專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，尤其涉及一種具有寬視角特性和能夠產(chǎn)生高品質(zhì)顯示的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
最近幾年，薄而重量輕的液晶顯示裝置用作個人電腦顯示器和PDA(個人數(shù)字助理)顯示器。然而，傳統(tǒng)扭轉(zhuǎn)向列(TN)型和超扭轉(zhuǎn)向列(STN)型液晶顯示裝置具有窄視角。已經(jīng)采用了各種技術(shù)開發(fā)來解決該問題。
用于改善TN型或STN型液晶顯示裝置視角特性的典型技術(shù)是在其上增加一光學(xué)補償板(optical compensation plate)。另一種方法是使用橫向電場模式，其中把相對于襯底平面的一個水平電場加到液晶層上。橫向電場模式的液晶顯示裝置已經(jīng)引起公眾注意，最近幾年被大規(guī)模生產(chǎn)。再一種方法是使用DAP(垂直對準的相位變形)模式，其中具有負介電各向異性的向列液晶材料用作一種液晶材料，垂直對準膜用作一種對準膜。這是一種ECB(電控雙折射)型模式，其中通過使用液晶分子的雙折射來控制透射。
雖然橫向電場模式是一種提高視角的有效方法，不過與普通TN型裝置相比，其生產(chǎn)工藝導(dǎo)致明顯低的生產(chǎn)余地，由此，難以實現(xiàn)裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。這是因為顯示亮度或?qū)Ρ嚷适艿揭r底之間間隙變化或偏振板傳輸軸(偏振軸)相對于液晶分子取向軸在方向上偏移的明顯影響。還需要技術(shù)開發(fā)以便能夠精確控制這些因素，由此實現(xiàn)裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。
對于DAP模式液晶顯示裝置來說，為了實現(xiàn)均勻顯示而沒有顯示非均勻性，需要對準控制。例如通過使用摩擦對對準膜表面進行對準處理，可以提供對準控制。然而，當(dāng)垂直對準膜受到摩擦處理時，摩擦條痕可能出現(xiàn)在顯示的圖像中，并且它不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
本領(lǐng)域提出另一種用于進行對準控制而不用摩擦處理的方法，它是在電極中形成狹縫(開口)以便產(chǎn)生傾斜電場和通過傾斜電場控制液晶分子的取向方向(例如，第6-301036和2000-47217號日本特許公開專利文獻)。然而，本發(fā)明人研究了這些公開文獻并發(fā)現(xiàn)，使用其中公開的方法，不能限定相應(yīng)于電極中開口的液晶層區(qū)域中的取向，由此，液晶分子的取向不是充分連續(xù)的，在每個像素上，難以實現(xiàn)穩(wěn)定取向，導(dǎo)致非均勻顯示。
考慮到這個，包括本發(fā)明的某些人的發(fā)明組織提出另一種方法(日本專利申請?zhí)?000-244648)，其中，包括開口和固體部分的預(yù)定電極結(jié)構(gòu)形成在一對襯底中的一個上，它們經(jīng)由其間的液晶層相互相對，由此通過傾斜電場將分別取徑向傾斜取向的多個液晶域形成在開口和固體部分中，該電場產(chǎn)生在各自開口邊緣部分上。
然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，僅僅通過設(shè)置如在該專利申請中所公開的電極結(jié)構(gòu)，不能充分提高顯示品質(zhì)。這是由于總線邊緣附近產(chǎn)生的電場(這里，術(shù)語“總線”用來集體稱呼一組互連線)施加取向調(diào)節(jié)力，其與在開口邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力不匹配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有寬視角特性和高顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的一種液晶顯示裝置包括第一襯底、第二襯底、設(shè)置在第一襯底和第二襯底之間的液晶層以及用于產(chǎn)生顯示的多個像素區(qū)，其特征在于所述第一襯底在其靠近液晶層的一側(cè)包括用于多個像素區(qū)的每一個的像素電極、電連接到像素電極的開關(guān)元件和總線，所述總線包括電連接到所述開關(guān)元件的柵極總線和源極總線；所述第二襯底包括反襯底(counter substrate)，其經(jīng)由所述液晶層與像素電極相對；所述像素電極包括多個開口和一固體部分，所述固體部分包括多個單位固體部分(unit solid portion)；在多個像素區(qū)的每一個中，當(dāng)像素電極和反電極之間沒有外加電壓時，液晶層垂直對準，并且，通過一傾斜電場，在該多個開口和該固體部分中形成多個液晶域，響應(yīng)像素電極和反電極之間的外加電壓而在像素電極多個開口的各個邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場；多個液晶域中的每一個取徑向傾斜取向，多個液晶域中的每一個的取向根據(jù)外加電壓而變化，由此產(chǎn)生顯示；在多個像素區(qū)的每一個中，多個像素電極開口中至少一個疊置在所述總線上，其沿總線布置并位于多個單位固體部分中的相鄰兩個之間。從而實現(xiàn)了上述目的。
本發(fā)明的另一種液晶顯示裝置包含第一襯底、第二襯底、設(shè)置在第一襯底和第二襯底之間的液晶層以及用于產(chǎn)生顯示的多個像素區(qū)，其特征在于所述第一襯底在其靠近液晶層的一側(cè)包括用于多個像素區(qū)的每一個的像素電極、電連接到像素電極的開關(guān)元件、和總線，所述總線包括電連接到所述開關(guān)元件的柵極總線和源極總線；所述第二襯底包括反襯底，其經(jīng)由所述液晶層與像素電極相對；所述像素電極包括多個開口和一固體部分，所述固體部分包括多個單位固體部分，每個單位固體部分被多個開口中至少一些開口包圍；當(dāng)像素電極和反電極之間沒有外加電壓時，液晶層垂直對準；在多個像素區(qū)的每一個中，像素電極多個開口中至少一個疊置在所述總線上，其沿總線布置并位于多個單位固體部分中的相鄰兩個之間。從而實現(xiàn)了上述目的。
優(yōu)選地，所述疊置在總線上的至少一個開口至少包括沿柵極總線布置的開口。
沿柵極總線布置的像素電極多個開口中的一些開口可以都疊置在總線上。
所述疊置在總線上的至少一個開口還可以包括沿源極總線布置的開口。
優(yōu)選地，多個開口中的至少一些開口具有基本上相同的形狀和基本上相同的尺寸，并形成至少一個單元格(lattice)，排列所述單元格使得旋轉(zhuǎn)對稱。
優(yōu)選地，多個開口中的至少一些開口的每一個的形狀都旋轉(zhuǎn)對稱。
多個開口中的至少一些開口的每一個都可以具有一般圓形。
多個單位固體部分的每一個都可以具有一般圓形。
優(yōu)選地，在多個像素區(qū)的每一個中，像素電極多個開口總面積小于像素電極固體部分面積。
液晶顯示裝置在多個開口每一個內(nèi)還可以包括一突出，在第一襯底平面內(nèi)，該突出的橫截面形狀與多個開口的橫截面形狀相同，突出側(cè)面具有關(guān)于液晶層的液晶分子的取向調(diào)節(jié)力，其方向與傾斜電場的取向調(diào)節(jié)方向相同。
再另一種液晶顯示裝置包含第一襯底、第二襯底、設(shè)置在第一襯底和第二襯底之間的液晶層以及用于產(chǎn)生顯示的多個像素區(qū)，其特征在于所述第一襯底在其靠近液晶層的一側(cè)包括用于多個像素區(qū)的每一個的像素電極、電連接到像素電極的開關(guān)元件、和總線，所述總線包括電連接到所述開關(guān)元件的柵極總線和源極總線；所述第二襯底包括反襯底，其經(jīng)由所述液晶層與像素電極相對；所述像素電極包括多個開口和一固體部分；在多個像素區(qū)的每一個中，當(dāng)像素電極和反電極之間沒有外加電壓時，液晶層垂直對準，并且，液晶層的取向被一傾斜電場調(diào)節(jié)，響應(yīng)在像素電極和反電極之間的外加電壓，在像素電極多個開口中的相應(yīng)開口邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場；在多個像素區(qū)的每一個中，柵極總線邊緣和源極總線邊緣中至少一個被像素電極固體部分覆蓋。從而實現(xiàn)了上述目的。
優(yōu)選地，在多個像素區(qū)的每一個中，至少柵極總線邊緣被像素電極固體部分覆蓋。
在多個像素區(qū)的每一個中，柵極總線邊緣和源極總線邊緣可以都被像素電極固體部分覆蓋。
像素電極固體部分可以包括多個單位固體部分；在多個像素區(qū)的每一個中，通過一傾斜電場，在多個開口和該固體部分中，液晶層可形成多個液晶域，響應(yīng)像素電極和反電極之間的外加電壓而在像素電極多個開口的各個邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場；多個液晶域中的每一個取徑向傾斜取向，多個液晶域中的每一個的取向根據(jù)外加電壓而變化，由此產(chǎn)生顯示。
在多個像素區(qū)的每一個中，像素電極多個開口中至少一個可以疊置在所述總線上，其沿總線布置并位于多個單位固體部分中的相鄰兩個之間。
當(dāng)像素電極和反電極之間出現(xiàn)外加電壓時，通過傾斜電場，在沿總線布置的部分固體部分中，液晶層可以形成取徑向傾斜取向的部分液晶域。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的功能。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，用于給每個像素區(qū)的液晶層上提供電壓的像素電極包括多個開口(不存在導(dǎo)電膜的電極部分)和固體部分(除了開口以外的電極部分，也就是存在導(dǎo)電膜部分)。固體部分包括多個單位固體部分，每個單位固體部分基本上被開口包圍，通常用連續(xù)導(dǎo)電膜制造。當(dāng)沒有外加電壓時，液晶層取垂直取向，然而，存在外加電壓時，通過一傾斜電場，形成取徑向傾斜取向的多個液晶域，該傾斜電場產(chǎn)生在像素電極開口的各自邊緣部分上。通常，液晶層用一種具有負介電各向異性的液晶材料制造，液晶層的取向受垂直對準膜控制，其設(shè)置在液晶層的相對側(cè)面上。
在與像素電極的開口和固體部分相應(yīng)的區(qū)域中，通過傾斜電場形成液晶域，每個液晶域的取向根據(jù)外加電壓而變化，由此產(chǎn)生顯示。由于每個液晶域取軸對稱取向，存在很少的顯示品質(zhì)的視角依賴性，從而實現(xiàn)寬視角特性。
而且，與開口相應(yīng)的液晶域和與固體部分相應(yīng)的液晶域都通過一傾斜電場形成，該傾斜電場產(chǎn)生在開口邊緣部分上，由此這些液晶域相互相鄰地形成在交替圖案中，一個液晶域中液晶分子取向和另一個相鄰液晶域中液晶分子取向基本上相互連續(xù)。因此，形成在開口中的液晶域和形成在固體部分中的另一相鄰液晶域之間沒有形成旋轉(zhuǎn)位移線，由此，沒有退化顯示品質(zhì)，并且液晶分子取向高度穩(wěn)定。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，不僅在與像素電極固體部分相應(yīng)的區(qū)域中，而且在與像素電極開口相應(yīng)的區(qū)域中，液晶分子取徑向傾斜取向。與上述傳統(tǒng)液晶顯示裝置相比，對于這樣的液晶顯示裝置來說，當(dāng)實現(xiàn)穩(wěn)定取向時，液晶分子取向的連續(xù)性較高。由此可以得到均勻顯示而沒有顯示非均勻性。特別地，為了實現(xiàn)理想的響應(yīng)特性(高響應(yīng)速度)，用于控制液晶分子取向的傾斜電場需要作用在大量液晶分子上。為此，需要形成大量開口(邊緣部分)。在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，對于每個開口來說，形成具有穩(wěn)定的徑向傾斜取向的液晶域。因此，即使為了提高響應(yīng)特性而形成大量開口，顯示品質(zhì)的降低(出現(xiàn)顯示非均勻性)也可以得到抑制。
然而，僅僅通過提供上述電極結(jié)構(gòu)，不能充分提高顯示品質(zhì)，這依賴于像素電極開口和總線(一組互連線)邊緣之間的位置關(guān)系。
由于用于驅(qū)動液晶顯示裝置的預(yù)定信號(電壓)施加在液晶顯示裝置的總線上，在總線和反電極之間產(chǎn)生電場。因此，在總線邊緣附近產(chǎn)生傾斜電場。然而，該傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力與產(chǎn)生在開口邊緣部分上的傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力不匹配。因此，如果沿總線布置的開口中形成的液晶域，遭受到總線邊緣附近的傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力，液晶域的取向受到干擾，由此導(dǎo)致變形的徑向傾斜取向。而且，由于預(yù)置相鄰液晶域來保持它們之間的取向連續(xù)性，取向干擾影響相鄰液晶域的取向，也就是相鄰單位固體部分的液晶域的取向。因此，每個相鄰單位固體部分的液晶域取向受到干擾。
在由于其受干擾的取向而取變形的徑向傾斜取向的液晶域中，該取向不穩(wěn)定和容易毀壞，由此，施加電壓之后，這種液晶域的取向達到穩(wěn)定狀態(tài)之前要花費長時間。這樣，如上所述的取向干擾導(dǎo)致響應(yīng)速度降低(響應(yīng)特性退化)。
而且，像素區(qū)中的每個液晶域達到具有這種變形的徑向傾斜取向的穩(wěn)定狀態(tài)，其中取向受到干擾，受干擾的取向從一個像素區(qū)變化到另一個。因此，余像現(xiàn)象可能出現(xiàn)，其中，圖像切換信號輸入之后，前面顯示的圖像殘余。這是因為如果液晶層取向在不同像素區(qū)之間變化，透射也在不同像素區(qū)之間變化。特別地，在已經(jīng)從白色顯示轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示的像素區(qū)和已經(jīng)從黑色顯示轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示的像素區(qū)之間，液晶層取向存在顯著差別，這樣像素區(qū)之間的透射差別可能被觀察為余像現(xiàn)象。這是因為下列原因。在白色顯示中，產(chǎn)生在開口邊緣部分上的傾斜電場施加相對強的取向調(diào)節(jié)力，由此，液晶層取向是穩(wěn)定的。因此，甚至轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示之后，液晶層取向是穩(wěn)定的。另一方面，當(dāng)從黑色顯示轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示時，液晶層取向可能毀壞，因為產(chǎn)生在開口邊緣部分上的傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力相對弱。
本發(fā)明的液晶顯示裝置設(shè)計成這樣，在多個像素區(qū)的每一個中，多個開口中至少一個疊置在總線(嚴格地講，一部分總線)上，其沿總線布置并位于兩個相鄰單位固體部分之間。因此，疊置在總線上的開口附近的總線邊緣被像素區(qū)的單位固體部分覆蓋。
因此，在疊置在總線上的開口附近，液晶層的液晶分子通過像素區(qū)的單位固體部分得到電屏蔽，免遭在總線邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場的影響。因此，液晶層的液晶分子未遭受一取向調(diào)節(jié)力作用，該取向調(diào)節(jié)力來自在總線邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場，其取向只由產(chǎn)生于開口邊緣部分的傾斜電場來調(diào)節(jié)。因此，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，在疊置在總線上的開口內(nèi)形成的液晶域中，或在與開口相鄰的單位固體部分內(nèi)形成的液晶域中，取向不受干擾，由此，抑制了響應(yīng)速度降低(響應(yīng)特性退化)和余像現(xiàn)象出現(xiàn)。
為了抑制由于產(chǎn)生在總線邊緣附近的傾斜電場而導(dǎo)致的取向干擾，優(yōu)選地，增加疊置在總線上的開口比例，也就是增加被像素區(qū)的單位固體部分覆蓋的總線邊緣部分。然而，在用光阻擋(light-blocking)材料制造總線的情況下，該比例的增加可能降低孔徑比。因此，考慮到理想的響應(yīng)特性和孔徑比，依靠液晶顯示裝置等的應(yīng)用，可以適當(dāng)?shù)卮_定疊置在總線上的開口比例。
通過使用一種排列，可以有效地抑制響應(yīng)速度降低和余像現(xiàn)象出現(xiàn)，在該排列中，布置在兩個相鄰單位固體部分之間并疊置在總線上的開口，至少包括沿柵極總線布置的開口(也就是一種排列，其中沿總線布置并布置在兩個相鄰單位固體部分之間的開口之中，至少一個沿柵極總線布置的開口疊置在總線上)。這是因為與源極總線相比，較大電壓通常施加在柵極總線上，由此，與產(chǎn)生在源極總線邊緣附近的傾斜電場相比，產(chǎn)生在柵極總線邊緣附近的傾斜電場對液晶分子具有更大的影響。
