液晶显示装置及其制造方法

专利名称：液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置及其制造方法，更具体地，涉及一种其中
设置有用于在彩色显示中获得宽视角的延迟层(retardation layer)的液晶显 示装置及其制造方法。
背景技术：
出于改善对比度和提高视角的目的，在液晶层夹持在成对的基板之间的 液晶显示装置中设置用于光学补偿的延迟层。此外，通过使用作为圆偏振片 (circularly polarizing plate )的延迟层，对于半透射半反射型液晶显示装置， 透射显示区域和反射显示区域可在一个像素内实现。近年来，已经提出了一 种构造，其中这样的延迟层提供在液晶显示装置的基板(即，在液晶单元中) 之间以设置在液晶单元中，由此实现了液晶显示装置的薄化和制造工艺的简 化。
这里，在彩色液晶显示装置中，为了在可见光的宽范围内获得令人满意 的视角，期望延迟层具有所谓的宽带特性(broadband pr叩erty)。需要选择 具有波长分散性(逆分散性，inverse dispersibility)的材料，其中向着长波 长延迟增加，并需要制造这样选择的材料的延迟层。举例来说，公开了由具 有药骨架(fluorene skeleton )的聚碳酸酯制成的延迟层作为延迟层，其中波 长分散性显示为逆分散性。在日本专利申请公开NO. 2005-189632中描述了 延迟层。
然而，这样的材料不适合在液晶单元中设置延迟层。因此，许多聚合物 材料具有显示出波长分散(正分散，forward dispersion)的趋势，其中向着 长波长延迟变小。为了应对这种情况，曾经提出了一种构造，其中通过利用 由具有正分散性(normal dispersibility )的材料制成的延迟层层叠为层叠结 构，从而延迟层设置为层叠结构的形式，由此获得宽带特性。举例来说，在 曰本专利申请公开No.2003-322857中就描述了该技术。在日本专利申请公 开No.2003-322857中，给出了有关图4的描述。举例来说，聚合型液晶材料用作适合于设置在上述液晶显示装置中的延 迟层的构成材料。当聚合型液晶材料用作延迟层的构成材料时，通过采用平 版印刷的方法来进行构图。从而，延迟层可以在液晶单元内的预定部分(例 如，像素中的反射显示部分)以图案形式形成。此外，关于具有层叠结构的
延迟层，公开了使用可聚合胆甾醇型液晶(polymerizable cholesteric liquid crystal)的实例。举例来说，在日本专利申请公开No.2001-56484中就描述 了该技术。

发明内容
然而，为了在液晶单元内以层叠结构的形式设置延迟层，延迟层的形成 工艺需要执行两次。因此，例如，如在半透射半反射型液晶显示装置中，在 延迟层仅在像素内的反射显示部分中形成为图案的构造的情况中，制造工艺 的数量很大并因此要投入大量精力，这是因为要以交叠的方式进行两次平版 印刷工艺。
鉴于此，期望提供一种液晶显示装置及及其制造方法，在该液晶显示装 置中具有宽带特性的可靠的延迟层设置在液晶单元中。
为了得到上述所期望的，根据本发明的实施例，提供了一种液晶显示装 置，包括两片基板；液晶层，密封在两片基板之间；以及延迟层，设置在 两片基板之一中的液晶层侧，其中该延迟层具有这样的结构，在该结构中可 聚合液晶单体三维交联，并且450nm波长的延迟R ( 450 )和550nm波长的 延迟R ( 550 )满足R (450 ) / R ( 550 ) < 1的关系。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种液晶显示装置的制造方法，包 括步骤在第一基板上形成延迟层；设置第二基板以面对第一基板上的延迟 层形成表面侧；并且在第一基板和第二基板之间填充和密封液晶层，当形成 延迟层时该液晶显示装置的制造方法包括步骤将其中包含有可聚合液晶单 体的液体溶液涂敷到第一基板的取向表面上，以形成延迟层形成膜；对该延 迟层形成膜进行取向工艺；三维交联包含于进行了取向工艺的延迟层形成膜 中的可聚合液晶单体，以固化该可聚合液晶单体；并且获得延迟层，其中 450nm波长的延迟R ( 450 )和550nm波长的延迟R ( 550 )满足R ( 450 ) / R ( 550 )《1的关系。
根据本发明的再一个实施例，提供了一种液晶显示装置，包括两片基
5板；液晶层，密封在两片基板之间；反射材料层，设置在两片基板之一中的 液晶层侧；和延迟层，以图案形式形成在该反射材料层上，其中反射材料层 被延迟层完全覆盖。
对于上述构造，具有逆分散性的延迟层设置在液晶单元内以满足上述的 延迟条件，该液晶单元具有密封在两片基板之间的液晶层。由于这个原因， 尽管具有单层结构却对应于更宽的波长带的延迟层设置在液晶单元中。此 外，延迟层的耐热性和耐化学性优良，这是因为它具有可聚合液晶单体三维 交联的结构。
正如上面所提到的，根据本发明的实施例，可以实现一种液晶显示装置， 其中，尽管具有单层结构却包括宽带特性并且耐热性和耐化学性优良的可靠 的延迟层设置在液晶单元中。


图1是解释延迟层波长分散性的曲线图2是示出延迟层形成过程的第一实例的流程图3是示出延迟层形成过程的第二实例的流程图4是示出根据本发明第一实施例的透射型液晶显示装置结构的横截面
图5是示出根据本发明第二实施例的透射型液晶显示装置结构的横截面
图6是示出根据本发明第三实施例的反射型液晶显示装置结构的横截面
图7是示出根据本发明第四实施例的反射型液晶显示装置结构的横截面
图8是示出根据本发明第五实施例的半透射半反射型液晶显示装置结构 的横截面图9是示出根据本发明第五实施例的半透射半反射型液晶显示装置中一 个像素的主要部分的结构的横截面图10是示出根据本发明第六实施例的半透射半反射型液晶显示装置结 构的横截面图11是示出根据本发明第六实施例的半透射半反射型液晶显示装置中一个像素的主要部分的结构的横截面图12为电路图，部分地以块的形式示出应用本发明实施例的液晶显示 装置的电路构造的实例；
