專利名稱：場序ocb模式半透射反射型液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠進行利用外光反射的反射顯示和利用背光的透射顯示顯示的兩者的半透射反射型液晶顯示裝置，更詳細地說，涉及在反光顯示部和透光顯示部的液晶層厚度不同的雙間隙(デュァルギャツプ)型半透射反射型液晶顯示裝置中，最好為OCB模式的取向膜的結(jié)構(gòu)技術(shù)。
背景技術(shù)：
在液晶顯示裝置領(lǐng)域，強烈要求降低功率消耗，也迫切要求盡量增大像素區(qū)域，提高顯示的亮度。因此，已實用化了在整個有源矩陣基板上形成厚膜的絕緣層、在該絕緣膜的上面形成反射型像素電極的液晶顯示裝置。這樣，由于在絕緣膜上面設(shè)置像素電極的結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置中，可以采用在絕緣膜下層設(shè)置的掃描線或信號線等和在上層設(shè)置的像素電極之間不產(chǎn)生電短路的結(jié)構(gòu)，所以可在大的面積上形成像素電極，以便重疊在這些布線上。這樣一來，把薄膜晶體管(Thin Film Tranistor，以下簡稱為TFT)等開關(guān)元件和掃描線、信號線的形成區(qū)域包括在內(nèi)，幾乎全都可以作為用于顯示的像素區(qū)域，能夠提高數(shù)值孔徑(開口率)，獲得明亮的顯示。
并且，由于僅依靠利用反射型像素電極的液晶顯示方式，不能夠在暗處使用，所以廣泛采用在液晶顯示裝置中同時設(shè)置背光、能夠使反射型液晶顯示裝置局部透射顯示的結(jié)構(gòu)的半透射反射型液晶顯示裝置。(參見專利文獻1、2)。
在前述的半透射反射型液晶顯示裝置中，采用雙間隙型結(jié)構(gòu)，即在一個像素內(nèi)制作反射顯示區(qū)域和透射顯示區(qū)域；將反射顯示區(qū)域的單元間隙作成透射顯示區(qū)域的單元間隙的一半左右。這是因為，在反射顯示區(qū)域內(nèi)，在從外部射入的光到達觀察者之前的期間內(nèi)，2次通過液晶層，與此相比，在透射顯示區(qū)域內(nèi)，光僅通過液晶層1次就到達觀察者，所以，若設(shè)定為相同的液晶層厚度，則在透射顯示區(qū)域和反射顯示區(qū)域內(nèi)光學條件不同，能夠防止色調(diào)(色味)和對比度等變化。
但是，把反射顯示區(qū)域和透射顯示區(qū)域制作在一個像素內(nèi)的結(jié)構(gòu)中，若進一步采用雙間隙結(jié)構(gòu)，則必須在一個像素內(nèi)使反射顯示區(qū)域和透射顯示區(qū)域的液晶分別處于最佳取向狀態(tài)。但在雙間隙結(jié)構(gòu)中，所謂每個區(qū)域液晶層厚不同是在反射顯示區(qū)域和透射顯示區(qū)域具有臺階高差的結(jié)構(gòu)，所以必須使有臺階高差的各區(qū)域的取向膜具有最佳取向特性。
近幾年，為了使液晶顯示裝置具有寬的視場角和高速響應(yīng)性，正在研究一種所謂OCB(Optical Compensated Birefringence光學補償雙折射)的顯示方式。該OCB方式的液晶顯示裝置中，必須把上下基板的取向膜的預(yù)傾方向作為相同方向，使液晶彎曲取向，同時對能夠彎曲取向的液晶單元另外附設(shè)補償薄膜。
<專利文獻1>日本專利公開2000-171794號公報；<專利文獻2>日本專利第3235102號公報。
但是，若前述雙間隙結(jié)構(gòu)的半透射反射型液晶顯示裝置中適用前述的OCB模式液晶顯示裝置，則必須對每個微細的像素，把預(yù)傾方向不同的取向膜分別在具有臺階的透射顯示區(qū)域和反射顯示區(qū)域并分別設(shè)置，設(shè)置最佳取向膜本身就非常困難。
例如，在形成上述預(yù)傾方向不同的取向膜的情況下，必須進行以下復(fù)雜的微細加工處理，即在形成了一端取向膜而使全像素區(qū)域內(nèi)形成特定的取向狀態(tài)之后，除去使取向狀態(tài)不同的相當于每個像素的各區(qū)域的取向膜，再次把另外的取向膜形成到每個區(qū)域內(nèi)。在把像素分割成多個的微細區(qū)域內(nèi)，分開形成各不相同的預(yù)傾角的取向膜的制造工序復(fù)雜，在大量生產(chǎn)的情況下難度增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述情況而提出的方案，其目的在于提供這樣一種容易制造的場序半透射反射型液晶顯示裝置，即利用雙間隙結(jié)構(gòu)在具有反光顯示部和透光顯示部的半透射反射型液晶顯示裝置中也能夠?qū)崿F(xiàn)OCB模式方式和場序方式。
