專利名稱：液晶顯示裝置以及該裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣視角液晶顯示裝置和該液晶顯示裝置的制造方法。
在液晶顯示裝置(LCD)中，合有液晶分子的液晶層設(shè)置在一對基板之間。當液晶分子的定向方向變化時，液晶層的雙折射性也將變化。通過利用折射率的變化，LCD進行顯示。因此，液晶分子在初期狀態(tài)盡可能有規(guī)則地排列至為重要。為將液晶分子有規(guī)則地排列在初期狀態(tài)，夾持液晶層的基板的表面狀態(tài)應(yīng)該控制液晶分子與該表面的相互作用。
用于這種控制的方法，目前使用最廣泛的是，將液晶定向膜材料涂布到面對液晶層的基板表面。將涂布的材料干燥硬化，形成定向膜。然后，將定向膜的表面進行摩擦處理。當將液晶層注入到這種經(jīng)過摩擦處理的定向膜的基板之間時，接觸于該定向膜的液晶分子，將沿著摩擦方向定向。
控制液晶定向的定向膜有兩種類型，即，無機定向膜和有機定向膜。用于無機定向膜的材料包括氧化物、無機硅烷、金屬、以及金屬錯體，而用于有機定向膜的材料包括聚酰亞胺。目前，典型的定向膜材料，是聚酰亞胺樹脂。該聚酰亞胺樹脂按下列方法制成。首先，將全芳香聚酰亞胺的前驅(qū)體，即聚酰胺酸涂布到基板，然后，將該具有聚酰胺酸的基板加熱，進行亞胺化反應(yīng)。結(jié)果，該聚酰胺酸轉(zhuǎn)化成聚酰亞胺樹脂。因聚酰胺酸具有良好的溶解性，聚酰亞胺樹脂具有良好的適應(yīng)性，以及聚酰亞胺樹脂膜的厚度容易控制，聚酰亞胺樹脂的濃度和粘度容易調(diào)節(jié)，故被廣泛用作液晶定向膜的材料。所得的聚酰亞胺樹脂在能量方面比聚酰胺酸更安定。因此，當用水清洗具有聚酰亞胺樹脂的基板時，不會發(fā)生可逆反應(yīng)。
按照上述方式形成在基板上的聚酰亞胺膜，可以用研磨布等進行單向性摩擦處理。因此，液晶分子能夠定向在摩擦方向。對基板進行單向性摩擦處理，可使液晶層中、與定向膜接觸的液晶分子的傾斜角(即，預(yù)傾斜角)互相相等。因此，在構(gòu)成矩陣型顯示圖形的單位光點的各像素中，所有的前傾斜角在實質(zhì)上互相相等，并且定向于同一方向。
在用薄膜晶體管作為開關(guān)元件，連接構(gòu)成顯示圖形像素的各像素電極的主動矩陣型LCD中，即，在TFT-LCD中，可以采用扭曲向列(TN)型液晶層構(gòu)造(TN方式的LCD)。在這種TN方式的LCD中，一對基板之間的液晶分子，沿著垂直于基板表面的方向，連續(xù)扭曲90°。
圖20是TN型LCD的平面示意圖，圖21A是該TN型LCD的像素部分的剖面圖。該LCD為主動矩陣型TFT-LCD。如圖21A所示，液晶層133夾持在對置的基板131和132之間?；?31含有玻璃基板131a，在該玻璃基板131a上形成有相互交叉的掃描線112和信號線113。掃描線112和信號線113的交叉點附近，形成有作為非線性開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFT)120。在掃描線112和信號線113圍住的領(lǐng)域，各形成有像素電極110，以這種方式，各像素的一部分與掃描線112重疊在一起。像素電極110和掃描線112重疊在一起的重疊區(qū)域118，起附加電容的作用。TFT120各含有，分支于掃描線112的門電極115，分支于信號線113的源電極116，以及連接TFT120與像素電極110的漏電極117。在形成有上述元件的玻璃基板131a上，依次形成有絕緣保護膜131d和定向膜131e。
另一基板也具有玻璃基板132a，在該玻璃基板132a上，依次形成有濾色器132b和透明電極132c。在形成有上述元件的玻璃基板132a上，依次形成有絕緣保護膜(未顯示)和定向膜132e。該定向膜也能起絕緣保護膜的作用。
在夾持在上述基板131和132之間的液晶層133中，液晶分子定向在使得定向方向沿著垂直于基板表面的方向扭曲90°。與基板表面的垂直方向的中間位置相接近的液晶分子133a，相對于基板表面具有預(yù)定的角度?；?31和132的端部用樹脂(未顯示)等封住，且另外設(shè)置用于驅(qū)動液晶的周邊電路等。與主動矩陣型不同的LCD具有上述同樣構(gòu)造。
在通過基板131和132施加電壓的TN型LCD中，在垂直于基板131和132的表面的方向上，將產(chǎn)生一電場。根據(jù)液晶的介電各向異性，液晶分子將豎立。通過將液晶分子定向在平行于電場的方向，液晶層133的雙折射性將發(fā)生變化。如果電場方向垂直于無電壓施加時液晶分子的豎立方向，即，如果前傾角為0，液晶分子的豎立方向不能決定在同一方向。結(jié)果，在相對于該電場，具有不同豎立方向的液晶疇之間，將產(chǎn)生轉(zhuǎn)位線(disclination line)。這種轉(zhuǎn)位線會降低顯示質(zhì)量。因此，為防止轉(zhuǎn)位線的產(chǎn)生，如圖21A所示，將液晶分子預(yù)先設(shè)定成傾斜狀態(tài)(即，具有預(yù)傾斜角)。
圖21B顯示，從基板132側(cè)(圖21A的上方)觀察圖21A所示的液晶板時，液晶的初期定向。圖21B的矢量a表示定向膜132e的摩擦方向，矢量b表示定向膜131e的摩擦方向。定向膜131e和132e附近的液晶分子，以預(yù)傾斜角δ定向在各摩擦方向上(圖21B中的a或b)。摩擦方向a和b之間形成90°的角(在圖21B中，扭曲角θt＝90°)。液晶層133中的液晶分子，沿著液晶層133的厚度方向連續(xù)扭曲90°。因此，與液晶層133厚度方向上的中間位置接近的液晶分子133a，也相對于基板131和132，傾斜δ角。與中間位置接近的液晶分子133a的定向方向，由圖21B的矢量c表示。該矢量c將扭曲角θt分成兩個相等的角。
此處，圖21A中的視角8v的正側(cè)面(用θ1表示的側(cè)面)表示為正視角方向，圖21A中的視角θv的負側(cè)面(用θ2表示的側(cè)面)表示為負視角方向。具體而言，從圖21B的虛線右側(cè)的觀察點觀察液晶板時的方向(即，垂直于接近液晶層的中央位置的液晶分子的定向方向c，并且將液晶板分成兩相等部分的線)表示為正視角方向。設(shè)置在液晶層中央附近的液晶板的液晶分子的面內(nèi)(in-plane)定向方向(圖21B中的c)，表示為基準定向方向。如圖21B所見，基準定向方向?qū)⒁壕Х肿?33的扭曲角θt分成兩相等的角。還有，c的負方向表示為基準視角方向v。即，該基準視角方向v為代表性的正視角方向。
此處，假設(shè)在液晶板上畫一時鐘表面，用時間表示法指示液晶層中的液晶的定向。具體而言，在觀察者實際觀察液晶板上顯示的結(jié)構(gòu)中，該液晶板的上方用12時表示，下方用6時表示。用同樣的方法，在鐘面上，將液晶層的定向方向表示為，液晶板中的液晶層的基準定向方向所指向的時間。例如，在把圖面的前側(cè)當作液晶板上方的結(jié)構(gòu)時，將具有圖21B所示基準定向方向c的液晶層，用″具有3時方向的定向″的方式表示。
TN型LCD，因液晶分子按上述方式排列，存在著因觀察該LCD的角度不同，對比度發(fā)生變化的現(xiàn)象。以下，就對比度變化的原因進行說明。
圖22是，LCD的正常白色方式(電壓未施加時，將光線透過，以產(chǎn)生白色顯示)的施加電壓-透過率特性示意圖。
在圖22中，實線L1表示，在垂直于基板表面的方向觀察圖21A所示的LCD(θv＝0)時，施加電壓-透過率的特性。在該場合，當施加電壓值升高時，光線的透過率將下降。當施加電壓達到一特定值時，透過率將實質(zhì)上等于零。因此，即便在施加更高的電壓時，透過率仍將實質(zhì)上維持在零。
當視角從面對正視角方向的基板的垂直方向傾斜時，施加電壓-透過率特性將如圖22的實線L2所示，發(fā)生變化。具體說，當施加電壓變高時，透過率將下降至一定程度。當施加電壓超過一特定值時，透過率將上升。然后，透過率逐漸下降。因此，當視角傾斜于正視角方向時，在一特定的角度上，將發(fā)生圖象的黑與白(負與正)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的存在，是因為具有光學(xué)各向異性的液晶分子的表觀雙折射性隨視角變化之故。
以下，參照圖23A至23c，對該現(xiàn)象進行詳細說明。如圖23A所示，當施加電壓為0或相對較低的電壓時，位于正視角方向的觀察者137能夠觀察到呈橢園形的液晶層的中央分子133a。當施加電壓逐漸升高，中央分子133a會發(fā)生移動，其長軸方向?qū)⒀刂妶龇较?即，垂直于基板面的方向)定向。因此，如圖23B所示，觀察者137在一瞬間，能夠觀察到呈圓形的中央分子133a。當電壓進一步升高時，中央分子133a將實質(zhì)上與電場方向平行。結(jié)果，如圖23c所示，觀察者137將再次觀察到呈橢圓形的中央分子133a。反轉(zhuǎn)現(xiàn)象將以這種方式發(fā)生。
如果視角傾斜于負視角方向，如圖22中的實線L3所示，與從垂直于基板的方向觀察的場合相比，透光率相對于施加電壓的變化比較小。結(jié)果，當從負視角方向觀察LCD時，不會發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但對比度將顯著降低。
在TN型LCD中，從正視角方向觀察時的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，以及從負視角方向觀察時的對比度下降，對觀察者而言，將成為嚴重的障礙，造成對LCD的顯示特性產(chǎn)生懷疑的后果。
作為抑制TN型LCD的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的技術(shù)，例如，在日本專利公開公報第2-12號上已有開示。根據(jù)該技術(shù)，在主動矩陣型LCD中，構(gòu)成像素的顯示電極，分割成內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極。通過改變施加到與內(nèi)側(cè)電極對應(yīng)的液晶分子，和與外側(cè)電極對應(yīng)的電場條件，試圖改善視角特性。
但是，因為這一技術(shù)需要多種電極圖形，存在著使制造過程以及驅(qū)動方法變復(fù)雜的缺點。并且，難以認為對視角特性有顯著的改善效果。
JAPAN DISPLAY′92，第591-594頁，以及第886頁開示了以下兩種用于消除上述反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的方法。其中一種方法是，將定向膜表面在單一方向摩擦后，將保護膜復(fù)蓋在部分定向膜上，然后，再在早先的摩擦方向的逆方向進行摩擦。隨后，除去保護膜。結(jié)果，因為復(fù)蓋有保護膜的定向膜表面與沒有復(fù)蓋保護膜的定向膜之間的摩擦方向不同，定向膜將具有不同的定向方向，由此，可以得到不同的預(yù)傾斜角。另一種方法是，有選擇地形成由不同材料制成的定向膜，然后，將它們進行摩擦處理。結(jié)果，根據(jù)材料的不同，在定向膜上，將形成復(fù)數(shù)的預(yù)傾斜角。通過利用基準定向方向能夠被大預(yù)傾斜角控制之現(xiàn)象，互相相差180°的基準定向方向?qū)⑻峁┰谝环N且相同的液晶層中。
根據(jù)這些方法，具有互相相差180°的不同基準定向方向的液晶區(qū)域，同時形成在一種且相同的液晶層中，因此，觀察者能夠在兩個方向同時觀察到視角特性。其結(jié)果，正視角方向上的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，以及負視角方向上的對比度的顯著下降能夠得到降低和改善。
