567378 五、發明說明（1 ) 發明背景 發明領域 一般而言本發明係有關一種液晶顯示（LCD)裝置。更特 別地，本發明係有關一種能夠達成寬闊視角及快速回應的 LCD裝置，以及其製造方法。 相關枝術說明 習知地，LCD裝置已廣泛地用在所謂辦公室自動化（0A) 及行動通信及/或資訊管理終端機所設計的電子儀器中。這 是因爲LCD裝置具有輕巧、薄及低電力耗損的優點。 針對LCD裝置而言，係藉由跨越液晶層所施加的電壓改 變各液晶分子的對齊或定向，以便因此利用液晶單元上諸 如雙折射效應及旋轉偏極性之類的各種光學性質控制光的 穿透作用。LCD裝置係根據對液晶單元上光學性質的應用 方法或方式而分類成各種顯示型式。在任意一種型式的 LCD裝置中，待解的現有重要問題有改良其視角特徵及強 化其響應特徵，使吾人能夠應付運動圖像的顯示作業。 例如，針對截至目前爲止已受到廣泛使用的扭轉向列相 (TN)型而言，係根據所加電壓的量値，使各液晶分子的定 向向量從各分子與基板呈平行之「平行」狀態、亦即「白 色」顯示狀態改變爲「黑色」顯示狀態。不過，肇因於各 液晶分子在施加有電壓下的獨特動作，產生了可獲致之視 角很狹窄的問題。當顯示中間色調時’吾人能夠在各分子 的上升作用上明顯地觀測到這種問題。 爲了解決這種視角狹窄的問題，文獻中已開發並提出了 567378 五、發明說明（2) 各種策略。例如，日本未審查專利公開公報發表於1 992 年的第4-26 1 5 22號專利文件、發表於1994年的第6-43 461 號專利文件及發表於1 998年的第1 0-333 1 80號專利文件中 揭示了稱爲「雙域」或「多域」法的策略。針對這類方法 而言’係形成一種含有呈順向對齊之液晶分子的液晶單元 。將這種液晶單元三夾於兩個將偏光軸固定在相互垂直方 向上的偏光板之間。藉由使用具有打開部分之共同電極在 每一個像素內產生斜角電場。如是，每一個像素皆係由兩 個或更多個液晶域構成的，因此改良了其視角特徵。特別 是，針對第4-261 522號文件中所揭示的技術而言，在施加 有電壓下使各液晶分子的對齊作用受到控制以實現高反差。 這類策略的其他實例係揭示於日本未審查專利公開公報 發表於1 994年的第6-43 46 1號專利文件及發表於1 993年 的第5- 1 1 3 56 1號專利文件中。這些實例係使用諸如光學補 償板及1 /4波板之類光學元件以補償液晶的雙折射效應， 因此改良了其視角特徵及/或擴充了其視角。針對出第5-1 1 356 1號專利文件所揭示的策略，係在具有負軸的光學補 償板之外使用了 1/4波板。將這些1/4波板組合在一起， 其方式是使這些1/4波板中第一個1/4波板具有正的光學 各向異性而其中第二個1/4波板具有負的光學各向異性以 抵消它們本身的雙折射效應，因此擴充了其視角。 此外，日本未審查專利公開公報發表於1 993年的第5-50524號專利文件中揭示了 一種共面切換（IPS)型的LCD裝 置。針對這種LCD裝置而言，係跨越設置於相同基板上的 567378 五、發明說明（3) 一對相對電極施加電壓以產生平行於各基板的電場，因此 旋轉各液晶分子同時使各液晶分子的定向與各基板保持平 行。由於即使當有電壓施加其上時，也無法使各液晶分子 定向在垂直於各基板的方向上，故能夠將根據視角變化而 改變的雙折射率保持在窄小的範圍之內。結果，增加了其 視角。 上述各習知技術都是用以改良各LCD裝置的視角特徵。不 同於此的，日本未審查專利公開公報發表於1 998年的第 1 0-142577號及第1〇-1 97 844號專利文件中揭示了一種能 夠在寬視角與窄視角之間進行切換的LCD裝置。 針對第1 0-1425 77號專利文件中所揭示的LCD裝置而言 ，係依TN模式爲每一個像素設置兩個薄膜電晶體（TFT)， 且在此同時將每一個像素分割成其上各液晶分子會以不同 角度旋轉或傾斜的兩個區，因此像所謂「電容分割」方法 一般拓寬了其視角。當以窄視角操作該LCD裝置時，係打 開兩個TFT之一以便依平常的TN模式進行操作。當以寬 視角操作該LCD裝置時，係打開兩個TFT以便依已修正 的TN模式進行操作。 針對第1 0- 1 97 844號專利文件中所揭示的LCD裝置而言 ，係將含有雙色顏料的主-客（GH)型元件堆疊在平常的TN 元件上。跨越該GH型元件施加電壓以控制其視角特徵。 如同上述解釋，吾人藉由使用上述技術改良了各LCD裝 置的視角特徵。不過，在改良其響應速率上仍然存在有很 多問題。一般而言，用以改良各LCD裝置之響應速率的已 567378 五、發明說明（4) 知策略之一是增加跨越各液晶分子所加電壓的量値。不過 、 在此例中，若減小其縫隙則增加了液晶的電容。因此’很 可能會發生問題。特別是，若其LCD面板屬大尺寸面板時 ，會發生沿著各佈線導線產生信號傳輸延遲現象及/或各 TFT上沒有足夠書寫電壓的問題。 另一種用以改良各LCD裝置之響應速率的策略，係相對 於使用具有很大的雙折射率或是光學各向異性Δη之液晶的 分子傾斜度，增加各液晶分子的透射率可變範圍。不過此 Φ 例中，產生了其視角會肇因於液晶的雙折射率而變窄。例 如針對向列相液晶而言，晶體的偏光狀態會根據光在其上 的入射角而改變。結果，產生了即使在黑色顯示狀態或是 反差降解時也會透射光的問題。此外，若增加光學各向異 性Δη和單元厚度d的乘積（Δη·(1)，則產生了其視角會變窄 的問題。 爲求即使在增加其各向異性Δη時也不致降解其視角特徵 ，曰本未審查專利公開公報發表於1 996年的第4-3696 1 8 號專利文件及發表於2000年的第2000- 1 7 1 6 1 7號專利文件 Φ 中揭示了一種以微型透鏡使入射光準直化的策略。由第2000 -1 7 1 6 1 7號專利文件所揭示的策略或技術係簡略地顯示於 第1圖中。 在第1圖中，由第2000-1 7 1 61 7號專利文件所揭示的習 知LCD裝置係包括··液晶區段101 ;偏光板l〇4a和104b ，係分別位於區段1 0 1的輸入和輸出側上；微型透鏡陣列 142a和142b，係分別位於區段101的輸入和輸出側上； 567378 五、發明說明（5) 光導板105 ;及光源106。陣列142a係含有：微型透鏡 1 42aa，係以特定間隔配置在上表面上；以及視窗或開口 142ab，係位於平坦下表面上對應於各微型透鏡142aa的位 置之上。陣列142b則含有：微型透鏡142ba，係以特定間 隔配置在下表面上。該陣列1 4 2 b的上表面係一平坦表面。 透過其側面引進光導板105內的入射光LIN會透過設置於 其平坦下表面上的各視窗1 42ab而進到各微型透鏡陣列 142a之內。該入射光LIN係由該陣列142a之微型透鏡 142aa施行準直化，然後再由偏光板104a轉換成線性偏極 化的光而進到液晶區段101內。該入射光LIN的偏極化方 向會在區段1 〇 1內獲致改變。之後，選擇性地使如是改變 了偏極化方向的入射光LIN穿透偏光板104b、並爲該陣列 142b的微型透鏡142ba所收集，結果會透過該陣列142b 的平坦上表面發射出輸出光L0UT。 依這種方式，對第1圖之習知LCD裝置而言，係將液晶 區段101配置在微型透鏡陣列142a與142b之間，且因此 即使從光源1 06發射出的是漫射光也能夠將準直化的光 L1N引進區段1 0 1之內。結果，抑制了取決於觀測角度而 降解其反差的問題。 不過即使是這樣，由輸入側之偏光板1 〇4a產生的線性 偏極光LIN也會進入液晶區段101，然後再由輸出側之偏 光板l〇4b打開或關閉光L1N。因此，各微型透鏡142aa與 142ab之間的配置，偏光板104a與l〇4b之間的對齊，以 及各液晶分子的定向都需要極高的準確度。這會造成使 567378 五、 發明說明（6 ) LCD 面板在製造 良率上出現降解的問題。此外，會在部分 像 素 上發生另一 種亮度減 低的問題。這是肇因於各液晶分 子 之 驅動方向與 線性偏極 光之間的關係而產生的。 特別是，若以 上述將準 直光引進區段101內的技術應用 在 很 容易取得高 反差的順 向定向模式上，則透射光將不具 有 必 要的強度， 除非準確 地控制各液晶分子之旋轉定向或 傾 斜 度。 