CN1545635A - 具有内部偏振器的液晶显示器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种液晶显示器的制造方法，每个液晶显示器包括由一对其间设置有液晶的相对板构成的液晶盒，其中由原始玻璃片(10)形成多个板。本发明的方法包括通过在片(10)上沉积液晶偏振物质而涂覆偏振层(20)的操作，和其分子的取向操作，在结晶偏振层(20)上涂覆聚酰亚胺树脂定向层成大体与该装置的显示区域(30)相应的预定形状，随后从装置显示区域(30)之间的间隔区域中有选择地去除未被定向层遮蔽的偏振层(20)的暴露在外的部分。在将一对片(10)配置成相面对状态并分离各液晶盒的操作之前，执行这些步骤。

Description

具有内部偏振器的液晶显示器的制造方法
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的液晶显示器的制造方法，具体涉及一种在液晶盒(cell)内部形成偏振层并通过沉积液晶物质获得的液晶显示器的制造方法。
由彼此相对并由其中包含液晶物质的间隙分隔开的两个玻璃板形成液晶显示器(更为普遍地公知地以首字母缩写为LCD)。
在玻璃板的内表面上沉积有构成电极的透明导电层，一般为In2O3和/或SnO2，将设计成以形成想要显示的符号(文字数字字符，图形点，图标)。所产生的结构被所谓的定向层覆盖。
通常为聚酰亚胺树脂的定向层与液晶物质接触，用于在整个接触表面上引起液晶分子单一取向。
偏振层通常设置在玻璃板的外表面上，并且(在扭曲向列型液晶的情形中)将其取向成使两层的偏振方向彼此垂直，或者(对于超扭曲向列型应用而言)将其取向成其他角度。
正如本领域中所知，可以制造背照或反射显示器，并且根据所采用的结构，可在装置的背板上分别设置另一反射层或传统照明装置。
液晶显示器的制造过程包括对一对在其上限定有多个装置(使用当前的技术对于每对玻璃片而言为数百量级)的玻璃片进行的第一系列的总体操作，和在将原始玻璃片装配成面对状态以及切割或分离构成各装置的液晶盒之后执行的第二系列操作。
第一系列操作包括连续的清洗和消毒玻璃片的步骤，通过传统的沉积技术、光刻和蚀刻形成电极和电连接部分的步骤，定向层的印刷和其与液晶相接触表面的后续处理(研磨)步骤。
为了通过这样一种方法将玻璃片组合在一起以便形成可在其中引入液晶的间隙，虽然能保证组合起来形成各显示器的各板电接触，不过传统上通过在一个板上丝网印刷来沉积间隔元件，所述间隔元件是通过嵌入有导电材料微球体的粘合物质形成的。然后将玻璃板装配在一起，随后执行切割操作来分离构成各装置的液晶盒。
一旦分离了液晶盒，则用液晶物质填充每个液晶盒，随后密封，然后将偏振层涂覆(application)在该装置的外表面上，与玻璃板接触。
在上述一系列操作结束后，且在最后封装之前，再次执行涂覆和密封操作，以保证形成保护抗蚀涂层。
传统上，偏振层由三乙酸纤维素粘合剂薄膜组成，并且通过简单地粘帖在片的外表面上来施加，将装置的总厚度增加大约2×200微米(包括偏振膜和粘合层的厚度的数值)。
近年来使用如可从美国加利福尼亚州旧金山的Optiva公司购得的商品名为TCF(Thin Crystal Film)的产品LCP(Liquid CrystalPolariser)的液晶物质形成偏振层。在申请人为Russian TechnologyGroup的国际专利申请WO 94/28073中描述了这样一种偏振物质。它是一种液向性(liotropic)的水溶性液晶成分，其结构性质与具有薄而细长形的分子团的盘状(discotic)液晶物质类似。通过将一定量液态形式的物质沉积在希望在其上形成偏振层的表面上，并且使其受到拉伸或其他定向机械作用，导致其分子结构本身平行于工作轴取向，从而分子团本身彼此对准，呈现出类似于普通偏振膜的总体结构。一旦经过拉伸，则在所含有的水分蒸发之后物质在薄膜中结晶。
已经通过试验测定出所形成的偏振层具有更优异的对比度、视角和可靠性的性质。显著减小了层厚(0.5-1.0微米量级)，并且装置整体透射率可以获得改善。
用于制造具有液晶偏振器的装置的第一种技术包括将偏振层涂覆到装置基板的外表面，并通过一固定漆(丙烯酸酯)对其进行保护。
