專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器，尤其涉及具有寬視角特征和高顯示質量的液晶顯示器。
近來，薄和亮的液晶顯示器被用作為個人計算機顯示的顯示器或者便攜式信息終端設備的顯示單元。但是，傳統(tǒng)的扭曲向列(TN)或者超扭曲向列(STN)液晶顯示器具有窄視角的缺點，并且已經開發(fā)了各種技術用于克服這個缺點。
改進TN或者STN液晶顯示器視角特征的典型技術是附加提供光補償器的方法。另一種技術是通過液晶層將在橫向方向的電場施加到基底表面的橫向場方法。橫向場方法的液晶顯示器近來被大批量生產并且被看作為有希望的器件。另一個技術是DAP(垂直對準相位的變形)，其中具有負性介質各向異性的向列液晶材料被用作為液晶材料，并且垂直對準膜被用作為對準膜。DAP是一種電控制雙折射(ECB)方法，其中透射率是通過利用液晶分子的雙折射特性控制的。
盡管橫向場方法是用于達到寬視角的有效方法之一，但與通用的TN液晶顯示器的相比，其生產余量在生產過程是很小的，因此，這種類型的液晶顯示器的穩(wěn)定生產是有困難的。這是因為，在基片之間的間隙不規(guī)則性和極化板透射軸(極化軸)偏離液晶分子取向軸極大地影響顯示的亮度和對比度系數。為了通過高度精確地控制這些因素穩(wěn)定地生產橫向場方法的液晶顯示器，這種技術應當進一步高度地開發(fā)。
而且，為了產生擺脫由DAP方法的液晶顯示器之顯示不均勻性的均勻顯示，控制取向是必須的。為了控制取向，對準處理是通過研磨對準膜的表面實現的。但是，當垂直對準膜的表面經過研磨處理時，在顯示的圖象中容易引起研磨條紋。因此，這個處理不適用于批量生產。
另一方面，為了不用研磨處理控制取向，通過由在電極形成窄縫(開口)產生的傾斜電場控制液晶分子取向方向的方法已經提出(例如在日本待審專利公開號JP6-301036和2000-47217中說明的)。但是，本發(fā)明人已經發(fā)現下述的檢查結果對應于電極開口的一部分液晶層的取向狀態(tài)沒有在這些出版物公開的方法中詳細說明，并且液晶分子取向的連續(xù)性是不充分的。因此，在整個圖象單元上取得穩(wěn)定取向狀態(tài)是困難的，并且因此所顯示的圖像不利地變成非均勻。
發(fā)明概述本發(fā)明用來克服前述缺點，本發(fā)明的目的是提供具有寬視角特征和高顯示質量的液晶顯示器。
本發(fā)明的液晶顯示器包括第一基片；第二基片；布置在第一基片和第二基片之間的液晶層；以及多個圖象單元區(qū)，每個圖象單元區(qū)由在面對液晶層的第一基片表面上提供的第一電極和在面對液晶層的第二基片表面上提供的第二電極定義的，并且第一基片在其面對液晶層的表面上具有至少一個帶有對應于該多個圖象單元區(qū)每一個的傾斜側面的第一凸出，以及在該多個圖象單元區(qū)每一個中包括的一部分液晶層是處于在沒有電壓施加之下的基本上垂直取向狀態(tài)，和包括至少一部分第一液晶域，其被置于在電壓施加之下關于至少一個第一凸出之徑向傾斜取向狀態(tài)，用于通過根據施加電壓改變液晶層取向狀態(tài)來產生顯示。因此能夠實現上述目的。
至少一個第一凸出可以被形成在多個圖象單元區(qū)的每一個中。
至少一個第一凸出在數量上可以是多個，多個圖象單元區(qū)的每一個中包括的液晶層部分可以包括多個第一液晶域，其都被置于在電壓施加之下之徑向傾斜取向狀態(tài)。
第一電極可以包括至少一個第一開口，并且至少一個第一凸出可以被形成在該至少一個第一開口之內。
在其面對液晶層的表面上，第二基片優(yōu)選具有至少一個第二凸出，其帶有對應于多個圖象單元區(qū)之每一個的傾斜側面，并且在多個圖象單元區(qū)之每一個中包括的液晶層部分在電壓施加之下包括至少一部分第二液晶域，其處于關于至少一個第二凸出的徑向傾斜取向狀態(tài)，使得第一液晶域中的液晶分子的傾斜方向能夠與第二液晶域中的液晶分子的傾斜方向是連續(xù)的。
第二電極可以具有至少一個第二開口，在多個圖象單元區(qū)之每一個中包括的液晶層部分在電壓施加之下可以包括第二液晶域，其處于關于至少一個第二開口的徑向傾斜取向狀態(tài)，使得第一液晶域中的液晶分子的傾斜方向能夠與第二液晶域中的液晶分子的傾斜方向是連續(xù)的。
第二電極可以具有至少一個第二開口，并且至少一個第二凸出可以被形成在至少一個第二開口內。
至少一個第二凸出可以包括在多個圖象單元區(qū)之每一個之外形成的多個第二凸出。
該至少一個第一凸出的沿第一基片表面所做的剖面優(yōu)選為具有旋轉對稱的形狀。
另外，該至少一個第一凸出的沿第一基片表面所做的剖面可以為基本上圓形形狀。
另外，該至少一個第一凸出的沿第一基片表面所做的剖面可以為基本上十字形形狀，其由沿第一方向和第二方向伸展的以基本上直角相互交叉的交叉線構成。
液晶顯示器還可以包括一對分別被提供在第一基片和第二基片外表面上的極化板，以便該對極化板可以以這種方式布置，使得該對極化板之一的極化軸平行于第一方向，該對極化板之另一個的極化軸平行于第二方向。
從第一基片法線方向看去的至少一個第一開口的形狀具有旋轉對稱性。
該至少一個第二凸出的沿第二基片表面所做的剖面優(yōu)選為具有旋轉對稱的形狀。
從第二基片法線方向看去的至少一個第二開口的形狀具有旋轉對稱性。
至少一個第一凸出優(yōu)選為在數量上是多個，并且至少一些該多個第一凸出被配置為具有旋轉對稱性。
至少一個第一開口優(yōu)選為在數量上是多個，并且至少一些該多個第一開口被配置為具有旋轉對稱性。
至少一個第二凸出優(yōu)選為在數量上是多個，并且至少一些該多個第二凸出被配置為具有旋轉對稱性。
至少一個第二開口優(yōu)選為在數量上是多個，并且至少一些該多個第二開口被配置為具有旋轉對稱性。
第一凸出和/或第二凸出的傾斜側面對著第一基片的表面和/或第二基片的表面被傾斜優(yōu)選為5度到85度和最優(yōu)選為50度或更小的角度。
多個圖象單元區(qū)的每一個可以具有多個部分，其具有不同厚度的液晶層，第一基片和第二基片的至少一個可以具有在多個部分之間的級差(leveldifferences)，并且該級差可以被第一電極或者第二電極覆蓋。在這種情況下，至少一些該至少一個第一凸出優(yōu)選地用該級差包圍。
該結構有效地被特別采用在液晶顯示器中，其中第一電極包括透明電極和反射電極，該多個圖象單元區(qū)域的每一個包括用于以傳輸模式產生顯示的透射區(qū)域和以反射模式產生顯示的反射區(qū)域，并且液晶層在透射區(qū)域具有比在反射區(qū)域更大的厚度。
第一基片還可以包括對應于該多個圖象單元區(qū)域的每一個所提供的有源單元，第一電極可以對應于分別被提供在由有源單元轉換的多個圖象單元區(qū)域中的圖象單元電極，并且第二電極可以對應于對著圖象單元電極的至少一個對電極。對電極一般被形成為在整個顯示區(qū)域上伸展的單電極。
第二基片還可以包括對應于該多個圖象單元區(qū)域的每一個所提供的有源單元，第二電極可以對應于分別被提供在由有源單元轉換的多個圖象單元區(qū)域中的圖象單元電極，并且第一電極可以對應于對著圖象單元電極的至少一個對電極。
本發(fā)明的功能如下本發(fā)明的液晶顯示器是垂直取向模式的液晶顯示器，其中液晶層在沒有施加電壓下基本上處于垂直取向狀態(tài)。垂直對準類型液晶層一般通過用垂直對準膜來定向具有負性介質各向異性的向列液晶材料獲得的。每個都具有傾斜側面的多個凸出被提供在被布置成使得夾住該液晶層的一對基片之一個(例如TFT基片)上。由于液晶分子被垂直地對著凸出物的傾斜側面(一般被垂直對準膜覆蓋)取向，在凸出周圍出現的液晶分子關于凸出被徑向地傾斜。除了在凸出物傾斜側面附近出現的液晶分子之外，大多數液晶分子是處于垂直取向狀態(tài)。
當電壓被施加到液晶層時，液晶分子在這些方向上傾斜，這些方向匹配于因凸出物傾斜側面作用(取向調節(jié)力或者所謂的固著力)導致傾斜的液晶分子之取向方向。液晶分子的傾斜程度(即傾斜角度)依賴于電場的強度，并且隨著電場愈強，液晶分子更大地被傾斜到被取向為比較靠近水平方向的方向上。液晶分子的傾斜方向與通過凸出物傾斜側面之固著力而徑向關于凸出物傾斜的液晶分子之傾斜方向一致。因此，在施加電壓之下，徑向傾斜取向狀態(tài)中的液晶域被形成在液晶層中。在被置于徑向傾斜取向狀態(tài)的液晶域中，液晶分子被沿著所有方位方向取向。結果，在所有方位方向上，液晶顯示器的視角特征能夠被改善。
對應于圖象單元區(qū)域提供多個凸出，使得具有徑向傾斜取向的域能夠被形成在液晶層的各個圖象單元區(qū)域中。例如，至少一個凸出被提供在每個圖象單元區(qū)域中，以便在液晶層的圖象單元區(qū)域中形成具有關于該凸出之徑向傾斜取向的域。另外，多個凸出被提供在該圖象單元區(qū)域的周圍(例如對應于源極線，柵極線等的部分)，使得液晶層的圖象單元區(qū)域能夠包括多個域的一組區(qū)域部分，其具有分別關于該凸出形成的徑向傾斜取向。不用說，這兩個結構可以組合。
在本發(fā)明的液晶顯示器中，具有徑向傾斜取向的域是通過利用凸出物傾斜側面的取向調節(jié)力形成的。由于由傾斜側面引起的取向調節(jié)力也在沒有施加電壓之下作用，即使液晶層的取向例如由于對液晶顯示器沖擊而被干擾，關于該凸出的徑向傾斜取向當施加到液晶材料的外力被去掉時能夠恢復。因此，本發(fā)明的液晶顯示器對傳統(tǒng)的液晶顯示器是有優(yōu)點的，其中徑向傾斜取向是通過利用由具有開口(縫隙)的電極產生的傾斜電場而形成的。
液晶顯示器的顯示特征展示了源于液晶分子取向狀態(tài)(光學各向異性)的方位角關系。為了減少顯示特征的方位角關系，液晶分子優(yōu)選地以相等概率沿著各個方位方向取向。而且，在每個圖象單元區(qū)域之內的液晶分子優(yōu)選地以相等概率沿著各個方位方向取向。因此，凸出物優(yōu)選地具有這種形狀，使得液晶域能夠被形成為使得以相等概率沿著各個方位方向在每個圖象單元區(qū)域中取向液晶分子。
當凸出物沿著基片表面所做的剖面具有旋轉對稱時，視角特征能夠沿著所有的方位方向被做成是均勻的。剖面形狀優(yōu)選地具有高的旋轉對稱性，具有雙重旋轉軸或者更優(yōu)選地具有四個或更多重的旋轉軸(例如正如在正方形和圓形中)。
而且，隨著凸出物傾斜側面的面積愈大，對液晶分子的取向調節(jié)力就愈大。例如，當凸出物具有基本上十字形的剖面時，傾斜側面的面積能夠比較地增加，使得比較地增加液晶分子的取向調節(jié)力。因此，徑向傾斜取向能夠被進一步穩(wěn)定以及響應速度能夠被增加。而且，當凸出物具有基本上十字形的剖面時，通過使被布置為交叉Nicols狀態(tài)的一對極化板的極化軸方向與交叉的交叉線方向(即以基本上直角相互交叉的方向)一致，也能夠提高透過率和對比度系數。
當提供了多個凸出物時，通過將多個凸出物布置成旋轉對稱排列(例如在正方格排列中)，具有徑向傾斜取向的液晶域能夠被均勻地形成。
