專利名稱：液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器件，特別是具有寬視角特性且能夠產(chǎn)生高品質(zhì)顯示的液晶顯示器件。
背景技術(shù)：
近來，薄又輕的液晶顯示器件被用作個人電腦的顯示器和便攜式信息終端設(shè)備的顯示單元的顯示裝置。然而，傳統(tǒng)的扭曲向列(TN)或超扭曲向列(STN)液晶顯示器件具有窄視角的缺陷，已經(jīng)發(fā)展了各種技術(shù)來克服這一缺陷。
改善TN或STN液晶顯示器件的視角特性的一種典型技術(shù)是另外提供一個光學(xué)補(bǔ)償器的方法。另一項技術(shù)是通過液晶層向底層表面施加水平方向的電場的橫向場方法。橫向場技術(shù)的液晶顯示器件近來被大量生產(chǎn)并被看作有發(fā)展前途的裝置。再另一種技術(shù)是DAP(垂直校準(zhǔn)的相位的變形)，在這項技術(shù)中帶有負(fù)介電各向異性的向列液晶材料被用作液晶材料并且垂直校準(zhǔn)薄膜被用作校準(zhǔn)薄膜。DAP是ECB(電控制的雙折射)方法的一種，透射率通過利用液晶分子的雙折射特性來控制。
盡管橫向場方法是增加視角的有效方法之一，但比普通TN液晶顯示器件在生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品余量小，因此，在這種類型的液晶顯示器件的穩(wěn)定生產(chǎn)上有困難。這是因為襯底之間的縫隙不規(guī)則和極化板(極化軸)的傳送軸相對于液晶分子的方向軸的偏移大大影響顯示器的亮度和對比度。為了通過高精度地控制這些因素穩(wěn)定地生產(chǎn)橫向場方法的液晶顯示器件，技術(shù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步發(fā)展。
為了生產(chǎn)沒有DAP方法的液晶顯示器件的顯示不均勻的均勻的顯示器，控制取向是必要的。為了控制取向，校準(zhǔn)處理通過摩擦校準(zhǔn)薄膜的表面實現(xiàn)。然而，當(dāng)垂直校準(zhǔn)薄膜的表面受到摩擦處理時，在顯示圖像上容易產(chǎn)生摩擦條紋。因此，這一處理不適于大量生產(chǎn)。
另一方面，為了不用進(jìn)行摩擦處理來控制取向，用來通過由在電極上形成裂縫(開口)產(chǎn)生的傾斜電場來控制液晶分子的取向方向的方法已經(jīng)提出(例如，在日本公開的專利公開號6-301036和2000-47217所描述的)。然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如下的試驗結(jié)果對應(yīng)于電極開口的液晶層的區(qū)域的取向狀態(tài)在這些出版物中公開的方法沒有說明，并且液晶分子的取向的連續(xù)性不充分。因此，通過整個圖像單元獲得穩(wěn)定的取向狀態(tài)是困難的，從而顯示的圖像變成有害的不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被設(shè)計用來克限上述的不足，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有寬視角特性和高顯示質(zhì)量的液晶顯示器件。
本發(fā)明的液晶顯示器件包括第一基底；第二基底；放置在第一基底和第二基底之間的液晶層；多個像元區(qū)域，每一個由在面對液晶層的第一基底的表面上提供的第一電極和在第二基底上提供的以便通過夾在中間的液晶層而面對第一電極的第二電極來限定，并且第一電極在多個像元區(qū)域的每一個上包括多個開口以及一個固態(tài)部分，當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間沒有提供電壓時，每一個像元區(qū)域的液晶層是垂直取向狀態(tài)，而當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間提供電壓時，通過第一電極的多個開口的各個邊界部分產(chǎn)生的傾斜電場在多個開口和固態(tài)部分中形成多個液晶域，每一個均為放射狀傾斜的取向狀態(tài)，用來通過依照提供的電壓改變多個液晶域的取向狀態(tài)來產(chǎn)生顯示。擁有該結(jié)構(gòu)，上述的發(fā)明目的就能夠?qū)崿F(xiàn)。
最好，多個開口中至少一部分具有基本上相同的形狀和相同的尺寸，并形成至少一個單位格子，其排列具有旋轉(zhuǎn)對稱形。
最好，多個開口中至少一部分的每一個是旋轉(zhuǎn)對稱形。
多個開口中至少一部分中的每一個可以基本上是圓形。
由多個開口中的至少一部分的固態(tài)部分(一單位固態(tài)部分)圍繞的每一個區(qū)域可以基本上是圓形。
由多個開口中的至少一部分圍繞的固態(tài)部分的每一個區(qū)域(一單位固態(tài)部分)可以是基本上帶有弧形轉(zhuǎn)角的基本上的矩形。
最好，多個像元區(qū)域中的每一個中，第一電極的多個開口的總面積小于第一電極的固態(tài)部分的面積。
液晶顯示器件還可以在多個開口的每一個中包括一個突起，基底的沿平面方向的突起的截面形狀可以是與對應(yīng)的開口形狀相同的，突起的側(cè)面可以具有取向校準(zhǔn)力用于給液晶層的液晶分子定位在與通過傾斜電場獲得的取向校準(zhǔn)方向相同的方向上。
最好，多個液晶域是在螺旋形放射狀傾斜取向狀態(tài)。
液晶顯示器件還可以包括一對極化板，它們分別在第一基底和第二基底的外部提供，并且它們的極化軸彼此交叉放置，基本上正交，而在多個液晶域的每一個中，設(shè)定包括在液晶層中并在顯示表面上相對于所述的多個液晶域的中心放置為12點(diǎn)方向的液晶分子是與在顯示表面的12點(diǎn)方向成θ角傾斜，一對極化板中的一個的極化軸最好與顯示表面上在12點(diǎn)方向的液晶分子的傾角相同的方向傾斜，該分子放置的角度相對于顯示表面的12點(diǎn)方向夾角超過0度并且小于2θ。
最好，一對極化板中的一個的極化軸以超過0度并等于或小于θ的角度傾斜。另外，一對極化板中的一個的極化軸可以以基本上與θ/2相等的角度傾斜或一對極化板中的一個的極化軸可以以基本上與θ相等的角度傾斜。
固態(tài)部分可以包括多個以m×n矩陣的形式排列的突起(island)部分和多個用來電連接鄰近的多個突起部分的分支部分，并且多個分支部分的數(shù)量可以小于(2mn-m-n)。
第一基底還能包括一個有源元件，它對應(yīng)于多個像元區(qū)域中的每一個，并且第一電極可以對應(yīng)于在有源元件開關(guān)的多個像元區(qū)域中的每一個中配置的像元電極，第二電極可以對應(yīng)于與多個像元電極相對的至少一個反向電極。
本發(fā)明的另一個液晶顯示器件包括第一基底；第二基底；放置在第一基底和第二基底之間的液晶層；和多個像元區(qū)域，它們每一個都由在面對液晶層的第一基底的表面配置的第一電極和在第二基底上配置的以便通過夾在中間的液晶層與第一電極相對的第二電極確定，在多個像元區(qū)域的每一個中，當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間沒有施加電壓時液晶層是垂直取向狀態(tài)，以及第一電極包括放置在多個像元區(qū)域的每一個的至少一個轉(zhuǎn)角上的多個開口和固態(tài)部分。擁有該結(jié)構(gòu)，上述的發(fā)明目的被實現(xiàn)。
最好，由多個開口中至少一部分圍繞的固態(tài)部分區(qū)域是旋轉(zhuǎn)對稱形。
另外，由多個開口中至少一部分圍繞的固態(tài)部分區(qū)域可以基本上是圓形。
另外，由多個開口中至少一部分圍繞的固態(tài)部分區(qū)域可以是帶有基本上弧形轉(zhuǎn)角的基本上的矩形。
固態(tài)部分可以包括多個以m×n矩陣的形式排列的突起部分和多個用來電連接鄰近的多個突起部分的分支部分，并且多個分支部分的數(shù)量可以小于(2mn-m-n)。
本發(fā)明的功能如下在本液晶顯示器件中，用來通過在像元區(qū)域中的液晶層施加電壓的一對電極中的一個包括多個開口(其中沒有導(dǎo)電薄膜出現(xiàn)在電極中)和固態(tài)部分(此部分與開口不同，其中導(dǎo)電薄膜出現(xiàn)在電極中)。固態(tài)部分典型地從連續(xù)的導(dǎo)電薄膜形成。當(dāng)沒有電壓施加時，液晶層是垂直取向狀態(tài)，而當(dāng)施加電壓時，每個都處在放射狀傾斜狀態(tài)的多個液晶區(qū)由電極的開口的各個邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場形成。典型地，液晶層由具有負(fù)介電各向異性的液晶材料形成并且通過夾在液晶層中間的垂直校準(zhǔn)薄膜控制它的取向。
由傾斜電場形成的液晶域在對應(yīng)于電極的開口和固態(tài)部分的區(qū)域中形成，并且按照施加的電壓通過改變這些液晶域的取向狀態(tài)來產(chǎn)生顯示。因為每個液晶域被基本上軸向取向，顯示質(zhì)量的視角相關(guān)性能夠減少，從而獲得寬視角特性。
而且，因為對應(yīng)于開口形成的液晶域和對應(yīng)于固態(tài)部分形成的液晶域的形成由于在開口的各個邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場，所以這些液晶域被鄰近地并交替地形成，而鄰接的液晶域的液晶分子的取向是基本上連續(xù)的。因此，在對應(yīng)于開口形成的液晶域和對應(yīng)于固態(tài)部分形成的液晶域之間沒有旋轉(zhuǎn)位移線形成。所以，由于旋轉(zhuǎn)位移線產(chǎn)生的顯示質(zhì)量上的惡化能夠被避免，液晶分子的取向是高度穩(wěn)定的。
在本發(fā)明的液晶顯示器件中，不但在對應(yīng)于電極的固態(tài)部分的區(qū)域而且在對應(yīng)于開口的區(qū)域，液晶分子都放置在放射狀傾斜的取向狀態(tài)。因此，與上述傳統(tǒng)的液晶顯示器件相比，液晶分子的取向上的連續(xù)性更高，而且取向狀態(tài)更穩(wěn)定，從而實現(xiàn)沒有不均勻的均勻顯示。特別是，為了實現(xiàn)好的響應(yīng)特性(也就是高響應(yīng)速度)允許用來控制液晶分子取向的傾斜電場對大量液晶分子30a起作用是必要的，并且為此目的，形成大量的開口(邊界部分)是必要的。在本液晶顯示器件中，能夠放置在穩(wěn)定的放射狀傾斜取向狀態(tài)的液晶域能夠?qū)?yīng)于開口形成，而且因此，甚至當(dāng)為了改善響應(yīng)特性形成大量開口時，顯示質(zhì)量的惡化(不均勻性的出現(xiàn))能夠被避免。
當(dāng)多個開口中的至少一部分具有基本上相同的形狀和相同的尺寸從而形成旋轉(zhuǎn)對稱排列的至少一個單元格子時，通過將單元格子作為一個單元，多個液晶域能夠被高度對稱地排列，結(jié)果改善顯示質(zhì)量的視角相關(guān)性。而且，當(dāng)全部像元區(qū)域被分成單元格子時，液晶層的取向能夠在全部像元區(qū)域被穩(wěn)定位。例如，開口被排列使得各個開口的中心能夠形成正方形格子。在一個像元區(qū)域由不透光的組成元件比如存儲電容線劃分的情況下，單元格子被安排在用于顯示的每個區(qū)域中。
當(dāng)多個開口中的至少一部分中的每一個(典型地，開口共同形成單元格子)是旋轉(zhuǎn)對稱形時，對應(yīng)于開口形成的液晶域的放射狀傾斜取向的穩(wěn)定性能夠被改善。例如，每個開口的形狀(從基底垂直方向看)是圓形或規(guī)則的多邊形(比如正方形)。按照像元的形狀(寬度和長度之間的比率)開口可以是不旋轉(zhuǎn)對稱的形狀(比如橢圓形)。而且，當(dāng)基本上由開口圍繞的固態(tài)部分(以下描述為“單位固態(tài)部分”)的區(qū)域是旋轉(zhuǎn)對稱形時，對應(yīng)于固態(tài)部分形成的液晶域的放射狀傾斜取向的穩(wěn)定性能夠被改善。例如，在開口以正方形格子排列被放置時，開口可以基本上是星型或十字形，而固態(tài)部分可以基本上是圓形或正方形。不必說，開口和由開口圍繞的固態(tài)部分的部分都可以基本上是正方形。
為了穩(wěn)定對應(yīng)于電極的開口形成的液晶域的放射狀傾斜取向，對應(yīng)于開口形成的液晶域最好基本上是圓形。反過來說，開口的形狀被設(shè)計以便形成對應(yīng)于開口的基本上是圓形的液晶域。
不用說，為了穩(wěn)定對應(yīng)于電極的固態(tài)部分形成的液晶域的放射狀傾斜取向，基本上由開口圍繞固態(tài)部分的區(qū)域最好基本上是圓形。一個由連續(xù)導(dǎo)電薄膜制成的固態(tài)部分中形成的液晶域被對應(yīng)于基本上由多個開口(單位固態(tài)部分)圍繞的固態(tài)部分區(qū)域形成。因此，開口的形狀和排列被確定，從而固態(tài)部分(單位固態(tài)部分)的區(qū)域能夠基本上是圓形。
在上述任何一種情況中，在電極中形成的開口的面積的和最好小于每個像元區(qū)域中固態(tài)部分的面積。因為固態(tài)部分的面積更大，直接受電極產(chǎn)生的電場影響的液晶層的面積(根據(jù)從基底垂直方向看的平面定義)更大，所以相對于電壓的液晶層的光學(xué)特性(比如透射率)能夠被改善。
最好根據(jù)在哪個結(jié)構(gòu)中固態(tài)部分的面積更大來確定是開口以基本上的圓形形成還是單位固態(tài)部分以基本上的圓形形成。根據(jù)像元的間距適當(dāng)?shù)剡x擇哪個結(jié)構(gòu)更好。典型地，在間距超過大約25μm的情況下，開口最好被形成為便于形成基本上圓形的單位固態(tài)部分，而在間距小于大約25μm的情況下，開口最好以基本上圓形形成。
當(dāng)基本上由開口圍繞的固態(tài)部分的區(qū)域以帶有基本上弧形轉(zhuǎn)角的矩形形成時，放射狀傾斜的取向能夠被穩(wěn)定住，而且透射率(有效孔徑比率)能夠被改善。
由在電極的開口的邊界部分產(chǎn)生的傾斜電場引起的取向控制力僅僅工作在施加電壓的情況下。因此，例如當(dāng)在無電壓或相當(dāng)?shù)碗妷菏┘忧闆r下外力施加到液晶板上時，液晶域的放射狀傾斜取向有時不會保持。為了克服這一問題，在一個優(yōu)選實施例中，液晶顯示器件包括在電極的開口中形成并在液晶層的液晶分子上有與傾斜電場的取向調(diào)整方向相同的取向調(diào)整力的突起。在基底的水平方向上具有突起的十字交叉形狀與開口相同，并且最好是近似于開口的形狀的旋轉(zhuǎn)對稱形。
當(dāng)多個液晶域能夠被放置在螺旋形放射狀傾斜狀態(tài)下時，取向能夠被進(jìn)一步穩(wěn)定，沒有不均勻的更加均勻的顯示能夠被實現(xiàn)，并且響應(yīng)速度被增加。螺旋形放射狀傾斜狀態(tài)能夠通過使用具有包括手征性(chiral)介質(zhì)的負(fù)介電各向異性的向列液晶材料來實現(xiàn)。這取決于手征性介質(zhì)的螺旋形方向是順時針方向還是逆時針方向。
