專利名稱：液晶顯示裝置和具有該液晶顯示裝置的電子設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別涉及一種具有廣視角特性、進行高品質(zhì)顯示的液晶顯示裝置。另外，本發(fā)明還涉及一種具有這樣的液晶顯示裝置的電子設備。
背景技術(shù)：
近年來，作為個人計算機的顯示器、便攜式信息終端設備的顯示部等所使用的顯示裝置，已利用薄型輕量的液晶顯示裝置。但是，已有的扭曲向列型(TN型)、超扭曲向列型(STN型)液晶顯示裝置有視角狹窄的缺點，為了解決該問題，進行了各種各樣的技術(shù)開發(fā)。
作為用于提高視角特性的技術(shù)之一，提出了CPA(ContinuousPinwheel Alignment連續(xù)焰火狀排列)方式(例如，參照專利文獻1)。在該CPA方式中，在隔著垂直取向型的液晶層相對的一對電極的一個上設置開口部或切口部，使用在這些開口部或切口部的邊緣部所生成的傾斜電場，使液晶分子呈放射狀傾斜取向，由此實現(xiàn)廣視角且高品質(zhì)的顯示。
專利文獻1特開2003-43525號公報在上述的CPA方式中，雖然實現(xiàn)了穩(wěn)定的取向狀態(tài)，但若向液晶面板施加大的應力，則有時液晶層的放射狀傾斜取向會雜亂，如果從雜亂的取向狀態(tài)恢復到通常的取向狀態(tài)需要長時間，就會有觀察者識別到顯示品質(zhì)降低的問題。本申請發(fā)明人對上述問題進行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)從雜亂的取向狀態(tài)恢復到通常的取向狀態(tài)所需要的時間的長度，與CPA方式的電極結(jié)構(gòu)具有強相關(guān)關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，本發(fā)明的目的在于，提供一種可抑制由于向液晶面板施加應力而導致的顯示品質(zhì)降低的CPA方式的液晶顯示裝置和具有該液晶顯示裝置的電子設備。
本發(fā)明的第一方面的液晶顯示裝置，具有第一基板、第二基板、以及設置在上述第一基板和上述第二基板之間的垂直取向型的液晶層，具有像素區(qū)域，該像素區(qū)域由設置在上述第一基板的上述液晶層側(cè)的第一電極、和設置在上述第二基板上并隔著上述液晶層與上述第一電極相對的第二電極來規(guī)定，上述像素區(qū)域包含透過區(qū)域，該透過區(qū)域使用從上述第一基板側(cè)入射的光來進行透過模式的顯示，在上述像素區(qū)域中，上述第一電極具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部，上述實體部分別是由上述非實體部實質(zhì)包圍的多個單位實體部，至少包含沿著第一方向排列的多個單位實體部，在上述液晶層中，在向上述第一電極和上述第二電極之間施加電壓時，利用在上述非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在上述多個單位實體部的各個上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇(domain)，上述多個單位實體部至少包含一個位于上述透過區(qū)域內(nèi)的單位實體部，位于上述透過區(qū)域內(nèi)的上述單位實體部的沿著上述第一方向的長度為70μm以下，由此可實現(xiàn)上述目的。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述多個單位實體部的沿著上述第一方向的間隔為8.0μm以上。
本發(fā)明的第二方面的液晶顯示裝置，具有第一基板、第二基板、以及設置在上述第一基板和上述第二基板之間的垂直取向型的液晶層，具有像素區(qū)域，該像素區(qū)域由設置在上述第一基板的上述液晶層側(cè)的第一電極、和設置在上述第二基板上并隔著上述液晶層與上述第一電極相對的第二電極所規(guī)定，上述像素區(qū)域包含透過區(qū)域，該透過區(qū)域使用從上述第一基板側(cè)入射的光來進行透過模式的顯示，在上述像素區(qū)域中，上述第一電極具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部，上述實體部包含分別由上述非實體部實質(zhì)包圍的多個單位實體部，
在上述液晶層中，在向上述第一電極和上述第二電極之間施加電壓時，利用在上述非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在上述多個單位實體部的各個上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇，上述多個單位實體部至少沿著第一方向排列，上述多個單位實體部的沿著上述第一方向的間隔為8.0μm以上，由此可實現(xiàn)上述目的。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述多個單位實體部的沿著上述第一方向的間隔為8.5μm以上。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述第二基板具有設置在與形成在上述透過區(qū)域內(nèi)的上述液晶疇的中央附近對應的區(qū)域的凸部，上述凸部的高度H相對于上述液晶層厚度D的比H/D為0.42以上。
本發(fā)明的第三方面的液晶顯示裝置，具有第一基板、第二基板、以及設置在上述第一基板和上述第二基板之間的垂直取向型的液晶層，具有像素區(qū)域，該像素區(qū)域由設置在上述第一基板的上述液晶層側(cè)的第一電極、和設置在上述第二基板上并隔著上述液晶層與上述第一電極相對的第二電極來規(guī)定，上述像素區(qū)域包含透過區(qū)域，該透過區(qū)域使用從上述第一基板側(cè)入射的光來進行透過模式的顯示，在上述像素區(qū)域中，上述第一電極具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部，上述實體部是分別由上述非實體部實質(zhì)包圍的多個單位實體部，至少包含沿著第一方向排列的多個單位實體部，在上述液晶層中，在向上述第一電極和上述第二電極之間施加電壓時，利用在上述非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在上述多個單位實體部的各個上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇，上述第二基板具有設置在與形成在上述透過區(qū)域內(nèi)的上述液晶疇的中央附近對應的區(qū)域的凸部，上述凸部的高度H相對于上述液晶層厚度D的比H/D為0.42以上，由此可實現(xiàn)上述目的。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述凸部的高度H相對于上述液晶層厚度D的比H/D為0.47以上。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述凸部的高度H相對于上述液晶層厚度D的比H/D為0.53以上。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述第一電極的上述實體部具有將上述多個單位實體部的相鄰兩個單位實體部彼此連接的至少一個連接部。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述至少一個連接部包含將上述多個單位實體部中沿著上述第一方向相鄰的單位實體部彼此連接的連接部。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述像素區(qū)域還包含反射區(qū)域，該反射區(qū)域使用從上述第二基板側(cè)入射的光來進行反射模式的顯示。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述液晶疇的取向和與上述非實體部對應的上述液晶層區(qū)域的取向互相連續(xù)。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述多個單位實體部的各個的形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱性。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述多個單位實體部的各個為大致矩形。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述多個單位實體部的各個是角部為大致圓弧狀的大致矩形。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述多個單位實體部也沿著與上述第一方向交叉的第二方向排列。
