CN1124511C - 液晶显示装置及其制造方法和利用该装置的液晶投影器 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置，包含：一形成包含显示区的第一区的第一含聚合物的液晶区，以及包含不同于第一区的第二区的第二含聚合物的液晶区，其特征在于，第一含聚合物的液晶区中的聚合物和第二含聚合物的液晶区中的聚合物分别具有彼此不同的网格结构。

Description

液晶显示装置及其制造方法和 利用该装置的液晶投影器

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，其中的液晶中混合有高聚物，本发明还涉及一种利用该液晶装置的液晶投影器以及制造液晶显示装置的方法。

背景技术

近些年来，液晶显示装置已广泛用于各种装置中，因为它们具有如下的优点：尺寸薄、可低电压驱动、节省功耗等，正如已知的对角线尺寸超过10英寸的直视型显示器所体现的。此外，通过提供一液晶显示屏和光学系统在一大的屏幕上实现显示的液晶投影器，随着计算机的普遍推广已经作为实用的具有高清晰度和高亮度的商业制品投入市场。

在这些液晶显示屏中使用的液晶通常为TN(扭曲向列型)液晶，其与主要在常规屏中使用的STN(超扭曲向列型)液晶比较具有高的响应速度和对比度，使得能够显示高质量的图像。

然而，在采用TN液晶的显示装置中，由于偏振片的存在光的损失是很大的，因此限制了亮度。特别是，在需要高亮度的投影型液晶显示装置的情况下，TN液晶显示装置的这一缺点是很明显的。

为了克服该缺点，已经针对利用各种液晶的液晶显示装置提出各种方案，例如“PNLC(聚合物网格液晶)”，其中TN液晶呈一种液晶连续相散布或散布在海绵状聚合物网格中；一种“高聚合物/液晶复合膜”，其通过利用伴随光扩散的电-光效应而没有利用偏振片，能够形成大屏幕的显示器；或者“散布聚合物的液晶”，在其结构中球形液晶颗粒散布在透明电极之间的高聚合物基质中，并且液晶分子按如下的方式沿在各颗粒内的高聚物基质的壁表面取向。具体是，当在液晶颗粒的平均折射率和高聚物基质的折射率之间存在差别时，入射光被散射。由于当电压施加到散布高聚物的单元上时折射率增加，液晶由高聚物基质的壁表面的约束状态解脱，其取向要垂直于透明电极的表面。当高聚物的折射率接近沿分子短轴方向的液晶分子的折射率时，入射光透过而没有散失。

提供一种PNLC类型的液晶，其中通过施加电压时使TN液晶的折射率基本上等于聚合物基质的折射率来按高透过率透过光，而当未加电压时，因随机取向的TN液晶的折射率和聚合物基质的折射率之间有差别，入射光被散射，形成黑色。利用PNLC的显示装置没有采用偏振片，因此，基本上实现了具有更高的光利用效率的显示，即能得到比TN液晶显示装置更亮的显示。这些现象和应用对于“高聚物/液晶复合膜”和“散布聚合物的液晶”是相同的。

为了更便利地利用具有高光利用效率的“聚合物网格液晶”，使用反射型的有源矩阵基片是有效的。由于反射型基片可以埋置在反射电极之下以便挡光，孔阑开度可增加到接近100％，从而即使象素尺寸降低时也不会象透明型那样降低光利用效率。

在利用“高聚物/液晶复合膜”、“散布聚合物的液晶”、或反射型的“聚合物网格液晶”制备液晶显示装置的情况下，有源元件埋置在反射型基片的反射电极和高聚物下方，并注入液晶，将其密封在基片和透明电极之间。在此之后，其上照射紫外线(UV)，因此制成液晶板。

特别是在5-61016号日本专利申请中介绍了制造“散布聚合物的液晶”的方法。根据这一公开文件，将以丙烯酸为基的紫外线辐照聚合的复合材料(利用由Merck&Co.，Inc可购得的DAROQUA(语音翻译)1116的光聚合起始剂)和一种液晶复合材料(由BDH-SHA(语音翻译)可购得的E8)均匀溶解，并注入到具有ITO电极的玻璃单元中。在此之后，对其照射紫外线(按1毫瓦持续500秒)，制备一散布聚合物的液晶(PDLC)单元。在PDLC材料中的液晶复合材料的颗粒直径确定为0.1到10微米之间，利用液晶复合材料的含量可以调节。即对于由高聚物基质和液晶复合材料的总量，按重量计使用的液晶复合材料占65-75％，将具有不同颗粒直径的试样混合。

