製造顯示板的多層板的製作方法

2023-06-24 17:15:11 1

專利名稱：製造顯示板的多層板的製作方法
技術領域：
本發明涉及顯示信息的裝置，具體涉及液晶(LC)顯示器單元。
背景技術：
傳統上，液晶顯示器具有平坦的透明小容器形式，它有兩個平行平板，在其內表面上設置光透明導電材料(例如，固態溶液SnO2和I2O3-ITO)製成的電極系統。具有電極的平板表面通常塗敷一層聚醯亞胺或其他的聚合物，然後進行特殊的處理，在平板表面附近以及在顯示器的液晶層體積中形成液晶(LC)分子的特定均勻取向。在組裝透明小容器之後，其中填充液晶以形成厚度為5-20μm的液晶層。LC代表激活介質，在電場的影響下改變其光學性質。在交叉的偏振器中記錄光學性質的變化，偏振器通常粘附到透明小容器的外側表面[L.K.Vistin.JVHO，1983，vol.XXVII，ed.2，pp.141-148]。
在現有技術中，顯示板是利用有玻璃基片和導電層的平板製成。玻璃板應當非常平坦且沒有氣泡和其他的光學缺陷。與顯示器的工作條件有關，人們利用有各種導電層的坯體。對於工作在透射模式下的顯示器，導電層是透明的。對於工作在反射模式下的顯示器，顯示器的前板是用透明導電層製成，其後板是用反射導電層製成。[A.A.Groshef，V.B.Sergeev，Devices for presenting information based onLC，「Energia」，L.1977]。透明導電層的表面電阻是在10歐姆至102歐姆之間，在可見光譜區中的透射係數為0.7至0.9。利用熟知的沉積方法製成導電層。
通常，顯示板的矩陣形成在每個平板上。藉助於掩模蝕刻在每個顯示板上製成所需的電極結構。電極出現在玻璃的邊緣，並終止於連接外部引線的焊接點。單獨的顯示板被蝕刻槽分隔，然後沿著這些槽把顯示器粘接在一起。為了在各個顯示板之間形成所需的間隙，沿著其周邊用隔板分隔開這些顯示板。在加熱平板的同時，組裝後的顯示板(或顯示板矩陣)在真空下用LC材料填充。這可以降低LC的粘滯度和更好地填充顯示器中各個顯示板之間的間隙。然後，矩陣形式的顯示器被互相隔開(劃痕和斷開)，再密封每個透明小容器。保護層保護和/或玻璃板覆蓋的偏振器粘附到透明小容器的外側表面。
在顯示運行期間，為了防止離子從玻璃擴散到液晶層中，通常利用保護層把導電層與玻璃隔開。通常，這種保護層是二氧化矽或重金屬氧化物的薄膜，雖然也可以利用某些聚合物。保護層在光譜的工作區應當是透明的，其厚度和密度應當使玻璃與LC之間有可靠的隔離。
有各種方法可以製成保護塗層基於材料蒸發或濺射的物理方法，或基於利用化學反應的化學方法[N.P.Gvozdeva et al.，PhysicalOptics，M.「Meshinostroenie」，1991，pp.178-179]。當前最通行的方法是真空中的蒸發。這個方法的實質是材料在高真空下的熱蒸發。產生的蒸氣以薄膜形式凝聚在基片的表面。這個過程進行得很快，從幾秒鐘到幾分鐘。
其他的物理方法是陰極濺射。這種方法是基於利用高能量稀薄氣體的離子轟擊陰極，使陰極材料的原子被擊出。從陰極表面擊出的原子停留在基片上。在反應陰極濺射期間，工作室中充滿激活氣體(例如，氧氣)，可以得到具有所需化學成分的薄膜。
例如，一種化學方法是從水解化合物的溶液中製成薄膜的方法。然後，把乙基矽溶液加在離心機中旋轉的坯體上以製成氧化物薄膜。
專利US 5,358,739描述二氧化矽塗敷的方法，它是利用sylazane聚合物加到基片上並在氧化介質中進行加熱。還有其他的一些方法。
在文獻[WO 94/28073]中描述的偏振器可以從有機染料的液晶溶液中得到。按照這種技術的偏振器是利用一種已知方法通過沉積染料的LC溶液薄膜到玻璃或聚合物基片上製成。這種技術的特點是，染料分子的取向發生在薄膜沉積期間，因此，薄的熱穩定偏振塗層在乾燥之後直接地形成在基片上。利用這些偏振器可以製成液晶顯示器的新結構，其中偏振器可以直接形成在LC透明小容器的內側壁和外側壁上。內部的偏振器位置似乎更加合適，因為它可以提高顯示器的耐久性和可靠性，以及簡化它的設計和減小加工操作次數。
