    D-E-G式中G表示一个使所用的液晶材料的介电常数等的各向异性被展现出来的一个极性化基，这些材料的例子包括具有一个官能团[例如-CN，-OCH₃，-F，-CL，-OCF₃，-OCCL₃，-H，-R(此处R代表一个烷基官能团)的苯环、环己烷环、对双苯环、苯基环己烷环。E代表用于使D同G(例如单键、-CH₂-、-CH₂CH-、-CH₂CH₂-、-O-、-C≡C-、-CH＝CH-)相连接的官能团；D代表同结构式1中的B相连接的官能团(例如对苯环、1，10双苯环，1.4-环己烷环和1.10-苯环己烷环)。由D代表的官能团影响液晶分子的介电常数的各向异性和折射率的各向异性。

(10)液晶材料同可聚合材料的混合比：

液晶材料同可聚合材料的重量混合比取决于象素的尺寸。液晶材料对可聚合材料的比可取的值是50∶50至93∶3，更可取的值是70∶30至95∶5。当液晶材料的比例在50％(重量)以下时，聚合物壁和液晶材料间的相互作用增加，所以为驱动这个盒需要相当高的电压。因此，这样获得的显示器件不实用。当液晶材料的比例超过97％(重量)时，会使聚合物壁的物理强度降低，从而导致显示器件的性能不稳定。此外，液晶态化合物对非液晶态化合物的重量比最好是大于或等于0.5％(重量)。具体地说，当利用铁电液晶材料时，液晶态化合物的比例最好是100％(重量)，在这种情况下由具有较低分子量的液晶材料和具有较高分子量的液晶材料分别形成两类区。当用两种电压分别驱动这两类液晶区时，这个显示器件即可作为一个可产生梯度显示的铁电液晶显示器件工作。

(11)驱动方法：

可以用简单的矩阵驱动方法或利用TTF(薄膜晶体管)或MIM(具有金属-绝缘体-金属结构的开关元件)的有源矩阵驱动方法驱动用上述材料制造的液晶盒。本发明不对驱动方法进行详细说明。

(12)衬底的材料：

在采用光聚合反应时，衬底的材料可以是任何一种部分透光材料，例如玻璃、石英或透明塑料材料。另外，如果器件是作为反射型液晶显示器件使用，可以用一个不透明的(例如硅)衬底作为反射衬底。

下面通过具体的例子和对照例详细描述本发明，显然本发明不受这个例子的限定。

例1：

图1为例1的液晶显示器件剖视图。如图1所示，这个液晶器件包括：一对彼此相对由玻璃等制成的衬底1和2；和一个被聚合物壁8环绕的液晶区7；液晶区7和聚合壁8一起作为夹在衬底1和2之间的显示介质而工作。在衬底1的朝向显示介质的那个内表面上形成一个提供电极3的电极连线。在衬底2的朝向显示介质的内表面上一个提供电极4的电极4的电极连线。电极3和4彼此相对的部分作为一个象素工作。薄膜5形成在衬底1的内表面上的一个非象素部分，而薄膜6形成在衬底2的内表面上的一个非象素部分上。这样便使非象素部分的表面自由能小于象素部分的表面自由能。

下面举例说明这种液晶显示器件的制造方法：

将薄膜5和6分别形成在支承电极3和4的衬底1和2上。可以利用PI印刷方法或通过在将用于这个薄膜的材料旋涂到衬底上之后再利用一个为获得一个所要求图案的掩模形成薄膜5和6。

使支承电极3和4以及薄膜5和6的衬底1和2彼此相对，以便使电极3和4按图2所示的样子彼此相对，然后使衬底1和2彼此接近，使它们之间具有一个带6μm的插入厚度的间隙。这样便制成一个盒。

将至少包括液晶材料、可光聚合材料和光聚合引发剂并经均匀混合的混合物注入到这个盒的间隙中。

然后在外部用紫外线照射这个混合物。经过这样的照射后，使聚集在薄膜5和6上的非象素部分中的可光聚合材料聚合成一种聚合物，借此将液晶材料推向电极3和4，这样便实现了液晶材料和聚合材料的相分离。因此使其中的液晶区7被聚合物壁8包围的显示介质形成在衬底1和2之间。可以采用下述的利用掩模的方法使液晶材料和可聚合材料之间进行更有效的相分离；使遮光部分的位置和每个象素位置相对应的掩模在紫外光源一侧的衬底的内侧或外侧上形成，然后用紫外线通过这个掩模照射这个盒。

在室温下处在液晶结晶态的一种有机混合物的任何液晶材料都可以按上述的方法使用。

为了使液晶材料和聚合材料精确的相分离和为了提高液晶显示器件的响应速度，将一种可聚合的液晶材料加入到该混合物中。这种可聚合的液晶材料是一种具有一个可聚合的官能团(例如丙烯酸酯和异丁烯酸酯)和一个表现出硬的液相结晶性的官能团的化合物。最好是根据可互溶性选择这种可聚合材料，以便使表现其液相结晶性的那部分同所用的液晶材料相类似。特别是当采用具有特定化学特性的含氟或氯的液晶材料时，最可取的可聚合液晶材料也应是含氟或氯的化合物。当采用铁电液晶材料时，最好采用在其分子中具有铁电液相结晶特性的可聚合材料，以便获得一个稳定的层列相。

在混合物中的可聚合液晶材料同非液相结晶的可聚合材料的重量比为大于或等于0.5％。具体地说，当采用铁电液晶材料时，可聚合液晶材料的重量比最好是100％。在此可以分别形成具有较高分子量的和具有较低分子量的两类区。当采用两种电压驱动相应的两类液晶区时，这个最终的显示器件作为可以产生灰度显示的铁电液晶显示器工作。

这个液晶材料对可光聚合材料的重量比的可取值为50∶50至97∶3，更可取的值是70∶30至95∶5。如果液晶材料的比例在50％(重量)以下，则使聚合物壁同液晶材料之间的相互作用增加，所以要使用于驱动盒的电压相当高。这样获得的显示器件是不实用的。如果液晶材料的比例超过97％(重量)，则使聚合物壁的物理强度降低得过低，不能获得稳定性能。

可以采用Irgacure651.Irgacure184.Irgaure907(由CIBA-GEIGY Corporation制造)，Darcure1173.Darocure1116和Darocure2959(由E.Merk制造)等作为光聚合引发剂。

聚合反应引发剂对整个液晶材料和可光聚合材料的比例最好是0.1％至5％(重量比)。如果这个比例低于0.1％(重量比)，则不能进行充分的聚合。如果这个比例超过5％(重量比)，则会使相分离的速度高，从而使获得的液晶区很小，并使所需要的驱动盒的电压变高。

可以采用一个普通的聚合物作为用在衬底上形成薄膜的材料，这些聚合物例如包括聚亚胺[例如OFPR-800(Tokyo Oyo Kagaku制造)，SE150(Nissan Kagaku制造)，JALS-203和JALS-204(NipponSynthetic Rubber Co.Ltd制造)]，一种热塑性树脂(例如聚苯乙烯、PMMA、聚苯氧化物、聚碳酸酯)，以及缩合聚合物(例如线型酚醛清漆)。另外，为了使这样一种聚合物具有同可光聚合材料相近的表面自由能的数值，可以加入表面活性剂。可以利用市售的任何表面活性剂，但是非离子表面活性剂是可取的，因为阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂可以降低附着比。为了使非象素部分的表面自由能小于象素区的表面自由能，可以形成这个薄膜，以便使可聚合材料容易地聚集在非象素部分上。用于薄膜的材料不限于上述的聚合物，可以是任何具有同可光聚合材料表面自由能近似相同的表面自由能的聚合材料。

这个薄膜具有一个相当接近可光聚合材料的表面自由能的表面自由能，因此在注入这个混合物后可引起相分离。此时，可以用紫外线照射这个混合物，以便在不用掩模或不利用照射强度分布的情况下使可光聚合材料聚合。此外，根据所要求的液晶区的直径(例如近似等于一个象素的尺寸)以构图的方式可以提供一个紫外线照射的规则强度分布。在此情况下，相对于该位置的光聚合有规则性地发生，借此确定了液晶区的位置，每个液晶区在衬底上都具有均匀的形状和规则尺寸。例如在强照射部分光聚合速度快，并且液晶材料同聚合材料之间的相分离进行得也快。因此使聚合材料很快地聚积以便把液晶材料推向弱照射部分一侧，因此使液晶材料区在弱照射部分形成，最后使每个具有均匀形状和尺寸的液晶区规则定位。通过使强照射部分同薄膜位置相对应，就可以更精确地使液晶材料同聚合材料完成相分离。

