專利名稱：應(yīng)用干法取向的多疇及面內(nèi)切換液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有干沉積液晶取向?qū)拥亩喈牎捯暯且壕э@示器。特別地，本發(fā)明涉及一種利用機(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)(ridge and fringe field)方法之一來(lái)制備干沉積液晶取向?qū)拥姆椒ā?br> 使用干層作為液晶取向?qū)邮枪夹g(shù)。但干層取向不能為液晶顯示器提供寬視角。
本說(shuō)明書(shū)參考引用的美國(guó)專利第6020946號(hào)的內(nèi)容描述了一種應(yīng)用低能離子轟擊的液晶顯示器的干處理方法。但用此方法生產(chǎn)的液晶顯示器是單疇結(jié)構(gòu)并且不能提供寬視角顯示。
同為本說(shuō)明書(shū)所參考引用的美國(guó)專利第5770826號(hào)的內(nèi)容描述了一種通過(guò)將聚酰亞胺表面暴露在低能量及中性氬離子束當(dāng)中而在該聚酰亞胺表面上使液晶分子取向的方法。與前面所引用的美國(guó)專利第6020946號(hào)一樣，用此專利所述方法生產(chǎn)的液晶顯示器同樣不具有多疇結(jié)構(gòu)，且也不能提供寬視角顯示。因此，本發(fā)明旨在提供多疇、寬視角這樣一種液晶顯示器。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種利用機(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一來(lái)制備干沉積液晶取向?qū)拥姆椒ā?br> 本發(fā)明的另一目的在于提供一種多疇、寬視角的液晶顯示器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的制備多疇、寬視角液晶顯示器的方法。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種多疇、寬視角、面內(nèi)切換(in-p1aneswitching)方式的液晶顯示器。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的還在于提供一種低成本、易加工、多疇、寬視角的液晶顯示器。
通過(guò)本發(fā)明新型的多疇寬視角液晶顯示器、制備該顯示器的方法以及獲得干沉積液晶取向?qū)拥姆椒?，能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他目的。
因此，本發(fā)明包括一種制備干沉積液晶取向?qū)拥姆椒?。制備干沉積液晶取向?qū)拥姆椒ㄟx自機(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一。
本發(fā)明進(jìn)一步包括一個(gè)多疇、寬視角的液晶顯示器。該多疇、寬視角的液晶顯示器包括具有第一表面的底襯底；設(shè)置在底襯底第一表面上的第一透明導(dǎo)電層；具有第二表面的頂襯底；設(shè)置在頂襯底第二表面上的濾光片層；設(shè)置在該濾光片層上的第二透明導(dǎo)電層；在第一透明導(dǎo)電層上的第一干沉積液晶取向?qū)?；在第二透明?dǎo)電層上的第二干沉積液晶取向?qū)?；第二干沉積液晶取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并面對(duì)第一干沉積液晶取向?qū)樱环植荚陂g隔空間內(nèi)的多個(gè)大小相同的透明或非透明墊片；及設(shè)置在間隔空間中的液晶材料。第一取向?qū)雍偷诙∠驅(qū)佣急环譃槎鄠€(gè)象素，每一象素都具有一個(gè)邊界和至少兩個(gè)疇。每一多疇、干沉積液晶取向?qū)佣际怯脵C(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一獲得的。
本發(fā)明還包括一種制備液晶顯示器的改進(jìn)方法。該方法具有以下步驟形成第一干沉積取向?qū)拥牟襟E，形成第二干沉積取向?qū)拥牟襟E，將第一干沉積取向?qū)泳哂虚g隔地靠近第二干沉積取向?qū)硬⑹蛊浠ハ嗝鎸?duì)，再將液晶材料填充到間隔空間內(nèi)。改進(jìn)點(diǎn)在于包括以下步驟形成第一多疇干沉積取向?qū)?，形成第二多疇干沉積取向?qū)?，將第一多疇干沉積取向?qū)泳哂虚g隔地靠近第二多疇干沉積取向?qū)硬⑹蛊浠ハ嗝鎸?duì)，再將液晶材料填充到間隔空間內(nèi)。每一多疇、干沉積液晶取向?qū)佣际怯脵C(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一獲得的。
本發(fā)明進(jìn)一步包括一種制備面內(nèi)切換方式液晶顯示器的改進(jìn)方法，該改進(jìn)方法具有以下步驟形成第一聚酰亞胺取向?qū)雍偷诙埘啺啡∠驅(qū)樱靡粋€(gè)包在軟布內(nèi)的機(jī)械輥對(duì)第一和第二取向?qū)舆M(jìn)行摩擦。改進(jìn)點(diǎn)在于包括以下步驟形成第一干沉積取向?qū)?，形成第二干沉積取向?qū)樱瑢⒌谝桓沙练e取向?qū)泳哂虚g隔地靠近第二干沉積取向?qū)硬⑹蛊浠ハ嗝鎸?duì)，再將液晶材料填充到間隔空間內(nèi)；每一干沉積液晶取向?qū)佣际怯脵C(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一獲得的。