本發(fā)明是一種場序OCB模式半透射反射型液晶顯示裝置，其特征在于具有在對置設(shè)置的基板之間封入了液晶的OCB模式液晶板，在上述一邊的基板的液晶層側(cè)的面和上述另一邊的基板的液晶層側(cè)的面上，分別形成電極和取向膜，上述另一邊的基板的電極的一部分作為反光性的像素電極，在上述像素電極的一部分形成透射部，在該透射部形成區(qū)域形成透明電極來作為透光顯示部，上述反光性像素電極形成區(qū)域作為反光顯示部，并且，采用多間隙結(jié)構(gòu)，即在上述反光性像素電極下面，設(shè)置比上述透光顯示部的絕緣層厚的絕緣層，上述反光顯示部的液晶層的厚度比上述透光顯示部的液晶層的厚度大，另一方面，上述一邊的基板上的取向膜作為表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜；設(shè)置在上述另一邊的基板的反光顯示部上的取向膜作為垂直取向型預(yù)傾角的取向膜；上述另一邊的基板的透光顯示部的取向膜作為表現(xiàn)小于等于10°預(yù)傾角的取向膜；與上述透光顯示部對應(yīng)的上述一邊的取向膜的預(yù)傾的方向、以及與上述透光顯示部對應(yīng)的上述另一邊的基板的取向膜的預(yù)傾方向成為相同方向。
本發(fā)明中，上述一邊的基板的表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜、以及上述另一邊的基板的透光顯示部的表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜，在對其間的液晶上加電場時，使液晶分子按照促進彎曲取向的方向取向。
其特征在于構(gòu)成表現(xiàn)上述小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜的高分子膜具有沿第1方向重復(fù)的微細的轉(zhuǎn)印凹凸形狀、以及與上述第1方向交叉的沿第2方向重復(fù)的微細的轉(zhuǎn)印凹凸形狀，至少沿第2方向重復(fù)的微細的凹凸形狀的各凸部的剖面形狀是左右非對稱的。
本發(fā)明的特征在于上述反光顯示部的垂直取向型取向膜，由至少在表面賦予了形狀各向異性的高分子膜構(gòu)成。
本發(fā)明的特征在于由于上述一邊的基板的反光顯示部的表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜、以及上述另一邊的基板的反光顯示部的垂直取向型取向膜產(chǎn)生的取向限制力，在所述兩個取向膜之間存在的液晶的取向近似于在加電場時，在上述透光顯示部彎曲取向的液晶中，從上述一邊的基板到液晶層中央部的取向狀態(tài)。
發(fā)明效果利用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)具有透光顯示部和反光顯示部、并能夠進行透射顯示和反射顯示的多間隙結(jié)構(gòu)，即能夠在場序方式的液晶顯示裝置中實現(xiàn)能高速響應(yīng)的OCB模式的顯示方式。
因為用凹凸形狀的取向膜實現(xiàn)表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜，所以能夠采用通過凹凸形狀轉(zhuǎn)印的形成方法，在此情況下，即使對每個微細的像素分割的反光顯示部和透光顯示部，也能夠很容易地制作取向膜。
作為表現(xiàn)小于等于10°預(yù)傾角的取向膜，可以采用錨環(huán)能量在前述范圍內(nèi)的。并且，作為表現(xiàn)小于等于10°預(yù)傾角的取向膜，在第1方向和第2方向上可以采用非對稱形狀的凹凸形狀，這樣液晶容易取向成彎曲取向狀態(tài)。
在反光顯示部中，利用表現(xiàn)小于等于10°預(yù)傾角的取向膜和垂直取向型取向膜的組合，對反光顯示部的液晶能夠近似于這樣取向，即在加電場時，在上述透光顯示部彎曲取向的液晶中，從上述一邊的基板到液晶層中央部的液晶的取向狀態(tài)，在此情況下，加電場時反光部的液晶能夠順利地彎曲取向。


圖1是表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的主要部分的剖面圖。
圖2是表示在液晶板內(nèi)具有背光(back light)和前光(front light)的狀態(tài)的斜視圖。
圖3是由背光和液晶板構(gòu)成本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示上述液晶顯示裝置的薄膜晶體管部分和透明電極的設(shè)置結(jié)構(gòu)的一例的平面概要圖。
圖5是表示上述液晶顯示裝置的像素電極部分的平面概要圖。
圖6是表示上述液晶顯示裝置的像素電極部分上形成的反射面形狀的斜視圖。
圖7是表示圖1的液晶顯示裝置所具有的取向膜的斜視圖。
圖8是沿圖7的取向膜的第2方向的凹凸的剖面圖。
圖9是表示在圖1所示的結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置中透光顯示部和反光顯示部中的不加電場時的液晶取向狀態(tài)的說明圖。