除了凸出物傾斜側面的固著效應之外，液晶分子的取向還能夠通過利用由具有開口的電極產生的傾斜電場引起的取向調節(jié)力被穩(wěn)定。當凸出物被形成在電極的開口中時，由傾斜電場引起的取向調節(jié)力的方向能夠與由傾斜側面引起的取向調節(jié)力的方向一致，并且因此，液晶分子能夠被穩(wěn)定地放置在徑向傾斜取向狀態(tài)。從法向看過去的開口形狀也優(yōu)選為具有旋轉對稱性，并且優(yōu)選為與凸出物剖面形狀相同(類似)。不用說，開口可以被置于不同于凸出物的位置上。但是，在提供了多個開口的情況下，它們被優(yōu)選地布置成使得具有旋轉對稱性。而且，凸出物和開口被優(yōu)選地布置在具有互補旋轉對稱性的一個排列中。例如，假設開口被凸出物代替，則它們被優(yōu)選地布置成使得包括該被替換凸出物的多個凸出物能夠具有旋轉對稱。
在多個凸出物和/或開口被提供在一個圖象單元區(qū)域中的情況下，排列它們使得在整個圖象單元區(qū)域上具有旋轉對稱并不總是必須的。例如，正方形格子(具有四重旋轉軸的對稱)被用作為最小單位，以便從該正方形格子的組合中形成圖象單元區(qū)域，液晶分子能夠在所有圖象單元區(qū)域之上以基本上相等的概率沿著所有的方位方向被定向。換言之，在每個圖象單元區(qū)域中包括的一部分液晶層可以被形成為一組液晶域，其被排列成具有旋轉對稱性(或者軸對稱性)(例如，正方形格子排列中的多個液晶域)。
在本發(fā)明的液晶顯示器中，液晶分子的取向能夠通過也在第二基片(例如對基片或者濾色器基片)上提供凸出物和/或開口被進一步穩(wěn)定，該基片對著其上提供了凸出物和/或開口的第一基片。由于由在面對液晶層的第二基片表面上提供的凸出物和/或開口引起的取向調節(jié)力，具有徑向傾斜取向的液晶域被在施加電壓之下形成。
關于第二基片每個凸出物和/或開口的徑向傾斜取向優(yōu)選地被形成為與關于第一基片每個凸出物和/或開口的徑向傾斜取向相連續(xù)。為此目的，當從垂直方向基片看時，在第一基片上提供的凸出物和/或開口優(yōu)選地被排列成不重疊在第二基片上提供的凸出物和/或開口。各個凸出物和/或開口被優(yōu)選地排列成具有上述的旋轉對稱性。因此，當它們被布置成正方形格排列時，各個基片上提供的凸出物和/或開口被布置成使得由第二基片的凸出物和/或開口形成的正方形格的格點被分別位于由第一基片的凸出物和/或開口形成的正方形格的中心。不用說，第一基片和第二基片可以相互替換。
由于在對應于凸出物的部分可以被引起光泄露，因此凸出物被優(yōu)選地提供在圖象單元區(qū)域的周圍(例如在對應于掃描線或者信號線的部分中)或者在對應于圖象單元區(qū)域中包括的不傳輸光的諸如存儲電容線之單元的區(qū)域中。當凸出物被布置在這種部分中時，能夠抑制顯示質量的降低。
在本發(fā)明的液晶顯示器中，凸出被至少形成在一個基片(例如TFT基片或者彩色基片)上，并且因此，在施加電壓下被置于徑向傾斜取向狀態(tài)的穩(wěn)定液晶域能夠被形成在垂直對準類型液晶層中。
特別地，在一個圖象單元區(qū)域內部具有不同厚度液晶層的所謂多間隙系統(tǒng)液晶顯示器中，諸如在每個圖象單元區(qū)域具有透過區(qū)和反射區(qū)的透過/反射組合類型液晶顯示器(例如在日本公開待審專利JP11-101992中公開的)，其液晶分子的取向容易地受到因級差作用導致的干擾。因此，在這種液晶顯示器中，具有足夠穩(wěn)定之徑向傾斜取向的液晶域僅僅通過使用由傾斜電場引起的取向調節(jié)力是難以形成的。但是，根據本發(fā)明，液晶分子取向因級差導致的不連續(xù)性是通過由被級差覆蓋的電極產生的電場所抑制，并且通過使用由傾斜側面引起的取向調節(jié)力，具有適當傾斜側面的凸出物被提供成使得形成徑向傾斜取向的中心。結果，能夠實現穩(wěn)定的徑向傾斜取向。特別是，當凸出物用覆蓋有電極的基差所包圍時，液晶分子取向因級差導致的不連續(xù)性能夠被有效地抑制。
以這種方式，液晶顯示器的視角特征能夠通過本發(fā)明改善。因此，當本發(fā)明特別施用于有源矩陣液晶顯示器時，能夠產生具有非常高質量的顯示。
附圖簡述圖1A是用于表示根據本發(fā)明實施例1之液晶顯示器100的一個圖象單元區(qū)域的結構的示意性頂視圖，圖1B是沿圖1A的線1B-1B’做的其剖面圖；圖2A和2B是根據實施例1之另一個液晶顯示器110的部分剖面圖，而圖1A特別示意地表示出在沒有電壓施加之下液晶分子31的取向狀態(tài)，圖1B示意地表示在有電壓施加之下的情況(中間灰度級電壓)；圖3A是用于表示實施例1之又一個液晶顯示器120的一個圖象單元區(qū)域的結構的示意性頂視圖，而圖3B是沿圖3A的線3B-3B’做的其剖面圖；圖4A是用于表示實施例1之又一個液晶顯示器130的一個圖象單元區(qū)域的結構的示意性頂視圖，而圖4B是沿圖4A的線4B-4B’做的其剖面圖；圖5A是用于表示實施例1之又一個液晶顯示器150的一個圖象單元區(qū)域的結構的示意性頂視圖，而圖5B是沿圖5A的線5B-5B’做的其剖面圖；圖6是用于表示由將電壓加到圖5B液晶層30產生的使用等位線EQ表達的電場的示意圖；圖7A，7B，7C和7D是用于解釋通過電場施加到液晶分子31的取向調節(jié)力的示意圖；圖8A和8B是液晶顯示器150的部分剖面圖，而圖8A特別示意地表示出在沒有電壓施加之下液晶分子31的取向狀態(tài)，圖8B示意地表示在有電壓施加之下的情況(中間灰度級電壓)；圖9A和9B是從液晶顯示器150基片頂面看的液晶分子31的取向狀態(tài)的示意圖，而圖9A特別地表示出在沒有電壓施加之下的情況，而圖9B表示在有電壓施加之下的情況；圖10A，10B和10C是用于解釋在本發(fā)明液晶顯示器中使用的凸出16和開口12a之間的位置關系的示意圖；圖11A是用于示意地表示實施例1之又一個液晶顯示器160的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，而圖11B是沿圖11A的線11B-11B’做的其剖面圖；圖12是在電壓施加過液晶顯示器160的液晶層30之下從基片頂面看的液晶分子31的取向狀態(tài)的示意圖；圖13A是用于示意地表示實施例1之又一個液晶顯示器170的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，而圖13B是沿圖13A的線13B-13B’做的其剖面圖；圖14是用于表示由將電壓加到圖13B液晶層30產生的使用等位線EQ表達的電場的示意圖；圖15是在電壓施加過液晶顯示器170的液晶層30之下從基片頂面看的液晶分子31的取向狀態(tài)的示意圖16A是用于示意地表示實施例1之又一個液晶顯示器180的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，而圖16B是沿圖16A的線16B-16B’做的其剖面圖；圖17A，17B和17C是用于表示根據實施例2組合類型液晶顯示器200和200’的一個圖象單元區(qū)域之結構的示意圖，特別地，圖17A是組合類型液晶顯示器200的頂視圖，圖17B是組合類型液晶顯示器200’的頂視圖以及圖17C是沿圖17A和17B的線17C-17C’做的剖面圖；圖18A是用于示意地表示實施例2之又一個組合類型液晶顯示器210的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，而圖18B是沿圖18A的線18B-18B’做的其剖面圖；圖19A是用于示意地表示實施例2之又一個組合類型液晶顯示器220的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，而圖19B是沿圖19A的線19B-19B’做的其剖面圖；圖20A和20B分別是組合類型液晶顯示器210和220的頂視圖；圖21A，21B，21C和21D分別是用于示意地表示實施例2的其它組合類型液晶顯示器240，250，260和270的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖22A是用于示意地表示實施例2之又一個組合類型液晶顯示器280的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，而圖22B是沿圖22A的線22B-22B’做的其剖面圖；圖23是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖24是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器310的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖25是用于示意地沿圖24的線25A-25A’所做的組合類型液晶顯示器310的一個圖象單元區(qū)域的結構的剖面圖；圖26是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器320的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖27A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300A的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖27B是其剖面圖；圖28A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300B的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖28B是其剖面圖29A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300C的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖29B是其剖面圖；圖30A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300D的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖30B是其剖面圖；圖31是用于表示在電壓施加過組合類型液晶顯示器300D的液晶層330之下液晶分子31的取向狀態(tài)的示意圖；圖32A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300E的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖32B是其剖面圖；圖33A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300F的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖33B是其剖面圖；圖34A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300G的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖34B是其剖面圖；圖35A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300H的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖35B是其剖面圖；圖36A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300I的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖36B是其剖面圖；圖37A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300J的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖37B是其剖面圖；圖38A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300K的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖38B是其剖面圖；圖39A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300L的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖39B是其剖面圖；圖40A是用于示意地表示實施例2的又一個組合類型液晶顯示器300M的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖40B是其剖面圖；圖41A和41B是用于示意地表示在本發(fā)明的液晶顯示器中可使用的其它凸出物16’的頂視圖，圖41C是沿圖41A和41B的線41C-41C’做的剖面圖；圖42是用于表示包括具有基本上為圓形剖面凸出物的液晶顯示器和包括具有基本上為十字形剖面凸出物的液晶顯示器之相應速度的曲線；圖43是用于表示在凸出物具有基本上圓形剖面和基本上十字形剖面的情況下獲得的透過率強度方向性對所施加電壓(V)的曲線；圖44A，44B和44C是用于表示在沒有施加電壓之下液晶分子31的取向狀態(tài)的示意圖，特別地，圖44A是當具有基本上十字形狀剖面的凸出物被提供時獲得的取向的頂視圖，圖44B是當具有基本上圓形剖面的凸出物被提供時獲得的取向的頂視圖，圖44C是沿圖44A和44B的線44C-44C’做的剖面圖；圖45A和45B是用于表示在有施加電壓之下液晶分子31的取向狀態(tài)的示意圖，特別地，圖45A是當具有基本上圓形剖面的凸出物被提供時獲得的取向的頂視圖，圖45B是當具有基本上十字形狀剖面的凸出物被提供時獲得的取向的頂視圖；圖46A和46B是在本發(fā)明液晶顯示器中可使用的其它凸出物16’的示意頂視圖；圖47A和47B是用于分別表示實施例2的其它組合類型液晶顯示器290a和290b的一個圖象單元區(qū)域的結構的示意頂視圖；圖48A和48B是用于分別表示實施例2的其它組合類型液晶顯示器290c和290d的一個圖象單元區(qū)域的結構的示意頂視圖；圖49是用于示意地表示實施例2的其它組合類型液晶顯示器330的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖50是用于示意地表示沿圖49的線50A-50A’所做的組合類型液晶顯示器330的一個圖象單元區(qū)域的結構的剖面視圖；圖51是用于示意地表示實施例2的其它組合類型液晶顯示器340的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖52是用于示意地表示實施例2的其它組合類型液晶顯示器350的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖53A和53B是用于示意地表示分別沿圖52的線53A-53A’和圖52的線53B-53B’所做的組合類型液晶顯示器350的一個圖象單元區(qū)域的結構的剖面視圖；圖54是用于示意地表示實施例2的其它組合類型液晶顯示器360的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖；圖55A是用于示意地表示根據本發(fā)明另一個實施例的液晶顯示器190的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖，圖55B是沿圖55A的線55B-55B’所做的其剖面圖；和圖56是用于示意地表示根據本發(fā)明另一個實施例的組合類型液晶顯示器370的一個圖象單元區(qū)域的結構的頂視圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明現在參考


優(yōu)選實施例。
實施例1本發(fā)明的液晶顯示器適合于被用在具有優(yōu)良顯示特性的有源矩陣液晶顯示器。使用薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣液晶顯示器將在下面優(yōu)選實施例中被示例，其不限制本發(fā)明。本發(fā)明還適用于使用MIM的有源矩陣液晶顯示器和無源矩陣液晶顯示器。而且，在下述實施例中，透過類型液晶顯示器和透過/反射組合類型液晶顯示器被示例，其不限制本發(fā)明。本發(fā)明還適用于反射類型液晶顯示器。
這里，對應于“圖象單元”的液晶顯示器的區(qū)域，即顯示的最小單位被指定為“圖象單元區(qū)域”。在彩色液晶顯示器中，R，G和B的三個“圖象單元”一起對應于一個“象素”。在有源矩陣液晶顯示器中，一個圖象單元區(qū)域是通過圖象單元電極和對著該圖象單元電極的對電極定義的。另外，在無源矩陣液晶顯示器中，在條形的列電極和垂直于該列電極提供的行電極之間的每個交叉區(qū)域被定義為圖象單元區(qū)域。在采用黑底(blackmatrix)的結構中，嚴格地說，在根據要被顯示狀態(tài)而施加電壓的整個區(qū)域之對應于黑底開口的區(qū)域對應于圖象單元區(qū)域。
現在，參考圖1A和1B說明根據實施例1的液晶顯示器100的一個圖象單元區(qū)域的結構。在下述說明中，為簡單起見省略了彩色濾光器和黑底。圖1A是從基片法方向看的頂視圖，圖1B是沿圖1A的線1B-1B’做的剖面圖，而圖1B表示液晶層沒有施加電壓的狀態(tài)。
液晶顯示器100包括有源矩陣基片(以后稱為“TFT基片”)10，對基片(counter substrate)(也叫著“濾色器基片”)20和布置在TFT基片10和對基片20之間的液晶層30。液晶層30的液晶分子31具有負介質各向異性，并且由于在TFT基片10和面對液晶層30的對基片20之表面上提供的垂直對準膜(未示出)，當沒有電壓施加到液晶層30時，液晶分子31對圖1B所示垂直對準膜的表面被垂直地定向。液晶層30的這種狀態(tài)被叫做垂直取向狀態(tài)。但是，依賴于垂直對準膜和液晶材料的種類，處于垂直取向狀態(tài)的液晶層30的液晶分子31可以稍微逆著垂直對準膜表面(基片表面)的法線而傾斜。通常，在液晶分子與對著垂直對準膜表面傾斜大約85度或更多的液晶分子軸(也叫“軸向”)一起取向的狀態(tài)叫做垂直取向狀態(tài)。
液晶顯示器100的TFT基片10包括透明基片(諸如玻璃基片)11和其上形成的圖象單元電極12。對基片20包括透明基片(諸如玻璃基片)21和其上形成的對電極22。根據通過夾在其間的液晶層30而施加到相互對著的每對圖象單元電極12和對電極22的電壓，在每個圖象單元區(qū)域中的液晶層30的取向狀態(tài)被改變。顯示是通過利用下述現象而產生，即透過液晶層30的光的極化狀態(tài)和光量是根據液晶層30取向狀態(tài)的變化被改變。
凸出物16被形成在液晶顯示器100的圖象單元電極12的中心。凸出物16是具有傾斜側面16s和頂面16t的截錐形狀。傾斜側面16s逆著圖象單元電極12的表面(平行于基片11的表面)被傾斜θ角。凸出物16可以具有沒有頂面16t的錐形狀。
凸出物16的表面具有垂直對準特性(典型因覆蓋凸出物16的垂直對準膜(未示出)導致的)，并且液晶分子31因這些面的固著效應被垂直地對著傾斜側面16s和頂面16t而定向。由于凸出物16具有沿基片11表面做的圓形剖面(如圖1A所示)，在凸出物16周圍定位的液晶分子被徑向地關于凸出物16取向。其它大多數液晶分子31處于垂直取向狀態(tài)。
當電壓以這種狀態(tài)被施加到液晶層30時，液晶分子31被傾斜為使得與因凸出物16傾斜側面16s的固著效應引起形成的徑向傾斜取向相匹配。結果，形成徑向傾斜取向狀態(tài)的液晶域。這將參考圖2A和2B說明。這里，液晶分子31被取向成施加電壓之下為徑向地傾斜。因此，這種取向狀態(tài)在這里被叫做“徑向傾斜取向狀態(tài)”。而且，其中液晶分子處于關于一個中心為徑向傾斜取向狀態(tài)的一部分液晶層在這里被叫做液晶域。
圖2A和2B是在一個圖象單元區(qū)域中具有多個凸出物16的液晶顯示器110的部分剖面圖。圖2A示意地表示在沒有施加電壓之下液晶分子31的取向狀態(tài)，而圖2B示意地表示在施加了電壓之下的情況(中間灰度級電壓)。
如圖2A所示，當沒有電壓施加時，僅僅位于每個凸出物16附近的液晶分子31被取向成關于對應于凸出物16中心之對稱軸SA為徑向地傾斜。當電壓施加到液晶層30時，如圖2B所示，在圖象單元區(qū)域中包括的其它液晶分子被取向成與關于凸出物16的徑向傾斜取向相匹配，以便形成液晶域。在圖2B中，形成分別具有兩個凸出物16的中心作為對稱軸SA的兩個液晶域和具有在兩個凸出物16中心的對稱軸SB的一個液晶域。為了穩(wěn)定地形成具有在相鄰凸出物16中心的對稱軸SB的液晶域，多個凸出物16被優(yōu)選地排列成具有旋轉對稱性。例如，當四個凸出物16被排列成具有正方形格時，徑向傾斜取向且具有在四個凸出物16中心的對稱軸SB的液晶域能夠被穩(wěn)定地形成。以這種方式，液晶分子31的取向在液晶域之間是連續(xù)的，該液晶域在本發(fā)明液晶顯示器的液晶層中被置于徑向傾斜取向狀態(tài)。結果，能夠實現非常穩(wěn)定的徑向傾斜取向。
盡管凸出物16在上述說明中是截錐形狀，沿基片11的面所做的凸出物16剖面并不局限于圓形。但是，為了形成具有穩(wěn)定徑向傾斜取向的液晶域，凸出物的剖面被優(yōu)選處于旋轉對稱形狀并且更優(yōu)選為高度旋轉對稱形狀，具有兩重旋轉軸或者更優(yōu)選具有四重或更多重旋轉軸。
凸出物16傾斜側面16s的傾斜角θ優(yōu)選在5度和85度之間的范圍，用于實現液晶分子31的穩(wěn)定傾斜取向。在沒有施加電壓之下，因通過傾斜側面16s的固著效應傾斜取向之液晶分子31的雙折效應導致可以引起光泄露，其可以降低對比度系數?？紤]此，凸出物16傾斜側面16s的傾斜角θ優(yōu)選為50度或更小。
具有傾斜側面的凸出物16可以從具有高透過率的介質材料制成。另外，當凸出物16是用透明介質材料制成時，源于因凸出物16傾斜側面16s的固著效應傾斜取向之液晶分子31的光程差的光泄露能夠被有利地防止?；谝壕э@示器的應用，能夠確定使用哪種類型的介質材料。在這兩種情況中，當介質材料是光敏樹脂時，根據后面所述開口12a的圖形來構圖該介質材料的步驟能夠被有利地簡單化。為了獲得足夠的取向調節(jié)力，具有傾斜側面的凸出物16的高度當液晶層30具有近似3μm厚度時優(yōu)選為在近似0.5μm和近似3μm之間的范圍。通常，具有傾斜側面的凸出物16的高度優(yōu)選為小于液晶層30的厚度和大于近似其1/6。