如果使紫外线照射具有上述强度分布，最好利用一个光掩模，一个微透镜，一个干扰片等使这个分布有规则。这个光掩模既可以配置在盒内部也可以配置在盒的外部(也即在衬底的朝向显示介质的那个表面或这个衬底的另一表面上)，只要获得一个紫外线照射的均匀图案即可。当这个掩膜离开盒时，这个强度分布不可能有规则，这是因为透射到盒上的光掩膜图象变得模糊的缘故。因此，最好是使光掩模尽可能地靠近液晶材料和可光聚合材料的混合物。

用作紫外照射的光源最好发射经准直的光。但是在铁电液晶显示器件中，有时需要提供一个同一个象素一样大的比较小的液晶区作为环绕一个液晶区的一个缓冲垫以改善抗冲击性能。在此情况下，通过利用离开盒的掩模或发射准直性差的光源等方法可以有意地使被掩模遮住的部分的边缘变得模糊。在使用光掩模等进行强度分配中，用于弱照射部分的光强度最好小于或等于用于强照射部分的光强度的80％。

根据本发明人的研究，如果一个光掩模有一个使一个等于或小于象素尺寸的30％的尺寸的强度分布的遮光部分，则所获得的液晶区的尺寸小于或等于一个象素的30％的尺寸。如果液晶区的尺寸等于或小于在这种情况下的那个象素尺寸的30％，则在这个象素上的液晶材料和聚合材料之间的界面很大，使对比度降低极大，这是由于在界面上的散射光引起的。为了防止出现这个问题，在应用光掩模等情况下，应使那个弱照射部分大于一个象素。具体地说，一个可取的光掩模应有一个只使非象素部分受到强照射的遮光部分。另外，在一个不是利用显示器件的聚合材料和液晶材料之间的光散射的非散射模式液晶显示器件中，如果是利用光掩模等提供这个强度分布，则这个光掩模等最好有一个覆盖住一个象素的30％或30％以上的遮光部分以便局部地降低紫外线照射强度。

为用这种方法制造的液晶盒的衬底外表面上配置一对起偏振片。这样便制成一个液晶显示器件，在这个液晶显示器件中，用在传统的TN、STN、FLC(SSF)或ECB液晶显示器件中的液晶材料作为一个液晶显示区被聚合物壁环绕。另外，这样的液晶显示器件可以用于宽视角或制成一个。用这种方式，可以制造出具有优良视角特性和对比度的液晶显示器件。

下面描述以例1为基础的具体的例子。

例1a：

在由厚度1.1mm的火石玻璃(Nippon Sheet Glass CO.Ltd制造)制成的衬底1和2上分别形成由ITO制成的200个电极3和4。ITO电极表面自由能为92.8mN/m。每个电极3和4厚度为50nm，宽为200μm，其间隔为50μm。当衬底1和2彼此如图2所示相互靠近时在没有覆盖住电极3和4的最终衬底1和2的那些部分(即非象素部分)上涂一层OFPR-800(Tokyo Oyo Kagaku制造)以便形成薄膜5和6。支承薄膜5和6的这些部分的表面自由能为36mN/m。通过使所获得的衬底1和2彼此相对，而使电极3和4彼此相对，不支承薄膜5和6的部分彼此相对，使这两个衬底彼此接近并使其间有一个6μm直径插入间隙，这样便制成一个盒。

采用0.1g的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酯，0.4g2-己基己基丙烯酸酯和0.5g异冰片基丙烯酸酯作为可光聚合的材料。采用包括0.3％(重量)的胆甾醇壬酸酯(CN)的ZLI-3700-000(Merck & Co.Inc制造)作为液晶材料。将Irgacure 184(CIBA-GEIGYCorporation制造)用作光聚合引发剂。将含这种可光聚合材料、4g的这种液晶材料、和0.1g的光聚合引发剂的均匀混合物注入到盒中。

利用高压水银灯发射经过准直的光，用紫外线以10mW/cm²照射这个盒10分钟，以便使在混合物中的可光聚合材料聚合。这样便形成了一个液晶区7并被如图1中所示的聚合物壁8环绕。

将一对起偏振片贴到这个液晶盒的外侧，并使它们的偏振轴交叉成直角。

用这种方法获得了一个视角特性优良的液晶显示器件。

例1b：

采用同例1a相同的方式制备一个盒，并将同用在例1a中所用的类型相同的混合物注入到该盒中。

然后，将一个具有相应于图3所示的电极3和4重叠的部分的遮光部分的光掩模配置在液晶盒上。利用发生准直光的高压水银灯以10mW/cm²的紫外线穿过光掩模照射这个液晶盒10分钟。

将一对起偏片贴到这个液晶盒的外侧，并使它们的偏振轴交叉成直角(同例1a)。

用这种方式获得了一个视角特性优良的液晶显示器件。

对照例1：

同例1a相同，在由厚度1.1mm的火石玻璃(Nippon SheetGlass.co.Ltd制造)制成的衬底1和2上分别形成200个由ITO制成的电极3和4；每个电极3和4厚度为50nm，宽度为200μm，其间隔为50μm。最后衬底1和2彼此相对并使它们彼此接近使其间隔为6μm直径。同将例1a中所用的同类型混合物注入到这样制成的盒中。

还同例1a相似，利用高压水银灯发射经准直的光，用10mw/cm²的紫外线照射这个液晶盒10分钟，以便使可光聚合材料聚合。

将两个起偏振片贴到液晶盒的外侧，使这二个起偏振片的偏振轴交叉成直角(同例1a)

对照例2：

按照同对照例1的相同方式制造一个液晶盒，并将同在例1a中使用的相同类型的混合物注入到这个盒中。

然后，同例1b相似，将一个具有同象素相对应的遮光部分9的光掩模配置在这个液晶盒上。利用高压水银灯发射的经准直的光，用10mw/cm²的紫外线通过那个光掩模照射液晶盒10分钟。

用同例1a相同的方式将一对起偏振片贴到这个液晶盒的外侧。

表1分别列出了按例1a和1b以及对照例1和2方法制造的液晶器件的电-光特性。

                              表1

               例1a       例1b    对照例1   对照例2

T_off           43         53        9        43

驱动电压        5.6        5.4       7.9      5.9

(v)

响应速度        65         44        -        64

(ms)

在表1中，″T_off″表示在没加电压时的光透射率；″驱动电压″代表在光透射率改变90％时的电压值；″响应速度″代表在加一个5V电压下所获得的τ_r+τ_d。表1的结果表明了，例1a的液晶显示器件所具有的对比度和响应速度同用传统的采用掩模的方法制造的比较例2液晶器件的对比度和响应速度一样高。另外虽然例1b的液晶显示器件需要比例1a的步骤多的制造步骤，但是对比度和响应速度获得更进一步的改进。

将例1a和1b和对照例1和2的液晶显示器件切开，再在液氮中使两个衬底剥开，然后用丙酮清洗这个液晶材料。然后在扫描电子显微镜(SEM)中观察在每个盒中形成的聚合物壁。所观察到的象如图4A至4D所示。如图4A所示，例1a的液晶显示器件具有图形规则的聚合物壁，这个聚合物壁同对照例2用传统的采用光掩模方法生产的液晶器件(图4D)的聚合物壁相类似。业已证实，较少的聚合材料进入到例1a的液晶显示器件的象素中。如图4B所示，例1b的液晶显示器件的聚合物壁构成规则图案，这便证实进入到象素中的聚合材料非常少，对照例1中的液晶显示器件的聚合物壁无规则地形成在聚合物弥散的液晶显示器件中。

例1c：

这个例子是制造由TFT驱动装置驱动的液晶显示器件。如图5A、5B和6所示，用一种薄膜材料对在支承TFT45和象素电极42的TFT衬底40的非象素部分和在相对的衬底41上的黑掩模43进行PI印刷处理。所用的薄膜材料是包括少量的作为非离子表面活性剂的聚乙二醇月桂酸单酯的JALS-240(Japan Synthetic RubberCO.Ltd.制造)。接着形成薄膜46和47。支承薄膜46和47的非象素部分的表面自由能为33mN/m。未支承薄膜的那一部分的表面自由能为79.5mN/m。使这样获得的衬底相互靠近，并保持一个具有直径5μm的间隙(未示出)。在黑掩模43上形成对着象素电极42的配对电极48。

将0.1g的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，0.35g的2-乙基己基丙烯酸酯和0.45g异冰片基丙烯酸酯用作可光聚合材料，将包括0.3％胆甾醇壬酸酯的ZLI-4792(Merck & Co.，Inc制造)用作液晶材料。将Irgacure184(CIBA-GEIGY Corporation制造)用作光聚合引发剂。将这个含这种光可聚合材料，4g液晶材料和0.15g光聚合引发剂的均匀的混合物真空注入到这样制成的盒中。

