CN1183574A - 液晶显示装置及制造该装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置,它包括有一显示介质,该显示介质至少包含位于一对基板之间的液晶,且至少一个基板是透明的。至少一对基板的其中之一上设有一膜,在显示介质的一侧该膜具有一凹陷部分。从基板的一法线方向看去该凹陷部分在一中心附近具有一底面部分。包含在显示介质内的液晶分子围绕该底面部分或其附近轴对称取向。

Description

液晶显示装置及制造该装置的方法

本发明论及一液晶显示装置和制造它的一种方法。更详细地讲，本发明论及一具有极好显示质量的便宜的液晶显示装置和制造它的一简单方法。

传统将一扭曲向列(TN)型的一液晶显示装置用作各种设备(如，一个人电脑，一文字处理器，游戏机和电视的一平面显示，或利用一模板效果的一显示面板，一窗，一门或一墙)。将通过图32A至32C描述TN型液晶显示装置的视角特性。图32A至32C是示意横截面图显示出在TN型液晶显示装置中液晶分子的一取向状态。图32A显示出在没有电压施加给液晶时的一状态。图32B显示出给液晶施加电压从而显示出一灰度级的一状态。图32C显示出给液晶施加一饱和电压的一状态。

在TN型液晶显示装置中，如图32A至32C所示，当把一电压施加到夹在基板1和2间的一液晶层3时，在液晶层中的液晶分子即被定向。在TN型中定向液晶分子的情况下，在图32B所示的灰度级状态中，当从方向A看去时液晶分子的一表面透射率不同于从方向B看去时的情况。结果，出现视角特性的方向依赖性(如，当观察者在不同的方向A和B观察的情况下，显示的对比度明显不同)。为了改善视角特性的方向依赖性，提出了在一宽视角模式中的一液晶显示装置，在该模式下液晶分子在一象素中在至少两个方向上定向。

参照图32D至32F将描述在宽视角模式中的液晶显示装置中视角特性的改善。图32D至32F是示意横截面图显示出在宽视角模式液晶显示装置中液晶分子的取向状态。图32D显示出无电压施加给液晶的一状态。图32E显示出给液晶施加电压从而显示出一灰度级的一状态。图32F显示出给液晶施加一饱和电压的一状态。

在宽视角模式液晶显示装置中，如图32D所示，一液晶层3具有一液晶区8和围绕液晶区的一聚合物区7。在此类液晶显示装置中，在如图32E所示的灰度级显示中，在液晶区8中的液晶分子9围绕一轴10呈轴对称(如，同心地，径向地，螺旋地)取向。因此，当从方向A看去时液晶分子的表面透射率与从方向B看去时是平均的以致于基本相同。结果，同TN型液晶显示装置相比，它的视角特性的方向依赖性改善了。

作为宽视角模式液晶显示装置的具体实例，已知以下七类液晶显示装置。

第一种液晶显示装置是如图32D至32F所示的那种。这类液晶显示装置包括在液晶盒中由一聚合物区(如，聚合物壁)围绕的一液晶区。而且，该液晶显示装置既不需要一偏振板，也不需一取向处理。在该液晶显示装置中，利用液晶的双折射可用电控制一透明态与一不透明态。在这种液晶显示装置中，液晶分子的普通光折射率与一支撑介质(在聚合物区的聚合物)的折射率基本匹配。这样，液晶显示装置在电压使用下液晶分子均一取向的地方呈现透明态，而在无电压使用下由于液晶分子的一随机取向而呈现出一光漫射状态。此类液晶显示装置用这种方式制造，其方法是将液晶和一光固性树脂或一热固性树脂的混合物注入一液晶盒间，并处理混合物中的树脂以便淀积液晶，这样在树脂(聚合物壁)中形成一液晶区。在公开号为61-502128的已公开的日本专利中揭示了该方法。而且，在公开号为4-338923和4-212928的已公开的日本专利中揭示了获得一宽视角模式的其它技术，该技术液晶装置的两边提供偏振板，从而使它们的偏振轴相互垂直。

液晶显示装置的第二种类型是一无散射类型，使用一偏振板。该液晶显示装置包括一液晶区，该液晶区由聚合物包围着的许多畴域组成，它是由液晶和一光固性树脂(公开号为5-27242的已公开的日本专利)的混合物相分离而形成的。在这种液晶显示装置中，液晶区的每个畴域的取向状态均受到由相分离而形成的聚合物的干扰以致于呈现出一随机状态。结果，既然在施加一电压的情况下在每个畴域中液晶分子出现的一方向不同于其它畴域的情况，那么△n.d被平均从而当从任何方向看去时，表面透射率均相同。因此，改善了在灰度级中的视角特性。

第三种液晶显示装置具有，在一基板表面，由有一球晶结构的晶体聚合物形成的一薄膜。在这种液晶显示装置中，利用球晶结构的一轴对称取向的调节力定向-液晶区中的液晶分子从而实现宽视角显示模式(公开号为6-308496的已公开的日本专利)。

在第四种液晶显示装置中，将一调节膜用在一基板上而不用进行一调节处理的摩擦，如此液晶分子为随机取向(公开号为6-194655的已公开的日本专利)。

在第三种和第四种液晶显示装置中，由于在一象素中的液晶分子在不同方向上取向，那么就可能产生旋错线并且对比度变差。

为防止在象素中旋错线的产生，提出了第五种液晶显示装置。在该液晶显示装置中，在象素中的液晶分子为轴对称取向。例如，在公开号为7-120728的已公开的日本专利中的申请已提出一液晶显示装置，该装置是通过在一控制方式下用光照射具有一液晶材料和-光固性树脂的液晶盒(例如，用光径一光掩膜照射液晶盒)而制成。在这种液晶显示装置中，在不施加电压的情况下在象素区液晶分子呈轴对称(如，螺旋形)取向，当一电压施加到液晶分子上时，螺旋取向变为一状态。结果，明显改善视角特性。

在第六种液晶显示装置中，通过取向处理(例如，通过在一基板中形成一轴对称窄槽)(公开号为6-265902和6-324337的已公开的日本专利)可实现液晶分子的轴对称取向。

第五种液晶显示装置在其实用性上是概念化的并很难使用。在第六种液晶显示装置中，很难控制液晶的预倾斜。因此，可能产生旋错线。而且，轴对称取向的稳定性不够。

第七种液晶显示装置具有一所谓的ASM结构。在该液晶显示装置中，在根据一具体规则改变温度和所施加的电压的同时用光照射含一液晶材料和一可光固性树脂的一液晶盒。这样，实现在一象素中的液晶分子的轴对称取向(例如，公开号为6-301015和7-120728的已公开的日本专利)。

但是，在通过上述技术使液晶分子实现轴对称取向的情况下，不能完全控制轴对称取向轴的位置。因此，液晶分子的轴对称取向的取向轴倾斜，或者取向轴的位置错位。参照图33A和33B将描述轴错位的问题。图33A和33B是示意图显示出在液晶分子倾斜时在正交尼科耳棱镜下用一偏振显微器观察到的状态。图33A显示出轴没有错位的情况。图33B显示出一些轴错位的情况。从图33A和33B的比较可了解，由于在轴错位的一象素中的一平均透射率不同于在其它象素中的平均透射率，当观看整个屏幕时，即可观察到粗糙观象。而且，当观察随着视角变化时，在一象素中，看上去暗态部分的区域增大了。

如上所述，在传统的液晶显示装置中，不能完全控制轴对称取向的取向轴的位置。而且，在传统的液晶显示装置中，需要一复杂的制造过程，即使它最终造成液晶分子的一轴对称取向，而该液晶分子具有的取向轴在其位置上不能完全受到控制。(例如，在根据一具体规则改变温度和施加的电压的同时需用光照射液晶盒)。换言之，传统的液晶显示装置有关于高造价和取向轴的不完全位置控制的问题。

因此，需要一无需复杂制造过程(如，一便宜的液晶显示装置)并可精确控制液晶分子取向轴的位置(如，一具有一极好显示质量的一液晶显示装置(如，极好的视角特性并且无粗糙))的一液晶显示装置。

本发明的液晶显示装置包括一至少包括液晶的一显示介质，该液晶在一对基板间，至少一基板是透明的，一对基板的至少其中之一在面向显示介质那一边提供一带一凹陷部分的薄膜，从基板的垂直方向看，凹陷部分在其中心的附近有一底部，包含在显示介质中的液晶分子围绕底部或其附近呈轴对称取向。

