專利名稱：用于液晶顯示器的基片以及使用該基片的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于液晶顯示器的基片以及使用該基片的液晶顯示器，更加具體來說涉及一種用于在具有負(fù)介電各向異性的液晶垂直對齊的VA(垂直對齊)模式、把橫向電場施加到具有正介電各向異性的垂直對齊的液晶的IPS(平面中切換)模式等等中的液晶顯示器的基片，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種使用該基片的液晶顯示器。
本發(fā)明還涉及一種液晶顯示器，其中包含光或熱聚合的聚合成份(單體和低聚體)的液晶層被密封在基片之間，其中液晶的對齊通過在調(diào)節(jié)施加到液晶層的電壓(所施加電壓可以為0(零)，在此之后，根據(jù)情況該操作可以簡單地表達(dá)為“當(dāng)施加電壓時”)時使聚合成份的聚合而固定，本發(fā)明還涉及用于這種液晶顯示器的基片。
背景技術(shù)：
多疇垂直對齊模式液晶顯示器(在下文中簡稱為“MVA-LCD”)是已知的，其中具有負(fù)介電各向異性的液晶垂直對齊，并且提供在基片上的排組(線型凸起)或者在電極中的切口(狹縫)作為對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。由于提供對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，因此可以控制液晶使得當(dāng)施加電壓時它在多個對齊方向上對齊而不需要在對齊膜上的磨擦處理。這種MVA-LCD與常規(guī)的TN(扭曲向列)模式的LCD相比具有更佳的視角特性。
但是，該常規(guī)的MVA-LCD具有一個問題，即由于低亮度，當(dāng)顯示白色時該顯示器變暗。這主要由于當(dāng)顯示白色時因為暗線出現(xiàn)在作為用于對齊分隔的邊界的凸起或狹縫上方，透射系數(shù)減小導(dǎo)致屏幕變暗。盡管該問題可以通過使凸起或狹縫之間保持足夠大的間隔而減輕，由于這會導(dǎo)致作為對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的凸起或狹縫的數(shù)目減少，因此在對液晶施加預(yù)定的電壓之后，需要較長的時間來固定液晶的對齊。這導(dǎo)致較低響應(yīng)速度的問題。
為了減輕該問題并且提供一種具有高亮度并能夠高速響應(yīng)的MVA-LCD，人們已經(jīng)提出一種使用聚合物固定的方法。根據(jù)該聚合物固定方法，通過在液晶中混合例如單體和低聚體(在下文中簡稱為“單體”)這樣的聚合成份而獲得的液晶成份被密封在基片之間。通過在基片之間施加電壓而使得該單體與傾斜的液晶分子聚合。結(jié)果，即使在結(jié)束施加電壓之后，也獲得以預(yù)定的傾斜角傾斜的液晶層，這可以固定液晶的對齊。對于單體，選擇通過熱或光(紫外線)聚合的材料。
但是，當(dāng)在如此完成的LCD上顯示的圖像時，聚合物固定方法具有一些與顯示中的不規(guī)則性相關(guān)的問題。第一問題是由于當(dāng)液晶被驅(qū)動以聚合該單體時，由局部出現(xiàn)的液晶對齊的異常，而造成在完成的LCD上的圖像顯示的不規(guī)則性。
把水平電場施加到具有正介電各向異性的水平對齊液晶的IPS模式液晶顯示器(在下文中簡稱為“IPS-LCD”)具有與MVA-LCD相類似的良好的觀察角度特性。但是，由于液晶分子被在水平平面中由IPS-LCD中的梳狀電極所切換，因此由于該梳狀電極使得像素的孔徑比大大減小，因此需要具有高光強(qiáng)的背光單元。
MVA-LCD的面板具有比TN模式LCD的透射系數(shù)更低的光透射系統(tǒng)，盡管與在由于梳狀電極造成IPS-LCD的像素的孔徑比減小相比，它由于凸起或狹縫造成像素的孔徑比減小的程度沒有明顯的降低。因此，當(dāng)前MVA-LCD和IPS-LCD都沒有用于需要較低功耗的筆記本型個人計算機(jī)。
在當(dāng)前的MVA-LCD中，當(dāng)施加電壓以獲得寬的視角時，為了在四個方向上傾斜液晶分子，在一部分像素電極中作為線型切口的多重線型凸起或狹縫被提供在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一個像素中。這減小了像素的光透射系數(shù)。
下面將描述利用簡單的結(jié)構(gòu)在相鄰線性凸起之間保持大的間隔的情況下的對齊調(diào)節(jié)操作，以便于減輕該問題。

圖14A和14B示出具有兩個分離的對齊區(qū)域的MVA-LCD。圖14A示出從基片表面的法線方向觀看該MVA-LCD的一個像素2。圖14B示出圖14A中所示與漏極總線6相平行截取的MVA-LCD的截面。圖14A示出連接到一個柵極總線4的三個像素2如圖14A和14B中所示，與柵極總線4相平行延伸的兩個線型凸起68形成在位于柵極總線4一側(cè)的像素電極3的兩端。與柵極總線4相平行延伸的線型凸起66形成在相對基片上的公共電極的一個區(qū)域中，該區(qū)域包括像素的中央?yún)^(qū)域。對于陣列基片，一個絕緣膜(柵絕緣膜)23形成在玻璃基片22和柵極總線4上，并且絕緣膜22也形成在它們之上。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)把電壓施加在像素電極3和公共電極26之間，以改變在液晶層24中的電場分布時，具有負(fù)介電各向異性的液晶分子24a在兩個方向上傾斜。更加具體來說，該液晶分子24a在從柵極總線4的一側(cè)上的像素2的兩側(cè)上的線性凸起68到相對基片上的線性凸起66的方向傾斜。結(jié)果，形成一個多疇(Multi-domain)，其被分為兩個部分，即，上部分和下部分。在MVA模式中，液晶分子24a的傾斜方向隨后由以位于線型凸起66和68附近(或者在狹縫附近)的分子開始，有線型凸起(或者狹縫)所產(chǎn)生電場來確定。因此，當(dāng)線型凸起(或者狹縫)之間的間隔非常大，如圖14A和14B中所示，則液晶分子對電壓施加的響應(yīng)變得非常慢，因為液晶分子24a的傾斜的傳遞需要時間。
對此的一個解決方案是使用聚合物固定方法，其中采用包含可以聚合的單體的液晶層24來取代常規(guī)的液晶材料。根據(jù)聚合體固定方法，單體由施加到液晶層24上的電壓來聚合，并且所得的聚合體記憶液晶分子24a的傾斜方向。
但是，當(dāng)電壓施加到圖14A和14B中所示結(jié)構(gòu)中的液晶層24時，由于在漏極總線6附近的像素電極3的邊緣產(chǎn)生的電場，在漏極總線6附近的液晶分子24a在與要傾斜的方向相差90度的方向上傾斜。結(jié)果，即使采用聚合體固定方法，在圖15中的每個顯示像素將出現(xiàn)沿著黑矩陣BM外側(cè)的漏極總線6延伸的大的黑部分X1，圖15是在基片表面的法線方向上對MVA-LCD的顯微示圖。
為了解決該問題，在由本申請人所遞交的在先申請(在2001年8月31日遞交的日本專利申請No.2001-264117)中，建議在具有形成于其上的TFT16的陣列基片上的像素電極3為直線和間隔圖案的條狀電極。通過舉例，圖16示出一個實施例，其中MVA-LCD的一個像素2被在基片表面的法線方向上觀看。如圖16中所示，像素電極3具有形成為直線和間隔圖案與漏極總線6相平行的條形電極8和間隔10。
通常，由對齊薄膜所提供的對齊調(diào)節(jié)力僅僅在單元間隔方向上作用在與對齊薄膜相接觸的液晶分子24a上，并且不作用在該器件中部的液晶分子上。因此，在該單元間隔方向上的器件中部的液晶分子24a的對齊方向受到位于像素邊緣產(chǎn)生的電場明顯的影響和干擾。在具有與漏極總線6相平行的條形電極8和間隔10的像素電極3的情況中，當(dāng)施加電壓時，液晶分子24a被傾斜為與條形電極8和間隔10相平行。另外，由于所有液晶分子24a的傾斜方向由條形電極8和間隔10所確定，因此可以使在像素邊緣產(chǎn)生的橫向電場的影響最小。
在下面將描述在上述申請中所提出的液晶顯示器及其制造方法。圖16示出根據(jù)該建議從基片表面的法線方向觀看的MVA-LCD的像素2，以及圖17示出沿著圖16中的線D-D截取的截面結(jié)構(gòu)。如圖16中所示，像素電極3具有形成在直線和間隔圖案中與漏極總線相平行的條形電極8和間隔10。條形電極8由形成在像素2中部其中上與柵極總線4相平行的連接電極6電連接。一些條形電極8電連接到與TFT16的漏極60形成相對關(guān)系的源極62。
如圖17中所示，與柵極總線4相平行延伸的線型凸起66形成在與像素區(qū)的中央的連接電極64形成相對關(guān)系的相對基片上。液晶分子24a的對齊方向可以更強(qiáng)地由線型凸起66所確定。
顯然，可以對陣列基片上或者相對基片上的對齊薄膜執(zhí)行磨擦處理，而不是在相對基片上提供線型凸起66。在這種情況中，圖16中所示的陣列基片的區(qū)域B和C被向著如圖17中的箭頭所示的連接電極64的方向磨擦。相對基片被在遠(yuǎn)離連接電極64的方向上磨擦?？梢粤硗馐褂靡环N對齊的光學(xué)方法。
圖16和17中所示的平面結(jié)構(gòu)被用于用光線照射液晶層24，通過把電壓施加到添加有光聚合單體的液晶層24上，使得在像素2中的液晶分子24a在預(yù)定方向上傾斜。該單體如此被聚合，以固定預(yù)傾斜角和/或液晶分子24a的對齊。所完成的MVA-LCD被驅(qū)動進(jìn)行顯示，并且顯示區(qū)的觀察表明與現(xiàn)有技術(shù)相比獲得透射系數(shù)的提高，暗部分X1消失以允許光線透射整個像素區(qū)域。
但是，在上述申請中所提出的結(jié)構(gòu)中，位于間隔10上的液晶分子不對齊(傾斜)，因為盡管液晶層的對齊被固定，但是它們不被上下電極所夾住，并且不直接受到電場作用。這導(dǎo)致在間隔10附近出現(xiàn)透射系數(shù)的減小這樣的問題。因此，盡管圖16中所示的結(jié)構(gòu)與圖14A和圖14B中所示的結(jié)構(gòu)相比可以更高地固定液晶的對齊，并且通過提高防止出現(xiàn)如圖15中所示的黑暗部分X1而提高像素外圍區(qū)域的透射系數(shù)，但是由于在外圍區(qū)域中的一個區(qū)域內(nèi)不利地減小了像素的光透射系數(shù)，因此它具有一個問題是不能夠整體動態(tài)地提高像素的透射率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于液晶顯示器的基片，其光透射系數(shù)被提高而沒有在色調(diào)過渡中降低響應(yīng)速度，以及一種利用該基片的液晶顯示器。
上述目的是通過一種用于液晶顯示器的基片而實現(xiàn)的，其特征在于，它包括一個陣列基片以及一個相對基片，該陣列基片以及相對基片面對面地組合以便密封與一對齊膜或電極相接觸的液晶；以及用于在驅(qū)動液晶時決定液晶的液晶分子的預(yù)傾斜角和/或傾斜方向的聚合物層形成在對齊膜或電極上。
