專利名稱：液晶器件盒厚控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬液晶光電子器件及液晶顯示領(lǐng)域，具體為一種控制液晶器件盒厚的方法。
背景技術(shù)：
近數(shù)十年來，液晶顯示得到了越來越廣泛的應(yīng)用，從鐘表顯示、冰箱、空調(diào)、音像設(shè)備的控制顯示，到近代通訊工具如手機、可視電話的顯示，再到攝像機、數(shù)碼相機的監(jiān)視器、電腦顯示器、液晶投影儀和液晶大屏幕電視。隨著液晶顯示技術(shù)的進步，對制造器件的工藝要求也愈來愈高。以LCOS(Liquid Crystal on silicon)前向投影儀和背投大屏幕所用的液晶芯片為例，其像素尺度已在10微米之下(如8微米×8微米)，它的厚度為3～6微米。傳統(tǒng)控制液晶器件厚度的方法，是在顯示區(qū)域撒播與厚度大小相當?shù)牟ＡЩ蛩芰狭Ｗ硬⒓舆吙蚰z。這些玻璃或塑料微粒的尺度已與像素大小相近，像素被它們填充將失去大部分光電功能而成為缺陷，在投影放大后這些缺陷就更為顯著。同時投影液晶芯片要有非常高的厚度均勻性，否則投影放大后將顯示強度和顏色的不均勻性，所以單在顯示區(qū)域外印刷上微珠加邊框膠作盒厚的控制，難以得到均勻的盒厚，也難以保證產(chǎn)品的成品率。不但LCOS顯示器存在這一問題，其它高分辨率液晶顯示器也有這一問題。
因為液晶器件對工作環(huán)境要求寬松，工作穩(wěn)定可靠，壽命長，驅(qū)動電壓低，制作成本低，再加上液晶顯示器多年來發(fā)展所儲備的深厚技術(shù)淀積，近年來，在國際上，液晶光電子器件異軍突起，展示了它們在高科技領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景。例如，在光通訊領(lǐng)域，有彌補光纖放大器對不同波長放大作用不同的液晶能量均衡器，有用于交叉連接的液晶光開關(guān)；在光信息處理領(lǐng)域，有用于激光雷達和激光制導(dǎo)的液晶無慣性光束偏轉(zhuǎn)器，有可編程的液晶相位空間光調(diào)制器，用它已實現(xiàn)了在生物技術(shù)和納米材料科學上大有作為的可程控的動態(tài)光鑷；在信息存儲方面用全息聚合物分散液晶實現(xiàn)了可開關(guān)的圖像存儲。上面例舉了大量液晶光電子器件中的少數(shù)幾個。這些液晶光電子器件大部分利用在電場作用下液晶分子轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生光程變化，為了得到顯著的作用，一般都采用高雙折射率差的液晶(非常光和尋常光的折射率差在0.2～0.5之間)。如果再在這些器件中使用傳統(tǒng)的玻璃微珠或塑料微珠作間隔來控制液晶器件的盒厚，一方面減少光束通道中的光電效應(yīng)，另外微珠的折射率難以和非常光、尋常光的折射率同時匹配，因而引起散射，增加了插入損耗。這些器件是依靠電場改變光程而產(chǎn)生作用的，所以在尺寸較大的器件制作中對光程的均勻性，也就是對盒厚精度比顯示器還要高。如果只用印刷邊框膠來作器件盒厚的支撐是難以克服器件基板變形而引進的光程誤差的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種液晶器件(包括液晶顯示器和液晶光電子器件)的盒厚控制方法。它可以避開液晶器件的光束通道和液晶光電功能區(qū)域，設(shè)計液晶器件盒厚支撐的形狀、位置和大小，從而得到精確的均勻盒厚控制，為高分辨率液晶顯示器及液晶光電子器件獲得優(yōu)良的光電性能提供了條件。
本發(fā)明提出的控制液晶器件盒厚的方法，具體步驟如下用勻膠機將聚酰亞胺溶液在液晶器件基板上旋膠成膜，通過光刻或套刻，在液晶器件的基板上制作控制液晶盒厚度的聚酰亞胺支撐定點和/或邊框，使支撐點避開液晶器件的光線通道和光電功能區(qū)域；調(diào)整聚酰亞胺支撐點的大小和密度，以控制液晶器件厚度的均勻性；調(diào)節(jié)聚酰亞胺溶液濃度及旋涂時勻膠的速度，以控制聚酰亞胺支撐的高度，從而控制液晶器件的厚度。