此外，不僅布置在兩個相鄰單位固體部分之間的開口，而且沿總線布置的其它開口可以疊置在總線上。例如，在像素電極多個開口之中，沿柵極總線布置的所有開口可以疊置在總線上。
當(dāng)然，可以使用替代排列，例如一種排列，其中布置在兩個相鄰單位固體部分之間并疊置在總線上的開口，包括沿源極總線布置的開口。
注意，雖然如上所述產(chǎn)生在總線邊緣附近的傾斜電場，不僅如上所述導(dǎo)致如上所述的響應(yīng)速度降低和余像現(xiàn)象，而且導(dǎo)致對比率降低，不過如下文所述，如果總線用光阻擋材料制造，可以抑制對比率降低。
如上所述，在總線邊緣附近產(chǎn)生一傾斜電場，不管在像素電極和反電極之間的液晶層上有/沒有外加電壓，都產(chǎn)生該傾斜電場。因此，在以普通黑色模式產(chǎn)生顯示的液晶顯示裝置中，如果沒有外加電壓時，通過傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力傾斜總線邊緣附近的液晶分子，漏光可能出現(xiàn)，由此降低對比率。特別地，由于柵極總線大部分時間施加相對高的電壓來保持開關(guān)元件關(guān)斷，在柵極總線邊緣附近，這種漏光程度是明顯的。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，接近疊置在總線上的開口的總線邊緣，由像素電極的單位固體部分覆蓋，由此，液晶層的液晶分子得到電屏蔽，免遭產(chǎn)生在總線邊緣附近的傾斜電場的影響。因此，液晶層的液晶分子未被傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力傾斜。盡管疊置在總線上的開口中的液晶層的液晶分子可以由產(chǎn)生在總線和反電極之間的電場傾斜，不過如果總線用光阻擋材料制造，疊置在總線上的開口阻光。因此，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，抑制了漏光的出現(xiàn)，由此，如果總線用光阻擋材料制造，抑制了對比率降低。
而且，如果總線用光阻擋材料制造，如下所述，可能抑制顯示平面中的非均勻性(也就是對比率的局部變化)，由此提高顯示品質(zhì)。
由于產(chǎn)生在總線邊緣附近的傾斜電場，剩余電荷可能出現(xiàn)在開口中，通過該開口，露出絕緣材料，如果由于剩余電荷的影響，沿總線布置的開口中的液晶分子被傾斜，它將導(dǎo)致漏光。雖然剩余電荷程度依賴絕緣材料的表面狀況而變化，不過當(dāng)印刷對準膜或注入液晶材料時，絕緣材料表面狀況出現(xiàn)變化。因此，在液晶顯示裝置中，顯示平面中的剩余電荷存在變化。如果顯示平面中剩余電荷變化，顯示平面中漏光程度也變化，由此導(dǎo)致對比率局部變化，從而產(chǎn)生非均勻性。特別地，如上所述，由于相對高的電壓施加到柵極總線，柵極總線明顯促進非均勻性出現(xiàn)。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，當(dāng)總線用光阻擋材料制造時，疊置在總線上的開口被總線遮蔽，由此，抑制了如上所述的非均勻性出現(xiàn)，由此提高顯示品質(zhì)。
當(dāng)多個開口中至少一些開口基本上具有相同形狀和相同尺寸并形成至少一個排列成旋轉(zhuǎn)對稱的單元格時，對于每個單元格來說，多個液晶域高度對稱排列，由此，可能改善顯示品質(zhì)的視角依賴性。而且，通過把整個像素區(qū)分成單元格，可能穩(wěn)定整個像素區(qū)上的液晶層取向。例如，可以把開口排列成這樣，開口中心形成一方格。注意，在用不透明元件例如存儲電容線來分割的每個像素區(qū)內(nèi)，可以為促進顯示的每個區(qū)排列單元格。
當(dāng)多個開口中至少一些開口(通常是形成單元格的開口)的每一個的形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱時，可能增加形成在開口內(nèi)的液晶域徑向傾斜取向的穩(wěn)定性。例如，每個開口的形狀(如從襯底法線方向所觀察的)可以是圓形或正多邊形(例如正方形)。注意，根據(jù)像素的形狀等(縱橫比)，可以使用不具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀(例如橢圓形)。而且，當(dāng)基本上被開口包圍的固體部分(“單位固體部分”)區(qū)域的形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱時，可能增加形成在固體部分內(nèi)的液晶域徑向傾斜取向的穩(wěn)定性。例如，當(dāng)開口布置在一方格圖案中時，開口形狀可以是一般星形或十字形，固體部分形狀可以是一般圓形、一般正方形等等。當(dāng)然，開口和基本上被開口包圍的固體部分都可以具有一般正方形。
為了穩(wěn)定形成在電極開口內(nèi)的液晶域徑向傾斜取向，優(yōu)選地，形成在開口內(nèi)的液晶域具有一般圓形。換句話說，開口形狀可以設(shè)計成這樣，形成在開口內(nèi)的液晶域具有一般圓形。
當(dāng)然，為了穩(wěn)定形成在電極固體部分內(nèi)的液晶域徑向傾斜取向，優(yōu)選地，基本上被開口包圍的固體部分區(qū)域具有一般圓形。與基本上被多個開口包圍的固體部分區(qū)域(單位固體部分)相應(yīng)，形成在用連續(xù)導(dǎo)電膜制造固體部分內(nèi)形成的液晶域。因此，開口的形狀和排列可以定義成這樣，固體部分區(qū)域(單位固體部分)具有一般圓形。
對于上述任何替換例來說，優(yōu)選地，形成在電極內(nèi)的開口總面積小于每個像素區(qū)內(nèi)的固體部分面積。隨著固體部分面積增加，液晶層面積(如從襯底法線方向所觀察的，定義在液晶層平面內(nèi))增加，電極產(chǎn)生的電場直接影響該液晶層，由此，相對于施加在液晶層上的電壓，提高光學(xué)特性(例如透射)。
優(yōu)選地，使用一般圓形的每個開口的排列還是使用一般圓形的每個單位固體部分的排列，通過確定其排列的固體部分面積更大而確定。更優(yōu)選地，依靠像素間距適當(dāng)?shù)剡x擇更優(yōu)選哪種排列。通常，當(dāng)間距大于約25μm時，優(yōu)選地，形成開口使得每個固體部分具有一般圓形。當(dāng)間距小于或等于約25μm時，優(yōu)選地，每個開口具有一般圓形。
只有存在外加電壓時，一傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力才出現(xiàn)，該傾斜電場產(chǎn)生形成在上述電極內(nèi)的開口邊緣部分上。因此，當(dāng)沒有外加電壓或出現(xiàn)相對低的電壓時，例如，如果有一應(yīng)力施加在液晶板上，不可能保持液晶域的徑向傾斜取向。為了解決該問題，本發(fā)明一個實施例的液晶顯示裝置在每個電極開口內(nèi)包括一突出，該突出側(cè)面具有取向調(diào)節(jié)力，其關(guān)于液晶層液晶分子的方向與上述傾斜電場的取向調(diào)節(jié)的方向相同。優(yōu)選地，在襯底平面方向上，突出的橫截面形狀與開口形狀相同，并且與上述開口形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱一樣具有旋轉(zhuǎn)對稱。
使用本發(fā)明的液晶顯示裝置，僅僅通過在每一個像素電極內(nèi)提供開口和通過以與總線邊緣的預(yù)定位置關(guān)系排列每個像素電極的開口，可能實現(xiàn)穩(wěn)定的徑向傾斜取向。特別地，通過公知的生產(chǎn)工藝可以生產(chǎn)本發(fā)明的液晶顯示裝置，該方法是在把對導(dǎo)電膜制作圖案使其成為像素電極的步驟中，通過修改光掩模，使得理想形狀的開口形成在理想排列中，和在對總線制作圖案的步驟中，通過修改光掩模，使得總線形成為理想的形狀。
在本發(fā)明的另一液晶顯示裝置中，柵極總線和源極總線中至少一個的邊緣由像素電極的固體部分覆蓋。因此，在其邊緣由像素電極固體部分覆蓋的總線附近，液晶層的液晶分子得到電屏蔽，免遭產(chǎn)生在總線邊緣附近的傾斜電場的影響。因此，液晶層的液晶分子未被傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力傾斜。因此，抑制了漏光的出現(xiàn)，由此，抑制了對比率降低。而且，由于由像素電極固體部分覆蓋的邊緣附近區(qū)域被像素電極的導(dǎo)電膜(固體部分)覆蓋，所以剩余電荷不可能出現(xiàn)，從而抑制了非均勻性的出現(xiàn)。如上所述，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，由于總線附近產(chǎn)生的傾斜電場造成的漏光得到抑制，由此抑制了對比率降低，同時由于總線附近剩余電荷造成的非均勻性得到抑制時，由此實現(xiàn)了高品質(zhì)顯示。
由于與在源極總線邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場相比，在柵極總線邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場對液晶分子影響更大，所以優(yōu)選地，至少柵極總線邊緣被像素電極固體部分覆蓋。此外，為了更可靠地抑制總線邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場的影響，優(yōu)選由象素電極的固體部分覆蓋柵極總線的邊緣和源極總線的邊緣。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，抑制了由于產(chǎn)生在總線邊緣附近的傾斜電場導(dǎo)致的顯示品質(zhì)的降低。因此，本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，其具有寬視角特性和高顯示品質(zhì)。
本發(fā)明可以適用于有源矩陣型液晶顯示裝置，并可以適用于透射型液晶顯示裝置、反射型液晶顯示裝置和透射/反射組合型液晶顯示裝置中任何一個。


圖1A和1B示意地圖解了根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)，其中圖1A是平面圖，圖1B是沿圖1A的線1B-1B′的橫截面圖。
圖2A和2B圖解了兩端有一外加電壓的液晶顯示裝置100的液晶層30，其中圖2A示意地圖解了一取向剛剛開始變化的狀態(tài)(初始接通狀態(tài))，圖2B示意地圖解了一穩(wěn)態(tài)。
圖3A-3D每個圖示意地圖解了電力線和液晶分子取向之間的關(guān)系。
圖4A-4C每個圖示意地圖解了沿襯底法線方向所觀察到的根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100中的液晶分子取向。
圖5A-5C示意地圖解了液晶分子的示例性徑向傾斜取向。
圖6A和6B是示意地圖解在根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置中使用的其它像素電極的平面圖。
圖7A和7B仍是示意地圖解在根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置中使用的其它像素電極的平面圖。
圖8A和8B仍是示意地圖解在根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置中使用的其它像素電極的平面圖。
圖9是示意地圖解在根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置中使用的另一像素電極的平面圖。
圖10A和10B仍是示意地圖解在根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置中使用的其它像素電極的平面圖。
圖11A示意地圖解了圖1A中圖解的圖案單元格，圖11B示意地圖解了圖9中圖解的圖案單元格，圖11C是圖解間距p和固體部分面積比之間關(guān)系的曲線圖。
圖12是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖13是示意地圖解液晶顯示裝置700的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖，其中沿著總線布置的開口不重疊在總線上。
圖14A和14B示意地圖解了一開口周圍的液晶分子取向，該開口沿著液晶顯示裝置700的柵極總線布置，其中圖14A是平面圖，圖14B是橫截面圖。
圖15A是沿圖13的線15A-15A′的橫截面圖，圖15B是沿圖13的線15B-15B′的橫截面圖。
圖16A和16B示意地圖解了一開口周圍的液晶分子取向，該開口沿著根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100的柵極總線布置，其中圖16A是平面圖，圖16B是橫截面圖。
圖17是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100A的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖18是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100B的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖19是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100C的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖20是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100D的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖21A是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100E的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖，圖21B是圖解圖21A中柵極總線周圍部分的放大圖。
圖22A是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100F的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖，圖22B是圖解圖22A中柵極總線周圍部分的放大圖。
圖23是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100G的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖24A是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100H的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖，圖24B是圖解圖24A中柵極總線周圍部分的放大圖。
圖25A是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100I的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖，圖25B是圖解圖25A中柵極總線周圍部分的放大圖。
圖26A和26B示意地圖解了根據(jù)本發(fā)明替代實施例的液晶顯示裝置200的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)，其中圖26A是平面圖，圖26B是沿圖26A的線26B-26B′的橫截面圖。
圖27A-27D示意地圖解了液晶分子30a取向和具有垂直對準力(verticalalignment power)的表面結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
圖28A和28B圖解了兩端有外加電壓時液晶顯示裝置200的液晶層30，其中圖28A示意地圖解了取向剛剛開始變化的狀態(tài)(初始接通狀態(tài))，圖28B示意地圖解了穩(wěn)態(tài)。
圖29A-29C是分別示意地圖解替代實施例的液晶顯示裝置200A、200B和200C的橫截面圖，它們具有開口和突出之間的不同位置關(guān)系。
圖30是示意地圖解沿圖26A的線30A-30A′的液晶顯示裝置200的橫截面圖。
圖31A和31B示意地圖解了根據(jù)本發(fā)明替代實施例的液晶顯示裝置200D的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)，其中圖31A是平面圖，圖31B是沿圖31A的線31B-31B′的橫截面圖。
圖32A-32C是示意地圖解具有兩層電極的液晶顯示裝置300的一個像素區(qū)的橫截面圖，其中圖32A圖解了沒有外加電壓的狀態(tài)，圖32B示意地圖解了取向剛剛開始變化的狀態(tài)(初始接通狀態(tài))，圖32C示意地圖解了穩(wěn)態(tài)。
圖33A和33B是示意地圖解在一反襯底上有一突出的液晶顯示裝置400的一個像素區(qū)的橫截面圖，其中圖33A是平面圖，圖33B是沿圖33A的線33B-33B′的橫截面圖。
圖34A-34C是示意地圖解液晶顯示裝置400的一個像素區(qū)的橫截面圖，其中圖34A圖解了沒有外加電壓的狀態(tài)，圖34B示意地圖解了取向剛剛開始變化的狀態(tài)(初始接通狀態(tài))，圖34C示意地圖解了穩(wěn)態(tài)。
