制造显示板的多层板

申请号 CN02822694.1 申请日 2002-10-01 公开(公告)号 CN1325970C 公开(公告)日 2007-07-11
申请人 日东电工株式会社; 发明人 佩维尔·拉扎列夫; 麦克·V·保克什托;
摘要 本 发明 涉及用于显示信息的装置,具体涉及 液晶 显示器 单元,其目的是制成可用于制造液晶显示器的多层板,以及设计具有内部偏振器的显示器。本发明的技术结果是增大显示器的可靠性和减小显示器的厚度,以及降低制造成本,提高成品率和减小显示器组装过程中的制造工序数目。技术结果的获得是借助于多层板,包括:光透明基片(6),保护层(3),导电层,和至少一层 各向异性 薄晶体膜(2)。此外,薄晶体膜(2)是由这样的材料制成,该材料包含芳环,且沿一个光轴的Bragg峰值在3.4±0.2(=0.34±0.02nm)。除此以外,该技术结果的获得是借助于显示板,包括:光透明基片(6),保护层(3), 电极 系统(7)和至少一层薄晶体膜。
权利要求

1.一种多层板,其特征在于,包括:光透明基片、保护层、导 电层和至少一个各向异性薄膜晶体层,该多层板的材料包含芳环并且 具有沿至少一个光轴、波长为3.4±0.2的Bragg峰值,其中至少一个 薄膜晶体层位于所述基片与所述导电层之间,而且所述薄膜晶体层与 所述导电层之间被所述保护层隔开,所述的保护层是由制成 的。
2.根据权利要求1所述的多层板,其特征在于,所述的薄膜晶 体的材料包含异环。
3.根据权利要求1的或2所述的多层板,其特征在于,所述的 基片是由玻璃制成的。
4.根据权利要求1或2所述的多层板,其特征在于,所述的导 电层是由ITO制成的。
5.根据权利要求4所述的多层板,其特征在于,金属栅淀积在 ITO层的上面。
6.根据权利要求5的多层板,其特征在于,所述的金属栅的总 表面积小于所述多层板总表面积的10%。
7.根据权利要求1或2所述的多层板,其特征在于,所述的薄 膜晶体代表E型偏振器。
8.根据权利要求1或2所述的多层板,其特征在于,所述的薄 膜晶体同时代表偏振器和相移层。
9.根据权利要求1或2所述的多层板,其特征在于,所述的保 护层至少一部分是导电的。
10.根据权利要求1或2所述的多层板,其特征在于,所述的多 层板还涂敷聚合物薄膜。
11.一种显示板,其特征在于,包括:光透明基片、保护层、电 极系统和至少一个薄膜晶体层,该显示板的材料包含芳环并且具有沿 一个光轴、波长为3.4±0.2的Bragg峰值,其中至少一个薄膜晶体层 位于所述基片与所述电极系统之间,而且所述薄膜晶体层与所述电极 系统之间被所述保护层隔开,所述的保护层是由二氧化硅制成的。
12.根据权利要求11的显示板,其特征在于,所述的薄膜晶体 的材料包含异环。
13.根据权利要求11或12所述的显示板,其特征在于,所述的 基片是由玻璃制成的。
14.根据权利要求11或12所述的显示板,其特征在于,所述的 导电层是由ITO制成的。
15.根据权利要求14所述的显示板,其特征在于,金属栅淀积 在ITO层的上面。
16.根据权利要求15所述的显示板,其特征在于,所述的金属 栅的总表面积小于电极总表面积的10%。
17.根据权利要求11或12所述的显示板,其特征在于,所述的 薄膜晶体代表E型偏振器。
18.根据权利要求11或12所述的显示板,其特征在于,所述的 薄膜晶体同时代表偏振器和相移层。
19.根据权利要求11或11所述的显示板,其特征在于,所述的 显示板还包含粘合层。