圖10是表示在圖1所示結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置中透光顯示部和反光顯示部中的加電場時的液晶取向狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式
以下參照附圖，詳細說明涉及本發(fā)明的液晶顯示裝置的第1實施方式。
在以下的全部附圖中，為了便于理解附圖，對各構(gòu)成要素的厚度和尺寸等的比率等，適當加以區(qū)別進行表示。
圖1～圖8表示本發(fā)明的透光型液晶顯示裝置的第1實施方式，該方式的半透射型液晶顯示裝置A如圖2所示，從結(jié)構(gòu)上具有作為主體的OCB模式的液晶板1、設(shè)置在該液晶板1的背面?zhèn)鹊谋彻釨L、以及設(shè)置在液晶板1的上面?zhèn)鹊那肮釬L。而且，上述背光BL從結(jié)構(gòu)上能夠使R(紅)、G(綠)、B(藍)3原色的光分時發(fā)光，從背光BL發(fā)出的分時的光透射液晶板1能夠使用戶看見。并且，液晶板1的上面?zhèn)鹊那肮釬L也同樣地能夠使R(紅)、G(綠)、B(藍)3原色的光分時發(fā)光，從前光FL發(fā)出的分時發(fā)出的光入射到液晶板1內(nèi)，并由液晶板1進行反射，能夠使用戶看見該反射光。
<液晶板的結(jié)構(gòu)>
上述液晶板1如圖3所示，在結(jié)構(gòu)上具有形成有開關(guān)元件的一側(cè)的有源矩陣基板(下基板另一邊的基板)2、與其相對地設(shè)置的對面?zhèn)鹊幕?上基板一邊的基板)3、以及在這些基板2、3之間由基板2、3和密封材料4包圍并夾持的作為光調(diào)制層的液晶層5。也就是說，上述結(jié)構(gòu)的基板2、3借助于墊片(未圖示)而保持在互相離開一定距離的狀態(tài)下，并且，如圖2所示，通過在基板周圍部分以矩形框狀涂敷的熱固性密封材料4，粘接成一個整體。
有源矩陣基板2如圖1、圖4或圖5所示，在由玻璃或塑料等構(gòu)成的透明的基板主體6上，分別在行方向(圖4、圖5的x方向)和列方向(圖4、圖5的y方向)上，相互電絕緣地形成多條掃描線7和信號線8，在各掃描線7和信號線8的交叉部附近形成有TFT(開關(guān)元件)10。
在上述基板主體6上，可將形成像素電極11的區(qū)域、形成TFT10的區(qū)域、以及形成掃描線7和信號線8的區(qū)域，分別稱為像素區(qū)域、元件區(qū)域、和布線區(qū)域。
本實施方式的TFT10具有反交錯型結(jié)構(gòu)，從作為主體的基板主體6的最下層部分開始，依次形成；柵電極13、柵絕緣膜15、i型半導體層14、源電極17和漏電極18，在i型半導體層14上，在源電極17和漏電極18之間形成了腐蝕阻止層9。
也就是說，掃描線7的一部分延長而形成柵電極13，在覆蓋這些的柵絕緣層15上，俯視時橫跨柵電極13地形成島狀半導體層14，在該i型半導體層14的兩端側(cè)的一邊上，隔著n型半導體層16而形成源電極17；在另一邊上隔著n型半導體層16而形成漏電極18。
并且，在由掃描線7和信號線8包圍的矩形狀的各區(qū)域的中央部側(cè)，形成有由ITO等透明電極材料構(gòu)成的透明電極19，并使其直接位于基板主體6上。所以，這些透明電極19形成在與前述的柵電極13同一面位置上。這些透明電極19直接與前述源電極17一端的連接部17a連接，所述連接部17a以置于這些透明電極19的一端19a上的方式連接，并且這些透明電極19形成為俯視時的長方形狀。該透明電極19如圖3所示，形成的大小是長度稍短于由掃描線7和信號線8包圍的矩形狀區(qū)域的縱長尺寸，寬度相當于上述矩形狀區(qū)域的橫向尺寸的數(shù)分之一。
基板主體6除用玻璃外，還可由合成樹脂等絕緣性透明基板構(gòu)成。柵電極13由導電性金屬材料構(gòu)成，如圖4所示，與行方向上設(shè)置的掃描線7形成一個整體。柵絕緣膜15由氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNy)等硅類絕緣膜構(gòu)成，在基板上形成的狀態(tài)是覆蓋掃描線7和柵電極13，而且不覆蓋上述透明電極19。而且，在此，形成柵絕緣膜15的位置，必須是至少除透明電極19和源電極1的連接部分的位置，所以，在本實施方式中，在透明電極19上未形成柵絕緣膜15，但在透明電極19中，也可以在透明電極19上，在只除與源電極17相連接的部分之外形成柵絕緣層15。
半導體層14由非晶硅(a-Si)等構(gòu)成，隔著柵絕緣膜15與柵電極13相對置的區(qū)域構(gòu)成為溝道區(qū)域。源電極17和漏電極18由導電材料構(gòu)成，在半導體層14上在兩者間夾著溝道區(qū)域形成對置。并且，漏電極18是分別從設(shè)置在列方向上的信號線8延伸而形成。
而且，為了在i型半導體層14和源電極17及漏電極18之間形成良好的歐姆接觸，在半導體層14和各個電極17、18之間設(shè)置了高濃度摻雜磷(p)等V族元素的n型半導體層(歐姆接觸層)。