相應地選取沉積條件和定向影響程度，可以得到包括各向異性薄膜的二向色偏振器，至少部分的薄膜有晶體結構[PCT RU99/00400]。這種分色偏振器具有高度各向異性和熱穩定性。
在具有內部偏振器的常規顯示器中，二向色偏振器通常形成在電極系統之上[RU 2139559]。為此，電極上塗敷特殊的平面層，它可以促進二向色偏振器的良好粘附。這就可以增加顯示器中疊層數目(它的厚度)和加工操作的次數。除此以外，在這種情況下，只有在製成電極系統之後才可以沉積二向色偏振器，它降低製造過程的靈活性，為的是改變產品的多樣性。

發明內容
本發明的目的是建立可用於顯示器製造的多層板，以及設計具有內部偏振器的顯示器。
本發明的技術結果是增大顯示器耐久性和減小顯示器厚度，以及降低其製造成本，提高成品率和減少製造工序的次數。
技術結果的獲得是基於多層板，包括光透明基片，保護層，導電層和至少一層各向異性薄晶體膜。薄晶體膜是利用這樣的材料製成，該材料包含芳環和沿一個光軸的Bragg峰值在3.4±0.2。至少一層薄晶體膜位於基片與導電層之間，且薄晶體膜與導電層之間被保護層隔開。薄晶體膜材料可以包括異環。
多層板的基片可以由玻璃製成，而保護層可以由二氧化矽和/或重金屬氧化物或聚合物製成。導電層通常是由ITO製成。
有時，ITO層可以沉積在金屬柵(例如，藉助於掩模濺射)上以增大該層的導電性。金屬柵的總表面積應當小於多層板總表面積的10％。
通常，薄晶體膜代表E型偏振器。有時，薄晶體膜可以同時具有偏振器和相移層的功能。
有時，至少部分的保護層可以是導電的，例如，通過其表面的摻雜。
為了防止運輸過程中的損傷，最好是，還利用聚合物薄膜塗敷多層板。
所述技術結果的獲得是基於顯示板，包括光透明基片，保護層，電極系統和至少一層薄晶體膜。薄晶體膜是利用這樣的材料製成，該材料包含芳環和沿一個光軸的Bragg峰值在3.4±0.2。與此同時，至少一層薄晶體膜位於基片與電極系統之間，且薄晶體膜與電極系統之間被保護層隔開。
薄晶體膜材料可以包括異環。
顯示板的基片可以由玻璃製成。保護層可以由二氧化矽和/或重金屬氧化物或聚合物製成。電極系統通常是由ITO製成。
金屬柵可以沉積到顯示器的顯示板中ITO層上面。於是，金屬柵的總表面積應當小於電極總表面積的10％。
顯示器中的薄晶體膜通常代表E型偏振器。
有時，顯示器中的薄晶體膜可以組合偏振器和相移層的功能。
顯示板還可以包含粘合層。
按照本發明的多層板包括以下的主要各層光透明基片(通常是鈉鈣玻璃)，薄晶體膜的光學各向異性層，它是由包含芳環的材料製成，且沿一個光軸的Bragg峰值在3.4±0.2，保護層，例如，二氧化矽，和導電層，它通常是ITO。
光學各向異性層在顯示器中具有偏振器的功能，或者，同時具有偏振器和相移層的功能。這一層至少是部分的結晶狀；它可以提供其結構的高耐久性和理想的光學參數。這一層材料的最初選擇是由芳環中存在開發的π共軛鍵系和存在諸如胺，酚，酮等基確定，它們處在分子平面中並作為這些分子的部分芳族鍵系。分子本身或它們的碎片有平坦的結構。例如，它們可以是這樣的有機材料，例如，靛蒽醌(甕藍4)，或二苯並咪唑1，4，5，8-萘四羧酸(甕紅14)，或二苯並咪唑3，4，9，10-苝四羧酸，或二氫喹吖啶二酮(顏料紫19)等，其衍生物或其混合物形成穩定的感膠液晶相。
當這種有機材料在合適溶劑中溶解時，其結果是分子集結成超分子複合物的膠體系(感膠液晶)，它代表膠體系的動力單元。LC是膠體系的預有序狀態，在超分子複合物對準和隨後的溶劑去除過程中，由此產生各向異性的晶體薄膜(換句話說，薄晶體膜)。