另一方面，第二种制造技术包括将偏振层涂覆到板的内表面，并且从而无需任何附加保护层，而仅需要“稳定”相以便使物质不溶于水。
为了能在一定生产规模上进行有效生产，生产周期的改进包括在印刷定向层和分离液晶盒之前，在一个总操作过程中直接将偏振层涂覆在原始玻璃板上。
分离各装置构成液晶盒的切割操作中的一个缺点，是由于切割部分中偏振层的存在在偏振器结构中产生局部张力，导致切割不完美，例如形成裂纹或表面破碎。
另一个缺点是，用于在分离液晶盒之前将玻璃板组合在一起所需要的粘合环氧树脂物质在偏振器上的涂覆困难且不稳定。
目前通过采用使用物质能溶于水的性质克服这些缺点。偏振层在均匀沉积之后，通过将水的微滴输送到将要形成显示装置的显示区域之间的分隔区域中，之后吸取被溶解的偏振物质，从而进行有选择地去除。
传统方法包括通过用探针扫描整个玻璃板而进行有选择的去除，其中探针包括安装在直角坐标式机器人机器上的输送和吸取元件。前进速度非常缓慢(以每秒大约20-25mm的速度移动)，从而载有100个装置的板(这种板的尺寸一般为400×400mm)需要很长工作时间。对于大批量生产而言，将需要不同机器，这就增加了制造过程的费用。
另一个缺点是由于产品的结构差异(例如在板上定义装置的显示区时)需要移动探针，以及经过随后建立的用于存储沿轴向新移动间距的时间。
此外，常常需要手工去除板周围区域中直角坐标式机器人机器不能操纵的多余材料。
在所有情况下，通过在稳定之前作用于该层上而去除偏振物质，也就是说，当依然具有水溶性的特性时，显然在希望保留的部位中有损坏的危险。
本发明用于提供一种克服前面所述问题的液晶显示器的制造方法。
具体而言，本发明的目的在于提供一种能涂覆液晶偏振层，并从装置的显示区域之间的分隔区域中快速、精确和有效选择去除液晶偏振层的大批量制造方法。
根据本发明，通过具有权利要求1所述特征的液晶显示器的制造方法来实现这一目的。
本发明方法的特征在于采用聚酰亚胺树脂的定向层的传统涂覆方法，按照保护掩模(“抗蚀剂”)处于偏振层上时被覆盖区域的特定结构进行涂覆。然后在未被定向层屏蔽的暴露在外的区域中有选择地去除偏振层。该操作始终工作于制造区内的绝对无尘室中，将被制造的产品放置在其中，并且可采用在该区域中可以通常使用的设备(浸渍器，清洗站，干燥炉)。定向层的相同的印刷操作不是另加的，可说是该方法通常所需要的，从而没有进一步增加生产流程的负担或者减慢生产流程，并且不需要新机器。
在根据本发明的方法中，偏振层在涂覆之后立即稳定(也就是说变得不可溶于水)，从而通过浸入碱性溶液中而进行去除，而非简单地通过清洗而去除。有利的是，该溶液可以在装置区域之间获得轮廓鲜明的分隔区域，该分隔区域没有偏振物质的固体残渣，从而避免在成品内形成寄生粒子。
通过将板浸入“蚀刻”槽中而有选择地去除暴露在外的偏振材料层，还可以去除板上的印刷残留物。
在生产线上进行整个过程，能降低通过生产线所花费的时间，这显然对于大规模生产更有用。
在参照附图仅通过非限定示例给出的实施例的下述详细说明中更详细地说明了本发明的其他特征和优点，其中图1到6示意地表示一系列在可定义多个显示器的板上涂覆和选择去除偏振层的步骤。
在附图中表示出原始玻璃片10，通过其可以形成用于制造多个液晶显示器的板。
限定各装置的板区域和显示区域，以及形成电极和导电通路是本领域中众所周知的操作，此处将不再述及，还因为这些操作本质上与本发明的目的和理解无关。
在形成电极之后，将液态偏振材料层20涂覆在整个片10上，限定其分子取向沿预定方向取向，以确定偏振轴(光的传输轴)。
图1中表示出偏振层20。最好通过沿预定偏振方向散布(或类似机械拉伸动作)一定量粗糙形状的预先输送的物质而进行涂覆。通过使用一种刮墨刀或类似分布工具进行散布，在相对片10滑动时具有足够长度以扩展到整个片10上的刀片，具有波纹状接触轮廓。在最佳实施例中，散布工具由其上缠绕有螺旋形钢丝线圈的圆柱形条棒构成，其与被散布物质的接触外形的一般形状为凸面面对板的连续邻接拱形。
用最精确的沉积技术沉积该层，可以获得厚度为0.5-1微米量级的结晶偏振片。