附圖簡述圖1為用于說明在執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中確定像素電極3的結(jié)構(gòu)的原理的第一示意圖；圖2為用于說明在執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中用于確定像素電極3的結(jié)構(gòu)的原理的第二示意圖；圖3為用于說明在執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中用于確定像素電極3的結(jié)構(gòu)的原理的第三示意圖；圖4為用于說明在執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中用于確定像素電極3的結(jié)構(gòu)的原理的第四示意圖；圖5為示出從基片表面的法線方向觀察用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中根據(jù)實施例1-1的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖；圖6示出沿著圖5的線A-A截取的LCD的截面結(jié)構(gòu)；圖7示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中實施例1-1的MVA-LCD的一種變型；圖8為示出從基片表面的法線方向觀察用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中根據(jù)實施例1-2的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖；圖9為示出從基片表面的法線方向觀察用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中根據(jù)實施例1-3的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖；圖10為示出從基片表面的法線方向觀察用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中根據(jù)實施例1-4的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖；圖11示出沿著圖10中的線B-B截取的LCD的截面結(jié)構(gòu)；圖12示出沿著圖10中的線C-C截取的LCD的截面結(jié)構(gòu)；圖13示出用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中實施例1-4的MVA-LCD的一種變型；圖14A和14B示出具有兩個分離對齊區(qū)域的MVA-LCD。圖14A示出從基片表面的法線方向上觀察時MVA-LCD的像素2，以及圖14B示出與漏極總線6相平行的圖14A中所示的MVA-LCD的一個截面；圖15為在基片表面的法線方向上的MVA-LCD的一個像素的顯微視圖；圖16為在基片的法線方向上的以前提出的MVA-LCD的像素2的示意圖；圖17示出沿著圖16的線D-D截取的截面結(jié)構(gòu)；圖18為在基片表面的法線方向上的常規(guī)MVA-LCD的一個像素的顯微視圖；圖19A和19B示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第二模式中根據(jù)實施例2-1的具有兩個分離對齊區(qū)域的MVA-LCD的一個像素2；圖20A和20B示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第二模式中根據(jù)實施例2-2的具有兩個分離對齊區(qū)域的MVA-LCD的一個像素2；圖21示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的在用于執(zhí)行本發(fā)明的第三模式中的液晶顯示器的一個截面；圖22示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的在用于執(zhí)行本發(fā)明的第三模式中的液晶顯示器的截面陣列基片側(cè)面的一個示圖；圖23示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的在用于執(zhí)行本發(fā)明的第三模式中的液晶顯示器的截面陣列基片側(cè)面的另一個示圖；圖24示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的在用于執(zhí)行本發(fā)明的第三模式中的液晶顯示器的截面陣列基片側(cè)面的再一個示圖；圖25示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的在用于執(zhí)行本發(fā)明的第三模式中的液晶顯示器的截面陣列基片側(cè)面的另一個示圖；圖26示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的在用于執(zhí)行本發(fā)明的第三模式中的液晶顯示器的截面陣列基片側(cè)面的另一個示圖；圖27A和27B示出以前提出的對齊控制結(jié)構(gòu)；圖28示出以前提出的對齊控制結(jié)構(gòu)；圖29為從基片表面的法線方向上觀察的指向多個方向的條形電極8和間隔10的組合的(魚骨)圖案的示意圖；圖30示出沿著圖29的線E-E截取的截面；
圖31A至31D示出為了觀察在顯示半色調(diào)的過程中條形電極8的電極寬度L與間隔10的寬度S之間的對齊狀態(tài)，對條形電極8和間隔10(魚骨圖案的脊柱部分)之間的邊界上執(zhí)行檢查的結(jié)果；圖32示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第四模式中LCD的條形電極8的電極寬度L與其間隔10的寬度S之間的關(guān)系；圖33示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第四模式中的實施例4-1；圖34示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第四模式中的實施例4-2；圖35示出常規(guī)IPS-LCD的顯示電極和公共電極的結(jié)構(gòu)；圖36示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的實施例6-1的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)；圖37示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的實施例6-2的液晶顯示器的截面結(jié)構(gòu)；圖38示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的實施例6-3的液晶顯示器的截面結(jié)構(gòu)；圖39示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的實施例6-3的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)；圖40示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的實施例6-4的液晶顯示器的截面結(jié)構(gòu)；圖41示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的實施例6-4的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)；圖42示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的實施例6-5的液晶顯示器的截面結(jié)構(gòu)；圖43示出共聚物的示意結(jié)構(gòu)；圖44A和44B示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第七模式中的液晶顯示器的原理；圖45A和45B示出在用于執(zhí)行本發(fā)明的第七模式中的液晶顯示器的原理；圖46A和46B示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第七模式中的實施例7-1的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)；以及圖47A和47B示出根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的第七模式中的實施例7-2的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下面將參照圖1至13描述在用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中用于液晶顯示器的基片以及使用該基片的液晶顯示器。在用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的液晶顯示器的像素電極3具有與漏極總線6或柵極總線4相平行的條形電極8和間隔10。在總線附近的條形電極8由比位于總線內(nèi)部的條形電極的寬度更窄的電極所形成。當(dāng)前模式的特征在于間隔10的總面積為像素電極3的總面積(電極區(qū)域的總面積)的50％或者更小，像素電極3的總面積為間隔10的總面積與包含條形電極8的電極的總面積之和。
另外，當(dāng)要在漏極總線6延伸的方向上實現(xiàn)兩個分離對齊排列時，條形電極8僅僅被提供在接近于漏極總線6的像素外圍區(qū)域的附近。當(dāng)在柵極總線4延伸的方向上實現(xiàn)兩個分離的對齊排列時，條形電極8僅僅被提供在接近于柵極總線6的像素外圍區(qū)域附近以及用于對齊分離的邊界附近。
現(xiàn)在將參照圖1至4描述確定用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中像素電極的結(jié)構(gòu)的原理。圖1示出在與基片表面相垂直的方向上截取的VA-LCD的一部分的截面。在圖1中，像素電極3形成在玻璃基片20上，該基片是在形成有例如TFT這樣的切換元件的陣列基片上的絕緣基片。像素電極3是條形電極8和間隔10的組合，條形電極8和間隔10還交替地形成在該圖的水平方向上的區(qū)域(未示出)中。在本例中，條形電極8具有3微米的寬度L，間隔10具有3微米的寬度S。公共電極26形成在相對基片的玻璃基片30上的液晶層的一側(cè)上，該相對基片的玻璃基片30與陣列基片的玻璃基片20形成相對的關(guān)系，以夾住液晶層24。
垂直對齊膜(未示出)形成在玻璃基片20和30以及液晶層24之間的界面上。液晶層24包含添加光聚合單體具有負(fù)介電各向異性的液晶材料。
在具有這種結(jié)構(gòu)的VA-LCD中，當(dāng)把電壓施加在條形電極8和公共電極26之間，以改變作用在液晶層24中的液晶分子24a上的電場的強(qiáng)度，通過根據(jù)電場強(qiáng)度改變液晶分子24a的傾角而改變透射系數(shù)。
