專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置(LCD)，特別涉及在VA(VerticablyAligned)型LCD中實(shí)現(xiàn)取向分隔的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在與CRT的圖象品質(zhì)相匹敵的平面顯示器中，目前使用最廣泛的顯示器是液晶顯示裝置(LCD)。特別是，通過將TFT(薄膜晶體管)方式的LCD(TFT-LCD)，用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、文字處理機(jī)、OA設(shè)備等民用設(shè)備和攜帶電視機(jī)等家用電器，有望市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大。隨著這一趨勢(shì)，期望圖象品質(zhì)進(jìn)一步提高。下面，以TFT-LCD為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于TFT-LCD，也可用于單純矩陣型LCD和等離子ドレス型LCD，一般適用于分別在形成電極的一對(duì)基板間夾持液晶，在各基板電極間施加電壓，進(jìn)行顯示的各種LCD，并未限定于TFT-LCD。
目前，TFT-LCD中最廣泛使用的方式是標(biāo)準(zhǔn)白色模式的TN(扭轉(zhuǎn)向列)型LCD。圖1是說明TN型LCD的屏結(jié)構(gòu)和工作原理的圖。如圖1所示，在玻璃基板上形成的透明電極12和13上，涂上取向膜，進(jìn)行研磨處理，使上下基板處液晶分子的取向成90°不同，夾持TN液晶。根據(jù)液晶具有的性質(zhì)，由于與取向膜接觸的液晶沿取向膜的取向方向排列，沿該液晶分子進(jìn)行其它液晶分子的取向，所以如圖1(1)所示，液晶分子的方向按90°扭轉(zhuǎn)取向。在電極12和13的兩側(cè)，配置與取向膜的取向方向平行的兩塊偏振板11和15。
如果在這種結(jié)構(gòu)的屏上射入無偏振的光10，那么通過偏振板11的光構(gòu)成直線偏振光進(jìn)入液晶。由于液晶分子經(jīng)90°扭轉(zhuǎn)取向，入射光也經(jīng)90°扭轉(zhuǎn)通過，所以能夠通過下偏振板15。該狀態(tài)為明亮狀態(tài)。
接著，如圖1(2)所示，當(dāng)在電極12和13上外加電壓，從而在液晶分子上外加電壓時(shí)，液晶分子便被垂直扭轉(zhuǎn)。但是，在取向膜表面，由于取向矯正力的一方較強(qiáng)，液晶分子的取向方向仍沿取向膜原來的方向。在這種狀態(tài)下，由于液晶分子相對(duì)于通過光是各向同性的，所以不會(huì)使入射液晶層的直線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)。因此，通過上偏振板11的直線偏振光不能通過下偏振板15，變?yōu)榘禒顟B(tài)。此后，如果再次處于未外加電壓的狀態(tài)，那么由取向矯正力使顯示返回到明亮狀態(tài)。
TN型TFT-LCD的制造技術(shù)近年來取得了顯著的進(jìn)步，認(rèn)真地說，對(duì)比度和顏色再現(xiàn)性等正在超過CRT。但是，TN-LCD卻有視野角較窄的較大缺點(diǎn)，因此存在限定其用途的問題。圖2是說明該問題的圖，圖2(1)是無外加電壓的白色顯示狀態(tài)，圖2(2)是外加中間電壓的顯示半色調(diào)的狀態(tài)，圖2(3)是外加預(yù)定電壓顯示黑色的狀態(tài)。如圖2(1)所示，在無外加電壓狀態(tài)下，液晶分子在相同的方向，具有最小的傾斜角(1°～5°左右)并取向。實(shí)際上，進(jìn)行如圖1(1)所示的扭轉(zhuǎn)，但其中為方便起見就如圖示。在這種狀態(tài)下，無論哪個(gè)方位，都可看見大致的白色。此外，如圖2(3)所示，在外加電壓狀態(tài)下，由于除取向膜附近外，其它的液晶分子在垂直方向上取向，所以不扭轉(zhuǎn)入射的直線偏振光，看到黑色。此時(shí)，由于畫面上斜向入射的光斜向通過沿垂直方向取向的液晶分子，偏振方向被某種程度地扭轉(zhuǎn)，所以可看見不是完全黑的半色調(diào)(灰色)。如圖2(2)所示，在外加比圖2(3)狀態(tài)低的中間電壓的情況下，取向膜附近的液晶分子仍然水平方向取向，但在單元的中間部分液晶分子到中途就向上立起。因此，液晶的雙折射性多少會(huì)失去些，透射率下降，變成半色調(diào)(灰色)顯示。但是，這僅是相對(duì)于液晶屏垂直入射光來說的，而對(duì)于斜向入射光，即從圖的左和右方向觀察時(shí)的狀況是不同的。如圖所示，相對(duì)于從右下到左上方向的光，液晶分子變?yōu)槠叫腥∠?。因此，由于液晶幾乎未發(fā)揮出雙折射效果，所以如果從左側(cè)觀察，看到黑色。與此相對(duì)，由于相對(duì)于從左下到右上方向的光，液晶分子垂直取向，液晶對(duì)于入射光發(fā)揮出較大的雙折射效果，入射光被扭轉(zhuǎn)，所以變?yōu)橐越咏咨M(jìn)行顯示。這樣，顯示狀態(tài)隨視角依存是TN-LCD的最大缺點(diǎn)。
為了解決這樣的問題，在特公昭53-48452號(hào)公報(bào)、特公平1-120528號(hào)公報(bào)中披露了稱為IPS型方式的LCD的方案。圖3是說明IPS型LCD的圖，圖3(1)表示未外加電壓時(shí)的側(cè)面圖，圖3(2)是未外加電壓時(shí)的頂面圖，圖3(3)是外加電壓時(shí)的側(cè)面圖，圖3(4)是外加電壓時(shí)的頂面圖。在IPS型中，如圖3所示，在一塊基板17上形成縫隙狀電極18、19，由橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)縫隙電極間間隙部分的液晶分子。作為液晶14，使用有正的各向異性介電常數(shù)的材料，在未外加電場(chǎng)時(shí)，研磨處理取向膜，使液晶分子的縱軸相對(duì)于電極18、19的縱軸方向大致平行地均勻取向。在此表示的例子中，由于外加電壓時(shí)的液晶分子取向方向的變化方向(旋轉(zhuǎn)方向)一定，所以把液晶分子在相對(duì)于縫隙電極縱軸方向15°的方位上均一取向。在這種狀態(tài)下，如果在縫隙電極間外加電壓，那么如圖3(3)所示，在縫隙電極附近有各向異性介電常數(shù)的液晶分子就變化取向方向，以便其長(zhǎng)軸相對(duì)于縫隙電極的縱軸方向變成90°。但是，在另一基板16上，由于把液晶分子以相對(duì)于縫隙電極縱軸方向15°的方位取向進(jìn)行取向處理，所以基板16附近的液晶分子相對(duì)于電極18、19的縱軸方向大致平行地取向，從上基板16向下基板17的液晶分子被扭轉(zhuǎn)取向。在這樣的液晶顯示裝置中，通過配置偏振板11和15，基板16與17的上下透射軸相互垂直，使另一方的偏振板的透射軸平行與液晶分子的長(zhǎng)軸，能夠?qū)崿F(xiàn)無外加電壓時(shí)進(jìn)行黑色顯示，外加電壓時(shí)進(jìn)行白色顯示。
如上所述，在IPS方式中，有不使液晶分子上升，在橫方向上開關(guān)的特征。如TN方式，如果使液晶分子立起，那么對(duì)于視角方向會(huì)產(chǎn)生雙折射性不同的不適。如果進(jìn)行橫方向上的開關(guān)，那么由于在方向上雙折射性不大變化，所以可得到非常良好的視角特性。但是，在IPS方式中存在其它問題。首先，響應(yīng)速度非常慢。響應(yīng)速度慢的理由被認(rèn)為是相對(duì)于通常的TN方式以電極間間隙5μm進(jìn)行開關(guān)，IPS方式則在10μm以上的原因。如果使電極間間隙較窄，能夠提高響應(yīng)速度，但方式上就必須添加鄰接電極中反極性的電場(chǎng)，如果使電極間隙較小，那么由于容易造成短路變成顯示缺陷，所以不能使電極間隙過小。此外，如果使電極間隙較小，那么在顯示部分中電極部分所占的面積比例變得較大，還會(huì)發(fā)生不能提高透射率的問題。
這樣，在IPS方式中開關(guān)較慢，如果顯示現(xiàn)狀中移動(dòng)較快的動(dòng)畫，那么會(huì)發(fā)生圖象流動(dòng)等不合適。因此，在實(shí)際的屏中，為了改善響應(yīng)速度，如圖3(2)和(4)所示，相對(duì)于電極不進(jìn)行平行地研磨，在錯(cuò)開15°的方向上進(jìn)行研磨。在平行取向的情況下，僅在涂敷取向膜中，液晶分子在左右自在的方向上排列，并不能使液晶分子沿預(yù)定方向取向。因此，為了在預(yù)定的方向上取向，在一定方向上研磨取向膜的表面，進(jìn)行把液晶分子排列在其方向上的研磨處理。IPS方式中進(jìn)行研磨處理的情況下，如果進(jìn)行與電極平行的研磨處理，那么電極中央附近的液晶分子在外加電壓的情況下旋轉(zhuǎn)方向很難明確是左還是右，響應(yīng)被延遲。因此，如圖3(2)和(4)所示，通過錯(cuò)開15°實(shí)施研磨處理，使左右的均等性零亂。但是，即使象這樣錯(cuò)開研磨處理的方向，IPS方式的響應(yīng)速度仍是TN方式響應(yīng)速度的2倍，還是有非常慢的問題。而且，通過象這樣錯(cuò)開15°實(shí)施研磨處理，使視角特性未獲得左右均等。而且，在IPS方式中，在特定的視野角會(huì)發(fā)生灰度等級(jí)反向。下面，參照?qǐng)D4至圖6說明這個(gè)問題。
圖4是在液晶顯示裝置(這里為IPS方式)的觀察中定義坐標(biāo)系的圖。如圖所示，相對(duì)于基板16和17、電極18和19、液晶分子14來定義極化角θ、方位角φ。圖5是表示屏的灰度等級(jí)反向特性的圖，表示進(jìn)行在從白色狀態(tài)到黑色狀態(tài)劃分為8灰度等級(jí)的顯示，變化極化角θ和方位角φ檢查亮度變化時(shí)，出現(xiàn)的灰度等級(jí)反向的發(fā)生區(qū)域。圖中，在斜線和網(wǎng)格線所示的4個(gè)部分發(fā)生反向。圖6是表示在反向發(fā)生的方位(φ＝75°，135°)中，對(duì)于極化角θ的8灰度等級(jí)顯示的灰度變化一例的圖。白反向是因灰度較高側(cè)的灰度等級(jí)階梯、即白色亮度隨極化角θ的增加而下降產(chǎn)生的。黑反向是因黑亮度隨極化角θ的增加而上升所產(chǎn)生的。這樣，在IPS方式中，在4方位上產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的問題。而且，IPS方式與TN方式相比，有制造較困難的問題。這樣，可以說，IPS方式是以犧牲透射率、響應(yīng)速度、生產(chǎn)率等其它特性來換取視角特性。
如以上的說明，作為解決TN方式視角特性問題提出的IPS方式，除視角特性以外有許多特性上的問題。因此，提出了使用垂直取向膜的VA(垂直對(duì)準(zhǔn))方式(VA液晶模式)的建議。在VA方式中，沒有TN方式的旋轉(zhuǎn)光模式，變?yōu)殡p折射模式。圖7是說明VA方式的圖。VA方式是把有負(fù)介電常數(shù)各向異性的負(fù)型液晶材料和垂直方向的取向膜進(jìn)行組合的方式，如圖7(1)所示，在無外加電壓時(shí)液晶分子在垂直方向取向，變?yōu)楹谏@示。如圖7(3)所示，如果外加預(yù)定電壓，那么液晶分子在水平方向上取向，變?yōu)榘咨@示。VA方式與TN方式相比，顯示的對(duì)比度較高，黑電平響應(yīng)速度也較快。目前，VA方式因以上的理由作為新的液晶顯示裝置的方式而引人注目。
但是，在VA方式中進(jìn)行半色調(diào)顯示的情況下，存在因顯示狀態(tài)依賴視角這樣的與TN方式同樣的問題。在VA方式中進(jìn)行半色調(diào)顯示的情況下，外加外加比白色顯示小的電壓，但該情況如圖7(2)所示，液晶分子變?yōu)樾毕蚍较虻厝∠?。這種情況下，如圖所示，對(duì)于從右下向左上的光，液晶分子變?yōu)槠叫械厝∠?。因此，由于液晶幾乎不發(fā)揮雙折射效果，所以如果從左側(cè)觀察，可以看到變?yōu)楹谏?。與此相對(duì)，對(duì)于從左下向右上的光，由于液晶分子垂直地取向，所以液晶對(duì)于入射光發(fā)揮較大的雙折射效果，變?yōu)榻咏咨@示。這樣，存在因顯示狀態(tài)依賴視角的問題。VA方式由于在無外加電壓時(shí)取向膜附近的液晶分子也基本上是垂直的，所以比TN方式對(duì)比度格外地高，視角特性也優(yōu)良，但在視角特性方面，也有比IPS方式差的情況。
在TN方式中，通過把象素內(nèi)的液晶分子的取向方向弄成多個(gè)方向，從而改善液晶顯示裝置(LCD)的視角特性是公知的。一般來說，在TN方式中，與基板連接的液晶分子的取向方向(預(yù)傾斜角)用在傾斜面上實(shí)施研磨處理的方向來矯正。研磨處理是用人造絲等布在一個(gè)方向上擦拭取向膜表面的處理，液晶分子沿印跡方向取向。因此，如果在象素內(nèi)使研磨處理的方向不同，那么能夠改善視角特性。圖8是表示使研磨處理的方向在象素內(nèi)不同的方法的圖。如圖所示，在玻璃基板16(省略了電極等)上形成取向膜22。隨后，接觸旋轉(zhuǎn)的研磨滾輪201，在一個(gè)方向上進(jìn)行研磨處理。接著，在取向膜22上涂敷光刻膠，用光刻法曝光顯象預(yù)定的圖形。由此，形成圖示的圖形化的光刻膠層202。接著，在與上述相反的方向上接觸旋轉(zhuǎn)滾輪201，僅在圖形打開的部分的反方向上進(jìn)行研磨處理。這樣，在象素內(nèi)的不同方向上形成研磨處理的多個(gè)區(qū)域，液晶的取向方向在象素內(nèi)變?yōu)槎鄠€(gè)方向。再有，相對(duì)于研磨滾輪201，如果旋轉(zhuǎn)取向膜22，那么在任意不同的方向上都能夠進(jìn)行研磨處理。
研磨處理被廣泛使用，但它是附帶擦傷上述取向膜表面的處理，存在灰塵容易產(chǎn)生的問題。
此外，在TN方式中，作為矯正液晶分子的預(yù)傾斜角的其它方法，在電極上設(shè)置凹凸圖形是公知的。電極附近的液晶分子沿凹凸圖形的表面取向。
在VA方式中，通過把液晶分子的取向方向分隔成象素內(nèi)多個(gè)不同的方向，來改善視角特性也是公知的。特開平6-301036號(hào)公報(bào)披露了通過在朝向?qū)χ秒姌O的象素電極中央部分設(shè)置開孔部分，在象素中央部分產(chǎn)生電場(chǎng)傾斜的部分，使液晶分子的取向方向分隔成兩個(gè)方向或四個(gè)方向的VA方式的液晶顯示裝置。但是，在特開平6-301036號(hào)公報(bào)中披露的液晶顯示裝置中，存在響應(yīng)速度較慢的問題，特別是從無外加電壓的狀態(tài)變化到外加電壓狀態(tài)時(shí)的響應(yīng)速度較慢?？梢哉J(rèn)為，這是由于在電極間無外加電壓狀態(tài)下不存在電場(chǎng)傾斜部分的緣故。此外，可以認(rèn)為，由于在象素內(nèi)形成的取向方向的連續(xù)區(qū)域的長(zhǎng)度達(dá)到象素長(zhǎng)度的一半左右，所以區(qū)域內(nèi)的整個(gè)液晶的取向達(dá)到一致就需要時(shí)間。
此外，特開平7-199193號(hào)公報(bào)披露了通過在電極方向上設(shè)置方向不同的傾斜面，使液晶的取向方向在象素內(nèi)分隔為多個(gè)區(qū)域的VA方式的液晶顯示裝置。但是，在披露的結(jié)構(gòu)中，由于把傾斜面設(shè)置在整個(gè)象素上，在無外加電壓時(shí)與取向面接觸的液晶完全沿傾斜面取向，所以存在不能獲得完全的黑色顯示，產(chǎn)生對(duì)比度下降的問題。此外，由于把傾斜面設(shè)置在整個(gè)象素上，傾斜面較緩，顯然不能說充分矯正了液晶的取向方向。在使傾斜面陡峭傾斜中，結(jié)構(gòu)物較厚是必要的，但如果介電體的結(jié)構(gòu)物較厚，那么在裝置的工作中在結(jié)構(gòu)物內(nèi)會(huì)積蓄電荷，由于積蓄的電荷，在電極間即使外加電壓，液晶分子的方向也不變化，發(fā)生所謂的稱為曬印的現(xiàn)象。
這樣，在VA方式的液晶顯示裝置中，為了改善視角特性，實(shí)現(xiàn)象素內(nèi)的取向分隔的情況下，存在各種問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過改善VA方式的液晶顯示裝置中的視角特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)比度、動(dòng)作速度等與以往同樣良好，視角特性也在IPS方式以上的良好的VA方式的液晶顯示裝置。
圖9是說明本發(fā)明原理的圖。如圖9所示，按照本發(fā)明，在使用以往的垂直取向膜，作為液晶材料封入負(fù)型液晶的VA方式中，在外加電壓時(shí)，液晶為斜向取向的取向方向，但在一象素內(nèi)，設(shè)有進(jìn)行矯正的區(qū)域矯正裝置，以便變?yōu)槎鄠€(gè)方向。把區(qū)域矯正裝置至少設(shè)置在兩塊基板的其中一塊上。此外，作為區(qū)域矯正裝置功能的手段有多種，但至少一個(gè)區(qū)域矯正裝置有斜面。而且，對(duì)于截面為矩形的基板，可在斜面包含略垂直上升的面。在圖9中，作為區(qū)域矯正裝置，使上側(cè)基板的電極12成為在一象素內(nèi)帶有縫隙的電極，和在下側(cè)基板的電極13上設(shè)有突起20。
如圖9(1)所示，在無外加電壓狀態(tài)下，液晶分子相對(duì)于基板表面垂直地取向。如果外加中間電壓，如圖9(2)所示，在電極縫隙部分(電極邊緣部分)產(chǎn)生相對(duì)于基板表面傾斜的電場(chǎng)。此外，突起部分20的液晶分子從無外加電壓狀態(tài)勉強(qiáng)地傾斜。用該突起的傾斜面和斜向電場(chǎng)的影響來決定液晶分子的傾斜方向，在突起20和縫隙的正中間分隔液晶的取向方向。此時(shí)，例如，從正下方向正上方透射的光由于液晶分子多少有些傾斜，所以受到一些雙折射的影響，可抑制透射，獲得灰色的半色調(diào)顯示。從右下向左上透射的光在液晶向左方向傾斜的區(qū)域不易透射，在向右方向傾斜的區(qū)域非常容易透射，如果進(jìn)行平均，可獲得灰色的半色調(diào)顯示。從左下向右上透射的光也按同樣的原理變?yōu)榛疑@示，在全方位上可獲得均一的顯示。而且，如果外加預(yù)定的電壓，那么液晶分子基本變?yōu)樗?，可獲得白色顯示。因此，在黑色、半色調(diào)、白色的顯示狀態(tài)的所有狀態(tài)中，可獲得視角依賴性較少的良好顯示。
其中，圖10是說明根據(jù)電極上設(shè)置的介電體突起的取向生成的圖。本說明書中“介電體”是低介電性的絕緣物。下面，一邊參照?qǐng)D10，一邊考察由突起產(chǎn)生的取向。
在電極12和13上，形成相互相反的突起，在其上設(shè)置垂直取向膜22。由于使用的液晶為負(fù)型，所以如圖10(1)所示，在無外加電壓時(shí)，由于垂直取向膜22，液晶分子就相對(duì)于基板表面垂直地取向。這種情況下，在垂直取向膜上不必實(shí)施研磨處理。由于突起20部分的液晶分子也會(huì)與其斜面垂直地取向，所以突起部分的液晶分子傾斜。但是，在無外加電壓時(shí)，在除突起部分外的所有部分，由于液晶分子相對(duì)于基板表面大致垂直地取向，所以如圖9(1)所示，可獲得良好的黑色顯示。
在外加電壓時(shí)，液晶層內(nèi)的電位分布如圖10(2)所示，在無突起的部分與基板平行(電場(chǎng)與基板垂直)，但在突起的附近傾斜。如果外加電壓，如圖7(2)所示，液晶分子按照電場(chǎng)強(qiáng)度傾斜，但由于電場(chǎng)朝向與基板垂直的方向，在為規(guī)定由研磨產(chǎn)生的傾斜方向的情況下，對(duì)于電場(chǎng)傾斜的方位是360°的所有方向。其中，如果有圖10(1)所示的預(yù)先傾斜的液晶分子，那么由于其周圍的液晶分子也沿該方向傾斜，所以即使為實(shí)施研磨處理，按與突起表面鄰接的液晶分子的方位，也能夠規(guī)定突起間隙部分的液晶分子的傾斜的方向。如圖10(2)所示，在突起的部分，電場(chǎng)傾向與突起的斜面平行的方向，如果外加電壓，那么負(fù)型液晶分子就傾向與電場(chǎng)垂直的方向，該方向與為了突起的原來傾斜方向一致，變成在更穩(wěn)定方向上進(jìn)行取向。這樣，形成突起，其傾斜與靠近突起的斜面的電場(chǎng)兩方面的效果得到穩(wěn)定的取向。而且，如果外加較強(qiáng)的電壓，那么液晶分子就變得與基板大體平行。
象以上那樣，突起起到?jīng)Q定外加電壓時(shí)液晶分子的取向方位的觸發(fā)器的作用，不必有大面積的斜面，例如包括象素整個(gè)面的面。但是，過小又得不到傾斜與電場(chǎng)的效果。因此，對(duì)于材料、形狀，需定出寬度，5μm寬效果十分明顯，可認(rèn)為最低也要在例如5μm程度以上。如果有較小的斜面，那么由于即使突起的高度(厚度)較小，也能夠形成陡峭的斜面，所以能夠充分矯正液晶的取向方向。此外，如果有較小的斜面，在無外加電壓時(shí)除突起部分外的所有部分，液晶分子相對(duì)于基板表面垂直地取向，由于變?yōu)榇笾峦耆暮谏@示，所以能夠提高對(duì)比度。而且，作為區(qū)域矯正裝置，由于使用斜面，所以即使未外加電壓時(shí)與區(qū)域矯正裝置鄰接的液晶也朝向預(yù)先的預(yù)定方向，由于在外加電壓時(shí)該部分的液晶作為觸發(fā)器把其它部分的液晶直接變化方向，所以動(dòng)作速度也良好。
由區(qū)域矯正裝置決定液晶取向變斜的方向。圖11是表示作為區(qū)域矯正裝置使用突起的情況的取向方向的圖。圖11(1)有兩個(gè)斜面的堤壩，使堤壩在邊界上180度不同的兩個(gè)方向上取向。圖11(2)是四角錐，使四角錐的頂點(diǎn)在邊界上每90度不同的四個(gè)方向地取向。圖11(3)是半球，液晶的取向是以與基板垂直的半球的軸為中心，變?yōu)樾D(zhuǎn)對(duì)稱。如果按照?qǐng)D11(3)，那么對(duì)于全視角變?yōu)橄嗤娘@示狀態(tài)。但是，并不是區(qū)域數(shù)和指向越多就越好。在與偏振板的偏振方向的關(guān)系中，在斜向的液晶取向變?yōu)樾D(zhuǎn)對(duì)稱的情況下，會(huì)產(chǎn)生光的利用效率較低的問題。這是因?yàn)樵谝壕纬煞派錉畹臒o階梯區(qū)域的情況下，偏振板的透射軸和吸收軸方向的液晶成為損失，相對(duì)于軸45°方向的液晶理所當(dāng)然效率較高的緣故。為了提高光的利用效率，把液晶的取向變?yōu)樾毕虻姆较蛑饕獮樗膫€(gè)以下的方向，在四個(gè)方向的情況下，期望把向液晶顯示裝置的顯示面的投影成分變成每90°不同的方向。
在圖9中，作為區(qū)域矯正裝置，使上側(cè)基板電極12作為在一象素內(nèi)帶有縫隙的電極，在下側(cè)基板的電極13上設(shè)有突起20，但用其它裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)。圖12是表示實(shí)現(xiàn)區(qū)域矯正裝置例的圖，(1)表示僅按電極形狀實(shí)現(xiàn)的例子，(2)表示對(duì)基板表面形狀下工夫的例子，(3)表示對(duì)電極形狀和基板表面的形狀下工夫的例子。這些例的其中任何一個(gè)都能獲得圖9所示的取向，但各自的結(jié)構(gòu)多少有些不同。
在圖12(1)中，在兩側(cè)或一側(cè)的基板ITO電極41、42上設(shè)有縫隙。在基板表面實(shí)施垂直取向處理，封入負(fù)型液晶。在未外加電壓的狀態(tài)下，液晶分子相對(duì)于基板表面垂直地取向，但如果外加電壓，就在電極縫隙部分(電極邊緣部分)相對(duì)于基板表面產(chǎn)生斜向方向的電場(chǎng)。由該斜向電場(chǎng)的影響來決定液晶分子的傾斜方向，如圖所示，在左右方向上分隔液晶的取向方向。在本例中，由于用電極邊緣部分產(chǎn)生的斜向電場(chǎng)使液晶在左右方向上取向，所以稱為斜向電場(chǎng)方式。而且，該方式如前所述，由于在電極間未外加電壓時(shí)不產(chǎn)生斜向電場(chǎng)，所以未規(guī)定液晶的方向，存在從無外加電壓狀態(tài)到變?yōu)橥饧与妷籂顟B(tài)時(shí)響應(yīng)速度較低的問題。
在圖12(2)中，在兩側(cè)的基板上設(shè)有突起20。與圖12(1)的情況同樣，在基板表面上實(shí)施垂直取向處理，封入負(fù)型液晶。在未外加電壓狀態(tài)下，液晶分子基本上相對(duì)于基板表面垂直地取向，但在突起的傾斜面上具有若干傾斜的取向。此外，在突起中如果使用絕緣物，那么電場(chǎng)被遮斷(與斜向電場(chǎng)方式接近的狀態(tài)與在電極上設(shè)置縫隙相同)，而且可獲得穩(wěn)定的取向分隔。把這種方式稱為兩面突起方式。
圖12(3)是組合圖12(1)和圖12(2)方式的例，這里省略說明。
以上，作為區(qū)域矯正裝置，表示了突起和縫隙的例子，但可以有各種各樣的變形例。例如，在圖12(1)中，可以使縫隙凹陷，使該部分成為傾斜面。在圖12(2)中，代替用絕緣性材料制作的突起，在基板上設(shè)置突起，在基板和突起上形成ITO電極，即使成為帶有突起的電極，也能夠矯正取向。此外，還能夠用凹槽代替突起。而且，還能夠把說明的區(qū)域矯正裝置僅設(shè)置在一側(cè)的基板上，也可以在設(shè)置在兩塊基板上的情況下使用任何組合。此外，期望突起和凹槽能夠有傾斜面，但即使是垂直的面也有效果。
在突起的情況下，如果進(jìn)行黑色顯示，那么突起間隙部分即使是黑色顯示，在突起部分嚴(yán)格來說光被泄漏。這部分的顯示差不易覺察，不能用肉眼判別，但整體的顯示變?yōu)槠淦骄?，黑色顯示的顯示濃度會(huì)有些下降，并使對(duì)比度下降。因此，通過用不能透射可見光的材料制作突起，能夠進(jìn)一步提高對(duì)比度。
把區(qū)域矯正裝置形成在一側(cè)或兩側(cè)基板的情況下，能夠按預(yù)定節(jié)距在一方向的點(diǎn)陣狀上形成突起或凹槽或縫隙。這種情況下，通過按預(yù)定的周期彎曲各突起或凹槽或縫隙，形成多個(gè)突起或凹槽或縫隙，能夠更穩(wěn)定地進(jìn)行取向分隔。此外，在兩側(cè)基板上配置突起或凹槽或縫隙的情況下，把它們以半節(jié)距配置也可以。
其中，在特開平6-301036號(hào)公報(bào)中披露的液晶顯示裝置中，由于僅在對(duì)置電極上設(shè)有開孔(縫隙)，所以使區(qū)域不能過小。與此相對(duì)，在本發(fā)明中，由于在象素電極和對(duì)置電極兩方面設(shè)置了縫隙，所以使區(qū)域能夠有任意的形狀和大小。
在上下兩塊基板的一側(cè)把突起或凹槽形成二維點(diǎn)陣狀，在另一側(cè)還可以配置突起或凹槽，以便與二維點(diǎn)陣的中心對(duì)置。
總之，上述的取向分隔產(chǎn)生在一象素內(nèi)是必要的，突起或凹槽或縫隙的節(jié)距比一象素的節(jié)距小是必要的。
根據(jù)調(diào)查采用本發(fā)明LCD特性的結(jié)果，視角特性非常優(yōu)良，與TN方式比就不用說了，即使與IPS方式比較，也可得到同等以上的視角特性。從正面觀看時(shí)的特性也非常優(yōu)良，對(duì)比度系數(shù)在40以上(這是TN方式的兩倍以上)。透射率是TN方式為30％，IPS方式為20％，本發(fā)明為25％，雖然比TN方式差，但比IPS方式優(yōu)良。此外，響應(yīng)速度比其它方式絕對(duì)的快。例如，在同等的屏下，在TN方式中，打開速度τon(0V→5V)為23ms，關(guān)閉速度τoff(5V→0V)為21ms，響應(yīng)速度(τon+τoff)為44ms，在IPS方式中，打開速度τon為42ms，關(guān)閉速度τoff為22ms，響應(yīng)速度為64ms，而例如，在使用本發(fā)明的突起方式中，打開速度τon為9ms，關(guān)閉速度τoff為6ms，響應(yīng)速度為15ms，是TN方式的2.8倍，IPS方式的4倍，即使動(dòng)畫顯示等也沒有任何速度問題。
而且，在本發(fā)明的方式中，由于無外加電壓時(shí)垂直取向，外加電壓時(shí)突起或凹槽或斜向電場(chǎng)決定液晶的傾斜方向，所以不必進(jìn)行通常的TN方式和IPS方式那樣的研磨處理。在屏制造工序中，研磨工序是最容易出灰塵的工序，在研磨后必須進(jìn)行基板的清洗(用水和IPA清洗)，而且會(huì)損傷取向膜，成為取向不良的原因。與此相對(duì)，在本發(fā)明中，由于研磨工序的不必要的，所以不需要基板清洗工序。


圖1是說明TN型LCD屏結(jié)構(gòu)和工作原理的圖。
圖2是說明由TN型LCD的視野角產(chǎn)生的圖象變化的圖。
圖3是說明IPS型LCD的圖。
圖4是表示以IPS型LCD為例觀察中的坐標(biāo)計(jì)定義的圖。
圖5是表示IPS型LCD中灰度等級(jí)反向區(qū)域的圖。
圖6是表示IPS型LCD中灰度等級(jí)的變化與灰度等級(jí)反向的圖。
圖7是說明VA(垂直矯正)方式和其問題點(diǎn)的說明圖。
圖8是研磨處理的說明圖。
圖9是說明本發(fā)明原理的圖。
圖10是說明根據(jù)突起的取向生成的圖。
圖11是表示突起的形狀例的圖。
圖12是表示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的液晶取向方式的圖。
圖13是表示第一實(shí)施例的液晶屏整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是表示第一實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖15是表示第一實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖16是表示第一實(shí)施例中周邊部分的突起圖形的圖。
圖17是第一實(shí)施例中屏剖面圖。
圖18是表示第一實(shí)施例的屏的液晶注入口配置的圖。
圖19是表示第一實(shí)施例的突起形狀的實(shí)測(cè)值的圖。
圖20是表示第一實(shí)施例的響應(yīng)速度的圖。
圖21是表示第一實(shí)施例的響應(yīng)速度的圖。
圖22是表示第一實(shí)施例的視角特性的圖。
圖23是表示第一實(shí)施例的視角特性的圖。
圖24是表示第一實(shí)施例的視角特性的圖。
圖25是表示第一實(shí)施例中使用相位差濾光片情況的視角特性的圖。
圖26是表示第一實(shí)施例中使用相位差濾光片情況的視角特性的圖。
圖27是說明突起部分漏光發(fā)生的圖。
圖28是表示第一實(shí)施例中變化突起高度時(shí)的透射率變化的圖。
圖29是表示第一實(shí)施例中變化突起高度時(shí)的對(duì)比度變化的圖。
圖30是表示第一實(shí)施例中突起的高度與白狀態(tài)透射率關(guān)系的圖。
圖31是表示第一實(shí)施例中突起的高度與黑狀態(tài)透射率關(guān)系的圖。
圖32是表示第一實(shí)施例中突起的高度與對(duì)比度比例關(guān)系的圖。
圖33是表示第二實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖34是表示第三實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖35是表示第三實(shí)施例的突起圖形的其它例的圖。
圖36是表示突起上的液晶分子取向的圖。
圖37是表示第四實(shí)施例的突起形狀的圖。
圖38是表示第五實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖39是表示第五實(shí)施例的象素電極圖形的圖。
圖40是表示縫隙連接部分中取向分布例的圖。
圖41是表示第五實(shí)施例的突起與縫隙部分中的區(qū)域發(fā)生的圖。
圖42是表示第六實(shí)施例的突起和電極縫隙形狀的圖。
圖43是表示第六實(shí)施例的突起與縫隙部分中的區(qū)域發(fā)生的圖。
