專利名稱：具有內(nèi)部偏振器的液晶顯示器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的液晶顯示器的制造方法，具體涉及一種在液晶盒(cell)內(nèi)部形成偏振層并通過沉積液晶物質(zhì)獲得的液晶顯示器的制造方法。
由彼此相對并由其中包含液晶物質(zhì)的間隙分隔開的兩個(gè)玻璃板形成液晶顯示器(更為普遍地公知地以首字母縮寫為LCD)。
在玻璃板的內(nèi)表面上沉積有構(gòu)成電極的透明導(dǎo)電層，一般為In2O3和/或SnO2，將設(shè)計(jì)成以形成想要顯示的符號(hào)(文字?jǐn)?shù)字字符，圖形點(diǎn)，圖標(biāo))。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)被所謂的定向?qū)痈采w。
通常為聚酰亞胺樹脂的定向?qū)优c液晶物質(zhì)接觸，用于在整個(gè)接觸表面上引起液晶分子單一取向。
偏振層通常設(shè)置在玻璃板的外表面上，并且(在扭曲向列型液晶的情形中)將其取向成使兩層的偏振方向彼此垂直，或者(對于超扭曲向列型應(yīng)用而言)將其取向成其他角度。
正如本領(lǐng)域中所知，可以制造背照或反射顯示器，并且根據(jù)所采用的結(jié)構(gòu)，可在裝置的背板上分別設(shè)置另一反射層或傳統(tǒng)照明裝置。
液晶顯示器的制造過程包括對一對在其上限定有多個(gè)裝置(使用當(dāng)前的技術(shù)對于每對玻璃片而言為數(shù)百量級(jí))的玻璃片進(jìn)行的第一系列的總體操作，和在將原始玻璃片裝配成面對狀態(tài)以及切割或分離構(gòu)成各裝置的液晶盒之后執(zhí)行的第二系列操作。
第一系列操作包括連續(xù)的清洗和消毒玻璃片的步驟，通過傳統(tǒng)的沉積技術(shù)、光刻和蝕刻形成電極和電連接部分的步驟，定向?qū)拥挠∷⒑推渑c液晶相接觸表面的后續(xù)處理(研磨)步驟。
為了通過這樣一種方法將玻璃片組合在一起以便形成可在其中引入液晶的間隙，雖然能保證組合起來形成各顯示器的各板電接觸，不過傳統(tǒng)上通過在一個(gè)板上絲網(wǎng)印刷來沉積間隔元件，所述間隔元件是通過嵌入有導(dǎo)電材料微球體的粘合物質(zhì)形成的。然后將玻璃板裝配在一起，隨后執(zhí)行切割操作來分離構(gòu)成各裝置的液晶盒。
一旦分離了液晶盒，則用液晶物質(zhì)填充每個(gè)液晶盒，隨后密封，然后將偏振層涂覆(application)在該裝置的外表面上，與玻璃板接觸。
在上述一系列操作結(jié)束后，且在最后封裝之前，再次執(zhí)行涂覆和密封操作，以保證形成保護(hù)抗蝕涂層。
傳統(tǒng)上，偏振層由三乙酸纖維素粘合劑薄膜組成，并且通過簡單地粘帖在片的外表面上來施加，將裝置的總厚度增加大約2×200微米(包括偏振膜和粘合層的厚度的數(shù)值)。
近年來使用如可從美國加利福尼亞州舊金山的Optiva公司購得的商品名為TCF(Thin Crystal Film)的產(chǎn)品LCP(Liquid CrystalPolariser)的液晶物質(zhì)形成偏振層。在申請人為Russian TechnologyGroup的國際專利申請WO 94/28073中描述了這樣一種偏振物質(zhì)。它是一種液向性(liotropic)的水溶性液晶成分，其結(jié)構(gòu)性質(zhì)與具有薄而細(xì)長形的分子團(tuán)的盤狀(discotic)液晶物質(zhì)類似。通過將一定量液態(tài)形式的物質(zhì)沉積在希望在其上形成偏振層的表面上，并且使其受到拉伸或其他定向機(jī)械作用，導(dǎo)致其分子結(jié)構(gòu)本身平行于工作軸取向，從而分子團(tuán)本身彼此對準(zhǔn)，呈現(xiàn)出類似于普通偏振膜的總體結(jié)構(gòu)。一旦經(jīng)過拉伸，則在所含有的水分蒸發(fā)之后物質(zhì)在薄膜中結(jié)晶。
已經(jīng)通過試驗(yàn)測定出所形成的偏振層具有更優(yōu)異的對比度、視角和可靠性的性質(zhì)。顯著減小了層厚(0.5-1.0微米量級(jí))，并且裝置整體透射率可以獲得改善。
