TW583495B - Liquid crystal display device and method for producing the same - Google Patents

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TW583495B
TW583495B TW091123698A TW91123698A TW583495B TW 583495 B TW583495 B TW 583495B TW 091123698 A TW091123698 A TW 091123698A TW 91123698 A TW91123698 A TW 91123698A TW 583495 B TW583495 B TW 583495B
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alignment film
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English (en)
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Iichiro Inoue
Tatsuo Uchida
Original Assignee
Sharp Kk
Tatsuo Uchida
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Description

583495 - 0) 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明係有關液晶顯示裝置，尤其是有關適用於要求動 畫影像特性之攜帶式資訊機器、筆記型個人電腦、桌上型 監視器、電視等之液晶顯示裝置。 背景技術 先前使用向列液晶之液晶顯示裝置，廣泛使用於鐘錶及 桌上電腦等數值部分型顯示裝置。再者，近年來發揮節省 空間且低耗電等優點，亦廣泛普及於筆記型個人電腦及桌 上型監視器用顯示裝置，尤其是桌上型監視器的市場，即 使說先前之CRT監視器正被LCD監視器取代亦不為過。因 而此一風潮亦波及被CRT所獨佔的電視機市場，欲以 LCD-TV取代CRT-TV之各公司的研究開發正積極進行中。 該LCD-TV普及中稱得上是最大的問題者，係可對應於 動畫之快速反應特性以及與觀察角度無關的廣視野角性 能。此等屬於液晶之光電特性的本質性問題，雖然過去曾 提出各種方案，不過迄至目前尚未發現其解決對策。其中 可兼顧快速反應特性與廣視野角度特性之模式，近年來受 到矚目者為〇CB(光學性補償雙折射）模式。 但是，該OCB模式存在於使用初期自定向配向轉移成_ 曲配向後才驅動之非常麻煩的問題。有關此種自定向·配向 轉移至彎曲配向，過去雖有詳細分析，但是尚不瞭解其確 實的機制。 583495
(2) 由於定向配向與彎曲（扭曲）配向，其相位幾何學（相位性） 上的相位不同，因此，自定向配向至弯曲配向時，必定僅 在通過隔開不連續之兩方區域之區別線移動進行。亦即， 於定向配向區域内產生彎曲配向區域時，存在某種能障。 於單元内之間隔片近旁及可能於摩擦時所形成之配向膜 上的損傷，以及因某種原因致使液晶配向混亂之位置等之 該能障較低，施加定向配向與彎曲配向之Gibbs之自由能 相等之臨界電壓（Vcr)以上的電壓時，以此種能障低之區域 近旁為開端（核）而產生、生長弩曲配向區域。 但是，此種間隔片及配向膜上的損傷、以及因配向混亂 等造成彎曲轉移之概率性要素欠缺極大的正確性，亦缺乏 重現性。使整個面板之全部像素快速且確實地彎曲轉移時 ，一個像素内需要至少一個預先形成對彎曲轉移成為核的 部分。 如特開平11-7018號公報中揭示有：藉由於像素内局部設 置高傾斜角區域，自初期形成彎曲配向之區域，或是形成 非常容易轉移成彎曲的區域，並將該區域作為彎曲配向轉 移核的方法。 但是，如記載於上述特開平11-70 18號公報中之内容，為 求在像素内局部設置高傾斜區域，必須於水平配向膜形成 後局部形成垂直配向膜，或是利用使周特殊之混合配向膜 材料的相分離以形成傾斜角高的區域與低的區域，因而可 以使用之配向膜材料的種類受到相當的限制。此外，於形 成彎曲轉移核時，若採用可使周之液晶材料及配向膜材料 583495 (3) 受限的方法，則從生產步驟之製程上的觀點並不適宜。 此外，如特開平9-96790號公報中揭示有：使用手徵（Chiral) 劑添加液晶將初期配向狀態作為7Γ扭曲配向的方法。由於 該方法之初期配向係7Γ扭曲配向，因而僅施加電壓：，7Γ扭 曲配向即連續性變成類似性的彎曲配向，可避免定向-彎 曲轉移的問題。液晶顯TF裝置之驅動電壓範圍之南電壓側 ，7Γ扭曲配向可視為類似性地單軸性配向的彎曲配向，自 高電壓側向低電壓側之緩和時間與純粹之彎曲配向同樣 地，可有效地發揮流動效杲，可獲得與OCB模式相等之數 msec的快速反應特性β 但是，由於此時係將初期配向作為7Γ扭曲配向，而必須 多量添加對掌化劑。如液晶單元之單元厚度為d，對掌化 劑添加液晶材料之自然對掌化間距為p時，此等之比d/p於 考慮其範圍時，須添加約0.50。添加對掌化劑至該程度時 ，低電壓側之光學特性，尤其在正交尼科耳中，45°方位 之透過率特性顯著降低。此時，不僅液晶面板之正面方向 的光學特性惡化，就連斜方向之光學特性，亦即視野角特 性亦惡化。 發明之揭示 本發明即是為了解決上述問題，其目的在提供一種製造 容易，可快速且確實地實現液晶層之定向-f曲轉移之液 晶顯示裝置及其製造方法。 . 本發明之液晶顯示裝置具有：一對基板；液晶層，其係 設於一對基板之間；及配向膜，其係設於一對基板中之至 -9- 583495
(4) 少一方基板之液晶層側；其特徵為：液晶層具有：第一區 域，其係藉由配向膜表面之配向約束力，而配向被約束之 液晶分子之預傾斜方向係第一方向；及第二區域，其係預 傾斜方向係與第一方向不同之第二方向；並使用第一區域 之液晶層之彎曲配向進行顯示。採用此種液晶顯示裝置時 ，於液晶層上施加定向-彎曲臨界電壓（Vcr)以上之電壓時 ，液晶層之第二區域構成第一區域之定向-彎曲轉移之核 ，可於第一區域中快速且確實的彎曲轉移。
典型ΓΓΓ7 g，弟·一區域之液晶層於不施加電壓时呈現足向 配向，於施加電壓時呈現彎曲配向。 第二區域之液晶層宜呈現扭曲配向β
第二區域之整個液晶層施加Vcr以上的電壓時，宜捕捉 有可連續性連接於彎曲配向之TN配向。第二區域之整個 液晶層施加Vcr以上之電壓時，捕捉有可連續性連接於彎 曲配向之TN配向時，由於第二區域之整個液晶層構成第 一區域之液晶層實施定向-彎曲轉移用的轉移核，因此第 一區域之液晶層更快速且確實地實施彎曲轉移。 液晶顯示裝置具有數個像素，該數個像素之各個液晶層 宜包含第一區域及第二區域。此因數個像素之各個液晶層 包含第一及第二區域時，各像素之各第一區域中可更確實 地實施彎曲轉移。 第一區域之預傾斜方向之第一方向與第二區域之預傾 斜方向之第二方向之構成角度Ψ宜在30° S Ψ $ 150°的 範圍，如此可使第二區域非常有效地發揮定向-彎曲轉移 -10- 583495 (5) 之核的作用。 第一區域之預傾斜方向之第一方向與第二區域之預傾 斜方向之第二方向之構成角度Ψ在70° 110°的範 圍時，可使實際驅動前施加高電壓使前述第一區域完全彎 曲化後再切斷電壓時發現之7Γ (180° )扭曲配向，確實地被 整個前述第二區域捕捉，進而可實現更快速且確實的彎曲 轉移。 再者，考慮控制液晶層配向之配向膜的形成容易度時， 液晶層之第二區域宜具有與第二區域之預傾斜方向之第 二方向平行延伸的帶狀。 液晶層宜包含對掌化劑。藉此，可更快速地以第一區域 之液晶層實現定向-彎曲配向轉移。 再者，液晶層含有對掌化劑時，對掌化劑之添加量，如 液晶層之厚度為d，液晶層之自然對掌化間距為ρ時，宜以 滿足0<d/p<0.50之關係式的方式設定。此時，施加定向-彎 曲臨界電壓（Vcr)以上電壓時之彎曲配向的轉移更快速且 確實，並且實際驅動液晶顯示裝置使其白顯示時，可抑制 透過率降低。 尤其是，以滿足0<d/p^0.15之關係式的方式設定時，可 實現與未添加對掌化劑之液晶顯示裝置比較，透過率幾乎 不降低，光學特性不惡化，且高品質的液晶顯示裝置。 液晶層不施加電壓時，宜包含以第二區域之液晶層呈 無定向斜度之扭曲配向（統一傾斜狀態）之方式所選擇的 特定對掌化劑。藉此，第二區域的整個液晶層施加Vcr以 583495
上的電壓時，可捕捉可連續連接鸞曲配向的TN配向，因 此第二區域的整個液晶層構成第一區域之液晶層實施定 向-彎曲轉移用的轉移核，於第一區域的液晶層中可進行 更快速且確實的轉移。
本發明之液晶顯示裝置之製造方法包含：一對基板準備 步驟，其係準備在各個主面上具有電極之一對基板；配向 膜形成步騾，其係在一對基板中之至少一方基板的前述電 極上形成配向膜，而配向膜具備：第一配向膜區域，其係 具有使液晶分子之預傾斜方向配向於第一方向的配向約 束力；及第二配向膜區域，其係具有使液晶分子之預傾斜 方向配向於與前述第一方向不同之第二方向上的配向約 束力；及液晶層設置步驟，其係在一對基板之間設置液晶 層，而液晶層具有：第一區域，其係藉由配向膜之配向約 束力，配向被約束之液晶分子之預傾斜方向為第一方向； 及第二區域，其係藉甴配向膜之配向約束力，配向被約束 之液晶分子之預傾斜方向為第二方向，且整個區域施加 Vcr以上的電壓時，捕捉有可連續連接於彎曲配向的ΤΝ配 向。採用該液晶顯示裝置之製造方法，藉由包含液晶層設 置步驟，該液晶層係於第二區域之整個液晶層上施加Vcr 以上電壓時，捕捉有可連續連接於彎曲配向的TN配向， 可於第二區域之整個液晶層上形成將第一區域之液晶層 予以定向-彎曲轉移用之更有效的轉移核。因此，可製造 可快速且確實進行彎曲轉移的液晶顯示裝置。 設置上述液晶層之步驟包含準備含特定對掌化劑之液 -12- 583495 (7) 晶材料的步驟，不施加電壓時，第二區域之液晶層亦可呈 現無定向斜度的扭曲配向。 設置上述液晶層之步驟亦可包含於使第一區域之大致 ~ 整個液晶層彎曲配向後，自彎曲配向經過7Γ扭西配向而定 向配向的配向更新步驟。 上述配向更新步驟如藉由在液晶層上，於特定時間施加 Vcr之2倍以上電壓來進行。 上述第一方向與第二方向之構成角度Ψ宜在70° S 110。的範圍内。 ® 圖式之簡單說明 圖1係模式顯示本發!明一種實施形態之液晶元件的構造 圖，其中（a)係液晶元件上使用之配向膜的平面圖（b)及（c) 分別係不施加電壓時及施加電壓時之液晶元件的剖面圖 ，（d)係顯示預傾斜方向及預傾角之圖。 圖2(a)係本發明一種實施形態之液晶顯示裝置的剖面圖 ，（b)係配向膜的平面圖，（c)及（d)係（b)之配向膜的剖面圖 ，（e)係模式顯示（d)之光照射方向與配向膜之高分子鏈的 ® 關係圖。 圖3係模式顯示自基板法線方向觀察實施例1之液晶元 件之液晶層時的觀察結果圖。 圖4係模式顯示自基板法線方向觀察比較例之液晶元件 ， 之液晶層時的觀察結果圖。 * 圖5(a)及（b)係說明實施例1之液晶元件之向彎曲配向轉 移之機制用之液晶元件的剖面圖。 -13- 583495
⑻ 圖6係比較例之液晶元件的剖面圖。 圖7(A)〜（F)係可適用於實施例1之液晶元件之配向膜的 說明圖。 圖8(A)，（B)，（D)及（E)係模式顯示實施例2之液晶元件之 液晶層的觀察結果圖，（C)及（F)係模式顯示比較例之液晶 元件之液晶層的觀察結果圖。 圖9係實施例2之液晶元件之配向膜的平面圖。
圖10係自基板法線方向觀察本發明一種實施形態之液 晶元件之一個像素構造時的模式圖。 圖11(a)係模式顯示植入本發明一種實施形態之液晶元 件之液晶材料後之施加電壓前的液晶配向狀態圖，（b)係 模式顯示該元件施加高電壓後的液晶配向狀態圖，（c)係 模式顯示該元件施加高電壓後的最後液晶配向狀態圖，（d) 係被（a)之虛線包圍之區域11A的部分放大圖。
圖12(a)係模式顯示本發明一種實施形態之液晶元件停 止施加高電壓之後的液晶配向狀態圖，（b)係模式顯示該 元件之電壓OFF稍後的液晶配向狀態圖，（c)係模式顯示該 元件停止施加電壓後之最後的液晶配向狀態圖。 圖13(a)係模式顯示本發明一種實施形態之液晶元件暫 時實施施加高電壓之所謂更新處理後，施加電壓前之液晶 配向狀態圖，（b)係模式顯示該元件施加高電壓之後的液 晶配向狀態圖，（c)係模式顯示該元件施加高電壓後之最 後的液晶配向狀態圖β 圖14(a)及（b)係從基板法線方向觀察本發明一種實施形 -14-
