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。
背景技术：
对于其中液晶层的液晶分子被垂直于或基本垂直于基板进行配向的垂直配向型液晶显示装置来说，没有施加电压时的黑电平非常高并且几乎等于布置为大致正交尼克尔结构的两个偏光板的光学特性。如果在液晶层与夹持该液晶层的两个偏光板中的一个或全部之间引入具有带有适当的参数的负光学各向异性的视角补偿板，则能够获得更好的观看特性。在日本未审专利公开(Kokai) N0.SH0-62-210423中描述了通过使用具有负单轴光学各向异性的光学补偿板(所谓的(负)C板)作为视角补偿板来执行视角补偿的方法。利用该方法，能够抵消垂直配向的 液晶层的光学各向异性以在没有施加电压时削除视角特性。然而，当改变视角时发生光泄漏，特别是当从相对于两个大致正交尼克尔结构的偏光板中的一个的吸收轴成大约45°的方位角进行观察时发生光泄漏。该现象是由于存在偏光板本身的视角特性并且已知的是，该现象引起了视角特性的劣化。作为解决该问题的方法，日本专利2047880提出了使用具有负双轴光学各向异性的光学补偿板(双轴膜)。另外，日本未审专利公开(Kokai) N0.2000-131693描述了用于双轴膜的特别有效的参数的示例。通过采用使用双轴膜的液晶显示装置，能够削除由于在使用C板时出现问题的偏光板导致的视角特性的劣化，从而允许即使从相对于偏光板的吸收轴成大约45°的方位角观察液晶显示装置时也能够实现与从前方观看时几乎相同的黑显示特征。本发明人已经在日本未审专利公开(Kokai)N0.2005-234254中提出了一种垂直配向型液晶显示装置，其借助于摩擦处理实现了均匀的单畴排列。上述视角补偿方法也能够应用于该液晶显示装置。然而，即使在使用双轴膜的垂直配向型液晶显示装置中，当在相对于偏光板的吸收轴成45°的方位角从较大的极角(相对于偏光板的法线方向的较大的极角)进行观察时，在没有施加电压的情况下有时会观察到蓝色、紫色或其它颜色的泄漏光。当使用C板时，虽然由于不能够补偿偏光板的视角特性使得光泄漏很大，但是即使在相对于偏光板的吸收轴成45°的方位角从较大的极角进行观察也没有观察到具有颜色的泄漏光。作为用于垂直配向型液晶显示装置的视角补偿板，由于数值上的视角特性的优异是优先的，因此已经广泛地使用了能够减少光泄漏的双轴膜，并且在市场上可见的产品包括由基于降冰片烯的环烯烃材料形成的双轴拉伸膜和通过拉伸用作基底的TAC材料制造的拉伸TAC膜。另一方面，对于具有与C板等效的光学特性的光学膜，在市场上已经快速地减少并且难以获得。在日本未审专利公开(Kokai) N0.2008-233412中，本发明人已经提出了一种垂直配向型液晶显示装置，其中在至少一个基板的液晶层侧的表面上形成随机凹凸。通过利用下述现象，在液晶层中随机地分布具有不同液晶层厚度的很多区域并且各种颜色光被混合以获得无彩色的外观，使得泄漏光的透射率显著减小同时泄漏光的色调保持为与传统的C板补偿的情况等效，其中所述现象为，在使用双轴膜的垂直配向型液晶显示装置中，当在相对于偏光板的吸收轴成45°的方位角从较大的极角观察时，泄漏光的色调随着液晶层的厚度的变化而在可见光波长范围内不同的变化。对于日本未审专利公开(Kokai) N0.2008-233412中描述的液晶显示装置来说，需要在两个基板中的至少一个上形成随机凹凸。对于这样的凹凸的形成，尽管已经提出了包括利用玻璃基板的化学蚀刻(粗糙处理(frost processing))、利用物理蚀刻(喷砂处理)以及在将颗粒喷射到基板上之后利用硬涂覆剂涂覆基板的一些方法，但是所有这些方法都要求较高的成本。此外，由于这些方法要求对母玻璃的整个表面执行处理，因此，存在着还在将液晶显示装置连接到外部驱动电路的外部取出电极(电极端子)上形成凹凸和甚至在连接两个基板的密封框架区域上形成凹凸的一些情况，这导致了产率的降低的风险。另外，由于目前制造的液晶显示装置采用其中在两个玻璃基板黏贴之前将多个液晶显示装置布置在母玻璃的表面上的多重构图，因此如果在母玻璃的整个表面上形成凹凸，则用于对齐的标记会由于切割边界或者堆叠基板的表面上的光散射而变得模糊，从而不利地影响了产率。在液晶显示装置的外观观察中，会在亮显示区域、暗显示区域或者没有施加电压的区域(背景区域)中由于随机地布置凹凸而使得观察到显示不均匀性。这被认为是由由于基板和液晶层上的凹凸之间的折射率差而导致的光散射引起的。本申请要求2011年12月28日提交的在先日本专利申请N0.JP2011-289437的优先权，通过引用将其全部内容并入这里。

发明内容