圖44是表示第六實(shí)施例的液晶顯示裝置中象素部分的平面圖。
圖45是表示第六實(shí)施例的象素電極圖形的圖。
圖46是第六實(shí)施例的象素部分的剖面圖。
圖47是表示第六實(shí)施例的視角特性的圖。
圖48是表示第六實(shí)施例的視角特性的圖。
圖49是表示第六實(shí)施例的象素電極圖形變形例的圖。
圖50是表示本發(fā)明第七實(shí)施例的象素電極圖形和結(jié)構(gòu)的圖。
圖51是表示本發(fā)明第八實(shí)施例的液晶顯示裝置中象素部分的平面圖。
圖52是第八實(shí)施例的象素部分的剖面圖。
圖53是說明第八實(shí)施例中TFT基板制作方法的圖。
圖54是說明第八實(shí)施例中TFT基板制作方法的圖。
圖55是表示本發(fā)明第九實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖56是第九實(shí)施例的象素部分的平面圖。
圖57是表示第九實(shí)施例的突起圖形變形例的圖。
圖58是表示電極邊緣的斜電場(chǎng)影響的圖。
圖59是表示使用鋸齒狀彎曲的突起情況的問題的圖。
圖60是表示使用鋸齒狀彎曲的突起情況中電極邊緣部分取向的圖。
圖61是表示使用鋸齒狀彎曲的突起情況中響應(yīng)速度降低部分的圖。
圖62是表示使用鋸齒狀彎曲的突起情況中響應(yīng)速度降低部分的剖面。
圖63是表示本發(fā)明第十實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)的圖。
圖64是表示第十實(shí)施例的突起列圖形的圖。
圖65是第十實(shí)施例特征部分的詳細(xì)圖。
圖66是說明由紫外線照射產(chǎn)生的取向方向變化的圖。
圖67是表示第十實(shí)施例的變形例的圖。
圖68是表示期望的邊緣與突起的關(guān)系的圖。
圖69是表示期望的凹槽與突起的關(guān)系的圖。
圖70是表示直線狀突起的期望排列的圖。
圖71是表示本發(fā)明第十一實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖72是表示對(duì)每個(gè)象素設(shè)有不連續(xù)突起例的圖。
圖73是表示本發(fā)明第十二實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖74是表示第十二實(shí)施例變形例的圖。
圖75是表示第十二實(shí)施例變形例的圖。
圖76是表示本發(fā)明第十三實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖77是第三實(shí)施例的剖面圖。
圖78是表示輔助電容的作用和電極結(jié)構(gòu)的圖。
圖79是表示本發(fā)明第十四實(shí)施例的突起圖形和CS電極的圖。
圖80是表示第十四實(shí)施例變形例的圖。
圖81是表示第十四實(shí)施例變形例的圖。
圖82是表示第十四實(shí)施例變形例的圖。
圖83是表示本發(fā)明第十五實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖84是說明第十五實(shí)施例的液晶取向變化的圖。
圖85是表示第十五實(shí)施例的視角特性的圖。
圖86是表示第十五實(shí)施例的半色調(diào)響應(yīng)速度和用于比較的TN方式的半色調(diào)響應(yīng)速度的圖。
圖87是表示其它VA方式的半色調(diào)響應(yīng)速度的圖。
圖88是表示第十五實(shí)施例的突起圖形變形例的圖。
圖89是表示第十五實(shí)施例的突起圖形變形例的圖。
圖90是表示第十五實(shí)施例的突起圖形變形例的圖。
圖91是表示第十五實(shí)施例的突起圖形變形例的圖。
圖92是表示本發(fā)明第十六實(shí)施例的突起結(jié)構(gòu)的圖。
圖93是表示第十六實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖94是表示本發(fā)明第十七實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖95是表示本發(fā)明第十八實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖96是表示本發(fā)明第十九實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖97是表示本發(fā)明第二十實(shí)施側(cè)的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖98是表示第二十實(shí)施例的變形例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖99是表示第二十實(shí)施例的變形例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖100是表示第二十實(shí)施例的變形例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖101是表示本發(fā)明第二十一實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖102是表示有突起的屏剖面圖和由組裝產(chǎn)生的對(duì)取向分配影響的圖。
圖103是表示本發(fā)明第二十二實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖104是表示本發(fā)明第二十三實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖105是表示本發(fā)明第二十四實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖106是表示采用第二十四實(shí)施例結(jié)構(gòu)的突起圖形的圖。
圖107是表示本發(fā)明第二十五實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖108是表示測(cè)定突起間隙與響應(yīng)速度關(guān)系的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖109是表示突起間隙與響應(yīng)速度關(guān)系的圖。
圖110是表示突起間隙與透射率關(guān)系的圖。
圖111是第二十五實(shí)施例的工作原理的說明圖。
圖112是表示本發(fā)明第二十六實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖113是表示第二十六實(shí)施例的屏的視角特性的圖。
圖114是表示通常的突起圖形的圖。
圖115是表示液晶的光學(xué)各向異性的波長(zhǎng)分散的圖。
圖116是表示本發(fā)明第二十七實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖117是表示外加電壓與透射率關(guān)系產(chǎn)生的突起間隙差的圖。
圖118是表示本發(fā)明第二十八實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖119是表示本發(fā)明第二十九實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖120是表示第二十九實(shí)施例的象素結(jié)構(gòu)的圖。
圖121是表示本發(fā)明第三十實(shí)施例的突起形狀的圖。
圖122是表示變化突起高度時(shí)透射率變化的圖。
圖123是表示變化突起高度時(shí)對(duì)比度變化的圖。
圖124是表示突起高度與白色狀態(tài)透射率關(guān)系的圖。
圖125是表示突起高度與黑色狀態(tài)透射率關(guān)系的圖。
圖126是表示第三十實(shí)施例的變形例的圖。
圖127是表示本發(fā)明第三十一實(shí)施例的突起形狀的圖。
圖128是表示VA方式的液晶屏的扭絞角與液晶厚度關(guān)系的圖。
圖129是表示VA方式的液晶屏的白色顯示相對(duì)亮度與液晶的延遲Δnd關(guān)系的圖。
圖130是表示VA方式的液晶屏的角波長(zhǎng)透射率與液晶的延遲Δnd關(guān)系的圖。
圖131是表示取向分配VA方式的液晶屏的間隙與響應(yīng)速度關(guān)系的圖。
圖132是表示取向分配VA方式的液晶屏的間隙與開孔率關(guān)系的圖。
圖133是表示本發(fā)明第三十二實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖134是表示第三十二實(shí)施例的變形例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖135是表示本發(fā)明第三十三實(shí)施例的TFT基板結(jié)構(gòu)的圖。
圖136是表示第三十三實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖137是表示本發(fā)明第三十四實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖138是表示第三十四實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖139是表示本發(fā)明第三十五實(shí)施例的TFT基板的制作方法的圖。
圖140是表示第三十五實(shí)施例的變形例的TFT基板結(jié)構(gòu)的圖。
圖141是表示本發(fā)明第三十六實(shí)施例的TFT基板的制作方法的圖。
圖142是說明由電極上的介質(zhì)體產(chǎn)生的問題的圖。
圖143是表示本發(fā)明第三十七實(shí)施例的突起結(jié)構(gòu)的圖。
圖144是表示第三十七實(shí)施例的突起制作方法的圖。
圖145是表示本發(fā)明第三十八實(shí)施例的突起結(jié)構(gòu)的圖。
圖146是表示由燒結(jié)造成的突起形狀變化的圖。
圖147是表示因燒結(jié)溫度造成的光刻膠剖面形狀變化的圖。
圖148是表示線寬與光刻膠剖面圖形狀關(guān)系的圖。
圖149是突起部分的狀態(tài)與取向膜涂敷中問題的圖。
圖150是表示本發(fā)明第三十九實(shí)施例的突起制作方法的一例與制作的突起的圖。
圖151是表示第三十九實(shí)施例的突起制作方法其它例的圖。
圖152是表示第三十九實(shí)施例的突起制作方法其它例的圖。
圖153是表示由光刻膠的紫外線曝光產(chǎn)生改良的曲線圖。
圖154是表示第三十九實(shí)施例的突起制作方法的其它例的圖。
圖155是表示第三十九實(shí)施例的突起制作方法的其它例的圖。
圖156是表示第三十九實(shí)施例的突起制作方法的其它例的圖。
圖157是表示第三十九實(shí)施例的突起制作方法的其它例的圖。
圖158是表示圖157方法的溫度變化條件的圖。
圖159是表示第三十九實(shí)施例的突起制作方法的其它例的圖。
圖160是表示帶有黑色矩陣的以往例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖161是表示本發(fā)明第四十實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖162是表示第四十實(shí)施例的突起圖形的圖。
圖163是表示本發(fā)明第四十一實(shí)施例的遮光圖形(黑色矩陣)的圖。
圖164是第四十一實(shí)施例的剖面圖。
圖165是表示本發(fā)明第四十二實(shí)施例的象素和突起圖形的圖。
圖166是表示設(shè)有隔板的以往屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖167是表示本發(fā)明第四十三實(shí)施例和其變形例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖168是表示第四十三實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖169是表示第四十三實(shí)施例的變形例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖170是表示本發(fā)明第四十四實(shí)施例的液晶屏制作方法的圖。
圖171是表示第四十四實(shí)施例中隔板分布密度與單元間隙關(guān)系的圖。
圖172是表示第四十四實(shí)施例的液晶屏中隔板分布密度與施加力時(shí)產(chǎn)生不均勻的關(guān)系的圖。
圖173是表示為具有突起中離子吸附能力的添加材料的化學(xué)式的圖。
圖174是表示用于使突起具有離子吸附能力的添加材料的化學(xué)式的圖。
圖175是表示本發(fā)明第四十五實(shí)施例的CF基板結(jié)構(gòu)的圖。
圖176是表示本發(fā)明第四十六實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖177是表示第四十六實(shí)施例的變形例的CF基板結(jié)構(gòu)的圖。
圖178是表示第四十六實(shí)施例的變形例的CF基板其它結(jié)構(gòu)的圖。
圖179是表示第四十六實(shí)施例的變形例的CF基板其它結(jié)構(gòu)的圖。
圖180是表示第四十六實(shí)施例的變形例的CF基板其它結(jié)構(gòu)的圖。
圖181是表示第四十六實(shí)施例的變形例的CF基板其它結(jié)構(gòu)的圖。
圖182是表示第四十六實(shí)施例的變形例的CF基板其它結(jié)構(gòu)的圖。
圖183是表示本發(fā)明第四十七實(shí)施例的CF基板的突起和BM形成方法的圖。
圖184是表示第四十七實(shí)施例的CF基板的突起和BM形成方法的圖。
圖185是表示第四十七實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖186是表示本發(fā)明第四十八實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖187是表示第四十八實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖188是表示本發(fā)明第四十九實(shí)施例的CF基板制作方法的圖。
圖189是表示第四十九實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖190是表示本發(fā)明第五十實(shí)施例的CF基板制作方法的圖。
圖191是表示第五十實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
圖192是表示本發(fā)明第五十一實(shí)施例的CF基板制作方法的圖。
圖193是表示第五十一實(shí)施例的變形例的圖。
圖194是表示第五十一實(shí)施例的變形例的圖。
圖195是表示第五十一實(shí)施例的變形例的圖。
圖196是表示第五十一實(shí)施例的變形例的圖。
圖197是表示采用本發(fā)明的液晶屏的顯示裝置的圖。
圖198是表示本發(fā)明的液晶屏應(yīng)用例中顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖199是表示本發(fā)明的液晶屏應(yīng)用例中突起圖形旋轉(zhuǎn)的圖。
圖200是表示本發(fā)明的液晶屏制造工序的流程圖。
圖201是表示本發(fā)明的液晶屏的突起形成工序的流程圖。
圖202是表示由印刷形成突起的裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖203是表示液晶注入裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖204是表示相對(duì)于本發(fā)明的液晶屏中的突起的注入口的配置例的圖。
圖205是表示相對(duì)于本發(fā)明的液晶屏中的突起的注入口的配置例的圖。
圖206是表示相對(duì)于本發(fā)明的液晶屏中的突起的注入口的配置例的圖。
圖207是表示本發(fā)明的液晶屏中的注入口附近的電極結(jié)構(gòu)的圖。
圖208是表示本發(fā)明的液晶屏中混入聚氨酯系樹脂情況下的顯示異常發(fā)生的圖。
圖209是表示聚氨酯系樹脂大小與液晶污染區(qū)域大小關(guān)系的圖。
圖210是表示相對(duì)于因電阻率差產(chǎn)生的頻率有效電壓降低的模擬結(jié)果的圖。
圖211是表示因電阻率差產(chǎn)生的電荷放電時(shí)間的模擬結(jié)果的圖。
圖212是表示因電阻率差產(chǎn)生的電荷放電時(shí)間的模擬結(jié)果的圖。
圖213是表示VA方式的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖214是表示VA方式的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖215是表示VA方式的液晶顯示裝置中產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域的圖。
圖216是表示使用帶有區(qū)域矯正裝置的新的VA方式屏的顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖217是表示新的VA方式的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖218是表示新的VA方式的液晶顯示裝置中灰度等級(jí)反向的視角特性的圖。
圖219是說明相位差濾光片特性的圖。
圖220是表示本發(fā)明第五十二實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖221是表示第五十二實(shí)施例的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖222是表示第五十二實(shí)施例的液晶顯示裝置中灰度等級(jí)反向的視角特性的圖。
圖223是表示第五十二實(shí)施例的液晶顯示裝置中變?yōu)橄鄬?duì)于從斜向觀察的對(duì)比度預(yù)定值角度的相位差量的變化。
圖224是表示本發(fā)明第五十三實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖225是表示第五十三實(shí)施例的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖226是表示第五十三實(shí)施例的液晶顯示裝置中灰度等級(jí)反向的視角特性的圖。
圖227是表示第五十三實(shí)施例的液晶顯示裝置中變?yōu)橄鄬?duì)于從斜向觀察的對(duì)比度預(yù)定值角度的相位差量的變化。
圖228是表示本發(fā)明第五十四實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖229是表示第五十四實(shí)施例的液晶顯示裝置中變?yōu)橄鄬?duì)于從斜向觀察的對(duì)比度預(yù)定值角度的相位差量的變化。
圖230是表示第五十四實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于對(duì)比度最佳條件的液晶延遲量變化的圖。
圖231是表示第五十四實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于不產(chǎn)生灰度等級(jí)反向界限角相位差量變化的圖。
圖232是表示第五十四實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于灰度等級(jí)反向最佳條件的液晶延遲量變化的圖。
圖233是表示本發(fā)明第五十五實(shí)施例的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖234是表示第五十五實(shí)施例的液晶顯示裝置中調(diào)治反向的視角特性的圖。
圖235是表示本發(fā)明第五十六實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖236是表示本發(fā)明第五十六實(shí)施例的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖237是表示第五十六實(shí)施例的液晶顯示裝置中調(diào)治反向的視角特性的圖。
圖238是表示第五十六實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于對(duì)比度最佳條件的液晶延遲量變化的圖。
圖239是表示本發(fā)明第五十七實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖240是表示第五十七實(shí)施例的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖241是表示第五十七實(shí)施例的液晶顯示裝置中調(diào)治反向的視角特性的圖。
圖242是表示第五十七實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于對(duì)比度最佳條件的液晶延遲量變化的圖。
圖243是表示本發(fā)明第五十八實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖244是表示第五十八實(shí)施例的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖245是表示第五十八實(shí)施例的液晶顯示裝置中調(diào)治反向的視角特性的圖。
圖246是表示第五十八實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于對(duì)比度最佳條件的液晶延遲量變化的圖。
圖247是表示本發(fā)明第五十九實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖248是表示第五十九實(shí)施例的液晶顯示裝置中對(duì)比度的視角特性的圖。
圖249是表示第五十九實(shí)施例的液晶顯示裝置中調(diào)治反向的視角特性的圖。
圖250是表示第五十九實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于對(duì)比度最佳條件的液晶延遲量變化的圖。
圖251是表示第五十九實(shí)施例的液晶顯示裝置中相對(duì)于對(duì)比度最佳條件的液晶延遲量變化的圖。
圖252是表示本發(fā)明第三十二實(shí)施例的液晶屏特性的測(cè)定結(jié)果的圖。
圖253是表示進(jìn)行具有突起中離子吸附能力處理時(shí)的離子密度變化的圖。
圖254是表示本發(fā)明第五十一實(shí)施例的變形例的液晶屏的制作方法的圖。
圖255是表示第二實(shí)施例的變形例的突起圖形和剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖256是表示第二實(shí)施例的變形例的突起圖形的圖。
圖257是表示第十六實(shí)施例的變形例的突起圖形和剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖258是表示第十實(shí)施例的變形例中輔助突起的配置。
具體實(shí)施例方式
圖13是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶屏整體結(jié)構(gòu)的圖。如圖11所示，第一實(shí)施例的液晶屏是TFT型的LCD，在一方玻璃基板16上預(yù)先形成相對(duì)(共用)電極12，在另一方玻璃基板17上設(shè)有平行形成的多條掃描總線31、與掃描總線的垂直方向平行地形成的多條數(shù)據(jù)總線32、相對(duì)于掃描總線和數(shù)據(jù)總線的交點(diǎn)成矩陣狀設(shè)置的TFT33和象素(單元)電極13，各基板表面實(shí)施垂直取向處理，在兩塊基板間密封負(fù)型的液晶。由于形成了彩色濾光片，所以把玻璃基板16稱為彩色濾光片基板(CF基板)，把玻璃基板17稱為TFT基板。這里，省略了對(duì)TFT-LCD的詳細(xì)說明，其中僅說明作為本發(fā)明特征的電極部分的形狀。
圖14是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖，(1)是模式地表示從斜向觀察的狀態(tài)的圖，(2)是側(cè)面圖。此外，圖15是表示第一實(shí)施例中與突起圖形的象素關(guān)系的圖，圖16是表示第一實(shí)施例的液晶屏的顯示區(qū)域外的突起圖形的圖，圖17是第一實(shí)施例的液晶屏的剖面圖。
如圖17所示，在CF基板16面向液晶一側(cè)的表面上，形成黑色矩陣層34、彩色濾光片39、構(gòu)成共用電極的ITO膜12和按等節(jié)距平行的突起20。再有，在其上還形成垂直取向膜，但這里省略了。在TFT基板17面向液晶一側(cè)的表面上，形成構(gòu)成柵極總線的柵極電極31、CS電極35、絕緣膜43、40、構(gòu)成數(shù)據(jù)總線的電極、構(gòu)成象素電極的ITO膜13和按等節(jié)距平行的突起20。再有，也在TFT基板上，形成垂直取向膜，但這里省略了。參考序號(hào)41和42分別是TFT的源和漏。在本實(shí)施例中，用TFT平坦化材料(正型光刻膠)制成突起20A和20B。
如圖14(1)所示，突起圖形20A和20B是分別按等節(jié)距配置的向一個(gè)方向延伸的平行圖形，并錯(cuò)位半節(jié)距地配置。因此，可實(shí)現(xiàn)圖14(2)所示的結(jié)構(gòu)，如用圖9說明的，被取向分配成兩個(gè)區(qū)域。
圖15示出了這種突起圖形與象素的關(guān)系。如圖15所示，一般來說，在彩色顯示的液晶顯示裝置中，由R、G、B三個(gè)象素形成一個(gè)彩色象素。使R、G、B各象素的橫寬約為縱寬的1/3，以便按上下相同的節(jié)距排列彩色象素。象素處于象素電極的范圍內(nèi)，在排列的象素電極間，在橫方向上設(shè)有柵極總線(隱藏在突起20B下)，在縱方向上設(shè)有數(shù)據(jù)總線32，在柵極總線31和數(shù)據(jù)總線32的交點(diǎn)附近設(shè)有TFT33，連接各象素電極。在各象素電極13的柵極總線31和數(shù)據(jù)總線32及TFT33的相對(duì)側(cè)，設(shè)有用于遮光的黑色矩陣34。參考序號(hào)35表示用于形成輔助電容的CS電極，為使顯示穩(wěn)定而設(shè)置該輔助電容，由于CS電極有遮光性，所以象素電極13的CS電極部分沒有象素的作用。因此，把象素分成上側(cè)的13A和下側(cè)的13B部分。
在象素13A和13B內(nèi)，突起20A為三條走向，突起20B為四條走向，分別每三個(gè)地形成第一區(qū)域和第二區(qū)域，在第一區(qū)域中突起20B位于上側(cè)位置，突起20A位于下側(cè)位置，在第二區(qū)域中突起20A位于上側(cè)位置，突起20B位于下側(cè)位置。因此，在合并象素13A和13B的一個(gè)象素中，分別每六個(gè)地形成第一和第二區(qū)域。
如圖16所示，在液晶屏的周邊部分，在第一端的象素外側(cè)也設(shè)有突起圖形20A和20B，此外，突起圖形20A和20B延伸到第一端的象素外側(cè)。這是因?yàn)閷?duì)于最外部分的象素，進(jìn)行與內(nèi)部象素相同的取向分配的緣故。
此外，圖18是表示第二實(shí)施例的液晶屏100中液晶的注入口位置的圖。如下所述，在液晶屏的組裝工序中，在粘合CF基板和TFT基板后，注入液晶，但VA型TFT方式的LCD單元厚度較窄，液晶注入的時(shí)間較長(zhǎng)，由于設(shè)置突起，所以一層液晶注入的時(shí)間變長(zhǎng)。在能夠使液晶注入的時(shí)間較短時(shí)，如圖18(1)所示，在周期地平行配置的突起20的取向方向的垂直邊上，設(shè)置液晶的注入口102也可以。再有，參考序號(hào)101表示密封線。
此外，在注入液晶時(shí)，如果從其它部分設(shè)置的排氣口103排氣屏內(nèi)的氣體，那么通過降低內(nèi)部的壓力使液晶的注入變得容易。如圖18(2)所示，把排氣口103設(shè)置注入口102的對(duì)側(cè)邊也可以。
圖19表示第一實(shí)施例中用觸針式膜厚計(jì)測(cè)定實(shí)際試作品的形狀。如圖所示，在基板上形成的ITO電極12和13的間隔通過隔板45矯正變?yōu)?.5μm。突起20A和20B的高度為1.5μm，寬度為5μm，按隔開15μm配置上下突起20A和20B。因此，在相同ITO電極上形成的鄰接突起的間隔為30μm。
在第一實(shí)施例的屏上通過外加中間電壓，用顯微鏡觀察的結(jié)果中，可得到非常穩(wěn)定的取向。
而且，在第一實(shí)施例的屏中顯著地改善了響應(yīng)速度。圖20和圖21是表示第二實(shí)施例的屏中以外加電壓與上下突起的間隙為參數(shù)進(jìn)行變化時(shí)的響應(yīng)速度的圖，圖20(1)表示打開速度(0→5V)，(2)表示關(guān)閉速度(5→0V)，圖21表示附加打開速度和關(guān)閉響應(yīng)的開關(guān)速度。如圖20和圖21所示，下降時(shí)間τoff基本上不依賴于間隙，但上升時(shí)間τon則變化較大。間隙越小，響應(yīng)速度就越快。再有，該單元的單元厚度為3.5μm，但該間隙的適用長(zhǎng)度根據(jù)單元厚度可稍稍不同。也就是說，在單元厚度較薄的情況下較寬，如果單元厚度變厚則變窄。如果間隔達(dá)到單元厚度的100倍左右，那么實(shí)際上可確認(rèn)液晶充分地進(jìn)行取向。
總之，在第一實(shí)施例的屏中可得到充分的開關(guān)速度。例如，突起的間隔為15μm，單元厚度為3.5μm時(shí)的0-5V的響應(yīng)速度是打開時(shí)間τon為9ms，關(guān)閉時(shí)間τoff為6ms，開關(guān)速度τ為15ms，能夠超高速開關(guān)。
圖22到圖24是表示第二實(shí)施例的屏的視角特性的圖。圖22二維地表示因視角造成的對(duì)比度的變化，圖23和圖24表示相對(duì)于8灰度等級(jí)顯示亮度的視角的變化，圖23(1)是方位角90°時(shí)的變化，(2)是方位角45°時(shí)的變化，(3)是方位角0°時(shí)的變化，圖24(1)是方位角-45°時(shí)的變化，(2)是方位角-90°時(shí)的變化。圖22中，斜線部分表示對(duì)比度為10以下的區(qū)域，雙重斜線部分表示對(duì)比度在5以下的區(qū)域。如圖所示，已經(jīng)獲得了良好的特性，但由于是上下兩分隔，所以沒有象第一實(shí)施例那樣完全左右上下均等的特性。上下方向與左右方向相比，對(duì)比度的下降稍大。在左右方向上，與上下方向相比對(duì)比度的下降較小，但如圖23(3)所示，在30°附近發(fā)生黑的灰度等級(jí)反向。由于偏振板以吸收軸為45°、135°組合粘接，所以斜方向的視角特性非常好。即使這樣，比TN方式有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，但比ISP方式在視角特性方面仍有若干不足。但是，通過在第一實(shí)施例的屏中配置一塊相位差濾光片，進(jìn)一步改善視角特性，就能夠在IPS方式以上。圖25和圖26是表示第二實(shí)施例的屏中使用相位差濾光片情況下的視角特性的圖，是分別與圖22和圖23相對(duì)應(yīng)的圖。如圖所示，因視角造成的對(duì)比度降低被戲劇性地改善，左右方向的灰度等級(jí)反向也消失了。相反，發(fā)生上下方向的白色顯示中的灰度等級(jí)反向，但一般來說，白色顯示中的反向由于人眼基本不能分辨，所以在顯示品質(zhì)上不會(huì)有太多的問題。利用使用這樣的相位差濾光片，在視角特性、響應(yīng)速度、制造的難易度等所有方面，可獲得超過IPS方式的特性。