圖2為示出透射系數(shù)相對于施加在條形電極8和公共電極26之間的電壓而改變的曲線圖。在圖1中所示的VA-LCD的玻璃基片20的水平方向中，條形電極8而間隔10的位置在橫軸上示出。透射系統(tǒng)在縱軸上示出。在圖2中，由連續(xù)符號“◆”所表示的曲線表示在施加3V的電壓時的透射系數(shù)的分布；由連續(xù)符號“△”所表示的曲線表示在施加3.5V的電壓時透射系數(shù)的分布；由連續(xù)符號“×”所表示的曲線表示在施4V的電壓時透射系數(shù)的分布；由連續(xù)符號“□”所表示的曲線表示在施加5.4V的電壓時透射系數(shù)的分布；以及由連續(xù)符號“-”(實線)所表示的曲線表示在施加10V的電壓時透射系數(shù)的分布。它們表示在施加電壓之后500毫秒時的透射系數(shù)的分布。
如圖2中所示，當(dāng)增加所施加的電壓時，導(dǎo)致透射系數(shù)的相應(yīng)增加，在任何情況中，在條形電壓8的中央獲得最大值，并且在間隔10的中央獲得最小值。也就是說，當(dāng)如圖1中所示像素電極3是條形電極8和間隔10的組合時，在施加電壓時，在條形電極8之上的電場強(qiáng)度與間隔10之上的電場強(qiáng)度之間具有差別，并且在間隔10之上的場強(qiáng)相對較小，這導(dǎo)致在間隔10附近的透射系數(shù)較小，結(jié)果，盡管在漏極總線6附近的像素電極3的外圍邊緣處的黑暗部分X1消失，該像素在整體上的透射系數(shù)沒有增加。例如，在圖2中，盡管在由符號“□”所表示的曲線代表的所施加電壓為5.4V時的平均透射系數(shù)為0.784，但是將在下文中描述的不包含間隔10的“實”結(jié)構(gòu)中，像素電極3將具有0.897的平均透射系數(shù)(參見圖4)，這意味著由于大約14％(0.897/0.784＝1.14)的亮度的差別導(dǎo)致“實”結(jié)構(gòu)提供較高的亮度。
圖3示出與圖1中所示相同結(jié)構(gòu)的VA-LCD，只是像素電極3被均勻地形成在每個像素區(qū)域中。圖4為示出透射系數(shù)相對于像素電極3和公共電極26之間的電壓而改變的曲線圖。橫軸對應(yīng)于圖3中所示的VA-LCD的玻璃基片的水平方向，并且表示基本上位于像素區(qū)域中部的像素電極3。透射系數(shù)在縱軸上示出。在圖4中，由連續(xù)符號“◆”所表示的曲線表示在施加3V的電壓時的透射系數(shù)的分布；由連續(xù)符號“□”所表示的曲線表示在施加5.4V的電壓時透射系數(shù)的分布；以及由連續(xù)符號“-”(實線)所表示的曲線表示在施加10V的電壓時透射系數(shù)的分布。它們表示在施加電壓之后500毫秒時的透射系數(shù)的分布。
如圖4中所示，盡管增加所施加的電壓導(dǎo)致透射系數(shù)的相應(yīng)增加，但是任何透射系數(shù)的分布是一致的，而與所施加電壓的幅度無關(guān)，并且在基片的任何位置同樣沒有發(fā)生改變。也就是說，當(dāng)像素電極3具有“實”結(jié)構(gòu)時，不包含如圖3中所示的間隔10，由于當(dāng)施加電壓時像素電極3在中部具有一致的電場分布，因此可以實現(xiàn)均勻的透射系數(shù)。
但是，如已經(jīng)參照圖14A、14B和15所描述的，當(dāng)像素電極3具有不包含間隔10的“實”結(jié)構(gòu)時，由于黑暗部分X1形成在漏極總線6附近的像素電極3的外圍邊緣中，因此像素的透射系數(shù)整體減小。
更加具體來說，盡管液晶層24的對齊被改進(jìn)，但是在像素電極3中的間隔10的比例不會導(dǎo)致透射系數(shù)的較大增加。相反，當(dāng)由間隔10所占據(jù)的比例太小時，液晶層的對齊變的更加不規(guī)則，以減小透射系數(shù)。
也就是說，通過保持間隔10的總面積與間隔10、條形電極8以及任何其它電極的總面積或者像素電極3的總面積形成在最佳的比例，而可以使透射系數(shù)最大。深入的經(jīng)驗研究表明，當(dāng)間隔10的比例在4至50％的范圍內(nèi)時，液晶層24的對齊可以提高，以獲得較高的透射系數(shù)。
當(dāng)在漏極總線6延伸的方向中獲得兩個分離對齊以抑制黑暗部分X1的產(chǎn)生時，條形電極8至少可以被提供在與漏極總線6相接近的像素外圍區(qū)域中。當(dāng)在柵極總線4延伸的方向上實現(xiàn)兩個分離對齊，條形電極8至少被提供在與柵極總線4相接近的像素的外圍區(qū)域中以及在用于對齊分離的邊界附近。
下面將參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳細(xì)描述用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式中的液晶顯示器。
同樣應(yīng)用于下文所有實施例的條件如下對齊膜垂直對齊膜液晶具有負(fù)介電各向異性并且添加有光聚合單體的液晶偏振片提供在液晶面板兩側(cè)形成交叉的尼科爾結(jié)構(gòu)的偏振片，以獲得正常的黑模式偏振片的偏振軸相對于總線形成45度液晶面板在對角方向上為15英寸分辨率對應(yīng)于XGA標(biāo)準(zhǔn)[實施例1-1]下面將參照圖5至7描述實施例1-1。圖5為示出從基片表面的法線方向觀察根據(jù)本實施例的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖，以及圖6示出沿著圖5的線A-A截取的LCD的截面結(jié)構(gòu)。如圖5中所示，像素電極3具有內(nèi)部電極12，其形成有間隔10并且是均勻地形成在像素區(qū)域外圍內(nèi)側(cè)的電極材料。另外，像素電極3具有4個間隔10，其形成在該電極的兩側(cè)與漏極總線6相平行，并且形成在連接電極64的上側(cè)和下側(cè)，以及具有隔著間隔10與內(nèi)部電極12相鄰4個條形電極8。每個條形電極8通過基本上形成在垂直方向上像素2的中部的連接電極64連接到內(nèi)部電極12。內(nèi)部電極12的上左部連接到TFT16的源極62。
在本實施例中，條形電極8具有3微米的寬度L，并且間隔10具有3微米的寬度S。在本實施例中的間隔10的總面積占據(jù)像素電極3的總面積的6％，像素電極3的總面積是間隔10與條形電極8以及其它電極(內(nèi)部電極12和連接電極64)的面積的總和。
如圖6中所示，與柵極總線4相平行延伸的線型凸起66形成在像素區(qū)域中部與連接電極64相對位置的一個相對基片上。液晶分子24a的對齊方向可以更強(qiáng)地由該線型凸起66所確定。
除了把線型凸起66提供在相對基片上之外，可以對陣列基片或者相對基片上的對齊膜執(zhí)行磨擦處理。在這種情況中，如圖6中的箭頭所示，圖5中所示的陣列基片這兩個區(qū)域B和C被向著像素電極3的中央與漏極總線6相平行地磨擦。相對基片被在遠(yuǎn)離連接電極64的方向上磨擦。另外，可以采用通過使用紫外線的光對齊方法。
在圖5中所示的TFT16附近由曲線所包圍的區(qū)域中的液晶分子24a的對齊可能被擾亂，使得分子將在與圖6中所示的區(qū)域B中的液晶分子24a的方向相反的方向傾斜。這種不規(guī)則對齊的結(jié)果使得當(dāng)把壓施加到液晶層24上時可能在該區(qū)域中形成黑暗部分。圖7示出用于解決該問題的一種變型。在該變型中，與柵極總線4平行延伸的兩個線型凸起68被形成，作為在接近于柵極總線4的像素電極3的兩端附近的對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。通過在柵極總線上以及柵極總線4與像素電極3之間添加線型凸起，在區(qū)域A中的液晶分子24a的傾斜方向可能變?yōu)榕c在區(qū)域B中的液晶分子24a傾斜方向相等。通過用部分切口形成該電極，在電極中的切口(狹縫)可能被用作為對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。
電壓被施加到采用圖7中的變型結(jié)構(gòu)的液晶層24(柵極在30Vdc；漏極在-5Vdc；以及公共電極在地電勢)，以使得在像素2中的液晶分子24a在預(yù)定的方向上傾斜，并且在相同的狀態(tài)中，添加有光聚合單體的液晶被光線所照射以聚合該單體，從而固定該液晶分子24a的預(yù)傾斜角度和/或傾斜方向。完成的MVA-LCD被驅(qū)動用于顯示，并且對顯示區(qū)域的觀察表明光線透過整個像素區(qū)域，并且該LCD與常規(guī)的LCD相比具有更好的透射系數(shù)。
如上文所述，在本實施例中，當(dāng)在漏極總線6延伸的方向中獲得兩個分離的對齊并且間隔10占據(jù)6％的面積時，條形電極8被提供在接近于漏極總線6的像素的兩個外圍區(qū)域上。這可以實現(xiàn)液晶層24的良好對齊，并且獲得較高的透射系數(shù)。

下面將參照圖8描述實施例1-2。圖8為示出從基片表面的法線方向觀察根據(jù)本實施例的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖。本實施例與實施例1-1在配置上相同，只是像素電極3的結(jié)構(gòu)不同。本實施例的像素電極3與圖5中所示的實施例1-1的像素電極3的結(jié)構(gòu)不同之處在于它總共具有8個間隔10，即，在與漏極總線6相平行的電極兩側(cè)以及連接電極64的上下兩側(cè)上各有兩個間隔10，不同之處還在于它總共具有8個條形電極8，即，各有兩個電極8與相鄰于內(nèi)部電極12的每對間隔10相關(guān)。
由于本實施例中的間隔10的總面積是實施例1-1的兩倍，因此它占據(jù)像素電極3的總面積的12％。
如上文所述，在本實施例中，多個條形電極8也被提供在接近于漏極總線6的像素的兩個外圍區(qū)域上，以獲得在漏極總線6延伸的方向上的兩個分離對齊，并且間隔10占據(jù)12％的總面積。這可以實現(xiàn)液晶層24的良好對齊，并且可以實現(xiàn)較高的透射系數(shù)。
下面將參照圖9描述實施例1-3。圖9為示出從基片表面的法線方向觀察根據(jù)本實施例的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖。本實施例與實施例1-1在配置上相同，只是像素電極3的結(jié)構(gòu)不同。與圖5中所示的實施例1-1的像素電極3的結(jié)構(gòu)不同，本實施例的像素電極3的特征在于在圖5中在漏極總線6的延伸方向上的內(nèi)部電極12的高度被減小，以提供一個內(nèi)部電極12’，并且通過減小電極的高度，把在直線和間隔結(jié)構(gòu)中的條形電極8’和10’提供在各個區(qū)域中。
在該結(jié)構(gòu)中，在本實施例中的間隔10和10’的總面積占據(jù)像素電極3的總面積35％。
如上文所述，在本實施例中，多個條形電極8也被提供在接近于漏極總線6的像素的兩個外圍區(qū)域上，以獲得在漏極總線6延伸的方向上的兩個分離對齊，并且間隔10占據(jù)35％的總面積。這可以實現(xiàn)液晶層24的良好對齊，并且可以實現(xiàn)較高的透射系數(shù)。
