TWI233298B - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

— ' —.......................—一 玖、發明說明 (一） 發明所屬之技術領域 本發明係關於一種根據液晶材料之光電效果以進行影像 顯示之液晶顯示裝置及液晶顯示裝置之製造方法，特別是關 於一種在進行黑色顯不之際，抑制亮度不均之產生之液晶顯 示裝置及液晶顯示裝置之製造方法。 (二） 先前技術 以往，在影像顯示裝置之領域上知悉有利用液晶分子之取 向（orientation)之變化之影像顯示裝置（以下，稱爲「液晶顯 示器」）。液晶顯示器係包括含有封入成對向配置之兩片玻 璃基板之間之液晶層之液晶顯示胞（c e 11 )，對形成液晶層之 液晶分子施予既定之電場以改變其取向性，進而改變液晶層 之光透射率，藉此以顯示影像。 具體言之，以往之液晶顯示器，像素電極係對應顯示像素 設置在玻璃基板上，然後在各個像素電極上配設由TFT( Thin Film Transistor:薄膜電晶體）形成之切換（switching)元件。 像素電極係由配設在成對向之玻璃基板上之共通電極和被 挾在兩共通電極間之液晶層所形成之電容器，具有能蓄電之 結構。而，藉經外部切換元件流入之電流在電容器上蓄積電 荷，藉此，液晶分子因所施加之電場而改變其取向 (orientation)，改變光透射率，進而能顯不影像。蓄積於兩 共通電極上之電荷即使切換元件截斷（OFF)後仍保持者，因 此，直到切換元件再度導通（◦ N)回收電荷止’液晶分子仍維 持取向改變後之狀態，從而也維持顯示之影像。 -6- 因具有上述之結構，液晶顯示器相較於使用布朗（B r au η ) 管之CRT顯示器等，因具有因薄型結構所造成之省空間化 ，低動作電壓及低消耗電力等之優良特性，故以驚人之勢普 遍地作爲個人電腦和攜帶型資訊終端機等之影像顯示裝置（ 例如，參照專利文獻1)。 (專利文獻1) 曰本專利申請公報特開平6-95072號（第2〜3頁，第1〜2 圖）。 (三）發明內容 (發明欲解決之課題） 不過，以往之液晶顯示裝置，特別是在進行黑色顯示之際 會有產生亮度不均之問題。亦即，即使是在涵蓋整體畫面進 行黑色顯示時，在畫面中央區域進行黑色顯示之TN方式之 液晶顯示裝置會在畫面上部及下部，IPS型之液晶顯示裝置 會在左右之端部區域上顯示出若干白色亮點，導致整體影像 顯示不均一。 這種問題隨著液晶顯示裝置之顯示畫面之大型化益形顯 著一事係爲人所知者，鑑於近年來，液晶顯示裝置之畫面尺 寸之大型化，欲執行高品質之影像顯示，降低這種亮度不均 之程度，抑制亮度不均直到不能辨識（invisible)之程度係爲 不能避免之問題。 這種亮度不均隨著使用者視點之移動，發生區域及程度會 改變一事也係爲人所知者。不過，對亮度不均產生之原因及 其解決對策，目前尙未明白，目前消除亮度不均之液晶顯示

裝置並不存在 本發明係鑑於上述以往之問題點而創作出者，其目 供一種在進行黑色顯示之際，能消除顯示畫面之上部 下部區域，或者左右之端部區域上產生之亮度不均， 高品質之影像之液晶顯示裝置。 (解決課題所用之方法） 爲達成上述目的，申請專利範圍第1項之液晶顯开 其係爲具備封入第1基板與第2基板之間，以液晶分 成份之液晶層及配置在前述第2基板側之顯示畫面， 於前述第1基板側之方向上，對該液晶層施加既定之 藉此在前述顯示畫面上顯示影像之液晶顯示裝置，其 包括相對於前述液晶層配置在前述第1基板側，具有 向之遮光軸之第1偏光板（ρ ο 1 a r i z i n g p 1 a t e )，相對於 晶層配置在前述第2基板側，具有第2方向之遮光® 偏光板，配置在前述第1基板之內表面上，規定位在 1基板附近之液晶分子之取向方向俾使對垂直於使用 線方向之面之等角投影（isometric projection)之方位 述第1方向一致或成垂直地交叉之第1取向膜，及配 述第2基板之內表面上，規定位在前述第2基板附近 分子之取向方向俾使對使用者之視線方向成垂直之 角投影之方位和前述第2方向之形成角與前述第1取 取向方向之等角投影之方位和前述第1方向之形成角 等之第2取向膜。 依申請專利範圍第]項之發明，有關使用者之視 的係提 區域及 能顯示 :裝置， 子爲主 在垂直 .電場， 特徵爲 第1方 前述液 I之第2 前述第 者之視 約與前 置在前 之液晶 面之等 向膜之 約略相 :方向， -8-

第1取向膜之遮光軸與位在第1取向膜附近之液晶分子之方 位約略一致，第2取向膜之遮光軸與位在前述第2取向膜附 近之液晶分子之方位約略一致，因此，有關使用者之視線方 向，能抑制在進行黑色顯示之際產生亮度不均。

另外，申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其特徵爲含 於前述液晶層內之液晶分子係配置成隨著自對應於前述顯 示畫面上部之區域移動至對應於前述顯示畫面下部之區域 ，其扭轉角會連續地增大。 另外，申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置，其特徵爲含 於前述液晶層之液晶分子係配置成在對應於前述顯示畫面 上部之區域上之扭轉角係小於90 °，在對應於前述顯示畫面 下部之區域上之扭轉角係大於90 °。

