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      液晶顯示裝置及其制造方法

      文檔序號(hào):2765605閱讀:598來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):液晶顯示裝置及其制造方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種與供許多人觀看的扁平顯示器(如便攜式信息終端、人個(gè)計(jì)算機(jī)、文字處理器、娛樂(lè)設(shè)備以及電視機(jī))裝配在一起的液晶顯示裝置;以及被用于顯示板、窗口、門(mén)、墻壁或利用光閥效應(yīng)的類(lèi)似物的液晶顯示裝置以及制造這種裝置的方法。
      按常規(guī),采用各種顯示模式的液晶顯示裝置已被開(kāi)發(fā)出來(lái)用作商業(yè)用途;例如,TN(扭轉(zhuǎn)向列)型、STN(超扭轉(zhuǎn)向列)型,以及類(lèi)似的利用雙折射模式的電-光學(xué)效應(yīng)和采用向列液晶進(jìn)行顯示的裝置已被廣泛采用。這些模式需要采用極化板和取向處理。在這些模式下的液晶裝置中的液晶分子在如圖58A所示的初始取向狀態(tài)中具有一個(gè)預(yù)傾角。如圖58B所示,當(dāng)向單元施加一個(gè)電壓時(shí),液晶模塊沿相同方向直立。由于這一現(xiàn)象,使得視折射率和顯示對(duì)比度隨著觀察方向A和B而變化。而且,如圖58B所示,顯示質(zhì)量隨著觀察角度按灰度等級(jí)明顯下降;具體地說(shuō),出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)現(xiàn)象或類(lèi)似現(xiàn)象。近年來(lái),在一種FCL(鐵電液晶)顯示模式下驅(qū)動(dòng)的液晶裝置已投放市場(chǎng)。圖58C表示了施加飽和電壓時(shí)的這種情形。
      在近年中,提出了無(wú)需偏振片和取向處理的裝置。在這類(lèi)裝置中,透光狀態(tài)或不透光狀態(tài)是通過(guò)液晶分子的雙折射作用由電控制的。按照該方法,液晶分子的普通折射率與支撐介質(zhì)的折射率相匹配,而且當(dāng)液晶模塊在施加電壓情況下被取向時(shí),顯示一種透光狀態(tài),而當(dāng)液晶分子的取向在未施加電壓情況下被干擾時(shí),顯示不透光狀態(tài)(光散射狀態(tài))。
      作為上述方法的實(shí)例,日本國(guó)家公開(kāi)第58-501631號(hào)公開(kāi)了一種將液晶包容在聚合物殼體內(nèi)的方法,和日本國(guó)家公開(kāi)第61-502128號(hào)公開(kāi)了一種方法,其中將液晶與一種可光固化的樹(shù)脂或一種熱固性樹(shù)脂混合并將樹(shù)脂進(jìn)行處理,進(jìn)而使液晶沉積以便在樹(shù)脂上形成液晶小滴。由這些方法制造的裝置被稱(chēng)為聚合物彌散的液晶裝置。
      作為一種具有采用偏振片改進(jìn)了的視角特性的裝置,日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第4-338923和第4-212928號(hào)公開(kāi)了一種裝置,其中上述聚合物彌散液晶裝置夾在偏振片之間,所述偏振片的定位應(yīng)使得偏振軸彼此正交。該裝置具有一種改進(jìn)的視角特性的效應(yīng);然而,由于光散射的緣故,它采用了消偏振作用,使得亮度為T(mén)N模式的1/2,因此,這種裝置具有較低的使用重要性。
      此外,日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第5-27242號(hào)公開(kāi)了一種方法,其中液晶的取向狀態(tài)與聚合物壁和突起發(fā)生干擾以形成隨機(jī)區(qū)域,進(jìn)而視角特性得以改善。然而,按照該方法,由于區(qū)域是隨機(jī)的而且聚合物材料歸入象素部分中,則在無(wú)施加電壓情況下,光透射率較低。此外,由于旋錯(cuò)線是在液晶區(qū)域之間隨機(jī)形成的并且在施加電壓的情況下不會(huì)出現(xiàn),則在施加電壓的情況下黑色電平較低。由于這些原因,該裝置具有較低的對(duì)比度。
      本申請(qǐng)的申請(qǐng)人提出了一種液晶裝置,其中,液晶分子在聚合物壁4中軸對(duì)稱(chēng)地取向。通過(guò)用具有規(guī)則照射圖案的UN-射線對(duì)注有液晶和樹(shù)脂材料的液晶單元進(jìn)行照射并讓液晶和樹(shù)脂材料進(jìn)行規(guī)則的相分離。在該裝置中,如圖58D所示,由于液晶分子3a在液晶區(qū)域3中是軸對(duì)稱(chēng)取向的,則顯示對(duì)比度不會(huì)改變,且因此,即使當(dāng)沿著不同的觀察方向A和B觀察單元時(shí)(如圖58E所示)也不會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,視角特性得以顯著改善。圖58F顯示在施加飽和電壓時(shí)的情況。
      在液晶裝置中,特別是那些處于采用一種上述液晶材料的光旋轉(zhuǎn)能的雙折射模式中的液晶裝置,單元間隙(基片間隙)的不一致性造成了顯示的不一致性,顏色的不一致性和干涉條紡而使顯示質(zhì)量下降。當(dāng)通過(guò)外力使單元間隙變窄而使得在各基片上形成的電極彼此相接觸時(shí),顯示變得不可能,且會(huì)造成驅(qū)動(dòng)電路的破壞或短路,因此控制單元間隙以便其保持均勻是很重要的。
      為了保持單元間隙的均勻,一般采用無(wú)機(jī)物質(zhì)(如玻璃纖維及玻璃小珠)和LCD隔離物(如由一種有機(jī)材料制成的特殊的控制顆粒大小的材料)。一般來(lái)說(shuō),為了保持單元間隙的均勻性,采用分布密度約為15至100/mm3的LCD隔離物是必要的。
      然而,當(dāng)隔離物存在于象素中時(shí),它們有時(shí)會(huì)相反地影響顯示質(zhì)量。例如,在一種處于常規(guī)白色模式狀態(tài)的液晶裝置中,當(dāng)隔離物存在于象素中時(shí),通過(guò)隔離物的光總是被位于光輸出一側(cè)的偏振片所罩?。灰虼?,裝置的實(shí)際開(kāi)放比降低。另一方面,在一種處于常規(guī)黑色模式狀態(tài)的液晶裝置,通過(guò)隔離物的光在黑色顯示過(guò)程中沒(méi)有完全被位于光輸出一側(cè)的偏振片所罩住;因此,造成光泄漏。而且,肯定的是,當(dāng)在象素中呈現(xiàn)不一致性的同時(shí)提供其余的隔離物時(shí),這些隔離物會(huì)影響液晶分子的一致取向以使旋錯(cuò)線得以形成。在這些情形的任何一種中,都會(huì)產(chǎn)生對(duì)比度下降的問(wèn)題。
      日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第1-233421和第1-239527號(hào)公開(kāi)的是將一種聚合物樹(shù)脂作為隔離物以一種小島的形狀構(gòu)圖以便為了保持單元間隙的均勻而不會(huì)在象素中提供隔離物。按照這種方法,由于象素中沒(méi)有隔離物,有可能保持單元間隔的均勻性,并防止光泄漏。日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第64-61729公開(kāi)了一種方法,其中單元間隙控制材料被混合在密封劑中,且只有密封劑部分被擠壓而與液晶基片彼此相連。日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第61-173223,61-184518和62-240930號(hào)公開(kāi)了一種方法,其中在基片上以預(yù)定厚度以圖案裝飾一種光敏樹(shù)脂或聚合物樹(shù)脂,進(jìn)而在其上提供一種條形″加合物″結(jié)構(gòu)以起到隔離物的作用。此外,日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第63-33730號(hào)公開(kāi)了一種方法,其中在三色濾光器的象素之間加入了一種黑光防護(hù)膜,且黑光防護(hù)膜上設(shè)有突起以起到隔離物作用。
      按照上述方法,雖然獲得了保持單元之間隙隔離物,但無(wú)法在一個(gè)大面積上提供強(qiáng)度和抗振性。而且,在聚合物壁完全包圍住液晶區(qū)域以便由外力使取向的改變降至最小的液晶裝置中,液晶材料無(wú)法被依次注入到裝置內(nèi)。
      日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第59-222817,3-94230、6-194672和6-175133號(hào)公開(kāi)了液晶顯示板,其中只在象素外側(cè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置隔離物,上述液晶板是采用光刻法(如曝光、沖洗、并揭去包括球面隔離物或類(lèi)似物的光敏材料)獲得的,還公開(kāi)了制造該液晶板的方法。日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第6-301040號(hào)公開(kāi)了一種技術(shù),其中在多個(gè)電極之間設(shè)置了帶有開(kāi)口的光防護(hù)膜,并通過(guò)這些開(kāi)口從反向一側(cè)將光敏樹(shù)脂曝光,進(jìn)而將隔離物固定。然而,根據(jù)這些技術(shù),由于具有較低的光防護(hù)特性的開(kāi)口或區(qū)域是在包含信號(hào)線的光防護(hù)膜中形成的,因此,圖像的對(duì)比特性下降。此外,這些技術(shù)采用了通過(guò)取向處理(如研磨)形成的取向膜以便在液晶層中均勻地取向液晶分子;因此,在取向處理過(guò)程中會(huì)由靜電在有源矩陣裝置中產(chǎn)生電擊穿。而且,當(dāng)通過(guò)取向處理在象素區(qū)域中形成的取向中膜直接與一種化學(xué)制劑(如一種顯影劑)接觸,同時(shí)一種保護(hù)層或類(lèi)似物被顯影并揭去時(shí),則存在一種可能性,即,液晶分子的取向及液晶裝置的可靠性受到不利的影響。
      為改善液晶區(qū)域的顯示質(zhì)量,本申請(qǐng)的申請(qǐng)人公開(kāi)了一種液晶裝置,其中通過(guò)研磨處理使液晶分子在其中均勻取向的液晶區(qū)域和聚合物區(qū)域是通過(guò)聚合作用和相分離作用來(lái)形成的。更具體地,日本專(zhuān)利申請(qǐng)第6-49335號(hào)公開(kāi)了與一種結(jié)構(gòu)有關(guān)的技術(shù),在該結(jié)構(gòu)中,單元間隙控制材料存在于聚合物中,而且日本專(zhuān)利申請(qǐng)第6-229946號(hào)公開(kāi)了與一種結(jié)構(gòu)有關(guān)的技術(shù),在該結(jié)構(gòu)中,包含單元間隙控制材料的聚合物壁的抗壓性得到改善。
      根據(jù)在日本專(zhuān)利申請(qǐng)第5-30996號(hào)中由本申請(qǐng)的申請(qǐng)人提出的一種方法,象素中的液晶區(qū)域或液晶分子軸對(duì)稱(chēng)地取向以獲得全方位視角特性。在這種液晶裝置中,例如,如圖58D和58E所示,在施加電壓的情況下,通過(guò)液晶分子和聚合物壁的相互作用,液晶分子沿著每個(gè)壁的方向直立,使得視折射率沿觀察方向A和B變得幾乎相同。所以,該方法在改善視角特性方面具有很大效果。然而,為了最有效地改善視角特性,需要液晶分子以軸對(duì)稱(chēng)方式在象素中一致地取向。這就有必要對(duì)周?chē)纬捎幸壕^(qū)域的芯部進(jìn)行控制。因此,調(diào)節(jié)聚合物壁的形成或形成一種取向膜也是有效的,其中的取向膜具有能夠在非研磨過(guò)程中通過(guò)產(chǎn)生液晶芯部引導(dǎo)液晶分子的軸對(duì)稱(chēng)取向的晶體球粒核。
      即使在日本專(zhuān)利申請(qǐng)第5-30996號(hào)中由本申請(qǐng)的申請(qǐng)人提出的一種方法中,在夾在兩基片591a和591b之間的液晶層中。在基片(1a和1b)上的電極(2a和2b)與圖59所示區(qū)域3之間存在有包含液晶和聚合物的區(qū)域16。因此,在施加飽和電壓的情況下,由發(fā)生在聚合物區(qū)域4內(nèi)的液晶分子的雙折射造成光泄漏和/或液晶和聚合物沒(méi)有完全被相分離。在這些情況下,要求一種高度控制的相分離。而且,要求高質(zhì)量圖像的液晶裝置。在圖59中,參考數(shù)字15代表一種帶圖案的聚合物且參考數(shù)字16表示聚合物與液晶區(qū)域3的粘接(侵入)。
      而且,在象素中存在隔離物(如小珠)以保持單元間隙的均勻性的情況下,觀察液晶分子的聚向與小珠之間的干擾。在該情形下,獲得如所示的處于圖60極化顯微鏡照片中的取向狀態(tài)。尤其是,液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向的對(duì)稱(chēng)軸傾斜或者軸的位置移動(dòng)。當(dāng)通過(guò)改變觀察方向觀察裝置時(shí),對(duì)應(yīng)于沿視角方向看去為黑色部分7的區(qū)域的面積在一個(gè)象素中增加,平均透射率變得不同于其它象素的透射率。這是將顯示圖像作為一個(gè)整體粗略觀察到的。所以,在該裝置中,需要嚴(yán)格控制液晶分子取向的對(duì)稱(chēng)軸。在任何情況下,都要求高質(zhì)量的LCD。
      本發(fā)明的液晶裝置包括一對(duì)彼此對(duì)置且其間類(lèi)有液晶層的基片,至少一個(gè)基片是透光的,其中設(shè)置覆蓋有遮光層的隔離物以保證每個(gè)象素的尺寸,構(gòu)成用來(lái)保持基片之間的間隙的間隙保持部件,且這些象素中的液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,在象素的外側(cè)形成作為間隙保持部件的絕緣體。
      或者,本發(fā)明的液晶裝置包括一對(duì)彼此對(duì)置的基片,并具有一種夾在兩基片之間的含聚合物區(qū)域和液晶區(qū)域的復(fù)合物,至少一個(gè)基片是透光的,其中在象素外側(cè)的聚合物區(qū)存在隔離物。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,液晶區(qū)中的液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      或者,本發(fā)明的液晶裝置包括一對(duì)彼此對(duì)置的基片,在兩基片之間夾有一種含聚合物區(qū)和液晶區(qū)的復(fù)合物,至少一個(gè)基片是透光的,其中在聚合物區(qū)形成有用來(lái)保持基片間的間隙的作為間隙保持部件的絕緣體。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,液晶區(qū)中的液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,作為間隙保持部件的絕緣體由至少一層構(gòu)成。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,至少一個(gè)絕緣體是由一種光敏樹(shù)脂層構(gòu)成的。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,至少絕緣體的一層是由一種聚合物膜構(gòu)成的。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,聚合物膜是由一種由光敏樹(shù)脂混合物或光敏聚合物制成的干燥膜組成的。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在象素外側(cè)設(shè)置由聚合物膜或聚合物片構(gòu)成的用來(lái)定位象素的聚合物壁。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,聚合物膜被曝光并沖洗以便被設(shè)置在陣列中。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在聚合物膜中包含有作為間隙保持部件的絕緣體。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,至少一個(gè)象素被聚合物壁所包圍,其中聚合物壁由聚合物膜和通過(guò)含可光固化樹(shù)脂和液晶的混合物的相分離進(jìn)行處理的一種樹(shù)脂構(gòu)成的。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在聚合物膜的每一面上形成有一個(gè)或多個(gè)絕緣體。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,絕緣體是由一種光敏樹(shù)脂層組成的。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,聚合物膜含有染料并用作遮光層。
      或者,本發(fā)明的液晶裝置包含一對(duì)相對(duì)設(shè)置的基片,并且在兩基片之間夾有一種含聚合物區(qū)和液晶區(qū)和復(fù)合物,至少一個(gè)基片是透光的,液晶區(qū)形成象素,其中在聚合物區(qū)設(shè)有由至少一層組成的絕緣體,且先前在至少一層上混合的隔離物保持了基片之間的間隙。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,象素包括至少一個(gè)區(qū)域,在該區(qū)域中,液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,為了使液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向,在液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的那個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)有延伸到兩個(gè)基片的聚合物壁。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,為了使液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向,在一對(duì)基片的至少一個(gè)上的液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的那個(gè)區(qū)域的中心處以圖案形成一個(gè)凸部和一個(gè)凹部中的任何一個(gè)。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,為了使液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向,在至少一個(gè)基片上液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的那個(gè)區(qū)域中設(shè)置晶體球粒。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,設(shè)置有隔離物以便被一個(gè)絕緣體所覆蓋,該絕緣體處于使液晶沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的那個(gè)區(qū)域的一個(gè)中心。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,隔離物由一個(gè)樹(shù)脂層所固定,該樹(shù)脂層是通過(guò)以圖案裝飾一種樹(shù)脂并將隔離物混合在其中而形成的,并且覆蓋住隔離物的遮光層的寬度D2滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是樹(shù)脂層寬度,r2是沿樹(shù)脂層寬度方向上隔離物的長(zhǎng)度的1/2。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,隔離物所在的聚合物區(qū)的寬度D滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是沿聚合物區(qū)寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2,而A是由沿著聚合物區(qū)寬度方向上的隔離物的中心至聚合物的區(qū)的端部的距離。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,包含絕緣體的隔離物的層的寬度D滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是沿包含絕緣體的隔離物的層的寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2,而A是由沿著包含絕緣體的隔離物的層寬度方向上隔離物中心至包含絕緣體的隔離物的層的端部的距離。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,絕緣體是由含隔離物的一層和不含隔離物的至少一層組成的,且不含隔離物的至少一層的寬度D2滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是含隔離物的那層的寬度,而r2是沿含隔離物那層的寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,絕緣體是由一個(gè)含隔離物的層和至少一個(gè)不含隔離物的層組成的,含隔離物的那層的寬度D滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是沿著含有絕緣體的隔離物的那層的寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2,而A是由沿著含絕緣體的隔離物的那層的寬度方向的隔離物的中心至含絕緣體的隔離物的那層的端部的距離,而不含隔離物的至少那層的寬度D2滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是含離物那層的寬度,而r2是沿著含隔離物那層的寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2。
      根據(jù)本發(fā)明的另一方面,一種用于制造上述液晶裝置的方法包括如下步驟在至少一個(gè)是透光的一對(duì)基片的至少一個(gè)上,利用非研磨法形成一個(gè)用于調(diào)節(jié)液晶層取向的部件;在其上形成有調(diào)節(jié)取向部件的那個(gè)基片上或在另一個(gè)基片上以圖案構(gòu)成一個(gè)確保象素尺寸的遮光層并在遮光層上以圖案構(gòu)成一種含隔離物的可聚合材料,進(jìn)而形成用來(lái)保持基片之間的間隙的間隙保持部件;連接這對(duì)基片使其彼此對(duì)置以獲得一個(gè)液晶盒;用液晶填充該液晶盒。
      或者,一種用于制造本發(fā)明的液晶裝置的方法包括下列步驟在至少一個(gè)是透光的一對(duì)基片的至少一個(gè)上,以圖案形成一種含隔離物的可聚合材料;連接這對(duì)基片使其彼此對(duì)置并使其與隔離物之間具有均勻的間隙以構(gòu)成一個(gè)液晶盒;用含有至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物填充該液晶盒并通過(guò)聚合作用使該混合物相分隔以產(chǎn)生包含對(duì)應(yīng)于以圖案構(gòu)成的可聚合材料部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      或者,用于制造本發(fā)明的液晶裝置的方法包括如下步驟以圖案構(gòu)成一個(gè)由至少一個(gè)是透光的一對(duì)基片中的一個(gè)上的至少一層組成的作為間隙保持部件的絕緣體;連接這對(duì)基片使其彼此對(duì)置并與絕緣體之間具有均勻的間隙以構(gòu)成一個(gè)液晶盒;用含有至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物填充該液晶盒,并通過(guò)聚合作用使混合物相分離以產(chǎn)生含有對(duì)應(yīng)于絕緣體的部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,一種光敏樹(shù)脂被用作為間隙保持部件的絕緣體的至少一層。
      或者,用于制作本發(fā)明的液晶裝置的方法包括下列步驟在至少一個(gè)是透光的一對(duì)基片上以圖案構(gòu)成由至少一層光敏樹(shù)脂組成的絕緣體,其中至少一個(gè)與隔離物相混合;連接這對(duì)基片使其彼此對(duì)置并且與隔離物之間具有均勻的間隙以形成一個(gè)液晶盒;用含有至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物填充該液晶盒,并通過(guò)聚合作用使該混合物被相分離以產(chǎn)生包含對(duì)應(yīng)于絕緣體的部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,在通過(guò)聚合作用使含有至少一種液晶材料和可聚合材料的混合物進(jìn)行相分離的步驟中,混事物是在可均勻混合的或更高的溫度下進(jìn)行聚合的并被相分離為液晶材料和可聚合材料,且將盒冷卻以便規(guī)律地產(chǎn)生液晶區(qū)和聚合物區(qū)。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在通過(guò)聚合作用使含有至少一種液晶材料和可聚合材料的混合物進(jìn)行相分離的步驟中,將混合物從一個(gè)可均勻混合的溫度冷卻,進(jìn)而通過(guò)聚合作用將該混合物相分離成液晶材料和可聚合材料以便規(guī)律地產(chǎn)生液晶區(qū)和聚合物區(qū)。
      或者,本發(fā)明的液晶裝置包括一對(duì)基片,在其間夾有一種含聚合物區(qū)和液晶區(qū)的復(fù)合物,這對(duì)基片中至少一個(gè)是透光的,其中液晶分子與由象素中絕緣體構(gòu)成的軸相互軸對(duì)稱(chēng)地取向,并沒(méi)有隔離物以便被這些軸所覆蓋。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,由絕緣體構(gòu)成的軸是由聚合物組成的。
      或者,用于制造上述液晶裝置的方法包括以下步驟在至少其中一個(gè)是透光的一對(duì)基片之一上形成含有隔離物的聚合物島;連接這對(duì)基片使其彼此對(duì)置并在其間具有均勻的間隙以構(gòu)成一個(gè)液晶盒;在液晶盒中注入一種含有至少一種液晶材料和聚合物材料的混合物;在可均勻混合溫度或更高的溫度下聚合該混合物以便將該混合物相分離成一種液晶材料和一種可聚合材料,進(jìn)而在聚合物島周?chē)a(chǎn)生液晶區(qū)并在其它部分中產(chǎn)生聚合物區(qū)。
      或者,用來(lái)制造上述液晶裝置的方法包括如下步驟在至少其中一個(gè)是透光的一對(duì)基片中的一個(gè)或兩個(gè)上形成含有隔離物的聚合物島;連接這對(duì)基片使其彼此對(duì)置并且其間具有均勻的間隙以構(gòu)成一個(gè)液晶盒;在該液晶盒中注入一種含有至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物;并將該混合物從一種可均勻混合溫度冷卻下來(lái),進(jìn)而使其被相分離成為液晶材料和可聚合材料并在聚合物島周?chē)a(chǎn)生液晶區(qū)并在其它部分中聚合物區(qū)。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在以圖案構(gòu)成含隔離物的可聚合材料的步驟中,可聚合材料被以圖案構(gòu)形以使其寬度D滿(mǎn)足關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是沿可聚合材料的寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2,而A則是從沿著可聚合材料寬度方向上隔離物的中心到可聚合材料端部的距離。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在按圖案物形含隔離物的可聚合材料的步驟之前或之后,將不同于可聚合材料的至少一層按圖案構(gòu)成以使其寬度D2滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是含隔離物的可聚合材料的寬度,而r2是沿著含隔離物的可聚合材料的寬度方向上隔離物的長(zhǎng)度的1/2。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在以圖案構(gòu)形含隔離物的可聚合材料的步驟中,將可聚合材料以圖案構(gòu)形以使得可聚合材料的寬度D滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是沿著可聚合材料寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2,而A則是由隔離物中心到可聚合材料端部的距離,在以圖案構(gòu)形含隔離物的可聚合材料的步驟之前或之后,將不同于可聚合材料的至少一層以圖案構(gòu)形以使其寬度D2滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式D1+4r2<D2,其中,D1是包含隔離物的可聚合材料的寬度,而r2則是沿著含有隔離物的可聚合材料的寬度方向上隔離物長(zhǎng)度的1/2。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在進(jìn)行相分離和聚合作用過(guò)程中,向設(shè)置在一對(duì)基片之間的混合物施加電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的至少一種。
      或者,用于制造上述液晶裝置的方法包括以下步驟對(duì)一塊要在壓力下粘有聚合物膜的基片進(jìn)行預(yù)加熱,該基片為至少其中一個(gè)為透光的一對(duì)基片中的一個(gè);在壓力下使聚合物膜與該基片粘接;在壓力下使聚合物與基片相粘接的同時(shí)加熱聚合物膜和基片;將聚合物膜以圖案構(gòu)成任意形狀;將這對(duì)基片彼此連接以得到一個(gè)液晶盒;用一種含有至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物填充該液晶盒,并使該混合物進(jìn)行相分離聚合作用以產(chǎn)生包含對(duì)應(yīng)于以圖案構(gòu)成的聚合物膜的部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      或者,用于制造上述液晶裝置的方法包括下列步驟在其中至少一個(gè)是透光的一對(duì)基片中任何一個(gè)上的象素外側(cè)以圖案構(gòu)成聚合物干燥膜;將這對(duì)基片彼此相連以得到一個(gè)液晶盒;用液晶填充該液晶盒。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,包含隔離物的層狀絕緣體是由一種可聚合樹(shù)脂構(gòu)成的。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,聚合之后的可聚合材料的表面自由能約為70mN/m或更小。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,聚合之后的可聚合材料表面自由能的極座標(biāo)分是在從約5mN/m到40mN/m的范圍內(nèi)。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,可聚合材料是一種可光聚合樹(shù)脂。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,可聚合材料是一種可熱聚合樹(shù)脂。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在由含有隔離物的可聚合材料構(gòu)成的那層上形成至少一層由可聚合材料構(gòu)成的層。