在本发明的一实施例中，由在一等分底部的垂面中定义凹陷部分的一轮廓是一曲线，并且该曲线的二次微分的符号为正。

在本发明的另一实施例中，由在一等分底部的垂面中定义凹陷部分的一轮廓是一直线。

在本发明的另一个实施例中，由在一等分底部的垂面中定义凹陷部分的一轮廓是一曲线，并且该曲线的二次微分的符号为负。

在本发明的另一个实施例中，由在一等分底部的垂面中定义凹陷部分的一轮廓是一曲线，并且该曲线具有曲线的二次微分的符号为正的一部分和曲线的二次微分的符号为负的一部分。

在本发明的还有一个实施例中，具备带凹陷部分的薄膜的基板与具备带凸出部分的薄膜的基板相对，用这种方式一凹陷部分的底部与一凸出部分的顶部相对应，并且包含在显示介质中的液晶分子围绕着底部和顶部或其附近呈轴对称取向。

在本发明的另一个实施例中，显示介质包括一液晶区，该液晶区主要包含液晶和围绕液晶区的一聚合物区。

在本发明的另一个实施例中，凹陷部分的形成，使液晶区的中心盒沟最大，在液晶区的边缘盒沟最小，并且液晶分子的一轴对称取向轴位于液晶区的中心。

在本发明的另一个实施例中，在液晶区所在的一象素区与一非象素区的之间的边界上，具有凹陷部分的薄膜的一表面的一斜率连续变化。

在本发明的另一个实施例中，具有凹陷部分的薄膜由一热塑性隔离材料或一热固性隔离材料形成。

在本发明的另一个实施例中，具有凹陷部分的薄膜由一光敏隔离材料形成。

在本发明的另一个实施例中，在一备有带凹陷部分的薄膜的基板上形成透明电极。

在本发明的另一个实施例中，该装置还包括一彩色滤光器，该彩色滤光器包括一彩色层，一光屏蔽层和覆盖彩色层与光屏蔽层的一涂敷层，其中凹陷部分形成在彩色滤光器中。

在本发明的另一个实施例中，提供凹陷部分对应一象素部分，而对应一非象素部分的彩色滤光器的一部分是平的。

在本发明的另一个实施例中，在涂敷层上形成一透明电极。

在本发明的另一个实施例中，涂敷层由一热塑性树脂，一热固性树脂和一光固性树脂组成的组中选择出的一材料形成。

在本发明的另一个实施例中，用一彩色保护膜通过光刻法形成彩色层并且该彩色层有一10微米或更小直径的一开口的一凹进部分，形成光屏蔽层高于彩色层，并且用一无机材料或一有机材料形成涂敷层。

本发明还提供制造一液晶显示装置的一方法。该方法包括的步骤是：形成一薄膜，目的是在一对基板的至少其中之一上形成一凹陷部分；用一具有一预定凹陷和凸出表面的模子按压薄膜，以便在该薄膜的预定位置形成一预定形状的凹陷部分。

在本发明的一个实施例中，模子的凹陷和凸出表面有一园锥形状或一椭园锥形状。

另外，本发明的方法包括的步骤是：将从基板的垂直方向看去时具有一园或椭园形的许多薄膜堆积在一对基板的至少其中之一上，使得越接近基板的薄膜就有越大的面积，从而在其周围形成一具有台阶的凸出部分；并且形成一薄膜覆盖住凸出部分，从而形成一有一光滑表面且在相邻凸出部分间有一底部的凹陷部分。

另外，本发明的方法包括的步骤是：在一对基板的至少其中之一上形成一由光敏材料制成的薄膜；并且为构图将薄膜通过一在不同刻度下有不同透射率的刻度掩膜曝光从而在薄膜中形成一凹陷部分。

在本发明的一实施例中，该方法包括的步骤还有：将一液晶和一光聚合复合物的混合物注入一对基板之间；并且用紫外线照射混合物以便处理该光聚合复合物。

另外，本发明的方法包括的步骤有：在一基板的预定位置形成一彩色层和一光屏蔽层，然后形成一涂敷层覆盖在彩色层与光屏蔽层上；用一具有一预定凹陷和凸出表面的模子按压涂敷层从而在涂敷层的一预定位置形成一预定形状的凹陷部分。

在本发明的一实施例中，通过使用一涂敷剂形成涂敷层然后除掉涂敷剂中的一溶剂。

在本发明的另一实施例中，模子在对应于一象素的位置有一凸出部分或-隆起。

在本发明的另一个实施例中，模子在那个位置有一平坦表面。

另外，本发明的方法包括的步骤有：用一彩色保护膜通过光刻法形成彩色滤光器的一彩色层，在那里通过一光掩膜进行光照以便不处理对应于彩色保护膜的一象素中心部分的一部分，从而为在彩色层的象素中心部分形成一预定凹陷部分而形成一凹进。

在本发明的一实施例中，凹进开口直径小于等于10μm。

这样，在此所描述的本发明可能具有下述优点：(1)提供一液晶显示装置，在该装置中可精确控制液晶分子取向轴的位置(例如，具有极好的视角特性并且无粗糙)，(2)提供一个制造这种液晶显示装置的简单而便宜的方法。

本发明的这些和其它优点在参考附图阅读和理解下列详细的描述中对于熟悉此项技术的人来讲是显然可见的。

图1A至1D是示意图说明基于本发明在一液晶显示装置的一基板上所提供的一凹陷部分的不同实施例；

图2A是一示意平面图显示出在为制造基于本发明的一液晶显示装置的一优选实施例的过程中的一基板；

图2B是在图2A中沿着线B-B而得的-基板的横截面图；

图3A为一示意平面图显示出用于制造一基于本发明的一液晶显示装置的一优选实施例的过程中的一模子；

图3B为在图3A中沿着线B-B而得的模子的一横截面图；

图4A为一示意平面图显示出用图3A和3B的模子在一基板上形成的一倒园锥形的一凹陷部分；

图4B为在图4A中沿着线B-B而得的凹陷部分的一横截面图；

图5是一示意图显示出在一基于本发明的一液晶显示装置中的优选实施例中用一偏振显微镜观察液晶盒所得到的结果；

图6A至6F是一些曲线和一示意图显示出在基于本发明的一液晶显示装置中的一优选实施例中一液晶盒的光电特性；

图7A至7F展示出一些曲线和一示意图显示出一TN型液晶显示装置的光电特性；

图8A为在基于本发明的一液晶显示装置的另一实施例中一液晶盒的一横截面图；

图8B为在基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例中的一液晶盒的一横截面图；

图9A为供一上基板使用的一模子的一示意平面图，该模子用作制造基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例；

图9B为供一下基板使用的一模子的-示意平面图，该模子用作制造基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例；

图10A至10C是负型图案光掩膜的示意平面图，它用于制造基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例；

图11为用于图10A，10B和10C的光掩膜之后的负型图案光掩膜的一示意平面图；

图12A为一示意平面图显示出在基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例中的一基板；

图12B为在图12A中沿着线B-B而得的基板的一横截面图；

图13为一示意横截面图显示出在基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例中的一液晶盒；

图14为一示意平面图，显示出用于制造基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例的一负型图案光掩膜；