583495 態之液晶元件一個像素構造的模式圖。 圖15(a)，（b)，（c)及（d)係顯示一種在本發明一種實施形態 之液晶元件之下側基板的配向膜上製作第二液晶區域的 - 方式圖。 „ 圖16(a)，（b)，（c)及（d)係顯示一種在本發明一種實施形態 · 之液晶元件之下側基板的配向膜上製作第二液晶區域的 方式圖。 圖17係顯示一種在本發明一種實施形態之液晶元件之 下側基板的配向膜上製作第二液晶區域的方式圖。 # 圖18係光配向膜聚乙晞基肉桂酸酯（PVCi)之分子構造與 光二量化反應過程的說明圖》 圖19(a)，（b)，（c)及（d)係光配向膜之液晶分子配向的說明 圖。 圖20係顯示一種在本發明一種實施形態之液晶元件之 下側基板的配向膜上製作第二液晶區域的方式圖。 圖2 1係從基板法線方向觀察本發明一種實施形態之液 晶元件構造的模式圖^ # 圖22係本發明一種實施形態之液晶元件中，更新處理後 之配向狀態情形的說明圖。 圖23係本發明一種實施形態之液晶元件中，更新處理後 發現之各種液晶配向狀態之吉布斯自由能大小關係的說 明圖。 * 圖24係本發明一種實施形態之液晶元件中，施加3V電壓 ‘ 之後之配向狀態情形的說明圖。 -15 - 583495
(ίο) 圖25係本發明一種實施形態之液晶元件中，施加3V電壓 之後發現之各種液晶配向狀態之吉布斯自由能大小關係 的說明圖。 圖26係自基板法線方向觀察實施例5之液晶元件之構造 時的模式圖3 圖27係模式顯示自基板法線方向觀察實施例5之液晶元 件之液晶層時的觀察結果圖。 圖28係模式顯示自基板法線方向觀察比較例之液晶元 件之液晶層時的觀察結果圖。 圖29(a)，（b)，（c)，（d)及（e)係模式顯示自基板法線方向觀察 實施例5之液晶元件之液晶層時的觀察結果圖。 圖30(a)及（b)係模式顯示自基板法線方向觀察實施例4之 液晶元件之液晶層時的觀察結果圖，（c)係模式顯示自基 板法線方向觀察比較例之液晶元件之液晶層時的觀察結 果圖。 圖3 1係模式顯示自基板法線方向觀察實施例4之液晶元 件之液晶層時的觀察結果圖。 圖32係顯示測定實施例4及比較例之液晶元件之電壓-透過率特性用的測定系統圖。 圖33係顯示測定實施例4及比較例之液晶元件之電壓-透過率特性的結杲圖β 圖34係以對非手徵抽樣之比表示實施例4及比較例之液 晶元件中施加白顯示電壓·時的透過率圖。 圖35(a)係自基板法線方向觀察實施例5之液晶元件構造 時的模式圖，（b)係自基板法線方向觀察比較例之液晶元 件構造時的模式圖。 圖36(a)係統一傾斜配向狀態的說明圖，（b)係定向傾斜配 向狀態的說明圖。 圖37(a)係顯示植入實施例5之液晶元件之液晶材料後之 施加電壓前之液晶配向狀態的模式圖，（b)係顯示實施例5 之液晶元件施加電壓：之後之液晶配向狀態的模式圖^ (c) 係顯示植入比較例之液晶元件之液晶材料後之施加電壓： 前之液晶配向狀態的模式圖，（d)係顯示比較例之液晶元 件施加電壓之後之液晶配向狀態的模式圖。 圖38(a)，（b)，（c)及（d)係顯示將實施例5之液晶元件予以更 新處理後關閉電壓：時之液晶配向狀態時間序列變化的模 式圖，（e)〜（h)係顯示將比較例之液晶元件予以更新處理 後關閉電壓時之液晶配向狀態時間序列變化的模式圖。 實施發明用之最佳形態 以下，參照圖式說明本發明第一及第二種實施形態。 (第一種實施形態） 本發明之液晶顯示裝置係使用液晶分子之彎曲配向而 進行顯示，並宜為可兼顧快速反應特性及廣視野角特性之 〇CB模式的液晶顯示裝置。如圖2(a)所示，本發明一種實 施形態之液晶顯示裝置40具有：一對偏光板（偏光元件μ 及3;夾於此等偏光板内之液晶元件30;夾於一方之偏光 板2與液晶元件30之間之光學相位差元件4 ;及驅動液晶元 件30的驅動電路16。液晶元件30具有：藉由密封樹脂14所 583495
(12) 貼合之一對電極基板5及6;及藉由此等電極基板與密封樹 脂14所包圍之空間内的液晶層27。 電極基板5具有：基板（透光性基板）21;設於基板21之液 晶層27側表面之透明電極22 ;及設於透明電極22之液晶層 27側表面的配向膜23 ;與其同樣地，電極基板6具有：基 板24 ;設於基板24之液晶層27側表面之透明電極25 ;及設 於透明電極25之液晶層27側表面的配向膜26 ;透明電極22 及25連接於驅動電路16，並經由透明電極22及25自驅動電 路16施加依據顯示資料之電壓於液晶層27。另外，上述基 板21，24如由玻璃構成，透明電極22, 25由ITO(銦錫氧化物） 構成。 另外，圖2(a)之液晶元件30係顯示一個像素内的區域， 因此透明電極22，25係形成於基板的整個表面上，不過實 際上透明電極22，25均由具有特定寬度之數個帶狀電極構 成，自垂直於基板面的方向觀察形成彼此交叉（此處為直 交）。透明電極22與25之各交又部相當於進行顯示的像素 ，此等像素在整個液晶顯示裝置上配置成矩陣狀。 以下，參照圖1說明用於液晶顯示裝置40的液晶元件30 。而以下為求簡化，係說明液晶元件30的一個像素。圖1 係模式顯示液晶元件30的構造圖。圖1(a)係液晶元件之配 向膜26的平面圖，圖1(b)及（c)係對應於圖1(a)之R-R’部的凌 晶元件剖面圖，圖1(b)顯示不施加電壓時，圖1(c)顯示施和 電壓時。 本實施形態之液晶元件30中，夾於配向膜23及26内之液 -18 - 583495
晶層27具有：第一液晶區域27F ;及第二液晶區域27S。第 一液晶區域27F於不施加電壓時，如圖1(b)所示，呈現定向 配向，於施加特定電壓時，如圖1(c)所示，呈現彎曲配向 。使用該第一液晶區域27F之彎曲配向進行液晶顯示裝置 40的顯示。由於液晶元件30係使第一液晶區域27F實施定 向配向-彎曲配向轉移來進行顯示，因此第一液晶區域27F 之預傾角Θ於不施加電壓時須為0S β <45°。此處所謂預傾 角，如圖1(d)所示，係指於基板之主面上設定Χ-Υ-Ζ座標系 統時，藉由配向膜表面之配向約束力，配向被約束之液晶 分子32(於配向膜與液晶層之界面近旁的液晶分子）的長軸 與基板表面構成的角度0。另外，丨本實施形態之液晶元件 30須將第一液晶區域27F作為定向配向，因而預傾角Θ須 為0S 0 <45° 。此因，一般而言液晶分子之預傾角未達45β 時，定向配向者之吉布斯的自由能低較為穩定，預傾角超 過45°時，彎曲配向者較為穩定。
本實施形態之液晶元件30的特徵為：於一方之配向膜26 附近，第一液晶區域27F之液晶分子之預傾斜方向（第一方 向）與第二液晶區域27S之液晶分子之預傾斜方向（第二方 向）彼此不同。而所謂預傾斜方向，如圖1(d)所示，係指於 基板之主面.上設定Χ-Υ-Ζ座標系統時，藉由配向膜表面之 配向約束力，配向被約束之液晶分子32之長抽取得的方桂 角方向（方位角Ψ )。另外，由於液晶分子之預傾斜方向受 到配向膜之配向約束力的規範，因此，亦可使用「預傾斜 方向」的術語表示配向膜之配向約束力的方向。 -19- 583495 (14) 種 上述之預傾斜方向及預傾角係藉由連接於液晶層27而 設置之配向膜23及26來規範，本實施形態之液晶分子32的 預傾斜方向係藉由配向膜23及26之摩擦來規範。 ， 以下，參照圖1(a)，說明配向膜23及26的摩擦。 . 於下側基板24側之配向膜26上設有：朝向第一方向（圖 ’ 1(a)之箭頭17方向）摩擦之第一配向膜區域26F;及朝向與第 一方向不同之第二方向（箭頭19方向）摩擦的第二配向膜區 域26S。如圖1(a)所示，第二方向以與第一方向構成角度Ψ 之方式設定，而Ψ宜設定於30° S 150°的範圍内，此將 鲁 於爾後的實施例1中說明。第二配向膜區域26S具有延伸於 第二配向膜區域26S之摩擦方向（第二方向19)的帶狀。 採用延伸於摩擦方向之帶狀的第二配向膜區域26S時， 容易形成在配向膜上形成第二配向膜區域26S時使周之掩 模圖案，此外，可獲得可均一地摩擦第二配向膜區域26S 的效果。另外，本實施形態之第二配向膜區域26S的形狀 並不限定於此，如爾後參照圖7的說明，亦可採用各種形 狀。 · 此外，於一個像素内形成一個第二配向膜區域26S的情 況下，如圖1(a)所示，宜以橫切像素之相對長邊的方式形 成第二配向膜區域26S，再將第二配向膜區域26S形成於像 素的大致中央部，使被該第二配向膜區域26S分斷之兩褊 , 第一配向膜區域26F的面積大致相等。藉此，可進一步縮 短液晶層實施定向-彎曲轉移所需的時間。 ^ 再者，考慮有效形成定向-彎曲配向轉移核與縮小顯示 -20- 583495 (15) 面積時，佔用一個像素（如80 μιηΧ 240 μπι)之第二配向膜區 域26S的寬度w宜在5 μιη〜60 μπι的範圍内。此夕卜，第二配向
膜區域26S之面積，於一個像素之面積為1時，宜約為 1/48〜1/4。 因而於下側基板24側之配向膜26中，朝向第一方向摩擦 連接於第一液晶區域27F之第一配向膜區域26F，將第一配 向膜區域26F近旁之液晶分子的預傾斜方向約束在第一方 向上。此外，於下側基板24側的配向膜26中，朝向第二方 向摩擦連接於第二液晶區域27S之第二配向膜區域26S，將 第二配向膜區域26S近旁之液晶分子的預傾斜方向約束在 第二方向上。 另外，上側基板2 1側之配向膜23的大致整個摩擦於第一 方向（箭頭18方向）。藉此，配向膜23近旁之液晶分子的預 傾斜方向被約束在第一方向"由於配向膜23之摩擦方向與 配向膜26之第一配向膜區域26F之摩擦方向平行，因此第 一液晶區域27F於兩個配向膜23及26的近旁，其預傾斜方 向為第一方向，第一液晶區域27F呈現定向配向。 籲 如上所述，藉由摩擦配向膜23及26，不施加電壓時，如 圖1(b)所示，於下側基板24側之配向膜26近旁，可使第一 液晶區域27F之液晶分子的預傾斜方向與第二液晶區域 27S之液晶分子之預傾斜方向不連續，且使第一液晶區域 27F之液晶分子定向配向。於此種液晶層27上施加定向-實 曲臨界電壓（Vcr)以上的電壓時，第二液晶區域27S發揮使 ‘ 第一液晶區域27F之液晶分子自定向配向轉移至彎曲配向 -21 -
583495 之核（彎曲配向轉移核）的作用，如圖1(c)所示，第一液晶 區域27F引起快速且確實地定向-彎曲轉移。 其次，說明上述之配向膜23及26的形成方法。首先，在 · 上側基板21之透明電極22上及下側基板26之透明電極25上 ， ，如形成聚酿亞胺膜，朝向第一方向（箭頭17，18方向）摩擦 大致整個配向膜23及26 ^就配向膜26進一步將配向膜26之 第一配向膜區域26F作為掩模，使第二配向膜區域26S露出 ，在與第一方向構成角度Ψ之第二方向（箭頭19方向）上摩 擦。藉此，於配向膜26上形成摩擦於第一方向之第一配向 ⑩ 膜區域26F與摩擦於與第一方向構成角度ψ之第二方向的 第二配向膜區域26S。如以上所述的形；成配向膜23, 26。 或是，本實施形態之配向膜23及26亦可應用光配向膜。 以下，說明一種光配向膜之形成方法。於上側基板21之透 明電極22及下側基板26之透明電極25上形成聚乙烯基肉 桂酸酯（PVCi)膜，均全面摩擦於第一方向。就下側基板％ 上之聚乙缔基肉桂酸S旨（P V C i)膜，如上述地全面摩擦後， 僅於第二區域26S上照射深紫外（deepUV，波長254 nm)光❹ 鲁 以下，參照圖2(b)，（c)，（d)及（e)，說明第二區域26S的形成方 法。圖2(b)係配向膜（PVCi膜）26的平面圖，圖2(c)及（d)係圖 2(b)之PVCi膜26之2c-2d的剖面圖。此外，圖2(e)係模式顯示 圖2(d)之光照射方向與配向膜26之高分子鏈的關係圖。， 首先，如圖2(c)所示地對圖2(b)之第二區域26S，以1 j/em2 ’ 4 之光量，自正面方向照射S波之deepUV偏光。藉由該s波之 : deepUV偏光之照射’延伸於s波之振動方向的高分子鏈被 -22· 583495
切斷。其次，如圖2(d)所示，以1 J/cm2之光量，自斜方向（如 入射角80° )照射p波之deepUV偏光在第二區域26S上。藉由 該p波之deepUV偏光之照射，延伸於p波之deepUV偏光之振 動方向之高分子鏈A(圖2(e))被切斷，延伸於垂直於p波之 振動方向的高分子鏈B(圖2(e))未被切斷下保留。結杲在高 分子鏈B之延伸方向上產生液晶分子32的預傾斜方向。 如上所述，藉由適切調整照射之偏光方向等，控制配向 膜26之第二區域的預傾斜方向來形成配向膜23, 26。 為求確認本實施形態之液晶元件30之液晶層27的配向 狀態，進行液晶層27之偏光顯微鏡觀察。在正交尼科耳中 ，使偏光元件之方向與摩擦方向一致進行觀察時，第一液 晶區域27F在消光位可看出黑色。藉此，確認第一液晶區 域2 7F中，液晶分子之方向與偏光元件之方向一致，液晶 分子採定向配向。 而第二液晶區域27S觀察出消光位不存在，入射偏光進 行旋光。藉此，確認第二液晶區域27S中液晶分子採扭曲 配向。 鲁 另外，本實施形態係說明不施加電壓時，第一液晶區域 27F呈現定向配向，第二液晶區域27S呈現扭曲配向之例， 不過本發明之液晶元件的配向狀態並不限定於此。至少於 一方的配向膜表面，第一液晶區域與第二液晶區域之預褚 斜方向彼此不同時，可使第二液晶區域27S發揮彎曲配句 轉移核的作用，可獲得同樣的效果。 另外，本實施形態係於下側基板24側之配向膜26的像素 -23 -
