專利名稱：具有改變的電極排列的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器(LCD)。特別地，本發(fā)明涉及一種具有改變的電極排列地LCD。
通常來說，LCD是指具有兩個襯底及其間有液晶層的顯示器件。多個電極形成于任一或兩個襯底的內(nèi)表面上，一對起偏器附于襯底的外表面上，而液晶層用作為光切換介質(zhì)。當有壓差施加到電極上時，液晶分子由于壓差的作用而重新排列，且經(jīng)過重新排列的液晶分子對通過起偏器之一的入射光線進行散射，或改變光線的透射特性，從而來控制射出另一起偏器(通常被稱作檢偏器)的光線的透射率并顯示圖像。
作為常規(guī)LCD的一個實例，美國專利5,576,861號公開了一種扭轉(zhuǎn)向列LCD(TN-LCD)，其中一上電極及一下電極分別形成于上下襯底的內(nèi)表面上且向列液晶材料注入于其間，液晶分子經(jīng)扭轉(zhuǎn)而與襯底相平行。在上述LCD當中，通過向上下電極施加電壓而產(chǎn)生的兩個電極之間的壓差生成一個垂直于襯底的電場。液晶分子重新排列，使得歸因于介電各向異性的扭矩與歸因于取向處理的扭矩互相平衡。歸因于介電各向異性的扭矩迫使液晶分子的長軸平行于電場方向，且此扭矩的大小取決于電場強度。通過諸如摩擦的取向處理而產(chǎn)生的彈性扭矩迫使液晶分子的長軸平行于一預定方向。當液晶的導向偶極子從下電極向上電極扭轉(zhuǎn)90度，且起偏器的偏振方向互相垂直時，入射光線的偏振狀態(tài)在無電場時旋轉(zhuǎn)90度，結(jié)果光線通過檢偏器，從而導致白色狀態(tài)。但當有足夠的電場施加到液晶層上時，由于入射光線在未改變其偏振狀態(tài)的情況下通過液晶層，所以導致為黑色狀態(tài)。
作為常規(guī)LCD的另一實例，美國專利5,598,285公開了一種LCD，其中互相平行的兩個帶狀電極形成于兩個襯底中的任一襯底之上，且液晶層位于兩個電極之間的區(qū)域上，而液晶分子取向與襯底相平行。在此LCD中，兩個電極之間的壓差生成一個基本上平行于襯底且垂直于兩個電極的電場。液晶分子重新排列，使得歸因于介電各向異性的扭矩和歸因于摩擦處理的彈性扭矩互相平衡。當起偏器的偏振方向互相垂直時，在無電場作用時，正交的起偏器擋住了入射光線而使液晶顯示器處于黑色狀態(tài)。而當有足夠的電場施加到液晶層上時，入射光線的偏振狀態(tài)發(fā)生變化且光線通過檢偏器，從而呈白色狀態(tài)。
上述的LCD分別具有下述不足。
TN-LCD的主要不足在于它的窄的視角。在TN-LCD中，使用者眼睛的方向與垂直于顯示器表面的方向之間所形成的角度越大，數(shù)值△n·d就越大，其中雙折射率△n是指液晶分子長軸和短軸方向之間折射系數(shù)的差值，d是指液晶層的厚度。因此，由最亮狀態(tài)的亮度除以最暗狀態(tài)的亮度所定義的對比度急劇下降。此外，也會出現(xiàn)灰度顛倒現(xiàn)象。結(jié)果，在對比度等于10時視角很窄，且因此當自一大于此視角的角度看去時，圖像質(zhì)量便急劇下降。
為了補償此視角，在美國專利5,576,861中建議使用相位差補償膜的方法，但由于相位差補償膜是另外附加上的，所以在制造成本及工藝步驟的數(shù)目方面都有缺陷。此外，即使利用相位光程差補償膜，也可能仍然無法獲得滿意的視角。
美國專利5,598,285在能耗及孔徑比方面具有缺陷。在上述美國專利5,598,285號當中公開的LCD具有一個其強度取決于位置的電場，也就是說，離電極越遠場強越弱。所以為了在離電極較遠的點處獲得足夠的場強，便需要較高的驅(qū)動電壓。此外，由于所有的電極都形成于一個襯底之上且形成儲能電容器以獲得足夠的電容量，所以孔徑比小。
同時，由于液晶顯示器是一無源顯示器，所以它需要一個外部光源。通常利用白光來作為液晶顯示器的光源，把紅、綠和藍濾光器用于彩色顯示器。這些濾光器形成于一個襯底之上，其間形成有一個用于防止濾光器邊界光線泄漏的黑色填質(zhì)。
來自光源的光線在液晶層中改變了其特性如偏振狀態(tài)，且光線的透射率取決于光線的波長。透射率還取決于液晶顯示器的驅(qū)動方式。
在使用TN-LCD的情形下，藍光的透射率與紅光及綠光的透射率相差10％。另外，IPS LCD藍光、紅光及綠光透射率的差值大于40％。
為了降低透射率偏差，傳統(tǒng)上使用兩種方法，一種方法是利用一個背照光單元以及一個具有附加特性的驅(qū)動電路，另一種方法是通過調(diào)節(jié)各濾光器的高度來為不同顏色的象素形成不同的腔間隙(cell gap)。但前一方法會使生產(chǎn)成本及工藝步驟的數(shù)目增大，而后一方法又會引起不均勻的摩擦。
本發(fā)明的一個目的在于得到一個寬的視角。
本發(fā)明的另一個目的在于減少液晶顯示器的能耗。
本發(fā)明的再另外一個目的在于增大孔徑比。
為了達到上述目的，對LCD電極的排列進行了改變。
互相絕緣的第一電極和第二電極至少部分地重疊在一起。第二電極在各第一電極之間形成一個連續(xù)的平面，一個象素包括至少一個第一電極和一個第二電極。
通過將電壓施加到電極上而在兩個電極間形成的壓差產(chǎn)生一個電場。電力線的形狀為中心位于第一電極和第二電極之間邊界線或邊界區(qū)域上的半橢圓形或拋物線形，從而電極上的電場具有垂直及水平分量。
第一或第二電極上以及兩個電極之間邊界上的液晶分子由于電場的垂直及水平分量的作用而重新排列以具有一個扭轉(zhuǎn)角及一個傾斜角。從而通過液晶分子的重新排列，入射光的偏振狀態(tài)發(fā)生了變化。
如上所述，由于液晶分子重新排列而既具有扭轉(zhuǎn)角又具有傾斜角，所以能夠得到一寬的視角。
此外，由于電場在第一電極和第二電極上以及在兩個電極之間的邊界區(qū)域都具有垂直和水平分量，所以第一電極及第二電極上的液晶分子對顯示圖像有貢獻。
此外，由于第一電極和第二電極之間邊界區(qū)域上的電場強度很大，所以能耗很低。
此外，當利用一薄膜晶體管(TFT)作為一切換元件時，由于兩個電極借助一絕緣膜重疊在一起而不再需要用于獲得足夠的儲能電容量的儲能電容器，所以孔徑比可以增大。
本發(fā)明的另外的目的及優(yōu)點部分在下述說明書中給出，部分可由說明書看出，或通過實施本發(fā)明來得到。本發(fā)明的目的和優(yōu)點將通過在所附權(quán)利要求書中所指出的部件及其組合來實現(xiàn)和獲得。
以下結(jié)合附圖給出了本發(fā)明的實施例，并用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶顯示器(LCD)的電極排列圖2是沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ＇線剖開的剖面圖，它給出了上下襯底以及兩個襯底之間的等勢線及電力線；
圖3所示的是本發(fā)明第一實施例中的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角；
圖4的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖5的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖6所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶分子的傾斜角；
圖7的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、液晶分子傾斜角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖8的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、液晶分子傾斜角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖9的圖形所示的是在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD中作為水平位置的函數(shù)的透射率；
圖10的圖形所示的是在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD中作為所施加電壓的函數(shù)的透射率；
圖11的圖形所示的是在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD中的視角；
圖12所示的是在本發(fā)明第二實施例中的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角；
圖13的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖14的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖15所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的液晶分子的傾斜角；
圖16的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的、液晶分子傾斜角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖17的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的、液晶分子傾斜角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖18所示的是在本發(fā)明第三實施例中的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角；
