專(zhuān)利名稱(chēng)：液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多路驅(qū)動(dòng)的垂直取向液晶顯示元件。
背景技術(shù)：
圖11示出了傳統(tǒng)的垂直取向液晶顯示器的例子的截面圖。該液晶顯示元件包括液晶單元9、設(shè)置在液晶顯示元件9的兩側(cè)的視角補(bǔ)償板3a和北以及將液晶單元9和視角補(bǔ)償板3a和北夾在中間的偏光板10和20。偏光板10和20被配置為交叉尼科爾結(jié)構(gòu) (crossed Nicols arrangement)。液晶單元9包括具有負(fù)介電常數(shù)各向異性Δ ε的液晶層30以及將液晶層30夾在中間的透明基板4和5。上、下基板4和5分別配備有上、下透明電極11和15并且分別配備有垂直取向膜12和14，垂直取向膜12和14被形成為覆蓋上下電極11和15并且經(jīng)過(guò)了取向處理。在透明電極11和15彼此重疊而夾著液晶層30的部分中限定了顯示區(qū)域18。在所施加的電壓為零時(shí)，液晶層30中的液晶分子的朝向基本上垂直于透明基板4和5，在面內(nèi)方向上折射率基本上是各向同性的，從而與交叉尼科爾結(jié)構(gòu)的偏光板10和20結(jié)合時(shí)在顯示區(qū)域18中產(chǎn)生黑狀態(tài)。當(dāng)在透明電極11和15之間施加液晶層30的閾值電壓以上的電壓時(shí)，液晶層30中的液晶分子傾向透明基板4和5，并且在面內(nèi)方向上液晶層30的折射率變得各向異性，從而入射光能夠透過(guò)交叉尼科爾結(jié)構(gòu)的偏光板10和20，在顯示區(qū)域18中產(chǎn)生亮狀態(tài)。存在一些不同類(lèi)型的用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示元件的電極結(jié)構(gòu)，例如區(qū)段電極結(jié)構(gòu)(包括七個(gè)區(qū)段顯示和固定模式顯示)和簡(jiǎn)單矩陣型點(diǎn)陣電極。在區(qū)段電極結(jié)構(gòu)的情況下，在一個(gè)透明基板上形成用于限定顯示區(qū)域的區(qū)段電極，同時(shí)在另一透明基板上形成覆蓋顯示區(qū)域(或區(qū)段電極)的預(yù)定形狀的公共電極。在簡(jiǎn)單矩陣型點(diǎn)陣電極的情況下，通過(guò)選擇性地向形成在一個(gè)透明基板上的掃描電極與形成在另一透明基板上的信號(hào)電極之間的適當(dāng)交叉部位(像素)施加電壓來(lái)顯示字符和數(shù)字。一般已知的是，當(dāng)從基板的法線(xiàn)方向觀(guān)察時(shí)，這些液晶顯示元件具有良好的清晰度，但是當(dāng)從與基板的法線(xiàn)傾斜的方向觀(guān)察時(shí)，透射率和色彩可能發(fā)生變化。日本專(zhuān)利No. 2047880公開(kāi)了一種液晶顯示元件，其包括為傳統(tǒng)的垂直取向液晶顯示元件設(shè)計(jì)的，設(shè)置在偏光板和基板之間的具有負(fù)單軸光學(xué)各向異性(負(fù)單軸膜)的視角補(bǔ)償板或者具有負(fù)雙軸光學(xué)各向異性(負(fù)雙軸膜)的視角補(bǔ)償板。日本專(zhuān)利No. 3834304和No. 2947350公開(kāi)了一種多域垂直取向液晶顯示元件，其中，構(gòu)成液晶層的液晶分子在兩個(gè)以上的方向上取向。日本專(zhuān)利No. 2872628和No. 4614200公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生大致垂直取向的取向方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有良好顯示性能的垂直取向液晶顯示元件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種簡(jiǎn)單矩陣型的點(diǎn)陣液晶顯示元件包括彼此相對(duì)設(shè)置的第一和第二透明基板；兩個(gè)以上的第一透明電極，其設(shè)置在所述第一透明基板的朝向另一基板的面上并且總體上在第一方向上延伸；兩個(gè)以上的第二透明電極，其設(shè)置在所述第二透明基板的朝向另一基板的面上并且總體上在與所述第一方向垂直的方向上延伸；第一和第二垂直取向膜，它們分別設(shè)置在所述第一透明基板和所述第二透明基板的相對(duì)側(cè)(即內(nèi)側(cè))，覆蓋所述第一透明電極和所述第二透明電極；液晶層，其設(shè)置在所述第一透明基板和所述第二透明基板的相對(duì)面之間，并具有負(fù)介電常數(shù)各向異性以及大于450nm的延遲；第一和第二視角補(bǔ)償板，它們分別設(shè)置在所述第一透明基板和所述第二透明基板的非相對(duì)面上；以及第一和第二偏光板，它們?cè)谒龅谝灰暯茄a(bǔ)償板和所述第二視角補(bǔ)償板的外側(cè)被設(shè)置為大致交叉尼科爾結(jié)構(gòu)，其中所述第一垂直取向膜和所述第二垂直取向膜中的至少一方在包含所述第一方向的分量的第二方向上進(jìn)行了取向處理；由所述第一電極和所述第二電極彼此重疊并夾著所述液晶層而形成的各個(gè)像素具有與所述第二方向垂直相交的兩個(gè)以上的邊；并且在所述第一透明電極的對(duì)應(yīng)于所述像素的部分中，排列有在所述包含所述第一方向的分量的方向上延伸的開(kāi)口。