從具有超分子複合物的膠體系中得到薄晶體膜的方法包括以下步驟-沉積該膠體系到基片上；膠體系還應當是觸變性的，為此目的，膠體系應當在某個溫度下並有某個分散劑濃度；-通過任何類型的外來影響，使沉積後或沉積中的膠體系到達增大的流動性狀態，從而減小膠體系的粘滯度(這可以通過加熱，剪切形變等實現)；在隨後的對準過程期間外來影響可以繼續進行或花費有序所需的時間，因此，膠體系在對準過程期間不能鬆弛到具有高粘滯度的狀態；-對膠體系的外部對準影響，可以利用機械方法以及任何其他的方法完成；所述對準影響的程度應當足以使膠體系中動力單元得到所需的取向並形成這樣的結構，它是成形層未來晶格的基礎；-成形層的對準區從高粘滯度狀態轉變成膠體系的原始或甚至更高粘滯度狀態是由於初始的外部影響；這是按照這樣的方式進行的，可以避免成形層結構的定向障礙和避免缺陷形成在成形層的表面；-下一步操作是乾燥(去掉溶劑)，在此過程中形成晶體結構；-最後的操作通常是從薄晶體膜轉變成水不溶性形式，藉助於含二價或三價金屬的溶液處理其表面。
製成層中的分子平面是互相平行，且這些分子形成三維晶體，至少是部分層中的分子。若優化這種製造方法，則可以得到單晶層。這種薄晶體膜中的光軸垂直於分子平面。在至少一個方向上，這種薄晶體膜有高度各的向異性和高折射率。
為了製成所需光學特性的層，可以混合膠體系(在此情況下，形成組合的超分子複合物)。在從膠體溶液混合物製成的各層中，吸收率和折射率在原始成分確定的限度內可以具有各種數值。各種膠體系與形成的組合超分子複合物的混合是可能的，這是由於上述有機化合物(3.4)中分子的一個維度重合。含水層中的分子至少沿一個方向有長的維度，這是由於基片上超分子複合物的對準。當溶劑蒸發時，最好是，分子形成三維的晶體結構。
通過沉積溶液中固體物質的含量和基片上含水層的厚度，實施對該層厚度的控制。加工這種薄膜的製造參數是在加工過程中方便控制的溶液濃度。利用X射線照片或光學方法，可以控制該層的結晶程度。
薄晶體膜的突出特徵是高度的熱穩定性，它在當代的顯示器製造技術中是特別重要的。
需要利用二氧化矽層保護各向異性層，可以免遭製造過程中外來的破壞性影響，特別是在蝕刻ITO的過程中，並在顯示器運行時防止它與電極和LC接觸。利用熟知的方法製成二氧化矽層加熱時的真空中蒸發，陰極濺射，所謂的「溼法」，利用溶液等。除了二氧化矽以外，保護層還可以包含重金屬氧化物。例如，用於根據溶液製成保護層的CERAMATE成分包含高達6％重量比的固態物質(TiO2，ZrO2，SiO2，Sb2O5)。通常放在高溫下烘烤根據溶液製成的保護層。由於各向異性層的高熱穩定性，在加工多層板過程中完成這種操作是可能的。它可以經受高達180℃或短時高達250℃和更高的溫度，而沒有嚴重地改變其光學特性。
在保護層的能力範圍內，我們還可以利用各種熱穩定和耐化學性的聚合物。多層板中各層的熱穩定性是必須的，因為若干個製造工序(例如，在電極系統的頂部製成聚醯亞胺平面化和對準層)包括加熱到高溫。
藉助於一個熟知的方法製成導電層(ITO)。
此外，多層板可以包含附加的外部層，在運輸過程中保護多層板，而在製造顯示器的過程中可以去掉這些外部層。
這種多層板代表用於製造顯示板的坯體，並且已包含顯示的主要功能層。通過減少製造工序的次數，它可以簡化製造液晶顯示器的工藝。
多層板的尺寸是由製造顯示器提出的要求所確定。通常，每個多層板容納幾個顯示板。多層板上每個顯示板的區域配置對應的電極系統和槽，沿著這些槽把顯示器粘接在一起。藉助於光蝕刻，雷射燒蝕等方法，可以去掉多層板對應區域上的導電層材料。
保護層的密度和厚度應當足夠地大，可以防止各向異性薄晶體膜在光蝕刻以及蝕刻導電層的其他類似方法過程中的損壞。
在利用雷射燒蝕法製成粘貼LC透明小容器的槽中，在去掉導電層時，二氧化矽保護層可以與玻璃熔融在一起。
在此之後，電極系統通常塗敷聚醯亞胺層，聚醯亞胺層的功能是平面化和LC對準層。可以利用其他的材料作為平面化層，具體地說，二氧化矽。在這種情況下，這層的材料還具有絕緣體的功能，可以防止電極之間的放電。
在製成顯示器中前面板和後面板的矩陣之後，粘貼對應的多層板，用液晶填充到製成的透明小容器。在完成這個操作之後，把各個LC顯示器與矩陣分隔開。製成的液晶顯示器有內部偏振器。這可以簡化顯示器的設計，減小其厚度和增大其運行的耐久性。


以下的示意圖說明本發明的實質圖1表示按照本發明的多層板示意圖；圖2表示具有內部偏振器的液晶顯示器圖。
具體實施例方式