下面，參考圖3A和3B說明實施例1的另一個液晶顯示器120的一個圖象單元區(qū)域的結構。圖3A是從基片法向看的頂視圖，圖3B是沿圖3A的線3B-3B’做的剖面圖。
除了形成在面對液晶層30的TFT基片10表面上的多個第一凸出物16之外，液晶顯示器120還包括形成在面對液晶層30的對基片20表面上的多個第二凸出物26。第一凸出物16基本上與液晶顯示器100的凸出物16相同，第二凸出物26基本上與第一凸出物16相同。
如圖3A所示，九個第一凸出物16被排列以形成四個正方形格，第二凸出物26被布置在對應的四個正方形格的中心。四個第二凸出物26也一起形成正方形格。當第一凸出物16和第二凸出物26被如此排列時，在施加電壓之下的液晶層30中形成的液晶域的徑向傾斜取向能夠被進一步地穩(wěn)定。
盡管第二凸出物26基本上具有與本實施例中第一凸出物16的相同高度和相同形狀，高度和形狀能夠被適當地改進。但是，第二凸出物26也優(yōu)選地滿足關于第一凸出物16在上述中的傾斜角，剖面形狀，高度和排列的條件。
下面，參考圖4A和4B說明實施例1的又一個液晶顯示器130的一個圖象單元區(qū)域的結構。圖4A是從基片法向看的頂視圖，圖4B是沿圖4A的線4B-4B’做的剖面圖。
除了形成在面對液晶層30的TFT基片10表面上的多個第一凸出物16之外，液晶顯示器130包括形成在對基片20的對電極22中的多個開口22a。開口22a對應于由導電膜(諸如ITO膜)制成的其中去掉了導電膜的一部分對電極22。第一凸出物16基本上與液晶顯示器100的凸出物16相同。開口22a用于穩(wěn)定徑向傾斜取向，類似于液晶顯示器120的第二凸出物26，但是僅僅在不同于第二凸出物26的電壓施加之下起作用。開口22a的形狀和排列優(yōu)選滿足第二凸出物26的條件。開口22a的大小不特別地規(guī)定。而且，第二凸出物26和開口22a兩者可以被一起使用。
下面，參考圖5A和5B說明實施例1的又一個液晶顯示器150的一個圖象單元區(qū)域的結構。圖5A是從基片法向看的頂視圖，圖5B是沿圖5A的線5B-5B’做的剖面圖。
液晶顯示器150沒有類似于液晶顯示器100和200的用于獲得用來形成在對基片20上徑向傾斜取向的取向調節(jié)力的單元，但是除了TFT基片10上的凸出物16之外，具有形成在圖象單元電極12中的開口12a。
如圖5A所示，九個開口12a被排列成形成四個正方形格，并且一個凸出物16被形成在每個開口12a中。開口12a當從基片法向看去時是圓形狀，凸出物16在沿平行于基片表面的方向所取的剖面中也是圓形狀。而且，開口12a的中心與凸出物16的中心一致。
當沒有電場被施加到液晶層30時，僅僅位于凸出物16周圍的液晶分子是處于徑向傾斜取向狀態(tài)(其對應于固著層)，如圖5B所示。該狀態(tài)與圖1B的狀態(tài)相同，圖1B中，凸出物16被形成在沒有開口12a的圖象單元電極12上。當電壓被施加在圖象單元電極12和對電極22之間時，在開口12a邊沿的周圍產生傾斜的電場，由此穩(wěn)定液晶分子31的徑向傾斜取向。該傾斜電場的作用現在參考圖6，7A到7D，8A和8B進行說明。
圖6表示由將電壓加到圖5B液晶層30產生的使用等位線EQ表達的電場。等位線EQ平行于在位于圖象單元電極12和對電極22之間一部分液晶層中的圖象單元電極12和對電極22的表面。而且，等位線EQ在對應于圖象單元電極12開口12a的部分下降，并且由等位線EQ傾斜部分表示的傾斜電場被形成在開口12a邊沿部分(即包括其邊界的開口12a的內部周邊)上的一部分液晶層30中。對具有負性介質各向異性的液晶分子31，施加了用于使液晶分子31的軸方向定向為平行于等位線EQ(垂直于電力線)的力矩。因此，在開口12a邊沿部分布置的液晶分子31在開口12a右手側的邊沿部分以順時針方向被傾斜(旋轉)，而在左手側的邊沿部分以逆時針方向被傾斜(旋轉)，使得平行于等位線EQ取向。
現在，參考圖7A到7D詳細地說明液晶分子31取向的變化。當在液晶分子31中產生電場時，用于使液晶分子31的軸方向定向為平行于等位線EQ的力矩被施加到具有負性介質各向異性的液晶分子31。如圖7A所示，當產生了由垂直于液晶分子31軸方向的等位線EQ表達的電場時，力矩被施加到液晶分子31，用于使其以相同的概率在順時針方向或者在逆時針方向傾斜。因此，在相互對著的平行板電極之間布置的一部分液晶層30中，力矩以順時針方向被施加到一些液晶分子31和以逆時針方向被施加到其它液晶分子31。結果，根據施加到液晶層30的電壓，取向有時可以不是平滑改變的。
當對著液晶分子31軸方向傾斜的由等位線EQ表達的電場(即傾斜電場)在如圖6表示的液晶顯示器150的開口12a的邊沿部分產生時，液晶分子31在用于平行于等位線EQ的取向方向上(圖中的逆時針方向)以較小傾斜度被傾斜，如圖7B所示。而且，被定位在產生由垂直于軸方向的等位線EQ表達的電場的部分中的液晶分子31以與被定位在等位線EQ傾斜部分上的另一個液晶分子31之相同方向被傾斜，使得它們的取向連續(xù)(匹配)，如圖7C所示。
當施加了由具有如圖7D所示連續(xù)不均勻性的等位線EQ表達的電場時，位于等位線EQ平坦部分上的液晶分子31被定向在與由定位在等位線EQ傾斜部分上的其它液晶分子31調節(jié)的取向方向相匹配的方向上。這里，“要被定位在等位線EQ上”意味著“要被定位在由等位線EQ表達的電場內”。
由于液晶顯示器150具有在開口12a內形成的凸出物16，當沒有電壓施加時，一些液晶分子31被垂直地定向到傾斜側面，其它液晶分子31被垂直地定向到水平表面，如圖8A所示。
但電壓被施加到液晶層30時，在液晶層30中產生由等位線EQ表達的電場，并且因此，在圖象單元電極12開口12a的邊沿部分定位的液晶分子31被因傾斜電場的作用而傾斜。盡管僅僅有幾個液晶分子31由于凸出物16傾斜側面的固著效應被取向為傾斜，由傾斜電場作用的范圍是比較大的，并且甚至在沒有電壓施加之下被基本上垂直取向的液晶分子31因傾斜電場作用而傾斜。由在開口12a邊沿部分產生的傾斜電場而傾斜的液晶分子31的傾斜方向與由在開口12a內形成的凸出物16傾斜側面的固著效應而傾斜的液晶分子31的傾斜方向匹配。因此，圖8B的徑向傾斜取向比圖2B的徑向傾斜取向更穩(wěn)定(盡管因圖2B和8B是示意圖而沒有示出差別)。
圖9A和9B示出了從對基片20的基片法向看的圖8A和8B所示的液晶分子31的取向狀態(tài)。
在圖9A所示的沒有施加電壓之下，僅僅在凸出物16周圍附近定位的少數液晶分子被定向為傾斜，而在剩余部分中定位的其它液晶分子被基本上垂直地定向為附圖表面。在圖9A中，為簡單化沒有示出液晶分子。
在施加電壓之下，液晶分子31關于凸出物16被徑向地傾斜，如圖9B所示。畫成橢圓形狀的每個液晶分子31的黑端意味著液晶分子31被傾斜使得黑端應當比其它端更靠近在此形成了具有開口12a之圖象單元電極12的基片10。這也適用于下述的其它附圖。
從圖9B顯然可見，在施加電壓之下，分別具有9個凸出物16作為它們對稱軸的9個液晶域和分別具有由9個凸出物16形成的四個正方形格的中心作為對稱軸的4個液晶域被形成在液晶顯示器150的一個圖象單元區(qū)域中。液晶分子31的取向在這十三個液晶域之間是連續(xù)的(匹配的)。
由傾斜電場引起的取向調節(jié)力必然地僅僅在施加電壓之下起作用，并且其強度依賴于電場的強度(即，施加電壓的幅值)。因此，當電場弱時(即，施加電壓為低)，由傾斜電場引起的取向調節(jié)力是弱的。所以，當外力施加到液晶板時，徑向傾斜取向可以因液晶材料的浮動被破壞。當徑向傾斜取向一旦被破壞時，其不能夠恢復，直到施加了用于產生能夠展示出足夠強取向調節(jié)力之傾斜電場的電壓為止。相反，由凸出物16傾斜側面引起的取向調節(jié)力的作用與施加電壓無關，并且是非常強的，與對準膜的固著效應所知相同。因此，即使當徑向傾斜取向一旦因液晶材料的浮動被破壞時，位于凸出物16傾斜側面附近的液晶分子31保持它們取向方向與徑向傾斜取向中的相同。所以，當液晶材料的浮動停止時，徑向傾斜取向能夠容易地被恢復。
在實施例1的液晶顯示器150中，徑向傾斜取向因具有開口12a的圖象單元電極12產生的傾斜電場導致比僅僅由形成凸出物16的情況下(例如，在圖2的液晶顯示器120中的情況)具有更大的穩(wěn)定性。
迄今，示例說明了正方形形狀的圖象單元電極12，但是圖象單元電極12的形狀不局限于方形。圖象單元電極12的通用形狀近似為矩形(包括正方形)，并且因此，開口12a能夠規(guī)則地被布置成正方形格排列。即使當圖象單元電極12處于非矩形形狀的形狀，對開口12a被規(guī)則地被布置(例如為上述的正方形格排列)以便形成在整個圖象單元區(qū)域上的液晶域來說，也能夠獲得本發(fā)明的效果。
具有傾斜側面的凸出物16優(yōu)選地被形成在圖10A所示的開口12a內并且可以被形成為使得凸出物16的周邊覆蓋開口12a的邊緣部分，如圖10B所示。但是，不希望的是，靠近開口12a的圖象單元電極12的邊緣12e被形成在凸出物16的傾斜側面上，如圖10C所示。當圖象單元電極12的邊緣12e被形成在凸出物16的傾斜側面上時，由在該部分產生的電場引起的取向調節(jié)力在逆方向上作用于由凸出物16的傾斜側面引起的取向調節(jié)力，導致干擾液晶分子的徑向傾斜取向。
當順時針或者逆時針螺旋徑向傾斜取向時，液晶分子31的徑向傾斜取向比其為簡單徑向傾斜取向時更加穩(wěn)定，如圖9B所示。這里螺旋取向意思是在液晶層平面上(即基片平面上)做的液晶分子的取向狀態(tài)。在通過將小量的手性試劑加到液晶材料而展示的螺旋取向中，沿著不同于一般扭曲取向之液晶層30的厚度方向，液晶分子31的取向方向是極小螺旋改變的，但當在小區(qū)域看時，液晶分子31的取向方向沿著液晶層30的厚度方向是極小改變的。具體地說，在沿著液晶層30厚度方向任何位置所做的剖面中(即在沿著平行于該層表面的平面所做的任何剖面中)，液晶分子處于相同的取向狀態(tài)，并且沿著液晶層30厚度方向的扭曲改變是極小被引起。但是，在整個液晶域中，在一定程度要引起扭曲改變。
當手性試劑被加到具有負性介質各向異性的向列液晶材料中時，在施加電壓之下形成液晶域，在每一個該液晶域中，液晶分子31是處于關于開口12a為逆時針或者順時針螺旋徑向傾斜取向狀態(tài)。螺旋方向依賴于所使用的手性試劑的種類。因此，通過形成在施加電壓之下位于螺旋徑向傾斜取向狀態(tài)的液晶域，在垂直于基片表面取向的液晶分子31周圍的徑向傾斜液晶分子31的螺旋方向能夠被做成在所有液晶域中是相同的，導致實現沒有不均勻性的均勻顯示。而且，由于在垂直于基片表面取向的液晶分子31周圍的螺旋方向是如此確定的，因此能夠提高電壓被施加到液晶層30的響應速度。
而且，當加入了大量的手性試劑時，同樣在螺旋取向狀態(tài)的液晶層中，當如同在一般扭曲取向中一樣在小區(qū)域中看時，液晶分子31的取向沿著液晶層30的厚度方向是螺旋改變的。
