專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作計算機、音頻和視頻裝置等顯示裝置的液晶顯示器(LCD)。
近年來，通過使屏幕尺寸加大以及容量加大，對于將利用液晶材料電光學特性的液晶板應(yīng)用于辦公室自動化裝置等正蓬勃發(fā)展。當今，一般在市場上可售得的液晶顯示板采用扭轉(zhuǎn)向列(twisted nematic)(TN)型操作模式，其中在兩塊玻璃襯底之間，把液晶層中液晶分子的定向扭轉(zhuǎn)90°。在這種TN型操作模式下，當施加電壓時，光透射強度隨著視向(viewing direction)的不同而變化，從而導致視角特性的不對稱性。特別是，在灰色顯示器的情況下，視角特性的不對稱性會引起一個問題。即，隨著視向的不同，對比度大幅度減小，或者對比度顛倒(例如，正變成負)，從而導致顯示質(zhì)量的下降。
為了克服上述問題，近年來，集中致力于增大TN型液晶顯示板的視角。例如，在SID Digest第622頁(1993)中揭示的技術(shù)試圖通過下列方法增大可視角不摩擦用于控制液晶分子取向的對準薄膜以使得液晶分子隨機地取向，從而形成具有不同定向的多個區(qū)域。這種技術(shù)稱為“隨機取向TN”。根據(jù)這種技術(shù)，在等于或高于向列各相同性(nemaic-isotropic)相躍遷溫度的溫度下，把液晶材料密封在一對襯底之間，把未經(jīng)摩擦的聚酰亞胺對準薄膜加在它的內(nèi)表面。然后，冷卻液晶材料，以允許液晶分子隨機取向。通過這種方法，形成其中液晶分子的定向不同的多個區(qū)域(微型區(qū)域)，從而增大視角。
下面，參照

圖10，描述具有不經(jīng)摩擦隨機取向的液晶分子的液晶顯示板的顯示方法。
圖10是示出當不施加電場時，所觀察的液晶顯示板未經(jīng)摩擦隨機取向液晶分子的取向狀態(tài)的示意圖。這個液晶顯示板包括上玻璃襯底201和下玻璃襯底202，它們具有相對的未經(jīng)摩擦聚酰亞胺對準薄膜(未圖示)，在它們之間有一預定的空間。在等于或高于向列各相同性相轉(zhuǎn)移溫度下，把在玻璃襯底201和202之間具有大約90°自發(fā)扭轉(zhuǎn)角(spontaneous twisting angle)和正介質(zhì)各向異性(p型)的手性向列(chiral nematic)液晶材料207密封在這些襯底之間的空間中，然后，冷卻至室溫以形成液晶層220。通過這種方法，分別位于玻璃襯底201和202界面的液晶分子217和227，以相等的概率在玻璃襯底201和202的界面處的各個液晶區(qū)域(微型區(qū)域)210之間完全隨機地取向。然而，在每個液晶區(qū)域210中，位于上玻璃襯底201界面處的液晶分子217以及位于下玻璃襯底202的界面處的液晶分子227在相互扭轉(zhuǎn)90°的狀態(tài)下取向。
在這種液晶顯示板中，當不施加電壓時，位于中間平面的液晶分子237基本上相對于襯底201和202水平取向，其中由假設(shè)位于介于襯底201和202之間的液晶層220的中心處的平面(其厚度方向與襯底平行)限定上述中間平面。當施加電壓時，液晶分子237逐漸傾斜，從而減小介質(zhì)自由能，即，如果液晶材料具有正介質(zhì)各向異性，那么液晶分子237的主軸與電場的方向成直線(一般，垂直于襯底表面的方向)。當增加所施加的電壓時，液晶分子237在垂直方向逐漸增加。在液晶材料具有90°扭轉(zhuǎn)角的情況下，由于在中間平面的液晶分子237位于上下玻璃襯底201和202的中間，所以在中間平面中的液晶分子237的扭轉(zhuǎn)角只是整個扭轉(zhuǎn)角的一半，即，45°，它是由位于上玻璃襯底201界面處的液晶分子207和位于下玻璃襯底202界面處的液晶分子227形成的扭轉(zhuǎn)角的一半。
當施加電壓時，在中間平面中的液晶分子237的傾斜方向決定視角特性的方向。于是，雖然一個液晶區(qū)域210具有一定的視角特性，但是由于在一個像素區(qū)中存在許多具有隨機取向的液晶分子的液晶區(qū)域210，所以宏觀平均液晶區(qū)域的視角特性。結(jié)果，多個視向的光透射實質(zhì)上是對稱的，從而導致顯示質(zhì)量視角相依性下降(包括對比度的減小或顛倒)。
在日本公開公報第7-84260號中揭示了通過把上述隨機取向方法施于垂直取向模式來進一步增加對比的技術(shù)，在這種技術(shù)中，將具有負介質(zhì)各向異性(N型)的液晶材料用于液晶層，而且在兩個襯底上形成垂直對準薄膜，從而實現(xiàn)了常黑(normally-black)模式，其中當施加電壓時，在液晶層中的液晶分子基本上與襯底表面平行取向。圖11是示出在用這種技術(shù)實現(xiàn)的一個像素中液晶分子的微觀取向狀態(tài)的透視圖。
參照圖11，標號253表示液晶分子的定向(定向器)。在一個象素區(qū)中，在襯底表面上，隨后在中間平面上形成具有不同定向器的多個微型區(qū)域254、255、256和257。由此可見，“在微型區(qū)域或液晶區(qū)域中液晶分子的定向不同”的表達意味著，在各個液晶區(qū)域中多個液晶分子的平均定向(即，在各個液晶區(qū)域中液晶分子的主軸的平均方位角方向)在中間平面中的液晶區(qū)域中是不同的，其中所述中間平面平行于夾有液晶層的襯底的表面。由于鄰近微型區(qū)域具有不同的定向，所以在鄰近微型區(qū)域的邊界上觀察出外轉(zhuǎn)線258。
在日本公開公報第9-73084號中揭示了進一步改進在上述隨機取向方法中獲得的對比和顯示質(zhì)量的技術(shù)。圖12A是采用該技術(shù)的液晶顯示器的剖面圖，而圖12B是液晶板的部分放大透視圖，它示意地示出了在液晶區(qū)域(微型區(qū)域)中液晶分子的取向狀態(tài)。
如圖12A所示的液晶顯示器包括相互平行并在其中插入預定間隔的上玻璃襯底101和下玻璃襯底102。每個玻璃襯底101和102包括在一個表面上的透明電極103和在相對表面上的偏振板106，透明電極103位于相對玻璃襯底中玻璃襯底的內(nèi)表面，而偏振板106位于玻璃襯底的外表面上。兩個偏振板106位于面板的玻璃襯底101和102的外表面上，從而它們的偏振軸以90°交叉。
在玻璃襯底101和102之間形成微觀單元液晶單元(即，液晶區(qū)域)110。液晶區(qū)域110由基本上與襯底垂直的聚合物墻108包圍，從而互相隔開。把具有正介質(zhì)各向異性的向列液晶材料107(下面，有時簡稱為液晶材料)密封在各個液晶區(qū)域110中。標號104和105分別表示密封部件和隔離珠(spacer bead)。