并且，在基板主體6上層疊由有機材料構(gòu)成的絕緣膜20，在該絕緣膜20上形成有由Al或Ag等高反射率金屬材料構(gòu)成的光散射反射性像素電極(反光性像素電極)11。
像素電極11在絕緣膜20上形成俯視為矩形狀、稍小于由上述掃描線7和信號線8所包圍的矩形狀區(qū)域，如圖5所示，在俯視的情況下，排列在上下左右的像素電極11在相互間保持規(guī)定間隔苗而不會造成短路地配置成矩形狀。也就是說，這些像素電極11的端邊沿著位于其下面的掃描線7和信號線8設(shè)置，形成為將由掃描線7和信號線8劃分的整個區(qū)域作為像素區(qū)域。而且，該像素區(qū)域相當于液晶板1的顯示區(qū)域。
絕緣膜20是由丙烯類樹脂、聚酰亞胺類樹脂、苯環(huán)丁烯聚合物(Benzocyclobutene，即BCB)等構(gòu)成的有機類絕緣膜，能增強TFT10的保護功能。該絕緣膜20在該基板主體6上較厚地疊層，像素電極11與TFT10及各種布線之間可靠地絕緣，防止在與像素電極11之間產(chǎn)生大的寄生電容，并且，利用厚的絕緣膜20，使因TFT10或各種布線形成的基板主體6上的臺階高差結(jié)構(gòu)平坦化。
以下在絕緣膜20中，形成接點孔21，以便達到上述各源電極17的一端部17a，并且，在上述各透明電極19上形成凹陷部22，在相當于該凹陷部22位置的部分的像素電極11上形成平面形狀的透射部(透孔)23，該透射部23與凹陷部22的開口部22a相吻合。這些凹陷部22形成的狀態(tài)是，在其深度方向上把大部分絕緣膜20除去，在其底部22b側(cè)僅留下一部分作為覆蓋層20a。并且，凹陷部22的平面形狀與上述透明電極19的平面形狀相對應(yīng)，形成為比透明電極19稍短的長方形狀。
在各像素區(qū)域，凹陷部形成部分作為光透射部30，用于透射從基板2側(cè)來的入射光(從背光BL射出的光)，像素電極11的非透射部(未形成透射部23的部分)作為反光部35，用于反射來自基板3側(cè)的入射光。
并且，上述像素電極11之一大致與一個像素區(qū)域相對應(yīng)，透射部23的面積與透射顯示時的光通過區(qū)域相對應(yīng)，所以，最好使透射部23在上述像素電極11的面積中所占的面積比例在20～50％范圍內(nèi)。再者，在本實施方式中，在像素電極11上僅形成了一個透射部23，但也可以在像素電極11上形成多個透射部。在此情況下，最好使多個透射部的總合計面積在像素電極11的面積的20～50％范圍內(nèi)。當然，在此情況下，對準多個透射部的形成位置，在各透射部的下面分別設(shè)置凹部。
在接觸孔21內(nèi)形成由導電材料構(gòu)成的導電部25，通過該導電部25，使上述像素電極11和設(shè)置在絕緣膜20下層側(cè)的源電極17電連接。所以，源電極17與像素電極11和透明電極19的兩者均電連接。
但是，在絕緣膜20的表面上，在與像素區(qū)域相對應(yīng)的位置，設(shè)置多個凹部26，所述多個凹部26是通過把轉(zhuǎn)印模具在絕緣膜20的表面上按壓等來形成的。在該絕緣膜20的表面上形成的多個凹部26如圖5所示，在像素電極11上賦予了規(guī)定的表面凹部形狀28，并且，由于形成在像素電極11上的多個凹部27，而使射入到液晶板的光的一部分散射，賦予了在更大的觀察范圍內(nèi)獲得更亮的顯示的散射反射功能。并且，如圖6所示，各個凹部27緊密連接設(shè)置，即左右鄰接的各凹部27的開口部側(cè)內(nèi)面的一部分相互連續(xù)地鄰接。
在本實施方式中，這些凹部27的內(nèi)面形成球面狀，在像素電極11上以規(guī)定角度(例如30°)入射的光的散射反射光的亮度分布，以受光角0～5°為中心，在大范圍內(nèi)形成大致上非對稱狀態(tài)。并且，從容易制造方面考慮，可把凹部27的直徑設(shè)定為5μm～100μm。再者，凹部27的深度形成為0.1μm～3μm的范圍內(nèi)。
而且，圖5所示的像素電極11的平面形狀中，為了簡化附圖，省略了像素電極11上的凹部27。在通常的液晶板中，像素電極11的大小約為縱長100～200μm、橫寬30～90μm，所以，上述凹部27的相對于像素電極11的相對大小的一例在圖4的一個像素上用虛線表示。
在上述結(jié)構(gòu)的基板主體6上，還形成了由聚酰亞胺等構(gòu)成的下基板側(cè)取向膜29，以覆蓋像素電極11和絕緣層20、凹陷部22、凹部27。該下基板側(cè)取向膜29，在光透射部30上形成的部分和在反光部35上形成的部分實施了不同的取向處理，由在光透射部30的液晶層側(cè)的面形成的透射部取向膜29a、以及在反光部35的液晶層側(cè)的面上形成的反光部的取向膜29b構(gòu)成。上述光透射部30側(cè)的取向膜29a與下述的對置基板3側(cè)的取向膜44同樣，由下述的材料構(gòu)成。
