TWI497164B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI497164B TW100112719A TW100112719A TWI497164B TW I497164 B TWI497164 B TW I497164B TW 100112719 A TW100112719 A TW 100112719A TW 100112719 A TW100112719 A TW 100112719A TW I497164 B TWI497164 B TW I497164B
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Hidesato Hagiwara
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Kenzo Fukuyoshi
Takao Taguchi
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Toppan Printing Co Ltd
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於液晶顯示裝置用基板及使用其之液晶顯示裝置。尤其本發明係關於垂直配向液晶顯示裝置用彩色濾光片基板及使用其之垂直配向液晶顯示裝置。
近年來一直有要求液晶顯示器等之薄型顯示裝置的進一步高畫質化、低價格化及省電力化。關於針對液晶顯示裝置的彩色濾光片，出現配合於充分的色純度或高對比、平坦性等、更高畫質顯示的要求。
高畫質液晶顯示器之中，有提案VA(Vertically Alignment)、HAN(Hybrid-aligned Nematic)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensated Bend)、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)等液晶的配向形式或液晶驅動形式，藉此，廣視角‧高速反應的顯示器而被實用化。
在以使液晶在玻璃等基板面上並行地配向之在廣視角下易於對應高速反應的VA形式、及對廣視角有效之HAN形式等之液晶顯示裝置方面，關於相對於彩色濾光片之平坦性(膜厚的均勻性或減少彩色濾光片表面的凹凸)與介電常數等電性，一直有要求更高的等級。在如此的高畫質液晶顯示器方面，為了要減少在傾斜方向目視辨認的著色，薄化液晶胞厚(液晶層的厚度)的技術為主要的課題。在VA形式方面，MVA(Multi-Domain Vertically Alignment)、PVA(Patterned Vertically Alignment)、VAECB(Vertically Alignment Electrically Controlled Birefringence)、VAHAN(Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic)、VATN(Vertically Alignment Twisted Nematic)各種的改良模式的開發持續在進展。又，在VA形式等之朝液晶的厚度方向施加驅動電壓的縱電場形式的液晶顯示裝置方面，更高速的液晶反應、寬廣的廣視角技術、更高的穿透率為主要的課題。MVA技術為了要克服當液晶驅動的電壓施加時不安定的垂直配向液晶(當電壓施加時對於基板表面係初始垂直的液晶，其傾倒的方向將難於固定)的問題，藉由設置了複數個狹縫狀的凸部而在此等之狹縫間形成液晶區域的同時，形成複數個配向方向的區域，而確保寬廣的廣視角的技術。於專利文獻1有揭示使用第1及第2的配向控制結構體(狹縫)而形成液晶區域的技術。
於專利文獻2有揭示使用光配向而形成4個液晶區域的技術。此專利文獻有揭示為了要確保寬廣的廣視角，需要與在各自區域之嚴密的傾斜角(89度)控制相關的複數次的配向處理，與各自相差90°的配向軸。
於專利文獻3及專利文獻4有揭示使用彩色濾光片基板方面的透明導電膜(透明電極、顯示電極或第3電極)與陣列基板方面的第1及第2電極並藉由側向電場而控制垂直配向的液晶之技術。在專利文獻3係使用負的介電常數各向異性的液晶，在專利文獻4則記載有正的介電常數各向異性的液晶。另外，負的介電常數各向異性的液晶之記載則未見於專利文獻4。
通常VA形式或TN形式等之液晶顯示裝置的基本構成係利用在電氣上連接於具備共通電極之彩色濾光片基板、驅動液晶的複數畫素電極(例如經製成TFT元件並形成梳齒形狀圖案狀的透明電極)與陣列基板，將液晶夾住的構成。在此構成係在彩色濾光片上之共通電極與形成於陣列基板方面之畫素電極之間施加驅動電壓而驅動液晶。作為畫素電極或彩色濾光片表面的共通電極之透明導電膜，通常係使用、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IGZO(Indium Garium Zinc Oxide)等導電性的金屬氧化物的薄膜。
於專利文獻5有揭示在例如黑色矩陣與著色畫素上形成透明導電膜並進一步積層保護膜之技術作為揭示藍色畫素‧綠色畫素‧紅色畫素及黑色矩陣等彩色濾光片之技術。又，於專利文獻6有記載將黑色矩陣的剖面形成平台形狀的技術。又，於上述之專利文獻3(例如圖7、圖9)有記載使用複數條紋電極與正的介電常數各向異性的技術及在透明電極(透明導電膜)上形成彩色濾光片的技術。此外，於專利文獻7有揭示在導電膜上形成透明濾色器(彩色濾光片)的技術。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1　日本專利第3957430號公報
專利文獻2　日本特開2008-181139號公報
專利文獻3　日本專利第2859093號公報
專利文獻4　日本專利第4364332號公報
專利文獻5　日本特開平10-39128號公報
專利文獻6　日本專利第3228139號公報
專利文獻7　日本特開平5-26161號公報
如上所述，在垂直配向的液晶顯示裝置方面，為了要確保寬廣的廣視角，藉由稱作狹縫的配向控制結構體而形成液晶的區域(MVA技術)。在液晶具有負的介電常數各向異性的情形下，具體而言，位於在彩色濾光片等上形成之兩個樹脂製的狹縫間的液晶，當施加驅動電壓時，例如在平面視角將會朝著垂直於此狹縫的方向傾倒而在基板面上水平地排列。然而，兩個狹縫間的中央的液晶，不論電壓施加與否，未固定有唯一的傾倒方向，有時會採取擴散配向或彎曲配向。如此的液晶的配向無序與在液晶顯示的粗糙度或顯示不均相關。又，在MVA形式的情形下，亦包含上述問題，且難以利用驅動電壓來細微地控制液晶傾倒量，中間調顯示上有缺點。尤其驅動電壓與顯示(反應時間)之線性低，在低驅動電壓之中間調顯示上有缺點。
為了要解決如此的問題，如專利文獻3或專利文獻4所示，使用第1、第2與第3電極並利用側向電場而控制液晶配向的手法乃極為有效。藉由側向電場，可設定液晶傾倒的方向。又，藉由側向電場，液晶傾倒量的控制變為容易，而在中間調顯示展現出龐大的效果。
然而，即使是此等技術，液晶的向錯(disclination)解決方案仍不充分。所謂向錯，係意料外之液晶的配向無序或未配向而導致在畫素(畫素係液晶顯示的最小單位，與本發明中表記之矩形畫素同義)內產生不同的光穿透率的區域的問題。
在專利文獻3中，為了將畫素中央的向錯固定化，而在對向電極(第3電極)的畫素中央有設置無透明導電膜的配向控制窗。然而，並未揭示畫素周邊的向錯之改善對策。又，雖可將畫素中央的向錯固定化，但亦未教示對於向錯的最小化的策略。此外，亦未記載關於液晶的反應性的改善技術。
在專利文獻2中有教示為了要確保寬廣的廣視角，必須將液晶的傾斜角嚴密地控制於89度與配向處理4次。
在專利文獻4中，在透明導電膜(透明電極)上積層介電質層的部分，可增長側向電場的效果而較佳。然而，如專利文獻4的圖7所示，即使在電壓施加後，仍會在畫素中央及畫素末端部分殘留垂直配向的液晶，會與有穿透率或孔徑比之降低相關的問題。又，當使用正的介電常數各向異性的液晶時(負的介電常數各向異性的液晶，在專利文獻4的記載‧實施例中並未揭示)，由於畫素中央部位的向錯，故難以提升穿透率。因此，在半穿透型液晶顯示裝置方面為難以採用的技術。
本發明鑑於有如以上的情事，將提供一種減輕向錯、明亮且反應性良好、適於利用側向電場的液晶的驅動之液晶顯示裝置用基板及具備其之液晶顯示裝置作為目的。
根據本發明的第1態樣，於在透明基板上形成黑色矩陣、透明導電膜及樹脂層而成的液晶顯示裝置用電極基板之中，前述黑色矩陣由將遮光性顏料分散於樹脂中的遮光層構成，且具有複數開口部，前述樹脂層形成於具備前述黑色矩陣及透明導電膜的透明基板上，凸部形成於前述黑色矩陣的上方，凹部形成於通過前述黑色矩陣的開口部中心的區域，而提供液晶顯示裝置用基板。
根據本發明的第2態樣，提供一種液晶顯示裝置用基板，其具備：透明基板、形成於此透明基板上之包含將遮光性顏料分散於樹脂之遮光層，且具有複數開口部的黑色矩陣、形成於具備前述黑色矩陣之透明基板上的透明導電膜、藉由前述複數開口部而形成經區分之畫素區域之前述透明導電膜上的複數色著色畫素。
根據本發明的第3態樣，提供一種液晶顯示裝置，其具備：與上述第1或第2態樣相關之液晶顯示裝置用基板、對向於此液晶顯示裝置用基板而配置且將驅動液晶的元件配設為矩陣形的陣列基板、容納於前述液晶顯示裝置用基板及陣列基板之間的液晶。