然而，在利用紫外线辐照的常规液晶板的情况下，已经发现显示器显示不均匀。特别是，在以平行光方式向液晶区的整个表面照射紫外线的情况下，出现的一种现象，即由液晶板的中心部分向其周边部分按同心方式反射的光量下降，即透光率下降。在三色板型的情况下，会同心出现不规则的颜色。这些缺点是由于聚合状态不均匀或液晶颗粒直径不均匀引起的，并且估计是由于在聚合过程中产生的应力引起的。估计另一种因素是在聚合过程中受密封的影响随距密封部分的距离而不同。

此外，已经发现液晶的稳定性中存在的问题。即，由于在利用紫外线制造的过程中存在未反应的液晶相，液晶相(态)缺少稳定性。

参照图5中所示的断面，解释其中已注入液晶的液晶显示装置。本申请人申请的日本专利申请7-186473号涉及一种有源矩阵基片的制造方法。该有源矩阵基片的结构如下。液晶214的下部包含：掺杂密度为10¹⁵厘米^-3或其以下的n型硅半导体基片201、LOCOS 202、作为掺杂密度约10¹⁶厘米^-3的P型掺杂区的PWL 203、作为掺杂密度约1016厘米^-3的n型掺杂区的NLD206、掺杂密度约10¹⁹厘米^-3的源极区和漏极区207及207’、铝电极209、PSG211、SiN210以及象素电极213。

而液晶214的上部包含：透明基片220、彩色滤光片221、黑色矩阵222及由ITO之类构成的共用电极。然而，彩色滤光片221(不透过紫外线)和黑色矩阵222并不是用于实现本发明的目的，用于这些部分的各层是不需要的。这是因为本发明中采用的有源矩阵基片对每种颜色采用一层以及本发明中的彩色滤光片不透过紫外线。因此，为了实现本发明的目的，液晶214的上部结构可以包含：由玻璃之类制成的透明电极，在其上面向液晶214的一侧通过蒸汽淀积形成透明电极，或者上部结构包含共用基片223和透明基片220。应注意，倘若将液晶显示装置用于RGB矩阵，某种程度上各彩色滤光片和黑色矩阵必须能让紫外线透过。在具有如上所述结构的有源矩阵基片中，象素电极213的表面是平整光滑的，各绝缘层埋置在相邻象素电极之间形成的间隙内，形成的优点是整个表面既不凹入亦不凸出而是平整和光滑的。

下面参照图6将解释液晶显示装置的平面图。这一附图表示密封结构和板结构之间的关系。标号51、52、53和54分别代表密封部分、电极焊盘、时钟缓冲器电路和放大器。放大器54用作对板的电性能检查的输出放大器。标号55、56和57分别代表：用于得到对置电极电位的Ag糊部分、显示部分和周边电路部分，例如包含垂直和水平移位寄存器(HST和VSR)等。如图6中所示，电路的配置使得密封内侧和外侧都具有小的总芯片尺寸。虽然在这一实施例中来自该焊盘的引线集中于板的边沿的一侧，但各引线可以由该板的较长边沿的两侧或由其多个边沿的侧面引出，当响应高速时钟时具有优势。

发明内容

为了解决上面所述的问题，即与显示亮度不均匀和液晶稳定性有关的问题，根据各种研究和实验结果完成本发明。

根据本发明，提供一种液晶显示装置，包括：第一包含聚合物的液晶区，构成为包含显示区的第一区；第二包含聚合物的液晶区，包含与第一区不同的第二区；其中通过观察第一包含聚合物的液晶区的断面观察到的聚合物网孔的平均直径小于通过观察第二包含聚合物的液晶区的断面观察到的聚合物网孔的平均直径。

此外，根据本发明提供一种制造液晶显示装置的方法，包含：在至少其中的一个基片是透明的一对基片之间为包含显示区的第一区和与第一区不同的第二区提供液晶材料和预聚物材料的步骤；以及利用能使预聚物材料产生聚合反应的光照射预聚物材料的步骤，以便聚合该预聚物材料，其中：所述照射步骤由用光照射第一区的第一光照射和在第一光照射之后用光照射第一区和第二区的第二光照射组成。

进而，根据本发明提供一种液晶投影器，用于利用来自光源的光线照射上述液晶显示装置和用于将由液晶显示装置反射的光投影到屏幕上，以显示图像。

根据本发明的液晶显示装置，第二区用作应力吸收区，使得在包含显示区的第一区中的聚合物变得均匀。因此可以防止显示不均匀和亮度不均匀。

此外，根据本发明，第二区用作吸收层，用于吸收来自密封部分的作用力，第二区限制液晶的取向，使得由密封部分对于显示区的影响作用消弱。因此，极大地改善了显示亮度和颜色的不均匀。