用于制造具有液晶偏振器的裝置的第一種技術(shù)包括將偏振層涂覆到裝置基板的外表面，并通過一固定漆(丙烯酸酯)對其進(jìn)行保護(hù)。
另一方面，第二種制造技術(shù)包括將偏振層涂覆到板的內(nèi)表面，并且從而無需任何附加保護(hù)層，而僅需要“穩(wěn)定”相以便使物質(zhì)不溶于水。
為了能在一定生產(chǎn)規(guī)模上進(jìn)行有效生產(chǎn)，生產(chǎn)周期的改進(jìn)包括在印刷定向?qū)雍头蛛x液晶盒之前，在一個(gè)總操作過程中直接將偏振層涂覆在原始玻璃板上。
分離各裝置構(gòu)成液晶盒的切割操作中的一個(gè)缺點(diǎn)，是由于切割部分中偏振層的存在在偏振器結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生局部張力，導(dǎo)致切割不完美，例如形成裂紋或表面破碎。
另一個(gè)缺點(diǎn)是，用于在分離液晶盒之前將玻璃板組合在一起所需要的粘合環(huán)氧樹脂物質(zhì)在偏振器上的涂覆困難且不穩(wěn)定。
目前通過采用使用物質(zhì)能溶于水的性質(zhì)克服這些缺點(diǎn)。偏振層在均勻沉積之后，通過將水的微滴輸送到將要形成顯示裝置的顯示區(qū)域之間的分隔區(qū)域中，之后吸取被溶解的偏振物質(zhì)，從而進(jìn)行有選擇地去除。
傳統(tǒng)方法包括通過用探針掃描整個(gè)玻璃板而進(jìn)行有選擇的去除，其中探針包括安裝在直角坐標(biāo)式機(jī)器人機(jī)器上的輸送和吸取元件。前進(jìn)速度非常緩慢(以每秒大約20-25mm的速度移動(dòng))，從而載有100個(gè)裝置的板(這種板的尺寸一般為400×400mm)需要很長工作時(shí)間。對于大批量生產(chǎn)而言，將需要不同機(jī)器，這就增加了制造過程的費(fèi)用。
另一個(gè)缺點(diǎn)是由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)差異(例如在板上定義裝置的顯示區(qū)時(shí))需要移動(dòng)探針，以及經(jīng)過隨后建立的用于存儲(chǔ)沿軸向新移動(dòng)間距的時(shí)間。
此外，常常需要手工去除板周圍區(qū)域中直角坐標(biāo)式機(jī)器人機(jī)器不能操縱的多余材料。
在所有情況下，通過在穩(wěn)定之前作用于該層上而去除偏振物質(zhì)，也就是說，當(dāng)依然具有水溶性的特性時(shí)，顯然在希望保留的部位中有損壞的危險(xiǎn)。
本發(fā)明用于提供一種克服前面所述問題的液晶顯示器的制造方法。
具體而言，本發(fā)明的目的在于提供一種能涂覆液晶偏振層，并從裝置的顯示區(qū)域之間的分隔區(qū)域中快速、精確和有效選擇去除液晶偏振層的大批量制造方法。
根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求1所述特征的液晶顯示器的制造方法來實(shí)現(xiàn)這一目的。
本發(fā)明方法的特征在于采用聚酰亞胺樹脂的定向?qū)拥膫鹘y(tǒng)涂覆方法，按照保護(hù)掩模(“抗蝕劑”)處于偏振層上時(shí)被覆蓋區(qū)域的特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行涂覆。然后在未被定向?qū)悠帘蔚谋┞对谕獾膮^(qū)域中有選擇地去除偏振層。該操作始終工作于制造區(qū)內(nèi)的絕對無塵室中，將被制造的產(chǎn)品放置在其中，并且可采用在該區(qū)域中可以通常使用的設(shè)備(浸漬器，清洗站，干燥爐)。定向?qū)拥南嗤挠∷⒉僮鞑皇橇砑拥?，可說是該方法通常所需要的，從而沒有進(jìn)一步增加生產(chǎn)流程的負(fù)擔(dān)或者減慢生產(chǎn)流程，并且不需要新機(jī)器。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，偏振層在涂覆之后立即穩(wěn)定(也就是說變得不可溶于水)，從而通過浸入堿性溶液中而進(jìn)行去除，而非簡單地通過清洗而去除。有利的是，該溶液可以在裝置區(qū)域之間獲得輪廓鮮明的分隔區(qū)域，該分隔區(qū)域沒有偏振物質(zhì)的固體殘?jiān)瑥亩苊庠诔善穬?nèi)形成寄生粒子。
