專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種液晶顯示裝置，尤其是關(guān)于具有液晶層厚度相異的區(qū)域的多間距的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置(以下稱為LCD)具有薄型且低消耗電力的特征，目前系廣泛使用于計(jì)算機(jī)屏幕及可攜式信息機(jī)器等顯示器。如此的LCD，系在一對(duì)的基板之間封入液晶，并藉由形成于各個(gè)基板的電極，來控制位于基板之間的液晶的配向，藉此來進(jìn)行顯示。
關(guān)于如此的LCD的液晶，為人所知者有TN(Twisted Nematic，扭轉(zhuǎn)向列型)液晶。在采用此TN液晶的LCD中，系在與一對(duì)的基板的液晶的接觸面?zhèn)?，形成有施加磨?Rubbing)處理之后的配向膜，在未施加電壓的狀態(tài)下，具有正的介電常數(shù)異向性的TN液晶，系以該分子的長軸沿著此配向膜的磨刷方向的方式而形成初期配向。此液晶的初期配向，并非完全沿著基板的平面方向，而大多是分子的長軸僅以預(yù)定的角度從基板的平面方向立起，亦即所謂的預(yù)傾(Pre-Tilt)。
一方的基板上的配向膜的磨刷方向，與另一方的對(duì)向基板上的配向膜的磨刷方向，系以互相扭轉(zhuǎn)90°的方向的方式來配置，于一對(duì)的基板之間，液晶系以扭轉(zhuǎn)90°的方式而配向。此外，并藉由分別形成在一對(duì)的基板的對(duì)向面?zhèn)鹊碾姌O，來對(duì)其間的液晶施加電壓，藉此，液晶分子的長軸系以朝向基板的平面法線方向的方式而消除扭轉(zhuǎn)配向狀態(tài)。
于一對(duì)的基板上，設(shè)置具有各自互相正交的偏光軸的直線偏光板，此外，配向膜的磨刷方向，系設(shè)定在沿著所對(duì)應(yīng)的基板的偏光板的偏光軸的方向。因此，在電壓非施加狀態(tài)下，從配置在光源側(cè)的基板側(cè)的偏光板射入于液晶層的直線偏光，系在扭轉(zhuǎn)配向?yàn)?0°的液晶層中，正好成為90°偏光軸為不同的直線偏光，而穿透設(shè)置在另一方的基板的偏光板，該偏光板僅讓與上述射入側(cè)的偏光板呈90°不同方向的偏光軸的直線偏光穿透，使來自于光源的光穿透LCD，而成為白顯示。相對(duì)于此，若于電極間施加電壓而完全解除液晶的扭轉(zhuǎn)配向，而使液晶分子朝向基板的平面法線方向，則從光源側(cè)射入于液晶層的直線偏光，在液晶層中該偏光光線不會(huì)產(chǎn)生變化，而到達(dá)設(shè)置在另一方基板的偏光板，因此不會(huì)與射出側(cè)的此偏光板的直線偏光的偏光軸一致，因而無法穿透射出側(cè)的偏光板，而成為黑顯示。中間色調(diào)可藉由對(duì)該液晶施加不會(huì)完全消除液晶層的扭轉(zhuǎn)配向的電壓，使射入于液晶層的直線偏光中的一部分，成為扭轉(zhuǎn)為90°相反的偏光軸的直線偏光，來調(diào)整可通過射出側(cè)的偏光板的光量而加以顯示。
此外，為人所知者有采用垂直配向(Vertically Aligned)型液晶(以下稱為VA液晶)的LCD。在此VA液晶中，液晶例如具有負(fù)的介電常數(shù)異向性，并藉由垂直配向膜，而在電壓非施加的狀態(tài)下，使液晶分子的長軸朝向垂直方向(基板平面的法線方向)。在采用此VA液晶的LCD中，系在一對(duì)的基板上，分別設(shè)置偏光軸互呈90°不同的偏光板。在電壓非施加狀態(tài)下，從配置在光源側(cè)的基板側(cè)的偏光板射入于液晶層的直線偏光，由于液晶產(chǎn)生垂直配向，因此于液晶層中未產(chǎn)生復(fù)折射，因此在該偏光狀態(tài)下到達(dá)觀察側(cè)的基板的偏光板，因此無法穿透此觀察側(cè)的偏光板，而成為黑顯示。若于電極間施加電壓則VA液晶的分子的長軸以朝向基板的平面方向的方式傾斜。在此，VA液晶系具有負(fù)的光學(xué)異向性(折射率異向性)，液晶分子的短軸朝向基板的平面法線方向，從光源側(cè)射入于液晶層的直線偏光，系在液晶層中接收此復(fù)折射，使直線偏光隨著射入于液晶層而逐漸成為橢圓偏光，然后成為圓偏光，之后又變化為橢圓偏光或是直線偏光(任一種偏光均具備與射入直線偏光呈90°不同的偏光軸)。因此，若射入的全部直線偏光因液晶層的復(fù)折射而成為扭轉(zhuǎn)為90°相反的直線偏光，則此直線偏光穿透觀察側(cè)的基板的偏光板，而成為白(最大亮度)顯示。復(fù)折射量系由液晶分子的傾倒方式來決定。因此，由于復(fù)折射量的不同，來決定射入直線偏光成為相同偏光軸的橢圓偏光、圓偏光、或是呈90°不同的偏光軸的橢圓偏光，射出側(cè)偏光板的穿透率系由該偏光狀態(tài)來決定，以獲得中間色調(diào)的顯示。
如上所述，LCD為進(jìn)行所穿透的光量的調(diào)整的光控制閥，一般而言，顯示色系受到光源色的影響。因此，在以LCD來進(jìn)行彩色顯示時(shí)，系構(gòu)成為以光源為白色光，對(duì)各像素配置濾色片，而僅讓該色彩通過。一般而言，系設(shè)置紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)的3色的濾色片，使各像素對(duì)應(yīng)上述任一色彩，并依每個(gè)像素調(diào)整各色彩的穿透光量，藉此來進(jìn)行彩色顯示。在此，就以簡單的控制來實(shí)現(xiàn)正確的色彩者，較理想為，在R、G、B各色所對(duì)應(yīng)的任何像素中，施加于液晶的電壓以及此像素的穿透光量之間的關(guān)系達(dá)到一致。然而，液晶的特性乃具有波長依存性，在將不同色彩所對(duì)應(yīng)的像素形成為相同構(gòu)造的情況下，則無法以簡單的控制來實(shí)現(xiàn)正確的色彩顯示。
