CN1098470C - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的液晶显示器包括夹在等离子体发生基板与底基板之间的显示介质，该等离子体发生基板具有产生等离子体的沟槽。该液晶显示器中，显示介质包括液晶区域和聚合物区域，其中，所述等离子体发生基板与所述底基板之间形成围壁形隔板，使其与分隔所述沟槽的至少一个壁交叉，且该液晶区域内的液晶分子呈轴向对称排列。

Description

液晶显示器及其制造方法
本发明涉及液晶显示器及其制造方法。尤其涉及一种其显示介质夹在等离子体发生基板与底基板(counter substrate)之间的液晶显示器及其制造方法，该等离子体发生基板具有产生等离子体的沟槽。
由于传统的液晶显示器的视角相当窄，故目前有增大液晶显示器视角的需求。作为增大扭曲向列液晶显示器(TN-LCD)之视角的一种方法，传统上采用以下的技术：(1)通过改进液晶单元中液晶的排列状态获得宽视角的一种技术(即从液晶单元的内部进行改进的一种技术)；以及，(2)通过利用液晶单元的正面特性，在观察者方面展宽其视线获得宽视角的一种技术(即从液晶单元外部进行改进的技术)。
在采用一种通过改进液晶单元中液晶排列状态而获得宽视角的技术中，通过沿像素中至少两个方向排列液晶分子，可以改进视角特性。现在将参照图12A至12F描述该技术。
图12D至12F为示意性的剖面图，它表示传统TN-LCD中液晶分子的排列状态，其中，图12D表示未施加电压时的排列状态；图12E表示在一种灰度级显示中，施加一电压时的排列状态；图12F表示施加一饱和电压时的排列状态。该液晶显示器在未施加电压的初始排列中具有一个预倾斜角，如图12D所示。当施加一个电压时，液晶分子均以同一方向提升如图12E所示。因此，当从不同角度A和B观察液晶显示器时，因这些角度之间的视在折射率不同，故显示对比度有很大的变化。此外，如图12E所示的灰度级显示中，显示质量大大下降；例如，显示图象可能根据视角而反转。图12A至12C为示意性的剖面图，表示液晶显示器中液晶分子的排列状态，其中，该液晶分子按至少两个方向排列；其中，图12A表示未施加电压时的排列状态，图12B表示在灰度级显示中施加电压时的排列状态，图12C表示施加一饱和电压时的排列状态。当从角度A和B观察该液晶显示器时，其视在折射率较平均，因此，两个角度的透光度可以相同，从而也可以在灰度级显示中改善视角性能。
作为宽视角液晶显示器的特殊例子，现有以下六种类型：
第一类液晶显示器在液晶单元中包含一聚合物壁，它既不需要偏振片也无需排列处理。在该液晶显示器中，透明和不透明状态是利用液晶的双折射性在电气上控制的。在该类液晶显示器中，相对普通液晶分子之光的折射率与支承介质的折射率相符。因此，当施加一个电压到排列液晶时基本上显示透明状态，当未施加一个电压时则显示不透明状态(即由于液晶分子的排列混乱而处于光散射状态)。有关此类液晶显示器，已有各种技术被推荐。例如，第61-502128号日本专利申请披露了一种通过在树脂与液晶的混合体中聚合树脂并沉积液晶，在光聚合树脂或热固树脂中形成液晶小滴的技术。再者，第4-338923号和4-212928号日本专利申请披露了一种通过在液晶单元的两个外表面上提供两个正交的偏振片，获得宽视角的技术。
第二类液晶显示器为了改进采用偏振片的非散射型液晶单元的视角特性，在液晶与光聚合树脂的混合物中形成相位分离，因此形成液晶和聚合物材料的一种合成材料(第5-27242号日本专利申请)。在此类液晶显示器中，该合成材料使液晶畴无序的排列，由此当施加一个电压时，使液晶分子在各个畴的不同方向上提升。结果，视在透射率(视在透射率定义为d*Δn，其中，d表示液晶层的厚度，Δn表示液晶的折射率各向异性)在各个视角变得相同，即，视在透射率取平均，由此可以改进灰度级显示中的视角特性。
第三类液晶显示器由本发明人近来提出，其中，液晶分子全向地(例如，旋转地)排列于像素区域。该液晶显示器是通过对液晶单元的光照而制成，该液晶单元包括液晶材料以及在一个屏内两维控制光强分布(例如，采用光掩模)的光聚合树脂。根据所施加的电压控制液晶分子，故旋转排列变成类似于垂直排列(homeotropic alignment)，因此，可以显著地改善视角特性(见第6-301015号和第7-120728号日本专利申请)。