圖19的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖20的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖21所示的是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶分子的傾斜角；
圖22的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的、液晶分子傾斜角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖23的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的、液晶分子傾斜角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖24所示的是在本發(fā)明第四實施例中的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角；
圖25的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖26的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的、液晶分子扭轉(zhuǎn)角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖27所示的是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶分子的傾斜角；
圖28的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的、液晶分子傾斜角作為高度的函數(shù)時的變化；
圖29的圖形所示的是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的、液晶分子傾斜角作為水平位置的函數(shù)時的變化；
圖30是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的LCD的排列圖31是沿圖30中的ⅩⅢ-ⅩⅢ＇線剖開的剖面圖32是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的LCD的排列圖33是沿圖32中的ⅥA-ⅥA＇線剖開的剖面圖34是沿圖32中的ⅥB-ⅥB＇線剖開的剖面圖35A是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的LCD的排列圖35B和圖35C分別是沿圖35A中的Ⅶ1B-ⅦB＇線及ⅦC-Ⅶ1C＇線剖開的剖面圖36A到39C所示的是圖35A到35C中所示的LCD的中間結(jié)構(gòu)；
圖40是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的LCD的排列圖41和42是沿圖40中的ⅧA-ⅧA＇線剖開的兩個不同的剖面圖43是沿圖40中的ⅧB-ⅧB＇線剖開的剖面圖44到46是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的LCD的剖面圖47是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的LCD的排列圖48是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的LCD中的電場及等勢線的示意圖49的圖形所示的是在根據(jù)本發(fā)明第十實施例的LCD中作為所施加電壓的函數(shù)的透射率；
圖50的圖形所示的是在根據(jù)本發(fā)明第十實施例的LCD中的視角；
圖51是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的LCD的排列圖52和53分別是沿圖51中的ⅪA-ⅪA＇及ⅪB-ⅪB＇線剖開的剖面圖54A到57B所示的是圖51到53中所示的LCD的中間結(jié)構(gòu)；
圖58是根據(jù)本發(fā)明第十二實施例的LCD的排列圖59和60分別是沿圖58中的ⅫA-ⅫA＇及ⅫB-ⅫB＇線剖開的剖面圖61A到63B所示的是圖58到60中所示的LCD的中間結(jié)構(gòu)；
圖64是根據(jù)本發(fā)明第十三實施例的LCD的排列圖65和66分別是沿圖64中的ⅫA-ⅫA＇及ⅫB-ⅫB＇線剖開的剖面圖67A到68B所示的是圖64到66中所示的LCD的中間結(jié)構(gòu)；
圖69是根據(jù)本發(fā)明第十四實施例的LCD的排列圖70是根據(jù)本發(fā)明第十五實施例的LCD的排列圖71和72分別是沿圖70中的ⅩⅤA-ⅩⅤA＇及ⅩⅤB-ⅩⅤB＇線剖開的剖面圖73是根據(jù)本發(fā)明第十六實施例的LCD的排列圖74是根據(jù)本發(fā)明第十七實施例的LCD的排列圖75和76分別是沿圖74中的ⅩⅦA-ⅩⅦA＇及ⅩⅦB-ⅩⅦB＇線剖開的剖面圖77到79是根據(jù)本發(fā)明第十八到第二十實施例的LCD的剖面圖80所示的是根據(jù)本發(fā)明第二十一實施例的LCD。
通過借助附圖對下面的詳細說明，根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示器(LCD)將變得很清楚。
首先參考圖1到11來對根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD進行詳細描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD的電極排列圖，而圖2是沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ＇線剖開的剖面圖，它示出了上下襯底以及襯底之間的等勢線和電力線。
首先詳細地描述其上形成有電極的下襯底及LCD的上襯底。
由透明導體材料如銦錫氧化物(ITO)制成的平面電極2形成于由透明絕緣材料如玻璃或石英制成的下襯底100的內(nèi)表面上。平面電極2具有一預定的縱向?qū)挾炔⒃跈M向上延伸。平面電極2覆蓋有一絕緣膜3，而多個相互平行且在縱向上延伸的窄的帶狀電極1形成于絕緣膜3上。帶狀電極1可以是透明的或不透明的。帶狀電極1的寬度等于或小于各帶狀電極1之間的距離，準確地說，是兩個相鄰帶狀電極1的相鄰邊界線之間的距離。由聚酰亞胺制成的取向膜4涂覆于整個表面上，經(jīng)過摩擦(rubbing)處理或不經(jīng)過摩擦處理。一偏振片或一起偏器5固定于下襯底100的外表面上。
另一方面，由聚酰亞胺制成的取向膜6涂覆于與下襯底100相對且也由透明絕緣材料構(gòu)成的上襯底200的內(nèi)表面上。一偏振片或一檢偏器7固定于上襯底200的外表面上。
最后，具有光學各向異性的液晶層500設(shè)置于襯底100和200上的取向膜4和6之間。
用于液晶顯示器的光源可以是位于下襯底100之下的背照光單元(未示出)，也可以是通過上襯底200射入LCD的外部自然光。在利用自然光的反射型LCD中，可以不用固定于下襯底100上的偏振片5，且?guī)铍姌O1和平面電極2最好由具有高反射率的不透明材料如鋁Al來制成。另外，下襯底100可以是不透明的。
下面參考圖2來描述上述LCD的電場的示意形狀。
當電壓施加到電極1和2上時，由于電極1和2之間存在壓差，而產(chǎn)生如圖2中所示的電場。在圖2中，實線表示等勢線，虛線表示電力線。
如圖2中所示，電場的形狀相對于帶狀電極1上窄區(qū)域NR的縱向中心線C(實際上線C對應于一個平面)及帶狀電極1之間寬區(qū)域WR的縱向中心線B(實際上線B對應于一個平面)是對稱的。電力線為半橢圓形或拋物線形(在下文當中為了簡便起見電力線的形狀用半橢圓形來表示)且生成于窄區(qū)域NR的中心線C及寬區(qū)域WR的中心線B之間的區(qū)域上。電力線的頂點位于窄區(qū)域NR和寬區(qū)域WR之間的邊界線A(實際上線A對應于一個表面)上。
位于窄區(qū)域NR和寬區(qū)域WR之間邊界線A上的電力線的切線基本平行于襯底100，而位于窄區(qū)域NR和寬區(qū)域WR中心點處的電力線的切線則基本上垂直于襯底100和200。另外，橢圓的中心及垂直頂點位于窄區(qū)域NR和寬區(qū)域WR之間的邊界線A上，兩個水平頂點分別位于寬區(qū)域WR和窄區(qū)域NR內(nèi)。由于位于窄區(qū)域NR內(nèi)的水平頂點離橢圓的中心比位于寬區(qū)域WR內(nèi)的水平頂點離橢圓的中心近，所以橢圓相對于邊界線A是不對稱的。還有，電力線的密度隨著位置的不同而不同，結(jié)果場強也與電力線密度成比例地變化。因此窄區(qū)域NR和寬區(qū)域WR之間邊界線A-A上的場強是最大的，越靠近寬及窄區(qū)域BR和NR的中心線C-C和B-B及上襯底200，場強逐漸變小。
下文將對電場作用下的液晶分子的行為進行描述。
首先來描述液晶分子的初始狀態(tài)。
兩個取向膜4和6經(jīng)過摩擦或經(jīng)紫外線照射，液晶分子取向于一個水平方向。液晶分子相對于襯底100和200可具有一些預傾斜角度但其取向基本平行于襯底100和200。當自平行于襯底100和200的平面上看去時，液晶分子排列為相對于與帶狀電極平行和垂直的方向具有一預定的角度。偏振片20和21的偏振方向互相垂直，且起偏器5的偏振方向幾乎與摩擦方向相一致。注入于兩個取向膜4和6之間的液晶材料為具有正介電各向異性的向列液晶。
假設(shè)有電壓施加到帶狀電極1和平面電極2上且施加到帶狀電極1上的電壓高于施加到平面電極2上的電壓。則液晶分子重新排列，使得取決于電場方向和強度的電場力與由于取向處理而產(chǎn)生的彈性恢復力相互平衡。