發 明 之扼要說明 據 此，本發明 的主要目 的是提供一種可改良其快速響應 特 徵 的LCD裝置以及該裝置的製造方法。 本 發明的另一 目的是提 供一種不僅可改良其視角特徵， 而 且 可改良其快 速響應特 徵的LCD裝置以及該裝置的製造 方 法 〇 本 發明的又一 目的是提 供一種使吾人能夠有效地減低各 組成元件或零件 之配置及 /或對齊上所需要準確度的LCD 裝 置 ，以及該裝 置的製造 方法。 ’ 本 發明的再一 目的是提 供一種可在未減低其製造良率下 製 造 的LCD裝置，以及該裝置的製造方法。 熟 悉習用技術 的人應該 能從以下說明對上述目的以及其 他未 明確提出的 目的有更 淸楚的了解。 根 據本發明第 一槪念而 提供的一種LCD裝置，係包括 (a)第一基板， 係位於輸 入側上； (b)第二基板， 係固定在 :與第一基板相對處， 該第二基板 係位於輸 出側上； -8- 567378 五、發明說明（7 ) (Ο液晶層，係配置在該第一基板與第二基板之間， 該液晶層係含有液晶， 該液晶層及該第一基板和第二基板構成了液晶區段； (d) 準直儀，係用於使液晶準直化， 該準直儀係位於輸入側上； (e) 第一偏極性控制器，係用於控制入射光的偏極性狀態， 該第一偏極性控制器係位於輸入側上， 該第一偏極性控制器係包含第一偏光板構件及第一 1M波板構件；以及 (f) 第二偏極性控制器，係用於控制入射光的偏極性狀態， 該第二偏極性控制器係位於輸出側上， 該第二偏極性控制器係包含第二偏光板構件及第二 1/4波板構件。 對根據本發明第一槪念之LCD裝置而言，係在該液晶區 段的輸入側上設置有準直儀及第一偏極性控制器。如是， 使輸入光因該準直儀而準直化並使輸入光的偏極性狀態受 到該第一偏極性控制器的控制。之後，將因此準直化且偏 極性受到控制的入射光引進該液晶區段內。 在該液晶區段的輸出側上設置有第二偏極性控制器。如 是，便已穿透該液晶區段之輸入光的偏極性狀態受到該第 二偏極性控制器的控制。 因此，例如藉由該第一偏極性控制器將輸入光轉換爲呈 第一旋轉偏極化的輸入光，使之在因該準直儀而準直化之 前或之後進入該液晶區段。在呈第一旋轉偏極化的輸入光 567378 五、發明說明（8) 穿透該液晶區段之後，藉由該第二偏極性控制器將之轉換 爲呈第二旋轉偏極化的輸入光。 據此，若以具有極大之光學各向異性或是雙折射性Δη的 液晶當作該液晶區段內的液晶，則能夠使該LCD裝置的快 速響應特徵獲致改良。 此外，由於該第一偏光板構件位於輸入側上的軸與該第 二偏光板構件位於輸出側上的軸不需要準確地對齊，故能 夠有效地減低各組成元件或零件之配置及/或對齊上所需要 的準確度。這意指可將必要的備用元件應用在製造程序上 。結果，能夠在未減低其製造良率下製造該LCD裝置。 根據本發明第二槪念而提供的一種LCD裝置，係包括： (a) 第一基板，係位於輸入側上； (b) 第二基板，係固定在與第一基板相對處， 該第二基板係位於輸出側上； (c) 液晶層，係配置在該第一基板與第二基板之間， 該液晶層係含有液晶， 該液晶層及該第一基板和第二基板構成了液晶區段； (d) 準直儀，係用於使液晶準直化， 該準直儀係位於輸入側上； (e) 第一偏極性控制器，係用於控制入射光的偏極性狀態， 該第一偏極性控制器係位於輸入側上， 該第一偏極性控制器係包含第一偏光板構件及第一 1/4波板構件；以及 (f) 第二偏極性控制器，係用於控制入射光的偏極性狀態， 10- 567378 五、發明說明（9) 該第二偏極性控制器係位於輸出側上， 該第二偏極性控制器係包含第二偏光板構件及第二 1M波板構件； (g)視角控制構件，係位於輸出側上。 對根據本發明第二槪念之LCD裝置而言，係在根據本發 明第一槪念之LCD裝置的輸出側上另外設置了該視角控制 構件。因此，可藉由該視角控制構件拓寬其視角。這意指 不僅可使其視角特徵而且可使其快速響應特徵獲致改良。 毋庸贅述地，根據本發明第二槪念之LCD裝置具有與根據 本發明第一槪念之LCD裝置相同的優點。 根據本發明第三槪念而提供的一種可用以製造根據本發 明第一和第二槪念之LCD裝置的製造方法，此方法係包括 下列步驟： (a) 設置第一基板，係可藉由雷射光的照射作用使其表面 產生形變；以及 (b) 以具有對應於個別像素之特定強度剖面（intensity profile) 的雷射光照射在該第一基板的表面上，因而在該第一基板 上形成各微型透鏡。 對根據本發明第三槪念之用於LCD裝置的製造方法而言 ，係於步驟（a)中設置了可藉由雷射光之照射作用使其表面 產生形變的第一基板，然後再以具有對應於個別像素之特 疋強度剖面的雷射光照射在該第一基板的表面上。如是， 根據該強度剖面在該第一基板的表面上形成了凹或凸透鏡 。結果，可在該第一基板上形成各微型透鏡。這意指製造 -11- 567378 五、發明說明（1〇) 了根據本發明第一和第二槪念的LCD裝置。 圖式簡述 爲了快速地實現本發明的效應，以下將參照各附圖說明 本發明。 第1圖係用以顯示一種在輸入及輸出側上具有微型透鏡 陣列之習知LCD裝置的局部剖面圖。 第2圖係用以顯示一種根據本發明第一實施例之LCD裝 置結構的局部剖面圖。 第3 A和3B圖分別係用以顯示第2圖中根據本發明第一 實施例之LCD裝置作業原理的示意圖。 第4A到4D圖分別係在與習知LCD裝置作比較下，用 以顯示第2圖中根據本發明第一實施例之LCD裝置作業原 理的示意圖。 第5圖係用以顯示一種根據本發明第二實施例之LCD裝 置結構的局部剖面圖。 第6A到6C圖分別係用以顯示一種根據本發明第三實施 例之LCD裝置製造方法的局部剖面圖，其中係將一微型凸 透鏡陣列形成於基板上。 第7A到7C圖分別係用以顯示一種根據本發明第四實施 例之LCD裝置製造方法的局部剖面圖，其中係將--微型凹 透鏡陣列形成於基板上。 第8圖係用以顯示第6A到6C圖及第7A到7C圖中根 據本發明第三和第四實施例之製造方法所用雷射照射裝置 結構的示意圖。 -12- 567378 五、發明說明（11) 第9A和9B圖分別係用以顯示一種根據本發明之LCD 裝置中所用視角控制器結構的局部剖面圖。 第10A圖係用以顯示沿著第10B圖之XA-XA線段所擷 取的局部剖面圖，其中顯示的是一種根據本發明之LCD裝 置結構在對各液晶分子施行對齊分割作用下的情形。 第10B圖係用以顯示第10A圖中LCD裝置結構命的局部 平面圖。 第1 1圖係用以顯示一種根據本發明之LCD裝置中像素 電極之形狀實例的局部平面圖。 第12圖係用以顯示一種根據本發明之LCD裝置中像素 電極之形狀實例的局部平面圖。 第1 3圖係用以顯示一種根據本發明之LCD裝置中像素 電極之形狀實例的局部平面圖。 第1 4圖係用以顯示一種根據本發明之L C D裝置中像素 電極之形狀實例的局部平面圖。 第15A圖係用以顯示沿著第15B圖之XVA-XVA線段所 擷取的局部剖面圖。，其中顯示的是一種根據本發明之LCD 裝置結構在對各液晶分子施行對齊分割作用下的情形。 第15B圖係用以顯示第15A圖中LCD裝置結構的局部 平面圖。 第1 6圖係用以顯示一種根據本發明之LCD裝置中像素 電極之形狀實例的局部平面圖。 第1 7A圖係用以顯示沿著第1 7B圖之XVIIA-XVIIA線 段所擷取的局部剖面圖，其中顯示的是一種根據本發明之 -13· 567378 五、發明說明（12) LCD裝置結構在對各液晶分子施行對齊分割作用下的情形。 第17B圖係用以顯示第17A圖中LCD裝置結構的局部 平面圖。 第1 8圖係用以顯示一種根據本發明之LCD裝置中像素 電極之形狀實例的局部平面圖。 第1 9圖係用以顯示一種根據本發明之LCD裝置中像素 電極之形狀實例的局部平面圖。 弟20A圖係用以顯不沿者弟20B圖之XXA-XXA線段所 擷取的局部剖面圖，其中顯示的是一種根據本發明之LCD 裝置結構在對各液晶分子施行對齊分割作用下的情形。 第20B圖係用以顯示第20A圖中LCD裝置結構的局部 平面圖。 