下面將參照圖10至13描述實施例1-4。圖10為示出從基片表面的法線方向觀察根據(jù)本實施例的MVA-LCD的一個像素2的陣列基片的示意圖。根據(jù)本實施例的像素電極3的結(jié)構(gòu)的特征在于條形電極8和間隔10與柵極總線4相平行。為了把對齊分為圖10中的兩個水平方向，在連接到TFT16的源極62的像素的上半部的一個條形電極8被通過在該圖的上右部中的連接電極64a連接到該圖的上部中的內(nèi)部電極12a，并且間隔10被設(shè)置在它們之間，并且在像素的下半部的一個條形電極8通過在該圖的下左部的連接電極64d連接到在該圖的下部中的內(nèi)部電極12b，并且間隔10被設(shè)置在它們之間。內(nèi)部電極12a通過位于該圖右側(cè)的連接電極64b連接到條形電極8’，并且在其兩側(cè)具有間隔10，以及內(nèi)部電極12b通過在左側(cè)的連接電極64c連接到該電極。
這樣可以積極地利用在與漏極總線6相平行的像素電極的端部產(chǎn)生的橫向電場使得在與漏極總線6相正交的方向上傾斜的液晶分子的對齊。顯然，連接電極64a至64d的位置可以被倒置，以提供在圖10的水平方向上倒置像素電極3的結(jié)構(gòu)。在所得的結(jié)構(gòu)中，在本實施例中的間隔10的總面積占據(jù)像素電極3的總面積的4％。
如上文所述，在本實施例中，條形電極8至少被提供在接近于漏極總線6的像素的外圍區(qū)域上，以獲得在柵極總線4延伸的方向上的兩個分離對齊；條形電極8’被提供在邊界的附近用于對齊分離(在兩個內(nèi)部電極12和12’相互面對的位置)；并且間隔10占據(jù)4％的總面積。這可以實現(xiàn)液晶層24的良好對齊，并且可以實現(xiàn)較高的透射系數(shù)。
圖11示出沿著圖10中的線B-B截取的截面。圖12示出沿著圖10中的線C-C截取的截面。如圖11和12中所示，線型凸起66形成在連接電極64a和64d之間的相對基片上，并且漏極總線6與其相鄰。通過形成線型凸起66，可以消除接近于連接電極64a和64d的內(nèi)部電極12和12’的邊緣與相鄰的漏極總線6之間的電場的影響?？梢詧?zhí)行磨擦處理或光對齊處理，以更加可靠地確定對齊方向。
圖3示出本實施例的一種變型。如圖13中所示，線型凸起68可以提供在該圖中的內(nèi)部電極12左端和內(nèi)部電極12’的右端附近的陣列基片上。通過形成線型凸起68，可以消除在圖中內(nèi)部電極12的左端和內(nèi)部電極12’的右端附近與相鄰的對齊總線6之間的電場的影響。
在該結(jié)構(gòu)中，電壓被施加到液晶層24上，以聚合在液晶層24的單體。如此完成的MVA-LCD在顯示圖像時基本上沒有在像素邊緣之間產(chǎn)生的電場，因為液晶分子24a的傾斜方向由所獲得的聚合體來確定。該MVA-LCD被驅(qū)動用于顯示，對顯示區(qū)域的觀察表明光線透過整個像素區(qū)域，并且與現(xiàn)有的LCD相比可以提高透射系數(shù)。
下面將參照圖18至20B描述在用于執(zhí)行本發(fā)明的第二模式中用于液晶顯示器的基片以及使用該基片的液晶顯示器。如參照圖5中所述，在用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中，在由虛線所包圍的區(qū)域A中，在正方向傾斜的液晶分子24a與在相反方向傾斜的液晶分子24b之間的邊界處產(chǎn)生暗線，這表示TFT16的源極62和條形電極8之間的連接部分。這種現(xiàn)象也出現(xiàn)在圖16和17中所述的像素電極的建議結(jié)構(gòu)中(參見圖17中的液晶分子24b)。當(dāng)通過在用于執(zhí)行本發(fā)明的第一模式中的陣列基片上提供線型凸起68而避免暗線的產(chǎn)生，現(xiàn)在將對沒有提供線型凸起68的狀態(tài)進(jìn)行討論。
當(dāng)沒有提供線型凸起68時，由于沒有決定暗線所產(chǎn)生位置的電場，因此在相反方向上傾斜的液晶分子24b的區(qū)域可以具有任何的寬度。由于從黑矩陣的區(qū)域把在總線附近與漏極總線6相正交的方向上傾斜的液晶分子24a’(未示出)拉向顯示區(qū)域的作用結(jié)果，在存在有液晶分子24a’的區(qū)域形成在像素外圍和漏極總線6之間。結(jié)果，位于漏極總線6附近以及顯示區(qū)域外側(cè)的暗線X1被擴(kuò)張，并且暗線X1將出現(xiàn)在顯示區(qū)域內(nèi)部的漏極總線6的附近，如圖18中的像素的顯微示圖所示。
在用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式中，為了解決上述問題，一種結(jié)構(gòu)被采用以消除在源極62與條形電極之間的連接部分附近在相反方向上傾斜的液晶分子24b，與在漏極總線6附近在與漏極總線6相正交的方向上傾斜的液晶分子24a之間的相互影響。
下面將參照實施例具體描述在用于執(zhí)行本發(fā)明的本模式中的液晶顯示器。
下面將參照圖19A和19B描述實施例2-1。圖19A示出從基片表面的法線方向觀察具有兩個分離對齊區(qū)域的MVA-LCD的一個像素2。圖19B為沿著基片表面的法線方向截取的MVA-LCD的顯微示圖。如圖19A中所示，在本實施例中，每個條形電極9和間隔10形成在漏極總線6和TFT16之間。
另外，為了防止液晶分子24b在相反的方向上傾斜，位于TFT16的源極62和條形電極8之間的連接部分的中部的條形電極8接近該連接部分的位置被切割，以在源極62和條形電極8的端部之間形成間隙11。
當(dāng)一個或多個條形電極9和間隔10形成在漏極總線6和TFT16之間時，條形電極9使得在像素電極3上的漏極總線6附近的液晶分子24a在與間隔10的縱向方向相平行的方向上傾斜。這可以消除在與漏極總線6相正交的方向上傾斜的液晶分子24a與在TFT16的源極62附近的相反方向上傾斜的液晶分子24b的對齊之間的相互影響。結(jié)果，在漏極總線6附近的暗線X1可以保持在顯示區(qū)域外部的黑矩陣中。
另外，通過在TFT16的源極62與像素電極3之間的連接部分切割至少條形電極8的一部分以形成間隙11，可以獲得與形成條形電極8的新的端部相類似的效果。這可以使暗線X1最小化，并且保持暗線在顯示區(qū)域外側(cè)的黑矩陣內(nèi)部的位置。
由于暗線X1通常由珠狀襯墊(bead spacer)等等所產(chǎn)生用于保持作為核心的基片之間的單元間隙，最好提供用于保持間隙的襯墊來取代在顯示區(qū)域外部的柱形襯墊。
如果條形電極8和9的寬度L太小，則該電極可能被斷開。如果該寬度太寬，則液晶分子24a將不會在與間隔10的縱向方向相平行的方向上傾斜。如果間隔10的寬度S太小，則會在條形電極8和9之間出現(xiàn)短路。如果該寬度太寬，則液晶分子24a將不會在間隔10的縱向方向上傾斜。因此最好設(shè)置條形電極8和9的寬度L和間隔10的寬度S在0.5微米至5微米之間的范圍內(nèi)，包括兩端的數(shù)值。
類似地，間隙11的寬度(源極62與面對的條形電極8的端部之間的距離)最好被設(shè)置在0.5微米至5微米之間的范圍內(nèi)，包括兩端的數(shù)值。
在當(dāng)前和下面的實施例中，使用垂直對齊膜；液晶具有負(fù)介電各向異性；偏振片通常處于黑模式，因為它們在液晶面板兩側(cè)形成十字交叉尼科爾結(jié)構(gòu)；以及偏振片的偏振軸與總線形成45度。面板尺寸為15英寸，并且分辨率是根據(jù)XGA標(biāo)準(zhǔn)的分辨率。
下面將參照圖20A和20B說明實施例2-2。圖20A示出從基片表面的法線方向觀察具有兩個分離對齊區(qū)域的MVA-LCD的一個像素2。圖20B為沿著基片表面的法線方向截取的MVA-LCD的顯微示圖。如圖20A中所示，與實施例2-1相類似，在本實施例中，每個條形電極9和間隔10形成在漏極總線6和TFT16之間。
另外，為了防止液晶分子24b在相反的方向上傾斜，位于TFT16的源極62和條形電極8之間的連接部分的條形電極8接近該連接部分的位置被切割，以在源極62和條形電極8的端部之間形成兩個間隙11a和11b。
在這種結(jié)構(gòu)中，條形電極9還使得在像素電極3上的漏極總線6附近的液晶分子24a在與間隔10的縱向方向相平行的方向上傾斜。這可以消除在與漏極總線6相正交的方向上傾斜的液晶分子24a與在TFT16的源極62附近的相反方向上傾斜的液晶分子24b的對齊之間的相互影響。
另外，由于間隙11a和11b的形成提供與形成條形電極8的兩個新的端部相類似的效果，因此可以使暗線X1的產(chǎn)生最小化，并且它們的位置可以保持在顯示區(qū)域外部的黑矩陣中。
類似于實施例2-1，在本實施例中，用于保持單元間隙的柱狀襯墊最好被提供在顯示區(qū)域的外部。另外，條形電極8和9的寬度L和襯墊10的寬度S最好設(shè)置在0.5微米至5微米之間的范圍內(nèi)，包括兩端的數(shù)值。
下面將參照圖21至26描述在用于執(zhí)行本發(fā)明的第三模式中用于液晶顯示器的基片以及使用該基片的液晶顯示器。圖21示出在與基片表面相垂直的方向上截取的用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的MVA-LCD的截面。圖22至26為示出對齊膜32的附近的狀態(tài)的示意圖。如圖21和22中所示，聚合物層36分別形成在像素電極3和公共電極26上的對齊膜32和34上。如圖23中示出在對齊方向的改變的曲線38所示，在聚合物層36中的聚合物的分子的對齊與垂直對齊膜的表面相垂直并且在與液晶表面相垂直的方向形成θp角的一個方向上傾斜。
因此，聚合物層36確定在作為圖21中的對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的線型凸起66和68之間的間隙的液晶分子24a對齊方向。具體來說，由于也是在該結(jié)構(gòu)的間隙中確定液晶分子24a的對齊方向，因此當(dāng)顯示半色調(diào)時可以減小響應(yīng)時間，并且由于液晶的對齊的不規(guī)則性減小，因此可以提高透射系數(shù)。
下面將再次參照圖21至26具體描述用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的液晶顯示器。
在圖21中，由例如ITO這樣用于像素電極的透明材料形成像素電極3和公共電極26。具有1.5微米高度和10微米寬度的線型凸起(在排組形式中的對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu))66和68形成在像素電極3和公共電極26上。線型凸起66和68之間的間距是25微米。垂直對齊膜32和34分別形成在像素電極3和公共電極26以及線型凸起66和68上。具有大約4微米厚度的負(fù)液晶層24被密封在相對的垂直對齊膜32和34之間。液晶分子24a在所示的角度θp的方向上傾斜。垂直對齊膜32和34的表面沒有受到任何處理，例如磨擦處理或光對齊處理。