圖1或圖3所示的對置基板3，在由玻璃或塑料等構(gòu)成的透光性基板主體41的液晶層5側(cè)的面上，形成了ITO等透明的對置電極(通用電極)43和上基板側(cè)取向膜44。該上基板側(cè)取向膜44形成為圖6所示的凹凸形狀的取向膜。
該取向膜(一邊的基板側(cè)的取向膜)44與前面說明的基板6側(cè)的取向膜44同樣，是由在表面上賦予了形狀各向異性的高分子膜構(gòu)成的取向膜，預(yù)傾角大于0°且小于等于10°，例如設(shè)定為2～8°的范圍。
涉及上述取向膜29a、44的取向控制的技術(shù)的詳細內(nèi)容，記載在本發(fā)明申請人的非專利文獻SID93 DIGEST、第957頁(93年)。這些取向膜29a、44的表面形狀如圖7和圖8所示，形成了沿第1方向的微細的凹凸、以及沿著與該第1方向相交叉的第2方向的微細的凹凸。而且，圖8是沿圖7中的III-III線的剖面圖，表示沿第2方向的凸條54的剖面。
并且，沿第1方向的微細的凹凸間距P1比沿第2方向的間距P2短。間距P1小于等于3.0μm，最好大于等于0.05μm且小于等于0.5μm；間距P2小于等于50μm，最好大于等于0.5μm且小于等于5μm。
如上所述，通過使間距P2的長度比間距P1大，容易控制預(yù)傾角。
并且，第1方向的凹部的深度d1(或者第1方向的凸部的高度)小于等于0.5μm，最好大于等于0.01μm且小于等于0.2μm，第2方向的凹部的深度d2(或者第2方向的凸部的高度)小于等于0.5μm，最好大于等于0.01μm且小于等于0.2μm。
并且，為了不產(chǎn)生磁疇，而且能夠獲得作為目的的取向力，沿第2方向的微細的凹凸的傾斜面62相對于基板10的傾斜角θ最好大于0度且小于等于3度。若傾斜角θ為0度，則明顯地產(chǎn)生磁疇；若超過3度，則取向力漸漸下降。
再者，如圖7所示，沿第2方向的微細的凹凸的各凸部形成左右非對稱的大致三角形狀。也就是說，由從三角形頂點向下的垂線A分割的頂角的左右角度之比r2/r1不是1。作為上述凸條54的橫剖面形狀，可以考慮與sin波類似的形狀、梳形狀、三角形狀等各種形狀。其中，對于提高液晶取向性的方面來說，最好是三角形狀。在此情況下，三角形狀的頂部既可以是圓弧形，也可以是平面形。在把上述凸條54制成橫剖面三角形狀的情況下，如圖7所示，用從三角形頂點向下的垂線A分割的頂角左右的角度之比r2/r1最好在大于等于1.2的范圍。當設(shè)定為該范圍的比時，能夠使預(yù)傾角設(shè)定為接近0的值。
這些取向膜29a、44的膜厚，例如可設(shè)定為50～200nm。
作為該取向膜29a、44中采用的高分子膜材料，是在固化前用微弱的剪斷力即可賦予剪斷應(yīng)力的材料和/或者利用應(yīng)力能夠塑性變形(塑性流動)的材料，例如可以從下列樹脂中適當選擇聚酰亞胺類、聚酰胺類、聚乙烯醇類、環(huán)氧類、變性環(huán)氧類、聚苯乙烯類、聚氨酯類、聚烯烴類、丙烯類等樹脂。
作為這些取向膜29a、44的形成方法，例如可用轉(zhuǎn)印法很容易制造，即把應(yīng)當轉(zhuǎn)印的微細的凹凸花紋(用于形成沿上述第1方向的微細的凹凸和沿第2方向的微細的凹凸的微細的凹凸花紋)形成在表面上的轉(zhuǎn)印模具，按壓到由在另一邊的基板上隔著反射體和電極層而形成的上述高分子膜材料構(gòu)成的層上，轉(zhuǎn)印出上述微細的凹凸花紋。
上述轉(zhuǎn)印模具，例如由以下方法來制作。首先，制作一種借助于利用2倍的相干的激光束的全息干涉來形成的柵格模具。在該柵格模具的表面上形成有一種與取向膜44上形成的微細的凹凸花紋相同的微細的凹凸花紋。
然后，當把上述柵格模具按壓到硅橡膠層上時，在硅橡膠層的表面上形成與上述柵格模具的凹凸花紋相反的凹凸花紋。然后，把柵格模具剝離掉，于是獲得了由硅橡膠層構(gòu)成的轉(zhuǎn)印層。
再者，反光部35的取向膜29a由可表現(xiàn)垂直取向模式的取向膜而構(gòu)成。該取向膜29a和上述取向膜29a、44一樣，利用轉(zhuǎn)印法來形成。在其表面部上形成凸部60，該凸部60是按規(guī)定間距來形成剖面正三角形或者與其相類似的三角型的凸條而構(gòu)成的。具有該凸部60的取向膜29b形成為能夠表現(xiàn)垂直取向模式的取向膜，它使與其極接近的液晶分子在85°～90°范圍內(nèi)保持起立的狀態(tài)。
制造該取向膜29b的凸部60的方法，則可以采用和以上說明的取向膜29a、44的情況相同的轉(zhuǎn)印法。這些凸部60的高度約為數(shù)10nm～100nm；寬度約為數(shù)10～100nm。
以上說明的取向膜29a、44的表面的凸條54的朝向和液晶分子的取向狀態(tài)示于圖9。并且，在圖9中，對以上說明的取向膜29a、44中的各凸條54的朝向進行比較表示。如該圖9所示，下基板側(cè)的取向膜29a，緩斜面62朝向右下方(右下斜面)；上基板側(cè)的取向膜44的傾斜面62朝向右上方(右上斜面)，液晶分子在不加電壓的狀態(tài)下如圖9所示，形成為噴射取向(スプレィ配向)狀態(tài)。也就是說，在光透射部30的區(qū)域域內(nèi)，取向膜29a、44之間存在的液晶分子，極接近取向膜29a的位置的液晶分子的朝向以2～8°的預(yù)傾角向右下方；極接近取向膜44的位置的液晶分子的朝向以2～8°的預(yù)傾面向右上方。