根據本發明的第4態樣，提供一種彩色濾光片基板與液晶顯示裝置，其中該彩色濾光片基板在透明基板上具有黑色矩陣(具有複數個矩形開口部)、透明導電膜、複數個著色畫素及樹脂層；該液晶顯示裝置係與將驅動液晶的元件配設成矩陣形之陣列基板對向，並透過液晶貼合而成的液晶顯示裝置之中，將前述樹脂層直接或間接地配設於透明導電膜上的同時，凹部形成於由該樹脂層表面突出之凸部及通過前述黑色矩陣的矩形開口部中心的區域，前述陣列基板在各自可視區域中具備包含透明的導電性金屬氧化物之梳齒狀的第1電極及梳齒狀的第2電極，前述第2電極透過絶緣層而配設於前述第1電極之下，前述第2電極朝著液晶傾倒的方向由前述第1電極的末端部分突出。
根據本發明，提供一種液晶顯示裝置用基板及具備其之液晶顯示裝置，其減輕向錯、明亮且反應性良好、適於利用側向電場之液晶的驅動。
 [用以實施發明的形態]
以下，針對本發明的實施形態進行說明。
本發明的第1實施形態係以下述的液晶顯示裝置為前提：使在表面上經形成樹脂層之含或不含彩色濾光片之第1基板與經形成TFT等之液晶驅動元件之第2基板相面對，並以液晶層夾在其間的形式進行貼合而成。又，本發明的第1實施形態係使用下列技術：另外在第1基板上配設第3電極之透明導電膜，並活用在包含畫素電極之第1電極及與此第1電極電位不同的第2電極之電極構成中所產生的側向電場。
此外，本發明者們發現在第1基板上配設樹脂層以被覆黑色矩陣，並在黑色矩陣的上方設置比樹脂層的面更加突出之凸部與在通過黑色矩陣的開口部中心的區域上設置凹部，可將此等利用於液晶的配向控制，而提案將此想法加上第3電極(透明導電膜)的構成之新穎的技術。凸部係藉由黑色矩陣與樹脂層的重疊部而構成，並將在此凸部中的傾斜部上之液晶配向利用於驅動電壓施加時的液晶傾倒。
凹部亦相同，係將在樹脂層的肩形部(肩的部分)上的液晶配向利用於液晶傾倒。關於液晶的動作係於之後的實施例進行詳述。凸部的高度係自0.5μm至2μm為較佳的範圍。當為0.4μm以下的高度時，作為電壓施加時之「液晶傾倒的觸發器」的效果會不足，倘若其高度超過2μm，則在液晶胞製造時的液晶的流動方面有時會產生障礙。
黑色矩陣的傾斜部亦可帶有圓形的形狀，而在顯示區域中的黑色矩陣的剖面形狀則可例示半月狀、梯形、三角形等。只要上述之凸部的高度超過0.5μm，黑色矩陣的自基板面起算的傾斜角度不特別規定亦可。除了孔徑比(作為矩形畫素的穿透率)以外，亦可為2°或3°等之低傾斜角度，只要不是倒錐形(頂邊大的逆向梯形形狀)即可。然而，由於孔徑比的限制，在實際效力上，較佳係自30°至80°之範圍的傾斜。
本發明的第2實施形態係以下述的垂直配向液晶顯示裝置為前提：將初始配向為垂直配向的液晶作為對象，使彩色濾光片基板與經形成TFT等之液晶驅動元件的陣列基板相面對，並以垂直配向用的液晶層間夾在其間的形式進行貼合而成。又，本發明的第2實施形態係使用下列技術：在彩色濾光片基板上再另外配設第3電極之透明導電膜以被覆黑色矩陣，並活用包含畫素電極之第1電極與此第1電極電位不同的第2電極之電極構成中所產生的側向電場。
此外，本發明者們發現在黑色矩陣的上方設置比著色畫素之面更加突出的凸部與在通過著色畫素的中央的區域設置凹部，而可將此等利用於液晶的配向控制，並提案此想法加上第3電極(透明導電膜)的構成之新穎的技術。凸部係藉由不同的2色的著色畫素之重疊部而構成，將在此凸部之中的傾斜部之液晶配向利用於驅動電壓施加時的液晶傾倒。
於此，針對本說明書之中的技術用語進行簡單的說明。
所謂黑色矩陣，係為了使液晶顯示的對比提升，而配設於顯示的最小單位之畫素的周圍、或畫素的兩邊之遮光性的圖案。遮光層係在透明樹脂中使遮光性的顏料分散的塗膜，通常會被賦予感光性，且係藉由利用包含曝光.顯影之光蝕刻的手法進行圖案形成而製得之遮光性的塗膜。
矩形畫素係意指黑色矩陣的開口部，與上述畫素同義。著色層係將後述之有機顏料分散於透明樹脂之塗膜，以光蝕刻的手法在矩形畫素上將此形成圖案，並將其稱為著色畫素。
又，可適用於第1實施形態的液晶係初始配向(無施加驅動電壓之時)為垂直配向或平行配向的液晶，可適用於第2實施形態的液晶係初始配向(無施加驅動電壓之時)為垂直配向的液晶。液晶的介電常數各向異性可為正亦可為負。另外，當負的介電常數各向異性的液晶應用於本實施形態時，可省略用以傾斜角設定的配向膜之配向處理。換言之，在第1及第2實施形態中使用之配向膜可僅進行塗布形成後的熱處理，可省略摩擦配向或光配向等。由於第1及第2實施形態可提升矩形畫素的中央的穿透率，故相較於色純度會更重視明亮度，例如可將適當的彩色濾光片基板提供給半穿透型液晶顯示裝置。
與第1及第2實施形態相關之液晶顯示裝置的陣列基板側之第1電極、第2電極的材料可使用上述之ITO等之導電性的金屬氧化物薄膜。或可採用導電性比金屬氧化物薄膜更高的金屬薄膜。此外，在反射型或半穿透型的液晶顯示裝置的情形，在第1電極、第2電極上均可使用鋁、鋁合金的薄膜。
第1及第2實施形態之中，著色層的比介電常數雖為相對上重要的特性，但由於其係且藉由對於添加作為著色劑之有機顏料的透明樹脂的比率而在大致一個定義上被決定，故難以大幅地調整比介電常數。換言之，著色層中的有機顏料的種類或含量係由作為液晶顯示裝置所需的色純度而被設定，藉此，著色層的比介電常數亦大致上被決定。另外，藉由使有機顏料的比率變高並將著色層薄膜化，而可使比介電常數成為4以上。又，藉由使用高折射率材料作為透明樹脂，而可若干提升比介電常數。
在與使用之液晶的胞間隙(液晶層的厚度)的關係上，只要將著色層及樹脂層的厚度最適化即可。在必要的電性之觀點上，例如當著色層及樹脂層的厚度變薄時，可使液晶層的厚度變厚。當前者的膜厚為厚時，對應於此，可使液晶層的厚度變薄。
第1電極與第2電極係如後述般藉由絶緣層而在厚度方向上被電絶緣。著色層、樹脂層及絶緣層的厚度可藉由液晶層的厚度、介電常數、施加電壓、驅動條件而調整。當使絶緣層為SiNx(氮化矽)時，此絶緣層之實用上的膜厚的範圍係自0.1μm至0.5μm。第1電極與第2電極的膜厚方向的位置可為相反位置。又，由於在與本實施形態相關之液晶顯示裝置中可更有效地活用側向電場，故可藉由朝包含液晶層或透明樹脂層的膜厚方向擴展驅動電壓施加時的電力線所及範圍，而提升穿透率。
針對在與本實施形態相關之液晶顯示裝置用基板上積層透明導電膜以被覆黑色矩陣的構成之中的作用，又通過黑色矩陣上的樹脂層或著色層的重疊部或畫素部的中央部位的區域之凹部的作用，於以下進行說明。
第1圖係與本發明的第1實施形態相關之垂直配向液晶顯示裝置的模式剖面圖。此液晶顯示裝置具有以夾住液晶17的形式來貼合基板11與陣列基板21而成的構成。基板11係藉由在透明基板1a上依序形成黑色矩陣2、透明導電膜之第3電極3及樹脂層18而構成。在陣列基板21方面，在透明基板1b上形成第1電極4及第2電極5。省略保護層或配向膜及偏光板、相位差板等之圖示。
第2圖係在第1圖的平面視角上，將矩形開口部的1/2部分擴大而顯示的剖面圖。另外，偏光板係作為正交偏光鏡而製成常態黑的液晶顯示裝置。就偏光板而言，例如可使用藉由將含碘之聚乙烯醇系有機高分子延伸而製得之在延伸方向上具有吸收軸者。第2圖係表示：在對經設置於基板11上的透明導電膜之第3電極3及經設置於陣列基板21上之第1電極4、第2電極5未施加電壓之狀態下的垂直配向的液晶17之中的液晶分子17a、17b、17c、17d的配向狀態。
矩形開口部(1/2畫素)的中央部位的液晶雖垂直於畫素面地被配向，凹部23之肩形部分18a的液晶分子17a、凸部24之肩形部分18b的液晶分子17b、17c係稍微傾斜地配向。倘若在此傾斜的配向狀態下施加液晶驅動的電壓，則液晶分子17a、17b、17c會朝箭號A的方向傾倒。藉由形成凹部23及凸部24，不需實施摩擦等之配向處理，在實質上液晶分子17a、17b、17c亦會被賦予傾斜。
在本實施形態中，介電常數各向異性為負的液晶與為正的液晶的兩者均可使用。例如可使用在室溫附近雙折射率為0.1左右之向列液晶作為介電常數各向異性為負的液晶。由於介電常數各向異性為正的液晶的選擇範 圍廣，故可適用各種的液晶材料。液晶層的厚度並無須特別限定，在本實施形態中可實際上有效地使用的液晶層之△nd，為大約自300nm至500nm的範圍。
在以下詳述之本發明的實施例中，可使用在分子結構內具有氟原子的液晶材料(以下記述為氟系液晶)作為垂直配向的液晶材料。當液晶驅動的電壓施加時，因在第1電極與第2電極的突出部實質上發生了強電場，故可使用比用於先前的垂直配向之液晶材料為更低介電常數(介電常數各向異性小)的液晶材料來驅動液晶。通常介電常數各向異性小的液晶材料，其黏度低，當施加相同程度的電場強度時，可獲得高速反應。又，在氟系液晶方面，因介電常數低，故離子性雜質的混入亦少，雜質所導致之電壓保持率降低等之性能的劣化亦小，且不易產生顯示不均。就省略了圖示之配向膜而言，例如可將聚醯亞胺系有機高分子膜加熱使膜硬化而使用。又，亦可以貼合於偏光板的形式，使用1至3片的相位差板。
另外，本實施形態之中，在介電常數各向異性為負的液晶的情形，液晶傾倒的動作係意指初始配向為垂直之液晶當驅動電壓施加時朝水平方向傾倒下去的動作，或在介電常數各向異性為正的液晶的情形，初始配向為水平之液晶當驅動電壓施加時朝垂直方向站立起來的動作。
第3圖係說明剛施加驅動電壓後的開始傾倒之液晶的動作之圖。即，伴隨著電壓施加，首先，液晶分子17a、17b、17c開始傾倒，接著此等液晶分子周邊的液晶分子傾倒下去。由於凹部23及凸部24的介電質之透明樹脂層薄或不存在，故與畫素中央部分不同，施加之驅動電壓易於傳播至液晶分子，而成為液晶傾倒之動作的觸發器。另外，在第3圖中雖未圖示，但在畫素的相反側之1/2畫素方面，液晶傾倒的方向為相反方向。此為僅以驅動電壓的大小即可實施在中間調顯示中之光學補償，可如同MVA液晶，不需形成4個複數區域即可確保寬廣的廣視角。在中間調(例如液晶分子各自為傾斜的狀態)方面，與第3圖的1/2畫素相反側的1/2畫素成為具相反方向的傾斜斜率之液晶配向，並以相對於此等之1/2畫素進行視角擴大。