穿透光量系以液晶層的復(fù)折射量來決定，在以液晶層的單位厚度的折射率變化為Δn，液晶層的厚度(LCD的晶元間距)為d，穿透光的波長為λ時(shí)，此復(fù)折射量系以Δn.d/λ來表示。因此，若因應(yīng)波長λ來改變液晶層的厚度d的話，則在對(duì)應(yīng)于不同色彩的像素之間，可使復(fù)折射量相等，而使電壓及穿透光量之間的關(guān)系達(dá)到一致。具體而言，系將基板的對(duì)向面的一方所配置的濾色片的厚度，在不同色彩中形成為不同的厚度，藉此來改變基板之間的液晶層的厚度。在R、G、B中波長最長的R用的像素中，形成較薄的濾光片，藉此形成較厚的液晶層的厚度，相反地，在波長最短的藍(lán)色中，形成較厚的濾光片，藉此形成較薄的液晶層的厚度。于日本特開2003-5213號(hào)公報(bào)中，系揭示有濾色片的厚度依色彩而不同的LCD。
如上所述，液晶層的厚度會(huì)影響該像素上的穿透光量(亮度)，并維持此亮度于預(yù)定值，而有益于LCD的顯示品質(zhì)的提升。因此，必須將包夾液晶層的基板之間的距離維持在適當(dāng)?shù)闹?，因此有在顯示畫面上以預(yù)定密度來配置間隔材的情況。在形成于兩基板間的液晶層的厚度因像素而有所不同的情況下，于配置間隔材時(shí)，若任意決定該位置的話，則在液晶層的厚度較薄的部分及在液晶層的厚度較厚的部分，均配置有間隔材。若間隔材的高度相同，則形成在液晶層的厚度較厚的部分的間隔材，會(huì)在與基板之間產(chǎn)生間隙，無助于規(guī)定基板間的間隙而造成浪費(fèi)。此外，由于在間隔材的周圍中，使液晶分子的配列產(chǎn)生紊亂，因此較理想為不設(shè)置無謂的間隔材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系提供一種用來維持液晶層的厚度的間隔材的較理想的構(gòu)成。
本發(fā)明為一種液晶顯示裝置，系在具有第1電極的第1基板與具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層，并于顯示區(qū)域中設(shè)置多個(gè)像素，而可顯示多色彩，其特征為上述液晶層的厚度系因上述顯示區(qū)域的場所的不同而不同；用來維持第1基板與第2基板的間隔的上述液晶層的厚度的間隔材，系在上述液晶層的厚度互為不同的至少上述顯示區(qū)域的2個(gè)部位，形成于上述第1及第2基板中一方基板的液晶層側(cè)。
本發(fā)明的其它形態(tài)為一種液晶顯示裝置，系在具有第1電極的第1基板與具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層，并于顯示區(qū)域中設(shè)置多個(gè)像素，而可顯示多色彩，其特征為在上述第1及第2基板中一方基板的液晶層側(cè)，形成有對(duì)應(yīng)上述多個(gè)像素所分別對(duì)應(yīng)的顯示色，而用來調(diào)整該像素的液晶層的厚度的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層；上述多個(gè)像素的各個(gè)系具備使光線從一方基板側(cè)穿透至另一方基板側(cè)而進(jìn)行顯示的穿透區(qū)域，以及使來自于上述另一方基板側(cè)的光線反射而進(jìn)行顯示的反射區(qū)域；在上述反射區(qū)域中，于上述濾色片的上方，形成用來調(diào)整液晶層的厚度的反射區(qū)域間距調(diào)整層；用來維持第1基板與第2基板的間隔的上述液晶層的厚度的間隔材，系在對(duì)應(yīng)于不同的顯示色、且上述液晶層的厚度互為不同的至少上述顯示區(qū)域的2個(gè)部位，形成于上述反射區(qū)域間距調(diào)整層的上方；上述間隔材的高度系設(shè)定為，該高度、與形成有該間隔材的像素的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層的厚度及上述反射區(qū)域間距調(diào)整層的厚度的合計(jì)值，在設(shè)置有上述間隔材的像素中大致為相等的值；從形成有上述間隔材的基板的表面開始，至上述間隔材的立設(shè)上端面為止的距離，在形成有上述間隔材的各像素區(qū)域中為相等。
如此，在由于顯示色等而使液晶層的厚度有所不同的像素區(qū)域中，使各個(gè)間隔材的高度達(dá)到最適化，且設(shè)定為因應(yīng)液晶層的厚度而有所不同的間隔材的高度，藉此，使立設(shè)于基板上方的間隔材的上端面位置，在任何的像素區(qū)域中均相等。因此，在形成有間隔材的任何的像素區(qū)域中，間隔材均可發(fā)揮維持基板基間的間距，亦即液晶層的厚度的功能。亦即，所形成的所有的間隔材，可有效率地發(fā)揮該功能。


圖1系模式性顯示本發(fā)明本實(shí)施形態(tài)的LCD的剖面的圖式。
圖2系模式性顯示圖1所示的LCD的平面圖。
100 第1基板110 廣波長頻帶λ/4板(第1λ/4板)112 直線偏光板(第1偏光板)114 廣波長頻帶λ/4板(第2λ/4板)116 直線偏光板(第2偏光板)200 第1電極(像素電極)210 穿透區(qū)域220反射區(qū)域260、262 配向膜300第2基板310 相位差板(負(fù)型相位延遲片)320 第2電極(共通電極)330BM 遮光層330r、330g、330b濾色片340 反射區(qū)域間距調(diào)整層400 液晶層410、412、414間隔材500、530 配向控制部(配向分割部)510 突起部520傾斜部600 光源d液晶層厚度具體實(shí)施方式