圖22示出形成在垂直對齊膜32上的聚合物層36。盡管未示出，類似的聚合物層36還形成在相對基片上的垂直對齊膜34上。圖23示出形成在用于使液晶分子24a相對液晶層24形成角度θp的預(yù)傾斜的垂直對齊膜32的表面上的聚合物層36。從表示對齊方向改變的曲線38顯然可以看出，在聚合物層36中的聚合物在與液晶層24相接觸的層面的上表面上被傾斜，并且因此液晶分子24a被在線型凸起66和68之間的間隙中預(yù)傾斜。由于在如圖23中所示的聚合物層36的表面上存在不規(guī)則性，因此該聚合物具有較大表面能量。當(dāng)聚合物層具有比5000埃更大的厚度時，由于在聚合物層36中出現(xiàn)大的電壓降，因此驅(qū)動電壓不切實際地變高。相反，當(dāng)厚度小于10埃時，不能夠獲得足夠的對齊調(diào)節(jié)力。
在圖23中所示的聚合物層36是通過對負(fù)液晶摻雜有0.3重量百分比的單體以及聚合引發(fā)劑而形成的，該單體具有丙烯酰根和液晶構(gòu)架(liquid crystal skeleton)，并且通過在施加電壓時用20mW/cm2的照明度以及2J的能量的光線使該單體聚合。使用AFM(原子力顯微鏡)和TEM(透射電子顯微鏡)的觀察表明當(dāng)使用垂直對齊聚酰亞胺膜作為對齊膜32時，具有大約100埃厚度的聚合物層36形成在垂直對齊膜32的表面上。作為使用偏振光橢圓率測量儀實際測量聚合物的延遲(Δn·d)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該聚合物與液晶的對齊方向相對齊，并且在0.01nm或更多的延遲觀察到液晶的穩(wěn)定對齊。
圖24為示出局部形成的聚合物層36的示意圖。如上文所述當(dāng)添加少量單體(大約0.5或更少的重量百分比)或者緩慢固化該單體時(使用大約50mW或更小的紫外光源)，可以在整個對齊膜上形成聚合物層或者在其上局部形成聚合物層。另外，通過在施加電場以提供延遲時引起聚合反應(yīng)，而可以使聚合物在液晶的方向上對齊。傾斜液晶對齊可以通過提供這樣的延遲而實現(xiàn)。當(dāng)使用大量的單體時可以包含網(wǎng)絡(luò)聚合物。
圖25示出當(dāng)對齊膜32和34為水平對齊膜時形成的聚合物層36。該層面是通過把單體添加到正液晶并且在施加電壓時使其聚合而形成的。該層面還可以通過在單體上形成側(cè)鏈而產(chǎn)生。如圖25中表示對齊方向中的改變的曲線38所示，在聚合物層36中的聚合物分子的對齊在水平對齊膜32的表面上是水平的并且與在液晶層24的表面形成預(yù)定的角度的方向上傾斜。該單體被預(yù)傾斜，以使得該液晶作一個整體而均勻地傾斜。
圖26示出形成在水平對齊膜3上的膜狀聚合物層36。如表示對齊方向的改變的曲線38所示，在聚合物層36中的聚合物分子的對齊在水平對齊膜上為水平的，并且該分子可以基本上垂直于液晶的表面。這種聚合物層36還可以通過使水平對齊膜32上的單體聚合而形成。另外，可以通過在單體上形成一個側(cè)鏈而產(chǎn)生該聚合物層。
盡管線型凸起被用作為在用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，但是顯然可以使用分隔壁、狹縫、細(xì)縫、磨擦對齊膜等等。另外，聚合物層可以形成在已經(jīng)自已垂直或水平對齊的基片上，而不是使用對齊膜。在用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的聚合物層可以用于固定例如碟狀液晶這樣的鐵電液晶的對齊。
如上文所述，在用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中，由于用于確定對齊方向的聚合物層可以形成在局部提供的對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)之間，因此可以在基片的整個表面上穩(wěn)定地對齊液晶。這樣可以減小對半色調(diào)的響應(yīng)時間，并且獲得高的透射系數(shù)。

下面將參照圖27A至34描述在用于執(zhí)行本發(fā)明的第四模式中用于液晶顯示器的基片以及使用該基片的液晶顯示器。在描述用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式之前將描述現(xiàn)有技術(shù)。在以前由本申請人所遞交的在先申請中(在2001年8月31日遞交的日本專利申請No.2001-264117)，建議提供一種直線和間隔結(jié)構(gòu)的條形電極作為在具有TFT16的陣列基片上的像素電極3。圖27A、27B和28示出在上述申請中建議的對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。如圖27A、27B和28中所示，建議一種結(jié)構(gòu)，其中形成在基片上具有幾微米寬的重復(fù)條帶的條形電極8和間隔10被用于對齊液晶分子24a，使其與條形電極8和間隔10的縱向方向相平行，從而使得在像素中的分離對齊之間的邊界數(shù)量最小化。
在這種情況中發(fā)現(xiàn)的一個問題是由于光刻工藝中的變化導(dǎo)致在條形電極8的電極寬度L中的微小變化會造成液晶顯示器的T-V(透射系數(shù)與所施加電壓)特性的改變，并且可能表現(xiàn)為在顯示器中的不規(guī)則性。在上述申請中，對該問題的一個解決方案已經(jīng)被提出，其中條形電極8的電極寬度L與間隔10的寬度S相等或比它更寬。
為了控制采用條形電極8和間隔10的面板的液晶使得它在多個方向上對齊，例如，需要使用如圖29和30中所示指向多個方向的條形電極8和間隔10的結(jié)合形成的(魚骨)圖案。圖31A至31D示出對條形電極8和間隔10之間的邊界(魚骨圖案的脊柱部分)執(zhí)行檢查以觀察在顯示半色調(diào)過程中條形電極8的電極寬度L與間隔10的寬度S之間對齊關(guān)系的結(jié)果。該結(jié)果表明當(dāng)L小于S時在邊界的對齊更加穩(wěn)定，如圖31A至31D中所示。該關(guān)系與在上述申請中提出的條形電極8的電極寬度L以及間隔10的寬度S之間的關(guān)系相反。該結(jié)果是在液晶中的單體被聚合之前觀察到的，并且該問題可以通過在聚合過程中施加足夠高的電壓而避免。但是，當(dāng)聚合電壓較低或者當(dāng)僅僅由條形電極8和間隔10而沒有使用通過聚合而固定的方法實現(xiàn)對齊時會出現(xiàn)該問題，并且最好是通過由條形電極8和間隔10以及邊界部分所形成的區(qū)域中實現(xiàn)更加穩(wěn)定的對齊。
圖32中示出用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式的原理。如圖32中所示，條形電極8和間隔10在邊界(脊柱部分)附近以及遠(yuǎn)離邊界的區(qū)域中具有不同的電極寬度L和間隔寬度S。具體來說，在邊界附近，電極寬度L比間隔寬度S更窄，并且在遠(yuǎn)離邊界的區(qū)域中，電極寬度L比間隔寬度S更寬。由于，可以在邊界附近的區(qū)域以及遠(yuǎn)離邊界的區(qū)域中固定液晶的對齊，因此可以減少在顯示中的不規(guī)則性。
下面將參照實施例具體描述用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的液晶顯示器。
下面將參照圖33描述實施例4-1。
制造15英寸大小(像素間距為297微米具有1024×768像素)的XGA面板。圖33示出該面板的一個像素。由條形電極8和間隔10所構(gòu)成的TFT16、柵極總線4、漏極總線6和像素電極3形成在一個基片上。濾色層和公共電極形成在其它基片上。具有0.7毫米厚度的玻璃基片OA-2(由日本電子玻璃有限公司所制造)被用作為該基片。條形電極8從像素的中央在四個方向上延伸(向著像素的上右、下右、上左和下左角)。
條形電極8的電極寬度L和間隔10的寬度S在它們之間的邊界(脊柱)附近分別為2微米和4微米，并且條形電極8的寬度L和間隔10的寬度S在遠(yuǎn)離邊界的區(qū)域中分別為4微米和2微米。在條形電極8的圖案寬度改變的邊界和位置的邊緣之間具有5微米的距離x。
這些基片通過使用印刷工藝由聚酰亞胺材料所制成的垂直對齊膜所形成，并且在180度的溫度下進(jìn)行60分鐘的熱處理。另外，該基片于插入其中的直徑為4微米的襯墊相結(jié)合以形成沒有注入液晶的開放單元。添加有非常少量的光聚合單體具有負(fù)介電各向異性的液晶被注入到該單元中，以制成液晶面板。所添加的光聚合單體的含量為2.4重量百分比。然后，該液晶面板被紫外線所照射并且施加電壓以使該單體聚合。所施加的電壓為10V，并且紫外線的劑量為2000mJ/cm2(λ＝365nm)。
下面將參照圖34描述實施例4-2。除了如下條件之外本實施例類似于實施例4-1。條形電極8的電極寬度從邊界附近的寬度連續(xù)變?yōu)檫h(yuǎn)離邊界的區(qū)域中的寬度。這也提供類似于實施例4-1的效果。
如上文所述，用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式可以提高液晶顯示器的顯示特性，其中液晶分子的預(yù)傾斜角以及在施加電壓時的傾斜方向被通過使用熱聚合或光聚合的聚合材料來確定。
現(xiàn)在將描述用于本發(fā)明的第五模式中的液晶顯示器的基片以及利用該基片的液晶顯示器。
在聚合物固定型液晶顯示器的情況中，其中包含熱或光聚合單體的液晶層被密封在基片之間，其中聚合成份被通過施加到液晶層上的電壓而聚合，以固定液晶的對齊，當(dāng)長時間顯示相同的圖像時在顯示改變之后可能出現(xiàn)圖像的凝固，這是以前剩余圖像的殘留圖像。用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式的一個目的是防止由于聚合物固定方法所造成的圖像殘余。
經(jīng)過深入研究的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)所添加的單體的分子量基本上等于或小于液晶成份的平均分子量的1.5倍時，可以避免圖像殘余。具體來說，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)單體的分子量基本上等于或小于液晶成份的平均分子量時可以實現(xiàn)防止圖像殘余的良好效果。還可發(fā)當(dāng)聚合的引發(fā)劑的分子量基本上等于或小于液晶成份的分子量時可以避免圖像殘余。下面將具體描述。
為了解決在聚合物固定型液晶顯示器中的圖像殘余問題，檢驗各種單體、聚合引發(fā)劑和液晶成份，導(dǎo)致如下發(fā)現(xiàn)。
假設(shè)Mlc表示液晶成份的分子量；Mm表示單體的分子量；以及Mini表示聚合引發(fā)劑的分子量。
(i)圖像殘余的比率隨著分子量Mm的減小而降低。更加具體來說，當(dāng)分子量Mm基本上等于或小于分子量Mlc時，圖像殘余比率較低。
(ii)圖像殘余的比率隨著分子量Mini的減小而降低。更加具體來說，當(dāng)分子量Mini基本上等于或小于分子量Mlc時，圖像殘余比率較低。