在某個優(yōu)選實施方式中，上述非實體部具有由上述實體部實質(zhì)包圍的至少一個開口部，在上述液晶層中，在向上述第一電極和上述第二電極之間施加電壓時，在與上述開口部對應的上述液晶層區(qū)域也形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇。
本發(fā)明的電子設備包括具有上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置，由此可實現(xiàn)上述目的。
在某個優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的電子設備是便攜式電子設備。
在某個優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的電子設備，在上述第二基板的觀察者側(cè)沒有保護板。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，隔著垂直取向型的液晶層相對的一對電極中的一個(第一電極)具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部。第一電極的實體部是分別由非實體部實質(zhì)包圍的多個單位實體部，至少具有沿著某個方向(第一方向)排列的多個單位實體部，在液晶層中，在施加電壓時，利用在非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在單位實體部上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，單位實體部的長度被設定在規(guī)定范圍內(nèi)，由此，提供一種可抑制由于向液晶面板施加應力而導致的顯示品質(zhì)降低的CPA方式的液晶顯示裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，單位實體部的間隔被設定在規(guī)定范圍內(nèi)，由此，提供一種可抑制由于向液晶面板施加應力而導致的顯示品質(zhì)降低的CPA方式的液晶顯示裝置。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，與設置有第一電極的第一基板相對的第二基板所具有的凸部的高度被設定在規(guī)定范圍內(nèi)，由此，提供一種可抑制由于向液晶面板施加應力而導致的顯示品質(zhì)降低的CPA方式的液晶顯示裝置。


圖1是示意性地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置100的結(jié)構(gòu)的圖，(a)是俯視圖，(b)是沿著(a)中的1B-1B’線的截面圖。
圖2(a)和(b)是表示向液晶顯示裝置100的液晶層30施加電壓后的狀態(tài)的圖，(a)示意性地表示取向開始變化的狀態(tài)(ON初期狀態(tài))，(b)示意性地表示穩(wěn)定狀態(tài)。
圖3(a)～(d)是示意性地表示電力線和液晶分子取向的關(guān)系的圖。
圖4(a)～(c)是示意性地表示液晶顯示裝置100中從基板法線方向看到的液晶分子的取向狀態(tài)的圖。
圖5(a)～(c)是示意性地表示液晶分子的放射狀傾斜取向的例子的圖。
圖6(a)和(b)是示意性地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置所使用的其它像素電極的俯視圖。
圖7(a)和(b)是示意性地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置所使用的另外其它像素電極的俯視圖。
圖8是將液晶顯示裝置100所具有的對置基板100b的凸部23附近放大并示意性地表示的截面圖。
圖9(a)～(c)是示意性地表示液晶顯示裝置100的液晶層30的取向改變的情況的圖，(a)表示沒有施加電壓的狀態(tài)，(b)表示取向開始變化的狀態(tài)(ON初期狀態(tài))，(c)表示穩(wěn)定狀態(tài)。
圖10(a)是表示向液晶面板施加應力前的液晶疇的情況的顯微鏡照片，(b)是表示向液晶面板施加應力后的液晶疇的情況的顯微鏡照片。
圖11是表示改變單位實體部14a1的長度L來測定痕跡消失電壓的結(jié)果的曲線圖。
圖12是示意性地表示按壓試驗的情況的圖。
圖13是表示改變單位實體部14a1的間隔S來測定痕跡消失電壓的結(jié)果的曲線圖。
圖14是表示改變凸部23的高度H來測定痕跡消失電壓的結(jié)果的曲線圖。
圖15(a)和(b)是示意性地表示本發(fā)明的另一液晶顯示裝置200的結(jié)構(gòu)的圖，(a)是俯視圖，(b)是沿著(a)中的15B-15B’線的截面圖。
圖16是示意性地表示在TFT基板300a側(cè)設置有臺階差的多隙(multigap)結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置300的截面圖。
圖17(a)和(b)是示意性地表示液晶顯示裝置300的臺階差的側(cè)面上的電力線和液晶分子的取向的關(guān)系的圖。
圖18是示意性地表示液晶顯示裝置200的臺階差的側(cè)面上的電力線和液晶分子的取向的關(guān)系的圖。
圖19是示意性地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置所使用的其它像素電極的俯視圖。
圖20(a)～(c)是示意性地表示在使用圖19所示的像素電極的情況下從基板法線方向看到的液晶分子的取向狀態(tài)的圖。
圖21是示意性地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置所使用的另外其它像素電極的俯視圖。
圖22是示意性地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置所使用的另外其它像素電極的俯視圖。
符號說明11、21 透明基板
14 像素電極14a 實體部14a1單位實體部14a2連接部14b 非實體部14b1框狀部14b2切口部14b3開口部22 對置電極23 凸部29 透明電介質(zhì)層30 液晶層30a 液晶分子100 液晶顯示裝置100aTFT基板100b對置基板具體實施方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明的液晶顯示裝置具有優(yōu)異的顯示特性，所以非常適合用于有源矩陣型液晶顯示裝置。下面，就使用薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣型液晶顯示裝置，來說明本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明不限于此，也能夠適用于使用MIM的有源矩陣型液晶顯示裝置。
此外，在本申請說明書中，將與作為顯示的最小單位的“像素”對應的液晶顯示裝置的區(qū)域稱為“像素區(qū)域”。在彩色液晶顯示裝置中，包含R、G、B“像素”的多個“像素”與一個“畫素”對應。在有源矩陣型液晶顯示裝置中，像素電極和與像素電極相對的對置電極規(guī)定了像素區(qū)域。另外，在單純矩陣型液晶顯示裝置中，呈條紋(stripe)狀設置的列電極和以與列電極正交的方式設置的行電極互相交叉的各個區(qū)域規(guī)定了像素區(qū)域。此外，在設置有黑色矩陣(black matrix)的結(jié)構(gòu)中，嚴格地講，根據(jù)應該顯示的狀態(tài)而施加電壓的區(qū)域中，與黑色矩陣的開口部對應的區(qū)域與像素區(qū)域?qū)?br> 參照圖1(a)和(b)，對本實施方式的液晶顯示裝置100的一個像素區(qū)域的結(jié)構(gòu)進行說明。在以下說明中，為了簡化說明，將濾色器和黑色矩陣省略。另外，在以下的附圖中，與液晶顯示裝置100的構(gòu)成要素具有實質(zhì)上相同功能的構(gòu)成要素，利用相同的參照符號來表示，省略其說明。圖1(a)是從基板法線方向看像素區(qū)域的俯視圖，圖1(b)相當于沿著圖1(a)中的1B-1B’線的截面圖。圖1(b)表示沒有向液晶層施加電壓的狀態(tài)。