图15为一示意平面图，显示出一具有一透射率逐步变化的部分的负型图案光掩膜，它用于制造基于本发明的一液晶显示装置的另一个实施例；

图16A为一示意平面图显示出在基于本发明的一液晶显示装置的另一实施例中位于一基板上的一象素。

图16B为在图16A中沿着线B-B而得到的象素的一横截面图；

图16C为在图16A中沿着线C-C而得的象素的一横截面图；

图17为一示意平面图显示出-具有透射率逐步变化的部分的负型图案光掩膜，它用于制造基于本发明的一液晶显示装置的另一实施例；

图18为一示意图显示出在基于本发明的一液晶显示装置的另一实施例中对一液晶盒用一偏振显微镜观察的结果；

图19A和19B是示意横截面图显示出制造用于基于本发明的一液晶显示装置的一彩色滤光器的一示例过程；

图20A为一示意横截面图显示出在一模子按压的压力下在图19A和19B的彩色滤光器中形成一凹陷部分的一过程；

图20B为一示意横截面图显示出模子脱开时在图19A和19B的彩色滤光器中形成一凹陷部分的一过程；

图21为一示意横截面图显示出通过图20A和20B所示的过程得到的一彩色滤光器；

图22为一示意图显示出在比较实例2中制造的彩色滤光器的一表面形状；

图23为一示意横截面图显示出用于基于本发明的一液晶显示装置中的另一彩色滤光器；

图24为一示意横截面图显示出一黑色母体(BM)凹进的一传统的彩色滤光器；

图25为一示意图显示出在基于本发明的一液晶显示装置的另一实例中对一液晶盒用一偏振显微镜观察的结果；

图26为一示意图阐明在基于本发明的一液晶显示装置的一基板上形成的凹陷部分能有效地控制取向轴的位置；

图27A至27D为示意图显示出在用于基于本发明的一液晶显示装置的另一彩色滤光器中形成一凹陷部分的一过程；

图28为一示意图显示出用于如图27A至27D所示的过程中的一光掩膜相对应的一传统光掩膜；

图29A和29B为示意横截面图显示出适用于本发明的一示例凹陷部分的构成；

图30A和30B为示意截面图显示出适用于本发明的另一示例凹陷部分的构成；

图31为一示意截面图显示出用图29A和29B所示的一基板制造的一液晶盒；

图32A至32F为示意图说明了在一宽视角模式的视角特性中的一改善；

图33A是一示意图显示出在一液晶显示装置中对一液晶盒用一偏振显微镜观察的结果，在此情况下轴没有错位；和

图33B为一示意图显示出在一液晶显示装置中对一液晶盒用一偏振显微镜观察的结果，在此情况下一些轴错位。

下面将具体描述本发明的实施例。凹陷部分

在本详细说明中，“一具有一凹陷部分的基板”包括一具有一凹陷部分的基板，一具备一具有凹陷部分的薄膜的基板和一具备一具有凹陷部分的彩色滤光器的基板。“一具有一凹陷部分的彩色滤光器”包括在一彩色层上有一凹陷部分的彩色滤光器，和一个具备一涂层并在涂层上有一凹陷部分的彩色滤光器。而且，只要设有具体提及任何其它定义，“一凹陷部分”均指当从一基板的垂直方向看时在靠近凹陷部分的中心有一个底部的凹陷形状。

根据本发明，通过使用一具有一凹陷部分的基板可获得下述优点。在液晶分子在靠近凹陷部分的底部定向成与基板的面板平行的情况下，液晶分子沿凹陷部分的形状成轴对称取向，并且凹陷部分的底部或其附近是轴对称取向的中心轴。因此，因为不要求一个复杂的过程(例如，当按照特定的规则改变温度和使用电压时的照射)所以，可以很容易地得到液晶分子的轴对称取向。而且，由于凹陷的一底部或其附近是轴对称取向的中心轴，就有可能通过在预定位置为每个象素形成一凹陷部分的预定形状很容易地在整个屏幕上得到均匀的轴对称取向。这样，使用具有凹陷部分的基板就可以用一低生产代价获得具有均匀而无粗糙的极好显示质量的一液晶显示装置。凹陷部分的横截面形状

当从一基板的垂直方向看时，形成于基板上的凹陷部分是在靠近凹陷部分中心有一底部的一凹陷部分。更详细地讲，该凹陷部分实质上相对于底部有一个旋转对称形状。在等分一底部的一垂面中可通过定义凹陷部分轮廓的一个曲线的一个二次微分的一个符号定义凹陷部分的横截面形状。形成于本发明基板上的凹陷部分的横截面形状可以，例如，下面所描述的形状的一种，或它们的混合。

1、在符号为正情况下，凹陷部分具有这样一种结构，在该结构中在等分一底部的一垂面中的凹陷部分的横截面形状是一向下凸出的曲线(即，U形)，如图1A所示。

2、在符号为0的情况下，凹陷部分具有这样一种结构，在该结构中在等分一底部的一垂面中的凹陷部分的横截面形状是一直线(即：V形)，如图1B所示。

3、在符号为负的情况下，凹陷部分具有这样一种结构，在该结构中在等分一底部的一垂面中的凹陷部分的横截面形状是一向上凸出的曲线，如图1C所示。

4、在符号包括正和负二者的情况下，凹陷部分具有这样一种结构，在该结构中在等分一底部的一垂面中的凹陷部分的横截面形状是一个包括向下凸出部分和向上凸出部分的曲线，如图1D所示。凹陷部分的数量和底部的形状

对应于每个象素在基板上可能形成一个凹陷部分或两个或更多凹陷部分。而且，对应于两个或更多象素在基板上可能形成一个凹陷部分。

凹陷部分的底部最好直径为5μm或更小，假定它是一个园，最好它是一个点。在园的直径超过5μm的情况下，很可能造成轴对称取向的轴的位置偏离象素中心，从而导致在屏幕中的粗糙现象。

根据本发明，凹陷部分可形成在基板上的薄膜中。具有凹陷部分的薄膜可由任何材料形成，只要它是透明的并且凹陷部分可形成于其中。典型地可使用一感光胶，因为可以很容易地形成薄膜和凹陷部分。另外，如后面描述的，凹陷部分也可形成于一彩色滤光器中。形成凹陷部分的方法：

一般凹陷部分可由下面四种方法中的至少一种形成。

第一种方法包括的步骤是：为在基板上形成一凹陷部分而形成一薄膜，并且用一具有一预定凹陷或凸出表面的模子(例如，一具有一园锥形或椭园锥形的凸出部分的模子)按压薄膜从而在薄膜的预定位置中形成一预定的凹陷部分。为形成一凹陷部分所用的薄膜可能由一热固隔离材料，一热塑性隔离材料或光敏隔离材料形成。形成一凹陷部分的薄膜由任何已知的方法形成。薄膜的厚度最好约1至约3μm，约2μm就更好。

最好，在进行按压时同时加热。加热温度可根据在其上形成凹陷部分的薄膜的材料而变化，但最好在约180℃至220℃，约200℃就更好。

第二种方法包括的步骤是：在基片上堆积许多具有一园形或椭园形的薄膜，当从垂直于基片的方向看时，越是靠近基片的薄膜越是有一个大些的面积，从而在它周围形成一具有阶梯的凸出部分，并且形成一覆盖凸出部分的薄膜以便形成一具有一光滑表面并具有在相邻凸出部分间的底部的凹陷部分(例如，一倒园锥形或倒椭园锥形)。

第三种方法包括的步骤是：在基板上形成一由一光敏材料制成的薄膜，并且通过在不同刻度中有不同透射率的一刻度掩膜将薄膜暴露在光中以构图薄膜从而在薄膜中形成一凹陷部分(例如，一倒园锥形或倒椭园锥形)。

第四种方法包括的步骤是：通过一使用一彩色保护膜的一光刻法形成一彩色滤光器的一彩色层。在此步中，彩色层由光线经一光掩膜照射，以致没有加工对应于一象素中心部分的一部分中的彩色保护膜，从而为在彩色层的象素中心部分形成一预定凹陷部分而形成一具有一V形横截面的一凹进部分。在此情况中，当围绕彩色层提供的光屏蔽层(如，一黑色型片(在下文中，称之为BM))在高于彩色层的位置上形成，并且在其上形成一涂敷层时，在相应于凹进部分的部分中具有一底部的一凹陷部分由涂敷层形成。凹进部分开口的大小最好为直径10μm或更小。当开口的直径大于10μm时，凹进部分可能穿透彩色层，这样光线也可能穿透彩色层。因而，彩色纯度可能降低。

由这种方式形成的凹陷部分具有一光滑表面。因此，就可能形成其断面在垂面中为一曲线的凹陷部分，该曲面在象素部分与非象素部分间的边界斜率连续变化。因此，由于在象素部分和非象素部分间的边界排除了液晶分子的取向缺陷，可防止在一电压作用下由斜线造成的对比度变差。驱动方法

本发明中的液晶显示装置的驱动方法没有特殊限制。例如，液晶显示装置可由一简单的矩阵驱动方法和如α-Si-TFT，P-Si TFT和MIM的有源矩阵驱动方法所驱动。根据液晶显示装置的理想特性可从这些驱动方法中选择一个合适的方法。基板材料

作为本发明的液晶显示装置所使用的基板，最好使用可传递可见光的透明基板。透明基板的实例包括一玻璃基板，一石英基板，由一聚合物薄膜或此类材料制成的一塑料基板。

为形成塑料基板，例如，可使用(聚乙烯telcphthalate)