第4圖係表示驅動電壓施加後之白顯示時的液晶分子的配向狀態之圖。如第4圖所示般，液晶分子係大致平行於基板面地配向。
接下來，針對使用介電常數各向異性為正的液晶之液晶顯示裝置中的液晶分子的動作進行說明。
第5圖係表示未對透明導電膜之第3電極3、第1電極4及第2電極5施加電壓的狀態之中的水平配向的液晶之液晶分子17a、17b、17c、17d的配向狀態。畫素(1/2畫素)的中央部位的液晶雖垂直於畫素面地配向，但凸部24及凹部23的各個肩形部18b、18a部分的液晶分子係稍微傾斜地配向。倘若在此傾斜的配向狀態下， 施加液晶驅動的電壓，如第6圖所示般，則液晶分子17a、17b、17c會朝箭號的方向傾倒。
第6圖係說明剛施加驅動電壓後，開始傾倒的液晶的動作之模式剖面圖。伴隨電壓施加，首先，液晶分子17a、17b、17c朝縱方向開始站立，接著此等液晶分子周邊的液晶分子站立起來。由於凸部24及凹部23的介電質之透明樹脂層薄或不存在，故與畫素中央部分不同，施加之驅動電壓易於傳播至液晶分子，而成為液晶傾倒之動作的觸發器。另外，在第6圖中雖未圖示，但在畫素之反對側的1/2畫素方面，液晶傾倒的方向為相反方向。
第7圖係驅動電壓施加後，白顯示時的液晶分子的配向狀態，液晶分子係大致垂直於基板面地配向。
以上針對靠近基板11側的液晶分子的舉動進行了說明，而在與本發明的其他實施形態相關之液晶顯示裝置方面，在陣列基板21側，液晶分子亦可朝與上述基板11側相同之方向傾倒。以下，針對那樣的例子，說明使用介電常數各向異性為負的液晶的情形。
在第8圖所示之液晶顯示裝置方面，第1電極被製成梳齒狀電極4a、4b、4c、4d，又相同地第2電極亦被製成梳齒狀電極5a、5b、5c、5d。在第1電極4a、4b、4c、4d附近之液晶分子27a、27b、27c、27d係垂直地配向。
在第8圖所示之液晶顯示裝置之中，第2電極5a、5b、5c、5d，其末端部分被配置在將液晶27a推倒的方向之由畫素朝向黑色矩陣2的方向上，以使其由第1電極4a、4b、4c、4d的末端部分突出。突出量28可在使用之液晶材料或驅動電壓、液晶胞厚度等之維度上進行各種調整。突出量28即使為自1μm至5μm的微小量亦足夠。
第1電極4a、4b、4c、4d與第2電極5a、5b、5c、5d的重疊部分的寬度係以29表示。另外，省略配向膜的圖示。重疊部分的寬度可適當調整。
第9圖係將剛施加驅動液晶的電壓後的液晶分子27a、27b、27c、27d的動作與電力線30a、30b、30c、30d合併表示。藉由電壓施加，液晶分子27a、27b、27c、27d開始朝電力線的方向A傾倒。由於此液晶分子的傾倒的方向與第3圖所示之液晶分子17a、17b、17c傾倒的方向為相同方向，故圖示之畫素的液晶分子會在瞬間朝相同方向傾倒，而可大幅提升液晶的反應性。
另外，為了要便於設定第2電極5a、5b、5c、5d之由第1電極4a、4b、4c、4d的末端部分突出的部分上的液晶分子的傾倒方向，可進行：使第1電極的末端部分成為錐形、使第1電極的層厚變厚、蝕刻第1電極下的絶緣層的一部分而使第2電極上的絶緣層的厚度變薄等。藉此可賦予液晶分子若干的傾斜，即使為低電壓亦容易傾倒。
第9圖所圖示畫素的1/2畫素，剩餘的1/2畫素之中的第2電極的突出的方向宜為相對於第9圖的1/2畫素為點對稱或線對稱並為反方向。梳齒狀電極的圖案在平面視角上可為V字形或非常傾斜的形狀。或亦可為在1/4畫素單位中方向旋轉90°之梳齒狀圖案。由畫素中心觀之，此等電極圖案宜為點對稱或線對稱。
在縱長的矩形畫素的情形，凹部23的平面視角形狀較佳雖為以將矩形畫素一分為二的形式，在通過中心的區域設置成直線形，但亦可藉由第1電極或第2電極的梳齒圖案形狀，由矩形畫素的中心延伸而形成十字形或X字形的形狀。當凹部形成十字形或X字形時，相對於第1電極，第2電極的突出部宜配設在矩形畫素的4邊(黑色矩陣)方向。由矩形畫素中心來看，第1電極或第2電極的梳齒圖案宜為點對稱或線對稱。藉由分割畫素並驅動液晶，而可徹底地進行光學補償，且可獲得視角廣、無論由何角度觀之亦無變色之垂直配向液晶顯示裝置。
另外，雖對第1電極施加驅動液晶的電壓，但可使第2電極、第3電極為共通(common)的電位。可利用第8圖所示之第1電極與第2電極的重疊部分29作為輔助容量。
以上，在第1圖～第9圖所示之實施形態中，基板11上雖未設置彩色濾光片，但可形成彩色濾光片而作為彩色濾光片基板。此時，彩色濾光片係形成於透明導電膜3與樹脂層18之間。另外，構成彩色濾光片的著色畫素並不限於紅色畫素、綠色畫素、藍色畫素之3色，可對其添加黃色畫素等之補色的畫素或白色畫素(透明畫素)。
第10圖係與本發明的第2實施形態相關之垂直配向液晶顯示裝置的模式剖面圖。此液晶顯示裝置係具有以夾住液晶17的形式貼合彩色濾光片基板(以下簡稱為彩色濾光片基板)11與陣列基板21之構成。彩色濾光片基板11係藉由在透明基板1a上依序形成黑色矩陣2、透明導電膜之第3電極3、綠色畫素14、紅色畫素15及藍色畫素16而構成。在陣列基板21方面，係在透明基板1b上形成第1電極4及第2電極5。省略保護層或配向膜及偏光板、相位差板等之圖示。
第11圖係將在第10圖的平面視角上為矩形畫素之綠色畫素14的1/2部分擴大而表示的剖面圖。另外，偏光板係作為正交偏光鏡而製成常態黑的液晶顯示裝置。第11圖係表示在未對為設置於彩色濾光片基板的透明導電膜之第3電極3及設置於陣列基板21的第1電極4、第2電極5施加電壓的狀態下之垂直配向的液晶17之中的液晶分子17a、17b、17c、17d的配向狀態。
綠色畫素14(1/2畫素)的中央部位的液晶雖垂直於綠色畫素面地被配向，但凹部23之肩形部14a的液晶分子17a、凸部24之肩形部分14b的液晶分子17b、17c係稍微傾斜地配向。倘若在此傾斜的配向狀態下施加液晶驅動的電壓，則液晶分子17a、17b、17c會朝箭號A 的方向傾倒。藉由形成凹部23及凸部24，不需實施摩擦等之配向處理，在實質上液晶分子17a、17b、17c亦會被賦予傾斜。
另外，關於電壓的施加所導致的液晶分子的動作，係示於第12圖及第13圖，其動作與第3圖及第4圖相同。
又，以上針對靠近基板11側之液晶分子的舉動進行了說明，而在陣列基板21側，液晶分子亦可朝與上述基板11側相同的方向傾倒。針對那樣的例子，於第14圖及第15圖表示使用介電常數各向異性為負的液晶的情形，該情形的液晶分子的動作係與第8圖及第9圖相同。
又，藉由利用例如氧化物半導體來形成主動元件之TFT，而可提升畫素的孔徑比。就氧化物半導體的代表例而言，可列舉被稱為IGZO之銦、鎵及鋅的複合氧化物。
以下針對可使用於與本實施形態相關之液晶顯示裝置用基板之透明樹脂及有機顏料等舉例說明。
(透明樹脂)
使用於形成遮光層、著色層、樹脂層的感光性著色組成物，除了顏料分散體以外，還進一步含有多官能單體、感光性樹脂至非感光性樹脂、聚合起始劑、溶劑等。將感光性樹脂及非感光性樹脂等、可使用於本實施形態之高透明性的有機樹脂總稱而稱為透明樹脂。
透明樹脂中係含有熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂及感光性樹脂。就熱塑性樹脂而言，例如可列舉丁縮醛樹脂、苯乙烯一順丁烯二酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚胺甲酸酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺樹脂等。又，就熱硬化性樹脂而言，例如可列舉環氧樹脂、苯并胍胺樹脂、松香改質順丁烯二酸樹脂、松香改質反丁烯二酸樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、酚樹脂等。熱硬化性樹脂可使用三聚氰胺樹脂與含有異氰酸基的化合物進行反應而成者。
(鹼可溶性樹脂)
在使用於本實施形態之遮光層、光散射層、著色層、透明樹脂層、胞間隙控制層的形成上，較佳係使用可藉由光蝕刻而形成圖案的感光性樹脂組成物。此等之透明樹脂宜為經賦予鹼可溶性的樹脂。就鹼可溶性樹脂而言，只要是包含羧基或羥基的樹脂，並無特別限定。例如可列舉環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛清漆系樹脂、聚乙烯酚系樹脂、丙烯酸系樹脂、含羧基之環氧樹脂、含羧基之胺基甲酸酯樹脂等。其中較佳係環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛清漆系樹脂、丙烯酸系樹脂，特佳係環氧丙烯酸酯系樹脂或酚醛清漆系樹脂。
(丙烯酸樹脂)
就可被本實施形態採用之透明樹脂的代表而言，可舉例說明以下的丙烯酸系樹脂。
丙烯酸系樹脂，就單體而言，例如可列舉使用(甲基)丙烯酸；甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等之(甲基)丙烯酸烷酯；(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯等含羥基之(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯等含醚基之(甲基)丙烯酸酯；及(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯等之脂環式(甲基)丙烯酸酯等而製得之聚合物。
另外，以上列舉之單體可單獨使用或併用兩種以上而使用。此外，亦可為此等單體與可共聚之苯乙烯、環己基順丁烯二醯亞胺及苯基順丁烯二醯亞胺等之化合物的共聚物。