图13是作为应用本发明实施例的应用实例的电视机的透视图14A和14B分别是从前侧看时作为应用本发明实施例的另 一个应用 实例的数码照相机的透视图和从后侧看时作为应用本发明实施例的另 一 个 应用实例的数码照相机的透视图15是作为应用本发明实施例的再一个应用实例的笔记本个人计算机 的透视图16是作为应用本发明实施例的再一个应用实例的摄影机的透视图； 图17A到17G是应用本发明实施例的例如移动电话机的移动终端设备 的示意图，图17A是移动电话机在打开位置的前视图，图17B是其侧视图， 图17C是其在关闭位置的前视图，图17D是其左侧视图，图17E是其右侧 视图，图17F是其俯视图，而图17G是其仰视图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例。首先，将以以下列顺序 进行描述在根据本发明第一至第六实施例中任一实施例的液晶显示装置中 设置的延迟层；延迟层的形成方法；及根据本发明第一至第六实施例的液晶 显示装置的结构，其中每个液晶显示装置都使用了该延迟层。 <延迟层>
用在根据本发明第 一至第六实施例中任一实施例的每个液晶显示装置 中的延迟层第一个特征是可聚合(polymerizable )液晶单体为三维交联。此 外，这里使用的延迟层的第二个特征是450nm波长的延迟R(450 )和550nm 波长的延迟R ( 550 )满足R (450) /R ( 550 )《1的关系并由此延迟层不具 有正分散性，而是优选具有逆分散性。
图1示出延迟相对于波长的曲线图。如图所示，用于本发明第一至第六 每个实施例的延迟层不具有由图中虛线所示的正分散性，而优选具有由图中 实线所示的逆分散性。在此情形下，在正分散性中，在长波长带中延迟变得 较低。同样，在逆分散性中，在长波长带中延迟变得较高。
如上所述的延迟层由例如化合物(1)到(5)的所谓可聚合液晶单体制
7成。从而，所关注的延迟层具有这样的结构，其中可聚合液晶单体为三维交 联，从而处于这样的状态，其中辐照固化液晶(向列型液晶)被单独取向， 或者可能需要的两种或多种辐照固化液晶被取向。
化合物(4)
<formula>formula see original document page 8</formula>
化合物(5 ) <延迟层的形成方法-1>
图2是示出上述延迟层形成过程的第一实例的流程图。下面，将参考图 2中的流程图描述延迟层形成方法的第一实例。
首先，在步骤Sl中，制备了包括具有取向功能的取向表面的基板。在 此情形下，举例来说，取向膜形成在玻璃基板上。已知的方法可以用来形成 取向膜。由聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇等制成的用于常规液晶显示装置的 取向膜用作该取向膜。使用常规的方法对这样的取向膜进行摩擦工艺。该常规方法如下。也就是说，摩擦布，从由人造丝(rayon)、棉、聚酰胺、聚甲 基丙烯酸曱酯(polymethylmetaacrylate )等构成的群组中选出的材料，被缠 绕在金属轴上。然后，其上缠绕有摩擦布的金属轴以接触膜的状态旋转，或 者该膜被运送而金属轴固定，由此用摩擦布摩擦膜的表面。要注意的是，原 本就具有取向功能的支撑膜可以制备作为具有取向表面的基板。
接着，在步骤S2中，延迟层形成膜被涂敷并沉积到基板的取向表面上。 通过采用旋转涂布的方法，其中包含有由化合物(1)到(5)作为例子的可 聚合液晶单体的液体溶液(涂布液)被涂敷并沉积在基板的取向表面上。然
而，设想延迟层形成膜中50%或者更多的可聚合液晶单体在其端部具有两个 或多个丙烯酸基(acrylate group )。因此，可聚合液晶单体三维交联之后的延 迟层可以制成为耐热性和耐化学性优良。
此外，重要的是，在这里所陈述的延迟层形成膜的涂敷和沉积中，延迟 层形成膜涂敷并沉积在基板的取向表面上以具有对应于延迟层的设计厚度 的厚度。另外，除了上述任一可聚合液晶单体之外，将例如界面活性剂或光 致聚合引发剂的添加剂合适地溶解到溶剂中，从而调节用于这种情况的液体 涂敷。要注意的是，通过相互混合WO2006/052001公开的各种添加剂等， 使最终得到的延迟具有逆分散性。
通过单独使用或者相互混合多种丙烯酸界面活性剂、硅系界面活性剂、 和氟系界面活性剂而获得的试剂可以用作上述的界面活性剂。BYK361 、 BYK307、BYK325、BYK344、BYK352、BYK354和BYK392(由BYK-Chemie Japan K.K.制造的产品的名称)和POLYFLOW461 (由KYOEISHA CHEMICAL Co.， LTD制造的产品的名称)可以用作丙烯酸材料。SC101和 SC386(由AGC Co., LTD制造的产品的名称)，MegafackR-08、MegafackR-90 和Megafack F-430(由Dainippon Ink & Chemicals, Incorporated制造的产品的 名称)和DMAOP (由AZmax Co.， Ltd制造的产品的名称)可以用作氟系材 料。同样地，KF-643和X22-1927 (由Shin-Etsu Chemical Co., Ltd制造的产 品的名称)等可以用作硅系材料。
界面活性剂可以适当地添加至液晶材料，以处于添加的界面活性剂的量 不阻止液晶取向的范围内。然而，通常优选大约0.001wt.。/。到大约10 wt.% 的界面活性剂被添加至液晶材料，并且更优选大约0.01wt.。/o到大约5 wt.% 的界面活性剂被添加至液晶材料。这样的界面活性剂被用于控制使用可聚合液晶合成物质的光学元件中
可聚合液晶单体的倾角(tiltangle)。从而，可以形成其中可聚合液晶单体以 面内倾斜角(inclined angle )均匀的倾角而取向的光学元件。