本發(fā)明進(jìn)一步包括一個(gè)寬視角、面內(nèi)切換方式的液晶顯示器，該液晶顯示器包括底偏振器；底襯底；頂偏振器；頂襯底；設(shè)置在頂襯底表面上的濾光片層；設(shè)置在底襯底平面內(nèi)的多個(gè)公共電極和交錯(cuò)設(shè)置的多個(gè)象素電極，它們形成梳狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了一個(gè)平行于底襯底平面的電場(chǎng)，因此當(dāng)工作時(shí)，液晶材料的分子被驅(qū)動(dòng)在襯底平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；在底襯底和梳狀電極上的第一干沉積液晶取向?qū)?；在濾光片層上的第二干沉積液晶取向?qū)?，第二干沉積液晶取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并面對(duì)第一干沉積液晶取向?qū)?；分布在間隔空間中的多個(gè)大小相同的透明或非透明墊片，以及設(shè)置在間隔空間內(nèi)的液晶材料。
本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單的、節(jié)省成本且易于加工的寬視角液晶顯示器。


圖1是雙疇TN“扭曲向列”的單象素結(jié)構(gòu)。
圖2是具有左手手征(chirality)液晶的四疇TN的單象素結(jié)構(gòu)，每一疇沿不同的方向傾斜。
圖3是具有左手手征液晶的四疇TN的單象素結(jié)構(gòu)，每一疇沿不同的方向傾斜。
圖4是具有無(wú)手征液晶的四疇TN的單象素結(jié)構(gòu)，每一疇沿不同的方向傾斜。
圖5是具有無(wú)手征液晶的四疇TN的單象素結(jié)構(gòu)，每一疇沿不同的方向傾斜。
圖6所示的是為雙疇液晶顯示器的不同的疇設(shè)置方式。
圖7所示的是具有左手扭曲液晶的UV處理方法。
圖8a所示的是脊和條紋場(chǎng)方法的一個(gè)實(shí)施例。
圖8b所示的是脊和條紋場(chǎng)方法的一個(gè)實(shí)施例，給出了頂和底取向?qū)由系哪Σ练较颉?br> 圖9所示的是利用由機(jī)械掩膜法制備的干沉積取向?qū)又谱鞯碾p疇面板的、作為視角函數(shù)的對(duì)比度系數(shù)略圖。
圖10所示的是用常規(guī)的摩擦聚酰亞胺法制作的單疇面板的、作為視角函數(shù)的對(duì)比度系數(shù)略圖。
圖11a是面內(nèi)切換(IPS)方式液晶顯示器的示意圖。
圖11b是面內(nèi)切換(IPS)方式液晶顯示器的呈梳狀結(jié)構(gòu)的公共和象素電極的示意圖。
圖12是面內(nèi)切換(IPS)電極的示意圖，給出了在電場(chǎng)全部接通(fully field-on)狀態(tài)下液晶分子的方向。
圖13是工作在雙疇面內(nèi)切換(IPS)方式下的液晶顯示器的示意圖。
圖14a是借助機(jī)械掩膜、用離子束轟擊干沉積層所得到的的疇取向示意圖。
圖14b是借助光蝕刻(PR)掩膜、用離子束轟擊干沉積層所得到的疇取向示意圖。
本發(fā)明涉及寬視角液晶顯示器的制備，其中用干層作為液晶取向?qū)印?br> 根據(jù)本發(fā)明的寬視角液晶顯示器包括一種用下述方法之一制作干沉積液晶取向?qū)拥姆椒?1)機(jī)械掩膜法；(2)光敏掩膜法；(3)UV處理法；和(4)脊和條紋場(chǎng)法上述每種方法都采用一個(gè)或多個(gè)離子束處理步驟。例如，脊和條紋場(chǎng)法包括離子束處理步驟。同樣地，UV處理法包括離子束處理和UV處理步驟。
機(jī)械掩膜法包括以下步驟在襯底上沉積一種材料形成一透明干沉積取向?qū)?；用一掩膜將該干沉積層屏蔽成干沉積層的第一疇區(qū)和第二疇區(qū)；并且利用離子束通過(guò)掩膜有選擇地轟擊所述干沉積層。
優(yōu)選地，不屏蔽第一疇區(qū)域，并用離子束轟擊整層，從而在整個(gè)區(qū)域當(dāng)中形成所需取向。接下來(lái)，屏蔽第一疇區(qū)域，不屏蔽第二疇區(qū)域，用離子束轟擊整層，在第二疇區(qū)域中形成所需取向，第二疇區(qū)域當(dāng)中的取向方向不同于第二疇區(qū)域中的取向方向。優(yōu)選地，該掩膜是一種機(jī)械掩膜，如一種由金屬制成的機(jī)械掩膜。
優(yōu)選地，該襯底是玻璃襯底。透明導(dǎo)電層是氧化銦錫(ITO)，干沉積于其上的材料是能夠形成一種可視透明層、特別是在可見(jiàn)光光譜內(nèi)的材料。
適用于干沉積的材料包括氫化菱形碳(DLC)、無(wú)定形氫化硅、碳化硅〔SiC〕、二氧化硅(SiO2)玻璃、氮化硅(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化錫(SnO2)、鈦酸鋅(ZnTiO2)以及其他合適的干材料。這些材料可以用來(lái)形成取向?qū)?，它最低限度地具有可與常規(guī)聚酰亞胺膜相比擬的性能。
根據(jù)本發(fā)明，襯底上的取向?qū)邮抢靡环N適當(dāng)?shù)牟牧先缌庑翁纪ㄟ^(guò)干沉積技術(shù)進(jìn)行沉積的。
這些材料的干沉積是通過(guò)公知方法如在前面所引用的美國(guó)專利第6020946號(hào)中所公開(kāi)的方法來(lái)進(jìn)行的。例如，利用干處理技術(shù)如等離子增強(qiáng)型化學(xué)汽相淀積(PECVD)來(lái)將經(jīng)干處理的取向?qū)映练e到襯底上的導(dǎo)電透明層上。