在具有上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件包括一對提供在第一和第二基底的外部的極化板以使它們的極化軸基本上垂直交叉的情況下，顯示質(zhì)量能夠被進(jìn)一步如下改善特別是，當(dāng)定位在相對于液晶域中心顯示表面的12點(diǎn)方向上的液晶分子被設(shè)定為與顯示表面上12點(diǎn)方向以角θ傾斜時，極化板被排列使得極化板之一的極化軸以與液晶分子與顯示表面的12點(diǎn)方向超過0度小于2θ的角度的傾斜方向相同的方向傾斜。從而，當(dāng)液晶域是螺旋形放射狀傾斜取向狀態(tài)時獲得的光透射率能夠被改善，結(jié)果實現(xiàn)明亮的顯示。尤其是，當(dāng)極化板被排列以便一個極化板的極化軸以基本上與θ相同的角度傾斜時，光透射率能夠被進(jìn)一步改善，結(jié)果更加明亮地顯示。而且，當(dāng)極化板被排列以便一個極化板的極化軸以超過0度并小于等于θ的角度傾斜時，不僅明亮的顯示能夠被實現(xiàn)而且拖尾現(xiàn)象(包括白拖尾現(xiàn)象和黑拖尾現(xiàn)象)能夠被抑制，結(jié)果實現(xiàn)高品質(zhì)顯示。尤其是，當(dāng)極化板被排列以便一個極化板的極化軸以基本上與θ/2相同的角度傾斜時，白拖尾現(xiàn)象和黑拖尾現(xiàn)象能夠基本上被避免，結(jié)果實現(xiàn)進(jìn)一步更高品質(zhì)的顯示。
電極的固態(tài)部分包括多個突起部分和每個都用于電連接多個突起部分中的一相鄰對的多個分支部分。因為出現(xiàn)在相鄰的突起部分之間的每個分支部分減弱了通過傾斜電場獲得的取向調(diào)整作用，所以取向調(diào)整作用的減弱能夠被抑制，從而由于每個分支部分的寬度更窄和分支的數(shù)量更少而改善響應(yīng)特性。
在多個突起部分以m×n矩陣的形式被排列的情況下，如果分支部分被提供在所有相鄰的一對對突起部分之間，分支部分的數(shù)量是(2mn-m-n)。當(dāng)多個分支部分的數(shù)量小于(2mn-m-n)時，取向調(diào)整作用的減弱能夠被抑制從而改善響應(yīng)特性。
例如，本發(fā)明的液晶顯示器件是用轉(zhuǎn)換元件比如TFT安裝在每個像元區(qū)域的有源矩陣液晶顯示器件，并且具有開口的電極對應(yīng)于與轉(zhuǎn)換元件連接的像元，而其它電極對應(yīng)于至少一個相對于多個像元電極的反向電極。以這種方式，僅僅通過在經(jīng)夾在中間的液晶層彼此相對于的一對電極的一個中形成開口，穩(wěn)定的放射狀傾斜取向能夠被實現(xiàn)。特別是，這種液晶顯示器件能夠通過公知的裝配方法被裝配，僅僅通過修改使用在重疊導(dǎo)電薄膜到像元電極的模板中的遮光膜，從而以預(yù)期的形狀以預(yù)期的排列形成開口。不用說，多個開口可以在反向電極上形成。
在本發(fā)明的另一種液晶顯示器件中，用來通過在像元區(qū)域中的液晶層施加電壓的一對電極中的一個包括多個至少放置在像元區(qū)域的轉(zhuǎn)角處的開口和一個固態(tài)部分。因此，當(dāng)電壓施加在一對電極之間時，傾斜的電場產(chǎn)生在電極的開口的邊緣部分。因此，由于產(chǎn)生在至少放置在一個轉(zhuǎn)角的多個開口的邊緣部分的傾斜電場，液晶層被形成到每一個液晶域中，在施加電壓情況下成為放射狀傾斜取向狀態(tài)，結(jié)果實現(xiàn)寬視角特性。
出現(xiàn)在給定的像元區(qū)域的單位固態(tài)部分(固態(tài)部分的區(qū)域基本上由開口圍繞)可以是多個單位固體或者由放置在轉(zhuǎn)角處的開口圍繞的單一單位固態(tài)部分。在出現(xiàn)在給定像元區(qū)域中的單位固態(tài)部分是單一單位固態(tài)部分的情況下，圍繞單位固態(tài)部分的開口可以是放置在轉(zhuǎn)角的多個開口或從放置在轉(zhuǎn)角的多個開口連續(xù)形成的基本上單一的開口。
當(dāng)基本上由開口(單位固態(tài)部分)圍繞的固態(tài)部分的區(qū)域是旋轉(zhuǎn)對稱性時，形成在固態(tài)部分上的液晶域的放射狀傾斜取向的穩(wěn)定性能夠被改善。例如，單位固態(tài)部分可以是基本上圓形、基本上正方形或基本上矩形的。
當(dāng)單位固態(tài)部分基本上是圓形時，形成在電極的固態(tài)部分上的液晶域的放射狀傾斜取向能夠被穩(wěn)定。由于形成在由連續(xù)的導(dǎo)電薄膜支撐的固態(tài)部分上的液晶域?qū)?yīng)于單位固態(tài)部分形成，開口的形狀和排列被確定以便單位固態(tài)部分能夠基本上以圓形形成。
而且，當(dāng)單位固態(tài)部分基本上是由基本上帶弧形彎角的矩形時，放射狀傾斜取向能夠被穩(wěn)定，并且透射率(有效孔徑率)能夠被改善。
電極的固態(tài)部分由例如多個突起部分和多個分支部分組成，分支部分每一個用于電連接多個突起部分相鄰的一對。因為出現(xiàn)在相鄰的突起部分之間的每個分支部分減弱了通過傾斜電場獲得的取向調(diào)整作用，取向調(diào)整作用的減弱能夠被抑制從而由于每個分支部分的寬度更小和分支部分的數(shù)量更小而改善響應(yīng)特性。
在多個突起部分以m×n矩陣的形式被排列的情況下，如果分支部分被提供在所有相鄰的一對對突起部分之間，分支部分的數(shù)量是(2mn-m-n)。當(dāng)多個分支部分的數(shù)量小于(2mn-m-n)時，取向調(diào)整作用的減弱能夠被抑制從而改善響應(yīng)特性。


圖1A是表示按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件100的一個像元區(qū)域的結(jié)構(gòu)的示意性頂視圖，而圖1B是圖1A沿1B-1B′的剖面圖；圖2A和圖2B是用于表示通過液晶顯示器件100的液晶層30施加電壓的狀態(tài)圖，特別是圖2A示意性表示取向狀態(tài)將要改變的狀態(tài)(在初始狀態(tài))，而圖2B示意性表示穩(wěn)定狀態(tài)；圖3A、3B、3C和3D是用于示意性表示電力線和液晶分子30a的取向之間的關(guān)系的圖；圖4A、4B和4C是用于示意性表示從實施例1的液晶顯示器件100的基底的垂直方向看，液晶分子的取向狀態(tài)的圖；圖5A、5B和5C是用于示意性表示液晶分子30a的放射狀傾斜取向的例子的圖；圖6A和6B是用于示意性表示其它能夠使用在實施例1的液晶顯示器件中的像元電極的頂視圖；圖7A和圖7B還是用于示意性表示其它能夠使用在實施例1的液晶顯示器件中的像元電極的頂視圖；圖8A和圖8B仍然是用于示意性表示其它能夠使用在實施例1的液晶顯示器件中的像元電極的頂視圖；圖9是還是用于示意性表示另一種能夠使用在實施例1的液晶顯示器件中的像元電極的頂視圖；圖10A和圖10B仍然是用于示意性表示其它能夠使用在實施例1的液晶顯示器件中的像元電極的頂視圖；圖11A是用于示意性表示圖1A中所示的圖案的一個單元格子的圖，圖11B是用于示意性表示圖9所示的圖案的一個單元格子，而圖11C是用于表示間距p和固態(tài)部分的面積比之間的關(guān)系的圖表；圖12A是用于示意性表示具有以基本上圓形形成的單位固態(tài)部分的像元電極的單位格子的圖，圖12B和12C是用于示意性表示具有以帶有基本上弧形轉(zhuǎn)角的基本上正方形形成的單位固態(tài)部分的像元電極的單位格子的圖，而圖12D是用于示意性表示具有以基本上正方形形成的單位固態(tài)部分的像元電極的單位格子的圖；圖13A是用于示意性表示按照本發(fā)明的實施例2的液晶顯示器件200的一個像元區(qū)域的結(jié)構(gòu)的頂視圖，而圖13B是沿圖13A的13B-13B′的剖面圖；圖14A、14B、14C和14D是用于說明液晶分子30a的取向和帶有垂直校準(zhǔn)特性的表面的形狀之間的關(guān)系的示意圖；圖15A和15B是用于表示電壓通過液晶顯示器件200的液晶層30施加的狀態(tài)的圖，特別是圖15A示意性表示取向狀態(tài)將要改變的狀態(tài)(在初始狀態(tài))，而圖15B示意性表示穩(wěn)定狀態(tài)；圖16A、16B和16C分別是在開口和突起的排列上不同的實施例2的液晶顯示器件200A、200B和200C的示意性的剖面圖；圖17是用于示意性表示沿圖13A的線17A-17A′的液晶顯示器件200的橫截面結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖18A和18B是用于示意性表示依照實施例2的液晶顯示器件200D的像元區(qū)域的結(jié)構(gòu)的圖，而尤其是圖18A是它的頂視圖，18B是沿圖18A的線18B-18B′的剖面圖；圖19A是用于示意性表示在電壓施加后立即獲得的液晶分子的取向狀態(tài)的圖，圖19B和19C是用于示意性表示在取向穩(wěn)定的狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài))液晶分子的取向狀態(tài)的頂視圖；圖20是縱坐標(biāo)表示按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件的白顯示狀態(tài)的透射率和橫坐標(biāo)表示與12點(diǎn)方向相對的極化軸的角度的圖表；圖21A是用于示意性表示極化板的排列的圖和圖21B是用于示意性表示當(dāng)極化板如圖21A所示排列時獲得的液晶域中的陰影區(qū)SR的圖；圖22A是用于示意性表示極化板的另一種排列的圖和圖22B是用于示意性表示當(dāng)極化板如圖22A所示排列時獲得的液晶域中的陰影區(qū)SR的圖；圖23是用于示意性表示白拖尾現(xiàn)象的圖；圖24是用于示意性表示在本發(fā)明的液晶顯示器件中拖尾現(xiàn)象被防止的狀態(tài)的圖；圖25A是用于示意性表示極化板的排列的圖，圖25B是用于示意性表示當(dāng)極化板如圖25A排列時在電壓施加后立即獲得的陰影區(qū)域SR的圖，和圖25C是用于示意性表示當(dāng)極化板如圖25A排列時在取向穩(wěn)定的時間(穩(wěn)定狀態(tài))獲得的陰影區(qū)域SR的圖；
圖26A是用于示意性表示極化板的排列的圖，圖26B是用于示意性表示當(dāng)極化板如圖26A排列時在電壓施加后立即獲得的陰影區(qū)域SR的圖，和圖26C是用于示意性表示當(dāng)極化板如圖26A排列時在取向穩(wěn)定的時間(穩(wěn)定狀態(tài))獲得的陰影區(qū)域SR的圖；圖27是用于表示當(dāng)極化軸與12點(diǎn)方向的角度是0度、近似13度或近似20度時獲得的按照像元區(qū)域從黑顯示狀態(tài)到中灰掃描顯示狀態(tài)改變的透射率隨時間改變的圖表；圖28是用于表示黑拖尾現(xiàn)象的圖；圖29是用于示意性表示按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件中使用的像元電極的頂視圖；圖30是用于示意性表示電壓施加下液晶分子的取向狀態(tài)的頂視圖；圖31是沿圖30的線31A-31A′或31B-31B′的剖面圖，用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)；圖32是用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)的頂視圖；圖33是沿圖32的線33A-33A′或33B-33B′的剖面圖，用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)；圖34是用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)的頂視圖；圖35A和35B分別是沿圖34的線35A-35A′或35B-35B′的剖面圖，用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)；圖36是用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)的頂視圖；圖37A和37B分別是沿圖34的線35A-35A′或35B-35B′的剖面圖，用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)；圖38用于示意性表示電壓施加條件下液晶分子30a的取向狀態(tài)的頂視圖；圖39A和39B是用于示意性表示分別當(dāng)像元電極的分支部分有相當(dāng)小的寬度時和當(dāng)像元電極的分支部分有相當(dāng)大的寬度時獲得的電壓施加條件下液晶分子的取向狀態(tài)的頂視圖；圖40是用于示意性表示當(dāng)分支部分有相當(dāng)小的寬度時和當(dāng)分支部分有相當(dāng)大的寬度時獲得的在通過液晶層施加電壓的條件下透射率隨時間改變的圖表；圖41A和41B是用于示意性表示確定方向在與第二穩(wěn)定狀態(tài)的極化軸平行的方向的液晶分子分別當(dāng)分支部分14d有相當(dāng)小的寬度時和當(dāng)分支部分14d有相當(dāng)大的寬度時獲得的頂視圖；
圖42是用于示意性表示能夠使用在按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件中的像元電極的頂視圖；圖43是用于示意性表示能夠使用在按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件中的另一個像元電極的頂視圖；圖44是用于示意性表示能夠使用在按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件中的又另一個像元電極的頂視圖；圖45是用于示意性表示能夠使用在按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件中的仍然另一個像元電極的頂視圖；圖46是用于示意性表示能夠使用在按照本發(fā)明的實施例的液晶顯示器件中的再另一個像元電極的頂視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考隨后的

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
實施例1首先，本發(fā)明的液晶顯示器件的電極結(jié)構(gòu)和它的功能將被說明。由于它的優(yōu)異的顯示特性，本發(fā)明的液晶顯示器件適合被用于有源矩陣液晶顯示器件。使用薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣液晶顯示器件將在隨后的優(yōu)選實施例中舉例說明，這不會限制本發(fā)明。本發(fā)明也能夠應(yīng)用于使用MIM和無源矩陣液晶顯示器件。而且，在隨后的實施例中，透射型液晶顯示器件被舉例說明，這不會限制本發(fā)明。本發(fā)明還能夠應(yīng)用于后面描述的反射型液晶顯示器件和透射/反射型液晶顯示器件。
在這里，對應(yīng)于“像元”的液晶顯示器件的區(qū)域，亦即顯示的最小單元，被定義為“像元區(qū)域”。在彩色液晶顯示器件中，R、G和B三像元對應(yīng)于一個像素。在有源矩陣液晶顯示器件中，一個像元區(qū)域被一個像元電極和一個與像元電極相對的反向電極定義?；蛘撸谝粋€無源矩陣液晶顯示器件中，每個在條狀形列電極和與列電極垂直提供的行電極之間的交叉點(diǎn)區(qū)域被定義為像元區(qū)域。在使用黑矩陣的結(jié)構(gòu)中，確切地說，電壓根據(jù)將被顯示的狀態(tài)而被施加到整個區(qū)域，對應(yīng)于整個區(qū)域中的黑矩陣的一個開口的區(qū)域?qū)?yīng)于像元區(qū)域。
現(xiàn)在，按照本發(fā)明的實施例1的液晶顯示器件100的一個像元區(qū)域的結(jié)構(gòu)將參考圖1A和1B進(jìn)行說明。在接下來的描述中，為了簡化省略濾色鏡和黑矩陣。而且，在接下來的實施例提到的附圖中，相同的附圖標(biāo)記被用來指出與液晶顯示器件100的那些部分功能基本上相同的相似的元件，以便省略說明。圖1A是從基底垂直方向看的頂視圖，以及圖1B是沿圖1A的線1B-1B′的剖面圖。在圖1B中，沒有通過液晶層施加電壓。