583495 内設置預傾斜方向不連續之區域的第二配向膜區域26S， 不過第二配向膜區域26S的配置並不限定於此。如亦可蔣 該第二配向膜區域設於上側基板2 1側的配向膜23上，亦可 -同時設於上側基板21之配向膜23與下側基板24之配向膜26 _ 上。此外，亦可將第二配向膜區域設於像素外。 · 再者，本實施形態係在上側基板2 1與下側基板24兩者分 別設有配向膜23與26，不過至少於一方的基板上設有配向 膜時，仍可獲得與本發明同樣的效果，任一方的配向膜可 適切省略。 鲁 此外，本實施形態之液晶元件的液晶層27内添加對掌化 劑時，可使液晶層27之第二液晶區域27S更有效地發揮彎 曲配向轉移核的作用。尤其是將於爾後實施例2詳述之液 晶層厚度為d，添加對掌化劑後之液晶層的自然對掌化間 距為p時，以比d/p被設定在0<d/p<0.50範圍内之方式來決定 對掌化劑之添加量時，可使液晶層27之第二液晶區域27S 非常有效地發揮彎曲配向轉移核的作用，並且實際使液晶 顯示裝置驅動進行白顯示時，可抑制透過率降低。 修 再者，進一步將對掌化劑之添加量設定於0<d/pS0.15範 圍内時，實際使液晶顯示裝置驅動進行白顯示時，與無對 掌化劑之液晶抽樣比較，可形成透過率幾乎不降低者。 以下，說明本發明之實施例1及2。 (實施例1) , 本實施例1之液晶顯示裝置具有與參照圖1及圖2(a)說明 · 之實施形態之液晶顯示裝置40同樣的構造。並以與上述實 -24- 583495 (19) 施形態同樣的方法製造。不過，本實施例1係使下側基板 24之配向膜26之第二配向膜區域26S(摩擦方向不連續之區 域）的摩擦方向作各種改變，而製造數個液晶顯示裝置。 ， 具體而言，係使配向膜26之第一摩擦方向（圖1(a)之箭頭 、 Π，18方向）與第二摩擦方向（箭頭19方向）之構成角度Ψ在 ’ 30°以上，150°以下的範圍内改變，來製造下述表1所示的 5個液晶顯示裝置（抽樣# 11〜# 15)。另外，如圖1(a)所示，第 二配向膜區域26S具有延伸於第二配向膜區域26S之摩擦 方向的帶狀。此外，下側基板24側之配向膜26之第一配向 _ 膜區域26F之摩擦方向（箭頭17方向）與上側基板21側之配 向膜23的摩擦方向（箭頭18方向）彼此平行。丨 再者，為求比較，亦與本實施例1之抽樣同樣地製造上 述角度Ψ在上述30。< Ψ <15(Τ之範圍外的3個液晶顯示裝 置（柚樣#201〜#203)及完全不設第二配向膜區域26S之區域 的液晶顯示裝置（抽樣#204)。另外，抽樣#201之第一配向 膜區域26F之摩擦方向（箭頭17方向）與上側基板21側之配 向膜23的摩擦方向（箭頭18方向）係正相反方向。 魯 _ 表1 插樣 #11 Η2 #13 #14 #15 #201 #202 #203 年204 Ψ (。） 3 0 50 90 120 150 0 15 165 無區域 就上述抽樣#11〜#15及比較抽樣#201〜#204，將施加6v/l kHz之矩形波之電壓時的觀察結果顯示於表此外，施加 電壓時之本實施例之抽樣#14及比較例之抽樣#204之液晶 -25- 583495 (20) 麵_"^ s«sS^??SWe5^P^SS<ft^wS!*^NSV^ 層的觀察結果分別模式顯示於圖3及圖4。 表2 抽樣 曲 轉 移 之 觀 察 結 果 #11 白 第 二 液 晶 區 域 之 一 部 分 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 1 彎 曲 配 向 區 域 擴 大 #12 白 第 二 液 晶 區 域 之 大 致 全 面 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 j 彎 曲 配 向 區 域: 擴 大 #13 白 第 二 液 晶 區 域 之 大 致 全 面 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 •彎 曲 配 向 區 域: 擴 大 # 14 白 第 1 二 液 晶 區 域 之 大 致 全 面 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 9 蠻 曲 配 向 區 域: 擴 大 #15 a 第 二 液 晶 區 域 之 一 部 分 產 生 弯 曲 配 向 轉 移 核 彎 曲 配 向 區 域 擴 大 #201 曲 配 向 轉 移 核 完 全 不 產 生 ，無變化 #202 雖 白 第 二 液 晶 區 域 之 極 小 一 部 分 產 生 寶 曲 s己 向 轉 移 核 > 不 過 彎 曲 配 向 區域不擴大 #203 雖 白 第 — 液 晶 區 域 之 極 小 一 部 分 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 不 過 彎 曲 配 向 區： 我： 不擴大 #204 彎 曲 配 向 轉 移 核 完 全 不 產 生 ，無1 變化
從表2及圖3可知，就本實施例之抽樣# 11〜# 1 5，藉由施 加約6V之電壓，第二液晶區域發揮使第一液晶區域有效 地進行定向配向-彎曲配向轉移之核的作用，且第一液晶 -26- 583495
(21) 區域產生之彎曲配向區域擴大。尤其有關本實施例之抽樣 # 12〜# 14，如圖3所示，可知自第二液晶區域之大致全面產 生彎曲配向之核，與# 11及# 1 5比較，發揮更有效的作用。
此外，如表2及圖4所示，就比較抽樣#201及#204，完全 不產生彎曲配向轉移核。此外，就比較抽樣#202及#203， 雖自第二液晶區域之極小一部分產生彎曲配向轉移核，不 過第一液晶區域中呈現彎曲配向的區域不擴大。因此，就 比較抽樣#201〜#204，第二液晶區域均不具發揮彎曲配向 轉移核的作用。 圖5係模式顯示第二液晶區域發揮彎曲配向轉移核作用 的機制圖，其中（a)顯示不施加電壓時，（b)顯示施加電壓 時。如圖5(a)所示，不施加電塵時，於配向膜26附近，第 二液晶區域27S之液晶分子係沿著第二配向膜區域26S之 摩擦方向（第二方向）配向，該第二方向與第一配向膜區域 26F之摩擦方向（第一方向）不同。此外，第一液晶區域27F 呈現定向配向，第二液晶區域27S呈現扭曲配向。
於此種液晶層27上施加定向-彎曲臨界電壓（Vcr)以上的 電壓時，首先，斜度主要集中於第二配向膜區域26S近旁 之第一液晶區域27F的液晶分子52内。因此，如圖5(a)所示 ，為使該斜度緩和，上述液晶分子52以與第二配向膜區域 26S附近之第二液晶區域27S之液晶分子54之配向方向# 合的方式旋轉。第一液晶區域27F之液晶分子藉由該液晶 分子52之扭力，自配向膜26朝向配向膜23之方向旋轉。該 旋轉角與第二配向膜區域26S之摩擦方向與第一配向膜區 -27- 583495 (22) 域26F之摩擦方向的構成角Ψ (3CT S Ψ S 150° )相關。此時， 由於施加電壓大於臨界電壓Vcr，因此第一液晶區域27F之 液晶分子轉移成彎曲配向者比恢復定向配向形成能量性 · 穩定。藉此，如圖5(b)所示，有效產生彎曲配向區域42， . 彎西配向區域向定向配向區域44内擴大。 另外，如比較例之抽樣20 1及204，完全不存在第二液晶 區域時’整個液晶層之液晶配向如圖6所不地保持定向配 向，而不形成彎曲配向轉移核，不進行改變。此外，如比 較例之抽樣202及203,由於第一配向膜區域26F之摩擦方向 · 與第二配向膜區域26S之摩擦方向接近時，第一液晶區域 27F之預傾斜方向與第二液晶區域27S之預傾斜，方向亦接 近，因此無法使定向配向之斜度集中部的液晶分子以足夠 的角度旋轉，因而發揮彎曲配向轉移核的作用減弱。 本實施例係說明將帶狀之第二配向膜區域26S僅設於下 側基板24側之配向膜26的液晶顯示裝置，不過第二配向膜 區域之配置並不限定於此。第二配向膜區域亦可同時設於 上側基板21之配向膜23與下側基板26之配向膜26上。 · 以下，參照圖7，說明第二配向膜區域設於配向膜23及 配向膜26之例。並將設於配向膜23之第二配向膜區域稱為 第二配向膜區域23 S。 圖7(A)〜（F)顯示各種例之配向膜23及26的透過平面圖。奋 頭18顯示設於上側基板21之配向膜23之第一配向膜區埤 的摩擦方向，箭頭17顯示設於下側基板24之配向膜26之第 < 一配向膜區域的摩擦方向。此等方向均為平行。此外，箭 -28-
(23) gg^S 頭48顯示設於上側基板21之配向膜23之第二配向膜區域 23S的摩檫方向，箭頭47顯示設於下側基板24之配向膜26 之第二配向膜區域26S的摩擦方向。 顯示於圖7(A)，（B)及（C)之配向膜，其第二配向膜區域23S 與第二配向膜區域26S具有橫斷像素的帶狀。此外，顯示 於圖*7(D)及（Ε)之配向膜的第二配向膜區域23S與第二配向 腹區域26S具有連接有數個帶的形狀。另外，圖7(A)〜（e)之 配向膜中，第二配向膜區域23s及第二配向膜區域26S之摩 "祭方向與帶的延伸方向平行。 此外’圖7(F)之第二配向膜區域23S與第二配向膜區域 26S具有具某種曲率的形狀。圖7(F)時，第二配向膜區域之 衣點上之切線的傾斜方向與第二配向膜區域之摩擦方向 &構成角度ψ宜在上述3(Γ€ψ <150。的範圍内。以上係參_ ^、圖7說明第二配向膜區域23S及26S取得之形狀例，不過 一項因應顯示裝置之像素尺寸及像素形狀等，以最短時間 達成對彎曲配向之轉移的方式來適切決定何種形狀最佳 即可。 另外’如圖7(A)~(F)所示，第二配向膜區域233及26S宜在 x'y平面内（參照圖7之xyZ座標），亦即宜在基板21及24之法 、·泉方向上不重疊而彼此分離。第二液晶區域275使呈現扭 曲配向者比定向配向更能發揮有效之彎曲配向轉移核Θ 作用°因此，如上述’宜使第二配向膜區域23S與26S彼此 分離’方可使第二液晶區域27s進行扭曲配向。分離量之 瑕佳值宜考慮液晶面板之像素尺寸及開口率等來適切決 583495 (24)
定 (實施例2) 本實施例2使添加於液晶層内之對掌化劑之量作各種改 變，以與實施形態同樣的方法製造與上述實施形態同樣的 液晶顯示裝置40。具體而言，係製造液晶元件30之液晶層 厚度d與添加對掌化劑之液晶層之自然對掌化間距p之比 顯示於下述表3内的4個液晶顯示裝置（抽樣#31〜#34)。本實 施例2之抽樣的d/p值設定於0以上，未達0.50的範圍内。 本實施例2之液晶元件，如圖9所示，其第二配向膜區域 26S僅設於下側基板24的配向膜26上。此外，配向膜26中， 第二配向膜區域26S之摩擦方向19與第一配向膜區域26F 之摩擦方向17之構成角度Ψ設定為120° ，第二配向膜區域 26S為與該摩擦方向19平行地延伸的帶狀，具有50 μιη的寬 度。此夕卜，基板21，24及配向膜23, 26的尺寸為縱20 mm X橫 10mm。
再者，為求比較，亦與本實施例2之抽樣同樣的方法製 造上述d/p之值在上述範圍以外的2個液晶顯示裝置（抽樣 #401及 #402)。 表3 抽樣 #31 #32 #33 #34 #401 #402 d/p 0 0.15 0.30 0.45 0.50 0.75 就上述抽樣#31〜#34及比較抽樣#401及#402，施加6 V，‘1 kHz之矩形波電壓，進行偏光顯微鏡觀察。以偏光顯微鏡 之觀察係將偏光元件配置於正交尼科耳上，在正常白的動 -30- 583495 (25) 作下進行。該觀察結果顯示於表4。此外，使整個液晶層 彎曲轉移後，切斷上述6 V，1 kHz之矩形波之施加電壓（電 壓0)的觀察結果顯示於表5。另外，在施加電壓0之下，彎 · 曲配向瞬間（數10 msec)變成18(Τ扭曲配向。 一 再者，圖8模式顯示施加上述電壓時，與切斷施加電壓 時的觀察結果。圖8中顯示代表實施例2之抽樣#31及#33及 代表比較例之抽樣的抽樣#401。圖8(A)，（B)，（C)顯示施加6 V ，1 kHz之矩形波電壓時的情況，圖8(D)，（E)，（F)顯示全面 彎曲轉移後切斷其施加電壓時的情況。圖8(A)，（D)顯示本 鲁 實施例之抽樣#31，圖8(B)，（E)顯示本實施例之抽樣#33，圖 8(C)，（F)顯示比較抽樣#401。 再者，就本實施例之抽樣#31〜#34及比較抽樣#401及#402 ，自施加6 V，1 kHz之矩形波電壓之瞬間起至整個液晶層 轉移成弩曲配向為止所花費之時間顯示於表6 ^此外，使 整個液晶層彎曲轉移後，切斷上述6 V，1 kHz之矩形波電 壓時，自切斷電壓之瞬間起至整個液晶層恢復為定向配向 為止所花費的時間顯示於表7。 _ 表4 抽樣 定 向 —> 彎 曲 轉 移 的 觀 察 結 杲 #3 1 彎 曲 配 向 區 域 的 擴 大 速 度 慢 #32 彎 曲 配 向 區 域 的 擴 大 速 度 慢 #33 彎 曲 配 向 區 域 的· -擴 大 速 度 快 #34 彎 曲 配 向 區 域 的 擴 大 速 度 非常快 -31 - 583495 (26) #401 自無施加狀態全面180°扭曲配向，連續性 變成彎曲配向 #402 自無施加狀態全面1 80°扭曲配向，連續性 變成彎曲配向 表5 抽樣 彎曲（180°扭曲）—定向轉移的觀察結果 #31 180°扭曲配向區域的縮小速度快 #32 180°扭曲配向區域的縮小速度快 #33 180°扭曲配向區域的縮小速度慢 #34 180°扭曲配向區域的縮小速度非常慢 #401 全面保持180°扭曲配向 #402 全面保持180°扭曲配向
表6 抽樣 定向—弩曲轉移時間（sec) #31 25 #32 17 #33 6 #34 3 #401 0 #402 0