下面詳細描述電場作用下液晶分子的重新排列。
為了簡單起見，假設(shè)垂直于襯底的方向為z方向，垂直于襯底及帶狀電極1方向的方向為x方向，而平行于帶狀電極1方向的方向為y方向。也就是說，假設(shè)圖1中從左到右的方向為正x方向，圖1中沿帶狀電極1向上的方向為正x方向，圖2中從下襯底200到上襯底100的方向為正z方向。
首先，參考圖3,4和5來描述由液晶分子長軸在平行于襯底100和11的Xy平面上的投影與x軸或與初始取向方向所成的角度定義的扭轉(zhuǎn)角的變化。
如圖3所示，摩擦方向用
表示，電場的x-y平面分量用
表示，起偏器5光軸的偏振方向用
表示，而摩擦方向
與x軸之間形成的夾角用ψR表示，液晶分子的長軸與x軸之間形成的夾角用ψLc表示。由于起偏器的光軸平行于摩擦方向
故起偏器5的光軸與x軸形成的夾角ψP等于ψR。
電場的x-y平面分量用
處于從邊界線A到寬區(qū)域WR的中心線B的正x方向，以及從寬區(qū)域WR的中心線B到下一邊界線D的負x方向上。
電場分量
的強度在邊界線A及D上是最大的，越趨于中心線B-B變得越小，在中心線B-B上，電場分量
的強度為0。
通過摩擦處理產(chǎn)生的彈性恢復力的大小在xy平面上不論位置如何基本上是恒定不變的。
如圖4所示，邊界線A及D上的液晶分子長軸或分子軸基本平行于電場分量
并且由于液晶分子可排列為平衡這兩個力，所以相對于摩擦方向
形成一個較大的夾角。但離區(qū)域NR和WR的中心線C和B越近，分子軸與摩擦方向
所成的夾角|ΨR-ΨLC|越小，且中心線B和C上的分子軸在摩擦方向
上。由于起偏器5的光軸平行于摩擦方向
所以起偏器5的光軸與分子軸之間的夾角具有與上面所述的相同的分布，且此夾角與入射光線的透射率非常相關(guān)。
通過改變窄區(qū)域NR和寬區(qū)域WR的寬度比，可產(chǎn)生各種形狀的電場。盡管當帶狀電極1為不透明的時，帶狀電極1上的窄區(qū)域NR不能用作為顯示區(qū)域，但當帶狀電極1為透明的時，帶狀電極1上的窄區(qū)域NR也可用作顯示區(qū)域。
另一方面，電場的x-y平面分量
在從下取向膜4趨向上取向膜6時，沿z軸變得越來越小。通過取向處理產(chǎn)生的彈力恢復力在取向膜4和6的表面上最大，且當趨于取向膜4和6之間液晶層的中心時減少。
圖5所示的是分子軸與x軸沿z軸從下取向膜4到上取向膜6形成的扭轉(zhuǎn)角。在圖5中，水平軸表示距下取向膜4的高度，而垂直軸則代表扭轉(zhuǎn)角，其中d為兩個取向膜4和6之間液晶腔間隙。
如圖5所示，由于取向膜4和6的取向力較大，從而取向膜4和6表面上的扭轉(zhuǎn)角很大。當趨于液晶層中心時，扭轉(zhuǎn)角變小，且液晶層中心上的分子軸基本處在電場分量
的方向上。而取向膜4和6上的分子軸則沿摩擦方向R排列。
假設(shè)將相鄰液晶分子之間扭轉(zhuǎn)角的差值稱作扭度，此扭度對應于圖5中曲線的斜率。在取向膜4和6表面的附近，扭度很大，而當趨于液晶層的中心時扭度下降。
圖6,7和8所示的是分子軸與x軸或垂直于襯底的一個平面、如zx平面上初始取向方向所成的傾斜角的變化情況。為了簡明起見，圖6只給出了襯底100和200。在圖6中，在圖3中表示摩擦方向的
的zx平面分量用
表示，電場的zx平面分量用
表示，而電場分量
與x軸所成的夾角用θE表示，且分子軸與x軸所成的傾斜角用θLC表示。在此，由于當假設(shè)忽略掉預傾斜角時矢量
存在于xy平面上，所以
在x方向上。
當從下襯底100趨于上襯底200時，電場分量
的大小與夾角θE變小。
如上所述，由取向處理產(chǎn)生的彈性恢復力在兩個襯底100和200的表面上時最大，當趨于液晶層的中心時變小。
液晶分子可排列為平衡這兩個力。如圖7中所示，襯底100及200表面上的分子軸排列成基本平行于x軸的方向，因為該處的取向力最大。由于從襯底100和200到某一點時，與取向力相比較，電場力相對變強，從而傾斜角θLC的幅值不斷增大。此時，在靠近下襯底100的點處形成曲線的頂點。
另一方面，電場分量
與x軸形成的夾角θE在邊界線A及D上幾乎為0，當趨于中心線B-B時此夾角θE變大。電場分量
的幅值在邊界線A及D上是最大的，當趨于中心線B-B時變小。
由取向處理所獲得的彈性恢復力的大小在x軸上不論位置如何總是恒定的。
因此，如圖8所示，液晶分子的傾斜角在邊界線A和D上時幾乎為0，當趨于中心線C和B時降低。從而盡管傾斜角的變化比夾角θE更平滑，但液晶分子的傾斜角與電場分量
與x軸形成的夾角θE具有相似的分布狀態(tài)。
如上所述，當電壓施加到兩個電極1和2上時，液晶分子重新排列從而形成扭轉(zhuǎn)角及傾斜。入射光的透射率隨著扭轉(zhuǎn)角及傾斜角的變化而變化。在邊界線A和D上，傾斜角沿z軸幾乎沒有變化，但扭轉(zhuǎn)角變化很大。另一方面，在中心線B和C上，扭轉(zhuǎn)角沿z軸幾乎沒有變化，但傾斜角有小的變化。因此，在邊界線A和D及中心線B和C之間的區(qū)域上扭轉(zhuǎn)角及傾斜角都發(fā)生了變化。結(jié)果，作為位置的函數(shù)的透射率曲線與電力線具有相似的形狀。
下面參考圖9,10,11中所示的實驗結(jié)果來對根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD的透射率及視角特性進行描述。
在實驗當中，帶狀電極1由不透明材料制成，窄區(qū)域NR及寬區(qū)域WR的寬度分別為5μm和17μm，施加到平面及帶狀電極2和1上的電壓分別為0V和5V,ΨR為80°，預傾斜角約為1.5°，腔間隙為4.5μm。
圖9為根據(jù)該實驗的、作為沿x軸的位置的函數(shù)的透射率圖，其中坐標原點位于圖3中最左側(cè)帶狀電極1的左邊界線處。
如圖9所示，透射率在不透明的窄區(qū)域NR中為0，在寬區(qū)域WR的中心線附近有最小值，而在邊界線A和D及中心線B之間的中心區(qū)域內(nèi)有最大值。
圖10所示的是根據(jù)本實驗作為施加電壓的函數(shù)的透射率，其中水平軸表示施加電壓，垂直軸表示透射率。如圖10所示，閾值電壓約為1.5V，而飽和電壓約為3V。因此，可以用小于3V的低電壓驅(qū)動本發(fā)明的LCD。
圖11給出了根據(jù)本實驗的視角特性。如圖11中所示，對比度等于或大于10的區(qū)域的邊界基本上大于60度。
當在偏振片和襯底之間利用光相位補償膜時，視角將變得更寬。
在上述實施例及實驗當中，可以改變液晶材料的種類，取向膜的種類，取向方法，預傾斜角，偏振片的偏振方向，腔間隙，相位差補償片的種類，形成電極的材料，電極的寬度及電極之間的距離。例如，當帶狀電極1由透明材料制成時，由于帶狀電極1上的液晶分子被用于調(diào)節(jié)光線，所以能夠獲得較高的透射率。
在第二到第四實施例中對液晶和/或初始狀態(tài)的類型的改變進行描述。
第二實施例利用具有負介電各向異性的液晶。
根據(jù)第二實施例的LCD的結(jié)構(gòu)與第一實施例的相似，且因此電場的形狀也是相似的。但電場作用下液晶分子的重新排列不同于第一實施例。
在初始狀態(tài)下，兩個取向膜4和6經(jīng)過摩擦處理或經(jīng)紫外線照射，液晶分子取向在一個水平方向。液晶分子相對于襯底100和200具有小于7度的一定預傾斜角但其取向基本上平行于襯底100和200。當自一個平行于襯底100和200的平面上看去時，液晶分子相對于平行及垂直于帶狀電極1的方向排列成具有一個等于或小于45度的預定角度的狀態(tài)。偏振片20和21偏振方向互相垂直，且起偏器5的偏振方向與摩擦方向幾乎一致。從而初始狀態(tài)為黑色狀態(tài)。
為了簡明起見，假設(shè)垂直于襯底的方向為z方向，垂直于襯底及帶狀電極1方向的方向為x方向，而平行于帶狀電極1方向的方向為y方向。也就是說，假設(shè)圖1中從左到右的方向為正x方向，圖1中沿帶狀電極1向上的方向為正y方向，圖2中從下襯底200到上襯底100的方向為正z方向。
首先，參考圖12,13和14來描述由液晶分子長軸在平行于襯底100和11的xy平面上的投影與x軸或與初始取向方向所成的角度定義的扭轉(zhuǎn)角的變化。
如圖12所示，摩擦方向用
表示，電場的x-y平面分量用
表示，起偏器5光軸的偏振方向用
表示，而摩擦方向
與x軸之間形成的夾角用ΨR表示，液晶分子的長軸與x軸之間形成的夾角用ΨLC表示。由于起偏器5的光軸平行于摩擦方向
故起偏器5的光軸與x軸形成的夾角ΨP等于ΨR。
電場的x-y平面分量
處于從邊界線A到寬區(qū)域WR的中心線B的正x方向，以及從寬區(qū)域WR的中心線B到下一邊界線D的負x方向上。
電場分量
的強度在邊界線A及D上是最大的，越趨于中心線B-B變得越小，在中心線B-B上，電場分量
的強度為0。
通過摩擦方法產(chǎn)生的彈力恢復力的大小在xy平面上不論位置如何基本上是恒定不變的。
如圖13中所示，由于液晶分子可排列為平衡這兩個力，從而邊界線A及D上的液晶分子長軸或分子軸基本垂直于電場分量
及摩擦方向
。但離區(qū)域NR和WR的中心線C和B越近，分子軸與摩擦方向
所成的夾角|ΨR-ΨLC|越小，且中心線B和C上的分子軸在摩擦方向
上。由于起偏器5的光軸平行于摩擦方向
所以起偏器5的光軸與分子軸之間的夾角具有與上面所述的相同的分布，且此夾角與入射光線的透射率非常相關(guān)。
另一方面，電場的x-y平面分量
在從下取向膜4趨向于上取向膜6時，沿z軸變得越來越小。通過取向處理產(chǎn)生的彈性恢復力在取向膜4和6的表面上時最大，而當趨于取向膜4和6之間液晶層的中心時減少。
圖14所示的是分子軸與x軸在沿著z軸從下取向膜4到上取向膜6時形成的扭轉(zhuǎn)角。在圖14中，水平軸表示距下取向膜4的高度，而垂直軸則代表扭轉(zhuǎn)角，其中d為兩個取向膜4和6之間的腔間隔。
