專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器。
一般來說，傳統(tǒng)的液晶顯示器(LCD)包括兩個(gè)具有電極的襯底以及注入其間的液晶。電極之間的電壓差產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，液晶分子在電場(chǎng)的作用下重新排列。由于液晶分子的重新排列，入射光的偏振發(fā)生變化。
下面參考有關(guān)附圖對(duì)傳統(tǒng)的LCD進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1A和1B是傳統(tǒng)的扭曲-向列液晶顯示器(TN-LCD)的剖面圖。圖1A中的TN-LCD包括相對(duì)的透明玻璃襯底1和2；插入于襯底1和2之間的液晶層7；和分別形成于襯底1和2內(nèi)表面上的電極3和4，并且用于偏振光線的偏振片5和6分別連接于玻璃襯底1和2外表面上。
下襯底1上的電極3是一象素電極，上襯底2上的電極4是一個(gè)公共電極，液晶層7的介電各向異性量Δε是正值。
在沒有電場(chǎng)作用時(shí)，液晶層7中液晶分子8的長(zhǎng)軸平行于襯底1和2，且液晶分子8在空間方位上自一個(gè)襯底向另一個(gè)襯底扭轉(zhuǎn)。
當(dāng)一電源V連接到電極3和4上，將一足夠的電場(chǎng)沿圖1B中所示的箭頭方向施加到液晶層7上時(shí)，液晶分子8的長(zhǎng)軸則平行于電場(chǎng)方向。遺憾的是，這種類型的TN-LCD視角很窄。
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有寬視角、從而基本消除相關(guān)技術(shù)中存在的問題的液晶顯示器(LCD)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD，包括第一和第二襯底之間的液晶材料，且液晶分子垂直于兩個(gè)襯底。第一和第二電極分別形成于兩個(gè)襯底之一上且基本互相平行。
用于使液晶分子的分子軸垂直于襯底的取向膜，可形成于第一和/或第二襯底上，且取向膜可以是經(jīng)過摩擦的或未經(jīng)過摩擦的。
此外，本發(fā)明的LCD可進(jìn)一步包括偏振片，且偏振片的偏振方向互相平行或互相垂直。
在此，液晶材料的介電各向異性量可以是正值或負(fù)值，且液晶至少是純向列液晶、手性(chiral)向列液晶以及具有手性摻雜質(zhì)的向列液晶中的一種。
當(dāng)將電壓施加到本發(fā)明LCD的兩個(gè)電極上時(shí)，兩個(gè)電極之間產(chǎn)生一個(gè)拋物線型電場(chǎng)，液晶分子響應(yīng)電場(chǎng)的作用而重新排列。
上述的液晶顯示器，在下文當(dāng)中稱作電感應(yīng)光學(xué)補(bǔ)償液晶顯示器(EOC-LCD)。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的EOC-LCD當(dāng)中，液晶分子相對(duì)于與每一電極等距離的表面對(duì)稱取向。因此，透射光的相位光程差對(duì)稱地得到補(bǔ)償，從而可獲得一寬視角范圍。
在一象素內(nèi)或相鄰象素內(nèi)最好將電極變折成一鋸齒形，以便改變液晶分子的取向。
當(dāng)使用相互交叉的偏振片時(shí)，偏振片的偏振方向最好既不平行也不垂直于電極方向。偏振片的偏振方向和電極之間的角度最好是45度。
電極的彎曲角度可在0到180度之間，但最好是90度。
本發(fā)明其他的目的和優(yōu)點(diǎn)，部分由下面的說明書給出，部分可由說明書而明顯推出，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明而得到。利用在后附權(quán)利要求書中所特別指出的部件及其組合，可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)。
相關(guān)附圖用圖形表示了本發(fā)明的實(shí)施例，這些附圖與說明書一起，用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1A和1B是一傳統(tǒng)TN-LCD的剖面圖；圖2A到2C所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的EOC-LCD的基本驅(qū)動(dòng)原理；圖3A到3C所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的EOC-LCD的基本驅(qū)動(dòng)原理；圖4是在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的EOC-LCD的一象素單元內(nèi)所形成的電極的平面圖；圖5是在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的EOC-LCD的一象素單元內(nèi)所形成的電極的平面圖；圖6到16是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的EOC-LCD的視角圖形；及圖17是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的EOC-LCD中的電光特性圖；圖18到23所示的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的EOC-LCD中電極的形狀；圖24所示的是圖23中部分液晶分子的排列；圖25是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的分解透視圖；以及圖26A到26B所示的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的EIMD-LCD(電感應(yīng)多疇型-LCD)的基本驅(qū)動(dòng)原理。