另外，申請專利範圍第4項之液晶顯示裝置，係爲具備被 封入陣列基板與對向基板之間，以液晶分子作爲主成份之液 晶層及顯示畫面，在平行於前述陣列基板之方向上，對該液 晶層施加電場以在前述顯示畫面上顯示影像之液晶顯示裝 置，其特徵爲具備配置在前述陣列基板之內表面上，規定位 在前述陣列基板附近之液晶分子之取向方向之第1取向膜， 及配置在前述對向基板之內表面上，規定位在前述對向基板 附近之液晶分子之取向方向俾使對與使用者之視線方向成 垂直之面之等角投影之方位與位在前述陣列基板附近之液 晶分子之等角投影方位約略一致之第2取向膜。 依申請專利範圍第4項之發明，有關使用者之視線方向， 因位在第1取向膜附近之液晶分子之取向方向與位在第2取 -9-

向膜附近之液晶分子之取向方向一致之故，從使用者之視點 看能抑制顯示裝置在進行黑色顯示之際產生亮度不均。 另外，申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其特徵爲含 於前述液晶層之液晶分子係配置成隨著從對應於前述顯示 畫面之左側端部之區域移動到對應於右側端部之區域，其扭 轉角係作連續變化。 另外，申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其特徵爲含 於前述液晶層之液晶分子係配置成在對應於前述左側端之 區域上，對前述第1基板附近之液晶分子，前述第2基板附 近之液晶分子係朝反時針方向扭轉，而在對應於前述右側端 部之區域上，對前述第1基板附近之液晶分子，前述第2基 板附近之液晶分子係朝順時針方向扭轉。 另外，申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置之製造方法， 其特徵爲包括在基板上形成膜結構之成膜作業，對前述膜結 構’藉照射光束以在有關之既定軸方向上形成具有連續地不 同之取向方向之多數溝槽結構之溝槽結構形成作業，及將液 晶材料封入前述基板和其它基板之間。 依此申請專利範圍第7項之發明，藉光束照射，使形成在 月旲結構上之溝槽結構具有各向異性（a n i s 〇 t r 〇 p y)，從而能製造 在液晶分子之取向方向上具有各向異性之液晶顯示裝置。 另外’申請專利範圍第8項之液晶顯示裝置之製造方法， 其特徵爲在前述溝槽結構形成作業上，光束照射係使用光束 照射措施及配置在該光束照射措施之光束射出方向之前方 ’縫隙形狀係根據溝槽結構之方位分佈而定之縫隙措施而執 -]〇- mmm 1 V9 El 行者。 另外，申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置之製造方法， 其特徵爲前述縫隙措施之縫隙形狀係依對前述溝槽結構之 方位分佈乘上比例常數後之値執行積分後得出之値而定。 (四）實施方式 (發明之·實施形態） 下面’將參照圖面說明屬於本發明實施形態之影像顯示裝 置。另外，圖面係爲以模式方式表示，與現實者有差異，此 點尙請留意。又，圖面相互之間含有在相互之尺寸關係和比 率上有不同之部份亦屬當然之事。 (實施形態1) 那麼，就來說明本發明之實施形態1。本實施形態1有關 之影像顯示裝置係關於具備封入於兩片透明基板間之液晶 層，藉在垂直於基板之方向上施加電場以顯示影像之液晶顯 示裝置。又，具有作成使含於液晶層之液晶分子之扭.轉角在 對應於顯示畫面上部之區域上變小，而隨著移動至對應於顯 示畫面下部之區域則逐漸變大之結構。再者，本實施形態1 係舉依扭轉向列（T w i s t e d N e m a t i C :以下稱爲 「TN」）方式配置含於液晶層之液晶分子，在未施加電場時 係執行白色顯示之通常白色型（normally white type)之液晶 顯示裝置爲例說明。不過，本發明並非限定於這種結構，也 能適用於所謂通常黑色型（normal】y black type)之液晶顯示 裝置等其它之結構。 第1圖係爲針對本實施形態1有關之液晶顯示裝置之整體 -11-

結構所示之斷面圖，第2圖係爲用於說明含於液晶層之液晶 分子之取向狀態之圖。首先，參照第1圖及第2圖說明，本 實施形態1有關之液晶顯示裝置之結構。 本實施形態1有關之液晶顯示裝置係如第1圖所示，作成 爲具備配置有既定之電路元件之陣列基板1，與陣列基板1 成對向配置之對向基板2，及封入於陣列基板1與對向基板

2之間之液晶層3之結構。另外，作成爲在陣列基板1和對 向基板2之外表面上分別配置具有既定之遮光軸之偏光板4 及偏光板5。另外，具有在陣列基板1之內表面上及對向基 板2之內表面上分別配置用於規定含於液晶層3之液晶分子 之取向性之取向膜6及取向膜7之結構。

陣列基板1係作成爲在具有光透射性之基板上配置對應 於顯示影像之像素電極及控制像素電極之電位之切換元件 之薄膜電晶體，控制薄膜電晶體之驅動狀態之掃瞄線，及經 薄膜電晶體對像素電極供給電位之信號線等配線結構之結 構。另外，對向基板2具有包含維持於約略一定電位之共通 電極之結構’具有在與像素電極之間產生與陣列基板1及對 向基板2之內表面成垂直之方向之電場之功能。另外，本實 施形態1 ’假設使用者係從偏光板5側觀看影像，偏光板5 之外表面係作爲顯示畫面1 2。此點並非將顯示畫面限定於對 向基板2側之意，本發明也可適用於顯示畫面設在陣列基板 1側之情形。 液晶層3係以具有取向性之液晶分子爲主成份而形成者 。含於液晶層3之液晶分子例如是氟系向列液晶分子。其它 -12- 1¾