液晶顯示器件100包括有源矩陣基底(在下文中與提到的TFT基底相同)100a，反向基底(也指定為濾色鏡基底)100b和放置在TFT基底100a和反向基底100b之間的液晶層30。液晶層30的液晶分子30a具有負(fù)介電各向異性，并由于充當(dāng)垂直校準(zhǔn)層(未示出)垂直校準(zhǔn)薄膜，垂直校準(zhǔn)層提供在TFT基底100a和面對液晶層30的反向基底100b的表面，當(dāng)沒有電壓通過液晶層30施加時，如圖1B所示，液晶分子30a被垂直于垂直校準(zhǔn)薄膜的表面定向。液晶層的這樣的狀態(tài)被指定為垂直取向狀態(tài)。然而，取決于各種垂直校準(zhǔn)薄膜和液晶材料，在垂直取向狀態(tài)的液晶層30的液晶分子30a可以被相對于垂直校準(zhǔn)薄膜(基底表面)的表面的垂線稍稍傾斜?？傊壕Х肿颖灰越朴?5度或更大的角度相對于垂直校準(zhǔn)薄膜的表面傾斜的液晶分子軸(也指定為軸向方向)取向的狀態(tài)被指定為垂直取向狀態(tài)。
液晶顯示器件100的TFT基底100a包括透明基底(比如玻璃基底)11和形成在其上的像元電極14。反向基底100b包括透明基底(比如玻璃基底)21和形成在其上的反向電極22。依照施加到彼此通過夾在中間的液晶層30相對的每一對像元電極14和反向電極22的電壓，在每個像元電極區(qū)域中液晶層30的取向狀態(tài)被改變。通過利用極化狀態(tài)和傳遞到液晶層30的光量根據(jù)液晶層30取向狀態(tài)的改變而改變的現(xiàn)象產(chǎn)生顯示。
液晶顯示器件100的像元電極14有多個開口14a和固態(tài)部分14b。在從導(dǎo)電薄膜(比如ITO薄膜)形成的像元電極14中，開口14a對應(yīng)于導(dǎo)電薄膜被移走的部分，以及固態(tài)部分14b對應(yīng)于導(dǎo)電薄膜保持(與開口14a不同的部分)的部分。多個開口14a被形成在每個像元電極中，并且固態(tài)部分14b基本上從單純連續(xù)的導(dǎo)電薄膜中形成。
多個開口14a被排列以便它們的中心形成正方形格子，并且基本上由四個其中心放在形成一個單位格子的四個格子點(diǎn)上的開口14a圍繞的固態(tài)部分(下文中也指單位固態(tài)部分)14b′的區(qū)域是基本上圓形的。每個開口14a是帶有在它的中心有四折疊(four-fold)旋轉(zhuǎn)軸的四分之一弧形邊的基本上的星形。單位格子最好被一直形成到像元電極14的邊緣，以便穩(wěn)定整個像元區(qū)域上的取向。因此，如圖所示，像元電極的邊緣最好做成對應(yīng)于近似開口14a(在像元電極的側(cè)邊緣)的一半或近似開口14a(在像元電極的轉(zhuǎn)角邊緣)的四分之一的形狀。
放置在像元區(qū)域的中心部分的開口14a具有基本上相同的形狀和相同的尺寸。放置在由開口14a形成的單位格子上的單位固態(tài)部分14b′基本上是圓形并具有基本上相同的形狀和相同的尺寸。彼此相鄰的單位固態(tài)部分14b′被彼此連接，以便作為與單一導(dǎo)電薄膜基本上功能一樣的固態(tài)部分14b工作。
當(dāng)電壓施加到具有上述結(jié)構(gòu)的像元電極14和反向電極22之間時，每個都具有放射狀傾斜取向的多個液晶域被形成，這歸因于在開口14a的邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場。在每個對應(yīng)于每個開口14a的區(qū)域和每個對應(yīng)于每個單位格子內(nèi)的單位固態(tài)部分14b′的區(qū)域，液晶域被形成。
在該實施例中，正方形的像元電極14被舉例說明，但像元電極14的形狀不限于正方形。像元電極14通常的形狀近似于矩形(包括正方形)，并因此，開口14a能夠被規(guī)則地放置在正方形格子排列中。甚至當(dāng)像元電極14是不同于矩形的形狀，只要開口14a被規(guī)則地放置(例如，在上述正方形格子排列中)，從而在整個像元區(qū)域形成液晶域，本發(fā)明的功能都能夠?qū)崿F(xiàn)。
通過傾斜電場液晶域的形成原理將參考圖2A和2B進(jìn)行說明。圖2A和2B表示由通過圖1B的液晶層30施加電壓獲得的狀態(tài)，并且尤其是，圖2A示意性表示液晶分子30a的取向按照通過液晶層30(在初始狀態(tài))施加的電壓開始改變，以及圖2B示意性表示液晶分子30a的取向按照施加的電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在圖2A和2B中，EQ線表示等電位線。
當(dāng)像元電極14和反向電極22具有相同的電壓時(這對應(yīng)于沒有電壓通過液晶層30施加的狀態(tài))，如圖1B所示，像元區(qū)域內(nèi)的液晶分子30a被垂直于基底11和21的表面地定向。
當(dāng)施加電壓時，形成由圖2A的等電位線EQ(電力線垂直相交)表示的電位梯度。等電位線EQ平行于固態(tài)部分14b和放置在像元電極14的固態(tài)部分14b和反向電極22之間的液晶層30區(qū)域內(nèi)的反向電極22的表面，并且在對應(yīng)于像元電極14的開口14a的區(qū)域內(nèi)下降。因此，由等電位線EQ的傾斜部分表示的傾斜電場，在開口14a的邊緣部分EG上的液晶層30的區(qū)域中形成(亦即，包括其中的分界線的開口14a的內(nèi)部邊緣)。
對具有負(fù)介電各向異性的液晶分子30a，施加用于對平行于等電位線EQ(垂直于電力線)的液晶分子30a的軸向定向的扭矩。因此，放置在邊緣部分EG的液晶分子30a在圖中右手側(cè)上的邊緣部分EG上以順時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))，而在圖2A的用箭頭所示的左手側(cè)的邊緣部分EG上以逆時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))，從而與等電位線EQ平行定向。
現(xiàn)在，液晶分子30a的取向的改變將參圖3A、3B、3C和3D詳細(xì)描述。
當(dāng)電場在液晶層30中產(chǎn)生時，用于對平行于等電位線EQ的液晶分子30a的軸向定向的扭矩施加到具有負(fù)介電各向異性的液晶分子30a上。如圖3A所示，當(dāng)產(chǎn)生由垂直于液晶分子30a軸向方向的等電位線EQ表示的電場時，扭矩被施加到液晶分子30a上，用來以相同的概率順時針方向或逆時針方向傾斜它。因此，在放置在彼此相對的平行板電極之間的液晶層30的區(qū)域中，扭矩以順時針方向施加到一些液晶分子30a上，并以逆時針方向施加到其它液晶分子30a上。結(jié)果，按照通過液晶層30施加的電壓取向有時可以不平穩(wěn)地改變。
當(dāng)用等電位線EQ(傾斜電場)表示的對于液晶分子30a的軸向傾斜的電場在圖2A所示的本液晶顯示器件100的開口14a的邊緣部分EG產(chǎn)生時，如圖3B所示，液晶分子30a以更小的傾斜度(在圖中的逆時針方向上)在用于平行于等電位線EQ取向的方向上被傾斜。而且，如圖3C所示，在與放置在等電位線EQ的傾斜的部分的另一個液晶分子30a相同的方向上，放置在用垂直于軸向方向的等電位線EQ表示的電場所產(chǎn)生的區(qū)域中的液晶分子30a被傾斜，從而使它們的取向連續(xù)(相匹配)。如圖3D所示，當(dāng)施加用連續(xù)的無規(guī)則等電位線EQ表示的電場時，放置在等電位線EQ的平的部分的液晶分子30a被定向在與放置在等電位線的傾斜部分的其它液晶分子30a相配的方向上。在這里，“被放置在等電位線EQ上”意味著“被放置在用等電位線EQ表示的電場內(nèi)”。
當(dāng)從等電位線EQ的傾斜部分的液晶分子30a開始的取向的改變象以上所說的繼續(xù)進(jìn)行并且獲得穩(wěn)定的狀態(tài)時，獲得如圖2B所示的示意性的取向狀態(tài)。放置在開口14a的中心附近的液晶分子30a被基本上相等地由放置在開口14a的相對邊緣部分EG的液晶分子30a的取向所影響，并因此，它們保持垂直于等電位線EQ的取向狀態(tài)。放置在離開開口14a中心的區(qū)域的液晶分子30a由于放置在更靠近的邊緣部分EG的液晶分子30a取向的影響而傾斜，從而形成相對于開口14a的中心SA對稱的傾斜取向。當(dāng)該取向狀態(tài)是從與液晶顯示器件100的顯示表面垂直的方向上(在與基底11和12的表面垂直的方向上)看時，液晶分子30a的軸向方向相對于開口14a(未示出)的中心放射狀取向。這一取向狀態(tài)在這里表示為“放射狀傾斜取向”。而且，其中放射狀傾斜的電場在一個中心周圍獲得的液晶層的區(qū)域在這里表示為液晶域。
而且在對應(yīng)于基本上由開口14a圍繞的單位固態(tài)部分14b′的區(qū)域中，形成其中液晶分子30a在放射狀傾斜取向狀態(tài)的液晶域。放置在對應(yīng)于單位固態(tài)部分14b′的區(qū)域的液晶分子30a被放置在開口14a的邊緣部分EG的液晶分子30a的取向影響，從而形成相對于單位固態(tài)部分14b′(對應(yīng)于由開口14a形成的單位格子的中心)的中心SA對稱的放射狀傾斜取向。
從形成在單位固態(tài)部分14b′中的液晶域獲得的放射狀傾斜取向和從開口14a獲得的放射狀傾斜取向是連續(xù)的，并且放置在這些區(qū)域的液晶分子30a被取向以便與放置在開口14a的邊緣部分EG的液晶分子30a的取向相匹配。在形成于開口14a中的液晶域中的液晶分子30a被以向上開口的錐形(向著基底100b)取向，而在形成于單位固態(tài)部分14b′中的液晶域中的液晶分子30a被以向下開口的錐形(向著基底100a)取向。以這種方式，在形成在開口14a中的液晶域獲得的放射狀傾斜取向和在形成在單位固態(tài)部分14b′中的液晶域獲得的放射狀傾斜取向互相連續(xù)。因此，從不在分界線中形成旋轉(zhuǎn)位移線(取向缺陷)，結(jié)果防止了顯示質(zhì)量由于旋轉(zhuǎn)位移線的發(fā)生所產(chǎn)生的昏暗。
為了在所有的方位改善與液晶顯示器件的顯示質(zhì)量相關(guān)的視角，分別在每個像元區(qū)域中在各個方位角方向上取向的液晶分子的存在概率最好是旋轉(zhuǎn)對稱的，并且是軸向?qū)ΨQ的更好。換句話說，所有的形成在整個像元區(qū)域中的液晶區(qū)域最好被旋轉(zhuǎn)對稱排列，并且是軸向?qū)ΨQ的更好。然而，在整個像元區(qū)域中獲得旋轉(zhuǎn)對稱是不必要的，而像元區(qū)域的液晶層被形成為旋轉(zhuǎn)對稱(或軸向?qū)ΨQ)地排列(例如以正方形格子排列放置的多個液晶區(qū)域)的液晶區(qū)域集合。因此，所有形成在像元區(qū)域的多個開口14a應(yīng)當(dāng)不必在整個像元區(qū)域中被旋轉(zhuǎn)對稱排列，只要它們作為旋轉(zhuǎn)對稱(或軸向?qū)ΨQ)排列的開口的集合(例如以正方形格子排列放置的多個液晶區(qū)域)。不用說，每個由多個開口14a圍繞的單位固態(tài)部分14b′被同樣地排列。而且，因為每個液晶區(qū)域的形狀也最好是旋環(huán)對稱的，并且軸向?qū)ΨQ更好，每個開口14a和單位固態(tài)部分14b′的形狀最好是旋轉(zhuǎn)對稱的，并且軸向?qū)ΨQ更好。
在一些情況下，通過開口14a的中心附近的液晶層30的部分不能施加足夠的電壓，從而開口14a的中心附近的液晶層30的部分不能為顯示作貢獻(xiàn)。換句話說，即使當(dāng)開口14a附近的液晶層30的部分中的放射狀傾斜取向被稍微打亂(例如，當(dāng)中心軸從開口14a的中心稍微移動時)，顯示質(zhì)量有可能被降低。因此，至少對應(yīng)于單位固態(tài)部分14b′形成的液晶區(qū)域應(yīng)當(dāng)被旋轉(zhuǎn)對稱或軸向?qū)ΨQ排列。
如參考圖2A和2B所述的，本發(fā)明的液晶顯示器件100的像元電極14具有多個開口14a并且由具有傾斜部分的等電位線EQ表示的電場被形成在像元區(qū)域的液晶層30中。放置在液晶層30中并具有負(fù)介電各向異性的液晶分子30a當(dāng)沒有電壓施加時是垂直取向狀態(tài)，通過放置在等電位線EQ的傾斜部分的液晶分子30a的取向改變被觸發(fā)而改變它們的取向方向，從而形成在開口14a和固態(tài)部分14b中具有未定的放射狀傾斜取向的液晶區(qū)域。按照通過液晶層施加的電壓，通過液晶區(qū)域中液晶分子的取向的改變，顯示被產(chǎn)生。
本實施例的液晶顯示器件100的像元電極14的開口的形狀(從基底垂直方向上看)和排列將被說明。
液晶顯示器件的顯示特性展示了來自液晶分子的取向狀態(tài)(光的各向異性)方位角相關(guān)性。為了減小顯示特性的方位角相關(guān)性，液晶分子最好在各個方位角上以相同概率取向。而且，每個像元區(qū)域中的液晶分子最好在各個方位角上以相同概率取向。因此，開口14a最好具有這樣的形狀，以使液晶區(qū)域能夠被形成以便于每個像元區(qū)域中的液晶分子在各個方位角上以相等的概率取向。特別是，開口14a的形狀最好是以它的中心(沿垂線)為對稱軸的旋環(huán)對稱(最好有兩個或更多交叉的旋轉(zhuǎn)軸)，并且多個開口14a最好被排列從而旋轉(zhuǎn)對稱。而且，基本上由開口圍繞的單位固態(tài)部分14b′的形狀最好是旋轉(zhuǎn)對稱的，并且單位固態(tài)部分14b′最好被排列以便是旋轉(zhuǎn)對稱的。
然而，排列開口14a和單位固態(tài)部分14b′以便在整個像元區(qū)域是旋轉(zhuǎn)對稱的是不必要的，但是例如當(dāng)正方形格子(相對于四個折疊的旋環(huán)軸對稱)被用作最小單元以便以如圖1A所示的正方形格子的組合形成像元區(qū)域時，液晶分子能夠在所有的方位角上以基本上相同的概率在整個像元區(qū)域上取向。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)對稱的星形開口14a和基本上圓形的單位固態(tài)部分14b被放置在如圖1A所示的正方形格子排列中時獲得的液晶分子30a的取向狀態(tài)將參考圖4A、4B和4C說明。
圖4A、4B和4C示意性表示從基底垂直方向上看的液晶分子30a的取向狀態(tài)。在為了表示從如圖4B和4C的基底垂直方向上看的液晶分子30a的取向狀態(tài)的圖像，畫在橢圓形裝置中的每個液晶分子30a的黑色端被傾斜，以便黑色端比另一端更接近基底，基底上形成有具有開口14a的像元區(qū)域。在這里，在圖1A中所示的像元區(qū)域中的一個單位格子(由四個開口14a形成)將被說明。沿它們的對角線的圖4A、4B和4C的剖面圖分別對應(yīng)于圖1B、2A和2B，在隨后的敘述中也參考了它們。
當(dāng)像元電極14和反向電極22具有相同的電位，即，當(dāng)沒有電壓通過液晶層30施加時，如圖4A所示，被在TFT基底100a和面向液晶層30的反向基底100b的表面上提供的垂直校準(zhǔn)薄膜(未示出)控制在它們的取向方向中的液晶分子30a是垂直取向狀態(tài)。