配置一个具有遮光部分50的光掩模49，以便使每个象素电极42同每个遮光部分50相对应，(如图6中所示)。然后用10mW/cm²的紫外线透过光掩模照射液晶盒10分钟，使这个可聚合材料发生聚合反应。这样便获得一个被聚合壁52环绕的液晶区51。

比较例3：

同例1c相似，使图5A和5B所示的TFT衬底40和一个配对的衬底41互相靠近，并保持直径5μm的间隙。这样便制成一个盒，将同例1c中用的混合物相同的混合物在真空下注入到这个盒中。

仍同例1c相似，设置具有一遮光部分50的光掩模49，以便使每个象素电极42同每个遮光部分50相对应，用10mW/cm²的紫外线通过光掩模照射这个液晶盒10分钟。

用光学显微镜观察在例1c和对照例3中产生的液晶显示器件的象素，发现，在例1c中的液晶显示器件的象素中的液晶材料同聚合材料已经更精确地相分离了，并且进入象素中的聚合材料也比进入对照例3中的液晶显示器件象素中的少。

对这些液晶显示器件的电-光特性进行测量后表明：例1c中的液晶显示器件在对比度和响应速度上明显地优于对照例3的液晶显示器件。

在例1、1a至1c中描述了非散射型的液晶显示器件，但是本发明并不限于此，它也适合于散射-透射型的液晶显示器件。

在如上所述的例子中，液晶显示器件是通过简单的矩阵驱动方法或TFT驱动方法驱动的。但是，本发明也适合于利用MIM等有源驱动方法驱动的液晶显示器件，因此对这些方法是不限定的。

另外可以将一对塑料薄膜或类似物用作彼此相对的衬底。

例2：

这个例子类似于例1和1a至1c，相同的参考号代表相同的元件。

图16A是这个例子的一个衬底的剖视图，图16B是沿图16A的A-A线的剖视图。用包括2％(重量)的β-(全氟辛基乙基)乙基丙烯酸酯的OMR83(Tokyo Oyo Kagaku制造)对支承由ITO构成的透明电极20(厚度为50nm)的玻璃衬底1(厚度为1.1mm)进行旋涂，然后进行干燥。接着用一个光掩模覆盖衬底1并用紫外线照射。用这种方式，衬底1上配置有一个具有如图16A所示的图案的保护膜21。透明电极20的表面自由能和保护膜21的表面自由能列在下面的表2中。

                     表2

                衬底上的表面自由能

              在ITO电极上            在保护膜上表面自由能        92.8                    29γ_c(mN/m)

在这个例子所用的液晶材料和可光聚合材料的表面自由能列在下面的表3中。

                          表3

           液晶材料和可光聚合化合物的表面自由能

                ZLI-4792                可光聚合的

            (包括0.4％S-811)              化合物

表面自由能          32                      26

  (mN/m)

使支承保护膜21和透明电极20的两个衬底彼此靠近并使在它们之间保持截面间隙为5.5μm。这样便制成一个盒。将下列材料混合以便获得注入到这个盒中的混合物。这些材料是：0.1g由结构式3表示的化合物1、0.2g全氟乙烯、0.2gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、4.5g包括作为液晶材料的0.4％(重量)的S-811(一种手性试剂)在内的ZLI-4792(Merck & Co.，Inc制造)和0.025g作为聚合引发剂的Irgacure651。这样便获得包括列在表4中的组分的混合物。

                    结构式3

R：

CH₂＝CHCOO(CH₂)₈-O-

                       表4

           例2、6和7中所用的混合物的组分(重量％)

化合物1    β-(全氟辛基)    辛基丙烯酸酯      P-氟苯乙烯

           乙基丙烯酸酯

例2  20          40               0                40

例6  20          20               20               40

例7  20          0                40               40

将所获得的混合物注入到盒中，然后用高压水银灯在100℃下以7mW/cm₂的紫外线照射这个盒8分钟，以便使可光聚合材料聚合。如果在液晶盒的另一侧(即未有支承图案的那个表面上)进行紫外线照射，则可获得同样的效果。因为衬底的温度超过液晶材料的各向同性温度T_iso，所以液晶分子不是在这个照射期间，而是在随后的热处理过程中沉积的。在紫外线照射后，使液晶盒经过从100℃到30℃的缓慢冷却处理12小时，在同时加一个±2.5v的电压(60赫的方波)。

用偏振显微镜观察这个液晶盒。如图17所示，可以发现在液晶畴D上有一个同那个斑点图案(即象素的图案)相同的规则图案。还观察到一个条纹结构17，条纹结构17一般是在几乎每个象素区18存在的液晶畴D上的分子轴对称取向或同轴地取向时才能观察到，还观察到一个在聚合物壁8附近的暗环，已结合图15描述过这个暗环。在加一个电压后又对这个液晶盒进行进一步的观察，结果表明在加电压的情况下没有形成位错线。

将一对偏振片固定到这个液晶盒上使它们的偏振轴相交成直角，这样便获得一个液晶区7被一些聚合壁8环绕的液晶显示器件。在液氮中使这两个衬底同液晶盒分开，用丙酮清洗这个液晶盒，在经干燥后，在激光显微镜下观察留在衬底上的聚合材料。结果发现厚度约为0.1μm的这个聚合物已固定在液晶区7的内部。

这个液晶显示显示器件的电-光特性同随后例子中制造的液晶显示器件的电-光特性一起都列在表5中并示于图18A至18F中。

                         表5

                    显   示   特   性

            例2    例3    对照例5    例6    例7    例10不加电压时       61     78      94        65     63     75的透光率(％)加10v电压时的透光率(％)     0.6     2.1    0.1或     0.8    1.4    0.6

                            小于V₉₀(v)          5.3     5.5    4.3       5.9   6.5     5.4在中间显示中观察到的       ○      ○     ×        ○    ○      ○对比度颠倒现象

在表5中对于没有观察到对比度颠倒现象的那个液晶显示器件用记号○表示，而对于容易观察到对比度颠倒现象的那个液晶显示器件用记号×表示。如果所加的电压变高，这个盒的透光率也改变。V₉₀被定义为透光率相对透光率变化的总量改变为90％那个电压值。

列在表5中的数据和图18A到18F的结果表明：在对照例5的TN盒上观察到的对比度颠倒现象将在下面予以说明(它的电-光特性示在图19A至19F中)，这个对比度颠倒现象在本例中的液晶盒没有观察到，表5和图18A至18F的结果还表明在电压饱合时间内的宽视角下透射光没有增加。在假设两个具有平行偏振轴的起偏振片是空白的条件下(即具有100％的透光率)便可以获得上述那些数据和结果。

对照例4：

按照同例2的表面自由能相似的分布并利用相同的材料但用一个如图20A和20B的平面图和剖视图中所示的相反图案在一个衬底上形成一个图案。用同例2相同的方法将这个衬底制成一个盒，在同例2相似的条件下制成一个液晶显示器件。在偏振显微镜下观察这个液晶显示器件，结果发现：环绕具有较小表面自由能的矩形部分的中心形成聚合壁8，以便将液晶区7环绕(见图21)。根据例2和对照例4可以看出，利用一个表面自由能分布的图案，使在混合物中的具有较小表面自由能的可光聚合材料聚集在一个具有较小表面自由能的区上，而使混合物中具有较大表面自由能的液晶材料聚集在具有表面自由能比较大的区上，从而获得能量的稳定性。

对照例5：

用AL-4552(Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.制造)旋涂在一个同例2相同的衬底上形成一个取向膜，然后进行烧结。利用尼龙绒布对所获得的衬底进行抛光处理。使一对这样的衬底互相靠近，以便使它们的取向方向如同例2那样互相垂直。将包括0.4％(重量)的S-811的相同的液晶材料ZLI-4792注入到这个盒中，然后将一对起偏振片贴到这样制成的液晶盒上并使它们的两个偏振轴交叉成直角。这样便制成一个传统的TN显示器件。

将这个液晶显示器件的电-光特性列在表5并示于图19A至19F中。

例3

将一个具有如图22所示的形状、同象素电极20相同的滤色片部分22和在滤色片部分22周围的透明部分23的基片的滤色片24配置在用在本例中的那个配对衬底上。将一个在衬底上包含β-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯的黑基片26配置在TFT衬底27上，黑基片26具有如图23A和23B所示的、形状同那个象素电极20相同的并在相应于象素电极20位置上的孔25。使这两个衬底互相接近以便制成一个5.5μm的间隙的盒。将与例2中用的混合物相同的混合物注入到这个盒中并透过在盒中滤色片24用紫外线照射。