°n n 之液晶分子，一般只要能利用於TN方式之液晶顯示裝置之 液晶分子即可利用作爲構成液晶層3之液晶分子，因此對 液晶分子無特別限定之必要。 偏光板4、5各有既定之遮光軸，具有遮蔽射入光之中與 這些遮光軸平行之偏光成份之功能。另外，偏光板4及偏 光板5係配置成使各個遮光軸成正交。

取向膜6、7係用於規定含於液晶層3之液晶分子之取向 方向。具體言之，取向膜6、7係藉蒸鍍、濺鍍等方法在陣 列基板1及對向基板2之內表面上形成無機膜等，接著， 另藉照射離子束（ion beam)、原子束等使表面結構具有各向 異性。再者，本實施形態1有關之液晶顯示裝置具備藉取 向膜6、7之表面結構，亦即藉離子束等形成之溝槽結構之 方向而具有各向異性之結構，下文將詳細地說明實現這種 結構之方法。

下面將參照第2圖說明從顯示畫面1 2側看到之實施形態 1有關之液晶顯示裝置之平面結構，特別是偏光板4、5之 遮光軸與構成液晶層3之液晶分子之取向方向之關係。另 外，本實施形態1有關之液晶顯示裝置因具有多層結構， 故第2圖所示之平面圖係考量這種多層結構而示出，並涉 〜定與實際上所見之平面結構一致，此點請留意。另外， 爲容易理解起見，第2圖未示出陣列基板1及對向基板2。 如第2圖所示，本實施形態1有關之液晶顯示裝置，偏光 板4之遮光軸9係沿著右側朝下斜向形成，而偏光板5之遮 光軸 8係與遮光軸9正交那樣，沿著左側朝下斜向形成。再 -13-

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再者，爲簡單起見，假設遮光軸9及遮光軸8從顯示畫面 側看，對畫面之縱軸係形成對稱。 另外，第2圖所示之液晶分子l〇a〜l〇c係爲構成各個液 晶層3之液晶分子，圖上所示者係位於第1圖上之液晶層3 之下端附近，亦即位於取向膜6附近之液晶分子。另外， 液晶分子11 a〜1 1 c係爲構成各個液晶層3之液晶分子，係 爲位於第1圖上之液晶層3之上端附近，亦即位於取向膜7 附近之液晶分子。另外，液晶分子l〇a〜10c與液晶分子1 la 〜11 c成角Θ,〜θ3係表示各個區域上之扭轉角。所謂扭轉角 係指，例如以Θ1爲例說明，液晶分子1 0a對陣列基板1之 內表面之等角投射影像與液晶分子1 1 a對陣列基板1之內 表面之等角投射影像之形成角。 本實施形態1有關之液晶顯示裝置係將構成液晶層3之 液晶分子之扭轉角θ1〜θ3作成滿足之關係之配置 。更具體言之，具有將液晶分子配置成使對應於顯示畫面 上部之區域之扭轉角變小，隨著移動至畫面下部扭轉角會 連續地改變，在對應於顯示畫面下部之區域之扭轉角則變 大之結構。再者，本實施形態1有關之扭轉角之變化完全 在顯示畫面之縱向上產生，對位在橫向上之多數液晶分子 係配置在扭轉角皆約略相等之狀態。以這種形狀配置液晶 分子，抑制黑色顯示之際亮度不均之產生。下面將說明抑 制黑色顯示之際之亮度不均之機制。 首先，前提係說明以往結構之液晶顯示裝置，在進行黑色 顯示之際產生亮度不均之理由。第3圖係表示液晶分子配置 -14- :23娜演

a 成使扭轉角成一樣之以往結構之液晶顯示裝置行黑色顯示 之際之液晶分子之配置之圖。所謂通常白色型之液晶顯示 裝置在進行黑色顯示之際會在陣列基板1與對向基板2之 間產生垂直於基板表面之方向之電場。因此，含於被封入 陣列基板1與對向基板2之間之液晶層3之液晶分子，理 想上皆成爲具有取向於與陣列基板1及對向基板2之內表 面成垂直之方向之狀態。不過，實際上，取向膜6、7附近 之液晶分子l〇af〜l〇c’及液晶分子11a’〜11c’，受取向膜結 構之影響係比受電場之影響大，因此不受施加電場之影響 ，如第3圖所示，仍保持於未施加電場時之取向狀態。另 外，位在取向膜附近以外之區域上之位置之液晶分子也不是 變成完全與未施加電場時之取向狀態無關之取向狀態，而是 在仍殘存當初之取向狀態之影響之狀態下進行取向。 即使全部之液晶分子對陣列基板1未取向於垂直方向上 仍能進行黑色顯示。具體言之’考量影像投射於與光之行 進方向成垂直之平面之際液晶分子10a'〜10c’之取向狀態之 等角投射影像與偏光板4之遮光軸之等角投射影像係成平行 ，若液晶分子Π a'〜1 1 c'之取向狀態之投射影像與偏光板5 之遮光軸之投射影像成平行時則不會漏光。亦即’第3圖上 ，對以往之液晶顯示裝置之顯示畫面之所有區域從垂直於陣 列基板1之方向看之情形時，液晶分子10a’〜1 0c’係輿遮光 軸9之方向一致，液晶分子11a1〜lie'係與遮光軸8之方向 一致。因此，對所有之區域’使用者對液晶顯示裝置之視 線方向若垂直於顯示畫面1 2時’則在進行黑色顯示之際光 -15- /Jd :i mH.;..、 不會漏出，進而不會產生亮度不均