圖1示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式的垂直取向液晶顯示元件的例子的截面。圖2A至圖2C的平面圖示出了在實(shí)施例Sal中描述的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及它們重疊產(chǎn)生的一些像素。圖3A至圖3C的平面圖示出了在實(shí)施例Sa2中描述的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及它們重疊產(chǎn)生的一些像素。圖4A至圖4C的平面圖示出了在實(shí)施例Sa3中描述的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及它們重疊產(chǎn)生的一些像素。圖5A至圖5C的平面圖示出了在實(shí)施例Sa4中描述的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及它們重疊產(chǎn)生的一些像素。圖6A的曲線(xiàn)圖針對(duì)實(shí)施例Sal到以及參考例Ref示出了透射率特性與觀(guān)察角度(-60°到+60° )的關(guān)系。圖6Β的表格針對(duì)實(shí)施例Sal到以及參考例Ref示出了在觀(guān)察角度0°、40° 或60°處根據(jù)CTZ色度系統(tǒng)的x、y色度觀(guān)察結(jié)果。圖7A至圖7C的平面圖示出了實(shí)施例Sa5至Sa7中所使用的區(qū)段電極排列模式。圖8A的曲線(xiàn)圖針對(duì)實(shí)施例Sa5至Sa7和參考例Ref示出了透射率特性與觀(guān)察角度(-60°到+60° )的關(guān)系。
圖8B的表格針對(duì)實(shí)施例Sa5到以及參考例Ref示出了在觀(guān)察角度0°、40° 或60°處根據(jù)CTZ色度系統(tǒng)的x、y色度觀(guān)察結(jié)果。圖9A和圖9B的示意圖示出了在所施加的電壓下開(kāi)口邊緣周?chē)碾妶?chǎng)，正面透視圖示意性地示出了液晶層厚度方向中心處的取向后的分子。圖IOA和圖IOB中的示意圖示出了在所施加的電壓下像素邊緣周?chē)碾妶?chǎng)，正面透視圖示意性地示出了液晶層厚度方向中心處的取向后的分子。圖11示出了傳統(tǒng)的垂直取向液晶顯示器的例子的截面圖。圖12A和圖12B示出了在仿真分析中使用的傳統(tǒng)液晶顯示元件的模型的示意圖。圖13A示出了在第一至第三傳統(tǒng)液晶顯示元件中透射率特性與觀(guān)察角度(-60° 到+60° )的關(guān)系。圖13B的表格針對(duì)第一至第三傳統(tǒng)液晶顯示元件示出了在觀(guān)察角度士50°或士60°處根據(jù)CTZ色度系統(tǒng)的x、y色度觀(guān)察結(jié)果。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)傳統(tǒng)的垂直取向液晶顯示元件進(jìn)行了仿真分析，以研究透射率特性和色彩與觀(guān)察方向的關(guān)系。在仿真分析中使用了 Siintech公司提供的LCDMASTER 6. 4。圖12A和圖12B示出了在該仿真分析中使用的傳統(tǒng)液晶顯示元件的面板結(jié)構(gòu)的示意圖。圖12A中所示的第一傳統(tǒng)液晶顯示元件包括液晶單元9、位于液晶單元9 一側(cè)的視角補(bǔ)償板3以及將液晶顯示元件9和視角補(bǔ)償板3夾在中間的偏光板10和20。視角補(bǔ)償板3是具有50nm的面內(nèi)延遲和440nm的厚度方向延遲的負(fù)雙軸膜。偏光板10和20被設(shè)置為交叉尼科爾結(jié)構(gòu)。在圖11中示出了液晶單元9的截面圖，其包括具有負(fù)Δ ε的液晶層 30以及將液晶層30夾在中間的上、下透明基板4和5。上、下基板4和5分別配備有上、下透明電極，并且分別配備有形成為覆蓋上下透明電極的經(jīng)過(guò)了取向處理的垂直取向膜。在圖12Α中沒(méi)有示出上下電極以及垂直取向膜。液晶層30具有大約0. 15的雙折射率Δη以及大約4 μ m的厚度d。相應(yīng)地，液晶層30的延遲Δ nd大約為600nm。構(gòu)成液晶層30的液晶分子具有89. 5°的預(yù)傾角(液晶分子的長(zhǎng)軸相對(duì)于基板平面的傾斜角度)。上下偏光板10和20各自包括位于TAC(三乙酰纖維素)基膜2上的偏光層1。雖然未示出，在偏光層1上設(shè)置了 TAC的表面保護(hù)膜。