以下系依循圖式來說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1系顯示采用半反射穿透型主動(dòng)矩陣LCD來做為本實(shí)施形態(tài)的LCD時(shí)的概略剖面構(gòu)成。在圖1及之后說明所采用的各圖，系以更容易理解本實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成的方式而模式性顯示的圖式，尺寸大小系與實(shí)際有所不同。本實(shí)施形態(tài)的半反射穿透型LCD系以具備預(yù)定間距的方式，將形成有第1電極200、第2電極320的第1及第2基板100、300加以貼合，并將液晶層400封入于基板之間的此間距而構(gòu)成。此外，于顯示區(qū)域內(nèi)，將多個(gè)像素配置為矩陣狀，于各個(gè)像素區(qū)域內(nèi)形成有穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220。
關(guān)于液晶層400，系采用具有負(fù)的介電常數(shù)異向性的垂直配向型的液晶，且于第2基板側(cè)或是第1基板的一方或是兩方，設(shè)置用來分割為在1個(gè)像素區(qū)域內(nèi)液晶的配向方位互為不同的多配向區(qū)域的配向控制部(配向分割部)500。配向控制部500系如圖1所示，由朝向液晶層400而突出的突起部510、傾斜部520，以及在圖1中由像素電極200之間距所構(gòu)成的無電極部等所構(gòu)成(詳細(xì)將于之后說明)。
關(guān)于第1及第2基板100、300，可采用玻璃等透明基板。于第1基板100側(cè)，采用有在每個(gè)像素形成個(gè)別圖案的ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)及IZO(Indium Zinc Oxide，氧化銦鋅)等透明導(dǎo)電性金屬氧化物的像素電極200，系具備多個(gè)且形成為矩陣狀，來做為第1電極。此外，在此第1基板100與第2基板300之間，系形成薄膜晶體管(TFT)，來做為用來將因應(yīng)顯示內(nèi)容的電壓施加于像素電極200的開關(guān)組件，此TFT系電性連接于像素電極200(圖中未顯示)。于第1基板100的全面，以包覆像素電極200的方式來形成垂直配向型的配向膜260。此配向膜260采用例如聚亞醯胺(Polyimide)等，于本實(shí)施形態(tài)中，系采用無磨刷型，系將液晶的初期配向(電壓非施加狀態(tài)下的配向)控制為與膜的平面方向垂直的方向。于本實(shí)施形態(tài)中，關(guān)于用來實(shí)現(xiàn)半反射穿透型液晶顯示裝置的構(gòu)成，系于1個(gè)像素區(qū)域內(nèi)設(shè)置穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220。在圖1的例子中，穿透區(qū)域210系于各個(gè)像素電極200的形成區(qū)域內(nèi)(相當(dāng)于1個(gè)像素區(qū)域)僅設(shè)置上述透明的電極，于反射區(qū)域220中則設(shè)置反射層。反射層可具備在反射區(qū)域中做為電極的功能，但亦可僅做為反射的功能。此外，在圖1的例子中，系于第1基板100側(cè)形成反射層，于1個(gè)像素區(qū)域內(nèi)，形成為一體的透明電極系包覆此反射層。亦即，于反射區(qū)域中，系疊層形成有反射層及上述透明電極。
如此，與第1基板100隔著液晶層400而對(duì)向的第2基板300，系在該液晶層側(cè)的面形成濾色片。于本實(shí)施形態(tài)中，濾色片系因應(yīng)顯示色而有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)的3種，對(duì)應(yīng)于R、G、B的濾色片330r、330g、330b，系形成在這些色彩所對(duì)應(yīng)的像素位置。在各個(gè)濾色片330r、330g、330b的邊界部分，亦即在像素的邊界，系設(shè)置有用來防止來自于鄰接像素的漏光以及因該漏光所造成的混色的遮光層(在此為黑色濾色片)330BM。
在此，如圖所示，濾色片的厚度系因色彩的不同而不同，由此，亦使所對(duì)應(yīng)的色彩的像素的液晶層的厚度有所不同。亦即，由于以不同的顯示色(穿透光波長)來決定液晶層的厚度，因此可藉由此濾色片，來補(bǔ)償施加于液晶層的電壓與穿透光量的波長依存性。換言之，濾色片330r、330g、330b系具備，對(duì)應(yīng)于顯示色(穿透光波長)來調(diào)整液晶層的厚度(晶元間距)的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層的功能。
在上述的濾色片330r、330g、330b上，選擇性形成有反射區(qū)域間距調(diào)整層340。此反射區(qū)域間距調(diào)整層340系用來使反射區(qū)域220中的液晶層的厚度(晶元間距)dr形成為較穿透區(qū)域210中的液晶層的厚度(晶元間距)dt更小的所希望值(dr＜dt)而設(shè)置，在圖1的例中，系僅于反射區(qū)域220中采用光穿透性材料來形成。此外，如上所述，由于顯示色的不同而使晶元間距不同，于圖中，各色彩的像素的反射區(qū)域及穿透區(qū)域的晶元間距，系對(duì)上述的dr、dt附加對(duì)應(yīng)于色彩的r、g、b而顯示。例如，R用像素的反射區(qū)域及穿透區(qū)域的晶元間距分別表示為drr、dtr。在此，反射區(qū)域間距調(diào)整層340系為了以入射光通過1次液晶層400的穿透區(qū)域210以及通過2次的反射區(qū)域220，來調(diào)整使射出光的實(shí)效晶元間距(液晶層厚度)成為不同而設(shè)置者。在各個(gè)穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220中，此調(diào)整層340的厚度系因應(yīng)用來獲得最適的穿透率及反射率所要求的液晶層的厚度d的不同而加以決定。例如，在未設(shè)置反射區(qū)域間距調(diào)整層340的穿透區(qū)域210中，系以可獲得最適的穿透率的方式來決定液晶層的厚度d，于反射區(qū)域220中，系形成所希望的厚度的反射區(qū)域間距調(diào)整層340，藉此可獲得較穿透區(qū)域210更小的液晶層的厚度d。