在第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行各種變形，同時(shí)變化除上述以外的參數(shù)，研究最佳的條件。突起的情況下，如果有黑顯示，那么在突起部分就漏光。圖27是說明在該突起部分的漏光發(fā)生的圖。如圖所示，在下側(cè)基板的電極13對(duì)設(shè)置突起20部分垂直入射的光，由于在突起20的斜面上液晶分子如圖所示那樣斜向地取向，所以光以某種程度透射，變?yōu)榘肷{(diào)顯示。對(duì)此，突起頂點(diǎn)部分中液晶分子預(yù)先取向成垂直方向，從頂點(diǎn)部分不漏光。對(duì)于上側(cè)基板電極12，也與此相同，在黑顯示的情況下，在突起部分進(jìn)行部分的半色調(diào)顯示和黑顯示。這種部分的顯示差很微弱，用肉眼不能判別，但整體顯示是平均化的顯示強(qiáng)度，通過黑顯示的顯示濃度的若干下降，使對(duì)比度下降。因此，通過以不能通過可見光的材料制成突起，能夠提高對(duì)比度。即使在第一實(shí)施例中，通過用不能通過可見光的材料制成突起，也能夠進(jìn)一步提高對(duì)比度。
圖20和圖21表示變化突起間隙時(shí)的響應(yīng)速度的變化，但還測(cè)定了對(duì)于突起高度變化的特性變化。形成突起的光刻膠的寬度和間隙分別是7.5μm和15μm，單元厚度約為3.5μm，光刻膠的高度為1.537μm、1.600μm、2.3099μm、2.4486μm時(shí)，用實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定透射率與對(duì)比度的比。圖28和圖29表示其結(jié)果。此外，根據(jù)該結(jié)果，圖30表示白色狀態(tài)(外加5V時(shí))中相對(duì)于透射率的突起(光刻膠)高度的變化，圖31表示黑色狀態(tài)(無外加電壓時(shí))中相對(duì)于透射率的突起(光刻膠)高度的變化，圖32表示相對(duì)于對(duì)比度的突起(光刻膠)高度的變化。如果光刻膠變高，那么與此對(duì)應(yīng)的白色狀態(tài)(外加電壓時(shí))透射率也增加?？梢哉J(rèn)為，這是因?yàn)閾?dān)當(dāng)使液晶傾斜的輔助作用的突起較大，液晶分子確實(shí)被放倒的緣故。黑狀態(tài)(無外加電壓時(shí))下的透射率(漏光)也是光刻膠的高度越增加就越增加。這是因?yàn)樵谌サ艉谒椒较蛏系淖饔貌淮蠛玫木壒省D27說明該漏光的原因。突起的正上面，在間隙部分，液晶分子相對(duì)基板表面垂直。從這個(gè)地方不發(fā)生漏光。但是，在突起的傾斜部分，液晶分子保持有些傾斜的取向。如果突起變高，那么該傾斜部分的面積也增加，漏光增加。
因此，對(duì)比度(白色亮度/黑色亮度)傾向于光刻膠越高就越下降。但是，由于原來高對(duì)比度，增加到與單元厚度相同的高度，能夠有良好的顯示。這種情況下，如下所述，在突起上(光刻膠)能夠起到屏隔板的作用。
根據(jù)這些結(jié)果，試作采用高度為0.7μm、1.1μm、1.5μm、2.0μm的突起的TFT基板和CF基板的15型的液晶顯示器。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的傾向在實(shí)際制作的液晶屏上也表現(xiàn)出來，但在實(shí)際的觀察中，即使在無論哪個(gè)條件下制作的屏，對(duì)比度下降未到有問題的水平，可獲得良好的顯示?？梢哉J(rèn)為，這是因?yàn)槭窃瓉砀邔?duì)比度的屏，即使對(duì)比度稍稍下降人眼也不能判別的緣故。此外，由于可看清液晶取向突起高度較小側(cè)的界限，所以也制作突起高度為0.7μm的屏，獲得完全正常的顯示。因此，突起(光刻膠)也有0.7μm以下的薄膜厚，能夠充分進(jìn)行液晶分子的取向。
圖33是表示第二實(shí)施例的突起圖形的圖。如圖15所示，在第一實(shí)施例中，突起為直線狀，突起向象素較長(zhǎng)方的邊垂直方向延伸。在第二實(shí)施例中，突起向象素9的短方邊的垂直方向延伸。第二實(shí)施例的其它部分與第一實(shí)施例相同。
圖255是表示第二實(shí)施例變形例的圖，(1)表示突起圖形，(2)表示突起配置的剖面圖。在該變形例中，穿過象素9的中心，使CF基板16側(cè)的電極12上設(shè)置的突起20A可在象素9短方邊的垂直方向上延伸。在TFT基板17側(cè)未設(shè)有突起。因此，在各象素內(nèi)液晶取向在兩個(gè)方向上。如圖255(2)所示，在象素的中央，利用突起20A分隔區(qū)域。此外，在象素電極13的周圍，由于象素電極的邊緣起到區(qū)域矯正裝置的作用，所以可進(jìn)行穩(wěn)定的取向分隔。在本變形例中，由于每一個(gè)象素僅設(shè)置一個(gè)突起，突起20A與象素電極13邊緣的距離較長(zhǎng)，所以響應(yīng)速度比第二實(shí)施例下降，但突起僅設(shè)置在基板的一方，制造工序簡(jiǎn)單。而且，由于象素內(nèi)突起所占面積較小，所以能夠提高顯示亮度。
圖256是表示第二實(shí)施例的其它變形例的突起圖形的圖。在象素中心9上設(shè)置CF基板16側(cè)的電極12上設(shè)置的突起20A。突起20A，例如為四角錐體。因此，在各象素內(nèi)的液晶取向在四個(gè)方向上。在本變形例中，也能獲得與圖255的變形例相同的效果，由于象素內(nèi)突起所占面積更小，所以顯示亮度進(jìn)一步提高。
在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，多個(gè)平行地設(shè)置一方向上延伸的直線突起，但由該突起產(chǎn)生的取向分隔主要是兩個(gè)區(qū)域，液晶分子進(jìn)行取向時(shí)的方位在兩個(gè)區(qū)域，有180°的不同。由此，對(duì)于包括與基板垂直取向方位的表面內(nèi)的成分，改善了如圖9所示的半色調(diào)的視角特性，但對(duì)于與其垂直的成分，會(huì)發(fā)生圖7所示的問題。為此，取向分隔有四個(gè)方向也可以。
圖34是表示第三實(shí)施例的突起圖形的圖。如圖34所示，在第三實(shí)施例中，在一象素9內(nèi)，設(shè)有縱方向上延伸的突起圖形和橫方向上延伸的突起圖形。其中，在一象素的上半部分設(shè)有縱方向上延伸的突起圖形，在下半部分設(shè)有橫方向上延伸的突起圖形。如果這樣，由于利用縱方向上延伸的突起圖形，在橫方向上以180°不同的方位取向分隔成兩個(gè)區(qū)域，利用橫方向上延伸的突起圖形，在縱方向上以180°不同的方位取向分隔成兩個(gè)區(qū)域，所以一象素9內(nèi)變?yōu)楸蝗∠蚍指魹樗姆较颉Ｒ虼?，在液晶屏的情況下，可改善上下方向和左右方向的兩方向的視角特性。再有，在第三實(shí)施例中，除突起圖形外，與第一實(shí)施例相同。
圖35是表示變形第三實(shí)施例的突起圖形例的圖，與圖34的突起圖形的不同點(diǎn)在于，在一象素的左半部分設(shè)有縱方向上延伸的突起圖形，在右半部分設(shè)有橫方向上延伸的突起圖形。這種情況，與圖34的突起圖形一樣，變成一象素9內(nèi)變?yōu)楸蝗∠蚍指魹樗姆较?，可改善上下方向和左右方向的兩方向的視角特性?br> 第一至第三實(shí)施例中，使用作為產(chǎn)生取向分隔的區(qū)域矯正裝置的突起，但如圖36所示，在突起的頂部，液晶分子的取向未被矯正。為此，在突起的頂部，液晶的取向不受控制，使顯示品質(zhì)下降。第四實(shí)施例是解決這種問題的例子。
圖37是表示第四實(shí)施例的突起形狀的圖，其它部分與第一至第三實(shí)施例相同。在第四實(shí)施例中，如圖37(1)所示，使突起20呈一部分有錐狀體的形狀。錐狀體部分的間隔在50μm左右或50μm以下就可以。為了制作這樣的突起圖形，用正型光刻膠形成突起圖形，用滑動(dòng)腐蝕形成突起和錐狀體。如果這樣，在突起的頂部也能控制取向。
此外，在第四實(shí)施例的變形例中，如圖37(2)所示，在突起20上還設(shè)有帶有錐狀體的突起46。這種情況下，錐狀體部分的間隔50μm左右或50μm以下也可以。為了制成這樣的突起圖形，用正型光刻膠形成突起圖形，用滑動(dòng)腐蝕形成突起20。而且，形成突起一半左右厚度的正型光刻膠，用滑動(dòng)腐蝕留存突起20上錐狀體附加的突起部分46。與此同樣地，在突起的頂部也能控制取向。
圖38是表示第五實(shí)施例中屏結(jié)構(gòu)的圖，(1)是模式地表示從斜向觀察狀態(tài)的圖，(2)是側(cè)面圖。第五實(shí)施例是與圖12(3)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的例子。在一塊基板表面形成的電極12上，用正型光刻膠形成如圖所示的突起20A，在另一塊基板電極13上設(shè)置縫隙21。實(shí)際上，第五實(shí)施例是把第三實(shí)施例的象素電極13中設(shè)置的突起圖形20B作為縫隙21，象素電極13有如圖39所示的圖形。
決定液晶顯示裝置的商業(yè)成功的重要條件在于成本問題。如上所述，通過在VA方式的液晶顯示裝置中設(shè)置區(qū)域矯正裝置，可提高顯示品質(zhì)，但存在設(shè)置區(qū)域矯正裝置部分成本變高的問題，有必要以降低的成本實(shí)現(xiàn)區(qū)域矯正裝置。因此，在第五實(shí)施例中，以帶有有源元件的TFT基板17側(cè)的區(qū)域矯正裝置作為象素電極13的縫隙，以相對(duì)的彩色濾光片基板16側(cè)的區(qū)域矯正裝置作為突起。
在電極上設(shè)置突起的情況下，涂敷光刻膠后，經(jīng)圖形曝光顯象后，進(jìn)行腐蝕是必要的，為此，存在工序增加，成本增加，同時(shí)良品率下降的問題。對(duì)此，象素電極13經(jīng)構(gòu)圖形成是必要的，即使形成帶有縫隙21的象素電極，工序也不會(huì)增加。因此，在TFT基板側(cè)，以由突起產(chǎn)生的縫隙作為區(qū)域矯正裝置的一方成本較低。另一方面，彩色濾光片基板(CF基板)的相對(duì)電極是通常的β電極，在相對(duì)電極上設(shè)置縫隙的情況下，在顯象上述構(gòu)圖的光刻膠后，進(jìn)行腐蝕的工序是必要的，但由于在相對(duì)電極上形成突起時(shí)能夠原樣使用顯象的光刻膠，所以形成突起的一方成本的增加較少。因此，如第五實(shí)施例的液晶顯示裝置，通過以TFT基板側(cè)的區(qū)域矯正裝置作為象素電極的縫隙，以彩色濾光片基板側(cè)的區(qū)域矯正裝置作為突起，所以能夠使成本的增加較小。
在象素電極中設(shè)置縫隙，分成多個(gè)分電極的情況下，在各分電極上外加相同的信號(hào)電壓是必要的，設(shè)置連接分電極間的電連接部分是必要的。在與象素電極相同的層上設(shè)置該電連接部分的情況下，如下所述，由于在電連接部分中液晶的取向被弄亂，所以在視角特性的降低上，有屏的顯示亮度和響應(yīng)速度下降的問題。
因此，在第五實(shí)施例中，如圖39所示，通過用BM34遮光電連接部分，可獲得與在兩方設(shè)置突起的情況同等的亮度、響應(yīng)速度。在本實(shí)施例中，在象素的中央設(shè)有CS電極35，由于CS電極35有遮光性，所以把象素分隔成上下兩個(gè)部分。參考序號(hào)34A表示由BM產(chǎn)生的上側(cè)開孔，34B表示由BM產(chǎn)生的下側(cè)開孔，開孔的內(nèi)側(cè)通過光。
柵極總線31和數(shù)據(jù)總線32等的總線由于用金屬材料作成有遮光性。為了進(jìn)行穩(wěn)定的顯示，象素電極與總線能夠不重疊地形成是必要的，遮光象素電極和總線之間是必要的。此外，TFT33，具體地說，作為工作半導(dǎo)體在使用非晶硅的情況下，由于因光的入射變化元件特性，引起該動(dòng)作，所以TFT的部分也進(jìn)行遮光是必要的。為此，以往，設(shè)有用于對(duì)這些部分進(jìn)行遮光的BM34，在本實(shí)施例中，由于把電連接部分設(shè)置在象素的周邊部分，所以能夠用BM34遮光。此外，由于不必重新設(shè)置用于對(duì)電連接部分遮光的BM，以往的BM或僅擴(kuò)大某些BM就可以，所以開孔率的降低也處于沒有問題的程度。
由于第五實(shí)施例為兩分隔方式，所以各種特性基本上與第一實(shí)施例完全相同，視角特性與TN方式相比，也大幅度地改善。而且，通過使用相位差濾光片，與第一實(shí)施例的屏有相同的視角特性。由于在單側(cè)使用由縫隙產(chǎn)生的斜向電場(chǎng)，所以響應(yīng)速度比第一實(shí)施例慢一些，但即使這樣，打開速度τon為8ms，關(guān)閉速度τoff為9ms，開關(guān)速度τ為17ms，與以往方式相比高速得多。制造過程比第一實(shí)施例簡(jiǎn)單。
其中，說明在作為參考的象素電極上設(shè)有縫隙，把相對(duì)電極作為β電極試作液晶顯示裝置時(shí)的結(jié)果。在象素電極中，由于設(shè)有多個(gè)雙方向的縫隙，在象素內(nèi)形成的多個(gè)四方向區(qū)域，所以大致在360°全方位上可獲得穩(wěn)定的取向。因此，視角特性非常良好，可得到360°全方位上均等的圖象。但是，響應(yīng)速度未改善，打開速度τon為42ms，關(guān)閉速度τoff為15ms，其合計(jì)的開關(guān)速度τ為57ms，完全沒有改善。如果減少縫隙的個(gè)數(shù)，響應(yīng)速度更會(huì)降低?？梢哉J(rèn)為，這是由于其分區(qū)域變大，所有區(qū)域內(nèi)的液晶分子取向達(dá)到相同方向需要時(shí)間的緣故。
因此，作為區(qū)域矯正裝置僅使用縫隙的結(jié)構(gòu)，具有工序簡(jiǎn)略的優(yōu)點(diǎn)，在以靜止圖象為主的顯示中沒有問題，但與IPS方式同樣，在動(dòng)畫顯示上就不能說十分充分了。
在第五實(shí)施例中，外加電壓時(shí)，可明白整個(gè)取向不穩(wěn)定部分的存在。參照?qǐng)D40和圖41說明其理由。圖40是說明電連接部分中液晶的取向分布的圖，在把突起20A和縫隙21平行設(shè)置的部分，如果從上觀察，在突起和縫隙延伸方向的垂直方向上液晶進(jìn)行取向，在電連接部分，存在不同方向取向的液晶分子14a，發(fā)生取向異常。為此，如圖41所示，在突起20A和電極縫隙21的間隙部分，液晶分子在相對(duì)于突起20A和縫隙21垂直方向(圖2的上下方向)上取向，但在突起的頂上和縫隙的中央附近，液晶分子不是垂直方向，而是水平方向上進(jìn)行取向。由突起的傾斜和縫隙產(chǎn)生的斜向的電場(chǎng)能夠在圖中的上下方向控制液晶，但由于在左右方向上不能控制，所以在突起的頂上和縫隙的中央附近，發(fā)生橫方向上隨機(jī)的區(qū)域47，可用顯微鏡觀察確認(rèn)。由于突起的頂上的區(qū)域是無法判別的小，不會(huì)有什么問題，這樣，在發(fā)生取向異常的部分，亮度降低，而且有從黑向白變化時(shí)白一旦變明亮可看見殘象的情況，就被認(rèn)為異常。在下面的第六實(shí)施例中，要解決這個(gè)問題。
第六實(shí)施例的屏是變更第五實(shí)施例的屏中突起20A和單元電極13縫隙21形狀的屏。圖42是表示第六實(shí)施例中從垂直于屏的方向上觀察第六實(shí)施例的突起20A和單元電極13時(shí)的基本形狀的圖。如圖所示，把突起20A預(yù)先彎曲成鋸齒狀，與此對(duì)應(yīng)地，把單元電極13的縫隙21也彎曲成鋸齒狀。由此，生成圖43所示的規(guī)則的四分隔區(qū)域。因此，能夠消除第五實(shí)施例中作為問題的取向異常部分。
圖44是表示第六實(shí)施例的象素部分的實(shí)際狀態(tài)的平面圖，圖45是表示第六實(shí)施例的象素電極圖形的圖，圖46是表示圖44的A-B表示部分的剖面圖。
如圖44和圖46所示，第六實(shí)施例的LCD中，在一塊玻璃基板16上，形成遮光用的黑色矩陣(BM)34和顏色分解濾光片(彩色濾光片)39，在其上的一表面形成共用電極12，而且，形成鋸齒狀的突起列20A。在另一塊玻璃基板17上，設(shè)有平行形成的多條掃描總線31、與掃描總線垂直方向上平行地形成的多條數(shù)據(jù)總線32、對(duì)應(yīng)于掃描總線和數(shù)據(jù)總線的交點(diǎn)矩陣狀設(shè)置的TFT33和象素電極13。掃描總線31形成TFT33中的柵極電極，數(shù)據(jù)總線32連接TFT33中的漏電極42。此外，源電極41與數(shù)據(jù)總線32為相同的層，與漏電極42同時(shí)形成。在掃描總線31和數(shù)據(jù)總線32之間，在預(yù)定部分形成柵極絕緣膜、a-Si活性層和溝道保護(hù)膜，在數(shù)據(jù)總線32的層上形成絕緣膜，而且，在象素電極13上形成對(duì)應(yīng)的ITO膜。象素電極13為如圖45所示的1∶3的長(zhǎng)方形，在相對(duì)于邊45°傾斜的方向上，設(shè)有多個(gè)縫隙21。而且，為了使各象素電極13的電位穩(wěn)定，設(shè)置CS電極35，形成輔助電容。把玻璃基板17稱為TFT基板。
如圖所示，把CF基板的突起列20A與TFT基板的縫隙21以錯(cuò)位各自的排列節(jié)距的1/2來配置，基板的關(guān)系是相反的，但實(shí)現(xiàn)如圖12(3)所示的突起和縫隙的位置關(guān)系，液晶的取向分隔為四方向。如上所述，在成膜ITO膜后，在其上涂敷光刻膠，曝光顯象電極圖形后，通過腐蝕形成象素電極13。因此，如果除縫隙外進(jìn)行構(gòu)圖，那么能夠用與以往相同的工序來形成縫隙，不會(huì)增加成本。
在第六實(shí)施例中，如圖45所示，象素電極13的周邊部分131、132和133部分留存電極，作為電連接部分。如上所述，由于在電連接部分液晶的取向混亂，所以在第六實(shí)施例中，如圖45所示，通過把電連接部分設(shè)置在象素電極13的周邊部分，使用帶有上側(cè)開孔34A和下側(cè)開孔34B的BM，用BM和CS電極35遮光電連接部分，可獲得與在兩方面設(shè)置突起情況相同的亮度、響應(yīng)速度。
圖47和圖48是表示第六實(shí)施例的視角特性的圖。如圖所示，視角特性非常良好，幾乎沒有取向異常部分。此外，響應(yīng)速度是開關(guān)速度τ為17.7ms，能夠超高速開關(guān)。
圖49是象素電極圖形的變形例，圖49(1)是形成的象素電極，(2)的形成的BM34。再有，象素電極的圖形可考慮各種變形例，例如，在縫隙兩側(cè)的周邊部分設(shè)置電連接部分，使各部分電極間的阻抗較小也可以。
再有，在第五和第六實(shí)施例中，設(shè)有代替CF基板16的相對(duì)電極12上設(shè)置的突起的縫隙，也能夠以兩方的區(qū)域矯正裝置作為縫隙，但這種情況下，如上所述，響應(yīng)速度下降。
第六實(shí)施例中，電連接部分與分電極為相同的層，但也能夠形成在其它層上。第七實(shí)施例就是其例子。
圖50是表示第七實(shí)施例的象素電極圖形和結(jié)構(gòu)的圖。除在數(shù)據(jù)總線32形成時(shí)同時(shí)形成連接電極132，在絕緣層135上形成連接被分隔的象素電極13和連接電極134的接觸孔外，第七實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。再有，在本實(shí)施例中，把連接電極134與數(shù)據(jù)總線32同時(shí)形成，但與柵極總線31或CS電極35同時(shí)形成也可以。再有，總線的形成是個(gè)別形成連接電極也可以，但這種情況下必須重新設(shè)置連接電極形成用的工序，會(huì)增加這部分新工序。為了工序的簡(jiǎn)略，期望連接電極在總線和CS電極形成時(shí)同時(shí)形成。
第七實(shí)施例中，與第六實(shí)施例相比，由于作為取向異常原因的連接電極能夠遠(yuǎn)離液晶層，所以更能夠降低取向異常。再有，如果用遮光性材料形成連接電極，那么由于該部分被遮光，所以顯示品質(zhì)進(jìn)一步提高。
圖51是第八實(shí)施例的象素部分的平面圖，圖52是圖51的A-B部分的剖面圖。除在象素電極13的縫隙內(nèi)形成突起20外，第八實(shí)施例與第六實(shí)施例相同。電極的縫隙與電極上設(shè)置的絕緣性突起都規(guī)定液晶的取向區(qū)域。如第八實(shí)施例所示，在縫隙21內(nèi)設(shè)置突起20C的情況下，縫隙21與由突起20產(chǎn)生的液晶的取向方向一致，突起20輔助有縫隙21產(chǎn)生的取向分隔，起到更穩(wěn)定的作用。因此，比第六實(shí)施例的取向穩(wěn)定，響應(yīng)速度也提高。如圖52所示，在分別形成CS電極、數(shù)據(jù)總線31和數(shù)據(jù)總線32時(shí)，可實(shí)現(xiàn)突起20重疊同時(shí)形成的層。
圖53和圖54是說明第八實(shí)施例的TFT基板的制造方法的圖。如圖53(1)所示，在玻璃基板17上成膜柵極層的金屬膜311。在(2)中，用光刻法留存與數(shù)據(jù)總線31、CS電極35和突起20對(duì)應(yīng)的部分312。在(3)中，連續(xù)成膜柵極絕緣膜313、a-Si活性層、溝道保護(hù)膜313。在(4)中由背面曝光等留存與自己匹配的溝道保護(hù)膜65和突起20對(duì)應(yīng)的部分314。在圖54(5)中成膜接觸層和源及漏層的金屬321。在(6)中，用光刻法形成源電極41、漏電極42等。在(7)中，成膜鈍化膜331。在(8)中形成源電極36和象素電極的接觸孔332。在(9)中，成膜1TO膜341。在(10)中，用光刻法形成象素電極13。此時(shí)，設(shè)置縫隙。
如上所述，在本實(shí)施例中，在象素電極13的縫隙21內(nèi)形成突起20，但與以往相比并未增加工序，利用突起20，可獲得取向更穩(wěn)定的效果。再有，在本實(shí)施例中，象素電極的縫隙內(nèi)的突起以重疊柵極總線層、溝道保護(hù)膜和源及漏層的三層作為突起，但在其內(nèi)通過組合一層或兩層形成突起也可以。
圖55是表示從垂直于屏的方向觀看第九實(shí)施例的突起20A和20B時(shí)的形狀的圖，圖56是表示第九實(shí)施例的象素部分的實(shí)際平面圖。本發(fā)明第九實(shí)施例的屏是把第一實(shí)施例的屏中的突起20A和20B的形狀彎曲成第六實(shí)施例的鋸齒狀，以獲得四分隔的取向。在彎曲部分的兩側(cè)，由于突起面的方向每90°有所不同，液晶分子在與突起表面垂直的方向上取向，所以可獲得四分隔的取向。具體講，制作液晶層厚度(盒厚)是4.1μm，CF基板的突起20A寬是10μm、高1.4μm，TFT基板的突起20B寬是5Hm、高1.2μm，突起20A和20B的間隙(圖中45°傾斜方向的間隔)是27.5μm，象素尺寸(象素排列間距)是99μm×297μm條件的顯示屏板。響應(yīng)速度與第一實(shí)施例相同，視角特性與第六實(shí)施例相同，具有上下左右均等的非常良好的特性。突起最適合的寬度、高度、和間隙，可根據(jù)它們相互深層關(guān)系和突起的材料，以及取向膜材料、液晶材料和盒厚等條件來變化。
在第九實(shí)施例的屏中，能夠把液晶的傾斜方向控制主要的四個(gè)方向上。圖55中，用A、B、C、D表示的部分表示在該四個(gè)方向上進(jìn)行控制的區(qū)域，但其一象素內(nèi)的比例則不均等。這是因?yàn)槭雇黄饒D形成為連續(xù)的圖形，由于突起圖形配置在象素中相同位置，所以重復(fù)突起圖形，使節(jié)距與象素的排列節(jié)距一致的緣故。實(shí)際上，可獲得圖47和圖48所示的視角特性，在視角特性上，取向分隔的區(qū)域不均勻性雖未表現(xiàn)，但不能說是較好的狀態(tài)，忽略不計(jì)整個(gè)基板面上的象素節(jié)距，形成圖55的突起圖形。以該光刻膠的寬度為7μm，光刻膠間隙為15μm，光刻膠高度為1.1μm，單元厚度為3.5μm，采用TFT基板和CF基板試作15型的液晶顯示器?？煽匆娨恍┡c柵極總線、數(shù)據(jù)總線等的干涉圖形，但可獲得大致良好的顯示。把光刻膠的寬度增加到15μm，光刻膠間隙增加到30μm，仍有大致同樣的結(jié)果。因此，通過使突起的寬度、重復(fù)的節(jié)距為比象素節(jié)距充分小的值，通過忽略象素尺寸，形成突起圖形，可獲得良好的顯示，再有，可擴(kuò)大設(shè)計(jì)的自由度。在完全失去干涉圖形時(shí)，通過按象素節(jié)距的整數(shù)分之一或整數(shù)倍進(jìn)行設(shè)定，能夠解決突起或凹槽圖形的重復(fù)節(jié)距。同樣地，突起的循環(huán)也必須考慮象素的周期的設(shè)計(jì)，是象素節(jié)距的整數(shù)分之一或整數(shù)倍就可以。
再有，第九實(shí)施例中，如果不使突起圖形成為圖57所示那樣的連續(xù)圖形，那么一象素內(nèi)四個(gè)方向上被控制區(qū)域的比例就能夠均等。但是，并不因此在制造上有特別的問題。但是，由于突起圖形不連續(xù)，在其邊緣部分液晶的取向方向被弄亂，所以產(chǎn)生漏光等的顯示品質(zhì)的下降。根據(jù)這點(diǎn)，如圖55所示，也應(yīng)使突起圖形的重復(fù)節(jié)距與象素的排列節(jié)距一致，期望成為連續(xù)的突起圖形。
在第九實(shí)施例中，作為區(qū)域矯正裝置，在電極12、13上設(shè)有鋸齒狀彎曲的介質(zhì)體的突起，由此矯正液晶的取向方向。如上所述，如果在電極上設(shè)有縫隙，那么在其邊緣部分產(chǎn)生斜向電場(chǎng)，起到與突起類似的區(qū)域矯正裝置的作用。對(duì)于象素電極的邊緣，也同樣產(chǎn)生斜向電場(chǎng)。為此，有必要把象素電極的邊緣產(chǎn)生的斜向電場(chǎng)也作為區(qū)域矯正裝置來考慮。圖58是該現(xiàn)象的說明圖，其中，表示了來自垂直方向的一些傾斜垂直取向的情況。如圖58(1)所示，在不外加電壓時(shí)，各液晶分子14大致垂直地取向。如果在電極12和13之間外加電壓，那么除電極13的周邊部分外的區(qū)域，在與電極12和13垂直的方向上產(chǎn)生電場(chǎng)，液晶分子14向該電場(chǎng)的垂直方向傾斜。由于一方的電極是共用電極，但另一方的電極是顯示象素電極，按每個(gè)顯示象素分離，所以在其周邊(邊緣)部分，如圖58(2)所示，傾斜于電場(chǎng)8的方向。由于液晶分子14向與電場(chǎng)8方向垂直的方向傾斜，所以在如圖所示的象素中心部分和邊緣上液晶的傾斜方向不同，發(fā)生稱為反向激冷的現(xiàn)象。如果發(fā)生該反向激冷現(xiàn)象，那么在顯示象素區(qū)域內(nèi)形成紋影組織，顯示品質(zhì)下降。
這種反向激冷的發(fā)生，對(duì)于第九實(shí)施例所示的象素電極邊緣，在把堤壩設(shè)置成鋸齒狀的情況下也是同樣的。圖59是表示在設(shè)有第九實(shí)施例的鋸齒狀彎曲的突起圖形結(jié)構(gòu)中，觀察紋影組織的部分51的圖。此外，圖60是觀察紋影組織部分51附近的放大圖，表示外加電壓時(shí)的液晶分子14的傾斜方向。在本例中，作為突起材料的TFT形成象素電極基板和形成共用電極的相對(duì)基板，用不同材料形成突起，在其上印刷垂直取向膜，不經(jīng)研磨處理組裝。單元厚度為3.5μm。觀察紋影組織的部分51，是外加電壓時(shí)用斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力放倒的液晶分子的傾斜方向，但與因突起造成的取向矯正方向有較大不同的地方。這成為對(duì)比度降低，響應(yīng)速度降低，顯示品質(zhì)降低的原因。
此外，在驅(qū)動(dòng)設(shè)有第九實(shí)施例的鋸齒狀彎曲的突起圖形結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的情況下，在顯示象素的一部分中，會(huì)發(fā)生顯示變暗，在動(dòng)畫和游標(biāo)移動(dòng)等顯示中可看見不久前顯示留下的所謂殘象現(xiàn)象。圖61是表示在第九實(shí)施例的液晶屏中，在象素內(nèi)看見黑區(qū)域的圖?？梢悦靼?，在該區(qū)域外加電壓時(shí)的取向狀態(tài)的變化非常緩慢。
圖62(1)是圖61中A-A’的剖面圖，圖62(2)是B-B’的剖面圖。如圖61所示，在A-A’的剖面中，左側(cè)邊緣附近有可看見黑的區(qū)域，但在右側(cè)邊緣附近則沒有可看見黑的區(qū)域。與此對(duì)應(yīng)地，在圖62(1)所示的左側(cè)邊緣附近，因斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力放倒的液晶分子的傾斜方向與因突起造成的取向矯正方向有較大的不同，但在右側(cè)邊緣附近，因斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力放倒的液晶分子的傾斜方向與因突起造成的取向矯正方向比較一致。同樣地，在B-B’的剖面中，右側(cè)邊緣附近有可看見黑的區(qū)域，但在左側(cè)邊緣附近則沒有可看見黑的區(qū)域；與此對(duì)應(yīng)地，在圖62(2)所示的右側(cè)邊緣附近，因斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力放倒的液晶分子的傾斜方向與因突起造成的取向矯正方向有較大的不同，但在左側(cè)邊緣附近，因斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力放倒的液晶分子的傾斜方向與因突起造成的取向矯正方向比較一致。
如以上那樣，可以明白，外加電壓時(shí)，因顯示象素電極的邊緣斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力放倒的液晶分子的傾斜方向與因突起產(chǎn)生的取向矯正方向有較大的不同地方，是顯示品質(zhì)劣化的原因。
此外，在驅(qū)動(dòng)設(shè)有突起圖形結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置情況下，在象素內(nèi)總線(柵極總線、數(shù)據(jù)總線)附近，可看見顯示品質(zhì)的劣化。這是由于在總線附近會(huì)產(chǎn)生不好的微小區(qū)域(區(qū)域)，伴隨它發(fā)生的液晶取向被弄亂，響應(yīng)速度下降的緣故。由此，會(huì)發(fā)生半色調(diào)中視角特性的下降和顏色特性下降等問題。
圖63是表示第十實(shí)施例的LCD中突起的基本配置的圖。作為象素作用是由單元電極13規(guī)定的范圍，這里把該部分稱為顯示區(qū)域，把除此以外的部分稱為象素區(qū)域外。通常，在象素區(qū)域外的部分中設(shè)置總線和TFT，用金屬材料制作的總線有遮光性，但TFT透射光。為此，在TFT、單元電極和總線之間的部分設(shè)有稱為黑色矩陣(BM)的遮光部件。