不過’實際上使用液晶顯示裝置之使用者之視線方向有 關之所有區域，對顯示畫面1 2並非成垂直。具體言之，若 是以垂直於顯示畫面1 2之方向作爲基準軸之情形時，則觀 看顯示畫面1 2之上部區域之際之視線方向，對基準軸係成 爲仰角，亦即成爲仰視之狀態，而觀看下部區域之際之視 線方向’對基準軸係成爲俯角，亦即成爲俯視之狀態。在 考慮這種視線方向之各向異性後，來考察以往結構之液晶 顯示裝置上之液晶分子之取向方向與遮光軸之關係。 采4圖係爲用於說明液晶分子η及偏光板4、5之 遮先軸8、9之位置關係之模式圖。另外，第5(a)〜第5(c) 圖示出液晶分子1 0 ’、1 1，對垂直於第4圖所示之視線方向 之面之等角投射影像和遮光軸8、9之關係之模式圖。如第 4圖所示，液晶分子1 a ’及液晶分子n，並非位在與形成偏

光板4或偏光板5之面平行之面上，而是對此面各以既定 之預先傾斜（？1^1丨1〇角叭、φ2之狀態配置。因此，視線方向 若是成爲第4圖所示之方位X ,、χ2、χ3之情形時，從方位X , 看到之影像係如第5(a)圖所示，從方位χ2看時係如第5(b) 圖所示’及從方位χ3看時係如第5(c)圖所示。 自方位X 1，亦即對偏光板4、5自垂直方向看到之情形， 因不必考慮預先傾斜用φ }、φ2，故液晶分子1 0，之取向方向 係與遮光軸 9、液晶分子1 Γ之取向方向係與遮光軸 8 — 致。因此，如所述，在進行黑色顯示之際，光不會漏出， 進而從這個方向看之情形時不會產生亮度不均。 -16- [23番2膽 193.¾19 日 一一...........·' ------------- 另外一方面，自方位x2及方位X3，亦即對偏光板4、5， 從非垂直之方向看到之情形，情況則不同。亦即，在第3 圖上，對應自視點f仰視之狀態之方位x2，可看出因受到 預先傾斜角叭、（()2之影響液晶分子l〇a與液晶分子11a’之 形成角係比扭轉角大。因此，如第5 (b)圖所示，可看出液 晶分子1 0 a ’之取向方向與遮光軸 9形成一定之角，而液晶 分子11a’之取向方向也與遮光軸8形成一定之角。 另外，在第3圖上，對應自視點f俯視之狀態之方位x3 ，畢竟因受到預先傾斜角叭、φ2之影響可看出液晶分子之 形成角產生變化。但是，方位χ3之情形可看出係與方位x2 之情形相反，因預先傾斜角叭、φ2之影響，液晶分子l〇a’ 與液晶分子1 la’之形成角係比扭轉角小。因此，如第5(c) 圖所示，可看出液晶分子10a’之取向方向與遮光軸8之間 係形成一定之角，而液晶分子11a5之取向方向與遮光軸9 之間也形成一定之角。 因此，從方位x2、x3及對應第5(b)圖、第5(c)圖之·方向 看液晶顯示裝置之畫面之情形時，液晶分子之取向方向係 與遮光軸之方向不一致，不管在進行黑色顯示，總是會漏 出一定比例之光，進而產生亮度不均。因此，本實施形態1 有關之液晶顯示裝置，係如第1圖所示那樣，使液晶分子 之扭轉角在顯示畫面12之上下方向變化，藉此，在行黑色 顯示之際將顯示畫面上部區域或者下部區域上之亮度不均 抑制到不能看出之程度。 顯示畫面1 2之上部區域，亦即使用者仰視之區域係如第 Λ1- •:k 5 (b)圖所示，相較於實際之扭轉角，液晶分子形成之角係 比遮光軸8與遮光軸9之形成角寬廣。因此，如第1圖所 示，對應於顯示畫面1 2之上部區域之區域，液晶分子之扭 轉角係比遮光軸8與遮光軸9之形成角窄狹。

藉此，本實施形態1有關之液晶顯示裝置，能使對垂直 於視線方向之面之液晶分子1 〇a之等角投射影像之方位約略與 遮光軸9 一致。另外，能使對垂直於視線方向之液晶分子1 1 a 之等角投射影像之方位與遮光軸 8約略一致。藉採此種結構 ，對於使用者之視線方向、液晶分子1 〇a與遮光軸 9具有約 略一致之方位，而液晶分子Π a與遮光軸 8具有約略一致之 方位。因此，本實施形態1有關之液晶顯示裝置，在進行黑 色顯示之際，能抑制在顯示畫面之上部區域產生亮度不均。