      或者,用于制造包含有至少其中之一是透光的、彼此對(duì)置的且其中類(lèi)有一種顯示介質(zhì)的一對(duì)基片的本發(fā)明的液晶裝置的方法包括如下步驟在至少一塊基片上涂覆一種絕緣體(第一絕緣膜涂覆步驟);在該絕緣體上方公布隔離物并在其上涂覆另一種絕緣體或在該絕緣體上涂覆一種含隔離物的絕緣體(第二絕緣膜涂覆步驟);以圖案構(gòu)成含有離隔離物的絕緣體,其圖案寬度滿(mǎn)足一個(gè)關(guān)系式D′≤D-2S,其中D是最終圖案寬度,而S是沿長(zhǎng)軸方向上隔離物的直徑或其尺寸(第一構(gòu)圖步驟);在經(jīng)過(guò)第一構(gòu)圖步驟的基片上涂覆一種絕緣體(第三絕緣膜涂覆步驟);以最終圖案寬度D對(duì)于在第三絕緣膜涂覆步驟中涂覆的絕緣體以圖案構(gòu)形以使得在第一構(gòu)圖步驟之后及在第三絕緣膜涂覆步驟之前用絕緣體覆蓋住與其一端保持一定距離的隔離物(第二構(gòu)圖步驟)。
      在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,顯示介質(zhì)被允許具有液晶區(qū)和聚合物區(qū),其中液晶區(qū)中液晶分子在至少兩個(gè)方向上軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,顯示介質(zhì)被允許具有液晶分子沿一個(gè)方向取向的液晶區(qū)和聚合物區(qū)。
      在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,一種可光聚合材料被用作在第一、第二和第三絕緣膜涂覆步驟中采用的至少一層絕緣體。
      根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)利用設(shè)置在象素區(qū)外側(cè)的作為間隙保持部件的絕緣體使盒間隙保持一致。由本發(fā)明的絕緣體構(gòu)成的間隙保持部件可利用光刻法,通過(guò)以圖案構(gòu)形一種絕緣膜來(lái)形成。作為間隙保持部件的絕緣膜,可以采用由一種光敏材料(如一種光敏聚亞酰胺樹(shù)脂或光敏抗蝕劑膜本身)構(gòu)成的薄膜?;蛘?,可以采用一種作為掩模的以圖案形成的光敏抗蝕劑膜對(duì)不具備光敏性的一種絕緣膜按圖形構(gòu)形。作為一種光敏抗蝕劑材料,可以采用任何陰性和陽(yáng)性材料??刮g劑材料可以是液態(tài)型的或是干燥膜型的。間隙保持部件可以由多層絕緣膜組成。作為間隙保持部件,可以采用一種絕緣膜與傳統(tǒng)的隔離物相結(jié)合。通過(guò)采用絕緣膜與隔離物的結(jié)合,可以控制隔離物的位置,并可提高間隙保持部件的機(jī)械強(qiáng)度。
      因此,根據(jù)通過(guò)采用公布在基片上的隔離物(小珠形隔離物,纖維形隔離物,等)保持盒間隙的傳統(tǒng)方法,無(wú)法控制隔離物的位置;然而,根據(jù)本發(fā)明,可以控制間隙保持部件的位置。根據(jù)本發(fā)明,由于間隙保持部件可以被有效地定位于液晶裝置的象素區(qū)域外側(cè),可以防止隔離物干擾象素中的液晶分子的取向,可以在大面積上提高液晶裝置的強(qiáng)度和抗振性,可以抑制由外部壓力(外力)造成的顯示的改變。
      在采用含有多個(gè)分別具有不同的液晶分子取向的液晶區(qū)域的液晶層的情況下,通過(guò)控制間隙保持部件所形成的位置,可以控制液晶區(qū)的位置(液晶區(qū)之間的邊界)。更具體地,可以控制在具有不同取向的液晶區(qū)之間形成的旋錯(cuò)線(取向缺陷)的位置。例如,在成型液晶層(在每個(gè)液晶區(qū)的液晶分子的取向另一個(gè)方向)具有每個(gè)象素具有不同的取向方向以提供一種大視角液晶裝置的情況下,通過(guò)形成間隙保持部件可以在象素外側(cè)形成旋錯(cuò)線以圍繞每個(gè)象素。對(duì)于STN型以及TTN型液晶來(lái)說(shuō),可以采用在每個(gè)液晶區(qū)中液晶分子的取向。可以采用通過(guò)非研磨法得到的(取向膜不經(jīng)過(guò)研磨處理)其中的液晶分子沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的液晶層。
      不必形成每個(gè)液晶區(qū)以對(duì)應(yīng)于每個(gè)象素。可以形成每個(gè)都含有多個(gè)象素的液晶區(qū)或者一個(gè)象素被劃分成多個(gè)液晶區(qū)。在將一個(gè)象素劃分成多個(gè)液晶區(qū)的情況下,可以在象素中形成間隙保持部件。在這種情況下,間隙保持件控制旋錯(cuò)線形成的位置,以使得在相應(yīng)的位置上形成遮光層(黑色掩模(BM)等)從而使由旋錯(cuò)線造成的任何顯示缺陷無(wú)法被肉眼觀察到。
      此外,在利用相分離反應(yīng)(聚合誘發(fā)相分離)形成由一種聚合物材料和一種液晶材料的復(fù)合物構(gòu)成的液晶層(顯示介質(zhì)層)的情況下,通過(guò)控制絕緣體與液晶材料和聚合物材料(即選擇材料)之間表面張力的關(guān)系,可以控制聚合物區(qū)和液晶區(qū)的位置。更具體地,聚合物區(qū)形成在象素外側(cè)絕緣體最先形成的位置處,而液晶區(qū)可以在象素中形成。絕緣體和在絕緣體位置處形成的聚合物區(qū)起到間隙保持部件的作用,進(jìn)而可以提高抗外部壓力的能力及抗振動(dòng)性。
      可以在對(duì)應(yīng)于象素的各個(gè)液晶區(qū)的周邊附近形成絕緣體,或者可以在包含于每個(gè)象素內(nèi)多個(gè)液晶區(qū)的周邊附近形成絕緣體。優(yōu)選的是液晶區(qū)在象素內(nèi)處于一種單區(qū)狀態(tài)以例不讓旋錯(cuò)線進(jìn)入象素。
      當(dāng)在基片上每個(gè)象素的中心處以圖案構(gòu)成一個(gè)凹部和一個(gè)凸部或兩者之一時(shí),就可以控制液晶區(qū)形成的位置;因此,例如,軸對(duì)秒取向的液晶分子的對(duì)稱(chēng)軸也可以得到控制。
      關(guān)于設(shè)置在象素外側(cè)的絕緣體,可以部分地或全部地形成至少一層絕緣膜。在這種情況下,可以選擇用作絕緣體的一種材料以使得通過(guò)從一種液晶材料和一種樹(shù)脂材料的混合物中的相分離作用穩(wěn)定地生成液晶區(qū)。當(dāng)在至少一層絕緣膜中包含彩色添加劑(如黑色添加劑)時(shí),絕緣膜就可被用作BM,使旋錯(cuò)線無(wú)法被看到。而且,通過(guò)在至少一層絕緣膜中包含有由一種無(wú)機(jī)材料或一種有機(jī)材料制成的隔離物,可以不用任何溫度及外部壓力的影響來(lái)均勻地控制盒間隙。
      作為絕緣體,至少一層可以由一種光敏樹(shù)脂層構(gòu)成。在這種情況下,可以利用光刻法形成樹(shù)脂層。作為至少一層絕緣體,可以采用一種聚合物膜,由于這一原因,可以消除當(dāng)采用旋涂一種樹(shù)脂材料來(lái)形成絕緣體時(shí)造成的材料廢物;結(jié)果,提高了材料的使用效率。因此,可以降低生成成本。
      此外,在熱壓縮或類(lèi)似過(guò)程的同時(shí)可以在基片上的一個(gè)較大面積上粘接聚合物膜,且聚合物膜具有突出的粘接性和均勻性以及便利性。所以,就較大的顯示裝置而言,使用聚合物膜具有令人滿(mǎn)意的可靠性并因此可進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。
      在上述絕緣體由至少兩層構(gòu)成的情況下,至少一層可以在象素中形成。至少一層可以起到一個(gè)凹部和一個(gè)凸部中至少一個(gè)的作用。依賴(lài)于液晶材料與可聚合材料之間表面張力的關(guān)系,液晶材料優(yōu)先被分隔成象素中的絕緣體形成區(qū)或者聚合物材料被優(yōu)先分隔成象素外的絕緣體區(qū)而聚合物區(qū)在象素外側(cè)形成。
      可以通過(guò)可聚合材料的聚合作用將含有至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物相分離為液晶材料和聚合材料(聚合物)?;蛘?,首先通過(guò)控制其溫度將混合物相分離的液晶材料和可聚合材料,并將所得到的可聚合材料聚合。
      當(dāng)在相分離過(guò)程中,向混合物施加一個(gè)電場(chǎng)或磁場(chǎng)或兩者皆有時(shí),對(duì)稱(chēng)軸可以沿基片垂直方向取向。
      在不采用可聚合材料和液晶材料的相分離的情況下,可以通過(guò)形成控制基片上液晶分子取向的取向膜而不需進(jìn)行取向處理的方法進(jìn)行取向控制而不會(huì)干擾液晶分子的取向。
      通過(guò)使液晶區(qū)的液晶分子在象素內(nèi)軸對(duì)稱(chēng)地取向而使隔離物只存在于液晶區(qū)的對(duì)稱(chēng)軸處或其附近,液晶分子的取向軸就只存在于液晶區(qū)的對(duì)稱(chēng)軸處或其附近,而液晶分子的取向軸不會(huì)出現(xiàn)在(例如)象素與聚合物壁之間。所以,可以得到具有突出的顯示質(zhì)量和均勻性而無(wú)粗糙部分的液晶裝置。


      圖1是表示隔離物7與其中混有隔離物7的一層之間關(guān)系的示意圖。在該圖中,在從隔離物7的中心到其中混有隔離物7的那層的端部之間的距離A小于r1(其中r1是沿該層寬度方向上隔離物7長(zhǎng)度的一半)的情況下,從該層端部向象素突出的隔離物7會(huì)相反地影響到顯示特性;具體地說(shuō),會(huì)通過(guò)干擾液晶分子取向和取向軸的位移而造成粗糙度增加或類(lèi)似現(xiàn)象。另一方面,距離A的最大值成為該層寬度D的1/2。
      所以,含隔離物7的該層寬度D需滿(mǎn)足下列表達(dá)式(1)。根據(jù)本發(fā)明,含隔離物7的那層對(duì)應(yīng)于隔離物7所在的聚合物區(qū),且含隔離物的一層或多層是由絕緣體構(gòu)成的。
      r1<A≤D/2 ……(1)圖2A和2B表示隔離物7,含隔離物7的一層9a和覆蓋住隔離物7的一層9b之間的關(guān)系。如圖2A所示,假設(shè)r2代表沿層9a寬度方向上隔離物7長(zhǎng)度的1/2,當(dāng)層9a的寬度D1和層9b的寬度D2具有關(guān)系式D1+4r2=D2或D1+4r2>D2時(shí),則隔離物7從層9b的端部突出,且至少部分隔離物7突出到象素中。因此,造成如上所述的干擾液晶區(qū)的取向和取向軸的位移。
      所以,層9a的寬度D1和層9b的寬度D2滿(mǎn)足下列表達(dá)式(2)。圖2B表示表達(dá)式(2)被滿(mǎn)足時(shí)的情況。層9b對(duì)應(yīng)于當(dāng)顯示介質(zhì)只由液晶構(gòu)成的情況下的遮光層。在絕緣體由至少二層組成的情況下,層9a對(duì)應(yīng)于含有這些層的隔離物7的那層,而層9b對(duì)應(yīng)于這些層的其它層。
      D1+4r2<D2……(2)當(dāng)隔離物為球形時(shí),r1和r2分別對(duì)應(yīng)于隔離物的半徑,而當(dāng)隔離物為圓柱形時(shí)(如通過(guò)切割纖維或類(lèi)似物而得到的隔離物),r1和r2對(duì)應(yīng)于半徑或高度。
      圖3是表示根據(jù)本發(fā)明在設(shè)置TFT的一個(gè)有源陣列板中保持盒間隙均勻的情況的示意圖。如該圖所示,由于分層的金屬層和絕緣層的緣故,TFT205的鄰近被比照其周邊安裝。優(yōu)選的是,利用TFT205鄰近處多層膜厚度分布的不同以及柵極信號(hào)線202和源極信號(hào)線203之間寬度的不同,通過(guò)多步法對(duì)上述隔離物按圖案構(gòu)形。這樣做就可以保持盒間隙的均勻。在該圖中,參考數(shù)字107代表一個(gè)象素電極。
      而且,根據(jù)本發(fā)明,當(dāng)采用光刻法(例如曝光和沖洗)對(duì)絕緣體以圖案構(gòu)形時(shí),利用遮光層(如遮光膜和金屬接線膜)作為光掩模,從盒的相反一側(cè)用光照射盒是非常有效的。更具體地,在這種情況下,在可忽略光掩模形成及嚴(yán)格取向步驟方面具備優(yōu)勢(shì)。尤其是,當(dāng)將本發(fā)明用于一種設(shè)有TFT的有源矩陣型板時(shí),可以減少步驟數(shù)并因此使步驟簡(jiǎn)化,進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
      根據(jù)本發(fā)明,絕緣體與設(shè)置于其上的所需部件(如象素電極)一起被涂覆在基片上,進(jìn)而構(gòu)成一絕緣層。然后,在基片上分布隔離物并在其上涂覆絕緣體?;蛘?,替代分布隔離物并涂覆絕緣體的是,在絕緣層上涂覆一種包含隔離物的絕緣體。接著,進(jìn)行圖案構(gòu)形以去除象素電極上方及其附近處的絕緣體。在該構(gòu)形過(guò)程中,剩余的絕緣體在設(shè)置于矩陣中的象素電極周?chē)哂芯W(wǎng)格形狀。假設(shè)圖形寬度D′滿(mǎn)足關(guān)系式D′≤D-2S,其中最終圖形寬度為D而沿隔離物長(zhǎng)軸方向的直徑或長(zhǎng)度為S(分別為球形或圓柱形)。由于這種構(gòu)形,在絕緣體邊緣處的側(cè)壁與象素電極之間的距離為S或更大,而隔離物位于角素電極上方位置的外側(cè),即使當(dāng)隔離物與絕緣體邊緣處側(cè)壁保持一定距離(圖49)時(shí)也是如此。
      接著,在已含有如上所述按圖案構(gòu)形于其上的絕緣體的基片上進(jìn)一步涂覆一種絕緣體。然后,以圖形寬度D進(jìn)行圖案構(gòu)形。此時(shí)的構(gòu)圖中心與前面構(gòu)圖中心相匹配。由于這個(gè)緣故,如上所述,所有與絕緣體邊緣處側(cè)壁保持一定距離的隔離物最終都被該絕緣體所覆蓋。隔離物的上部與絕緣體保持一定距離以便當(dāng)在后面進(jìn)行的步驟中注入含液晶材料的混合物時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題。
      通過(guò)這樣做,隔離物不存在于象素與絕緣體之間的交界處并且不會(huì)保留在象素中。而且,在液晶分子軸對(duì)稱(chēng)地取向的情況下,軸對(duì)稱(chēng)取向不會(huì)被隔離物所干擾;因此,可防止粗糙度。
      因此,在此所述的發(fā)明有可能具備下列優(yōu)點(diǎn)(1)提供一種能夠抑制隔離物混入象素從而進(jìn)行無(wú)任何粗糙度的高對(duì)比度顯示并具有均勻控制的盒間隙且在較大面積上具有提高的強(qiáng)度和抗震動(dòng)性液晶顯示裝置;(2)提供一種制造這種裝置的方法;(3)提供一種在顯示圖象中無(wú)粗糙現(xiàn)象的液晶裝置,它可防止隔離物干擾液晶區(qū)及其取線軸的位移;以及(4)提供一種制造這種裝置的方法。
      本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)在對(duì)下列參考附圖的詳細(xì)描述進(jìn)行閱讀和理解的基礎(chǔ)上,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得顯而易見(jiàn)。
      圖1是表示隔離物與包含該隔離物的那層之間的關(guān)系的示意圖。
      圖2A是表示在將隔離物涂覆在象素部分處的情況下,隔離物與含該隔離物的那層之間的關(guān)系的示意圖;圖2B是表示是表示在將隔離物完全埋入絕緣膜的情況下,隔離物與含該隔離物的那層之間的關(guān)系的示意圖。
      圖3是說(shuō)明將本發(fā)明應(yīng)用于設(shè)有TFT以保持盒間隙均勻的有源矩陣型板的情況的示意圖。
      圖4是說(shuō)明在液晶材料的表面張力大于可聚合材料的表面張力的情況下;液晶材料與可聚合材料之間的一種相分離狀態(tài)的示意圖。
      圖5是說(shuō)明在液晶材料的表面張力由于可聚合材料的表面張力的情況下,液晶材料與可聚合材料之間的一種相分離狀態(tài)的示意圖。
      圖6A是在不施加電壓的情況下用偏振顯微鏡觀察到的根據(jù)本發(fā)明的液晶裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖;圖6B是在施加電壓情況下用偏振顯微鏡觀察到的根據(jù)本發(fā)明的液晶裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖。
      圖7A是在每個(gè)象素包含兩個(gè)液晶區(qū)的情況下用偏振顯微鏡觀察的根據(jù)本發(fā)明的具有長(zhǎng)方形象素的液晶裝置的另一個(gè)實(shí)例的示意圖;圖7B是在每個(gè)象素包含多個(gè)液晶區(qū)的情況下用偏振顯微鏡觀察的根據(jù)本發(fā)明的具有長(zhǎng)方形象素的液晶裝置的另一個(gè)實(shí)例的示意圖。
      圖8A是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的在每個(gè)象素中心處設(shè)有一個(gè)凹部的液晶裝置的基片之一的平面示意圖;圖8B是沿圖8A中的8B-8B線的剖面圖。
      圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的在每個(gè)象素中心處設(shè)置凹部的液晶裝置的示意圖。
      圖10A是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例(實(shí)例19)的設(shè)有隔離物、含隔離物的一層,和覆蓋隔離物的絕緣層及含隔離物的那層的一個(gè)基片的平面示意圖;圖10B是沿圖10A中的10B-10B′的剖面圖。
      圖11是用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例1中的液晶裝置所采用的一個(gè)光掩模14a的平面圖。
      圖12A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例1中的液晶裝置的平面圖;圖12B是沿圖12A的線12B-12B′的剖面圖;圖12C是用偏振顯微鏡觀察上述裝置的一個(gè)示意圖。
      圖13是表示為制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例1的液晶裝置而采用的一個(gè)光掩模14b的平面圖。
      圖14A到14E表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例1的液晶裝置的光電特性;圖14F表示測(cè)量光電特性的方向。
      圖15A至15E表示在對(duì)比實(shí)例1中的液晶裝置的光電特性;圖15F表示測(cè)量光電特性的方向。
      圖16是用偏振顯微鏡觀察到的對(duì)比實(shí)例2中的液晶裝置的示圖。
      圖17是為制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例8中的液晶裝置而采用的篩網(wǎng)印刷板的平面圖。
      圖18是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例9中所采用的干燥膜的剖面圖。
      圖19是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例9中所制成的基片上的一種聚合物壁膜的透視圖。
      圖20是表示具有一種在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例9中獲得的陶瓷研缽形的凸面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
      圖21A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例11中的液晶裝置的基片之一的平面圖;圖21B是沿圖21A中的線21B-21B′的剖面圖。
      圖22A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例12中的液晶裝置的一個(gè)剖面圖;圖22B是其平面圖。
      圖23是為制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例12中的液晶裝置而采用的陰性圖案的掩膜14C的一個(gè)平面圖。
      圖24是為制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例12中的液晶裝置而采用的陰性圖案掩模14d的一個(gè)平面圖。
      圖25是用偏振顯微鏡觀察到的根據(jù)本發(fā)明實(shí)例12中的液晶裝置的示意圖。
      圖26A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例14的液晶裝置的基片之一的一個(gè)平面圖;圖26B是沿圖26A中的26B-26B′線的剖面圖。
      圖27是用偏振顯微鏡觀察到的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例14的液晶裝置的示意圖。
      圖28A至28E表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例14的液晶裝置的光電特性;圖28F表示測(cè)量該光電特性的方向。
      圖29A是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)例15和17的液晶裝置的基片之一上形成的一個(gè)第一絕緣體的平面圖;圖29B是沿圖29A的29B-29B′的剖面圖。
      圖30A是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例15和17的液晶裝置的基片之一上形成的一個(gè)第二絕緣體的平面圖;圖30B是沿圖30A中的30B-30B′線的剖面圖。
      圖31A是為制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例16的液晶裝置而采用的一個(gè)掩膜的平面圖;圖31B是在對(duì)應(yīng)于圖31A中的線31B-31B′的位置處形成的一個(gè)絕緣體的剖面圖。
      圖32是為制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)例18的液晶裝置所采用的一個(gè)掩膜302的平面示意圖。
      圖33是為制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)例18的液晶裝置而采用的一種掩模304的平面圖。
      圖34是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例18的液晶裝置的基片301的一個(gè)平面圖;圖34B是沿圖34A中的34B-34B′線的剖面圖。
      圖35是用偏振顯微鏡觀察到的根據(jù)本發(fā)明實(shí)例18的液晶裝置的示意圖。
      圖36A至36E表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例18的液晶裝置的光電特性;圖36F表示測(cè)量該光電特性的方向。
      圖37A至37E表示傳統(tǒng)的TN盒的光電特性;圖37F表示測(cè)量該光電特性的方向。
      圖38是用偏振顯微鏡觀察到的對(duì)比實(shí)例4中的液晶裝置的示意圖;圖39是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例19中所采用的第一個(gè)光掩模14e的示意圖。
      圖40A是包含采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例19中的第一種圖案構(gòu)形而形成的小珠的絕緣體的平面圖;圖40B是沿圖40A的40B-40B′線的剖面圖。
      圖41是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例19中所采用的第二光掩模14f的示意圖。
      圖42是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例22中所采用的用于隔離物印刷的掩模14g的示意圖。
      圖43是表示用偏振顯微鏡觀察到的對(duì)比實(shí)例5中的液晶裝置的一種狀態(tài)的示意圖。
      圖44是用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例23中采用的TFT基片的第一光掩模14h的示意圖。
      圖45A是用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例23中所采用的TFT基片的第二光掩模14i的平面圖;圖45B是在相應(yīng)于圖45A中的45B-45B′線的位置處形成的一個(gè)絕緣體的剖面圖。
      圖46是在只對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例24中的柵極信號(hào)線進(jìn)行圖案構(gòu)形中所采用的用于TFT基片的第一光掩模14j的示意圖。
      圖47A是表示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例24中所采用的用于TFTs的第二光掩模14k的一個(gè)平面圖;圖47B是在相應(yīng)于圖47A的47B-47B′線的位置處形成的一個(gè)絕緣體的剖面圖。
      圖48是用于在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例25中所采用的TFT基片上的印刷隔離物的一個(gè)掩模141的示意圖。
      圖49A至49F是表示用來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的在矩陣中包含一對(duì)彼此對(duì)置的基片且在這對(duì)基片之一上形成有象素電極的液晶裝置的一種方法的步驟的示意圖。
      圖50A至50B表示一種用來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的在液晶分子沿每個(gè)軸軸對(duì)稱(chēng)地取向的情況下的液晶裝置的方法。
      圖51是用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例36和37以及對(duì)比實(shí)例11中的光掩模31的一個(gè)平面圖。
      圖52A是采用圖51中所示的光掩模31進(jìn)行圖案構(gòu)形的一種絕緣膜的平面圖;圖52B是沿圖52A中的52B-52B′線的一個(gè)剖面圖。
      圖53是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例36和37以及對(duì)比實(shí)例12中所采用的一個(gè)光掩模的平面圖。
      圖54A是采用圖53所示的光掩模進(jìn)行圖案構(gòu)形的絕緣膜的平面圖;圖54B是沿圖54A中的54B-54B′線的剖面圖。
      圖55是在用偏振顯微鏡觀察到的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例36和37中的液晶裝置的示意圖。
      圖56是用偏振顯微鏡觀察到的在對(duì)比實(shí)例11中的液晶裝置的示意圖。
      圖57是用偏振顯微鏡觀察到的在對(duì)比實(shí)例12中的液晶裝置的示意圖。
      圖58A至58C是表示在TN模式中按照視角的不同比較起來(lái),液晶裝置的變化的示意圖;圖58D至58F是表示在大視角模式中按照視角的不同比較,液晶裝置的改變的示意圖。
      圖59是在液晶區(qū)周?chē)O(shè)置聚合物區(qū)的傳統(tǒng)的液晶裝置的剖面圖,它表示在液晶區(qū)內(nèi)將聚合物粘接在基片上的一種狀態(tài)。
      圖60是用偏振顯微鏡觀察到的,表示存在于象素中的散粒的隔離物(小珠)干擾液晶區(qū)(未施加電場(chǎng))的聚向狀態(tài)的一種狀態(tài)。
      圖61A至61D表示液晶分子的扭轉(zhuǎn)取向。在圖61A所示液晶區(qū)613被切割成圓片以便與基片平行的情況下,圖61B表示上部基片表面(Z=d)的鄰近處;圖61C表示一個(gè)中間層(Z=d/2);及圖61D則表示下面基片表面的鄰近處(Z=0)。
      圖62A至62D表示液晶分子的取向未被扭轉(zhuǎn)的情況。在圖62A所示的液晶區(qū)623被切割成圓片以便與基片平行的情況下,圖62B表示上部基片表面的鄰近處(Z=d);圖62C表示一個(gè)中間層(Z=d/2);而圖62D表示下基片表面的鄰近處(Z=0)。
      此后,將以參照附圖的示范實(shí)例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。
      本發(fā)明的液晶裝置具有(例如)下列結(jié)構(gòu)由ITO(銦錫氧化物)或類(lèi)似物制成的象素電極以圖案構(gòu)形在由玻璃或類(lèi)似物制成的基片中的一個(gè)上并且在基片上形成由抗蝕劑制成的絕緣體以圍繞每個(gè)象素。在其上形成有象素電極的基片與其上形成有相反電極的另一個(gè)基片中間夾有一層液晶層,即,由被聚合物層所包圍的含有液晶的液晶區(qū)組成的顯示介質(zhì)。
      在這樣一種液晶裝置中,通過(guò)非研磨法在基片上形成的取向膜可以按照軸對(duì)稱(chēng)形狀(如放射形、切向(同心形)、及螺旋形)沿至少兩個(gè)方向或隨機(jī)地使得液晶層中的液晶分子取向。或者,在象素外側(cè)形成的絕緣體可以沿至少兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地使液晶區(qū)中的液晶分子取向。而且,絕緣體通史起到間隙保持部件的作用以保持盒間隙的均勻。
      (用于制造無(wú)隔離物(無(wú)小珠)的液晶盒的方法)在上述液晶裝置中,在象素外側(cè)形成絕緣體對(duì)于在由聚合物區(qū)圍繞的液晶區(qū)內(nèi)的液晶分子進(jìn)行取向并保持盒間隙的均勻。因此,防止了隔離物(小珠形隔離物)與液晶區(qū)或者沒(méi)有被聚合物區(qū)所包圍的液晶層部分混合。當(dāng)在設(shè)置于象素外側(cè)的信號(hào)線上以圖案構(gòu)形時(shí),絕緣體在液晶盒中是非常實(shí)用的。
      存在下列三種方法對(duì)絕緣體進(jìn)行圖案構(gòu)形。
      (1)在一個(gè)基片上均勻地形成一種具有高絕緣性的有機(jī)膜或類(lèi)似物,并在其上涂覆一種光敏抗蝕劑。在所得的基片上放置一個(gè)光掩模后將其曝光,將光敏抗蝕劑進(jìn)行沖洗,將抗蝕劑圖案作為掩模對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行光刻,并去除基片上的抗蝕劑,進(jìn)而將絕緣體在基片上以圖案構(gòu)形。
      (2)在基片上均勻地形成一種具有光敏性(例如陰性光敏抗蝕劑、陽(yáng)性光敏抗蝕劑和光敏聚酰亞胺)的絕緣有機(jī)膜,并且讓得到的基片經(jīng)過(guò)如光掩模曝光和沖洗的步驟,進(jìn)而在基片上以圖案構(gòu)形絕緣體。按照該方法,可以將上述方法(1)簡(jiǎn)化。
      (3)通過(guò)單獨(dú)地采用印刷法(如凸版印刷、凹版印刷、和篩網(wǎng)印刷或其任何組合)在基片上以圖案構(gòu)形一種具有預(yù)定厚度的絕緣體。
      還可以通過(guò)以圖案將兩種或更多種絕緣膜構(gòu)形在一起來(lái)形成絕緣體。尤其是,在由一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物通過(guò)相分離(聚合作用誘發(fā)相分離)產(chǎn)生液晶區(qū)的情況下,基片和絕緣膜的表面能可由多層絕緣膜而部分地改變。因此,可通過(guò)選擇材料而穩(wěn)定地形成液晶區(qū)。
      為了在較大面積上保持盒間隙的均勻而不管環(huán)境溫度和外部壓力如何,可以將玻璃纖維、玻璃小珠或由一種有機(jī)物質(zhì)或一種無(wú)機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的散粒的顆粒大小控制材料(小珠形隔離物)混合成絕緣體中的至少一層絕緣膜。在將小珠形隔離物混入絕緣膜的情況下,可以將它們均勻地分散在絕緣材料中并涂覆在一個(gè)基片上。在將一種可光固化樹(shù)脂(如紫外線固化樹(shù)脂)用作絕緣材料的情況下,將該材料涂覆在基片上并將隔離物噴涂在其上,用掩模將其上噴涂有隔離物的樹(shù)脂以圖案構(gòu)形。
