專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)疇本發(fā)明申請涉及一種液晶顯示裝置，尤其是一種具有寬視角特性和能產(chǎn)生高質(zhì)量顯示的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
最近幾年，薄而輕的液晶顯示裝置用作個(gè)人計(jì)算機(jī)和移動信息終端裝置的顯示器。但是，常規(guī)的扭曲向列(TN)型和超扭曲向列(STN)型液晶顯示裝置的視角窄。已經(jīng)采取了多種技術(shù)開發(fā)來解決這個(gè)問題。
改進(jìn)TN或STN型液晶顯示裝置的視角特性的典型技術(shù)是向其增加光學(xué)補(bǔ)償板。另一個(gè)方法是采用橫向電場模式，其中在液晶層上施加關(guān)于基板水平的電場。橫向電場模式液晶顯示裝置已經(jīng)在近幾年引起公眾的注意并批量生產(chǎn)。又一種技術(shù)是采用DAP(垂直定向相的變形)模式，其中把具有負(fù)介電各向異性的向列液晶材料用作液晶材料，并把垂直定向定向膜用作定向膜。這是ECB(電控雙折射效應(yīng))模式的一種類型，其中通過使用液晶分子的雙折射效應(yīng)控制透射率。
雖然橫向電場模式是一種有效改進(jìn)視角的方法，它的生產(chǎn)方法比常規(guī)的TN型裝置的生產(chǎn)方法的生產(chǎn)余量低，因此很難實(shí)現(xiàn)裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。這是因?yàn)榛逯g的間隙或偏振板的透射軸(偏振軸)相對于液晶分子的定向軸的方向移動的變化極大地影響顯示亮度或?qū)Ρ榷?。這需要進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展來準(zhǔn)確地控制這些因素并由此實(shí)現(xiàn)裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。
為了使DAP模式液晶顯示裝置實(shí)現(xiàn)均勻顯示而沒有非均勻顯示，需要定向定向控制。例如，可以通過磨擦對定向膜的表面進(jìn)行定向處理，提供一種定向控制。但是，當(dāng)對垂直定向定向膜進(jìn)行磨擦處理時(shí)，磨擦條紋可能出現(xiàn)在顯示的圖像上，不適合批量生產(chǎn)。
鑒于此，本發(fā)明人與其他人一起在日本特開專利公開號為2003-43525的專利申請中公開了另一種不使用無磨擦處理來進(jìn)行定向控制的定向方法，其中在通過其間的液晶層互相面對的一對電極之一上提供多個(gè)開口，從而液晶分子的定向方向由產(chǎn)生在這些開口的邊緣部分的傾斜電場控制。用該方法，可以在每個(gè)圖像單元的整體上獲得穩(wěn)定取向，其中液晶分子取向具有足夠連續(xù)性，由此改進(jìn)了視角并實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的顯示。
在現(xiàn)有技術(shù)(例如，參見日本特開專利公開號11-101992)中已經(jīng)提出了在室外和室內(nèi)都能產(chǎn)生高質(zhì)量顯示的液晶顯示裝置。這種類型的液晶顯示裝置稱為“透射-反射液晶顯示裝置”，并且每圖像單元區(qū)包括反射區(qū)和透射區(qū)，在反射區(qū)圖像以反射模式顯示，在透射區(qū)圖像以透射模式顯示。
但是，將使用傾斜電場的定向控制應(yīng)用到透射-反射液晶顯示裝置的最優(yōu)配置還沒有發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有寬視角特性和高顯示質(zhì)量的透射-反射液晶顯示裝置。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，液晶顯示裝置包括第一基板；第二基板；和提供在第一基板和第二基板之間的液晶層。多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)是由提供在第一基板的一個(gè)表面上的第一電極和提供在第二基板上的第二電極定義的，第一基板更接近液晶層，第二電極與第一電極相對且液晶層夾在其間。在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，第一電極包括由導(dǎo)電膜形成的固態(tài)區(qū)和沒有提供導(dǎo)電膜的非固態(tài)區(qū)，當(dāng)在第一電極和第二電極之間沒有施加電壓時(shí)，液晶層是垂直定向狀態(tài)，而當(dāng)在第一電極和第二電極之間施加電壓時(shí)，通過在鄰近的固態(tài)區(qū)產(chǎn)生的傾斜電場，至少在第一電極的固態(tài)區(qū)上，形成多個(gè)第一液晶疇，每一個(gè)沿放射狀的傾斜方向。多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)包括一個(gè)透明區(qū)和一個(gè)反射區(qū)，透明區(qū)用于使用來自第一基板的入射光提供透射模式顯示，而反射區(qū)用于使用從第二基板入射的光提供反射模式顯示。在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，在反射區(qū)的液晶層的厚度dr小于在透射區(qū)的液晶層的厚度dt，第二基板包括一個(gè)梯狀部分，它具有位于反射區(qū)內(nèi)的上層，和位于透射區(qū)內(nèi)的下層，和使上層和下層互相連接的側(cè)面，并且梯狀部分的側(cè)面是位于反射區(qū)內(nèi)而且由第二電極覆蓋。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)第一液晶疇的取向與非固態(tài)區(qū)上的液晶層的取向是連續(xù)的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一電極的固態(tài)區(qū)包括多個(gè)單元固態(tài)區(qū)，每一個(gè)基本上由非固態(tài)區(qū)包圍，并且多個(gè)第一液晶疇的每一個(gè)是與多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)對應(yīng)形成的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)通常大體上是圓周形狀。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)大體為矩形形狀。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)大體為矩形形狀，且矩形形狀具有大體弧形角部。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)是具有銳角拐角的形狀。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的邊緣部分上液晶層的厚度de小于該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的中央部分上液晶層的厚度dc。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的邊緣部分表面的高度高于該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的中央部分表面的高度。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一基板包括透明基板和提供在該透明基板和第一電極之間的層間絕緣膜。該層間絕緣膜具有第一區(qū)域，其中層間絕緣膜的更鄰近液晶層的一個(gè)表面的高度連續(xù)地變化。該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的邊緣部分位于第一區(qū)域上。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，層間絕緣膜具有第二區(qū)域，其中層間絕緣膜的更接近液晶層的一個(gè)表面的高度基本上是恒定的。該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的中央部分位于第二區(qū)域上。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在液晶層上的入射光是圓偏振光，并且液晶層調(diào)制該圓偏振光以進(jìn)行顯示。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)把電壓施加在第一電極和第二電極之間時(shí)，由于的傾斜電場，在非固態(tài)區(qū)上至少形成一個(gè)沿放射狀傾斜方向的第二液晶疇。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)第一液晶疇的取向與該至少一個(gè)第二液晶疇的取向是連續(xù)的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一電極的非固態(tài)區(qū)具有至少一個(gè)開口。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)開口是多個(gè)開口，并且該至少多個(gè)開口中的一些具有基本相同的形狀和基本相同的大小并放置成形成至少一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對稱的單元網(wǎng)格。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該多個(gè)開口中的該至少一些的每一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一電極的非固態(tài)區(qū)包括至少一個(gè)切除(cut-out)區(qū)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)切除區(qū)是多個(gè)切除區(qū)，并且該多個(gè)切除區(qū)是規(guī)則排列的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，第一電極的非固態(tài)區(qū)的面積小于第一電極的固態(tài)區(qū)面積。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在對應(yīng)多個(gè)第一液晶疇的至少一個(gè)第一液晶疇的區(qū)域中，第二基板包括取向調(diào)整結(jié)構(gòu)，該取向調(diào)整結(jié)構(gòu)施加取向調(diào)整力，用來至少在存在施加電壓時(shí)，將該至少一個(gè)第一液晶疇中的液晶分子放置成放射傾斜取向。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該取向調(diào)整結(jié)構(gòu)提供在與該至少一個(gè)液晶疇的中央部分相對應(yīng)的區(qū)域中。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，取向調(diào)整結(jié)構(gòu)施加取向調(diào)整力，用來在沒有施加電壓時(shí)將液晶分子也放置成放射傾斜取向。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該取向調(diào)整結(jié)構(gòu)是伸入液晶層的至少一個(gè)突起。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)突起包括位于反射區(qū)的突起，而且液晶層的厚度是由位于反射區(qū)的突起定義的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)突起是包括位于在透射區(qū)的突起的多個(gè)突起。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一基板和第二基板中的至少一個(gè)包括光屏蔽層，用來防止光照射到位于透射區(qū)域的突起。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二基板包括位于多個(gè)圖像單元區(qū)中的每一個(gè)的透射區(qū)的單個(gè)突起。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一突起的側(cè)面相對于第二基板的基板平面以小于90。的角度傾斜。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，取向調(diào)整結(jié)構(gòu)可以包括水平取向平面，其提供在第二基板靠近液晶層的一側(cè)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，取向調(diào)整結(jié)構(gòu)施加取向調(diào)整力，用來僅在施加電壓的情況下將液晶分子定向成放射傾斜取向。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，取向調(diào)整結(jié)構(gòu)可以包括提供在第二電極中的開口。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一基板包括至少一個(gè)在非固態(tài)區(qū)上具有傾斜面的突起，該突起在第一基板的平面內(nèi)的剖面形狀與固態(tài)區(qū)和非固態(tài)區(qū)之間的邊界的形狀一致，而且該突起的傾斜面具有取向調(diào)整力，用來傾斜液晶層中的液晶分子，傾斜方向與由傾斜電場提供的取向調(diào)整方向相同。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，突起覆蓋第一電極的固態(tài)區(qū)的邊緣部分。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一電極包括用來限定透射區(qū)的透明電極，和用來限定反射區(qū)的反射電極。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二基板還包括選擇性地提供在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)的反射區(qū)內(nèi)的透明介電層。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中的透明介電層與提供在與每個(gè)圖像單元區(qū)相鄰的至少一個(gè)圖像單元區(qū)中的透明介電層連續(xù)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一基板還包括與多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)相對應(yīng)提供的切換裝置。第一電極是為多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)提供的圖像單元電極，并且由切換裝置切換，且第二電極是與該多個(gè)圖像單元電極相對的至少一個(gè)反電極。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該多個(gè)圖像單元區(qū)以包括多行和多列的矩陣圖案排列；在每一幀中，在該多個(gè)圖像單元區(qū)中的第一圖像單元區(qū)中，施加在液晶層上的電壓的極性與在該多個(gè)圖像單元區(qū)中的第二圖像單元區(qū)上施加在液晶層上的電壓極性不同，所述第二圖像單元區(qū)屬于與第一圖像單元區(qū)相同的行并且屬于與第一圖像單元區(qū)所屬列相鄰的列。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)具有這種形狀，其長度方向定義在列方向上，其寬度方向定義在行方向上。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在每一幀中，在該多個(gè)圖像單元區(qū)中屬于一列的多個(gè)圖像單元區(qū)中，施加在液晶層上的電壓的極性每n行反轉(zhuǎn)(其中n是大于或等于1的整數(shù))。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在每個(gè)幀內(nèi)，在第一圖像單元區(qū)中施加在液晶層上的電壓的極性與在第三圖像單元區(qū)中施加在液晶層上的電壓極性不同，所述第三圖像單元區(qū)屬于與第一圖像單元區(qū)相同的列并且屬于與第一圖像單元區(qū)所屬行相鄰的行。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面，液晶顯示裝置包括第一基板；第二基板；和提供在第一基板和第二基板之間的液晶層。多個(gè)圖像單元區(qū)分別由提供在靠近液晶層的第一基板的一個(gè)表面上的第一電極和提供在第二基板上的第二電極限定，第二電極與第一電極相對且其間有液晶層；在每個(gè)圖像單元區(qū)中，第一電極包括由導(dǎo)電膜形成的固態(tài)區(qū)和沒有提供導(dǎo)電膜的非固態(tài)區(qū)，當(dāng)在第一電極和第二電極之間沒有施加電壓時(shí)，液晶層是垂直定向狀態(tài)，而當(dāng)在第一電極和第二電極之間施加電壓時(shí)，通過在固態(tài)區(qū)附近產(chǎn)生的傾斜電場，至少在第一電極的固態(tài)區(qū)上，形成每一個(gè)都是放射狀傾斜取向的多個(gè)第一液晶疇；該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)包括透明區(qū)和反射區(qū)，透明區(qū)用于使用來自第一基板一側(cè)的入射光提供透射模式顯示，且反射區(qū)用于使用來自第二基板一側(cè)的入射光提供反射模式顯示，并且反射區(qū)中的液晶層的厚度dr小于透射區(qū)中的液晶層的厚度dt；第二基板包括階梯狀部分，該階梯狀部分具有位于反射區(qū)中的上層和位于透射區(qū)中的下層以及使上層和下層互相連接的側(cè)面，并且該階梯狀部分的側(cè)面位于反射區(qū)中且被第二電極覆蓋。在該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，第一基板包括在非固態(tài)區(qū)上的具有傾斜面的至少一個(gè)突起，該突起在第一基板平面內(nèi)的剖面形狀與固態(tài)區(qū)和非固態(tài)區(qū)之間的邊界的形狀一致，該突起的傾斜面具有取向調(diào)整力，用來將液晶層的液晶分子傾斜，并且傾斜方向與由傾斜電場提供的取向調(diào)整方向相同，并且該突起覆蓋第一電極的固態(tài)區(qū)的邊緣部分。
本發(fā)明形成采取穩(wěn)定放射狀傾斜取向并具有高度連續(xù)性的液晶疇，實(shí)現(xiàn)具有寬視角特性和高顯示質(zhì)量的透射-反射液晶顯示裝置。
在本發(fā)明的第一方面，通過在基板上提供階梯狀部分實(shí)現(xiàn)了多隙結(jié)構(gòu)，該基板不同于包括用于產(chǎn)生形成放射狀傾斜取向的傾斜電場的電極的基板。這對于生產(chǎn)工藝是有利的。階梯狀部分的側(cè)面位于反射區(qū)而且由電極覆蓋，由此由階梯狀部分的側(cè)面的傾斜引起的顯示質(zhì)量的惡化可以得到抑制。
在本發(fā)明申請的第二方面中，用于產(chǎn)生將液晶分子以放射狀傾斜取向放置的傾斜電場的電極，和側(cè)面具有與傾斜電場的取向調(diào)整力相同方向的取向調(diào)整力的突起共同執(zhí)行取向調(diào)整。這提供了穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。此外，由于突起覆蓋了電極的固態(tài)區(qū)的邊緣部分，不管驅(qū)動電壓條件如何，都可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
如上所述，本發(fā)明提供了具有寬視角特性和高顯示質(zhì)量的透射-反射液晶顯示裝置。
本發(fā)明的其它特征、元件、工藝、步驟、特性和優(yōu)點(diǎn)將參考附圖從下面的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述中變得更加明顯。


圖1A和1B示意性說明本發(fā)明的液晶顯示裝置100的結(jié)構(gòu)，其中圖1A是平面圖，而圖1B是沿圖1A的線1B-1B’的剖面圖。
圖2A和2B說明在向其施加電壓時(shí)液晶顯示裝置100的液晶層30，其中圖2A示意性說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖2B示意性說明一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。
圖3A至3D分別示意性說明電力線和液晶分子的取向之間的關(guān)系。
圖4A至4C分別示意性說明從基板的法線方向看到的液晶顯示裝置100中的液晶分子的取向。
圖5A至5C示意性說明液晶分子的示例性放射傾斜取向。
圖6A和6B分別示意性說明了可用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一個(gè)圖像單元電極的平面圖。
圖7A和7B分別示意性說明了又一個(gè)可用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖像單元電極的平面圖。
圖8A和8B分別示意性說明了可用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的又一個(gè)圖像單元電極的平面圖。
圖9A和9B分別示意性說明了可用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的又一個(gè)圖像單元電極的平面圖。
圖10示意性說明了可用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的又一個(gè)圖像單元電極的平面圖。
圖11A和11B分別示意性說明了可用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的又一個(gè)圖像單元電極的平面圖。
圖12示意性說明了對照實(shí)施例的液晶顯示裝置1100的剖面圖。
圖13A和13B分別示意性說明了電力線和對照實(shí)施例的液晶顯示裝置1100的階梯狀部分的側(cè)面上液晶分子的取向之間的關(guān)系。
圖14示意性說明了電力線和本發(fā)明的液晶顯示裝置100的階梯狀部分的側(cè)面上的液晶分子取向之間的關(guān)系。
圖15A至15E分別示意性說明包含取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28的反基板200b。
圖16A和16B示意性說明本發(fā)明的另一個(gè)液晶顯示裝置200，其中圖16A是平面圖，而圖16B是沿圖16A的線16B-16B’的剖面圖。
圖17A至17C是示意性說明液晶顯示裝置200的剖面圖，其中圖17A說明沒有施加電壓時(shí)的狀態(tài)，圖17B說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖17C說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖18A和圖18B示意性說明本發(fā)明的又一液晶顯示裝置200’，其中圖18A是平面圖，而圖18B是沿圖18A的線18B-18B’的剖面圖。
圖19A至19C是示意性說明液晶顯示裝置200’的剖面圖，其中圖19A說明沒有施加電壓時(shí)的狀態(tài)，圖19B說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖19C說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖20A至20C是示意性說明包含突起(棱)的液晶顯示裝置的剖面圖，突起(棱)也起到隔離物的作用，其中圖20A說明沒有施加電壓時(shí)的狀態(tài)，圖20B說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖20C說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖21示意性說明一個(gè)突起的剖面圖，該突起的側(cè)面相對于基板平面的傾角大大超過90°。
圖22示意性說明突起的變體，其也起到隔離物的作用。
圖23A也是示意性說明本發(fā)明的另一個(gè)液晶顯示裝置200A的平面圖，而圖23B是示意性說明本發(fā)明的另一個(gè)液晶顯示裝置200B的平面圖。