在液晶分子31的取向沿著液晶層30的厚度方向不是螺旋改變時的取向狀態(tài)下，垂直于或者平行于極化板之極化軸取向的液晶分子31不引起入射光的相位差別，并且因此，通過處于這種取向之部分的入射光對透過率沒有貢獻。例如，當觀察包括被布置成交叉Nicols之極化板的液晶顯示器白色顯示狀態(tài)的圖象單元區(qū)域時，在徑向傾斜取向狀態(tài)的液晶域中心能夠清楚地看到十字形狀的消隱圖形。
相反，在液晶分子31的取向沿著液晶層30的厚度方向是螺旋改變時的取向狀態(tài)下，垂直于或者平行于極化板之極化軸取向的液晶分子31也引起入射光的相位差別，并且能夠利用光的光學活動性。因此，通過處于這種取向狀態(tài)之部分的入射光能夠對透過率有貢獻，導致實現能夠亮顯示的液晶顯示器。例如，當觀察包括被布置成交叉Nicols狀態(tài)之極化板的液晶顯示器白色顯示狀態(tài)的圖象單元區(qū)域時，在徑向傾斜取向狀態(tài)的液晶域中心，十字形狀的消隱圖形是不清楚的，并且顯示作為整體是亮的。為了通過光活動性有效地提高光利用率，液晶層的扭曲角優(yōu)選為近似90度。
不僅在形成了開口12a的情況下，而且在通過使用凸出物16和/或在不形成開口12a的凸出物26來形成徑向傾斜取向的情況下，螺旋徑向傾斜取向是優(yōu)選的。
下面，參考圖11A和11B說明實施例1的又一個液晶顯示器160的一個圖象單元區(qū)域的結構。圖11A是從基片法方向看的頂視圖，而圖11B是沿圖11A的線11B-11B’做的剖面圖。
液晶顯示器160對應于通過用液晶顯示器150的TFT基片10替代液晶顯示器120的TFT基片10獲得的器件，并且因此包括具有基本上與液晶顯示器150的TFT基片10相同結構的TFT基片10和具有基本上與液晶顯示器120的對基片20相同結構的對基片20。
多個開口12a以格正方形排列被布置在TFT基片10的圖象單元電極12中，并且一個第一凸出物16被形成在每個開口12a中。多個第二凸出物26被形成在面對液晶層30的對基片20的表面上，使得被分別布置在由TFT基片10的第一凸出物16(和開口12a)形成的正方形格的中心。
圖12表示在液晶顯示器160施加電壓之下從對基片20的基片法方向觀察的液晶分子31的取向狀態(tài)。正如從圖12中顯而易見的，分別具有九個第一凸出物16(和開口12a)作為對稱軸的九個液晶域和分別具有分別布置在由九個第一凸出物16形成的四個正方形格中心的第二凸出物26之中心的四個液晶域在液晶顯示器160施加電壓之下被形成在一個圖象單元區(qū)域中。液晶分子31的取向在這13個液晶域之間的邊界上是連續(xù)的(匹配)。
由于液晶顯示器160的TFT基片10不僅具有第一凸出物16而且具有開口12a，徑向傾斜取向比圖3的液晶顯示器120中的更加穩(wěn)定，并且響應速度還能夠被提高。
下面，參考圖13A和13B說明實施例1的又一個液晶顯示器170的一個圖象單元區(qū)域的結構。圖13A是從基片法方向看的頂視圖，而圖13B是沿圖13A的線13B-13B’做的剖面圖。
液晶顯示器170包括在對電極22中形成的開口22a，其代替液晶顯示器160的第二凸出物26。開口22a作用使得穩(wěn)定徑向傾斜取向，其類似于參考4A和4B上述的液晶顯示器160的第二凸出物26。這將參考圖14說明。
圖14表示由將電壓加到圖13B液晶層30產生的使用等位線EQ表達的電場。正如從圖14顯而易見，在開口12a和開口22a兩者的邊緣部分產生傾斜電場。由在開口22a邊緣部分產生的電場引起的取向調節(jié)力的方向是與由凸出物26傾斜側面引起的取向調節(jié)力的方向相同，并且這個取向調節(jié)力作用使得穩(wěn)定徑向傾斜取向，其類似于凸出物26。但是，由電場引起的取向調節(jié)力僅僅在施加電壓之下作用，其不同于由凸出物26傾斜側面引起的取向調節(jié)力。開口22a的形狀，大小和排列優(yōu)選地滿足與對第二凸出物26的相同條件。而且，第二凸出物26和開口22a可以一起使用。
圖15表示在電壓施加在液晶顯示器170下時從對基片20的基片法方向看的液晶分子31的取向狀態(tài)。正如從圖15中顯而易見的，分別具有九個第一凸出物16(和開口12a)作為對稱軸的九個液晶域和分別具有分別布置在由九個第一凸出物16形成的四個正方形格中心的開口22a之中心的四個液晶域在液晶顯示器170施加電壓之下被形成在一個圖象單元區(qū)域中。液晶分子31的取向在這13個液晶域之間的邊界上是連續(xù)的(匹配)。
而且，為了增加對基片20上的取向調節(jié)力，開口22a可以被形成在具有被形成在開口22a內之第二凸出物26的對電極22中，如同圖16A和16B所示的液晶顯示器180。
實施例2液晶分子徑向傾斜取向的穩(wěn)定性能夠根據本發(fā)明被提高，并且因此，當本發(fā)明被應用于具有其中液晶分子的取向容易變成不穩(wěn)定之結構的液晶顯示器時，優(yōu)點能夠顯著地展現出。例如，在包括一個圖象單元區(qū)域具有不同厚度之液晶層的所謂多隙體系的液晶顯示器中，諸如在每個圖象單元區(qū)域中具有透過區(qū)域和反射區(qū)域之透過/反射組合類型液晶顯示器中，液晶分子的取向因級差導致容易被干擾，并且因此獲得穩(wěn)定徑向傾斜取向是困難的。例如，已經發(fā)現，作為通過本發(fā)明做的檢查結果，甚至當開口被形成在用于產生傾斜電場的電極中時，在這種液晶顯示器中獲得足夠穩(wěn)定的徑向傾斜取向是困難的。
實施例2中，本發(fā)明被應用于透過/反射組合類型(以后稱為“組合類型”)液晶顯示器。
現在參考圖17A，17B和17C說明實施例2的組合類型液晶顯示器的結構。
圖17A是組合類型液晶顯示器200的頂視圖，圖17B是組合類型液晶顯示器200’的頂視圖，以及圖17C是沿圖17A或者17B的線17C-17C’做的剖面圖。在這些附圖中，濾色器，黑底，TFT等為簡單被省略了。
組合類型液晶顯示器200或200’的圖象單元電極212包括透明電極212t和反射電極212r。透明電極212t定義了用于以透過模式產生顯示的透過區(qū)域T，反射電極212r定義了用于以反射模式產生顯示的反射區(qū)域R。透明電極212t例如由ITO層形成，反射電極212r例如由鋁層形成。代替反射電極212r，可以使用透明導電層和反射層的組合。
液晶層230在透過區(qū)域T具有比在反射區(qū)域R更大的厚度。這是為了調節(jié)已經通過透過區(qū)域T中的液晶層230的透過光的光程差和已經通過反射區(qū)域R中的液晶層230的反射光的光程差。液晶層230在透過區(qū)域T中優(yōu)選具有是反射區(qū)域R中的近似兩倍的厚度。
例如在絕緣層213上形成反射電極212r和在形成于絕緣層213的開口213a中形成透明電極212t，引起了液晶層230厚度的這個差別。透明電極212t被電連接到TFT的漏電極(未示出)，并且反射電極212r被連接到絕緣層213開口213a中的透明電極212t。反射電極212r被形成為使得覆蓋由開口213a引起的級差。不用說，開口213a可以是凹口。
正如從圖17A和17B之間的比較可以理解的，組合類型液晶顯示器200和200’在反射區(qū)域R和透過區(qū)域T的相互排列中是彼此不同的。該排列不局限于附圖中所表示的那些，而是可以采用各種排列的任何一個。但是，在形成了諸如線(例如掃描線和信號線)和TFT的不透過光之單元的區(qū)域不能夠被用作為透過區(qū)域T。因此，當反射區(qū)域R被形成在形成了不透過光之單元的區(qū)域中時，實質上可用于顯示的圖象單元區(qū)域的面積能夠被有利地增加。
組合類型液晶顯示器200或200’具有形成在反射電極212r中的開口212a和形成在在面對液晶層230之TFT基片表面上的透明電極212t上的第一凸出物216，和還具有形成在面對液晶層230之對電極222表面上的第二凸出物226。正如在實施例1中詳細所述，液晶層230液晶分子的徑向傾斜取向能夠通過開口和凸出物引起的取向調節(jié)力被穩(wěn)定。不言而喻，該結構不局限于附圖中所表示的，但是凸出物和在電極中或上形成的開口能夠被進行各種組合，如實施例1中所述。
但是，當凸出物216被形成在透明電極212t上時，凸出物216能夠在構圖透明樹脂層(優(yōu)選具有光敏性)的步驟中形成，該透明樹脂層對應于形成在用于形成開口213a之透明電極212t上的絕緣層213。因此，生產工藝能夠被有利地簡單化。
同樣，反射電極212r優(yōu)選覆蓋該級差。當如此覆蓋該級差時，能夠產生用于形成平行于反射電極212r之等位線的電場。因此，徑向傾斜取向能夠比在級差沒有用反射電極212r覆蓋的情況下更穩(wěn)定。
以這種方式，根據本發(fā)明，電極被形成為覆蓋級差以便通過使用電場功能抑制源于級差的液晶分子取向中的非連續(xù)性，并且具有適當傾斜側面的凸出物216被提供以便通過使用由其傾斜側面引起的取向調節(jié)力來形成徑向傾斜取向的中心。結果，能夠實現穩(wěn)定的徑向傾斜取向。
形成在反射區(qū)域R中的開口212a和第二凸出物226的作用是與圖4A和4B所表示實施例1的液晶顯示器130中的相同，因此說明被省去。
下面，參考圖18A和18B說明實施例2的另一個組合類型液晶顯示器210的一個圖象單元區(qū)域的結構。圖18A是從基片法向看的頂視圖，圖18B是沿圖18A的線18B-18B’做的剖面圖。
透過區(qū)域T被形成在圖象單元區(qū)域的中心和反射區(qū)域R被形成在透過區(qū)域T周圍。不同于組合類型液晶顯示器200和200’，沒有開口212a被形成在反射電極212r中。六個第二凸出物226被形成在反射區(qū)域R的對電極222中。六個第二凸出物226被排列成形成兩個正方形格，并且第一凸出物216被分別布置在正方形格的中心。由于第一凸出物216和第二凸出物226被如此排列，具有關于對應凸出物徑向傾斜取向的八個液晶域能夠被穩(wěn)定地形成。
下面，參考圖19A和19B說明實施例2的另一個組合類型液晶顯示器220的一個圖象單元區(qū)域的結構。圖19A是從基片法向看的頂視圖，圖19B是沿圖19A的線19B-19B’做的剖面圖。
組合類型液晶顯示器220不同于圖18A和18B的組合類型液晶顯示器210之處在于，第二凸出物226被布置在圖象單元區(qū)域之外。
僅僅一部分關于每個第二凸出物226形成的液晶域被定位在圖象單元區(qū)域中以便對顯示有貢獻，而其它部分則對顯示沒有貢獻。但是，由于凸出物226被排列使得形成正方形格，當位于圖象單元區(qū)域內的液晶域部分被加起來時，總共兩個液晶域被形成在圖象單元區(qū)域中。具體地，在矩形圖象單元區(qū)域每個角附近形成的近似1/4液晶域被定位在圖象單元區(qū)域中((1/4)×4)，在圖象單元區(qū)域每個較長側的中心附近形成的近似1/2液晶域被定位在圖象單元區(qū)域中((1/2)×2)。因此，組合類型液晶顯示器220的視角特性是非常好的，其等同于組合類型液晶顯示器210的視角特性。
當凸出物226如同在組合類型液晶顯示器220中被形成在圖象單元區(qū)域的外面(在相臨圖象單元區(qū)域之間的區(qū)域中)時，即使在引起源于位于凸出物226附近之液晶分子的光泄露的情況下，也能夠抑制顯示質量的降低。