與其相對，光區(qū)域反射35中的取向膜44與前面說明的光透射部30的取向膜44相同，但反光部35中的取向膜29b是垂直取向膜，所以液晶分子的取向狀態(tài)如圖9所示，極接近取向膜44的位置上的液晶分子的朝向處于以2～8°的預(yù)傾角向右上方的狀態(tài)，極接近取向膜29a的位置上的液晶分子的朝向處于面向右上方的85～90°的垂直取向狀態(tài)。
而且，在圖2中，為了簡化附圖，對基板2的液晶側(cè)的各種層和布線以及基板3的液晶側(cè)的各層加以省略，并僅表示出取向膜29、44的位置關(guān)系，在基板主體41的外面?zhèn)?，如圖1所示，根據(jù)需要設(shè)置了偏光板H1、相位差板H2、H3。
在本實施方式的半透射反射型液晶顯示裝置A中，如上所述，在絕緣膜20上，通過在凹部像素電極11上所形成的透射部23下面位置上的絕緣膜20上形成凹陷部22，在該凹陷部22內(nèi)也注入液晶，光透射部30上的液晶層5的厚度d3比反光部35上的液晶層5的厚度d4大的值，希望光透射部30上的液晶層5的厚度d3最好設(shè)定為反光部35上的液晶層5的厚度d4的2倍的值。
<背光結(jié)構(gòu)>
其次，該實施方式的半透射反射型液晶顯示裝置A中使用的背光BL，如圖2所示，大體上由設(shè)置在液晶板1的背面?zhèn)?、由平板狀透明的丙烯樹脂等?gòu)成的導光板52、光源53和棒導光體55構(gòu)成。在背光BL中，在導光板52一側(cè)設(shè)置棒導光體55，在該棒導光體55的一端側(cè)或兩端側(cè)設(shè)置了一種光源53，該光源53具有由LED構(gòu)成的可發(fā)出3種原色光的發(fā)光體。也就是說，在光源53的內(nèi)部具有紅色的發(fā)光體(LED)、綠色的發(fā)光體(LED)和藍色的發(fā)光體(LED)，通過來自這些發(fā)光體的發(fā)光，能夠把目的顏色的光通過棒導光體55導入到導光板52。上述棒導光體55，在其一面?zhèn)鹊膬?nèi)面，形成棱柱凹凸部，從位于其長度方向端部的光源53導入到內(nèi)部的光，能夠在上述棱柱凹凸部改變光路而導入到導光板52側(cè)。
透明的導光板52設(shè)置在液晶板1的背面?zhèn)?，用于把從光?3射出的光照射到液晶板1側(cè)。從圖2所示的光源53射出的光，通過端面而被導入到導光板52的內(nèi)部，在導光板52背面?zhèn)刃纬傻睦庵螤畹陌纪共康确垂獠扛淖児饴分螅瑥膶Ч獍迳厦娴纳涑雒嫦蛞壕О?側(cè)射出。
<前光結(jié)構(gòu)>
該實施方式的半透射反射型液晶顯示裝置A中使用的前光FL，如圖2所示，由導光板72和光源73構(gòu)成，光源73設(shè)置在向?qū)Ч獍?2導入光的端部側(cè)。并且，導光板72由透明樹脂板形成，導光板72的下面(液晶板1側(cè)的面)作為出射面射出用于對液晶板1進行照明的光，與該射出面相反一側(cè)的一面(導光板72的上面)作為反射面(導光裝置)，用于改變在其內(nèi)部傳輸?shù)墓獾姆较颉?br> 在其反射面上，為對在其內(nèi)部傳輸?shù)墓膺M行反射來改變光的傳輸方向，楔子狀的溝槽74按規(guī)定間隔形成多個條狀。該溝槽74由與射出面形成傾斜的緩斜面部和急斜面部構(gòu)成。各個溝槽74的形成方向均與導光板72的側(cè)端面平行。而且，導光板72的上面的溝槽74按規(guī)定間隔和寬度來形成，其設(shè)置成在通過導光板72來觀看液晶板1的顯示時不會出現(xiàn)障礙。
在導光板72的側(cè)端面?zhèn)仍O(shè)置棒狀的所謂棒導光體76，在該棒導光體76的兩端部設(shè)有光源73。在這些光源73的內(nèi)部，具有紅色的發(fā)光體(LED)、綠色的發(fā)光體(LED)和藍色的發(fā)光體(LED)，利用這些發(fā)光，能夠使目的顏色的光通過棒導光體76導入到導光板72，并導入到液晶板1側(cè)。
所述結(jié)構(gòu)的本實施方式的半透射反射型液晶顯示裝置A中，在不加電場時，液晶分子如圖9所示進行取向。也就是說，在透光顯示部30內(nèi)，取向膜44和取向膜29a之間的液晶分子處于噴射取向狀態(tài)；在反光顯示部35內(nèi)，取向膜44和取向膜29b之間的液晶分子處于混合取向狀態(tài)。
在圖9示出了取向膜44上形成的凸條54及其緩傾斜面62的方向。液晶分子根據(jù)凸條54的緩傾斜面62的朝向而具有小的預(yù)傾角2～8°。并且，示出了在取向膜29a上形成的凸條54的緩傾斜面62的朝向，液晶分子根據(jù)凸條64的緩傾斜面62的朝向而具有小的預(yù)傾角2～8°。
