專利名稱：具有由子電極區(qū)限定的子象素區(qū)的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)視器，如用于計(jì)算機(jī)、文字處理器、車載導(dǎo)航系統(tǒng)及電視接收機(jī)等的液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
如今，TN(扭曲向列型)液晶顯示裝置(下稱“LCD裝置”)已獲得廣泛的應(yīng)用。在TN-LCD裝置中，通過(guò)沿互不相同的方向研磨處置上下準(zhǔn)直層，使液晶分子在未加電壓狀態(tài)下處于扭曲排列形式。TN-LCD裝置存在灰度標(biāo)反向現(xiàn)象及顯示質(zhì)量明顯與視角有關(guān)的問(wèn)題。
為了解決這些問(wèn)題，提出一種具有負(fù)介電各向異性和豎向排列方式的液晶材料。在未加電壓的情況下，豎向排列方式提供暗顯示。使用具有負(fù)折射率各向異性的相位片，可在非常大的視角范圍內(nèi)得到令人滿意的暗顯示。這種相位片的使用基本上補(bǔ)償由液晶層所引起的雙折射，在未加電壓的情況下，其中所述液晶層中的液晶分子是豎向排列的。按照這種方式，在較寬的視角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度顯示。不過(guò)，豎向排列方式存在灰度標(biāo)反向現(xiàn)象的問(wèn)題，這種現(xiàn)象是沿著與在加給電壓的情況下使液晶分子傾斜的方向相同的方向觀察到的。
日本未審公開特開平6-301036揭示一種在反電極區(qū)域中心處有一開口的LCD裝置，此區(qū)相應(yīng)于象素電極。這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)在象素電極與關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的表面傾斜的反電極之間造成電場(chǎng)，而該電場(chǎng)關(guān)于沒(méi)有如此結(jié)構(gòu)的表面垂直。因此，當(dāng)把電壓加于豎向排列方式中時(shí)，液晶分子按軸對(duì)稱方式傾斜。與其中液晶分子沿一個(gè)方向傾斜的LCD裝置相比，顯示質(zhì)量關(guān)于這種LCD裝置視角的相關(guān)性是在全方位各個(gè)方向?yàn)榫鶆虻?。于是，上述出版物揭示的LCD裝置給出十分令人滿意的視角特性。
日本未審公開特開平8-341590揭示一種LCD裝置，它圍繞象素區(qū)或隔開的象素區(qū)有突起，還有一個(gè)準(zhǔn)直固定層。這種結(jié)構(gòu)限定其中的液晶分子按軸對(duì)稱方式排列之液晶區(qū)的位置和尺寸，并使所述液晶分子的軸對(duì)稱排列穩(wěn)定。
然而，日本未審公開特開平6-301036中揭示的結(jié)構(gòu)使得它難于在整個(gè)象素區(qū)內(nèi)產(chǎn)生關(guān)于電極表面均勻傾斜的電場(chǎng)。因此，部分象素區(qū)內(nèi)的液晶分子以延遲的方式響應(yīng)所加的電壓，這引起圖象分不開的現(xiàn)象。
日本未審公開特開平8-341590揭示的結(jié)構(gòu)需要突起，以便在基板上形成保護(hù)或類似的結(jié)構(gòu)。這將增加制造步驟并提高成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種液晶顯示裝置，它包括第一基板；第二基板；以及插于所述第一基板與第二基板之間的液晶層，該液晶層內(nèi)有液晶分子。所述第一基板包括面向所述液晶層的第一電極。第二基板包括面向所述液晶層的第二電極。第一電極、第二電極和液晶層被第一電極及第二電極加給電壓的區(qū)域限定一個(gè)象素區(qū)，這是一個(gè)顯示單元。所述象素區(qū)包括多個(gè)子象素區(qū)，每個(gè)子象素區(qū)中的液晶分子以軸對(duì)稱方式排列。至少第一電極和第二電極之一包括規(guī)則地排布于象素區(qū)內(nèi)的多個(gè)開口。至少第一電極和第二電極之一有多個(gè)開口，這些開口包括多個(gè)多邊形的子電極區(qū)，每個(gè)子電極區(qū)至少在其拐角處，或者沿著并重疊其側(cè)邊至少有多個(gè)開口中的一部分。由所述多個(gè)子電極區(qū)限定多個(gè)子象素電極。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，第一電極包括多個(gè)排成矩陣形式的象素電極，多個(gè)象素電極中的每一個(gè)都通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置與掃描線和信號(hào)線相連。第二電極是面向所述多個(gè)象素電極的反電極。多個(gè)象素電極中的每一個(gè)都至少有所述多個(gè)子電極區(qū)中之一。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述多個(gè)子電極區(qū)中的至少兩個(gè)是彼此相同的多邊形，并共用一個(gè)公用側(cè)邊。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，每個(gè)多邊形都為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且液晶分子以關(guān)于所述多邊形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸為軸對(duì)稱方式排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述多個(gè)子電極區(qū)中的至少兩個(gè)是共用公用側(cè)邊的多邊形，并且開口離開象素電極至少2μm。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述多邊形是彼此相同的。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，每個(gè)多邊形都為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且液晶分子以關(guān)于所述多邊形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸為軸對(duì)稱方式排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層由具有負(fù)介電各向異性的液晶材料形成，并且液晶材料的液晶分子在未加電壓的情況下基本上關(guān)于第一基板和第二基板表面為垂直地排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，至少所述第一基板和第二基板之一在象素區(qū)外邊包括柱狀突起，用以控制所述液晶層的厚度。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層包括手性摻雜物，并且液晶分子具有約為液晶層厚度4倍的螺旋節(jié)距。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有負(fù)折射率各向異性的單軸相位片。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有正折射率各向異性的單軸相位片。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)二軸相位片，該二軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述多個(gè)子電極區(qū)中的至少兩個(gè)是共用公用側(cè)邊的多邊形，并且至少一個(gè)子電極區(qū)處的至少一個(gè)側(cè)邊與象素電極的至少一個(gè)邊緣相符。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述多邊形是彼此相同的。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，每個(gè)多邊形均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且液晶分子以關(guān)于所述多邊形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸為軸對(duì)稱方式排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層由具有負(fù)介電各向異性的液晶材料形成，并且液晶材料的液晶分子在未加電壓的情況下基本上關(guān)于第一基板和第二基板表面為垂直地排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，至少所述第一基板和第二基板之一在象素區(qū)外邊包括柱狀突起，用以控制所述液晶層的厚度。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層包括手性摻雜物，并且液晶分子具有約為液晶層厚度4倍的螺旋節(jié)距。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有負(fù)折射率各向異性的單軸相位片，該單軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有正折射率各向異性的單軸相位片，該單軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間的其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)二軸相位片，該二軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間的其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，在液晶層與第一電極和第二電極中的至少一個(gè)之間，至少在第一基板與第二基板之一處有一個(gè)準(zhǔn)直固定層，用以控制液晶分子的軸對(duì)稱排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，第一電極包括多個(gè)排成矩陣形式的象素電極，多個(gè)象素電極中的每一個(gè)都通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置與掃描線和信號(hào)線相連。