-32- 583495 (27) 表7 抽樣 彎曲（180°扭曲）—定向轉移時間（sec) #31 55 #32 98 #33 210 #34 450 #401 〇〇 #402 〇〇
從表4及表6中可知，就本實施例之抽樣#31〜#34，第二 液晶區域雖藉由施加約6 V的電壓而成為核，在第一液晶 區域内有效進行彎曲配向轉移，不過彎曲配向區域的進行 速度不同。具體而言，可知對掌化劑之添加量增加時，亦 即，單元厚度d與液晶層之手徵間距p之比d/p變大時，彎曲 配向區域的擴大速度變快。 而添加對掌化劑至比較抽樣#401及#402時，自不施加電 壓的初期狀態起，液晶分子呈現其長軸方向自配向膜23 朝向配向膜26方向扭曲180°的所謂180°扭曲配向。液晶層 自不施加電壓之初期狀態呈現180°扭曲配向時，於施加電 壓時，液晶層自180°扭曲配向連續性變成彎曲配向，不需 要向彎西進行轉移。但是，實際驅動此種液晶顯示裝置時 ，於黑顯示時固然無問題，但是白顯示時，存在於數〜數
I 十msec的短時間中，液晶層自彎曲配向轉移成扭曲配向， 透過率大幅降低的問題β因此，為求便於彎曲轉移，對掌 化劑之添加量雖愈多（d/p大）愈好，不過，從實際驅動之白 -33- 583495 (28) 顯示時之透過率（面板之亮度）的觀點考慮時，對掌化劑之 添加量宜較少β 此外’從表5及表7中可知，本實施例之柄樣#31〜#34於 、 切斷電壓時，隨時間經過而恢復成定向配向，不過比較抽 樣#401及#402則保持在180。扭曲配向的狀態，益未恢復成 — 定向配向《因此，延長液晶層自彎曲配向恢復成定向配向 的時間時，對掌化劑之添加量愈多（d/p大）愈好。 如以上說明，藉由比較考量施加電壓時（表4及表6)與切 斷電壓時（表5及表7)之結果，得到對掌化劑之添加量的適 · 切範園係滿足kd/p<〇.50之範圍的結論。 (第二種實袍形態） ' 本發明第二種實施形態之液晶顯示裝置於施加Vcr以上 電壓時，於整個第二液晶區域内捕捉有可連續性連接彎曲 -向之Tn配向。本說明書中之TN配向，係指扭曲角在3〇。 以上，丨5〇。以下，更宜為70。以上，11〇。以下之範圍的扭 曲配向。以下說明中以扭曲角係90。為例。 弟二種實施形態之液晶顯示裝置的上述整個第二液晶籲 區域，於實際驅動液晶顯示裝置時（施加Vcr以上的電壓時） ，形成第一液晶區域進行定向-彎曲配向轉移用的轉移核 。因此，其可實現比第一種實施形態之液晶顯示裝置更確 貫且快速地進行第一液晶區域的定向·彎曲轉移。 形成上述第二液晶區域時’可使用如使大致整個第一液 晶區域彎曲配向後，自彎曲配向經過π扭曲配向後定向配* 向的配向更新步驟。該配向更新步驟如藉由於特定時間在 -34· 583495 (29) 液晶層上施加Vcr*之2倍以上高電壓來進行。 或是，藉由於液晶材料内添加特定量之對掌化劑，亦可 形成上述第二液晶區域。 以下，參照圖面來具體說明實施形態2之液晶顯示裝置。 [配向更新處理] 首先，說明使用配向更新步驟形成上述第二液晶區域時。
第二種實施形態之液晶顯示裝置40及液晶顯示裝置40 具備之液晶元件30的構造分別與圖2(a)所示之第一種實施 形態之液晶顯示裝置40及液晶顯示裝置40具備之液晶元 件30的構造相同，因此省略其說明。另外，以下為求簡化 ，係就液晶元件30的一個像素作說明。 圖1 0係自基板法線方向‘察第二種實施形態之液晶顯 示裝置40具備之液晶元件30之一個像素的平面圖。
如圖10所示，液晶元件30之液晶層27具有：第一液晶區 域27F與第二液晶區域27S。第二液晶區域27S具有如存在於 像素内之外緣部，且以將像素區分為兩部分之方式橫斷像 素之中央附近的帶狀。藉此，被第二液晶區域27S包圍之 兩個第一液晶區域27F形成於一個像素内。另外，第二液 晶區域27S亦可存在於像素外。 液晶層27藉由連接於液晶層27所設置之配向膜23及26表 面的配向約束力來約束其配向。在圖10，配向膜23及26如 藉由摩擦規範液晶分子的預傾斜方向及預傾角。 下側基板24之配向膜26之第一配向膜區域26F之摩擦方 向（第一方向）1 7係與配向膜26附近之第一液晶區域27F的 預傾斜方向平行，配向膜26之第二配向膜區域26S之摩擦 -35 - 583495
(30) 方向（第二方向）19係與配向膜26附近之第二液晶區域27S 之預傾斜方向平行。如圖10所示，液晶元件30於下側基板 24之配向膜26附近，其第一液晶區域27F之預傾斜方向與 第二液晶區域27S之預傾斜方向彼此直交。 上側基板之配向膜23的大致全面係對下側基板之配向 膜26之第一配向膜區域26F的摩擦方向17(第一方向）平行 地摩擦。圖10中以參考編號18表示該上惻基板之配向膜23 的摩擦方向。
第一液晶區域27F於不施加電壓時呈現定向配向，第二 液晶區域27S於不施加電壓時呈現TN配向（90°扭曲配向） 。施加定向-彎曲臨界電壓（Vcr)以上的電壓時，第一液晶 區域27F呈現彎曲配向，使用該彎曲配向狀態的第一液晶 區域27F進行液晶顯示裝置17的顯示。 如第一種實施形態之說明，第二液晶區域27S於施加有 定向-彎曲臨界電壓（Vcr)以上的電壓時，形成第一液晶區 域27F之定向-彎曲轉移之核。
以下，參照圖11、圖12及圖13，詳細說明配向更新步騾 。圖11、圖12及圖13均係顯示液晶層27的配向狀態圖。圖 11及圖12顯示液晶顯示裝置實際驅動前進行之配向更新 步驟的液晶層配向狀態，圖13顯示進行配向更新步驟後之 實際驅動時的液晶層配向狀態。圖11、圖12及圖13之各圖 中，以粗線表示區別線。不過像素的外延亦以相同的粗線 表示。此處係以於液晶材料内未添加對掌化劑為例，不過 如後述，藉由調整對掌化劑之種類（旋回方向）及添加量， -36- 583495
S (31) 可使被區別線包圍之區域的TN配向穩定化。 顯示於圖11及圖12之配向更新步驟，於液晶顯示裝置實 際驅動前至少實施一次。 於相對之電極基板5及6間植入液晶材料時，如圖11(a) 所示，液晶層27之第一液晶區域27F呈現定向配向，第二 液晶區域27S呈現90°扭曲配向（TN配向）。呈現TN配向之第 二液晶區域27S内形成數條區別線。
於圖11(a)所示之液晶層27上施加高電壓時，施加電壓宜 為Vcr之2倍以上的高電壓β由於液晶材料之Vcr實測為2.3 V ，因此本實施形態如為8 V。施加有電壓時，如圖11(b)所 示，於第二液晶區域27S内，包圍於區別線内之ΤΝ配向區 域形成轉移核，接近於該轉移核之第一液晶區域27F變成 彎曲配向。隨變成該彎曲配向，區別線移動至第一液晶區 域27F内部。 以下，參照圖11(d)及圖36(a)，（b)，詳細說明圖11(a)及（b) 之液晶層的配向狀態《圖11(d)係圖11(a)之虛線所包圍之區 域ΠΑ的部分放大圖。 · 顯示於圖11(a)之不施加電壓時，第二液晶區域27S雖全 面呈現TN配向，不過其中存在兩種不同的配向狀態。一 方如圖11(a)及（d)中之①所示，係存在於周圍被區別線所包 圍之區域内的配向狀態，另一方係存在於①與經由區別螓 . 而鄰接之②所示之區域内的配向狀態。 4 TN配向區域之第二液晶區域27S，其兩基板界面附近之 液晶分子的配向方向受到圖11(d)所示之摩擦方向18(上側 -37- 583495
(32)
基板21之配向膜23的摩擦方向）及19(下側基板24之配向膜 26的摩擦方向）約束。因此，第二液晶區域27S之液晶配向 狀態中存在左旋9(Γ扭曲及右旋90°扭曲。經偏光顯微鏡 觀察結果，確認區域①係左旋90°扭曲配向，區域②係右 旋90°扭曲配向。另外，圖11(d)之區域①及區域②分別模 式顯示下側基板之配向膜26近旁之液晶分子68a及上側基 板之配向膜23近旁之液晶分子68b。區域①中顯示液晶分子 自上側基板向下側基板左旋90°扭曲的狀態，區域②中顯 示液晶分子自上側基板向下側基板右旋90°扭曲的狀態。 上述係說明區域①及②之扭曲方向不同，不過實際上亦 存在傾斜角的不同。其次，參照圖36(a)及（b)說明傾斜角。 圖36(a)及（b)分別係模式顯示區域①及②之液晶分子的配向 狀態圖。此等圖解開液晶分子之扭曲，僅著眼於傾斜狀態 顯示於二次元平面上。
如圖36(a)所示，區域①之液晶分子之傾斜方向自上側基 板2 1至下側基板24均形成一樣的傾斜（統一傾斜）狀態。所 謂統一傾斜狀態，如圖36(a)所示，係指處於一側基板（如 上側基板21)界面之液晶分子68b之頭部53a朝向單元内部 時，另一側基板（如下側基板24)界面之液晶分子68a之頭部 5 4 a接觸於基板面的配向狀態β 另外，區域②之液晶分子如圖36(b)所示，處於定向斜度 集中於液晶層27之中央部的傾斜（定向傾斜）狀態。所謂寒 向傾斜狀態，如圖36(b)所示，係指處於一側基板（如上側 基板21)界面之液晶分子6 8 b之頭部53b朝向單元内部時，另 -38- 583495 〇3) mmmmKl 一側基板（如下側基板24)界面之液晶分子68a之頭部54b亦 朝向單元内部的配向狀態。亦即係定向斜度集中於液晶層 中央附近之液晶分子68c上的配向狀態。 * 無法藉由連續性變形（彎曲、扭曲、定向）使處於統一傾 . 斜狀態之液晶分子與處於定向傾斜狀態之液晶分子形成 相同者。因此，係以明確之區別隔開區域①與②。 7Γ扭曲配向及彎曲配向解開扭曲僅著眼於傾斜狀態時 ，係與上述區域①相同的統一傾斜狀態，此等於相位幾何 學上（相位性）屬於同類。因此，由於區域①可連續性（順利 鲁 地）變成7Γ扭曲或彎曲配向，因此區域①發揮彎曲轉移核 的:作用。反之，區域②處於定向傾斜狀態，其變成7Γ扭曲 或彎曲時，必須經過形成區別等配向不連接點的過程。因 此，區域②無法形成實曲轉移核。 如以上說明，圖11(a)中，存在於第二液晶區域27S内之 一部分的區域①發揮彎曲轉移核的作用。因此施加高電壓 時，如圖11(b)所示，第二液晶區域27S内之一部分區域① 變成轉移核，第一液晶區域27F變成弯曲配向。 _ 自施加高電壓起經過特定時間後，如圖11(c)所示，第一 液晶區域27F完全變成彎曲配向。第一液晶區域27F完全變 成彎西配向後停止施加電壓。 停止施加高電壓後，經過數十〜百數十msec的時間時， . 如圖12(a)所示，大致整個第一液晶區域27F變成7Γ扭曲酥 向。 而後，在經過一段時間時，如圖12(b)所示，自呈現7Γ扭 -39- 583495 (34) 西配向之第一液晶區域27F的一部分產生定向配向區域。 該定向配向區域隨伴區別而擴大至呈現7Γ扭曲配向的第 一液晶區域27F内，7Γ扭曲配向區域於第一液晶區域27F内 、 逐漸縮小。 ， 停止施加高電壓，經過足夠時間後，如圖12(c)所示，於 第一液晶區域27F内朝向第二液晶區域27S移動之區別線 在第一液晶區域27F與第二液晶區域27S的邊界停止。大致 整個第一液晶區域27F呈現定向配向，7Γ扭曲配向區域自 第一液晶區域27F消失。此時，捕捉有7Γ扭曲配向作為整 Φ 個第二液晶區域27S内，於施加電壓時（尤其是施加Vcr以上 的電壓時）可連續性連接於彎曲配向的TN配向（90°扭曲配 向）。整個第二液晶區域27S與圖11(d)的區域①同樣地，其 扭曲方向係左旋90° ，處於統一傾斜狀態（圖36(a))。因此 ，整個第二液晶區域27S形成彎曲轉移核。 上述說明中所謂「捕捉」，係指「封入保持」，所謂「捕 捉7Γ扭曲配向作為整個第二液晶區域27S内，於施加電壓 時（尤其是施加Vcr以上的電壓時）可連續性連接於彎西配 · 向的TN配向（90°扭曲配向）」，係指將可與7Γ扭曲配向連續 性（順利地）連接之扭曲配向封入整個TN配向區域（第二液 晶區域27S)内作為90°扭曲配向，並且保持於其位置。此 外，上述說明中所謂「可連續性連接」，表示TN配向區域 ^ 可不經由區別線等配向不連接點與7Γ扭曲配向區域連接， 如圖12(b)所示，於電壓OFF狀態中，第一液晶區域27F(平 · 行摩擦區域，亦即上側基板2 1之配向膜23的摩擦方向與下 -40- 583495 (35) 側基板24之配向膜26的摩擦方向平行）之定向配向者的能 量穩定性高於7Γ扭迪配向，因此，疋扭曲配向區域隨定向 配向區域之擴大而縮小。此時’液晶層中不存在TN區域 · 時，7Γ扭曲配向（或 < 與其連績性連接之扭曲配向）區域隨 定向配向區域的擴大而縮小’且最後消失。但是，如本實 * 施形態係於液晶層内先設置TN配向區域（第二液晶區域 27S)，如圖12(c)所系’疋扭曲配向（或可與其連績性連接之 扭曲配向）被該ΤΝ配命區域吸收β藉此，該7Γ扭曲配向最 後不消失，並作為 < 連續性連接於7Γ扭曲配向之90β扭西 _ 配向，而封入ΤΝ配甸區域27S内，並且保持於其位置。 進行以上說明之配向更新處理後，為求進行顯示而袍加 Vcr以上的電壓時，與不進行配向更新處理即施加Vcr以上 電壓時比較，第二液晶區域27S形成更有效的轉移核，第 一液晶區域27F更快速且確貫地進行定向·彎曲轉移。以下 ，參照圖13(a)〜（c)，說明為·求進行顯示而施加vcr以上電壓 後之液晶層27的配向狀態變化。 於實施上述配向更新處理後之液晶層（圖13(a))27上施加 _ Vcr以上電壓時，如圖13(b)所示，呈現⑶配向之整個第二 液晶區域27S形成轉移核’弟~液晶區域27F進行定向-弯西 轉移。該定向-弯曲轉移由於整個第二液晶區域27S形成轉 移核，因此與不進行配向更新處理即施加實際驅動用電叁 時比較’可快速且確實地進行。隨該定向西轉移，存 在於第一液晶區域27F與第二液晶區域27S之邊界的區別 ‘ 線向第一液晶區域27F内部移動。自施加電壓起經過特定 -41 . 583495 (36) 時間後，如圖13(c)所示，大致整個第一液晶區域27F轉移 成彎曲配向。