如圖14中所示，由于取向膜4和6的取向力較大，從而取向膜4和6表面上的扭轉(zhuǎn)角大。當趨于液晶層中心時，扭轉(zhuǎn)角變小，且液晶層中心上的分子軸幾乎在電場分量
的方向上。而取向膜4和6上的分子軸則沿摩擦方向
排列。
假設(shè)將相鄰液晶分子之間扭轉(zhuǎn)角的差值稱作扭度，此扭度對應于圖14中曲線的斜率。在取向膜4和6表面的附近，扭度很大，而當趨于液晶層的中心時扭度下降。
圖15、16和17所示的是分子軸與x軸或垂直于襯底的一個平面、如zx平面上的初始取向方向所成的傾斜角的變化情況。為了簡化說明的目的，圖15只給出了襯底100和200。在圖15中，在圖12中表示摩擦方向的R的zx平面分量用
表示，電場的zx平面分量用
表示，而電場分量
與x軸所成的夾角用θE表示，且分子軸與x軸所成的傾斜角用θLC表示。在此，由于當假設(shè)忽略掉預傾斜角時矢量
存在于xy平面上，所以
在x方向上。
當從下襯底100趨于上襯底200時，電場分量
的大小與夾角θE變小。
如上所述，由取向處理產(chǎn)生的彈性恢復力在兩個襯底100和200的表面上時最大，當趨于液晶層的中心時變小。
液晶分子可排列為平衡這兩個力。如圖7中所示，襯底100及200表面上的分子軸排列成基本平行于x軸的方向，因為該處的取向力最大。由于從襯底100和200到某一點，與取向力相比較，電場力相對變強，從而傾斜角θLC的幅值不斷增大。此時，在靠近下襯底100的點處形成曲線的頂點。
另一方面，電場分量Ezx與x軸形成的夾角θE在邊界線A及D上幾乎為0，當趨于中心線B-B時此夾角θE變大。電場分量Ezx的大小在邊界線A及D上是最大的，當趨于中心線B-B時變小。
由取向處理所獲得的彈性恢復力的大小在x軸上不論位置如何總是恒定的。
因此，如圖17中所示，液晶分子的傾斜角在邊界線A和D上時幾乎為0，當趨于中心線C和B時降低。從而盡管傾斜角的變化比夾角θE更平滑，但液晶分子的傾斜角與電場分量
與x軸形成的夾角θE具有相似的分布。
如上所述，當電壓施加到兩個電極1和2上時，液晶分子重新排列從而形成扭轉(zhuǎn)角及傾斜角。入射光的透射率隨著扭轉(zhuǎn)角及傾斜角的變化而變化。在邊界線A和D上，傾斜角沿z軸幾乎沒有變化，但扭轉(zhuǎn)角變化很大。另一方面，在中心線B和C上時，扭轉(zhuǎn)角沿z軸幾乎沒有變化，但傾斜角有小的變化。因此，在邊界線A和D及中心線B和C之間的區(qū)域上扭轉(zhuǎn)角及傾斜角都發(fā)生了變化。結(jié)果，作為位置的函數(shù)的透射率曲線與電力線具有相似的形狀。
第三實施例利用具有正介電各向異性的液晶但初始狀態(tài)下的液晶分子垂直于襯底。
根據(jù)第三實施例的LCD結(jié)構(gòu)與第一實施例相似，因此電力線的形狀也是相似的。但不同初始狀態(tài)下液晶分子的重新排列不同于第一實施例。在初始狀態(tài)下，兩個取向膜4和6經(jīng)過摩擦處理或經(jīng)紫外線照射，液晶分子取向于垂直于襯底100及200的方向。液晶分子相對于襯底100和200具有一定預傾斜角但其取向基本上垂直于襯底100和200。當自一個平行于襯底100和200的平面上看去時，液晶分子排列為相對于平行及垂直于帶狀電極1的方向具有一預定角度的狀態(tài)。偏振片20和21的偏振方向互相垂直，且起偏器5的偏振方向與摩擦方向幾乎一致。從而初始狀態(tài)為黑色狀態(tài)。液晶為向列液晶并可具有0.001-3.0wt％的手性摻雜質(zhì)(chiraldopant)。
為了簡明起見，假設(shè)垂直于襯底的方向為z方向，垂直于襯底及帶狀電極1方向的方向為x方向，而平行于帶狀電極1方向的方向為y方向。也就是說，假設(shè)圖1中從左到右的方向為正x方向，圖1中沿帶狀電極1向上的方向為正y方向，圖2中從下襯底200到上襯底100的方向為正z方向。
首先，參考圖18、19和20來描述由液晶分子長軸在平行于襯底100和11的xy平面上的投影與x軸或與初始取向方向所成的角度定義的扭轉(zhuǎn)角的變化。
如圖18所示，摩擦方向用
表示，電場的x-y平面分量用
表示，起偏器5光軸的偏振方向用
表示，而摩擦方向
與x軸之間形成的夾角用ΨR表示，液晶分子的長軸與x軸之間形成的夾角用ΨLC表示。由于起偏器5的光軸平行于摩擦方向
故起偏器5的光軸與x軸形成的夾角ΨP等于ΨR。
電場的x-y平面分量用Exy處于從邊界線A到寬區(qū)域WR的中心線B的正x方向、以及從寬區(qū)域WR的中心線B到下一邊界線D的負x方向上。
電場分量Exy的強度在邊界線A及D上是最大的，越趨于中心線B-B變得越小，在中心線B-B上，電場分量
的強度為0。
通過摩擦處理產(chǎn)生的彈性恢復力的幅值在xy平面上不論位置如何基本上是恒定不變的。
如圖19中所示，由于液晶分子可排列為平衡這兩個力，從而邊界線A及D上的液晶分子長軸或分子軸基本平行于電場分量
且相對于摩擦方向R有一個較大的夾角。但離區(qū)域NR和WR的中心線C和B越近，分子軸與摩擦方向R所成的夾角|ΨR-ΨLC|越小，且中心線B和C上的分子軸在摩擦方向
上。由于起偏器5的光軸平行于摩擦方向
所以起偏器5的光軸與分子軸之間的夾角具有與上面所述的相同的分布，且此夾角與入射光線的透射率非常相關(guān)。
另一方面，電場的xy平面分量
在從下取向膜4趨向上取向膜6時，沿z軸變得越來越小。通過取向處理產(chǎn)生的彈性恢復力在取向膜4和6的表面上時最大，而當趨于取向膜4和6之間液晶層的中心時減少。
圖20所示的是分子軸與x軸沿著z軸從下取向膜4到上取向膜6時形成的扭轉(zhuǎn)角。在圖20中，水平軸表示距下取向膜4的高度，而垂直軸則代表扭轉(zhuǎn)角，其中d為兩個取向膜4和6之間的腔間隔。
如圖20中所示，由于取向膜4和6的取向力較大，從而取向膜4和6表面上的扭轉(zhuǎn)角大。當趨于液晶層中心時，扭轉(zhuǎn)角變小，且液晶層中心上的分子軸幾乎在電場分量
的方向上。而取向膜4和6上的分子軸則沿摩擦方向
排列。
假設(shè)將相鄰液晶分子之間扭轉(zhuǎn)角的差值稱作扭度，此扭度對應于圖20中曲線的斜率。在取向膜4和6表面的附近，扭度大，而當趨于液晶層的中心時扭度下降。
圖21、22和23所示的是分子軸與x軸或垂直于襯底的一個平面、如zx平面上的初始取向方向所成的傾斜角的變化情況。為了簡化說明的目的，圖21只給出了襯底100和200。在圖21中，在圖18中表示摩擦方向的R的zx平面分量用
表示，電場的zx平面分量用
表示，而電場分量
與z軸所成的夾角用θE表示，且分子軸與z軸所成的傾斜角用θLC表示。在此，由于當假設(shè)忽略掉預傾斜角時矢量
存在于xy平面上，所以
在x方向上。
當從下襯底100趨于上襯底200時，電場分量
的大小與夾角θE變大。
如上所述，由取向處理產(chǎn)生的彈性恢復力在兩個襯底100和200的表面上時最大，當趨于液晶層的中心時變小。
液晶分子可排列為平衡這兩個力。如圖21中所示，襯底100及200表面上的分子軸排列成基本平行于z軸的方向，因為該處的取向力最大。由于從襯底100和200到某一點，與取向力相比較，電場力相對變強，從而傾斜角θLC的大小不斷增大。此時，在靠近下襯底100的點處形成曲線的頂點。
另一方面，電場分量
與z軸形成的夾角θE在邊界線A及D上幾乎為90度，當趨于中心線B-B時此夾角θE變小。電場分量
的大小在邊界線A及D上是最大的，當趨于中心線B-B時變小。
由取向處理所獲得的彈性恢復力的大小在x軸上不論位置如何總是恒定的。
因此，如圖23中所示，由于液晶分子的長軸在邊界線A和D上幾乎垂直于電場方向，因此線A和D形成一個不連續(xù)的平面。而液晶分子的傾斜角在邊界線A和D附近幾乎為90度，當趨于中心線C和B時降低。從而盡管傾斜角的變化比夾角θE更平滑，但液晶分子的傾斜角與電場分量
與z軸形成的夾角θE具有相似的分布。
當液晶分子具有預傾斜角時，不連續(xù)平面可得以消除。
如上所述，當電壓施加到兩個電極1和2上時，液晶分子重新排列從而形成扭轉(zhuǎn)角及傾斜角。入射光的透射率隨著扭轉(zhuǎn)角及傾斜角的變化而變化。在邊界線A和D上，傾斜角和扭轉(zhuǎn)角沿z軸有很大變化。另一方面，在中心線B和C上時，扭轉(zhuǎn)角和傾斜角沿z軸幾乎沒有變化。因此，在邊界線A和D及中心線B和C之間的區(qū)域上扭轉(zhuǎn)角及傾斜角都發(fā)生了變化。結(jié)果，作為位置的函數(shù)的透射率曲線與電力線具有相似的形狀。
第四實施例利用具有負介電各向異性的液晶且初始狀態(tài)下的液晶分子垂直于襯底。
根據(jù)第四實施例的LCD結(jié)構(gòu)與第一實施例相似，因此電力線的形狀也是相似的。但不同初始狀態(tài)下液晶分子的重新排列不同于第一實施例。
在初始狀態(tài)下，兩個取向膜4和6經(jīng)過摩擦處理或經(jīng)紫外線照射，液晶分子取向于垂直于襯底100及200的方向。液晶分子相對于襯底100和200可具有一定預傾斜角但其取向基本上垂直于襯底100和200。當自一個平行于襯底100和200的平面上看去時，液晶分子相對于平行及垂直于帶狀電極1的方向排列成具有一預定角度的狀態(tài)。偏振片20和21的偏振方向互相垂直，且起偏器5的偏振方向與摩擦方向幾乎一致。從而初始狀態(tài)為黑色狀態(tài)。液晶為向列液晶并可具有0.001-3.0wt％的手性摻雜質(zhì)。
為了簡明起見，假設(shè)垂直于襯底的方向為z方向，垂直于襯底及帶狀電極1方向的方向為x方向，而平行于帶狀電極1方向的方向為y方向。也就是說，假設(shè)圖1中從左到右的方向為正x方向，圖1中沿帶狀電極1向上的方向為正y方向，圖2中從下襯底200到上襯底100的方向為正z方向。
首先，參考圖24、25和26來描述由液晶分子長軸在平行于襯底100和11的xy平面上投影與x軸或與初始取向方向所成的角度定義的扭轉(zhuǎn)角的變化。