第21圖係用以顯示根據本發明第一實施例中LCD裝置 之一種變型結構的局部剖面圖。 第22圖係用以顯示根據本發明第一實施例中LCD裝置 之另一種變型結構的局部剖面圖。 較佳實施例的詳細說明 接下來，將本發明詳細說明如下。 根據本發明第一和第二槪念之LCD裝置分別包括發明之 扼要說明中所說明之組成元件的組合。不過，可依下列方 式加以改變或修正。 較佳的是，將該視角控制構件形成爲可拆卸的構件。此 例中，係依需要藉由將該控制構件取代爲另一個會產生不 同視角的控制構件而調整其視角。可替代地，該控制構件 -14- 567378 五、發明說明（13) 可能含有散佈有聚合物的液晶，其中係藉由施加電壓改變 所用晶體的透射率量値而調整其視角。 可以在第一偏光板構件與第一基板之間另外設置一半波 板（λ /2)構件。可以在第二偏光板構件與第二基板之間另 外設置另一半波板（λ /2)構件。 較佳的是，該準直儀係藉由將微型透鏡配置在對應於個 別像素之矩陣陣列內的微型透鏡陣列而形成的。較佳的是 ，該微型透鏡陣列係由一種可因雷射光之照射作用而變形 的材料（例如平板形）製成的，且該材料會與該第一基板的 表面黏合在一起。 較佳的是，該液晶層的液晶係具有負的雙折射性或光學 各向異性，其中係在未加電壓時，依大槪垂直於該第一基 板的方式使該液晶的各液晶分子對齊。可替代地，該液晶 層的液晶係具有正的雙折射性或光學各向異性，其中係在 未加電壓時依大槪平行於該第一基板的方式使該液晶的各 液晶分子對齊以具備均勻的對齊作用。 各掃瞄信號電極或線、各資料電極或資料匯流排線以及 各薄膜電晶體（TFT)皆係設置在第一基板上，其中各TFT 係位於由各掃瞄信號電極或線以及各資料電極或線定義出 的個別像素區域內。將一彩色濾光片設置於該第一基板上 以便在個別像素內施行彩色顯示。各像素電極係經由一外 單層而形成於該彩色濾光片上方。將一共同的相反或倒置 電極設置於該第二基板上以便與各像素電極呈相對的。 較佳的是，該第一基板上的每一個電極係形成爲具有對 -15- 567378 五、發明說明（14) 稱的形狀。形成落在該第二基板上的電極以覆蓋住該第一 基板上的全部電極，並使之比該第一基板上的各電極更寬。 該第一基板上的每一個電極都可能具有下列結構。明確 地說，該第一基板上每一個電極的結構都包含依完整或局 部方式形成於對稱位置上的凹陷或凹處。該第一基板上每 一個電極的結構都包含形成於對稱位置上的柱狀空間層。 該第二基板上電極的結構係包含依完整或局部方式形成於 沿著該第一基板之法線觀測時與該第一基板上各電極之對 稱軸重疊之位置上的突起。該第二基板上電極的結構係包 含依完整或局部方式形成於沿著該第一基板之法線觀測時 與該第一基板上各電極之對稱軸重疊之位置上的開口。 較佳的是，該視角控制構件係由薄膜形成的，這類薄膜 具有能使光在特定角度內產生色散之性質，或是具有能夠 使以特定角度分布入射的光在透射後具有另一種角度分布 的功能。至於這類薄膜，可使用一種具有向前色散性質的 漫射薄膜或是一種其折射率會根據其位置而改變的薄膜（例 如’由住友化學公司製造’其型號爲「Lumisty」的產品）。 爲了有利於寬與窄視角之間的切換作業，較佳的是該視 角控制構件形成爲容易拆卸的構件。此外，取代該可拆卸 之視角控制構件的是，藉由使用散佈有聚合物的液晶層20 以形成該構件，如第9A和9B圖所示。該液晶層20係含 有一聚合物基材20a以及散佈於整個基材20a上的液晶粒 子或液滴。此例中，係以電壓源2 1跨越該液晶層20施加 一適當電壓。在未施加任何電壓時，該液晶層20係落在 -16- 567378 五、發明說明（15) 如第9 A圖所示之色散狀態內，其中可獲致很寬的視角。 在施加有電壓時，該液晶層20係落在如第9B圖所示之透 射或對齊狀態內，其中可獲致很窄的視角。如是’能夠藉 由打開或關閉其電壓（源）而很容易地執行在寬與窄視角之 間的切換作業。 若設置有該視角控制構件，這種構件會給出拓寬其視角 的功能。因此，該液晶層不需要具有很寬的視角。這意指 吾人能夠從現有作業模式的較寬範圍中選出液晶的必要作 業模式。此外，可使用具有較大乘積數値（Δη · d)(例如延 遲作用）之液晶單元或區段以改良其響應速率或減小其驅動 電壓。這是因爲該視角控制構件設置有拓寬視角功能的緣 故。 該液晶單元或層之（Δη · d)(例如延遲作用）數値會取決於 其液晶模式而稍有改變。例如，可使用其（Δη · d)數値如 400奈米到800奈米大小之單元以取代其（Δη · d)數値如 3 00奈米到400奈米大小之單元。此例中，較佳的是其單 元厚度儘可能愈小愈好。不過，若其單元厚度太小，則會 產生各佈線導線內之信號傳輸出現延遲、且各TFT之書寫 能力產生降解的缺點。因此，其單元厚度d必需是最佳化 的。在本發明包含有單元本身具有很窄視角之視角控制構 件的實施例中，可能根據其Δη値及驅動電壓從2微米到 1 5微米的範圍內選出其單元厚度値。這拓寬了選擇的範圍。 在本發明的LCD裝置中，係以由第一偏光板構件及第一 1 /4波板構件構成的組合改變入射光的偏極性狀態，然後 -17- 567378 五、發明說明（16) 再將之引進該液晶層內。如是，不需要準確地對齊落在該 液晶層每一側上兩個偏極化構件的軸，這會在製造程序上 供給出備用空間。特別是，當在正常情況下屬黑色模式的 垂直對齊模式時，可獲致下列優點。 明確地說，對在正常情況下屬黑色模式的垂直對齊模式 而言，若未施加任何電壓則各液晶分子的定向係垂直於基 板。如是，相對於與基板垂直之入射光爲零延遲。這意指 即使當該液晶單元的厚度出現起伏時，黑色像素也不致變 成白色像素。在本發明的LCD裝置中，只使用了垂直於第 一基板的入射光，因此特別有利的是垂直對齊的模式。 依這種方式，本發明的LCD裝置具有高反差且可將旋轉 偏極化的光引進該液晶層。如是，若能夠藉由施加電壓使 各液晶分子單純地出現傾斜，則無論傾斜方向爲何其屏幕 或畫素都是亮的。結果，額外的優點是不需要對各液晶分 子進行定向控制（例如摩擦作用），改良了畫素設計的自由 度，且能夠拓寬液晶的選擇範圍。此外，不需要負性補償 膜以拓寬其視角，且因此不需要在該補償膜與液晶層之間 進行延遲調整，這會有利於該裝置的製造。 在正常情況下屬白色模式之垂直對齊模式的例子裡，若 能夠藉由施加電壓使各液晶分子單純地出現傾斜，則無論 傾斜方向爲何其屏幕或畫素都是暗的。結果，額外的優點 是不需要對各液晶分子進行定向控制（例如摩擦作用），改 良了畫素設計的自由度，且能夠拓寬液晶的選擇範圍。此 外，不需要負性補償膜以拓寬其視角。這與正常情況下屬 -18- 567378 五、發明說明（17) 黑色模式的情形是相同的。 若將呈水平對齊的薄膜用於該第一和第二基板上，並跨 越呈均勻定向的液晶層施加電壓使各液晶分子出現傾斜， 則必需補償剩餘的延遲作用以便補償黑色的顯示狀態，無 論使用的究竟是正常情況下的黑色或白色模式。因此，單 軸的正性或負性延遲補償膜的接著方式是使剩餘的延遲作 用爲零。在這個階段，該正性延遲補償膜的定位方式是使 該補償膜的光軸垂直於液晶的光軸。該負性延遲補償膜的 定位方式是使該補償膜的光軸平行於液晶的光軸。結果， 較佳的是各液晶分子的初始定向是沿著相同的方向呈對齊 的。 這些也可以應用在諸如快速響應用彎折對齊模式及 HAN(水平對齊向列相）模式之類的其他水平模式上，其中 分別在第一和第二基板上施行水平和垂直的對齊作業。 特別是對個別像素都會受到諸如TFT之類切換元件之驅 動的主動矩陣式位址訂定型式而言，必需在彩色濾光層與 各像素電極之間的位置對齊作用上具有極高的配置準確度 。不過，若將該彩色濾光層及各切換元件設置在相同的基 板上，則不需要在第一與第二基板之間執行位置對齊作業 。這會有利於該裝置的製造。 在本發明中，可以將該第一和/或第二1 /4波板構件定位 在比較靠近該液晶區段處。此例中，無法獲致有關視差的 優點。不過，其他優點是改良了其耐氣候性且能夠以該 1 /4波板構件本身當作對齊層。 -19- 567378 五、發明說明（18) 明確地說，對耐氣候性而言，係將有問題的1 /4波板構 件定位在該液晶區段內，且因此使之在組合之後永遠不 致受到UV(紫外）光及溼度的影響。因此，由於UV光不 僅會爲第一偏光板構件所吸收、而且會爲由玻璃或塑膠 製成的厚基板所吸收，幾乎使全部的UV光無法抵達該 1/4波板構件。結果，較之將該，1/4波板構件定位在該液 晶區段外側的例子，已明顯地降低了肇因於UV光的降解 作用。除此之外，該1/4波板構件很少受到溼度的影響。 此外，不需要在該偏光板構件與1 /4波板構件之間施行 黏著。因此，可以使用已熟知其黏著性能適當的黏著劑 ，以便進行該偏光板構件與基板用玻璃或塑膠之間的黏 著作用。換句話說，該偏光板構件與1 /4波板構件之間的 黏著劑像是會肇因於.溼度而卸除或分離。不過，藉由將 該1 /4波板構件定位在該液晶區段內，可使這個問題獲致 解決。因此，拓寬了該1 /4波板構件用材料的選擇範圍， 且能夠很容易地強化其他性能（例如透射率）。 有關對齊作用，若將該第一或第二1/4波板構件定位在 該液晶區段內，則該1 /4波板構件本身可能係由具有液晶 性質之材料製成的。因此’該波板本身具有使各液晶分 子對齊的功能。若使用的是具有水平對齊功能的波板， 則至少不需要在第一和第二基板之一上施行定向處理（例 如塗覆定向材料或薄膜及進行摩擦等）。 爲了拓寬波長色散作用’可以沿著該1 /4波板構件使用 一半波板構件。此例中，該半波板構件可能係由具有液 -20- 567378 五、發明說明（19) 晶性質之材料製成的。若是這樣，則可以獲致與只將1 /4 波板構件定位在該液晶區段內例子裡相同的優點。 若使用兩個1 /4波板構件，爲了抵消各波板本身的雙折 射性質，較佳的是波板之一具有正的光學各向異性（亦即 雙折射率）而另一波板則具有負的光學各向異性，如同曰 本未審查專利公開公報發表於1 993年的第5 - 1 1 3 5 6 1號專 利文件中所揭示的。 對本發明的LCD裝置而言，不需要將「對齊分割結 構」應用在該液晶區段上。不過，若從面板內之亮度均 勻度以及響應速率的觀點較佳的是使用對齊分割結構， 則可以應用該對齊分割結構。若是這樣，則可藉由諸如 形成突起、在第一和第二基板之各電極上形成狹縫以便 將垂直對齊結構分割成兩部分、或是藉由照射光以分割 垂直或均勻的對齊結構而改變部分像素的預傾角度之類 的已知方法實現該對齊分割結構。不過，在注意到各電 極之尺寸及形狀的同時有利的是已產生下列結構，因爲 它們不致增加製造程序的步驟。 明確地說，形成第一基板上各電極的方式是使之具有 良好的對稱性，而形成第二基板上各電極的方式是使之 覆蓋住第一基板上的各電極，其中第二基板上的各電極 是比第一基板上的各電極更寬。這裡，「良好的對稱性 」一詞意指圓形或是例如三角形、四邊形、五邊形及六 邊形等具有三個或更多個頂點的規則多邊形，如第丨丨圖 所示。若是這樣，則能夠產生具有良好之垂直對稱性的 -21 - 567378 五、發明說明（2〇) 角電場，如第1 〇A和1 0B圖所示。因此，若液晶係呈垂 直對齊且具有負的光學各向異性，則各液晶分子的傾斜 方向是呈多樣性的而造成了液晶的對齊分割現象。此例 中，係藉由自然產生的斜角電場將一分割邊界形成於某 一像素的中心上，且因此使各分子從該像素的邊緣朝其 中心傾斜。若形成具有對稱性的像素電極，則各分子從 該像素的邊緣朝其中心傾斜，結果據此分割了各分子的 對齊結構。上述規則的多邊形不需要是準確地呈多邊形 。它可能有某些程度的形變。 典型的LCD裝置具有矩形的像素電極。不過如第1 2圖 所示，較佳的是形成於該像素電極內的某些切口是一系 列的對稱形狀。此例中，可能在對應到每一個對稱形狀 的部分電極上出現上述對齊分割現象。因此，存在有與 依對稱方式形成整個像素電極的例子相同的優點。如第 1 3和1 4圖所示，可以額外地將切口及突起應用在第一基 板的每一個電極上。此例中，提升了其對齊分割結構。 爲了確保如第15A、15B和16圖所示之各對齊分割的 位置，可以形成該電極使之具有凹陷39。可將這類結構 或形狀組合在一起。較佳的是，形成該凹陷39使之進入 底下的外罩層24，此例中，可在不使形成程序變複雜下 將該凹陷39形成於必要的極大深度上。因此，穩固地固 定了該對齊分割結構的邊界。 對各液晶分子的垂直對齊結構而言，係在施加電壓下使 各分子穩定下來以形成螺旋的對齊結構。較佳的是，加入 -22- 567378 五、發明說明（21) 對掌異構物試劑（chiral agent)以便使該對齊結構變得更穩 定，因此提高了其響應速率。該像素電極的切口或凹陷可 能是在每一個像素內呈螺旋狀的。 如第17A、17B、18和19圖所示，可以在鄰近具有良好 對稱性之像素電極的對稱中心處設置支柱或圓柱40當作 空間層。使用該圓柱40當作定向分割結構的晶核或核心 以便使分割結構變平滑。如第20A和20B圖所示，爲了相 同的目的可以將突起4 1形成於第二基板上共同電極的分 割邊界上。若該突起41係突出於具有對稱性的電極上， 則該突起4 1的位置會遵循如第1 8和1 9圖所示之圓柱40 的位置。此外爲了相同的目的，可將一開口形成於第二基 板之對稱共同電極上對應到鄰近第一基板上像素電極之對 稱中心處的某一部分之上。 對本發明的LCD裝置而言，較佳的是跨越各像素電極 及該共同電極施加電壓以控制各液晶分子的初始對齊結構 ，然後再使其內混合有很小數量之聚合單體或高聚物的液 晶聚合化，因此增加了該初始對齊結構的確定性或可靠度 。在控制該初始對齊結構時，對液晶層進行加熱以便使液 晶轉變爲其各向異性相。之後，降低其溫度同時跨越該共 同電極及各像素電極施加電壓，或是僅跨越該共同電極及 各像素電極施加電壓。可在進行加熱處理之前或期間或是 在進行冷卻處理之後引致單體或高聚物的反應。若藉由在 室溫下跨越該共同電極及各像素電極施加電壓使該初始對 齊結構受到控制，則可以在施加電壓之前或之後引致該反 -23- 567378 五、發明說明（22) 應。在這個階段，吾人可藉由平常的驅動方法製成該對齊 分割結構，且因此不再需要施行如同日本未審查專利公開 公報發表於1 998年的第1 0-20323號專利文件中所揭示在 第二或控制電極上施加電壓的程序。 如同先前的解釋，根據本發明第三槪念之用於LCD裝 置的製造方法係包括下列步驟：（a)設置第一基板，係可藉 由雷射光的照射作用使其表面產生形變；以及（b)以具有對 應於個別像素之特定強度剖面（intensity pro file)的雷射光 照射在該第一基板的表面上，因而在該第一基板上形成各 微型透鏡。 對本發明的方法而言，可以藉由光學對齊方法預先根據 必要的對齊分割圖案使預傾角度受到控制，因此增加了對 該初始對齊結構的控制確定性。若是這樣，可依協同方式 施行斜角電場及預傾角度的效應，則較之只施行斜角電場 及預傾角度之一的例子吾人能夠更有效地實現該對齊分割 結構。例如，可以使用任何含有某種官能基（例如肉桂酸 基）的材料，這類官能基具有的性質爲能夠藉由施加偏極 光控制各液晶分子之對齊分割結構。可替代地，使用可藉 由施加偏極光使具有光敏作用劑聚合化之性質的聚合物材 料，如同技術性論文摘要第96/IDW 96期第3 3 7頁之AM-LCD論文中所揭示的。此例中，使用這類材料之一以形成 該對齊層，藉由遮罩依斜角方式使偏極光照射在該對齊層 上，其方式是根據該對齊分割結構形成必要的預傾角度。 若該規則多邊形的頂點或邊數目太多，則會增加用於光學 -24- 567378 五、發明說明（23) 對齊所需要的動作數目。因此，較佳的是將多邊形的頂點 或邊數目設定成八到四個（亦即八邊形到四邊形）。 這些對齊分割方法都是吾人所熟知的。即使對這類方法 而言，吾人也能夠藉由將很小數量之聚合單體或高聚物混 合到液晶內的反應維持已分割的對齊結構。
可應用在本發明上的單體和高聚物，指的是光塑型單體 、熱塑型單體及其高聚物。若一種材料含有這類單體或高 聚物之一，則即使當含有一或多個其他組成物時也可以將 之應用在本發明上。可應用在本發明的「光塑型單體和高 聚物」一詞指的不只是可藉由可見光加以塑造的單體和高 聚物，而且也指那些可藉由紫外光加以塑造的單體和高聚 物。較佳的是後者（亦即紫外光塑造型單體和高聚物），因 爲易於操縱的緣故。
