專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視角寬闊的液晶顯示裝置及其制造方法。
在一個(gè)液晶顯示器(LCD)中，包括液晶分子的一個(gè)液晶層處于一對(duì)襯底之間。當(dāng)液晶分子的取向改變時(shí)，液晶層的雙折射也發(fā)生改變。利用折射指數(shù)變化的特性，LCD可以用來顯示。相應(yīng)于此，重要的是液晶分子在初始狀態(tài)下要盡可能地排列規(guī)則，這樣疊合成液晶層的襯底層的表面狀態(tài)就可以調(diào)整液晶分子和表面層的相互作用。
在所施行上述這種目前應(yīng)用得最廣泛的調(diào)整技術(shù)中，將用于液晶準(zhǔn)直層的材料施加在面對(duì)液晶層的襯底的每個(gè)表面上。對(duì)所施加的材料進(jìn)行干燥和固化，以便形成準(zhǔn)直層。然后，磨擦準(zhǔn)直膜的表面。這樣，液晶分子可以與摩擦方向相準(zhǔn)直。摩擦處理在整個(gè)襯底上單方向進(jìn)行的，因此液晶層中在襯底表面的附近區(qū)域中的液晶分子被單方向準(zhǔn)直。此外，襯底附近中液晶分子相對(duì)于襯底表面的傾角(即預(yù)傾角)基本上彼此相同。
在用薄膜晶體管(TFT)作開關(guān)元件的液晶顯示器(LCD)(即一個(gè)TFT-LCD)中，采用的是一種扭曲的向列(TN)型液晶層(即采用的是一種TN模式的LCD)。在這樣一種TN模式LCD中，一對(duì)襯底之間的液晶分子通過在襯底向內(nèi)的各表面中形成的膜而沿垂直于襯底表面的方向連續(xù)扭曲90°。


圖18是一個(gè)TN型LCD例子的平面圖，圖19A示出了TN型LCD的一個(gè)圖象單元部分的一個(gè)截面。如圖19A中所示，在兩個(gè)互相正對(duì)設(shè)置的襯底131和132之間疊進(jìn)一個(gè)液晶層133。襯底131包括一個(gè)玻璃襯底131a，如圖18中所示，掃描線112和信號(hào)線113即在該玻璃襯底131a上制成，以便互相交叉。在掃描線112和信號(hào)線113的交尺區(qū)附近中制備用作非線性開關(guān)元件的薄膜晶體管。在各掃描線112和信號(hào)線113所包括的區(qū)域中分別制備多個(gè)象素電極110，制備的方式應(yīng)使每個(gè)象素電極110和掃描線112的局部相疊合。象素電極110和掃描線112相疊合的區(qū)域118起到了一個(gè)附加電容的作用。每個(gè)TFT120包括一個(gè)從掃描線分支出的門電極115、一個(gè)從信號(hào)線113分支出的源電極116和一個(gè)用于連接TFT120和象素電極110的漏電極117。在玻璃襯底131a(上述元件就是在其上制備而成的)的上方按順序制備一個(gè)絕緣保護(hù)膜131d和一個(gè)準(zhǔn)直膜131e。
另一個(gè)襯底132上也有一個(gè)玻璃襯底132a，在該玻璃上依次制備一個(gè)顏色濾波器132b和一個(gè)透明電極132c。在其上制備有上述元件的玻璃襯底132a的上方，依次制備有一個(gè)絕緣保護(hù)膜(未示出)和一個(gè)準(zhǔn)直膜132e。準(zhǔn)直膜也可起絕緣保護(hù)膜的作用。
在疊合在上述襯底131和132中的液晶層133中，液晶分子被準(zhǔn)直，以使其取向沿與襯底表面相垂直的方向連續(xù)扭曲90°。在沿與襯底表面垂直的方向的中心位置附近的液晶分子133a相對(duì)于襯底表面有一個(gè)預(yù)定角。在襯底131和132的端部用樹脂或其他材料(未示出)密封襯底，并且在外部裝有用于驅(qū)動(dòng)液晶的外圍電路等裝置。主動(dòng)陳列型以外類型的LCD的結(jié)構(gòu)與上述結(jié)構(gòu)類似。
在TN型LCD中，通過在橫跨襯底131和132的方向施加一電壓，在與襯底131和132的表面垂直的方向上產(chǎn)生了一電場(chǎng)。由于液晶介電常數(shù)的各向異性，液晶分子得以保持原狀。通過使液晶分子的取向平行于電場(chǎng)的方向，可以改變液晶層133的雙折射特性。如果電場(chǎng)的方向垂直于液晶分子在沒有施加電壓時(shí)所保持的方向，也就是說，預(yù)傾角為0，則液晶分子所保持的方向無法唯一地確定。結(jié)果，在相對(duì)于電場(chǎng)方向具有不同的保持方向的液晶疇之間產(chǎn)生一條旋錯(cuò)線。這樣的旋錯(cuò)線會(huì)降低顯示質(zhì)量。這樣，為預(yù)防產(chǎn)生旋錯(cuò)線，如圖19a所示，須預(yù)先使液晶分子傾斜(即預(yù)先為液晶分子設(shè)定一個(gè)預(yù)傾角)。
圖19b示出了當(dāng)從圖19a中所示的上面那個(gè)襯底132的側(cè)面看如圖19a中所示的液晶顯示屏?xí)r，液晶分子的初始取向。圖19b中的矢量a表示準(zhǔn)直膜132e的摩擦方向，矢量b表示準(zhǔn)直膜132e的摩擦方向。使在每個(gè)準(zhǔn)直膜131e和132e附近的液晶分子沿著與相應(yīng)的摩擦方向(圖19B中的a或b方向)成一個(gè)預(yù)傾角δ的方向準(zhǔn)直。摩擦方向a和b彼此為90°角(即圖19B中的扭曲角δ＝90°)。液晶層133中的液晶分子沿液晶層133的厚度方向繼續(xù)扭曲90°)。相應(yīng)地，液晶層133的厚度方向中部的液晶分子還相對(duì)于襯底131和132傾斜δ角。液晶分子133a在中部的取向在圖19B中用矢量c表示。矢量c將扭曲角θt分為二等份。
這里，把圖19A中觀察角θv所在的正側(cè)(用θ1表示的一側(cè))定義為正觀察方向，把圖19A中觀察角θv所在的負(fù)側(cè)(用θ2表示的一側(cè))定義為負(fù)觀察方向。特別是，把從圖19B中的垂直虛線右側(cè)上的觀察點(diǎn)觀察液晶屏的方向(即垂直于靠近液晶層中心部署的液晶分子的取向c的直線方向，該方向?qū)⒁壕练譃槎确?定義為正觀察方向。將由位于液晶層的中心的液晶分子133a所組成的液晶屏的平面中取向(即圖19B中的c方向)定義為參考取向。從圖19B中可見，參考取向?qū)⒁壕?33的扭曲角θt分為二等份角。同樣，將負(fù)方向c定義為參考觀察方向V。也就是說，參考觀察方向即是有代表性的正觀察方向。
同時(shí)，在液晶顯示屏上，畫出了一個(gè)虛構(gòu)的鐘面(針盤)，液晶顯示屏中液晶的取向就用時(shí)鐘表示法來示意。具體地說，觀察者所實(shí)際看到的液晶屏上所顯示的結(jié)構(gòu)中，液晶屏的上側(cè)可表示為12時(shí)，其下部用6時(shí)表示。與此相似，液晶層的取向表示為液晶屏中液晶層的參考取向所示出的虛擬時(shí)鐘的時(shí)間。例如，如圖19B中所示的參考取向?yàn)閏的液晶層用這種方式在圖示紙面的正面結(jié)構(gòu)表示液晶屏的上面的結(jié)構(gòu)中可表示為“在3時(shí)的方向”。
對(duì)TN模式LCD而言，由于液晶分子經(jīng)上述方式的準(zhǔn)直，會(huì)出現(xiàn)對(duì)比度隨LCD的觀察角不同而變的現(xiàn)象。下面介紹對(duì)比度變化的原因。
圖20示出了LCD處于正常的白色模式時(shí)一個(gè)示意性的所施加的電壓與透光性能的關(guān)系，此時(shí)在沒有施加電壓時(shí)光線可以透過LCD以使LCD表現(xiàn)為白色模式。
在圖20中，實(shí)線示出了當(dāng)從垂直于襯底表面的方向(θv＝0)看圖19A中所示的LCD時(shí)所施加的電壓與透光性能的關(guān)系。在這種情況下，當(dāng)所施加的電壓值升高時(shí)，透射光強(qiáng)度降低。當(dāng)電壓值達(dá)到一個(gè)特定值時(shí)，透射變得基本上等于零。相應(yīng)地，即使當(dāng)所施加的電壓高出許多時(shí)，透射光強(qiáng)也保持在基本上等于零的水平。
當(dāng)觀察角從垂直于襯底面的方向傾斜到正觀察方向時(shí)，所施加的電壓與透光性能的關(guān)系會(huì)發(fā)生如圖20中實(shí)線L2所示的變化。具體地說，當(dāng)所施加的電壓變高時(shí)，透射量會(huì)發(fā)生某種程度的降低。當(dāng)所施加的電壓超過一個(gè)特定值時(shí)，透射量會(huì)增加。然后，透射量會(huì)逐漸降低。因此，當(dāng)觀察角在正觀察方向傾斜時(shí)，在某一特定的角度會(huì)發(fā)生圖象中黑色和白色(正和負(fù))部分反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生是由于具有光學(xué)各向異性的液晶分子的明顯的雙折射現(xiàn)象會(huì)隨觀察角而變所致。
參見圖21A至21C，這里將詳細(xì)介紹此現(xiàn)象。21A中所示，當(dāng)所施加的電壓為零或?yàn)橐粋€(gè)較小的值時(shí)，處于正觀察方向的觀察者137所看到的液晶層的中央分子133a為橢圓形。當(dāng)所施加的電壓逐漸增大時(shí)，中央分子133a會(huì)發(fā)生移動(dòng)，其長(zhǎng)軸會(huì)沿電場(chǎng)的方向(即垂直于襯底面的方向)準(zhǔn)直。相應(yīng)地，如圖21B中所示，所看到的中央分子133a在某個(gè)瞬時(shí)會(huì)呈圓形。當(dāng)電壓繼續(xù)增大時(shí)，中央分子133A會(huì)變得基本上平行于電場(chǎng)方向。結(jié)果，如圖21C中所示，觀察者137所看到的中央分子133a會(huì)又呈橢圓形。通過這種方式，就會(huì)發(fā)生黑白反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
如果觀察角在負(fù)觀察方向傾斜，透射光依所施加的電壓不同所發(fā)生的變化與從垂直于襯底的方向(圖21中實(shí)線L3所示方向)觀察的情形相比相對(duì)較小。結(jié)果，當(dāng)從負(fù)觀察方向看LCD時(shí)，不會(huì)發(fā)生黑白反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但黑白對(duì)比度會(huì)大大降低。
在TN模式的LCD中，當(dāng)從正觀察方向觀察時(shí)所發(fā)生的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象和當(dāng)從負(fù)觀察方向觀察時(shí)所發(fā)生的對(duì)比度降低對(duì)觀察者而言會(huì)帶來嚴(yán)重的問題，并且它們會(huì)使人們對(duì)LCD的顯示性能發(fā)生懷疑。
關(guān)于改善上述反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的技術(shù)，“日本顯示”第591-594頁及886頁介紹了下列兩種方法。在第一種方法中，先單方向磨擦準(zhǔn)直膜的表面，然后在準(zhǔn)直膜的局部沉積一個(gè)保護(hù)層。其后，從與前述摩擦方向相反的方向摩擦未覆蓋保護(hù)層的那部分。隨后，去掉保護(hù)層。結(jié)果，一個(gè)(以及相同的)液晶晶胞在液晶層中心附近的多個(gè)液晶分子的取向不同。在另一個(gè)方法中，用不同組分制成的聚酰亞胺準(zhǔn)直膜被并置，然后再經(jīng)磨擦處理。結(jié)果，依其組分不同，形成多個(gè)預(yù)傾角。根據(jù)這些方法，在一個(gè)(以及同樣的)晶胞中形成兩類參考取向相反的區(qū)域，以使觀察者可在兩個(gè)方向自然發(fā)現(xiàn)這些觀察特性。結(jié)果，從正觀察方向所看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象得到降低，并且從負(fù)觀察方向看到的對(duì)比度顯著降低的現(xiàn)象得以改善。
如上所述，正觀察方向和負(fù)觀察方向的觀察特性得以一致，但是還存在另一個(gè)以觀察特性，就是在垂直于兩個(gè)彼此呈180相對(duì)的參考取向的方向(即當(dāng)兩個(gè)參考取向用3時(shí)和9時(shí)的方向表示時(shí)，在6時(shí)或12時(shí)的方向)觀察的特性。在垂直方向中的觀察特性不同于正和負(fù)觀察方向的觀察特性。在上述方法中，在兩個(gè)準(zhǔn)直膜上形成準(zhǔn)直狀態(tài)不同的區(qū)域，因此當(dāng)兩襯底彼此相接時(shí)，有必要將一個(gè)襯底上準(zhǔn)直狀態(tài)不同的兩區(qū)域之間的邊界與另一個(gè)襯底的邊界相準(zhǔn)直。不過，在實(shí)際工藝中，使邊界彼此準(zhǔn)直是極為困難的。這樣，考慮到邊界準(zhǔn)直的可能偏差，有必要形成一個(gè)光阻擋膜，而這又會(huì)帶來開口率(opening ratio)降低的問題。
顯示裝置的用途很廣，因此人們希望能在一個(gè)寬闊角度范圍內(nèi)，在所有的觀察方向上的觀察特性都相同，這些情形包括在三個(gè)方向(如在3時(shí)、6時(shí)和9時(shí)方向)獲得相同的寬角度觀察特性或在兩個(gè)方向(如3時(shí)和6時(shí)方向)獲得相同的寬角度觀察特性。因此，人們希望獲得所需用途中所需要的觀察特性。
在消除正觀察方向所看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象和從負(fù)觀察方向所看到的對(duì)比度降低的嘗試中，如圖18中所示，在用圖18中虛線表示的圖象元件中形成一個(gè)矩形區(qū)域119，其中在液晶層133的中心附近中的液晶分子133a的取向不同于其它區(qū)域中液晶分子的取向。更具體地說，在同一圖象元件中形成兩個(gè)參考取向呈180°相對(duì)而彼此不同的區(qū)域，因而抵消了從負(fù)觀察方向看去的對(duì)比度降低現(xiàn)象，并且抑制了正觀察方向看去所看到的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
不過，就在一個(gè)圖象元件中制備多個(gè)參考取向不同的液晶層區(qū)域的情形而言，一個(gè)液晶層區(qū)域的準(zhǔn)直狀態(tài)可能被另一個(gè)液晶層區(qū)域的準(zhǔn)直狀態(tài)同化。此外，這兩個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界區(qū)域中會(huì)形成一條旋錯(cuò)線。這樣會(huì)降低對(duì)比度。