随后，为了使所构成的偏振层不溶于水，将片10浸入BaCl2水熔液中(参见图2)，然后在去离子水中冲洗。最好该溶液为去离子水中的10％的BaCl2的溶液。在浸没阶段之后是在静止炉中在90℃干燥大约20分钟的干燥阶段(参见图3)，以去除所有残留湿气。
在偏振层20的稳定操作结束之后，利用限定装置的显示区域30的矩阵的掩模通过印刷向其涂覆聚酰亚胺树脂的定向层(图4)。由于其结构，定向层对偏振层具有附加的保护遮蔽或“抗蚀剂”的作用。
由于遮蔽的作用，片10中与各装置必须保留偏振器的显示区域30相应的区域被高度精确的覆盖，留下相邻显示区域之间暴露的间隔区域。
通过将片10浸入NaOH水溶液中(图5)并在两个相邻的冲洗槽中在去离子水中进行冲洗，在未被定向层遮蔽的暴露区域中有选择地去除偏振层20。最好，该溶液为0.1％的NaOH去离子水溶液，并且浸入持续大约20秒。
浸入阶段之后，为在90℃静止炉中大约20分钟的干燥阶段(图6)，以去除所有残留湿气。
在无尘室中沿生产线进行所有上述操作，避免在偏振层涂覆阶段对板造成任何污染。
在这些操作结束之后，执行本说明书引言部分中已经描述的通过摩擦定向层，将片组装成面对状态，以及切割以分离构成各装置的液晶盒的传统处理操作。然后，根据已知标准在每个液晶盒上重复引入液晶，装配各控制电路以及最终封装产品的操作。
当然，保持本发明原理不变，在不偏离所附权利要求限定的本发明保护范围的条件下，实施例和构成细节可以相对仅通过非限定示例的描述和说明作出很大改变。

Claims (10)

1.一种液晶显示器的制造方法，每个液晶显示器包括：
-一对相面对的板，将其配置成可以形成能容纳液晶的液晶盒；和
-与所述板相关的一对相应偏振层，
其中从原始片(10)开始形成多个板，
该方法的特征在于包括如下操作：
通过沉积液晶偏振物质而涂覆偏振层(20)，并且将物质分子取向，以确定偏振轴；
按照大体上与装置的显示区(30)对应的预定结构，在结晶偏振层(20)上涂覆聚酰亚胺树脂的定向层；以及
随后从装置的显示区域(30)之间的未被定向层遮蔽的分离区域中有选择地去除偏振层(20)暴露在外的部分，
在将一对片(10)配置成面对状态和随后分离各液晶盒之前，执行所述操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过将片(10)浸入NaOH水溶液中，并且至少随后进行一次冲洗而有选择地去除偏振层(20)的暴露在外的部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述NaOH水溶液为0.1％的NaOH去离子水溶液。
4.根据权利要求2所述的方法，其中浸入阶段持续大约20秒。
5.根据权利要求2所述的方法，其中在浸入和冲洗阶段之后，在90℃进行大约20分钟的干燥阶段。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于偏振液晶物质是水溶性的，并且在定向层涂覆操作之前，执行构成偏振层(20)的结晶物质的稳定操作，使所述物质并非不溶于水，所述稳定操作包括将片(10)浸入BaCl2水溶液中的阶段和随后的冲洗阶段。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述BaCl2溶液为10％的BaCl2去离子水溶液。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述稳定操作在浸入和冲洗阶段之后，还包括在90℃进行大约20分钟的干燥阶段。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于利用掩模通过印刷而执行涂覆定向层的操作，以限定装置的显示区域(30)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过沿偏振方向散布一定量的预先输送的粗糙形状的物质，一起执行沉积构成偏振层(20)的偏振液晶物质的操作和执行构成偏振层(20)的偏振液晶物质分子的取向操作，利用在垂直于散布方向的纵向截面中具有波纹状分布的条形工具实现散布。
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