除了代表液晶性質的單體和高聚物之外，若具有類似於 液晶分子的結構則可將任何聚合物材料應用在本發明上。 不過，吾人並未以聚合物材料製造出液晶的定向層。因此 ，任何具有彈性的聚合物材料（例如含有亞羥基鏈的聚合 物）都是可用的。具有彈性的聚合物材料可能包含單一官 能基、兩個官能基、或是多個官能基（三個或更多個官能 基）〇 可應用在本發明上的光或紫外光塑型單體樣品中，包括 下列單一官能基的丙烯酸酯化合物： 2-乙基己基丙烯酸酯、丁基乙基丙烯酸酯、丁氧基乙基丙 烯酸酯、2-氰乙基丙烯酸酯、苯甲基丙烯酸酯、環己基丙 -25- 567378 五、發明說明（24 ) * 烯酸酯、2-羥基丙基丙烯酸酯、2-乙氧基乙基丙烯酸酯、 · N，N-乙基氨基乙基丙烯酸酯、Ν,Ν-二甲基氨基乙基丙烯酸 酯、二環戊烷基丙烯酸酯、二環戊烯基丙烯酸酯、縮水甘 油基丙烯酸酯、四氫化糠基丙烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯 、異癸基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、嗎琳基丙烯酸酯、 葑氧乙基丙烯酸酯、葑氧二甘醇基丙烯酸酯、2,2,2-三氟 乙基丙烯酸酯、2,2,3,3,3-五氟丙基丙烯酸酯、2,2,3,3-四 氟丙基丙烯酸酯、及2,2,3,4,4,4·六氟丁基丙烯酸酯。 · 可應用在本發明上的光或紫外光塑型單體樣品中，包括 下列單一官能基的甲丙酸酯化合物： 2-乙基己基甲丙酸酯、丁基乙基甲丙酸酯、丁氧基乙基 甲丙酸酯、2-氰乙基甲丙酸酯、苯甲基甲丙酸酯、環己基 甲丙酸酯、2-羥基丙基甲丙酸酯、2-乙氧基乙基甲丙酸酯 、Ν,Ν-乙基氨基乙基甲丙酸酯、Ν,Ν-二甲基氨基乙基甲丙 酸酯、二環戊烷基甲丙酸酯、二環戊烯基甲丙酸酯、縮水 甘油基甲丙酸酯、四氫化糠基甲丙酸酯、異冰片基甲丙酸 酯、異癸基甲丙酸酯、月桂基甲丙酸酯、嗎琳基甲丙酸酯 、葑氧乙基甲丙酸酯、葑氧二甘醇基甲丙酸酯、2,2,2-三 # 氟乙基甲丙酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲丙酸酯、及2,2,3,4,4,4-六氟丁基甲丙酸酯。 可應用在本發明上的光或紫外光塑型單體樣品中，包括 下列多官能基的丙烯酸酯化合物： 4,4-二苯基二丙烯酸酯、二乙基己烯雌酚二丙烯酸酯、 1，4-雙丙烯油氧基苯、4,4'·雙丙烯油氧基二苯基謎、4,4，_ 雙丙烯油氧基二苯基甲烷、3,9-雙[1，1-二甲基-2-丙烯油氧 乙基]-2,4,8，10 -四螺旋[5,5]十一院、a，α 雙[4-丙燃油氧 苯基；二異丙基苯、1,4-雙丙烯油氧基四氟基苯、4,4- -26- 567378 五、發明說明（25) 雙丙烯油氧基八氟聯苯、二甘醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇 基二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、二環戊醇基二丙 烯酸酯、丙三醇基二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、 新戊二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、三烴甲基丙烷 三丙烯酸酯、季戊四醇基四丙烯酸酯、季戊四醇基三丙烯 酸酯、雙三麥特醇、雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、 (ditrimetirol ditrimethylol propane tetraacrylate)、二季戊 四醇基六丙烯酸酯、二季戊四醇基單羥基五丙烯酸酯、 4,4、二丙烯油氧基芪、4,4f-二丙烯油氧基二甲基芪、4,4’，-二丙烯油氧基二乙基芪、4,4’-二丙烯油氧基二丙基芪、 4,4’，_二丙烯油氧基二戊基芪、4,4’，-二丙烯油氧基二己基 芪、4,4·-二丙烯油氧基二氟芪、2,2,3,3,4,4-六氟戊二醇基-1，5-二丙烯酸酯、1，1，2,2,3,3-六氟丙基-1,3-二丙烯酸酯、 及氨基甲酸酯丙烯酸酯高聚物（低元體）。 可應用在本發明上的光或紫外光塑型單體樣品中，包括 下列多官能基的甲丙酸酯化合物： 二甘醇基二甲丙酸酯、1,4-丁二甘醇基二甲丙酸酯、1,3-丁二甘醇基二甲丙酸酯、二環戊醇基二甲丙酸酯、丙三醇 基二甲丙酸酯、1，6-己二醇基二甲丙酸酯、新戊二醇基二 甲丙酸酯、四甘醇基二甲丙酸酯、三羥甲基丙烷三甲丙酸 酯、季戊四醇基四甲丙酸酯、季戊四醇基三甲丙酸酯、雙 三羥甲基丙烷四甲丙酸酯、二季戊四醇基單羥基五甲丙酸 酯、2,2,3,3,4,4-六氟戊二醇基-1，5-二’甲丙酸酯、及氨基甲 酸酯甲丙酸酯高聚物。 除此之外，在這種目的下可能使用苯乙烯、氨基苯乙烯 、及醋酸乙烯酯。 本發明並不受限於此中列舉的材料。 根據本發明之LCD裝置的驅動電壓會受到在聚合物與液 -27- 567378 五、發明說明（26 ) 晶之間界面上所發生反應的影響。因此，可以使用任何含 氟的聚合物材料，其實例如下： 2,2,3,3,4,4-六氟戊二醇基-i，5-二甲丙酸酯、氨基甲酸酯 甲丙酸酯、1，1，2,2,3,3-六氟丙基-1,3-二丙烯酸酯、2,2,2-三 氟乙基丙烯酸酯、2,2,3,3,3-五氟丙基丙烯酸酯、2,2,3,3-四 氟丙基丙烯酸酯、2,2,3,4,4,4-六氟丁基丙烯酸酯、2,2,2-三 氟乙基丙烯酸酯、2,2,3,3,3-四氟丙基丙烯酸酯、2,2,3,4,4,4 -六氟丁基丙烯酸酯、及氨基甲酸酯丙烯酸酯高聚物。 當使用光或紫外光塑型單體當作用於本發明的光或紫外 光塑型聚合物材料時，可能用到光或紫外光之起始劑。可 將任何試劑用於該起始試劑，其實例如下： [苯乙酮系統] 2,2·二乙氧基苯乙酮、2-羥基2-甲基-1-苯基酮、1-(4-異 丙基苯基）-2-羥基2_甲基丙烷酮、及1-(4-十二烷基苯基）-2-羥基-甲基丙烷。 [苯偶姻系統] 苯偶姻甲醚、苯偶姻***、及苯偶姻甲基縮酮。 [二苯甲酗系統] 二苯甲酮、〇-苯甲醯基苯甲酸酯、4-苯基二苯甲酮、及 3,3-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮。 [噻噸酮系統] 噻噸酮、2-氯噻噸酮、及2-甲基噻噸酮。 在這種目的下可能使用重氮鹽、毓鹽、三價碘鹽、及硒鹽。 若以充分間隔配置各像素，則各液晶分子的定向分割結 構不致產生任何問題。不過，若依相互接近的方式配置各 像素，則較佳的是使用光點逆轉驅動方法將電壓供應到各 相鄰像素上，其方式是使各電壓的極性（亦即正或負）互爲 相反。若是這樣，則沿著更佳方向產生各斜角電場，這會 -28- 567378 五、發明說明（27) 引致必要的定向分割結構。此外，爲了在顯示動畫上獲致 更好的鮮明度，可以加入在每一個框架內回復到黑色顯示 狀態的重設作業。 在本發明的較佳實施例中，該LCD裝置係包括：第一基 板，係位於輸入側上；第二基板，係固定在與第一基板相 對處；以及液晶層（亦即液晶單元），係配置在該第一基板 與第二基板之間。該液晶層或單元係含有液晶。該液晶層 及該第一基板和第二基板構成了液晶區段。 至於用以使入射光準直化的準直儀，係將微型透鏡陣列 設置在輸入側上。至於輸入光，使用的是從背光光源發射 出的光。該陣列係與第一基板黏合在一起。該第一偏極性 控制器係位於輸入側上，且該第一偏極性控制器係包含第 一偏光板構件及第一 1/4波板構件。該第二偏極性控制器 係位於輸出側上，且該第二偏極性控制器係包含第二偏光 板構件及第二1/4波板構件。 結果，在將輸入光引進液晶單元之前，使輸入光準直化 並將其偏極化狀態轉換成旋轉偏極光。然後，該旋轉偏極 光會穿透該液晶區段。之後，轉換此光的偏極化狀態以形 成輸出光。 