如圖24所示，摩擦方向用
表示，電場的x-y平面分量用
表示，起偏器5光軸的偏振方向或光軸用
表示，而摩擦方向
與x軸之間形成的夾角用ΨR表示，液晶分子的長軸與x軸之間形成的夾角用ΨLC表示。由于起偏器5的光軸平行于摩擦方向
故起偏器5的光軸與x軸形成的夾角ΨP等于ΨR。
電場的x-y平面分量
位于從邊界線A到寬區(qū)域WR的中心線B的正x方向、以及從寬區(qū)域WR的中心線B到下一邊界線D的負x方向上。
電場分量
的強度在邊界線A及D上是最大的，越趨于中心線B-B變得越小，在中心線B-B上，電場分量
的強度為0。
通過摩擦方法產(chǎn)生的彈性恢復力的大小在xy平面上不論位置如何基本上是恒定不變的。
如圖25中所示，由于液晶分子可排列為平衡這兩個力，從而邊界線A及D上的液晶分子長軸或分子軸基本垂直于電場分量
及摩擦方向
。但離區(qū)域NR和WR的中心線C和B越近，分子軸與摩擦方向
所成的夾角|ΨR-ΨLC|越小，且中心線B和C上的分子軸在摩擦方向
上。由于起偏器5的光軸平行于摩擦方向
所以起偏器5的光軸與分子軸之間的夾角具有與上面所述的相同的分布，且此夾角與入射光線的透射率非常相關(guān)。
另一方面，電場的x-y平面分量
在從下取向膜4趨向上取向膜6時，沿z軸變得越來越小。通過取向處理產(chǎn)生的彈性恢復力在取向膜4和6的表面上時最大，而當趨于取向膜4和6之間液晶層的中心時減少。圖26所示的是分子軸與x軸在沿著z軸從下取向膜4到上取向膜6時形成的扭轉(zhuǎn)角。在圖26中，水平軸表示距下取向膜4的高度，而垂直軸則代表扭轉(zhuǎn)角，其中d為兩個取向膜4和6之間的腔間隙。
如圖26中所示，由于取向膜4和6的取向力較大，從而取向膜4和6表面上的扭轉(zhuǎn)角大。當趨于液晶層中心時，扭轉(zhuǎn)角變小，且液晶層中心上的分子軸幾乎在電場分量
的方向上。而正在取向膜4和6上的分子軸則沿摩擦方向
排列。
假設(shè)將相鄰液晶分子之間扭轉(zhuǎn)角的差值稱作扭度，此扭度對應于圖26中曲線的斜率。在取向膜4和6表面的附近，扭度很大，而當趨于液晶層的中心時扭度下降。
圖27、28和29所示的是分子軸與x軸或與在垂直于襯底的一個平面、如zx平面上的初始取向方向所成的傾斜角的變化情況。為了簡化說明的目的，圖27只給出了襯底100和200。在圖27中，在圖24中表示摩擦方向的
的zx平面分量用
表示，電場的zx平面分量用
表示，而電場分量
與z軸所成的夾角用θE表示，且分子軸與z軸所成的傾斜角用θLC表示。在此，由于當假設(shè)忽略掉預傾斜角時矢量
存在于xy平面上，所以
在x方向上。
當從下襯底100趨于上襯底200時，電場分量
的幅度和夾角θE變大。
如上所述，由取向處理產(chǎn)生的彈性恢復力在兩個襯底100和200的表面上時最大，當趨于液晶層的中心時變小。
液晶分子可排列為平衡這兩個力。如圖27中所示，襯底100及200表面上的分子軸排列成基本平行于z軸的方向。因為該處的取向力最大。由于從襯底100和200到某一點時，與取向力相比較，電場力相對變強，從而傾斜角θLC的大小連續(xù)增大。此時，在靠近下襯底100的點處形成曲線的頂點。
另一方面，電場分量
與z軸形成的夾角θE在邊界線A及D上幾乎為90度，當趨于中心線B-B時此夾角θE變小。電場分量
的大小在邊界線A及D上是最大的，當趨于中心線B-B時變小。
由取向處理所獲得的彈性恢復力的大小在x軸上不論位置如何總是恒定的。
因此，如圖29中所示，液晶分子的傾斜角在邊界線A和D上幾乎為0度，當趨于中心線C和B時增大。從而盡管傾斜角的變化比夾角θE更平滑，但液晶分子的傾斜角與電場分量
與z軸形成的夾角θE具有相似的分布。
當液晶分子具有預傾斜角時，不連續(xù)平面可得以消除。
如上所述，當電壓施加到兩個電極1和2上時，液晶分子重新排列從而形成扭轉(zhuǎn)角及傾斜角。入射光的透射率隨著扭轉(zhuǎn)角及傾斜角的變化而變化。在邊界線A和D上，傾斜角沿z軸幾乎沒有變化，而扭轉(zhuǎn)角沿z軸變化很大。另一方面，在中心線B和C上時，扭轉(zhuǎn)角沿z軸幾乎沒有變化，但傾斜角沿z軸有一些變化。因此，在邊界線A和D及中心線B和C之間的區(qū)域上扭轉(zhuǎn)角及傾斜角都發(fā)生了變化。結(jié)果，作為位置的函數(shù)的透射率曲線與電力線具有相似的形狀。
下面，對電極結(jié)構(gòu)的變型進行描述。
參考圖30到31對根據(jù)本發(fā)明第五實施例的LCD進行描述。
與本發(fā)明的第一到第四實施例有所不同，在本實施例中，除去了與帶狀電極重疊的平面電極部分。因此，平面電極被分為多個公共電極200，其中每個公共電極位于帶狀電極1之間。另外，由于沿橫向的兩個相鄰的公共電極應連接在一起，所以設(shè)置了用于連接公共電極200的公共電極線或連接件23。這些連接件23如圖30所示可與帶狀電極1相搭接，但為了防止重疊可位于帶狀電極之外。在圖30中，開口8由相鄰的兩個公共電極200及連接這兩個公共電極的連接件23來限定。
為了簡單起見，將帶狀電極1上的區(qū)域定義為窄區(qū)域NR，將包括開口8及連接件23的區(qū)域定義為邊界區(qū)域BR，而將公共電極200上的區(qū)域定義為寬區(qū)域WR，而窄區(qū)域NR，邊界區(qū)域BR，以及寬區(qū)域WR的寬度分別記為a,c和b。
在沿圖30中的ⅩⅢ-ⅩⅢ＇線進行剖切所得到的剖面圖31中，窄區(qū)域NR的中心線C與寬區(qū)域WR的中心線B之間的電力線呈拋物線形或半橢圓形。當邊界區(qū)域BR的寬度固定不變時，電力線頂點的位置隨著a/b的數(shù)值的變化而變化。但拋物電力線的頂點接近位于邊界區(qū)域BR的中心線I上。當a不同于b時，拋物線的形狀是不對稱的，但當a和b相同時，拋物線的形狀基本上是對稱的。當c為0時，電場具有與第一實施例中電場相似的形狀，而即使c不為0，平面電極2或帶狀電極1上的電場也具有水平分量和垂直分量。
因此，在兩個電極1和2或其中任一電極由透明材料制成的透射型顯示器中，通過透明電極1或2入射到液晶層上的光線由透明電極上液晶分子的扭轉(zhuǎn)和傾斜來進行調(diào)節(jié)。此時，c值越小，液晶材料的閾值電壓就越小。
在兩個電極1和2由具有高反射率的不透明金屬如Al制成的反射型顯示器的情況下，當c值小時，反射率高。在這種情形下，電極1和2上具有扭轉(zhuǎn)角及傾斜角的重新排列的液晶分子使通過上襯底入射到液晶層上的光線的偏振狀態(tài)以及由電極1和2反射并入射到液晶層上的光線的偏振狀態(tài)發(fā)生了改變。
下面參考圖32到34，對根據(jù)本發(fā)明第六實施例的、具有作為轉(zhuǎn)換元件的薄膜晶體管及在第一到第五實施例中所建議使用的電極的LCD進行詳細描述。
圖32為形成于根據(jù)本發(fā)明第六實施例的LCD的下襯底上的象素的排列圖，其中數(shù)十萬個這種象素在LCD中形成一矩陣型。
多個柵極線或掃描信號線10以及多個平面公共電極20形成于一透明絕緣襯底100上。掃描信號線10沿橫向延伸，而公共電極位于掃描信號線10之間。掃描信號線10的部分11用作為柵極，連接件23將相鄰的公共電極20連接在一起。
掃描信號線10和公共電極20覆蓋有一柵極絕緣膜40，由非晶硅制成的溝道層51形成于與掃描信號線10的柵極11相對的柵極絕緣膜40的一部分上。大量摻雜有n型雜質(zhì)的摻雜非晶硅層的兩個分離的部分61和62形成于溝道層51的各部分之上，且部分61和62相對于柵極11彼此相對。
另一方面，多個數(shù)據(jù)線70形成于柵極絕緣膜40上且沿縱向延伸以與柵極線10相交。數(shù)據(jù)線70的一個分支伸向摻雜非晶硅層的一部分61而形成一源極71，一漏極72形成于摻雜非晶硅層的另一部分62上。柵極11、源極71和漏極72與溝道層51一起形成TFT的電極。摻雜非晶硅層61和62改進了源極和漏極71和72與非晶硅層51之間的歐姆接觸。
漏極72延伸形成多個沿縱向延伸的帶狀象素電極75以及象素電極75的連接部分76。數(shù)據(jù)線70、源極及漏極71和72以及連接部分76都覆蓋有一層鈍化膜80，且在鈍化膜80上涂覆有取向膜4。
由于連接件23與數(shù)據(jù)線70重疊，且這種重疊所引起寄生電容使得數(shù)據(jù)線70的圖像信號的RC延遲增大。為了減少RC延遲，最好將連接件23和數(shù)據(jù)線70之間的重疊減至最小。
可以去掉象素電極75及公共電極20所位于的顯示區(qū)域內(nèi)的鈍化膜80的一部分，以獲得足夠的電場。
其它非晶硅圖形52形成于柵極線10、連接件23與數(shù)據(jù)線70相交處的柵極絕緣層3的部分上，以增強其間的絕緣效果。
下文對用來制作根據(jù)本發(fā)明第六實施例的LCD的方法進行描述。
首先，一透明導電層如銦錫氧化物(ITO)淀積并構(gòu)圖以形成公共電極20及其連接件23。由Cr,Al,Mo,Ti,Ta及其合金制成的膜淀積并構(gòu)圖以形成掃描信號線10。由諸如氮化硅制成的柵極絕緣膜40淀積以用來覆蓋公共電極20，柵極11及掃描信號線10。一非晶硅層及一n+型非晶硅層依次地淀積在柵極絕緣膜上，并經(jīng)構(gòu)圖后形成圖案51、52和60。一由Cr、Al、Mo和Ta或其合金制成的膜經(jīng)淀積并構(gòu)圖后形成一包括數(shù)據(jù)線70、源極71、漏極72及象素電極75的數(shù)據(jù)線。去掉n+型非晶硅層未被數(shù)據(jù)線覆蓋的一部分。接著，一鈍化膜80經(jīng)淀積和構(gòu)圖后在顯示區(qū)域上形成一開口81。最后在其上涂覆一取向膜4。
下面詳細描述根據(jù)本發(fā)明第七實施例的用于液晶顯示器的襯底及其制作方法。