圖24是示意性說明液晶顯示裝置200A和200B沿圖23A和23B的線24A-24A’的剖面圖。
圖25A也是示意性說明本發(fā)明的另一個(gè)液晶顯示裝置200C的平面圖，而圖25B是示意性說明本發(fā)明的另一個(gè)液晶顯示裝置200D的平面圖。
圖26A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200E的平面圖，而圖26B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200F的平面圖。
圖27A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200G的平面圖，而圖27B是示意性說明本發(fā)明申請的又一個(gè)液晶顯示裝置200H的平面圖。
圖28A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200I的平面圖，而圖28B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200J的平面圖。
圖29A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200K的平面圖，而圖29B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200L的平面圖。
圖30A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200M的平面圖，而圖30B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200N的平面圖。
圖31A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200O的平面圖，而圖31B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200P的平面圖。
圖32A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200Q的平面圖，而圖32B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置200R的平面圖。
圖33A示意性說明在反基板上提供突起時(shí)液晶分子的取向的剖面圖，而圖33B示意性說明在TFT基板上提供突起時(shí)液晶分子的取向的剖面圖。
圖34A和圖34B分別說明在反基板上提供突起的情況下的取向的顯微照片。
圖35A和圖35B分別說明在TFT基板上提供突起的情況下的取向的顯微照片。
圖36是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置300的剖面圖。
圖37是說明液晶顯示裝置300的單元固態(tài)區(qū)的邊緣部分的放大的剖面圖。
圖38A和38B示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置400的結(jié)構(gòu)，其中圖38A是平面圖，而圖38B是沿圖38A的線38B-38B’的剖面圖。
圖39示意性說明在行方向上相鄰并施加了不同極性電壓的圖像單元區(qū)。
圖40A和40B說明在向其施加電壓時(shí)液晶顯示裝置400的液晶層30，其中圖40A示意性說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖40B說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖41示意性說明當(dāng)把相同極性的電壓施加在在行方向相鄰的兩個(gè)圖像單元區(qū)上時(shí)得到的等勢線EQ。
圖42示意性說明當(dāng)把不同極性的電壓施加在在行方向相鄰的兩個(gè)圖像單元區(qū)上時(shí)得到的等勢線EQ。
圖43A至43C分別說明用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的示例性驅(qū)動方法。
圖44說明圖像單元電極的結(jié)構(gòu)，其中單元固態(tài)區(qū)排成一行。
圖45說明圖像單元電極的結(jié)構(gòu)，其中單元固態(tài)區(qū)排成兩行。
圖46A和圖46B示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置500的結(jié)構(gòu)，其中圖46A是平面圖，而圖46B是沿圖46A的線46B-46B’的剖面圖。
圖47A至47D示意性說明液晶分子的取向和提供垂直取向的表面的形狀之間的關(guān)系。
圖48A和48B說明在向其上施加電壓時(shí)液晶顯示裝置500的液晶層30，其中圖48A示意性說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖48B說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖49A至49C分別是液晶顯示裝置500A，500B和500C的示意性剖面圖，液晶顯示裝置500A、500B和500C的非固態(tài)區(qū)域和圖像單元電極的突起的位置關(guān)系與液晶顯示裝置500的不同。
圖50是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置600的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖51A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置600A的結(jié)構(gòu)的剖面圖，而圖51B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置600B的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖52A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置600C的結(jié)構(gòu)的剖面圖，而圖52B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置600D的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖53A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置600E的結(jié)構(gòu)的剖面圖，而圖53B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置600F的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖54A和圖54B示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置700的結(jié)構(gòu)，其中圖54A是平面圖，而圖54B是沿圖54A的線54B-54B’的剖面圖。
圖55A和55B示意性說明在向其上施加電壓時(shí)液晶顯示裝置700的液晶層30，其中圖55A示意性說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖55B說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖56A是液晶顯示裝置500的突起40及其鄰近位置的放大圖，圖56B是液晶顯示裝置700的突起40及其鄰近位置的放大圖。
圖57A和圖57B示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800的結(jié)構(gòu)，其中圖57A是平面圖，而圖57B是沿圖57A的線57B-57B’的剖面圖。
圖58A至58C是示意性說明液晶顯示裝置800的剖面圖，其中圖58A說明沒有施加電壓時(shí)的狀態(tài)，圖58B說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖58C說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖59A和圖59B示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800’的結(jié)構(gòu)，其中圖59A是平面圖，而圖59B是沿圖59A的線59B-59B’的剖面圖。
圖60A至60C示意性說明液晶顯示裝置800’的剖面圖，其中圖60A說明沒有施加電壓時(shí)的狀態(tài)，圖60B說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖60C說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖61A至61C是示意性說明包含突起(棱)的液晶顯示裝置的剖面圖，突起(棱)也起到隔離物的作用，其中圖61A說明沒有施加電壓時(shí)的狀態(tài)，圖61B說明取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖61C說明一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
圖62示意性說明一個(gè)突起的剖面圖，該突起的側(cè)面相對于基板平面的傾斜，傾斜角大大超過90°。
圖63示意性說明突起的一個(gè)變體的剖面圖，其也起到隔離物的作用。
圖64A是示意性說明本發(fā)明的另一個(gè)液晶顯示裝置800A的平面圖，而圖64B是示意性說明本發(fā)明的另一個(gè)液晶顯示裝置800B的平面圖。
圖65是示意性說明液晶顯示裝置800A和800B的剖面圖，它對應(yīng)沿圖64A和64B的線65A-65A’的剖面圖。
圖66A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800C的平面圖，而圖66B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800D的平面圖。
圖67A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800E的平面圖，而圖67B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800F的平面圖。
圖68A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800G的平面圖，而圖68B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800H的平面圖。
圖69A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800I的平面圖，而圖69B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800J的平面圖。
圖70A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800K的平面圖，而圖70B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800L的平面圖。
圖71A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800M的平面圖，而圖71B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800N的平面圖。
圖72A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800O的平面圖，而圖72B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800P的平面圖。
圖73A是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800Q的平面圖，而圖73B是示意性說明本發(fā)明的又一個(gè)液晶顯示裝置800R的平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明的液晶顯示裝置具有理想的顯示特性而且由此適合用作有源矩陣型液晶顯示裝置。下面將參照使用薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣型液晶顯示裝置描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明并不局限于此，而是可以選擇性地與使用MIM結(jié)構(gòu)的有源矩陣型液晶顯示裝置一起使用。
在本申請的描述中值得注意的是，將與作為顯示的最小單元的“圖像單元”對應(yīng)的液晶顯示裝置的區(qū)域稱為“圖像單元區(qū)”。在彩色液晶顯示裝置中，包括R、G和B“圖像單元”的多個(gè)“圖像單元”對應(yīng)一個(gè)“像素”。在有源矩陣型液晶顯示裝置中，一個(gè)圖像單元區(qū)由圖像單元電極和與圖像單元電極相對的反電極定義。在無源的(passive)矩陣型顯示裝置中，把安排成條形圖案的列電極之一與安排成垂直于列電極的條形圖案的行電極之一相交叉的區(qū)域定義為圖像單元區(qū)。在具有黑色基質(zhì)的配置中，嚴(yán)格地講，一個(gè)圖像單元區(qū)是每個(gè)區(qū)疇的一部分，根據(jù)與該黑色基質(zhì)中的開口對應(yīng)的意圖顯示狀態(tài)在所述每個(gè)區(qū)域上施加電壓。
實(shí)施例1現(xiàn)在將參考圖1A和1B描述依據(jù)本發(fā)明申請實(shí)施例的液晶顯示裝置100的一個(gè)圖像單元區(qū)的結(jié)構(gòu)。在下面描述中，為了簡單起見省略濾色器和黑色基質(zhì)。此外，在后面的圖中，與液晶顯示裝置100中的對應(yīng)元件具有基本上相同功能的每一個(gè)元件將用相同的附圖標(biāo)記表示，并且在下面不作進(jìn)一步的描述。圖1A是說明在從基板的法線方向看到的液晶顯示裝置100的圖像單元區(qū)的平而圖，而圖1B是沿圖1A的線1B-1B’的剖面圖。圖1B是說明液晶層上沒有施加電壓的狀態(tài)。
液晶顯示裝置100包括一個(gè)有源矩陣基板(以下稱為“TFT”基板)100a，一個(gè)反基板(也稱為“濾色基板”)100b，和提供在TFT基板100a和反基板100b之間的液晶層30。液晶層30的液晶分子30a具有負(fù)的介電各向異性，并且如圖1B所示，當(dāng)在每個(gè)TFT基板100a和反基板100b的接近液晶層30的一個(gè)表面上提供垂直定向?qū)訒r(shí)，在沒有向液晶層30施加電壓時(shí)，由于垂直定向膜，液晶分子30a垂直于垂直定向膜(未示)的表面排列，。這種狀態(tài)描述為液晶層30垂直定向。但是，值得注意，垂直定向的液晶層30的液晶分子30a可以從垂直于定向膜的表面(基板的表面)輕微的傾斜，這取決于垂直定向膜的類型或使用的液晶材料的類型。通常，垂直定向定義為一種狀態(tài)，其中液晶分子的軸(也稱為“軸取向”)定向成相對于垂直定向膜的表面成大約85°或者更大角度。
液晶顯示裝置100的TFT基板100a包括透明基板(例如，玻璃基板)11和提供在透明基板11表面上的圖像單元電極14。反基板100b包括透明基板(例如，玻璃基板)21和提供在透明基板21表面上的反電極22。依據(jù)施加在圖像單元電極14和反電極22之間的電壓，每一個(gè)圖像單元區(qū)中的液晶層30的取向改變，圖像單元電極14和反電極22排列成通過液晶層30互相面對。通過使用偏振或通過液晶層30的光量隨液晶層30的取向改變而變化的現(xiàn)象而產(chǎn)生顯示。
每個(gè)圖像單元區(qū)包括透射區(qū)T和反射區(qū)R，在透射區(qū)T，使用來自TFT基板100a一側(cè)的光(典型的，來自背光的光)以透射模式顯示圖像，在反射區(qū)R，使用來自反基板100b一側(cè)的光(典型的，周圍的光)以反射模式顯示圖像。在本實(shí)施例中，圖像單元電極14包括由透明導(dǎo)電材料制成的透明電極和由光反射導(dǎo)電材料制成的反射電極。透射區(qū)T是由透明電極限定的，而反射區(qū)R是由反射電極限定的。注意的是，反射電極的表面設(shè)有微小的不規(guī)則物，光可以被反射電極散射，因此可能實(shí)現(xiàn)接近紙白色的白色顯示。
在透射模式中用于顯示圖像的光穿過液晶層30僅僅一次，而在反射模式它穿過液晶層30兩次。如圖1B所示，通過將反射區(qū)R中液晶層30的厚度dr設(shè)置為小于透射區(qū)T中液晶層30的厚度dt，能使得由液晶層30引起的在反射模式使用的光的延遲接近由液晶層30引起的在透射模式使用的光的延遲。通過將反射區(qū)R中液晶層30的厚度dr設(shè)置為透射區(qū)T中液晶層30的厚度dt的大約1/2，在這些顯示模式中由液晶層30引起的光的延遲基本上互相相等。
反基板100b具有一個(gè)階梯狀部分，包括位于反射區(qū)R中的上層100b1(上水平表面)，和位于透射區(qū)T中的下層(下水平表面)100b2，和將上層100b1和下層100b2相互連接的側(cè)面100b3，由此反射區(qū)R中液晶層30的厚度dr小于透射區(qū)T中液晶層30的厚度dt。尤其是，反基板100b的階梯狀部分是通過在反基板100b的反射區(qū)R中選擇性提供透明介電層29形成的。階梯狀部分的側(cè)面100b3位于反射區(qū)R中且由反電極22覆蓋。
下面將描述在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中提供的圖像單元電極14的結(jié)構(gòu)和功能。
如圖1A和1B所示，圖像單元電極14包括一個(gè)由導(dǎo)電膜(例如，ITO膜或者鋁膜)形成的固態(tài)區(qū)(固態(tài)部分)14a和其中沒有提供導(dǎo)電膜的非固態(tài)區(qū)(非固態(tài)部分)14b。
固態(tài)區(qū)14a包括多個(gè)區(qū)域，每一個(gè)基本上由非固態(tài)區(qū)14b包圍(這種區(qū)域的每一個(gè)將稱為“單元固態(tài)區(qū)14a’”)。單元固態(tài)區(qū)14a’相互間具有基本上相同的形狀和基本上相同的大小，并且每一個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’大體上是圓形。通常，在每個(gè)圖像單元區(qū)多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是電連接在一起的。在圖1A和1B所示的實(shí)施例中，圖像單元電極14包括九個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’。這九個(gè)中的三個(gè)(在圖1A中的中間行)是透明電極區(qū)，而剩余的六個(gè)(在圖1A中的上部行和下部行)是反射電極區(qū)。
非固態(tài)區(qū)14b包括多個(gè)開口14b1，它們互相具有基本相同的形狀和基本相同的大小，并且安排成它們各自的中心形成正方形的網(wǎng)格圖案。在圖像單元電極14的中心的單元固態(tài)區(qū)14a’基本由四個(gè)開口14b1包圍，四個(gè)開口14b1各自的中心是位于形成一個(gè)單元網(wǎng)格的四個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。每個(gè)開口14b1是大體星形形狀，具有四個(gè)四分之一弧形邊(邊緣)，且在四邊中心有四折旋轉(zhuǎn)軸。
非固態(tài)區(qū)14b還包括多個(gè)切除區(qū)14b2。該多個(gè)切除區(qū)14b2位于圖像單元區(qū)的邊緣部分。位于與圖像單元區(qū)側(cè)邊相對應(yīng)的區(qū)域中的每個(gè)切除區(qū)14b2具有與每個(gè)開口14b1形狀的大約一半對應(yīng)的形狀。位于與圖像單元區(qū)的角對應(yīng)的區(qū)域上的切除區(qū)14b2，每一個(gè)具有與每個(gè)開口14b1形狀的大約四分之一的形狀。位于圖像單元區(qū)的邊緣部分中的單元固態(tài)區(qū)14a’的每一個(gè)基本上由各自的切除區(qū)14b2和各自的開口14b1包圍。在整個(gè)圖像單元區(qū)(到它的端部)，切除區(qū)14b2是規(guī)則排列的，并且開口14b1和切除區(qū)14b2形成單元網(wǎng)格。開口14b1和切除區(qū)14b2是通過圖案化導(dǎo)電膜形成的，所述導(dǎo)電膜用于圖像單元電極14。
當(dāng)把電壓施加在具有如上所述結(jié)構(gòu)的圖像單元電極14和反電極22之間時(shí)，圍繞固態(tài)區(qū)14a(在其周邊附近)，即在非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分，產(chǎn)生傾斜電場，由此產(chǎn)生多個(gè)液晶疇，每一個(gè)采取放射狀傾斜取向。在每一個(gè)與開口14b1對應(yīng)的區(qū)域和每一個(gè)與單元固態(tài)區(qū)14a’相對應(yīng)的區(qū)域產(chǎn)生液晶疇。
在該實(shí)施例中的圖像單元電極14是正方形的，但是圖像單元電極14的形狀并不局限于此。因?yàn)閳D像單元電極14的大體形狀接近矩形(包圍正方形和長方形)，從而開口14b1和切除區(qū)14b2以正方形網(wǎng)格圖案規(guī)則排列。即使當(dāng)圖像單元電極14不是矩形時(shí)，也能提供本發(fā)明申請的效果，只要規(guī)則排列開口14b1和切除區(qū)14b2(例如，如上所述以正方形網(wǎng)格圖案)使得液晶疇形成在整個(gè)圖像單元區(qū)中。
將參考圖2A和2B描述通過如上所述的傾斜電場形成液晶疇的機(jī)制。圖2A和2B分別說明其上施加了電壓的液晶層30。圖2A示意性說明依據(jù)施加在液晶層30上的電壓，液晶分子30a的取向剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))。圖2B示意性說明依據(jù)施加的電壓，液晶分子30a的取向已經(jīng)改變并變得穩(wěn)定的狀態(tài)。圖2A和2B中的曲線EQ表示等勢線。值得注意，雖然圖2A和2B是沿圖1A的線2-2’的剖面圖，但是為簡單起見反基板100b的階梯狀部分在這些圖中沒有示出。
當(dāng)圖像單元電極14和反電極22是處于同一電勢時(shí)(沒有電壓施加到液晶層30上的狀態(tài))，在每個(gè)圖像單元區(qū)中的液晶分子30a垂直于基板11和21的表面排列，如圖1B所示。
當(dāng)向液晶層30施加電壓時(shí)，產(chǎn)生由圖2A所示的等勢線(垂直于電力線)EQ表示的電勢梯度。在位于圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a和反電極22之間的液晶層30中，等勢線EQ平行于固態(tài)區(qū)14a和反電極22的表面，并在與圖像單元區(qū)的非固態(tài)區(qū)14b對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)下降。由等勢線EQ的傾斜部分表示的傾斜電場是在非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分EG(在非固態(tài)區(qū)14b周圍和以內(nèi)的部分，包括固態(tài)區(qū)14a和非固態(tài)區(qū)14b之間的邊界)上的液晶層30中產(chǎn)生的。
扭矩作用于具有負(fù)介電各向異性的液晶分子30a，以便引導(dǎo)液晶分子30a的軸向平行等勢線EQ(垂直于電力線)。因此，如圖3A的箭頭所示，在每個(gè)非固態(tài)區(qū)14b的右邊緣部分EG上的液晶分子30a順時(shí)針傾斜(旋轉(zhuǎn))，而在每個(gè)非固態(tài)區(qū)14b的左邊緣部分EG上的液晶分子30a反時(shí)針傾斜(旋轉(zhuǎn))。結(jié)果是，邊緣部分EG上的液晶分子30a平行于等勢線EQ的對應(yīng)部分取向。
參考圖3A至3D，將更詳細(xì)的描述液晶分子30a的取向的變化。
當(dāng)在液晶層30中產(chǎn)生電場時(shí)，扭矩作用在具有負(fù)的介電各向異性的液晶分子30a上以便引導(dǎo)其軸向平行于等勢線EQ。如圖3A中所示的，當(dāng)產(chǎn)生由垂直于液晶分子30a軸向的等勢線EQ表示的電場時(shí)，促使液晶分子30a順時(shí)針傾斜的扭矩或促使液晶分子30a反時(shí)針傾斜的扭矩以相同的概率出現(xiàn)。因此，一對互相面對的平行極板狀電極之間的液晶層30的一些液晶分子30a受到順時(shí)針扭矩的作用，另一些液晶分子30a受到反時(shí)針扭矩的作用。結(jié)果是，按照施加在液晶層30上的電壓，向理想取向的轉(zhuǎn)變可能不能平穩(wěn)地進(jìn)行。