上述說明，係說明第二液晶區域27S於圖11(b)中呈現彎 曲配向，於圖12(b)中呈現7Γ扭曲配向，不過彎曲配向與7Γ 扭曲配向基本上屬相同的配向狀態，係因應施加電壓的大 小而改變名稱。亦即，施加電壓為Ο V〜Vcr之内時，稱為 7Γ扭曲配向，施加電塵在Vcr以上時稱為彎曲配向。因此 ，被第二液晶區域2 7 S捕捉之TN配向於不施加電壓·時（電壓· OFF時）呈現「與7Γ扭曲配向連續性連接」，施加Vcr以上的 電壓時，呈現「與彎曲配向連續性連接」。 以下；，參照圖10說明配向膜23及26的摩擦。 於下側基板24側之配向膜26上設有：摩擦於第一方向（圖 10之箭頭17方向）之第一配向膜區域26F;與摩擦於與第一 方向不同之弟二方向（前頭19方向）的第二配向膜區域26S 。如圖10所示，第二方向設定成與第一方向構成約90°的 角度。
第二配向膜區域26S宜以包圍整個第一配向膜區域26F 之周圍的方式形成。如圖10所示，第二配向膜區域26S於 一個像素内形成分離成面積大致相等的兩個第一配向膜 區域26F，且以包圍該兩個第一配向膜區域26F之方式設置 。第二配向膜區域26S為圖10所示的形狀時，與第二配向 膜區域26S為圖1所示之形狀時比較，可進一步縮短將第二 液晶區域27F予以弯曲化所需的時間。 此外，如於製程上，以第二配向膜區域26S包圍之方式 -42 - 583495 (37) 形成第一配向膜區域26F困難時，亦可沿著第一配向膜區 域26F之一方形成第二配向膜區域26S。如圖14(a)所示，第 二配向膜區域26S具有帶狀，並設於像素的兩個短邊附近 與像素的中央附近等三處。 或是，亦可將第二配向膜區域26S設計成點狀。如圖14(b) 所示，第二配向膜區域26S如具有正方形狀，並設置於像 素之中央附近與像素之兩個短邊之各個中央附近等三處 。即使各配向膜區域具有圖14所示的形狀，仍可縮短將第 一液晶區域27F予以彎曲化所需的時間。另夕卜，第二配向 膜區域26S之形狀等並不限定於上述者，可配合面板的設 計適切決定。 如第一種實施形態之說明，佔用一個像素（如80 μπι X 240 μπι)之第二配向膜區域26S的寬度w宜在5 μιη〜60 μπι的範圍 内。此外，第二配向膜區域26S之面積，於一個像素之面 積為1時，宜約為1/48〜1/4。第二配向膜區域26S之尺寸在上 述範圍内時，藉由配向更新處理，可使整個第二液晶區域 27S有效地捕捉180° ,扭曲配向作為90°扭曲配向，因此可使 第二液晶區域27S發揮有效的轉移核作用。 其次，說明配向膜23及26的製造方法。另外，以下說明 中，係說明第一配向膜區域26F及第二配向膜區域26S並不 之 示 所 ο 1Α 圖 於 定 限 膜 向 配 之 狀 形 種 各 有態 具形 域施 區實 膜 種 向二 配第 各本 係 ’ 而外 , 另 膜。 向法 配方 的造 置 配的 第 Ο 造造 製製 法法 方方 的的 明明 說說 中下 態以 形由 施藉 實 可 UCht Fr 種 亦 一 膜 第向 由配 藉之 可態 亦形 膜施 向實 配種 之 一 -43 -
583495 首先，於上側基板21之透明電極22上形成配向膜23 ,於 卜側基板24之透明電極25上形成配向膜26。配向膜23及26 如使用聚醯亞胺膜。將大致整個配向膜23及26摩擦於第一 方向（箭頭18及17的方向 於配向膜26上進一步實施使用掩模的摩擦處理，以下， 參照圖15(a)〜⑷說明配向膜26的摩檫處理。另外顯示於 15(a)〜（(:）中之掩模65僅圖示一部分的開口部。亦可—個開 口部對應於一個像素，亦可數個開口部對應於一個像素。 首先，於配向膜26上搭載實體性缝隙（空間）中空的塑膠 製掩模65。該實體性掩模並不限定於塑膠製者，亦可為金 屬製’亦可為玻璃基板。此外，缝隙形狀等可對應於所需 心第二配向膜區域26S的形狀等來適切決定。對應於所需 之第一配向膜區域26S的形狀，缝隙可為如圖15⑷所示的 -之數個帶狀，配置成如圖15(b)所示之矩卩車狀的點狀， 或是配置成如圖15(c)所示之矩陣狀的四方形狀。除圖式之 外’不可使用具有各種形狀之微細缝隙的掩模。掩模的厚 度如约為50 μιη。 於配向膜26上搭載塑膠製掩模24並予以固定後，使對應 於縫隙部分的配向膜區域露出，摩擦於與第一方向構成角 度90的第二方向（箭頭19方向”藉此，於配向膜％上形成 咽摩擦於第一方向之第一配向膜區域26F:與摩擦於與窠 方向構成角度9〇。之第二方向的第二配向膜區域▲ 如以上之方式形成配向膜23, 26。 不可精由以下說明之方法形成配向膜26 β另外，顯示於 -44 - 583495
(39) 圖15(d)之配向膜26亦可對應於一個像素，亦可對應於數個 像素。 在第一方向（箭頭17方向）上摩擦大致整個配向膜26後， 繼續如圖15(d)所示，使用具有微細之周期性凹凸形狀之不 銹鋼製的滾筒55選擇性地在箭頭19之方向（第二方向）上摩 擦配向膜26的特定區域。
滾筒的材質並不限定於不銹鋼製，亦可為塑膠製及其他 的材質。顯示於圖15(d)之不銹鋼製滾筒55加工成具有微細 之數個凹凸。如凸部之寬度w為10 μπι，各凸部之間隔Z1為 100 μπι，對於凸部以夕卜部分的高度h為300 μπι。另夕卜，凸部 之寬度w、务凸部之間隔」、及凸部之高度h並不限定於 上述之值，須因應實際製造液晶顯示裝置之像素設計、所 需之第二配向膜區域26S的形狀、生產製程上的良率或成 品率適切決定。
係自不銹鋼製滾筒55之凸部正好接觸於配向膜26上起 ，凸部播入配向膜26内約50 μιη之位置上固定滾筒55的轉軸 。使該滾筒55以每分鐘500轉（500 rpm)的轉數旋轉，於滚筒 55之下方，以1.0 cm/s的移動速度使配向膜26通過。實施此 種處理時，配向膜26上擠入不銹鋼製滾筒55之凸部的區域 選擇性的在箭頭19的方向上切削（摩擦）而形成第二配向膜 區域26S。 ’ 此外，不銹鋼製滾筒55鄰接之凸部之間隙部分通過的區 域，其向凸部之配向膜表面擠入量為50 μιη，凸部之高度h 為300 μπι，因此滾筒不接觸，而保持先前實施之箭頭17方 -45 - 583495 (40) 向的摩擦，該部分作為用於圖像顯示的第一配向膜區域 26F。 . 如以上所述形成配向膜26。 - 或是，亦可應用半導體步驟中使用之光蝕刻製程製造本 . 實施形態之配向膜26。以下，參照圖16說明一種使用光蝕 刻製程的掩模摩擦。另外，圖16所示之光罩60僅顯示一部 分的開口部。亦可一個開口部對應於一個像素，亦可數個 開口部對應於一個像素。 如圖16(a)所示，在第一方向（箭頭17方向）上摩擦大致整 ® 個配向膜26後，如圖16(b)所示，於配向膜26上塗敷正型光 阻29。預烘烤後，如圖16(c)所示經由光罩60進行UV照射， 並浸於顯像液内。而後進行後烘烤，固定光阻6 1。 藉由上述步驟，如圖16(d)所示，最後選擇性地使構成第 二配向膜區域26S的特定區域露出，摩擦於與第一方向構 成角度90°的第二方向（箭頭19方向），剥離光阻61。藉由以 上步驟，於配向膜26上形成有摩擦有第一方向之第一配向 膜區域26F:與摩擦有與第一方向構成角度90°之第二方向 籲 之第二配向膜區域26S。如上述地形成配向膜26。 配向膜23及26亦可為光配向膜。以下，參照圖17〜圖20 說明一種光配向膜的形成方法。另外，顯示於圖17上之光 罩62僅圖示一部分的開口部。亦可一個開口部對應於一個 . 像素，亦可數個開口部對應於一個像素。 i ^ 首先，分別於上側基板21之透明電極22及下側基板24之 透明電極25上形成包含聚乙烯基肉桂酸酯（PVCi)之配向膜 -46- (41) (41)
就配向膜23 ’全面地照射非偏光UV。另外 23及26。繼續， ’就配向膜以 、。 26 ’如圖17所示，以最後構成第一配向膜區域 一 ％選擇性被光照射的方式，經由光罩62照射非偏光之 UV 〇 圖17所tf ’光罩62係使用矩陣狀地設有數個正方形之 開口部者*，7. 不過開口部之形狀等，須藉由所需之第二配向 膜區域26S的形狀等適切決定。UV照射量如於254 nm之波 長為 60 J/crn2。 如上述地進行光照射後，在整個配向膜23及26上實施摩 擦處理。 使用所獲得之配向膜23及26製造液晶顯示元件時，第一 液晶區域27F係沿著摩擦方向單軸配向，第二液晶區域27S 則形成TN配向（90。扭曲配向）β此外，第一液晶區域27F之 配向膜26附近的預傾斜方向與第二液晶區域273之配向膜 26附近之預傾斜方向大致構成9(Τ 。 以下，參照圖18〜圖20，說明各液晶區域27F，27S如上述 配向的理由。圖19(a)係模式顯示形成於基板上之配向膜23, 26的分子構造。圖19(b)及（c)之左半部分係模式顯示配向膜 23及配向膜26之第一配向膜區域26F的分子構造，（b)及（c) 之右半部分係模式顯示配向膜26之第二配向膜區域26S的 分子構造e (d)係模式顯示（c)之液晶分子的配向狀態》 · 如圖18(上側）及圖19(a)所示，聚乙烯基肉桂酸酯（PVCi) 膜包含主鏈部以及與其直交的側鏈部。於其上照射偏光 UV時，如圖18(下側）所示，可知側鏈部之延伸方向與偏光 -47- 583495
(42) 方向一致時，選擇性地進行光二量化反應。結果，液晶分 子配向於與偏光UV方向直交的方向，亦即配向於與主鏈 平行的方向。 另外，照射非偏光UV時，如圖19(b)之左圖所示，全方 位進行光二量化反應。於全方位進行光二量化反應之配向 膜上實施摩擦處理時，如圖19(c)之左圖所示，由於PVCi 主鏈整齊排列於摩擦方向上，結果，如圖19(d)之左圖所示 ，液晶分子配向於摩擦方向上。
另外，如圖19(b)之右圖所示，於配向膜上不照射UV而 實施摩擦處理時，如圖19(c)之右圖所示，PVCi之主鏈雖整 齊排列於摩擦方向上，但是側練未反應，因而如圖19(d) 之右圖所示，液晶分子配向於與摩擦方向直交的方向上。 考慮以上，使用參照圖17說明之方法，對配向膜26實施 光照射，如圖20所示，形成具有第一配向膜區域26F與第 二配向膜區域26S的配向膜26。如上述地形成光配向膜23, 26 ° 如以上之說明，可使用各種方法形成配向膜23, 26。 本實施形態之液晶元件之液晶層27内添加對掌化劑時 ，可使第二液晶區域27S更確實地發揮施加電壓時對彎曲 配向構成配向轉移核的作用。 對掌化劑之添加量如實施例1之說明，或如後述之實施 例3之說明，於液晶層之厚度為d，添加對掌化劑之液晶層 之自然對掌化間距為p時，此等之比d/p宜設定在0^d/p<0.50 的範圍内。 -48 - 583495 (43) 1 因將對掌化劑之添加量至少抑制在上述範圍内，因此實 際驅動液晶顯示裝置進行白顯示時，可抑制透過率降低及 視野角特性的非對稱性。 更宜將對掌化劑之添加量設定在0<d/p^0.15的範圍内， 於實際驅動液晶顯示裝置進行白顯示時，與無對掌化劑之 液晶抽樣比較，可形成幾乎無透過率降低者。亦即，藉由 本實施形態可滿足先前方法無法解決之彎曲轉移之確實 化與維持光學特性無法相容的兩個條件。 以上之說明，係第二液晶區域27S之預傾斜方向19與第 一液晶區域27F之預傾斜方向17之構成角度Ψ大致為90° ，不過角Ψ並不限定於90°。只要Ψ在70° S Ψ S 110°的範圍 内，於實際驅動前，藉由實施配向更新處理，可有效捕捉 整個第二液晶區域上產生之7Γ扭曲配向，作為施加Vcr以 上電壓時可連續性連接於彎曲配向之TN配向。 其次，使用吉布斯之自由能說明藉由如本實施形態地實 施配向更新處理，因而彎曲轉移容易的理由。首先，說明 實施配向更新處理時之液晶分子的配向變化（對應於圖11 及圖12)。 此處用於計算之單元參數的單元厚度d為6 μιη，液晶材 料之手徵間距ρ為40 μπι。此外，如圖2 1所示，考慮於一個 像素内配置有第一液晶區域27F及第二液晶區域27S，配‘ 膜26側之第一液晶區域27F之預傾斜方向（第一方向17)與 第二液晶區域27S之預傾斜方向（第二方向19)彼此直交。此 外，液晶層上添加有左旋對掌化劑之壬酸膽固醇酯 -49 - 583495
(44) [cholesteryl nonanoate(CN)] 〇 藉由配向更新處理，產生於第一或第二液晶區域内之液 晶配向係左旋7Γ扭曲、左旋7Γ /2扭曲、定向的三種狀態。 邏輯計算該三種配向狀態之不施加電壓時之吉布斯之自 由能的結果顯示於以下的表8。. 表8 配向狀態 吉布斯自由能（μ：Γ/πι2) 左7Γ扭曲 2.9210 左7Γ /2扭曲 0.2496 定向 0.5609
圖22模式顯示藉由更新處理而呈現於液晶層27上之各 配向狀態。時刻丁二^顯示停止施加更新處理用之高電壓稍 後的時間》時刻T= 12顯不比11更稍後的時間*隔開定向配 向與7Γ扭曲配向之區別線到達第一液晶區域27F與第二液 晶區域27S間之邊界線的時刻。