本发明的目的在于提供一种高质量液晶显示装置及其制造方法。本发明的一个方面提供了一种液晶显示装置，其包括第一基板和第二基板，该第一基板和第二基板被彼此平行地布置并且均具有透明电极；密封材料，该密封材料采取框架的形状并且被布置在第一基板与第二基板之间；垂直配向液晶层，该垂直配向液晶层位于第一基板与第二基板之间，布置在密封材料的框架的内部区域内，并且被填充有具有负介电各向异性的液晶材料；第一偏光层和第二偏光层，该第一偏光层和第二偏光层被布置为大致正交尼克尔结构，第一偏光层被布置在第一基板的与液晶层相反的一侧，第二偏光层被布置在第二基板的与液晶层相反的一侧，并且偏光层中的一个偏光层具有在施加电压时相对于位于液晶层的厚度中心的液晶分子的配向方向成大约45°的吸收轴；以及光学补偿板，该光学补偿板具有负双轴光学各向异性，布置在第一基板与第一偏光层之间和/或布置在第二基板与第二偏光层之间，并且被布置为面内慢轴方向与接近的第一或第二偏光层的吸收轴方向基本上正交；其中，第一基板和第二基板中的至少一个具有多个凸部，该多个凸部具有大致相同的第一高度并且突出到液晶层侧，该多个凸部仅形成在密封材料的框架的内部区域内，没有凸部的位置处的液晶层具有第二高度，并且由于凸部的存在，使得液晶层的厚度等于通过从第二高度减去第一高度获得的值的区域的面积是具有凸部的基板上存在液晶层的区域的面积的α %，所述α %为5%以上且50%以下。本发明的另一方面提供了一种液晶显示装置制造方法，该方法包括使用一对母基板来制造多个液晶显示装置，每个液晶显示装置包括布置为基本上彼此平行的均具有透明电极的第一基板和第二基板；以框架形状布置在第一基板与第二基板之间的密封材料；位于第一基板与第二基板之间的布置在密封材料的框架的内部区域内并且填充有具有负介电各向异性的液晶材料的垂直配向液晶层；布置为大致正交尼克尔结构的第一偏光层和第二偏光层，第一偏光层被布置在第一基板的与液晶层相反的一侧，第二偏光层被布置在第二基板的与液晶层相反的一侧，并且偏光层中的一个偏光层具有在施加电压时相对于位于液晶层的厚度中心的液晶分子的配向方向成大约45°的吸收轴；以及光学补偿板，该光学补偿板具有负双轴光学各向异性，布置在第一基板与第一偏光层之间和/或布置在第二基板与第二偏光层之间，并且被布置为面内慢轴方向与接近的第一或第二偏光层的吸收轴方向基本上正交；其中，第一基板和第二基板中的至少一个具有多个凸部，该多个凸部具有大致相同的第一高度并且突出到液晶层侧，该多个凸部仅形成在密封材料的框架的内部区域内，没有凸部的位置的液晶层具有第二高度，并且由于凸部的存在，使得液晶层的厚度等于通过从第二高度减去第一高度获得的值的区域的面积是具有凸部的基板上存在液晶层的区域的面积的α%，所述α%为5%以上且50%以下；并且其中，上述凸部没有形成在母基板上的密封材料的框架的区域之外。本发明能够提供高质量的液晶显示装置及其制造方法。


图1A和图1B是分别示出液晶显示装置的传统示例的示意性截面图和透视图。图2是示出根据比较示例的液晶显示装置的示意性透视图。图3是示出根据传统示例和比较示例的液晶显示装置中没有施加电压时的光谱的图。图4Α至图4D是示出根据第一实施方式的液晶显示装置的制造方法的示意图。图4Ε至图4F是示出根据第一实施方式的液晶显示装置的制造方法的示意图。图4G是示出根据第一实施方式的液晶显示装置的制造方法的示意图。图5是示出根据第二实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。图6是示出根据第三实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。图7是示出根据第四实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。图8是示出根据第五实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。图9Α至图9Ε是示出例如公共基板(81)上的凸部(81d)的一个基板上的凸部的布置状态的示意性平面图。图1OA和图1OB是示出模拟结果的图。图11是示出根据第一变型的液晶显示装置的示意性透视图。图12是示出根据第二变型的液晶显示装置的示意性透视图。图13A和图13B是示出模拟结果的图。
具体实施例方式首先，本发明人进行了对于传统液晶显示装置中的光泄漏的模拟分析。图1A和图1B是分别示意性地示出模拟分析中的液晶显示装置的传统示例的截面图和透视图。传统示例中的液晶显示装置包括上基板(分段基板)80和下基板(公共基板)81，该上基板和下基板被布置为彼此面对并且基本上平行；液晶层82，其布置在上基板80和下基板81之间；以及上偏光板83和下偏光板84。上基板80包括上玻璃基板(透明基板)80a、形成在上玻璃基板80a上的上透明电极(分段电极)80b和形成在上电极80b上的上配向膜80c。以相同的方式，下基板81包括下玻璃基板(透明基板)81a、形成在下玻璃基板81a上的下透明电极(公共电极)81b和形成在下电极81b上的下配向膜81c。上电极80b和下电极81b由ITO等等形成并且被图案化为能够显示想要的设计。液晶层82是垂直配向液晶层。液晶层82被填充有具有负介电各向异性的液晶材料。上偏光板83包括偏光层83a和TAC层83b，并且被布置在上基板80的与面向液晶层82的表面相反的表面上使得TAC层83b面向上玻璃基板80a。