      此外,在象素外側(cè)的信號(hào)線上形有一種其中分布有一種黑色材料(如黑色顏料和碳黑或著色材料)的光敏材料。當(dāng)在象素外側(cè)通過(guò)對(duì)一種黑色樹(shù)脂層進(jìn)行圖案構(gòu)形而形成黑色矩陣(BM)時(shí),與傳統(tǒng)的由Cr組成的BM相比較,表面反射率下降。這樣就使液晶板具有低反射率。在其上形成有TFT陣列的基片上形成黑色樹(shù)脂層的情況,黑色樹(shù)脂層能夠起到保持均勻盒間隙隔離物的作用;因此,與在其上設(shè)置有濾色器的反向電極基片上設(shè)有BM的液晶板相比較,象素開(kāi)放比例可以得到提高。
      此外,通過(guò)設(shè)置作為第一絕緣膜的黑色樹(shù)脂層和相同于或不同于第一絕緣膜的第二絕緣膜,使得當(dāng)以圖案對(duì)第二絕緣膜進(jìn)行構(gòu)形時(shí),掩模取向變得容易并可改善大液晶板的均勻性。
      如上所述,通過(guò)在象素外側(cè)形成絕緣體,就可以不用設(shè)置散粒型的由在液晶層或液晶區(qū)內(nèi)的一種無(wú)機(jī)物質(zhì)或一種有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的隔離物而保持盒間隙的均勻。
      在通過(guò)利用相分離由一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物產(chǎn)生出液晶區(qū)的情況下,在象素外側(cè)有選擇地形成聚合物區(qū)以便在混合物被聚合并相分離的同時(shí)與設(shè)置在象素外側(cè)的絕緣體相結(jié)合。在這種情況下,可以進(jìn)一步提高盒的抗振性以及抗外界壓力的強(qiáng)度。
      可以采用一種聚合物膜來(lái)替代具有光敏性的絕緣有機(jī)膜。這種聚合物膜是由一種光敏材料,或者由一種光敏材料和支承這種光敏材料的聚合物材料組成的。通過(guò)熱壓粘接或用一種粘結(jié)劑、一種可光固化樹(shù)脂、熱固樹(shù)脂或類(lèi)似物將該聚合物膜連接在一個(gè)基片上,將一束激光部分地照射在其上放有光掩模的膜上,并且讓聚合物膜經(jīng)受光解作用以便在光照部分中以任意情狀對(duì)其進(jìn)行圖案構(gòu)形?;蛘?,在以任意形狀被構(gòu)形之后,聚合物被連接在一個(gè)基片上。
      為提高聚合物膜與基片之間的粘接力,例如,可在該膜的任一側(cè)上形成至少一層具有光敏性的絕緣有機(jī)膜,并以任意形狀對(duì)所得的膜進(jìn)行圖案構(gòu)形?;蛘呖墒紫纫匀我庑螤顚?duì)聚合物膜以圖案構(gòu)形,并在其上對(duì)至少一層絕緣有機(jī)膜以圖案構(gòu)形以得到一種多層結(jié)構(gòu)。(隔離物的加入量)與絕緣體一起被采用的隔離物的加入量依賴(lài)于作為盒間隙保持部件的隔離物所設(shè)置的位置不同而略有改變。例如,當(dāng)間隙保持部件由一種絕緣材料(如光敏抗蝕劑及與之混合的隔離物)構(gòu)成時(shí),在(1)只將隔離物和作為間隙保持部件的絕緣體固定在象素外側(cè)的遮光層上的情況下,隔離物的加入量?jī)?yōu)選地在約為重量的0.1%至0.9%范圍內(nèi)。在(2)將隔離物和絕緣體固定在象素外側(cè)的遮光層上和象素內(nèi)的島形凸部上的情況下,隔離物的加入量?jī)?yōu)選地在約為重量的1.0%至4.5%的范圍內(nèi)。在(3)位于每個(gè)象素中心的液晶區(qū)內(nèi)的取向軸上設(shè)置隔離物的情況下,隔離物的加入量?jī)?yōu)選地約為重量的2.0%至7.0%的范圍內(nèi)。
      在(1)至(3)的情況下,當(dāng)隔離物的加入量小于上述限定的范圍時(shí),無(wú)法通過(guò)隔離物獲得均勻的盒間隙。在隔離物的加入量大于上述限定的范圍的情況下,很難充分地控制隔離物的位置,且因此,無(wú)法充分地控制液晶區(qū)的軸對(duì)稱(chēng)取向。
      當(dāng)隔離物被分布在抗蝕劑膜上時(shí),隔離物加入量的優(yōu)選范圍可以考慮間隙保持件相對(duì)于顯示板的面積來(lái)決定以獲得充分間隙保持能力。在某些情況下,間隙保持件可以由一種其中不含隔離物的絕緣體構(gòu)成。此外,在包含隔離物的一種絕緣體被另一種絕緣體所覆蓋的結(jié)構(gòu)中,液晶分子的取向不受隔離物的干擾。因此,隔離物的加入量可以超出上述范圍。(有關(guān)液晶材料和可聚合材料混合物的相分離的表面張力效應(yīng))將要描述在上述液晶裝置中,通過(guò)采用相分離由一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物中產(chǎn)生液晶區(qū)的情況。
      本發(fā)明人已經(jīng)提出了在控制自由能的情況下對(duì)液晶區(qū)和聚合物區(qū)的位置控制。根據(jù)他們的提議,在控制自由能的條件下對(duì)處于單一物相的液晶材料和可聚合材料的混合物進(jìn)行相分離以形成預(yù)期的兩種物相,其中液晶材料和可聚合材料被分離開(kāi)并且在位置和形狀方面是不變的,進(jìn)而液晶區(qū)和聚合物區(qū)的位置和形狀得以控制。作為可控自由能,可以采用界面自由能。例如,當(dāng)將考慮液晶相和同位相的界面自由能不同的一種材料在基片上以圖案構(gòu)形時(shí),可根據(jù)該圖案構(gòu)成液晶相。而且,設(shè)想有一種方法,它通過(guò)控制構(gòu)成一個(gè)裝置的一對(duì)基片之間的間隙來(lái)控制液晶區(qū)聚合物區(qū)的位置。根據(jù)該方法,利用″界面張力使界面面積變小″的原理,通過(guò)調(diào)節(jié)基片之間的間隙的大小來(lái)控制液晶區(qū)和聚合物區(qū)的位置和形狀。
      在上述液晶裝置中,分別含有具備不同界面張力的材料的混合物在一塊基片上被以圖案構(gòu)形或形成具有不同盒間隙的區(qū)域,進(jìn)而通過(guò)采用可聚合材料和液晶材料之間在親合力方面的差異來(lái)控制液晶區(qū)和聚合物區(qū)的位置和形狀,且液晶分子以軸對(duì)稱(chēng)形狀或隨機(jī)地沿至少兩個(gè)方向取向。具體地,當(dāng)存在前面在一塊基片上以圖案構(gòu)形的絕緣材料的區(qū)域時(shí),可以在其上構(gòu)形有絕緣材料的區(qū)域或其它區(qū)域內(nèi)對(duì)液晶相和同位相的界面自由能進(jìn)行控制。因此,通過(guò)調(diào)節(jié)作為隔離物設(shè)置在象素外側(cè)的絕緣體的界面自由能(如表面張力),可以在控制之下對(duì)液晶材料和可聚合材料進(jìn)行相分離。
      特別是在聚合作用相對(duì)較慢的情況下,可聚合材料在相分離過(guò)程中充分移動(dòng),具有較高的表面張力的液晶材料和可聚合材料中的任一種在下面兩個(gè)具有較高表面張力的區(qū)域中的任一個(gè)上被優(yōu)選分離一是其上以圖案構(gòu)形有作為間隙保持件的絕緣體的區(qū)域,一是無(wú)圖案構(gòu)形的絕緣體的區(qū)域。另一方面,具有較低表面張力的液晶材料和可聚合材料中的任一種優(yōu)選地在具有較低表面張力的其上以圖案構(gòu)形有作為間隙保持件的絕緣體的區(qū)域或無(wú)以圖案構(gòu)形的絕緣體的區(qū)域中的任意一個(gè)上被分離。
      (1)液晶材料的表面張力γLC>可聚合材料的表面張力γM圖4中所示的一種液晶裝置包括一對(duì)基片101a和101b,在其上形成有由玻璃或類(lèi)似物構(gòu)成的基片1a和1b及透明電極2a和2b;和具有聚合物區(qū)4和液晶區(qū)3的液晶層(顯示介質(zhì)層)。如圖4所示,當(dāng)在象素外側(cè)的至少部分液晶層中形成一個(gè)表面張力低于基片1上的象素區(qū)域的區(qū)域11時(shí),由一種混合物中分離出一種可聚合材料(如一種單體)且優(yōu)選地在區(qū)域11上形成聚合物區(qū)4。在每個(gè)象素中,形成液晶區(qū)3。此后,用相同的參考數(shù)字代表具有類(lèi)似功能的部件。
      在這種情形下,例如,優(yōu)選的是,將另一種含有氟原子的可聚合材料加入到可聚合樹(shù)脂材料中,因?yàn)榭删酆喜牧系谋砻鎻埩Ζ肕下降??偟膩?lái)講,一種含氟原子的可聚合材料和一種液晶材料彼此具有較低的相容性,這樣,在相分離過(guò)程中,液晶材料和可聚合材料彼此很難混合,進(jìn)而可能會(huì)降低存在于聚合物區(qū)的液晶分子量。而且,由于氟原子分布在液晶區(qū)和聚合物區(qū)之間的界面處,使得液晶與聚合物之間的粘接強(qiáng)度下降,進(jìn)而使驅(qū)動(dòng)電壓下降。(2)液晶材料的表面張力γLC<可聚合材料的表面張力γM。
      如圖5所示,當(dāng)在至少部分液晶層中形成一種表面張力低于象素區(qū)的區(qū)域11時(shí),從一種混合物中分離出一個(gè)液晶區(qū)3且優(yōu)選地形成在區(qū)域11上,并在象素外側(cè)形成聚合物區(qū)4。
      所以,當(dāng)如在上述方法(1)中一樣,在象素外側(cè)以圖案構(gòu)形上述絕緣體的情況下,可以通過(guò)調(diào)節(jié)材料的表面能量來(lái)控制液晶材料與可聚合材料的混合物的相分離,絕緣體起著隔離物的作用以控制盒間隙的均勻性且絕緣體與聚合物區(qū)結(jié)合起來(lái)以提高盒強(qiáng)度。在如上述方法(2)中一樣,在象素中以圖案構(gòu)形上述絕緣體的情況下,通過(guò)在象素外側(cè)以圖案構(gòu)形另一種絕緣體可以均勻地控制盒間隙。(用于產(chǎn)生控制液晶分子取向的取向膜的方法)在采用上述無(wú)聚合物區(qū)形成的液晶層的情況下,液晶分子以軸對(duì)稱(chēng)形狀或隨機(jī)地沿至少兩個(gè)方向用取向膜取向。作為取向膜,可采用那些通過(guò)不采用取向處理方法而制成的取向膜以不干擾液晶分子取向。例如,可以采用具有球粒的一種取向膜,這種取向膜可以通過(guò)在基片上涂覆一種含線性液晶聚合物的溶劑隨后冷卻而獲得。(在域中的液晶分子取向狀態(tài))當(dāng)用一個(gè)偏振顯微鏡觀察上述液晶裝置時(shí),在如圖6A所示的被聚合物壁4圍繞的液晶區(qū)3內(nèi)或在液晶層中(未示出)沿偏振板的偏振軸方向上觀察到一個(gè)十字形衰減圖案6。這表明液晶分子以單域狀態(tài)圍繞每個(gè)液晶域的中心部分軸對(duì)稱(chēng)地(例如,放射狀地、切向地(同軸地)及以螺旋形)取向。
      如在日本公開(kāi)專(zhuān)利出版物第7-120728號(hào)中的圖61至61D和62A至62D所示,本發(fā)明的發(fā)明人公開(kāi)了液晶區(qū)613的三維示圖。在這些圖中,液晶區(qū)613為盤(pán)形。
      圖61A至61D表示液晶分子614的扭轉(zhuǎn)取向。在當(dāng)圖61A所示液晶區(qū)613被切割成圓片以便與基片并列的情況下圖61B表示上部基片表面的鄰近區(qū)(Z=d),圖61C表示中間層(Z=d/2),及圖61D表示下部基片表面的鄰近區(qū)(Z=0)。正如從這些圖中可以理解的,液晶分子相對(duì)于液晶區(qū)中心處的一個(gè)軸以軸對(duì)稱(chēng)地取向。而且,當(dāng)從上面去采盒時(shí),設(shè)想每一部分均處于TN狀取向狀態(tài)且TN取向在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)相對(duì)于中心軸是軸對(duì)稱(chēng)的。
      圖62A至62D表示液晶分子624的取向未被扭轉(zhuǎn)的情況。 這些圖對(duì)應(yīng)于圖61A至61D。正如由這些圖能夠理解的,上部基片表面的鄰近區(qū)(Z=d),中間層(Z=d/2)和下部基片表面的鄰近區(qū)(Z=0)的液晶分子沿相同方向取向,因?yàn)槲磁まD(zhuǎn)液晶分子的取向。此外,如這些圖中所示,設(shè)想液晶分子按照與圖61A至61D相同的方式相對(duì)于位于液晶區(qū)623中央的軸以軸對(duì)稱(chēng)地取向。
      如上所述,在本發(fā)明的液晶裝置中,液晶區(qū)3處于單域狀態(tài),且液晶區(qū)3內(nèi)的液晶分子相對(duì)于每個(gè)液晶區(qū)的中心軸對(duì)稱(chēng)地(例如,放射狀地,切向地(同軸地)及以螺旋形地)取向。
      如圖6B所示,在處于這樣一種取向狀態(tài)的液晶裝置中,在施加電壓的條件下,旋錯(cuò)線5在液晶區(qū)3的周邊處形成且絕不會(huì)在液晶區(qū)3內(nèi)部形成。因此,當(dāng)液晶區(qū)3的外周邊部分稍微被BM覆蓋住時(shí),旋錯(cuò)線可以預(yù)期地在象素外側(cè)形成。而且,將要在液晶區(qū)3中央處形成的旋錯(cuò)線或旋錯(cuò)點(diǎn)(未示出)可以在遮光層下面形成以提高液晶裝置的黑色水平并提高其對(duì)比度。在這種情況下,可以通過(guò)在用于絕緣體的材料中加入一種顯現(xiàn)一個(gè)顏色(例如黑色)的添加劑來(lái)使旋錯(cuò)線更不易被看見(jiàn)?;蛘?,可以通過(guò)向聚合物區(qū)4加入一種可聚合液晶態(tài)化合物來(lái)獲得一種無(wú)旋錯(cuò)線產(chǎn)生的聚向狀態(tài)。
      當(dāng)在具有上述取向狀態(tài)的液晶裝置中施加一個(gè)顯示電壓時(shí),液晶分子3a彼此并列地產(chǎn)生以垂直于基片,例如,如圖58D至58F所示。此時(shí),液晶分子沿一個(gè)軸對(duì)稱(chēng)方向產(chǎn)生,該方向?yàn)槌跏既∠?;因此,?dāng)以各種不同方向觀察裝置時(shí),使得視反射系數(shù)均勻一致,并因此改善液晶裝置的視角特性。
      即使當(dāng)初始取向至少沿兩個(gè)方向或?yàn)殡S機(jī)時(shí),也可允許液晶分子沿至少兩個(gè)方向或隨機(jī)地產(chǎn)生。因此,也可以改善視角特性。(在一個(gè)象素中域的數(shù)量)在每個(gè)象素內(nèi)的域的數(shù)目最好盡可能少。如果一個(gè)象素包含許多個(gè)域,則在域之間產(chǎn)生旋錯(cuò)線,這就降低了顯示的黑色水平。為此,希望每個(gè)象素由一個(gè)域組成,該域中的液晶分子在液晶區(qū)中以軸對(duì)稱(chēng)的形狀或隨機(jī)地沿至少兩個(gè)方向取向。采用這種設(shè)置,由于在每個(gè)象素中只形成有一個(gè)域,則旋錯(cuò)線可以由BM所覆蓋。
      在如圖7A中所示的具有長(zhǎng)方形象素8的一種液晶裝置的情況下,象素8可包含兩個(gè)或更多個(gè)液晶區(qū)3,每個(gè)區(qū)中的液晶分子均軸對(duì)稱(chēng)地取向。這樣一種液晶裝置也可以具有與單域液晶區(qū)的液晶裝置相同的顯著視角特性。在這種情況下,可以在象素8中構(gòu)成一個(gè)聚合物區(qū)4或上面提到的絕緣體來(lái)劃分象素8。
      此外,在圖7B所示液晶裝置的情況下,通過(guò)使在象素8中的多個(gè)液晶區(qū)3的每個(gè)邊界處形成的旋錯(cuò)線的方向與偏振板的偏振軸相吻合,而使旋錯(cuò)線在施加電壓的條件下對(duì)肉眼來(lái)說(shuō)更不容易被看到。
      如上所述,當(dāng)把每個(gè)象素劃分為多個(gè)液晶區(qū)(或液晶域)時(shí),需要為在每個(gè)液晶區(qū)(或液晶域)中的液晶分子的取向軸的取向提供手段。(用于使液晶分子均勻地軸對(duì)稱(chēng)取向的方法)如上所述,在基片上象素外側(cè)的至少部分液晶層中以圖案構(gòu)形一種材料(如一種抗蝕劑材料)作為絕緣體,上述材料與液晶材料具有不同的表面張力,并將一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物聚化并且進(jìn)行相分離,通過(guò)控制液晶區(qū)和聚合物區(qū)的位置和形狀而使液晶分子以軸對(duì)稱(chēng)形狀沿至少兩個(gè)方向或隨機(jī)地取向。這時(shí),通過(guò)在一對(duì)基片中的至少一個(gè)上以圖案構(gòu)形出一個(gè)凹部或一個(gè)凸部或兩者,在基片之間形成具有不同盒間隙的區(qū)域,這樣就可以控制液晶材料與可聚合材料之間的相分離,以及液晶分子的對(duì)稱(chēng)軸的位置。
      (1)相分離過(guò)程中在象素內(nèi)用作對(duì)稱(chēng)軸的區(qū)域的盒間隙較小的情況(形成凸部的情況)當(dāng)通過(guò)聚合作用或溫度下降而使液晶材料和可聚合材料相分隔時(shí),在圖8A和8B中所示的基片101a上的凸部10C(如果有的話)用作一個(gè)核心,液晶區(qū)3圍繞該核心產(chǎn)生。結(jié)果,對(duì)稱(chēng)軸可與凸部10C對(duì)中。因此,可通過(guò)控制所形成的凸部10C的位置來(lái)控制液晶分子取向的對(duì)稱(chēng)軸的位置。
      凸部10C的高度優(yōu)選地為盒間隙的一半或更少并且小于在每個(gè)象素的周邊處形成的絕緣體10的高度以便圍繞液晶區(qū)3。如果凸部10C太高的話,就會(huì)在凸部10C上形成聚合物柱。而且,它有時(shí)會(huì)干擾液晶分子取向。
      凸部10c應(yīng)具有一個(gè)適于作為液晶分離的核心的大小。該尺寸最好盡可能小。例如,約為30μm或更小。如果凸部10C過(guò)大的話,就會(huì)在其上形成聚合物柱。這會(huì)導(dǎo)致造成對(duì)比度下降的電壓降。
      雖然在本發(fā)明中沒(méi)有具體給出,但凸部10C可由有機(jī)材料(如一種抗蝕劑)和無(wú)機(jī)材料(如SiO2,Al2O3)和ITO構(gòu)成。當(dāng)采用一種抗蝕劑材料時(shí),可以很容易地形成凸部10C。當(dāng)采用ITO膜(一種透光導(dǎo)電膜)時(shí),可以通過(guò)在上面已經(jīng)形成有凸部10C的基片10la上方形成一個(gè)ITO膜象素電極來(lái)形成凸部10C?;蛘?,在上面已形成有凸部10C的基片10la上方形成取向膜。為了將這樣一個(gè)凸部(凸部10C,或用象素電極或取向膜覆蓋的部分)置于液晶分子取向軸的中心,優(yōu)選的是采用一種具有垂直取向特性的材料。可以采用一種例如其中加有含F(xiàn)或含Si添加劑的抗蝕劑材料作為這樣一種材料。尤其是,優(yōu)選的是一種具有35mN/m或更低的表面自由能的材料。而且在某些情況下,當(dāng)圍繞象素形成的絕緣體10和凸部10C由不同材料構(gòu)成時(shí),可以提高取向穩(wěn)定性。
      雖然在本發(fā)明中未具體列出,但凸部10C可具有下列一種形狀圓形、正方形、長(zhǎng)方形、橢圓形、星形、十字形或類(lèi)似形狀。凸部10C在垂直方向上不必具有同樣大小并且可以是傾斜的。
      (2)相分離過(guò)程中在象素中用作對(duì)稱(chēng)軸的區(qū)域的盒間隙較大的情況(形成凹部的情況)當(dāng)通過(guò)聚合作用或溫度下降(特別是通過(guò)溫度下降)對(duì)液晶材料和可聚合材料進(jìn)行相分離時(shí),如果凹部存在于基片上,則從可聚合材料中相分離出的液晶材料形成了一個(gè)在凹部處具有最小表面張力的球體并且使其穩(wěn)定。結(jié)果,液晶沉積在凹部處以產(chǎn)生一個(gè)液晶區(qū)從而圍繞凹部的周邊。因此,可通過(guò)控制所形成的凹部的位置來(lái)控制液晶分子取向的對(duì)稱(chēng)軸的位置。
      在本發(fā)明中不確定凹部的深度。而當(dāng)采用有機(jī)材料時(shí),該深度最好盡可能的小。這是因?yàn)檩^小深度會(huì)使電壓降較小,這會(huì)使對(duì)比度降低。
      盡管凹部尺寸依賴(lài)象素的尺寸,凹部尺寸最好大到一定程度。最好凹部大約為象素面積的40%。
      盡管在本發(fā)明中沒(méi)有規(guī)定,凹部形狀可以是圓形、正方形、長(zhǎng)方形、橢圓形、星形、十字形以及類(lèi)似形狀。凹部不必須在垂直方向上具有相同的尺寸并且可以?xún)A斜。
      設(shè)在每個(gè)象素四周的上述絕緣體可以設(shè)在其中一個(gè)基片上,并且凹部和凸部可以設(shè)在另一個(gè)基片上或者設(shè)在兩個(gè)基片上。(形成聚合物壁的方法)以下列方式形成由聚合物壁包圍的液晶區(qū)域(1)向一個(gè)盒中注入一種至少包含一種液晶材料、一種可聚合材料和一種聚合引發(fā)劑的混合物。允許可聚合材料在等于或者大于該混合物的可均勻混合溫度(TiSO)的溫度下聚合,以使得液晶材料與可聚合材料相分離??删鶆蚧旌系臏囟仁且壕Р牧虾涂删酆喜牧献兊每梢韵嗷セ旌系臏囟取H缓罄鋮s該盒,這樣就形成了由聚合物壁包圍的液晶區(qū)域。
      (2)向一個(gè)盒中注入一種至少包含液晶材料、可聚合材料和聚合引發(fā)劑的混合物。把該混合物加熱到或超過(guò)TiSO并且然后逐漸冷卻,以便使液晶材料與可聚合材料相分離。之后,使可聚合材料聚合,借此可以形成由聚合物壁包圍的液晶區(qū)域。
      在上面的方法(1)和(2)中,當(dāng)采用一種可以光固化的樹(shù)脂時(shí),由紫外線(或可見(jiàn)光)的輻射可以固化該樹(shù)脂。當(dāng)采用熱固樹(shù)脂時(shí),用方法(1)來(lái)聚合該樹(shù)脂和使該樹(shù)脂與液晶材料相分離。(控制聚合物壁中聚合物取向的方法)(1)添加可聚合液晶態(tài)化合物為了有效地用在施加電壓下的液晶分子的取向方向來(lái)取向在聚合物壁中的聚合物,最好向液晶材料、可聚合材料和聚合引發(fā)劑的混合物中添加在其分子中具有顯示出液體結(jié)晶性的官能團(tuán)或類(lèi)似官能團(tuán)的可聚合液晶態(tài)化合物。
      (2)在相分離過(guò)程中施加電壓或磁場(chǎng)的方法這一點(diǎn)很重要,即在每個(gè)象素中形成液晶分子的軸對(duì)稱(chēng)取向,并且液晶分子的取向軸不應(yīng)該相對(duì)于基片位移太大。據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究,當(dāng)向至少包含液晶材料、可聚合材料和聚合引發(fā)劑的聚合物施加電場(chǎng)/或磁場(chǎng)時(shí),盡管液晶材料與可聚合材料是相分離的,有可能使液晶區(qū)域中的液晶分子的軸對(duì)稱(chēng)取向軸與基片的垂直方向一致。當(dāng)液晶處于從各向同性相中出現(xiàn)的小微滴狀態(tài)時(shí),施加電場(chǎng)/磁場(chǎng)尤其有效。因此,在液晶區(qū)域擴(kuò)展覆蓋整個(gè)色素之前可以減弱電壓和/或磁場(chǎng)。電壓和磁場(chǎng)的振幅應(yīng)當(dāng)大于液晶的閾值(由TN盒估價(jià)出的值)并且可以周期地變化。圖9是用一個(gè)偏振顯微鏡觀察的液晶裝置的視圖,該裝置在每個(gè)象素的中央設(shè)有凸部10C,并且在液晶材料處于與可聚合材料相分離的同時(shí)通過(guò)施加電壓(或磁場(chǎng))而制成。(可聚合材料)作為本發(fā)明中的可聚合材料,可以使用可固化樹(shù)脂,比如可光固化樹(shù)脂和熱固樹(shù)脂,包括單體、低聚體和聚合物。
      可光固化樹(shù)脂的例子包括具有帶3個(gè)或更多碳原子的長(zhǎng)鏈烷基或具有1個(gè)苯環(huán)的丙烯酸和丙烯酸酯。更特別地,例子包括異丁基丙烯酸酯、硬脂基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、異戊基丙烯酸酯、甲基丙烯酸正丁酯、n-月桂基異丁烯酸酯、十三烷基異丁烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、n-硬脂基異丁烯酸酯、環(huán)己基丙烯酸酯、芐基異丁烯酸酯、2-苯氧基乙基異丁烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯、和異冰片基異丁烯酸酯。另外,為了增加聚合物的物理強(qiáng)度,優(yōu)選具有兩個(gè)或更多官能團(tuán)的多功能樹(shù)脂。這樣的樹(shù)脂的例子包括雙酚A二異丁烯酸酯、雙酚A二丙烯酸酯、1,4-丁二醇-二異丁烯酸酯、1,6-己二醇二異丁烯酸酯、三羥甲基丙烷三異丁烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯、新戊基二丙烯酸酯、和R-684。另外,為了使液晶材料與可聚合材料明顯地相分離,優(yōu)選通過(guò)鹵化(尤其是氯化或氟化)上述單體而獲得的樹(shù)脂。這樣的樹(shù)脂的例子包括2,2,3,4,4,4-六氟丁基異丁烯酸酯,2,2,3,4,4,4-六氯丁基異丁烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基異丁烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基異丁烯酸酯、全氟辛基乙基異丁烯酸酯、全氯辛基 乙基異丁烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、和全氯辛基乙基丙烯酸酯。
      熱固樹(shù)脂的例子包括雙酚A二縮水甘油醚、異冰片基丙烯酸酯、和全氟辛基乙基丙烯酸酯。(光聚合遲延劑)為了擴(kuò)大液晶微滴的尺寸(即液晶區(qū)域),最好向除了可聚合材料之外的上述混合物中添加一種化合物,比如一種抑制聚合的光聚合遲延劑。例如,可以使用在生產(chǎn)了基之后能夠通過(guò)共振效應(yīng)來(lái)穩(wěn)定基的單體或者化合物。尤其可以使用苯乙烯和苯乙烯的衍生物,比如P-氯苯乙烯和P-苯基苯乙烯。(聚合引發(fā)劑)該混合物也可以包含光聚合引發(fā)劑或熱聚合引發(fā)劑。光聚合引發(fā)劑的例子包括Irgacure 184,651,907(由CIBAGEIGY公司生產(chǎn))和Darocure 1173,1116,2956(由Merck &amp; Co.公司生產(chǎn))。也可以向該混合物中添加便于用低能可見(jiàn)光聚合的聚合引發(fā)劑或敏化劑以改善電壓保持性。也可以使用t-丁基過(guò)氧化物。
      在本發(fā)明中不指定添加到混合物中聚合引發(fā)劑的量,這是由于該量隨著每種化合物的反應(yīng)性而變化。然而液晶材料和可聚合材料(包括后面描述的可聚合液晶態(tài)化合物)的混合物最好在大約0.01%,至大約5%的范圍內(nèi)。如果該量小于大約0.01%,則聚合進(jìn)行的不充分。如果多于大約5%,則液晶材料與可聚合材料相分離進(jìn)行得太快而無(wú)法控制。最終得到的液晶微滴小,這就增加了驅(qū)動(dòng)電壓,且降低了基片上的液晶的取向控制力。另外,在每個(gè)象素中液晶區(qū)域變得更小,并且當(dāng)通過(guò)采用一個(gè)光掩模產(chǎn)生照射強(qiáng)度分布時(shí),在遮光的部分(即象素之外)形成液晶微滴。這降低了顯示的對(duì)比度。(液晶材料)采用一種在室溫左右呈液晶態(tài)的有機(jī)混合物作為本發(fā)明的液晶材料,這包括向列液晶(雙頻驅(qū)動(dòng)的液晶;包括Δ∈<0的液晶)、膽甾型液晶(尤其顯示出對(duì)可見(jiàn)光的選擇反射特性)、近晶型液晶、鐵電液晶和discotic液晶??梢曰旌鲜褂眠@些種液晶。從特性曲線的角度來(lái)看優(yōu)選其中添加了膽甾型液晶(手性試劑)的向列型液晶。
      另外,優(yōu)選具有良好的化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定性的液晶材料,這是由于處理包括光聚合。這樣的液晶材料的實(shí)例包括含有鹵素原子(比如氟原子)和具有包含鹵素原子的官能團(tuán)的液晶材料,例如ZLI-4801-000,ZLI-4801-001,ZLI-4792和ZLI-4427(由Merck &amp; Co.公司生產(chǎn))。
      在向液晶材料添加二向色性染料以改變?nèi)玖戏肿拥娜∠虻那闆r下,可以采用賓主型顯示模式的裝置,該顯示模式利用了通過(guò)液晶層的光的吸收的變化。日本已公開(kāi)專(zhuān)利No.5224191公開(kāi)了一種技術(shù),其中把賓主型顯示模式應(yīng)用于散布有聚合物的液晶顯示器中,該液晶顯示器由液晶和聚合物構(gòu)成。當(dāng)按照本發(fā)明制造賓主型顯示器時(shí),可以減少偏振片的數(shù)量,這樣可以預(yù)料得到面板的光透射率可以增加。因而,根據(jù)本發(fā)明的賓主型顯示器可以用于反射型液晶裝置中。可用于此目的二向色性染料滿(mǎn)足以下各項(xiàng)要求是重要的(1)二向色性染料應(yīng)溶于主液晶材料至這樣的程度使得可以獲得足夠的光學(xué)強(qiáng)度;(2)二向色性染料應(yīng)當(dāng)具有大的二向色比以有利用于顯示的對(duì)比度;和(3)二向色性染料應(yīng)在包括光阻的化合物的穩(wěn)定方面優(yōu)良。
      通常廣泛使用蒽醌型染料,其具有高光阻和對(duì)于液晶材料的杰出的溶性,并且不會(huì)阻止多種可聚合材料聚合。另外,盡管在本發(fā)明中沒(méi)指定,也可以使用偶氮基型和苯醌型二向色性染料。二向色性染料的添加比率優(yōu)選是基于主液晶材料按重量計(jì)的大約0.05%至大約為10%,更優(yōu)選為大約0.1%至大約5%。當(dāng)按重量計(jì)添加比超過(guò)大約10%時(shí),則二向色性染料不溶于主液晶材料并且通過(guò)液晶層的光的量會(huì)減小,從而導(dǎo)致面板的光透射率的下降。當(dāng)按重量添加的量少于0.05%時(shí),則通過(guò)控制染料分子的取向來(lái)充分改變光吸收會(huì)變得困難。(可聚合液晶態(tài)化合物)可以向液晶材料和可聚合材料的混合物中添加具有可聚合官能團(tuán)的液晶態(tài)化合物(以后稱(chēng)為可聚合液晶態(tài)化合物,這種材料自身不必表現(xiàn)出液晶性)。添加可聚合液晶態(tài)化合物的作用是抑制在液晶區(qū)域周?chē)a(chǎn)生旋錯(cuò)線。
      最好是在顯示出液晶態(tài)的部分選擇的液晶材料和可聚合液晶態(tài)化合物彼此相似。尤其是當(dāng)液晶材料是顯示出特別的化學(xué)性質(zhì)的F或Cl為基的材料時(shí),可聚合液晶態(tài)化合物最好是F或Cl為基的材料。
      由下面結(jié)構(gòu)式(1)代表的不可能擾動(dòng)作為基質(zhì)的基質(zhì)液晶分子的液晶性的化合物可以用作可聚合液晶態(tài)化合物。
      A-B-LC……(1)其中A代表一個(gè)可聚合官能團(tuán),例如具有一個(gè)不飽和鍵的官能團(tuán),比如一個(gè)包含比如CH2=CH-、CH2=CH-COO-、和CH2=C(CH3)-COO-基團(tuán)的鏈烯基或一個(gè)帶有一個(gè)變態(tài)比如 的雜環(huán)結(jié)構(gòu);B代表連接可聚合官能團(tuán)與可聚合液晶態(tài)化合物的連接基團(tuán),例如鍵合基團(tuán),比如烷基鏈(-(CH2)n-)、酯鍵(-COO-)、醚鍵(-O-)及聚乙二醇鏈(-CH2CH2O-),和其結(jié)合物;LC代表可聚合液晶態(tài)化合物。當(dāng)可聚合液晶態(tài)化合物與液晶材料液晶時(shí),連接基團(tuán)B最好顯示出液晶態(tài)。因此,特別優(yōu)選從可聚合官能團(tuán)A到可聚合液晶態(tài)化合物L(fēng)C具有6個(gè)或更多鍵的連接基團(tuán)B。可聚合液晶態(tài)化合物L(fēng)C是一種由下面的結(jié)構(gòu)式(2)代表的液晶態(tài)化合物、膽甾醇環(huán)、其衍生物、或類(lèi)似的物質(zhì)。