第四类液晶显示器在一基板上形成一个具有球粒状结构的结晶体聚合材料薄膜。利用由球粒状结构产生的轴向对称的排列调整力，可以获得宽视角的显示方式(见第6-308496号日本专利申请)。
第五类液晶显示器在一基板上覆盖一排列膜，液晶分子按随机方向排列，无需作诸如摩擦处理之类的排列处理(见第6-194655号日本专利申请)。
第六类液晶显示器将一个像素区域划分为多个区，液晶分子在每个区内排列，由此补偿视角特性(见第57-186735号日本专利申请)。
同时，作为一种平面显示器用的液晶显示器(LCD)，目前广泛采用一种含有薄膜晶体管(TFT)的TFT-LCD，用来接通/关断像素。
然而，一般认为TFT-LCD不能实际用作屏幕尺寸为20英寸或更大的显示装置，例如将来将实现的壁挂电视。在大屏幕显示装置领域，推荐将等离子寻址液晶显示器(PALC)作为TFT-LCD的一种替换(见第1-217396号日本专利申请)。
如图13所示，该等离子寻址LCD包括用以夹持液晶层102的等离子体发生基板111和透明基板101。该等离子体发生基板111包括壁112、由壁112限定的直线状沟槽113以及用以将电离气体密封于其内的薄玻璃板116，阳极114和阴极115设置在沟槽113内，用以使电离气体离子化。
当从基板的法向，即从沟槽113的垂直方向观察时，在基板101面对液晶层102的一面上，按狭长条延伸的形状形成用作数据线的透明电极105。
通过连续扫描沟槽113，并与扫描沟槽113同步地将图象数据提供给相应的透明电极105，驱动该等离子寻址LCD。
例如，如图14A所示，连续地扫描沟槽113，使所选的沟槽113电离而接通。在此情况下，通过薄玻璃板116背面(即不面对液晶层的那一面)上的存储电荷，保持经透明电极105施加的数据1、2或3的电压变化。在已被电离(即处于通态)的沟槽113上，将来自相应透明电极105的信号施加到液晶层102，故液晶层102的透射率改变。在未被电离(即处于断态)的沟槽113上，液晶层102的透射率未改变。采用此方式，通过电离或未电离每个沟槽113，可以进行接通/关断液晶单元的开关操作，如图14B所示。由此可以显示图象。
为了制造采用上述显示技术的大屏幕的廉价显示装置，必须用一种经济的方法制造沟槽113。作为廉价制造该沟槽的一种方法，推荐一种通过将玻璃浆印刷在玻璃基板上形成壁或类似结构的技术(见第4-265931号日本专利申请)
然而，上述等离子寻址LCD(PALC)存在下列问题：
首先，PALC中采用的液晶显示方式主要为TN方式。当采用TN方式制造大屏幕显示器时，其视角可以根据观众的位置而不同，例如图15所示的角度a和b。换句话说，有许多的观众位置相对屏幕有相当不同的视角。因此，当采用TN方式时，一幅图象可以从具有不同视角的位置上观看成不一样。而且，在采用此种大屏幕时，当用传统的方法制造液晶单元时，液晶单元的厚度将因液晶层内液晶的重量而改变。而在传统方法中，为了将厚度维持在一个预定尺寸内，需要在液晶层内配置小珠。尤其是，当为了减小显示器的重量和厚度而采用塑料基板或偏振片用作基板时，可以大大改变液晶单元的厚度。
其次，采用TN方式的液晶单元中，由于其视角特性，偏振片偶尔处理成其偏振光轴相对屏幕的横向或纵向倾斜一个45度角度。在此情况下，将产生可能会看到粘合处的问题，这样，由于该处因具有不同的折射率而产生的双折射(例如在等离子体发生基板与薄的介质膜之间的粘合处)，或由于粘合处偏振光的反射率不同，将产生光的泄漏。
第三，当为了改善此种显示器的强度，而将插在等离子体发生基板与液晶层之间的介质膜(例如玻璃板)做得较厚时，将难以控制电荷在面对液晶层那一面薄膜上的位置，由此所产生的显示图象是不清楚的，轮廓模糊。为了解决这一问题，建议用一种按沟槽方向之图形在面对液晶层的玻璃板表面上形成透明电极的技术(见第4-313788号日本专利申请)。然而，该技术存在以下问题。由于该项技术包含了在薄玻璃膜上形成ITO薄膜并进行制图等步骤，故它的制造过程较为复杂。此外，要求与黑色掩模对准也使液晶显示器的制造装置更为复杂。反之，当介质膜做薄时，显示装置的强度不够，且液晶层内的单元厚度变化造成显示图象的非均匀性。在采用排列薄膜的操作方式中，尤其在液晶面板采用大尺寸屏幕的情况下，因排列薄膜厚度的非均匀性，跨接在液晶层上的电压(电压分布)各部分互不相同，导致非均匀的显示图象。