實施例的一個例子中的多層板(圖1)包括光透明基片1，它是由鈉鈣玻璃製成，和偏振器2，它代表9.5％磺化靛蒽醌水溶液製成的薄晶體膜。偏振器的厚度約為100nm。二氧化矽保護層3沉積在偏振器的上面，而ITO的導電層4沉積在保護層3的上面。在運輸過程中，通常利用聚合物薄膜5保護多層板。
這種多層板代表製造顯示板的坯體，並且已具有顯示器的各個主要功能層。圖2表示具有內部偏振器的一種顯示器設計方案。顯示器代表平坦的透明小容器，它由兩個平行玻璃板6構成，在其內表面上相繼製成以下各層偏振器層2，二氧化矽保護層3，由光透明導電材料(ITO)製成的電極系統7和聚醯胺層8，它是對準層。在組裝之後，透明小容器充滿液晶9，並加以密封，例如，利用密封膠10。
設計具有內部偏振器的顯示器可以減小裝置的厚度和提高它的運行可靠性。除此以外，這種顯示器中使用的薄晶體膜是各向異性層，其光學性質允許製成有高對比度和寬觀察角的裝置。
權利要求
1.一種多層板，包括光透明基片，保護層，導電層和至少一層各向異性薄晶體膜，該材料包含芳環和至少沿一個光軸的Bragg峰值在3.4±0.2，其中至少一層薄晶體膜位於基片與導電層之間，且薄晶體膜與導電層之間被保護層隔開。
2.按照權利要求1的多層板，其中薄晶體膜材料包含雜環。
3.按照權利要求1和2的多層板，其中基片是由玻璃製成。
4.按照權利要求1-3中任何一個的多層板，其中保護層是由二氧化矽和/或重金屬氧化物或聚合物製成。
5.按照權利要求1-4中任何一個的多層板，其中導電層是由ITO製成。
6.按照權利要求5的多層板，其中金屬柵沉積在ITO層的上面。
7.按照權利要求6的多層板，其中金屬柵的總表面積小於多層板總表面積的10％。
8.按照權利要求1-7中任何一個的多層板，其中薄晶體膜代表E型偏振器。
9.按照權利要求1-8中任何一個的多層板，其中薄晶體膜同時代表偏振器和相移層。
10.按照權利要求1的多層板，其中至少部分的保護層是導電的。
11.按照權利要求1-10中任何一個的多層板，其中多層板還塗敷聚合物薄膜。
12.一種顯示板，包括光透明基片，保護層，電極系統和至少一層薄晶體膜，該材料包含芳環和沿一個光軸的Bragg峰值在3.4±0.2，其中至少一層薄晶體膜位於基片與電極系統之間，且薄晶體膜與電極系統之間被保護層隔開。
13.按照權利要求12的顯示板，其中薄晶體膜材料包含雜環。
14.按照權利要求12和13的多層板，其中基片是由玻璃製成。
15.按照權利要求12-14中任何一個的顯示板，其中保護層是由二氧化矽和/或重金屬氧化物或聚合物製成。
16.按照權利要求12-15中任何一個的顯示板，其中導電層是由ITO製成。
17.按照權利要求16的顯示板，其中金屬柵沉積在ITO層的上面。
18.按照權利要求17的顯示板，其中金屬柵的總表面積小於電極總表面積的10％。
19.按照權利要求12-18中任何一個的顯示板，其中薄晶體膜代表E型偏振器。
20.按照權利要求12-19中任何一個的顯示板，其中薄晶體膜同時代表偏振器和相移層。
21.按照權利要求12-20中任何一個的顯示板，其中顯示板還包含粘合層。
全文摘要
本發明涉及用於顯示信息的裝置，具體涉及液晶顯示器單元，其目的是製成可用於製造液晶顯示器的多層板，以及設計具有內部偏振器的顯示器。本發明的技術結果是增大顯示器的可靠性和減小顯示器的厚度，以及降低製造成本，提高成品率和減小顯示器組裝過程中的製造工序數目。技術結果的獲得是藉助於多層板，包括光透明基片(6)，保護層(3)，導電層，和至少一層各向異性薄晶體膜(2)。此外，薄晶體膜(2)是由這樣的材料製成，該材料包含芳環，且沿一個光軸的Bragg峰值在3.4±0.2(=0.34±0.02nm)。除此以外，該技術結果的獲得是藉助於顯示板，包括光透明基片(6)，保護層(3)，電極系統(7)和至少一層薄晶體膜。
文檔編號G02F1/13GK1585910SQ02822694
公開日2005年2月23日 申請日期2002年10月1日 優先權日2001年10月2日
發明者佩維爾·拉扎列夫, 麥克·V·保克什託 申請人:奧普蒂瓦有限公司