通過將板浸入“蝕刻”槽中而有選擇地去除暴露在外的偏振材料層，還可以去除板上的印刷殘留物。
在生產(chǎn)線上進(jìn)行整個(gè)過程，能降低通過生產(chǎn)線所花費(fèi)的時(shí)間，這顯然對于大規(guī)模生產(chǎn)更有用。
在參照附圖僅通過非限定示例給出的實(shí)施例的下述詳細(xì)說明中更詳細(xì)地說明了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1到6示意地表示一系列在可定義多個(gè)顯示器的板上涂覆和選擇去除偏振層的步驟。
在附圖中表示出原始玻璃片10，通過其可以形成用于制造多個(gè)液晶顯示器的板。
限定各裝置的板區(qū)域和顯示區(qū)域，以及形成電極和導(dǎo)電通路是本領(lǐng)域中眾所周知的操作，此處將不再述及，還因?yàn)檫@些操作本質(zhì)上與本發(fā)明的目的和理解無關(guān)。
在形成電極之后，將液態(tài)偏振材料層20涂覆在整個(gè)片10上，限定其分子取向沿預(yù)定方向取向，以確定偏振軸(光的傳輸軸)。
圖1中表示出偏振層20。最好通過沿預(yù)定偏振方向散布(或類似機(jī)械拉伸動(dòng)作)一定量粗糙形狀的預(yù)先輸送的物質(zhì)而進(jìn)行涂覆。通過使用一種刮墨刀或類似分布工具進(jìn)行散布，在相對片10滑動(dòng)時(shí)具有足夠長度以擴(kuò)展到整個(gè)片10上的刀片，具有波紋狀接觸輪廓。在最佳實(shí)施例中，散布工具由其上纏繞有螺旋形鋼絲線圈的圓柱形條棒構(gòu)成，其與被散布物質(zhì)的接觸外形的一般形狀為凸面面對板的連續(xù)鄰接拱形。
用最精確的沉積技術(shù)沉積該層，可以獲得厚度為0.5-1微米量級(jí)的結(jié)晶偏振片。
隨后，為了使所構(gòu)成的偏振層不溶于水，將片10浸入BaCl2水熔液中(參見圖2)，然后在去離子水中沖洗。最好該溶液為去離子水中的10％的BaCl2的溶液。在浸沒階段之后是在靜止?fàn)t中在90℃干燥大約20分鐘的干燥階段(參見圖3)，以去除所有殘留濕氣。
在偏振層20的穩(wěn)定操作結(jié)束之后，利用限定裝置的顯示區(qū)域30的矩陣的掩模通過印刷向其涂覆聚酰亞胺樹脂的定向?qū)?圖4)。由于其結(jié)構(gòu)，定向?qū)訉ζ駥泳哂懈郊拥谋Ｗo(hù)遮蔽或“抗蝕劑”的作用。
由于遮蔽的作用，片10中與各裝置必須保留偏振器的顯示區(qū)域30相應(yīng)的區(qū)域被高度精確的覆蓋，留下相鄰顯示區(qū)域之間暴露的間隔區(qū)域。
通過將片10浸入NaOH水溶液中(圖5)并在兩個(gè)相鄰的沖洗槽中在去離子水中進(jìn)行沖洗，在未被定向?qū)诱诒蔚谋┞秴^(qū)域中有選擇地去除偏振層20。最好，該溶液為0.1％的NaOH去離子水溶液，并且浸入持續(xù)大約20秒。
浸入階段之后，為在90℃靜止?fàn)t中大約20分鐘的干燥階段(圖6)，以去除所有殘留濕氣。
在無塵室中沿生產(chǎn)線進(jìn)行所有上述操作，避免在偏振層涂覆階段對板造成任何污染。
在這些操作結(jié)束之后，執(zhí)行本說明書引言部分中已經(jīng)描述的通過摩擦定向?qū)?，將片組裝成面對狀態(tài)，以及切割以分離構(gòu)成各裝置的液晶盒的傳統(tǒng)處理操作。然后，根據(jù)已知標(biāo)準(zhǔn)在每個(gè)液晶盒上重復(fù)引入液晶，裝配各控制電路以及最終封裝產(chǎn)品的操作。