所以，如圖9所示，取向膜44側(cè)的液晶分子和取向膜29a側(cè)的液晶分子的預(yù)傾的朝向相同，整個透射顯示部30的液晶分子形成噴射取向狀態(tài)。
其次，在圖9中，示出了接近反光部35的取向膜29a的位置上的液晶分子立起85°左右的垂直取向狀態(tài)。當然，如果取向膜29a賦予液晶分子的取向限制力很強，則能夠取向控制成比其更大的角度例如88～90°。
當從圖9所示的狀態(tài)對電極通電而施加電場時，在透光顯示部30中，液晶分子從噴射取向狀態(tài)向彎曲取向狀態(tài)轉(zhuǎn)移。所謂彎曲取向狀態(tài)，是指幾乎是僅接近取向膜44的一側(cè)的液晶分子，大致按小的預(yù)傾角進行取向，但由于隨著離開取向膜44，根據(jù)電場在縱向上產(chǎn)生電力線，所以液晶分子幾乎成垂直取向狀態(tài)，并且，只有接近取向膜29a的一側(cè)的液晶分子大體上按小的預(yù)傾角進行取向。再者，在反光顯示部35中，幾乎是只有極接近取向膜44的一側(cè)的液晶分子大體上按2～8°預(yù)傾角進行取向。但其他液晶分子和接近取向膜29b的一側(cè)的液晶分子，由于根據(jù)電場在縱向上產(chǎn)生電力線，所以成為垂直取向狀態(tài)。
在此，在圖9所示的不加電場時的取向狀態(tài)下，接近取向膜29b的位置上的液晶分子已經(jīng)垂直取向，所以，在加上電場的狀態(tài)下，位于其上側(cè)的其他液晶分子，隨著其下側(cè)的垂直取向狀態(tài)的液晶分子轉(zhuǎn)移到良好的垂直取向狀態(tài)，除了極接近取向膜44的位置上的液晶分子外，轉(zhuǎn)移到垂直取向狀態(tài)。所以，如圖10所示，反光部35中的液晶分子的取向狀態(tài)，容易轉(zhuǎn)移到與其相鄰接的透光部30的液晶的彎曲取向狀態(tài)的上半部分相似的取向狀態(tài)。并且，當除去已加的電場時，液晶分子從圖10所示的取向狀態(tài)容易返回到圖9所示的取向狀態(tài)。所以，若是本實施方式的半透射反射型液晶顯示裝置A，則能夠很容易而且準確地切換不加電場時的取向狀態(tài)和加電場時的取向狀態(tài)。
本實施方式的半透射反射型液晶顯示裝置A中，對圖9所示的取向狀態(tài)和圖10所示的取向狀態(tài)進行液晶顯示切換。這樣更改取向狀態(tài)的OCB模式液晶板1，能夠進行OCB模式特有的高速開關(guān)，所以，具有能夠?qū)崿F(xiàn)小于等于10msec的響應(yīng)時間、能夠適應(yīng)可以高速改寫的動畫顯示的特征。并且，也能夠獲得OCB模式特有的廣視角特性。
其次，上述結(jié)構(gòu)的半透射型液晶顯示裝置A，在彩色顯示驅(qū)動時，與液晶顯示的切換相連動地改變從背光BL或前光FL的3原色光源分別發(fā)出的光的顏色，即可進行場序方式的彩色顯示。
采用一般濾色片的彩色顯示方式下，使從背光照射的白色光通過基板間的液晶層，對每個像素控制透射狀態(tài)，并在使該光通過濾色層時進行著色，來進行彩色顯示。這時，把一個像素劃分成3個濾色片的像點(pixel)，根據(jù)是否通過某一像點來進行分色顯示。并且，為了進行白色和黑色顯示，使白色光在液晶層中全部通過，使3個像點全部通過，或者全部被遮擋，這樣進行分色顯示。
與此相反，在以上說明的實施方式的半透射反射型液晶顯示裝置A中采用的場序顯示，對一個像素設(shè)置一個像點。并且，若是背光BL，則從光源53按分時交替點亮所需顏色的光；若是前光FL，則從光源73按分時交替點亮所需顏色的光地，把點亮時間設(shè)定為大于等于180Hz(小于等于5.6msec)，從各光源中以交替光的方式發(fā)出光。
并且，若使從背光BL的紅色發(fā)光體發(fā)出的光在各個像素的液晶層中透射，則能夠?qū)γ總€像素顯示出紅色；若使從綠色發(fā)光體發(fā)出的光透射各個像素的液晶層，則能夠?qū)γ總€像素顯示出綠色；若使從藍色發(fā)光體發(fā)出的光在各像素的液晶層中透射，則能夠?qū)γ總€像素顯示出藍色。并且，從3個發(fā)光體中發(fā)出的光全部透射各個像素，則能夠?qū)γ總€像素顯示出白色；若從發(fā)光體中發(fā)出的光對每個像素，全部被遮擋，則能夠?qū)γ總€像素顯示出黑色。在發(fā)出中間色的情況下，從光源中發(fā)出必要的光，可通過在液晶分子的取向狀態(tài)下對透射目的色光的時間進行增長或縮短的調(diào)整，即可進行中間色顯示，最終使用戶用肉眼能夠確認混合色。
并且，在利用前光2的情況下也同樣，根據(jù)設(shè)置在光源73內(nèi)部的3原色發(fā)光體(LED)發(fā)出的光的顏色，對每個像素在液晶層中切換透射狀態(tài)，來進行彩色顯示。
利用上述結(jié)構(gòu)，能夠提供一種對OCB模式液晶板1進行場序驅(qū)動，來進行彩色顯示結(jié)構(gòu)的半透射反射型液晶顯示裝置A。