首先，參考圖35A到35C來描述液晶顯示器襯底的結(jié)構(gòu)。圖35A為一液晶顯示器下襯底的排列圖，圖35B和35C分別為沿線Ⅶ1B-Ⅶ1＇B及Ⅶ1C-Ⅶ1＇C剖開的剖面圖。
如圖35A到35C所示，由透明導電材料如ITO(銦錫氧化物)制成的一平面公共電極20形成于一透明絕緣襯底100上。公共電極20在一象素區(qū)域內(nèi)，并通過襯底100上的多個連接件23連接到位于相鄰象素區(qū)域內(nèi)的相鄰的公共電極(未示出)上以傳送公共信號。襯底100上的一公共信號發(fā)送器24經(jīng)連接件23電連接到公共電極20上并位于襯底100的右邊沿附近。
在象素區(qū)域的下部，一柵極線10形成于襯底100上并沿橫向延伸。柵極線10被連接到位于襯底100左邊附近的一柵極接點(gate pad)12上并接收外部掃描信號。柵極線10的一部分11用作為柵極。
公共電極20、連接件23、公共信號發(fā)送器24、柵極線10及柵極接點12都由透明導電材料制成，并且一用于防止它們連接斷開的冗余圖形形成于公共電極20、連接件23、公共信號發(fā)送器24及柵極線10的上部。在連接件23及公共電極20的上部設(shè)置一冗余的連接件33，在公共信號發(fā)送器24上設(shè)置一冗余的公共信號發(fā)送器34，而在柵極線10及柵極11上則分別設(shè)置一冗余柵極線30及一冗余柵極31。冗余圖形30,31,33及34可由任何導電材料如Al或Al合金來制成。但當利用Al或Al合金時，由于ITO與Al或Al合金直接接觸會在其間產(chǎn)生氧化物，所以在這兩層之間應設(shè)置一由高熔點金屬如Cr或MoW合金制成的緩沖層32和35。
公共電極20及其冗余圖形由一柵極絕緣層40所覆蓋。如圖35A和35B中所示，由非晶硅制成的溝道層51與柵極11相對地形成于柵極絕緣層40上。由大量摻雜有n型雜質(zhì)的摻雜非晶硅制成的接觸層的兩個分離的部分61和62形成于溝道層51上并相對于柵極11彼此相對設(shè)置。
沿縱向延伸的數(shù)據(jù)線70也形成于柵極絕緣層40上并與柵極線相交。數(shù)據(jù)線70的一個分支伸向摻雜非晶硅層的一部分61而形成一源極71，一漏極72形成于摻雜非晶硅層的另一部分62上。柵極11，源極71和漏極72與溝道層51一起形成TFT的電極。摻雜非晶硅層61和62改進了源極和漏極71和72與非晶硅層51之間的歐姆接觸。
漏極72延伸形成多個沿縱向延伸的帶狀象素電極75以及象素電極75的連接部分76。數(shù)據(jù)線70，源極及漏極71和72以及連接部分76都覆蓋有一層鈍化膜80，且鈍化膜80及具有一接觸孔82的柵極絕緣層40使柵極接點12暴露出來。
可以去掉象素電極75及公共電極20所位于的顯示區(qū)域內(nèi)的鈍化膜80的一部分，以獲得足夠的電場。
下面參考圖36A到39C對根據(jù)本發(fā)明第七實施例的LCD的制作方法進行詳細描述。圖36A,37A,38A及39A為根據(jù)此實施例的液晶顯示器的中間結(jié)構(gòu)的布置圖，圖36B和36C,37B和37C,38B和38C以及39B和39C分別為沿圖36A中的線Ⅶ2B和Ⅶ2C，圖37A中的線Ⅶ3B和Ⅶ3C，圖38A中的線Ⅶ4B和Ⅶ4C，圖39A中的線Ⅶ5B和Ⅶ5C剖開的剖面圖。
首先，如圖36A到36C中所示，一透明導電層如銦錫氧化物在一絕緣襯底100上淀積，厚度達50-100nm，且利用一第一掩膜進行構(gòu)圖以形成一包括一公共電極20、其連接件23及一公共信號變送器24的公共導線以及一包括柵極線10及柵極接點12的柵極導線。
如圖37A到37C所示，厚度為100-400nm的由一高熔點金屬如Cr或Mo-W制成的一下導電膜和由Al或Al合金制成的一上導電膜順序地進行淀積并利用一第二掩膜進行構(gòu)圖，從而在其下形成一冗余圖形30,33和34以及一緩沖層32和35。柵極絕緣層40淀積于其上。
如圖38A到38C中所示，一非晶硅層及一n+型非晶硅層順序地淀積于柵極絕緣膜40上，并利用一第三掩膜進行構(gòu)圖以形成圖形51和60。
如圖39A到39C中所示，一由Cr,Al,Mo和Ta或其合金制成的膜經(jīng)淀積達100-200nm的厚度，并利用一第四掩膜進行構(gòu)圖，從而形成一個包括數(shù)據(jù)線70、源極71、漏極72及象素電極75的數(shù)據(jù)導線。去掉n+型非晶硅層未被數(shù)據(jù)導線所覆蓋的一部分。
最后，厚度為200-400nm的鈍化膜通過利用一第五掩膜與柵極絕緣層40一起淀積和構(gòu)圖，從而形成一接觸孔82。
或者在冗余圖形及緩沖層形成之后再形成公共導線及柵極導線。
電極20和75的材料及厚度以及電極20之間的距離可隨著液晶顯示器設(shè)計的不同而變化。例如，如果象素電極57是透明的，則象素電極57上的液晶分子對圖像顯示起作用，造成較大的透射。在反射型液晶顯示器的情形下，公共電極20和象素電極75可由具有較大反射率的不透明材料制成。
接下來，詳細描述根據(jù)第八實施例的液晶顯示器的襯底及其制作方法。
液晶顯示器襯底的結(jié)構(gòu)參見圖40到42。圖40是液晶顯示器下襯底的布局圖，圖41和42是沿ⅧA-Ⅷ＇A線剖開的不同的剖面圖。
如圖40到42中所示，由透明導電材料如ITO(銦錫氧化物)制成的多個矩形公共電極20形成于一透明絕緣襯底100上。每一公共電極20位于一個象素區(qū)域內(nèi)，并通過襯底100上的多個連接件23連接到相鄰象素區(qū)域內(nèi)的相鄰的公共電極上，以傳送公共信號。但連接件23也可去掉不用。
位于公共電極20上部的多個公共電極線33沿橫向延伸從而使公共電極20電氣地連接在一起。公共電極線33較之公共電極具有較低的電阻率，且如圖41中所示的位于公共電極20之上或如圖42中所示的位于公共電極20之下。
在相鄰列的公共電極20之間，一柵極線10形成于襯底100上且沿橫向延伸。柵極線10的一部分11用作一柵極。
公共電極線33和柵極線10可由任何導電材料如Al、Al合金、Mo或Cr來制成。但當利用Al或Al合金時，由于ITO與Al及Al合金直接接觸會在其間產(chǎn)生氧化物，所以在這兩層之間設(shè)置一由高熔點金屬如Cr或MoW合金制成的緩沖層。
公共電極20和柵極線10以及公共電極線30覆蓋有一柵極絕緣層40。如圖41和42所示，由非晶硅制成的溝道層51形成于與柵極11相對的柵極絕緣層40上。由大量摻雜有n型雜質(zhì)的摻雜非晶硅制成的接觸層的兩個分離部分61和62形成于溝道層51上，且相對于柵極11彼此相對設(shè)置。
沿縱向延伸的一數(shù)據(jù)線60也形成于柵極絕緣層40上并與柵極線10相交。數(shù)據(jù)線70的一個分支伸向摻雜非晶硅層的一部分61而形成一源極71，一漏極72形成于摻雜非晶硅層的另一部分62上。柵極11，源極71和漏極72與溝道層51一起形成TFT的電極。摻雜非晶硅層61和62改進了源極和漏極71和72與非晶硅層51之間的歐姆接觸。
漏極72延伸形成多個沿縱向延伸的帶狀象素電極75以及象素電極75的連接部分76。數(shù)據(jù)線70，源極及漏極71和72以及連接部分76都覆蓋有一層鈍化膜80。
多個隔離的非晶硅圖形52位于柵極線10和公共電極線33以及數(shù)據(jù)線70的相交處，并設(shè)置在柵極絕緣層40和數(shù)據(jù)線70之間。
下面描述用于制作根據(jù)本發(fā)明第八實施例的LCD的方法。
在如圖41中所示的結(jié)構(gòu)的情形下，一ITO層及一金屬層順序進行淀積。金屬層經(jīng)構(gòu)圖后形成公共電極線33及柵極線10,ITO層經(jīng)構(gòu)圖后形成公共電極20及連接件23。
另一方面，在如圖42中所示的結(jié)構(gòu)的情形下，金屬層經(jīng)淀積并構(gòu)圖后形成公共電極線33和柵極線10。接下來，ITO層經(jīng)淀積并構(gòu)圖后形成公共電極20及連接件23。在這種情況下，連接件23可以去掉不用。
接著，一柵極絕緣層40，一非晶硅層51及一摻雜非晶硅層61和62依次進行淀積，且然后摻雜非晶硅層及非晶硅層進行構(gòu)圖處理。
一金屬膜經(jīng)淀積和構(gòu)圖形成一個包括數(shù)據(jù)線70、源極71、漏極72及象素電極75的數(shù)據(jù)導線。去掉n+型非晶硅層未被數(shù)據(jù)導線所覆蓋的一部分。
最后，將一鈍化膜80與柵極絕緣層40一起進行淀積和構(gòu)圖，從而將柵極線10和數(shù)據(jù)線70的緩沖器暴露出來。
在此實施例中，由于是利用公共電極線33和柵極線10來對公共電極20進行構(gòu)圖，所以能夠減少偏移。
圖43所示的是沿圖40中線ⅧB-Ⅷ＇B剖開的剖面圖但包括上襯底。在象素電極75和公共電極20之間的區(qū)域內(nèi)，由于流經(jīng)數(shù)據(jù)線70的信號，因此與數(shù)據(jù)線70相鄰的區(qū)域S對電場形成干擾。因此，區(qū)域S內(nèi)的液晶分子排列成不同于其他區(qū)域的狀態(tài)，并可產(chǎn)生光線泄漏。
第九實施例給出了能夠減少光線泄漏的結(jié)構(gòu)。
圖44,45和46是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的液晶顯示器的剖面圖。
如圖44中所示，由不透明材料如Cr制成的一遮光膜210形成于上襯底200上，并位于與區(qū)域S相對應的位置上。
除了上襯底200上的遮光膜210之外，另一遮光膜110形成在如圖45中所示的數(shù)據(jù)線60和與其相鄰的象素電極75之間。遮光膜110形成于下襯底100及公共電極20之間，其上覆蓋有柵極絕緣層40，并與數(shù)據(jù)線70相搭接。
遮光膜110最好是導電且不透明的，以具有一等于公共電極20的電勢。在這種情況下，遮光膜110擋住了由于數(shù)據(jù)線70而形成的電場，同時也防止了區(qū)域S內(nèi)的光線泄漏。