圖23係模式顯示使用表8之吉布斯自由能計算值，於時 刻丁叫|及t2之各配向狀態的能量大小關係。圖23之縱軸表 示吉布斯自由能之計算值，橫軸如圖22所示，表示於液晶 層27上作為X軸時距第一液晶區域與第二液晶區域之邊界 線的距離（單位：不拘）。 . 時刻丁=1時，於第一液晶區域（x>0)27F内形成有自像素周 圍產生之能量更低的定向配向區域。如圖23所示，藉由該 定向配向區域的擴大，能量更高之左7Γ扭：曲配向區域逐漸 縮小。亦即，定向配向區域侵蝕能量更高之左7Γ扭曲配向 〇0- 583495 (45) 1^^^ 區域。以下將於某個配向狀態（A)的區域内形成有其他配 向狀態（B)之區域，隨該其他配向狀態（B)之區域擴大，配 向狀態（A)之區域逐漸縮小的狀態亦稱為「配向狀態（A)之 區域被侵姓」。定向配向與左7Γ扭曲配向無法連續性連接 ，因此如圖23所示，於兩配向區域之間存在能量間隙，兩 配向區域之邊界被區別線區別。
隔開定向配向與左7Γ扭曲配向配向之區別線朝向第一 液晶區域與弟二液晶區域之邊界線（χ=0)移動》於時刻Τ = Ϊ2 時，停止在第一液晶區域與第二液晶區域的邊界線上。此 因，如圖23所示，第二液晶區域（xSO)之配向狀態的左7Γ /2 扭曲配向比定向配向i:的能量穩定（能量低），因此定向配向 無法進入能量更低的第二液晶區域内。 如上述，即使能量計算上亦顯示藉由配向更新處理，可 將連續性連接於左7Γ扭曲配向之左7Γ /2扭曲配向完全捕 捉於第二液晶區域内（xso)。
其次，說明藉由上述配向更新處理，將第一液晶區域27F 完全變成彎曲配向後，施加定向-彎曲臨界電壓（Vcr)以上 電壓時，彎曲配向自捕捉於第二液晶區域内之TN配向生 長於第一液晶區域内。實驗時使用之液晶材料的Vcr實測 值為2.3V，因此計算如施加3V時的能量狀態。 此時，可產生於第一液晶區域或第二液晶區域内之液晶 配向係f曲、左7Γ /2扭曲及定向三種狀態。以邏輯計算估 計此等三種狀態之吉布斯自由能時，如以下表9所示。此 時施加電壓為3V。 -51 - 583495 (46) 表9 配向狀態 吉布斯自由能（tuj/m2) 彎曲 -40.585 左7Γ /2扭曲 -41.010 定向 -24.603
圖24模式顯示施加3V電壓，經過特定時間後之液晶層27 的配向狀態。圖25顯示使用表9之計算結果，此時之各配 向狀態的大小關係。圖25之縱軸表示吉布斯自由能的計算 值，橫軸表示如圖24所示於液晶層上取X軸時之自第一液 晶區域27F與弟二液晶區域27S之邊界線起的距離（單位：不 拘）。 . 左7Γ /2扭曲配向與弩曲配向連續地連接，並施加3 V時， 於第一液晶區域（x>0)中，自7Γ /2扭曲配向連續地連接之彎 曲侵敍第一液晶區域内能量更高的定向配向由於寶曲與 定向並非連績性連接，因此兩者間存在能量間隙，而被區 別線隔開。 籲 以上，係顯示施加定向-臂曲臨界電壓（Vcr)以上電壓時 ，可自捕捉於第二液晶區域内之TN配向，在第一液晶區 域之定向配向區域内順利地彎曲生長者在能量計算上亦 無矛盾的說明β · 以下，說明本發明的實施例3〜5。 (實施例3) 以上說明主要提及第二液晶區域27S之預傾斜方向19與 第一液晶區域27F之預傾斜方向17之構成角度Ψ大致為90° -52- 583495
(47) ，不過亦可為其他角度。為求調查構成角度Ψ與定向 曲轉移方法之關係，本實施例3係使下側基板24之配向膜 26之第二配向膜區域26S的摩擦方向作各種改變來製造數 個液晶顯示裝置》
具體而言，係使第二液晶區域27S之之預傾斜方向19與 第一液晶區域27F之預傾斜方向17的構成角度蛩在30以 上，15(Γ以下的範圍内變化，來製造下述表1〇所示之5個 液晶顯示裝置（抽樣#11〜#15”另外，如圖26所示，第二液 晶區域27S具有延伸於第二液晶區域27S之摩擦方向的帶 狀。此外，下側基板24側之配向膜26之第一配向膜區域26F 之摩檫方向（箭頭17方向）與上側基板21側之配向膜23的丨摩 擦方向（箭頭18方向）彼此平行。 再者，為求比較，亦與本實施例3之抽樣同樣地製造上 述角度Ψ在3(Τ <15(Τ之範圍外的3個液晶顯示裝置（抽
樣#201〜#203)及完全不設置.第二配向膜區域26S之區域的 液晶顯示裝置（抽樣#204)。另外，抽樣#201之第一配向膜 區域26F之摩擦方向（箭頭19方向）與第二配向膜區域26S之 摩擦方向係正相反方向β 表10 抽樣 #11 #12 #13 #14 #15 #201 #202 #203 #204 Ψ (。） 30 70 90 110 150 0 15 165 無區域 就上述抽樣#11〜#15及比較抽樣#201〜#204，將施加6 V，1 kHz之矩形波之電塵時的觀察結果顯示於表11。此外，袍 〇3- 583495 (48) 加電壓時之本實施例之抽樣# 14及比較例之抽樣#204之液 晶層的觀察結果分別模式顯示於圖27及圖28。 表11 抽樣 彎 曲 轉 移 之 觀 察 結 果 #11 白 第 二 液 晶 區 域 之 一 部分產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 1 曲 配 向 區 域 擴大 #12 第 二 液 晶 區 域 之 大 致全面 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 彎 曲 配 向 區 域擴大 #13 白 第 二 液 晶 區 域 之 大 致全面 產 生 鸞 曲 配 向 轉 移 核 彎 曲 配 向 區 域擴大 #14 白 第 二 液 晶 區 域 之 大 致全面 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 ’ 彎 曲 配 向 區 域擴大 #15 第 二 液 晶 區 域 之 一 部分產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 > 彎 曲 配 向 區 域: 擴大 #201 曲 配 向 轉 移 核 完 全 不產生 ，無變化 #202 雖 白 第 二 液 晶 區 域 之 極小一 部 分 產 生 彎 曲 配 向 轉 移 核 不 過 彎 曲配句區域不擴大 #203 雖 白 第 二 液 晶 區 域 之 極小一 部 分 產 生 曲 配 向 轉 移 核 1 不 過 彎 曲配向區域不擴大 #204 彎 曲 配 向 轉 移 核 完 全 不產生 ，無變化
從表11及圖27可知，就本實施例之抽樣#11〜#15，藉由施 加約6 V之電壓，第二液晶區域27S發揮使第一液晶區域27F -54- 583495
(49) 有效地進行定向配向-彎曲配向轉移之核的作用，且第一 液晶區域27F產生之彎曲配向區域擴大。
反之，比較例之抽樣#201及#204之整個液晶層的液晶配 向，如圖28所示，仍然維持定向配向的狀態，未能形成彎 曲配向轉移核而無變化。此外，如比較例之抽樣#202及 # 203所示，第一配向膜區域26F之摩擦方向與第二配向膜 區域26S之摩擦方向接近時，第一液晶區域27F之預傾斜方 向與第二液晶區域27S之預傾斜方向亦接近，因此無法使 定向配向之斜度集中部的液晶分子以足夠的角度旋轉，發 揮彎曲配向轉移核的作用減弱。 其次，說明對上述抽樣#11〜#15及比較抽樣#201〜#204實 施配向更新處理的結果。該配向更新處理如第二種實施形 態之說明，係在各抽樣之基板間植入液晶材料後，於實際 驅動前，藉甴特定時間施加高電壓來進行。 就停止施加高電壓後之目視觀察結果彙整於表12内。此 外，圖29模式顯示停止施加高電壓，經過特定時間後的觀 察結果。
表12 抽樣 彎 曲 轉 移 之 觀 察 結 果 # 1 i 因 第 二 區 域 之 邊 界 線 部 分 產 生 定 向 配 向 9 因 此 於 第 二 區 域 内 施 加 電 壓 時 t 無 法 捕 捉 可 連 續 性 連 接 於 曲 配 向 的 TN配向 ! Ο # 12 產 生 於 第 — 區 域 内 之 7Γ 扭 曲 配 向 ii 周 圍 受 到 定 4 向 配 向 之 侵 蝕 而 被 第 二 區 域 吸 收 j 最 後 於 整 個 第 二 區 域 内 施 加 電 塵 時 可 捕 捉 可 連 續 性 連 接 於 彎 曲 的 TN配向。 t -55 -
# 13 產 生 於 第 一 區 域 内 之 7Γ 扭 曲 配 向 η 周 圍 受 到 定 向 配 向 之 侵 蝕 而 被 第 二 區 域 吸 收 最 後 於 整 個 第 二 區 域 内 施 加 電 壓 時 可 捕 捉 可 連 續 性 連 接 於 彎 曲 的 TN配向。 1 # 14 產 生 於 第 一 區 域 内 之 7Γ 扭 曲 配 向 白 周 圍 受 到 定 向 配 向 之 侵 蝕 而 被 第 二 區 域 吸 收 y 最 後 於 整 個 第 二 區 域 内 施 加 電 壓 時 j 可 捕 捉 可 連 續 性 連 接 於 彎 曲 的 TN配向^ #15 產 生 於 第 一 區 域 内 之 π 扭 曲 配 向 雖 白 周 圍 受 到 定 向 配 向 之 侵 蝕 而 被 第 二 區 域 吸 收 但 該 暫 時 被 吸 收 於 第 二 區 域 内 之 施 加 電 壓 時 可 連 續 性 連 接 於 彎 曲 配 向 之 TN 配 向 隨 即 被 迫 受 到 其 他 TN配向 的 侵 而 終 至 消 失 〇 #201 全 無 法 捕 捉 於 第 二 區 域 内 施 加 電 壓 時 可 連 續 性 連 接 於 彎 曲 配 向 之 ΤΝ配向 〇 #202 全 無 法 捕 捉 於 第 二 區 域 内 施 加 電 壓 時 可 連 續 性 連 接 於 彎 曲 配 向 之 ΤΝ配向 〇 #203 完 全 無 法 捕 捉 於 第 二 區 域 内 施 加 電 壓 時 t 可 連 續 性 連 接 於 彎 曲 配 向 之 TN :向 〇 #204 因 未 設 置 第 二 區 域 因 而 完 全 無 法 捕 捉 施 加 電 墨 時 $ 可 連 續 性 連 接 於 & i 紀向之 ΤΝ [配 向 α 從表 12及 圖 29可 知 t 第 一 液 晶 區 域 27S與 第 ___ 液 晶 區 域 583495 27F之預傾斜方向之構成角度Ψ在70° <110°範圍内之 本實施例之抽樣（#12〜#14)實施配向更新處理時，整個第二 -56- 583495 (51) 區域捕捉產生之7Γ扭曲配向作為TN配向，且可加以保持 。因此可知Ψ之最佳角度範圍係70° S Ψ S 110° ，設定於該 範圍内時，只須施加定向-彎曲臨界電壓（Vcr)以上電壓， 彎西配向即自預先捕捉於第二液晶區域内之TN配向順利 地生長，實現更快速且確實的彎曲轉移。 (實施例4) 本實施例4係使添加於液晶層内之對掌化劑之量作各種 改變，與第二種實施形態相同的方法製造與上述第二種實 施形態相同的液晶顯示裝置40(圖10及圖2(a))。具體而言， 係製造液晶元件30之液晶層厚度d與添加對掌化劑之液晶 層自然對掌化間距p之比d/p如下述表13的8個液晶顯示裝 置（抽樣#21〜#28)。本實施例4之抽樣的d/p之值設定在0以上 ，未達0.50的範圍内。 表13 抽樣 #21 #22 #23 #24 #25 #26 #27 #28 #301 #302 p(^m) oo 209 137 88 64 40 20 13 12 8 d/p 0 0.03 0.04 0.07 0.09 0.15 0.30 0.45 0.50 0.75 本實施例4之液晶元件，如圖10所示，於下側基板24之 配向膜26上形成有第一配向膜區域26F及第二配向膜區域 26S ^此外，配向膜26中之第二配向膜區域26S之摩擦方甸 與第一配向膜區域之摩擦方向之構成角度Ψ設定成90° 。 第二配向膜區域26S係與該摩擦方向19平行延伸的帶狀： 並具有50 μιη的寬度。此外，基板21，24及配向膜23, 26之尺 寸為縱20 mm X橫1 0 mm。 〇7- 583495 (52) 再者，為求比較，亦與本實施例4之抽樣同樣的方法製 造上述d/p之值在上述範圍以外的2個液晶顯示裝置（抽樣 #301及#302)。本實施例4之抽樣與比較抽樣的液晶元件之 單元厚度d均為6 μπι。 就上述抽樣#21〜#28及比較抽樣#301及#3 02，施加6 V，1 kHz的矩形波電壓，進行偏光顯微鏡觀察。偏光顯微鏡之 觀察係將偏光元件配置於正交尼科耳上，並在正常白的動 作下進行。其觀察結果顯示於表14。
表14 抽樣 定 向 -彎 曲 '轉移之觀察結果 #21 彎 曲 配 向 區域的擴大速度慢 #22 ，彎 曲 配 向 區域的擴大速度慢 #23 弩 曲 配 向 區域的擴大速度慢 #24 彎 曲 配 向 區域的擴大速度慢 #25 曲 配 向 區域的擴大速度快 #26 彎 曲 配 向 區域的擴大速度快 #27 彎 曲 配 向 區域的擴大速度非常快 #28 彎 曲 配 向 區域的擴大速度非常快 #301 白 無 施 加 狀態進行全面7Γ扭曲配 向 後 連 續 性 變 成 彎曲配向 #302 無 施 加 狀態進行全面7Γ扭曲配 向 後 連 續 性 變 成 彎曲配向 再者，就本實施例之抽樣#21〜#28及比較柚樣#301及#302