第二電極是面向所述多個(gè)象素電極的反電極。多個(gè)象素電極中的每一個(gè)都至少有所述多個(gè)子電極區(qū)中之一。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述多個(gè)子電極區(qū)中的至少兩個(gè)是彼此相同的多邊形，并共用公用側(cè)邊。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，每個(gè)多邊形都為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且液晶分子以關(guān)于所述多邊形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸為軸對(duì)稱方式排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，至少所述第一基板和第二基板之一在象素區(qū)外邊包括柱狀突起，用以控制所述液晶層的厚度。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層由具有負(fù)介電各向異性的液晶材料形成，并且液晶材料的液晶分子在未加電壓的情況下基本上關(guān)于第一基板和第二基板表面為垂直地排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有負(fù)折射率各向異性的單軸相位片。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有正折射率各向異性的單軸相位片。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)二軸相位片，該二軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間的其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層包括手性摻雜物，并且液晶分子具有約為液晶層厚度4倍的螺線形節(jié)距。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，至少第一電極和第二電極之一具有多個(gè)規(guī)則布置的凹入部分。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，至少所述第一基板和第二基板之一包括柱狀突起，用以控制所述液晶層的厚度。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層由具有負(fù)介電各向異性的液晶材料形成，并且液晶材料的液晶分子在未加電壓的情況下基本上關(guān)于第一基板和第二基板表面為垂直地排列。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有負(fù)折射率各向異性的單軸相位片，該單軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間的其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)具有正折射率各向異性的單軸相位片，該單軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間的其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶顯示裝置還包括一對(duì)插有所述第一基板和第二基板的偏振器，和至少一個(gè)二軸相位片，該二軸相位片至少在第一基板與比起第二基板更靠近第一基板的偏振器之間和第二基板與比起第一基板更靠近第二基板的偏振器之間的其中之一處。
按照本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述液晶層包括手性摻雜物，并且液晶分子具有約為液晶層厚度4倍的螺旋節(jié)距。
本發(fā)明的另一方面給出一種制作液晶顯示裝置的方法，所述液晶顯示裝置包括第一基板、第二基板和插于第一基板及第二基板之間并由具有液晶分子的液晶材料制成的液晶層，其中第一基板包括面向所述液晶層的第一電極；第二基板包括面向所述液晶層的第二電極；第一電極、第二電極和液晶層被第一電極及第二電極加給電壓的區(qū)域限定一個(gè)象素區(qū)，該象素區(qū)是一個(gè)顯示單元；所述象素區(qū)包括多個(gè)子象素區(qū)，每個(gè)子象素區(qū)中的液晶分子以軸對(duì)稱方式排列；所述制作方法包括以下步驟至少在第一電極和第二電極之一形成規(guī)則地排布于象素區(qū)內(nèi)的多個(gè)開口，使得至少第一電極和第二電極之一有多個(gè)開口，這些開口包括多個(gè)多邊形的子電極區(qū)，每個(gè)子電極區(qū)在其至少一個(gè)拐角處和沿著并重疊其側(cè)邊有多個(gè)開口中的一部分；將可光固化的樹脂與液晶材料的混合物注入第一基板與第二基板間的縫隙；在給該混合物加以電壓的情況下用光照射該混合物，使得可光固化樹脂凝固，形成準(zhǔn)直固定層。
在本發(fā)明的LCD顯示裝置中，用于將電壓加給液晶層的電極在象素區(qū)內(nèi)有一開口(此區(qū)域不作電極用)，這是一個(gè)顯示單元。由于在開口處不產(chǎn)生電場(chǎng)，所以開口周圍的電場(chǎng)關(guān)于與電極表面正交的方向傾斜。例如，具有負(fù)介電各向異性的液晶分子排列成使得它們的縱軸與所述電場(chǎng)垂直。因此，由于該斜交的電場(chǎng)之故，液晶分子以圍繞著開口沿徑向(即軸對(duì)稱)方式排列。于是，由于液晶分子的折射率各向異性所引起的本LCD裝置關(guān)于視角的顯示質(zhì)量在全方位方向上都是均勻的。
在至少于拐角處或者沿著并重疊其側(cè)邊有開口的多邊形子電極區(qū)的實(shí)施例中，每個(gè)象素區(qū)的多個(gè)子象素區(qū)域內(nèi)的液晶分子以軸對(duì)稱方式排列。在多邊形子電極區(qū)彼此相同的實(shí)施例中，各多邊形子電極區(qū)限定的子象素區(qū)以高度對(duì)稱的方式排布。因此，使視角特性的均勻性得到提高。在每個(gè)多邊形具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性(n-重對(duì)稱)的實(shí)施例中，使所述視角特性進(jìn)一步得到提高。
在象素區(qū)內(nèi)的電極具有凹入部分的實(shí)施例中，上述凹入部分的液晶分子關(guān)于豎向準(zhǔn)直層的區(qū)域垂直排列，所述區(qū)域與所述凹入部分一致地凹下。換句話說(shuō)，上述凹入部分的液晶分子以關(guān)于該凹入部分的中心軸軸對(duì)稱的方式傾斜。在所述凹入部分處于兩個(gè)相鄰開口間的中間位置的實(shí)施例中，用于軸對(duì)稱排列的軸與所述凹入部分的中心軸相符。因此，用于軸對(duì)稱排列的中心軸的位置是固定的和穩(wěn)定的。
在所述開口離開象素電極的邊緣至少2μm的實(shí)施例中，防止因掃描線和信號(hào)線(總線)所產(chǎn)生的橫向電場(chǎng)而使液晶分子的排列變得不穩(wěn)定，所述掃描線和信號(hào)線是為與靠近象素電極邊緣的有源裝置連接而提供的。
在至少一個(gè)子電極區(qū)的至少一個(gè)側(cè)邊與象素電極的至少一個(gè)邊緣相符的實(shí)施例中，抑制了在象素電極邊緣處產(chǎn)生旋錯(cuò)。
在將準(zhǔn)直固定層設(shè)置在液晶層與至少為第一基板或第二基板之間的實(shí)施例中，液晶分子的排列是穩(wěn)定的，這給出亮顯示。
于是，這里描述的本發(fā)明可為L(zhǎng)CD裝置提供如下優(yōu)點(diǎn)，使其具有良好的視角特性，而且不產(chǎn)生圖象分不開的現(xiàn)象，同時(shí)還給出制造此種顯示的方法。


通過(guò)參照附圖閱讀并理解以下的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的這些以及其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人變得愈加清晰。