(iii)從圖像殘余的觀點來看最佳的單體密度在0.1％至10％的重量百分比范圍內(nèi)，包括兩端的數(shù)值。特別地，密度在0.3％的重量百分比時為最佳。
(iv)需要聚合引發(fā)劑來減少紫外線的最佳劑量，以提高生產(chǎn)效率。但是，當(dāng)引發(fā)劑的密度太高時，圖像殘余比率增加。聚合引發(fā)劑的最佳密度從0.1％至10％的重量百分比的范圍，包括兩端的數(shù)值。特別地，密度在2％的重量百分比時為最佳。
圖像殘余比如下獲得。在LCD的顯示區(qū)域長時間地顯示黑白方格圖案。僅接著在顯示該圖案之后在整個顯示區(qū)域上顯示預(yù)定的半色調(diào)顏色。獲得在顯示白色和顯示黑色的區(qū)域之間的亮度差，并且該亮度差被曾經(jīng)顯示黑色的區(qū)域的亮度所除以獲得圖像殘余比。
下面將參照實施例和對比例具體描述在用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的液晶顯示器。在所有下述實施例中，使用垂直對齊膜；該液晶具有負(fù)介電各向異性；由于在液晶面板的兩側(cè)上施加形成交叉的尼科爾結(jié)構(gòu)的偏振片；該偏振片的偏振軸在相對于總線形成45度角的方向上；該面板尺寸為15英寸；并且分辨率根據(jù)XGA標(biāo)準(zhǔn)。
聚合物固定的LCD是使用通過把具有大約350的平均分子量的液晶成份與0.3重量百分比的二丙烯酸單體混合而獲得的液晶材料制成的，該二丙烯酸單體具有大約350的分子量。該LCD的圖像殘余比在顯示48小時之后為5％。
聚合物固定的LCD是使用通過把具有大約350的平均分子量的液晶成份與0.3重量百分比的二丙烯酸單體混合而獲得的液晶材料制成的，該二丙烯酸單體具有大約700的分子量。該LCD的圖像殘余比在顯示48小時之后為30％。
具有大約350的分子量的二丙烯酸單體被添加有5重量百分比的聚合引發(fā)劑，該引發(fā)劑具有大約260的分子量。聚合物固定的LCD是使用通過把具有大約350的平均分子量的液晶成份與0.3重量百分比的包含聚合引發(fā)劑的二丙烯酸單體混合而獲得的液晶材料制成的。該LCD的圖像殘余比在顯示48小時之后為5％。在本實施例中，獲得預(yù)定傾斜角度所需的紫外線的劑量為實施例5-1中的劑量的十分之一。
具有大約350的分子量的二丙烯酸單體被添加有5重量百分比的聚合引發(fā)劑，該引發(fā)劑具有大約350的分子量。聚合物固定的LCD是使用通過把具有大約350的平均分子量的液晶成份與0.3重量百分比的包含聚合引發(fā)劑的二丙烯酸單體混合而獲得的液晶材料制成的。該LCD的圖像殘余比在顯示48小時之后為10％。
聚合物固定的LCD是使用通過把具有大約350的平均分子量的液晶成份與3重量百分比的二丙烯酸單體混合而獲得的液晶材料制成的，該二丙烯酸單體具有大約350的分子量。該LCD在120度的溫度下退火兩個小時之后達(dá)到穩(wěn)定對齊。
下面將參照圖35至43描述用于執(zhí)行本發(fā)明的第六模式中的液晶顯示器。聚合物穩(wěn)定的液晶面板采用無定形的TN液晶(日本專利申請No.148122/1994)或者鐵電液晶(SID’96文摘，P.699)已經(jīng)被報道。下面將通過舉例參照無定形TN液晶描述相關(guān)技術(shù)。包含預(yù)定的手性材料的液晶被添加有二丙烯酸樹脂，并且該液晶被注入到中空的面板中。該液晶層被紫外光所照射并且施加電壓，這對于固定在對齊中的缺陷(discreenation)以及控制由于電壓的施加而造成的缺陷的數(shù)目是有效的。這可以消除無定形TN液晶的滯后作用以及在現(xiàn)有技術(shù)中所遇到的缺陷不穩(wěn)定性問題。對于使用聚合物實現(xiàn)固定重要的是通過用紫外光照射液晶層并且對該層面施加電壓以使得液晶分子在預(yù)定方向上排列而使得液晶層中的光固樹脂聚合。
用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式基于上述現(xiàn)有技術(shù)，并且提出一種改進(jìn)，來使得現(xiàn)有技術(shù)被應(yīng)用于采用其它顯示方法和結(jié)構(gòu)的LCD，并且提供一種進(jìn)一步提高聚合物固定方法的可靠性的技術(shù)。下面將參照實施例詳細(xì)描述關(guān)于在IPS-LCD(平面切換液晶顯示器)中的多疇的形成，反射型和透射-反射型顯示特性(對比度等等)的顯示特性的提高，以及抑制圖像殘余(由于通電所造成液晶排列的微小改變所導(dǎo)致顯示圖案的殘余)的實施例，從而提高聚合方法的可靠性。
圖35示出現(xiàn)有IPS-LCD的顯示電極和公共電極的結(jié)構(gòu)。與TN方法相類似，需要磨擦處理來實現(xiàn)IPS方法，以水平對齊液晶。水平對齊膜(例如由日本合成樹脂有限公司所制造的JALS-1054)被用作為一種對齊材料來提供初始的對齊，與電場形成一個角度，從而當(dāng)施加電壓時容易造成對齊的變形以及造成統(tǒng)一數(shù)量的變形。盡管IPS-LCD的特征在于即使在單域結(jié)構(gòu)(在一個像素中具有單一對齊的一個域)中也具有寬的視角，需要形成多疇以提高較寬的視角。因此，現(xiàn)在已經(jīng)確立一種技術(shù)來通過在同一基片上提供相對的V形結(jié)構(gòu)的顯示電極70和公共電極26而提供兩個域，如圖35中所示。在相同結(jié)構(gòu)中，液晶分子24a的對齊被分離以在施加電壓時形成兩個域，如圖35中所示。但是，由于在該結(jié)構(gòu)中顯示電極70和公共電極26在基片平面中彎曲，這進(jìn)一步降低了透射系數(shù)。
圖36示出在根據(jù)本實施例的IPS-LCD的電極結(jié)構(gòu)。與圖35中所示的V形結(jié)構(gòu)不同，本實施例的電極結(jié)構(gòu)是部分傾斜的電極結(jié)構(gòu)，其中線型顯示電極70和公共電極26基本上與現(xiàn)有技術(shù)相類似，在基片的端部在基片的平面中以預(yù)定的角度彎曲，如圖36中的曲線的橢圓α1和α2所示。當(dāng)施加電壓時，在橢圓α1和α2中的液晶分子24a相對于公共電極26的中線對稱地在縱向方向上旋轉(zhuǎn)，并且該旋轉(zhuǎn)被傳遞到在相同域中的其它液晶分子，以形成兩個域。該結(jié)構(gòu)可以與聚合固定方法相結(jié)合制造穩(wěn)定的雙域面板。根據(jù)聚合固定，在液晶的對齊進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)之后，單體被聚合以形成聚合物。在聚合之后，即使在暫態(tài)響應(yīng)過程中液晶的對齊是穩(wěn)定的。盡管上文描述是基于這樣的假設(shè)，即液晶具有正介電各向異性，如果對齊處理的方向大約改變90度，則它同樣可用于負(fù)介電各向異性。
圖37示出根據(jù)本實施例的反射型LCD。在反射型LCD中具有凸凹形狀的反射電極72被用于獲得沒有視差的接近于紙白(paperwhite)的顯示質(zhì)量。但是當(dāng)與平坦的反射電極相比，反射電極72更加可能導(dǎo)致對液晶對齊的干擾，作為出現(xiàn)不規(guī)則性的核心。當(dāng)執(zhí)行磨擦處理時，由于在不規(guī)則表面的底部不能夠充分地進(jìn)行對齊處理，因此可能出現(xiàn)對齊的缺陷。當(dāng)聚合技術(shù)在這樣的狀態(tài)中在如圖37中所示的反射電極72上形成聚合物層36，由于達(dá)到所需的均勻?qū)R并且由聚合物層36所記憶，因此可以明顯地抑制在現(xiàn)有技術(shù)中所經(jīng)常觀察到的由于對齊被干擾而造成混亂對齊的出現(xiàn)。
在圖37中，公共電極26由例如ITO這樣用于像素電極的透明材料所形成。對齊薄膜32和34分別形成在反射電極72和公共電極26上。液晶層24被密封在相對的對齊薄膜32和34之間。聚合物層36形成在對齊膜32和34上。在聚合物層36在該層面與液晶層24相接觸的上表面上傾斜，并且因此可以預(yù)先傾斜液晶分子24a。
圖38和39示出根據(jù)本實施例的透射-反射型LCD。透射-反射型LCD具有光透射部分和光反射部分，從而可以獲得良好的顯示而與環(huán)境照明的亮度無關(guān)。透射-反射型LCD可以被切換，使得由于液晶分子的旋轉(zhuǎn)(切換)而造成光透射部分的延遲改變量變?yōu)棣?2，并且使得光線以兩條路線穿過相同的液晶層，因此在光反射部分的液晶層的延遲改變量變?yōu)棣?4。
盡管這是用于部分改變液晶單元厚度(多間隙結(jié)構(gòu))以實現(xiàn)該效果的技術(shù)，但是由于這使得制造步驟變得復(fù)雜，因此它不是最佳的。對此的一種可能解決方案是使用聚合物固定方法。該聚合物固定方法的特征在于它能夠固定對齊的特定狀態(tài)作為初始對齊。該技術(shù)的使用可以在切換過程中提供在光透射部分和光反射部分中不同的延遲改變量，從而能夠使用具有固定單元厚度的面板。
圖38為根據(jù)本實施例沿著與基片表面相垂直的方向截取的水平對齊型LCD的截面視圖。圖39示出在基片的法線方向上觀看對應(yīng)于圖38位置的基片的一個狀態(tài)。如圖38和39中所示，在陣列基片上的玻璃基片20和在相對基片上的玻璃基片30相對地密封液晶層24。具有凸凹形狀的反射電極72局部形成在陣列基片上的玻璃基片20上。形成具有凸凹形狀的反射電極72的區(qū)域作為光反射部分106，并且沒有形成反射電極72的區(qū)域作為光透射部分108。λ/4薄片76被附加到玻璃基片20的與形成有反射電極72的表面相反的表面上，夾在偏振片73與玻璃基片20之間，并且偏振片73附加在該薄片76上。與偏振片73形成交叉的尼科爾關(guān)系的偏振片74被附加在與液晶層24相反的玻璃基片30的表面上。盡管未示出，對齊膜形成在玻璃基片20和30與液晶層24之間的界面上。
下面將描述使用聚合物制作本實施例的透射-反射型LCD的步驟。在具有圖38和39中所示的像素電極結(jié)構(gòu)的面板中，在光透射部分108和光反射部分106中的液晶分子24a在與反射電極72延伸的方向(在圖39中的垂直方向)以微小角度水平對齊。液晶分子24a具有正介電各向異性Δε。當(dāng)電壓施加在反射電極72之間時，出現(xiàn)切換操作，其中在電極(光透射部分108)之間的間隙中的液晶分子24a基本上在水平方向上(與基片表面相平行的方向)旋轉(zhuǎn)90度。在此時，延遲基本上從(-λ/4)變?yōu)棣?4。