但是，因為這些方法包括照相制版加工過程，因此，存在定向膜污染的問題。在前一提案方法中，如果保護膜復(fù)蓋在定向膜表面上，定向膜表面的定向控制性能將顯著劣化。在后一提案方法中，定向膜的圖形需要復(fù)雜的加工步驟。鑒于這些原因，上述方法并不實用。
根據(jù)另一為消除正視角方向上的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，以及負視角方向上的對比度下降所作的嘗試，是在

圖19的虛線所示的像素一部分中，形成有與其它區(qū)域的基準定向方向不同的矩形區(qū)域119。更詳細地說，是在一個像素中，形成有具有互相相差180°基準定向方向的液晶區(qū)域，以補償負視角方向的對比度的下降，以及抑制正視角方向的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
然而，在上述將具有互相不同的基準定向方向的液晶區(qū)域，形成在一個像素內(nèi)的方法中，隨著時間的流失，一區(qū)域中的定向狀態(tài)會被另一區(qū)域中的定向狀態(tài)吸收。此外，在液晶區(qū)域(圖21A的線所示區(qū)域)之間的邊界區(qū)域，將產(chǎn)生轉(zhuǎn)位線，即，因兩種定向狀態(tài)的影響，液晶將不能驅(qū)動。這將成為對比度下降的原因。
本發(fā)明的液晶顯示裝置包括，一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)。在該液晶顯示裝置中，液晶層含有兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶區(qū)域，并且至少一種定向膜，其與不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域?qū)?yīng)的表面區(qū)域，具有不同的表面張力。
在本發(fā)明的一種實施例中，上述至少一種定向膜中具有不同表面張力的各表面區(qū)域，形成在對應(yīng)的一個以矩陣狀配置的像素中。
在本發(fā)明另一種實施例中，在具有大表面張力的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在小角度，在具有小表面張力的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在大角度。
在本發(fā)明另一實施例中，具有大表面張力的表面區(qū)域和具有小表面張力的表面區(qū)域，交替設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上具有大表面張力的表面區(qū)域，面對另一種定向膜上具有小表面張力的表面區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明另一種實施方案，液晶顯示裝置包括，一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)。在該液晶顯示裝置中，液晶層含有兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域，并且至少一種定向膜，其與不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域?qū)?yīng)的表面區(qū)域，具有不同的氧原子濃度。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述至少一種定向膜中具有不同氧原子濃度的各表面區(qū)域，形成在對應(yīng)的一個以矩陣狀配置的像素中。
在本發(fā)明另一種實施例中，在具有高氧原子濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在小角度，在具有低氧原子濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在大角度。
在本發(fā)明另一實施例中，具有高氧原子濃度的表面區(qū)域和具有低氧原子濃度的表面區(qū)域，交替設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上具有大表面張力的表面區(qū)域，面對另一種定向膜上具有小表面張力的表面區(qū)域。
在本發(fā)明另一實施例中，該液晶顯示裝置還包括，連接各像素的非線性元件，以及用與構(gòu)成非線性元件的不透明層相同的材料制成的遮光膜。
根據(jù)本發(fā)明另一種實施方案，液晶顯示裝置包括，一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)。在該液晶顯示裝置中，液晶層含有兩種或兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域，并且至少一種定向膜，其與不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域相對應(yīng)的表面區(qū)域，具有不同的羰基濃度。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述至少一種定向膜中具有不同羰基濃度的各表面區(qū)域，形成在對應(yīng)的一個以矩陣狀配置的像素中。
在本發(fā)明另一種實施例中，在具有高羰基濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在小角度，在具有低羰基濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在大角度。
在本發(fā)明另一實施例中，具有高羰基濃度的表面區(qū)域和具有低羰基濃度的表面區(qū)域，交替設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上的具有大表面張力的表面區(qū)域，面對另一種定向膜上的具有小表面張力的表面區(qū)域。
在本發(fā)明的上述液晶顯示裝置中，各定向膜，可以由以下列物質(zhì)的至少一種為主成分的有機材料制成聚酰亞胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰胺酰亞胺、丙烯酸環(huán)氧酯，兩烯酸螺烷酯和聚氨基甲酸乙酯。
按照本發(fā)明另一種實施方案，是提供一種制造液晶顯示裝置的方法。該液晶顯示裝置包括，一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有有機高分子定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)。該方法包括，用光有選擇地照射至少一種定向膜，使得該至少一種定向膜對應(yīng)于不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域的表面區(qū)域，具有不同的表面張力，氧原子濃度和羰基濃度的步驟。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述的光的波長在紫外區(qū)域內(nèi)。
在本發(fā)明另一種實施例中，該表面區(qū)域包括用光照射的第一區(qū)域，和不用光照射的第二區(qū)域，第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域分別設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上的第一表面區(qū)域面對另一種定向膜上的第二表面區(qū)域。
在本發(fā)明的上述液晶顯示裝置中，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，連續(xù)跨越兩個以上的像素。
在本發(fā)明的上述液晶顯示裝置中，具有不同定向狀態(tài)的兩種以上的液晶層，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，平行于接觸于一對基板中之一塊的液晶分子的定向方向。
在本發(fā)明另一種實施例中，該液晶顯示裝置還包括，設(shè)置在各像素附近的信號線，以及連接該像素與信號線的非線性元件，其特征在于，非線性元件的位置，或者具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域中的定向狀態(tài)，設(shè)置在使得邊界位于最遠離非線性元件的位置。
在本發(fā)明另一種實施例中，根據(jù)上述液晶顯示裝置，兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域形成在各像素中，且在相鄰液晶層區(qū)域之間的邊界上復(fù)蓋有遮光膜。
在本發(fā)明另一種實施例中，根據(jù)上述液晶顯示裝置，在一液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界上復(fù)蓋有遮光膜。
按照本發(fā)明另一種實施方案，是提供一種包括一對基板，以及夾持在這一對基板之間的液晶層的液晶顯示裝置的制造方法。該方法包括以下步驟在該一對基板上，各自形成用于控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)的定向膜的步驟；以及在含有氧和臭氧的至少一種的氣體與至少一種定向膜接觸的同時，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟。
在本發(fā)明另一種實施例中，含有氧的氣體具有25％(vol)以上的濃度。
在本發(fā)明另一種實施例中，含有臭氧的氣體具有1×10-4％(vol)以上的濃度。
在本發(fā)明另一種實施例中，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟包括，在一定向膜上形成用光照射的第一區(qū)域和不用光照射第二區(qū)域的步驟，以及在其它的定向膜上形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟，該第一區(qū)域和第二區(qū)域交替設(shè)置在兩種定向膜上，其中一定向膜上的第一區(qū)域面對另一定向膜上的第二區(qū)域。
按照本發(fā)明另一種實施方案，是提供一種包括一對基板，以及夾持在這一對基板之間的液晶層的液晶顯示裝置的制造方法。該方法包括以下步驟在該一對基板上，分別形成用于控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)的定向膜的步驟；以及在含有惰性氣體的氣氛下，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述氣氛含有容積比為85至100％的惰性氣體。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述光為紫外光或紫外激光。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述惰性氣體選自氮、氦、氖和氬。