借助附圖對(duì)下面的詳細(xì)說明進(jìn)行研究，本發(fā)明的實(shí)施例將會(huì)變得非常清楚。
圖2A到2C所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的EOC-LCD的基本驅(qū)動(dòng)原理。圖3A到3C所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的EOC-LCD的基本驅(qū)動(dòng)原理。
參見圖2A到2C和圖3A到3C，互相相對(duì)地形成各具有一取向膜90的一對(duì)透明玻璃襯底10和20。在兩個(gè)襯底10和20的下襯底10的內(nèi)表面上形成互相平行的兩個(gè)帶狀電極(linear electrode)30和40。在兩個(gè)玻璃襯底10和20之間注入液晶材料，形成一液晶層70。液晶層70的液晶分子80垂面排列，因此垂直于兩個(gè)襯底10和20。液晶分子80相對(duì)于兩個(gè)襯底10和20，可具有一預(yù)傾斜角。兩個(gè)電極30和40可以是透明的或者不透明的導(dǎo)電材料。對(duì)通過光線進(jìn)行偏振的兩個(gè)偏振片50和60，分別粘附在玻璃襯底10和20的外表面上。
一般來說，兩個(gè)電極30和40中之一是一象素電極，用于將不同的數(shù)據(jù)信號(hào)施加到每一象素單元上，而另一個(gè)則是公共電極，用于將一公共信號(hào)施加到所有象素單元上。此外，每一象素電極都與形成于每一象素內(nèi)的開關(guān)器件(如薄膜晶體管)的端子相連。
液晶層70的液晶材料的介電各向異性量Δε最好是正的，但也可以是負(fù)的。液晶材料可以是向列液晶、手性向列液晶以及具有左手或右手手性摻雜質(zhì)的向列液晶之一。
此外，可以對(duì)一個(gè)或兩個(gè)取向膜90進(jìn)行摩擦，從而使液晶分子80沿預(yù)定方向傾斜，或者對(duì)兩個(gè)取向膜90都不進(jìn)行摩擦。摩擦可以在任意方向上進(jìn)行。但當(dāng)對(duì)兩個(gè)取向膜都進(jìn)行摩擦?xí)r，最好沿相反的方向摩擦兩個(gè)取向膜。
偏振片50和60的透射軸互相平行或互相垂直。
此外，電極30和40的寬度最好是在1μm到10μm之間，電極30和40之間的距離最好是在2μm到20μm之間，且液晶層70的厚度最好是在1到15μm之間。
在圖2A到2C中，液晶材料是具有介電各向異性的純向列液晶。在圖3A到3C中，液晶材料是具有手性摻雜質(zhì)和正各向異性量的向列液晶或具有正各向異性量的手性向列液晶。
參見圖2A和3A，當(dāng)未加電場(chǎng)時(shí)，液晶層70的液晶分子80，在取向膜90取向力的作用下，垂直于兩個(gè)襯底10和20。
透過粘附在下襯底10上的偏振片50的光線，通過液晶層70，其偏振狀態(tài)不變。如果兩個(gè)偏振片50和60的透射軸互相平行，則此光線同樣通過粘附在上襯底20上的偏振片60。而如果兩個(gè)偏振片50和60的透射軸互相垂直，則此光線被上襯底20上的偏振片60所阻擋。
圖2B和3B所示的是當(dāng)形成充足的電場(chǎng)時(shí)，液晶分子80的排列狀態(tài)，而圖2C和3C是其立面圖。距兩個(gè)電極30和40等距離點(diǎn)(分界面)處的電場(chǎng)基本平行于兩個(gè)襯底10和20，而垂直于兩個(gè)電極30和40。當(dāng)所述電場(chǎng)離開上述點(diǎn)，并向電極30或40之一移動(dòng)時(shí)，則電場(chǎng)逐漸向下彎曲。也就是說，電場(chǎng)呈一向下拋物線形狀。
此時(shí)，由于向列液晶材料具有正的介電各向異性量，液晶分子80的長(zhǎng)軸沿電場(chǎng)方向進(jìn)行取向。但襯底10和20附近的液晶分子80仍保持其原來狀態(tài)，這些液晶分子由于取向膜90的取向力大于電場(chǎng)作用力，而取向于與襯底10和20相垂直的方向。因此，當(dāng)利用純向列液晶材料時(shí)，液晶偶極子持續(xù)變化以平衡電場(chǎng)作用力和取向力。
此外，電極30和40之間的液晶材料層至少具有兩個(gè)鄰接區(qū)域。其中每一區(qū)域內(nèi)的液晶分子80取向相同，而兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的液晶分子80則由于兩個(gè)電極30和40之間的電場(chǎng)總的來說具有拋物線形狀，而相對(duì)于這兩個(gè)區(qū)域的分界面呈對(duì)稱取向。如上所述，分界面位于與電極30和40等距離處。
因此，參見圖2B和2C，由于通過液晶層70的光線的相位光程差對(duì)稱地得到了補(bǔ)償，所以垂直于兩個(gè)電極30和40方向上的視角增大了。而由于液晶分子80短軸方向上的折射系數(shù)幾乎沒變，所以平行于電極30和40方向上的視角也增大了。