又，例如即使藉由將具有(甲基)丙烯酸等之乙烯性不飽和基的羧酸共聚，使製得之共聚物與含有甲基丙烯酸環氧丙酯等之環氧基及不飽和雙鍵的化合物進行反應或、在含甲基丙烯酸環氧丙酯等之環氧基之(甲基)丙烯酸酯的聚合物、或其與其他的(甲基)丙烯酸酯的共聚物上加成含(甲基)丙烯酸等之羧酸的化合物，亦可製得具感光性的樹脂。
此外，例如即使對甲基丙烯酸羥乙酯等之單體的具有羥基的聚合物，藉由使甲基丙烯醯氧基異氰酸乙酯等之具有異氰酸基及乙烯性不飽和基的化合物與其發生反應，亦可製得具有感光性的樹脂。
又，如上所述，使複數的具有羥基之甲基丙烯酸羥乙酯等之共聚物與多元酸酐進行反應，而將羧基導入共聚物，可製得具有羧基的樹脂。具有羧基的樹脂之製造方法並非僅限於此方法。
就使用於上述的反應之酸酐的例子而言，例如可列舉丙二酸酐、丁二酸酐、順丁烯二酸酐、伊康酸酐、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐及偏苯三酸酐等。
上述之丙烯酸系樹脂的固體含量酸價較佳係20～180mgKOH/g。當酸價較20mgKOH/g小時，感光性樹脂組成物的顯影速度過慢，顯影所需時間變多，會有生產性變差的傾向。又，當固體含量酸價較180mgKOH/g大時，相反地顯影速度過快，會有產生在顯影後的圖案分離或圖案缺口之缺陷的傾向。
此外，當上述丙烯酸系樹脂具有感光性時，此丙烯酸樹脂的雙鍵當量較佳係100以上，更佳係100～2000，最佳係100～1000。當雙鍵當量超過2000時，有時會無法獲得充分的光硬化性。
(光聚合性單體)
就光聚合性單體的例子而言，可列舉(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三環癸烯酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸環氧酯等之各種丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯醯胺、N-羥基甲基(甲基)丙烯醯胺、丙烯腈等。
又，較佳係使用使具有羥基的甲基丙烯酸酯與多官能異氰酸酯進行反應而製得之具有(甲基)丙烯醯基的多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯。另外，具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯的組合為任意，並無特別限定。又，可單獨使用1種多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯，亦可組合兩種以上使用。
(光聚合起始劑)
就光聚合起始劑而言，可列舉4-苯氧基二氯苯乙酮、4-第三丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉苯基)-丁烷-1-酮等之苯乙酮系化合物；苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻異丙基醚、苄基二甲基縮酮等之苯偶姻系化合物；二苯基酮、苯甲酸苯甲醯酯、苯甲酸苯甲醯甲酯、4-苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙烯醯化二苯基酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚等之二苯基酮系化合物；氧硫、2-氯氧硫、2-甲基氧硫、異丙基氧硫、2,4-二異丙基氧硫等之氧硫系化合物；2,4,6-三氯-s-三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(p-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-向日葵基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三、2-(萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基-萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-三氯甲基-(向日葵基)-6-三、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三等之三系化合物；1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯基肟)]、O-(乙醯基)-N-(1-苯基-2-側氧-2-(4’-甲氧基-萘基)亞乙基)羥基胺等之肟酯系化合物；雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦等之膦系化合物；9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌等之醌系化合物；硼酸酯系化合物；咔唑系化合物；咪唑系化合物；二茂鈦系化合物等。肟衍生物類(肟系化合物)對感度提升有效。此等可單獨1種或組合兩種以上使用。
(增感劑)
將光聚合起始劑與增感劑併用係較佳。就增感劑而言，亦可併用α-醯氧基酯、氧化醯基膦、乙醛酸甲基苯酯、苄基-9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4’-二乙基異二苯鄰苯二甲內酯、3,3’,4,4’-四(第三丁基過氧羰基)二苯基酮、4,4’-二乙基胺基二苯基酮等之化合物。
相對於光聚合起始劑100質量份，增感劑可含有自0.1質量份至60質量份的量。
(乙烯性不飽和化合物)
上述之光聚合起始劑與乙烯性不飽和化合物同時使用係較佳。乙烯性不飽和化合物係意指在分子內具有1個以上乙烯性不飽和鍵的化合物。尤其從聚合性、交聯性及可擴大伴隨其之曝光部與非曝光部的顯影液溶解性的差異等之點來看，較佳係在分子內具有兩個以上乙烯性不飽和鍵的化合物。又，特佳係該不飽和鍵係來自於(甲基)丙烯醯氧基之(甲基)丙烯酸酯化合物。
就在分子內具有1個以上乙烯性不飽和鍵的化合物而言，例如可列舉(甲基)丙烯酸、丁烯酸、異丁烯酸、順丁烯二酸、伊康酸、甲基順丁烯二酸等之不飽和羧酸及其烷基酯；(甲基)丙烯腈；(甲基)丙烯醯胺；苯乙烯等。就在分子內具有兩個以上乙烯性不飽和鍵的化合物而言，代表上例如可列舉不飽和羧酸與多元羥基化合物之酯類、含(甲基)丙烯醯氧基的磷酸酯類、羥基(甲基)丙烯酸酯化合物與聚異氰酸酯化合物之胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯類及(甲基)丙烯酸或羥基(甲基)丙烯酸酯化合物與聚環氧化合物之(甲基)丙烯酸環氧酯類等。
上述光聚合性起始劑、增感劑及乙烯性不飽和化合物可添加至使用於後述之相位差層的形成之包含聚合性液晶化合物的組成物。
(多官能硫醇)
感光性著色組成物中可含有發揮作為鏈轉移劑之功能的多官能硫醇。多官能硫醇只要是具有兩個以上硫醇基的化合物即可，例如可列舉己烷二硫醇、癸烷二硫醇、1,4-丁二醇雙硫代丙酸酯、1,4-丁二醇雙硫代乙二醇酯、乙二醇雙硫代乙二醇酯、乙二醇雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參硫代乙二醇酯、三羥甲基丙烷參硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇肆硫代乙二醇酯、新戊四醇肆硫代丙酸酯、三巰基丙酸參(2-羥乙基)異三聚氰酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基-s-三、2-(N,N-二丁基胺基)-4,6-二巰基-s-三等。
此等之多官能硫醇可使用1種或混合兩種以上使用。在感光性著色組成物中，相對於顏料100質量份，多官能硫醇可較佳使用0.2～150質量份，更佳使用0.2～100質量份的量。
(儲存安定劑)
為了要將組成物的隨時間變化黏度安定化，感光性著色組成物中可含有儲存安定劑。就儲存安定劑而言，例如可列舉苄基三甲基氯化銨、二乙基羥基胺等之4級氯化銨、乳酸、草酸等之有機酸及其甲基醚、第三丁基鄰苯二酚、三乙基膦、三苯基膦等之有機膦、亞磷酸鹽等。相對於感光性著色組成物中的顏料100質量份，儲存安定劑可含有自0.1質量份至10質量份的量。
(密合提升劑)
為了要提高與基板的密合性，感光性著色組成物中亦可含有矽烷偶合劑等之密合提升劑。就矽烷偶合劑而言，可列舉乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等之乙烯基矽烷類、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等之(甲基)丙烯醯基矽烷類；β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等之環氧矽烷類；N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷等之胺基矽烷類；γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷等之硫矽烷類等。相對於顏料100質量份，感光性著色組成物中可含有矽烷偶合劑自0.01質量份至100質量份。
(溶劑)