根據(jù)本發(fā)明中所用的優(yōu)選方法沉積的氫化菱形碳取向?qū)拥奶卣髟谟谑菬o(wú)定形的、熱穩(wěn)定的、電絕緣及透光的。此外，這種利用PECVD從碳?xì)浠衔?氦氣混合物中沉積出來(lái)的取向?qū)泳哂锌膳c通常用的金剛石膜相比擬的介電強(qiáng)度。例如，該干沉積層的介電強(qiáng)度接近10MV/cm。
離子束取向是通過(guò)公知的方法如前面所引用的美國(guó)專利第6020946號(hào)中所描述的方法來(lái)進(jìn)行的。
根據(jù)通常的理解，取向?qū)邮怯糜诖_定液晶的方向的。也就是說(shuō)，當(dāng)形成液晶盒時(shí)，液晶分子沿取向?qū)釉咏Y(jié)構(gòu)所給出的方向進(jìn)行排列。因此，可以用離子束將離子發(fā)射到取向?qū)由?，破?即破壞原子之間的聯(lián)結(jié))取向?qū)拥脑咏Y(jié)構(gòu)并使取向?qū)拥脑咏Y(jié)構(gòu)按預(yù)定方向或定向如沿水平、不定向或多方向方式進(jìn)行排列。
在一個(gè)實(shí)施例中，還可以用具有蝕刻到其中的特征的掩膜有選擇地使一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)的液晶進(jìn)行取向排列，從而形成取向疇。接下來(lái)可以用這些取向疇來(lái)制作出多疇顯示器，該顯示器具有極好的視覺(jué)屬性。對(duì)于多方向取向排列來(lái)說(shuō)，優(yōu)選地應(yīng)該選擇能夠得到多疇器件的多方向取向疇。
通過(guò)選擇合適的入射角θ、施加到用于離子萃取的離子束源上的電壓以及照射時(shí)間，可以調(diào)節(jié)取向?qū)拥奈恢煤头较?。?duì)于典型的菱形碳取向?qū)觼?lái)說(shuō)，優(yōu)選地應(yīng)對(duì)取向?qū)舆M(jìn)行5秒到2分鐘的離子照射。
因此，干法處理取向?qū)佑呻x子束進(jìn)行照射，即通過(guò)離子轟擊，可以使取向?qū)拥脑咏Y(jié)構(gòu)至少沿所要求方向排列，從而確定出液晶分子的方向。
離子束源可以是氬、氮、氧或其他氣體或氣體混合物。
機(jī)械掩膜法的各個(gè)實(shí)施例如圖1到5所示。
參見(jiàn)圖1，看到的是雙疇TN“扭曲向列”的單象素結(jié)構(gòu)。粗虛線表示具有疇#1和疇#2的第一干沉積層即底干沉積層上的象素邊界。細(xì)虛線表示具有疇#1和疇#2的第一干沉積層即底干沉積層上的疇邊界。
離子束從與襯底法線成一定角度的方向轟擊干沉積層。細(xì)虛箭頭表示離子轟擊矢量的投影，它是由從離子束源指向底干沉積層平面上的干沉積層的離子束轟擊方向形成的。具有適當(dāng)入射角、能量和時(shí)間的離子束轟擊使液晶材料具有比較好的排列和比較合適的預(yù)傾斜角度。
在使用聚酰亞胺膜時(shí)，液晶的預(yù)傾斜方向與聚酰亞胺膜上機(jī)械摩擦的摩擦處理方向一致。但對(duì)于經(jīng)離子束處理的干層來(lái)說(shuō)，預(yù)傾斜方向與摩擦處理的方向相反。
再參見(jiàn)圖1，可看到被分為兩個(gè)疇的象素。底干沉積層上每一疇的離子轟擊方向都不相同。
參見(jiàn)圖14a，具有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口12A的機(jī)械掩膜12放置在離子束源10和干沉積層14之間。機(jī)械掩膜可以與干沉積層14相接觸地直接放在其上或者放在離干沉積層一定距離處。在所示的實(shí)施例中，機(jī)械掩膜放置在離干沉積層14一定距離處。該干沉積層由來(lái)自離子束源10的離子轟擊進(jìn)行取向排列。離子束轟擊方向如箭頭所示。
圖14b所示的是直接放置在干沉積層14上的、具有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口16A的光抗蝕劑(PR)層16。干沉積層由來(lái)自離子束源10的離子轟擊進(jìn)行取向排列。箭頭所示的是離子束轟擊的方向。
當(dāng)轟擊圖1中象素的一個(gè)區(qū)域時(shí)，其他的區(qū)域被掩膜如機(jī)械掩膜(圖14a)或光抗蝕劑掩膜(圖14b)所覆蓋。第一次轟擊在有或無(wú)掩膜的情況下都可以進(jìn)行，如果不用掩膜，則第二次轟擊的方向?qū)?huì)取代第一次轟擊的方向。
圖1中的粗實(shí)線表示第二干沉積層即頂干沉積層上的象素邊界。細(xì)實(shí)線表示第二干沉積層(頂干沉積層)上的象素邊界。實(shí)箭頭表示發(fā)射到第二(頂)干沉積層上的離子束轟擊矢量，虛線箭頭表示發(fā)射到第一(底)干沉積層平面上的離子束轟擊矢量。
第二(頂)干沉積層上每一疇內(nèi)的離子轟擊方向都不同。由于在底和頂干沉積層上都進(jìn)行了離子束處理，所以在將左手手征液晶填充到面板當(dāng)中后便可形成雙疇TN“扭曲向列”面板。
如果用右手手征液晶，離子束轟擊方向也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地改變。
圖2到5所示的是四疇TN的單象素結(jié)構(gòu)。線和箭頭的規(guī)定與圖1中相同。除了不是將象素分為兩疇而是將象素分為四疇以外，圖2到圖5的基本構(gòu)思與圖1中相同。