當(dāng)由圖2A中的等電位線EQ表示的電場由通過液晶層30施加電壓產(chǎn)生時，扭矩被提供給具有負(fù)介電各向異性液晶分子30a，以便它們的軸向方向能夠平行于等電位線EQ。如參考圖3A和3B所述，在放置在由垂直于液晶分子30a的分子軸的等電位線EQ表示的電場中的液晶分子30a中，用來傾斜(旋轉(zhuǎn))液晶分子30a的方向不被唯一地確定(如圖3A所示)，因此，取向改變(傾斜或旋轉(zhuǎn))不能容易地產(chǎn)生。相反，在放置在傾斜于液晶分子30a的分子軸的等電位線EQ中的液晶分子30a中，傾斜(旋轉(zhuǎn))方向被唯一地確定，因此取向改變?nèi)菀桩a(chǎn)生。因而，如圖4B所示，液晶分子30a從開口14a的邊緣部分開始傾斜，其中液晶分子30a的分子軸傾斜于等電位線EQ。因而，如參考圖3C所述，圍繞著在開口14a邊緣部分傾斜的液晶分子30a放置的液晶分子30a也被傾斜，以便與它們的取向匹配。結(jié)果，在如圖4C所示的狀態(tài)中(在放射狀傾斜取向中)，液晶分子30a的軸的方向變得穩(wěn)定。
以這種方式，當(dāng)開口14a有旋轉(zhuǎn)對稱形狀時，在像元區(qū)域中的液晶分子30a通過施加電壓，從開口14a邊緣部分向開口14a的中心傾斜。因此，放置在開口14a的中心的附近的液晶分子30a被保持為垂直的取向，在此，從各自的邊緣部分起作用的液晶分子30a取向調(diào)節(jié)力被平衡，連續(xù)地環(huán)繞放置的液晶分子30a放射狀傾斜放置在開口14a的中心附近的液晶分子30a周圍。
而且，放置在對應(yīng)于由放置成正方形格子排列的基本上呈星型的四開口14a所環(huán)繞的基本上為圓形的單位固態(tài)部分14b′中的液晶分子30a被傾斜，以便它們的取向狀態(tài)與由于在開口14a邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場而傾斜的液晶分子30a的取向相匹配。放置在單位固態(tài)部分14b′的中心的附近的液晶分子30a保持它們的與基底表面垂直的取向，在此，從邊緣部分起作用的液晶分子30a取向調(diào)節(jié)力被平衡，連續(xù)地環(huán)繞放置的液晶分子30a放射狀傾斜地放置在單位固態(tài)部分14b′中心附近的液晶分子30a周圍。
當(dāng)其中液晶分子30a是放射狀傾斜取向狀態(tài)的液晶區(qū)域以這種方式被放置成整個像元區(qū)域中的正方形格子排列時，液晶分子30a的軸向方向的存在概率是旋轉(zhuǎn)對稱的，因此，能夠在所有的觀看方向?qū)崿F(xiàn)無不均勻性的高品質(zhì)顯示。為了減少放射狀傾斜取向的液晶區(qū)域的視角相關(guān)性，液晶區(qū)域最好高度地旋轉(zhuǎn)對稱(旋轉(zhuǎn)軸最好兩折或超過兩折，是四折或超過四折更好)。而且為了減少整個像元區(qū)域的視角相關(guān)性，形成在像元區(qū)域中的多個液晶區(qū)域最好放置成由高度地旋轉(zhuǎn)對稱(旋轉(zhuǎn)軸最好兩折或超過兩折，是四折或超過四折更好)的單元(例如單元格子)的組合表示的排列(例如，正方形格子)。
當(dāng)放射狀傾斜取向是如圖5B和5C所示的順時針或逆時針螺旋形放射狀傾斜取向時，液晶分子30a的放射狀傾斜比放射狀傾斜取向是如圖5A所示的簡單放射狀傾斜取向時更加穩(wěn)定。以這樣的螺旋形取向，液晶分子30a的取向方向不會因為總體的扭轉(zhuǎn)取向沿液晶層30的厚度方向螺旋形地改變，但是當(dāng)在一個小區(qū)域看時液晶分子30a的取向方向會沿著液晶層30的厚度方向最低限度地改變。特別是，沿液晶層30的厚度方向在任何位置取橫截面中(在平行于平面的任何橫截面中)，取向是與圖5B或5C相同的，并且最低程度地發(fā)生沿液晶層30的厚度方向的扭轉(zhuǎn)改變。但是，在整個液晶區(qū)域，扭轉(zhuǎn)改變在一些區(qū)域發(fā)生。
當(dāng)手征性介質(zhì)加入到具有負(fù)介電各向異性的向列液晶材料中時，在施加電壓情況下，環(huán)繞著開口14a或單位固態(tài)部分14b′的中心，液晶分子30a獲得如圖5B或5C所示的逆時針或順時針螺旋形放射狀傾斜取向。螺旋形方向取決于所使用的手征性介質(zhì)的種類。因此，在施加電壓情況下，通過以螺旋形放射狀傾斜取向在開口14中放置液晶層30，環(huán)繞著垂直于基底表面取向的液晶分子30a的放射狀傾斜的液晶分子30a的旋轉(zhuǎn)方向能夠在所有的液晶區(qū)域中做成相同的，結(jié)果恰好實現(xiàn)了沒有不均勻性的顯示。而且，因為環(huán)繞著垂直于基底表面的取向的液晶分子30a的螺旋形方向這樣被確定，通過液晶層30施加電壓時的響應(yīng)速度能夠被改善。
當(dāng)加入手征性介質(zhì)時，由于整體扭轉(zhuǎn)取向，液晶分子30a的取向能夠沿液晶層30的厚度方向被螺旋形地改變。在其中液晶分子30a的取向不沿液晶層30的厚度方向被螺旋形地改變時的取向狀態(tài)中，垂直或平行于極化板的極化軸取向的液晶分子30a在傾斜的光下不產(chǎn)生相位差別，因此，通過這樣的取向狀態(tài)的區(qū)域傳遞的傾斜光時透射率不作貢獻(xiàn)。相反，在液晶分子30a的取向沿液晶層30的厚度方向被螺旋形地改變時的取向狀態(tài)中，同樣垂直或平行于極化板的極化軸取向的液晶分子30a在傾斜的光下產(chǎn)生相位差別，并且光的旋光性能夠被利用。因此，通過這樣取向狀態(tài)的區(qū)域傳遞的傾斜光對透射率作貢獻(xiàn)，結(jié)果實現(xiàn)了能夠明亮顯示的液晶顯示器件。
盡管開口14a是基本上星形的而單位固態(tài)部分14b′是基本上圓形的，并且它們被放置在圖1A的正方形格子排列中，但是開口14a和單位固態(tài)部分14b′的形狀和排列不限于在圖1A中所示的那些形狀和排列。
圖6A和6B是具有不同形狀的開口14a和單位固態(tài)部分14b′的像元電極14A和14B的頂視圖。
圖6A和6B所示的像元電極14A和14B的開口14a和單位固態(tài)部分14b′與圖1A所示的開口14a和單位固態(tài)部分14b′相比在形狀上有輕微的形變。像元電極14A和14B的開口14a和單位固態(tài)部分14b′具有兩個折疊的旋轉(zhuǎn)軸(不是四個折疊的旋轉(zhuǎn)軸)并且被規(guī)則地排列，以便形成矩形單位格子。每個開口14a是變形的星形，并且每個單位固態(tài)部分14b′為橢圓形(變形的圓形)。而且當(dāng)像元電極14A和14B中任何一個被使用時，能夠獲得具有高顯示質(zhì)量和好的視角特性的液晶顯示器件。
而且，分別在圖7A和7B中所示的像元電極14C和14D中的任何一個可以被使用。
在每個像元電極14C和14D中，每個都基本上十字形開口14a被放置在正方形格子排列中，從而以基本上的正方形來形成單位固態(tài)部分14b′。不用說，它們可以被變形并被排列以形成矩形單位格子。而且當(dāng)這樣的基本上矩形(包括正方向)的單位固態(tài)部分14b′被這樣規(guī)則地排列時，能夠獲得具有高顯示質(zhì)量和好的視角特性的液晶顯示器件。
然而，與矩形相比較，開口14a和/或單位固態(tài)部分14b′最好是圓形或橢圓形，因為當(dāng)它們是圓形或橢圓形時放射狀傾斜取向能夠被穩(wěn)定。這大概是因為當(dāng)開口是圓形或橢圓形時，開口14a的邊緣部分被連續(xù)地(光滑地)改變，從而液晶分子30a的取向方向能夠被連續(xù)地(光滑地)改變。
從上述的液晶分子30a取向連續(xù)性的觀點(diǎn)來看，可以使用分別如圖8A和8B所示的像元電極14E和14F。圖8A的像元電極14E是圖1A的像元電極14的改進(jìn)并且具有僅僅由四段弧形形成的開口14a。圖8B的像元電極14F是圖7B的像元電極14D的修改并且有具有與單位固態(tài)部分14b′相鄰的弧形邊界的開口14a。每個像元電極14E和14F的開口14a和單位固態(tài)部分14b′具有四交疊旋轉(zhuǎn)軸并被放置為正方形格子排列(帶有四交疊旋轉(zhuǎn)軸)。然而，如圖6A和6B所示，開口14a和單位固態(tài)部分14b′可以被變形以具有二折疊旋轉(zhuǎn)軸并被放置為矩形格子排列(帶有二交疊旋轉(zhuǎn)軸)。
在上述的實施例中，開口14a基本上以星形或基本上以十字形形成，并且單位固態(tài)部分14b′以基本上圓形、基本上橢圓形、基本上正方形(矩形)或帶有圓轉(zhuǎn)角的基本上矩形形成。相反，開口14a和單位固態(tài)部分14b′之間的關(guān)系可以被反向/同向地轉(zhuǎn)換。例如，圖9表示具有通過反向/同向地轉(zhuǎn)換圖1A的像元電極14的開口14a和單位固態(tài)部分14b獲得的圖案的像元電極14G。具有這樣的反向/同向轉(zhuǎn)換圖案的像元電極14G能夠展示出與圖1的像元電極14基本上相同的功能。在分別如圖10A和10B所示的像元電極14H和14I中，開口14a和單位固態(tài)部分14b′都是基本上正方形，反向/同向轉(zhuǎn)換的圖案與原有的圖案相同。
而且，在通過圖1A的反向/同向轉(zhuǎn)換圖案獲得的圖9的圖案中，開口14a中的一些(近似于一半或四分之一)最好在像元電極14的邊緣部分形成，以便形成旋轉(zhuǎn)對稱的單位固態(tài)部分14b′。從而，與像元區(qū)域的中心類似，在像元區(qū)域的邊緣也能獲得來自傾斜電場的影響，以便在整個像元區(qū)域中實現(xiàn)放射狀傾斜取向。
接著，將通過把圖1A的像元電極14和具有通過像元電極14的開口14a和單位固態(tài)部分14b′的反向/同向轉(zhuǎn)換圖案獲得的圖案的圖9的像元電極14G作為例子，來說明是反向圖案還是正向圖案應(yīng)當(dāng)被使用。
反向和正向圖案兩者中，開口14a的邊緣的長度是相同的。因此，在產(chǎn)生傾斜電場的功能上這兩種圖案之間沒有不同。但是，在這兩種圖案中單位固態(tài)部分14b′的面積比率可以不同。特別是，在用于產(chǎn)生施加給液晶層的液晶分子30a的電場的固態(tài)部分14b的面積上這兩種圖案可以不同。
施加給形成在開口14a上的液晶區(qū)域的電壓比施加給形成在固態(tài)部分14b上的液晶區(qū)域的電壓低。因此，例如，在通常的黑色圖案顯示中，形成在開口14a上的液晶區(qū)域更暗。換句話說，因為開口14a的面積比率更高，所以顯示亮度趨于被降低。因此，固態(tài)部分14b的面積比率最好更高一些。
圖1A的圖案和圖9的圖案中固態(tài)部分14b的面積比率更高是取決于單元格子的間隔(尺寸)。
圖11A表示圖1A圖案的單位格子，以及圖11B表示圖9的圖案的單元格子(但是具有像中心一樣的開口14a)。在圖11A中，用來互相連接相鄰的單位固態(tài)部分14b′(即從圓形部分在四個方向上延伸的分支部分)的部分在圖1中被忽略。在這里設(shè)定正方形單元格子的一邊的長度(間隔)是p和開口14a之間或單位固態(tài)部分14b′和單位格子(邊間隙)之間的間隙的長度是s。
組合分別具有不同的節(jié)距p和不同的邊間隙s的像元電極14的種類，以便測試放射狀傾斜取向等的穩(wěn)定性。結(jié)果，首先發(fā)現(xiàn)，為了產(chǎn)生傾斜電場，有必要通過使用具有圖11A(在下文中被稱為正向圖案)的圖案的像元電極14獲得放射狀傾斜取向，邊間隙s應(yīng)當(dāng)近似于2.75μm或超過2.75μm。另一方面，關(guān)于具有圖11B(在下文中作為反向圖案被涉及)的圖案的像元電極14，發(fā)現(xiàn)為了產(chǎn)生用來獲得放射狀傾斜取向的放射狀傾斜電場，邊間隙s應(yīng)當(dāng)近似于2.25μm或超過2.25μm。隨著邊間隙s設(shè)定為這些較低的限定值，測量通過改變節(jié)距p的值獲得的固態(tài)部分14b的面積比率。結(jié)果被顯示在表1和圖11C中。
表1

從表1和圖11C可以理解，當(dāng)節(jié)距p近似于25μm或超過25μm時，在正向圖案中(顯示在圖11A中)固態(tài)部分14b的面積比率更高，而當(dāng)節(jié)距p比近似于25μm小時，在反向圖案中(顯示在圖11B中)固態(tài)部分14b的面積比率更高。因此，從顯示亮度和取向的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，要被使用的圖案取決于節(jié)距p是大于還是小于25μm而被改變。例如，當(dāng)三個或更少的單位格子在具有75μm寬度的像元電極14的側(cè)面方向被形成，最好使用如圖11B所示的反向圖案。當(dāng)使用任何與圖11A和11B示例的圖案不同的圖案時，正向圖案或反向圖案被適當(dāng)?shù)剡x擇，從而獲得固態(tài)部分14b的更高的面積比率。
單位格子的數(shù)量以如下方式獲得計算單位格子的尺寸，以便一個、二個或更大的整數(shù)個的單位格子能夠沿著像元電極14的寬度或長度排列。對于單位格子的每個尺寸計算固態(tài)部分的面積比率，從而選擇單位格子尺寸來將固態(tài)部分的面積比率最大化。然而，當(dāng)在使用正向圖案情況下單位固態(tài)部分14b′的直徑小于15μm時和在使用反向圖案情況下開口14a的直徑小于15μm時，通過傾斜電場獲得的取向調(diào)整被降低，并且很難獲得穩(wěn)定的放射狀傾斜電場。當(dāng)液晶層30有近似于3μm的厚度時，能獲得這些直徑的較低的極限值。當(dāng)液晶層30具有更小的厚度時，即使當(dāng)單位固態(tài)部分14b′或開口14a的直徑小于較低的極限值時，仍然能獲得穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。當(dāng)液晶層30具有更大的厚度時，為了獲得穩(wěn)定的放射狀傾斜取向而要求的單位固態(tài)部分14b′或開口14a的直徑的較低的極限值大于前述的較低的極限值。
如下面的詳細(xì)說明的實施例2，通過在開口14a中形成突起，能夠改善放射狀傾斜取向的穩(wěn)定性。當(dāng)沒有突起形成時，使用前述的條件。
對于如圖11A所示的正向圖案，制造了分別具有不同形狀的單位固態(tài)部分14b′和不同的邊間隙s的各種像元電極14，以便研究放射狀傾斜取向和透射率穩(wěn)定性。而且，也研究通過改變單元厚度(液晶層30的厚度)獲得的取向穩(wěn)定性。在下面所述的檢測中，使用了裝配有18.1英寸的SXGA面板的通常的黑色模式的液晶顯示器件。
首先，分別包括在如圖12A、12B、12C和12D中所示的形狀的單位固態(tài)部分14b′的像元電極14被關(guān)于它們的取向穩(wěn)定性進(jìn)行評價，其中節(jié)距p設(shè)為42.5μm，邊間隙s設(shè)為4.25μm、3.50μm或2.75μm，單元厚度設(shè)為3.70μm或4.15μm。在18.1英寸的SXGA面板中，當(dāng)節(jié)距p是42.5μm時，單位格子能夠被最有效地排列(不浪費(fèi)像元區(qū)域的任何面積)。
圖12A是用于示意性地表示具有基本上圓形的單位固態(tài)部分14b′的像元電極14的單位格子的圖，圖12B和12C是用于示意性地表示每個都有帶基本上弧形轉(zhuǎn)角的基本上為正方形的單位固態(tài)部分14b′的像元電極14的單位格子的圖，而12D是用于示意性地表示包含正方形的單位固態(tài)部分14b′的像元電極14的單位格子的圖。圖12B和12C彼此在近似表示基本上弧形轉(zhuǎn)角的形狀的曲率半徑r與單位固態(tài)部分一個邊的長度L之比不同，在圖12B中這個比值是1∶3，而在圖12C中這個比值是1∶4。在圖12A、12B、12C和12D中，在圖1中互相連接相鄰的單位固態(tài)部分14b′的部分(從圓形部分向四個方向伸展的分支部分)被省略。