第四，在按基板上一个方向排列液晶分子的TN和STN方式中需要一种摩擦处理，而该摩擦处理可能破坏等离子体发生基板的复杂结构。再者，当利用小珠维持液晶单元的厚度时，在制作该单元以及通过真空注射来注射用作显示介质的材料期间，一个应力将集中在与上述小珠相接触的部位上。该应力可以偶尔破坏插在沟槽与显示介质之间的玻璃板。
本发明的目的在于实现一种可适用于大屏幕，具有固定的单元厚度、高强度和宽视角特性的液晶显示器，以及用以制作这种液晶显示器的一种方法。
本发明的液晶显示器包括夹在等离子体发生基板与底基板之间的显示介质，该等离子体发生基板具有产生等离子体的沟槽。在该液晶显示器中，显示介质包括液晶区域和聚合物区域，所述等离子体发生基板与所述底基板之间形成围壁形隔板，使其与分隔所述沟槽的至少一个壁交叉，且液晶区域内的液晶分子呈轴向对称排列。
在一个实施例中，对应于各个像素形成液晶区域。
在另一个实施例中，所述沟槽具有将沟槽与显示介质分隔开来的介质膜，并在面对沟槽的介质膜表面上形成一无机膜。
在另一个实施例中，透明电极设置在与对应于各个像素的显示介质相面对的介质膜表面上。
在另一个实施例中，沟槽具有将沟槽与显示介质分隔开来的聚合膜。
另外，沟槽具有将该沟槽与显示介质分隔开来的偏振片。
在一个实施例中，透明电极设置在与对应于各个像素的显示介质相面对的偏振片表面上。
在另一个实施例中，聚合物区域包括光吸收剂。
在另一个实施例中，液晶显示器进一步包括一对偏振片，它们分别根据液晶显示器屏幕的纵向和横向配置了偏振光轴。
在另一个实施例中，液晶显示器进一步包括位于围墙形隔板与等离子体发生基板之间的一部件，它由聚合材料制成，其软化点比制成围墙形隔板之材料的软化点为低。
在另一个实施例中，聚合材料为粘合剂。
本发明进一步提供用以制造液晶显示器的方法，该液晶显示器包括夹在等离子体发生基板与底基板之间的显示介质，该等离子体发生基板具有产生等离子体的沟槽。在该液晶显示器中，显示介质包括液晶区域和聚合物区域，液晶区域内的液晶分子呈轴向对称排列，并形成一围墙形隔板，由此由至少一个壁交叉分隔该沟槽。该方法包括在底基板上形成围墙形隔板，将支承该围墙形隔板的底基板粘合到等离子体发生基板，以及在等离子体发生基板、底基板与聚合物壁之间形成液晶区域的步骤。
在一个实施例中，将底基板粘合到等离子体发生基板的步骤包括：预先配置围墙形隔板与等离子体发生基板之间的聚合材料，该聚合材料的软化点比用作围墙形隔板的材料的软化点为低；将底基板粘合到等离子体发生基板；在高出聚合材料之软化点的温度下，向粘合的基板加压。
由此，上述本发明具有了以下的优点：(1)提供一种可适用于大屏幕的液晶显示器，其中，液晶单元厚度可以维持在一个固定值；(2)提供一种可适用于大屏幕的液晶显示器，它具有较高的强度(例如，可以防止损坏设置在等离子体发生沟槽与显示介质之间的部件)；(3)提供一种适用于大屏幕的液晶显示器，它具有宽视角特性；以及(4)提供一种制造此类液晶显示器的简单方法。
在参照附图阅读和了解以下的详细说明后，本发明的这些和其它的优点对于本领域的熟练人员而言将变得更加清楚。
图1是一个示意性的剖面图，它表示根据本发明的一个液晶显示器的实例；
图2A是一个示意性的剖面图，它表示本发明的液晶显示器的另一个实例；
图2B是一个示意性的剖面图，它表示本发明的液晶显示器的另一个实例；
图3A是一个雷达图(方向性特性图)，它表示一个传统液晶显示器的视角特性；
图3B是一个示意图，它表示在液晶显示器中将一偏振片粘合到液晶单元时偏振光轴的方向，该液晶显示器具有图3A所示的视角特性；
图4A是一个雷达图，它表示本发明的液晶显示器的一个示范性的视角特性；
图4B是一个示意图，它表示在液晶显示器中将一偏振片粘合到液晶单元时偏振光轴的方向，该液晶显示器具有图4A所示的视角特性；
图5A是一个雷达图，它表示本发明的液晶显示器的另一个示范性的视角特性；
图5B是一个示意图，它表示在液晶显示器中将一偏振片粘合到液晶单元时偏振光轴的方向，该液晶显示器具有图5A所示的视角特性；
图6A是一个示意性剖面图，它表示本发明的液晶显示器的另一个实例；
图6B是一个示意性剖面图，它表示本发明的液晶显示器的另一个实例；
图7是一个示意性平面图，它表示图6A或6B的液晶显示器中，在围墙形隔板与等离子体发生基板上形成的壁之间的交叉；
图8是根据实例1的液晶显示器的示意性剖面图；
图9A和9B分别为实例1的液晶显示器中所用的介质膜的示意性剖面图和平面图；
图10是一个示意图，它表示实例1的液晶显示器中，液晶区域的显示状态；
图11A是一个示意性的剖面图，它表示根据实例3的液晶显示器；