另一方面，由于在距電極30和40等距離平面處所形成的電場(chǎng)與襯底平行，因此由于電場(chǎng)作用力與垂直于襯底取向的液晶分子80的長(zhǎng)軸方向相垂直，從而在上述分界面處形成一個(gè)非連續(xù)的分界面，其中的液晶分子不能旋轉(zhuǎn)。
接下來，如圖3B和3C所示，當(dāng)用手性向列液晶或具有手性摻雜質(zhì)的向列液晶代替圖2A到2C中的純向列液晶時(shí)，產(chǎn)生了不同的效果。如前所述，在距兩個(gè)電極30和40等距離的分界面處，也形成液晶分子80不能旋轉(zhuǎn)的不連續(xù)區(qū)域。但由于液晶分子80的長(zhǎng)軸在電場(chǎng)作用力、取向力以及手性作用力的作用下發(fā)生了變化，因此位于不連續(xù)區(qū)域兩側(cè)內(nèi)的液晶分子80的排列互相之間也不完全對(duì)稱了。
也就是說，在圖2C當(dāng)中，當(dāng)從上面看時(shí)，液晶分子80的長(zhǎng)軸取向垂直于電極30和40；相反，在圖3C中，不連續(xù)區(qū)域兩側(cè)內(nèi)的液晶分子80逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，在與電極30和40平行和垂直的方向上都可以獲得一寬視角范圍。
在上述狀態(tài)下，通過粘附于下襯底10上的偏振片50的偏振光，在穿過液晶層70時(shí)，其偏振狀態(tài)隨著液晶偶極子的扭轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
在上述兩種情況下，通過控制介電各向異性量、襯底10和20之間的間隔，或液晶分子80的螺距，可使偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90度。在此情況下，如果兩個(gè)偏振片50和60的透射軸互相平行，光線受到粘附于上襯底20上的偏振片60的阻擋。而如果兩個(gè)偏振片50和60的透射軸互相垂直，光線則通過上襯底20上的偏振片60。
總而言之，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的EOC-LCD中，液晶分子80相對(duì)于不連續(xù)區(qū)域?qū)ΨQ排列。因此，沿圖2B和3B中方向A和方向B的透射的光線，穿過由相同排列的液晶分子80所形成的通道。因此，由于以幾乎相同的方式，相對(duì)于穿過光線形成了光程差，所以可以獲得一寬視角范圍。
在上述類型的LCD可以對(duì)電極的結(jié)構(gòu)和排列進(jìn)行各種變化，可形成如圖4和5所示的電極。下面詳細(xì)說明電極的結(jié)構(gòu)和排列。
參見圖4和5，在一象素內(nèi)，沿水平方向形成一柵極線100，而垂直于柵極線100形成一數(shù)據(jù)線200。平行于柵極線100形成一公共電極線，即第一水平電極線32，而在每一象素內(nèi)平行于第一電極線32形成一象素電極線，即第二水平電極線42。在柵極線100和數(shù)據(jù)線200的交叉點(diǎn)附近，形成一薄膜晶體管(TFT)。TFT的第一端與柵極線100相連，第二端與數(shù)據(jù)線200相連，而第三端與第二水平電極線42相連。
在圖4中，如上所述，在每一象素內(nèi)，沿水平方向形成互相平行的第一水平和第二水平電極線32和42。假設(shè)以四個(gè)電極為一單元，在對(duì)角線位置例如右上角和左下角上的兩個(gè)象素內(nèi)，形成互相平行的第一電極33和第二電極43。第一和第二電極33和43分別都垂直地連接到第一水平電極線32和第二水平電極線42上。
在余下的兩個(gè)象素內(nèi)，在其相對(duì)側(cè)上形成第一垂直電極線31和第二垂直電極線41，所述的電極線31和41分別與第一水平電極線32和第二水平電極線42相連。此外，第一電極30自第一水平電極線32和第一垂直電極線31處開始延伸，與第一水平電極線32和第一垂直電極線31形成一個(gè)預(yù)定夾角。自第二水平電極線42和第二垂直電極線41處延伸的第二電極40，平行于第一電極30而形成，每一第二電極40都排列在兩個(gè)第一電極30之間。
因此，在一象素內(nèi)的第一和第二電極33和43，與相鄰象素內(nèi)的第一和第二電極30和40，并不互相平行，而是相互之間形成一個(gè)預(yù)定的夾角。
在圖5中，在每一象素內(nèi)，沿水平方向形成互相平行的第一和第二水平電極線32和42。第一和第二垂直電極線31和41分別自第一和第二水平電極線32和42的相對(duì)端處起垂直延伸。第一電極36由第一部分34和第二部分35組成，第一部分34從第一水平電極線32處垂直向下延伸，而與第一部分相連的第二部分35則向右側(cè)彎折。第一垂直電極線31的一部分也用作第一電極36的第一部分34，且自第一垂直電極線31延伸的多個(gè)分支37，與第二部分35平行地形成。
第二電極46由第一部分44和第二部分45構(gòu)成。自第二水平電極線42和第二垂直電極線41處延伸的第一部分44，形成于其間，且平行于第一電極36的第二部分35；自第一部分44處延伸的第二部分45，平行于第一電極36的第一部分34形成。第二垂直電極線41的一部分也可用作第二電極46的第二部分45。也就是說，互相平行的第一和第二電極36和46，在每一象素內(nèi)都發(fā)生彎折。
如上所述，通過在一象素單元或一象素內(nèi)各個(gè)方向上形成電極，可以使液晶分子的長(zhǎng)軸取向于多個(gè)方向，從而獲得一寬視角范圍。
下文詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的EOC-LCD實(shí)例。