例如，取向穩(wěn)定性的程度能夠通過檢測在顯示的動態(tài)圖像中的殘留的圖像的存在而被評估。在黑色塊在中灰度級背景上移動的顯示的動態(tài)圖像中，取向穩(wěn)定性的程度有影響顯示的趨勢。當(dāng)取向穩(wěn)定性的程度相當(dāng)?shù)蜁r，會出現(xiàn)白拖尾殘留圖像。當(dāng)包括手征性介質(zhì)的向列液晶材料被用作液晶材料時，會引起該白拖尾殘留圖像。白拖尾殘留圖像出現(xiàn)的原因?qū)⒃诤竺婷枋觥?br> 表2表示用前述的各種參數(shù)改變而獲得的白拖尾殘留圖像出現(xiàn)的程度的視覺評價的結(jié)果。在表2中，分別在圖12A、12B、12C和12D中表示的單位固態(tài)部分14b′的形狀被設(shè)定為圓形、桶形A、桶形B和正方形。而且，在表2中，◎表示沒有觀察到拖尾殘留圖像，○表示拖尾殘留圖像被最低限度地觀察到而△表示觀察到拖尾殘留圖像。
表2

如表2所示，對于單位固態(tài)部分14b′的形狀，以圓形、桶形A、桶形B和正方形的順序，取向穩(wěn)定性是越來越高的。這是因為單位固態(tài)部分14b′的形狀越近似于圓形，在放射狀傾斜取向的液晶分子30a的取向方向的連續(xù)性越高。而且，如表2所示，邊間隙s越大取向穩(wěn)定性越高。這是因為，邊間隙s越大，由傾斜電場控制取向的作用越明顯地顯示出來。而且，單元厚度越小，取向穩(wěn)定性越高。這是因為，單元厚度越小，由傾斜電場控制取向的作用越明顯地顯示出來。
為了評價取向穩(wěn)定性，通過電壓產(chǎn)生不平均性的程度(電壓殘留圖像)也被評價。結(jié)果證實單元厚度越小取向穩(wěn)定性越高。壓力殘留圖像也通過檢測通過向液晶顯示器件的面板表面施加壓力引起的取向混亂在移開壓力后繼續(xù)保持不平均性的程度而被評價。
其次，透射率通過取向穩(wěn)定性的評價中各項參數(shù)的改變被評價。表3表示單元厚度3.70μm的液晶顯示器件的白色顯示中測量的透射率的結(jié)果。表3表示通過設(shè)定使用包括桶形B的形狀的單位固態(tài)部分14b′并且有4.25μm的邊間隙的像元電極14的液晶顯示器件的透射率是1計算所得的透射率比。而且，表3中括號內(nèi)的數(shù)字值是透射率的實際測量值(即，通過設(shè)定白色顯示中的背景光源的光強(qiáng)度為100而獲得的前面的透射率)。
表3

如表3中所示，對于單位固態(tài)部分14b′的形狀，透射率以正方形、桶形B、桶形A和圓形的順序遞增。這是因為，當(dāng)邊間隙s相同時，單位固態(tài)部分14b′的形狀越接近于正方形，固態(tài)部分14b的面積比越大，因此由電極產(chǎn)生的電場直接影響的液晶層的部分的面積(在從基底垂直方向看的平面上定義)越大，結(jié)果增加了有效孔徑比。而且如表3所示，邊間隙s越小，透射率越大。這是因為邊間隙s越小，固態(tài)部分14b的面積比越大，因此有效孔徑比越高。
如上所述，單位固態(tài)部分14b′的形狀越接近于圓形并且邊間隙s越大，取向穩(wěn)定性越高。而且，單元厚度越小，取向穩(wěn)定性越高。
而且，因為固態(tài)部分14b的面積比越大則有效孔徑比越大，單位固態(tài)部分14b′的形狀越接近于正方形(或矩形)并且邊間隙s越小則透射率越高。
因此，考慮到期望的取向穩(wěn)定性和透射率，單位固態(tài)部分14b′的形狀、邊間隙s和單元厚度被確定。
當(dāng)單位固態(tài)部分14b′是如圖12B和12C的帶有弧形轉(zhuǎn)角的基本上正方形時，取向穩(wěn)定性和透射率能夠相當(dāng)高。不用說，當(dāng)單位固態(tài)部分14b′是帶有弧形轉(zhuǎn)角的基本上正方形時，能夠獲得前述的效果。由于在生產(chǎn)過程上的限制從導(dǎo)電的薄膜形成的單位固態(tài)部分14b′的轉(zhuǎn)角可以不是精確的弧形，但可以是鈍角多邊形(由多個超過90度的角形成的形狀)。轉(zhuǎn)角不僅可以由四分之一弧形或規(guī)則的多邊形形成，而且可以由有些變形的弧形(比如橢圓形的一部分)或變形的多變形形成?；蛘?，轉(zhuǎn)角可以是由組合曲線和鈍角獲得的形狀。這里的基本上弧形轉(zhuǎn)角包括前述的形狀的任何一種的轉(zhuǎn)角。為了生產(chǎn)過程中同樣的原因，同樣如圖12A所示的基本上圓形的單位固態(tài)部分14b′中，該形狀可以不是精確的圓形，但可以是多邊形或稍微變形的圓形。
在取向穩(wěn)定性和透射率如表2和3所列的液晶顯示器件，在使用包括桶形B形的單位固態(tài)部分并具有4.25μm的邊間隙s的像元電極14時的，取向穩(wěn)定性和透射率能夠相當(dāng)高。
除了像元電極14是具有開口14a的電極外，實施例1的液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的垂直向列型液晶顯示器件相同，而且本液晶顯示器件能夠通過任何一種公知的制造方法來制造。
為了垂直取向具有負(fù)介電各向異性的液晶分子30a，垂直校準(zhǔn)層(未示出)在面向液晶層30的像元電極14和反向電極22上被典型地形成。
作為液晶材料，使用具有負(fù)介電各向異性的向列液晶材料。而且，賓主模式的液晶顯示器件可以通過加入二色性的顏料來生產(chǎn)。賓主模式的液晶顯示器件不需要極化板。
實施例2按照本發(fā)明的實施例2的液晶顯示器件的一個像元區(qū)域的結(jié)構(gòu)將參考圖13A和13B說明。在以下參考的所有附圖中，相同的標(biāo)號被用來指出液晶顯示器件100中具有基本相同功能的部件，從而省略說明。圖13A是從基底垂直方向看的頂視圖，圖13B是沿圖13A的線13B-13B′的剖面圖。圖13B表示沒有電壓通過液晶層施加的狀態(tài)。
如圖13A和13B所示，在像元電極14的每個開口14a中的包括突起40的TFT基底200a方面，液晶顯示器件200與圖1A和1B所示的實施例1的液晶顯示器件100不同。在突起40上，提供垂直校準(zhǔn)薄膜(未示出)。
沿基底11的平面方向取突起40的橫截面結(jié)構(gòu)與如圖13A所示的開口14a的形狀相同，并且在這里是基本上星形的。鄰近的突起40互相連接，以便基本上圓形地完全包圍單位固態(tài)部分14b′。垂直于基底11的方向上的突起40的橫截面結(jié)構(gòu)是如圖13B所示的梯形。特別是，突起有平行于基底表面的頂表面40t和相對于基底表面以銳角θ(＜90°)傾斜的側(cè)表面40s。因為垂校準(zhǔn)薄膜(未示出)被形成，從而覆蓋突起40，突起40的側(cè)表面40s有用來把液晶層30的液晶分子30a取向在與傾斜電場的取向調(diào)節(jié)方向相同的方向上的取向調(diào)節(jié)力，從而穩(wěn)定放射狀傾斜取向。
突起40的功能現(xiàn)在將參考圖14A、14B、14C、14D、15A和15B說明。
首先，液晶分子30a的取向和具有垂直校準(zhǔn)特性的面的形狀之間的相關(guān)性將參考圖14A、14B、14C和14D說明。
如圖14A所示，放置在水平面上的液晶分子30a通過具有垂直校準(zhǔn)特性(典型地，垂直校準(zhǔn)薄膜的表面)的表面的取向調(diào)節(jié)力而垂直于表面取向。當(dāng)由垂直于液晶分子30a的軸向方向的等電位線EQ表示的電場被施加于該垂直取向的液晶分子30a時，扭矩被施加到液晶分子30a上，用來以相等的概率將它在順時針或逆時針方向上傾斜。因此，放置在彼此相對的平行盤型電極之間的液晶層30中，扭矩以順時針方向施加到一些液晶分子30a上，并以逆時針方向施加到其他的液晶分子30a上。結(jié)果，根據(jù)通過液晶層30施加的電壓的取向狀態(tài)的改變有時不會被平滑地產(chǎn)生。
如圖14B所示，當(dāng)用水平等電位線EQ表示的電場被施加到垂直于傾斜表面取向的液晶分子30a上時，液晶分子30a方向被傾斜，來以更小的傾斜度平行于等電位線EQ取向(在圖中以順時針方向)。而且，如圖14C所示，垂直于水平表面取向的液晶分子30a以與另一個放置在傾斜斜表面上的液晶分子30a相同的方向(順時針方向)傾斜，以便使它們的取向連續(xù)(匹配)。
如圖14D所示，在橫截面是連續(xù)梯形的規(guī)則的表面上，放置在頂部或較低水平面的液晶分子30a被取向，以便與放置在傾斜表面上的液晶分子30a相匹配。
在本實施例的液晶顯示器件中，通過使由這樣的表面形狀(突起)獲得取向校準(zhǔn)方向符合由傾斜電場獲得的取向校準(zhǔn)方向，來穩(wěn)定放射狀傾斜的取向。
圖15A和15B表示由通過圖13B的液晶層30施加電壓獲得的狀態(tài)，特別是，圖14A示意性地表示液晶分子30a的取向按照通過液晶層30(在初始狀態(tài))施加的電壓開始變化時的狀態(tài)，而圖15B示意性地表示按照施加的電壓變化改變的液晶分子30a的取向獲得穩(wěn)定狀態(tài)時的狀態(tài)。在圖15A和圖15B中，線EQ表示等電位線。
當(dāng)像元電極14和反向電極22有相同的電壓時(即，當(dāng)沒有通過液晶層30施加電壓時)，像元區(qū)域中的液晶分子30a被取為垂直于圖13B所示的基底11和21的表面的方向。這里，和形成在突起40的側(cè)面40s上的垂直校準(zhǔn)薄膜(未示出)接觸的液晶分子30a被取向為垂直于側(cè)面40s的方向，并且在側(cè)面40s的附近的液晶分子30a如圖中所示由于與周圍的液晶分子30a的相互作用(象彈性基底一樣的特性)而被取向為傾斜的。
當(dāng)通過液晶層30施加電壓時，形成了由圖15A的等電位線EQ表示的電壓梯度。等電位線EQ平行于放置在像元電極14的固態(tài)部分14b和反向電極22之間的液晶層30的區(qū)域中的固態(tài)部分14b和反向電極22的表面，并在對應(yīng)于像元電極14的開口14a的區(qū)域下降，同時由等電位線EQ的傾斜部分表示的傾斜電場在開口14a的邊緣部分(包括分界線的開口14a的內(nèi)部邊緣)的液晶層30的區(qū)域中形成。
由于該傾斜電場，如上所述，放置在邊緣部分EG的液晶分子30a在圖中右手一側(cè)的邊緣部分EG以順時針方向而在圖中左手一側(cè)的邊緣部分EG以逆時針方向被傾斜(旋轉(zhuǎn))，從而平行于等電位線EQ取向。由該傾斜電場確定的取向校準(zhǔn)方向符合于由放置在每個邊緣部分BG的側(cè)面40s獲得的取向校準(zhǔn)方向。
如上所述，當(dāng)從放置在等電位線EQ的傾斜部分的液晶分子30a開始的取向變化被繼續(xù)下去，以獲得穩(wěn)定的狀態(tài)，獲得示意性在圖15B中表示的取向狀態(tài)。放置在開口14a的中心附近，即在突起40的頂部表面40t附近的液晶分子30a基本上相等地被放置在開口14a相對的邊緣部分EG的液晶分子30a的取向所影響，并因此保持垂直于等電位線EQ的取向。放置在遠(yuǎn)離開口14a(即，突起40的頂部表面40t)中心的液晶分子30a由于放置在靠近的邊緣部分EG的液晶分子30a的取向的影響而被傾斜，從而形成相對于開口14a(突起40的頂部表面40t)的中心SA對稱的傾斜取向。而且，在對應(yīng)于基本上由開口14a和突起40圍繞的單位固態(tài)部分14b′的區(qū)域中，形成相對于單位固態(tài)部分14b′的中心SA對稱的傾斜取向。
以這種方式，同樣在實施例2的液晶顯示器件200中，具有放射狀傾斜取向的液晶區(qū)域?qū)?yīng)于開口14a和單位固態(tài)部分14b′以與實施例1的液晶顯示器件100相同的方式被形成。因為突起40被形成為基本上圓形地完全圍繞著單位固態(tài)部分14b′，液晶區(qū)域?qū)?yīng)于被突起40圍繞的基本上圓形的區(qū)域形成。而且，在開口14a中形成的突起40的側(cè)面對以與由傾斜電場產(chǎn)生的取向方向相同的方向使放置在開口14a的邊緣部分EG附近的液晶分子30a傾斜起作用，結(jié)果穩(wěn)定了放射狀傾斜取向。
自然地，由傾斜的電場獲得的取向校準(zhǔn)力僅僅在電壓的使用下起作用，并且取決于電場的大小(也就是施加的電壓的大小)。因此，當(dāng)電場有小的量級時(即當(dāng)施加的電壓低時)，由傾斜電場引起的取向校準(zhǔn)力是微弱的，因此，當(dāng)外力施加到液晶面板上時，放射狀傾斜取向會由于液晶材料的浮動而被破壞。放射狀傾斜取向一旦被破壞，直到用來產(chǎn)生傾斜電場的電壓足夠高，顯示施加了足夠強(qiáng)的取向校準(zhǔn)力時，放射狀傾斜取向才能恢復(fù)。相反，由突起40的側(cè)面40s引起的取向校準(zhǔn)力起作用與施加的電壓無關(guān)，并且該力由于校準(zhǔn)薄膜的錨定效應(yīng)而非常強(qiáng)。因此，即使當(dāng)放射狀傾斜取向由于液晶材料的浮動被破壞時，放置在突起40的側(cè)面40s附近的液晶分子30a仍然保持它們與放射狀傾斜取向相同的取向方向。所以，當(dāng)液晶材料的浮動停止時，放射狀傾斜取向能夠被輕易地恢復(fù)。
以這種方式，實施例2的液晶顯示器件200不僅具有與實施例1的液晶顯示器件100相同的特征，還具有相對于外力的高度抵抗力的特征。因此，液晶顯示器件200適用于通常用作有外力頻繁施加的便攜式設(shè)備的PC或PDA。
當(dāng)突起40從具有高透明度的電介質(zhì)基底上形成時，突起40能夠方便地增加對相應(yīng)于開口14a形成的液晶區(qū)域的顯示的影響。另一方面，當(dāng)突起40從不透明的電介質(zhì)基底上形成時，由于突起40的側(cè)面40s，被傾斜取向的液晶分子30a的延遲產(chǎn)生的光泄漏能夠被輕易地避免。根據(jù)液晶顯示器件的應(yīng)用，能夠確定使用哪種類型的電介質(zhì)基底。在任何一種情況下，當(dāng)電介質(zhì)基底是感光性樹脂時，按照開口14a的圖案制成電介質(zhì)基底的步驟能夠被方便地簡化。為了獲得足夠的取向校準(zhǔn)力，當(dāng)液晶層30有近似3μm的厚度時，突起40的高度最好在近似于0.5μm和近似于2μm的范圍內(nèi)。通常，突起40的高度最好在液晶層30的厚度的近似于1/6到2/3之間的范圍內(nèi)。
如上所述，液晶顯示器件200包括像元電極14的開口14a中的突起40，并且突起40的側(cè)面40s有取向校準(zhǔn)力，它用于將液晶層30的液晶分子30a在與由傾斜電場獲得的取向校準(zhǔn)方向相同的方向上取向。為了側(cè)面40s獲得與傾斜電場的取向校準(zhǔn)方向相同的取向校準(zhǔn)力，最好的條件將參考圖16A、16B和16C說明。
圖16A、16B和16C分別是液晶顯示器件200A、200B和200C的示意性的剖面圖，它們都對應(yīng)于圖15A。液晶顯示器件200A、200B和200C在開口40a中都有突起，并且都與液晶顯示器件200在作為單一結(jié)構(gòu)的全部突起40和開口14a之間的位置關(guān)系方面不同。
在前述的液晶顯示器件200中，如圖15A所示作為單一結(jié)構(gòu)的整個突起40被形成在開口14a中，突起40的底部比開口14a小。在圖16A的液晶顯示器件200A中，突起40A的底部與開口14a相符合，而在圖16B的液晶顯示器件200B中，突起40B有比開口14a大的底部，以便突起40B圍繞開口14a覆蓋固態(tài)部分14b(導(dǎo)電薄膜)的一部分。在突起40、40A和40B的每一個中，固態(tài)部分14b都不是形成在側(cè)面40s上的。結(jié)果，如各個圖中所示，等電位線EQ在固態(tài)部分14b上基本上是平的并且在開口14a中下降。因此，液晶顯示器件200A和200B的突起40A和40B每個的側(cè)面40s能夠顯示出與液晶顯示器件200的突起40相同的傾斜電場的取向校準(zhǔn)方向在同一方向上的取向校準(zhǔn)力，從而穩(wěn)定放射狀傾斜取向。