圖46所示的只在下襯底100上具有一個遮光膜120的結(jié)構(gòu)。遮光膜120形成于柵極絕緣層40上并覆蓋數(shù)據(jù)線70的全部及象素電極的部分。圖46中的遮光膜120由于直接接觸數(shù)據(jù)線60及象素電極75，所以應由絕緣材料、最好是有機材料制成。
前面實施例中的結(jié)構(gòu)包括一平面電極，一覆蓋平面電極的絕緣層以及絕緣層上的多個帶狀電極。但帶狀電極也可位于平面電極的下面或與平面電極位于同一平面內(nèi)。這些結(jié)構(gòu)可通過對平面電極進行構(gòu)圖來獲得，從而使得平面電極在帶狀電極之間形成一個連續(xù)的平面。平面電極可部分地與帶狀電極相重疊?；蛘撸矫骐姌O也可不與帶狀電極相重疊，但象素電極與帶狀電極相鄰邊界之間的距離很近。平面電極的寬度等于或大于帶狀電極的寬度。平面電極上的液晶分子用于顯示，而傳統(tǒng)的IPS LCD只利用電極之間的區(qū)域上的液晶分子。
圖47是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的LCD的剖面圖。
如圖10中所示，多個帶狀第一電極1形成于一絕緣襯底100上，且第一電極1覆蓋有一絕緣層3。多個平面第二電極2形成于一絕緣層3上，且與第一電極部分重疊，并具有等于或大于第一電極的寬度的寬度。根據(jù)這種類型的LCD，第一和第二電極1和2是透明的或不透明的都可以。
圖48,49和50所示的分別是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的LCD的電場、透射率及視角特性。
當將0V和5V電壓分別施加到第一和第二電極1和2上時，如圖48所示，第一和第二電極1和2之間的電勢差產(chǎn)生一個電場。在圖48中，實線表示等勢線，虛線表示電力線。
如圖48中所示，與圖2中所示的相同，電場的形狀相對于第一和第二電極1和2的中心線是對稱的。
圖49所示的是根據(jù)此實施例的、作為施加電壓的函數(shù)的透射率。如圖10中所示，閾值電壓約為1.5V，飽和電壓約為5V。
圖50的圖形所示的是根據(jù)此實施例的視角特性。如圖50中所示，對比度等于或大于10的區(qū)域的邊界基本上超過60度。
下面參考圖51到53來對根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的、具有作為切換元件的薄膜晶體管及第十實施例中所提出的電極的LCD進行詳細描述。
圖51是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的LCD的下襯底的布局圖，其中無數(shù)象素在LCD中形成矩陣型。圖52和53分別為沿線ⅪA-ⅪA＇及ⅪB-ⅪB＇剖開的剖面圖。
多個柵極線或掃描信號線10以及柵極板12形成于一透明絕緣襯底100上。柵極線10沿橫向延伸，且柵極板12連接到柵極線10的左端。柵極線10的一部分11用作為一薄膜晶體管的柵極。
縱向延伸的多個公共電極20形成于100上，并位于柵極線10之間。用于連接公共電極20的一對橫向公共電極線23也形成于襯底100上。
柵極線10、公共電極20以及公共電極線23覆蓋有一柵極絕緣膜40，由非晶硅制成的溝道層51形成于與掃描信號線10的柵極11相對的柵極絕緣膜40的一部分上。大量摻雜有n型雜質(zhì)的摻雜非晶硅層的兩個分離部分61和62形成于溝道層51的部分上，且部分61和62相對于柵極11彼此相對設(shè)置。
另一方面，多個數(shù)據(jù)線70及一個數(shù)據(jù)接點73形成于柵極絕緣膜40上。數(shù)據(jù)線70沿縱向延伸并與柵極線10相交，數(shù)據(jù)接點73連接到柵極線10的上端。數(shù)據(jù)線70的一個分支伸向摻雜非晶硅層的一部分61而形成一源極71，一漏極72形成于摻雜非晶硅層的另一部分62上。柵極11，源極71和漏極72與溝道層51一起形成TFT的電極。摻雜非晶硅層61和62改善了源極和漏極71和72與非晶硅層51之間的歐姆接觸。
數(shù)據(jù)線70，數(shù)據(jù)接點73以及源極和漏極71和72都覆蓋有一鈍化膜80。鈍化膜80具有露出柵極接點12、數(shù)據(jù)接點73及漏極84的接觸孔82,83和84。
縱向延伸的多個帶狀電極91及帶狀電極的一個連接部分92都形成于鈍化膜80上，且一冗余的柵極接點95及一冗余的數(shù)據(jù)接點96也形成于鈍化膜80上。象素電極91的邊界93在公共電極20之上，且連接部分92連接到象素電極91上并通過接觸孔84連接到漏極72上。象素電極91的寬度等于或大于公共電極20的寬度。冗余柵極接點95及冗余數(shù)據(jù)接點96分別通過接觸孔82和83連接到柵極接點12及數(shù)據(jù)接點73上。
下面參考圖51到53及54A到57B對根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的LCD的制作方法進行詳細說明。
首先，如圖54A-54B中所示，一由高熔點金屬如Cr,Al,Mo,Ti和Ta或其合金制成的導電層淀積在一絕緣襯底100上，并利用一第一掩膜進行構(gòu)圖，從而形成一包括多個公共電極20及公共電極線33在內(nèi)的公共導線，以及一包括柵極線10及柵極接點12在內(nèi)的柵極導線。
如圖55A-55B中所示，一由氮化硅制成的柵極絕緣層40，一非晶硅層以及一n+型非晶硅層順序地淀積于柵極絕緣膜40上。n+型非晶硅層以及非晶硅層利用一第二掩膜進行構(gòu)圖，來形成溝道層51及一圖案60。
如圖56A-56B所示，一由Cr,Al,Mo和Ta或其合金制成的膜經(jīng)淀積及利用一第三掩膜構(gòu)圖后形成一包括數(shù)據(jù)線70、數(shù)據(jù)接點73、源極71及漏極72的數(shù)據(jù)線。去掉n+型非晶硅層未被數(shù)據(jù)線覆蓋的一部分。
一厚度為200-400nm的鈍化膜80經(jīng)淀積及利用一第四掩膜與柵極絕緣層40一起構(gòu)圖后形成接觸孔82,83和84。
最后，一ITO層經(jīng)淀積及利用一第五掩膜構(gòu)圖后形成象素電極91，連接構(gòu)件92，冗余柵極接點95以及冗余數(shù)據(jù)接點96。
如圖58中的平面圖所示，根據(jù)第十二實施例的LCD具有直接位于柵極絕緣層上的象素電極。圖59和60分別為沿ⅫA-ⅫA＇及ⅫB-ⅫB＇剖開的剖面圖。
多個象素電極91形成于一絕緣襯底100上公共電極20之間的柵極絕緣層40的一部分上。柵極絕緣層40上的一漏極72伸向象素電極的連接部分92并電氣連接到象素電極91上。一鈍化膜80覆蓋著柵極絕緣層40上的一數(shù)據(jù)線70、一源極71及漏極72，且在顯示區(qū)域內(nèi)具有一個開口以便能夠得到足夠的電場。
連接到一柵極線上的、位于柵極接點12上的柵極絕緣層40的一部分被去掉以形成一接觸孔41，而柵極絕緣層40上的一冗余柵極接點95通過該接觸孔與此柵極接點相觸接。一數(shù)據(jù)緩沖器96形成于柵極絕緣層40上并且數(shù)據(jù)線70延伸向數(shù)據(jù)接點96以與數(shù)據(jù)接點96相觸接。鈍化層80具有接觸孔82和83分別用于露出冗余柵極接點95及數(shù)據(jù)接點96。
其余的結(jié)構(gòu)與第十一實施例當中的基本相同。
下面參考圖58-60和61A-63B來對根據(jù)本發(fā)明第十二實施例的LCD的制作方法進行詳細描述。
形成柵極線10，柵極接點12，公共電極91和公共電極線23，淀積一非晶硅層以及一摻雜非晶硅層，并且同第十一實施例中一樣對摻雜非晶硅層51及非晶硅層60進行構(gòu)圖。
如圖61A和61B中所示，柵極絕緣層40利用一第三掩膜構(gòu)圖后形成一接觸孔32以露出柵極緩沖器12。
如圖62A和62B中所示，一ITO層經(jīng)淀積后再利用一第四掩膜進行構(gòu)圖，從而形成象素電極91，連接構(gòu)件92，一冗余柵極接點95以及一數(shù)據(jù)接點96。
如圖63A和63B中所示，一由Cr,Al,Mo和Ta或其合金制成的膜經(jīng)淀積及利用一第五掩膜構(gòu)圖后形成一包括數(shù)據(jù)線70、源極71及漏極72的數(shù)據(jù)線。去掉n+型非晶硅層未被數(shù)據(jù)線覆蓋的一部分以形成一接觸層61和62。
一厚度為200-400nm的鈍化膜80經(jīng)淀積及利用一第六掩膜構(gòu)圖后形成接觸孔82,83和一開口81。
如上所述，根據(jù)第十二實施例的方法需要六塊掩膜。但如果去掉冗余柵極接點，則只需要5塊掩膜。
在第十三實施例中，將第十二實施例中形成象素電極的步驟和形成數(shù)據(jù)線的步驟進行了交換。圖64是根據(jù)本發(fā)明第十三實施例的LCD的布置圖，圖65和66分別為沿線ⅩⅢA-ⅩⅢA＇及ⅩⅢB-ⅩⅢB＇剖開的剖面圖。
此實施例中的LCD結(jié)構(gòu)除了連接部分92在漏極72之上而不是在漏極72之下、數(shù)據(jù)接點73由與數(shù)據(jù)線70相同的層制成以及一冗余數(shù)據(jù)接點96在數(shù)據(jù)接點73之上這幾點之外，基本上都與第十二實施例中的LCD結(jié)構(gòu)相同。
根據(jù)本發(fā)明第十三實施例的LCD的制作方法，直到在一柵極絕緣層40中形成接觸孔32這一步驟之前，都基本上與第十二實施例的LCD制作方法相同。
如圖67A和67B中所示，一由Cr,Al,Mo和Ta或其合金制成的膜經(jīng)淀積及利用一第四掩膜構(gòu)圖后形成一包括數(shù)據(jù)線70、源極71及漏極72的數(shù)據(jù)線。去掉n+型非晶硅層未被數(shù)據(jù)線覆蓋的一部分以形成一接觸層61和62。