(PET)，聚丙烯聚合物，苯乙烯或聚碳酸酯或此类物质。在用这种塑料基板的情况下，可能在基板上直接形成凹陷部分。而且，在塑料基板情况下，通过提供一偏振特性给基板，基板可用作一偏振片，使得可生产出一不需要一附加偏振片的液晶显示装置。

可组合使用两种不同类型的这种基板以形成一液晶显示装置的一对基板。而且，可组合使用两种或更多种不同或具有不同厚度的同种基板以形成一堆积基板。液晶和一聚合性材料

包括在本发明的一液晶显示装置的一显示介质中的液晶没有特殊限制，可以是任何已知的有机混合物，只要它在室温附近显示出液晶特征。液晶类型的实例包括向列相液晶，胆甾相液晶，近晶相液晶，铁电相液晶，discotic液晶或此类。如果需要，液晶材料可包括一手性试剂。这些液晶类型可单独使用也可组合使用。

如果需要，本发明的液晶显示装置的显示介质可包含一聚合物区。作为一形成聚合物区的聚合材料，可使用任何已知的光固性树脂和/或热固性树脂。在使用聚合材料的情况下，可将聚合材料以一种适合使用的比例与液晶材料混合使用。

如果需要，本发明的液晶显示装置的显示介质，可以包含一个聚合物区。作为用于聚合物区的一种聚合材料，可使用任何一种已知的光固性树脂和/或热固性树脂。另外，聚合材料可单独使用或联合使用，如果需要，聚合材料可包含一种聚合作用引发剂，在使用聚合材料时，聚合材料可以以适合应用的比例与液晶材料联合使用。彩色滤光器

本发明的液晶显示装置可选择包括一彩色滤光器，并且可在该彩色滤光器中形成凹陷部分。彩色滤光器包括一彩色层和一光屏蔽层，并且可选择包括一涂敷层。彩色滤光器最好形成于基板上。

彩色层由红(R)、绿(G)和兰(B)的彩色油墨或对应于R，G和B或此类的彩色保护膜形成。形成彩色层的方法没有特殊限制。例如，可使用一电解沉淀方法，一薄膜吸附方法，一印刷法，一彩色保护膜方法。

作为光屏蔽层(所谓的一种黑色型片(BM))，可使用如钼，铝，钽的一金属材料和如一黑色保护层的一有机材料。形成BM的方法没有特殊限制。例如，可使用一电解沉淀法，一薄膜吸附法，一印刷法，一彩色保护膜法。

在凹陷部分形成于彩色滤光器中的情况下，在许多实施例中，它是形成于涂敷层中的。但是，凹陷部分可选择形成于彩色层中。另外，形成凹陷部分的凹进部分可形成于彩色层中。涂敷层

在其中形成凹陷部分的涂敷层用一光固性树脂(如，(甲基)丙烯酸或用具有三个或多个碳原子的烷基或苯基(如，异丁聚丙烯，n-丁基异丁烯)替代的(甲基)聚丙烯脂)，一热固性树脂(如，环氧树脂聚丙烯酯)，或一热塑性树脂(如，聚酰亚胺，聚苯撑氧)。聚酰亚胺，环氧树脂聚丙烯脂或此类具有极好的热保护性，可优先使用。这是因为，在本发明中，直到完成液晶显示装置，涂敷层一直存在于液晶盒中，并且在涂敷层上还形成了透明电板。另外，涂敷层用一无机材料(如，硅氧烷混合物)形成。制造一彩色滤光器的方法

彩色层和BM由预定方法在基片上的预定位置形成。彩色层和BM的构造顺序无关紧要。根据适合彩色滤光器的一理想特性的制造方法，可首先形成彩色层或BM的一种。

其次，将一种涂敷剂(如，一包含一预定浓度涂敷材料的溶剂)用于形成彩色层和BM的基板上。若必要，可用任何已知的方法除去所含的溶剂。

再次，将一具有一预定形状的凸出部分的模子压在一由涂敷剂制成的薄膜上。在涂敷剂为一光固性树脂的情况下，在维持由模子形成的形状以定形的同时用光线照射涂敷剂来处理树脂。在涂敷剂为热固性树脂时，在维持由模子形成的形状以定形的同时加热涂敷剂来处理树脂。在涂敷剂为热塑性树脂时，在维持由模子形成的形状以定型的同时将涂敷剂加热到它增塑的温度并在压力下冷却以固化树脂。在这种方式下，通过选择一合适的模子用好的可再生性可以很容易地形成具有一理想凹陷部分的彩色滤光器。

例如，为了形成轴对称取向所必需的一碗型凹陷部分，将一具有一倒碗结构的模子按压在预定位置上。为了形成一园锥形凹陷部分，将一具有一园锥形凸出物按压在预定位置上。这样，即可形成各自要求的凹陷部分。

可选择性地将透明电极形成于有彩色滤光器的基板上，并且在其上还可形成一隔离膜。

下文中，将通过实例更详细地描述本发明，但本发明不仅限于这些实例。实例1

将描述这种情况，在该情况中通过用一具有一预定凹陷和凸出表面的模子按压薄膜而在一薄膜的预定位置形成具有一预定形状的一凹陷部分(即，用第一种方法形成凹陷部分的情况)。

本例中的液晶显示装置按下述方法制造。

具有-500埃厚度的ITO(铟氧化物与锡氧化物的混合物)的透明电极形成于1.1mm厚的一玻璃基板上。将这种基片用作一对基板。

在一对基板的其中之一上涂敷一光阻材料(由Nilywn Steel Chemical Co.，Ltd.制造的V-259PA)，它包含有重量占0.5％的隔离物(直径为4.5μm)以保持一个盒间隙并且用一掩光膜将基板构图，如图2A和2B所示。接着，一光阻材料(由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的OMR83)在已构图的基板上形成一厚度约2.0μm的一薄膜，然后将基板放在200℃的炉中以软化薄膜。接着，将-如图3A和3B所示的模子按压在软化薄膜上以便为每个象素形成一倒园锥形凹陷部分，如图4A和4B所示。然后，通过喷涂形成-ITO薄膜以获得一目标基板。

将一包含玻璃纤维(直径为4.5μm)的密封剂(结构粘合剂XN-21S)印在包含ITO的其它基板上作为透明电极。该步可能要先于上述凹陷部分构造步骤进行。

接着，将这样制造出的两基板彼此相连接。

接着，将下面物质的均匀混合物注入到相连的基板间从而产生一液晶盒：R-684 0.1克(由Nippon Kayaku Co.，Ltd.制造)；苯基苯乙烯0.1克；由公式(I)所描述的一混合物10.06克；液晶材料ZLI-4792 3.74克(由Merck & Co.，Inc.制造；包含重量占0.4％的S-811)；和一光聚合作用引发剂0.02克(由Chiba-Geigy Corpozation制造的Irgacure)。

接着，将液晶盒从混合物呈现出一融合状态(均匀状态)的温度冷却至25℃，以便形成一液晶区和一聚合物区(聚合物壁)。最好次液晶盒从混合物呈现出一各向同性相的温度(一高于一各向同性温度的温度)逐渐冷却，以便有可能进一步改善液晶分子的轴对称取向。特别是，它有可能纠正由于在注射孔的附近流动而产生的取向缺陷。

接着，用紫外线光以2.5mVV/cm²的照度照射此盒，同时保持盒温为25℃以便稳定取向。

图5为一示意图，显示出用一偏振显微镜观察到的这样制造的液晶盒的状态。每隔一象素50排列一液晶区(在一单域状态)，并且液晶分子均为轴对称取向。而且，由于轴对称取向的中心位于倒园锥形的中心，在整个屏幕上用肉眼观察不到粗糙现象。换言之，在整个液晶区均可获得满意的轴对称取向。通过下述事实可理解这点，该事实是当具有正交偏振轴两偏振板固定以便插入盒中，并且允许盒旋转时，可看到好象在液晶区8中的纹影图案6的位置不变而仅一围绕液晶区8的聚合物壁7在旋转。

接着，将两偏振板连接到这样制造出的盒的两边以便偏振板的偏振轴彼此垂直，从而制造出一液晶显示装置。

可用一偏振显微镜在一电压下观察到这样制造出的液晶显示装置。因此，观察揭示出在一电压应用下任何旋错线都不会产生，并且可得到一好的暗态显示。

图6A至6F所示为曲线和一示意图，图中显示出该实例制造出的液晶盒的光电特性。图7A至7F所示为曲线和一示意图，图中显示出传统的TN型液晶盒的电光特性。在电光特性的测量中，将具有偏振轴相互平行的两偏振片用作一暗态(100％透射率)。从图6A至6F和图7A至7F的比较显而易见，在本实例的液晶盒中，没有发生反转现象并且在饱和电压情况下在一高视角中透射率没有增加，这些不同于在TN型中的液晶盒。而且，在灰度级范围中没有观察到粗糙现象。实例2