在本發(fā)明另一種實施例中，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟包括，在一定向膜上形成用光照射的第一區(qū)域和不用光照射第二區(qū)域的步驟，以及在其它的定向膜上形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟，該第一區(qū)域和第二區(qū)域交替設(shè)置在兩種定向膜上，一定向膜上的第一區(qū)域面對另一定向膜上的第二區(qū)域。
按照本發(fā)明另一種實施方案，是提供一種包括一對基板，以及夾持在這一對基板之間的液晶層的液晶顯示裝置的制造方法。該方法包括以下步驟在該一對基板上，分別形成用于控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)的定向膜的步驟；以及在減壓或真空的氣氛下，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述減壓氣氛的壓力為0.5大氣壓至0大氣壓范圍。
在本發(fā)明另一種實施例中，上述光為紫外光、可見光、紅外光，或者與這些光的波長相同的激光。
在本發(fā)明另一種實施例中，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟包括，在一定向膜上形成用光照射的第一區(qū)域和不用光照射第二區(qū)域的步驟，以及在其它的定向膜上形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟，該第一區(qū)域和第二區(qū)域交替設(shè)置在兩種定向膜上，一定向膜上的第一區(qū)域面對另一定向膜上的第二區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的LCD，在液晶板上，能夠形成具有互相不同預(yù)傾斜角的復(fù)數(shù)液晶層區(qū)域。此外，在一個像素中，能夠形成具有互相不同預(yù)傾斜角的復(fù)數(shù)液晶層區(qū)域。因此，在復(fù)數(shù)的像素中，或者在一個像素中，可以獲得反方向的基準定向方向，從而，可以將相互相差180°的基準視角方向混合在一起。結(jié)果，能夠提供具有廣視角，以及顯示質(zhì)量得到改善的LCD。
根據(jù)本發(fā)明，因為具有復(fù)數(shù)的不同基準定向方向的液晶層區(qū)域之間的邊界，連續(xù)地形成在至少兩個以上的像素上，故能夠降低該邊界的自由能，并能夠防止一種定向狀態(tài)被另一種定向狀態(tài)吸收。
在一個像素中的、具有不同基準定向方向的液晶層區(qū)域之間的邊界，平行于與一邊的基板接觸的液晶分子的定向方向，因此能夠抑制液晶分子定向的混亂。其結(jié)果，能夠抑制轉(zhuǎn)位線的產(chǎn)生。
此外，如果用遮光膜復(fù)蓋邊界，不管轉(zhuǎn)位線產(chǎn)生與否，被復(fù)蓋部分將不起顯示作用。
如果用與非線性元件相同的材料制成遮光膜，將不需要另外的附加加工過程。
在本發(fā)明的方法中，將控制液晶層定向的定向膜，與含有氧和臭氧中至少一種的氣體接觸，并用光照射。如果僅用光照射定向膜，而不使用這種氣體。將會產(chǎn)生O3(具氧)。這種O3會氧化聚酰亞胺的殘基，以致產(chǎn)生羰基。因這種羰基，定向膜的表面的極性將發(fā)生變化。此時，如果上述氣體，最好是臭氧存在于定向膜附近，定向膜表面的極性將會更迅速地變化。結(jié)果，定向膜的表面，與作為定向膜的膜附近不存在氧和臭氧時相比，將以更快的速度變化。
根據(jù)本發(fā)明，通過對影響遮光部定向膜的氧的量進行控制，有可能穩(wěn)定地控制預(yù)傾斜角。這種控制，因下述理由而能夠進行。
光照射引起的預(yù)傾斜角的變化，將因下述兩種反應(yīng)而發(fā)生。第一種反應(yīng)是，定向膜上高分子鍵因施加的高能量而解離或重新產(chǎn)生。另一種反應(yīng)是，空氣中的氧吸收短波長紫外光，產(chǎn)生臭氧和活性氧，從而改善定向膜表面的質(zhì)量。
當在空氣中用短波長紫外光進行照射時，后一反應(yīng)將占支配地位，因此，定向膜表面的質(zhì)量將因臭氧和活性氧而迅速改善。但是，在該反應(yīng)中，因活性氧在空間中自由移動，反應(yīng)將發(fā)展到本來需要保護的、被遮住光的部分。如果反應(yīng)達到遮光層，與這一部分接觸的液晶分子的預(yù)傾斜角將變化。因此，用預(yù)傾斜角的手段控制基準定向方向?qū)⒆兊美щy。即使在照射部分，如果照射量太大，表面質(zhì)量的改善將會進行，膜的厚度將會減少。如果照射量進一步增加，膜自身也將失去。為了保證與照射部分相接觸的液晶分子和與遮光部分相接觸的液晶分子之間預(yù)傾斜角的差，有必要對光照射條件，例如光強度，以及照射量分別進行控制。
下述兩種方法能用于控制氧的量。其中一種方法是，在被惰性氣體部分取代的氣氛中，用光照射定向膜。這種照射可以在100％惰性氣體的氣氛下進行。在通常的空氣中，惰性氣體的比率是80％。在含有35％惰性氣體的氣氛下進行照射時，反應(yīng)速度不會下降太多，但是遮光部分將受到若干影響。在含有100％惰性氣體的氣氛下進行照射時，雖然遮光部分不受任何影響，但是反應(yīng)速度將下降。應(yīng)根據(jù)所需要的預(yù)傾斜角等，決定最佳混合比。
另一種方法是，在減壓下用光照射定向膜。這種方法可以在完全真空下進行。在該方法中，反應(yīng)速度將隨著減壓程度的增加而下降。
通過用這些方法控制氧的量，能夠?qū)崿F(xiàn)對預(yù)傾斜角的控制(其中，光引起的高分子鍵的解離和重新產(chǎn)生占支配地位)。因此，不管光照射的條件如何，將能夠抑制遮光部分的預(yù)傾斜角的變化。所以，有可能穩(wěn)定地控制傾斜角，以良好的合格率安定地制造具有廣視角的LCD。
如果在減壓或真空下進行光照射時，可以用可見光或紅外光代替紫外光。在用可見光或紅外光進行照射，控制預(yù)傾斜角時，不會發(fā)生臭氧和活性氧。但是，當照色和在空氣中進行時。該光將因空氣的吸收和散射而衰弱。根據(jù)本發(fā)明，光照射是在減壓或真空下進行的，因此，在使用可見光或紅外光時，到達定向膜表面的光將會增加。因此，照射效率也將增加。
因此，本發(fā)明記載的發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)提供一種視角特性得到有效改善的，并且顯示質(zhì)量得到提高的廣視角LCD及其制造方法，(2)提供一種具有良好生產(chǎn)性的LCD制造方法，(3)提供一種精確地制造LCD的方法。
圖1A是表示本發(fā)明實施例1的液晶顯示裝置的示意性剖面圖。
圖1B是顯示圖1A中的LCD的摩擦方向與基準定向方向之間關(guān)系的示意圖。
圖2顯示實施例1所示LCD的視角方向上的電壓-透過率。
圖3是本發(fā)明實施例4的LCD的平面示意圖。
圖4是圖3所示LCD的剖面圖。
圖5是實施例4所示另一LCD的平面圖。
圖6是本發(fā)明實施例5所示LCD的平面圖。
圖7是圖6所示LCD的剖面圖。
圖8是實施例5所示另一LCD的平面圖。
圖9是實施例5所示另一LCD的平面圖。
圖10是本發(fā)明實施例6所示LCD的平面圖。
圖11是圖10所示LCD的剖面圖。
圖12是實施例6所示另一LCD的平面圖。
圖13是本發(fā)明實施例7所示LCD的剖面圖。
圖14是，在夾施例7所示制造LCD方法中，用于光照射過程的裝置的示意圖。
圖15是顯示實施例7所示制造LCD方法中的光照射過程的示意性剖面圖。
圖16是按照實施例7制造的LCD的剖面圖。
圖17是采用本發(fā)明的主動矩陣型LCD的剖面圖。
圖18是顯示實施例8所示制造LCD方法中光照射過程的示意性剖面圖。
圖19是定向狀態(tài)不同的部分的圖形示意20是顯示常規(guī)LCD的平面圖。
圖21A圖20所示LCD的剖面圖。
圖21B顯示定向方向與摩擦方向之間的關(guān)系。
圖22顯示，在常規(guī)的正常白色方式LCD中，施加電壓與透過特性的關(guān)系。
圖23A、23B和23C是說明LCD中反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的示意圖。
以下，參照實施例和附圖，對本發(fā)明進行說明。實施例1圖1A是顯示本發(fā)明的液晶顯示裝置的剖面圖。該LCD屬于主動矩陣型。在該LCD中，如圖1A所示，一對基板31和32設(shè)置在夾持液晶層33的位置上。當基板32為上方基板時，對面電極24和定向膜32b依次形成在由玻璃、硅晶片等制成的絕緣基板32a上。定向膜32b設(shè)置在鄰近液晶層33的一側(cè)。
當基礎(chǔ)基板31為下方的基板時，像素電極14和定向膜31b依次形成在由玻璃、硅晶片等制成的絕緣基板31a上。雖然圖1A中僅顯示一個像素電極14，但是在實際的基板上，設(shè)置有以矩陣狀的復(fù)數(shù)的像素電極14。并且，復(fù)數(shù)的掃描線(圖中未顯示)，沿著像素14的周遍，并列設(shè)置在各像素電極14的兩側(cè)。復(fù)數(shù)的信號線(圖中未顯示)，沿著像素14的周遍，并列設(shè)置在各像素電極14的兩側(cè)，并與掃描線交叉。此外，在信號線與掃描線的各交叉點附近，設(shè)置有用作開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFT，圖中未顯示)。還有，在具有上述構(gòu)造的絕緣基板31a之上，形成有定向膜31b。該定向膜31b位于鄰接液晶層33的一側(cè)。
在各自設(shè)置在基板31和32的側(cè)面的定向膜31b和32b上，如圖1A所示，在各像素14的上方，設(shè)有兩個具有不同預(yù)傾斜角40的區(qū)域。具體說，形成在基板31上的定向膜31b，在一個像素電極14上，具有大預(yù)傾斜角40的區(qū)域A，以及具有小預(yù)傾斜角40的區(qū)域B。形成在基板32上的定向膜32b，在一個像素點極14上，具有小預(yù)傾斜角40的區(qū)域C，以及具有大預(yù)傾斜角40的區(qū)域D。還有，這些預(yù)傾斜角按以下方式設(shè)定區(qū)域A的預(yù)傾斜角大于區(qū)域C的預(yù)傾斜角，區(qū)域B的預(yù)傾斜角小于區(qū)域D的預(yù)傾斜角。
將得到的基板31和32的端部用樹脂等封住，并且，在其外部裝設(shè)周遍電路等。
在本實施例具有上述構(gòu)造的LCD中，定向膜31b和32b按以下方式形成。
首先，將用作定向膜的膜分別形成在基板31和32上，并將該膜在一方向上摩擦。然后，在定向膜31b和32b上設(shè)定上述區(qū)域A、B、C和D。根據(jù)本實施例，在聚酰亞胺的定向膜形成后，用遮光罩將定向膜31b的區(qū)域B以外部分復(fù)蓋，然后，從設(shè)有遮光罩的一側(cè)，用紫外光照射定向膜31b。接著，用遮光罩將定向膜32b的區(qū)域C以外部分復(fù)蓋，然后，從設(shè)有遮光罩的一側(cè)，用紫外光照射定向膜32b。對定向膜32b的照射，可以在照射定向膜31b之前進行。
如上所述，通過用紫外光照射定向膜的表面，將增加定向膜的被照射部分的表面張力。表面張力的增加，將導(dǎo)致與定向膜接觸的液晶分子的預(yù)傾斜角減小。
區(qū)域A、B、C和D設(shè)定之后，設(shè)定基板31和32，使得在互相對置的基板31和32之間的預(yù)傾斜角40不同。換言之，設(shè)定基板31和32，使得具有不同表面張力的部分互相對置。
然后，用液晶填充基板31和32之間的槽。本實施例所用的液晶，可按以下方式選擇。如果設(shè)定基板31和32，使得液晶分子從一基板向另一基板右旋，選擇左旋液晶。如果將基板31和32設(shè)定在相對于左旋液晶，則選擇右旋液晶。