说明书全文

技术领域

发明涉及显示信息的装置,具体涉及液晶(LC)显示器单元。

背景技术

传统上,液晶显示器具有平坦的透明小容器形式,它有两个平行 平板,在其内表面上设置光透明导电材料(例如,固态溶液SnO2和 I2O3-ITO)制成的电极系统。具有电极的平板表面通常涂敷一层聚酰 亚胺或其他的聚合物,然后进行特殊的处理,在平板表面附近以及在 显示器的液晶层体积中形成液晶(LC)分子的特定均匀取向。在组装 透明小容器之后,其中填充液晶以形成厚度为5-20μm的液晶层。LC 代表激活介质,在电场的影响下改变其光学性质。在交叉的偏振器中 记录光学性质的变化,偏振器通常粘附到透明小容器的外侧表面[L.K. Vistin.JVHO,1983,vol.XXVII,ed.2,pp.141-148]。
现有技术中,显示板是利用有玻璃基片和导电层的平板制成。 玻璃板应当非常平坦且没有气泡和其他的光学缺陷。与显示器的工作 条件有关,人们利用有各种导电层的坯体。对于工作在透射模式下的 显示器,导电层是透明的。对于工作在反射模式下的显示器,显示器 的前板是用透明导电层制成,其后板是用反射导电层制成。[A.A. Groshef,V.B.Sergeev,Devices for presenting information based on LC,“Energia”,L.1977]。透明导电层的表面电阻是在10欧姆至102 欧姆之间,在可见光谱区中的透射系数为0.7至0.9。利用熟知的沉积 方法制成导电层。
通常,显示板的矩阵形成在每个平板上。借助于掩模蚀刻在每个 显示板上制成所需的电极结构。电极出现在玻璃的边缘,并终止于连 接外部引线的焊接点。单独的显示板被蚀刻槽分隔,然后沿着这些槽 把显示器粘接在一起。为了在各个显示板之间形成所需的间隙,沿着 其周边用隔板分隔开这些显示板。在加热平板的同时,组装后的显示 板(或显示板矩阵)在真空下用LC材料填充。这可以降低LC的粘 滞度和更好地填充显示器中各个显示板之间的间隙。然后,矩阵形式 的显示器被互相隔开(划痕和断开),再密封每个透明小容器。保护 层保护和/或玻璃板覆盖的偏振器粘附到透明小容器的外侧表面。
在显示运行期间,为了防止离子从玻璃扩散到液晶层中,通常利 用保护层把导电层与玻璃隔开。通常,这种保护层是或重金 属氧化物的薄膜,虽然也可以利用某些聚合物。保护层在光谱的工作 区应当是透明的,其厚度和密度应当使玻璃与LC之间有可靠的隔离。
有各种方法可以制成保护涂层:基于材料蒸发或溅射的物理方 法,或基于利用化学反应的化学方法[N.P.Gvozdeva et al.,Physical Optics,M.“Meshinostroenie”,1991,pp.178-179]。当前最通行的方 法是真空中的蒸发。这个方法的实质是材料在高真空下的热蒸发。产 生的蒸气以薄膜形式凝聚在基片的表面。这个过程进行得很快,从几 秒钟到几分钟。
其他的物理方法是阴极溅射。这种方法是基于利用高能量稀薄气 体的离子轰击阴极,使阴极材料的原子被击出。从阴极表面击出的原 子停留在基片上。在反应阴极溅射期间,工作室中充满激活气体(例 如,氧气),可以得到具有所需化学成分的薄膜。
例如,一种化学方法是从解化合物的溶液中制成薄膜的方法。 然后,把乙基硅溶液加在离心机中旋转的坯体上以制成氧化物薄膜。
专利US 5,358,739描述二氧化硅涂敷的方法,它是利用sylazane 聚合物加到基片上并在氧化介质中进行加热。还有其他的一些方法。
在文献[WO 94/28073]中描述的偏振器可以从有机染料的液晶溶 液中得到。按照这种技术的偏振器是利用一种已知方法通过沉积染料 的LC溶液薄膜到玻璃或聚合物基片上制成。这种技术的特点是,染 料分子的取向发生在薄膜沉积期间,因此,薄的热稳定偏振涂层在干 燥之后直接地形成在基片上。利用这些偏振器可以制成液晶显示器的 新结构,其中偏振器可以直接形成在LC透明小容器的内侧壁和外侧 壁上。内部的偏振器位置似乎更加合适,因为它可以提高显示器的耐 久性和可靠性,以及简化它的设计和减小加工操作次数。
相应地选取沉积条件和定向影响程度,可以得到包括各向异性薄 膜的二向色偏振器,至少部分的薄膜有晶体结构[PCT RU99/00400]。 这种分色偏振器具有高度各向异性和热稳定性
在具有内部偏振器的常规显示器中,二向色偏振器通常形成在电 极系统之上[RU 2139559]。为此,电极上涂敷特殊的平面层,它可以 促进二向色偏振器的良好粘附。这就可以增加显示器中叠层数目(它 的厚度)和加工操作的次数。除此以外,在这种情况下,只有在制成 电极系统之后才可以沉积二向色偏振器,它降低制造过程的灵活性, 为的是改变产品的多样性。