TAC层被已知为用作C板。下偏光板84包括偏光层84a和视角补偿板(双轴膜)84b，并且被布置在下基板81的与面向液晶层82的表面相反的表面上使得双轴膜84b面向下玻璃基板81a。上偏光板83和下偏光板84(偏光层83a和84a)被布置为大致正交尼克尔结构,其中偏光板(偏光层)的吸收轴在施加电压时与液晶层82的中心分子(位于液晶层82的厚度中心的液晶分子82a)的配向方向成大约45°。双轴膜84b被布置为使得其面内慢轴方向与接近的偏光层84a的吸收轴方向基本上正交。虽然在附图中未示出，但是背光布置在下偏光板84下面。使用诸如冷阴极管、无机LED、有机LED、灯泡等等的光源来构造。从上偏光板83 —侧观察液晶显示装置的显示状态。在模拟分析中，通过使用由Shintech有限公司制造的液晶显示装置模拟器LCDMASTER7.2基于在相对于偏光板的吸收轴成45°的方位角的正向观察来计算与从50°的极角观察到的光泄漏相关的色调。在执行分析时，液晶层82的延迟、双轴膜84b的面内延迟Re和厚度方向上的延迟Rth被分别设置为320nm、55nm和220nm，并且面内慢轴方向与最近的偏光层84a的吸收轴正交。至于材料，假设使用降冰片烯塑料膜。用作C板的TAC层83b的厚度方向延迟Rth被设置为大约50nm。对于上偏光板83和下偏光板84的偏光层83a和84a,假设使用由Polatechno有限公司制造的SKN18243T，并且吸收轴方向被设置为在上侧为135°并且在下侧为45°。对于液晶层82，假设设置在89°的预倾角的单畴排列结构，并且在液晶层82的中心处将预倾角设置为90°的方位角。对于背光的光源，使用标准光源D65。为了进行比较，本发明人还对于在日本专利2047880中描述的使用C板进行补偿的液晶显示装置进行了模拟分析。图2是示出作为比较示例的模拟分析中的液晶显示装置的示意性透视图。比较示例中的装置与图1A和图1B中所示的液晶显示装置的不同之处在于通过层叠偏光层84a和TAC层84c来构造下偏光板84并且C板85被布置在下偏光板84与下基板81之间。对于C板85，厚度方向延迟Rth被设置为180nm，并且降冰片烯塑料膜用作材料。在其它方面，该图中的装置与图1A和图1B中所示的液晶显示装置相同。图3是示出根据传统示例(图1A和图1B)或比较示例(图2)的液晶显示装置中没有施加电压时的光谱的图。图中所示的模拟分析结果是当从零度的方位角和相对于被定义为零度的极角的液晶显示装置(基板)的法线测量的50°的极角观察时获得的没有施加电压时的光谱。图中的水平轴表示以rim为单位的光波长，而竖直轴表示以％为单位的光透射率。实线和虚线分别表示使用双轴的液晶显示装置(根据图1A和图1B中所示的传统示例的液晶显示装置)的泄漏光的波长与光透射率之间的关系和使用C板的液晶显示装置(根据图2中所示的比较示例)的泄漏光的波长与光透射率之间的关系。在根据图1A和图1B中所示的传统示例的液晶显示装置中，在大约530nm附近获得几乎没有光泄漏的状态，但是光泄漏随着波长朝向短或长的一侧移动而趋于增加。这是因为泄漏光是有色的。在根据图2中所示的比较示例的液晶显示装置中，发现的是，与根据传统示例的液晶显示装置相比，发生了非常大的光泄漏。然而，光泄漏曲线在宽的波长范围内很平。本发明人实际上创造并且观察了与图2中所示的比较示例相同的条件下的液晶显示装置。结果尽管光泄漏很大，但是没有观察到着色现象。根据图3中所示的模拟结果，本发明人认为，由于双轴膜不能够在整个波长范围内完全地改进偏光板的视角特性，因此发生了光泄漏，并且根据膜、液晶层等等的参数，泄漏光被以各种色调着色。图4A至图4G是示出根据第一实施方式的液晶显示装置的制造方法的示意图。参考图4A，制造蓝玻璃基板80a和81a，其一侧被打磨，表面上涂覆有SiO2,并且其上沉积有ITO透明导电膜。通过光刻或蚀刻步骤在ITO导电膜上形成想要的电极图案，并且分别在玻璃基板80a和81a上形成分段电极80b和公共电极81b。参考图4B，通过使用旋涂器将玻璃基板81a旋转30秒同时在公共电极81b上施加想要的厚度的由大阪有机化学(Osaka Organic Chemical Industry)有限公司制造的透明负型光敏树脂，接下来在100°C的热板上进行预烧制120秒以形成树脂膜。通过控制旋涂器的旋转速度能够将膜厚度控制在大约0.5 μ m至大约5 μ m的范围内。通过使用配备有高压汞灯作为光源的接触暴露器，树脂涂覆表面被通过产生的光学标记暴露于紫外光以形成想要的柱状间隔体，同时保持树脂涂覆表面和光学标记彼此基本上完全接触。之后，通过浸没在1%的四甲基氢氧化铵水溶液中来对光敏树脂进行显影并且利用纯水进行漂洗。在干燥之后，基板在220°C在洁净烘箱内烧制30分钟以在公共电极81b上形成具有几乎相同的高度的多个凸部81d。参考图4C,在弱碱和纯水中利用刷对玻璃基板80a和81a进行清洁,并且利用低压汞灯或者使用氧载气的大气压等离子进行干燥清洁。