為了能均勻地塗布於基板上，感光性著色組成物中調配有水或有機溶劑等之溶劑。又，當使用於本實施形態的組成物為彩色濾光片的著色層時，溶劑亦具有使顏料均勻地分散的功能。就溶劑而言，例如可列舉環己酮、乙基乙酸乙氧乙酯、丁基乙酸乙氧乙酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基溶纖素、甲基正戊基酮、丙二醇單甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、異丁酮、石油系溶劑等，此等可單獨使用或混合使用。相對於顏料100質量份，著色組成物中可含有溶劑自800質量份至4000質量份，較佳係自1000質量份至2500質量份。
(有機顏料)
就紅色顏料而言，例如可使用C.I. Pigment Red 7、9、14、41、48：1、48：2、48：3、48：4、81：1、81：2、81：3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272、279等。
就黃色顏料而言，例如可列舉C.I. Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35：1、36、36：1、37、37：1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等。
就藍色顏料而言，例如可使用C.I. Pigment Blue 15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64、80等，此等之中較佳係C.I. Pigment Blue 15：6。
就紫色顏料而言，例如可使用C.I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等，此等之中較佳係C.I. Pigment Violet 23。
就綠色顏料而言，例如可使用C.I. Pigment Green 1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等，此等之中較佳係C.I. Pigment Green 58。
以下C.I. Pigment的顏料種類的記載之中，有時僅省略為PB(Pigment Blue)、PV(Pigment Violet)、PR(Pigment Red)、PY(Pigment Yellow)、PG(Pigment Green)等而記載。
(遮光層的色材)
包含於遮光層或黑色矩陣之遮光性的色材係藉由在可見光波長區域具有吸收而表現遮光功能的色材。關於本實施形態中的遮光性的色材，例如可列舉有機顏料、無機顏料、染料等。就無機顏料而言，例如可列舉碳黑、氧化鈦等。就染料而言，例如可列舉偶氮系染料、蒽醌系染料、萘酞青系染料、對醌亞銨(quinonimine)系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。關於有機顏料，可採用前述之有機顏料。另外，遮光性成分可使用1種，亦可以任意的組合及比率而併用兩種以上。又，可進行來自於此等色材的表面的樹脂被覆所造成之高體積電阻化，反之亦可進行將相對於樹脂母材之色材的含有比率升高並賦予若干的導電性所造成之低體積電阻化。然而，由於如此的遮光性材料的體積電阻值大約為1×108 ～1×1015 Ω‧cm的範圍，故並非影響透明導電膜的電阻值之等級。遮光層的比介電常數亦可同樣地利用色材的選擇或含有比率而可調整至大約3～11的範圍。
(分散劑‧分散助劑)
倘若使用高分子分散劑作為顏料分散劑，則隨時間變化的分散安定性優良，故較佳。就高分子分散劑而言，例如可列舉胺基甲酸酯系分散劑、聚乙亞胺系分散劑、聚氧乙烯烷基醚系分散劑、聚氧乙二醇二酯系分散劑、山梨醇酐脂肪族酯系分散劑、脂肪族改質聚酯系分散劑等。其中尤以包含含有氮原子的接枝共聚物的分散劑，相對於富含顏料之使用於本實施形態的遮光性感光性樹脂組成物，在顯影性之點上係較佳。
就此等分散劑的具體例子而言，以商品名示之，可列舉EFKA(EFKA CHEMICALS BV(EFKA)公司製)、Disperbik(BYK-Chemie公司製)、DISPARLON(楠本化成公司製)、SOLSPERSE(Lubrizol公司製)、KP(信越化學工業公司製)、Poly-Flow(共榮社化學公司製)等。此等之分散劑可使用1種，亦可以任意的組合及比率併用兩種以上。
就分散助劑而言，例如可使用色素衍生物等。就色素衍生物而言，例如可列舉偶氮系、萘酞青系、喹吖酮系、苯并咪唑酮系、喹啉黃系、異吲哚啉酮系、雙系、蒽醌系、陰丹士林系、苝系、迫位酮系、二酮吡咯並吡咯系、雙系等之衍生物，其中尤以喹啉黃系較佳。
就色素衍生物的取代基而言，例如可列舉磺酸基、磺醯胺基及其4級鹽、鄰苯二甲醯亞胺甲基、二烷基胺基烷基、羥基、羧基、醯胺基等直接或透過烷基、芳基、雜環基等而鍵結於顏料骨架者。此等之中較佳係磺酸基。又，在一個顏料骨架中，此等取代基可複數取代。
就色素衍生物的具體例子而言，可列舉萘酞青的磺酸衍生物、喹啉黃的磺酸衍生物、蒽醌的磺酸衍生物、喹吖酮的磺酸衍生物、二酮吡咯並咯的磺酸衍生物、雙的磺酸衍生物等。
以上的分散助劑及色素衍生物可使用1種，亦可以任意的組合及比率併用兩種以上。
以下針對本發明的各種實施例進行說明。
以下的實施例之中，在與彩色濾光片基板相關之實施例6～9中，著色畫素係使用紅色畫素、綠色畫素、藍色畫素的3色，此著色畫素中亦可添加黃色畫素等之補色的畫素或白色畫素。
實施例1
第16圖所示之基板係如以下般地製造。
(黑色矩陣形成用分散液)
使用珠磨分散機將碳顏料＃47(三菱化學公司製)20質量份、高分子分散劑BYK-182(BYK-Chemie公司製)8.3質量份、銅萘酞青衍生物(東洋油墨製造公司製)1.0質量份及丙二醇單甲基醚乙酸酯71質量份攪拌而製作碳黑分散液。
(黑色矩陣形成用光阻劑)
黑色矩陣形成用光阻劑係使用以下的材料製作而成。
碳黑分散液：顏料＃47(三菱化學公司製)
樹脂：V259-ME(新日鐵化學公司製)(固體含量56.1質量%)
單體：DPHA(日本化藥公司製)
起始劑：OXE-02(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製)
OXE-01(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製)
溶劑：丙二醇單甲基醚乙酸酯
乙基-3-乙氧基丙酸酯
均染劑：BYK-330(BYK-Chemie公司製)
用以下的組成比將以上的材料混合攪拌而製成黑色矩陣形成用光阻劑(固體含量中的顏料濃度：約20%)。
碳黑分散液　3.0質量份
樹脂　1.4質量份
單體　0.3質量份
起始劑　OXE-01　0.67質量份
起始劑　OXE-02　0.17質量份
丙二醇單甲基醚乙酸酯　14質量份
乙基-3-乙氧基丙酸酯　5.0質量份
均染劑　1.5質量份
(黑色矩陣形成條件)
如第16圖所示，將上述光阻劑旋轉塗布於由玻璃構成的透明基板1a上並乾燥，製作膜厚1.9μm的塗膜。在100℃下3分鐘乾燥後，使用有圖案寬度(相當於黑色矩陣的圖線寬度)20.5μm開口之曝光用的光罩作為黑色矩陣，並使用超高壓水銀燈作為光源，對該塗膜進行200mJ/cm2 的照射。
接著用2.5%碳酸鈉水溶液顯影60秒，顯影後詳加水洗，然後乾燥後，在230℃下加熱處理60分鐘使圖案固著，以透明基板1a上形成黑色矩陣2。黑色矩陣2的圖線寬度約20μm，形成於矩形畫素的周圍(4邊)。使自透明基板面起算的圖線末端部分的傾斜角度成為約45度。
(透明導電膜的成膜)
使用濺鍍裝置，形成包含ITO(銦‧錫的金屬氧化物薄膜)之0.14μm膜厚的透明導電膜3(第3電極)以被覆前述之黑色矩陣2的整面。
(樹脂層的形成)
使用鹼可溶性的丙烯酸感光性樹脂塗布液以被覆透明導電膜3，並藉由光蝕刻形成樹脂層18以使膜硬化後的膜厚為1.8μm。就使用的光罩而言，乃使用在矩形畫素的中央部位經設置半色調(穿透率低的半穿透部)的狹縫者，並在平面視角上形成線形的凹部13。使凹部13的深度成為約1μm。
包含形成於黑色矩陣2上的樹脂層18之凸部24的高度H1 約1.1μm。凸部24的傾斜為自透明基板面起算的角度約45度。另外，凸部24的高度H1 為自樹脂層18的平坦部的表面至凸部24的頂端之高度。
另外，與本實施例相關之基板不含彩色濾光片，彩色濾光片係形成於陣列基板側或可適用於場序(將複數色的LED光源使用於背光，藉由分時的光源驅動而在無彩色濾光片下進行彩色顯示的手法)的彩色液晶顯示裝置。
使用於樹脂層18的形成之丙烯酸感光性樹脂塗布液係如下述所示般地合成丙烯酸樹脂，然後加添單體、光起始劑，再進行0.5μm的過濾製得至透明樹脂塗布液。
(丙烯酸樹脂的合成)
將800質量份環己酮置入反應容器中，然後在注入氮氣的同時進行加熱，再將下述單體及熱聚合起始劑的混合物滴下而進行聚合反應。
苯乙烯　55質量份
甲基丙烯酸　65質量份
甲基丙烯酸甲酯　65質量份
苄基甲基丙烯酸酯　60質量份
熱聚合起始劑　15質量份
鏈轉移劑　3質量份
滴下後，在充分地加熱之後，添加用環己酮50質量份將熱聚合起始劑2.0質量份溶解而得的溶液，然後繼續進行反應，製得丙烯酸樹脂的溶液。在此樹脂溶液中添加環己酮調製丙烯酸樹脂溶液以使固體含量成為30質量%，將其作為樹脂溶液(1)。丙烯酸樹脂的重量平均分子量約20,000。
此外，將下述組成的混合物均勻地攪拌混合後，使用直徑1mm的玻璃珠，用砂磨機進行分散2小時，然後用0.5μm的過濾器進行過濾製得透明樹脂塗布液。
樹脂溶液(1)100質量份
多官能聚合性單體
EO改質雙酚A甲基丙烯酸酯(BPE-500：新中村化學公司製)20質量份
光起始劑
(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製「Irgacure 907」)16重量份
環己酮190重量份
實施例2