偏光板的TAC層具有3nm的面內(nèi)延遲， 并且其慢軸與偏光板的吸收軸平行。偏光板的TAC層具有50nm的厚度方向延遲。在圖12A給出的坐標(biāo)系中，上基板4的摩擦方向Rub是270°，而下基板5的摩擦方向Rub是90°。液晶層30的指向矢方向(在液晶層的厚度方向中央處液晶分子朝向的方位方向)是90°。在上偏光板10中，偏光層1的吸收軸ab和TAC基膜2中的面內(nèi)慢軸 TACsl是135°的方向，而在下偏光板20中是45°的方向。負(fù)雙軸膜3中的面內(nèi)慢軸Bsl 大致垂直于相鄰偏光板中的吸收軸，并且是135°的方向。在圖12B所示的第二傳統(tǒng)液晶顯示元件中，在下基板5和下偏光板20之間設(shè)置的視角補(bǔ)償板3a是負(fù)雙軸膜，并且在上基板4和上偏光板10之間設(shè)置的視角補(bǔ)償板北是負(fù)雙軸膜。除此之外，該元件與第一傳統(tǒng)液晶顯示元件相同。
在圖12B的坐標(biāo)系中，負(fù)雙軸膜3a中的面內(nèi)慢軸Bsll大致垂直于相鄰偏光板20 中的偏光層1的吸收軸ab，并且是135°的方向。負(fù)雙軸膜北中的面內(nèi)慢軸Bsl2大致垂直于相鄰偏光板10中的偏光層1的吸收軸ab，并且是45°的方向。在兩個(gè)負(fù)雙軸膜3a和北中，面內(nèi)延遲是25nm，而厚度方向延遲為220nm。在第三傳統(tǒng)液晶顯示元件中，如圖12B中所示的視角補(bǔ)償板3a是具有50nm的面內(nèi)延遲以及220nm的厚度方向延遲的負(fù)雙軸膜，并且視角補(bǔ)償板北是具有Onm的面內(nèi)延遲和220nm的厚度方向延遲的負(fù)單軸膜(C板)。除此之外，該元件與第二傳統(tǒng)液晶顯示元件相同。對(duì)于這些第一至第三傳統(tǒng)液晶顯示元件，將基板平面的法線(xiàn)方向定義為0° (前方向或法線(xiàn)方向)，將圖12A和圖12B的坐標(biāo)系中的180°方向(9點(diǎn)鐘方向)或0°方向 (3點(diǎn)鐘方向)定義為左方向或右方向。下面說(shuō)明第一至第三傳統(tǒng)液晶顯示元件的透射率特性和色彩偏移與左方向或右方向上的傾斜角(極角)(觀(guān)察角)之間的關(guān)系。圖13A示出了在第一至第三傳統(tǒng)液晶顯示元件中透射率特性與觀(guān)察角度(-60° 到+60° )的關(guān)系。該曲線(xiàn)圖的橫軸表示以。(度)為單位的觀(guān)察角度，而縱軸表示亮狀態(tài)中以％為單位的透射率。曲線(xiàn)α、β和Y分別指示第一傳統(tǒng)液晶顯示元件(一側(cè)是負(fù)雙軸膜)的透射率、第二傳統(tǒng)液晶顯示元件(兩側(cè)都是負(fù)雙軸膜)的透射率和第三傳統(tǒng)液晶顯示元件(一側(cè)是負(fù)雙軸膜，另一側(cè)是C板)的透射率。驅(qū)動(dòng)條件包括以1/16的占空比、 1/5的偏壓和產(chǎn)生最大對(duì)比度的電壓進(jìn)行多路驅(qū)動(dòng)。把標(biāo)準(zhǔn)光源D65用作光源。該曲線(xiàn)圖示出了在第一傳統(tǒng)液晶顯示元件的情況下透射率特性與觀(guān)察角度的關(guān)系的不對(duì)稱(chēng)性。對(duì)于第二傳統(tǒng)液晶顯示元件，觀(guān)察到了透射率特性的對(duì)稱(chēng)性，但是透射率在大觀(guān)察角度處下降。對(duì)于第三傳統(tǒng)液晶顯示元件，與第二傳統(tǒng)液晶顯示元件的情況一樣，也觀(guān)察到了透射率在大觀(guān)察角度處的下降，而且產(chǎn)生了透射率特性的非對(duì)稱(chēng)性。圖13Β的表格針對(duì)第一至第三傳統(tǒng)液晶顯示元件示出了在觀(guān)察角度士50°或士60°處根據(jù)CTZ色度系統(tǒng)的x、y色度觀(guān)察結(jié)果。由該表格可見(jiàn)，在第二和第三傳統(tǒng)液晶顯示元件的情況下，在觀(guān)察角度士50°處色調(diào)基本上是黃色，但是當(dāng)觀(guān)察角度移至士60° 時(shí)色度變化到紫色到藍(lán)色的范圍內(nèi)。由這些仿真分析的結(jié)果可見(jiàn)，在液晶顯示元件的兩側(cè)都設(shè)置視角補(bǔ)償板時(shí)，如在第二和第三液晶顯示元件的情況下，在大觀(guān)側(cè)角度處透射率顯著降低，并觀(guān)察到色度的巨大變化。期望減小視角特性的劣化。發(fā)明人進(jìn)行的研究表明在液晶層的延遲大于約450nm 時(shí)，觀(guān)察到視角特性的顯著劣化。為了改善包括設(shè)置在液晶單元兩側(cè)的視角補(bǔ)償板的垂直取向液晶顯示元件的視角特性，發(fā)明人進(jìn)行了研究。圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式的垂直取向液晶顯示元件的例子的橫截面。該液晶顯示元件包括液晶單元9、設(shè)置在液晶顯示元件的兩側(cè)的視角補(bǔ)償板3a和北以及將液晶單元9 和視角補(bǔ)償板3a和北夾在中間的偏光板10和20。