此外，根据本发明，作为第一照射和第二照射的两阶段(步)光照射，使得混合在液晶中的所有成分都会产生反应，因此降低液晶的不稳定性。因此可以改善液晶装置的可靠性。

附图说明

图1A和1B分别是表示根据本发明的液晶显示装置实例的平面图和断面图。

图2是用于解释制造根据本发明的液晶显示装置的步骤的示意图。

图3是用于解释制造根据本发明的液晶显示装置的步骤的示意图。

图4是根据本发明的液晶显示装置的磁滞特性曲线。

图5是表示根据本发明的液晶显示装置的实例的断面示意图。

图6是表示根据本发明的液晶显示装置的实例的平面示意图。

图7是利用根据本发明的液晶显示装置的投影器的示意图。

图8是示意表示在根据本发明的液晶显示装置中的液晶层断面结构的实例的视图。

具体实施方式

本发明的形成是在以这样一种方式降低显示器中的不均匀的原理基础上，即将强紫外线(下文将仅称为紫外线或UV线)在短的持续时间内照射一封装有聚合物和液晶的液晶板，该液晶板还装有包含至少一个显示区的密封框；以及在此之后将弱的紫外线照射到液晶区的整个表面。

当照射UV线时，由于在照射UV线期间发生聚合反应引起的应力释放到UV线照射区的外侧，这是因为UV线仅照射到显示区(或包含显示区的区)。因此，在照射区内均匀地进行聚合反应(用于形成聚合物或网格)，不直接受到密封剂表面的影响，使得显示特征的不均匀现象得以改善。此外已经发现，通过按两个阶段(步)照射可以改善显示区的磁滞现象和响应速度。

此外，在引起如上所述聚合反应的第一阶段以相对强的UV线照射之后，在第二阶段中进行相对弱的UV线照射，使得在第一阶段中UV线未照射到的区中发生弱的聚合反应。因此，保证了可靠性并与未在第一阶段进行照射的情况相比改善了显示区的滞后现象和响应速度。

取决于UV线照射，在第一阶段在UV线照射区中形成小的聚合物网格结构，以及在不同于UV线照射区的区内形成大的聚合物网格结构。

图8表示在根据本发明的液晶显示装置中所用的液晶层的断面。在该图中，标号A和B分别代表聚合物材料部分和液晶材料部分。通过聚合，预聚合物材料形成如图8中所示的网孔状网格结构。在通过第一阶段得到的UV线照射区内由聚合物材料形成的网孔的平均孔径是小的，在不同于该UV线照射区的其它区内网孔的平均孔径是大的。

本发明包含在第一和第二阶段分别采用不同的照射强度进行UV线照射的实施例。按照这种方式，  当形成聚合物网格液晶时，可以独立地控制网格形成过程和残余单体消除过程，因此，总体上可以使聚合物网格液晶的特性最优化。

根据本发明，可以得到高响应速度，低磁滞且无恶化对比度的液晶特性。因此显示装置的总的图像质量可以改善。

[实施例1]

(1：液晶显示装置的结构)

下面参照图1A和1B解释根据本发明的第一实施例的液晶显示板。在图1A和1B中，标号1代表利用半导体工艺制备的表面上具有反射电极的有源矩阵基片。该有源矩阵基片中的反射电极最好高度平整，对于可见光具有高的反射率。例如本实施例采用铝或含少量其它元素(约0.5-3.0％的硅、铜、钛或其它)的铝作为电极材料。由于与液晶层相接触的基片表面几乎完全平整，可以便利地消除由于液晶层厚度变化引起的显示特性的不均匀和由于间隙引起的液晶的不均匀注入。开关元件的漏极部分连接到在有源矩阵基片中的每个像素电极上。作为开关元件，作为二端器件的MIM开关、二极管开关、三端型薄膜晶体管、利用体硅的单晶硅晶体管都是优选的。作为薄膜晶体管，无定形硅晶体管、多晶硅晶体管以及SOI(绝缘衬底上的硅)单晶晶体管都是已知的。本实施例可以利用如上所述的任何一种开关元件来实现。在本实施例中，将采用体硅的单晶硅晶体管用来构成开关元件。