而且，正如在圖20A的組合類型液晶顯示器210和圖20B的組合類型液晶顯示器220之間的比較中顯而易見的，由于凸出物226不位于圖象單元區(qū)域內，在組合類型液晶顯示器220中用于顯示的有效面積是大的，以便實現較亮的顯示。
不用說，凸出物226的排列不局限于上述情況，但可以根據圖象單元區(qū)域的形狀和大小進行各種改變。例如，凸出物226能夠被配置成組合類型液晶顯示器240，250，260和270的任何一種，其分別被表示在圖21A，21B，21C和21D中。
在圖象單元區(qū)域是如圖21A和21B中表示的正方形形狀的情況下，正方形透過區(qū)域(透明電極212t被暴露的區(qū)域)被形成在圖象單元區(qū)域的中心，其具有圍繞透過區(qū)域形成的反射區(qū)域(即反射電極212r)，并且形成在對電極上的第二凸出物226可以被配置成使得在圖象單元區(qū)域內(如圖21A所表示)或者在圖象單元區(qū)域外(如圖21B所表示)形成正方形格。不用說，該排列可以根據透過區(qū)域的大小(比例于反射區(qū)域的大小)進行適當地改進。
特別是，當圖象單元區(qū)域是大時，希望多個透過區(qū)域(透明電極212t被暴露的區(qū)域)被形成具有圍繞透過區(qū)域形成的反射區(qū)域(反射電極212r)，如圖21C和21D分別表示的組合類型液晶顯示器260和270中的情況。換言之，當圖象單元區(qū)域是大時，必須增加液晶域的數目以便穩(wěn)定地形成徑向傾斜取向。在這種情況下，所有的第二凸出物226可以被形成如圖21C表示的圖象單元區(qū)域內，或者被布置在最外部分的凸出物226可以被形成如圖21D表示的圖象單元區(qū)域外，而被形成在圖象單元區(qū)域外的凸出物226也被優(yōu)選地配置成使得考慮取向穩(wěn)定與被形成在圖象單元區(qū)域內的凸出物226一起來形成正方形格。代替第二凸出物，開口可以被形成在對電極222中。
在圖象單元區(qū)域是小的情況下，即使當圖21A或者21B表示的第二凸出物226被省去時，徑向傾斜取向通過利用在圖象單元電極212邊緣部分產生的傾斜電場能夠被穩(wěn)定地形成。
另外，如在圖22A和22B表示的液晶顯示器280中，形成在TFT基片上的第一凸出物216可以被省去使得徑向傾斜取向能夠通過形成在透過區(qū)域T中的對基片上的第二凸出物226來實現。
下面，參考圖23，24和25來說明組合類型液晶顯示器300和310的特定結構。
組合類型液晶顯示器300或310包括TFT342，與TFT342源電極一起整體形成的信號線343和與TFT342柵電極一起整體形成的掃描線344。透明電極312t被連接到TFT342的漏電極，反射電極312r被連接到在絕緣層313形成的開口312a中的透明電極312t上(圖25表示)。反射電極312r被形成為使得覆蓋TFT342和重疊在其周圍的信號線343和掃描線344。組合類型液晶顯示器300或310還包括存儲電容線345，其被連接到在絕緣層形成的接觸孔347內的反射電極312r。
圖23的組合類型液晶顯示器300具有兩個透過區(qū)域T(見圖25)，并且第一凸出物316被形成在每個透過區(qū)域T的中心。形成在對基片上的第二凸出物326被布置在對應于信號線343和掃描線344之部分中的圖象單元區(qū)域之外。
圖24和25表示的組合類型液晶顯示器310不同于組合類型液晶顯示器300，其在于包括大量的透過區(qū)域T。而且，第二凸出物326也被形成在對應于接觸孔347的部分中。當第二凸出物326也被形成在這種部分中時，液晶域排列中的規(guī)律性能夠被提高，導致增加徑向傾斜取向的穩(wěn)定性。以這種方式，甚至在配置液晶域使得如在正方形格排列中為高旋轉對稱是困難的時候，第二凸出物326(或者第一凸出物316或者開口)被布置成使得液晶域的相互排列盡可能規(guī)則。而且，由于存儲電容線345是由不透光的材料制成，甚至當在對應于存儲電容線345布置的第二凸出物326附近引起光泄露的時候，顯示質量不會降低。而且，如圖25所表示，甚至當在對應于信號線343布置的第二凸出物326附近引起光泄露的時候，顯示質量不會降低，因為光被信號線343遮蔽。
而且，如在圖26表示的液晶顯示器320中，形成在TFT基片上的第一凸出物316可以被省去使得徑向傾斜取向能夠通過形成在透過區(qū)域T中的對基片上的第二凸出物326來實現。
在其中一個圖象單元區(qū)域包括液晶層具有不同厚度的多個部分的多隙體系液晶顯示器中，在該多個部分之間出現的級差(邊界)被優(yōu)選地用上述電極覆蓋。在凸出物被形成為具有由電極覆蓋的級差作為邊界的情況下，該凸出物可以被另外提供在兩個基片上或者可以僅僅被提供在一個基片上。
其中凸出物被提供在兩個基片上的組合類型液晶顯示器300A和300B被示意地表示在圖27A，27B，28A和28B中。
組合類型液晶顯示器300A具有形成在TFT基片上的第一凸出物316和形成在對基片上的第二凸出物326，如圖27A和27B所表示。第一凸出物316被布置在透過區(qū)域T中，第二凸出物326被布置在反射區(qū)域R中。換言之，通過由夾在其間的反射電極312r覆蓋的級差306而相互靠近的凸出物被分別形成在不同的基片上。
由布置在透過區(qū)域T的第一凸出物316引起的取向調節(jié)力和由布置在反射區(qū)域R的第二凸出物326引起的取向調節(jié)力相互匹配。而且，在透過區(qū)域T和反射區(qū)域R之間的級差306是用反射電極312r覆蓋，并且因此源于級差的液晶分子取向中的不連續(xù)性能夠被由覆蓋級差306之電極產生的平行于級差306表面的電場所抑制。因此，在液晶層330透過區(qū)域T中形成的液晶域徑向傾斜取向和在液晶層330反射區(qū)域R中形成的液晶域徑向傾斜取向是平滑連續(xù)的，導致實現穩(wěn)定的徑向傾斜取向。
圖28A和28B中表示的組合類型液晶顯示器300B不同于組合類型液晶顯示器300A，其在于在TFT基片上形成的第一凸出物316被提供在反射區(qū)域R中，在對基片上形成的第二凸出物326被提供在透過區(qū)域T中，但是能夠類似地實現穩(wěn)定的徑向傾斜取向。
其中凸出物被提供在僅僅一個基片上的組合類型液晶顯示器300C和300D被示意地表示在圖29A，29B，30A和30B。
圖29A和29B表示的組合類型液晶顯示器300C具有形成在透過區(qū)域T和反射區(qū)域R兩者中之TFT基片上的第一凸出物316，和圖30A和30B表示的組合類型液晶顯示器300D具有形成在透過區(qū)域T和反射區(qū)域R兩者中之對基片上的第二凸出物326。換言之，通過由反射電極312r覆蓋的級差306而相互靠近的凸出物被形成在組合類型液晶顯示器300C和300D中的相同基片上。
如果不考慮位于級差306上面的液晶分子的取向狀態(tài)，似乎是，形成在透過區(qū)域T中的液晶域的徑向傾斜取向和形成在反射區(qū)域R中的液晶域的徑向傾斜取向是相互不匹配的。但是，在組合類型液晶顯示器300C或300D中，級差306是用電極(在本例中為反射電極312r)覆蓋的并且因此工作為情況改變之點。因此，在透過區(qū)域T中的液晶域和在反射區(qū)域R中的液晶域兩者獲得穩(wěn)定的徑向傾斜取向。
這是因為下述原因微小不平衡是由級差的特定形狀引起的和平行于級差306表面的電場(等位面)是由覆蓋級差306的電極產生的。因此，如圖31所表示，位于級差306上面的液晶分子31在垂直于在第一凸出物316之間伸展的線的方向上(即在垂直于圖31圖表面的方向上)被肯定地傾斜為平行于基片表面。形成在透過區(qū)域T中的液晶域和形成在反射區(qū)域R中的液晶域被定向為使得通過位于夾在其間作為邊界的級差306上面的如此傾斜的液晶分子31而相互三維匹配。
如上述，在其中一個圖象單元區(qū)域包括液晶層具有不同厚度的多個部分的多隙體系液晶顯示器中，穩(wěn)定的徑向傾斜取向能夠通過用電極覆蓋在該多個部分之間出現的級差(邊界)獲得。考慮源于級差的取向不連續(xù)性的有效抑制，希望凸出物由級差包圍(當從基片法方向看時)。
盡管這里示例說明了包括透過區(qū)域T和反射區(qū)域R的組合類型液晶顯示器，不用說本發(fā)明在由電極覆蓋級差的多隙體系的透過類型液晶顯示器和反射類型液晶顯示器中也能夠實現穩(wěn)定的徑向傾斜取向。用于覆蓋級差的電極不局限于反射電極。級差可以用透明電極覆蓋，或者透明電極和反射電極可以被堆積在級差上。
而且，由于在本實施例中垂直對準膜不經過磨擦處理，在顯示的圖象中不引起磨擦拖尾，并且能夠產生具有高對比度的良好顯示。相反，在取向是通過將垂直對準膜進行摩擦處理來控制的情況下，在位于基片表面附近的液晶分子中引起近似90度(例如88到89度)的預先傾斜角，并且因此暗電平因預先傾斜角的微小變化而可以改變。所以，對比度被局部地改變使得可以引起摩擦拖尾。這是因為暗電平的變化要比白色電平的變化更大地影響對比度。
另一個組合類型液晶顯示器300E和300F被示意地表示在圖32A，32B，33A和33B中。當形成在反射區(qū)域R中的凸出物如在圖32A，32B，33A和33B表示的組合類型液晶顯示器300E和300F被省去時，可用于顯示的一部分反射區(qū)域R的面積能夠被增加，使得改善反射區(qū)域R的反射率。
圖32A和33B的組合類型液晶顯示器300E包括形成在透過區(qū)域T對基片上的第二凸出物326，而圖33A和33B的組合類型液晶顯示器300F包括形成在透過區(qū)域T的TFT基片上的第一凸出物316。
在圖33A和33B的組合類型液晶顯示器300F中，凸出物(即第一凸出物316)被提供在具有級差的基片下級部分(即對應于具有級差306之TFT基片的透過區(qū)域T的部分)。因此，該凸出物能夠在對應于用于形成開口313a之絕緣層313的透明樹脂層(優(yōu)選具有光敏性)的構圖步驟中形成，并且因此能夠有利地簡單化生產工藝。
而且，用于形成液晶分子徑向傾斜取向的凸出物可以作用為用于在基片之間保持間隙的隔離體(即液晶層的厚度)。例如，作為在圖34A，34B，35A，35B，36A和36B中表示的組合類型液晶顯示器300G，300H和300I中，也被用作為定義液晶層300厚度之隔離體的第二凸出物326’可以被形成為布置在反射區(qū)域R中的凸出物。如圖34A到36B的表示，第二凸出物326’被提供在TFT基片和對基片之間(具體地在反射電極312r和對電極322之間)，以便在其間保持間隙，并且作用為定義液晶層330厚度的隔離體。
當采用這種結構時，不需要分離地提供用于定義液晶層330厚度的隔離體，因此，生產工藝能夠有利地簡單化以降低生產成本。而且，在隔離體被附加地提供給凸出物的情況下，提供了隔離體的部分基本上對顯示沒有貢獻。但是，當第二凸出物326’也作用為組合類型液晶顯示器300G，300H和300I中一樣的隔離體時，可用于顯示的部分的面積能夠增加，使得提高孔徑率。
當布置在透過區(qū)域T中的第二凸出物326是由與布置在反射區(qū)域R中的第二凸出物326’的相同材料和相同步驟中形成的并且也用作為圖34A和34B中表示的隔離體時，生產成本能夠被進一步降低。而且，當布置在透過區(qū)域T中的第二凸出物326被形成為低于布置在反射區(qū)域R中的第二凸出物326’并且也用作為圖35A和35B中表示的隔離體時，凸出物傾斜側面的面積能夠被減少以便降低可能引起光泄露的液晶分子的存在幾率。因此，對比度能被提高。當形成在TFT基片上的第一凸出物316被布置在如圖36A和36B中表示的透過區(qū)域T中時，第一凸出物316能夠在形成上述絕緣膜313中的開口313a的步驟中形成，并且因此能夠進一步降低生產成本。