視角補(bǔ)償板3a和北是負(fù)雙軸膜。偏光板10和20被設(shè)置為交叉尼科爾結(jié)構(gòu)。液晶單元9包括具有負(fù)Δ ε的液晶層30以及將液晶層30夾在中間的上、下透明基板4和5。上、下基板4和5分別配備有上、下透明電極 13和15，并且分別配備有被形成為覆蓋上下透明電極13和15的進(jìn)行了取向處理的垂直取向膜12和14。上電極13是包含兩個(gè)以上的開(kāi)口 17的區(qū)段電極，而下電極15是公共電極。 液晶層30具有大于450nm的延遲Δικ!。偏光板中的吸收軸的方向、視角補(bǔ)償板中的慢軸的方向以及液晶層30中的取向方向或液晶指向矢結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系與第二傳統(tǒng)液晶顯示元件中的相同。各種膜和液晶層的特性也相同。因此，在區(qū)段電極中存在/不存在開(kāi)口是根據(jù)這些實(shí)施方式的液晶顯示元件與第二傳統(tǒng)液晶顯示元件之間的主要區(qū)別。可以形成覆蓋區(qū)段電極13之間的空隙、公共電極15之間的空隙和開(kāi)口 17的黑掩模(black mask)來(lái)防止在無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)時(shí)在黑狀態(tài)下可能發(fā)生的光泄漏。如圖1所示，在透明基板4上形成黑掩模6之后，可以形成樹(shù)脂層7以在其上形成的光滑表面的電極?？梢栽谕该骰迳闲纬呻姌O，接著在未夾在相對(duì)電極之間的區(qū)域中直接形成黑掩模?？梢栽谖磰A在相對(duì)電極之間的區(qū)域中，在上下基板上都形成黑掩模。也可以在未夾在相對(duì)電極之間的區(qū)域中，只在任一基板上形成黑掩膜。下面參考圖1來(lái)描述根據(jù)實(shí)施方式的垂直取向液晶顯示元件的制備。使用輥涂機(jī)(Rohm and Haas公司提供)對(duì)具有ITO (氧化銦錫)透明電極的玻璃基板(基板尺寸為350mmX 360mm，厚度為0. 7mm，面電阻為80 Ω / □)涂布正性光刻膠，以形成光刻膠膜。把在石英坯板上具有期望形狀的Cr (鉻)圖案的光掩模的Cr圖案緊密貼合在光刻膠膜上，使用紫外線(xiàn)對(duì)光刻膠膜進(jìn)行曝光處理。在120°C執(zhí)行預(yù)烘10分鐘，并且在 KOH水溶液中執(zhí)行濕法顯影處理，以去除未曝光部分中的光刻膠。在40°C下使用氯化鐵溶液對(duì)ITO透明電極進(jìn)行蝕刻，以去除光刻膠膜中的開(kāi)口周?chē)腎TO膜。最后，使用NaOH水溶液去除剩余的光刻膠。這樣，通過(guò)使用具有期望圖案的適當(dāng)光掩膜，分別在上下基板4和 5上形成了具有開(kāi)口 17的區(qū)段電極13和公共電極15。稍后將說(shuō)明區(qū)段電極13、公共電極 15和開(kāi)口 17的細(xì)節(jié)。然后，通過(guò)苯胺印刷法在區(qū)段電極13和公共電極15上涂布垂直取向膜的原料溶液(Chisso Petrochemical公司提供)，并在180°C下在清潔爐(clean oven)中對(duì)該原料溶液預(yù)烘30分鐘，以形成垂直取向膜12和14。隨后，對(duì)膜12和14分別進(jìn)行摩擦。然后，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法，對(duì)形成了垂直取向膜12或14的上基板4或下基板5涂布包含粒徑2到6 μ m的硅隔離體的密封劑(由Mitsui Chemicals公司提供)。通過(guò)干噴法將粒徑2到6 μ m的塑料隔離體散布在另一基板上。在使垂直取向膜12和14彼此面對(duì)且垂直取向膜12和14的摩擦方向彼此反平行之后，將上下基板4和5粘接在一起。在所需的壓力下執(zhí)行烘烤，然后切割為所期望的尺寸，從而完成空單元。在這些實(shí)施方式中，單元厚度大約為4 μ m。然后，通過(guò)真空注入將介電常數(shù)各向異性為Δ ε <0且雙折射率為Δη = 0.21的液晶材料(Merk&Co公司提供)注入到空單元中，接著進(jìn)行密封。隨后，在120°C下烘烤60 分鐘，接著使用中性洗滌劑進(jìn)行清洗，完成液晶單元9。最后，在液晶單元9的外側(cè)形成視角補(bǔ)償板3a和3b，并且在前述板的外側(cè)設(shè)置上下偏光板10和20(Polatechno Co.，Ltd.提供的SHC13U)，使得上下偏光板的吸收軸大致成為交叉尼科爾結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，使用面內(nèi)延遲為12nm且厚度方向延遲為350nm的負(fù)雙軸膜作為視角補(bǔ)償板3a和北。從而，完成了具有視角補(bǔ)償板并且在電極中具有開(kāi)口的垂直取向液晶顯示元件。 在本實(shí)施方式中，在未夾在相對(duì)電極之間的區(qū)域中，在上基板4上形成了用于防止光泄漏的黑掩模6以及用于形成光滑表面的透明電極13并用于電絕緣的樹(shù)脂層7。黑掩模包括金屬、含有分散顏料的樹(shù)脂以及含有分散碳粒子的樹(shù)脂等的材料。需要注意的是，這種黑掩模