如圖2A所示，當(dāng)在本發(fā)明的液晶顯示裝置100的非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分EG產(chǎn)生由相對于液晶分子30a的軸向傾斜的等勢線EQ的一部分表示的電場(傾斜電場)時(shí)，如圖3B所示，液晶分子30a向這樣的方向傾斜，向該方向(在所示實(shí)施例中的反時(shí)針方向)傾斜時(shí)液晶分子30a需要較小的旋轉(zhuǎn)以平行于等勢線EQ。在產(chǎn)生由垂直于液晶分子30a的軸向的等勢線EQ表示的電場的區(qū)域，液晶分子30a與位于等勢線EQ的傾斜部分上的液晶分子30a以相同的方向傾斜，所以其取向與位于在等勢線EQ的傾斜部分上的液晶分子30a的取向是連續(xù)的(一致的)，如圖3C所示。如圖3D所示，當(dāng)電場使得等勢線EQ形成連續(xù)的凹進(jìn)/凸起圖形時(shí)，把位于等勢線EQ的平坦部分的液晶分子30a的取向使得與由位于等勢線EQ的相鄰傾斜部分上的液晶分子30a定義的取向方向一致。在此使用的表達(dá)“位于等勢線EQ上”意味著“位于由等勢線EQ表示的電場內(nèi)”。
液晶分子30a的取向的變化，從那些位于在等勢線EQ的傾斜部分上的開始，如上所述進(jìn)行并達(dá)到一個(gè)在圖2B中示意性說明的穩(wěn)定狀態(tài)。位于開口14b1的中心部分周圍的液晶分子30a所受的在開口14b1的相對的邊緣部分EG上的液晶分子30a的各自取向的影響基本相等，并由此保持它們的取向垂直等勢線EQ。離開開口14b1的中心的液晶分子30a受在更近的邊緣部分EG處的其它液晶分子30a的取向的影響而傾斜，由此形成關(guān)于開口14b1的中心SA(圖2B)對稱的傾斜取向。在垂直于液晶顯示裝置100的顯示面板的方向(垂直于基板11和21表面的方向)所視的取向是液晶分子30a關(guān)于開口14b1的中心具有放射狀軸向取向(未示)的狀態(tài)。在本說明書中，將這種取向稱為“放射狀傾斜取向”。此外，將關(guān)于單個(gè)軸形成放射狀傾斜取向的液晶層30的區(qū)域稱為“液晶疇”。
在與基本由非固態(tài)區(qū)14b包圍的單元固態(tài)區(qū)14a’對應(yīng)的區(qū)域也形成液晶疇，在所述液晶疇中液晶分子30a采取放射狀傾斜取向。在對應(yīng)于單元固態(tài)區(qū)14a’的區(qū)域中的液晶分子30a受到在非固態(tài)區(qū)14b的每一個(gè)邊緣部分EG處的液晶分子30a的取向的影響，從而采取關(guān)于單元固態(tài)區(qū)14a’的中心SA(對應(yīng)于由非固態(tài)區(qū)14b形成的單元網(wǎng)格的中心)對稱的放射狀傾斜取向。
形成在單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶疇內(nèi)的放射狀傾斜取向和形成在開口14b1上的放射狀傾斜取向是互相連續(xù)的，而且兩者都與在非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分處的液晶分子30a的取向一致。形成在開口14b1上的液晶疇內(nèi)的液晶分子30a以錐形形狀取向，所述錐形向上伸展(朝向基板100b)，而形成在單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶疇內(nèi)的液晶分子30a以錐形形狀取向，所述錐形向下伸展(朝向基板100a)。形成在單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶疇內(nèi)的取向也與切除區(qū)14b2上的液晶層30內(nèi)的液晶分子30a的取向一致。如上所述，形成在單元固態(tài)區(qū)14a上的液晶疇內(nèi)的放射狀傾斜取向和形成在非固態(tài)區(qū)14b上的液晶層(包括形成在開口14b1上的液晶疇)的放射狀傾斜取向是互相連續(xù)的。因此，沿它們之間的邊界，沒有向錯(cuò)(disclination)線(取向缺陷)形成，由此阻止了由于向錯(cuò)線的出現(xiàn)引起的顯示質(zhì)量的下降。
為了減少在所有方位角內(nèi)液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量對視角的依賴，在每一個(gè)圖像單元區(qū)，在各個(gè)方位角方向取向的液晶分子30a的存在概率優(yōu)選是旋轉(zhuǎn)對稱的，而且更優(yōu)選是軸對稱的。換句話，形成在整個(gè)圖像單元區(qū)的液晶疇優(yōu)選排列成具有旋轉(zhuǎn)對稱性，并且更優(yōu)選具有軸對稱性。但是，并不絕對必需液晶疇在整個(gè)圖像單元區(qū)中是旋轉(zhuǎn)對稱的。只要在圖像單元區(qū)的液晶層形成為一組液晶疇，并且將該組液晶疇排列為旋轉(zhuǎn)對稱就足夠了(或軸對稱)(例如，像一組以正方形網(wǎng)格圖案排列的多個(gè)液晶疇)。因此，圖像單元區(qū)域中的多個(gè)開口14b1排列成在整個(gè)圖像單元區(qū)具有旋轉(zhuǎn)對稱性不是絕對必需的。只要圖像單元區(qū)包括一組排列成具有旋轉(zhuǎn)對稱性(或軸對稱)的開口14b1就足夠了(例如，像一組以正方形網(wǎng)格圖案排列的多個(gè)開口)。同樣原則的可以應(yīng)用到基本由開口14b1(以及也可由切除區(qū)14b2)包圍的單元固態(tài)區(qū)14a’。每一個(gè)液晶疇的形狀優(yōu)選具有旋轉(zhuǎn)對稱性并且更優(yōu)選具有軸對稱性，而且每個(gè)開口14b1和每一個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀也優(yōu)選具有旋轉(zhuǎn)對稱性并且甚至是軸對稱的。
注意，可能沒有把足夠的電壓施加到開口14b1的中心部分周圍的液晶層30，由此圍繞開口14b1的中心部分的液晶層30對顯示沒有貢獻(xiàn)。換句話說，即使在某種程度上(例如，即使中心軸從開口14b1的中心偏移)干擾圍繞開口14b1的中心部分的液晶層30的放射狀取向，顯示質(zhì)量也不會下降。因此，只要液晶疇形成為至少對應(yīng)于單元固態(tài)區(qū)14a’，就有可能在每個(gè)圖像單元區(qū)獲得液晶分子的連續(xù)性，并能實(shí)現(xiàn)寬視角特性和高顯示質(zhì)量。
如上參考圖2A和2B所描述的，本發(fā)明的液晶顯示裝置100的圖像單元電極14包括沒有導(dǎo)電膜的非固態(tài)區(qū)14b，并在圖像單元區(qū)的液晶層30中產(chǎn)生由等勢線EQ表示的電場，等勢線EQ具有傾斜部分。液晶層30具有負(fù)的介電各向異性的液晶分子30a(在缺少施加電壓的情況下，它是垂直排列的)，以那些位于等勢線EQ的傾斜部分上的液晶分子30a的取向的改變作為觸發(fā)器，來改變它的取向方向。因此，具有穩(wěn)定的放射狀取向的液晶疇形成在開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’上。依據(jù)施加在液晶層上的電壓，由液晶疇的液晶分子取向的變化產(chǎn)生顯示。
下面將描述圖像單元電極14的單元固態(tài)區(qū)14a’、開口14b1和切除區(qū)14b2的形狀(從基板的法線方向所見的)和排列。
由于液晶分子的取向(光學(xué)各向異性)，液晶顯示裝置的顯示特性表現(xiàn)為依賴方位角。為了減少顯示特性對方位角的依賴性，優(yōu)選的是液晶分子沿所有方位角的取向具有基本相同的概率。更優(yōu)選的，在每個(gè)圖像單元區(qū)的液晶分子沿所有方位角的取向具有基本相同的概率。因此，每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’優(yōu)選的具有使液晶疇形成在每個(gè)圖像單元區(qū)的形狀，以便在與單元固態(tài)區(qū)14a’對應(yīng)的每個(gè)液晶疇中的液晶分子30a沿所有方位角的取向具有基本相同的概率。更具體的，單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀優(yōu)選的是關(guān)于延伸穿過每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’中心的對稱軸(在法線方向)旋轉(zhuǎn)對稱(更優(yōu)選的，至少是雙重旋轉(zhuǎn)軸對稱)。開口14b1的形狀也優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)對稱的，優(yōu)選排列開口14b1以使之具有旋轉(zhuǎn)對稱性。
將單元固態(tài)區(qū)14a’和開口14b1設(shè)置在整個(gè)圖像單元區(qū)上是旋轉(zhuǎn)對稱的并不是絕對必需的。只要圖像單元由例如多個(gè)作為最小單元的正方形網(wǎng)格(具有四重旋轉(zhuǎn)軸對稱)的組合形成，如圖1A所示，則在整個(gè)圖像單元區(qū)中液晶分子30a沿所有方位角的取向基本具有相同的概率。
將參考圖4A至4C描述，當(dāng)圍繞大體圓形單元固態(tài)區(qū)14a’的大體星形形狀開口14b1以正方形網(wǎng)格圖案排列時(shí)(如圖1A所示)，液晶分子30a的取向。
圖4A至4C分別示意性說明沿基板法線方向所見的液晶分子30a的取向。在說明在基板法線方向所見的液晶分子30a的取向的圖中，諸如圖4B和4C，畫成橢圓的液晶分子30a的黑點(diǎn)端表示液晶分子30a是傾斜的，使得該端比另一端更接近其上提供圖像單元電極14的基板。這同樣應(yīng)用在所有后面的圖中。下面將描述圖1A所示的圖像單元區(qū)中的一個(gè)獨(dú)立的單元網(wǎng)格(由四個(gè)開口14b1形成)。分別沿圖4A至4C的對角線的剖面圖分別對應(yīng)于圖1B、2A和2B，而且在下面的描述中也參照圖1B、2A和2B。
當(dāng)圖像單元電極14和反電極22處于同一電勢時(shí)，即，在沒有電壓施加到液晶層30上的狀態(tài)下，液晶分子30a的取向由設(shè)置在TFT基板100a和反基板100b中的每一個(gè)的靠近液晶層30的一側(cè)的垂直定向?qū)诱{(diào)整，并且如圖4所示地采取垂直排列。
當(dāng)將電場施加到液晶層30上以產(chǎn)生由圖2A的等勢線EQ表示的電場時(shí)，扭矩作用在具有負(fù)介電各向異性的液晶分子30a上以引導(dǎo)其軸向取向平行于等勢線EQ。如上參考圖3A和3B所述，對于處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，其中液晶分子30a要傾斜(旋轉(zhuǎn))的方向不是唯一確定的(圖3A)，為此取向改變(傾斜或旋轉(zhuǎn))不容易發(fā)生。相反，對于放置在相對于液晶分子30a的分子軸傾斜的等勢線EQ下的液晶分子30a，傾斜方向(旋轉(zhuǎn))是唯一確定的，為此取向改變?nèi)菀装l(fā)生。因此，如圖4B中所示，液晶分子30a從開口14b1的邊緣部分開始傾斜，在這里液晶分子30a的分子軸相對于等勢線EQ傾斜。接下來，如上參考圖3C所述，周圍的液晶分子30a傾斜以便與在開口14b1邊緣部分的已經(jīng)傾斜的液晶分子30a的取向一致。接著，液晶分子30a的軸向取向變得穩(wěn)定(放射狀傾斜取向)，如圖4C所示。
如上所述，當(dāng)開口14b1具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀時(shí)，一施加電壓，在圖像單元區(qū)的液晶分子30a就從每個(gè)開口14b1的邊緣部分開始向開口14b1的中心依次傾斜。因此，那些圍繞在每個(gè)開口14b1中心的液晶分子30a相對于基板平面保持垂直定向，在每個(gè)開口14b1的中心，來自邊緣部分的液晶分子30a的各取向調(diào)整力是均衡的。周圍的液晶分子30a關(guān)于那些圍繞在每個(gè)開口14b1的中心的液晶分子30a以放射狀圖形傾斜，傾角隨著遠(yuǎn)離開口14b1的中心逐漸增大。
在與由四個(gè)大體呈星形開口14b1包圍的大體呈圓形的單元固態(tài)區(qū)14a’區(qū)域內(nèi)的液晶分子30a也傾斜以便與已經(jīng)由在每個(gè)開口14b1的邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場引起傾斜的液晶分子30a的取向一致，其中星形開口14b1以正方形網(wǎng)格圖案排列。結(jié)果是，那些圍繞單元固態(tài)區(qū)14a’中心的液晶分子30a相對于基板平面保持垂直定向，在單元固態(tài)區(qū)14a’中心，來自邊緣部分的液晶分子30a的各取向調(diào)整力是均衡的。周圍的液晶分子30a關(guān)于那些在單元固態(tài)區(qū)14a’周圍的液晶分子30a以放射狀圖案傾斜，傾角隨著遠(yuǎn)離單元固態(tài)區(qū)14a’的中心逐漸增大。
如上所述，當(dāng)在每個(gè)液晶分子30a采取放射狀傾斜取向的液晶疇以正方形網(wǎng)格圖案排列時(shí)，各軸向的液晶分子30a存在的概率是旋轉(zhuǎn)對稱的，由此可能實(shí)現(xiàn)對任意視角都沒有非均勻性的高顯示質(zhì)量。為了減少放射狀傾斜取向的液晶疇對視角的依賴性，優(yōu)選液晶疇具有高度的旋轉(zhuǎn)對稱(優(yōu)選具有至少一個(gè)雙重旋轉(zhuǎn)軸，更優(yōu)選具有至少一個(gè)四重旋轉(zhuǎn)軸)。
對于液晶分子30a的放射狀傾斜取向，分別如圖5B或5C所示的具有順時(shí)針或反時(shí)針螺旋圖案的放射狀傾斜取向比圖5A所示的簡單的放射狀傾斜取向更穩(wěn)定。該螺旋取向不同于常規(guī)的扭曲取向(其中液晶分子30a的取向方向沿著液晶分子30的厚度螺旋變化)。在螺旋取向中，在一個(gè)小區(qū)域液晶分子30a的取向方向基本上不沿著液晶層30的厚度變化。換句話，在液晶層30的任意厚度處的橫截面(平行于層平面的平面)中的取向如圖5B或5C中所示，沿液晶層30的厚度基本上沒有扭曲變形。但是，對于整體上的液晶疇，可能有一定程度的扭曲變形。
當(dāng)使用向具有負(fù)介電各向異性的扭曲液晶材料添加手性試劑(chiral agent)而得到的材料時(shí)，在存在施加電壓的情況下，如圖5B和5C所示，液晶分子30a分別關(guān)于開口14b1或單元固態(tài)區(qū)14a’采取順時(shí)針或反時(shí)針螺旋圖案的放射狀傾斜取向。螺旋圖案是順時(shí)針還是反時(shí)針是由使用的手性試劑決定的。因此，在存在施加電壓的情況下，通過控制開口14b1或單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶分子30a成為螺旋圖案的放射狀傾斜取向，垂直基板平面豎立的其它液晶分子30a周圍的放射狀傾斜液晶分子30a的螺旋圖案的方向在所有液晶疇中都是恒定的。因此，可能實(shí)現(xiàn)沒有顯示非均勻性的均勻顯示。由于垂直基板平面豎立的液晶分子30a周圍的螺旋圖案的方向是確定的，因此電壓施加到液晶層30之上時(shí)的響應(yīng)速度也提高了。
此外，當(dāng)添加大量的手性試劑時(shí)，液晶分子30a的取向與常規(guī)的扭曲取向一樣，沿液晶層30的厚度以螺旋圖案變化。在液晶分子30a的取向不沿液晶層30的厚度以螺旋圖案變化的地方，垂直或平行于偏振板的偏振軸取向的液晶分子30a不能給入射光提供相位差。因此，穿過這種取向的區(qū)域的入射光對透射沒有貢獻(xiàn)。相反，在液晶分子30a的取向沿液晶層30的厚度以螺旋圖案變化的地方，垂直或平行于偏振板的偏振軸取向的液晶分子30a也給入射光提供相位差，而且也利用了旋光能力。因此，穿過這種取向的區(qū)域的入射光也對透射有貢獻(xiàn)。因此，可能得到能產(chǎn)生明亮顯示的液晶顯示裝置。
圖1A說明了一個(gè)實(shí)例，其中單元固態(tài)區(qū)14a’中的每個(gè)是大體圓形的并且開口14b1中的每個(gè)是大體星形形狀，并且以正方形網(wǎng)格圖案排列。但是，單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀和開口14b1的形狀和排列并不局限于上述的實(shí)例。
圖6A和6B的平面圖中分別示出的圖像單元電極14A和14B具有形狀分別不同的開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’。
分別在圖6A和6B中示出的圖像單元電極14A和14B的開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’與圖1A所示的開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’有微小變形。圖像單元電極14A和14B的開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’是規(guī)則排列的，從而具有雙重旋轉(zhuǎn)軸(不是四重旋轉(zhuǎn)軸)以形成長方形單元網(wǎng)格。在兩個(gè)圖像單元電極14A和14B中，開口14b1具有變形的星形形狀，而單元固態(tài)區(qū)14a’是大體橢圓形(變形的圓形)。圖像單元電極14A和14B也提供一種具有高顯示質(zhì)量和理想視角特性的液晶顯示裝置。
此外，分別在圖7A和7B示出的圖像單元電極14C和14D也可以使用。
在圖像單元電極14C和14D中，大體上十字形的開口14b1以正方形網(wǎng)格圖案排列，從而每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’具有大體上正方形的形狀。當(dāng)然，這些圖案可以變形，使得出現(xiàn)長方形單元網(wǎng)格。如上所述，通過規(guī)則排列大體矩形(包圍正方形和長方形)的單元固態(tài)區(qū)14a’，可能得到一種具有高顯示質(zhì)量和理想視角特性的液晶顯示裝置。
值得注意的，為了穩(wěn)定放射狀傾斜取向，與矩形相比，開口14b1和/或單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀優(yōu)選的是圓形或橢圓形。相信使用圓形或橢圓形開口14b1和/或單元固態(tài)區(qū)14a’時(shí)放射狀傾斜取向更穩(wěn)定，是由于每個(gè)開口14b1和/或單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣更連續(xù)(平滑)，由此，液晶分子30a的取向方向變化更連續(xù)(平滑)。
鑒于上述的液晶分子30a的取向方向的連續(xù)性，分別在圖8A和8B中示出的圖像單元電極14E和14F也是可以使用的。圖8A所示的圖像單元電極14E是圖1A所示的圖像單元電極14A的變體，并且具有僅由四個(gè)弧定義的開口14b1。圖8B所示的圖像單元電極14F是圖7B所示的圖像單元電極14D的變體，并且與單元固態(tài)區(qū)14a’相接的開口14b1的邊是弧形的。在兩個(gè)圖像單元電極14E和14F中，開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’以正方形網(wǎng)格圖案排列并且具有四重旋轉(zhuǎn)軸?？蛇x擇地，如圖6A和6B所示，開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’可以變形成以長方形網(wǎng)格圖案排列并且具有雙重旋轉(zhuǎn)軸。
考慮到響應(yīng)速度，分別在圖9A和9B中所示的圖像單元電極14G和14H也是可以使用的。圖9A所示的圖像單元電極14G是圖7A所示的圖像單元電極14C的變體，圖7A所示的圖像單元電極14C包括大體正方形的單元固態(tài)區(qū)14a’。在圖像單元電極14G中，單元固態(tài)區(qū)14a’具有變形的正方形形狀，其拐角部分是銳角。在圖9B所示的圖像單元電極14H中，單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀為具有8個(gè)邊(邊緣)以及四個(gè)銳角部分的大體星形，其中心具有四重旋轉(zhuǎn)軸。在此使用的術(shù)語“銳角部分”是指角度小于90°的角或圓角。
當(dāng)如圖9A和9B所示，單元固態(tài)區(qū)14a’具有銳角部分時(shí)，其中產(chǎn)生傾斜電場的邊緣部分的數(shù)量得以增加。因此，傾斜電場作用于更大數(shù)量的液晶分子30a上。增加了最初響應(yīng)于電場開始傾斜的液晶分子30a的數(shù)量，由此減少了在整個(gè)圖像單元區(qū)上形成射狀傾斜取向所需的時(shí)間量。結(jié)果提高了對施加在液晶層30上的電壓的響應(yīng)速度。
此外，當(dāng)單元固態(tài)區(qū)14a’具有銳角部分時(shí)，與單元固態(tài)區(qū)14a’具有大體圓形或大體矩形的情況相比，能夠增加(或減少)在特定方位角方向取向的液晶分子30a的存在概率。換句話，可以向在各個(gè)方位角方向取向的液晶分子30a存在概率引入高的方向性。因此，當(dāng)將銳角使用在具有偏振板的液晶顯示裝置的單元固態(tài)區(qū)14a’上時(shí)，該液晶顯示裝置中線性偏振光入射在液晶層30上，可能減少垂直或水平于偏振板的偏振軸取向的液晶分子30a(即不給入射光提供相位差的液晶分子30a)的存在概率。這樣改進(jìn)了光的透射率并實(shí)現(xiàn)更亮的顯示。
圖6A和6B、7A和7B、8A和8B、9A和9B說明的結(jié)構(gòu)中每個(gè)圖像單元區(qū)包括多個(gè)開口14b1?？蛇x擇地，如參考圖1B所述，通過在圖像單元區(qū)上提供一個(gè)開口14b1，或通過僅提供沒有開口14b1的切除區(qū)14b2，可以在每個(gè)圖像單元區(qū)中形成多個(gè)液晶疇。在對應(yīng)于圖像單元電極14的(多個(gè))開口14b1的(多個(gè))區(qū)域中形成液晶疇并不是絕對必需的。只要與固態(tài)區(qū)14a(單元固態(tài)區(qū)14a’)一致形成采取放射狀傾斜取向的液晶疇就夠了。使用這種結(jié)構(gòu)，即使與開口14b1一致形成的液晶疇不是放射狀傾斜取向，在圖像單元區(qū)也能實(shí)現(xiàn)液晶分子30a的取向的連續(xù)性。因此，穩(wěn)定了與固態(tài)區(qū)14a一致提供的液晶疇的放射狀取向。尤其如圖7A和7B所示，當(dāng)開口14b1具有小的面積時(shí)，開口14b1對顯示貢獻(xiàn)的程度也小。因此，由于缺少與開口14b1一致的采取放射狀傾斜取向的液晶疇而引起的顯示質(zhì)量的下降可以忽略。
在上述實(shí)施例中，開口14b1是大體星形或大體十字形的，而單元固態(tài)區(qū)14a’是大體圓形、大體橢圓、大體正方形(矩形)或具有圓形角的大體矩形?？蛇x擇地，開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’可以以負(fù)/正方式反轉(zhuǎn)。圖10示出了圖像單元電極14I的平面圖，圖像單元電極14I具有一種圖案，其中圖1A中所示的圖像單元電極14的開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’以負(fù)/正方式反轉(zhuǎn)。圖10所示的圖像單元電極14I與圖1A所示的圖像單元電極14具有基本相同的功能和效果。圖11A和11B分別示出圖像單元電極14J和14K。圖像單元電極14K具有一種圖案，其中把圖像單元電極14J的開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’以負(fù)/正方式反轉(zhuǎn)。在開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’與圖像單元電極14J和14K情況一樣都是大體正方形時(shí)，通過負(fù)/正反轉(zhuǎn)得到的圖案可以得到與反轉(zhuǎn)之前的圖案相同的圖案。
即使在開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’如圖10所示反轉(zhuǎn)的情況下，優(yōu)選在圖像單元電極14的邊緣部分中形成切除區(qū)14b2(每個(gè)具有對應(yīng)于每個(gè)開口14b1大約一半或四分之一的形狀)，從而單元固態(tài)區(qū)14a’具有旋轉(zhuǎn)對稱性。使用這種圖案，由傾斜電場在圖像單元區(qū)的邊緣部分提供的效果與它在中心部分提供的是一樣的，這在整個(gè)圖像單元區(qū)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
有或沒有負(fù)/正反轉(zhuǎn)，非固態(tài)區(qū)14b和固態(tài)區(qū)14a之間的邊界的長度都是相同的。就產(chǎn)生傾斜電場的作用而言，這些圖案的區(qū)別沒有呈現(xiàn)出不同。但是，在這些圖案之間，固態(tài)區(qū)14a相對于整個(gè)圖像單元區(qū)面積的面積比是不同的。具體是，在這些圖案之間，用于產(chǎn)生作用在液晶層30中的液晶分子30a上的電場的固態(tài)區(qū)14a’(該區(qū)域?qū)嶋H上具有導(dǎo)電膜)的面積是不同的。