圖1A是本發(fā)明第一實(shí)施例LCD裝置的斷面圖，表示未加電壓時(shí)的狀態(tài)；圖1B是圖1A所示LCD裝置的斷面圖，表示加給電壓時(shí)的狀態(tài)；圖2是圖1A所示LCD裝置的有源矩陣基板的頂視圖；圖3是用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察圖1A所示LCD裝置的示意圖，所述LCD裝置被加以電壓，用以灰度標(biāo)顯示；圖4A、4B和4C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第一實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖5A、5B和5C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第一實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例中LCD裝置的有源矩陣基板的頂視圖；圖7是沿圖6中VII-VII′線所取有源矩陣基板的斷面圖；圖8是用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察第二實(shí)施例中LCD裝置的示意圖，所述LCD裝置被加以電壓，用以灰度標(biāo)顯示；圖9A、9B和9C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第二實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖10A、10B和10C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第二實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖11是本發(fā)明第三實(shí)施例中LCD裝置的有源矩陣基板的頂視圖；圖12A、12B和12C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第三實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖13A、13B和13C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第三實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖14A是本發(fā)明第四實(shí)施例中LCD裝置的有源矩陣基板的斷面圖，表示未加電壓時(shí)的狀態(tài)；圖14B是圖14A所示LCD裝置的斷面圖，表示加給電壓時(shí)的狀態(tài)；圖15是圖14A所示LCD裝置的有源矩陣基板的頂視圖；圖16是用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察圖14A所示LCD裝置的示意圖，所述LCD裝置被加以電壓，用以灰度標(biāo)顯示；圖17A、17B和17C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第四實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖18A、18B和18C為有源矩陣基板的頂視圖，表示第四實(shí)施例中幾種可供選擇的象素電極開口布置；圖19A是本發(fā)明第五實(shí)施例中LCD裝置的有源矩陣基板的斷面圖，表示未加電壓時(shí)的狀態(tài)；圖19B是圖19A所示LCD裝置的斷面圖，表示加給電壓時(shí)的狀態(tài)；圖20A和20B每一個(gè)都是用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察LCD裝置的示意圖，表示受塑料珠干擾的液晶分子的軸對(duì)稱排列；圖21A、21B、21C和21D每一個(gè)都是本發(fā)明第六實(shí)施例中有源矩陣基板的頂視圖，每個(gè)基板都包括一個(gè)柱狀突起；圖22A和22B每一個(gè)都是是用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察第六實(shí)施例LCD裝置的示意圖，所述LCD裝置被加以電壓，用以灰度標(biāo)顯示；圖23A和23B每一個(gè)都是是用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察第七實(shí)施例LCD裝置的示意圖，所述LCD裝置被加以電壓，用以灰度標(biāo)顯示；圖24A和24B每一個(gè)都是本發(fā)明第八實(shí)施例LCD裝置包括一個(gè)或多個(gè)相位片的斷面圖；圖25A是表示包括處于暗顯示狀態(tài)的圖24B所示LCD裝置的光透射率與視角依賴關(guān)系的曲線；圖25B是表示在視角為60°情況下光透射率與相位片滯后間的關(guān)系曲線；圖26A和26B每一個(gè)都是第八實(shí)施例LCD裝置包括一個(gè)或多個(gè)相位片的斷面圖；圖27A是表示包括處于暗顯示狀態(tài)的圖26B所示LCD裝置的光透射率與視角依賴關(guān)系的曲線；圖27B是表示在視角為60°情況下光透射率與相位片滯后間的關(guān)系曲線；圖28A、28B和28C每一個(gè)都是第八實(shí)施例LCD裝置包括一個(gè)或多個(gè)相位片的斷面圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)參照附圖所示實(shí)施例的方法描述本發(fā)明。在以下各例中將描述透射LCD裝置，但本發(fā)明并不僅限于這種LCD裝置。
(實(shí)施例1)以下描述本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD裝置100。圖1A和1B是LCD裝置100的斷面示意圖。圖1A表示未加電壓的情況，而圖1B表示加給電壓的情況。圖1A和1B表示LCD裝置100的一個(gè)象素區(qū)。除非另有說(shuō)明，將按考慮這一個(gè)象素區(qū)給出下面的描述。
LCD裝置100包括有源矩陣基板20、反基板(濾色基板)30和插于有源矩陣基板20與反基板30之間的液晶層40。有源矩陣基板20包括透明基板21、絕緣層22、象素電極24和準(zhǔn)直層26。絕緣層22、象素電極24和準(zhǔn)直層26依此順序設(shè)在基板21的表面21a上，表面21a面向液晶層40。有源矩陣基板20包括有源器件(通常為TFT)和供給象素電極24電壓的導(dǎo)線，為了簡(jiǎn)化，圖1A和1B中均未示出它們。反基板30包括透明基板31、濾色層32、反電極34和準(zhǔn)直層36。濾色層32、反電極34和準(zhǔn)直層36依此順序設(shè)在基板31的表面31a上，表面31a面向液晶層40。本例中的準(zhǔn)直層26和36為垂直準(zhǔn)直層，液晶層由呈負(fù)介電性材料的液晶材料制成。
象素電極24有多個(gè)開口24a，本例中它們?yōu)閳A形的。毋庸贅言，這多個(gè)開口24a均不起電極的作用。正如后面將要詳述的，所述多個(gè)開口24a限定一個(gè)多邊形的子電極區(qū)50，此區(qū)在其拐角處或者沿著并重疊其側(cè)邊有開口24a。因各開口24a的作用，使由子電極區(qū)50限定的子象素區(qū)60內(nèi)的液晶分子40a按軸對(duì)稱方式排列。
在如圖1A所示未將電壓加給液晶層40的情況下，由準(zhǔn)直層的準(zhǔn)直力使液晶分子40a垂直于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a排列。本說(shuō)明書中關(guān)于“第一基板表面”和“第二基板表面”的說(shuō)法指的是與表面26a平行的方向。在如圖1B所示將電壓加給液晶層40的情況下，具有負(fù)介電各向異性的液晶分子40a排列成使其縱軸關(guān)于電力線E垂直。在開口24a附近，電力線E關(guān)于基板21和31的表面21a和31a(基本上平行于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a)傾斜。因此，開口24a附近的液晶分子40a呈放射狀圍繞每個(gè)開口24a排列。離開口24a越遠(yuǎn)的液晶分子40a比起離開口24a越近的液晶分子40a關(guān)于垂直于表面21a和31a的直線傾斜的角越大。因此，子象素區(qū)60內(nèi)的液晶分子40a按軸對(duì)稱方式排列。
圖2是圖1A和1B所示LCD裝置100之象素區(qū)的有源矩陣基板20的頂視圖。圖1A和1B示出沿圖2中的I-I′線所取的斷面。
如圖2所示，有源矩陣基板20包括用以控制加給象素電極24電壓的TFT70、用于給TFT70的柵極提供掃描信號(hào)的柵極線(掃描線)72、用于給TFT70的源極提供數(shù)據(jù)信號(hào)的源極線(信號(hào)線)74，以及具有有如象素電極24同樣電位的存儲(chǔ)電容公用線76。本例中采用所謂Cs公用結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)利用存儲(chǔ)電容公用線76形成存儲(chǔ)電容。另外，可以采用所謂Cs柵極結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)利用柵極線72形成存儲(chǔ)電容，或者可以省去存儲(chǔ)電容的形式。
如上所述，象素電極24有多個(gè)開口24a。下面將參照?qǐng)D2詳細(xì)描述開口24a。如圖2所示，開口24a限定子電極區(qū)50a、50b和50c(每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于圖1A和1B中的子電極區(qū)50)。子電極區(qū)50a、50b和50c在其各拐角處有開口24a。更詳細(xì)地說(shuō)，子電極區(qū)50a、50b和50c均為由每?jī)蓚€(gè)彼此最為靠近的開口24a的中心連線限定的多邊形。本例中的子電極區(qū)50a、50b和50c為四邊形。子電極區(qū)50c附近的象素電極24a截去部分(圖2中的下左部分)形成一個(gè)開口。子電極區(qū)50a和50c為正方形，其中心處有四重對(duì)稱軸，它們互相并合。子電極區(qū)50b為矩形，其中心處有二重對(duì)稱軸。子電極區(qū)50b各與子電極區(qū)50a和50c共用一個(gè)側(cè)邊。
可按此如下述方式(指的是與圖1A和1B有關(guān)的參考標(biāo)號(hào))制作第一實(shí)施例中的LCD裝置100。除了象素電極24是用造成的圖2中所示的各開口24a的圖形形成的以外，可按制作有源矩陣基板所用的公知方法制作有源矩陣基板20。于是，可以在不增加制作步驟數(shù)目的情況下制作有源矩陣基板20。反電極30也可用公知的方法制作。象素電極24和反電極34由比如厚度約為50nm的ITO(氧化銦錫)制成。