接著，以包覆包含上述反射區(qū)域間距調(diào)整層340的第2基板300的全面的方式，對(duì)各像素形成共通的電極(共通電極)320來做為第2電極。此共通電極320系與上述像素電極200相同，可采用ITO及IZO等透明導(dǎo)電性金屬氧化物來形成。
于本實(shí)施形態(tài)中，在此共通電極320上，系形成突起部510，來做為在1個(gè)像素區(qū)域內(nèi)分割液晶的配向方向，而形成多個(gè)配向方向不同的區(qū)域的配向控制部500。此突起部510系朝向液晶層400而突起，可為導(dǎo)電性或絕緣性，在此，可將絕緣性的例如丙烯酸系樹脂等形成為所希望圖案來構(gòu)成。此外，突起部510系分別形成在各像素區(qū)域內(nèi)的穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220。
接著形成包覆上述突起部510及共通電極320，并且與第1基板側(cè)相同的垂直配向型的無磨刷的配向膜262。如上所述，配向膜262系使液晶配向?yàn)榕c該膜的平面方向垂直的方向，在包覆突起部510的位置，形成反映出突起部510的形狀的斜面。因此，在突起部510的形成位置，液晶系配向?yàn)榕c包覆突起部510的配向膜262的斜面垂直的方向，以此突起部510為邊界，來分割液晶的配向方向。此外，于本實(shí)施形態(tài)中，系將設(shè)置在第2基板300側(cè)的上述反射區(qū)域間距調(diào)整層340的側(cè)面，傾斜為錐狀，并在包覆此斜面的上方的配向膜262形成斜面，在此斜面，亦將液晶控制在垂直于斜面的方向，而具備配向控制部500的功能。
在圖1所示的半反射穿透型LCD中，于第1基板100的外側(cè)(光源600側(cè))，設(shè)置直線偏光板(第1偏光板)112，以及由λ/4相位差板及λ/2相位差板的組合所形成的廣波長頻帶(band)λ/4板(第1λ/4板)110。
在第2基板300的外側(cè)(觀察側(cè))，設(shè)置具有負(fù)的折射率異向性的相位差板310來做為光學(xué)補(bǔ)償板，此外，并設(shè)置由λ/4相位差板及λ/2相位差板的組合所形成的廣波長步驟λ/4板(第2λ/4板)114，以及直線偏光板(第2偏光板)116。例如，如圖1的下部所示，第1偏光板的軸系配置為45°，第1λ/4板的相位延遲軸配置為90°，第2λ/4板的相位延遲軸配置為180°，第2偏光板的軸配置為135°。
從光源600射出的光線系穿透第1基板100的側(cè)的直線偏光板112，而朝沿著直線偏光板112的偏光軸的方向直線偏光。此直線偏光系在第1λ/4板110中，該相位差產(chǎn)生λ/4的偏移而成為圓偏光。在此，于本實(shí)施形態(tài)中，為了對(duì)至少波長不同的R、G、B的任一成分確實(shí)成為圓偏光，并提高液晶晶元中的光的利用效率(穿透率)，系采用λ/4相位板及λ/2相位板兩者，而將第1λ/4板110設(shè)定為廣波長步驟λ/4板。所獲得的圓偏光系在穿透區(qū)域210中穿透像素電極200而射入于液晶層400。
在本實(shí)施形態(tài)的半反射穿透型LCD中，系如上述所示，于液晶層400中采用具有負(fù)的介電常數(shù)異向性(Δε＜0)的垂直配向型液晶，此外并采用垂直配向型的配向膜260、262。
因此，在電壓非施加狀態(tài)下，系配向?yàn)榕湎蚰?60、262所形成的平面的法線方向，隨著施加電壓的增大，液晶的長軸方向系往正交于電場的方向(與基板的平面方向平行)傾斜，該電場系形成于像素電極200及共通電極320之間。在未施加電壓于液晶層400的情況下，于液晶層400的偏光狀態(tài)并未變化，在圓偏光的狀態(tài)下到達(dá)第2基板300，于第2的λ/4板114中消除圓偏光，而成為直線偏光。此時(shí)，系以與第2的λ/4板114的直線偏光的方向正交的方式，來配置第2偏光板116，因此此直線偏光無法穿透與第1偏光板112正交的方向的穿透軸(偏光軸)的第2偏光板116，因此成為黑色顯示。
一旦施加電壓于液晶層400，則液晶層400對(duì)于射入的圓偏光產(chǎn)生相位差，例如成為反轉(zhuǎn)的圓偏光、橢圓偏光、或是直線偏光，然后于第2λ/4板114中，再使所獲得的光產(chǎn)生λ/4的相位偏移，藉此成為直線偏光(與第2偏光板的穿透軸平行)、橢圓偏光、或圓偏光，這些偏光系具備沿著第2偏光板116的偏光軸的成分，因此，因應(yīng)該成分的量的光線，系從第2偏光板116朝向觀察側(cè)射出，而可辨識(shí)出顯示(白色或是中間色調(diào))。