图11B是一个示意性平面图，它表示在实例3之液晶显示器中所设置的电极；
图12A至12C为示意图，表示宽视角方式的液晶显示器中，液晶分子的取向，图12D至12F为示意图，表示TN方式的液晶显示器中，液晶分子的取向。
图13为一个示意性的剖面图，它表示一个传统的等离子寻址液晶显示器；
图14A和14B为示意图，表示等离子寻址液晶显示器中的开关操作；以及
图15是一个示意图，它表示采用传统等离子寻址液晶显示器的大屏幕显示装置中存在的问题，其显示状态根据观众的所处位置而有很大改变。
图1是一个示意性的剖面图，它表示本发明的液晶显示器的一个实例。该液晶显示器是一个等离子寻址液晶显示器(PALC)，它包括夹在等离子体发生基板10与底基板1之间的显示介质2。等离子体发生基板10包括透明基板11，在基板11上形成的多个围壁12，介质膜16，由用以密封其中的离子化气体的介质膜16和围壁12所限定的直线状沟槽13，以及设置在沟槽13内用以电离离子化气体的阳极14和阴极15。介质膜16配备贯通其设置的导电件(未图示)。
必要时，透明电极可以在与对应于各个像素的显示介质2相面对的介质膜16的表面上形成。当对应于各个像素形成透明电极时，可以将一个电压施加到每个像素内的显示介质(即每个液晶区域)，由此可以防止电荷分散于排列的液晶分子。由于在通过等离子体产生电荷时电荷未分散，故电场方向的形成几乎不会偏离液晶显示器的垂直方向。结果，液晶分子能极佳地与所有像素对准。此外，由于防止了电荷的分散，所形成的显示图象可以很清晰而无任何模糊的轮廓。
当按基板的法向，即按与沟槽13的垂直方向来看，在底基板1面对显示介质2的表面上，以条状延伸形状形成作为数据线的透明电极5。当透明电极在面对显示介质2的介质膜上形成，以对应于各个像素时，该透明电极5可以在底基板1的整个实际表面上形成而无任何隔断。
显示介质2包括聚合物区域3和液晶区域4，其中，液晶分子是轴向排列的。聚合物区域3最好形成为包围液晶区域4的围壁。轴向排列例如通过以下的方式获得：液晶分子在一个基板上按螺旋形的形状排列，在另一基板上按反向螺旋形形状排列；或采用一个基板上的同心排列状态与另一基板上的径向排列状态的组合，使液晶分子排列成能使各个基板上的排列方向相互垂直。当采用此种轴向排列时，即无需进行摩擦处理，因而也就不可能产生因摩擦处理而引起的对液晶显示器的破坏(例如，对介质膜的破坏)。
作为液晶区域4的液晶材料是一种有机化合物，它在室温上下的温度中呈现一种液晶状态，并且可以是任何已知的材料。几例可采用的液晶类型包括向列型液晶、胆甾型液晶、层列型液晶、铁电液晶和圆板重叠的(discotic)液晶。也可采用这些液晶类型中的一种或两或多种的混合物。例如可以采用MLC-6069、ZLI-4427和ZLI-4792型液晶材料(由Merck&Co公司制造)。
作为形成聚合物区域3的可聚合材料，可以采用能通过光照聚合的化合物。几例可聚合的材料包括R-684(由日本Nippon Kayaku公司制造)、对苯基苯乙烯(p-phenyl styrene)、甲基丙烯酸异冰片酯(isobornyl methacrylate)以及全氟甲基丙烯酸酯(perfluoro methacrylate)。可以采用这些化合物中的一种或两或多种的组合。此外，必需时可聚合的材料可以包括聚合引发剂。作为聚合引发剂，例如可以采用Irgacure 651(Ciba Geigy公司制造)。
聚合物区域3最好包括光吸收剂。当聚合物区域3允许包括光吸收剂时，通过该聚合物区域3的光可以被吸收，由此防止显示图象变差。
围壁12例如可以由一种绝缘的保护膜制成，围壁的形状可以根据液晶显示器的应用而变化，但最好围壁高度为150微米至250微米左右，宽度为20至100微米左右。相邻围壁之间的间距最好为100至500微米左右。
作为介质膜16，例如塑料基板、薄玻璃板或聚合膜均可采用。介质膜的厚度可以根据介质膜所用材料，以及液晶显示器的结构和所需用途而改变。例如，当采用薄玻璃板时，其厚度最好为60至20微米左右，当采用聚合膜时，其厚度最好为60至20微米。介质膜的至少一个表面，最好是其面对等离子体发生基板的表面上最佳地涂覆一种无机材料，例如SiO2。当介质膜涂覆无机材料时，可以改进介质膜的耐气候性，由此实现液晶显示器的稳定工作。
离子化气体可以是任何一种可放电的气体，诸如氩、氦、氖或两或多种这些气体的混合物。