圖35是示意地圖解在一反襯底上有一突出的另一液晶顯示裝置400A的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖36是示意地圖解在一反襯底上有一突出的另一液晶顯示裝置400B的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖37是示意地圖解在一反襯底上有一突出的另一液晶顯示裝置400C的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖38A和38B示意地圖解了根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例的液晶顯示裝置500的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)，其中圖38A是平面圖，圖38B是沿圖38A的線38B-38B′的橫截面圖。
圖39是示意地圖解液晶顯示裝置800的平面圖，其中總線的部分柵極邊緣沒有被像素區(qū)的固體部分覆蓋。
圖40是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例的液晶顯示裝置500A的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖41是示意地圖解根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例的液晶顯示裝置500B的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考圖描述本發(fā)明的實施例。
首先，將描述本發(fā)明的液晶顯示裝置的電極結(jié)構(gòu)及其功能。下文中將關(guān)于使用薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣型液晶顯示裝置來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。而且，雖然將關(guān)于透射式液晶顯示裝置描述本發(fā)明優(yōu)選實施例，不過作為選擇，本發(fā)明可以使用反射式液晶顯示裝置或透射/反射組合式液晶顯示裝置。
注意在本說明書中，與“像素”相應(yīng)的液晶顯示裝置的區(qū)域?qū)⒎Q作為“像素區(qū)”，其是顯示的最小單位。在彩色液晶顯示裝置中，R、G和B“像素”對應(yīng)一個“像素(pixel)”。在有源矩陣型液晶顯示裝置中，像素區(qū)由像素電極和與像素電極相對的反電極來定義。在具有黑色基質(zhì)(matrix)的結(jié)構(gòu)中，嚴格地講，像素區(qū)是每個區(qū)域的一部分，根據(jù)預(yù)期的顯示狀態(tài)在其兩端施加電壓，該狀態(tài)與黑色基質(zhì)的開口相應(yīng)。
將參考圖1A和1B描述根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置100的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)。在下面的描述中，為了簡便，忽略了濾色器和黑色基質(zhì)。此外，在后續(xù)圖中，具有與液晶顯示裝置100中相應(yīng)元件基本上相同功能的每個元件將用相同的附圖標記表示，并且下面將不再描述該元件。圖1A是正如在襯底法線方向上所觀察到的平面圖，圖1B是沿圖1A的線1B-1B′的橫截面圖。圖1B圖解了液晶層兩端沒有外加電壓的狀態(tài)。
液晶顯示裝置100包括一有源矩陣襯底(下文中稱為“TFT襯底”)100a、一反襯底(也稱為“濾色器襯底”)100b和一設(shè)置在TFT襯底100a和反襯底100b之間的液晶層30。如圖1B中所示，當(dāng)借助垂直對準膜(未圖示)液晶層30兩端沒有外加電壓時，液晶層30的液晶分子30a具有負介電各向異性，并垂直于垂直對準膜的表面對準，作為垂直對準層設(shè)置在TFT襯底100a和靠近液晶層30的反襯底100b每一個的一個表面上。這種狀態(tài)描述為垂直對準的液晶層30。然而，注意，垂直對準的液晶層30的液晶分子30a可以稍傾斜于垂直對準膜表面(襯底表面)的法線，這取決于使用的垂直對準膜類型或液晶材料類型。通常，垂直對準定義為一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下液晶分子軸(也稱為“軸取向”)相對于垂直對準膜表面在約85°角或更大的角上取向。
液晶顯示裝置100的TFT襯底100a包括一透明襯底(例如玻璃襯底)11和一設(shè)置在透明襯底11表面上的像素電極14。反襯底100b包括一透明襯底(例如玻璃襯底)21和一設(shè)置在透明襯底21表面上的反電極22。對于每個像素區(qū)來說，液晶層30的取向根據(jù)像素電極14和反電極22之間提供的電壓而變化，布置像素電極14和反電極22以便經(jīng)由液晶層30相互相對。通過利用一種現(xiàn)象產(chǎn)生顯示，該現(xiàn)象就是穿過液晶層30的光偏振或光量隨著液晶層30的取向變化而改變。
液晶顯示裝置100的像素電極14包括多個開口14a和一個固體部分14b。開口14a表示由導(dǎo)電膜(例如ITO膜)制造的像素電極14中已經(jīng)去除導(dǎo)電膜的部分，和固體部分14b表示其一部分，這里存在導(dǎo)電膜(除了開口14a以外的部分)。雖然對于每個像素電極來說形成多個開口14a，不過固體部分14b基本上由單個連續(xù)導(dǎo)電膜制作。
布置開口14a使得其各個中心形成方格，單位固體部分14b′(定義為基本上由四個開口14a包圍的一部分固體部分14b，這四個開口各自中心位于形成一個單元格的四個格點)具有一般圓形。每個開口14a具有一般星形，其具有四個四分之一圓弧形側(cè)邊(邊緣)，并且在四個側(cè)邊中心具有四重旋轉(zhuǎn)軸(four-folded rotation axis)。為了穩(wěn)定整個像素區(qū)的取向，單元格優(yōu)選地存在達到像素電極14的外圍。具體地說，如圖所示，像素電極14的外圍部分優(yōu)選地圖形化成與一般半件開口14a相應(yīng)的形狀(在沿著像素電極14側(cè)邊的外圍部分中)或加工成與一般四分之一件開口14a相應(yīng)的形狀(在像素電極14角上的外圍部分中)，由此沿著像素電極14的外圍也提供開口14a。
位于像素區(qū)中心部分中的開口14a通常具有相同的形狀和尺寸。分別位于由開口14a形成的單元格中的單位固體部分14b′通常是圓形的，并通常具有相同的形狀和尺寸。每個單位固體部分14b′連接到相鄰的單位固體部分14b′，由此形成固體部分14b，其基本上起單個導(dǎo)電膜作用。
當(dāng)在具有如上所述結(jié)構(gòu)的像素電極14和反電極22之間外加電壓時，在每個開口14a的邊緣部分上產(chǎn)生傾斜電場，由此產(chǎn)生多個液晶域，每個域具有徑向傾斜的取向。在與開口14a相應(yīng)的每個區(qū)和與單元格中的單位固體部分14b′相應(yīng)的每個區(qū)中產(chǎn)生液晶域。
雖然這里圖解了具有正方形的像素電極14，不過像素電極14的形狀不局限于此。像素電極14的典型形狀可以近似為矩形形狀(包括正方形和長方形)，由此開口14a可以一正方格圖案整齊地排列在其中。甚至當(dāng)像素電極14具有除了矩形以外的形狀時，只要以規(guī)則的方式排列開口14a(例如以這里圖解的正方格圖案)使液晶域形成在像素區(qū)中的所有區(qū)域中，就可以得到本發(fā)明的效果。
將參考圖2A和2B描述由上述傾斜電場形成液晶域的機理。圖2A和2B的每個解了在其上加有電壓的圖1B中圖解的液晶層30。圖2A示意地圖解了根據(jù)施加在液晶層30兩端的電壓，液晶分子30a取向剛剛開始變化的狀態(tài)(初始接通狀態(tài))。圖2B示意地圖解了根據(jù)外加電壓，液晶分子30a取向已經(jīng)改變并變成穩(wěn)定的狀態(tài)。圖2A和圖2B中的曲線EQ表示等勢線。
如圖1A中所圖解的，當(dāng)像素電極14和反電極22位于相同電勢時(在液晶層30上沒有提供電壓的狀態(tài))，每個像素區(qū)中的液晶分子30a垂直于襯底11和21的表面對準。
當(dāng)在液晶層30上外加電壓時，產(chǎn)生了由圖2A中所示的等勢線EQ(垂直于電力線)表示的電勢梯度。等勢線EQ平行于液晶層30中的固體部分14b和反電極22的表面，液晶層30位于像素電極14的固體部分14b和反電極22之間，并且在等勢線EQ與像素電極14的開口14a相應(yīng)的區(qū)域里下降。由等勢線EQ傾斜部分表示的傾斜電場在開口14a的邊緣部分EG(包括其邊界的開口14a內(nèi)外圍部分)上的液晶層30中產(chǎn)生。
扭矩作用在具有負介電各向異性的液晶分子30a上，以便引導(dǎo)液晶分子30a的軸取向平行于等勢線EQ(垂直于電力線)。因此，如圖2A中的箭頭所示，圖2A中的右邊緣部分EG上的液晶分子30a順時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))而左邊緣部分EG上的液晶分子30a逆時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))。因此，邊緣部分EG上的液晶分子30a平行于等勢線EQ相應(yīng)的部分取向。
參考圖3A-3D，現(xiàn)在將更詳細地描述液晶分子30a的取向變化。
當(dāng)在液晶層30中產(chǎn)生電場時，扭矩作用在具有負介電各向異性的液晶分子30a上，以便引導(dǎo)其軸取向平行于等勢線EQ。如圖3A所圖解的，當(dāng)產(chǎn)生了由垂直于液晶分子30a軸取向的等勢線EQ表示的電場時，或者促進液晶分子30a順時針方向傾斜的扭矩出現(xiàn)，或者促進液晶分子30a逆時針方向傾斜的扭矩出現(xiàn)，它們的出現(xiàn)具有相同概率。因此，在這對相互相對的平行板狀電極之間的液晶層30具有一些遭受順時針扭矩的液晶分子30a和其它一些遭受逆時針扭矩的液晶分子30a。因此，根據(jù)施加在液晶層30上的電壓，向預(yù)期取向的過渡可能進行得并不平穩(wěn)順利。
當(dāng)在本發(fā)明的液晶顯示裝置100的開口14a的邊緣部分EG產(chǎn)生一電場(一傾斜電場)時，如圖2A中所示，該電場由關(guān)于液晶分子30a軸取向傾斜的部分等勢線EQ表示，如圖3B所示，液晶分子30a在對于液晶分子30a來說需要更少的旋轉(zhuǎn)以便平行于等勢線EQ的任何方向上傾斜(圖解的實例中是逆時針方向)。如圖3C所示，在產(chǎn)生了由垂直于液晶分子30a軸取向的等勢線EQ表示的電場的區(qū)域中的液晶分子30a在與位于等勢線EQ傾斜部分上的液晶分子30a相同方向上傾斜，由此其取向與位于等勢線EQ傾斜部分上的液晶分子30a的取向相一致連續(xù)。如圖3D所圖解的，當(dāng)使得等勢線EQ形成連續(xù)的凹形/凸形圖案的電場時，位于等勢線EQ平緩部分上的液晶分子30a受到取向，以便與由位于等勢線EQ相鄰傾斜部分上的液晶分子30a定義的取向方向一致。本文中使用的短語“位于等勢線EQ上”意思是“位于由等勢線EQ表示的電場里”。
液晶分子30a的取向變化，從位于等勢線EQ傾斜部分上的液晶分子30a開始，如上所述繼續(xù)進行，達到圖2B中示意圖解的穩(wěn)態(tài)。位于開口14a中心部分周圍的液晶分子30a，基本相同地受到位于開口14a的相對邊緣部分EG上的液晶分子30a的各自取向的影響，因此保持它們的取向垂直于等勢線EQ。遠離開口14a中心的液晶分子30a受到靠近邊緣部分EG上的其它液晶分子30a取向的影響而傾斜，因此形成關(guān)于開口14a中心SA對稱的傾斜取向。在垂直于液晶顯示裝置100的顯示平面的方向上(垂直于襯底11和21表面的方向)所觀察到的取向，是液晶分子30a具有關(guān)于開口14a中心的徑向軸取向(未圖示)的狀態(tài)。在本說明書中，這種取向?qū)⒎Q為“徑向傾斜取向”。而且，取關(guān)于單軸的徑向傾斜取向的液晶層區(qū)域被稱為“液晶域”。
液晶分子30a取徑向傾斜取向的液晶域也形成在一區(qū)域上，該區(qū)域相應(yīng)于由開口14a基本上包圍的單位固體部分14b′。相應(yīng)于單位固體部分14b′的區(qū)域里的液晶分子30a受到開口14a的每個邊緣部分EG上的液晶分子30a取向的影響，以便取徑向傾斜取向，其關(guān)于單位固體部分14b′的中心SA(相應(yīng)于由開口14a形成的單元格中心)對稱。
在單位固體部分14b′中形成的液晶域中的徑向傾斜取向和在開口14a中形成的徑向傾斜取向彼此連續(xù)一致，并且都與開口14a邊緣部分EG上的液晶分子30a取向一致。在開口14a中形成的液晶域中的液晶分子30a取向為圓錐形，其向上擴展(朝襯底100b)，在單位固體部分14b′中形成的液晶域中的液晶分子30a取向為圓錐形，其向下擴展(朝襯底100a)。如上所述，在開口14a中形成的液晶域中的徑向傾斜取向和在單位固體部分14b′中形成的液晶域中的徑向傾斜取向是彼此連續(xù)一致的。因此，沿著它們之間的邊界無旋轉(zhuǎn)位移(disclination)線(取向缺陷)形成，由此防止由于出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)位移線造成的顯示質(zhì)量下降。
為了改善在所有方位角中的視角依賴性，其是液晶顯示裝置的顯示品質(zhì)，在各種方位角方向取向的液晶分子30a在每個像素區(qū)中的存在概率優(yōu)選地旋轉(zhuǎn)對稱，更優(yōu)選地軸對稱。換句話說，整個像素區(qū)上形成的液晶域優(yōu)選地具有旋轉(zhuǎn)對稱，更優(yōu)選地具有軸對稱。然而，注意旋轉(zhuǎn)對稱不是必須在整個像素區(qū)上，而是液晶層中每個像素區(qū)形成為多組液晶域集合可能就足夠了，這些組排列為使得每組具有旋轉(zhuǎn)對稱(或軸對稱)(例如多組液晶域，其中以方格圖案排列每組液晶域)。因此，在像素區(qū)中形成的開口14a的排列可能不需要在整個像素區(qū)上具有旋轉(zhuǎn)對稱，而是排列可以被表示為多組開口集合可能就足夠了，這些開口組排列成使得每組具有旋轉(zhuǎn)對稱(或軸對稱)(例如多組開口，其中以方格圖案排列每組開口)。當(dāng)然，這類似地應(yīng)用于由開口14a基本上包圍的單位固體部分14b′的排列。而且，由于每個液晶域的形狀優(yōu)選地具有旋轉(zhuǎn)對稱，更優(yōu)選地具有軸對稱，所以每個開口14a和每個單位固體部分14b′的形狀優(yōu)選地旋轉(zhuǎn)對稱，更優(yōu)選地軸對稱。
注意在開口14a中心部分周圍的液晶層30上可能沒有施加足夠電壓，由此開口14a中心部分周圍的液晶層30不對顯示起作用。換句話說，即使開口14a中心部分周圍的液晶層30的徑向傾斜取向被擾亂達到某種程度(例如，即使中心軸偏離開口14a中心)，顯示品質(zhì)可能不減少。因此，至少排列與單位固體部分14b′相對應(yīng)形成的液晶域使其具有旋轉(zhuǎn)對稱，更優(yōu)選地具有軸對稱足矣。
如上所述參考圖2A和圖2B，本發(fā)明的液晶顯示裝置100的像素電極14包括多個開口14a，并在像素區(qū)中的液晶層30里產(chǎn)生電場，該電場由具有傾斜部分的等勢線EQ表示。液晶層30中具有負介電各向異性的液晶分子30a，它們在沒有外加電壓時垂直對準，隨著位于作為起動信號(trigger)的等勢線EQ傾斜部分上的液晶分子30a的取向變化，而改變其取向方向。因此，具有穩(wěn)定徑向傾斜取向的液晶域形成在開口14a和固體部分14b中。通過液晶域中液晶分子方向根據(jù)施加在液晶層上電壓的變化而產(chǎn)生顯示。
將描述本實施例液晶顯示裝置100的像素電極14的開口14a的形狀(如在襯底法線方向上所觀察到的)和排列。
由于有液晶分子的取向(光學(xué)各向異性)，液晶顯示裝置的顯示特性表現(xiàn)出方位角依賴性。為了減少顯示特性的方位角依賴性，優(yōu)選地是以基本上相同的概率在所有方位角上使得液晶分子受到取向。更優(yōu)選地，以基本上相同的概率在所有方位角上使每個像素區(qū)中的液晶分子受到取向。因此，開口14a優(yōu)選地具有這樣形狀，就是液晶域形成在每個像素區(qū)中，由此以基本上相同的概率在所有方位角上使像素區(qū)中的液晶分子30a受到取向。更具體地說，開口14a的形狀優(yōu)選地關(guān)于穿過每個開口中心(在法線方向上)的對稱軸旋轉(zhuǎn)對稱(更優(yōu)選地至少兩重旋轉(zhuǎn)軸對稱)。同樣優(yōu)選地是排列多個開口14a，使其旋轉(zhuǎn)對稱。而且，優(yōu)選地是由這些開口基本上包圍的單位固體部分14b′的形狀也旋轉(zhuǎn)對稱。同樣優(yōu)選地是排列單位固體部分14b′，使其旋轉(zhuǎn)對稱。
然而，可能不需要排列開口14a或單位固體部分14b′以便在整個像素區(qū)上具有旋轉(zhuǎn)對稱。當(dāng)例如(具有四重旋轉(zhuǎn)軸對稱的)方格用作最小單位時，在整個象素區(qū)上用基本上相同的概率在所有方位角上可以對液晶分子取向，如圖1A所圖解的，由這種方格形成像素區(qū)。
將參考圖4A-4C描述如圖1A所圖解的，當(dāng)在方格圖案中排列旋轉(zhuǎn)對稱的一般星形開口14a和一般圓形單位固體部分14b′時的液晶分子30a取向。
圖4A-4C中每個圖示意地圖解了如在襯底法線方向上所觀察的液晶分子30a取向。在圖解如在襯底法線方向上所觀察的液晶分子30a取向的圖中，例如圖4B和4C，畫為橢圓形的液晶分子30a的黑斑點端，表示液晶分子30a被傾斜以便該端比其它端更接近其上設(shè)有含開口14a的像素電極14的襯底。這個類似地應(yīng)用到所有后續(xù)圖中。下文將描述圖1A中圖解的像素區(qū)中的單個單元格(其由四個開口14a形成)。沿著圖4A-4C的各個對角線的橫截面圖分別對應(yīng)于圖1B、圖2A和圖2B，在下面的描述中也參考圖1B、圖2A和圖2B。