液晶顯示裝置100包括有源矩陣基板(以下稱為“TFT基板”)100a；對置基板(也稱為“濾色器基板”)100b；以及設置在TFT基板100a和對置基板100b之間的液晶層30。液晶層30的液晶分子30a，具有負的介電常數(shù)各向異性，利用設置在TFT基板100a和對置基板100b的液晶層30側(cè)的表面上的作為垂直取向?qū)拥拇怪比∠蚰?未圖示)，在不向液晶層30施加電壓時，如圖1(b)所示，相對于垂直取向膜的表面垂直取向。此時，稱液晶層30處于垂直取向狀態(tài)。但是，處于垂直取向狀態(tài)的液晶層30的液晶分子30a，因垂直取向膜的種類和液晶材料的種類的不同，有時會從垂直取向膜的表面(基板表面)的法線稍微傾斜。通常，將液晶分子軸(也稱為“軸方位”)相對于垂直取向膜的表面以大約85°以上的角度取向的狀態(tài)稱為垂直取向狀態(tài)。
液晶顯示裝置100的TFT基板100a包括透明基板(例如玻璃基板)11和在其表面上形成的像素電極14。對置基板100b包括透明基板(例如玻璃基板)21和在其表面上形成的對置電極22。每個像素區(qū)域的液晶層30的取向狀態(tài)，根據(jù)向以隔著液晶層30互相相對的方式配置的像素電極14和對置電極22施加的電壓而變化。利用隨著液晶層30的取向狀態(tài)的變化、透過液晶層30的光的偏振狀態(tài)或偏振量發(fā)生改變的現(xiàn)象來進行顯示。
此外，本實施方式的液晶顯示裝置100是透過型的液晶顯示裝置，在各像素區(qū)域中僅設置有使用從TFT基板100a側(cè)入射的光(典型的是來自背光的光)進行透過模式的顯示的透過區(qū)域，但本發(fā)明也能夠適合用于透過反射兩用型的液晶顯示裝置。如后面所述，除了透過區(qū)域以外，也可以設置有使用從對置基板側(cè)入射的光(典型的是外光)來進行反射模式的顯示的反射區(qū)域。
下面，說明本發(fā)明的液晶顯示裝置100所具有的像素電極14的結(jié)構(gòu)和其作用。
如圖1(a)和(b)所示，像素電極14包括由導電膜(例如ITO膜)形成的實體部14a；和沒有形成導電膜的非實體部14b。
實體部14a具有分別由非實體部14b實質(zhì)包圍的多個區(qū)域(稱為“單位實體部”)14a1。這些單位實體部14a1在像素區(qū)域內(nèi)沿著某個方向(由圖1(a)中的箭頭D1表示的方向)排列，在本實施方式中，各個單位實體部14a1大致為正方形。實體部14a還具有將相鄰的兩個單位實體部14a1彼此連接的連接部14a2。連接部14a2位于單位實體部14a1之間，橋接兩個單位實體部14a1，典型地，由與單位實體部14a1相同的導電膜所形成。
非實體部14b包括沿著像素電極14的外周，設置成畫框狀的框狀部14b1；和位于框狀部分14b1的內(nèi)側(cè)，以將實體部14a切開從而將單位實體部14a1彼此區(qū)分的方式設置的切口部14b2。包括框狀部14b1和切口部14b2的非實體部14b，通過將形成像素電極14的導電膜圖案化而形成。
向具有上述結(jié)構(gòu)的像素電極14和對置電極22之間施加電壓時，利用在單位實體部14a1的周邊(外周附近)、即非實體部14b的邊緣部所生成的傾斜電場，分別形成具有放射狀傾斜取向的多個液晶疇。在每個單位實體部14a1上形成一個液晶疇。
參照圖2(a)和(b)來說明利用上述傾斜電場形成液晶疇的機理。圖2(a)和(b)表示向液晶層30施加電壓后的狀態(tài)，圖2(a)示意性地表示液晶分子30a的取向隨著向液晶層30施加的電壓而開始變化的狀態(tài)(ON初期狀態(tài))，圖2(b)示意性地表示隨著施加的電壓而變化的液晶分子30a的取向達到穩(wěn)定狀態(tài)后的狀態(tài)。圖2(a)和(b)中的曲線EQ表示等電位線EQ。
在像素電極14和對置電極22為相同電位時(沒有向液晶層30施加電壓的狀態(tài))，如圖1(b)所示，像素區(qū)域內(nèi)的液晶分子30a相對于兩個基板11和21的表面垂直地取向。此外，因為如后所述在對置基板100b上設置有凸部23，所以，實際上，由于凸部23的取向限制力，凸部23周邊的液晶分子30a在沒有施加電壓時也傾斜取向，但是在以下的說明中，為了簡化說明，忽略凸部23的取向限制力來進行說明。另外，在圖2(a)和(b)中，省略凸部23來表示，忽視其取向限制力。
向液晶層30施加電壓時，形成由圖2(a)所示的等電位線EQ(與電力線正交)表示的電位梯度。該等電位線EQ，在位于像素電極14的實體部14a和對置電極22之間的液晶層30內(nèi)，相對于實體部14a和對置電極22的表面平行，在與像素區(qū)域的非實體部14b對應的區(qū)域中下降，在非實體部14b的邊緣部(包含非實體部14b和實體部14a的邊界的非實體部14b的內(nèi)側(cè)周邊)EG上的液晶層30內(nèi)，形成由傾斜的等電位線EQ所表示的傾斜電場。
向具有負介電常數(shù)各向異性的液晶分子30a作用使液晶分子30a的軸方位與等電位線EQ平行(與電力線垂直)地取向的扭矩。因此，邊緣部EG上的液晶分子30a，如在圖2(a)中用箭頭表示的那樣，在圖中的左側(cè)邊緣部EG中沿著順時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))、在圖中的右側(cè)邊緣部EG中沿著逆時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))，與等電位線EQ平行地取向。
在此，參照圖3(a)～(d)，詳細地說明液晶分子30a取向的變化。
如果在液晶層30中生成電場，則會向具有負的介電常數(shù)各向異性的液晶分子30a作用使其軸方位與等電位線EQ平行地取向的扭矩。如圖3(a)所示，如果產(chǎn)生由與液晶分子30a的軸方位垂直的等電位線EQ所表示的電場，則使液晶分子30a順時針方向傾斜或者逆時針方向傾斜的扭矩以相等的概率作用于液晶分子30a。因此，在處于互相相對的平行平板型配置的電極間的液晶層30內(nèi)，受到順時針方向的扭矩的液晶分子30a、與受到逆時針方向的扭矩的液晶分子30a混雜。結(jié)果，有時不能平滑地向與施加給液晶層30的電壓對應的取向狀態(tài)變化。
如果如圖2(a)所示，在本發(fā)明的液晶顯示裝置100的非實體部14b的邊緣部EG中，產(chǎn)生由相對于液晶分子30a的軸方位傾斜的等電位線EQ所表示的電場(傾斜電場)，則如圖3(b)所示，液晶分子30a會向為了與等電位線EQ平行的傾斜量小的方向(在圖示的例子中為逆時針方向)傾斜。另外，位于產(chǎn)生由相對于液晶分子30a的軸方位垂直的方向的等電位線EQ所表示的電場的區(qū)域的液晶分子30a，如圖3(c)所示，與位于傾斜的等電位線EQ上的液晶分子30a向著相同的方向傾斜，使得與位于傾斜的等電位線EQ上的液晶分子30a取向連續(xù)(使得匹配)。如圖3(d)所示，如果施加等電位線EQ形成凹凸形狀的電場，則位于平坦的等電位線EQ上的液晶分子30a進行取向，使得與由位于各個傾斜的等電位線EQ上的液晶分子30a所限制的取向方向匹配。其中，“位于等電位線EQ上”是指“位于由等電位線EQ所表示的電場內(nèi)”。
如上述那樣，從位于傾斜的等電位線EQ上的液晶分子30a開始的取向變化繼續(xù)發(fā)展、達到穩(wěn)定狀態(tài)時，成為圖2(b)示意性地表示的取向狀態(tài)。位于單位實體部14a1的中央附近的液晶分子30a大致同等地受到兩側(cè)的邊緣部EG的液晶分子30a的取向的影響，所以，保持相對于等電位線EQ垂直的取向狀態(tài)，遠離單位實體部14a1中央的區(qū)域的液晶分子30a，分別受到所接近的邊緣部EG的液晶分子30a的取向的影響，從而傾斜，形成關(guān)于單位實體部14a1的中心SA對稱的傾斜取向。該取向狀態(tài)從與液晶顯示裝置100的顯示面垂直的方向(與基板11和21的表面垂直的方向)看時，處于液晶分子30a的軸方位關(guān)于單位實體部14a1的中心呈放射狀取向的狀態(tài)(未圖示)。因此，在本申請說明書中，將這樣的取向狀態(tài)稱為“放射狀傾斜取向”。另外，將關(guān)于一個中心獲得放射狀傾斜取向的液晶層30的區(qū)域稱為液晶疇。