初始對齊是通過用來自陣列基片上的玻璃基片20的側(cè)面的紫外光照射沒有施加電壓的液晶層24而固定的。在該過程中，在光透射部分108中的單體將基本上被消耗，以在基片的界面上形成單體，并且通過反射電極72擋住光線而保留在光反射部分106中的單體。接著，用紫外光從相對基片上的玻璃基片30的側(cè)面照射施加有電壓的液晶層24。對于把施加的電壓，選擇適當(dāng)?shù)臈l件以使得光反射部分106的切換效率最大。在這種情況中，盡管由于存在大量不反應(yīng)的單體因此在光反射部分106中的界面發(fā)生充分的聚合，但是在光透射部分108中的單體不足。因此，在用紫外光照射的第一階段之后，在光透射部分108中的液晶的對齊基本上保持不變，并且出現(xiàn)切換，其中最終的延遲量基本上等于λ/2或者λ/4波片的90度旋轉(zhuǎn)。另一方面，在對齊的初始狀態(tài)中，在光反射部分106中的液晶分子24a的方向可能相對于光反射部分108中的液晶分子24a旋轉(zhuǎn)45度，因為它們被通過施加適當(dāng)?shù)碾妷憾褂镁酆衔锕潭?。這樣可以切換在光反射部分106中的液晶分子24a，并且具有基本上等于λ/4波片的45度旋轉(zhuǎn)的延遲改變。如上文所述，透射-反射型顯示器可以有效地切換，而不用通過改變光反射部分106和光透射部分108的光切換能力而在該像素中提供多間隙結(jié)構(gòu)(當(dāng)切換液晶時，延遲量改變)。
容易理解，通過把上述實施例與具有負(fù)介電各向異性并且水平對齊的液晶相結(jié)合可以獲得相同的效果。在這種情況中，初始對齊處理的方向?qū)⑴c上述實施例相差90度，并且基本上與電極延伸的方向相垂直。另外，與上述實施例不同，反射電極72用于遮光，使用例如光遮膜這樣的光屏蔽，用于聚合物固定的不同條件可以應(yīng)用于顯示器的每個區(qū)域，以在每個區(qū)域中提供具有不同切換能力的液晶。
圖40示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的根據(jù)實施例6-4的水平對齊型透射-反射LCD的截面。圖41為從基片的法向方向觀察在對應(yīng)于圖41的部分的狀態(tài)。如圖40和41所示，在陣列基片上的玻璃基片20和相對基片上的玻璃基片30處于相面對的關(guān)系，以密封具有正介電各向異性的液晶層24。具有凸凹形狀的反射電極72局部地形成在陣列基片上的玻璃基片20上，并且透明電極104形成在沒有形成反射電極72的區(qū)域中。形成反射電極72的區(qū)域作為光反射部分106，并且形成透明電極104的區(qū)域作為光透射部分108。λ/4波片76和偏振片73按照先后次序附著到玻璃基片20的與形成反射電極72的表面相反的表面上。公共電極有26形成在具有液晶層的玻璃基片30的側(cè)面上。與偏振片73形成平行的尼科爾關(guān)系的偏振片74附加在玻璃基片30的與液晶層24相反的表面上。盡管未示出，對齊膜形成在基片20和30與液晶層24之間的介面上。
用于聚合物固定的步驟與實施例6-3中相同。在光透射部分108中，當(dāng)施加電壓時，已經(jīng)在基片表面上水平對齊的液晶分子24a基本上與基片表面相垂直地豎起。在此時，延遲從λ/2變?yōu)?(如果施加足夠的電壓)導(dǎo)致在透射模式中的有效切換。相反，在光反射部分106中的液晶分子24a具有大約45度的初始預(yù)傾斜角，因此它們具有大約λ/4的延遲，即當(dāng)從正面觀看時為光透射部分108中的一半。因此，可能出現(xiàn)延遲從λ/4變?yōu)?，這導(dǎo)致反射模式的有效切換。
因此，在光透射部分108和光反射部分106中可以發(fā)生有效切換。聚合物固定的技術(shù)被用于按照適合于透射或反射的方式在光透射部分108或光反射部分106的各部分進(jìn)行正確的延遲糾正。通過用所施加的電壓執(zhí)行聚合物固定，可以減小在切換時的延遲改變。類似于實施例6-3，通過施加或取消電壓或者通過使用光掩膜等等可以改變用于聚合物固定的一些條件。

現(xiàn)在將描述用于防止由于使用聚合物固定技術(shù)提供預(yù)傾斜而造成圖像的殘余。本發(fā)明人研究和實驗的結(jié)果表明由于聚合物固定技術(shù)所導(dǎo)致的一些圖像殘余現(xiàn)象是通過由于單體的不充分聚合而導(dǎo)致多種不同的預(yù)傾斜角所造成的，這與通常所觀察的由于電子方面的原因所造成的圖像殘余不同。因此，需要在聚合物固定技術(shù)中的進(jìn)一步的改進(jìn)，以進(jìn)行更強(qiáng)和更加穩(wěn)定的對齊控制。
首先，將描述一個例子，其中把常規(guī)的聚合物固定技術(shù)用于垂直對齊型面板，特別是MVA-LCD。在MVA-LCD中，如本領(lǐng)域所公知的，(通過構(gòu)圖以及消除部分像素電極而獲得的)絕緣結(jié)構(gòu)或狹縫形成在TFT基片上，并且與此相關(guān)，(通過構(gòu)圖和消除部分公共電極而獲得的)絕緣結(jié)構(gòu)或狹縫形成在相對基片上。垂直對齊膜被應(yīng)用并形成在兩個基片上。這是聚酰胺酸型對齊膜。
具有負(fù)介電各向異性Δε的負(fù)液晶，例如由Merck KgaA所制造的材料(Δε-3.8，NI-point70度)，被注入到由基片的結(jié)合而形成的中空面板中。用于聚合物固定的功能單體、光引發(fā)劑等等按照較少的百分比的比例混合在負(fù)液晶中。功能單體的密度是它與液晶基質(zhì)的比率。光引發(fā)劑的密度是它與單體的比率。使用具有液晶構(gòu)架的單體和非液晶單體?；旧希?dāng)混合在向列液晶中時可以使用任何形成向列相的任何材料。由Dainippon Ink K.K.公司所制造的單丙烯酸酯單體(ULC-001-K1)這些被用作為一種典型材料。通過在施加5V的電壓時用4J/cm2的紫外光(來自高壓汞燈)照射該面板而制造一個單元。
偏振片被應(yīng)用在如此獲得的單元上，并且在通過施加5Vac的電壓持續(xù)24小時而執(zhí)行驅(qū)動測試之前和之后測量的單元的T-V特性，以觀察該特性的改變。比較初始T-V特性(在驅(qū)動測試之前)和在驅(qū)動測試之后的T-V特性，并且在T-V曲線的陡峭區(qū)域的透射率的改變用百分比來表示。對具有兩個或多個功能組并具有相同的基本結(jié)構(gòu)和構(gòu)架的單體執(zhí)行相同的實驗。表1示出該實驗的結(jié)果。
表1

如表1中所示，發(fā)現(xiàn)使用多功能單體具有最佳的效果?？赡艿脑蚴嵌喙δ苄越o如此形成聚合物提供一些橋接結(jié)構(gòu)。表2示出通過添加一種橋接材料(bridging material)執(zhí)行類似實驗的結(jié)果。
表2

盡管上文的描述是針對丙烯酸酯單體而進(jìn)行說明的，但是該描述同樣應(yīng)用于其它單體，例如苯乙烯型、甲基丙烯酸酯型和丙烯腈型共軛單體，以及乙烯型、醋酸乙烯型、氯乙烯型以及其它類型的非共軛單體。
我們認(rèn)為在通過混合不同的單體而提供所謂的共聚物(共聚合的聚合物)中，橋接結(jié)構(gòu)起到重要的作用。例如，我們認(rèn)為它在減輕每種單體的不同特性的問題方面是有效的，例如在液晶中的溶解度、電子特性以及防止圖像殘余的穩(wěn)定性方面的特性。圖42示出沿著與基片表面相垂直的方向截取的本實施例的LCD的截面。如圖42中所示，液晶層24包括在基片20和30附近具有橋接結(jié)構(gòu)的共聚物層37。圖43簡要地示出一種共聚物結(jié)構(gòu)。如圖43中所示，共聚物具有一種結(jié)構(gòu)，其中例如交替地排列兩種重復(fù)單元(CRU)A和B。
另外，盡管上文描述是針對功能單體而進(jìn)行說明的，但是顯然可能通過使用低聚體和單體的混合物來執(zhí)行聚合物的固定。在這種情況中，低聚體可以是聚酯丙烯酸、聚亞安酯丙烯酸、環(huán)氧丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、低聚丙烯酸酯、醇酸丙烯酸酯、多羥基丙烯酸酯等等。聚合度最好為10或更小，因為它將提供充分的溶解性。
綜上所述，用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式通過提供均勻和穩(wěn)定的對齊可以改進(jìn)IPS-LCD，其中在通過對具有一種結(jié)構(gòu)的液晶面板長時間地施加電壓而使液晶穩(wěn)定和均勻地對齊之后而執(zhí)行聚合物固定。
在反射型LCD的情況中，當(dāng)形成具有凸凹形狀的反射電極72時，具有防止表面的不規(guī)則性對液晶的對齊造成不利影響的效果。
當(dāng)作為用于提高穩(wěn)定性的聚合物固定的基本技術(shù)時，用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式的特征在于聚合成份具有橋接結(jié)構(gòu)，以在基片的界面上形成穩(wěn)定的聚合物，并且提供一種共聚物。
如上文所述，在用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中，可以使一個面板中的原來不穩(wěn)定的液晶，均勻和穩(wěn)定地對齊。用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式還可以提高聚合物固定的液晶面板的可靠性，特別是大大地減小了圖像殘余。
下面將參照圖44A至47B描述用于執(zhí)行本發(fā)明的第七模式中的液晶顯示器。用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式涉及液晶顯示器，其中提供在基片表面上的條形電極被用于通過在一個方位角的方向上操作元件而實現(xiàn)液晶分子的切換。
TN液晶顯示器已經(jīng)被廣泛地用作為有源矩陣型液晶顯示器，其中具有正介電各向異性的液晶材料與基片表面相平行地對齊并且在相面對的基片之間扭曲成90度。但是，TN模式液晶顯示器的一個問題是它們具有較差的視角特性。在這種情況下，已經(jīng)進(jìn)行了各種研究以改進(jìn)視角特性。
作為對TN模式的替代方法包括IPS(平面切換)模式，其中通過在基片表面的方向上(水平方向)施加電場而執(zhí)行驅(qū)動。從視角方面來看，用于在由IPS模式所表示的方位角的方向中切換的模式比用于在由TN模式所表示的極角的方向上的切換模式好得多。
在方位角的方向中的切換過程中，防止由于驅(qū)動液晶分子的結(jié)果而導(dǎo)致在黑暗狀態(tài)中導(dǎo)向器(director)的方位角偏離對齊的初始狀態(tài)是很重要的。但是，即使當(dāng)使用磨擦處理來控制對齊時，在減小磨擦力的情況中，隨著驅(qū)動的進(jìn)行，對齊方向受到與方位角相關(guān)的基于時間的偏移，這會導(dǎo)致減少對比度的問題。在基于例如用紫外光照射這樣的非接觸對齊控制的情況中，這種情況僅僅能提供比使用磨擦處理所獲得的對齊控制更小的固定力(對齊調(diào)節(jié)力)，則對齊方向的偏移問題變得更加嚴(yán)重。
用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式的一個目地是抑制由于驅(qū)動液晶顯示器的結(jié)果(其中液晶的切換包括在方位角的方向中的因素)而導(dǎo)致在液晶對齊中的任何與時間相關(guān)的偏移，從而提供高質(zhì)量的液晶顯示。
在液晶顯示的情況中，其中液晶的切換方向包括在由IPS模式顯示器(其中在方位角方向上的成份占主要)所代表的方位角方向中的因素，為了防止對比度隨著時間而減小，需要防止當(dāng)電壓消失(當(dāng)施加比閾值電壓更小的電壓時)對齊方向從初始狀態(tài)發(fā)生改變。但是，為了防止對齊偏移的目的，除了增加磨擦力之外沒有特別的辦法。