例1用具有手性摻雜質(zhì)的向列液晶和純向列液晶作為液晶層70，并對(duì)每種情形下的最終視角進(jìn)行測(cè)量。
液晶層70的折射各向異性量Δn是0.09，液晶層的厚度是4.5μm，取向膜90未受摩擦。此外，兩個(gè)電極30和40是沿水平方向形成的，粘附于兩個(gè)襯底10和20外表面上的偏振片50和60的透射軸互相成一90度夾角。其中一個(gè)偏振片的透射軸相對(duì)于兩個(gè)電極30和40成45度角，而另一偏振片的透射軸相對(duì)于兩個(gè)電極30和40成135度角。將水平方向的右側(cè)設(shè)定為0度，來對(duì)這些角度進(jìn)行測(cè)量。
圖6是當(dāng)使用含有0.1％手性摻雜質(zhì)的向列液晶時(shí)，所獲得的EOC-LCD視角圖。對(duì)比度為10時(shí)，所測(cè)得的水平方視角為80度，垂直方向視角為76度。
圖7是當(dāng)使用純向列液晶時(shí)，EOC-LCD的視角圖。對(duì)比度為10時(shí)，所測(cè)得的水平方向和垂直方向視角都為76度。
當(dāng)對(duì)比度設(shè)定為60時(shí)，對(duì)于這兩種情形，在對(duì)角線方向上所測(cè)得的視角都超過120度。
例2保持與例1中狀態(tài)相同的狀態(tài)，形成于兩個(gè)襯底10和20上的取向膜90經(jīng)過了摩擦，在每種情形下都對(duì)最終視角進(jìn)行測(cè)量。
圖8是當(dāng)形成于上襯底20上的取向膜90沿135度角方向進(jìn)行摩擦、且當(dāng)形成于下襯底10上的取向膜90沿315度角方向進(jìn)行摩擦?xí)r，所獲得的EOC-LCD的視角圖。
圖9是當(dāng)形成于上襯底20上的取向膜90沿45度角方向進(jìn)行摩擦、且當(dāng)形成于下襯底10上的取向膜90沿225度角方向進(jìn)行摩擦?xí)r，所獲得的EOC-LCD的視角圖。
如圖8和9所示，通過如上所述對(duì)取向膜進(jìn)行摩擦，能夠減少水平和垂直方向上視角與對(duì)角線方向上視角之差，從而能夠獲得更加均勻一致的視角。
例3保持與例1中狀態(tài)相同的狀態(tài)，通過改變粘附于兩個(gè)襯底10和20外表面上的偏振片50和60的取向方向，來對(duì)視角進(jìn)行測(cè)量。
圖10所示的是，當(dāng)將粘附于上襯底20外表面上的偏振片60的透射軸設(shè)置成與兩電極30和40的方向成45度角，且當(dāng)將粘附于下襯底10外表面上的偏振片50的透射軸設(shè)置成與兩電極30和40的方向成135度角時(shí)，所得到的EOC-LCD的視角圖。
圖11所示的是，當(dāng)將粘附于上襯底20外表面上的偏振片60的透射軸設(shè)置成30度角，且當(dāng)將粘附于下襯底10外表面上的偏振片50的透射軸設(shè)置成120度角時(shí)，所得到的EOC-LCD的視角圖。
如例1中所述，圖10中當(dāng)對(duì)比度為60時(shí)，在對(duì)角線的四個(gè)方向上所測(cè)得的視角都超過120度，而當(dāng)對(duì)比度為10時(shí)，在每一方向上所測(cè)得的視角都為80度。當(dāng)對(duì)圖10和圖11中的結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)，可發(fā)現(xiàn)視角的大小取決于電極和偏振片透射軸之間的夾角。因此，用各種方法調(diào)節(jié)電極方向和偏振片透射軸的方向，在每一方向上都能獲得一幾乎一致的視角。
例4保持與例1中狀態(tài)相同的狀態(tài)，如圖12所示，當(dāng)將負(fù)單軸補(bǔ)償膜貼附于兩個(gè)襯底10和20的外表面上時(shí)，對(duì)視角進(jìn)行測(cè)量。補(bǔ)償膜用于補(bǔ)償光程差(延遲)的駐留相位差。
如圖13所示，當(dāng)未用補(bǔ)償膜100時(shí)，所測(cè)得的視角為80度。圖14所示的是，當(dāng)使用具有40nm光程差值的補(bǔ)償膜100時(shí)，所測(cè)得的視角。圖15所示的是，當(dāng)使用具有80nm光程差值的補(bǔ)償膜100時(shí)，所測(cè)得的視角。圖16所示的是，當(dāng)使用具有120nm光程差值的補(bǔ)償膜100時(shí)，所測(cè)得的視角。
在圖14到16中，當(dāng)使用補(bǔ)償膜100時(shí)，對(duì)比度為10時(shí)的視角增大到60度。
從以上結(jié)果可以看出，通過優(yōu)化設(shè)置兩個(gè)襯底10和20之間的間隔以及補(bǔ)償膜100的光程差值，在每一方向上都能獲得大于60度的視角。補(bǔ)償膜的光程差值最好在30到500nm之間。
盡管本發(fā)明實(shí)施例所使用的是一負(fù)單軸補(bǔ)償膜，但正單軸補(bǔ)償膜、雙軸補(bǔ)償膜、具有混合結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償膜或者具有扭曲結(jié)構(gòu)的償膜都是可以使用的。
此外，盡管在本發(fā)明的實(shí)施例中，補(bǔ)償膜100是貼附在兩個(gè)襯底10和20上的，但它也可只貼附在一個(gè)襯底上。
例5對(duì)電光特性進(jìn)行測(cè)量。用純向列液晶作為液晶層70，取向膜90未經(jīng)過摩擦，且相應(yīng)地兩個(gè)電極30和40的寬度分別是5μm。