此外，在开关元件和反射电极之间装有用于遮住入射光的遮光层(例如由钛构成)，以防止该元件发生误动作。

上述有源矩阵基片内部包含片上驱动电路，其中包括水平和垂直移位寄存器等，并且实现高速信号处理，按高精度低成本多像素方式进行。

虽然本实施例采用反射型有源矩阵基片，但本发明可采用具有如上所述相同优点的透射型的有源矩阵基片。

标号2代表对置的玻璃。该玻璃最好厚度约为0.5-3.0毫米，高平整度、热膨胀系数与有源矩阵基片相似。例如，本实施例采用无碱玻璃，厚度1.0毫米(由NH TECHNO GLASS CORPORATION可购得的NH-35)。在反射型液晶板中，由对置玻璃产生的表面反射和由液晶与玻璃之间的界面产生的界面反射都是恶化对比度的因素。为了防范这点，本实施例在该表面上形成一防反射涂层以及考虑了在界面到液晶一侧的膜结构。具体地说，在玻璃和与液晶表面相接触的ITO透明电极之间形成有一折射率低于ITO(氧化铟锡)和玻璃的透明膜(例如MgF₂：n＝1.38)，选择透明膜的厚度，令对于入射光波长产生最少的反射。

通过在有源矩阵基片1上装一片上彩色滤光片，该液晶板可用于单板型彩色显示装置的一个元件。在采用一用于三板型的投影型显示器的液晶板的情况下，最好防反射应与R..G和B三种颜色的波长相一致的方式实现。

标号3代表主密封剂，其维持在对置玻璃2和有源矩阵基片1之间的平行距离并封装液晶。可以将一种热固性树脂、UV固化树脂或UV固化/热固化树脂等用作主密封剂3。一种用于控制聚合物网格液晶层厚度的隔离用制剂4均匀地固定在主密封剂3中，并利用压力均匀地涂敷以使得在板内的显示特性均匀。隔离用制剂4的材料可以是硅石、树脂之类。隔离用制剂4的形状可以是圆形的和球形的，任何圆形和球形的都可以采用。为了形成具有高精度的间隙，使用硅石制成的圆形隔离物受到关注，以便不损伤背衬层。按照在显示区5的外周边处保持的适当的间隔范围形成密封区，使得其中包含大液晶颗粒的第二区能有效地起作用。

标号6代表用于液晶的注入口。该注入口利用一终端密封剂密封。终端密封剂例如可以是烯丙树脂、经变性的环氧树脂、环氧-丙烯酸酯树脂，或者其它树脂。标号91代表在第二区中的液晶。标号92代表第一区和第2区之间的边界。

此外，标号7代表聚合物网格液晶层。聚合物材料可以是聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等。作为液晶材料，向列相液晶、胆甾相液晶等均可采用，还可以列举一些以联苯基为基的、以苯甲酸苯酯为基的或以苯基环己烷为基的液晶复合材料。此外，利用液晶、单体或齐聚物三种成分的预混合物通过光聚合可以实现结构控制。液晶例如可以是由BDH Inc.购得的“E-8”，在介电常数和折射率方面具有大的各向异性，单体可以是2-乙基丙烯酸己酯，齐聚物可以是丙烯酸-尿烷齐聚物。

(2：投影型液晶显示装置及其等效装置)

下面将在评述利用如上所述的聚合物网格液晶显示装置的投影器的情况下集中解释系统构成。

通过在一光学系统中装设R、G和B三个液晶显示板形成一个投影器可以实现高亮度、高清晰度和高质量的投影显示。

在本实施例中，将一制备的液晶板提供用作在图7中所示的投影型液晶显示装置的光学系统中的液晶显示板78，对其特性已作过评述。在图7中，该装置包含：光源71，其由金属卤化物灯、氙灯之类发出平行光；用于会聚该平行光的变换镜头72；用于将会聚的光转变为平行光的菲涅耳透镜73；用于反射来自菲涅耳透镜73的反射平行光的反射镜74；用于将来自反射镜74的反射光进行会聚的菲涅耳透镜75；用于朝向液晶板反射该会聚的光的反射镜76；用于将来自反射镜76的反射光变换为平行光的观测物镜77；作为鉴别目标的液晶板78；一光学系统，以及一屏幕81，利用液晶板78形成的图像投影在其上。该光学系统包含：投影镜头，用于使液晶板78的反射光经取景镜头77通过光阑，以便会聚和放大该反射光；以及一分色镜。

液晶板的平行光投影光系统的F(光圈)为8。由光源71发出的光由液晶板78调制并反射，并由投影镜头80放大以便投影到屏幕上。虽然利用金属卤化物灯(250瓦)作为光源71已进行评述，但投影型显示装置自然能够使用高压水银灯或氙灯。此外，输出功率也不限于上述数值。利用G通道和550毫微米的中心波长进行评述，需要时附加一些特定注释。