下面将描述都具有凹陷部分的一对基板的情况。

具有一倒园锥形凹陷部分的两基板用与实例1中相同的方式制造。如图8A所示，将两基板这样连接起来以使各自的底部彼此相对。

将与实例1中所用相同的混合物注入相连的基板间以便制造一液晶盒，然后在50℃下用365纳米的紫外线以一3.2mM/cm²的照度照射盒20分钟以便处理单体形成一液晶区和一聚合物区(聚合物壁)。而且，用与实例1相同的方式制造一液晶显示装置。

在这样得到的液晶显示装置中，形成凹陷部分以使在液晶区的中心盒沟最大，在液晶区的边缘盒沟最小。因此，液晶分子的轴对称取向的轴就位于液晶区的中心。

用一偏振显微镜对液晶盒观察证实为每个象素形成了一围绕象素中心的一轴对称取向。而且，由于所得到的液晶显示装置有一令人满意的轴对称取向，其视角比传统液晶显示装置显著变宽。在垂直方向视角是60°或更多，并且在水平方向视角是60°或更多，对比率是10。

在本例中，如图8A所示，希望两基板彼此相对以便在从基板的垂直方向看去时它们各自的凹陷部分的底部相匹配，少许错位是可接受的。换言之，即使凹陷部分的其中之一的底部在沿着基板表面的方向上相对于另一凹陷部分的底部稍微错位，也可能得到轴对称取向。实例3

下面将描述都具有凹陷部分的一对基板的另外一种情况。

在本实例中，如图8B所示，一液晶显示装置包括一对相连的基板以便-基板的凹陷部分的底部与另一基板凸出部分的顶部相对应。这种液晶显示装置按下面所述制造。

包括一倒园锥形凹陷部分的一基板用与实例1中相同的方法制造。另一方面，包括一园锥形凸出的一基板用一模子制成，该模子具有由实例1中所用的反转而得的一凹陷和一凸出。

接着，如图8B所示，两基板彼此相对连接。更详细地讲，基板相连以使一基板的凹陷部分的底部与另一基板凸出部分的顶部相对应。接着，用与实例2相同的方式制造一液晶盒。而且，用与实例1相同的方式制造一液晶显示装置。

用一偏振显微镜对这样得到的液晶盒观察证实对每个象素形成围绕象素中心的一轴对称取向。而且，它们的电光特性与实例1中图6A至6F所示出的相同。换言之，观察不到如图7A至7F所示的在显示图象中的反转现象，并且也观察不到在电压饱和情况下在一宽视角方向一透射率的增加。实例4

下面将描述使用为每个凹陷部分备有径向窄槽的一基板和为每个凹陷部分备有同心窄槽的一基板的情况。

除了将实例1中所用的模子换为图9A和9B中所示的模子外，一具有一凹陷部分的基板用同种方式制造。图9A中所示的模子是用于一上基板的一模子，而图9B中所示的模子是用于一下基板的一模子。这样，在本实例中，形成于上下基板的窄槽是相互垂直的。

接着，将这样制造出的基板彼此相连，并且将一液晶材料ZLI-4792(由Merck& Co.，Ltd.制造；包含重量占0.4％的S-811)注入这样制造出的基板间。下面的过程与实例1中相同，除了不用紫外线照射。

在这样制造出的液晶盒中，对每个象素而言液晶分子都为轴对称取向，从而导致在整个屏幕上没有反转现象并且没有可见的粗糙不平，这与TN型、液晶盒不同。

在本实例中，为每个凹陷部分设有径向窄槽的基板用作上基板，为每个凹陷部分设有同心窄槽的基板用作下基板。但是，上下基板也可用作相反的另一方式。而且，形成于凹陷部分的窄槽的形状不受特殊限制，只要可实现液晶分子的轴对称取向。例如，除径向和同心槽外还可形成-螺旋槽。根据形成的槽的形状，液晶分子可以，例如，径向地，同心地或螺旋地定向于液晶区中。而且，为每个凹陷部分设有一槽的基板可用作这对基板的仅一个上。实例5

下面将描述用第二种方法形成凹陷部分的情况。更详细地讲，当从基板的垂直方向看去时具有一园形或椭园形的许多薄膜这样堆积在基板上，即一薄膜越靠近基板其面积越大，从而形成在其周边有台阶的一凹陷部分。其后，形成一薄膜以覆盖凹陷部分。这样，在本实例中就形成了具有一光滑表面且在相邻凸出部分间具有底部的一凹陷部分(例如，一倒园锥或倒椭园锥形状的凹陷部分)。

一液晶显示装置制造如下所述。

准备一在其上形成TFT(薄膜晶体管)的基板(下文中，将它称作为-TFT基板)和一在其上形成彩色滤光器的反向基板。将一包括重量占0.5％的具有4.0μm直径的隔离物的光阻材料用于反向基板，并用一光掩膜将基板构图，这如图2A和2B所示。

接着，在已构图的基板上形成与实例1相同的保护层材料制成的一保护膜。然后，用具有不同直径的园形光屏蔽部分(阴影部分)的光掩膜构图保护膜，如图10A至10C所示。在这些光掩膜中，具有一较小光屏蔽部分的光掩膜先于其它光掩膜使用。然后，如图11所示用一光掩膜完成构图以便获得一具有一周边为阶梯形凸出部分的基板，如图12A和12B所示。凸出部分的顶部对应于无象素部分，而其底部对应于象素部分的中心或其附近。而且，用一光掩膜构图也可使隔离物仅出现在无象素部分。

随后，在具有阶梯状凸出部分的基板上将与用于形成凸出部分相同的保护膜用于形成一薄膜，如图12B所示。通过形成薄膜，使阶梯状凸出部分平滑，并使象素部分与非象素部分的边界平滑，这样即可得到一具有一适度倒园锥凹陷部分的基板。在象素部分与非象素部分间的边界最好有一定义凹陷部分的光滑曲线。这是因为当在象素部分与非象素部分间的边界定义凹陷部分的曲线不断改变时在边界处的液晶分子的一取向角度也会不断改变。

接着，用与实例1相同的方式将TFT基板和其上有用上述方法形成的凹陷部分的基板连接起来。

接着，将与实例1所用相同的混合物注入相连基板间以便制造出一液晶盒，然后用紫外线以一3.2毫瓦/平方厘米的照度照射盒40分钟以便聚合成一光聚合复合物以固定取向状态。

用一偏振显微镜观察这样制做的液晶盒揭示出每个象素(在一单域状态)安排有一液晶区，并且液晶分子均为轴对称取向，如实例1。而且，当用与实例1相同的方式制造一液晶显示装置时，在整个屏幕上看不到粗糙不平。而且，不出现旋错线，并可得到高对比度。实例6

用与实例5相同的方法制造一液晶盒，除了使用下列物质的混合物：R-6840.05克(由Nippon Kayakn Co.，Ltd.制造)；一液晶材料ZLI-4792 1.9克(由Merck & Co.，Ltd.制造；含重量占0.4％的S-811)；一光聚合作用引发剂0.0025克(由Ciba-Geigy Corpozation制造的Irgacure651)。换言之，用一含重量占0.5％或更少的一聚合性材料的一混合物制造一液晶盒。

接着，用紫外线通过与实例2相同的方式照射该液晶盒。

在这样制造出的液晶盒中，由于混合物包含少量聚合性材料，那么实质上没有形成聚合物壁，而在基板表面形成聚合物膜，如图13所示。另外，对每个象素而言液晶分子是轴对称取向。而且，在整个屏幕上看不见粗糙不平，并在一电压应用下对比度是令人满意的。实例7

下面将描述用第三种方法形成凹陷部分的情况。更详细地讲，在一基板上形成一由一光敏材料制成的薄膜，并且通过在不同刻度中有不同透射率的一刻度掩膜将薄膜曝光并构图。这样，在薄膜上就形成一凹陷部分(例如，一倒园锥或椭园锥形凹陷部分)。