本發(fā)明的液晶顯示裝置包括彼此相對(duì)設(shè)置的一個(gè)第一襯底和一個(gè)第二襯底;一個(gè)夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶層;和一個(gè)在液晶層和第一襯底之間形成的第一準(zhǔn)直膜，以及一個(gè)在液晶層和第二襯底之間形成的第二準(zhǔn)直膜，其中液晶層包括準(zhǔn)直狀態(tài)彼此不同的多個(gè)液晶區(qū)域，所述的這些多個(gè)液晶區(qū)域包括一個(gè)第一液晶層區(qū)域和一個(gè)第二液晶層區(qū)域，并且其中第一液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向不同于第二液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向，二者基本上相差90°。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二液晶層區(qū)域中的液晶分子的扭曲方向與第一液晶層區(qū)域中的液晶分子的扭曲方向相反。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在第一液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)不同于第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)，并且在第二液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在第一液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角不同于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角，并且在第二液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角基本上與第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角相同。在第一液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可以小于20°，并且在第一液晶層區(qū)域中第一和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角之差可以是1.5°或更大。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)液晶層區(qū)域還包括一個(gè)第三液晶層區(qū)域，并且第三液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向與第一液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向相差180°，并且與第二液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向相差90°。在第三液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可以小于20°，并且在第三液晶層區(qū)域中第一和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角之差可以是1.5°或更大。在第一液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可大于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角，并且在第三液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可以小于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角。另一種情況是，在第一液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可小于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角，并且在第三液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可大于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在第一液晶層區(qū)域和第三液晶層區(qū)域之間形成一個(gè)第二液晶層區(qū)域。第一、第二和第三液晶層區(qū)域的面積可基本相等。另一種情況是，第二液晶層區(qū)域的面積小于第一和第三液晶層區(qū)域中任一個(gè)的面積。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在第一液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第二液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同。并且第一液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)不同于第二液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)。第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可以是第一液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角與第二液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角之間的中間值。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第二液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第一液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同，并且第二液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第三液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在所有第一、第二和第三液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)都相同，而第二準(zhǔn)直膜在第一、第二和第三液晶層區(qū)域中的表面狀態(tài)不同。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一、第二和第三液晶層區(qū)域中的第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角彼此不同。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)液晶層區(qū)域中的每一個(gè)都相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)象素區(qū)域中形成多個(gè)液晶層區(qū)域。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在多個(gè)象素區(qū)域之上連續(xù)形成多個(gè)液晶層區(qū)域中的每一個(gè)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，與第一準(zhǔn)直層和第二準(zhǔn)直層中的一個(gè)相接觸的液晶分子的襯底平面中的取向基本上與多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界相平行。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，液晶顯示裝置還包括一個(gè)位于多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界之上的光阻擋膜。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在象素區(qū)域中形成一個(gè)非線性元件，并且邊界設(shè)置在離非線性元件最遠(yuǎn)的位置。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在象素區(qū)域中形成一個(gè)非線性元件，并且光阻擋膜是用構(gòu)成非線性元件的不透光的材料形成的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制備液晶顯示裝置的方法，所述的液晶顯示裝置包括彼此相對(duì)設(shè)置的一個(gè)第一襯底和一個(gè)第二襯底以及疊合在第一襯底和第二襯底之間的液晶。該方法包括在第一襯底上形成一個(gè)第一準(zhǔn)直膜并且在第二襯底上形成一個(gè)第二準(zhǔn)直膜的步驟;在第一準(zhǔn)直膜和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)上形成多個(gè)表面狀態(tài)彼此不同的部分的表面處理步驟;以及一個(gè)將第一襯底裝到第二襯底上并且將液晶注入到第一襯底和第二襯底之間的裝配步驟，以形成多個(gè)在沿第一和第二襯底之間的液晶的厚度方向的液晶中心附近的液晶分子的襯底平面的取向狀態(tài)各不相同的液晶層區(qū)域，其中多個(gè)液晶層區(qū)域包括一個(gè)第一液晶層區(qū)域和一個(gè)第二液晶層區(qū)域，并且第一液晶層區(qū)域的中心附近中的液晶分子的襯底平面的取向與第二液晶層區(qū)域的中心附近中的液晶分子的襯底平面的取向不同，基本上相差90°。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，表面處理步驟包括通過部分改變第一和第二準(zhǔn)直膜中至少一個(gè)的表面狀態(tài)而形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟包括用紫外線選擇性地輻射第一和第二準(zhǔn)直膜中至少一個(gè)的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟包括一個(gè)使第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)與一種酸性溶液、一種堿性溶液以及一種以這些酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)作為主要組分的溶液中的一種溶液相接觸的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟包括用選自一組由氧氣、氬氣和氪氣組成的氣體的等離子體氣氛輻照第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括在進(jìn)行形成第一和第二準(zhǔn)直膜的步驟之前在第一和第二襯底中的每一個(gè)之上形成一個(gè)底膜的步驟，其中的表面處理步驟包括一個(gè)使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟，以及一個(gè)在底膜之上形成第一和第二準(zhǔn)直膜進(jìn)而改變了第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的表面條件的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括用紫外線選擇性地輻照底膜的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括一個(gè)使底膜與一種酸性溶液、一種堿性溶液以及一種以這些酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)作為主要組分的溶液中的一種溶液相接觸的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括用選自一組由氧氣、氬氣和氪氣組成的氣體的等離子體氣氛輻照底膜的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括在底膜的一個(gè)表面的一個(gè)預(yù)定區(qū)域上形成一個(gè)絕緣膜的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括用光刻法使至少一個(gè)底膜的粗糙度不同的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在底膜之上形成第一和第二準(zhǔn)直膜的步驟中，通過改變第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的厚度而控制第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的表面狀態(tài)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)液晶層區(qū)域還包括一個(gè)第三液晶層區(qū)域，并且第三液晶層區(qū)域的中心附近中的液晶分子的襯底平面的取向與第一液晶層區(qū)域的取向大致相差180°，并且與第二液晶層區(qū)域的取向不同，大致相差90°。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一準(zhǔn)直膜包括預(yù)傾角彼此不同的一個(gè)第一和一個(gè)第二部分，并且第二準(zhǔn)直膜包括預(yù)傾角彼此不同的一個(gè)第三和一個(gè)第四部分，并且其中所述的方法還包括一個(gè)使第一和第二襯底定位以便使第一準(zhǔn)直膜的第二部分被第二準(zhǔn)直膜的第三和第四部分之間的邊界分開的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在裝配步驟中，先裝好第一和第二襯底，以便使其適應(yīng)在與所注入的液晶的扭曲方向相反的方向上有扭曲性能的液晶，這樣多個(gè)液晶層區(qū)域中的扭曲方向彼此不同。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，液晶層具有多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域的液晶層中心附近的液晶分子沿其厚度方向的取向彼此不同。更詳細(xì)地說，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，存在著兩個(gè)液晶層區(qū)域，在一個(gè)區(qū)域中，一個(gè)襯底附近中的液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)與另一個(gè)襯底的準(zhǔn)直狀態(tài)不同，而在另一個(gè)液晶層區(qū)域中，一個(gè)襯底附近中的液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)與另一個(gè)襯底附近的準(zhǔn)直狀態(tài)相同。在另一種情形中，沒有一個(gè)襯底附近中的液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)與另一個(gè)襯底附近的準(zhǔn)直狀態(tài)相同的液晶層區(qū)域，只有一個(gè)襯底附近中的液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)與另一個(gè)襯底的準(zhǔn)直狀態(tài)不同的液晶層區(qū)域。通過合并與準(zhǔn)直膜相接觸的液晶分子的預(yù)傾角而調(diào)整每個(gè)液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的取向。通過合并各襯底間不同的預(yù)傾角而使兩個(gè)彼此成180°相對(duì)的參考觀察方向中表現(xiàn)出了所述的觀察特性。通過合并相同的預(yù)傾角而使垂直于這些參考觀察方向的一個(gè)參考觀察方向中表現(xiàn)出了所述的觀察特性。由于本發(fā)明的液晶顯示裝置具有上述的結(jié)構(gòu)，可以使兩個(gè)或三個(gè)方向上的觀察特性一致。