通過(guò)印刷給包括基板21、絕緣層22和象素電極24的疊層涂敷垂直準(zhǔn)直層26。通過(guò)印刷給包括基板31、濾色層32和反電極34的疊層涂敷垂直準(zhǔn)直層36。垂直準(zhǔn)直層26和36由聚酰亞胺基材料(如日本合成橡膠有限公司的JALS-204)制成。另外，垂直準(zhǔn)直層26和36可由各種其它材料制成，它們使得液晶分子關(guān)于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a垂直排列。這樣的材料包括比如十八烷基乙氧基硅烷和卵磷脂。于是，有源矩陣20和反基板30被制成。
然后，使直徑約為4.5μm的塑料珠分布在垂直準(zhǔn)直層26上。在反基板30上，通過(guò)屏幕印刷沿顯示區(qū)域的周緣形成封口部分，這是由含有玻璃纖維的環(huán)氧樹脂形成的。通過(guò)加熱，使有源矩陣基板20和反基板30結(jié)合在一起，并使之固化。繼而，采用真空注入法，將具有負(fù)介電各向異性(Δε＝-4.0，Δn＝0.08)的液晶材料注入有源矩陣基板20與反基板30之間的縫隙。以此方式完成LCD裝置100。
本例中的象素電極24有開口24a。另外，反電極34可有開口。通過(guò)在象素區(qū)內(nèi)提供的電極上形成多個(gè)開口達(dá)到本發(fā)明的效果，這是一個(gè)顯示單元。在顯示電極24上形成開口24a的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)給導(dǎo)電膜繪制圖形形成顯示電極的步驟形成開口24a，而且不增加制作的步驟。
圖3表示用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察圖2所示LCD裝置100的一個(gè)象素區(qū)(圖3中表示為100a)的頂視圖。在圖3中，LCD裝置100被加以電壓，用于灰度標(biāo)顯示。象素區(qū)100a包括子象素區(qū)60a、60b和60c，它們分別由圖2中的子電極區(qū)50a、50b和50c所限定。與TFT70、柵極線72、源極線74(圖2)以及類似的擋光部分(或?qū)?yīng)于黑矩陣的部分)相應(yīng)的部分象素區(qū)100a被觀察到是暗的(圖3中被畫以陰影線)。開口24a也被觀察到是暗的。存儲(chǔ)電容公用線76由透明材料制成。本例中的象素區(qū)節(jié)距的長(zhǎng)邊約為300μm，象素區(qū)節(jié)距的短邊約為100μm，每個(gè)開口24a的直徑約為10μm。
正如從圖3可以清楚看到的那樣，子象素區(qū)60a、60b和60c被觀察到具有正交消光圖樣，顯示出液晶分子以軸對(duì)稱方式排列。在呈正方形的子象素區(qū)60a和60c中，觀察到具有四重對(duì)稱軸的消光圖樣。在呈矩形的子象素區(qū)60b中，觀察到具有二重對(duì)稱軸的消光圖樣。在圍繞子象素區(qū)60a、60b和60c的周緣區(qū)域60d中，觀察到與每個(gè)子象素區(qū)類似的消光圖樣。這種現(xiàn)象顯示出在周緣區(qū)域60d中液晶分子以軸對(duì)稱方式排列。換句話說(shuō)，在周緣區(qū)域60d中，液晶分子基本上在各開口24a周圍呈放射狀排列。這是由于因開口24a產(chǎn)生之斜交電場(chǎng)而傾斜的液晶分子40a的排列傳遞到周緣區(qū)域60d中的液晶分子所造成的。
在這樣的LCD裝置100中，多個(gè)象素區(qū)的每個(gè)作為一個(gè)整體都有多個(gè)子區(qū)域，子區(qū)域中的液晶分子40a(圖1A和1B)均以軸對(duì)稱方式排列。因此，LCD裝置100的視角特性就不會(huì)根據(jù)觀察方向的方位角改變，因而本LCD裝置100具有較高的視角特性。在未將電壓加于液晶層40(圖1A和1B)的情況下，基本上所有液晶分子都關(guān)于玻璃基板21和31的表面21a和31a垂直，因而給出滿意的暗顯示。當(dāng)加給電壓時(shí)，給出滿意的亮顯示，響應(yīng)時(shí)間約為20ms。當(dāng)加給灰度標(biāo)顯示電壓時(shí)，不會(huì)干擾液晶分子的軸對(duì)稱排列。響應(yīng)時(shí)間足夠短，而且不會(huì)顯現(xiàn)圖象分不開的現(xiàn)象。所述軸對(duì)稱排列是十分穩(wěn)定的，并且在重復(fù)操作試驗(yàn)中無(wú)不良排列產(chǎn)生。
本例中的子電極區(qū)50a、50b和50c為四邊形。各子電極區(qū)并不需要是四邊形的，而可為在其拐角處或者沿著并重疊其側(cè)邊有開口的多邊形。子電極區(qū)可為三角形的，不過(guò)最好是有四個(gè)或更多拐角的多邊形，為的是提供均勻的關(guān)于視角特性的方位角依賴關(guān)系。正方形比矩形更具優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檎叫斡休^高的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，因而比矩形提供更為均勻的視角特性。
圖4A、4B和4C表示第一實(shí)施例中象素電極24的子電極區(qū)50可供選擇的不同布置。圖4A、4B和4C中的子電極區(qū)50均為四邊形。圖5A、5B和5C也表示第一實(shí)施例中象素電極24的子電極區(qū)可供選擇的不同布置。圖5A、5B和5C中的子電極區(qū)50為具有5個(gè)或更多個(gè)拐角的多邊形。
圖5A中的每個(gè)六角形子電極區(qū)51在其拐角處都有開口24a。圖5B中的每個(gè)六角形子電極區(qū)在其拐角處及其中心處都有開口24a，使得液晶分子以在三角形子電極區(qū)52中軸對(duì)稱的方式排列。圖5C中的每個(gè)八角形子電極區(qū)53沿著其側(cè)邊都有矩形開口24c。開口24a并不需要是圓形的或矩形的，而可為任何形狀。子電極區(qū)(還有子象素區(qū))最好有較高的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性(即盡可能接近圓形)，它們最好是等邊多邊形。最好使多個(gè)子電極區(qū)(還有子象素區(qū))被布置成具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。于是，最好是以規(guī)則的方式將其布置成相同的等邊多邊形。
每個(gè)子電極區(qū)(還有子象素區(qū))的側(cè)邊可為約20μm至約50μm，為的是按軸對(duì)稱方式穩(wěn)定地排列液晶分子。當(dāng)開口24a為圓形時(shí)，直徑最好為約5μm至約20μm。當(dāng)開口數(shù)量過(guò)大時(shí)，會(huì)使LCD裝置100的數(shù)值孔徑減小。開口24a的數(shù)量和結(jié)構(gòu)(子電極和象素區(qū)的形狀)需要被適當(dāng)?shù)卮_定，既要考慮為使用LCD裝置100所需的視角又要考慮所需的亮度。
(實(shí)施例2)以下將參照?qǐng)D6和7描述本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD裝置。本實(shí)施例中的象素電極具有開口，還有如后面將要詳細(xì)描述的凹入部分。圖6是第二實(shí)施例LCD裝置的有源矩陣基板80的頂視圖。圖6表示該LCD裝置的一個(gè)象素區(qū)。除非另有說(shuō)明，以下的描述將在考慮一個(gè)象素區(qū)的同時(shí)給出。
如圖6所示，有源矩陣基板80包括象素電極24。該象素電極24具有開口24a和凹入部分24b。除凹入部分24b外，第二實(shí)施例LCD裝置個(gè)結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例中LCD裝置100的結(jié)構(gòu)相同。與先前關(guān)于圖1A、1B、2和3討論相同的元件給以相同的參考標(biāo)號(hào)，并將省略對(duì)它們的描述。凹入部分24b可以反電極的方式形成，代替象素電極24。
圖7是沿圖6中VII-VII′線所取的有源矩陣基板80斷面圖。設(shè)置于基板21上的絕緣層22有凹入部分。設(shè)置于絕緣層22上的象素電極24因此也有凹入部分24b。凹入部分24b的深度比如約為5μm，直徑比如約為10μm。象素電極24中形成的開口24a的直徑比如約為10μm。垂直準(zhǔn)直層26設(shè)置于象素電極24上。
當(dāng)未加電壓時(shí)，凹入部分24b上方的液晶分子40a垂直于垂直準(zhǔn)直層26的表面26a排列。當(dāng)加給電壓時(shí)，凹入部分24b上方的液晶分子40a以關(guān)于圖7中的虛線表示之凹入部分24b的中心軸40b軸對(duì)稱的方式傾斜排列。如圖7所示，關(guān)于所述中心軸40b傾斜的方向與因開口24a周圍之斜交電場(chǎng)引起的液晶分子40a傾斜方向相反。具體地說(shuō)，在凹入部分24b附近，每一個(gè)液晶分子40a傾斜，使得較為靠近凹入部分24b之中心軸40b的一端高于(即離象素電極24較遠(yuǎn))較為遠(yuǎn)離凹入部分24b之中心軸40b的另一端。相比之下，在開口24a附近，每一個(gè)液晶分子40a傾斜，使得較為靠近開口24a之中心軸40c的一端低于(即比較靠近離象素電極24)較為遠(yuǎn)離開口24a之中心軸40c的另一端。因此，在兩相鄰開口24a之間的中間部分形成的凹入部分24b使開口24a周圍液晶分子的軸對(duì)稱排列穩(wěn)定。換句話說(shuō)，子象素區(qū)60中的液晶分子40a圍繞凹入部分24b的中心軸40b穩(wěn)定地以軸對(duì)稱方式排列。
回到圖6，凹入部分24b還形成于子電極區(qū)50a、50b和50c周圍的周緣區(qū)域50d的對(duì)稱位置。于是，使子電極區(qū)周圍的周緣區(qū)域的液晶分子40a的軸對(duì)稱排列被穩(wěn)定在對(duì)稱軸的位置。