在利用R、G和B三种板构成投影型显示装置的情况下，由光源发出的光，利用一个2色镜进行颜色分离，与各颜色对应的各液晶板可以间隔配置，使各颜色层叠在屏幕81上。在这种情况下，即使使用R、G和B三种液晶板，包含光源的光源系统、变换镜头等、包含投影镜头等的光学系统以及屏幕可共用，使得按照小的尺寸就能构成全表面投影型的液晶显示装置，或者即使包含大尺寸的反射镜及屏幕，背面投影型的液晶显示装置也可以按薄型构成。

(3：制造液晶板的方法)

在下文中将解释制造液晶板的方法。

切割出用于每一板的有源矩阵基片，以及制备与基片对应的对置玻璃元件2，将两者在清洁的环境中清洗，使得前述材料不可混合到其中。将施加有表面活性剂和形成有CO₂气泡的超纯水或者施加超声波作用的超纯水用于清洗是有效的。由于反射电极的表面易于受到化学溶液的作用，在几种情况下在该表面上预先形成很薄的保护膜。在铝电极的情况下，利用任何方法在该表面上预先形成天然氧化膜是有效的。

在用超纯水充分冲洗之后，在IPA纸擦拭干燥之后进行充分干燥。

接着在有源矩阵基片上按预期形状涂敷与隔离用制剂相混合的主密封剂。所使用的主密封剂是由KYORITSU-KAGAKU-SANGYO Inc可购得的Worldlock 706，它属可适用于UV固化和热固化的UV固化/热固化型，虽然液晶层厚度5到20微米都是可以的，但本实施例采用的厚度为13微米。因此，使用13微米的隔离用制剂。

为了在有源矩阵基片1和在对置玻璃元件2的表面上的ITO透明电极之间形成导电性，在预定位置涂敷银糊。

接着利用粘接装置将有源矩阵基片1和对置玻璃元件2彼此粘接。当粘接在一起时，沿与基片基本平行的方向施加压力，该基片和该元件均匀受压，使得隔离物的直径等于在板的正面的液晶厚度。

在本实施例中使用主密封剂的情况下，在这个阶段利用UV线进行照射，进而，在120℃下进行热处理作为后固化持续60分，以便实现主密封剂的硬化。在采用UV固化方式的情况下，在这个阶段照射UV线，以便硬化主密封剂。特别是在热固化的情况下，由于在热固化的过程中形成的收缩和膨胀，间隙的尺寸易于改变。为了防范这点，在进行热处理的同时对该板适当加压是有效的。此外，为了有效地除去在主密封剂中包含的气体和挥发性成分，在硬化之后为了除气进行抽真空是有利的。

(4：液晶注入步骤)

对于已按照上述进行粘接的液晶盒注入液晶。按如下步骤进行液晶注入。将一液晶盒和一含液晶/预聚物混合复合材料的注射器装入液晶注入装置中，液晶/预聚物混合物复合材料通过一设在液晶盒中的用于注入材料的注入口下降。该液晶/预聚物混合物复合材料意指一种溶液，其中液晶材料成分和预聚物成分是混合的。最好该溶液是均匀的。

在如下部分，将详细解释液晶注入步骤。该液晶注入装置包含：除气室，用于对液晶/预聚物混合物复合材料进行除气；以及一液晶盒室，用于对液晶盒内侧抽高真空和注入液晶。首先，将液晶/预聚物混合物复合材料在一预先加热到约50℃的加热器中加热持续30分钟，然后搅拌持续一分钟，以形成均匀相(态)。在此之后，将液晶/预聚物混合物复合材料填充到用于注入液晶/预聚物混合物复合材料的注射器中。将填充有液晶预聚物混合物复合材料的注射器置入除气室中，接着将液晶盒安装在一液晶盒的固定盒上，该固定盒在液晶盒室中按预定位置设置。配置液晶注入装置以便对液晶/预聚物混合物复合材料进行除气，对液晶盒内侧抽高真空，对液晶盒加热，对液晶盒室和除气室内进行压力控制。对各阀门的开关、由注射器向液晶盒注入液晶/预聚物混合物复合材料、以及在注入以后将液晶盒解压到空气气压，这一切按自动控制顺序进行。