如下述般地製造第17圖所示的基板。
在本實施例中，使用之黑色矩陣形成用光罩及光阻劑與實施例1相同。
在玻璃基板1a上形成黑色矩陣2後，在包含此黑色矩陣2的玻璃基板1a上塗布鹼可溶型、感光性光阻劑的丙烯酸樹脂以使乾燥後膜厚成為1.2μm的厚度。使用有10μm的開口寬度之光罩僅對感光性矩形畫素中央部位進行曝光，然後進行顯影及膜硬化處理，形成12μm圖線寬度的透明線形圖案22。
接著，與實施例1相同地為之，積層透明導電膜3。
其後，形成樹脂層18，使用於其之光阻劑及其形成方法，係與實施例1相同。但是，就用以形成樹脂層18的光罩而言，與實施例1不同，係使用在矩形畫素中央部位有線形遮光圖案的光罩。
參照第17圖，針對製成之基板進行說明。樹脂層18的膜厚為1.8μm。樹脂層18的凸部24的高度為1μm。包含透明樹脂(丙烯酸樹脂)的線形圖案22形成於矩形畫素的中央部位，有7μm的透明導電膜的開口寬度與約0.6μm的深度之凹部33形成於此線形圖案22上。
另外，可利用含有高濃度的有機顏料之著色層來取代在本實施例使用之丙烯酸樹脂來形成線形圖案。藉由包含顏料濃度高的著色層之線形圖案，可消除線形的光之漏失，且可進行色純度高的顯示。
實施例3
如下所示地製造第18圖所示的基板。
在本實施例中，使用除了黑色矩陣形成用開口圖案之外，在矩形畫素中央部位上進一步有11μm寬度的開口之光罩來取代在實施例1中使用之黑色矩陣形成用光罩。由於藉由使開口寬度變狹窄，而使曝光量驟減，故可在矩形畫素中央形成高度低之線形的遮光圖案32。
其後，與實施例1相同地為之，積層透明導電膜3。
又，使用在矩形畫素中央部位上進一步有12μm寬度的遮光圖案之光罩作為樹脂層18形成用光罩。此外，使用之光阻劑、製造方法係與實施例1相同。
針對使用第18圖而製造之基板進行說明。樹脂層18的膜厚均為1.8μm。樹脂層18的凸部24的高度係1.1μm。來自於遮光層(黑色形成光阻劑)的遮光圖案32形成於矩形畫素的中央部位，有7μm的透明導電膜的開口寬度與約0.6μm的深度之凹部43形成於此遮光圖案32上。
在本實施例中，雖使用1個光罩來形成黑色矩陣與矩形畫素中央的遮光圖案，但亦可將黑色矩陣與遮光圖案分開使用兩個光罩，且用光蝕刻兩次的手法來形成。
實施例4
如下所示地製造第19圖所示之基板。
在玻璃基板1a上形成0.14μm膜厚的透明導電膜3，然後在此透明導電膜3上形成1.9μm膜厚的黑色矩陣2。黑色矩陣形成用光阻劑係使用與實施例1相同者。
接著，為了覆蓋黑色矩陣2及矩形開口部，使用鹼可溶性的丙烯酸感光性樹脂塗布液，形成樹脂層18以使硬膜後的膜厚為1μm。包含經形成於黑色矩陣2上之樹脂層18的凸部24的高度H2 約1μm。凹部53的深度為1μm，並使透明導電膜3在凹部53上露出。
另外，本實施例與相關之基板不含彩色濾光片，彩色濾光片係形成於陣列基板側或可適用於場序(將複數色的LED光源使用於背光，藉由分時的光源驅動而在無彩色濾光片下進行彩色顯示的手法)的彩色液晶顯示裝置。
使用於形成樹脂層18的丙烯酸感光性樹脂塗布液所選用者係與在實施例1中使用者相同。
實施例5
如下所示地製造第20圖所示之彩色濾光片基板。
在玻璃基板1a上形成0.14μm膜厚的透明導電膜3，然後在此透明導電膜3上形成1.9μm膜厚的黑色矩陣2。黑色矩陣形成用光阻劑係使用與實施例1相同者。
接著，形成著色畫素以被覆黑色矩陣2及矩形開口部。關於使用於形成著色畫素的彩色光阻劑及著色畫素的形成方法係如以下所示。
(著色畫素的形成) 《著色層形成用分散液》
使用下述者作為分散於著色層之有機顏料。
紅色用顏料：C.I.Pigment Red 254(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製「Irgafor Red B-CF」)、C.I.Pigment Red 177(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製「Cromophtal Red A2B」)
綠色用顏料：C.I.Pigment Green 58、C.I.Pigment Yellow 150(Bayer公司製「Fanchon Fast Yellow Y-5688」)
藍色用顏料：C.I.Pigment Blue 15(東洋油墨製造公司製「Lionol Blue ES」)、C.I.Pigment Violet 23(BASF公司製「Heliogen Violet 5890」)
使用以上的顏料，製作紅色、綠色及藍色的各色分散液。
<紅色顏料分散液＞
紅色顏料：C.I.Pigment Red 254　18質量份
紅色顏料：C.I.Pigment Red 177　2質量份
丙烯酸清漆(固體含量20質量%)　108質量份
將上述的組成之混合物均勻地攪拌後，使用玻璃珠，用砂磨機分散5小時，然後用5μm過濾器進行過濾，製作紅色顏料分散液。
＜綠色顏料分散液＞
綠色顏料：C.I.Pigment Green 58　16質量份
綠色顏料：C.I.Pigment Yellow 150　8質量份
丙烯酸清漆(固體含量20質量%)：102質量份
對於上述的組成之混合物，使用與紅色顏料分散液相同的製作方法，製作綠色顏料分散液。
＜藍色顏料分散液＞
藍色顏料：C.I.Pigment Blue 15　50質量份
藍色顏料：C.I.Pigment Violet 23　2質量份
分散劑(Zeneca公司製「Solsperse 20000」)：6質量份
丙烯酸清漆(固體含量20質量%)：200質量份
對於上述的組成之混合物，使用與紅色顏料分散液相同的製作方法，製作藍色顏料分散液。
《形成著色畫素的彩色光阻劑》 ＜形成紅色畫素的彩色光阻劑＞
紅色分散液　150質量份
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯　13質量份(大阪有機化學工業公司製「TMP3A」)
光起始劑　4質量份(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製「Irgacure907」)
增感劑(HODOGAYA CHEMICAL公司製「EAB-F」)2質量份
溶劑：環己酮　257質量份
將上述組成的混合物攪拌混合以使其變均勻後，用5μm的過濾器進行過濾，製得形成紅色畫素的彩色光阻劑。
＜形成綠色畫素的彩色光阻劑＞
綠色分散液　126質量份
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯　14質量份(大阪有機化學工業公司製「TMP3A」)
光起始劑　4質量份(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製「Irgacure907」)
增感劑(HODOGAYA CHEMICAL公司製「EAB-F」)　2質量份
環己酮　257質量份
將上述組成的混合物攪拌混合以使其變均勻後，用5μm的過濾器進行過濾，製得形成綠色畫素的彩色光阻劑。
＜形成藍色畫素的彩色光阻劑＞
組成各自為下述組成般，用與形成紅色畫素的彩色光阻劑相同的方法來製作。
藍色分散液　258質量份
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯　19質量份(大阪有機化學工業公司製「TMP3A」)
光起始劑　4質量份(Ciba‧Specialty‧Chemicals公司製「Irgacure907」)
增感劑(HODOGAYACHEMICAL公司製「EAB-F」)　2質量份
環己酮　214質量份
《形成著色畫素》
使用利用如上述的方法而製得之形成著色畫素的彩色光阻劑來形成著色層。
著色層的形成，首先在形成透明導電膜3及黑色矩陣2的玻璃基板1a上，藉由旋轉塗布紅色畫素形成用彩色光阻劑而進行塗布以使成品膜厚成為1.8μm。在90℃下乾燥5分鐘後，透過著色畫素形成用的光罩，以300mJ/cm2 的照射量照射高壓水銀燈光，然後用鹼顯影液顯影60秒，製得條紋形狀的紅色著色畫素15。其後，在230℃下燒結30分鐘。使BM部與彩色部的重疊為14.0μm進行製作。另外，在矩形畫素的中央部位設置半色調(穿透率低的半穿透部)的狹縫，在平面視角上形成線形的凹部(未圖示)。凹部的深度約1μm。
接著，綠色畫素形成用光阻劑亦相同地藉由旋轉塗布進行塗布以使成品膜厚成為1.8μm。在90℃下乾燥5分鐘後，藉由透過光罩曝光並顯影而形成綠色畫素14，以在與前述的紅色畫素15鄰接的位置上形成圖案。同樣地在矩形畫素的中央部位設置半色調(穿透率低的半穿透部)的狹縫，在平面視角上形成線形的凹部63。凹部63的深度約1μm。其後，在230℃下進行30分鐘熱處理使膜硬化。
此外，與紅色、綠色完全相同地為之，關於藍色畫素形成用光阻劑亦製得與紅色畫素、綠色畫素鄰接之成品膜厚1.8μm的藍色畫素16。藉此，在基板1a上製得具有紅、綠、藍3色的著色畫素的彩色濾光片。其後，在230℃下進行熱處理30分鐘使膜硬化，而製得彩色濾光片基板。
其後，在著色畫素上積層0.2μm膜厚的包含熱硬化型之丙烯酸樹脂的樹脂層68。凸部64的高度成為約1μm、凹部63深度成為約0.9μm。由於樹脂層68，凸部64的高度及凹部63的深度成為稍小的值。
實施例6
如下所示地製造第21圖所示之彩色濾光片基板。
在玻璃基板1a上形成1.9μm膜厚的黑色矩陣2。黑色矩陣形成用光阻劑係使用與實施例6相同者。接著，使用在實施例6中使用之彩色光阻劑，形成膜厚1.8μm的紅色著色畫素15、綠色著色畫素14、藍色著色畫素16。