在單位實體部14a1上形成的液晶疇的放射狀傾斜取向與非實體部14a1上的液晶層30的取向互相連續(xù)，均以與非實體部14b的邊緣部EG的液晶分子30a的取向相匹配的方式進行取向。因此，在它們的邊界不會形成缺陷(取向缺陷)，由此，不會引起由于產(chǎn)生缺陷而導致的顯示品質(zhì)的降低。
如上所述，本發(fā)明的液晶顯示裝置100的像素電極14具有不形成導電膜的非實體部14b，在像素區(qū)域內(nèi)的液晶層30內(nèi)，形成由具有傾斜區(qū)域的等電位線EQ所表示的電場。在沒有施加電壓時處于垂直取向狀態(tài)的液晶層30內(nèi)的具有負的介電常數(shù)各向異性的液晶分子30a，以位于傾斜的等電位線EQ上的液晶分子30a的取向變化作為觸發(fā)(trigger)來改變?nèi)∠蚍较?，在單位實體部14a1上形成具有穩(wěn)定的放射狀傾斜取向的液晶疇。該液晶疇的液晶分子的取向隨著向液晶層施加的電壓而改變，由此進行顯示。
在此，對像素電極14所具有的單位實體部14a1的形狀(從基板法線方向看的形狀)進行說明。
液晶顯示裝置的顯示特性起因于液晶分子的取向狀態(tài)(光學各向異性)，顯示出方位角依賴性。為了降低顯示特性的方位角依賴性，優(yōu)選液晶分子相對于全部的方位角以相等的概率取向。另外，更優(yōu)選各個像素區(qū)域內(nèi)的液晶分子相對于全部的方位角以相等的概率取向。因此，優(yōu)選單位實體部14a1具有以如下方式形成液晶疇的形狀與單位實體部14a1對應所形成的液晶疇的液晶分子30a相對于全部方位角以相等的概率取向。具體地說，優(yōu)選單位實體部14a1的形狀具有以各自的中心(法線方向)為對稱軸的旋轉(zhuǎn)對稱性(優(yōu)選二次旋轉(zhuǎn)對稱性以上的對稱性，更優(yōu)選四次旋轉(zhuǎn)對稱性以上的對稱性)。換句話說，只要設置非實體部14b，使得單位實體部14a1成為上述的形狀即可。
參照圖4(a)～(c)說明如圖1(a)所示那樣單位實體部14a1大致為正方形的情況下的液晶分子30a的取向狀態(tài)。
圖4(a)～(c)分別示意性地表示從基板法線方向看到的液晶分子30a的取向狀態(tài)。在圖4(b)和(c)等表示從基板法線方向看到的液晶分子30a的取向狀態(tài)的圖中，表示液晶分子30a以如下方式傾斜畫成橢圓狀的液晶分子30a的頂端用黑色表示的一端，與另一端相比，接近設置有像素電極14的基板側(cè)。在以下的附圖中也是同樣。
在像素電極14和對置電極22為相同電位時，即在沒有向液晶層30施加電壓的狀態(tài)下，通過設置在TFT基板100a和對置基板100b的液晶層30側(cè)表面上的垂直取向?qū)?未圖示)來限制取向方向的液晶分子30a，如圖4(a)所示那樣，獲得垂直取向狀態(tài)。
向液晶層30施加電場、產(chǎn)生由圖2(a)所示的等電位線EQ所表示的電場時，對具有負的介電常數(shù)各向異性的液晶分子30a產(chǎn)生使其軸方位與等電位線EQ平行的扭矩。如參照圖3(a)和(b)所說明的那樣，由相對于液晶分子30a的分子軸垂直的等電位線EQ所表示的電場下的液晶分子30a，液晶分子30a傾斜(旋轉(zhuǎn))的方向沒有一意地確定(圖3a)，所以，不容易引起取向的變化(傾斜或者旋轉(zhuǎn))，與此相對，被置于相對于液晶分子30a的分子軸傾斜的等電位線EQ下的液晶分子30a，傾斜(旋轉(zhuǎn))方向一意地確定，所以，容易引起取向的變化。因此，如圖4(b)所示那樣，從液晶分子30a的分子軸相對于等電位線EQ傾斜的非實體部14b的邊緣部開始，液晶分子30a開始傾斜。如參照圖3(c)所說明的那樣，周圍的液晶分子30a也傾斜，使得與非實體部14b的邊緣部的傾斜的液晶分子30a的取向具有匹配性，在圖4(c)所示那樣的狀態(tài)下，液晶分子30a的軸方位穩(wěn)定(放射狀傾斜取向)。
這樣，如果單位實體部14a1是具有旋轉(zhuǎn)對稱性的形狀，則像素區(qū)域內(nèi)的液晶分子30a，在施加電壓時，液晶分子30a從非實體部14b的邊緣部(單位實體部14a1的周邊)向單位實體部14a1的中心傾斜，所以，來自邊緣部的液晶分子30a的取向限制力平衡的單位實體部14a1中心附近的液晶分子30a維持相對于基板面垂直取向的狀態(tài)，其周圍的液晶分子30a達到以單位實體部14a1中心附近的液晶分子30a為中心呈放射狀連續(xù)傾斜的狀態(tài)。
此外，液晶分子30a的放射狀傾斜取向，與圖5(a)所示的單純的放射狀傾斜取向相比，圖5(b)和(c)所示的左旋轉(zhuǎn)或右旋轉(zhuǎn)的螺旋狀的放射狀傾斜取向更穩(wěn)定。該螺旋狀取向不像通常的扭轉(zhuǎn)(twist)取向那樣，沿著液晶層30的厚度方向，液晶分子30a的取向方向沒有呈螺旋狀變化，在微小區(qū)域內(nèi)觀察液晶分子30a的取向方向時，沿著液晶層30的厚度方向幾乎沒有變化。即，在液晶層30的厚度方向的任何位置的截面(在平行于層面的面內(nèi)的截面)中，與圖5(b)或(c)處于相同的取向狀態(tài)，幾乎沒有發(fā)生沿著液晶層30的厚度方向的扭轉(zhuǎn)變形。但是，從液晶疇的整體來看，則發(fā)生了某種程度的扭轉(zhuǎn)變形。
如果使用向具有負介電常數(shù)各向異性的向列相液晶材料中添加手性劑后的材料，則在施加電壓時，液晶分子30a以單位實體部14a1為中心，形成為圖5(b)和(c)所示的左旋轉(zhuǎn)或右旋轉(zhuǎn)的螺旋狀的放射狀傾斜取向。右旋轉(zhuǎn)還是左旋轉(zhuǎn)由使用的手性劑的種類決定。因此，在施加電壓時，使單位實體部14a1上的液晶層30形成為螺旋狀的放射狀傾斜取向，由此，能夠使放射狀傾斜的液晶分子30a的、包圍與基板面垂直地保持的液晶分子30a的周圍的方向，在全部液晶疇內(nèi)為一定，所以，能夠沒有不平滑地均勻地顯示。此外，由于包圍與基板面垂直地保持的液晶分子30a的周圍的方向確定，所以，向液晶層30施加電壓時的響應速度也提高。
另外，如果添加更多的手性劑，則像通常的扭轉(zhuǎn)取向那樣，沿著液晶層30的厚度方向，液晶分子30a的取向呈螺旋狀變化。在沿著液晶層30的厚度方向、液晶分子30a的取向沒有呈螺旋狀變化的取向狀態(tài)下，沿著與偏振板的偏振軸垂直或者平行的方向取向的液晶分子30a，沒有使入射光具有相位差，所以通過這樣的取向狀態(tài)的區(qū)域的入射光對透過率沒有貢獻。與此相對，在沿著液晶層30的厚度方向、液晶分子30a的取向呈螺旋狀變化的取向狀態(tài)下，沿著與偏振板的偏振軸垂直或者平行的方向取向的液晶分子30a，也能夠使入射光具有相位差，并且能夠利用光的旋光性。因此，通過這樣的取向狀態(tài)的區(qū)域的入射光對透過率也有貢獻，所以，可以得到能夠明亮顯示的液晶顯示裝置。
圖1(a)表示單位實體部14a1大致是正方形的例子，但單位實體部14a1的形狀不限于此。例如，也可以如圖6(a)所示的像素電極14A那樣，將單位實體部14a1形成為大致長方形，另外，也可以如圖6(b)所示的像素電極14B那樣，將大致正方形的單位實體部14a1和大致長方形的單位實體部14a1組合使用。像素電極的形狀，典型地近似矩形，所以，根據(jù)像素區(qū)域的縱橫比，使單位實體部14a1的形狀成為大致正方形和/或大致長方形，由此，能夠在像素區(qū)域內(nèi)更有效地配置單位實體部14a1。
另外，也可以如圖7(a)和(b)所示的像素電極14C和14D那樣，將單位實體部14a1形成為具有大致圓弧狀的角部的大致矩形。圖7(a)所示的像素電極14C包括具有大致圓弧狀的角部的大致正方形的單位實體部14a1，圖7(b)所示的像素電極14D包括具有大致圓弧狀的角部的大致長方形的單位實體部14a1。這些像素電極14C和14D的單位實體部14a1具有大致圓弧狀的角部，所以，與具有直角的角部的矩形單位實體部14a1相比，角部的液晶分子的取向方向的變化更加連續(xù)(更加平滑)，取向的穩(wěn)定性高。此外，為了進一步提高取向的連續(xù)性，可以將單位實體部14a1的形狀形成為大致圓形或大致橢圓形。
下面，說明設置在對置基板100b上的凸部23的結(jié)構(gòu)和其功能。
如圖1(a)和(b)所示，對置基板100b具有設置在對置電極22上并向液晶層30側(cè)突出的凸部23。該凸部23被設置在與液晶疇的中央附近對應的區(qū)域(即與單位實體部14a1的中央附近對應的區(qū)域)。在對置基板100b的液晶層30側(cè)的表面上，以覆蓋凸部23和對置電極22的方式設置有垂直取向膜(未圖示)。