正如從上面的描述所能清楚看到的那樣，凹入部分24b和開口24a一起限定了各個(gè)子象素區(qū)。因此，最好將凹入部分24b安排得使所要形成的多邊形與開口24a形成的多邊形相同。凹入部分24b可以有代替圓形的任何形狀。
可以按類似于第一實(shí)施例所描述的方式制作第二實(shí)施例的LCD裝置。例如可以通過(guò)濺射等方法形成厚度約為10μm的氧化硅膜，然后再用具有與凹入部分相應(yīng)之開口的掩膜進(jìn)行蝕刻，制成具有凹入部分的絕緣層22。于是，形成于絕緣層22上的象素電極24具有凹入部分24b?？梢岳醚谀ら_口的形狀和尺寸、絕緣層22的厚度和蝕刻的量調(diào)節(jié)凹入部分24b的形狀、尺寸及深度。凹入部分24b的直徑最好與開口24a相類似，約為5μm到約為20μm。
圖8表示用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察第二實(shí)施例LCD裝置的一個(gè)象素區(qū)(圖8中表示為100b)的頂視圖。圖8中的LCD裝置被加以電壓，用于灰度標(biāo)顯示。象素區(qū)100b包括分別由圖6中子電極區(qū)50a、50b和50c限定的子象素區(qū)60a、60b和60c。與TFT70、柵極線72、源極線74(圖2)等擋光元件對(duì)應(yīng)的部分象素區(qū)100b(或與黑矩陣對(duì)應(yīng)的部分)被觀察到是暗的(圖8中被畫以陰影線)。開口24a也被觀察到是暗的。存儲(chǔ)電容公用線76由金屬材料制成。本例中象素區(qū)節(jié)距的較長(zhǎng)側(cè)邊約為300μm，象素區(qū)節(jié)距的較短側(cè)邊約為100μm，每個(gè)開口24a的直徑約為10μm。
在這樣的LCD裝置中，多個(gè)象素區(qū)的每個(gè)作為一個(gè)整體都有多個(gè)子區(qū)域，子區(qū)域中的液晶分子40a(圖7)均以軸對(duì)稱方式排列。對(duì)稱軸由凹入部分24b(圖6)控制和固定。對(duì)稱軸還與凹入部分24b配合。因此，本LCD裝置具有較高的視角特性。響應(yīng)時(shí)間足夠短，并且不會(huì)顯現(xiàn)圖象分不開現(xiàn)象。所述軸對(duì)稱排列是十分穩(wěn)定的，并且在重復(fù)操作試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生不良的排列。
本實(shí)施例中的子電極區(qū)50a、50b和50c是四邊形的，各子電極區(qū)不必為四邊形。與圖4A、4B、4C中所示的開口24a相結(jié)合，可以分別形成圖9A、9B、9C中所示的凹入部分24b。與圖5A、5B、5C中所示的開口24a相結(jié)合，可以分別形成圖10A、10B、10C中所示的凹入部分24b。凹入部分24b起固定和穩(wěn)定軸對(duì)稱中心的作用。因此，最好在兩個(gè)相鄰開口24a間的中間部分形成每個(gè)凹入部分24b。此外，最好使凹入部分24b形成與開口24a所形成的多邊形相同的多邊形。最好使周緣區(qū)50d(圖6)中的凹入部分24b被安排得形成與子電極區(qū)50中的凹入部分24b所形成的多邊形相同的多邊形。
當(dāng)形成凹入部分24b時(shí)，為了穩(wěn)定液晶分子的軸對(duì)稱排列，子象素區(qū)60的側(cè)邊可為約50μm到100μm。可以既考慮視角又考慮LCD裝置使用時(shí)所需的亮度來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定凹入部分24b的形狀和數(shù)量。
(第三實(shí)施例)以下將描述本發(fā)明第三實(shí)施例的LCD裝置。圖11是第三實(shí)施例中LCD裝置的有源矩陣基板320的頂視圖。圖11表示此LCD裝置的一個(gè)象素區(qū)。除非另有說(shuō)明，下面的描述將與一個(gè)象素區(qū)有關(guān)。在有源矩陣基板320中，從象素電極24的邊緣24c到最靠近該邊緣24c的開口324a的距離d，以及從邊緣24d(也是最靠近該邊緣24d的)到開口324a的距離d′均為大約5μm。除了這一點(diǎn)，第三實(shí)施例的LCD裝置基本上與第一實(shí)施例的LCD裝置100相同。與前面關(guān)于圖1A、1B、2和3描述相同的元件有相同的參考標(biāo)號(hào)，并將省略對(duì)它們的描述。
距離d和d′并不限于大約5μm，而最好是大約2μm或更大。距離d和d′是大約2μm至10μm尤好。當(dāng)距離d和d′小于大約2μm時(shí)，由于位于成矩陣形布置的多個(gè)象素電極24附近的掃描線或信號(hào)線(總線)之故，液晶分子的軸對(duì)稱排列要受到橫向(水平)電場(chǎng)的干擾。當(dāng)距離d和d′大于大約10μm時(shí)，對(duì)顯示起作用的象素電極24面積過(guò)分減小，因而LCD裝置的光透射率迅速過(guò)于降低。
可按軸對(duì)稱方式將第三實(shí)施例的LCD裝置制成第一實(shí)施例所描述的那樣。
當(dāng)用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察被加以用于灰度標(biāo)顯示之電壓的第三實(shí)施例LCD裝置的一個(gè)象素區(qū)時(shí)，液晶分子被觀察處于類似于第一實(shí)施例中所描述的狀態(tài)。
在這樣的LCD裝置中，每一個(gè)象素區(qū)中作為一個(gè)整體都有多個(gè)子區(qū)域，這些區(qū)域中的液晶分子均以軸對(duì)稱方式排列。因此，本LCD裝置具有較高的視角特性。響應(yīng)時(shí)間足夠短，并且不顯現(xiàn)圖象分不開的現(xiàn)象。所述軸對(duì)稱排列是十分穩(wěn)定的，并且在重復(fù)操作試驗(yàn)中無(wú)不良排列產(chǎn)生。
本實(shí)施例中的子電極區(qū)50a、50b和50c是四邊形的。各子電極區(qū)并不需要是四邊形的，而可為在其拐角處或者沿著并重疊其側(cè)邊有開口的多邊形。
圖12A、12B和12C表示第三實(shí)施例中象素電極24的子電極區(qū)50幾種可供選擇的布置。圖12A、12B和12C中的子電極區(qū)50為多邊形的。圖13A、13B和13C表示第三實(shí)施例中象素電極24的子電極區(qū)50另幾種可供選擇的布置。圖13A、13B和13C中的子電極區(qū)為具有5個(gè)或更多個(gè)拐角的多邊形。
圖13A中，每一個(gè)六角形的子電極區(qū)51在其拐角處都有開口324a。圖13B中，每一個(gè)六角形的子電極區(qū)在其拐角處及中心處都有開口324a，使得三角形子電極區(qū)52中的液晶分子以軸對(duì)稱方式排列。圖13C中，每一個(gè)八角形的子電極區(qū)53沿其側(cè)邊都有成矩形的開口324a。所述各開口324a并不需要是圓形的或矩形的，而可為任何形狀。子電極區(qū)(還有子象素區(qū))最好都有較高的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性(即盡可能地接近圓形)，它們最好是等邊多邊形。最好使多個(gè)子電極區(qū)(還有子象素區(qū))被布置成具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。于是，最好是以規(guī)則的方式將其布置成相同的等邊多邊形。
每個(gè)子電極區(qū)(及子象素區(qū))的側(cè)邊可為約20μm至約50μm，為的是按軸對(duì)稱方式穩(wěn)定地排列液晶分子。如上所述，邊緣24c與最為靠近邊緣24c的開口324a間的距離d和邊緣24c與(也是最為靠近邊緣24c的)開口324a間的距離d′每一個(gè)都最好為大約2μm或更多；大約2μm至大約10μm尤好。當(dāng)開口324a為圓形時(shí)，其直徑最好為約5μm至約20μm。當(dāng)開口的數(shù)目過(guò)多時(shí)，使LCD裝置的數(shù)值孔徑減小。開口324a的數(shù)目和結(jié)構(gòu)(子電極區(qū)和子象素區(qū)的形狀)需要被適當(dāng)?shù)卮_定，既要考慮為使用LCD裝置所需的視角又要考慮所需的亮度。
在第三實(shí)施例的LCD裝置中，可使每個(gè)象素區(qū)中規(guī)則排布的凹入部分至少形成于所述象素電極或反電極之一處，即如第二實(shí)施例中的LCD裝置那樣。
(實(shí)施例4)下面描述本發(fā)明第四實(shí)施例的LCD裝置400。圖14A和14B是LCD裝置400的斷面示意圖。圖14A表示未加電壓的狀態(tài)，而圖14B表示加給電壓的狀態(tài)。圖14A和14B表示LCD裝置400的一個(gè)象素電極。除非另有說(shuō)明，下面的描述將與一個(gè)象素區(qū)有關(guān)。如圖14A和14B所示，LCD裝置400包括有源矩陣基板420、反基板30和插于其間的液晶層40。
在LCD裝置400中，在象素電極24內(nèi)(即圖15中子電極區(qū)50a的右下角)，并且還沿著并重疊象素電極24的側(cè)邊或者在其拐角處(即子電極區(qū)50a的左下角、左上角和右上角)形成本例中為圓形的開口424a。除這一點(diǎn)外，LCD裝置400基本上與LCD裝置100有相同的結(jié)構(gòu)。與前面關(guān)于圖1A、1B、2和3描述相同的元件有相同的參考標(biāo)號(hào)，并將省略對(duì)它們的描述。
當(dāng)如圖14A所示那樣不給液晶層40加以電壓時(shí)，液晶分子40a因準(zhǔn)直力而垂直于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a排列。當(dāng)如圖14B所示那樣給液晶層40加以電壓時(shí)，具有負(fù)介電各向異性的液晶分子40a排列成使它們的縱軸關(guān)于電力線E垂直。在開口424a附近，電力線E關(guān)于基板21和31的表面21a和31a傾斜(基本上平行于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a)。因此，開口424a附近的液晶分子40a在各開口24a周圍呈放射狀排列。離開口424a較遠(yuǎn)的液晶分子40a比起較為靠近開口424a的液晶分子40a來(lái)，以更大的角度關(guān)于垂直于表面21a和31a的直線傾斜。于是，子象素區(qū)60中的液晶分子40a以軸對(duì)稱方式排列。