相位差板310為負(fù)型相位延遲片(Negative Retarder)，系具備用來補(bǔ)償液晶層的中央?yún)^(qū)域及配向膜260、262之間的配向狀態(tài)的些微差異的負(fù)的光學(xué)異向性，藉由穿透此相位差板310，可消除色差，并消除未預(yù)期到的預(yù)傾(于配向膜260、262附近的液晶的吸附所造成的固化等所產(chǎn)生的預(yù)傾)等所導(dǎo)致的顯示的反轉(zhuǎn)及色差等，結(jié)果可提升視角。此外，亦可采用具備此負(fù)型相位延遲片310及上述第2的λ/4板114兩者的功能的雙軸相位差板來加以取代，藉此達(dá)到LCD的薄型化及穿透率的提升。
于本實(shí)施形態(tài)中，系如上述所藉由反射區(qū)域間距調(diào)整層340，而將實(shí)質(zhì)控制光的穿透率的液晶層400的厚度(液晶晶元間距)d，形成為在穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220中不同的所期望的間距。這是因?yàn)橛捎谠诖┩竻^(qū)域210中，系針對(duì)從設(shè)置于LCD的背面?zhèn)?在圖1例中為第1基板100側(cè))的光源600，穿透液晶層400而從第2基板300側(cè)射出至外部的光量(穿透率)加以控制，并藉此來進(jìn)行顯示，并且在反射區(qū)域220中，系針對(duì)藉由設(shè)置在像素電極200的形成區(qū)域內(nèi)的反射膜等，將從LCD的觀察側(cè)射入于液晶層400的光線加以反射，然后再穿透液晶層400而從第2基板300側(cè)射出至觀察側(cè)的光量(LCD的反射率)加以控制，藉此來進(jìn)行顯示，因此光線的穿透液晶層的次數(shù)為不同。亦即，由于在反射區(qū)域220中光線通過液晶層4002次，因此該晶元間距dr必須較穿透區(qū)域210的晶元間距dt還小。于本實(shí)施形態(tài)中，如圖1所示，系僅在各區(qū)域的反射區(qū)域220設(shè)置所希望厚度的反射區(qū)域間距調(diào)整層340，藉此在每個(gè)色彩下，可達(dá)成上述的drr＜dtr、drg＜dtg、drb＜dtb。反射區(qū)域間距調(diào)整層340只要可具備光穿透性且形成為所希望厚度，則并無特別限定，例如可采用亦可作為平坦化絕緣層等所使用的丙烯酸系樹脂等。
于本實(shí)施形態(tài)中，系于1個(gè)像素區(qū)域內(nèi)，在穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220改變液晶層的厚度d，并且在R、G、B用的像素中，因應(yīng)各像素所對(duì)應(yīng)的色彩的波長，來改變?cè)撘壕拥暮穸萪。在圖1的例子中，系藉由改變分別形成于第2基板300側(cè)的R、G、B用的濾色片330r、330g、330b的厚度，來實(shí)現(xiàn)R、G、B用的所有的間距d。此外，并不限定于改變?yōu)V色片的厚度的構(gòu)成，亦可將濾色片的厚度于各色彩中形成為共通，并且亦在穿透區(qū)域210中與上述反射區(qū)域間距調(diào)整層340同樣設(shè)置間距調(diào)整層，而對(duì)各個(gè)R、G、B，在穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220中改變此間距調(diào)整層的厚度。此外，在所有R、G、B用的像素中，亦可不需將液晶層的厚度d形成為互為不同，可因應(yīng)LCD的特性，例如將G用及B用者形成為相同的液晶層的厚度，而僅僅形成R用者與其它2種色彩為不同的厚度，或是僅僅改變B用的厚度。
此外，于本實(shí)施形態(tài)中，系將液晶層的厚度d維持在預(yù)定的厚度。換言之，系采用用來規(guī)定第1基板100及第2基板300的間隔的間隔材410、412、414。此外，間隔材410、412、414系預(yù)先內(nèi)建形成在基板上。具體而言，此間隔材410、412、414系呈大略圓柱狀，在B用、G用、R用的各個(gè)像素區(qū)域的反射區(qū)域220中，在形成于濾色片之上的反射區(qū)域間距調(diào)整層340上方，以立設(shè)的方式來形成。在圖式中，系在各個(gè)互為鄰接的G用像素、B用像素、R用像素，配置間隔材410、412、414，但是實(shí)際上在各個(gè)顯示色中，可僅在多像素內(nèi)的一部份像素上形成間隔材，并且較理想為于顯示區(qū)域全體以大致均等的密度來配置。
各個(gè)間隔材410、412、414系形成為與分別所對(duì)應(yīng)的像素區(qū)域中的液晶層的厚度drb、drg、drr為大致相等的高度。如上所述，液晶層的厚度系藉由穿透光量的波長依存性以及穿透區(qū)域或反射區(qū)域的不同來決定，并以使液晶層在所對(duì)應(yīng)的區(qū)域上的厚度成為特性上所要求的值的方式，來決定各個(gè)間隔材的高度。于本實(shí)施形態(tài)中，具有所各自決定的高度的間隔材，系立設(shè)形成于配向膜262上，該配向膜262系包覆形成于第2基板300的液晶側(cè)的面的濾色片330r、330g、330b的上方。結(jié)果，間隔材410、412、414的頂面(在圖1的例中為下端的面)，于任何的像素區(qū)域中，均位在平行于第2基板300的面的面內(nèi)，并抵接于配向膜260的液晶層側(cè)的面，該配向膜260系包覆形成在第1基板100側(cè)的像素電極200。亦即，所有的間隔材系分別規(guī)定第1基板100及第2基板300之間的液晶層的厚度，并加以維持該厚度。