      D-E-G……(2)其中G代表顯示出介電常數(shù)各向異性的有極基團(tuán)和液晶的類(lèi)似物,例如,具有一個(gè)比如-CN、-OCH3、-C1、-OCF3、-OCCl3、 -H、和-R(R代表一個(gè)烷基團(tuán))官能團(tuán)的苯環(huán),環(huán)己烷環(huán),對(duì)二苯基環(huán),和苯基環(huán)己烷環(huán);E代表一個(gè)連接D與G的官能團(tuán),例如,一個(gè)單鍵,-CH2-、-CH2CH2-、-O-、-C≡C-、和-CH=CH-;D代表一個(gè)結(jié)合到B的官能團(tuán),其影響液晶分子的介電常數(shù)各向異性和折射率各向異性的大小,它可以是例如對(duì)苯基環(huán)、1,10-二苯基環(huán)、1,4-環(huán)己烷環(huán)和1,10-苯基環(huán)己烷環(huán)。(液晶材料與可聚合材料的混合比)盡管取決于象素的尺寸,液晶材料與可聚合材料(包括可固化樹(shù)脂和可聚合液晶態(tài)化合物)的混合比率按重量計(jì)優(yōu)選為大約50∶50至97∶3,更優(yōu)選為大約70∶30至95∶5。當(dāng)液晶材料少于50%時(shí),聚合物壁的作用增加,這大大增加了盒的驅(qū)動(dòng)電壓而使盒不可用。如果液晶材料超過(guò)97%,則聚合物壁的物理強(qiáng)度降低,并因而不能獲得穩(wěn)定性。在上面的重量比的范圍內(nèi)可聚合液晶態(tài)化合物與可固化樹(shù)脂的重量比是0.5%或更多。(驅(qū)動(dòng)盒的方法)采用TFT或MIM通過(guò)單矩陣驅(qū)動(dòng)方法或有源矩陣驅(qū)動(dòng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)制造的盒。在本發(fā)明中不指定驅(qū)動(dòng)方法。(基片材料)任何允許可見(jiàn)光透過(guò)的材料均可作為基片材料。尤其可以采用玻璃、石英、塑料、聚合物膜或類(lèi)似物。由于可以通過(guò)壓印或類(lèi)似方法來(lái)形成粗糙表面,塑料基片特別適用。另外還可使用不同材料制成的基片以形成一個(gè)盒。還有一對(duì)由相同材料或不同材料制成的基片可以具有不同的厚度。(在象素中心形成的小珠)在象素和絕緣膜(例如聚合物壁)之間的邊緣處存在作為隔離物的小珠的情況下,則在存在小珠的位置(例如聚合物壁部分)有時(shí)會(huì)形成聚向軸。為了解決這個(gè)問(wèn)題,通過(guò)把作為隔離物的小珠固定到希望形成取向軸的位置上,則可以把聚向軸固定例如每個(gè)象素的中央。更特別地,通過(guò)允許象素中的液晶區(qū)中的液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向以及作為隔離物的小珠存在于在其附近的液晶區(qū)的對(duì)稱(chēng)軸處,作為隔離物的小珠不存在于在象素和絕緣膜(例如聚合物壁部分)之間的邊界處,并且液晶分子的取向軸將存在于液晶區(qū)的對(duì)稱(chēng)軸處或只在其附近。因此,可以獲得不粗糙的顯示質(zhì)量非常均勻的液晶顯示器。(作為間隙保持部件的隔離物和絕緣體的位置)
      建議如下在不同實(shí)施例中定位作為間隙保持部件的隔離物和絕緣膜(1)只在象素外面放置間隙保持部件(包括隔離物、絕緣體、遮光層等)。
      (2)在象素外面和里面設(shè)置間隙保持部件;特別地,在象素外面設(shè)置間隙保持部件并且在象素中液晶區(qū)的每個(gè)中心的附近形成島狀絕緣體以便控制軸的取向。
      (3)僅在規(guī)定為象素中液晶區(qū)的中央的取向軸的部分設(shè)置比如作為隔離物的小珠的間隙保持部件。
      在在象素外面設(shè)置一個(gè)間隙保持部件的情況下,這樣形成該間隙保持部件使之由以后描述的遮光層或聚合物區(qū)域覆蓋。另外,當(dāng)間隙保持部件不能由遮光層或聚合物區(qū)域充分覆蓋時(shí),可以固定該部件的一個(gè)圖案的外面由作為間隙保持部件的絕緣體、通過(guò)聚合及相分離而形成的聚合物區(qū)或者類(lèi)似物包圍。
      在在象素中設(shè)置比如隔離物的間隙保持部件的情況下,用作為間隙保持部件的絕緣體、通過(guò)聚合及相分離而形成的聚合物區(qū)或者類(lèi)似物來(lái)覆蓋該部件的外部是行之有效的。
      如圖10A和10B所示,如圖上所述來(lái)定位間隙保持部件(小珠隔離物等)以便保持一個(gè)盒間隙均勻,從而達(dá)到本發(fā)明的目的。(遮光層)可以采用一個(gè)金屬薄膜(比如金屬導(dǎo)線)和一個(gè)BM作為遮光層。特別是在一個(gè)有源矩陣基片的情況下,金屬導(dǎo)線,比如柵極信號(hào)線、源信號(hào)線、層間絕緣體一和累積電容也可作為遮光層。作為用作遮光層的材料優(yōu)選金屬薄膜、合金薄膜、包含有色顏料(比如黑顏料)的有機(jī)膜。實(shí)施例1制備一對(duì)分別具有由ITO制成的透明電極2a和2b(厚度為50nm;氧化銦和氧化錫的混合物)的玻璃基片1a和1b。通過(guò)以500rpm的速度旋涂20秒來(lái)在基片101a其中之一上均勻地涂覆其中散布有黑顏料的負(fù)性黑抗蝕劑CFRR-BK 510S(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn))。對(duì)基片101進(jìn)行烘烤、以預(yù)定強(qiáng)度的光(200mJ/cm2)通過(guò)一個(gè)如圖11所示的設(shè)有遮光部分12和透光部分13的光掩模14a進(jìn)行曝光、顯影、清洗、并再烘烤。結(jié)果,在象素的外面如圖12A和12B所示構(gòu)圖由黑樹(shù)脂層(厚度為2.4μm)制成的第一絕緣層10a。然后,通過(guò)旋涂而在最后得到的基片101a上均勻地涂覆絕緣材料,即其中均勻散布有按重量計(jì)占0.1的平均尺寸為3.4μm的塑料小珠(Micropearl;由SekisuiFine Chemical Co.公司生產(chǎn))的負(fù)性光刻膠OMR 83(由TokyoOhka-sha生產(chǎn))。對(duì)基片101a進(jìn)行烘焙、用預(yù)定強(qiáng)度的光(240mJ/cm2)通過(guò)一個(gè)上面設(shè)有如圖13所示的遮光部分12和透光部分13的光掩模14b進(jìn)行曝光、顯影、清洗、并且再進(jìn)行烘焙。其結(jié)果是,在象素的外面如圖12B和圖12C所示構(gòu)圖由壁狀絕緣層(厚度為2.8μm)制成的第二絕緣層10b。在圖13中,虛線代表光掩膜14a和14b之間的位置關(guān)系。在正交尼科爾狀態(tài)下聚合物區(qū)4被觀察為黑區(qū)域。
      通過(guò)印刷在另一個(gè)基片101b上構(gòu)圖密封劑(結(jié)構(gòu)鍵XN-21S;烘焙溫度170℃/2小時(shí))。將該基片101b固定到上述基片101a上以構(gòu)成一個(gè)具有5.0μm盒間隙的液晶盒。
      接著,把作為可聚合材料的0.15g的全氟辛基乙基丙烯酸酯,0.26g的月桂基丙烯酸酯和0.1g的R-684(由Nippon Kayaku Co.公司生產(chǎn));0.19g的作為光聚合延遲劑的P-苯基苯乙烯;4.25g的作為液晶材料的ZLI-4792(由Merck &amp; C.公司生產(chǎn)占重量計(jì)含0.3%的S-811);0.025g的作為光聚合引發(fā)劑的Irgacure 651進(jìn)行混合。在降低的壓力下用真空注入的方法將混合物注入該盒中。
      將盒溫度保持在使混合物均勻的一個(gè)溫度(即110℃)上,并且將60Hz帶有2.5伏有效電壓的電壓施加到交叉的透明電極2a和2b上。在這種條件下,用高壓汞燈透過(guò)其上形成有絕緣層10a和10b的基片101a以10mW/cm2的紫外線照射該盒5分鐘,借此可以固化可聚合材料。
      在此之后,在加有電壓的情況下在5小時(shí)內(nèi)把該盒冷卻到40℃,并且進(jìn)一步冷卻到室溫(25℃)。然后,用紫外線對(duì)該盒曝光,借此可以完全聚合可聚合材料?;蛘咄高^(guò)基片101a或者透過(guò)基片101b用紫外線照射該盒。
      表1表示在基片1a和1b其中之一上的ITO電極2a和2b的表面自由能,以及設(shè)有圖案的絕緣層10a和10b的表面自由能。表2表示液晶材料和可聚合材料的表面自由能。表1基片表面的表面自由能
      表2液晶材料和可聚合材料的表面自由能
      從表1和表2中可以看出可聚合材料優(yōu)選與混合物分離以便在絕緣層10a和10b上的象素外面形成聚合物區(qū)域。
      如圖12C所示,用一個(gè)偏振顯微鏡觀察該盒,可以看出由聚合物區(qū)域4包圍的液晶區(qū)3分別處于每個(gè)象素的單區(qū)狀態(tài)并且以一個(gè)相對(duì)均勻的軸向?qū)ΨQ(chēng)形狀且取向不受象素中隔離物干擾地取向。另外,在顯微鏡的偏振器和檢偏器固定在正交-尼乎爾狀態(tài)時(shí),該盒被旋轉(zhuǎn)。在液晶區(qū)域3的衰減圖保留在通常位置時(shí),似乎只有聚合物壁4旋轉(zhuǎn)。這就表明幾乎所有的液晶區(qū)域3都獲得了均勻的軸對(duì)稱(chēng)取向。在圖12C中,箭頭Pp和PA表示偏振片的偏振方向。Pp對(duì)應(yīng)偏振器,PA對(duì)應(yīng)于偏振顯微鏡的檢偏器。
      把兩個(gè)偏振片固定到該盒上,使得偏振軸彼此正交以制造出一個(gè)液晶裝置。
      在施加電壓的情況下,用一個(gè)偏振顯微鏡觀察該裝置,可以確認(rèn)不形成旋錯(cuò)線并且整個(gè)盒是黑的。
      在表3和圖14A至14F中表示這樣制造的液晶裝置的電-光特性和粗糙程度的評(píng)價(jià)。表示了電-光的特性,假定兩個(gè)偏振片的定位使得偏振軸彼此平行以便允許光100%地通過(guò)。在表3的灰度后轉(zhuǎn)現(xiàn)象中,O代表不出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象的狀態(tài);X代表可以容易地觀察到反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的狀態(tài);Δ代表幾乎觀察不到反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的狀態(tài)。表3液晶裝置的顯示特性
      如圖14A至14F所示,在實(shí)例1的液晶裝置中,沒(méi)有出現(xiàn)在后面描述的對(duì)比例1的TN盒中看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且在電壓飽和情況下在大的觀察角方向上光透射率不增加。另外,如表3所示,在實(shí)例1的液晶裝置中觀察不到灰度中的凹凸不平。
      由于絕緣層10a和10b設(shè)在象素的外側(cè),即使在象素中沒(méi)有隔離物,該盒間隙也能保持均勻。另外,在象素外面設(shè)置聚合物區(qū)4,以便與絕緣層10a和10b以及包括隔離物的絕緣層10a結(jié)合;因此,該液晶裝置具有優(yōu)秀的抗沖擊性和強(qiáng)度。實(shí)施例2在實(shí)例2中,通過(guò)非研磨法形成一種液晶取向膜以控制液晶層中液晶分子的取向。
      通過(guò)旋涂在每個(gè)具有類(lèi)似于實(shí)例1中所采用的ITO電極的基片的其中之一上涂覆含有按重量計(jì)1%的線性晶態(tài)聚合物(尼龍6,6)的間甲酚溶液。最后得到的基片在140℃下保持2個(gè)小時(shí)。然后,在氮?dú)猸h(huán)境中以6℃/分鐘的速度把基片冷卻至室溫,借此可以通過(guò)非摩擦過(guò)程形成具有30μm球粒尺寸的液晶取向膜。
      接著,通過(guò)以500rpm的速度旋涂20秒在其中一個(gè)基片上均勻地涂覆上其中散布有黑顏料的負(fù)性黑抗蝕劑(由Tokyo Ohka-sba生產(chǎn))。把該基片進(jìn)行烘焙、通過(guò)一個(gè)其上設(shè)有用于象素區(qū)的光遮蔽部分和用于象素區(qū)之外區(qū)域的光透射部分的光掩模以預(yù)定強(qiáng)度(200mJ/cm2)的光進(jìn)行曝光、顯影、清洗、并再進(jìn)行烘焙。結(jié)果,在象素的外面構(gòu)圖一個(gè)由黑樹(shù)脂層(厚度為2.4μm)制成的第一絕緣層。然后,通過(guò)旋涂在最終獲得的基片上均勻地涂覆一種絕緣材料,即一種透明的且抗熱的負(fù)性抗蝕劑V-259PA(由Nippon鋼鐵化學(xué)公司生產(chǎn)),其中均勻地散布有按重量計(jì)占0.1%的平均顆粒尺寸為3.2μm的塑料小珠(微珠;由Sekisui Fine Chemical公司生產(chǎn))。對(duì)該基片進(jìn)行烘烤、通過(guò)一個(gè)設(shè)有透光部分(只有每個(gè)部分的角部用于光透射)光掩模以預(yù)定強(qiáng)度的光進(jìn)行曝光、進(jìn)行顯影、清洗和再烘烤。結(jié)果,在象素外面構(gòu)圖了一個(gè)第二絕緣層。
      通過(guò)印刷在另一個(gè)基片上構(gòu)圖密封劑。把該基片固定到上述基片上以構(gòu)成一個(gè)帶有5.2μm盒間隙的液晶盒。
      采用真空注入方法向這樣制成的液晶盒中注入液晶材料ZLI-4792(由Merck &amp; Co.公司生產(chǎn);占重量計(jì)含0.3%的S-811)。
      用偏振顯微鏡在正交尼科爾狀態(tài)下觀察該盒,得到其如下電-光特性獲得了大觀察角液晶面板,其中由于在象素中沒(méi)有隔離物,從而不會(huì)出現(xiàn)遮光和液晶分子取向的紊亂,并且即使在±40°觀察角觀看該時(shí),也不會(huì)出現(xiàn)黑白反轉(zhuǎn)。另外,實(shí)例2的液晶裝置設(shè)有第一和第二絕緣層,使得即使在象素中沒(méi)有隔離物也能保持盒間隔均勻。對(duì)比例1在一對(duì)每個(gè)具有類(lèi)似于實(shí)例1中所采用的ITO電極的基片上形成取向膜(AL4552,由Nippon合成橡膠公司生產(chǎn))。用尼龍布對(duì)取向膜進(jìn)行摩擦處理。在兩個(gè)基片上均勻地散布平均顆粒尺寸為5μm的塑料小珠(微珠;由Sekisui Fine Chemical公司生產(chǎn))。通過(guò)印刷在其中一個(gè)基片上構(gòu)圖密封劑(結(jié)構(gòu)鍵(Structbond)XN-21S;烘焙溫度170℃/2小時(shí))。兩個(gè)基片彼此固定在一起使得取向膜的磨擦方向彼此正交以構(gòu)成一個(gè)間隙為5.0μm的液晶盒。
      向這樣獲得的液晶盒中注入液晶材料ZLI-4792(由Merck &amp;Co.公司生產(chǎn);包含按重量計(jì)點(diǎn)0.3%的S-811),并且在液晶盒上固定兩個(gè)偏振片,使得偏振軸彼此正交以構(gòu)成一個(gè)常規(guī)的TN液晶顯示裝置。
      在表3以及圖15A至15F中表示液晶裝置的電-光特性和粗糙度的評(píng)價(jià)。如圖15A至15F所示,在對(duì)比例1的液晶裝置中,出現(xiàn)了灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且在電壓飽和時(shí)在大觀察角方向光透射率增加。另外,如表3所示,在灰度等級(jí)中觀察到粗糙表面。對(duì)比例2在類(lèi)似于實(shí)例1中的一對(duì)基片的其中一個(gè)上在象素外面的整個(gè)區(qū)域上構(gòu)圖負(fù)性光抗蝕劑OMR83(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn))。然后,通過(guò)印刷在基片上構(gòu)圖密封劑(結(jié)構(gòu)鍵XN-21S;烘焙溫度150℃/2小時(shí))。
      在另一個(gè)基片上均勻地散布具有5.3μm平均顆粒尺寸的塑料小珠(微球;由Sekisui Fine Chemical Co.公司生產(chǎn)),并且兩個(gè)基片彼此固定在一起以構(gòu)成一個(gè)間隙為5.0μm的液晶盒。
      向這樣構(gòu)成的液晶盒中注入含有類(lèi)似于實(shí)例1中的液晶材料和可聚合材料的混合物,以與實(shí)例1相同的方法制造液晶裝置。
      用一個(gè)偏振顯微鏡觀察液晶裝置表明存在于象素中的隔離物7部分?jǐn)_亂在液晶區(qū)3中的軸對(duì)稱(chēng)取向的液晶分子的取向。另外,這種方向的紊亂導(dǎo)致形成了旋錯(cuò)線。
      在表3中表示液晶裝置的電-光特性和粗糙度的評(píng)估。如表3所示,在對(duì)比例2的液晶裝置中形成多個(gè)旋錯(cuò)線。實(shí)例3在實(shí)例3中,通過(guò)采用一個(gè)絕緣層制造了一個(gè)完全無(wú)小珠的液晶裝置。
      通過(guò)以3000rpm的速度旋涂20秒在類(lèi)似于實(shí)例1的一對(duì)基片的其中之一上均勻地涂覆一層光敏聚酰亞胺(″Photoneece″UR-3140;由Toray Indusries公司生產(chǎn))。對(duì)該聚酰亞胺膜(9.1μm厚)進(jìn)行烘烤、并且通過(guò)一個(gè)圖13所示的光掩模14b用具有預(yù)定強(qiáng)度(150mJ/cm2)的光進(jìn)行曝光、顯影、清洗、并且再烘焙。結(jié)果,在象素的外面構(gòu)圖一個(gè)絕緣層(最終厚度5.3μm)。
      通過(guò)印刷在另一個(gè)基片上構(gòu)圖密封劑(結(jié)構(gòu)鍵XN-21S;烘焙溫度170℃/2小時(shí))。把兩個(gè)基片彼此固定在一起,僅采用設(shè)在象素外面的絕緣層作為隔離物以構(gòu)成一個(gè)間隙為5.1μm的液晶盒。
      向這樣制造的液晶盒中注入包含有類(lèi)似于實(shí)例1中的液晶材料和可聚合材料的混合物。以與實(shí)例1相同的方式對(duì)混合物進(jìn)行相分離并且聚合可聚合材料以制造一個(gè)液晶裝置。
      用一個(gè)偏振顯微鏡觀察這樣制造的液晶盒表明在每個(gè)液晶區(qū)中的液晶分子以與實(shí)例1相同的方式軸對(duì)稱(chēng)地取向,并且形成在相分離和聚合過(guò)程中產(chǎn)生的聚合區(qū)以便覆蓋象素外構(gòu)圖的絕緣層。這樣由絕緣層可以保持盒間隙均勻,并改進(jìn)了抗沖擊力。實(shí)例4在實(shí)例4中,通過(guò)結(jié)合熱相分離和通過(guò)光聚合的相分離來(lái)制造一個(gè)液晶裝置。
      通過(guò)以500rpm的速度旋涂20秒鐘而在一對(duì)類(lèi)似于實(shí)例1中的基片之一上均勻地涂覆其中散布有碳黑的耐熱負(fù)性黑抗蝕劑V-259-BK(由Nippon鋼鐵化學(xué)公司生產(chǎn))。對(duì)該基片進(jìn)行烘焙、通過(guò)一個(gè)如圖11所示的光掩模14a以預(yù)定強(qiáng)度(300mJ/cm2)的光曝光、顯影、清洗、并再烘焙。結(jié)果,在象素的外面構(gòu)圖一個(gè)厚度為2.1μm的由黑樹(shù)脂層制成的第一絕緣層。然后,通過(guò)旋涂在最終得到的基片上均勻地涂覆一種絕緣材料,即其中散布有按重量計(jì)占0.1%的具有3.4μm平均顆粒尺寸的塑料小珠(微珠;由Sekisui FineChemical公司生產(chǎn))的負(fù)性光抗蝕劑OMR83(由Tokyo Ohka-sba生產(chǎn))。對(duì)該基片進(jìn)行烘焙、通過(guò)一個(gè)如圖13所示的光掩模14b以預(yù)定強(qiáng)度(240mJ/cm2)的光進(jìn)行曝光、顯影、清洗、并再烘烤。結(jié)果,在象素外面構(gòu)圖了一個(gè)由壁形絕緣層(厚度為2.8μm)制成的第二絕緣層。
      通過(guò)印刷在另一個(gè)基片上構(gòu)圖密封劑(結(jié)構(gòu)鍵XN-21S;烘焙溫度170℃/2小時(shí))。把兩個(gè)基片彼此固定在一起以構(gòu)成一個(gè)間隙為5.0μm的液晶盒。
      在降低的壓力下采用真空注入的方法向這樣制造的液晶盒中注入包含類(lèi)似于實(shí)例1中使用的液晶材料和可聚合材料的混合物。
      然后,以5至10個(gè)循環(huán)把該混合物從混合物處于各向同性相的110℃冷卻至混合物處于液晶相及各向同性相似的55℃。在53℃把該混合物熱相分離成液晶材料和可聚合材料。在此之后,用一個(gè)10mW/cm2的高壓水銀燈發(fā)出的紫外線對(duì)該混合物照射5分鐘,同時(shí)將頻率為60Hz的有效電壓為2.5伏的電壓加到透明電極上,借此固化了可聚合材料。在此之后,在施加了一個(gè)電壓并進(jìn)一步用紫外線曝光的同時(shí)把該混合物冷卻至室溫(25℃),借此可以完全聚合可聚合材料。
      用一個(gè)偏振顯微鏡觀察這樣制成的盒可以看出由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)就每個(gè)象素而言處于單域狀態(tài)并且以一個(gè)相對(duì)均勻的軸對(duì)稱(chēng)狀態(tài)取向,它們的取向不受象素中的隔離物干擾。
      然后,以實(shí)例1相同的方式把偏振片固定到該盒上以制造一個(gè)液晶裝置。
      在施加電壓的情況下,用一個(gè)偏振顯微鏡觀察這樣制造的液晶裝置,證實(shí)了沒(méi)有形成旋錯(cuò)線并且該盒整個(gè)是黑的。
      表3表示這樣制造的液晶裝置的電-光特性和粗糙的評(píng)價(jià)。如表3所示,在實(shí)例4的液晶裝置中沒(méi)有出現(xiàn)對(duì)比例1的TN盒中看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且在電壓飽和的情況下在大觀察角方向上光透射率不增加。在實(shí)例4的液晶裝置中沒(méi)有觀察到灰度的粗糙(不均勻)。
      由于在象素外面設(shè)置絕緣層,即使在象素中沒(méi)有隔離物也能保持盒間隙均勻。另外,在象素外設(shè)聚合物區(qū)以便使絕緣層與包括隔離物的絕緣層結(jié)合;因而,該液晶裝置具有突出的抗沖擊能力。實(shí)施例5在實(shí)例5中,構(gòu)圖由非光敏樹(shù)脂層制成的絕緣層。
      通過(guò)以3000rpm的速度旋涂20秒在一對(duì)類(lèi)似于實(shí)例1中的基片之中的一個(gè)上均勻地涂覆聚酰亞胺(″Semicofine″SP-910;由Toray工業(yè)公司生產(chǎn))。對(duì)該基片進(jìn)行烘焙、用正性光抗蝕劑OFPR 800(由Tokyo Ohka-sba生產(chǎn))涂覆、烘烤、通過(guò)一個(gè)如圖13所示的光掩模14b以預(yù)定強(qiáng)度的光(240mJ/cm2)曝光、顯影、和清洗。采用光抗蝕劑作為掩模對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行蝕刻,剝?nèi)ス饪刮g劑,固化剩余的聚酰亞胺。結(jié)果,在象素外面構(gòu)圖厚度為5.1μm的由非光敏樹(shù)脂層制成的絕緣層。
      通過(guò)印刷在另一個(gè)基片上構(gòu)圖密封劑(Structbond XN-21S;烘烤溫度170℃/2小時(shí))。把兩個(gè)基片彼此固定在一起以構(gòu)成一個(gè)間隙為4.9μm的液晶盒。
      向這樣制成的液晶盒中注入包含類(lèi)似于實(shí)例1中的液晶材料及可聚合材料的混合物。以與實(shí)例1相同的方式對(duì)該混合物進(jìn)行相分離和聚合,借此制造了液晶裝置。
      用一個(gè)偏振顯微鏡觀察該液晶裝置可以看出由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)是軸對(duì)稱(chēng)取向的,隔離物不干擾象素中液晶分子的取向。另外,由于聚合物區(qū)設(shè)在象素外面以與絕緣層結(jié)合,液晶裝置具有突出的抗沖擊能力。實(shí)例6在實(shí)例6中,使用熱固樹(shù)脂作為可聚合材料。
      向以實(shí)例1相同方法制備的液晶盒中注入一種混合物,該混合物包含0.25g的雙酚A二環(huán)氧甘油醚,0.2g的異冰片基丙烯酸酯,和0.1g的作為可聚合材料的全氟辛基乙基丙烯酸酯;作為液晶材料的ZLI-4792(由Merch &amp; Co.公司生產(chǎn);按重量計(jì)包含0.3%的S-811),和0.05g的作為熱致聚合引發(fā)劑的t-丁基過(guò)氧化物。
      在此之后,在兩個(gè)交義透明電極之間加了具有60Hz頻率且有效電壓為2.5伏的電壓的情況下,在150℃下對(duì)該盒加熱2小時(shí),通過(guò)系統(tǒng)的聚合來(lái)促進(jìn)相分離。另外,在12小時(shí)內(nèi)把該盒從150℃冷卻至30℃,借此固定了液晶區(qū)域的取向狀態(tài)。
      用一個(gè)偏振顯微鏡觀察這樣構(gòu)造的盒可以看出形成了類(lèi)似于實(shí)例1的取向狀態(tài),帶有正交-尼科爾狀態(tài)偏振片的電-光特性是令人滿(mǎn)意的。另外,由于聚合物區(qū)設(shè)在象素外面以便與絕緣層結(jié)合,則獲得了具有突出抗沖擊能力的液晶裝置。實(shí)施例7在實(shí)例7中,向液晶材料和可聚合材料的混合物中添加可聚合液晶態(tài)化合物。
      向與實(shí)例1相同方法構(gòu)造的液晶盒中注入一種混合物,該混合物包含0.1g作為可聚合材料的R-684(由Nippon Kayaku Co.公司生產(chǎn));0.19g作為光聚合延遲劑的P-苯基苯乙烯;0.06g可聚合液晶態(tài)化合物的下面的化合物1;3.74g作為液晶材料的ZLI-4792(由Merck&amp; Co.公司生產(chǎn);按重量計(jì)占0.3%的s-811);和0.02g作為光聚合引發(fā)劑的Irgacure 651。以實(shí)例1相同的方法對(duì)該混合物進(jìn)行相分離和使可聚合材料聚合,借此可以制造一個(gè)液晶裝置。(化合物1) 用一個(gè)正交尼科爾狀態(tài)的偏振顯微鏡觀察這樣構(gòu)造的盒可以看出可以形成類(lèi)似于實(shí)例1的軸對(duì)稱(chēng)取向,并且即使不施加電壓也不會(huì)出現(xiàn)旋錯(cuò)線。另外,既使在施加電壓情況下的盒的黑狀態(tài)下,光的泄漏量也少,并且觀察角特性也令人滿(mǎn)意。另外,由于在象素外面形成聚合物區(qū)域以便與絕緣層結(jié)合,獲得了具有突出抗沖擊能力的液晶裝置。實(shí)施例8在實(shí)例8中,采用印刷的方法通過(guò)構(gòu)圖一種絕緣材料來(lái)制造一個(gè)液晶裝置。
      通過(guò)以1000rpm的速度旋涂20秒而在類(lèi)似于實(shí)例1的一對(duì)基片之一上均勻地涂覆其中散布碳黑的耐熱負(fù)性黑抗蝕劑V-259-BK(由Nippon鋼鐵化學(xué)公司生產(chǎn))。對(duì)該基片進(jìn)行烘焙、通過(guò)一個(gè)如圖11所示的光掩模14a以預(yù)定強(qiáng)度(300mJ/cm2)的光進(jìn)行曝光、顯影、清洗、和再烘烤。結(jié)果,在象素以外構(gòu)圖厚度為1.2μm的由黑樹(shù)脂層制成的第一絕緣層。然后,采用篩網(wǎng)板15將一種帶有按重量計(jì)占1.2%的均勻散布于黑墨水中、平均尺寸為4.0μm的塑料小珠(微珠;由Sekisui Fine Chemical公司生產(chǎn))的絕緣材料構(gòu)圖成由圖17中的實(shí)線代表的矩形部分15a,并且通過(guò)印刷固定到基片上?;?50℃下烘烤2小時(shí),并且在象素外面形成一個(gè)第二絕緣層,該絕緣層的圖案是帶有一個(gè)置于其中的篩網(wǎng)板15的矩形部分15a。
      通過(guò)印刷在另一基片上構(gòu)圖密封劑(Structbond XN-21S;烘焙溫度170℃/2小時(shí))。把兩個(gè)基片彼此固定在一起以構(gòu)成一個(gè)間隙為5.0μm的液晶盒。
      向這樣制成的液晶盒中注入包含類(lèi)似于實(shí)例1中的液晶材料和可聚合材料的混合物。以與實(shí)例1相同的方法對(duì)混合物進(jìn)行相分離并且使可聚合材料聚合,借此制造了液晶裝置。
      用一個(gè)偏振顯微鏡觀察這樣制造的盒可以看出形成了類(lèi)似于實(shí)例1的軸對(duì)稱(chēng)取向,并且只在象素外面形成在相分離和聚合步驟過(guò)程中產(chǎn)生的聚合物區(qū)以與絕緣層結(jié)合。其中通過(guò)印刷形成絕緣層的實(shí)例8的液晶裝置的絕緣層的圖案間距與采用光敏樹(shù)脂的情況相比稍微有些不精確;然而,采用一個(gè)方便的方法可以方便地把該裝置施用于一個(gè)大基片的構(gòu)圖上。實(shí)施例9實(shí)例9的液晶裝置具有這樣的結(jié)構(gòu),其中由ITO制成的象素電極在一對(duì)由玻璃或類(lèi)似物制成的基片其中之一上構(gòu)圖,并且形成由聚合物膜制成的絕緣層以便包圍每個(gè)象素。在基片之間夾持液晶層,或者由液晶區(qū)制成的由聚合物區(qū)包圍的顯示介質(zhì)(見(jiàn)圖12)。
      在這樣的液晶顯示裝置中,施加一個(gè)外部場(chǎng)(比如一個(gè)電場(chǎng)或者一個(gè)磁場(chǎng))以便使該裝置從各向同性相狀態(tài)溫度冷卻至液晶相狀態(tài)溫度以便控制液晶區(qū)的取向。這樣就允許液晶層中的液晶分子以軸對(duì)稱(chēng)的形狀,比如徑向形、切線(同心)形及螺旋形取向;處于至少兩種方向;或隨機(jī)取向。
      為了把聚合物膜熱壓到其上要形成象素電極的基片上并且在象素外面的信號(hào)線上對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖,通過(guò)一個(gè)掩模對(duì)其用紫外線曝光并且進(jìn)行顯影。由于在象素外側(cè)設(shè)有聚合物膜的緣故,在由聚合物膜包圍的液晶區(qū)中的液晶分子穩(wěn)定地取向,保持盒間隙均勻,可以防止隔離物混進(jìn)液晶區(qū)或者沒(méi)有聚合物包圍的液晶層中。
      此后,將詳細(xì)描述實(shí)例9。
      首先參照?qǐng)D18描述用于實(shí)例9的干燥膜180。干燥膜180是一個(gè)聚合物膜,在其中相繼形成支持膜181、中間層182、光刻膠層183、和保護(hù)膜184。支持膜181是基膜,由聚酯或聚酰亞胺,用于形成光刻膠層183。中間層182是由親水聚合物(比如聚乙烯醇、纖維素、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺)制成以增強(qiáng)相對(duì)于干燥膜固定于其上的基片的粘度。該光刻膠層183是由通常使用的可光固化的化合物制成,該可光固化的化合物包括可光聚合的單體、粘合樹(shù)脂、光聚合引發(fā)劑、助劑、和包含羧酸的熱固樹(shù)脂。該保護(hù)膜184形成在光刻膠層183上,其目的是在干燥膜形成為滾形的情況下避免具有粘度的光刻膠層184被滾壓粘到支持膜181上。如果需要的話,可以在加熱之后將干燥膜拉出以使其制得薄。
      下面將描述該實(shí)例的液晶裝置的制造過(guò)程。
      使用具有ITO的透明電極2a的玻璃基片1a(厚度為1.1mm)。將其中混合有平均顆粒尺寸為4.5μm的塑料小珠7(微珠;由SekisuiFine Chemical公司生產(chǎn))的干燥膜180加熱至80℃,并且以1.5米/分鐘的速度以4kg/cm2的壓力熱壓到其中一個(gè)基片上。
      采用一個(gè)光掩膜為干燥膜180提供一個(gè)光輻射強(qiáng)度分布。然后用紫外線對(duì)該干燥膜180進(jìn)行曝光,并且顯影。結(jié)果,如圖19所示,得到了其上形成有包括壁形聚合膜180(厚度為3.0μm)以包圍象素電極的絕緣層的基片190a。紫外線的量是80至160mJ/cm2。采用1%的碳酸鈉溶液進(jìn)行顯影。
      通過(guò)印刷在另一個(gè)基片上構(gòu)圖密封劑(Structband XN-21S;烘焙溫度170℃/2小時(shí))。把兩個(gè)基片彼此固定在一起以構(gòu)成一個(gè)間隙為4.5μm的液晶盒。
      采用真空注入方法在降低的壓力下向這樣制成的液晶盒中注入一種混合物。該混合物包括0.1g的全氟辛基-乙基丙烯酸酯、0.26g的月桂基丙烯酸酯和0.1g的作為可聚合材料的R-684(由NipponKayaku Co.公司生產(chǎn));0.19g的作為光聚合延遲劑的P-苯基苯乙烯;4.25g的作為液晶材料的ZLI-4792(由Merck &amp; Co.公司生產(chǎn);包含按重量計(jì)0.3%的S-811);以及0.025g的作為光聚合引發(fā)劑的Irgacure 651S。