其後，用與實施例5相同的方法，使用濺鍍裝置形成0.14μm膜厚的透明導電膜3。此外，使用鹼可溶性的丙烯酸感光性樹脂，形成樹脂層78，以使膜硬化後的膜厚成為1.5μm。此時，用公知的光蝕刻手法在矩形開口部的中央形成深度1.2μm的凹部73。為了要形成樹脂層78的圖案，乃使用在矩形開口部有形成狹縫狀圖案的光罩。本實施例中的凸部74的高度約為1.1μm。
實施例7
與本實施例相關之液晶顯示裝置係示於第22圖。使用於本實施例的彩色濾光片基板81，係第21圖所示之實施例7的彩色濾光片基板。經形成主動元件的基板，係選用在第8圖及第9圖所示之具有梳齒狀電極的陣列基板21。
貼合此彩色濾光片基板71與陣列基板21，將負的介電常數各向異性的液晶77封入，然後在兩面上黏貼偏光板，製成第16圖所示之液晶顯示裝置。在彩色濾光片基板71及陣列基板21的表面上有預先塗布並形成垂直配向膜。省略垂直配向膜的圖示。不實施MVA或VATN等之垂直配向的液晶顯示裝置所需之嚴格的配向處理(例如使傾斜角為89°，而用以形成複數區域之複數方向的配向處理)，使其大致為90°的垂直配向。
參照第22圖，針對製成之液晶顯示裝置進行說明。以第16圖之中央的綠色畫素14代表液晶77的動作進行說明。
當驅動電壓施加時，初始配向為垂直配向之液晶77的液晶分子，藉由第1電極4及第2電極5，使著色畫素14從由矩形畫素中央一分為二的線朝著面向凸部84的肩形部84c的方向，即箭號B所示之方向傾倒。另外，第2電極5朝著箭號C所示之方向，由第1電極4的末端部分突出。使第3電極3與第2電極2為共用電位。
在本實施例中，由於在綠色畫素14的中央有凹部73，即使在彩色濾光片面上，液晶分子亦會從通過矩形畫素中心的區域以一分為二的方式傾倒，陣列基板21之梳齒狀的第1電極4與第2電極5相互作用，使向錯經抑制的明亮顯示成為可能。
本實施例中之通過畫素中心的區域的凹部73，由於提升光的穿透率，故最適合於半穿透型或反射型等之重視明亮度的液晶顯示器之用途。例如穿透來自於背光的光的同時，將可反射外光的反射偏光板加入背光系統中，可製成半穿透型液晶顯示裝置。另外，就反射偏光板而言，例如可使用如於日本專利第4177398號公報中記載作為反射偏光鏡者。
實施例8
與本實施例相關之液晶顯示裝置係示於第23圖。此液晶顯示裝置係使用反射偏光板之半穿透型液晶顯示裝置。使用於本實施例之彩色濾光片基板71，係第21圖所示之實施例7的彩色濾光片基板。經形成主動元件的陣列基板，係選用在第8圖及第9圖所示之具有梳齒狀電極的陣列基板21。
使彩色濾光片基板71及陣列基板21相面對而配置，其具有使液晶77介於其間的結構，係與第22圖所示之結構相同。在與彩色濾光片基板71的液晶77相反之側，配置有光學補償層81a及偏光板82a。又，在與陣列基板21的液晶77相反之側，依序配設有偏光板82b、光擴散層83a、反射偏光板84、光學補償層81b、稜鏡薄片85、光擴散層83b、導光板86、光反射板87。在導光板86上安裝有光源，例如LED光源88。
就LED光源88而言，宜為RGB個別發光元件，可為擬似白色LED。又，亦可使用先前所通用之冷陰極線管或螢光燈取代LED。當使用RGB個別發光元件作為LED光源88時，由於各自的發光強度可針對每一色個別地進行調整，故可進行最適合的色彩顯示。又，亦可適用於立體圖像顯示。
另外，使用如實施例4中的不含彩色濾光片之基板來取代彩色濾光片基板，亦可使利用場序手法(使RGB個別發光的LED光源與液晶顯示同步)的彩色顯示成為可能。
實施例9
如下所示地製造第24圖所示之彩色濾光片基板。
在玻璃基板1a上形成1.9μm膜厚的黑色矩陣2。黑色矩陣形成用光阻劑係使用與實施例5相同者。接著，使用在實施例6中使用的彩色光阻劑形成膜厚1.8μm的紅色著色畫素15、綠色著色畫素14、藍色著色畫素16。另外，使用沿著將對應於矩形畫素的部分一分為二之中心線而具有遮光圖案者，作為使用於形成各著色畫素的光罩。藉此，在著色畫素的中央形成10μm寬度、深度1.8μm的線形凹部。
其後，用與實施例5相同的方法，使用濺鍍裝置，形成0.14μm膜厚的透明導電膜3，以被覆紅色著色畫素15、綠色著色畫素14及藍色著色畫素16。
接著，使用熱硬化型之丙烯酸樹脂溶液，形成樹脂層98，以使膜硬化後的膜厚成為0.8μm。其結果，形成包含黑色矩陣2、著色畫素14、15、16、透明導電膜3及樹脂層98之重疊的凸部94。又，線形的凹部93形成於矩形畫素的中央部位。凸部94的高度H3 約1μm，凹部93的深度為0.7μm。
在與本實施例相關之彩色濾光片基板之中，當使用形畫素中央部位之線形的凹部93作為反射型顯示裝置時，可達成使畫素的明亮度提升之開口部的功能。在使用背光之穿透顯示方面，藉由在平面視角上與直線形凹部重疊的位置上形成TFT配線(例如汲極導出配線或輔助容量配線)作為遮光膜，而可消除來自於背光的漏光。
實施例10
除了未在著色畫素14、15、16上形成包含熱硬化型之丙烯酸樹脂的樹脂層68以外，與實施例5相同地為之，製造第25圖所示之彩色濾光片基板。
實施例11
如下所示地製造第26圖所示之彩色濾光片基板。
在本實施例中使用之黑色矩陣形成用光罩及光阻劑係與實施例1相同。
在玻璃基板1a上形成黑色矩陣2後，在含有此黑色矩陣2的玻璃基板1a上將鹼可溶型、感光性光阻劑的丙烯酸樹脂塗布成乾燥後膜厚成為1.2μm的厚度。使用有10μm的開口寬度的光罩僅對感光性矩形畫素中央部位進行曝光，然後進行顯影及膜硬化處理，形成12μm圖線寬度的透明線形圖案22。
接著，與實施例1相同地為之，積層透明導電膜3。
其後，形成著色畫素，使用於其之彩色光阻劑及其形成方法係與實施例5相同。但是，就著色畫素形成用光罩而言，與實施例5不同，係使用在矩形畫素中央部位有線形遮光圖案的光罩。
參照第26圖，針對製成之彩色濾光片基板進行說明。紅色畫素15、綠色畫素14、藍色畫素16的膜厚均為1.8μm。著色層的重疊部之凸部24的高度係1μm。包含透明樹脂(丙烯酸樹脂)的線形圖案22形成於矩形畫素的中央部位，在此線形圖案22上有形成有7μm的透明導電膜的開口寬度與約0.6μm的深度之凹部33。
另外，亦可利用含有著色畫素濃度更高的有機顏料之著色層取代在本實施例中使用之丙烯酸樹脂來形成線形圖案。利用包含顏料濃度高的著色層之線形圖案，會消除線形的光的漏失，使色純度高的顯示成為可能。
實施例12
如下所示地製造第27圖所示之彩色濾光片基板。
在本實施例中使用除了黑色矩陣形成用開口圖案以外，在矩形畫素中央部位進一步有11μm寬度的開口之光罩來取代在實施例1中使用之黑色矩陣形成用光罩。由於藉由使開口寬度狹窄而將曝光量驟減，故在矩形畫素中央可形成高度低之線形的遮光圖案32。
其後，與實施例1相同地為之，積層透明導電膜3。
又，使用在矩形畫素中央部位進一步有12μm寬度的遮光圖案的光罩作為著色畫素形成用光罩。此外，使用之彩色光阻劑、製造方法係與實施例5及實施例11相同。
使用第27圖，說明製成之彩色濾光片基板。紅色畫素15、綠色畫素14、藍色畫素16的膜厚均為1.8μm。著色層的重疊部之凸部24的高度係1.1μm。來自於遮光層(黑色形成光阻劑)的遮光圖案32形成於矩形畫素的中央部位，在此遮光圖案32上有形成有7μm的透明導電膜的開口寬度與約0.6μm的深度之凹部43。
在本實施例中，係使用1個光罩來形成黑色矩陣與矩形畫素中央的遮光圖案，但亦可將黑色矩陣與遮光圖案分開使用兩個光罩，且用光蝕刻兩次的手法來形成。
實施例13
如下所示地製造圖28所示之彩色濾光片基板。
本實施例之黑色矩陣及使用於著色畫素形成的材料、製造方法係與實施例5及實施例10相同。但是，使用於著色畫素形成的光罩係使用矩形畫素部分成為開口部之光罩(在矩形畫素的中央部位沒有半色調或線形之遮光圖案者)。
參照第28圖，針對製成之彩色濾光片基板進行說明。紅色畫素15、綠色畫素14、藍色畫素16的膜厚均為1.8μm。著色層的重疊部之凸部24的高度係1μm。在本實施例中，來自於熱硬化型之丙烯酸樹脂的保護層50係在彩色濾光片上經積層0.3μm的膜厚而構成。
實施例14
貼合與實施例13相關之彩色濾光片基板與經形成TFT的主動元件之陣列基板，將負的介電常數各向異性的液晶封入，然後在兩面上黏貼偏光板，製成第29圖所示之液晶顯示裝置。在彩色濾光片基板及陣列基板的表面上，有預先塗布並形成垂直配向膜。另外，經形成主動元件的基板係選用第14圖及第15圖所示之具有梳齒狀電極的陣列基板。
省略垂直配向用的配向膜的圖示。不實施MVA或VATN等之垂直配向的液晶顯示裝置所需之嚴格的配向處理(例如使傾斜角為89°，而用以形成複數區域之複數方向的配向處理)，使其大致為90°的垂直配向。
參照第29圖，針對製成之液晶顯示裝置進行說明。以第29圖的中央的綠色畫素14代表液晶67的動作進行說明。
當驅動電壓施加時，初始配向為垂直配向之液晶67的液晶分子，藉由第1電極4及第2電極5，使著色畫素14從由矩形畫素中央一分為二的線朝著面向肩形部14c的方向，即箭號B所示之方向傾倒。另外，第2電極5朝著箭號C所示之方向，由第1電極4偏離。使第3電極3與第2電極2為共用電位。
實施例15
與本實施例相關之液晶顯示裝置係示於第30圖。使用於本實施例的彩色濾光片基板11係在與實施例10相同之構成的彩色濾光片基板上，積層0.2μm膜厚的包含熱硬化型之丙烯酸樹脂的保護層50而成者。陣列基板21係選用與實施例14相同構成之陣列基板。
第30圖所示之液晶顯示裝置係藉由貼合預先形成垂直配向膜的彩色濾光片基板11及陣列基板21，將負的介電常數各向異性的液晶67封入其之間，然後在兩面上黏貼偏光板而製造。省略垂直配向用的配向膜的圖示。不實施MVA或VATN等之垂直配向的液晶顯示裝置所需之嚴格的配向處理(例如使傾斜角為89°，而用以形成複數區域之複數方向的配向處理)，使其大致為90°的垂直配向。