发明内容

本发明的目的是建立可用于显示器制造的多层板,以及设计具有 内部偏振器的显示器。
本发明的技术结果是增大显示器耐久性和减小显示器厚度,以及 降低其制造成本,提高成品率和减少制造工序的次数。
技术结果的获得是基于本发明的多层板。
根据本发明的一个方面,这里提供一种多层板,其特征在于,包 括:光透明基片、保护层、导电层和至少一个各向异性薄膜晶体层, 该多层板的材料包含芳环并且具有沿至少一个光轴、波长为3.4±0.2  的Bragg峰值,其中至少一个薄膜晶体层位于所述基片与所述导电层 之间,而且所述薄膜晶体层与所述导电层之间被所述保护层隔开,所 述的保护层是由二氧化硅制成的。
薄膜晶体材料可以包括异环。
多层板的基片可以由玻璃制成,而保护层可以由二氧化硅和/或 重金属氧化物或聚合物制成。导电层通常是由ITO制成。
有时,ITO层可以沉积在金属栅(例如,借助于掩模溅射)上以 增大该层的导电性。金属栅的总表面积应当小于多层板总表面积的 10%。
通常,薄膜晶体代表E型偏振器。有时,薄膜晶体可以同时具有 偏振器和相移层的功能。
有时,至少部分的保护层可以是导电的,例如,通过其表面的掺杂。
为了防止运输过程中的损伤,最好是,还利用聚合物薄膜涂敷多 层板。
所述技术结果的获得是基于本发明的显示板。
根据本发明的另一方面,这里提供一种显示板,其特征在于,包 括:光透明基片、保护层、电极系统和至少一个薄膜晶体层,该显示 板的材料包含芳环并且具有沿一个光轴、波长为3.4±0.2的Bragg峰 值,其中至少一个薄膜晶体层位于所述基片与所述电极系统之间,而 且所述薄膜晶体层与所述电极系统之间被所述保护层隔开,所述的保 护层是由二氧化硅制成的。
薄膜晶体材料可以包括异环。
显示板的基片可以由玻璃制成。保护层可以由二氧化硅和/或重 金属氧化物或聚合物制成。电极系统通常是由ITO制成。
金属栅可以沉积到显示器的显示板中ITO层上面。于是,金属 栅的总表面积应当小于电极总表面积的10%。
显示器中的薄膜晶体通常代表E型偏振器。
有时,显示器中的薄膜晶体可以组合偏振器和相移层的功能。
显示板还可以包含粘合层。
按照本发明的多层板包括以下的主要各层:光透明基片(通常是 石灰玻璃);薄膜晶体的光学各向异性层,它是由包含芳环的材料 制成,而且具有沿一个光轴、波长为3.4±0.2的Bragg峰值;保护层, 例如二氧化硅层;和导电层,它通常是ITO。
光学各向异性层在显示器中具有偏振器的功能,或者,同时具有 偏振器和相移层的功能。这一层至少是部分的结晶状;它可以提供其 结构的高耐久性和理想的光学参数。这一层材料的最初选择是由芳环 中存在开发的π共轭键系和存在诸如胺,酚,等基确定,它们处在 分子平面中并作为这些分子的部分芳族键系。分子本身或它们的碎片 有平坦的结构。例如,它们可以是这样的有机材料,例如,阴丹酮(瓮 蓝4),或二苯并咪唑1,4,5,8-羧酸(瓮红14),或二苯并咪唑 3,4,9,10-苝四羧酸,或喹吖啶酮(颜料紫19)等,其衍生物或其混合 物形成稳定的感胶液晶相。