本实例中的液晶显示装置用下述方法制造。

保持盒间隙的隔离物(具有-4.5μm的直径)以约40个隔离物/平方毫米的密度散布在具有ITO的一玻璃基板上。随后，在其上涂敷一光保护层(由TokyoOhka Co.，Ltd.制造的OMR83)。然后，用光线在15mM/cm²的照度下通过一光掩膜照射该保护层如图14所示并显影以便得到一矩形象素图。

然后，将一负型光保护膜(由Nippon Steel Chemical Co.，Ltd制造的V-259PA)涂成2μm厚度，并通过有不同透射率的一刻度图的一光掩膜将其曝光并显影，如图15所示。这样，制造出如16A至16C所示的一具有一椭园形凹陷部分的基板。在有刻度图的光掩膜中，中心部分有100％的透射率，而对应于象素周边的部分具有0％的透射率。在中间部分，透射率逐步变化。通过逐步腐蚀可造出这种光掩膜。

接着，在具有凹陷部分的基板上形成一ITO薄膜，如此可得到一目标基板。

接着，将一调节膜涂敷在另一基板上，该基板的制造先于或后于在前面所提到的基板的制造。将含调节膜的基板与上面获得的基板连接起来。

然后，将与实例1中所用相同的混合物注入相连基板间，用紫外线以-3.0mM/cm²的照度照射从而聚合成一聚合性材料(即，单体)。

用偏振显微镜对这样制造出的液晶盒观察揭示出液晶分子为轴对称取向。而且，取向轴的位置固定在象素中心，在任何象素中都观察不到大错位。而且，看不到粗糙现象。比较实例1

用与实例1相同的方法制造一液晶盒，除了在基板上不形成凹陷部分。

用偏振显微镜对这样制造出的液晶盒观察显示出液晶分子不是轴对称取向。而且，在显示中可观察到有很大的程度的粗糙度。实例8

将描述在一个象素中有两个或多个(本例中为两个)凹陷部分的情况。

本实例中的液晶显示装置按如下方法制造。

保持盒间隙的隔离物(具有-4.5μm的直径)用与实例7同样的方式散布在具有ITO的一玻璃基板上。接着，在那儿涂敷一光保护层(由Tokyo OhkaCo.，Ltd.造的OMR83)，并将其曝光及构图。

然后，在基板上涂敷一光保护层(由Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.制造的V-259P)，并且通过一刻度光掩膜曝光如图17所示。这样，制造出在一个象素中有两个倒园锥形凹陷部分的一基板(即，在一个象素中有两个轴对称中心)。

接着，将这样得到的基板与先于或后于在前面提到的基板的制造而造出来的反向基板连接。

然后，将与实例1中所用相同的混合物注入相连的基板间并加热并逐渐冷却以便得到一具有均匀轴对称取向的液晶盒。

用偏振显微镜对这样制造的液晶盒观察证实两轴对称取向均匀地形成在一个象素中，如图18所示。实例9

在实例9至12和比较实例2和3中将描述凹陷部分形成在一彩色滤光器上的情况。

图19A所示，通过使用彩色保护膜，对应于R，G和B的彩色层在一玻璃基板(厚度为1.1mm)上的预定象素上形成。而且，用一黑色保护膜将-BM形成于无象素部分。

接着，如图19B所示，将一含一热固性树脂(在本例中是环氧树脂异丁烯)的涂敷剂涂敷在该基板上以形成一涂敷层，并且在一低于热固性树脂的固化温度的温度(本例为90℃)将含在涂敷剂中的一溶剂分离出去。

接着，如图20A所示，将对应每个象素有一园锥形隆起的一模子按压在其上已形成涂敷层的基板上，并且在压力下加热到固化温度(本例中为180℃)。而且，如图20B所示，松开模子。结果，在涂敷层形成一园锥形凹陷部分。在本发明中，通过在模子上使用一具有极好复原特性的材料，可进一步改善操作。在本实例中，将一复原材料(由Ashahi Glass Co.，Ltd.制造的Cytop)涂在模子上并使之凝固。

接着，如图21所示，在已得到的基板上形成由ITO(一具有1000埃厚度的铟氧化物与锡氧化物的混合物)制成的透明电极。而且，在其上形成一隔离层(SiO₂)(图中未示出)。比较实例2

比较实例2的一彩色滤光器(B)用下述方法制造。

将一具有一光滑表面的玻璃基板(由Coming Inc.制造的7059)用作一模子，代替实例9中使用的模子，从而得到一具有一光滑表面的彩色滤光器。这种彩色滤光器可用作要求光滑性的STN-LCD。图22显示出本实例的彩色滤光器表面形状的测量的一例子。实例10

除了使用一具有在非象素部分为平坦而在象素部分为园锥形隆起的模子外，用与实例9相同的方法可得到一彩色滤光器(C)，在该滤光器中一非象素部分是平坦的而一象素部分定型为一凹陷部分(图23)。比较实例3

使用一如图24所示的传统的彩色滤光器(D)(平坦处对应一象素部分而隆起处对应一非素部分(BM部分)。实例11

除了将在实例8中所用的光保护层(由Nippon Sfeel Chemical Co.，Ltd.制造的V-259PA)用作一光固性涂敷剂，并且在按压一预定模子的压力下用紫外线照射处理涂敷剂外，用与实例9相同的方式制造一彩色滤光器(E)。实例12

实例12的一彩色滤光器(F)用下述方法制造。

除了涂一涂敷剂(预定浓度的聚苯撑氧(PPO)溶剂)，并且一涂敷层是热增塑的然后在按压一预定模子的压力下冷却固化外，用与实例9相同的方式制造一彩色滤光器(F)。

另外，用下述方法制造TFT基板(G)。在具有TFT的基板上的一象素的周边部分中形成一防护壁，使用一防护材料(由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的OMR83)。保持壁厚恒定的小珠包含在防护壁中，在这种方式中小珠的表面不能出防护壁。

将在实例9至11中得到包含彩色滤光器(A)，(C)和(E)的其中之一的基板，在比较实例中得到的一彩色滤光器(D)，或在本例中得到的彩色滤光器(F)连接到TFTA基板(G)上。表1显示出包含彩色滤光器的基板与TFT基板的组合。

表1

	彩色滤光器基板	TFT基板
			实例9	彩色滤光器基板(A)	TFT基板(G)
实例10	彩色滤光器基板(C)	TFT基板(G)
			实例11	彩色滤光器基板(E)	TFT基板(G)
实例12	彩色滤光器基板(F)	TFT基板(G)
			比较实例3	彩色滤光器基板(D)	TFT基板(G)

接着，将下述物质的一混合物注入五套基板每个之间，以便制造出五套液晶盒：R-684 0.1克(由Nippo Kayaku Co.，Ltd制造)；P-聚苯撑0.1克；由一公式(I)所描述的混合物10.06克；一液晶材料ZLI-4792 3.74克(由Merok & Co.，Ltd.制造；含重量占0.4％的S-811)；一光聚合作用引发剂0.02克(Iragacure651)。

然后，在将象素部分挡住紫外线的同时用紫外线照射盒以便用一光固性树脂密封注射孔。

对这样得到的液晶盒观察揭示在使用实例9至12的彩色滤光器的液晶盒中，可实现液晶分子的轴对称取向。但是，在用比较实例3的彩色滤光器的液晶盒中，可观察到设有轴对称的一随机取向状态。

而且，还可用紫外线在一2mM/cm²的照度下使用一高水银灯在TFT基板的边上照射30分钟来进一步处理树脂。

用一偏振显微镜对这样制造出的液晶盒观察可得，在使用实例9至12的彩色滤光器的液晶盒中，对每个部分可精确控制取向轴的位置，如图25所示。换言之，在象素中轴对称取向的取向轴没有显著错位，也观察不到粗糙不平。但是，在用比较实例3的彩色滤光器的液晶盒中，没有实现轴对称取向的象素，而且显示明显粗糙。特别是，在一灰度级状态，并且在一倾斜角，出现明显的粗糙。

这样，我们发现在使用如实例9至12的彩色滤光器的具有凹陷部分的彩色滤光器时，不用使用一电压即可自动得到轴对称取向，该电压是传统用来获得轴对称取向的，而仅仅通过注入液晶材料和聚合性材料(光固性单体)的混合物即可实现。

而且，除了本实例中所描述的操作外，通过获得轴对称取向的普通操作，即可得到一较好的轴对称取向。例如，除了本实例中所描述的操作外，可将含混合物的液晶盒加热到混合物呈现出各向同性相的温度，或对液晶盒施加一预定电压。这样，可得到一较好的轴对称取向。下面将更详细地描述用普通操作获得轴对称取向的机理，优点和缺点。