8和樹(shù)脂層并非一定需要。下面參考圖2到圖5來(lái)說(shuō)明實(shí)施例Sal到Sa4中使用的電極的形狀。圖2A至圖2C的平面圖示出了在實(shí)施例Sal中說(shuō)明的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及由這些電極的重疊產(chǎn)生的一些像素。在取向方向上延伸的區(qū)段電極13a以及垂直于區(qū)段電極延伸的公共電極15a是寬度S或C為0. 42mm且間隙 &或Cs為0. Olmm的條狀。在區(qū)段電極13a和公共電極15a之間夾著液晶層的區(qū)域中，限定了矩形的像素18a。在區(qū)段電極13a中形成了開(kāi)口 17a，使得這些開(kāi)口包括在像素18a內(nèi)。 各個(gè)開(kāi)口 17a是矩形，其長(zhǎng)方向的長(zhǎng)度Al為0. 32mm,電極中的相鄰開(kāi)口之間的長(zhǎng)方向間隙 As為0. 1mm，短方向的長(zhǎng)度Aw為0. 007mm。開(kāi)口具有與區(qū)段電極13a的延伸方向上的邊平行的邊。需要注意的是，為了容易理解，在圖中以比實(shí)際更大的尺寸來(lái)示出開(kāi)口。圖3A至圖3C的平面圖示出了在實(shí)施例Sa2中說(shuō)明的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及由這些電極的重疊產(chǎn)生的一些像素。在取向方向延伸的區(qū)段電極Hb具有鋸齒形狀，其鋸齒角度為90°，鋸齒間隔Sw為0. 42mm,寬度S為0. 43mm, 相鄰鋸齒間的間隙&為0. 01mm。垂直于區(qū)段電極13b延伸的公共電極15b是寬度C為 0. 42mm且間隙Cs為0. Olmm的條狀。在區(qū)段電極13b和公共電極15b之間夾著液晶層的區(qū)域中限定了的反彎折形狀的像素18b。在區(qū)段電極13b中形成了開(kāi)口 17b，使得這些開(kāi)口包括在像素18b內(nèi)。各個(gè)開(kāi)口 17b是反彎折形狀，其長(zhǎng)方向的長(zhǎng)度Al為0.32mm，電極中的相鄰開(kāi)口之間長(zhǎng)方向間隙As為0. Imm,并且短方向的長(zhǎng)度Aw為0. 007mm。開(kāi)口具有與區(qū)段電極13b的延伸方向上的邊平行的邊。需要注意的是，為了容易理解，在圖中以比實(shí)際更大的尺寸來(lái)示出開(kāi)口。像素和開(kāi)口可以具有正彎折形狀。對(duì)于本發(fā)明，正彎折形狀和反彎折形狀都簡(jiǎn)稱(chēng)為彎折形狀。圖4A至圖4C的平面圖示出了在實(shí)施例Sa3中說(shuō)明的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及由這些電極的重疊產(chǎn)生的一些像素。在取向方向上延伸的區(qū)段電極13c是寬度S為0. 42mm且間隙&為0. Olmm的條狀。垂直于區(qū)段電極13c延伸的公共電極15c是鋸齒狀，其中鋸齒角度為90°，鋸齒間隔Cw為0. 42mm,寬度C為0. 43mm, 且相鄰鋸齒間的間隙Cs為0. 01mm。在區(qū)段電極13c和公共電極15c之間夾著液晶層的區(qū)域中限定了反“V”狀的像素18c。在區(qū)段電極13c中形成了開(kāi)口 17c，使得這些開(kāi)口包括在像素18c內(nèi)。各個(gè)開(kāi)口 17c是矩形的，其中長(zhǎng)方向的長(zhǎng)度Al為0.32mm，電極中的相鄰開(kāi)口之間的長(zhǎng)方向間隙1mm，并且短方向的長(zhǎng)度Aw為0.007mm。開(kāi)口 18c具有與區(qū)段電極13c的延伸方向上的邊平行的邊。需要注意的是，為了容易理解，在圖中以比實(shí)際更大的尺寸來(lái)示出開(kāi)口。像素可以是正“V”狀。對(duì)于本發(fā)明，正“V”狀和反“V”狀都簡(jiǎn)稱(chēng)為“V” 狀。圖5A至圖5C的平面圖示出了在實(shí)施例Sa4中說(shuō)明的液晶顯示元件中的區(qū)段電極排列模式、公共電極排列模式以及由這些電極的重疊產(chǎn)生的一些像素。在取向方向上延伸的區(qū)段電極13d和公共電極15d是鋸齒形狀，其中鋸齒角度為90°，鋸齒間隔Sw或Cw為 0. 42mm,寬度S或C為0. 43mm,并且相鄰鋸齒間的間隙&或Cs為0. 01mm。在區(qū)段電極13d 和公共電極15d之間夾著液晶層的區(qū)域中限定了矩形的像素18d。各個(gè)開(kāi)口 17d是反“Z” 狀。需要注意的是，為了容易理解，在圖中以比實(shí)際更大的尺寸來(lái)示出開(kāi)口。開(kāi)口可以是正 “Z”狀。對(duì)于本發(fā)明，正“Z”狀和反“Z”狀都簡(jiǎn)稱(chēng)為“Z”狀。