其結(jié)果，如圖1A所示，在與一個像素電極14相對應(yīng)的一個像素中，將形成兩個液晶層區(qū)域一個是基板31的預(yù)傾斜角大于基板32的預(yù)傾斜角的區(qū)域，另一個是基板32的預(yù)傾斜角大于基板31的預(yù)傾斜角的區(qū)域。在這兩個液晶層區(qū)域內(nèi)，液晶層33厚度方向上中間位置的液晶分子的面內(nèi)方向(即，基準定向方向)，將受到具有大預(yù)傾斜角的定向膜的控制。因此，這兩個液晶層區(qū)域中的基準定向方向?qū)⒒ハ嘞嗖?80°。
根據(jù)本實施例，基板31和3 2的排列，以及液晶層的扭曲角和方向應(yīng)該設(shè)定在，使得互相相差180°的參考視角方向，與6時的視角方向和1 2時的視角方向一致。圖1B是顯示，本實施中，被摩擦的定向膜31 b和3 2b的方向排列的示意圖。
所以，根據(jù)本實施例的LCD，當電壓施加到像素電極14時，液晶層的左半部分和右半部分將進行反視角方向的顯示。因此，不象既有技術(shù)，沒有必要用不同的電壓驅(qū)動左半部分和右半部分。并且，因為視角方向相反，能夠充分改善視角性能。
定向膜的被照射區(qū)域的表面張力增加的現(xiàn)象，例如，可以用水或二碘甲烷作通常的接觸角測定而確認。實施例2在本實施例中，用紫外光照射定向膜，可以增加定向膜的被照射部分表面上的氧濃度。因氧濃度的增加，定向膜表面的能量也將增加，從而使與定向膜接觸的液晶分子的預(yù)傾斜角減少。
所以，如實施例1所示的方法，在定向膜上形成具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域之后，設(shè)定基板31和3 2，使該區(qū)域表面的氧濃度不同。然后，通過用液晶填充基板31和3 2之間的槽，在一個像素中，形成兩個具有不同基準定向方向(互相相反)的區(qū)域。因此，可以同時獲得互相相差180°的基準定向方向，從而充分改善視角性能。
定向膜的被照射區(qū)域的氧濃度增加的現(xiàn)象，可以通過表面元素分析，例如，XPS而容易確認。實施例3在本實施例中，用紫外光照射定向膜，可以增加定向膜的被照射部分表面上的羰基濃度。因羰基濃度的增加，定向膜表面的極性將發(fā)生變化，從而使與定向膜接觸的液晶分子的預(yù)傾斜角減少。
所以，如實施例1所示的方法，在定向膜上形成具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域之后，設(shè)定基板31和32，使該區(qū)域表面的羰基濃度不同。然后，通過用液晶填充基板31和3 2之間的槽，在實施例3的一個像素中，形成相反的基準定向方向。因此，可以同時獲得相反的基準定向方向，從而充分改善視角性能。
定向膜的被照射區(qū)域的羰基濃度增加的現(xiàn)象，可以通過表面紅外光吸收，例如，F(xiàn)TIR，而容易地確認。
圖2顯示含有用實施例1、2或3的方法得到的定向膜的LCD的視角特性。在圖2中，水平軸表示施加電壓，垂直軸表示透過率。從該圖可以懂得，在本發(fā)明的這一場合，不存在反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，因此，能夠進行良好的顯示。
在實施例1至3，一個像素被分成兩個區(qū)域，使得左半部分的基板31的預(yù)傾斜角大于基板3 2的預(yù)傾斜角，而右半部分的基板32的預(yù)傾斜角大于基板31的預(yù)傾斜角。但是，只要將對置部分設(shè)置成具有不同的表面張力，不同的氧濃度，或者不同的羰基濃度，本發(fā)明將不受這一具體例的限制。如果利用表面張力的不同，使基板31和32之間形成的對面區(qū)域具有不同的預(yù)傾斜角，表面張力的差最好是在，例如，2dyn/cm以上。如果利用氧濃度的不同，使形成的對面部區(qū)域具有不同的預(yù)傾斜角，氧濃度的差最好是設(shè)定在，例如，在距離表面深度為約100埃的區(qū)域，低濃度區(qū)域的原子百分比為高濃度區(qū)域的70％以下。如果利用羰基濃度的不同，使形成的對面部區(qū)域具有不同的預(yù)傾斜角，羰基濃度的差最好是設(shè)定在，例如，當用FTIR測定時，在1700cm-1附近，能夠通過監(jiān)測因光照射而產(chǎn)生的新的羰基的峰而觀察到這一差。
在圖1A顯示的結(jié)構(gòu)中，具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域設(shè)置在兩塊基板上。但是，本發(fā)明并不局限于這一場合?；蛘?，具有復(fù)數(shù)預(yù)傾斜角的區(qū)域也可以形成在一塊基板上，而具有中等程度的預(yù)傾斜角的區(qū)域則可以形成在另一基板上。在這種場合下，能夠減少加工步驟，降低生產(chǎn)成本。
在上述說明中，是就一個像素電極，即一個像素，設(shè)置具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域。但是，本發(fā)明并不局限在這一具體例。也可以就兩個以上的像素，或者就隨機數(shù)量的像素，設(shè)置具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域。
此外，對于不同的定向狀態(tài)而言，具有多種可能的樣式。例如，在基板31側(cè)的定向膜31b和基板32側(cè)的定向膜32b的表面上，可以用實施例1、2和3開示的方法，交替形成兩種類型的區(qū)域。此時，各區(qū)域具有實質(zhì)上與一個像素相同的面積。接著，如圖1 9所示，可以通過對互相不同的定向狀態(tài)之間的邊界進行排列，設(shè)置基板31和32，使得定向膜31b和定向膜32b的不同定向狀態(tài)的區(qū)域互相對置。其結(jié)果，如實施例1所示，當利用表面張力使定向狀態(tài)不同時，對于各像素而言，定向膜32b的表面張力大于定向膜31b的液晶層區(qū)域，以及定向膜31b的表面張力大于定向膜32b的液晶層區(qū)域?qū)⒔惶嫘纬伞?br> 如實施例2所示，當增加氧濃度使定向狀態(tài)不同時，對于各像素而言，定向膜31b的氧濃度大于定向膜32b的液晶層區(qū)域，以及定向膜32b的氧濃度大子定向膜31b的液晶層區(qū)域?qū)⒔惶嫘纬伞?br> 如實施例3所示，當增加羰基濃度使定向狀態(tài)不同時，對于各像素而言，定向膜31b的羰基濃度大于定向膜32b的液晶層區(qū)域，以及定向膜32b的羰基大于定向膜31b的液晶層區(qū)域?qū)⒔惶嫘纬伞?br> 在上述說明中，對于各像素，設(shè)置有兩種類具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域。但是，本發(fā)明并不局限于這一具體例。對于各像素，也可以設(shè)置三種以上的具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域。
在上述說明中，采用紫外光照射定向膜。但是，本發(fā)明并不局限在這一具體例。這種照射也可以采用包括紫外光在內(nèi)的光線來進行。
在上述說明中，使用聚酰亞胺作為定向膜的材料。也可以使用任何其它材料，只要這種材料被光照射后，能夠得到本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。此時，可以根據(jù)材料，選擇最佳的照射光波長。如果使用激光，控制將能更有效地進行。
根據(jù)本發(fā)明，在上述先將定向膜形成在整個面上，然后在用光進行部分照射的方法以外，也可以采用另一種方法，即，用照相制版法等先將定向膜部分形成，并用光照射，然后再用照相制版法等形成其余定向膜部分的方法。
本發(fā)明，除了上述主動矩陣型LCD之外，也適用于具有任何其它結(jié)構(gòu)的LCD。本發(fā)明，除了上述TN方式之外，也適用于任何其它方式的LCD。實施例4實施例4至6是，當具有相反的基準定向方向的區(qū)域形成在一個像素中時，防止因轉(zhuǎn)位線的產(chǎn)生而導(dǎo)致對比度低下的實施例。
圖3是顯示應(yīng)用本發(fā)明的TN方式主動矩陣型LCD的一實施例的平面圖。圖4是其剖面圖。在該LCD中，如圖4所示，在對面設(shè)置的主動矩陣型基板31與對置基板32之間，封入有液晶層33。在主動矩陣型基板31，復(fù)數(shù)的掃描線12和復(fù)數(shù)的信號線13，交叉形成在玻璃制絕緣基板31a上。在掃描線12和信號線13限定的各區(qū)域中，設(shè)置有像素電極14。在信號線13與掃描線12的各交叉點附近，形成有具有開關(guān)作用的非線性元件的薄膜晶體管(以下簡稱TFT)20。TFT20與掃描線12之一，信號線13之一，以及相應(yīng)的像素電極14電連接。TFT20含有門電極15，源電極16和漏電極17。門電極15分支于像素電極14一側(cè)的掃描線12。源電極16朝向像素電極14，分支于信號線13，且漏電極17朝向源電極16，分支于像素電極14。本實施例使用非晶型硅TFT作為TFT20。TFT20可以形成在掃描線20上。
在像素電極14上，重疊有掃描線12，該掃描線12鄰近于含有連接像素14的TFT20的掃描線12。重疊部分構(gòu)成附加電容13。在另一場合，在與掃描線12分離的地方，形成有附加電容線(圖中未顯示)。在這種場合，附加電容18可以形成在附加電容線上。
為了防止對面基板32與這些電極線和TFT之間，以及TFT與電極線之間的短路，在這些電極線之上，即，在掃描線12和信號線13之上，以及TFT20之上，形成有絕緣保護膜31d。該絕緣保護膜31d，可以形成為相對于各像素電極14的開窗型結(jié)構(gòu)。
在面朝具有上述結(jié)構(gòu)的主動矩陣型基板31的對面基板32，濾色器32b、對面電極24和定向膜32e依次形成在絕緣基板32a上。
當為了本實施例中具有上述結(jié)構(gòu)的LCD而進行以下加工步驟時，可以制成實際上驅(qū)動表示可能的LCD。具體說，實際上驅(qū)動表示可能的LCD，可以通過在主動矩陣型基板31和對面基板32上分別形成定向膜31e和32e的步驟，對定向膜31e進行摩擦處理的步驟，將主動矩陣基板31與對面基板32貼合的步驟，將液晶注入到基板31和32之間形成液晶層33的步驟，以及其它步驟之后，設(shè)置周遍電路，例如驅(qū)動電路的步驟而制成。
在制造過程中，采取若干步驟，使復(fù)數(shù)個具有不同基準定向方向的液晶層區(qū)域形成在一個像素內(nèi)。在本實施例中，對主動矩陣基板31的定向膜31e進行定向處理，形成跨越兩個以上像素的，且基準定向方向不同于其它區(qū)域的液晶層區(qū)域19，而在一個像素內(nèi)存在兩個定向方向。換言之，將液晶層區(qū)域19的基準定向方向設(shè)定在與其它區(qū)域的基準定向方向相反的方向。
這種定向狀態(tài)，可以通過在兩個具有不同基準定向方向的液晶層區(qū)域中的一個上形成保護膜狀態(tài)，進行定向處理，除去保護膜，在其它液晶層區(qū)域上形成另一保護膜狀態(tài)，進行另一定向處理，然后除去該保護膜而得以實現(xiàn)。在另一場合，用液體，例如酸性或堿性溶液，使像素電極14表面區(qū)域發(fā)生化學(xué)變化，使該表面變粗糙。因此，可以利用粗糙區(qū)域與平坦區(qū)域之間的預(yù)傾斜角的差，控制基準定向方向(在液晶層33厚度方向上中間位置的液晶分子的面內(nèi)方向)。作為使表面變粗糙的方法，可以用等離子體，或包括光在內(nèi)的電磁波，使表面產(chǎn)生化學(xué)變化，或者，用固體，氣體，等離子體、或包括光在內(nèi)的電磁波使表面產(chǎn)生物理變化。