施加在與開口14b1對應(yīng)形成的液晶疇上的電壓低于施加到與單元固態(tài)區(qū)14a’對應(yīng)形成的液晶疇上的電壓。因此，就常規(guī)的黑色顯示，與開口14b1對應(yīng)的液晶疇提供的顯示更暗。在每個(gè)圖像單元區(qū)優(yōu)選減小非固態(tài)區(qū)14b的面積比并增加單元固態(tài)區(qū)14a’的面積比。
下面將描述具有放射狀傾斜取向穩(wěn)定性的單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀和透射率值之間的關(guān)系。
本發(fā)明者的一項(xiàng)研究揭示，在單元固態(tài)區(qū)14a’的間隔(排列間距)保持恒定的情況下，隨著單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀越接近圓形或橢圓，取向穩(wěn)定性越高。這是因?yàn)殡S著單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀越接近圓形或橢圓，在放射狀傾斜取向中的液晶分子30a的取向方向的連續(xù)性越高。
還揭示了隨著單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀越接近諸如正方形或者長方形的矩形，則透射率越高。這是因?yàn)殡S著單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀越接近矩形，單元固態(tài)區(qū)14a’的面積比越高，由此增加了直接受由電極產(chǎn)生的電場的影響的液晶層的面積(在垂直于基板法線方向的平面內(nèi)定義的面積)并增加了有效的開口率(aperture ratio)。
因此，可以考慮期望的取向穩(wěn)定性和期望的透射率來確定單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀。
當(dāng)如圖8B所示，每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀是具有大體弧形角部分的大體正方形時(shí)，可能實(shí)現(xiàn)相對高的取向穩(wěn)定性和相對高的透射率。當(dāng)然，當(dāng)單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀是具有大體弧形角部分的大體正方形時(shí)，能得到基本上相同的效果。注意，由于生產(chǎn)工藝的局限，嚴(yán)格地講，由導(dǎo)電膜形成的單元固態(tài)區(qū)14a’的角部可能不是弧形，但是可以用鈍角多邊形形狀(一種包括多個(gè)超過90°的角的形狀)代替，并且角部可具有微小變形的弧形形狀(例如橢圓的一部分)或變形的多邊形形狀，而不是四分之一弧形形狀或規(guī)則多邊形形狀(例如規(guī)則多邊形的一部分)。可選擇地，角部可以具有曲線和鈍角結(jié)合的形狀。在此使用的術(shù)語“大體弧形形狀”包含任何這些形狀。注意，由于類似的于工藝相關(guān)的原因，圖1A所示的大體上圓形的單元固態(tài)區(qū)14a’可以具有多邊形形狀或取代嚴(yán)格圓形的變形形狀。
注意，在上面已經(jīng)敘述過，為了實(shí)現(xiàn)接近紙白色的白色顯示，可以為反射電極的表面提供微小的不規(guī)則物。即使反射電極的表面設(shè)有這種微小的不規(guī)則物，在存在施加電壓時(shí)，仍會形成平行于表面的等勢線(與微小的不規(guī)則物一致)。因此，在施加電壓時(shí)，具有微小不規(guī)則物的反射電極的表面不施加控制液晶分子的取向方向的取向調(diào)整力，并由此不影響放射狀傾斜取向的形成。
上述的描述主要針對TFT基板100a的電極結(jié)構(gòu)及其功能。下面將參考圖1B和圖12描述反基板100b的結(jié)構(gòu)和它的功能。圖12示意性說明對照例的液晶顯示裝置1100的剖面圖。對照例的液晶顯示裝置1100類似于液晶顯示裝置100，在于TFT基板1100a的圖像單元電極14包括多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’并且形成在施加的電壓時(shí)每個(gè)都采取放射狀傾斜取向的液晶疇。但是液晶顯示裝置1100不同于液晶顯示裝置100，在于反基板1100b沒有設(shè)有階梯狀部分，而是通過在TFT基板1100a的反射電極下面提供絕緣膜19而向TFT基板1100a提供階梯部分。
如圖1B所示，在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中，反基板100b包括階梯狀部分，該階梯狀部分包括位于反射區(qū)R內(nèi)的上層100b1，位于透射區(qū)T中的下層100b2，和使上層100b1和下層和100b2互相連接的側(cè)面100b3。由于這種結(jié)構(gòu)，在反射區(qū)R內(nèi)的液晶層30的厚度dr小于在透射區(qū)T內(nèi)的液晶層30的厚度dt。因此，把階梯狀部分提供在反基板100b上，而不是TFT基板100a上，由此實(shí)現(xiàn)了適于以透射模式和反射模式顯示圖像的多隙結(jié)構(gòu)。因此，不必要如在圖12所示的對照例的液晶顯示裝置1100中那樣，在反射電極下提供使用絕緣膜19等的階梯狀部分。因此，可以簡化TFT基板100a的生產(chǎn)工藝。
用多隙結(jié)構(gòu)，階梯狀部分的側(cè)面相對于基板平面傾斜，由此垂直于該側(cè)面取向的液晶分子導(dǎo)致黑色顯示中的光泄漏和較低的對比度。但是在液晶顯示裝置100中，如圖1B所示，階梯狀部分的側(cè)面100b3位于反射區(qū)R中。因此，透射區(qū)T中的對比度不變低，由此抑制了顯示質(zhì)量的變壞。反射區(qū)R原本就比透射區(qū)T具有更低的對比度，而且反射區(qū)R需要的顯示特性的水平也較低。因此，即使在反射區(qū)R發(fā)生某些光泄漏，也不會顯著影響顯示。相反，在圖12所示的對照例的液晶顯示裝置1100中，階梯狀部分的側(cè)面1100b3不是位于反射區(qū)R內(nèi)，在那里透射光(在透射模式中用于顯示圖像的光)泄漏，因此，顯著的惡化顯示質(zhì)量。
此外，在圖12所示的對照例的液晶顯示裝置1100中，階梯狀部分的側(cè)面1100a3未用電極覆蓋。參考圖13A，當(dāng)使用在側(cè)面1100a3周圍產(chǎn)生的傾斜電場進(jìn)行定向控制時(shí)，由于側(cè)面1100a3相對于基板平面傾斜，由此定向控制難以依賴于施加電壓的水平、側(cè)面1100a3的傾角等。例如，如圖13B所示，如果側(cè)面1100a3的傾角大，則等勢線EQ和液晶分子30a之間的角可能接近90°，在這種情況取向調(diào)整力顯著變?nèi)酢?br> 相反，在液晶顯示裝置100中，反基板100b設(shè)有階梯狀部分，由此階梯狀部分的側(cè)面100b3可以由電極22覆蓋。如圖14所示，沿著由電極22覆蓋的側(cè)面100b3，等勢線EQ平行于側(cè)面100b3并垂直液晶分子30a，由此不能施加取向調(diào)整力。
如上所述，在本發(fā)明的液晶顯示裝置100中，通過在基板上提供階梯狀部分實(shí)現(xiàn)多隙結(jié)構(gòu)，該基板不同于設(shè)有為了產(chǎn)生形成放射狀傾斜取向的傾斜電場的電極的基板。此外，當(dāng)由電極22覆蓋時(shí)，階梯狀部分的側(cè)面100b3是位于反射區(qū)R內(nèi)。由于這種結(jié)構(gòu)，可能得到與生產(chǎn)工藝相關(guān)的優(yōu)勢，并抑制由于階梯狀部分的側(cè)面100b3的傾斜而導(dǎo)致的顯示質(zhì)量的變壞。
本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置100可以采用與現(xiàn)有技術(shù)公知的垂直排列型液晶顯示裝置相同的配置，而且也可以由公知的生產(chǎn)方法生產(chǎn)，只是要把圖像單元電極14按預(yù)定圖形化以便具有固態(tài)區(qū)14a和非固態(tài)區(qū)14b，而且反基板100b包括階梯狀部分。
注意在本實(shí)施例中，透明介電層(即，透明樹脂層)29選擇性形成在反射區(qū)R中以在反基板100b上提供梯狀部分。可選擇地，在反射區(qū)R和在透射區(qū)T中可以使用不同的材料用于濾色層，反射區(qū)R中濾色層的厚度大于透射區(qū)T中的濾色層的厚度，由此形成階梯狀部分。由于用于透射模式的光穿過濾色層僅僅一次，而用于反射模式的光穿過濾色層兩次，如果透射區(qū)T中濾色層的光學(xué)密度等于反射區(qū)R中的，反射區(qū)R中顏色純度和/或亮度將更低。但是，如上所述在反射區(qū)R和在透射區(qū)T使用不同的材料用于濾色層時(shí)，可以使得反射區(qū)R中濾色層的光學(xué)密度小于透射區(qū)T中的。因此，可提高反射區(qū)R中的顏色純度和/或亮度。
典型的，在圖像單元電極14每一個(gè)和反電極22的接近液晶層30的一側(cè)上提供垂直定向膜作為垂直定向?qū)?未示)，以便垂直定向具有負(fù)介電各向異性的液晶分子。
液晶材料可以是具有負(fù)的介電各向異性的向列液晶材料?？梢酝ㄟ^向具有負(fù)的介電各向異性的向列液晶材料添加二向色染料而得到賓-主(guest-host)模式液晶顯示裝置。賓-主模式液晶顯示裝置不需要偏振板。
所謂的“垂直定向型液晶顯示裝置”能夠在各種顯示模式下顯示圖像，其包括液晶層，該液晶層中具有負(fù)介電各向異性的液晶分子是在沒有施加電壓時(shí)垂直定向。例如，除了雙折射模式外，垂直定向型液晶顯示裝置還能用在旋光模式或者旋光模式和雙折射模式結(jié)合的顯示模式中，在雙折射模式中通過使用電場控制液晶層的雙折射率來顯示圖像。通過在上述的任何一種液晶顯示裝置的一對基板(例如，TFT基板和反基板)的外側(cè)(遠(yuǎn)離液晶層30的那側(cè))上提供一對偏振板可獲得雙折射模式的液晶顯示裝置。此外，可以根據(jù)需要提供相位差補(bǔ)償器(典型的是相移片)。另外，也能通過使用大體圓偏振光得到具有高亮度的液晶顯示裝置。
實(shí)施例2本實(shí)施例的液晶顯示裝置不同于實(shí)施例1的液晶顯示裝置100之處在于反基板包括取向調(diào)整結(jié)構(gòu)。
圖15A至15E分別示意性說明具有取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28的反基板200b。與液晶顯示裝置100中的元件具有基本相同功能的元件將用相同的附圖標(biāo)記表示并且將不作進(jìn)一步的描述。
圖15A至15E所示的每一個(gè)取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28起到將液晶層30的液晶分子30a定向成放射狀傾斜取向的作用。注意，就液晶分子30a要傾斜的方向而言，圖15A至15D所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28和在圖15E所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28不同。
液晶分子30a通過圖15A至15D所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28傾斜的方向與這樣的液晶疇的放射狀傾斜取向的取向方向一致，所述液晶疇中的每一個(gè)形成在對應(yīng)于圖像單元電極14的單元固態(tài)區(qū)14a’的區(qū)域中(參見，例如，圖1A和1B)。相反，液晶分子30a通過圖15E所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28傾斜的方向與這樣的液晶疇的放射狀傾斜取向的取向方向一致，所述液晶疇中的每一個(gè)形成在對應(yīng)于圖像單元電極14的開口14b1的區(qū)域中(參見，例如，圖1A和1B)。
圖15A所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28是由反電極22的開口22a形成的。在靠近液晶層30的反基板200b的一個(gè)表面上提供垂直定向膜(未示)。
僅當(dāng)存在施加電壓時(shí)，取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28施加取向調(diào)整力。由于取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28僅需要向通過TFT基板100a的電極結(jié)構(gòu)形成放射狀傾斜取向的每個(gè)液晶疇中的液晶分子30a上施加取向調(diào)整力，所以開口22a的尺寸小于提供在TFT基板100a上的開口14b1的尺寸，并且小于單元固態(tài)區(qū)14a’的尺寸(參見，例如，圖1A)。例如，僅用小于或等于開口14b1或單元固態(tài)區(qū)14a’的面積一半的面積就能獲得足夠的效果。當(dāng)提供反電極22的開口22a以便與圖像單元電極14的單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分相對時(shí)，液晶分子30a’的取向的連續(xù)性增加，并且可固定放射狀傾斜取向的中心軸的位置。
如上所述，當(dāng)把僅在存在施加電壓時(shí)施加取向調(diào)整力的結(jié)構(gòu)作為取向調(diào)整結(jié)構(gòu)使用時(shí)，液晶層30的基本上所有的液晶分子30a在沒有施加電壓時(shí)進(jìn)行垂直定向。因此，當(dāng)使用常規(guī)的黑色模式時(shí)，在黑色顯示中基本上沒有光泄漏發(fā)生，由此實(shí)現(xiàn)具有理想對比度的顯示器。
但是，在沒有施加電壓時(shí)，不施加取向調(diào)整力并且因此沒有形成放射狀傾斜取向。此外，當(dāng)施加的電壓低時(shí)，只有弱的取向調(diào)整力，由此當(dāng)一個(gè)相當(dāng)大的力施加在液晶面板上時(shí)可以觀察到殘圖像(after image)。
不論有還是沒有施加電壓，圖15B和15D所示的每個(gè)取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28都施加取向調(diào)整力，由此可獲得在任何顯示灰度級都穩(wěn)定的放射狀傾斜取向，并且能夠高度抵抗壓力。
圖15B所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28包括提供在反電極22上并突出到液晶層30中的突起(棱)22b。雖然對突起22b的材料沒有特定的限制，但是突起22b能容易地使用諸如樹脂的介電材料來提供。把垂直定向膜(未示)提供在接近液晶層30的反基板200b的一個(gè)表面上。突起22b利用它的表面結(jié)構(gòu)(具有垂直定向能力)取向液晶分子30a成為放射狀傾斜取向。優(yōu)選使用受熱變形的樹脂材料，在這種情況下可容易地在圖形化后通過熱處理形成如圖15B所示的具有輕微隆起剖面的突起22b。如圖15B所示的具有帶頂?shù)妮p微弓起剖面(例如，球形的一部分)的突起22b或圓錐突起提供了固定放射狀傾斜取向的中心位置的理想效果。
圖15C所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28提供為與液晶層30相對的具有水平定向力的表面，該表面在形成于反電極22下(即，在靠近襯底21的反電極22的一側(cè)上)的介電層23中的開口(凹陷部分)23a中提供。提供垂直定向膜24以覆蓋接近液晶層30的反基板200b的一側(cè)，而保留與開口23a相對應(yīng)的區(qū)域不被覆蓋，由此在開口23a中的表面起到水平定向表面的作用。可選擇地，如圖15D所示，水平定向膜25可以僅提供在開口23a內(nèi)。
圖15D所示的水平定向膜可以通過，例如，一次性在反基板200b的整個(gè)表面上提供垂直定向膜24，接著使用UV光選擇性照射在開口23a內(nèi)的垂直定向膜24的一部分以便減少其垂直定向能力力。取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28所需的水平取向能力不高到使得產(chǎn)生的預(yù)傾角與用在TN型液晶顯示裝置的定向膜產(chǎn)生的一樣小。例如，45°或更小的預(yù)傾角是足夠的。
如圖15C和15D所示，在開口23a內(nèi)的水平取向表面上，液晶分子30a被促使關(guān)于基板平面水平。結(jié)果是，液晶分子30a的取向形成為與周圍的在垂直定向膜24上垂直排列的液晶分子30a的取向一致，由此獲得圖15C和15D所示的放射狀傾斜取向。
在不在反電極22的表面上提供凹陷部分(通過介電層23中的開口形成)的情況下，放射狀傾斜取向能僅通過在反電極22的平坦表面上選擇性提供水平取向表面(例如，電極的表面，或水平定向膜)獲得，。但是，可以利用凹陷部分的表面結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步穩(wěn)定放射狀傾斜取向。
優(yōu)選使用例如濾色層或?yàn)V色層保護(hù)層作為介電層23，以在接近液晶層30的反基板200b的表面上形成凹陷部分，因?yàn)樗鼪]有增加額外的工藝步驟。在圖15C和圖15D所示的結(jié)構(gòu)中，光效率幾乎沒有降低，因?yàn)闆]有如在圖15B所示的結(jié)構(gòu)中那樣通過突起22b向液晶層30上施加電壓的區(qū)疇。
在圖15E所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28中，象圖15D所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28中那樣，通過使用介電層23的開口23a在接近液晶層30的反基板200b的一側(cè)形成凹陷部分，并且僅在該凹陷部分的底部形成水平定向膜26。代替形成水平定向膜26，可以如圖15C所示那樣暴露反電極22的表面。
在圖16A和16B中示出具有上述任一種取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置200，圖16A是平面圖，而圖16B是沿圖16A的線16A-16A’的剖面圖。
液晶顯示裝置200包括TFT基板100a和具有取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28的反基板200b，TFT基板100a具有包括固態(tài)區(qū)14a和非固態(tài)區(qū)14b的圖像單元電極14。TFT基板100a的結(jié)構(gòu)并不局限于此處描述的結(jié)構(gòu)，而是可以是任何上面所述的其它結(jié)構(gòu)。此外，雖然把即使在沒有施加電壓時(shí)也施加取向調(diào)整力的結(jié)構(gòu)用作取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28，但是圖15B至15D所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28也能被圖15A中所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)代替。
在提供在液晶顯示裝置200的反基板200b中的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28中，提供在與圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a相對的區(qū)域中心的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28是圖15B至15D所示的一個(gè)，而提供在與圖像單元電極14的非固態(tài)區(qū)14b相對的區(qū)域中心的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28是圖15E所示的。
使用這種配置，在液晶層30上施加電壓時(shí)，即，在圖像單元電極14和反電極22之間存在施加電壓時(shí)，通過圖像單元電極14的單元固態(tài)區(qū)14a’形成的放射狀傾斜取向的方向與通過取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28形成的放射狀傾斜取向的方向一致，從而穩(wěn)定了放射狀傾斜方向。這在圖17A至17C中示意性說明。圖17A說明沒有施加電壓的情況，圖17B說明在施加電壓后取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))，而圖17C說明在施加電壓過程中的一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
如圖17A所示，即使沒有施加電壓時(shí)，由取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28(圖15B至15D)施加的取向調(diào)整力也作用在其鄰近的液晶分子30a上，由此形成放射狀傾斜取向。
當(dāng)開始施加電壓時(shí)，產(chǎn)生由圖17B所示的等勢線EQ表示的電場(通過TFT基板100a的電極結(jié)構(gòu))以及液晶疇，其中液晶分子30a以放射狀傾斜取向的液晶疇形成在與開口14b1對應(yīng)的每個(gè)區(qū)域和與單元固態(tài)區(qū)14a’對應(yīng)的每個(gè)區(qū)域中，并且液晶層30達(dá)到圖17C所示的穩(wěn)定狀態(tài)。每個(gè)液晶疇中液晶分子30a的傾斜取向與通過提供在相應(yīng)區(qū)域中的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28施加的取向調(diào)整力傾斜的液晶分子30a的方向一致。
在穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)向液晶顯示裝置200施加壓力時(shí)，液晶層30的放射狀傾斜取向曾經(jīng)坍塌，但是一旦壓力移去，由于來自單元固態(tài)區(qū)14a’和取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28的取向調(diào)節(jié)力作用在液晶分子30a上，放射狀傾斜取向恢復(fù)。因此，由于抑制了由于壓力引起的殘像的出現(xiàn)。當(dāng)來自取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28的取向調(diào)整力過強(qiáng)時(shí)，由于放射狀傾斜取向，即使在沒有施加電壓時(shí)也發(fā)生延遲，由此顯示對比度降低。但是，由于其僅需要穩(wěn)定由傾斜電場形成的放射狀傾斜取向并固定放射狀傾斜取向的中心軸位置，來自取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28的取向調(diào)整力不必太強(qiáng)。因此，不會導(dǎo)致顯使示質(zhì)量惡化的延遲程度的取向調(diào)整力是足夠的。
例如，當(dāng)采用圖15B所示的突起(棱)22b時(shí)，對于具有大約30μm至大約35μm的直徑的單元固態(tài)區(qū)14a’，每個(gè)突起22b可以具有大約15μm的直徑和大約1μm的高度(厚度)，由此獲得了充足的取向調(diào)整力并抑制由于實(shí)際水平的延遲而導(dǎo)致的對比度的降低。
圖18A和18B說明包括取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的另一個(gè)液晶顯示裝置200’。
液晶顯示裝置200’在與圖像單元電極14的開口14b1相對的區(qū)域中沒有取向調(diào)整結(jié)構(gòu)。圖15E所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28應(yīng)該形成在與開口14b1相對的區(qū)域內(nèi)，這給工藝引入了困難。因此，考慮到生產(chǎn)率，優(yōu)選的僅使用圖15A至15D所示取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28中的一個(gè)。尤其是，圖15B所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28是優(yōu)選的，因?yàn)樗苡煤唵蔚墓に嚿a(chǎn)。
即使在液晶顯示裝置200’中的與開口14b1對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)沒有提供取向調(diào)整結(jié)構(gòu)，也能獲得與液晶顯示裝置200中基本上相同的放射狀傾斜取向，如圖19A-19C中示意性示出的，并且其抗壓力水平也達(dá)到實(shí)用水平。