圖17是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的襯底之間間隔、電極之間距離以及施加電壓三者之間的關(guān)系圖。
在此，Vmax是獲得最大透射率的驅(qū)動(dòng)電壓，Tmax是最大透射率，ton是當(dāng)電源接通時(shí)液晶分子的響應(yīng)時(shí)間，而toff是當(dāng)電源切斷時(shí)液晶分子的響應(yīng)時(shí)間，ttot=ton+toff,V10是當(dāng)透射率為最大值的10％時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓，而V90是當(dāng)透射率為最大值的90％時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓。
在圖17中，當(dāng)兩個(gè)襯底10和20之間的間隔在3到6μm之間，且當(dāng)兩個(gè)電極30和40之間的距離是8或10μm時(shí)，獲得最大透射率的驅(qū)動(dòng)電壓為6到30V。
如上所述，適當(dāng)調(diào)節(jié)電極之間的距離以及兩個(gè)襯底之間的間隔，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的EOC-LCD中，兩個(gè)電極分別形成于兩個(gè)襯底之一中，液晶分子垂直于電極取向，且液晶偶極子由兩個(gè)電極之間形成的拋物線型電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，距每一電極等距離的分界面上的液晶層液晶分子對(duì)稱取向。因此，由于光線光程差對(duì)稱地獲得了補(bǔ)償，從而可以獲得寬范圍視角。
如圖18和23所示，在一象素內(nèi)或相鄰象素內(nèi)最好形成一鋸齒形電極，從而獲得一較好的顯示性能。下文詳細(xì)說明矩形象素內(nèi)電極的結(jié)構(gòu)和排列。
如圖18和19所示，每一象素內(nèi)，作為公共電極線的第一電極線32，和作為象素電極線的第二電極線42互相平行。
在圖18所示的本發(fā)明實(shí)施例中，每一象素內(nèi)互相相對(duì)的第一和第二電極線32和42，沿象素行按照交替方向延伸，例如第一取橫向，第二取縱向，而第三再取橫向，以此類推。相反，電極線32和42沿象素列則按照相同方向延伸?；ハ嗥叫械牡谝缓偷诙姌O33和43交錯(cuò)排列，分別自第一和第二電極線32和42處延伸。
在圖19所示的本發(fā)明實(shí)施例中，互相相對(duì)平行的第一和第二電極線32和42沿象素行及列都按照交替方向延伸。因此，與具有一橫向電極線的象素相鄰的所有象素內(nèi)的電極線，都沿縱向延伸。
在圖20和21所示的本發(fā)明實(shí)施例中，每一象素內(nèi)的第一電極和第二電極都是沿對(duì)角線方向延伸的。
如圖20和21中所示，第一電極線32，具有
或
形狀，這是由于在象素內(nèi)使電極從一個(gè)頂點(diǎn)處沿橫向及縱向延伸而形成的。第二電極線42具有
或
形狀，這是由于使電極線從相對(duì)于上述頂點(diǎn)的對(duì)角線的另一頂點(diǎn)處沿橫向及縱向延伸而形成的。第一和第二電極32和33相對(duì)于象素對(duì)角線具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。
相互平行的第一電極33和第二電極43，沿與電極線32和33成一定角度的方向，自第一電極線32和第二電極線42處延伸，且交錯(cuò)排列。在圖20所示的本發(fā)明實(shí)施例中，沿象素的行方向上，一象素內(nèi)電極33和34，與相鄰象素內(nèi)的電極33和34成一角度，而同一列內(nèi)的第一電極33和第二電極43則沿相同方向延伸。另一方面，在圖21中所示的本發(fā)明實(shí)施例中，沿象素行及列方向上，一象素內(nèi)的電極33和43都與相鄰象素內(nèi)的電極33和43成一角度。
在圖22中所示的本發(fā)明實(shí)施例中，象素具有平行四邊形形狀。
如圖22中所示，第一電極線32，它是公共電極線，第二電極線42，它是象素電極線，他們互相平行且沿橫向延伸。分別與第一和第二電極線32和42相連的第一電極33和第二電極43，交錯(cuò)排列且互相平行，且他們的延伸方向既不是橫向也不是縱向。電極的長(zhǎng)度相同，因此象素具有平行四邊形形狀。一行內(nèi)的電極33和43沿同一方向延伸，但相鄰行中的電極33和43則沿不同的方向延伸。例如，如圖22中所示，第一行內(nèi)的電極33和43相對(duì)于電極線32和42的垂直方向向右傾斜，而第二行中的電極33和43則向左傾斜，因此，第一電極33和第二電極43沿各象素行方向形成一鋸齒形。
在圖23所示的本發(fā)明實(shí)施例中，象素本身即具有鋸齒形。
如圖23中所示，每一象素具有鋸齒形狀，象素的中心部分是彎的。第一電極線32，它是公共電極，第二電極線42，它是電象素電極，在每一象素內(nèi)它們互相平行且互相相對(duì)。
分別與第一電極線32和第二電極線42相連的第一電極33和第二電極43，交錯(cuò)排列且互相平行，第一電極33和第二電極43都具有鋸齒形狀，象素的中部都是彎的。
圖24是圖23中電極彎折部分的放大圖。