或者，具有不同基準定向方向的液晶層區(qū)域，可以用實施例1、2或3開示的方法形成。
當絕緣線形成在電極線和TFT之上時，為防止基板之間和電極線之間短路，用液體，例如酸性或堿性溶液，氣體，等離子體，或包括光在內(nèi)的電磁波等，對絕緣線保護膜進行處理，使其表面狀態(tài)發(fā)生化學(xué)變化，或者用固體，氣體，等離子體或包括光在內(nèi)的電磁波等，對絕緣保護膜進行處理，使其表面發(fā)生物理變化。結(jié)果，因此，通過控制預(yù)傾斜角或定向方向，可以控制在液晶層3 3厚度方向上中間位置的液晶分子的面內(nèi)方向。
因此，在本實施例中，一個像素中具有互相不同的基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域形成在兩個以上的像素之上。由此，具有不同基準定向方向的液晶區(qū)域的邊界X將跨越兩個以上的像素。結(jié)果，可以減少該邊界含有的自由能，避免一種定向狀態(tài)被另一種定向狀態(tài)吸收。根據(jù)這種方式，液晶分子的折射率的各向異性不會喪失，并能夠保證光的旋光性。其結(jié)果，能夠消除視角依存性。
根據(jù)上述實施例，是對主動矩陣基板31的定向膜31e進行定向處理。另一方面，也可以僅對對面基板32的定向膜32e，或者對基板31和32的定向膜31e和32e兩方進行定向處理。在這些場合，有可能消除視角依存性。
在本實施例中，具有不同基準定向方向的液晶層區(qū)域之間的邊界X，設(shè)定在與信號線13平行的位置上。本發(fā)明并不局限于這一具體設(shè)定。另一方面，如圖5所示，具有不同基準定向方向的液晶層區(qū)域之間的邊界X，也可以設(shè)定在與掃描線12平行的位置。在這一場合，因上述實施例所述理由，有可能消除視角依存性。
在本實施例中，一個像素中具有互相不同的基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域形成在兩個以上的像素之上。本發(fā)明并不局限于這一具體例。另一方面，一個像素中具有不同定向方向的三個以上的液晶層區(qū)域，也可以形成在兩個以上的像素之上。
此外，具有不同基準定向方向的液晶層區(qū)域之間的邊界，只要存在于兩個以上像素之上就足夠了。因此，在矩陣狀設(shè)置的像素中，該邊界沒有必要連續(xù)在整個一列像素上。某些場合，在一列中，也可以將該邊界分割。實施例5以下，對本發(fā)明另一實施例進行說明。
圖6是顯示實施例5的LCD的平面圖。圖7是圖6方向A上的剖面圖。與圖3和4類似的部分用類似的參照符號表示N
在該LCD中，形成具有不同基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域(其中一個用參照符號19表示)，并使兩個區(qū)域存在于各像素中。即，兩個液晶層區(qū)域中之一個用陰影線區(qū)域表示，另一區(qū)域用沒有陰影線的區(qū)域的表示。為獲得這種定向狀態(tài)，在主動矩陣基板31的定向膜31e上，進行定向處理。具有不同基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域，設(shè)置在使其邊界與主動矩陣基板31的定向膜31e相接觸的液晶分子的定向方向(方向B)平行的位置上。為實現(xiàn)這種定向狀態(tài)，可以采用與上述實施例相同的定向處理方法。
如上所述，在該LCD中，具有不同基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域之間的邊界X，平行于與主動矩陣基板31的定向膜31e相接觸的液晶分子的定向方向(方向B)。因此，可以抑制液晶定向的紊亂，從而抑制上述轉(zhuǎn)位線的產(chǎn)生。
在本實施例中，上述定向狀態(tài)形成在主動矩陣基板31的定向膜31e上?；蛘撸摱ㄏ驙顟B(tài)也可以單獨形成在對面基板32的定向膜32e上，或基板31和32的定向膜31e和32e兩方之上。在前一種場合，需要將邊界X設(shè)定成平行于與對面基板32的定向膜32e接觸的液晶分子的定向方向。在后一種場合，可以將邊界X設(shè)定成平行于與主動矩陣基板31的定向膜31e或者對面基板32的定向膜32e接觸的液晶分子的定向方向。
如果定向方向(方向B)，如圖8所示，不同于上述場合，具有不同定向方向的兩個液晶層區(qū)域，可以形成在使其邊界X與定向膜接觸的液晶分子的定向方向平行的位置上。
在上述場合，如圖6和8所示，邊界X形成在LCD的顯示板的水平鄰接的一邊至另一邊，或者垂直鄰接的一邊至另一邊之間。本發(fā)明并不局限于這一具體方式。從一邊延長的邊界X，沒有必要到達另一邊?；蛘?，邊界X也可以分成若干邊。
此外，具有不同定向方向的兩個液晶層區(qū)域可以形成在各個分離的像素中。本發(fā)明并不局限于這一具體例?；蛘?，如圖9所示，這兩個液晶層區(qū)域在連續(xù)的像素之上。這種場合，在對應(yīng)于像素的的部分，應(yīng)該將具有不同基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域之間的邊界X設(shè)定成與定向方向(方向B)平行。換言之，因為在像素以外的部分，液晶層33的厚度方向上的中間位置處的液晶分子的定向方向?qū)︼@示幾乎不產(chǎn)生影響，所以，在像素以外的部分，具有不同基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域之間的邊界X，沒有必要與液晶分子的定向方向(方向B)平行。為了達到這種定向狀態(tài)，可以采用與上述實施例相同的處理。
還有，在像素和信號線之間含有非線性元件TFT20的主動矩陣型LCD的場合，如果具有不同基準定向方向的兩個液晶層區(qū)域之間的邊界X，如圖8所示，設(shè)置在最遠離該非線性元件的位置，在對表面進行粗糙處理時，能夠防止該線性元件的劣化。
在實施例5，可以理解的是，三種以上具有不同定向方向的液晶層區(qū)域可以形成在一個像素中，并且，各邊界可以設(shè)定在與一個液晶層區(qū)域的基準定向方向平行的位置上。實施例6在本實施例中，形成兩種以上具有不同定向方向的液晶層區(qū)域，并且在各邊界上形成遮光膜，使邊界部分漏出的光線能被該遮光膜遮住。在這種場合，沒有必要將邊界設(shè)定在與液晶層區(qū)域的一個基準定向方向平行。
圖10是本實施例的LCD的平面圖，且圖11是其剖面圖。在該LCD中，兩種具有不同基準定向方向(其中之一用參照符號19表示)的液晶層區(qū)域之間的邊界，復(fù)蓋有從漏電極17延伸過來的遮光膜21。
因此，在本實施例，從產(chǎn)生轉(zhuǎn)位線的邊界部分漏出的光線，能夠被遮光膜21遮住，由此，可提高對比度。因為在單元組裝過程中，兩塊基板的貼合精度低，該遮光膜由構(gòu)成TFT20的漏電極17相同的材料制成。如果遮光膜21與TFT20分開制成，基板貼合之后，在具有遮光作用的遮光膜21和TFT20兩者之間，將會產(chǎn)生位移。結(jié)果，開放率將會降低。相反，如果用漏電極17同樣的材料制成遮光膜21，用于漏電極17的沉積和蝕刻過程也可以用于遮光膜21的形成。因此，與常規(guī)的方法相比，不會增加加工的步驟。
如圖11所示，遮光膜21的寬度D可以設(shè)定在一個值，使得該遮光膜21能夠遮住轉(zhuǎn)位線發(fā)生部分漏出的光線。
在本實施例，遮光膜21用與漏電極17同樣的材料制成。或者，該遮光膜21也可以用與構(gòu)成TFT20的、具有遮光作用的其他電極等相同的材料制成。在這種場合，可以獲得同樣的效果。
本實施例中的遮光膜21，如圖12所示，可以使其復(fù)蓋像素的整個外周部分?；蛘?，也可以將遮光膜21制成為復(fù)蓋實施例1和2所示的邊界X。
實施例4、5和6中開示的技術(shù)，并不限于上述方式和結(jié)構(gòu)的LCD，也適用于其它任意方式和任意結(jié)構(gòu)的LCD。實施例7實施例7說明，以良好的生產(chǎn)性制造LCD的方法。
圖13是顯示應(yīng)用本發(fā)明的單一矩陣型LCD的剖面圖。在該LCD，將一對基板31和32設(shè)置成互相對置，其中間夾有液晶層33。在下方的基板31，電極層31b形成在玻璃，硅晶片等制成的基礎(chǔ)基板31a上。在與液晶層33接觸的一側(cè)，形成有用于限定液晶分子定向的定向膜31c。電極層32f，以復(fù)數(shù)條形電極的形狀，并列形成在基板31上。
在另一方(上方)的基板32，電極層32f形成在玻璃，硅晶片等制成的基礎(chǔ)基板32a上。在與液晶層33接觸的一側(cè)，形成有用于限定液晶分子定向的定向膜32c。電極層31b，以復(fù)數(shù)條形電極的形狀，并列形成在基板32上，并且與基板31上的電極層31b交叉。電極31b和32f的交叉部分構(gòu)成像素。
在液晶層33，定向狀態(tài)互相不同的液晶層區(qū)域X和Y形成在一個像素內(nèi)。在區(qū)域X，基準視角方向設(shè)定在6時的方向。在區(qū)域Y，基準視角方向設(shè)定在12時的方向。在圖13中，相接于定向膜31c和32c的短線，代表與該定向31c和32c接觸的液晶分子，且該短線與定向膜31c和32c之間的角度代表預(yù)傾斜角。液晶層33厚度方向上中間位置附近的液晶分子33a的傾斜，表示液晶分子的平均預(yù)傾斜方向。
將基板31和32的端部用樹脂等封住，并且，在基板31和32的一方的供顯示用的顯示部分的周邊，裝設(shè)周邊電路，例如驅(qū)動電路。
以下，對具有上述結(jié)構(gòu)的LCD的制造方法進行說明。
首先，用已知的方法，在基礎(chǔ)基板31a和32a上形成電極31b和32f，并在其上形成定向膜31c和32c。然后，用研磨布等對定向膜31c和32c在一個方向上進行摩擦。
其次，將基板31和32中之一個，例如基板31置于圖14所示的反應(yīng)裝置的容器41之中，使定向膜31c朝上。在該定向膜31c之上，設(shè)置具有遮光部分11a和透光部分11b的遮光罩11。如圖15所示，該遮光罩11的結(jié)構(gòu)是，在整個形成的遮光部分11a之中，形成有矩陣狀的透光部分11b。遮光罩11的設(shè)置方式是，其遮光部分11a被設(shè)置在與構(gòu)成一個相素的電極層31b的區(qū)域X相對應(yīng)的區(qū)域。
再次，將氧氣或臭氧氣體，經(jīng)氣體供應(yīng)口42并通過質(zhì)量流量控制器43，導(dǎo)入容器41。該質(zhì)量流量控制器43與用于選擇供應(yīng)氧氣或具氧氣體的供應(yīng)管43a，和用于供應(yīng)惰性氣體，例如氮氣的供應(yīng)管43b相連接。此時，最好是將氧氣或臭氧氣體導(dǎo)入，使其能夠與定向膜31c接觸。在某些場合，可以將氧氣或臭氧氣體與惰性氣體一起供應(yīng)。作為導(dǎo)入的氧氣或具氧氣體的濃度，當導(dǎo)入氧氣時，氧氣的濃度設(shè)定在25％(體積)以上，當導(dǎo)入臭氧氣體時，具氧氣體的濃度設(shè)定在1×10-4％(體積)以上。如果容器41中的氣氛實質(zhì)上一定，這些規(guī)定的濃度可以根據(jù)該氣氛進行選擇。如果容器41中的氣氛不一定，這些規(guī)定的濃度可以根據(jù)定向膜31c附近的氣氛進行選擇。一股，為使以下將要敘述的反應(yīng)在定向膜的表面容易發(fā)生，應(yīng)該將這些濃度設(shè)定在至少在定向膜31c的附近能夠獲得上述定義的范圍。供應(yīng)管43a，通過圖中未顯示的開關(guān)閥，從氧氣源和臭氧源有選擇地供應(yīng)氧氣和臭氧氣體中的一種。