本發(fā)明中，勻膠機的涂膠轉(zhuǎn)速一般為1800轉(zhuǎn)/分鐘～9000轉(zhuǎn)/分鐘，聚酰亞胺溶液的重量百分比濃度為25％～10％。聚酰亞胺溶液在液晶器件基板上旋膠成膜后，在120-150℃下烘30～40分鐘。
本發(fā)明中，這種支撐邊框和支撐點可以有三種組合方式(1)單獨制作聚酰亞胺邊框，這一般是對較小尺寸的液晶器件而言，如15mm×15mm以下；(2)只在液晶器件像素間隙中制作聚酰亞胺支撐點；使支撐點跨在相鄰四個像素間隙的十字交叉點上。一般地，支撐點按盒厚均勻性控制要求，可每隔一個像素或每隔幾個像素設(shè)置一個，再同時配合以傳統(tǒng)液晶工藝中的邊框膠印刷技術(shù)即可得到高度均勻的液晶顯示器盒厚；(3)同時制作聚酰亞胺邊框和像素間隙中的支撐點。與另一塊基板相合組成的液晶器件周邊用環(huán)氧膠合。
本發(fā)明中，制作的液晶盒支撐邊框或支撐點形狀、尺寸、分布、位置由光刻中的掩膜板決定，支撐的高度由調(diào)節(jié)聚酰亞胺溶液濃度和勻膠速度配合來控制。當像素間隙比較大時，支撐點可作得比間隙小，當像素間隙比較小時，(如LCOS的像素間隙在1微米左右)，支撐點可作得比間隙大。一般，支撐點的高度可做到0.8-20微米，支撐點的大小可做到1×1-50×50微米。
本發(fā)明進一步具體描述如下根據(jù)液晶器件盒厚的要求選擇適當濃度的聚酰亞胺溶液和適當?shù)膭蚰z速度，在液晶器件的一塊基板上旋膠成膜，在120-150℃烘30～40分鐘(由成膜的厚度來選擇烘烤時間)，涂光刻膠，加掩膜板曝光，用重量百分比濃度2.38％的四甲基氫氧化銨作顯影和腐蝕，再經(jīng)后烘，去膠等常規(guī)光刻工藝，得到的液晶盒支撐圖形，在200℃下烘烤2小時進行亞胺化，即在液晶器件的一塊基板上得到與掩膜板相應(yīng)的支撐，兩塊液晶盒的基板相合，壓平膠合，即得到所需厚度及均勻厚度的液晶器件盒。
用本發(fā)明方法制作的聚酰亞胺間隔可以根據(jù)液晶器件的需要定點放置液晶盒的支撐，它的厚度可由調(diào)節(jié)聚酰亞胺溶液的濃度和勻膠的速度來決定，從而達到我們所需的精確厚度，控制支撐點的密度，大小和邊框的寬度，可以得到均勻的液晶盒厚。除此以外，形成的聚酰亞胺支撐與基板結(jié)合牢固，可清洗，化學、機械和熱穩(wěn)定性好，而且用這種方法作液晶器件的間隔，價格十分低廉。本發(fā)明可用于下列運轉(zhuǎn)模式的液晶器件盒厚控制包括液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)器件、液晶相分離復(fù)合膜器件、全息聚合物分散液晶器件、聚合物分散液晶器件、主動尋址的高分辨本領(lǐng)的液晶顯示器和鐵電液晶顯示器及空間光調(diào)制器，被動尋址的液晶及鐵電液晶顯示器及空間光調(diào)制器等。
具體實施例方式
以下通過具體例子進一步描述本發(fā)明。
實施例1，作全息聚合物分散液晶光開關(guān)的盒厚控制用25％的聚酰亞胺溶液，以2000轉(zhuǎn)/分鐘的速度在勻膠機上對ITO基板旋膠成膜，在130℃烘40分鐘，然后涂光刻膠，經(jīng)前烘，加掩膜板曝光，掩膜板的圖形適合在15×15mm的器件上作3mm寬的含進樣口的邊框，用2.38％的四甲基氫氧化銨作顯影和腐蝕，再經(jīng)后烘，去膠等常規(guī)光刻工藝，得到的聚酰亞胺邊框厚度為9微米，這樣用一塊邊框厚度為9微米的ITO基板與另一塊無邊框的ITO基板相合壓平，四周用環(huán)氧膠合，便可得到9微米厚的均勻厚度的液晶盒；若用兩塊都有邊框的ITO基板相合，壓平，四周用環(huán)氧膠合，得到稍大于18微米厚的均勻厚度的液晶盒。用它制作全息聚合物分散液晶光開關(guān)，記錄全息后得到衍射效率為80％的體位相全息光柵。
實施例2，作液晶相位調(diào)制器盒厚控制