接下来，通过凸版印刷方法，在两个基板上图案涂覆由Chisso Petrochemical Corporation制造的垂直配向膜。对于公共基板，涂覆公共电极81b和凸部81d，并且对于分段基板，涂覆分段电极80b。在洁净烘箱中，在90°C进行预烧制大约5分钟并且在160°C至280°C进行烧制30至60分钟。在公共电极81b和凸部Sld上形成垂直配向膜81c，并且在分段电极80b上形成垂直配向膜80c。在烧制之后，对基板中的一个或全部执行摩擦处理。当仅对一个基板进行摩擦处理时，优选的是，对其上不存在凸部81d的基板(分段基板)进行摩擦处理。注意的是，例如，如日本未审专利公开(kokai)N0.2004-252298中所描述的，如果所采用的电极结构是矩形开口(狭缝)在狭缝的短侧方向上交替地布置在公共电极和分段电极中使得能够在电极之间施加电压时通过在狭缝的边缘附近产生的倾斜电场来控制液晶分子的配向，则不需要进行摩擦处理。因此，制造了分段基板80和公共基板81。参考图4D，略小于其中液晶显示装置的两个基板80和81交叠的区域的轮廓的框架形状的密封物86印刷在一个基板上。当印刷密封物86时，布置为使得凸部81d仅存在于框架形状的密封物的内部区域中。对于没有印刷密封物86的基板来说，通过干式喷射方法随机地在面上布置被设计为具有想要的单元厚度的球形间隔物。在实施方式中，使用由Mitsui Chemicals 制造的 STRUCT BOND HC1920 作为密封材料，使用由 Ube-Nitto Kasei 制造的HIPRESICA作为玻璃间隔物，并且使用由Sekisui Chemical有限公司制造的导电颗粒AUE作为导电颗粒。两个基板80和81被使得紧密接触，从而电极80b和81b彼此面对，并且在150°C通过热压接合而接合在一起，同时改进了基板之间的均匀性。烧制时间是一个小时或更长。参考图4E，执行通过参考图4A至图4D解释的步骤来将多个规则布置的液晶显示装置与两个母基板90分离(多重构图)。图4E示出了在一对母基板90上制造六个液晶显示装置的示例。在母基板90上，形成制造方法中用于在上基板和下基板重叠时进行对齐的诸如对齐标记91的标记以及指示当分离多个液晶显示装置时的切割位置的切割标记92。在密封物86形成部分的侧面，形成外部提取电极87。如上所述，凸部81d仅布置在框架形状的密封物86的内部区域中，并且没有布置在外部提取电极87上、母基板90的边缘周围、对齐标记91上以及切割标记92上。换目之，凸部81d没有形成在除了母基板90上的密封物86的框架的内部区域之外的区域上。例如，如果凸部81d被布置在对齐标记91或切割标记92上，则必然难以观察这些标记91和92。结果，将难以准确地制造液晶显示装置，这会导致产率的降低。通过将凸部81d仅布置在框架形状的密封物86的内部区域中，可以准确地制造液晶显示装置，同时避免产率的降低。虽然图4E示出了在母基板90上形成彼此邻接的六个液晶显示装置的示例，但是也可以形成彼此不邻接的六个液晶显示装置，如图4F中所示。在该情况下，凸部81d没有形成在相邻的液晶显示装置之间。参考图4G,在通过参考图4D描述的步骤之后,通过使用切割标记92作为引导来分离每个液晶显示装置，并且通过真空注入方法将液晶材料注入到密封物86的框架的内部区域中。之后，通过按压元件面来排出过量注入的液晶材料。接下来，通过在液晶材料入口施加紫外线固化树脂并且解除按压状态，则树脂略微地渗入到区域中，并且然后通过照射紫外光固化树脂并且进行密封。在密封之后，在120°C在烘箱中进行一个小时的热处理，浸没在清洁剂中以进行清洁，利用纯水来漂洗并且进行干燥。在分段基板80和公共基板81的外侧(与布置液晶层82的一侧相反)，分别布置偏光层83a和84a，使其为大致正交尼克尔结构。在偏光层83a与基板80a之间和/或偏光层84a与基板81之间，布置双轴膜使得其慢轴基本上与最近的偏光层的吸收轴正交。图4G示出了包含偏光层83a和TAC层83b的偏光板83接合到分段基板80的外侧使得TAC层83b面对玻璃基板80a，并且包含偏光层84a和双轴膜84b的偏光板84接合到公共基板81的外侧使得双轴膜84b面对玻璃基板81a。在以该方式制造的液晶显示装置的外部提取电极87上，安装用于电气驱动装置的柔性基板或者引线框架。引线框架与驱动电路连接，并且背光布置在偏光板84下面(与公共基板81相反)以构造液晶显示装置。图4G中所示的根据第一实施方式的液晶显示装置与图1A中所示的传统示例的不同之处在于在公共基板81 (电极81b与配向膜81c之间的区域的一部分)上形成了突出到液晶层82侧的多个凸部81d。在其它方面，其与图1A中所示的传统示例相同。通过使用触针式段差计，测量从公共基板81的表面突出的凸部81d的截面轮廓。当凸部81d形成有大约2 μ m的高度时，每个凸部8Id的基板接触部分(底部)的宽度大约为28 μ m并且上面的宽度大约为7 μ m。