圖6A的曲線(xiàn)圖針對(duì)實(shí)施例Sal至Sa4以及參考例Ref示出了透射率特性與觀(guān)察角度(-60°到+60° )的關(guān)系。圖6B的表格針對(duì)實(shí)施例Sal至以及參考例Ref示出了在觀(guān)察角度0°、40°或60°處根據(jù)CTZ色度系統(tǒng)的x，y色度觀(guān)察結(jié)果。這里，參考例Ref 具有與上面提到的第二傳統(tǒng)液晶顯示元件相同的結(jié)構(gòu)。在250Hz幀頻、1/64占空比、1/12 偏壓以及實(shí)現(xiàn)最大對(duì)比度的電壓的情況下，對(duì)實(shí)施例Sal至M4以及參考例Ref進(jìn)行多路驅(qū)動(dòng)。在圖6A中觀(guān)察到，對(duì)于實(shí)施例Sal至Sa4而言，與參考例Ref相比，在從法線(xiàn)方向 (觀(guān)察角度0° )進(jìn)行觀(guān)察的情況下，透射率較低。認(rèn)為這是因?yàn)閷?shí)施例Sal至Sa4在區(qū)段電極中具有開(kāi)口從而降低了有效開(kāi)口率。然而，對(duì)于實(shí)施例Sal至&i4，都在大觀(guān)察角度處提高了透射率，使得透射率特性曲線(xiàn)的形狀總體上十分平坦。特別地，可以看到，與參考例 Ref相比，在實(shí)施例Sal至&ι4中，在40°或60°的觀(guān)察角度范圍內(nèi)色調(diào)變化顯著變小。這些結(jié)果表明，在液晶單元的兩側(cè)配備有視角補(bǔ)償板的垂直取向液晶顯示元件中，在相對(duì)電極的任一個(gè)中形成具有與電極的延伸方向上的邊平行的邊的開(kāi)口時(shí)改善了視角特性。具體地，在所述液晶顯示元件中，透射率特性變得平坦，并且色度變化降低。本申請(qǐng)的發(fā)明人繼續(xù)進(jìn)行研究，以評(píng)估在具有視角補(bǔ)償板并在電極中具有開(kāi)口的垂直取向液晶顯示元件中各個(gè)像素內(nèi)形成的開(kāi)口的數(shù)量的影響。圖7A至圖7C的平面圖示出了在實(shí)施例Sa5至Sa7中使用的區(qū)段電極排列模式。 在實(shí)施例Sa5至Sa7中，每個(gè)液晶顯示元件具有與實(shí)施例Sal中的結(jié)構(gòu)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，其中， 在與區(qū)段電極的延伸方向垂直的方向(即，從左到右的方向)上排列有1到3個(gè)開(kāi)口。在實(shí)施例Sa5中，在區(qū)段電極13中形成開(kāi)口 17，使得開(kāi)口位于各個(gè)像素的中心區(qū)域，如圖17A 所示。即，實(shí)施例Sa5與實(shí)施例Sal相同。實(shí)施例Sa6提供了以下實(shí)施例在各個(gè)像素內(nèi)包含兩個(gè)開(kāi)口，這兩個(gè)開(kāi)口在區(qū)段電極的延伸方向上均等地設(shè)置，如圖7B所示。實(shí)施例提供了以下實(shí)施例各個(gè)像素內(nèi)包含三個(gè)開(kāi)口，這三個(gè)開(kāi)口在區(qū)段電極的延伸方向上均等地設(shè)置，如圖7C所示。圖8Α的曲線(xiàn)圖針對(duì)實(shí)施例Sa5至Sa7以及參考例Ref示出了透射率特性與觀(guān)察角度(-60°到+60° )的關(guān)系。圖8B的表格針對(duì)實(shí)施例Sa5至Sa7以及參考例Ref示出了在觀(guān)察角度0°、40°或60°處根據(jù)CTZ色度系統(tǒng)的x，y色度觀(guān)察結(jié)果。這些圖表明，與在參考例Ref相比，在實(shí)施例Sa5至Sa7的任何一個(gè)中，在大觀(guān)察角度處提高了透射率并且減小了色度變化。關(guān)于各個(gè)像素中所包含的開(kāi)口的數(shù)量的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)開(kāi)口的數(shù)量增加時(shí)， 在左右方向的大觀(guān)察角度處，透射率提高并且色彩偏移減小。關(guān)于色度變化，注意到當(dāng)開(kāi)口的數(shù)量增加時(shí)發(fā)現(xiàn)了輕微泛黃。下面討論在液晶單元的兩側(cè)都具有視角補(bǔ)償板的垂直取向液晶顯示元件中，通過(guò)在電極中形成開(kāi)口而帶來(lái)的視角特性改善的機(jī)制。圖9A和圖9B的示意圖示出了在施加電壓下開(kāi)口邊緣周?chē)碾妶?chǎng)，正面透視圖示意性地示出了在液晶層的厚度方向中心處取向后的分子。在沒(méi)有施加電壓時(shí)，具有負(fù)介電常數(shù)各向異性的液晶分子大致垂直于基板取向。當(dāng)在電極之間施加電壓時(shí)，在上下基板上都存在電極的區(qū)域中，液晶分子在取向方向上重新取向而產(chǎn)生亮狀態(tài)。另一方面，在只在上基板上存在電極的開(kāi)口的中心區(qū)域中，液晶分子不進(jìn)行重新取向，從而不產(chǎn)生亮狀態(tài)。