      將該盒保持在使混合物均勻的溫度(即110℃)上,并且在交叉透明電極上施加頻率60Hz且有效電壓2.5V的電壓。在此條件下,以一個(gè)10mW/cm2的高壓汞燈通過(guò)其上形成有干燥膜的基片用紫外線對(duì)該盒照射5分鐘,借此可以固化可聚合材料。在此之后,在施加電壓的情況下在5小時(shí)內(nèi)把該盒冷卻至40℃,并且進(jìn)一步冷卻至室溫。之后,用紫外線對(duì)該盒進(jìn)行曝光,從而使可聚合材料完全聚合(見(jiàn)圖12B)。
      為了獲得電-光特性用一個(gè)偏振顯微鏡觀察這樣構(gòu)成的處于正交尼科爾狀態(tài)下的盒可以看出如圖12C所示,液晶區(qū)處于相對(duì)于每個(gè)象素的單區(qū)狀態(tài),并且液晶分子相對(duì)于每個(gè)象素的中心為軸對(duì)稱(chēng)取向。另外,由于象素不包括隔離物,不會(huì)發(fā)生光遮蔽和液晶分子取向紊亂。
      表4表示電-光特性和粗糙度的評(píng)價(jià)。
      表4
      在表4的灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象中,○代表不發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的狀態(tài);×代表可以容易地觀察到反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的狀態(tài);△代表幾乎觀察不到反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的狀態(tài)。
      從表4中可以看出,在本發(fā)明的液晶盒中沒(méi)有出現(xiàn)在一個(gè)TN盒中看到的±40反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且在電壓飽和的條件下在大觀察角方向光透射率沒(méi)有增加。假定放置兩個(gè)偏振片使得偏振軸彼此平行以允許光100%透射的情況下進(jìn)行測(cè)量。另外,在灰度中沒(méi)有觀察到粗糙度。
      在以矩陣形式在基片上形成的聚合物膜180的圖案上面形成取向膜203a(厚度為50nm)(AL4552;由Nippon Synthetic Rubber Co.,Ltd.生產(chǎn))時(shí),形成了陶器研缽形的凹形結(jié)構(gòu)205,如圖20所示。將基片201a固定到具有取向膜203b的另一基片201b上,取向膜203b上形成有密封劑圖案,如以上所述。將液晶材料注入這樣形成的盒中。結(jié)果,在每一象素中液晶分子的取向軸穩(wěn)定,每一象素中的取向軸是對(duì)準(zhǔn)的,在不同視角方向上看到的不平整性減小。
      在本例中,使用其中散布有塑料珠的干膜180;然而,即使沒(méi)有塑料珠,干膜也能起間隙保持裝置的作用。例10在例10中,用負(fù)性光敏膜作為聚合物膜。負(fù)性光敏膜由至少包含可光固化聚合物、可光固化單體和光聚合作用引發(fā)劑的混合物構(gòu)成。
      將具有感光性的材料用作可光固化的聚合物,在這種具有感光性的材料中把可光聚合的單體引入具有反應(yīng)剩余物的聚合物,例如羥族(如完全皂化的聚乙烯醇和部分皂化的聚乙烯醇)。尤其是,使(甲基)丙烯酸與具有反應(yīng)剩余物的聚合物起反應(yīng),由此使所獲得的聚合物具有可光固化性。如果需要,可使用具有兩個(gè)官能團(tuán)(例如二異氰酸酯基)的化合物作交聯(lián)劑,在使用具有兩個(gè)官能團(tuán)(例如二異氰酸酯基)的化合物時(shí),使(甲基)丙烯酸單體與聚合物起反應(yīng)。
      將具有可光聚合的官能團(tuán)(例如異冰片基異丁烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯之類(lèi)的(甲基)丙烯酸基)化合物用作可光聚合的單體。
      下面描述制備光敏聚合物膜的方法。
      首先,將等量的m-二甲苯基二異氰酸酯加入聚乙烯醇(重均分子量為100000)中。在60℃至90℃的溫度范圍內(nèi)攪拌混合物。當(dāng)剩下的異氰酸酯官能團(tuán)按重量比為0.4%時(shí)終止反應(yīng)。
      然后,將用作光敏單體的重量比為10%的1,6-己二醇二丙烯酸酯和用作光聚合作用的引發(fā)劑的重量比為0.5%的Irgacure 651S(由CIBA-GEIGY公司生產(chǎn)的)加到所得反應(yīng)物中,在230℃的溫度下攪拌由此所得的反應(yīng)物2小時(shí)。此后,將重量比為2%的粒徑為4.5μm的隔離物混入該反應(yīng)物中,接著將所得的混合溶液加熱到230℃。由T壓模鑄造方法(T-die-cast molding metnod),用該混合液形成初始膜。如果需要的話,可拉制該膜使其變薄。
      在光敏聚合物膜具有粘性以致可固定到玻璃基片或類(lèi)似物上的情況下,用保護(hù)膜、紙等覆蓋聚合物膜,從而可將其卷起來(lái)。在將聚合物膜卷起時(shí),可將聚合物膜重疊附著在基片上,這樣做就更加方便。
      下面敘述使用由此形成的光敏聚合物膜制做液晶盒。
      在60℃預(yù)加熱一個(gè)基片。在用保護(hù)膜覆蓋光敏聚合物膜的情況下,在剝?nèi)ケWo(hù)膜的同時(shí),將基片和光敏聚合物膜加熱至80℃,從而在4kg/cm2的壓力下以1.5m/分的速度對(duì)著基片來(lái)熱壓光敏聚合物膜。
      接著,通過(guò)一個(gè)光掩膜給光敏聚合物膜提供光照分布。用紫外線照射光敏聚合物膜,并進(jìn)行顯影。結(jié)果,如圖19所示,形成了這樣的基片,在該基片上按照光掩膜的圖案形成了由壁狀的聚合物膜180(厚度為3.0μm)構(gòu)成的包圍象素電極的絕緣層。紫外線的強(qiáng)度可為120mJ/cm2。用1%的碳酸鈉溶液進(jìn)行顯影。按和例9相同的方式得到的液晶盒的光電特性和不平整性的估值列于表4中。
      在該例中,使用負(fù)性光敏膜,然而,也可以使用由可光分解的聚合物或包含光敏材料和樹(shù)脂粘合劑的組合物構(gòu)成的正性膜。
      可光分解的聚合物的例子包括通過(guò)光解作用能變成低分子的聚合物組合物,例如具有 酮結(jié)構(gòu)的聚合物,比如乙烯/一氧化碳共聚物(重均分子量150000)和氯乙烯/一氧化碳共聚物以及具有不飽和鍵的那些物質(zhì)。
      包含光敏材料和樹(shù)脂粘合劑的組合物的例子包括光敏材料(例如萘醌偶氮型化合物和鎓鹽類(lèi))和聚合物(例如酚醛樹(shù)脂、苯乙烯-馬來(lái)酰亞胺共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物)的組合物。當(dāng)這種組合物通過(guò)光掩膜曝光時(shí),受光照的聚合物就可溶于溶劑中,從而形成圖案。例11在如圖21A和21B所示的例11中,產(chǎn)生在每一象素中都有規(guī)律地制作凸形部分10C圖案的液晶器件。圖21A是具有凸形部分10C的基片210a的平面圖,圖21B是沿圖21A的線21B-21B′的橫截面圖。
      以轉(zhuǎn)速為1000rpm用旋涂法向一對(duì)基片的一個(gè)基片均勻地涂敷其中散布有碳黑的耐熱負(fù)性黑色抗蝕劑V-259-BK(由Nippon steelChemical Co.,Ltd.制造),涂敷時(shí)間為20秒,與例1類(lèi)似。烘烤基片,并通過(guò)透光部分與除象素以外的部分對(duì)應(yīng)并且島形透光部分(每一個(gè)的大小為15μm)與每一象素的中心對(duì)應(yīng)的負(fù)性光掩膜,用預(yù)定強(qiáng)度的光(400mJ/cm2)照射基片,然后顯影,沖洗再烘烤。由此在象素外面制成由黑色樹(shù)脂層(厚度1.3μm)構(gòu)成的第一絕緣層10a的圖案,并在象素的中心形成島狀的凸出部分10C。然后,用旋涂法向基片均勻涂敷絕緣材料,絕緣材料中含有平均粒度為4.0μm的按重量計(jì)為0.3%的并均勻散布在耐熱負(fù)性光刻膠V-259PA(由NipponSteel Chemical Co.,Ltd.制造)中的塑料珠(Micropearl;由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd制造)。烘烤所得的基片,通過(guò)圖13所示的光掩膜用預(yù)定強(qiáng)度的光(300mJ/cm2)照射基片,再經(jīng)顯影、沖洗、烘烤,由此在象素外形成第二絕緣層10b。
      在另一基片上通過(guò)印刷方法制作密封劑(Structbond XN-21S;烘烤溫度170℃/2小時(shí))的圖案。將兩個(gè)基片相互固定以構(gòu)成盒間隙為5.1μm的液晶盒。
      將與例1類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入所構(gòu)成的液晶盒中。按與例1相同的方式相分離混合物并且聚合可聚合材料,從而形成液晶器件。
      用偏光顯微鏡觀察由此構(gòu)成的液晶盒,結(jié)果表明對(duì)應(yīng)每一象素由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)處于單疇狀態(tài),液晶分子相對(duì)于在象素中心形成的每一島形凸出部分10C軸對(duì)稱(chēng)地均勻取向。此外,隔離物沒(méi)有干擾象素中液晶分子的取向。
      然后,將兩個(gè)偏光板固定到由此構(gòu)成的液晶盒上,使兩個(gè)偏光板的極化軸相互垂直,形成液晶器件。
      用偏光顯微鏡在施加電壓的情況下觀察液晶器件,結(jié)果表明沒(méi)有形成旋錯(cuò)線,液晶盒完全是黑的。
      這樣形成的液晶器件的電光特性和不平整性的估算結(jié)果列在表3中。從表3可知在例11的液晶器件中,沒(méi)有出現(xiàn)在對(duì)照例1的TN盒中所看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且在電壓飽和的狀態(tài)下在大視角方向上的光透射系數(shù)沒(méi)有增大。此外,也沒(méi)有觀察到灰度的不平整性。
      由于提供了絕緣層10a和10b,即使在象素中沒(méi)有隔離物,液晶盒也能保持均勻。另外,在象素外形成的聚合物區(qū)與絕緣層10a和10b組合在一起,絕緣層10b包括隔離物,從而液晶器件具有突出的抗震能力。例12在如圖22所示的例12中,使用了其上制有TFT元件和象素電極的有源矩陣基片101。如圖22所示,本例的液晶器件包括一個(gè)有源矩陣基片101,一個(gè)玻璃基片101a,一個(gè)半導(dǎo)體層102,一個(gè)柵極絕緣膜103,柵極電極104,一個(gè)接觸層105,一個(gè)交錯(cuò)絕緣體106,象素電極107,源極電極108,漏極電極109,一個(gè)BM層110,配對(duì)的基片114,一個(gè)濾色器112,一個(gè)配對(duì)電極113,一個(gè)配對(duì)玻璃基片111,設(shè)置在象素外的絕緣層115,珠粒隔離物116,液晶區(qū)117,聚合物區(qū)118,柵極信號(hào)線202,源極信號(hào)線203,以及TFT205。
      如圖22A和22B所示,以轉(zhuǎn)速為1000rpm用旋涂方法向有源矩陣基片101均勻涂敷耐熱負(fù)性黑色抗蝕劑V-259-BK(由Nippon SteelChemical Co.,Ltd.生產(chǎn)),涂敷時(shí)間為20秒,其中在透明玻璃基片101a上提供了矩陣形式的TFT205和象素電極107。烘烤有源矩陣基片101,通過(guò)圖23所示的負(fù)性圖案光掩膜14c用預(yù)定強(qiáng)度的光(400mJ/cm2)照射有源矩陣基片101,然后進(jìn)行顯影、沖洗和烘烤。負(fù)性圖案的光掩膜14C用于形成BM層110,并提供與在象素外形成的金屬導(dǎo)線(例如柵極信號(hào)線202和源極信號(hào)線203)對(duì)應(yīng)的透光部分13以及與象素部分對(duì)應(yīng)的遮光部分12。結(jié)果,制作第一絕緣層的圖案,形成作為遮光層的BM層110。用非接觸表面形狀的分析器來(lái)分析第一絕緣層的厚度,使其為1.0μm。然后,用旋涂的方法向形成的基片均勻涂敷絕緣材料,絕緣材料含有平均粒度為3.5μm的按重量計(jì)為1.2%的塑料珠(Micropearl;由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.制造)并且混合在耐熱負(fù)性光刻膠V-259PA(由Nippon SteelChemical Co.,Ltd.)中。接著烘烤基片,通過(guò)圖24所示的負(fù)性圖案光掩膜14d用預(yù)定強(qiáng)度的光(400mJ/cm2)照射基片,顯影,沖洗,以及再烘烤。負(fù)性圖案光掩膜14d具有透光部分13和遮光部分12,從而在遮光層上的柵極信號(hào)線202和源極信號(hào)線203的預(yù)定位置上制作壁形狀的絕緣層115的圖案。結(jié)果,在象素外形成了壁形狀的第二絕緣層115。在圖24中,虛線表示與光掩膜14C的關(guān)系。
      然后,通過(guò)印刷方法、電鍍或旋涂法在具有電絕緣表面的配對(duì)玻璃基片111上形成顏料散布型濾色器112。將濾色器112的圖案制作成預(yù)定形狀。用濺射法在濾色器112上淀積厚度為50至100nm的由ITO制成的透明電極膜,從而形成配對(duì)電極113,獲得配對(duì)基片114。
      接著,用印刷方法在配對(duì)基片114上制作密封劑(StructbondXN-215;烘烤溫度170℃/2小時(shí))的圖案。在壓力的作用下將有源矩陣基片101固定到配對(duì)基片114上,構(gòu)成盒間隙為5.0μm的有源矩陣液晶盒。
      在減少壓力的條件下,通過(guò)真空注入法把與例1類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入這樣構(gòu)成的有源矩陣液晶盒中。然后,在液晶盒保持在100℃并通過(guò)TFT給盒的兩側(cè)面上的電極施加頻率為60Hz,幅度為±5伏的方波信號(hào)的同時(shí),用表面照度為7mw/cm2(365nm)的高壓汞燈的紫外線照射液晶盒10分鐘。從而,通過(guò)光聚合作用對(duì)混合物進(jìn)行相分離,產(chǎn)生形成了有規(guī)律的液晶區(qū)和聚合物區(qū)的液晶盒。
      用偏光顯微鏡對(duì)這樣產(chǎn)生的液晶盒進(jìn)行觀察,結(jié)果表明在象素的位置和在象素的結(jié)構(gòu)中形成了液晶區(qū)3,混入象素中的隔離物沒(méi)有干擾液晶區(qū)的取向。在例12產(chǎn)生了TFT基片中,在象素外形成的TFT金屬導(dǎo)線膜(例如柵極信號(hào)線202和源極信號(hào)線203,以及BM層110)具有遮光作用,用作遮光層。在圖25中,R代表紅色象素,G代表綠色象素,B代表藍(lán)色象素。
      然后,將兩個(gè)偏光板固定到這樣產(chǎn)生的液晶盒的兩側(cè)上,透光軸相互垂直,從而形成液晶器件。
      在這樣形成的液晶器件中,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在常規(guī)TN方式液晶器件中所看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,得到了令人滿(mǎn)意的顯示。此外,用肉眼觀察沒(méi)有發(fā)現(xiàn)透射率不均勻,并且在離液晶盒10cm距離處觀察液晶盒時(shí)也沒(méi)有看到不平整性。
      另外,由于提供了絕緣層110和115,在象素中沒(méi)有隔離物時(shí)也能使液晶盒的間隙保持均勻。此外,在象素外形成了與絕緣層110和115結(jié)合的聚合物區(qū),從而液晶器件具有突出的抗震能力。例13在例13中,使用可聚合材料的表面自由能高于液晶材料的表面自由能的材料。在該例中,由于在象素外提供了OMR83(表面張力約34mN/m)并在象素中形成一個(gè)感光PI(Photoneece)膜(表面張力約100mN/m),所以,在γLC<γM的條件下液晶聚集在象素中的低表面能層。
      用旋涂法以3000rpm的轉(zhuǎn)速向與例1類(lèi)似的一個(gè)基片均勻地涂敷光敏的聚酰亞胺(“Photoneece”UR-3140;由Toray Industries,Inc.生產(chǎn))20秒。然后烘烤聚酰亞胺膜(厚度為9.1μm),通過(guò)圖13所示的光掩膜14b,用預(yù)定強(qiáng)度的光(150mJ/cm2)照射,顯影,沖洗以及再烘烤。結(jié)果,在象素外形成了壁狀的絕緣層(最終的厚度為5.3μm)的圖案。接著,用旋涂法向基片均勻涂敷負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo ohka-sha生產(chǎn))。烘烤基片,通過(guò)光掩膜(未示出)用預(yù)定強(qiáng)度的光曝光,顯影,沖洗以及再烘烤。從而在象素中形成了絕緣層的圖案。本例中所用光掩膜的圖案與圖11中所示的具有透光部分13和遮光部分12的光掩膜14a的圖案極性相反,即本例中的光掩膜具有與象素區(qū)對(duì)應(yīng)的透光部分和與象素區(qū)以外的部分對(duì)應(yīng)的遮光部分。
      用印刷方法在另一基片上制作密封劑(Structbond XN-21S;烘烤溫度170℃/2小時(shí))圖案。將兩個(gè)基片相互固定,僅用象素外的絕緣層作為隔離物,從而構(gòu)造一個(gè)盒間隙為5.1μm的液晶盒。
      將一種混合物注入這樣的構(gòu)成的液晶盒中,該混合物包含0.4g R-684(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)和0.2g P-t-丁氧基苯乙烯作為可聚合材料;4.4g ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn);包含按重量計(jì)0.3%的S-8111)作為液晶材料;以及0.025g的Irgacure 651作為光聚合引發(fā)劑。按與例1相同的方式對(duì)混合物進(jìn)行相分離并對(duì)可聚合材料進(jìn)行聚合,從而形成液晶器件。可聚合材料的表面自由能為39.5mN/m,它比液晶材料的表面自由能(例如32.2mN/m)高。
      用偏光顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明在象素外面的ITO電極上形成了聚合物區(qū),在象素中的由抗蝕劑制成的絕緣層上形成液晶區(qū),而且液晶分子在液晶區(qū)軸對(duì)稱(chēng)地取向。聚合物區(qū)與象素外的絕緣層結(jié)合在一起。通過(guò)形成控制基片表面自由能的絕緣層,控制在液晶材料和聚合物材料之間的相分離并且有選擇性地確定了液晶區(qū)和聚合物區(qū)的位置。例14在例14中,形成一種在象素中有規(guī)律地制作了凸出部分10C的圖案的液晶器件,如圖26A和26B所示。圖26A是具有凸出部分10C的一個(gè)基片260a的頂視圖,圖26B是沿圖26A的線26B-26B′的橫截面圖。
      與例1類(lèi)似地,通過(guò)向一個(gè)基片涂敷一種負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn))來(lái)制作象素外的絕緣層10和位于每一象素中心的島狀凸出部分10C的圖案,如圖26A和26B所示,在該負(fù)性光刻膠OMR83中混入粒度為5.5μm的按重量計(jì)為0.05%的隔離物(塑料珠)。在絕緣層10和島狀凸出部分10C的下面設(shè)有由Mo薄膜制成的遮光層(沒(méi)有示出)。
      向另一基片涂敷取向膜AL4552(由Nippon Synthetic RubberCo.,Ltd制造),不經(jīng)受摩擦處理。用一種其中混有粒度為5.3μm的按重量計(jì)為2%的隔離物(玻璃珠)的密封膠將兩個(gè)基片相互粘接,從而構(gòu)成液晶盒。
      將一種混合物注入到這樣構(gòu)成的液晶盒中,該混合物包含0.1g的R-684(由Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)作為可聚合材料;作為光聚合阻滯劑的0.06g的P-苯苯乙烯;作為液晶材料的3.74g ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.;包含按重量計(jì)0.4%的S-811);作為光聚合引發(fā)劑的0.02g Irgacure 651。按與例1相同的方式對(duì)混合物進(jìn)行相分離并對(duì)可聚合材料進(jìn)行聚合,從而形成液晶器件。
      用偏光顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明對(duì)于每個(gè)象素,由聚合物區(qū)4包圍的液晶區(qū)3都處于單疇狀態(tài),液晶分子相對(duì)于位于每一象素中心的島狀凸出部分10C均勻地軸對(duì)稱(chēng)取向。此外,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)象素中的隔離物擾動(dòng)液晶分子的取向。另外,在將顯微鏡中的偏振器和分析器按正交尼科耳狀態(tài)固定的條件下,使液晶盒旋轉(zhuǎn)。似乎僅聚合物區(qū)4旋轉(zhuǎn)而液晶區(qū)3的消光圖案仍保留在有規(guī)律的位置。這表明幾乎所有的液晶分子區(qū)3都均勻軸對(duì)稱(chēng)取向。
      將兩個(gè)偏振片固定到液晶盒上,使偏光軸相互垂直,從而形成液晶器件。
      用偏光顯微鏡在施加電壓的情況觀察這樣形成的液晶器件,結(jié)果表明沒(méi)有形成旋錯(cuò)線,并且液晶盒整個(gè)都是黑的。
      這樣形成的液晶器件的電光特性和不平整性的估算結(jié)果如表5、圖28A至28F所示。
      表5
      *沿大視角方向按灰度觀察的結(jié)果如表5和圖28A至28F所示,在例14的液晶器件中,沒(méi)有出現(xiàn)在對(duì)照例1的TN盒中所看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,在電壓飽和的狀態(tài)下沿大視角方向的透光率沒(méi)有增加。另外,在例14的液晶器件中沒(méi)有觀察到灰度不平整性。
      在該例中,由于圖26所示的絕緣層10包含了用作間隙保持裝置的塑料珠隔離物,即使在象素中沒(méi)有隔離物也能獲得耐震性能極好的液晶器件。對(duì)照例3除了使用不包含隔離物的抗蝕劑以外,按與例14相同的方法在與例1類(lèi)似的一個(gè)基片上制作如圖26A和26B所示的絕緣層10和島狀凸出部分10C的圖案。為了使液晶盒的間隙保持均勻,將由粒度為5.35μm的塑料珠構(gòu)成的隔離物散布在該基片上。將這樣的基片固定到一個(gè)配對(duì)基片上,從而按與例14相同的方式構(gòu)造了一個(gè)液晶盒。
      將與例14類(lèi)似的液晶材料ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn);包含按重量計(jì)0.4%的S-811)注入液晶盒中,從而形成液晶器件。
      用偏光顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向。然而,如圖60所示,由于在象素中存在隔離物7的緣故,出現(xiàn)了許多取向中心大大地偏離象素中心的液晶區(qū)。此外,肉眼觀察到明顯的不平整性。例15用一種負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn))在與例1類(lèi)似的一個(gè)基片上制作分別位于象素外和在每一象素中心的絕緣層20和島狀凸出部分20C,在這一種負(fù)性光刻膠OMR83中混有粒度為5.75μm的按重量計(jì)為0.1%的隔離物(塑料珠),從而得到如圖29A和29B所示的一個(gè)基片290a。絕緣層20和島狀凸出部分20C的寬度小于圖26A和26B所示的絕緣層和島狀凸出部分的寬度。在絕緣層20和島狀凸出部分20C的下面設(shè)有由Mo薄膜制成的遮光層(沒(méi)有示出)。用顯微鏡對(duì)這種狀態(tài)下的基片290a表面進(jìn)行觀察,結(jié)果表明在絕緣層20中,以及在島狀凸出部分20C和象素(液晶區(qū))之間的界面存在隔離物7。然后,用其中沒(méi)有混入隔離物7的抗蝕劑制作絕緣層10和島狀凸出部分10C的圖案,分別覆蓋絕緣層20和島狀凸出部分20C,從而獲得如圖30A和30B所示的基片300a。用顯微鏡在這種狀態(tài)下對(duì)基片表面進(jìn)行觀察,結(jié)果表明在絕緣層10以及在島狀凸出部分10c與象素(液晶區(qū))之間的界面處不存在隔離物。
      向另一基片涂敷取向膜AL4552(由Nippon Synthetic RubberCo.,Ltd.生產(chǎn)),不經(jīng)受摩擦處理。用一種密封劑將兩個(gè)基片相互固定,該密封劑中混有粒度為5.3μm的按重量計(jì)為2%的隔離物(玻璃珠),由此構(gòu)造了一個(gè)液晶盒。
      將與例14類(lèi)似的一種混合物注入這樣構(gòu)造的液晶盒中。將頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓施加在液晶盒電極上,一旦將混合物加熱到使混合物均勻的溫度,就使其冷卻,從而淀積液晶相。然后,停止施加電壓,并且當(dāng)液晶相幾乎擴(kuò)散到與象素對(duì)應(yīng)的整個(gè)區(qū)時(shí),用紫外線對(duì)液晶盒進(jìn)行曝光,從而固化可聚合材料。
      在這樣形成的液晶器件中,液晶分子在液晶區(qū)均勻并軸對(duì)稱(chēng)取向,沒(méi)有隔離物出現(xiàn)在液晶區(qū)中;因而,甚至沒(méi)有觀察到灰度不平整性。此外,由于在絕緣層20中混入隔離物,即使在象素中沒(méi)有隔離物,液晶器件也有極好耐震特性。例16通過(guò)使用圖31A所示的光掩膜,在用一種在負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn))中混合粒度為5.5μm的按重量計(jì)為0.75%的隔離物7(塑料珠)的材料,以矩陣方式形成的TFT和象素電極2a的一個(gè)玻璃基片1a上制作分別位于象素外和每一象素中心的絕緣層10和島狀凸出部分10c的圖案,如圖31B所示。圖31B是在與圖31A的線31B-31B′對(duì)應(yīng)的位置形成的帶有絕緣體的基片310a的橫截面圖。在絕緣層10和島狀凸出部分10c的下方設(shè)有由Mo薄膜制成的遮光層(沒(méi)有示出)。
      向另一形成有公共電極的基片涂敷取向膜AL4552(由NipponSynthetic Rubber Co.,Ltd.生產(chǎn)),不經(jīng)過(guò)摩擦處理。用一種密封劑將兩個(gè)基片相互粘在一起,該密封劑中混合有粒度為5.3μm的按重量計(jì)為2%的隔離物(玻璃珠),由此得到盒間隙為5.1μm的液晶盒。
      將與例14類(lèi)似的一種混合物注入這樣形成的液晶盒中。將液晶盒加熱到120℃。然后,用10mW/cm2(365nm)的高壓汞燈的紫外線通過(guò)形成了公用電極的那個(gè)基片照射液晶盒8分鐘,與此同時(shí),給源極施加頻率為60Hz的±2.5伏的矩形波,給柵極施加10伏的電壓,以及給公用電極施加-1.5伏的電壓。結(jié)果,使可聚合材料固化。然后,在施加電壓的條件下經(jīng)過(guò)6小時(shí)將液晶盒冷卻到室溫(25℃),從而形成了一個(gè)液晶器件。
      用偏振顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明在液晶區(qū)中不存在珠狀的隔離物,液晶分子相對(duì)于每一象素的中心均勻軸對(duì)稱(chēng)取向。在施加電壓的條件下,沒(méi)有觀察到灰度不平整性。此外,由于絕緣層包含隔離物,在象素中沒(méi)有隔離物的條件下也能獲得抗震能力極好的液晶器件。在該例中,在TFT基片上形成的金屬導(dǎo)線膜以及由Mo薄膜制成的BM層起著遮光層的作用;由于有了這些遮光層,所以能獲得高對(duì)比度的清晰圖象。例17將珠粒狀的隔離物散布在與例1類(lèi)似的一對(duì)基片的一個(gè)基片上,并在其上涂敷一種負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sba生產(chǎn)),由此分別在象素外和每一象素的中心制作絕緣層20和島狀凸出部分20c,從而得到如圖29A和29B所示的一個(gè)基片290a。在絕緣層20和島狀凸出部分20c的下面設(shè)有由Mo薄膜制成的遮光層(沒(méi)有示出)。然后,用上述的其中沒(méi)有混合隔離物的光刻膠,在所得基片上的分別在象素外和每一象素中心處制作絕緣層10和島狀凸出部分10c的圖案,如圖30所示。
      向另一基片涂敷取向膜AL4552(由Nippon Synthetic RubberCo.,Ltd.制造),不經(jīng)過(guò)摩擦處理。用一種具有粒度為5.3μm的按重量計(jì)為2%的隔離物(玻璃珠)的密封劑將兩個(gè)基片相互粘在一起,由此形成了一個(gè)液晶盒。
      將與例14類(lèi)似的混合物注入這樣形成的液晶盒中。在液晶盒電極上施加頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓的同時(shí),將混合物加熱,一旦將混合物加熱到使混合物均勻的溫度就使其冷卻,以便淀積液晶相。然后,停止施加電壓,并且當(dāng)液晶相幾乎擴(kuò)散到與象素對(duì)應(yīng)的整個(gè)區(qū)域時(shí),用紫外線對(duì)液晶盒進(jìn)行曝光,由此固化可聚合材料。
      用偏振顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明隔離物7均勻地散布在絕緣層20中,并且在絕緣層10和象素區(qū)之間的界面處沒(méi)有沉淀隔離物。因而,液晶區(qū)中的液晶分子沒(méi)有受到隔離物的作用而仍然均勻軸對(duì)稱(chēng)取向,并且在施加電壓的條件下沒(méi)有觀察到灰度不平整性。另外,由于在象素外形成的絕緣層20包含了隔離物,所以即使象素中沒(méi)有隔離物也能獲得抗震能力極好的液晶器件。例18下面描述在每一象素中心形成的小珠。
      使用其上形成了由ITO(厚度為50nm)制成的透明電極的玻璃基片(厚度為1.1mm)。如圖32所示,通過(guò)掩膜302,用一種抗蝕劑材料(OMR83;由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn))在一個(gè)第一基片301上形成不均勻的島303,在這種抗蝕劑材料中混有粒度為5.0μm的按重量計(jì)為5%的用作隔離物的小珠。形成絕緣體的不均勻島303由在每一象素中心的島狀抗蝕劑構(gòu)成。在絕緣體的下面設(shè)有由Mo薄膜制成的遮光層。另外,通過(guò)掩膜304(圖33中陰影部分代表遮光部分),在形成的基片上,對(duì)與其中沒(méi)有用作隔離物的小珠的上述類(lèi)似的抗蝕劑材料構(gòu)圖,使其成為不均勻島303的形狀。結(jié)果,形成了如圖34所示的抗蝕劑圖案305,僅在抗蝕劑圖案305的島303中出現(xiàn)用作隔離物306的珠。在第二基片上形成取向膜(AL4552;由Nippon SyntheticRubber Co.,Ltd.生產(chǎn)),不經(jīng)過(guò)研磨處理。將第一基片301與第二基片固定在一起,形成一個(gè)盒。將一種混合物注入這樣形成的盒中,在該混合物中含有作為可聚合材料的0.1g R-684(由NipponKayaku Co.,Ltd.生產(chǎn)),0.1gP-苯苯乙烯和0.06g的下面所述化合物2;作為液晶材料的3.74g ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),含按重計(jì)0.4%的S-811);作為光聚合引發(fā)劑的0.02g Irgacure651?;衔? 當(dāng)將注入了混合物的液晶盒保持在110℃并給基片的透明電極加上頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓時(shí),通過(guò)第一基片用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線照射液晶盒,由此使可聚合材料固化。在施加電壓的條件下,在5小時(shí)內(nèi)將液晶盒冷卻到40℃,然后冷卻到室溫(例如25℃)。接著,按與上述相同的方式用紫外線固化可聚合材料。