換言之，各個(gè)間隔材系與因顯示色的不同來調(diào)整液晶層的厚度的濾色片(色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層)，以及在反射區(qū)域中調(diào)整液晶層的厚度的反射區(qū)域間距調(diào)整層，一同將第1及第2基板100、300的間隙規(guī)定為預(yù)定值。亦即，加算濾色片的厚度及反射區(qū)域間距調(diào)整層的厚度及間隔材的高度后的合計(jì)值，系在任何顯示色的像素區(qū)域中均為固定值，藉此，可使2片基板100、300的間隔，在顯示區(qū)域的各個(gè)位置中均確實(shí)地維持在固定值。在此，在濾色片上等的上的表現(xiàn)方式，當(dāng)然包含直接接觸而位于上方的情況，亦包含隔著其它構(gòu)件而位于上方的情況。換言之，系將做為對(duì)象的2個(gè)構(gòu)件，例如將濾色片及間隔材投影在與基板平行的平面，且將投影后的像成為重疊的狀態(tài)者表現(xiàn)為上。不論于何種情況，由于在散布型的間隔材中，難以將間隔材選擇性散布于應(yīng)處理成預(yù)定液晶厚度的像素區(qū)域內(nèi)，因此于本實(shí)施形態(tài)中，系在LCD的一方基板上，尤其是在未形成開關(guān)組件等的第2基板(共通電極形成基板)側(cè)，內(nèi)建形成間隔材。
此外，于圖1所示的形態(tài)中，間隔材系配置在所有的反射區(qū)域220，亦即配置在反射區(qū)域間距調(diào)整層340上，并可將全部或是一部分形成于穿透區(qū)域210。在此情況下，間隔材的高度系設(shè)定為等于該間隔材所形成的像素區(qū)域的間距dtb、dtg、dtr。此外，只要間隔材的形成密度足夠，則不需在R、G、B的3種色彩上的任何像素區(qū)域形成間隔材，例如，可僅于其中任2種色彩的像素區(qū)域形成間隔材。在間隔材形成于穿透區(qū)域210上時(shí)，系以使加算間隔材的高度及色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層的厚度之后的值(合計(jì)值)為固定的方式，來設(shè)定間隔材的高度。此外，在穿透區(qū)域及反射區(qū)域中均形成間隔材時(shí)，系以使穿透區(qū)域的間隔材的高度及色彩對(duì)應(yīng)及反射區(qū)域間距調(diào)整層的厚度的合計(jì)值，以及反射區(qū)域的間隔材的高度及色彩對(duì)應(yīng)及反射區(qū)域間距調(diào)整層的厚度的合計(jì)值為固定的方式，來設(shè)定間隔材的高度。因此，立設(shè)在抵接于第1基板100側(cè)的第2基板300的上方的各個(gè)間隔材的立設(shè)上端面位置，于任何的像素區(qū)域中均為相等，并藉由此間隔材，可確實(shí)地將第1基板100及第2基板300之間的間隙維持在預(yù)定值。
此外，間隔材410、412、414較理想為，以間隔材的一部分重疊于像素的周圍邊緣所設(shè)置的遮光層330BM上的方式來設(shè)置。圖2系顯示遮光層330BM及間隔材410的位置關(guān)系的一例的平面圖，乃以排除第1基板100及附加于此第1基板100的構(gòu)成后的狀態(tài)，來顯示從圖1的下方所觀看的狀態(tài)。在B用像素的濾色片330b以及鄰接于此的像素的濾色片之間，亦即在各個(gè)像素區(qū)域的邊界區(qū)域上，形成遮光層330BM。遮光層330BM全體系如圖所示，形成為格子狀。間隔材410系配置為，至少該一部分與遮光層330BM的形成區(qū)域重疊。遮光層330BM的部分為無助于顯示的區(qū)域，而就于1個(gè)像素中，盡可能的確保更寬廣的可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)顯示的區(qū)域的觀點(diǎn)來看，將可能導(dǎo)致液晶配向的紊亂的間隔材410配置在此區(qū)域者，乃極為適當(dāng)。尤其是于本實(shí)施形態(tài)中，系將間隔材410配置在格子的交叉點(diǎn)附近(略呈矩形面積的像素區(qū)域的邊角部分)，藉此可擴(kuò)大間隔材410的形成區(qū)域與遮光層330BM的形成區(qū)域所重疊的面積，此外系配置在像素的最邊端，藉此可降低間隔材410對(duì)顯示所造成的影響。若將遮光層330BM的寬度形成為遠(yuǎn)較間隔材410的直徑還大的話，則可將整個(gè)間隔材410配置在遮光層330BM上的區(qū)域，因而更為理想。此外，間隔材410、412、414并不需如上述分別形成于全部的像素區(qū)域，只要在可確保晶元間距下的所需密度的范圍內(nèi)，則較理想為盡量減少設(shè)置的場所。例如，在畫面的水平掃描方向∶垂直掃描方向＝4∶3的面板中，可于每12個(gè)像素中設(shè)置1個(gè)間隔材410，藉此可確保所需的晶元間距。
間隔材410可采用丙烯酸系樹脂等透明絕緣性樹脂來形成。在此情況下，具體而言可藉由下述的方法來形成。首先，在形成有濾色片及配向膜等之后的第2基板300上，藉由旋轉(zhuǎn)涂布，而將賦予光硬化性的硬化前的樹脂材料加以涂布。之后藉由光罩等來選擇性將光線照射于預(yù)定部分，而加以硬化，然后去除未硬化的部分?；蛘撸瑢⒒烊胗懈行庑圆牧系母酄畹纳鲜霰┧針渲坎加谂湎蚰?62上，以使間隔材形成區(qū)域殘留的方式來進(jìn)行曝光，并從間隔材形成區(qū)域以外的區(qū)域?qū)⒈┧針渲右匀コ?，之后藉由燒結(jié)等，使選擇性殘留于間隔材形成區(qū)域的樹脂硬化，而獲得間隔材410。
在此，間隔材用的樹脂材料的黏度相對(duì)較高，即使以旋轉(zhuǎn)涂布法而將間隔材材料涂布于配向膜262上，此樹脂的上面(表面)亦會(huì)反映出下層的凹凸而無法成為完全的平面，使得樹脂層的上面系在各個(gè)像素區(qū)域中，成為因?yàn)V色片及反射區(qū)域間距調(diào)整層等的厚度的不同所造成的高度的不同。亦即，樹脂層在像素區(qū)域亦將成為相同厚度。于本實(shí)施形態(tài)當(dāng)中，系在因應(yīng)顯示色的不同而應(yīng)予設(shè)定為不同的晶元間距的像素區(qū)域，形成高度各為不同的間隔材。