圖8是將對置基板100b的凸部23附近放大顯示。如圖8所示，凸部23由于其表面(具有垂直取向性)的形狀效應，使液晶分子30a呈放射狀傾斜取向。因為凸部23設置在與液晶疇的中央附近對應的區(qū)域，所以，由凸部23引起的液晶分子的傾斜方向，與在同單位實體部14a1上對應的區(qū)域所形成的液晶疇的放射狀傾斜取向的取向方向相匹配。無論是否施加電壓，凸部23都表現(xiàn)出取向限制力。
形成凸部23的材料沒有特別限定，使用樹脂等電介質(zhì)材料，能夠容易地形成。另外，使用遇熱變形的樹脂材料時，通過圖案化后的熱處理，能夠容易地形成圖8所示的具有平緩山丘的截面形狀的凸部23，所以優(yōu)選。如圖所示，具有包括頂點的平緩的截面形狀(例如球的一部分)的凸部23或者具有圓錐狀形狀的凸部，其將放射狀傾斜取向的中心位置固定的效果優(yōu)異。
液晶顯示裝置100包括表現(xiàn)在單位實體部14a1上形成液晶疇的取向限制力的外形被規(guī)定的像素電極14、和表現(xiàn)與像素電極14的取向限制力匹配的取向限制力的凸部23，所以能夠得到穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。圖9(a)～(c)示意地表示該情況。圖9(a)表示沒有施加電壓時，圖9(b)表示施加電壓后取向開始變化的狀態(tài)(ON初期狀態(tài))，圖9(c)示意性地表示施加電壓中的穩(wěn)定狀態(tài)。
由凸部23產(chǎn)生的取向限制力，如圖9(a)所示，在沒有施加電壓的狀態(tài)下，也對附近的液晶分子30a發(fā)生作用，形成放射狀傾斜取向。
開始施加電壓時，產(chǎn)生由圖9(b)所示的等電位線EQ所表示的電場(由于TFT基板100a的電極結(jié)構(gòu))，在與單位實體部14a1對應的區(qū)域中形成液晶分子30a放射狀傾斜取向的液晶疇，達到圖9(c)所示的穩(wěn)定狀態(tài)。此時，各個液晶疇內(nèi)的液晶分子30a的傾斜方向，與設置在對應區(qū)域的凸部23的取向限制力所導致的液晶分子30a的傾斜方向一致。
向處于穩(wěn)定狀態(tài)的液晶顯示裝置100施加應力時，液晶層30的放射狀傾斜取向暫時崩潰，但除去應力時，由單位實體部14a1和凸部23所產(chǎn)生的取向限制力作用于液晶分子30a，所以，恢復至放射狀傾斜取向狀態(tài)。
本實施方式的液晶顯示裝置100的結(jié)構(gòu)中，以具有實體部14a和非實體部14b的方式將像素電極14圖案化為規(guī)定的形狀，除此之外，能夠采用與公知的垂直取向型液晶顯示裝置相同的結(jié)構(gòu)，能夠利用公知的制造方法來制造。
典型地，為了使具有負介電常數(shù)各向異性的液晶分子垂直取向，在像素電極14和對置電極22的液晶層30側(cè)的表面上，形成有作為垂直取向?qū)拥拇怪比∠蚰?未圖示)。
作為液晶材料，使用具有負的介電常數(shù)各向異性的向列相液晶材料。另外，通過向具有負的介電常數(shù)各向異性的向列相液晶材料中添加2色性色素，能夠得到賓主模式(guest-host mode)的液晶顯示裝置。賓主模式的液晶顯示裝置不需要偏振板。
具有負的介電常數(shù)各向異性的液晶分子包括在不施加電壓時垂直取向的液晶層的、所謂的垂直取向型液晶顯示裝置，能夠利用各種顯示模式進行顯示。例如，除了通過利用電場控制液晶層的雙折射率而進行顯示的雙折射模式以外，也適用于旋光模式或者將旋光模式和雙折射模式組合進行顯示的模式。通過在上述全部的液晶顯示裝置的一對基板(例如TFT基板和對置基板)的外側(cè)(液晶層30的相反側(cè))設置一對偏振板，能夠得到雙折射模式的液晶顯示裝置。另外，也可以根據(jù)需要設置相位差補償元件(典型的是相位差板)。此外，使用大致圓偏振光也能夠得到明亮的液晶顯示裝置。
如到此所說明的那樣，在液晶顯示裝置100中，由像素電極14產(chǎn)生的取向限制力和由凸部23產(chǎn)生的取向限制力協(xié)同地使液晶分子取向，所以能夠得到穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。但是，如果向液晶顯示裝置100施加的應力大，則從雜亂的取向狀態(tài)恢復至通常的取向狀態(tài)需要長時間，有時觀察者會識別到顯示品質(zhì)降低。本申請發(fā)明人對該問題進行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該問題起因于CPA方式的典型的電極結(jié)構(gòu)。
在CPA方式中，如圖1(a)等所示，單位實體部14a1彼此通過連接部14a2連接。根據(jù)本申請發(fā)明人的研究可知，向液晶顯示裝置100施加應力時，放射狀傾斜取向的取向中心從單位實體部14a1的中心附近向連接部14a2上偏移并固定在該位置，有時不能返回到單位實體部14a1上。將該情況示于圖10(a)和(b)。圖10(a)是表示施加應力前的液晶疇的情況的顯微鏡照片，圖10(b)是表示施加應力后的液晶疇的情況的顯微鏡照片。
如圖10(a)所示，放射狀傾斜取向的中心(在圖中用“+”表示)在施加應力前位于單位實體部14a1的中央附近(十字狀的消光圖案的中心附近)。與此相對，在施加應力后，如圖10(b)所示，取向中心位于連接部14a2上。取向中心位于連接部14a2上的狀態(tài)(圖10(b)所示的狀態(tài))，與取向中心位于單位實體部14a1的中心的狀態(tài)(圖10(a)所示的狀態(tài))相比，液晶分子的存在概率的旋轉(zhuǎn)對稱性低。因此，如果長時間維持取向中心偏移到連接部14a2上的狀態(tài)，則視角特性會降低。
本申請發(fā)明人為了抑制由上述現(xiàn)象引起的顯示品質(zhì)的降低，改變單元參數(shù)，制作出具有圖1(a)和(b)所示的基本結(jié)構(gòu)的CPA型液晶顯示裝置，評價其耐按壓性。結(jié)果可知，通過將單位實體部14a1的長度、單位實體部14a1的間隔、或凸部23的高度設定為規(guī)定范圍內(nèi)的值，能夠大大地提高耐按壓性。下面，更詳細地說明評價結(jié)果。
首先，圖11表示改變單位實體部14a2的長度來測定由按壓導致的痕跡(按壓部分的取向雜亂)消失的電壓(以下稱為“痕跡消失電壓”)的結(jié)果。由按壓導致的痕跡，施加電壓越低越容易消失，越高越難以消失。因此，可以說，痕跡消失電壓越高、耐按壓性越優(yōu)異。
在測定痕跡消失電壓時，如圖12所示，通過長10mm×寬10mm×厚3mm的硅橡膠、以500gf對液晶顯示裝置100(在向液晶層30施加規(guī)定電壓的狀態(tài)下)按壓2秒時，調(diào)查30秒以內(nèi)痕跡是否消失，將30秒以內(nèi)痕跡消失的最高電壓定義為痕跡消失電壓。在上述條件的按壓試驗中，如果在30秒以內(nèi)痕跡消失，則在通常的使用方式下向液晶面板施加應力的情況下(例如擦拭顯示面的灰塵或者小孩誤觸摸顯示面的情況下)，觀察者幾乎不會識別到顯示品質(zhì)降低。
另外，這里所說的單位實體部14a1的長度，如圖1(a)所示，是單位實體部14a1沿著排列方向D1(即連接部14a1延長的方向)的長度L。評價中所使用的液晶顯示裝置的單元參數(shù)(cell parameter)，如表1所示。
表1

首先，從圖11可知，單位實體部14a1的長度L越短，痕跡消失電壓越高，耐按壓性越高。可以認為這是因為單位實體部14a1的長度L越短，從單位實體部14a1的中央到連接部14a2的距離越短，所以，偏移的取向中心容易從連接部14a2返回到單位實體部14a1的中央。
另外，從圖11可知單位實體部14a1的長度L為大約70μm以下時，痕跡消失電壓以高水平(這里大約是3.7～3.8V)基本保持一定。因此，通過使單位實體部14a1的長度L為70μm以下，能夠充分地抑制由于按壓液晶面板所導致的顯示品質(zhì)的降低。
而且，如圖11所示，通過縮短單位實體部14a1的長度L而產(chǎn)生的耐按壓性的提高效果，在70μm以下基本上是一定的。因此，單位實體部14a1的長度L只要為70μm以下的范圍即可，在該范圍內(nèi)，根據(jù)像素區(qū)域的尺寸，兼顧其它特性(例如開口率)，選擇最合適的值即可。