因此，可根據其相位使光的透射數量受到控制，這與各 液晶分子的傾斜定向無關。因此不需要各對齊層及其摩擦 處理。在此同時，可取得具有極大的透射各向異性，且因 此能夠實現符合顯示動畫用的高速響應。 較佳實施例 -29- 567378 五、發明說明（28) ’ 以下將參照各附圖說明本發明的較佳實施例。 - 第一實施例 第2圖顯示的是一種根據本發明第一實施例之LCD裝置 的結構。第3A、3B和4A到4D圖顯示的是分別是該裝置 的作業原理。 第2圖之LCD裝置係包括含有第一基板、第二基板及液 晶層的液晶區段或單元1。該第一和第二基板係依相互平 行的方式固定在一起，而液晶層係配置在該第一基板與第 φ 二基板之間。諸如TFT之類的切換元件係形成於該第一基 板上。因此，該第一基板可稱爲「TFT基板」，而該第二 基板可稱爲「反轉或相對基板」。 該LCD裝置進一步包括：微型透鏡陣列2a ; 1/4波板3a 和3b ;偏光板4a和4b ;光導板5 ;光源6 ;以及視角控 制板8。該微型透鏡陣列2a、1/4波板3a、偏光板4a、光 導板5及光源6係位於該LCD裝置的輸入側上。該1/4波 板3b、偏光板4b及視角控制板8係位於該LCD裝置的輸 出側上。 _ 使該微型透鏡陣列2a與區段1的輸入側表面黏合在一 起。該光源6會產生並朝光導板5發射背光L1N。依組合 方式當作偏極性控制器進行操作的偏光板4a及1/4波板3a 會將背光L1N轉換成旋轉偏極光，然後再將如是產生的旋 轉偏極光引進該微型透鏡陣列2a內。 依組合方式當作偏極性控制器進行操作的偏光板4b及1/4 波板3b會選擇性地使已穿透該區段1的光穿透到輸出側 -30- 567378 五、發明說明（29) 上。該視角控制板8會使穿透該偏光板4b的光產生漫射 以改良其視角特徵而得到輸出光Lout。 雖然圖中並未顯示出該液晶區段1的詳細結構，然而若 能夠藉由跨越該第一基板上各電極和第二基板上各電極施 加電壓，使之產生大槪垂直於該第一和第二基板的電場， 因此將各液晶分子的定向改變成垂直於這類基板，則可以 使用任意一種結構。用於顯示彩色影像的彩色濾光片係位 於第二基板（亦即平常結構）上或是位於第一基板（亦即CF 在TFT上結構）上。 第10A和10B圖中顯示的是一種CF在TFT上結構的實 例。如圖所示，係將各閘極線3 7及閘極電極3 0形成於一 TFT基板28上。半導體層或島狀結構34係藉由共同電極 介電質31而形成於該基板28上方，其方式是使之與對應 的閘極電極30重疊。各汲極線36係形成於對應的閘極電 極3 2上方而垂直於各閘極線3 7。各源極電極3 3和汲極電 極32係藉由歐姆接觸層（未標示）而連接於各半導體島狀結 構34上，因此形成了各TFT。形成鈍性層27以覆蓋各 TFT。彩色濾光片26係選擇性地形成於該鈍性層27上以 覆蓋住各像素的顯示區域。 在彩色濾光片26上，形成—外‘罩層24以便使該TFT基 板總成的表面平坦化。各像素電極係藉由穿透該外單層2 4 及鈍性層27的各接觸孔而連接於各對應源極電極3 3上。 另一方面，將一共同的反轉或相反電極47形成於反轉 基板46上，其方式是使之與各像素電極23呈相對的。分
-31- 567378 五、發明說明（3〇) 別將對齊層7a和7b形成於基板28和36的內側表面上。 在每一個對齊層7a和7b上沿著特定方向施行特定的對齊 處理。使液晶層2 2二夾於各對齊層7 a與7 b之間。 如第2圖所示，與該TFT基板28之底部表面黏合在一 起的微型透鏡陣列2a具有配置在像素上各對應位置上的 微型凸透鏡2aa。定出該透鏡2aa的形狀和焦點，其方式 是使得從光導板5之視窗5 a發射出來的光依用於每一個 像素的準直光形式行經該區段1。該透鏡2aa係扮演著點 光源的角色。因此，取代該光導板5及光源6之組合的是 ，可以形成配置於矩陣陣列內的發光二極體。 符號9和35代表的分別是液晶分子及光遮蔽層。 稍後將在第三實施例中詳細解釋陣列2a的形成方法。 由於該陣列2a係與該TFT基板28合倂在一起的，存在有 額外的優點是有利於該裝置中各組成元件的位置對齊。 明確地說，對使用準直光的LCD裝置而言，必需使入射 光的入射位置及入射角會相對於各像素的位置呈準確地對 齊。若分開形成液晶區段1及陣列2a，之後再將它們組合 在一起，則會產生無法使光照射在整個像素上，及/或光 會肇因於位置平移作用而相對於該基板28的法線依斜角 方式照射在整個像素上的缺點。不同於此的，若使該基板 28及陣列2a黏合在一起，則能夠準確地控制它們之間的 定位關係（特別是角度）。結果，不再發生該缺點。 吾人可藉由拉出由聚羥酸酯或原冰片二烯樹脂（由JSR 公司製造其名稱爲「Arthone」的產品）製成的薄膜而形成 -32- 567378 五、發明說明（31) 1 Μ波板3 a和3 b。可替代地，它們也可能係由具有液晶 性質之光敏劑單體形成的。明確地說，係藉由塗覆法形成 一對齊層，使該對齊層沿著1/4波板3a的光軸方向接受 摩擦處理，並將具有揭示於1 995年之液晶期刊第48期的 第3 1 9頁論文之光敏基的液晶材料塗覆於該定向層上。定 出如是形成之液晶材料層的厚度，其方式是使該液晶層22 上光學各向異性（亦即雙折射性）Δη及厚度d的乘積（Δη.d) 等於該1/4波板3a上的乘積（Δη·(!)。之後，將UV光照射 如是對齊的液晶材料層上，造成光敏基發生反應以產生互 聯結構，因此使對齊圖案牢牢地固定於該層上。 取代塗覆平常對齊層且在如是塗覆成之對齊層上施行摩 擦處理的是，如同 Japanese Journal of Physics，Vol.31， ρ·2 1 55,1 992中所揭示的可以使用光敏材料。此例中，係 將偏極光照射在該材料上以形成一種定向圖案。之後，依 類似方式使UV光照射在該材料上以製造出互聯結構，因 此牢牢地固定住該定向圖案。此例中，可以使用偏極化的 UV光以便改良其定向程度。 如同先前的解釋，該視角控制板8係由會在特定角度內 使其入射光產生漫射的薄膜形成的，或是能夠透射具有特 定角度分布之入射光並以不同的角度分布放射光之功能的 薄膜形成的。爲了使寬和窄視角變成可選擇的，較佳的是 將該視角控制板8形成爲可自裝置總成卸除的。可替代地 ，可以藉由使用散佈有聚合物的液晶層20形成該視角控 制板8，如第9A和9B圖所示。當未跨越該液晶層20施 -33- 567378 五、發明說明（32) ， 加電壓時，如第8 A圖所示使光散佈而得到寬的視角。當 . 跨越該液晶層20施加電壓時，如第8B圖所示使光透射而 得到窄的視角。依這種方式，能夠僅藉由打開或關閉所加 電壓而在寬與窄視角之間進行切換。 接下來，參照第3 A和3B及4A到4D圖將根據本發明 第一實施例之LCD裝置的作業解釋如下。在下列解釋中 ，使用的是垂直的對齊模式。不過，也可以使用任何其他 模式’其中係將水平對齊層形成於該TFT及反轉基板28 φ 和3 6上，以形成各液晶分子的均勻對齊結構，並將相對 於各基板28和36呈垂直的電場加到液晶上，以造成分子‘ 出現傾斜或旋轉。例如，可將TN(扭轉向歹[J相）模式、STN (超扭向列相）模式、彎折定向換式（可稱作「π單元」）以及 非晶體ΤΝ模式應用在本發明上。 在第3 Α和3Β圖中，位於輸入側（亦即圖中下側）上的偏 光板4a和1/4波板3a只允許右旋偏極光LCIRR通過。位 於輸出側（亦即圖中上側）上的偏光板4b和1/4波板3b只 允許左旋偏極光LC1RL通過。調整偏光板4a和4b的偏極 φ 化方向以及1/4波板3a和3b的光軸及厚度以執行這些功 能。具體而言，偏光板4a和4b構成了正交的偏光板。該 1/4波板3a和3b具有相反的共面折射率變化。該1/4波 板3a和3b的配置方式是使它們的光軸與偏光板4a和4b 的偏光軸以4 5 °C角相交。 不過，本發明並不受限於此。若在該液晶區段1的每一 側上設置有用於產生旋轉偏極光的機制（由偏光板和1 /4波 -34- 567378 五、發明說明（33) 板的組合形成的），則可以使用任何其他結構。可以選擇 性地定出該旋轉偏極光的偏極化方向（亦即左或右）。 