在将混合物加热到混合物呈现出各向同性相的温度的情况下(该情况中混合物因受热从一液晶相变换到到一各向同性相)，一液晶相19在被一各向同性相18包围时可能保持在象素的中心部分，如图26所示。当在此状态下进行获得轴对称取向的操作时，由于将液晶区的中心作为轴对称取向的中心在热动力学上是最稳定的，那么轴对称取向的轴向着且最好向着象素中心移动。当在该状态下冷却时，在轴仍保持在象素中心部分的情况下液晶区增大了。因此，轴对称取向的轴就可能安排在象素的中心部分。使用获得轴对称取向的操作，虽然可能将轴对称取向的轴的位置布置在中心部分附近，但很难精确控制轴的位置。因为这个原因，为了控制以便在一预定位置精确布置轴对称取向的轴，就要求一特定的点。因此，在象素中心的一预定位置制造凹陷部分是显然有效的。实例13

下面将描述用第四种方法在一彩色滤光器中形成一凹陷部分的情况。本实例中的方法包括用一彩色保护膜由光刻法形成一彩色过滤器的一彩色层的一步。在这一步中，通过一光掩膜进行光照射以便不处理与象素中心部分对应的彩色保护膜的一部分，从而为在彩色层的象素中心形成预定凹陷部分而形成一具有一V形断面的凹进。参考图27A至27D，下面将描述形成凹进的方法。而且，为比较，在图28中显示出用于传统过程的一掩膜。

首先，如图27A所示，用一彩色保护膜在一基板上形成一彩色层。接着，如图27B所示，通过一光掩膜进行光照射以便在彩色层的上部形成一近似V形凹进。在一正型保护膜用作彩色层的情况下，如图27A所示，在对应于一象素外的区域的一部分和象素的中心部分(V形凹进形成的一部分)中光掩膜透射光线，而在其它部分阻隔光线。另外，在一负型保护膜用作彩色层的情况下，在对应于一象素外的区域的一部分和象素的中心部分光掩膜阻隔光线，而它在其它部分透射光线。对这种光掩膜而言一薄膜附着方法和一彩色保护膜方法是可用的。

对应于光掩膜的象素中心部分的部分(V形凹进形成的部分)的形状不受特殊限制，并可采用多种形状。最好，这个部分的形状是-园或-接近一园的形状(近似园形，如，一多边形如一具有园周点的一六边形或一边形)。例如，在它的形状近以为一园的情况下，该部分的最大孔的尺寸最好为10μm或更少。当其尺寸大于10μm时，凹进部分可能穿透彩色层以致光线穿过彩色层，从而导致彩色纯度的变差。在使用这种光掩膜的情况下，将光掩膜靠近彩色层以便凹进部分的尺寸与开口的形状同与象素中心部分对应的光掩膜的部分相同。最好凹进部分形成的深度小于彩色层的厚度以便不会穿透彩色层。

接着，如图27C所示，形成BM作为一光屏蔽层。形成BM以便其表面高于彩色层。为形成这种BM，最好使用一如一黑色保护膜的有机材料作为BM的一种材料。BM与彩色层的构选顺序无关紧要。在BM在彩色层形成后形成的情况下，通过将先形成的彩色层用作一光掩膜从后面曝光可形成BM。这样，可减少光掩膜的数量。

接着，如图27D所示，用一涂敷剂形成一具有凹陷部分的涂敷层，并可在需要时除去含在涂敷剂中的溶剂。然后，在涂敷层上形成透明电极。若必要还可形成一隔离层。涂敷层已在前面描述过。

这样形成的涂敷层有一理想形状，在该形状中BM上边的部分高于彩色层上边的部分，并且在彩色层中形成的凹进部分上边的部分对应于一碗形的底部。底部作为一特定的点工作。

根据如图28所示使用光掩膜的传统方法，需要两个步骤：形成彩色层并在其上形成凹进部分。另外，根据本例，彩色层和凹进部分可同时形成。因此，就有可能通过使用有一理想形状的光掩膜得到一具有一理想横截面的凹进部分而不用增加步骤。这样，本实例的方法具有高的工业适用性。

本发明提供的结构是精确处理一轴对称取向的轴所必需的，而目的不一定在于在一象素中形成一轴对称取向。换言之，在彩色滤光器的每个象素中可能形成许多轴对称取向，用与例8相同的方式即可在基板上的一个象素中形成许多轴对称取向。在此情况中，用以形成彩色层的光掩膜具有一光屏蔽部分和一光透射部分是在一象素中形成许多凹陷部分所必需的。实例14

下面将更详细地描述实例13。

首先，用下述方法制造一彩色滤光器。

用负型彩色保护膜(由Fuji Hunt Electronics Technology Co.，Ltd.生产的CG2000，CR2000和CB2000)在一玻璃基板(厚度为1.1mm)上形成R，G和B的彩色层，与各自的象素相对应。在形成彩色层时，使用一在非象素部分和象素中心部分有一光屏蔽部分的光掩膜。而且，在这个光掩膜中，在象素中心部分的光屏蔽部分有一5μm的直径。因此，在己得到的彩色层的上部形成一近似V形凹进部分。

接着，在基板的无象素部分用一负型黑色保护膜(由Fuji Hunt ElectroncsTechnology Co.，Ltd.生产的CKS142)形成一BM。形成BM比彩色层高0.4μm。

将一涂敷剂(由Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.生产的V259PA)涂敷在其上有彩色层与BM形成的基板上。然后，在其上由ITO(一铟氧化物与锡氧化物的混合物)形成一1000埃厚的透明电极。这样，制造出具有带凹陷部分的彩色滤光器的基板。

另外，用下述方法制造一反向基板。在象素周边由一保护材料(由TokyoOhka Kogyo Co.，Ltd.生产的OMR83)制成一保护壁。在保护壁中包含保持盒厚恒定的小珠，这些小珠的表面不能超出保护壁。

将反向基板和包括彩色滤光器的基板彼此连接，并且将下述物质的一混合物注入相连基板间以便制造一液晶盒；R-684 0.1克(由Nippon Kayaku Co.，Ltd生产)；P-聚苯撑0.1克；一由公式(I)描述的复合物0.06克；一液晶材料ZLI-47923.74克(由Merch & Co.，Inc生产；含重量占0.4％的S-811)；一光聚合作用引发剂(Iracure 651)0.02克。

接着，根据盒中的混合物进行一预定温度操作和一电压操作以形成轴对称取向状态。而且，将混合物冷却到一温度，在该温度下液晶相分布在整个象素区。随后，用紫外线在3mM/cm²的照度下照射混合物40分钟，使用一高压水银灯处理树脂。实例15

除了使用在象素中心部分有一10μm直径的光屏蔽部分的一光掩膜外，用与实例14相同的方法制造一液晶盒。比较实例4

除了使用在象素中心部分无一光屏蔽部分的一光掩膜外，用与实例14相同的方法制造一液晶盒。比较实例5

除了使用在象素中心部分有一12μm直径的光屏蔽部分的一光掩膜外，用与实例14相同的方法制造一液晶盒。比较实例6

除了使用在象素中心部分有一15μm直径的光屏蔽部分的一光掩膜外，用与实例14相同的方法制造一液晶盒。

用一偏振显微镜观察实例14与15和比较实例4至6的液晶盒。结果，在实例14和15的液晶盒中，对每个象素可精确控制轴位置，而对无象素处，轴对称取向的取向轴明显错位。另外，在比较实例4的液晶盒中，轴的位置不可控，从而导致显示中的明显粗糙。而且，在比较实例5和6的液晶盒中，在象素中心的凹进部分穿透彩色层，从而导致彩色纯度的变差。

这样，根据实例14和15，可能精确控制轴对称取向轴的位置。结果，可减少在视角度化时观察到的粗糙现象，并且可提供一在一宽视角模式中具有均匀且高对比度的液晶显示装置。而且，由于可简单制造出这种液晶显示装置而不需增加传统生产步骤的数量，那么它就具有极好的价值特性。

就基板而言，形成于彩色滤光器中的凹陷部分的形状可以是前面提到的任何形状。因此，包括了图29A，29B，30A和30B中所示的形状。就基板而言，形成凹陷部分的方法可以是前面提到的任何方法。例如，在实例14中举例说明第四种方法，和在图29A，29B，30A和30B中举例说明第二种方法。但是，也可使用第三种方法和第四种方法。