测量表示每个凸部81d的截面形状是锥形梯形(其中，与基板接触的一侧较长，没有与基板接触的一侧较短，横向侧是斜的)。多个凸部81d例如具有截断四边形金字塔的形状，并且其距离基板(公共电极81b)的高度彼此相等。此外，多个凸部81d被规则地布置在以框架形状布置在基板80与81之间的密封物86的框架的内部区域中。图5是示出根据第二实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。在根据第一实施方式的液晶显示装置中，垂直配向膜81c施加于形成在公共电极81b上的凸部81d上，而在第二实施方式中，凸部81d形成在玻璃基板81a和公共电极81b上并且配向膜81c按该顺序形成在玻璃基板81a和凸部81d上。当制造根据第二实施方式的液晶显示装置时，通过在玻璃基板81a上形成凸部81d，通过膜形成和图案化步骤在其上形成公共电极81b并且在其上施加垂直配向膜81c来形成公共基板81。图6是示出根据第三实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。在第一实施方式中，凸部81d仅形成在基板81上，而在第三实施方式中，多个凸部80d和Sld形成在基板80和81上。形成在分段基板80上的凸部80d的高度等于形成在公共基板81上的凸部81d的高度。在分段基板80中，凸部80d形成在分段电极80b上并且配向膜80c形成在分段电极80b和凸部80d上。凸部81d与此类似，多个凸部80d也规则地布置在密封物86框架的内部区域中。多个凸部80d和多个凸部81d被布置为当从液晶显示装置的前方观察时(当从分段基板80和公共基板81的法线方向观察时)没有彼此重叠。图7是示出根据第四实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。在第一实施方式中，球形间隔物随机地布置在面上以控制液晶层82的高度，而在第四实施方式中，多个柱状间隔体88用于控制液晶层82的高度并且保持上基板80和下基板81基本上平行。根据图中所示的示例，柱状间隔体88形成在没有形成凸部的分段基板80上。形成柱状间隔体88的方法与形成凸部81d的方法相同。柱状间隔体88也限定在框架形状的密封物86的内部区域中。此外，它们位于与公共基板81的不存在凸部Sld的区域相对的位置。换言之，多个间隔物88和多个凸部81d被布置为当从分段基板80和公共基板81的法线方向看时没有重叠。由于柱状间隔体88的上面位于公共基板81的不存在凸部81d的区域上，因此，根据柱状间隔体88的高度来布置上基板80和下基板81。图8是示出根据第五实施方式的液晶显示装置的示意性截面图。在第四实施方式中，多个间隔物88布置在分段基板80上与没有布置凸部81d的区域相对的位置，而在第五实施方式中，至少一个间隔物88位于分段基板80上与例如包含楔状梯形(金锭形状)的凸部81d的区域相对的位置。在该情况下，其底面与基板表面一致的凹部89形成在凸部81d的一部分中并且柱状间隔体88形成在分段基板80上与凹部89相对的位置处使得凸部81d没有存在于其中存在柱状间隔体88的部分中。在第一至第五实施方式中，配备有诸如冷阴极管、无机LED、有机LED、灯泡等等的光源的背光布置在下偏光板84下面并且从上偏光板83上面观察显示状态。在第一至第五实施方式中，上基板80与下基板81之间不存在凸部的结构部分中的液晶层的厚度被表示为dl并且在一个基板上存在的凸部的上面与相对的基板之间的液晶层的厚度被表示为d2 (例如，参见图4G)。这里，满足关系O彡d2 < dl。多个凸部的上面的面积(当从基板80和81的法线方向看时的液晶层的厚度为d2的区域的面积)优选地为基板表面的面积(当从基板80和81的发现方向看时的存在液晶层的范围的区域或者在具有凸部81d的基板81上存在液晶层82的区域的面积)的5%至50%。如果值大于50%，则构成凸部的树脂中包括的杂质会引起有缺陷的盒厚度。特别地，由于在实施方式中使用的透明负型光敏树脂的表面在涂覆和预烧制之后变得发粘，因此难以移除粘附到表面的灰尘。如果值小于5%，则将在后面描述的形成凸部的效果会不能够得到充分的展现。此外，对于凸部的面 内布置，优选的是，周期性地布置凸部，而与上基板80和下基板81上的电极80b和81b的图案无关。图9A至图9E是示出例如公共基板(81)上的凸部(81d)的一个基板上的凸部的示意性平面图。例如，如图9A中所示，能够以棋盘图案布置在平面视图中基本上为矩形的截断四边形金字塔形状的凸部81d。或者，如图9B中所示，也能够以棋盘图案布置在平面视图中基本上为菱形形状的截断四边形金字塔形状的凸部81d。图9C中示出了在液晶显示装置的左右方向上布置多个金锭形状的凸部81d使得它们在平面视图中呈带形状的示例。图9D示出了在液晶显示装置的上下方向上布置多个金锭形状的凸部81d使得它们在平面视图中呈带形状图案的示例。图9E示出了在液晶显示装置的左右和上下方向上布置多个金锭形状的凸部81d使得它们在平面视图中呈格子形状的示例。