第3 A圖顯示的是未跨越具有垂直對齊模式之液晶區段 1施加任何電壓時的狀態。藉由該微型透鏡陣列2a使背光 Lin準直化，然後再藉由偏光板4a將之轉換成線性偏極光 LI n。藉由1 / 4波板3 a，使線性偏極光LIN的正常及異常成 份在相位上平移了 90°而得到右旋偏極光LCIRR。將如是產 生的右旋偏極光LCIRR引進該液晶區段1。這種狀態中， 係將液晶內每一個伸長形分子9的長軸定向爲垂直於基板 28，而不致使該右旋偏極光LCIRR產生任何相位平移。然 後該右旋偏極光LC1RR會進到輸出側上的1/4波板3b內並 於其內被轉換成線性偏極光。不過，吾人係將輸出側上偏 光板4b的偏極化方向設定爲垂直於輸入側上偏光板4a的 偏極化方向。如是，光不會穿透偏光板4b。這意指有問題 的像素是暗的。 另一方向，在第3 B圖的狀態中’係跨越該液晶區段1 施加有電壓。各分子9會肇因於所加的電壓以及各分子9 本身的彈力而朝平行於基板28的方向傾斜。各分子9的 傾斜角度會隨著其位置逼近該液晶區段1的中心而增大。 若將右旋偏極光LC1RR引進該液晶層1內’則會肇因於各 分子9的雙折射性而在該右旋偏極光LC1RR上發生相化差 ，因而改變了該右旋偏極光Lcirr的偏極化狀態。由於吾 人調整該區段1厚度的方式是使其相位差等於π ’故而將 該右旋偏極光LCIRR轉換成左旋偏極光LC1RL。該左旋偏極 -35- 567378 五、發明說明（34) 光Lcirl會穿透該1/4波板3b和偏光板4b。這意指有問題 的像素是亮的。 這裡，吾人將參照第4A到4D圖解釋本發明第一實施 例之LCD裝置與習知LCD裝置之間的差異是移除了其中 的1/4波板3a和3b。 第4A圖顯示的是習知裝置在未施加電壓下的狀態。藉 由偏光板4a將入射光轉換成線性偏極光，然後再使之進 入液晶層22。由於各分子9係沿著該偏光板的法線方向 2 0呈對齊的，故光會在未使其偏極化方向產生任何改變 下穿透該液晶區段或層22。此光會因爲偏光板4b而被阻 斷、且有問題的像素是暗的。 第4B圖顯示的是習知裝置在已施加電壓下的狀態。藉 由偏光板4a將入射光轉換成線性偏極光，然後再使之進 入液晶層2 2。肇因於所加的電壓，各分子9會朝向平行 於該基板28的方向傾斜。此例中，若各分子9會相對於 各偏光板4a和4b的偏極化方向傾斜45 °角，則光會穿透 液晶1和偏光板4b。結果，有問題的像素是亮的。 不過，若各分子9相對於各偏光板4a和4b之偏極化方 向的傾斜角度不等於45 °，則如第4C圖所示入射光的偏極 化方向和偏光板4b的偏極化方向不是互爲相同的。結果 ，有問題的像素是暗的。 明確地說，對習知結構而言，在施加有電壓下光的透射 數量會改變且因此使反差出現降解，除非預先定出各分子 9肇因於該電壓的傾斜方向。不同於此地，對本發明的結 -36- 567378 五、發明說明（35) 構而言，進到單元1內的是旋轉偏極光，因此無論各分子 9的傾斜方向爲何都會在液晶層22內發生相等的相位差， 如第4D圖所示。如是，可使在施加有電壓下光的透射數 量保持不變，這是顯著的優點。這意指不再需要定向層且 能夠省略其摩擦處理。 這個優點只能在藉由該微型透鏡陣列2a使入射光準直 化，且1/4波板3a和3b分別位於該液晶層22的輸入和 輸出側上時得到。若光以斜角入射時，即使只在1/4波板 ^ 3 a和3 b分別位於該液晶層22的輸入和輸出側上時，其相 位差也會取決各分子9的傾斜方向而改變。即使在未設置 1/4波板3a和3b下藉由該微型透鏡陣列2a使入射光準直 化時，其相位差也會取決於各分子9的傾斜方向而改變。 結果，無法在這兩個例子裡得到本發明的優點。其中基本 上存在有形成定向層以及施行摩擦處理的作業。 藉由形成與TFT基板28黏合在一起的微型透鏡陣列2a ，吾人能夠準確地控制該微型透鏡陣列2a與基板2 8之間 的定位關係（特別是角度）。由於係藉由偏光板4a和1/4 波板3a的組合將入射光轉換成旋轉偏極光，然後再使之 進入液晶層1，因此不再需要使各偏光板4a和4b的軸精 確地對齊，而可取得製造程序的備用空間。此外，若使用 的是具有極大之折射率各向異性的液晶，則能夠依需要得 到高速的響應。 特別是’若將垂直對齊模式應用在正常情況下的黑色模 式上，且若只藉由施加電壓使各分子9產生傾斜，則無論 -37- 567378
五、發明說明（36) 各分子9的傾斜方向爲何，各像素都是亮的。因此，優點 是不再需要諸如摩擦之類的定向處理，增加像素設計上的 自由度’且拓寬了液晶材料的選擇範圍。此外，不再需要 用於寬視角的負性補償層，且因此不再需要該補償層與液 晶層1之間的延遲作用而有利於製造程序。 除此之外，可持1/4波板3a和3b定位在靠近該液晶區 段1處。另外在第一基板與第一偏光板之間設置半波板5 0 ’且另外在第二基板與第二偏光板之間設置半波板5 1，如 第2 1圖所示。這是爲了拓寬波長色散的範圍。 如同先前的解釋，可將1/4波板3a和3b定位在該液晶 區段1內，如第22圖所示。 爲了進行對齊分割，可將凹陷或突起形成於該基板內。 可藉由在部分像素上照射光以改變其預傾角度。可依如第 1 1到1 4圖所示的方式改變各電極的形狀。這與先前的解 釋是相同的。 第二實施例 第5圖顯示的是一種根據本發明第二實施例之LCD裝置 的結構。這種裝置具有與第一實施例之LCD裝置相同的結 構，除了該微型透鏡陣列係與光導板5而不是該液晶區段 1黏合在一起之外。 第5圖之LCD裝置係包括含有第一基板（TFT基板）、第 二基板（反轉或相對基板）及液晶層的液晶區段或單元1。 該第一和第二基板係依相互平行的方式固定在一起，而液 晶層係配置在該第一基板與第二基板之間。諸如TFT之類 -38- 567378 五、發明說明（37) 的切換元件係形成於該第一基板上。 第5圖之LCD裝置進一步包括：微型透鏡陣列2b ; 1 /4 波板3 a和3 b ;偏光板4 a和4 b ;光導板5 ;光源6 ;以及 視角控制板8。該微型透鏡陣列2b、1/4波板3a、偏光板 4a、光導板5及光源6係位於該LCD裝置的輸入側上。該 1/4波板3b、偏光板4b及視角控制板8係位於該LCD裝 置的輸出側上。 不像第一實施例之陣列2a的是，該微型透鏡陣列2b係 與光導板5的輸出側黏合在一起。光源6會產生並朝光導 板5發射背光L1 n。藉由該微型透鏡陣列2 b的視窗2 b b將 背光LIN從光導板5引進該微型透鏡陣列2b內，而該微型 透鏡陣列2b會使光準直化。依組合方式操作該偏光板4a 及1/4波板3a以便將準直化的背光LIN轉換成旋轉偏極光 ，然後再將如是產生的旋轉偏極光引進該區段1內。依組 合方式操作該偏光板4b及1/4波板3b以便選擇性地使已 穿透該區段1的光穿到輸出側上。該視角控制板8會使穿 透該偏光板4b的光產生漫射以改良其視角特徵而得到輸 出光L0UT。 雖然第5圖中並未顯示出該液晶區段1的詳細結構，然 而若能夠藉由跨越該第一基板上各電極和第二基板上各電 極施加電壓，使之產生大槪垂直於該第一和第二基板的電 場，因此將各液晶分子的定向改變成相對於該第一和第二 基板呈垂直的，則可以使用任意一種結構。將用於顯示彩 色影像的彩色濾光片定位在第二基板（亦即平常結構）上或 -39- 567378 五、發明說明（38) 是位於第一基板（亦即CF在TFT上結構）上。 與光導板5黏合在一起的微型透鏡陣列2b具有配置在 像素上各對應位置上的微型凸透鏡2ba。定出該透鏡2ba 的形狀和焦點’其方式是使已透過視窗2bb進入的光依準 直光形式行經該區段1。該透鏡2ba係扮演著點光源的角 色。因此，取代該透鏡2ba的是，可以依矩陣陣列的形式 形成各發光二極體。 由於該陣列2b係與該光導板5而不是與第一基板合倂 在一起’存在的缺點是必需使必要元件的定位對齊結構受 到很好的控制。不過，額外的優點是解除了對第一基板在 材料及製造方法上的限制。明確地說，若使陣列2a與第 一基板合倂在一起，如同第一實施例中所解釋的，必需爲 第一基板選用適合的材料而將用於陣列2b的材料列入考 量。在將陣列2a形成於第一基板背面時，存在有使第一 基板表面受到污染的可能性。