接著，圖13表示改變單位實體部14a1沿著單位實體部14a1的排列方向D1的間隔S(相當于連接部14a2沿著排列方向D1的長度)，來測定痕跡消失電壓的結(jié)果。在此使用的液晶顯示裝置的單元參數(shù)，如表2所示。
表2

首先，從圖13可知單位實體部14a1的間隔S越大，痕跡消失電壓越高，耐按壓性越高?？梢哉J為這是因為單位實體部14a1的間隔S越大，位于單位實體部14a1之間的非實體部14b(即切口部14b2)的寬度越大，所以，在施加電壓時產(chǎn)生強的傾斜電場，能夠表現(xiàn)出強的取向限制力。
另外，從圖13可知單位實體部14a1的間隔S為大約8.0μm以上時，痕跡消失電壓以高水平(大約3.8V)基本保持一定。因此，通過將單位實體部14a1的間隔S設定為8.0μm以下，能夠充分地抑制由于按壓液晶面板而導致的顯示品質(zhì)的降低。
而且，單位實體部14a1的間隔S，由于制造工序的偏差，有時會偏離設計值。根據(jù)本申請發(fā)明人的研究，例如在使用ITO作為像素電極14的導電膜的材料的情況下，實體部14a的邊緣偏離設計位置最大為0.25μm。因此，在將與上述偏差相對的余量(margin)計算在內(nèi)的情況下，優(yōu)選將單位實體部14a1的間隔S設定為8.5μm(8.0μm+(0.25μm×2))以上。
另外，如圖13所示，通過增大單位實體部14a1的間隔S而產(chǎn)生的提高耐按壓性的效果，在8.0μm以上基本上一定，但間隔S過大時，開口率降低。因此，優(yōu)選單位實體部14a1的間隔S在8.0μm以上(或者將與制造偏差相對的余量計算在內(nèi)的8.5μm以上)的范圍內(nèi)，且不過于大。
接著，圖14表示改變凸部23的高度H來測定痕跡消失電壓的結(jié)果。其中，圖14的橫軸表示凸部23的高度H，同時，也表示用單元厚度(液晶層30的厚度)D將凸部23的高度H標準化后的值H/D(即凸部23的高度H相對于單元厚度D的比)。在此使用的液晶顯示裝置的單元參數(shù)，如表3所示。
表3

首先，從圖14可知凸部23的高度H越高、H/D越大，則痕跡消失電壓越高，耐按壓性越高。可以認為這是因為凸部23的高度H越高、或H/D越大，凸部23的取向限制力越強。例如，將單元厚度D設為一定、提高凸部23的高度H時，凸部23的表面積增大，直接受到由凸部23的表面產(chǎn)生的取向限制力的液晶分子數(shù)變多，結(jié)果，取向限制力變強。另外，將凸部23的高度H設為一定、減小單元厚度D時，液晶層30中直接受到由凸部23的表面產(chǎn)生的取向限制力的液晶分子的存在概率變高，所以，取向限制力仍然變強。
另外，從圖14可知凸部23的高度H為大約1.5μm以上(即H/D為大約0.42(1.5/3.6)以上)時，在實際上作為灰度等級電壓使用的水平的電壓下，由按壓所導致的痕跡沒有殘留。因此，通過將凸部23的高度H設定為1.5μm以上或者將H/D設定為0.42以上，能夠充分地抑制由于按壓液晶面板所導致的顯示品質(zhì)的降低。
此外，凸部23的高度H，由于制造工序的偏差，有時會偏離設計值。根據(jù)本申請發(fā)明人的研究，例如在使用樹脂作為凸部23的材料的情況下，凸部23的高度偏離設計值最大為0.2μm。因此，在將與上述的偏差相對的余量計算在內(nèi)的情況下，優(yōu)選將凸部23的高度設定為1.7μm以上或者將H/D設定為0.47(1.7/3.6)以上，更優(yōu)選將凸部23的高度設定為1.9μm以上或者將H/D設定為0.53(1.9/3.6)以上。
另外，凸部23也可以作為規(guī)定單元厚度的柱狀隔板(spacer)起作用，所以，凸部23的高度只要在1.5μm以上單元厚度(液晶層30的厚度)以下的范圍內(nèi)即可，H/D只要在0.42以上1以下的范圍內(nèi)即可。但是，凸部23在不施加電壓的狀態(tài)下也使液晶分子30a放射狀傾斜取向，所以，在正常黑模式(normally black mode)下，有時會成為黑顯示時的漏光的原因。因此，在重視反差比的情況下，優(yōu)選在上述范圍內(nèi)較低地設定凸部23的高度H。
如以上所述，通過使液晶顯示裝置滿足下述(1)～(3)的條件中的至少一個，能夠充分地抑制由于按壓而導致的顯示品質(zhì)的降低。當然，從更有效地抑制顯示品質(zhì)的降低的觀點來看，優(yōu)選滿足(1)～(3)的條件中任何2個，更優(yōu)選滿足全部3個。
條件(1)…單位實體部14a1的長度L為70μm以下條件(2)…單位實體部14a1的間隔S為8.0μm以上(更優(yōu)選為8.5μm以下)條件(3)…凸部23的高度H/單元厚度D為0.42以上(更優(yōu)選為0.47以上，進一步優(yōu)選為0.53μm以上)。
本發(fā)明的液晶顯示裝置，如以上所述，具有優(yōu)異的耐按壓性，所以，能夠適合用于各種電子設備。例如，能夠適合用于PDA、便攜式電話機等便攜式電子設備，以及在對置基板的觀察者側(cè)沒有丙烯酸樹脂板等保護板的電子設備。另外，如已經(jīng)描述的那樣，向液晶層30施加的電壓越低，由按壓導致的痕跡越容易消失，所以，即使由于按壓而導致發(fā)生取向雜亂，如果此后施加接近黑電壓的電壓，則取向會恢復到通常狀態(tài)。因此，與頻繁地切換顯示圖像的電子設備相比，較多地連續(xù)顯示相同圖像的電子設備，應用本發(fā)明的意義更大。
至此，以透過型的液晶顯示裝置為例對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明也能夠適合用于透過反射兩用型的液晶顯示裝置。圖15(a)和(b)表示透過反射兩用型的液晶顯示裝置200。
圖15(a)和(b)所示的液晶顯示裝置200的像素區(qū)域包括使用從TFT基板200a側(cè)入射的光(典型的是來自背光的光)來進行透過模式的顯示的透過區(qū)域T；和使用從對置基板200b側(cè)入射的光(典型的是外光)來進行反射模式的顯示的反射區(qū)域R。
典型地，像素電極14包括由透明導電材料(例如ITO)形成的透明電極、和由具有光反射性的導電材料(例如鋁)形成的反射電極，由透明電極規(guī)定透過區(qū)域T，由反射電極規(guī)定反射區(qū)域R。如果使反射電極的表面具有微小的凹凸形狀，則能夠利用反射電極使光擴散反射，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)接近紙張白(paper white)的白顯示。
在透過模式的顯示中，用于顯示的光僅通過液晶層30一次，與此相對，在反射模式的顯示中，用于顯示的光通過液晶層30兩次。如圖15(b)所示，通過使反射區(qū)域R內(nèi)的液晶層30的厚度D’比透過區(qū)域T內(nèi)的液晶層30的厚度D小，能夠使液晶層30對反射模式所使用的光造成的延遲(retardation)接近于液晶層30對透過模式所使用的光造成的延遲。使反射區(qū)域R內(nèi)的液晶層30的厚度D’為透過區(qū)域T內(nèi)的液晶層30的厚度D的大致1/2時，能夠使液晶層30對兩種顯示模式所使用的光造成的延遲大致相等。
在本實施方式中，對置基板200b包括位于反射區(qū)域R內(nèi)的上臺階面200b1、位于透過區(qū)域T內(nèi)的下臺階面200b2、以及具有連接上臺階面200b1和下臺階面200b2的側(cè)面200b3的臺階差，通過這樣，反射區(qū)域R內(nèi)的液晶層30的厚度D’比透過區(qū)域T內(nèi)的液晶層30的厚度D小。具體地說，通過在對置基板200b的反射區(qū)域R中選擇性地設置透明電介質(zhì)層29，形成對置基板200b的臺階差。臺階差的側(cè)面200b3位于反射區(qū)域R內(nèi)，由對置電極22所覆蓋。
關(guān)于具有上述結(jié)構(gòu)的透過反射兩用型的液晶顯示裝置200，通過滿足上述(1)～(3)的條件中的至少一個，可得到優(yōu)異的耐按壓性。但是，反射區(qū)域R與透過區(qū)域T相比，原本就是反差比低的區(qū)域，要求的顯示特性也低，所以，即使在反射區(qū)域R中稍微發(fā)生取向雜亂，對顯示的不良影響也小。因此，對于條件(1)，只要位于透過區(qū)域T內(nèi)的單位實體部14a1滿足條件，就能得到充分的顯示品質(zhì)，對于條件(3)，只要位于透過區(qū)域T內(nèi)的凸部23滿足條件，就能得到充分的顯示品質(zhì)。當然，從進一步提高顯示品質(zhì)的觀點來看，優(yōu)選位于反射區(qū)域R內(nèi)的單位實體部14a1和凸部23也滿足條件(1)和(3)。