      用偏振顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明對(duì)于每一象素;液晶區(qū)都處于單疇狀態(tài)(如圖35所示),在抗蝕劑圖案305的島303周?chē)^看到消光部分307,液晶分子相對(duì)于每一島303軸對(duì)稱(chēng)取向。 在將顯微鏡的偏振器和分析器按正交尼科耳狀態(tài)固定起來(lái)的條件下,可使液晶盒旋轉(zhuǎn)。結(jié)果,似乎液晶區(qū)308中的Schlieren圖案處于有規(guī)則的位置,并且只旋轉(zhuǎn)了圍繞Schlieren圖案的聚合物壁309。由此可認(rèn)為,幾乎所有液晶區(qū)308中的液晶分子都軸對(duì)稱(chēng)取向。
      把兩個(gè)偏振片相互垂直地固定到液晶盒上,形成具有由聚合物壁309包圍的液晶區(qū)308的液晶器件。
      用偏振顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶器件在加電壓的條件下進(jìn)行觀察,結(jié)果表明沒(méi)有形成旋錯(cuò)線并且液晶盒完全是黑的。液晶器件的電光特性如圖36A至36F所示。在兩個(gè)偏振片位于偏振軸相互平行的位置允許透過(guò)100%的光的假設(shè)下進(jìn)行這種測(cè)量。從圖36A至36F可知,在該例的液晶器件中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在圖37A至37F所示的常規(guī)TN盒中看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。另外,甚至沒(méi)有觀察到灰度的不平整性。對(duì)照例4用圖32和33所示的掩膜302和304,在一對(duì)與例18類(lèi)似的具有ITO電極的基片的一個(gè)基片上,對(duì)包含用作隔離物的按重量計(jì)為5%的珠粒的抗蝕劑材料構(gòu)圖。在對(duì)照例4中,用作隔離物珠拉出現(xiàn)在島303和由島303圍住的聚合物壁中,而在例18中僅在抗蝕劑圖案305的島303中出現(xiàn)用作隔離物的珠。在另一基片上形成與例18類(lèi)似的取向膜,并按與例18相同的方式將兩個(gè)基片相互固定。按與例18相同的方式,將與例18類(lèi)似的液晶材料ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),包含按重量計(jì)0.4%的S-811)注入盒中,形成液晶器件。用偏振顯微鏡對(duì)液晶器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明在象素和抗蝕劑之間的界面部分的象素端淀積了珠310,如圖38中的抗蝕劑圖案305′所示;因而,珠310影響液晶分子取向,使液晶疇的取向軸偏離每一象素的中心形成消光部分307′。從而,可很明顯地觀察到不平整性。
      在該例中,所加的隔離物的量太大,從而絕緣體不能足夠地覆蓋隔離物。這就擾亂了液晶分子的取向,影響顯示質(zhì)量。例19使用一對(duì)包含由ITO(厚度為50nm)制成的透明電極的基片(厚度為1.1mm)。用旋涂法向一個(gè)基片均勻地涂敷一種負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sha制造),該光刻膠OMR83中混入平均粒度為5.5μm的按重量計(jì)為2%的塑料珠(Micropearl;由Sekisui FineChemical Co.,Ltd.生產(chǎn)),然后烘烤基片。
      通過(guò)圖39所示的光掩膜14e用預(yù)定強(qiáng)度的光對(duì)基片進(jìn)行曝光,然后顯影,借此制作了一種第一級(jí)抗蝕劑壁的圖案。此時(shí),從抗蝕劑壁的壁表面淀積了大量塑料珠,如圖40所示。
      接著,向基片涂敷與上述種類(lèi)相同的抗蝕劑,將所得到的基片通過(guò)圖41所示的光掩膜14f進(jìn)行曝光,光掩膜14f的透光部分比圖39所示的光掩膜14e的透光部分寬20μm(即,左、右方向各寬10μm)。從而,可將淀積到第一級(jí)抗蝕劑壁的表面的塑料珠全部屏蔽起來(lái)。圖10A是用顯微鏡觀察到的由多級(jí)制圖步驟形成的基片的平面圖;圖10B是包含用作隔離物7的塑料珠的絕緣層10a和10b的示意橫截面圖。在隔離物(例如珠)被屏蔽情況下的其它例子中可按類(lèi)似方式獲得這些狀態(tài)。
      然后,向另一基片涂敷聚酰亞胺取向膜AL4552(由NipponSynthetic Rubber Co.,Ltd.生產(chǎn)),不經(jīng)過(guò)研磨處理。
      接著,在形成了取向膜的基片上制作密封劑(Structbond XN-21S)的圖案,并將兩個(gè)基片相互固定,形成液晶盒。可在產(chǎn)生產(chǎn)生另一基片之前形成具有取向膜的那個(gè)基片。
      然后,與例7一樣,將一種混合物注入這樣構(gòu)成的液晶盒中,該混合物包含作為可聚合材料的0.1g R-684(由Nippon Kayaku Co.,Ltd生產(chǎn)),0.1g P-苯苯乙烯和0.06g上述化合物1;作為液晶材料的3.74g ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn);包含按重量計(jì)0.3%的S-811);以及作為光聚合引發(fā)劑的0.02g Irgacure 651。
      當(dāng)將注入了混合物的液晶盒保持在110℃并在透明電極上施加頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓時(shí),用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線照射液晶盒5分鐘。從而,對(duì)混合物進(jìn)行相分離并且對(duì)可聚合材料進(jìn)行聚合。
      然后,在5小時(shí)內(nèi)將液晶盒冷卻到25℃,按與上面所述的相同方式用紫外線照射液晶盒,由此使可聚合材料完全固化。
      用偏振顯微鏡對(duì)這樣形成的液晶盒進(jìn)行觀察,結(jié)果表明對(duì)于每一象素,由聚合物區(qū)4包圍的液晶區(qū)3都處于單疇狀態(tài),液晶分子相對(duì)于每一象素的中心軸對(duì)稱(chēng)取向,如圖27所示。幾乎所有的液晶區(qū)都獲得了這樣的取向狀態(tài)。這一點(diǎn)可通過(guò)在顯微鏡中的偏振器和分析器按正交尼科耳狀態(tài)固定的條件下旋轉(zhuǎn)液晶盒來(lái)證實(shí)。結(jié)果,觀察到液晶區(qū)中的Schlieren圖案處于有規(guī)則的位置,僅有圍繞Schlieren圖案的聚合物壁旋轉(zhuǎn)。
      將兩個(gè)偏振片相互垂直地固定到液晶盒上,形成聚合物壁圍繞液晶區(qū)的液晶器件。
      用偏振顯微鏡對(duì)液晶器件在施加電壓的條件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明沒(méi)有形成旋錯(cuò)線,而且液晶盒整個(gè)都是黑的。另一方面,假定在兩個(gè)偏振片處于偏振軸相互平行的位置,從而允許透過(guò)100%的光的前提下,測(cè)試了電光特性。與例18中所獲得的用圖36A至36F表示的電壓-透射率特性一樣,沒(méi)有出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且在電壓飽和的狀態(tài)下沿大視角方向上的透光率沒(méi)有增大。此外,沒(méi)有觀察到灰度不平整性。例20在例20中,使用客-主型(guest-host type)液晶。在減壓下用真空注入法將一種混合物注入按與例19相似的制作方法制作的液晶盒中。該混合物包含有0.36g的R-684(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.生產(chǎn))作為可聚合材料;含有0.09g化合物1和0.15g P-苯基苯乙烯的混合物;0.03g Irgacure184作為光聚合引發(fā)劑;4.4g液晶組合物,在該混晶組合物中將1%蒽醌型二色黑染料LCD465(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.生產(chǎn))加入ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn))中作為液晶材料。
      然后,使填入了上述混合物的液晶盒保持在可以使各向同性的液相和液晶相同時(shí)存在的溫度下,并在盒中的電極上施加頻率為60Hz、有效電壓為1.5伏的電壓,從而控制液晶區(qū)的取向。接著,使液晶盒冷卻到混合物處于液晶相的溫度范圍內(nèi)。在這種狀態(tài)下,用5mW/cm2(365nm)的高壓汞燈的紫外線照射液晶盒15分鐘,由此進(jìn)行通過(guò)光聚合作用的相分離。此外,按與上述相同的方式在室溫(25℃)下用紫外線照射混合物,使可光聚合材料完全固化。
      用偏振顯微鏡對(duì)本例形成的液晶盒進(jìn)行觀察,結(jié)果表明由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)相對(duì)于每一象素按與其它例相同的方式處于單疇狀態(tài),液晶分子的取向沒(méi)有受到象素中的隔離物的干擾,而且液晶區(qū)中的液晶分子和染料分子軸對(duì)稱(chēng)取向。從而證明本例可用于客-主型顯示。例21按照例19的生產(chǎn)方法,用旋涂法向第一玻璃基片均勻涂敷一種負(fù)性黑色抗蝕劑CFPR-BK510S(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn)),該黑色抗蝕劑中含有平均粒度為5.5μm的按重量計(jì)為2%的塑料珠(Micropearl由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn)),并對(duì)該基片進(jìn)行烘烤。
      通過(guò)圖39所示的光掩膜14e用預(yù)定強(qiáng)度的光照射基片,并經(jīng)過(guò)顯影和進(jìn)行類(lèi)似的處理,結(jié)果,在基片上形成了第一級(jí)抗蝕劑壁圖案。
      向該基片涂敷例19的負(fù)性光致抗蝕劑OMR83,并用圖41所示的光掩膜14f進(jìn)行曝光,光掩膜14f的透光部分比圖39所示的光掩膜14e的透光部分要寬20μm(即,在右方和左方各要寬10μm)。從而可完全屏蔽淀積在第一級(jí)抗蝕劑壁的界面上的珠。
      向第二基片涂敷聚酰亞胺取向膜AL4552,不經(jīng)受研磨處理。先生產(chǎn)形成取向膜的基片,后生產(chǎn)另一基片。
      然后,按與例19相同的制作方法制作液晶盒,即在基片之間注入與例19的類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的混合物。
      用偏振顯微鏡觀察液晶盒,結(jié)果表明每一象素處于單疇狀態(tài),液晶分子相對(duì)于每一象素軸對(duì)稱(chēng)取向。此外,將兩個(gè)偏振片相互垂直地固定到液晶盒上,形成液晶器件。在加有電壓的狀態(tài)下沿大視角方向觀看液晶器件,結(jié)果表明沒(méi)有看到不平整性。由于在第一級(jí)形成了黑色絕緣層,從而獲得了改進(jìn)了的遮光特性和清晰圖象。例22在一個(gè)具有ITO的玻璃基片上密封印刷一種粘合劑材料(紫外線可固化樹(shù)脂),該粘合劑材料中混合有按重量計(jì)為10%的與例19類(lèi)似的隔離物,并通過(guò)一個(gè)如圖42所示的具有用于印制隔離物的孔421的光掩膜14g用紫外線照射該基片,使包含在該材料中的珠固定在基片上。用一個(gè)顯微鏡觀察基片的表面,發(fā)現(xiàn)珠粒在基片表面有規(guī)律地取向。
      向基片涂敷負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn)),并通過(guò)圖41所示的光掩膜14f對(duì)最終所得的基片進(jìn)行曝光,然后顯影、沖洗等,制作光刻膠的圖案。用顯微鏡觀察這樣獲得的基片的表面,結(jié)果表明珠粒沒(méi)有淀積在光刻膠壁的表面而是埋入其中。
      按與例19相同的方式,在另一基片上形成一個(gè)取向膜,將兩個(gè)基片相互固定構(gòu)成一個(gè)液晶盒。
      按與例19相同的方式,將與例19類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的一種混合物注入液晶盒中。
      用偏振顯微鏡觀察這樣形成的液晶盒,結(jié)果發(fā)現(xiàn)每一象素處于單疇狀態(tài),并且液晶分子相對(duì)于每一象素的中心軸對(duì)稱(chēng)取向。接著,將兩個(gè)偏振片固定到液晶盒上,形成液晶器件。在加壓的條件在大視角方向觀察該液晶器件,沒(méi)有看到不平整性。對(duì)照例5在對(duì)照例5中,第一級(jí)掩膜和第二級(jí)掩膜的透光部分的尺寸差比相應(yīng)的珠粒的尺寸小。
      向與例19類(lèi)似的一對(duì)基片的一個(gè)基片涂敷負(fù)性光刻膠OMR83,在該負(fù)性光刻膠中混有用作隔離物的按重量計(jì)為2%的珠粒,然后通過(guò)一個(gè)光掩膜(未示出)對(duì)所得的基片進(jìn)行曝光,該光掩膜的遮光部分的線寬度比圖39所示的遮光部分12的線寬度大10μm,接著進(jìn)行顯影等,從而在基片上制作光刻膠的圖案。
      向上面所獲得的基片涂敷同一類(lèi)型的抗蝕劑材料。通過(guò)圖41所示的光掩膜14f對(duì)最終所得的基片進(jìn)行曝光、顯影等,從而在基片上形成第二級(jí)抗蝕劑壁。用顯微鏡觀察這樣形成的抗蝕劑壁的周?chē)Y(jié)果表明在出現(xiàn)從第一級(jí)制作的抗蝕劑壁中淀積出的大量珠粒的地方,在第二級(jí)淀積出部分珠粒。
      將形成了取向膜的基片固定到按照例19已經(jīng)制作了抗蝕劑壁圖案的基片上,構(gòu)成液晶盒。按與例19相同的方式將包含與例19類(lèi)似的液晶材料和可聚合材料的混合物注入液晶盒中。
      將兩個(gè)偏振片相互垂直地固定到盒上,從而形成液晶器件。
      用顯微鏡觀察加有電壓的液晶器件,結(jié)果表明一部分珠粒出現(xiàn)在象素432和抗蝕劑壁之間的界面(如圖43所示),并觀察到影響液晶分子的方向的許多部分。在液晶疇的取向軸偏離每一象素中心并且視角方向不同的情況下,具有一個(gè)平均擺動(dòng)的液晶疇的大小有所不同;所以,在對(duì)照例5形成的液晶器件中觀察到明顯的灰度不一致性。例23向有源矩陣基片均勻涂敷一種負(fù)性光刻膠OMR83(由TokyoOhka-sha生產(chǎn)),在這種光刻膠中按與例19相同的方式混入按重量計(jì)為2%的隔離物珠拉,在有源矩陣基片中,在每一象素對(duì)應(yīng)的透明玻璃基片上都有一個(gè)TFT和一個(gè)象素電極2a,然后烘烤基片。
      用圖44所示的光掩膜14h對(duì)該基片進(jìn)行曝光,并進(jìn)行顯影,從而形成其中散布有珠拉7的第一級(jí)抗蝕劑壁20的圖案。
      然后,向按以上所述得到的基片涂敷其中沒(méi)有散布珠拉的光刻膠OMR83,并用圖45A所示的光掩膜14i對(duì)基片進(jìn)行曝光,光掩膜14i的透光部分比圖44所示的光掩膜14h的透光部分要寬20μm(即右方和左方各寬出10μm),然后進(jìn)行顯影。結(jié)果,在基片450a上形成了第二級(jí)抗蝕劑10的圖案。用作隔離物7的珠被包含在已制成圖案的抗蝕劑中而沒(méi)有淀積在其表面。
      在有濾色器的一個(gè)配對(duì)基片上形成聚酰亞胺膜,并將該基片固定到TFT基片450a上,形成一個(gè)TFT液晶盒。
      用真空注入法將與例19類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的一種混合物注入TFT液晶盒。將頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓加到TFT液晶盒的源極電極,并將10伏的直流電壓加到其柵極電極,由此將盒加熱到使混合物均勻的溫度。然后,將盒逐漸冷卻淀積出液晶相。此后終止供電,當(dāng)液晶相幾乎分散在與象素對(duì)應(yīng)的區(qū)中時(shí),用紫外線照射液晶盒,從而通過(guò)聚合作用進(jìn)行相分離。結(jié)果,獲得了由聚合物區(qū)包圍液晶區(qū)的TFT液晶盒。
      將兩個(gè)偏振片相互垂直地固定到TFT液晶盒上,形成TFT液晶顯示器件。用顯微鏡觀察該器件,結(jié)果表明在液晶區(qū)中液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向,沒(méi)有觀察到灰度的不平整性。例24在例24中,僅在TFT柵極信號(hào)線中有隔離物。
      按照與例23類(lèi)似的制作方法,向有源矩陣基片均勻涂敷一種其中混合有用作隔離物的按重量計(jì)為2%的珠粒的光刻膠,在有源矩陣基片上,在透明玻璃基片上對(duì)應(yīng)每一象素都有一個(gè)TFT和一個(gè)象素電極,然后烘烤該基片。
      通過(guò)圖46所示的光掩膜14j對(duì)基片進(jìn)行曝光,形成其中散布有珠粒的第一級(jí)抗蝕劑壁20的圖案。設(shè)計(jì)的光掩膜14j能在間隔差相當(dāng)均勻的一部分TFT柵極信號(hào)線上制作包含用作隔離物的珠粒的絕緣體的圖案。
      然后,將按以上所述得到的基片涂敷沒(méi)有混合珠粒的光刻膠OMR83,并通過(guò)圖47所示的光掩膜14k對(duì)基片進(jìn)行曝光,接著進(jìn)行顯影,從而形成第二級(jí)抗蝕劑10的圖案。光掩膜14k的透光部分在垂直方向上比圖46所示光掩膜14j的透光部分13約寬5μm,而且與象素對(duì)應(yīng)的各透光部分都具有島形的透光部分。用顯微鏡觀察在按上述步驟形成的基片上散布珠粒的狀態(tài),結(jié)果表明珠粒散布在柵極信號(hào)線上而在源極信號(hào)線上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)珠粒。這樣,進(jìn)一步證實(shí)珠粒完全在抗蝕劑中。
      在形成了濾色器的一個(gè)配對(duì)基片上形成一種聚酰亞胺膜,將這樣得到的基片固定到TFT基片上,形成一個(gè)TFT液晶盒。
      用真空注入法,與例19類(lèi)似地將包含液晶材料和可聚合材料的一種混合物注入TFT液晶盒中。將頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓加到TFT液晶盒的源極,將10伏的直流電壓加到其柵極,由此使盒的溫度保持在110℃。在這樣的狀態(tài)下,通過(guò)TFT基片用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線照射盒5分鐘,通過(guò)聚合作用(在盒冷卻時(shí)仍然加電壓)使混合物相分離。
      然后,經(jīng)過(guò)5小時(shí)將盒冷卻到25℃,并結(jié)束供電。另外,按以上所述的相同的方式,用紫外線對(duì)盒進(jìn)行曝光,將可聚合材料完全固化。
      將兩個(gè)偏振板相互垂直地固定到盒上,形成TFT液晶器件。用顯微鏡觀察液晶器件,結(jié)果表明液晶分子相對(duì)于在每一液晶區(qū)的中心形成的島狀的絕緣體軸對(duì)稱(chēng)取向,沒(méi)有表現(xiàn)出灰度不平整性。例25向有源矩陣基片印刷一種可光固化樹(shù)脂,與例23類(lèi)似,該光固化樹(shù)脂中混合了用作隔離物的按重量計(jì)為10%的珠粒,對(duì)于有源矩陣基片,在類(lèi)似于圖23的透明玻璃基片上有對(duì)應(yīng)每一象素的一個(gè)TFT和一個(gè)象素電極。通過(guò)圖48所示的具有印刷隔離物的開(kāi)孔481的光掩膜141對(duì)基片進(jìn)行曝光,從而使樹(shù)脂固化并固定在基片上。用顯微鏡觀察基片的表面,結(jié)果表明在源極信號(hào)線和柵極信號(hào)線的交叉處由樹(shù)脂將珠粒固定。
      此后,向最終所得的基片涂敷光刻膠OMR83,通過(guò)圖45所示的與例23的類(lèi)似的光掩膜14i對(duì)基片曝光并顯影,由此制作光刻膠的圖案。
      然后,執(zhí)行與例23相同的操作步驟,將TFT基片固定到具有濾色器的基片上,構(gòu)成一個(gè)TFT液晶盒。將與例19類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的一種混合物注入盒中,按與例23相同的方式形成TFT液晶器件。
      在該例形成的液晶器件中,液晶分子在液晶區(qū)軸對(duì)稱(chēng)取向并且在加有電壓的條件下沒(méi)有表現(xiàn)出灰度不平整。例26用預(yù)定的干擴(kuò)散方法在與例19類(lèi)似的基片上散布平均粒度為5.5μm的用作隔離物的塑料珠(由Micropearl,由Sekisui FineChemical Co.,Ltd.生產(chǎn))。
      然后用旋涂法向基片均勻涂敷負(fù)性黑色抗蝕劑CFPR-BK510S(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn)),并進(jìn)行烘烤。
      通過(guò)圖39所示的光掩膜14e用預(yù)定強(qiáng)度的光照射基片,顯影,從而形成了僅由在象素外的信號(hào)線上的塑料珠固定的第一級(jí)絕緣抗蝕劑壁的圖案。
      然后,向基片涂敷例19的負(fù)性光刻膠OMR83,通過(guò)圖41所示的光掩膜141對(duì)基片進(jìn)行曝光,光掩膜141的線寬度比圖39所示的光掩膜14e的線寬度大20μm(即,右方向和左方向都大10μm),從而可完全屏蔽散布在第一級(jí)抗蝕劑壁和象素之間的界面上的塑料珠。
      向第二基片涂敷聚酰亞胺取向膜AL4552,不經(jīng)受研磨處理。
      在基片之間注入與例19類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的一種混合物,按與例19相同的生產(chǎn)方法形成液晶盒。
      該例形成的液晶盒的特性與例21形成的液晶盒的特性類(lèi)似。此外,在該例中,由于首先散布塑料珠,與塑料珠散布在抗蝕劑溶液中并用旋涂法向基片涂敷的方法相比,具有塑料珠均勻散布和固定的特點(diǎn)。
      用向基片噴涂塑料珠散布在其中的揮發(fā)性溶液的干擴(kuò)散方法可散布塑料珠。例27用預(yù)定的干擴(kuò)散方法在有源矩陣基片上散布平均粒度為5.5μm的塑料珠(Micropearl,由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn)),在該有源矩陣中,在與例23類(lèi)似的透明玻璃上對(duì)每一象素都有一TFT和一象素電極。
      用旋涂法向基片均勻涂敷正性光刻膠OFPR800(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn)),烘烤基片。
      利用作為光掩膜的TFT信號(hào)線和金屬布線作遮光膜,從反面對(duì)基片進(jìn)行曝光,顯影等,從而在基片上對(duì)其中散布有塑料珠的第一級(jí)抗蝕劑壁構(gòu)圖。
      向基片涂敷負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-Sha生產(chǎn)),通過(guò)圖45所示的光掩膜14i從TFT基片這一側(cè)對(duì)基片曝光,顯影等,從而對(duì)第二級(jí)抗蝕劑構(gòu)圖。在按上面所述步驟形成的絕緣體中,在抗蝕劑中包含塑料珠,但在抗蝕劑的表面上沒(méi)有淀積塑料珠。
      在具有濾光器的一個(gè)配對(duì)基片上形成聚酰亞胺膜,并將兩個(gè)基片相互固定,構(gòu)成TFT液晶盒。
      用真空注入法與例19類(lèi)似地將包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入TFT液晶盒中。將頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓加到TFT液晶盒的源電極,并將10伏的直流電壓加到其柵電極,借此使TFT液晶盒保持在110℃。在這種條件下,從TFT基片這一側(cè)用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線照射盒5分鐘,通過(guò)聚合作用使混合物相分離(在盒冷卻的過(guò)程中仍加有電壓)。
      經(jīng)過(guò)5小時(shí)將盒冷卻到25℃,然后結(jié)束加電壓。此外,按以上所述的相同方式用紫外線照射盒,使可聚合材料完全固化。
      將兩個(gè)偏振片相互垂直地固定到盒上,形成液晶器件。用顯微鏡對(duì)該器件進(jìn)行觀察,結(jié)果表明液晶分子相對(duì)于在液晶區(qū)的中心形成的島狀絕緣體軸對(duì)稱(chēng)取向并且沒(méi)有灰度不平整性。
      在本例中,通過(guò)在第一級(jí)的光掩膜步驟中利用遮光層(例如TFT基片的金屬布線膜),簡(jiǎn)化了掩膜取向步驟。例28用旋涂法向每一個(gè)都有與例19中所用的類(lèi)似的ITO電極的兩個(gè)基片的一個(gè)基片涂敷一種m-甲酚溶液,這種溶液中包含按重量計(jì)為1%的直鏈晶狀聚合物(Nylon 6.6)。使所得的基片保持140℃ 2小時(shí)。然后,在氮?dú)猸h(huán)境下以3℃/分鐘的冷卻速度使基片冷卻到室溫,從而,不經(jīng)磨擦工藝形成了具有尺寸為30μm的球粒的液晶取向膜。
      然后,用預(yù)定的干擴(kuò)散方法將用作隔離物的塑料珠(Micropearl;由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn))散布在基片上,并用旋涂法向基片均勻涂敷負(fù)性黑色抗蝕劑CFPR-BK510S(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn)),然后烘烤。
      通過(guò)圖39所示的光掩膜14e用預(yù)定強(qiáng)度的光照射基片,并顯影,從而,形成了在象素外用塑料珠固定的第一級(jí)絕緣抗蝕劑壁的圖案。
      向最終得到的基片涂敷例19中所用的負(fù)性光刻膠OMR83,通過(guò)圖41所示的光掩膜14f曝光,光掩膜14f的線寬度比圖39所示的光掩膜14e的線寬度大20μm(即,右方向和左方向各大10μm),從而可完全屏蔽散布在第一級(jí)抗蝕劑壁和象素之間的分界面上的塑料珠。
      然后,通過(guò)無(wú)磨擦過(guò)程在另一基片上形成晶粒尺寸為10μm的液晶取向膜,將兩個(gè)基片相互固定,形成液晶盒。
      用真空注入法將液晶組合物ZLI-4801-001(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),包含按重量計(jì)為0.3%的S-811)注入液晶盒。
      通過(guò)在正交尼科耳棱鏡下觀察這樣形成的液晶盒得到了其電-光特性,它表明在獲得的大視角液晶屏中,在象素中不存在塑料珠沒(méi)有使顯示特性變壞;并且即使在±40℃觀看該盒也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)黑白反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。例29使用形成了由ITO(厚度為50nm)構(gòu)成的透明電極的一對(duì)玻璃基片(厚度為1.1mm)。用旋涂法向一個(gè)基片均勻涂敷一種負(fù)性光刻膠,這種負(fù)性光刻膠混合有平均粒度為4.5μm按重量計(jì)為5%的塑料珠(Micropearl;由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn))。然后,根據(jù)光刻膠的條件對(duì)基片進(jìn)行預(yù)烘烤。通過(guò)圖41所示的光掩膜14f用預(yù)定強(qiáng)度的光對(duì)基片進(jìn)行曝光,然后,顯影,沖洗,和后烘烤,從而形成抗蝕劑壁。固化后的光刻膠的表面自由能列于表6中。
      表6固化后的光刻膠的表面自由能
      表6中的表面自由能的極化分量是表面自由能的氫鍵鍵合分量(γsh)和偶極分量(γsp)之和,表面自由能的極化分量和擴(kuò)散力分量(rsd)的總和就是固體的表面自由能(rs)。
      從表6可知,在抗蝕劑壁中塑料珠的散布狀態(tài)如下在樣品A中,抗蝕劑壁中的塑料珠有部分聚集,在樣品B至D中,抗蝕劑壁中的塑料珠幾乎沒(méi)有聚集。因而,本例中的抗蝕劑壁中的塑料珠的散布狀態(tài)是令人滿(mǎn)意的。
      然后,用印刷方法在另一基片上對(duì)混有按重量計(jì)為2%的玻璃纖維(4.5μm)的密封劑(Structboncl XN-21S)構(gòu)圖。
      然后,將有密封劑的基片分別固定到設(shè)有樣品A-D的基片上,形成盒A-D。測(cè)量10個(gè)點(diǎn)處的盒A-D的厚度,并獲得測(cè)量值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。其結(jié)果示于表7中。
      表7盒厚度平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差
      用真空注入法將一種液晶組合物ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn);包含按重量計(jì)為0.33%的S-811)。觀察最終所得盒的顏色不一致性。結(jié)果如表7表示。
      用真空注入法將一種混合物注入按上述相同方式形成的另一盒中。該混合物包含0.15gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、0.25g月桂基丙烯酸酯、0.1gR-684(由Nippon Kayaku生產(chǎn))和0.2g P-苯苯乙烯作為可聚合材料;4.25g ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn);包含按重量計(jì)0.33%的S-811)作為液晶材料;以及0.25g聚合引發(fā)劑(Irgacure 651)。
      當(dāng)將液晶盒保持在使混合物均勻的溫度(即,110℃),并且在透明電極兩端加上頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓時(shí),用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線從形成了密封劑的基片照射液晶盒。然后在加有電壓的情況下,經(jīng)過(guò)6小時(shí)將液晶盒逐漸冷卻到25℃,并接著用紫外線照射10分鐘,使可聚合材料完全固化。
      用偏振顯微鏡觀察該狀態(tài)下的液晶盒,結(jié)果表明出現(xiàn)在抗蝕劑壁的邊緣的隔離物擾亂了液晶分子的取向,由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)處于單疇狀態(tài)并且比較軸對(duì)稱(chēng)地取向,如圖43所示。此外,在將顯微鏡中的偏振器和分析器按正交尼科耳狀態(tài)固定的狀態(tài)下,旋轉(zhuǎn)液晶盒。在液晶盒中,似乎在液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向的液晶區(qū)中的消光圖案看來(lái)是幾乎有規(guī)則定位的,而似乎僅有包圍該圖案的聚合壁看來(lái)是旋轉(zhuǎn)的。在給液晶盒加入電壓時(shí),在除隔離物擾亂了取向的區(qū)以外的區(qū)中沒(méi)有形成旋錯(cuò)線,并且在幾乎沒(méi)有灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的情況下看到比較均勻地軸對(duì)軸取向。例30使用與例29所用的相同的抗蝕劑生產(chǎn)液晶盒,并且用直空注入法將一種包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入液晶盒中。將最終得到的液晶盒放入烘箱中,在烘箱中使液晶盒的溫度以±1℃/分鐘的速率從100℃(混合物處于各向同性相的溫度)降低到52℃(混合物移動(dòng)到液晶相的溫度),共進(jìn)行5個(gè)循環(huán)。