p塞吨酮(thioxanthone)系光致聚合引发剂(例如，2,4-二乙基逸吨酮 (2,4-diethylthioxanthone)或者2-氯嚷p屯酮(2-chlorothioxanthone ))、苯曱酮 系光致聚合引发剂(例如，苯曱酮(benzophenone )或者(4-(曱基苯硫基) 笨基)笨甲酉同((4-(methylphenylthio)phenyl)phenylmethaiKme ))、或者藍、酉昆系 光致聚合引发剂(例如，乙基蒽醌(ethylanthraquinone))可以用作光致聚合 的引发剂。此外，市场上可以买到的光致聚合引发剂(例如，由Ciba Japan K.K. 制造的Irgacure184、 Irgacure369、 Irgacure651、 Irgacure819、 Irgacure907、 IrgacureOXE02、 IrgacureOXE01 、 Darocur1173或者Darocur4265 )等也可以 用作光致聚合引发剂。同样地，它们中的两个混合也是可以的。同样地，任 何其它合适的光致聚合引发剂和用于光致聚合引发剂的辅助试剂也可以混 合来使用。关于添加的量，通常地，0.01wt.Q/。至15 wt.。/。的光致聚合引发剂 可以添加到可聚合液晶单体，并且O.l wt.。/。至12 wt.。/。的光致聚合引发剂可 以优选地添加至可聚合液晶单体。同样地，0.5 wt.。/。至10wt.。/。的光致聚合引 发剂可以更优选地添加至可聚合液晶单体。
接着，在步骤S3中，通过进行降压处理将延迟层形成膜中的溶剂去除。 此后，在步骤S4中，对延迟层形成膜进行取向工艺。在此情形下，对 延迟层形成膜进行热处理，导致使得延迟层形成膜中的可聚合液晶单体转变 为液晶相(liquid crystal phase),并从而关于基体的取向表面的取向方向而取 向。注意，重要的是，该工艺中的热处理在低温范围内进行，该低温范围为 从可聚合液晶单体显示出液晶相的温度到可聚合液晶单体不能交联的温度。 此外，可聚合液晶单体依靠基板中取向表面的取向限制力(orientation restraining force)或者可聚合液晶单体转变为液晶相的温度而关于取向表面 的取向方向取向，而不需要进行热处理。从而，正如可能需要的，进行热处 理也是可以的。同样地，通过进行减压干燥处理可以使一些可聚合液晶单体 取向。
接着，在步骤S5中，对于先前已进行了取向工艺的延迟层形成膜在室 温或加热状态下进行全图像曝光(whole image exposure )。因此，包含在延 迟层形成膜中的可聚合液晶单体被三维交联，延迟层形成膜被固化，由此获得延迟层。这里，例如低压汞灯、高压汞灯、或者超高压汞灯的汞激发光源， 氙光源等可以用作用于曝光(辐照)的光源。具体地，优选选择在光致聚合 引发剂具有高敏感度的波长带中具有强度峰值的光源。
由上获得了延迟层，其中450nm波长的延迟R (450 )和550nm波长的 延迟R ( 550 )满足R (450 ) / R ( 550 ) <1的关系。 <延迟层的形成方法-2>
图3是示出上述延迟层形成过程的第二实例的流程图。下面，将参考图 3所示的流程图描述图案化的延迟层的形成方法的第二实例。
首先，相似于先前描述的第一实例的情形，进行步骤S1到步骤S4的工 艺。从而，通过加热而对其中包含有由化合物(1)至(5)作为例子的可聚 合液晶单体的延迟层形成膜进行取向工艺。
然后，在步骤S21中，延迟层形成膜冷却至室温。
接着，在步骤S22中，通过光掩膜等对延迟层形成膜进行图案曝光，由 此仅在曝光部分中三维交联可聚合液晶单体。此外，例如低压汞灯、高压汞 灯、或者超高压汞灯的汞激发光源、氙光源等可以在此图案曝光中用作用于 曝光(辐照)的光源。具体地，优选选择在光致聚合引发剂具有高敏感度的 波长带中具有强度峰值的光源。
接着，在步骤S23中，通过使用可以溶解延迟层形成膜的显影剂进行显 影工艺。任何合适的显影剂都可以使用，只要延迟层形成膜可以溶解在其中。 因此，无机碱性溶液、有机碱性溶液、有机溶剂等可以用作显影工艺中的显 影剂。因此，通过图案化延迟层形成膜获得了延迟层，从而仅留下了通过先 前描述的步骤S22中的图案曝光工艺而使可聚合液晶单体三维交联的部分。 注意，在完成显影工艺之后，可以进行使用漂洗试剂的清洗工艺。
此外，在步骤S24中，通过进行干燥处理而将显影剂和漂洗试剂去除。 此外，也可以使用另一种技术作为另一种图案化技术，其中通过调节温度使 未曝光部分转变成各向同性的相，然后通过光或热使其固化。
完成步骤S24中的工艺之后，在步骤S6中，相似于第一实例的情形， 通过进行热处理而固化延迟层。在此情形下，在150至230。C的加热温度下 以大约10分钟到大约几小时的时间段进行热处理。
由上获得了延迟层，其中450nm波长的延迟R (450)和550nm波长的 延迟R ( 550 )满足R (450)/R ( 550) <1的关系。得到的延迟层在基板上被图案化成形，对应于先前在步骤S22中进行的图案曝光。 <液晶显示装置-1>
图4是示出根据本发明第一实施例的透射型液晶显示装置结构的横截面 图。下面，将参考图4详细描述根据本发明第一实施例的液晶显示装置的结构。
图中所示液晶显示装置la为透射型，液晶层LC密封在分别由透明材料 制成的第一基板10和第二基板20之间。同样地，不具有正分散性而具有上 述结构的延迟层30设置在第二基板20的液晶层LC侧。此外，用于补偿透 射显示的视角并确保透射率的延迟板(retardation plate ) 41紧密地设置在第 一基板10的外表面上。此外，偏振板43和45以正交尼科耳(cross-Nicol) 的方式分别紧密地设置在第 一基板10和第二基板20的外表面上。同样地， 背光47和反射板49依序设置在设置于第一基板10侧的偏振板43的外部。
其中，第一基板10由例如玻璃基板的透明基板构成。驱动电路层ll设 置在第一基板10的面对液晶层LC的内表面上。这里，举例来说，在驱动电 路层11中，使用薄膜晶体管(TFT)等的驱动电路被绝缘膜覆盖。此外，透 明像素电极13t设置并形成在驱动电路层11上，并且设置取向膜15以覆盖 这些透明像素电极13t。