參照圖12B，液晶區(qū)域110a包括具有定向(定向器)117、127和137的液晶分子。在圖12A和12B所示的例子中，沿著垂直于襯底的方向，液晶分子具有90°的扭轉(zhuǎn)方向。在一個液晶區(qū)域110a內(nèi)，在與襯底平行的相應(yīng)平面(例如，中間平面111)中，液晶分子的定向117、127和137實質(zhì)上是一致的。然而，在不同的液晶區(qū)域(例如，液晶區(qū)域11a、110b和110c)之間，它們是隨機的。因此，通過在一個象素區(qū)中提供大量液晶區(qū)域110，通過整個液晶板，宏觀地平均了液晶分子的定向。這使在各個觀察方向中的透射強度基本上呈對稱，從而改進了視角相依性(dependency)。
已發(fā)展了一種等離子體尋址液晶顯示器(plasma addressed liquid crystaldisplay device)(PALC)作為超過20英寸的大型液晶顯示器，來代替TFT-LCD，以供將來壁式電視機等之用。在日本公開公報第1-217396號和第4-285931號中揭示了用于實現(xiàn)PALC的技術(shù)。作為增大TN型液晶顯示板視角的技術(shù)，日本公開公報第7-120728號揭示了軸對稱對準的微單元模式(ASM模式)，其中在每個象素區(qū)中，液晶分子軸對稱地取向。作為增大液晶單元可視角的另一種技術(shù)，日本公開公報第9-197384號揭示了一種技術(shù)，其中將上述ASM模式應(yīng)用于上述等離子體尋址液晶顯示器。
圖13A是在ASM模式下操作的典型等離子體尋址液晶顯示器300的剖面圖，而圖13B是示出等離子體尋址液晶顯示器的一個象素區(qū)的平面圖。
參照圖13A，等離子體尋址液晶顯示器300具有包括顯示單元301和等離子體單元302的平板結(jié)構(gòu)。顯示單元301通過根據(jù)象素信號調(diào)制入射光以輸出光來顯示圖像。等離子體單元302掃描(尋址)顯示單元301。顯示單元301和等離子體單元302共享中間薄片303。
等離子體單元302包括行向排列的條狀放電溝道305，用于連續(xù)放出等離子體以線連續(xù)方法掃描顯示單元301。放電溝道305包括用于限定放電溝道305的各個空間的隔離物307、位于隔離物307底部的陽極電極A和位于相鄰陽極電極A中間的陰極電極K。陽極電極A和陰極電極K相互之間電極性相反，并且相互隔開。由不發(fā)光的材料制成的陽極和陰極電極限定它們之間的物理孔徑(physical aperture)以允許液晶顯示器上入射的光只通過這些物理孔徑。
顯示單元301包括列向排列的條形信號電極310，從而與其中使放電溝道305排成一行的行方向交叉。在放電溝道305和信號電極310的空間交叉區(qū)形成象素區(qū)。信號電極310與線連續(xù)掃描同步地把圖像信號施于顯示媒體層309，以調(diào)制每個象素的入射光。顯示單元301還包括以晶格狀形成的區(qū)段墻317。區(qū)段墻317用于在由區(qū)段墻317限定的液晶區(qū)域中調(diào)整液晶分子的取向，從而使其軸對稱。
等離子體單元302包括玻璃襯底304，而且附著在中間薄片303的背面，同時顯示單元301包括玻璃襯底308并附著在中間薄片303的頂面。例如，液晶材料包含在玻璃襯底308和中間薄片303之間的空間中，以形成顯示媒體層309。在玻璃襯底308的內(nèi)表面上形成濾色器313。
參照圖13B，把顯示媒體層309分成液晶區(qū)315，它由以晶格狀形成的區(qū)段墻317包圍。相對于它的位置和尺寸，區(qū)段墻317限定各個液晶區(qū)315。由區(qū)段墻317表面的對準力(alignment force)把各個液晶區(qū)315中的液晶分子控制成軸對稱取向。在圖13B中，示出位于放電溝道305中間的陰極電極K和位于其兩側(cè)的陽極電極A。因此，在一個象素區(qū)311中，形成相互隔開的兩個物理孔徑。等離子體單元302的每個物理孔徑和每個液晶區(qū)315相互重疊的部分限定了用于顯示的孔徑。在圖13B中，在一個象素區(qū)311中形成兩個液晶區(qū)315，從而與兩個物理孔徑相對應(yīng)。
上述現(xiàn)有技術(shù)具有如下所述的各個問題。
在如圖10所示的在SID93Digest中揭示的技術(shù)中，當不施加電壓時，在液晶層中的液晶分子基本上與襯底表面平行地取向。當施加的電壓等于或高于閾值時，顯示裝置在常白(normally-white)模式下操作，此時液晶分子以基本上與襯底表面垂直的方向取向。在施加的電壓等于或高于閾值的情況下，在具有不同初始取向狀態(tài)的液晶區(qū)域的邊界處生成外轉(zhuǎn)線。因此，根據(jù)這種技術(shù)，雖然可視角增大了，但是當沿著傾斜的方向觀察圖像時，把外轉(zhuǎn)線作為亮線顯示，產(chǎn)生漏光，從而不能獲得相當高的對比度。此外，由于外轉(zhuǎn)線從而需要高驅(qū)動電壓。
如圖11所示的在日本公開公報第7-84260號中揭示的技術(shù)中，不限制微型區(qū)域254、256和257的尺寸。如果在一個象素區(qū)中的微型區(qū)域的數(shù)量不很大，那么不能保證有大量的微型區(qū)域，其中液晶分子的定向是不同的，從而提供液晶分子在整個象素區(qū)內(nèi)隨機取向的狀態(tài)。如果液晶分子的定向不能在整個象素區(qū)中隨機地取向，那么仍然有視角相依性。此外，如果微型區(qū)域的尺寸不是很小，那么觀察到不均勻顯示的微型區(qū)域之間的透射強度差，從而大大降低了顯示質(zhì)量。
在如圖12A和12B所示的日本公開公報9-73084號中揭示的技術(shù)中，在各個微型區(qū)域周圍形成基本上與襯底表面垂直的聚合物墻，以控制微型區(qū)域的尺寸。在每個象素區(qū)中形成多個聚合物墻。如果這種聚合物墻是不能透射光的光阻塞墻，那么它們在白色顯示期間不用作顯示的區(qū)域，從而減小了顯示裝置的孔徑比(aperture ratio)。如果聚合物墻是透明的，那么由于在黑色顯示期間在整個聚合物墻而生成亮班(bright spot)。此外，由于這種技術(shù)采用常白(NW)模式，所以發(fā)生與在SID93Digest中所述的技術(shù)相關(guān)的問題。即，當施加的電壓等于或高于閾值時，在具有不同初始取向狀態(tài)的液晶區(qū)域的邊界處生成外轉(zhuǎn)線。因此，雖然可視角增大了，但是當沿著傾斜方向觀察圖像時，觀察到的外轉(zhuǎn)線在NW模式下作為亮線，從而生成漏光，不能獲得非常高的對比度。此外，由于外轉(zhuǎn)線使得要求高驅(qū)動電壓。