在注入液晶的步骤中，除气室的真空度应最好为0.01乇到10乇，以便防止液晶/预聚物混合物复合材料中的成分发生变化，这种变化是由于在液晶/预聚物混合物复合材料的各种成分中具有不同蒸发压力的那些成分之间的蒸发量不同所引起的。本实施例压力采用0.5乇。除气时间最好在1到100分，本实施例采用10分。此外，为了除去在液晶盒中的杂质和在液晶盒室中在抽真空的过程中产生的微量成分，对液晶盒加热是有效的。在从室温到主密封剂的分解温度的范围内加热是有效的，本实施例中采用100℃的加热。真空度为10乇或其以下，随着真空度和加热时间的增加，可以得到更高的效果。本发明实施例采用0.001乇和1小时。在完成对液晶盒抽真空之后，液晶盒室的内侧压力由于引入微量的氮会降低，使得液晶/预聚物混合物复合材料中的成分变化可以尽可能地降低。在本实施例中，当注入液晶时真空度为0.5乇。此外，在液晶/预聚物混合物复合材料由注射器下降到设在液晶盒中的注入口以前。总是会发生无效(dummy)散布，使得液晶/预聚物混合物复合材料中的一部分粘到注射器的顶端(这部分成分已经改变)，不可能注入的液晶盒中。

在液晶/预聚物混合物复合材料下降到液晶盒中的注入孔中以后15分，完成液晶/预聚物复合材料的注入。

本实施例表示作为其中一种液晶注入法的将液晶/预聚物混合物复合材料下降到液晶盒中的注入口的方法的一个实例。然而其它方法也是可采用的，例如按照一种方法，其中将含有液晶/预聚物混合物复合材料的容器与在液晶盒室中的液晶盒的注入口形成接触；按照一种方法，其中在通常压力下将液晶/预聚物混合物复合材料下降到注入口中；以及按照一种方法，将含有液晶/预聚物混合物复合材料的容器在通常压力下与元件盒的注入口相接触。按照这些方法中任一方法，都能确保实现注入。

在液晶注入阶段以及直到在作为一后续步骤的UV线照射阶段进行UV线照射之前，一个应当注意的问题是，液晶/预聚物混合物复合材料以及液晶盒的温度不能下降到液晶/预聚物混合物复合材料的相分离温度。如果该材料和液晶盒的温度下降到该相分离温度或其以下，以后要形成的聚合物网格结构就不可能适当地构成，导致形成一个恶化显示特性的因素。

此外，在注入液晶之后直到进行下面要介绍的用UV线照射液晶盒表面之前，必须尽可能多地消除各种能够对液晶/预聚物混合物复合材料促进聚合反应的因素，例如紫外线的照射、温度的增加和时间的持续。

在完全清除粘到液晶盒表面上的外部材料和部分液晶/预聚物混合物复合材料之后，用UV线照射液晶盒表面。向液晶盒表面照射UV线是为了将各种预聚物成分聚合以及同时促使液晶成分和预聚物成分之间形成相分离，通过利用处于灵敏波长范围内的UV线照射注入在液晶盒中的液晶/预聚物混合物复合材料，可形成在液晶盒内侧的UV硬化的树脂构成的聚合物网格。

(5：光照射步骤)

下面参照图2将解释如上所述的UV线对液晶板的照射。在图2中，由发光管11发出UV线以及在管11后面提供抛物面镜12使发出的光平行。利用通过一截住短波的滤光片13的光照射液晶板。标号1代表有源矩阵基片。标号15代表温度调节台。

在第一照射期间，要将遮光元件20装在玻璃元件2上，其中的遮光框设置得能使密封材料3内侧被挡住。第一照射按强光短时进行。接着，在第二照射期间，遮光元件20被取走，按弱光和长时间进行照射。通过调节电源电压的高低，或通过在发光管11和液晶板之间装一降低光强的滤光片，可以得到强或弱的光强。

用在本实施例中的UV照射装置采用4千瓦的超高压水银灯作为光源。该UV线照射装置包含一用于截住具有350毫微米或其以下的短波长的UV线的滤光片，以便防止液晶/预聚物混合物复合材料14和在UV照射后要构成为聚合物网格结构的成分分解。

在UV线照射期间将液晶盒温度调定到19.0℃。液晶盒的温度通过提供一热夹盘(由TRIO-TECH可购得的TC2800)来控制，液晶盒的温度通过使一热电偶直接接触该热夹盘进行监测。所能达到的热夹盘的温度以时间为基准的稳定度为±0.2℃。

为了使UV线可选择性地照射在液晶盒表面上的预期位置，制备一用于UV线照射的遮光框。一厚度为0.3毫米和表面镀有黑锌的钢片用作该遮光框的材料，在UV线照射区形成一开口部分。在将遮光框安装固定到液晶盒表面之后，将液晶盒置于在UV照射装置中的热夹盘上，然后进行UV线照射。