在圖2和3中，使用左手手征液晶，因此所有的四疇都是向左手方向扭轉(zhuǎn)，每一疇都沿不同的方向傾斜。
在圖4和5中，使用無(wú)手征液晶。由于每一疇的取向方向的安排，所以有兩個(gè)疇是左手扭轉(zhuǎn)，另外兩個(gè)疇是右手扭轉(zhuǎn)。
在圖2和3中，每一干沉積層都需要經(jīng)過(guò)四次離子束處理過(guò)程。在圖4和5中，每一干沉積層則只需要經(jīng)過(guò)兩次離子束處理。因此，對(duì)于第一次離子束處理來(lái)說(shuō)，不需要機(jī)械掩膜。但除第一次離子束處理以外的其他任何離子束處理都需要機(jī)械掩膜，這是由于第二次離子束處理將會(huì)覆蓋掉第一次離子束處理。
圖6所示的是雙疇液晶顯示器疇排列的不同方式。從左到右的圖形(a)、(b)、(c)分別是每一象素內(nèi)具有單疇的相鄰象素中兩個(gè)疇的排列方式。最右端的實(shí)施例6d所示的是一個(gè)象素內(nèi)兩個(gè)疇的排列方式。
圖9所示的是用本發(fā)明的由機(jī)械掩膜法制備的干沉積取向?qū)又谱鞯碾p疇面板的作為視角函數(shù)的對(duì)比度系數(shù)略圖。圖10所示的是用常規(guī)摩擦聚酰亞胺法制作的單疇面板的作為視角函數(shù)的對(duì)比度系數(shù)略圖。這表明根據(jù)本發(fā)明的雙疇液晶顯示器比單疇液晶顯示器具有更寬更對(duì)稱的視角。
光蝕刻法包括以下步驟在襯底的導(dǎo)電層上沉積一種材料形成干沉積層；將該干沉積層劃分為第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；在沒(méi)有掩膜的情況下用第一離子束轟擊該干沉積層；隨后用一掩膜覆蓋住干沉積層的第一疇區(qū)域，留下第二疇區(qū)域是敞開(kāi)的；用第二離子束轟擊第二疇區(qū)域；去除掩膜。
光蝕刻法進(jìn)一步包括根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行覆蓋和去除步驟。
優(yōu)選地，劃分步驟包括僅用掩膜覆蓋第一疇區(qū)域的步驟，而覆蓋步驟包括涂覆光抗蝕劑層的步驟。
光蝕刻法的各個(gè)實(shí)施例都與機(jī)械掩膜法的實(shí)施例相類似，不同點(diǎn)只是用光抗蝕劑層來(lái)代替了機(jī)械掩膜。
首先用干取向材料如菱形碳、二氧化硅或其他適用的干材料在襯底上沉積取向?qū)印Ｔ偻ㄟ^(guò)離子束轟擊來(lái)對(duì)取向?qū)舆M(jìn)行處理。如前所述，離子束源可以是氬、氮、氧或其他氣體或氣體混合物。
第一疇區(qū)域由光抗蝕劑層所覆蓋，而第二疇區(qū)域未被覆蓋。這一步驟可由常規(guī)的照相平版印刷法輕易實(shí)現(xiàn)。接著，該干沉積層接受第二離子束處理。之后，去除即剝落光抗蝕劑層。該步驟根據(jù)需要可以重復(fù)進(jìn)行以便形成所需的疇。接下來(lái)將這兩個(gè)相應(yīng)的干沉積取向?qū)友b配在一起，并將液晶填充到盒內(nèi)形成具有干取向?qū)拥亩喈犚壕э@示面板。
UV處理法包括以下步驟在襯底的導(dǎo)電層上沉積一種材料形成干沉積層；將該干沉積層劃分為第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；有選擇地將第一和第二疇區(qū)域之一暴露在UV光線之中；用一離子束沿單方向轟擊第一和第二疇區(qū)域，使未被UV光線照射的疇區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)不同于暴露在UV光線之中的疇區(qū)域的預(yù)傾斜角。
用左手扭轉(zhuǎn)液晶作為示例給出的UV處理法實(shí)施例如圖7中所示。關(guān)于線及箭頭的規(guī)定都與圖1中所用相同。
首先用一干沉積層涂覆襯底上的導(dǎo)電層以進(jìn)行取向。接著在具有光或機(jī)械掩膜的情況下將該干沉積層暴露在UV光線當(dāng)中，使標(biāo)有UV的區(qū)域暴露在UV光線中，使標(biāo)有NUV的區(qū)域不暴露在UV光線中。再通過(guò)離子束轟擊來(lái)對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行處理。用離子束沿單方向轟擊整個(gè)干沉積層，在進(jìn)行離子束處理時(shí)不需用掩膜。這是因?yàn)楸┞对赨V光線中的區(qū)域具有一個(gè)不同于未經(jīng)UV光線處理的區(qū)域的預(yù)傾斜角，UV處理和離子束處理相結(jié)合產(chǎn)生了一種雙疇TN“扭曲向列”。將頂?shù)讓友b配在一起形成一個(gè)空腔，再將左手手征液晶填充到該空腔當(dāng)中。
離子束轟擊和UV光線照射的順序可以變換。因此，可以用離子束沿單方向有選擇地對(duì)第一和第二疇區(qū)域之一進(jìn)行轟擊；再將第一和第二疇區(qū)域都暴露到UV光線當(dāng)中，使未被轟擊的疇區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)不同于受離子束轟擊的區(qū)域的預(yù)傾斜角。
比較合適的UV波長(zhǎng)范圍是大約180nm-320nm，比較合適的照射時(shí)間是大約2秒到30分鐘。