      將液晶盒保持在50℃,并使混合物按熱的方式相分離為液晶材料和可聚合材料。當(dāng)在該溫度下在透明電極上加有頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓時(shí),用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線照射液晶盒5分鐘,使可聚合材料固化。在這種情況下,在除隔離物擾亂了取向的區(qū)以外的那些區(qū)中沒(méi)有形成旋旋錯(cuò)線,幾乎不出現(xiàn)灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且液晶分子按比較均勻的方式軸對(duì)稱(chēng)取向。對(duì)照例6按與例29相同的方式,使用一對(duì)形成了由ITO(厚度為50nm)制成的透明電極的玻璃基片(厚度為1.1mm)。用旋涂法向一個(gè)基片均勻涂敷一種負(fù)性光刻膠,這種負(fù)性光刻膠具有平均粒度為4.5μm的按重量計(jì)5%的塑料珠(Micropearl;由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn))。然后,根據(jù)光刻膠的條件預(yù)烘烤基片。通過(guò)圖41所示的光掩膜14f用預(yù)定強(qiáng)度的光照射基片,然后顯影、沖洗,以及后烘烤,由此形成抗蝕劑壁。固化后的光刻膠的表面自由能如表8所示。
      表8固化后光刻膠的表面自由能
      表8中的表面自由能的極化分量指的是表面自由能的氫鍵分量(γsh)和偶極分量(γsp)之和,表面自由能的極化分量和擴(kuò)散力分量(γsd)的總和就是固體的表面自由能(γs)。
      從表8可知,在抗蝕劑壁中的塑料珠的散布狀態(tài)如下在樣品E中,在幾個(gè)部分聚集了抗蝕劑壁中的塑料珠,而在樣品F中,在相當(dāng)多的部分中聚集了3-10個(gè)塑料珠。
      用印刷的方法在另一基片上制作一種密封劑(Structbond XN-21S)的圖案,該密封劑中混有按重量計(jì)為2%的玻璃纖維(4.5μm)。
      然后,將有密封劑的基片固定到設(shè)有樣品E和F的基片上,形成盒E和F。測(cè)量10個(gè)點(diǎn)處的盒E和F的厚度,并獲得測(cè)量值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。其結(jié)果列于表9中。
      表9盒厚度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差
      用真空注入法將一種液晶組合物ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),包含按重量計(jì)為0.33%的S-811)。觀察最終所得到的盒的顏色不一致性。結(jié)果如表9所示。
      在本例中,按與例29相同的方式,用真空注入法將一種液晶組合物ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),包含按重量計(jì)為0.33%的S-811)。然而,由于液晶盒厚度的不一致性,使Schlieren圖案偏離了每一象素的中心,并且在加有電壓條件下,存在于抗蝕劑壁邊緣的隔離物導(dǎo)致形成旋錯(cuò)線。對(duì)照例7用真空注入法將與例29類(lèi)似的,包含液晶材料和可聚合材料的一種混合物注入按與對(duì)照例6相同的方式形成的一種液晶盒中。用同樣的方法在加有電壓的情況下將液晶盒逐漸冷卻,并用紫外線進(jìn)行照射,由此形成液晶器件。
      在這樣獲得的液晶器件中,擾動(dòng)了象素中的液晶區(qū)的取向并且即使在液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向的區(qū)內(nèi)Schilieren圖案也偏離了每一象素的中心。對(duì)照例8通過(guò)真空注入法把與例29類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入按和對(duì)照例6相同方式產(chǎn)生的液晶盒中。用紫外線照射液晶盒,同時(shí)通過(guò)例30的方法控制溫度和電壓。得到和對(duì)照例7相同的結(jié)果。即,液晶區(qū)的取向受到了擾動(dòng)。Schilieren圖案即使在液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向的區(qū)域也從每個(gè)象素的中心開(kāi)始移動(dòng),并且發(fā)生了灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。例31使用帶有透明玻璃電極的一對(duì)玻璃基片(厚度1.1mm),電極由在基片上形成的ITO(厚度50nm)制成。用旋涂法向一個(gè)基片分別均勻涂敷四種例26中的負(fù)性光刻膠,光刻膠中含有平均顆粒大小為4.3μm的按重量計(jì)為5%的塑料珠(Micropearl;由Sekisui FineChemical Co.,Led.制造)。然后,按光刻膠的條件對(duì)基片進(jìn)行預(yù)烘烤。通過(guò)圖39所示的光掩模14e用預(yù)定強(qiáng)度的光照射基片,又經(jīng)顯影、漂洗、及后烘烤,借此形成第一級(jí)保持膜壁。塑料珠在第一級(jí)保持膜壁中的散布情況如下在樣品A中塑料珠部分地聚集,在樣品B-D中,塑料珠全不聚集。因此,在該例中塑料珠的散布情況是令人滿(mǎn)意的。
      向基片涂敷負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn))、預(yù)焙烤、通過(guò)圖41所示的光掩模14f(它的線寬度比圖39中的光掩模14e大20μm,即左、右方向各大10μm)用預(yù)定強(qiáng)度的光照射、然后顯影、漂洗、及后烘烤,由此形成第二級(jí)保持膜壁。
      在另一基片上通過(guò)印刷方法對(duì)混有按重量計(jì)5%的玻璃纖維(4.7μm)的密封劑(Structbond XN-21S)構(gòu)圖。
      在此之后,將帶有密封劑的基片固定到設(shè)有樣品A-D的基片上,構(gòu)成液晶盒A1-D1。測(cè)量10個(gè)點(diǎn)處的液晶盒A1-D1的厚度,并獲得測(cè)量值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。其結(jié)果示于表10中。
      表10盒厚度平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差
      用真空注入法將一種混合物注入這樣產(chǎn)生的各個(gè)液晶盒A1-D1中。該混合物包含0.15gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、0.25g月桂基丙烯酸酯、0.1g R-684(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.生產(chǎn))和0.2gP-苯基苯乙烯作為可聚合材料;4.25g ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),包含按重量計(jì)0.33%的S-881)作為液晶材料;以及0.025g聚合引發(fā)劑(Irgacure 651)。表10表示出通過(guò)觀察注入了這種混合物的液晶盒的顏色不一致性得到的結(jié)果。
      當(dāng)將液晶盒A1-D1保持在使混合物均勻的溫度下(即,110℃)、并且在透明電極兩端加上有效電壓為2.5伏、頻率為60Hz的電壓的同時(shí),和10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線從形成了密封劑的那個(gè)基片上分別照射液晶盒A1-D1各10分鐘。然后在加有電壓的情況下,在6個(gè)小時(shí)內(nèi)將液晶盒逐漸冷卻到25℃,并再用紫外線照射10分鐘,使可聚合材料完全固化。
      用偏振顯微鏡在這種條件下對(duì)液晶盒進(jìn)行觀察,結(jié)果表明由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)處在單疇狀態(tài),液晶分子按和例14相同的方式完全軸對(duì)稱(chēng)地取向,如圖27所示。此外,在將顯微鏡中的偏振器和分析器按正交科耳狀態(tài)固定起來(lái)的條件下,可使液晶盒A1-D1旋轉(zhuǎn)。在這種條件的液晶盒A1-D1中,似乎有規(guī)律地確定了液晶區(qū)的消光圖案的位置,并且似乎只旋轉(zhuǎn)了圍繞該圖案的聚合物壁。當(dāng)對(duì)液晶盒A1-D1加上電壓時(shí),不會(huì)形成旋錯(cuò)線,不會(huì)發(fā)生灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并且液晶分子均勻軸對(duì)稱(chēng)取向。例32通過(guò)真空注入方法按和例30相同的方式將一種混合物注入液晶盒A1-D1中。將注入了混合物的液晶盒A1-D1放在一個(gè)烘箱內(nèi),在烘箱中使液晶盒A1-D1的溫度以±1℃/分鐘的速度從100℃(混合物處在各向同性相的溫度)降低到52℃(混合物移動(dòng)到液晶相的溫度),共進(jìn)行5個(gè)循環(huán)。
      將液晶盒保持在50℃,并用熱的方法將該混合物相分離為液晶材料和可聚合材料。當(dāng)在該溫度下在透明電極的兩端加上頻率為60Hz,有效電壓為2.5伏的電壓時(shí),用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線照射液晶盒5分鐘,使可聚合材料固化。
      在這種情況下,按和例31相同的方式,由聚合物壁包圍的液晶區(qū)處在單疇狀態(tài),并且液晶分子完全軸對(duì)稱(chēng)取向。此外,即使在旋轉(zhuǎn)液晶盒A1-D1時(shí),每個(gè)Schilieren圖案的中心位置也不移動(dòng)。不會(huì)形成旋錯(cuò)線,在加電壓時(shí)不會(huì)發(fā)生灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。對(duì)照例9通過(guò)和例32相同的方法,使用表8所示的保護(hù)材料E和F,形成第一級(jí)保護(hù)壁。
      按照和例32相同的方式,使用OMR83(由Tokyo Ohka-sha制造),形成第二級(jí)保護(hù)壁。在和例32相同的條件下將和例32相同的材料注入相應(yīng)的液晶盒中。分別在例31的條件下(即,在相分離后進(jìn)行照射)和例32的條件下(即,在照射后進(jìn)行相分離),用紫外線照射該液晶盒使可聚合材料固化。
      在這種情況下,在第一級(jí)保持壁中聚集了幾個(gè)塑料珠,在聚集了塑料珠的區(qū)域附近的對(duì)應(yīng)的盒厚度是不均勻的。此外,每個(gè)Schilieren圖案的中心軸在液晶盒的雙側(cè)中發(fā)生了移動(dòng)。例33用旋涂法向和例29相同的基片上分別涂敷一種可熱聚合的樹(shù)脂,該樹(shù)脂在烘烤后具有如表11所示的表面自由能,并且混入平均顆粒大小為4.5μm的塑料珠(Micropearl;由Sekui FineChemical Co.,Ltd.制造)。
      表11光刻膠在固化后的表面自由能
      在預(yù)定溫度下將最終得到的基片烘烤預(yù)定的時(shí)間,然后向每個(gè)基片涂敷正的抗蝕劑OFPR800(由Tokyo Ohka-sha制造)。對(duì)基片進(jìn)一步烘烤,通過(guò)圖41所示的光掩模14f用預(yù)定強(qiáng)度的光照射,顯影、漂洗、和后烘烤,由此對(duì)可熱聚合樹(shù)脂進(jìn)行蝕刻。
      剝離抗蝕劑OFPR800。形成包括隔離物的絕緣壁。在所有樣品中的隔離物散布情況都是非常優(yōu)良的。
      通過(guò)印刷方法在另一個(gè)基片上對(duì)具有按重量計(jì)2%的玻璃纖維(4.5μm)的密封劑(Structbond XN-21S)構(gòu)圖。分別將這些基片附著到按以上所述得到的樣品上,構(gòu)成液晶盒G-J。分別在10個(gè)點(diǎn)處測(cè)量這些液晶盒的厚度,并得到測(cè)量值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果示于表12中。
      表12液晶盒厚度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差
      通過(guò)真空注入方法將液晶組合物ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),含按重量計(jì)0.33%的S-811)。觀察最終得到的液晶的顏色的可一致性,其結(jié)果示于表12中。由表12可以看出,在任何一個(gè)液晶盒G-J中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顏色不一致。
      通過(guò)真空注入方法將一種混合物注入另外一些按和上述相同的方法制造的液晶盒中。這種混合物包含0.15gβ-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、0.25g月桂基丙烯酸酯、0.1g R-684(由Nippon KayakuCo.,Ltd.生產(chǎn))、0.2gP-苯基苯乙烯,以此作為可聚合材料;4.25gZLI-4792(由Merck&amp;Co.,Inc.生產(chǎn);含按重量計(jì)0.33%的S-811)作為液晶材料;以及0.025g聚合引發(fā)劑(Iragcure 651)。然后,獲得下述兩種液晶盒。
      當(dāng)將按以上所述獲得的一個(gè)液晶盒保持在使混合物處在勻質(zhì)狀態(tài)的溫度(即,110℃)、并且在透明電極兩端加上頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓時(shí),用10mW/cm2的高壓汞燈的紫外線從形成了密封劑的那個(gè)基片照射液晶盒10分鐘。然后,在加有電壓的情況下在6個(gè)小時(shí)內(nèi)把液晶盒逐漸冷卻到25℃,并且用紫外線照射10分鐘,使可聚合材料完全固化。于是,獲得第一液晶盒。
      將按以上所述獲得的另一個(gè)液晶盒單獨(dú)地放在一個(gè)烘箱內(nèi),在這里使液晶盒的溫度從100℃(混合物為各向同性相的溫度)開(kāi)始、在±1℃/分鐘速率的5個(gè)循環(huán)中降低到52℃(混合物移到液晶相的溫度)。把液晶盒保持在50℃,使混合物熱相分離成液晶材料和可聚合材料。在這個(gè)溫度下,在透明電極兩端加上頻率為60Hz、有效電壓為2.5伏的電壓的同時(shí),用10mW/cm2高壓汞燈的紫外線照射液晶盒5分鐘,使可聚合材料固化。于是,獲得第二液晶盒。
      用偏振顯微鏡觀察第一和第二液晶盒,結(jié)果表明,由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)處在單疇狀態(tài),液晶分子相對(duì)軸對(duì)稱(chēng)取向,但液晶分子的取向的確受到絕緣壁邊緣處存在的隔離物的擾動(dòng),如和例14相同方式的圖27所示。此外,在按正交尼科耳狀態(tài)固定顯微鏡的偏振器和分析器的條件下,旋轉(zhuǎn)這些液晶盒。在此條件下的這些液晶盒中,看起來(lái)幾乎有規(guī)律地定位了液晶區(qū)的消光圖案,并且似乎只旋轉(zhuǎn)了包圍液晶區(qū)的聚合物區(qū)。在加有電壓的條件下,除了隔離物擾動(dòng)了取向的區(qū)域以外的區(qū)域中都沒(méi)有形成旋錯(cuò)線,并且觀察到相當(dāng)均勻的軸對(duì)稱(chēng)取向,其中沒(méi)有任何灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。例34按照和例33相同的方式向基片涂敷混有按重量計(jì)為5%的平均顆粒大小為4.3μm的塑料珠(Micropearl;由Sekisui FineChemical Co.,Ltd.制造)的和例33相似的可熱聚合樹(shù)脂(樣品G-J)。在預(yù)定溫度下將基片烘烤預(yù)定時(shí)間。然后,向每個(gè)基片涂敷正的光刻膠OFPR800(由Tokyo Ohka-sha制造),并進(jìn)行預(yù)烘烤。然后,對(duì)這樣獲得的基片進(jìn)行通過(guò)圖39所示的光掩模14e用預(yù)定強(qiáng)度的光照射、顯影、漂洗、后烘烤,由此對(duì)可熱聚合樹(shù)脂進(jìn)行了蝕刻。剝離光刻膠,形成由包括隔離物的絕緣體制成的第一級(jí)壁。在任何一個(gè)樣品中,隔離物的散布情況都十分良好。
      向按上述獲得的相應(yīng)基片涂敷負(fù)性光刻膠OMPR 83(由TokyoOhka-sha生產(chǎn)),按預(yù)定方式預(yù)烘烤基片、通過(guò)圖41所示的光掩模14f(它的線寬度比圖39的光掩模14e大20μm,即左、右各大10μm)用預(yù)定強(qiáng)度的光照射基片,并經(jīng)漂洗、后烘烤,由此形成第二級(jí)保護(hù)壁。
      通過(guò)印刷方法在另一個(gè)基片上對(duì)含按重量計(jì)5%的玻璃纖維(4.5μm)的密封劑構(gòu)圖。將這些基片分別附著到按以前所述獲得的基片上,構(gòu)成液晶盒G1-J1。
      分別在10個(gè)點(diǎn)處測(cè)盒的厚度,獲得測(cè)量值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果示于表13中。
      表13盒厚度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差
      通過(guò)真空注入方法,將和例33類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入按和上述相同方式制造的另一些液晶盒中。在相同條件下固化相應(yīng)的可聚合材料,得到例33中的第一和第二液晶盒。
      用偏振顯微鏡觀察第一和第二液晶盒,結(jié)果表明,由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)處在單疇狀態(tài),并且液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向。此外,在按正交尼科耳狀態(tài)固定顯微鏡的偏光器和分析器的條件下,旋轉(zhuǎn)這些液晶盒。在這個(gè)條件下的這些液晶盒中,液晶區(qū)的消光圖案似乎有規(guī)律地定位。在加上電壓的情況下,不會(huì)形成旋錯(cuò)線,并且觀察到均勻的軸對(duì)稱(chēng)取向,其中沒(méi)有任何灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。比較例10使用表14所示的絕緣膜,產(chǎn)生具有第一級(jí)絕緣壁和第二級(jí)絕緣壁的基片。在樣品K和L中,塑料珠的散布情況不令人滿(mǎn)意,在相當(dāng)多的部分中聚集了3-7個(gè)塑料珠。
      表14絕緣膜的表面自由能
      按和例34相同的方式獲得另外一些基片。然后,將設(shè)有樣品K和L的基片分別附著到按和例34相同的方式得到的這些基片上,得到液晶盒K和L。
      分別在10個(gè)點(diǎn)測(cè)盒K和L的厚度,求得測(cè)量值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果示于表15中。
      表15液晶盒的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差
      通過(guò)真空注入方式將與例33類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入盒K和L中,在和獲得例33中的第一和第二液晶盒相同的條件下固化相應(yīng)的可聚合材料。
      在盒K和L中,液晶區(qū)由聚合物區(qū)包圍,并且液晶區(qū)中的液晶分子按單疇狀態(tài)軸對(duì)稱(chēng)取向;然后,當(dāng)在旋轉(zhuǎn)中觀察盒K和L時(shí),Schlieren圖案自液晶區(qū)的中心發(fā)生了移動(dòng)。此外,在加上電壓的情況下,沒(méi)有形成旋錯(cuò)線,并且偶有灰度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生,這和觀察方向有關(guān)。
      如以上所述,通過(guò)規(guī)定包括隔離物的絕緣體的表面自由能,可使隔離物的散布情況變得令人滿(mǎn)意,結(jié)果可得到滿(mǎn)意的盒間隙。因此,不需要通過(guò)濕法或干法把隔離物散布在基片上,從而可使生產(chǎn)步驟更加清晰簡(jiǎn)化。例35下面描述參照?qǐng)D49A-49F描述生產(chǎn)包括兩個(gè)基片的液晶器件的方法,其中的一個(gè)基片有矩陣形式的象素電極,并且這兩個(gè)基片彼此相對(duì)定位。
      如圖49A所示,向形成了必要的部件(如,象素電極492a)的一個(gè)基片491a涂敷保護(hù)膜493a,用于覆蓋如圖49B所示的象素電極492a,從而形成一個(gè)絕緣層。
      然后,如圖49C所示,在絕緣層493a上散布隔離物497,然后在隔離物497上再涂敷另一個(gè)保護(hù)膜494a。按另一種方式,可不必散布隔離物并涂敷保護(hù)膜,而是在絕緣層493a上涂敷包括隔離物的保護(hù)膜??梢允褂们蛐巍A柱形、或棱柱形的隔離物,作為隔離物497。
      如圖49D所示,進(jìn)行構(gòu)圖處理,以便去除象素電極492a及其附近的上方的保護(hù)膜493a和494a。在構(gòu)圖過(guò)程中,使留下來(lái)的保護(hù)膜493a和494a具有柵格狀圖案,因此可包圍按矩陣形式設(shè)置的象素電極492a。假定,在最終的圖案寬度為D、并且沿隔離物497a的長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度或直徑為S的條件下,圖案寬度D′滿(mǎn)意關(guān)系式D′≤D-2S。在這個(gè)關(guān)系式中,當(dāng)隔離物為球形時(shí)使用直徑;當(dāng)隔離物為圓柱形或棱柱形時(shí)使用沿長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度。由于按這種進(jìn)行構(gòu)圖,所以在保護(hù)膜493a、494a的邊緣處的側(cè)壁和象素電極492a之間的距離就變?yōu)镾或更大些,并且隔離物497的位置從象素電極492a上方的位置移到外邊,即使在隔離物497和保護(hù)膜493a、494a處的側(cè)壁有一段距離時(shí)亦是如此。
      接下去,如圖49E所示,向已經(jīng)帶有如上所述的構(gòu)圖的保護(hù)膜493a和494a的基片上再涂敷一個(gè)保護(hù)膜495a。這次,保護(hù)膜495a主要涂敷在先前的保護(hù)膜493a和494a尚未涂敷的地方。在隔離物497的上部外露的情況下,這次形成的保護(hù)膜495a可涂敷在這種隔離物497上。
      接著,如圖49F所示,以圖案寬度D進(jìn)行構(gòu)圖。這次構(gòu)圖的中心要與圖49D的構(gòu)圖中心相符合。因此,如上所述,最終用保護(hù)膜495a覆蓋了所有的和保護(hù)膜493a、494a的邊緣處的側(cè)壁有一定距離的隔離物。隔離物497的上部要和保護(hù)膜495a保持一定的距離,以便在隨后注入包含液晶材料的混合物的步驟中不致引起任何問(wèn)題。確定隔離物的上部和保護(hù)膜495a分開(kāi)的距離,最好能使該保護(hù)膜和與之接觸的基片之間的間隙為1.5μm或更大一些。
      為此,不要在象素和保護(hù)膜之間的界面上淀積隔離物,并且隔離物不要保留在象素內(nèi)。此外,在液晶分子軸對(duì)稱(chēng)取向的情況下,軸對(duì)稱(chēng)的取向不要受到隔離物的擾動(dòng),從而可防止不平整性的發(fā)生。
      下面描述軸對(duì)稱(chēng)地取向每個(gè)象素中的液晶分子的情況。
      圖50A和50B說(shuō)明按這種情況制造液晶器件的方法。
      如圖50A和50B所示,按以上所述產(chǎn)生一個(gè)液晶盒,它包括一個(gè)基片501a和一個(gè)配對(duì)基片501b,在基片501a上按預(yù)定圖案形成包括隔離物507或類(lèi)似物的保護(hù)膜510,確定兩個(gè)基片的位置使它們彼此相對(duì),同時(shí)在兩個(gè)基片之間插入一個(gè)液晶層503。
      然后,在液晶盒中注入至少包括液晶材料和可聚合材料的混合物。
      按照和例4相似的方法,使用紫外線照射產(chǎn)生液晶盒。
      在該液晶器件中,由于在象素中不存在隔離物,所以不存在隔離物擾動(dòng)軸對(duì)稱(chēng)取向的可能性。因此,即使在大角度觀察該器件的灰度,也觀察不到不平整性。例36使用一對(duì)帶有由ITO制成的透明電極(厚度50nm)的玻璃基片(厚度1.1mm)。通過(guò)旋涂法(3000轉(zhuǎn)/分鐘)在20秒時(shí)間內(nèi)向一個(gè)基片均勻涂敷負(fù)性光刻膠OMR83(由Tokyo Ohka-sha生產(chǎn),15cp)。
      然后,在80℃烘烤基片30分鐘。然后,散布平均顆粒大小為4.5μm的塑料珠(Micropearl;由Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn)),使每平方毫米平均有1000個(gè)塑料珠。為該基片上的最終的基片提供負(fù)性光刻膠OMR83,并進(jìn)行烘烤。
      然后,通過(guò)具有如圖51所示的遮光部分512(陰影部分)和透光部分514的光掩模31用光(200毫焦?fàn)?cm2)照射基片,然后顯影、漂洗、并在120℃溫度下再次烘烤1小時(shí)。然后,在象素外部對(duì)絕緣層521和522構(gòu)圖(厚度0.5μm;圖案寬度WL3、WL410μm),如圖52A和52B所示。這時(shí)可以觀察到,隔離物527淀積在象素和保護(hù)膜之間的界面上。圖51所示的光掩模31的遮光部分的位置彼此隔開(kāi)10μm。圖52A是一個(gè)保護(hù)膜圖案的平面圖,圖52B是其剖面圖。
      接下去,通過(guò)旋涂法(1500轉(zhuǎn)/分鐘)向這樣得到的基片涂敷員性光刻膠OMR83(60cp)20秒鐘,并在80℃下烘烤30分鐘。通過(guò)圖53所示的具有遮光部分532和透光部分534的光掩模32(圖案寬度WL5、WL620μm)用光照射該基片,然后顯影、漂洗并再次烘烤。接著,對(duì)圖54A和54B所示的絕緣層(厚度2.3μm;圖案寬度20μm)構(gòu)圖。圖53的光掩模32的遮光部分532(陰影部分)彼此隔開(kāi)20μm。圖54A是一個(gè)保護(hù)膜圖案的平面圖,圖54B是其剖面圖。
      在另一個(gè)基片上通過(guò)屏蔽法對(duì)密封劑(Structbond XN-21S,烘烤溫度180℃,共計(jì)1.5小時(shí))構(gòu)圖??梢栽谥苽湎惹皵⑹鲞^(guò)的那個(gè)基片之前為這個(gè)基片提供密封劑。
      使兩個(gè)基片彼此固定以形成5.0μm的盒間隙,從而構(gòu)成一個(gè)液晶盒。然后,通過(guò)真空注入方法在降低的壓力下將隨后要描述的一種混合物入該液晶盒中。該混合物包含0.15g的β-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、0.26g的月桂基丙烯酸酯、和0.1g的R-684(由NipponKayaku Co.,Ltd.生產(chǎn))作為可聚合材料;0.19g的P-苯基苯乙烯作為光聚合阻滯劑;4.25g的ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn);含按重量計(jì)0.3%的S-811)作為液晶材料;以及0.025g的聚合引發(fā)劑(Irgacure 651)。
      按照和例4相似的制造方法,利用紫外線的照射來(lái)產(chǎn)生液晶器件。
      圖55表示用偏振顯微鏡在這種條件觀察該液晶盒所得的結(jié)果。從圖55可以看出,對(duì)于每個(gè)象素,由聚合物區(qū)309包圍的液晶區(qū)308都處在單疇狀態(tài),并且每個(gè)象素中的液晶分子的取向都沒(méi)有受到隔離物的擾動(dòng)。因此,液晶分子都相當(dāng)均勻地按軸對(duì)稱(chēng)方式取向。在按正交尼科耳狀態(tài)固定顯微鏡的偏振器和分析器的條件下,旋轉(zhuǎn)該液晶盒。似乎有規(guī)律地定位了液晶區(qū)308的消光圖案307,并且似乎只旋轉(zhuǎn)了包圍消光圖案307的聚合物區(qū)309。圖55中的標(biāo)號(hào)303表示軸對(duì)稱(chēng)取向的液晶區(qū)308的軸的中心。
      從以上所述可以看出,在幾乎所有的液晶區(qū)中都獲得了均勻的軸對(duì)稱(chēng)取向。
      然后,將兩個(gè)偏振片固定到液晶盒上,使它們的偏振軸相互垂直,從而產(chǎn)生了一個(gè)液晶器件。
      用偏振顯微鏡觀察這樣得到的液晶器件,同時(shí)還要加上電壓,結(jié)果表明,沒(méi)有產(chǎn)生旋錯(cuò)線,并且液晶盒是完全不透光的。
      表16表示這樣得到的液晶盒的電-光特性和不平整性的估算結(jié)果。假定兩個(gè)偏振片的位置使它們的兩個(gè)偏振軸相互平行,使光可100%地透過(guò)兩個(gè)偏振片,在這種條件下來(lái)測(cè)量該電-光特性。
      表16液晶器件的顯示特性
      對(duì)照例11按以上所述產(chǎn)生對(duì)照例11的液晶器件。
      在和例36類(lèi)似的基片上散布顆粒大小為4.5μm的塑料珠,在每平方毫米基片上有1000個(gè)塑料珠。然后,用旋涂法在80℃向該基片涂敷負(fù)性光刻膠OMR83(15cP),持續(xù)30分鐘。
      然后,通過(guò)圖51所示的光掩模31用光照射該基片,然后顯影、漂洗、并以和例36相同的方式再次烘烤,由此在基片上形成一個(gè)絕緣層(厚度0.3μm)。
      然后,通過(guò)旋涂法向該基片涂敷負(fù)性光刻膠OMR83(60cp),并在80℃烘烤30分鐘。
      通過(guò)圖53所示的光掩模32用光照射該基片,然后顯影、漂洗、并再次烘烤,由此按和例36相同的方式在基片上形成一種圖案。用偏振顯微鏡對(duì)每個(gè)象素的周邊進(jìn)行觀察,結(jié)果表明保護(hù)膜覆蓋了淀積在保護(hù)膜和象素之間的界面上的隔離物,并且隔離物依舊留在某些象素中。
      將這個(gè)基片附著到另一個(gè)基片上,構(gòu)成一個(gè)液晶盒,盒間隙為5.0μm。
      通過(guò)真空注入方法,在一個(gè)降低的壓力下將和例36類(lèi)似的包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入該盒中。
      按和例36相同的方式產(chǎn)生液晶器件,并用偏振顯微鏡觀察該液晶盒。結(jié)果,如圖56所示,觀察到許多軸對(duì)稱(chēng)取向受到隔離物擾動(dòng)的象素562。
      然后,將兩個(gè)偏振片固定到液晶盒上,使它們的偏振軸相互垂直,從而得到一個(gè)液晶器件。在向該器件加上一個(gè)電壓的同時(shí)在某個(gè)角度觀察該器件的灰度,結(jié)果表明存在不平整性。在表16中表示出該器件的電-光特性。對(duì)照例12按下述方式產(chǎn)生對(duì)照例12的液晶器件。
      首先,通過(guò)旋涂法向帶有和例36類(lèi)似的透明電極的一個(gè)玻璃基片上均勻涂敷OMR83(15cp),在80℃下烘烤基片30分鐘。
      然后,在該基片上散布顆粒大小為4.0μm的塑料珠,在每平方毫米的基片上散布平均1000個(gè)塑料珠。通過(guò)旋涂法涂敷OMR83(15cp)。
      接著,通過(guò)圖53所示的光掩模32用光照射所得的基片,然后顯影、漂洗、和烘烤,從而在基片上形成一個(gè)絕緣層。這時(shí),雖然不會(huì)觀察到依然留在象素上的隔離物,但隔離物已淀積在保護(hù)膜壁和象素之間的界面上了。