另外，顯示畫面之下部區域，亦即使用者俯視之區域係 如第 5 (〇圖所示，可看出相較於實際扭轉角液晶分子間之 形成角係比遮光軸8與遮光軸9之形成角窄。因此，如第1 圖所示，本實施形態1有關之液晶顯示裝置、液晶分子1 Oc 與液晶分子1 1 c間之扭轉角係比遮光軸8與遮光軸9之形 成角寬廣。藉此，能使液晶分子1 〇 c對垂直於視線方向之 面之等角投射影像之方位約略與遮光軸 9之方位一致，使 液晶分子11 c之等角投射影像之方位與遮光軸 8之方位約 略一致。藉由作成這種結構，在進彳了黑色顯不之際’能抑 制在顯示畫面之下部區域產生亮度不均。 另外，顯示畫面之中央區域，亦即使用者之視線方向對 顯示畫面1 2若是垂直方向時則不必調整扭轉角。在視線方向 -18- * E藜翻: 皮 上液晶分子10b與液晶分子lib之形成角因與扭轉角一致之 故。 本案發明者等，藉進行數値計算，導出在黑色顯示之際能 將亮度不均抑制到不能辨識之程度之具體結構。第6圖係表 示藉這種數値計算得出之使用者視線方向與在黑色顯示之 際，在使用者之視線方向上漏光之亮度成爲最小之液晶分子 之扭轉角之關係。在第6圖，縱軸係示出使用者之視線方向 之角度，將垂直於顯示畫面1 2之方向作爲基準軸，視線方 向對基準軸若係爲仰角（仰視之方向）之情形時則爲正値，視 線方向對基準軸若是俯角（俯視方向）之情形時則爲負値。另 外，橫軸係示出液晶分子之扭轉角。從第6圖明白，例如， 在位於以仰角6 °仰視之視線方向之區域上，液晶分子之扭轉 角若爲85 °的程度時，則在進行黑色顯示之際，對視線方向 漏出之光之強度係最小。 第7圖係根據這種數値計算，求出實際上位在取向膜6附 近之液晶分子1 〇之取向角和在取向膜7附近之液晶分子1 1 之取向角者。另外，第7圖之例，係將本實施形態1有關之 液晶顯示裝置之顯示畫面之縱向長度設爲20cm，顯示畫面 與使用者之距離假定爲50cm後導出者。從第7圖之曲線明 白顯示畫面之縱向長度若爲20cm，與使用者之距離若爲 5 0 c m之情形時，使液晶分子取向而使上邰區域之扭轉角成 爲82 °之程度係爲適切，中央區域之扭轉角成爲90 °，下部 區域之扭轉角成爲98 °之程度係爲理想。 另外，本案發明者等，根據第7圖之結果導出之液晶分子 -19- imm .mu -一 fr-l 之取向狀態’亦即，上部區域之扭轉角作成8 2。，下部區域 之扭轉角作成9 8 °之液晶顯示裝置上，藉數値計算對進行黑 色顯示之際之亮度不均之抑制效果進行評估。第8圖係爲這 種數値計算之結果之曲線，曲線示出以往技術之這種液晶 顯示裝置之亮度不均狀態俾作爲比較用，曲線l2示出根據第 7圖之結果控制液晶分子之取向狀態之實施例上之亮度不均 狀態。比較曲線I!和曲線12即可明白實施例有關之液晶顯 示裝置’相較於以往者能抑制亮度不均之產生之涵蓋範圍廣 。特別是，相對於以往之液晶顯示裝置漏出之光之亮度最大 爲0.007程度，本實施形態i有關之液晶顯示裝置能抑制到 0.0015之程度。 如上說明，本實施形態1有關之液晶顯示裝置，使液晶分 子之扭轉角對應使用者之視線方向變化，藉此抑制黑色顯示 之際之亮度不均之產生。藉此，具有特別大型之顯示畫面之 液晶顯示裝置能執行對比度（contrast)優良之高質影像顯示。 另外，爲了抑制黑色顯示之際之亮度不均，上述那樣之所 謂TN方式之液晶顯示裝置，只要調整扭轉角使垂直於視線 方向之平面有關之液晶分子之等角投影和偏光板之遮光軸 一致即可。因此，液晶分子之扭轉角之變化不僅是在顯不畫 面1 2之縱向，對於在橫向上調整扭轉角也能提昇影像品質 自不待言。另外，在TN方式之液晶顯示裝置之中，也有存 在偏光板之遮光軸與位在這偏光板附近之液晶分子之取向 方向成垂直交叉之結構。若是這種結構之液晶顯示裝置之情 形時則藉調整扭轉角使垂直於視線方向之平面有關之液晶 -2.0-