因此，應(yīng)形成為與間隔材410不同的高度的間隔材412、414，系另外加以形成。亦即，在形成間隔材410之后，以與間隔材410的形成制程相同的制程，來制造出間隔材412，然后再形成間隔材414。
各個(gè)顯示色的像素區(qū)域的間隔材410的高度的不同系可藉由例如因應(yīng)所要求的高度來調(diào)整旋轉(zhuǎn)涂布時(shí)所供應(yīng)的樹脂量，亦即樹脂層的厚度而達(dá)成。關(guān)于其它方法，可于形成最低的間隔材時(shí)，亦在間隔材412、414的形成區(qū)域同時(shí)形成，接下來，例如將因應(yīng)間隔材412的要求高度與間隔材410之間的差分的厚度的樹脂層加以涂布，而僅于間隔材412的形成區(qū)域，或是亦于間隔材414的形成區(qū)域選擇性殘留。藉此，將間隔材412形成用的樹脂層，疊層于間隔材410的高度的樹脂層，使疊層后的合計(jì)高度成為所要求的高度，來形成間隔材412。關(guān)于間隔材414，系將間隔材414的要求高度的差分的樹脂層，形成于間隔材410的高度的樹脂層，或是將間隔材414的要求高度的差分的樹脂層，再疊層于間隔材412的高度的樹脂層，來加以形成。
關(guān)于將間隔材410、412、414形成為不同高度的方法，亦可藉由調(diào)整光線的照射時(shí)間及照射強(qiáng)度等來加以實(shí)現(xiàn)。例如，采用包含感光材料的樹脂來做為間隔材形成用樹脂，將此樹脂層進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布，藉此預(yù)先涂布成因應(yīng)要求高度最高的間隔材414的厚度。之后，采用具有因應(yīng)所形成的間隔材的高度的開口量的所謂的半色調(diào)屏蔽(HalftoneMask)，對(duì)涂布后的樹脂層進(jìn)行曝光。藉由采用半色調(diào)屏蔽來進(jìn)行曝光，可因應(yīng)要求高度，亦即因應(yīng)應(yīng)予殘留在基板上的間隔材樹脂層的量，來決定曝光量。因此，在曝光后采用所希望的蝕刻液來進(jìn)行所謂的顯像，藉此可同時(shí)在各個(gè)顯示色的像素區(qū)域，同時(shí)形成高度互為不同的間隔材410、412、414。
如上所述，于本實(shí)施形態(tài)中，系在所要求的液晶厚度不同的區(qū)域，形成因應(yīng)各個(gè)液晶厚度的高度的間隔材410、412、414，藉此，可容易地在顯示區(qū)域的任何位置，確實(shí)地將液晶層的厚度維持在要求值。
以上系說明VA液晶的實(shí)施形態(tài)，但亦可將本發(fā)明適用于TN液晶。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其是在具有第1電極的第1基板與具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層，并于顯示區(qū)域中設(shè)置多個(gè)像素，而可顯示多色彩，其特征為上述液晶層的厚度是因上述顯示區(qū)域的場所的不同而不同；用來維持第1基板與第2基板之間的上述液晶層厚度的間隔材，是在上述液晶層的厚度互為不同的至少上述顯示區(qū)域的2個(gè)部位，形成于上述第1及第2基板中一方的基板的液晶層側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，在上述第1及第2基板中一方基板的液晶層側(cè)，形成有按照上述多個(gè)像素所分別對(duì)應(yīng)的顯示色，而用來調(diào)整該像素的液晶層厚度的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層；上述間隔材的高度是設(shè)定成該高度、與形成有該間隔材的像素的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層的厚度的合計(jì)值，在設(shè)置有上述間隔材的像素中大致為相等的值。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其中，上述色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層為對(duì)應(yīng)于與像素對(duì)應(yīng)的顯示色的濾色片。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其中，上述濾色片分別設(shè)置為紅色顯示用、綠色顯示用、藍(lán)色顯示用。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，上述多個(gè)像素分別具備使光線從一方基板側(cè)穿透至另一方基板側(cè)而進(jìn)行顯示的穿透區(qū)域、以及使來自于上述另一方基板側(cè)的光線反射而進(jìn)行顯示的反射區(qū)域；在上述反射區(qū)域中，于上述第1及第2基板一方基板的液晶層側(cè)，形成用來調(diào)整液晶層的厚度的反射區(qū)域間距調(diào)整層；上述間隔材形成于上述反射區(qū)域間距調(diào)整層的上方；上述間隔材的高度設(shè)定成該高度、與形成有該間隔材的像素的前述反射區(qū)域間距調(diào)整層的厚度的合計(jì)值，在設(shè)置有上述間隔材的像素中大致為相等的值。