在準(zhǔn)直狀態(tài)不同的相鄰的液晶層區(qū)域之間形成一個(gè)在一對(duì)襯底上的預(yù)傾角相同的液晶層區(qū)域。這個(gè)在一對(duì)襯底上的預(yù)傾角相同的液晶層區(qū)域的面積比準(zhǔn)直條件不同的液晶層區(qū)域的面積小。這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，在不同的準(zhǔn)直狀態(tài)之間的邊界處，不存在液晶分子不能立起的區(qū)域。這樣，也就不會(huì)產(chǎn)生旋錯(cuò)線。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，設(shè)置一個(gè)在同一襯底上準(zhǔn)直狀態(tài)不同的邊界，以便與另一個(gè)襯底上的一個(gè)準(zhǔn)直狀態(tài)分開。這樣，當(dāng)在顯示屏裝置的過程中使襯底相互連接時(shí)就不需要精確地準(zhǔn)直相互之間的邊界。于是，就不需要因考慮到邊界處的不準(zhǔn)直而形成一個(gè)黑色的基質(zhì)，這點(diǎn)不象邊界相互準(zhǔn)直的情形。
根據(jù)本發(fā)明，在至少兩個(gè)圖象元件之上，連續(xù)形成具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界，以使降低邊界中所包含的自由能。這樣，可以預(yù)防一種準(zhǔn)直狀態(tài)被另一種準(zhǔn)直狀態(tài)同化。
在一個(gè)圖象元件中具有不同取向的多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界平行于與襯底相接觸的液晶分子的取向，這樣就抑制了液晶取向的不規(guī)則性。結(jié)果就抑制了旋錯(cuò)線的產(chǎn)生。
如果所述邊界被一個(gè)光阻擋膜覆蓋，所覆蓋的區(qū)域?qū)︼@示并沒有貢獻(xiàn)，因?yàn)檫@和旋錯(cuò)線的產(chǎn)生無關(guān)。
如果光阻擋膜由制備非線性元件的材料相同的材料制成，就不需要額外的加工工藝。
這樣，這里所敘述的本發(fā)明的技術(shù)方案使下列優(yōu)點(diǎn)成為可能(1)提供了一種在寬視角具有改善的顯示質(zhì)量的液晶顯示裝置，其觀察性能可以得到顯著改善;以及一種制備這種液晶顯示裝置的方法，以及(2)提供了一種液晶顯示裝置，其中在一個(gè)以及相同的晶胞中很容易地形成所需的正的和負(fù)的觀察方向;以及一種制備液晶顯示裝置的方法。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參考了附圖，閱讀并理解了本發(fā)明的下列詳細(xì)敘述的內(nèi)容后，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)他們來說是顯而易見的。
圖1A是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第一實(shí)施例的截面示意圖。
圖1B示出了圖1A所示的LCD的摩擦方向與參考取向的關(guān)系。
圖2A是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第二實(shí)施例的截面示意圖。
圖2B示出了圖2A所示的LCD的摩擦方向與參考取向的關(guān)系。
圖3A是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第三實(shí)施例的截面示意圖。
圖3B示出了圖3A所示的LCD的摩擦方向與參考取向的關(guān)系。
圖4和5是對(duì)本發(fā)明的LCD進(jìn)行的改進(jìn)的截面示意圖。
圖6是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第六實(shí)施例的截面示意圖。
圖7是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第七實(shí)施例的截面示意圖。
圖8是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第八實(shí)施例的平面示意圖。
圖9是圖8中所示的LCD的截面示意圖。
圖10是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)LCD的第八實(shí)施例的進(jìn)行改進(jìn)的平面示意圖。
圖11是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第九實(shí)施例的平面示意圖。
圖12是圖11中所示的LCD的截面示意圖。
圖13是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)LCD的第九實(shí)施例的進(jìn)行改進(jìn)的平面示意圖。
圖14是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)LCD的第九實(shí)施例的進(jìn)行改進(jìn)的平面示意圖。
圖15是本發(fā)明的一個(gè)LCD的一個(gè)第十實(shí)施例的平面示意圖。
圖16是圖11中所示的LCD的截面示意圖。
圖17是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)LCD的第十實(shí)施例的進(jìn)行改進(jìn)的平面示意圖。
圖18是一個(gè)常規(guī)的LCD的平面示意圖。
圖19A是圖18中所示的LCD的截面示意圖。
圖19B示出了液晶的取向和摩擦方向之間的關(guān)系。
圖20示出了一個(gè)常規(guī)的通常處于白色模式的LCD的所施加的電壓和透光性能的關(guān)系。
圖21A、21B和21C是LCD中反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的示意圖。
下面將用示意的實(shí)施例來敘述本發(fā)明。
例1在例1中，為形成預(yù)傾角不同的兩個(gè)液晶層區(qū)域，在一對(duì)襯底的向內(nèi)的表面上所形成的一個(gè)準(zhǔn)直膜上制備多個(gè)預(yù)傾角彼此不同的部分。圖1A概括地示出了此例中一個(gè)LCD中的液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)。就本發(fā)明而言，各種開關(guān)元件和電路等內(nèi)容并不重要，所以在圖1A中沒有標(biāo)出。在此例子中，假設(shè)用(A)和(B)指示的液晶層區(qū)域中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。
如圖1A中所示，一個(gè)LCD包括一個(gè)透明的底部襯底1和一個(gè)與襯底1正對(duì)設(shè)置的透明的反面襯底11。在底部襯底1的整個(gè)表面之上形成一個(gè)透明的電極2。在底部襯底1的整個(gè)表面之上形成一個(gè)形成一個(gè)準(zhǔn)直膜3以便覆蓋住透明電極2。在反面襯底11的整個(gè)表面之上形成一個(gè)透明的電極12。在反面襯底11的整個(gè)表面之上形成一個(gè)形成一個(gè)準(zhǔn)直膜13以便覆蓋住透明電極12。準(zhǔn)直膜3和13經(jīng)準(zhǔn)直處理(如摩擦處理)。所設(shè)置的底部襯底1和反面襯底11的結(jié)構(gòu)應(yīng)使準(zhǔn)直膜3和13彼此相對(duì)，并且將要密封在襯底1和11之間的液晶應(yīng)沿右手向扭曲90°。然后，把具有右手向扭曲性能的液晶注入進(jìn)襯底1和11之間的縫隙之中，以形成一個(gè)液晶層4。液晶分子相對(duì)于液晶層4和準(zhǔn)直膜3之間的界面以及液晶層4和準(zhǔn)直膜13之間的界面附近中的準(zhǔn)直膜3和13的表面的傾斜程度取決于液晶分子5的預(yù)傾角δ。
在本例中，在底部襯底1上所形成的準(zhǔn)直膜3的一側(cè)，液晶層區(qū)域(A)中液晶分子5的預(yù)傾角δ小于液晶層區(qū)域(B)的預(yù)傾角。在反面襯底11上所形成的準(zhǔn)直膜13的一側(cè)，液晶層區(qū)域(A)中液晶分子5的預(yù)傾角δ等于液晶層區(qū)域(B)的預(yù)傾角。此外，在反面襯底11上所形成的準(zhǔn)直膜13的一側(cè)的預(yù)傾角δ設(shè)定得比在底部襯底1上所形成的準(zhǔn)直膜3的一側(cè)的液晶層區(qū)域(A)中液晶分子5的預(yù)傾角δ要小。
現(xiàn)在敘述一種制備LCD的方法。
在底部襯底1和反面襯底11之上分別制備ITO之類的透明電極2和12。在其上形成準(zhǔn)直膜3和13以便分別在底部襯底1和反面襯底11的整個(gè)表面之上分別覆蓋住透明電極2和12。在本例中，關(guān)于準(zhǔn)直膜所用的材料，用的是液晶分子5的預(yù)傾角δ為5°的聚酶酰亞胺。聚酰亞胺膜是通過沉降蓋覆、印制或其它方法在其上制備有透明電極2和12的襯底1和11上形成的。然后，摩擦所形成的聚酰亞胺的表面。如不用聚酰亞胺，準(zhǔn)直膜也可以由有機(jī)材料制成，這些材料比如可以是酰胺、聚苯乙烯、聚酰胺酰亞胺、環(huán)氧丙烯酸酯、螺環(huán)丙烯酸酯、聚亞胺酯等。
隨后，用紫外線選擇性地照射襯底1上的聚酰亞胺膜3，以形成兩類區(qū)域，在這兩類區(qū)域中，與區(qū)域相接觸的液晶分子的預(yù)傾角δ彼此不同。具體地說，相應(yīng)于聚酰亞胺膜3的液晶層區(qū)域(B)的部分覆蓋了一個(gè)保護(hù)層，以使只有相應(yīng)于液晶層區(qū)域(A)的部分接受紫外線的照射。結(jié)果，與聚酰亞胺膜3受輻照的部分相接觸的液晶分子5的預(yù)傾角δ小于未受紫外線輻照的部分的預(yù)傾角5°。在此例子中，紫外線的輻照條件應(yīng)使與輻照部分相接觸的液晶分子5的預(yù)傾角δ設(shè)定為3.5°。使一個(gè)輻照區(qū)域的大小等于未受輻照部分。對(duì)反面襯底11上的聚酰亞胺膜3不進(jìn)行紫外線輻照，以使反面襯底11上的預(yù)傾角δ都設(shè)定為5°。
最后，使上述結(jié)構(gòu)的襯底1和11面對(duì)面地相接合，以使它們相應(yīng)于左手向扭曲的液晶。然后，將具有右手向扭曲性能的液晶注入進(jìn)襯底1和11之間。結(jié)果，就形成了兩個(gè)液晶層區(qū)域，即在反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角為5°并且底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角為3.5°的液晶層區(qū)域(A)，以及在兩側(cè)的預(yù)傾角都為5°的液晶層區(qū)域(B)。
圖1B示出了在準(zhǔn)直膜3上的摩擦方向3a和13a與在相應(yīng)的液晶層區(qū)域中的參考取向之間的關(guān)系。在用上述方法所得到的液晶晶胞中，在液晶層4的中心附近沿其厚度方向的液晶分子的取向是用下列方法設(shè)定的。在反面襯底11一側(cè)預(yù)傾角δ較大的液晶層區(qū)域(A)中，液晶呈右手向扭曲，并且液晶分子的取向基本上平行于液晶層4的中心附近的襯底表面。在施加電壓的過程中，中心附近的液晶分子的狀態(tài)受反面襯底11上的、具有較大的預(yù)傾角δ的準(zhǔn)直膜13的調(diào)整。相應(yīng)地，液晶屏中液晶分子的平面中取向(即參考取向)在圖1A和1B中用CA表示。在預(yù)傾角δ在兩側(cè)彼此相同的液晶層區(qū)域(B)中，雖然液晶具有右手向扭曲的性質(zhì)，液晶仍受構(gòu)成其本身的晶胞所調(diào)整以使其相應(yīng)于左手向扭曲的液晶。結(jié)果，所述的液晶變成左手向扭曲了。相應(yīng)于此，如圖1A所示，在施加電壓期間，中心附近的每個(gè)液晶分子5的前端指向下方，并且其另一端立起。這樣，液晶層區(qū)域(B)的參考取向即為如圖1A和1B中所示的從紙面的前側(cè)指向另一側(cè)的方向CB。方向CB不同于液晶層區(qū)域(A)中的參考取向CA。
在本例中，在液晶層區(qū)域(A)中，把反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角和底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角之差設(shè)定為1.5°。如果兩預(yù)傾角之差小于1.5°，就無法用具有較大的預(yù)傾角的準(zhǔn)直膜來滿意地調(diào)整取向。預(yù)傾角的極大值(即不經(jīng)紫外線照射時(shí)所得到的預(yù)傾角)可定為小于20°。如果此預(yù)傾角等于或大于20°，即使把一個(gè)襯底側(cè)面上的預(yù)傾角定得大于另一個(gè)襯底側(cè)面的預(yù)傾角，中心附近的液晶分子的取向也無法用具有較大預(yù)傾角的準(zhǔn)直膜來加以調(diào)整，這是因?yàn)榧?xì)胞結(jié)構(gòu)的取向調(diào)整能大于具有較大預(yù)傾角的取向調(diào)整能。
在本例中，選擇注入進(jìn)底部襯底1和反面襯底11之間的縫隙的液晶材料以及受準(zhǔn)直處理的襯底1和11的結(jié)合方式以使液晶層區(qū)域(A)中的參考取向CA與液晶層區(qū)域(B)中的參考取向CB相差90°。這兩個(gè)區(qū)域中的參考取向不必非選為0時(shí)、6時(shí)、9時(shí)及12時(shí)方向，只要兩方向彼此相差90°就可以了。比如，可以把一個(gè)方向取為4∶30，另一個(gè)方向取為7∶30。如上所述，根據(jù)本例子，可以使兩類參考取向相差90°的液晶層區(qū)域的面積相等。相應(yīng)地，將從彼此相差90°的兩個(gè)參考觀察方向中進(jìn)行觀察時(shí)的觀察特性的表征量以1∶1的比例進(jìn)行疊加，這樣就可以得到比較好的觀察性能。
在本例中，每個(gè)液晶層區(qū)域(A)和(B)相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。另一種情況是，如果將一個(gè)象素區(qū)域分為兩個(gè)分別相應(yīng)于液晶層區(qū)域(A)和(B)的亞區(qū)域，則在此象素區(qū)域上有兩個(gè)不同的參考取向，這樣有助于實(shí)現(xiàn)更細(xì)微的畫面。
在例1的LCD中，反面襯底11上的準(zhǔn)直狀態(tài)是完全一致的，并且在底部襯底1一側(cè)設(shè)置兩類準(zhǔn)直狀態(tài)不同的部分。相應(yīng)地，用具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分之間的邊界來把液晶層4分為兩類區(qū)域。于是，與已有技術(shù)中所形成的區(qū)域的參考取向彼此相差180°的情況不同，當(dāng)把兩襯底結(jié)合到一起時(shí)，不必使反面襯底一側(cè)上具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的兩個(gè)部分之間的邊界與底部襯底上具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分之間的邊界相準(zhǔn)直。結(jié)果，不必象已有技術(shù)中按照可能會(huì)出現(xiàn)非準(zhǔn)直狀態(tài)而需要進(jìn)行邊界準(zhǔn)直時(shí)那樣形成一個(gè)黑色的陣列。于是，可以降低開口率。