必要时，本液晶显示器可以包括一偏振片，本发明也以偏振片的位置为特征。现在将参照图2A和2B描述该偏振片的位置。
如图2A所示，在本液晶显示器中，偏振片21和22可以类似于传统的液晶显示器那样设置在底基板1和等离子体发生基板10的外侧面。作为一种替换，一个偏振片22可以设置在等离子体发生基板10与显示介质2之间，另一个偏振片21设置在底基板1的外侧面，如图2B所示。换句话说，在该液晶显示器中，偏振片可以作为一个介质膜工作。这是因为，该液晶显示器的显示介质2包括大量的聚合区域3，因此，即便介质膜由偏振片所替换，也可令人满意地维持单元的厚度。偏振片22面对等离子体发生基板10的表面上最好涂覆一种无机材料，诸如SiO2。当偏振片插在等离子体发生基板10与显示介质2之间时，可以防止光从折射率不同的那一处泄漏。当偏振片如此设置时，透明电极最好在与对应于各个像素的显示介质2相面对的那一偏振片表面上形成。
再者，由于显示介质2包括大量的聚合物区域3，故可以令人满意地维持单元的厚度，可以将具有较低机械强度的聚合膜用作介质膜。当将聚合膜用作介质膜时，可以减少整个液晶显示器的厚度。此外，减少液晶显示器厚度的结果是容量增加了并可以获得大的电位差。这样就可以显示非常清晰的图象。当将聚合膜用作介质膜时，透明电极最好在与对应于各个像素的显示介质2相面对的聚合膜表面上形成。
现在将描述偏振片的偏振光轴的取向。
众所周知，从显示器的法向观察时，当偏振片的偏振光轴与折射率不同的平面的纵或横向之间的角度为45度时，来自折射率不同之处(例如等离子体发生基板10与介质膜16之间的粘合处)的光的泄漏为最大，当该角度为0度或90度时，则为最小。由于常规TN方式的液晶显示器具有如图3A所示的视角特性，故偏振片的偏振光轴与液晶显示器屏幕的纵和横向通常各有45度角度的倾斜，如图3B所示。由于PALC配置了能在纵或横向上引起不同折射率的等离子体发生沟槽，故当其与TN方式的液晶组合时，该PALC为最差(即，在PALC中光泄漏为最大)。
同时，由于本液晶显示器包括了显示介质2，它包括聚合物区域3并具有如图4A所示的轴向对称显示(ASM)方式的视角特性，故可以将偏振片设置成使它们的偏振光轴分别对应于液晶显示器的纵向和横向。因此，与常规的TN方式的液晶显示器相反，该PALC和偏振片可以非常令人满意地组合。再者，即使本液晶显示器的显示介质2的视角特性为轴向对称显示方式，其中视角特性与图4A所示的偏移了45度的角度如图5A所示，但根据偏移了的视角特性，该偏振片也可以设置成与液晶显示器的纵向和横向分别构成45度，如图5B所示。
现在将描述本发明的另一例液晶显示器。图6A为该液晶显示器的示意性剖面图。该液晶显示器包括位于等离子体发生基板10与底基板1之间的围壁形隔板23，以与分隔沟槽13的至少一个壁12交叉。图6A所示的液晶显示器进一步包括位于围壁形隔板23与等离子体发生基板10之间的中间层24。另一方面，可以形成中间层24以覆盖围壁形隔板23的整个外露表面，如图6B所示。
在图6A和6B所示的液晶显示器中，围壁形隔板23设置成与分隔沟槽13的围壁12的至少一个壁正交，如图7所示。这是因为下述的原因：在等离子体发生基板10上，介质膜16由条状围壁12支承。因此，当形成围壁形隔板23使之不与围壁12的任何一个壁交叉时，一个剪切力可能施加到介质膜16，而介质膜16可能损坏。在本液晶显示器中，通过将围壁形隔板23设置成与条状围壁12的至少一个壁正交，可以避免介质膜16的损坏。这就使液晶显示器具有优良的强度。围壁形隔板23可以与一或多个壁12交叉，液晶显示器可以包括多个围壁形隔板23，每个间隔23与不同数量的围壁12交叉。
在本液晶显示器中，围壁形隔板23最好具有较高的弹力，以相互粘合两个基板并维持单元的厚度。作为围壁形隔板的一种材料，例如可以采用光敏材料(诸如保护膜和光敏聚酰亚胺)和环氧丙烯酸类树脂，它可以有选择地按所需形态形成。当采用此种有形态选择性的材料时，围壁形隔板可以有选择地轻而易举地在不包括像素区域的范围内形成。例如，通过控制光照条件，可以在黑色膜片上形成围壁形隔板，该黑色膜片用以在滤色片中的红、绿、蓝色层之间使各个边界清楚。