不同於此地，可於第二實施 例中依平常的已知方法形成液晶單元1。 當未跨越具有垂直對齊模式之液晶層22施加任何電壓 時，如第3 A圖所示藉由該微型透鏡陣列2a使背光L1N準 直化，然後再藉由偏光板4a將之轉換成線性偏極光Lun 。藉由1 /4波板3 a，使線性偏極光Ll1n轉換成右旋偏極光 LC1RR。將該右旋偏極光LC1RR引進該液晶層22內。這種 狀態中’係將液晶內每一個伸長形分子9的長軸定向爲垂 直於基板2 8，而不致使該右旋偏極光L c I r r產生任何相位 平移。然後該右旋偏極光LC1RR會進到輸出側上的1/4波· -40- 567378 五、發明說明（39) 板3 b內並於其內被轉換成線性偏極光。不過，吾人係將 輸出側上偏光板4b的偏極化方向設定爲垂直於輸入側上 偏光板4a的偏極化方向。如是，光不會穿透偏光板4b。 這意指有問題的像素是暗的。 另一方面，在第3 B圖的狀態中，係跨越該液晶層22施 加有電壓。各分子9會肇因於所加的電壓以及各分子9本 身的彈力而朝平行於基板28的方向傾斜。各分子9的傾 斜角度會隨著其位置逼近該液晶層22的中心而增大。若 將右旋偏極光LCIRR引進該液晶層1內，則會肇因於各分 子9的雙折射性而在該右旋偏極光LCIRR上發生相位差， 因而改變了該右旋偏極光 Lcirr 的偏極化狀態。由於吾人 調整該液晶層22厚度的方式是使其相位差等於π，故而將 該右旋偏極光LC1RR轉換成左旋偏極光LC1RL。該左旋偏極 光LC1RL會穿透該1/4波板3b和偏光板4b。這意指有問題 的像素是亮的。 據此，對根據本發明第二實施例的結構而言，進到單元 1內的是旋轉偏極光，因此無論各分子9的傾斜方向爲何 都會在液晶區段1內發生相等的相位差。如是，可使在施 加有電壓下光的透射數量保持不變，這是顯著的優點。這 意指不再需要定向層且能夠省略其摩擦處理。 由於係藉由該微型透鏡陣列2b使入射光L1N準直化，然 後再藉由偏光板4a和1/4波板3a的組合將之轉換成旋轉 偏極光。之後，再使之進到液晶區段1內。據此類似於第 一實施例的，不再需要使各偏光板4a和4b的軸精確地對 -41 - 567378 五、發明說明（4〇) 齊’在此同時而可取得製造程序的備用空間。此外，若使 用的是具有極大之折射率各向異性Δη的液晶，則能夠依需 要得到高速的響應。 在第二實施例中，係將該微型透鏡陣列2b定位在比較 靠近該光導板5處，而將偏光板4a和1/4波板3 a定位在 比較靠近該液晶區段1處。不過，也可以將該微型透鏡陣 列2b定位在比較靠近該液晶區段丨處，而將偏光板4a和 1/4波板3 a定位在比較靠近該光導板5處。 第三實施仞丨 本發明的第三實施例係有關一種製造LCD裝置的方法。 第6A到6C圖顯示的是該方法中的步驟，而第7A到7C 圖顯示的是該方法中所用雷射裝置的結構。 在下列解釋中，係以已知的平常方法製造出其上形成有 TFT的TFT基板10，其中只解釋了用以形成微型透鏡陣列 的方法步驟。 首先如第6 A圖所示，在具有或沒有黏著劑下，將厚度 大槪50微米的聚羰酸酯薄片或平板Π黏貼到該TFT基板 1 〇的背面上。 接下來如第6B圖所示，以波長爲248奈米之脈波式 KrF excimer(激態雙原子分子輻射放射）雷射光13照射該 薄片。以大槪500個脈波施行照射作用，同時利用基板1 0 上的各金屬佈線導線、半導體層及/或各對齊標記使雷射光 1 3相對於該基板1 〇呈對齊的。 該雷射光1 3的能量強度剖面具有如第6B圖所示的圓形 -42- 567378 五、發明說明（4.1) 分布曲線。在剖面周緣（亦即在各相鄰像素之間）內的強度 是大槪1 200毫焦/平方厘米，且在剖面底部（亦即各相鄰像 素的中心）內的強度是大槪250毫焦/平方厘米。肇因於雷 射光1 3的照射作用，該聚羰酸酯薄片：[丨會分解並蒸發掉 ，而得到用於基板1 0上個別像素的微型凸透鏡1 5a，如第 6C圖所示。該微型凸透鏡15a的截面是雷射光π剖面的 鏡面影像。該微型凸透鏡1 5a具有足夠高的定位準確度。 如第6B圖所示的光束剖面係藉由如第8圖所示之裝置 施行的。雷射源1 6會產生並發射出脈波式雷射光。將光 送到包含煎眼透鏡（fry-eye lens)及回傳鏡面的光學系統17 上，因此將光塑造成一種具有固定能量區域的平頂剖面。 之後，藉由使用介電遮罩1 8以具有平頂剖面的光照射在 基板19上。並依需要藉由介電遮罩18調整該光的光束形 狀。 該遮罩係藉由在石英基板上澱積適當的介電層而形成的 。若改變所澱積介電層的材料和厚度，則可依需要調整其 透射率。若將該介電層製作成島狀圖案，則能夠以必要的 形狀得到必要的透射率。 對根據本發明第三實施例的LCD裝置製造方法而言，係 將各微型凸透鏡15a形成於將要黏合在一起的基板1〇上 。因此，確保了各微型凸透鏡15a與該基板10之間的定位 準確度。如是，可依容易而可靠的方式組合該LCD裝置。 第四實施例 本發明的第四實施例係有關一種製造LCD裝置的方法。
-43- 567378 五、發明說明（42) 第6A到6C圖顯示的是該方法中的步驟。 首先如第7A圖所示，在具有或沒有黏著劑下，將丙烯 酸樹脂薄片或平板1 4黏貼到該TFT基板1 〇的背面上。 接下來如第7B圖所示，例如以波長爲3 08奈米之脈波 式XeCl excimer雷射光13照射該薄片。該雷射光13係爲 點狀光源，以大槪400個脈波施行照射作用，同時利用基 板1 〇上的各金屬佈線導線、半導體層及/或各對齊標記使 雷射光1 3相對於該基板1 〇呈對齊的。 雷射光1 3的能量強度剖面具有如第7B圖所示的高斯分 布曲線。雷射光1 3的半徑大槪等於像素的開口。在光束 底部（亦即各相鄰像素的中心）內的強度是大槪800毫焦/平 方厘米。肇因於雷射光1 3的照射作用，該丙烯酸樹脂薄 片1 4會分解並蒸發掉，而得到用於基板10上個別像素的 微型凹透鏡15b，如第7C圖所示。該微型凹透鏡15b具有 足夠高的定位準確度。 在第三和第四實施例中，係由聚羰酸酯薄片11或丙烯 酸樹脂薄片14形成該微型透鏡陣列。不過，在這種目的 下可以使用諸如可藉由雷射光的照射作用使其表面產生形 變的塑膠之類任何其他材料。該TFT基板1 0本身可能是 由諸.如聚***硫化樹脂（PES)之類的塑膠材料形成的。此例 中，可藉由將雷射光直接照射到基板背面上而形成該微型 透鏡陣列。 變型例 毋庸贅言地，本發明並不受限於上述各實施例。可在本 -44 - 567378 五、發明說明（43) 發明的精神內在其上加入任何改變或修正。 雖則已說明了本發明的較佳形式，吾人應該了解的是’ 熟悉習用技術的人應該能夠在不偏離本發明所附申請專0 範圍之精神下作各種修正。 符號之說明 1 液晶區段 2a，2b 微型透鏡陣列 2 aa 微型凸透鏡 2ba 微型透鏡 2bb 視窗 3a，3b 1/4波板 4a，4b 偏光板 5 光導板 6 光源 7a，7b 對齊層 8 視角控制板 9 液晶分子 10 TFT基板 11 聚羰酸酯薄片或平板 13 雷射光 14 丙烯酸樹脂薄片或平板 15a 微型凸透鏡 15b 微型凹透鏡 16 雷射源 45- 567378 五、發明說明（44) 17 光學系統 18 介電遮罩 19 基板 20 液晶層 20a 聚合物基材 20b 液晶粒子或液滴 2 1 電壓源 22 液晶層 23 像素電極 24 外罩層 26 彩色濾光片 27 鈍性層 28 TFT基板 30 閘極電極 3 1 共同電極介電質 32 閘極電極 33 源極電極 34 半導體層或島狀結構 35 光遮蔽層 36 汲極線 37 閘極線 39 凹陷 40 圓柱 41 突起 4 6- 567378 五、發明說明（45) 46 47 101 104a，104b 反轉基板 反轉或相反電極 液晶區段 偏光板 105 光導板 106 光源 142a?142b 微型透鏡陣列 142aa，142ab,142ba，142bb 微型透鏡
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