例2在例2的LCD中，制備三類參考取向不同的液晶層區(qū)域。圖2A示出了本例的LCD的一個(gè)橫截面。在本例中，在底部襯底1上的準(zhǔn)直膜3上制備兩類準(zhǔn)直狀態(tài)不同的部分，并且在反面襯底11上的準(zhǔn)直膜13上制備兩類準(zhǔn)直狀態(tài)不同的部分。通過把襯底1和11的準(zhǔn)直狀態(tài)結(jié)合起來，就制備出了三類參考取向各不相同的液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)。在本例中，假定每個(gè)液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。
在底部襯底和反面襯底11上分別制備透明電極2和12。制備聚酰亞胺膜以便在底部襯底1和反面襯底11的整個(gè)表面上分別覆蓋信透明電極2和12。摩擦聚酰亞胺膜以達(dá)到所需的準(zhǔn)直膜3和13。然后，用一個(gè)保護(hù)層部分地覆蓋信準(zhǔn)直膜3和13，并且隨后用紫外線進(jìn)行照射。在本例中，在兩個(gè)準(zhǔn)直膜中，將用保護(hù)層覆蓋的那部分的面積定為未覆蓋保護(hù)層而經(jīng)紫外線照射的那部分面積的兩倍。結(jié)果，就在底部襯底1的準(zhǔn)直膜3和反面襯底11的準(zhǔn)直膜13中形成了兩類具有不同準(zhǔn)直狀態(tài)的部分。在本例中，把在例1中所用的同樣的聚酰亞胺膜用做準(zhǔn)直膜，這樣，與聚酰亞胺膜中未經(jīng)紫外線照射的那部分直接接觸的液晶分子的預(yù)傾角就被設(shè)定為5°。在本例中，設(shè)定紫外線輻照的條件，以使與紫外線照射的那部分的液晶分子的預(yù)傾角為3.5°。
將具有上述結(jié)構(gòu)的襯底1和11相接合，以使襯底1和11的摩擦方向相應(yīng)于左手向扭曲的液晶，并且使在一個(gè)襯底上具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的兩部分之間的邊界將另一襯底上未經(jīng)紫外線照射的部分(即具有較大預(yù)傾角的部分)分為兩個(gè)基本相等的局部。同樣，將襯底1和11彼此接合，以確定向內(nèi)形成準(zhǔn)直膜的那些表面。最后，將具有右手向扭曲性能的液晶注入進(jìn)襯底1和11之間的縫隙中。結(jié)果，就形成了液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)，其中區(qū)域(A)中在反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角小于底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角，在區(qū)域(B)中兩側(cè)的預(yù)傾角彼此相等，并且在區(qū)域(C)中在反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角大于底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角。
圖2B示出了在準(zhǔn)直膜3和13上的摩擦方向3a和13a與在相應(yīng)的液晶層區(qū)域中的參考取向之間的關(guān)系。在用上述方法所獲得的液晶晶胞中，液晶層4的中心附近沿其厚度方向的液晶分子的取向是用下列方法確定的。在液晶層區(qū)域(A)中，由于在底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角大于反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角，液晶呈右手向扭曲，并且液晶分子的取向基本上平行于液晶層中心附近中的襯底面。在區(qū)域(A)中心附近的液晶屏中的液晶分子的平面中取向即為圖2A和2B中所示的CA方向。在兩側(cè)的預(yù)傾角彼此相等的液晶層區(qū)域(B)中，雖然具有右手向扭曲的性能，液晶受到晶胞的調(diào)整而相應(yīng)于左手向扭曲的液晶。結(jié)果，液晶呈左手向扭曲。相應(yīng)于此，如圖2A和2B中所示，液晶層區(qū)域(B)中的參考取向從紙面的前側(cè)指向另一側(cè)的CB方向。在液晶層區(qū)域(C)中，由于在反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角大于底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角、液晶呈右手向扭曲，這點(diǎn)與液晶層區(qū)域(A)中的情形相同。不過，液晶層區(qū)域(C)中在襯底1和11上的預(yù)傾角之間的幅度關(guān)系與液晶層區(qū)域(A)中的情況相反，以使液晶層區(qū)域(C)中的參考取向CC不同于液晶層區(qū)域(A)中的參考取向CA，二者相差180°。在本例中，選擇液晶材料以及經(jīng)準(zhǔn)直處理的襯底1和11的結(jié)合方式，以使液晶層區(qū)域(B)中的參考取向CB與液晶層區(qū)域(A)和(C)中的參考取向CA和CC相差90°。
如上所述，在本例中，在一個(gè)液晶晶胞中可得到三個(gè)不同的參考取向。這三個(gè)參考取向彼此相差90°，比如可以是9時(shí)、12時(shí)及3時(shí)方向。同樣如上所述，襯底1和11的結(jié)合方式應(yīng)使在一個(gè)襯底上準(zhǔn)直狀態(tài)發(fā)生改變的邊界把在另一個(gè)襯底上未經(jīng)紫外線照射的部分分為兩個(gè)相等的部分。相應(yīng)地，就可以獲得三個(gè)面積基本相等的液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)。于是，從三個(gè)不同的方向(比如9時(shí)、12時(shí)和3時(shí)方向)看去的觀察特性以1∶1∶1的比例相混合，可以獲得比較好的觀察性能。
在本例中，每個(gè)液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。另一種情況是，如果一個(gè)象素區(qū)域被分為三個(gè)分別相應(yīng)于液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)的亞區(qū)，在一個(gè)象素區(qū)域中就形成了三個(gè)不同的參考取向。相應(yīng)地，可以實(shí)現(xiàn)更為細(xì)致的畫面。
在例2的LCD中，設(shè)置襯底時(shí)，使在一個(gè)襯底一側(cè)上不同的準(zhǔn)直狀態(tài)之間的邊界將另一個(gè)襯底一側(cè)上的準(zhǔn)直狀態(tài)分開，這樣當(dāng)把這些襯底彼此接合并組裝成一個(gè)顯示屏?xí)r就不必再準(zhǔn)直彼此之間的邊界。結(jié)果，不必象已有技術(shù)中按照可能會(huì)出現(xiàn)非準(zhǔn)直狀態(tài)而需要進(jìn)行邊界準(zhǔn)直時(shí)那樣形成一個(gè)光阻擋層。于是，可以防止降低開口率。
例3在例3的LCD中，和在例2中一樣，制備三類參考取向彼此不同的液晶層區(qū)域。在例2中，是在底部襯底1和反面襯底11的兩側(cè)制備具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分。在例3中，與例2不同，只是把在底部襯底1一側(cè)上的準(zhǔn)直狀態(tài)改變?nèi)?jí)。圖3A示出了本例的LCD的一個(gè)橫截面。每個(gè)液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。
現(xiàn)在簡(jiǎn)要介紹一種制備本例中LCD的方法。首先，在一個(gè)底部襯底1上制備一個(gè)透明電極2。然后，在襯底的整個(gè)表面施加一層聚酰亞胺以覆蓋住透明電極2，然后進(jìn)行固化處理。摩擦聚酰亞胺膜以獲得一個(gè)準(zhǔn)直膜。在本例中，用作準(zhǔn)直膜3的是當(dāng)未經(jīng)紫外線照射時(shí)預(yù)傾角為8°的一層聚酰亞胺膜。然后，用一個(gè)保護(hù)層覆蓋住聚酰亞胺膜的1/3部分，剩下的2/3部分用紫外線進(jìn)行照射。在照射時(shí)，紫外線的強(qiáng)度定為5-10J/cm2，于是與被照射部分相接觸的部分的液晶分子的預(yù)傾角δ由8°變?yōu)?°。然后，用一個(gè)保護(hù)層覆蓋住一半受照射的部分。也就是說，包括以前被覆蓋住的部分在內(nèi)的2/3部分現(xiàn)在被一個(gè)保護(hù)層覆蓋。剩下的1/3部分經(jīng)強(qiáng)度為5-10J/cm2的紫外線的照射。這樣，預(yù)傾角δ進(jìn)一步減小。在這個(gè)過程中，有彼此相鄰的1/3部分被一個(gè)保護(hù)層覆蓋。在本例中，第二次照射使液晶分子的預(yù)傾角δ由4°降低為1°或更低。
同樣，在反面襯底上制備一個(gè)準(zhǔn)直膜13。與例2不同，準(zhǔn)直膜不經(jīng)紫外線照射。所采用的準(zhǔn)直膜13一層聚酰亞胺膜，該膜的預(yù)傾角等于當(dāng)聚酰亞胺酸膜未經(jīng)紫外線照射時(shí)在底部襯底1上的準(zhǔn)直膜3所具有的三級(jí)預(yù)傾角中的中間一個(gè)。在本例中，與準(zhǔn)直膜13一樣，得到一種當(dāng)未經(jīng)紫外線照射時(shí)預(yù)傾角為4°的材料。與例1和2的情形相似，在本例中，把預(yù)傾角δ定為小于20°，把底部襯底1和反面襯底11上的預(yù)傾角之差定為等于或大于1.5°。
最后，將其上分別制備有準(zhǔn)直膜的襯底1和11結(jié)合起來，以便將襯底1和11的摩擦方向3a和13a適合左手向扭曲液晶(見圖3B)。將具有右手向扭曲性能的液晶注入進(jìn)所結(jié)合的襯底1和11之間的縫隙。結(jié)果，就制備出了液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)，其中區(qū)域(A)中反面襯底11上的預(yù)傾角小于底部襯底1的預(yù)傾角，區(qū)域(B)中兩個(gè)襯底中的預(yù)傾角都等于4°，并且區(qū)域(C)中反面襯底11一側(cè)上的預(yù)傾角大于底部襯底1上的預(yù)傾角。
圖3B示出了準(zhǔn)直膜3和13上的摩擦方向3a和13a與相應(yīng)的液晶層區(qū)域的參考取向的關(guān)系。在用上述方法所得到的液晶屏中，用與例2中方法相同的方法設(shè)定液晶層區(qū)域(A)、(B)和(C)的參考取向。具體地說，在液晶層區(qū)域(A)中，底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角大于反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角，液晶呈右手向扭曲，并且中心附近的液晶分子的襯底中的平面中取向(參考取向)即為CA所示的方向。在液晶層區(qū)域(B)中，參考取向?yàn)镃B所示的方向。在液晶層區(qū)域(C)中，參考取向?yàn)镃c所示的方向。最好設(shè)定液晶的扭曲角、摩擦角等角度時(shí)使液晶層區(qū)域(B)中的參考取向CB與液晶層區(qū)域(A)和(C)中的參考取向CA和CC分別相差90°。
在本例及例2中，在一個(gè)液晶屏中可獲得三個(gè)不同的參考取向。如上所述，制備各液晶層區(qū)域時(shí)應(yīng)使它們的面積相等，這樣從三個(gè)參考觀察方向看去所呈現(xiàn)的觀察特性即以1∶1∶1的比例被混合起來并均勻化，這樣可獲得良好的觀察性能。如果將一個(gè)象素區(qū)域分為多個(gè)分別相應(yīng)于三類液晶層區(qū)域的亞區(qū)，則在一個(gè)象素區(qū)域中就形成了三個(gè)參考取向。相應(yīng)地，就得到了更細(xì)致的圖象。
在與例1相似的本例中，設(shè)定在反面襯底11一側(cè)的準(zhǔn)直狀態(tài)均勻如一，并且用底部襯底1一側(cè)上具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的準(zhǔn)直膜3的各部分之間的邊界把液晶層4分為三個(gè)液晶層區(qū)域。這樣，當(dāng)把各襯底彼此接合并拼成一個(gè)顯示屏?xí)r，就不必用反面襯底11一側(cè)上的邊界來準(zhǔn)直底部襯底1一側(cè)的邊界。結(jié)果，就不必制備象已有技術(shù)中考慮到可能的非準(zhǔn)直情況而必須制備的一個(gè)黑色陣列。這樣，就避免了降低開口率。
例4在例4中，對(duì)例2和3中的LCD而言，在液晶層區(qū)域(A)和液晶層區(qū)域(C)之間的邊界上設(shè)置在液晶層區(qū)域(B)，在液晶層區(qū)域(B)中底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角等于反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角，在液晶層區(qū)域(A)中底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角較大，而在液晶層區(qū)域(C)中底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角較小。襯底中液晶層區(qū)域(B)的面積定為大致占液晶層區(qū)域(A)或(C)面積的10%。液晶層區(qū)域(B)的面積太小則對(duì)液晶屏的觀察特性沒有影響。由于采用了這種結(jié)構(gòu)，就可能基本上避免在具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的液晶層區(qū)域之是的邊界上產(chǎn)生旋錯(cuò)，當(dāng)在底部襯底1一側(cè)上的預(yù)傾角較大的一個(gè)液晶層區(qū)域與在底部襯底1一側(cè)上的預(yù)傾角較小的一個(gè)液晶層區(qū)域相鄰時(shí)，這種旋錯(cuò)又會(huì)帶來問題，這樣就形成了彼此相差180°的兩個(gè)參考取向。
在通過在同一個(gè)顯示屏中形成彼此相差180°的參考取向而改善觀察性能的上述方法中，在具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域之間的邊界上形成了旋錯(cuò)角，使對(duì)比度降低。不過，在本例中，在具有相鄰的參考取向的液晶層區(qū)域之間的邊界處的所有部分中，液晶分子都立了起來，這樣就無法觀察到旋錯(cuò)線。于是，即使在通常的白色模式中，也不必設(shè)置一個(gè)光阻擋層來抑制由于旋錯(cuò)而帶來的光透射。這樣，就不會(huì)降低開口率，就可以得到明亮的屏顯示效果。