中间层24可以由聚合材料制成。最好，中间层由一种软化点低于围壁形隔板所用材料的聚合材料制成。这里的软化点意指当将玻璃质材料用作聚合材料时的玻璃的临界点，以及当采用结晶体材料时的熔点。当此种中间层如图6A或6B所示插在围壁形隔板与等离子体发生基板之间时，因下述原因，该等离子体发生基板可以方便地粘合到底基板：在制造液晶单元时，将温度提高到超过中间层所用材料的软化点，由此软化该中间层。这样，中间层就具有了粘合性能，因此通过加压就可以将等离子体发生基板与底基板粘合在一起。然而，用于粘合的加热温度可以根据中间层的材料而定，较佳的为170至150℃左右。为粘合所施加的力较佳的为10至30g/cm2左右。
作为一种替换，中间层可以用一种粘合剂代替。与形成中间层的情况不同，采用粘合剂时，等离子体发生基板和底基板可以在室温下粘合。因此，在制造液晶单元时可以将一种UV可固化树脂用作密封材料。作为应用粘合剂的一种方式，可以采用一种不粘手(tack-off)方式。
在本液晶显示器中，显示介质的聚合区域具有固定等离子体发生基板和底基板的功能，因此，该液晶显示器可以应用于大屏幕，同时维持其单元厚度。此外，由于显示介质的液晶区域的液晶分子呈轴向对称排列，故可以获得具有优良视角性能的大屏幕液晶显示器。
再者，在本液晶显示器中，由于显示介质的聚合区域具有固定等离子体发生基板和底基板的功能，故可以将厚度极小(即机械强度较低)的聚合膜用作介质膜，插在沟槽与显示介质之间。此种聚合膜的使用可以减小整个液晶显示器的厚度。此外，减小液晶显示器厚度的结果是可以增加容量，并可获得大的电位差，由此实现极清晰的图象。另一方面，可以将偏振片用作介质膜。这是由于聚合区域的存在，通过偏振片可以使单元的厚度令人满意地维持于均匀。将偏振片用作介质膜可以防止光从具有不同折射率的地方泄漏。
再者，由于液晶区域内的液晶分子是呈轴向对称排列的，故本液晶显示器的视角特性在沿着偏振片的偏振光轴的方向上为最佳。这就使偏振片能根据屏幕的纵向或横向设置它的偏振光轴。因此，可以防止光从等离子沟槽和类似的地方泄漏，由此实现具有高对比度的PALC。
在一个较佳实施例中，围壁形隔板位于等离子体发生基板与底基板之间，与用于分隔沟槽的至少一个壁交叉。因此，在制造液晶单元和注入显示介质材料期间，即便有一个应力施加到围壁形隔板，此应力也可以通过与围壁形隔板正交的壁而释放。这可以防止对位于沟槽与显示介质之间的部件的破坏。再者，当把能够释放应力的弹性材料用作围壁形隔板的材料时，将能进一步提高围壁形隔板所起的作用。
在一种制造本发明的液晶显示器的方法中，聚合材料的软化点比围壁形隔板之材料的软化点为低，它设置在围壁形隔板与等离子体发生基板之间。结果，等离子体发生基板就可以方便地粘合到底基板上，原因如下：在制造液晶单元时，将温度增高到超过聚合材料的软化点，软化聚合材料使之保持粘合性能。因此，通过加压就可以将等离子体发生基板粘合到底基板。此外，当将粘合剂用作聚合材料时，在室温下就可以将等离子体发生基板粘合到底基板上。
本液晶显示器可以适用于高质量的电视机，诸如HDTV，以及CAD平面显示器等。
实例：
以下将通过某些实例描述本发明，但本发明并不受此限制。
实例1：
图8是实例1的液晶显示器的示意性剖面图，其中，等离子体发生基板10未粘合到底基板1。现在将描述此种液晶显示器的制造步骤。
在其中一面涂覆SiO2的塑料基板11上，形成多个电极对，每个电极对包括一阳极和一阴极。在基板11上的绝缘保护层外形成壁12，高度约为200微米，由此分隔各个电极对。壁12通过层叠多层聚合膜而成。将粘合剂施加到每个壁12的顶面上，将一面涂覆SiO2的另一块塑料基板(即介质膜)16粘合到壁12，由此制成具有等离子体腔室(等离子体沟槽)的等离子体发生基板10。在粘合基板之前，壁3a对应于也作为隔板的聚合物围壁，它例如预先在呈一种如图9A和9B所示图形的保护层上形成，该保护层位于介质膜16未涂覆SiO2的另一表面上。由壁3a所包围的每一区域对应于一个像素。
接下来，将垂直于等离子体腔室和保护层壁(对应于图9A和9B中所示的壁3a，未图示)延伸的底基板1粘合到等离子体发生基板10，该底基板1具有支承条状电极5的ITO(铟锡氧化物)，由此使壁3a(即隔板)可以插入其中，如图8所示。然后，将氩气密封于等离子体腔室内。基板1、11与16的粘合可以分时或同时进行。这样就制成了一个单元。
然后，在该单元内注入含有以下化合物的同族混合物：0.20克的R-684(由日本Nippon Kayaku公司制造)、0.20克的对苯基苯乙烯(p-phenyl styrene)、0.10克由下式(I)表示的化合物、4.5克液晶材料ZLI-4792(由Merck公司生产；Δn＝0.094)以及0.025克的光聚引发剂Irgacure 651(Ciba Geigy公司制造)。