而且，在圖15(a)和(b)所示的液晶顯示裝置200中，通過在對置基板200b側(cè)設置臺階差，實現(xiàn)了多隙結(jié)構(gòu)，但如圖16所示的液晶顯示裝置300那樣，不在對置基板300b側(cè)設置臺階差，而在TFT基板300a側(cè)設置臺階差，也可以實現(xiàn)多隙結(jié)構(gòu)。液晶顯示裝置300的TFT基板300a具有設置在反射電極下的絕緣膜19，由此設置臺階差。如圖15(a)和(b)所示，采用在對置基板200b側(cè)設置臺階差的結(jié)構(gòu)，能夠簡化TFT基板200a的制造。
另外，在采用多隙結(jié)構(gòu)的情況下，臺階差的側(cè)面相對于基板面傾斜，所以，與該側(cè)面垂直地取向的液晶分子成為黑顯示時漏光的原因，使反差比降低，但在液晶顯示裝置200中，如圖15(b)所示，臺階差的側(cè)面200b3位于反射區(qū)域R內(nèi)，所以，在透過區(qū)域T內(nèi)不發(fā)生反差比的降低，能夠抑制顯示品質(zhì)降低。與此相對，在圖16所示的液晶顯示裝置300中，臺階差的側(cè)面300a3不位于反射區(qū)域R內(nèi)，所以有時會發(fā)生透過光(用于透過模式顯示的光)的漏光、顯示品質(zhì)降低顯著。
另外，在圖16所示的液晶顯示裝置300中，臺階差的側(cè)面300a3是沒有由電極覆蓋的區(qū)域，如圖17(a)所示，使用在該側(cè)面300a3產(chǎn)生的傾斜電場來進行取向限制，但因為側(cè)面300a3相對于基板面傾斜，所以，由于施加電壓的大小、側(cè)面300a3的傾斜角度等，取向控制變得困難。例如，如圖17(b)所示，側(cè)面300a3的傾斜角度大時，等電位線EQ和液晶分子30a所成的角度接近90°，取向限制力顯著變?nèi)酢?br> 與此相對，在液晶顯示裝置200中，因為在對置基板200b中設置臺階差，所以，能夠利用電極22覆蓋臺階差的側(cè)面200b3。如圖18所示，在由電極22覆蓋的側(cè)面200b3中，等電位線EQ與側(cè)面200b3平行，與液晶分子30a正交，無法表現(xiàn)出取向限制力。
如以上所述，在液晶顯示裝置200中，通過在對置基板200b中設置臺階差，實現(xiàn)了多隙結(jié)構(gòu)，更進一步，因為臺階差的側(cè)面300b3位于反射區(qū)域R內(nèi)、并且由電極22覆蓋，所以，能夠抑制由于臺階差的側(cè)面300b3的傾斜所導致的顯示品質(zhì)的降低。
下面，說明本發(fā)明的液晶顯示裝置所使用的其它像素電極。在圖1(a)等中，例示了單位實體部14a1在像素區(qū)域內(nèi)排列成一列的結(jié)構(gòu)，但是，單位實體部14a1也可以在像素區(qū)域內(nèi)排列成多列。
圖19表示其它像素電極的一個例子。圖19所示的像素電極14E的單位實體部14a1沿著第一方向D1、以及與第一方向大致正交的第二方向D2排列成兩列。
像素電極14E包括將沿著第一方向D1相鄰的單位實體部14a1彼此連接的連接部14a2；和將沿著第二方向D2相鄰的單位實體部14a1彼此連接的連接部14a2。因此，優(yōu)選單位實體部14a1的沿著第一方向D1的長度L1和沿著第二方向D2的長度L2兩者滿足上述條件(1)，優(yōu)選單位實體部14a1的沿著第一方向D1的間隔S1和沿著第二方向D2的間隔S2兩者滿足上述條件(2)。
而且，像素電極14E的非實體部14b包含由實體部14a包圍的開口部14b3，在施加電壓時，不僅在與單位實體部14a1對應的區(qū)域、而且在與開口部14b3對應的區(qū)域形成液晶疇。圖20(a)～(c)表示該情況。圖20(a)表示沒有施加電壓的狀態(tài)，圖20(b)表示取向開始變化的狀態(tài)，圖20(c)表示穩(wěn)定狀態(tài)。
如圖20(a)所示，在沒有施加電壓時，液晶分子30a相對于基板面大致垂直地取向。向液晶層30施加電壓時，如圖20(b)所示，非實體部14b的邊緣部附近的液晶分子30a受到傾斜電場的影響而開始傾斜，其它的液晶分子30a也傾斜，使得與非實體部14b的邊緣部附近的傾斜的液晶分子30a的取向具有匹配性，結(jié)果，如圖20(c)所示，在單位實體部14a1上和開口部14b3上分別形成液晶疇。在與開口部14b3對應的區(qū)域形成的液晶疇內(nèi)的液晶分子30a，獲得關(guān)于開口部14b3的中心對稱的放射狀傾斜取向。
在單位實體部14a1上形成的液晶疇的放射狀傾斜取向，與在開口部14b1上形成的液晶疇的放射狀傾斜取向互相連續(xù)，均以與非實體部14b的邊緣部EG的液晶分子30a的取向相匹配的方式進行取向。在開口部14b3上形成的液晶疇內(nèi)的液晶分子30a，取向為上側(cè)(對置基板側(cè))開口的圓錐狀，在單位實體部14a1上形成的液晶疇內(nèi)的液晶分子30a取向為下側(cè)(TFT基板側(cè))開口的圓錐狀。
在單位實體部14a1上形成的液晶疇的取向、與在開口部14b3上形成的液晶疇的取向相互連續(xù)，所以，在它們的邊界不會形成缺陷(取向缺陷)，由此，不會引起由于產(chǎn)生缺陷而導致的顯示品質(zhì)的降低。
為了實現(xiàn)良好的響應特性(快速的響應速度)，需要使用于控制液晶分子30a的取向的傾斜電場作用于大多的液晶分子30a，因此，需要形成很多的非實體部14b，與開口部14b3對應地形成液晶疇時，即使為了改善響應特性而形成很多的開口部14b3，也能夠抑制與其相伴的顯示品質(zhì)的降低(產(chǎn)生粗糙)。
而且，對應于單位實體部14a1而形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇時，即使對應于開口部14b3而形成的液晶疇沒有獲得嚴格的放射狀傾斜取向，也可得到像素區(qū)域內(nèi)的液晶分子30a的取向的連續(xù)性，所以，對應于單位實體部14a1而形成的液晶疇的放射狀傾斜取向穩(wěn)定。特別地，在開口部14b3的面積小的情況下，對顯示的貢獻也小，所以，即使在與開口部14b3對應的區(qū)域沒有形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇，也不會產(chǎn)生顯示品質(zhì)降低的問題。
在將單位實體部14a1排列成多列的情況下，可以將一部分連接部14a2省略。對于連接部14a2被省略的部分，取向中心不發(fā)生偏移，所以，將一部分連接部14a2省略時，僅此就能夠提高耐按壓性。
圖21和圖22表示一部分連接部被省略的像素電極14F和14G。在圖21所示的像素電極14F中，沿著第二方向D2沒有設置連接部14a2，在圖22所示的像素電極14G中，將沿著第二方向D2的一部分連接部14a2省略。使用這樣的像素電極14F和14G時，在省略連接部14a2的區(qū)域不會發(fā)生取向中心的偏移，所以難以產(chǎn)生由于按壓所導致的顯示品質(zhì)的降低。
特別地，在使用圖21所示的像素電極14F的情況下，如果將沿著第二方向D2的連接部14a2全部省略，就不會發(fā)生沿著第二方向D2的取向中心偏移。因此，關(guān)于第二方向D2，單位實體部14a1的長度L2和間隔S2就不需要滿足條件(1)和(2)，像素電極的設計自由度增加。但是，在使用圖21所示的像素電極14F的情況下，因為右側(cè)的單位實體部14a1的列和左側(cè)的單位實體部14a1的列沒有通過連接部電連接，所以，需要分別另外將它們與TFT電連接。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，提供一種可抑制由于向液晶面板施加應力而導致的顯示品質(zhì)降低的CPA方式的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的液晶顯示裝置具有優(yōu)異的耐按壓性，所以能夠適合用于各種電子設備，特別能夠適合用于PDA、便攜式電話機等便攜式電子設備以及在觀察者側(cè)沒有保護板的電子設備。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有第一基板、第二基板、以及設置在所述第一基板和所述第二基板之間的垂直取向型的液晶層，具有像素區(qū)域，該像素區(qū)域由設置在所述第一基板的所述液晶層側(cè)的第一電極、和設置在所述第二基板上并隔著所述液晶層與所述第一電極相對的第二電極來規(guī)定，所述像素區(qū)域包含透過區(qū)域，該透過區(qū)域使用從所述第一基板側(cè)入射的光來進行透過模式的顯示，在所述像素區(qū)域中，所述第一電極具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部，所述實體部是分別由所述非實體部包圍的多個單位實體部，至少包含沿著第一方向排列的多個單位實體部，在所述液晶層中，在向所述第一電極和所述第二電極之間施加電壓時，利用在所述非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在所述多個單位實體部的各個上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇，所述多個單位實體部至少包含一個位于所述透過區(qū)域內(nèi)的單位實體部，位于所述透過區(qū)域內(nèi)的所述單位實體部的沿著所述第一方向的長度為70μm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述多個單位實體部的沿著所述第一方向的間隔為8.0μm以上。