其次，參考圖4介紹對(duì)例1至4的改進(jìn)。在圖4中所示出的改進(jìn)中，用紫外線照射底部襯底1上的準(zhǔn)直膜3的一部分，由此在被照射部分的表面發(fā)生化學(xué)變化。結(jié)果，就形成了一個(gè)預(yù)傾角比固有預(yù)傾角更小的部分。在反面襯底11上，用一種材料制備準(zhǔn)直膜13，這種材料的預(yù)傾角小于底部襯底1上的準(zhǔn)直膜3的固有預(yù)傾角，并且大于由于紫外線照射的結(jié)果所獲得的預(yù)傾角。同時(shí)，和例1中相同，不用紫外線照射反面襯底11上的準(zhǔn)直膜13。至于底部襯底1上的準(zhǔn)直膜3，用的是預(yù)傾角為6°的聚酰亞胺膜。用一個(gè)光掩模覆蓋聚酰亞胺膜，然后用強(qiáng)度為10-30J/cm2的紫外線進(jìn)行照射，使預(yù)傾角為1°或?yàn)橐粋€(gè)更小的角。至于反面襯底11上的準(zhǔn)直膜13，預(yù)傾角定為3°。
將具有上述結(jié)構(gòu)的襯底1和11彼此接合，以使摩擦方向適合于右手向扭曲的液晶。然后，將具有右手向扭曲特性的液晶注入進(jìn)襯底1和11之間的縫隙中。用這種方式，可以獲得一個(gè)LCD，其中在底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角比在反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角大或小兩級(jí)，同時(shí)同時(shí)在反面襯底11一側(cè)的準(zhǔn)直狀態(tài)完全一致。在底部襯底1一側(cè)上具有不同的預(yù)傾角的兩個(gè)液晶層區(qū)域的參考取向彼此相差180°。于是，在圖4中所示的LCD中，從正和負(fù)兩個(gè)觀察方向看去的觀察特性得到混合并均勻一致，因此得到了良好的觀察性能。在底部襯底1一側(cè)上具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的每個(gè)部分都相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域?；蛘撸谝粋€(gè)象素區(qū)域制備多個(gè)具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分。后一種結(jié)構(gòu)可以得到更細(xì)致的圖象。
在圖4中所示的LCD中，設(shè)置襯底的方式應(yīng)使在一個(gè)襯底一側(cè)上不同準(zhǔn)直條件之間的邊界將另一個(gè)襯底一側(cè)上的一個(gè)準(zhǔn)直狀態(tài)區(qū)別開，這樣當(dāng)把襯底彼此接合并組裝成一個(gè)顯示屏?xí)r就不必象已有技術(shù)那樣非得準(zhǔn)直彼此之間的邊界。結(jié)果，不必因考慮到可能會(huì)出現(xiàn)非準(zhǔn)直的情況而制備一個(gè)黑色陣列。于是，襯底的準(zhǔn)直方法和已有技術(shù)相同，并且開口率不會(huì)降低。
在一個(gè)襯底上無法進(jìn)行部分準(zhǔn)直處理的情況下，根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有高超的觀察特性的液晶屏。比如，這可以用在襯底上配有一個(gè)彩色濾波器的情況。通常，彩色濾波器的光阻抗很低，不適于根據(jù)光照射的情況來區(qū)分準(zhǔn)直狀態(tài)。此外，由于由于彩色濾波器上制備有透明電極(ITO)，很難對(duì)透明電極進(jìn)行構(gòu)圖等工作。在這種情況下，假定所用的LCD是有源陣列型的LCD，應(yīng)對(duì)TFT襯底一側(cè)進(jìn)行選擇性的輻射。這樣，由于輻射，就形成了一個(gè)具有較大的預(yù)傾角(固有預(yù)傾角)的區(qū)域和一個(gè)具有較小的預(yù)傾角的區(qū)域。在彩色濾波器襯底上，制備一個(gè)預(yù)傾角小于TFT襯底一側(cè)的固有的預(yù)傾角的準(zhǔn)直膜。同時(shí)，需要把彩色濾波器襯底一側(cè)的預(yù)傾角設(shè)定得大于TFT襯底一側(cè)的較小的預(yù)傾角。當(dāng)把這些襯底結(jié)合起來時(shí)，襯底之間的液晶的參考取向受較大預(yù)傾角的襯底的調(diào)整。相應(yīng)地，在TFT襯底一側(cè)的預(yù)傾角較大的液晶層區(qū)域中，參考取向受TFT襯底的調(diào)整。在TFT襯底一側(cè)的預(yù)傾角較小的液晶層區(qū)域中，參考取向受彩色濾波器襯底的調(diào)整。結(jié)果，可以在LCD中形成彼此相差180°的兩個(gè)參考取向。采用這種方法，可以只對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行準(zhǔn)直分界處理，因此可以簡(jiǎn)化工藝。
下面，參考圖5介紹另一個(gè)改進(jìn)。在圖5中所示的LCD中，對(duì)底部襯底11上的準(zhǔn)直膜13都進(jìn)行準(zhǔn)直狀態(tài)的分界處理。在這種情況下，比如，可以在一個(gè)襯底上制備具有不同的預(yù)傾角的a、b和c的幾個(gè)區(qū)域，并且在另一個(gè)襯底上制備具有不同的預(yù)傾角的d和e的幾個(gè)區(qū)域。這里，預(yù)傾角a至e滿足a＞b＞c＞d＞e的條件。當(dāng)把這些襯底結(jié)合起來時(shí)，把一個(gè)單元液晶層區(qū)域分為四個(gè)區(qū)域，并且交替設(shè)置兩個(gè)取向。于是，與用光掩模進(jìn)行光輻射的手段相比，可以獲得更細(xì)致的圖象。
在這個(gè)改進(jìn)中，在一個(gè)襯底一側(cè)上的準(zhǔn)直膜上制備偶數(shù)個(gè)具有不同預(yù)傾角的部分，并且在另一個(gè)襯底一側(cè)上的準(zhǔn)直膜上制備奇數(shù)個(gè)具有不同預(yù)傾角的部分。具體地說，如圖5中所示，在底部襯底1一側(cè)上的準(zhǔn)直膜3上制備兩個(gè)具有不同預(yù)傾角的部分，并且在反面襯底11一側(cè)上的準(zhǔn)直膜13上制備三個(gè)具有不同預(yù)傾角的部分。在在準(zhǔn)直膜13上制備三個(gè)具有不同準(zhǔn)直狀態(tài)的部分的方法中，如例3中所介紹的那樣，整個(gè)表面的1/3部分首先用一個(gè)掩模覆蓋。然后，用強(qiáng)度為5J/cm2的紫外線照射剩下的2/3部分。其次，用一個(gè)掩模覆蓋一半受輻射的部分，即包括先前覆蓋過的那部分在內(nèi)總共有2/3的部分被掩模覆蓋。然后，用強(qiáng)度為5J/cm2的紫外線照射剩下的1/3部分。結(jié)果，就得到了一個(gè)未受輻射的部分、一個(gè)受強(qiáng)度為5J/cm2的紫外線輻射的部分及一個(gè)受強(qiáng)度為10J/cm2的紫外線輻射的部分。在這個(gè)改進(jìn)中，在反面襯底11一側(cè)所用的準(zhǔn)直膜13是在未受紫外線照射時(shí)預(yù)傾角為9°的聚酰亞胺膜。使聚酰亞胺膜以上述工藝處理，就制備出了一個(gè)預(yù)傾角為9°的部分、一個(gè)預(yù)傾角為5°的部分及一個(gè)預(yù)傾角為1°的部分。
在底部襯底1一側(cè)上的準(zhǔn)直膜3中，用掩模覆蓋住表面的一半，然后用紫外線照射剩下的部分。結(jié)果，形成了兩個(gè)具有不同準(zhǔn)直狀態(tài)的部分。對(duì)底部襯底1一側(cè)上的準(zhǔn)直膜3而言，所用的材料的預(yù)傾角介于當(dāng)未受紫外線照射時(shí)反面襯底11一側(cè)上最大預(yù)傾角和第二大預(yù)傾角之間的一個(gè)值。在這個(gè)改進(jìn)中，所用的聚酰亞胺膜的固有預(yù)傾角為7°，并且有一半的膜受強(qiáng)度為5J/cm2的紫外線照射。結(jié)果，預(yù)傾角被設(shè)定為3°。
最后，把襯底1和11結(jié)合起來，結(jié)合的方式應(yīng)使摩擦方向適于左手向扭曲的液晶，并且在底部襯底1一側(cè)上的不同的準(zhǔn)直狀態(tài)之間的邊界將反面襯底11一側(cè)上具有中間預(yù)傾角(這里為5°)的部分分開。然后，將具有右手向扭曲性質(zhì)的液晶注入進(jìn)襯底1和11之間的縫隙中。結(jié)果，如圖5中所示，得到了四個(gè)液晶層區(qū)域(A)、(B)、(C)、(D)。
在液晶層區(qū)域(A)中，反面襯底11一側(cè)和底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角分別為9°和7°。顯然反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角較大。在液晶層區(qū)域(C)中，反面襯底11一側(cè)的底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角分別為5°和3°。顯然反面襯底11一側(cè)的預(yù)傾角較大。相應(yīng)地，在這些區(qū)域(A)和(C)中，液晶層4中心附近中的液晶分子的立起狀態(tài)受反面襯底11上的準(zhǔn)直膜13的調(diào)整。另一方面，在在液晶層區(qū)域(B)和(D)中，底部襯底1一側(cè)的預(yù)傾角較大。這樣，液晶層4中心附近中的液晶分子的立起狀態(tài)受底部襯底1上的準(zhǔn)直膜3的調(diào)整。相應(yīng)地，在一個(gè)相同的液晶屏上，可以交替獲得彼此相差180°的兩個(gè)參考取向。這些液晶層區(qū)域中的每一個(gè)都相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。另一種情況是，可以把一個(gè)象素區(qū)域分為多個(gè)分別相應(yīng)于液晶層區(qū)域的亞區(qū)。在這種情況下，可以獲得更細(xì)致的圖象。
在圖5中所示的LCD中，襯底一側(cè)上的預(yù)傾角并不受上述特定值的限制。如果所選擇的預(yù)傾角的大小滿足上述關(guān)系，并且相鄰的預(yù)傾角之差為3°并且相對(duì)的預(yù)傾角之差為1.5°，就可以進(jìn)行滿意的取向控制。如果如果預(yù)傾角超過20°，整個(gè)液晶晶胞中的取向調(diào)整能會(huì)比具有較大預(yù)傾角的準(zhǔn)直膜的取向調(diào)整能更強(qiáng)。這樣就不可能通過具有較大預(yù)傾角的準(zhǔn)直膜來控制液晶的準(zhǔn)直狀態(tài)。于是，需要把預(yù)傾角的最大值設(shè)定為20°或更小。
另一種情況是，比如，一個(gè)襯底上有四種準(zhǔn)直狀態(tài)，預(yù)傾角分別為10°、7°、4°和1°，并且另一個(gè)襯底上有三種準(zhǔn)直狀態(tài)，預(yù)傾角分別為8.5°、5.5°和2.5°?；蛘?，比如，一個(gè)襯底上有七種準(zhǔn)直狀態(tài)，預(yù)傾角分別為19°、16°、13°、10°、7°、4°和1°，并且另一個(gè)襯底上有六種準(zhǔn)直狀態(tài)，預(yù)傾角分別為17.5°、14.5°、11.5°、8.5°、5.5°和2.5°。用這種方式，通過把一個(gè)準(zhǔn)直狀態(tài)分為更多個(gè)準(zhǔn)直狀態(tài)，可以獲得更細(xì)致的圖象。
在上述的例子中，用紫外線輻射來改變準(zhǔn)直狀態(tài)?，F(xiàn)在認(rèn)為紫外線輻射能改變預(yù)傾角是由于下列原因。
如果聚酰亞胺膜受到高能紫外線的照射，聚酰亞胺膜表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變。更具體地說，當(dāng)聚酰亞胺膜受紫外線照射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生O3(臭氧)。O3會(huì)使聚酰亞胺的烷基發(fā)生氧化。由于羰基的影響，聚酰亞胺表面的極性會(huì)發(fā)生改變，并且具有極性的液晶分子的預(yù)傾角也會(huì)發(fā)生變化。
聚酰亞胺膜的表面張力會(huì)受紫外線輻射而發(fā)生改變，所以其預(yù)傾角會(huì)相應(yīng)變化。
另一種機(jī)理是，當(dāng)用紫外線照射聚酰亞胺膜時(shí)，會(huì)改變準(zhǔn)直膜表面的粗度。準(zhǔn)直膜表面粗度的這種變化已得到了實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。實(shí)驗(yàn)還證明，預(yù)傾的改變也是由這種變化所致。
例5在本例中，用一種不同于紫外線輻射的方法來改變每個(gè)襯底上的準(zhǔn)直狀態(tài)。在本例中，其中制備有多個(gè)具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分的準(zhǔn)直膜的表面與0.5% NaOH水溶液相接觸。利用準(zhǔn)直膜對(duì)溶液溶解度的非均勻特性，可以在準(zhǔn)直膜表面形成所需程度的粗度。如果不采用如NaOH水溶液在內(nèi)的堿性溶液，可以采用含有氫氟酸、硝酸或同時(shí)含有二者作為主要成分的酸性溶液?；蛘?，不用上述溶液，如果采用臭氧或氨氣作為反應(yīng)氣體與準(zhǔn)直膜表面相接觸，也可以在準(zhǔn)直膜表面形成所需的粗度?；蛘?，如果用選自由氧氣(O2)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)等氣體組成的一組氣體對(duì)準(zhǔn)直膜的表面進(jìn)行等離子體處理，也可以在準(zhǔn)直膜表面形成所需粗度。
進(jìn)行上述步驟的結(jié)果，可以得到各種形式的不同的準(zhǔn)直狀態(tài)。比如，在底部襯底一側(cè)和反面襯底一側(cè)上的準(zhǔn)直膜的每個(gè)表面上，可以用上述方法交替形成兩類具有不同粗度的部分。將兩襯度相結(jié)合以準(zhǔn)直兩類部分之間的邊界，準(zhǔn)直方式應(yīng)使一個(gè)襯底上高度粗糙的部分面對(duì)另一個(gè)襯底上不那么粗糙的部分。結(jié)果，就交替形成了兩個(gè)液晶層區(qū)域，其中在一個(gè)區(qū)域中，反面襯底一側(cè)上的預(yù)傾角大于底部襯底上的預(yù)傾角，而在另一個(gè)區(qū)域中，反面襯底一側(cè)上的預(yù)傾角小于底部襯底上的預(yù)傾角。于是，在一個(gè)相同的液晶屏上就交替形成了參考取向彼此相差180°的兩類區(qū)域。
或者，比如，可以使一個(gè)準(zhǔn)直膜表面的一部分粗糙，以便形成兩類具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分。在一個(gè)襯底上形成一個(gè)粗度介于對(duì)面的準(zhǔn)直膜上兩個(gè)粗度之間的、中等粗度的準(zhǔn)直膜。結(jié)果，在一個(gè)相同的液晶屏中，就形成了兩個(gè)液晶層區(qū)域，其中在一個(gè)區(qū)域中，反面襯底一側(cè)上的預(yù)傾角大于底部襯底上的預(yù)傾角，而在另一個(gè)區(qū)域中，反面襯底一側(cè)上的預(yù)傾角小于底部襯底上的預(yù)傾角。后一種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)結(jié)合襯底時(shí)，不必準(zhǔn)直具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分之間的邊界。同時(shí)，每個(gè)液晶層區(qū)域相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域?；蛘撸梢栽谝粋€(gè)象素區(qū)域中設(shè)置多個(gè)這樣的液晶層區(qū)域。