圖15是圖14A和圖14B所示LCD裝置400之象素區(qū)的有源矩陣基板420的頂視圖。圖14A和圖14B示出沿圖15的XIV-XIV′線所取的斷面。
如上所述，象素電極24具有多個(gè)開口424a。現(xiàn)在參照?qǐng)D15詳細(xì)描述開口424a。如圖15所示，在象素電極24中(即圖15中子電極區(qū)50a的左下角)并沿著且重疊象素電極24的邊緣或在其拐角處(即子電極區(qū)50a的左下角、左上角和右上角)形成開口424a。開口424a限定子電極區(qū)50a至50i(本例中為9個(gè)區(qū))。子電極區(qū)50a至50i在其拐角處有開口424a。子電極區(qū)50a、50b、50c和50d為正方形，在其拐角處有四重對(duì)稱軸，并且彼此相同。子電極區(qū)50e和50f為矩形，在其中心處有二重對(duì)稱軸。子電極區(qū)50e與子電極區(qū)50c、50f和50g中的每一個(gè)共用一個(gè)側(cè)邊。子電極區(qū)50f與子電極區(qū)50d、50e和50h中的每一個(gè)共用一個(gè)側(cè)邊。
圖15中象素電極24的4個(gè)邊緣與子電極區(qū)50a至50i中的每一個(gè)的一個(gè)側(cè)邊相符。這樣的布置基本上避免了旋錯(cuò)，這種旋錯(cuò)是由子電極區(qū)的側(cè)邊與象素電極邊緣之間的距離在象素電極邊緣附近引起的。理由是如圖14B所示那樣，液晶分子40a的傾斜方向按箭號(hào)A的方向(即從中心到象素電極24的邊緣)連續(xù)改變。
可按類似與第一實(shí)施例中的方式制作第四實(shí)施例中的JCD裝置400。
圖16表示用正交偏振狀態(tài)下的偏振光顯微鏡觀察圖15所示LCD裝置400的一個(gè)象素區(qū)(圖16中表示為400a)的頂視圖。圖16中的LCD裝置400被加給灰度標(biāo)顯示用的電壓。象素區(qū)400a包括分別由圖15中的子電極區(qū)50a到50i限定的子顯示區(qū)60a到60i。與TFT70、柵極線72、源極線74(圖15)等擋光元件對(duì)應(yīng)的部分象素區(qū)400a(或與黑矩陣對(duì)應(yīng)的部分)被觀察到是暗的(圖16中被畫以陰影線)。開口424a也被觀察到是暗的。存儲(chǔ)電容公用線76由透明材料制成。本例中象素區(qū)節(jié)距的較長(zhǎng)側(cè)邊約為300μm，象素區(qū)節(jié)距的較短側(cè)邊約為100μm，每個(gè)開口424a的直徑約為10μm。
正如從圖16清楚地看到的那樣，子象素區(qū)60a到60i被觀察到具有正交消光圖樣，這表明液晶分子是按軸對(duì)稱方式排列的。在由正方形子電極區(qū)50a到50d限定的子象素區(qū)60a到60d中(圖15)，觀察到具有四重對(duì)稱軸的消光圖樣。在由矩形子電極區(qū)50e到50f限定的子象素區(qū)60e到60f中(圖15)，觀察到具有二重對(duì)稱軸的消光圖樣。
在這樣的LCD裝置400中，多個(gè)象素區(qū)中的每個(gè)作為一個(gè)整體都有多個(gè)子區(qū)域，這些區(qū)域中的液晶分子40a(圖14A和14B)均以軸對(duì)稱方式排列。因此，本LCD裝置400具有較高的視角特性。響應(yīng)時(shí)間足夠短，并且不會(huì)顯現(xiàn)圖象分不開現(xiàn)象。所述軸對(duì)稱排列是十分穩(wěn)定的，并且在重復(fù)操作試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生不良的排列。
本實(shí)施例中的子電極區(qū)50a到50i為四邊形的。各子電極區(qū)并不需要是四邊形的，而可為在其拐角處或者沿著并重疊其側(cè)邊有開口的多邊形。子電極區(qū)可為三角形的，不過(guò)最好是具有四個(gè)或更多拐角的多邊形，為的是防止視角特性關(guān)于方位角的依賴性。由于正方形比矩形具有更高的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，并因此而能提供更為均勻的視角特性，所以，正方形比矩形更具優(yōu)點(diǎn)。
圖17A、17B和17C表示第四實(shí)施例中象素電極24之子電極區(qū)50幾種可供選擇的布置。圖17A、17B和17C中的子電極區(qū)50為四邊形的。圖18A、18B和18C表示第四實(shí)施例中象素電極24之子電極區(qū)的另幾種可供選擇的布置。圖18A、18B和18C中的子電極區(qū)為有五個(gè)或更多拐角的多邊形。
圖18A中，每個(gè)六角形的子電極區(qū)51在其拐角處均有開口424a。圖18B中，每個(gè)六角形區(qū)域在其拐角及中心處均有開口424a，使得液晶分子在三角形的子電極區(qū)52內(nèi)按軸對(duì)稱方式排列。圖18C中，每個(gè)八角形的子電極區(qū)53沿其側(cè)邊都有呈矩形的開口424a。所述各開口424a并不需要是圓形的或矩形的，而可為任何形狀。子電極區(qū)(還有子象素區(qū))最好都有較高的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性(即盡可能地接近圓形)，它們最好是等邊多邊形。最好使多個(gè)子電極區(qū)(還有子象素區(qū))被布置成具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。于是，最好是以規(guī)則的方式將其布置成相同的等邊多邊形。在其它的情況下，均可得到本例的效果，其中至少一個(gè)子電極區(qū)的至少一個(gè)側(cè)邊與象素電極24的至少一個(gè)邊緣相符。
在第四實(shí)施例的LCD裝置400中，至少可在象素電極24或反電極34之一內(nèi)形成凹入部分，它們規(guī)則地布置于每個(gè)象素區(qū)中，就如同第二實(shí)施例中的LCD裝置400那樣。
第三實(shí)施例中的LCD裝置內(nèi)象素電極中的開口都遠(yuǎn)離象素電極的邊緣。第四實(shí)施例中的LCD裝置內(nèi)，子電極區(qū)的側(cè)邊與象素電極的邊緣相符。可以根據(jù)LCD裝置的使用恰當(dāng)?shù)剡x擇各開口關(guān)于象素電極邊緣的布置。
(實(shí)施例5)恰如以下所詳細(xì)描述的那樣，本發(fā)明第五實(shí)施例的LCD裝置500至少在與液晶層40接觸的第一和第二基板之一內(nèi)包括準(zhǔn)直固定層。
圖19A和19B是LCD裝置500的斷面示意圖。圖19A表示未加電壓時(shí)的狀態(tài)，圖19B表示加給電壓時(shí)的狀態(tài)。圖19A和19B表示LCD裝置500的一個(gè)象素區(qū)。除非另有說(shuō)明，將按考慮一個(gè)象素區(qū)給出下面的描述。
LCD裝置500包括有源矩陣基板520、反基板(濾色基板)530和插于有源矩陣基板520與反基板530之間的液晶層40。有源矩陣基板520包括透明基板21、絕緣層22、象素電極24、準(zhǔn)直層26和準(zhǔn)直固定層41a。絕緣層22、象素電極24、準(zhǔn)直層26和準(zhǔn)直固定層41a依此順序設(shè)在基板21的表面21a上，表面21a面向液晶層40。反基板530包括透明基板31、濾色層32、反電極34、準(zhǔn)直層36和準(zhǔn)直固定層41b。濾色層32、反電極34、準(zhǔn)直層36和準(zhǔn)直固定層41b依此順序設(shè)在基板31的表面31a上，表面31a面向液晶層40。除準(zhǔn)直固定層41a和41b外，LCD裝置500基本上與LCD裝置100的結(jié)構(gòu)相同。與先前關(guān)于圖1A、1B、2和3討論相同的元件給以相同的參考標(biāo)號(hào)，并將省略對(duì)它們的描述。
象素電極24有多個(gè)開口24a，有如圖2所示的那樣。所述多個(gè)開口24a限定一個(gè)多邊形的子電極區(qū)50，在該區(qū)的拐角處或者沿著并重疊其側(cè)邊處有開口24a。因開口24a的作用，由子電極區(qū)50限定之子象素區(qū)60中的液晶分子40a以軸對(duì)稱方式排列?？砂磮D4A至4C、5A至5C、11、12A至12C、13A至13C、15、17A至17C以及18A至18C所示那樣布置開口24a。
當(dāng)如圖19A所示那樣不給液晶層40加以電壓時(shí)，因準(zhǔn)直層的準(zhǔn)直力作用，液晶分子40a垂直于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a排列。當(dāng)如圖19B所示那樣給液晶層40加以電壓時(shí)，具有負(fù)介電各向異性之液晶分子40a排列成使其縱軸關(guān)于電力線E垂直。在開口24a附近，電力線E關(guān)于基板21和31的表面21a和31a(基本上平行于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a)傾斜。因此，開口24a附近的液晶分子40a呈放射狀圍繞每個(gè)開口24a排列。離開口24a越遠(yuǎn)的液晶分子40a比起離開口24a越近的液晶分子40a關(guān)于垂直于表面21a和31a的直線傾斜的角越大。因此，子象素區(qū)60內(nèi)的液晶分子40a按軸對(duì)稱方式排列。準(zhǔn)直固定層41a和41b均勻且穩(wěn)定地保持在給LCD裝置500加以電壓情況下所引起的子象素區(qū)60中液晶分子軸對(duì)稱排列的預(yù)傾斜。在不加給電壓情況下，準(zhǔn)直固定層41a和41b也保持所述的預(yù)傾斜。即使在斷開電源之后，準(zhǔn)直固定層41a和41b也保持軸對(duì)稱排列。