脊和條紋場(chǎng)方法包括以下步驟提供具有一表面的頂襯底；在頂襯底上設(shè)置一個(gè)濾光片；提供一個(gè)設(shè)置在濾光片上的透明導(dǎo)電層；在濾光片的透明導(dǎo)電層上建立一個(gè)聚合體脊；在透明導(dǎo)電層的表面上沉積一種材料形成一干沉積取向?qū)樱徊⒃诋a(chǎn)生較低預(yù)傾斜角的條件下用離子束轟擊該干沉積取向?qū)印?br> 脊及彌散場(chǎng)方法的一個(gè)實(shí)施例如圖8a所示。圖8b所示的是脊及條紋場(chǎng)方法的另一實(shí)施例，給出了頂?shù)兹∠驅(qū)由系膬A斜度。
聚合體脊(PR)，是形成兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域所用的聚合體壁，設(shè)置在濾光片上的透明導(dǎo)電層如氧化銦錫(ITO)或等效物的頂部。優(yōu)選地，脊寬大約為2？m-15？m。脊高大約為1/3盒間隙到大約2/3盒間隙。脊的坡度大約為20到80度。
底層無(wú)聚合體脊或?yàn)V光片，但有透明導(dǎo)電層如氧化銦錫等。再在能夠產(chǎn)生較低預(yù)傾斜角的條件下用離子束轟擊該干沉積取向?qū)印?br> 轟擊方向如圖8b所示。每一干沉積取向?qū)佣贾皇軉我坏碾x子束處理。
將頂?shù)讓友b配在一起形成一個(gè)盒體，再將左手手征液晶填充到盒體中。這樣便形成了一個(gè)具有干取向?qū)拥碾p疇TN“扭曲向列”液晶盒。
本發(fā)明進(jìn)一步包括一個(gè)多疇、寬視角的液晶顯示器。
在此實(shí)施例中，如前所述，多疇、寬視角液晶顯示器包括底襯底，第一透明導(dǎo)電層；頂襯底，濾光層，第二透明導(dǎo)電層，第一干沉積液晶取向?qū)?，第二干沉積液晶取向?qū)?，其中第二干沉積液晶取向?qū)涌拷⒚鎸?duì)第一干沉積液晶取向?qū)?，分布在間隔空間內(nèi)的大小相同的透明或非透明墊片，以及在干沉積層之間的空間中的液晶材料。第一取向?qū)雍偷诙∠驅(qū)佣急环譃槎鄠€(gè)象素，每一象素具有一個(gè)邊界和至少兩個(gè)疇。每一多疇、干沉積液晶取向?qū)佣际怯脵C(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一獲得的。
優(yōu)選地，離子束來(lái)自如含有氬、氮、氧及其混合物的離子束源。
在一個(gè)實(shí)施例中，每一象素都具有第一疇和第二疇，第一疇和第二疇具有不同的離子轟擊方向。
優(yōu)選地，液晶材料選自左手手征液晶、右手手征液晶及無(wú)手征液晶之一。
優(yōu)選地，透明導(dǎo)電層包括氧化銦錫。
根據(jù)本發(fā)明的制作液晶顯示器的改進(jìn)方法包括以下步驟形成第一多疇干沉積取向?qū)?，形成第二多疇干沉積取向?qū)?，使第一和第二多疇干沉積取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并互相面對(duì)，再將液晶材料填入到取向?qū)又g的空間內(nèi)。
如上所述，每一多疇、干沉積液晶層都可以由機(jī)械掩膜法、光蝕刻法、UV處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一來(lái)獲得。
本發(fā)明進(jìn)一步包括一種制備面內(nèi)切換方式的液晶顯示器的改進(jìn)方法。一般地，在這種類型的顯示器中，要形成一第一和一第二聚酰亞胺取向?qū)?。再用一個(gè)包有軟布的機(jī)械輥對(duì)所形成的取向?qū)舆M(jìn)行摩擦。該改進(jìn)方法還包括以下步驟形成第一干沉積取向?qū)樱纬傻诙沙练e取向?qū)?，使第一和第二多疇干沉積取向?qū)酉嚅g隔地靠近并互相面對(duì)，再將液晶材料填入到取向?qū)又g的空間內(nèi)。制備本發(fā)明面內(nèi)切換方式液晶顯示器的改進(jìn)方法中的第一和第二干沉積取向?qū)右部梢允嵌喈牳沙练e取向?qū)印?br> 參見(jiàn)圖11a，所示的是多疇、寬視角面內(nèi)切換方式液晶顯示器的示意圖。
面內(nèi)切換方式的液晶顯示器包括底偏振器80，底襯底81，第一透明(或非透明)導(dǎo)電層82，頂偏振器90，頂襯底91，濾光片層92，第二透明導(dǎo)電層93，設(shè)置在底襯底平面內(nèi)的多個(gè)公共電極84，和交錯(cuò)設(shè)置的多個(gè)象素電極85，它們形成梳狀結(jié)構(gòu)，第一干沉積液晶取向?qū)?3，和第一干沉積液晶取向?qū)酉嗷ラg隔地靠近、并互相面對(duì)的第二干沉積液晶取向?qū)?4，分布在間隔空間中的多個(gè)大小相同的透明或非透明墊片96，以及設(shè)置在取向?qū)又g的空間內(nèi)的液晶材料95。這些墊片可以是珠狀或柱狀。
優(yōu)選地，通過(guò)用離子束沿與電極平面成大約10到20度角的方向?qū)Ω沙练e層進(jìn)行處理便可以獲得干沉積液晶取向?qū)印?br> 參見(jiàn)圖11b，可以看到在面內(nèi)切換方式的液晶顯示器中公共電極和象素電極111和113分別排列成梳狀結(jié)構(gòu)。
每一公共電極111的一端與存儲(chǔ)電容器110相聯(lián)，每個(gè)象素電極112一端與存儲(chǔ)電容器110相聯(lián)，另一端與薄膜晶體管114相聯(lián)。薄膜晶體管114與數(shù)據(jù)總線113和柵極總線115相聯(lián)，薄膜晶體管114可以有選擇地啟動(dòng)，從而使相聯(lián)的象素接通和截止。
