CN1184263A - 液晶显示器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置,其包含两实质上彼此相平行的玻璃板;一导电层沉积于每一玻璃板上;一色散液晶定向层沉积在该导电层上,该色散液晶定向层是由一聚合物材料所制成,液晶分子被分散其中;及一液晶层形成在该玻璃板之间,该液晶层包含分隔层分设于其中。

Description

液晶显示器及其 制作方法
本发明涉及一种液晶显示器(LCD)装置，该液晶显示器不需要摩擦处理(rubbing process)，并且其采用了一色散(dispersive)液晶定向层，其中液晶分子被分散于一聚合物之中，以及，有关于其制法。
一般而言，液晶显示器是将液晶分子注入于两板之间而构建成的，且，由调整一电场的电源，控制光发射量。
如图2所示，习用的液晶显示器是由沉积导电层3在两玻璃板2上；在该导电层3上形成液晶定向层4；将分隔层(dispering spacers)5分设于该两玻璃板2之间；使用密封剂8密封边缘部分；再通过注入液晶分子7而形成液晶层6而制成的。
以上液晶显示器LCD通过驱动集成电路(IC)而提供导电层3电场，以控制液晶分子的布置。
再者，该液晶定向层4通过印刷处理(printing process)在该玻璃板2上沉积聚酰亚胺(polyimide)薄膜制成，而定向处理(orientation process)是用软布摩擦该薄膜的表面加以实施的。
在以上所形成的习用液晶显示器LCD中，因为液晶定向层是由执行一定向处理而形成，该处理需要摩擦，导致静电产生，以及，液晶显示器LCD还会被使用的布料所产生的尘埃等所污染。
有鉴于此，本发明的目的是通过提供一种液晶显示器LCD来解决现有技术中的上述问题，该液晶显示器不需要摩擦处理，以及使用由聚合物材料所制成的色散液晶定向层，液晶分子散布于其中。
本发明的液晶显示器LCD是通过在两玻璃板上沉积导电层；在该导电层上沉积色散液晶定向层，其由聚合物溶剂所作成，色散液晶分子被分散于其中；分隔层(dispersing spacers)分设于两玻璃板之间；除了液晶分子将被注入之处以外，使用密封剂密封边缘部分；以及注入液晶分子以在两玻璃板之间形成一液晶层而制成的。
构成该色散液晶定向层的聚合物材料可以选自以下的聚合物溶液中之一：聚酰亚胺，聚酰胺(polyamicle)或液晶聚合物(1iquid crystal polymer，LCP)。
在上述液晶显示器LCD中，当注入液晶分子以形成液晶层时，假若该液晶显示器是在高于该色散液晶定向层的一各向同性(isotropic)温度的温度时被热处理，则色散液晶分子开始显示在冷却处理时的液晶性质，以及该液晶定向是利用在色散液晶分子及液晶层的注入液晶分子之间的交互作用而实现的。
本发明的目的、特征及优点通过结合实施例参考附图进行的详细描述将变得更明显。
附图简要说明：
图1是本发明一较佳实施例的液晶显示器的剖面图；
图2是一剖面图，例示出习用的液晶显示器。
如图1所示，根据本发明较佳实施例的液晶显示器是通过在两玻璃板10上沉积一导电层12；在导电层12上沉积一由聚合物溶液所作成的色散液晶定向层14，色散液晶分子15分散于溶液中；分隔层18分设于两玻璃板10之间；除了液晶分子将被注入的部分以外，使用密封剂16密封边缘部分；以及注入液晶分子22，以在玻璃板10之间形成一液晶层22而制成的。
构成该色散液晶定向层14的聚合物材料可以选自以下的聚合物溶剂中之一：聚酰亚胺，聚酰胺或液晶聚合物(1iquid crystal polymer，LCP)。
上述分散于聚合物溶剂中的色散液晶分子15的数量按重量最好大约是5％-30％。该聚合物溶剂.是由熔融的可熔聚酰亚胺聚酰胺，或液晶聚合物LCP作成为r-丁内脂，环己酮，四氯乙烷，NMP或其他如此的溶剂而制成。
在上述的液晶显示器中，当注入液晶分子(injection liquid crystalmolecules)22以形成液晶层20时，假若该液晶显示器LCD是在一高于该色散液晶定向层14的一各向同性(isotropic)温度的温度时被热处理的，则色散液晶分子15开始显示在冷却处理时的液晶性质，以及该液晶定向是利用在色散液晶分子15及液晶层20的注入液晶分子22之间的交互作用而进行的。亦即，色散液晶定向是由在每一色散液晶分子15的纵轴方向的一介电常数(ε11)及注入液晶分子22的纵轴方向之一介电常数(ε11)之间的相互作用所决定的。