可按下述方式制作第五實(shí)施例的LCD裝置500。除使用擬被形成之圖2所示開口24a引起的圖樣形成象素電極24外，可用制作有源矩陣基板所用的公知的方法制作有源矩陣基板520。于是，可以不增加制作步驟數(shù)目而制成有源矩陣基板520。反基板30也可由已知方法制造。象素電極24和反電極34由比如厚度約為5nm的ITO(氧化銦錫)制成。
通過(guò)印刷給包括基板21、絕緣層22和象素電極24的疊層涂敷垂直準(zhǔn)直層26。通過(guò)印刷給包括基板31、濾色層32和反電極34的疊層涂敷垂直準(zhǔn)直層36。垂直準(zhǔn)直層26和36由聚酰亞胺基材料(如日本合成橡膠有限公司的JALS-204)制成。另外，垂直準(zhǔn)直層26和36可由各種其它材料制成，它們使得液晶分子關(guān)于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a垂直排列。這樣的材料包括比如十八烷基乙氧基硅烷和卵磷脂。
然后，使直徑約為4.5μm的塑料珠分布在垂直準(zhǔn)直層26上。在垂直準(zhǔn)直層36上，通過(guò)掃描印刷沿顯示區(qū)域的周緣形成封口部分，這是由含有玻璃纖維的環(huán)氧樹脂形成的。通過(guò)加熱，使所述疊層結(jié)合在一起，并使之固化。繼而，采用真空注入法，將液晶材料、可光固化的樹脂(重量的0.3％)與光引發(fā)劑(重量的0.1％)的混合物注入有源矩陣基板520與反基板530之間的縫隙，從而形成液晶層40。所述液晶材料具有負(fù)介電各向異性(Δε＝-4.0，Δn＝0.08)。所述可光固化的樹脂可由下面的化學(xué)式表示。所述光引發(fā)劑可為比如Irgacure651(Ciba-Geigy公司制造)。
當(dāng)把比如5v電壓加于象素電極24與反電極34之間時(shí)，已使其垂直于垂直準(zhǔn)直層26和36的表面26a和36a排列的液晶分子40a朝向平行于所述表面26a和36a(即垂直于電場(chǎng))的方向傾斜。于是，液晶分子40a關(guān)于每個(gè)開口24a的中心軸以軸對(duì)稱方式排列。
當(dāng)在室溫(25℃)條件下用紫外線(6mw/cm2，365nm)照射液晶層40約10分鐘，同時(shí)將比閾值電壓高大約0.3v的大約2.2v電壓加在象素電極24與反電極34之間的情況下，所述混合物中的可光固化樹脂被固化。于是，形成準(zhǔn)直固定層41a和41b。從而完成LCD裝置500。所述閾值電壓是這樣的電壓，在該電壓下光透射率處在LCD裝置之電壓-光透射率曲線中的10％。
準(zhǔn)直固定層41a和41b限定所述軸對(duì)稱排列的預(yù)傾斜及排列方向。在紫外照射期間所加的電壓最好比所述閾值電壓高大約為0.2v-0.5v，高大約為0.3v-0.4v尤好。當(dāng)電壓相對(duì)于所述閾值電壓過(guò)低時(shí)，由準(zhǔn)直固定層41a和41b產(chǎn)生的準(zhǔn)直力不足夠大。當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，所述排列極為固定，從而造成圖象分不開等現(xiàn)象。通過(guò)在加給適當(dāng)電壓的同時(shí)形成準(zhǔn)直固定層41a和41b，可以快速地重現(xiàn)液晶分子40a的軸對(duì)稱排列。
為使液晶分子40a穩(wěn)定，這種結(jié)構(gòu)無(wú)需在液晶層40中提供突起部分。所以，不會(huì)增加制作步驟數(shù)或制作成本，或者不使數(shù)值孔徑減小。
在這樣的LCD裝置500中，多個(gè)象素區(qū)的每個(gè)作為一個(gè)整體都有多個(gè)子區(qū)域，子區(qū)域中的液晶分子40a均以軸對(duì)稱方式排列。因此，本LCD裝置100具有較高的視角特性。響應(yīng)時(shí)間足夠短，并且不會(huì)顯現(xiàn)圖象分不開的現(xiàn)象。所述軸對(duì)稱排列是十分穩(wěn)定的，并且在重復(fù)操作試驗(yàn)中無(wú)不良排列產(chǎn)生。本實(shí)施例中，將準(zhǔn)直固定層41a和41b設(shè)置于有源矩陣基板520和反基板530上。可將準(zhǔn)直固定層設(shè)在二基板的任何一個(gè)中。
(實(shí)施例6)在第一至第五實(shí)施例中，由塑料珠形成控制液晶層40厚度的間隔，它們分布在有源矩陣基板上。圖20A表示在開口24a遠(yuǎn)離象素電極邊緣時(shí)象素區(qū)100c中液晶分子的排列。圖20B表示在開口424a沿著并重疊象素電極邊緣時(shí)象素區(qū)400c中液晶分子的排列。當(dāng)塑料珠92存在于象素區(qū)100c或400c中時(shí)，至少一個(gè)子象素區(qū)(圖20A中的60a到60c，圖20B中的60a到60i)中液晶分子的軸對(duì)稱排列可能會(huì)不盡人意地受到干擾。為了避免因塑料珠92引起的排列方面的干擾，本發(fā)明第六實(shí)施例的LCD裝置包括一個(gè)由設(shè)在象素區(qū)中一個(gè)位置的聚合物形成的柱狀突起，其中該柱狀突起不影響顯示。
圖21A至21D以舉例的方式表示第六實(shí)施例中LCD裝置的有源矩陣基板。圖21A和21B中的開口24a遠(yuǎn)離象素電極24的邊緣。圖21C和21D中的開口424a沿著并重疊象素電極24的邊緣。如圖21A至21D所示，設(shè)有柱狀突起94。
圖21A和21C中所示的柱狀突起94按比如以下的方式形成。
以與第一實(shí)施例相同的方式形成有源矩陣基板。在該有源矩陣基板上，加上厚度約為4μm的可光固化的樹脂(如東京Ohka Kogyo有限公司的OMR83)。采用曝光和顯影處置所述可光固化的樹脂，在象素區(qū)的周圍區(qū)域所提供的直線上局部形成柱狀突起94的形狀。
在由遮光材料，如金屬材料形成存儲(chǔ)電容公用線76的情況下，可如圖21B和21D所示那樣，使柱狀突起94設(shè)置于存儲(chǔ)電容公用線76的上方。
圖22A是圖21A或21B所示包含有源矩陣基板之LCD裝置的象素區(qū)100d的頂視圖，其中開口24a遠(yuǎn)離象素電極的邊緣。圖22B是圖21C或21D所示包含有源矩陣基板之LCD裝置的象素區(qū)400d的頂視圖，其中開口424a沿著并重疊象素電極的邊緣。圖22A和22B中所示的樣式是在給LCD裝置加以灰度標(biāo)顯示電壓的情況下由偏振顯微鏡得到的。
如圖22A和22B所示，開口24a和424a附近的液晶分子是在每個(gè)開口24a或424a周圍呈放射狀排列的。離開口24a或424a越遠(yuǎn)的液晶分子比起離開口24a或424a越近的液晶分子關(guān)于垂直于垂直準(zhǔn)直層表面的直線傾斜的角越大。因此，象素區(qū)100d或400d中多個(gè)子象素區(qū)內(nèi)的每個(gè)的液晶分子都按軸對(duì)稱方式排列。
因此，第六實(shí)施例的LCD裝置具有較高的視角特性。響應(yīng)時(shí)間足夠短，并且不會(huì)顯現(xiàn)圖象分不開的現(xiàn)象。不會(huì)顯現(xiàn)出在象素區(qū)包含塑料珠情況下所引起的液晶分子軸對(duì)稱排列方面的干擾。使液晶層厚度的均勻性得以提高，從而提高了顯示的質(zhì)量。
(實(shí)施例7)在第一至第六實(shí)施例中，液晶層40是由具有負(fù)介電各向異性的向列相液晶材料形成的。在本發(fā)明的第七實(shí)施例中，將手性摻雜物(如Merck&Co.，Inc.制造的S811)加到這種液晶材料中，使液晶層40中的手性節(jié)距約為18μm。換句話說(shuō)，由于下述原因，加入手性摻雜物使得液晶分子具有約為90°的扭曲角，也即螺旋節(jié)距約為4倍相格厚度。在液晶分子的扭曲角為大約90°的情況下，當(dāng)加以電場(chǎng)時(shí)，用于白色顯示的光的利用率及色彩平衡為最佳，有如常規(guī)扭曲向列型LCD裝置一樣。在手性摻雜物的量過(guò)少的情況下，當(dāng)加以電場(chǎng)時(shí)，可能使液晶分子的扭曲取向不盡人意地不穩(wěn)定。在手性摻雜物的量過(guò)大的情況下，當(dāng)未加電壓時(shí)，可能使液晶分子的垂直準(zhǔn)直不盡人意地不穩(wěn)定。
除去加入手性摻雜物以外，第七實(shí)施例的LCD裝置具有與第一實(shí)施例LCD裝置100基本相同的結(jié)構(gòu)，并可用類似的方法制作。
圖23A是第七實(shí)施例LCD裝置之象素區(qū)100e的頂視圖，其中開口24a遠(yuǎn)離象素電極的邊緣。圖23B是第七實(shí)施例另一LCD裝置之象素區(qū)400e的頂視圖，其中開口424a沿著并重疊象素電極的邊緣。圖23A和23B的樣式是在所述LCD裝置被加以用于灰度顯示的電壓時(shí)由偏振顯微鏡得到的。
如圖23A和23B所示，開口24a和424a附近的液晶分子是在每個(gè)開口24a或424a周圍呈放射狀排列的。離開口24a或424a越遠(yuǎn)的液晶分子比起離開口24a或424a越近的液晶分子關(guān)于垂直于垂直準(zhǔn)直層表面的直線傾斜的角越大。因而，象素區(qū)100e或400e中多個(gè)子象素區(qū)內(nèi)的每個(gè)的液晶分子都按軸對(duì)稱方式排列。
因此，第七實(shí)施例的LCD裝置具有較高的視角特性。響應(yīng)時(shí)間足夠短，并且不會(huì)顯現(xiàn)圖象分不開的現(xiàn)象。與LCD裝置100比較，那當(dāng)中的液晶層40不含有手性摻雜物，本第七實(shí)施例給出具有較小暗場(chǎng)的較亮圖象。即使象素電極24有大量的開口或有大尺寸開口，光的透射率也不會(huì)降低。
(實(shí)施例8)在本發(fā)明的第八實(shí)施例中，將描述再包括一個(gè)用于進(jìn)一步拓寬視角范圍的適當(dāng)相位片的LCD裝置。