另一方面，第二基板20由例如玻璃基板的透明基板构成。取向膜21作 为延迟层30的基底设置在第二基板20的面对液晶层LC的内表面上。同样 地，沿着取向膜21的取向轴而取向的上述延迟层30设置在第二基板20中 显示区域的整个表面上。该延迟层30的延迟根据透射型液晶显示装置la的 各个显示模式的光学设计设定而适当地设定。举例来说，作为对于可见光(例
如，具有550nm的波长)的延迟，该延迟层30的延迟设定在50到400nm 的范围内。此外，该延迟层30通过应用先前参考图2的流程图而描述的制 造方法来形成。此外，取向膜21的取向轴(延迟层30的相延迟轴(phase delay axis )或者相提前轴(phase advance axis ))同样根据液晶显示装置la的各个 显示模式的光学设计设定而设定。举例来说，取向膜21的取向轴相对于偏 振板45的透射轴设定在0到90°的范围内。
此外，正如可能需要的，分别对应于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B) 的滤色器和其中设置有黑矩阵的滤色器层23设置在延迟层30上。另外，由 透明导电材料制成的公共电极25、取向膜27依次序设置在滤色器层23上。举例来说，与设置在第一基板10侧的取向膜15反平行地对取向膜27进行
摩擦处理或者取向工艺。
注意，通过使用设置在第一基板10和第二基板20的每个的外围中的密 封剂29,液晶层LC填充并密封在第一基板10和第二基板20之间。
在以上述方式构造的透射型液晶显示装置la中，延迟层30设置在液晶 单元内，该液晶单元具有密封在第一基板10和第二基板20之间的液晶层 LC。在此情形下，延迟层不具有正分散性，而优选具有逆分散性，从而满足 上面的延迟条件。由于这个原因，对比度和显示的外形质量优良并且尽管具 有单层结构却能对宽波长带响应的延迟层30设置在液晶单元中。此外，延 迟层30的耐热性和耐化学性优良，这是因为它具有可聚合液晶单体三维交 联的结构。
因此，上述透射型液晶显示装置la使得尽管具有单层结构却具有宽带 特性并且耐热性和耐化学性优良的可靠的延迟层30设置在液晶单元中。因 此，可以实现制造工艺的简化，以及可靠性的提高。
注意，当液晶层LC由具有垂面配向(homeotropic alignment)的液晶分 子制成时，透射型液晶显示装置la以VA模式驱动。同样地，在该VA模式 型的液晶显示装置中，逆波长分散型延迟层30设置在透射部分中。因此， 可以提供透射显示的外形质量优良的透射型液晶显示装置，这是因为透射率 的提高，以及倾斜方向的对比度的提高等。此外，当液晶层LC由具有沿面 配向(homogeneous alignment)的液晶分子制成时，透射型液晶显示装置1 a 以ECB模式或者横向电场模式驱动。同样地，在该透射型液晶显示装置la 中，逆波长分散型延迟层30设置在透射部分中。因此，也可以提供透射显 示的外形质量优良的透射型液晶显示装置，这是因为透射性能的提高，以及 倾斜方向的对比度的提高等。 <液晶显示装置-2>
图5是示出根据本发明第二实施例的透射型液晶显示装置结构的横截面 图。下面，将参考图5描述第二实施例的液晶显示装置的结构。注意，与先 前参考图4描述的相同的构成元件分别以相同的附图标记来表示，并且为了 简化，这里省略了重复的描述。
图中所示的液晶显示装置lb为透射型。透射型液晶显示装置lb和先前 参考图4描述的透射型液晶显示装置la的区别在于第二基板20的液晶层
13LC侧的层叠次序。透射型液晶显示装置lb的其它结构与透射型液晶显示装 置la的相同。
也就是，滤色器层23设置在第二基板20的面对液晶层LC的内表面上。 同样地，设置具有平坦表面的保护绝缘膜31以覆盖滤色器层23。同样地， 不具有正分散性而具有上述结构的延迟层30经由取向膜21设置在保护绝缘 膜31的整个表面上。同样地，依次序设置公共电极25和取向膜27以覆盖 延迟层30。注意，与第一实施例的情形相似，该延迟层30的延迟根据透射 型液晶显示装置lb的各个显示模式的光学设计设定而适当地设定，并且举 例来说，作为对于可见光(例如，具有550nm的波长)的延迟，该延迟层 30的延迟设定在50到400nm的范围内。同样与第一实施例的情形相似，取 向膜21的取向轴也根据透射型液晶显示装置lb的各个显示模式的光学设计 设定而设定，举例来说，取向膜21的取向轴相对于偏振板45的透射轴设定 在O到90°的范围内。
即使在以上述方式构造的第二实施例的透射型液晶显示装置lb中，不
的延迟层30设置在液晶单元内，该液晶单元具有密封在第一基板10和第二 基板20之间的液晶层LC。因此，可以获得与第一实施例相同的效果。 <液晶显示装置-3>
图6是示出根据本发明第三实施例的反射型液晶显示装置结构的横截面 图。下面，将参考图6描述第三实施例的液晶显示装置的结构。注意，与先 前参考图4和5描述的第 一和第二实施例相同的构成元件分别以相同的附图 标记来表示，并且为了简化，这里省略了重复的描述。
图中所示的液晶显示装置1 c为反射型。液晶层LC密封在由透明材料制 成的第一基板10和第二基板20之间。同样地，不具有正分散性而具有上述 结构的延迟层30设置在取向膜21的整个表面上，也就是，第二基板20的 液晶层LC侧。此外，偏振板45仅紧密地设置在第二基板20的外表面上。
其中，驱动电路层11设置在第一基板10的面对液晶层LC的内表面上。 同样地，每个都用作反射层的像素电极31r也设置并形成在驱动电路层11 的上表面上。设置取向膜15以覆盖这些像素电极31r。
另一方面，第二基板20侧的结构与第一实施例中的相同。也就是，第 二基板20由例如玻璃基板的透明基板构成。上述延迟层30经由取向膜21