盡管在圖27A到36B顯示器的每個圖象單元區(qū)域中透過區(qū)域T的面積大于反射區(qū)域R的面積，不用說作為在圖37A，37B，38A和38B表示的組合類型液晶顯示器300J和300K中，反射區(qū)域R的面積能夠大于透過區(qū)域T的面積。兩個反射區(qū)域R可以被布置成使得夾著透過區(qū)域T，如圖37A和37B表示的，或者透過區(qū)域T可以被布置在圖象單元區(qū)域的后端，如圖38A和38B表示的。能夠根據不透光的單元例如線(掃描線，信號線，存儲電容線等)和TFT的設計來確定反射區(qū)域R的排列。由于形成了不透光單元的部分不能夠被用作為透過區(qū)域T，反射區(qū)域R被形成在形成了不透光單元的部分中，使得基本上可用于顯示的圖象單元區(qū)域部分的面積能夠增加。
每個都包括有被布置成夾著透過區(qū)域T之兩個反射區(qū)域的組合類型液晶顯示器300L和300M被示意地表示在圖39A，39B，40A和40B中。
圖39A和39B的組合類型液晶顯示器300L包括分別形成在透過區(qū)域T和兩個反射區(qū)域R中的對基片上的第二凸出物326和326’，并且布置在反射區(qū)域R之一個中的第二凸出物326’還作用為隔離體。
圖40A和40B的組合類型液晶顯示器300M包括形成在透過區(qū)域T之TFT基片上的第一凸出物316和形成在僅僅一個反射區(qū)域R中之對基片上的第二凸出物326。布置在一個反射區(qū)域R中的第二凸出物326’還單獨作用為隔離體。當布置在另一個反射區(qū)域R中的凸出物被省去且形成在TFT基片上的第一凸出物316以這種方式被布置在透過區(qū)域T中時，孔徑率能夠提高以及生產成本能夠降低。
盡管在基片上形成的凸出物在上述器件中是截錐形狀，但凸出物的形狀不局限于此?？梢允褂镁哂腥缭趫D41A，41B和41C中表示的沿基片表面做的基本上十字形狀剖面的凸出物16’代替之。
圖41A，41B和41C的凸出物16’具有傾斜側面16s和頂面16t，并且傾斜側面16s對圖象單元電極12的表面(平行于基片11的表面)被傾斜θ角。不用說，凸出物16’可以不具有頂面16t。
在具有基本上十字形狀剖面的凸出物16’中，引起液晶層30液晶分子31之取向調節(jié)力的傾斜側面16s的面積大于具有基本上圓形剖面的凸出物和基本上占有相同的面積。因此，凸出物16’能夠展示出對液晶分子31的較大的取向調節(jié)力。因此，當使用具有基本上十字形狀剖面的圖41A，41B和41C的凸出物16’時，徑向傾斜取向能夠更加穩(wěn)定并且在電壓施加之下的響應速度能夠提高。
圖42表示在包括具有基本上圓形剖面之凸出物的液晶顯示器和包括具有基本上十字形狀剖面之凸出物的液晶顯示器的響應速度。在圖42的曲線中，橫軸表示單元厚度(μm)，縱軸表示響應速度(ms)。圖42中，○表示當剖面為基本上圓形形狀時獲得的響應速度，+表示當剖面為基本上十字形狀時獲得的響應速度。如圖42所表示的，當剖面為基本上十字形狀時響應速度要高于當剖面為基本上圓形形狀時的響應速度。
不用說，當凸出物的大小增加時，傾斜側面的面積增加，并且因此取向調節(jié)力能夠通過增加凸出物的大小而增加。但是，當凸出物的大小增加時，在圖象單元區(qū)域中由凸出物占有的面積也增加。因此，用于顯示的圖象單元區(qū)域部分的面積減少，導致降低孔徑率。相反，當凸出物具有基本上十字形狀剖面時，與凸出物具有基本上圓形剖面的情況相比，傾斜側面的面積能夠在不增加由凸出物占有面積的情況下被增加。因此，對液晶分子31的取向調節(jié)力能夠在不降低孔徑率的情況下被增加。
而且，在使用具有基本上十字形狀剖面的凸出物16’時，在沿著所有方位方向取向的現有幾率液晶分子中能夠引起指向性。因此，當具有基本上十字形狀剖面的凸出物16’被用在安裝有極化板的液晶顯示器中時，透過率能夠通過優(yōu)化在極化板極化軸方向和交叉的交叉線方向之間的位置關系來提高。因此，透過率能夠提高，使得能夠實現較亮的顯示和能夠提高對比度。這將詳細說明。
圖43表示在凸出物具有基本上圓形剖面時和在凸出物具有基本上十字形狀剖面時獲得的對施加電壓(V)的透過率強度指向幾率。圖43中，虛線表示在凸出物具有基本上圓形剖面時獲得的透過率強度指向幾率，而實線表示在凸出物具有基本上十字形狀剖面時獲得的透過率強度指向幾率。透過率強度指向幾率被表達為I+/(I++Ix)，其中I+是當交叉Nicols狀態(tài)的一對極化板是為給定排列時獲得的透過率強度，Ix是當極化軸從該排列被旋轉45度時獲得的透過率強度。在凸出物具有基本上十字形狀剖面的情況下，在極化板極化軸方向與交叉的交叉線方向一致時獲得的透過率強度被定義為透過率強度I+。在液晶分子沿著所有方位方向以相等幾率取向的情況下，透過率強度幾率為0.5，并且在獲得了完全分開取向的情況下，透過率強度幾率為0或者1。
當凸出物具有基本上圓形剖面時，透過率強度幾率近似為0.5，與施加的電壓無關，如圖43表示。這是因為，當凸出物具有基本上圓形剖面時，在施加電壓或者沒有施加電壓兩者之下，液晶分子沿著所有的方位方向以相等幾率取向。
相反，在凸出物具有基本上十字形狀剖面的情況下，透過率強度幾率當沒有施加電壓時為小于0.5而當施加了足夠高電壓時為大于0.5。這意味著當以交叉Nicols狀態(tài)布置的極化板的極化軸與交叉的交叉線方向一致時，能夠實現較暗的黑色顯示和較亮的白色顯示，并且能夠提高對比度。這是因為下面的原因參考圖44A，44B和44C將說明能夠實現較暗色顯示的原因。圖44A，44B和44C示意地表示了在沒有施加電壓之下液晶分子31的取向狀態(tài)。具體地，圖44A是當提供了具有基本上十字形狀剖面的凸出物16’時獲得的取向狀態(tài)的頂視圖，圖44B是當提供了具有基本上圓形剖面的凸出物16’時獲得的取向狀態(tài)的頂視圖，圖44C是沿圖44A和44B的線44C-44C’做的剖面圖。
如圖44C表示，當沒有施加電壓時，有因為傾斜側面16s的固著效應導致的被傾斜取向的液晶分子31，并且因此，因這些傾斜液晶分子31的雙折射效應導致可以引起光泄露。
在凸出物具有基本上十字形狀剖面的情況下，在沒有電壓施加之下傾斜的液晶分子31取向的方位方向是平行于或者垂直于交叉的交叉線方向(即以直角相互交叉的第一方向FD和第二方向SD)，如圖44A表示。因此，當極化板極化軸的方向與交叉的交叉線方向一致時，在沒有電壓施加之下傾斜的液晶分子31取向的方位方向是平行于或者垂直于極化板極化軸。所以，在沒有電壓施加之下傾斜的液晶分子31不引起入射光的相位差，導致抑制光泄露。
相反，在凸出物具有基本上圓形剖面的情況下，因傾斜側面16s的效應導致傾斜的液晶分子31以相等幾率沿著所有方位方向取向，如圖44B表示。因此，不管極化板極化軸如何設置，都有沿著對極化軸傾斜之方向取向的液晶分子。因此，可以引起光泄露。
如上述，當凸出物具有基本上十字形狀剖面時，通過優(yōu)化極化板極化軸方向，能夠在沒有電壓施加之下抑制光泄露的發(fā)生，使得能夠實現較暗色顯示。
下面將參考圖45A和45B說明能夠實現較亮色顯示的原因。圖45A和45B示意地表示在施加電壓之下液晶分子31的取向狀態(tài)。具體地，圖45A是當提供了具有基本上圓形剖面的凸出物16時獲得的取向狀態(tài)的頂視圖，圖45B是當提供了具有基本上十字形狀剖面的凸出物16’時獲得的取向狀態(tài)的頂視圖。
在提供了具有基本上圓形剖面的凸出物16的情況下，因在沒有施加電壓之下傾斜側面16s的取向調節(jié)力(固著效應)，在傾斜側面16s附近出現的液晶分子31沿著所有的方位方向以相等幾率取向，如圖44B所表示的。因此，當電壓被施加到液晶分子31時，除了那些在傾斜側面16s附近出現的液晶分子31之外的液晶分子31沿著與因傾斜側面16s取向調節(jié)力導致傾斜的液晶分子31之取向方向相匹配的方向被傾斜。結果，如圖45A表示，液晶層30的液晶分子31以相等幾率沿著所有的方位方向被取向。
另一方面，在提供了具有基本上十字形狀剖面的凸出物16’的情況下，在沒有電壓施加之下傾斜的液晶分子31取向的方位方向是平行于或者垂直于交叉的交叉線方向(即以直角相互交叉的第一方向FD和第二方向SD)，如圖44A表示。因此，當電壓被施加到液晶層30時，除了那些在傾斜側面16s附近出現的液晶分子31之外的液晶分子31沿著與因傾斜側面16s取向調節(jié)力導致傾斜的液晶分子31之取向方向相匹配的方向被傾斜。結果，沿著對交叉的交叉線方向以近似45度角的方向傾斜的液晶分子31的現有幾率是比較高的，如圖45B表示。因此，當一對極化板以這種方式布置使得極化板極化軸的方向與交叉的交叉線方向一致時，即這種方式使得一個極化板的極化軸平行于第一方向FD和另一個極化板的極化軸平行于第二方向SD時，光透過率能夠被提高，這是因為沿著對極化板極化軸以近似45度角的方向傾斜的液晶分子31的現有幾率是比較高的。
如上述，當凸出物具有基本上十字形狀剖面時，通過優(yōu)化極化板極化軸方向，能夠改善在有電壓施加之下的光透過率，使得能夠實現較亮的白色顯示。
盡管在圖41A和41B中表示了具有由線性側面構成的基本上十字形狀剖面的凸出物16’，但凸出物16’的形狀不局限于此。具有包括曲線側面的基本上十字形狀剖面的凸出物能夠獲得相同的效果。該剖面可以是包括如圖46A表示的四個四分之一弧形側面的基本十字形狀或者可以是單單由如圖46B表示的四個四分之一弧形側面構成的基本十字形狀。為了在不降低孔徑率的情況下增加取向調節(jié)力，基本上十字形狀剖面被優(yōu)選地由如圖41A和41B表示的線性側面形成。
具有基本上十字形狀剖面的凸出物的排列例子將通過將組合類型液晶顯示器作為例子來說明。在下述說明中，具有基本上十字形狀剖面的凸出物被形成在對基片上，但其可以被形成在TFT基片上或者可以與具有基本上圓形剖面的凸出物一起使用，如后面說明。
例如，形成在對基片上的凸出物226’可以被布置在透過區(qū)域(即透明電極212t)中，如在圖47A和47B分別表示的組合類型液晶顯示器290a和290b中。另外，形成在對基片上的凸出物226’可以被布置成在透過區(qū)域(即透明電極212t)和反射區(qū)域(即反射電極212r)之上延伸，如在圖48A和48B分別表示的組合類型液晶顯示器290c和290d中?？紤]孔徑率，圖47A或者47B的排列是優(yōu)選的，在考慮用于提高響應速度的取向調節(jié)力的增加中，48A或者48B的排列是優(yōu)選的。
而且，凸出物226’可以被布置具有交叉的交叉線，其垂直或者平行于用于定義圖象單元區(qū)域的側面，如圖47A和48A表示的。另外，凸出物226’可以被布置具有對用于定義圖象單元區(qū)域之側面而傾斜(例如以近似45度角)的交叉的交叉線，如圖47B和48B表示。在任何排列中，透過率和對比度能夠通過使極化板極化軸方向與交叉的交叉線方向一致被提高。相反地說，即使當在極化板的設計中有限制時，透過率能夠通過優(yōu)化凸出物226’的排列(即交叉的交叉線方向)被提高。