相反，圖16C的液晶顯示器件200C的突起40C的底部大于開口14a，圍繞開口14a的固態(tài)部分14b的一部分形成在突起40C的側(cè)面40s上。由于形成在側(cè)面40s上的固態(tài)部分14b，在等電位線EQ上形成波峰。等電位線EQ的波峰形具有與在開口14a下降的等電位線EQ的相反的梯度，這意味著傾斜電場在與用來使液晶分子30a放射狀傾斜取向的傾斜電場相反的方向上產(chǎn)生。因此，為了獲得顯示與傾斜電場的取向校準(zhǔn)方向相同方向的取向校準(zhǔn)力的側(cè)面40s，最好固態(tài)部分(導(dǎo)電薄膜)14b不形成在側(cè)面40s上。
接下來，將參考圖17說明沿圖13A的線17A-17A′的突起40的橫截面結(jié)構(gòu)。
如上所述，由于圖13A的突起40被形成為基本上呈圓形地完全環(huán)繞單位固態(tài)部分14b′，用于相互連接相鄰的單位固態(tài)部分14b′的部分(從圓形部分在四個方向上伸展的分支部分)被形成在圖17所示的突起40上。因此，在沉積導(dǎo)電薄膜來形成像元電極14的固態(tài)部分14b時，有在突起40上引起不連接的危險，在生產(chǎn)過程的隨后步驟中引起剝落的概率會更高。
因此，如圖18A和18B所示的液晶顯示器件200D，獨(dú)立的突起40D被形成，以便完全包含在開口14a中。從而，用來形成固態(tài)部分14b的導(dǎo)電薄膜被形成在基底11的平面上，因此，不連接和剝落的危險能夠避免。盡管突起40D不被形成為基本上呈圓形地完全圍繞單位固態(tài)部分14b′，基本上圓形的液晶區(qū)域?qū)?yīng)于單位固態(tài)部分14b′形成，從而與前述的液晶顯示器件相似地穩(wěn)定放射狀傾斜取向。
通過在開口14a上形成突起40，不但在具有前述圖案的開口14a中，而且在具有實施例1中描述的任何一種圖案的開口14a中，展示了穩(wěn)定放射狀傾斜取向的作用，并且使用任何圖案都能夠獲得相同的效果。為了充分展示由突起40產(chǎn)生的對抗外力穩(wěn)定放射狀取向的作用，突起40的圖案(從基底垂直方向上看)最好有盡可能大的用來圍繞液晶層30區(qū)域的形狀。因此，由突起40引起的穩(wěn)定取向作用在具有圓形單位固態(tài)部分14b′的正向圖案中比在具有圓形開口14a的反向圖案中能夠更明顯地被展示。
(極化板和相位盤的排列)在包括液晶層的所謂的垂直向列型液晶顯示器件中，該液晶層中具有負(fù)介電各向異性的液晶分子在沒有電壓施加的條件下被垂直取向，顯示能夠在各種顯示模式中產(chǎn)生。例如，不但通過控制帶有電場的液晶層的雙折射來產(chǎn)生顯示的雙折射模式，而且光學(xué)旋轉(zhuǎn)圖案以及光學(xué)旋轉(zhuǎn)圖案和雙折射圖案的組合能夠被用作顯示模式。當(dāng)一對極化板被提供在上述的實施例1和2的一對基底(例如，TFT基底和反向基底)的外部時，能夠獲得雙折射模式的液晶顯示器件。而且，如果必要可以提供相位補(bǔ)償裝置(典型地，相位盤)。而且，可以通過使用基本上圓形的極化光來獲得能明亮顯示的液晶顯示器件。
在液晶區(qū)域被放置在如圖5B和5C所示的螺旋形放射狀傾斜取向狀態(tài)的液晶顯示器件中，通過優(yōu)化極化板的位置，顯示質(zhì)量能夠被進(jìn)一步改善。下面，將說明極化板的優(yōu)選的位置。這里，將通過以在通常的黑色圖案中產(chǎn)生顯示的液晶顯示器件為例給出說明，其中一對極化板被提供在一對基底(例如，TFT基底和反向基底)的外面從而使它們的極化軸基本上彼此垂直。例如，通過使用具有包括手征性介質(zhì)的負(fù)介電各向異性向列液晶材料達(dá)到螺旋形放射狀傾斜取向。在隨后的描述中，“螺旋形放射狀傾斜取向”有時被簡單地稱為“螺旋形取向”。
首先，當(dāng)液晶區(qū)域在螺旋形取向狀態(tài)時獲得的液晶分子的取向?qū)⒖紙D19A、19B和19C被說明。圖19A是用來示意性地表示通過液晶層施加電壓后立即獲得的液晶分子的取向狀態(tài)的圖，而圖19B和19C是用來示意性地表示在取向穩(wěn)定時刻(穩(wěn)定狀態(tài))獲得的液晶分子的取向狀態(tài)的圖。
在通過液晶層施加電壓后，如圖19A所示，在多個液晶區(qū)域中液晶分子30a立即被放置在簡單的放射狀傾斜取向狀態(tài)。當(dāng)從那以后取向過程被進(jìn)一步繼續(xù)進(jìn)行時，液晶分子30a在液晶層平面的預(yù)定方向上被傾斜，而在取向穩(wěn)定時刻(穩(wěn)定狀態(tài))，如圖19B或19C所示，液晶分子30a順時針或逆時針螺旋形取向。
這里，當(dāng)液晶分子30a在逆時針方向上被傾斜時，液晶區(qū)域是如圖19B所示的順時針螺旋形取向狀態(tài)，而當(dāng)液晶分子30a在順時針方向上傾斜時，液晶區(qū)域是如圖19C所示的逆時針螺旋形取向狀態(tài)。例如，螺旋形取向的方向取決于加入到液晶材料中的手征性介質(zhì)種類。
如圖19B和19C所示，在平面上的液晶分子30a的傾斜角度被如下調(diào)整，相對于每個液晶區(qū)域的中心，放置在顯示表面上12點(diǎn)方向上的液晶分子30a′與顯示表面上12點(diǎn)方向(也就是，顯示表面的上面的方向并簡單地指定為12點(diǎn)方向)傾斜成角θ。液晶區(qū)域的中心典型地基本上與開口或固態(tài)部分的中心一致。
放置在上述位置的液晶分子30a′實際上會以與θ不同的角度傾斜。這里，放置在傾斜于顯示表面12點(diǎn)方向的上述位置的液晶分子30a′傾斜角度和液晶分子30a′的存在概率被檢測，從而將具有最高的概率的液晶分子30a′的傾斜角度定義為θ。典型地，放置在液晶層的厚度方向上的中心附近的液晶分子30a′的傾斜角度基本上與角θ一致。液晶分子30a′與12點(diǎn)方向所成的角度，確切地講是液晶分子30a′的取向方向的方位角和12點(diǎn)方向之間的角度。
在液晶區(qū)域是上述的螺旋形取向狀態(tài)的液晶顯示器件中，在放置一對極化板從而一個極化板的極化軸能夠用與12點(diǎn)方向傾斜角度超過0度但小于2θ的角度以與前述的液晶分子的傾斜相同的方向傾斜的情況下，當(dāng)液晶區(qū)域是螺旋形取向狀態(tài)時光透射率能夠被改善。從而，能夠獲得明亮的顯示?，F(xiàn)在，將通過使用實例更詳細(xì)地描述。
首先，參考附圖20，將通過改變與12點(diǎn)方向傾斜的極化軸的傾斜角度獲得的透射率的改變進(jìn)行描述，該改變通過旋轉(zhuǎn)保持在相對于白色顯示狀態(tài)的液晶板的交叉的偏光鏡(Nicols)狀態(tài)，即，在通過液晶層應(yīng)用預(yù)定的電壓情況下液晶區(qū)域是螺旋形放射狀傾斜狀態(tài)的狀態(tài)的這對極化軸來實現(xiàn)。圖20是具有表示在液晶顯示器件的白色顯示狀態(tài)中的透射率的縱坐標(biāo)和表示極化軸與12點(diǎn)方向傾斜的角度的橫坐標(biāo)的圖表，該液晶顯示器件包括從帶有16μm的手征性的間隔的液晶材料上形成的液晶層(有3.8μm的厚度)。在這種情況下，當(dāng)極化軸與12點(diǎn)方向傾斜的角度是0度時獲得的透射率被設(shè)定為100％。而且，包括在該液晶顯示器件中的液晶層的液晶分子在取向穩(wěn)定時刻時是如圖19B所示的順時針螺旋形取向狀態(tài)，并且改置在12點(diǎn)方向的液晶分子用與12點(diǎn)方向成近似13度(即，θ≈13°)以逆時針方向被傾斜。涉及以下描述的圖中，該液晶顯示器件(即，在取向穩(wěn)定時刻液晶分子是順時針螺旋形取向狀態(tài)并且改置在12點(diǎn)方向的液晶分子以與12點(diǎn)方向成近似13度在逆時針方向被傾斜的液晶顯示器件)除去其他提到過的部分被示出。
如圖20所示，當(dāng)極化軸在逆時針方向傾斜于12點(diǎn)方向被傾斜并且當(dāng)極化軸傾斜于12點(diǎn)方向的極化軸的角度是近似13度時(即，θ)，透射率增加。當(dāng)極化軸進(jìn)一步傾斜時，透射率被降低，并且當(dāng)極化軸傾斜于12點(diǎn)方向的角度即近似于26度(即，2θ)時，透射率變成等于傾角是0度時獲得的透射率。當(dāng)傾角超過26度時，透射率變成低于傾角是0度時獲得的透射率。
如上所述，因為液晶區(qū)域的陰影區(qū)域的面積按照極化軸與12點(diǎn)方向的傾角而改變，所以光透射率被改變。陰影區(qū)域?qū)?yīng)于由垂直或平行于極化軸取向的液晶分子定義的區(qū)域，并且在陰影區(qū)域中的液晶層最低限度地引起在入射光上的相位差異。因此，通過陰影區(qū)域傳遞的入射光對透射率幾乎不作貢獻(xiàn)。因此，當(dāng)液晶區(qū)域是螺旋形取向狀態(tài)時獲得的透射率取決于陰影區(qū)域的面積。陰影區(qū)域的面積越大，透射率越低，而陰影面積越小透射率越高。
對應(yīng)極化軸的傾角陰影區(qū)域的改變將參考圖21A、21B、22A和22B說明。圖21A和21B是用來示意性地表示當(dāng)極化軸平行于12點(diǎn)方向時獲得的液晶區(qū)域的陰影區(qū)域SR的圖，而圖22A和22B是用來示意性地表示當(dāng)極化軸以與12點(diǎn)方向以近似13度傾斜時獲得的液晶區(qū)域的陰影區(qū)域SR的圖。
當(dāng)極化軸平行于12點(diǎn)方向時，如圖21A所示，分別從12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向相對于液晶層的中心以順時針方向移動的方向上觀察陰影區(qū)域SR。相反，如圖22A所示，當(dāng)極化軸與12點(diǎn)方向以近似于13度傾斜時，從12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向相對于液晶層的中心觀察陰影區(qū)域SR。
如圖21B所示，當(dāng)極化軸平行于12點(diǎn)方向時獲得的陰影區(qū)域SR的面積被設(shè)定為S1，當(dāng)極化軸與12點(diǎn)方向以近似于13度(即，θ)傾斜時獲得的陰影區(qū)域的面積設(shè)定為S2，在這種情況下，面積S1大于面積S2(S1＞S2)。這是因為極化軸與12點(diǎn)方向以近似13度傾斜的情況與極化軸平行于12點(diǎn)方向的情況相比，垂直或平行于極化軸取向的液晶分子的存在概率降低。
以這種方式，假定放置在相對于液晶區(qū)域的中心12點(diǎn)方向上的液晶分子與12點(diǎn)方向以角θ被傾斜，極化板被放置為使得極化板中的一個的極化軸能夠與12點(diǎn)方向以超過0度并小于2θ的角度、以與液晶分子的取向方向相同的方向傾斜。這樣，垂直或平行于極化軸取向的液晶分子存在概率低于極化軸平行于12點(diǎn)方向的情況。因此，當(dāng)液晶區(qū)域是螺旋形放射狀傾斜取向時獲得的光透射率能夠通過以前述的方式放置極化板來改善，結(jié)果實現(xiàn)明亮的顯示。
而且，當(dāng)極化板被放置以便一個極化板的極化軸能夠以與圖22A所示的角θ基本上相同的角被傾斜，如圖22A所示，相對于液晶區(qū)域的中心陰影區(qū)域SR被放置在12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向。結(jié)果，垂直或平行于極化軸的液晶分子的存在概率能夠被進(jìn)一步降低。因此，當(dāng)極化板被這樣放置時，光透射率能夠被進(jìn)一步增加，結(jié)果實現(xiàn)更加明亮的顯示。
在以上的描述中，從改善透射率的觀點(diǎn)出發(fā)說明了極化板的優(yōu)選排列。而且，當(dāng)這對極化板被排列以便一個極化板的極化軸能夠以與前述的以大于0度小于θ的角傾斜于12點(diǎn)方向的液晶分子的傾斜度相同的方向被傾斜時，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的顯示，而且能夠抑制下面描述的白拖尾現(xiàn)象(觀察到白拖尾殘留圖像的現(xiàn)象)和黑拖尾現(xiàn)象(觀察到黑拖尾殘留圖像的現(xiàn)象)的發(fā)生，結(jié)果實現(xiàn)高品質(zhì)的顯示。
例如，在液晶顯示器件上顯示黑盒子在中灰度級別背景上移動的圖像的情況下，會發(fā)生白拖尾現(xiàn)象。圖23是用來示意性表示白拖尾現(xiàn)象的圖。當(dāng)顯示如圖23所示的黑盒子在中灰度級別背景上向右側(cè)方向移動的圖形時，比中灰度級別更高的亮度在黑盒子左手邊形成，從而觀察到擺脫尾殘留圖像。
例如，極化軸平行于12點(diǎn)方向時白拖尾現(xiàn)象更容易發(fā)生。相反，例如透射率變化如圖20所示的液晶顯示器件中，當(dāng)排列極化軸從而極化軸能夠以近似13度傾斜于12點(diǎn)方向時，如圖24所示，在顯示黑盒子在中灰度級別背景上向右側(cè)方向移動的圖像時，能夠避免白拖尾現(xiàn)象發(fā)生。
該原因?qū)⒖紙D25A、25B、25C、26A、26B和26C描述。圖25A、25B和25C是用來示意性地表示極化板的極化軸平行于12點(diǎn)方向時獲得的液晶區(qū)域中的陰影區(qū)域SR。圖25A表示極化板的極化軸，圖25B表示通過液晶層施加電壓后立即獲得的陰影區(qū)域SR，而圖25C表示在取向穩(wěn)定時刻(穩(wěn)定狀態(tài))獲得的陰影區(qū)域SR。圖26A、26B和26C是用來示意性表示極化板的極化軸以近似13度傾斜于12點(diǎn)方向時在液晶區(qū)域中獲得的陰影區(qū)域SR。圖26A表示極化板的極化軸，圖26B表示通過液晶層施加電壓后立即獲得的陰影區(qū)域SR，而圖26C表示在取向穩(wěn)定時刻(穩(wěn)定狀態(tài))獲得的陰影區(qū)域SR。
首先，如圖25A所示，將描述當(dāng)一對極化板中的一個的極化軸平行于12點(diǎn)方向時的情況。如圖25B所示，當(dāng)極化板被如此排列，在12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向相對于液晶區(qū)域的中心觀察陰影區(qū)域SR。同樣，如圖25C所示，在取向穩(wěn)定時刻，分別從12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向相對于液晶區(qū)域的中心以順時針移動的方向觀察陰影區(qū)域SR。
當(dāng)如圖25B所示的電壓施加后立即獲得的陰影區(qū)域SR的面積被設(shè)定為S1′，并且如圖25C所示的取向穩(wěn)定時間獲得的陰影區(qū)域R的面積被設(shè)定為S1時，面積S1大于面積S1′，透射率在電壓施加后立即高于取向穩(wěn)定時刻的透射率。因此，當(dāng)如圖23所示顯示黑盒子在中灰度級別背景上向右側(cè)方向移動的圖像時，黑盒子剛剛過去的像元區(qū)域，即從黑色顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換到中灰度級別顯示狀態(tài)的像元區(qū)域中，透射率瞬態(tài)高于在中灰度級別狀態(tài)獲得的透射率(在取向穩(wěn)定時刻獲得的透射率)。結(jié)果，該瞬態(tài)該透射率作為白拖尾殘留圖像被觀察到。