14设置在第二基板20的面对液晶层LC的整个表面上。此外，滤色器23、公 共电极25、和取向膜27依次序设置在第二基板20侧。举例来说，例如与设 置在第一基板10侧的取向膜15反平行地对取向膜27进行摩擦处理或者:f又 向工艺。注意，与第一实施例的情形相似，该延迟层30的延迟根据反射型 液晶显示装置lc的各个显示模式的光学设计设定而适当地设定，并且举例 来说，作为对于可见光(例如，具有550nm的波长)的延迟，该延迟层30 的延迟设定在50到400nm的范围内。同样与第一实施例的情形相似，取向 膜21的取向轴也根据反射型液晶显示装置lc的各个显示模式的光学设计设 定而设定，举例来说，取向膜21的取向轴相对于偏振板45的透射轴设定在 0到90°的范围内。
即使在以上述方式构造的第三实施例的反射型液晶显示装置lc中，不
的延迟层30设置在液晶单元内，该液晶单元具有密封在第一基板10和第二 基板20之间的液晶层LC。因此，可以获得与第一实施例相同的效果。 <液晶显示装置-4>
图7是示出根据本发明第四实施例的反射型液晶显示装置结构的横截面 图。下面，将参考图7描述第四实施例的液晶显示装置的结构。注意，与先 前参考图4至6描述的第 一至第三实施例相同的构成元件分别以相同的附图 来表示，并且为了简化，这里省略了重复的描述。
-图中所示的液晶显示装置ld为反射型。反射型液晶显示装置ld和先前 参考图6描述的反射型液晶显示装置lc的区别在于第二基板20的液晶层 LC侧的层叠次序。反射型液晶显示装置ld的其它结构与反射型液晶显示装 置lc的相同。
也就是，滤色器层23设置在第二基板20的面对液晶层LC的内表面上。 同样地，设置具有平坦表面的保护绝缘膜31以覆盖滤色器层23。同样地，
膜31的整个表面上。同样地，依次序设置公共电极25和取向膜27以覆盖 延迟层30。注意，与第一实施例的情形相似，该延迟层30的延迟根据反射 型液晶显示装置ld的各个显示模式的光学设计设定而适当地设定，并且举 例来说，作为对于可见光(例如，具有550nm的波长)的延迟，该延迟层 30的延迟设定在50到400nm的范围内。同样与第一实施例的情形相似，取向膜21的取向轴也根据反射型液晶显示装置ld的各个显示模式的光学设计
设定而设定，举例来说，取向膜21的取向轴相对于偏振板45的透射轴设定 在0到90°的范围内。
即使在以上述方式构造的第四实施例的反射型液晶显示装置ld中，不
的延迟层30设置在液晶单元内，该液晶单元具有密封在第一基板10和第二 基板20之间的液晶层LC。因此，可以获得与第一实施例相同的效果。 <液晶显示装置-5〉
图8是示出根据本发明第五实施例的半透射半反射型液晶显示装置结构 的横截面图。图9是示出根据本发明第五实施例的半透射半反射型液晶显示 装置中一个像素的主要部分的结构的横截面图。下面，将参考图8和9描述 第五实施例的液晶显示装置的结构。注意，与先前参考图4至7描述的第一 至第四实施例相同的构成元件分别以相同的标号来表示，并且为了简化，这 里省略了重复的描述。
图中所示液晶显示装置le为半透射半反射型，液晶层LC密封在分别由 透明材料制成的第一基板10和第二基板20之间。同样地，不具有正分散性 而具有上述结构的延迟层30设置在第二基板20的液晶层LC侧。此外，延 迟板41紧密地设置在第一基板10的外表面上。此外，偏振板43和45以正 交尼科耳的方式分别紧密地设置在第一基板10和第二基板20的外表面上。 另外，背光47和反射板49依序设置在设置于第一基板10侧的偏振板43的 外部。
驱动电路层11设置在第一基板10的面对液晶层LC的内表面上。由透 明像素电极13t和反射像素电极31r构成的像素电极分别设置并形成在驱动 电路层11上的像素10a中。在此情形下，在每个像素10a中，设置反射像 素电极13r的部分变成反射显示部分10r，设置透明像素电极13t的部分变成 透射显示部分10t。
此外，如图9中具体所示，反射像素电极13r优选以漫射反射层的形式 构造，该扩散反射层在其表面上具有凹凸的形状。在此情形下，在作为反射 像素电极13r的基底的反射显示部分10r的驱动电路层11中，覆盖使用薄膜 晶体管Tr的驱动电路的层11的绝缘膜lla的表面形成为凹凸的形状，反射 像素电极13r沿着该凹凸形状设置。注意，像素电极和薄膜晶体管Tr通过透明像素电极13t或反射像素电极13r经由形成在绝缘膜lla中的接触孔(连 接孔)h而彼此连才妻。
同样地，设置取向膜15以覆盖由透明像素电极13t和反射像素电极13r 构成的像素电极，该反射像素电极13r用作漫射反射层。
另一方面，滤色器层23、保护绝缘膜31、取向膜21、以及不具有正分 散性但具有上述结构的延迟层30依次序设置在第二基板20的面对液晶层 LC的内表面上。延迟层30形成在一部分以对应于像素中的反射相像素电极 13r (也就是，反射显示部分10r)。同样地，通过应用先前参考图3的流程 图而描述的制造方法来形成延迟层30。
此外，如图9具体所示，反射显示区域10r中的液晶层LC厚度(单元 间隙gr)和透射显示区域10t中的液晶层LC厚度(单元间隙gt)基于延迟 层30的厚度而被调节。举例来说，单元间隙gr和gt是以一种方式来进行设 定的，在该方式中当合适的电压施加在像素电极13r或13t和公共电极25之 间时，在反射显示部分10r中的液晶层LC具有入/4的延迟，而在透射显示 部分10t中的液晶层LC具有入/2的延迟。此外，延迟层30具有上述的厚度。 此外，该延迟层30的延迟根据半透射半反射型液晶显示装置le的反射显示 部分10r的各个显示模式的光学设计设定而适当地设定，举例来说，作为对 于可见光(例如，具有550nm的波长)的延迟，该延迟层30的延迟设定在 50到400nm的范围内。同样地，取向膜21的取向轴也根据半透射半反射型 液晶显示装置le的各个显示模式的光学设计设定而设定，举例来说，取向 膜21的取向轴相对于偏振板45的透射轴设定在0到90°的范围内。
同样地，如上所述，依次序设置公共电极25和取向膜27以覆盖取向膜 21和延迟层30。
即使在以上述方式构造的第五实施例的半透射半反射型液晶显示装置
维交联的延迟层30设置在液晶单元内，该液晶单元具有密封在第一基板10 和第二基板20之间的液晶层LC。因此，可以获得与第一实施例相同的效果。 此外，仅在反射显示部分10r中延迟层30形成为图案，这使得可以提供透 射显示的外形质量优良，以及反射显示的外形质量优良且不会对透射显示施 加任何影响的半透射半反射型液晶显示装置le。