現在，將參考圖49，50和51說明每個都包括具有形成在對基片上的基本上十字形狀剖面之凸出物326’的組合類型液晶顯示器330和340的特定結構。圖49是用于示意地表示組合類型液晶顯示器330的頂視圖，圖50是沿圖49的線50A-50A’做的剖面圖，而圖51是用于示意地表示組合類型液晶顯示器340的頂視圖。在下述說明中，同類的參考標記被用于指具有與圖23，24和25表示的組合類型液晶顯示器300和310之相同功能的單元，目的是節(jié)省說明。
圖49，50和51表示的組合類型液晶顯示器330或340在一個圖象單元區(qū)域中具有兩個透過區(qū)域T，并且具有基本上十字形狀剖面的凸出物326’被形成在對電極322上，以便被定位在每個透過區(qū)域T的中心。
在圖49和50表示的組合類型液晶顯示器330中，凸出物326’被布置具有交叉的交叉線方向，其延伸垂直或者平行于用于定義圖象單元區(qū)域的側面。相反，在圖51表示的組合類型液晶顯示器340中，凸出物326’被布置具有對用于定義圖象單元區(qū)域之側面而傾斜(例如以近似45度角)的交叉的交叉線方向。
盡管在圖49，50和51表示的組合類型液晶顯示器330和340中凸出物326’被布置在透過區(qū)域T，但凸出物326’也可以被布置在反射區(qū)域R。另外，凸出物326’可以被布置延伸過透過區(qū)域T和反射區(qū)域R兩者上，如在圖52，53A和53B表示的組合類型液晶顯示器350中。
而且，凸出物326’可以被獨立地布置在每個圖象單元區(qū)域，如在圖52，53A和53B表示的組合類型液晶顯示器350中，或者凸出物326’可以與另一個相臨凸出物326’(包括形成在另一個圖象單元區(qū)域中的另一個凸出物326’)被整體地提供，如在圖54表示的組合類型液晶顯示器360中。
盡管僅僅具有基本上十字形狀剖面的凸出物被提供在上述器件中，當然其不限制本發(fā)明。具有基本上十字形狀剖面的凸出物可以與具有另一個形狀之剖面的凸出物被組合使用。而且，盡管在上述器件中具有基本上十字形狀剖面的凸出物被提供在一個基片(對基片)上但沒有凸出物被形成在另一個基片(TFT基片)上，當然其不限制本發(fā)明。被形成在一個基片上具有基本上十字形狀剖面的凸出物可以與被形成在另一個基片上的另一個凸出物組合使用。
包括具有基本上圓形剖面的第一凸出物16和具有基本上十字形狀剖面的第二凸出物26’的液晶顯示器190被示意地表示在圖55A和55B中，圖55A是液晶顯示器190的示意頂視圖，圖55B是沿圖55A的線55B-55B’做的剖面圖。
液晶顯示器190包括形成在面對液晶層30之TFT基片10表面上的多個第一凸出物16和形成在面對液晶層30之對基片20表面上的多個第二凸出物26’。第一凸出物16具有基本上圓形剖面，第二凸出物26’具有基本上十字形狀剖面。
如圖55A中表示，排列九個凸出物16使得形成四個正方形格，并且第二凸出物26’被分別位于四個正方形格的中心。而且，四個第二凸出物26’一起形成一個正方形格。而且，在具有基本上圓形剖面的第一凸出物16和具有基本上十字形狀剖面的第二凸出物26’被組合使用的情況下，在施加電壓之下形成在液晶層30中的液晶域的徑向傾斜取向通過如此配置第一凸出物16和第二凸出物26’能夠被進一步穩(wěn)定。
包括具有基本上圓形剖面的第一凸出物316和具有基本上十字形狀剖面的第二凸出物326’的組合類型液晶顯示器370被示意地表示在圖56中。
圖56的組合類型液晶顯示器370具有兩個透過區(qū)域T，并且具有基本上十字形狀剖面的第二凸出物326’被形成在對電極322上以便被定位在每個透過區(qū)域T的中心。形成在TFT基片上的第一凸出物316被提供在對應于信號線343和掃描線344之部分中的圖象單元區(qū)域之外。如圖56表示，六個第一凸出物316被配置使得形成兩個正方形格，并且第二凸出物326’分別被定位在這兩個正方形格的中心。因此，徑向傾斜取向能夠被進一步穩(wěn)定。
(極化板和相位板的配置)在包括液晶層的所謂垂直對準類型液晶顯示器中，能夠以各種各樣的顯示模式產生顯示；在該液晶層中，具有負性介質各向異性的液晶分子在沒有施加電壓之下被垂直地取向。例如，不僅用于通過用電場控制液晶層的雙折射來產生顯示的雙折射模式而且光學旋轉模式和光學旋轉模式與雙折射模式的組合都能夠被采用作為顯示模式。當在實施例1和2中說明的每一個液晶顯示器中一對極化板被提供在該對基片(例如TFT基片和對基片)的外表面(不面對液晶層30的表面)上時，能夠獲得雙折射模式的液晶顯示器。而且，如果需要可以提供相位補償器件(一般為相位板)。而且，能夠明亮顯示的液晶顯示器能夠通過使用基本上圓形極化光來獲得。
根據本發(fā)明，液晶域徑向傾斜取向的穩(wěn)定性能夠被提高，使得進一步提高具有寬視角特性之傳統(tǒng)液晶顯示器的顯示質量。而且，本發(fā)明提供了高可靠性的液晶顯示器，其中徑向傾斜取向能夠容易地恢復，即使當其被外力破壞是也是如此。
盡管本發(fā)明已經在優(yōu)選實施例中被說明，但是對本領域技術人員來說，很明顯，所公開的發(fā)明可以以各種方式被修改并且可以假定許多的實施例，而這些實施例并未在上面提出和說明。因此，希望通過所附權利要求來覆蓋落在本發(fā)明真實精神和范圍之內的本發(fā)明的所有改進。
權利要求
1.一種液晶顯示器，包括第一基片；第二基片；布置在第一基片和第二基片之間的液晶層；以及多個圖象單元區(qū)，每個圖象單元區(qū)由在面對液晶層的第一基片表面上提供的第一電極和在面對液晶層的第二基片表面上提供的第二電極定義的，其中第一基片在其面對液晶層的表面上具有至少一個帶有對應于該多個圖象單元區(qū)每一個的傾斜側面的第一凸出，以及在該多個圖象單元區(qū)每一個中包括的一部分液晶層是處于在沒有電壓施加之下的基本上垂直取向狀態(tài)，和包括至少一部分第一液晶域，其被置于在電壓施加之下關于至少一個第一凸出之徑向傾斜取向狀態(tài)，用于通過根據施加電壓改變液晶層取向狀態(tài)來產生顯示。
2.權利要求1的液晶顯示器，其中至少一個第一凸出物可以被形成在多個圖象單元區(qū)的每一個中。
3.權利要求2的液晶顯示器，其中至少一個第一凸出物在數量上是多個，和多個圖象單元區(qū)的每一個中包括的液晶層部分包括多個第一液晶域，其都被置于在電壓施加之下之徑向傾斜取向狀態(tài)。
4.權利要求2的液晶顯示器，其中第一電極包括至少一個第一開口，并且至少一個第一凸出可以被形成在該至少一個第一開口之內。
5.權利要求2的液晶顯示器，其中在其面對液晶層的表面上，第二基片具有至少一個第二凸出，其帶有對應于多個圖象單元區(qū)之每一個的傾斜側面，在多個圖象單元區(qū)之每一個中包括的液晶層部分在電壓施加之下包括至少一部分第二液晶域，其處于關于至少一個第二凸出的徑向傾斜取向狀態(tài)，以及第一液晶域中的液晶分子的傾斜方向能夠與第二液晶域中的液晶分子的傾斜方向是連續(xù)的。
6.權利要求2的液晶顯示器，其中第二電極具有至少一個第二開口，在多個圖象單元區(qū)之每一個中包括的液晶層部分在電壓施加之下包括第二液晶域，其處于關于至少一個第二開口的徑向傾斜取向狀態(tài)，和第一液晶域中的液晶分子的傾斜方向與第二液晶域中的液晶分子的傾斜方向是連續(xù)的。
7.權利要求5的液晶顯示器，其中第二電極具有至少一個第二開口，并且至少一個第二凸出被形成在至少一個第二開口內。
8.權利要求5的液晶顯示器，其中至少一個第二凸出包括在多個圖象單元區(qū)之每一個之外形成的多個第二凸出。
9.權利要求1的液晶顯示器，其中該至少一個第一凸出的沿第一基片表面所做的剖面為具有旋轉對稱的形狀。
10.權利要求9的液晶顯示器，其中該至少一個第一凸出的沿第一基片表面所做的剖面為基本上圓形形狀。
11.權利要求9的液晶顯示器，其中該至少一個第一凸出的沿第一基片表面所做的剖面為基本上十字形狀，其由沿第一方向和第二方向伸展的以基本上直角相互交叉的交叉線構成。
12.權利要求11的液晶顯示器，還包括一對分別被提供在第一基片和第二基片外表面上的極化板，其中該對極化板以這種方式布置，使得該對極化板之一的極化軸平行于第一方向，該對極化板之另一個的極化軸平行于第二方向。
13.權利要求4的液晶顯示器，其中從第一基片法線方向看去的至少一個第一開口的形狀具有旋轉對稱性。
14.權利要求5的液晶顯示器，其中該至少一個第二凸出的沿第二基片表面所做的剖面為具有旋轉對稱的形狀。
15.權利要求6的液晶顯示器，其中從第二基片法線方向看去的至少一個第二開口的形狀具有旋轉對稱性。
16.權利要求1的液晶顯示器，其中至少一個第一凸出為在數量上是多個，并且至少一些該多個第一凸出被配置為具有旋轉對稱性。
17.權利要求4的液晶顯示器，其中至少一個第一開口為在數量上是多個，并且至少一些該多個第一開口被配置為具有旋轉對稱性。
18.權利要求5的液晶顯示器，其中至少一個第二凸出為在數量上是多個，并且至少一些該多個第二凸出被配置為具有旋轉對稱性。
19.權利要求6的液晶顯示器，其中至少一個第二開口為在數量上是多個，并且至少一些該多個第二開口被配置為具有旋轉對稱性。
20.權利要求1的液晶顯示器，其中至少一個第一凸出的傾斜側面對著第一基片的表面被傾斜為5度到85度的角度。
21.權利要求5的液晶顯示器，其中至少一個第二凸出的傾斜側面對著第二基片的表面被傾斜為5度到85度的角度。
22.權利要求1的液晶顯示器，其中第一電極包括透明電極和反射電極，該多個圖象單元區(qū)域的每一個包括用于以傳輸模式產生顯示的透射區(qū)域和以反射模式產生顯示的反射區(qū)域，并且液晶層在透射區(qū)域具有比在反射區(qū)域更大的厚度。
23.權利要求1的液晶顯示器，其中第一基片還包括對應于該多個圖象單元區(qū)域的每一個所提供的有源單元，第一電極對應于分別被提供在由有源單元轉換的多個圖象單元區(qū)域中的圖象單元電極，并且第二電極對應于對著圖象單元電極的至少一個對電極。
24.權利要求1的液晶顯示器，其中第二基片還包括對應于該多個圖象單元區(qū)域的每一個所提供的有源單元，第二電極對應于分別被提供在由有源單元轉換的多個圖象單元區(qū)域中的圖象單元電極，并且第一電極對應于對著圖象單元電極的至少一個對電極。
全文摘要
本發(fā)明液晶顯示器包括在第一基片和第二基片之間的垂直對準類型液晶層。圖象單元區(qū)域由被提供在面對液晶層之第一基片表面上的第一電極和被提供在面對液晶層之第二基片表面上的第二電極所定義。在多個圖象單元區(qū)域的每一個中，第一基片在其面對液晶層的表面上具有有傾斜側面的至少一個第一凸出物。包括在多個圖象單元區(qū)域每一個中的液晶層部分在沒有施加電壓之下處于基本上垂直取向狀態(tài)，并且包括在施加電壓之下處于關于第一凸出物為徑向傾斜取向狀態(tài)的至少一部分第一液晶域。顯示是通過根據施加電壓改變液晶層的取向狀態(tài)產生的。
文檔編號G02F1/1343GK1769983SQ20051011884
公開日2006年5月10日 申請日期2002年4月11日 優(yōu)先權日2001年4月11日
發(fā)明者荻島清志, 久保真澄 申請人:夏普公司