3.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有第一基板、第二基板、以及設置在所述第一基板和所述第二基板之間的垂直取向型的液晶層，具有像素區(qū)域，該像素區(qū)域由設置在所述第一基板的所述液晶層側(cè)的第一電極、和設置在所述第二基板上并隔著所述液晶層與所述第一電極相對的第二電極來規(guī)定，所述像素區(qū)域包含透過區(qū)域，該透過區(qū)域使用從所述第一基板側(cè)入射的光來進行透過模式的顯示，在所述像素區(qū)域中，所述第一電極具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部，所述實體部包含分別由所述非實體部包圍的多個單位實體部，在所述液晶層中，在向所述第一電極和所述第二電極之間施加電壓時，利用在所述非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在所述多個單位實體部的各個上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇，所述多個單位實體部至少沿著第一方向排列，所述多個單位實體部的沿著所述第一方向的間隔為8.0μm以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述多個單位實體部的沿著所述第一方向的間隔為8.5μm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述第二基板具有設置在與形成在所述透過區(qū)域內(nèi)的所述液晶疇中央附近對應的區(qū)域的凸部，所述凸部的高度H相對于所述液晶層厚度D的比H/D為0.42以上。
6.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有第一基板、第二基板、以及設置在所述第一基板和所述第二基板之間的垂直取向型的液晶層，具有像素區(qū)域，該像素區(qū)域由設置在所述第一基板的所述液晶層側(cè)的第一電極、和設置在所述第二基板上并隔著所述液晶層與所述第一電極相對的第二電極來規(guī)定，所述像素區(qū)域包含透過區(qū)域，該透過區(qū)域使用從所述第一基板側(cè)入射的光來進行透過模式的顯示，在所述像素區(qū)域中，所述第一電極具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部，所述實體部是分別由所述非實體部包圍的多個單位實體部，至少包含沿著第一方向排列的多個單位實體部，在所述液晶層中，在向所述第一電極和所述第二電極之間施加電壓時，利用在所述非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在所述多個單位實體部的各個上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇，所述第二基板具有設置在與形成在所述透過區(qū)域內(nèi)的所述液晶疇的中央附近對應的區(qū)域的凸部，所述凸部的高度H相對于所述液晶層厚度D的比H/D為0.42以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述凸部的高度H相對于所述液晶層厚度D的比H/D為0.47以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述凸部的高度H相對于所述液晶層厚度D的比H/D為0.53以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述第一電極的所述實體部具有將所述多個單位實體部的相鄰兩個單位實體部彼此連接的至少一個連接部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述至少一個連接部包含將所述多個單位實體部中沿著所述第一方向相鄰的單位實體部彼此連接的連接部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述像素區(qū)域還包含反射區(qū)域，該反射區(qū)域使用從所述第二基板側(cè)入射的光來進行反射模式的顯示。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶疇的取向和與所述非實體部對應的所述液晶層區(qū)域的取向互相連續(xù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述多個單位實體部的各個的形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述多個單位實體部的各個為矩形。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述多個單位實體部的各個是角部為圓弧狀的矩形。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述多個單位實體部也沿著與所述第一方向交叉的第二方向排列。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述非實體部具有由所述實體部包圍的至少一個開口部，在所述液晶層中，在向所述第一電極和所述第二電極之間施加電壓時，在與所述開口部對應的所述液晶層區(qū)域也形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇。
18.一種具有權(quán)利要求1～17中任一項所述的液晶顯示裝置的電子設備。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設備，其特征在于所述電子設備為便攜式電子設備。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的電子設備，其特征在于在所述第二基板的觀察者側(cè)沒有保護板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可抑制由于向液晶面板施加應力而導致的顯示品質(zhì)降低的CPA方式的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置包括第一基板、第二基板、和設置在它們之間的垂直取向型的液晶層。在各個像素區(qū)域中，設置在第一基板的液晶層側(cè)的第一電極具有由導電膜形成的實體部、和不形成導電膜的非實體部。實體部分別由非實體部實質(zhì)包圍，至少包含沿著第一方向排列的多個單位實體部。在像素區(qū)域內(nèi)的液晶層中，在施加電壓時，利用在非實體部的邊緣部所生成的傾斜電場，在各個單位實體部上形成獲得放射狀傾斜取向的液晶疇。單位實體部的沿著第一方向的長度為 70μm以下。
文檔編號G02F1/1337GK1954254SQ20058001588
公開日2007年4月25日 申請日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者中村久和, 久保真澄 申請人:夏普株式會社