注意，使用薄膜晶体管Tr的像素电路被设置在像素10a内的结构示于图9。在此情形下，设置在像素电路(薄膜晶体管Tr)附近的取向不完美的
部分、光泄露部分、和非显示部分优选被遮光。此外，像素电路优选设置在
像素10a的外围中。 <液晶显示装置-6>
图10是示出根据本发明第六实施例的半透射半反射型液晶显示装置结 构的横截面图。
图11是示出根据本发明第六实施例的液晶显示装置中一个像素的主要 部分的结构的横截面图。下面，将参考图10和11描述第六实施例的液晶显 示装置的结构。注意，与先前参考图4至9描述的第一至第五实施例相同的 构成元件分别以相同的附图标记来表示，并且为了简化，这里省略了重复的 描述。
图中所示液晶显示装置lf为半透射半反射型。第六实施例的半透射半 反射型液晶显示装置lf与先前参考图8和9描述的半透射半反射型液晶显 示装置le的区别在于，不具有正分散性而具有上述结构的延迟层30在第一 基板IO侧以图案形式形成。
也就是，驱动电路层11设置在第一基板10的面对液晶层LC的内表面 上。由例如铝(Al)或银(Ag)、其合金等的金属材料制成的反射材料层33 以图案形式形成在驱动电路层11上的每个像素10a中反射显示部分10r中。 同样地，如图ll具体所示，在反射显示部分10r中，反射材料层33优选以 漫射反射层的形式构造，该漫射反射层在其表面上具有凹凸的形状。在此情 形下，在作为反射材料层33的基底的反射显示部分10r的驱动电路层11中， 覆盖使用薄膜晶体管Tr的驱动电路的层11的绝缘膜lla的表面形成为凹凸 的形状，反射材料层33沿着该凹凸形状设置。
设置作为延迟层30的基底的取向膜21以覆盖该反射材料层33。相对于 取向膜21各向同性取向的上述延迟层30以图案形式形成在取向膜21的上 表面上。延迟层30以图案形式形成，以对应像素中的反射显示部分10r。同 样地，通过应用先前参考图3的流程图而描述的制造方法来形成延迟层30。 当使用取向膜的延迟层30设置在驱动电路层上时，为了获得与下层的导通, 优选取向膜也被事先图案化，或者在延迟层30形成之后通过进行显影、干 法蚀刻等移除取向膜。
在此情形下，重要的是，设定反射材料层33的宽度W1和延迟层30的
18宽度W2以使得反射材料层33完全被延迟层30覆盖。由于这个原因，优选 建立反射材料层33的宽度Wl <延迟层30的宽度W2的关系，以及反射材 料层33的宽度W1〈延迟层30的宽度W2的关系。此外，当如图所示作为 延迟层30的基底的取向膜图案化时，优选建立延迟层30的宽度W2《取向 膜21的宽度W3的关系，以及延迟层30的宽度W2〈取向膜21的宽度W3 的关系，使得延迟层30形成在预定的位置。
此外，反射显示部分10r中的液晶层LC厚度(单元间隙gr)和透射显 示部分10t中的液晶层LC厚度(单元间隙gt)基于延迟层30的厚度而被调 节。举例来说，单元间隙gr和gt是以一种方式来进行设定的，在该方式中 当合适的电压施加在像素电极13r或13t和公共电极25之间时，在反射显示 部分10r中液晶层LC具有入/4的延迟，而在透射显示部分10t中液晶层具 有入/2的延迟。此外，延迟层30具有上述的厚度。此外，该延迟层30的延 迟根据半透射半反射型液晶显示装置lf的反射显示部分10r的各个显示模式 的光学设计设定而适当地设定，举例来说，作为对于可见光(例如，具有 550nm的波长)的延迟，该延迟层30的延迟设定在50到400nm的范围内。 同样地，取向膜21的取向轴也根据半透射半反射型液晶显示装置lf的各个 显示模式的光学设计设定而设定，举例来说，取向膜21的取向轴相对于偏 振板45的透射轴设定在O到90。的范围内。第六实施例的这些方面与第五 实施例相似。
透明像素电极13t以图案形式形成在各像素10a中，以被反射显示部分 10r和透射显示部分10t共用，并如上所述覆盖取向膜21和延迟层30。透明 像素电极13t经由形成在覆盖驱动电路的绝缘膜lla中的接触孔(连接孔)h 连接至薄膜晶体管Tr。接触孔h设置在延迟层30的一侧。因此，可以防止 如上所述特征在于完全被延迟层30覆盖的反射材料层33被暴露于接触孔h 的内壁。由于这个原因，举例来说，在例如形成接触孔h时的干法蚀刻工艺 的后续工艺中，可以防止制成反射材料层33的金属材料的性质改变。因此， 可以防止由于反射材料层33的特性改变而导致的反射特性退化。因此，可 以在反射材料层33中保持反射特性。
同样地，设置取向膜15以覆盖以上述方式设置在延迟层30上的透明像 素电极13t。
另一方面，滤色器层23、公共电极25、和取向膜27依次序设置在第二
19基4反的面对液晶层LC的内表面上。
即使在以上述方式构造的第六实施例的半透射半反射型液晶显示装置
交联的延迟层30设置在液晶单元内，该液晶单元具有密封在第一基板10和
第二基板20之间的液晶层LC。因此，可以获得与第一实施例相同的效果。 此外，仅在反射显示部分10r中延迟层30以图案形式形成，这使得可以提 供透射显示的外形质量优良，以及反射显示的外形质量优良且不会对透射显 示施加任何影响的半透射半反射型液晶显示装置lf。
注意，使用薄膜晶体管Tr的像素电路被设置在像素10a内的结构示于 图11。在此情形下，像素电路(包括薄膜晶体管Tr)的形成部分优选被遮 光。此外，像素电路优选设置在像素10a的外围中。 <液晶显示装置的电路构造>
图12为电路示意图，部分地以块的形式示出应用本发明实施例的有源 矩阵驱动型(active matrix drive type)液晶显示装置la ( lb、 lc、 ld、 le、 lf)的电路构造。注意，与上述的第一至第六实施例相同的构成元件分别以 相同的附图标记来表示，并且将在此状态下给出描述。