一旦液晶盒表面受到UV线照射，在几秒之内引起液晶材料相分离和聚合，由于通过UV照射形成聚合物网格结构，在UV照射前液晶盒内侧为透明的颜色，照射后变为奶色即白色。接着，将遮光元件由液晶盒表面取走，在第二(步骤)阶段以不同的时间继续UV照射。

在UV线照射到液晶盒表面上时，由于灵敏波长范围的UV线照射到注入在液晶盒中的液晶/预聚物混合物复合材料上，使预聚物各成分聚合。同时，在液晶成分和预聚物成分之间产生相分离。因此，在液晶盒中形成由UV硬化的树脂构成的聚合物网格结构。

UV线照射法(例如一步照射或两步照射)中与UV照射的相关参数是UV线波长、UV照射强度、UV线照射时间、UV线照射时元件盒温度、以及在两步照射情况下在第一步照射和第二步照射之间的放置时间和放置环境。

在本实施例中，把UV线照射方法，UV线照射强度以及UV线照射时间作为UV线照射参数进行讨论。

具体说，按照如下条件制造液晶板。为了进行比较，制备两种板，一种板利用上述一步照射，另一种利用根据本实施例的两步照射。

(i)一步照射：

照射强度：20-50毫瓦/厘米²

照射时间：0.5-120秒

(ii)由第一和第二步组成的两步法照射：

第一步

照射强度：20-150毫瓦/厘米²

照射时间：0.5-120秒

第2步

照射强度：1-20毫瓦/厘米²

照射时间：50-3000秒

研究在由相分离温度(15-18℃)到30℃的范围内的照射时间和控制台温度。

按照第二液晶区和密封框，对于遮光元件20的透光区的宽度考虑其范围是50-3000微米。由于遮光元件20的加工精度和在照射过程中的杂散光的影响，本实施例中边界部分的不规则部分约为100微米。在这些条件下，如果第二液晶区为200微米或更大，则可以有效地改善颜色不均匀。

这样得到的液晶板明显改进平面内分布，颜色不均匀降低到投入实用不会引起任何问题的程度。此外，利用扫描电子显微镜观察聚合物网格的断面，发现为图8中示意表示的网格结构(其中A和B分别代表聚合物和液晶部分)。在包含受到在第一步和第二步中的两步照射的显示区的第一区内，聚合物网孔的平均直径为0.5-5微米。在另一侧，在仅在第2步中受到弱照射的第二区中，该平均直径为5-100微米。

例如，当在第一步按照40毫瓦/厘米²照射持续6秒以及在第二步按照5毫瓦/厘米²照射持续430秒时，亮度的不均匀降低到±5％或其以下。为了改进分布，在第一步按照40毫瓦/厘米²照射持续60秒而无第二步照射的情况下，已发现有相似的效果。此外，在磁滞特性、响应速度和对比度方面比常规方法更优异。

根据本实施例的液晶板可按R、G和B分别实现最优化，并装置在三板型的投影器中。则平面内颜色分布的不均匀得以改善，使得图像质量大为改进。

(6：液晶注入口的最后密封)

为对液晶盒进行UV线照射进行终端密封。所使用的终端密封剂是UV线硬化型的环氧-丙烯酸树脂(由THREE BOND Inc.可购得的30Y-195B)。液晶盒的液晶注入口利用终端密封剂涂敷，对于元件盒的液晶显示部分进行遮光。在此之后，利用UV线对终端密封剂进行照射以便实现UV硬化，因此完成终端密封。其它能用的终端密封剂是由SEKISUI FINE CHEMICAL Inc.可得到的UV硬化型丙烯酸树脂以及由KYORITSU-KAGAKU-SANGYO Inc.可购得的一种制剂。接着将粘在液晶盒表面上的上述材料清除，在此之后，将液晶盒粘接到一座上，用以组装到一光学系统中。此外，将一柔性印刷(电路)板连接到该座上，利用焊接线将有源矩阵基片上的电极焊盘连接到柔性印刷板上。因此，制备一液晶板。

下面解释这样制备的液晶板的对比度。对于两步照射，已经发现，在第一步的UV线照射需要按至少20毫瓦/厘米²或其以上的UV线照射强度照射。当在第一步中的照射强度调定为50毫瓦/厘米²或其以上时，直到高达120毫瓦/厘米²的范围内都未发现对比度的恶化现象。据分析，这种现象的出现是因为对于具有最长波长的R光的散射特性由于在第一步中照射强度的增加使所形成的聚合物网格尺寸变小而开始下降造成的。