當(dāng)然，保持本發(fā)明原理不變，在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明保護(hù)范圍的條件下，實(shí)施例和構(gòu)成細(xì)節(jié)可以相對僅通過非限定示例的描述和說明作出很大改變。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器的制造方法，每個(gè)液晶顯示器包括-一對相面對的板，將其配置成可以形成能容納液晶的液晶盒；和-與所述板相關(guān)的一對相應(yīng)偏振層，其中從原始片(10)開始形成多個(gè)板，該方法的特征在于包括如下操作通過沉積液晶偏振物質(zhì)而涂覆偏振層(20)，并且將物質(zhì)分子取向，以確定偏振軸；按照大體上與裝置的顯示區(qū)(30)對應(yīng)的預(yù)定結(jié)構(gòu)，在結(jié)晶偏振層(20)上涂覆聚酰亞胺樹脂的定向?qū)樱灰约半S后從裝置的顯示區(qū)域(30)之間的未被定向?qū)诱诒蔚姆蛛x區(qū)域中有選擇地去除偏振層(20)暴露在外的部分，在將一對片(10)配置成面對狀態(tài)和隨后分離各液晶盒之前，執(zhí)行所述操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過將片(10)浸入NaOH水溶液中，并且至少隨后進(jìn)行一次沖洗而有選擇地去除偏振層(20)的暴露在外的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述NaOH水溶液為0.1％的NaOH去離子水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中浸入階段持續(xù)大約20秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在浸入和沖洗階段之后，在90℃進(jìn)行大約20分鐘的干燥階段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于偏振液晶物質(zhì)是水溶性的，并且在定向?qū)油扛膊僮髦?，?zhí)行構(gòu)成偏振層(20)的結(jié)晶物質(zhì)的穩(wěn)定操作，使所述物質(zhì)并非不溶于水，所述穩(wěn)定操作包括將片(10)浸入BaCl2水溶液中的階段和隨后的沖洗階段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述BaCl2溶液為10％的BaCl2去離子水溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述穩(wěn)定操作在浸入和沖洗階段之后，還包括在90℃進(jìn)行大約20分鐘的干燥階段。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用掩模通過印刷而執(zhí)行涂覆定向?qū)拥牟僮?，以限定裝置的顯示區(qū)域(30)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過沿偏振方向散布一定量的預(yù)先輸送的粗糙形狀的物質(zhì)，一起執(zhí)行沉積構(gòu)成偏振層(20)的偏振液晶物質(zhì)的操作和執(zhí)行構(gòu)成偏振層(20)的偏振液晶物質(zhì)分子的取向操作，利用在垂直于散布方向的縱向截面中具有波紋狀分布的條形工具實(shí)現(xiàn)散布。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種液晶顯示器的制造方法，每個(gè)液晶顯示器包括由一對其間設(shè)置有液晶的相對板構(gòu)成的液晶盒，其中由原始玻璃片(10)形成多個(gè)板。本發(fā)明的方法包括通過在片(10)上沉積液晶偏振物質(zhì)而涂覆偏振層(20)的操作，和其分子的取向操作，在結(jié)晶偏振層(20)上涂覆聚酰亞胺樹脂定向?qū)映纱篌w與該裝置的顯示區(qū)域(30)相應(yīng)的預(yù)定形狀，隨后從裝置顯示區(qū)域(30)之間的間隔區(qū)域中有選擇地去除未被定向?qū)诱诒蔚钠駥?20)的暴露在外的部分。在將一對片(10)配置成相面對狀態(tài)并分離各液晶盒的操作之前，執(zhí)行這些步驟。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1545635SQ01823614
公開日2004年11月10日 申請日期2001年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月12日
發(fā)明者C·斯卡拉貝利, C·格爾巴茲, C 斯卡拉貝利, 妥 申請人:特克迪斯有限公司