從而，認(rèn)為由于在電極中形成了開(kāi)口，所以在從法線(xiàn)方向觀(guān)察的情況下，有效開(kāi)口率降低，并且透射率降低。另一方面，在開(kāi)口邊緣的周?chē)瑥拈_(kāi)口周?chē)舜嗣鎸?duì)的電極部分發(fā)出的電力線(xiàn)指向開(kāi)口的邊緣，導(dǎo)致傾斜的電場(chǎng)，如圖9A所示。位于開(kāi)口邊緣周?chē)囊壕Х肿友刂@些傾斜電場(chǎng)局部地重新取向。如圖9B所示，在施加電壓下，在基板面上遠(yuǎn)離開(kāi)口邊緣的位置處，液晶分子的朝向逐漸接近取向方向，可能導(dǎo)致液晶層中的多域取向。注意，在圖9A和 9B中，僅僅針對(duì)與取向方向垂直的分量示出了開(kāi)口邊緣周?chē)膬A斜電場(chǎng)和液晶分子朝向， 但是實(shí)際上在開(kāi)口的其它邊緣區(qū)域一定也發(fā)生類(lèi)似的現(xiàn)象。從而，認(rèn)為在電極中形成開(kāi)口導(dǎo)致各個(gè)開(kāi)口邊緣周?chē)膬A斜電場(chǎng)，在液晶層引起多域取向，從而使觀(guān)察角度范圍內(nèi)的折射率變化平均化并改善了視角特性。特別地，在開(kāi)口具有包含彎曲部分的復(fù)雜形狀(如實(shí)施例Sa3至例如彎折形狀和“Z”狀)的情況下，或者在各個(gè)像素中包含兩個(gè)以上的開(kāi)口(如實(shí)施例&ι7)的情況下，認(rèn)為在施加電壓期間，多域取向區(qū)域的尺寸增大，從而帶來(lái)了視角特性的顯著改善，正如上面所觀(guān)測(cè)到的。圖IOA和圖IOB的示意圖示出了在施加電壓下開(kāi)口邊緣周?chē)碾妶?chǎng)，正面透視圖示意性地示出了在液晶層厚度方向中心處取向后的分子。在各個(gè)像素的邊緣周?chē)ㄟ^(guò)與各個(gè)開(kāi)口的邊緣周?chē)碾妶?chǎng)相同的機(jī)制，在區(qū)段電極之間或公共電極之間的空隙內(nèi)由相對(duì)電極生成的電力線(xiàn)朝向各個(gè)電極的邊緣延伸，從而產(chǎn)生傾斜電場(chǎng)，如圖IOA所示。位于像素邊緣附近的液晶分子可能沿著這些傾斜電場(chǎng)局部地重新取向，產(chǎn)生多域取向區(qū)域，如圖IOB 所示。也預(yù)期這種在像素邊緣周?chē)纬傻亩嘤蛉∠騾^(qū)域有助于改善視角特性。特別地，在像素的形狀包含與取向方向的垂線(xiàn)相交的邊緣的情況下，如實(shí)施例Sa2和&i3(例如“V”狀和彎折形狀)，預(yù)期將產(chǎn)生更大的多域取向區(qū)域，從而有助于視角特性的改善。如上面所討論的，優(yōu)選的是，在大觀(guān)察角度處改善視角特性很重要的情況下，在延伸方向上增加開(kāi)口在長(zhǎng)方向上的尺寸，而減小開(kāi)口在寬度方向上的尺寸及其在寬度方向上的間隔的尺寸，以增加開(kāi)口的密度，從而增大液晶層中的多域取向區(qū)域的尺寸。這里，可以消除開(kāi)口之間的長(zhǎng)方向的間隙，以形成一個(gè)在電極延伸方向上延伸的連續(xù)開(kāi)口。例如，開(kāi)口可以是包含彎曲部分的“X “、“U”、“s”或“0”狀，并且可以在包含該開(kāi)口的電極的延伸方向上延伸?？梢栽诠搽姌O中形成開(kāi)口而不是形成在區(qū)段電極中，或者可以形成在公共電極和區(qū)段電極兩者中。開(kāi)口的延伸方向和電極的延伸方向、取向方向、偏光板中的吸收軸的方向等等之間的關(guān)系可以不同于這些實(shí)施例。這些實(shí)施例在液晶顯示元件的兩側(cè)使用負(fù)雙軸膜，但是本發(fā)明并不限于此。可以在液晶顯示元件的一側(cè)設(shè)置負(fù)單軸膜，也可以在液晶顯示元件的另一側(cè)設(shè)置負(fù)雙軸膜。在液晶單元的一側(cè)設(shè)置的視角補(bǔ)償板和在另一側(cè)設(shè)置的視角補(bǔ)償板可以具有不同的光學(xué)特性。如通常所知的，視角補(bǔ)償板的厚度方向延遲優(yōu)選大約為液晶層的延遲的0. 5到1倍。在液晶層的延遲要很大的情況下，可以使用兩個(gè)以上的視角補(bǔ)償板來(lái)調(diào)整厚度方向延遲。本文記載的所有實(shí)施例和條件語(yǔ)言都旨在幫助讀者理解本發(fā)明以及發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)作出貢獻(xiàn)的發(fā)明構(gòu)思，并且不應(yīng)限于這種具體記載的實(shí)施例和條件，這些實(shí)施例在說(shuō)明書(shū)中的組織也不表明發(fā)明的優(yōu)劣。雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化、替換和改變。
權(quán)利要求