例6在例6中，介紹使準(zhǔn)直膜表面粗糙化的另一種方法。圖6簡(jiǎn)要地示出了此例中的襯底1(11)。在透明襯底1(11)的整個(gè)表面之上制備一個(gè)準(zhǔn)直膜3(13)。例6與例5的不同之處如下。在例5中，用直接的手段例準(zhǔn)直膜3(13)的表面粗糙化。而在例6中，是對(duì)透明導(dǎo)電膜2(12)進(jìn)行粗糙化處理，并且準(zhǔn)直膜3(13)是通過在其上進(jìn)行印刷而形成的。于是，準(zhǔn)直膜3(13)的表面變得粗糙。
使透明傳導(dǎo)膜2(12)的表面粗糙化的步驟如下首先在透明襯底1(11)上制備透明傳導(dǎo)膜2(12)，然后用一種酸性溶液或一種堿性溶液對(duì)透明傳導(dǎo)膜2(12)的表面進(jìn)行腐蝕?；蛘?，如果用選自由O2、Ar、Kr等氣體組成的一組氣體對(duì)透明傳導(dǎo)膜的表面進(jìn)行等離子體處理，也可以在透明傳導(dǎo)膜的表面粗糙化?；蛘?，還可以通過使之與一種反應(yīng)氣體相接觸的方式來使之粗糙化。在表面粗糙化的透明傳導(dǎo)膜2(12)上用印刷的方法制準(zhǔn)直膜3(13)。相應(yīng)地，準(zhǔn)直膜3(13)的表面的粗度與透明傳導(dǎo)膜2(12)表面的粗度相同。
如果象上述例子中那樣，在準(zhǔn)直膜表面上直接制備粗糙表面時(shí)或準(zhǔn)直膜表面狀態(tài)變化時(shí)采用一個(gè)保護(hù)層，會(huì)帶來準(zhǔn)直膜的表面被保護(hù)層污染并且準(zhǔn)直膜的取向調(diào)整能發(fā)生降低的問題。不過，在本例中，首先是在透明傳導(dǎo)層2(12)的表面進(jìn)行粗糙處理，并且這些表面的粗糙情況會(huì)傳遞到準(zhǔn)直膜3(13)的表面上。于是，在本例中，準(zhǔn)直膜受保護(hù)層污染及準(zhǔn)直膜的取向調(diào)整能發(fā)生降低的問題不會(huì)發(fā)生。
在例6的方法中，對(duì)設(shè)置在準(zhǔn)直膜3(13)之下的膜2(12)進(jìn)行粗糙處理，并且這些膜的粗糙情況會(huì)傳遞到準(zhǔn)直膜3(13)上以控制準(zhǔn)直特性。下面膜可以采用任何材料，只要下面層表面的粗度可以在原處改變。另一種方法是，對(duì)設(shè)置在透明傳膜2(12)之下的一個(gè)層進(jìn)行表面處理，并且最終用下面層來控制準(zhǔn)直膜3(13)的粗度。
透明傳導(dǎo)膜2(12)表面的粗度如何傳遞到準(zhǔn)直膜3(13)的表面可以由準(zhǔn)直膜3(13)的膜厚來控制。也就是說，如果準(zhǔn)直膜3(13)較薄，透明傳導(dǎo)膜2(12)的粗糙程度基本上保留在準(zhǔn)直膜3(13)的表面。于是，準(zhǔn)直膜3(13)表面的粗度基本上與透明傳導(dǎo)膜2(12)表面的粗度相同。在準(zhǔn)直膜3(13)較厚的情況下，即使當(dāng)透明傳導(dǎo)膜2(12)的粗度較大時(shí)，準(zhǔn)直膜3(13)表面的粗度也小于透明傳導(dǎo)膜2(12)表面的粗度。于是，通過適當(dāng)?shù)剡x擇準(zhǔn)直膜3(13)的厚度，可以得到理想的粗度?？梢詼p小準(zhǔn)直膜的厚度，減小的方式例如是通過紫外線照射或者通過在比通常更長(zhǎng)的時(shí)間里用光刻法進(jìn)行顯影。
可以以每個(gè)部分對(duì)應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域的形式在透明傳導(dǎo)膜2(12)的表面上制備多個(gè)具有不同的粗度的部分?；蛘?，在一個(gè)象素區(qū)域中制備多個(gè)具有不同粗度的部分。確定透明傳導(dǎo)膜2(12)表面中粗度的變化圖案，使其相應(yīng)于在準(zhǔn)直膜3(13)表面上形成的圖案。
用上面例子中介紹的方式把這樣獲得的襯底1和11接合起來，并且把液晶注入進(jìn)襯底1和11之間的縫隙中。結(jié)果，就在一個(gè)液晶晶胞中按一個(gè)預(yù)定的圖案制備出分別具有預(yù)定的面積的三個(gè)液晶層區(qū)域，其中在一個(gè)液晶層區(qū)域中，反面襯底11一側(cè)上的預(yù)傾角大于底部襯底1一側(cè)上的預(yù)傾角，在另一個(gè)液晶層區(qū)域中，反面襯底11一側(cè)上的預(yù)傾角小于底部襯底1一側(cè)上的預(yù)傾角，在第三個(gè)液晶層區(qū)域中，襯底1和11一側(cè)上的預(yù)傾角彼此相等。這樣，根據(jù)本例子，在一個(gè)相同的液晶晶胞中，就形成了包括彼此相差180°的兩個(gè)參考取向在內(nèi)的多個(gè)參考取向。結(jié)果，可以得到高超的觀察性能。
例7在本例中，與例6相似，粗糙化處理不是對(duì)準(zhǔn)直膜3(13)的表面進(jìn)行，而是對(duì)透明傳導(dǎo)膜2(12)的表面進(jìn)行，于是由此準(zhǔn)直膜3(13)表面所具有上的粗度基本上與透明傳導(dǎo)膜2(12)表面上的粗度相同。本例與例6的不同點(diǎn)如下。在本例中，當(dāng)對(duì)透明傳導(dǎo)膜2(12)的表面進(jìn)行粗糙化以后，在透明傳導(dǎo)膜2(12)的一部分上制備一層絕緣膜43。圖7簡(jiǎn)要地示出了本例中的襯底。如圖7中所示，在一個(gè)透明襯底1(11)的整個(gè)表面上制一個(gè)透明傳導(dǎo)膜2(12)。在透明傳導(dǎo)膜2(12)的一部分上，制備一個(gè)絕緣膜43。然后，在襯底的整個(gè)表面之上制備一個(gè)準(zhǔn)直膜3(13)。絕緣膜43所用的材料可以采用氮化硅、二氧化硅或其它材料。在準(zhǔn)直膜3(13)表面相應(yīng)于絕緣膜43的邊緣的一部分中，不但絕緣膜43的表面狀態(tài)，而且絕緣膜43和透明傳導(dǎo)膜2(12)的表面之間的高度差看上去都很粗糙。在透明傳導(dǎo)膜2(12)的表面上形成的粗糙度沒有傳遞到準(zhǔn)直膜3(13)位于絕緣膜43表面之上的那部分表面上。于是，準(zhǔn)直膜3(13)位于絕緣膜43表面之上的那部分表面的狀態(tài)依賴于絕緣膜43的表面狀態(tài)。
在上述方法中，對(duì)本例以及上述各例子而言，可以按需要設(shè)定底部襯底1上的準(zhǔn)直膜3或者反面襯底11上的準(zhǔn)直膜13的表面的準(zhǔn)直狀態(tài)。然后把經(jīng)上述方法處理的底部襯底1和反面襯底11彼此接合，并且把液晶注入進(jìn)襯底1和11之間的縫隙中。結(jié)果，就按一個(gè)預(yù)定的圖案制備出分別具有預(yù)定的面積的三個(gè)液晶層區(qū)域，其中在一個(gè)液晶層區(qū)域中，反面襯底11一側(cè)上的預(yù)傾角較大，在另一個(gè)液晶層區(qū)域中，底部襯底1一側(cè)上的預(yù)傾角較大，在第三個(gè)液晶層區(qū)域中，襯底1和11一側(cè)上的預(yù)傾角彼此相等。這樣，在一個(gè)相同的液晶晶胞中，就形成了包括彼此相差180°的兩個(gè)參考取向在內(nèi)的多個(gè)參考取向。結(jié)果，從多個(gè)參考方向看去的觀察特性相混合并且均勻一致，這樣就可以得到了高超的觀察性能。
在本例中，在制備絕緣膜43前不進(jìn)行諸如表面粗糙化或形成保護(hù)層所需的光輻射等其它工藝。此外，可以在一個(gè)工藝中同時(shí)進(jìn)行絕緣處理和準(zhǔn)直控制，以便簡(jiǎn)化制造工藝。這樣，可以以低造價(jià)制成具有高超的觀察性能的LCD。
例8例8至10介紹了幾個(gè)防止對(duì)比度變差的示意性的例子，對(duì)比度變差的是由在具有在一個(gè)象素區(qū)域中形成的、彼此不同的參考取向的液晶層區(qū)域之間的旋錯(cuò)線所造成的圖8是一個(gè)平面圖，示出了將本發(fā)明施用于一個(gè)TN模式有源陣列型LCD的例子。圖9是其一個(gè)截面示意圖。在圖9中所示的LCD中，設(shè)置一個(gè)有源陣列襯底31，使其面對(duì)一個(gè)反面襯底32，并且將一個(gè)液晶層33封在二者之間。有源陣列襯底31包括一個(gè)由玻璃構(gòu)成的絕緣襯底31a。制備多個(gè)掃描線12和多個(gè)信號(hào)線，使它們?cè)诮^緣襯底31a上彼此交叉。在由掃描線12和信號(hào)線13所限定的每個(gè)區(qū)域中設(shè)置一個(gè)象素電極14。在掃描線12和信號(hào)線13的每個(gè)交叉點(diǎn)附近，制備一個(gè)薄膜晶體管21(以后稱之為TFT)，作為一個(gè)起開關(guān)作用的非線性元件。TFT 21與一條掃描線12、一條信號(hào)線13和相應(yīng)地象素電極14電連接。TFT 20包括一個(gè)由掃描線12分支出來的門電極15、一個(gè)從信號(hào)線13分支出來通向象素電極14的源電極16以及一個(gè)終端覆蓋住象素電極14的漏電極17。在本例中所采用的TFT20是一種無定形硅TFT?？梢栽趻呙杈€12上制備TFT20。
在一個(gè)象素電極14上疊加一條掃描線12，該掃描線與同TFT20相連又與象素電極14相連的掃描線12相鄰。疊加部分18起附加電容的作用。另一種情況下，從掃描線12獨(dú)立地制備一條附加電容線(未示出)。在這種情況下，附加電容18可以在附加電容線上制備。
在這些電極線之上，也就是說，在多個(gè)掃描線12、信號(hào)線13以及TFT 20之上，制備一個(gè)絕緣保護(hù)膜31d，以防止在襯底31a和這些電極線及TFT之間以及以TFT和電極線之間發(fā)生短路。制備絕緣保護(hù)膜31d時(shí)留下多個(gè)相應(yīng)于各自的象素電極14的開口。
在面對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的有源陣列襯底31的反面襯底32中，在玻璃質(zhì)地的絕緣襯底32a上依次制備一個(gè)彩色濾波器32b、一個(gè)反面電極32c和一個(gè)準(zhǔn)直膜32e。
當(dāng)對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的本例的LCD施行下列工藝步驟時(shí)，就制成了可實(shí)際被驅(qū)動(dòng)用于顯示的LCD。具體地說，制備可實(shí)際被驅(qū)動(dòng)用于顯示的LCD的步驟依次是在有源陣列襯底31和反面襯底32上制備準(zhǔn)直膜31e和32e的步驟，對(duì)準(zhǔn)直膜31e進(jìn)行磨擦處理的步驟，把有源陣列襯底31接合到反面襯底32上的步驟，通過將液晶注入襯底31和32之間而提供一個(gè)液晶層33的步驟，以及其它步驟，然后是安裝外圍電路(如驅(qū)動(dòng)電路)的步驟。
在制備過程中，可以施行在一個(gè)象素區(qū)域提供多個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域的一些工藝步驟。在本例中，為使兩個(gè)參考取向共存于一個(gè)象素區(qū)域中，對(duì)有源陣列襯底31的準(zhǔn)直膜31e進(jìn)行準(zhǔn)直處理，以便在兩個(gè)或更多個(gè)象素區(qū)域之上形成一個(gè)參考取向不同于另一個(gè)液晶層區(qū)域中的參考取向的液晶層區(qū)域。
這樣的一個(gè)液晶層區(qū)域19可以用例如下列方式制備。用一個(gè)保護(hù)膜覆蓋住至少一個(gè)襯底上相應(yīng)于一個(gè)液晶層區(qū)域的一個(gè)部分，在這種狀態(tài)下進(jìn)行準(zhǔn)直處理。然后，除去保護(hù)層，用一個(gè)保護(hù)膜覆蓋住相應(yīng)于另一個(gè)液晶層區(qū)域的部分，然后進(jìn)行準(zhǔn)直處理以使其具有不同于先前處理過的那部分的準(zhǔn)直狀態(tài)的準(zhǔn)直狀態(tài)。另一種情況是，用液體(比如一種酸性或堿性溶液)使象素電極表面的一個(gè)區(qū)域發(fā)生變化，以使表面粗糙。這樣，通過選擇粗糙區(qū)域和平坦區(qū)域之間傾角或傾斜方向之差，可以控制準(zhǔn)直方向。至于使表面粗糙的方法，可以用氣體、等離子體或用電磁波(包括光)使表面發(fā)生化學(xué)變化、或者用固體、氣體、等離子體或用電磁波(包括光)使表面發(fā)生物理變化。
在在電極線和TFT之上制絕緣膜的情況下，為避免在襯底之間和在電極線之間發(fā)生短路，對(duì)絕緣膜表面進(jìn)行處理，以便采用一種酸性或堿性溶液、氣體、等離子體或電磁波(包括光)等方式用化學(xué)手段改變其表面狀態(tài)，或者采用固體、氣體、等離子體或電磁波(包括光)等方式用物理手段改變其表面狀態(tài)。同時(shí)，使絕緣膜具有一定的圖案。結(jié)果，可以用控制傾角或者傾斜方向的手段來控制液晶層中心附近沿其厚度方向上的液晶分子的液晶屏中的平面中取向(即參考取向)。
相應(yīng)地，在本例中，為在一個(gè)象素區(qū)域中有兩個(gè)參考取向，在兩個(gè)或更多個(gè)象素區(qū)域之上制備一個(gè)參考取向與另一個(gè)區(qū)域中的參考取向不同的液晶層區(qū)域。相應(yīng)地，在兩個(gè)或更多個(gè)象素區(qū)域之上確定具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域的邊界x的位置。結(jié)果，降低了邊界之中的自由能，因此可以避免一種準(zhǔn)直狀態(tài)被另一種準(zhǔn)直狀態(tài)同化。用這種方式，液晶分子的折射率的各向異性并沒有喪失，并且可以保證光的旋光能不變。結(jié)果，可以消除對(duì)比度依賴于觀察角的現(xiàn)象。
在本例中，只對(duì)有源陣列襯底31的準(zhǔn)直膜31e進(jìn)行目的在于制備兩個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域的準(zhǔn)直處理。對(duì)反面襯底32的準(zhǔn)直膜32e，進(jìn)行在其整個(gè)表面之上施加一個(gè)統(tǒng)一的準(zhǔn)直狀態(tài)的的準(zhǔn)直處理。另一種情況是，可以只對(duì)反面襯底32的準(zhǔn)直膜32e，或者對(duì)襯底31和32的準(zhǔn)直膜31e和32e二者都進(jìn)行目的在于制備兩個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域的準(zhǔn)直處理。在這種情況下，與上述情況相似，可以消除對(duì)比度的觀察角依賴現(xiàn)象。
在本例中，設(shè)定具有不同的參考取向的兩個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界x，使之平行于信號(hào)線13。不過，本發(fā)明不限于這種特定的情況。另一種情況是，如圖10中所示，可以制備兩類液晶層區(qū)域，使二者之間的邊界平行于掃描線12。在這種情況下，可以消除上面例子中由于上述原因所致的對(duì)比度的觀察角依賴現(xiàn)象。