当这种有机材料在合适溶剂中溶解时,其结果是分子集结成超分 子复合物的胶体系(感胶液晶),它代表胶体系的动单元。LC是 胶体系的预有序状态,在超分子复合物对准和随后的溶剂去除过程中, 由此产生各向异性的晶体薄膜(换句话说,薄晶体膜)。
从具有超分子复合物的胶体系中得到薄晶体膜的方法包括以下 步骤:
-沉积该胶体系到基片上;胶体系还应当是触变性的,为此目的, 胶体系应当在某个温度下并有某个分散剂浓度;
-通过任何类型的外来影响,使沉积后或沉积中的胶体系到达增 大的流动性状态,从而减小胶体系的粘滞度(这可以通过加热,剪切 形变等实现);在随后的对准过程期间外来影响可以继续进行或花费 有序所需的时间,因此,胶体系在对准过程期间不能松弛到具有高粘 滞度的状态;
-对胶体系的外部对准影响,可以利用机械方法以及任何其他的 方法完成;所述对准影响的程度应当足以使胶体系中动力单元得到所 需的取向并形成这样的结构,它是成形层未来晶格的基础
-成形层的对准区从高粘滞度状态转变成胶体系的原始或甚至更 高粘滞度状态是由于初始的外部影响;这是按照这样的方式进行的, 可以避免成形层结构的定向障碍和避免缺陷形成在成形层的表面;
-下一步操作是干燥(去掉溶剂),在此过程中形成晶体结构;
-最后的操作通常是从薄晶体膜转变成水不溶性形式,借助于含 二价或三价金属的溶液处理其表面。
制成层中的分子平面是互相平行,且这些分子形成三维晶体,至 少是部分层中的分子。若优化这种制造方法,则可以得到单晶层。这 种薄晶体膜中的光轴垂直于分子平面。在至少一个方向上,这种薄晶 体膜有高度各的向异性和高折射率。
为了制成所需光学特性的层,可以混合胶体系(在此情况下,形 成组合的超分子复合物)。在从胶体溶液混合物制成的各层中,吸收 率和折射率在原始成分确定的限度内可以具有各种数值。各种胶体系 与形成的组合超分子复合物的混合是可能的,这是由于上述有机化合 物(3.4)中分子的一个维度重合。含水层中的分子至少沿一个方向有 长的维度,这是由于基片上超分子复合物的对准。当溶剂蒸发时,最 好是,分子形成三维的晶体结构。
通过沉积溶液中固体物质的含量和基片上含水层的厚度,实施对 该层厚度的控制。加工这种薄膜的制造参数是在加工过程中方便控制 的溶液浓度。利用X射线照片或光学方法,可以控制该层的结晶程度。
薄膜晶体的突出特征是高度的热稳定性,它在当代的显示器制造 技术中是特别重要的。
需要利用二氧化硅层保护各向异性层,可以免遭制造过程中外来 的破坏性影响,特别是在蚀刻ITO的过程中,并在显示器运行时防止 它与电极和LC接触。利用熟知的方法制成二氧化硅层:加热时的真 空中蒸发,阴极溅射,所谓的“湿法”,利用溶液等。除了二氧化硅以 外,保护层还可以包含重金属氧化物。例如,用于根据溶液制成保护 层的CERAMATE成分包含高达6%重量比的固态物质(TiO2,ZrO2, SiO2,Sb2O5)。通常放在高温下烘烤根据溶液制成的保护层。由于各 向异性层的高热稳定性,在加工多层板过程中完成这种操作是可能的。 它可以经受高达180℃或短时高达250℃和更高的温度,而没有严重 地改变其光学特性。