1.一種簡(jiǎn)單矩陣型的點(diǎn)陣液晶顯示元件，其包括 彼此相對(duì)設(shè)置的第一透明基板和第二透明基板；兩個(gè)以上的第一透明電極，它們?cè)O(shè)置在所述第一透明基板的朝向另一基板的面上并且總體上在第一方向上延伸；兩個(gè)以上的第二透明電極，它們?cè)O(shè)置在所述第二透明基板的朝向另一基板的面上并且總體上在與所述第一方向垂直的方向上延伸；第一垂直取向膜和第二垂直取向膜，它們分別設(shè)置在所述第一透明基板和所述第二透明基板的相對(duì)側(cè)而覆蓋所述第一透明電極和所述第二透明電極；液晶層，其設(shè)置在所述第一透明基板和所述第二透明基板的相對(duì)面之間，并具有負(fù)的介電常數(shù)各向異性以及大于450nm的延遲；第一視角補(bǔ)償板和第二視角補(bǔ)償板，它們分別設(shè)置在所述第一透明基板和所述第二透明基板的非相對(duì)面上；以及第一偏光板和第二偏光板，它們分別在所述第一視角補(bǔ)償板和所述第二視角補(bǔ)償板的外側(cè)設(shè)置為大致交叉尼科爾結(jié)構(gòu)， 其中所述第一垂直取向膜和所述第二垂直取向膜中的至少一方在包含所述第一方向的分量的第二方向上進(jìn)行了取向處理；由所述第一電極和所述第二電極彼此重疊并夾著所述液晶層而形成的各個(gè)像素具有兩個(gè)以上的與所述第二方向的垂線(xiàn)相交的邊；并且在所述第一透明電極的對(duì)應(yīng)于所述像素的部分中，排列有在包含所述第一方向的分量的方向上延伸的開(kāi)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中，所述第一方向與所述第二方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中，所述第一透明電極和所述第二透明電極具有矩形形狀或鋸齒形狀，并且所述像素具有矩形形狀、彎折形狀或“V”形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示元件，其中，所述開(kāi)口具有矩形形狀、彎折形狀或 “V”形狀，其中該形狀具有與所述第一透明電極的延伸方向上的邊平行的邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中，所述開(kāi)口總體上在所述第一方向上延伸，并且具有一個(gè)以上的彎曲部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中，在所述第一透明電極的對(duì)應(yīng)于所述像素的各個(gè)區(qū)域中，存在兩個(gè)以上的開(kāi)口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中，所述第一視角補(bǔ)償板具有負(fù)的雙軸光學(xué)各向異性，所述第一視角補(bǔ)償板的慢軸與相鄰的所述第一偏光板的吸收軸垂直，并且與所述第二方向成大約45度角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中，所述第一視角補(bǔ)償板和所述第二視角補(bǔ)償板具有負(fù)的雙軸光學(xué)各向異性，所述第一視角補(bǔ)償板和所述第二視角補(bǔ)償板的慢軸彼此垂直，并與相鄰的所述第一偏光板和所述第二偏光板的吸收軸垂直，并且與所述第二方向成大約45度角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其中，所述第一視角補(bǔ)償板和所述第二視角補(bǔ)償板之間的厚度方向上的延遲是所述液晶層的延遲的0. 5到1倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其中，至少在所述第一透明基板和所述第二透明基板中的任意一方上形成有黑掩模，所述黑掩模覆蓋所述第一透明電極之間的空隙、所述第二透明電極之間的空隙以及所述開(kāi)口。
全文摘要
液晶顯示元件。本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單矩陣型點(diǎn)陣液晶顯示元件，其包括彼此相對(duì)設(shè)置的第一透明基板和第二透明基板；第一透明電極和第二透明電極，它們分別設(shè)置在第一透明基板和第二透明基板的相對(duì)面上；第一垂直取向膜和第二垂直取向膜，它們分別設(shè)置在第一透明基板和第二透明基板的相對(duì)側(cè)而覆蓋第一和第二電極；液晶層，其設(shè)置在第一透明基板和第二透明基板的相對(duì)側(cè)之間，Δε＜0且Δnd＞450nm；以及第一視角補(bǔ)償板和第二視角補(bǔ)償板，它們分別設(shè)置在第一透明基板和第二透明基板的非相對(duì)側(cè)，其中在第一透明電極中排列有在預(yù)定方向上延伸的開(kāi)口。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK102411234SQ20111028212
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
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