Figure C9612100600131
然后，将该混合物加热到使其处于同族各向同性液态的一个温度(例如100℃左右)，再冷却到80℃左右的温度，由此在每个像素内形成一个液晶区域。然后将一个±5.0V的电压加在透明电极之间，由此在每个液晶区域轴向排列液晶分子。在此情况下，该单元被冷却至室温。为了固定此种排列状态，通过采用一种高压汞灯(波长为365nm)用亮度为3mW/cm2的紫外光对该单元照射30分钟。用紫外光再继续照射该单元20分钟，由此聚合其中的树脂。
图10表示通过偏光显微镜观察到的如此制成的液晶单元的像素。如图10所示，液晶区域按照壁3a的图形形成，可以观察到每个液晶区域内的液晶分子呈轴向对称的排列，其中心轴作为对称中心，即沿两个或多个方向排列。
然后，将偏振片21和22分别粘合到液晶单元的两个外侧面，偏振片的偏振光轴对应于液晶单元的纵向和横向。如此就制成了该例的液晶显示器。
如上所述制成的液晶显示器具有如图4A所示的宽的和轴向对称的视角特性。此外，由于等离子体腔室和偏振片的偏振光轴沿同一方向延伸，故可以抑制光泄漏。
实例2：
除了用两面涂覆SiO2的偏振片替换介质膜16以外，图2B所示的液晶显示器用与实例1所述的同样方法制成，因此，在等离子体发生基板的外侧面上不设置偏振片。
由于该液晶显示器在液晶单元内含有偏振片，故与传统的等离子体寻址液晶显示器比较，其厚度可以显著减小。此外，在该液晶显示器中可以防止光从等离子体腔室以及类似的位置泄漏，因而可以获得高的对比度。
比较例1：
普通TN型等离子体寻址液晶显示器是如下制成的：
用与实例1所述相同的方式制造一个单元。为了获得TN型显示器，在单元内形成一排列膜并进行摩擦处理。然后，将液晶材料注入该单元，对该单元加热并逐渐冷却，由此获得一个TN型的液晶单元。将偏振片粘合到该液晶单元的两个外侧面，使其偏振光轴相对液晶单元的纵或横向倾斜45度角度。由此完成TN型寻址液晶显示器。
该液晶显示器具有图3A所示的视角特性，但与实例1的视角相比它很小。此外，可以观察到直线状光从基板之间的粘合处泄漏，且它的对比度较低。再者，由于在显示介质内未形成聚合区域，保持该单元之厚度的力不够，因此，须将底基板拉向等离子体发生基板，致使直线显示不规则。
实例3：
除了形成对应于各个像素的透明电极，以替代面对显示介质的介质膜16表面上的围壁3a，如图11A和11B所示的液晶显示器用与实例1所述的相同方法制成。
在此种液晶显示器中，可以将一个电压施加到每个像素(即每个液晶区域)内的显示介质上，这样，在排列液晶分子时就能抑制电荷分散。因此，在通过等离子体产生电荷时，由于电荷不分散，电场的方向几乎不偏离液晶显示器的纵向。结果，液晶分子非常令人满意地按所有的像素排列。此外，由于抑制了电荷的分散，故可以显示非常清晰的图象。
实例4：
图6A和图7所示的液晶显示器是如下制成的：
在玻璃基板11上形成多个电极对，每个电极对包括阳极和阴极。绝缘保护层的外面形成高度约为200微米的壁12，以分隔各个电极对。壁12通过层叠多层聚合膜形成。将粘合剂施加到壁12的顶面，并将薄玻璃板16粘合到壁12，由此获得具有等离子体腔室(等离子体发生沟槽)的等离子体发生基板10。
接下来，在具有支承条状透明电极5的ITO的底基板1上，形成具有预定高度(在本例中为6微米)由光敏聚合物制成的围壁形隔板23。该围壁形隔板具有与图8所示的壁3a所拥有的相同的功能。例如，通过搬卸(lift-off)方式将环氧粘合剂施加到围壁形隔板23的顶面。该搬卸方式例如是这样一种技术，其中，将环氧粘合剂的甲基异丁酮(methyl isobytyl ketone)溶液旋转涂覆在聚合膜上，利用橡胶辊或类似的工具将该溶液转送到围壁形隔板的顶面。
然后，将底基板1粘合到等离子体发生基板10，由此完成一个单元。基板1、11和16的粘合可以分时或同时进行。然后，将氩气密封于等离子体发生基板10的沟槽13内。
然后，例如通过毛细管注入，在如此制成的单元内注入含有以下化合物的同族混合物：0.20克的R-684、0.20克的对苯基苯乙烯(p-phenyl styrene)、0.10克由式(I)表示的化合物、4.5克液晶材料ZLI-4792(由Merck公司生产；Δn＝0.094)以及0.025克的光聚引发剂Irgacure 651。
此后完成如实例1所述相同方法的步骤，由此制成液晶单元。
