[发明专利]液晶显示元件及其制造方法

说明书

本发明涉及在例如光关断器等上使用的液晶显示元件及其制造方法。

已有的把一般的扭曲向列型液晶材料(以下称TN液晶)和有源矩阵方式组合的液晶显示元件是将TN液晶夹持在两块带电极的基板之间，在上述基板之间加上电压，响应该施加的电压使液晶分子的取向状态发生变化。液晶分子通过取向状态改变光的透射率。TN液晶采用这样通过电压控制光的透射率的方式(纵电场型)。液晶显示元件由形成控制由薄膜晶体管(以下称TFT)代表的电压的施加或非施加的开关元件和象素电极的有源矩阵的基板、相对的基板、封入在两基板之间的液晶和在两基板外侧上配置的偏光板构成。通过加在形成于这两个基板上的电极之间的电压使液晶分子的取向状态变化，而使光的透射率变化。

可是，在这样的一般的液晶显示元件中，如改变视野角即看画面的角度，则对观看者来说，由于透射光的施光性变化而发生明暗状态的变化。例如对于进行的显示的画面，从垂直方向的正面即从画面的法线方向看过去时，可以看见对比度良好的图象，但从比法线方向向下倾斜方向看同一画面时，则看到画面变黑很多。如从更下方向看过去时，则发生明暗颠倒的所谓灰度等级颠倒现象。另外，从斜上方向看时，看到变白很多。这些现象是由于把电场沿基板的法线方向加在液晶上，通过使液晶分子沿电场方向立起而控制施光性的显示方式，并且是由液晶分子立起的方向决定的。由于为了获得盒的厚度的均匀性而散布许多称为垫片的微球，所以容易发生所谓不均匀感，从而对显示品质产生不良的影响。

作为解决这样的视野角问题的方法，最近横电场型引人注目。横电场型与上述已有的液晶显示元件把电场沿基板的法线方向施加而控制液晶的取向状态相对，是用平行于基板的横向电场控制的方式。这个方式在原理上是宽视野角的，可是由于色调变化少而被考虑为效果最好的改进方案。这样的横电场型液晶显示元件的视野角与纵电场型的视野角相比要宽得多，但公共电极，源电板和开关元件等遮光部分多，不得不使象素的开口率比已有的TN型低得多。因此，为了获得液晶盒的厚度而使许多分布的垫片颗粒对显示品质的不良影响也比原来的TN方式大。

为了解决这些问题、获得良好的显示品质，而采用在已制成TFT等开关元件的有源矩阵基板上的遮光部分上形成柱状的垫片、或者在滤色器的象素单上以黑色矩阵代表的遮光部分上形成柱状垫片的方法。

在已有的TN型液晶显示元件中，有不需要采用使垫片颗粒分布的结构的建议。例如在特开平7-281295号公报中，建议了在形成有源矩阵基板和滤色器的基板两者上设置突起，再使其对接成垫片支柱的液晶显示元件。

关于横电场型的液晶显示元件，在特开平6-214244号公报中建议不用垫片颗粒的液晶显示元件。在该液晶显示元件中，公用电极和象素电极(源极)两者垂直立起配置形成在基板上，由于把这两个电极作为垫片(支柱)，所以没有必要使用垫片颗粒。

另外，在通过已有的高分子分散型液晶材料(以下称PDLC)和具有TFT等开关元件的有源矩阵型基板的组合形成的液晶显示元件中，在两个带电极的基板之间具有矩阵状构造的高分子化合物(以下称高分子基体)中，具有夹持液晶分子分散成水滴状或网状的液晶层的结构。在设计两者的分子结构时，使在加电压的状态下沿加电压方向取向的液晶分子的折射率与上述高分子基体的折射率相等。因为在加电压状态下液晶分子与高分子基体的折射率相等，所以对PDLC层入射的光变成透射光。与此相对，在不加电压时液晶分子的取向方向朝向无序的方向。因此高分子基体与液晶分子的折射率通常是不同的。因而射入PDLC层的光变成散射光。这样在PDLC中可以通过电压的施加或不施加进行入射光透射状态和散射状态的切换。

为了在已有的高分子分散型液晶显示元件中获得实现良好的显示品质的液晶盒厚度，而也在其中分布许多称为垫片的微球。这些高分子分散型的液晶显示元件用于投射来自高亮度灯的光并将该光的象投影放大到屏幕上的投影显示装置或利用把外光内装在液晶显示元件内的反射板而进行显示的反射式显示装置。

在已有的TN液晶显示元件或横电场型液晶元件中使用的基板上预先形成的垫片通过设置在遮光部分上可以使看到液晶层中的垫片的分布密度变小。可是，其相反的一面却存在显示品质随温度变化而下降这样的问题。下面利用图12进行说明。