所述的公共和象素電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一個(gè)垂直于底襯底平面的電場(chǎng)，因此當(dāng)運(yùn)行時(shí)，液晶材料的分子在平行于襯底平面的垂直電場(chǎng)的作用下在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
圖12所示的是具有公共電極111、象素電極112、薄膜晶體管114、數(shù)據(jù)總線113和柵極總線115的面內(nèi)切換(IPS)電極的示意圖。桿120所示的是全場(chǎng)接通狀態(tài)下液晶分子的方向。
圖13所示的是在雙疇面內(nèi)切換方式下工作的液晶顯示器的示意圖，該顯示器具有公共電極111，象素電極112，薄膜晶體管114，數(shù)據(jù)總線113和柵極總線115。桿130所示的是全場(chǎng)接通狀態(tài)下的液晶分子方向。
本發(fā)明還提供了一種簡(jiǎn)單的、節(jié)省成本的、易于加工的寬視角液晶顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的多疇、寬視角液晶顯示器在高對(duì)比度、低功耗的可視顯示器中具有廣泛的應(yīng)用。
盡管上面所述的是有選擇地屏敝離子束源的輸出，但在一些實(shí)施例當(dāng)中，可以用直接寫(xiě)入技術(shù)將離子束直接導(dǎo)入到所需區(qū)域形成所需疇。
以上已參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。但應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行各種修改和變型。因此，本發(fā)明包括所有落入在附加權(quán)利要求書(shū)范圍當(dāng)中的所有替換、變型和變化方案中。
權(quán)利要求
1.一種制備多疇、干沉積液晶取向?qū)拥姆椒?，其中所述方法是機(jī)械掩膜法、光蝕刻法、UV處理法及脊和條紋場(chǎng)方法之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的機(jī)械掩膜法包括在襯底上的透明導(dǎo)電層上沉積一種材料形成一干沉積層；用一掩膜將干沉積層屏蔽成干沉積層的第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；并且利用離子束通過(guò)掩膜有選擇地轟擊所述干沉積層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述材料選自氫化菱形碳(DLC)，無(wú)定形氫化硅，碳化硅〔SiC〕，二氧化硅(SiO2)，玻璃，氮化硅(Si3N4)，氧化鋁(Al2O3)，氧化鈰(CeO2)，氧化錫(SnO2)，鈦酸鋅(ZnTiO2)及其組合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的光蝕刻法包括在襯底上的透明導(dǎo)電層上沉積一種材料形成干沉積層；將該干沉積層劃分為第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；用第一離子束轟擊該干沉積層；用一掩膜覆蓋住該干沉積層的第一疇區(qū)域，留下第二疇區(qū)域是敞開(kāi)的；用第二離子束轟擊第二疇區(qū)域；去除掩膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述的劃分步驟包括僅用掩膜覆蓋第一疇區(qū)域的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述的覆蓋步驟包括涂覆光抗蝕劑層的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的UV處理法包括在襯底上的導(dǎo)電層上沉積一種材料形成干沉積層；將該干沉積層劃分為第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；有選擇地將第一和第二疇區(qū)域之一暴露在UV光線之中；用一離子束沿單方向轟擊第一和第二疇區(qū)域，使未被UV光線照射的疇區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)不同于暴露在UV光線之中的疇區(qū)域的預(yù)傾斜角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的脊和條紋場(chǎng)方法包括提供具有一表面的頂襯底；在頂襯底上設(shè)置一個(gè)濾光片；提供一個(gè)設(shè)置在濾光片上的透明導(dǎo)電層；在濾光片的透明導(dǎo)電層上建立一個(gè)聚合體脊；在所述透明導(dǎo)電層和所述脊的表面上沉積一種材料形成一干沉積取向?qū)?；并在能產(chǎn)生較低預(yù)傾斜角的條件下用離子束轟擊該干沉積取向?qū)印?br> 9.一種多疇、寬視角液晶顯示器，包括具有第一表面的底襯底；設(shè)置在底襯底第一表面上的第一透明導(dǎo)電層；具有第二表面的頂襯底；設(shè)置在頂襯底第二表面上的濾光片層；設(shè)置在該濾光片層上的第二透明導(dǎo)電層；在第一透明導(dǎo)電層上的第一干沉積液晶取向?qū)?