相反，如圖26A所示，當(dāng)極化板被放置，以便一個極化板的極化軸以近似13度傾斜于12點(diǎn)方向時，如圖26B所示電壓施加后立即獲得簡單的放射狀傾斜取向狀態(tài)，分別從12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向相對于液晶區(qū)域的中心沿逆時針方向移動的方向上觀察陰影區(qū)域SR?；蛘撸谌∠蚍€(wěn)定時刻，如圖26C所示，在12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向相對于液晶區(qū)域的中心觀察陰影區(qū)域SR。
當(dāng)如圖26B所示電壓施加后立即獲得的陰影區(qū)域SR的面積被設(shè)定為S2′，同時如圖26C所示在取向穩(wěn)定時刻獲得的陰影區(qū)域SR的面積被設(shè)定為S2時，面積S2小于面積S2′，并且在取向穩(wěn)定時刻的透射率高于電壓施加后立即獲得的透射率。而且，極化板被如此安排，在取向穩(wěn)定時刻透射率是最高的。因此，當(dāng)如圖24所示顯示黑色盒子在中灰度級別背景上向右側(cè)移動的圖像時，在黑盒子剛剛過去的像元區(qū)域，即從黑色顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換到中灰度級別顯示狀態(tài)的像元區(qū)域中，透射率從不會瞬態(tài)變得高于在中灰度級別狀態(tài)獲得的透射率(在取向穩(wěn)定時刻獲得的透射率)。結(jié)果，能夠在極化板如此排列液晶顯示器件中確定地防止白拖尾現(xiàn)象的發(fā)生。
圖27表示當(dāng)極化軸平行于12點(diǎn)方向和當(dāng)極化軸以近似13度傾斜于12點(diǎn)方向時，通過給定的像元區(qū)域從黑色顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換到中灰度級別顯示狀態(tài)獲得的透射率隨時間而改變的圖表。在該圖表中，在中灰度級別顯示狀態(tài)獲得的透射率被設(shè)定為1.00，同時通過該像元區(qū)域液晶層施加電壓的時刻被設(shè)定為0秒。
在極化軸平行于12點(diǎn)方向的情況下，電壓施加后立即獲得的透射率大大超過1.00，并且成為預(yù)定的透射率(中灰度級別顯示狀態(tài)的透射率)，如圖27中的實線所示。因此，極化軸被如此放置時，會發(fā)生白拖尾現(xiàn)象。
相反，當(dāng)極化軸以近似13度傾斜于12點(diǎn)方向的情況下，如圖27中的虛線所示，電壓施加后立即獲得的透射率從不會超過1.00。因此，當(dāng)極化板被如此放置時，能夠確定地防止白拖尾現(xiàn)象。
在以上的描述中，當(dāng)極化軸以近似13度(即，角θ)傾斜于12點(diǎn)方向的情況被作為防止白拖尾現(xiàn)象發(fā)生的極化板排列的例子來描述。當(dāng)極化板被如比排列時，如上所述在取向穩(wěn)定時刻透射率最高，能夠確定地避免白拖尾現(xiàn)象的發(fā)生。
然而，用來防止白拖尾現(xiàn)象發(fā)生的排列不限于上述用來在取向穩(wěn)定時刻獲得最高的透射率的排列。另外，當(dāng)極化板被排列以便瞬時最高透射率與在取向穩(wěn)定時刻獲得的透射率之間的差別能小于極化軸平行于12點(diǎn)方向的情況時，能夠抑制白拖尾現(xiàn)象的發(fā)生。
例如，當(dāng)極化軸以與液晶分子的傾斜方向相同、大于0度等于或小于θ的角傾斜于12點(diǎn)方向的方向被傾斜時，能夠抑制白拖尾現(xiàn)象的發(fā)生，結(jié)果實現(xiàn)高質(zhì)量的顯示。同樣，當(dāng)極化軸在上述的范圍內(nèi)被傾斜時，不僅能夠抑制白拖尾現(xiàn)象的發(fā)生，而且能夠增加在取向穩(wěn)定時刻獲得的透射率，結(jié)果實現(xiàn)明亮的顯示。在上述的范圍內(nèi)，隨著極化軸的傾斜角度的增大，能夠進(jìn)一步抑制白拖尾現(xiàn)象。當(dāng)極化軸以基本上等于θ/2的角被傾斜時，能夠基本上避免白拖尾現(xiàn)象的發(fā)生。
用于抑制白拖尾現(xiàn)象發(fā)生的排列不限于上述的排列，而取決于極化板的排列，像元區(qū)域從黑色顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換到中灰度級別顯示狀態(tài)時引起的透射率的變化太低，以致于引起黑拖尾現(xiàn)象。
與白拖尾現(xiàn)象類似，黑拖尾現(xiàn)象會在例如在液晶顯示器件中顯示黑盒子在中灰度級別背景中移動的圖像時發(fā)生。圖28是用來示意性地表示黑拖尾現(xiàn)象的圖。如圖28所示，當(dāng)顯示黑盒子在中灰度級別背景中向右側(cè)移動的圖像時，在黑盒子的左手側(cè)形成亮度比黑色顯示狀態(tài)高但比中灰度顯示狀態(tài)低的區(qū)域，從而觀察到黑拖尾殘留圖像。
極化板的極化軸以大于θ的角傾斜于12點(diǎn)方向時比較容易發(fā)生黑拖尾現(xiàn)象。例如，如圖27中用雙點(diǎn)劃線示意性表示的，當(dāng)極化軸以近似20度傾斜于12點(diǎn)方向時，從黑色顯示狀態(tài)到中灰度級別顯示狀態(tài)透射率的改變太低。因此，如上所述在顯示黑盒子正在移動的圖像時，黑盒子剛通過的象元區(qū)域不能很快地獲得中灰度顯示狀態(tài)，這使得結(jié)果發(fā)生黑拖尾現(xiàn)象。
例如，當(dāng)極化軸以與以大于0度并小于θ的角度傾斜于12點(diǎn)方向的液晶分子的傾斜方向一致的方向傾斜時，能夠抑制黑拖尾現(xiàn)象的發(fā)生，結(jié)果實現(xiàn)高質(zhì)量的顯示。而且，當(dāng)極化軸在上述的范圍內(nèi)被傾斜時，不僅能夠抑制黑拖尾現(xiàn)象的發(fā)生，而且能夠增加在取向穩(wěn)定時間獲得的透射率，結(jié)果實現(xiàn)明亮的顯示。當(dāng)極化軸的傾角是與12點(diǎn)方向夾角為大于0度并小于等于θ的角度并且與液晶分子傾斜方向相同的方向時，隨著極化軸的傾角的減小，能夠進(jìn)一步抑制黑拖尾現(xiàn)象。當(dāng)極化軸以基本上等于θ/2的角度傾斜時，能夠基本上避免黑拖尾現(xiàn)象的發(fā)生。
通過如上所述優(yōu)化極化板的排列，能夠抑制白拖尾現(xiàn)象和黑拖尾現(xiàn)象的發(fā)生。從抑制拖尾現(xiàn)象的發(fā)生和透射率的改善的角度看，該對極化板最好被排列得使一個極化板的極化軸能夠以與液晶分子的傾斜方向相同的方向、以大于0度等于或小于θ的角度被傾斜。當(dāng)極化板被如此排列時，能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的顯示并能抑制拖尾現(xiàn)象(包括白拖尾現(xiàn)象和黑拖尾現(xiàn)象)的發(fā)生，結(jié)果實現(xiàn)高質(zhì)量的顯示。而且，當(dāng)極化板被如此排列以便一個極化板的極化軸以近似等于θ/2的角度被傾斜時，能夠基本上避免白拖尾現(xiàn)象和黑拖尾現(xiàn)象，結(jié)果實現(xiàn)更高質(zhì)量的顯示。
液晶分子的螺旋形取向能夠通過使用包括上述手征性介質(zhì)的液晶材料被獲得。在這點(diǎn)上，存在液晶分子的取向根據(jù)被加入的手征性介質(zhì)量沿液晶層的厚度方向螺旋形地改變的情況，而且這樣的螺旋形取向被最低限度地引起。在另一種情況中，通過如上所述優(yōu)化極化板的排列能夠改善顯示質(zhì)量。
(分支部分的寬度和數(shù)量)如上所述，本發(fā)明的液晶顯示器件100或200的像元電極14包括多個開口14a和固態(tài)部分14b。放置在由開口14a形成的單位格子中的單位固態(tài)部分14b′典型地與相鄰的單位固態(tài)部分14b′相連接。用來電連接相鄰的單位固態(tài)部分14b′的部分，例如如圖1A所示的從圓形部分向四個方向延伸的分支部分通常接收與單位固態(tài)部分的其他部分相同的電壓，因此，這些分支部分也影響由傾斜電場獲得的取向校準(zhǔn)作用。
如圖29所示，固態(tài)部分14b典型地包括多個突起部分14c和多個用于電連接相鄰的一對對突起部分14c的分支部分14d。這里，突起部分14c對應(yīng)于放置在包括分支部分14d的單位格子中的導(dǎo)電薄膜部分。
放置在突起部分14c上的液晶層30區(qū)域的液晶分子被控制在通過在突起部分14c和開口部分14a之間的邊界(即，開口14a的邊界部分)上產(chǎn)生的傾斜電場獲得的取向上。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的取向狀態(tài)和好的響應(yīng)特性，用來控制液晶分子30a的取向的傾斜電場應(yīng)當(dāng)被生成為在大量液晶分子30a上起作用，并且為此目的，最好大量形成突起部分14c和開口部分14a之間的邊界。
如圖29所示，當(dāng)分支部分14d被放置在突起部分14c之間時，由于分支部分14d，突起部分14c和開口部分14a之間的邊界被減少，因此，其中傾斜電場用來控制放置在突起部分14c上的液晶分子取向的邊緣部分的數(shù)量被減小。換句話說，由于傾斜電場的存在，放置在突起部分14c之間的分支部分14d降低了取向校準(zhǔn)效應(yīng)。因此，每個分支部分14d的寬度越小或分支部分14d的數(shù)量越少，取向校準(zhǔn)作用的降低越能夠被進(jìn)一步抑制，從而改善響應(yīng)特性。
同樣，因為傾斜電場產(chǎn)生在分支部分14d和開口部分14a之間的邊界上，放置在分支部分14d上的液晶分子30a被控制在它們的取向中。放置在分支部分14d上的液晶分子30a的取向也影響放置在突起部分14c上的液晶分子30a的取向狀態(tài)，結(jié)果影響響應(yīng)特性。這將在下面被更詳細(xì)地描述。
首先，參考圖30和31，放置在突起部分14c上的液晶層30區(qū)域的取向狀態(tài)將被說明。圖30是在施加電壓情況下的液晶分子30a取向狀態(tài)的示意性頂視圖，而圖31是沿圖30的線31A-31A′或31B-31B′的剖面圖。在這些圖中所示的液晶顯示器件中，突起部分14c被形成為桶形(帶有弧形轉(zhuǎn)角的正方形)，使用包括手征性介質(zhì)的液晶材料，并且液晶層30是螺旋形放射狀傾斜取向狀態(tài)。同樣，如圖31所示，在該液晶顯示器件中，用來把放射狀傾斜取向的中心固定在單位固態(tài)部分14b′的中心附近并改善取向穩(wěn)定性的碗形突起(具有一個球形面的突起)24被形成在反向基底100b上提供的反向電極22上，但是隨后的描述即使當(dāng)不提供這樣的突起24時仍然相同。
如圖30所示，當(dāng)通過液晶層30施加電壓時，通過分別產(chǎn)生在開口14a和突起部分14c之間的分界線上(開口14a的邊緣部分)的傾斜電場，液晶分子30a的取向方向被校準(zhǔn)，從而放置在每個突起部分14c上的液晶層30的區(qū)域被置為螺旋形放射狀傾斜狀態(tài)。
與在沿圖30的線31A-31A′或31B-31B′的橫截面中一樣，在沿沒有分支部分14d存在的方向上的橫截面中，用來將所有的液晶分子30a從開口14a的邊緣部分向突起部分14c的中心傾斜的取向校準(zhǔn)力如圖31所示地起作用。在突起部分14c被形成為圓形的情況下，取向校準(zhǔn)力的強(qiáng)度與任何沿沒有分支部分14d存在的方向的橫截面中的相同。然而，在如圖30所示的突起部分14c是桶形的情況下，取向校準(zhǔn)力的強(qiáng)度取決于突起部分14c的中心和邊緣部分之間的距離。
以這種方式，在施加電壓條件下，放置在突起部分14c上的液晶層30的區(qū)域被穩(wěn)定地置于螺旋形放射狀傾斜取向狀態(tài)，該狀態(tài)的取向中心在突起部分14c的附近。這里，該狀態(tài)被設(shè)計以作為用來簡化隨后描述的第一穩(wěn)定狀態(tài)。
其次，參考圖32和33，將描述放置在開口14a上的液晶層30區(qū)域的取向狀態(tài)。圖32是在施加電壓情況條件下，液晶分子30a取向狀態(tài)的示意性頂視圖，而圖33是沿圖32的線33A-33A′或33B-33B′的剖面圖。
與在沿圖32的線33A-33A′或33B-33B′的橫截面中一樣，在沿沒有分支部分14d存在的方向上的橫截面中，用來將所有的液晶分子30a從開口14a的邊緣部分向開口部分14a的中心傾斜的取向校準(zhǔn)力如圖33所示地起作用。然而，放置在開口14a上的液晶層30的區(qū)域的液晶分子30a不直接被電極產(chǎn)生的電場影響，因此，它們以小于放置在突起部分14c上的液晶分子30a傾角的角度被傾斜。
以這種方式，在電壓施加的條件下，放置在開口14a上的液晶層30的區(qū)域被穩(wěn)定地置于在放射狀傾斜取向狀態(tài)，該狀態(tài)的取向中心在開口部分14a的附近。
隨后，參考圖34、35A和35B，將描述放置在分支部分14d上的液晶層30的區(qū)域的取向狀態(tài)。圖34是在電壓施加條件下，液晶分子30a的取向狀態(tài)的示意性頂視圖，圖35A是沿圖34的線35A-35A′的剖面圖，而圖35B是沿圖34的線35B-35B′的剖面圖。
與在沿圖34的線35A-35A′的橫截面中一樣，在沿分支部分14d和開口14a之間的分界線交叉的方向上取的橫截面中，液晶分子30a的取向方向通過在分支部分14d和開口14a之間的分界線上產(chǎn)生的傾斜電場如圖35A所示地被校準(zhǔn)。另一方面，與在沿圖34的線35B-35B′的橫截面中一樣，在沿分支部分14d和突起部分14c之間的分界線交叉的方向上的橫截面中，如圖35B所示，液晶分子30a被傾斜以使得與放置在相鄰的突起部分14c上的液晶層30的區(qū)域的取向狀態(tài)相匹配。
因此，如圖36所示，放置在分支部分14b上的液晶層30的區(qū)域的液晶分子30a被取向以使得與放置在相鄰的突起部分14c上的液晶層30的區(qū)域的取向和放置在開口14a上的液晶分子30a的取向相匹配(對應(yīng)于上述的第一穩(wěn)定狀態(tài))。在圖36中，具有沿顯示表面的垂直方向(12點(diǎn)方向和6點(diǎn)方向)和顯示表面的水平方向(3點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向)的取向軸的液晶分子30a被示出。
在沿線35B-35B′的截面中獲得的取向校準(zhǔn)力(也就是，用來使環(huán)繞的液晶分子的取向保持連續(xù)的非常微弱的取向校準(zhǔn)力)比在開口14a的邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場的取向校準(zhǔn)力弱很多。而且，由上述取向校準(zhǔn)力獲得的液晶分子30a的傾斜方向(即，液晶分子30a以向下開口(向著基底100a)的圓錐的形狀被取向)是與由產(chǎn)生在分支部分14d和開口14a之間分界線上的傾斜電場獲得的液晶分子30a的傾斜方向(即，液晶分子30a以向上開口(向著基底100b)的圓錐的形狀被取向)反向。因此，作用在放置于分支部分14d上的液晶分子30a上的取向校準(zhǔn)力的平衡很容易失去。
因此，如圖37A和37B所示，在沿分支部分14d和開口14a之間的分界線交叉的方向的橫截面(對應(yīng)于沿圖34的線35A-35A′的橫截面)中的垂直取向的液晶分子30a(即，放置在取向中心的液晶分子30a)趨向于向分支部分14b和開口14a之間的分界線移動。