當(dāng)像素電極14和反電極22位于相同電勢時，也就是處于無電壓施加在液晶層30上的狀態(tài)，如圖4A所示，由垂直對準層(未圖示)調(diào)整取向方向的液晶分子30a垂直對準，垂直對準層設(shè)置在TFT襯底100a和反襯底100b的靠近液晶層30的一個側(cè)面上。
當(dāng)電場施加在液晶層30上以便產(chǎn)生由圖2A中所示等勢線EQ表示的電場時，扭矩作用在具有負介電各向異性的液晶分子30a上，以便引導(dǎo)液晶分子30a的軸取向平行于等勢線EQ。如以上參考圖3A和3B所述，對于由垂直于其分子軸的等勢線EQ表示的電場下的液晶分子30a來說，不是唯一地定義液晶分子30a的傾斜(旋轉(zhuǎn))方向(圖3A)，由此取向變化(傾斜或旋轉(zhuǎn))不容易發(fā)生。相反，對于放置在關(guān)于液晶分子30a分子軸傾斜的等勢線EQ下的液晶分子30a來說，唯一地定義傾斜(旋轉(zhuǎn))方向，由此取向變化容易發(fā)生。因此，如圖4B所圖解，液晶分子30a從開口14a邊緣部分開始傾斜，在該邊緣部分液晶分子30a的分子軸關(guān)于等勢線EQ傾斜。然后，如以上參考圖3C所述，周圍的液晶分子30a傾斜，以便與開口14a邊緣部分上已經(jīng)傾斜的液晶分子30a取向一致。然后，如圖4C中所圖解的，液晶分子30a的軸取向變得穩(wěn)定(徑向傾斜取向)。
如上所述，當(dāng)開口14a的形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱時，像素區(qū)里的液晶分子30a相繼傾斜，根據(jù)電壓的施加從開口14a邊緣部分開始朝向開口14a中心。因此，得到一取向，在該取向上開口14a中心周圍的液晶分子30a關(guān)于襯底平面保持垂直對準，這里來自邊緣部分上液晶分子30a的各個取向調(diào)節(jié)力是平衡的，而周圍的液晶分子30a在徑向圖案里關(guān)于開口14a中心周圍的液晶分子30a傾斜，并且隨著遠離開口1 4a中心傾斜程度逐漸增加。
與一般圓形單位固體部分14b′相應(yīng)的區(qū)域里的液晶分子30a也傾斜，以便與已經(jīng)被每個開口14a邊緣部分上產(chǎn)生的傾斜電場傾斜的液晶分子30a取向一致，單位固體部分14b′由排列在方格圖案中的四個一般星形開口14a包圍。因此，得到一取向，在該取向上單位固體部分14b′中心周圍的液晶分子30a關(guān)于襯底平面保持垂直對準，這里來自邊緣部分上液晶分子30a的各個取向調(diào)節(jié)力是平衡的，而周圍的液晶分子30a在徑向圖案里關(guān)于單位固體部分14b′中心周圍的液晶分子30a傾斜，并且隨著遠離單位固體部分14b′中心傾斜程度逐漸增加。
如上所述，當(dāng)每一個中的液晶分子30a取徑向傾斜取向的液晶域在整個像素區(qū)上在一方格圖案中排列時，各個軸取向的液晶分子30a的存在概率具有旋轉(zhuǎn)對稱，由此可能實現(xiàn)高品質(zhì)顯示，對于任何視角來說沒有非均勻性。為了減少具有徑向傾斜取向的液晶域的視角依賴性，液晶域優(yōu)選地具有高度旋轉(zhuǎn)對稱(優(yōu)選地至少具有兩重旋轉(zhuǎn)軸，更優(yōu)選地至少具有四重旋轉(zhuǎn)軸)。而且，為了減少整個像素區(qū)上的視角依賴性，設(shè)置在像素區(qū)里的多個液晶域優(yōu)選地排列在一圖案中(例如方格圖案)，其是多個單位圖案(例如單元格圖案)的組合，每個圖案具有高度旋轉(zhuǎn)對稱(優(yōu)選地至少具有兩重旋轉(zhuǎn)軸，更優(yōu)選地至少具有四重旋轉(zhuǎn)軸)。
對于液晶分子30a的徑向傾斜取向來說，如圖5B或圖5C所圖解的，分別具有逆時針或順時針螺旋圖案的徑向傾斜取向，比圖5A中所圖解的簡單徑向傾斜取向更穩(wěn)定。螺旋取向不同于普通扭轉(zhuǎn)方向(在該方向液晶分子30a的取向方向沿著液晶層30的厚度成螺旋形變化)。在螺旋取向中，對于微小區(qū)域來說，液晶分子30a的取向方向沿著液晶層30的厚度基本上不改變。換句話說，液晶層30任何厚度上的橫截面中的取向(在平行于層平面的平面中)如圖5B或圖5C所圖解的，沿著液晶層30厚度基本上沒有扭轉(zhuǎn)變形。然而，對于作為整體的液晶域來說，可能存在一定程度的扭轉(zhuǎn)變形。
當(dāng)使用通過把手性劑加進具有負介電各向異性的向列型液晶材料中得到一種材料時，在存在外加電壓的情況下，如圖5B或5C所示，液晶分子30a分別取關(guān)于開口14a和單位固體部分14b′的逆時針或順時針螺旋圖案的徑向傾斜取向。螺旋圖案是逆時針還是順時針由使用的手性劑的類型確定。因此，當(dāng)存在外加電壓時，通過控制開口14a內(nèi)的液晶層30為螺旋圖案的徑向傾斜取向，徑向傾斜的液晶分子30a關(guān)于垂直于襯底平面的其它液晶分子30a的螺旋圖案方向在所有液晶域中可以是恒定的，由此可能實現(xiàn)均勻顯示而不存在顯示非均勻性。由于垂直于襯底平面的液晶分子30a周圍的螺旋圖案方向是明確的，所以液晶層30上的電壓施加的響應(yīng)速度也得到提高。
而且，當(dāng)增加手性劑時，液晶分子30a的取向如在正常扭轉(zhuǎn)取向上沿著液晶層30厚度在螺旋圖案中變化。在液晶分子30a的取向沿著液晶層30厚度在螺旋圖案中不變化的取向上，垂直于或平行于偏振板的偏振軸取向的液晶分子30a不給入射光相差，由此穿過這種取向區(qū)域的入射光不能促進透射。相反，在液晶分子30a的取向沿著液晶層30厚度在螺旋圖案中變化的取向上，垂直于或平行于偏振板的偏振軸取向的液晶分子30a也給入射光相差，并且旋光強度也可利用，由此穿過這種取向區(qū)域的入射光也促進透射。因此，可能得到能夠產(chǎn)生一亮顯示的液晶顯示裝置。
圖1A圖解了其中每個開口14a具有一般星形并且每個單位固體部分14b′具有一般圓形的實例，其中這樣的開口14a和這樣的單位固體部分14b′排列在方格圖案中。然而，開口14a的形狀、單位固體部分14b′的形狀以及它們的排列不局限于上述實例。
圖6A和圖6B是分別圖解像素電極14A和14B的平面圖，它們分別具有不同形狀的開口14a和單位固體部分14b′。
在圖6A和圖6B中圖解的像素電極14A和14B的開口14a和單位固體部分14b′分別是圖1A中圖解的像素電極的稍許變形。像素電極14A和14B的開口14a和單位固體部分14b′具有雙重旋轉(zhuǎn)軸(不是四重旋轉(zhuǎn)軸)，并且被規(guī)則排列以便形成長方形單元格。在像素電極14A和14B中，開口14a為變形星形，單位固體部分14b′為一般橢圓形(變形圓形)。同樣，使用這種像素電極14A和14B，可能得到具有高顯示品質(zhì)和理想視角特性的液晶顯示裝置。
而且，作為選擇，可以使用分別在圖7A和圖7B中圖解的像素電極14C和14D。
在像素電極14C和14D中，一般十字形開口14a排列在方格圖案中，使得每個單位固體部分14b′為一般正方形。當(dāng)然，像素電極14C和14D的圖案可以變形，使得有長方形單元格。如上所述，作為選擇，通過規(guī)則排列一般矩形(包括正方形和長方形)單位固體部分14b′，可能得到具有高顯示品質(zhì)和理想視角特性的液晶顯示裝置。
然而，開口14a和/或單位固體部分14b′的形狀優(yōu)選地是圓形或橢圓形，而不是矩形，由此徑向傾斜取向更穩(wěn)定。認為使用圓形或橢圓形開口和/或單位固體部分，徑向傾斜取向更穩(wěn)定，因為開口14a的邊緣更連續(xù)(平滑)，由此液晶分子30a的取向方向更連續(xù)(平滑)變化。
考慮到上述液晶分子30a取向方向連續(xù)性，分別在圖8A和圖8B中圖解的像素電極14E和14F也是想要的。圖8A中圖解的像素電極14E是圖1A中圖解的像素電極14的變型，在圖1A中每個開口14a簡單地由四個圓弧組成。圖8B中圖解的像素電極14F是圖7B中圖解的像素電極14D的變型，在圖7B中，單位固體部分14b′上的開口14a每個側(cè)面是圓弧。在像素電極14E和14F中，開口14a和單位固體部分14b′具有四重旋轉(zhuǎn)軸，并且被排列在(具有四重旋轉(zhuǎn)軸的)方格圖案中。作為選擇，如圖6A和圖6B中所示，開口14a的單位固體部分14b′的形狀可以變形為具有兩重旋轉(zhuǎn)軸的形狀，可以排列這樣的單位固體部分14b′以便形成(具有兩重旋轉(zhuǎn)軸的)長方格。
在上述實例中，開口14a是一般星形或一般十字形，單位固體部分14b′是一般圓形、一般橢圓形、一般正方形(矩形)和具有圓角的一般矩形。作為選擇，開口14a和單位固體部分14b′之間的負—正關(guān)系可以反相(下文中，開口14a和單位固體部分14b′之間的負—正關(guān)系轉(zhuǎn)換將簡單地稱為“反相”)。例如，圖9圖解了具有某一圖案的像素電極14G，該圖案通過反相圖1A中圖解的像素電極14的開口14a和單位固體部分14b′之間的負—正關(guān)系而得到。具有反相圖案的像素電極14G基本上具有與圖1A中圖解的像素電極14相同的功能。當(dāng)開口14a和單位固體部分14b′都具有一般正方形時，如同分別在圖10A和圖10B中圖解的像素電極14H和14I中的，反相圖案基本上可以與原始圖案相同。
同樣當(dāng)圖1A中圖解的圖案反相為圖9中圖解的圖案時，優(yōu)選地形成開口14a的部分件(通常為一半或四分之一件)，以便形成單位固體部分14b′，其在像素電極14的邊緣部分上旋轉(zhuǎn)對稱。通過使用這樣圖案，在像素區(qū)的邊緣部分上可以得到傾斜電場效果，如同像素區(qū)的中心部分中那樣，由此，可能在整個像素區(qū)上實現(xiàn)穩(wěn)定的徑向傾斜取向。
其次，將關(guān)于圖1A的像素電極14和圖9中圖解的像素電極14G討論應(yīng)該使用兩個反相的圖案中的哪一個，像素電極14G具有某一圖案，該圖案通過反相像素電極14的開口14a和單位固體部分14b′的圖案而得到。
對于任一圖案來說，每個開口14a的周長相同。因此，對于產(chǎn)生傾斜電場的功能來說，兩個圖案之間不存在差別。然而，兩個圖案之間的單位固體部分14b′面積比(關(guān)于像素電極14的總面積)可不同。換句話說，它們之間產(chǎn)生一作用在液晶層的液晶分子上電場的固體部分14b的面積(存在導(dǎo)電膜的部分)可以不同。
通過形成在開口14a中的液晶域施加的電壓低于通過形成在固體部分14b中的另一液晶域施加的電壓。因此，在正常黑色模式顯示中，例如，形成在開口14a中的液晶域顯得更暗。因此，由于開口14a面積比增加，顯示亮度減少。因此，優(yōu)選地是固體部分14b面積比高。
是在圖1A圖案中還是在圖9圖案中固體部分14b面積比更高，依賴于單元格的間距(尺寸)。
圖11A圖解了圖1A中圖解的圖案單元格，圖11B圖解了圖9中圖解的圖案單元格(開口14a作為每個晶格的中心)。在圖11B中忽略了圖9中所示用于把相鄰的單位固體部分14b′連接在一起的部分(從圓形部分開始在四個方向擴展的分支部分)。方單元格一側(cè)長度(間距)用“p”表示，開口14a或單位固體部分14b′和單元格側(cè)面之間的距離(側(cè)距寬度)用“s”表示。
產(chǎn)生具有不同間距p和側(cè)距s的像素電極14的各種樣例，以便測試徑向傾斜取向的穩(wěn)定性等。因此，發(fā)現(xiàn)對于具有圖11A中圖解的圖案(下文中，稱為“正圖案”)的像素電極14來說，側(cè)距s需要約為2.75μm或更多，以便產(chǎn)生所需傾斜電場來得到一徑向傾斜取向。發(fā)現(xiàn)對于具有圖11B中圖解的圖案(下文中，稱為“負圖案”)的像素電極14來說，側(cè)距s需要約為2.25μm或更多，以便產(chǎn)生所需傾斜電場來得到一徑向傾斜取向。對于每個圖案來說，當(dāng)隨著側(cè)距s固定到其下限值以上而改變間距p值時，固體部分14b面積比得到測試。結(jié)果表示在下面的表1和圖11C中。
間距p(μm) 固體部分面積比(％)正的(圖11A) 負的(圖11B)

如從表1和圖11C中所看到的，當(dāng)間距p約為25μm或更多時，正圖案(圖11A)具有較高的固體部分14b面積比，當(dāng)間距p小于約25μm時，負圖案(圖11B)具有較高的固體部分14b面積比。因此，考慮到顯示亮度和取向穩(wěn)定性，應(yīng)該使用的圖案在約25μm臨界間距p上改變。例如，當(dāng)在寬度為75μm像素電極14的寬度方向上提供三個或更少單元格時，圖11A中圖解的正圖案是優(yōu)選的，當(dāng)提供四個或更多單元格時，圖11B中圖解的負圖案是優(yōu)選的。對于不同于本文中圖解的圖案來說，可以在正圖案和負圖案之間類似地進行選擇，以便得到較大固體部分14b面積比。
可以如下確定單元格數(shù)量。計算每個單元格尺寸，由此沿著像素電極14的寬度(水平或垂直)排列一個或更多(整數(shù))單元格，對每個計算的單元格尺寸計算固體部分面積比。然后，選擇固體部分面積比最大化的單元格尺寸。注意，當(dāng)單位固體部分14b′(對于正圖案來說)或開口14a(對于負圖案來說)的直徑小于15μm時，來自傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力降低，由此，不容易得到穩(wěn)定的徑向傾斜取向。下限直徑值用于液晶層30的厚度約為3μm的情況。當(dāng)液晶層30厚度小于約3μm時，甚至當(dāng)單位固體部分14b′和開口14a的直徑小于下限值時，可以得到穩(wěn)定的徑向傾斜取向。當(dāng)液晶層30厚度大于約3μm時，用于得到穩(wěn)定的徑向傾斜取向的單位固體部分14b′和開口14a的下限直徑值大于上述下限值。
注意，如下文中所述通過在開口14a中形成突出，可以增加徑向傾斜取向的穩(wěn)定性。上述給出的所有條件用于沒有形成突出的情況。
如上所述，通過提供一種電極結(jié)構(gòu)，可能實現(xiàn)一種具有寬視角的顯示器，該電極結(jié)構(gòu)施加取向調(diào)節(jié)力來形成一液晶域，該液晶域在像素區(qū)中取徑向傾斜取向。
然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，僅僅通過提供上述電極結(jié)構(gòu)，不能充分提高顯示品質(zhì)，這依賴于像素電極14的開口14a和設(shè)置在TFT襯底100a上的總線(一組互連線)邊緣之間的位置關(guān)系。在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中，像素電極14的開口14a和總線邊緣處于如下所述位置關(guān)系，由此實現(xiàn)高品質(zhì)顯示。
參考圖12，現(xiàn)在將描述本發(fā)明液晶顯示裝置100的像素電極14的開口14a和總線18邊緣之間的位置關(guān)系。圖12是示意地圖解本實施例的液晶顯示裝置100像素區(qū)的平面圖。注意在后續(xù)圖中，省略設(shè)置在TFT襯底100a上的用于每個像素區(qū)的TFT。
如圖12所圖解的，液晶顯示裝置100的TFT襯底100a在靠近液晶層30的側(cè)面上包括用于每個像素區(qū)的像素電極14、作為開關(guān)元件電連接到像素電極14的TFT(未圖示)、和總線18，總線18包括柵極總線(掃描線)15和源極總線(信號線)16，它們電連接到TFT。在本實施例中，總線18還包括用于形成存儲電容器的存儲電容器線17。
在本實施例中，如圖12中所圖解的，在每個像素區(qū)中至少一個沿總線18布置的開口14a疊置在總線18上。更具體地說，在沿總線18布置的開口14a中，沿柵極總線15布置并布置在兩個相鄰單位固體部分14b′之間的開口14a疊置在總線18上(柵極總線15)。因此，如從TFT襯底100a側(cè)所觀察的，提供柵極總線15以便覆蓋位于相鄰單位固體部分14b′之間的開口14a。如從反襯底100b側(cè)所觀察的，其間插入開口14a的單位固體部分14b′覆蓋柵極總線15的邊緣。這里，柵極總線15形成有分支部分，每個部分都朝相鄰單位固體部分14b′之間的開口14a延伸，由此相鄰單位固體部分14b′之間的開口14a疊置在柵極總線15上。
在液晶顯示裝置100中，如上所述，至少一個沿總線18布置的開口14a疊置在總線18上，由此實現(xiàn)高品質(zhì)顯示。將在下文中參考圖13、圖14A、14B、16A和16B，與沿總線18布置的開口14a不疊置在總線18上的情況相比，描述此原因。
圖13是示意地圖解液晶顯示裝置700的平面圖，其中沿總線18布置的開口14a不疊置在總線18上。而且，圖14A和14B示意地圖解了一開口14a周圍的液晶分子30a的取向，該開口14a沿著液晶顯示裝置700的柵極總線15布置，其中圖14A是平面圖，圖14B是沿圖14A線14B-14B′的橫截面圖。圖16A和16B示意地圖解了一開口14a周圍的液晶分子30a的取向，該開口14a沿著本實施例液晶顯示裝置100的柵極總線15布置，其中圖16A是平面圖，圖16B是沿圖16A線16B-16B′的橫截面圖。
當(dāng)驅(qū)動液晶顯示裝置時，用于驅(qū)動液晶顯示裝置的預(yù)定信號(電壓)提供給總線18，總線18設(shè)置在TFT襯底100a上，由此，在總線18和反電極22之間產(chǎn)生電場。因此，在總線18邊緣附近產(chǎn)生傾斜電場。然而，來自傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力與來自產(chǎn)生于開口14a邊緣部分的傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力不匹配。因此，如果一液晶域遭受到來自總線18邊緣附近的傾斜電場的調(diào)節(jié)力作用，該液晶域形成在沿總線18布置的開口14a中，則液晶域的取向受到干擾，由此導(dǎo)致變形的徑向傾斜取向。