；在第二透明?dǎo)電層上的第二干沉積液晶取向?qū)樱摰诙沙练e液晶取向?qū)优c第一干沉積液晶取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并互相面對(duì)；分布在所述間隔空間內(nèi)的多個(gè)大小相同的透明或非透明墊片；及設(shè)置在間隔空間中的液晶材料；其中第一取向?qū)雍偷诙∠驅(qū)佣急环譃槎鄠€(gè)象素，每一象素具有一個(gè)邊界和至少兩個(gè)疇，每一多疇、干沉積液晶取向?qū)佣际怯脵C(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一獲得的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述第一和第二干沉積液晶取向?qū)拥乃霎犑怯蓹C(jī)械掩膜法獲得的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的機(jī)械掩膜法包括在襯底上沉積一種材料形成一透明干沉積取向?qū)?；用一掩膜將干沉積層屏蔽成干沉積層的第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；并且利用離子束通過(guò)掩膜有選擇地轟擊干沉積層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述材料選自氫化菱形碳(DLC)，無(wú)定形氫化硅，碳化硅〔SiC〕，二氧化硅(SiO2)玻璃，氮化硅(Si3N4)，氧化鋁(Al2O3)，氧化鈰(CeO2)，氧化錫(SnO2)，鈦酸鋅(ZnTiO2)及其組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的離子束由包含氬、氮、氧及其混合物的離子束源之一提供。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中每一象素都具有第一疇和第二疇。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的第一疇和第二疇具有不同的離子束轟擊方向。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中在所述底襯底和頂襯底上的第一干沉積取向?qū)雍偷诙沙练e取向?qū)佣际艿睫Z擊。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的液晶材料選自具有左手手征的液晶、具有右手手征的液晶及無(wú)手征液晶之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述第一和第二干沉積液晶取向?qū)拥乃霎犑怯晒馕g刻法獲得的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中每一象素都具有第一疇和第二疇。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的光蝕刻法包括在襯底上的透明導(dǎo)電層上沉積一種材料形成干沉積層；將該干沉積層劃分為第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；用第一離子束轟擊該干沉積層；用一掩膜覆蓋住干沉積層的第一疇區(qū)域，留下第二疇區(qū)域是敞開(kāi)的；用第二離子束轟擊第二疇區(qū)域；去除掩膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的多疇、寬視角液晶顯示器，進(jìn)一步包括根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行所需步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述第一和第二干沉積液晶取向?qū)拥乃霎犑怯蒛V處理法獲得的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中每一象素都具有第一疇和第二疇。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的UV處理法包括在襯底上的透明導(dǎo)電層上沉積一種材料形成干沉積層；將該干沉積層劃分為第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；有選擇地將第一和第二疇區(qū)域之一暴露在UV光線之中；用一離子束沿單方向轟擊第一和第二疇區(qū)域，使未被UV光線照射的疇區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)不同于暴露在UV光線之中的疇區(qū)域的預(yù)傾斜角。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的UV處理法包括在襯底上的透明導(dǎo)電層上沉積一種材料形成干沉積層；將該干沉積層劃分為第一疇區(qū)域和第二疇區(qū)域；用離子束沿單方向有選擇地轟擊第一和第二疇區(qū)域之一；和將第一和第二疇區(qū)域暴露在UV光線之中；在未受轟擊的疇區(qū)域中產(chǎn)生一個(gè)不同于受離子束轟擊的疇區(qū)域的預(yù)傾斜角。
26.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述第一和第二干沉積液晶取向?qū)拥乃霎犑怯杉购蜅l紋場(chǎng)法獲得的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的脊和條紋場(chǎng)方法包括在濾光片的透明導(dǎo)電層上建立一個(gè)聚合體脊；在所述透明導(dǎo)電層的表面上沉積一種材料形成一干沉積取向?qū)?；并在能產(chǎn)生較低預(yù)傾斜角的條件下用離子束轟擊該干沉積取向?qū)印?br> 28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的多疇、寬視角液晶顯示器，其中所述的透明導(dǎo)電層包括氧化銦錫。