在如圖13A和13B所示的在日本公開公報第9-197384號中所述的等離子體尋址液晶顯示器中，在等離子體單元的陽極電極A和陰極電極K之間形成的每個物理孔徑和顯示單元的每個液晶區(qū)相互重疊的部分限定了用于顯示的孔徑。在這種等離子體尋址液晶顯示器中，分別構(gòu)成等離子體單元和顯示單元，然后附著的一起構(gòu)成整個裝置。因此，為了保證具有指定區(qū)域的孔徑，當它們附著時，必須使等離子體單元和顯示單元精確地相互對準。然而，由于由印刷工藝形成陰極電極K和陽極電極A以及隔離物307，所以構(gòu)圖精度只有±10μm那么低。因此，為了保證指定的孔徑區(qū)域，需要大量的對準邊緣。這增加了不用于顯示的區(qū)域面積，并減小了顯示裝置的孔徑比。此外，由于需要精確的對準，所以降低了生產(chǎn)量并提高了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的液晶顯示器包括一對襯底和包含插入襯底對之間的具有負介質(zhì)各向異性的液晶分子的液晶層，在與液晶層相接觸的襯底對的表面上形成垂直對準層，由在襯底對上形成的電壓施加裝置在整個液晶層上施加電壓，當不施加電壓時，液晶分子與襯底對基本上垂直地取向，其中設(shè)置多個列結(jié)構(gòu)，以至少部分與襯底對相接觸，而且液晶層沿著襯底平面方向具有多個液晶區(qū)域，當施加電壓時，在每個液晶區(qū)域中液晶分子的定向是連續(xù)的，而在各液晶區(qū)域之間液晶分子的定向是隨機的。
在本發(fā)明的一個實施例中，規(guī)則地排列多個列結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在每個正方形晶格的四個角或者在每個正方形晶格的四個角和每個正方形的中心處，排列多個列結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個實施例中，規(guī)則地移位排列有多個列結(jié)構(gòu)的每個正方形晶格的角。
在本發(fā)明的又一個實施例中，排列有多個列結(jié)構(gòu)的間距在10μm至300μm包括在內(nèi)的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的又一個實施例中，多個列結(jié)構(gòu)的尺寸在5μm至100μm包含在內(nèi)的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的又一個實施例中，在與液晶層相對的襯底對中至少一個襯底的表面上形成由聚合物材料制成的對準固定層。
在本發(fā)明的又一個實施例中，至少對在其上形成多個列結(jié)構(gòu)的襯底對的一個表面進行表面處理。
作為替代，本發(fā)明的液晶顯示器包括一對襯底和包含插入襯底對之間的具有負介質(zhì)各向異性的液晶分子的液晶層，在與液晶層相對的襯底對的表面上形成垂直對準層，由在襯底對上形成的電壓施加裝置把電壓施加在液晶層上，當不施加電壓時，液晶分子與襯底對基本上垂直地取向，其中電壓施加裝置包括具有用于釋放等離子體的多個等離子體溝道的等離子體單元，設(shè)置多個列結(jié)構(gòu)，以與襯底對至少部分接觸，而且液晶層沿著襯底平面的方向具有多個液晶區(qū)域，當施加電壓時，在每個液晶區(qū)域中液晶分子的定向基本上是一致的，而在各液晶區(qū)域之間液晶分子的定向是隨機的。
在本發(fā)明的一個實施例中，規(guī)則地排列多個列結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在每個正方形晶格的四個角或者在每個正方形晶格的四個角和每個正方形的中心處，排列多個列結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的又一個實施例中，規(guī)則地移位排列有多個列結(jié)構(gòu)的每個正方形晶格的角。
在本發(fā)明又一個實施例中，排列有所述多個列結(jié)構(gòu)的間距在10μm至300μm包括在內(nèi)的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的又一個實施例中，多個列結(jié)構(gòu)的尺寸在5μm至100μm包括在內(nèi)的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的又一個實施例中，在與液晶層相對的襯底對中至少一個襯底的表面上形成由聚合物材料構(gòu)成的對準固定層。
在本發(fā)明的又一個實施例中，至少對其上形成多個列結(jié)構(gòu)的襯底對的一個表面進行表面磨光。
作為替代，本發(fā)明的液晶顯示器包括一對襯底；包括插入襯底對之間的具有負介質(zhì)各向異性的液晶分子的液晶層；和用于將電壓施加在液晶層上的電壓施加裝置，當不施加電壓時，在液晶層中的液晶分子基本上垂直于襯底對的表面取向，液晶顯示器還包括在襯底對中至少一個襯底上形成的多個列結(jié)構(gòu)；和在多個列結(jié)構(gòu)的表面上和在其上形成多個列結(jié)構(gòu)的襯底的表面上形成的垂直對準薄膜；其中，由于在多個列結(jié)構(gòu)的表面上形成的垂直對準薄膜的取向調(diào)整力，從而在多個列結(jié)構(gòu)的每個列結(jié)構(gòu)周圍形成具有不同定向的多個液晶區(qū)域。
于是，根據(jù)本發(fā)明，液晶層包括沿著襯底表面方向的多個微型區(qū)域(液晶區(qū)域)，而且當施加電壓時，液晶分子基本上平行于襯底取向。由于至少與上下襯底部分接觸而形成的列結(jié)構(gòu)用作液晶分子的取向調(diào)整元件以控制液晶區(qū)域的尺寸和位置，所以可以在每個象素區(qū)中形成大量液晶區(qū)域。通過這種方法，在整個液晶板中，對液晶分子的定向進行宏觀平均。沿著各種觀察方向的透射率強度基本上是對稱的，從而消除了視角相依性，并提高了液晶顯示器的顯示質(zhì)量。此外，由于每個液晶區(qū)域的尺寸可以做得很小以至于肉眼不能看見，所以可以獲得沒有不平整顯示的顯示，從而可以提高液晶顯示器的顯示質(zhì)量。
當作為取向調(diào)整元件的列結(jié)構(gòu)形成與上下襯底相接觸時，它們還可以作為隔離裝置用于控制液晶單元液晶層的厚度。這提高了生產(chǎn)量并降低生產(chǎn)成本。
在規(guī)則排列列結(jié)構(gòu)的配置中，可以形成基本上具有相同尺寸和形狀的液晶區(qū)域，結(jié)果，可以在整個液晶板上對液晶分子的定向進行宏觀平均，從而使沿著各種觀察方向的透射率強度基本上對稱，消除視角相依性。于是，可以進一步提高液晶顯示器的顯示質(zhì)量。
由于用列結(jié)構(gòu)調(diào)整液晶分子的取向，所以可以減小不用作顯示(即，相對于象素或孔徑，在一個象素或孔徑中不包括液晶材料)的區(qū)域面積。因此，可以實現(xiàn)具有高對比度和良好的視角特性的液晶顯示器，而不減小孔徑比。
在與液晶層相對的襯底對中一個襯底的表面上形成對準固定層的情況下，當施加電壓時，可以預先調(diào)整液晶分子以某一方向傾斜，即使液晶分子從垂直于表面的方向傾斜。因此，縮短了移至不施加電壓狀態(tài)的上升時間，提高了響應(yīng)速度。
在形成列結(jié)構(gòu)的襯底對中至少一個襯底表面上進行表面處理的情況下，可以形成良好附著的垂直對準薄膜。