當(dāng)將電壓施加到第一電極33和第二電極43上時(shí)，具有拋物線形狀的電場(chǎng)對(duì)液晶分子80進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如圖10中所示，液晶分子80在襯底之上的投影垂直于電極33和43，且液晶分子80沿圖10中箭頭方向上升。因此，液晶分子80的排列相對(duì)于分界面C-C來說是對(duì)稱的。由于電極33和43彎折為鋸齒形，所以形成的兩個(gè)區(qū)域?qū)Γ趶澢糠謨蓚?cè)處，相對(duì)于分界面C-C對(duì)稱取向。因此，此LCD具有四個(gè)區(qū)域，其中液晶分子80的取向互不相同。
偏振片50和60的偏振方向可以是任意方向，但最好是既不平行也不垂直于第一和第二電極33和43。特別是，當(dāng)偏振片50和60的偏振方向與電極33和43成45度夾角時(shí)，顯示特性是最好的。
具有鋸齒形狀的第一和第二電極33和43的彎曲角可以在0到180度之間的范圍內(nèi)，且與偏振片50和60的偏振方向有關(guān)。當(dāng)偏振片50和60的偏振方向與電極33和43之間形成一定角度時(shí)，電極33和43的彎曲角為90度。
為了補(bǔ)償由于光線光程造成的駐留相位差，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以將一相位差補(bǔ)償膜貼附在LCD的外側(cè)。
圖25是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的分解透視圖，其中此LCD貼附有補(bǔ)償膜。
如圖25中所示，補(bǔ)償膜110附著在液晶盒(liguid crystal cell)100和偏振片50及60之間。圖25中的LCD具有兩片補(bǔ)償膜110，每片分別粘附在液晶盒100的一側(cè)與每一偏振片50和60之間。但該LCD也可只有一片補(bǔ)償膜110，粘附于液晶盒任一側(cè)與任一偏振片50和60之間，且LCD也可至少有三片補(bǔ)償膜。補(bǔ)償膜可以用單軸或雙軸補(bǔ)償膜，也可使用單軸補(bǔ)償膜和雙軸補(bǔ)償膜的組合。
圖18到23中所示的、具有鋸齒形狀的電極33和43可適用于另一類型的LCD，其中液晶材料由互相平行的兩個(gè)電極驅(qū)動(dòng)。例如，它可適用于平面開關(guān)(IPS)型或電感應(yīng)多疇(EIMD)型LCD。
下文詳細(xì)介紹IPS-LCD和EIMD-LCD。
在IPS-LCD中，在一個(gè)襯底上形成互相平行的兩個(gè)電極，以作為EOC-LCD。此時(shí)，液晶材料的介電各向異性量Δε可以是正值或負(fù)值。
在沒有電場(chǎng)的情況下，液晶分子的長(zhǎng)軸平行于襯底10和20，取向平行于電極33和43或與電極33和43成一預(yù)定角度。當(dāng)液晶材料上施加了充足的電場(chǎng)時(shí)，則產(chǎn)生一基本平行于襯底的電場(chǎng)，從而液晶層中心部分液晶分子80的長(zhǎng)軸取向基本平行于電場(chǎng)。而由于襯底10和20附近的液晶分子80在取向力的作用下仍保持原來取向，所以位于襯底10和20到液晶層中心部分處的液晶分子80在空間方位上發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
在EIMD-LCD中，在每一襯底上交替形成多個(gè)互相平行的第一電極和第二電極。
圖26A和26B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的EIMD-LCD原理示意圖。
如圖26A和26B所示，在其上分別形成有取向膜90的一對(duì)透明玻璃襯底10和20，互相平行相對(duì)?；ハ嗥叫械牡谝粠铍姌O30和第二帶狀電極40，分別形成于襯底10和20的內(nèi)表面上，且交替排列。將液晶材料注入于兩個(gè)玻璃襯底10和20之間，從而形成液晶層70，液晶層70中的液晶分子80取向垂直于兩個(gè)襯底10和20。此外，在兩個(gè)襯底10和20的外側(cè)分別粘附有偏振片50和60。
液晶層70的液晶材料的介電各向異性量Δε最好是正值，但介電各向異性量也可以是負(fù)值。
如圖26A中所示，在沒有電場(chǎng)的情況下，液晶層70的液晶分子80，在取向膜90取向力的作用下，垂直于兩個(gè)襯底10和20。
圖26A和26B所示的是，當(dāng)將一足夠電場(chǎng)的電場(chǎng)提供給LCD時(shí)的EIMD-LCD圖形。當(dāng)LCD中具有足夠的電場(chǎng)時(shí)，在第一和第二電極30和40的作用下，可形成一相對(duì)于兩個(gè)襯底10和20的垂直方向具有一傾斜角的電場(chǎng)。此電場(chǎng)相對(duì)于兩個(gè)電場(chǎng)襯底30和40的垂直平面是對(duì)稱的，且穿過兩個(gè)電極30和40。在使用具有正介電各向異性量的向列液晶的情況下，液晶分子80的長(zhǎng)軸在具有上述傾斜方向的電場(chǎng)作用下沿電場(chǎng)方向取向。
在上述IPS-LCD和EIMD-LCD以及EOC-LCD中，所形成的電極30和40為鋸齒形狀，且光線光程差由液晶分子的傾斜方向互不相同的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償，從而可獲得所述的寬視角范圍。