在图9A至图9E中，周期地且规则地布置凸部81d。凸部81d的布置周期被设置为当从相对于基板的法线方向的较大极角观看液晶显示装置时没有观察到亮度和色调的不均匀。例如，在图9A中所示的示例中，其中，凸部81d的底面的面积被设置为占液晶层82中的基板81的面积的50%，凸部81d的矩形底面的一侧的长度优选地设置为5μηι以上但是100 μ m以下,并且更优选地,设置为7μηι以上但是50 μ m以下。凸部Sld的布置周期可以设置为凸部81d的矩形底面的重心的布置周期为矩形底面的一侧的长度的两倍。当凸部81d的底面的面积为液晶层82中的基板81的面积的25%时，能够通过将布置周期设置为与图9A中所示的布置周期相等并且将矩形底面的一侧的长度设置为图9A中所示的布置的2-1/2倍来减少观察到的不均匀。本发明人在下述情况下通过使用由SHINTECH有限公司制造的LCDMASTER7.2对于液晶层厚度dl和d2的组合以及液晶层厚度为dl的区域的面积与液晶层厚度为d2的区域的面积的比例进行了模拟分析，其中，所述情况为，当在O至180度的方位角(三点钟方向，相对于偏光层83a和84a中的任一个的吸收轴成45°的方位角)从相对于基板的法线方向成50°的极角观察根据第一实施方式的液晶显示装置时，在没有电压施加到液晶层82的情况下，泄漏光具有低光透射率并且是无彩色的。这里，无彩色区域被定义为当使用D65标准光源作为光源时其中色度坐标X和I都是0.28以上但是0.34以下的区域。为了进行模拟，使用由Polatechno有限公司制造的SKN18243T作为偏光板并且使用基于降冰片烯的环烯烃双轴拉伸膜作为双轴膜，并且液晶的折射率各向异性Λη被设置为0.0914。在这些条件下，在0°的方位角且50°的极角给出最低光透射率的液晶层厚度在图1A和图1B中所示的传统的液晶元件中为3.4μ m。因此，在模拟中，假设液晶层厚度dl的下限为3.4μ m并且液晶层厚度d2的范围为大约O μ m至3 μ m，本发明人研究了液晶层厚度d2的区域的面积与基板81的存在液晶层82的平面面积的比例(占用面积比例)的范围处于5至50%之间。图1OA和图1OB是示出模拟结果的图。图1的水平轴表示以μ m为单位的作为基板81上不存在凸部81d的区域中的液晶层的厚度的dl，而图的竖直轴表示以μ m为单位的作为存在凸部81d的区域中的液晶层厚度的d2。在竖直轴中的值与水平轴中的值的交叉处的单元中描述的数值表示以％为单位的占用面积比例α的示例。阴影区域表示在色度坐标X和y都在0.28以上但是0.34以下的范围中实现无彩色且光透射率能够低于图3中的虚线表示的情况的范围。在该范围中，液晶层厚度dl与d2的差为Ιμπι以上但是dl以下。图1OB示出了根据第一实施方式的液晶显示装置中以及根据传统示例(图1A和图1B)的液晶显示装置中没有施加电压的情况下的光谱。图中所示的模拟分析结果是从0°的方位角(三点钟方向)和50°的极角观察的没有施加电压的情况下的光谱。水平轴表示以nm为单位的光波长，而竖直轴表示以％为单位的光透射率。实线表示在下述条件下的根据第一实施方式的液晶显示装置的光谱，所述条件为:dl为3.6 μ m, d2为2.6 μ m,并且液晶层厚度为dl的区域的面积和液晶层厚度为d2的区域的面积的百分比分别为60%和40%。虚线表示在液晶层厚度均匀地为3.4 μ m的情况下的根据传统示例的液晶显示装置的光谱。在由实线和虚线表示的示例中，与图3中由虚线表示的示例(使用C板的根据传统示例的液晶显示装置)相比，显著地抑制了光透射率。在给出由虚线表示的光谱的根据传统示例的液晶显示装置中，由于550nm的波长附近的光泄漏被显著地降低，而在短波长区域和长波长区域中发生光泄漏，因此在外观中观察到蓝紫颜色。另一方面，在给出由实线表示的光谱的根据实施方式的液晶显示装置中，光透射率高于传统示例，但是在整个波长区域中观察到光泄漏。由于短波长区域和长波长区域中的光透射率相对较高但是在550nm附近的高可见度区域处也引起了光泄漏，因此在外观中观察到无彩色。根据实施方式的液晶显示装置是防止了有色光泄漏并且确保了良好的质量的液晶显示装置。图11是示出根据第一变型的液晶显示装置的示意性透视图。对于第一至第五实施方式中的液晶显不装置，在偏光层84a中的一个与基板81中的一个之间布置双轴膜84b,但是在第一变型中，双轴膜83c和84b分别布置在偏光层83a与基板80之间以及偏光层84a与基板81之间。与第一至第五实施方式的情况相同的是，根据第一变型的液晶显示装置防止了有色光泄漏并且确保了良好的质量。图12是示出根据第二变型的液晶显示装置的示意性透视图。第一至第五实施方式以及第一变型仅使用了双轴膜作为视角补偿板。例如，为了在多重驱动期间通过增加扫描线的数目来获得更大的显示能力，增加液晶层的延迟能够有效地改进电气光学特性的陡度。作为对此的解决方案，虽然在实施方式和第一变型中，增加双轴板83c和84b的厚度方向延迟也是有效的，但是可以堆叠双轴膜和C板，并且将其布置在偏光层83a与基板80之间和/或偏光层84a与基板81之间。