通過把液晶顯示器用于等離子體尋址液晶顯示器，相對于象素或孔徑的面積，可以減小存在于一個象素或孔徑中的列結(jié)構(gòu)的面積。此外，通過適當?shù)剡x擇列結(jié)構(gòu)的排列間距，可以形成大大小于象素區(qū)的液晶區(qū)域。這使得可以將形成透明信號電極的大多數(shù)區(qū)域用作液晶單元的有效孔徑。結(jié)果，與傳統(tǒng)的等離子體尋址液晶顯示器不同，在將等離子體單元與顯示單元附著在一起時，不需要精確地定位，從而盡量精確地把等離子體單元的物理開孔與液晶單元的液晶區(qū)對準，以獲得如設(shè)計的孔徑面積。作為替代，可以把等離子體單元與顯示單元附著在一起，而無需對準。這提高了生產(chǎn)量并大大降低了生產(chǎn)成本。
于是，所述的本發(fā)明的優(yōu)點是能具有提供具有良好的全向視角特性、在顯示中沒有不均勻顯示并可以顯示高對比度的液晶顯示器。
對熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，在參照附圖閱讀和理解下列詳細描述后，本發(fā)明的這種和其它優(yōu)點是顯而易見的。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的剖面圖。圖1B是圖1A的液晶顯示器的平面圖。圖1C是示出液晶分子定向的平面圖。
圖2A至2D是示出作為本發(fā)明的主要元件的列結(jié)構(gòu)排列的示意平面圖。
圖3A和3B分別是示出根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的液晶分子ON和OFF狀態(tài)的示意剖面圖，圖3C是示出液晶分子取向的例子。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的等離子體尋址液晶顯示器的示范單元結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5A是示意地示出根據(jù)本發(fā)明例子1的液晶顯示器的剖面圖。圖5B是圖5A的液晶顯示器的平面圖。
圖6是示出例子1液晶顯示器的對比視角特性的示圖。
圖7A是示意地示出根據(jù)本發(fā)明例子2的液晶顯示器的剖面圖。圖7B是圖7A的液晶顯示器的平面圖。
圖8是作為可用于本發(fā)明的驅(qū)動元件的TFT的示意圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明例子3的等離子體尋址液晶顯示器的剖面圖。
圖10是示出傳統(tǒng)液晶顯示板的透視圖。
圖11是示出在另一種傳統(tǒng)液晶顯示板的一個象素中液晶分子宏觀取向狀態(tài)的透視圖。
圖12A是示出另一種傳統(tǒng)液晶顯示器的剖視圖。圖12B是示出圖12A的液晶顯示器液晶單元的透視圖。
圖13A是示出傳統(tǒng)的等離子體尋址液晶顯示器的平面圖。圖13B是示出圖13A的液晶顯示器的一個象素的平面圖。
下面，參照附圖，具體描述本發(fā)明。
圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的示意圖，其中圖1A是沿著圖1B的線Ⅹ-Ⅹ截取的剖面圖，而圖1B是它的平面圖。
參照圖1A和1B，液晶顯示器包括一對襯底，例如，相對且具有預定空間的下玻璃襯底1和上玻璃襯底2，而且在襯底對之間形成液晶層9。在襯底1和襯底2的邊緣周圍設(shè)有密封部件(未圖示)，以密封液晶層9。在下玻璃襯底1和上玻璃襯底2之間的空間中，在預定位置上設(shè)有作為調(diào)整液晶層9中液晶分子取向的元件的多個列結(jié)構(gòu)7，從而它們達到襯底1和2。
在面對液晶層9的上玻璃襯底2的內(nèi)表面上，以條狀形成由透明導電薄膜(諸如，ITO薄膜)構(gòu)成的信號電極4。在覆蓋信號電極4的玻璃襯底2的基本上整個內(nèi)表面上形成由聚酰亞胺等構(gòu)成的垂直對準層5a。
在面對液晶層9的下玻璃襯底1的內(nèi)表面上形成濾色器(未圖示)和黑色矩陣(未圖示)。在所得的襯底上，以條狀形成由透明導電薄膜(諸如，ITO薄膜)構(gòu)成的信號電極3，從而與條狀信號電極4交叉。在信號電極3和信號電極4之間的交叉點限定了象素區(qū)6。濾色器(未圖示)包括著上R、G和B顏色的部分，著色部分連續(xù)形成以與各個象素區(qū)相對應(yīng)(例如，RGBRGB)。形成黑色矩陣(未圖示)，從而填滿濾色器著色部分之間的間隙。在下玻璃襯底2上規(guī)則地排列列結(jié)構(gòu)7。
例如，在如圖1B所示的每個正方形晶格的四個角上排列列結(jié)構(gòu)7。由四個鄰近列結(jié)構(gòu)7作為它的四個角限定的正方形區(qū)構(gòu)成液晶區(qū)8。一個象素區(qū)6包括多個這樣的液晶區(qū)8。如圖1C所示，每個液晶區(qū)8包括多個液晶區(qū)域8a。作為由列結(jié)構(gòu)7對每個液晶區(qū)8中的液晶分子的取向調(diào)整的結(jié)果，形成液晶區(qū)域8a。在如圖1A、1B和1C所示的實施例中，由以晶格狀排列的列結(jié)構(gòu)7的取向調(diào)整力確定液晶區(qū)域8a的位置和尺寸，從而在液晶區(qū)8中，如圖1C所示定位四個液晶區(qū)域8a。
這里，“液晶區(qū)域”指液晶分子的取向是連續(xù)的最小區(qū)。在每個液晶區(qū)域中不存在任何因液晶分子取向的不連續(xù)變化所生成的外轉(zhuǎn)線。任何鄰近液晶區(qū)域形成外轉(zhuǎn)線。外轉(zhuǎn)線把多個液晶區(qū)域互相隔開。當液晶分子軸對稱取向時，所獲得的中心軸不認為是外轉(zhuǎn)線。
只要列結(jié)構(gòu)7規(guī)則排列，可以任何形狀排列列結(jié)構(gòu)7。列結(jié)構(gòu)7的規(guī)則排列還改進了液晶分子在液晶區(qū)中的定向平均，下面將對此作詳細描述。例如，如圖2A所示，列結(jié)構(gòu)7沿著垂直方向規(guī)則排列的間距與它沿著水平方向規(guī)則排列的間距不同。如圖2B所示，在每個正方形晶格以及正方形的四個角的中心，可以排列列結(jié)構(gòu)7。如圖2C所示，鄰近四個列結(jié)構(gòu)7可以形成菱形或平行四邊形形狀作為晶格單元。如圖2D所示，在每個菱形或平行四邊形晶格的中心以及它的四個角，可以排列列結(jié)構(gòu)7。作為替代，可以規(guī)則地移位晶格形狀的交叉點，其中在所示交叉點處形成列結(jié)構(gòu)。作為替代，鄰近列結(jié)構(gòu)7可以形成三角形作為晶格單元。列結(jié)構(gòu)部分并不局限于正方形，而可以是多邊形(諸如，矩形、圓形或橢圓形)。圖2A至2D還示出在各種列結(jié)構(gòu)8排列中形成的液晶區(qū)域8a。
再參照圖1A，在下玻璃襯底1的所得內(nèi)表面上(具體地說，在列結(jié)構(gòu)了的側(cè)面上)形成由聚酰亞胺等形成的垂直對準層5b，作為取向調(diào)整元件和沒有形成列結(jié)構(gòu)7的下玻璃襯底1的內(nèi)表面部分。還在列結(jié)構(gòu)7的頂面(與垂直對準層5a接觸的面)上形成垂直對準層5b。