在第十實(shí)施例中，在CF基板16的相對(duì)(共用)電極12上的象素區(qū)域外的部分設(shè)有突起20A，以便在由象素電極13邊緣產(chǎn)生的斜向電場(chǎng)造成的取向矯正力的不同方向上，產(chǎn)生取向矯正力。圖63(1)表示無外加電壓時(shí)的狀態(tài)，由于進(jìn)行垂直取向處理，液晶分子14與電極12、13和突起20A的表面大致垂直地取向。如果外加電壓，那么如圖63(2)所示，液晶分子14在與電場(chǎng)8垂直的方向上取向。由于在象素區(qū)域外沒有象素電極13，所以距象素電極13的邊緣附近的象素區(qū)域外，電場(chǎng)變?yōu)樾毕虻摹Ｓ捎谠撔毕虻碾妶?chǎng)，液晶分子14能夠取向在與圖58(2)所示的象素區(qū)域內(nèi)的取向的不同方向，但因突起42的取向矯正力，如圖63(2)所示，液晶分子14變?yōu)槿∠蛟谂c象素區(qū)域內(nèi)的取向的相同方向。
圖64是表示第十實(shí)施例的突起圖形的圖。此外，圖65是用圖64中的圓圍成部分的放大圖。在第十實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)第九實(shí)施例中圖63的基本配置，設(shè)有輔助突起。表示在VA方式中，在作為區(qū)域矯正裝置設(shè)有鋸齒狀彎曲的突起列的方式中采用實(shí)施例的突起列圖形的圖。通過與圖59比較可明白，在觀察紋影組織部分的附近，設(shè)有新的輔助突起52。該輔助突起52與相對(duì)電極12上設(shè)置的突起列20A連接，一體地形成。在設(shè)置輔助突起52的部分，實(shí)現(xiàn)圖63所示的關(guān)系，由于如圖65所示的象素電極邊緣部分中液晶分子14的取向與象素區(qū)域內(nèi)的取向一致，所以未觀察出圖59中觀察的紋影組織，顯示品質(zhì)提高。再有，圖258是表示圖65中輔助突起52相對(duì)于象素電極13的邊緣設(shè)置的例子。這時(shí)，沒有觀察到紋影組織。
再有，在第十實(shí)施例中，作為突起，使用丙烯基系透明樹脂，但也可以使用黑色的樹脂，如果使用黑色樹脂，由于能夠遮斷突起部分的漏光，所以使對(duì)比度提高。
在圖63和圖64中，表示了在象素區(qū)域外設(shè)置作為區(qū)域矯正裝置的輔助突起52的例子，但也可以設(shè)置凹槽(溝)來代替突起。但是，必須把凹槽設(shè)置在TFT基板側(cè)。
區(qū)域外區(qū)域矯正裝置如果是有適當(dāng)取向矯正力的裝置，那么什么樣的裝置都可以。例如，已知如果在取向膜上照射紫外線等特點(diǎn)波長(zhǎng)的光，就可改變?nèi)∠蚍较?，利用它，通過變化象素區(qū)域外的一部分取向方向，也能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域外區(qū)域矯正裝置。
圖66是說明由紫外線照射造成的取向方向變化的圖。如圖66(1)所示，在基板面涂敷垂直取向膜，在其上從一個(gè)方向開始的某個(gè)角度，在(2)中，如果從45°方向照射無偏振光的紫外線，那么已知液晶分子14的取向方向會(huì)從垂直倒向紫外線的照射方向。
圖67是表示第十實(shí)施例變形例的圖，表示對(duì)圖64所示的區(qū)域外區(qū)域矯正裝置的輔助突起52相對(duì)的TFT基板側(cè)的取向膜部分43，從箭頭44所示方向照射紫外線。由此，在抵消單元電極13邊緣中的斜向電場(chǎng)影響的方向上，部分53能夠具有有效的取向矯正力。因此，可獲得與圖64所示的第十實(shí)施例相同的效果。再有，在圖67中，僅在TFT基板側(cè)照射紫外線，但僅在CF基板16側(cè)或在TFT基板和CF基板兩方進(jìn)行照射也可以。再有，根據(jù)照射條件的取向矯正力的強(qiáng)度和與由斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力的平衡，最佳地設(shè)定紫外線的照射方向是必要的。
由于為了減小由單元電極產(chǎn)生的斜向電場(chǎng)的顯示區(qū)域內(nèi)對(duì)液晶分子取向的影響，穩(wěn)定顯示區(qū)域內(nèi)的液晶分子的取向，設(shè)有區(qū)域外區(qū)域矯正裝置，所以不僅VA方式，在其它方式中也能夠適用。
其中，考察起到作為區(qū)域矯正裝置作用的突起和相對(duì)于凹槽的象素電極13邊緣的期望配置。圖68是表示象素電極邊緣與起到作為區(qū)域矯正裝置作用的突起的基本位置關(guān)系例子的圖。如圖68(1)所示，在象素電極13的邊緣上配置突起20B；或如圖68(2)所示，在與象素電極13的邊緣相對(duì)的相對(duì)電極12的部分配置突起20A；或如圖68(3)所示，相對(duì)于象素電極13的邊緣，能夠把CF基板16側(cè)的突起20A配置在象素區(qū)域的內(nèi)側(cè)，把TFT基板17側(cè)的突起20B配置在象素區(qū)域外。
在圖68(1)和(2)中，在象素電極13的邊緣或相對(duì)部分配置突起，按區(qū)域劃分由突起產(chǎn)生的與液晶取向方向有關(guān)的區(qū)域。為此，無論象素區(qū)域外的斜向電場(chǎng)如何，顯示區(qū)域內(nèi)的取向都不受什么影響。因此，在顯示區(qū)域內(nèi)可得到穩(wěn)定的取向，可改善顯示品質(zhì)。
如果按照?qǐng)D68(3)的配置條件，由于象素電極13的邊緣中斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力與由突起產(chǎn)生的取向矯正力的方向一致，所以可獲得不產(chǎn)生區(qū)域的穩(wěn)定的取向。
再有，使由斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正力與由區(qū)域矯正裝置產(chǎn)生的取向矯正力的方向一致的條件，在使用凹槽代替突起的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)。圖69是表示用凹槽實(shí)現(xiàn)與圖68(3)對(duì)應(yīng)的配置條件情況下的邊緣與凹槽配置的圖。也就是說，對(duì)于象素電極13的邊緣，能夠把TFT基板17側(cè)的凹槽23B配置在顯示區(qū)域的內(nèi)側(cè)，把CF基板16側(cè)的凹槽23A配置在象素區(qū)域外。
圖70是表示作為與第一實(shí)施例相同的區(qū)域矯正裝置，在設(shè)有直線狀(線條狀)的突起列的LCD中，實(shí)現(xiàn)圖68(3)條件的突起列排列的圖，(1)表示從上側(cè)觀察的平面圖，(2)表示剖面圖。在圖70的結(jié)構(gòu)中，突起的高度約2μm、突起的寬度為7μm，突起和突起的間隙為40μm，在粘接兩塊基板后，使TFT基板的突起和CF基板的突起有相互配置的結(jié)構(gòu)。再有，為了實(shí)現(xiàn)圖68(3)的條件，在TFT基板中，把突起配置在象素電極13之間，但在象素電極13之間，由于設(shè)有柵極總線31，所以在象素電極13間配置的突起處于柵極總線31上的位置。
在圖70的LCD中，由于未觀察到以往那樣的不好的區(qū)域，也沒有開關(guān)速度較慢的部分，所以可獲得觀察不到殘象等的良好的顯示品質(zhì)。再有，圖70中，如果把象素電極13間配置的突起20B配置在象素電極13的邊緣，那么就實(shí)現(xiàn)了圖68(1)的條件，而在其配置中如果把突起20A和20B配置在相反的基板上，那么可實(shí)現(xiàn)圖68(2)的條件。配置在邊緣上或與邊緣相對(duì)位置上的突起可以配置在TFT基板側(cè)，也可以配置在CF基板側(cè)，但如果考慮到基板粘接的錯(cuò)位，最好形成在TFT基板17側(cè)的單元電極13的邊緣上。
圖71是表示在其它圖形形狀的突起中，實(shí)現(xiàn)圖68(3)條件的第一實(shí)施例的LCD中突起列排列的圖，(1)表示從上側(cè)看的平面圖，(2)表示剖面圖。如圖所示，在單元電極13間配置正方形的突起點(diǎn)陣，而且，在朝向各象素的內(nèi)側(cè)順序形成與此相似形狀的突起。如果使用這樣的突起形狀，那么能夠把各象素內(nèi)的取向方向四分隔。但是，不能使各取向方向的比例相等。這種情況下，正方形狀的突起圖形就變?yōu)榕渲迷趩卧姌O13間設(shè)置的柵極總線31和數(shù)據(jù)總線32上。
再有，在圖71中，如果還把單元電極13間配置的突起20B形成在TFT基板17的單元電極13的邊緣或與CF基板16邊緣相對(duì)的部分上，就可實(shí)現(xiàn)圖68(1)和(2)的條件。這種情況下，期望把突起形成在TFT基板17側(cè)的單元電極13的邊緣上。
在圖71中，表示了與長(zhǎng)方形單元電極一致的突起也按長(zhǎng)方形的點(diǎn)陣狀形成的例子，但由于突起為長(zhǎng)方形，所以使各取向方向的比例不能相等。因此，考慮使用第九實(shí)施例所示的鋸齒狀彎曲的突起列。但是，如圖59和圖61中的說明，在僅限于未設(shè)有圖64所示突起的單元電極13的邊緣附近發(fā)生不好的區(qū)域。因此，沒有如圖72所示的連續(xù)突起，可考慮使用對(duì)各象素13獨(dú)立的突起。但是，在形成圖72所示的突起20A和20B的情況下，由于在象素13的用T表示的部分產(chǎn)生取向異常，距電場(chǎng)控制部分(TFT)33的距離不同，所以會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)速度下降的問題。用相對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形象素的鋸齒狀彎曲的突起列，在整個(gè)邊緣上滿足相對(duì)于圖68所示突起的單元電極邊緣的配置條件是不可能的。在第十二實(shí)施例中會(huì)解決這個(gè)問題。
圖73是表示第十二實(shí)施例中象素電極13、柵極總線31、數(shù)據(jù)總線32、TFT33和突起20A及20B形狀的圖。如圖所示，在第四實(shí)施例中，象素電極13還與突起20A和20B的鋸齒狀彎曲的形狀一致。按照該形狀，由于不會(huì)發(fā)生取向異常，從電場(chǎng)控制部分33到象素電極13端的距離相等，所以還能夠改善響應(yīng)速度。再有，在第四實(shí)施例中，柵極總線31也與象素電極13的形狀一致鋸齒狀地彎曲。
再有，如果把柵極總線31上配置的突起形成在象素電極13的邊緣或與CF基板16的邊緣相對(duì)的部分上，那么可實(shí)現(xiàn)圖68(1)和(2)的條件。這種情況下，突起最好形成在TFT基板17側(cè)的象素電極13的邊緣上。
但是，僅在與柵極總線31平行的邊緣上實(shí)現(xiàn)了圖68的條件，但在與數(shù)據(jù)總線32平行的邊緣上未滿足該條件。因此，在該部分，由于受斜向電場(chǎng)的影響，會(huì)發(fā)生用圖58至圖61說明的問題。
圖74是表示第十二實(shí)施例的變形例的象素電極13、柵極總線31、數(shù)據(jù)總線32、TFT33和突起20A及20B形狀的圖。在圖73的第十二實(shí)施例中，與鋸齒狀彎曲的單元電極13的形狀一致的柵極總線31也成為鋸齒狀彎曲的形狀，但通過使單元電極13的形狀成為圖74所示的形狀，柵極總線31也能夠是直線，以便數(shù)據(jù)總線32變?yōu)殇忼X狀彎曲的形狀。再有，圖74中，突起20A和20B是未對(duì)每個(gè)象素獨(dú)立、遍及多個(gè)象素的連續(xù)突起。在單元電極13間的區(qū)域中，在上下方向設(shè)置的數(shù)據(jù)總線32上設(shè)有突起20B，可實(shí)現(xiàn)圖68(3)的條件。在圖74的配置中，如果把數(shù)據(jù)總線32上配置的突起形成在單元電極13的邊緣或與CF基板16的邊緣相對(duì)的部分上，也能夠?qū)崿F(xiàn)圖68(1)和(2)的條件。這種情況下，期望突起形成在TFT基板17側(cè)的單元電極13的邊緣上。
再有，在圖74的配置中，突起橫切與柵極總線31平行的單元電極13的邊緣。因此，對(duì)于該部分，由于受斜向電場(chǎng)的影響，所以會(huì)產(chǎn)生用圖58至圖61說明的問題。
圖75是表示第十二實(shí)施例的又一變形例的圖。圖75所示的配置是表示突起的彎曲在象素內(nèi)產(chǎn)生兩次的配置。由此，由于象素的形狀比圖74更接近長(zhǎng)方形，所以變得容易顯示。
圖76是表示第十三實(shí)施例的象素電極13、柵極總線31、數(shù)據(jù)總線32、TFT33和突起20A及20B形狀的圖，圖77是表示圖76所示的A-A’剖面和B-B’剖面。由于在帶有鋸齒狀彎曲的突起列的情況下，可減少由象素電極13的邊緣部分的斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的影響，所以在第十實(shí)施例中象素區(qū)域外設(shè)置區(qū)域外區(qū)域矯正裝置，在第十二實(shí)施例中使象素電極成為鋸齒狀彎曲的形狀，但都很難完全不產(chǎn)生影響。因此，在第十三實(shí)施例中，用黑色矩陣(BM)34遮光圖59和圖61所示的產(chǎn)生取向混亂的不好的區(qū)域部分，使顯示不受影響。
由于圖76所示的A-A’部分不受斜向電場(chǎng)的影響，所以與以往同樣使圖77(1)所示的BM34較窄，由于B-B’部分受斜向電場(chǎng)的影響較大，所以與以往相比，BM34的寬度較寬，不能被顯示。如果這樣，顯示品質(zhì)不會(huì)下降，也不發(fā)生殘象和對(duì)比度的下降。但是，由于BM34的面積增大，所以開孔率減小，顯示亮度下降。但是，如果BM34的增加面積過大，那么一定會(huì)出現(xiàn)問題。
如上所述，按照第十實(shí)施例至第十三實(shí)施例，由于能夠減小象素電極的邊緣部分的斜向電荷的影響，所以使顯示品質(zhì)提高。
至此說明的實(shí)施例中，通過設(shè)置區(qū)域矯正裝置來分隔液晶的取向，但如果詳細(xì)地觀察區(qū)域邊界部分的取向，那么在區(qū)域矯正裝置的部分中區(qū)域被分隔為180°不同的方位，在區(qū)域間的邊界部分(突起、凹槽或縫隙上)存在90°方位不同的微小區(qū)域，顯然，微小區(qū)域在包含各區(qū)域的邊界(如果是突起，就在突起的邊緣附近)也存在可看見的較暗區(qū)域。這樣可看見的較暗區(qū)域?qū)е麻_孔率的下降，有顯示變暗的問題。如上所述，在使用TFT的液晶顯示裝置中，作為使開孔率下降的主要原因，是必須設(shè)置CS電極，除此之外，設(shè)有遮光TFT部分和顯示象素電極周圍的黑色矩陣(BM)，盡量不導(dǎo)致開孔率的下降是必要的。
已經(jīng)說明了使用CS電極產(chǎn)生的輔助電容，但下面簡(jiǎn)單地說明輔助電容的作用和電極結(jié)構(gòu)。圖78(1)是表示帶有輔助電容的液晶屏中每個(gè)象素電路的圖。如圖9所示，CS電極35與電極13平行地形成，以便通過與單元電極13間的介電體層構(gòu)成電容元件。由于CS電極35連接與共用電極12相同的電位，所以如圖78(1)所示，由液晶形成與電容1并聯(lián)的輔助電容2。在向液晶1外加電壓時(shí)，同樣地在輔助電容2上也外加電壓，液晶1上保持的電壓也被保持在輔助電容2上。與液晶1相比，由于輔助電容2不容易受到總線等的電壓變化的影響，所以可抑制殘象和閃爍，有抑制因TFT關(guān)閉電流產(chǎn)生的顯示不良的效果。在形成CS電極35的情況下，為了簡(jiǎn)化工藝過程，期望在同一層用同一材料形成構(gòu)成TFT元件的柵極(柵極總線)、源(數(shù)據(jù)總線)、或漏(單元)電極。由于把這些電極按精度關(guān)系用不透明的金屬形成，所以CS電極35也不透明。如上所述，由于CS電極與電極13平行地形成，所以CS電極的部分不能作為顯示象素使用，該部分的開孔率下降。
對(duì)于液晶顯示裝置，一方面要求推進(jìn)低消耗功率化，另一方面要求顯示亮度的提高。為此，期望盡量提高開孔率。另一方面，在至此說明的用于顯示品質(zhì)提高的突起和電極上設(shè)有縫隙，但由于這些部分的漏光使顯示品質(zhì)下降，所以在突起上使用遮光材料，同時(shí)如果有縫隙，期望用BM等來遮光。但是，這是使開孔率下降的主要原因。為此，期望通過盡量重疊它們，來盡量防止開孔率的下降。
圖78(2)是在配置多個(gè)寬度窄的突起情況下考慮CS電極35和突起20A及20B的配置例。在CS電極35的一部分設(shè)置突起20A和20B以便進(jìn)行重疊，但由于CS電極35一方的寬度較寬，所以還存在未重疊的部分。
圖79是表示第十四實(shí)施例中突起20(20A、20B)和CS電極35的配置的圖，(1)表示頂面圖，(2)表示剖面圖。如圖所示，CS電極35被分隔，設(shè)置在突起20A、20B下。在實(shí)現(xiàn)預(yù)定電容的輔助電容中，CS電極35必須有預(yù)定的面積。如果合并圖79的被分割成5個(gè)的各CS電極35，那么就變成與圖78(2)所示的CS電極35相同的面積。而且，在圖79中，由于CS電極35與突起20A、20B完全重疊，所以開孔率的下降實(shí)際上只是由CS電極產(chǎn)生的下降部分。因此，即使設(shè)置突起，開孔率也變得不下降。作為區(qū)域矯正裝置，如果使用突起的結(jié)構(gòu)，那么可采用第十四實(shí)施例的配置。
圖80是表示第十四實(shí)施例的變形例中電極12、13的縫隙21與CS電極35的配置的圖，(1)表示頂面圖，(2)表示剖面圖。縫隙21起到區(qū)域矯正裝置的作用，但由于該部分產(chǎn)生漏光，所以期望進(jìn)行遮光。其中，與第十四實(shí)施例同樣，通過分隔CS電極35，分別配置在縫隙21的部分中，對(duì)漏光進(jìn)行遮光。再有，由于CS電極35的合計(jì)面積相同，所以沒有開孔率的下降。
圖81是表示第十四實(shí)施例的變形例中電極12、13的縫隙21與CS電極35的配置的圖，(1)表示頂面圖，(2)表示剖面圖。除突起鋸齒狀地彎曲外，與圖79相同。
圖82是表示第十四實(shí)施例的變形例中電極12、13的縫隙21與CS電極35的配置的圖，(1)表示頂面圖，(2)表示剖面圖。該變形例是在突起20A和20B的合計(jì)面積比CS電極35的面積大的情況下，在突起20A和20B的邊緣部分設(shè)置相應(yīng)的CS電極35，在突起的中央部分不設(shè)置CS電極。由此，在顯示上能夠有效地靈活使用在突起頂上附近存在的90°方位角的不同微小區(qū)域，可獲得更亮的顯示。
通過分隔CS電極35在區(qū)域矯正裝置的部分配置的結(jié)構(gòu)，作為區(qū)域矯正裝置，還能夠用于使用凹槽的結(jié)構(gòu)。
在以上說明的第十四實(shí)施例中，能夠防止使用區(qū)域矯正裝置情況下的開孔率的下降。
圖83是表示第十五實(shí)施例的突起圖形的圖。在第十五實(shí)施例中，在上下基板上平行地配置各自直線狀的突起20A和20B，在從基板的表面觀察時(shí)，這些突起20A和20B相互直角地交叉配置。在電極間未外加電壓的狀態(tài)下，液晶分子14相對(duì)于基板表面垂直取向，但突起20A和20B的斜面附近的液晶分子則與斜面垂直地取向。因此，該狀態(tài)下，突起20A和20B的斜面附近的液晶分子傾斜，而且傾斜的方向在突起20A附近和突起20B附近有90度不同。如果在電極間外加電壓，那么液晶分子向與基板平行的方向傾斜，在突起20A附近和突起20B附近，由于被矯正成90度不同的方向進(jìn)行扭轉(zhuǎn)(扭轉(zhuǎn))。第十五實(shí)施例中扭轉(zhuǎn)情況的圖象的變化與圖2所示的TN型相同，無外加電壓時(shí)為圖2(3)所示的狀態(tài)，不同點(diǎn)在于外加電壓時(shí)為(1)所示的狀態(tài)。此外，如圖83所示，在第十五實(shí)施例中，在用突起20A和20B圍住的范圍內(nèi)形成四個(gè)不同的扭轉(zhuǎn)區(qū)域。因此，視角特性也很良好。再有，鄰接的區(qū)域中扭轉(zhuǎn)的方向不同。
圖84是說明第十五實(shí)施例中響應(yīng)速度比第一實(shí)施例中響應(yīng)速度快的理由。圖84(1)表示未外加電壓的狀態(tài)，液晶分子與基板垂直地取向。如果外加電壓，在第十五實(shí)施例的LCD中如圖84(2)所示，變?yōu)閮A斜扭轉(zhuǎn)。對(duì)此，在第一實(shí)施例的LCD中如圖84(3)所示，以突起連接的液晶分子作為觸發(fā)器，其它部分的液晶分子進(jìn)行取向，但上下突起的中央附近的液晶由于為被矯正，所以在變化取向時(shí)凌亂，在經(jīng)過某段時(shí)間后，如圖84(4)所示，在相同方向上取向。一般來說，并不限于使用突起的VA方式的LCD，LCD的扭轉(zhuǎn)變化的高速的，第十五實(shí)施例的一方變得比第一實(shí)施例的響應(yīng)速度高。
圖85是表示第十五實(shí)施例的LCD的視角特性的圖。視角特性與第一實(shí)施例的VA方式的LCD同樣非常良好，當(dāng)然比TN方式良好，與IPS方式相比也在同等以上。
圖86(1)是表示第十五實(shí)施例的LCD中進(jìn)行64灰度等級(jí)顯示情況下，第16灰度等級(jí)、第32灰度等級(jí)、第48灰度等級(jí)、第64灰度等級(jí)與黑色(1灰度等級(jí))之間的變化中響應(yīng)速度的圖。作為參考，圖86(2)表示TN方式的響應(yīng)速度，圖87(2)表示未分隔取向的多區(qū)域VA方式的響應(yīng)速度。例如，從全黑到全白的響應(yīng)速度，相對(duì)于TN方式為58ms，單區(qū)域VA方式為19ms，多區(qū)域VA方式為19ms，在第十五實(shí)施例中為19ms，與其它VA方式處于相同水平。從全白到全黑的響應(yīng)速度，相對(duì)于TN方式為21ms，單區(qū)域VA方式為12ms，多區(qū)域VA方式為12ms，在第十五實(shí)施例中為6ms，比其它VA方式還良好。而且，從全黑到第16灰度等級(jí)的響應(yīng)速度，相對(duì)于TN方式為30ms，單區(qū)域VA方式為50ms，多區(qū)域VA方式為130ms，在第十五實(shí)施例中為28ms，與TN方式處于相同的水平，比其它方式明顯良好。從第16灰度等級(jí)到全黑的響應(yīng)速度，相對(duì)于TN方式為21ms，單區(qū)域VA方式為9ms，多區(qū)域VA方式為18ms，在第十五實(shí)施例中為4ms，比其它任何方式都良好。再有，對(duì)于IPS方式，與其它方式相比，響應(yīng)速度非常慢，從全黑到全白的響應(yīng)速度為75ms，從全黑到第16灰度等級(jí)的響應(yīng)速度為200ms，從第16灰度等級(jí)到全黑的響應(yīng)速度為75ms。
這樣，第十五實(shí)施例的LCD在視角特性和響應(yīng)速度上都非常良好。
圖88是表示實(shí)現(xiàn)上述扭轉(zhuǎn)型的VA方式的其它突起圖形的圖。在圖88(1)中，在各自基板上設(shè)有在直角的兩方向上延伸、可不交叉間斷的突起20A和20B，從基板觀察各個(gè)突起時(shí)，配置有可交叉的兩塊基板。在各扭轉(zhuǎn)區(qū)域，扭轉(zhuǎn)的方向是相同的，旋轉(zhuǎn)位置每90度錯(cuò)位一次。此外，圖88(2)中，在各自基板上設(shè)有在直角的兩方向上延伸、相互交叉的突起20A和20B，在兩方向上錯(cuò)開配置。本例中，形成扭轉(zhuǎn)方向不同的兩個(gè)扭轉(zhuǎn)區(qū)域。
在圖83和圖88中，在兩塊基板上設(shè)置的突起20A和20B不必相互垂直交叉。圖89表示圖83的突起20A和20B以90度以外的角度交叉配置的例子。這種情況下，也形成扭轉(zhuǎn)方向不同的四個(gè)扭轉(zhuǎn)區(qū)域，但在相對(duì)的兩個(gè)區(qū)域中，扭轉(zhuǎn)量不同。
而且，設(shè)有縫隙來代替圖83、圖88和圖89所示的突起20A和20B，也能獲得同樣的結(jié)果。
在圖83的第十五實(shí)施例中，在用突起20A和20B圍住的框中，與突起附近相比，在中央部分沒有控制取向的裝置，由于遠(yuǎn)離突起，所以取向容易變亂。為此，需要用于穩(wěn)定取向的時(shí)間，可以設(shè)想中央部分的響應(yīng)速度會(huì)變慢。由于受相鄰兩邊突起的影響較強(qiáng)，所以框的角部分響應(yīng)最快。該角部分的取向影響傳到中央部分，因此與其它區(qū)域的影響不一致，使區(qū)域確實(shí)穩(wěn)定。這樣，外加電壓時(shí)，由于所有液晶并不是同時(shí)取向，某些部分先取向，而后傳向周圍，所以離開突起的中央部分響應(yīng)速度變慢。此外，例如，在如圖83所示的交叉制成的框構(gòu)成正方形的情況下，從四角傳送，但在如圖89所示的交叉制成的框?yàn)槠叫兴倪呅蔚那闆r下，從比突起影響變強(qiáng)的銳角部分傳向中央部分，在中央部分影響不一致，而且傳向鈍角部分的角。因此，框?yàn)檎叫伪瓤驗(yàn)槠叫兴倪呅蔚那闆r來說，響應(yīng)速度變慢。為了解決這樣的問題，如圖90所示，在框的中央部分設(shè)有與框相似的突起20D。例如，突起20A和20B，寬度為5μm，高度為1.5μm，突起的間隔為25μm，突起20D是底面為5μm的正方形的四角錐，可獲得良好的響應(yīng)速度。
圖91是在圖89的突起圖形的框中心設(shè)置突起的例。由此，可獲得與圖83同樣的結(jié)果。
在圖83、圖88和圖89所示的突起20A和20B為交叉的結(jié)構(gòu)中，如果突起20A和20B的高度和等于基板的間隔，即等于液晶層的厚度，那么在突起20A和20B的交叉部分能夠規(guī)定液晶層的厚度。由此，不必使用隔板。
圖92是表示第十六實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖，圖92(1)表示側(cè)面圖，圖92(2)表示與一個(gè)點(diǎn)陣相當(dāng)部分的透視圖。此外，圖93是第十六實(shí)施例中從與屏垂直的方向觀察突起圖形的圖。如圖所示，在第十六實(shí)施例中，在一塊基板上設(shè)置的電極12上形成交叉的矩陣狀突起20A，在另一塊基板的電極上與相對(duì)的點(diǎn)陣中心位置對(duì)應(yīng)的位置上形成四角錐狀的突起20B。在圖92(2)所示的區(qū)域中，按圖12(2)所示的原理分隔取向，而且進(jìn)行上下左右均等的分隔。實(shí)際上，在按電極間的距離(液晶的厚度)為3.5μm，突起20A和20B的橫方向間隔為10μm，突起的高度為5μm試作的結(jié)果中，視角特性與圖22所示的第一實(shí)施例的視角特性為相同程度。
圖257是表示第十六實(shí)施例的變形例的圖，(1)表示突起圖形，(2)表示剖面圖。該變形例是使第十六實(shí)施例的矩陣狀的突起與四角錐狀的突起的配置相反。也就是說，使CF基板16的電極12上配置的突起20A為四角錐狀，使TFT基板17側(cè)的突起20B為交叉的二維矩陣狀。突起20A配置在象素9的中心，突起20B按與象素排列相同的節(jié)距配置在象素9間的總線上。因此，在各象素內(nèi)，液晶在四個(gè)方向上取向。如圖257(2)所示，在象素的中央，由突起20A分隔區(qū)域。此外，在象素電極13的外側(cè)配置的突起20B按圖示的象素邊界分隔取向。而且，在該部分，象素電極的邊緣起到區(qū)域矯正裝置的作用。由于突起20B產(chǎn)生的取向矯正力與象素電極邊緣的取向矯正力一致，所以可進(jìn)行穩(wěn)定的取向分隔。在本變形例中，由于突起20A和突起20B與象素電極13的邊緣的距離較長(zhǎng)，所以響應(yīng)速度會(huì)有些下降，但由于象素內(nèi)只有突起20A，在象素內(nèi)突起所占面積較小，所以能夠提高顯示亮度。而且，如果在總線形成工序中形成突起20B，那么由于未增加工序，所以能夠降低制造成本。
在以上說明的第一實(shí)施例至第十六實(shí)施例中，作為分隔液晶取向的區(qū)域矯正裝置，使用用絕緣材料的某些光刻膠制作的突起，在這些實(shí)施例中，主要利用突起的斜面形狀。但是，絕緣性的突起對(duì)電場(chǎng)屏蔽效果也非常重要。液晶的驅(qū)動(dòng)一般按交流波形進(jìn)行，但隨著液晶材料表面的響應(yīng)速度的改善，充分考慮一幀內(nèi)(外加直流)的影響，即充分考慮直流波形造成的影響是必要的。因此，在液晶的驅(qū)動(dòng)波形中，有交流特性和直流特性兩方面，必須滿足雙方的必要條件。因此，在該液晶驅(qū)動(dòng)特性上，用于減小電場(chǎng)提供期望的影響所配置的所述光刻膠，在交流特性和直流特性雙方設(shè)定為預(yù)定的條件是必要的。具體地說，無論交流特性還是直流特性，以減小電場(chǎng)設(shè)定光刻膠是必要的。
首先，從直流特性的觀點(diǎn)看，電阻率ρ相對(duì)于液晶層阻抗，在影響涉及的程度上必須較高。也就是說，為了設(shè)定為與液晶的電阻率(例如，TFT驅(qū)動(dòng)用的液晶為1012Ωcm或在其以上的值)同等之上的值，有必要在1012Ωcm以上的值，如果在1013Ωcm以上就更好。
接著，從交流特性的觀點(diǎn)看，為了使光刻膠具有直接降低液晶層電場(chǎng)的作用，其電容值(由介電常數(shù)ε、膜厚和剖面面積決定的值)與其光刻膠下的液晶層的電容值相比必須為約10倍以下的值(約阻抗的1/10以上的值)。例如，在光刻膠的介電常數(shù)ε大約為3，大約為液晶層的介電常數(shù)ε(約10)的1/3，膜厚在約為0.1μm的情況下大約是液晶層膜厚(例如約3.5μm)的1/35。這種情況下，絕緣膜的電容值是絕緣膜下的液晶層電容值的約10倍。也就是說，由于其阻抗為在其下的液晶層阻抗的約1/10的值，所以光刻膠(絕緣膜)能夠在液晶層的電場(chǎng)分布中施加影響。
因此，通過附加光刻膠的斜面產(chǎn)生的形狀效果，可獲得電場(chǎng)分布產(chǎn)生的影響，可得到更穩(wěn)定的牢固取向。如果外加電壓，液晶分子就傾斜，取向分隔區(qū)域(光刻膠上)中有很低強(qiáng)度的電場(chǎng)，在該電場(chǎng)中大致垂直取向的液晶分子穩(wěn)定地存在，起到在其兩側(cè)產(chǎn)生的區(qū)域的阻擋層(分離壁)的作用。而且，如果外加更高的電壓，那么本次分隔區(qū)域(光刻膠上)中的液晶也產(chǎn)生傾斜。但是，這次剛在光刻膠兩側(cè)形成的區(qū)域就向與光刻膠大致平行的方向傾斜(可得到非常牢固的取向)。在得到該狀態(tài)中，分隔區(qū)域的絕緣層(光刻膠)有其正下方的液晶層的約10倍以下的電容值是必要的。也就是說，介電常數(shù)ε較小的材料較好，膜厚越厚越好。介電常數(shù)ε約為3，0.1μm以上的膜厚的絕緣膜就可以，但如果使用具有更小介電常數(shù)ε和更厚膜厚的絕緣膜，那么能夠獲得更好的作用和效果。在第一實(shí)施例至第十六實(shí)施例中，用介電常數(shù)ε為3的酚醛系的光刻膠，設(shè)有膜厚1.5μm的突起，觀察取向分隔狀況，可得到非常穩(wěn)定的取向。由于酚醛系的光刻膠在TFT和CF的制造工序中廣泛使用，所以所以當(dāng)采用時(shí)有較大的區(qū)域(不用增設(shè)設(shè)備等)。
此外，與其它光刻膠和平坦化材料相比，可確認(rèn)在獲得高可靠性上沒有問題。
此外，通過在兩側(cè)的基板上使用這樣的絕緣膜，能夠獲得更好的作用和效果。
再有，作為絕緣膜，除上述酚醛系光刻膠以外，還確認(rèn)了丙烯基系的光刻膠(ε＝3.2)的效果，可獲得同樣的結(jié)果。
在第一至第十六實(shí)施例中，在電極上設(shè)有縫隙部分，或在電極上通過形成絕緣體的突起分隔液晶分子的取向，但也可以采用其它形式，下面，說明幾個(gè)例子。