      將這個(gè)基片附著到另一個(gè)玻璃基片上,構(gòu)成一個(gè)液晶盒,盒間隙為4.5μm。
      將類(lèi)似于例36的包含液晶材料和可聚合材料的混合物注入液晶盒,按和例36相同的方式產(chǎn)生一個(gè)液晶盒。
      用顯微鏡觀察這樣獲得的液晶盒。由于和對(duì)照例11相比在象素中存在較少的隔離物,因此軸對(duì)稱(chēng)取向的擾動(dòng)較少;但隔離物7沉積在象素572和保護(hù)膜壁10之間的界面上。因此,在如圖57所示的界面上,取向很可能會(huì)受到隔離物的影響。
      接下去,把兩個(gè)偏振片固定到盒上,使兩個(gè)偏振片的偏振軸相互垂直,從而產(chǎn)生一個(gè)液晶器件。在表16中表示出該液晶器件的電-光特性和不平整性的估算結(jié)果。例37產(chǎn)生例37的液晶器件。
      首先,通過(guò)旋涂法向和例36相似的一個(gè)玻璃基片上均勻涂敷OMR83(cp15),并在80℃下烘烤基片30分鐘。
      然后,通過(guò)旋涂法向該基片涂敷混有顆粒大小為4.0μm的按重量計(jì)為0.05%的塑料珠的OMR83(60cp)。
      通過(guò)圖51所示的光掩模31用光照射該基片,而后顯影、漂洗、并再用光照射,借此對(duì)基片上的絕緣層構(gòu)圖。
      接著,通過(guò)旋涂法向該基片涂敷OMR83(60cp),并在80℃下烘烤基片30分鐘。在此之后,通過(guò)圖53所示的光掩模32用光照射該基片,然后顯影、漂洗、并在120℃下烘烤1小時(shí)。用顯微鏡觀察經(jīng)過(guò)上述構(gòu)圖處理的基片,結(jié)果表明在象素中沒(méi)有任何一個(gè)隔離物,并且隔離物不會(huì)沉積在保護(hù)膜和象素之間的界面上。
      將該基片附著到另一個(gè)基片上,構(gòu)成一個(gè)液晶盒。通過(guò)真空注入法將隨后要描述的一種混合物注入該盒中。該混合物包含0.2g的β-(全氟辛基)丙烯酸酯、0.3g的異冰片基丙烯酸酯、和0.1g的R-684(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.生產(chǎn))作為可聚合材料;0.1g的P-氟苯乙烯作為光聚合阻滯劑;4.25g的ZLI-4792(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn),含按重量計(jì)0.3%的S-811)作為液晶材料;以及0.025g的光聚合引發(fā)劑(Irgacure 651)。
      然后,按照和例36類(lèi)似的方法產(chǎn)生一個(gè)液晶盒。用偏光顯微鏡觀察該液晶盒。結(jié)果,按和例36相同的方式獲得如圖55所示的相當(dāng)均勻的軸對(duì)稱(chēng)取向;具體來(lái)說(shuō),對(duì)于每個(gè)象素,由聚合物區(qū)包圍的液晶區(qū)處在單疇狀態(tài),象素中的取向沒(méi)有受到隔離物的擾動(dòng)。此外,在按正交尼科耳狀態(tài)固定顯微鏡的偏光器和分析器的條件下旋轉(zhuǎn)該液晶盒。似乎有規(guī)律地定位了液晶區(qū)中的消光圖案,并且似乎只旋轉(zhuǎn)了聚合物壁。由此可以看出,在幾乎所有的液晶區(qū)中獲得了均勻的軸對(duì)稱(chēng)取向。
      按照和例36相同的方式產(chǎn)生一個(gè)液晶器件,并且測(cè)量它的電-光特性。在表16中表示出該測(cè)量結(jié)果。在加上電壓的情況下按某一角度觀察該器件的灰度;但沒(méi)有觀察到任何不平整性。
      如以上所述,在例35-37中,通過(guò)使用設(shè)在象素外部的隔離物使盒間隙保持均勻,并且抑制了由外部壓力引起的顯示變化,從而可得到強(qiáng)度和抗沖擊性能優(yōu)異并且可應(yīng)用到大的面積的液晶器件。此外,通過(guò)抑制由隔離物引起的象素中的液晶分子的取向不良、液晶分子取向軸不佳、或者旋錯(cuò)線的形成,可以獲得沒(méi)有任何不平整性(尤其是灰度的不平整性)的、高對(duì)比度、高質(zhì)量的顯示。例38在該例中,產(chǎn)生一種液晶器件,其中的液晶分子在不進(jìn)行磨擦過(guò)程的條件下就能軸對(duì)稱(chēng)取向。
      使用和例1類(lèi)似的帶有由ITO制成的透明電極的一對(duì)玻璃基片。向這對(duì)基片中的一個(gè)基片涂敷用作取向膜的聚酰亞胺材料AL4552(由Nippon Synthetic Rubber Co,Ltd.生產(chǎn))。然后,在該基片上形成和例19類(lèi)似的絕緣膜,并對(duì)其構(gòu)圖,由此在基片上形成一個(gè)間隙保持部件,該部件由混入了隔離物的壁形絕緣層構(gòu)成。
      在另一個(gè)基片上形成聚酰亞胺材料AL4552,并使用密封劑將兩個(gè)基片附著在一起,以構(gòu)成一個(gè)液晶盒。
      通過(guò)真空注入方法向液晶盒注入液晶組合物ZLI-4801-000(由Merck &amp; Co.,Inc.生產(chǎn);含按重量計(jì)0.3%的S-811,d/p(盒間隙/手征間距)=0.25),從而獲得具有90°扭曲取向的液晶層。
      然后,為了控制液晶板的液晶區(qū)中的液晶分子的取向,進(jìn)行和例4相似的加熱步驟和加電壓步驟,由此按和例4相同的方式產(chǎn)生了液晶區(qū)均勻地且軸對(duì)稱(chēng)地取向的液晶盒。
      在該例產(chǎn)生的液晶板中,和常規(guī)的單軸取向不同,不使用常規(guī)液晶盒中使用的磨擦步驟就可實(shí)現(xiàn)對(duì)大視角液晶器件有效的軸對(duì)稱(chēng)取向。此外,由于在象素外部的遮光層中有效地形成了由包括隔離物的絕緣體組成的間隙保持部件,提高了盒間隙的均勻性,顯著改善了板的強(qiáng)度和抗沖擊性能。
      如以上所述,按本發(fā)明,通過(guò)在象素外部設(shè)置絕緣體使盒間隙均勻,可獲得具有優(yōu)異的強(qiáng)度和抗沖擊性能,并可應(yīng)用到大面積處的顯示器件。因此不必在液晶層或液晶區(qū)設(shè)置隔離物。通過(guò)抑制象素中由隔離物引起的液晶分子取向不佳、取向軸不適、和旋錯(cuò)線的形成,就可獲得沒(méi)有任何不平整性(尤其是沒(méi)有灰度的不平整性)的、具有高對(duì)比度的高質(zhì)量顯示。
      通過(guò)調(diào)整設(shè)在象素外部的絕緣體的材料和位置,可改變基片上的表面張力,或者改變盒間隙,從而可以控制聚合物區(qū)和液晶區(qū)的位置和結(jié)構(gòu)形狀。此外,通過(guò)非磨擦過(guò)程可使液晶分子沿兩個(gè)或多個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)取向。
      通過(guò)在象素外部有選擇性地形成聚合物區(qū)以使聚合物區(qū)能與在象素外部形成的絕緣體結(jié)合在一起,可抑制外部壓力引起的顯示變化,并改善了抗沖擊性能。
      此外,通過(guò)在一個(gè)基片上的每個(gè)象素的中心對(duì)凸出部分和凹入部分中的任一部分、或者對(duì)這兩個(gè)部分進(jìn)行構(gòu)圖,可使液晶分子均勻軸對(duì)稱(chēng)取向,并有規(guī)律地排列取向軸的位置,并且可獲得沒(méi)有任何不平整性的令人滿(mǎn)意的顯示。
      可部分使用或全部使用至少一個(gè)絕緣膜作為設(shè)在象素外部的絕緣體。在這種情況下,當(dāng)液晶區(qū)通過(guò)相分離從包括液晶材料和可聚合材料的混合物中生長(zhǎng)時(shí),可以選擇絕緣體的材料以使液晶區(qū)穩(wěn)定形成。當(dāng)向絕緣體添加至少一種有色添加劑(例如,黑色添加劑)時(shí),還可將絕緣體用作BM,使旋錯(cuò)線成為看不見(jiàn)的線。此外,當(dāng)在絕緣體中包括至少由無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料構(gòu)成的隔離物時(shí),最終得到的液晶盒不可能受到使用溫度環(huán)境、外部壓力、等因素的影響,并且盒間隙可保持均勻。
      在上述絕緣體由至少兩種材料構(gòu)成的情況下,最好把液晶材料分成象素,并且按照液晶材料和可聚合材料之間的表面張力關(guān)系式在象素外部形成聚合物區(qū)。
      當(dāng)在混合物相分離期間給液晶盒加上電壓、磁場(chǎng)、或者兩者都加上,對(duì)稱(chēng)軸可沿基片的垂直方向排列,因此可以實(shí)現(xiàn)更加均勻的取向控制。
      在不利用聚合物材料和液晶材料的相分離的情況下,可在基片上形成控制液晶分子取向的取向膜,不必進(jìn)行取向處理就可在不擾動(dòng)液晶分子取向的情況下實(shí)現(xiàn)取向控制。
      使液晶區(qū)中的液晶分子在每個(gè)象素中軸對(duì)稱(chēng)取向,并且使隔離物只存在在液晶區(qū)的對(duì)稱(chēng)軸或其附近,就可以使液晶分子的取向軸只存在在液晶區(qū)的對(duì)稱(chēng)軸或其附近。因此,液晶分子可相對(duì)于液晶區(qū)的對(duì)稱(chēng)軸或其附近軸對(duì)稱(chēng)取向,從而可得到?jīng)]有任何不平整性的、具有均勻顯示的、高質(zhì)量的液晶器件。
      按照本發(fā)明,在每個(gè)象素中的液晶分子輻射狀取向的液晶器件中,可以防止由象素中和象素與聚合物壁間的界面上存在的隔離物引起的對(duì)顯示特性的不利效果,例如可以防止因液晶區(qū)的取向擾動(dòng)和取向軸的位置移動(dòng)引起的不平整性的增大。
      此外,按本發(fā)明規(guī)定了包括隔離物的絕緣體的表面自由能,因此隔離物的散布情況是令人滿(mǎn)意的,從而可得到一個(gè)優(yōu)選的盒間隙。因此,不必用濕法或干法在基片上散布隔離物,簡(jiǎn)化了步驟,并且使步驟清晰。
      在不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思的條件下,對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),各種其它的改進(jìn)都是顯而易見(jiàn)的,并且是很容易作出來(lái)的。因此不期望把這里所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍只局限于這里所提出的說(shuō)明書(shū),期望對(duì)權(quán)利要求書(shū)有廣義地解釋。
      權(quán)利要求
      1.一種液晶器件,包括一對(duì)彼此相對(duì)的基片,在它們之間插入液晶層,至少一個(gè)基片是透明的,其中用一個(gè)遮光層覆蓋隔離物,所提供的隔離物可規(guī)定每個(gè)象素的大小,形成用于保持基片間間隙的間隙保持裝置,并且象素中的液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      2.如權(quán)利要求1的液晶器件,其中在象素的外面形成用作間隙保持裝置的絕緣體。
      3.一種液晶器件,包括一對(duì)彼此相對(duì)的基片,在它們之間插入一個(gè)包含聚合物區(qū)和液晶區(qū)的組合物,至少一個(gè)基片是透明的,其中,隔離物存在于象素之外的聚合物區(qū)內(nèi)。
      4.如權(quán)利要求3的液晶器件,其中在液晶區(qū)的液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      5.一種液晶器件,包括一對(duì)彼此相對(duì)的基片,在它們之間插入一個(gè)包含聚合物區(qū)和液晶區(qū)的組合物,至少一個(gè)基片是透明的,其中,在聚合物區(qū)內(nèi)形成用于保持基片之間間隙的間隔保持裝置,即絕緣體。
      6.如權(quán)利要求5的液晶器件,其中在液晶區(qū)的液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      7.如權(quán)利要求5的液晶器件,其中用作間隙保持裝置的絕緣體至少包括一層。
      8.如權(quán)利要求7的液晶器件,其中至少一個(gè)絕緣體由光敏樹(shù)脂層構(gòu)成。
      9.如權(quán)利要求7的液晶器件,其中絕緣體的至少一層由聚合物膜構(gòu)成。
      10.如權(quán)利要求9的液晶器件,其中的聚合物膜由一干式膜組成,干式膜由光敏樹(shù)脂組合物或光敏聚合物制成。
      11.如權(quán)利要求5的液晶器件,其中由聚合物膜或聚合物片構(gòu)成的用于隔離象素的聚合物壁設(shè)在象素的外部。
      12.如權(quán)利要求10的液晶器件,其中對(duì)聚合膜進(jìn)行曝光和顯影,以矩陣方式設(shè)置聚合物膜。
      13.如權(quán)利要求9的液晶器件,其中用作間隔保持裝置的隔離物包括在聚合物膜內(nèi)。
      14.如權(quán)利要求9的液晶器件,其中至少一個(gè)象素由聚合物壁包圍,該聚合物壁由聚合物膜和通過(guò)包含可光固化樹(shù)脂和液晶的混合物的相分離而固化的樹(shù)脂構(gòu)成。
      15.如權(quán)利要求9的液晶器件,其中的一個(gè)或多個(gè)絕緣體是在聚合物膜的任一面上形成的。
      16.如權(quán)利要求15的液晶材料,其中的絕緣體由光敏樹(shù)脂層構(gòu)成。
      17.如權(quán)利要求9的液晶材料,其中的聚合物膜包含染料,聚合物膜起遮光層的作用。
      18.一種液晶器件,包括一對(duì)彼此相對(duì)的基片,在它們之間插進(jìn)一個(gè)包含聚合物區(qū)和液晶區(qū)的組合物,至少一個(gè)基片是透明的,該液晶區(qū)形成象素,其中,至少由一層組成的絕緣體設(shè)在聚合物區(qū),并且預(yù)先混合在至少一層中的隔離物在基片之間保持一個(gè)間隙。
      19.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中的象素至少包括其中的液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的一個(gè)區(qū)域。
      20.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中,在液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的區(qū)域內(nèi)設(shè)置延伸到兩個(gè)基片的聚合物壁,以此作為使液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的裝置。
      21.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中,在一對(duì)基片的至少一個(gè)基片上使液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)取向的區(qū)域的中心對(duì)凸出部分和凹入部分中的任一部分制作圖案,以此作為使液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)取向的裝置。
      22.如權(quán)利要求1的液晶器件,其中,在一對(duì)基片中的至少一個(gè)基片上使液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)取向的區(qū)域中設(shè)置球粒,以此作為使液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)取向的裝置。
      23.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中對(duì)隔離物進(jìn)行設(shè)置,使其能在使液晶分子至少在兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向的區(qū)域的中心由一個(gè)絕緣體覆蓋。
      24.如權(quán)利要求2的液晶器件,其中的隔離物通過(guò)一個(gè)樹(shù)脂層固定,通過(guò)對(duì)混進(jìn)隔離物的樹(shù)脂構(gòu)圖來(lái)形成該樹(shù)脂層,并且覆蓋隔離物的遮光層的寬度D2滿(mǎn)足關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是樹(shù)脂層的寬度,r2是隔離物沿樹(shù)脂層的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2。
      25.如權(quán)利要求3的液晶器件,其中存在隔離物的聚合物區(qū)的寬度D滿(mǎn)足關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是隔離物沿聚合物區(qū)的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2,A是從隔離物的中心沿聚合物區(qū)的寬度方向至聚合物區(qū)的一端的距離。
      26.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中包括絕緣體的隔離物在內(nèi)的層的寬度D滿(mǎn)足關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是隔離物沿包括絕緣體的隔離物在內(nèi)的層的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2,A是從隔離物的中心沿包括絕緣體的隔離物在內(nèi)的層的寬度方向至包括絕緣體的隔離物在內(nèi)的層的一端的距離。
      27.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中的絕緣體由包括隔離物的一層以及不包括隔離物的至少一層組成,不包括隔離物的至少一層的寬度D2滿(mǎn)足關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是包括隔離物的那一層的寬度,r2是隔離物沿包括隔離物那層的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2。
      28.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中的絕緣體由包括隔離物的一層和不包括隔離物的至少一層組成,包括隔離物的一層的寬度滿(mǎn)足關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是隔離物沿包括絕緣體的隔離物的那層的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2,A是從隔離物的中心沿包括絕緣體的隔離物的層的寬度方向至包括絕緣體的隔離物那層的一端的距離,不包括隔離物的至少一層的寬度D2滿(mǎn)足關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是包括隔離物那層的寬度,r2是隔離物沿包括隔離物那層的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2。
      29.一種制造權(quán)利要求1的液晶器件的方法,包括如下步驟通過(guò)對(duì)至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的至少一個(gè)基片實(shí)行的非磨擦過(guò)程形成調(diào)整液晶層的取向的裝置;在帶有調(diào)整取向的裝置的基片上或者在另一個(gè)基片上對(duì)規(guī)定象素大小的遮光層構(gòu)圖,并且對(duì)在遮光層上包括隔離物的可聚合材料構(gòu)圖,從而形成間隙保持裝置,用于保持基片之間的間隙;固定這對(duì)基片對(duì)使它們彼此相對(duì),從而獲得液晶盒;以及用液晶填充該液晶盒。
      30.一種制造液晶器件的方法,包括如下步驟在至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的一個(gè)基片上對(duì)包括隔離物的可聚合材料構(gòu)圖;固定這對(duì)基片以使它們彼此相對(duì),并在基片之間形成帶有隔離物的一個(gè)均勻的間隙,從而構(gòu)成一個(gè)液晶盒;以及用包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的一種混合物填充液晶盒,并且通過(guò)聚合作用使該混合物相分離,從而得到包括對(duì)應(yīng)于已構(gòu)圖的可聚合材料的那些部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      31.一種制造液晶器件的方法,包括如下步驟對(duì)在至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的一個(gè)基本上至少包括一層的用作間隙保持裝置的絕緣體制圖,固定這對(duì)基片以使它們彼此相對(duì),并且在基片之間形成帶有隔離物的均勻間隙以構(gòu)成一個(gè)液晶盒;用包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的一種混合物填充液晶盒,并且通過(guò)聚合作用使該混合物相分離,從而得到包括對(duì)應(yīng)于構(gòu)圖的可聚合材料的那些部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      32.如權(quán)利要求31的制造液晶器件的方法,其中對(duì)于至少一層的絕緣體,用光敏樹(shù)脂作間隙保持裝置。
      33.一種制造液晶器件的方法,包括如下步驟對(duì)一個(gè)絕緣體制圖,該絕緣體在至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的一個(gè)基片上包括至少一個(gè)光敏樹(shù)脂層,該至少一個(gè)光敏樹(shù)脂層是與隔離物混合在一起的;固定這對(duì)基片使它們彼此相對(duì),并且在基片之間形成一個(gè)帶有隔離物的均勻間隙,從而構(gòu)成一個(gè)液晶盒;以及用包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的一種混合物填充液晶盒,并且通過(guò)聚合作用使該混合物相分離,從而得到包括對(duì)應(yīng)于構(gòu)圖的可聚合材料的那些部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      34.如權(quán)利要求33的制造液晶器件的方法,其中在通過(guò)聚合作用使包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物相分離的步驟中,混合物在均勻溶混溫度或更高溫度下發(fā)生聚合,并相分離成液晶材料和可聚合材料,并且冷卻液晶盒以便按規(guī)律提供液晶區(qū)和聚合物區(qū)。
      35.如權(quán)利要求33的制造液晶器件的方法,其中,在通過(guò)聚合作用使包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物相分離的步驟中,聚合物從均勻溶混溫度開(kāi)始冷卻,借此使混合物通過(guò)聚合作用分離成液晶材料和可聚合材料以便按規(guī)律提供液晶區(qū)和聚合物區(qū)。
      36.一種液晶器件,包括一對(duì)基片,在它們中間插入包含聚合物區(qū)和液晶區(qū)的組合物,至少一個(gè)基片是透明的,其中液晶分子相對(duì)于絕緣體構(gòu)成的軸線在象素中軸對(duì)稱(chēng)地取向,并且提供隔離物使其能由這些軸線覆蓋。
      37.如權(quán)利要求36的液晶器件,其中由絕緣體構(gòu)成的軸線由聚合物組成。
      38.一種產(chǎn)生權(quán)利要求37的液晶器件的方法,包括如下步驟在至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的一個(gè)基片上形成包括隔離物的聚合物島;固定這對(duì)基片以使它彼此相對(duì),并在它們之間形成均勻的間隙以構(gòu)成液晶盒;在液晶盒中注入包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的一種混合物;以及使混合物在等于或高于均勻溶混的溫度下聚合,從而把混合物相分離為液晶材料和可聚合材料,由此產(chǎn)生圍繞聚合物島的液晶區(qū)以及在其它部分中的聚合物區(qū)。
      39.一種制造權(quán)利要求37的液晶顯示器件的方法,包括如下步驟在至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的一個(gè)基片上形成包括隔離物的聚合物島;固定這對(duì)基片以使它們彼此相對(duì),并且在它們之間形成均勻間隙,以構(gòu)成一個(gè)液晶盒;在液晶盒中注入包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的一種混合物;以及從均勻溶混溫度開(kāi)始冷卻該混合物,由此使混合物相分離成液晶材料和可聚合材料,并且產(chǎn)生圍繞聚合物島的液晶區(qū)和在其它部分中的聚合物區(qū)。
      40.如權(quán)利要求33的制造液晶器件的方法,其中在對(duì)包括隔離物的可聚合材料構(gòu)圖的步驟中,對(duì)可聚合材料構(gòu)圖以使可聚合材料的寬度D滿(mǎn)足關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是隔離物沿可聚合材料的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2,A是從隔離物的中心沿可聚合材料的寬度方向至可聚合材料一端的距離。
      41.如權(quán)利要求33的制造液晶器件的方法,其中在對(duì)包括隔離物的可聚合材料構(gòu)圖的步驟之前或之后,還要對(duì)與該可聚合材料不同的至少一層構(gòu)圖,使其寬度D2滿(mǎn)足關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是包括隔離物的可聚合材料的寬度,r2是隔離物沿該包括隔離物的可聚合材料的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2。
      42.按照權(quán)利要求33的制造液晶器件的方法,其中在對(duì)包括隔離物的可聚合材料構(gòu)圖的步驟中,對(duì)該可聚合材料構(gòu)圖,使可聚合材料的寬度D滿(mǎn)足關(guān)系式r1<A≤D/2,其中r1是隔離物沿可聚合材料的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2,A是從隔離物的中心到可聚合材料的一端的距離,并且在對(duì)包括隔離物的可聚合材料構(gòu)圖的步驟之前或之后,還要對(duì)與該可聚合材料不同的至少一層構(gòu)圖,使其寬度D2滿(mǎn)足關(guān)系式D1+4r2<D2,其中D1是包括隔離物的可聚合材料的寬度,r2是隔離物沿包括隔離物的可聚合材料的寬度方向的長(zhǎng)度的1/2。
      43.如權(quán)利要求33的制造液晶器件的方法,其中在相分離和聚合期間,將電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的至少一種場(chǎng)加到設(shè)在一對(duì)基片之間的混合物上。
      44.制造權(quán)利要求9的液晶器件的方法,包括如下步驟對(duì)要壓力附著聚合物膜的那個(gè)基片預(yù)加熱,該基片可以是至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的任何一個(gè)基片;使聚合物膜壓力附著到該基片上;加熱該聚合物膜和基片,同時(shí)使聚合物膜壓力附著到該基片上;將聚合物膜構(gòu)圖成任意形狀;彼此固定這對(duì)基片,以獲得液晶盒;以及用包含至少一種液晶材料和一種可聚合材料的混合物填充液晶盒,并且使混合物相分離聚合,從而得到包括對(duì)應(yīng)于構(gòu)圖的聚合物膜的那些部分的聚合物區(qū)和在其它部分中的液晶區(qū)。
      45.制造權(quán)利要求9的液晶器件的方法,包括如下步驟對(duì)至少一個(gè)是透明的一對(duì)基片中的任何一個(gè)基片上象素外部的聚合物干式膜構(gòu)圖;相互固定這對(duì)基片,以得到一個(gè)液晶盒;以及用液晶填充液晶盒。
      46.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中的包括隔離物的疊層形狀的絕緣體由可聚合樹(shù)脂構(gòu)成。
      47.如權(quán)利要求46的液晶器件,其中可聚合材料在聚合后的表面自由能約為70mN/m,或更小。
      48.如權(quán)利要求46的液晶器件,其中可聚合材料在聚合后的表面自由能的極化分量的范圍是約5mN/m到40mN/m。
      49.如權(quán)利要求47的液晶器件,其中的可聚合材料是一種可聚合的樹(shù)脂。
      50.如權(quán)利要求47的液晶器件,其中的可聚合材料是一種可熱聚合的樹(shù)脂。
      51.如權(quán)利要求18的液晶器件,其中在由包括隔離物的可聚合材料構(gòu)成的層上形成由可聚合樹(shù)脂構(gòu)成的至少一層。
      52.一種制造液晶器件的方法,該器件包括一對(duì)彼此相對(duì)的基片,在基片之間插入顯示介質(zhì),至少一個(gè)基片是透明的,該方法包括如下步驟在至少一個(gè)基片上涂敷絕緣體(第一絕緣膜涂敷步驟);在絕緣體上散布隔離物并在隔離物上涂敷另一個(gè)絕緣體,或者在絕緣體上涂敷包括隔離物的絕緣體(第二絕緣膜涂敷步驟);對(duì)包括隔離物的絕緣體構(gòu)圖,使圖案寬度D′滿(mǎn)足關(guān)系式D′≤D-2S,其中D是最終的圖案寬度,S是沿長(zhǎng)軸方向的隔離物的直徑或大小(第一構(gòu)圖步驟);在經(jīng)受了第一構(gòu)圖步驟的基片上涂敷絕緣體(第三絕緣膜涂敷步驟);對(duì)在第三絕緣膜涂敷步驟中按最終的圖案寬度D涂敷的絕絕體構(gòu)圖,使得在第一構(gòu)圖步驟之后并且在第三絕緣膜涂敷步驟之前與絕緣體一端保持一定距離的隔離物能由絕緣體覆蓋(第二構(gòu)圖步驟)。
      53.如權(quán)利要求52的制造液晶器件的方法,其中使顯示介質(zhì)具有液晶區(qū)和聚合物區(qū),液晶區(qū)中的液晶分子至少在兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)地或隨機(jī)地取向。
      54.如權(quán)利要求52的制造液晶器件的方法,其中使顯示介質(zhì)具有液晶區(qū)和聚合物區(qū),液晶區(qū)中的液晶分子沿一個(gè)方向取向。
      55.如權(quán)利要求52的制造液晶器件的方法,其中使用光敏材料作絕緣體中的至少一層,這樣的絕緣體用于第一、第二、和第三絕緣膜涂敷步驟中。
      56.如權(quán)利要求5的液晶器件,其中的象素至少包括一個(gè)其中的液晶分子至少沿兩個(gè)方向軸對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)取向的區(qū)域。
      全文摘要
      本發(fā)明的液晶器件包括一對(duì)彼此相對(duì)的基片,在基片之間插入包含聚合物區(qū)和液晶區(qū)的組合物,至少一個(gè)基片是透明的,其中在聚合物區(qū)形成一個(gè)絕緣體,即用于保持基片之間間隙的間隙保持裝置。
      文檔編號(hào)G02F1/13GK1151025SQ9511886
      公開(kāi)日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月9日
      發(fā)明者大西憲明, 岡本正之, 平井敏幸, 山田信明, 長(zhǎng)江伸和, 近藤正彥, 寺下慎一 申請(qǐng)人:夏普公司
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