例如，如圖13所圖解的，在液晶顯示裝置700中，其中沿總線18布置的開口14a未疊置在總線18上，當(dāng)外加電壓時，一開口14a周圍的液晶分子30a取向如下，該開口14a沿著柵極總線15布置。如圖14B所圖解的，當(dāng)外加電壓時，開口14a邊緣部分上的液晶分子30a被一傾斜電場逆時針方向傾斜，該傾斜電場產(chǎn)生在開口14a邊緣部分上，然而在柵極總線15邊緣附近的液晶分子30a被一傾斜電場順時針方向傾斜，該傾斜電場產(chǎn)生在柵極總線15附近。因此，如圖14A中所圖解的，開口14a中的液晶層30形成具有變形徑向傾斜取向的液晶域(在圖解的實例中是壓扁圓形)。
由于預(yù)先布置相鄰液晶域來保持它們之間的取向連續(xù)性，因此沿總線18布置的開口14a中的液晶域的取向干擾影響相鄰液晶域的取向，也就是，形成在相鄰單位固體部分14b′中的液晶域的取向。因此，在相鄰單位固體部分14b′中，液晶域取向同樣受到干擾。
在一，由于其干擾取向取變形徑向傾斜取向的液晶域中，該取向不穩(wěn)定并且它容易毀壞，由此外加電壓后，這樣一個液晶域的取向達到穩(wěn)態(tài)之前需要很長時間。因此，如上所述的取向干擾導(dǎo)致響應(yīng)速度降低(響應(yīng)特性退化)。
而且，每個像素區(qū)中的液晶層30達到具有這種變形的徑向傾斜取向的穩(wěn)態(tài)，其中取向受到干擾，受干擾的取向從一個像素區(qū)變化到另一個。因此，余像現(xiàn)象可能出現(xiàn)，其中圖像切換信號輸入之后，之前顯示的圖像殘存。這是因為如果液晶層30的取向在不同像素區(qū)之間變化，透射同樣在不同像素區(qū)之間變化。尤其是，兩個像素區(qū)之間的液晶層30取向存在明顯差別，一個像素區(qū)已經(jīng)從白色顯示轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示，另一像素區(qū)已經(jīng)從黑色顯示轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示，這種像素區(qū)之間的透射差可能被認為是余像現(xiàn)象。這因為以下原因。在白色顯示中，開口14a邊緣部分上產(chǎn)生的傾斜電場施加相對強的取向調(diào)節(jié)力，由此，液晶層30的取向穩(wěn)定。因此，甚至在轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示之后，液晶層30的取向穩(wěn)定。另一方面，當(dāng)從黑色顯示轉(zhuǎn)換到中間灰度級顯示時，液晶層30的取向可能毀壞，因為來自產(chǎn)生于開口14a邊緣部分上的傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力相對弱。
相反，如圖12所圖解的，本發(fā)明的液晶顯示裝置100設(shè)計成這樣，就是沿總線18布置的開口14a中至少一個，特別是沿柵極總線15布置且位于兩個相鄰單位固體部分14b′之間的開口14a，疊置在總線18上(柵極總線15)，由此接近疊置在總線18上的開口14a的總線18邊緣由像素電極14的單位固體部分14b′覆蓋。
因此，在疊置在總線18上的開口14a附近，液晶層30的液晶分子30a通過像素電極14的單位固體部分14b′得到電屏蔽，免遭在總線18邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場的影響。因此，液晶層30的液晶分子30a未遭受來自總線18邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力作用，其取向只由產(chǎn)生于開口14a邊緣部分的傾斜電場來調(diào)節(jié)。
因此，在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中，在形成于疊置在總線18上的開口14a中的液晶域中，或在形成于鄰近開口14a的單位固體部分14b′中的液晶域中，取向不受干擾，由此抑制了響應(yīng)速度減少(響應(yīng)特性退化)和余像現(xiàn)象出現(xiàn)，因此實現(xiàn)高品質(zhì)顯示。
注意，盡管在總線18邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場，不僅導(dǎo)致如上所述的響應(yīng)速度減少和余像現(xiàn)象，而且導(dǎo)致對比率降低，不過如果總線18用光阻擋材料制造，可以抑制對比率降低?，F(xiàn)在將更詳細描述這個。
如上所述，在總線18邊緣附近產(chǎn)生傾斜電場，不管在像素電極14和反電極22之間的液晶層30上有/沒有外加電壓，都產(chǎn)生傾斜電場。因此，在以普通黑色模式產(chǎn)生顯示的液晶顯示裝置中，如果沒有外加電壓時通過來自傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力傾斜總線18邊緣附近的液晶分子30a，漏光可能出現(xiàn)，由此降低對比率。特別地，由于柵極總線15大部分時間施加相對高的電壓(關(guān)斷電壓)來保持TFT關(guān)斷，在柵極總線15邊緣附近，這種漏光程度是明顯的。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中，接近疊置在總線18上的開口14a的總線18邊緣由像素電極14的單位固體部分14b′覆蓋，由此，液晶層30的液晶分子30a得到電屏蔽，免遭在總線18邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場的影響。因此，液晶層30的液晶分子30a未遭受來自傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力傾斜。盡管在疊置在總線18上的開口14a中的液晶層30的液晶分子30a可以由總線18和反電極22之間產(chǎn)生的電場傾斜，不過如果總線18用光阻擋材料制造，疊置在總線18上的開口阻光。
因此，如果總線18用光阻擋材料制造，抑制了由于出現(xiàn)漏光而造成的對比率降低，由此實現(xiàn)更高品質(zhì)的顯示。
而且，如果總線18用光阻擋材料制造，正如將在下文中所描述的，可能抑制顯示平面內(nèi)的非均勻性(也就是對比率的局部變化)，由此提高顯示品質(zhì)。
由于總線18邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場，剩余電荷可能出現(xiàn)在開口14a中，通過開口14a暴露絕緣材料，如果由于剩余電荷的影響傾斜沿總線18布置的開口14a中的液晶分子30a，將導(dǎo)致漏光。雖然剩余電荷的程度依賴于絕緣材料的表面條件而變化，不過當(dāng)印刷對準膜時或當(dāng)注入液晶材料時，絕緣材料的表面條件變化出現(xiàn)。因此，在液晶顯示裝置中，顯示平面內(nèi)的剩余電荷存在變化。如果在顯示平面內(nèi)剩余電荷變化，那么在顯示平面內(nèi)漏光程度也變化，由此導(dǎo)致對比率局部變化，因此產(chǎn)生非均勻性。特別地，如上所述，由于相對高的電壓施加到柵極總線15，所以柵極總線15明顯有助于出現(xiàn)非均勻性。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中，當(dāng)總線18用光阻擋材料制造時，疊置在總線18上的開口14a被總線18擋住，由此抑制了如上所述的非均勻性出現(xiàn)，因此提高了顯示品質(zhì)。
而且，在圖13圖解的液晶顯示裝置700的柵極總線15邊緣附近中，如圖15A(沿圖13線15A-15A′的橫截面圖)所圖解的，存在一些區(qū)域，在這些區(qū)域中沒有形成像素電極14的導(dǎo)電膜(固體部分14b)，如圖15B(沿圖13線15B-15B′的橫截面圖)所圖解的，存在其它一些區(qū)域，在這些區(qū)域中形成像素電極14的導(dǎo)電膜。因此，在柵極總線15邊緣附近中沒有形成導(dǎo)電膜(固體部分14b)的區(qū)域中，如圖15A所圖解的，由于柵極總線15，雜質(zhì)離子通過電場被吸附在TFT襯底100a的表面上，由此由于吸附的雜質(zhì)離子電荷(下文中稱為“累積電荷”)，出現(xiàn)取向干擾。因此，即使總線18用光阻擋材料制造，在接近柵極總線15的每個開口部分中(圖13中用虛線劃界的區(qū)域LL)，由于累積電荷，取向干擾出現(xiàn)，由此導(dǎo)致漏光。
相反，在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中，在由于柵極總線15而受到電場強烈影響的區(qū)域中，也就是，柵極總線15附近的區(qū)域，存在許多區(qū)域，在這些區(qū)域中形成像素電極14的導(dǎo)電膜(固體部分14b)，如圖15B所圖解的區(qū)域，由此抑制了由于累積電荷造成的取向干擾，因此抑制了漏光。
而且，導(dǎo)致累積電荷的雜質(zhì)非均勻地分布在顯示平面中，但是在顯示平面中通常局部化為條紋狀圖案。這因為當(dāng)通過多個按照預(yù)定間隔排列的注入口注入液晶材料時，與其它區(qū)域相比，液晶材料更慢地流入注入口之間的區(qū)域，由此雜質(zhì)局限在這種區(qū)域中。
因此，形成或失去累積電荷的程度在雜質(zhì)局限的條紋狀區(qū)域(具有更多雜質(zhì)的區(qū)域)和另一區(qū)域(具有更少雜質(zhì)的區(qū)域)之間變化，由此漏光程度在條紋狀區(qū)域和另一區(qū)域之間變化。因此，在圖13圖解的液晶顯示裝置700中，條紋狀區(qū)域表現(xiàn)為“黑條”，這里亮度高于其它區(qū)域，或“白條”，這里亮度低于其它區(qū)域，由此導(dǎo)致顯示非均勻性。
相反，如上所述，本發(fā)明的液晶顯示裝置100本身抑制了由于累積電荷導(dǎo)致的漏光的出現(xiàn)，由此抑制了顯示非均勻性的出現(xiàn)。
注意，雖然上面已經(jīng)描述了這樣一種情形，該情形就是在每個像素區(qū)中，沿總線18布置的開口14a中至少一個疊置在總線18上，其沿柵極總線15布置并且布置在單位固體部分14b′之間，不過本發(fā)明不局限于此。通過使用一排列，該排列就是在每個像素區(qū)中，沿總線18布置且布置在單位固體部分14b′之間的開口14a中至少一個疊置在總線18上，抑制了液晶域中的取向干擾，由此抑制了響應(yīng)速度的降低(響應(yīng)特性退化)和余像現(xiàn)象的出現(xiàn)。
為了抑制由于在總線18邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場而產(chǎn)生的取向干擾，優(yōu)選地增加開口14a疊置在總線18上的比例，也就是增加總線18被像素電極14的單位固體部分14b′覆蓋的邊緣部分。然而，在總線18用光阻擋材料制造的情況下，這個比例的增加可能降低孔徑比。因此，考慮到理想的響應(yīng)特性和孔徑比，根據(jù)液晶顯示裝置的應(yīng)用等，適當(dāng)?shù)卮_定疊置在總線18上的開口14a的比例。
當(dāng)然，不僅位于兩個相鄰的單位固體部分14b′之間的開口14a，而且沿總線18布置的開口14a可以疊置在總線18上。例如，在像素電極14的多個開口14a中，沿柵極總線15布置的所有開口14a可以疊置在總線18上，正如在圖17圖解的液晶顯示裝置100A中的那樣。
在圖12圖解的液晶顯示裝置100中，存在部分開口14a，其在像素區(qū)角上(在柵極總線15和源極總線16之間的交叉點附近)未疊置在總線18上。相反，在圖17圖解的液晶顯示裝置100A中，甚至在像素區(qū)角上，柵極總線15邊緣被單位固體部分14b′覆蓋，沿柵極總線15布置的所有開口14a疊置在總線18上。
在圖17圖解的液晶顯示裝置100A中，總線18邊緣的一較大部分被像素電極14的單位固體部分14b′覆蓋，由此提供更大的抑制取向干擾效果。然而注意，與圖12圖解的其中位于像素區(qū)角上的部分開口14a也疊置在總線18上的排列相比，柵極總線15和源極總線16之間的相交面積較大，由此寄生電容可能很大。因此，雖然為了抑制取向干擾，圖17圖解的排列可能是優(yōu)選的，不過為了減少寄生電容，圖12圖解的排列可能是優(yōu)選的。當(dāng)然，如圖12所圖解的，只要沿總線18布置的開口14a中至少一個疊置在總線18上，該開口14a沿柵極總線15布置且布置在相鄰單位固體部分14b′之間，就能夠充分抑制取向干擾和能夠得到足夠高的顯示品質(zhì)。
注意雖然圖12和17分別表示了柵極總線15包括向開口14a延伸的分支部分，由此開口14a疊置在柵極總線15上的情形，不過本發(fā)明不局限于此。作為選擇，正如在圖18圖解的液晶顯示裝置100B中，可以增加?xùn)艠O總線15的寬度，使得沿柵極總線15布置的開口14a疊置在柵極總線15上(由此柵極總線15的邊緣被像素電極14的單位固體部分14b′覆蓋)。然而注意，與圖12和17圖解的排列相比，當(dāng)增加?xùn)艠O總線15的寬度時，柵極總線15和單位固體部分14b′之間的重疊面積增加，由此增加?xùn)艠O-漏極寄生電容。而且，與圖12和17圖解的排列相比，當(dāng)柵極總線15用光阻擋材料制造時，孔徑比降低。因此，為了減少寄生電容和提高孔徑比，圖12和17圖解的排列是優(yōu)選的。
而且，當(dāng)驅(qū)動液晶顯示裝置100時，與源極總線16相比，較大電壓一般施加到柵極總線15，由此，與在源極總線16邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場相比，在柵極總線15邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場對液晶分子影響更大。
因此，正如在圖12和17圖解的液晶顯示裝置100和100A中，通過使用某一排列，其中沿總線18布置的開口14a中至少一個或全部疊置在總線18(柵極總線15)上，該開口14a沿柵極總線15布置，可能有效地抑制響應(yīng)速度的降低和余像現(xiàn)象的出現(xiàn)，而不導(dǎo)致不必要的孔徑比降低。
當(dāng)然，正如在圖19和20圖解的液晶顯示裝置100C和100D中，可能使用一種排列，其中沿源極總線16布置的開口14a中至少一個或全部疊置在總線18上，或一種排列，其中沿柵極總線15和源極總線16布置的開口14a全部疊置在總線18上。在圖19和20圖解的液晶顯示裝置100C和100D中，源極總線16包括朝開口14a延伸的分支部分，不僅沿柵極總線15布置的開口14a，而且沿源極總線16布置的開口14a都疊置在總線18上。
此外，按照需要，沿存儲電容器線17布置的開口14a中至少一個或全部可以疊置在總線18上。
注意，本發(fā)明不局限于包括圖12所圖解的像素電極14等的液晶顯示裝置，而是本發(fā)明當(dāng)然可以與其它合適的液晶顯示裝置一起使用，這些液晶顯示裝置包括各種其它形狀的像素電極14。同樣可以對像素電極14的單位固體部分14b′的數(shù)量或排列進行各種修改。例如，本發(fā)明可以適當(dāng)?shù)嘏c一液晶顯示裝置一起使用，其在每個像素電極14中，具有相對少量的單位固體部分14b′，例如一種液晶顯示裝置，其中在每個像素區(qū)中沿源極總線16延伸的方向排列三個單位固體部分14b′。
如上所述的液晶顯示裝置100可以使用與本技術(shù)領(lǐng)域已知的垂直對準型液晶顯示裝置相同的排列，除了像素電極14包含開口14a和總線18具有預(yù)定形狀之外，可以通過已知生產(chǎn)方法進行生產(chǎn)。
通常，一垂直對準層(未圖示)設(shè)置在每個像素電極14和反電極22靠近液晶層30的一側(cè)，以便垂直對準具有負介電各向異性的液晶分子。
液晶材料可以是具有負介電各向異性的向列型液晶材料。通過把二向色染料(dichroic dye)添加到具有負介電各向異性的向列型液晶材料中，可以得到客-主(guest-host)模式液晶顯示裝置?？?主模式液晶顯示裝置不需要偏振板。
上面已經(jīng)對這種情形進行說明，就是總線18形成為預(yù)定形狀(例如圖12圖解的具有分支部分的形狀等等，或圖18圖解的具有大寬度的形狀)，由此總線18的邊緣被像素電極14的固體部分14b(單位固體部分14b′)覆蓋。然而，本發(fā)明不局限于此。作為選擇，通過按照預(yù)定的排列布置像素電極14的單位固體部分14b′(或開口14a)，而不改變總線18的形狀，總線18的邊緣可以被固體部分14b覆蓋。
例如，如在圖21A和21B圖解的液晶顯示裝置100E中，可以形成像素電極14，使得部分單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))沿柵極總線15布置。在液晶顯示裝置100E中，部分單位固體部分14b′沿柵極總線15布置，由此當(dāng)在像素電極14和反電極22之間外加電壓時，液晶層30形成部分液晶域，其在沿柵極總線15布置的一部分固體部分14b(部分單位固體部分14b′)中取徑向傾斜取向。
在液晶顯示裝置100E中，如在圖21A和21B圖解的，柵極總線15的邊緣被部分單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))和把這些單位固體部分14b′電連接在一起的分支部分覆蓋，因此，柵極總線15的邊緣被固體部分14b覆蓋。因此，可以得到與例如圖12圖解的液晶顯示裝置100相同的效果。而且，在液晶顯示裝置100E中，不需要形成具有分支部分的柵極總線15或增加?xùn)艠O總線15的寬度，由此即使總線18用光阻擋材料制造，不必要的孔徑比降低不出現(xiàn)。