在偏振显微镜下观察这样制成的液晶盒，发现大多数象素被一个单畴液晶区占据，在这个区的液晶分子在空间上是螺旋取向的。将一对起偏振片贴到这个液晶盒上，使这两个起偏振片的偏振轴相交成直角。这样便制成了本例中的液晶显示器件。这个液晶显示器件在无电压作用下的透光率列在上面的表5中。在测量透光率时，假设夹在具有平行偏振轴的两个起偏振片中的盒(即在注入液晶材料之前的那个盒)是空白的(即具有100％的透光率)。

例4和5：

这两个例子中的液晶盒具有同在图16A和16B所示的例2和3中形成的图案相同的图案。将0.1gR-684、0.2g对氟苯乙烯、0.2gβ-(全氟辛基乙基丙烯酸酯、4.5g包括0.4％(重量)的S-811的液晶材料ZLI-4792(Merck & Co.，Inc.制造)和0.025g光聚合引发剂Irgacure651混合成待注入到盒中的混合物。将这个混合物注入到同例2和3中制造的液晶盒相同的液晶盒中并分别完成同例4和5中制造液晶显示器件工序相似的工序。在偏振显微镜下分别对不加电压或加电压下的例4的液晶显示器件进行观察。

在未加电压状态下观察到一个如图24A所示的条纹结构17，这个条纹结构通常是在几乎每个象素区18中存在的液晶畴D中的液晶分子轴对称取向排列或者同那个中心轴线AX同轴排列时才能观察到。

在这个液晶显示器件中，如果加一个电压，则在环绕液晶区7的聚合壁8附近形成一条位错线(如图24B所示)。当用相同的方式观察例5的那个液晶显示器件时，在象素区18中几乎没有形成位错线15。可以断定，这个位错线15被图23A和23B所示的黑基片26遮住，或者是没有形成位错线15。

例6和7：

利用包括同用在例2中的液晶材料相同的液晶材料和包括列在上表4中的组分的可光聚合材料的混合物和在例2中制成的同样的盒并在同例2的条件相同的条件下制成例6和7的液晶显示器件。通过利用这样制成的液晶显示器件，对采用具有一个氟原子的单聚物所获得的效果进行了测量，结果如上表5所示。这些包括具有一个氟原子的单体的液晶显示器件，也即例2、3、6和10中的那些液晶显示器件表现出优良的特性，例如使驱动电压降低，在一个饱和电压作用下的透光率降低。

对照例6：

用同例3相同的方法制造一个盒，并将同例3中所用的混合物相同的混合物注入到这个盒中。按同例3中的方式相同的方式用紫外线透过TFT衬底27照射这个液晶盒。将一对起偏振片贴到这个液晶盒上。这样便制成一个聚合物弥散的液晶显示器件。在本对照例中的这个液晶显示器件中，形成的液晶区为颗粒状，所获得的显示从整体上看是粗糙的。

例8(在采用热固材料的情况下)：

使用同例2制造的盒类似的一个盒。将包括0.1g双苯酚A缩水甘油酸酯、0.3g异冰片基丙烯酸酯、0.1gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、4.5g包括0.4％(重量)的S-811的液晶材料ZLI-4792(Merck & Co.，Inc.制造)和0.05g作为聚合引发剂的t-丁基过氧化物的混合物注入到这个盒中。将所获得的液晶盒在加一个±2.5电压(方波，60HZ)下加热到150℃2小时，然后经12小时的从150℃缓慢地降到30°的热处理。在偏振显微镜下观察所获得的液晶盒，发现同例2相同的液晶分子的取向。将一对起偏振片贴到这个液晶盒上并且使这两个起偏片的偏振轴相交成直角。这样制造的液晶显示器件也具有优良的视角特性。

例9(在热相分离后进行紫外线照射的情况)：

按同例2中所用的方法制造所用的盒和所用的混合物。将液晶盒加热到100℃，以便保持液晶材料的各向同性相。然后使温度从100℃逐渐降低，在50℃时使可聚合材料和液晶材料进行相分离。用高压水银灯产生的7mW/cm²的紫外线对所获得的液晶盒照射10分钟，使可聚合材料发生聚合反应。如此，因为液晶材料和可聚合材料间的相分离是在可聚合材料聚合之前进行的，所以使可聚合材料几乎没有贴附到在液晶区内的衬底上，从而改进了黑电平。此外，这个附着比高达97％(在25℃下)，这是因为聚合反应不大会在液晶区中引起。

在偏振显微镜下观察这样制成的液晶盒，发现液晶分子的取向同例2的分子取向相同，聚合物壁形成的形状是规则的，因此所获得的显示是比较圆滑的。

将一对起偏振片贴到这个液晶盒上，并使两个起偏振片的偏振轴成直角相交，这样制得的液晶显示器件的视角特性也是优良的。

例10(在利用含有化合物1和2的混合物的情况下)：

用同例2中采用的方法相同的方法制造一个盒。将0.25g由结构式3代表的那个化合物1、0.175g由下面的结构式4代表的化合物2、0.2gP-氟苯乙烯、0.15gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、4.5g包括0.4％(重量)的S-811的液晶材料(Merck & Co.，Inc.制造)的ZLI-4792和0.025g聚合反应引发剂均匀混合后作为注入到这个盒中的混合物。结构式4：

将所获得的混合物注入到这个盒中，用同例9所用的方法相同的方法保持这个混合物的各向同性相。使那个温度逐渐降低以便析出液晶材料，然后用紫外线照射引起聚合反应。

在偏振显微镜下观察这样制成的液晶盒，发现了如图24A和24B所示的结构。在本例中没有观察到在例2中制成的液晶盒中观察到的边界环。这个环的存在表明液晶分子相对象素区的中心轴线是轴对称取向的。在加一个电压的同时对这个液晶显示器件进行观察，没有形成位错线。将一对起偏振片贴到这个液晶盒上并使两个起偏振片的偏振轴互相交叉成直角。这样制成的液晶显示器件的视角特性也是优良的。

例11、12、13和对照例7(用于衬底上保护膜的材料)：

在这些例子和对照例中制造的液晶盒有一个如图16所示的保护膜图案。用OMR83(Tokyo Oyo Kagaku制造)旋涂一个支承由ITO制成的透明电极20(厚度为50nm)的玻璃衬底1(厚度为1.1nm)，然后经干燥处理。用一个光掩模覆盖所获得的衬底，并透过光掩模用紫外线照射。这样便制造了支承按例11的方法制成的并同例2中形成图案相同的保护膜21的衬底。例12的一个衬底是用同上述相同的方式除了使4％(重量)的-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯包含在OMR83中外制成的。例13的衬底也是按上述方式[除了用OFPR800(Tokyo Oyo Kagaku制造)代替OMR 83外)]制造的，对照例7的衬底是按上述相同方式[除了用包括2％重量的环氧酯3002M(Kyoeisha.Yushi Kagaku制造)替代OMR83外)]制造的。由不同材料形成的保护膜的表面自由能列在下面的表6中。用在这些例子中的ITO表面自由能为92.8mN/m。借助利用这些不同的衬底，用和例2相同的方法制造不同的盒。将同用在例2中的混合物相同的混合物注入到每个盒中。这样便制造出液晶-聚合物复合物显示器件。

                        表6

               在保护膜材料上的表面自由能

                例11      例12       例13     对照例7

表面自由能      33.1      30.1       65.1      78.2

  (mN/m)

注：ITO的表面自由能是92.8mN/m。

对在例2和11至13中制造的液晶盒的观察发现，在所有的那些盒中聚合物壁都形成在保护膜21上。当表面自由能的差别比较大时，可以改进聚合物壁的规则性，并且可以降低所获得的显示的粗糙性。具体地说，在对照例7中，保护膜同透明电极之间的表面自由能的差是14.6mN/m，这个聚合物壁的规则性较差。因此用在对照例7中的保护膜材料对在每个象素内形成一个液晶区的可控性能较差。

将一对起偏片贴到每个液晶盒上并使两个起偏振片的偏振轴相交成90°角。这样制造的液晶显示器件具有优良的视角特性。

例14(在两个衬底上形成图案的情况下)：

本例产生的盒有一个如图16所示的保护层图案。本例使用的支承具有表面自由能分布的图案的两个衬底同按例2方法制造的衬底相同。将一对这样的衬底彼此靠近，以便使由在一个衬底上保护层形成的图案与在另一个衬底上的那个图案相对应。将同例9所用的混合物相同的混合物注入到这样制造的盒中，并按同例9的方法进行液晶材料和聚合材料之间的相分离。在偏振显微镜下观察这样制成的液晶盒，发现形成了有几乎完美的图案的聚合物壁。