在根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的液晶顯示器中，兩個(gè)電極分別形成于兩個(gè)襯底中，液晶分子垂直取向，且液晶偶極子由兩個(gè)電極之間拋物線形狀的電場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，液晶層的液晶分子在分界面兩側(cè)內(nèi)對(duì)稱地形成。因此，投射光線的光程差可得到對(duì)稱的補(bǔ)償，從而獲得較寬的視角。此外，由于形成鋸齒形狀電極而使液晶分子取向互不相同的四個(gè)區(qū)域，從而可以獲得較寬的視角。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員，通過研究本說明書以及對(duì)本說明書中所公開的發(fā)明進(jìn)行實(shí)踐，顯而易見可以得到本發(fā)明的其他實(shí)施例。說明書及實(shí)例僅用作示例，本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)僅由后附的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1．一種液晶顯示器，包括互相相對(duì)的第一襯底和第二襯底；注入于第一襯底和第二襯底之間且同向扭轉(zhuǎn)取向的液晶層；以及形成于第一或第二襯底上的至少兩個(gè)互相平行的電極。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，液晶材料具有正介電各向異性量。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，液晶材料層是一種由包括手性向列液晶材料、向列液晶材料以及具有手性摻雜質(zhì)的向列液晶材料的材料組中所選出的材料。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括分別粘附在第一和第二襯底表面上的偏振片。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括形成于第一和第二襯底上、用于使液晶材料層的液晶分子軸垂直于襯底的取向膜。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中，偏振片的透射軸互相垂直或互相平行。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示器，其中，液晶材料層的液晶分子具有一預(yù)傾斜角。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其中當(dāng)光線通過液晶材料層且偏振片具有最大透射率時(shí)電極上施加的驅(qū)動(dòng)電壓，與當(dāng)光線通過液晶材料層且偏振片具有最小透射率時(shí)電極上施加的驅(qū)動(dòng)電壓之間的差值低于30V。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中相鄰象素內(nèi)的電極互相指向不同的方向。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中一象素單元內(nèi)的電極是彎曲的。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中電極的寬度在1到10μm之間。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示器，其中電極之間的距離在2到20μm之間。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶顯示器，其中第一和第二襯底之間的間隔在1到15μm之間。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其中第一和第二襯底之間的間隔在3到10μm之間。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的液晶顯示器，其中第一和第二襯底之間的間隔在3到6μm之間。
16．根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其中摩擦一個(gè)或兩個(gè)取向膜。
17．根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括插入在第一或第二襯底與偏振片之間的補(bǔ)償膜。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的液晶顯示器，其中補(bǔ)償膜可以是由正單軸、負(fù)單軸、雙軸、混合及扭曲結(jié)構(gòu)中所選的一種結(jié)構(gòu)。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶顯示器，其中補(bǔ)償膜的光程差值在30到500nm之間。
20．一種液晶顯示器，包括互相相對(duì)的第一襯底和第二襯底；注入于第一襯底和第二襯底之間且初始同向扭轉(zhuǎn)取向的液晶材料層；改變液晶材料層分子長(zhǎng)軸方向的裝置，其中液晶材料層至少具有兩個(gè)相鄰區(qū)域，相鄰區(qū)域中任一區(qū)域內(nèi)的分子都取向于同一方向，而兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的分子相對(duì)于兩個(gè)區(qū)域的分界面對(duì)稱取向。