深入研究的結(jié)果表明通過使基本上在對齊調(diào)節(jié)方向上對齊的光固成份發(fā)生反應(yīng)和成型可以在對齊膜(對齊控制層)的方位角的方向上實現(xiàn)該目的。圖44A和44B示出用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式。圖44A示出常規(guī)液晶顯示器的狀態(tài)，其中由于驅(qū)動的結(jié)果在液晶的對齊中出現(xiàn)與時間相關(guān)的偏移，并且圖44B示出用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的液晶顯示器的狀態(tài)，其中防止由于驅(qū)動的結(jié)果而造成液晶的對齊隨時間而偏移。如圖44B中所示在用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中，包含在液晶中的光固成份發(fā)生反應(yīng)，并且把液晶分子24在對齊膜的對齊調(diào)節(jié)方向上對齊。光固成份具有當(dāng)它凝固時保持液晶分子24處于對齊狀態(tài)的作用力。因此，光固成份除了調(diào)節(jié)由圖44B中所示的對齊膜所提供的對齊之外，還調(diào)節(jié)由圖44B中的箭頭101所表示的液晶分子24的對齊，這大大地減小由于驅(qū)動的結(jié)果而造成對齊隨時間偏移的問題。
通過在與基片表面相垂直的方向上施加等于或小于用于透明特性的閾值電壓的一個電壓，或者施加基本上不造成在方位角的方向上的改變以及僅僅造成在極角方向上的改變的電壓，可以固化該光固成份。也就是說，需要在方位角上提供等于或大于單獨(dú)由對齊膜所提供的能量，以更加強(qiáng)力地把液晶分子的對齊固定在界面上。如圖45A中所示，如果當(dāng)通過施加比閾值更高的電壓而產(chǎn)生切換時該成份固化，則光固成份的對齊調(diào)節(jié)力被記憶在由圖中的箭頭102所表示的方向上。結(jié)果，如圖45B中所示，在長時間驅(qū)動之后，在黑暗狀態(tài)中的液晶分子的對齊方向變得不穩(wěn)定，即使當(dāng)沒有施加電壓時也會出現(xiàn)預(yù)傾斜。因此，可以如此形成光固成份，使得它在與對齊膜的對齊調(diào)節(jié)方向相同的方向(由箭頭101所表示)上增加對齊調(diào)節(jié)力，而不是在與該方向不同的其它方向(如箭頭102所表示)增加對齊調(diào)節(jié)力。即使在極角方向上存在對齊的微小改變，也基本上沒有問題。在極角方向的對齊存在微小的初始偏移的模式中，這種在極角的微小改變可以使用光固成份來固定，這不僅用于固定對齊，而且還大大地提高響應(yīng)速度。
下面將具體參照實施例描述用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式中的液晶顯示器。
下面將參照圖46A和46B描述實施例7-1。圖46A示出根據(jù)本實施例的液晶顯示器的一個像素的一部分，圖46B示出沿著圖46A的線F-F截取的截面。如圖46A和46B中所示，制造用于在IPS模式中進(jìn)行評估的單元，其中在陣列基片上的玻璃基片20上形成具有5微米寬度和20微米的間隙寬度的梳狀電極100。通過旋涂方法在基片上提供聚酰亞胺材料所形成的對齊膜。為了提供具有5種對齊調(diào)節(jié)力的對齊膜，用三種不同的力量執(zhí)行磨擦，用兩種不同的強(qiáng)度來施加線性偏振的紫外光，以提供兩種光對齊。在方位角上的對齊調(diào)節(jié)力的方向相對于梳狀電極100的縱向方向形成10度。
表3示出在使用尼爾壁(Neel Wall)方法執(zhí)行的上述5種對齊膜的表面上在方位角上的固定能量測量、在顯示黑色過程中用于評估的單元的初始對比度、以及在35度的溫度下用交流電壓在該單元上連續(xù)72小時顯示白色之后所測量的在顯示黑色過程中用于評估的單元的對比度。
表3

如表3中所示，發(fā)現(xiàn)在方位角的固定能量越小，則在35度的溫度下用交流電壓在該單元上連續(xù)72小時顯示白色之后對齊方向的偏移越大，從而減小對比度。但是，在方位角上具有最大固定能量的單元沒有明顯的改變。
表4示出通過添加0.3重量百分比的由Merck KGaA所制造的雙功能丙烯酸酯單體并且通過不施加電壓而照射紫外線來固化該注入的單體所獲得的用于評估的上述五種單元的改進(jìn)結(jié)果。如表4中所示，由于聚合物固定的結(jié)果，在具有較小固定能量的4種單元中觀察到提高對比度的明顯效果。
表4
下面將參照圖47A和47B描述實施例7-2。圖47A示出根據(jù)本實施例的液晶顯示器的一個像素的一部分，以及圖47B示出沿著圖47A的線G-G截取的截面。如圖47A和47B中所示，制造用于在對角場切換模式中進(jìn)行評估的單元，其中從與基片表面相垂直的方向觀察，在陣列基片上的玻璃基片20上形成的具有5微米寬度的梳狀電極100，以及在相對基片上的玻璃基片30上形成的具有5微米寬度的梳狀電極101以20微米的間距寬度交替形成。通過旋涂方法在基片上提供聚酰亞胺材料所形成的對齊膜。
類似于實施例7-1，為了提供具有三種對齊調(diào)節(jié)力的對齊膜，用三種不同的力量執(zhí)行磨擦，用兩種不同的強(qiáng)度來施加線性偏振的紫外光，并且在方位角上的對齊調(diào)節(jié)力的方向與梳狀電極100和101的縱向方向相平行。
接著，在如上文所述用于評估的三種單元與沒能添加單體的單元之間執(zhí)行響應(yīng)速度的比較，其中該3種用于評估的單元通過添加0.3重量百分比的由Merck KGaA所制造的雙功能丙烯酸酯單體，并且施加比用于獲得特性的透明性能的閾值更低的2.3Vdc的電壓，通過照射紫外線來固化而制成。表5示出該比較的結(jié)果。添加有單體的單元響應(yīng)速度增加。沒有觀察到對比度等等的下降。
表5

(響應(yīng)速度以毫秒為單位)如上文所述，用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式可以抑制由于驅(qū)動導(dǎo)致液晶顯示器的液晶對齊的時間偏移，其中液晶分子的切換包括在方位角方向上的因素。當(dāng)把用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前模式應(yīng)用到液晶分子切換包含在極角方向上的因素這樣的模式時，例如由對角場所驅(qū)動的液晶模式，還可以獲得響應(yīng)速度的提高以提供高質(zhì)量的液晶顯示。
如上文所述，本發(fā)明可以提高光透射系數(shù)而不減小對顏色改變的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求
1.一種用于液晶顯示器的基片，該基片與一個面對面設(shè)置的相對基片相結(jié)合夾住液晶，其特征在于包括形成在基片上的總線；連接到該總線的切換元件；以及像素電極，其具有連接到切換元件并且與該總線相平行的條形電極，以及在條形電極之間的間隔，在總線附近的至少一個條形電極具有比位于內(nèi)部的電極更窄的電極寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液晶顯示器的基片，其中像素電極的間隔的總面積為電極區(qū)域的總面積的50％或更小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液晶顯示器的基片，其中像素電極具有同樣在用于分離液晶的對齊的多個對齊分離區(qū)域之間的邊界附近的條形電極和間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液晶顯示器的基片，其中形成該像素電極，使得在總線附近的條形電極的電極長度比位于總線內(nèi)部的條形電極的電極長度更長。
5.一種用于液晶顯示器的基片，該基片與一個面對面設(shè)置的相對基片相結(jié)合夾住液晶，其特征在于包括形成在基片上的總線；連接到該總線的切換元件；以及像素電極，其具有連接到切換元件并且在該切換元件和總線之間與該總線相平行的條形電極，以及在條形電極之間的間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于液晶顯示器的基片，其中該像素電極在連接到切換元件的區(qū)域中具有多個條形電極和間隔，并且其中至少一個條形電極被在連接區(qū)域切開，以形成在切換元件和條形電極的端部之間的間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于液晶顯示器的基片，其中該間隙具有從0.5微米到5微米范圍內(nèi)的長度，包括兩端的數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于液晶顯示器的基片，其中條形電極的寬度在從0.5微米到5微米的范圍內(nèi)，包括兩端的數(shù)值。
9.一種液晶顯示器，包括一個陣列基片以及一個相對基片，該陣列基片以及相對基片面對面地組合以在它們之間密封液晶，其中該陣列基片包括形成在基片上的總線；連接到該總線的切換元件；以及像素電極，其具有連接到切換元件并且與該總線相平行的條形電極，以及在條形電極之間的間隔，在總線附近的至少一個條形電極具有比位于內(nèi)部的電極更窄的電極寬度。
10.一種液晶顯示器，包括一個陣列基片以及一個相對基片，該陣列基片以及相對基片面對面地組合以在它們之間密封液晶，其中該陣列基片包括形成在基片上的總線；連接到該總線的切換元件；以及像素電極，其具有連接到切換元件并且在該切換元件和總線之間與該總線相平行的條形電極，以及在條形電極之間的間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的液晶顯示器，其中該液晶包括液晶分子，其具有負(fù)介電各向異性，并且當(dāng)沒有施加電壓時垂直對齊；聚合物，用于在驅(qū)動液晶分子時確定液晶分子的預(yù)傾斜角和/或傾斜方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的液晶顯示器，其中至少在相對基片上提供對齊調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于液晶顯示器的基片，其具有改進(jìn)的光透射系數(shù)并且不降低對顏色改變的響應(yīng)速度，以及使用該基片的液晶顯示器。提供形成于陣列基片上的漏極總線，該陣列基片與相對的一個相對基片相結(jié)合夾住液晶，連接到漏極總線的TFT，以及用于在驅(qū)動液晶時決定液晶的液晶分子的預(yù)傾斜角和/或傾斜方向的聚合物層形成在對齊膜或電極上。
文檔編號G02F1/1333GK1924678SQ200610095789
公開日2007年3月7日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月2日
發(fā)明者井上雄一, 花岡一孝, 仲西洋平, 柴崎正和, 中村公昭, 小池善郎, 佐佐木貴啟, 片岡真吾 申請人:夏普株式會社