将一对起偏振片贴到这个液晶盒上并使两个起偏振片的偏振轴交叉成直角。这样制成的液晶显示器件具有优良的视角特性。

例15、16、17和对照例8(盒间隙)：

采用与在对照例7中所用的材料相同的材料，按照例15、16、17和对照例8制造四种分别支承同对照例7中形成的相似图案的衬底。这四种衬底间的差别在于所形成的相应的区的厚度，如下表7中所示。分别利用这些衬底按对照例7的方法制造液晶盒。在偏振显微镜下分别观察每个液晶盒，观察到如下的现象：在例15至17中的液晶盒的聚合物壁形成得规则；而在对照例8中的液晶盒由于盒的间隙小不能使足够多量的混合物进入到这个液晶盒中而产生一些气泡。

                     表7

            对照例7    例15    例16    例17    对照例8保护层的厚度      0.17     0.83    2.97    4.73     5.22(μm)保护层上方的      5.33     4.68    2.53    0.77     0.28盒的厚度A(μm)ITO上方的A/       0.03     0.15    0.54    0.86     0.95盒厚度相分离          杂乱无章    好      好      好     很多气泡

例18(聚合基片STN)：

在本例中制造的盒具有如图16所示的那样的保护膜图案。用一层聚亚胺取向膜(Saneba150；Nissan Kagaku制造)覆盖一个厚度为1.1mm的支承由ITO制成的透明电极20(厚度50nm)的玻璃衬底。用包括2％(重量)的β-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯的OMR 83旋涂所获得的衬底，并进行干燥。用一个光掩模覆盖这个衬底，然后用紫外线照射。这样便在这个衬底上形成一个与例2中的图案相同的图案。对所获得衬底在一个方向进行抛光。只用那个聚亚胺取向膜覆盖到另一个也支承透明电极20的玻璃衬底(即配对衬底)上，并进行抛光处理。使这两个衬底彼此靠近并使其间保持一个间隙而使最终的盒的厚度是9μm并使抛光处理的抛光方向相交成240°角。至此制造一个用于STN的盒。将包括0.2gR684(Nippon KagakuCo.，Ltd.制造)、0.1gP-苯基苯乙烯、0.1g硬脂基丙烯酸酯、0.6g具有结构式4结构的化合物2、4g液晶材料ZLI-4427(Merck & Co.，Icn.制造，其中事先通过填加S-811将扭曲角调整到240°)和0.025光聚合引发剂Irgacure 651的混合物注入到这个盒中。然后按例9的方法引起聚合反应。

在偏振显微镜下观察这样制造出的液晶盒，发现：如图25所示，在大至相应于每个保护层21的区上形成一个STN取向的液晶区7，按照一个图案形成一些聚合物壁8环绕液晶区7。这个液晶盒的特性列入下表8中。用这个液晶盒制造的液晶显示器件的显示性能可以等同于在对照例9中利用原来的STN液晶盒制造的液晶显示器件的性能，并且在用尖锐的工具(例如笔)压迫这个液晶盒时所显示的图象几乎不变。

                        表8

                 聚合物基片STN的显示特性：

            对比度     响应速度(ms)   用笔压时的显示状态

例18          9            298              不改变

对照例9       10           250              改变

对照例9：

利用例18用的那种既不支承保护层21也没有表面自由能分布的衬底制造一个原始的STN取向液晶盒。所用的液晶材料与例18中用的材料相同。它的对比度、响应速度和当用笔压迫那个显示区时显示的变化列在上表8中。因为在这个对照例中的液晶盒上没有形成保护层21，所以由于笔的压力引起的衬底的变形影响了显示状态。

例19(在使液晶材料的表面自由能和聚合材料的表面自由能的大小颠倒的情况下)：

用OMR83(ToKyo Oyo Kagaku制造)旋涂同例2使用的那种支承ITO电极20的衬底，然后用一个光掩模对其曝光/显影。所用的光掩模类似于例2中用的滤色片24，如图22所示，但要将滤色片22的位置和透明电极23的位置对调。因此这样制造的衬底具有一个同在图23A中所示的保护层的图案相反的图案。使这样制造的一个衬底同一个支承ITO电极20的配对衬底互相靠近并使它们之间保持一个截面间隙5.5μm，以便形成一个盒。将包括0.04g R684、0.2gp-氟苯乙烯-4.4g包括0.4％(重量)S-811的液晶材料的ZLI-4792(Merck & Co.，Inc.制造)、0.025g聚合反应引发剂Irgacure651的混合物注入到这个液晶盒中，并引起聚合反应。可聚合材料的表面自由能为39.2mN/m，这个值比液晶材料的表面自由能32mN/m大。聚合物壁和液晶区是以同例3中形成图案相反的图案形成的。

利用这样制造的液晶盒，按例2的方法制造一个液晶显示器件。在偏振显微镜下观察这个液晶显示器件，发现聚合材料和液晶材料分别聚集在ITO电极22和保护层21上。

在本例中即使使同例2中的液晶材料和可聚合材料的表面自由能的大小关系颠倒，也可以通过适当安排衬底上表面自由能使聚合物壁和液晶区按要求定位。

例20：

在一个经充分清洗的厚度为1.1mm的玻璃衬底(#7059，Corning Co.，Ltd.制造)上蒸镀一层100nm厚的ITO层作为透明电极。在这个支承ITO层的衬底上旋涂光敏树脂，依次用紫外线进行曝光/显影，蚀刻ITO，剥离光敏树脂。通过这种方法后，在衬底上形成一些间距为100μm，宽为80μm，其间的间隔为20μm的条形电极。使一对这样的衬底互相靠近并保持一个直径5μm的间隙，以便使支承电极的表面彼此相对，并使两个衬底上的条形电极交叉成直角，这样便制成一个盒。

注入到这个液晶盒中的混合物包括：90％(重量)的液晶材料ZLI-4792(Merck & Co.，Inc.制造)、4％(重量)的异冰片基甲基丙烯酸酯、4％(重量)的异冰片基丙烯酸酯、1.5％(重量)的P-苯基苯乙烯、0.25％(重量)的聚合反应引发剂Irgacure 651和0.2％(重量)的S-811。使这些组分均匀混合，然后将这个均匀混合物通过真空注入到这个盒中，同时保持在使这个混合物不受紫外线照射的状态下。

接着，对这样制成的液晶盒进行进一步处理，以便可在液晶盒的电极上加一个外电压。在恒温器中，将液晶盒加热到100℃，在保持这个温度1小时后，将一个电压±5V(方波，60Hz)加到两个衬底上的电极上。然后使液晶盒逐渐降温到74℃ ，在此同时保持加上这个电压。可以事先断定，混合物在这个温度下分成液晶相和聚合材料的各向同性相。在保持所加的电压和这个温度下的同时利用高压水银灯发出的7mW/cm²(365nm)的紫外线照射液晶盒10分钟，这样便使分离的液晶相和各向同性相能作为一个液晶区和一个聚合物壁固定住。然后断开所加的电压，将一个起偏振片和一个检偏振片固定到这对衬底的各自外表面上，使起偏振片和检偏振片的透光轴相交叉成直角。这样便制成一个液晶显示器件。在偏振显微镜下对这个液晶显示器件的观察结果示在图26中。例20的这个液晶显示器件同对照例10的液晶显示器件的比较数据列在下表9中。

在图26中，条状电极用A₁和A₂表示，电极之间的间隔，也即非电极部分用B₁和B₂表示。如图26所示，液晶区7被精确地控制以便在加电场的区内形成，而聚合物壁8也被精确地控制以便在非电极部分形成。在每个液晶区7中都发现有一个条纹结构17。条纹结构17的十字部分平行于起偏振片和检偏振片的透射光轴。因此条纹结构17对这个液晶显示器作的性能没有损害。

这个液晶显示器件具有优良的显示特性，它的视角特性超过传统的TN型液晶显示器的视角特性，并且不会出现对比度颠倒。用肉眼观察没有发现透射光的不规则性，并且没有发现粗糙的地方，这个观察是在距该液晶显示器件10cm处进行的。

                     表9：

例20的液晶显示器件同对照例10的液晶显示器件之间的对比：

                       例20          对照例10

粗糙度(距器件10cm      无              发现

处观察)

粗糙度(距器件30cm      无              发现

处观察)                             (比在距10cm处观

                                     察到的要少)