由于放置在分支部分14d上的液晶分子30a的這種取向移動(即，垂直取向的液晶分子30a位置移動)的影響，放置在突起部分14c上的液晶層30區(qū)域的螺旋形取向從如圖36所示的第一穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)槿鐖D38所示的第二穩(wěn)定狀態(tài)。這會影響液晶顯示器件的響應(yīng)特性，以便能夠用相當(dāng)長的時間來穩(wěn)定取向，以達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。
如上所述影響響應(yīng)特性的、放置在分支部分14d上的液晶分子30a的取向狀態(tài)很大程度上取決于分支部分14d的存在(數(shù)量)和寬度。當(dāng)分支部分14d有如圖39B所示的相當(dāng)大的寬度時，會很容易失去對放置在分支部分14d上的液晶分子起作用的取向校準(zhǔn)力的平衡，從而大大影響放置在突起部分14c上的液晶分子30a的取向穩(wěn)定狀態(tài)。相反，當(dāng)每個分支部分14d有如圖39A所示的相當(dāng)小的寬度時，在放置在分支部分14d上的液晶分子上取向校準(zhǔn)力被很好地平衡，從而放置在突起部分14c上的液晶分子30a的取向狀態(tài)也能夠被相當(dāng)早地穩(wěn)定，結(jié)果改善液晶顯示器件的響應(yīng)特性。
分支部分14d的寬度對響應(yīng)特性的影響將會參考圖40被清楚地說明。圖40是用來示意性地表示當(dāng)分支部分14d具有相當(dāng)小的寬度(例如5.5μm)和分支部分14d具有相當(dāng)大的寬度(例如7.5μm)時，通過在液晶層30上施加電壓獲得的透射率隨時間變化的圖表。在這種情況下，一對極化板被提供從而使它們的極化軸分別平行于12點(diǎn)方向和3點(diǎn)方向。
如參考圖27所述的，當(dāng)極化板的極化軸平行于12點(diǎn)方向的情況下施加電壓后透射率立即成為最大值(圖40的最大透射率IP)并隨后基本上保持不變。液晶層30在電壓施加后立即被置于簡單的放射狀傾斜取向狀態(tài)并變化到螺旋形放射狀傾斜取向狀態(tài)，同時這里取向經(jīng)過圖36顯示的第一穩(wěn)定狀態(tài)并接著獲得圖38所示的第二穩(wěn)定狀態(tài)。
如圖40中所示，在分支部分14d有相當(dāng)小的寬度時用來獲得第二穩(wěn)定狀態(tài)所必需的時間Ta小于在分支部分14d有相當(dāng)大的寬度時用來獲得第二穩(wěn)定狀態(tài)所必需的時間Tb(Ta＜Tb)。從而，分支部分14b具有更小的寬度，就能夠獲得更好的響應(yīng)特性(響應(yīng)速度更快)。
同樣，當(dāng)分支部分14d有相當(dāng)小的寬度時在第二穩(wěn)定狀態(tài)所獲得的透射率Ia大于當(dāng)分支部分14d有相當(dāng)大的寬度時在第二穩(wěn)定狀態(tài)所獲得的透射率Ib(Ia＞Ib)。
其中的原因?qū)⒖紙D41A和41被說明。圖41A和41B是用來示意性地表示在第二穩(wěn)定狀態(tài)中在平行于取向軸的方向上取向的液晶分子30a的圖，特別是，圖41A表示當(dāng)分支部分14d有相當(dāng)小的寬度時獲得的取向，圖41B表示在分支部分14d有相當(dāng)大的寬度時獲得的取向。在圖41A和41B中，箭頭表示這對極化板的極化軸的方向，并且在這種情況下，極化板的極化軸分別平行于12點(diǎn)方向和3點(diǎn)方向。
在極化板被這樣排列的情況下，液晶分子30a在平行于極化板的極化軸的方向上取向的區(qū)域?qū)?yīng)于基本上沒有光投射的陰影區(qū)域。
在分支部分14d有相當(dāng)小的寬度情況下，如圖41A所示，平行于極化軸取向的液晶分子30a基本上沿12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向存在。因此，陰影區(qū)域基本上沿極化軸被觀察。相反，在分支部分14d有相當(dāng)大的寬度情況下，如圖41B所示，平行于極化軸取向的液晶分子30a也基本上沿12點(diǎn)方向、3點(diǎn)方向、6點(diǎn)方向和9點(diǎn)方向存在。因此，陰影區(qū)域被觀察到的位置與圖41A所示的不同。
當(dāng)陰影區(qū)域沿極化軸被觀察到時，它們的面積最小。因此，如圖41所示分支部分14d有相當(dāng)小的寬度情況下陰影區(qū)域的面積小于如圖41B所示分支部分14d有相當(dāng)大的寬度情況下的陰影區(qū)域的面積。因此，分支部分14d有相當(dāng)小的寬度情況下第二穩(wěn)定狀態(tài)獲得的透射率更高。
如上所述，當(dāng)分支部分14d有相當(dāng)小的寬度時第二穩(wěn)定狀態(tài)獲得的透射率Ia高于當(dāng)分支部分14d有相當(dāng)大的寬度時第二穩(wěn)定狀態(tài)獲得的透射率Ib。因此，在電壓施加后立即獲得透射率與分支部分14d有相當(dāng)小的寬度時第二穩(wěn)定狀態(tài)獲得的透射率之間的變化Ia小于在電壓施加后立即獲得透射率與分支部分14d有相當(dāng)大的寬度時第二穩(wěn)定狀態(tài)獲得的透射率之間的變化Ib(Ia＜Ib)。從而，如圖23中所示的白拖尾現(xiàn)象在分支部分14d有相當(dāng)小的寬度時比分支部分14d有相當(dāng)大的寬度時更少被觀察到，因此能夠獲得好的響應(yīng)特性。
如上所述，每個分支部分14有越小的寬度，響應(yīng)特性越被進(jìn)一步改善。通過相對地減少分支部分14d的數(shù)量，也能夠改善響應(yīng)特性。
在本發(fā)明的液晶顯示器件的像元電極14中，如圖42所示，所有相鄰的一對對突起部分14c可以通過分支部分14d被互相連接。然而，通過適當(dāng)?shù)厥÷苑种Р糠?4d能夠改善響應(yīng)特性。例如像元電極14通過形成在圖42的陰影區(qū)域18中的連接孔19被連接到轉(zhuǎn)換單元，并且各個突起部分14c通過分支部分14d被互相電連接，從而功能基本上與一個導(dǎo)電薄膜相同。陰影區(qū)域18例如對應(yīng)于在TFT基底上的存儲電容線上的區(qū)域，并且是來自背景光的光不通過和對顯示不做貢獻(xiàn)的區(qū)域。
特別是，當(dāng)提供給每個突起部分14c的分支部分14d的數(shù)量例如是如圖43和44所示的二或小于二時，能夠獲得好的響應(yīng)特性。
放置在不對顯示做貢獻(xiàn)的區(qū)域，比如陰影18中的分支部分14d最少地影響響應(yīng)特性。因此，如圖45所示，在不對顯示做貢獻(xiàn)的區(qū)域中，提供給每個突起部分14c的分支部分14d的數(shù)量可以是2或小于2。
不用說，固態(tài)部分14b的結(jié)構(gòu)不限于上述的那些。當(dāng)與圖42的結(jié)構(gòu)相比較分支部分14d被部分地省略和如圖46所示突起部分14c有冗余時，能夠獲得具有好的響應(yīng)特性、能夠以高的可接受產(chǎn)品比例生產(chǎn)的液晶顯示器件。
當(dāng)與圖42所示的所有相鄰的一時對突起部分14c都通過分支部分14d連接的情況相比較，分支部分14d的數(shù)量被減少時，能夠改善響應(yīng)特性。分支部分14d的數(shù)量，即，有多少分支部分14d被省略能夠按照期望的響應(yīng)特性來確定。
例如，在多個突起部分14c以m×n矩陣的形式被排列的情況下(其中m和n是大于等于2的自然數(shù))，如果所有相鄰的突起部分14c通過分支部分14d被連接，分支部分14d的數(shù)量是(2mn-m-n)。因此，在突起部分14c以m×n矩陣的形式被排列的情況下，當(dāng)分支部分的數(shù)量小于(2mn-m-n)時，能夠改善響應(yīng)特性。
當(dāng)分支部分14d的寬度和數(shù)量如上所述的被優(yōu)化時，能夠獲得好的響應(yīng)特性。
本發(fā)明的應(yīng)用不限于作為實例的液晶顯示器件。當(dāng)用于在像元區(qū)域中通過液晶層施加電壓的一對電極中的一個被形成為具有至少放置在像元區(qū)域和固態(tài)部分的轉(zhuǎn)角上的多個開口時，能夠?qū)崿F(xiàn)具有寬視角特性的液晶顯示器件。當(dāng)電極被以上述方式形成時，施加電壓時在電極的開口的邊緣部分產(chǎn)生傾斜的電場。因此，由于至少放置在轉(zhuǎn)角上的多個開口的邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場，電壓施加條件下，在液晶層上形成放射狀傾斜取向狀態(tài)的液晶區(qū)域，結(jié)果獲得寬視角特性。
在給定的像元區(qū)域上存在的單位固態(tài)部分(基本上由開口圍繞的固態(tài)部分的區(qū)域)可以是多個或者是單個由放置在轉(zhuǎn)角的開口圍繞的單位固態(tài)部分。存在于給定的像元區(qū)域的單位固態(tài)部分是單個的情況下，圍繞單位固態(tài)部分的開口可以是多個放置在轉(zhuǎn)角的開口或者是從放置在轉(zhuǎn)角的多個開口連續(xù)形成的基本上單個的開口。
當(dāng)基本上由開口圍繞的固態(tài)部分(單位固態(tài)部分)的區(qū)域旋轉(zhuǎn)對稱時，能夠改善形成在固態(tài)部分上的液晶區(qū)域的放射狀傾斜取向的穩(wěn)定性。例如，單位固態(tài)部分可以是基本上圓形、基本上正方形或基本上矩形的形狀。
當(dāng)單位固態(tài)部分是基本上圓形時，在電極的固態(tài)部分上形成的液晶區(qū)域的放射狀傾斜取向能夠被穩(wěn)定。因為形成在由連續(xù)的導(dǎo)電薄膜制成的固態(tài)部分中的液晶區(qū)域?qū)?yīng)于單位固態(tài)部分被形成，開口的形狀和排列被確定，以便單位固態(tài)部分能夠是基本上圓形的。而且，當(dāng)單位固態(tài)部分是帶有基本為弧形的轉(zhuǎn)角的基本上矩形時，取向穩(wěn)定性和透射率(有效孔徑比)能夠被相當(dāng)程度地增加。
按照本發(fā)明，對應(yīng)于形成在像元電極上的開口而形成的具有放射狀傾斜取向的液晶區(qū)域也能對顯示做貢獻(xiàn)，因此，能夠進(jìn)一步改善帶有寬視角特性的傳統(tǒng)的液晶顯示器件的顯示質(zhì)量。
而且，當(dāng)突起被形成在像元電極的開口中時，放射狀傾斜取向的穩(wěn)定性被改善。因此，有可能提供帶有高可靠性的液晶顯示器件，其中即使當(dāng)放射狀傾斜取向被外力所破壞時，放射狀傾斜取向也能被輕易地恢復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器件，包括第一基底；第二基底；放置在第一基底和第二基底之間的液晶層；和多個像元區(qū)域，每一個都由提供在對著液晶層的第一基底的表面上的第一電極和提供在第二基底上、從而通過夾在中間的液晶層與第一電極相對的第二電極來確定，其中，第一電極包括多個島狀部分和一個分支部分，該分支部分用于在所述多個像元區(qū)域中的每個像元區(qū)域中，將多個島狀部分的相鄰對電連接；第一電極和第二電極之間沒有電壓被施加時，在多個像元區(qū)域的每一個中液晶層是垂直取向狀態(tài)，和當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間施加電壓時，通過在第一電極的多個島狀部分的外圍產(chǎn)生的傾斜電場，在多個島狀部分中形成處于放射狀傾斜取向狀態(tài)的多個液晶區(qū)域，以便通過依照施加的電壓來改變多個液晶區(qū)域的取向狀態(tài)產(chǎn)生顯示；和當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間施加電壓時，所述分支部分上的液晶層包括垂直取向的液晶分子，并且所述分支部分上的液晶層的取向與在所述多個島狀部分中形成的多個液晶區(qū)域的取向匹配。
2.如權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其特征在于，連接在每個島狀部分上的分支部分的個數(shù)小于等于2。
3.一種液晶顯示器件，包括第一基底；第二基底；放置在第一基底和第二基底之間的液晶層；和多個像元區(qū)域，每一個都由提供在對著液晶層的第一基底的表面上的第一電極和提供在第二基底上、從而通過夾在中間的液晶層與第一電極相對的第二電極來確定，其中，第一電極包括多個島狀部分和一個分支部分，該分支部分用于在所述多個像元區(qū)域中的每個像元區(qū)域中，將多個島狀部分的相鄰對電連接；第一電極和第二電極之間沒有電壓被施加時，在多個像元區(qū)域的每一個中液晶層是垂直取向狀態(tài)，和當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間施加電壓時，通過在第一電極的多個島狀部分的外圍產(chǎn)生的傾斜電場，在多個島狀部分中形成處于放射狀傾斜取向狀態(tài)的多個液晶區(qū)域，以便通過依照施加的電壓來改變多個液晶區(qū)域的取向狀態(tài)產(chǎn)生顯示；和連接在每個島狀部分上的分支部分的個數(shù)小于等于2。
4.如權(quán)利要求3的液晶顯示器件，其特征在于，第一電極包括一個部分，該部分中不存在導(dǎo)電薄膜，并且在其中不存在導(dǎo)電薄膜的部分上的液晶層取向與多個島狀部分中形成的液晶區(qū)域的取向相互連續(xù)。
5.如權(quán)利要求4的液晶顯示器件，其特征在于，在其中不存在導(dǎo)電薄膜的部分包括一個開口，并且當(dāng)?shù)谝浑姌O與第二電極之間沒有施加電壓時，在該開口中形成一個呈放射狀取向狀態(tài)的液晶區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5的液晶顯示器件，其特征在于，在所述多個島狀部分中形成的液晶區(qū)域的取向與在所述開口中形成的液晶區(qū)域的取向相互連續(xù)。
7.如權(quán)利要求1-6任一項的液晶顯示器件，其特征在于，所述多個島狀部分中的每一個為放射狀對稱形狀。
8.如權(quán)利要求1-6任一項的液晶顯示器件，其中多個島狀部分中的每一個為基本圓形。
9.如權(quán)利要求1-6任一項的液晶顯示器件，其中多個島狀部分中的每一個為基本矩形。
10.如權(quán)利要求1-6任一項的液晶顯示器件，其中多個島狀部分中的每一個為具有基本弧形角的基本矩形。
全文摘要
本發(fā)明的液晶顯示器件包括多個像元區(qū)域，每一個都由提供在對著液晶層的第一基底的表面上的第一電極和配置在第二基底上、從而通過夾在中間的液晶層與第一電極相對的第二電極來確定。在每個像元區(qū)域中，第一電極包括多個開口和一個固態(tài)部分，當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間沒有電壓提供時，在多個像元區(qū)域的每一個中的液晶層是垂直取向狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極之間施加電壓時，通過在第一電極的多個開口的各個邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場，在多個開口和固態(tài)部分中形成每個都處于放射狀傾斜到向狀態(tài)的多個液晶區(qū)域。
文檔編號G02F1/1362GK1632670SQ20041008824
公開日2005年6月29日 申請日期2001年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者久保真澄, 山本明弘, 前川和廣, 越智貴志, 山口哲弘, 山田直, 森下克彥, 荻島清志 申請人:夏普公司