參照第30圖，針對製成之液晶顯示裝置進行說明。以第30圖的中央的綠色畫素14代表液晶67的動作進行說明。
初始配向為垂直配向之液晶67的液晶分子，當驅動電壓施加時，藉由第1電極4及第2電極5，使著色畫素14從由矩形畫素中央一分為二的線朝著面向肩形部14c的方向，即箭號B所示之方向傾倒。另外，第2電極5朝著箭號C所示之方向，由第1電極4偏離。使第3電極3與第2電極2為共用電位。
在本實施例中，由於在綠色畫素14的中央有凹部63，故即使在彩色濾光片面上，液晶分子亦會從矩形畫素中央以一分為二的方式傾倒，陣列基板21之梳齒狀的第1電極4與第2電極5相互作用，使向錯經抑制的明亮顯示成為可能。本實施例中的中央的凹部63，由於提升光的穿透率，故最適合於半穿透型或反射型等之重視明亮度的液晶顯示器之用途。例如穿透來自於背光的光的同時，將可反射外光的反射偏光板加入背光系統中，可製成半穿透型液晶顯示裝置。另外，就反射偏光板而言，例如可使用如於日本專利第4177398號公報中記載作為反射偏光鏡者。
實施例16
與本實施例相關之液晶顯示裝置係示於第31圖及第32圖。在與本實施例相關之液晶顯示裝置中，每個畫素有配置兩個TFT(未圖示)作為主動元件。
第31圖及第32圖係每個畫素經配置TFT1及TFT2之綠色畫素部分的剖面圖。第1電極P1、P3各自連接於TFT1，第2電極P2、P4各自連接於TFT2。另外，此綠色畫素由於說明的緣故，如圖示般地被區分為通常顯示區域與動態顯示區域，在以下的說明中，係針對畫素之一半的區域中之液晶分子的驅動進行說明。又，綠色畫素係與第20圖所示之實施例5相同地，形成之綠色畫素的中央的部分的膜厚為薄。
第31圖係表示向TFT1傳送驅動訊號，並僅對第1電極P1、P3施加驅動電壓之狀態的液晶分子的配向。此時，通常顯示區域的液晶分子L1、L2、L3完全地傾倒，可獲得充分的穿透率。然而，畫素中央的動態顯示區域的液晶分子L4、L5、L6的傾倒不完全，而成為穿透率低的狀態。
第32圖係表示亦向TFT2傳送驅動訊號，並對第1電極P2、P4施加驅動電壓之狀態的液晶分子的配向。此時，不僅是通常顯示區域的液晶分子L1、L2、L3，連畫素中央的動態顯示區域的液晶分子L4、L5、L6亦完全地傾倒，動態顯示區域的穿透率變高。此時，由於形成畫素中央的部分的膜厚為薄，故穿透光增加，且極明亮的顯示(動態顯示)成為可能。
若利用與以上說明之實施形態及實施例相關之液晶顯示裝置，可減輕彩色濾光片基板或陣列基板的配向處理，且可改善液晶的反應性。又，藉由設置凸部或凹部、第1電極或第2電極之構成，可減輕液晶的向錯並提升液晶顯示。
又，由於可製成積層透明導電膜的構成以被覆有效之彩色濾光片的顯示畫素，就次要的效果而言，與IPS(以橫電場驅動液晶)或FFS(用在梳齒電極的邊緣產生之電場驅動液晶)形式不同，可提供不易受外部電場影響的液晶顯示裝置。
另外，與以上的實施形態及實施例相關之液晶顯示裝置的畫素雖以線形凹部而線對稱地區分為1/2畫素或點對稱地區分為1/4畫素，但藉由一畫素上形成兩個至4個TFT，並進一步採用各自施加不同的電壓的驅動形式，視角調整或立體圖像顯示成為可能。
1a、1b．．．透明基板
2．．．黑色矩陣
3．．．透明電極(第3電極)
4．．．第1電極
5．．．第2電極
11、71．．．彩色濾光片基板
14．．．綠色畫素
14a、14b、14c、,84c．．．肩形部
15．．．紅色畫素
16．．．藍色畫素
17、27、67、77．．．液晶
17a、17b、17c、17d．．．液晶分子
18、68、78、98．．．樹脂層
21．．．陣列電極
23、33、43、53、63、83、93．．．凹部
24、64、74、84、94．．．凸部
81a、81b．．．光學補償層
82a、82b．．．偏光板
83a、83b．．．光擴散層
84．．．反射偏光板
85．．．稜鏡薄片
86．．．導光板
87．．．光反射板
88．．．LED光源
第1圖　與本發明的一實施形態相關的垂直配向液晶顯示裝置的模式剖面圖。
第2圖　將第1圖所示之垂直配向液晶顯示裝置的綠色畫素14的1/2部分擴大而表示的剖面圖。
第3圖　說明第1圖所示之垂直配向液晶顯示裝置的剛施加驅動電壓後之開始傾倒液晶的動作之圖。
第4圖　第1圖所示之垂直配向液晶顯示裝置的驅動電壓施加後之白顯示時的液晶分子的配向狀態之示意圖。
第5圖　未對第3電極、第1電極及第2電極施加電壓的狀態下之水平配向的液晶的液晶分子的配向狀態示意圖。
第6圖　說明剛施加驅動電壓後，開始傾倒之液晶的動作的模式剖面圖。
第7圖　驅動電壓施加後，白顯示時的液晶分子之大致垂直於基板面而配向之配向狀態示意圖。
第8圖　當將第1圖所示之垂直配向液晶顯示裝置的第1及第2電極製成梳齒狀圖案時之第1電極附近的垂直地配向之液晶分子示意圖。
第9圖　第5圖所示之垂直配向液晶顯示裝置的驅動液晶之剛施加電壓後的液晶分子的動作與電力線示意圖。
第10圖　與本發明的第2實施形態相關之垂直配向液晶顯示裝置的模式剖面圖。
第11圖　將第10圖的在平面視角上為矩形畫素之綠色畫素14的1/2部分擴大而表示的剖面圖。
第12圖　說明第10圖所示之液晶顯示裝置的剛施加驅動電壓後之開始傾倒的液晶的動作之圖。
第13圖　第10圖所示之液晶顯示裝置的驅動電壓施加後之白顯示時的液晶分子的配向狀態示意圖。
第14圖　第10圖所示之液晶顯示裝置的陣列基板方面上的驅動電壓的施加所導致之液晶分子的動作示意圖。
第15圖　第10圖所示之液晶顯示裝置的陣列基板方面上的驅動電壓的施加所導致之液晶分子的動作示意圖。
第16圖　表示與實施例1相關之基板的部分剖面圖。
第17圖　表示與實施例2相關之基板的部分剖面圖。
第18圖　表示與實施例3相關之基板的部分剖面圖。
第19圖　表示與實施例4相關之基板的部分剖面圖。
第20圖　表示與實施例5相關之彩色濾光片基板的部分剖面圖。
第21圖　表示與實施例6相關之彩色濾光片基板的部分剖面圖。
第22圖　表示與實施例7相關之液晶顯示裝置的剖面圖。
第23圖　表示與實施例8相關之半穿透型液晶顯示裝置的剖面圖。
第24圖　表示與實施例9相關之彩色濾光片基板的剖面圖。
第25圖　表示與實施例10相關之彩色濾光片基板的剖面圖。
第26圖　表示與實施例11相關之彩色濾光片基板的剖面圖。
第27圖　表示與實施例12相關之彩色濾光片基板的剖面圖。
第28圖　表示與實施例13相關之彩色濾光片基板的剖面圖。
第29圖　表示與實施例14相關之液晶顯示裝置的剖面圖。
第30圖　表示與實施例15相關之液晶顯示裝置的剖面圖。
第31圖　表示與實施例16相關之液晶顯示裝置的剖面圖。
第32圖　表示與實施例17相關之液晶顯示裝置的剖面圖。
1a、1b．．．透明基板
2．．．黑色矩陣
3．．．透明電極(第3電極)
4．．．第1電極
5．．．第2電極
11．．．彩色濾光片基板
17．．．液晶
18．．．樹脂層
21．．．陳列電極

Claims (7)

  1. 一種垂直配向液晶顯示裝置，其係含有具備透明基板與形成於此透明基板上的黑色矩陣、透明導電膜及樹脂層之垂直配向液晶顯示裝置用基板之垂直配向液晶顯示裝置；其特徵為具備：該垂直配向液晶顯示裝置用基板、面對於此液晶顯示裝置用基板而配置之將驅動液晶的元件配設成矩陣形的陣列基板、與容納於該液晶顯示裝置用基板及陣列基板之間的液晶；其中於該垂直配向液晶顯示裝置用基板，前述黑色矩陣包含將遮光性顏料分散於樹脂而成的遮光層，且具有複數開口部，前述樹脂層係形成於具備前述黑色矩陣及透明導電膜的透明基板上，於前述黑色矩陣的上方具有凸部，且在通過前述黑色矩陣的開口部中心的區域中具有在平面視角上係線形或十字形之凹部；其中該陣列基板係具備用以驅動各個矩形畫素而施加有不同的電位之第1電極及第2電極；當對該第1電極、該第2及該透明導電膜之第3電極之間施加驅動電壓時，該液晶顯示裝置的畫素區域中的液晶分子係朝著將該畫素區域一分為二的直線上的線對稱之反方向進行傾倒動作；該陣列基板的第1電極係具有連接於驅動液晶的主動元件之梳齒狀圖案的電極，且具有與該第1電極相同的梳齒狀圖案之第2電極隔著絶緣層而形成於第1 電極之下的同時，朝著液晶傾倒的方向而由該第1電極的末端部分突出。
  2. 如申請專利範圍第1項之垂直配向液晶顯示裝置，其中該第1電極及該第2電極係包含在可視區域中為透明之導電性金屬氧化物。
  3. 如申請專利範圍第1項之垂直配向液晶顯示裝置，其中該液晶係具有負的介電常數各向異性。
  4. 如申請專利範圍第1項之垂直配向液晶顯示裝置，其中在該黑色矩陣的開口部，至少有形成含有紅色畫素、綠色畫素及藍色畫素的著色畫素。
  5. 一種垂直配向液晶顯示裝置，其係在透明基板上使彩色濾光片基板與陣列基板相對面，並隔著液晶貼合而成之垂直配向液晶顯示裝置，該彩色濾光片基板具有含複數的矩形開口部之黑色矩陣、透明導電膜、複數的著色畫素及樹脂層，該陣列基板係將驅動液晶的元件配設成矩陣形而成，其特徵為：在透明導電膜上直接或間接地配設該樹脂層的同時，形成由該樹脂層表面突出之凸部及通過該黑色矩陣的矩形開口部中心的區域之凹部，該陣列基板具備包含在各自可視區域中為透明之導電性金屬氧化物的梳齒狀的第1電極及梳齒狀的第2電極，該第2電極係隔著絶緣層而配設於該第1電極之下，且該第2電極朝著液晶傾倒的方向由該第1電極的末端部分突出。
  6. 如申請專利範圍第5項之垂直配向液晶顯示裝置，其 中該凹部在平面視角上係線形或十字形。
  7. 如申請專利範圍第5項之垂直配向液晶顯示裝置，其中每一個畫素係配置有2~4個驅動液晶的元件，且各自連接於不同的電極。
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