对照例10：

同例20相似，制造一个盒并对盒进行处理，以便在盒中的电极上加一个电压。然后将电极短路，以便停止加电压。将与例20所用的相同混合物通过真空注入注入到这个盒中，在恒温器中将这个盒加热到100℃，在这个温度下保持1小时。然后使液晶盒缓慢冷却到74℃，在保持这个温度的同时利用高压水银灯产生的7mW/cm²(波长365nm)的紫外线照射这个盒10分钟，借此使相分离过的液晶相和各向同性相固定，成为液晶区和聚合物壁。将一对偏振膜固定到这个液晶盒的两个外表面上，使这对偏振膜的透光轴相交成直角。这样便制成一个液晶显示器件。

在偏振显微镜下对这个液晶显示器件观察的结果示在图27中。电极和非电极部分同图26类似。如图27所示，每个液晶区的位置和形态不如例20中的控制的精确，而使各个液晶区的尺寸不同。

这个液晶显示器件也有优良的性能，它的视角特性超过传统的TN液晶显示器件的视角特性。并且没有引起对比度颠倒的现象。但是肉眼观察发现如上表9所示的透光不规则性，即使在距液晶盒30cm处仍可观察到这种粗糙之处。

例21：

用与例20的相同方法制造一个衬底，用聚亚胺取向膜旋涂支承电极的衬底的那个表面，然后进行抛光处理。按与例20相同的方式使一对这样的衬底彼此靠近并保持一个间隙。在本例中这个间隙为6.5μm而不是5μm。将经均匀混合的85％(重量)的包括S-811的液晶材料ZLI-4427、6％(重量)的异冰片基丙烯酸酯、6％(重量)的R-684、2.5％(重量)的苯乙烯和0.5％(重量)的聚合反应引发剂Irgacure651的混合物通过真空注入注入到这样产生的液晶盒中。

将用在本例中的液晶材料ZLI-4427同S-811混合以便调整手性间距P和盒的间隙d间的关系，使d/P＝0.5。然后在恒温器中将液晶盒加热到100℃并保持这个温度1小时。将±5V电压(方波，60Hz)加到两个衬底的电极上。在保持加电压的同时，使液晶盒缓慢冷却到71℃。可以预先断定：这个混合物在这个温度下被相分离成液晶相和各向同性相。在保持这个温度和电压作用的同时，用高压水银灯以7mW/cm²(365nm)的紫外线照射这个液晶盒8分钟，从而将分离过的液晶相和各向同性相固定成为液晶区和聚合物壁。然后停止电压作用，将一个起偏振器和一个检偏振器分别固定到这个液晶盒的两个表面上。这样便制成一个液晶显示器件。

在偏振显微镜下对这个液晶显示器件观察的结果示在图29中。这个液晶区的光学特性与传统的STN型液晶显示器件的液晶区的光学特性相同。电极区和非电极区与图26相类似。在本例中，液晶区也能被精确地控制在有电场作用的区中形成。在本例中没有形成如图27所示的条纹结构。

本例的液晶显示器件在受一个压力作用时没有观察到显示图象的颜色和其它方面的变化，而在传统的显示器件中在同样条件下的显示图象是要变化的。另外，在这个显示器中既没有不规则性也没有粗糙性。

例22：

使用支承有源矩阵驱动的TFT(薄膜晶体管)的玻璃衬底和一个支承取向膜的配对衬底制成一个盒。使最靠近液晶材料配置的取向膜不受与采用TFT的传统液晶显示器件不同的抛光处理。在液晶材料上配置端子电极以便将电压加到透明电极上，将与例20中用的相同混合物通过真空注入注入到这个液晶盒中。将这样制成的液晶盒在恒温器中加热到100℃，在这个温度下保持1小时，将一个±5V电压(方波：60Hz)通过TFT加到两个衬底上的电极上。在保持所加电压的同时使这个液晶盒缓慢降温到74℃。在保持这个温度和所加的电压作用的同时用高压水银灯以7mW/cm²(365nm)的紫外线照射这个液晶盒20分钟，从而使已分离的液晶相和各向同性相固定成为液晶区和聚合物壁。

上述的紫外线照射的时间应比例20中的长，因为是透过支承TFT的衬底照射这个液晶盒的，并且因为照射的紫外线被电极之间的驱动线所衰减。

然后，撤掉所加的电压，将一个起偏振片和一个检偏振片固定到这个液晶盒的两个外表面上，使起偏振片和检偏振片的透光轴相交成90°角。这样便制成一个液晶显示器件。在偏振显微镜下对这个液晶显示器件的观察结果示在图28中。如图28所示，液晶区7的位置和形状都获得了精确地控制，从而可调整象素的位置和尺寸。聚合物壁8几乎没有在对显示有贡献的象素的内部形成。

这个液晶显示器件也具有优良的显示特性，它的视角特性超过传统的TN液晶显示器件，并且没有引起对比度颠倒的现象。此外，用肉眼没有观察到透光的不均匀性，在离开液晶盒10m处肉眼观察没有发现粗糙性。

例23：

图30是本例的液晶显示器件的剖视图。如图30所示，这个液晶显示器件包括：一对彼此相对的由玻璃或类似物制成的衬底1和2，一个被聚合壁8环绕的液晶区7，液晶区7和聚合壁8一起作为夹在衬底1和2之间的显示介质起作用。在衬底1上配置连接线作为内表面上ITO电极3，在衬底2上配置连接线作为内表面上的ITO电极4。电极3对着电极4的那部分作为一个象素工作。

下面描述制造这种液晶显示器件的方法。

在衬底1和2的表面之一上分别形成厚度为200nm的条形的ITO电极3和4。然后通过例如用SE-150(Nissan Kagaku制造)旋涂衬底，形成厚度为50nm的取向膜，而后对它进行烧结。最后利用尼龙布对取向膜的表面进行单方向的抛光处理。此时抛光布的绒面对电极的触压和接触压力与对非电极部分的触压和接触压力不同。具体地说，如图31所示，当一个抛光布31覆盖的抛光轮旋转，并且支承电极3和取向膜30的衬底1同时在箭头所示的方向移动时，这个抛光布的绒面对电极的压力比对非电极部分的压力大。因此使在取向膜30上获得的表面与非电极部分获得的表面不同。在抛光处理后，使衬底1和2彼此靠近并保持一个间隙，从而使电极3和4彼此相对。将一种由液晶材料、可光聚合或热固材料和聚合反应引发剂的混合物注入到这样得到的液晶盒中。在本实施例中，该混合物是由下列材料制备的：0.612g液晶材料ZLI-4792(Merck & Co.，Inc.制造)、0.03g异冰片基丙烯酸酯、0.03gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、0.008g作为可光聚合材料的P-苯基苯乙烯和0.003g的光聚合反应引发剂Irgacure651(CIBA-GEIGY Corportion制造)。

将这样制成的盒加热到95℃，此时的液晶材料是处在各向同性相状态，并保持这个温度。利用紫外线例如以10mW/cm²的功率照射10分钟。然后使这个盒以近似-0.2℃/min的速度降到室温。这个在各向同性相中的热处理使可聚合材料聚集在非电极部分。然后再用10mW/cm²的紫外线照射这个液晶盒10分钟。在偏振显微镜下观察这样制造的液晶盒，发现聚合物壁8形成在非电极部分(如图32所示)。液晶区7的互溶温度T_N-I为86℃，但单独的液晶的互溶温度是90℃，这表明，象素几乎被液晶材料所佔据，并且液晶材料和可聚合材料精确地被相分离。

例24：

图33是本例的在抛光处理过程中的液晶显示器件的剖视图。如图33所示，将一个连接线配置在由玻璃或其它类似物制成的衬底的表面上作为电极3，取向膜30形成在电极3上。一个保护膜21形成在一个和在取向膜30内的电极3之间的间隔对应的凹部。一个配对衬底具有相似的结构，并且在这两个衬底彼此靠近时各个电极相对的部分作为一个象素工作。

下面描述制造本例的液晶显示器件的方法。

将ITO电极3按条形形成在每个衬底上。用SE-150(NissanKagaku制造)在电极3上形成厚度为50nm的取向膜30。然后在取向膜30上且形成在电极之间的凹部上利用OFPR-800(Tokyo OyoKagaku制造)形成正的光敏保护层21，并经光刻处理成近似为50nm的厚度。接着对衬底的支承取向膜30和保护层21的那个表面用尼布或类似物进行抛光处理。在抛光过程中可使保护层21脱开。将这样制得的衬底固定到用同样方式制造的配对衬底上并使它们之间保持一个间隙。