排列列結(jié)構(gòu)7的規(guī)則間距要求十分嚴格，因為它確定作為最后成品的液晶顯示器的液晶層取向狀態(tài)。在本發(fā)明中采用的顯示模式中，根據(jù)列結(jié)構(gòu)7的間距(在鄰近列結(jié)構(gòu)7之間沿著垂直和水平方向的距離)，調(diào)整液晶區(qū)域8a的尺寸。如果間距超過300μm，那么在液晶區(qū)域8a之間的透射率之差可見，從而生成不均勻顯示。相反，如果間距小于10μm，那么，存在于每個象素區(qū)6中列結(jié)構(gòu)7的總面積相對于象素區(qū)6的面積之比率增加，從而導致孔徑比減小。因此，列結(jié)構(gòu)7的間距最好在10μm至300μm包含在內(nèi)的范圍內(nèi)。此外，為了在一個象素區(qū)中充分實現(xiàn)液晶分子的隨機取向，對于每個象素區(qū)，最好形成至少四個列結(jié)構(gòu)7。
列結(jié)構(gòu)7基本上形成與襯底1和2至少部分接觸，從而列結(jié)構(gòu)7還用作限定液晶層9厚度(單元間隔)的隔離裝置。為此，例如，列結(jié)構(gòu)7的高度最好為大約6μm。這消除了分散隔離珠限定液晶層的單元間隔的步驟。此外，形成列結(jié)構(gòu)7的部分不包括任何液晶材料，因而不對單元的亮度作出貢獻。因此，每個列結(jié)構(gòu)7的尺寸(底面積)要盡量小。如果列結(jié)構(gòu)7的正方形底部的邊(或者如果底部是圓形的，那么是直徑)小于5μm，很難處理這種窄列結(jié)構(gòu)。此外，窄結(jié)構(gòu)很可能變形，從而很難用作保證單元厚度的隔離裝置。相反，如果尺寸超過100μm，那么孔徑比減至對于顯示來說是不理想的程度。因此，列結(jié)構(gòu)7的尺寸最好在5μm至100μm包含在內(nèi)的范圍內(nèi)。
由于根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器不采用液晶分子必須單向取向的顯示模式，所以可以省略摩擦步驟。在本發(fā)明中采用的顯示模式下，由于所施加的材料對表面的排斥性，可能沒有將垂直對準薄膜5b成功地加在列結(jié)構(gòu)7的頂面或側(cè)面上。通過對在其上形成列結(jié)構(gòu)7的所得襯底的表面進行表面處理，可以克服這個問題。這種表面處理包括硅烷耦合和干燥蝕刻。
在有源矩陣液晶顯示器中，其中通過將TFT等用作開關(guān)元件，對各個象素執(zhí)行ON/OFF控制。在其上形成列結(jié)構(gòu)7的下襯底1可以是具有象素電極、薄膜晶體管(TFT)、互連線等的襯底。需要的話，還可將與具有對電極和濾色器的上述襯底相對的對襯底用作其上形成列結(jié)構(gòu)7的襯底。當把本發(fā)明用于等離子體尋址液晶顯示器時，可以使用構(gòu)成與液晶層相接觸形成的等離子體單元的薄玻璃襯底。
(液晶材料和它的取向狀態(tài))在本發(fā)明的液晶顯示器中所采用的顯示模式是常黑模式。因此，使用n型液晶材料，其中當施加電壓時液晶分子與襯底平行，即，具有負介質(zhì)各向異性的液晶材料。
圖3A和3B示出本發(fā)明的液晶顯示器在上述顯示模式下的操作。在圖3A和3B中，如在圖1A中，液晶顯示器包括在其上形成第一電極53的下襯底50和在其上形成第二電極63的上襯底60，其中在襯底50和60之間插入液晶層69。在下襯底50上規(guī)則地排列列結(jié)構(gòu)51，形成垂直對準薄膜52以覆蓋列結(jié)構(gòu)51和第一電極53。在覆蓋第二電極63的上襯底60上形成垂直對準層61。
當不施加電壓時，如圖3B所示，利用垂直對準薄膜52和61的取向調(diào)整力，液晶分子基本上與襯底50和60垂直地取向。當施加電壓時，如圖3A所示，由列結(jié)構(gòu)51作為取向調(diào)整元件控制液晶分子的定向，從而它們趨于與襯底50和60平行取向，即，它們靠近于與列結(jié)構(gòu)51的側(cè)面垂直的方向。由于可以排列列結(jié)構(gòu)51(列結(jié)構(gòu)51形成至少與上下襯底50和60部分接觸)以控制液晶區(qū)域的尺寸和位置，所以可以在與列結(jié)構(gòu)51的排列相對應(yīng)的每個象素中形成大量液晶區(qū)域。由于液晶分子在以每個列結(jié)構(gòu)51作為中心沿著徑向所有方位角方向取向，所以特別是在規(guī)則排列列結(jié)構(gòu)51的情況下，在所有方位角方向上對每個象素區(qū)中液晶分子的定向求平均。結(jié)果，在每個象素區(qū)中獲得充分的隨機取向。通過這種方法，在根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器中，在每個液晶區(qū)域中，液晶分子的定向是連續(xù)的，而在液晶區(qū)域之間，液晶分子的定向是隨機的。
如這里所用到的詞組“液晶分子在多個液晶區(qū)域之間是隨機取向的”，意味著這樣取向多個液晶區(qū)域中的液晶分子，從而對于多個液晶區(qū)域，沿著液晶分子的方位角方向的平均取向矢量和趨于零。
當在每個正方形晶格的四個角排列列結(jié)構(gòu)51時(如圖3C中示意所示)，在由四個列結(jié)構(gòu)51限定的液晶區(qū)8的每個液晶區(qū)域8a中，通過列結(jié)構(gòu)51的取向調(diào)整力，液晶分子55沿著從列結(jié)構(gòu)51到中心點8c的方向連續(xù)取向。雖然圖3c示出僅僅在左上角液晶區(qū)中的液晶分子的詳細取向狀態(tài)，但是其它液晶區(qū)也具有基本上相同的取向狀態(tài)。在液晶區(qū)域8a之間，液晶分子55沿著不同的方向取向，從而實現(xiàn)了在液晶區(qū)8中的隨機取向。在各個液晶區(qū)域中典型的定向，即，在各個液晶區(qū)域中的平均取向矢量，如箭頭a1至a4所示。于是，在整個液晶板中，對液晶分子的定向宏觀求平均。沿著各個觀察方向的透射率強度基本上是對稱的。換句話說，對折射率各向異性求平均。消除了視角相依性。于是，可以提高所得液晶顯示器的顯示質(zhì)量。此外，由于每個液晶區(qū)域的尺寸可以做得很小以至于人眼不能看見，所以可以獲得沒有不平均顯示的顯示，于是可以提高液晶顯示器的顯示質(zhì)量。
如上所述，在本發(fā)明的液晶顯示器中，液晶分子以每個列結(jié)構(gòu)51作為中心，徑向地取向。在某一列結(jié)構(gòu)周圍的液晶分子還接收來自靠近該中心列結(jié)構(gòu)的列結(jié)構(gòu)的取向調(diào)整力。結(jié)果，形成液晶區(qū)域。在上述結(jié)構(gòu)中，當集中于一個列結(jié)構(gòu)時，在列結(jié)構(gòu)周圍形成具有不同定向的多個液晶區(qū)域。例如，在圖3C中，在一個列結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)51R中形成四個液晶區(qū)域。因此，可以表示成，構(gòu)成在本發(fā)明的液晶顯示器中形成的多個列結(jié)構(gòu)，從而在每個列結(jié)構(gòu)周圍形成具有不同定向的多個液晶區(qū)域。