在把如圖15B所示的突起22b作為取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28使用的情況下，液晶層30的厚度可以由突起22b定義，如圖20A所示。換句話，突起22b也能起到控制單元間隙(液晶層30的厚度)的隔離物的作用。這種配置的優(yōu)點(diǎn)在于不需要單獨(dú)提供用來限定液晶層30厚度的隔離物，由此簡化了生產(chǎn)工藝。
在所示的實(shí)施例中，突起22b具有截去頂端的錐形形狀，側(cè)面22b1相對于基板21的基板平面以小于90°的錐角θ傾斜。當(dāng)側(cè)面22b1相對于基板平面以小于90°的錐角傾斜時(shí)，突起22b的側(cè)面22b1對液晶層30的液晶分子30a的取向調(diào)整力與傾斜電場施加的取向調(diào)整力具有相同方向，由此用于穩(wěn)定放射狀傾斜取向。
如在圖20A至20C中示意性所示，可獲得與使用液晶顯示裝置200’所獲得的放射狀傾斜取向相似的放射狀傾斜取向，同時(shí)突起22b也起到隔離物的作用。
雖然在圖20A至20C的實(shí)施例中示出突起22b具有相對于基板平面以小于90°的角傾斜的側(cè)面22b1，但是突起22b可選擇具有相對于基板平面以90°或大于90°的角傾斜的側(cè)面22b1?？紤]到放射狀傾斜取向的穩(wěn)定性，優(yōu)選側(cè)面22b1的傾角不明顯超過90°，更優(yōu)選的是傾角小于90°。即使傾角超過90°，只要其接近90°(只要它不明顯超過90°)，突起22b側(cè)面22b1附近的液晶分子30a以基本上平行于基板平面的方向傾斜，并且由此采取與邊緣部分的液晶分子30a的傾斜方向一致的放射狀傾斜取向，僅有微小的扭曲。但是如圖21所示，如果突起22b的側(cè)面22b1的傾角明顯超過90°，突起22b的側(cè)面22b1對液晶層30的液晶分子30a的取向調(diào)整力與傾斜電場施加的取向調(diào)整力具有相反方向，由此放射狀傾斜取向可能不能穩(wěn)定。
也用作隔離物的突起22b并不局限于如圖20A至20C所示的切去頂端的錐形形狀。例如，突起22b可以具有圖22所示的形狀，其在垂直基板平面的平面內(nèi)剖面是橢圓的一部分(即，諸如是橢球體的一部分的形狀)。在圖22所示的突起22b中，雖然側(cè)面22b1相對于基板平面的傾角(錐形角)沿液晶層30的厚度變化時(shí)，但是不管沿液晶層30的厚度的什么位置，側(cè)面22b1的傾角都小于90°。因此，具有這種形狀的突起22b可以適于用作穩(wěn)定放射狀傾斜取向的突起。
在生產(chǎn)液晶顯示裝置的工藝中，上述的突起22b可以形成在上基板或下基板上，該突起22b與上基板和下基板(TFT基板和反基板)都接觸，而且還用作限定液晶層30厚度的隔離物。不論突起22b形成在上基板還是下基板上，一旦上、下基板互相接觸，它將與兩個(gè)基板都接觸，起到隔離物以及取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的作用。
不必要所有提供在與單元固態(tài)區(qū)14a’相對的區(qū)域中的突起22b都用作隔離物，通過形成比用作隔離物的其它突起22b更低的一些突起22b，可抑制光泄漏的發(fā)生。
下面將描述本實(shí)施例的可供選擇的液晶顯示裝置。
圖23A、23B和圖24說明本實(shí)施例的另一個(gè)液晶顯示裝置200A和200B。圖23A和圖24B分別示意性說明液晶顯示裝置200A和200B的八個(gè)圖像單元區(qū)的結(jié)構(gòu)。圖24是示意性說明沿圖23A和23B的線24A-24A’的剖面圖。
每個(gè)液晶顯示裝置200A和200B的圖像單元電極14包括三個(gè)在圖像單元區(qū)中排列成一行的單元固態(tài)區(qū)14a’，但是不包含任何開口14b1；即，圖像單元電極14的非固態(tài)區(qū)14b僅包括切除區(qū)14b2。包含在圖像單元區(qū)的三個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’中的兩個(gè)是透明電極，而剩下的一個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是反射電極。每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是正方形的。在與每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’相對的區(qū)域內(nèi)，液晶顯示裝置200A和200B中的每個(gè)的反電極200b包括作為取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的突起(棱)22b。
液晶顯示裝置200A和200B的圖像單元電極14不包含任何開口14b1。但是，在這種情況下，單元固態(tài)區(qū)14a’上能形成采取放射狀傾斜取向的液晶疇。通過形成至少一個(gè)切除區(qū)14b2，在圖像單元14中能形成多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’。因此，能形成均采取放射狀傾斜取向的多個(gè)液晶疇。通過與每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’相對應(yīng)提供的突起22b，穩(wěn)定形成在單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶疇。
圖23A所示的液晶顯示裝置200A和圖23B所示的液晶顯示裝置200B的互相差異在于反基板200b的透明介電層29的結(jié)構(gòu)。具體是，在圖23A所示的液晶顯示裝置200A中，透明介電層29獨(dú)立(單獨(dú)的)形成在每個(gè)圖像單元區(qū)中，而在液晶顯示裝置200B中，如圖23B所示，一個(gè)圖像單元區(qū)中的透明介電層29與其它圖像單元區(qū)中的透明介電層29連續(xù)，所述其它圖像單元區(qū)沿兩個(gè)周期排列方向(其中圖像單元區(qū)是周期排列的方向)之一與該圖像單元區(qū)相鄰。如圖23B所示，當(dāng)一個(gè)圖像單元區(qū)的透明介電層29與其它圖像單元區(qū)的透明介電層29連續(xù)時(shí)，所述其它圖像單元區(qū)在某一方向與該圖像單元區(qū)相鄰，在那個(gè)方向不需要考慮透明介電層29的對準(zhǔn)余量(lignment margin)，由此，可減少方向中的圖像單元間隔，由此提高開口率和生產(chǎn)率。
分別在圖23A和23B示出的液晶顯示裝置200A和200B中，排列圖像單元區(qū)使得在一個(gè)周期排列方向上相鄰的圖像單元區(qū)的反射區(qū)R相鄰，相反，分別在圖25A、25B、圖26A和圖26B所示的液晶顯示裝置200C、200D、200E和200F中，每個(gè)圖像單元區(qū)的反射區(qū)R在一個(gè)周期排列方向上不僅與相鄰圖像單元區(qū)的反射區(qū)R相鄰，而且在其它周期排列方向與相鄰圖像單元區(qū)的反射區(qū)R目鄰。
在圖25A所示的液晶顯示裝置200C中，透明介電層29獨(dú)立形成在每個(gè)圖像單元區(qū)的反射區(qū)R內(nèi)。相反，分別在圖25B、圖26A和圖26B所示的液晶顯示裝置200D、200E和200F中，在一個(gè)圖像單元區(qū)中的透明介電層29與毗鄰該圖像單元區(qū)的其它圖像單元區(qū)中的透明介電層29連續(xù)，由此可以提高開口率和生產(chǎn)率。尤其是，如圖26B所示的液晶顯示裝置200F中，一個(gè)圖像單元區(qū)中的透明介電層29與在兩個(gè)周期性排列方向上與該圖像單元區(qū)相鄰的其它圖像單元區(qū)的透明介電層29連續(xù)。因此，不需要考慮透明介電層29在兩個(gè)周期排列方向的對準(zhǔn)余量。這種配置在提高開口率和生產(chǎn)率方面是高效的。
雖然圖23A和23B所示的配置中每個(gè)圖像單元區(qū)是等分的；即由單元固態(tài)區(qū)14a’(稱為“子圖像單元區(qū)”)限定的區(qū)域具有相同的尺寸和相同的形狀，在本發(fā)明中圖像單元區(qū)沒有必要是等分的。一個(gè)圖像單元區(qū)的一個(gè)或多個(gè)子圖像單元區(qū)可以與其它子圖像單元區(qū)具有不同的尺寸/形狀，或透射區(qū)T中的子圖像單元區(qū)與反射區(qū)R中的子圖像單元區(qū)具有不同的尺寸/形狀。此外，雖然圖23A至圖26B所示的配置中子圖像單元區(qū)具有正方形形狀并且具有1∶1的縱橫比，在本發(fā)明申請中子圖像單元區(qū)的縱橫比不必要是1∶1。
圖27A所示的液晶顯示裝置200G和圖23A所示的液晶顯示裝置200A的差異在于提供在反射區(qū)R中的單元固態(tài)區(qū)14a’具有長方形形狀，并且反射區(qū)R中的子圖像單元區(qū)具有長方形形狀。雖然根據(jù)圖像單元區(qū)的縱橫比，難以使在區(qū)中形成的所有子圖像單元區(qū)具有1∶1的縱橫比，但如果如圖27A所示，一個(gè)或多個(gè)子圖像單元區(qū)與其它的具有不同的形狀(例如，長方形形狀)，則可以將該多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’在圖像單元區(qū)內(nèi)盡可能靠近地排列，由此可能增加在每個(gè)圖像單元區(qū)內(nèi)單元固態(tài)區(qū)14a’的面積比，由此增加開口率。注意，在根據(jù)圖像單元區(qū)的縱橫比調(diào)整一個(gè)或多個(gè)子圖像單元區(qū)的尺寸/形狀時(shí)，如果調(diào)整透射區(qū)R中的子圖像單元區(qū)的尺寸/形狀，則顯示受到較小的影響。這是由于原本就具有較小單元間隙(液晶層30的厚度)的反射區(qū)R具有更好的響應(yīng)特性，并且顯示質(zhì)量要求水平低于透射區(qū)T中的顯示質(zhì)量要求水平。
圖27B所示的液晶顯示裝置200H類似于圖23A所示的液晶顯示裝置200A，只是排列在透射區(qū)T中的兩個(gè)正方形形狀的子圖像單元區(qū)(正方形單元固態(tài)區(qū)14a’)被具有更大縱橫比(大約1∶2)的一個(gè)長方形子圖像單元區(qū)(長方形單元固態(tài)區(qū)14a’)代替。在每個(gè)圖像單元區(qū)的子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)的數(shù)量通過使用具有較大縱橫比的子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)來減少時(shí)，盡管取向穩(wěn)定性和響應(yīng)速度減小了，但是在圖像單元區(qū)中的非固態(tài)區(qū)14b的面積比可以減小，由此可進(jìn)一步提高開口率。本發(fā)明者的一項(xiàng)研究揭示，即使使用縱橫比大約為1∶2的單元固態(tài)區(qū)14a’，也能獲得足夠穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
此外，如分別在圖28A和28B所示的液晶顯示裝置200I和200J中，根據(jù)圖像單元區(qū)的形狀，為提高開口率，每個(gè)圖像單元區(qū)中的所有子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)都可以是長方形的。在圖28A所示的液晶顯示裝置200I中，透射區(qū)T中的兩個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)和反射區(qū)R中的一個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)都是長方形的。此外，在圖28B所示的液晶顯示裝置200J中，透射區(qū)T中的一個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)和反射區(qū)R中的一個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)都是長方形的。
注意，圖23A和23B示出的配置中優(yōu)選以透射模式顯示圖像，同時(shí)透射區(qū)T和反射區(qū)R之間的面積比大約是2∶1。可以理解，在優(yōu)選以反射模式顯示圖像時(shí)，可以分別如圖29A和29B所示的液晶顯示裝置200K和200L中那樣，使得反射區(qū)R的面積比高于透射區(qū)T的。
在圖29A所示的液晶顯示裝置200K中，每個(gè)圖像單元區(qū)的三個(gè)正方形單元固態(tài)區(qū)14a’中的兩個(gè)是反射電極，而剩下的一個(gè)正方形單元固態(tài)區(qū)14a’是透明電極，同時(shí)透射區(qū)T和反射區(qū)R之間的面積比大約是1∶2。
在圖29B所示的液晶顯示裝置200L中，每個(gè)圖像單元區(qū)包括作為透明電極的一個(gè)正方形單元固態(tài)區(qū)14a’和作為反射電極的一個(gè)長方形單元固態(tài)區(qū)14a’(縱橫比大約1∶2)，同時(shí)透射區(qū)T和反射區(qū)R之間的面積比也大約是1∶2。
此外，為了提高透射區(qū)T中的液晶層30的響應(yīng)特性，透射區(qū)T中的每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’可具有如圖30A的液晶顯示裝置200M中所示的具有銳角的形狀?；蛘撸瑸榱嗽黾油干鋮^(qū)T的取向穩(wěn)定性和透射率，透射區(qū)T中的每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’可以形成為桶狀形狀(具有大體弧狀角部分的大體正方形)，如圖30B的液晶顯示裝置200N中所示。
已經(jīng)參考圖23A至圖30B描述了其結(jié)構(gòu)中每個(gè)圖像單元區(qū)中的單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行的變體。上述描述也適用于這樣的結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)圖像單元區(qū)中的單元固態(tài)區(qū)14a’排列成多行。
圖31A表示液晶顯示裝置200O。在圖31A中，液晶顯示裝置200O的圖像單元電極14包括以5行×2列矩陣形式排列的十個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’。每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是正方形的。第三行中的兩個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是反射電極，而剩下的單元固態(tài)區(qū)14a’是透明電極。上面描述的各種修改也適用于液晶顯示裝置200O。例如，為提供圖31B所示的液晶顯示裝置200P，液晶顯示裝置200O的兩個(gè)反射電極(單元固態(tài)區(qū)14a’)可以用一個(gè)長方形反射電極代替。
圖32A示出了液晶顯示裝置200Q。在圖32A中，液晶顯示裝置200Q的圖像單元電極14包括以8行×3列矩陣形式排列的24個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’。每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是正方形的。第十五行中的三個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是反射電極，而剩下的單元固態(tài)區(qū)14a’是透明電極。上面描述的各種修改也適用于液晶顯示裝置200Q。例如，為提供圖32B所示的液晶顯示裝置200R，液晶顯示裝置200Q的三個(gè)反射電極(單元固態(tài)區(qū)14a’)可以用一個(gè)長方形反射電極代替。
注意，雖然本實(shí)施例針對在反基板200b上包含取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置，本發(fā)明者對各種配置的研究揭示，穩(wěn)定的放射狀傾斜取向也可以通過在TFT基板100a的單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分提供突起(棱)形成。當(dāng)如圖33A所示在與單元固態(tài)區(qū)14a’相對的區(qū)域上在反基板200b上提供作為取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的突起22b時(shí)，突起22b的取向調(diào)整力與在非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場的取向調(diào)整力一致。相反，當(dāng)如圖33B所示把突起(棱)18提供在TFT基板100a的單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分上時(shí)，其取向調(diào)整力似乎不與在非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分產(chǎn)生的傾斜電場的取向調(diào)整力一致。但是由于突起18利用其表面結(jié)構(gòu)施加強(qiáng)的取向調(diào)整力，在存在施加電壓時(shí)，單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶分子30a產(chǎn)生扭曲的亞穩(wěn)定狀態(tài)，以便與非固態(tài)區(qū)14b邊緣部分周圍的液晶分子30a的取向一致，由此可形成穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
圖34A和34B示出了在把突起22b提供在反基板200b的情況下，圖像單元區(qū)中的取向，而圖35A和35B示出了在把突起18提供在TFT基板100a的情況下圖像單元區(qū)中的取向。圖34A至35B分別示出存在施加電壓時(shí)的圖像單元區(qū)的顯微照片。圖34A至35B是當(dāng)以正交尼科耳狀態(tài)提供一對偏振板時(shí)得到的顯微照片。圖34A和35A表示在偏振板的偏振軸平行或垂直于圖紙的上下方向(或左右方向)的情況下的取向，圖34B和35B表示在偏振板的偏振軸平行或垂直于相對圖紙的上下方向(或左右方向)傾斜大約45°的方向的情況下的取向。
當(dāng)對比圖34A和34B與35A和35B時(shí)明白，即使把突起18提供在TFT基板100a上，也與每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’相對應(yīng)地形成采取放射狀傾斜取向的液晶疇，當(dāng)然取向狀態(tài)略微不同于當(dāng)把突起22b提供在反基板200b時(shí)得到的取向狀態(tài)。
實(shí)施例3下面參考圖36描述本實(shí)施例的液晶顯示裝置300。液晶顯示裝置300不同于圖1A和1B所示的液晶顯示裝置100之處在于設(shè)置在透射區(qū)T中的單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分處的液晶層30的厚度de小于在單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分處的液晶層30的厚度dc，如圖36所示。
通常，液晶層30厚度(單元間隙)越小(由此電場的效果更明顯)，液晶分子30a的響應(yīng)速度越高，并且響應(yīng)速度一般與液晶層30的厚度的平方成反比。因此，如果象在該實(shí)施例中一樣，單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分(外圍)處的液晶層30的厚度de小于單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分處的液晶層30的厚度dc，在單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分上的液晶分子30a的響應(yīng)速度高于在單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分上的液晶分子30a的響應(yīng)速度。邊緣部分上的液晶分子30a是觸發(fā)放射狀傾斜取向形成的液晶分子。因此，如果邊緣部分上的液晶分子30a的響應(yīng)速度增加，液晶疇的形成會更快。因此，有液晶疇形成的液晶層30的整個(gè)區(qū)域的響應(yīng)速度增加。因此，本實(shí)施例的液晶顯示裝置300具有理想的響應(yīng)特性。
注意，雖然能通過減少整個(gè)圖像單元區(qū)上的單元間隙進(jìn)一步增加響應(yīng)速度，但這樣就需要增加液晶材料的折射率各向異性(Δn)，以對穿過液晶層30的光產(chǎn)生預(yù)定的延遲。但是對于常規(guī)的液晶材料，隨著折射率各向異性的增加，其粘性增加，由此抵消了通過減少單元間隙獲得提高的響應(yīng)速度的優(yōu)勢。因此，僅僅通過減少整個(gè)圖像單元區(qū)上的液晶層30的厚度，不可能顯著提高響應(yīng)速度。
相反，在本實(shí)施例的液晶顯示裝置300中，僅在圖像單元區(qū)的一部分(對應(yīng)于單元固態(tài)區(qū)14a’邊緣部分的區(qū)域)中減小單元間隙，并也不需要增加液晶材料的折射率各向異性(Δn)，因此，可顯著提高響應(yīng)速度。
為了顯著提高響應(yīng)速度，單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分處的液晶層30的厚度de和單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分處的液晶層30的厚度dc之間的差優(yōu)選是0.5μm或更大，更優(yōu)選是1μm或更大，甚至更優(yōu)選是1.5μm或更大。
注意，雖然本實(shí)施例中透射區(qū)T采用的結(jié)構(gòu)是單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分處的單元間隙小于單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分處的單元間隙，但可以選擇把這種結(jié)構(gòu)用于反射區(qū)R或同時(shí)用于透射區(qū)T和反射區(qū)R。但是，注意，由于反射區(qū)R原先就具有較小的單元間隙，因此通過減少至少在透射區(qū)T的邊緣部分處的單元間隙，就能獲得提高響應(yīng)速度的理想效果。
在本實(shí)施例中，如圖36所示，通過將單元固態(tài)區(qū)14a’的表面在邊緣部分的高度設(shè)置為大于在單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分處的高度，使得液晶層30在邊緣部分的厚度de小于液晶層30在中心部分的厚度dc。更具體地，在圖像單元電極14和透明基板11之間提供層間絕緣膜19，夾層絕緣膜19表面的高度局部變化，由此單元固態(tài)區(qū)14a’的表面在其邊緣部分高于其中心部分。
本實(shí)施例的層間絕緣膜19包括第一區(qū)19a，此處在靠近液晶層30的一側(cè)上其表面高度連續(xù)變化；和第二區(qū)19b，此處在靠近液晶層30的一側(cè)上其表面高度基本上恒定。透射區(qū)T中的單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分位于第一區(qū)19a上而單元固態(tài)區(qū)14a’的中心部分位于第二區(qū)19b上。
考慮到顯示質(zhì)量，優(yōu)選的層間絕緣膜19的第一區(qū)19a的傾角(相對于基板11表面的傾角)小。由于形成在第一區(qū)19a上的垂直定向膜具有用于將液晶分子30a取向成垂直于其表面的取向調(diào)整力，在第一區(qū)19a上的液晶分子30a相對于基板11的表面沿傾斜方向取向。隨著第一區(qū)19a的傾角變大，液晶分子30a的傾斜角變大。由于無論有/無施加電壓，來自垂直定向膜的取向調(diào)整力都存在，所以由于第一區(qū)19a上的傾斜的液晶分子30a，在黑色顯示中發(fā)生光泄漏。因此，如果層間絕緣膜19的第一區(qū)19a的傾角過大，則對比度降低。因此，優(yōu)選層間絕緣膜19的第一區(qū)19a的傾角小，且優(yōu)選層間絕緣膜19具有平緩的斜坡。具體的，夾層絕緣膜19的第一區(qū)19a相對于基板11表面的傾角優(yōu)選是30°或者更小，且更優(yōu)選是20°或更小。