通过偏光显微镜观察，当一个应力施加到该液晶单元时，发现该单元的厚度几乎未变化。再者，插在显示介质与沟槽之间的介质膜(本例中为薄玻璃板16)未受到该应力的破坏。
通过采用这种液晶单元，用与实例1所述方法相同的方法制造液晶显示器。该液晶显示器也拥有宽的和轴向对称的视角特性。
如上所述，本液晶显示器之显示介质的聚合区域具有固定等离子体发生基板与底基板的功能。因此，该液晶显示器可以应用于大屏幕，而单元厚度仍维持于一个固定值。此外，显示介质的液晶区域内的液晶分子呈轴向对称排列，因此，可以实现具有优良视角特性的大屏幕液晶显示器。
最好，围壁形隔板设置在等离子体发生基板与底基板之间，使其与用以分隔沟槽的至少一个壁交叉。该围壁形隔板可以防止夹在沟槽与显示介质之间的部件遭到破坏。
再者，本发明还提供了一种用以制造该液晶显示器的简单方法。
在不脱离本发明范围和精神的情况下，本领域的熟练人员还可以发现和作出各种其它的变换。因此，上述说明并非用来限制所附权利要求书的范围，而应对该权利要求书作更宽的解释。

Claims (13)

1.一种液晶显示器，包括夹在等离子体发生基板与底基板之间的显示介质，该等离子体发生基板具有产生等离子体的沟槽，该显示介质包括液晶区域和聚合物区域，其特征在于，所述等离子体发生基板与所述底基板之间形成围壁形隔板，使其与分隔所述沟槽的至少一个壁交叉，且该液晶区域内的液晶分子呈轴向对称排列。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶区域对应于各个像素而形成。
3.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述沟槽具有将该沟槽与所述显示介质分隔的介质膜，并在面对该沟槽的介质膜的表面上形成无机薄膜。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，在与对应于各个像素的显示介质相面对的介质膜的表面上设置透明电极。
5.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述沟槽具有将该沟槽与显示介质分隔的聚合膜。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述沟槽具有将该沟槽与显示介质分隔的偏振片。
7.如权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，在与对应于各个像素的显示介质相面对的偏振片的表面上设置透明电极。
8.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述聚合区域包括光吸收剂。
9.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于进一步包括一对偏振片，其偏振光轴分别对应于液晶显示器屏幕的纵向和横向。
10.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于进一步包括位于围壁形隔板与等离子体发生基板之间、由聚合材料制成的部件，该聚合材料的软化点比围壁形隔板材料的软化点为低。
11.如权利要求10所述的液晶显示器，其特征在于，所述聚合材料为粘合剂。
12.一种制造液晶显示器的方法，该液晶显示器包括夹在等离子体发生基板与底基板之间的显示介质，所述等离子体发生基板具有产生等离子体的沟槽，所述显示介质包括液晶区域和聚合物区域，所述液晶区域内的液晶分子呈轴向对称排列，并形成一种围壁形隔板使其与分隔该沟槽的至少一个壁交叉，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在底基板上形成围壁形隔板；
将支承该围壁形隔板的底基板粘合到等离子体发生基板；以及
在等离子体发生基板、底基板与聚合物壁之间形成液晶区域。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述将底基板粘合到等离子体发生基板的步骤包括：
预先在围壁形隔板与等离子体发生基板之间设置聚合材料，该聚合材料的软化点低于围壁形隔板材料的软化点；
将底基板粘合到等离子体发生基板；且
在超过聚合材料之软化点的温度下，将一个压力加到粘合的基板上。
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