在本例中，為在一個(gè)象素區(qū)域中形成兩個(gè)參考取向，可以在兩個(gè)或更多個(gè)象素區(qū)域之上制備具有不同的參考取向的兩個(gè)液晶層區(qū)域。此外，本發(fā)明不限于此具體的情況。另一種情況是，為在一個(gè)象素區(qū)域中形成兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)參考取向，可以在兩個(gè)或更多個(gè)象素區(qū)域之上制備具有不同的參考取向的兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)液晶層區(qū)域。
此外，位于具有不同的參考取向的多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界足以存在于兩個(gè)或更多個(gè)象素區(qū)域之上。相應(yīng)地，不必使此邊界繼續(xù)位于設(shè)置在一個(gè)陣列中的圖象元件之中的一列圖象元件中的所有的象素區(qū)域之上。在這些情況下，可以把此邊界在一列元件中分割開。
例9下面介紹本發(fā)明的另一個(gè)例子。
圖11是本發(fā)明例9中一個(gè)LCD的一幅平面圖。圖12是沿圖11中箭頭A的一幅截面圖。圖中相同的部件用與圖8和9中相同的標(biāo)號(hào)表示。在此LCD中，與例8中的情況不同，在每個(gè)象素區(qū)域中制備具有不同的參考取向的兩個(gè)液晶層區(qū)域。在圖11中，用一個(gè)開口區(qū)域表示這兩個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域中的一個(gè)，而另一個(gè)區(qū)域用沒有開口的區(qū)域來表示。在本例中，在有源陣列襯底31一側(cè)的準(zhǔn)直膜31e上，用上述方式制備兩類具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分。結(jié)果，圖11中所示，就制備出了具有不同的參考取向的兩類液晶層區(qū)域。同時(shí)，磨擦準(zhǔn)直膜31e上具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的一個(gè)部分，以使與該部分接觸的液晶分子的取向與方向B重合。這兩類液晶層區(qū)域的位置應(yīng)使其間的邊界x平行于與有源陣列襯底31一側(cè)上的準(zhǔn)直膜31e相接觸的液晶分子的取向(方向B)。至于制備具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域的準(zhǔn)直處理的方法，上述例子中所采用的那些處理方法在此都可以采用。
如上所述，在此LCD中，具有不同的參考了取向的兩液晶層區(qū)域之間的邊界x平行于與有源陣列襯底31上的準(zhǔn)直膜31e相接觸的液晶分子的取向(方向B)。相應(yīng)地，可以抑制液晶準(zhǔn)直的無序態(tài)，這樣就避免了出現(xiàn)上面提到的旋錯(cuò)線的產(chǎn)生。在本例中，通過對(duì)有源陣列襯底31一側(cè)上的準(zhǔn)直膜31e進(jìn)行制備兩類具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分所需的準(zhǔn)直處理過程，而制備出了位置如圖11中所示的、具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域。另一種情況是，如果只對(duì)反面襯底32上準(zhǔn)直膜32e，或者對(duì)襯底31和32上的準(zhǔn)直膜31e和32e都進(jìn)行這樣的準(zhǔn)直處理，可以獲得與本例相同的效果。就前者的情形而言，需要設(shè)定兩液晶層區(qū)域之間的邊界x，使其平行于與反面襯底32上的準(zhǔn)直膜32e相接觸的液晶分子的取向。就后者的情況而言，設(shè)定邊界x，使其平行于與有源陣列襯底31上的準(zhǔn)直膜31e或者反面襯底32上的準(zhǔn)直膜32e之一相接觸的液晶分子的取向。
如圖13中所示，如果液晶分子的取向(方向B)不同于如圖11中所示的上述情形，也不影響制備兩類具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域，并設(shè)定其間的邊界x，使其平行于所述取向。
在上述情形中，如圖11和13中所示，制備兩類具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域，其間的邊界是從LCD顯示屏上的一個(gè)水平方向相鄰的側(cè)面到另一個(gè)側(cè)面上形成的，或者從LCD顯示屏上的一個(gè)垂直方向相鄰的側(cè)面到另一個(gè)側(cè)面上形成的。需要指出的是，本發(fā)明不限于這些具體的形式。從一個(gè)側(cè)面伸展而出的邊界x不需要到達(dá)另一個(gè)側(cè)面。或者，邊界x可以將兩類具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域中的每一個(gè)分開。
此外，在本例中，可以在每個(gè)獨(dú)立的象素區(qū)域中制備兩類具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域。需要指出的是，本發(fā)明不限于此具體地情況?；蛘?，如圖14中所示，可以在多個(gè)連續(xù)的象素區(qū)域之上制備一個(gè)參考取向不同于另一個(gè)區(qū)域中的參考取向的液晶層區(qū)域19。在這種情形中，在相應(yīng)于實(shí)際的圖象單元的象素區(qū)域的一個(gè)部分中，需要設(shè)定兩個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域之間的邊界x，使其平行于液晶分子的取向(方向B)。換句話說，圖象元件以外的那些部分在顯示過程中很難影響液晶分子的參考取向，這樣兩類液晶層區(qū)域之間的邊界x不必非平行于方向B。至于制備具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域的方法，可以采用上述例子中的每一個(gè)所采用的工藝過程。
此外，如圖13中所示，在有源陣列型LCD具有一個(gè)位于圖象元件和信號(hào)線之間的非線性元件TFT 20的情況下，如果兩個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域之間的邊界x位于離非線性元件最遠(yuǎn)處，可以避免非線性元件在進(jìn)行表面粗糙化的處理過程中性能惡化，這可以成為在準(zhǔn)直膜中制備具有不同的準(zhǔn)直狀態(tài)的部分的一個(gè)工藝步驟。
在本例中，在一個(gè)象素區(qū)域中制備三個(gè)或更多個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域，并且設(shè)定各自的邊界，使其平行于液晶分子的取向。
例10其次，介紹本發(fā)明的又一個(gè)例子。
在本例中，制備兩個(gè)或更多個(gè)具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域，并且在每個(gè)邊界上制備一個(gè)光阻擋膜，以使從邊界部分泄漏出來的光被光阻擋膜擋住。在此情形中，不需要把液晶層區(qū)域之間的邊界設(shè)定得平行于與一個(gè)準(zhǔn)直膜相接觸的液晶分子的平面中取向。
圖15是一幅平面圖，示出了本例的一個(gè)LCD，并且圖16是其一幅截面圖。在此LCD中，用一個(gè)從漏電極17延伸而出的光阻擋膜21覆蓋住在具有不同的參考取向的兩個(gè)液晶層區(qū)域(其中一個(gè)用標(biāo)號(hào)19表示)之間的邊界。
相應(yīng)地，在例10中，從能避免產(chǎn)生任何旋錯(cuò)線的邊界部分泄漏出來的光會(huì)被光阻擋膜21擋住，所以可以提高對(duì)比度。光阻擋膜21是用與構(gòu)成TFT 20的漏電極17的材料相同的材料制成的，這是因?yàn)閮蓚€(gè)襯底的接合精度較低。如果單獨(dú)形成光阻擋膜21，襯底接合好后，在光阻擋膜21和TFT20(二者都具有阻擋光的能力)之間會(huì)發(fā)生位置偏差。結(jié)果，就降低了武器率。相反，如果光阻擋膜21是用與制成漏電極17的材料相同的材料制成的，制備光阻擋膜21時(shí)可以對(duì)漏電極17采用沉積和腐蝕工藝。這樣，與傳統(tǒng)工藝相比，并沒有增加其它的工藝步驟。
如圖16中所示，可以設(shè)定光阻擋膜21的寬度D的值，使光阻擋膜21能擋住從產(chǎn)生旋錯(cuò)線的部分泄漏而出的光。
在本例中，光阻擋膜21是用與制成漏電極17的材料相同的材料制成的?；蛘?，制備光阻擋膜21的材料可以是與構(gòu)成TFT20的、具有擋光能力的任何電極等部件的材料相同的材料。在這種情形中，可以獲得相同的效果。
在本例中，如圖17中所示，可以制備光阻擋膜21，使其覆蓋住圖象元件的整個(gè)外圍部分。或者，如例8和9中所示，可以制備光阻擋膜21，使其覆蓋住邊界x。
例8、9和10中所述的技術(shù)也可以適用于任何所需類型和所需結(jié)構(gòu)的LCD，以及上述類型和結(jié)構(gòu)的LCD。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明制備LCD的方法，可以很容易地控制預(yù)傾角。此外，可以改變相應(yīng)的微小區(qū)域中的預(yù)傾角，以形成不同的準(zhǔn)直狀態(tài)。將經(jīng)準(zhǔn)直處理的襯底結(jié)合起來，就將一個(gè)準(zhǔn)直狀態(tài)彼此不同的液晶層區(qū)域以及一個(gè)準(zhǔn)直狀態(tài)彼此相同的液晶層區(qū)域制備出來并混合在一起。當(dāng)丙襯底結(jié)合的方式使一個(gè)襯底一側(cè)的預(yù)傾角與另一個(gè)襯底一側(cè)的預(yù)傾角不同時(shí)，就形成了彼此相差180°的兩個(gè)參考取向。通過把這些襯底按使一個(gè)襯底一側(cè)的預(yù)傾角等于另一個(gè)襯底一側(cè)的預(yù)傾角的方式結(jié)合起來，就形成了與這些參考取向相垂直的另一個(gè)參考取向。結(jié)果，在一個(gè)相同的液晶晶胞中，就形成了兩個(gè)或三個(gè)參考取向，并且從兩個(gè)或三個(gè)觀察方向看去的觀察特性可以相混合并均勻一致。在具有參考取向彼此相差180°相鄰的液晶層區(qū)域之間，制備一個(gè)在一個(gè)襯底一側(cè)上的預(yù)傾角等于在另一個(gè)襯底一側(cè)上的預(yù)傾角的液晶層區(qū)域。在兩側(cè)上的預(yù)傾角相等的液晶層區(qū)域的面積小于相鄰的液晶層區(qū)域的面積。采用這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，不同準(zhǔn)直特性之間的邊界上的液晶會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)性，所以不會(huì)產(chǎn)生旋錯(cuò)線。
在本發(fā)明的LCD中，在一個(gè)襯底上設(shè)置不同準(zhǔn)直狀態(tài)之間的邊界，以便將另一個(gè)襯底上的一種準(zhǔn)直狀態(tài)分開。這樣，就不必因考慮到非準(zhǔn)直狀態(tài)而在邊界上制備一個(gè)黑色陣列。
用根據(jù)采用上述準(zhǔn)直調(diào)整法所制備而成的本發(fā)明的LCD，可以提供高對(duì)比度和高質(zhì)量的畫面。根據(jù)本發(fā)明，可以消除LCD的觀察角依賴現(xiàn)象，并且可以抑制其它不良現(xiàn)象(比如隨著時(shí)間的流逝，一種準(zhǔn)直狀態(tài)被另一種準(zhǔn)直狀態(tài)吸收的現(xiàn)象)。此外，可以避免在具有不同的參考取向的液晶層區(qū)域之間的邊界上產(chǎn)生旋錯(cuò)線。還有，當(dāng)制備一個(gè)光阻擋膜時(shí)，可以防止光(如果有的話)從旋錯(cuò)線處泄漏出來。于是，根據(jù)本發(fā)明，可以提供顯示質(zhì)量得到改進(jìn)的可靠的LCD。
對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下對(duì)本發(fā)明所作的各種其它改進(jìn)是顯而易見的。相應(yīng)地，此處所附的權(quán)利要求書不應(yīng)限制這里所給出的敘述內(nèi)容，就從廣泛的意義上對(duì)其進(jìn)行解釋。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括面對(duì)面設(shè)置的一個(gè)第一襯底和一個(gè)第二襯底，一個(gè)夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶層；以及在液晶層和第一襯底之間形成的一個(gè)第一準(zhǔn)直膜，以及在液晶層和第二襯底之間形成的一個(gè)第二準(zhǔn)直膜，其中液晶層包括準(zhǔn)直狀態(tài)彼此不同的多個(gè)液晶層區(qū)域，所述的這些多個(gè)液晶區(qū)域包括一個(gè)第一液晶層區(qū)域和一個(gè)第二液晶層區(qū)域，并且其中第一液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向不同于第二液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向，二者基本上相差90°。
2.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中第二液晶層區(qū)域中的液晶分子的扭曲方向與第一液晶層區(qū)域中的液晶分子的扭曲方向相反。
3.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中在第一液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)不同于第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)，并且在第二液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同。
4.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中在第一液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角不同于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角，并且在第二液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角基本上與第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角相同。
5.一種如權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其中在第一液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可以小于20°，并且在第一液晶層區(qū)域中第一和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角之差可以是1.5°或更大。