将一种由液晶材料、可光聚合材料或热固材料、和聚合反应引发剂组成的混合物注入到这样制成的盒中。用在本例中的这个混合物包括：0.612g的液晶材料ZLI-4792(Merck & Co.，Inc  制造)、0.03g异冰片基丙烯酸酯、0.03gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、作为可光聚合材料的0.008gP-苯基苯乙烯和0.003g聚合反应引发剂Irgacure651(CIBA-GELGY Corporation制造)。将所获得的液晶盒加热到液晶材料处在各向同性相的一个温度95℃，并保持这个温度。

然后，用10mW/cm²的紫外线照射这个液晶盒约10分钟，再使这个液晶盒以约-0.2℃/min的速度缓慢降到室温。这个在各向同性相的热处理使可聚合材料聚集在非象素部分。再在室温下用10mW/cm²的紫外线照射这个液晶盒10分钟，以便使可聚合材料更进一步聚合。在偏振显微镜下观察这样制成的液晶盒，发现：如图32所示，聚合物壁形成在非象素区。液晶区的互溶温度T_N-I是86℃，而单独液晶材料的互溶温度是90℃。这表明象素几乎全被液晶材料据，而液晶材料同可聚合材料被精确地相分离。

例25：

在本例中按照下表10制备五种可光聚合材料a至e。每种材料的表面自由能也列在表10中。将一种由1g可聚合化合物之一，4g包括0.4％(重量)的S-811的液晶材料E-7(Merck Inc，.Co制造)和0.025g聚合反应引发剂Irgacure184(CIBA-GEIGY Corporation制造)的混合物注入到用同例2相同的方法制造的盒中。用高压水银灯发射的7mW/cm²的紫外线照射所获得的五种液晶材盒8分钟，以便使光可聚合材料聚合。在利用可光聚合材料a和b的那两种液晶盒中有大量的聚合材料进入液晶盒的象素中，而在利用可光聚合材料c、d和e的那三种液晶盒中没有发现聚合材料进入象素中。

                 表10

    可光聚合材料的组分％(重量)和表面自由能：

    表面自由能               全氟辛基乙    P-氟苯

      (mN/m)      DPCA-30    基丙烯酸酯     乙烯

a      41.2       100％          0％         0％

b      40.2        95％          0％         5％

c      36.8        80％         10％        10％

d      30.5        60％         20％        20％

e      25.3        40％         30％        30％

注：DPCA-30是一种由Nippon Kayaku Co.，Ltd制造的可

光聚合材料

例26：

将一种由1g表10中的a至e中之一的可光聚合材料，4g包括0.4％(重量)的S-811的液晶材料E-7(Merck，Inc.，Co.制造)和作为热聚合反应的引发剂的0.025g叔丁基过氧化物组成的混合物注入到按例2方法制造出的盒中，这样便制成五种液晶盒。将这五种液晶盒加热到130℃保温4小时，以便在利用可光聚合材料情况下发生聚合反应。同例25相似，在利用可光聚合材料a和b的那两种液晶盒中，发现在象素中有聚合材料，而在利用可光聚合材料c、d和e的那三种液晶盒中，在象素中没有发现聚合材料。

例27：

按照与例25相同的混合物制造五种液晶盒。将所获得的五种液晶盒加热到90℃，然后以-0.5℃/min的速度缓慢降到一个比每种混合物的各相同性温度低2℃的温度。在保持这个温度的同时，用高压水银灯以7mW/cm²的紫外线照射所获得的五种液晶盒8分钟。以便使可光聚合材料聚合。发现在利用可光聚合材料a和b的那两种液晶盒中在象素中有少量的聚合材料。而在分别利用c、d和e的可光聚合材料的那三种液晶盒中在象素中不仅没有发现可聚合材料，而且还发现陷入到聚合物壁中的液晶材料的数量减少了。

在上述例子中液晶显示器件具有下列特性：

1.在液晶区的液晶分子是轴对称取向的。由于这个取向，这些液晶显示器件改善了视角特性。具体地说，这些液晶显示器件适用于在个人计算机、词处理器、游戏机或电视机的宽视角平面显示设备中以及利用光闸效应的显示板、窗、门或墙等的装置中。

2.至少一个衬底上的液晶区中的液晶分子是在一个方向上取向的。利用TN或STN液晶显示器件取向膜的通常用的取向调节力，使在一个衬底上的液晶分子在一个方向上取向。这样便防止了由于外界压力使盒的间隙改变而引起显示性能下降。由于这种对外界压力的强度的存在使本发明的液晶显示器件适合用在具有笔型检测键盘或便携式远距离终端的显示装置中。

显然，根据上面的说明，本发明可以使聚合物壁形成在所要求的位置上，可以使液晶材料从聚合材料中精确地相分离。从而使本发明的液晶显示器具有较高的对比度。又因为进入象素中的聚合材料很少，所以改善了响应速度。

通过配置一对偏振片，使这个液晶盒适合用在传统的TN、STN、FLC(SSF)和ECB液晶显示器件上，并使这些器件具有宽的视角和优良的对比度。

本发明的液晶显示器件具有广泛的应用范围，例如，用于平面显示装置中，(包括投影电视机、个人计算机等)，以及利用光闸效应的显示板、窗、门和墙壁等。另外可以利用一个薄的衬底或薄膜衬底等提供一个薄液晶显示器件。

在本发明中，在一个象素中的液晶分子相对该象素的中心是轴对称取向的。因为这些液晶分子是全方位取向的，所以可以防止在传统的液晶显示器件中存在的同观察方向有关的对比度的降低。具体地说，由于防止了聚合材料进入象素内，而使在一个象素内的液晶畴数目减少，并且那些液晶分子轴对称地取向，从而防止了位错线的形成。在这种液晶显示器件中，不仅改善了视角特性；还改善了在无电压作用时的透光率。

另外，在本发明的制造液晶显示器件的方法中，首先在一个衬底表面上提供表面自由能的分布，并通过利用所用的液晶材料和可聚合材料之间的表面自由能的差，按一个确定的图案形成一个聚合物壁。这个聚合反应可以用热和光引起，从而省去了光掩模或类似物的复杂的定位工序。

在本发明的液晶显示器件的另一个实施方案中，通过对一个取向膜的表面进行重整实现液晶材料同聚合材料之间的相分离，并且对它们的位置进行了控制。这个对取向膜的选择重整处理是利用由一个电极或二个由薄膜例如保护膜形成的图案引起的水平面差完成的。这种方法比传统的例如掩模法等优越，在掩模法中是将一个光掩模固定在衬底的外侧，这种方法还比传统的例如ITO调整方法优越，在这种ITO自调整法中ITO被用作防止紫外线透过的光掩模。本发明的方法的优越性在于不需考虑哪种材料被用作光掩模和抛光方法中，而可以把传统上已经采用的制造液晶器件的方法用于简化这个生产工艺。

显然，对于本技术领域的普通技术人员，在不违背本发明精神范围内可以容易地做出各种改进，应该指出本发明的保护范围不是由上述的说明书限定，而是由权利要求书广泛地限定。

Claims (44)

1.一种液晶显示器件，包括：

一对衬底，其中至少有一个衬底支承着利用具有表面自由能分布的均匀图案形成的许多区；

一个通过使可聚合材料聚合而形成的聚合物壁，该聚合物壁夹在上述一对衬底之间并且形成在具有第一表面自由能的许多区的一部分中；

以及由液晶材料组成的并基本上被聚合物壁环绕的多个液晶区，这些液晶区夹在上述两个衬底之间并形成在具有一个第二表面自由能的许多区的另一部分上；

其中，具有第一表面自由能的区的位置、具有第二表面自由能区的位置、聚合壁的位置和液晶区位置由下述条件确定：第一表面自由能γ_P、第二表面自由能γ_E、液晶材料表面自由能γ_LC和聚合材料表面自由能γ_M满足下面关系式：

(γ_E－γ_P)×(γ_LC－γ_M)＞0

2.如权利要求1所述的液晶显示器件，其中，第一表面自由能小于第二表面自由能。

3.如权利要求1所述的液晶显示器件，其中，在象素中的衬底间的间隙d₁大于在非象素部分至少一部分的衬底间的间隙d₂。

4.如权利要求3所述的液晶显示器件，其中，间隙d₁和d₂根据下面的关系式确定：

0.1×d₁＜d₂＜0.9×d₁

5.如权利要求3所述的液晶显示器件，其中，液晶显示器件是一个有源矩阵显示器件，具有一个有源元件的衬底之一在非象素部分有一个遮光区；以及

在另一个衬底上的至少在那个非象素部分的一部分中有一个部分透过紫外线区。

6.一种液晶显示器件，包括：

一对彼此相对的衬底；

一个夹在这对衬底之间并包括聚合物壁和许多被聚合物壁环绕的液晶区的显示介质；以及

一个形成在支承至少一个衬底的显示介质的一个表面上的至少部分的非象素部分中的薄膜，这个薄膜的形成应使那个非象素部分的表面自由能小于一个象素的表面自由能。

7.如权利要求6所述的液晶显示器件，其中，在至少70％的那些象素中的每个象素至少有一个具有尺寸等于或大于那个象素尺寸30％的液晶区。

8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中，那个非象素部分的表面自由能小于或等于75mN/m。