分子之等角投影與偏光板之遮光軸約成垂直，即能顯示對比 度佳之高質影像。若爲具有其它結構之液晶顯示裝置之情形 時，則藉作成使一側之偏光板之遮光軸與位在此偏光板附近 之液晶分子之取向方向之等角投影間之形成角約略與另一 側之偏光板之遮光軸與位在此偏光板附近之液晶分子之取 向方向之等角投影之形成角一致，即能顯示對比度佳之優質 影像。另外，扭轉角之最適値係與液晶分子之預先傾斜角、 顯示畫面之大小、使用者之視點位置以及使用者與顯示畫面 之距離等而改變，因此，不限定於上部區域作成8 2 °、下部 區域作成9 8 °之上述結構者。 下面將說明本實施形態1有關之液晶顯示裝置之製造方 法。首先，在陣列基板1及對向基板2上形成既定之配線結 構。又，在陣列基板1之內表面及對向基板2之內表面上藉 蒸鍍法等形成有機膜或者無機膜俾用於爾後形成取向膜6、7 〇 又，藉對這種有機膜或者無機膜照射離子束使具有既定之 方位，進而藉這種方位形成規定液晶分子之取向方向所需之 溝槽結構。這裡，本實施形態1有關之液晶顯示裝置因須將 液晶分子配置成從對應於顯示畫面之上部區域之部份到對 應於下部區域之部份，使液晶分子之扭轉角各異，故形成在 顯示畫面之上部區域和下部區域之溝槽結構也須各不相同。 第9(a)圖係表示使用離子束光源與縫隙俾實現具有這種 各向異性之溝槽結構之離子照射作業之模式圖。再者，第9 圖係表示對形成在基板2 2之表面上之膜結構2 4形成溝槽結 wmm ^之例，基板22可爲陣列基板1，或對向基板2。 第9(b)圖所示，在既定方向上移送基板22，配置離子束 光源2 〇使與此移送方向成4 5 °。另外’在離子束光源2 〇之 光束射出方向之前方配置具有既定邊緣（e d g e)形狀2 3之縫 隙21。邊緣形狀23係依縫隙函數（slit function)而定，縫隙 函數係指縫隙2 1之端部之形狀’藉此縫隙函數控制離子束 光源2 0射出之離子束之方位，進而形成所要方位之溝槽結 構。 具體言之，離子束光源20輸出約爲面狀之離子束，輸出 之離子束係藉被縫隙2 1之既定縫隙函數所規定之邊緣形狀 2 3，其方位受到控制。下文將說明縫隙函數之決定方法。 離子束光源20射出之離子束之射出方向與縫隙2 1之縫隙 函數之形成角Φ若是約略爲90 °之情形時溝槽結構之方位與 角度Φ之間具有線性關係，例如，設基板22之移動方向爲X 方向，垂直於X方向之方向爲y方向之情形，在y方向上之 膜結構24之各個位置上，假設溝槽結構之方位之分佈爲τ(χ) ，縫隙函數爲f(x)時則存在有下列關係。 -(3f(x)/3x) = aT(x)…（1) 這裡，a係爲比例常數，具有依基板22之面積、膜結構 24、液晶分子之種類及離子束光源之性質而異之値。藉（1 ) 式’縫隙函數f(x)係由積分（1)式之右邊而導出。這裡，T(x) 係爲溝槽結構方位之分佈，能在設計階段計算出，a係爲能 在既定之環境下藉實測導出。 第1 〇圖示出形成取向膜6、7，俾使實際上對應於顯示畫 -22- 又、U.3r、19 一朱^一一nj 面1 2之上端部之部份之扭轉角成爲8 2 °，對應於下端部之部 份之扭轉角成爲9 8 °那樣在上下方向上連續地變化所需之縫 隙函數。在第1 0圖，曲線15係表示形成取向膜6之際所需 之縫隙函數，曲線16係表示形成取向膜7之際所需之縫隙函 數。另外，第1 0圖之橫軸係表示顯示畫面1 2之縱向之座標 ，〇係對應中央，正値係對應上部區域，負値係對應下部區 域。 另外’即使溝槽結構之方位分佈與縫隙函數之間無線性關 係，也能實現所要之方位分佈之溝槽結構。設某縫隙函數爲 f ’（ X ) ’想要貫現之溝槽結構之方位分佈爲T ( X )。離子束對f，（ X ) 之縫隙函數之角度φ與溝槽結構之方位之關係可藉實驗求出 ，假設知曉角度φ係爲方位分佈T之函數。假設這時之函數 爲g(T)時則Γ(χ)係爲 -〇f(x)/ax) = gT(x) ··· (2) 若根據式（2)之關係求縫隙函數，即能形成具有所要方位 分佈之溝槽結構。 (實施形態2) 下面將說明實施形態2有關之液晶顯示裝置。有關實施形 態2之液晶顯示裝置係藉對陣列基板在平行方向上施加電場 以行影像顯示之所謂面內響應（IP S )型之液晶顯示裝置。這種 IPS型之液晶顯示裝置係藉控制對應於顯示畫面之左右端部 區域之液晶分子之取向方向，以抑制在黑色顯示之際於這些 區域上產生亮度不均。另外，有關本實施形態2之液晶顯示 裝置，除了在陣列基板上配置共通電極以外，其它之點與實 J.賴稱_ —土月 曰 施形態1者比較，因取向膜之溝槽結構之方位及液晶層內之 液晶分子之取向狀態不同，故下文將針對此不同之部份進行 重點說明。 第1 1圖係針對本實施形態2有關液晶顯示裝置之結構表 示其斷面圖。如第1 1圖所示，實施形態2有關液晶顯示裝 置具有陣列基板3 0，與陣列基板3 0成對向配置之對向基板 3 1，及封入陣列基板3 0與對向基板3 1之間之液晶層3 2，前 述陣列基板3 0具有包含像素電極及共通電極之配線結構。 另外，具有在陣列基板30及對向基板3 1之內表面上配置取 向膜33及取向膜34，而在陣列基板30及對向基板3 1之外 表面上配置具有既定遮光軸之偏光板3 5及偏光板3 6之結構 。又，在液晶層3 2內，位在陣列基板3 0附近之液晶分子3 8 係以具有預先傾斜角（φ3)之狀態取向，位在對向基板3〗附近 之液晶分子39係以具有預先傾斜角（φ4)之狀態取向。另外， 本實施形態2，使用者係自偏光板3 6側觀看影像，偏光板 3 6之外表面係作爲顯示畫面4 1。此點並非將顯示畫面既定 於對向基板3 1側之意，若是爲使用者自偏光板3 5側觀看之 結構之情形，本發明也能適用。 第1 2圖係表示實施形態2有關之液晶顯示裝置平面結構 之圖，其示出液晶分子之取向狀態及與偏光板3 6之遮光軸 4〇之關係。如第1 2圖所示，本實施形態2有關之液晶顯示 裝置’含於液晶層3 2內之液晶分子之扭轉角相對於對應顯 示畫面中央區域之中央部係約爲0，右端部附近之扭轉角具 有正値，左端部附近之扭轉角具有負値。