為了穩(wěn)定液晶分子的取向狀態(tài)，可以把固化(curable)單體加到液晶材料?？傊?，在使用n型液晶材料并不執(zhí)行任何摩擦的顯示模式下，不確定液晶分子所指的方向，于是趨于延遲響應(yīng)速度。通過把固化單體加到液晶材料并當施加電壓時通過發(fā)射光(紫外光)來固化單體(即，在十分穩(wěn)定的條件下固化單體)可以克服這個問題，即，可以確定液晶分子所指的方向，從而可以提高響應(yīng)速度。通過這種方法，可用固化單體來確定液晶分子的定向。
(與電壓施加裝置(voltage application means)相結(jié)合)在本發(fā)明的液晶顯示器中，沒有指定將電壓施于液晶層的裝置。然而，如果本發(fā)明與等離子體放電單元相結(jié)合，那么可以獲得特別大的效果。
圖4是將等離子體放電單元作為電壓應(yīng)用裝置的等離子體尋址液晶顯示器的剖面圖。
參照圖4，等離子體尋址液晶顯示器包括具有等離子體生成電極82(一般是陽極和陰極)的等離子體放電單元80和具有列結(jié)構(gòu)71作為取向調(diào)整元件以及構(gòu)成顯示單元的垂直對準層72的對襯底70。等離子體放電單元80還包括肋83，它把在襯底81和面對襯底81的薄玻璃襯底34之間的空間分成條狀的多個等離子體空間88(等離子體放電溝道)。在多個等離子體空間88中的每個空間中，密封用于生成等離子體的氣體(諸如，氦、氖或氬)。肋83還用于支持薄玻璃襯底34，以與襯底81保持預定距離。如需要的話，在薄玻璃襯底34上形成垂直對準薄膜85。
在這個示范例子中，列結(jié)構(gòu)71由于很難在等離子體放電單元80的薄玻璃襯底34上形成，所以在襯底70上形成。在這種等離子體尋址液晶顯示器中，由于由用作驅(qū)動電極等離子體放電單元80的肋83條狀等離子體空間88相互分開，所以沿著與條狀等離子體空間交叉的方向，在對襯底70上僅設(shè)有用于驅(qū)動液晶層的互連線(未圖示)。
如上面相對于現(xiàn)有技術(shù)所述的，由于用適于大型屏幕顯示裝置的方法(如印刷)形成等離子體放電單元80的等離子體生成電極82和肋83，所以不能精確地給它們定位。因此，一般很難把等離子體放電單元80和襯底70附著在一起，其中襯底70具有用于控制每個象素的液晶分子取向的列結(jié)構(gòu)71和考慮到定位精度的垂直對準層72。
根據(jù)本發(fā)明，以小于象素尺寸的間距設(shè)置列結(jié)構(gòu)71作為取向調(diào)整元件，而且相對于象素區(qū)或孔面積，投射到列結(jié)構(gòu)的顯示平面的總面積之比很小。于是，作為信號電極的每個透明電極的大多數(shù)區(qū)域可以有效地用于顯示。這就不需要在把它們附著在一起的步驟中，精確地控制等離子體單元和顯示單元之間的對準，而在現(xiàn)有技術(shù)中通常需要這樣做，以便等離子體單元的每個物理孔徑與液晶單元的液晶區(qū)域相對應(yīng)。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，可以把等離子體放電單元和對襯底附著在一起而無需對準。這提高了生產(chǎn)量并大量降低了生產(chǎn)成本。此外，由于通過適當?shù)剡x擇列結(jié)構(gòu)的排列間距可以形成大大小于每個象素的液晶區(qū)域，所以改進了視角相依性。
下面，參照附圖，通過舉例的方法描述本發(fā)明。
(例子1)圖5A和5B示意地示出根據(jù)本發(fā)明例子1的液晶顯示器，其中圖5A是沿著圖5B的線Ⅹ-Ⅹ所截取的剖面圖，而圖5B是它的平面圖。
在玻璃襯底2上形成由ITO構(gòu)成的透明信號電極4，然后通過旋轉(zhuǎn)涂敷把JALS-945(由Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.制造)施于所得的襯底以形成垂直對準層5a。還在玻璃襯底1上形成由ITO構(gòu)成的透明信號電極3。然后，把感光樹脂施于玻璃襯底1，并運用光掩膜制圖以形成具有間距為50μm的大約6μm高的列結(jié)構(gòu)7。然后，通過旋轉(zhuǎn)涂敷把JALS-945(由Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.制造)施于所得襯底以形成垂直對準層5b。把所得的兩個襯底附著在一起，而且把n型液晶材料注入襯底之間的空間，以形成液晶層9(設(shè)定液晶材料特定的扭轉(zhuǎn)角，以在Δε=-2.7,Δn=0.079和6μm的單元間隔下，獲得90°扭轉(zhuǎn)角)。于是，獲得具有列結(jié)構(gòu)7的液晶單元。如圖5b所示，構(gòu)成每個象素區(qū)6以包括多個液晶區(qū)域8a和8b(非陰影部分)。在這些液晶區(qū)域8a和8b，液晶分子的定向互予相同。
列結(jié)構(gòu)7可由感光丙烯酸、甲基丙烯酸脂、聚酰亞胺或橡膠材料構(gòu)成?？梢允褂萌魏我环N堅硬得使所得的列結(jié)構(gòu)7能忍受機械加工力(tool force)(大約400g/φ)的感光材料。
在所得液晶單元的相對表面上設(shè)置偏振板(未圖示)，從而處于正交偏振狀態(tài)下，來完成例子1的液晶顯示器。
圖6示出例子1的液晶顯示器的對比視角特性。在圖6中，ψ表示方位角(在顯示平面中的角度)，θ表示視角(偏離顯示平面的法線)，陰影線(hatching)表示對比度是10∶1或更高的區(qū)。
從圖6可見，當在所有方位角ψ中右左視角(2×θ)是120°時，本例子的液晶顯示器獲得的對比度為10∶1或更大。
(例子2)在例子2中，在至少一個襯底上形成對準固定層，以當施加電壓時，穩(wěn)定液晶分子的取向狀態(tài)。
圖7A和7B示出例子2的液晶顯示器，它具有與例子1的液晶顯示器相同的結(jié)構(gòu)，但是在垂直對準層5a和5b中的每個層上形成了軸對稱對準固定層10。用下列方法構(gòu)成這個例子的液晶顯示器。
在玻璃襯底2上形成由ITO構(gòu)成的透明信號電極4，然后通過旋轉(zhuǎn)涂敷把JALS-945(由Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.制造)施于所得的襯底以形成垂直對準層5a。在玻璃襯底1上形成由ITO構(gòu)成的透明信號電極3。然后，把感光聚酰亞胺施于玻璃襯底1，并運用光掩膜制圖以形成具有間距為50μm的大約6μm高的列結(jié)構(gòu)7。然后，通過旋轉(zhuǎn)涂敷把JALS-945(由Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.制造)施于所得襯底以形成垂直對準層5b。