同样地，当注入液晶分子22，以形成液晶层20时，该色散液晶定向层14的温度被上升至高于一各向同性(isotropic)温度的温度，而，被缓慢地冷却，将该注入液晶分子22注入。当色散液晶分子15显示液晶性质时，注入液晶分子22依据色散液晶分子15及纵轴方向的介电常数(ε11)进行定向，同时，依据该交互作用的范围形成一预斜角。
以下为上述本发明各种样品的液晶显示器LCD的测试结果。
该色散液晶定向层14是通过利用例如熔融于一溶剂的聚合物SE291，LCP95，LCP100等以重量约为2％而形成的。
环己酮，NMP，r-丁内脂及四氯乙烷被用于以上溶剂中，且在真空中被蒸发。此外，ZLI1132，ZLI2293及ZLI3086以重量约为5％被分散(dispersed)作为在色散液晶定向层14中的色散液晶分子15。ZLI1132，ZLI2293及ZLI3086被用作为注入液晶分子22。
以下为关于液晶分子被混合为熔剂的程度的实验结果。首先，在NMP中，所示的SE5291及LCP95具有高可熔性及ZLI1132示出一般的可熔性，但ZLI3086形成在一块(clump)状然后熔化；在r-丁内脂中，SE291及LCP95示出高可熔性，以及ZLI1132示出一般的可熔性，但ZLI3086未被熔化并形成一块状；在环己酮及四氯乙烷中，所有液晶分子示出高可熔性。
再者，该定向及预斜角的程度是当色散液晶定向层14使用SE5291及液晶分子所形成时被进行测量的。
(1)NMP作为一溶剂
a)当使用ZLI1132作为形成在上及下玻璃板10上的色散液晶定向层14之中的色散液晶分子15时：假若ZLI1132被使用以作为形成该液晶层20的注入液晶分子，定向不被执行；假若ZLI2293被使用，定向是直角(normal)预倾斜角(pretilt)是0.37±0.42°；假若ZLI3086被使用，定向不被执行。
b)当使用ZLI1132作为形成在上玻璃板10上的色散液晶定向层14的色散液晶分子15时，以及ZLI3086作为形成在下玻璃板10上的色散液晶定向层14中的色散液晶分子15时：假若ZLI1132被使用以作为形成该液晶层20的注入液晶分子22时，定向不被执行；假若ZLI2293被采用，则定向是相当地好以及预倾斜角是0.78±0.14°；以及，假若ZLI3086被使用，定向被执行为一直角(normal)以及预倾斜角是0.40±0.21°。
c)当使用ZLI3086作为形成在上及下玻璃板10的色散液晶定向层14中的色散液晶分子15时：假若ZLI3086被使用以作为具有液晶层20的注入液晶分子22时，定向不被执行，假若ZLI2293被使用，定向执行为一直角(normal)及预倾斜角是0.36±14°；以及，假若ZLI3086被使用，定向不被执行。
(2)当环己酮被使用作为溶剂及ZLI1132作为形成在上玻璃板10上的色散液晶定向层14中的色散液晶分子15，以及，ZLI3086作为形成在下玻璃板10上的色散液晶定向层14中的色散液晶分子15时：假若ZLI1132被使用作为形成液晶层20的注入液晶22，定向不被执行；假若ZLI2293被使用，定向被完成为一直角状态及预倾斜角是0.36±0.24°，以及，假若ZLI3086被使用，定向不被执行。
再者，测量定向及预倾斜角的范围是；当a)由LCP95加液晶分子的使用形成色散液晶定向层14时，b)使用环己酮作为一溶剂时，c)使用ZLI1132作为形成在上玻璃板10的色散液晶定向层14中的色散液晶分子15，使用ZLI3086作为形成在下玻璃板10上的色散液晶定向层14中的色散液晶分子15时，及d)使用ZLI2293作为形成液晶层20的注入液晶分子22时。
1)当以93℃退火LCP95两小时以及在82.9℃将注入液晶分子22注入，并让其冷却：定向是正交的(normal)及预倾斜角出现在0°。
2)当以93℃退火LCP95两小时以及在82.9℃将注入液晶分子22注入，并使之在室温冷却三小时：定向是相当地好及预倾斜角出现在0°。
3)当以93℃退火LCP95两小时以及在46.7℃将注入液晶分子22注入，并使之在室温冷却三小时：定向相当地好及预倾斜角出现在0°。
4)当以93℃退火LCP95两小时以及在室温将注入液晶分子22注入，并使之在室温冷却三小时：定向是正交的(normal)及预倾斜角出现在0°。
当通过利用LCP95加液晶形成色散液晶定向层14时，使用极化显微镜(polarization microscope)，其中，出现一黑背景，一直线图案缺陷出现在该液晶分子注入的方向以及垂直方向上，但是定向似乎是被执行。假若在50小时后再次观察，整个定向及预倾斜角被保持以及透明曲线被变得有些平滑。