若是上述結(jié)構(gòu)，則能夠使可以高速顯示的OCB模式液晶板1通過不用濾色片的場序驅(qū)動來進行彩色顯示，并且，能夠利用透光顯示部30進行的透射顯示、或者利用反光顯示部35進行的反射顯示中的任一種顯示方式。
所以，若是上述結(jié)構(gòu)的半透射反射型液晶顯示裝置A，則能夠提供這樣一種半透射反射型液晶顯示裝置，即能夠高速響應(yīng)，動畫顯示能力強，不設(shè)置濾色片即可進行彩色顯示，因沒有濾色片，所以能夠降低成本，并且能夠進行反射顯示和透射顯示，即使在暗處也能夠明亮的彩色顯示，而且在將用于實現(xiàn)進行彎曲取向的OCB模式的取向膜制作每個像素的微小的區(qū)域內(nèi)時，可以利用凹凸轉(zhuǎn)印法，從而制造容易。
權(quán)利要求
1.一種場序OCB模式半透射反射型液晶顯示裝置，其特征在于具有在對置設(shè)置的基板之間封入了液晶的OCB模式液晶板，在上述一邊的基板的液晶層側(cè)的面和上述另一邊的基板的液晶層側(cè)的面上，分別形成電極和取向膜，上述另一邊的基板的電極的一部分作為反光性的像素電極，在上述像素電極的一部分形成透射部，在該透射部形成區(qū)域形成透明電極來作為透光顯示部，上述反光性像素電極形成區(qū)域作為反光顯示部，并且，采用多間隙結(jié)構(gòu)，即在上述反光性像素電極下面，設(shè)置比上述透光顯示部的絕緣層厚的絕緣層，上述反光顯示部的液晶層的厚度比上述透光顯示部的液晶層的厚度大，另一方面，上述一邊的基板上的取向膜作為表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜；設(shè)置在上述另一邊的基板的反光顯示部上的取向膜作為垂直取向型的預(yù)傾角的取向膜；上述另一邊的基板的透光顯示部的取向膜作為表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜；與上述透光顯示部對應(yīng)的上述一邊的取向膜的預(yù)傾的方向、以及與上述透光顯示部對應(yīng)的上述另一邊的基板的取向膜的預(yù)傾方向成為相同方向。
2.如權(quán)利要求1所述的場序OCB模式半透射反射型液晶顯示裝置，其特征在于上述一邊的基板的表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜、以及上述另一邊的基板的透光顯示部的表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜，在對其間的液晶上加電場時，使液晶分子按照促進彎曲取向的方向取向。
3.如權(quán)利要求1所述的場序OCB模式半透射反射型液晶顯示裝置，其特征在于構(gòu)成表現(xiàn)上述小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜的高分子膜具有沿第1方向重復(fù)的微細的轉(zhuǎn)印凹凸形狀、以及與上述第1方向交叉的沿第2方向重復(fù)的微細的轉(zhuǎn)印凹凸形狀，至少沿第2方向重復(fù)的微細的凹凸形狀的各凸部的剖面形狀是左右非對稱的。
4.如權(quán)利要求1所述的場序OCB模式半透射反射型液晶顯示裝置，其特征在于上述反光顯示部的垂直取向型取向膜，由至少在表面賦予了形狀各向異性的高分子膜構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的場序OCB模式半透射反射型液晶顯示裝置，其特征在于由于上述一邊的基板的反光顯示部的表現(xiàn)小于等于10°的預(yù)傾角的取向膜、以及上述另一邊的基板的反光顯示部的垂直取向型取向膜產(chǎn)生的取向限制力，在所述兩個取向膜之間存在的液晶的取向近似于在加電場時，在上述透光顯示部彎曲取向的液晶中，從上述一邊的基板到液晶層中央部的取向狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種利用雙間隙結(jié)構(gòu)在具有反光顯示部和透光顯示部的半透射反射型液晶顯示裝置中能夠?qū)崿F(xiàn)OCB模式方式和場序方式的技術(shù)。本發(fā)明是，一邊的基板(3)上的取向膜作為小于等于5°的預(yù)傾角的取向膜，另一邊的基板(2)的反光顯示部(35)上設(shè)置的取向膜(29b)作為垂直取向型取向膜；透光顯示部(30)的取向膜(29a)作為表現(xiàn)小于等于5°的預(yù)傾角的取向膜，與透光顯示部(30)相對應(yīng)的一邊的基板的取向膜(44)的預(yù)傾方向和與透光顯示部(30)相對應(yīng)的另一邊的基板的取向膜(29a)的預(yù)傾方向相反。
文檔編號G02F1/139GK1707337SQ20051007559
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者大泉滿夫, 鹿野滿 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社