把所得襯底附著在一起，然后，在這個例子中，把下列公式(1)所表示的0.3wt.％的復合物A與0.1wt.％的Irgacur651的混合物作為光固化(photocurable)材料注入液晶單元以及n型液晶材料(在Δε=-2.7,Δn=0.079和6μm的單元間隔下設(shè)定為90°的扭轉(zhuǎn)角)。
在注入之后，在室溫(25℃)下，用紫外光(在365nm波長下強度6mW/cm2)照射所得的液晶單元達10分鐘以固化混合物的光固化材料。結(jié)果，如圖7A所示，在襯底上形成對準固定層10以覆蓋垂直對準層5a和5b。通過形成對準固定層10，在液晶層9的象素區(qū)6中形成液晶區(qū)8，在每個液晶區(qū)8中，把軸固定在預定位置上以允許軸對稱地對準液晶分子。
在所得液晶單元的相對表面上設(shè)有偏振板(未圖示)，使之處于正交偏振狀態(tài)下，來完成例子2的液晶顯示器。所得的液晶顯示器的視角特性與在例子1中所獲得的相同。雖然在例子2中使用光固化材料，但是還可以采用熱固化材料。
例子1和2的液晶顯示器是無源矩陣型，其中在襯底對中的每個襯底上形成互相交叉的信號電極。本發(fā)明還可用于有源矩陣型。有源矩陣型液晶顯示器具有能實現(xiàn)如圖8所示的等效電路的結(jié)構(gòu)。即，在相互相對且其中插入顯示媒體的襯底對中的第一個襯底上以矩陣形式形成象素電極90，而且在另一塊襯底的幾乎整個表面上形成對電極91。在下襯底上形成相互交叉的信號電極線92和93，而且在其中有絕緣薄膜。在信號電極線的交叉點附近形成三端元件，諸如薄膜晶體管(TFT)94作為開關(guān)元件。
(例子3)在例子3中，本發(fā)明應(yīng)用于等離子體尋址液晶顯示器。圖9是例子3的等離子體尋址液晶顯示器的剖面圖。
參照圖9，等離子體尋址液晶顯示器具有包括顯示單元20a和等離子體單元20b的平板結(jié)構(gòu)。通過根據(jù)象素信號調(diào)制入射光以輸出光，顯示單元20a顯示圖像。等離子體單元沒20b掃描(尋址)顯示單元20a。顯示單元20a和等離子體單元20b共享中間薄片。等離子體單元20b包括沿著行方向排列的條狀釋放溝道26用于放電等離子體以線連續(xù)方法掃描顯示單元20a。各個放電溝道26包括用于限定沿著行方向排列的放電溝道26的空間的隔離物27、位于隔離物27底部的陽極電極24和位于鄰近陽極電極24中間的空間的陰極電極25。陽極電極24和陰極電極25的極性相反并相互隔開。這些電極由不透射光的材料制成，而且限定它們之間的物理孔徑，以允許入射在液晶顯示器上的光僅通過這些物理孔徑。
顯示單元20a包括沿著列方向排列的條狀信號電極13，它與排列放電溝道26的行方向交叉。在放電溝道26和信號電極13的交叉點上形成液晶區(qū)。信號電極13與線連續(xù)掃描同步地把圖象信號施于顯示媒體層16，以調(diào)制每個像素的入射光。由中間薄片23把顯示單元20a和等離子體單元20b相互隔開。等離子體單元20b包括附著在中間薄片23的背面的玻璃襯底21，而顯示單元20a包括附著在中間薄片23的頂面的玻璃襯底11。形成液晶層16作為在玻璃襯底11和中間薄片23之間的顯示媒體層16。在玻璃襯底11的內(nèi)表面上依次形成由透明材料構(gòu)成的信號電極13和濾色器12。以預定間距，在所得襯底上形成列結(jié)構(gòu)17，而且形成垂直對準層15a以覆蓋列結(jié)構(gòu)17的表面和襯底11的表面在面對顯示媒體層16的中間薄片的表面上形成另一個垂直對準層15b。
把作為顯示媒體層的液晶層16分成由列結(jié)構(gòu)17限定的多個液晶區(qū)域，它們具有預定尺寸并在預定位置上形成。每個象素區(qū)構(gòu)成包括多個液晶區(qū)域，而且用由放電溝道26和信號電極13構(gòu)成的等離子體尋址元件驅(qū)動具有參照圖13B所述的兩個物理孔徑的象素區(qū)。
于是，在例子3中，由于以小于象素尺寸的間距形成列結(jié)構(gòu)17，而且相對于象素區(qū)或孔徑的面積，反射到列結(jié)構(gòu)的顯示平面的總面積之比很小，此外，通過適當?shù)剡x擇列結(jié)構(gòu)的排列間距，可以形成其尺寸大大小于象素區(qū)的尺寸的多個液晶區(qū)域。這樣可以改進液晶顯示器的視角相依性而不用提供區(qū)段墻，以允許液晶分子軸對稱取向，如同在傳統(tǒng)ASM模式等離子體尋址顯示裝置中的那樣。當形成傳統(tǒng)區(qū)段墻時，孔徑比減小，除非精確排列區(qū)段墻以圍繞象素區(qū)。然而，根據(jù)本發(fā)明，可以在象素區(qū)內(nèi)排列列結(jié)構(gòu)17，這樣可以將每個透明電極中的大多數(shù)區(qū)域用作用于顯示的液晶單元的有效孔徑。當把它們附著在一起的時候，這不需要精確地對準等離子體單元和顯示單元，從而可能盡量精確地對準等離子體單元的每個物理孔徑和液晶單元的相應(yīng)液晶區(qū)域，以獲得設(shè)計的孔徑面積。作為替代，可以把等離子體放電單元和顯示單元附著在一起而不用對準。這提高了生產(chǎn)量并大大降低生產(chǎn)成本。
于是，本發(fā)明的液晶顯示器具有多個列結(jié)構(gòu)，它與插入液晶層的襯底對至少部分接觸。通過這些列結(jié)構(gòu)，在襯底平面方向，把液晶層分成多個液晶區(qū)域。當施加電壓時，在每個液晶區(qū)域中，液晶分子的定向是連續(xù)的，而在液晶區(qū)域之間的定向是隨機的。因此，通過在適當位置上提供列結(jié)構(gòu)，可以改善視角特性，而不降低液晶顯示器的孔徑比。由于通過在液晶層中規(guī)則地排列列結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整液晶區(qū)域的尺寸和位置，所以可以獲得能夠在任何方向觀看而沒有不均勻顯示的顯示，從而提高了液晶顯示器的顯示質(zhì)量。由于列結(jié)構(gòu)與上下襯底至少部分接觸，所以它們還作為控制液晶層厚度的隔離裝置。這消除了分散隔離珠的步驟，從而提高生產(chǎn)量并降低生產(chǎn)成本。
在根據(jù)本發(fā)明的等離子體尋址液晶顯示器中，每個列結(jié)構(gòu)的面積可以比每個象素尺寸小。因此，即使在象素內(nèi)形成多個列結(jié)構(gòu)時，也可以使孔徑比的減小減至最小。這允許在每個象素中形成多個液晶區(qū)域。由于能以小于象素尺寸的間距形成多個列結(jié)構(gòu)，所以不需要任何對準邊緣，從而允許把等離子體單元與顯示單元附著在一起而不用對準。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提高象素孔徑比，而且與在鄰近象素之間形成墻結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)技術(shù)相比，增加了生產(chǎn)量。