注意，如果單元固態(tài)區(qū)14a’的表面高度在整個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’上連續(xù)變化，整個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶層30的延遲不再是恒定的，由此顯示質(zhì)量可能變壞。在這種情況，難以通過使用相差補(bǔ)償器適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償相位差。如在本實(shí)施例中，在層間絕緣膜19包括第二區(qū)19b的情況下，該問題可以抑制，其中在第二區(qū)19b處靠近液晶層30的一側(cè)上的高度基本上是恒定的，。
通過，例如通過使用光掩膜曝光和顯影光敏樹脂膜并且接著在熱處理中熱變形該膜，可形成如上所述具有平緩斜坡的層間絕緣膜19。具體是，可以這樣獲得如圖36所示具有平緩斜坡的層間絕緣膜19首先在透明基板11的表面形成光敏樹脂膜，使用光掩膜曝光該膜，使得與透射區(qū)T對應(yīng)的部分在預(yù)定量的光下曝光，而與反射區(qū)R對應(yīng)的部分不曝光，顯影該膜，并且接著在預(yù)定溫度下對該膜進(jìn)行熱處理。注意，以這種曝光量進(jìn)行曝光處理，該曝光量使得在顯影處理后與透射區(qū)T對應(yīng)的光敏樹脂膜的部分并不完全被去除而是部分保留。這種曝光處理有時(shí)稱為“半曝光處理”。
注意，如在本實(shí)施例中，使用其中單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分處的單元間隙局部減小的配置，優(yōu)選采用使用圓偏振光的顯示模式，即，一種顯示模式，其中要入射在液晶層30上的光是圓偏振光，并且通過液晶層30調(diào)整該圓偏振光以顯示圖像。下面將參考圖37描述其中的原因。圖37是說明在施加電壓時(shí)，單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分的放大剖面圖。
如圖37所示，如果把單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分形成在傾斜表面上，在施加電場時(shí)，單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分上的液晶分子30a的取向和非固態(tài)區(qū)14b上的液晶分子30a的取向之間的連續(xù)性程度可能較差。因此，參考如37，一旦由于電場作用邊緣部分上的液晶分子30a倒下，之后它就會如圖37的箭頭表示那樣改變其取向的方位角，以便保持與其它相鄰液晶分子30a的取向連續(xù)程度。因此，響應(yīng)于施加的電壓，鄰近邊緣部分的液晶分子30a表現(xiàn)出兩步響應(yīng)狀態(tài)。第二步，其中取向的方位角慢慢變化，導(dǎo)致使用線偏振光的顯示模式中透射率(亮度)的變化，因此在這種顯示模式下，通過在單元固態(tài)區(qū)14a’的邊緣部分的局部減小單元間隙，不可能獲得提高響應(yīng)速度的顯著效果。相反，在使用圓偏振光的顯示模式下，液晶顯示分子30a的方位角的變化基本上不影響透射率，由此可能獲得提高響應(yīng)速度的理想效果。
使用圓偏振光的顯示模式可以通過，例如在液晶層30的兩側(cè)上都提供圓偏振板(例如，線性偏振板和λ/4波片的組合)來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例4參考圖38A和38B，將描述本實(shí)施例的液晶顯示裝置400。圖38A是從基板的法線方向所見的液晶顯示裝置400的三個(gè)圖像單元區(qū)P1、P2和P3的平面圖。圖38B是沿圖38A的線38B-38B’的剖面圖。
液晶顯示裝置400的多個(gè)圖像單元區(qū)排列成矩陣，即行和列。圖38A用箭頭D1表示行方向，用箭頭D2表示列方向。三個(gè)圖像單元區(qū)P1、P2和P3在行方向D1上相互鄰近。也把行方向D1和列方向D2稱為圖像單元(圖像單元區(qū))的“周期性排列方向”。典型的，行方向D1和列方向D2是互相垂直的。在本實(shí)施例中，每個(gè)圖像單元區(qū)(圖像單元)具有大體長方形的形狀，較短的邊沿著行方向D1且較長的邊沿著列方向D2。因此，在行方向D1和列方向D2上，圖像單元區(qū)以不同周期(稱為“圖像單元間距”)排列。在本說明書中，為一方便，把圖像單元排列的兩個(gè)周期性排列方向之一稱為“行方向”，而另外的周期性方向稱為“列方向”。換句話，行方向可以定義成沿顯示面板的垂直方向或者水平方向，對于列方向也是同樣的。
如圖39所示，在本實(shí)施例的液晶顯示裝置400中，在把數(shù)據(jù)寫入到所有圖像單元的周期(1幀)中，反相地驅(qū)動在行方向D1互相鄰近的每兩個(gè)圖像單元。提供給與在圖39中用“+”表示的圖像單元區(qū)P1和P3相對應(yīng)的液晶層30的區(qū)域的電壓的極性，不同于提供給與用“-”表示的圖像單元區(qū)P2相對應(yīng)的液晶層30的區(qū)域的電壓的極性。
圖40A和40B說明存在施加電壓時(shí)，液晶顯示裝置400的液晶層30。圖40A示意性說明依據(jù)施加穿過液晶層30的電壓，液晶分子30a的取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))。圖40B示意性說明依據(jù)施加的電壓，液晶分子30a的取向已經(jīng)變化并趨向穩(wěn)定的狀態(tài)。圖40A和40B是沿圖38A的線40-40’的剖面圖，但是為了簡便省略了反基板100b的階梯狀部分。
當(dāng)向液晶層30上施加電壓時(shí)，如圖40A所示，在非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分中形成傾斜電場。通過該傾斜電場，如圖40B所示，液晶層30內(nèi)的液晶分子30a采取放射狀傾斜取向。在本實(shí)施例中，由于反相地驅(qū)動在行方向D1上互相鄰近的每兩個(gè)圖像單元，在行方向D1上相鄰的圖像單元之間可以產(chǎn)生強(qiáng)的傾斜電場。下面將參考圖41和42描述其原因。圖41和42示出了提供在透明基板11上總線(例如，信號線)，沒有任何省略。
如圖41所示，當(dāng)把相同極性的電壓施加在兩個(gè)鄰近的圖像單元區(qū)中的液晶層上時(shí)，盡管在對應(yīng)于非固態(tài)區(qū)14b的區(qū)域內(nèi)一度下降，但等勢線EQ在兩個(gè)鄰近的圖像單元區(qū)中是連續(xù)的。相反，如圖42所示，當(dāng)把不同極性的電壓施加在兩個(gè)鄰近的圖像單元區(qū)中的液晶層上時(shí)，分別表示在這兩個(gè)圖像單元區(qū)產(chǎn)生的電場的等勢線EQ彼此不連續(xù)，而是在對應(yīng)于非固態(tài)區(qū)14b的區(qū)域內(nèi)顯著下降。結(jié)果是，在非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分，即，在單元固態(tài)區(qū)14a’附近，形成陡峭的電勢梯度，該電勢梯度產(chǎn)生比圖41所示的更強(qiáng)的傾斜電場。
為了產(chǎn)生足以提供穩(wěn)定放射狀傾斜取向的傾斜電場，鄰近圖像單元區(qū)中的圖像單元電極14之間的間隔(即，在圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a之間的間隔)需要具有某一寬度。在本實(shí)施例中，行方向D1上每個(gè)圖像單元的驅(qū)動電壓的極性是相反的，以便在行方向D1每兩個(gè)相鄰的圖像單元由相反的極性驅(qū)動。在這種情況，與在行方向D1驅(qū)動電壓的極性不反轉(zhuǎn)的情況相比，即使在圖像單元區(qū)之間的間隔較短，也能獲得足夠的取向調(diào)整力。因此，可使用其中行方向D1上圖像單元電極14之間的間隔較短的結(jié)構(gòu)來增大開口率。
在本實(shí)施例中，沿著圖像單元區(qū)的較短邊反轉(zhuǎn)每個(gè)圖像單元的驅(qū)動電壓的極性。或者，可以沿著圖像單元區(qū)的較長邊反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓的極性。注意，優(yōu)選至少沿著圖像單元區(qū)的較短邊反轉(zhuǎn)圖像單元的驅(qū)動電壓的極性。原因在于，這種驅(qū)動在圖像單元區(qū)的較長邊的附近產(chǎn)生強(qiáng)傾斜電場，而且由此高效地穩(wěn)定了在整個(gè)圖像單元區(qū)中液晶分子的取向。
參考圖43A，只要在行方向D1(兩個(gè)周期性排列方向之一)反轉(zhuǎn)每個(gè)圖像單元的驅(qū)動電壓的極性，即使沒有在列方向D2(另一周期性排列方向)上反轉(zhuǎn)每個(gè)圖像單元驅(qū)動電壓的極性(即，所謂的源極線反向驅(qū)動或柵極線反向驅(qū)動)，也能顯著的提高開口率。例如，為了抑制閃爍，優(yōu)選在行方向D1上反向每個(gè)圖像單元的驅(qū)動電壓的極性，同時(shí)在列方向D2每n行圖像單元反向驅(qū)動電壓的極性(n是大于或等于1的整數(shù))。即，優(yōu)選在一幀內(nèi)，每n行反轉(zhuǎn)施加在對應(yīng)于同列的圖像單元區(qū)的液晶層的電壓的極性。
如圖43B所示，可以在列方向D2上每兩行圖像單元反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓的極性(所謂的2H點(diǎn)反向驅(qū)動)。如圖43C所示，可以在列方向D2上每一個(gè)圖像單元反向驅(qū)動電壓的極性(所謂的點(diǎn)反向驅(qū)動)。在如圖43C所示的情況下，在行方向D1對于每一個(gè)圖像單元并且同時(shí)在列方向D2對于每個(gè)圖像單元反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓的極性，因此可以縮短列方向D2上相鄰圖像單元電極14之間的間隔，從而進(jìn)一步提高開口率。
在本實(shí)施例中，在每個(gè)圖像單元區(qū)中把單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行。即使在每個(gè)圖像單元區(qū)把單元固態(tài)區(qū)14a’排列成多行，也可以通過在兩個(gè)周期性排列方向之一上反轉(zhuǎn)圖像單元的驅(qū)動電壓的極性，提供同樣的效果。在把單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行的情況下，可以增大固態(tài)區(qū)14a’在圖像單元區(qū)中單元面積比，并且由此能增加圖像單元區(qū)中對顯示有貢獻(xiàn)的面積的比率(有效開口率)。下面將參考圖44和45描述其理由。
如圖44和45所示，TFT基板100a實(shí)際上包括在行方向D1上互相平行延伸的柵極總線(掃描線)41和在列方向D2互相平行延伸的源極總線(信號線)42。柵極總線41中的每個(gè)分別電連接到為每個(gè)圖像單元區(qū)提供的TFT(未示)的柵電極。源極總線42中的每個(gè)分別電連接到TFT的源電極。TFT的漏極電連接到圖像單元電極14。TFT基板100a也包括存儲電容線43。
在圖44所示的結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)圖像單元區(qū)中把多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行。因此，非固態(tài)區(qū)14b(切除區(qū)14b2)的一部分與柵極總線41或源極總線42重疊，而且位于圖像單元區(qū)外。
在圖45所示的結(jié)構(gòu)中，把多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’排列成兩行或更多行。在這種情況下，圖像單元區(qū)包括被單元固態(tài)區(qū)14a’包圍的開口14b1。該開口14b1整體位于圖像單元區(qū)中。因此，非固態(tài)區(qū)14b在圖像單元區(qū)中的面積比增大，而固態(tài)區(qū)14a在圖像單元區(qū)中的面積比減小。
通過比較，在圖44所示的結(jié)構(gòu)中，在每個(gè)圖像單元區(qū)中多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行，至少每個(gè)切除區(qū)14b的一部分在圖像單元區(qū)外，這能減少單元固態(tài)區(qū)14b在圖像單元區(qū)中的面積比，并且增加固態(tài)區(qū)14a在圖像單元區(qū)中的面積比。結(jié)果提高了開口率。
在此，將特別描述具有特定規(guī)格的液晶顯示裝置的開口率的改進(jìn)。使用的液晶顯示裝置中，顯示區(qū)域沿對角線長度是15英寸，單元固態(tài)區(qū)14a’是具有大體弧形角部的正方形(在圖44中所示)，在柵極總線和源極總線上的光遮擋層具有12μm的寬度，單元固態(tài)區(qū)14a’之間的間隔是8.5μm。使用該液晶顯示裝置，對比了在單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行的情況下獲得的透射率和在單元固態(tài)區(qū)14a’排列成多行的情況下獲得的透射率。單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行的情況，與單元固態(tài)區(qū)14a’排列成多行的情況相比，在SXGA(1280×1024像素)下透射率提高了6％，在UXGA(1600×1200像素)下提高了9％，在QXGA(2048×1536像素)下提高了11％。通過把一個(gè)圖像單元區(qū)中的單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行提供的開口率增大的效果在高精度液晶顯示裝置中尤其高。
在圖44和45所示的結(jié)構(gòu)中，其中圖像單元電極14與柵極總線41和源極總線42部分重疊，優(yōu)選在絕緣膜上(例如，有機(jī)絕緣膜)上形成圖像單元電極，該絕緣膜提供在總線上，以便使來自總線的影響最小。
使用上述的液晶顯示裝置(其中顯示區(qū)域在對角線上的長度是15英寸，單元固態(tài)區(qū)14a’是具有大體弧形形狀角部的正方形，柵極總線和源極總線上的光遮擋層具有12μm的寬度，單元固態(tài)區(qū)14a’之間的間隔是8.5μm)，比較了在行方向D1上每圖像單元反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓的極性時(shí)的取向穩(wěn)定性與在行方向D1上不反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓的極性時(shí)的取向穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的放射狀傾斜取向所需的圖像單元電極14之間的間隔(更嚴(yán)格的，是圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a之間的間隔)是8.5μm，它等于圖像單元區(qū)中單元固態(tài)區(qū)14a’之間的間隔。通過對比，當(dāng)在行方向D1上反轉(zhuǎn)極性時(shí)，即使行方向D1上鄰近圖像單元電極14之間的間隔短至3μm，也能獲得穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
實(shí)施例5參考圖46A和46B，將描述本實(shí)施例的液晶顯示裝置500的結(jié)構(gòu)。圖46A是沿基板法線方向所見的液晶顯示裝置500的平面圖，而46B是沿圖46A的線46B-46B’的剖面圖。圖46B說明沒有在液晶層30上施加電壓的狀態(tài)。
如圖46A和46B所示的液晶顯示裝置500不同于在圖1A和1B所示的液晶顯示裝置100之處在于，液晶顯示裝置500的TFT基板500a在圖像單元電極14的非固態(tài)區(qū)14b上包括突起40。在突起40的表面上提供垂直定向膜(未示)。
如圖46A所示，在透明基板11的平面內(nèi)的突起40的剖面形狀與固態(tài)區(qū)14a和非固態(tài)區(qū)14b之間的邊界的形狀一致。在本實(shí)施例中，位于開口14b1內(nèi)的突起14b的剖面形狀與開口14b1的形狀相同(嚴(yán)格地說是類似)，而且大體上是星形形狀。位于切除區(qū)14b2內(nèi)的突起40的剖面形狀與切除區(qū)14b2的形狀相同(嚴(yán)格地說是類似)，而且對應(yīng)于開口14b1內(nèi)突起40的形狀的一半或四分之一。如圖46B所示，在垂直于透明基板11的平面上的突起40的剖面形狀是梯形。更具體地，突起40具有平行于基板平面的上表面40t和相對于基板平面以傾角θ(＜90)傾斜的側(cè)面40s。由于形成了覆蓋突起40的垂直定向膜(未示)，突起40的側(cè)面40s施加在液晶層30的液晶分子30a上的取向調(diào)整力，與傾斜電場施加的取向調(diào)整力的方向相同。側(cè)面40s的取向調(diào)整力起到穩(wěn)定放射狀傾斜取向的作用。
下面將參考圖47A至47D和圖48A和48B描述突起40的作用。
首先，參考圖47A至47D描述液晶分子30a取向和提供垂直取向的表面的形狀之間的關(guān)系。
如圖47A所示，由于提供垂直取向的表面(典型的，垂直定向膜的表面)的取向調(diào)整力，水平表面上的液晶分子30a相對于該表面垂直取向。當(dāng)把由垂直于液晶分子30a的軸向的等勢線EQ表示的電場施加到這種垂直取向的液晶分子30a上時(shí)，順時(shí)針傾斜液晶分子30a的扭矩和反時(shí)針傾斜液晶分子30a的扭矩以相等概率作用在液晶分子30a上。因此，在兩個(gè)平行板狀電極之間的液晶層30處于包括接收順時(shí)針扭矩的液晶分子30a和接收反時(shí)針扭矩的液晶分子30a的混合態(tài)。結(jié)果是，與施加在液晶層30上的電壓一致的取向變化不可能平穩(wěn)發(fā)生。
如圖47B所示，當(dāng)把水平等勢線EQ表示的電場施加到垂直于傾斜表面取向的液晶分子30a上時(shí)，液晶分子30a向某一方向傾斜，在該方向上液晶分子30a以較小的傾斜角(在圖47B中順時(shí)針)平行于等勢線EQ。如圖47C所示，垂直于水平表面取向的液晶分子30a與位于傾斜表面(順時(shí)針)的液晶分子30a以同樣的方向傾斜，使得水平表面上的液晶分子30a的取向方向與垂直于傾斜面取向的液晶分子30a的取向方向連續(xù)(一致)。
如圖47D所示，在具有連續(xù)的凹/凸圖案并由此具有連續(xù)的梯形剖面的表面上，上表面和下表面上的液晶分子30a的取向方向與由在傾斜表面上的液晶分子30a調(diào)整的取向方向一致。
本實(shí)施例的液晶顯示裝置通過將由這種形狀的表面(突起)施加的取向調(diào)整力的方向與由傾斜電場施加的取向調(diào)整力的方向匹配，來穩(wěn)定放射狀傾斜取向。
圖48A和48B分別示出在通過在圖46B所示的液晶顯示裝置30上施加電場獲得的狀態(tài)下的液晶顯示裝置500。圖48A示意性說明根據(jù)施加在液晶層30上的電壓，液晶分子的30a取向剛剛開始改變的狀態(tài)(初始ON狀態(tài))。圖48B示意性說明依據(jù)施加的電壓，液晶分子30a的取向已經(jīng)改變并且趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。曲線EQ表示等勢線。圖48A和48B分別是沿圖46A的線48-48’的剖面圖，但是為了簡單省略了反基板100b的階梯狀部分。
當(dāng)圖像單元電極14和反電極22處于相同電勢(在沒有在液晶層30上施加電壓時(shí))時(shí)，如圖46B所示，圖像單元區(qū)中的液晶分子30a垂直于基板11和22的表面取向。在這種狀態(tài)，與在突起40的側(cè)面40s上的垂直定向膜(未示)接觸的液晶分子30a垂直于側(cè)面40s取向，且在側(cè)面40s附近的液晶分子30a由于與周圍的液晶分子30a的相互作用而傾斜(由于彈性體的特性)。
當(dāng)在液晶層30上施加電壓時(shí)，形成由圖48A所示的等勢線EQ表示的電勢梯度。在固態(tài)區(qū)14a和反電極22之間的液晶層30的區(qū)域中，等勢線EQ平行于圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a的表面和反電極22的表面。等勢線EQ在與圖像單元電極14的非固態(tài)區(qū)14b對應(yīng)的區(qū)域中下降。在與非固態(tài)區(qū)14b的邊緣部分EG相對應(yīng)的液晶層30的區(qū)域中(在非固態(tài)區(qū)14b的內(nèi)圍附近，包含非固態(tài)區(qū)14b和固態(tài)區(qū)14a之間的邊界)，形成由傾斜等勢線EQ表示的傾斜電場。
如上所述并由圖48A的箭頭表示，利用傾斜電場，在開口14b1右側(cè)邊緣部分EG上的液晶分子30a(圖48A)順時(shí)針傾斜(旋轉(zhuǎn))，而在開口14b1左側(cè)邊緣部分EG上的液晶分子30a(圖48B)反時(shí)針傾斜(旋轉(zhuǎn))。結(jié)果，在邊緣部分EG上的液晶分子30a平行于等勢線EQ取向。在邊緣部分EG，由傾斜電場提供的取向調(diào)整方向與由突起40的側(cè)面40s提供的取向調(diào)整方向相同。
如上所述，當(dāng)從在等勢線EQ的傾斜部分上的液晶分子30a開始的取向方向變化繼續(xù)并且該取向達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，獲得圖48B所示的取向。位于開口14b1的中心部分，即大約在突起40的頂面40t中心的液晶分子30a受到位于開口14b1的相對邊緣部分處的液晶分子30a取向的影響相同，并因此保持垂直于等勢線EQ取向。遠(yuǎn)離開口14b1的中心部分(突起40的頂面40t)的液晶分子30a受到靠近它的各邊緣部分EG處的液晶分子30a取向的影響而傾斜，并因此相對于開口14b1的中心SA(突起40的頂面40t)形成對稱的傾斜取向。同時(shí)，在與基本上由開口14b1和突起40包圍的單元固態(tài)區(qū)14a’對應(yīng)的區(qū)域中，液晶分子30a相對于單元固態(tài)區(qū)14a’的中心SA形成對稱的傾斜取向。
如上所述，在本實(shí)施例的液晶顯示裝置500中，與在實(shí)施例1的液晶顯示裝置100相似，與開口14b1和單元固態(tài)區(qū)14a’相對應(yīng)地形成采取放射狀傾斜取向的液晶疇。由于突起40形成為基本包圍成大體圓形圖案的單元固態(tài)區(qū)14a’，因此液晶疇與由突起40包圍的大體圓形區(qū)域相對應(yīng)形成。位于開口14b1內(nèi)的突起40的側(cè)面40s起到使在鄰近開口14b1的邊緣部分EG的液晶分子30a的傾斜方向與由傾斜電場提供的取向方向相同的作用。因此，側(cè)面40s穩(wěn)定放射狀傾斜取向。
僅在存在施加電壓時(shí)，由傾斜電場產(chǎn)生的取向調(diào)整力才自然地作用，而且其強(qiáng)度依賴于電場強(qiáng)度(施加電壓的幅度)。當(dāng)電場弱時(shí)(即，當(dāng)施加電壓低時(shí))，由傾斜電場產(chǎn)生的取向調(diào)整力弱。在這種情況下，當(dāng)把外力施加在液晶面板上時(shí)，放射狀傾斜取向可能會被液晶材料流破壞。一旦破壞了，放射狀傾斜取向不能恢復(fù)，直到施加足以產(chǎn)生具有相當(dāng)強(qiáng)取向調(diào)整力的傾斜電場的電壓。相對照的是，不管施加電壓的幅度如何，由突起40的側(cè)面40s施加的取向調(diào)整力都起作用，而且取向調(diào)整力很強(qiáng)，這可以通過該取向調(diào)整力提供定向膜的錨定效應(yīng)的事實(shí)理解。因此，即使放射狀傾斜取向曾今被液晶材料流破壞，在突起40的側(cè)面40s附近的液晶分子30a仍保持與放射狀傾斜取向相同的取向方向。因此，一旦液晶材料停止流動，容易恢復(fù)放射狀傾斜取向。
如上所述，本實(shí)施例的液晶顯示裝置500除具有實(shí)施例1的液晶顯示裝置的特征之外，還具有持久抵抗外力的特征。由于這些特征，液晶顯示裝置500優(yōu)選用于常用于攜帶并容易受到外力的個(gè)人計(jì)算機(jī)或PDA。
當(dāng)突起40由高透明介電材料形成時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)在于改善與開口14b1相對應(yīng)形成的液晶疇對顯示的貢獻(xiàn)。當(dāng)突起40由不透明介電材料形成時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)在于阻止由突起40的側(cè)面40s引起傾斜的液晶分子30a的延遲導(dǎo)致的光泄漏。要使用的液晶材料可以根據(jù)例如液晶顯示裝置的使用來確定。在任一種中情況下，光敏樹脂的使用提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)簡化了形成與開口14b1相對應(yīng)的突起40的圖形化步驟。為了獲得足夠的取向調(diào)整力，當(dāng)液晶層30的厚度是大約3μm時(shí)，突起40的高度優(yōu)選為大約0.5μm至2μm。一般，突起40的高度優(yōu)選為液晶層30厚度的大約1/6至大約2/3。