接著，如圖14和15所示，用光35經(jīng)上述遮光罩11，照射定向膜31c。可以采用紫外光，作為光35。光照射的結(jié)果，定向膜31c的被照射部分，將得到液晶分子的預(yù)傾斜角變小的表面狀態(tài)。
因此，在經(jīng)過照射的定向膜31c，相應(yīng)于區(qū)域Y的被照射部分具有較小的預(yù)傾斜角，而相應(yīng)于區(qū)域X的沒有被光照射的部分(以下簡稱非照射部分)則具有較大的預(yù)傾斜角。
接著，將另一基板32置于容器41，用上述同樣的方式進行光照射。此時，遮光部分11a設(shè)置在與構(gòu)成一個像素的電極層32b的區(qū)域Y相對應(yīng)的區(qū)域。光照射的結(jié)果，在定向膜32c，相應(yīng)于區(qū)域X的被照射部分具有較小的預(yù)傾斜角，而相應(yīng)于區(qū)域Y的非照射部分則具有較大的預(yù)傾斜角?；?2的光照射步驟，可以先于基板31的光照射步驟。
然后，將基板31和32互相貼合，并使定向膜31c和32c面朝內(nèi)側(cè)。此時，將基板31和32的端部封住。之后，將液晶注入到基板31和32之間的槽，得到液晶層33。
作為最后步驟，在供顯示用的顯示部分的外側(cè)的周邊，設(shè)置周邊電路，例如驅(qū)動電路。由此，完成本實施例的LCD。
如上所述，在本實施例中，當用光照射定向膜31c和32c時，至少在定向膜31c和32c的附近，存在著濃度在25％(體積)以上的氧氣，或者濃度在1×10-4％(體積)以上的臭氧氣體。這將使反應(yīng)速度加快。也就是說，當用紫外光照射定向膜附近存在的氧氣時，將產(chǎn)生O3(臭氧)。O3將氧化聚酰亞胺的烷基，生成羰基。結(jié)果，將定向膜表面的極性將發(fā)生變化，如果定向膜附近存在的氧或具氧，特別臭氧的量越多，定向膜表面的極性的變化越快。結(jié)果，可以在短時間內(nèi)，將定向膜31c和32c的表面設(shè)定在所需的定向狀態(tài)。然后，極性發(fā)生變化的定向膜表面，將使與該定向膜的表面接觸的液晶分子的預(yù)傾斜角發(fā)生變化。
在基板31的預(yù)傾斜角不同于基板32的預(yù)傾斜角的場合，液晶層33厚度方向上中問位置的液晶分子的面內(nèi)定向方向，可以用具有較大的預(yù)傾斜角的定向膜來進行控制。于是，在本實施例的LCD中，兩個具有相反基準定向的區(qū)域?qū)⑿纬稍谝粋€像素內(nèi)。所以，可以同時得到基準視角方向互相相反的視角特性，從而改善正視角方向上的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并提高對比度。
在本實施例，有機高分子膜的一種，即聚酰亞胺(PI)膜，可以用作定向膜31c和32c。該聚酰亞胺系高分子含有高分子主鏈，并且作為摩擦處理的結(jié)果，聚酰亞胺表面的高分子主鏈的長鏈方向，定向在摩擦方向。因此，可以認為，與聚酰亞胺膜制成的定向膜31c和32c接觸的液晶分子，定向在摩擦方向。
在本實施例，氧濃度設(shè)定在25％(體積)以上，且臭氧濃度設(shè)定在1×10-4％(體積)以上。之所以設(shè)定在這樣的濃度，是因為存在于被照射部分的氧或臭氧，能夠促進因光照射而引起的定向膜表面狀態(tài)變化的反應(yīng)。因此，能夠增加反應(yīng)速度。如果濃度低于預(yù)定的值，定向膜表面狀態(tài)變化的反應(yīng)將得不到促進。因此，不會增加反應(yīng)速度。因與氧相比，臭氧能有效地促進反應(yīng)，故供向定向膜被照射部分的臭氧濃度，大大低于氧的濃度。如果同時導(dǎo)入氧和臭氧兩種氣體時，能夠以低于上述濃度的量，獲得同樣的效果。
在本發(fā)明中，用光照射定向膜的步驟，可以在定向膜形成之后的任何時刻進行。具體說，照射步驟可以在定向膜涂布后，假燒成后，摩擦處理后，或者摩擦處理之后的基板洗凈后進行。也有可能在基板互相貼合后進行照射。但是，在這種場合，因為光透過對面基板照射定向膜，故有必要使用能夠透過該基板(例如，玻璃)的光。
作為能夠用于本發(fā)明的遮光罩，例如，可以使用與照相制版技術(shù)中通常使用的光掩膜相同的遮光罩。盡管定向膜被污染，但有可能采用在定向膜上用照相制版技術(shù)直接形成遮光罩圖形，進行光照射，然后剝離該遮光罩的方法?；蛘?，可以用會聚的光，有選擇地照射預(yù)定的區(qū)域。
當用光照射定向膜時，遮光部分沒有必要完全遮住光線。只要使遮光部分和非遮光部分之間存在透光差即可。例如，可以將具有兩個以上透光率不同的區(qū)域設(shè)置在基板上，作為遮光罩。用這種方法，在同一液晶層中，可以形成兩種類以上具有不同定向的區(qū)域。
在本實施例，一塊基板上兩個具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域X和Y，可以形成在一個像素內(nèi)。本發(fā)明并不局限于這一具體的設(shè)定。例如，如圖16所示，鄰接的像素可以設(shè)定為具有互相不同的預(yù)傾斜角。在該圖中，未用光照射的像素44和46，其預(yù)傾斜角設(shè)定在，且用光照射的像素45，其預(yù)傾斜角設(shè)定在不同于的β。
根據(jù)本發(fā)明，一塊基板上三個以上具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域，可以形成在一個像素內(nèi)。或者，使兩個以上像素的組具有同樣的預(yù)傾斜角，并使兩個以上像素的組之間具有不同的預(yù)傾斜角。一個像素中形成有三個以上具有不同預(yù)傾斜角的區(qū)域的結(jié)構(gòu)，能夠有效地用于供彩色顯示用的LCD。
各區(qū)域X和Y的尺寸設(shè)定在與一個像素的尺寸相對應(yīng)，并且區(qū)域X和Y，如圖19所示，可以交替形成。
在上述實施例中，是用紫外光照射定向膜的。應(yīng)該理解的是，可見光或紅外光也可以采用。尤其是，當高能量能夠容易用于改變定向狀態(tài)時，最好是使用波長在400nm以下的紫外光。例如，用高壓水銀燈，可以確實地獲得具有該波長的光。當用紫外光(UV光)照射定向膜時，照射最好是在1,000(mJ/cm2)至10,000(mJ/cm2)的條件下進行。作為其它可以利用的光，可以使用那些具有與紫外光，可見光或紅外光相同的波長范圍的激光束。當使用激光時，因在光波長的能量之上加有激光的能量，上述效果可以在短時間內(nèi)獲得。在上述光照射過程之外，可以用其它能量束照射，使定向膜的定向狀態(tài)發(fā)生局部變化。例如，用電子束、離子束、X射線等進行照射，可以使定向膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生局部變化。
在本實施例，定向膜是用聚酰亞胺膜制成的，但是也可以用其它材料制成。這些材料包括以聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰胺亞胺、丙烯酸環(huán)氧酯、丙烯酸螺烷酯或聚氨基甲酸乙酯為主成分的有機膜，無機氧化物膜，無機氮化物膜，無機氟化物膜，以及金屬膜。在這種場合，最好是根據(jù)選用材料的種類，選擇適當?shù)恼丈涔??；蛘?，定向膜可以由以氮化硅、氧化硅、氟化鎂、金等為主成分的無機材料制成。在這種場合，有必要用具有高能量的光，例如紫外激光束，電子束等進行照射。
本發(fā)明能夠改善TN方式和STN方式的視角性能。例如，當將TN方式的LCD設(shè)置在一對基板之間時，為了通過消除LCD等的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象而改善視角性能，可以認為，最好是將縱方向(相對于觀察者的垂直方向)上的液晶分子的折射率設(shè)定在相互一致，而不依存于視角。具體而言，在正視角方向上，當從LCD的正上方(垂直于基板面的方向)加大視角時，只要將縱方向上的折射率各向異性的變化(△n)抑制在″大→0→大(逆方向)″即可。
此外，本發(fā)明的制造方法可以應(yīng)用于散射方式的LCD。當將該方法應(yīng)用到散射方式的LCD時，因為在各微小區(qū)域內(nèi)可以形成數(shù)種不同的定向狀態(tài)，所以，當液晶層不施加電壓時，因各微小區(qū)域中液晶分子的定向角度不同，入射到液晶層的光線將會發(fā)生散射。若對液晶層逐漸施加電壓，液晶分子將會豎立，因此，光將能透過液晶層。如上所述，根據(jù)液晶層施加電壓有元，有可能進行光開關(guān)動作。
在本實施例，本發(fā)明被應(yīng)用到單一矩陣型LCD。但本發(fā)明并不局限于這一具體類型?；蛘?，本發(fā)明也可以應(yīng)用于主動矩陣型，或其它類型的LCD。實施例8實施例8和9，對高精度地制造本發(fā)明LCD的主要部分的方法進行說明。
圖17是應(yīng)用本發(fā)明的單一矩陣型LCD的示意性剖面圖。在該LCD，將一對基板31和32設(shè)置成互相對置，其中間夾有液晶層33。在下方的基板31，電極層31b形成在玻璃，硅晶片等制成的基礎(chǔ)基板31a上。在與液晶層33接觸的一側(cè)，形成有用于限定液晶分子定向的定向膜31c。電極層31b，以復(fù)數(shù)條形電極的形式，并列形成在基板31上。
在另一方(上方)的基板32，電極層32f形成在玻璃，硅晶片等制成的基礎(chǔ)基板32a上。在與液晶層33接觸的一側(cè)，形成有用于限定液晶分子定向的定向膜32c。電極層32f，以復(fù)數(shù)條形電極的形式，并列形成在基板32上，并且與基板31上的電極層31b交叉。電極31b和32f的交叉部分構(gòu)成像素。
在液晶層33，定向狀態(tài)互相不同的液晶層區(qū)域X和Y形成在一個像素內(nèi)。在區(qū)域X，基準視角方向設(shè)定在6時方向。在區(qū)域Y，基準視角方向設(shè)定在12時的方向。在圖17，接于定向膜31c和32c的短線，代表與該定向膜31c和32c接觸的液晶分子。液晶層33厚度方向上中間位置附近的液晶分子33a的傾斜，表示液晶分子的平均預(yù)傾斜方向。
將基板31和32的端部用樹脂等封住，并且，在基板31和32的一方的供顯示用的顯示部分的周邊，裝設(shè)周邊電路，例如驅(qū)動電路。
以下，對具有上述結(jié)構(gòu)的LCD的制造方法進行說明。
首先，用已知的方法，在基礎(chǔ)基板31a和32a上形成電極31b和32f，并在其上形成定向膜31c和32c。然后，用研磨布等對定向膜31c和32c在一個方向上進行摩擦。
其次，將基板31和32中之一個，例如基板31，置于容器(圖中未顯示)之中，使定向膜31c朝上。在該定向膜31c之上，設(shè)置具有遮光部分11a和透光部分11b的遮光罩11。如圖18所示，該遮光罩11具有，在整個形成的遮光部分11a之中，形成有矩陣狀的透光部分11b的結(jié)構(gòu)。遮光罩11的設(shè)置方式是，其遮光部分11a被設(shè)置在與構(gòu)成一個相素的電極層31b的區(qū)域X相對應(yīng)的區(qū)域。