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(53) ，施加6 V，1 kHz之矩形波電壓的瞬間起至整個液晶層轉移 成彎西配向為止所花費的時間顯示於表1 5。 表15 抽樣 定向-彎曲轉移時間（sec) #21 25 #22 20 #23 17 #24 14 #25 9 #26 6 #27 3 #28 3 #301 0 #302 0
從表14及表15可知，就本實施例之抽樣#21〜#28，藉由施 加約6 V的電壓，第二液晶區域27S形成核，彎曲配向轉移 有效地在第一液晶區域27F内進行，不過彎曲配向區域之 進行速度不同。具體而言，增加對掌化劑之添加量時，亦 即單元厚度d與液晶層之手徵間距p之比d/p變大時，彎曲配 向區域之擴大速度加快。 . 而添加對掌化劑至比較抽樣#301及#302時，自不施加電 壓的初期狀態起，液晶分子呈現其長軸方向自配向膜26 朝向配向膜23方向扭曲180°的所謂7Γ扭曲配向。液晶層自 不施加電壓之初期狀態呈現7Γ扭曲配向時，於施加電签時 -59- 583495
(54) SffiWS ，液晶層自7Γ扭曲配向連續性變成彎曲配向，不需要向彎 曲進行轉移。但是，實際驅動此種液晶顯示裝置時，於黑 顯示時固然無問題，但是白顯示時，存在於數〜數十msec 的短時間中，液晶層自彎曲配向轉移成扭曲配向，透過率 大幅降低的問題。因此，為求便於彎曲轉移，對掌化劑之 添加量雖愈多（d/p大）愈好，不過，從實際驅動之白顯示時 之透過率（面板之亮度）的觀點考慮時，對掌化劑之添加量 宜較少。 其次，說明上述抽樣中實施配向更新處理的結果。該配 向更新處理如第二種實施形態之說明，於各抽樣之基板間 植入液晶材料彳交’於實際驅動前*精由在特足時間施加1¾ 電壓來進行。使用偏光顯微鏡觀察施加高電壓後，經過充 分時間後（約1個月）之第一及第二液晶.區域的液晶配向狀 態。液晶配向狀態之目視觀察結果顯示於表16 ^此外，觀 察結果之代表圖式顯示於圖30。 另外，使用偏光顯微鏡之觀察，係將偏光元件作為正交 尼科耳，於使第一液晶區域2 7F之平行摩擦方向與偏光元 件之軸一致的消光位進行。另外，第二液晶區域27S之TN 部位之液晶分子的扭曲方向究係右旋或左旋，係於固定偏 光顯微鏡之測光元件時，僅使偏光元件順時鐘或逆時鐘旋 轉，以此時之色變化作判斷。 -60- 583495
55) 表1 6
抽樣 d/p 液晶配向狀慈 第一液晶配向 區域 第二液晶配向區 域 #21 CO 定向 幾乎左旋TN #22 0.03 定向 全面左旋TN #23 0.04 定向 全面左旋TN #24 0.07 定向 全面左旋TN #25 0.09 定向 全面左旋TN #26 0.15 定向 全面左旋丁N #27 0.30 定向 全面左旋TN #28 0.45 定向 全面左旋丁N #301 0.50 全面7Γ扭曲 全面左旋TN #302 0.75 全面7Γ扭曲 全面左旋TN
從表16及圖30可知，藉由配向更新處理，本實施例4之 抽樣#21幾乎全面地，本實施例4之抽樣#22〜#28全面地可 將施加電壓時可連續性連接於彎曲配向之左旋TN配向捕 捉於第二液晶區域27S内。因而，被捕捉於第二液晶區域 27 S内之左旋TN配向施加定向-彎曲臨界電壓（Vci*)以上電 壓時，如圖3 1所示，隨區別線之移動，順利地侵蝕第一液 晶區域27F内之定向配向區域，而實現快速且確實的彎曲 轉移" -61 - 583495
(56) 此外可知，添加對掌化劑至比較抽樣# 3 Ο 1及# 3 02時，配 向更新處理後，第一液晶區域27F保持呈現7Γ扭曲配向的 狀態，未恢復成定向配向。液晶層呈現7Γ扭曲配向時，於 施加電歷：時，液晶層自7Γ扭曲配向連續性變成彎曲配向， 不需要向彎曲進行轉移。但是，實際驅動此種液晶顯示裝 置時，於黑顯示時固然無問題，但是白顯示時，存在於數 〜數十msec的短時間中，液晶層自彎曲配向轉移成扭曲配 向，透過率大幅降低的問題。因此，為求便於彎曲轉移， 對掌化劑之添加量雖愈多（d/p大）愈好，不過，從實際驅動 之白顯示時之透過率（面板之亮度）的觀點考慮時，對掌化 劑之添加量宜較少。 因此，考慮第二液晶區域之定向-彎曲轉移之配向轉移 核的效果、及更新處理後可連續性連接於彎曲配向之ΤΝ 配向被第二液晶區域的捕捉性與透過率的惡化，第一液晶 區域於初期狀態至少須為定向配向，因而可說單元厚度d 與自然對掌化間距p之比d/p宜在0Sd/p<0.50的範圍。 如上所述，僅追求彎曲轉移之便利性時，對掌化劑添加 量固然宜愈多愈好，但過度添加對掌化劑時，導致光學特 性，亦即白顯示時在低電壓側之透過率降低及視野角特性 惡化、發現視野角特性之非對稱性等特性惡化。因此，繼 續測定本實施例4之抽樣#21〜#28及比較抽樣#301，#302之 電壓-透過率特性。測定系統係以圖32所示之系統進行。‘ 將偏光顯微鏡作為正交尼科耳，以第一液晶區域之摩擦 方向（配向膜26之摩擦方向17及配向膜22之摩擦方向18)與 -62- 583495 - (57) 偏光元件及測光元件之透過軸構成45°之方式，將液晶顯 示元件配置於偏光顯微鏡上。第二液晶區域以黑矩陣遮光 。首先，施加Vcr以上的電壓，將圖像顯示時使用之第一 液晶區域完全予以彎曲化。本測定係將如施加6 V電壓時 之第一液晶區域的透過率設定為黑顯示，為求補償施加6 V時之液晶元件之第一液晶區域的殘留延遲，以於與液晶 層之遲相軸直交的方位上配置有遲相轴之方式插入相位 差板，使合計之延遲為零，亦即獲得黑顯示。 以光電倍增管檢測使該黑顯示自6 V降低電壓時之電壓 -透過率特性，其圖形係圖33。從圖33可知，藉由對掌化 劑之添加量而使d/p不同之本實施例4之抽樣#21〜#28中，尤 其是#22〜#28與未添加對掌化劑之液晶抽樣#21比較，透過 率幾乎不降低，可維持光學特性。另外，由於本實施例之 液晶材料的定向-彎曲臨界電壓Vcr為2.3 V，因此考慮驅動 電壓範圍，實際驅動時之驅動電壓範圍係在2.5 V至6.0 V 之間，並以6.0 V實施黑顯示，以2.5 V實施白顯示者。 將進行本實施例4之抽樣與比較例之抽樣之透過率比較 者重新顯示於圖34内。透過率之比較係藉由白顯示電壓2.5 V之無對掌化劑之抽樣#21之透過率作為100，將其他抽樣 之透過率予以規格化來進行。從圖34可知，本實施例4之 抽樣#21〜#28中，特別是#22〜#26與無對掌化劑之抽樣#21 比較，透過率之降低被抑制在數％以内，而維持光學特性^ 從以上可知，進一步最佳之d/p之範圍係0<d/pS0.15，對 於液晶材料之對掌化劑的添加量以滿足上述關係式之方 -63- 583495 (58) 式設定時，因添加對掌化劑導致液晶顯示元件之光學特性 的降低極輕微，在實用上無問題。 以上之說明係使用配向更新處理，在整個第二液晶區域 内捕捉施加Vcr以上電壓時可連續性連接於彎曲配向之90 。扭曲配向，不過藉由調整添加於液晶材料之對掌化劑種 類（旋回方向）及添加量，不進行配向更新處理，即可形成 上述第二液晶區域。以下說明藉由添加手徵繼而形成上述 第二液晶區域的方法。
[對掌化劑之添加]
藉由於圖10所示之液晶顯示元件30中，添加特定量之 左旋用對掌化劑，即使不進行配向更新處理，仍可在整個 第二液晶區域27S内使液晶分子之拉曲方向形成圖36(a)所 示之統一扭曲狀態（非定向傾斜的扭曲.配向）。不進行配向 更新處理，而欲在液晶材料内添加對掌化劑以獲得上述統 一扭曲狀態時，宜以d/p在0.07以上之方式設定對掌化劑之 添加量。如實施例4之說明，由於對掌化劑之添加量愈多 ，光學特性愈降低，因此重視光學特性的情況下，對掌化 劑之添加量宜設定成d/p未達0.5，更宜設定在0.15以下。 如上所述，藉由在液晶材料内添加特定之旋回方向的對 掌化劑，於不進行配向更新處理，液晶層之配向狀態如圖 12(c)所示，可形成施加Vcr以上電壓時万連續性連接於彎 曲配向之90°扭曲配向被整個第二液晶區域27S捕捉的液 晶層。因此，整個第二液晶區域27S形成轉移核，確實且 快速地實現第一液晶區域的定向-彎曲配向轉移。該液晶 -64- 583495
(59) 層亦可進一步實施配向更新處理。 (實施例5) 本實施例5係藉由將特定旋回方向之對掌化劑添加於液 晶層，製造整個第二液晶區域捕捉有施加Vcr以上電壓時 可連續性連接於彎曲配向之90°扭曲配向之液晶層的液 晶顯7F裝置。
如圖35(a)所示，係製造液晶層27具有：兩個分離之第一 液晶區域27F ;及包圍該兩個第一液晶區域27F周圍之第二 液晶區域27S之實施例5液晶顯示裝置（抽樣#31”下側基板 之配向膜26的第一配向膜區域26F摩擦於第一方向17，第 二配向膜區域26S摩擦於與大致直交於第一方向17的第二 方向19a。上側基板之配向膜23大致全面摩擦於與上述第 一方向17平行之方向18。第一液晶區域27F及第二液晶區 域27S之配向狀態藉由配向膜23及26之摩擦方向定義。一 個像素尺寸為80 μπι X 240 μπι，第二液晶區域27S之寬度w為 1 0 μπι。液晶層2 7内添加左旋對掌化劑之壬酸膽固醇酯 [cholesteryl nonanoate(CN)] β添加量以液晶分子之間距ρ為 40 μπι之方式調整。 抽樣#3 1於配向膜26附近，其第二液晶區域27S之預傾斜 方向係自左至右方向（圖35(a)之箭頭19a的方向），且添加之 對掌化劑係左旋（箭頭64a之方向）。因此，第二液晶區域27S 之TN配向之扭曲狀態係左旋扭曲，傾斜狀態係如圖36Ca) 所示的統一傾斜狀態。 再者，製造比較用的液晶顯示裝置。比較例之液晶顯示 -65 - 583495
(60) 裝置（抽樣#401)與抽樣#31不同之處在於，配向膜26之第二 配向膜區域26S的摩擦方向19b與抽樣#31之第二配向膜區 域26S之摩擦方向19a反向。比較例之液晶顯示裝置#401於 配向膜26附近，其第二液晶區域27S之預傾斜方向係自右 至左方向（圖35(b)之箭頭19b的方向），且添加之對掌化劑係 左旋（箭頭64a之方向）。因此第二液晶區域27S之TN配向的 扭曲狀態係左旋扭曲，傾斜狀態係如圖36(b)所示的定向傾 斜狀態^
此處，將顯示液晶層之配向狀態的表現定義顯示於表17 。表1 7中顯示呈現各配向狀態之液晶層區域的產生位置（第 一液晶區域或第二液晶區域）、扭曲角度（扭曲幾度）、扭曲 方向（自上基板向下基板右旋扭曲或左旋扭西）及傾斜狀 態（統一傾斜或定向傾斜）。 表17 配向狀態 產生區域 扭曲角 扭曲方向 傾斜 左統一 TN 第二區域 90° 左旋 統一傾斜 左定向TN 第二區域 90° 左旋 定向傾斜 右統一 TN 第二區域 90° 右旋 統一傾斜 彎曲 第一區域 0〇 無扭曲 統一傾斜 左7Γ扭曲 第一區域 180° 左旋 統一傾斜 定向 第一區域 0〇 無扭曲 定向傾斜
於抽樣#31及抽樣#401内，以等方相植入液晶材料，在 正交尼科耳下使用偏光顯微鏡觀察恢復常溫後之液晶層 -66- 583495 (61) 的配向狀態。植入液晶後，施加電壓前之觀察結果顯示於 圖37。圖37(a)及（b)係本實施例5抽樣#31的觀察結果，圖37(c) 及（d)係比較抽樣#401的觀察結果。圖37中以粗線顯示區別 線。不過像素的外延亦以相同的粗線顯示° 本實施例5之抽樣#31僅植入液晶材料’如圖37(a)所示’ 整個第二液晶區域27S内即捕捉有施加電壓時可連續性連 接於彎曲配向之隨伴左旋之統一傾斜狀態的TN配向。並 以參考符號LU-90表示該呈現隨伴左旋之統一傾斜狀態之 TN配向的液晶區域。整個第一液晶區域27F係定向配向區 域S。 液晶層上施;加定向-彎曲臨界電壓Vcr以上電壓時，如圖 37(b)所示，形成於第一液晶區域27F與第二液晶區域27S之 邊界的區別線D隨伴朝向第一液晶區域27F順利地移動，第 一液晶區域27F内之寶曲配向區域B擴大，第一液晶區域 27F之定向配向區域s缩小，第一液晶區域27F順利地實現 定向-彎曲轉移。 另外，比較抽樣#401於植入液晶材料時，如圖37(c)所示 ，第二液晶區域27S呈現隨伴左旋之定向傾斜狀態的TN配 向。並以參考符號LS-90表示呈現該隨伴左旋之定向傾斜 狀態之TN配向的液晶區域。第二液晶區域27S變成隨伴左 旋之定向傾斜狀態的TN配向，係因第二液晶區域27S之下 側基板之配向膜之摩擦方向係定義於圖35(b)所示之箭頭 19b的方向，下側基板之界面附近之液晶分子的預傾钭方 向被約束於該摩擦方向。由於該左旋之定向傾斜狀態之 -67- 583495