下文表2表示每個液晶顯示裝置100E和100F的孔徑比(“AR”)，液晶顯示裝置100E如圖21A和21B中所圖解，其中柵極總線15包括分支部分的液晶顯示裝置100F如圖22A和22B中所圖解。表2也表示液晶顯示裝置100E關(guān)于液晶顯示裝置100F的孔徑比的比(“AR比”)。


如表2中所示，液晶顯示裝置100E具有一孔徑比，對于13″-、15″-、20″-和22″-液晶板中任何一個來說，該孔徑比提高約1％(0.8％-1.2％)。注意，無需表明表2所示值是用于特殊規(guī)格，甚至可以認為更高孔徑比用于液晶顯示裝置的某些規(guī)格。
雖然圖21A和21B圖解了一種情形，其中柵極總線15邊緣被像素電極14的固體部分14b覆蓋，不過優(yōu)選地，柵極總線15和源極總線16中至少一個的邊緣被像素電極14的固體部分14b覆蓋。如在圖23圖解的液晶顯示裝置100G中，作為選擇，單位固體部分14b′可以布置成這樣，柵極總線15邊緣和源極總線16邊緣都被像素電極14的固體部分14b覆蓋。在液晶顯示裝置100G中，如圖23所圖解，部分單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))沿源極總線16布置，由此源極總線16邊緣也被像素電極14的固體部分14b覆蓋。因此，可能進一步提高抑制取向干擾的效果。
如上所述，通過適當(dāng)設(shè)定像素電極14的單位固體部分14b′(或開口14a)的排列，可能抑制取向干擾而不改變總線18的形狀。圖24A和24B與圖25A和25B分別圖解了根據(jù)本發(fā)明實施例的替代液晶顯示裝置100H和100I。
在每個液晶顯示裝置100H和100I中，像素電極14的每個單位固體部分14b′的形狀是一般星形，其具有八個邊(邊緣)并在其中心具有四重旋轉(zhuǎn)軸。而且，開口14a是一般菱形。
如圖24A和24B所圖解的，在液晶顯示裝置100H中，柵極總線15邊緣形成為鋸齒形，由此柵極總線15邊緣被像素電極14的固體部分14b覆蓋。另一方面，如圖25A和25B所圖解的，在液晶顯示裝置100I中，部分一般星形單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))沿柵極總線15和沿源極總線16提供，由此柵極總線15邊緣和源極總線16邊緣被像素電極14的固體部分14b覆蓋。因此，在液晶顯示裝置100I中，可能防止孔徑比不必要的降低。
替代實施例將參考圖26A和26B描述根據(jù)本發(fā)明替代實施例的液晶顯示裝置200的一個像素區(qū)結(jié)構(gòu)。而且，在后續(xù)圖中，具有與液晶顯示裝置100中相應(yīng)元件基本上相同功能的每個元件將用相同的附圖標記表示，并且下面將不再描述該元件。圖26A是在襯底法線方向上所觀察到的平面圖，圖26B是沿圖26A的線26B-26B′的橫截面圖。圖26B圖解了液晶層兩端沒有外加電壓的狀態(tài)。
如圖26A和26B所圖解，液晶顯示裝置200與圖1A和1B所圖解的液晶顯示裝置100不同，其中TFT襯底200a包括像素電極14的開口14a中一突出40。垂直對準膜(未圖示)設(shè)置在突出40的表面上。
如圖26A所圖解，沿襯底11平面的突出40的橫截面是一般星形橫截面，也就是，形狀與開口14a形狀相同。注意，相鄰?fù)怀?0相互連接，以便完全包圍一般圓形圖案中的每一個單位固體部分14b′。如圖26B所圖解，沿垂直于襯底11的平面的突出40橫截面是梯形。更具體地說，橫截面具有平行于襯底平面的上表面40t和側(cè)表面40s，側(cè)表面40s關(guān)于襯底平面傾斜一圓錐角θ(＜90°)。由于提供了垂直對準膜(未圖示)以便覆蓋突出40，所以突出40的側(cè)表面40s具有取向調(diào)節(jié)力，其方向與液晶層30的液晶分子30a的傾斜電場的方向相同，由此用于穩(wěn)定化徑向傾斜取向。
將參考圖27A-27D、28A和28B描述突出40的功能。
首先，將參考圖27A-27D描述液晶分子30a的取向和具有垂直對準力的表面結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
如圖27A中所圖解，由于具有垂直對準力的表面的取向調(diào)節(jié)力(通常為垂直對準膜表面)，水平表面上的液晶分子30a垂直于該表面對準。當(dāng)通過垂直對準的液晶分子30a提供用等勢線EQ表示的電場時，其中等勢線EQ垂直于液晶分子30a的軸取向，促使液晶分子30a順時針方向傾斜的扭矩和促使液晶分子30a逆時針方向傾斜的扭矩，以相同概率作用在液晶分子30a上。因此，在以平行板排列的一對相對電極之間的液晶層30中包括一些液晶分子30a，其受順時針方向扭矩作用，還包括其它液晶分子30a，其受逆時針方向扭矩作用。因此，根據(jù)施加在液晶層30上的電壓，取向過渡不能平穩(wěn)順利進行。
如圖27B所圖解，當(dāng)由水平等勢線EQ表示的電場通過垂直對準傾斜表面的液晶分子30a施加時，液晶分子30a在對于液晶分子30a來說需要更小傾斜以平行于等勢線EQ的任一方向上傾斜(圖解實例中是順時針方向)。然后，如圖27C所圖解，垂直于水平面對準的其它相鄰液晶分子30a，在與位于傾斜表面上的液晶分子30a相同的方向上傾斜(順時針方向)，由此其取向與垂直于傾斜表面對準的液晶分子30a的取向連續(xù)(一致)。
如圖27D所圖解，對于其橫截面包括一系列梯形的具有凹入/凸起部分的表面來說，取向上表面上的液晶分子30a和下表面上的液晶分子30a，以便與由表面傾斜部分上其它液晶分子30a調(diào)節(jié)的取向方向一致。
在液晶顯示裝置200中，由表面結(jié)構(gòu)(突出)施加的取向調(diào)節(jié)力的方向與由傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力的方向成對準，由此穩(wěn)定徑向傾斜取向。
圖28A和28B都圖解了在圖26B所示的液晶層30上有外加電壓的狀態(tài)。圖28A示意地圖解了液晶分子30a的取向根據(jù)液晶層30上施加的電壓，剛剛開始變化的狀態(tài)(初始接通狀態(tài))，圖28B示意地圖解了液晶分子30a的取向根據(jù)施加的電壓已經(jīng)改變并變得穩(wěn)定的狀態(tài)。在圖28A和28B中，曲線EQ表示等勢線。
如圖26B所圖解，當(dāng)像素電極14和反電極22處于相同電勢(也就是，處于沒有電壓施加在液晶層30上的狀態(tài))時，每個像素區(qū)中的液晶分子30a垂直于襯底11和21表面對準。與突出40側(cè)表面40s上的垂直對準膜(未圖示)接觸的液晶分子30a，垂直于側(cè)表面40s對準，由于與周圍液晶分子30a的相互作用(作為彈性連續(xù)體的本性)，側(cè)表面40s附近的液晶分子30a取圖解的傾斜取向。
當(dāng)電壓施加在液晶層30上時，產(chǎn)生圖28A所示由等勢線EQ表示的電勢梯度。在液晶層30位于像素電極14的固體部分14b和反電極22之間的區(qū)域里，等勢線EQ平行于固體部分14b和反電極22的表面，并且在與像素電極14的開口14a相應(yīng)的區(qū)域里下降，因此，產(chǎn)生等勢線EQ傾斜部分表示的傾斜電場，它在開口14a邊緣部分(開口14a外圍部分和開口14a里包括其邊界)EG上的液晶層30中。
由于傾斜電場，如上所述，如圖28A中的箭頭所示，圖28A中的右邊緣部分EG上的液晶分子30a順時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))而左邊緣部分EG上的液晶分子30a逆時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))，以便平行于等勢線EQ。傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力的方向與位于每個邊緣部分EG的側(cè)表面40s施加的取向調(diào)節(jié)力的方向相同。
如上所述，取向的變化從位于等勢線EQ的傾斜部分上的液晶分子30a開始，并達到圖28B示意圖解的取向穩(wěn)態(tài)。開口14a中心部分周圍的液晶分子30a，也就是突出40上表面40t中心部分周圍的液晶分子30a，基本上相等地受到開口14a相對邊緣部分EG上的液晶分子30a各取向的影響，因此保持它們的取向垂直于等勢線EQ。遠離開口14a中心的液晶分子30a(突出40上表面40t)受到靠近邊緣部分EG上的其它液晶分子30a取向的影響而傾斜，由此形成一傾斜取向，其關(guān)于開口14a中心SA(突出40的上表面40t)對稱。在相應(yīng)于基本上被開口14a和突出40包圍的單位固體部分14b′的區(qū)域中也形成關(guān)于單位固體部分14b′中心SA的傾斜取向?qū)ΨQ。
如上所述，在液晶顯示裝置200中，如同在液晶顯示裝置100中，與開口14a和單位固體部分14b′相應(yīng)，形成具有徑向傾斜取向的液晶域。由于提供突出40以便在一般圓形圖案中完全包圍每個單位固體部分14b′，所以與由突出40包圍的一般圓形區(qū)域相應(yīng)，形成每個液晶域。而且，設(shè)置在開口14a中的突出40的側(cè)表面用于傾斜開口14a邊緣部分EG附近的液晶分子30a為與由傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力的方向相同的方向，由此穩(wěn)定徑向傾斜取向。
當(dāng)然，由傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力只在存在外加電壓時起作用，其強度依賴于電場強度(外加電壓的電平)。因此，當(dāng)電場強度小時(也就是當(dāng)外加電壓低時)，傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力弱，在這種情況下，當(dāng)應(yīng)力作用于液晶板時，由于液晶材料的漂移，徑向傾斜取向可能毀壞。一旦徑向傾斜取向毀壞，直到施加足夠電壓產(chǎn)生一傾斜電場它才恢復(fù)，該傾斜電場施加充分強的取向調(diào)節(jié)力。另一方面，不管施加的電壓，施加來自突出40的側(cè)表面40s的取向調(diào)節(jié)力，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，作為對準膜的“粘固效應(yīng)(anchoringeffect)”它是很強的。因此，甚至當(dāng)液晶材料出現(xiàn)漂移時和一旦徑向傾斜取向毀壞時，突出40的側(cè)表面40s附近中的液晶分子30a保持與徑向傾斜取向相同的取向方向。因此，一旦液晶材料漂移停止，徑向傾斜取向容易恢復(fù)。
因此，除了液晶顯示裝置100的優(yōu)點外，液晶顯示裝置200具有另外的強抗應(yīng)力優(yōu)點。因此，液晶顯示裝置200可以適當(dāng)?shù)赜糜诮?jīng)常遭受應(yīng)力的裝置中，例如經(jīng)常四處搬運的PC和PDA。
當(dāng)突出40用高透明度電介質(zhì)材料制造時，獲得提高一液晶域顯示作用的優(yōu)點，該液晶域形成在與開口14a相應(yīng)的區(qū)域里。當(dāng)突出40用不透明電介質(zhì)材料制造時，由于突出40的側(cè)表面40s，獲得的優(yōu)點是可能阻止由傾斜取向的液晶分子30a的延遲導(dǎo)致的漏光。是使用透明電介質(zhì)材料還是不透明電介質(zhì)材料，例如可以根據(jù)液晶顯示裝置的應(yīng)用來確定。在任一情況中，使用光敏樹脂提供的優(yōu)點是可以簡化對與開口14a相應(yīng)的突出40制作圖案的步驟。為了得到足夠的取向調(diào)節(jié)力，當(dāng)液晶層30的厚度約為3μm時，突出40的高度優(yōu)選地約為0.5μm-約2μm。通常，突出40的高度優(yōu)選地約為液晶層30厚度的1/6-2/3。
如上所述，液晶顯示裝置200包括在像素電極14的開口14a中的突出40，對于液晶層30的液晶分子30a來說，突出40的側(cè)表面40s在與由傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力相同的方向施加取向調(diào)節(jié)力?，F(xiàn)在將參考圖29A-29C描述側(cè)表面40s施加與傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力方向相同的取向調(diào)節(jié)力的優(yōu)選條件。
圖29A-29C是分別示意地圖解液晶顯示裝置200A、200B和200C的橫截面圖。圖29A-29C與圖28A相應(yīng)。液晶顯示裝置200A、200B和200C在開口14a中都具有突出，但是在作為單一結(jié)構(gòu)的整個突出40和相應(yīng)的開口14a之間的位置關(guān)系方面，不同于液晶顯示裝置200。
在上述的液晶顯示裝置200中，如圖28A所圖解，作為一個結(jié)構(gòu)的整個突出40形成在開口14a中，突出40的下表面小于開口14a。在圖29A圖解的液晶顯示裝置200A中，突出40A的下表面與開口14a對準。在圖29B圖解的液晶顯示裝置200B中，突出40B的下表面大于開口14a，以便覆蓋包圍開口14a的部分固體部分(導(dǎo)電膜)14b。固體部分14b沒有形成在突出40、40A和40B中任何一個的側(cè)表面40s上。因此，如各個圖中所圖解的，等勢線EQ在固體部分14b上基本上是平的，并落入開口14a中。因此，作為液晶顯示裝置200的突出40、液晶顯示裝置200A的突出40A的側(cè)表面40s和液晶顯示裝置200B的突出40B的側(cè)表面40s，都施加方向與由傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力方向相同的取向調(diào)節(jié)力，由此穩(wěn)定徑向傾斜取向。
相反，在29C圖解的液晶顯示裝置200C中，突出40C的下表面大于開口14a，延伸進開口14a上面區(qū)域的部分固體部分14b形成在突出40C側(cè)表面40s上。由于形成在側(cè)表面40s上的部分固體部分14b的影響，在等勢線EQ中建立脊部。等勢線EQ的脊部具有與落入開口14a的等勢線EQ其它部分相反的梯度。這表示已經(jīng)產(chǎn)生一傾斜電場，其方向與把液晶分子30a取向為徑向傾斜取向的傾斜電場的方向相反。因此，為了使側(cè)表面40s具有與由傾斜電場施加的取向調(diào)節(jié)力方向相同的取向調(diào)節(jié)力，優(yōu)選地是固體部分(導(dǎo)電膜)14b不形成在側(cè)表面40s上。
其次，將參考圖30描述沿圖26A的線30A-30A′的突出40的橫截面結(jié)構(gòu)。
如上所述，由于形成圖26A圖解的突出40以便在一般圓形圖案中完全包圍每個單位固體部分14b′，所以用于把相鄰單位固體部分14b′連接在一起的部分(從圓形部分向四個方向延伸的分支部分)形成在圖30所圖解的突出40上。因此，在淀積作為像素電極14的固體部分14b的導(dǎo)電膜的步驟中，存在相當(dāng)大的可能性，就是斷開可能出現(xiàn)在突出40上或分層可能出現(xiàn)在產(chǎn)品后處理程序中。
考慮到這個，在圖31A和圖31B圖解的液晶顯示裝置200D中，形成相互獨立的突出40D，使得每個突出40D完全包含在開口14a內(nèi)，由此將成為固體部分14b的導(dǎo)電膜形成在襯底11的平表面上，由此消除了斷開或分層的可能性。雖然突出40D不能完全包圍在一般圓形圖案中的每個單位固體部分14b′，不過形成與每個單位固體部分14b′相應(yīng)的一般圓形液晶域，并且如在上述實例中，穩(wěn)定單位固體部分14b′的徑向傾斜取向。
通過在開口14a中形成突出40而得到的穩(wěn)定徑向傾斜取向的效果不局限于上述的開口14a的圖案，而是可以類似地用到上述任何一種開口14a圖案，以便得到如上所述的效果。為了使得突出40充分地應(yīng)用穩(wěn)定取向的效果來抵抗應(yīng)力，優(yōu)選地是突出40的圖案(如從襯底法線方向所觀察的圖案)盡可能多地覆蓋液晶層30。因此，例如與使用具有圓形開口14a的負圖案相比，使用具有圓形單位固體部分14b′的正圖案，可以得到更大的突出40的取向穩(wěn)定效果。
使用上述其中在象素電極中提供開口的象素電極結(jié)構(gòu)，足夠的電壓不能施加在與開口相應(yīng)的區(qū)域中的液晶層上，不能得到足夠的延遲變化，由此降低光效?？紤]到這個，在具有開口的像素電極(上電極)遠離液晶層的一側(cè)上提供一層電介質(zhì)層，經(jīng)由該電介質(zhì)層提供一附加電極(下電極)，以便其至少部分相對像素電極的開口(也就是可以使用兩層電極)。這樣，可能在與開口相應(yīng)的液晶層上施加足夠的電壓，由此提高光效和/或響應(yīng)特性。
圖32A-32C的每一個是示意地圖解了液晶顯示裝置300的一個像素區(qū)的橫截面結(jié)構(gòu)，其具有像素電極15(兩層電極)，該電極15包括一下電極12、一上電極14和一設(shè)置在它們之間的電介質(zhì)層13。像素電極15的上電極14基本上相當(dāng)于上述的像素電極14，包括具有上述任何不同形狀和排列在具有任何不同圖案的開口和固體部分?，F(xiàn)在將描述具有兩層結(jié)構(gòu)的像素電極15的功能。