圖94是表示第十七實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖，(1)是透視圖，(2)是側(cè)面圖。如圖所示，在第十七實(shí)施例中，在玻璃基板16和17上形成向一個(gè)方向延伸的突起50，在其上形成電極12和13。以錯(cuò)位半節(jié)距配置突起50。因此，電極12和13變?yōu)橐徊糠滞怀龅男螤睢Ｔ陔姌O上進(jìn)行垂直取向處理。在使用這樣形狀電極的情況下，如果在電極間外加電壓，那么電場(chǎng)變?yōu)榇怪狈较颍∠虻姆较蛞酝黄鸩糠譃榻绶譃閮蓚€(gè)方向。因此，比以往改善了視角特性。但是，在突起為絕緣物的情況下，電場(chǎng)分布不同，變?yōu)閮H利用形狀的效果分隔取向。因此，與絕緣體的突起相比，取向的穩(wěn)定性稍差。但是，在上述電極上設(shè)置的突起必然受到使用低介電常數(shù)的絕緣材料的制約，在能夠使用的材料上有制約。而且，為了用其材料形成突起，就必須滿足各種條件，在工序的簡(jiǎn)略化上有問題。對(duì)此，按照第十七實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)，具有沒有這些制約的優(yōu)點(diǎn)。
圖95是表示第十八實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施例，作為區(qū)域矯正裝置，是在ITO電極12和13上設(shè)置的絕緣層51中設(shè)有溝，溝的形狀能夠采用第二實(shí)施例至第九實(shí)施例中所示的突起和電極縫隙的形狀。這種情況下，由上述斜向電場(chǎng)產(chǎn)生的效果與突起情況同樣起到使取向在穩(wěn)定的方向上的作用。
圖96是表示第十九實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，在本實(shí)施例中，在玻璃基板16、17上分別形成電極12、13，在其上用導(dǎo)電體材料形成帶有寬度10μm，深度1.5μm的溝23A、23B的層62，在其上形成垂直取向膜22。再有，液晶層的厚度為3.5μm，圖中省略了彩色濾光片層39、總線、TFT等。在凹槽部分，觀察液晶取向的分隔。也就是說，確認(rèn)把凹槽也作為區(qū)域矯正裝置的作用。
在第十九實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)中，與突起的情況同樣，由于在基板上按預(yù)定節(jié)距40μm配置凹槽23A、23B，按錯(cuò)位半節(jié)距配置上和下的凹槽23A、23B，所以在鄰接的上下凹槽間形成變?yōu)橄嗤∠虻膮^(qū)域。
圖97是表示第二十實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。在第二十實(shí)施例中，在玻璃基板16、17上分別使用彩色濾光片(CF)樹脂，形成帶有寬度10μm，深度1.5μm的溝23A、23B的層62，在其上形成電極12、13，并形成垂直取向膜。也就是說，電極12、13的一部分凹陷。而且，按預(yù)定節(jié)距40μm配置突起23A、23B，以錯(cuò)位半節(jié)距配置上和下的凹槽23A、23B。這種情況下，也可獲得與第十九實(shí)施例同樣的結(jié)果。再有，在第二十實(shí)施例中，由于在電極下設(shè)有帶有凹槽的構(gòu)件，所以有關(guān)材料的制約較少，能夠使用CF樹脂等其它部分中使用的材料。
在突起和縫隙的情況下，進(jìn)行取向分隔，以便在其部分中使液晶分子向反方向展寬，但在凹槽的情況下，進(jìn)行取向分隔，以便使液晶分子方向一致。也就是說，凹槽的取向分隔作用有與突起和縫隙作用相反的關(guān)系。因此，在組合使用作為區(qū)域矯正裝置的凹槽和突起或縫隙的情況下，與至此的實(shí)施例期望的配置不同。下面，說明作為區(qū)域矯正裝置使用凹槽情況下的配置。
圖98是表示在組合凹槽和縫隙情況下一個(gè)期望的配置例的圖。如圖所示，在與圖97所示的第二十實(shí)施例的凹槽23A和23B相對(duì)的位置上配置縫隙21A和21B。由于因相對(duì)的凹槽和縫隙產(chǎn)生的液晶取向分隔方向相同，所以取向更穩(wěn)定。例如，按第二十實(shí)施例的條件形成凹槽，在縫隙寬度為15μm，凹槽與縫隙的中心間隔為20μm的情況下，開關(guān)時(shí)間在0-5V的驅(qū)動(dòng)條件下為25ms，在0-3V的驅(qū)動(dòng)條件下為40ms。與此對(duì)應(yīng)的，在僅使用縫隙的情況下，則分別為50ms和80ms。
圖99是在圖98的屏結(jié)構(gòu)中，除一塊基板(這種情況下是基板16)側(cè)的凹槽20A和縫隙21A外，在鄰接的凹槽20B和縫隙21B間形成相同取向方向的區(qū)域。
再有，在圖98和圖99的屏結(jié)構(gòu)中，還在取代縫隙的相同位置設(shè)有突起，可獲得同樣的特性，更加改善響應(yīng)速度。
圖100是在一塊基板17的電極13上設(shè)置凹槽23B，在相對(duì)的基板16上與凹槽23B相對(duì)位置交叉地配置突起20A和縫隙21A。這種情況下，由于在鄰接的凹槽23B和突起20A的組與凹槽23B和縫隙21A的組中取向方向不同，所以在凹槽的中央附近生成取向區(qū)域的邊界。
圖101是表示第二十一實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。第二十一實(shí)施例是在單純矩陣型LCD中采用在第十九實(shí)施例的電極中設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。這種情況下，電極12、13的表面一部分也凹陷，以凹陷的部分為邊界分隔取向方向。
如上所述，凹槽的取向分隔作用與突起和縫隙的作用有相反關(guān)系。利用這種關(guān)系，即使存在組裝誤差，也能夠不改變?nèi)∠蚍指舻谋壤?。首先，說明第一實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)中的組裝誤差。
圖102是作為區(qū)域矯正裝置，在兩塊基板上設(shè)有突起的情況下的屏剖面。如至此的說明，由在共用電極12上設(shè)置的突起20A和在單元電極13上設(shè)置的突起20B，矯正取向被矯正的區(qū)域。在圖102(1)中，用突起20B右側(cè)的傾斜面和突起20A左側(cè)的傾斜面規(guī)定的區(qū)域?yàn)锳，用突起20B左側(cè)的傾斜面和突起20A右側(cè)的傾斜面規(guī)定的區(qū)域?yàn)锽。
其中，如圖102(2)所示，因組裝誤差，如果CD基板16相對(duì)于TFT基板16向左側(cè)錯(cuò)位，那么區(qū)域A減小，區(qū)域B增加。因此，由于區(qū)域A與區(qū)域B的比率不是1比1，取向分隔的液晶分子的比例不相等，所以視角特性劣化。
圖103是表示第二十二實(shí)施例的屏剖面的圖。在第二十二實(shí)施例中，如圖103(1)所示，在TFT基板17上設(shè)有凹槽22B和突起20B，接著，在CF基板16上設(shè)有凹槽20A和突起22A，并這樣重復(fù)。如圖103(2)所示，在組裝時(shí)CF基板16相對(duì)于TFT基板17錯(cuò)位的情況下，由于用突起20B和突起20A規(guī)定的區(qū)域A’減小，用凹槽22B和凹槽22A規(guī)定的區(qū)域A”僅增加減小部分，所以區(qū)域A不變化。區(qū)域B是由突起20B和凹槽22B及突起20A和凹槽22A規(guī)定的，由于該間隔不變化，所以區(qū)域B一定。因此，區(qū)域A與區(qū)域B的比率一定，可良好地原樣維持視角特性。
圖104是表示第二十三實(shí)施例的屏剖面的圖。在第二十三實(shí)施例中，如圖所示，在CF基板16上交叉地設(shè)置突起22A和凹槽20A，并這樣重復(fù)。區(qū)域A由突起20A左側(cè)的傾斜面和凹槽22A右側(cè)的傾斜面規(guī)定，區(qū)域B由突起20A右側(cè)的傾斜面和凹槽22A左側(cè)的傾斜面規(guī)定。因此，由于用一塊基板上設(shè)置的突起和凹槽規(guī)定了取向的區(qū)域，所以組裝的精度沒有影響。
至此說明的實(shí)施例是以得到遍及全方向的較大視野角為目的的實(shí)施例。但是，對(duì)于液晶屏的用途而言，也有未必視野角較大的情況和在特定方位上必須具有較大視野角的情況。通過使用至此說明的由區(qū)域矯正裝置產(chǎn)生取向分隔的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)適于這種用途的LCD。下面，說明在這種特殊用途的LCD中采用本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例。
圖105是表示第二十四實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖，(1)表示頂面圖，(2)表示(1)的Y-Y’剖面圖。如圖所示，在基板16和17上按相同的節(jié)距分別設(shè)置直線狀的突起20A和20B，以從相對(duì)位置稍稍錯(cuò)位地配置突起20A和20B。換句話說，在圖102所示的結(jié)構(gòu)中，使B的區(qū)域非常窄，幾乎在區(qū)域A中。
第二十四實(shí)施例的屏，例如是投影型LCD中使用的屏。對(duì)投影型LCD的要求是視角特性較窄，響應(yīng)速度較快，在高對(duì)比度下有高亮度。第二十四實(shí)施例的屏，由于取向方向?qū)嶋H上為一個(gè)方向(單區(qū)域)，所以視角特性與以往的VA方式相同，不能說良好。但是，由于設(shè)有突起20A和20B，設(shè)有與至此說明的實(shí)施例的LCD同樣，響應(yīng)速度與以往相比被充分地改善。此外，在對(duì)比度上，由于得到與其它VA方式同樣水平的對(duì)比度，所以與以往的TN方式和IPS方式相比是良好的。如圖27說明所示，由于突起20A和20B透射取向混亂的漏光，所以在提高對(duì)比度方面，期望遮光突起20A和20B部分。另一方面，對(duì)于亮度來說，期望提高象素電極13的開孔率。因此，如圖15所示，在象素電極13的邊緣部分設(shè)有突起20A和20B。由此，通過不下降開孔率，使突起20A和20B變?yōu)楦吡炼取?br> 從響應(yīng)速度來看，期望把突起20A和20B的間隔變窄，因此，在象素電極13的范圍內(nèi)配置突起20A和20B是必要的。如果在象素電極13的范圍內(nèi)設(shè)置突起20A和20B，那么遮光該部分是必要的，但該部分的開孔率會(huì)下降。這樣，響應(yīng)速度、對(duì)比度和亮度有交換關(guān)系，根據(jù)使用目的等適當(dāng)設(shè)定是必要的。
圖106是表示利用形成第二十四實(shí)施例的單區(qū)域技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三方向視角特性良好的LCD屏的結(jié)構(gòu)圖。在該結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)象素內(nèi)，設(shè)有相同分隔的兩個(gè)橫方向的取向區(qū)域，和用于形成一個(gè)縱方向的取向區(qū)域設(shè)置的突起20A和20B。如圖102所示，按錯(cuò)位半節(jié)距配置突起20A和20B來形成相同分隔的兩個(gè)橫方向的取向區(qū)域；如圖105所示，按鄰近配置突起20A和20B來形成一個(gè)縱方向的取向區(qū)域。由此，可實(shí)現(xiàn)左右和下側(cè)的視角特性良好，但上側(cè)的視角特性比其它方向差的屏。
第二十四實(shí)施例的LCD，例如，可用于電車門上設(shè)置的顯示裝置等設(shè)置在較高位置的多數(shù)人從下向上看的顯示裝置中。
如圖87所示，未進(jìn)行取向分隔VA方式的LCD和用突起等進(jìn)行取向分隔的VA方式的LCD，從黑色到白色或從白色到黑色的響應(yīng)速度與TN方式等相比是良好的，但半色調(diào)期間的響應(yīng)速度是不充分的。在第二十五實(shí)施例中，對(duì)此進(jìn)行了改善。
圖107是表示第二十五實(shí)施例中屏結(jié)構(gòu)的圖，(1)表示從屏面觀察的突起形狀，(2)是剖面圖。如圖所示，在一個(gè)象素內(nèi)，改變突起20B位置，設(shè)有與突起20A的間隔不同的部分。因此，能夠使兩方向上取向的區(qū)域比例相等，視角特性對(duì)稱。通過如圖所示的結(jié)構(gòu)，顯然改善了半色調(diào)期間的響應(yīng)速度。下面，參照?qǐng)D108至圖111說明其原理。
圖108是表示用于測(cè)定由突起間隔產(chǎn)生的響應(yīng)速度和透射率變化所制作的屏的結(jié)構(gòu)的圖。突起20A和20B的高度為1.5μm，寬度為10μm，液晶層的厚度為3.5μm。突起一方的間隙d1為20μm，測(cè)定改變其它間隙d2，在與半色調(diào)對(duì)應(yīng)的0V和3V間變化在電極間外加的電壓時(shí)的間隙d1和間隙d2區(qū)域的響應(yīng)速度及透射率。
圖109是表示上述測(cè)定的響應(yīng)速度結(jié)果的曲線圖。該曲線與抽出圖20所示的對(duì)象部分的情況相當(dāng)。從圖可以明白，隨著間隙d2變窄，響應(yīng)時(shí)間下降。
圖110(1)表示以間隙d2為參數(shù)，變化外加電壓時(shí)的透射率變化。圖110(2)表示以間隙d2為參數(shù)，把電壓從0V變化到3V時(shí)的透射率變化。從圖110可以明白，通過使突起間隙d2變小，可大幅度地改善半色調(diào)的響應(yīng)速度。但是，通過使突起間隙d2變小，最大透射率下降。
圖111(1)是表示使各d2中的透射率的時(shí)間變化正規(guī)化的曲線圖，(2)是說明液晶取向變化的圖。如圖111(1)所示，以透射率達(dá)到最大透射率的90％的時(shí)間為打開響應(yīng)時(shí)間，如果d2為10μm時(shí)的打開響應(yīng)時(shí)間為Ton1，d2為20μm時(shí)的打開響應(yīng)時(shí)間為Ton2，d2為30μm時(shí)的打開響應(yīng)時(shí)間為Ton3，那么有Ton1＜Ton2＜Ton3的順序。產(chǎn)生這種差的原因，如圖111(2)所示，在無外加電壓時(shí)只有突起附近的液晶與突起的斜面垂直地取向，離開突起的液晶與電極垂直地取向。如果外加電壓，液晶就傾斜，但傾斜在什么方向則是相對(duì)于電極垂直軸360度方向的交替。突起附近的液晶在無外加電壓時(shí)預(yù)先取向，以此作為觸發(fā)器，使突起間的液晶沿它取向。這樣，形成相同方向上取向的區(qū)域。因此，離突起越近，就越高速地取向。
如上所述，在目前的VA方式的LCD中，黑色和白色間的響應(yīng)時(shí)間十分短，響應(yīng)時(shí)間有問題的是半色調(diào)的響應(yīng)時(shí)間。圖107所示結(jié)構(gòu)的情況下，間隙d2”的較窄區(qū)域中的透射率在短時(shí)間內(nèi)變化，間隙d2’的較寬區(qū)域中的透射率慢慢變化。間隙d2”的區(qū)域比間隙d2’區(qū)域窄，提供透射率的比例較小，但由于人眼具有對(duì)數(shù)的特性，所以即使間隙d2”的較窄區(qū)域中的透射率稍稍變化，也能捕捉到比較大的變化。因此，如果間隙d2”的較窄區(qū)域中的透射率在短時(shí)間內(nèi)變化，就會(huì)感到整體上陡峭地變化。
如上所述，按照第二十五實(shí)施例的屏，在不下降透射率中，可明顯改善半色調(diào)的響應(yīng)速度。
圖112是表示第二十六實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，在第二十六實(shí)施例中，在基板16、17上按等節(jié)距設(shè)置突起20A和20B，在其上形成電極12和13，但在突起20A和20B的一方斜面上不形成電極，并且形成垂直取向膜。而且，把突起20A和20B形成的斜面與未形成電極的斜面之間鄰接配置。在未形成電極的斜面間的區(qū)域中，液晶與該斜面垂直地取向，由此決定取向方向。再有，液晶層中的電場(chǎng)在圖中用虛線表示，由于液晶沿電場(chǎng)取向，所以未形成電極的斜面附近的電場(chǎng)產(chǎn)生的取向方向與斜面產(chǎn)生的取向方向一致。
另一方面，在電極形成的斜面間，斜面附近的液晶相對(duì)于斜面垂直地取向，但該區(qū)域中的電場(chǎng)取向方向與斜面產(chǎn)生的取向方向不同。因此，該區(qū)域的液晶，如果外加電壓，那么除斜面附近外，均沿電場(chǎng)取向。由此，兩個(gè)區(qū)域中的取向方向相同，可得到單區(qū)域取向。
在第二十六實(shí)施例的屏上有負(fù)的折射率的各向異性，圖113表示有關(guān)重疊與液晶屏的延遲相同的相位差濾光片時(shí)對(duì)比度的視角特性。在整個(gè)較寬的視野角上可得到高對(duì)比度。再有，在把該屏裝入投影型投影器時(shí)，對(duì)比度系數(shù)變?yōu)?00以上。再有，在把通常的TN方式的LCD裝入投影型投影器時(shí)，得到的對(duì)比度系數(shù)為100左右，顯然被大幅度地改善。
作為第一實(shí)施例等的區(qū)域矯正裝置，在驅(qū)動(dòng)設(shè)有突起的屏的情況下，在柵極總線、數(shù)據(jù)總線的附近，可看見顯示品質(zhì)的劣化。顯然，這是由于在總線附近產(chǎn)生了不期望的微小區(qū)域，伴隨它的產(chǎn)生，液晶的取向被弄亂，響應(yīng)速度下降的緣故。如果發(fā)生這樣的混亂，那么視角特性和顏色特性還會(huì)下降。在下面說明的第二十七實(shí)施例中，解決這個(gè)問題。
圖114是表示重復(fù)第一實(shí)施例所示的直線突起的圖形例的圖。該突起圖形按預(yù)定節(jié)距重復(fù)一定寬度一定高度的突起。因此，在圖114中，突起的寬度l和間隙m分別是固定值l1和m1。再有，對(duì)于突起寬度來說，表示了在一塊基板上形成的突起與在另一基板上形成的突起寬度不同的例，但在每塊基板上形成的突起寬度l是固定的。此外，突起的高度h也是固定的。
圖115是表示使用的液晶的光學(xué)各向異性的波長(zhǎng)分散特性的圖。如圖所示，顯然越是短波長(zhǎng)延遲Δn就變得越大。因此，按藍(lán)(B)象素、綠(G)象素、紅(R)象素的順序，延遲Δn變大，根據(jù)顏色，產(chǎn)生通過液晶層期間的延遲Δn上的差。期望這種差盡可能較小。
圖116是表示本發(fā)明第二十七實(shí)施例的突起圖形的圖。在第二十七實(shí)施例中，在藍(lán)(B)象素13B、綠(G)象素13G、紅(R)象素13R的各象素中，突起的寬度l相同，但突起的間隙m不同。具體的m是B象素13B中為m1，G象素13B中為m2，R象素13R中為m3，并有m1＞m2＞m3。
突起的間隙m越小，液晶分子受電場(chǎng)矢量的影響就越強(qiáng)，能夠抑制伴隨驅(qū)動(dòng)的電場(chǎng)矢量問題。圖117是表示通過變化突起的間隙測(cè)定外加電壓與透射率關(guān)系結(jié)果的圖，如果間隙m較大，那么由于相應(yīng)地增加了開孔率，所以透射率也提高。液晶的光學(xué)各向異性的波長(zhǎng)分散特性如圖115所示，通過改變圖116所示的各顏色象素中突起的間隙m，能夠使根據(jù)顏色通過液晶層期間的延遲Δn的差變小，能夠改善顏色特性。
圖118是表示本發(fā)明第二十八實(shí)施例的突起圖形的圖。在第二十八實(shí)施例中，在藍(lán)(B)象素13B、綠(G)象素13G、紅(R)象素13R的各象素中，突起的間隙m相同，但突起的寬度l是不同的值。效果與第二十七實(shí)施例相同。
圖119是表示本發(fā)明第二十九實(shí)施例的突起圖形的圖。在第二十九實(shí)施例中，在各象素內(nèi)，突起的間隙為m，上側(cè)和下側(cè)的柵極總線附近區(qū)域中變?yōu)檩^小的值m1，在中央?yún)^(qū)域變成較大的值m2。在柵極總線和數(shù)據(jù)總線等總線附近，利用伴隨驅(qū)動(dòng)的電場(chǎng)矢量，在產(chǎn)生液晶分子倒向不適合顯示狀態(tài)區(qū)域的情況下，因此使顯示品質(zhì)下降。在第二十九實(shí)施例中，在柵極總線附近的區(qū)域中，通過使突起的間隙較窄，不易受到柵極總線產(chǎn)生的電場(chǎng)矢量的影響。由此，可抑制不期望的區(qū)域的發(fā)生，提高顯示品質(zhì)。再有，如果使突起的間隙較窄，那么由于其開孔率下降會(huì)變暗，所以從開孔率方面說，突起的間隙較寬較好。通過形成第二十九實(shí)施例的突起圖形，使開孔率的下降在最小限度，能夠減小柵極總線產(chǎn)生的電場(chǎng)矢量的影響。
圖120是表示實(shí)際中實(shí)現(xiàn)圖119的第二十九實(shí)施例的突起圖形情況下的象素結(jié)構(gòu)的圖。
圖121是表示本發(fā)明第三十實(shí)施例的突起列的圖。如圖所示，在第三十實(shí)施例中，緩慢變化突起的高度。
圖122是表示變化突起高度時(shí)的外加電壓與透射率關(guān)系變化的圖，圖123是表示變化突起高度時(shí)的外加電壓與對(duì)比度系數(shù)關(guān)系變化的圖，圖124是表示相對(duì)于突起高度的白色狀態(tài)的透射率變化的圖，圖125是表示相對(duì)于突起高度的黑色狀態(tài)的透射率變化的圖。這些圖表示形成突起的光刻膠的寬度和間隙分別為7.5μm和15μm，單元厚度為3.5μm，光刻膠的高度為1.537μm、1.600μm、2.3099μm、2.4486μm，用實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定透射率和對(duì)比度系數(shù)的結(jié)果。
根據(jù)該結(jié)果，如果光刻膠變高，那么與其對(duì)應(yīng)的白色狀態(tài)(外加5V時(shí))透射率也增加。可以認(rèn)為，這是由于擔(dān)當(dāng)使液晶傾斜的輔助作用的突起較大，確實(shí)放倒液晶分子的緣故。在黑色狀態(tài)(無外加電壓時(shí))下的透射率(漏光)也是突起的高度越增加就越增加。這是由于在使黑色水平下降的方向的作用不好的緣故。因此，由于對(duì)比度(白色亮度/黑色亮度)是突起越高就越下降，所以作為突起的材料，期望使用遮光材料，突起的高度不要過高。
總之，通過變化突起的高度，由于能夠改變液晶的取向狀態(tài)，所以通過變化每個(gè)彩色象素中突起的高度，調(diào)整顏色特性，按照與總線的距離，通過設(shè)定適當(dāng)?shù)耐黄鸶叨龋垢己玫娘@示成為可能。例如，在R象素中使突起的高度較高，按G象素、B象素的順序使突起高度較小，在一象素內(nèi)，在總線的附近，使突起的高度較高，在中央部分使突起的高度較低。
再有，即使把突起的高度增加到與單元厚度相同的高度，可確認(rèn)畫面顯示能夠大致沒有問題。因此，使突起的高度與圖126(1)所示的單元厚度相同，或如圖126(2)所示，在兩塊基板的相對(duì)位置上設(shè)有突起，通過使這些高度的和與單元厚度相等，在突起上能夠起到屏隔板的作用。
圖127是表示第三十一實(shí)施例的突起圖形的圖。其中，如圖127(1)所示，用側(cè)面與基板(電極)成角θ規(guī)定突起的側(cè)面傾斜。把該角度稱為錐角。在第三十一實(shí)施例中，突起20的錐角θ可設(shè)成如圖127(2)所示的幾個(gè)值。一般來說，錐角θ越大，液晶的倒入取向狀態(tài)就變得越好。因此，由于通過變化錐角θ，能夠改變液晶的取向狀態(tài)，所以通過變化各彩色象素的錐角θ來調(diào)整顏色特性，按照與總線的距離設(shè)定適當(dāng)?shù)腻F角θ，使良好的顯示成為可能。例如，使R象素中錐角θ較大，按G象素、B象素的順序使錐角θ較小，同時(shí)在一象素內(nèi)，使總線附近的錐角θ較大，使中央部分的錐角θ較小。
如以上說明，由于通過變化突起的間隙、寬度、高度、錐角等，變化突起的取向矯正力，所以在每個(gè)彩色象素或一象素內(nèi)使這些條件不同，在局部突起的取向矯正力上附加差別，使液晶的視角特性和響應(yīng)速度能夠接近理想的狀態(tài)。
如圖115所示，液晶的延遲取決于波長(zhǎng)。因此，說明通過著眼與該特性，提高白色顯示亮度，同時(shí)對(duì)所有彩色象素實(shí)現(xiàn)較高響應(yīng)速度的液晶屏的實(shí)施例。
首先，簡(jiǎn)單說明VA方式的波長(zhǎng)依賴性。圖128是表示在使用帶有負(fù)的各向異性介電常數(shù)的液晶(n型液晶)的垂直取向(VA)方式的液晶顯示屏中具有扭轉(zhuǎn)角的情況下，因液晶層的扭轉(zhuǎn)角的外加電壓產(chǎn)生的變化的圖。在無外加電壓時(shí)，在一方基板表面以90度的方向取向，在另一基板表面以0度方向取向，進(jìn)行90度扭轉(zhuǎn)。在該狀態(tài)下如果外加電壓，那么只有基板表面附近的液晶分子隨著基板表面的圓環(huán)面能量進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，但除此以外的層上幾乎不引起扭轉(zhuǎn)。因此，實(shí)質(zhì)上未變成旋光(TN)模式，而變成雙折射模式。圖129是表示相對(duì)于TN模式和雙折射模式中延遲Δnd變化的相對(duì)亮度(透射率)變化的圖。如圖所示，與TN模式相比，對(duì)于液晶的Δnd，雙折射模式顯示出更陡峭的透射率特性。如上所述，在使用n型液晶的垂直取向液晶中，以偏振板為正交棱鏡，在無外加電壓時(shí)為黑色顯示，在外加電壓時(shí)為白色顯示。
圖130是表示各波長(zhǎng)(R670nm，G550nm，B450nm)中對(duì)應(yīng)于Δnd變化的透射率變化的圖。根據(jù)該圖，如果白色顯示中亮度變?yōu)樽畲蟮摩d，即透射率把相對(duì)于550nm波長(zhǎng)的透射率設(shè)定為最大Δnd中液晶層的厚度，那么由于相對(duì)于450nm的透射率變得過低，所以按薄于根據(jù)亮度最大求出的厚度設(shè)定液晶層的厚度，能夠抑制白色顯示中的著色。因此，與TN模式相比，白色顯示中的亮度較暗，為了達(dá)到與TN模式的液晶顯示屏同等的白色亮度，就必須使背景光亮度變亮。但是，在背景光亮度變亮中必然使照明的消耗功率變大，限定了屏的適用范圍。此外，在重視白色亮度使液晶層厚度變厚的情況下，與TN模式相比，由于相對(duì)于450nm的透射率變得過低，所以存在白色顯示中屏?xí)街S色的問題。
另一方面，為了擴(kuò)大視野范圍，實(shí)施附加相位差濾光片，但如果液晶層的厚度變厚，那么存在極化角(左右)方向的顏色變化變大，即使相位差濾光片的延遲值相同，色差也會(huì)變得更大的問題。
因此，在第三十二實(shí)施例中，單獨(dú)地設(shè)定各彩色象素的液晶層厚度，以便在外加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)透射率變得最大。但是，如果液晶層的厚度不同，那么在響應(yīng)速度上會(huì)產(chǎn)生差，在進(jìn)行動(dòng)作顯示的情況下，不能正確地顯示色調(diào)。因此，在每個(gè)彩色象素中以不同值設(shè)定液晶層厚度的情況下，有必要有使液晶的響應(yīng)速度均勻的手段。
圖131是表示使液晶層在上述三種波長(zhǎng)下獲得最大透射率所設(shè)定的液晶層Δnd的情況下，相對(duì)于突起或縫隙的液晶響應(yīng)速度變化的圖。液晶響應(yīng)速度隨著液晶層厚度變厚下降。在使用突起控制取向的VA方式的LCD屏中，液晶響應(yīng)速度依據(jù)突起的介電常數(shù)、突起形狀、突起的間隙等變化，但如果介電常數(shù)、突起形狀、突起高度一定，那么突起的間隙越窄，響應(yīng)速度就越快。在圖131中，可以明白，例如，使液晶的響應(yīng)速度為25ms，那么必須按在R象素中20μm、G象素中25μm、B象素中30μm來設(shè)定突起或縫隙的間隙。
此外，圖132是表示相對(duì)于突起或縫隙的間隙的開孔率變化的圖。根據(jù)圖131，在按R象素中20μm、G象素中25μm、B象素中30μm設(shè)定突起或縫隙的間隙的情況下，各自透射率變?yōu)?0％、83.3％、85.7％，在透射率上產(chǎn)生了差。
考慮以上各點(diǎn)，在第三十二實(shí)施例中，單獨(dú)地設(shè)定各彩色象素的液晶層厚度，以便使外加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)透射率變得最大，同時(shí)調(diào)整突起的間隙，使各彩色象素中的響應(yīng)速度一致，而且改變各彩色象素的面積，以便使透射率一致。
圖133是表示第三十二實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，在兩塊基板16、17上設(shè)有R象素部分無厚度，G象素部分為0.55μm厚度，B象素部分厚度為0.55μm的構(gòu)件71。該厚度是根據(jù)在使用n型液晶的VA方式的雙折射模式中延遲算出的最佳條件。而且，突起20A的高度在R象素中為2.45μm，在G象素中為1.9μm，在B象素中為1.4μm。并且，突起的間隙在R象素中為20μm，在G象素中為25μm，在B象素中為30μm。再有，B象素∶G象素∶R象素的面積比為1∶1.03∶1.07。也就是說，象素面積有R象素＞G象素＞B象素的順序。
構(gòu)件71使用丙烯基樹脂，在涂敷使B象素中達(dá)到1.4μ厚度的光刻膠上，用光刻構(gòu)成寬度5μm的突起。在它上面，涂敷垂直取向膜，散布3.6μm的隔板，形成粘接密封，在密封硬化后進(jìn)行液晶的注入。這樣，液晶層的厚度在R象素中變?yōu)?.7μm，在G象素中變?yōu)?.6μm，在B象素中變?yōu)?.6μm。
圖134是表示在CF基板16上形成突起，在TFT基板17的象素電極13上形成縫隙21的第三十二實(shí)施例的變形例的屏結(jié)構(gòu)圖。在該變形例中，在CF基板16上，設(shè)有R象素部分無厚度，G象素部分為1.1μm厚度，B象素部分的厚度為2.1μm的丙烯基系樹脂的構(gòu)件71。在它上面，在涂敷使B象素中達(dá)到1.4μ厚度的光刻膠上，用光刻構(gòu)成寬度5μm的突起。由此，突起的高度在R象素中變?yōu)?.5μm，在G象素中變?yōu)?.5μm，在B象素中變?yōu)?.4μm。突起20A與縫隙的間隙在R象素中為20μm，在G象素中為25μm，在B象素中為30μm。B象素∶G象素∶R象素的面積比為1∶1.03∶1.07。
把以上制成的第三十二實(shí)施例和其變形例的屏附加與G象素液晶層Δnd一致的雙軸相位差濾光片(延遲值320nm)，測(cè)定屏透射率、視野角、極化角方向(0度-80度)的色差。圖252表示其結(jié)果。再有，在圖252中，用實(shí)施例A表示第三十二實(shí)施例，用實(shí)施例B表示變形例，把改變液晶層厚度的以往例中的測(cè)定結(jié)果作為參考值來表示。
從圖252可以明白，為了提高如以往例1所示的透射率，如果使液晶層的厚度變厚，那么由于要盡量使正面的透射率(亮度)提高，極化角方向上光路長(zhǎng)變長(zhǎng)，所以角波長(zhǎng)的透射率變動(dòng)較大，色差變得較大。對(duì)此，在第三十二實(shí)施例和其變形例的屏中，為了使液晶的響應(yīng)速度均勻化，使突起或縫隙的間隙在R象素和G象素中變窄，開孔率較低部分的透射率比以往例2下降。但是，由于設(shè)定了各自液晶層的厚度，使外加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)(白色顯示)的透射率變得最大，所以在極化角方向的色差變得較小。
按照第三十二實(shí)施例和其變形例的屏，在較寬的視野角范圍中能夠使屏不著色，能夠使白色亮度達(dá)到TN模式的一般亮度。此外，由于按照液晶層的厚度均勻化液晶響應(yīng)速度，所以即使在進(jìn)行動(dòng)畫顯示的情況下，也可獲得顏色再現(xiàn)性較好的顯示。
下面，說明突起的制作形狀。
在CF基板16和TFT基板17的電極12、13上形成突起的情況下，在ITO膜中形成電極后，可考慮涂敷光刻膠，用光刻進(jìn)行構(gòu)圖。按照該方法，由于是用公知技術(shù)制作，所以這里省略說明。