再者，测量定向及预倾斜角的范围是：当四氯乙烷作为溶剂使用在LCP94，LCP100及LCP105(其在定向层中不分散液晶分子)并退火四小时之时。
1)当LCP94被使用：假若ZLI1132被使用作为注入液晶分子22，定向不被执行；假若ZLI2293被使用，定向开始时被直角地执行，但于五日后不再如此；及假若ZLI3086被使用，定向不被形成。
2)当LCP100被使用：假若ZLI1132被使用作为注入液晶分子22，定向不被执行；假若ZLI2293被使用，定向被正交地形成，及预倾斜角是出现在0°；及假若ZLI3086被使用，定向不被达成。
3)当LCP105被使用：假若ZLI1132，ZLI2293及ZLI3086被使用作为注入液晶分子22，定向不被形成。
此外，当使用LCP94，LCP100及LCP105时，不分散液晶分子、线图案出现具有平行、垂直的线及液晶分子注入方向，如同使用LCP95加液晶分子形成色散液晶定向层14一样。然而，在剩下区域中，液晶定向是通过在色散液晶定向层14及液晶分子之间的交互作用而加以进行的。
如同于以上各种实验所示出的，最佳结果可以于下列情形下加以达成，即当使用LCP95作为定向层时；形成色散液晶定向层，形成在上及下玻璃板上，由使用液晶分子，其中在纵轴方向中的介电常数(ε11)有很大差异(如ZLI1132具有一纵轴方向15的介电常数及ZLI22932的为2.9)；以及，使用ZLI2293作为注入液晶分子时被形成的。
在上述所形成的本发明的液晶显示器LCD中，由于定向处理不是由摩擦加以实现，而是在定向层上分散及加热液晶分子后，利用缓慢地冷却进行，从而降低了静电的产生及污染的可能性。
本发明已经结合较佳实施例进行了说明，可以理解的是，本发明并不受所揭示的实施例的限制，相反地，本发明包含了本发明权利要求范围内及构思中的各种修正及等效布置。

Claims (12)

1.一种液晶显示器，包含：
两实质彼此平行的玻璃板；
一导电层沉积于每一玻璃板上；
一色散液晶定向层沉积于前述的导电层上，该色散液晶定向层由聚合物材料制成，液晶分子分散于其中；以及
一液晶层形成在两玻璃板之间，该液晶层包含分隔层分设于其中。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，液晶分子分散于该聚合物材料中的重量大约为5％至30％。
3.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，该聚合物材料是由可熔化于一r-丁内脂溶剂中的聚酰亚胺所作成。
4.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，该聚合物溶液是由熔融于一r-丁内脂溶剂中的可溶聚酰胺所作成。
5.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，该聚合物溶液是由熔融于一r-丁内脂溶剂中的聚合物液晶分子所作成。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，该定向是由提升该色散液晶定向层的温度至一高于一各向同性温度的等级，以允许其冷却，然后注入液晶分子，以形成一液晶层而加以达成的。
7.一种用以制作液晶显示器的方法，包含下列步骤：
沉积一导电层于两玻璃板上；
沉积一色散液晶定向层在该导电层上，该色散液晶定向层是由聚合物材料所作成，液晶分子被分散于其中；
形成一液晶层，其具有分隔层于两玻璃板之间；以及
在一高于该色散液晶定向层的各向同性温度的温度热处理该色散液晶定向层以及
冷却该色散液晶定向层，使得该液晶层的定向可以被达成。
8.如权利要求7所述的制作液晶显示器的方法，其中，分散于该聚合物材料中的液晶分子的重量大约是5％-30％。
9.如权利要求7所述的制作液晶显示器的方法，其中，该聚合物材料是由一r-丁内脂溶剂中的可熔聚酰亚胺所作成。
10.如权利要求7所述的制作液晶显示器的方法，其中，该聚合物溶液是由熔融于一r-丁内脂溶剂中的可熔聚酰胺所作成。
11.如权利要求7所述的制作液晶显示器的方法，其中，该聚合物溶液是由熔融于一r-丁内脂溶剂中的聚合物液晶分子所作成。
12.如权利要求7所述的制作液晶显示器的方法，其中，定向是由提升该色散液晶定向层的温度至一高于各向同性温度的等级，允许其冷却，然后注入该液晶分子以形成一液晶层而加以达成的。
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