再次，將含有85％(體積)氮的氣體導(dǎo)入到該容器。用該氣體置換容器內(nèi)的氣氛。然后，用光35經(jīng)上述遮光罩11，照射定向膜31c?？墒褂米贤夤庾鳛楣?5。光照射的結(jié)果，定向膜31c的被照射部分，將成為液晶分子的預(yù)傾斜角得到降低的表面狀態(tài)。
因此，在經(jīng)過照射的定向膜31c，相應(yīng)于區(qū)域Y的被照射部分具有較小的預(yù)傾斜角，而相應(yīng)于區(qū)域X的非照射部分則具有較大的預(yù)傾斜角。
接著，將另一基板32置于該容器，用上述同樣的方式進行光照射。此時，遮光部分11a位于與構(gòu)成一個像素的電極層32b的區(qū)域Y相對應(yīng)的區(qū)域。光照射的結(jié)果，在定向膜32c，相應(yīng)于區(qū)域X的被照射部分具有較小的預(yù)傾斜角，而相應(yīng)于區(qū)域Y的非照射部分則具有較大的預(yù)傾斜角?；?2的光照射步驟，可以先于基板31的光照射步驟。
然后，將基板31和32互相貼合，并使定向膜31c和32c面朝內(nèi)側(cè)。此時，將基板31和32的端部封住。之后，將液晶注入到基板31和32之間的槽，得到液晶層33。
在最后的步驟，在供顯示用的顯示部分的外側(cè)的周邊，設(shè)置周邊電路，例如驅(qū)動電路。由此，完成本實施例的LCD。
如上所述，本實施例是在含有85％(體積)氮的氣氛中，用光照射定向膜。其結(jié)果，氧氣對空氣的體積比可以從20％(常態(tài))減至15％，因而能夠抑制氧對遮光部分的影響。此時，反應(yīng)速度不會降低。將初期預(yù)傾斜角設(shè)定5度至0度所需要的紫外光照射量大約為10J/cm2。
本發(fā)明在惰性氣體的混合比率為100％時也能實施。在這種場合，對遮光部分不會有影響，反應(yīng)速度將降低至大約1/5。此外，所需紫外光照射量為50J/cm2以上。
在本實施例，可以用氮作為惰性氣體。本發(fā)明并不局限于氮。也可以使用氦、氖或氬。在這種場合，混合比率設(shè)定在與氮相同。
在本實施例，用于定向膜的照射光為紫外光。也可以使用紫外激光。為容易獲得高能量，最好是使用波長400nm以下的紫外光。用高壓水銀燈，低壓水銀燈，水銀氙燈，可以確實地獲得具有該波長的光。實施例9在實施例9，當進行光照射時，通過降低定向膜表面周圍的壓力，如實施例8一樣，可以減少氧的量。
在本實施例，使用具有與實施例8同樣結(jié)構(gòu)的基板。具體而言，是將基板31和32中之一個置于內(nèi)部壓力調(diào)整在0.5大氣壓的容器中，然后，設(shè)置遮光罩。在這種狀態(tài)下，用紫外光照射定向膜的預(yù)定部分。除紫外光之外，也可以使用與紫外光的波長范圍相同的激光。
在本實施例的場合，對遮光部分的影響程度，實質(zhì)上與惰性氣體的體積比為85％時的實施例8相同。反應(yīng)速度稍有加快，初期預(yù)傾斜角從5度轉(zhuǎn)變?yōu)?度所需要的紫外光照射量大約為9J/cm2。此外，在本實施例的場合，照射環(huán)境選擇在減壓或真空狀態(tài)，因此，在氣體中可能被吸收或散射的光，能夠到達定向膜表面。所以，可以提高照射效率，并縮短通過過程。
在本實施例，容器內(nèi)的壓力可以降低至真空。在這種場合，對遮光部分沒有影響。與使用100％惰性氣體的實施例8相比，反應(yīng)速度稍有加快。所需的紫外光照射量大約為45J/cm2。反應(yīng)速度的變化，取決于氣體造成的光散射的程度。
如上所述，在本實施例中，因光照射是在減壓或真空下進行的，故氣氛中的氣體所引起的吸收和散射能夠得到抑制。此外，在本實施例中，除紫外光和與該紫外光波長相同的激光之外，也可以使用可見光，紅外光，或與這些光波長相同的激光。
用于實施例8和9的定向膜，可以由聚酰亞胺膜制成。定向膜也可以用其它材料制成?？梢允褂靡缘?、氧化硅、氟化鎂、金等為主成分的無機材料制成的定向膜。在這種場合，有必要用具有高能量的光，例如紫外激光束等進行照射。
本發(fā)明，除了上述主動矩陣型LCD之外，也可以應(yīng)用于單一矩陣型LCD。
在本發(fā)明中，用光照射定向膜的步驟，可以在定向膜形成之后的任何時刻進行。具體說，照射步驟可以在定向膜涂布后，假燒成后，摩擦處理后，或者摩擦處理之后的基板洗凈后進行。也有可能在基板互相貼合后進行照射。
作為能夠用于本發(fā)明的遮光罩，可以采用通過照相制版技術(shù)，在定向膜上直接形成遮光罩圖形，然后進行光照射，再剝離該遮光罩的方法?；蛘?，可以用會聚的光，有選擇地照射預(yù)定的區(qū)域。
在實施例3和9中，可以象實施例7一樣，將各區(qū)域X和Y的尺寸設(shè)定在與一個像素的尺寸相對應(yīng)，并且，區(qū)域X和Y，如圖19所示，可以交替形成。在這種場合，在各定向膜31c和32c，被照射部分和非照射部分可以交替形成，且各部分對應(yīng)于一個像素。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，對于每一預(yù)定區(qū)域，可以通過使其預(yù)傾斜角不同，而獲得不同的定向狀態(tài)。因此，在一個液晶板內(nèi)可以形成不同基準定向方向，從而可以獲得具有不同基準視角方向的視角特性。所以，能夠改善視角性能和顯示質(zhì)量，并得到廣視角。
根據(jù)本發(fā)明，可以消除LCD的視角依存性，并抑制一種定向狀態(tài)被另一種定向狀態(tài)吸收的不利現(xiàn)象。此外，在定向狀態(tài)不同的區(qū)域之間的邊界上，可以抑制轉(zhuǎn)位線的產(chǎn)生。還有，在形成有遮光膜的場合，從轉(zhuǎn)位線漏出的光，如果存在的話，能被遮住。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有可靠性且顯示質(zhì)量得到改善的LCD。
根據(jù)本發(fā)明LCD的制造方法，當用光照射定向膜時，因?qū)⒊粞趸蜓鯇?dǎo)入該定向膜附近，故能加快定向膜表面的反應(yīng)速度，并且能以良好的生產(chǎn)性制造LCD。
根據(jù)本發(fā)明，在照射過程中，因能抑制對遮光部分的影響，故照射條件的范圍變寬。因此，可以穩(wěn)定地進行預(yù)傾斜角的控制。根據(jù)本發(fā)明，在使用紫外光以外的光的場合，也可以有效地進行光照射，容易地獲得廣視角LCD。
對熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，對本發(fā)明進行各種修改是顯而易見的并且也容易做到。因此，本說明書所附權(quán)利要求書的范圍不應(yīng)局限在這里所介紹的內(nèi)容，而應(yīng)該有更廣泛的理解。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)，其特征在于，該液晶層含有兩種或兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶區(qū)域，并且至少一種定向膜，其與具有不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域?qū)?yīng)的表面區(qū)域，具有不同的表面張力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述至少一種定向膜的具有不同表面張力的各表面區(qū)域，形成在對應(yīng)的一種以矩陣狀配置的像素中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有大表面張力的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在小角度；具有小表面張力的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在大角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有大表面張力的表面區(qū)域，和具有小表面張力的表面區(qū)域分別設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上具有大表面張力的表面區(qū)域，面對另一種定向膜上具有小表面張力的表面區(qū)域。
5.一種液晶顯示裝置，包括一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)，其特征在于，該液晶層含有兩種或兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域，并且至少一種定向膜，其與具有不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域?qū)?yīng)的表面區(qū)域，具有不同的氧原子濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述至少一種定向膜的具有不同氧原子濃度的各表面區(qū)域，形成在對應(yīng)的一種以矩陣狀配置的像素中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有高氧原子濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在小角度；具有低氧原子濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在大角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有高氧原子濃度的表面區(qū)域和具有低氧原子濃度的表面區(qū)域，分別設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上具有大表面張力的表面區(qū)域，面對另一種定向膜上具有小表面張力的表面區(qū)域。
9.一種液晶顯示裝置，包括一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)。其特征在于，該液晶層含有兩種或兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域，并且至少一種定向膜，其與具有不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域?qū)?yīng)的表面區(qū)域，具有不同的羰基濃度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述至少一種定向膜的具有不同羰基濃度的各表面區(qū)域，形成在對應(yīng)的一種以矩陣狀配置的像素中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有高羰基濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在小角度；具有低羰基濃度的表面區(qū)域中，液晶的預(yù)傾斜角設(shè)定在大角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有高羰基濃度的表面區(qū)域和具有低羰基濃度的表面區(qū)域，分別設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上具有大表面張力的表面區(qū)域，面對另一種定向膜上具有小表面張力的表面區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，各定向膜由聚酰亞胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰胺酰亞胺、丙烯酸環(huán)氧酯，丙烯酸酯螺烷酯和聚氨基甲酸乙酯中的至少一種為主成分的有機高分子材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，各定向膜由聚酰亞胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰胺酰亞胺、丙烯酸環(huán)氧酯，丙烯酸酯螺烷酯和聚氨基甲酸乙酯中的至少一種為主成分的有機高分子材料制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，各定向膜由聚酰亞胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酰胺酰亞胺、丙烯酸環(huán)氧酯，丙烯酸酯螺烷酯和聚氨基甲酸乙酯中的至少一種為主成分的有機高分子材料制成。