如图所示，显示区域A和它的外围区域B设置在液晶显示装置la( lb、 lc、 ld、 le、 lf)中。多条扫描线71和多条信号线72分别垂直地和水平地 配线。同样地，设置像素10a以分别对应于多条扫描线71和多条信号线72 所定义的交叉部分。以这样的方式构造像素阵列部分。此外，公共电极73 设置在显示部分A中，每个公共电极73都被水平方向的相应像素10a所共 用。另一方面，扫描线驱动电路74和信号线驱动电路75设置在外围区域B 中。在此情形下，扫描线驱动电路74扫描并驱动多条扫描线71。同样地， 信号线驱动电路75为多条信号线72提供对应于亮度信息的视频信号(也就 是，输入信号)。
举例来说，像素电路由用作开关元件的薄膜晶体管Tr和设置在每个像 素10a中的保持电容器(hold capacitor) Cs构成。此外，连接到相应的一个 像素电路的像素电极13r、 13t设置在每个像素10a中。同样地，保持电容器 Cs定义在相应的一个公共电极73和像素电极13r、 13t之间。薄膜晶体管Tr 的栅极连接到相应的一条扫描线71,其源极/漏极区域之一连接到相应的一 条信号线72,并且其另一个连接到相应的一个像素电极13r、 13t。同样地，经由薄膜晶体管Tr从对应的一条信号线72写入到像素10a的 视频信号被保持在保持电容器Cs中。对应于保持的信号量的电压提供至像 素电极13r、 13t。
如上所述的像素电路的构造仅仅是个实例。因此，可以通过在像素电路 中设置可能需要的电容元件，并通过在像素电路中设置多个晶体管来构造像 素电路。此外，对应于像素电路的改变而所需要的驱动电路也可以添加到外 围区域B。 <应用实例〉
根据本发明实施例的上述显示装置可以应用于所有领域电子设备的显 示装置，其中输入电子设备的视频信号或在电子设备中产生的视频信号以图 像或视频图像的形式显示。这些电子设备可由各种各样的电子设备来代表， 示于图13到图17G,比如数码照相机、笔记本个人计算机、诸如移动电话 机的移动终端设备、和摄影机。下面，将描述应用本发明实施例的每个电子 设备的实例。
图13的透视图示出应用本发明实施例的电视机。根据该应用实例的电 视机包括由前面板102、滤光玻璃103等构成的图像显示屏幕部分101。同 样地，通过使用根据本发明实施例的显示装置作为图像显示屏幕部分101来 制造该电碎见才几。
图14A和14B的透视图分别示出应用本发明实施例的数码照相机。图 14A的透视图是从前面观察该数码照相机，而图14B的透视图是从背面观察 该数码照相机。根据该应用实例的数码照相机包括用于闪光的光发射部分 111、显示部分112、菜单切换113、快门按钮114等。通过使用根据本发明 实施例的显示装置作为显示部分112来制造该数码照相机。
图15的透视图示出应用本发明实施例的笔记本个人计算机。根据该应 用实例的笔记本个人计算机包括主体121、输入字符等时操作的键盘122、 用于在其上显示图像的显示部分123等。通过使用根据本发明实施例的显示 装置作为显示部分123来制造该笔记本个人计算机。
图16的透视图示出应用本发明实施例的摄影机。根据该应用实例的摄 影机包括主体部分131、捕获目标图像并设置在朝前的侧表面上的镜头132、 捕获目标图像时操作的开始/停止开关133、显示部分134等。通过使用根据 本发明实施例的显示装置作为显示部分134来制造该摄影机。图17A到17G的视图分别示出应用本发明的移动终端设备，例如移动 电话机。图17A是移动电话机在打开状态的前视图；图17B是移动电话机 在打开状态的侧面视图；图17C是移动电话机在关闭状态的前视图；图17D 是移动电话机的左侧视图；图17E是移动电话机的右侧视图；图17F是移动 电话机的俯视平面图；图17G是移动电话机的仰视图。根据该应用实例的移 动电话机包括上机壳141、下机壳142、连接部分(该情况中的铰链部分) 143、显示部分144、副显示部分145、图片灯146、照相4几147等。通过佳_ 用根据本发明实施例的显示装置作为显示部分144和副显示部分145来制造 该移动电话沐几。 [实例] <实例1>
调节合成物A以作为涂敷液体。 合成物A
可聚合液晶单体[化合物(1 ) ]: 10份(重量) 可聚合化合物[化合物(6) ]: 10份(重量) 可聚合引发剂[Irgacure OXE02]: 0.2份(重量) 界面活性剂[MegafackR-08]: 0.02份(重量) 溶剂[环己酮]:78.98份(重量)
以上述方式调节的化合物A通过采用旋涂方法而涂敷到取向膜AL1254 (JSR Corporation制造的产品的名称)上，取向膜AL1254先前已进行了摩 擦工艺。此后，通过进行减压千燥处理(最终真空度0.4Torr)将溶剂去除。 同样地，通过在热板上加热，在60。C进行一分钟取向工艺。此后，在氮气氛 围中(氧气浓度为0.1 %或更少)，通过使用超高压汞灯在亮度为30mW/cm2 且曝光时间为10秒的条件下进行三维交联工艺。在此之后，通过使用加热 炉在220。C进行60分钟的热处理。
当使用触针型显微光波干涉仪(stylus-type profilometer)测量以上述方
....化合物(6)式制造的延迟层的厚度时，证实为l.l|im。此外，当前面测量延迟层的延迟
时，对于450nm波长X的延迟为115nm,对于550nm波长人的延迟为135nm。 因此，证实了延迟层具有逆分散性。
制造反射型液晶显示装置(VA模式且常黑)，其中这样获得的延迟层设 置在每个液晶单元中。在反射型液晶显示装置中，黑显示的反射率为0.2%， 白显示的反射率为5%,对比度为25。 <对比实例1>
制造与实例1具有相同结构的液晶显示装置。这里使用的延迟层的波长分散 对于450nm波长人为145nm，对于550nm波长X为135nm。在以上述方式 制造的液晶显示装置中，黑显示的反射率为0.5%,白显示的反射率为5%, 对比度为10。
实例1和对比实例1的对比结果证实了在使用实例1的具有逆分散性的 延迟层的液晶显示装置中得到了足够的对比度。 <实例2>
调节合成物B以作为涂敷液体。 合成物B
可聚合液晶单体[化合物(1 ) ]: 10份(重量) 可聚合化合物[化合物(6) ]: 10份(重量) 可聚合亏1发剂[Irgacure OXE02]: 0.07份(重量) 界面活性剂[MegafackR-08]: 0.02份(重量) 溶剂[环己酮]:78.91份(重量)