因此，在第一步中照射强度的上限是由聚合物网格尺寸下降引起的散射特性恶化来限定的，并且希望，在第一步中的照射强度基本上为150毫瓦/厘米²或更小。

(实施例2)

图3表示根据本发明的第二实施例的光照射装置的示意结构。在图3中，标号11代表一光源即发光管，例如金属卤化物灯、卤族元素灯、氙灯等。标号16代表遮光掩膜，20代表一包含与有源矩阵基片1对置的玻璃元件2的液晶板。标号17代表一带通滤光片，其透过在UV线的波长范围内的光。标号18代表会聚镜头，用于将光会聚到朝向液晶板20的方向。标号19代表会聚镜头，用于向液晶板4输出平行光。标号15代表具有温度调节功能的X-Y控制载物台。

在本发明中，像在实施例1中一样，通过利用密封剂和在两个基片之间插入的隔离用制剂将反射型有源矩阵基片1和玻璃基片2彼此粘接，制备一液晶盒，以及在通常压力下将通过按4∶1的比率将向列相液晶混合到聚丙烯酯聚合物中得到的液晶/预聚物混合物复合材料注入。

按照本发明，在UV线照射时采用的结构的配置情况如图3中所示。具体地说，利用遮光掩膜对由光源11发出的在350-400毫微米波长范围产生峰值的光进行成形，利用滤光片(或带通滤光片)仅使350-400毫微米的部分光透过。这些部分光由会聚镜头18和19会聚成所需的尺寸，然后照射到装在具有温度调节功能的X-Y控制台上的液晶板20上。

在这一系统中，利用X-Y控制台可以实现照射位置的精细调节，使得可以精确第二液晶。

此外，通过移动遮光掩膜16可以改变照射时间和遮光区域，使得仅利用一个装置就能实现按两步照射，有助于提高生产率。

按照与在实施例1中相同的范围确定UV线照射的条件。第二液晶区的宽度选择为50-5000微米。

在本实施例中，已经发现对于100-3000微米的宽度改进了不均匀现象，因为光垂直入射到板上以及照射区的位置精度为±1微米。

与常规方法相比较，这样得到的液晶板20的反射(比)率与电压的特性曲线改善了，显示不均匀现象消除了。

此外，与常规方法比较一些特性例如对比度，磁滞特性和响应速度更为优异。

Claims (16)

1.一种液晶显示装置，包括：

第一包含聚合物的液晶区，构成为包含显示区的第一区；

第二包含聚合物的液晶区，包含与第一区不同的第二区；其中

通过观察第一包含聚合物的液晶区的断面观察到的聚合物网孔的平均直径小于通过观察第二包含聚合物的液晶区的断面观察到的聚合物网孔的平均直径。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于第一包含聚合物的液晶区中的网孔的平均直径处在0.5-5微米的范围内。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于第二包含聚合物的液晶区中的网孔平均直径处在5-100微米的范围内。

4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于第二含聚合物的液晶区的宽度为100微米或其以上。

5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于第二含聚合物的液晶区的宽度为200微米或其以上。

6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于第二含聚合物的液晶区与一用于密封含聚合物的液晶的密封部分接触。

7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于第一含聚合物的液晶区不与密封部分接触且位于第二含聚合物的液晶区的内部。

8.一种制造液晶显示装置的方法，包含：

在至少其中的一个基片是透明的一对基片之间为包含显示区的第一区和与第一区不同的第二区提供液晶材料和预聚物材料的步骤；以及

利用能使预聚物材料产生聚合反应的光照射预聚物材料的步骤，以便聚合该预聚物材料，其中：

所述照射步骤由用光照射第一区的第一光照射和在第一光照射之后用光照射第一区和第二区的第二光照射组成。

9.根据权利要求8所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于所说第一区位于用于密封液晶材料的密封区内部。

10.根据权利要求9所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于所说第二区包括密封区。

11.根据权利要求8所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于利用紫外线进行第一和第二光照射。

12.根据权利要求11所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于用比第二光照射更高的照射强度进行第一光照射。

13.根据权利要求12所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于用20-150毫瓦/厘米²的照射强度进行第一光照射，用1-20毫瓦/厘米²的照射强度进行第二光照射。

14.根据权利要求11所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于用第一光辐射照射的时间比用第二光辐射照射时间短。

15.根据权利要求14所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于第一光照射持续0.5-120秒，第二光照射持续50-3000秒。

16.一种用于照射根据权利要求1所述的液晶显示装置的液晶投影器，其利用由光源发出光进行照射，并用于将来自液晶显示装置的反射光投影到屏幕上以显示图像。

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