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，在上述第1及第2基板中一方基板的液晶層側(cè)，形成有按照上述多個(gè)像素所分別對(duì)應(yīng)的顯示色，而用來調(diào)整該像素的液晶層厚度的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層；上述多個(gè)像素分別具備使光線從一方基板側(cè)穿透至另一方基板側(cè)而進(jìn)行顯示的穿透區(qū)域、以及使來自于上述另一方基板側(cè)的光線反射而進(jìn)行顯示的反射區(qū)域；在上述反射區(qū)域中，于上述濾色片的上方，形成有用來調(diào)整液晶層的厚度的反射區(qū)域間距調(diào)整層；上述間隔材形成于上述反射區(qū)域間距調(diào)整層的上方；上述間隔材的高度設(shè)定為該高度、與形成有該間隔材的像素的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層的厚度及上述反射區(qū)域間距調(diào)整層的厚度的合計(jì)值，在設(shè)置有上述間隔材的像素中大致為相等的值。
7.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中，上述色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層，為對(duì)應(yīng)于與像素相對(duì)應(yīng)的顯示色的濾色片。
8.如權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其中，上述濾色片分別設(shè)置成紅色顯示用、綠色顯示用、藍(lán)色顯示用。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，在各像素區(qū)域的邊界，設(shè)置用來防止光線從互相鄰接的像素漏出的遮光層；上述間隔材的形成區(qū)域與上述遮光層的形成區(qū)域至少重疊一部分。
10.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，上述液晶層的液晶為垂直配向型液晶。
11.一種液晶顯示裝置，在具有第1電極的第1基板與具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層，并于顯示區(qū)域中設(shè)置多個(gè)像素，而可顯示多色彩，其特征為在上述第1及第2基板中一方的基板的液晶層側(cè)，形成有按照上述多個(gè)像素所分別對(duì)應(yīng)的顯示色，而用來調(diào)整該像素的液晶層厚度的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層；上述多個(gè)像素分別具備使光線從一方基板側(cè)穿透至另一方基板側(cè)而進(jìn)行顯示的穿透區(qū)域、以及使來自于上述另一方基板側(cè)的光線反射而進(jìn)行顯示的反射區(qū)域；在上述反射區(qū)域中，于上述濾色片的上方，形成有用來調(diào)整液晶層的厚度的反射區(qū)域間距調(diào)整層；用來維持第1基板與第2基板間的上述液晶層厚度的間隔材，系在對(duì)應(yīng)于不同的顯示色而使上述液晶層厚度互為不同的至少上述顯示區(qū)域的2個(gè)部位，形成于上述反射區(qū)域間距調(diào)整層的上方；上述間隔材的高度設(shè)定為該高度、與形成有該間隔材的像素的色彩對(duì)應(yīng)間距調(diào)整層的厚度及上述反射區(qū)域間距調(diào)整層的厚度的合計(jì)值，在設(shè)置有上述間隔材的像素中互為相等的值；從形成有上述間隔材的基板的表面開始，至上述間隔材的立設(shè)上端面為止的距離，在形成有上述間隔材的各像素區(qū)域中大致相等。
12.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其中，上述濾色片分別設(shè)成紅色顯示用、綠色顯示用、藍(lán)色顯示用。
13.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其中，在各像素區(qū)域的邊界，設(shè)有用來防止光從鄰接的像素漏出的遮光層；上述間隔材的形成區(qū)域與上述遮光層的形成區(qū)域至少重疊一部分。
14.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其中，上述液晶層的液晶為垂直配向型液晶。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，其中，各像素系對(duì)應(yīng)顯示色(紅、綠、藍(lán))的不同而調(diào)整該液晶層的厚度。例如，依據(jù)顯示色來改變與顯示色對(duì)應(yīng)的濾色片的厚度，藉此使各像素的液晶層厚度(Cell Gap，晶元間距)成為對(duì)應(yīng)液晶的光穿透率的預(yù)定值。此外，為了將晶元間距維持固定，系使形成于濾色片上方的間隔材的高度，設(shè)成按照對(duì)應(yīng)液晶層厚度的不同而不同的值，而該液晶層厚度系因顯示色的不同而不同，即使在形成有間隔材的不同顯示色的任一像素區(qū)域中，間隔材亦實(shí)質(zhì)上有益于間距的維持。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1755462SQ200510105639
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者小間德夫, 山田努, 前田和之, 三井雅志 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社