在该情况下,双轴膜布置在偏光层侧，而C板布置在基板侧。在第二变型中，在偏光板84与基板81之间，双轴膜84b布置为邻近偏光板84并且C板85被布置为邻近基板81。在第二变型中，双轴膜84b和C板85被堆叠，但是也能够将双轴膜84b布置在一个偏光层与基板之间并且将C板85布置在另一偏光层与另一基板之间。本发明人还以与给出图1OA和图1OB中所示的结果的对于根据第一实施方式的液晶显示装置的模拟相同的方式对于根据第二变型的液晶显示装置执行模拟。为了进行模拟，使用由Polatechno有限公司制造的SHC13U作为偏光板并且使用基于降冰片烯的环烯烃双轴拉伸膜作为双轴膜，并且液晶材料的折射率各向异性Λ η被设置为0.15。在这些条件下，在图1A和图1B中所示的液晶元件的传统示例中，在0°的方位角且50°的极角给出最低光透射率的液晶层厚度为4 μ m。因此，在模拟中，液晶层厚度dl的下限为4 μ m并且液晶层厚度d2的范围为大约O μ m至3.9 μ m，本发明人发现了液晶层厚度为d2的区域的面积与液晶层82中的基板81的面积的比例(占用面积比例α )的范围处于5至50%之间。图13Α是示出研究结果的图。两个轴的含义与图1OA中所示的相同。图示出了，当占用面积比例α为5%以上但是50%以下而dl与d2的差为0.5 μ m以上时,泄漏光具有降低的光透射率和无彩色的特性。图13B是示出根据第二变型的液晶显示装置与根据传统示例的液晶显示装置(图1A和图1B)在没有施加电压的情况下的光谱的图。图中的模拟分析结果示出了从0°的方位角(三点钟方向)和50°的极角观察的没有施加电压的情况下的光谱。两个轴的含义与图1OB中的相同。实线表示在下述条件下的根据第二变型的液晶显示装置的光谱，所述条件为:dl为4.0 μ m，d2为3.5 μ m并且液晶层厚度为dl的区域的面积和液晶层厚度为d2的区域的面积的百分比分别为65%和35%。虚线表示在液晶层厚度均匀地为4.0 μ m的情况下的根据传统示例的液晶显示装置的光谱。在由实线和虚线表示的两个示例中，与图3中由虚线表示的示例(使用C板的根据传统示例的液晶显示装置)相比，光透射率得到了显著的抑制。在给出由虚线表示的光谱的根据传统示例的液晶显示装置中，由于550nm的波长附近的光泄漏被显著地降低，而在短波长区域和长波长区域中发生光泄漏，因此在外观中观察到蓝紫颜色。另一方面，在给出由实线表示的光谱的根据第二变型的液晶显示装置中，光透射率高于传统示例，但是在整个波长区域中观察到光泄漏。由于短波长区域和长波长区域中的光透射率相对较高但是在550nm附近的高可见度区域处也引起了光泄漏，因此在外观中观察到无彩色。根据第二变型的液晶显示装置也是防止了有色光泄漏并且能够确保良好的质量的液晶显示装置。因此，已经在上面基于实施方式描述了本发明，但是本发明不应该被理解为限于此。对于本领域技术人员来说，各种修改、替选和组合将都是显而易见的。处理能够应用于例如具有垂直配向液晶层并且使用至少一个双轴膜作为其视角补偿装置的液晶显示装置。其能够用于分段显示类型的静态地驱动液晶显示装置、分段显示类型的简单矩阵驱动的液晶显示装置、点矩阵显示类型的简单矩阵驱动的液晶显示装置、包含分段显示类型的简单矩阵驱动的液晶显示装置和点矩阵显示类型的简单矩阵驱动的液晶显示装置的液晶显示装置以及主动矩阵驱动(包括TFT驱动)的液晶显示装置。
权利要求
1.一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括: 第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板被彼此基本上平行地布置并且均具有透明电极； 密封材料，所述密封材料为框架的形状并且被布置在所述第一基板与所述第二基板之间； 垂直配向液晶层，所述垂直配向液晶层位于所述第一基板与所述第二基板之间，被布置在所述密封材料的所述框架的内部区域内，并且被填充有具有负介电各向异性的液晶材料； 第一偏光层和第二偏光层，所述第一偏光层和所述第二偏光层被布置为大致正交尼克尔结构，所述第一偏光层被布置在所述第一基板的与所述液晶层相反的一侧，所述第二偏光层被布置在所述第二基板的与所述液晶层相反的一侧，并且所述第一偏光层和所述第二偏光层中的一个偏光层的吸收轴在施加了电压时相对于位于所述液晶层的厚度中心的液晶分子的配向方向成大约45° ;以及 光学补偿板，所述光学补偿板具有负双轴光学各向异性，布置在所述第一基板与所述第一偏光层之间和/或所述第二基板与所述第二偏光层之间，并且被布置为面内慢轴方向与接近的所述第一偏光层或所述第二偏光层的吸收轴方向基本上正交； 其中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有多个凸部，所述多个凸部具有大致相同的第一高度并且突出到液晶层中， 所述多个凸部仅形成在所述密封材料的所述框架的内部区域内， 没有所述凸部的位置处的液晶层具有第二高度，并且由于所述凸部的存在，使得所述液晶层的厚度等于所述第二高度减去所述第一高度而得的值的区域的面积是具有凸部的基板上存在所述液晶层的区域的面积的α %，所述α %为5%以上且50%以下。