用上述方法制作突起的情況下，必須另外設(shè)置用于形成突起圖形的工序。如果原樣利用以往的工序，在TFT基板上能夠形成突起的話，那么可防止工序的增加。在形成絕緣性突起的情況下，可考慮再次構(gòu)圖以往工序中使用的絕緣層，殘留突起圖形；在形成導(dǎo)電性突起的情況下，可考慮再次構(gòu)圖以往工序中使用的導(dǎo)電層，殘留突起圖形。
圖135是表示第三十三實(shí)施例的TFT基板結(jié)構(gòu)的圖。在第三十三實(shí)施例中，是利用以往工序中使用的絕緣層形成絕緣性突起的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，首先形成ITO電極13，在其上形成絕緣層，除去ITO電極13的部分。此時(shí)，突起68的部分留存。而且，形成柵極電極31，并且形成絕緣層，除去必要部分以外的部分，但如果此時(shí)突起的厚度是必要的，那么留存突起68部分。隨后，與以往同樣，形成數(shù)據(jù)總線和TFT。圖中，參考序號(hào)41是漏電極(數(shù)據(jù)總線)，65是溝道保護(hù)膜，66是用于分離元件的布線層，67是晶體管的工作層。ITO電極13和源電極由孔連接。
圖136是第三十三實(shí)施例中制作的突起圖形的例，(1)是用于形成兩個(gè)取向分隔區(qū)域的直線狀的平行突起，(2)用于形成四個(gè)取向分隔區(qū)域的鋸齒形的突起。圖中，參考序號(hào)68所示的部分與突起相當(dāng)，69相當(dāng)于象素部分。
圖137是表示第三十四實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。在第三十四實(shí)施例中，是利用以往工序中使用的導(dǎo)電層形成導(dǎo)電性突起的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，首先形成用于遮光TFT的TFT遮光金屬層70，在其上形成絕緣層，并且形成ITO電極13。再有，形成絕緣層，形成數(shù)據(jù)總線和TFT的源41、漏42，在其上形成絕緣層72。而且，形成柵極電極31的層，除柵極電極部分外除去該層，但此時(shí)留存突起部分20B。
圖138是第三十四實(shí)施例中制作的突起圖形的例，圖138(1)是用于形成兩個(gè)取向分隔區(qū)域的直線狀的平行突起，圖138(2)用于形成四個(gè)取向分隔區(qū)域的鋸齒形的突起。圖中，參考序號(hào)20所示的部分與突起相當(dāng)。參考序號(hào)35是CS電極。CS電極35沿象素電極的邊緣延伸，以起到黑色矩陣的作用，但與突起20B分離。這是由于CS電極35變?yōu)橄鄬?duì)于象素電極(ITO電極)13的電壓，但如果在突起20B上外加電壓，就會(huì)在液晶的取向方向上產(chǎn)生不良影響的緣故。
圖139是表示制作第三十五實(shí)施例的屏的TFT基板的工序圖。如圖139(1)所示，在玻璃基板17上構(gòu)圖柵極電極31。接著，順序形成SiNx層40、非晶硅(α-Si)層72、SiNx層65。而且，如圖139(2)所示，僅留存SiNx層65的溝道保護(hù)膜部分，腐蝕到α-Si層72。而且，形成n+α-Si層和與數(shù)據(jù)總線、源41、漏42相當(dāng)?shù)腡i/Al/Ti層，在構(gòu)圖中進(jìn)行腐蝕，以便僅留存與數(shù)據(jù)總線、源41、漏42相當(dāng)?shù)牟糠?。如圖139(4)所示，在形成與最終保護(hù)膜43相當(dāng)?shù)腟iNx層后，留存絕緣上必要部分和突起相當(dāng)?shù)牟糠?3B、40R，腐蝕到玻璃基板17的表面。此時(shí)，還同時(shí)形成源電極41與象素電極的接觸孔。此時(shí)，源電極41變?yōu)楦g閥。而且，形成ITO電極并構(gòu)圖，形成象素電極13。因此，突起的高度變?yōu)镾iNx層40和最終保護(hù)膜43之和。
圖140是表示第三十五實(shí)施例的屏的變形例結(jié)構(gòu)的圖，在腐蝕與最終保護(hù)膜43對(duì)應(yīng)的SiNx層時(shí)，腐蝕至SiNx層40的上面。因此，突起的高度為最終保護(hù)膜43的厚度。
圖141是表示制作第三十六實(shí)施例的屏的TFT基板工序的圖。如圖(1)所示，在玻璃基板17上構(gòu)圖柵極電極31。接著，形成ITO電極層并構(gòu)圖，形成象素電極13。如圖(2)所示，順序形成SiNx層40、非晶硅(α-Si)層72、SiNx層65。而且，僅留存SiNx層65的溝道保護(hù)膜部分，并腐蝕至α-Si層72。而且，形成n+α-Si層。如圖(3)所示，留存與必要部分和突起對(duì)應(yīng)的部分40B，并腐蝕至象素電極13的表面。如圖(4)所示，形成與數(shù)據(jù)總線、源41、漏42對(duì)應(yīng)的Ti/Al/Ti層，并進(jìn)行構(gòu)圖，以便僅留存與數(shù)據(jù)總線、源41、漏42對(duì)應(yīng)的部分。而且，掩模數(shù)據(jù)總線、源41、漏42并腐蝕n+α-Si層和α-Si72。如圖(5)所示，在形成對(duì)應(yīng)于最終保護(hù)膜43的SiNx層后，留存絕緣上必要的部分和與突起對(duì)應(yīng)于的部分43B、40B，并腐蝕至象素電極13的表面。
以上，說明了TFT基板17側(cè)的突起20B制作的實(shí)施例，但對(duì)應(yīng)TFT基板17的結(jié)構(gòu)有各種變形例?？傊ㄟ^與TFT17的其它部分工序處理的共用制作突起，能夠降低制造成本。
如前面的說明，由于與因斜面產(chǎn)生的取向矯正方向和突起部分的電場(chǎng)產(chǎn)生的取向矯正方向一致，所以在電極上設(shè)置的介電體突起具有獲得穩(wěn)定取向的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于突起是電極上設(shè)置的介電體，在其上形成取向膜，所以在一對(duì)電極間液晶單元內(nèi)變?yōu)榉菍?duì)稱結(jié)構(gòu)，隨著外加電壓，電荷容易積存。因此，存在留存的DC電壓變高，即發(fā)生稱為‘曬印’現(xiàn)象的問題。
圖142是表示電極上的介電體厚度與殘留DC電壓的大小的關(guān)系的圖，(1)表示其關(guān)系的曲線，(2)表示對(duì)應(yīng)于介電體厚度部分和引起‘曬印’的場(chǎng)所。垂直取向膜22也是介電體，如圖142(2)所示，突起的高度與垂直取向膜22的和與介電體的厚度d相當(dāng)。如圖142(1)所示，隨著d的增加，殘留的DC電壓也增加。因此，在如圖142(2)所示的突起20部分容易發(fā)生曬印。這與圖95的第十八實(shí)施例所示的在電極上用介電體形成凹槽的情況相同。在下面說明的第三十七實(shí)施例中，不會(huì)發(fā)生這樣的問題。
圖143是表示第三十七實(shí)施例的突起結(jié)構(gòu)的圖，(1)是突起20的透視圖，(2)是剖面圖。如圖所示，突起20有7μm的寬度，上面的寬度為5μm左右，高度為1～1.5μm左右。在它上面設(shè)有多個(gè)微細(xì)孔。該微細(xì)孔的直徑為2μm。
圖144是表示帶有上述微細(xì)孔的突起(CF基板側(cè))的制作情況的圖。如圖(1)所示，清洗形成ITO膜的相對(duì)電極12的玻璃基板。如圖(2)所示，在它上面涂敷感光樹脂(光刻膠)，經(jīng)烘烤形成光刻膠層351。如圖(3)所示，粘接曝光透射突起以外的部分和孔部分的掩模圖形352。對(duì)它進(jìn)行顯象，得到(4)所示的突起20。再次進(jìn)行烘烤，收縮突起20，使(5)所示的側(cè)面變?yōu)樾泵妗?br> 組裝上述那樣的在突起上形成微細(xì)孔的基板和未形成微細(xì)孔的基板，用閃爍法測(cè)定殘留DC電壓時(shí)(DC3V，AC2.5V，溫度50℃，DC外加時(shí)間10分鐘)，形成微細(xì)孔的情況下為0.9V，未形成微細(xì)孔的情況下為0.25V。這樣，由于使殘留DC電壓降低，所以不容易造成曬印。液晶分子在突起等的斜面上垂直地取向，在電場(chǎng)中垂直地取向。但是，可以明白，如果上述微細(xì)孔的程度變小，那么突起的間隔相對(duì)于微細(xì)部分的斜面就不進(jìn)行取向。因此，在突起的上面部分，接受由兩側(cè)的斜面產(chǎn)生的取向影響，隨它取向。
圖145是表示第三十八實(shí)施例的突起結(jié)構(gòu)的圖。在第三十八實(shí)施例中，在TFT基板側(cè)7.5μm寬度的突起20下，設(shè)有寬度3μm的厚度較淺的溝。而且，在突起20B下，設(shè)有正交性的遮光層34。這樣的突起20B能夠用與第三十七實(shí)施例同樣的方法制作。用第三十八實(shí)施例的突起結(jié)構(gòu)測(cè)定殘留DC電壓的結(jié)果為0.1V，可得到與第三十七實(shí)施例相同程度的結(jié)果。
在第三十八實(shí)施例的突起結(jié)構(gòu)中，如圖所示，在無外加電壓時(shí)溝的部分中，液晶分子未取向在與基板垂直的方向上，垂直取向性有劣化，但由于設(shè)有遮光膜34，對(duì)該部分取向異常產(chǎn)生的漏光進(jìn)行遮光，所以對(duì)比度不會(huì)下降。
下面，調(diào)查用光刻膠制作的突起剖面形狀。通常，光刻膠在構(gòu)圖后就如圖146(1)所示的剖面形狀。但是，在本發(fā)明方式的情況下，作為剖面形狀，可得到多少帶有平緩傾斜的比圓錐狀體(圓柱)剖面更穩(wěn)定的取向。其中，以200℃燒結(jié)構(gòu)圖后的基板，使光刻膠的剖面形狀按如圖146(2)所示形狀變化。圖147是表示變化燒結(jié)構(gòu)圖后的光刻膠的溫度時(shí)，光刻膠剖面形狀變化的圖。即使把燒結(jié)溫度提高到150℃，剖面形狀以上的變化也較小。
用200℃燒結(jié)光刻膠，除變化光刻膠的剖面形狀以外，還有其它重要的理由。其理由是，試作中使用的光刻膠僅進(jìn)行通常的燒結(jié)處理(135℃，40分鐘)，可能會(huì)與取向膜溶劑反應(yīng)并溶解。在本實(shí)施例中，在取向膜形成前，事先以充分高的溫度燒結(jié)光刻膠，防止與取向膜的反應(yīng)。
再有，在第一實(shí)施例等至此說明的突起和作成例中，以200℃燒結(jié)光刻膠，并把光刻膠的剖面形狀變成圓錐體狀，至此說明的數(shù)據(jù)也是圓錐體狀剖面形狀的突起圖形產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
在上述例中，用燒結(jié)溫度把光刻膠的剖面形狀變成圓錐體狀(圓柱體)，但利用光刻膠的譜線寬度，可變?yōu)樽匀坏膱A錐體狀。圖148是表示光刻膠譜線寬度與剖面形狀關(guān)系的圖。譜線寬度為5μm左右，就變?yōu)槠谕淖匀粓A錐體狀。因此，如果譜線寬度為7μm左右，就可認(rèn)為可獲得自然圓錐體狀的光刻膠。在目前的裝置中，可考慮利用譜線寬度為5μm的曝光裝置的性能，具有亞微細(xì)粒的譜線寬度的原理上相同的取向。
如果使用JSR公司制造的TFT平坦化劑HRC-135等正型光刻膠生成突起，那么其表面與垂直取向膜材料的浸潤(rùn)性不充分，可能不沾涂敷的垂直取向膜的材料，發(fā)生在突起的表面上未形成垂直取向膜的問題。圖8是作為區(qū)域矯正裝置使用突起情況下的屏剖面圖，是表示突起部分狀況的圖。如圖149(1)所示，在基板16、17上形成彩色濾光片和總線等，并且形成ITO電極12、13。在其上形成突起20A和20B，在包括突起20A和20B的ITO電極12、13上涂敷垂直取向膜22的材料。但是，突起20A和20B的光刻膠的表面與垂直取向膜材料的浸潤(rùn)性不充分，如圖8(2)所示，可能不沾涂敷的垂直取向膜的材料，發(fā)生在突起20A和20B的表面上未形成垂直取向膜的問題。在第三十九實(shí)施例中，要解決這樣的問題。
在第三十九實(shí)施例中，進(jìn)行突起表面處理，以便使垂直取向膜的材料容易附著在突起的表面。在進(jìn)行使垂直取向膜的材料容易附著在突起表面的處理中，可考慮在突起表面上形成微細(xì)的凹凸來提高取向膜材料的涂敷性，或提高與突起表面的垂直取向膜材料的浸潤(rùn)性。如果在突起的表面上形成微細(xì)的凹凸，具體地說，通過在凹部積存取向膜的材料液，可降低突起表面的取向膜材料的鼓包。作為凹凸的形成方法，有化學(xué)處理和物理處理方法，作為化學(xué)處理，灰漿化處理較有效。
圖150是說明第三十九實(shí)施例的突起制作方法一例的圖，以使用灰漿化處理為例。如圖150(1)所示，在電極13(此情況下是象素電極13，但也可以是相對(duì)電極)上使用上述光刻膠形成突起20。例如，突起20有寬度為10μm，高度為1.5μm的條紋狀。對(duì)它進(jìn)行退火處理，使剖面為圓錐體狀。把該基板用公知的等離子體研磨灰漿化處理突起表面。通過這樣的等離子體研磨處理，在突起表面形成如圖150(2)所示的微細(xì)凹槽。把這樣得到的基板清洗、干燥，使用印刷機(jī)涂敷垂直取向材料。此時(shí)，利用突起上形成的凹凸效果，不會(huì)導(dǎo)致取向材料的鼓包，，在如圖150(3)所示的整個(gè)突起面上形成垂直取向膜。隨后，進(jìn)入與通常多區(qū)域VA方式同樣的處理工序。這樣得到的液晶顯示裝置，沒有因取向膜的鼓包造成的顯示不良，具有良好的顯示特性。
作為灰漿化處理，還有其它的臭氧研磨處理，可獲得與等離子體研磨處理同樣的效果。
作為形成物理上凹凸的方法，在突起的退火處理后，使用基板清洗機(jī)，毛刷清洗基板。由此，在突起上形成筋狀的凹凸。作為形成物理上凹凸的方法，有另外在如圖151(1)所示的表面上用帶有纖維211的研磨滾輪210進(jìn)行研磨，在突起20形成的基板上按壓(2)所示的有凹凸的滾輪213，復(fù)制滾輪213的凹凸的方法。
圖152是說明作為提高與突起表面的垂直取向膜材料的浸潤(rùn)性處理的照射紫外線處理的圖。如至此的說明，在基板上用光刻膠形成與圖150同樣的突起20。在該基板上使用受激UV照射裝置，在氧濃度20％以上的環(huán)境下以1000mJ/cm2的照射量照射主波長(zhǎng)172nm的紫外線。由此，提高基板與相對(duì)于突起上的垂直取向膜材料的浸潤(rùn)性。清洗、干燥這樣得到的基板，使用印刷機(jī)涂敷垂直取向材料。此時(shí)，利用由紫外線改善浸潤(rùn)性的效果，不會(huì)引起取向材料的鼓包，在整個(gè)突起的表面形成垂直取向膜。隨后，進(jìn)入與通常多區(qū)域VA方式同樣的處理工序。這樣得到的液晶顯示裝置，沒有因取向膜的鼓包造成的顯示不良，具有良好的顯示特性。
圖153是表示在用光刻膠形成的突起上變化紫外線條件時(shí)垂直取向膜材料的鼓包率變化的曲線。圖153(1)是表示波長(zhǎng)和照射量與鼓包率關(guān)系的曲線。紫外線的波長(zhǎng)在200nm以下時(shí)較有效，在該波長(zhǎng)以上的情況下，改善的效果極小。此外，紫外線的波長(zhǎng)在200nm以下時(shí)，使用1000mJ/cm2的照射量不發(fā)生鼓包。圖153(2)是表示以1000mJ/cm2照射波長(zhǎng)200nm以下紫外線時(shí)氧濃度與鼓包率的關(guān)系的曲線。在氧濃度較低的環(huán)境下，由于未發(fā)生大量的臭氧，可認(rèn)為改善效果較小。因此，期望在氧濃度20％以上的環(huán)境下以1000mJ/cm2以上的照射量照射波長(zhǎng)200nm以下紫外線。
作為產(chǎn)生波長(zhǎng)200nm以下紫外線的裝置，除上述受激UV照射裝置外，還有低壓水銀燈，使用它也可以。
此外，在上述處理中，在紫外線照射后進(jìn)行基板清洗和干燥，但在基板清洗和干燥后進(jìn)行紫外線照射也可以。這種情況下，由于在取向膜印刷前進(jìn)行紫外線的照射，所以能夠防止照射后放置和清洗造成的浸潤(rùn)性改善效果的降低。
此外，在取向膜的涂敷前，如果涂敷硅烷耦合劑、取向膜溶劑等形成取向膜，那么可大幅度地改善突起上的鼓包。具體地說，通過烘烤(退火)處理基板，把突起的形狀變成圖146所示的圓錐體型。清洗該基板后，使用旋轉(zhuǎn)器涂敷己烷甲基乙硅烷(HMDS)。之后，使用印刷機(jī)涂敷垂直取向材料。由此，在突起的表面良好地形成垂直取向膜。再有，以涂敷N-甲基吡咯烷酮(NMP)代替HMDS也可以。而且，在密閉的NMP氣氛內(nèi)進(jìn)行垂直取向膜的印刷，也能夠在突起的表面上良好地形成垂直取向膜。再有，作為垂直取向膜形成前涂敷的溶劑，除此之外還有多種，例如，能夠使用作為垂直取向膜溶劑的γ-丁內(nèi)酯、丁基溶纖劑等。
圖154是說明第三十九實(shí)施例突起制作方法一例的圖，是用分散微粒子材料形成突起的例子(CF基板側(cè)的例子)。如圖154(1)所示，把混入5～20％的粒徑為0.5μm以下的鋁微粒357的正型感光性樹脂355(光刻膠)涂敷在電極12上。如圖154(2)所示，隨后使用、曝光并顯象遮光突起部分的光掩模356。而且，進(jìn)行烘烤，可得到如圖154(3)所示的突起20A。在該突起20A的表面上使鋁微粒357突出，同時(shí)形成鋁微粒357脫落的孔，在表面上形成微細(xì)的凹凸。因此，提高了涂敷垂直取向膜時(shí)的浸潤(rùn)性。
在上述例中，在使突起表面的凹凸較多時(shí)，在光刻膠中增加混入鋁微粒的比例是必要的，但如果鋁微粒的比例超過20％，那么光刻膠的感光性下降，就不能由曝光進(jìn)行構(gòu)圖。圖155是表示使突起表面的凹凸較多的必要情況下的突起制作方法的圖。
如圖155(1)所示，在電極12上涂敷按較大比例混入粒徑為0.5μm以下的鋁微粒357的非感光性樹脂。并且，如圖155(2)所示，在其表面上涂敷光刻膠，使用、曝光并顯象遮光突起部分的光掩模358。由此，由于僅殘留對(duì)應(yīng)光掩模358部分的光刻膠，所以進(jìn)行腐蝕，就除去除突起部分以外的非感光性樹脂。而且，進(jìn)行烘烤，可得到如圖155(3)所示的突起20A。在該突起20A的表面上同樣形成凹凸，但由于混入的鋁微粒357的比例較大，所以形成多個(gè)凹凸，比圖154例更進(jìn)一步地提高涂敷垂直取向膜情況下的浸潤(rùn)性。
圖156是表示由微粒子在突起表面形成凹凸的其它制作方法的圖。在該例中，在電極12的表面上涂敷光刻膠360后，散布鋁微粒361，粘接在光刻膠360的表面上，隨后進(jìn)行預(yù)烘烤。之后，與以往同樣，如果對(duì)突起進(jìn)行構(gòu)圖，可得到如圖156(2)所示的突起20A。如果清洗它，那么在突起20A的表面，由于存在鋁微粒361，同時(shí)存在鋁微粒361脫落的孔，所以形成凹凸。
圖157是說明第三十九實(shí)施例中突起制作方法一例的圖，表示使突起材料發(fā)泡形成表面上凹凸的例子。例如在PGMEA(丙二醇甲基醚醋酸酯)等溶劑溶化后，用旋轉(zhuǎn)器等涂敷形成突起20A的光刻膠。隨后，按60℃進(jìn)行預(yù)烘烤(預(yù)固化)。在該狀態(tài)下，在光刻膠中殘留大量的溶劑。對(duì)它通過掩模曝光和顯象進(jìn)行構(gòu)圖。
以往，如圖158中虛線所示，在清潔烘箱內(nèi)用10分鐘緩慢上升到200℃，在該狀態(tài)下保持75分鐘以上后，用10分鐘降到常溫。對(duì)此，在本實(shí)施例中，裝載在200℃的熱板上加熱10分鐘。此時(shí)，基板的溫度上升到200℃約需要1分鐘。隨后，經(jīng)10分鐘冷卻返回常溫。這樣，如果進(jìn)行急加熱，如圖157(1)所示的光刻膠內(nèi)的溶劑經(jīng)突沸在內(nèi)部產(chǎn)生泡362。該泡362如圖157(2)所示，從突起20的表面向外部放出上述泡。此時(shí)在突起的表面上形成發(fā)泡痕跡363，產(chǎn)生凹凸。
再有，如果在涂敷前攪拌溶劑中溶解的光刻膠，在光刻膠中導(dǎo)入氣泡，那么使由急加熱光刻膠時(shí)產(chǎn)生的發(fā)泡變得容易。此外，一邊導(dǎo)入氮?dú)夂吞妓釟怏w等一邊進(jìn)行攪拌也可以。由此，由于氣體的氣泡被導(dǎo)入光刻膠中，同時(shí)一部分氣體溶解在溶劑中，所以使加熱時(shí)的發(fā)泡性增加。此外，混合放出光刻膠中按120～200℃左右進(jìn)行脫水的結(jié)晶水和客體溶劑的包接化合物也可以。由此，由于加熱時(shí)從結(jié)晶水中水放出水變?yōu)樗魵?，放出客體溶劑，所以變得更容易發(fā)泡。此外，在光刻膠中混入吸附溶劑或氣體的氧化硅膠也可以。由此，由于加熱時(shí)放出氧化硅膠中吸附的溶劑或氣體，所以更容易發(fā)泡。再有，混入的固形材料的大小必須在突起高度和寬度以下，為了達(dá)到那樣的大小要預(yù)先進(jìn)行粉碎。
在第三十七實(shí)施例中，在突起上設(shè)有微細(xì)孔，在第三十八實(shí)施例中，在突起上設(shè)有溝，但利用這樣的結(jié)構(gòu)，在突起的表面上還容易形成垂直取向膜。圖159是表示制作帶有第三十八實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其它方法的圖。
如圖159(1)所示，使用在正交透鏡的作成中使用的光刻膠，靠近形成突起365和366。該光刻膠能夠改變因光的照射強(qiáng)度、燒結(jié)(烘烤)溫度、組成等產(chǎn)生的構(gòu)圖形狀，通過設(shè)定適當(dāng)?shù)臒Y(jié)條件，使突起崩潰如圖159(2)所示。隨后，如果涂敷垂直取向膜，那么如圖159(3)所示，由于突起20A的中央部分凹陷，所以良好地形成垂直取向膜22。在按1.5μm的厚度涂敷上述材料后，構(gòu)圖突起365和266，使寬度變?yōu)?μm，突起的間隔變?yōu)?μm。而且，在180℃下進(jìn)行10分鐘至30分鐘的烘烤。由此，融合兩個(gè)突起，如圖159(2)所示。通過控制烘烤的時(shí)間，得到期望的形狀。如果突起365和266的高度為0.5μm至5μm，寬度為2μm至10μm，間隔為0.5μm至5μm的范圍，那么融合兩個(gè)突起，但如果突起的高度在5μm以上，那么就影響單元厚度(液晶層的厚度)，在注入液晶上產(chǎn)生妨礙。此外，如果突起的寬度在2μm以下，那么突起的取向矯正力會(huì)下降。而且，如果突起的間隔在5μm以上，那么融合兩個(gè)突起就較難，而如果在0.5μm以下，，那么在中央部分就沒有凹槽。
以上，說明了第三十九實(shí)施例中相對(duì)于突起的取向膜材料的浸潤(rùn)性的改善處理，但突起是哪種圖形都可以，剖面形狀也不必是圓錐體型。而且，形成突起的材料也不限于光刻膠，只要能夠形成期望形狀的突起就可以。而且，如果考慮到在隨后的處理中形成化學(xué)的或物理的凹凸，那么作為材質(zhì)，不易軟剝離的可研磨的材質(zhì)較合適。作為適合該條件的材料，有光刻膠、黑色矩陣樹脂、彩色濾光片樹脂、涂層樹脂、聚酰亞胺等樹脂材料較合適。此外，如果有這樣的有機(jī)材料，那么利用研磨和UV照射，表面的改良(處理)就有可能。
按以上說明，在第三十九實(shí)施例中，由于改善了相對(duì)于突起表面的取向膜材料的浸潤(rùn)性，所以能夠防止在突起表面上未形成取向膜的故障，提高顯示品質(zhì)，同時(shí)提高良品率。
以往，為了防止由通過各象素間部分的漏光產(chǎn)生的對(duì)比度的下降，在各象素的周邊部分進(jìn)行設(shè)置黑色矩陣。圖160是表示設(shè)有黑色矩陣的以往例的屏結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，在彩色濾光片(CF)基板上，相對(duì)于RGB象素形成R(紅)濾光片39R、G(綠)濾光片39G、B(藍(lán))濾光片39B，在其上形成ITO電極12。而且，在各RGB象素的交界部分形成黑色矩陣34。在TFT基板17上，與ITO電極12一起形成數(shù)據(jù)總線、柵極總線或TFT元件33。在兩塊基板16和17之間，設(shè)置液晶層3。
圖161是表示本發(fā)明第四十實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖，圖162是表示第四十實(shí)施例的象素中突起圖形的圖。如圖所示，在CF基板16上形成R濾光片39R、G濾光片39G和B濾光片39B。在圖161中雖未示出，但如圖162所示，在CF基板16上形成第一實(shí)施例的液晶屏中設(shè)置的取向控制用的突起20A。該突起20A用遮光性材料制成。在各象素的周邊部分設(shè)有突起61，該突起61也預(yù)先用遮光性材料制成，具有黑色矩陣的功能。因此，不必象以往例那樣形成黑色矩陣34。具有該黑色矩陣功能的突起61能夠與突起20A同時(shí)形成，如果使用這樣的制作方法，能夠省去CF基板16作成時(shí)的黑色矩陣作成工序。再有，參考序號(hào)62是各象素的TFT部分，設(shè)有突起61也便于遮光該部分。
再有，在圖161中，在CF基板側(cè)設(shè)有突起20A和61，但在TFT基板17側(cè)設(shè)置突起20A和61兩者也可以。由此，不必考慮CF基板16與TFT基板粘接的錯(cuò)位，能夠使屏的開孔率和粘接工序的良品率有飛躍性地提高。在CF基板16側(cè)設(shè)有黑色矩陣的情況下，如果設(shè)計(jì)完全相同的TFT基板17的ITO電極13和CF基板16的開孔部分(無黑色矩陣的部分)，那么在屏制造工序中發(fā)生粘接錯(cuò)位的情況下，錯(cuò)位場(chǎng)所會(huì)引起漏光，不能獲得正常的顯示。通常，無論使用怎樣高精度的粘接裝置，累計(jì)誤差都在±5μm左右。因此，考慮到這部分的差額，通過較小地設(shè)計(jì)黑色矩陣的開孔，就不會(huì)發(fā)生這樣的問題。也就是說，由TFT基板17側(cè)的ITO電極13到達(dá)5～10μm左右的內(nèi)側(cè)，以覆蓋黑色矩陣。如果在TFT基板17側(cè)設(shè)置突起61，那么由于不受粘接錯(cuò)位產(chǎn)生的影響，所以能夠最大限度地提高開孔率。其效果是，屏的象素變得越小，那么清晰度就越提高，變得很大。例如，在本實(shí)施例中，使用象素ITO電極的尺寸為寬80μm，長(zhǎng)240μm的基板，但如果是以往的方式，那么由于要得到每5μm的余地，所以變?yōu)閷?0μm，長(zhǎng)230μm的開孔，象素的開孔面積為16100μm2。與此相對(duì)，在本實(shí)施例中，象素的開孔面積為19200μm2，開孔率改善為以往方式的約1.2倍。假如是該屏兩倍清晰度的顯示器，那么電極的尺寸為寬40μm，長(zhǎng)120μm，如果是以往方式，那么象素的開孔面積為3300μm2；按照本實(shí)施例，象素的開孔面積為4800μm2，約改善為1.5倍。這樣，清晰度約提高就越有效。
圖163是表示第四十一實(shí)施例的黑色矩陣(BM)圖形的圖。如前所述，在區(qū)域矯正裝置的部分產(chǎn)生漏光。如上所述，也可考慮利用在突起頂上附近存在的90°方位角不同的微小區(qū)域，但在突起的頂上附近，不能得到穩(wěn)定的取向時(shí)會(huì)產(chǎn)生漏光。因此，為了提高對(duì)比度等，期望遮光區(qū)域矯正裝置的部分。在遮光突起部分中，可考慮用遮光材料形成突起，但第四十一實(shí)施例是用黑色矩陣(BM)遮光區(qū)域矯正裝置部分。
如前所述，為了遮光TFT和單元電極及總線的邊界部分的漏光使用BM34，但在第四十一實(shí)施例中，在區(qū)域矯正裝置部分也設(shè)有該BM。由此，能夠遮光區(qū)域矯正裝置部分的漏光，使對(duì)比度提高。
圖164是第四十一實(shí)施例的屏的剖面圖。如圖所示，對(duì)應(yīng)于突起20A和20B、TFT33、總線(這里僅示出了柵極總線31)和單元電極13的間隙，設(shè)有BM34。
圖165是第四十二實(shí)施例的象素圖形。以往，顯示象素大致為正方形，把鄰接列的顯示象素按錯(cuò)位顯示象素的排列節(jié)距的1/2排列的三角形排列是已知的。在彩色液晶顯示裝置的情況下，形成按相互鄰接的三個(gè)象素13B、13G、13R為一組的彩色象素群。由于各象素為近似正方形的形狀，所以與1比3的長(zhǎng)方形的情況相比，即使突起的間隙變得很小，也容易使各方位上取向分隔的液晶分子的比例變得相等。這種情況下，數(shù)據(jù)總線能夠沿象素的周緣鋸齒狀地延伸。這樣，在整個(gè)基板上形成連續(xù)的突起或凹槽列，并進(jìn)行取向分隔的情況下，三角形排列是非常有效的。
下面說明的第四十三實(shí)施例，是利用具有取向控制用突起或第四十實(shí)施例的黑色矩陣功能的突起61作為隔板的實(shí)施例。如圖18所示，為了使兩塊基板間的距離(單元厚度)為預(yù)定值，使用隔板。圖166是表示以往例的屏結(jié)構(gòu)的圖，在象素的邊界部分配置隔板45，規(guī)定單元厚度。例如，隔板45是有預(yù)定直徑的球。
圖167是表示第四十三實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖，(1)表示第四十三實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)，(2)表示其變形例。如圖167(1)所示，在第四十三實(shí)施例的屏中，使象素周邊部分設(shè)置的突起64達(dá)到單元厚度，由突起64規(guī)定單元厚度。再有，在該圖中，突起64形成在TFT基板17側(cè)，但形成在CF基板16側(cè)也可以。利用構(gòu)成這樣的結(jié)構(gòu)，可不必設(shè)置隔板。再有，由于在該突起64部分沒有液晶，所以在垂直取向型的情況下，突起部分(單元保持部分)與外加電壓無關(guān)，時(shí)常變?yōu)楹谏@示。因此，不必需要黑色矩陣，也不必用具有遮光性的材料形成突起64，用透明材料制作它也可以。
圖167(1)所示的第四十三實(shí)施例中，用突起64規(guī)定了單元厚度，但也可用突起的形成精度來左右單元厚度的精度，與使用隔板的情況相比，精度會(huì)下降。實(shí)際上，按第十六實(shí)施例的情況制作屏的結(jié)果，可把單元厚度的離散控制在±0.1μm以內(nèi)，如果達(dá)到該水平，就沒有現(xiàn)狀中存在的那種特殊問題，在必要的情況下不用面對(duì)嚴(yán)密的單元厚度控制。圖167(2)所示的變形例是用于解決該問題的結(jié)構(gòu)。在圖167(2)所示的變形例中，在形成突起65的樹脂中混合涂敷隔板45，對(duì)它進(jìn)行構(gòu)圖并形成突起。在該變形例中，雖失去了不要隔板的第四十三實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)，但卻有能夠不受突起圖形的形成精度左右來規(guī)定單元厚度的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上，在圖167(2)的情況下制作屏的結(jié)果，單元厚度能夠達(dá)到±0.5μm的精度。此外，雖未改變必須有隔板，但由于在樹脂中混入隔板，把隔板與突起的樹脂同時(shí)配置在單元上，所以在再次屏化工序中不必散布隔板，處理工序不增加。
圖168也是第四十三實(shí)施例的變形例的圖，(1)是把圖167(1)的第四十三實(shí)施例中的突起64作為用遮光性材料制作的突起66，(2)是把圖167(2)的突起65作為用遮光性材料制作的突起67。如前所述，在圖167(1)和(2)中，用透明材料形成突起64或65，這些突起可充分起到黑色矩陣功能的作用，但用遮光性材料形成它的一方，可得到更完善的遮光性。
圖169也是表示第四十三實(shí)施例的變形例的圖，分別在CF基板16上形成突起68，在TFT基板17上形成突起69，通過接觸它們來規(guī)定單元厚度。對(duì)于效果，與第四十三實(shí)施例和其變形例相同。
在第四十三實(shí)施例和其變形例中，用象素周邊部分設(shè)置的突起規(guī)定單元厚度，但取向控制用的突起，也能夠例如用圖162的突起20A來規(guī)定單元厚度。