液晶顯示裝置300的像素電極15包括多個開口14a(包括14a1和14a2)。圖32A示意地圖解了沒有外加電壓時，液晶層30中液晶分子30a的取向(關(guān)斷狀態(tài))。圖32B示意地圖解了一種狀態(tài)，其中根據(jù)施加在液晶層30上的電壓，液晶分子30a的取向剛剛開始變化(初始接通狀態(tài))。圖32C示意地圖解了一種狀態(tài)，其中根據(jù)施加的電壓，液晶分子30a的取向已經(jīng)變化并變得穩(wěn)定。在圖32A-32C中，提供下電極12以便經(jīng)由電介質(zhì)層13相對開口14a1和14a2，下電極12重疊開口14a1和14a2，并且也在開口14a1和14a2之間的區(qū)域(上電極存在的區(qū)域)中延伸。然而，下電極12的排列不局限于此，而是作為選擇，對于每個開口14a1和14a2來說，排列可以是這樣，就是下電極12的面積＝開口14a的面積，或下電極12的面積＜開口14a的面積。因此，只要下電極12經(jīng)由電介質(zhì)層13相對至少一部分開口14a，下電極12的結(jié)構(gòu)就不局限于任何特定結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)下電極12設(shè)置在開口14a內(nèi)時，存在一區(qū)域(間隙區(qū))，其中無論下電極12還是上電極14都不出現(xiàn)在從垂直于襯底11的方向所觀察的平面中。足夠的電壓可能不施加在與間隙區(qū)相對的區(qū)域中的液晶層30上。因此，為了穩(wěn)定液晶層30的取向，優(yōu)選地是充分減少間隙區(qū)寬度。通常，優(yōu)選地是間隙區(qū)寬度不超過約4μm。而且，設(shè)置在某一位置的下電極12基本上對施加在液晶層30上的電場沒有影響，該位置使得它經(jīng)由電介質(zhì)層13相對上電極14的導(dǎo)電層存在的區(qū)域。因此，可以或可以不對這種下電極12制作圖案。
如圖32A中所圖解的，當(dāng)像素電極15和反電極22位于相同電勢時(在液晶層30上沒有施加電壓的狀態(tài))，像素區(qū)中的液晶分子30a垂直于襯底11和21的表面對準。這里，為了簡單，假定像素電極15的上電極14和下電極12位于相同電勢。
當(dāng)在液晶層30上施加電壓時，產(chǎn)生了由圖32B所示的等勢線EQ表示的電勢梯度。在像素電極15的上電極14和反電極22之間的區(qū)域里的液晶層30中，產(chǎn)生由平行于上電極14和反電極22的表面的等勢線EQ表示的均勻電勢梯度。在位于上電極14的開口14a1和14a2之上的液晶層30區(qū)域中，產(chǎn)生根據(jù)下電極12和反電極22之間電勢差的電勢梯度。由于電介質(zhì)層13，液晶層30中產(chǎn)生的電勢梯度受到壓降的影響，由此，在與開口14a1和14a2相應(yīng)的區(qū)域里，液晶層30中的等勢線EQ下降(在等勢線EQ中建立多個“槽(trough)”)。由于在經(jīng)由電介質(zhì)層13與開口14a1和14a2相對的區(qū)域里提供下電極12，開口14a1和14a2的各自中心部分周圍的液晶層30也具有一電勢梯度，其用平行于上電極14和反電極22平面的部分等勢線EQ表示(等勢線EQ的“槽底”)。由等勢線EQ的傾斜部分表示的傾斜電場在每一個開口14a1和14a2邊緣部分EG(包括其邊界的開口內(nèi)及其外圍部分)之上的液晶層30中產(chǎn)生。
從圖32B和圖2A之間的對照中清楚看出，由于液晶顯示裝置300具有下電極12，足夠的電場也可以作用在形成在與開口14a相應(yīng)的區(qū)域中的液晶域中的液晶分子上。
一扭矩作用在具有負介電各向異性的液晶分子30a上，以便引導(dǎo)液晶分子30a的軸取向平行于等勢線EQ。因此，如圖32B中箭頭所示，圖32B中的右邊緣部分EG上的液晶分子30a順時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))而左邊緣部分EG上的液晶分子30a逆時針方向傾斜(旋轉(zhuǎn))。因此，邊緣部分EG上的液晶分子30a平行于等勢線EQ相應(yīng)的部分取向。
如圖32B所圖解的，當(dāng)在液晶顯示裝置300的開口14a1和14a2的邊緣部分EG上產(chǎn)生用關(guān)于液晶分子30a軸取向傾斜的等勢線EQ部分表示的電場(傾斜電場)時，如圖3B所圖解的，液晶分子30a在任何方向上傾斜(圖解的實例中是逆時針方向)，對于液晶分子30a來說，該方向需要更少的旋轉(zhuǎn)以便平行于等勢線EQ。如圖3C所圖解的，在產(chǎn)生了由垂直于液晶分子30a軸取向的等勢線EQ表示的電場的區(qū)域中的液晶分子30a在與位于等勢線EQ傾斜部分上的液晶分子30a相同方向上傾斜，由此其取向與位于等勢線EQ傾斜部分上的液晶分子30a的取向連續(xù)(一致)。
液晶分子30a的取向變化，從位于等勢線EQ傾斜部分上的液晶分子30a開始，如上所述繼續(xù)進行，如圖32C中示意圖解的，達到穩(wěn)態(tài)，也就是關(guān)于每個開口14a1和14a2的中心SA對稱的傾斜取向(徑向傾斜取向)。在位于兩個相鄰開口14a1和14a2之間的上電極14區(qū)域中的液晶分子30a也取一傾斜取向，使得其取向與位于開口14a1和14a2邊緣部分上的液晶分子30a的取向連續(xù)(一致)。在開口14a1邊緣和開口14a2邊緣之間的中間的液晶分子30a，受到與來自各個邊緣部分上的液晶分子30a基本上相同的影響，因此保持如位于開口14a1和14a2的每一個的中心部分周圍的液晶分子30a垂直對準。因此，相鄰兩個開口14a1和14a2之間的上電極14之上的液晶層也取徑向傾斜取向。注意，每個開口14a1和14a2中液晶層的徑向傾斜取向與開口14a1和14a2之間液晶層的徑向傾斜取向之間，液晶分子傾斜方向不同。具有圖32C圖解的徑向傾斜取向的每個區(qū)域中心的液晶分子30a周圍的取向觀察表示，開口14a1和14a2區(qū)域中的液晶分子30a被傾斜，以便形成朝反電極擴展的圓錐形，而開口之間區(qū)域中的液晶分子30a被傾斜，以便形成朝上電極14擴展的圓錐形。由于這兩種徑向傾斜取向都被形成，以便與邊緣部分上的液晶分子30a徑向傾斜取向一致，所以兩個徑向傾斜取向相互連續(xù)。
如上所述，當(dāng)在液晶層30上施加電壓時，液晶分子30a從提供在上電極14中的開口14a1和14a2的各自邊緣部分EG之上的液晶分子30a開始傾斜。然后，周圍區(qū)域中的液晶分子30a傾斜，以便與邊緣部分EG之上的液晶分子30a的傾斜取向一致。從而形成一徑向傾斜取向。因此，當(dāng)設(shè)置在每個像素區(qū)中的開口14a的數(shù)量增加時，響應(yīng)施加的電場最初開始傾斜的液晶分子30a數(shù)量也增加，由此減少在整個像素區(qū)上實現(xiàn)徑向傾斜取向所需的時間量。因此，對于每個像素區(qū)來說，通過增加設(shè)置在像素電極15中的開口14a數(shù)量，可能提高液晶顯示裝置的響應(yīng)速度。而且，通過使用包括上電極14和下電極12的兩層電極作為像素電極15，足夠的電場也可以作用在與開口14a相應(yīng)的區(qū)域中的液晶分子上，由此提高液晶顯示裝置的響應(yīng)特性。
而且，通過在反襯底上提供突出，與TFT襯底的取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(如上所述的其中具有開口的電極結(jié)構(gòu))協(xié)作把液晶分子取向成徑向傾斜取向，可以進一步穩(wěn)定取徑向傾斜取向的液晶域的取向。
圖33A和33B圖解了液晶顯示裝置400，其包括設(shè)置在反襯底400b上的突出28。圖33A是平面圖，圖33B是沿圖33A的線33B-33B′的橫截面圖。
液晶顯示裝置400包括具有像素電極14的TFT襯底100a和具有突出28的反襯底400b，在像素電極14中形成開口14a，突出28朝液晶層30突出。注意，TFT襯底100a不局限于圖解的排列，而是作為選擇可以是上述各種排列的任何一個。
設(shè)置在反襯底400b上的每個突出28具有側(cè)表面28s，其關(guān)于反襯底400b的襯底平面(透明襯底11的襯底平面)傾斜，在圖解實例中，突出28形成在反電極22上。
每個突出28的表面具有垂直對準力(通常，形成垂直對準膜(未圖示)以便覆蓋突出28)，如圖33B所圖解，由于側(cè)表面28s的粘固效應(yīng)，液晶分子30a基本上垂直于側(cè)表面28s而對準。因此，突出28周圍的液晶分子30a關(guān)于突出28沿徑向傾斜取向。這樣，突出28依靠其表面結(jié)構(gòu)(具有垂直對準力)，將液晶分子30a取向為徑向傾斜取向。
而且，突出28設(shè)置在與像素電極14的固體部分14b相對的區(qū)域中，尤其是設(shè)置突出28使其相對單位固體部分14b′的中心部分。對于突出28的這種排列來說，由于突出28導(dǎo)致的液晶分子傾斜方向，通過取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，與一液晶域徑向傾斜取向的取向方向?qū)?，該液晶域形成在與像素電極14的單位固體部分14b′相應(yīng)的區(qū)域中。由于不管外加電壓存在與否，突出28施加取向調(diào)節(jié)力，在任何灰度級上可以得到穩(wěn)定的徑向傾斜取向，同樣可以提供理想的抗應(yīng)力能力。
如上所述，在液晶顯示裝置400中，由取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)形成的徑向傾斜取向方向，與由突出28形成的徑向傾斜取向方向?qū)?，由此，?dāng)在液晶層30上存在外加電壓時，也就是，當(dāng)在像素電極14和反電極22之間存在外加電壓時，穩(wěn)定徑向傾斜取向。這個示意地表示在圖34A-34C。圖34A圖解了沒有外加電壓的狀態(tài)，圖34B圖解了外加電壓后方向剛剛開始變化的狀態(tài)(初始接通狀態(tài))，圖34C示意地圖解了施加電壓期間的穩(wěn)態(tài)。
如圖34A所圖解，甚至沒有外加電壓時，由突出28施加的取向調(diào)節(jié)力作用在其附近的液晶分子30a上，由此形成徑向傾斜取向。
當(dāng)電壓施加開始時，產(chǎn)生了由圖34B所示等勢線EQ表示的電場(通過取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu))，液晶分子30a處于徑向傾斜取向的液晶域形成在與開口14a相應(yīng)的每個區(qū)域和與固體部分14b相應(yīng)的每個區(qū)域中，如圖34C所圖解，液晶層30達到穩(wěn)態(tài)。形成在與固體部分14b相應(yīng)的區(qū)域中的每個液晶域中的液晶分子30a的傾斜方向與某方向一致，在該方向上，設(shè)置在相應(yīng)區(qū)域中的突出28施加的取向調(diào)節(jié)力使液晶分子30a傾斜。
當(dāng)一應(yīng)力施加在處于穩(wěn)態(tài)的液晶顯示裝置400上時，液晶層30的徑向傾斜取向一度毀壞，但是消除應(yīng)力后，徑向傾斜取向得到恢復(fù)，因為來自取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和突出28的取向調(diào)節(jié)力作用在液晶分子30a上。因此，抑制了由于應(yīng)力而出現(xiàn)的余像。
注意，突出28的取向調(diào)節(jié)力不必要很強，因為它只需要具有穩(wěn)定由取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)形成的徑向傾斜取向和固定其中心軸位置的作用。例如，對于直徑約30-約50μm的單位固體部分14b′來說，通過形成直徑約15μm和高度(厚度)約1μm的突出28得到足夠的取向調(diào)節(jié)力。
雖然突出28的材料不局限于任何特殊材料，不過通過使用電介質(zhì)材料例如樹脂可以容易形成突出28。而且，優(yōu)選使用加熱變形的樹脂材料，在這種情況下，在形成圖案后通過加熱處理，可能容易形成突出28，其具有如圖33B所圖解的輕微隆起的橫截面。(沿襯底平面法線)具有輕微隆起的橫截面的突出28提供固定徑向傾斜取向中心位置的理想作用，該橫截面具有如圖中所圖解的頂點。當(dāng)然，作為選擇突出可以具有頂表面。
而且，雖然圖33A圖解了其橫截面(沿反襯底400b的襯底平面)是一般圓形的突出28，不過突出28的橫截面形狀不局限于此，作為選擇，突出28可具有一般矩形橫截面或一般十字形橫截面。為了減少視角依賴性，突出28優(yōu)選具有高度旋轉(zhuǎn)對稱的橫截面形狀。
圖35圖解了包括具有一般十字形橫截面的突出28A的液晶顯示裝置400A。除了突出28A具有一般十字形橫截面之外，液晶顯示裝置400A具有基本上與圖33A和33B圖解的液晶顯示裝置400相同的結(jié)構(gòu)。
與具有一般圓形橫截面并具有大致相同面積的突出相比，具有一般十字形橫截面的突出28A具有較大的傾斜側(cè)面，其在液晶分子30a上施加取向調(diào)節(jié)力，并且該突出28A能夠在液晶域中的較大面積上施加取向調(diào)節(jié)力。因此，可能更有效地在液晶分子30a上施加取向調(diào)節(jié)力。從而，包括有一般十字形橫截面的突出28A的液晶顯示裝置400A具有更穩(wěn)定的取向和提高的對電壓施加響應(yīng)速度。
當(dāng)然，可能使用一種排列，其中在反襯底上有不同橫截面形狀(沿襯底平面)的突出。例如，可以設(shè)置具有更大取向調(diào)節(jié)力的突出(例如圖35中圖解的具有一般十字形橫截面的突出28A)來提高一些區(qū)域中的取向調(diào)節(jié)力，在這些區(qū)域中，可能出現(xiàn)負面影響顯示的不必要電場(例如在總線附近)，而在其它區(qū)域中，提供具有不同橫截面形狀的突出。
圖36和圖37分別圖解了液晶顯示裝置400B和400C，它們在反襯底400b上包括不同橫截面形狀的突出。
圖36圖解的液晶顯示裝置400B的TFT襯底包括像素電極14，其中部分單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))沿柵極總線15布置，如圖21A和21B圖解的液晶顯示裝置100E。液晶顯示裝置400B的反襯底包括，在與沿柵極總線15布置的部分單位固體部分14b′相應(yīng)的每個區(qū)域中具有一般T形橫截面的突出28B，并包括在與單位固體部分14b′相應(yīng)的每個區(qū)域中，具有一般圓形橫截面的突出28。
液晶分子30a被一般T形突出28B傾斜的方向，與部分液晶域的徑向傾斜取向的取向方向?qū)?，該液晶域與沿柵極總線15布置的部分單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))相應(yīng)形成。與部分單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))相應(yīng)地提供的一般T形突出28B，能夠有效地在液晶分子30a上施加更大的取向調(diào)節(jié)力，原因與設(shè)置在與單位固體部分14b′相應(yīng)的每個區(qū)域中的一般圓形突出28A相同。
因此，在其中具有更大取向調(diào)節(jié)力的突出28B沿柵極總線15布置的液晶顯示裝置400B中，可能有效地調(diào)節(jié)其取向可能受到干擾的沿柵極總線15布置的液晶分子30a的取向。
圖37圖解的液晶顯示裝置400C的TFT襯底包括其中部分單位固體部分14b′(形狀與約一半單位固體部分14b′相應(yīng))沿柵極總線15和源極總線16布置的像素電極14，如圖23圖解的液晶顯示裝置100G。液晶顯示裝置400C的反襯底包括，在與沿柵極總線15和源極總線16布置的部分單位固體部分14b′相應(yīng)的每個區(qū)域中具有一般T形橫截面的突出28B，并包括在與單位固體部分14b′相應(yīng)的每個區(qū)域中具有一般圓形橫截面的突出28。
在其中具有更大取向調(diào)節(jié)力的突出28B沿柵極總線15和源極總線16布置的液晶顯示裝置400C中，可能有效地調(diào)節(jié)沿柵極總線15和源極總線16布置的液晶分子30a的取向。
偏振板和相位板的排列所謂的“垂直對準型液晶顯示裝置”包括其中沒有外加電壓時具有負介電各向異性的液晶分子垂直對準的液晶層，該裝置能夠以各種顯示模式顯示圖像。例如，除了雙折射模式之外，能夠以一旋光模式或一顯示模式使用垂直對準型液晶顯示裝置，該顯示模式是一旋光模式和一雙折射模式的組合，雙折射模式是通過使用電場控制液晶層的雙折射來顯示圖像。通過在上述任何液晶顯示裝置的一對襯底(例如TFT襯底和反襯底)的外側(cè)(遠離液晶層30的側(cè)面)上設(shè)置一對偏振板，可能得到雙折射模式的液晶顯示裝置。而且，如果需要可以設(shè)置相差補償器(通常是相位板)。此外，同樣通過使用通常圓形偏振的光，可以得到高亮度液晶顯示裝置。
另一個替代實施例由于在總線邊緣附近產(chǎn)生的傾斜電場導(dǎo)致的顯示品質(zhì)的降低不僅出現(xiàn)在具有取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(具有單位固體部分和開口的電極)的液晶顯示裝置中，該取向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于形成取徑向傾斜取向的液晶域，而且出現(xiàn)在通常包括垂直對準型液晶層的液晶顯示裝置中，當(dāng)沒有外加電壓時，該液晶層垂直對準，這些液晶顯示裝置通過使用其中具有開口的電極結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)取向。
