[发明专利]低电光阈值的液晶盒及其制造方法

说明书

本发明涉及液晶盒及其制造方法，具体地说，涉及一种制造液晶盒的方法，该液晶盒的电光阈值低于盒内含有的液晶材料的特征电光阈值。

降低液晶装置的电光阈值有利于降低为在液晶盒的光学状态之间进行切换所需的驱动电压。例如，标准的扭曲向列液晶装置的电光阈值约为2.0伏。这一阈电压是液晶盒中含有的液晶材料的特征。

过去曾采用过两种方法来降低标准的扭曲向列液晶盒的驱动电压。一种方法需要使用具有低弹性常数的高介电常数液晶材料，另一种则要求采用高的预倾斜排列。图1表示了用液晶材料和排列技术相结合制造的六个标准的扭曲向列液晶盒的电光阈值曲线（所鉴定的液晶材料由Merck公司制造）。例如，曲线1和2代表充满同样液晶材料的液晶盒，曲线1表示了具有高预倾斜角一氧化硅（SiO）排列的盒的性能，曲线2表示具有低预倾角聚乙烯醇（PVA）排列的盒的性能。高的预倾斜使电光阈值降低约0.6伏。

由于以下原因，这些方法均不理想。高介电常数材料造成较高的高子溶解度，这在活性矩阵寻址显示器中显现出其图象保留效应。高的预倾斜排列是通过蒸镀排列实现的，这既不容易也不经济。

因此，需要一种能在图像显示系统中作为开关工作的液晶盒，它在较低的外施驱动电压作用下改变光学状态。

本发明的目的之一是提供一种适合用于图象显示的电光阈值较低的液晶盒。

本发明的另一目的是提供制造这种液晶盒的经济合算的方法。

本发明通过在液晶材料中掺加一种可光致固化的聚合物前体，并且在光固化期间对液晶盒施加电压，使液晶盒的电光阈值显著降低。在一项优选的实施方案中，要求在液晶材料中加入一种可光致固化的单体和特定的固化条件，以便显著降低标准的扭曲向列液晶盒的驱动电压。在液晶材料中加入可光致固化的聚合物前体大大降低了驱动电压，一般是从2.2伏到1.2伏。电压的降低与可光致固化单体聚合期间倾角的增加是一致的，因为它使电光阈值的最终降低结果和用一氧化硅蒸镀法达到的相似。

根据本发明制造的液晶显示器至少可以具有以下两个优点之一。第一个优点是，此方法可以用来制造目前需要用昂贵的形成高预倾角的方法制造的显示器，例如超扭曲向列的聚酰亚胺液晶盒，超双折射效应和铁电体显示器。第二个优点是，聚合物前体的使用明显地捕获或屏蔽了离子，从而减小了显示器中与离子有关的问题。因此，此技术可用来制造要求低驱动电压和对与离子有关的问题耐受力低的活性矩阵显示器。

本发明的其它目的和优越性在以下参照附图对本发明优选实施方案的详细说明中将变得显而易见。

图1是用不同的先有技术排列方法和液晶材料配方及工艺制得的六种标准扭曲向列液晶盒的电光响应对比关系图。

图2是根据本发明制造的液晶盒某些组成部件的侧视图。

图3是一个标准的扭曲向列液晶装置和根据本发明制造的扭曲向列液晶装置的电光响应曲线对比关系图。

图4A和4B是根据本发明在不同的固化电压下制得的不同厚度扭曲向列液晶盒的电光响应对比关系图。

图2表示根据本发明制造的一个液晶盒10。参看图2，液晶盒10包括一对通常是平行和分开的电极结构12和14，它们包含着向列液晶材料和聚合物材料的混合物16。混合物16中含有液晶与可光致固化的聚合物前体材料的规定混合物，该前体材料由紫外光固化，同时在电极12和14之间施加电压。电极结构12包括一个玻璃介电基板18，基板的内表面上有一层导电但光学上透明的材料20，例如氧化铟锡。导电层20上最好涂有一层二氧化硅（未画出）。

在导电层20上敷加一个聚酰亚胺材料取向剂排列膜层22，它在电极结构12和液晶与聚合物材料的混合物16之间形成边界。将膜22的与液晶材料接触的表面摩擦，形成与膜22接触的液晶材料中取向剂的预倾角。膜22经摩擦产生的预倾角最好在相对于膜22的表面约3°至10°之间。电极结构14的结构与电极12相似，其中与电极结构12相对应的部件用同一数字加“，”表示。

电极结构12和14的长边彼此偏移一小段距离，以便利用导电层20和20′在接点24和24′与合适的驱动器（未画出）输出导线相连。衬垫26可以是任何合适的材料（例如玻璃纤维），用以保持电极结构12和14之间的通常的平行关系。