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一高度为0.5μπι以上但是所述第二高度以下。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述多个凸部被规则地布置。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一高度、所述第二高度和值α%的值使得在没有对所述液晶层施加电压时，在相对于所述第一偏光层或所述第二偏光层的所述吸收轴方向成45°的方位角处从50°的极角观察到的泄漏光的色调满足0.28 < X<0.34 并且 0.28 ≤ y < 0.34 的关系。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述凸部中的每一个凸部的截面形状为楔状梯形，其中与所述基板接触的一侧相对较长，没有与所述基板接触的一侧相对较短，并且侧边倾斜。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一基板和所述第二基板都具有突出到所述液晶层中的多个凸部，所述多个凸部被布置为当从所述第一基板和所述第二基板的法线方向观察时不重叠。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一基板和所述第二基板中的一个基板具有多个凸部，而另一基板具有控制所述液晶层的厚度的多个柱状间隔体，所述多个柱状间隔体形成在所述另一基板上与所述一个基板的没有所述多个凸部的区域相对的位置处。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一基板和所述第二基板中的一个具有多个凸部而另一基板具有控制所述液晶层的厚度的多个柱状间隔体，其中，在所述凸部中的至少一个凸部中形成有凹部，所述柱状间隔体被布置在所述另一基板上与所述凹部相对的位置处。
9.一种液晶显示装置制造方法，所述液晶显示装置制造方法包括使用一对母基板来制造液晶显示装置，所述液晶显示装置包括: 第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板布置为基本上彼此平行，并且均具有透明电极； 密封材料，所述密封材料采取框架形状并且布置在所述第一基板与所述第二基板之间； 垂直配向液晶层，所述垂直配向液晶层位于所述第一基板与所述第二基板之间，被布置在所述密封材料的所述框架的内部区域内并且被填充有具有负介电各向异性的液晶材料； 第一偏光层和第二偏光层，所述第一偏光层和所述第二偏光层被布置为大致正交尼克尔结构，所述第一偏光层被布置在所述第一基板的与所述液晶层相反的一侧，所述第二偏光层被布置在所述第二基板的与所述液晶层相反的一侧，并且所述第一偏光层和所述第二偏光层中的一个偏光层的吸收轴在施加电压时相对于位于所述液晶层的厚度中心的液晶分子的配向方向成大约45° ;以及 光学补偿板，所述光学补偿板具有负双轴光学各向异性，布置在所述第一基板与所述第一偏光层之间和/或所述第二基板与所述第二偏光层之间，并且被布置为面内慢轴方向与接近的所述第一偏光层或所述第二偏光层的吸收轴方向基本上正交； 其中，所述第一基板 和所述第二基板中的至少一个具有多个凸部，所述多个凸部具有大致相同的第一高度并且突出到液晶层中， 所述多个凸部仅形成在所述密封材料的所述框架的内部区域内， 没有所述凸部的位置处的液晶层具有第二高度，并且由于所述凸部的存在，使得所述液晶层的厚度等于所述第二高度减去所述第一高度而得的值的区域的面积是具有凸部的基板上存在所述液晶层的区域的面积的α %，所述α %为5%以上且50%以下；并且其中，在所述母基板上的所述密封材料的所述框架的区域之外没有形成所述凸部。
全文摘要
本发明提供了一种液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置包括位于第一基板与第二基板之间的垂直配向液晶层和具有负双轴光学各向异性的光学补偿板；其中，第一基板和第二基板中的至少一个具有多个凸部，该多个凸部具有大致相同的第一高度并且凸部到液晶层侧，该多个凸部仅形成在密封材料的框架的内部，没有凸部的位置的液晶层具有第二高度，并且由于凸部的存在，使得液晶层的厚度等于通过从第二高度减去第一高度获得的值的区域的面积是具有凸部的基板上存在液晶层的区域的面积的α%，所述α%为5%以上且50%以下。
文档编号G02F1/1335GK103185988SQ20121059149
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者岩本宜久 申请人:斯坦雷电气株式会社