下面将更详细地描述凹陷部分的横截面形状。图29A和29B显示了定义凹陷部分在均分其底部的一垂直面中的断面的一曲线的二次微分的一符号为负的情况。图30A和30B显示了定义凹陷部分在均分其底部的一垂直面中的断面的一曲线的二次微分有一正部分和一负部分的情况。例如，为了形成如图29B所示的凹陷部分，将阶梯状凸出部分的顶部高度做低就足够了，如图29A所示。另外，例如，为了形成如图30B所示的凹陷部分，将阶梯状凸出部分的顶部高度做高就足够了，如图30A所示。

图31是一示意横截面图，显示了通过使用具有如图29B所示凹陷部分的基板作为一基板，并且用在其上有透明电极而在透明电极上又形成一保护层凸出部分的基板作为另一基板而制造出的盒。保护层凸出部分在液晶和一光固性树脂间用作相分离。

在这样制成的盒中，如前面提到的实例，轴对称取向的轴的位置可精确控制，从而导致一好的取向状态既无粗糙也无对比度的不均匀。

虽然图29A，29B，30A和30B举例说明了二次微分符号为负的情况，和二次微分符号包括正和负的情况，但本发明并不仅限于此，本发明也可用于二次微分符号为正或0的情况。

而且，如前面提到的情况，除了在实例14和15中所描述的操作外，通过执行获得轴对称取向的一普通操作，也可获得一较好的轴对称取向。例如，除了实例14和15中所描述的操作外，可将含混合物的液晶盒加热到混合物呈现出各向同性相的温度，或者对液晶盒施加一预定电压，如此即可获得一较好的轴对称取向。

如上所述，根据本发明，可精确控制轴对称取向轴的位置，并且可得到一均匀且无粗糙的液晶显示装置。而且，由于不用一电压也可能形成轴对称取向，就可能明显减少其在工业制造中的花费。

这种液晶显示装置最好用于一个人电脑，一文字处理器，游戏机和一电视机的平面显示，或利用一模板效果的一显示面板，一窗口，一门或一墙。

对于熟悉本领域的技术人员来说，在不超出本发明的范围和实质的前提下，对于本发明的各种其它的改变是非常明显的，而且很容易得到。因此，在此提出的权利要求书的范围不仅限于如本说明书所述，而是扩展于较广泛的范围。

Claims (28)

1、一种液晶显示装置，它包括一显示介质，该显示介质在一对基板间至少包括液晶，基板的至少其中之一是透明的，

一对基板的至少其中之一在面向显示介质那边具有一带一凹陷部分的薄膜，从基板的垂直方向看凹陷部分在凹陷部分的一中心附近有一底部，包含在显示介质中的液晶分子围绕底部或其附近呈轴对称取向。

2、根据权利要求1所述的一液晶显示装置，其特征在于，定义在一等分底部的垂面中的凹陷部分的一轮廓是一曲线，并且该曲线二次微分的符号为正。

3、根据权利要求1所述的一液晶显示装置，其特征在于，定义在一等分底部的垂面中的凹陷部分的一轮廓是一直线。

4、根据权利要求1所述的一液晶显示装置，其特征在于，定义在一等分底部的垂面中的凹陷部分的一轮廓是一曲线，并且该曲线二次微分的符号为负。

5、根据权利要求1所述的一液晶显示装置，其特征在于，定义在等分底部的垂面中的凹陷部分的一轮廓是一曲线，并且该曲线具有曲线的二次微分的符号为正的一部分和曲线的二次微分为负的一部分。

6、根据权利要求1所述的一液晶显示装置，其特征在于，具备带凹陷部分的薄膜的基板与具备带凸出部分的薄膜的基板相对，使此一凹陷部分的底部与一凸出部分的顶部相对应，和

包含在显示介质中的液晶分子围绕着底部和顶部或其附近呈轴对称取向。

7、根据权利要求1所述的一液晶显示装置，其特征在于，显示介质包括一主要包含液晶的液晶区和围绕液晶区的一聚合物区。

8、根据权利要求7所述的一液晶显示装置，其特征在于，凹陷部分的形成，使得在液晶区的中心盒间隙最大，在液晶区的边缘盒间隙最小，而且液晶分子的一轴对称取向轴位于液晶区的中心。

9、根据权利要求7所述的一液晶显示装置，其特征在于，在液晶区所在的一象素区与一非象素区的一边界上具有凹陷部分的薄膜的一表面的一斜率连续变化。

10、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，具有凹陷部分的薄膜由一热塑性材料或一热固性材料形成。

11、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，具有凹陷部分的薄膜由一光敏隔离材料形成。

12、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，在一具有带凹陷部分的薄膜的基板上形成透明电极。

13、一种制造一液晶显示装置的方法，它包括如下步骤：

为在一对基板的至少其中之一上形成一凹陷部分而形成一薄膜；

用一具有一预定凹陷和凸出表面的模子按压薄膜，以便在该薄膜的预定位置形成一预定形状的凹陷部分。

14、根据权利要求13所述的一种制造一液晶显示装置的方法，其特征在于，模子的凹陷和凸出表面有一园锥形状或一椭园锥形状。

15、一种制造一液晶显示装置的方法，它包括如下步骤：

从基板的垂直方向看去时将具有一园或椭园形的许多薄膜堆积在一对基板的至少其中之一上，使得越靠近基板的薄膜就有越大的面积，从而在其周围形成一具有台阶的凸出部分，和

形成一覆盖住凸出部分的薄膜，从而形成有一光滑表面且在相邻凸出部分间有一底部的凹隔部分。

16、一种制造一液晶显示装置的方法，它包括如下步骤：

在一对基板的至少其中之一上形成一由光敏材料制成的薄膜；和

为构图将薄膜通过一在不同刻度下有不同透射率的刻度掩膜进行曝光从而在薄膜中形成一凹隔部分。

17、根据权利要求13所述的一种制造一液晶显示装置的方法，还包括如下步骤：

将一液晶和一光聚合复合物的混合物注入一对基板间；和

一对基板间；和

用紫外线照射混合物以处理该光聚合复合物。

18、根据权利要求1所述的一液晶显示装置，还包括一彩色滤光器，它包括一彩色层，一光屏蔽层和覆盖彩色层与光屏蔽层的一涂敷层，其中凹陷部分形成在彩色滤光器中。

19、根据权利要求18所述的一液晶显示装置，其特征在于，提供的凹陷部分对应一象素部分，而对应一非象素部分的彩色滤光器的一部分是平的。

20、根据权利要求18所述的一液晶显示装置，其特征在于，在涂敷层上形成一透明电极。

21、根据权利要求18所述的一液晶显示装置，其特征在于，涂敷层从由一热塑性树脂，一热固性树脂和一光固性树脂组成的组中选择出的一种材料形成。

22、根据权利要求18所述的一液晶显示装置，其特征在于，用一彩色保护膜通过光刻法形成彩色层并且该彩色层有一小于等于10μ直径的一开口的一凹进部分，所形成光屏蔽层高于彩色层，并且用一无机材料或一有机材料形成涂敷层。

23、一种制造一液晶显示装置的方法，它包括如下步骤：

在一基板的预定位置形成一彩色层和一光屏蔽层，然后形成一涂敷层覆盖在彩色层与光屏蔽层上，从而形成一个彩色滤光器；和

用一具有一预定凹陷和凸出表面的模子按压涂敷层从而在涂敷层的一预定位置形成一预定形状的凹陷部分。

24、根据权利要求23所述的一种制造一液晶显示装置的方法，其特征在于，通过使用一涂敷剂形成涂敷层然后除掉涂敷剂中的一溶剂。

25、根据权利要求23所述的一种制造一液晶显示装置的方法，其特征在于，模子在对应于一象素的位置有一凸出部分或一隆起。

26、根据权利要求23所述的一种制造一液晶显示装置的方法，其特征在于，模子在那个位置有一平坦表面。

27、一种制造一液晶显示装置的方法，它包括如下步骤：用一彩色保护膜通过光法形成彩色滤光器的一彩色层，在那里通过一光掩膜进行光照以便不处理对应于彩色保护膜的一象素中心部分的一部分，从而为在彩色层的象素中心部分形成一预定凹陷部分而形成一凹进。

28、根据权利要求27所述的一种制造一液晶显示装置的方法，其特征在于，凹进开口的直径小于或等于10μm。

Images