對于那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，但不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍，各種其它變更都是顯而易見的，而且很容易做到。因此，所附的權(quán)利要求書并不局限于這里所描述的說明，而是以最廣的限度解釋本權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1．一種液晶顯示器，它包括一對襯底和插入所述襯底對之間的包括具有負介質(zhì)各向異性的液晶分子的液晶層，在與所述液晶層相接觸的所述襯底對的表面上形成垂直對準層，由在所述襯底對上形成的電壓施加裝置在整個所述液晶層上施加電壓，當不施加電壓時，所述液晶分子與所述襯底對基本上垂直地取向，其特征在于，設(shè)置多個列結(jié)構(gòu)，使之至少部分地與所述襯底對相接觸，和所述液晶層沿著所述襯底平面方向具有多個液晶區(qū)域，而且當施加電壓時，在每個所述液晶區(qū)域中所述液晶分子的定向是連續(xù)的，而在所述液晶區(qū)域之間液晶分子的定向是隨機的。
2．如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，規(guī)則地排列所述多個列結(jié)構(gòu)。
3．如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其特征在于，在每個正方形晶格的四個角或者在每個正方形晶格的四個角和所述每個正方形的中心，排列所述多個列結(jié)構(gòu)。
4．如權(quán)利要求3所述的液晶顯示器，其特征在于，規(guī)則地移位排列有多個列結(jié)構(gòu)的所述每個正方形晶格的所述角。
5．如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，排列有所述多個列結(jié)構(gòu)的間距在10μm至300μm包括在內(nèi)的范圍內(nèi)。
6．如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，所述多個列結(jié)構(gòu)的尺寸在5μm至100μm包含在內(nèi)的范圍內(nèi)。
7．如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，在與所述液晶層相對的所述襯底對中至少一個襯底的表面上形成由聚合物材料制成的對準固定層。
8．如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，至少對在其上形成所述多個列結(jié)構(gòu)的所述襯底對的一個表面進行表面處理。
9．一種液晶顯示器，它包括一對襯底和插入所述襯底對之間的包含具有負介質(zhì)各向異性的液晶分子的液晶層，在與所述液晶層相對的所述襯底對的表面上形成垂直對準層，由在所述襯底對上形成的電壓施加裝置把電壓施加在所述液晶層上，當不施加電壓時，所述液晶分子與所述襯底對基本上垂直地取向，其特征在于，所述電壓施加裝置包括具有釋放等離子體的多個等離子體溝道的等離子體單元，設(shè)置多個列結(jié)構(gòu)，使之與所述襯底對至少部分接觸，和所述液晶層沿著所述襯底平面的方向具有多個液晶區(qū)域，而且當施加電壓時，在每個所述液晶區(qū)域中液晶分子的定向基本上是一致的，而在所述液晶區(qū)域之間液晶分子的所述定向是隨機的。
10．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其特征在于，規(guī)則地排列所述多個列結(jié)構(gòu)。
11．如權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，其特征在于，在每個正方形晶格的四個角或者在每個正方形晶格的四個角和每個正方形的中心排列所述多個列結(jié)構(gòu)。
12．如權(quán)利要求11所述的液晶顯示器，其特征在于，規(guī)則地移位排列有所述多個列結(jié)構(gòu)的所述每個正方形晶格的所述角。
13．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其特征在于，排列有所述多個列結(jié)構(gòu)的間距在10μm至300μm包括在內(nèi)的范圍內(nèi)。
14．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其特征在于，所述多個列結(jié)構(gòu)的尺寸在5μm至100μm包括在內(nèi)的范圍內(nèi)。
15．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其特征在于，在與所述液晶層相對的所述襯底對至少一個襯底的表面上形成由聚合物材料構(gòu)成的對準固定層。
16．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其特征在于，至少對其上形成所述多個列結(jié)構(gòu)的所述襯底對的一個表面進行表面磨光。
17．一種液晶顯示器，它包括一對襯底；包括插入所述襯底對之間的具有負介質(zhì)各向異性的液晶分子的液晶層；和用于將電壓施加在所述液晶層上的電壓施加裝置，當不施加電壓時，在所述液晶層中的所述液晶分子與所述襯底對的所述表面基本上垂直地取向，其特征在于，所述液晶顯示器還包括在所述襯底對中至少一個襯底上形成的多個列結(jié)構(gòu)；和在所述多個列結(jié)構(gòu)的表面上和在其上形成所述多個列結(jié)構(gòu)的所述襯底的表面上形成的垂直對準薄膜；其中，由于在所述多個列結(jié)構(gòu)的所述表面上形成的所述垂直對準薄膜的取向調(diào)整力，使得在所述多個列結(jié)構(gòu)的每個列結(jié)構(gòu)周圍形成具有不同定向的多個液晶區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明的液晶顯示器,包括一對襯底和插入所述襯底對之間的包括具有負介質(zhì)各向異性的液晶分子的液晶層,在與所述液晶層相接觸的所述襯底對的表面上形成垂直對準層,由在所述襯底對上形成的電壓施加裝置在整個所述液晶層上施加電壓,當不施加電壓時,所述液晶分子與所述襯底對基本上垂直地取向,其中設(shè)置多個列結(jié)構(gòu),使之至少部分與所述襯底對相接觸,而且所述液晶層沿著所述襯底平面方向具有多個液晶區(qū)域,當施加電壓時,在每個所述液晶區(qū)域中所述液晶分子的定向是連續(xù)的,而在所述液晶區(qū)域之間液晶分子的定向是隨機的。
文檔編號G02F1/139GK1224210SQ9812608
公開日1999年7月28日 申請日期1998年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月26日
發(fā)明者山田信明, 平田利一, 栗原直, 今井雅人, 遠藤和之 申請人:夏普株式會社, 索尼株式會社