以上述方式调节的化合物B通过采用旋涂方法而涂敷到取向膜AL1254 (JSR Corporation制造的产品的名称)上，取向膜AL1254先前已进行了摩 擦工艺。此后，通过进行减压干燥处理(最终真空度0.4Torr)将溶剂去除。 同样地，通过在热板上加热，在60。C进行一分钟的取向工艺。接着，在将基 板迅速冷却到室温(25°C )之后，通过使用超高压汞灯在亮度为30mW/cm2 且曝光时间为2秒的条件下，由带有图案的光掩模在空气中进行图案曝光来 进行三维交联工艺。接着，通过使用扩散喷涂而将曱基乙基酮(methyl ethyl ketone )液体喷涂到在室温(25°C )暴露60秒的基板上，由此移除基板表面 的未曝光部分。以该方式，进行了显影工艺。此后，通过使用加热炉在220。C以如上所述的方式形成延迟层之后，当使用显微镜观察基板表面时，证 实了仅仅在基板表面的曝光部分形成了延迟层的图案。当使用触针型显微光 波干涉仪测量以上述方式形成的延迟层的厚度时，证实为l.l(im。此外，当
在前面测量以图案形式形成的延迟层的延迟时，对于450nm波长X的延迟为 115nm,对于550nm波长人的延迟为135nm。因此，证实了以图案形式形成 了具有逆波长分散性的延迟层。
制造半透射半反射型液晶显示装置(VA模式，常黑，并且仅在延迟层 的图案部分中设置反射层)，其中这样获得的延迟层设置在每个液晶单元中。 在半透射半反射型液晶显示装置中，黑显示的反射率为0.1%,白显示的反 射率为2.5% ,对比度为25。 <对比实例2〉
制造与实例2具有相同结构的液晶显示装置。这里使用的延迟层的波长分散 对于450nm波长X为145nm,对于550nm波长X为135nm。在以上述方式 制造的半透射半反射型液晶显示装置中，黑显示的反射率为0.25%，白显示 的反射率为2.5% ,对比度为10。
实例2和对比实例2的对比结果证实了在使用实例2的具有逆分散性的 延迟层的液晶显示装置中获得了足够的对比度。
本领域的技术人员应该了解，根据设计需求及其它因素，可以在权利要 求及其等同特征的范围内进行各种修改、组合、部分组合和变化。
本发明包含与分别在2007年12月5日和在2008年2月22日提交曰本 专利局的日本专利申请JP 2007-314346和JP 2008-040968相关的主题，将其 全部内容引用结合于此。
2权利要求
1、一种液晶显示装置，包括两片基板；液晶层，密封在所述两片基板之间；延迟层，设置在所述两片基板之一的所述液晶层侧；其中所述延迟层具有这样的结构，在该结构中可聚合液晶单体三维交联，并且对于450nm波长的延迟R(450)和对于550nm波长的延迟R(550)满足R(450)/R(550)≤1的关系。
2、 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中多个像素设置并形成在所述两片基板之间，所述多个像素的每个都具有设定在其中的透射显示部分和反射显示部分；并且所述延迟层以图案形式形成在所述像素的每个中以对应于所述反射显 示部分。
3、 一种液晶显示装置的制造方法，包括步骤 在第 一基板上形成延迟层；设置第二基板以面对所述第 一基板的所述延迟层的形成表面侧；并且 在所述第 一基板和所述第二基板之间填充和密封液晶层， 当形成所述延迟层时，所述液晶显示装置的制造方法包括步骤 涂敷其中包含有可聚合液晶单体的液体溶液至所述第一基板的取向表 面上，以形成延迟层形成膜；对于所述延迟层形成膜进行取向工艺；三维交联包含于进行了取向工艺的所述延迟层形成膜中的所述可聚合 液晶单体，以固化所述可聚合液晶单体；以及获得所述延迟层，其中对于450nm波长的延迟R ( 450 )和对于550nm 波长的延迟R ( 550 )满足R (450) /R ( 550 )《1的关系。
4、 根据权利要求3所述的液晶显示装置的制造方法，其中在所述延迟 层形成膜中50%或者更多的所述可聚合液晶单体在它们的端部具有两个或 多个丙烯酸基。
5、 根据权利要求3所述的液晶显示装置的制造方法，其中 在所述可聚合液晶单体的三维交联中，通过对所述延迟层形成膜进行图案曝光而在曝光部分中三维交联所述可聚合液晶单体；并且 所述制造方法还包括步骤图案化所述延迟层形成膜，从而通过对所述延迟层形成膜进行显影工艺 而保留所述曝光部分。
6、 一种液晶显示装置包括 两片基板；液晶层，密封在所述两片基板之间；反射材料层，设置在所述两片基板之一的所述液晶层侧；以及 延迟层，以图案形式形成在所述反射材料层上， 其中所述反射材料层被所述延迟层完全覆盖。
7、 根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中多个像素设置并形成在所述两片基板之间，所述多个像素的每个都具有设定在其中的透射显示部分和反射显示部分；并且所述反射材料层和所述延迟层的每个都以图案形式形成在所述像素的 每个中以对应于所述反射显示部分。
8、 根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述反射材料层由金属 材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示装置及其制造方法，该液晶显示装置包括两片基板；液晶层，密封在两片基板之间；以及延迟层，设置在两片基板之一的液晶层侧，其中该延迟层具有这样的结构，其中可聚合液晶单体三维交联，并且对于450nm波长的延迟R(450)和550nm波长的延迟R(550)满足R(450)/R(550)≤1的关系。
文档编号G02F1/1362GK101452173SQ20081018483
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月5日 优先权日2007年12月5日
发明者石崎刚司 申请人:索尼株式会社