在保护层的能力范围内,我们还可以利用各种热稳定和耐化学性 的聚合物。多层板中各层的热稳定性是必须的,因为若干个制造工序 (例如,在电极系统的顶部制成聚酰亚胺平面化和找平层)包括加热 到高温。
借助于一个熟知的方法制成导电层(ITO)。
此外,多层板可以包含附加的外部层,在运输过程中保护多层板, 而在制造显示器的过程中可以去掉这些外部层。
这种多层板代表用于制造显示板的坯体,并且已包含显示的主要 功能层。通过减少制造工序的次数,它可以简化制造液晶显示器的工 艺。
多层板的尺寸是由制造显示器提出的要求所确定。通常,每个多 层板容纳几个显示板。多层板上每个显示板的区域配置对应的电极系 统和槽,沿着这些槽把显示器粘接在一起。借助于光蚀刻,激光烧蚀 等方法,可以去掉多层板对应区域上的导电层材料。
保护层的密度和厚度应当足够地大,可以防止各向异性薄膜晶体 在光蚀刻以及蚀刻导电层的其他类似方法过程中的损坏。
在利用激光烧蚀法制成粘贴LC透明小容器的槽中,在去掉导电 层时,二氧化硅保护层可以与玻璃熔融在一起。
在此之后,电极系统通常用聚酰亚胺层和LC找平层涂敷,聚酰 亚胺层的功能是平面化。可以利用其他的材料作为平面化层,具体地 说,二氧化硅。在这种情况下,这层的材料还具有绝缘体的功能,可 以防止电极之间的放电。
在制成显示器中前面板和后面板的矩阵之后,粘贴对应的多层 板,用液晶填充到制成的透明小容器。在完成这个操作之后,把各个 LC显示器与矩阵分隔开。制成的液晶显示器有内部偏振器。这可以 简化显示器的设计,减小其厚度和增大其运行的耐久性。
附图说明
以下的示意图说明本发明的实质:
图1表示按照本发明的多层板示意图;
图2表示具有内部偏振器的液晶显示器图。

具体实施方式

实施例的一个例子中的多层板(图1)包括:光透明基片1,它 是由碱石灰玻璃制成,和偏振器2,它代表9.5%磺化阴丹酮水溶液制 成的薄膜晶体。偏振器的厚度约为100nm。二氧化硅保护层3沉积在 偏振器的上面,而ITO的导电层4沉积在保护层3的上面。在运输过 程中,通常利用聚合物薄膜5保护多层板。
这种多层板代表制造显示板的坯体,并且已具有显示器的各个主 要功能层。图2表示具有内部偏振器的一种显示器设计方案。显示器 代表平而透明的小容器,它由两个平行玻璃板6构成,在其内表面上 相继制成以下各层:偏振器层2,二氧化硅保护层3,由光透明导电材 料(ITO)制成的电极系统7和聚酰胺层8,聚酰胺层8是找平层。 在组装之后,透明小容器充满液晶9,并加以密封,例如,利用密封 胶10。
设计具有内部偏振器的显示器可以减小装置的厚度和提高它的 运行可靠性。除此以外,这种显示器中使用的薄膜晶体是各向异性层, 其光学性质允许制成有高对比度和宽观察的装置。
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