用濃度為20％的聚酰亞胺溶液在有光刻圖形的ITO基板上，以1800轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋膠成膜，在150℃烘30分鐘，涂光刻膠，前烘后加掩膜板套刻邊框及像素間隙中的支撐點，邊框?qū)挾葹?mm，支撐點大小為10微米×10微米，相鄰支撐點在兩個相互垂直方向的距離為3mm，曝光后用四甲基氫氧化銨作顯影和腐蝕，經(jīng)后烘去膠，在200℃下亞胺化2小時，形成帶聚酰亞胺支撐邊框和支撐點的ITO圖形基板，經(jīng)定向處理后與另一塊定向處理后的ITO基板相合，壓平，膠合，組成的液晶相位調(diào)制器盒厚為6微米。在單色綠光下檢測其盒厚均勻性，在30×25mm區(qū)域內(nèi)，液晶盒兩基板平行度為1/4光圈。
實施例3，透射式鐵電液晶顯示器盒厚控制用濃度為15％的聚酰亞胺溶液，在有光刻電極圖形的ITO基板上，以4000轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋膠成膜，120℃烘35分鐘，涂光刻膠加掩膜板在電極間隙套刻支撐點，因顯示器的像素大小為0.285mm×0.285mm，間隙為10微米，光刻的支撐點大小為5微米×5微米，在相互垂直的方向支撐點相鄰距離為6個像素，曝光后經(jīng)顯影、腐蝕、后烘、去膠及亞胺化，經(jīng)定向處理，與另一塊帶ITO電極經(jīng)定向處理的ITO基板按對準標記垂直相合，得到1.5微米厚的鐵電液晶盒，并在對角線為53mm的顯示區(qū)域得到了色彩和強度均勻的顯示，這證明盒厚的高度均勻性。
實施例4，反射式鐵電液晶空間光調(diào)制器盒厚控制用15％濃度的聚酰亞胺溶液在有光刻電極圖形的ITO基板上，以9000轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋膠成膜，130℃烘30分鐘，再涂光刻膠，前烘后加掩膜板套刻像素間間隙中的支撐點，支撐點兩相互垂直方向相鄰距離為1.5mm，支撐點大小為3微米×3微米，曝光后顯影、腐蝕、后烘、去膠，在200℃下亞胺化2小時，定向后與另一塊定向過的帶電極圖形的鋁板按對準標記垂直相合，壓平，膠合得到了0.8微米厚的反射式鐵電液晶盒，并在對角線為18mm的區(qū)域上得到了色彩和強度均勻的強度調(diào)制。
權(quán)利要求
1.一種液晶器件盒厚的控制方法，其特征在于用勻膠機將聚酰亞胺溶液在液晶器件基板上旋膠成膜，通過光刻或套刻，在液晶器件的基板上制作控制液晶盒厚度的聚酰亞胺支撐定點和/或邊框，使支撐點避開液晶器件的光線通道和光電功能區(qū)域；調(diào)整聚酰亞胺支撐點的大小和密度，以控制液晶器件厚度的均勻性；調(diào)節(jié)聚酰亞胺溶液濃度及旋涂時勻膠的速度，以控制聚酰亞胺支撐的高度，從而控制液晶器件的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于勻膠機涂膠轉(zhuǎn)速為1800-9000轉(zhuǎn)/分鐘；聚酰亞胺溶液的重量百分比濃度為10-25％；聚酰亞胺溶液在液晶器件基板上旋膠成膜后在120-150℃下烘30-40分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于聚酰亞胺支撐點和支撐邊框有3種組合形式(1)單獨制作邊框；(2)只在液晶器件像素間隙中制作支撐點，使支撐點跨在相鄰4個像素間隙的十字交叉點上；(3)同時制作邊框和像素間隙中的支撐點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中的控制方法，其特征在于液晶器件厚度控制范圍在0.8微米到20微米。
全文摘要
本發(fā)明為一種控制液晶器件盒厚的方法。具體是用勻膠機將聚酰亞胺溶液在液晶器件基板上旋膠成膜，通過光刻或套刻，在液晶器件的基板上制作控制液晶盒厚度的聚酰亞胺支撐定點和/或邊框，使支撐點避開液晶器件的光線通道和光電功能區(qū)域；調(diào)整聚酰亞胺支撐點的大小和密度，以控制液晶器件厚度的均勻性；調(diào)節(jié)聚酰亞胺溶液濃度及旋涂時勻膠的速度，以控制聚酰亞胺支撐的高度，從而控制液晶器件的厚度。
文檔編號B05D1/00GK1492261SQ0315076
公開日2004年4月28日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者徐克璹, 劉言軍, 邢中菁, 徐克 申請人:復(fù)旦大學