21．一種至少具有一個(gè)象素的液晶顯示器，包括互相相對(duì)的第一襯底和第二襯底；注入于第一和第二襯底之間的液晶材料層；以及至少兩個(gè)互相平行且形成于第一或第二襯底上的帶狀電極，每一電極包括互不平行的第一部分和第二部分。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中所述電極形成于第一襯底或第二襯底上。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的液晶顯示器，其中當(dāng)電極之間的電壓差基本上為0時(shí)，液晶材料層的液晶分子則基本上垂直于第一襯底和第二襯底。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的液晶顯示器，其中液晶材料層具有正介電各向異性量。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的液晶顯示器，其中液晶材料層由包括手性向列液晶材料、向列液晶材料以及具有手性摻雜質(zhì)的向列液晶材料的材料組中所選出的液晶材料。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括形成于第一和第二襯底上、用于使液晶材料層的液晶分子軸垂直于襯底的取向膜。
27．根據(jù)權(quán)利要求22所述的液晶顯示器，其中當(dāng)電極之間的電壓差基本上為0時(shí)，液晶材料層的液晶分子則基本上平行于第一襯底和第二襯底。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括形成于第一和第二襯底上、用于使液晶材料層的液晶分子軸平行于襯底的取向膜。
29．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中在第一襯底和第二襯底上交錯(cuò)地形成電極。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的液晶顯示器，其中當(dāng)電極之間的電壓差基本上為0時(shí)，液晶材料層的液晶分子則基本上垂直于第一襯底和第二襯底。
31．根據(jù)權(quán)利要求30所述的液晶顯示器，其中液晶材料層具有正介電各向異性量。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括形成于第一和第二襯底上、用于使液晶材料層的液晶分子軸基本垂直于襯底的取向膜。
33．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中電極的第一部分和第二部分之間所形成的夾角大于0度小于180度。
34．根據(jù)權(quán)利要求33所述的液晶顯示器，其中電極的第一部分和第二部分之間所形成的夾角為90度。
35．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中液晶顯示器至少具有兩個(gè)象素，且電極的第一部分和第二部分分別形成于相鄰的象素內(nèi)。
36．根據(jù)權(quán)利要求35所述的液晶顯示器，其中電極的第一部分和第二部分不相連接。
37．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中電極的第一部分和第二部分形成于一個(gè)象素內(nèi)。
38．根據(jù)權(quán)利要求37所述的液晶顯示器，其中電極的第一部分和第二部分連接在一起。
39．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中電極的寬度在1到10μm之間。
40．根據(jù)權(quán)利要求39所述的液晶顯示器，其中電極之間的距離在2到20μm之間。
41．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中第一和第二襯底之間的間隔在1到15μm之間。
42．根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括分別粘附在第一和第二襯底外表面上的偏振片。
43．根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示器，其中偏振片的偏振方向互相垂直或互相平行。
44．根據(jù)權(quán)利要求43所述的液晶顯示器，其中偏振片的偏振方向既不平行也不垂直于電極的第一部分和第二部分。
45．根據(jù)權(quán)利要求44所述的液晶顯示器，其中偏振片的偏振方向與電極的第一部分和第二部分之間所形成的夾角為45度。
46．根據(jù)權(quán)利要求45所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括至少一個(gè)粘附于第一或第二襯底上的補(bǔ)償膜。
47．根據(jù)權(quán)利要求46所述的液晶顯示器，其中補(bǔ)償膜可以是正單軸、負(fù)單軸、雙軸補(bǔ)償膜。
全文摘要
一種液晶顯示器,包括:互相相對(duì)的第一襯底和第二襯底;注入于第一襯底和第二襯底之間且同向扭轉(zhuǎn)取向的液晶層;以及形成于第一或第二襯底上的至少兩個(gè)互相平行的電極。當(dāng)將電壓施加到本發(fā)明LCD的兩個(gè)電極上時(shí),兩個(gè)電極之間產(chǎn)生一個(gè)拋物線型電場(chǎng),液晶分子響應(yīng)電場(chǎng)的作用而重新排列。
文檔編號(hào)G02F1/1341GK1211022SQ98103349
公開日1999年3月17日 申請(qǐng)日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月30日
發(fā)明者金京賢, 沈政煜, 樸乘范, 宋長(zhǎng)根, 李昶勛, 金南興 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社