如上所述，液晶顯示裝置500包括在圖像單元電極14的非固態(tài)區(qū)14b內(nèi)部的突起40，而且突起40的表面40s施加在液晶層30a上的取向調(diào)整力與傾斜電場的取向調(diào)整力的方向相同。參考圖49A至49C，將描述其施加的取向調(diào)整力與傾斜電場的取向調(diào)整力的方向相同時(shí)，側(cè)面40s的優(yōu)選條件。
圖49A、49B和49C分別是液晶顯示裝置500A、500B和500C的示意性剖面圖，并且與圖48A相對應(yīng)。液晶顯示裝置500A、500B和500C都具有在非固態(tài)區(qū)14b上的突起，但是與液晶顯示裝置500的不同在于突起40作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體和非固態(tài)區(qū)14b之間的位置關(guān)系。
如圖48A所示，在液晶顯示裝置500中，突起40作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體完全形成在開口14b1內(nèi)，突起40的底面小于開口14b1的底面。在圖49A所示的液晶顯示裝置500A中，突起40A的底面等于開口14b1的。在圖49B所示的液晶顯示裝置500B中，突起40B的底面大于開口14b1的并且覆蓋圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a的邊緣部分(外圍)。固態(tài)區(qū)14a不形成在突起40、40A和40B中任何一個(gè)的側(cè)面40s上。結(jié)果，如在各圖中所示，等勢線EQ在固態(tài)區(qū)14a上是大體平坦的，并且在開口14b1內(nèi)下降。因此，液晶顯示裝置500A和500B的突起40A和40B的側(cè)面40s表現(xiàn)出與傾斜電場的取向調(diào)整力相同方向的取向調(diào)整力，因此類似于液晶顯示裝置500的突起40，穩(wěn)定了放射狀傾斜取向。
相對照的是，圖49C所示的液晶顯示裝置500C的突起40C的底面大于開口14b1的，而且圍繞開口14b1的一部分固態(tài)區(qū)14a形成在突起40C的側(cè)面40s上。通過在側(cè)面40s上的那部分固態(tài)區(qū)14a的影響，等勢線EQ具有弓形曲線。等勢線EQ的弓形曲線的傾斜方向與等勢線EQ在開口14b1內(nèi)下降那部分的傾斜方向相反。這表明，與固態(tài)區(qū)14a在側(cè)面40s上的那部分一致，形成了電場，該電場的傾斜方向與給液晶分子30a提供放射狀傾斜取向的傾斜電場的方向相反。為了提供具有與傾斜電場的取向調(diào)整力相同方向的取向調(diào)整力的側(cè)面40s，優(yōu)選固態(tài)區(qū)(導(dǎo)電膜)14a不形成在側(cè)面40s上。在本實(shí)施例中，將以圖49A至49C所示的形成在開口14b1內(nèi)的突起作為實(shí)例進(jìn)行描述。相同原則應(yīng)用在形成在切除區(qū)14b2內(nèi)的突起。
通過在非固態(tài)區(qū)14b上形成突起40來穩(wěn)定放射狀傾斜取向的效果不僅僅由具有本實(shí)施例所示圖形的非固態(tài)區(qū)14b1提供，且也由具有所有上述圖形的非固態(tài)區(qū)14b1提供。為了允許突起40完全展示抵抗外力穩(wěn)定取向的效果，突起40優(yōu)選具有圍繞液晶層30的最大可能區(qū)域的圖案(從基板法線方向所見)。因此，例如具有圓形單元固態(tài)區(qū)14a’的正圖形的穩(wěn)定取向的效果大于具有圓形開口14b的負(fù)圖形的穩(wěn)定取向的效果。
實(shí)施例6下面將參考圖50描述本實(shí)施例的液晶顯示裝置600的結(jié)構(gòu)。
如圖50所示，液晶顯示裝置600的反基板600b具有提供在與圖像單元電極14的非固態(tài)區(qū)14a’相對的區(qū)域上的突起(棱)22b。一個(gè)突起22b提供在透明區(qū)T而另一個(gè)突起22b提供在反射區(qū)T。突起22b起取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的作用。突起22b由例如光敏樹脂形成。
位于反射區(qū)R中的突起22b具有與TFT基板100a接觸的頂面，從而液晶層30的厚度由突起22b定義，換句話，位于反射區(qū)R中的突起22b也起隔離物的作用。
在象本實(shí)施例中一樣作為取向調(diào)整結(jié)構(gòu)提供的至少一個(gè)突起22b(位于反射區(qū)R中的突起22b)也起隔離物作用的情況，不需要分開形成取向調(diào)整結(jié)構(gòu)和隔離物，這可以簡化生產(chǎn)工藝并降低生產(chǎn)成本。
在為了實(shí)現(xiàn)接近紙白色的白色顯示而在反射電極的表面提供微小的不規(guī)則物的情況下，優(yōu)選避免在反射電極與突起22b接觸的部分的表面上提供不規(guī)則物。在與突起22b接觸的部分上沒有提供不規(guī)則物的情況下，單元間隙(液晶層30的厚度)可以控制為更均勻。
即使在沒有施加電壓時(shí)，在突起22b鄰近的液晶分子相對于基板平面傾斜。這導(dǎo)致在常規(guī)黑色顯示模式下黑色顯示中的光泄漏。因此，當(dāng)突起22b的尺寸過大時(shí)，對比度的降低難以接受。尤其當(dāng)透射區(qū)T中對比度顯著降低時(shí)，嚴(yán)重影響顯示質(zhì)量。
為了避免這個(gè)問題，分別如圖51A和51B所示的液晶顯示裝置600A和600B所示，為了使位于透射區(qū)T的突起22b不被光照，可以根據(jù)突起22b的尺寸，提供光遮擋層50。
圖51A所示的液晶顯示裝置600A中，TFT基板100a包括光遮擋層50以便覆蓋在透射區(qū)T中的突起22b。在圖51B所示的液晶顯示裝置600B中，反基板600b包括光遮擋層50以便覆蓋在透射區(qū)T中的突起22b。通過提供光遮擋層50覆蓋透射區(qū)T中的突起22b，可以抑制在透射區(qū)T中的光泄漏，而且因此可以抑制對比度的降低。
為了更確定地阻止光泄漏，優(yōu)選光遮擋層50具有較大的面積。但是只要從基板的法線方向看，光遮擋層50覆蓋突起22b，就可以充分抑制光泄漏。
光遮擋層50可以由任何遮光材料形成。光遮擋層50可以與由光遮擋材料形成的TFT基板100b和/或反基板600b的其它元件在相同的步驟中形成。在這種情況下，不需要形成光遮擋層50的單獨(dú)步驟。例如，在圖51A所示的結(jié)構(gòu)中，其中光遮擋層50包含在TFT基板100b中，光遮擋層50可以由與柵極總線使用相同材料在相同步驟中形成。因此，可以容易地形成光遮擋層。圖51B所示的結(jié)構(gòu)，其中光遮擋層50包含在反基板600b中，能防止當(dāng)將TFT基板100b和反基板600b連接在一起時(shí)發(fā)生的由于位置偏移(連接偏移)導(dǎo)致的光遮擋的不足。
在透射區(qū)T中形成略小于反射區(qū)R中的突起22b的突起22b，能防止在透射區(qū)T中的光泄漏。例如，如在圖52A所示的液晶顯示裝置600C中，在透射區(qū)T中的突起22b可以低于在反射區(qū)R中的突起22b。或者，如在圖52B所示的液晶顯示裝置600D中，例如通過改變用于透射區(qū)T中的突起22和用于透射區(qū)T中的突起22b的光敏樹脂的曝光量，透射區(qū)T中的突起22b可以形成為低于反射區(qū)R中的突起22b。例如通過改變光掩膜的光遮擋部分(或開口)的直徑，透射區(qū)T中的突起22b可以形成為薄于反射區(qū)R中的突起22b，所述光掩膜用于曝光用于透射區(qū)T中的突起22b和用于發(fā)射區(qū)T中的突起22b的光敏樹脂。
如上所述，由于位于透射區(qū)T中的突起22b降低對比度，為了提高對比度，優(yōu)選透射區(qū)T中的突起22b的數(shù)目較少。反基板600b優(yōu)選在每個(gè)圖像單元區(qū)的透射區(qū)T中包括一個(gè)突起22b。
圖53A表示液晶顯示裝置600E，它包括在透射區(qū)T中的兩個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’和在反射區(qū)R中上的一個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’，還包括分別對應(yīng)于單元固態(tài)區(qū)14a’的突起22b。因此，液晶顯示裝置600E包括在透射區(qū)T中的兩個(gè)突起22b。
圖53B表示液晶顯示裝置600F，它與圖53A表示的液晶顯示裝置600E的不同在于，在液晶顯示裝置600E的透射區(qū)T中的兩個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’用一個(gè)更大的單元固態(tài)區(qū)14a’替代。由于用這種結(jié)構(gòu)在透射區(qū)T僅僅有一個(gè)突起22b就夠了，因此可以提高對比度和光透射率。例如，可以用一個(gè)長方形單元固態(tài)區(qū)14a’代替提供在透射區(qū)T中的兩個(gè)正方形單元固態(tài)區(qū)14a’。
圖51A、51B、52A、52B和53B所示的結(jié)構(gòu)，較好地抑制了透射區(qū)T的光泄漏，當(dāng)它們使用在具有較小單元間隙的液晶顯示裝置中時(shí)，提供了更高的效果。原因如下當(dāng)單元間隙小時(shí)，為了獲得預(yù)定的延遲，液晶材料的折射率各向異性(Δn)需要增大；而且由于突起22b，在黑色顯示時(shí)這容易引起光泄漏。
具有較小單元間隙的典型液晶顯示裝置包括諸如移動電話和PDA的移動電子設(shè)備中的液晶顯示裝置。在移動電子設(shè)備的液晶顯示裝置中，經(jīng)常將單元間隙設(shè)置為較小以便降低驅(qū)動電壓，從而減小能耗。將來，隨著數(shù)字地面廣播(digital terrestrial broadcasting)的全面使用，有更多機(jī)會用移動電子設(shè)備顯示高質(zhì)量的運(yùn)動圖像。由于這種背景，為了提供較好的運(yùn)動圖像顯示，在大量設(shè)備中，期望將單元間隙設(shè)置為較小。一般，隨著單元間隙的變小，電場的效果增強(qiáng)，而且由此響應(yīng)特性提高。由于此原因，具有較小間隔的液晶顯示裝置適合于用來顯示運(yùn)動圖像。
實(shí)施例7下面將參考圖54A和54B描述本實(shí)施例的液晶顯示裝置700的結(jié)構(gòu)。圖54A是從基板法線方向所見的液晶顯示裝置700的平面圖，而圖54B是沿圖54A的線54B-54B’的剖面圖。圖54B說明沒有在液晶層30上施加電壓的狀態(tài)。
液晶顯示裝置700具有與圖49B所示的液晶顯示裝置500基本相同的結(jié)構(gòu)。更具體地，液晶顯示裝置700包括在非固態(tài)區(qū)14b上提供的突起40，如圖54A和54B所示。
突起40的側(cè)面40s的取向調(diào)整力的方向與由圖像單元電極14產(chǎn)生的傾斜電場的取向調(diào)整力的方向一致。因此，當(dāng)存在施加電壓時(shí)，產(chǎn)生如圖55A和55B所示的穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。在圖55A和55B中，省略了反基板100b的階梯狀部分。
突起40的底面比開口14b1的大并覆蓋固態(tài)區(qū)14a的邊緣部分(外圍)。因此，不管驅(qū)動電壓如何，都能獲得穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
下面將參考圖56A和56B描述此現(xiàn)象的原因。圖56A是圖46A和46B所示的液晶顯示裝置500的突起40和它的附近的放大圖。圖56B是本實(shí)施例的液晶顯示裝置700的突起40和它的附近的放大圖。圖56A和56B分別表示剛剛在向液晶層30上施加電壓之后的一個(gè)狀態(tài)。
在圖46A和46B的液晶顯示裝置500中，突起40完全形成在開口14b1內(nèi)而且具有比開口14b1的小的底面。用這種結(jié)構(gòu)，突起40的側(cè)面40s位于開口14b1的邊緣部分上，如圖56A所示。因此，當(dāng)存在施加電壓時(shí)，在突起40的側(cè)面40s附近的液晶分子30a在傾斜的等勢線EQ上。在圖56A所示的例子中，垂直于側(cè)面40s取向的液晶分子30a的軸向基本上平行于傾斜的等勢線EQ。在這種情況下，幾乎沒有用來改變?nèi)∠蚍较虻呐ぞ刈饔迷谝壕Х肿?0a上。當(dāng)施加比圖56A所示的例子中更高的電壓時(shí)，等勢線EQ在開口14b1內(nèi)下降地更顯著(即，等勢線EQ的傾斜更陡)。在這種情況下，垂直于側(cè)面40s取向的液晶分子30a受到順時(shí)針(圖56A的箭頭A方向)傾斜液晶分子30a的扭矩的作用。當(dāng)施加比圖56A所示的例子中更低的電壓時(shí)，等勢線EQ在開口14b1內(nèi)下降地更緩慢(即，等勢線EQ的傾斜是更緩)。在這種情況下，垂直于側(cè)面40s取向的液晶分子30a受到反時(shí)針(圖56A的箭頭B方向)傾斜液晶分子30a的扭矩的作用。
在整個(gè)突起40位于開口14b1內(nèi)的結(jié)構(gòu)中，作用在垂直于突起40的側(cè)面40s取向的液晶分子30a上的扭矩的方向根據(jù)施加的電壓值變化。這可能干擾依據(jù)驅(qū)動電壓的取向。
相對照的是，在本實(shí)施例的液晶顯示裝置700中，突起40覆蓋圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a(單元固態(tài)區(qū)14a’)的邊緣部分(外圍)。在這種結(jié)構(gòu)中，突起40的側(cè)面40s可以位于圖像單元電極14的固態(tài)區(qū)14a(單元固態(tài)區(qū)14a’)上，不是在開口14b1的邊緣部分上，如圖56B所示。因此，當(dāng)存在施加電壓時(shí)，在突起40的側(cè)面40s附近的液晶分子30a能位于平行于固態(tài)區(qū)14a的表面的等勢線EQ上。在這種情況下，作用在垂直于側(cè)面40s取向的液晶分子30a上的扭矩的方向是唯一確定的(在圖56B所示的例子中是反時(shí)針)，并且與施加電壓的值無關(guān)。因此，不管驅(qū)動電壓的條件如何，都能獲得穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。上述描述針對提供在開口14b1內(nèi)的突起，但是同樣的原理可應(yīng)用到提供在切除區(qū)14b2內(nèi)的突起40。
對突起40和固態(tài)區(qū)14a的重疊區(qū)域的寬度沒有特別限定，但是優(yōu)選設(shè)置該寬度使得即使在生產(chǎn)過程中突起40和/或固態(tài)區(qū)14a的位置偏移，突起40也能覆蓋固態(tài)區(qū)14a的邊緣部分(優(yōu)選將該寬度設(shè)置為，例如，大約2μm)。
如上所述，本實(shí)施例的液晶顯示裝置700的TFT基板700a包括用來產(chǎn)生傾斜電場的圖像單元電極14和具有側(cè)面40s的突起40，該側(cè)面40s具有與傾斜電場施加的取向調(diào)整力一致的取向調(diào)整力。由于這種結(jié)構(gòu)，在防止由于外力導(dǎo)致的顯示質(zhì)量下降的同時(shí)，液晶顯示裝置700還能實(shí)現(xiàn)寬視角顯示。此外，由于突起40覆蓋固態(tài)區(qū)14a的邊緣部分，從而不管驅(qū)動電壓條件如何，都能夠提供理想的顯示。
實(shí)施例8下面將參考圖57A和57B描述本申請實(shí)施例的液晶顯示裝置800的結(jié)構(gòu)。圖57A是從基板法線方向所見的液晶顯示裝置800的平面圖，而圖57B是沿圖57A的線57B-57B’的剖面圖。圖57B說明沒有向液晶層30上施加電壓的狀態(tài)。
本實(shí)施例的液晶顯示裝置800不同于在實(shí)施例7的液晶顯示裝置700之處在于液晶顯示裝置800的反基板200b包括取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28。在包括在反基板200b上中取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28中，提供在與圖像單元電極14的單元固態(tài)區(qū)14a’相對的區(qū)域的中心周圍的一個(gè)可以是在圖15B至15D所示的任何一個(gè)。提供在與圖像單元電極14的開口14b1相對的區(qū)域的中心部分周圍的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28是在圖15E所示的那個(gè)。在該實(shí)施例中，將描述即使在沒有施加電壓時(shí)也具有取向調(diào)整力的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28，但是也可用在圖15A中所示的那個(gè)代替在圖15B至15D所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28。
在液晶顯示裝置800中，在向液晶層30上(即圖像單元電極14和反電極22之間)施加電壓的狀態(tài)下，由圖像單元電極14和突起40形成的放射狀傾斜取向的方向與由取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28形成的放射狀傾斜取向的方向一致。結(jié)果是，如圖58A至58C所示，放射狀傾斜取向是穩(wěn)定的。
圖59A和59B表示包括取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的另一個(gè)液晶顯示裝置800’。液晶顯示裝置800’在與圖像單元電極14的開口14b1相對的區(qū)域內(nèi)不包括任何取向調(diào)整結(jié)構(gòu)。形成圖15E所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28涉及與工藝相關(guān)的難度，該取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28形成在與開口14b1相對的區(qū)域內(nèi)。因此，考慮到生產(chǎn)率，優(yōu)選使用圖15A至15D所示的任何取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28。尤其是，優(yōu)選圖15B所示的取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28，因?yàn)樗芤院唵蔚墓に嚿a(chǎn)。
即使在與開口14b1相對的區(qū)域內(nèi)沒有提供取向調(diào)整結(jié)構(gòu)，液晶顯示裝置800’仍可獲得與圖60A至60C所示的液晶顯示裝置800基本相同的放射狀傾斜取向。放射狀傾斜取向?qū)毫Φ牡挚鼓芰κ菍?shí)際可接受的水平。
在把圖15B所示的突起22b用作取向調(diào)整結(jié)構(gòu)28的情況下，可以使用圖61A所示的結(jié)構(gòu)，其中液晶層的厚度30是由突起22b限定，即突起22b也能起到作為控制單元間隙(液晶層30的厚度)的隔離物的作用。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于不需要單獨(dú)提供用來限定液晶層30厚度的隔離物，從而簡化了生產(chǎn)工藝。
在圖61A至61C所示的實(shí)施例中，突起22b具有截取頂端的錐形形狀并具有相對于基板21的表面以小于90°傾角傾斜的側(cè)面22b1。側(cè)面22b1(相對于基板21的表面以小于90°傾角傾斜)對液晶層30的液晶分子30a的取向調(diào)整力的方向與由傾斜電場施加的取向調(diào)整力的相同。因此，側(cè)面22b1起到穩(wěn)定放射狀傾斜取向的作用。
在包括也起到隔離物作用的突起22b的結(jié)構(gòu)中，如圖61A至61C所示，能獲得與液晶顯示裝置800’基本相同的放射狀傾斜取向。
在圖61A至61C中，突起22的側(cè)面22b1相對于基板以小于90°的傾角傾斜，或者，側(cè)面22b1也可相對于基板以大于或等于90°的傾角傾斜。為了穩(wěn)定放射狀傾斜取向，優(yōu)選側(cè)面22b1的傾角不明顯超過90°，更優(yōu)選的是小于90°。即使該傾角超過90°，只要它接近90°(只要不是明顯超過90°)，在突起22b的側(cè)面22b1附近的液晶分子30a以基本平行于基板平面的方向傾斜，而且由此采取與在邊緣部分的液晶分子30a的傾斜方向一致的放射狀傾斜取向，僅有微小的扭曲。但是，如圖62所示，如果突起22b的側(cè)面22b1的傾角明顯超過90°，突起22b的側(cè)面22b1對液晶層30的液晶分子30a施加的取向調(diào)整力的方向與傾斜電場施加的取向調(diào)整力的相反。這可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
也起到隔離物作用的突起22b不限制為圖61A至61C所示的截取頂端的錐形形狀。例如，突起22b可以是圖63所示的形狀，它在垂直于基板平面的平面內(nèi)的剖面是橢圓的一部分(即，諸如橢球的一部分的形狀)。用圖63所示的突起22b，當(dāng)側(cè)面22b1相對于基板平面的傾角(錐形角)沿液晶層30的厚度變化時(shí)，不管沿液晶層30的厚度的位置如何，側(cè)面22b1的傾角都小于90°。因此，具有這種形狀的突起可適合用作穩(wěn)定放射狀傾斜取向的突起。
如上所述的突起22b在生產(chǎn)液晶顯示裝置的工藝中可以形成在上基板或下基板上，它與上和下基板都接觸(TFT基板和反基板)并起到限定液晶層30的厚度的隔離物的作用。一旦上和下基板互相連接，與其形成在上還是下基板上無關(guān)，突起22b都將與兩個(gè)基板接觸，并且起到隔離物和取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的作用。
沒有必要使所有提供在與單元固態(tài)區(qū)14a’相對的區(qū)域內(nèi)的突起22b都起隔離物的作用。通過使某些突起22b形成地低于作為隔離物的其它突起22b，可抑制光泄漏的發(fā)生。
下面將描述本實(shí)施例的可供選擇的液晶顯示裝置。
圖64A、64B和圖65說明本實(shí)施例另外的液晶顯示裝置800A和800B。圖64A和64B分別示意性說明液晶顯示裝置800A和800B的八個(gè)圖像單元區(qū)的結(jié)構(gòu)。圖65是沿圖64A和64B的線65A-65A’的剖面圖。
每個(gè)液晶顯示裝置800A和800B的圖像單元電極14包括三個(gè)在圖像單元區(qū)內(nèi)排列成一行的單元固態(tài)區(qū)14a’，但是不包括任何開口14b1，即，圖像單元電極14的非固態(tài)區(qū)14b僅僅包括切除區(qū)14b2。包括在每個(gè)圖像單元區(qū)內(nèi)的三個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’中的兩個(gè)是透明電極，而剩下的一個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是反射電極。每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是正方形。液晶顯示裝置800A和800B中每一個(gè)的反電極200b在與每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’相對的區(qū)域內(nèi)包括作為取向調(diào)整結(jié)構(gòu)的突起(棱)22b。
盡管液晶顯示裝置800A和800B中的每一個(gè)的圖像單元電極14不具有任何開口14b1，可以在每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’上形成采取放射狀傾斜取向的液晶疇，如上所述。通過形成至少一個(gè)切除區(qū)14b2，可以在圖像單元電極14中形成多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’。因此，能形成分別采取放射狀傾斜取向的多個(gè)液晶疇。形成在每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’上的液晶疇能通過與各單元固態(tài)區(qū)14a’相對應(yīng)提供的突起22b來穩(wěn)定。