6.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中多個(gè)液晶層區(qū)域還包括一個(gè)第三液晶層區(qū)域，并且第三液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向與第一液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向相差180°，并且與第二液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向相差90°。
7.一種如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中在第三液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可以小于20°，并且在第三液晶層區(qū)域中第一和第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角之差可以是1.5°或更大。
8.一種如權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其中在第一液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可大于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角，并且在第三液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可小于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角。
9.一種如權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其中在第一液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可小于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角，并且在第三液晶層區(qū)域中的第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可大于第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角。
10.一種如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中在第一液晶層區(qū)域和第三液晶層區(qū)域之間形成一個(gè)第二液晶層區(qū)域。
11.一種如權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其中第一、第二和第三液晶層區(qū)域的面積可基本相等。
12.一種如權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其中另一種情況是，第二液晶層區(qū)域的面積小于第一和第三液晶層區(qū)域中任一個(gè)的面積。
13.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中第一液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第二液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同，并且第一液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)不同于第二液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)。
14.一種如權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其中第一準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角可以是第一液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角與第二液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角之間的中間值。
15.一種如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中第二液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第一，液晶層區(qū)域中第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同，并且第二液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)基本上與第三液晶層區(qū)域中第二準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)相同。
16.一種如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中在所有第一、第二和第三液晶層區(qū)域中，第一準(zhǔn)直膜的表面狀態(tài)都相同，而第二準(zhǔn)直膜在第一、第二和第三液晶層區(qū)域中的表面狀態(tài)不同。
17.一種如權(quán)利要求15所述的液晶顯示裝置，其中第一、第二和第三液晶層區(qū)域中的第二準(zhǔn)直膜的預(yù)傾角彼此不同。
18.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中多個(gè)液晶層區(qū)域中的每一個(gè)都相應(yīng)于一個(gè)象素區(qū)域。
19.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中在一個(gè)象素區(qū)域中形成多個(gè)液晶層區(qū)域。
20.一種如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中在多個(gè)象素區(qū)域之上連續(xù)形成多個(gè)液晶層區(qū)域中的每一個(gè)。
21.一種如權(quán)利要求19所述的液晶顯示裝置，其中與第一準(zhǔn)直層和第二準(zhǔn)直層中的一個(gè)相接觸的液晶分子的襯底平面中的取向基本上與多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界相平行。
22.一種如權(quán)利要求20所述的液晶顯示裝置，其中與第一準(zhǔn)直層和第二準(zhǔn)直層中的一個(gè)相接觸的液晶分子的襯底平面中的取向基本上與多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界相平行。
23.一種如權(quán)利要求18所述的液晶顯示裝置，其中液晶顯示裝置還包括一個(gè)位于多個(gè)液晶層區(qū)域之間的邊界之上的光阻擋膜。
24.一種如權(quán)利要求19所述的液晶顯示裝置，其中在象素區(qū)域中形成一個(gè)非線性元件，并且邊界設(shè)置在離非線性元件最遠(yuǎn)的位置。
25.一種如權(quán)利要求20所述的液晶顯示裝置，其中在象素區(qū)域中形成一個(gè)非線性元件，并且邊界設(shè)置在離非線性元件最遠(yuǎn)的位置。
26.一種如權(quán)利要求23所述的液晶顯示裝置，其中在象素區(qū)域中形成一個(gè)非線性元件，并且在光阻擋膜是用構(gòu)成非線性元件的不透光的材料形成的。
27.一種制備液晶顯示裝置的方法，所述的液晶顯示裝置包括彼此相對(duì)設(shè)置的一個(gè)第一襯底和一個(gè)第二襯底以及疊合在第一襯底和第二襯底之間的液晶，該方法包括在第一襯底上形成一個(gè)第一準(zhǔn)直膜并且在第二襯底上形成一個(gè)第二準(zhǔn)直膜的步驟;在第一準(zhǔn)直膜和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)上形成多個(gè)表面狀態(tài)彼此不同的部分的表面處理步驟;以及一個(gè)將第一襯底裝到第二襯底上并且將液晶注入到第一襯底和第二襯底之間的裝配步驟，以形成多個(gè)在沿第一和第二襯底之間的液晶的厚度方向的液晶中心附近的液晶分子的襯底平面的取向狀態(tài)各不相同的液晶層區(qū)域，其中多個(gè)液晶層區(qū)域包括一個(gè)第一液晶層區(qū)域和一個(gè)第二液晶層區(qū)域，并且第一液晶層區(qū)域的中心附近中的液晶分子的襯底平面的取向與第二液晶層區(qū)域的中心附近中的液晶分子的襯底平面的取向不同，基本上相差90°。
28.一種如權(quán)利要求27所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中表面處理步驟包括通過部分改變第一和第二準(zhǔn)直膜中至少一個(gè)的表面狀態(tài)而形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟。
29.一種如權(quán)利要求28所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟包括用紫外線選擇性地輻射第一和第二準(zhǔn)直膜中至少一個(gè)的步驟。
30.一種如權(quán)利要求28所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟包括一個(gè)使第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)與一種酸性溶液、一種堿性溶液以及一種以這些酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)作為主要組分的溶液中的一種溶液相接觸的步驟。
31.一種如權(quán)利要求28所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中形成多個(gè)預(yù)傾角不同的部分的步驟包括用選自一組由氧氣、氬氣和氪氣組成的氣體的等離子體氣氛輻照第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的步驟。
32.一種如權(quán)利要求28所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中所述方法還包括在進(jìn)行形成第一和第二準(zhǔn)直膜的步驟之前在第一和第二襯底中的每一個(gè)之上形成一個(gè)底膜的步驟，其中的表面處理步驟包括一個(gè)使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟，以及一個(gè)在底層之上形成第一和第二準(zhǔn)直膜進(jìn)而改變了第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的表面條件的步驟。
33.一種如權(quán)利要求32所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括用紫外線選擇性地輻照底膜的步驟。
34.一種如權(quán)利要求32所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括一個(gè)使底膜與一種酸性溶液、一種堿性溶液以及一種以這些酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)作為主要組分的溶液中的一種溶液相接觸的步驟。
35.一種如權(quán)利要求32所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括用選自一組由氧氣、氬氣和氪氣組成的氣體的等離子體氣氛輻照底膜的步驟。
36.一種如權(quán)利要求32所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括在底膜的一個(gè)表面的一個(gè)預(yù)定區(qū)域上形成一個(gè)絕緣膜的步驟。
37.一種如權(quán)利要求32所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中使至少一個(gè)底膜的一部分具有不同的粗糙度的步驟包括用光刻法使至少一個(gè)底膜的粗糙度不同的步驟。
38.一種如權(quán)利要求32所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中在底膜之上形成第一和第二準(zhǔn)直膜的步驟中，通過改變第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的厚度而控制第一和第二準(zhǔn)直膜中的至少一個(gè)的表面狀態(tài)。
39.一種如權(quán)利要求27所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中多個(gè)液晶層區(qū)域還包括一個(gè)第三液晶層區(qū)域，并且第三液晶層區(qū)域的中心附近中的液晶分子的襯底平面的取向與第一液晶層區(qū)域的取向大致相差180°，并且與第二液晶層區(qū)域的取向大致相差90°。
40.一種如權(quán)利要求39所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中第一準(zhǔn)直膜包括預(yù)傾角彼此不同的一個(gè)第一和一個(gè)第二部分，并且第二準(zhǔn)直膜包括預(yù)傾角彼此不同的一個(gè)第三和一個(gè)第四部分，并且其中所述的方法還包括一個(gè)使第一和第二襯底定位以便使第一準(zhǔn)直膜的第二部分被第二準(zhǔn)直膜的第三和第四部分之間的邊界分開的步驟。
41.一種如權(quán)利要求27所述的制備液晶顯示裝置的方法，其中在裝配步驟中，先裝好第一和第二襯底，以便使其適應(yīng)在與所注入的液晶的扭曲方向相反的方向上有扭曲性能的液晶，這樣多個(gè)液晶層區(qū)域中的扭曲方向彼此不同。
全文摘要
一種液晶顯示裝置，包括彼此相對(duì)設(shè)置的第一襯底和第二襯底；夾在第一襯底與第二襯底間的液晶層；在液晶層與第一襯底間形成的第一準(zhǔn)直膜；和在液晶層與第二襯底間形成的第二準(zhǔn)直膜。其中液晶層包括準(zhǔn)直狀態(tài)彼此不同的多個(gè)液晶層區(qū)域，這些液晶層區(qū)域包括一個(gè)第一液晶層區(qū)域和一個(gè)第二液晶層區(qū)域，而第一液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向不同于第二液晶層區(qū)域中心附近的液晶分子的襯底平面的取向，二者大致相差90°。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK1103959SQ9410861
公開日1995年6月21日 申請(qǐng)日期1994年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月23日
發(fā)明者鈴木久貴, 平田貢祥, 水繁光, 渡邊典子, 巖越洋子, 牧野誠(chéng)司 申請(qǐng)人:夏普公司