如圖68A和68B所示，一ITO層經(jīng)淀積后再利用一第五掩膜進行構(gòu)圖，從而形成象素電極91，連接構(gòu)件92，一冗余柵極接點95以及一數(shù)據(jù)接點96。
形成鈍化層的步驟與第十二實施例中的相同。
第十四實施例給出了一種具有非重疊電極的結(jié)構(gòu)。
圖69是根據(jù)本發(fā)明第十四實施例的LCD的剖面圖。
如圖69中所示，多個帶狀第一電極1形成于一絕緣襯底100上，且第一電極1覆蓋有一絕緣層3。多個平面第二電極2形成于一絕緣層3上，且具有等于或大于第一電極的寬度的寬度。第一和第二電極1和2互不重疊，但其間的距離很小。
下面參考圖70到72來對根據(jù)本發(fā)明第十五實施例的、具有一作為切換元件的薄膜晶體管及第十四實施例中所給出的電極的LCD進行詳細描述。
圖70是根據(jù)本發(fā)明第十五實施例的LCD下襯底的布局圖，圖71和72分別為沿線ⅩⅤA-ⅩⅤA＇及ⅩⅤB-ⅩⅤB＇剖開的剖面圖。
象素電極91和公共電極20不相重疊，但其間的距離很小。其余的結(jié)構(gòu)基本與第十一實施例中的相同。制作方法與第十一實施例中的制作方法相似，且其在第十二及第十三實施例中的變型也都是可能的。
第十六實施例給出了位于同一層上的電極。
圖73是根據(jù)本發(fā)明第十六實施例的LCD的剖面圖。
如圖73中所示，多個帶狀第一電極1形成于一絕緣襯底100上，且多個平面第二電極2也形成于絕緣襯底100上，且位于第一電極1之間。第一和第二電極1和2互不重疊，但電場與第一實施例中的電場相似。
下面參考圖74到76來對根據(jù)本發(fā)明第十七實施例的、具有一作為切換元件的薄膜晶體管及第十四實施例中所給出的電極的LCD進行詳細描述。
圖74是根據(jù)本發(fā)明第十七實施例的LCD下襯底的布局圖，圖75和76分別為沿線ⅩⅦA-ⅩⅦA＇及ⅩⅦB-ⅩⅦB＇剖開的剖面圖。
在象素區(qū)域內(nèi)由柵極線10和數(shù)據(jù)線70所包圍的柵極絕緣層40的一部分被去掉，且象素電極91位于各公共電極20之間。其余的結(jié)構(gòu)與第十四實施例中的相同。制作方法與第十一實施例中的相似，且其如在第十二及第十三實施例中的變型也都是可能的。
第十四實施例給出了一種具有非重疊電極的結(jié)構(gòu)。
圖69是根據(jù)本發(fā)明第十四實施例的LCD的剖面圖。
如圖69中所示，多個帶狀第一電極1形成于一絕緣襯底100上，且第一電極1覆蓋有一絕緣層3。多個平面第二電極2形成于一絕緣層3上，且具有等于或大于第一電極的寬度的寬度。第一和第二電極1和2互不重疊，但其間的距離很小。
下面參考圖70到72來對根據(jù)本發(fā)明第十五實施例的、具有一作為切換元件的薄膜晶體管及第十四實施例中所給出的電極的LCD進行詳細描述。
圖70是根據(jù)本發(fā)明第十五實施例的LCD下襯底的布局圖，圖71和72分別為沿線ⅩⅤA-ⅩⅤA＇及ⅩⅤB-ⅩⅤB＇剖開的剖面圖。
象素電極91和公共電極20不相重疊，但其間的距離很小。其余的結(jié)構(gòu)基本與第十一實施例中的相同。制作方法與第十一實施例中的制作方法相似，且其在第十二及第十三實施例中的變型也都是可能的。
下面將描述具有位于上襯底上的電極及位于下襯底上的電極的實施例。
在第十八實施例中，如圖77中所示，一平面電極2形成于下襯底100上并覆蓋有一絕緣層3。由Cr或ITO制成的多個帶狀電極1形成于一上襯底200上。由于場強較高，所以響應時間變短且液晶分子的排列穩(wěn)定。此外，由于上襯底250具有一引起散射場的孔徑251，從而液晶分子的排列隨著區(qū)域的不同而變化。
根據(jù)第十九實施例的平面及帶狀電極2和1位于如圖78和79中所示的相同的平面上，且在這種情形下，根據(jù)第二十實施例的上電極250具有一如圖79中所示的孔徑251。
同時，如圖10中圖形所示，紅色及綠色象素的透射率約為0.1，而藍色象素的透射率約為0.08，比紅色及綠色象素的透射率低20％。為了減少各種象素透射率之間的這種差值，應根據(jù)顏色來調(diào)節(jié)孔徑比。
圖80所示的是用于根據(jù)本發(fā)明第二十一實施例的LCD的黑色填質(zhì)的平面圖。在圖80中，標號210代表可形成于上襯底或下襯底上的一黑色填質(zhì)，而R,G和B分別表示紅色，綠色和藍色象素。開口區(qū)域由關(guān)系TR*YR=TG*SG=TB*SB來確定，其中TR,TG和TB為紅，綠和藍象素的透射率，而SR,SG和SB則為紅，綠和藍象素的開口區(qū)域。結(jié)果，當透射率下降時，孔徑比增大。
如上所述，能夠加寬視角，降低驅(qū)動電壓，并能增大孔徑比。
參照在此公開的本發(fā)明的說明書及其實施，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出本發(fā)明的變型或修改。應指出，本說明書及實例僅作為示例，而本發(fā)明的范圍及實質(zhì)由下述的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1．一種具有多個象素的液晶顯示器，包括
互相面對的第一和第二襯底；
形成于第一襯底上的多個第一電極；和
第一襯底上的第二電極，第二電極與各第一電極絕緣，至少部分覆蓋第一電極，并在各第一電極之間形成一連續(xù)平面；
其中一象素具有至少第一電極和第二電極當中之一。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中一象素的第二電極被連接到相鄰的象素上。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中各第一電極和第二電極包括透明導電材料。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中第一電極或第二電極包括透明導電材料。
5．一種液晶顯示器，包括
互相相對的第一和第二襯底；
注入于第一和第二襯底之間的一液晶層；和
形成于第一襯底上且互相之間電氣絕緣的第一和第二電極；
其中，液晶層的分子由將電壓施加到第一和第二電極上時而產(chǎn)生的電場進行重新排列的一重排區(qū)域至少部分形成于第一或第二電極上，并且形成于第一或第二電極上的重排區(qū)域的一部分用作為顯示區(qū)域的一部分。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中所述重排區(qū)域內(nèi)的分子具有一扭轉(zhuǎn)角及一傾斜角。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中第一電極和第二電極至少部分重疊。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示器，其中所述電場在第一電極和第二電極之間為拋物線形，且第一電極或第二電極上的電場具有垂直和水平分量。
9．根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中第一電極的寬度大于第二電極的寬度，且第一電極上的重排區(qū)域用作顯示區(qū)域的一部分。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其中第一電極包括透明導電材料。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，進一步包括分別附著于第一襯底和第二襯底外表面上的第一和第二偏振片，且其中穿過第一和第二偏振片中之一的光線穿過顯示區(qū)域之后，到達第一和第二偏振片當中的另一偏振片。
12．一種液晶顯示器，包括
互相面對的第一和第二襯底；
位于第一和第二襯底之間的一液晶層；
位于第一襯底上的多個掃描信號線和數(shù)據(jù)線，所述掃描信號線和數(shù)據(jù)線互相電氣絕緣并相交；
具有連接到所述掃描信號線上的一柵極，連接到所述數(shù)據(jù)線上的一源極及一漏極的多個薄膜晶體管；
連接到所述薄膜晶體管漏極上的一象素電極；和
與所述象素電極電氣絕緣的一公共電極；
其中所述薄膜晶體管根據(jù)來自掃描信號線的掃描信號，對來自數(shù)據(jù)線的圖像信號進行切換，并將圖像信號傳送到象素電極上，且其中液晶層的分子由將電壓施加到所述公共和象素電極上時而產(chǎn)生的電場進行重新排列的一重排區(qū)域至少形成于所述公共或象素電極的一部分上，且形成于公共或象素電極上的重排區(qū)域的一部分用作顯示區(qū)域的一部分。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶顯示器，其中所述象素電極和公共電極部分重疊以形成一儲能電容器。
全文摘要
一種僅在一個襯底上有電極的液晶顯示器。橫向延伸的透明平面電極形成于襯底的內(nèi)表面上,絕緣層淀積于其上?？v向延伸的透明或不透明的多個帶狀電極形成于絕緣膜上。向電極加電壓產(chǎn)生的平面和帶狀電極之間的壓差生成電場,它相對于帶狀電極縱向中心線及帶狀電極間區(qū)域縱向中心線對稱,呈中心在平面和帶狀電極之間邊界線上的拋物線或半橢圓形。平面和帶狀電極及其之間邊界上的電力線有垂直及水平分量,液晶分子經(jīng)重排具有扭轉(zhuǎn)角及傾斜角。入射光偏振因液晶分子的重排而變化。
文檔編號G02F1/1343GK1223427SQ9812619
公開日1999年7月21日 申請日期1998年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月3日
發(fā)明者柳鎮(zhèn)泰, 李癸憲, 羅炳善, 金東奎, 張鐘雄, 沈政煜, 宋長根, 李賢植 申請人:三星電子株式會社