而且，在第四十實(shí)施例、第四十三實(shí)施例和第四十三實(shí)施例的變形例中，形成遍及整個(gè)象素的周邊部分的突起，但也可以僅在象素周邊部分的一部分形成突起。例如，用遮光性材料在各象素的TFT部分，即僅在圖162的參考序號(hào)62所示部分形成第四十一實(shí)施例和第四十一實(shí)施例的突起61、64～69。如前所述，在VA(Vertically Aligned)方式的ITO電極上不加電壓時(shí)顯示黑色的標(biāo)準(zhǔn)黑色模式的屏中，即使省略了黑色矩陣，也幾乎不會(huì)有漏光問題。因此，按照本實(shí)施例，用遮光性樹脂僅覆蓋TFT的部分，而不必設(shè)置在象素周邊部分的漏總線、柵極總線上。此外，如上所述，如果減去遮光部分，相應(yīng)地有利于提高開孔率。僅在TFT部分形成突起的結(jié)構(gòu)也可以用于圖167至圖169所示的第四十一實(shí)施例和其變形例中。
在第四十三實(shí)施例中，在黑色矩陣中具有隔板功能，但在沒有黑色矩陣和突起中沒有隔板功能的情況下，與以往同樣，在形成垂直取向膜一方的基板上，散布與單元厚度相等直徑的球狀隔板后，粘接另一基板。但是，如果在電極上形成突起，那么散布的隔板的一部分就處于突起上的位置。如果使隔板的直徑與沒有突起情況的單元厚度相等，那么由于突起上搭載的隔板，所以單元厚度變得比期望值大。而且，一旦在組裝后的屏上施加來自外部的力，那么如果隔板在突起上移動(dòng)，所以僅該部分的單元厚度變大，會(huì)產(chǎn)生顯示不均等問題。在下面說明的第四十四實(shí)施例中，通過考慮突起的厚度，預(yù)先減小隔板的直徑，從而不產(chǎn)生這樣的問題。
圖170是表示第四十四實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖，(1)表示組裝前的TFT基板17，(2)表示組裝前的CF基板16，(3)表示組裝后的狀態(tài)。如圖170(1)和(2)所示，在CF基板16的電極12上形成突起20A，而且預(yù)先形成垂直取向膜22，在TFT基板17的電極13上形成突起20B，并預(yù)先形成垂直取向膜22。突起20A和20B有相同的高度1μm，從屏面觀察時(shí)，是相互不交叉地進(jìn)行組裝。單元厚度是4μm，塑料制成的隔板85的直徑是從單元厚度中減去突起的高度，為3μm。如圖170(1)所示，在TFT基板17上按150～300個(gè)/mm2散布隔板85，粘接在TFT基板17上。如圖170(3)所示，使隔板85以某個(gè)概率處于突起20B上或20A下的位置。此概率是相對(duì)于突起20A和20B部分的整體面積的比例。按照?qǐng)D170(3)的狀態(tài)，按處于突起20B上或20A下位置的隔板和突起的厚度來矯正單元厚度。位于突起20A和20B以外部分的隔板45成為對(duì)單元厚度無影響的浮置隔板。由于用突起20A和20B矯正單元厚度，所以單元厚度基本上不會(huì)比期望值大。此外，在屏的使用中，即使突起部分以外的隔板向突起部分移動(dòng)，單元厚度也不變厚，即使突起部分的隔板向突起部分移動(dòng)，也只會(huì)變?yōu)楦≈酶舭濉?br> 圖171是表示隔板的散布密度與單元厚度關(guān)系的圖。如果使隔板的散布密度為100～500個(gè)/mm2，那么單元厚度就在4μm±0.5μm的范圍。
下面，圖173表示在屏上施加來自外部力的情況下產(chǎn)生的單元厚度不均和隔板散布密度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果，散布密度在150個(gè)/mm2以下時(shí)，相對(duì)于外力容易產(chǎn)生不均，而在300個(gè)/mm2以上時(shí)，相對(duì)于拉力容易產(chǎn)生不均。因此，散布密度最好為150～300個(gè)/mm2。
在液晶顯示屏的制造工序中，一邊取入離子性雜質(zhì)，同時(shí)液晶中包含的離子和從取向膜及突起材料、密封材料等中不斷熔出的離子又不斷混入液晶屏中。如果離子混入液晶屏中，那么為了使屏的電阻率下降，就要把屏上外加的有效電壓降低，成為發(fā)生顯示不均的原因。此外，離子的混入，還成為屏上發(fā)生顯示曬印的原因，而且還和電壓保持率的下降有關(guān)。這樣，由于離子混入屏中，會(huì)使液晶屏的顯示品質(zhì)和可靠性下降。
因此，在至此的實(shí)施例中說明的區(qū)域矯正裝置使用的電極上形成的介電體突起中，期望設(shè)有離子吸附能力。在具有離子吸附能力上有兩種方法。一種方法是照射紫外線，另一種方法是在突起材料中添加有離子吸附能力的材料。
如果照射紫外線，由于突起形成材料的表面能量上升，所以可提高離子吸附能力。表面能量γ用表面能量的極性項(xiàng)γp和表面能量的分散項(xiàng)γd之和來表示。極性項(xiàng)是正交靜功率產(chǎn)生的，分散項(xiàng)是依據(jù)范德瓦爾斯(Vande Waals)力產(chǎn)生的。如果照射紫外線，可造成結(jié)合能量較低部位的結(jié)合切斷，而切斷的地方與空氣中的氧結(jié)合。由此，表面的極化率增加，極性項(xiàng)變大，表面能量增大。如果分極的程度增加，那么使離子容易被吸附在表面上。也就是說，通過照射紫外線，可使突起表面具有離子吸附能力。在照射紫外線時(shí)，對(duì)突起僅進(jìn)行有選擇地照射就可以，但由于與基板表面的結(jié)合比還容易切斷突起形成材料的結(jié)合方，所以即使在整個(gè)屏表面照射紫外線，也只有突起變得具有離子吸附能力。在照射紫外線后，形成垂直取向膜。
作為具有離子吸附能力的材料，已知有離子交換樹脂、螯合劑、硅烷耦合劑、氧化硅膠、鋁、沸石等。其中，由于離子交換樹脂進(jìn)行離子交換，所以作為雜質(zhì)補(bǔ)充最初存在的離子，但由于放出替代它的其它離子，所以不適合添加在突起形成材料中。在具有螯合形成能力的材料中，由于沒有放出替代離子，存在具有補(bǔ)充離子能力的材料，所以期望使用這樣的材料。作為這樣的材料，有圖173所示化學(xué)式的冠醚和圖174所示化學(xué)式的穴狀配體。而且，鋁和沸石等無機(jī)材料也不放出離子，具有補(bǔ)充離子的能力。因此，使用這些材料。再有，由于僅在一種離子吸附材料中限定了被吸附的離子種類，所以組合使用吸附不同離子的材料也可以。
圖253表示在正型光刻膠中，形成寬度7.5μm、高度1.5μm、突起間的間隙15μm的突起列，進(jìn)行保持上述各種離子吸附能力的處理，測(cè)定制作的屏中初期離子密度和使用200小時(shí)后的離子密度(單位pc)的結(jié)果。在圖253中，在例C中照射1500mJ的紫外線，在例D中添加0.5wt％的冠醚，在例E中添加沸石，在例F中添加冠醚和沸石。再有，為了參考，表示了在不進(jìn)行保持離子吸附能力處理的情況下的比較例。在使用時(shí)，外加0.1Hz的10V三角波，測(cè)定時(shí)的溫度為50℃。根據(jù)該結(jié)果，無論離子吸附能力的有無，離子密度的初期值為大致相同的水平。但是，可以明白，200小時(shí)后的離子密度在未進(jìn)行處理時(shí)大幅度地增加，但如果進(jìn)行處理，那么增加就很少。
此外，對(duì)照射紫外線和未進(jìn)行任何處理的樣品進(jìn)行實(shí)際上500小時(shí)的運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，在未進(jìn)行處理情況下會(huì)發(fā)生曬印，而照射紫外線的樣品未發(fā)生曬印。
在第四十實(shí)施例中，披露了用黑色矩陣形成CF基板16側(cè)的突起圖形的結(jié)構(gòu)，后面會(huì)更詳細(xì)地說明。
如前所述，如果能夠利用以往工序在CF基板16上形成突起圖形，那么由于未追加新的工序，所以可以把用于突起圖形形成的成本抑制到最小限度。第四十五實(shí)施例是利用以往工序在CF基板16上形成突起圖形的實(shí)施例。
圖175是表示第四十五實(shí)施例的CF基板結(jié)構(gòu)的圖。如圖175(1)所示，在第四十五實(shí)施例中，在CF基板16上把彩色濾光片樹脂(CF樹脂)39R和39G(此外還有39B)形成在每個(gè)象素中。而且，在其上用黑色矩陣、CF樹脂、其它平坦化樹脂等適當(dāng)材料，在預(yù)定位置形成突起圖形50A，在它上面形成ITO(透明電極)12。黑色矩陣的材料并未特別限定，但為了形成突起，達(dá)到某個(gè)厚度是必要的，如果考慮到這些，期望使用樹脂。
圖175(2)是表示第四十五實(shí)施例的CF基板的變形例的圖，在CF基板16上，用黑色矩陣、CF樹脂、其它平坦化樹脂等適當(dāng)材料，在預(yù)定位置形成突起圖形50B。隨后，如果形成CF樹脂39R和39G，那么突起部分由于重疊CF樹脂，所以變得厚于原來的突起。在它上面形成ITO(透明電極)12。
按照第四十五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在CF基板的錯(cuò)位位置也能夠形成突起。
圖176是表示第四十六實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。在第四十六實(shí)施例中，在CF基板16的象素周邊部分，即CF樹脂39R、39G、39B和黑色矩陣34的接縫部分形成突起50，在TFT基板17上該接縫中間形成突起20B。因此，在CF基板16中，在各象素接縫的相對(duì)的一組邊上形成連續(xù)的突起，即形成直線狀突起圖形的情況下，在TFT基板的象素中心附近形成平行與該突起圖形的直線狀突起圖形。此外，在CF基板16中各象素的所有接縫的邊上形成連續(xù)突起的情況下，由于變?yōu)閳D80和圖81所示的圖形，所以在TFT基板17上，在象素中心附近形成四角錐狀的突起。
按照第四十六實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)能夠有各種各樣的狀態(tài)。下面，說明第四十六實(shí)施例的CF基板結(jié)構(gòu)例。
從圖177至圖182，是表示第四十六實(shí)施例的CF基板結(jié)構(gòu)例的圖。在圖177(1)中，在CF樹脂39R和39G之間設(shè)有黑色矩陣(BM)34，以比CF樹脂厚來形成BM34，在其上形成ITO電極12。BM34的部分變?yōu)橥黄?。這種情況下，期望也用樹脂等形成BM34。
在圖177(2)中，在CF基板12上用金屬等形成較薄的BM34，在其上用CF樹脂39R、39F形成彩色濾光片后，隨后用CF樹脂39R形成突起70，并形成ITO電極12。
在圖178(1)中，在CF基板12上用金屬等形成較薄的BM34，在其上用CF樹脂39R、39F形成彩色濾光片后，用BM34和CF樹脂以外的樹脂、例如在平坦化材料中使用的樹脂形成突起71，隨后形成ITO電極12。這種情況下，與圖177(1)同樣，以厚于CF樹脂來形成平坦化材料。
在圖178(2)中，用樹脂等形成CF基板12上突起厚度部分的BM34，在用可重疊在BM34上的CF樹脂39R、39G形成彩色濾光片后，隨后形成ITO電極12。重疊在BM34上的CF樹脂部分作為突起。
在圖179(1)中，在CF基板12上用金屬等形成較薄的BM34，在其上形成CF樹脂39R后，形成可重疊在CF樹脂39R上的CF樹脂39G，隨后形成ITO電極12。CF樹脂的重疊部分作為突起。在突起部分上，由于有BM34，不能通過光，所以哪種彩色濾光片樹脂在上面都可以。按照該結(jié)構(gòu)，由于在形成彩色濾光片的工序中能夠形成突起，所以工序沒有增加。
在圖179(2)中，按圖177(1)形成，使平坦化材料71與CF樹脂39R、39G的一部分能夠重疊。平坦化材料71與CF樹脂重疊的部分作為突起。由此，能夠使平坦化材料71達(dá)到較薄的突起的高度部分。
以上的結(jié)構(gòu)是在突起上形成ITO電極，在電極上有突起的結(jié)構(gòu)，而下面說明在ITO電極上用絕緣材料形成突起的例子。
在圖180中，在CF基板16上用CF樹脂39R、39G形成彩色濾光片后，隨后形成ITO電極12，在其上用BM34形成突起。這種情況下工序也沒有增加。
在圖181(1)中，在CF基板16上形成較薄的BM34后，形成ITO電極12，在其上用CF樹脂39R、39G形成彩色濾光片。此時(shí)，重疊CF樹脂39R、39G作為突起。這種情況下工序也沒有增加。
在圖181(2)中，在CF基板16上形成較薄的BM34后，在其上用CF樹脂39R、39G形成彩色濾光片，隨后形成ITO電極12，在其上用平坦化材料形成突起50E。
在圖182(1)中，在CF基板16上形成ITO電極12后，在其上用CF樹脂39R、39G形成彩色濾光片，用BM34形成突起。
在圖182(2)中，在CF基板16上形成較薄的BM34后，在其上用CF樹脂39R、39G形成彩色濾光片，使平坦化材料50F表面平坦。在其上形成ITO電極12，隨后形成BM34，作為突起。
圖183和圖184是說明第四十七實(shí)施例中彩色濾光片(CF)基板的制造工序的圖。該CF基板有作為區(qū)域矯正裝置的突起。
如圖183(1)所示，預(yù)備玻璃基板16。接著，如圖183(2)所示，在玻璃基板16上涂敷1.3μm的負(fù)型的CF藍(lán)色濾光片用樹脂(B樹脂富士ハント制造CB-7001)39B’。如圖183(3)所示，使用圖示的光掩模370，按照光刻法，在藍(lán)色(B)象素部分、BM部分和突起20A部分形成B樹脂。接著，如圖183(4)所示，涂敷紅色濾光片用樹脂(B樹脂富士ハント制造CR-7001)39R’，使用光掩模371，按照光刻法，在紅色(R)象素部分、BM部分和突起20A部分形成R樹脂。再有，如圖183(5)所示，涂敷綠色濾光片用樹脂(G樹脂富士ハント制造CG-7001)39G’，使用光掩模372，按照光刻法，在綠色(G)象素部分、BM部分和突起20A部分形成G樹脂。通過以上工序，與B、G、R的各象素部分對(duì)應(yīng)的彩色濾光片(CF)樹脂僅形成一層，在BM部分和突起20A上重疊形成三層B、G和R樹脂。B、G和R樹脂重疊三層的部分變?yōu)閹缀醪煌腹獾暮谏糠帧?br> 接著，用旋轉(zhuǎn)器涂敷約1.5μm的透明平坦化樹脂(日立化成制造HP-1009)，在230℃的烘箱中進(jìn)行一小時(shí)后焙烘后，由掩模濺射成膜ITO膜。接著，如圖183(6)所示，用旋轉(zhuǎn)器涂敷約1.0～1.5μm的黑色正型光刻膠(東京應(yīng)化制造CFPR-BKP)后，進(jìn)行預(yù)烘烤，從玻璃基板16的背面穿過CF樹脂，用包含365nm波長(zhǎng)的紫外線進(jìn)行1000mJ/mm2曝光。B、G和R樹脂的三層重疊部分，由于紫外線的透射率比其它部分低，所以未達(dá)到曝光的閾值。而且，如果用堿性顯象液進(jìn)行顯象，那么由于形成未曝光的BM34和突起20A，所以在230℃的烘箱中進(jìn)行一小時(shí)后焙烘。并且，形成垂直取向膜22，完成CF基板。
圖185是粘接完成如上述制作的CF基板16和TFT基板17的液晶屏的剖面圖。在TFT基板17上，作為區(qū)域矯正裝置，在象素電極13上設(shè)有縫隙21，在其上形成垂直取向膜22。參考序號(hào)40是柵極保護(hù)膜和溝道保護(hù)膜。再有，在必須遮光的部分，重疊BM34和B、G及R三層樹脂，遮光性是良好的。此外，CF基板16的突起20A和TFT基板17的縫隙21分隔液晶的取向，可得到良好的視角特性和較高的動(dòng)作速度。
如以上的說明，在第四十七實(shí)施例中，在作為CF基板的區(qū)域矯正裝置形成突起20A和BM34的情況下，由于不必進(jìn)行圖形曝光，能夠由背面曝光來構(gòu)圖，所以突起20A和BM34的形成工序變得簡(jiǎn)單，可降低成本，提高良品率。
再有，在第四十七實(shí)施例中，在CF的形成中使用顏料分散法，但也同樣適用于染色法和用腐蝕形成在聚酰亞胺中分散顏料的非感光性光刻膠的情況，不必進(jìn)行突起20A和BM34的構(gòu)圖。此外，在第四十七實(shí)施例中，在突起20A和BM34部分重疊了三層CF樹脂，但如果適當(dāng)?shù)剡x擇背面曝光時(shí)的照射光波長(zhǎng)和照射能量，那么重疊兩層也可以。
在第四十七實(shí)施例中，在CF基板上未構(gòu)圖形成與BM同時(shí)作為區(qū)域矯正裝置的突起，但當(dāng)然也適用于不形成突起僅形成BM的情況。在第四十八實(shí)施例是按照與第四十七實(shí)施例同樣的方法不形成突起而形成BM的實(shí)施例。
圖186是說明第四十八實(shí)施例中CF基板的制造工序的圖，圖187是表示第四十八實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
第四十八實(shí)施例，是在與突起對(duì)應(yīng)的部分不重疊CF樹脂，僅在與BM對(duì)應(yīng)的部分重疊CF，形成BM突起381。接著，不進(jìn)行平坦化，而是如圖186(1)所示，成膜ITO膜12，以預(yù)定的厚度、例如涂敷約2.0μm～2.5μm的上述黑色正型光刻膠380。在其上通過背面曝光顯象，可得到在圖186(2)所示的BM381上重疊BM光刻膠380的屏。用BM突起381和BM光刻膠380兩者構(gòu)成BM。
通過粘接這樣的CF基板和TFT基板，制作如圖187(1)所示的屏。圖187(2)是圖187(1)的虛線圓部分的放大圖，BM光刻膠380接觸TFT基板17，用BM突起381和BM光刻膠380兩者規(guī)定基板間的距離。也就是說，BM突起381和BM光刻膠380起到隔板的作用。
如以上說明，在第四十八實(shí)施例中，在不必對(duì)BM構(gòu)圖工序變得簡(jiǎn)單方面，由于BM起到隔板的作用，所以不必設(shè)置隔板。再有，在第四十八實(shí)施例中，使用正型光刻膠，由背面曝光不進(jìn)行構(gòu)圖形成BM，但如果按照光刻法，使用負(fù)型、正型兩方的光刻膠也可以。此外，即使不是黑色，由于作為區(qū)域矯正裝置的突起和隔板的作用，所以在第四十七實(shí)施例中當(dāng)然也有效。
下面，說明在第四十八實(shí)施例中把重疊CF樹脂的突起381原樣作為BM利用的例子。
圖188是說明第四十八實(shí)施例的CF基板的制造工序的圖，圖189是表示第四十八實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
如圖188(1)所示，在BM部分重疊三層CF樹脂，形成幾乎不透光的突起381。接著，如圖188(2)所示，用旋轉(zhuǎn)器涂敷約1.5μm的上述平坦化樹脂，在230℃下進(jìn)行一小時(shí)后焙烘后，形成ITO膜12。而且，如圖188(3)所示，涂敷約1.0～1.5μm的正型光刻膠(シプレイフア-イ-スト公司制造SC-1811)，預(yù)干燥后用光刻法形成突起20A。重疊三層的B、G和R的CF樹脂的突起381，由于幾乎不透光，所以起到BM的作用。把這樣完成的CF基板16通過粘接TFT基板16和隔板45，完成圖189所示的屏。
根據(jù)第四十七實(shí)施例，在第四十九實(shí)施例中，說明了重疊CF樹脂形成BM的例子，但夾持負(fù)型液晶的VA方式的液晶顯示裝置有標(biāo)準(zhǔn)黑色，無外加電壓的非象素部分幾乎不透光。因此，遮光非象素部分的BM在標(biāo)準(zhǔn)白色的情況下即使有成為問題的光透射率也能夠使用。也就是說，BM如果有某種較低程度的光透射率也可以。第五十實(shí)施例是著眼于這點(diǎn)簡(jiǎn)單進(jìn)行CF基板的制造的實(shí)施例，把一種CF樹脂、具體地說把B樹脂作為BM使用。即使這樣，也不會(huì)產(chǎn)生顯示品質(zhì)的問題。
圖190是說明第五十實(shí)施例的CF基板的制造工序的圖，圖191是表示第五十實(shí)施例的屏結(jié)構(gòu)的圖。
如圖190所示，在玻璃基板上形成R、G(富士ハント公司制造CR-7001、CG-7001)兩色的CF樹脂后，由旋轉(zhuǎn)涂料器或滾輪涂料器涂敷負(fù)型B感光性樹脂(富士ハント公司制造CB-7001)，并進(jìn)行預(yù)干燥。隨后，由玻璃基板16的背面，用包含365nm波長(zhǎng)的紫外線進(jìn)行300mJ/cm2曝光，用堿性顯象液(富士ハント公司制造CD)顯象，在230℃的烘箱中進(jìn)行一小時(shí)后續(xù)干燥。之后，成膜ITO膜，并且形成垂直取向膜。也就是說，除形成R、G的CF樹脂的部分以外，形成B樹脂。因此，通過形成BM，在必須遮光的部分，如果不能形成R、G的CF樹脂，那么在必須遮光的部分形成B樹脂。
如圖191(1)所示，在必須遮光的總線31、32部分和TFT部分形成作為BM的B樹脂。再有，圖191(2)是放大圖191(1)虛線圓部分的圖，如圖所示，通過把箭頭所示的CF側(cè)遮光部分(B樹脂)382的寬度、在TFT基板17的總線31、32的寬度上粘接兩塊基板時(shí)的界限①變成增加的寬度，還能夠獲得高開孔率。
在第五十實(shí)施例中，一般來說，由于感光波長(zhǎng)的g、h、i線的透射率為B樹脂＞R樹脂＞G樹脂，所以最后形成B樹脂，但如果最后形成曝光感度較高的(曝光量不小也可以)CF樹脂、感光波長(zhǎng)透射率較高的CF樹脂，那么在已經(jīng)形成的樹脂上有最終形成色的樹脂殘留不易發(fā)生的效果。
并且，在第一顏色上使用曝光裝置的位置校準(zhǔn)標(biāo)志識(shí)別容易的顏色(在透射光中，一般來說B＞R＞G)樹脂，與象素圖形同時(shí)形成校準(zhǔn)標(biāo)志也有效。
圖192是表示第五十一實(shí)施例的CF基板結(jié)構(gòu)的圖。在以往的液晶顯示裝置中，在玻璃基板16上形成金屬膜的BM34，在其上形成CF樹脂，在它上面再形成ITO膜。與此相對(duì)，在第五十一實(shí)施例中，在ITO膜上形成BM。
在第五十一實(shí)施例中，如至此說明的實(shí)施例，在玻璃基板16上構(gòu)圖并形成CF樹脂。根據(jù)需要，涂敷透明平坦化材料也可以。接著，成膜透明的ITO膜12，在它上的圖示部分形成遮光膜383。例如，通過掩模濺射0.1μm左右的ITO膜12，在其上成膜0.1μm左右的作為遮光膜的Cr。而且，在遮光層上，用旋轉(zhuǎn)涂敷法等涂敷方法均勻地涂敷厚度1.5μm左右的光刻膠，進(jìn)行遮光膜圖形的曝光、顯象、腐蝕、剝離，形成遮光膜383。由于遮光膜383是Cr有導(dǎo)電性，與ITO膜12的接觸面積也較大，所以有降低整個(gè)基板的ITO膜12阻抗的效果。再有，ITO膜12和遮光膜383的形成，用什么方法都可以。例如，按照以往的方法，在ITO膜12成膜后，經(jīng)退火，進(jìn)行基板清洗，成膜Cr膜；但在第五十一實(shí)施例中，能夠在一裝置內(nèi)連續(xù)進(jìn)行ITO膜12和Cr膜的成膜，由于能夠消減清洗工序，所以能夠使工序簡(jiǎn)略化。因此，能夠消減成膜裝置，還能夠使裝置小型化。
圖193是表示第五十一實(shí)施例的CF基板的變形例的圖。在圖193(1)中，形成三個(gè)CF樹脂后，在CF樹脂的邊界部分的溝上形成其它樹脂384后，形成ITO膜12和遮光膜383。在圖193(2)中，與圖190說明的第五十實(shí)施例同樣，在形成兩個(gè)CF樹脂39R和39G后，涂敷1.5μm左右的B樹脂，進(jìn)行背面曝光，經(jīng)顯象形成平坦的表面。在其上形成ITO膜和遮光膜383。如果這樣，由于CF層的表面平坦，所以沒有ITO膜的斷線，而且能夠使整個(gè)基板的ITO膜12的阻抗較低。
再有，作為遮光膜383下的樹脂384或39B，如果使用反射率較低的著色樹脂，那么遮光部分的反射率會(huì)降低，能夠使液晶顯示裝置的外光反射成為更低的反射。而且，作為遮光膜383下的樹脂384或39B，如果使用透射率較低的著色樹脂，那么遮光部分的透射率會(huì)變低，能夠使液晶顯示裝置高對(duì)比度。
此外，按照?qǐng)D193(2)的結(jié)構(gòu)，由于形成CF樹脂34B時(shí)不必進(jìn)行構(gòu)圖，所以不必使用該部分高價(jià)構(gòu)圖曝光裝置，能夠使設(shè)備投資較少，并能夠降低成本。
圖194是表示第五十一實(shí)施例的變形例的圖，通過在遮光膜上涂敷的光刻膠中混入預(yù)先控制液晶層厚度的隔板，在光刻膠構(gòu)圖后，在形成任意形狀的遮光膜上形成隔板45。由此，可不需要隔板的散布工序。
圖195是表示第五十二實(shí)施例的CF基板的圖。在該實(shí)施例中，對(duì)于第五十一實(shí)施例，在ITO膜12上成膜Cr，在其上涂敷光刻膠后，在構(gòu)圖曝光遮光膜383時(shí)，把起到區(qū)域矯正裝置作用的突起部分也一起構(gòu)圖。而且，在進(jìn)行顯象和腐蝕后，不剝離光刻膠，就原樣殘留著。由此，在CF基板16上形成作為起到區(qū)域矯正裝置作用的絕緣性的突起387。使用這樣的CF基板，可實(shí)現(xiàn)圖196所示結(jié)構(gòu)的屏。
如在第四十七實(shí)施例等的說明，在CF基板16中，在形成CF層后，涂敷基樹脂等平坦化劑使表面平坦后，形成ITO膜的電極12。但是，為了工序的簡(jiǎn)略化，有省略該工序的情況。把沒有這種平坦化層的基板稱為無外涂層的CF基板。如果以無外涂層形成電極12，那么會(huì)產(chǎn)生下面的問題。由于在各CF間的部分產(chǎn)生凹槽，在濺射ITO膜的情況下，在濺射方向上的各向異性，所以在各CF的平坦部分ITO膜較密地附著，而在各CF間的凹槽部分，ITO膜會(huì)原樣附著。因此，在凹槽部分附著的ITO膜有比平坦部分ITO膜大的間隙。
因此，在CF基板上涂敷或印刷垂直取向膜的情況下，從涂敷/印刷開始后到預(yù)固化(烘烤)之間在取向膜中包含的溶劑從溝部分進(jìn)入CF層。即使進(jìn)行預(yù)干燥，進(jìn)入的溶劑也殘留在內(nèi)部，在組裝后可露出的取向膜表面上產(chǎn)生凹凸等。如果產(chǎn)生凹凸，那么會(huì)發(fā)生顯示不均。如第五十一實(shí)施例，如果在各CF間的溝中設(shè)有鉻等遮光層，那么由此能夠防止取向膜溶劑對(duì)CF層的進(jìn)入。在下面說明的第五十二實(shí)施例中，為了防止取向膜溶劑對(duì)CF層的進(jìn)入，利用在各CF間的溝中設(shè)置的樹脂作為突起。
圖254是表示第五十二實(shí)施例的CF基板制作方法的圖。圖254(1)表示無外涂層的CF基板，形成RGB的各CF層，在邊界部分的下面形成遮光膜34，在上面形成電極用的ITO膜12。如圖254(2)所示，涂敷正型光抗蝕劑389。如圖254(3)所示，從玻璃基板側(cè)照射紫外線，進(jìn)行顯象；如圖254(4)所示，在遮光膜34部分形成突起390。突起390防止垂直取向膜涂敷時(shí)溶劑對(duì)CF層的浸入。而且，在組裝后，具有作為在象素邊界上設(shè)置的CF基板側(cè)的突起20A的功能。
以上，說明了本發(fā)明液晶顯示裝置的屏結(jié)構(gòu)，下面說明采用這樣的屏的應(yīng)用例。
圖197是使用本發(fā)明液晶顯示裝置的制品例，圖198是表示該制品的結(jié)構(gòu)的圖。如圖198所示，在液晶屏100上有顯示面111，如上所述，其視角特性良好，不僅從正面，而且從較大角度的斜方向，能夠用高對(duì)比度不產(chǎn)生灰度等級(jí)反向下以良好的品質(zhì)觀察被顯示的圖象。在液晶屏100的后面，設(shè)有光源114，和把來自光源114的照明光用于均勻照明在液晶屏110的光的光箱113。
如圖197所示，在該制品中，顯示屏110的部分可旋轉(zhuǎn)，根據(jù)用途，可作為橫式顯示器使用，也可作為縱式顯示器使用。因此，設(shè)有檢測(cè)45度以上傾斜的開關(guān)，通過檢測(cè)該開關(guān)的狀態(tài)，可進(jìn)行切換成作為橫式顯示器進(jìn)行顯示，還是作為縱式顯示器顯示器進(jìn)行顯示。為了進(jìn)行這種切換，必須有從90度不同方向進(jìn)行圖象顯示幀存儲(chǔ)器中顯示數(shù)據(jù)的讀出機(jī)構(gòu)等，由于該技術(shù)是眾所周知的，所以這里省略說明。
下面，說明把本發(fā)明的液晶顯示裝置用于這種制品情況下的優(yōu)點(diǎn)。在以往的液晶顯示裝置中，由于視野角較窄，如果變?yōu)檩^大的顯示畫面，那么相對(duì)于周邊部分會(huì)產(chǎn)生視野角變大，不易看見周邊部分的問題。但是，采用本發(fā)明的液晶顯示裝置，即使有較大的視野角，也不會(huì)發(fā)生不能看見沒有灰度等級(jí)反向的高對(duì)比度顯示的問題。在如圖197所示的制品中，對(duì)應(yīng)于顯示畫面長(zhǎng)方向的周邊部分，視野角變大。因此，在這樣的制品中不能使用液晶顯示裝置，但如果是本發(fā)明的液晶顯示裝置，由于視野角較大，所以能夠采用。
在至此說明的實(shí)施例中，表示了把取向主要分隔成以四個(gè)每90°方位不同的區(qū)域和主要分隔成兩個(gè)每90°方位不同的區(qū)域的裝置，下面，考察在本發(fā)明中采用它們的情況。在把取向分隔成每90°方位不同的四個(gè)區(qū)域的情況下，由于幾乎對(duì)于所有方向都可得到良好的視角特性，所以不論把取向的方向設(shè)定在哪兒，也不會(huì)發(fā)生問題。例如，把圖46所示的突起圖形相對(duì)于畫面進(jìn)行如圖199(1)所示的配置的情況下，由于可良好地看見顯示的視角在左右方向和上下方向上都為80°以上，所以經(jīng)過旋轉(zhuǎn)，突起圖形變得向右也不會(huì)發(fā)生特別的問題。
與此相對(duì)，在把取向分隔成180°方位不同的兩個(gè)區(qū)域的情況下，取向分隔方向的視角特性被改善，但在其90°的不同方向幾乎未改善視角特性。因此，在需要左右方向和上下方向基本相等的視角特性情況下，如圖199(2)所示，期望突起圖形偏向畫面上傾斜的方向。
下面，簡(jiǎn)單說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造工序。一般來說，液晶屏的制造工序如圖200所示，按基板的清洗工序501、柵極電極形成工序502、工作層連續(xù)膜形成工序503、元件分離工序504、保護(hù)膜形成工序505、象素電極形成工序506和組裝工序508的順序進(jìn)行，但如果要形成絕緣性的突起，那么在象素電極形成工序506后，設(shè)置突起形成工序507。
如圖201所示，突起形成工序由光刻膠涂敷工序511、燒結(jié)涂敷的光刻膠的預(yù)烘烤工序512、為殘留突起部分進(jìn)行曝光的突起圖形曝光工序513、除去突起以外部分的顯象工序514、和燒結(jié)殘留的突起的后焙烘工序215構(gòu)成。如在第一實(shí)施例中的說明，在此后的工序中進(jìn)行的取向膜形成工序中，光刻膠與取向膜有可能產(chǎn)生反應(yīng)，在后焙烘工序515中，考慮到這種情況，期望在某個(gè)高溫下進(jìn)行燒結(jié)。這種情況下，如果突起的剖面呈傾斜的圓錐狀，那么還可增加取向的穩(wěn)定性。
在形成作為區(qū)域矯正裝置的凹槽的情況下，也按大致相同的工序進(jìn)行，但在電極中形成縫隙的情況下，在圖200的象素電極形成工序506中，由于在象素電極上形成設(shè)有縫隙的圖形也可以，所以不需要突起形成工序507。
圖201所示的例子是用感光性光刻膠形成突起圖形情況的例子，還能夠用印刷形成突起圖形。圖202是表示用凸版印刷形成突起圖形的方法的圖。如圖202所示，把突起圖形形成在APR樹脂制成的易彎曲的凸版604上，把它固定在稱為版體的較大滾輪603的表面上。版體與無缺口滾輪605、輔助機(jī)構(gòu)滾輪606和印刷臺(tái)602連動(dòng)旋轉(zhuǎn)。如果突起形成用的聚酰亞胺樹脂溶液用分配器607在無缺口滾輪605上滴下，那么由輔助機(jī)構(gòu)滾輪606拉伸，在無缺口滾輪605上均勻地展開，把展開的樹脂溶液復(fù)印在凸版604上，在凸版604的凸部上復(fù)印的溶液復(fù)印在印刷臺(tái)602上的基板609上。此后，進(jìn)行燒結(jié)等處理。除此之外用印刷形成的微小圖形的方法被進(jìn)行各種實(shí)用化，如果使用這些方法能夠形成突起圖形，那么能夠用低成本形成突起圖形。