在此，扭轉角之於 -24- 正値係指對位在陣列基板3 0附近之液晶分子3 8，位在對向 基板3 1附近之液晶分子3 9係處於朝順時針方向扭轉狀態之 値。另外，負値係指對液晶分子3 8、液晶分子3 9係處於朝 反時針方向扭轉狀態之値。 下面將說明本實施形態2有關之液晶顯示裝置，液晶層 3 2內之液晶分子之扭轉角形成如第1 2圖所示那樣之理由。 也如第1 1圖所不，實施形態2有關之液晶顯示裝置，液晶 分子38及液晶分子39分別具有預先傾斜角（φ3、φ4)。因此 ’扭轉角若爲0 °之情形時自垂直於顯示畫面4 1之方向看到 ’ 1目形’ Μ甜分子3 8及液晶分子3 9係一致平彳了，自斜向看 到之情形，則因預先傾斜角（φ3、φ4)之故，導致各個之取向 方向參差不齊，進而與偏光板36之遮光軸40不一致。由於 偏光板3 6之遮光軸40與液晶分子3 8、3 9之取向方向之偏 離，致在黑色顯示之際產生亮度不均。因此，使用者之視線 方向對顯示畫面4 1成爲斜向之右端部附近及左端部附近之 區域’藉給予扭轉角，使自使用者看到之情形，在辨識上液 晶分子之取向方向及遮光軸40之方向變成約略一致。 藉具備這種結構’在進行黑色顯示之際，抑制在右端部附 近及左端部附近亮度不均之產生。第1 3圖係表示藉數値計 算求出之液晶分子3 8及液晶分子3 9之取向方向之曲線。在 第1 3圖’橫軸係表示以顯示畫面中央爲原點，朝畫面右向 爲正之座標。另外，縱軸係示出液晶分子之取向方向，上述 順時針方向之扭轉係定爲正。再者，第η圖之曲線係示出 液晶顯示裝置之顯示畫面之橫向之長度爲3 6 c m，顯示畫面 25- —---------— · 丨_麵8» a I_ 一 ··,.二 .A „_„—一 與使用者之距離爲5 0 c m時執行數値計算之結果。從第J 3 圖之曲線明白’顯不畫面之橫向爲3 6 c m，畫面與使用者·之 距離爲5 0 c m之情形時右端部區域上之扭轉角係作爲+ 〇 . 5。 ，左端部區域上之扭轉角係作成-0.5 °，藉此能抑制黑色顯示 之際亮度不均之產生。 第1 4圖係針對根據第1 3圖之結果，控制扭轉角之實施例 與以往技術之這種IPS型之液晶顯示裝置，比較在進行黑色 顯示之際之亮度不均之曲線。在第1 4圖，曲線19係表示以 往技術有關之液晶顯示裝置之亮度不均，曲線I1G係表示本 實施形態2有關液晶顯示裝置之亮度不均。另外，橫軸係表 不以垂直於顯不畫面4 1之方向爲基準軸，使用者之視線方 向與顯示畫面41在橫方向上之形成角。這裡，使用者之視 線方向之角度若是正之情形時，表示看到顯示晝面4 1之右 側區域之狀態，負的情形時表示看到左側區域之狀態。 如第14圖所示，在顯示畫面之左右區域上，在進行黑色 顯示之際光的漏出係受到限制。因此，本實施形態2有關之 液晶顯示裝置顯示出比以往者更能抑制黑色顯示之際之亮 度不均之產生。 再者，有關構成本實施形態2之液晶顯示裝置能與實施形 態1之情形同樣地形成。具體言之，對成膜後之有機膜’使 用具有既定之縫隙函數之縫隙以控制離子束等之Μ &力{立 之分佈。藉這種方法，能形成規定第1 2圖所示之液晶分子 之取向狀態之取向膜3 3、3 4。 (發明之效果） -26- 如上說明’依本發明，對使用者之視線方向第1取向膜之 遮光軸與位在第1取向膜附近之液晶分子之方位係約略一致 ’第2取向膜之遮光軸與位在前述第2取向膜附近之液晶分 子之方位係約略一致，因此對使用者之視線方向，達到能抑 制黑色顯示之際之亮度不均之產生之效果。 另外’依本發明，對使用者之視線方向，位在第1取向膜 附近之液晶分子，與位在第2取向膜附近之液晶分子之取向 方向係成一致，因此，自使用者之視點看，能達到抑制黑色 顯示之際之亮度不均之產生之效果。 另外，依本發明，藉光束照射使在膜結構上形成之溝槽結 構具有各向異性，進而達到能製造在液晶分子之取向方向上 具有各向異性之液晶顯示裝置之效果。 (五）圖式簡單說明 第1圖係示出實施形態1有關之液晶顯示裝置之結構的斷 面圖。 第2圖係實施形態2有關之液晶顯示裝置之俯視結構之圖 〇 第3圖係用於說明在以往之液晶顯示裝置上，自使用者之 視線方向看到之液晶分子間之形成角之圖。 第4圖係說明在以往之液晶分子上，在液晶層兩端部上， 液晶分子相互位置關係之圖。 第5 ( a)圖係表示在第4圖上自方位X !看到之液晶分子之 位置關係之圖，第5(b)圖係示出在第4圖上自方位x2看到 之液晶分子之位置關保之圖’及弟5 ( c )圖係不出在弟4圖上 -2*7 |控篼教f 、丨 i ' ： 年n 自方位X3看到之液晶分子之位置關係之圖。 第6圖係表示藉數値計算導出之使用者之視線方向與在 進行黑色顯示之際實現最低亮度之扭轉角之關係之曲線。 第7圖係表示在實施形態1有關液晶顯示裝置上，顯示 畫面上之位置與液晶分子之扭轉角之關係之曲線。 第8圖係針對在黑色顯示之際之亮度不均之程度，實施 形態1有關之液晶顯示裝置與以往之液晶顯示裝置之比較 之曲線。 第9(a)圖係表示形成溝槽結構時之基板與離子束光源之 位置關係之斷面圖，第9(b)圖係示出在形成溝槽結構時之 基板與離子束光源之位置關係之俯視圖。 第1 0圖係針對縫隙形狀之示出之縫隙函數之曲線。 第1 1圖係表示實施形態2有關之液晶顯示裝置之斷面結 構之圖。 _ 第1 2圖係表示在實施形態2有關之液晶顯示裝置上，有 關液晶分子之扭轉角之各向異性之圖。 第1 3圖係表示在有關實施形態2之液晶顯示裝置上，顯 示畫面上之位置與液晶分子之扭轉角之關係之曲線。 第14圖係針對在黑色顯示之際之亮度不均之程度，實施 形態2之液晶顯示裝置與以往之液晶顯示裝置之比較。 主要部分之代表符號說明 1 陣列基板 2 對向基板 3 液晶層 4,5 偏光板 -28- .19日 6,7 取 向 膜 8,9 光 軸 10a， 〜1 0 c 液 晶 分 子 1 1 -11c 液 晶 分 子 20 離 子 束 光源 2 1 縫 隙 30 陣 列 基 板 32 對 向 基 板 33,34 取 向 膜 35,36 偏 光 板 38,39 液 晶 分 子 40 遮 光 軸 4 1 顯 示 畫 面