9.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中那个非象素部分和象素部分之间的表面自由能的差大于或等于15mN/m。

10.一种制造液晶显示器件的方法，该器件包括：一对其中至少有一个是透明的衬底，一个夹在这对衬底之间并具有一个包括液晶材料和聚合物材料的间隙结构的复合物薄膜；

其中，构成液晶显示器件的系统的表面自由能可以通过在制造液晶显示器件过程中控制该间隔结构在空间上进行控制。

11.如权利要求10所述的制造液晶显示器件的方法，

其中，可以对在至少一个朝向复合物薄膜的衬底和复合物膜的至少一个组分之间的界面自由能进行控制，从而在空间上控制系统的表面自由能。

12.如权利要求11所述的制造液晶显示器件的方法，其中采用一种光敏树脂控制界面自由能。

13.如权利要求11所述的制造液晶显示器件的方法，其中，对衬底的一个表面进行重整处理以便控制界面自由能。

14.如权利要求10所述的制造液晶显示器件的方法，

其中，控制两个衬底间的距离，从而使在一可控有序状态下复合物膜的组分间的已经相分离的界面表面积小于在无序状态下复合物膜的组分间的已经相分离的界面的表面积，借此控制已经相分离的界面自由能，以便在空间上控制系统的表面自由能。

15.一种制造液晶显示器件的方法，

其中，将至少包括液晶材料和可光聚合材料的混合物注入到一对衬底之间，然后用紫外线照射，引起伴随聚合反应的相分离，从而使聚合物材料和液晶材料有序地排列；

至少一个衬底上有许多利用一有规则表面自由能分布而形成的区，以便使具有较小表面自由能区的表面自由能小于或等于75mN/m。

16.如权利要求15所述的制造液晶显示器件的方法，其中液晶材料和聚合材料之间的相分离是在至少加一个电压或一个磁场的同时进行的。

17.如权利要求15所述的制造液晶显示器件的方法，其中，可聚合材料包括一种可聚合的液晶材料。

18.如权利要求15所述的制造液晶显示器件的方法，其中，可光聚合材料的表面自由能为小于或等于40mN/m。

19.如权利要求15所述的制造液晶显示器件的方法，

其中，对通过往衬底间注入包括液晶材料和可光聚合材料的混合物而制造出的液晶盒进行从一个在液晶材料和可光聚合材料的各向同性温度T_iso以上的温度缓慢地降到一个低于这个各向同性温度T_iso的热处理。

20.一种制造液晶显示器件的方法，

其中，将至少包括液晶材料和可光聚合材料的混合物注入到一对衬底之间，然后用紫外线照射，以便产生伴随聚合反应的相分离，以便使聚合材料和液晶材料有序地排列；

至少有一个衬底上有许多按照表面自由能分布形成的区，在这种分布中，表面自由能的差至少为15mN/m。

21.如权利要求20所述的制造液晶显示器件的方法，其中，在液晶材料和聚合物之间的相分离至少是在加一个电压或磁场的同时进行的。

22.如权利要求20所述的制造液晶显示器件的方法，其中，可光聚合材料包括一种可聚合的液晶材料。

23.如权利要求20所述的制造液晶显示器件的方法，其中可光聚合材料的表面自由能小于或等于40mN/m。

24.如权利要求20所述的制造液晶器件的方法，

其中，对通过往衬底间注入包括液晶材料和可光聚合材料而制造出的液晶盒进行从在液晶材料和可光聚合材料的一个各向同性温度T_iso以上的一个温度缓慢地降到一个低于这个各向同性温度的热处理。

25.一种制造液晶显示器件的方法，该液晶器件包括：一对彼此相对的衬底，一个夹在这对衬底之间并包括多个被聚合物壁环绕的液晶区的显示介质；

该方法包括下列步骤：

在至一个衬底上的至少一部分非象素部分上形成一层薄膜；

使两个衬底彼此靠近以便使在一个内表面上有该薄膜并使两个衬底间有一个间隙；

将至少包括液晶材料、可光聚合材料和聚合反应引发剂的混合物注入到该间隙中；以及

用紫外线照射这个混合物，以便形成包括被聚合物壁环绕的液晶区的显示介质。

26.如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，

其中，在用紫外线照射混合物的步骤中用光掩模覆盖相应于一个象素的那部分混合物，以便使被光掩模覆盖的那部分的照射强度等于或小于紫外线照射强度的80％。

27.如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中形成显示介质的步骤包括在液晶材料和聚合物材料之间进行相分离的同时，至少加一个电压或磁场。

28.如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中，可光聚合材料包括一种可聚合的液晶材料。

29.如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中可光聚合材料的表面自由能小于或等于40mN/m。

30.一种制造液晶显示器件的方法，其中，将至少包括液晶材料和可热聚合材料的混合物注入到一对衬底之间，然后进行加热，形成显示介质，其中包括使液晶材料和聚合物材料间相分离与该相分离同时进行的聚合反应，从而使聚合物材料和液晶材料有序地排列，使至少一个衬底上具有利用表面自由能分布而形成的许多区，从而使具有一较低表面自由能的一个区的表面自由能小于或等于75mN/m。

31.如权利要求30所述的制造液晶显示器件的方法，其中，形成显示介质的步骤包括在使液晶材料和聚合物材料间的相分离的同时至少加一个电压或磁场。

32.如权利要求30所述的制造液晶显示器件的方法，其中，可热聚合材料包括一种可聚合的液晶材料。

33.如权利要求30所述的制造液晶显示器件的方法，其中可热聚合材料的表面自由能小于或等于40mN/m。

34.如权利要求30所述的制造液晶显示器件的方法，

其中，对通过往衬底间注入包括液晶材料和可热聚合材料的混合物而制成的液晶盒进行从一个在液晶材料和可热聚合材料的各向同性温度T_iso以上的温度缓慢地降低到一个低于这个各向同性温度T_iso的热处理。

35.一种制造液晶显示器件的方法，

其中，将至少包括液晶材料和可热聚合材料的混合物注入到一对衬底之间，然后加热，以便形成显示介质，其中包括使液晶材料和聚合物材料间的相分离与该相分离同时进行的聚合反应，从而使液晶材料和聚合物材料有序排列，使至少一个衬底上有利用表面自由能分布而形成的许多区，在这种分布中使表面自由能的差大于或等于15mN/m。

36.如权利要求35所述的制造液晶显示器件的方法，其中形成显示介质的步骤包括在使液晶材料和聚合物材料之间相分离的同时至少加一个电压或一个磁场。

37.如权利要求35所述的制造液晶显示器件的方法，其中，可热聚合材料包括一种可聚合的液晶材料。

38.如权利要求35所述的制造液晶显示器件的方法，其中，可热聚合材料的表面自由能小于或等于40mN/m。

39.如权利要求35所述的制造液晶显示器件的方法，其中，对通过将包括液晶材料和可热聚合材料的混合物注入到一对衬底间而制造出的液晶盒进行从一个高于液晶材料和热聚合材料的各向同向温度的T_iso的温度缓慢地降低到一个低于这个各向同向温度T_iso的温度的热处理。

40.一种制造液晶显示器件的方法，该器件包括支承电极的至少有一个是透明的一对衬底，一个包括夹在衬底之间的液晶材料和聚合物材料的复合物薄膜，

其中，可选择地对与复合物薄膜接触的任一个衬底的表面进行重整处理。

41.如权利要求40所述的制造液晶器件的方法，其中，在一个衬底和复合薄膜之间的界面上形成一个取向膜。

42.如权利要求41所述的制造液晶器件的方法，

其中，对取向膜进行抛光处理，以便利用由电极引起的水平差而引起的抛光强度差对取向膜选择性地进行重整处理。

43.如权利要求41所述的制造液晶显示器件的方法，其中，在取向膜上的一个特定区上形成一个涂层。

44.如权利要求40所述的制造液晶显示器件的方法，还包括下列步骤：

在支承电极的两个衬底上形成一个取向膜；

在该取向膜上的特定区域上形成一个涂层；以及

对取向膜和涂层进行抛光处理。

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