下面，說明粘接上下基板后對(duì)液晶屏的液晶注入處理。如圖18中的說明，在液晶屏的組裝工序中，在粘接CF基板和TFT基板后，注入液晶；但VA型TFT方式的LCD的單元厚度較窄，液晶注入的時(shí)間變得較長(zhǎng)；但由于設(shè)有突起使液晶注入的時(shí)間較長(zhǎng)，所以期望盡可能縮短液晶注入的時(shí)間。
圖203是表示液晶噴射注入裝置結(jié)構(gòu)的圖。雖省略了該裝置的詳細(xì)說明，但在液晶屏100的液晶注入口連接注入連接件615，從液晶脫泡加壓箱614中供給液晶。與此同時(shí)，在液晶的排氣口連接排氣連接件618，用排氣用的真空泵620對(duì)液晶屏100內(nèi)減壓，使液晶注入容易。從排氣口排出的液晶用液晶收集器619與氣體分離。
在第一實(shí)施例中，如圖18所示，突起20為直線狀，偏向與屏100長(zhǎng)邊平行的方向。因此，液晶的注入口102設(shè)置在與突起20垂直的屏的短邊，排氣口103設(shè)置在與設(shè)置注入口102對(duì)面?zhèn)鹊亩踢吷?。同樣地，如圖204(1)和(2)所示，在突起20為直線，偏向與屏100的短邊平行的方向的情況下，期望把液晶的注入口102設(shè)置在與突起20垂直的屏的長(zhǎng)邊上，把排氣口103設(shè)置在與設(shè)置注入口102對(duì)面?zhèn)鹊拈L(zhǎng)邊上。此外，如圖205所示，在突起20為鋸齒狀的情況下，如圖206所示，期望把液晶的注入口102設(shè)置在與突起20延伸方向垂直的屏的邊上，把排氣口103設(shè)置在與設(shè)置注入口102對(duì)面?zhèn)鹊倪吷稀?br> 其中，在液晶注入時(shí)會(huì)有氣泡混入，如果混入氣泡，那么會(huì)造成顯示不良。在使用負(fù)型液晶和垂直取向膜的情況下，無外加電壓時(shí)變?yōu)楹谏@示，即使在液晶中混入氣泡，由于該部分變?yōu)楹谏@示，所以在該狀態(tài)下不能發(fā)現(xiàn)氣泡的混入。因此，在電極上外加電壓進(jìn)行白色顯示，通過沒有黑色顯示部分來確認(rèn)沒有氣泡的混入。但是，由于在液晶的注入口附近沒有電極，所以即使在該部分混入氣泡也不能發(fā)現(xiàn)。如果在該部分混入氣泡，那么恐怕由于經(jīng)過什么擴(kuò)散會(huì)使顯示品質(zhì)下降，所以還必須發(fā)現(xiàn)注入口附近的氣泡。因此，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，如圖207所示，在顯示區(qū)域121和黑色矩陣34的外側(cè)的注入口附近也設(shè)有電極120，即使在該部分，也能夠檢出氣泡的混入。
如上所述，使用突起、凹槽和縫隙等區(qū)域矯正裝置的VA方式的液晶顯示裝置，由于不必進(jìn)行研磨處理，所以可大幅度地降低生產(chǎn)工序中的污染。因此，具有能夠省略清洗工序的優(yōu)點(diǎn)。但是，使用負(fù)型(n型)液晶，與通常使用的正型液晶相比，耐有機(jī)物的污染性較弱，特別是對(duì)聚氨酯系樹脂和表皮較弱，會(huì)產(chǎn)生引起顯示不良的問題?？梢哉J(rèn)為，顯示不良是因?yàn)楸晃廴镜囊壕У碾娮杪氏陆档脑颉?br> 因此，首先調(diào)查多大的聚氨酯系樹脂和表皮會(huì)變成顯示不良。圖208是VA方式的液晶屏。在兩塊基板16和17上形成垂直取向膜后，在一塊基板上放置幾個(gè)大小為10μm左右的聚氨酯系樹脂，在另一塊基板上粘接形成隔板45、其它密封材料101，經(jīng)注入液晶制作屏。其結(jié)果，聚氨酯系樹脂700由熱和單元厚度(單元間隙)形成，把面積擴(kuò)寬為寬15μm的角，以聚氨酯系樹脂700為中心，在0.5～2mm的范圍內(nèi)可確認(rèn)有因液晶污染造成的顯示不良。
圖209表示變化聚氨酯系樹脂700的大小，調(diào)查液晶污染區(qū)域大小的結(jié)果。在屏上如果0.3mm角以內(nèi)的顯示以上沒有問題，那么聚氨酯系樹脂的大小就必須在5μm角以下。對(duì)表皮也是如此。
如上所述，聚氨酯系樹脂和表皮使液晶的電阻率下降，它是發(fā)生顯示不良的原因。調(diào)查聚氨酯系樹脂的混入量與電阻率下降的關(guān)系。圖210是表示假設(shè)柵極處于打開狀態(tài)，圖211所示的液晶象素的等效電路頻率依賴性的計(jì)算結(jié)果的圖。曲線表示在液晶象素的等效電路中，阻抗為9.1×109、9.1×1010、9.1×1011、9.1×1012情況下相對(duì)于頻率的有效電壓的變化。從中可明白，液晶阻抗值的下降會(huì)產(chǎn)生有效電壓的下降。在涉及實(shí)際顯示的1～60Hz頻率范圍中，可以明白，在三位數(shù)以上的電阻率的下降中，會(huì)發(fā)生顯示以上。
圖211和圖212是表示在假設(shè)液晶象素處于保持電荷狀態(tài)，阻抗為9.1×109、9.1×1010、9.1×1011、9.1×1012情況下，把一次積蓄的電荷在多少時(shí)間內(nèi)放電的圖。再有，作為參考，表示了僅存在取向膜情況的例子。由于取向膜的阻抗較大，時(shí)間常數(shù)較大，所以幾乎不產(chǎn)生放電現(xiàn)象。圖212表示放大圖211的0.2s以下的部分。從中可以明白，液晶阻抗如果低于兩位數(shù)以上，在60Hz下就開始表現(xiàn)出發(fā)黑。
從以上可以明白，如果聚氨酯系樹脂和表皮產(chǎn)生的阻抗下降2～3位數(shù)，那么就會(huì)出現(xiàn)問題。
接著，苯基聚氨酯進(jìn)入液晶后，經(jīng)過10秒鐘的超聲波，隨后放置，測(cè)定澄清液的電阻率。從該結(jié)果可以明白，聚氨酯系樹脂的混入量的摩爾比為1/1000左右時(shí)電阻率有位數(shù)程度的下降。
從以上可以明白，如果使聚氨酯系樹脂和表皮的混入量在摩爾比1/1000以下，那么顯示不均就處于不發(fā)生的水平上。
使聚氨酯系樹脂和表皮的混入量在上述水平以下時(shí)，有必要使制造液晶屏的潔凈室內(nèi)的聚氨酯系樹脂和表皮的浮置水平達(dá)到與上述水平對(duì)應(yīng)的潔凈度。而且，在組裝工序前，設(shè)有用純水清洗基板表面的工序。
以上，說明了用區(qū)域矯正裝置分隔液晶取向的VA方式的液晶顯示屏的實(shí)施例。如上所述，作為提高視角特性的方法，使用相位差濾光片是公知的。下面，說明在如圖55所示的一象素內(nèi)，按相等的比例四分隔液晶的取向方向的VA方式的液晶顯示屏中采用的相位差濾光片的特性和配置的實(shí)施例。
圖213是表示VA方式液晶屏基本結(jié)構(gòu)的圖。如圖213所示，通過在兩塊基板上形成的電極12和13之間夾持液晶，可實(shí)現(xiàn)液晶屏，在兩側(cè)配置吸收軸相互垂直的兩塊偏振板11和15。這里使用的液晶屏，是形成垂直取向膜，使用有負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶，使如圖所示的上基板12和下基板13的研磨方向改變180°，相對(duì)于偏振板11和15的吸收軸呈45°的VA方式的液晶顯示屏。在該裝置中，圖214表示從傾斜到80°的所有方位觀看屏?xí)r的等對(duì)比度曲線，圖215表示在8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。從這些結(jié)果中可以明白，在0°、90°、180°、270°的方位上對(duì)比度較低，在相當(dāng)寬的視角范圍內(nèi)發(fā)生灰度等級(jí)反向。
圖217表示使用由如圖216所示、如圖55所示的突起圖形形成的兩塊液晶基板91和92構(gòu)成的液晶屏的液晶顯示裝置中等對(duì)比度曲線，圖218表示在8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。因此，與以往的VA方式相比，對(duì)于灰度等級(jí)的改善仍不充分，對(duì)于對(duì)比度來說，可以說沒怎么改善。
本申請(qǐng)人對(duì)于特愿平8-41926號(hào)、以其優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)的特愿平9-29455號(hào)和特愿平8-259872號(hào)中由研磨產(chǎn)生取向分隔的VA方式的液晶顯示裝置，披露了通過設(shè)置相位差濾光片來改善視角特性的建議。但是，對(duì)于用突起、凹槽、象素電極的縫隙進(jìn)行取向分隔的情況，未談及什么。
下面，說明在利用在電極中設(shè)置縫隙，能夠在各象素內(nèi)進(jìn)行取向分隔的VA方式的液晶顯示裝置中，通過設(shè)置相位差濾光片進(jìn)行進(jìn)一步改善情況的條件。
首先，在本發(fā)明使用的相位差濾光片中，參照?qǐng)D219來說明。如圖219所示，當(dāng)濾光片表面內(nèi)方向的折射率為nx、ny，厚度方向的折射率為nz時(shí)，在本發(fā)明中使用的相位差濾光片中，nx、ny≥nz的關(guān)系成立。
其中，把nx＞ny＝nz關(guān)系成立的相位差濾光片稱為具有濾光片表面內(nèi)光學(xué)正一軸性濾光片，下面把該濾光片簡(jiǎn)單稱為正一軸性濾光片。把折射率nx、ny內(nèi)較大方的方向稱為滯相軸。這種情況下，根據(jù)nx＞ny把x方向稱為滯相軸。如果相位差濾光片的厚度為d，通過穿過該正一軸性濾光片，在表面內(nèi)方向就產(chǎn)生R＝(nx-ny)d的相位差。下面，稱為負(fù)一軸性濾光片的相位差的情況是指厚度方向的相位差。
而且，把nx＞ny＞nz關(guān)系成立的相位差濾光片稱為具有雙軸性的相位差濾光片，下面把該濾光片簡(jiǎn)稱為雙軸性濾光片。在這種情況下，根據(jù)nx＞ny把x方向稱為滯相軸。如果相位差濾光片的厚度為d，那么濾光片表面內(nèi)方向的相位差是(nx-ny)d(但是，nx＞ny時(shí))，濾光片厚度方向的相位差是((nx+ny)/2-nz)。
圖220是表示本發(fā)明第五十二實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
在面對(duì)基板91和92一方的CF基板的液晶側(cè)，形成彩色濾光片和共用電極(接地電極)，在面對(duì)另一方的TFT基板的液晶側(cè)上，形成TFT元件、總線和象素電極。
在面對(duì)基板91和92的液晶側(cè)，由復(fù)制印刷涂敷垂直取向材料，通過180℃下的燒結(jié)形成垂直取向膜。在垂直取向膜上，由旋轉(zhuǎn)器涂敷正型感光保護(hù)材料，通過預(yù)烘烤、曝光、后焙烘，形成圖55所示的突起圖形。
通過直徑3.5μm的隔板粘接基板91和92，封入有負(fù)介電常數(shù)的液晶材料，形成液晶屏。
如圖220所示，按第一偏振板11、第一正一軸性濾光片94、構(gòu)成液晶屏的兩塊基板91和92、第二正一軸性濾光片94、第二偏振板15的順序配置第五十二實(shí)施例的液晶顯示裝置。再有，進(jìn)行使第一正一軸性濾光片94的滯相軸與第一偏振板11的吸收軸垂直，第二正一軸性濾光片94的滯相軸與第二偏振板15的吸收軸垂直的配置。
圖221表示在第五十二實(shí)施例中，第一和第二正一軸性濾光片94的相位差R0和R1分別為110nm的情況的等對(duì)比度曲線，圖222表示在8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。通過比較圖221和圖222可明顯看出，獲得高對(duì)比度的范圍大幅度地?cái)U(kuò)大，在全范圍內(nèi)未產(chǎn)生灰度等級(jí)反向，視角特性被大幅度地改善。
其中，在圖220的結(jié)構(gòu)中，把第一和第二正一軸性濾光片94的相位差R0和R1進(jìn)行各式各樣的變化，并調(diào)查視角特性。調(diào)查的方法是，圖223表示的變化R0和R1，在屏的右上(45°方位)、左上(135°方位)、左下(225°方位)、右下(315°方位)，求出對(duì)比度變?yōu)?0的角度，在R0和R1的坐標(biāo)上用線連接其角度變?yōu)橥恢档腞0和R1的點(diǎn)的等高線曲線。再有，屏的右上、左上、左下、右下的等高線曲線是同一曲線?？梢哉J(rèn)為，這是由于使用圖55所示的突起圖形，因取向分隔使四個(gè)區(qū)域相等的緣故。
在圖217中，在45°、135°、225°、315°的方位，對(duì)比度變?yōu)?0的角度是39°，在圖223中，在對(duì)比度變?yōu)?0的角度變?yōu)?9°以上的R0和R1的組合中，可以說有使用相位差濾光片的效果。在圖223中，對(duì)比度變?yōu)?0的角度為39°以上的情況是在R0和R1中滿足以下條件時(shí)。
R1≤450nm-R0、R0-250nm≤R1≤R0+250nm、0≤R0和0≤R1此外，在實(shí)用范圍內(nèi)變化液晶單元的延遲Δn·d，并且在0°～90°的范圍內(nèi)變化扭轉(zhuǎn)角，同樣地求出R0和R1的最佳條件結(jié)果，可以確認(rèn)未改變上述條件。
圖224是表示本發(fā)明第五十三實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
與第五十二實(shí)施例的不同在于，在第一偏振板11和液晶屏之間配置兩塊第一和第二正一軸性濾光片94，兩塊正一軸性濾光片94以滯相軸相互垂直，與第一偏振板11鄰接的第二正一軸性濾光片的滯相軸與第一偏振板11的吸收軸垂直來配置。
圖225表示在第五十三實(shí)施例中，第一和第二正一軸性濾光片94的相位差R0和R1分別為110nm和270nm情況下的等對(duì)比度曲線，圖226表示8灰度等級(jí)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。通過比較圖221和圖222可明顯看出，獲得高對(duì)比度的范圍大幅度地?cái)U(kuò)大，在全范圍內(nèi)未產(chǎn)生灰度等級(jí)反向，視角特性被大幅度地改善。
與第五十二實(shí)施例同樣，圖227表示在圖224的結(jié)構(gòu)中，把第一和第二正一軸性濾光片94的相位差R0和R1進(jìn)行各式各樣變化，并調(diào)查視角特性的結(jié)果。圖227所示的特性，與圖225相同，以對(duì)比度變?yōu)?0的角度作為R0和R1坐標(biāo)中等高線曲線。因此，對(duì)比度變?yōu)?0的角度為39°以上的情況是在R0和R1中滿足以下條件時(shí)。
2R0-170nm≤R1≤2R0+280nm、R1≤-R0/2+800nm、0≤R0和0≤R1此外，在第五十三實(shí)施例中也在實(shí)用范圍內(nèi)變化液晶單元的延遲Δn·d，并且也在0°～90°的范圍內(nèi)變化扭轉(zhuǎn)角，可以確認(rèn)未改變上述條件。
圖228是表示本發(fā)明第五十四實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
與第五十二實(shí)施例的不同在于，在液晶屏和第一偏振板11之間配置第一負(fù)一軸性濾光片95，在液晶屏與第二偏振板15之間配置第二負(fù)一軸性濾光片95。
在第五十四實(shí)施例中，與第五十二實(shí)施例同樣，圖229表示在圖228的結(jié)構(gòu)中，把第一和第二正一軸性濾光片95的厚度方向的相位差R0和R1進(jìn)行各式各樣變化，并調(diào)查視角特性的結(jié)果。圖229所示的特性，與圖223相同，以對(duì)比度變?yōu)?0的角度作為R0和R1坐標(biāo)中等高線曲線。因此，對(duì)比度變?yōu)?0的角度為39°以上的情況是在R0和R1中滿足以下條件時(shí)。
R0+R1≤500nm其中，在第五十四實(shí)施例中也在實(shí)用范圍內(nèi)變化液晶單元的延遲Δn·d，調(diào)查Δn·d與最佳條件上限的關(guān)系。圖230表示其結(jié)果。因此，如果液晶單元的Δn·d為RLC，那么各相位差濾光片的相位差之和的最佳條件是1.7×RLC+50nm以下。
此外，該條件是有關(guān)對(duì)比度的特性，而同樣地，對(duì)于灰度等級(jí)反向，也檢討最佳條件。與對(duì)比度的情況同樣，圖26表示在圖228的結(jié)構(gòu)中，把第一和第二負(fù)一軸性濾光片95的厚度方向的相位差R0和R1進(jìn)行各式各樣變化，求出產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的角度，在R0和R1坐標(biāo)上的等高曲線。在圖218中產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的角度為52°。圖231中，在產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的角度變?yōu)?2°以上的R0和R1的條件下，可以說有灰度等級(jí)反向的相位差濾光片的效果。圖231中，對(duì)于灰度等級(jí)反向的角度變?yōu)?2°以上的R0和R1，是滿足以下條件時(shí)。
R0+R1≤345nm接著，在實(shí)用范圍內(nèi)變化液晶單元的延遲Δn·d，調(diào)查Δn·d與最佳條件上限的關(guān)系。圖232表示其結(jié)果。因此，最佳條件的上限是在不依賴與液晶單元Δn·d下大致固定，各相位差濾光片的相位差之和的最佳條件是350nm以下。
如果期望對(duì)比度變?yōu)?0的角度在50°以上，并考慮灰度等級(jí)和實(shí)用液晶單元的Δn·d，那么期望各相位差濾光片的相位差之和在30nm以上270nm以下。
此外，可以明白，在0°到90°的范圍內(nèi)變化扭轉(zhuǎn)角，有同樣的調(diào)查結(jié)果，在最佳條件上沒有變化。
第五十五實(shí)施例是在圖228的第五十四實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)中，除去第一和第二負(fù)一軸性濾光片95的一個(gè)。
圖233表示在第五十五實(shí)施例中，一塊負(fù)一軸性濾光片95的相位差為200nm情況的等對(duì)比度曲線，圖234表示8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。通過比較圖217和圖218可以明白，獲得高對(duì)比度的范圍大幅度地?cái)U(kuò)大，產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的范圍也大幅度地縮小，使視角特性大幅度地改善。此外，檢討了對(duì)比度變?yōu)?0的最佳條件和灰度等級(jí)反向的最佳條件，可以明白，如果使用帶有與第五十四實(shí)施例的負(fù)一軸性濾光片的相位差之和對(duì)應(yīng)的相位差的一塊負(fù)一軸性濾光片也可以。
從第五十六實(shí)施例到第五十八實(shí)施例，是組合使用正一軸性濾光片和負(fù)一軸性濾光片的實(shí)施例，對(duì)配置方法有各種變形例，但可以明白，都有第五十六實(shí)施例到第五十八實(shí)施例所示結(jié)構(gòu)的效果。
圖235是表示本發(fā)明第五十六實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
與第五十二實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，使用負(fù)一軸性濾光片95代替在液晶屏與第一偏振板11間配置的第一正一軸性濾光片94。
圖236表示在第五十六實(shí)施例中，正一軸性濾光片94的濾光片表面內(nèi)方向的相位差R0為150nm，負(fù)一軸性濾光片95的厚度方向的相位差R1為150nm情況的等對(duì)比度曲線，圖237表示8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。通過比較圖217和圖218可以明白，獲得高對(duì)比度的范圍大幅度地?cái)U(kuò)大，產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的范圍也大幅度地縮小，使視角特性大幅度地改善。
在第五十六實(shí)施例中也檢討了對(duì)比度的最佳條件。圖238表示有關(guān)對(duì)比度的最佳條件。圖238所示的內(nèi)容與圖223相同。
圖239是表示本發(fā)明第五十七實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
與第五十二實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，在液晶屏和第一偏振板11之間，配置正一軸性濾光片94，在該正一軸性濾光片94和第一偏振板11之間配置負(fù)一軸性濾光片95。以與第一偏振板11的吸收軸垂直來配置正一軸性94的滯相軸。
圖240表示在第五十七實(shí)施例中，正一軸性濾光片94的濾光片表面內(nèi)方向的相位差R0為50nm，負(fù)一軸性濾光片95的厚度方向的相位差R1為200nm情況的等對(duì)比度曲線，圖241表示8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。通過比較圖217和圖218可以明白，獲得高對(duì)比度的范圍大幅度地?cái)U(kuò)大，產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的范圍也大幅度地縮小，使視角特性大幅度地改善。
在第五十七實(shí)施例中也檢討了對(duì)比度的最佳條件。圖242表示有關(guān)對(duì)比度的最佳條件。圖242所示的內(nèi)容與圖223相同。
圖243是表示本發(fā)明第五十八實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
與第五十二實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，在液晶屏和第一偏振板11之間，配置負(fù)一軸性濾光片95，在該負(fù)一軸性濾光片95和第一偏振板11之間配置正一軸性濾光片94。以與第一偏振板11的吸收軸垂直來配置正一軸性94的滯相軸。
圖244表示在第五十八實(shí)施例中，正一軸性濾光片94的濾光片表面內(nèi)方向的相位差R1為150nm，負(fù)一軸性濾光片95的厚度方向的相位差R0為150nm情況的等對(duì)比度曲線，圖245表示8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。通過比較圖217和圖218可以明白，獲得高對(duì)比度的范圍大幅度地?cái)U(kuò)大，產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的范圍也大幅度地縮小，使視角特性大幅度地改善。
在第五十八實(shí)施例中也檢討了對(duì)比度的最佳條件。圖242表示有關(guān)對(duì)比度的最佳條件。圖242所示的內(nèi)容與圖223相同。
圖247是表示本發(fā)明第五十九實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的圖。
與第五十二實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，在液晶屏和第一偏振板11之間，在表面內(nèi)方向的折射率為nx、ny，厚度方向的折射率為nz時(shí)，配置有nx、ny≥nz關(guān)系的相位差濾光片96，除去液晶屏和第二偏振板15間的正一軸性濾光片94。以與第一偏振板11的吸收軸垂直來配置相位差濾光片96。
圖248表示在第五十九實(shí)施例中，以相位差濾光片96的x軸為滯相軸，即nx＞ny，濾光片表面內(nèi)方向的相位差為55nm，厚度方向的相位差RYZ為190nm情況的等對(duì)比度曲線，圖249表示8灰度等級(jí)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的視角區(qū)域。通過比較圖217和圖218可以明白，獲得高對(duì)比度的范圍大幅度地?cái)U(kuò)大，產(chǎn)生灰度等級(jí)反向的范圍也大幅度地縮小，使視角特性大幅度地改善。
其中，定義RXZ＝(nx-nz)d、RYZ＝(ny-nz)d。在第五十九實(shí)施例中也檢討對(duì)于對(duì)比度來說把RXZ和RYZ進(jìn)行各式各樣變化的最佳條件。圖250表示有關(guān)對(duì)比度的最佳條件。圖250所示的內(nèi)容除R0和R1分別對(duì)應(yīng)RXZ和RYZ外是相同的。根據(jù)這些結(jié)果，對(duì)比度變?yōu)?0的角度為39°以上的情況是在RXZ和RYZ滿足以下條件時(shí)。
RXZ-250nm≤RYZ≤RXZ+150nm、RYZ≤-RXZ+1000nm、0≤RYZ、0≤RXZ如果相位差濾光片96的表面內(nèi)方向的相位差為R0，厚度方向的相位差為R1，那么由于R0＝(nx-ny)d＝RXZ-RYZ...(nx≥ny時(shí))R0＝(nynx)d＝RYZ-RXZ...(ny≥nx時(shí))R1＝((nx+ny)/2-nz)d＝(RXZ-RYZ)/2的關(guān)系成立，所以有關(guān)RXZ、RYZ的最佳條件可如下寫出。
R0≤250nm、R1≤500nm也就是說，在表面內(nèi)的相位差為250nm以下，厚度方向的相位差為500nm以下時(shí)，期望以與鄰接的偏振板的吸收軸垂直來配置雙軸性相位差濾光片的滯相軸。
在使用范圍內(nèi)變化液晶單元的延遲Δd·n，調(diào)查Δd·n與最佳條件的上限關(guān)系的結(jié)果，可以明白，表面內(nèi)方向的相位差的最佳條件是在不依賴液晶單元的Δd·n下，正常為250nm以下。另一方面，厚度方向的相位差的最佳條件則依賴液晶單元的Δd·n。圖251表示液晶單元的Δd·n與厚度方向相位差的最佳范圍的上限關(guān)系。由此，厚度方向相位差的最佳條件是，如果液晶單元的Δd·n為RLC，那么就在1.7×RLC+50nm以下。
再有，在圖251的結(jié)構(gòu)中，同樣調(diào)查在液晶屏的一側(cè)或兩側(cè)的第一偏振板11或第二偏振板15之間的至少其中一個(gè)上，配置多塊相位差濾光片96的結(jié)構(gòu)中的最佳條件?？梢悦靼?，其結(jié)果，各相位差濾光片96表面內(nèi)方向的相位差分別在250nm以下，并且各相位差濾光片96的厚度方向的相位差之和在1.7×RLC+50nm以下的情況是最佳條件。
此外，在0°～90°的范圍內(nèi)變化扭轉(zhuǎn)角，同樣調(diào)查最佳條件，但各自的最佳條件沒有變化。
作為濾光片63，可考慮正一軸性濾光片(nx＞ny＝nz)、負(fù)一軸性濾光片(nx＝ny＞nz)、雙軸性濾光片(nx＞ny＞nz)，單獨(dú)使用其中任何一個(gè)或分別組合使用的情況都可以。
以上，說明了在面對(duì)構(gòu)成液晶屏的兩塊基板的液晶側(cè)設(shè)置突起列，并在象素內(nèi)進(jìn)行取向分隔情況的最佳相位差濾光片的條件，但在用凹槽和象素電極的縫隙進(jìn)行取向分隔的情況中，以同樣的條件也能夠改善視角特性。
此外，在本說明書中的偏振板是作為理想的偏振板論述的。因此，在實(shí)際的偏振板結(jié)構(gòu)中使用的、帶有保護(hù)偏振光鏡的濾光片(TAC濾光片)的相位差(厚度方向的相位差通常約50nm)應(yīng)該與帶有本發(fā)明相位差濾光片的相位差進(jìn)行合成處理是當(dāng)然的。
也就是說，在TAC濾光片中，利用具備本發(fā)明的條件，在外表上可能失去相位差濾光片的配設(shè)，但這種情況下，不用說，TAC濾光片起到與本發(fā)明應(yīng)該追加的相位差濾光片相同的作用。
以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明除此外還有各種變形，特別是突起圖形和形狀等，按照適用的液晶顯示裝置，可得到各種變形例。
以上，說明了把本發(fā)明用于TFT型液晶顯示裝置的實(shí)施例，但本發(fā)明也適合用于除此之外的液晶顯示裝置。例如，也可以用于不是TFT、作為反射型使用的MOS-FET方式的LCD，和作為有源元件的MIM元件等使用二極管的方式中，即使TFT方式，能夠適用于使用非晶硅情況和使用多晶硅的情況。此外，不僅適用于透射型的LCD，而且也適用于反射型和等離子體尋址。
以往的TN形LCD有視角范圍較窄的問題，改良視角特性的IPS型LCD又有響應(yīng)速度不充分不能用于動(dòng)畫顯示等問題，而按照本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)解決這些問題，有IPS型LCD的視角特性，同時(shí)有超過TN型LCD響應(yīng)速度的LCD。而且，在各自的基板上由于僅設(shè)置突起和凹槽就能夠?qū)崿F(xiàn)，所以在制造方面也能夠容易實(shí)現(xiàn)。再有，不需要以往的TN型和IPS型中所必需研磨工序和研磨后的清洗工序。由于這些工序是產(chǎn)生取向不良的原因，所以還有提高良品率和制品可靠性的效果。
而且，通過使用按說明的條件下的相位差濾光片，能夠大幅度地改善視角特性。特別是在最佳條件下，在寬視野角下有高對(duì)比度，也不產(chǎn)生灰度等級(jí)反向。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于包括具有象素電極的TFT基板，與上述TFT基板相對(duì)的對(duì)置基板，配置在上述彩色濾光片基板和上述對(duì)置基板之間、具有負(fù)型介電常數(shù)各向異性的液晶；上述象素電極包括用于矯正液晶的取向的縫隙，在上述TFT基板或上述對(duì)置基板上，從上述TFT基板的面法向觀察時(shí)，在與上述縫隙的至少一部分重迭的位置上形成的遮光裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述遮光裝置是設(shè)置在上述TFT基板上的輔助電容電極的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述遮光裝置是設(shè)置在上述對(duì)置基板上的黑色矩陣的至少一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述縫隙包括沿第一方向延伸的線形成分和沿與上述第一方向不同的方向延伸的線形成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述遮光裝置具有沿上述縫隙延伸方向延伸的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述對(duì)置基板具有用于矯正液晶的取向的取向矯正裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述象素電極包括被前縫隙分割的多個(gè)部分電極、以及電連接上述多個(gè)部分電極的連接部分。
全文摘要
一種液晶顯示裝置，其特征在于配置有帶象素電極的TFT基板、與上述TFT基板相向的對(duì)置基板、配置在上述彩色濾光片基板和上述對(duì)置基板之間，具有負(fù)型介電常數(shù)各向異性的液晶；上述象素電極包括用于矯正液晶的取向的縫隙，從上述TFT基板的面法向觀察時(shí)，在上述TFT基板或上述對(duì)置基板上在與上述縫隙的至少一部分重迭的位置上形成遮光裝置。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK101042509SQ20061014360
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月12日
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