在圖像單元電極14內(nèi)的單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行。用這種結(jié)構(gòu)，能使單元固態(tài)區(qū)14a’在圖像單元區(qū)中的面積比更容易變高，并且因此與單元固態(tài)區(qū)14a’排列成多行的配置相比，能增加開口率和亮度。為了快速恢復(fù)由壓力等破壞的取向，單元固態(tài)區(qū)14a’之間的間隔(限定在每個(gè)圖像單元區(qū)中并且在相鄰圖像單元區(qū)之間)優(yōu)選具有某一寬度，例如8.5μm或更大。
在圖64A所示的液晶顯示裝置800A和在圖64B所示的液晶顯示裝置800B互相的差異在于反基板200b的透明介電層29的結(jié)構(gòu)。具體地，液晶顯示裝置800A中，如圖64A所示，透明介電層29單獨(dú)(獨(dú)立)形成在每個(gè)圖像單元區(qū)中，但是在液晶顯示裝置800B中，在一個(gè)圖像單元區(qū)內(nèi)的透明介電層29與在兩個(gè)周期性排列方向(其中圖像單元區(qū)周期性排列)之一上與該圖像單元區(qū)相鄰的其它圖像單元區(qū)中的透明介電層29連續(xù)，如圖64B所示。當(dāng)一個(gè)圖像單元區(qū)內(nèi)的透明介電層29與某一周期性排列方向上與該圖像單元區(qū)相鄰的其它圖像單元區(qū)中的透明介電層29連續(xù)時(shí)，如圖64B所示，不需要考慮透明介電層29在那個(gè)方向的對準(zhǔn)余量，由此可減小在該方向上的圖像單元間隔，因此提高開口率和生產(chǎn)率。
分別在圖64A和64B所示的液晶顯示裝置800A和800B中，排列圖像單元區(qū)使得在周期性排列方向上相鄰的圖像單元區(qū)的反射區(qū)R是相鄰的。相對照的是，分別在圖66A、圖66B、圖67A和圖67B所示的液晶顯示裝置800C、800D、800E和800F中，每個(gè)圖像單元區(qū)的反射區(qū)R不僅與在一個(gè)周期性排列方向相鄰的圖像單元區(qū)的反射區(qū)R相鄰，也在其它的周期性排列方向上與相鄰圖像單元區(qū)的反射區(qū)R相鄰。
在圖66A所示的液晶顯示裝置800C中，透明介電層29單獨(dú)的形成在每個(gè)圖像單元區(qū)的反射區(qū)R中。相對照的是，分別在圖66B、圖67A和圖67B所示的液晶顯示裝置800D、800E和800F中，一個(gè)圖像單元區(qū)中的透明介電層29與毗鄰該圖像單元區(qū)的其它圖像單元區(qū)的透明介電層連續(xù)，由此可提高開口率和生產(chǎn)率。尤其是，在圖67B所示的液晶顯示裝置800F中，在一個(gè)圖像單元區(qū)中的透明介電層29在兩個(gè)周期性排列方向都與毗鄰該圖像單元區(qū)的其它圖像單元區(qū)的透明介電層連續(xù)。因此，不再需要在兩個(gè)周期性排列的方向上考慮透明介電層29的對準(zhǔn)余量。這種配置在提高開口率和生產(chǎn)率方面是高效的。
雖然圖64A至64B示出等分每個(gè)圖像單元區(qū)，即由單元固態(tài)區(qū)14a’限定的區(qū)域(稱為“子圖像單元區(qū)”)具有相同的尺寸和相同的形狀，在本發(fā)明中沒有必要把圖像單元區(qū)等分。一個(gè)圖像單元區(qū)的一個(gè)或多個(gè)子圖像單元區(qū)可以與其它子圖像單元區(qū)具有不同的尺寸/形狀，或在透射區(qū)T中的子圖像單元區(qū)與在反射區(qū)R中的子圖像單元區(qū)可具有不同的尺寸/形狀。此外，雖然圖67A至圖67B所示的配置中子圖像單元區(qū)具有正方形形狀并且具有1∶1的縱橫比，但在本發(fā)明中子圖像單元區(qū)的縱橫比不必要是1∶1。
圖68A所示的液晶顯示裝置800G和圖68A所示的液晶顯示裝置800A的差異在于提供在反射區(qū)R中的單元固態(tài)區(qū)14a’具有長方形形狀，且在反射區(qū)R中的子圖像單元區(qū)具有長方形形狀。雖然根據(jù)圖像單元區(qū)的縱橫比，可能難以在圖像單元區(qū)上形成均具有1∶1縱橫比的子圖像單元區(qū)，如果如圖68A所示，一個(gè)或多個(gè)子圖像單元區(qū)與其它的具有不同的形狀(例如，長方形形狀)，在圖像單元區(qū)內(nèi)該多個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’盡可能接近地排列，由此可增加單元固態(tài)區(qū)14a’在每個(gè)圖像單元區(qū)內(nèi)的面積比，由此增加開口率。注意，在根據(jù)圖像單元區(qū)的縱橫比調(diào)整一個(gè)或多個(gè)子圖像單元區(qū)的尺寸/形狀時(shí)，如果調(diào)整反射區(qū)R中的子圖像單元區(qū)的尺寸/形狀，顯示受到較小的影響。這是由于單元間隙(液晶層30的厚度)較小的反射區(qū)R原本就具有較好的響應(yīng)特性，而且顯示質(zhì)量的要求水平低于透射區(qū)T的。
圖68B所示的液晶顯示裝置800H類似于圖64A所示的液晶顯示裝置800A，除了排列在透射區(qū)T中的兩個(gè)正方形形狀的子圖像單元區(qū)(正方形單元固態(tài)區(qū)14a’)被具有更大縱橫比(大約1∶2)的單個(gè)長方形子圖像單元區(qū)(長方形單元固態(tài)區(qū)14a’)代替。在每個(gè)圖像單元區(qū)中的子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)的數(shù)量通過使用具有較大縱橫比的子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)來減少時(shí)，盡管取向穩(wěn)定性和響應(yīng)速度減小了，但非固態(tài)區(qū)14b在圖像單元區(qū)中的面積比可減小，由此可能進(jìn)一步提高開口率。本發(fā)明者的研究揭示，即使使用具有大約1∶2縱橫比的單元固態(tài)區(qū)14a’，也能獲得穩(wěn)定的放射狀傾斜取向。
此外，如分別在圖69A和69B所示的液晶顯示裝置800I和800J，根據(jù)圖像單元區(qū)的形狀，在每個(gè)圖像單元區(qū)中的所有子圖像單元區(qū)都可以是長方形的，以提高開口率。在圖69A所示的液晶顯示裝置800I中，在透射區(qū)T中的兩個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)和在反射區(qū)R中的一個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)都是長方形的。此外，在圖69B所示的液晶顯示裝置800J中，在透射區(qū)T中的一個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)和在反射區(qū)R中的一個(gè)子圖像單元區(qū)(單元固態(tài)區(qū)14a’)都是長方形的。
注意，圖69A和69B示出了配置中，優(yōu)選以透射模式顯示圖像，同時(shí)透射區(qū)T和反射區(qū)R之間的面積比大約是2∶1?？梢岳斫?，在優(yōu)選以反射模式顯示圖像時(shí)，可以使反射區(qū)R的面積比高于透射區(qū)T的，如在分別如圖70A和70B所示的液晶顯示裝置800K和800L中那樣。
在圖70A所示的液晶顯示裝置800K中，每個(gè)圖像單元區(qū)的三個(gè)正方形單元固態(tài)區(qū)14a’中的兩個(gè)是反射電極，而剩下的一個(gè)正方形單元固態(tài)區(qū)14a’是透明電極，同時(shí)透射區(qū)T和反射區(qū)R之間的面積比大約是1∶2。
在圖70B所示的液晶顯示裝置800L中，每個(gè)圖像單元區(qū)包括一個(gè)作為透明電極的正方形單元固態(tài)區(qū)14a’和一個(gè)作為反射電極的長方形單元固態(tài)區(qū)14a’(縱橫比大約1∶2)，同時(shí)透射區(qū)T和反射區(qū)R之間的面積比也大約是1∶2。
此外，為了提高在透射區(qū)T中的液晶層30的響應(yīng)特性，在透射區(qū)T中的每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’的形狀可能是如圖71A的液晶顯示裝置800M中的那樣具有銳角?；蛘撸瑸榱嗽黾油干鋮^(qū)T的取向穩(wěn)定性和透射率，在透射區(qū)T的每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’可以以桶狀形狀(具有大體弧狀角形部分的大體正方形)形成，如在圖71B的液晶顯示裝置800N中所示。
參考圖64A至71B已經(jīng)描述了在每個(gè)圖像單元區(qū)中單元固態(tài)區(qū)14a’排列成一行的結(jié)構(gòu)的變化。上述描述也適用于在每個(gè)圖像單元區(qū)中單元固態(tài)區(qū)14a’排列成多行的結(jié)構(gòu)。
圖72A表示液晶顯示裝置800O。在圖72A中，液晶顯示裝置800O的圖像單元電極14包括以5行×2列矩陣形式排列的十個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’。每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是正方形。在第三行的兩個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是反射電極，而剩下的單元固態(tài)區(qū)14a’是透明電極。上面描述的各種也修改適用于液晶顯示裝置800O。例如，為提供圖72B所示的液晶顯示裝置800P，液晶顯示裝置800O的兩個(gè)反射電極(單元固態(tài)區(qū)14a’)可以用一個(gè)長方形反射電極代替。
圖73A表示液晶顯示裝置800Q。在圖73A中，液晶顯示裝置800Q的圖像單元電極14包括以8行×3列矩陣形式排列的24個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’。每個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是正方形。在第十五行的三個(gè)單元固態(tài)區(qū)14a’是反射電極，而剩下的單元固態(tài)區(qū)14a’是透明電極。上面描述的各種修改也適用于液晶顯示裝置800Q。例如，為提供圖73B所示的液晶顯示裝置800R，液晶顯示裝置800Q的三個(gè)反射電極(單元固態(tài)區(qū)14a’)可以用一個(gè)長方形反射電極代替。
本發(fā)明提供了具有寬視角特性和高顯示質(zhì)量的液晶顯示裝置。優(yōu)選把根據(jù)本發(fā)明的透射-反射液晶顯示裝置用作一種各種類型電子設(shè)備(包括個(gè)人計(jì)算機(jī)，TV和移動信息終端)的液晶顯示裝置。
盡管已經(jīng)結(jié)合實(shí)施例描述了本發(fā)明的液晶顯示裝置，很明顯對于本領(lǐng)域疇的技術(shù)人員來講，所公開的發(fā)明可以以眾多的方式改變，并且可以呈現(xiàn)為不同于上述特定描述的多種實(shí)施例。此外，所附的權(quán)利要求將覆蓋落入到本發(fā)明的的精神和范圍之內(nèi)的對本發(fā)明的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括第一基板；第二基板；和提供在第一基板和第二基板之間的液晶層，其中多個(gè)圖像單元區(qū)分別由提供在靠近液晶層的第一基板的一個(gè)表面上的第一電極和提供在第二基板上的第二電極限定，第二電極與第一電極相對且其間有液晶層；在該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，第一電極包括由導(dǎo)電膜形成的固態(tài)區(qū)和沒有提供導(dǎo)電膜的非固態(tài)區(qū)，當(dāng)在第一電極和第二電極之間沒有施加電壓時(shí)，液晶層處于垂直定向狀態(tài)，且當(dāng)在第一電極和第二電極之間施加電壓時(shí)，通過在固態(tài)區(qū)附近產(chǎn)生的傾斜電場，至少在第一電極的固態(tài)區(qū)上形成每一個(gè)都是放射狀的傾斜取向的多個(gè)第一液晶疇；該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)包括透明區(qū)和反射區(qū)，透明區(qū)用于使用來自第一基板一側(cè)的入射光提供透射模式顯示，而反射區(qū)用于使用來自第二基板一側(cè)的入射光提供反射模式顯示；在該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，反射區(qū)中液晶層的厚度dr小于透射區(qū)中液晶層的厚度dt，且第二基板包括階梯狀部分，所述階梯狀部分具有位于反射區(qū)中的上層和位于透射區(qū)中的下層，以及使上層和下層互相連接的側(cè)面，并且所述階梯狀部分的側(cè)面位于反射區(qū)中而且被第二電極覆蓋。
2.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中多個(gè)第一液晶疇的取向與在非固態(tài)區(qū)上的液晶層的取向連續(xù)。
3.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中第一電極的固態(tài)區(qū)包括多個(gè)單元固態(tài)區(qū)，每一個(gè)基本上由非固態(tài)區(qū)包圍，并且多個(gè)第一液晶疇的每一個(gè)是與多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)相對應(yīng)形成的。
4.權(quán)利要求3的液晶顯示裝置，其中多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
5.權(quán)利要求4的液晶顯示裝置，其中多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)具有大體圓形的形狀。
6.權(quán)利要求4的液晶顯示裝置，其中多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)具有大體矩形的形狀。
7.權(quán)利要求4的液晶顯示裝置，其中多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)是具有大體弧形角部分的大體長方形形狀。
8.權(quán)利要求4的液晶顯示裝置，其中多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的每一個(gè)是具有銳角角部分的形狀。
9.權(quán)利要求3的液晶顯示裝置，其中在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，多個(gè)單元固態(tài)區(qū)的至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的邊緣部分上的液晶層的厚度de小于該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的中央部分上的液晶層的厚度dc。
10.權(quán)利要求9的液晶顯示裝置，其中該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的邊緣部分的表面的高度高于該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的中央部分的表面的高度。
11.權(quán)利要求10的液晶顯示裝置，其中第一基板包括透明基板和一個(gè)提供在透明基板和第一電極之間的層間絕緣膜；該層間絕緣膜具有第一區(qū)域，其中靠近液晶層的該層間絕緣膜的一個(gè)表面的高度是連續(xù)變化的；并且該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的邊緣部分位于第一區(qū)域上。
12.權(quán)利要求11的液晶顯示裝置，其中層間絕緣膜具有第二區(qū)域，其中靠近液晶層的該層間絕緣膜的一個(gè)表面的高度基本上是恒定的；并且該至少一個(gè)單元固態(tài)區(qū)的中央部分位于第二區(qū)域上。
13.權(quán)利要求9的液晶顯示裝置，其中入射在液晶層上的光是圓偏振光，并且液晶層調(diào)節(jié)該圓偏振光以進(jìn)行顯示。
14.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中當(dāng)在第一電極和第二電極之間施加電壓時(shí)，由于傾斜電場，在非固態(tài)區(qū)上形成至少一個(gè)以放射狀傾斜取向的第二液晶疇。
15.權(quán)利要求14的液晶顯示裝置，其中多個(gè)第一液晶疇的取向與至少一個(gè)第二液晶疇的取向連續(xù)。
16.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中第一電極的非固態(tài)區(qū)具有至少一個(gè)開口。
17.權(quán)利要求16的液晶顯示裝置，其中該至少一個(gè)開口是多個(gè)開口，并且該多個(gè)開口中的至少一些具有基本相同的形狀和基本相同的大小并放置成形成具有旋轉(zhuǎn)對稱的至少一個(gè)單元網(wǎng)格。
18.權(quán)利要求17的液晶顯示裝置，其中該多個(gè)開口的中的該至少一些中的每一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
19.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中第一電極的非固態(tài)區(qū)包括至少一個(gè)切除區(qū)。
20.權(quán)利要求19的液晶顯示裝置，其中該至少一個(gè)切除區(qū)是多個(gè)切除區(qū)，并且該多個(gè)切除區(qū)是規(guī)則排列的。
21.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，第一電極的非固態(tài)區(qū)的面積小于第一電極的固態(tài)區(qū)的面積。
22.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中在與多個(gè)第一液晶疇的至少一個(gè)第一液晶疇對應(yīng)的區(qū)域上，第二基板包括取向調(diào)整結(jié)構(gòu)，該取向調(diào)整結(jié)構(gòu)施加取向調(diào)整力，用來至少在存在施加電壓時(shí)將該至少一個(gè)第一液晶疇中的液晶分子放置成放射狀傾斜取向。
23.權(quán)利要22的液晶顯示裝置，其中把取向調(diào)整結(jié)構(gòu)提供在與該至少一個(gè)液晶疇的中央部分相對應(yīng)的區(qū)域上。
24.權(quán)利要求22的液晶顯示裝置，其中取向調(diào)整結(jié)構(gòu)施加取向調(diào)整力，用來在沒有施加電壓時(shí)也將液晶分子放置成放射狀傾斜取向。
25.權(quán)利要求24的液晶顯示裝置，其中取向調(diào)整結(jié)構(gòu)是至少一個(gè)突出到液晶層中的突起。
26.權(quán)利要求25的液晶顯示裝置，其中該至少一個(gè)突起包括位于反射區(qū)的突起，而且液晶層的厚度由位于反射區(qū)中的突起定義。
27.權(quán)利要求26的液晶顯示裝置，其中該至少一個(gè)突起是多個(gè)突起，該多個(gè)突起包含位于在透射區(qū)內(nèi)的突起。
28.權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，其中第一基板和第二基板中的至少一個(gè)包括光遮擋層，用來防止光照到透射區(qū)內(nèi)的突起。
29.權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，其中第二基板包括位于多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)的透射區(qū)內(nèi)的單個(gè)突起。
30.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中第一基板包括至少一個(gè)在非固態(tài)區(qū)上的具有傾斜面的突起，該突起在第一基板的平面內(nèi)的剖面形狀與固態(tài)區(qū)和非固態(tài)區(qū)之間的邊界的形狀一致，并且該突起的傾斜面具有取向調(diào)整力，用來使液晶層中的液晶分子傾斜，并且傾斜方向與由傾斜電場提供的取向調(diào)整方向相同。
31.權(quán)利要求30的液晶顯示裝置，其中突起覆蓋第一電極的固態(tài)區(qū)的邊緣部分。
32.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中第一電極包括用來限定透射區(qū)的透明電極和用來限定反射區(qū)的反射電極。
33.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中第二基板還包括選擇性地提供在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中的反射區(qū)上的透明介電層。
34.權(quán)利要求33的液晶顯示裝置，其中提供在多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中的透明介電層與提供在與每個(gè)圖像單元區(qū)相鄰的至少一個(gè)圖像單元區(qū)中的透明介電層是連續(xù)的。
35.權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中第一基板還包括與多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)相對應(yīng)提供的切換裝置；第一電極是為多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)提供的圖像單元電極，并且通過切換裝置切換，且第二電極是與該多個(gè)圖像單元電極相對的至少一個(gè)反電極。
36.一種液晶顯示裝置，包括第一基板；第二基板；和提供在第一基板和第二基板之間的液晶層，其中多個(gè)圖像單元區(qū)分別由提供在靠近液晶層的第一基板的一個(gè)表面上的第一電極和提供在第二基板上的第二電極限定，第二電極與第一電極相對且其間有液晶層；在每個(gè)圖像單元區(qū)中，第一電極包括由導(dǎo)電膜形成的固態(tài)區(qū)和沒有提供導(dǎo)電膜的非固態(tài)區(qū)，當(dāng)在第一電極和第二電極之間沒有施加電壓時(shí)，液晶層是垂直定向狀態(tài)，而當(dāng)在第一電極和第二電極之間施加電壓時(shí)，通過在固態(tài)區(qū)附近產(chǎn)生的傾斜電場，至少在第一電極的固態(tài)區(qū)上，形成每一個(gè)都是放射狀傾斜取向的多個(gè)第一液晶疇；該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)包括透明區(qū)和反射區(qū)，透明區(qū)用于使用來自第一基板一側(cè)的入射光提供透射模式顯示，且反射區(qū)用于使用來自第二基板一側(cè)的入射光提供反射模式顯示，并且反射區(qū)中的液晶層的厚度dr小于透射區(qū)中的液晶層的厚度dt；第二基板包括階梯狀部分，該階梯狀部分具有位于反射區(qū)中的上層和位于透射區(qū)中的下層以及使上層和下層互相連接的側(cè)面，并且該階梯狀部分的側(cè)面位于反射區(qū)中且被第二電極覆蓋，而且在該多個(gè)圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，第一基板包括在非固態(tài)區(qū)上的具有傾斜而的至少一個(gè)突起，該突起在第一基板的平面內(nèi)的剖面形狀與固態(tài)區(qū)和非固態(tài)區(qū)之間的邊界的形狀一致，該突起的傾斜面具有取向調(diào)整力，用來將液晶層的液晶分子傾斜，并且傾斜方向與由傾斜電場提供的取向調(diào)整方向相同，并且該突起覆蓋第一電極的固態(tài)區(qū)的邊緣部分。
全文摘要
本發(fā)明的液晶顯示裝置包括圖像單元區(qū)，每一個(gè)圖像單元區(qū)包括透明區(qū)和反射區(qū)，透明區(qū)用于提供透射模式顯示，而反射區(qū)用于提供反射模式顯示。在這些圖像單元區(qū)的每一個(gè)中，第一電極包括由導(dǎo)電膜形成的固態(tài)區(qū)和沒有提供導(dǎo)電膜的非固態(tài)區(qū)，在施加電壓時(shí)，通過在固態(tài)區(qū)附近產(chǎn)生的傾斜電場，液晶層形成液晶疇，每一個(gè)液晶疇都是放射狀傾斜取向。第二基板包括階梯狀部分，該階梯狀部分具有位于反射區(qū)中的上層和位于透射區(qū)中的下層以及使上層和下層互相連接的側(cè)面，并且該階梯狀部分的側(cè)面位于反射區(qū)中并被第二電極覆蓋。
文檔編號G02F1/13GK1758095SQ20051006564
公開日2006年4月12日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月2日
發(fā)明者久保真澄 申請人:夏普株式會社