29.一種制備液晶顯示器的改進(jìn)方法，該方法包括以下步驟形成第一干沉積取向?qū)?，形成第二干沉積取向?qū)?，使第一和第二干沉積取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并互相面對(duì)，再將液晶材料填入到取向?qū)又g的空間內(nèi)，其中改進(jìn)點(diǎn)包括以下步驟形成第一多疇干沉積取向?qū)樱恍纬傻诙喈牳沙练e取向?qū)?；使所述第一和第二多疇干沉積取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并互相面對(duì)；再將液晶材料填入到取向?qū)又g的空間內(nèi)；其中每一多疇、干沉積液晶層都可以由機(jī)械掩膜法、光蝕刻法、UV處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一來(lái)獲得。
30.一種制備面內(nèi)切換方式的液晶顯示器的改進(jìn)方法，具有以下步驟形成第一聚酰亞胺取向?qū)雍偷诙埘啺啡∠驅(qū)?，用一個(gè)包有軟布的機(jī)械輥對(duì)所形成的取向?qū)舆M(jìn)行摩擦，其改進(jìn)在于還包括以下步驟形成第一干沉積取向?qū)樱纬傻诙沙练e取向?qū)?，使第一和第二多疇干沉積取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并互相面對(duì)，再將液晶材料填入到取向?qū)又g的空間內(nèi)，其中每一干沉積液晶取向?qū)佣伎梢杂蓹C(jī)械掩膜法、光蝕刻法、UV處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一來(lái)獲得。
31.一種寬視角的、面內(nèi)切換方式的液晶顯示器，包括底偏振器；底襯底；頂偏振器；頂襯底；設(shè)置在頂襯底表面上的彩色濾光片層；設(shè)置在底襯底平面內(nèi)的多個(gè)公共電極和交錯(cuò)設(shè)置的多個(gè)象素電極，它們形成梳狀結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生平行于底襯底平面的電場(chǎng)，因此，當(dāng)操作時(shí)，液晶材料的分子能夠在平行于襯底平面的垂直電場(chǎng)的作用下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；在底襯底和梳狀電極上的第一干沉積液晶取向?qū)樱辉跒V光片層上的第二干沉積液晶取向?qū)?；所述的第二干沉積液晶取向?qū)雍偷谝桓沙练e液晶取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并互相面對(duì)；分布在間隔空間中的多個(gè)大小相同的透明或非透明墊片；以及設(shè)置在間隔空間內(nèi)的液晶材料。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的液晶顯示器，其中所述的獲得干沉積液晶取向?qū)拥姆椒òㄓ秒x子束沿與電極平面成大約10到20度角的方向?qū)Ω沙练e層進(jìn)行處理。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的液晶顯示器，其中每一公共電極的一端與存儲(chǔ)電容器相聯(lián)，每個(gè)象素電極的一端與存儲(chǔ)電容器相聯(lián)，另一端與薄膜晶體管相聯(lián)，所述的薄膜晶體管與數(shù)據(jù)總線和柵極總線相聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明包括用機(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一制備干沉積液晶取向?qū)拥姆椒ā１景l(fā)明進(jìn)一步提供一種多疇、寬視角液晶顯示器,該顯示器包括:底襯底;第一透明導(dǎo)電層;頂襯底;濾光片層;第二透明導(dǎo)電層;第一干沉積液晶取向?qū)?第二干沉積液晶取向?qū)?該第二干沉積液晶取向?qū)优c第一干沉積液晶取向?qū)泳哂虚g隔地靠近并互相面對(duì);墊片;及液晶材料;第一取向?qū)雍偷诙∠驅(qū)佣急环譃槎鄠€(gè)象素,每一象素具有一個(gè)邊界和至少兩個(gè)疇,每一多疇、干沉積液晶取向?qū)佣际怯脵C(jī)械掩膜、光抗蝕劑、UV(紫外線)處理及脊和條紋場(chǎng)方法之一獲得的。本發(fā)明的多疇、寬視角液晶顯示器能夠在面內(nèi)切換方式下工作,能夠減少圖象的滯留現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK1329265SQ0112167
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月20日
發(fā)明者A·C·卡勒加里, P·肖德哈里, J·P·多勒, E·加里干, J·A·拉塞伊, S·C·A·利恩 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司