(62) TN配向與定向配向在相位幾何學上（相位性）屬同類，因此 於呈現形成於第二液晶區域27S之左旋之TN配向的液晶區 域LS-90與形成於第一液晶區域27F之定向配向區域S的邊 界上無法觀察出明確的區別線。但是，該左旋之定向傾斜 狀態的TN配向於施加電壓時無法連續性連接於彎曲配向。 其證明係施加定向-彎曲臨界電壓Vcr以上電壓時，如圖 37(d)所示，首先於第二液晶區域27S内，產生被區別線D 所包圍之隨伴右旋之統一傾斜狀態的TN配向區域RU-90。 繼續，將該隨伴右旋之統一傾斜狀態之TN配向區域RU-90 作為轉移核，隨伴區別線D之移動，彎曲配向區域B擴大 至第一液晶區域27F内。同時第一液晶區域27F之定向配向 區域S被侵蝕。 因此，比較抽樣#401需要於施加電壓後，首先於第二液 晶區域27S内產生統一傾斜狀態之TN配向區域RU-90，將其 作為轉移核，彎曲配向區域B擴大至第一液晶區域27F内的 所謂雙重製程。該第二液晶區域27S内之轉移核產生製程 與先前之因間隔片及突起或配向膜表面之損傷等轉移核 產生製程同樣地無確實性亦無重現性。亦即，比較抽樣 #401不易實現快速且確實的定向曲轉移。 如以上說明，實施例5之液晶顯示裝置於不施加電壓狀 態下，第二液晶區域27S之液晶分子的扭曲方向變成統一 傾斜狀態（無定向傾斜的扭曲配向）之方式，設定添加於液 晶材料之對掌化劑種類（旋回方向）及摩擦方向。因此，施 加Vcr以上電壓時，可連續性連接於彎曲配向之TN配向被 -68- 583495 (63) 整個第二液晶區域27S捕捉。因而於施加Vcr以上電壓時， 更確實且快速地實現第二液晶區域27S的定向-彎曲轉移β 於本實施例5之液晶顯示裝置上實施配向更新處理時， 還可更確實且快速地實現第二液晶區域27S之定向資曲 轉移。以下’參照圖38，將本實施例5之液晶顯示裝置上 進行配向更新處理時之液晶層的配向狀態變化與比較例 之液晶顯示裝置上進行配向更新處理時之液晶層的配向 狀態變化對比作說明。圖38顯示在正交尼科耳下以偏光顯 微鏡觀察配向更新處理步騾之液晶配向狀態的結果。圖 38U)〜（d)顯示本實施例5之抽樣#31之液晶配向狀態的時間 序列變化，圖38(e)〜（h)顯示比較袖樣#401之液晶丨配向狀態 的時間序列變化。圖3 8中以粗線表示區別線。不過像素的 外延亦以相同的粗線表示。 首先，於兩抽樣内施加2Vcr以上的電壓。藉由施加電壓 ，抽樣#3丨如圖38(a)所示，第一液晶區域27F形成彎曲配向 區域B，第二液晶區域27S形成左旋統一 TN配向區域LU-90 。比較柄樣#401如圖38(e)所示，第一液晶區域27F形成彎 曲配向區域B，第二液晶區域27S形成右旋統一 TN配向區域 RU-90。 停止施加電壓時，如圖38(b)及（f)所示，抽樣#31及#401 均於之後（十數msec後）第一液晶區域27F内之彎曲配向誕 成左旋之7Γ扭曲配向，整個第一液晶區域27F形成左旋之 /Γ扭曲配向區域L- 7Γ。另外，如上所述，自彎曲配向變成 左旋（7Γ扭曲配向係因兩抽樣使用添加左旋對掌化劑壬 -69- 583495 (64) 發明說明績頁 酸膽固醇酿[cholesteryl nonanoate(CN)]的液晶材料。 而後，左旋之兀扭曲配向區域L- π之第一液晶區域27F 轉移成更穩定之定向配向。該轉移過程就抽樣# 3 1與抽樣 #401，於第一液晶區域27F内之定向配向區域S的擴大者（ 被左旋之7Γ扭曲配向區域L- 7Γ侵蚀者）差異很大。 本實施例5之抽樣#31如圖38⑷所示，如自第一液晶區域 27F之中央附近之間隔片等周圍產生定向配向區域s，於第 一液晶區域27F中，定向配向區域s侵蝕左旋之兀扭曲配向
區域L- 7Γ。隨之左旋之冗扭曲配向區域L_冗縮小，並向第 一液晶區域2 7 S方向後退。 停止施加電壓並經過特定眭 ^付疋日f間後，如圖38(d)所示，區別 線D到達第一液晶區域2 盥 —、、 - ”罘一液日曰區域27S之邊界而靜 止，整個第一液晶區域27F艰士 —人 ^ 7成疋向區域§。此時，整個第 二液晶區域27S捕捉有施兩 ,,, ^ 思反時可連續性連接於彎曲配 向的左旋TN配向。 區別線D在第一液晶
靜止，整個第二液晶區域二7F “二液晶區域⑺之邊 jR ΗΦ vr ^ h4 i* i' 〇Π S保持在捕捉有施加Vcr以上 £時了連，性連接於彎曲 由m"" + 〈 TN配向的狀態，結果 由於她加Vcr以上電壓時，整個第一.、 ,> ^ —液晶區域27S形成蠻 配向轉移核，因此彎曲配向區域向第“ 向配向區域内擴大。p、、—白卑一液晶區域27F之 则縮小。最後，向配向區域在第—液晶區 正 1固弟 一^、、右 曰 1一 域B。 履日日區域27F形成彎曲配向 -70- 583495
(65) 即可自被捕捉於第二液晶區域27S内之TN配向輕易地擴大 彎曲配向。因此第一液晶區域27F實現快速且確實的彎西 另外，比較抽樣#401於施加配向更新處理用的電壓後， 如圖38(g)所示，自第一液晶區域27F之四個角落附近產生 更穩定之足向配向區域S。該定向配向區域S朝向第一液晶 區域27F之中央附近侵蝕左旋7Γ扭曲配向區域L-ΤΓ 。此時 ，僅左旋7Γ扭曲配向區域L- 7Γ被侵蝕，ΤΝ配向未被第二液
晶區域27S捕捉。 另外，施加高電壓時，儘管添加於液晶材料内之對掌化 劑係左旋，而如圖38(g)所示，第二液晶區域27S採右旋ΤΝ 配向，係因施加高電壓時，定向斜度變大而趨於不穩定， 因此採用無定向傾斜的右旋ΤΝ配向》因而，於高電壓〇FF 之後，呈現右旋之統一傾斜狀態之TN配向的第二液晶區 域27S隨時間經過，左旋對掌化劑的效果具支配性，而變 成更穩定之左旋之定向傾斜狀態的TN配向。因此，第二 液晶區域内並未捕捉施加電壓時可連續性連接於彎曲配 向的TN配向β 產業上利用可行性 本發明使液晶層之對掌化劑的自發性扭曲方向（左旋或 右旋）與第二液晶區域之界面上之液晶分子的預傾斜方向 ： 匹配，第二液晶區域上，以允許液晶分子向對掌化劑之自 ， 發性扭曲方向旋回之隨伴無定向傾斜之統一傾斜狀態之 ΤΝ配向的方式設定時，僅植入液晶材料，即可使整個第 -71 · 583495
(66) 二液晶區域捕 TN配向。此外 個第二液晶區 捉施加電壓時 ，實施配向更 域捕捉施加電 可連續性連接 新處理時，可 壓時可連續性 於―曲配向的 更確實地使整 連接於彎曲配 向的TN配向。 如上述，第二液晶區域内可捕捉TN配向時，只須施加 定向-彎曲臨界電壓Vcr以上電壓，彎曲配向區域即順利地 擴大至第一液晶區域内，而實現快速且確實的彎曲轉移。 如上述，本發明之液晶顯示裝置之特徵為：液晶層具有 ••第一液晶區域，其係藉由配向膜表面之配向約束力，而 配向被約束之液晶分子之預傾斜方向係第一方向；及第二 液晶區域，其係預傾斜方向係與第一方向不同之第二方向 ;並使用第一區域之液晶層之彎曲配向進行顯示，藉此， 於施加定向-彎曲臨界電壓（Vcr)以上電.壓於液晶層上時， 液晶層之第二區域形成第一區域之定向-彎曲轉移之核， 第一區域中可快速且確實的彎曲轉移。 此外，藉由使整個第二液晶區域捕捉產生於第一液晶區 域内之7Γ扭曲配向作為TN配向，可實現更快速且確實的 彎曲轉移。 再者，本發明之液晶顯示裝置可減少對掌化劑添加量， 因此可抑制Vcr附近的低電壓側，因發現對掌化劑之旋光 性造成透過率降低等光學特性的降低。 圖式代表符號說明 1 2，3 偏光板 4 光學相位差元件 -72- 583495 (67) 5, 6 電極基板 14 密封樹脂 16 驅動電路 17, 18, 19 箭頭 21，24 基板 22, 25 透明電極 23, 26 配向膜 27 液晶層 30 液晶元件 32, 52, 54 液晶分子 40 i液晶顯示裝置 65 掩模 42 弩曲配向區域 44 定向配向區域 26F 第一配向膜區域 26S 第二配向膜區域 27F 第一液晶區域 27S 第二液晶區域 #31, #401 抽樣 #12〜14, #21〜28, #11〜15 抽樣 #20卜#204 抽樣
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Claims (1)

  1. ί公告本 583495 丨修正替換^ ?丄年f月f日| 第091123698號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(93年1 拾、申請專刺範圍 1. 一種液晶顯示裝置，其具有：一對基板；液晶層，其 係設於前述一對基板之間；及配向膜，其係設於前述 一對基板中之至少一方基板之前述液晶層侧；其中前 述液晶層具有：第一區域，其中藉由前述配向膜表面 之配向約束力，而配向被約束之液晶分子之預傾斜方 向係第一方向；及第二區域，其中前述預傾斜方向係 與前述第一方向不同之第二方向；並使用前述第一區 域之前述液晶層之彎曲配向進行顯示。 2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述第一 區域之前述液晶層於不施加電壓時呈現定向配向，於 施加電壓時呈現寶曲配向。 3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中前述 第二區域之前述液晶層呈現扭曲配向。 4. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中前述 第二區域之整個前述液晶層施加Vcr以上的電壓時，捕 捉有可連續性連接於彎曲配向之TN配向。 5. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中具有 數個像素，前述數個像素之各個前述液晶層包含前述 第一區域及前述第二區域。 6.如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中前述第 一方向與前述第二方向之構成角度ψ在30° <Ψ<150° 583495 的範圍。 7. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中前述 第一方向與前述第二方向之構成角度ψ在70° <Ψ<110° 的範圍。 8. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中前述 第二區域具有與前述第二方向平行延伸的帶狀。 9. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中前述 液晶層包含對掌化劑。
    10. 如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，其中前述液晶 層之厚度為d，前述液晶層之自然對掌化間距為ρ時，係 0<d/p<0.50 〇 11. 如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，其中前述液晶 層之厚度為d，前述液晶層之自然對掌化間距為ρ時，係 0<d/p< 0.15°
    12. 如申請專利範圍第1 0項之液晶顯示裝置，其中前述液 晶層之厚度為d，前述液晶層之自然對掌化間距為ρ時， 係 0<d/p<0.15。 13. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中前述液 晶層不施加電塵時，包含以前述第二區域之前述液晶 層呈現無定向斜度之扭曲配向之方式所選擇的特定對 掌化劑。 14. 一種液晶顯示裝置之製造方法，其包含： 一對基板準備步驟，其係準備在各個主面上具有電 極之一對基板； 配向膜形成步驟，其係在前述一對基板中之至少一 583495 申議專卸範圍績頁 方基板的前述電極上形成配向膜，而前述配向膜具備 :第一配向膜區域，其係具有使液晶分子之預傾斜方 向配向於第一方向的配向約束力；及第二配向膜區域 ，其係具有使液晶分子之預傾斜方向配向於與前述第 一方向不同之第二方向上的配向約束力；及
    液晶層設置步騾，其係在前述一對基板之間設置液 晶層，而前述液晶層具有：第一區域，其中藉由前述 配向膜之前述配向約束力，配向被約束之液晶分子之 預傾斜方向為前述第一方向；及第二區域，其中藉由 前述配向膜之前述配向約束力，配向被約束之液晶分 子之預傾斜方向為前述第二方向，且整個區域施加Vcr 以上的電壓時，捕捉有可連續連接於彎曲配向的TN配 向。
    15.如申請專利範圍第14項之液晶顯示裝置之製造方法， 其中前述液晶層設置步騾包含液晶材料準備步騾，該 液晶材料包含特定之對掌化劑，不施加電壓時，前述 第二區域之前述液晶層呈現無定向斜度之扭曲配向。 16. 如申請專利範圍第14或15項之液晶顯示裝置之製造方 法，其中前述液晶層設置步驟包含配向更新步驟，其 係使大致整個前述第一區域之前述液晶層彎曲配向後 ，自前述彎曲配向經過7Γ扭曲配向，形成定向配向。 17. 如申請專利範圍第14或15項之液晶顯示裝置之製造方 法，其中前述配向更新步驟藉由在前述液晶層上，於 特定時間施加定向-彎曲臨界電壓之2倍以上電壓來進 行0 583495 、f W JT s 、、、'·、X·^ 0¾ 18. 如申請專利範圍第16項之液晶顯示裝置之製造方法，其 中前述第一方向與前述第二方向之構成角度Ψ在70° < Ψ S 110°的範圍内。 19. 如申請專利範圍第17項之液晶顯示裝置之製造方法，其 中前述第一方向與前述第二方向之構成角度Ψ在70° S Ψ S 110°的範圍内。
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