16.一種制造液晶顯示裝置的方法，該液晶顯示裝置包括，一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有有機高分子定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)，其特征在于，該方法包括，用光有選擇地照射至少一種定向膜，使的該至少一種定向膜對應(yīng)于不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域的表面區(qū)域，具有不同的表面張力，氧原子濃度和羰基濃度的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述方法，其特征在于，所述光的波長位于紫外區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述方法，其特征在于，所述表面區(qū)域包括用光照射的第一區(qū)域，和不用光照射的第二區(qū)域，第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域分別設(shè)置在兩種定向膜上，其中一種定向膜上的第一表面區(qū)域面對另一種定向膜上的第二表面區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，連續(xù)跨越兩個以上的像素。
20.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，連續(xù)跨越兩個以上的像素。
21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，連續(xù)跨越兩個以上的像素。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，平行于與一對基板之一接觸的液晶分子的定向方向。
23.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，平行于與一對基板之一接觸的液晶分子的定向方向。
24.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域，以帶狀形成在各像素中，并且，一個液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界，平行于與一對基板之一接觸的液晶分子的定向方向。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括，設(shè)置在各像素附近的信號線，以及連接該像素與信號線的非線型元件，其特征在于，非線型元件的位置，或者具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域中的定向狀態(tài)，設(shè)置在使得邊界位于最遠離非線型元件的位置。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括，設(shè)置在各像素附近的信號線，以及連接該像素與信號線的非線型元件，其特征在于，非線型元件的位置，或者具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域中的定向狀態(tài)，設(shè)置在使得邊界位于最遠離非線型元件的位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括，設(shè)置在各像素附近的信號線，以及連接該像素與信號線的非線型元件，其特征在于，非線型元件的位置，或者具有不同定向狀態(tài)的液晶層區(qū)域中的定向狀態(tài)，設(shè)置在使得邊界位于最遠離非線型元件的位置。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域形成在各像素中，且相鄰液晶層區(qū)域之間的邊界上復(fù)蓋有遮光膜。
29.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域形成在各像素中，且相鄰液晶層區(qū)域之間的邊界上復(fù)蓋有遮光膜。
30.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有不同定向狀態(tài)的兩種或兩種以上的液晶層區(qū)域形成在各像素中，且相鄰液晶層區(qū)域之間的邊界上復(fù)蓋有遮光膜。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，一液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界復(fù)蓋有遮光膜。
32.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，一液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界復(fù)蓋有遮光膜。
33.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，一液晶層區(qū)域與相鄰的液晶層區(qū)域之間的邊界復(fù)蓋有遮光膜。
34.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于，還包括連接各像素的非線性元件，和用與構(gòu)成該非線性元件的不透明層相同的材料制成的遮光膜。
35.一種制造包括一對基板，以及央持在這一對基板之間的液晶層的液晶顯示裝置的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟在該一對基板上，分別形成用于控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)的定向膜的步驟；以及在含有氧和臭氧中至少一種的氣體與至少一種定向膜接觸的同時，用光有選擇地照射該至少一種定向膜的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述含有氧的氣體具有25％(vol)以上的濃度。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述含有臭氧的氣體具有1×10-4％(vol)以上的濃度。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟包括，在一定向膜上形成用光照射的第一區(qū)域和不用光照射第二區(qū)域的步驟，以及在其它的定向膜上形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟，該第一區(qū)域和第二區(qū)域交替設(shè)置在兩種定向膜上，其中，一定向膜上的第一區(qū)域面對另一定向膜上的第二區(qū)域。
39.一種制造包括一對基板，以及夾持在這一對基板之間的液晶層的液晶顯示裝置的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟在該一對基板上，分別形成用于控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)的定向膜的步驟；以及在含有惰性氣體的氣氛下，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述氣氛合有容積比為85至100％的惰性氣體。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述光為紫外光或紫外激光。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體選自氮、氦、氖和氬。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟包括，在一定向膜上形成用光照射的第一區(qū)域和不用光照射第二區(qū)域的步驟，以及在其它的定向膜上形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟，該第一區(qū)域和第二區(qū)域交替設(shè)置在兩種定向膜上，其中，一定向膜上的第一區(qū)域面對另一定向膜上的第二區(qū)域。
44.一種制造包括一對基板，以及夾持在這一對基板之間的液晶層的液晶顯示裝置的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟在該一對基板上，分別形成用于控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)的定向膜的步驟；以及在減壓或真空的氣氛下，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述減壓氣氛的壓力為0.5大氣壓至0大氣壓范圍。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述光為紫外光、可見光、紅外光，或者具有與這些光同樣波長的激光。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，用光有選擇地照射至少一種定向膜的步驟包括，在一定向膜上形成用光照射的第一區(qū)域和不用光照射第二區(qū)域的步驟，以及在其它的定向膜上形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟，該第一區(qū)域和第二區(qū)域交替設(shè)置在兩種定向膜上，其中，一定向膜上的第一區(qū)域面對另一定向膜上的第二區(qū)域。
全文摘要
一種液晶顯示裝置，包括一對基板，和夾持在這一對基板之間的液晶層，該液晶層和各基板之間的界面上形成有定向膜、該定向膜控制液晶層中液晶的定向狀態(tài)。在該液晶顯示裝置中，液晶層含有兩種或兩種以上具有不同定向狀態(tài)的液晶區(qū)域，并且至少一種定向膜，其與具有不同定向狀態(tài)的各液晶層區(qū)域?qū)?yīng)的表面區(qū)域，具有不同的表面張力。
文檔編號G02F1/1337GK1117141SQ9410875
公開日1996年2月21日 申請日期1994年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月30日
發(fā)明者平田貢祥, 水繁光, 油崎和行, 渡邊典子, 巖越洋子, 牧野誠司, 岡村智子 申請人:夏普公司