使用本發(fā)明，可能提高通常包括垂直對準型液晶層并通過使用其中具有開口的電極結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)取向的液晶顯示裝置中的顯示品質(zhì)。
將參考圖38A和38B描述根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例的液晶顯示裝置500的結(jié)構(gòu)。圖38A是從襯底法線方向觀察的平面圖，圖38B是沿圖38A的線38B-38B′的橫截面圖。圖38A和38B圖解了電壓施加在液晶層上的狀態(tài)。
液晶顯示裝置500包括有源矩陣襯底(下文稱為“TFT襯底”)500a、反襯底(也稱為“濾色器襯底”)500b和設(shè)置在TFT襯底500a與反襯底500b之間的液晶層30。
液晶層30的液晶分子30a具有負介電各向異性，液晶層30沒有外加電壓時，依靠作為垂直對準層設(shè)置在TFT襯底500a和反襯底500b中的每個靠近液晶層30的一個表面上的垂直對準膜(未圖示)，液晶分子30a垂直于垂直對準膜表面對準。
液晶顯示裝置500的TFT襯底500a包括透明襯底(例如玻璃襯底)11和像素電極19，其設(shè)置在透明襯底11表面上。反襯底500b包括透明襯底(例如玻璃襯底)21和反電極22，其設(shè)置在透明襯底21的表面上。對于每個像素區(qū)來說，液晶層30的取向根據(jù)施加在像素電極19和反電極22之間的電壓而改變，排列像素電極19和反電極22使得它們經(jīng)由液晶層30相互相對。通過利用一種現(xiàn)象生產(chǎn)顯示，該現(xiàn)象是穿過液晶層30的光偏振或光量隨著液晶層30的取向變化而變化。
TFT襯底500a的像素電極19包括多個開口19a和一個固體部分19b。開口19a是指由導(dǎo)電膜(例如ITO膜)制造的像素電極19的一部分，該部分中已經(jīng)去除了導(dǎo)電膜，固體部分19b是指部分像素電極19，其中存在導(dǎo)電膜(除開口19a之外的部分)。雖然對于每個像素電極來說，形成多個開口19a，不過固體部分19b基本上由單片連續(xù)導(dǎo)電膜制造。
在本實施例中，每個開口19a具有裂縫形狀(也就是寬度明顯小于其長度的形狀(寬度是垂直于長度方向上的尺寸))。每個開口19a具有側(cè)面，其在關(guān)于像素區(qū)長側(cè)面和短側(cè)面(矩陣圖案排列的列方向和行方向)成45°角方向上延伸。而且，側(cè)面在像素區(qū)上半部分延伸的方向與在像素區(qū)下半部分延伸的方向相差90°。
當(dāng)在像素電極19和反電極22之間施加電壓時，在像素電極19的開口19a邊緣部分之上的液晶層30中(包括其邊界的開口19a外圍部分和開口19a里)產(chǎn)生了由傾等勢線EQ傾斜部分表示的傾斜電場。因此，具有負介電各向異性的液晶分子30a，當(dāng)沒有外加電壓時它們垂直對準，被傾斜為沿產(chǎn)生于開口19a邊緣部分上的傾斜電場的傾斜方向。從而，當(dāng)在像素電極19和反電極22之間施加電壓時，液晶層30的取向被產(chǎn)生在像素電極19的每個開口19a邊緣部分上的傾斜電場調(diào)節(jié)。
在液晶顯示裝置500中，液晶層30的取向被產(chǎn)生于開口19a邊緣部分上的傾斜電場調(diào)節(jié)，由此像素區(qū)中的液晶分子30a在四個不同方位方向上取向，它們位于相互成90°整數(shù)倍的角度上。換句話說，在液晶顯示裝置500中，像素區(qū)具有多域取向。因此，液晶顯示裝置500具有理想的視角特性。
而且，液晶顯示裝置500的反襯底500b在其靠近液晶層30的一個表面上包括突出29。如在襯底法線方向上所觀察的，每個突出29具有傾斜側(cè)表面29s，并且形成在鋸齒形圖案(或“>”形圖案)中。側(cè)表面29s延伸的方向與開口19a側(cè)面延伸的方向一致，設(shè)置突出29使其基本上位于兩個開口19a的中間，這兩個開口19a在它們寬度方向上相互相鄰排列。
突出29的表面具有一垂直對準力(通常，形成一垂直對準膜(圖中未示)以使其覆蓋突出29)，由于側(cè)表面29s的粘固效應(yīng)，液晶分子30a基本上垂直于側(cè)表面29s而對準。當(dāng)電壓施加在處于這種狀態(tài)的液晶層30上時，由于突出29的傾斜側(cè)表面29s的粘固效應(yīng)，突出29周圍的其它液晶分子30a傾斜，以便與傾斜側(cè)表面29s上液晶分子30a的傾斜取向一致。
由于產(chǎn)生于像素電極19的開口19a邊緣部分的傾斜電場的取向調(diào)節(jié)方向與突出29的取向調(diào)節(jié)方向?qū)?，突?9進一步穩(wěn)定液晶層的取向，當(dāng)存在外加電壓時，傾斜電場把液晶層變成多域取向。
液晶顯示裝置500的TFT襯底500a包括作為開關(guān)元件電連接到像素電極19的TFT(未圖示)，和總線18，總線18包括柵極總線(掃描線)15和源極總線(信號線)16，它們電連接到TFT。
在本實施例中，如圖38A所圖解，形成像素電極19的開口19a，使其不能在柵極總線15邊緣，柵極總線15的邊緣被像素電極19的固體部分19b覆蓋。因此，實現(xiàn)了高品質(zhì)顯示。將參考圖38A、38B和圖39描述此原因。圖39是示意地圖解液晶顯示裝置800的平面圖，其中柵極總線15部分邊緣沒有被像素電極19的固體部分19b覆蓋。
一傾斜電場產(chǎn)生在總線18邊緣附近，不管像素電極19和反電極22之間的液晶層30上有/沒有外加電壓，都產(chǎn)生所述傾斜電場。因此，在以普通黑色模式產(chǎn)生顯示的液晶顯示裝置中，如果沒有外加電壓，通過傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力傾斜總線18邊緣附近的液晶分子30a，漏光可能出現(xiàn)，由此降低對比率。特別地，由于柵極總線15大部分時間施加相對高的電壓(關(guān)斷電壓)來保持TFT關(guān)斷，在柵極總線15邊緣附近，這種漏光程度是明顯的。
如圖39所圖解，在液晶顯示裝置800中，像素電極19包括開口19a，形成開口19a使得其在柵極總線15邊緣，從而，柵極總線15部分邊緣未被像素電極19的固體部分19b覆蓋。因此，在未被固體部分19b覆蓋的柵極總線15部分邊緣周圍(也就是圖39虛線定義的區(qū)域LL中)，通過產(chǎn)生于總線15邊緣附近的傾斜電場，傾斜液晶分子30a，由此出現(xiàn)漏光。
而且，由于產(chǎn)生于總線18邊緣附近的傾斜電場，剩余電荷可能出現(xiàn)在開口19a中，通過開口19a露出絕緣材料，如果由于剩余電荷的影響，沿總線18布置的開口19a中的液晶分子30a被傾斜，它將導(dǎo)致漏光。雖然剩余電荷程度依賴絕緣材料的表面狀況而變化，不過當(dāng)印刷對準膜或注入液晶材料時，絕緣材料表面狀況出現(xiàn)變化。因此，在液晶顯示裝置中，顯示平面中的剩余電荷存在變化。如果顯示平面中剩余電荷變化，顯示平面中漏光程度也變化，由此導(dǎo)致對比率局部變化，從而產(chǎn)生非均勻性。特別地，如上所述，由于相對高的電壓施加到柵極總線15，柵極總線15明顯促進非均勻性出現(xiàn)。
如圖39所圖解，在液晶顯示裝置800中，像素電極19包括開口19a，形成開口19a使其在柵極總線15邊緣，從而，柵極總線15部分邊緣未被像素電極19的固體部分19b覆蓋。因此，在柵極總線15邊緣附近存在一區(qū)域，該區(qū)域未被像素電極19的導(dǎo)電膜(固體部分19b)覆蓋，因此，由于這種區(qū)域中的剩余電荷，出現(xiàn)漏光，因此導(dǎo)致顯示非均勻性。
相反，在本實施例的液晶顯示裝置500中，形成像素電極19的開口19a，使其未在柵極總線15邊緣，而柵極總線15邊緣被像素電極19的固體部分19b覆蓋。因此，電屏蔽液晶層30的液晶分子30a，使其免受產(chǎn)生于總線18邊緣附近的傾斜電場的影響。因此液晶層30的液晶分子30a未被傾斜電場的取向調(diào)節(jié)力傾斜。因此，抑制了漏光發(fā)生，由此抑制對比率降低。而且，在液晶顯示裝置500中，柵極總線15邊緣被像素電極19的固體部分19b覆蓋，并且柵極總線15邊緣附近的區(qū)域被像素電極19的導(dǎo)電膜(固體部分19b)覆蓋，由此剩余電荷不可能出現(xiàn)，從而抑制了非均勻性發(fā)生。如上所述，在液晶顯示裝置500中，抑制了由于產(chǎn)生在柵極總線15附近的傾斜電場導(dǎo)致的漏光發(fā)生，由此抑制了對比率降低，同時抑制了由于柵極總線15附近的剩余電荷導(dǎo)致的非均勻性發(fā)生，由此實現(xiàn)高品質(zhì)顯示。
注意，雖然上面已經(jīng)關(guān)于某一情形描述了本實施例，該情形就是柵極總線15邊緣被像素電極19的固體部分19b覆蓋，不過作為選擇，可能使用一種排列，如圖40圖解的液晶顯示裝置500A中，在該排列中，源極總線16邊緣被像素電極19的固體部分19b覆蓋。通過用像素電極19的固體部分19b覆蓋柵極總線15邊緣和源極總線16邊緣中至少一個，可能提高顯示品質(zhì)。由于通常與產(chǎn)生在源極總線16邊緣附近的傾斜電場相比，產(chǎn)生在柵極總線15邊緣附近的傾斜電場對液晶分子具有更大的影響，優(yōu)選地，至少柵極總線15邊緣被像素電極19的固體部分19b覆蓋。而且，為了更可靠地抑制產(chǎn)生在總線18邊緣附近的傾斜電場的影響，優(yōu)選地，如圖41圖解的液晶顯示裝置500B中，柵極總線15邊緣和源極總線16邊緣都被像素電極19的固體部分19b覆蓋。
雖然已經(jīng)在優(yōu)選實施例中描述了本發(fā)明，不過可以用許多方法修改公開的發(fā)明和可以設(shè)想許多不同于上文詳細陳述和描述的實施例，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，通過所附的權(quán)利要求書，旨在覆蓋落入本發(fā)明實際精神和范圍內(nèi)的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包含第一襯底、第二襯底、設(shè)置在第一襯底和第二襯底之間的液晶層以及用于產(chǎn)生顯示的多個像素區(qū)，其特征在于所述第一襯底在其靠近液晶層的一側(cè)包括，用于多個像素區(qū)的每一個的像素電極、電連接到所述像素電極的一開關(guān)元件、和一總線，所述總線包括電連接到所述開關(guān)元件的柵極總線和源極總線；所述第二襯底包括一反襯底，其經(jīng)由所述液晶層與所述像素電極相對；所述像素電極包括多個開口和一固體部分，所述固體部分包括多個單位固體部分；在多個像素區(qū)的每一個中，當(dāng)像素電極和反電極之間沒有外加電壓時，液晶層垂直對準，并且，通過傾斜電場，在該多個開口和該固體部分中形成多個液晶域，響應(yīng)于像素電極和反電極之間的外加電壓而在像素電極多個開口的各個邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場；多個液晶域的每一個取一徑向傾斜取向，多個液晶域的每一個的取向根據(jù)外加電壓而變化，由此產(chǎn)生顯示；和在多個像素區(qū)的每一個中，像素電極多個開口中至少一個與所述總線疊置，該至少一個開口沿總線布置并位于多個單位固體部分中的相鄰兩個之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述與總線疊置的至少一個開口至少包括沿柵極總線布置的開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于沿柵極總線布置的像素電極多個開口中的一些開口都與該總線疊置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述與總線疊置的至少一個開口還包括沿源極總線布置的開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述與總線疊置的至少一個開口還包括沿源極總線布置的開口。
6.一種液晶顯示裝置，包含第一襯底、第二襯底、設(shè)置在第一襯底和第二襯底之間的液晶層以及用于產(chǎn)生顯示的多個像素區(qū)，其特征在于所述第一襯底在其靠近液晶層的一側(cè)包括，用于多個像素區(qū)的每一個的像素電極、電連接到像素電極的一開關(guān)元件、和一總線，所述總線包括電連接到所述開關(guān)元件的柵極總線和源極總線；所述第二襯底包括一反襯底，其經(jīng)由所述液晶層與所述像素電極相對；所述像素電極包括多個開口和一固體部分，所述固體部分包括多個單位固體部分，每個單位固體部分被多個開口中至少一些開口包圍；當(dāng)像素電極和反電極之間沒有外加電壓時，液晶層垂直對準；在多個像素區(qū)的每一個中，像素電極多個開口中至少一個與所述總線疊置，該至少一個開口沿總線布置并位于多個單位固體部分中的相鄰兩個之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述與總線疊置的至少一個開口至少包括沿柵極總線布置的開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于沿柵極總線布置的像素電極多個開口中的一些開口都與該總線疊置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述與總線疊置的至少一個開口還包括沿源極總線布置的開口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述與總線疊置的至少一個開口還包括沿源極總線布置的開口。
11.一種液晶顯示裝置，包含第一襯底、第二襯底、設(shè)置在第一襯底和第二襯底之間的液晶層以及用于產(chǎn)生顯示的多個像素區(qū)，其特征在于所述第一襯底在其靠近液晶層的一側(cè)包括用于多個像素區(qū)的每一個的像素電極、電連接到像素電極的一開關(guān)元件、和一總線，所述總線包括電連接到所述開關(guān)元件的柵極總線和源極總線；所述第二襯底包括一反襯底，其經(jīng)由所述液晶層與所述像素電極相對；所述像素電極包括多個開口和一固體部分；在多個像素區(qū)的每一個中，當(dāng)像素電極和反電極之間沒有外加電壓時，液晶層垂直對準，并且，液晶層的取向被一傾斜電場調(diào)節(jié)，當(dāng)在像素電極和反電極之間有外加電壓時，在像素電極多個開口中的每個開口邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場；在多個像素區(qū)的每一個中，柵極總線邊緣和源極總線邊緣中至少一個被像素電極固體部分覆蓋。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其特征在于在多個像素區(qū)的每一個中，至少柵極總線邊緣被像素電極固體部分覆蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其特征在于像素電極固體部分包括多個單位固體部分；和在多個像素區(qū)的每一個中，通過傾斜電場，液晶層在該多個開口和該固體部分中形成多個液晶域，響應(yīng)于像素電極和反電極之間所加的電壓而在像素電極多個開口的各個邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場；多個液晶域中的每一個取一徑向傾斜取向，多個液晶域中的每一個的取向根據(jù)外加電壓而變化，由此產(chǎn)生顯示。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述像素電極固體部分包括多個單位固體部分；在多個像素區(qū)的每一個中，通過傾斜電場，液晶層在該多個開口和該固體部分中形成多個液晶域，響應(yīng)于像素電極和反電極之間所加的電壓而在像素電極多個開口的各個邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場；多個液晶域中的每一個取一徑向傾斜取向，多個液晶域中的每一個的取向根據(jù)外加電壓而變化，由此產(chǎn)生顯示。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于在多個像素區(qū)的每一個中，像素電極多個開口中至少一個與所述總線疊置，該至少一個開口沿總線布置并位于多個單位固體部分中的相鄰兩個之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于當(dāng)像素電極和反電極之間存在一外加電壓時，通過傾斜電場，在沿總線布置的部分固體部分中，液晶層形成取一徑向傾斜取向的部分液晶域。
全文摘要
第一襯底在其靠近液晶層的一側(cè)包括用于每一個像素區(qū)的像素電極、一開關(guān)元件和一總線。第二襯底包括與像素電極相對的相對電極。像素電極包括多個開口和一固體部分，所述固體部分包括多個單位固體部分。在每一個像素區(qū)中，當(dāng)沒有外加電壓時，液晶層垂直對準，并且，通過傾斜電場，在多個開口和固體部分中形成多個液晶域，每個液晶域取徑向傾斜取向，響應(yīng)外加電壓而在像素電極多個開口的各個邊緣部分上產(chǎn)生所述傾斜電場。在每個像素區(qū)中，像素電極多個開口中至少一個與所述總線疊置，其沿總線布置并位于多個單位固體部分中的相鄰兩個之間。
文檔編號G02F1/1368GK1438530SQ0214000
公開日2003年8月27日 申請日期2002年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者久保真澄, 荻島清志, 越智貴志, 渡邊啟三 申請人:夏普公司