-29-

Claims (1)

1I£»^請專利範圍

第93 1 0457 1號「液晶顯示裝置^^造方法」專利案 (93年3月19日修正本） 1 . 一種液晶顯示裝置，其係爲具備封入第丨基板和第2基 板之間，以液晶分子爲主成份之液晶層及配置在前述第2 基板側之顯示畫面，藉在垂直於前述第1基板之方向上 對該液晶層施加既定之電場以在前述顯示畫面上顯示影 像之液晶裝置，具有：

一第1偏光板，相對於前述液晶層配置在前述第1基 板側，具備第1方向之遮光軸， 一第2偏光板，相對於前述液晶層配置在前述第2基 板側，具備第2方向之遮光軸， 一第1取向膜，配置在前述第1基板之內表面上，規 定位在前述第1基板附近之液晶分子之取向方向俾使對 垂直於使用者之視線方向之面之等角投影之方位與前述 第1方向約略一致，或是約略垂直交叉，及

一第2取向膜，配置在前述第2基板之內表面上，規 定位在前述第2基板附近之液晶分子之取向方向俾使對 垂直於使用者之視線方向之面之等角投影之方位和前述 第2方向之形成角與位在前述第1取向膜附近之液晶分 子之取向方向對垂直於使用者之視線方向之面之等角投 影之方位和前述第1方向之形成角約略相等。 2 .如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中 含於前述液晶層之液晶分子係配置成隨著自對應於前 述顯示畫面上部之區域移動到對應於前述顯示畫面下 之區域，其扭轉角係連續地增大。 3 .如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中 含於前述液晶層之液晶分子係配置成對應於前述顯 畫面上部之區域上之扭轉角小於90 ° ，對應於前述顯 畫面下部之區域上之扭轉角大於90° 。 4 . 一種液晶顯示裝置，其係爲具備封入陣列基板與對向 板之間，以液晶分子爲主成份之液晶層及顯示畫面， 在平行於前述陣列基板之方向上對該液晶層施加電場 以在前述畫面上顯示影像之液晶顯示裝置，具有： 一第1取向膜，配置在前述陣列基板之內表面上， 定位在前述陣列基板附近之液晶分子之取向方向，及 一第2取向膜，配置在前述對向基板之內表面上， 定位在前述對向基板附近之液晶分子之取向方向俾使 垂直於使用者視線方向之面之等角投影之方位與位在前 陣列基板附近之液晶分子之等角投影之方位約略一致。 5 .如申請專利範圍第4項之液晶顯示裝置，其中 含於前述液晶層之液晶分子係配置成隨著自對應於 述顯示畫面之左側端部之區域移動到對應於右側端部 區域，其扭轉角連續地改變。 6 ·如申請專利範圍第4或第5項之液晶顯示裝置，其中 含於前述液晶層之液晶分子係配置成在對應於前述 側端部之區域上，前述第2基板附近之液晶分子對前 箄1基板附近之液晶分子係朝反時針方向扭轉，在對 部 示 示 基 藉 規 規 對 述 刖 之 左 述 m 1心、 -2- 乂A 乂A 基板附近之液晶分 於前述右側端部之區域上，前述第 子對前述第1基板附近之液晶分子係朝順時針方向扭轉。 7 . —種液晶顯示裝置之製造方法，其特徵爲包含： 在基板上形成膜結構之成膜作業， 藉對前述膜結構進行光束照射，對在既定軸方向，形 成具有連繪地變異之取向方向之多數溝槽結構之溝槽結 構之形成作業，及 將液晶材料封入前述基板和其它基板之間。

8 .如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置之製造方法，其中 在前述之溝槽結構形成作業上，光束照射係藉光束照 射措施’及配置在該光束照射措施之光束射出方向之前 方，根據溝槽結構之方位分佈決定縫隙形狀之縫隙措施 而進行。 9 ·如申請專利範圍第8項之液晶顯示裝置之製造方法，其中 述縫隙措施之縫隙形狀係藉對前述溝槽結構之方位 分佈乘上比例常數後之値執行積分後得出之値而決定。 •3-