如圖24A所示，LCD裝置600包括一對(duì)偏振器602a和602b，另有第一基板620、第二基板630和插在所述基板620和630之間的液晶層640。第一基板620、第二基板630和液晶層640可有第一至第七實(shí)施例中所述的任何結(jié)構(gòu)。偏振器602a更靠近顯示平面，而偏振器602b更靠近后照光。偏振器602b吸收光的方向?yàn)閤方向。在顯示平面內(nèi)垂直于x方向的方向是y方向。垂直于顯示平面的方向?yàn)閦方向。
在圖24A所示的LCD裝置600中，第二基板630與偏振器602a之間設(shè)有相位片604a。其中相位片604a的折射率為(nx，ny，nz)，相位片604a具有nx＝ny＞nz的關(guān)系。
通過(guò)將相位片604a的滯后設(shè)定為是液晶層640滯后的大約1/2到3/2，使LCD裝置600的視角特性得到改善。所述相位片604a的滯后＝相位片604a的膜厚(dp)×{(nx+ny))/2-nz}。所述液晶層640的滯后＝液晶層640的厚度×(ne-no)。通過(guò)在第一基板620與偏振器602b之間設(shè)置相位片604b，可得到類似的效果?！皀e”表示非常光線的折射率，而“no”表示尋常光線的折射率。
圖24B所示的LCD裝置650中，相位片604a設(shè)在第二基板630與偏振器602a之間，而相位片604b設(shè)在第一基板620與偏振器602b之間。這里各相位片604a和604b的折射率均為(nx，ny，nz)，每個(gè)相位片604a和604b都具有nx＝ny＞nz的關(guān)系。
通過(guò)將相位片604a和604b的總滯后設(shè)定為是液晶層640滯后的大約1/2到3/2，使LCD裝置650的視角特性得到改善。
圖25A為表示在包含相位片604a和604b之LCD裝置650(圖24B)的暗顯示狀態(tài)下光透射率關(guān)于視角依賴關(guān)系的曲線。液晶層的滯后為360nm(液晶層厚4.5nm，ne＝1.55，no＝1.47)。相位片604a和604b的總滯后是變化的。圖25A的水平軸(視角θ)表示關(guān)于偏振軸成45°角(即關(guān)于垂直于顯示平面方向的角度)方向的視角。圖25A的縱軸(透射率)表示以空氣的光透射率為1的歸一化值。圖25B示出關(guān)于滯后繪制的透射率值。所述透射率值是在視角為60°時(shí)得到的。
恰如從圖25A所能清楚看到的，在不設(shè)置相位片時(shí)(滯后0nm)，在偏離偏振軸45°的方向上，隨著視角θ的增大，光透射率增大(即光泄漏)。因而得不到令人滿意的暗顯示狀態(tài)。在設(shè)置相位片604a(和/或604b)并將其滯后{dp×(nx+ny)/2-nz}設(shè)定在適當(dāng)值時(shí)，如圖25B所示，所述光透射率減小。特別是在θ＝60°的情況下，當(dāng)相位片604a和604b的總滯后是大約180nm(液晶層滯后的1/2)到大約540nm(液晶層滯后的3/2)時(shí)，使所述光透射率的增大減少到在不設(shè)置相位片時(shí)所得光透射率增大的一半或更小。
如上所述，在不設(shè)相位片時(shí)，當(dāng)像上面描述的那樣沿著垂直于顯示平面方向觀察時(shí)，未加電壓的暗顯示狀態(tài)是令人滿意的。然而，沿著關(guān)于所述垂直方向?yàn)閮A斜的方向，由液晶層所產(chǎn)生的相位差造成光泄漏，并因此而引起暗顯示變壞。圖24A和24B中所示的相位片或各相位片補(bǔ)償這種相位差，因而，將能在較寬的視角范圍內(nèi)給出令人滿意的暗顯示狀態(tài)。換句話說(shuō)，可在較寬的視角范圍內(nèi)得到高對(duì)比度的圖象。
圖26A表示包含設(shè)在第二基板630與偏振器602a之間的相位片606a的LCD裝置700。圖26B表示包含設(shè)在第二基板630與偏振器602a之間的相位片606a和的設(shè)在第一基板620與偏振器602b之間的相位片606b的LCD裝置750。每個(gè)相位片606a和606b都具有nx＝ny＞nz的關(guān)系。通過(guò)將相位片606a和606b的總滯后設(shè)定為液晶層640滯后的大約1/10到7/10，使LCD裝置750的視角特性得到改善。每個(gè)相位片606a和606b的滯后均為dp×{nx-(ny+nz)/2}。所述相位片或各相位片的提供改善了在沿方位方向觀察時(shí)所述暗顯示狀態(tài)，所述方位方向偏離偏振器602a和602b的光吸收軸45°。
圖27A是表示在包含相位片606a和606b之LCD裝置750(圖26B)的暗顯示狀態(tài)下，光透射率關(guān)于視角的依賴關(guān)系的曲線。液晶層的滯后為360nm(液晶層厚4.5nm，ne＝1.55，no＝1.47)。相位片606a和606b的總滯后是變化的。沿nz軸方向的滯后，即相位片606a和606b的{dp×(nx+ny)/2-nz}被固定在250nm。圖27A的水平軸(視角θ)表示關(guān)于偏振軸成45°角(即關(guān)于垂直于顯示平面方向的角度)方向的視角。圖25A的縱軸(透射率)表示以空氣的光透射率為1的歸一化值。圖27B示出關(guān)于滯后繪制的透射率值。所述透射率值是在視角為60°時(shí)得到的。
恰如從圖27A所清楚看到的，在不設(shè)置相位片時(shí)(滯后0nm)，在偏離偏振軸45°的方向上，隨著視角θ的增大，光透射率增大(即光泄漏)。因而得不到令人滿意的暗顯示狀態(tài)。在設(shè)置相位片606a(和/或606b)并將其滯后dp×{nx-(ny+nz)/2}設(shè)定在適當(dāng)值時(shí)，如圖27B所示，所述光透射率減小。特別是當(dāng)相位片606a和606b的總滯后是大約36nm(液晶層滯后的1/10)到大約252nm(液晶層滯后的7/10)時(shí)，所述透射率低于0.03。因此，在θ＝60°時(shí)，光透射率的增大小于不設(shè)置相位片時(shí)所得光透射率的增大。
可以像圖28A所示那樣，將兩種相位片，即圖24A和24B中的604a和604b以及圖26A和26B中的606a和606b組合在一起。可按任何其它組合方式組合兩種相位片。通過(guò)設(shè)置二軸相位片610a(圖28B)或二軸相位片610a和610b(圖28C)得到類似的視角特性。二軸相位片610a和610b提供與由兩個(gè)單軸相位片所得到的折射率各向異性基本相等的折射率各向異性。用一個(gè)二軸相位片代替兩個(gè)單軸相位片減少了制作步驟數(shù)。
在第一到第八實(shí)施例中，采用垂直準(zhǔn)直型液晶層。本發(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用水平準(zhǔn)直型(如扭曲相列型或超扭曲相列型)液晶層時(shí)，可得到類似的效果。
在第一到第八實(shí)施例中，描述了透射有源矩陣基板的LCD裝置。本發(fā)明并不限于這種類型的LCD裝置，而是廣泛地用于反射LCD裝置和簡(jiǎn)單矩陣的LCD裝置。
如上所述，本發(fā)明給出一種具有較高視角特性并避免圖象分不開現(xiàn)象的LCD裝置。液晶分子在每個(gè)象素區(qū)所包含的多個(gè)子象素區(qū)內(nèi)均勻且穩(wěn)定地以軸對(duì)稱方式排列。液晶分子的這種排列給出提高顯示質(zhì)量的視角范圍，并且高速響應(yīng)。無(wú)需對(duì)常規(guī)制作方法的任何附加步驟即可制作本發(fā)明的LCD裝置，因此不會(huì)增加制作成本。
按照本發(fā)明，可避免因?yàn)檫B接所述有源裝置而提供之掃描線和信號(hào)線(總線)所產(chǎn)生的橫向電場(chǎng)使所述液晶分子的排列變得不穩(wěn)定。
按照本發(fā)明，可消除在象素電極邊緣附近產(chǎn)生旋錯(cuò)。
按照本發(fā)明，所述液晶分子的排列是穩(wěn)定的，這給出亮顯示。
本發(fā)明的LCD裝置可用于諸如計(jì)算機(jī)、文字處理器、車載導(dǎo)航系統(tǒng)及電視接收機(jī)等監(jiān)視器中。
各種其它改型對(duì)于那些熟悉本領(lǐng)域的人而言將是清楚的并且可以容易地實(shí)現(xiàn)，而不致脫離本發(fā)明的范圍和精髓。因此，不打算將這里所附各權(quán)利要求的范圍限制在如本說(shuō)明書所表述者，而是使各權(quán)利要求有更寬的解釋。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，它包括第一基板；第二基板；以及在第一基板與第二基板之間插入的液晶層，第一和第二基板分別包括面對(duì)液晶層的第一電極層和第二電極層，第一和第二電極層設(shè)置為向液晶層施加電壓，以及，其中，第一電極層包括多個(gè)排成矩陣形狀的象素電極，第一和第二電極層中每一象素的多個(gè)開口以規(guī)則的方式設(shè)置，有些開口形成得重疊象素電極的邊沿，或形成在象素電極的拐角處。
全文摘要
液晶顯示裝置包括第一、第二基板；及插于第一與第二基板之間的液晶層，液晶層內(nèi)有液晶分子。第一基板包括面向液晶層的第一電極。第二基板包括面向液晶層的第二電極。第一、第二電極和液晶層被第一及第二電極加給電壓的區(qū)域限定顯示單元的象素區(qū)。象素區(qū)包括多個(gè)子象素區(qū)，每個(gè)子象素區(qū)中的液晶分子以軸對(duì)稱方式排列。至少第一和第二電極之一包括規(guī)則地排布于象素區(qū)內(nèi)的多個(gè)開口。至少第一和第二電極之一有多個(gè)開口，這些開口包括多個(gè)多邊形的子電極區(qū)。
文檔編號(hào)G02F1/136GK1963604SQ20061010167
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期1999年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月24日
發(fā)明者宮地弘一, 鹽見誠(chéng), 長(zhǎng)江伸和, 中島睦 申請(qǐng)人:夏普公司